具体实施方式

下面讨论的图1至图9B以及用于描述本专利文献中当前公开的原理的各种实施例仅仅是作为说明并且不应当以任何方式解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解的是，可以在任何适当布置的系统或设备中实现本公开的原理。

现在将参考附图详细描述本公开的实施例。实施例仅仅是示例，而不限于此。

图1图示了根据本公开实施例的洗衣机的主要结构的示意性横截面视图。参考图1，洗衣机1是全自动顶部加载洗衣机。在用户的指示下，自动执行一系列的过程，诸如洗涤、漂洗、甩干等。洗衣机1可以包括形状像竖直长的盒子的主体2，以及在主体2的顶部和背面上提供有布置在其上的开关或按钮的操作器3。通过操作器3接收用户的指令。

在操作器3的前面在主体2上形成有可以打开或关闭的门2a所覆盖的开口。通过该开口将诸如衣服之类的衣物引入到主体2中。主体2中安装有可以储水的固定桶4。固定桶4是具有底部的圆筒形容器。入口4a形成在固定桶4的顶部上以面对开口。在固定桶4的下方提供有排水系统5和驱动系统6。驱动系统6可以被称为驱动单元6。

固定桶4可能波动，因为固定桶4通过线7从主体2悬挂。在主体2的上部中提供有连接到外部水源的供水系统8。供水系统8包括供水阀8a和供水管8b。当打开供水阀8a时，水被自动地供应到固定桶4中。

自旋桶9容纳在固定桶4中。自旋桶9可以绕垂直轴线A旋转。自旋桶9的形状像具有底部的圆筒形容器，并且进入口9a在自旋桶9的顶部形成。自旋桶9容纳在固定桶4中，使得自旋桶9的进入口9a面对入口4a。因此，衣物通过入口4a和进入口9a被引入到自旋桶9中。

在自旋桶9的侧面上形成有多个通孔9b。环形平衡器10安装在自旋桶9的顶部，以在高速旋转期间保持自旋桶9平衡。盘形波轮11安装在自旋桶9的底部。

排水系统5包括排水阀5a、排水管5b等，并且排水系统5连接到在固定桶4的底部形成的可排水孔。当排水阀5a为排水打开时，固定桶4中容纳的水由于重力而通过自然排水从洗衣机1中释放出来。

驱动系统6包括电机60、逆变器61、功率传递器62等。驱动系统6可以被称为驱动单元6。驱动系统6通过使用电机60作为动力来源来使波轮11和自旋桶9旋转。如图2中所示，电机60通过逆变器61连接到外部电源PS。一般而言，外部PS是商用交流(AC)电源，并且在本公开的实施例中，逆变器61可以包括转换器。因而，逆变器61可以连接到直流(DC)PS或AC PS并且可以执行电压转换。

在逆变器61中，存在包括多个开关设备(诸如绝缘栅双极型晶体管(IGBT))、与开关设备反并联连接的多个续流二极管(free wheeling diode)、开关设备和续流二极管布置在其上的三个臂等的公共电路。逆变器61将通过将每个臂的开关设备接通和关断而转换的DC电压转换成不同相位U、V、W的三个AC电压，并输出这些AC电压。

在实施例中，电机60是感应电机(异步电机)。电机60包括配备有多个线圈60a的圆筒形的定子60b，以及旋转地布置在定子60b的内部的货物状的转子60c。图2图示了电机60的简化版本。

当不同相位的AC电流在线圈60a中流动时，在定子60b周围产生不同相位的磁场。由于磁场产生的感应电流，转子60c以低于同步速度的速度被旋转。即，电机60在被旋转的同时产生“打滑”。

在实施例中，电机60是三相电机。在这种情况下，将从逆变器61输出的三相AC电流输入到电机60。电机60由三相AC电流驱动。如图1中所示，主皮带轮63耦合到电机60的输出轴。

动力传递系统62包括副皮带轮620、离合器621、转换机构部分622等。动力传递系统62安装在固定桶4下，以使动力传递系统62的中心与垂直轴线A对准。转换机构部分622包括向下突出的输入轴622a、贯穿固定桶4和自旋桶9中的每一个的底部并具有固定到波轮11的前端的第一垂直动力轴622b，以及固定到自旋桶9的底部的第二垂直动力轴622c。

副皮带轮620安装在输入轴622a处。副皮带轮620和主皮带轮63通过可变皮带64耦合。因而，电机60的驱动力通过可变皮带64被传递到动力传递系统62。

转换机构部分622可以在“洗涤/漂洗模式”和“甩干模式”之间切换，在“洗涤/漂洗模式”下，输入轴622a从第二垂直动力轴622c解耦合并将输入轴622a耦合到第一垂直动力轴622b，而在“甩干模式”下，输入轴622a从第一垂直动力轴622b解耦合，并将输入轴622a耦合到第二垂直动力轴622c。即，当电机60在洗涤/漂洗模式下旋转时，波轮11旋转，而当电机60在甩干模式下旋转时，自旋筒9旋转。

离合器621插入在输入轴622a与第二垂直动力轴622c之间，用于切换输入轴622a与第二垂直动力轴622c之间的连接状态。具体而言，离合器621在连接状态(“连接”)与断开状态(“断开”)之间切换，在连接状态下，输入轴622a和第二垂直动力轴622c被连接以使电机60和自旋桶9被连接，在断开状态下，输入轴622a与第二垂直动力轴622c解耦合以使电机60与自旋桶9分离。

当自旋桶9以恒定速度或加速度旋转时，离合器621被弹簧的弹力挤压而处于连接状态。当自旋桶9减慢时，离合器621将自旋桶9自动切换到断开状态(弹簧离合器方法)。

控制系统20安装在主体2的上部中。控制系统20控制洗衣机1的一般操作。控制系统20包括诸如处理器(例如，中央处理器(CPU))、存储器等硬件组件。存储器存储诸如控制程序之类的软件或不同类型的数据。控制系统中包括的处理器可以基于存储在存储器中的控制程序和数据来创建控制信号以控制洗衣机1的操作。处理器和存储器可以在分离的芯片中或在单个芯片中实现。此外，控制系统20可以包括至少一个处理器和至少一个存储器。

图3图示了控制系统20的关键组件。控制系统20电连接到电流传感器12、电压传感器13、操作器3、驱动系统6、供水阀8a、排水阀5a等。电流传感器12测量从电机60输出的电流，并将测得的值发送到控制系统20。电压传感器13测量从电机60输出的电压，并将测得的值发送到控制系统20。操作器3将指示操作的开始、操作模式的选择等的信息发送到控制系统20。控制系统20基于测得的值和指令信息来控制驱动系统6、供水阀8a、排水阀5a等。

控制系统20包括默认处理器21、衣物重量测量器22、温度校正器23和信息存储器24。默认处理器21在指令下执行一系列过程，诸如洗涤、漂洗、甩干等。衣物重量测量器22在洗涤过程的开始测量和/或识别引入到自旋桶9中的衣物的重量(衣物重量测量过程)。温度校正器23执行与电机60的温度对应的温度校正处理以用于衣物重量测量过程。信息存储器24存储稍后将描述的基本信息、温度校正信息等，并将该信息发送到衣物重量测量器22、温度校正器23等。信息存储器24与存储器对应。由默认处理器21、衣物重量测量器22和温度校正器23执行的过程可以由至少一个处理器执行。

在洗涤和漂洗过程中的每一个中都会自动供水。为了获得足够的洗涤效果并高效地节约用水，需要根据衣物的重量确定足够的水量。为此，衣物重量测量器22通过在洗涤过程的开始测量和/或确定引入到自旋桶9中的衣物的重量来执行衣物重量测量过程。

当自旋桶9减慢时，自旋桶9自动与电机60解耦合并进入自由状态。因为在加速和减速期间机械负载不同，并且在减速期间难以测量旋转速度和加速度，所以洗衣机1不能使用减速期间的旋转状态改变来测量衣物的重量。

在实施例中，洗衣机1可以在不使用减速期间旋转状态的改变的情况下以高准确度测量衣物的重量。例如，洗衣机1通过向自旋桶9施加扭矩来旋转装有衣物的自旋桶9(也称为加载有衣物的自旋桶9)，并基于在加载有衣物的自旋桶9的恒定速度旋转期间的加速度和旋转速度来测量衣物的重量。

当通过电机60的驱动使加载有衣物的自旋桶9以一定的扭矩旋转时，加载有衣物的自旋桶9与电机60的输出接合并加速，然后以与扭矩对应的恒定速度旋转。在这种情况下，加载有衣物的自旋桶9的加速度和旋转速度受到机械损失(诸如在驱动系统6中发生的摩擦)的影响。

因此，当基于加速度和旋转速度测量衣物的重量而没有反映机械损失时，该测量可能是不准确的。受机械损失影响的加速度和旋转速度具有与施加到自旋桶9的负载的大小相关联的预定义的线性关系。

图4图示了加速度与旋转速度之间存在的线性关系的示例。纵轴表示加速度，并且横轴表示旋转速度。直线L1至L4表示对于施加到自旋桶9的不同大小的负载，加速度与旋转速度之间的线性关系。L1的负载为4kg，L2为2kg，L3为1kg，并且L4为0kg。

加速度和旋转速度受机械损失影响，具有定义为α(加速度)＝k(系数)×ω(旋转速度)+Z的线性关系，取决于施加到自旋桶9的负载的大小。

如图4中所示，施加到自旋桶9的负载与Z具有比例关系。即，Z(α-k·ω)与施加到自旋桶9的负载成比例。因而，基于这个关系，可以计算施加到自旋桶9的负载。

例如，将图4中所示的每个负载Z与根据测量计算出的Z进行值比较。因而，确定施加到自旋桶9的负载是在0到1kg、1kg到2kg、2kg到4kg、还是4kg或更大的范围内，并且基于该确定来识别衣物的重量。

系数k根据驱动电压或频率而变化。通过实验获得关于线性关系的信息，并将其作为基本信息存储在信息存储器24中。

加速度的检测容易受到温度的影响。特别地，对于感应电机，加速度和旋转速度随旋转时的温度而变化，这可能影响测量准确度。在实施例中，洗衣机1甚至可以在衣物重量测量过程中进行温度校正。

图5图示了加速度与电机温度之间的关系。加速度和电机温度也具有与施加到自旋桶9的负载的大小相关联的线性关系。直线L5至L7表示对于施加到自旋桶9的不同负载，加速度与电机温度之间的线性关系。L5的负载为4kg，L6的负载为2kg，并且L7的负载为1kg。虽然未示出，但是在电机60的旋转速度与温度之间存在相似的线性关系。

通过实验获得关于线性关系的信息，并将其作为温度校正信息存储在信息存储器24中。温度校正器23基于温度校正信息根据电机60的温度来校正加载有衣物的自旋桶9的加速度和旋转速度(第二旋转速度)。因而，准确的衣物重量测量过程是可能的。

电机温度可以由例如安装在电机60处的温度传感器来测量。但是，在这种情况下，对于新设置温度传感器的需要会造成产品成本增加或制造过程数量增加。在本公开的实施例中，洗衣机1在不使用温度传感器的情况下间接地测量电机60的温度。

例如，通过使用线圈60a的温度与电阻之间的线性关系来测量电机60的温度。具体而言，信息存储器24预先存储关于电机60的温度与电阻之间的线性关系的信息(电阻信息)。电阻信息可以通过实验获得。在衣物重量测量过程中，控制系统20控制逆变器61执行将预定义的DC电压施加到线圈60a的温度测量过程。

线圈60a的电阻R、在线圈60a中流动的DC电流I以及施加在线圈60a两端的DC电压V具有R＝V/I的关系。当执行温度测量过程时，控制系统20通过将从电流传感器12和电压传感器13获得的测量代入该等式来识别线圈60a的电阻。控制系统20通过将识别出的电阻与电阻信息进行比较来识别电机温度。

电机60的加速度和旋转速度可以由诸如例如安装在电机60处的分解器或旋转编码器之类的仪器设备来测量。但是，在这种情况下，对于新设置仪器设备的需要会造成产品成本增加或制造过程数量增加。因此，在本公开的实施例中，洗衣机1间接地测量电机60的加速度和旋转速度。

例如，控制系统20通过对在电机60旋转时从电流传感器12接收到的相位U的电流值Iu、相位V的Iv和相位W的Iw执行αβ转换和dq转换来获得电流值Id和Iq。通过计算Iq/Id获得由于打滑引起的旋转频率ωs。通过从用于驱动电机60的电压的频率ωi中减去由于打滑引起的旋转频率ωs(ωi-ωs)来获得自旋桶9的旋转速度ω。

照此，控制系统20通过基于从电流传感器12接收到的值执行算术运算来获得电机60的加速度和旋转速度，而不需要仪器设备。

图6图示了自旋桶9的旋转速度随时间的改变，这被用于测量衣物的重量。

控制系统20(特别是衣物重量测量器22)从加载有衣物的自旋桶9被停止的状态来控制逆变器61(扭矩控制)。因为一定量的扭矩(第一扭矩)被施加到加载有衣物的自旋桶9，所以加载有衣物的自旋桶9逐渐加速并稳定在第一扭矩可以达到的最高rpm，并以该rpm的恒定速度(第一rpm)旋转(第一恒定速度旋转过程)。第一rpm是指第一旋转速度。

控制系统20将具有第一电压和第一频率的AC电流施加到电机60。例如，将具有120V且目标为250rpm的频率的AC电流施加到电机60。加载有衣物的自旋桶9被相应地加速，然后以大约200rpm的第一旋转速度的恒定速度被旋转。

控制系统20将第二扭矩施加到自旋桶9，该第二扭矩大于第一扭矩，以便使以第一旋转速度旋转的自旋桶9以高于第一旋转速度的第二旋转速度旋转(第二恒定速度旋转过程)。

在图6中，在大约6秒钟内第一恒定速度旋转变得稳定之后，AC电流的频率被改变为以500rpm为目标的第二频率，并且第二扭矩被施加到加载有衣物的自旋桶9。对于第二恒定速度旋转，施加到电机60的第二电压可以等于第一电压。因而，自旋桶9被加速，然后以第二旋转速度的恒定速度旋转，该第二旋转速度为大约490rpm。

控制系统20获得在从第一旋转速度到第二旋转速度的改变时的加速度以及用于第二恒定速度旋转的第二旋转速度。

可以通过使用具有高线性度的加速部分1a(大约2秒)来获得加速度。例如，可以通过测量在加速时段1a的开始和结束时的速度并将它们除以经过的时间来获得加速度。可以测量加速时段1a中的多个速度，并且可以通过第一近似来获得加速度。

此外，当自旋桶9稍微稳定时可以获得第二旋转速度。在图6中，在第二恒定速度旋转过程开始之后的10分钟内，在稳定部分1v(大约1秒)中测量第二旋转速度。第二旋转速度可以通过执行测量几次并且对测量求平均来获得。

由于电机60是异步电机，因此控制系统20以预定义的电压和频率驱动电机60，以将一定的扭矩施加到加载有衣物的自旋桶9。用于第二恒定速度旋转过程的第二电压可以高于用于第一恒定速度旋转过程的第一电压。这获得更高的加速度，并且可以减少测量所需的时间。在这种情况下，用于第二恒定速度旋转过程的第二频率可以等于用于第一恒定速度旋转过程的第一频率。

照此，控制系统20获得电机60的加速度和旋转速度。随后，控制系统20可以对获得的加速度和旋转速度进行温度校正和机械损失校正，并且测量衣物的重量。

图7图示了根据本公开实施例的洗衣机的控制方法的流程图，并且图8A和图8B图示了根据本公开实施例的确定衣物的重量的方法的流程图。

参考图7，在S1中，当执行洗涤过程时首先将衣物引入到自旋桶9中。将洗涤剂与衣物一起放入洗衣机1中。在S2中，通过操作器3输入开始洗涤的指令。控制系统20(特别是默认处理器21)根据指令自动执行一系列洗涤、漂洗和甩干过程。

在S3中，在洗涤过程的开始，控制系统20(特别是衣物重量测量器22)执行衣物重量测量过程以确定适当的供水量。图8A和图8B示出了该方法的细节。

在S301中，控制系统20(特别是温度校正器23)执行温度测量过程。具体而言，如上所述，控制系统20控制逆变器61以向线圈60a施加预定义的DC电压，并测量线圈60a的实际电阻。控制系统20通过将测得的实际电阻与电阻信息进行比较来识别电机60的温度。

随后，在S302中，控制系统20控制动力传递系统62以将转换机构部分622切换到甩干模式。当电机60被相应地驱动时，自旋桶9也被旋转。

如图6中所示，在S303中，控制系统20控制逆变器61将第一扭矩施加到自旋桶9，从而以第一电压和第一频率驱动电机60。当在S304中自旋桶9的旋转速度在一定时间内稳定在第一旋转速度时，控制系统20在S305中控制逆变器61将第二扭矩施加到自旋桶9，从而用第二电压和第二频率来驱动电机60。第二电压可以等于第一电压，并且第二频率可以高于第一频率。可替代地，第二电压可以高于第一电压，并且第二频率可以等于第一频率。照此，可以分别地控制施加到电机60的电压和频率。

在S306和S307中，控制系统20使用加速部分来检测加速度。当在S308中自旋桶9在一定时间内稳定在第二旋转速度时，控制系统20在S309中检测第二旋转速度(终止速度)。

在S310中，控制系统20基于电机60的温度、加速度和旋转速度来估计衣物的量。

控制系统20将估计的衣物的量W与存储在信息存储器24中的重量差别值进行比较(在本文中，基于图4的关系存在三个重量差别值A、B和C。C≥B≥A)。

当在S311中估计的衣物的量W小于重量差别值A时，控制系统20在S312中识别出衣物的量为0kg。

当在S311中估计的衣物的量W等于或大于重量差别值A时，控制系统20在S313中将估计的衣物的量W与重量差别值B进行比较。当在S313中估计的衣物的量W小于重量差别值B时，控制系统20在S314中识别出衣物的量为1kg。

当在S313中估计的衣物的量W等于或大于重量差别值B时，控制系统20在S315中将估计的衣物的量W与重量差别值C进行比较。当在S315中估计的衣物的量W小于重量差别值C时，控制系统20在S316中识别出衣物的量为2kg，并且当在S315中估计的衣物的量W等于或大于重量差别值C时，控制系统20在S317中识别出衣物的量为4kg。

一旦控制系统20识别出衣物的量，就在S4中开始供水，如图7中所示。

信息存储器24存储供水信息，该供水信息使得能够设置与衣物的量对应的供水量。控制系统20通过将识别出的衣物的量与供水信息进行比较来选择适当的供水量。控制系统20控制供水阀8a向固定桶4供应与所选择的供水量一样多的水。

当供水完成时，控制系统20在S5中开始洗涤过程。在洗涤过程中，转换机构部分622将洗衣机1从甩干模式切换为洗涤/漂洗模式。驱动波轮11以低速旋转预定义的时间以搅动衣物。之后，控制排水阀5a以从固定桶4释放水，并且洗涤过程结束。

当洗涤过程结束时，控制系统20在S6中开始漂洗过程。即使在漂洗过程中，如在洗涤过程中那样，执行供水、搅动和排水。漂洗过程可以执行几次。

当漂洗过程结束时，控制系统20在S7中开始甩干过程。在甩干过程中，转换机构部分622将洗衣机1从洗涤/漂洗模式切换到甩干模式。驱动自旋筒9使其高速旋转预定义的时间以使衣物脱水。由于甩干而收集到固定桶4中的水通过排水系统5排出。

当甩干过程结束时，控制系统20例如通过蜂鸣器通知用户衣物已经洗完。

在实施例中，假设电机60是异步电机。但是，本公开也适用于同步电机。在实施例中，假设电机60是同步电机。

除了电机60是同步电机之外，洗衣机1的结构与先前实施例中的相同。因而，将省略或简化相同部分的描述，并且将描述不同部分。

电机60是例如永磁型电机(同步电机)。转子60c包括构成多个磁极的多个永磁体。对于电机60，当不同相位的AC电流在每个线圈60a中流动时，转子60c以与AC电流同步的(同步)速度旋转(不发生打滑)。

因而，控制系统20控制逆变器61向自旋桶9施加特定的扭矩，从而调节电流以驱动电机60。换句话说，控制系统20可以以预定义的电流驱动电机60。

图9A和图9B是图示根据本公开的另一个实施例的确定衣物重量的方法的流程图。图9A和图9B的实施例与图8A和图8B的一些先前实施例重叠。因而，通过使用相同的附图标记，将不再重复或将简化对重叠部分的描述。

控制系统20在S301中执行温度测量过程，然后在S302中将转换机构部分622切换到甩干模式。

在S401中，控制系统20控制逆变器61将第一扭矩施加到自旋桶9，从而以第一电流驱动电机60。当在S304中自旋桶9的旋转速度在特定时间稳定在第一旋转速度时，控制系统20在S402中控制逆变器61将第二扭矩施加到自旋桶9，从而以第二电流驱动电机60。

后续步骤(S306至S317)与图8A和图8B中相同。通过替换将被控制为向自旋桶9施加一定扭矩的目标主体，本公开可应用于异步电机和同步电机两者。

本公开不限于前述实施例，而是包括其它各种实施例。例如，洗衣机不限于顶部加载洗衣机。洗衣机也可以是旋转轴线为水平或倾斜的滚筒洗衣机。

洗衣机1的类型不限于像采用上述弹簧离合器方法的洗衣机1那样电机间接驱动自旋桶的类型。本公开还可以应用于电机直接驱动自旋桶的直接驱动型洗衣机。

此外，除了弹簧离合器型洗衣机之外，本公开还适于简单的皮带驱动洗衣机。具体而言，在通过可变皮带将电机的驱动力传递到自旋桶的洗衣机中，由于例如可变皮带的打滑，电机rpm和自旋桶rpm可以彼此不对应。因此，本公开的技术甚至对于皮带驱动的洗衣机也是有效的。

衣物重量测量过程可以执行几次，并且可以基于多个测量结果来识别衣物的重量。这使得能够更准确地确定衣物的重量。在这种情况下，施加到自旋桶的扭矩可以变化。此外，旋转速度可以使用第一rpm而不是第二rpm。

在执行衣物重量测量过程几次的情况下，可以重复相同的程序，或者可以通过逐渐增加rpm来测量加速度和旋转速度的不同程序，即，依次执行第一恒定速度旋转过程、第二恒定速度旋转过程、第三恒定速度旋转过程等。

电机温度可以由温度传感器测量。自旋桶的加速度或旋转速度实际上可以由传感器测量。电机可以是两相电机或一相电机以及三相电机。

根据本公开的实施例，在任何类型的洗衣机中，都可以在短时间内以高准确度测量引入到洗衣机中的衣物的量。因此，可以预期更有效的节水。

虽然已经用各种实施例描述了本公开，但是可以向本领域技术人员建议各种改变和修改。本公开旨在涵盖落入所附权利要求的范围内的此类改变和修改。