JP2001119987A - モータ駆動回路の故障診断装置 - Google Patents

モータ駆動回路の故障診断装置

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JP2001119987A
JP2001119987A JP29482299A JP29482299A JP2001119987A JP 2001119987 A JP2001119987 A JP 2001119987A JP 29482299 A JP29482299 A JP 29482299A JP 29482299 A JP29482299 A JP 29482299A JP 2001119987 A JP2001119987 A JP 2001119987A
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mosfet
drive circuit
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motor drive
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Morotake Itou
師丈 伊藤
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回生用MOSFET等の回生用スイッチング
素子の故障診断を行うことができるモータ駆動回路の故
障診断装置を提供する。 【解決手段】 力行用MOSFET1と電流センサ2と
モータの電機子巻線3とを直列接続するとともにトラン
ジスタ部5aとフライホイールダイード5bとが並列に
一体的に設けられた一体型素子である回生用MOSFE
T5を電流センサ2及び電機子巻線3に並列に接続して
なるモータ駆動回路の故障診断装置において、力行用M
OSFET1を微小時間点弧させ、その後、所定の判定
時間が経過したときに電流センサ2に流れる電流値と所
定の判定電流値とを比較して、電流センサ2に流れる電
流値が判定電流値以下である場合には回生用MOSFE
T5が故障であると判定するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はモータ駆動回路の故
障診断装置に関し、回生用スイッチング素子の故障診断
を行う場合に適用して有用なものである。
【0002】
【従来の技術】
【0003】図5は直流分巻モータのモータ駆動回路図
であり、図5(a)にはアマーチャ(電機子)巻線側回
路図を示し、図5(b)にはフィールド(界磁)巻線側
回路図を示す。
【0004】図5(a)に示すように、アマーチャ巻線
側では、力行用スイッチング素子である力行用MOSF
ET1とCS(電流センサ)2と直流分巻モータ(アマ
ーチャ巻線)3とが直列接続され、これらの直列回路に
バッテリー4が接続されている。そして、回生用スイッ
チング素子である回生用MOSFET5は、CS2及び
モータ(アマーチャ巻線)3に並列に接続されている。
【0005】また、力行用MOSFET1は、トランジ
スタ部1aとフライホイールダイオード1bとが並列に
一体的に設けられた一体型素子であり、回生用MOSF
ET5も、トランジスタ部5aとフライホイールダイオ
ード5bとが並列に一体的に設けられた一体型素子であ
る。
【0006】図5(b)に示すように、フィールド巻線
側では、直流分巻モータのフィールド巻線11とMOS
FET12とが直列接続され、この直列回路にバッテリ
ー4が接続されている。また、MOSFET12にはダ
イード13が並列に接続されている。
【0007】かかるモータ駆動回路において、力行時に
は、MOSFET12をオンしてフィールド巻線12側
に電圧をかけて、力行用MOSFET1をオン(チョッ
パ)し、回生用MOSFET5をオフすることにより、
モータを駆動する。この場合、チョッパオン(力行用M
OSFETオン)時には、電流はバッテリー4→力行用
MOSFET1→モータ(アマーチャ巻線)3→バッテ
リー4を流れる。チョッパオフ(力行用MOSFETオ
フ)時には、電流はモータ(アマーチャ巻線)3→回生
用MOSFET5のフライホイールダイオード5bを流
れる。
【0008】一方、回生時には、モータ回転中、フィー
ルド巻線12側は駆動時と同じ方向に強め電圧をかけ、
力行用MOSFET1をオフし、回生用MOSFET5
をオン(チョッパ)することにより、アマーチャ発生電
圧がバッテリー電圧よりも高くなり、モータのエネルギ
ーをバッテリー4に回生する。このとき、アマーチャ巻
線3に流れる電流方向は力行時と逆になる。この場合、
チョッパオン(回生用MOSFETオン)時には、電流
はモータ(アマーチャ巻線)3→回生用MOSFET5
を流れる(回生電流立ち上げ)。チョッパオフ(回生用
MOSFETオフ)時には、電流はモータ(アマーチャ
巻線)3→力行用MOSFET1のフライホイールダイ
オード1b→バッテリー4→モータ(アマーチャ巻線)
3を流れる(回生)。
【0009】また、CS2では、モータ(アマーチャ巻
線)3に流れる電流を検出する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来
は、上記構成のモータ駆動回路において、回生用MOS
FET5が故障(オープン破壊)したことを判別するこ
とができなかった。力行用MOSFET1が故障(オー
プン破壊)したか否かの判別は、力行用MOSFET1
を微小時間オン(点弧)させ、このときCS2により電
流が検出できれば正常、できなければ故障と判別するこ
とができる。しかし、回生用MOSFET5の故障を判
別することはできない。
【0011】回生用MOSFET5の故障時にモータを
駆動させようとすると、他の正常な素子(力行用MOS
FET1等)まで破壊する恐れがある。
【0012】従って、本発明は上記の問題点に鑑み、回
生用MOSFET等の回生用スイッチング素子の故障診
断を行うことができるモータ駆動回路の故障診断装置を
提供することを課題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、トランジスタ
部とダイオードとが一体的に設けられた一体型素子では
トランジスタ部が故障したときはダイオードも動作しな
くなるため、トランジスタ部の故障を判断するときにダ
イオードの故障をみることによって代用することができ
るという知見に基づくものであり、次のような構成を有
する。
【0014】即ち、上記課題を解決する本発明のモータ
駆動回路の故障診断装置は、力行用スイッチング素子と
電流センサとモータの電機子巻線とを直列接続するとと
もにトランジスタ部とフライホイールダイードとが並列
に一体的に設けられた一体型素子である回生用スイッチ
ング素子を前記電流センサ及び前記電機子巻線に並列に
接続してなるモータ駆動回路の故障診断装置において、
前記力行用スイッチング素子を微小時間点弧させ、その
後、所定の判定時間が経過したときに前記電流センサに
流れる電流値と所定の判定電流値とを比較して、前記電
流センサに流れる電流値が前記判定電流値以下である場
合には前記回生用スイッチング素子が故障であると判定
するように構成したことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。
【0016】図1は本発明の実施の形態に係る直流分巻
モータのモータ駆動回路図であり、図1(a)にはアマ
ーチャ(電機子)巻線側回路図を示し、図1(b)には
フィールド(界磁)巻線側回路図を示す。また、図2は
本発明の実施の形態に係るモータ駆動回路の故障診断装
置の構成を示すブロック図、図3は前記故障診断装置に
よる故障判定処理のフローチャート、図4は前記故障診
断装置による故障判定時の電流変化等を示す説明図であ
る。
【0017】図1に示す直流分巻モータのモータ駆動回
路は図5に示すモータ駆動回路と同様であるため同一の
符号を付し、ここではモータ駆動回路についての説明は
省略する。
【0018】図1及び図2に示すように、CS(電流セ
ンサ)2の電流検出信号はCPU20に入力されるよう
になっている。CPU20ではCS2から入力した電流
値等に基づいて力行用MOSFET1や回生用MOSF
ET5の故障診断を行う(詳細後述)。また、CPU2
0では、MOSFET駆動回路21に制御信号を出力し
て、MOSFET駆動回路21による力行用MOSFE
T1、回生用MOSFET5及びMOSFET12の駆
動(オン・オフ)を制御する。
【0019】ここで図3及び図4に基づき、CPU20
による故障判定処理について説明する。なお、図3のフ
ローチャートの各ステップにはS1〜S5の符号を付し
た。また、図4(a)には力行用MOSFET1のオン
・オフ状態を示し、図4(b)には回生用MOSFET
5が正常なときのCS2に流れる電流の変化を示し、図
4(c)には回生用MOSFET5が故障しているとき
のCS2に流れる電流の変化を示している。
【0020】回生用MOSFET5の故障診断を行う場
合、まず、フィールド巻線11側には電圧をかけず、力
行用MOSFET1を微小時間(数十μs)オン(点
弧)させる(S1)。即ち、図4(a)に示すように力
行用MOSFET1を微小時間だけオンさせた後、オフ
にする。
【0021】図4(b)及び図4(c)に示すように、
力行用MOSFET1をオンにすると、CS2を流れる
電流が増加するが、その後、力行用MOSFET1をオ
フにするとCS2を流れる電流は減衰していく。
【0022】そして、このとき回生用MOSFET5が
正常な場合には、図4(b)に示すように電流はモータ
(アマーチャ巻線3)→回生用MOSFETのフライホ
イールダイオード5bを流れ、モータのインダクタンス
と抵抗により、比較的緩やかに減衰していく。一方、回
生用MOSFET5が故障(オープン破壊)している場
合には、回生用MOSFET5はトランジスタ部5aと
フライホイールダイオード5bとを並列に一体的に設け
た一体型素子であるためトランジスタ部5aが故障した
ときはフライホイールダイオード5bも動作しなくなる
ことから(ダイオードオープン破壊)、回路が遮断され
て、図4(c)に示すように電流は急速に減衰する。従
って、力行用MOSFET1がオフした後の電流の減衰
を監視することにより、回生用MOSFET5の故障判
別が可能になる。
【0023】そこで、CPU20では、所定の判定時間
が経過した否かを判定し(S2)、判定時間が経過した
ら、このときのCS2に流れる電流値と所定の判定電流
値とを比較する(S3)。その結果、図4(b)に示す
ようにCS2に流れる電流値が判定電流値よりも大きい
場合には、回生用MOSFET2は正常であると判定す
る(S4)。一方、図4(c)に示すようにCS2に流
れる電流値が判定電流値以下である場合には、回生用M
OSFET2は故障であると判定する(S5)。
【0024】なお、判定時間と判定電流値はモータのイ
ンダクタンスと抵抗から決定する。現状ではモータのイ
ンダクタンスは0.17mH、抵抗は0.0098Ωで
判定時間は660μsとした。
【0025】以上のように、本実施の形態の故障診断装
置によれば、力行用MOSFET1を微小時間点弧さ
せ、その後、所定の判定時間が経過したときにCS2に
流れる電流値と所定の判定電流値とを比較することによ
り、回生用MOSFET3の故障診断を行うことができ
る。
【0026】このため、回生用MOSFET5の故障時
にモータを駆動させて他の正常な素子(力行用MOSF
ET1等)まで破壊してしまうのを防止することができ
る。また、故障診断を行うことにより、電気機器の故障
箇所が判定でき、修理、交換が迅速に行える。
【0027】
【発明の効果】以上発明の実施の形態とともに具体的に
説明したように、本発明のモータ駆動回路の故障診断装
置によれば、力行用スイッチング素子を微小時間点弧さ
せ、その後、所定の判定時間が経過したときに電流セン
サに流れる電流値と所定の判定電流値とを比較すること
により、回生用スイッチング素子の故障診断を行うこと
ができる。このため、回生用スイッチング素子の故障時
にモータを駆動させて他の正常な素子(力行用スイッチ
ング素子等)まで破壊してしまうのを防止することがで
きる。また、故障診断を行うことにより、電気機器の故
障箇所が判定でき、修理、交換が迅速に行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る直流分巻モータのモ
ータ駆動回路図である。
【図2】本発明の実施の形態に係るモータ駆動回路の故
障診断装置の構成を示すブロック図である。
【図3】前記故障診断装置による故障判定処理のフロー
チャートである。
【図4】前記故障診断装置による故障判定時の電流変化
等を示す説明図である。
【図5】直流分巻モータのモータ駆動回路図である。
【符号の説明】
1 力行用MOSFET 1a トランジスタ部 1b フライホイールダイオード 2 CS(電流センサ) 3 アマーチャ(電機子)巻線 4 バッテリー 5 回生用MOSFET 5a トランジスタ部 5b フライホイールダイオード 11 フィールド(界磁)巻線 12 MOSFET 13 ダイオード 20 CPU 21 MOSFET駆動回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 力行用スイッチング素子と電流センサと
    モータの電機子巻線とを直列接続するとともにトランジ
    スタ部とフライホイールダイードとが並列に一体的に設
    けられた一体型素子である回生用スイッチング素子を前
    記電流センサ及び前記電機子巻線に並列に接続してなる
    モータ駆動回路の故障診断装置において、 前記力行用スイッチング素子を微小時間点弧させ、その
    後、所定の判定時間が経過したときに前記電流センサに
    流れる電流値と所定の判定電流値とを比較して、前記電
    流センサに流れる電流値が前記判定電流値以下である場
    合には前記回生用スイッチング素子が故障であると判定
    するように構成したことを特徴とするモータ駆動回路の
    故障診断装置。
JP29482299A 1999-10-18 1999-10-18 モータ駆動回路の故障診断装置 Withdrawn JP2001119987A (ja)

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