JP2006296155A - 停電検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】交流電源からの電力供給が途絶えたとき、直流電源を構成するコンデンサの容量を大きくすることなく、機器の動作状態に応じて、停電であることを素早く検知し、装置の使用電流を減少させ、瞬時停電に対する時間的耐量を増加させる。
【解決手段】スイッチング素子７と回生装置８により構成されるインバータ回路９およびマイコン５により構成された制御部９により構成されたインバータ装置６を有し、交流電源１からの電力供給が途絶えたとき、電圧監視装置１０により、三相直流ブラシレスモータ４を駆動するコンデンサ３の電圧を監視して、その電圧が所定値まで低下するか、交流ゼロボルト１３付近で発生する信号がなくなることを検知して、停電が発生したと判断して、マイコン５により、装置１１の使用電流を減少させて、コンデンサ３および第２の直流電源１２からの供給電流を減少させて、長い時間の停電に耐えられるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流ブラシレスモータを有する洗濯機の停電検知装置に関するものである。

従来、直流ブラシレスモータを利用した洗濯機において、交流電源からの電力供給が停止すると、直流ブラシレスモータを駆動するための電力源となる直流電源、およびマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）や電子回路等の直流電源は、これらの直流電源を構成するコンデンサの充電電圧が時間とともに低下し、一定値低下するとマイコンあるいは電子回路は、その機能を失ってしまう。従って、マイコンあるいは電子回路がその機能を失わないために、一定時間の停電に対しては、機器がこれに耐えるように、停電を検知する機能が備わっており、その機能が停電を検知すると、マイコンによりマイコンあるいは電子回路が使用する電流を減少させて、コンデンサの電圧が低下する時間を延ばし、その機能を失わないようにしていた。

特に、洗濯機など、一連のシーケンス制御により機器としての機能を果たすようなものにあっては、停電により直流電源電圧が低下して、マイコンにリセットがかかるなどして、プログラムの進行が失われてしまうと、シーケンス制御は途中で中止してしまい、洗濯を一からやり直ししなければならないこととなっていた。

この対策として、交流の０ボルト近辺を検知する回路を有し、直流電源への電力供給が停止したときは、その信号が失われてしまうことを検知して停電を検知していた（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６１−１２９５８１号公報

しかしながら上記従来の構成では、交流の０Ｖ近辺を検知する回路には、交流の半サイクルごとにしか信号がこないため、停電発生が交流の位相のどのタイミングで発生するかにより、停電発生検知時間にばらつきが発生していた。

例えば、交流０ボルトの信号が発生した直後に停電が発生すると、交流０ボルトの半サイクル後にしか次の交流ゼロボルト信号がこないため、停電が発生したのを検知するまでの時間が長くなる。また、交流０ボルト信号を検知する場合、ノイズなどを誤検知して動作しないように、検知の信頼性を高めるため、１回の検知ではなく、複数回の検知をするようにしており、停電が発生したのを検知するまでの時間が、更に長くなるといった課題を有していた。

また、停電発生検知までは、機器は電力供給があると判断して動作しているため、機器の装置は、直流電源を構成するコンデンサに充電されている電荷を電力供給時と同じように消費するため、停電に耐える時間は低下し、短い停電時間にしか耐えることができなかった。特に、直流ブラシレスモータに流れる電流が大きいときは、直流電源を構成するコンデンサに充電された電荷の消費量が大きいため、一層短時間の停電にしか耐えることができなかった。そして、この問題を解消するために、コンデンサの容量を大きくするなどして、耐量を確保していたが、これによりコンデンサの大型化、部品がコストアップする等といった課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、コンデンサの容量を大きくすることなく、停電の発生を素早く検知し、マイコンあるいは電子回路に流れる電流を減少させて、停電に対する耐量時間を長くする停電検知装置を提供することを目的としている。

前記従来の課題を解決するために、本発明の停電検知装置は、直流ブラシレスモータと、前記直流ブラシレスモータの電力源である第１の直流電源と、前記第１の直流電源から作成される第２の直流電源と、前記第２の直流電源により駆動されるマイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータに接続され前記第１の直流電源もしくは前記第２の直流電源から電力を供給される装置と、前記第１の直流電源の電圧を監視する電圧監視装置と、交流電源のゼロボルト近辺を検知する交流ゼロボルト回路とを備え、前記交流電源からの電力供給が停止したとき、前記マイクロコンピュータは、前記電圧監視装置により前記第１の直流電源が所定値に低下したことの検知、もしくは、前記交流ゼロボルト回路により前記交流電源がゼロボルト近辺に低下したことの検知のうち、いずれか早いほうを検知すると、前記第１の直流電源および前記第２の直流電源の少なくともいずれか一方の電流を減少させるように、前記マイクロコンピュータに接続された装置を制御するようにしたものである。

これにより、コンデンサの容量を大きくすることなく、機器の動作状態に応じて、素早く停電を検知することができ、マイコンあるいは電子回路に流れる電流を減少させて、停電に対する耐量時間を長くする停電検知装置を提供することができる。

本発明の停電検知装置は、時間遅れなく瞬時停電を検知することができるため、コンデンサの容量を大きくすることなく、機器の動作状態に応じて、停電の発生を素早く検知し、マイコンあるいは電子回路に流れる電流を減少させて、停電に対する耐量時間を長くする停電検知装置を提供することができ、さらに、部品の小型化、低コストを実現することができる。

本発明の停電検知装置は、直流ブラシレスモータと、前記直流ブラシレスモータの電力源である第１の直流電源と、前記第１の直流電源から作成される第２の直流電源と、前記第２の直流電源により駆動されるマイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータに接続され前記第１の直流電源もしくは前記第２の直流電源から電力を供給される装置と、前記第１の直流電源の電圧を監視する電圧監視装置と、交流電源のゼロボルト近辺を検知する交流ゼロボルト回路とを備え、前記交流電源からの電力供給が停止したとき、前記マイクロコンピュータは、前記電圧監視装置により前記第１の直流電源が所定値に低下したことの検知、もしくは、前記交流ゼロボルト回路により前記交流電源がゼロボルト近辺に低下したことの検知のうち、いずれか早いほうを検知すると、前記第１の直流電源および前記第２の直流電源の少なくともいずれか一方の電流を減少させるように、前記マイクロコンピュータに接続された装置を制御することにより、時間遅れなく瞬時停電を検知することができるため、コンデンサの容量を大きくすることなく、機器の動作状態に応じて、停電の発生を素早く検知し、マイコンあるいは電子回路に流れる電流を減少させて、停電に対する耐量時間を長くする停電検知装置を提供することができ、さらに、部品の小型化、低コストを実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態における停電検知装置の回路図である。

図１において、交流電源１からの電流を整流ダイオード２とコンデンサ３により直流整流平滑を行い、コンデンサ３により第１の直流電源を構成している。３相直流ブラシレスモータ４は、インバータ装置６により、駆動制御されている。

インバータ装置６は、スイッチング素子７と回生装置８により構成されるインバータ回路９およびマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）５により構成された制御部９により構成されている。

スイッチング素子７は、ＩＧＢＴで構成されている。その接続は、ＩＧＢＴ７ａ、７ｂ、７ｃのコレクタが、コンデンサ３のプラス端子に接続され、ＩＧＢＴ７ａのエミッタはダイオード８ａのアノードおよびＩＧＢＴ７ｄのコレクタに接続され、ＩＧＢＴ７ｂのエミッタはダイオード８ｂのアノードおよびＩＧＢＴ７ｅのコレクタに接続され、ＩＧＢＴ７ｃのエミッタはダイオード８ｃのアノードおよびＩＧＢＴ７ｆのコレクタに接続され、ＩＧＢＴ７ｄ、７ｅ、７ｆのエミッタはコンデンサ３のマイナス端子に接続されている。

回生装置８は以下のように構成されている。すなわち、コンデンサ３のマイナス端子にダイオード８ｄ、８ｅ、８ｆのアノードを接続し、それぞれのダイオード８ｄ、８ｅ、８ｆのカソードにダイオード８ａ、８ｂ、８ｃのアノードを接続し、これらのダイオード８ａ、８ｂ、８ｃのカソードをコンデンサ３のプラス端子に接続している。ダイオード８ａとダイオード８ｄの接続点、ダイオード８ｂとダイオード８ｅの接続点およびダイオード８ｃとダイオード８ｆの接続点を３相直流ブラシレスモータ４の３相の各端子にそれぞれ接続する。ダイオード８ａ、８ｂ、８ｃのアノードに接続されたモータの各線をそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相とする。

インバータ回路９は、回生装置８およびスイッチング素子７よりなっており、制御部９の一部を構成するマイコン５により３相短絡装置とすることができる。３相短絡装置は、例えばＩＧＢＴ７ｄ、７ｅ、７ｆのゲートをマイコン５によりオンさせることにより、これらのＩＧＢＴと回生装置８を構成するダイオードにより惰性回転時電力を３相内で消費させることができる。マイコン５はその出力がＩＧＢＴ７ａから７ｆのゲートに接続され、モータの回転、停止等の制御を行っている。

電圧監視装置１０は、コンデンサ３の直流電圧を抵抗で分圧し、その電圧情報をマイコン５に送っている。本実施の形態では示していないが、分圧電圧安定化のために下側抵抗に並列にコンデンサを接続してリップル電圧を除去するなどの方法も考えられる。本実施の形態では、第２の直流電源１２で動作するマイコン５で利用可能なように電圧を分圧して、第２の直流電源１２の電圧以下の電圧にしてその出力をマイコン５に送り込んでいる。

マイコン５は、電圧監視装置１０からの情報により、そのレベルを認識しそのレベルに応じて、コンデンサ３への電力供給が途絶えた時、３相を短絡または３相を開放して回生装置を動作させる働きをする。第２の直流電源１２は、第１の直流電源であるコンデンサ３の両端子からの入力電力を得ている。

コンデンサ１２ａは、第２の直流電源の出力に接続されたコンデンサである。装置１１は、マイコン５の入出力に接続された回路、あるいはその回路により駆動されるその他の負荷など、マイコン５を除く電子回路、電気回路の全てを包含している。装置１１は、第２の直流電源１２により動作している。マイコン５もこの電源により動作しており、従って、第１の直流電源の電圧が所定値以下になると、第２の直流電源１２の出力電圧は、マイコン５および装置１１を動作させることが不可能となる。

交流ゼロボルト回路１３は、交流電源１の１端とコンデンサ３のマイナス端子の間にダイオード１３ａ、抵抗１３ｂ、抵抗１３ｃの順にこれらを直列に接続し、更に抵抗１３ｂと抵抗１３ｃの接続点にトランジスタ１３ｄのベースを接続し、トランジスタのエミッタはコンデンサ３のマイナス端子に、コレクタはマイコン５の入力端子に接続されている。

以上の構成において、その動作を説明する。

交流電源１からの電力供給が途絶えたとき、第１の直流電源であるコンデンサ３の直流電圧は、第２の直流電源１２を介してマイコン５、装置１１、あるいは直流ブラシレスモータ４が動作しているときはその直流ブラシレスモータ４に電力を供給しているので、そのコンデンサ３の電圧は時間とともに低下する。

第１の直流電源であるコンデンサ３の電圧は、電圧監視装置１０により監視されており、その電圧が所定値まで低下すると、交流電源１の停電を検知する。

また、マイコン５は、交流ゼロボルト回路１３の出力信号が、交流電源１の周波数に応じた時間間隔で入ってくるのを監視しているため、信号が入ってこなくなるとこれを検知して、停電であることを検知する。

マイコン５は、上記いずれかの方法のうち、早いほうで検知した時、装置１１の電流を減少するようにマイコン５の出力端子を制御する。また、直流ブラシレスモータ４が回転中である場合は、マイコン５は、ＩＧＢＴ７のゲートを全てローにしてモータへの電流供給を停止する。

これにより、例えば、直流ブラシレスモータ４が回転中に停電が発生すると、直流ブラシレスモータ４には第１の直流電源であるコンデンサ３からしか電力を供給することができないため、コンデンサ３の電圧は急速に低下する。この低下速度により、マイコン５が電圧監視装置１０からの電圧により停電と判定する電圧に到達する時間が、交流０ボルト回路１３によりマイコン５が交流の周期で停電を検知する時間より早い時は、電圧監視装置１０により停電を検知する。

また、直流ブラシレスモータ４が回転していないときに、交流電力１の供給が途絶えると、第１の直流電源であるコンデンサ３は、第２の直流電源を介してマイコン５や装置に電力を供給する。これらの消費電流が小さいときは、コンデンサ３の電圧低下の速度は、遅いものとなる。電圧監視装置１０からの電圧によりマイコン５が停電と判定するまでにかかる時間が、交流ゼロボルト回路１３からの信号により、マイコン５が停電と判定する時間より長いときは、交流ゼロボルト回路１３からの信号により、マイコン５は停電を検知する。上記いずれかの方法により停電を検知した後は、マイコン５はマイコン５自身や装置の消費電流を減少する働きをする。以上のように、機器の動作状況により停電検知の方法が、より早い方を選択するようになっているため、停電に対する耐量は優れたものとなる。

上記のように機器の動作状態に応じて、第１の直流電源であるコンデンサ３の電圧が、最も高い状態で停電を検知することができ、また、この状態から、マイコン５によるマイコン５自身や装置である電子回路の電流を減少する働きがなされるため、より長い停電時間に耐えることが可能となる。

そして、従来に比べ小さな容量の直流電源用コンデンサを使用しながら、従来と同じ耐停電能力を有することが可能となるため、部品の小型化、低コストを実現することができる。

以上のように、本発明にかかる停電検知装置は、コンデンサの容量を大きくすることなく、停電発生時の停電に対する時間的耐量を長くすることが可能となるので、洗濯機などマイコンプログラムにより一連のシーケンス制御を行う機器などに有効である。

本発明の実施の形態１における停電検知装置の回路図

符号の説明

１ 交流電源
３ コンデンサ（第１の直流電源）
４ ３相直流ブラシレスモータ
５ マイコン
６ インバータ装置
７ スイッチング素子
８ 回生装置
９ インバータ回路
１０ 電圧監視装置
１１ 装置
１２ 第２の直流電源
１３ 交流ゼロボルト回路

Claims (1)

1. 直流ブラシレスモータと、前記直流ブラシレスモータの電力源である第１の直流電源と、前記第１の直流電源から作成される第２の直流電源と、前記第２の直流電源により駆動されるマイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータに接続され前記第１の直流電源もしくは前記第２の直流電源から電力を供給される装置と、前記第１の直流電源の電圧を監視する電圧監視装置と、交流電源のゼロボルト近辺を検知する交流ゼロボルト回路とを備え、前記交流電源からの電力供給が停止したとき、前記マイクロコンピュータは、前記電圧監視装置により前記第１の直流電源が所定値に低下したことの検知、もしくは、前記交流ゼロボルト回路により前記交流電源がゼロボルト近辺に低下したことの検知のうち、いずれか早いほうを検知すると、前記第１の直流電源および前記第２の直流電源の少なくともいずれか一方の電流を減少させるように、前記マイクロコンピュータに接続された装置を制御する停電検知装置。