KR20100018994A - 세탁기의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세탁포가 수용된 드럼을 회전시키는 모터, 모터의 속도를 감지하는 속도감지부를 가지는 세탁기의 제어 방법에 있어서, 모터에 인가되는 제한 전압을 설정하고, 속도감지부에 의해 모터의 속도가 감지되는지 판단하고, 모터의 속도가 감지되지 않는 경우 설정된 제한 전압 이하로 모터에 인가되는 전압을 제어한다.
본 발명은 모터에 인가되는 전압을 각 행정에 따라 가변하여 속도감지부의 고장이나 파손에 의해 모터의 속도가 잘못 감지되더라도 세탁기의 급 가속을 방지할 수 있고, 드럼 내 세탁포의 상태에 따라 세탁기 시스템의 유동 및 파손으로부터 기구적 시스템을 보호하여 안전하게 제어할 수 있다.

Description

세탁기의 제어 방법{Method of controlling washing machine}
본 발명은 세탁기의 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터의 회전 속도를 제어하여 세탁기의 고장을 방지하는 세탁기의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 세탁기는 기설정된 알고리즘에 따라 세탁, 헹굼 및 탈수행정을 수행하여 세탁물을 세탁하는 기계장치로서, 세탁방식에 따라 펄세이터식, 교반식, 드럼식 등으로 구분된다.
이때 드럼세탁기는, 본체, 본체 내부에 댐퍼에 의해 고정된 터브, 터브 내에 세탁물이 투입되고 모터의 구동력을 밸트를 통해 전달받아 회전하여 세탁관련행정이 이루어지는 드럼, 세제를 투입하기 위한 세제통, 세제통과 연결되어 세척수 또는 세제통의 세제가 혼합된 세척수를 급수하기 위한 급수관, 세탁행정에서 사용된 세척수를 외부로 배출하기 위한 배수관, 배수관 끝단에 연결되어 세척수를 강제로 펌핑하기 위한 펌프를 포함하여 구성된다.
그리고 이와 같이 구성된 드럼세탁기의 동작을 살펴보면, 먼저 사용자가 본체 전면에 부착된 도어를 열고 세탁물을 투입한 다음 컨트롤 패널을 통해 세탁명령을 입력하면, 세척수가 세제통을 통해 급수관의 안내를 받아 드럼 내에 채워진다. 이어서 세척수가 일정수위 이상으로 채워지면 모터가 구동하고 드럼이 회전하여 세탁이 진행된다.
한편, 세탁이 완료되면 펌프가 동작하여 세척수가 배수관을 경유하여 외부로 배수되고 배수가 완료되면 계속해서 헹굼, 탈수행정이 수행되어 세탁행정이 종료된다.
본 발명은 드럼; 드럼을 회전시키는 모터; 모터의 속도를 감지하는 속도감지부; 모터에 인가되는 제한 전압을 설정하고, 속도감지부에 의해 모터의 속도가 감지되는지 판단하며, 모터의 속도가 감지되지 않는 경우 설정된 제한 전압 이하로 모터에 인가되는 전압을 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
여기서 컨트롤러는 세탁, 헹굼 및 탈수 행정으로 나누고 각 행정을 모터가 가속하는 기동 구간과 모터가 지령속도를 추종하는 제어 구간으로 나누어, 각 행정의 각 구간에 따라 모터에 인가되는 전압을 제어한다.
본 발명은 세탁포가 수용된 드럼을 회전시키는 모터, 모터의 속도를 감지하는 속도감지부를 가지는 세탁기의 제어 방법에 있어서, 모터에 인가되는 제한 전압을 설정하고, 속도감지부에 의해 모터의 속도가 감지되는지 판단하고, 모터의 속도가 감지되지 않는 경우 설정된 제한 전압 이하로 모터에 인가되는 전압을 제어한다.
여기서 제한 전압 설정은, 세탁, 헹굼 및 탈수 행정으로 나누고, 각 행정은 모터가 가속하는 기동 구간과, 모터의 속도가 지령속도를 추종하는 제어 구간으로 나누고, 각 행정의 각 구간 별로 제한 전압을 설정한다.
즉 기동 구간의 제한 전압 설정은 각 행정의 기동 구간의 제한 전압이 서로 동일하게 설정된다.
또한 세탁 및 헹굼 행정에서 제어 구간의 제한 전압 설정은, 세탁 및 헹굼 행정의 기동 구간에서의 제한 전압과 동일하게 설정된다.
또한 제어 구간에서의 제한 전압 설정은, 세탁 또는 헹굼 행정보다 탈수 행정에서 더 낮은 제한 전압으로 설정된다.
또한 기동 구간에서 모터의 속도를 감지하고, 감지 속도가 제 1 일정 속도이면 기동 구간의 제한 전압을 제어 구간의 제한 전압으로 전환 제어하는 것을 더 포함한다.
또한 탈수 행정의 제어 구간의 제한 전압 설정은, 제 1 일정속도에 상응하는 전환 전압을 기초로 설정된다.
여기서 전환 전압은 세탁포의 무게에 기초하여 조절된다.
또한 탈수 행정의 제어 구간에서 모터의 지령속도가 제 2 일정 속도이면 제한 전압을 재설정한다.
또한 각 행정의 기동 구간에서 미리 설정된 기동 완료 시간에 모터의 속도가 전송되지 않은 경우 제어 구간의 제한 전압을 재설정하고, 모터의 속도가 감지되지 않은 시간부터 일정시간이 경과하면 속도감지부의 고장을 알리고, 모터의 회전을 정지시키는 것을 더 포함한다.
또한 각 행정의 제어 구간에서 모터의 속도가 감지되지 않은 경우, 모터의 속도가 감지되지 않은 시간부터 일정시간이 경과하면 속도감지부의 고장을 알리고, 모터의 회전을 정지시키는 것을 더 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드럼 세탁기를 도시한 예시도로서, 드럼세탁기는 본체(11), 도어(12), 터브(13), 드럼(14), 모터(15), 급수관(16), 세제통(17) 및 펌프(18)를 포함한다.
본체(11)는 드럼세탁기의 외관을 형성하는 것으로 세탁포를 투입하고 꺼낼 수 있는 투입구가 형성되어 있고 본체(11)의 투입구가 형성된 부위에는 투입구를 개폐하는 도어(12)가 장착되어 있으며, 투입구의 내측 둘레 면으로는 도어(12)와 투입구 간의 밀폐를 위한 다이어프램이 장착된다.
터브(13)는 본체(11) 내에 고정 설치되고 급수관(16)으로부터 공급된 세탁수를 수용하는 것으로, 터브(13)의 내측에는 터브 형상과 대응되는 형상의 드럼(14)이 설치되고, 외측에는 드럼(14)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키기 위한 모터(15)가 설치된다.
드럼(14)은 터브(13) 내부에 회전 가능하게 설치되고 본체(11)의 투입구를 향하여 개구된 측이 위치되도록 장착되어 세탁포가 수용되며, 드럼(14)의 둘레 면에는 복수의 홀이 형성되고 이 홀을 통해 터브(13) 내에 세탁수가 유입되고, 드럼(14)의 후면 외측에는 회전축이 마련되는데, 회전축은 모터(15)에 연결될 수 있도록 터브(13)의 외측으로 연장된다.
급수관(16)은 외부의 수도관(미도시) 등에 연결되어 있고, 외부의 수도관에서 공급된 세탁수를 세탁 및 헹굼 행정 시 터브(13) 및 드럼(14) 내로 안내한다.
세제통(17)은 내부가 다수의 공간으로 구획되어 있고 각 공간에는 사용자에 의해 세제 및 헹굼제 등이 각각 투입 및 수용된다. 여기서 세제통(17)은 급수 관(16)과 연결되어 있어, 세탁 행정 시 터브(14) 내로 세탁수를 공급할 때 급수관(16)을 통해 외부의 세탁수가 유입되고, 이때 세제통(17)에 수용된 세제는 유입된 세탁수와 함께 터브(13)로 흐른다.
펌프(18)는 세탁 및 헹굼 행정 시의 세탁수를 펌핑하고, 배수 행정 시 터브(13) 내의 세탁수를 펌핑하여 본체(11)의 외부로 배출시킨다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 제어 구성도로서, 드럼(14)을 회전시키는 모터(15), 각 구성부의 동작 전원 공급하는 전원부(20), 전원부(20)로부터 공급된 전압을 모터(15)의 동작에 적절한 전압으로 변환하는 전력변환부(30), 모터(15)의 회전 속도를 감지하는 속도감지부(40) 및 모터(15)의 회전 속도를 제어하는 컨트롤러(50)를 포함한다.
여기서 컨트롤러(50)는, 속도감지부(40)에서 전송된 펄스를 판독하여 감지 속도를 판단하는 속도연산부(51), 속도연산부(51)에서 판단된 모터(15)의 지령 속도와 감지 속도를 비교하고 지령 속도와 감지 속도 사이의 차에 비례상수 이득을 곱하며 이때 발생한 정상 상태 오차를 적분하여 제어신호를 생성하고 이 제어신호를 전력변환부(30)로 전송함으로써 모터(15)에 인가되는 전압을 제어하는 PI제어부(52), 세탁 행정, 헹굼 행정 및 탈수 행정 시 전력변환부(30)에서 출력되는 제한 전압을 제어하는 전압제한부(53), 각 행정의 수행에 따른 지령 속도를 출력하는 메인제어부(54)를 포함한다.
여기서 메인제어부(54)는 세탁, 헹굼 및 탈수 행정의 기동 구간에서의 제한 전압(전력변환부의 최대 전압의 50%)과, 세탁 및 헹굼 행정의 제어구간에서의 제한 전압(기동 구간에서의 제한 전압)과, 탈수 행정의 제어구간에서의 제한 전압(전환 전압의 80%)이 설정되어 있다. 아울러 탈수행정의 제한 구간에서의 제한 전압은 세탁포의 무게에 따라 설정되어 있다.
이를 도 3a 및 3b를 참조하여 설명하면, 각 행정에서 모터(15)의 속도 제어 구간은 기동 구간과 제어 구간으로 나누어지고 각 구간에서 모터(15) 속도 제어는 서로 다른 제어 모드에 의해 제어되는데, 이러한 각 구간에서 모터(15)의 속도를 제어하기 위한 컨트롤러(50)의 구성은 다음과 같다.
기동구간은 모든 부하조건에 대해 빠른 기동 응답성을 확보하기 위해 모터(15)를 제 1 일정 속도(Sf)까지 가속하는 구간으로, 기동구간에서 컨트롤러(50)의 구성을 설명하면, 모터(15)는 전력변환부(30)로부터 일정 비율로 증가되는 전압을 공급받아 미리 설정된 제 1 일정 속도(Sf)까지 가속되고, 이때 속도 연산부(51)는 속도 감지부(40)로부터 전송된 펄스를 판독하여 모터(15)의 감지 속도를 판단하고 메인제어부(54)로 전송하며, 메인제어부(54)는 모터(15)의 감지 속도가 제 1 일정 속도(Sf)인지 판단하여 감지 속도가 제 1 일정 속도(Sf)이면 모터(15)의 속도 제어를 제어 구간에서의 제어로 전환시킨다. 이와 같이 기동 구간에서의 모터(15)의 속도는 개방 루프 제어(Open loop control)에 의해 제어된다.
제어 구간은 각 행정에서 수행 시간에 따른 지령속도를 추종하기 위해 모터(15)의 속도를 제어하는 구간으로, 제어 구간에서 컨트롤러(50)의 구성을 설명하면 메인제어부(54)는 각 행정의 수행 시간에 따른 지령 속도를 출력하고, 전력변환부(30)로부터 지령 속도에 상응하는 전압을 출력시켜 모터(15)를 회전시킨다. 이때 속도연산부(51)는 속도감지부(40)로부터 전송된 펄스를 판독하여 모터(15)의 감지 속도를 판단하고, PI제어부(52)는 모터(15)의 감지 속도와 지령 속도를 비교하여 PI(비례적분)제어를 수행하여 지령 속도를 추종하기 위한 PI 제어 신호를 생성한 후 전력변환부(30)로 전송하며, 전력변환부(30)는 제어신호에 기초한 전압을 모터(15)로 출력하여 지령 속도를 추종하도록 모터(15)를 회전시킨다. 이와 같이 제어 구간에서의 모터(15)의 속도는 폐쇄 루프 제어(Closed loop control)에 의해 제어된다.
이때, 컨트롤러(50)에 포함된 전압제한부(53)는 각 행정의 기동 구간과 제어 구간에서의 제한 전압을 제어함으로써, 속도감지부(40)의 고장이나 파손에 의해 모터(15)의 속도가 잘못 감지되더라도 세탁기의 기구적인 시스템을 보호하고, 세탁기를 안전하게 보호할 수 있도록 한다.
이를 도 3a 및 도 3b를 참조하여 구체적으로 설명하면, 전압제한부(53)는 세탁, 헹굼 및 탈수 행정 시 기동 구간의 제한 전압(VLmt)이 전력변환부(30)에서 출력되는 최대 전압(Vmax)의 약 50%가 되도록 전력변환부(30)의 전압을 제어한다. 즉, 세탁, 헹굼 및 탈수 행정 시 모든 기동 구간에서의 모터(15)의 기동 제어는 동일하기 때문에 제한 전압 역시 동일하게 제어한다. 기동 구간에서의 제한 전압(VLmt)을 전력변환부(30)의 최대 전압(Vmax)의 약 50%로 설정한 것은, 모터(15) 기동 상의 안전을 위해 모터(15) 기동 시 모터(15)에 인가되는 최대 전압(Vf: 모터가 제 1 일정 속도(Sf)에 도달하여 제어 구간으로 전환되는 시점의 전압)보다 조금 더 큰 값으로 설정한 것이다.
또한 전압제한부(53)는 세탁 및 헹굼 행정 중 제어 구간의 제한 전압(VLmt)이 기동 구간의 제한 전압(VLmt)이 되도록 전력변환부(30)의 전압을 제어한다. 즉 세탁 및 헹굼 행정 시 모터(15)는 저속(약 50rpm) 운전을 수행하여 큰 전압은 필요없으나 드럼(14) 내의 세탁수로 인해 드럼 내의 부하가 커지기 때문에 드럼(14) 회전 시 큰 부하 전류가 필요하다. 이러한 부하 특성을 고려해 세탁 및 헹굼 행정에서는 세탁기의 최대 세탁 부하에서 원활한 정상운전을 수행할 수 있도록 모터 기동 시 제한 전압(VLmt)과 동일한 제한 전압(VLmt)으로 설정한다.
또한 전압제한부(53)는 탈수 행정 시 드럼(14) 내에 세탁수가 빠져나간 상황으로 드럼(14) 내 부하가 줄어들기 때문에 제어 구간의 제한 전압(Vf*80%)이 기동 구간에서 모터(15)에 인가된 최대 전압(Vf: 모터가 제 1 일정 속도(Sf)에 도달하여 제어구간으로 전환되는 시점의 전압, 즉 전환 전압)의 약 80%가 되도록 전력변환부(30)의 전압을 제어한다. 또한 전압제한부(53)는 탈수 행정 수행 중 메인제어부(54)의 지령 속도가 제 2 일정속도(Sr)이면 모터(15)에 인가되는 제한 전압이 전력변환부(30)의 최대 전압(Vmax:100%)이 되도록 전력변환부(30)의 출력 전압을 제어한다.
본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 동작 순서를 설명하도록 한다.
세탁포 세탁 시 사용자에 의해 세탁기의 드럼(14) 내로 세탁포가 투입되고, 세제통(17)에는 세제가 투입된 후 사용자에 의해 세탁 코스 또는 기능이 선택되면 선택된 세탁 코스 또는 기능에 기초하여 세탁 행정, 헹굼 행정 및 탈수 행정을 수행한다. 아울러, 세탁 행정 시 모터(15)의 구동에 따라 드럼(14)이 교반 회전하면서 드럼(14) 내 세탁포의 무게를 감지하고 감지된 무게에 기초하여 세탁수(또는 헹굼수)를 공급한다.
세탁 행정, 헹굼 행정 및 탈수 행정 시 모터(15)가 회전함에 따라 드럼(14)이 회전하면서 세탁 행정, 헹굼 행정 및 탈수 행정을 수행하는데, 각 행정에서 모터(15)의 속도 제어 구간은 기동 구간 및 제어 구간으로 나누어지고, 각 구간에서의 모터(15)의 속도 제어는 서로 다른 제어 모드에 의해 제어된다.
여기서 기동 구간은 모든 부하조건에 대해 빠른 기동 응답성을 확보하기 위해 모터의 속도를 제 1 일정 속도까지 빨리 높이는 구간이고, 제어 구간은 모터(15)의 속도가 지령속도를 추종하도록 모터(15)의 속도를 PI제어하는 구간으로, 기동 구간에서는 개방 루프 제어(Open loop control)에 의해 모터를 제 1 일정속도까지 가속하고, PI제어 구간에서는 폐쇄 루프 제어(Closed loop control)에 의해 모터(15)의 속도를 감지하고 감지된 모터(15)의 감지 속도에 기초하여 모터(15)의 속도가 지령 속도를 추종하도록 모터의 속도(15)를 제어한다.
이와 같은 모터의 속도 제어 방법에 따라 각 행정을 수행하다가 각 행정 수행 중 속도감지부(40)의 고장으로 모터(15)의 속도가 감지되지 않으면 속도 감지 값이 0이 되어 지령속도와의 오차가 커지고, 오차의 변화에 따라 지령 속도를 추종 하기 위한 전압값이 커지게 된다. 즉 속도감지부(40) 고장 시 지령 속도를 추종하기 위해 전력변환부(30)로부터 높은 전압이 요구되고, 이 높은 전압이 모터(15)에 인가되어 모터(15)가 급 가속하게 된다. 이렇게 모터(15)의 급 가속으로 인해 드럼(14)이 급 가속되기 때문에 이러한 급 가속을 방지하기 위해 전력변환부(30)에서 출력되는 제한 전압을 제어해야 한다.
이러한 각 행정 수행 중 제한 전압을 제어하는 세탁기의 동작 제어 순서를 다음에서 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 세탁 또는 헹굼 행정의 동작 제어 순서도로, 이를 도 3a, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.
도 3a에 도시된 바와 같이 세탁 및 헹굼 행정 시(101) 기동 구간에서의 제한 전압을 전력변환부(30)에서 출력되는 최대 전압(Vmax)의 약 50%로 설정하고, 세탁 또는 헹굼 행정 시 기동 구간에서 전압제한부(52)는 모터(15)에 인가되는 제한 전압(VLmt)이 전력변환부(30)에서 출력되는 최대 전압(Vmax)의 약 50%가 되도록 전력변환부(30)의 출력 전압을 제어한다. 여기서 세탁 및 헹굼 행정의 기동 구간에서 모터(15)에 인가되는 제한 전압이 동일한 것은 세탁 및 헹굼 행정에서 모터(15)의 기동 제어가 동일하기 때문이다.
또한 세탁 및 헹굼 행정 시 제어 구간에서의 제한 전압을 기동 구간에서의 제한 전압(VLmt)과 동일하게 설정하고, 세탁 또는 헹굼 행정 시 제어 구간의 제어 전압이 기동 구간에서의 제한 전압(VLmt)과 동일하게 되도록 전력변환부(30)의 출력 전압을 제한한다. 즉 세탁 및 헹굼 행정 시 모터(15)는 저속(약 50rpm) 운전을 수행하고 드럼 내의 세탁수로 인해 드럼 내의 부하가 커지기 때문에 드럼 회전 시 큰 부하 전류가 필요하다. 이러한 부하 특성을 고려해 세탁 및 헹굼 행정에서는 세탁기의 최대 세탁 부하에서 원활한 정상운전을 수행할 수 있도록 기동 운전 시 제한 전압과 동일한 제한 전압으로 설정(102)한다.
다음, 세탁 또는 헹굼 행정 시 기동 구간에서 전력변환부(30)로부터 일정 비율로 증가하는 전압을 공급받아 모터(15)를 가속시키면서 가속되는 모터(15)의 속도를 감지(103)하고 감지 속도와 제 1 일정속도(Sf)를 비교(104)하여 제어 구간으로의 모터 제어 모드 전환 시점을 판단한다.
만약 기동 구간에서 모터(15) 가속 중 속도 감지부(40)에 고장이 발생하여 속도감지부(40)로부터 모터의 속도가 감지되지 않으면(ta: 105) 도 5에 도시된 바와 같이 모터의 실제 속도는 제 1 일정속도 이상으로 가속하게 되며, 계속 적인 모터(15)의 가속을 위해 전력변환부(30)로부터 전압이 인가된다. 그러나, 이때 전력변환부(30)는 전압제한부(53)의 제어에 의해 모터(15)에 기동 구간의 제한 전압(VLmt)까지 인가(106)되고 모터(15)는 제한 전압(VLmt)에 상응하는 속도까지만 가속하게 된다.
다음 메인제어부(54)는 기동 구간에서 모터(15)가 가속된 시간이 기동 구간 완료 시간인지 판단(107)한다. 여기서 기동구간의 완료 시간은 메인제어부(54)에 미리 설정되어 있다. 즉, 일정 비율로 증가하는 전압에 따라 모터(15)를 가속시키 고, 이러한 모터(15)의 가속에 따라 모터(15)의 속도가 제 1 일정속도(Sf)가 도달하는 전환 전압(Vf) 및 기동구간의 완료 시간(t1)이 예측되고, 이렇게 예측된 전환 전압(Vf) 및 기동구간의 완료 시간(t1)은 메인제어부(54)에 미리 설정되어 있다.
이때 기동 구간에서의 모터(15)의 가속 시간이 기동 구간의 완료 시간(t1)이면, 제어 구간에서의 제한 전압(VLmt*70%)을 기동구간에서의 제한 전압(VLmt)의 약 70%로 재설정(108)하고, 전력변환부(30)에서 출력되는 전압이 기동구간에서의 제한 전압(VLmt)의 약 70%가 되도록 전력변환부(30)의 출력 전압을 제어한다.
그리고 제어구간에서의 모터 제어 모드로 전환되고 이에 따라 모터(15)는 제어 구간에서의 재설정된 제한 전압(기동구간에서의 제한 전압(VLmt)의 약 70%)까지의 전압이 인가된다. 이에 따라 모터(15)는 속도 감지부(40)의 고장으로 인해 제어구간에서 PI제어를 수행하지 않은 채로 재설정된 제한 전압에 상응하는 속도로 회전하게 된다.
이 후 모터(15)의 속도가 감지되지 않은 시점(ta)부터 일정 시간(t3: 속도 감지부의 고장 판별 시간)이 경과(109)한 후에도 모터(15)의 속도가 감지되지 않으면 메인제어부(54)는 속도감지부(40)의 고장을 사용자에게 알리고(110), 모터(15)의 동작을 정지(111)시킨다.
이와 같이 모터(15)는 기동 구간 및 제어 구간에서의 제한 전압(VLmt)으로 인해 속도 감지부(40)의 고장이 판단되기 전까지 모터의 급 가속을 제한할 수 있 다.
만약 세탁 또는 헹굼 행정 시 기동 구간에서 속도 감지부가 고장나지 않고, 제 1 일정속도(Sf)에 도달 후 제어 구간으로의 모터 제어 모드 전환(112)이 이루어지면, 속도감지부(40)는 계속적으로 모터(15)의 속도를 감지하고, 속도 감지부(40)를 통해 모터(15)의 속도가 감지되는지 판단(113)한다.
이때 모터(15)의 속도가 속도감지부(40)에 의해 정상적으로 감지되면 감지된 모터(15)의 감지 속도와 지령 속도를 비교하고, 두 속도 사이의 오차에 따른 PI제어를 수행하여 전력변환부(30)로부터 출력되는 PI전압을 제어함으로써 모터(15)가 지령속도를 추종할 수 있도록 모터(15)의 속도를 제어(114)한다. 이렇게 모터(15)를 제어함으로써 세탁 또는 헹굼 행정을 수행하고, 세탁 또는 헹굼 행정 시간이 경과(115)하면 세탁 또는 헹굼 행정을 종료한다.
하지만 도 6에 도시된 바와 같이 제어 구간에서 모터(15)의 속도 제어 중 모터(15)의 속도가 감지되지 않으면(113) 모터(15)의 지령 속도와 감지 속도(속도 감지부의 고장으로 속도 값은 0) 사이의 오차가 커지고, 이 오차에 따라 지령 속도를 추종하기 위한 전력변환부(30)의 PI 전압이 커지게 된다. 하지만 이때의 전력변환부(30)의 출력 전압은 전압제한부(53)의 제어에 따라 미리 설정된 제한 전압(전력변환부(30)의 최대 전압의 50%)까지 출력되고, 이때 출력된 제한 전압은 모터(15)에 인가(116)되어 모터(15)를 제한 전압에 상응하는 속도(모터의 실제 속도)까지 회전시키게 된다.
이 후 모터(15)의 속도가 감지되지 않은 시점(ta)부터 일정 시간(t3: 속도 감지부의 고장 판별 시간)이 경과(109)한 후에도 모터(15)의 속도가 감지되지 않으면 메인제어부(54)는 속도감지부(40)의 고장을 사용자에게 알리고(118), 모터(15)의 동작을 정지(119)시킨다.
이와 같이 전압을 전력변환부의 최대 전압보다 낮게 설정함으로서 속도감지부의 고장 시 세탁기의 모터에 인가되는 전압을 제한할 수 있어 모터 및 드럼의 급 가속을 방지할 수 있고 이로 인해 세탁기의 유동 및 파손을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 탈수 행정의 동작 제어 순서도로, 이를 도 3b, 도 8 및 도 9를 참조하여 설명하도록 한다.
탈수 행정 시(201) 기동 구간의 제한 전압을 전력변환부(30)에서 출력되는 최대 전압의 약 50%로 설정하고, 전압제한부(53)를 통해 기동 구간에서의 제한 전압이 전력변환부(30) 최대 전압의 약 50%가 되도록 전력변환부(30)의 출력 전압을 제어한다. 즉, 세탁, 헹굼 및 탈수 행정 시 모든 기동 구간에서의 모터 기동 제어는 동일하기 때문에 탈수 행정의 기동 구간 역시 세탁 및 헹굼 행정의 기동 구간에서와 같이 제한 전압을 동일하게 설정한다.
또한 탈수 행정 시 제어 구간에서의 제한 전압은 제어 구간으로 전환되는 전환 시점의 전압(Vf)의 80%로 설정(202)하고, 탈수 행정 시 제어 구간의 제한 전압이 전환 시점의 전압(Vf)의 80%가 되도록 전력변환부(30)의 출력 전압을 제어한다.
만약, 탈수 행정 시 제어 구간에서의 제한 전압을 최대 부하를 구동할 수 있는 전압을 기준으로 설정하면, 드럼(14)에 수용된 부하가 최대 부하일 경우에는 속도감지부가 고장나도 최대 부하로 인해 드럼의 급 가속이 방지될 수 있으나, 드럼 에 수용된 부하가 경 부하일 경우에는 드럼의 급 가속이 유발될 수 있다.
이에 따라 드럼(14)에 수용된 세탁포의 무게에 기초하여 제한 전압을 설정해야 한다. 즉, 기동 구간에서 제어 구간으로 전환되는 시점에 모터(15)에 인가되는 전압은 드럼에 수용된 세탁포의 무게에 비례하기 때문에 세탁포의 무게에 따른 전환시점의 전압을 기준으로 제어 구간의 제한 전압을 설정한다. 아울러 세탁포의 무게는 세탁 행정 초반에 드럼(14)의 교반 동작에 의해 감지된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 세탁포의 무게에 비례하여 모터(15)의 속도를 제어하기 위해 전력변환부(30)에서 출력되는 PI제어 전압이 달라지고 또한 전환 시점의 전압(Vf)도 달라진다. 즉 세탁포의 무게가 많을 때 전환시점의 전압(Vf2)은 세탁포의 무게가 적을 때의 전환시점의 전압(Vf1)보다 크고, 이에 따라 제어 구간에서의 제한 전압은 세탁포의 무게가 많을 때의 제한 전압(제한전압2: Vf2*80%)이 세탁포의 무게가 적을 때의 제한 전압(제한전압1: Vf1*80%)보다 크다.
이때 탈수 행정 시에는 드럼(14) 내의 세탁수가 빠져나간 상황으로 드럼(14) 내 부하가 줄어 드럼(14)을 회전 시키는데 많은 부하 전류가 필요하지 않기 때문에 세탁 또는 헹굼 행정의 제어구간에서의 제한 전압보다 낮게 설정하는 것이 바람직하다.
이와 같이 세탁포의 무게에 따라 제어 구간에서의 제한 전압을 다르게 설정함으로써 속도감지부의 고장으로 인한 모터 급 가속을 방지할 수 있다.
다음, 탈수 행정의 기동 구간에서의 제한 전압 제어 동작(203-211)은 세탁 또는 헹굼 행정의 기동 구간에서의 제한 전압 제어 동작(103-111)과 동일하여 생략한다.
다음 탈수 행정 시 기동 구간에서 속도 감지부(40)가 고장나지 않고, 제 1 일정속도(Sf)에 도달 후 제어 구간으로의 모터 제어 모드 전환(212)이 이루어지면, 속도감지부(40)는 계속적으로 모터(15)의 속도를 감지하면서, 속도 감지부(40)를 통해 모터(15)의 속도가 감지되는지 판단(213)한다.
이때 모터(15)의 속도가 속도감지부(40)에 의해 정상적으로 감지되면 감지된 모터(15)의 감지 속도와 지령 속도를 비교하고, 두 속도 사이의 오차에 따른 PI제어를 수행하여 전력변환부(30)로부터 출력되는 전압을 제어함으로써 모터(15)가 지령속도를 추종할 수 있도록 모터(15)의 속도를 제어(214)한다.
이렇게 모터(15)의 속도를 제어하다가 지령 속도가 제 2 일정속도(Sr: 215)이면 원활한 고속 운전을 위해 제어구간의 제한 전압(Vr)을 전력변환부(30)에서 출력되는 전압의 최대 전압(100%)으로 재설정(216)한다.
이때에도 모터(15)의 속도를 감지하고, 감지된 모터(15)의 감지 속도와 지령 속도를 비교하여 두 속도 사이의 오차에 따른 PI제어를 수행하고 전력변환부(30)로부터 출력되는 전압을 PI제어함으로써 모터(15)가 지령속도를 추종할 수 있도록 모터(15)의 탈수 속도를 제어(217)한다. 이렇게 모터(15)의 속도를 제어함으로써 탈수 행정을 수행하고, 탈수 행정 시간이 경과(218)하면 탈수 행정을 종료한다.
하지만 도 9에 도시된 바와 같이 제어 구간에서 모터(15)의 속도 제어 중 모 터(15)의 속도가 감지되지 않으면(213) 모터(15)의 지령 속도와 감지 속도(속도 감지부의 고장으로 속도 값은 0) 사이의 오차가 커지고, 이 오차에 따라 지령 속도를 추종하기 위한 전력변환부(30)의 PI 제어 전압이 커지게 된다. 하지만 이때의 전력변환부(30)의 출력 전압은 전압제한부(53)의 제어에 따라 제한 전압(Vf: 전환 전압의 80%)까지 출력되고, 이때 출력된 제한 전압은 모터(15)에 인가(219)되어 모터(15)를 제한 전압에 상응하는 속도까지 회전시키게 된다.
이 후 모터(15)의 속도가 감지되지 않은 시점(ta)부터 일정 시간(t3: 속도 감지부의 고장 판별 시간)이 경과(220)한 후에도 모터(15)의 속도가 감지되지 않으면 메인제어부(54)는 속도감지부(40)의 고장을 사용자에게 알리고(221), 모터(15)의 동작을 정지(222)시킨다.
이와 같이 모터에 인가되는 전압을 각 행정과 지령속도에 따라 가변하여 속도감지부의 고장이나 파손에 의해 모터의 속도가 잘못 감지되더라도 세탁기의 급 가속을 방지할 수 있고, 드럼 내 세탁포의 상태에 따라 세탁기 시스템의 유동 및 파손으로부터 기구적 시스템을 보호하여 안전하게 제어할 수 있다.
또한 속도 감지부의 고장이 판단된 후 모터의 회전을 정지하기 전에 미리 설정된 제한 전압으로 인해 모터가 급 가속되는 것을 방지할 수 있고 이로 인해 드럼의 급 가속 방지 및 세탁기의 기구적 시스템을 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 세탁기의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 세탁기의 제어 구성도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 의한 세탁기의 세탁 또는 헹굼 행정 시 속도-시간, 전압-시간의 제어 그래프이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 의한 세탁기의 탈수 행정 시 속도-시간, 전압-시간의 제어 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 세탁기의 세탁 또는 헹굼 행정 시의 동작 제어 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 세탁기의 세탁 또는 헹굼 행정의 기동 구간에서 속도 감지부의 고장 시 속도-시간, 전압-시간의 제어 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 세탁기의 세탁 또는 헹굼 행정의 제어 구간에서 속도 감지부의 고장 시 속도-시간, 전압-시간의 제어 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 세탁기의 탈수 행정 시의 동작 제어 순서도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 세탁기의 탈수 행정 시 제한 전압의 설정에 따른 전압-시간의 제어 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 세탁기의 탈수 행정의 제어 구간에서 속도 감지부의 고장 시 속도-시간, 전압-시간의 제어 그래프이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
14 : 드럼 15 : 모터
20: 전원부 30: 전력변환부
40: 속도 감지부 50: 컨트롤러

Claims (13)

  1. 드럼;
    상기 드럼을 회전시키는 모터;
    상기 모터의 속도를 감지하는 속도감지부;
    상기 모터에 인가되는 제한 전압을 설정하고, 상기 속도감지부에 의해 상기 모터의 속도가 감지되는지 판단하며, 상기 모터의 속도가 감지되지 않는 경우 상기 설정된 제한 전압 이하로 상기 모터에 인가되는 전압을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 세탁기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 컨트롤러는
    세탁, 헹굼 및 탈수 행정으로 나누고 각 행정을 상기 모터가 가속하는 기동 구간과 상기 모터가 지령속도를 추종하는 제어 구간으로 나누어, 상기 각 행정의 각 구간에 따라 상기 모터에 인가되는 전압을 제어하는 세탁기.
  3. 세탁포가 수용된 드럼을 회전시키는 모터, 모터의 속도를 감지하는 속도감지부를 가지는 세탁기의 제어 방법에 있어서,
    상기 모터에 인가되는 제한 전압을 설정하고,
    상기 속도감지부에 의해 상기 모터의 속도가 감지되는지 판단하고,
    상기 모터의 속도가 감지되지 않는 경우 상기 설정된 제한 전압 이하로 상기 모터에 인가되는 전압을 제어하는 세탁기의 제어방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제한 전압 설정은,
    세탁, 헹굼 및 탈수 행정으로 나누고, 각 행정은 상기 모터가 가속하는 기동 구간과 상기 모터의 속도가 지령속도를 추종하는 제어 구간으로 나누고,
    상기 각 행정의 각 구간 별로 제한 전압을 설정하는 세탁기의 제어방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 기동 구간의 제한 전압 설정은
    각 행정의 기동 구간의 제한 전압이 서로 동일하게 설정되는 세탁기의 제어방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 세탁 및 헹굼 행정에서 상기 제어 구간의 제한 전압 설정은,
    상기 세탁 및 헹굼 행정의 상기 기동 구간에서의 제한 전압과 동일하게 설정되는 세탁기의 제어방법.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 제어 구간에서의 제한 전압 설정은,
    상기 세탁 또는 헹굼 행정 보다 상기 탈수 행정에서 더 낮은 제한 전압으로 설정되는 세탁기의 제어방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 기동 구간에서 상기 모터의 속도를 감지하고,
    상기 감지 속도가 제 1 일정 속도이면 상기 기동 구간의 제한 전압을 상기 제어 구간의 제한 전압으로 전환 제어하는 것을 더 포함하는 세탁기의 제어방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 탈수 행정의 상기 제어 구간의 제한 전압 설정은,
    상기 제 1 일정속도에 상응하는 전환 전압을 기초로 설정되는 세탁기의 제어방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 전환 전압은
    상기 세탁포의 무게에 기초하여 조절되는 세탁기의 제어방법.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 탈수 행정의 제어 구간에서 상기 모터의 지령속도가 제 2 일정 속도이면 상기 제한 전압을 재설정하는 세탁기의 제어방법.
  12. 제 4 항에 있어서,
    각 행정의 상기 기동 구간에서 미리 설정된 기동 완료 시간에 상기 모터의 속도가 전송되지 않은 경우 상기 제어 구간의 제한 전압을 재설정하고,
    상기 모터의 속도가 감지되지 않은 시간부터 일정시간이 경과하면 속도감지부의 고 장을 알리고, 상기 모터의 회전을 정지시키는 것을 더 포함하는 세탁기의 제어방법.
  13. 제 4 항에 있어서,
    상기 각 행정의 제어 구간에서 상기 모터의 속도가 감지되지 않은 경우, 상기 모터의 속도가 감지되지 않은 시간부터 일정시간이 경과하면 상기 속도감지부의 고장을 알리고, 상기 모터의 회전을 정지시키는 것을 더 포함하는 세탁기의 제어방법.
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