布量检知方法及洗衣机与流程

本发明应用于洗衣机领域，特别涉及布量检知方法及洗衣机。

背景技术：

在现有技术中，出于节约资源的目的，在洗衣开始前需要获取待洗衣物的大致质量，以便确定注水量和脱水时间，如何准确判断待洗衣物质量已成为目前洗衣机厂家亟待解决的问题。

目前确定待洗衣物质量的方式大致分为两种，一种是采用包括重力传感器在内的多种传感器，通过获取重量的方式来检测待洗衣物质量；另一类则根据内筒进行加速减速所消耗的时间来判断衣物重量所处的范围。

经过实际的验证，前一种方式增加额外的器件，提高了洗衣机的制造成本；后一种方式虽然不需要额外增加硬件，但是需要对内筒施加大力矩进行急加速急减速，产生较大震动之余，还容易引发内筒对洗衣机的撞击，导致洗衣机损坏。

技术实现要素：

本发明的所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供基于钟摆原理的布量检知方法，以及应用该方法的洗衣机，从而在不增加额外成本的前提下提高洗衣机的布量检知精度。

为了达到上述技术目的，本发明提供了布量检知方法，包括设置在洗衣机中的控制系统以及驱动洗衣机内筒转动的电机，所述布量检知方法，包括：

控制系统在内筒装有衣物的状态下生成电流脉冲，电机在电流脉冲的驱动下带动内筒发生摆动；

控制系统获取内筒转动停止时，相对于开始转动时的当前转动角度；

控制系统根据转动角度与角度-布量关系数据库，确定与当前转动角度对应的布量范围。

可选的，所述布量检知方法，还包括：

在内筒转动过程中存在转速阈值，在内筒以转速阈值为最低转速得到转动速度时，衣物贴附在内筒壁上跟随内筒转动。

可选的，所述布量检知方法，还包括：

在内筒转速上升的过程中，当内筒转速高于转速阈值时，获取转速上升过程中的电流的积分值；

在内筒转速下降的过程中，当内筒转速低于转速阈值时，获取转速下降过程中的电流积分值；

根据转速上升过程中的电流的积分值与转速下降过程中的电流的积分值对布量区间进行筛选，得到筛选后的布量区间。

可选的，所述在内筒转速上升的过程中，当内筒转速高于转速阈值时，获取转速上升过程中的电流的积分值；在内筒转速下降的过程中，当内筒转速低于转速阈值时，获取转速下降过程中的电流积分值；，包括：

当内筒处于提速过程、且转动速度高于所述转动速度阈值时，控制系统获取第一时间段内的转动速度，以及第一时间段内的电流积分；

当内筒处于降速过程、且转动速度低于所述转动速度阈值时，控制系统获取第二时间段内的转动速度，以及第二时间段内的电流积分。

可选的，所述布量检知方法，还包括：

在第一时间段内依次选取第一时刻和第二时刻，获取内筒与第一时刻对应的第一角速度、与第二时刻对应的第二角速度；

控制系统提取内筒从第一角速度提升至第二角速度过程中消耗的电流，确定第一时刻至第二时刻过程中电流的积分值；

在第二时间段内依次选取第三时刻和第四时刻，获取内筒与第三时刻对应的第三角速度、与第四时刻对应的第四角速度；

控制系统提取内筒从第三角速度降低至第四角速度过程中消耗的电流，确定第三时刻至第四时刻过程中电流的积分值。

可选的，所述根据转速上升过程中的电流的积分值与转速下降过程中的电流的积分值对布量区间进行筛选，得到筛选后的布量区间，包括：

所述布量范围包括对应第一角速度范围的低质量区间，以及对应第二角速度范围的高质量区间；

如果积分值低于耗电阈值，则内筒中衣物的质量属于低质量区间；

如果积分值高于耗电阈值，则内筒中衣物的质量属于高质量区间。

可选的，所述电流脉冲的大小为na安培，持续时间为ta秒，ta＜1。

可选的，所述内筒的转速阈值的典型值为60rpm。

另一方面，本发明提出了一种洗衣机，所述洗衣机具有：

运行部，控制电机运行；

取得部，获取内筒转动停止时，相对于开始转动时的当前转动角度；

比较部，根据转动角度与角度-布量关系数据库，确定与当前转动角度对应的布量范围。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

通过判定步骤，能够对洗衣机内代表衣物质量的布量进行大致判定，进而根据判定结果确定洗涤过程中的注水量以及后续的脱水时间，相对于现有技术无需添加额外部件，也不会导致对内筒进行急加速急减速导致内筒对洗衣机的撞击，从而提升了用户的使用感受。

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是本发明提供的布量检知方法的流程示意图；

图2是本发明提供的衣物在洗衣机内的分布情况示意图；

图3是本发明提供的球型钟摆等效结构示意图；

图4是本发明提供的内筒转过角度与负载的示意图；

图5是本发明提供的另一布量检知方法的流程示意图；

图6是本发明提供的内筒转速变化曲线示意图；

图7是本发明提供的洗衣机的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。

本实施例提供布量检知方法，能够对滚筒洗衣机内筒中的衣物质量进行检测，进而根据衣物质量对注水量和脱水时间进行对应的调整，从而提高洗衣机的使用感受。

实施例一

本发明提供了布量检知方法，包括设置在洗衣机中的控制系统以及驱动洗衣机内筒转动的电机，所述布量检知方法如图1所示，包括：

11、控制系统在内筒装有衣物的状态下生成电流脉冲，电机在电流脉冲的驱动下带动内筒发生摆动；

12、控制系统获取内筒转动停止时，相对于开始转动时的当前转动角度；

13、控制系统根据转动角度与角度-布量关系数据库，确定与当前转动角度对应的布量范围。

在上述步骤中提及到了角度-布量关系数据库，该数据库内存储的是在出厂阶段在大量实验基础上，获取到的在不同衣物装载情况下的内筒转动角度与衣物质量的对应关系。根据该数据库中存储的对应关系，可以在实际使用阶段根据获取到的内筒转动角度确定衣物质量范围。

在步骤11中，控制系统通过产生电流脉冲对带动内筒转动的电机进行控制，使得内筒在装载有衣物的状态下进行转动。在运转开始前，衣物在洗衣机内的分布情况如图2所示。衣物受重力影响在洗衣机内分布在洗衣机的底部。此时含衣物的内筒可以等效为一个末端为球型的钟摆。如图3所示，若用一个固定质量和速度的小球撞击钟摆，小球的动能传递给钟摆，使钟摆向上摆动。当动能完全转化为势能，钟摆摆到最高点。不同质量的钟摆，在相同动能的小球撞击下，所能摆动的角度大小不同。质量越大的钟摆，摆动的角度越小。

应用到洗衣机上，可以在内筒静止状态下，通过施加大小为na安培，时间持续ta秒的(ta小于1秒)的固定电流，使此时装载有衣物的内筒获得动能产生类钟摆的转动。

然后利用内筒滚筒的转速传感器，检知到内筒转过的角度δθ。实际使用中需调整电流和时间，避免内筒转过的角度δθ超过90°，使得衣物掉落产生误检知。不同的角度值δθ，可以代表不同的衣物质量，质量越大，内筒转过的角度δθ越小。

为了便于说明，本实施例中以7kg容量的滚筒洗衣机为例，对内筒施加3.2安培转矩电流，持续200毫秒。内筒空载时所能转过的角度为37°，1kg负载所能转过的角度为24°，2kg负载所能转过的角度为18°，3kg负载所能转过的角度为15°，4kg负载转过角度为13°，5kg转过角度为17°,6kg衣物转过的角度为22°，7kg衣物转过角度为23°。内筒转过角度与负载之间的关系如图4所示。

由图4可知，在实际使用中，由于不同的衣物分布，等效的钟摆其力臂长短不同，例如，2kg衣物含量与5kg衣物含量下，由于衣物的分布不同导致力臂的长短不同，内筒转过的角度接近，难以使内筒转过的角度与衣物质量之间一一对应。

因此，通过执行步骤11-13的内容，能够根据内筒转动角度是否在18°以下，判断出衣物处于2kg～5kg范围内，还是处于0kg～2kg、或5kg以上的范围。对于衣物是在0kg～2kg范围还是在5kg～7kg则不能进一步的判定。

本发明实施例提供了基于钟摆原理的布量检知方法，包括控制系统在内筒装有衣物的状态下生成电流脉冲，电机在电流脉冲的驱动下产生类钟摆的转动；控制系统获取内筒转动停止时，相对于开始转动时的当前转动角度；控制系统根据转动角度与角度-布量关系数据库，确定与当前转动角度对应的布量范围。通过判定步骤，能够对洗衣机内代表衣物质量的布量进行大致判定，进而根据判定结果确定洗涤过程中的注水量以及后续的脱水时间，相对于现有技术无需添加额外部件，也不会导致对内筒进行急加速急减速导致内筒对洗衣机的撞击，从而提升了用户的使用感受。

实施例二

在前一实施例中，提出了能够大致判定布量的方法，为了能够提高判定精度，本发明实施例还提供了如下内容：

所述布量检知方法，还包括：在内筒转动过程中存在转速阈值，内筒达到最低转速阈值后衣物贴附在内筒壁上跟随内筒转动。

基于上述步骤中提出的转速阈值，如图5所示，所述布量检知方法，还包括：

21、在内筒转速上升的过程中，当内筒转速高于转速阈值时，获取转速上升过程中的电流的积分值；

22、在内筒转速下降的过程中，当内筒转速低于转速阈值时，获取转速下降过程中的电流积分值；

23、根据转速上升过程中的电流的积分值与转速下降过程中的电流的积分值对布量区间进行筛选，得到筛选后的布量区间。

在实施中，考虑到在实际使用过程中，当内筒的转动速度高于一定程度时，内筒中的衣服受离心力的作用在紧贴内筒壁的同时随内筒转动，此时内筒的质量分布不再发生变化，便于进行后续分析。为了便于叙述，这里将转速阈值定为60rpm。

获取转速从ωa上升到ωb的电流积分值，以及转速从ωb下降到ωa的电流积分值；根据两个电流积分值，确定筛选后的布量区间。这里阈值ωa、ωb的具体大小关系请参考图6。

上述步骤21-23中的内容具体包括：

211、当内筒处于提速过程、且转动速度高于所述转动速度阈值时，控制系统获取第一时间段内的转动速度，以及第一时间段内的电流积分值；

212、当内筒处于降速过程、且转动速度高于所述转动速度阈值时，控制系统获取第二时间段内的转动速度，以及第二时间段内的电流积分值。

在实施中，获取到的电流值包括电流大小以及电流持续时间。

执行上述步骤211-212的具体内容包括：

221、在第一时间段内依次选取第一时刻和第二时刻，获取内筒与第一时刻对应的第一转速、与第二时刻对应的第二转速；

222、控制系统提取内筒从第一转速提升至第二转速过程中消耗的电流，确定第一时刻至第二时刻过程中电流的积分值；

223、在第二时间段内依次选取第三时刻和第四时刻，获取内筒与第三时刻对应的第三转速、与第四时刻对应的第四转速；

224、控制系统提取内筒从第三转速降低至第四转速过程中消耗的电流，确定第三时刻至第四时刻过程中电流的积分值。

在实施中，经过大量时间，获取到的内筒转速变化曲线如图6所示。

滚筒在实际运转中，当内筒的转速到达60rpm以上之后，衣物会附着在滚筒内壁上，整个内筒的质量分布不再变化。因此设置布量检知的时间为转速60rpm以上的ωa到ωb的区间内(为便于描述，本处以70rpm到90rpm为例)。获取布量检知的时机为如图所示t1到t2时间以及t3到t4时间。

t1点滚筒的动能为：

t2点滚筒的动能为：

t3点滚筒的动能为：

t4点滚筒的动能为：

其中，m为包括内筒以及内筒内的衣物在内的总质量。

当内筒的转速从ωa提升到ωb的过程中，即在t1至t2的时间段中，内筒以及内筒中的衣物吸收的动能δea＝e2-e1，增加的能量δea完全由电流脉冲提供，并且电流脉冲同时还提供了转速上升期间内筒传动系统摩擦力所消耗的能量efa。因此，在转速上升过程中，电流脉冲做功量eia＝δea+efa。

当内筒的转速从ωb降至ωa的过程中，即在t3至t4的时间段中，电流脉冲释放的动能δeb＝e3-e4，其中一部分通过转矩回馈到电流脉冲，一部分被内筒传动系统中的摩擦消耗，此时马达转矩电流做功量为负值，有

eib＝δeb+efb。

而由于内筒转速从t1上升到t2过程和t3到t4的过程，电机运转的时间、内筒转速以及转速的变化量均相同，因此认为efa≈efb。

如果将转速上升阶段和转速下降阶段的转矩电流做功量相减，会得到

eia–eib＝δea-δeb＝2×δea

基于上式可知，内筒在转速从ωa上升到ωb过程中的动能变化量与内筒以及内筒内的衣物在内的总质量成正比。

由于eia–eib的值与内筒中衣物的质量成正比，同时考虑到电流脉冲的平方正比于电流脉冲做功量，即转速上升和下降时电流积分量的平方差

ia×ia–ib×ib

与内筒中衣物的质量成正比。

因此，通过计算转速从t1上升到t2过程的电流积分量δi1和转速从t3下降到t4过程中电流的积分量δi2,两者的方差

δe＝δi1×δi1-δi2×δi2

正比于内筒中衣物的质量。

基于上述能量分析过程，在执行完步骤21、22后，还需要执行步骤23，以便完成布量检测，步骤23具体包括：

231、布量范围包括对应第一角速度范围的低质量区间，以及对应第二角速度范围的高质量区间；

232、如果积分值低于耗电阈值，则内筒中衣物的质量属于低质量区间；

233、如果积分值高于耗电阈值，则内筒中衣物的质量属于高质量区间。

在实施中，由于已知衣物质量与代表耗电量的积分值呈正比，即根据“耗电量越高，衣物质量越大”、“耗电量越低，衣物质量越低”的理论，将位于图4中曲线两端的衣物质量进行区分，从而能够判定衣物是在0kg～2kg范围还是在5kg～7kg。同时由于该方法只需要判别衣物在0kg～2kg范围还是在5kg～7kg，因此对于转速上升下降的速度没有严苛的要求，可以避免急加速急减速时力矩过大容易撞筒的风险。

本发明实施例提供了布量检知方法，包括当内筒的转动速度大于转动速度阈值时，获取电流的电流参数；根据电流的电流参数确定电流的积分值；根据积分值对当前转动角度对应的布量范围进行筛选，确定筛选后的布量区间。通过判定步骤，能够对洗衣机内代表衣物质量的布量进行大致判定，进而根据判定结果确定洗涤过程中的注水量以及后续的脱水时间，相对于现有技术无需添加额外部件，也不会导致对内筒进行急加速急减速导致内筒对洗衣机的撞击，从而提升了用户的使用感受。

实施例三

本实施例提出了一种洗衣机3，如图7所示，所述洗衣机3具有：

运行部31，控制电机运行；

取得部32，获取内筒转动停止时，相对于开始转动时的当前转动角度；

比较部33，根据转动角度与角度-布量关系数据库，确定与当前转动角度对应的布量范围。

在实施中，在上述步骤中提及到了角度-布量关系数据库，该数据库内存储的是在出厂阶段在大量实验基础上，获取到的在不同衣物装载情况下的内筒转动角度与衣物质量的对应关系。根据该数据库中存储的对应关系，可以在实际使用阶段根据获取到的内筒转动角度确定衣物质量范围。

在运行部31中，控制系统通过产生电流脉冲对带动内筒转动的电机进行控制，使得内筒在装载有衣物的状态下发生摆动。在运转开始前，衣物在洗衣机内的分布情况如图2所示。衣物受重力影响在洗衣机内分布在洗衣机的底部。此时含衣物的内筒可以等效为一个末端为球型的钟摆。如图3所示，若用一个固定质量和速度的小球撞击钟摆，小球的动能传递给钟摆，使钟摆向上摆动。当动能完全转化为势能，钟摆摆到最高点。不同质量的钟摆，在相同动能的小球撞击下，所能摆动的角度大小不同。质量越大的钟摆，摆动的角度越小。

应用到洗衣机上，可以在内筒静止状态下，通过施加大小为na安培，时间持续ta秒的(ta小于1秒)的固定电流，使此时装载有衣物的内筒获得动能产生类钟摆的转动。

然后利用内筒滚筒的转速传感器，检知到内筒转过的角度δθ。实际使用中需调整电流和时间，避免内筒转过的角度δθ超过90°，使得衣物掉落产生误检知。不同的角度值δθ，可以代表不同的衣物质量，质量越大，内筒转过的角度δθ越小。

为了便于说明，本实施例中以7kg容量的滚筒洗衣机为例，对内筒施加3.2安培转矩电流，持续200毫秒。内筒空载时所能转过的角度为37°，1kg负载所能转过的角度为24°，2kg负载所能转过的角度为18°，3kg负载所能转过的角度为15°，4kg负载转过角度为13°，5kg转过角度为17°,6kg衣物转过的角度为22°，7kg衣物转过角度为23°。内筒转过角度与负载之间的关系如图4所示。

由图4可知，在实际使用中，由于不同的衣物分布，等效的钟摆其力臂长短不同，例如，2kg衣物含量与5kg衣物含量下，由于衣物的分布不同导致力臂的长短不同，内筒转过的角度接近，难以使内筒转过的角度与衣物质量之间一一对应。

因此，通过执行上述步骤，能够根据内筒转动角度转动速度是否在18°以下，判断出衣物处于2kg～5kg范围内，还是处于0kg～2kg、或5kg以上的范围。对于衣物是在0kg～2kg范围还是在5kg～7kg则不能进一步的判定。

本发明实施例提供了洗衣机，包括控制系统在内筒装有衣物的状态下生成电流脉冲，电机在电流脉冲的驱动下产生类钟摆的转动；控制系统获取内筒转动停止时，相对于开始转动时的当前转动角度；控制系统根据转动角度与角度-布量关系数据库，确定与当前转动角度对应的布量范围。通过判定步骤，能够对洗衣机内代表衣物质量的布量进行大致判定，进而根据判定结果确定洗涤过程中的注水量以及后续的脱水时间，相对于现有技术无需添加额外部件，也不会导致对内筒进行急加速急减速导致内筒对洗衣机的撞击，从而提升了用户的使用感受。

以上仅就本发明较佳的实例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限与以上实例，其具体结构允许有变化，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。