JP2001218495A - 駆動回路の故障検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、駆動回路の故障部位を特定するこ
とができ、駆動回路の保守性を向上することができる駆
動回路の故障検出装置を提供することにある。 【解決手段】 イグニツション・キーのオン操作に応じ
て接点を閉結し、一方の接点を外部電源Ｖinに接続され
るメインリレーＲＬＹと、出力端子３３及び出力端子３
３よりも低電位の出力端子３５に接続されるモータＭに
電源端子２７から供給される電力を出力して駆動する駆
動回路２５と、メインリレーＲＬＹの他方の接点と電源
端子２７との間に充電抵抗Ｒｃを介して接続され、両者
間を接続／切断するトランジスタＱ６と、電源端子２７
と出力端子３５の間に接続されるコンデンサＣ１を備
え、電源端子２７に加わる電圧を外部電源電圧監視回路
３７で検出するようにしておき、電源投入時にトランジ
スタＱ６をオン／オフ制御したときに、電源端子２７の
電圧に基づいて、駆動回路２５の故障を診断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動回路の電源端
子及びハーネスがＧＮＤ（電源）にハーフショートを起
こした場合や、電源端子に接続されるコンデンサが容量
劣化を起こした場合等の故障診断を行う駆動回路の故障
検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の駆動回路の故障検出装置として
は、図９に示す「モータ駆動回路の故障検出装置」が知
られている。なお、モータとしては３相モータを例示
し、図９においては駆動のために必要な構成について１
相分のみを示している。

【０００３】モータ駆動回路の故障検出装置１０１は、
操作者によって操作されるスイッチ（図示せず）がオン
操作されたときに接点を閉結するメインリレーＲＬＹ
と、外部電源ＶinにメインリレーＲＬＹを介して接続さ
れる電源端子１０３を有し、出力指令に応じて出力端子
１０５及び出力端子１０５よりも低電位の出力端子１０
７に接続されるモータＭを駆動する駆動回路１０９と、
駆動回路１０９の電源端子１０３と分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２
で分圧して所定範囲内の電圧を出力する外部電源電圧監
視回路１１１と、出力指令に応じて駆動回路１０９に駆
動信号を出力しモータＭを制御する制御装置１１３とか
ら構成されている。

【０００４】また、駆動回路１０９の電源端子１０３と
出力端子１０７の間には、並列にコンデンサＣ１と放電
抵抗ＲＬが接続されている。なお、コンデンサＣ１は、
トランジスタＱ１，Ｑ２のターンオフ時などに生じるサ
ージの吸収やエネルギーリザーバとして設けられてい
る。

【０００５】制御装置１１３は、駆動時に第１パルス信
号を発生する第１パルス発生回路１１５と、駆動時に第
２パルス信号を発生する第２パルス発生回路１１７と、
駆動回路１０９の電源端子１０３の電圧を外部電源電圧
監視回路１１１を介して入力してＡ／Ｄ変換後のデータ
を読み込み、装置故障の有無を診断する故障診断回路１
１９から構成されている。

【０００６】ここで、モータＭが大出力の場合、コンデ
ンサＣ１は、必要容量が非常に大きいため一般的に電解
コンデンサを使用するが、大容量コンデンサはネジ式の
端子を持つものも多く、ターミナル外れ等が発生する可
能性も考えられる。

【０００７】このため、従来のモータ駆動回路の故障検
出装置１０１では、コンデンサＣ１のショート故障及び
コンデンサＣ１の端子外れを診断するため、外部電源電
圧監視回路１１１を設け、外部電源Ｖinから電源端子１
０３に加わる電圧を外部電源電圧監視回路１１１を介し
て入力してＡ／Ｄ変換した後、予め設定された規定値と
比較して駆動回路１０９の故障を診断していた。

【０００８】以下に、従来のモータ駆動回路の故障検出
装置１０１での故障診断方法について説明する。

【０００９】始めに、操作者によって図示しないスイッ
チがオン操作されると、メインリレーＲＬＹのソレノイ
ドコイルに電源が供給されて接点が閉結される。この結
果、正常時には外部電源ＶinからメインリレーＲＬＹを
介して電源端子１０３に電源電圧Ｖinが供給される。

【００１０】そこで、電源端子１０３の電圧Ｖが規定電
圧範囲（例えば、３４Ｖ〜４５Ｖ）内かどうかを判断す
る。電源端子１０３の電圧Ｖが規定電圧範囲から外れて
いる場合には、再度、同様の判断処理を行い、３回以上
に渡って規定電圧範囲から外れている場合には外部電源
Ｖinに異常があると診断する。

【００１１】一方、電源端子１０３の電圧Ｖが規定電圧
範囲内にある場合には、制御装置１１３は、第１パルス
発生回路１１５及び第２パルス発生回路１１７にそれぞ
れ第１及び第２パルス信号を発生させる。第１及び第２
パルス信号はそれぞれプリドライバをオン／オフ制御し
てパワートランジスタＱ１，Ｑ２を駆動し、出力端子１
０５，１０７に接続されるモータ（Ｍ）を駆動する。

【００１２】そして、電源端子１０３の電圧Ｖがパワー
トランジスタなどの駆動素子の耐圧から求めた高電圧規
定値（例えば、８５Ｖ）になったかどうかを判断する。
電源端子１０３の電圧Ｖが高電圧規定値になった場合に
は、高電圧異常であると診断して、トランジスタＱ１，
Ｑ２を全てオフ制御して制御を停止する。

【００１３】一方、電源端子１０３の電圧Ｖが高電圧規
定値に達していない場合には、正常動作状態にあるので
制御を継続する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のモ
ータ駆動回路の故障検出装置１０１にあっては、外部電
源Ｖinと駆動回路１０９の間に設けられたメインリレー
ＲＬＹは、制御装置１１３の動作状態と関係なく、スイ
ッチの操作状態に従って接点が開閉するようになってい
た。また、制御装置１１３は、駆動回路１０９の電源端
子１０３に加わる電圧と規定値とを比較して故障診断す
るという構成となっていた。

【００１５】このため、（１）コンデンサＣ１の両接点
がショートして故障した場合や、電源端子１０３に接続
されているハーネスが外れた場合や、メインリレーＲＬ
Ｙが開状態のまま動作しなくなる場合等の故障では、何
れの場合も駆動回路１０９の電源端子に加わる電圧が０
Ｖまで降下するため、故障部位を特定することができな
かった。この結果、故障部位が違っているにも拘わら
ず、駆動回路１０９を交換することとなり、保守性が低
下していた。

【００１６】また、（２）単に駆動回路１０９の電源端
子１０３に加わる電圧を抵抗分圧して故障診断回路１１
９に読み込むだけなので、コンデンサＣ１に経時による
容量劣化が発生した場合、コンデンサＣ１の電圧は時間
遅れがなく規定電圧まで立ち上がるので、容量劣化によ
る故障を検知することができなかつた。

【００１７】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的としては、駆動回路の故障部位を特定すること
ができ、駆動回路の保守性を向上することができる駆動
回路の故障検出装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するため、スイッチのオン操作に応じて
接点を閉結し、一方の接点を電源に接続されるリレー
と、第１の出力端子及び第１の出力端子よりも低電位の
第２の出力端子に接続される負荷機器に電源端子から供
給される電力を出力して駆動する駆動回路と、リレーの
他方の接点と前記電源端子との間に充電抵抗を介して接
続され、両者間を接続／切断するスイッチング手段と、
前記電源端子と第２の出力端子の間に接続されるコンデ
ンサと、前記電源端子に加わる電圧を検出する電圧検出
手段と、電源投入時に前記スイッチング手段をオン／オ
フ制御する制御手段と、電圧検出手段により検出された
前記電源端子の電圧に基づいて、駆動回路の故障を診断
する故障診断手段とを備えたことを要旨とする。

【００１９】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記故障診断手段は、前記スイッチング手段が
オフ制御された場合に、前記電源端子の電圧が所定電圧
を越えているときには、前記電源端子が前記電源にショ
ート状態であると診断することを要旨とする。

【００２０】請求項３記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記スイッチング手段がオン制御された時点か
らの経過時間を計時する計時手段を備え、前記故障診断
手段は、前記電源端子の電圧が所定電圧を越える以前
に、計時手段により計時される経過時間が所定時間を過
ぎたときには、前記充電抵抗の断線、又は、前記電源端
子が前記出力端子にショート状態であると診断すること
を要旨とする。

【００２１】請求項４記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記スイッチング手段がオン制御された時点か
らの経過時間を計時する計時手段を備え、前記故障診断
手段は、前記電源端子の電圧が第１の所定電圧を越えて
から第１の所定電圧より高い第２の所定電圧になるまで
の経過時間が所定時間を越えたときには、前記コンデン
サが容量劣化状態であると診断することを要旨とする。

【００２２】請求項５記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記駆動回路を一時的に駆動するためのテスト
信号を発生するテスト信号発生手段を備え、前記制御手
段は、前記スイッチング手段がオン制御された時点から
前記電源端子の電圧が第１の所定電圧になるまで前記コ
ンデンサに電荷を充電させた後に、前記テスト信号発生
手段にテスト信号を発生させ、前記故障診断手段は、前
記電源端子の電圧が第１の所定電圧よりも低い第２の所
定電圧にならないときには、前記駆動回路の駆動素子が
不良状態であると診断することを要旨とする。

【００２３】

【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、スイッ
チのオン操作に応じて接点を閉結し、一方の接点を電源
に接続されるリレーと、第１の出力端子及び第１の出力
端子よりも低電位の第２の出力端子に接続される負荷機
器に電源端子から供給される電力を出力して駆動する駆
動回路と、リレーの他方の接点と電源端子との間に充電
抵抗を介して接続され、両者間を接続／切断するスイッ
チング手段と、電源端子と第２の出力端子の間に接続さ
れるコンデンサを備え、駆動回路に設けられた電源端子
に加わる電圧を検出するようにしておき、電源投入時に
前記スイッチング手段をオン／オフ制御したときに、電
源端子の電圧に基づいて、駆動回路の故障を診断するの
で、駆動回路の故障部位を特定することができ、駆動回
路の保守性を向上することができる。

【００２４】また、請求項２記載の本発明によれば、ス
イッチング手段がオフ制御された場合に、電源端子の電
圧が所定電圧を越えているときには、電源端子が電源に
ショート状態であると診断するので、駆動回路の故障部
位を特定することができ、駆動回路の保守性を向上する
ことができる。

【００２５】また、請求項３記載の本発明によれば、ス
イッチング手段がオン制御された時点からの経過時間を
計時するようにしておき、電源端子の電圧が所定電圧を
越える以前に、計時される経過時間が所定時間を過ぎた
ときには、充電抵抗の断線、又は、電源端子が出力端子
にショート状態であると診断するので、駆動回路の故障
部位を特定することができ、駆動回路の保守性を向上す
ることができる。

【００２６】また、請求項４記載の本発明によれば、ス
イッチング手段がオン制御された時点からの経過時間を
計時するようにしておき、電源端子の電圧が第１の所定
電圧を越えてから第１の所定電圧より高い第２の所定電
圧になるまでの経過時間が所定時間を越えたときには、
コンデンサが容量劣化状態であると診断するので、駆動
回路の故障部位を特定することができ、駆動回路の保守
性を向上することができる。

【００２７】また、請求項５記載の本発明によれば、駆
動回路を一時的に駆動するためのテスト信号を発生する
ようにしておき、スイッチング手段がオン制御された時
点から電源端子の電圧が第１の所定電圧になるまでコン
デンサに電荷を充電させた後に、テスト信号を発生さ
せ、電源端子の電圧が第１の所定電圧よりも低い第２の
所定電圧にならないときには、駆動回路の駆動素子が不
良状態であると診断することで、駆動回路の故障部位を
特定することができ、駆動回路の保守性を向上すること
ができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００２９】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る駆動回路の故障検出装置を、自動
車を駆動するモータの駆動回路に適応した場合の構成を
示す図である。

【００３０】外部電源Ｖinには、メインリレーＲＬＹの
接点を介してトランジスタＱ４，Ｑ５のエミッタ端子が
接続されている。このメインリレーＲＬＹは、イグニツ
ション・キーがキーシリンダに挿入されスタート位置ま
で回動されることでソレノイドコイルに電源が供給され
て接点が閉結される。

【００３１】制御装置１３は、駆動時に第１パルス信号
を発生する第１パルス発生回路１５と、駆動時に第２パ
ルス信号を発生する第２パルス発生回路１７と、駆動回
路２５の電源端子２７での電圧を外部電源電圧監視回路
３７を介して入力してＡ／Ｄ変換後のデータを読み込み
装置故障の有無を診断する故障診断回路１９と、駆動回
路の電源端子２７に電源を供給するためにトランジスタ
Ｑ４をオン／オフ制御する制御信号を発生する第１制御
信号発生回路２１と、駆動回路の電源端子２７と出力端
子３５の間に接続されたコンデンサＣ１に充電抵抗Ｒｃ
を介して充電電流を供給するためにトランジスタＱ６を
オン／オフ制御する制御信号を発生する第２制御信号発
生回路２３とから構成されている。なお、制御装置１３
は、後述する制御プログラムを記憶するＲＯＭと、制御
データを記憶するＲＡＭと、経過時間を計時するタイマ
と、制御プログラムに従って装置全体を制御するＣＰＵ
とを内部に有している。

【００３２】駆動回路２５は、外部電源Ｖinからメイン
リレーＲＬＹの接点、トランジスタＱ４，Ｑ６を介して
電源が供給される電源端子２７を有し、制御装置１３か
ら出力される第１及び第２パルス信号をそれぞれのプリ
ドライバ２９，３１を介してパワートランジスタＱ１，
Ｑ２が駆動され、出力端子３３，３５に接続されるモー
タ（Ｍ）を駆動する。また、駆動回路２５の電源端子２
７と出力端子３５の間には、並列にコンデンサＣ１と放
電抵抗ＲＬが接続されている。なお、コンデンサＣ１
は、パワートランジスタＱ１，Ｑ２のターンオフ時のサ
ージ吸収やエネルギーリザーバとして設けられている。

【００３３】外部電源電圧監視回路３７は、駆動回路２
５の電源端子２７に加わる電圧を分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を
介して分圧して検出し、ダイオードＤ３，Ｄ４により電
圧クリップして０〜Ｖｃｃの電圧範囲で故障診断回路１
９に出力する。

【００３４】制御装置１３に設けられた第１制御信号発
生回路２１の出力には、分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４を介してト
ランジスタＱ３のベース端子が接続され、トランジスタ
Ｑ３のコレクタ端子から分圧抵抗Ｒ５，Ｒ６を介してト
ランジスタＱ４のベース端子が接続されている。このト
ランジスタＱ４のエミッタ端子にはメインリレーＲＬＹ
の接点を介して外部電源Ｖinが接続され、コレクタ端子
には駆動回路２５の電源端子２７が接続されている。

【００３５】また、制御装置１３に設けられた第２制御
信号発生回路２３の出力には、分圧抵抗Ｒ７，Ｒ８を介
してトランジスタＱ５のベース端子が接続され、トラン
ジスタＱ５のコレクタ端子から分圧抵抗Ｒ９，Ｒ１０を
介してトランジスタＱ６のベース端子が接続されてい
る。このトランジスタＱ６のエミッタ端子にはメインリ
レーＲＬＹの接点を介して外部電源Ｖinが接続され、コ
レクタ端子には充電抵抗Ｒｃを介して駆動回路２５の電
源端子２７が接続されている。

【００３６】次に、図２に示すフローチャートを参照し
て、モータ駆動回路の故障検出装置１１の基本的な動作
を説明する。なお、本フローチャートは、制御装置１３
内部に設けられた内部ＲＯＭに記憶された制御プログラ
ムにより動作することとする。また、図３は、モータ駆
動回路の故障検出装置１１の動作を説明するためのタイ
ミングチャートである。

【００３７】始めに、運転者が車両に搭乗してイグニツ
ション・キーをキーシリンダに挿入しスタート位置まで
回動すると、イグニツション電源が車両各部の機器に供
給され、メインリレーＲＬＹのソレノイドコイルに電源
が供給されてオン制御され、接点が閉結される。この結
果、正常時には外部電源ＶinからメインリレーＲＬＹを
介してトランジスタＱ４，Ｑ６のそれぞれのエミッタ端
子まで電源が供給される。

【００３８】同時に、制御装置１３にもイグニツション
電源が供給されて内部ＣＰＵがリセットされ、制御プロ
グラムの動作が開始される。なお、内部ＣＰＵのリセッ
ト時には、ＣＰＵに設けられたレジスタ、タイマの値は
０にクリアされることとする。

【００３９】まず、ステップＳ１０では、イグニツショ
ンＩＧＮがオンされた後に、駆動回路２５に接続される
電源端子２７の初期電圧を確認するための準備として、
トランジスタＱ１〜Ｑ６を全てオフとする。すなわち、
制御装置１３は、第１パルス発生回路１５及び第２パル
ス発生回路１７にそれぞれ第１パルス信号及び第２パル
ス信号の発生を停止するように制御する。また、制御装
置１３は、第１制御信号発生回路２１及び第２制御信号
発生回路２３にそれぞれ制御信号の発生を停止するよう
に制御する。

【００４０】この結果、プリドライバ２９，３１の出力
端子に接続されるパワートランジスタＱ１，Ｑ２はオフ
となる。また、第１制御信号発生回路２１及び第２制御
信号発生回路２３の出力端子にそれぞれ接続されるトラ
ンジスタＱ３，Ｑ５がオフとされるので、トランジスタ
Ｑ４，Ｑ６もオフとなる。この結果、電源端子２７の接
続状態が正常な場合には、電源端子２７に電源が加わっ
ていないので０Ｖ近傍まで低下していることとなる。

【００４１】そして、ステップＳ２０では、制御装置１
３は、外部電源電圧監視回路３７を介して故障診断回路
１９に入力される電源端子２７の初期電圧が０Ｖ、若し
くは、規定値以下かどうかを判断する。電源端子２７の
初期電圧が０Ｖ、若しくは、規定値以下の場合（ＹＥ
Ｓ）には、電源端子２７の接続状態が正常であるのでス
テップＳ５０に進む。

【００４２】一方、電源端子２７の初期電圧が０Ｖ、若
しくは、規定値以下ではない場合（ＮＯ）には、電源端
子２７の接続状態が異常状態にあるのでステップＳ３０
に進む。

【００４３】ステップＳ３０では、レジスタに設定され
た値に１を加え、レジスタ値が３以下かどうかを判断す
る。レジスタ値が３以下の場合にはステップＳ２０に戻
り、処理を繰り返す。一方、レジスタ値が４になった場
合にはステップＳ４０に進み、電源端子２７に接続され
ているハーネスが電源とショートして異常電圧を発生し
ていると診断する。

【００４４】この際、ステップＳ２０では、ノイズの影
響や誤検知を避けるため、規定値を０Ｖではなく、２．
５Ｖ等の値にしておく方がよい。

【００４５】図４に示すように、電源端子２７に接続さ
れているハーネスがショート抵抗Ｒｄｓを介して外部電
源Ｖinにショート（ハーフショートも含む）する故障が
発生した場合、抵抗Ｒ２に生じる分圧電圧Ｖａは、

【数１】 Ｖａ＝Ｖin×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒｄｓ） …（１） から求めることができる。

【００４６】また、分圧電圧Ｖａに対して、検出電圧を
設定することで、完全な電源ショート故障だけでなくハ
ーフショートも検出することができる。なお、ハーフシ
ョートは、抵抗Ｒｄｓが数ＫΩ以下となるショートのこ
とである。

【００４７】例えば、検出電圧Ｖａ＝２．５Ｖ、Ｒ１＝
３Ｋ、Ｒ２＝３９Ｋ、Ｖin＝３６Ｖとすれば、

【数２】 ２．５≧３６×３ＫΩ／（４２ＫΩ＋Ｒｄｓ） ∴Ｒｄｓ≧１．２ＫΩ …（２） となり、抵抗Ｒｄｓが１．２ＫΩ以下でショートした場
合、検出電圧が２．５Ｖ以下となるので、ハーフショー
トを検出することができる。

【００４８】一方、電源端子２７に接続されているハー
ネスが正常状態の場合、電源端子２７の電圧は０Ｖ近傍
になっている。

【００４９】そこで、ステップＳ５０では、制御装置１
３は、第２制御信号発生回路２３にトランジスタＱ５を
オンとするための制御信号を出力し、トランジスタＱ５
をオンとする。この結果、トランジスタＱ５のコレクタ
端子とエミッタ端子とが導通し、分圧抵抗Ｒ９，Ｒ１０
によりトランジスタＱ６のベース端子にトランジスタＱ
６をオンさせる電流が加わり、コレクタ端子とエミッタ
端子とが導通する。そして、外部電源Ｖinからトランジ
スタＱ６のエミッタ端子、コレクタ端子、充電抵抗Ｒｃ
を経由し、コンデンサＣ１に電源からの電力が供給され
充電が開始される。

【００５０】同時に、ステップＳ６０では、制御装置１
３は、図３に示す電圧Ｖ１から電圧Ｖ２までに要する時
間ｔを計測するため、タイマを作動させて計時動作を開
始する。

【００５１】そして、ステップＳ７０では、電解コンデ
ンサＣ１の充電が開始され、電源端子２７の電圧Ｖ１
が、

【数３】 Ｖ１≧０．８×Ｖin …（３） となり、第１の基準電圧（０．８×Ｖin）を越えるかど
うかを判断する。第１の基準電圧を越えていない場合に
はステップＳ８０に進む。ステップＳ８０では、タイマ
により計時されている経過時間が規定時間以下かどうか
を判断する。ここで、経過時間が規定時間以下の場合に
はステップＳ７０に戻り、処理を繰り返す。一方、経過
時間が規定時間を越えた場合にはステップＳ９０に進
む。

【００５２】ステップＳ９０では、経過時間が規定時間
を越えたので、トランジスタＱ６のコレクタ端子と電源
端子２７の間に接続された充電抵抗Ｒｃが断線、又は、
電源端子２７に接続されるハーネスがＧＮＤにショート
していることと診断する。

【００５３】ここで、図５を参照して、電源端子２７に
接続されているハーネスがＧＮＤに対して抵抗Ｒgsでハ
ーフショートが発生した時の検出方法を説明する。

【００５４】正常時の電圧Ｖｂは、

【数４】 Ｖｂ＝Ｖin×（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒｃ） …（４） となるので、ＣＰＵの検出電圧Ｖａは、

【数５】 Ｖａ＝Ｖｂ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）） …（５） となる。（４）式を（５）式に代入すると、

【数６】 Ｖａ＝（Ｖin×Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒｃ） …（６） となる。

【００５５】次に、異常時の電圧Ｖｂ１を求めると、

【数７】 Ｖｂ１＝Ｖin×Ｒｚ／（Ｒｃ＋Ｒｚ） …（７） となる。なお、Ｒｚは、抵抗Ｒgsと（Ｒ１＋Ｒ２）の合
成抵抗である。

【００５６】この合成抵抗Ｒｚは、

【数８】 Ｒｚ＝Ｒgs／／（Ｒ１＋Ｒ２） …（８） となる。

【００５７】（８）式を（７）式に代入してＣＰＵの検
出電圧Ｖａ１を求めると、

【数９】 Ｖａ１＝Ｖｂ１×（Ｒｓ／（Ｒ１＋Ｒ２）） …（９） となる。ここで、（７）式を（９）式に代入すると、

【数１０】 Ｖａ１＝（Ｖin×Ｒ２×Ｒgs） ／｛Ｒｃ（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒgs）＋Ｒgs（Ｒ１＋Ｒ２）｝ …（１０） となり、電圧差を検出することができる。また、設定に
よってはフローチャートに示すように、規定電圧Ｖ１ま
で上昇しないでタイムアウトさせて判断することができ
る。

【００５８】一方、ステップＳ１００では、電源端子２
７の電圧Ｖ１が第１の基準電圧（０．８×Ｖin）を越え
たので、経過時間ｔ１を計測して内部ＲＡＭに記憶して
おく。

【００５９】そして、ステップＳ１１０では、電源端子
２７の電圧Ｖ２が、

【数１１】 Ｖ２≧０．９×Ｖin …（１１） となり、第２の基準電圧（０．９×Ｖin）を越えるかど
うかを判断する。第２の基準電圧を越えるまでステップ
Ｓ１１０に戻り、処理を繰り返す。

【００６０】そして、ステップＳ１２０では、電源端子
２７の電圧Ｖ２が第２の基準電圧（０．９×Ｖin）を越
えたので、経過時間ｔ２を計測して内部ＲＡＭに記憶す
る。

【００６１】そして、ステップＳ１３０では、制御装置
１３は、経過時間ｔ１，ｔ２から時間差ｔを求め、

【数１２】 ｔ＝ｔ２−ｔ１ …（１２） この時間差ｔが予め定められた規定値以内に入っている
かどうかを判断する。時間差ｔが規定値以内に入ってい
る場合には、コンデンサＣ１にモータＭの駆動に必要な
電荷量を蓄積できるだけの容量が確保でき、正常状態に
あるので、ステップＳ１５０に進む。

【００６２】一方、時間差ｔが規定値以内に入っていな
い場合にはステップＳ１４０に進み、コンデンサＣ１の
容量が劣化していると診断する。

【００６３】ここで、コンデンサＣ１の容量劣化の算出
方法について詳しく説明する。

【００６４】上述したように、基準電圧Ｖ１からＶ２に
なるまでの充電時間により容量異常を診断するには、例
えば、Ｃ１＝１２０００μＦ±２０％、Ｒｃ＝２４０
Ω、Ｖin＝３６Ｖと仮定すると、Ｖ１＝０．８×Ｖinか
らＶ２＝０．９×Ｖinになる時間ｔは、

【数１３】 Ｖ２−Ｖ１＝（Ｖin−Ｖ１）×ｅ＾（−ｔ／Ｃ１×Ｒｃ） ∴ｔ＝−Ｃ１×Ｒｃ×Ｉｎ（１／２） …（１３） となる。従って、正常範囲は、

【数１４】 ｔmax＝−１２０００μＦ×１．２×２４０×In１／２＝２．３９（Ｓ） ｔmin＝−１２０００μＦ×０．８×２４０×In１／２＝１．５９（Ｓ） １．５９≦ ｔ ≦２．３９ …（１４） となる。

【００６５】ここで、コンデンサＣ１の容量が増加すれ
ば、時間ｔが正常範囲より長くなり、容量減少すれば、
時間ｔが短くなるので、この範囲内に入るかどうかで容
量劣化を診断することができる。

【００６６】仮に、コンデンサＣ１の容量が半減した場
合を異常状態とすれば、その時の時間ｔは、

【数１５】 ｔ＝−６０００μＦ×２４０×In（１／２）＝０．９９Ｓ …（１５） となり、正常範囲を外れることになる。

【００６７】次に、ステップＳ１５０では、制御装置１
３は、第２制御信号発生回路２３にトランジスタＱ５を
オフするために制御信号の出力を停止し、トランジスタ
Ｑ５をオフとする。この結果、トランジスタＱ５のコレ
クタ端子とエミッタ端子との導通状態が開放され、トラ
ンジスタＱ６のベース端子にトランジスタＱ６をオフす
る電流が加わり、コレクタ端子とエミッタ端子とは非導
通状態となる。

【００６８】同時に、制御装置１３は、第１制御信号発
生回路２１にトランジスタＱ３をオンするための制御信
号を出力し、トランジスタＱ３をオンとする。この結
果、トランジスタＱ３のコレクタ端子とエミッタ端子と
が導通し、分圧抵抗Ｒ５，Ｒ６によりトランジスタＱ４
のベース端子にトランジスタＱ４をオンする電流が加わ
り、コレクタ端子とエミッタ端子とが導通する。そし
て、外部電源ＶinからトランジスタＱ４のエミッタ端
子、コレクタ端子を経由し、コンデンサＣ１に電源から
の電力が供給される。

【００６９】そして、ステップＳ１６０では、制御装置
１３は、第１パルス発生回路１５及び第２パルス発生回
路１７にそれぞれ第１及び第２パルス信号を発生させ
る。第１及び第２パルス信号はそれぞれプリドライバ２
９，３１をオン／オフ制御してパワートランジスタＱ
１，Ｑ２を駆動し、出力端子３３，３５に接続されるモ
ータ（Ｍ）を駆動する。

【００７０】ここで、ステップＳ１７０では、電源端子
２７の電圧Ｖがパワートランジスタなどの駆動素子の耐
圧から求めた高電圧規定値になったかどうかを判断す
る。電源端子２７の電圧Ｖが高電圧規定値になった場合
にはステップＳ１８０に進み、高電圧異常であると診断
して、上述したステップＳ１０と同様に、トランジスタ
Ｑ１〜Ｑ６を全てオフして制御を停止する。

【００７１】一方、電源端子２７の電圧Ｖが高電圧規定
値に達していない場合にはステップＳ１９０に進み、正
常動作状態にあるので制御を継続する。

【００７２】このように、駆動回路の電源端子２７の電
圧、コンデンサＣ１の充電カーブを計測することで、電
源端子２７に接続されるハーネスが電源やＧＮＤ等にシ
ョートした故障、コンデンサＣ１の容量劣化、充電抵抗
Ｒｃの断線等の故障部位を特定することができ、駆動回
路の保守性を向上することができる。

【００７３】本発明の第１の実施の形態に関する効果と
しては、イグニツション・キーのオン操作に応じて接点
を閉結し、一方の接点を外部電源Ｖinに接続されるメイ
ンリレーＲＬＹと、出力端子３３及び出力端子３３より
も低電位の出力端子３５に接続されるモータＭに電源端
子２７から供給される電力を出力して駆動する駆動回路
２５と、メインリレーＲＬＹの他方の接点と電源端子２
７との間に充電抵抗Ｒｃを介して接続され、両者間を接
続／切断するトランジスタＱ６と、電源端子２７と出力
端子３５の間に接続されるコンデンサＣ１を備え、駆動
回路２５に設けられた電源端子２７に加わる電圧を外部
電源電圧監視回路３７で検出するようにしておき、電源
投入時にトランジスタＱ６をオン／オフ制御したとき
に、電源端子２７の電圧に基づいて、駆動回路２５の故
障を診断するので、駆動回路の故障部位を特定すること
ができ、駆動回路の保守性を向上することができる。

【００７４】また、トランジスタＱ６がオフとされた場
合に、電源端子２７の電圧が所定電圧を越えているとき
には、電源端子２７が外部電源Ｖinにショート状態であ
ると診断するので、駆動回路の故障部位を特定すること
ができ、駆動回路の保守性を向上することができる。

【００７５】また、トランジスタＱ６がオンとされた時
点からの経過時間をタイマで計時するようにしておき、
電源端子２７の電圧が所定電圧を越える以前に、計時さ
れる経過時間が所定時間を過ぎたときには、充電抵抗Ｒ
ｃの断線、又は、電源端子２７が出力端子にショート状
態であると診断するので、駆動回路の故障部位を特定す
ることができ、駆動回路の保守性を向上することができ
る。

【００７６】また、トランジスタＱ６がオン制御された
時点からの経過時間を計時するようにしておき、電源端
子２７の電圧が第１の所定電圧Ｖ１を越えてから第１の
所定電圧Ｖ１より高い第２の所定電圧Ｖ２になるまでの
経過時間が所定時間を越えたときには、コンデンサＣ１
が容量劣化状態であると診断するので、駆動回路の故障
部位を特定することができ、駆動回路の保守性を向上す
ることができる。

【００７７】（第２の実施の形態）図６は、本発明の第
２の実施の形態に係る駆動回路の故障検出装置を、自動
車を駆動するモータの駆動回路に適応した場合の構成を
示す図である。

【００７８】本実施の形態の特徴は、図１に示す制御装
置１３にアクティブテスト波形発生回路５３を設け、駆
動回路２５に設けられた２つのプリドライバ２９，３１
を同時に起動できるように構成することにある。

【００７９】詳しくは、アクティブテスト波形発生回路
５３は、単発又は複数のパルス信号からなるアクティブ
テスト波形信号を発生するように構成されており、故障
診断時に２つのプリドライバ２９，３１にこのアクティ
ブテスト波形信号を出力する。

【００８０】次に、図７，図８に示すフローチャートを
参照して、モータ駆動回路の故障検出装置５１の基本的
な動作を説明する。なお、図７に示すフローチャート
は、図２に示すフローチャートと同様の基本的手順と一
部相異する手順を有しており、同一の手順には同一の符
号を付している。また、図８に示すフローチャートは、
本実施の形態における特徴的部分の制御サブルーチンで
ある。図７，図８に示すフローチャートも、制御装置１
３の内部ＲＯＭに制御プログラムとして記憶されてい
る。

【００８１】ステップＳ１３０からステップＳ３００に
移行した場合には、コンデンサＣ１にモータＭの駆動に
必要な電荷量を蓄積できるだけの容量が確保でき、正常
状態にある。

【００８２】そこで、ステップＳ３１０では、ステップ
Ｓ１０と同様に、トランジスタＱ１〜Ｑ６を全てオフと
して制御を停止する。

【００８３】そして、ステップＳ３２０では、コンデン
サＣ１に蓄積された電荷を放電抵抗ＲＬを介して電荷が
消費されるまで放電させる。ここで、この放電に要する
規定時間が経過したかどうかを判断する。放電に要する
規定時間が経過するまで、ステップＳ３２０に戻り、処
理を繰り返す。一方、放電に要する規定時間が経過した
場合にはステップＳ３３０に進む。

【００８４】そして、ステップＳ３３０では、ステップ
Ｓ５０と同様に、トランジスタＱ５，Ｑ６のみをオンと
してコンデンサＣ１に充電を開始する。

【００８５】ここで、ステップＳ３４０では、駆動回路
の電源端子２７の電圧が規定電圧として例えば５Ｖまで
上昇したかどうかを判断する。電源端子２７の電圧が規
定電圧に上昇するまでステップＳ３４０に戻り、処理を
繰り返す。電源端子２７の電圧が規定電圧まで上昇した
場合にはステップＳ３５０に進む。

【００８６】そして、ステップＳ３５０では、ステップ
Ｓ１５０と同様に、トランジスタＱ５，Ｑ６をオフとす
る。

【００８７】そして、ステップＳ３６０では、制御装置
１３は、アクティブテスト波形発生回路５３をオン制御
してアクティブテスト波形信号を発生させ２つのプリド
ライバ２９，３１に出力する。この結果、正常時には、
駆動回路２５に設けられたパワートランジスタＱ１，Ｑ
２は同時に所定期間だけオン制御されて導通し、コンデ
ンサＣ１に蓄積された電荷がトランジスタＱ１，Ｑ２で
消費される。

【００８８】ここで、ステップＳ３７０では、駆動回路
の電源端子２７の電圧が規定電圧として例えば２．５Ｖ
（ノイズの影響を考慮して）以下まで下降したかどうか
を判断する。電源端子２７の電圧が規定電圧以下まで下
降していない場合には、ステップＳ３８０に進み、パワ
ートランジスタＱ１，Ｑ２の少なくとも一方が素子不良
であると診断する。

【００８９】一方、電源端子２７の電圧が規定電圧以下
まで下降した場合には、パワートランジスタＱ１，Ｑ２
が正常動作したので、ステップＳ３９０に進む。ステッ
プＳ３９０では、制御装置１３は、アクティブテスト波
形発生回路５３をオフ制御してアクティブテスト波形信
号を停止させ、メインルーチンに復帰する。

【００９０】このように、通常のモータ制御を開始する
前に、モータＭを駆動する２つのパワートランジスタの
動作試験ができるので、駆動回路２５を組み付けた後の
動作確認ができ、信頼性の向上に寄与することができ
る。

【００９１】本発明の第２の実施の形態に関する効果と
しては、駆動回路２５を一時的に駆動するためのテスト
信号をアクティブテスト波形発生回路５３で発生するよ
うにしておき、トランジスタＱ６がオン制御された時点
から電源端子２７の電圧が第１の所定電圧（例えば５
Ｖ）になるまでコンデンサＣ１に電荷を充電させた後
に、テスト信号を発生させ、電源端子２７の電圧が第１
の所定電圧よりも低い第２の所定電圧（例えば、２．５
Ｖ以下）にならないときには、駆動回路２５に設けられ
たパワートランジスタＱ１，Ｑ２が不良状態であると診
断することで、駆動回路の故障部位を特定することがで
き、駆動回路の保守性を向上することができる。

【００９２】なお、上述した第１および第２の実施の形
態では、駆動回路の故障検出装置を自動車を駆動するモ
ータの駆動回路に適応したものとして説明したが、負荷
を駆動する駆動回路（例えば、電車のモータの駆動回
路、エアバッグの駆動回路など）に適用すれば、同様の
効果を有することは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る駆動回路の故
障検出装置を、自動車を駆動するモータの駆動回路に適
応した場合の構成を示す図である。

【図２】モータ駆動回路の故障検出装置１１の基本的な
動作を説明するためのフローチャートである。

【図３】モータ駆動回路の故障検出装置１１の動作を説
明するためのタイミングチャートである。

【図４】電源端子２７に接続されているハーネスがショ
ート抵抗Ｒｄｓを介して外部電源Ｖinにショートしたこ
とを表す等価回路である。

【図５】電源端子２７に接続されているハーネスがショ
ート抵抗Ｒｇｓを介してＧＮＤにショートしたことを表
す等価回路である。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る駆動回路の故
障検出装置を、自動車を駆動するモータの駆動回路に適
応した場合の構成を示す図である。

【図７】モータ駆動回路の故障検出装置５１の基本的な
動作を説明するためのフローチャートである。

【図８】モータ駆動回路の故障検出装置５１の基本的な
動作を説明するためのサブルーチンのフローチャートで
ある。

【図９】従来のモータ駆動回路の故障検出装置を示す図
である。

【符号の説明】

１３ 制御装置 １９ 故障診断回路 ２５ 駆動回路 ２７ 電源端子 ３７ 外部電源電圧監視回路 ５３ アクティブテスト波形発生回路 Ｃ１ コンデンサ Ｑ１〜Ｑ６ トランジスタ ＲＬＹ メインリレー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スイッチのオン操作に応じて接点を閉結
   し、一方の接点を電源に接続されるリレーと、 第１の出力端子及び第１の出力端子よりも低電位の第２
   の出力端子に接続される負荷機器に電源端子から供給さ
   れる電力を出力して駆動する駆動回路と、 リレーの他方の接点と前記電源端子との間に充電抵抗を
   介して接続され、両者間を接続／切断するスイッチング
   手段と、 前記電源端子と第２の出力端子の間に接続されるコンデ
   ンサと、 前記電源端子に加わる電圧を検出する電圧検出手段と、 電源投入時に前記スイッチング手段をオン／オフ制御す
   る制御手段と、 電圧検出手段により検出された前記電源端子の電圧に基
   づいて、駆動回路の故障を診断する故障診断手段とを備
   えたことを特徴とする駆動回路の故障検出装置。
2. 【請求項２】 前記故障診断手段は、 前記スイッチング手段がオフ制御された場合に、前記電
   源端子の電圧が所定電圧を越えているときには、前記電
   源端子が前記電源にショート状態であると診断すること
   を特徴とする請求項１記載の駆動回路の故障検出装置。
3. 【請求項３】 前記スイッチング手段がオン制御された
   時点からの経過時間を計時する計時手段を備え、 前記故障診断手段は、 前記電源端子の電圧が所定電圧を越える以前に、計時手
   段により計時される経過時間が所定時間を過ぎたときに
   は、前記充電抵抗の断線、又は、前記電源端子が前記出
   力端子にショート状態であると診断することを特徴とす
   る請求項１記載の駆動回路の故障検出装置。
4. 【請求項４】 前記スイッチング手段がオン制御された
   時点からの経過時間を計時する計時手段を備え、 前記故障診断手段は、 前記電源端子の電圧が第１の所定電圧を越えてから第１
   の所定電圧より高い第２の所定電圧になるまでの経過時
   間が所定時間を越えたときには、前記コンデンサが容量
   劣化状態であると診断することを特徴とする請求項１記
   載の駆動回路の故障検出装置。
5. 【請求項５】 前記駆動回路を一時的に駆動するための
   テスト信号を発生するテスト信号発生手段を備え、 前記制御手段は、 前記スイッチング手段がオン制御された時点から前記電
   源端子の電圧が第１の所定電圧になるまで前記コンデン
   サに電荷を充電させた後に、前記テスト信号発生手段に
   テスト信号を発生させ、 前記故障診断手段は、 前記電源端子の電圧が第１の所定電圧よりも低い第２の
   所定電圧にならないときには、前記駆動回路の駆動素子
   が不良状態であると診断することを特徴とする請求項１
   記載の駆動回路の故障検出装置。