KR20150019649A - 세탁물 처리기기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 세탁물 처리기기의 제어방법은, 드럼이 가속되어 제 1 속도로 회전되도록 제어되는 제 1 속도회전단계; 상기 드럼을 제동시키는 제동단계; 상기 드럼을 제 2 속도로 가속시키는 제 2 속도가속단계; 상기 드럼이 상기 제 2 속도로 가속되는 중에 상기 모터에 인가되는 전류를 검출하는 전류검출단계; 및 상기 전류검출단계에서 검출된 전류를 바탕으로 포량이 결정되는 포량결정단계를 포함한다.

Description

세탁물 처리기기 및 그 제어방법{LAUNDRY TREATING APPARATUS AND CONTROL METHOD OF THE SAME}
본 발명은 세탁물 처리기기 및 세탁물 처리기기의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 세탁물 처리기기는 세탁물 또는 포에 물리적, 화학적 작용을 가하여 처리를 하는 장치로, 세탁물에 뭍은 오염을 제거하는 세탁기, 세탁물이 담긴 드럼을 고속으로 회전시켜 세탁물을 탈수시키는 탈수기, 드럼 내로 냉풍 또는 열풍을 가하여 젖은 세탁물을 건조시키는 건조기 등을 통칭한다.
이러한 세탁물 처리기기는 세탁, 헹굼, 탈수, 건조 등의 운전을 수행하기 전에 드럼 내에 투입된 포의 양(이하, ?湯?이라고 함.)을 감지하고, 감지된 포량에 따라 급수량, 운전코스, 운전시간 등이 설정된다.
포량 감지는 포량에 따라 모터에 걸리는 부하가 달라지고, 그에따라 드럼을 회전시키기 위해 모터에 인가되는 전류값이 달라지는 원리를 이용하여 이루어진다. 그런데, 모터에 걸리는 부하는 포량 뿐만 아니라, 드럼 내에서의 포의 상태에 따라서도 영향을 받기 때문에, 감지된 포량에 편차가 발생되는 문제가 있었다.
본 발명이 해결하려고 하는 과제는 드럼 내 포의 치움침, 즉 편심의 영향으로 인한 포량 측정시의 산포를 개선함으로써, 보다 정확하게 포량을 결정할 수 있는 세탁물 처리기기 및 세탁물 처리기기의 제업방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 세탁물 처리기기의 제어방법은 회전 가능하게 구비되어 포를 수용하는 드럼과 상기 드럼을 회전시키는 모터를 포함하는 세탁물 처리기기의 제어방법에 있어서, 상기 드럼이 가속되어 제 1 속도로 회전되도록 제어되는 제 1 속도회전단계; 상기 드럼을 제동시키는 제동단계; 상기 드럼을 제 2 속도로 가속시키는 제 2 속도가속단계; 상기 드럼이 상기 제 2 속도로 가속되는 중의 제 1 회전각도와 제 2 회전각도 사이의 제 1 전류감지구간에서 상기 모터에 인가되는 전류를 감지하는 제 1 전류감지단계; 상기 드럼이 상기 제 2 속도로 가속되는 중에 상기 제 1 전류감지구간 이후의 제 2 전류감지구간에서 상기 모터에 인가되는 전류를 감지하는 제 2 전류감지단계; 및 상기 제 1 전류검출단계에서 검출된 전류와, 상기 제 2 전류감지구간에서 감지된 전류값을 바탕으로 포량을 결정하는 포량결정단계를 포함한다.
본 발명의 세탁물 처리기기는 회전 가능하게 구비되어 포를 수용하는 드럼; 상기 드럼을 회전시키는 모터; 상기 드럼이 제 1 속도로 회전되도록 상기 모터를 제어한 후, 상기 모터를 제동시키고, 다시 상기 드럼이 제 2 속도로 가속되도록 상기 모터를 제어하는 모터 제어부; 상기 모터 제어부에 의해 상기 모터가 제어되는 중에, 상기 모터에 인가되는 전류를 감지하는 하는 전류 감지부; 및 상기 드럼이 상기 제 2 속도로 가속되는 중의 제 1 회전각도와 제 2 회전각도 사이의 제 1 전류감지구간에서 상기 전류 감지부를 통해 감지된 전류값과, 상기 제 1 전류감지구간 이후의 제 2 전류감지구간에서 감지된 전류값을 바탕으로 포량을 결정하는 포량 감지부를 포함한다.
본 발명의 세탁물 처리기기 및 세탁물 처리기기의 제어방법은 편심으로 인한 영향을 반영하여 포량을 결정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 세탁물 처리기기 및 세탁물 처리기기의 제어방법은 드럼 내에서 포가 고르게 분산되지 않는 상태에서도 정확하게 포량을 감지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 단면도이다.
도 2는 도 1의 세탁물 처리기기의 주요 구성간의 제어관계를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어방법에 따라 세탁물 처리기기를 운전할 시, 시간에 따른 드럼의 회전속도를 도시한 그래프이다.
도 5는 전류감지구간들을 도시한 것이다.
도 6은 드럼 구동 시에 편심의 위치들을 도시한 것이다.
도 7은 도 6의 편심의 위치에 따라 감지된 포량의 산포를 비교한 그래프이다.
도 8의 (a)는 드럼의 회전각도 θ1과 θ2 사이에서 감지된 전류값을 바탕으로 결정된 포량(y축)을 드럼내 투입된 포의 무게(x축)에 따라 도시한 그래프이고, 도 8의 (b)는 도 8의 (a)에 나타난 포량을 드럼의 회전각도 θ2와 θ3 사이에서 감지된 편심보정 전류값을 반영하여 보정한 값을 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어방법에 따라 세탁물 처리기기를 운전할 시, 시간에 따른 드럼의 회전속도를 도시한 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 단면도이다. 도 2는 도 1의 세탁물 처리기기의 주요 구성간의 제어관계를 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기(100)는 포 투입구(111a)가 형성된 케이싱(111)과, 포 투입구(111a)를 개폐하는 도어(112)와, 케이싱(111) 내에 배치되는 터브(122)와, 포 투입구(111a)를 통해 투입된 포를 수용하며 터브(122) 내에서 회전 가능하게 구비되는 드럼(124)과, 드럼(124)를 회전시키는 모터(113)와, 세제가 수용되는 세제박스(133)와, 컨트롤 패널(114)을 포함한다.
캐비닛(111)에는 포 출입구(111a)의 개폐가 가능하도록 도어(112)가 회전 가능하게 결합된다. 캐비닛(111)에는 컨트롤 패널(114)이 구비된다. 캐비닛(111)에는 세제박스(133)가 인출 가능하게 구비된다.
터브(122)는 캐비닛(111) 내부에 스프링(115) 및 댐퍼(117)에 의하여 완충 가능하게 배치된다. 터브(122)는 세탁수를 수용한다. 터브(122)는 드럼(124)의 외부에 드럼(124)를 감싸며 배치된다.
모터(113)는 드럼(124)을 회전시키기 위한 회전력을 발생한다. 모터(113)는 정방향 또는 상기 정방향과 반대인 역방향으로 회전이 가능하며, 드럼(124)을 다양한 속도 또는 방향으로 회전시킬 수 있다.
드럼(124)은 포가 수용되어 회전한다. 드럼(124)은 터브(122) 내부에 배치된다. 드럼(124)은 회전 가능한 원통 형상으로 형성된다. 드럼(124)은 세탁수가 통과되도록 복수의 통공이 형성된다. 드럼(124)은 모터(113)의 회전력을 전달받아 회전한다.
개스킷(128)은 터브(122)와 캐비닛(111) 사이를 밀봉한다. 개스킷(128)은 터브(122)의 입구와 포 투입구(111a) 사이에 배치된다. 개스킷(128)은 드럼(124)의 회전시 도어(112)로 전달되는 충격을 완화하는 동시에 터브(122) 내의 세탁수가 외부로 누수되는 것을 방지한다. 개스킷(128)에는 드럼(124) 내로 세탁수를 유입하는 순환노즐(127)이 구비될 수 있다.
세제박스(133)는 세탁 세제, 섬유 유연제 또는 표백제 등의 세제가 수용된다. 세제박스(133)는 캐비닛(111)의 전면에 인출 가능하게 구비되는 것이 바람직하다. 세제박스(133) 내의 세제는 세탁수 공급시 세탁수와 혼합되어 터브(122) 내로 유입된다.
캐비닛(111) 내부에는 외부 수원으로부터 세탁수의 유입을 조절하는 급수 밸브(131)와, 급수 밸브에 유입된 세탁수가 세제박스(133)로 흐르는 급수 유로(132)와, 세제박스(133)에서 세제가 혼합된 세탁수를 터브(122) 내로 유입하는 급수관(134)이 구비되는 것이 바람직하다.
캐비닛(111) 내부에는 터브(122) 내의 세탁수가 유출되는 배수관(135)과, 터브 내의 세탁수를 유출시키는 펌프(136)와, 세탁수를 순환시키는 순환 유로(137)와, 세탁수가 드럼(124) 내로 유입하는 순환노즐(127)과, 세탁수가 외부로 배수되는 배수 유로(138)가 구비되는 것이 바람직하다. 실시예에 따라 펌프(136)는 순환 펌프와 배수 펌프로 구비되어 각각 순환 유로(137)와 배수 유로(138)로 연결될 수 있다.
모터(113)는 코일이 권선된 고정자 또는 스테이터(stator, 113a)와, 코일과 전자기적 상호작용을 발생시켜 회전하는 회전자 또는 로터(rotor, 113b)와, 회전자(113b)의 위치를 감지하는 홀 소자(hall element, 113c)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기는 모터 제어부(230)와, PWM 연산부(240)와, 인버터(250)와, 전류 감지부(260)를 포함할 수 있다.
모터 제어부(230)는 모터(113)에 입력되는 전원을 제어한다. 모터 제어부(230)는 위치 검출부(231)와, 속도 제어부(233)와, 전류 제어부(235)와, 좌표 변환부(237)를 포함할 수 있다.
모터(113)는 회전자의 위치를 검출하기 위한 홀 소자(113c)를 포함할 수 있다. 상기 홀 소자는 N형 반도체를 포함하며, 홀 효과(hall effect)를 이용하여 자기장의 세기를 측정할 수 있다. 예를들어, 홀 소자에 전류 IH가 흐르고 있고, 그 전류와 수직 방향으로 자속 B가 소자 표면에 인가되면, 전류 IH와 자속 B에 수직방향으로 자속(B)의 크기에 비례한 전압 VH가 발생한다. 홀 소자는 이러한 출력전압(VH)으로부터 자극 N, S의 종류와 크기를 알 수 있으므로 특히, PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor) 또는 BLDC(Brushless DC electric motor)에서 영구자석인 회전자의 위치를 검출할 수 있다. 또한, 홀 소자(113c)는 자속(B)의 크기에 비례한 전압(VH)을 출력하므로 이로부터 자속을 발생시키는 전류의 크기를 알 수 있기 때문에 전류 센서로도 사용될 수 있다.
위치 검출부(231)는 홀 소자(113c)에 의하여 감지된 회전자(113b)의 위치를 바탕으로 드럼(124)의 위치를 검출한다. 또한, 위치 검출부(231)는 검출된 회전자(113b) 또는 드럼(124)의 위치를 바탕으로 드럼(124)의 회전속도를 검출하는 것도 가능하다. 실시예에 따라, 위치 검출부(231)는 전류 감지부(260)가 감지한 전류를 통하여 모터(113)의 회전속도를 검출할 수 있다.
홀 소자(113c)를 통해 검출되는 회전자(113b)의 위치, 즉 드럼(124)의 회전각도(θ)의 최소단위는 회전자(113b)에 구비된 고정자석의 개수에 따라 달라질 수 있으며, 본 실시예에서는 15도가 최소 단위이나, 반드시 이에 한정될 필요는 없다.
속도 제어부(233)는 위치 검출부(231)에서 검출된 회전자(113b)의 회전속도를 비례-적분(PI) 제어하여 회전속도(ω)가 지령속도(ω*)를 추종하도록 지령전류값을 출력한다. 자속방향에 평행한 d축과, 상기 d축과 직교하는 q축을 갖는 d-q축 회전좌표계를 정의하면, 속도 제어부(233)에 의해 출력된 지령전류는 d축 지령전류값(Id*)과 ,q축 지령진류값(Iq*)의 벡터 합으로 표시될 수 있다.
전류 제어부(235)는 전류 감지부(260)가 감지한 현재전류값(Id, Iq)이 지령전류값(Id*, Iq*)을 추종하도록, 비례-적분(PI) 제어하여 d축 지령전압값(Vd*)과 q축 지령전압값(Vq*)을 각각 발생시킨다.
좌표 변환부(237)는 d-q축 회전좌표계와 uvw 고정좌표계를 서로 변환한다. 좌표 변환부(237)는 d-q축 회전좌표계로 입력되는 지령전압값(Vd*/Vq*)을 3상 지령전압값으로 변환한다. 또한, 좌표 변환부(237)는 후술할 전류 감지부(260)가 감지한 고정좌표계의 현재전류를 d-q축 회전좌표계로 변환한다. 상기 회전좌표계는 회전자(113b)의 속도에 동기하여 회전되는 회전자 좌표계(Rotor Reference Frame)일 수 있으며, 이 경우, 좌표 변환부(237)는 후술할 위치 검출부(231)가 검출한 드럼(124)의 위치(θ)를 바탕으로 좌표를 변환할 수 있다.
PWM(Pulse Width Modulation; 펄스 폭 변조) 연산부(240)는 모터 제어부(230)로부터 출력되는 uvw 고정좌표계의 신호를 입력 받아 PWM 신호를 발생시킨다.
인버터(inverter, 250)는 일정 또는 가변 직류 전원으로부터 가변 전압, 가변 주파수의 교류 전원을 발생시키는 변환 장치이다. 인버터(250)는 PWM 연산부(240)로부터 PWM 신호를 입력 받아 모터(113)로 입력되는 전원을 직접 제어한다. 인버터(250)는 교류 출력 전원의 주파수 뿐만 아니라 출력되는 전압의 크기도 제어할 수 있다. 실시예에 따라, PWM 연산부(240)는 인버터(250)에 포함될 수 있으며, 이러한 인버터를 통상 PWM 인버터라고 한다.
PWM 연산부(240)는 인버터(250)를 통해 지령전압값(Vd*, Vq*)과 동일한 크기(Volt-Second Average) 및 주파수를 갖는 기본파 전압이 발생될 수 있도록, 각 상 스위치의 온/오프 구동 펄스(Gating Pulse)를 생성한다. 이 과정에서 부가적으로 불필요한 고조파나 스위칭 손실 등을 최소화하도록 스위칭 패턴(Pattern)이 결정될 수 있으며, 이를 위한 PWM 기법으로는 최적 전압 변조 방식(Optimal/Programmed PWM), 삼각파 비교 전압 변조 방식(Carrier Based PWM), 공간 벡터 전압 변조 방식(Space Vector PWM) 등이 잘 알려져 있다.
세탁물 처리기기는 컨트롤 패널(114)을 통해 설정된 바에 따라 세탁, 헹굼, 탈수, 건조 등의 운전을 실시하는데, 드럼(124) 내에 투입된 포의 양(이하, 포량이라고 함.)에 따라 급수량, 드럼(124)의 회전속도, 회전패턴, 운전시간 등의 세부적인 변수들이 설정되어 포량에 최적화된 운전을 실시한다. 이러한 세탁물 처리기기는 상기 각 운전들을 실시하기 전에 포량을 감지하는 단계를 수행한다. 이하에서, 설명하는 실시예들은 포량이 감지되는 단계들을 설명하는 것으로, 실시예들은 세탁, 헹굼, 탈수, 건조 등의 어느 행정이 실시되기 전에 포량을 감지하는 것은 물론이고, 상기 행정의 진행 중에 실시되는 것도 가능하다. 또한, 각 단계들은 드럼(124) 내로 급수가 이루어지기 전의 건포량을 감지하는 경우뿐만 아니라 드럼(124) 내로 급수가 이루어진 이후의 습포량을 감지하는 경우에도 적용될 수 있다.
포량 감지부(239)는 모터(113)에 인가되는 전류값을 바탕으로 포량을 결정한다. 포량은 전류 감지부(260)에 의해 감지된 현재전류(Id, Iq)를 바탕으로 결정될 수 있으며, 실시예에 따라 상기 현재전류 뿐만 아니라 모터(113)의 역기전력(counter electromotive force)이 함께 고려될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어방법을 도시한 순서도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어방법에 따라 세탁물 처리기기를 운전할 시, 시간에 따른 드럼의 회전속도를 도시한 그래프이다. 도 5는전류감지구간들을 도시한 것이다. 도 6은 드럼 구동 시에 편심의 위치들을 도시한 것이다. 도 7은 도 6의 편심의 위치에 따라 감지된 포량의 산포를 비교한 그래프이다. 이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어방법을 설명한다.
드럼(124) 내에 포가 투입되고, 드럼(124)이 가속된다(A1, [t1, t2]). 속도 제어부(233)로 입력되는 지령속도(ω*)는 제 1 속도(ω1)이며, 드럼(124)의 회전속도(ω)가 제 1 속도(ω1)를 추종하며 상승된다. 제 1 속도(ω1)는 드럼(124) 내의 포의 상태가 변화될 수 있는 속도로, 드럼(124) 내에 수용된 포의 적어도 일부가 유동될 수 있어야 하며, 예를들어 46rpm 내지 60rpm 사이에서 설정될 수 있다.
위치 검출부(231)를 통해 검출된 드럼(124)의 회전속도(ω)가 제 1 속도(ω1)에 이르면(A2), 속도 제어부(233)는 비례-적분(PI) 제어를 통해 드럼(124)이 제 1 속도(ω1)로 일정하게 회전되도록 제어한다(A3, [t2, t3]).
t2로부터 일정한 시간이 경과하여 t3에 이르면 모터(113)이 제동이 이루어져 드럼(124)이 정지된다(A4, [t3, t4]). 드럼(124)이 제동되는 방식은 회생제동(Regenerative Braking) 또는 발전제동(Dynamic Braking) 어느 것도 가능하다.
후술할 전류 검출(A8, A9)의 반복 회수를 카운트하기 위해 n은 0으로 설정되었다(A5).
정지된 드럼(124)이 다시 가속되기 전의 위치정렬구간([t4, t5])에서는 드럼(124)의 위치가 정렬될 수 있다(A6, A61). 회전자(113b)가 정위치 될 수 있도록 고정자(113a)의 착자가 이루어 질 수 있으며, 이때, 전류 제어부(235)를 통해서는 주로 d축 전류가 출력될 수 있다. 이러한 과정에서 모터(113)의 저항과, 전압정보의 오차가 검출될 수 있다. 드럼(124)의 위치 정렬은 후술하는 제 2 속도(ω2)로의 가속이 반복되는 사이의 위치정렬구간(A62, A63, A64, A65)에서도 실시될 수 있다.
동일한 지령속도(ω*)가 요청되었을 시, 현재속도(ω)가 상기 지령속도를 추종하기 위해서는, 포량에 따라 모터(113)에 의해 발생되는 토크값이 달라야 한다. 전류 측면에서는 모터(113)에 인가되는 전류값이 달라야 한다. 따라서, 모터(113)에 인가되는 전류값은 포량을 반영하는 지표가 될 수 있다.
포량은 드럼(124)의 회전이 이루어지는 임의의 구간에서 검출된 전류값을 바탕으로 결정될 수 있으나, 바람직하게는 드럼(124)의 회전에 의해 포가 들어올려지는 구간에서 검출된 모터(113)에 인가되는 전류값을 바탕으로 결정될 수 있다. 이러한 포량의 결정은 포량 감지부(239)에서 이루어질 수 있다.
모터(113)에 인가되는 전류값은 인버터(250)에서 출력되는 현재전류값으로, 전류 감지부(260)에 의해 감지될 수 있다. 현재전류값은 d-q축 회전좌표계상의 d축 현재전류값(Id)과 q축 현재전류값(Iq)으로 표시될 수 있으며, 이들 중 회전자(113b)의 회전을 위한 토크를 발생하는 성분은 주로 q축 전류 성분이므로, 포량은 q축 현재전류값(Iq)을 바탕으로 결정되는 것이 바람직하다.
또한, 포량을 결정하는데 필요한 현재전류값은 정지 상태의 드럼(124)을 회전시키기 위해 모터(113)에 전류가 인가되는 시점부터 감지된 값을 사용할 수도 있으나, 고정자(113a)에 착자가 이루어지는 정도와, 드럼(124) 내 포의 배치 상태 등의 여러 요인에 의해 드럼(124)의 회전 초기에 감지된 현재전류값은 포량을 정확하게 반영하지 못한다. 따라서, 정지상태로부터 드럼(124)이 어느 정도 회전된 이후에 감지된 현재전류값을 바탕으로 포량을 결정하는 것이 바람직하다.
다시 도 3을 참조하여, 포량 결정을 위한 단계들을 보다 상세하게 살펴본다.
정지 상태의 드럼(124)이 가속된다 (A7, [t5, t9]). 속도 제어부(233)로 입력되는 지령속도(ω*)는 제 2 속도(ω2)이며, 드럼(124)의 회전속도(ω)가 제 2 속도(ω2)를 추종하며 상승된다. 제 2 속도(ω2)는 제 1 속도(ω1)보다 낮게 설정될 수 있으며, 예를들어. 46rpm으로 설정될 수 있다.
여기서, 드럼(124)은 반드시 지령속도인 ω2에 이를때까지 가속되어야 하는 것은 아니다. 즉, 도 4에는 각 가속단계에서 드럼(124)이 최종적으로 지령속도(ω2)에 도달하고 제동이 이루어지는 것을 도시하고 있으나, 이는 어디까지나 예시적인 것에 불과하며, 상기 가속단계에서는 드럼(124)이 소정의 지령속도를 추종하며 가속되면 족하다. 각 가속단계에서의 지령속도는 동일한 값을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 가속단계에서 모터(113)의 구동시간에 따라서는 회전속도의 최대값이 지령속도(ω2)에 이르지 않을 수도 있으나, 이 경우에도 상기 최대값은 제 1 속도(ω1)보다는 낮은 것이 바람직하다.
도 5를 참조하면, 드럼(124)의 가속이 이루어지는 중에, 드럼(124)의 위치가 제 1 회전각도(θ1)로부터 제 2 회전각도(θ2)로 변화하는 제 1 전류감지구간(A81)에서 현재전류(Id/Iq)가 측정된다(A8). 전술한 바와 같이, 바람직하게는, 포량은 상기 현재전류값들 중 q축 현재전류값(Iq)을 바탕으로 결정될 수 있다.
이하, 제 1 전류감지구간은 제 1 회전 각도(θ1)로부터 제 2 회전 각도(θ2)에 이르는 구간으로 정의하고, 제 2 전류감지구간은 제 2 회전각도(θ2)로부터 제 3 회전각도(θ3)에 이르는 구간으로 정의한다.
한편, 드럼(124)의 가속이 이루어지는 중에, 상기 제 1 전류감지구간 이후의 제 2 전류감지구간(A91)에서도 현재전류(Id/Iq)가 측정될 수 있으며(A9), 이렇게 측정된 현재전류값은, 포량 결정시 편심량을 보정하기 위한 정보로서 이용된다.
이후, 드럼(124)이 제동되어 정지된다.(A10, [t9,t10])
도 6 및 도 7을 참조하면, 드럼(124)은 편심이 유발된 상태에서 기동되어 제 2 속도(ω2)로 가속될 수 있다. 도 6의 (a)는 드럼(124)의 기동 시 포가 최저점에 있지 않고, 기동과 함께 하강되는 경우를 도시한 것이고, 이러한 경우에 드럼(124)이 제 1 전류감지구간(A81)에서 회전되는 중에 감지된 현재전류값을 바탕으로 결정된 포량은 도 7에서 그래프 (a)로 도시되어 있다.
도 6의 (b)는 드럼(124)의 기동 시 포가 최저점에 위치한 경우를 도시한 것이고, 이러한 경우에 드럼(124)이 제 1 전류감지구간(A81)에서 회전되는 중에 감지된 현재전류값을 바탕으로 결정된 포량은 도 7에서 그래프 (b)로 도시되어 있다.
도 6의 (c)는 드럼(124)의 기동 시 포가 최저점에 위치하지 않고, 드럼(124)의 회전 방향을 따라 상승된 위치에 있는 경우를 도시한 것이고, 이러한 경우에 드럼(124)이 제 1 전류감지구간(A81)에서 회전되는 중에 감지된 현재전류값을 바탕으로 결정된 포량은 도 7에서 그래프 (c)로 도시되어 있다.
도 6 내지 도 7을 통해 알 수 있듯이, 드럼(124)의 기동 시, 편심의 위치에 따라 포량 값에 산포가 발생되는데, 이는 편심의 위치에 따라 드럼(124)에 걸리는 부하가 달라, 드럼(124)를 구동시키는데 필요한 토크가 달라지기 때문이다. 따라서, 포량 결정시 상기 편심의 위치에 따른 영향을 제거하여, 결정된 포량값의 산포를 줄일 필요가 있으며, 본 실시예에서는 제 1 전류감지구간(A81)에서 감지된 현재전류값을 바탕으로 포량을 결정하되, 제 1 전류감지구간(A81) 이후의 제 2 전류감지구간(A91)에서 감지된 현재전류값을 이용하여 보정을 함으로써 보다 정확하게 포량을 결정한다.
도 5 에는 모터(113)의 구동에 따른 드럼(124)의 위치변화 즉, 회전각도(θ1)로부터 제 2 회전각도 (θ2)로의 변화가 도시되어 있다. M은 정지 상태에서 위치가 정렬된 드럼(124)의 최저점을 도시한 것으로 이하 기준점이라고 한다. 도 5는 드럼(124)이 정지상태에서 시계방향으로 회전됨에 따라 기준점이 회전각도 θ1과 θ2 사이까지 상승된 상태를 도시한 것이다. H는 드럼(124)의 중심(C)을 지나는 수평선, V는 드럼(124)이 정지된 상태에서 기준점(M)이 위치되는 수직선을 표시한 것이다.
포량은 드럼(124) 내에 투입된 포의 상태에 따라 산포를 갖는다. 사용자에 의해 드럼(124) 내로 투입된 포는 드럼(124) 내에서 한쪽으로 치우쳐져 있기도 하고, 특히, 포가 드럼(124)의 후방 깊숙한 곳 보다는 포 투입구(111a)가 있는 전방에 몰려 있는 경우가 빈번하다. 이러한 상태로부터 바로 드럼(124)이 가속되고 상기 전류감지구간에서 전류가 감지된다면, 포의 치우침, 도어(112)와의 사이에 작용하는 마찰력 등의 요인으로 인하여 모터(113)에는 실제 포량에 비해 더 큰 부하가 걸리고, 따라서 이때 감지된 현재전류값은 정확하게 포량을 반영하지 못한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어방법은 제 1 속도(ω1)로 일정 시간 동안 드럼(124)을 회전 시켜 드럼(124) 내에서의 포의 상태를 변경시킨 이후에 다시 드럼을 제 2 속도(ω2)로 가속시켜 현재전류를 감지하고, 이때 감지된 현재전류값을 바탕으로 포량을 결정한다.
제 2 속도(ω2)로의 드럼(124)의 가속(제 2 속도 가속단계)은 설정횟수 만큼 반복될 수 있으며(A11, A12), 드럼(124)이 가속되는 중에 전류감지구간들(A81, A82, A82, A83, A84, A85)들에서 감지된 현재전류값을 바탕으로 포량이 결정된다. 본 실시예에서는 제 2 속도(ω2)로의 드럼(124)의 가속이 5번 반복되나 이에 한하지 않는다.
포량 연산부(239)는, 아래의 식 1과 같이, 제 1 전류감지구간(A81)에서 감지된 현재전류값(Iq1) 을 적분한 제 1 전류 적분값(Iint1)과, 제 2 전류감지구간(A91)에서 감지된 현재 전류값(Iq2)을 적분한 제 2 전류 적분값(Iint2)의 차를 구할 수 있다.
[식 1]
Figure pat00001
드럼(124)을 제 2 속도(ω2)로 가속시키는 단계는 반복적으로 실시될 수 있고, 제 1 현재전류값은 제 2 속도(ω2) 가속 중의 제 1 전류감지구간들(A81, A82, A83, A84, A85)에서 각각 구해지고, 제 2 현재전류값은 제 2 속도(ω2) 가속 중의 상기 제 1 전류감지구간 이후의 구간에서 구해진다. 바람직하게는, 상기 제 2 전류감지구간은 제 2 회전각도(θ2)로부터 제 3 회전각도(θ3)에 이르는 구간이다 (A91, A92, A93, A94, A95).
또한, 바람직하게는, 상기 제 2 전류감지구간의 상한 즉, 최대 각도는 90도를 넘지 않으며, 특히, 상기 제 2 전류감지구간은 포가 드럼(124)에 달라붙은 상태로 회전될 수 있는 범위 내에서 정해질 수 있다.
이하, 제 2 속도(ω2) 가속 중에 구해진 각각의 전류 적분값의 차(제 1 현재전류값과 제 2 현재전류값의 차)를 Idiff(1), Idiff(2), Idiff(3), Idiff (4), Idiff(5) 라고 한다.
포량 연산부(239)는 제 1 전류감지구간에서 감지된 제 1 현재전류와 상기 제 2 전류감지구간에서 감지된 제 2 현재전류를 바탕으로 포량을 결정한다. 특히, 포량은 상기 제 1 현재전류와 상기 제 2 현재전류의 차를 바탕으로 결정될 수 있다.
바람직하게는, 포량 연산부(239)는 제 1 전류감지구간에서의 제 1 전류 적분값(Iint 1)과 제 2 전류감지구간에서의 제 2 전류 적분값(Iint 2)들의 차를 바탕으로 포량(LD)을 결정한다.
실시예에 따라, 포량(LD)은 전류 적분값의 차(Idiff)들을 합산하여 구해질 수 있다. 각 전류 적분값들에는 가중치(Ki)가 부여될 수 있으며, 아래 식 2는 그러한 방법 중 한가지를 예로 든것이다.
[식 2]
Figure pat00002
가중치(Ki)는 전류 적분값의 차들의 평균에 근접한 전류 적분값의 차일수록 큰 값이 부여될 수 있다.
도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 전류감지구간에서 구한 전류값(포량정보)만을 이용하여 포량을 결정하는 경우(도 8의 (a)) 보다 상기 포량정보를 제 2 전류감지구간에서 구한 전류값(UB보정정보)을 이용하여 보정한 후 포량을 결정하는 경우(도 8의 (b))가 산포가 적어 보다 신뢰할 수 있는 지표가 됨을 알 수 있다. 참고로 도 7에서 각도 counter는 홀소자의 출력전압에 따라 회전각도를 카운터한 것을 표시한 것이다.
도 9은 본 발명의 다른 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어방법을 도시한 순서도이다. 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어방법에 따라 세탁물 처리기기를 운전할 시, 시간에 따른 드럼의 회전속도를 도시한 그래프이다. 이하, 도 9 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 세탁물 처리기기의 제어방법을 설명한다.
드럼(124) 내에 포가 투입되고, 드럼(124)이 가속된다(B1, [t1, t2]). 속도 제어부(233)로 입력되는 지령속도(ω*)는 제 1 속도(ω1)이며, 드럼(124)의 회전속도(ω)가 제 1 속도(ω1)를 추종하며 상승된다. 제 1 속도(ω1)는 드럼(124) 내의 포의 상태가 변화될 수 있는 속도로, 드럼(124) 내에 수용된 포의 적어도 일부가 유동될 수 있어야 하며, 예를들어 46rpm 내지 60rpm 사이에서 설정될 수 있다.
위치 검출부(231)를 통해 검출된 드럼(124)의 회전속도(ω)가 제 1 속도(ω1)에 이르면(B2), 속도 제어부(233)는 비례-적분(PI) 제어를 통해 드럼(124)이 제 1 속도(ω1)로 일정하게 회전되도록 제어한다(B3, [t2, t3]).
드럼(124)이 제 1 속도(ω1)로 회전되는 중에 모터(113)의 역기전력이 측정된다(B4). 모터(113)를 구동하는 회로는 다음과 같은 등가 방정식으로 표현될 수 있다.
[식 3]
Figure pat00003
Vin은 인버터(250)로부터 모터(113)에 인가되는 전압이고, I는 모터(113)에 인가되는 전류이며, Vemf는 모터(113)의 역기전력이다. Leq는 모터(113)의 등가 인덕턴스이고, Req는 모터(113)의 등가 저항으로, 실험적으로 미리 구해질 수 있는 값들이다.
드럼(124)의 회전속도(ω)가 지령속도(ω1)를 추종하도록 모터 제어부(230)에 의해 제어되는 과정에서, 포량 감지부(239)는 인버터(250)로부터 출력되는 전압값(Vin)과 전류 감지부(260)를 통해 감지된 현재전류값을 바탕으로 역기전력(Vemf)을 구할 수 있다. 실시예에 따라, 역기전력(Vemf)을 감지하는 역기전력 감지센서(미도시)가 구비될 수 있다.
역기전력은 모터(113)의 고정자(113a) 또는 회전자(113b)가 충분히 착자된 이후에 측정되는 것이 바람직하며, 본실시예에서는, 드럼(124)의 회전속도가 제 1 속도(ω1)에 도달한 시점(t2)으로부터 소정의 시간이 경과한 이후인 [t23, t3]구간에서 측정되었다. 또한, 역기전력은 모터(113)에 인가되는 전류값에 영향을 받기 때문에, 모터(113)의 관성이 충분히 커져서 속도 변동이 작아지고, 그에 따라 역기전력의 변화가 전류 제어부(235)의 응답에 비해 충분히 느려진 상태에 이르는 시점, 즉, 드럼(124)을 제 1 속도(ω1)로 소정 시간동안 회전시킨 이후(t23 이후)에 측정되어야 보다 정확한 값을 구할 수 있다.
t2로부터 일정한 시간이 경과하여 t3에 이르면 모터(113)이 제동이 이루어져 드럼(124)이 정지된다(B5, [t3, t4]). 드럼(124)이 제동되는 방식은 회생제동(Regenerative Braking) 또는 발전제동(Dynamic Braking) 어느 것도 가능하다. 후술할 전류 검출(B9, B10)의 반복 횟수를 카운트하기 위해 n은 0으로 설정되었다(B6).
정지된 드럼(124)이 다시 가속되기 전의 위치정렬구간([t4, t5])에서는 드럼(124)의 위치가 정렬될 수 있다(B7, B71). 회전자(113b)가 정위치 될 수 있도록 고정자(113a)의 착자가 이루어 질 수 있으며, 이때, 전류 제어부(235)를 통해 d축 전류가 출력될 수 있다. 이러한 과정에서 모터(113)의 저항과, 전압정보의 오차가 검출될 수 있다. 드럼(124)의 위치 정렬은 후술하는 제 2 속도(ω2)로의 가속이 반복되는 사이 구간에서도 실시될 수 있다(B72, B73, B74, B75).
정지 상태의 드럼(124)의 가속이 이루어진다(B8, [t5, t9]). 속도 제어부(233)로 입력되는 지령속도(ω*)는 제 2 속도(ω2)이며, 드럼(124)의 회전속도(ω)가 제 2 속도(ω2)를 추종하며 상승된다. 제 2 속도(ω2)는 제 1 속도(ω1)보다 낮게 설정될 수 있으며, 예를들어. 46rpm으로 설정될 수 있다.
드럼(124)의 가속이 이루어지는 중에, 드럼(124)의 위치가 제 1 회전각도(θ1)로부터 제 2 회전각도 (θ2)로 변화하는 제 1 전류감지구간(B91)에서 제 1 현재전류(Id/Iq)가 감지되고(B9), 상기 제 1 전류감지구간 이후의 제 2 전류감지구간에서 제 2 현재전류(Id/Iq)가 감지된다(B10). 바람직하게는, 상기 제 2 전류감지구간은 제 2 회전각도(θ2)로부터 제 3 회전각도(θ3)에 이르는 구간이다.
또한, 바람직하게는, 상기 제 2 전류감지구간의 상한 즉, 최대 각도는 90도를 넘지 않으며, 특히, 상기 제 2 전류감지구간은 포가 드럼(124)에 달라붙은 상태로 회전될 수 있는 범위 내에서 정해질 수 있다.
전술한 바와 같이, 바람직하게는 포량은 상기 현재전류값들 중 q축 현재전류값(Iq)을 바탕으로 결정될 수 있다. 이후, 드럼(124)이 제동되어 정지되고(B11, [t9, t10]), 다시 B7단계로 리턴된다.
제 2 속도(ω2)로의 드럼(124)의 가속은 설정횟수 만큼 반복될 수 있으며(B12, B13), 제 1 현재전류값은 드럼(124)이 가속되는 중에 제 1 전류감지구간들(B91, B92, B93, B94, B95)에서 각각 구해지고, 제 2 현재전류값들은 제 2 속도(ω2) 가속 중의 제 2 전류감지구간들(A101, A102, A103, A104, A105)에서 각각 구해질 수 있다. 본 실시예에서는 제 2 속도(ω2)로의 드럼(124)의 가속이 5번 반복되나 이에 한하지 않는다.
전술한 실시예에서와 마찬가지로, 포량 연산부(239)는 상기 제 1 전류감지구간에서 감지된 제 1 현재전류와 상기 제 2 전류감지구간에서 구해진 제 2 현재전류를 바탕으로 포량을 결정할 수 있다. 특히, 포량은 상기 제 1 현재전류와 상기 제 2 현재전류의 차를 바탕으로 결정될 수 있다.
본 실시예에서는 포량을 결정하는데 제 2 속도(ω2) 가속 중에 구해진 각각의 전류 적분값의 차(Idiff)뿐만 아니라, 드럼(124)이 제 1 속도(ω1)로 제어되는 중에 감지된 역기전력(Vemf)이 사용된다.
모터(113)에 의해 발생되는 토크는 역기전력(Vemf)과 현재전류값(I)에 비례한다. 본 실시예에서는 드럼(124)이 일정한 속도로 회전되도록 제어되는 구간에서 감지된 역기전력(Vemf)과, 드럼(124)이 가속되는 구간에서의 전류 적분값이 차(Idiff)를 인자로 하여 포량을 결정한다.
이상의 설명에 따라 본 실시예에서 포량을 구하는 식은 다음과 같이 표현될 수 있다.
[식 4]
Figure pat00004

Claims (26)

  1. 회전 가능하게 구비되어 포를 수용하는 드럼과 상기 드럼을 회전시키는 모터를 포함하는 세탁물 처리기기의 제어방법에 있어서,
    상기 드럼이 가속되어 제 1 속도로 회전되도록 제어되는 제 1 속도회전단계;
    상기 드럼을 제동시키는 제동단계;
    상기 드럼을 제 2 속도로 가속시키는 제 2 속도가속단계;
    상기 드럼이 상기 제 2 속도로 가속되는 중의 제 1 회전각도와 제 2 회전각도 사이의 제 1 전류감지구간에서 상기 모터에 인가되는 전류를 감지하는 제 1 전류감지단계;
    상기 드럼이 상기 제 2 속도로 가속되는 중에 상기 제 1 전류감지구간 이후의 제 2 전류감지구간에서 상기 모터에 인가되는 전류를 감지하는 제 2 전류감지단계; 및
    상기 제 1 전류검출단계에서 검출된 전류와, 상기 제 2 전류감지구간에서 감지된 전류값을 바탕으로 포량을 결정하는 포량결정단계를 포함하는 세탁물 처리기기의 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포량결정단계는,
    상기 제 1 전류감지구간에서 감지된 전류값과 상기 제 2 전류감지구간에서 감지된 전류값의 차를 바탕으로 포량을 결정하는 세탁물 처리기기의 제어방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전류검출단계 및 제 2 전류검출단계는,
    d-q축 회전좌표계를 기준으로, 상기 모터에 인가되는 q축 전류값을 측정하는 세탁물 처리기기의 제어방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 포량결정단계는,
    상기 제 1 전류감지단계에서 감지된 전류값을 적분한 값과, 상기 제 2 전류감지단계에서 감지된 전류값을 적분한 값의 차를 바탕으로 포량을 결정하는 세탁물 처리기기의 제어방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 회전각도와 상기 제 2 회전각도 사이에서는 포가 상기 드럼에 달라붙은 상태로 회전되는 세탁물 처리기기의 제어방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 회전각도는 0보다 큰 세탁물 처리기기의 제어방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 전류감지단계는,
    상기 제 2 회전각도와 제 3 회전각도 사이에서 상기 모터에 인가되는 전류를 감지하는 세탁물 처리기기의 제어방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 회전각도와 상기 제 3 회전각도 사이에서는 포가 상기 드럼에 달라붙은 상태로 회전되는 세탁물 처리기기의 제어방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 속도는,
    상기 제 1 속도보다 낮은 세탁물 처리기기의 제어방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 속도가속단계는 반복적으로 실시되고,
    상기 포량결정단계는,
    반복 실시된 상기 제 2 속도가속단계에서 각각 구해진, 상기 제 1 전류감지구간에서 감지된 전류값과 상기 제 2 전류감지구간에서 감지된 전류값의 차들을 바탕으로 포량을 결정하는 세탁물 처리기기의 제어방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 드럼이 제 1 속도로 회전되도록 제어되는 중에, 상기 모터의 역기전력을 감지하는 역기전력감지단계를 더 포함하고,
    상기 포량결정단계는,
    상기 제 1 전류감지단계에서 감지된 전류값, 상기 제 2 전류감지단계에서 감지된 전류값 및 상기 역기전력을 바탕으로 포량을 결정하는 세탁물 처리기기의 제어방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 역기전력감지단계는,
    상기 드럼이 상기 제 1 회전속도로 소정시간 동안 회전된 이후에 상기 역기전력을 감지하는 세탁물 처리기기의 제어방법.
  13. 회전 가능하게 구비되어 포를 수용하는 드럼;
    상기 드럼을 회전시키는 모터;
    상기 드럼이 제 1 속도로 회전되도록 상기 모터를 제어한 후, 상기 모터를 제동시키고, 다시 상기 드럼이 제 2 속도로 가속되도록 상기 모터를 제어하는 모터 제어부;
    상기 모터 제어부에 의해 상기 모터가 제어되는 중에, 상기 모터에 인가되는 전류를 감지하는 하는 전류 감지부; 및
    상기 드럼이 상기 제 2 속도로 가속되는 중의 제 1 회전각도와 제 2 회전각도 사이의 제 1 전류감지구간에서 상기 전류 감지부를 통해 감지된 전류값과, 상기 제 1 전류감지구간 이후의 제 2 전류감지구간에서 감지된 전류값을 바탕으로 포량을 결정하는 포량 감지부를 포함하는 세탁물 처리기기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 포량 감지부는,
    상기 제 1 전류감지구간에서 감지된 전류값과 상기 제 2 전류감지구간에서 감지된 전류값의 차를 바탕으로 포량을 결정하는 세탁물 처리기기.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 모터 제어부는,
    상기 전류 감지부를 통해 감지된 전류를 d-q축 회전좌표계상의 d축 전류값과 q축 전류값으로 변환하는 좌표 변환부를 포함하고,
    상기 포량 감지부는,
    상기 q축 전류값을 바탕으로 포량을 결정하는 세탁물 처리기기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 포량은,
    상기 제 1 전류감지구간에서 감지된 q축 전류값을 적분한 값과, 상기 제 2 전류감지구간에서 감지된 q축 전류값을 적분한 값을 바탕으로 결정되는 세탁물 처리기기.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 모터 제어부는,
    상기 전류 감지부를 통해 감지된 전류를 d-q축 회전좌표계상의 d축 전류값과 q축 전류값으로 변환하는 좌표 변환부를 포함하고,
    상기 포량 감지부는,
    상기 q축 전류값을 바탕으로 포량을 결정하는 세탁물 처리기기.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 포량은,
    상기 드럼의 위치가 제 1 회전각도로부터 제 2 회전각도로 변화하는 구간에서 상기 q축 전류값을 적분한 것을 바탕으로 결정되는 세탁물 처리기기.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 전류감지구간에서는 포가 상기 드럼에 달라붙은 상태로 회전되는 세탁물 처리기기.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 회전각도는 0보다 큰 세탁물 처리기기.
  21. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 속도는,
    상기 제 1 속도보다 낮은 세탁물 처리기기.
  22. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 전류감지단계는,
    상기 제 2 회전각도와 제 3 회전각도 사이에서 상기 모터에 인가되는 전류를 감지하는 세탁물 처리기기.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 2 회전각도와 상기 제 3 회전각도 사이에서는 포가 상기 드럼에 달라붙은 상태로 회전되는 세탁물 처리기기.
  24. 상기 모터 제어부는,
    상기 드럼을 상기 제 2 속도로 반복하여 가속시키고,
    상기 포량은,
    상기 드럼이 상기 제 2 속도로 반복하여 가속되는 중에 각각 구해진, 상기 제 1 전류감지구간에서 감지된 전류값과 상기 제 2 전류감지구간에서 감지된 전류값의 차들을 바탕으로 결정되는 세탁물 처리기기.
  25. 제 13 항 내지 제 24 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 포량 감지부는,
    상기 드럼이 제 1 속도로 회전되도록 제어되는 중에, 상기 전류 감지부를 통해 감지된 전류값을 바탕으로 상기 모터의 역기전력을 검출하고, 상기 제 1 전류감지구간에서 감지된 전류값, 상기 제 2 전류감지구간에서 감지된 전류값 및 상기 역기전력을 바탕으로 포량을 결정하는 세탁물 처리기기.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 역기전력은,
    상기 드럼이 상기 제 1 회전속도로 소정시간 동안 회전된 이후에 감지되는 세탁물 처리기기.
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