JP2006284408A - 電池電圧監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電池を電源とする加熱器具におけるパルス駆動負荷の駆動時に電池電圧がふらついている場合においても、電池電圧を正確に監視することができる電池電圧監視方法を提供する。
【解決手段】 電池電圧の変動５６がステッピングモータの第１の出力及び第２の出力のいずれか、或いは両方に対して同期していることを利用して、先ず、制御回路がステッピングモータ３５の第１の出力５２及び第２の出力５４の立ち上がり時及び立ち下がり時のいずれかの時、或いは両方の時に電池電圧監視回路により電池電圧を読み込む。そして、電池電圧の読み込みを数回繰り返して、それを平均化して監視した電池電圧とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、電池を電源とする加熱器具における電池電圧監視方法に関する。

従来、温風暖房機、ガスこんろ及びガス湯沸かし器などの加熱源を有する加熱器具は、商用交流１００V電源を整流して所定の定電圧で電磁弁などの装置を駆動するように使用されているが、近時、装置のパルス駆動化、高性能化等もあって電源として乾電池が使用されるようになっている。

このため、乾電池を電源として使用した加熱器具等において、電池電圧監視回路などを設け、乾電池電圧の低下、自動消火温度、炎の立ち消えを正確に検知して安全性を向上させ、さらに器具の省電力化が図られている（例えば、特許文献１参照）。

ガスこんろなどでは、パルス駆動負荷としてガス供給バルブの開度を制御するためにステッピングモータが使用されており、このステッピングモータに印加される電池の出力電圧の低下を電源電圧検出手段で精度よく検知して、ステッピングモータの駆動を禁止することも行われている（例えば、特許文献２参照）。

このような従来の電池電圧監視回路やマイクロコンピュータにより器具の電池電圧を監視する場合、パルス駆動される負荷の運転状態にかかわらず、一定時間ごとに一定回数の読み込みを行い、その読み込んだデータを平均化したものを現時点の電池電圧として判断している。

そのため、パルス駆動負荷をステップ電圧や遅いパルス電圧で駆動している場合は、電池電圧の低下があっても電圧のふらつきはほとんどないため、監視電圧の一定時間ごとに一定回数の読み込みでもほぼ正確な電池電圧を監視することができる。

特開平９−１８４６１９ 特開２００３−３３９１９５

しかしながら、負荷が速いパルスで駆動される場合、負荷を駆動している状態において、電池電圧のふらつきが大きく、一定時間ごとに一定回数の読み込みでは平均化した値がふらつき幅の中のどのあたりの電圧になるかが不明であり、正確な電池電圧を監視することが困難である。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、電池を電源とする加熱器具におけるパルス駆動負荷の駆動時に電池電圧がふらついている場合においても、電池電圧を正確に監視することができる電池電圧監視方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電池電圧監視方法のうち請求項１記載の発明は、電池を電源とする加熱器具のパルス駆動負荷の駆動時における電池電圧監視方法において、加熱器具のパルス駆動負荷をパルス駆動したとき、負荷の駆動パルス出力と負荷駆動時の電池の電圧変動との同期を利用して制御回路が読み込みタイミングを設定する第１の過程と、設定された読み込みタイミングにより制御回路が電池電圧監視回路により電池電圧の値を読み込む第２の過程とを備える構成を有している。

また請求項２記載の発明は、第１の過程の読み込みタイミングの設定が、電池電圧の変動の最大値及び最小値のいずれか、或いは最大最小値間の所定値に同期して設定されたことを特徴とするものである。
さらに請求項３記載の発明は、第１の過程の読み込みタイミングの設定が、パルス駆動負荷のパルス出力の立ち上がり時及び立ち下がり時のいずれか、或いは両方に同期して設定されたことを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、第１の過程において、パルス駆動負荷がステッピングモータであって、ステッピングモータの駆動周波数に同期して読み込みタイミングを設定したことを特徴とするものである。

このような構成の電池電圧監視方法では、負荷駆動パルス出力と負荷駆動時の電池電圧のふらつきとの同期を利用して電池電圧の読み込みタイミングを設定しているので、負荷を速いパルスで駆動する場合であっても、電池電圧を正確に監視することができるという効果を有する。

本発明の電池電圧監視方法は、電池を電源とする加熱器具のパルス駆動負荷の駆動時における電池電圧監視方法において、加熱器具のパルス駆動負荷をパルス駆動したとき、負荷の駆動パルス出力と負荷駆動時の電池の電圧変動との同期を利用して制御回路が読み込みタイミングを設定する第１の過程と、設定された読み込みタイミングにより制御回路が電池電圧監視回路により電池電圧の値を読み込む第２の過程とを備えるものである。

以下、図１から図４に基づき、実質的に同一又は対応する部材には同一符号を用いて本発明による電池電圧監視方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
好適な実施形態は加熱器具としてガスこんろを例に挙げて説明するが、加熱器具はガスこんろに限らず、例えば、湯沸かし器などのように加熱源を有するものであって電池で駆動されるパルス駆動負荷を有するものであればよい。

先ず、本実施形態の電池電圧監視方法を使用する加熱器具について説明する。
図１は、本実施形態に係るガスこんろのガス回路概略図である。
図１を参照して、ガス回路１は、ガスこんろのガス導入路１１が元栓１３の下流側に標準バーナ２、大バーナ４、小バーナ６及びグリルバーナ８へ分岐しており、各分岐には電磁安全バルブ１５とガス流量を調節する電動バルブ１７とが設けられている。

各バーナの近傍にはバーナの燃焼を監視する炎検知センサ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅと、火花放電する点火装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅと、鍋底の温度を監視する温度センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃと、鍋検知センサ２７ａ、２７ｂ、２７ｃとが設けられている。
これらの炎検知センサ、点火装置、温度センサ、鍋検知センサ、電磁安全バルブ及び電動バルブ等は図３に示す制御回路に接続されている。

本実施形態ではパルス駆動負荷として電磁安全バルブ１５及び電動バルブ１７を備えたガスバルブを例にあげ、電池電圧監視方法を説明する。
図２は本実施形態に係るガスバルブの断面図である。
図２を参照して、ガスバルブ３０は、電磁安全バルブ１５とガス流量を調節する電動バルブ１７とを有し、電動バルブ１７はステッピングモータ３５のギアトレイン３２により回転される回転軸３７によって回転される回転体３９を備える。

電磁安全バルブ１５は、回転軸３７の回転に応じてカム部材３１が、内部通路を前後方向に可動の操作ロッド３３を押すことにより、確実に開弁操作される。
なお、図２中、３４は回転軸３７の回転角を検出するエンコーダを示す。

図３はステッピングモータなどの負荷を駆動制御する電池駆動制御装置を示す回路図である。
図３を参照して、電池駆動制御装置４８は、プログラム可能なマイクロプロセッサ及びメモリを有する制御回路４０と、電源となる電池４１と、制御回路４０を駆動する昇圧回路４２と、抵抗器Ra及びRbを有する電池電圧監視回路５０と、ステッピングモータを駆動する駆動回路４５と、ステッピングモータ３５と、リセット回路４９とを備え、パルス駆動負荷であるステッピングモータ３５を駆動制御するようになっている。

ステッピングモータ駆動回路４５は、励磁する二つのモータコイルのスイッチを順番にオンに切り替えて、各モータコイルに電流を流していき、ステッピングモータ３５を回転させるものである。
このようなステッピングモータ駆動回路４５は半導体素子で各モータコイルのスイッチを実現し、制御回路４０の信号に基づいて各スイッチをオンーオフ制御をする。

次に本実施形態の電池電圧監視方法について説明する。
図４は２相励磁ユニポーラ方式ステッピングモータの電圧波形と電池電圧の読み込みタイミングを示す図である。
図４中のステッピングモータの第１の出力５２及び第２の出力５４は、制御回路４０が発する指令パルスに基づいて出力される。
したがって、第１の出力５２及び第２の出力５４は、ステッピングモータの駆動周波数に対応した駆動パルスと同じである。

なお、図４中、５１は制御回路のクロックパルス信号、５６はステッピングモータの駆動による電池電圧の変動、５８は電池電圧の読み込みタイミングを示す。

本実施形態に係る電池電圧監視方法は、ステッピングモータを駆動したとき、器具の電池電圧が図４に示す電池電圧の変動５６のようにふらつくことを利用する。
この電池電圧の変動５６は図４に示すようにステッピングモータの第１の出力５２及び第２の出力５４のいずれか、或いは両方に対して同期するため、先ず、制御回路４０がステッピングモータ３５の第１の出力５２及び第２の出力５４の立ち上がり時及び立ち下がり時のいずれかの時、或いは両方の時に電池電圧監視回路５０により電池電圧の値を読み込む。
尚、電池電圧の読み込みタイミングは、ステッピングモータの出力に同期していれば良く、立ち上がり時や立ち下がり時と同時にとは限らず、立ち上がり時や立ち下がり時から一定時間前又は一定時間後に読み込んでも良い。

そして、第１の出力５２及び第２の出力５４の立ち上がり時又は立ち下がり時の電池電圧の読み込みを数回繰り返して、それを平均化して監視した電池電圧とする。

このように本発明の電池電圧監視方法は、負荷を速いパルスで駆動し、負荷駆動パルス出力と負荷駆動時の電池電圧のふらつきとの関係に一定の規則性があることを利用して、負荷駆動パルス出力と制御回路の電池電圧読み込みタイミングに一定の規則性を持たせる。

したがって、本実施形態では制御回路の電池電圧読み込みタイミングと電池電圧のふらつきに規則性ができ、電池電圧のふらつき幅の中のある電圧、例えば最大値、最小値、最小値から最大値までの所定の値等をねらって監視することができ、負荷のパルス駆動で電池電圧がふらついている器具においても電池電圧を正確に監視することができる。

ここで、負荷駆動パルス出力と負荷駆動時の電池電圧のふらつきとの関係に一定の規則性があるとは、例えば負荷駆動時のパルスの立ち上がりに伴って電池電圧が下がり、パルスの立ち下がりに伴って電池電圧が回復するなどのように、負荷駆動パルス出力と電池電圧の変動に関連性があることをいう。

なお、ステッピングモータの駆動パルス出力は、実際にはステッピングモータの駆動スピードに応じて３段階の駆動周波数が設定されている。
したがって、電池電圧の読み込みタイミングも、この３段階の駆動周波数に同期して設定される。
また本発明の電池電圧監視方法では駆動周波数をリニアに変化させる場合でも、それに同期して読み込みタイミングを設定可能である。

図５は負荷連続駆動時のタイミングチャートの比較例を示す。
図５に示すように、負荷を遅いパルスで駆動している場合には、電池電圧の低下はあっても電池電圧のふらつきはほとんどないため一定時間ごとに一定回数の読み込みでも電池電圧を監視することが可能である。

これに対し、図４に示したように負荷を速いパルスで駆動している場合には、電池電圧のふらつきがあると一定時間ごとに一定回数の読み込みでは電池電圧を監視することができず、本実施形態の電池電圧監視方法のように電池電圧の変動に対応して読み込みタイミングを選ぶことにより電池電圧を正確に監視することが可能になる。

ガスこんろなどの加熱器具においてパルス駆動負荷としてステッピングモータを例にあげたが、火力表示器の発光ダイオード（ＬＥＤ）などにおいても本発明の電池電圧監視方法が利用可能である。

以上のように、本発明に係る電池電圧監視方法は、パルス駆動負荷の駆動時に電池電圧がふらついている場合においても電池電圧を正確に監視する方法として極めて有用である。

本実施形態に係るガスこんろのガス回路概略図である。 本実施形態に係るガスバルブの断面図である。 本実施形態に係るステッピングモータなどの負荷を駆動制御する電池駆動制御装置を示す回路図である。 本実施形態に係る２相励磁ユニポーラ方式ステッピングモータの電圧波形と電池電圧の読み込みタイミングを示す図である。 負荷連続駆動時のタイミングチャートの比較例を示す図である。

符号の説明

１…ガス回路、２…標準バーナ、４…大バーナ、６…小バーナ、８…グリルバーナ、
１１…ガス導入路、１３…元栓、１５…電磁安全バルブ、１７…電動バルブ、
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ…炎検知センサ、
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ…点火装置、
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ…温度センサ、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ…鍋検知センサ、
３０…ガスバルブ、３２…ギアトレイン、３３…操作ロッド、３５…ステッピングモータ、
３４…エンコーダ、３７…回転軸、３９…回転体、４０…制御回路、４２…昇圧回路、
４３…電池、４５…駆動回路、４８…電池駆動制御装置、４９…リセット回路、
５０…電池電圧監視回路、５１…クロックパルス信号、５２…ステッピングモータの第１の出力、５４…ステッピングモータの第２の出力、５６…電池電圧の変動、５８…電池電圧読み込みタイミング

Claims (4)

1. 電池を電源とする加熱器具のパルス駆動負荷の駆動時における電池電圧監視方法において、
   上記加熱器具のパルス駆動負荷をパルス駆動したとき、負荷の駆動パルス出力と負荷駆動時の上記電池の電圧変動との同期を利用して制御回路が読み込みタイミングを設定する第１の過程と、設定された読み込みタイミングにより制御回路が電池電圧監視回路により電池電圧の値を読み込む第２の過程とを備えることを特徴とする電池電圧監視方法。
2. 前記第１の過程の読み込みタイミングの設定が、前記電池電圧の変動の最大値及び最小値のいずれか、或いは最大最小値間の所定値に同期して設定されたことを特徴とする請求項１記載の電池電圧監視方法。
3. 前記第１の過程の読み込みタイミングの設定が、前記パルス駆動負荷のパルス出力の立ち上がり時及び立ち下がり時のいずれか、或いは両方に同期して設定されたことを特徴とする請求項１記載の電池電圧監視方法。
4. 前記第１の過程において、前記パルス駆動負荷がステッピングモータであって、このステッピングモータの駆動周波数に同期して読み込みタイミングを設定したことを特徴とする請求項１に記載の電池電圧監視方法。

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