JP2024051904A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】復電時における突入電流の入力と、負荷の駆動効率の低下とを抑制することができる制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置は、電源と負荷との間に設けてあり、前記負荷への突入電流の入力を防止する防止部と、入力電圧が第１電圧から第２電圧に変更される場合、前記第２電圧の入力後、前記入力電圧を前記第１電圧から前記第２電圧に徐々に変更し、変更後の電圧を出力する出力電圧調整部と、前記出力電圧調整部から出力した前記変更後の電圧の大きさが予め定めた第１閾値以下であるか否か判定する第１判定部と、前記第１判定部にて前記変更後の電圧の大きさは前記第１閾値以下であると判定した場合、前記防止部の駆動を実行する防止実行部とを備える。
【選択図】図２

Description

本技術は、負荷への電力供給を制御する制御装置に関する。

停電後の復電時に突入電流の入力によって回路素子が破壊されることを防止するために、並列接続した抵抗及び接点を電源と負荷との間に設けたコンバータ回路が提案されている。コンバータ回路はＣＰＵ及び平滑コンデンサを備える。ＣＰＵは平滑コンデンサから負荷への放電電流の値に基づいて、待機時間を演算し、停電後、待機時間が経過した場合、接点を開く。そのため抵抗によって、突入電流が過大となることが防止される（特許文献１参照）。

特開平１０－２７１６６８号公報

ところで、コンバータ回路は電荷を保持する素子、例えばコンデンサを備えるため、停電後も所定時間、負荷は駆動可能である。停電後、直ちに負荷が停止した場合、負荷の駆動効率が低下する。

本開示は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、復電時における突入電流の入力と、負荷の駆動効率の低下とを抑制することができる制御装置を提供することを目的とする。

本開示の一実施形態に係る制御装置は、電源と負荷との間に設けてあり、前記負荷への突入電流の入力を防止する防止部と、入力電圧が第１電圧から第２電圧に変更される場合、前記第２電圧の入力後、前記入力電圧を前記第１電圧から前記第２電圧に徐々に変更し、変更後の電圧を出力する出力電圧調整部と、前記出力電圧調整部から出力した前記変更後の電圧の大きさが予め定めた第１閾値以下であるか否か判定する第１判定部と、前記第１判定部にて前記変更後の電圧の大きさは前記第１閾値以下であると判定した場合、前記防止部の駆動を実行する防止実行部とを備える。

本開示においては、出力電圧調整部は、第２電圧の入力後、入力電圧を第１電圧から第２電圧に徐々に変更する。変更後の電圧の大きさが第１閾値以下である場合、負荷への突入電流の入力を防止する。

本開示の一実施形態に係る制御装置は、前記第１判定部にて前記変更後の電圧の大きさは前記第１閾値以下であると判定した場合、予め定めた所定時間が経過したか否か判定する第２判定部と、前記第２判定部にて前記所定時間が経過したと判定した場合、前記負荷の停止を実行する負荷停止部とを備える。

本開示においては、変更後の電圧の大きさが第１閾値以下であり、且つ、所定時間が経過した場合に負荷の停止を実行する。

本開示の一実施形態に係る制御装置は、前記第１判定部にて前記変更後の電圧の大きさは前記第１閾値以下であると判定した後、前記所定時間が経過するまでの間に、前記変更後の電圧の大きさが、前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上であるか否か判定する第３判定部と、前記第３判定部にて前記変更後の電圧の大きさが前記第２閾値以上であると判定した場合、駆動した前記防止部の停止を実行する防止停止部とを備える。

本開示においては、変更後の電圧の大きさが第１閾値以下であると判定した後、所定時間が経過するまでの間に、変更後の電圧の大きさが第１閾値よりも大きい第２閾値以上となった場合、例えば瞬間的な停電の後、直ちに復電した場合、防止部の駆動を停止する。

本開示の一実施形態に係る制御装置は、前記負荷停止部を有するプロセッサを備え、前記プロセッサは、前記所定時間が経過したことを示す判定結果を受信した場合、前記負荷の停止を実行する。

本開示においては、第１判定部及び第２判定部が判定を行い、プロセッサは負荷の停止を実行する。

本開示の一実施形態に係る制御装置にあっては、出力電圧調整部は、第２電圧の入力後、入力電圧を第１電圧から第２電圧に徐々に変更する。変更後の電圧の大きさが第１閾値以下である場合、負荷への突入電流の入力を防止する。停電時に出力電圧調整部は入力電圧を徐々に変更して、即ち徐々に下げて出力するので、停電後も所定時間、負荷は駆動することができ、また変更後の電圧の大きさが第１閾値以下である場合、負荷への突入電流の入力を防止することができる。

制御装置の構成を示すブロック図である。 入力電圧、検出電圧、抵抗有効化信号、抵抗無効化信号及び停電警報信号を示すタイミングチャートである。 検出回路における停電制御処理を説明するフローチャートである。

以下本発明を実施の形態に係る制御装置２０を示す図面に基づいて説明する。図１は、制御装置２０の構成を示すブロック図である。制御装置２０は制御部１を備える。制御部１は、ＣＰＵ、ＭＰＵ又はＧＰＵ等のプロセッサを備える。なおプロセッサに代えてＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、ＣＰＬＤ等のロジック回路を使用してもよい。

制御装置２０は開閉回路２、第１整流回路３、突入電流防止回路４、平滑回路５及び第１駆動回路６を備える。開閉回路２は例えばリレー又はスイッチを有し、開閉動作を行う。開動作によって配線は非接続となり、閉動作によって配線は接続される。交流電源３０から開閉回路２を介して第１整流回路３に交流電圧及び交流電流（以下、単に電圧及び電流とも称する）が供給される。第１整流回路３は電圧及び電流を整流し、突入電流防止回路４を介して、平滑回路５に出力する。

突入電流防止回路４は、並列接続したスイッチ４ａ及び抵抗４ｂを有する。第２駆動回路４０からの駆動信号によって、スイッチ４ａは開き、第２駆動回路４０からの停止信号によってスイッチ４ａは閉じる。第２駆動回路４０は例えばトランジスタ又はＦＥＴを有する。後述する判定回路１２が第２駆動回路４０に開信号を出力した場合、第２駆動回路４０は駆動信号を出力し、スイッチ４ａは開く。スイッチ４ａが開いた後、判定回路１２が第２駆動回路４０に閉信号を出力した場合、第２駆動回路４０は停止信号を出力し、スイッチ４ａは閉じる。スイッチ４ａが閉じている場合、整流された電圧及び電流はスイッチ４ａを介して平滑回路５に入力される。平滑回路５は、整流された電圧及び電流を平滑化し、第１駆動回路６に出力する。第１駆動回路６は、入力された電圧及び電流を負荷７に供給し、負荷７は駆動される。第１駆動回路６は例えばインバータを有する。

制御装置２０は、第２整流回路１４及び検出回路１０を備える。検出回路１０は、ＲＣ回路１１と、判定回路１２と、タイマ１３とを有する。交流電源３０から開閉回路２を介して第２整流回路１４に電圧が入力される。第２整流回路１４には、第１整流回路３に入力される電圧と略同じ大きさの電圧が入力される。第２整流回路１４からＲＣ回路１１に電圧（入力電圧）が入力される。ＲＣ回路１１は判定回路１２に電圧を出力する。ＲＣ回路１１から判定回路１２への出力電圧は検出回路１０の検出電圧を構成する。以下、ＲＣ回路１１から判定回路１２への出力電圧を検出電圧とも称する。ＲＣ回路１１は出力電圧調整部を構成する。なお第２整流回路１４、検出回路１０、第２駆動回路４０及び制御部１には、第１整流回路３、突入電流防止回路４、平滑回路５及び第１駆動回路６に入力される電流よりも小さい電流が入力される。また、第２整流回路１４からＲＣ回路１１に入力される電圧は、交流電源３０から開閉回路２を介して第２整流回路１４に入力された電圧から減電圧された電圧である。

なお検出回路１０は平滑回路５の出力電圧を取り込むことも可能である。しかし平滑回路５が有するコンデンサの容量が大きくなるに従って、平滑回路５の出力電圧への影響が大きくなる。そのため、検出精度を高めるために、検出回路１０は平滑回路５よりも前段にて電圧を取り込むことが好ましい。

判定回路１２は、入力された電圧の大きさが予め定めた第１閾値Ｓ以下であるか否か判定する。判定回路１２は第１判定部を構成する。入力された電圧の大きさが第１閾値Ｓ以下である場合、判定回路１２は第２駆動回路４０に開信号を出力し、タイマ１３に抵抗有効化信号を出力する。なお入力された電圧の大きさが第１閾値Ｓ以下である場合、判定回路１２は抵抗有効化信号を制御部１に出力し、抵抗有効化信号を入力した制御部１は第２駆動回路４０に開信号を出力してもよい。

開信号及び抵抗有効化信号の出力後、判定回路１２は、入力された電圧の大きさが予め定めた第２閾値以上であるか否か判定する。第２閾値は第１閾値Ｓよりも大きい値であり、例えばＳ＋αである。αは予め定めた値である。入力された電圧の大きさが第２閾値以上である場合、判定回路１２は第２駆動回路４０に閉信号を出力し、タイマ１３に抵抗無効化信号を出力する。判定回路１２から抵抗無効化信号を入力した場合、タイマ１３はリセットされる。なお入力された電圧の大きさが第２閾値以上である場合、判定回路１２は抵抗無効化信号を制御部１に出力し、抵抗無効化信号を入力した制御部１は第２駆動回路４０に閉信号を出力してもよい。

判定回路１２から抵抗有効化信号を入力した場合、タイマ１３は計時を開始する。タイマ１３は抵抗有効化信号を入力してから時間ｔ３が経過した場合、制御部１に停電警報信号を出力する。停電警報信号を入力した場合、制御部１は開閉回路２に開信号を出力し、第１駆動回路６に駆動停止信号を出力する。第１駆動回路６は負荷７の駆動を停止させる。また制御部１は開閉回路２に開信号を出力する開閉回路２は開いて、配線は非接続となる。即ち、負荷７への電力供給が停止される。なお抵抗有効化信号を入力してから時間ｔ３が経過した場合、タイマ１３は、制御部１を介さずに、第１駆動回路６に駆動停止信号を出力し、開閉回路２に開信号を出力してもよい。

図２は、入力電圧、検出電圧、抵抗有効化信号、抵抗無効化信号及び停電警報信号を示すタイミングチャートである。入力電圧は第２整流回路１４に入力される電圧を示す。前述したように、検出電圧はＲＣ回路１１の出力電圧を示す。図２のグラフ１は入力電圧を示し、グラフ２は検出電圧を示し、グラフ３は抵抗有効化信号及び抵抗無効化信号を示し、グラフ４は停電警報信号を示す。

グラフ１において、細い線のグラフは低電圧の入力電圧を示し、太い線のグラフは高電圧の入力電圧を示す。グラフ１に示すように、時点０から時点ｋ０まで入力電圧は入力される。時点ｋ０にて停電が発生する。換言すれば、時点ｋ０以後、電圧０が継続的に入力される。

グラフ２にて、細い線のグラフは低電圧の検出電圧ＶＬを示し、太い線のグラフは高電圧の検出電圧ＶＨを示す。グラフ２に示すように、高電圧が第２整流回路１４に入力されている場合、時点０から時点ｋ０までＲＣ回路１１は検出電圧ＶＨとしてＶ１を出力する。更に、ＲＣ回路１１は時点ｋ０から時間ΔＴが経過するまで電圧Ｖ１を出力する。時間ΔＴが経過した時点から時間ＴＨが経過するまで、検出電圧ＶＨはＶ１から徐々に電圧０まで下がる。

グラフ２に示すように、低電圧が第２整流回路１４に入力されている場合、ＲＣ回路１１は、時点０から時点ｋ０まで検出電圧ＶＬとしてＶ２を出力する。更に、ＲＣ回路１１は時点ｋ０から時間ΔＴが経過するまでＶ２を出力する。時間ΔＴが経過した時点から時間ＴＬが経過するまで、検出電圧ＶＬは電圧Ｖ２から徐々に電圧０まで下がる。時間ＴＬは時間ＴＨよりも短い。即ち、時間ΔＴが経過した時点から電圧が０になる時点までの時間は、入力電圧の大きさが高くなるに従って長くなり、低くなるに従って短くなる。

ｋ１は検出電圧ＶＬが第１閾値Ｓになる時点である。ｔ１は時点ｋ０から時点ｋ１までの時間である。ｋ２は検出電圧ＶＨが第１閾値Ｓになる時点である。ｔ２は時点ｋ０から時点ｋ２までの時間である。なお第１閾値Ｓは０とＶ２との間の値である。第１閾値Ｓは負荷７を駆動可能な電圧の下限値である。即ち、停電時（時点ｋ０）から時間ｔ１又はｔ２が経過するまでの間、負荷７は駆動することができる。

グラフ３に示すように、ＲＣ回路１１から低電圧ＶＬが出力される場合、判定回路１２は時点０から時点ｋ１まで抵抗無効化信号Ｌをタイマ１３に出力する。時点ｋ１にて、判定回路１２は抵抗有効化信号Ｈをタイマ１３に出力する。ＲＣ回路１１から高電圧ＶＨが出力される場合、判定回路１２は時点０から時点ｋ２まで抵抗無効化信号Ｌをタイマ１３に出力する。時点ｋ２にて、判定回路１２は抵抗有効化信号Ｈをタイマ１３に出力する。

ＲＣ回路１１から低電圧ＶＬが出力される場合、判定回路１２は時点０から時点ｋ１まで閉信号を第２駆動回路４０に出力する。時点ｋ１にて、判定回路１２は開信号を第２駆動回路４０に出力する。ＲＣ回路１１から高電圧ＶＨが出力される場合、判定回路１２は時点０から時点ｋ２まで閉信号を第２駆動回路４０に出力する。時点ｋ２にて、判定回路１２は開信号を第２駆動回路４０に出力する。

グラフ４において、Ｌは停電警報信号がオフであることを示す。即ち、停電警報信号が出力されていない状態を示す。Ｈは停電警報信号がオンであることを示す。即ち、停電警報信号が出力されている状態を示す。グラフ４に示すように、ＲＣ回路１１から低電圧ＶＬが出力される場合、タイマ１３は時点ｋ１から時間ｔ３が経過した場合、停電警報信号を出力する。ＲＣ回路１１から高電圧ＶＨが出力される場合、タイマ１３は時点ｋ２から時間ｔ３が経過した場合、停電警報信号を出力する。

図３は、検出回路１０における停電制御処理を説明するフローチャートである。判定回路１２は検出電圧の大きさが第１閾値Ｓ以下であるか否か判定する（Ｓ１）。検出電圧の大きさが第１閾値Ｓ以下でない場合（Ｓ１：ＮＯ）、即ち停電が発生していない場合（グラフ１及びグラフ２の時点０から時点ｋ０まで参照）、検出回路１０はステップＳ１に処理を戻す。ステップＳ１の処理を実行する判定回路１２は第１判定部を構成する。

検出電圧の大きさが第１閾値Ｓ以下である場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、即ち停電が発生した場合（グラフ１～グラフ３の時点ｋ０から時点ｋ１又は時点ｋ０から時点ｋ２まで参照）、判定回路１２はタイマ１３に抵抗有効化信号を出力し、第２駆動回路４０に開信号を出力する（Ｓ２、グラフ２及びグラフ３参照）。開信号を入力した第２駆動回路４０はスイッチ４ａを開く。ステップＳ２の処理を実行する判定回路１２と、スイッチ４ａを開く第２駆動回路４０とは防止実行部を構成する。

抵抗有効化信号を入力したタイマ１３は計時を開始する（Ｓ３）。判定回路１２は検出電圧の大きさが第２閾値Ｓ＋α以上であるか否か判定する（Ｓ４）。検出電圧の大きさが第２閾値Ｓ＋α以上である場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、判定回路１２は抵抗無効化信号Ｌをタイマ１３に出力し、第２駆動回路４０に閉信号を出力する（Ｓ７）。抵抗無効化信号Ｌを入力したタイマ１３はリセットを実行する（Ｓ８）。閉信号を入力した第２駆動回路４０はスイッチ４ａを閉じる。ステップＳ８の処理後、検出回路１０はステップＳ１に処理を戻す。検出回路１０は、例えば瞬間的な停電の後、直ちに復電した場合、ステップＳ２において開いたスイッチ４ａを、ステップＳ７において閉じ、ステップＳ８においてタイマ１３をリセットする。ステップＳ４の処理を実行する判定回路１２は第３判定部を構成し、ステップＳ７の処理を実行する判定回路１２と、スイッチ４ａを閉じる第２駆動回路４０とは防止停止部を構成する。

検出電圧の大きさが第２閾値Ｓ＋α以上でない場合（Ｓ４：ＮＯ）、タイマ１３は抵抗有効化信号を入力した時点ｋ１、ｋ２から時間ｔ３が経過したか否か判定する（Ｓ５、グラフ３及びグラフ４参照）。時間ｔ３が経過していない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、検出回路１０はステップＳ４に処理を戻す。ステップＳ５の処理を実行するタイマ１３は第２判定部を構成する。

時間ｔ３が経過した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、タイマ１３は制御部１に停電警報信号を出力し（Ｓ６）、処理を終了する。停電警報信号を入力した制御部１は、第１駆動回路６に駆動停止信号を出力する。第１駆動回路６は負荷７の駆動を停止する。また停電警報信号を入力した制御部１は開閉回路２に開信号を出力する。即ち、負荷７への電力供給は停止される。ステップＳ６の処理を実行するタイマ１３と、第１駆動回路６と、開閉回路２と、第１駆動回路６に駆動停止信号を出力し、開閉回路２に開信号を出力する制御部１とは負荷停止部を構成する。

実施の形態に係る制御装置２０は、停電時の電圧、即ち電圧０の入力後、入力電圧を電圧ＶＬ又はＶＨから電圧０に徐々に変更する。変更後の電圧の大きさが第１閾値Ｓ以下である場合、負荷７への突入電流の入力を防止する。停電時にＲＣ回路１１は入力電圧を徐々に変更して、即ち徐々に下げて出力するので、停電後も時間ｔ１又はｔ２の間、負荷７は駆動することができ、また変更後の電圧の大きさが第１閾値Ｓ以下である場合、負荷７への突入電流の入力を防止することができる。

また制御装置２０は、変更後の電圧の大きさが第１閾値Ｓ以下であり、且つ、時間ｔ３が経過した場合に負荷７の停止を実行し、負荷７への突入電流の入力を防止することができる。

また制御装置２０は、変更後の電圧の大きさが第１閾値Ｓ以下であると判定した後、時間ｔ３が経過するまでの間に、変更後の電圧の大きさが第１閾値Ｓよりも大きい第２閾値Ｓ＋α以上となった場合、例えば瞬間的な停電の後、直ちに復電した場合、突入電流防止回路４の駆動を停止する。そのため、瞬間的な停電が発生する都度、負荷７の駆動が不要に停止することを防止し、負荷７の安定的な駆動を維持することができる。

またプロセッサを有する制御部１は、時間ｔ３が経過したことを示す判定結果（停電警報信号）を入力した場合、負荷７の停止を実行する。即ち、制御部１は、変更後の電圧の大きさが第１閾値Ｓ以下であるか否かの判定処理（図３のＳ１参照）、検出電圧の大きさが第２閾値Ｓ＋α以上であるか否かの判定処理（図３のＳ４参照）、及び、時間ｔ３が経過したか否かの判定処理（図３のＳ５参照）を行わないので、プロセッサの回路構成が簡素化される。

なお制御部１は検出回路１０を備えてもよい。この場合、第２整流回路１４から制御部１に電圧が入力され、制御部１は第２駆動回路４０に駆動又は停止信号を出力する。

今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。各実施形態に記載した事項は相互に組み合わせることが可能である。また、特許請求の範囲に記載した独立請求項及び従属請求項は、引用形式に関わらず全てのあらゆる組み合わせにおいて、相互に組み合わせることが可能である。さらに、特許請求の範囲には他の２以上のクレームを引用するクレームを記載する形式（マルチクレーム形式）を用いているが、これに限るものではない。マルチクレームを少なくとも一つ引用するマルチクレーム（マルチマルチクレーム）を記載する形式を用いて記載してもよい。

１ 制御部（プロセッサ、負荷停止部）
２ 開閉回路（負荷停止部）
３ 第１整流回路
４ 突入電流防止回路（防止部）
４ａ スイッチ
４ｂ 抵抗
６ 第１駆動回路（負荷停止部）
１０ 検出回路
１１ ＲＣ回路（出力電圧調整部）
１２ 判定回路（第１判定部、第３判定部、防止実行部、防止停止部）
１３ タイマ（第２判定部、負荷停止部）
１４ 第２整流回路
２０ 制御装置
３０ 交流電源
４０ 第２駆動回路（防止実行部、防止停止部）

Claims (4)

1. 電源と負荷との間に設けてあり、前記負荷への突入電流の入力を防止する防止部と、
   入力電圧が第１電圧から第２電圧に変更される場合、前記第２電圧の入力後、前記入力電圧を前記第１電圧から前記第２電圧に徐々に変更し、変更後の電圧を出力する出力電圧調整部と、
   前記出力電圧調整部から出力した前記変更後の電圧の大きさが予め定めた第１閾値以下であるか否か判定する第１判定部と、
   前記第１判定部にて前記変更後の電圧の大きさは前記第１閾値以下であると判定した場合、前記防止部の駆動を実行する防止実行部と
   を備える
   制御装置。
2. 前記第１判定部にて前記変更後の電圧の大きさは前記第１閾値以下であると判定した場合、予め定めた所定時間が経過したか否か判定する第２判定部と、
   前記第２判定部にて前記所定時間が経過したと判定した場合、前記負荷の停止を実行する負荷停止部と
   を備える
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記第１判定部にて前記変更後の電圧の大きさは前記第１閾値以下であると判定した後、前記所定時間が経過するまでの間に、前記変更後の電圧の大きさが、前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上であるか否か判定する第３判定部と、
   前記第３判定部にて前記変更後の電圧の大きさが前記第２閾値以上であると判定した場合、駆動した前記防止部の停止を実行する防止停止部と
   を備える
   請求項２に記載の制御装置。
4. 前記負荷停止部を有するプロセッサを備え、
   前記プロセッサは、前記所定時間が経過したことを示す判定結果を入力した場合、前記負荷の停止を実行する
   請求項２又は３に記載の制御装置。

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