KR20050095073A - 세탁기의 전류크기를 이용한 모터 구속 판단 방법 - Google Patents

세탁기의 전류크기를 이용한 모터 구속 판단 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세탁기의 전류크기를 이용한 모터 구속 판단 방법에 관한 발명으로서, 세탁기의 모터를 일정한 위치에 강제로 정렬을 시키고 기동시키는 제 1단계와; 상기 제 1단계에서 모터가 기동된 후 일정시간이 경과되었는지를 판단하여 일정시간이 경과된 경우 모터에 인가되는 전류를 측정하는 제 2단계와; 상기 제 2단계에서 상기 인가 전류와 소정의 기준 전류의 크기의 차이를 산출하여 산출된 전류 크기의 차이가 규정값(alpha) 이상인 경우 모터의 구속으로 판단하고 이를 처리하는 제 3단계로 구성되어, 모터에 인가되는 전류의 크기에 의하여 모터의 구속 여부를 신속하게 감지하고 이에 대응할 수 있으므로, 과전류가 오랜 시간동안 유입됨으로 인해 발생할 수 있는 드라이브 및 모터의 파손을 방지하고, 시스템을 안정적으로 동작시킬 수 있다.

Description

세탁기의 전류크기를 이용한 모터 구속 판단 방법{Motor lock error judgment method using Current magnitude of Washing machine}
본 발명은 세탁기의 전류크기를 이용한 모터 구속 판단 방법에 관한 것으로서, 특히 센서리스로 동작되는 BLDC 모터에 있어서 모터의 위치 및 속도를 모터로 인가되는 전류의 크기로 판단하는 경우에, 세탁기의 모터로 인가되는 전류의 크기를 이용하여 모터의 구속 여부를 판단하는 방법에 관한 것이다.
종래에는 세탁기 모터의 회전자의 정상적인 작동을 위하여 회전자의 위치 및 속도를 판단함에 있어서 모터에 취부된 센서를 사용하였다. 모터에 취부된 센서는 일정 시간 간격으로 모터의 회전 상태를 파악하여 모터의 위상을 판별하고 속도를 감지함과 아울러, 모터의 구속여부를 판단하여 이에 대응할 수 있었다.
그러나 센서를 통한 모터의 위상과 속도를 감지하여 모터를 정상적으로 작동시키는 모터 구동 방식은, 센서의 사용으로 인한 단가의 상승, 회로의 부피 증가, 그리고 센서가 파손되는 경우에 모터의 회전 상태를 파악할 수 없어 모터의 동작을 보정할 수 없는 등의 문제점이 발생하였다.
따라서, 최근 들어 센서를 사용하지 않고, 전압 및 전류 신호를 이용하여 위치 신호를 검출하는 센서리스 BLDC 모터의 구동 시스템을 사용하는 경우가 증가하고 있다. 본 발명에 사용되는 일반적인 센서리스 BLDC 모터의 구동 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 BLDC 모터의 구동 시스템이 도시된 것으로서 상기 BLDC 모터의 구동부는 교류전원(100)과, 상기 교류전원(100)으로부터 전압을 입력받아 이를 직류 전압으로 정류하는 정류부(110)와, 상기 정류부에서 정류된 전압이 충전된 커패시터로부터 입력받은 전압을 3상의 교류 전압으로 변환하여 이를 BLDC 모터로 출력하여 모터가 회전하도록 하는 6개의 전력소자로 구성된 인버터부(120)와, 상기 인버터부에서 출력되어 BLDC 모터로 출력되는 전압과 전류를 감지하고, 이를 이용하여 회전자의 위치를 계산하는 위치 검출부(130)와, 상기한 위치 검출부에서 출력된 위치 검출 신호를 이용하여 BLDC 모터가 최적의 상태로 구동되도록 각 상의 전압을 결정하여 제어신호를 출력하는 마이크로 컴퓨터부(140)와, 상기 마이크로 컴퓨터부(140)에서 출력된 신호가 전력소자의 입력 신호로 사용될 수 있는 크기와 전위가 되도록 변환하는 Gate 신호부(150)로 구성된다.
상기한 종래 기술에 따르면, 센서리스로 운전되는 세탁기의 기동시 BLDC 모터의 구속이 발생될 경우가 있는데, 종래 기술의 경우 모터의 구속 상태시 이를 보완하는 수단이 결여됨으로 인해, 세탁이 정상적으로 수행되지 못한 채 세탁 행정이 종료되는 경우가 발생하였으며, 또한 모터의 구속이 발생하는 경우 모터로 과전류가 유입됨에 따라 드라이브의 온도 상승이 일어나고, 그로 인해 모터 또는 시스템 전체의 파손이 일어나는 경우가 발생하였다. 또한 모터의 전류의 크기를 감지하고 구속 상태의 차단을 위한 행정 기능이 구비된 세탁기에 있어서, 모터의 구속을 감지하는 경우에 이를 보완하여 정상적으로 세탁을 수행하도록 제어할 수 있는 수단이 구비되지 않고, 단지 전원을 강제 오프시킴으로써 세탁기의 오동작 및 시스템 파손을 방지하는 수단을 구비하였으므로, 모터의 구속시 세탁이 완전히 진행되지 않은 채 세탁이 종료되어 사용자들이 불편을 겪는 경우가 발생하였다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 센서리스로 동작되는 BLDC모터에 있어서 모터의 위치 및 속도를 모터로 인가되는 전류의 크기로 판단하는 경우에, 세탁기의 모터로 인가되는 전류의 크기를 이용하여 모터의 구속 여부를 빠른 시간에 판단, 보완하여 안정된 기동을 보장하고 세탁기의 세탁의 전체 행정을 수행할 수 있도록 하는 세탁기 모터의 구속 판단 방법에 관한 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 세탁기의 전류크기를 이용한 모터 구속 판단 방법의 특징에 따르면, 세탁기의 모터를 일정한 위치에 강제로 정렬을 시키고 기동시키는 제 1단계와, 상기 제 1단계에서 모터가 기동된 후 일정시간이 경과되었는지를 판단하여 일정시간이 경과된 경우 모터에 인가되는 전류를 측정하는 제 2단계와, 상기 제 2단계에서 상기 인가 전류와 소정의 기준 전류의 크기의 차이를 산출하여 산출된 전류 크기의 차이가 규정값(alpha) 이상인 경우 모터의 구속으로 판단하고 이를 처리하는 제 3단계로 이루어진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 세탁기의 전류크기를 이용한 모터 구속 판단 방법은 도 2에 도시된 바와 같이 세탁기의 모터를 일정한 위치에 강제로 정렬을 시키고 기동시키는 제 1단계와, 상기 제 1단계에서 모터가 기동된 후 일정시간이 경과되었는지를 판단하여 일정시간이 경과된 경우 모터에 인가되는 전류를 측정하는 제 2단계와, 상기 제 2단계에서 상기 인가 전류와 소정의 기준 전류의 크기의 차이를 산출하여 산출된 전류 크기의 차이가 규정값(alpha) 이상인 경우 모터의 구속으로 판단하고 이를 처리하는 제 3단계로 이루어진다.
상기 제 1단계의 경우, 센서리스 방식으로 동작하는 세탁기에 있어서 BLDC모터가 정지한 후 재가동을 하는 경우에 있어서, 모터에 전압을 인가함으로써 모터가 회전되게 된다. 그리고 모터의 회전자의 위치를 상기한 위치 검출부에서 모터로 흘러 들어가는 전류를 검지하여 현재 모터의 위치 또는 속도 등 모터의 상태를 판단하여 위치 검출 신호를 출력하게 된다. 그리고 마이크로 컴퓨터는 상기한 위치 검출 신호를 이용하여 회전자의 위치에 맞는 전류가 모터에 흐르도록 각 상의 전압을 결정하여 출력함으로써, 모터가 일정한 위치에 강제로 정렬이 되도록 함으로써 모터의 상태를 제어하게 된다.
상기 제 2단계의 경우, 모터가 정상 작동을 하는가 판단하기 위하여 현재 모터의 상태를 검지하는 수단을 거칠 필요가 있는데, 센서리스 세탁기에 있어서 BLDC 모터의 상태를 판단하기 위해서는 상기한 모터로 흘러 들어가는 전류의 크기를 검지해야 한다.
상기한 제 2단계에서는 현재 검지된 전류값이 기준 전류값과 비교하여 그 이상인지를 판별하므로, 사전에 정해진 기준 전류값이 모터에 실제로 유입되는 전류값과 비교되어지는 기준 시점이 필요하며, 이는 모터를 강제 정렬하여 기동시키고 난 후 일정시간이 경과되었는지를 판단하는 과정을 통해, 일정 시간이 지나지 않았다면 일정시간이 될 때까지 대기하고, 일정 시간이 경과 되었다고 판단되는 경우에, 일정 시간이 경과된 시점에서의 모터로의 인가 전류값을 측정할 수 있다.
상기 제 3단계의 경우, 현재 측정된 전류의 크기를 이용하여 모터의 회전 상태가 정상적인지 판단하기 위해서는 상기한 측정된 전류의 크기를 기준 전류의 값과 비교를 해야 하는데, 상기한 기준 전류를 세탁 행정에 있어서 사전에 지정해 놓으며, 이러한 기준 전류를 일정 시간이 경과한 후에 실제 모터로 흘러 들어가는 전류의 상태와 비교하고, 양 전류간의 크기의 차이를 판단한다.
상기 제 2단계에서 모터로 인가되는 현재 전류의 크기와 상기한 기준 전류값의 차이가 규정값(alpha)보다 크면, 이는 모터의 회전 속도가 기준 속도보다 일정 수준 이상 느린 것을 의미하고, 이러한 경우에는 모터가 구속된 것으로 판단되어 이에 대응하는 과정을 거치게 된다. 이는 만일 모터가 구속되어서 모터가 정상적으로 회전을 하지 못할 경우에는, 모터의 위치를 판단한 결과 모터의 회전을 빠르게 하기 위해 마이크로 컴퓨터에서는 모터에 흐르는 전류가 제한된 전류값으로 흐르게 한다. 이는 상기한 위치 검출 신호를 이용하여 회전자의 위치 및 부하의 크기에 맞게 전류가 모터에 흐르도록 제어되기 때문에 나타나는 현상이며, 이러한 상기 현재 감지된 전류값이 기준 전류값보다 규정값(alpha) 이상으로 측정되는 경우, 이는 모터가 구속된 상태인 것으로 판단하여 이를 보완하게 되는 것이다.
그러나, 상기한 현재 전류의 크기와 기준 전류값의 차이가 규정값(alpha)보다 작으면, 이는 모터가 구속된 것이 아니므로 더 이상 이후의 단계로 진행되지 않는다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 상기 제 3단계의 경우 모터로 인가되는 현재 전류의 크기와 상기한 기준 전류값의 차이가 규정값(alpha)보다 큰 상태가 소정의 시간동안 지속되었는지를 판단하여, 소정 시간이 지속된 경우에 이를 모터의 구속 상태로 판단하게 된다. 이는 모터가 구속상태로 있다고 하기 위해서는 모터로 인가되는 전류값이 기준 전류값보다 규정값(alpha) 이상인 경우가 소정의 시간동안 계속 지속이 되는 상태이며, 상기한 바와 같이 모터로 인가되는 전류값이 기준 전류값보다 규정값(alpha) 이상인 경우가 소정 시간 지속되는 경우에 이를 모터의 구속으로 판단하여 모터를 다시 강제 정렬시켜 기동을 하고, 상기 제 1단계 내지 제 3단계 과정을 거치게 하여 모터를 제어하게 된다. 그러나 상기와 같이 전류값의 차가 규정값(alpha)보다 큰 경우가 소정의 시간동안 지속되지 않고 규정값(alpha)보다 작아지는 경우에는 이는 모터가 구속된 것으로 볼 수 없다고 판단하여 특별한 제어없이 세탁 행정을 수행하게 된다.
또한, 상기한 제 3단계는 모터가 구속 상태인 것으로 판단된 경우 이를 처리하는 단계이며, 전류의 크기와 관련된 데이터를 초기화하여 재기동된 모터로 흘러들어가는 전류를 재측정하여 이를 기준 전류값과 비교하는 단계를 부가하여 구성할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 세탁기의 전류크기를 이용한 모터 구속 판단 방법은, 위치 센서 없이 전압 및 전류를 사용하여 모터의 위치 및 속도를 측정할 뿐 아니라, 모터에 인가되는 전류의 크기에 의하여 모터의 구속 여부를 신속하게 감지하고 이에 대응할 수 있으므로, 과전류가 오랜 시간동안 유입됨으로 인해 발생할 수 있는 드라이브 및 모터의 파손을 방지하고, 시스템을 안정적으로 동작시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 세탁기의 센서리스 BLDC 모터의 구동 시스템이 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 세탁기 모터의 구속 판단 방법이 도시된 순서도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 세탁기 모터의 구속 판단 방법이 도시된 순서도이다.

Claims (3)

  1. 세탁기의 모터를 일정한 위치에 강제로 정렬을 시키고 기동시키는 제 1단계와;
    상기 제 1단계에서 모터가 기동된 후 일정시간이 경과되었는지를 판단하여 일정시간이 경과된 경우 모터에 인가되는 전류를 측정하는 제 2단계와;
    상기 제 2단계에서 상기 인가 전류와 소정의 기준 전류의 크기의 차이를 산출하여 산출된 전류 크기의 차이가 규정값(alpha) 이상인 경우 모터의 구속으로 판단하고 이를 처리하는 제 3단계로 이루어지는 세탁기의 전류크기를 이용한 모터 구속 판단 방법
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3단계는 상기한 전류 크기의 차이가 규정값(alpha) 이상인 경우가 일정 시간이 경과하였는지를 판단하여 일정 시간이 경과한 경우 모터의 구속으로 판단하는 단계를 더 거치는 것을 특징으로 하는 세탁기의 전류크기를 이용한 모터 구속 판단 방법
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3단계는 상기 제 2단계에서 산출된 전류 크기의 차이가 규정값(alpha) 이상으로 판단되어 모터가 구속된 것으로 판단된 경우, 전류값에 관련된 데이터를 초기화하여 모터를 재구동하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 전류크기를 이용한 모터 구속 판단 방법
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