皮带脱落检测方法及洗衣机与流程

本发明属于家用电器领域，特别涉及皮带脱落检测方法及洗衣机。

背景技术：

按驱动方式的不同，当前市面上的滚筒洗衣机大体分为直驱和非直驱两种类型，由于前者需要使用输出力矩更大的电机，带来更高的成本，因此后者逐渐成为被绝大多数洗衣机使用的驱动类型。

在非直驱洗衣机中采用皮带连接电机以及设置在滚筒上皮带盘，当电机通电转动时，通过皮带的传动带动滚筒旋转。但是在长时间的使用过程中，由于皮带出现老化，当皮带出现脱落或者断裂时，洗衣机无法获取到滚筒的准确转速，这样会导致滚筒还在旋转时，洗衣机误判滚筒已经停止导致用户打开机门出现受伤的情况，因此对皮带是否脱落进行准确检测，已成为亟待解决的问题。

现有的皮带脱落检测方式主要分为两种，一种是检知滚筒加速或平稳转动时电机上的运转电压或电流，进而跟正常运行过程下的标准电压、电流进行对比；另一种则是获取将滚筒减速至特定转速下的转动时间，与标准时间对比。需要注意的是，前者仅适用于在马达起动过程中检知皮带脱落，对于皮带在制动过程中脱落或断裂的情况无法检出；后者虽然可以在制动过程中检测到皮带脱落的情况，但是需要在较大的制动转速范围内才可以完成检测，并且无法适用于三相感应电机完成皮带脱落检测。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了用于表征制动过程中电机转速下降趋势的转速加速度，从而对皮带是否脱落进行判定的皮带脱落检测方法及洗衣机。

为了达到上述技术目的，本发明提供了皮带脱落检测方法，在洗衣机内设有控制系统，所述检测方法，包括：

在触发皮带检测模式时，控制系统按预设的固定力矩对电机进行制动，记录制动过程中电机的转速值；

根据转速值确定转速下降过程中的转速加速度；

将转速加速度与预设标准值进行对比，根据对比结果对皮带是否脱落进行判定；

其中，预设标准值为洗衣机在极限状态下的转速加速度。

可选的，所述触发皮带检测模式，包括：

通过特定的按键组合令已通电的洗衣机进入皮带检测模式；或

在洗衣机进入脱水模式时，默认触发皮带检测模式。

可选的，所述记录制动过程中电机的转速值，包括：

以时间为单位，记录电机在每个单位时刻的转速值。

可选的，所述根据转速值确定转速下降过程中的转速加速度，包括：

根据转速值与单位时刻的对应关系，在二维坐标系内绘制转速值变化曲线；

确定在转速值变化曲线中每个单位时刻处转速值对应的曲线斜率，曲线斜率的数值即为所述单位时刻对应的转速加速度。

可选的，所述将转速加速度与预设标准值进行对比，根据对比结果对皮带是否脱落进行判定，包括：

确定转速加速度的绝对值；

如果转速加速度的绝对值大于预设标准值，表明皮带已经脱落，触发皮带脱落告警操作；

如果转速加速度的绝对值小于或等于预设标准值，表明皮带尚未脱落，退出皮带检测模式；

其中，所述触发皮带脱落告警操作，包括：

通过设置在洗衣机内的蜂鸣器发出告警提示音，同时锁死洗衣机的机门；和/或通过洗衣机显示面板显示皮带脱落异常代码。

可选的，还包括制定预设标准值的步骤，所述步骤包括：

选取量产洗衣机中制动力最高的洗衣机作为待标定的样本洗衣机，清空样本洗衣机中洗衣桶内的负载，令样本洗衣机内的电机通电转动；

按最大制动力矩对电机进行制动，获取电机转速下降过程中的样本转速加速度，将样本转速加速度存储为预设标准值。

可选的，在所述检测方法中，还包括维持力矩大小恒定的处理步骤。

可选的，所述处理步骤包括：

按预设时间间隔，获取电机的实际输入电压值，确定实际输入电压值与标准输入电压值的比值；

令用于对电机输出驱动电压的控制芯片根据比值对实际驱动电压进行调整，使得在实际驱动电压的驱动下电机的转速与标准输入电压值驱动下电机的转速保持一致。

可选的，所述令用于对电机输出驱动电压的控制芯片根据比值对实际驱动电压进行调整，包括：

当实际输入电压值与标准输入电压值的比值小于1时，令控制芯片按比值的倒数值提升实际驱动电压；

当实际输入电压值与标准输入电压值的比值大于1时，令控制芯片按比值的倒数值降低实际驱动电压。

另一方面，本实施例还提出洗衣机，在洗衣机内设有控制系统，所述控制系统用于执行如前文所述的皮带脱落检测方法，完成对洗衣机内皮带是否脱落进行检测。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

通过获取制动过程中电机转速值计算转速加速度，由于皮带脱落与否造成电机的转动惯量不同，使得皮带脱落后电机转速变化情况相对于未脱落时差别明显，这样根据转速加速度与预设标准值进行对比的结果能够准确判定出皮带是否脱落，从而提高皮带脱落检测的准确性；同时由于获取转速加速度可以在很窄的转速区间内进行，还可以提高了转速检测的适用区间。还因为本方法对电机制动力要求较低，因此还适用于三相感应电机。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的皮带脱落检测方法的流程示意图；

图2是本发明提供的构建的二维坐标系的示意图。

具体实施方式

为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。

实施例一

本发明提供了皮带脱落检测方法，在洗衣机内设有控制系统，如图1所示，所述检测方法，包括：

11、在触发皮带检测模式时，控制系统按预设的固定力矩对电机进行制动，记录制动过程中电机的转速值；

12、根据转速值确定转速下降过程中的转速加速度；

13、将转速加速度与预设标准值进行对比，根据对比结果对皮带是否脱落进行判定；

其中，预设标准值为洗衣机在极限状态下的转速加速度。

在实施中，为了实现对洗衣机内皮带脱落的准确检测，本申请实施例提出了一种皮带脱落检测方法，通过获取制动过程中电机转速值转速加速度，由于皮带脱落与否造成电机的转动惯量不同，使得皮带脱落后电机转速变化情况相对于未脱落时差别明显，这样根据转速加速度与预设标准值进行对比的结果能够准确判定出皮带是否脱落，从而提高皮带脱落检测的准确性；同时由于获取转速加速度可以在很窄的转速区间内进行，还可以提高转速检测的适用区间。

本发明实施例提出的皮带脱落检测方法，主要分为三个执行步骤：

首先，在经过预设的操作触发皮带检测模式后，设置在洗衣机内的控制系统对电机进行制动，并实时记录制动过程中电机的转速值。接着，根据得到的转速值确定电机转速变化过程中的转速加速度，最终根据转速加速度与预设标准值的对比结果判定皮带是否脱落。

然而在现有技术中，为了获取制动过程中的制动时间，需要经过长时间的检测，才能根据连接在电机上的转动惯量不同导致制动时间的不同判定当前皮带是否脱落；而在上述检测步骤中为了得到转速加速度，仅需要获取到至少三个电机的转速值，根据相邻两个转速值的差值与对应时间的差值，可以获取转速加速度，将转速加速度与预设标准值的对比结果完成皮带是否脱落的检测，可以看出本申请实施例提出的检测方式对制动时间的要求更短，具有更高的检测适应性。

需要注意的是，该皮带检测方法由于在制动的全过程中都可以进行检测，因此不需要保证从较高转速制动才能检测。同时，由于皮带脱落与否状态下转动惯量差异很大，制动转速的变化率差异也很大，因此，对马达制动能力的限制较小，不仅适用于制动能力较强的无刷直流电机(brushlessdirectcurrentmotor,bldcm)，同时也适用于制动能力较弱的三相感应马达，提高了本方法的适用类型。

另外，前文提出的设置在洗衣机内的控制系统，是指在洗衣机内对洗衣机各工作程序进行控制的电子器件与软件程序的集合，由于本申请中是在现有洗衣机基础上进行的方法改进，不涉及洗衣机内电子器件的变更以及现有软件程序的更换，因此不对控制系统进行详细说明。

可选的，所述触发皮带检测模式，包括：

通过特定的按键组合令已通电的洗衣机进入皮带检测模式；或在洗衣机进入脱水模式时，默认触发皮带检测模式。

在实施中，根据前文所述的内容可知，本申请实施例提出的皮带检测方法需要在触发皮带检测模式后才能进行，以防在正常过程中进行皮带检测会对洗衣造成影响。

这里能够触发皮带检测模式的条件，可以包括通过按压洗衣机控制面板上特定的按键或多个按键组成的按键组合进入皮带检测模式。另外，由于前文中提出的皮带检测方法需要在电机制动过程中进行，因此，在洗衣机进入脱水模式内电机减速的过程中，可以默认触发皮带检测模式，这样可以在脱水过程中获取若干转速值对皮带是否脱落进行检测，同时不会对正常的洗衣过程造成影响。

可选的，所述记录制动过程中电机的转速值，包括：

以时间为单位，记录电机在每个单位时刻的转速值。

在实施中，前文提出的记录电机的转速值，具体是以时间为单位，记录每个时刻电机实际转速值，例如在触发皮带检测模式后，每1s记录一次转速值，5s内记录的转速值依次为55rpm、54rpm、52rpm、51rpm、49rpm。

可选的，所述根据转速值确定转速下降过程中的转速加速度，包括：

121、根据转速值与单位时刻的对应关系，在二维坐标系内绘制转速值变化曲线；

122、确定在转速值变化曲线中每个单位时刻处转速值对应的曲线斜率，曲线斜率的数值即为所述单位时刻对应的转速加速度。

在实施中，步骤12中提出的根据转速值确定转速下降过程中的转速加速度，除了前文中提出的获取至少三个转速值，根据相邻两个转速值的差值与对应时间的差值，可以获取转速加速度之外，还可以根据步骤121-122中的步骤，即通过在二维坐标系内绘制转速值-时间曲线的方式得到。

具体的，构建如图2所示的坐标轴分别为时间、转速值的二维坐标系，接着根据已获取到的与每个时刻对应的转速值，在二维坐标系内确定每个转速值的点，并将全部的点用平滑曲线连接，最后模拟得到的光滑曲线的曲线方程，进而通过求导的方式确定该曲线在每个转速值对应点处切线的斜率，该斜率即为转速加速度。

这里使用绘制曲线，进而以求导方式确定曲线斜率即转速值加速度的方式相对于前文中提出的根据相邻差值确定转速加速度的方式，求取到的转速加速度的精确度更高，能够更为准确的对皮带是否脱落进行判定。

可选的，所述将转速加速度与预设标准值进行对比，根据对比结果对皮带是否脱落进行判定，包括：

31、确定转速加速度的绝对值；

32、如果转速加速度的绝对值大于预设标准值，表明皮带已经脱落，触发皮带脱落告警操作；

33、如果转速加速度的绝对值小于或等于预设标准值，表明皮带尚未脱落，退出皮带检测模式。

在实施中，在求取到转速加速度后，由于在制动过程中电机转速值是处于下降过程，因此求取到的转速加速度必定为负值，因此为了能够与预设标准值进行对比，此处首先需要得到转速加速度的绝对值，接着用得到的绝对值与预设标准值进行对比。

由于皮带脱落后，电机与滚筒断开连接，电机上的负载即转动惯量相对于皮带脱落前变小，使得电机转速降低过程变快，导致加速度的数值变大。与预设标准值相比，皮带脱落后的转速加速度必然变大。

因此如果步骤31得到的转速加速度的绝对值大于预设标准值，表明当前皮带已经脱落，相反，皮带未脱落。

可选的，所述触发皮带脱落告警操作，包括：

通过设置在洗衣机内的蜂鸣器发出告警提示音，同时锁死洗衣机的机门；和/或通过洗衣机显示面板显示皮带脱落异常代码。

在实施中，在步骤32中，针对皮带脱落的情形，需要执行皮带脱落告警操作，使得用户获知皮带脱落的问题。具体的告警操作包括令设置在洗衣机内的蜂鸣器发出告警提示音，从而起到告警的目的。同时在确定皮带脱落后，控制系统还需要控制洗衣机机门的开闭结构机门锁死，之所以这样处理，是因为之前的皮带检测均是通过获取电机的转速实现的，而承载有衣物的洗衣筒是否已停止转动是不清楚的，如果此时用户未接收到告警提示打开机门，可能会导致伸入洗衣筒内的手受伤，因此这里洗衣机将机门锁死，以免发生用户受伤的事件。

另外，除了上述措施外，还可以通过洗衣机的显示面板将皮带脱落异常代码进行显示，以便于用户根据说明书中的代码提示，快速判定当前洗衣机出现异常的原因，从而准确向售后维修人员告知故障原因，进而对洗衣机进行快速处理，提高维修效率。

可选的，还包括制定预设标准值的步骤，所述步骤包括：

选取量产洗衣机中制动力最高的洗衣机作为待标定的样本洗衣机，清空样本洗衣机中洗衣桶内的负载，令样本洗衣机内的电机通电转动；

按最大制动力矩对电机进行制动，获取电机转速下降过程中的样本转速加速度，将样本转速加速度存储为预设标准值。

在实施中，前文中提出将获取到的转速加速度与预设标准值进行对比，以便对皮带是否脱落进行判定。

这里的预设标准值是洗衣机在出厂状态下令洗衣机至于极限状态下进行通电制动后获取到的。极限状态具体是指洗衣机的洗衣筒内未装有任何负载，同时令洗衣机带动洗衣筒转动旋转。之所以将选取量产洗衣机中制动力最高的洗衣机、并在该洗衣机制动的基础上获取转速加速度，是因为在极限状态下转速变化最为明显，相对于洗衣桶内装有负载前提下获取到的转速加速度，更具对比意义。

可选的，在所述检测方法中，还包括维持力矩大小恒定的处理步骤。

在实施中，前文中步骤11中提出，需要在预设的固定力矩对电机进行制动，这里之所以强调用于制动的力矩固定，是因为只有在力矩恒定的前提下，才能根据转速加速度与预设标准值对比的方式对皮带进行检测，如果力矩不恒定，后续的对比结果就没有意义，因此这里维持力矩大小恒定的步骤不可或缺。

可选的，所述处理步骤包括：

41、按预设时间间隔，获取电机的实际输入电压值，确定实际输入电压值与标准输入电压值的比值；

42、令用于对电机输出驱动电压的控制芯片根据比值对实际驱动电压进行调整，使得在实际驱动电压的驱动下电机的转速与标准输入电压值驱动下电机的转速保持一致。

在实施中，为了维持制动用的力矩恒定，需要执行41-42的步骤。

上述步骤的主要内容是根据实际输入电压值与标准输入电压值的比值，通过控制芯片对驱动电机的实际驱动电压进行补偿，使得电机能够在补偿后，按标准输入电压值产生的力矩进行制动，以便整个皮带检测方法正常进行。

基于上述参数及部件对电机的供电驱动过程为：

来自市电线路上的实际输入电压输入洗衣机内的供电线路，供电线路上的芯片进行逆变处理后，得到驱动电机旋转的实际驱动电压。当实际输入电压值与标准输入电压值相等时，在电机通过皮带带动滚筒旋转的情况下，通过降低自身转速的方式降低皮带的线速度，进而实现降低滚筒转速的效果，即实现制动过程。

如果实际输入电压值与标准输入电压值不等，会导致驱动电机的实际驱动电压变化，导致电机无法实现准确的降速过程，此时就需要控制芯片按实际输入电压值与标准输入电压值的比值对电机进行反向补偿，令电机在实际输入电压值发生变化的前提下，依然实现准确的制动。

可选的，所述令用于对电机输出驱动电压的控制芯片根据比值对实际驱动电压进行调整，包括：

当实际输入电压值与标准输入电压值的比值小于1时，令控制芯片按比值的倒数值提升实际驱动电压；

当实际输入电压值与标准输入电压值的比值大于1时，令控制芯片按比值的倒数值降低实际驱动电压。

在实施中，如果实际输入电压值与标准输入电压值的比值小于1，表明实际输入电压值已经低于标准输入电压值，此时电机的制动力会降低，需要控制芯片按比值的倒数值对电机进行电压补偿，例如比值为0.8，需要按其倒数值1.25提升实际驱动电压0.25倍，这样电机才能以标准的制动力矩完成降速，即制动过程。

如果实际输入电压值与标准输入电压值的比值大于1，表明实际输入电压值已经高于标准输入电压值，此时电机的实际转速会升高，需要控制芯片按比值的倒数值对电机进行电压补偿，例如比值为1.25，需要按其倒数值0.8降低实际驱动电压0.25倍，这样电机才能以标准的制动力矩完成降速，即制动过程。

本发明提供了皮带脱落检测方法，包括：在触发皮带检测模式时，控制系统按预设的固定力矩对电机进行制动，记录制动过程中电机的转速值；根据转速值确定转速下降过程中的转速加速度；将转速加速度与预设标准值进行对比，根据对比结果对皮带是否脱落进行判定。通过获取制动过程中电机转速值计算转速加速度，由于皮带脱落与否造成电机的转动惯量不同，使得皮带脱落后电机转速变化情况相对于未脱落时差别明显，这样根据转速加速度与预设标准值进行对比的结果能够准确判定出皮带是否脱落，从而提高皮带脱落检测的准确性；由于获取转速加速度可以在很窄的转速区间内进行，还可以提高了转速检测的适用区间。还因为本方法对电机制动力要求较低，因此还适用于三相感应电机。

实施例二

另一方面，本实施例还提出洗衣机，在洗衣机内设有控制系统，所述控制系统用于执行如前文所述的皮带脱落检测方法，完成对洗衣机内皮带是否脱落进行检测。

在实施中，所述检测方法，包括：

11、在触发皮带检测模式时，控制系统按预设的固定力矩对电机进行制动，记录制动过程中电机的转速值；

12、根据转速值确定转速下降过程中的转速加速度；

13、将转速加速度与预设标准值进行对比，根据对比结果对皮带是否脱落进行判定；

其中，预设标准值为洗衣机在出厂时标准负载的状态下进行制动操作，检测到并进行存储的转速下降过程中的标准转速加速度。

在实施中，为了实现对洗衣机内皮带脱落的准确检测，本申请实施例提出了能够进行皮带脱落检测的洗衣机，通过获取制动过程中电机转速值转速加速度，由于皮带脱落与否造成电机的转动惯量不同，使得皮带脱落后电机转速变化情况相对于未脱落时差别明显，这样根据转速加速度与预设标准值进行对比的结果能够准确判定出皮带是否脱落，从而提高皮带脱落检测的准确性；同时由于获取转速加速度可以在很窄的转速区间内进行，还可以提高转速检测的适用区间，从而提升了该类型洗衣机在市场中的竞争力。

本发明实施例提出的皮带脱落检测方法，主要分为三个执行步骤：

首先，在经过预设的操作触发皮带检测模式后，设置在洗衣机内的控制系统对电机进行制动，并实时记录制动过程中电机的转速值。接着，根据得到的转速值确定电机转速变化过程中的转速加速度，最终根据转速加速度与预设标准值的对比结果判定皮带是否脱落。

然而在现有技术中，为了获取制动过程中的制动时间，需要经过长时间的检测，才能根据连接在电机上的转动惯量不同导致制动时间的不同判定当前皮带是否脱落；而在上述检测步骤中为了得到转速加速度，仅需要获取到至少三个电机的转速值，根据相邻两个转速值的差值与对应时间的差值，可以获取转速加速度，将转速加速度与预设标准值的对比结果完成皮带是否脱落的检测，可以看出本申请实施例提出的检测方式对制动时间的要求更短，具有更高的检测适应性。

需要注意的是，该皮带检测方法由于在制动的全过程中都可以进行检测，因此不需要保证从较高转速制动才能检测。同时，由于皮带脱落与否状态下转动惯量差异很大，制动转速的变化率差异也很大，因此，对马达制动能力的限制较小，不仅适用于制动能力较强的无刷直流电机(brushlessdirectcurrentmotor,bldcm)，同时也适用于制动能力较弱的三相感应马达，提高了本方法的适用类型。

另外，前文提出的设置在洗衣机内的控制系统，是指在洗衣机内对洗衣机各工作程序进行控制的电子器件与软件程序的集合，由于本申请中是在现有洗衣机基础上进行的方法改进，不涉及洗衣机内电子器件的变更以及现有软件程序的更换，因此不对控制系统进行详细说明。

本发明提供了洗衣机，在洗衣机内设有控制系统，所述控制系统用于执行如下的皮带脱落检测方法，完成对洗衣机内皮带是否脱落进行检测。检测方法包括：在触发皮带检测模式时，控制系统按预设的固定力矩对电机进行制动，记录制动过程中电机的转速值；根据转速值确定转速下降过程中的转速加速度；将转速加速度与预设标准值进行对比，根据对比结果对皮带是否脱落进行判定。通过获取制动过程中电机转速值计算转速加速度，由于皮带脱落与否造成电机的转动惯量不同，使得皮带脱落后电机转速变化情况相对于未脱落时差别明显，这样根据转速加速度与预设标准值进行对比的结果能够准确判定出皮带是否脱落，从而提高皮带脱落检测的准确性；同时由于获取转速加速度可以在很窄的转速区间内进行，还可以提高了转速检测的适用区间，还因为本方法对电机制动力要求较低，因此还适用于三相感应电机。最终提升了该洗衣机的市场竞争力。

上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。

以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。