(57)【要約】【課題】ブートストラップコンデンサの充電時間を短縮可能なモータ駆動装置等を提供する。【解決手段】直流電源から入力される直流電圧をモータ５の駆動電圧に変換するインバータ回路６２と、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２にオン／オフの指令信号を出力する制御ＩＣ６３と、ブートストラップコンデンサ６５１ａ，６５１ｂ，６５１ｃによって制御ＩＣ６３に給電するブートストラップ回路６５と、を備えるモータ駆動装置６であって、モータ５を停止してから再び駆動するまでの停止時間に基づいて、ブートストラップコンデンサ６５１ａ，６５１ｂ，６５１ｃの充電時間を設定するマイコン６４を備え、マイコン６４は、前記停止時間が短いほど、前記充電時間を短く設定する。【選択図】図２
2015211554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスイッチング素子を有し、直流電源から入力される直流電圧をモータの駆動電圧に変換するインバータ回路と、
前記スイッチング素子にオン／オフの指令信号を出力する指令信号出力部と、
前記指令信号出力部に接続されるブートストラップコンデンサを有し、前記ブートストラップコンデンサによって前記指令信号出力部に給電する給電回路と、を備えるモータ駆動装置であって、
前記モータを停止してから再び駆動するまでの停止時間に基づいて、前記ブートストラップコンデンサの充電時間を設定する制御部を備え、
前記制御部は、
前記停止時間が短いほど、前記充電時間を短く設定すること
を特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記ブートストラップコンデンサに関して、電圧ゼロの状態から充電を開始して前記スイッチング素子の駆動に要する所定電圧になるまでの時間を、前記充電時間の上限値として設定すること
を特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のモータ駆動装置と、
内部に洗濯水を貯留する外槽と、
前記外槽内に回転自在に支持され、洗濯物が収容される内槽と、
前記内槽の底付近に設置される撹拌翼と、
クラッチ機構を介して前記内槽及び／又は前記撹拌翼と連結され、前記モータ駆動装置によって駆動される前記モータと、を備えること
を特徴とする洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動装置、及びこれを備える洗濯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
制御ＩＣ（Integrated Circuit）を用いて複数のスイッチング素子のオン／オフを切り替えることで電力変換を行うインバータ回路が広く用いられている。また、スイッチング素子のゲート電圧を確保するために、前記した制御ＩＣに給電するブートストラップコンデンサが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、第１のスイッチング素子を開閉駆動する第１の駆動回路と、第２のスイッチング素子を開閉駆動する第２の駆動回路と、第１の駆動回路の直流電源となるブートストラップコンデンサと、を備える動力発生装置について記載されている。この動力発生装置は、前記した第１のスイッチング素子及び第２のスイッチング素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御に基づいてオン／オフすることで、モータの駆動電圧を発生させるようになっている。なお、前記したブートストラップコンデンサには、第２のスイッチング素子の導通時に第２の直流電源から充電電流が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２５２９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、モータを停止させた場合、第１の駆動回路での電力消費に伴ってブートストラップコンデンサが放電し、このブートストラップコンデンサの電圧（充電量）が徐々に低下する。したがって、再びモータを駆動する直前に所定時間だけブートストラップコンデンサを充電し、第１の駆動回路を正常に動作させるための電圧を確保するようにしている。
なお、従来は、ブートストラップコンデンサの充電時間が固定値として設定されていた。すなわち、ブートストラップコンデンサの電圧が０［Ｖ］まで低下した場合でも、充電によって所定電圧まで回復できるように、前記した充電時間が長めに設定されていた。
【０００６】
ところで、洗濯機等の家電製品は、予め設定されたパターンに従ってモータを駆動することが多い。例えば、洗濯機の撹拌翼等に連結されるモータは、運転モードに応じて、正転→停止→逆転→停止→…という動作を繰り返すように駆動される。この場合、モータを一時的に停止させる時間は数秒であり、ブートストラップコンデンサの電圧低下幅は小さい。
【０００７】
そうすると、前記したように、ブートストラップコンデンサの充電時間を固定値とした場合、この充電時間が無駄に長くなり、それに伴って洗濯機の運転時間も長くなってしまうという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、ブートストラップコンデンサの充電時間を短縮可能なモータ駆動装置等を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明に係るモータ駆動装置は、モータを停止してから再び駆動するまでの停止時間に基づいて、ブートストラップコンデンサの充電時間を設定する制御部を備え、前記制御部は、前記停止時間が短いほど、前記充電時間を短く設定することを特徴とする。
なお、詳細については、発明を実施するための形態において説明する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ブートストラップコンデンサの充電時間を短縮可能なモータ駆動装置等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置を備える洗濯機の模式的な縦断面図である。
【図２】モータ駆動装置の構成を示す回路図である。
【図３】マイコンの構成を示す機能ブロック図である。
【図４】マイコンが実行する処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】ブートストラップコンデンサの電圧、高電位側のスイッチング素子の駆動信号、及び低電位側のスイッチング素子の駆動信号を示すタイムチャートである。
【図６】比較例において、ブートストラップコンデンサの電圧、高電位側のスイッチング素子の駆動信号、及び低電位側のスイッチング素子の駆動信号を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
≪実施形態≫
＜洗濯機の構成＞
図１は、本実施形態に係るモータ駆動装置を備える洗濯機の模式的な縦断面図である。
洗濯機Ｗは、内槽３（洗濯槽）に投入される洗濯物を洗濯・脱水等するための装置である。本実施形態では、一例として、外槽２及び内槽３の中心軸が鉛直方向に沿う縦型の洗濯機Ｗについて説明する。
図１に示す洗濯機Ｗは、主として、筐体１と、外槽２と、内槽３と、撹拌翼４と、モータ５と、モータ駆動装置６と、を備えている。
【００１３】
筐体１は、外槽２、内槽３、撹拌翼４、モータ５、モータ駆動装置６等を収容するものであり、その外形は直方体状を呈している。筐体１の上部には、衣類投入口ｈ１を有するトップカバー１１が固着され、前記した衣類投入口ｈ１に折畳み式の外蓋１２が設置されている。外蓋１２がユーザによって開かれることで、衣類投入口ｈ１を介して洗濯物を出し入れできるようになっている。
【００１４】
トップカバー１１には、内槽３に水道水を供給するための給水ホース（図示せず）の接続部７１と、内槽３に風呂水（残り湯）を供給するための風呂水ホース（図示せず）の接続部（図示せず）と、が設置されている。接続部７１の下流側に接続された配管７２には、水道水の通流／遮断を切り替えるための給水用電磁弁７３が設置されている。
また、トップカバー１１の前部には、ユーザによって操作される操作パネル７４が設置されている。
【００１５】
外槽２は、洗濯水を貯留するものであり、有底円筒状を呈している。なお、外槽２は、筐体１内で複数のサスペンション７５によって支持されている。
外槽２の周壁の下部には、外槽２の内部に連通するエアトラップ７６と、このエアトラップ７６に接続され上方に延びるエアチューブ７７と、エアチューブ７７の上端に接続される水位センサ７８と、が設けられている。そして、エアチューブ７７を介して伝わる圧力に基づき、水位センサ７８によって外槽２内の洗濯水の水位を検出するようになっている。
外槽２の底壁には排水口ｈ３が設けられ、この排水口ｈ３に排水管７９が接続されている。排水管７９には、排出される洗濯水の通流／遮断を切り替えるための排水電磁弁８０が設けられている。
【００１６】
内槽３は、洗濯物を収容するものであり、有底円筒状を呈している。内槽３は、外槽２内に収容され、この外槽２と同軸上で回転自在となるように支持されている。内槽３の周壁には、内槽３の内外で洗濯水を通流させるための孔ｈ４が多数設けられている。
撹拌翼４は、内槽３の内側の底付近に設置されている。なお、内槽３及び／又は撹拌翼４は、クラッチ機構８１を介してモータ５に連結され、モータ５の駆動に伴って回転するようになっている。
【００１７】
モータ５は、モータ駆動装置６からの電力で駆動する電動機（例えば、直流ブラシレスモータ）であり、外槽２の底壁の下側（外側）に配置されている。モータ５の回転軸は、外槽２を貫通する同心二重軸になっており、前記したクラッチ機構８１を介して内槽３及び／又は撹拌翼４と連結される。
【００１８】
例えば、洗濯工程では、モータ５の回転軸がクラッチ機構８１を介して撹拌翼４に連結され、内槽３を静止させた状態で撹拌翼４を緩速回転させるようになっている。
また、脱水工程では、モータ５の回転軸がクラッチ機構８１を介して内槽３及び撹拌翼４に連結され、内槽３及び撹拌翼４を一体的に高速回転させるようになっている。
【００１９】
モータ駆動装置６は、整流回路６１（図２参照）によって整流された直流電圧をモータ５の駆動電圧に変換する機能を有している。図１に示す例においてモータ駆動装置６は、トップカバー１１の下側（内側）に設置され、配線８２（図２に示す配線ｕ，ｖ，ｗに相当）を介してモータ５と電気的に接続されている。
【００２０】
＜モータ駆動装置の構成＞
図２は、モータ駆動装置の構成を示す回路図である。図２に示すように、モータ駆動装置６は、整流回路６１と、インバータ回路６２と、制御ＩＣ６３と、マイクロコンピュータ６４（以下、マイコンという。）と、ブートストラップ回路６５と、を備えている。
【００２１】
整流回路６１は、交流電源９１から入力される交流電圧を直流電圧に変換するための回路である。整流回路６１は、交流電圧を整流する整流ダイオードブリッジ回路６１ａと、整流ダイオードブリッジ回路６１ａから入力される脈動電圧を平滑化して直流電圧にする平滑回路６１ｂと、を有している。
【００２２】
整流ダイオードブリッジ回路６１ａは、倍電圧整流回路を構成するように接続されたダイオード６１１ａ〜６１４ａを有し、その入力側は常開型の電源リレー（図示せず）を介して交流電源９１に接続され、出力側は平滑回路６１ｂに接続されている。
平滑回路６１ｂは、平滑コンデンサ６１１ｂ，６１２ｂを有している。一方の平滑コンデンサ６１１ｂは、ダイオード６１１ａ，６１２ａを介して入力される脈動電圧を平滑化するコンデンサであり、正側及び負側が交流電源９１に接続されている。他方の平滑コンデンサ６１２ｂは、ダイオード６１３ａ，６１４ａを介して入力される脈動電圧を平滑化するコンデンサであり、正側が平滑コンデンサ６１１ｂ（負側）に接続され、負側が接地されている。
【００２３】
図２に示す整流回路６１によって、交流電源９１の電圧の略２倍に相当する直流電圧が生成され、この直流電圧がインバータ回路６２に出力される。
なお、インバータ回路６２に直流電圧を入力する「直流電源」は、図２に示す交流電源９１と、整流回路６１と、を含んで構成される。
【００２４】
インバータ回路６２は、整流回路６１から入力される直流電圧をモータ５の駆動電圧に変換するための回路であり、３相ブリッジ形に接続された６個のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６と、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に対して逆並列に接続される還流ダイオードＤ１〜Ｄ６と、を有している。なお、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６として、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができる。
以下では、上アームのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ３を「高電位側のスイッチング素子」と記し、下アームのスイッチング素子Ｓ４〜Ｓ６を「低電位側のスイッチング素子」と記すことがあるものとする。
【００２５】
図２に示すように、インバータ回路６２の入力側は、配線ｋ１を介して平滑回路６１ｂに接続され、出力側は、配線ｕ，ｖ，ｗを介してモータ５の巻線に接続されている。
また、高電位側のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ３のゲートは、制御ＩＣ６３の高電位側駆動回路６３ａに接続されている。低電位側のスイッチング素子Ｓ４〜Ｓ６のゲートは、制御ＩＣ６３の低電位側駆動回路６３ｂに接続されている。各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６は、制御ＩＣ６３から入力される駆動信号に応じてオン／オフするようになっている。
【００２６】
制御ＩＣ６３（指令信号出力部）は、マイコン６４から入力されるＰＷＭ信号に基づいて、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６にオン／オフの駆動信号を出力するＩＣである。制御ＩＣ６３は、高電位側のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ３に駆動信号を出力する高電位側駆動回路６３ａと、低電位側のスイッチング素子Ｓ４〜Ｓ６に駆動信号を出力する低電位側駆動回路６３ｂと、を有している。
高電位側駆動回路６３ａには、後記するブートストラップコンデンサ６５１ａ，６５１ｂ，６５１ｃを介して直流電力が供給される。低電位側駆動回路６３ｂには、直流電源９２から直流電力が供給される。
【００２７】
マイコン６４（制御部）は、モータ５を駆動するためのＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号を制御ＩＣ６３に出力するものである。すなわち、マイコン６４は、ユーザによる操作パネル７４（図１参照）の操作（運転開始、一時停止、運転モードの選択等）に応じて、モータ５を制御する。
また、マイコン６４は、停止状態のモータ５を再び駆動する直前にブートストラップコンデンサ６５１ａ，６５１ｂ，６５１ｃを充電する機能も有している。なお、マイコン６４が実行する処理の詳細については後記する。
【００２８】
ブートストラップ回路６５は、高電位側のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ３のゲート電圧を確保するとともに、制御ＩＣ６３の高電位側駆動回路６３ａに給電するための回路である。ブートストラップ回路６５は、ブートストラップコンデンサ６５１ａ，６５１ｂ，６５１ｃと、ダイオード６５２ａ，６５２ｂ，６５２ｃと、抵抗６５３ａ，６５３ｂ，６５３ｃと、を有している。
以下では、ブートストラップコンデンサ６５１ａ，６５１ｂ，６５１ｃの全てを指す場合、単に「ブートストラップコンデンサ６５１」と記載する（同様にして、「ダイオード６５２」、「抵抗６５３」と記載する）。
【００２９】
ブートストラップコンデンサ６５１ａは、正側が配線ｋ２を介して高電位側駆動回路６３ａに接続され、負側が配線ｋ３を介して配線ｕに接続されている（他のブートストラップコンデンサ６５１ｂ，６５１ｃについても同様）。
【００３０】
ダイオード６５２ａは、直流電源９２から配線ｋ２に向かう電流の流れを許容し、逆向きの流れを禁止するためのものである。ダイオード６５２ａは、アノードが抵抗６５３ａを介して直流電源９２に接続され、カソードが配線ｋ２を介してブートストラップコンデンサ６５１ａの正側に接続されている（他のダイオード６５２ｂ，６５２ｃについても同様）。
抵抗６５３ａは、ブートストラップコンデンサ６５１ａの充電時に発生するサージ電流を抑制するためのものである。抵抗６５３ａは、直流電源９２からの電流が抵抗６５３ａ及びダイオード６５２ａを順次流れて配線ｋ２に向かうように設置されている（他の抵抗６５３ｂ，６５３ｃについても同様）。
なお、ブートストラップコンデンサ６５１によって制御ＩＣ６３に給電する「給電回路」は、ブートストラップ回路６５と、直流電源９２と、を含んで構成される。
【００３１】
＜マイコンの構成＞
図３は、マイコンの構成を示す機能ブロック図である。マイコン６４は、記憶部６４ａと、充電制御部６４ｂと、カウンタ６４ｃと、ＰＷＭ制御部６４ｄと、を有している。
記憶部６４ａには、充電制御部６４ｂ、ＰＷＭ制御部６４ｄ等を動作させるためのプログラムの他、ブートストラップコンデンサ６５１を充電する際の充電時間が格納されている。
【００３２】
例えば、洗濯機Ｗによる洗濯中、マイコン６４は、モータ５（図２参照）が正転→停止→逆転→停止→…というサイクルを繰り返すように、ＰＷＭ制御部６４ｄによってＰＷＭ信号を発生させる。モータ５を正転、停止、逆転させる時間及び回数は、洗濯物の投入後に行うセンシングの結果（洗濯物の重さ、布質等の検知）等に基づいて設定される。
【００３３】
なお、モータ５が一時的に停止している間も制御ＩＣ６３では電力が消費され続けるため、モータ５の停止中にブートストラップコンデンサ６５１の電圧は徐々に低下する。したがって、ブートストラップコンデンサ６５１の電圧を所定値（例えば、１３．５Ｖ）以上まで回復させるために、マイコン６４は、モータ５を再び駆動する直前にブートストラップコンデンサ６５１の充電を行う。
【００３４】
充電制御部６４ｂは、カウンタ６４ｃによってモータ５の停止時間を計測し、この停止時間に基づいてブートストラップコンデンサ６５１の充電時間を設定する。そして、充電制御部６４ｂは、モータ５の駆動を開始する直前に低電位側のスイッチング素子Ｓ４〜Ｓ６をオン状態とし、前記した充電時間だけブートストラップコンデンサ６５１の充電を行う。なお、充電時間の設定、及びブートストラップコンデンサ６５１の充電の詳細については後記する。
【００３５】
カウンタ６４ｃは、充電制御部６４ｂからの指令に応じて、モータ５の停止時間、及びブートストラップコンデンサ６５１の充電時間を計測する。
ＰＷＭ制御部６４ｄは、充電制御部６４ｂによるブートストラップコンデンサ６５１の充電が終了した後、モータ５を駆動するためのＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号を制御ＩＣ６３に出力する。
【００３６】
＜マイコンの動作＞
図４は、マイコンが実行する処理の流れを示すフローチャートである。なお、図４に示す「ＳＴＡＲＴ」において、ユーザの操作によって洗濯が開始されたものとする。
ステップＳ１０１においてマイコン６４は、ブートストラップコンデンサ６５１の充電を行う。すなわち、マイコン６４は、充電制御部６４ｂ（図３参照）によって低電位側のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ３をオン状態に切り替える。そうすると、図２の破線で示すように、直流電源９２からの電流が、抵抗６５３ａ、ダイオード６５２ａ、配線ｋ２、ブートストラップコンデンサ６５１ａ、配線ｋ３、配線ｕ、及びスイッチング素子Ｓ４を介して流れ、直流電源９２に戻る。これによって、ブートストラップコンデンサ６５１ａが充電される。他のブートストラップコンデンサ６５１ｂ，６５１ｃも同様に充電される。
ちなみに、ブートストラップコンデンサ６５１ａ，６５１ｂ，６５１ｃの充電を同時に行ってもよいし、タイミングをずらしてもよい。
【００３７】
なお、洗濯を開始するまでの放電によって、ブートストラップコンデンサ６５１の電圧は略ゼロまで低下している（図５の時刻ｔ１）。したがって、洗濯の開始する際にマイコン６４は、電圧ゼロの状態からブートストラップコンデンサ６５１の充電を完了するために必要な所定時間Ｔ（図５の時刻ｔ１〜ｔ２）だけブートストラップコンデンサ６５１を充電する。この所定時間Ｔは、予め設定されて記憶部６４ａ（図３参照）に格納されている。
【００３８】
図５は、ブートストラップコンデンサの電圧、高電位側のスイッチング素子の駆動信号、及び低電位側のスイッチング素子の駆動信号を示すタイムチャートである。
なお、図５に示すタイムチャートでは、高電位側のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ３に入力される駆動信号、低電位側のスイッチング素子Ｓ４〜Ｓ６に入力される駆動信号を、それぞれ一括して模式的に図示した。実際には、モータ５の回転子の回転角と、インバータ回路６２における転流のタイミングと、を連動させるように各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６のオン／オフが制御される。
【００３９】
図５に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２の間（充電時間Ｔ）、低電位側のスイッチング素子Ｓ４〜Ｓ６に制御ＩＣ６３からオン信号が入力される。これによって、ブートストラップコンデンサ６５１の電圧が、高電位側のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ３の駆動に要する電圧Ｖ１まで上昇している（時刻ｔ２）。なお、図５に示す電圧ＶCCは、直流電源９２（図２参照）の電圧である。
【００４０】
図４のステップＳ１０２においてマイコン６４は、ユーザによって選択されたコース（例えば、標準コース）に応じて、モータ５を駆動する（図５の時刻ｔ２〜ｔ３）。
図５に示すように、高電位側のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ３がオン状態の時間帯ではブートストラップコンデンサ６５１が放電し、低電位側のスイッチング素子Ｓ４〜Ｓ６がオン状態の時間帯ではブートストラップコンデンサ６５１が充電される。このようにしてブートストラップコンデンサ６５１の充放電が繰り返されるが、その電圧値は電圧Ｖ１付近で維持される。
【００４１】
図４のステップＳ１０３においてマイコン６４は、ユーザによって停止操作（一時停止ボタンの押下）がなされたか否かを判定する。停止操作がなされた場合（Ｓ１０３→Ｙｅｓ）、マイコン６４の処理はステップＳ１０４に進む。
ちなみに、図５では、洗濯中に停止操作がなされず（Ｓ１０３→Ｎｏ）、予め設定されたプログラムに従って、例えば、正転→停止→逆転→停止→…というサイクルでマイコン６４がモータ５を駆動する場合について図示した。
【００４２】
ステップＳ１０４においてマイコン６４は、モータ５を停止させる。なお、マイコン６４は、カウンタ６４ｃ（図３参照）によって、モータ５を停止させた時点からの停止時間を計測する。
ステップＳ１０５においてマイコン６４は、ユーザによって運転再開の操作がなされたか否かを判定する。運転再開の操作がなされた場合（Ｓ１０５→Ｙｅｓ）、マイコン６４の処理はステップＳ１０６に進む。一方、運転再開の操作がなされていない場合（Ｓ１０５→Ｎｏ）、マイコン６４の処理はステップＳ１０４に戻る。
【００４３】
ステップＳ１０６においてマイコン６４は、カウンタ６４ｃ（図３参照）によって計測したモータ５の停止時間に基づいて、ブートストラップコンデンサ６５１の充電時間を算出する。
次に、ブートストラップコンデンサ６５１の充電時間の算出方法について説明する。
充電完了後におけるブートストラップコンデンサ６５１の電圧をＶ１［Ｖ］（図５参照）、モータ５の停止時間をＴoff［ｓｅｃ］、この停止時間Ｔoff［ｓｅｃ］だけモータ５を停止させた後のブートストラップコンデンサ６５１の電圧をＶ２［Ｖ］（＜Ｖ１）とする。
また、ブートストラップコンデンサ６５１の静電容量をＣ［Ｆ］、スイッチング動作の停止中における制御ＩＣ６３の消費電流（直流電流）をＩ［Ａ］とすると、以下に示す（数式１）が成り立つ。
【００４４】
【数１】
2015211554.tif 000003
【００４５】
ここで、制御ＩＣ６３の消費電流Ｉは直流電流であることから、以下に示す（数式２）が成り立つ。
【００４６】
【数２】
2015211554.tif 000004
【００４７】
また、直流電源９２の電圧をＶcc［Ｖ］、ダイオード６５２における電圧降下をＶD［Ｖ］、抵抗６５３の抵抗値をＲ［Ω］、ブートストラップコンデンサ６５１の充電電流をｉ（ｔ）［Ａ］とする。さらに、ブートストラップコンデンサ６５１を電圧Ｖ２［Ｖ］から電圧Ｖ１［Ｖ］まで充電するのに要する充電時間をｔ［ｓｅｃ］とすると、以下に示す（数式３）が成り立つ。
【００４８】
【数３】
2015211554.tif 000005
【００４９】
（数式３）の積分方程式を充電電流ｉ（ｔ）について解くと、以下に示す（数式４）が導かれる。
【００５０】
【数４】
2015211554.tif 000006
【００５１】
さらに（数式４）に基づいて、ブートストラップコンデンサ６５１の電圧Ｖ１と充電時間ｔとの関係を導くと、以下に示す（数式５）が成り立つ。
【００５２】
【数５】
2015211554.tif 000007
【００５３】
（数式２）、（数式５）を用いて電圧Ｖ２を消去し、充電時間ｔについて解くと、以下に示す（数式６）が得られる。
【００５４】
【数６】
2015211554.tif 000008
【００５５】
（数式６）において抵抗値Ｒ、静電容量Ｃ、電圧Ｖcc，電圧降下ＶD、充電完了時におけるブートストラップコンデンサ６５１の電圧Ｖ１、及び、制御ＩＣ６３の消費電流Ｉの値は、予め記憶部６４ａに格納されている。マイコン６４は、（数式６）のうちモータ５の停止時間Ｔoffにカウンタ６４ｃの計測値を代入することで、ブートストラップコンデンサ６５１の充電時間ｔを算出する。
【００５６】
このようにマイコン６４は、モータ５の停止時間Ｔoff（ブートストラップコンデンサ６５１の放電時間）に基づいて、ブートストラップコンデンサ６５１の充電時間ｔを算出する。（数式６）から、モータ５の停止時間Ｔoffが短いほど、ブートストラップコンデンサ６５１の充電時間ｔも短くなることが分かる。
ちなみに、ブートストラップコンデンサ６５１が０［Ｖ］の状態から充電を完了するまでに要する時間Ｔ（図５の時刻ｔ１〜ｔ２）は、以下に示す（数式７）で表される。
【００５７】
【数７】
2015211554.tif 000009
【００５８】
なお、ユーザの操作によって洗濯機Ｗの運転を停止した場合や（Ｓ１０３→Ｙｅｓ）、給水異常等が発生した場合、（数式６）の算出結果である充電時間ｔが、（数式７）で表される時間Ｔを超える可能性もある。この場合にマイコン６４は、電圧ゼロの状態からブートストラップコンデンサ６５１の充電を開始し、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６の駆動に要する電圧Ｖ１［Ｖ］になるまでの時間Ｔを充電時間として設定する（つまり、充電時間の上限値を時間Ｔとする）。充電開始から時間Ｔを経過した時点で、ブートストラップコンデンサ６５１の充電は既に完了しているからである。これによって、ブートストラップコンデンサ６５１の充電時間が無駄に長くなることを防止できる。
【００５９】
再び、図４に戻って説明を続ける。ステップＳ１０６において充電時間ｔを算出した後、ステップＳ１０７においてマイコン６４は、低電位側のスイッチング素子Ｓ４〜Ｓ６をオン状態に切り替え、ブートストラップコンデンサ６５１の充電を行う。すなわち、マイコン６４は、ステップＳ１０６で算出した充電時間ｔだけブートストラップコンデンサ６５１の充電を行う。
【００６０】
ステップＳ１０８においてマイコン６４は、ブートストラップコンデンサ６５１の充電を開始してから、ステップＳ１０６で算出した充電時間ｔが経過したか否かを判定する。
充電時間ｔが経過した場合（Ｓ１０８→Ｙｅｓ）、マイコン６４はステップＳ１０２においてモータ５を再び駆動する。一方、充電時間ｔが経過していない場合（Ｓ１０８→Ｎｏ）、マイコン６４の処理はステップＳ１０７に戻る。
【００６１】
また、ステップＳ１０３においてユーザによる停止操作がなされていない場合（Ｓ１０３→Ｎｏ）、マイコン６４の処理はステップＳ１０９に進む。
ステップＳ１０９においてマイコン６４は、モータ５の停止タイミングになったか否かを判定する。例えば、マイコン６４は、洗濯中にモータ５の正転（２秒間）→停止（１．５秒間）→逆転（２秒間）→停止（１．５秒間）…というサイクルを５分間繰り返す。このようなサイクルにおいてモータ５を一時的に停止させるタイミングが、前記した「停止タイミング」に相当する。
【００６２】
モータ５の停止タイミングになった場合（Ｓ１０９→Ｙｅｓ）、マイコン６４の処理はステップＳ１１０に進む。一方、モータ５の停止タイミングになっていない場合（Ｓ１０９→Ｎｏ）、マイコン６４の処理はステップＳ１０２に戻る。
【００６３】
ステップＳ１１０においてマイコン６４は、モータ５を停止させる（図５の時刻ｔ３）。
ステップＳ１１１においてマイコン６４は、洗濯機Ｗの運転（洗濯、脱水等の一連の工程）が終了したか否かを判定する。洗濯機Ｗの運転が終了した場合（Ｓ１１１→Ｙｅｓ）、マイコン６４は処理を終了する（ＥＮＤ）。一方、洗濯機Ｗの運転が終了していない場合（Ｓ１１１→Ｎｏ）、マイコン６４の処理はステップＳ１１２に進む。
【００６４】
ステップＳ１１２においてマイコン６４は、予め設定された所定の停止時間Ｔoff（例えば、１．５秒）が経過したか否かを判定する。所定の停止時間Ｔoffが経過していない場合（Ｓ１１２→Ｎｏ）、マイコン６４の処理はステップＳ１１０に戻る。一方、所定の停止時間Ｔoffが経過した場合（Ｓ１１２→Ｙｅｓ：図５の時刻ｔ４）、マイコン６４の処理はステップＳ１１３に進む。
【００６５】
ステップＳ１１３においてマイコン６４は、ブートストラップコンデンサ６５１の充電時間ｔを記憶部６４ａ（図３参照）から読み出す。前記した充電時間ｔは、洗濯機Ｗの動作種別毎に（数式６）に基づいて予め設定され、記憶部６４ａに格納されている。
ステップＳ１１３の処理を実行した後、マイコン６４の処理はステップＳ１０７に進む。
【００６６】
＜効果＞
本実施形態では、マイコン６４が、モータ５の停止時間Ｔoffに基づいてブートストラップコンデンサ６５１の充電時間ｔを設定し、モータ５の停止時間Ｔoffが短いほど充電時間ｔも短くなるようにした。したがって、従来のように、モータ５の停止時間に関わらずブートストラップコンデンサ６５１の充電時間を一律で固定する場合と比較して、ブートストラップコンデンサ６５１の充電時間を短縮できる。
なお、洗濯機Ｗの運転開始から終了までにはモータ５の回転・停止の動作が数百回繰り返される。したがって、ブートストラップコンデンサ６５１の充電時間を短縮することで、洗濯機Ｗの運転開始から終了までに要する時間も短縮できる。
【００６７】
また、制御ＩＣ６３や各種の電磁弁（図示せず）等、モータ５の停止中も駆動している機器が存在する。前記したようにブートストラップコンデンサ６５１の充電時間を短縮することで制御ＩＣ６３等の駆動時間も短縮され、ひいては洗濯機Ｗの消費電力量を低減できる。
【００６８】
また、前記した（数式６）に基づいて充電時間ｔを算出することで、ブートストラップコンデンサ６５１の充電時間を過不足なく設定し、ブートストラップコンデンサ６５１の充電を無駄に長く行うことを防止できる。
また、前記した充電時間の上限値として、ブートストラップコンデンサ６５１を電圧０［Ｖ］の状態から充電し、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６の駆動に要する電圧Ｖ１［Ｖ］になるまでに要する時間Ｔ（数式７）を用いるようにした。これによって、一時停止の操作等でモータ５の停止時間が長くなった場合でも、ブートストラップコンデンサ６５１の充電時間を適切に設定できる。
【００６９】
図６は、比較例において、ブートストラップコンデンサの電圧、高電位側のスイッチング素子の駆動信号、及び低電位側のスイッチング素子の駆動信号を示すタイムチャートである。
図６に示す比較例のように、従来は、ブートストラップコンデンサ６５１の充電時間を固定値（時間Ｔ＞ｔ）としていた。前記したように、時間Ｔは、ブートストラップコンデンサ６５１を電圧ゼロの状態から充電完了とするまでに要する時間である。これは、ユーザによる一時停止ボタンの押下や給水異常等によってモータ５の停止時間が長くなり、ブートストラップコンデンサ６５１の電圧がゼロまで低下する可能性があるからである。
【００７０】
図６に示す比較例では、ブートストラップコンデンサ６５１の電圧の低下度合いが小さい２回目以降の充電でも、一律に充電時間Ｔだけ充電している。このようにブートストラップコンデンサ６５１を無駄に長く充電した場合、洗濯機Ｗの運転時間が長くなり、その分だけ洗濯機Ｗの消費電力量も大きくなってしまう。
これに対して本実施形態によれば、前記したように、モータ５の停止時間Ｔoffに基づいてブートストラップコンデンサ６５１の充電時間ｔを設定する。したがって、比較例に対して１回の充電で時間（Ｔ−ｔ）だけ充電時間を低減し、その分だけ洗濯機Ｗの消費電力量も低減できる。
【００７１】
≪変形例≫
以上、本発明に係るモータ駆動装置６について前記実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、前記実施形態で説明した洗濯機Ｗ（図１参照）は、乾燥機能を有しない構成であったが、乾燥機能を有する構成にしてもよい。すなわち、外槽２の底部付近の周壁に排気口（図示せず）を形成し、外槽２内の空気を空気循環ファン（図示せず）によって吸い出して冷却除湿し、さらに加熱した後、この空気を上方から内槽３に吹き込む構成にしてもよい。この場合でも、前記実施形態に係るモータ駆動装置６をそのまま適用できる。
【００７２】
また、前記実施形態では、洗濯機Ｗ（図１参照）が縦型である場合について説明したが、外槽２及び内槽３の中心軸を横方向又は斜め方向とし、撹拌翼４及びクラッチ機構８１を省略したドラム式の洗濯機にしてもよい。この場合にマイコン６４は、洗濯工程及び乾燥工程において内槽３を低速回転させて洗濯物を撹拌し、脱水工程では内槽３を高速回転させて洗濯物を遠心脱水する。なお、モータ駆動装置６の構成及び動作ついては、前記実施形態と同様であるから説明を省略する。
【００７３】
また、前記実施形態では、ブートストラップコンデンサ６５１に関して、電圧ゼロの状態から充電完了までに要する時間Ｔを充電時間の上限値として設定する場合について説明したが、これに限らない。例えば、ブートストラップコンデンサ６５１の静電容量Ｃ、ダイオード６５２の電圧降下ＶD、抵抗６５３の抵抗値Ｒ、直流電源９２の電圧Ｖcc等のばらつきを考慮して、充電時間の上限値を適宜変更してもよい。
【００７４】
また、前記実施形態では、モータ駆動装置６が、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６を有するインバータ回路６２を備える構成について説明したが、これに限らない。例えば、６個のＩＧＢＴを有するパワーモジュールでインバータ回路を構成してもよいし、６個のＩＧＢＴを有するディスクリート回路によってインバータ回路を構成してもよい。また、ＩＧＢＴ以外のパワーデバイス（例えば、パワーＭＯＳ形ＦＥＴ、ＮＰＮ形のバイポーラ式トランジスタ）を用いてもよい。
【００７５】
また、前記実施形態では、モータ駆動装置６が洗濯機Ｗに搭載される場合について説明したが、これに限らない。例えば、扇風機やポンプ等、モータ５を断続的に駆動する他の機器にモータ駆動装置６を搭載してもよい。
また、前記実施形態では、モータ５として直流ブラシレスモータを用いる場合について説明したが、他の種類のモータ（例えば、交流モータ）を用いてもよい。
【００７６】
また、前記実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、前記実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、前記した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良い。また、機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
【符号の説明】
【００７７】
Ｗ  洗濯機
１  筐体
２  外槽
３  内槽
４  撹拌翼
５  モータ
６  モータ駆動装置
６１  整流回路（直流電源）
６２  インバータ回路
６３  制御ＩＣ（指令信号出力部）
６４  マイクロコンピュータ（制御部）
６５  ブートストラップ回路（給電回路）
６５１，６５１ａ，６５１ｂ，６５１ｃ  ブートストラップコンデンサ
８１  クラッチ機構
９１  交流電源（直流電源）
９２  直流電源（給電回路）
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６  スイッチング素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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