可旋转滚筒洗衣机及其控制方法与流程

本发明涉及可旋转滚筒洗衣机及其控制方法，更具体地涉及洗衣机及其控制方法，该洗衣机被配置用于通过使用基于不平衡和惯性而变化的正弦马达速度曲线来在可旋转滚筒中重新分配衣物负载。

众所周知，洗衣机通常包括：用于接收水(洗涤水或漂洗水)的水桶、可旋转地安装在水桶中以接收衣物的圆柱形滚筒，以及用于生成使滚筒旋转所需的驱动力的电动马达，其通过在滚筒的旋转期间使滚筒中的衣物沿着滚筒内壁上升和落下来洗涤衣物。

洗衣机通过以下循环执行衣物清洗：用于用包含溶解在其中的洗涤剂的水从衣物移除污染物的洗涤循环、用于用水从衣物移除洗涤剂的漂洗循环、以及用于以高速甩干干燥衣物的甩干循环。

在甩干循环期间，如果滚筒以高速旋转同时衣物沿滚筒内壁不均匀地分布，即衣物不平衡，则向滚筒的旋转轴施加偏心力，其结果是可能发生大的振动。

因此，如果衣物负载分布不均一，则当滚筒甩干时显著的不平衡可能导致振动，这继而可能导致旋转滚筒撞击机架，从而导致机器的损坏。

为了防止以上披露的问题，洗衣机执行不平衡控制方法以估计滚筒中的衣物不平衡并且基于所估计的不平衡执行衣物重新分配。

通常，不平衡控制方法将所估计的不平衡与预定不平衡阈值进行比较，并且基于比较结果执行衣物重新分配步骤。更具体地，不平衡阈值被固定为高值，即大于约700g，以便限制衣物重新分配步骤的数量并且减少执行衣物重新分配所消耗的时间。

还已知，为了执行衣物重新分配，洗衣机工作以使得首先使衣物以约45rpm甩干，在此之后，将旋转速度缓慢地增加到不再期望重新分配的速度值。不平衡通常在此旋转速度时测量。

如果不平衡超过不平衡阈值，则该方法大幅减小旋转速度以便使衣物重新分配再次成为可能。例如，在以下专利中披露了此种重新分配方法：de19738211a1和de19738310a1。然而，在de19738211a1和de19738310a1中披露的解决方案的技术问题是，当滚筒旋转速度在一些状况中减小时，衣物可能不受控制地移动，从而导致不平衡的增加。

de19804080b4处理这个问题并且提供了一种控制方法，该控制方法基于预定速度曲线增加滚筒的速度以引起衣物附接到滚筒内壁，并且当衣物附接到内壁时测量衣物的不平衡。

如果所测量的不平衡大于预定不平衡阈值，则该方法调节马达速度以便引起由负载导致的马达速度振荡的较低振幅低于固定重新分配速度。当马达速度振荡低于固定重新分配速度时，衣物的部分暂时脱离滚筒内壁并在滚筒内部重新分配。由于衣物不平衡在最小旋转速度的时刻处于最高位置，因此作为不平衡的原因并设置在不平衡侧上的衣物部分实际上下降。

通过这种控制方法执行的衣物重新分配是方便地选择的，因为它使衣物的部分(即在滚筒中不均一地分布的衣物的部分)脱离。因此，控制方法以相对精度重新分配导致不平衡的衣物的部分。

然而，因为要在马达控制回路上执行的算法需要能够加强或放松马达控制速度以改变基于不平衡的振荡，所以执行由该方法执行的操作是相当复杂的。

此外，该方法基于固定的重新分配速度，该速度是根据具有预定重量的衣物负载设置的。然而，如果重新分配速度被设置得太高，则较轻洗衣机型号可能产生不想要的效果，如行走或颠簸，即使在低速下也是如此；另一方面，如果重新分配速度被设置得太低，则重新分配可能超过想要的效果，从而在每当执行重新分配方法时导致全新负载情况。

此外，本申请人已经发现，该方法在执行衣物负载的重新分配以减小对于不均匀负载分布而产生的不平衡方面是低效的，因为在循环期间，实际重新分配速度响应于衣物的不平衡部分在滚筒中的位置的改变而改变。

本发明的目的在于提供一种控制方法，该控制方法能够基于装入滚筒中的衣物的实际量自动地重新分配该滚筒中的该衣物。

按照上述目的，根据本发明，提供了一种用于重新分配洗衣机的滚筒中的衣物负载，以便减小对于在所述滚筒中的所述衣物负载的不均匀分布而产生的不平衡的方法，其中所述洗衣机包括：外壳、安装在该外壳内部以围绕旋转轴线旋转的衣物滚筒，以及被设计成使所述衣物滚筒围绕所述旋转轴线旋转的电动马达，该方法的特征在于包括：生成正弦马达速度曲线、基于所述正弦马达速度曲线控制所述电动马达、估计指示该衣物滚筒中的所述负载的不平衡的不平衡值、估计指示该衣物滚筒中的该负载的惯性的惯性值、基于所述估计的不平衡值和所述惯性值改变所述正弦速度曲线的振幅、基于所述经修改的正弦马达速度曲线控制所述电动马达。

优选地，所述旋转轴线相对于该洗衣机的基部是水平的或倾斜的。

优选地，该方法进一步包括确定指示所述电动马达的速度的马达速度值、基于所述惯性值估计沉降速度，如果发生以下情况，则中断所述正弦速度曲线的生成并且将该马达速度增加到甩干循环的预定高速：所述估计的不平衡值低于不平衡阈值，并且-所述马达速度值大于所述沉降速度。

优选地，该方法进一步包括以下步骤：确定指示所述电动马达的速度的马达速度值、基于所述惯性值估计沉降速度，如果发生以下情况，则中断所述正弦速度曲线的生成并且将该马达速度增加到甩干循环的预定高速：所述估计的不平衡值低于不平衡阈值，并且所述马达速度值大于所述沉降速度，并且所述正弦马达速度曲线的所述最小速度值大于所述沉降速度。

优选地，该方法进一步包括以下步骤：如果该估计的不平衡大于所述不平衡阈值，则继续所述正弦速度曲线的生成并且改变所述正弦速度曲线的振幅。

优选地，该方法进一步包括以下步骤：确定指示所述电动马达的该速度的马达速度值、基于所述惯性值估计沉降速度，如果发生以下情况，则继续所述正弦速度曲线的生成并且改变所述正弦速度曲线的振幅：所述估计的不平衡低于所述不平衡阈值，并且所述马达速度值低于所述沉降速度，和/或所述正弦马达速度曲线的最小速度值低于所述沉降速度。

优选地，该方法进一步包括以下步骤：基于所述不平衡值、所述惯性值和预定不平衡阈值，计算所述正弦速度曲线的最大速度值和最小速度值，并且其中，基于所述计算的最大速度值和所述计算的最小速度值改变所述正弦速度曲线的振幅。

优选地，基于所述不平衡与所述不平衡阈值之间的差值并且基于所述惯性，重复计算所述正弦马达速度曲线的所述最大速度值和所述最小速度值。

优选地，该方法进一步包括在预定间隔期间重复执行以下步骤：估计所述不平衡值、估计所述惯性值、估计所述沉降速度、基于所述估计的不平衡值和所述惯性值改变所述正弦速度曲线的振幅，并且基于所述经修改的正弦马达速度曲线控制所述电动马达。

优选地，基于所述速度值和所述转矩值估计该不平衡值和该惯性值。

根据本发明，还提供了一种洗衣机，该洗衣机包括：外壳、安装在该外壳内部以围绕旋转轴线旋转的衣物滚筒，以及被设计成使所述衣物滚筒围绕所述旋转轴线旋转的电动马达，所述洗衣机的特征在于包括电子控制系统，该电子控制系统被配置用于：生成正弦马达速度曲线、基于所述正弦马达速度曲线控制所述电动马达、估计指示该衣物滚筒中的所述负载的不平衡的不平衡值、估计指示该衣物滚筒中的该负载的惯性的惯性值、基于所述估计的不平衡值和所述惯性值改变所述正弦速度曲线的振幅、基于所述经修改的正弦马达速度曲线控制所述电动马达。

优选地，所述旋转轴线相对于该洗衣机的基部是水平的或倾斜的。

优选地，所述电子控制系统被进一步配置用于：确定指示所述电动马达的速度的马达速度值、基于所述惯性值估计沉降速度，如果发生以下情况，则中断所述正弦速度曲线的生成并且将该马达速度增加到甩干循环的预定高速：该估计的不平衡值低于不平衡阈值，所述马达速度值大于所述沉降速度。

优选地，所述电子控制系统被进一步配置用于：确定指示所述电动马达的速度的马达速度值、基于所述惯性值估计沉降速度，如果发生以下情况，则中断所述正弦速度曲线的生成并且将该马达速度增加到甩干循环的预定高速：该估计的不平衡值低于不平衡阈值、所述马达速度值大于所述沉降速度，并且所述正弦马达速度曲线的最小速度值大于所述沉降速度。

优选地，所述电子控制系统被进一步配置用于：如果该估计的不平衡大于所述不平衡阈值，则继续该正弦速度曲线的生成并且改变所述正弦速度曲线的振幅。

优选地，所述电子控制系统被进一步配置用于：如果发生以下情况，则继续该正弦速度曲线的生成并且改变所述正弦速度曲线的振幅：该估计的不平衡低于所述不平衡阈值，并且所述马达速度值低于所述沉降速度，和/或所述正弦马达速度曲线的最小速度值低于所述沉降速度。

优选地，所述电子控制系统被进一步配置用于基于所述不平衡值、所述惯性值和预定不平衡阈值计算最大速度值和最小速度值，并且基于所述计算的最大速度值和所述计算的最小速度值改变所述正弦速度曲线的振幅。

优选地，所述电子控制系统被进一步配置用于在预定间隔期间重复执行：估计所述不平衡值、估计所述惯性值、估计所述沉降速度、基于所述估计的不平衡值和所述惯性值改变所述正弦速度曲线的振幅，并且基于所述经修改的正弦马达速度曲线控制所述电动马达。

优选地，所述电子控制系统被进一步配置用于基于所述速度值和所述转矩值估计所述不平衡值和所述惯性值。

现在将参考附图以举例方式来描述本发明的非限制性实施例，在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的传授内容的可旋转滚筒洗衣机，该洗衣机包括被配置用于执行控制方法的电子控制系统，

图2是示意性地展示了正弦马达速度曲线的示例的图表，

图3是展示了沉降速度、实际马达速度和经修改的马达速度曲线的图表，以及

图4是根据本发明的传授内容的由控制方法执行的操作的流程图。

图1中的数字1示意性地整体指示衣物家电，比如可旋转滚筒洗衣机或干衣机，该衣物家电可以包括：外壳/机箱2；可旋转衣物滚筒3，该可旋转衣物滚筒安装在外壳2内部以围绕可以是水平的(或倾斜的或竖直的)旋转轴线4自由旋转，并且直接面对形成在外壳2的壁中的衣物装入/取出开口5；以及电动马达6，该电动马达被设计成使滚筒3围绕旋转轴线4旋转。

可旋转滚筒洗衣机1进一步包括电子控制系统7，该电子控制系统被配置用于执行下文详细披露的控制方法以驱动/控制电动马达6，以便重新分配滚筒3内部的衣物负载从而减小不平衡。

优选地，控制方法可以在甩干循环之前或甩干循环期间由电子控制系统7执行。优选地，控制方法可以在甩干循环开始时，即当启动甩干循环时执行。

根据图1所示的示例性实施例，电子控制系统7可以包括：马达驱动单元8、估计器单元9、曲线控制器10和曲线发生器11。

曲线发生器11可以被配置用于输出指示(对应于)马达速度曲线的电曲线信号。

优选地，马达速度曲线可以大致对应于正弦速度曲线。根据图2所示的示例性实施例，可以设置正弦速度曲线以便具有在用v1指示的最小速度值和用v2指示的最大速度值之间变化的振幅。

马达驱动单元8可以被配置用于在输入中接收由曲线发生器11提供的电曲线信号，并且控制电动马达6以便根据所接收的马达速度曲线调节/改变马达速度。更具体地，马达驱动单元8可以被配置用于控制电动马达6以便根据正弦参考曲线调节/改变马达速度。

如图3的示例所示，马达驱动单元8使用曲线信号作为参考速度rs(t)，并且将电曲线信号提供给电动马达6，使得电动马达6的实际马达速度as(t)遵循参考速度rs(t)。应当理解，实际马达速度as(t)受到由不平衡导致的振荡/波动的影响。

根据示例性实施例，马达驱动单元8还可以被配置用于输出指示实际马达速度as(t)和实际马达转矩at(t)的电信号。

马达驱动单元8可以被进一步配置用于连续地/重复地估计或确定实际马达速度as(t)和实际马达转矩at(t)。应当理解，实际马达速度as(t)和实际马达转矩at(t)可以借助于已知的方法/系统来估计或确定。例如，实际马达速度as(t)和实际马达转矩at(t)可以由马达驱动单元8基于电动马达6的电信号(电流/秒、电压/秒)来估计。

估计器单元9可以被配置用于从马达驱动单元8接收指示实际马达速度as(t)和实际马达转矩at(t)的电信号。

估计器单元9可以被进一步配置用于估计指示滚筒3中的衣物负载的不平衡的不平衡值。优选地，可以基于所估计的实际马达速度as(t)和所估计的实际马达转矩at(t)估计滚筒3中的衣物负载的不平衡。

估计器单元9可以被进一步配置用于估计指示装入滚筒3中的衣物的惯性的惯性值。优选地，可以基于所估计的实际马达速度as(t)和所估计的实际马达转矩at(t)估计惯性值。

估计器单元9可以被进一步配置用于基于所估计的惯性估计沉降速度ts。

应当理解，沉降速度ts是其中衣物负载完全附接在滚筒3的内壁上的最小旋转速度。申请人已经发现负载量的变化引起沉降速度的变化。滚筒内部的小负载引起小沉降速度ts，反之亦然，较高负载引起高沉降速度ts。因此，为了正确地重新分配衣物，执行低于(或略低于)实际沉降速度运行的重新分配是重要的，该实际沉降速度继而取决于负载的量。

以该方式执行的重新分配将引起自动成形速度以重新分配任何负载而不会出现行走问题，并且保证一旦重新分配结束，衣物负载被正确沉降。因此，通过不同重量的负载，可以推断出衣物的不同真实沉降半径。

在这方面，估计器单元9根据所估计的惯性方便地确定沉降速度ts，该惯性继而与负载量相关联。

估计器单元9可以被进一步配置用于基于不平衡值、惯性值和预定不平衡阈值确定马达速度的最小值va和马达速度的最大值vb，并且同时基于所计算的速度的最小值va和最大值vb改变/调节由曲线发生器9生成的正弦速度曲线的振幅。

此外，如将在后文中详细披露的，电子控制系统7操作以便优选地基于所估计的马达速度as(t)和马达转矩at(t)，一次又一次地(即以预定瞬时/间隔δti)以连续方式估计衣物负载的不平衡、惯性和沉降速度，使得当不平衡大于预定不平衡阈值时，最小值va以低于重新计算的沉降速度的值减小。这方便地允许电子控制系统7选择性地仅重新分配导致滚筒中不平衡的衣物的部分，即，与装入滚筒3中的衣物的其余部分相比，通常放置在滚筒3的中心附近的部分。

相反，当不平衡低于预定不平衡阈值并且衣物负载正确地附接到滚筒3的内壁时，电子控制系统7确定平衡状况并且可以开始甩干循环。

优选地，马达速度的最小值va和马达速度的最大值vb可以根据所估计的不平衡值与预定最大不平衡阈值之间的差值重复地确定(即以任何间隔δti确定)。

例如，估计器单元9可以被配置用于通过执行所估计的不平衡值与预定最大不平衡阈值之间的差值来以任何间隔δti确定误差值，并且计算马达速度的最小值va和马达速度的最大值vb以便减小误差值。应当理解，估计器单元9可以通过执行例如比例、积分和微分方法来计算马达速度的最小值va和马达速度的最大值vb以便最小化误差值。

估计器单元9可以被配置用于向曲线控制器10提供所计算的速度的最小值va和所计算的速度的最大值vb。

曲线控制器10被配置用于基于所计算的速度的最小值va和最大值vb，连续地和重复地改变/调节(即以任何间隔δti)由曲线发生器9生成的速度曲线rs的振幅。

优选地，曲线控制器10被配置用于分别基于所估计的速度的最小值va和最大值vb，改变/调节由曲线发生器11生成的速度曲线rs(t)(参考马达速度)的振幅的最小值v1和最大值v2。

如上所披露，估计器单元9因此被设计成基于所确定的估计的马达速度as(t)和马达转矩at(t)，重复地和连续地(即以任何间隔δti)确定惯性值、不平衡值和沉降速度，并且基于此些值，修改速度曲线rs(t)的最小值va和最大值vb。

图4示出了根据本发明的由电子控制系统7执行的控制方法的操作的流程图。应当理解，控制方法可以优选地当启动甩干循环时执行。

参考图4，该方法通过控制电动马达6来开始甩干循环以便使滚筒3旋转，以便移动滚筒3内部的衣物。应当理解，在开始时，该方法在速度上运行以获得在沉降速度ts(t)和重新分配速度(未展示)之间的不断(但缓慢)变化的速度，使得将衣物贴附到滚筒3的内壁上。

该方法借助于曲线发生器11生成马达速度曲线(框100)，在初始步骤处(图3中的左侧)，该马达速度曲线可以对应于分别具有速度的预设定最小值v1和预设定最大值v2的存储曲线。

该方法借助于马达驱动单元8控制电动马达6以便根据所接收的马达速度曲线rs(t)调节/改变马达速度。更具体地，控制电动马达6以便根据最小速度v1与最大速度v2之间的正弦参考曲线调节/改变马达速度(框110)。

以任何间隔δti，该方法估计实际马达速度as(t)和实际马达转矩at(t)(框120)。

该方法优选地基于所估计的实际马达速度as(t)和所估计的实际马达转矩at(t)，重复地和连续地估计指示装入滚筒3中的衣物量的不平衡值(框130)。

该方法优选地基于所估计的实际马达速度as(t)和所估计的实际马达转矩at(t)，重复地和连续地估计指示装入滚筒3中的衣物的惯性的惯性值(框140)。

该方法基于惯性估计并因此基于衣物负载的估计量，重复地和连续地估计负载的沉降速度ts(t)(框150)。

该方法将所估计的不平衡与预定不平衡阈值进行比较(框160.1)。

如果所估计的不平衡不低于预定不平衡阈值(框160.1中输出否)，则该方法基于所估计的不平衡、惯性和不平衡阈值计算马达速度的最小值va和马达速度的最大值vb(框170)。

如果所估计的不平衡低于预定不平衡阈值(框160.1中的是输出)，则该方法将实际马达速度as(t)和最小速度与沉降速度ts(t)进行比较(框160.2)。

如果实际马达速度as(t)和最小速度v1两者都大于沉降速度ts(t)(框160.2中输出是)，则控制方法将滚筒速度增加到甩干循环的预定高速(框180)。

详细地，在该步骤中，如果所估计的不平衡值低于不平衡阈值、马达速度值as(t)大于所述沉降速度ts(t)，并且所述正弦马达速度曲线rs的最小速度值v1大于所述沉降速度ts(t)，则该方法中断正弦速度曲线的生成并且将马达速度增加到甩干循环的预定高速。

如果实际马达速度as(t)和/或最小速度v1低于沉降速度ts(t)(框160.2中输出否)，则该方法连续改变正弦马达速度曲线rs。优选地，如果实际马达速度as(t)和/或最小速度v1低于沉降速度ts(t)(框160.2中输出否)，则该方法基于所估计的不平衡、惯性和不平衡阈值计算马达速度的最小值va和马达速度的最大值vb(框170)。

然而，应当理解，根据本发明的替代实施例(未展示)，如果所估计的不平衡低于预定不平衡阈值并且实际马达速度值as(t)大于沉降速度ts(t)，则该方法可以中断正弦速度曲线的生成并且将马达速度增加到甩干循环的预定高速。

优选地，例如，该方法可以基于所估计的不平衡与预定最大不平衡阈值之间的差值确定马达速度的最小值va和马达速度的最大值vb。优选地，该方法可以通过执行所估计的不平衡与预定最大不平衡阈值之间的差值来确定误差值，并且调节/改变马达速度的最小值va和马达速度的最大值vb以便减小误差值。

以任何间隔δti，该方法基于所估计的速度的最小值va和最大值vb改变/调节马达速度曲线的振幅(框190)。优选地，该方法分别基于所估计的速度的最小值va和最大值vb，改变/调节由曲线发生器11生成的速度曲线rs的振幅的最小值v1和最大值v2。

该方法基于经修改的正弦速度曲线rs控制马达速度(框110)。

由框110-160.1和框160.2-190执行的上述操作以任何间隔δti连续地和重复地实现，直到满足框160.2的状况。详细地，该方法被配置用于以预定间隔δti重复执行以下步骤：估计不平衡、惯性和沉降速度以便改变电动马达6所遵循的参考速度rs。换句话说，基于以预定间隔δti估计的不平衡、惯性和沉降速度，通过控制方法以连续方式重复执行参考速度rs的改变。

因此，控制方法被方便地设计成以连续方式控制不平衡、惯性和沉降速度，并且被配置用于改变/更改正弦的振幅(即速度的最小值va和最大值vb)，以便达到正弦参考速度rs的最小速度和实际马达速度两者都大于沉降速度的状况。

由电子控制系统实现的控制方法有利地工作以作为用于重新分配的完全自动规程，从而使其自身适应滚筒内部的负载量。更具体地，该方法根据实际负载状况(即通过考虑不平衡和衣物量)重新分配正确衣物量。

因此已经表明，本发明允许实现所有的设定目的。

然而，显然，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对基于逆变器的设备和控制方法做出改变和变型。