一种洗衣机的节能控制方法及洗衣机的制作方法_2

文档序号:9920060阅读:来源:国知局
,输出至储能元件,为储能元件充电蓄能。
[0024]为了简化电路设计,本实施例优选将洗衣机中用于驱动电动机运行的功率电路兼用作整流电路,实现对感应电流的整流变换。具体来讲,在现有的洗衣机电路中,其功率电路通常是由六个大功率的IGBT管V1-V6或者MOSFET管连接而成的三相逆变器,结合图2所示,用于对通过主电源电路输出的直流母线电压进行逆变,以生成所需频率的三相交流供电,驱动直流无刷电动机按照要求的转速运行,输出动能。本实施例在每一个功率管V1-V6上分别反向并联一个续流二极管D1-D6,以图2所示的IGBT管V1-V6为例进行说明,可以在每一个IGBT管V1-V6的集电极和发射极之间跨接一个续流二极管D1-D6,且续流二极管D1-D6的阴极连接IGBT管V1-V6的集电极,续流二极管D1-D6的阳极连接IGBT管V1-V6的发射极。由此一来,六个续流二极管D1-D6连接形成三相全桥整流电路,连接直流无刷电动机的三相绕组,在电动机作为发电机输出感应电流时,对感应电流进行整流变换后,输出直流电流至储能元件,为所述的储能元件充电蓄能。
[0025]为了对储能元件储存的电能进行合理利用,本实施例在洗衣机的内部电路板上还进一步设置有电源管理电路,结合图1、图3所示,连接所述的储能元件,实时检测储能元件中储存的电能,并在储存的电能足以满足控制电路的用电需求时,切断主电源电路向控制电路的供电,转由储能元件为控制电路中的各用电负载供电,以减少对外部能源的消耗,达到节能的设计目的。
[0026]在本实施例中,主电源电路可以由桥式整流器、滤波电路和直流转换器等主要部分组成,参见图1所示。其中,桥式整流器用于接收外部的交流市电,并将交流市电整流成直流电源后,输出至滤波电路进行滤波处理,进而生成稳定的高压直流电源,例如+310V的直流电源,输出至功率电路中的三相逆变器,为三相逆变器提供其所需的直流母线电压。直流转换器用于对滤波电路输出的直流母线电压进行降压变换,以生成低压直流电源VDD,例如+15V的低压直流电源,输出至DC-DC转换器,通过DC-DC转换器生成控制电路中不同用电负载所需的直流供电¥0:,例如+5V或者+3.3V的直流供电。
[0027]为了保证储能元件对控制电路的有效供电,设计电源管理电路在检测到储能元件储存的电量达到VDD后,例如+15V时,切换到储能元件为控制电路供电。具体来讲,可以将储能元件输出的电能传输至DC-DC转换器的输入端,利用DC-DC转换器将储能元件输出的电能转换成控制电路中各用电负载所需的直流电源VCC,为控制电路供电。
[0028]在本实施例的电源管理电路中设置有电压检测电路、电流检测电路和温度检测电路,结合图3所示,分别用于对储能元件的电压、充放电电流以及工作温度进行检测,并根据检测结果生成相应的检测信号输出至电源管理芯片,经由电源管理芯片将接收到的各路检测信号处理成数字信号后,通过通讯电路(例如总线)传输至控制电路中的控制器,例如具有高速数据处理能力的单片机,通过控制器生成相应的控制信号,以在控制电路连接主电源电路的供电回路以及控制电路连接储能元件的供电回路之间进行准确地选通切换。与此同时,控制器根据接收到的充放电电流的大小和温度变化,可以准确地判断出储能元件当前的工作状态是否正常,当出现异常时,通过控制器及时地切断储能元件的充电回路和放电回路,以确保储能元件以及整个系统电路工作的安全性。
[0029]本实施例以电池组作为所述的储能元件为例进行说明。本实施例的电压检测电路分别对电池组的总电压以及单个电池电压进行检测,并且在洗衣机结束漂洗脱水和/或甩干脱水操作时,通过控制器控制开关元件K8闭合,利用电压检测电路对电动机产生的反向电动势进行检测,进而根据检测到的反向电动势选择开关元件K2-K6中的一个或者多个导通,以选通相应电压级别的电池组进行充电,以提高充电效率。控制器根据检测到的电池组总电压来确定选用何种供电方式,当检测到电池组的总电压超过设定阈值时,例如超过VDD时,控制开关元件K7闭合,同时切断主电源电路向控制电路的供电,继而转由电池组为控制电路供电,以节约外部能源。
[0030]作为所述电压检测电路的一种优选电路构建方式,本实施例在所述电压检测电路中设置有多路电阻分压网络,以在电池组BAT中设置有N个串联的电池为例,则在电压检测电路中应设置N+1路电阻分压网络,所述N为大于I的正整数。如图4所示,以N=5为例进行说明,为了实现对单个电池电压的检测以及对电动机所产生的反向电动势的检测,本实施例在每一个电池的正极与地之间——对应地连接一路电阻分压网络,例如由电阻R32-R36、R39-R43组成的五路电阻分压网络,通过五路电阻分压网络的分压节点输出五个反映电池电压的采样电压VS1-VS5,分别传输至电源管理芯片Ul的五个ADC引脚AD2-AD6,通过电源管理芯片Ul内部的模数转换器转换成数字信号,并由此可以计算出每一个单电池的电压以及整个电池组的总电压。电源管理芯片Ul将计算出的电压值通过通讯电路传送至控制器MCU,以用于后续的充电控制。将电阻R48、R49连接形成第六路电阻分压网络,将所述第六路电阻分压网络的一端接地,另一端通过开关元件K8连接至功率电路IPM的直流侧,其分压节点连接电源管理芯片Ul的另外一个ADC引脚AD1,用于对电动机产生的反向电动势VF进行采样检测。
[0031]将电池组BAT中,每一个电池的正极各自通过一路由限流电阻R22-R36和开关元件K2-K6串联形成的支路连接至所述功率电路IPM的直流侧,所述控制器MCU根据检测到的反向电动势VF的大小,控制所述开关元件K2-K6中的一个或者多个导通,进而选择与反向电动势VF相应电压级别的电池组进行充电,以提高充电效率。
[0032]在本实施例的温度检测电路中,设置有由热敏电阻RZ和分压电阻R37连接而成的分压电路,如图4所示,连接在直流电源VCC与地之间,其分压节点连接所述电源管理芯片Ul的ADC引脚AD0。将所述热敏电阻RZ内置于电池组BAT中,感应电池组BAT的温度变化,并随电池组BAT的温度变化改变其自身的阻值,进而改变所述分压节点处的电压值。所述电源管理芯片Ul根据接收到的电压值换算出电池组BAT的温度值,传输至控制器MCU。控制器MCU根据接收到的温度值判断电池组BAT的工作温度是否正常,若超出了设定的安全温度范围,则输出控制信号控制开关元件K7断开,切断电池组BAT的放电回路,即断开电池组BAT与DC-DC转换器U3的连接,并同时控制连接在直流转换器U2与DC-DC转换器U3之间的开关元件K9闭合,转由主电源电路为控制电路供电。在控制器MCU检测到电池组BAT温度异常时,为了保证电池组BAT充电安全,同时输出控制信号控制连接在功率电路IPM与电池组BAT之间的各路开关元件K2-K6断开,以切断电池组BAT的充电回路。
[0033]为了对电池组BAT的充放电电流进行检测,本实施例在电池组BAT中串联采样电阻RS2,具体可连接在电池组BAT的负极与地之间。将采样电阻RS2连接电池组BAT的一端通过串联的第一分压电阻R31和第二分压电阻R38连接参考电源VREF,将第一分压电阻R31和第二分压电阻R38的中间节点连接至一运算放大器U4的同相输入端+,所述运算放大器U4的反相输入端-通过限流电阻R30连接至所述采样电阻RS2的另一端,并通过反馈电阻R44连接所述运算放大器U4的输出端。通过运算放大器U4对流过采样电阻RS2的电流进行采样,并通过电阻R45输出至电源管理芯片U1,例如电源管理芯片Ul的ADC引脚AD7,进而转换成数字信号发送至控制器MCU,实现对电池组BAT充放电电流的实时监测。
[0034]为了实现过流保护,本实施例在所述电流检测电路中还设置有一比较器U5,如图4所示。将所述比较器U5的反相输入端-连接至所述采样电阻RS2连接电池组BAT的一端,将比较器U5的同相输入端+连接参考电压,所述参考电压可以利用分压电阻R28、R29对直流电源VCC分压形成。根据设定的电流阈值,调节分压电阻R28、R29的阻值,使其分压形成的参考电压刚好与所述电流阈值相对应。当电池组BAT的充放电电流正常时,采样电阻RS2两端的压降小于所述的参考电压,因此通过比较器U5输出高
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