KR20070073143A - 세탁기의 포량감지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁기의 포량감지방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 모터를 목표속도까지 등가속 시킨 상태에서 모터의 토크축전류가 안정화되는 속도구간에서 검출된 모터의 토크축전류를 이용하여 세탁물의 포량값을 감지함으로서 세탁물의 언밸런스 등에 의한 영향을 최소화할 수 있어 세탁물의 포량을 보다 정확하게 감지한다.

이를 위해 본 발명은 회전조에 회전구동력을 발생시키는 모터의 토크축전류를 이용하여 세탁물의 포량을 감지하는 세탁기의 포량감지방법에 있어서, 모터를 목표속도까지 등가속시키고, 등가속 중 설정속도에 도달하면, 모터의 토크축전류를 검출하고, 상기 검출된 토크축전류에 기초하여 세탁물의 포량값을 감지하는 것을 특징으로 한다.

Description

세탁기의 포량감지방법{Method for detecting amount of the laundry in a washing machine}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드럼세탁기의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 드럼세탁기의 포량감지장치의 제어블록도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 드럼세탁기의 포량감지방법의 흐름도이다.

도 4는 도 3의 모터 회전속도변화를 도시한 그래프이다.

도 5는 도 3의 모터의 토크축전류의 변화를 도시한 그래프이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

5 : 구동모터 100 :교류 전원장치

101 : 컨버터 102 : 캐패시터

103 : 인버터 104 : 전류검출부

105 : 제어부 106 : 인버터구동부

본 발명은 세탁기의 포량감지방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세탁물이 수용되는 회전조에 회전구동력을 발생시키는 모터의 토크축(q축)전류를 이용하여 세탁물의 포량을 감지할 수 있는 세탁기의 포량감지방법에 관한 것이다.

일반적으로, 회전조에 회전구동력을 발생시키는 모터를 벡터 제어하는 세탁기는 모터에 인가되는 전류를 검출하는 전류검출기를 마련하고, 가상의 q축(토크축) 및 d축(자속축)을 설정하여 실제 모터에 인가되는 전류를 가상의 축으로 축변환한 후 모터의 토크축전류를 이용하여 모터를 벡터 제어함으로서 모터를 정/역회전시키거나, 가감속 제어한다.

세탁기의 회전조 내에 투입된 세탁물의 포량을 감지하는 기술로는 대한민국 공개특허공보 2005년 제46805호에 기재되어 있는 바와 같이, 모터가 가속하고 있는 가속구간에서의 모터의 토크축전류를 이용하여 포량을 감지한다. 즉, 모터 구동 후 회전속도가 30rpm에 도달하면 벡터제어로 전환하여 3초간 200rpm까지 가속한다. 이 때 모터의 출력토크는 벡터제어에서 얻어지는 q축 전류값에 거의 비례하며, 제어회로는 3초간의 전체 가속기간에서 q축 전류값을 일정시간마다 샘플링하고 계속해서 적분하며 이 값을 이용하여 포량을 감지한다.

그러나, 이러한 종래방식은 모터의 가속구간동안 제어기의 응답특성, 언밸런스 등에 의해 일정하지 않게 계속 증가하는 q축 전류값을 적분하여 포량값을 감지해내므로 세탁물의 언밸런스 유무 및 제어 특성에 따라 감지된 포량에 차이가 생길 수 있어 세탁물의 포량이 다름에도 동일하다고 감지하거나, 동일한 포량이라도 다르다고 판정할 우려가 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 모터의 토크축전류가 안정화된 속도구간에서 검출된 모터의 토크축전류를 이용하여 세탁물의 포량을 감지함으로서 세탁물의 포량을 보다 정확하게 감지할 수 있는 세탁기의 포량감지방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 세탁기의 포량감지방법은 회전조에 회전구동력을 발생시키는 모터의 토크축전류를 이용하여 세탁물의 포량을 감지하는 세탁기의 포량감지방법에 있어서, 상기 모터를 목표속도까지 등가속시키고, 상기 등가속 중 설정속도에 도달하면, 상기 모터의 토크축전류를 검출하고, 상기 검출된 토크축전류에 기초하여 세탁물의 포량값을 감지하는 것을 특징으로 한다.

상기 검출된 토크축전류를 로우패스 필터링 한 토크축전류를 이용하여 세탁물의 포량을 감지하는 것을 특징으로 한다.

상기 로우패스 필터링된 토크축전류값을 상기 설정속도로부터 상기 목표속도사이의 등가속구간에서 소정 샘플링주기마다 샘플링하여 산출 평균하고, 산술 평균된 전류값을 이용하여 세탁물의 포량을 감지하는 것을 특징으로 한다.

상기 모터를 소정속도까지 가속시킨 후 미리 설정된 시간동안 정속시키는 포감기 행정수행 후 상기 모터를 등가속시키는 것을 특징으로 한다.

상기 모터의 회전속도가 상기 목표속도에 도달할 때, 상기 모터를 제동시켜 정지시키는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명 하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드럼세탁기의 전체적인 구성을 대략적으로 도시한 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 드럼세탁기는 대략 박스형상으로 이루어져 드럼세탁기의 외관을 형성하는 하우징(1)과, 하우징(1)의 내부에 경사지게 설치되어 세탁수가 담겨지게 되는 드럼 형상의 고정조(2)와, 이 고정조(2)의 내부에 회전 가능하게 설치되며, 그 표면에 다수의 탈수공(3a)가 형성되어 있는 드럼 형상의 회전조(3)로 이루어진 세탁조(4)와, 이 세탁조(4) 내의 회전조(3)를 회전시켜서 세탁행정과 헹굼행정, 그리고, 탈수행정이 이루어지도록 하는 모터(5)를 구비한다.

상기한 구성을 갖는 드럼세탁기의 작동은 모터(5)의 구동력에 의해 회전조(3)를 회전시켜 세탁행정, 헹굼행정, 그리고, 탈수행정을 수행하게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기한 모터는 컨버터(101)와 캐패시터(102), 인버터(103)로 구성되는 전력 변환 장치에 의해 교류 전원 장치(100)로부터 공급되는 교류 전원이 펄스 형태의 3상 교류 전원으로 변환된 전원을 공급받는다.

인버터(103)에서 모터(5)로 공급되는 각 상전류는 전류검출부(104)를 통해 검출된다. 전류검출부(104)의 상전류 검출신호(UC, VC, WC)는 제어부(106)에 제공되고, 제어부(105)는 인버터(103)를 구동시키는 인버터구동부(106)를 통해 적절한 펄스폭 변조(PWM)된 스위칭신호를 발생시킨다.

제어부(105)는 전류검출부(104)에 의해 검출된 3상 전류 UC, VC, WC로부터 변환연산을 통해 d축(자속축), q축(토크축) 성분의 전류를 산출한다. 여기에서 d 축, q축은 모터 회전자의 영구자석이 만드는 자속방향을 d축(자속축), 이와 직교하는 방향을 q축(토크축)으로 하는 회전 좌표축이다. 통상 d축 전류는 자속 생성에 기여하는 전류 성분이며, q축 전류는 회전 토크 발생에 기여하는 전류 성분이다.

이 q축 전류와 d축 전류를 이용하여 통상 PI 제어방식을 통하여 인버터구동부(106)에서 3상의 펄스폭 변조신호가 형성되고, 이 3상의 펄스폭 변조신호에 의해 인버터(103)에서는 모터(5)에 구동전류를 인가하여 모터(5)를 원하는 속도로 회전시키게 된다. 이때, 제어부(105)는 모터(5)의 q축 전류와 d축 전류를 이용하여 회전자의 위치와 속도를 추정하고, 추정된 회전자의 위치를 근거로 하여 모터(5)가 최적의 상태로 구동되도록 회전자의 위치에 상응하는 전류값이 모터(5)에 흐르도록 3상의 펄스폭 변조신호를 형성시키는 센서리스 제어를 수행한다.

상술한 바와 같이, 종래에는 모터(5)를 목표속도까지 가속시키는 가속구간 전체에 걸쳐 모터(5)의 토크축 전류를 일정시간마다 샘플링하고 계속해서 적분하며 이 값을 이용하여 세탁물의 포량을 감지하기 때문에, 제어기의 응답특성, 언밸런스 등으로 인해 모터(5)의 토크축 전류가 영향을 받을 수 있어 세탁물의 포량을 정확히 감지하기 어렵다. 따라서, 본 발명에서는 가속구간 전체에 걸쳐 모터(5)의 토크축 전류를 검출하는 대신에, 가속구간 초기에는 모터(5)의 토크축 전류가 불안정하므로, 이를 배제하고, 어느 정도 가속이 이루어진 후 모터(5)의 토크축 전류가 정상상태가 되는 나머지 가속구간에서 토크축 전류를 샘플링한 후 로우패스필터((Low Pass Filter ; LPF)를 통해 고주파 노이즈를 제거한 후 산출 평균하여 이 값을 통해 세탁물의 포량을 감지함으로서 세탁물의 포량을 보다 정확히 감지할 수 있게 된 다.

도 4와 도 5를 참조하여 도 3을 살펴보면, 제어부(105)는 드럼 세탁기에 투입된 세탁물이 드럼의 내벽에 균일하게 달라붙도록 드럼을 일정속도(일예로, 65rpm)까지 가속시킨 후(구간 T1) 이 속도(65rpm)로 일정시간동안 유지시킨다(S100). 일정시간이 경과하면(구간 T2), 속도제어를 통해 일정한 가속도(일예로, 100rpm/sec)로 목표속도(일예로, 200rpm)까지 가속(등가속)시킨다(구간 T2-구간 T5)(S101). 이때, 응답특성이 빠른 제어기를 사용하여 일정한 가속도로 회전속도를 증가시킬 경우 q축 전류는 도 5와 같이, 일정 시간이 지난 후 정상상태에 도달하게 된다.

오버슈트(Overshoot)가 끝나고 정상상태에 도달할 때(일예로, 100rpm를 통과할 때)부터(S102) q축 전류를 검출하고(S103), q축 전류값의 노이즈를 제거하기 위하여 적절한 로우패스 필터를 동작시키고(S104) 이 로우패스 필터(LPF)를 거치도록 하여 q축 전류값을 일정한 시간마다 샘플링한 다음, q축 전류가 완전히 정상상태에 있는 구간(일예로, 150rpm에서 200rpm으로의 가속 구간)에서의 샘플링값들을 산출 평균하고(S105), 모터(5)가 목표속도(일예로, 200rpm)에 도달하면(S106), 모터(5)를 제동시켜 정지시킨다(S107). 모터(5)의 회전속도가 목표속도에 도달하면 정속운전이나, 관성하강시간 없이 곧바로 제동 정지시킨다.

이와 함께 산술 평균된 토크축 전류를 이용하여 그에 상응하도록 미리 설정된 세탁물의 포량을 판정함으로서 세탁물의 포량을 감지한다(S108). 포량 감지의 신뢰성을 부가하기 위해서는 이와 같은 방법으로 q축 전류의 평균치를 구한 다음 이를 좌우 각 1회씩 반복하여 설정된 데이터와 비교하여 포량을 감지한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 모터를 목표속도까지 등가속 시킨 상태에서 모터의 토크축전류가 안정화된 속도구간에서 검출된 모터의 토크축전류를 이용하여 세탁물의 포량값을 감지함으로서 세탁물의 언밸런스 등에 의한 영향을 최소화할 수 있어 세탁물의 포량을 보다 정확하게 감지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 모터를 목표속도까지 등가속 후 정속 회전구간이나 관성하간구간 없이 모터를 제동시켜 즉시 정지시킴으로서 총세탁시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 회전조에 회전구동력을 발생시키는 모터의 토크축전류를 이용하여 세탁물의 포량을 감지하는 세탁기의 포량감지방법에 있어서,

   상기 모터를 목표속도까지 등가속시키고,

   상기 등가속 중 설정속도에 도달하면, 상기 모터의 토크축전류를 검출하고,

   상기 검출된 토크축전류에 기초하여 세탁물의 포량값을 감지하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 포량 감지방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 검출된 토크축전류를 로우패스 필터링 한 토크축전류를 이용하여 세탁물의 포량을 감지하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 포량감지방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 로우패스 필터링된 토크축전류값을 상기 설정속도로부터 상기 목표속도사이의 등가속구간에서 소정 샘플링주기마다 샘플링하여 산출 평균하고, 산술 평균된 전류값을 이용하여 세탁물의 포량을 감지하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 포량감지방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 모터를 소정속도까지 가속시킨 후 미리 설정된 시간동안 정속시키는 포감기 행정수행 후 상기 모터를 등가속시키는 것을 특징으로 하는 세탁기의 포량감지방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 모터의 회전속도가 상기 목표속도에 도달할 때, 상기 모터를 제동시켜 정지시키는 것을 특징으로 하는 세탁기의 포량감지방법.

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