JP2018195128A - Diagnostic system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路の異常の有無を診断する診断装置に関する。 The present invention relates to a diagnostic apparatus for diagnosing the presence or absence of a circuit abnormality.
PWM(Pulse Width Modulation)制御によってモータを制御する方式では、マイクロプロセッサを用いたディジタル制御が広く行われている。モータを制御するためには、モータの巻線に流れる電流(以下、モータ電流)を検出する必要があり、ディジタル制御ではPWMのスチッチングタイミングを生成するPWM周期毎にモータ電流を検出し、電流指令値と一致するようにPI制御(比例+積分制御)などを用いて制御が行われる。FAサーボで使用される表面磁石構造の同期モータ(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor)が出力するトルクはモータ電流と比例関係にあるので、モータ電流の値をPWM制御によって制御することで、モータから出力されるトルクを自在にコントロールすることができる。 In a system in which a motor is controlled by PWM (Pulse Width Modulation) control, digital control using a microprocessor is widely performed. In order to control the motor, it is necessary to detect the current flowing in the motor winding (hereinafter referred to as the motor current). In the digital control, the motor current is detected at every PWM cycle for generating the PWM switching timing. Control is performed using PI control (proportional + integral control) or the like so as to coincide with the command value. Since the torque output by the synchronous motor (Surface Permanent Magnet Synchronous Motor) used in FA servo is proportional to the motor current, the motor current value is controlled by PWM control and output from the motor. Torque can be controlled freely.
一方、非常時にモータを停止させる方法として、非常停止回路の故障リスクを低減する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このような従来の非常停止回路は、図8に示すように非常停止回路の系統を2重化することによって、いずれか1系統の非常停止回路が故障した場合でもモータを停止できるような構成としている。 On the other hand, as a method for stopping the motor in an emergency, a technique for reducing the failure risk of the emergency stop circuit has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Such a conventional emergency stop circuit is configured such that the motor can be stopped even if one of the emergency stop circuits fails by duplicating the emergency stop circuit system as shown in FIG. Yes.
しかしながら、従来の非常停止回路の構成では、非常停止回路が故障したことを検出することができない。 However, the configuration of the conventional emergency stop circuit cannot detect that the emergency stop circuit has failed.
本発明に係る診断装置は、保護対象ブロックへの電力供給を遮断する1以上の遮断回路と、前記遮断回路の異常の有無の診断を行う遮断診断器と、前記保護対象ブロックへの供給電圧を検出する電圧検出回路とを備え、前記遮断診断器は、前記遮断回路に遮断信号を出力し、前記遮断回路は、前記遮断診断器から前記遮断信号が出力されると、前記保護対象ブロックへの電力供給を遮断し、前記遮断診断器は、前記遮断信号を出力した場合における、前記電圧検出回路によって検出される前記保護対象ブロックへの供給電圧に基づいて、前記診断を行い、前記遮断回路に異常ありとの診断を行ったときには、外部に前記遮断回路に異常がある旨を示す異常信号を出力することを特徴とする。 The diagnostic device according to the present invention includes at least one cutoff circuit that cuts off power supply to the protection target block, a cutoff diagnostic device that diagnoses whether there is an abnormality in the cutoff circuit, and a supply voltage to the protection target block. A voltage detection circuit for detecting, the interruption diagnostic device outputs a interruption signal to the interruption circuit, and the interruption circuit outputs the interruption signal to the protection target block when the interruption diagnostic device outputs the interruption signal. The power supply is cut off, and the cut-off diagnostic device performs the diagnosis based on the supply voltage to the protection target block detected by the voltage detection circuit when the cut-off signal is output, and When a diagnosis that there is an abnormality is made, an abnormality signal indicating that the interruption circuit is abnormal is output to the outside.
本発明に係る診断装置は、PWM(Pulse Width Modulation)制御によりモータへ印加する主電源電圧の割合を制御するインバータ回路と、前記インバータ回路を駆動する駆動回路と、外部からの非常停止指令により、前記駆動回路への電力供給を遮断する遮断回路と、前記遮断回路の異常の有無の診断を行う遮断診断器と、前記遮断回路に遮断信号を出力する診断パルス生成器とを備え、前記遮断回路は、さらに、前記診断パルス生成器から前記遮断信号が出力されると、前記駆動回路への電力供給を遮断し、前記遮断診断器は、前記診断パルス生成器から前記遮断信号が出力された場合における、前記駆動回路への供給電圧を検出することで、前記診断を行い、前記遮断回路に異常ありとの診断を行ったときには、外部に前記遮断回路に異常がある旨を示す異常信号を出力することを特徴とする。 The diagnostic device according to the present invention includes an inverter circuit that controls a ratio of a main power supply voltage applied to a motor by PWM (Pulse Width Modulation) control, a drive circuit that drives the inverter circuit, and an emergency stop command from the outside. A shut-off circuit for shutting off power supply to the drive circuit, a shut-off diagnostic device for diagnosing whether or not the shut-off circuit is abnormal, and a diagnostic pulse generator for outputting a shut-off signal to the shut-off circuit, Further, when the cutoff signal is output from the diagnostic pulse generator, the power supply to the drive circuit is cut off. When the cutoff signal is output from the diagnostic pulse generator, In this case, the diagnosis is performed by detecting the supply voltage to the drive circuit, and if the diagnosis is made that there is an abnormality in the shut-off circuit, there is an abnormality in the shut-off circuit outside. An abnormal signal indicating that the signal is output is output.
上記診断装置によると、非常停止回路である遮断回路が故障したことを検出することができる。 According to the diagnostic apparatus, it is possible to detect that the interruption circuit that is an emergency stop circuit has failed.
本開示の一態様に係る診断装置は、保護対象ブロックへの電力供給を遮断する1以上の遮断回路と、前記遮断回路の異常の有無の診断を行う遮断診断器と、前記保護対象ブロックへの供給電圧を検出する電圧検出回路とを備え、前記遮断診断器は、前記遮断回路に遮断信号を出力し、前記遮断回路は、前記遮断診断器から前記遮断信号が出力されると、前記保護対象ブロックへの電力供給を遮断し、前記遮断診断器は、前記遮断信号を出力した場合における、前記電圧検出回路によって検出される前記保護対象ブロックへの供給電圧に基づいて、前記診断を行い、前記遮断回路に異常ありとの診断を行ったときには、外部に前記遮断回路に異常がある旨を示す異常信号を出力することを特徴とする。 A diagnostic device according to an aspect of the present disclosure includes one or more cutoff circuits that cut off power supply to a protection target block, a cutoff diagnostic device that diagnoses whether there is an abnormality in the cutoff circuit, and the protection block A voltage detection circuit for detecting a supply voltage, the interruption diagnostic device outputs a cutoff signal to the cutoff circuit, and the cutoff circuit outputs the cutoff signal when the cutoff signal is output from the cutoff diagnostic device. The power supply to the block is cut off, and the cut-off diagnostic device performs the diagnosis based on the supply voltage to the protection target block detected by the voltage detection circuit when the cut-off signal is output, When a diagnosis is made that there is an abnormality in the cutoff circuit, an abnormality signal indicating that there is an abnormality in the cutoff circuit is output to the outside.
上記診断装置によると、非常停止回路である遮断回路が故障したことを検出することができる。 According to the diagnostic apparatus, it is possible to detect that the interruption circuit that is an emergency stop circuit has failed.
また、前記遮断診断器は、前記遮断信号を出力した場合における、前記電圧検出回路によって検出される前記保護対象ブロックへの供給電圧が、前記遮断信号を出力した時点から所定期間内に、所定電圧よりも低くならなかった場合に、前記異常ありとの診断を行い、前記所定電圧は、前記保護対象ブロックが正常動作する下限電圧よりも高い電圧であるとしてもよい。 Further, when the shutoff diagnostic device outputs the shutoff signal, the supply voltage to the protection target block detected by the voltage detection circuit is within a predetermined period from the time when the shutoff signal is output. If the voltage is not lower than the lower limit voltage, the abnormality is diagnosed, and the predetermined voltage may be higher than a lower limit voltage at which the protection target block operates normally.
これにより、保護対象ブロックを動作させている状態においても保護対象ブロックへの通電を停止させる遮断回路の異常を診断することができる。 As a result, it is possible to diagnose an abnormality of the cutoff circuit that stops energization of the protection target block even in a state where the protection target block is operating.
また、前記遮断回路は複数であり、前記遮断診断器は、前記遮断回路のそれぞれに対して、互いに異なるタイミングで前記遮断信号を出力し、前記遮断回路のそれぞれについての前記診断を、互いに異なるタイミングで行うとしてもよい。 The shut-off circuit includes a plurality of shut-off circuits, and the shut-off diagnostic device outputs the shut-off signals to the shut-off circuits at different timings, and performs the diagnosis on the shut-off circuits at different timings. You may do it.
これにより、いずれか1つの遮断回路が故障しても正常動作している遮断回路で通電を遮断することで、より信頼性を高めることができる。 As a result, even if any one of the interrupting circuits breaks down, the reliability can be further improved by interrupting the energization with the normally operating interrupting circuit.
本開示の一態様に係る診断装置は、PWM(Pulse Width Modulation)制御によりモータへ印加する主電源電圧の割合を制御するインバータ回路と、前記インバータ回路を駆動する駆動回路と、外部からの非常停止指令により、前記駆動回路への電力供給を遮断する遮断回路と、前記遮断回路の異常の有無の診断を行う遮断診断器と、前記遮断回路に遮断信号を出力する診断パルス生成器とを備え、前記遮断回路は、さらに、前記診断パルス生成器から前記遮断信号が出力されると、前記駆動回路への電力供給を遮断し、前記遮断診断器は、前記診断パルス生成器から前記遮断信号が出力された場合における、前記駆動回路への供給電圧を検出することで、前記診断を行い、前記遮断回路に異常ありとの診断を行ったときには、外部に前記遮断回路に異常がある旨を示す異常信号を出力することを特徴とする。 A diagnostic device according to an aspect of the present disclosure includes an inverter circuit that controls a ratio of a main power supply voltage applied to a motor by PWM (Pulse Width Modulation) control, a drive circuit that drives the inverter circuit, and an emergency stop from the outside In response to a command, a cutoff circuit that cuts off power supply to the drive circuit, a cutoff diagnostic device that diagnoses whether there is an abnormality in the cutoff circuit, and a diagnostic pulse generator that outputs a cutoff signal to the cutoff circuit, The cutoff circuit further cuts off the power supply to the drive circuit when the diagnostic signal is output from the diagnostic pulse generator, and the cutoff diagnostic device outputs the cutoff signal from the diagnostic pulse generator In this case, the diagnosis is performed by detecting the supply voltage to the drive circuit, and when the diagnosis is made that there is an abnormality in the cutoff circuit, the cutoff circuit is connected to the outside. An abnormality signal indicating that there is an abnormality is output.
上記診断装置によると、非常停止回路である遮断回路が故障したことを検出することができる。 According to the diagnostic apparatus, it is possible to detect that the interruption circuit that is an emergency stop circuit has failed.
また、前記遮断診断器は、前記診断パルス生成器から前記遮断信号が出力された場合において、検出する前記駆動回路への供給電圧が、前記遮断信号が出力された時点から所定期間内に、所定電圧よりも低くならなかった場合に、異常有りとの診断を行い、前記所定電圧は、前記モータが正常動作する下限電圧よりも高い電圧であるとしてもよい。 In addition, when the cutoff signal is output from the diagnostic pulse generator, the cutoff diagnostic device is configured so that the supply voltage to the drive circuit to be detected is within a predetermined period from the time when the cutoff signal is output. If the voltage is not lower than the voltage, a diagnosis that there is an abnormality is made, and the predetermined voltage may be higher than a lower limit voltage at which the motor operates normally.
これにより、モータを駆動している状態においても駆動回路への通電を停止させる遮断回路の異常を診断することができる。 As a result, it is possible to diagnose an abnormality of the cutoff circuit that stops energization of the drive circuit even when the motor is being driven.
また、前記インバータ回路は、P側パワー素子とN側パワー素子とを含み、前記駆動回路は前記P側パワー素子のオン状態とオフ状態とを制御するP側駆動回路と、前記N側パワー素子のオン状態とオフ状態とを制御するN側駆動回路とを含み、前記遮断回路は、前記診断パルス生成器から前記遮断信号が出力されると、前記P側駆動回路への電力供給を遮断する第1遮断回路と、前記診断パルス生成器から前記遮断信号が出力されると、前記N側駆動回路への電力供給を遮断する第2遮断回路とを含み、前記診断パルス生成器は、前記第1遮断回路と前記第2遮断回路とに前記遮断信号を出力し、前記遮断診断器は、前記診断パルス生成器から前記第1遮断回路へ前記遮断信号が出力された場合における、前記P側駆動回路への供給電圧の検出と、前記診断パルス生成器から前記第2遮断回路へ前記遮断信号が出力された場合における、前記N側駆動回路への供給電圧の検出とを行うことで、前記診断を行うとしてもよい。 The inverter circuit includes a P-side power element and an N-side power element, and the drive circuit controls a P-side drive circuit that controls an ON state and an OFF state of the P-side power element, and the N-side power element. An N-side drive circuit that controls an ON state and an OFF state of the power supply circuit, and the cutoff circuit cuts off the power supply to the P-side drive circuit when the cutoff signal is output from the diagnostic pulse generator A first cutoff circuit; and a second cutoff circuit that shuts off power supply to the N-side drive circuit when the cutoff signal is output from the diagnostic pulse generator, wherein the diagnostic pulse generator The cut-off signal is output to the first cut-off circuit and the second cut-off circuit, and the cut-off diagnostic device outputs the P-side drive when the cut-off signal is output from the diagnostic pulse generator to the first cut-off circuit. Supply voltage to the circuit And out, in a case where the interruption signal from the diagnostic pulse generator to the second cutoff circuit is output, by performing the detection of the supply voltage to the N-side drive circuit may be carried out the diagnosis.
これにより、P側駆動回路とN側駆動回路を交互に診断することでモータを駆動している状態においても駆動回路への通電を停止させる遮断回路の異常を診断することができる。 Thus, by alternately diagnosing the P-side drive circuit and the N-side drive circuit, it is possible to diagnose an abnormality of the cutoff circuit that stops energization of the drive circuit even when the motor is being driven.
また、前記遮断回路には、前記非常停止指令と前記遮断信号とが論理合成された信号が入力され、前記遮断回路は、前記非常停止指令がアクティブになる場合と、前記診断パルス生成器から前記遮断信号が出力される場合とに、前記駆動回路への電力供給の遮断を行うとしてもよい。 In addition, a signal obtained by logically synthesizing the emergency stop command and the cutoff signal is input to the cutoff circuit, and the cutoff circuit generates a signal from the diagnostic pulse generator when the emergency stop command becomes active. The power supply to the drive circuit may be cut off when a cut-off signal is output.
これにより、外部から非常停止指令が入力された場合に駆動回路への通電を停止させることができる。 Thereby, energization to the drive circuit can be stopped when an emergency stop command is input from the outside.
また、前記非常停止指令は、前記遮断信号によって遮断されるとしてもよい。 The emergency stop command may be interrupted by the interrupt signal.
これにより、前記非常停止指令が入力される入力回路を含めた診断を行うことができる。 Thereby, diagnosis including the input circuit to which the emergency stop command is input can be performed.
また、さらに、前記インバータ回路をPWM方式によって駆動させるためのPWMパルスを生成するPWM生成器を備え、前記PWM生成器は、前記P側駆動回路と前記N側駆動回路との少なくとも一方に電力供給が行われていない場合に、前記PWMパルスの生成を停止するとしてもよい。 The PWM generator further generates a PWM pulse for driving the inverter circuit by a PWM method, and the PWM generator supplies power to at least one of the P-side drive circuit and the N-side drive circuit. The generation of the PWM pulse may be stopped when the operation is not performed.
これにより、より信頼性を高めることができる。 Thereby, reliability can be improved more.
また、さらに、前記インバータ回路をPWM方式によって駆動させるPWMパルスを生成するPWM生成器を備え、前記PWM生成器は、前記非常停止指令がアクティブになると、PWMパルスの生成を停止するとしてもよい。 Furthermore, a PWM generator that generates a PWM pulse for driving the inverter circuit by a PWM method may be provided, and the PWM generator may stop generating the PWM pulse when the emergency stop command becomes active.
これにより、より信頼性を高めることができる。 Thereby, reliability can be improved more.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。 Each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. The numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connecting forms of the constituent elements, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. The invention is limited only by the claims. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept of the present invention are not necessarily required to achieve the object of the present invention. It will be described as constituting a preferred form.
(実施の形態1)
本実施の形態1に係る診断装置100について、図1および図2を用いて説明する。
(Embodiment 1)
A
図1は実施の形態1に係る診断装置100のブロック構成図であり、図2は診断装置100の動作波形図である。
FIG. 1 is a block configuration diagram of the
図1に示されるように、診断装置100は、遮断回路2と、遮断診断器3と、電圧検出回路4とを含んで構成される。
As shown in FIG. 1, the
同図において、保護対象ブロック1は、通電異常からの保護対象となる回路ブロックであり、例えば低電圧系で構成されており外部からの高電圧の印加に対して保護が必要なブロックである。 In the figure, a protection target block 1 is a circuit block to be protected from an energization abnormality. For example, the protection target block 1 is configured by a low voltage system, and is a block that needs to be protected against application of a high voltage from the outside.
遮断回路2は、遮断診断器3から遮断信号(後述)が出力されると、保護対象ブロック1への電力供給を遮断する。
The
電圧検出回路4は、保護対象ブロック1への供給電圧を検出する。
The
遮断診断器3は、遮断回路2に遮断信号を出力し、遮断信号を出力した場合における、電圧検出回路4によって検出される保護対象ブロック1への供給電圧に基づいて、遮断回路2の異常の有無の診断を行い、遮断回路2に異常ありとの診断を行ったときには、外部に遮断回路2に異常がある旨を示す異常信号を出力する。
The
以上が各ブロックの説明であり、次に図2を用いて遮断回路2の診断方法について説明する。
The above is the description of each block. Next, the diagnosis method of the
遮断回路2の異常の有無の診断は、遮断診断器3が遮断信号を出力することで開始する。遮断回路2は遮断信号の活性期間中(図2で遮断信号がL期間)は、電力供給を遮断する。遮断診断器3は遮断回路2からの出力電圧(すなわち、保護対象ブロック1への供給電圧)が遮断信号に連動して予め定められた判定電圧レベルにまで低下することを検出すると、遮断信号を非活性(図2で診断パルスがH期間)にする。遮断回路2は遮断信号が非活性に戻ると電力を供給することで遮断回路2の異常の有無の診断は終了する。
Diagnosis of the presence or absence of an abnormality in the shut-off
判定電圧レベルは、保護対象ブロック1が正常動作する下限電圧よりも高い電圧を設定することで保護対象ブロックの動作に影響を与えない構成とすることが可能である。以上が診断装置の正常動作の説明である。 The determination voltage level can be configured so as not to affect the operation of the protection target block by setting a voltage higher than the lower limit voltage at which the protection target block 1 operates normally. The above is the description of the normal operation of the diagnostic apparatus.
次に、遮断回路2に異常があった場合の動作を説明する。遮断診断器3の遮断信号の活性期間中に遮断回路2の出力電圧が予め定められた判定時間の時間内に判定電圧レベルにまで低下しない場合、遮断診断器3は遮断回路2が正常に動作していないと判定し、外部に異常信号を出力する。
Next, an operation when the
すなわち、遮断診断器3は、遮断信号を出力した場合における、電圧検出回路4によって検出される保護対象ブロック1への供給電圧が、遮断信号を出力した時点から所定期間内に、所定電圧よりも低くならなかった場合に、異常ありと判定する。
That is, the shutoff
以上のような構成とすることによって、保護対象ブロック1を動作させている状態においても保護対象ブロック1への通電を停止させる遮断回路2の異常の有無を診断することができる。
With the configuration as described above, it is possible to diagnose whether or not there is an abnormality in the
また、遮断信号を生成する周期は遮断回路2のMTFB(平均故障時間)内に診断を実施すればよいが、より信頼性を高めるために1分間隔などで診断してもよい。
The period for generating the cutoff signal may be diagnosed within the MTFB (mean failure time) of the
(実施の形態2)
図3を用いて本実施の形態2に係る診断装置100aについて説明する。実施の形態1に係る診断装置100と異なるのは保護対象ブロック1への電源供給ライン上に遮断回路2が複数個存在している点であり、以下に説明する。
(Embodiment 2)
A
図3では1つの保護対象ブロック1に対して2個の遮断回路2を備えた例であるが、更に3個以上の複数の構成としてもよい。遮断診断器3はそれぞれの遮断回路2に対して時間差を持って診断パルスを出力し、順番に遮断回路の診断を行う構成である。
Although FIG. 3 shows an example in which two
すなわち、遮断診断器3は、遮断回路2a、2bのそれぞれに対して、互いに異なるタイミングで遮断信号を出力し、遮断回路2a、2bのそれぞれについての診断を、互いに異なるタイミングで行う。
That is, the
例えば、遮断回路2aの診断結果が異常ありであった場合、前述の実施の形態1のように異常信号を出力することに加え、遮断回路2bへの遮断信号を活性状態にすることで遮断回路2bの電圧出力を停止し、保護対象ブロック1を保護することができる。
For example, when the diagnosis result of the
以上のような構成とすることによって、いずれか1つの遮断回路2が故障しても正常動作している遮断回路2で通電を遮断することで、より信頼性を高めた診断装置を構成することができる。
By configuring as described above, it is possible to configure a diagnostic device with higher reliability by interrupting energization with the interrupting
(実施の形態3)
図4および図2を用いて本実施の形態3に係る診断装置15について説明する。
(Embodiment 3)
The
図4は実施の形態3における診断装置15のブロック構成図であり、図2は診断装置15の動作波形図である。
FIG. 4 is a block configuration diagram of the
図4に示されるように、診断装置15は、インバータ回路8と、駆動回路11と、遮断回路22と、遮断診断器3aと、合成回路12aと、合成回路12bと、入力回路13aと、入力回路13bと、診断パルス生成器14とを含んで構成される。
As shown in FIG. 4, the
同図において、モータ9は、例えば、3相正弦波を印加することで回転する誘導電動機、ロータに磁石を配置した3相ブラシレスモータ等である。
In the figure, a
インバータ回路8は、PWM(Pulse Width Modulation)制御によりモータ9へ印加する主電源電圧の割合を制御する。より具体的には、インバータ回路8は、例えば、3相のインバータ回路であって、6つのパワー素子があり、主電源電圧のプラス側(P側)に接続されるP側パワー素子10aと、主電源電圧のマイナス側(N側)に接続されるN側パワー素子10bとを含んで構成される。
The
駆動回路11は、インバータ回路8を駆動する。より具体的には駆動回路11は、P側パワー素子10aのオン状態とオフ状態とを制御するP側駆動回路11aと、N側パワー素子10bのオン状態とオフ状態とを制御するN側駆動回路11bとを含んで構成される。
The
P側駆動回路11aは、図示しないPWM生成器からのPWM信号をP側パワー素子10aに伝達する。また、インバータ回路8などの高電圧の1次側の回路と、制御信号や外部との接続素子などの低電圧の2次側の回路とを絶縁する機能も有しており、オプトカプラなどの絶縁素子が用いられる。
The P-
N側駆動回路11bは、図示しないPWM生成器からのPWM信号をN側パワー素子10bに伝達する。また、P側駆動回路11aと同様に、インバータ回路8などの高電圧の1次側の回路と、制御信号や外部との接続素子などの低電圧の2次側の回路とを絶縁する機能も有しており、オプトカプラなどの絶縁素子が用いられる。
The N-
遮断回路22は、外部からの非常停止信号(非常停止指令)により、駆動回路11への電力供給を遮断し、さらに、診断パルス生成器14から遮断信号が出力されると、駆動回路11への電力供給を遮断する。より具体的には、遮断回路22は、診断パルス生成器14から遮断信号が出力されるとP側駆動回路11aへの電力供給を遮断する第1遮断回路22aと、診断パルス生成器14から遮断信号が出力されるとN側駆動回路11bへの電力供給を遮断する第2遮断回路22bとを含んで構成される。
The
P側駆動回路11aへの電力供給が遮断されると、P側パワー素子10aへの電力供給も遮断され、N側駆動回路11bへの電力供給が遮断されると、N側パワー素子10bへの電力供給も遮断される。
When the power supply to the P-
診断パルス生成器14は、遮断回路22に遮断信号を出力する。より具体的には、診断パルス生成器14は、遮断回路22が正しく動作することを確認するために、図2のように定期的に遮断信号を出力する。遮断信号を出力する周期は遮断回路22のMTFB(平均故障時間)内に診断を実施すればよいが、より信頼性を高めるために1分間隔などで診断してもよい。
The
遮断診断器3aは、診断パルス生成器14から遮断信号が出力された場合における、駆動回路11への供給電圧を検出することで、遮断回路22の異常の有無の診断を行い、遮断回路22に異常ありとの診断を行ったときには、外部に遮断回路22に異常がある旨を示す異常信号を出力する。より具体的には、遮断診断器3aは、診断パルス生成器14から遮断信号が出力された場合において、検出する駆動回路11への供給電圧が、遮断信号が出力された時点から所定期間内に、所定電圧よりも低くならなかった場合に、異常有りとの診断を行う。実施の形態1に係る遮断診断器3との主な違いは、診断パルス生成器14が分離された点である。
The
また、診断パルス生成器14が、遮断診断器3aからの動作電源の情報により遮断回路22の異常の有無を診断する構成としてもよい。
Further, the
入力回路13aと入力回路13bとは非常停止信号(非常停止指令)の入力回路であり、信頼性を上げるために信号および回路を複数用いた冗長回路で構成している。図4では入力回路を2系統とした例であるが、更に3系統以上の複数の構成としてもよい。複数で構成した入力回路への非常停止信号は、モータ9を停止させる場合には各入力回路へ同時に非常停止信号を与える。
The
合成回路12aと合成回路12bとは論理合成回路であり、入力回路13aおよび入力回路13bからの非常停止信号と診断パルス生成器14からの遮断信号とを論理合成して各遮断回路へ出力する。合成回路12a、12bにおける合成の論理は非常停止信号の論理によって回路構成が決まり、例えば非常停止時にHの場合は論理和として遮断回路22はHで遮断とし、非常停止時にLの場合は論理積として遮断回路はLで遮断することで、外部からの非常停止信号に対し、遮断回路22を遮断させるように構成することが可能である。
The synthesizing
すなわち、遮断回路22は、非常停止信号(非常停止指令)がアクティブになる場合と、診断パルス生成器14から遮断信号が出力される場合とに、駆動回路11への電力供給の遮断を行う。
That is, the
次に図2を用いて遮断回路22の診断方法について説明する。
Next, a diagnosis method for the
診断パルス生成器14は前述したように定期的に遮断信号を出力する。例として診断パルス生成器14が合成回路12aに遮断信号をLに出力した場合、遮断診断器3aが第1遮断回路22aから出力する動作電源が判定電圧レベルまで低下したことを検出し、診断パルス生成器14に診断結果を出力する。診断パルス生成器14が診断パルスをHに戻すことで診断を終了する。
The
診断パルス生成器14はこの結果により遮断回路が正常に動作していることを確認し、次に合成回路12bに対して同様の動作を実施する。この一連の動作において、診断パルス生成器14が合成回路12aに遮断信号を出力した場合、遮断診断器3aが検出する第1遮断回路22aからの動作電圧が遮断信号の活性期間中に第1遮断回路22aの出力電圧(すなわち、P側駆動回路11aへの供給電圧)が予め定められた判定時間の時間内に判定電圧レベルにまで低下しなければ遮断診断器3aは第1遮断回路22aに異常ありと判定し、外部に異常信号を出力する。そして、診断パルス生成器14は合成回路12bに遮断信号を出力しモータ9への通電を停止させる。
Based on this result, the
また、遮断信号を出力していない合成回路12a又は12bに対して、第1遮断回路22a又は第2遮断回路22bが出力する動作電圧が判定電圧レベルを下回った場合にも遮断診断器3aは、第1遮断回路22a又は第2遮断回路22bの異常と判定してもよい。
Even when the operating voltage output from the
診断パルス生成器14が第1遮断回路22a又は第2遮断回路22bの異常と判定した場合、図示しないPWM生成器は、P側駆動回路11a又は/及びN側駆動回路11bに出力するPWM信号の生成を停止してもよい。また、同様の場合に遮断回路22がP側駆動回路11a又は/及びN側駆動回路11bへの動作電源の供給を停止するように合成回路12a又は/及び合成回路12bに対して停止信号を出力してもよい。
When the
以上のような構成とすることにより、モータ9を駆動している状態においてもモータ9への通電を停止させる遮断回路22の異常の有無を診断することが可能となる。
With the configuration as described above, it is possible to diagnose whether or not there is an abnormality in the
(実施の形態4)
図5を用いて本実施の形態4に係る診断装置15aについて説明する。実施の形態3に係る診断装置15と異なるのは診断パルス信号を入力する方法であり、以下に説明する。
(Embodiment 4)
The
実施の形態4における診断パルス生成器14からの遮断信号は図5に示すように、外部からの非常停止信号を遮断するように構成する。入力回路13aおよび入力回路13bからの信号は第1遮断回路22aおよび第2遮断回路22bにそれぞれ直接接続する。すなわち、診断装置15aは、診断装置15から、合成回路12aと合成回路12bとが削除されて構成される。
As shown in FIG. 5, the cutoff signal from the
診断パルス生成器14の動作は実施の形態3と同様な動作である。
The operation of
診断パルス生成器14は、入力回路13aに接続された非常停止信号を遮断するように遮断信号を出力して第1遮断回路22aからの動作電源を遮断し、遮断診断器3aは、動作電源の電圧を検出することにより第1遮断回路22aの異常の有無を判定する。
The
同様に、診断パルス生成器14は、入力回路13bに接続された非常停止信号を遮断するように遮断信号を出力して第2遮断回路22bからの動作電源を遮断し、遮断診断器3aは、動作電源の電圧を検出することにより第2遮断回路22bの異常の有無を判定する。
Similarly, the
診断パルス生成器14が第1遮断回路22a又は第2遮断回路22bの異常と判定した場合、図示しないPWM生成器は、P側駆動回路11a又は/及びN側駆動回路11bに出力するPWM信号の生成を停止してもよい。また、同様の場合に遮断回路22がP側駆動回路11a又は/及びN側駆動回路11bへの動作電源の供給を停止してもよい。
When the
以上のような構成とすることにより、モータ9を駆動している状態においてもモータ9への通電を停止させる遮断回路の異常を診断することに加え、入力回路13a、13bを含めた遮断回路22の診断を行うことが可能となる。
With the above-described configuration, in addition to diagnosing an abnormality in the cutoff circuit that stops energization of the
(実施の形態5)
図6を用いて本実施の形態5に係る診断装置15bついて説明する。実施の形態3に係る診断装置15と異なるのは非常停止信号が入力された時および遮断診断器3aが異常と判定した場合にモータ9を停止させる方法であり、以下に説明する。
(Embodiment 5)
The
PWM生成器16は、インバータ回路8をPWM方式によって駆動させるためのPWMパルスを生成する。
The
このPWMパルスは、モータ9が3相モータの場合は図6に示すようにP側パワー素子10aとN側パワー素子10bをそれぞれ駆動させるために、P側駆動回路11aとN側駆動回路11bに対し、合計6本のPWM信号を出力する。
When the
ここで遮断診断器3aが遮断回路22を異常と診断した場合、診断パルス生成器14は各合成回路12a、12bに遮断信号を出力するとともにPWM生成器16へ診断異常信号を出力し、PWM生成器16はPWM出力を停止しモータ9への通電を停止させる。
Here, when the interruption
以上のような構成とすることにより、モータ9を駆動している状態においてもモータ9への通電を停止させる遮断回路22の異常の有無を診断することに加え、異常時にはPWM出力信号も停止させるため、より信頼性の高い診断装置を構成することが可能となる。
With the above-described configuration, in addition to diagnosing the presence or absence of an abnormality in the
(実施の形態6)
図7を用いて本実施の形態6に係る診断装置15cについて説明する。実施の形態3に係る診断装置15と異なるのは前述した実施の形態4に係る診断装置15aと実施の形態5に係る診断装置15bとを組み合わせた方法であり、以下に説明する。
(Embodiment 6)
A
実施の形態6における診断パルス生成器14は、前述の実施の形態4に係る診断装置15aと同様な動作に加えて、PWM生成器16へも診断異常信号を出力する。実施の形態6におけるPWM生成器16の動作は、実施の形態5と同様な動作である。
The
以上のような構成とすることにより、モータ9を駆動している状態においてもモータ9への通電を停止させる遮断回路の異常を診断することに加え、入力回路13a、13bを含めた遮断回路22の診断と、異常時にはPWM出力信号も停止させるため、より信頼性の高い診断装置を構成することが可能となる。
With the above-described configuration, in addition to diagnosing an abnormality in the cutoff circuit that stops energization of the
本発明は、回路の異常の有無を診断する診断装置に広く利用可能である。 The present invention can be widely used in a diagnostic apparatus for diagnosing the presence or absence of a circuit abnormality.
1 保護対象ブロック
2、2a、2b、22 遮断回路
3、3a 遮断診断器
4 電圧検出回路
8 インバータ回路
9 モータ
10a P側パワー素子
10b N側パワー素子
11 駆動回路
11a P側駆動回路
11b N側駆動回路
12a、12b 合成回路
13a、13b 入力回路
14 診断パルス生成器
15、15a、15b、15c、100、100a 診断装置
16 PWM生成器
22a 第1遮断回路
22b 第2遮断回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Block to be protected 2, 2a, 2b, 22
Claims (10)
前記遮断回路の異常の有無の診断を行う遮断診断器と、
前記保護対象ブロックへの供給電圧を検出する電圧検出回路とを備え、
前記遮断診断器は、前記遮断回路に遮断信号を出力し、
前記遮断回路は、前記遮断診断器から前記遮断信号が出力されると、前記保護対象ブロックへの電力供給を遮断し、
前記遮断診断器は、前記遮断信号を出力した場合における、前記電圧検出回路によって検出される前記保護対象ブロックへの供給電圧に基づいて、前記診断を行い、前記遮断回路に異常ありとの診断を行ったときには、外部に前記遮断回路に異常がある旨を示す異常信号を出力する
ことを特徴とする診断装置。 One or more shut-off circuits for shutting off power supply to the block to be protected;
An interruption diagnostic device for diagnosing the presence or absence of an abnormality in the interruption circuit;
A voltage detection circuit for detecting a supply voltage to the protection target block,
The interruption diagnostic device outputs a interruption signal to the interruption circuit,
When the cutoff signal is output from the cutoff diagnostic device, the cutoff circuit cuts off the power supply to the protection target block,
The interruption diagnosis device performs the diagnosis based on the supply voltage to the protection target block detected by the voltage detection circuit when the interruption signal is output, and diagnoses that the interruption circuit is abnormal. When performed, an abnormality signal indicating that there is an abnormality in the cutoff circuit is output to the outside.
前記所定電圧は、前記保護対象ブロックが正常動作する下限電圧よりも高い電圧である
ことを特徴とする請求項1に記載の診断装置。 When the shut-off diagnostic device outputs the shut-off signal, the supply voltage to the protection target block detected by the voltage detection circuit is less than a predetermined voltage within a predetermined period from the output of the shut-off signal. If not, make a diagnosis of the abnormality,
The diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the predetermined voltage is a voltage higher than a lower limit voltage at which the protection target block operates normally.
前記遮断診断器は、前記遮断回路のそれぞれに対して、互いに異なるタイミングで前記遮断信号を出力し、前記遮断回路のそれぞれについての前記診断を、互いに異なるタイミングで行う
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の診断装置。 The interruption circuit is plural,
The said interruption | blocking diagnostic device outputs the said interruption | blocking signal with a mutually different timing with respect to each of the said interruption | blocking circuits, and performs the said diagnosis about each of the said interruption | blocking circuits at a mutually different timing. Or the diagnostic apparatus of 2.
前記インバータ回路を駆動する駆動回路と、
外部からの非常停止指令により、前記駆動回路への電力供給を遮断する遮断回路と、
前記遮断回路の異常の有無の診断を行う遮断診断器と、
前記遮断回路に遮断信号を出力する診断パルス生成器とを備え、
前記遮断回路は、さらに、前記診断パルス生成器から前記遮断信号が出力されると、前記駆動回路への電力供給を遮断し、
前記遮断診断器は、前記診断パルス生成器から前記遮断信号が出力された場合における、前記駆動回路への供給電圧を検出することで、前記診断を行い、前記遮断回路に異常ありとの診断を行ったときには、外部に前記遮断回路に異常がある旨を示す異常信号を出力する
ことを特徴とする診断装置。 An inverter circuit that controls the ratio of the main power supply voltage applied to the motor by PWM (Pulse Width Modulation) control;
A drive circuit for driving the inverter circuit;
A shut-off circuit that shuts off power supply to the drive circuit in response to an emergency stop command from the outside;
An interruption diagnostic device for diagnosing the presence or absence of an abnormality in the interruption circuit;
A diagnostic pulse generator for outputting a cutoff signal to the cutoff circuit;
The cutoff circuit further cuts off power supply to the drive circuit when the cutoff signal is output from the diagnostic pulse generator,
The interruption diagnostic device performs the diagnosis by detecting a supply voltage to the drive circuit when the interruption signal is output from the diagnostic pulse generator, and diagnoses that the interruption circuit is abnormal. When performed, an abnormality signal indicating that there is an abnormality in the cutoff circuit is output to the outside.
前記所定電圧は、前記モータが正常動作する下限電圧よりも高い電圧である
ことを特徴とする請求項4に記載の診断装置。 When the cutoff signal is output from the diagnostic pulse generator, the cutoff diagnostic device detects that the supply voltage to the drive circuit to be detected is less than a predetermined voltage within a predetermined period from when the cutoff signal is output. If it does not go down, diagnose that there is an abnormality,
The diagnostic apparatus according to claim 4, wherein the predetermined voltage is higher than a lower limit voltage at which the motor operates normally.
前記駆動回路は前記P側パワー素子のオン状態とオフ状態とを制御するP側駆動回路と、前記N側パワー素子のオン状態とオフ状態とを制御するN側駆動回路とを含み、
前記遮断回路は、前記診断パルス生成器から前記遮断信号が出力されると、前記P側駆動回路への電力供給を遮断する第1遮断回路と、前記診断パルス生成器から前記遮断信号が出力されると、前記N側駆動回路への電力供給を遮断する第2遮断回路とを含み、
前記診断パルス生成器は、前記第1遮断回路と前記第2遮断回路とに前記遮断信号を出力し、
前記遮断診断器は、前記診断パルス生成器から前記第1遮断回路へ前記遮断信号が出力された場合における、前記P側駆動回路への供給電圧の検出と、前記診断パルス生成器から前記第2遮断回路へ前記遮断信号が出力された場合における、前記N側駆動回路への供給電圧の検出とを行うことで、前記診断を行う
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の診断装置。 The inverter circuit includes a P-side power element and an N-side power element,
The drive circuit includes a P-side drive circuit that controls an ON state and an OFF state of the P-side power element, and an N-side drive circuit that controls an ON state and an OFF state of the N-side power element,
When the cutoff signal is output from the diagnostic pulse generator, the cutoff circuit outputs a first cutoff circuit that cuts off power supply to the P-side drive circuit, and the cutoff signal is output from the diagnostic pulse generator. A second cutoff circuit that cuts off the power supply to the N-side drive circuit,
The diagnostic pulse generator outputs the cutoff signal to the first cutoff circuit and the second cutoff circuit,
The cutoff diagnostic device detects a supply voltage to the P-side drive circuit when the cutoff signal is output from the diagnostic pulse generator to the first cutoff circuit, and detects the supply voltage from the diagnostic pulse generator to the second cutoff circuit. The diagnostic apparatus according to claim 4 or 5, wherein the diagnosis is performed by detecting a supply voltage to the N-side drive circuit when the cutoff signal is output to the cutoff circuit.
前記遮断回路は、前記非常停止指令がアクティブになる場合と、前記診断パルス生成器から前記遮断信号が出力される場合とに、前記駆動回路への電力供給の遮断を行う
ことを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載の診断装置。 A signal obtained by logically combining the emergency stop command and the cutoff signal is input to the cutoff circuit.
The cutoff circuit cuts off the power supply to the drive circuit when the emergency stop command becomes active and when the cutoff signal is output from the diagnostic pulse generator. Item 7. The diagnostic device according to any one of Items 4 to 6.
ことを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載の診断装置。 The diagnostic device according to any one of claims 4 to 6, wherein the emergency stop command is interrupted by the interrupt signal.
前記PWM生成器は、前記P側駆動回路と前記N側駆動回路との少なくとも一方に電力供給が行われていない場合に、前記PWMパルスの生成を停止する
ことを特徴とする請求項4〜8のいずれか1項に記載の診断装置。 Furthermore, a PWM generator for generating a PWM pulse for driving the inverter circuit by a PWM method,
The PWM generator stops generation of the PWM pulse when power is not supplied to at least one of the P-side drive circuit and the N-side drive circuit. The diagnostic device according to any one of the above.
前記PWM生成器は、前記非常停止指令がアクティブになると、PWMパルスの生成を停止する
ことを特徴とする請求項4〜8のいずれか1項に記載の診断装置。 Furthermore, a PWM generator for generating a PWM pulse for driving the inverter circuit by a PWM method,
The diagnostic device according to any one of claims 4 to 8, wherein the PWM generator stops generating a PWM pulse when the emergency stop command becomes active.
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