JP2007060762A

JP2007060762A - 負荷駆動システムの故障検出装置

Info

Publication number: JP2007060762A
Application number: JP2005241258A
Authority: JP
Inventors: Shogo Matsuoka; 尚吾松岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-08-23
Filing date: 2005-08-23
Publication date: 2007-03-08
Also published as: US20070046274A1; CN1929291A; FR2890801A1; CN100438313C; DE102006039303A1

Abstract

【課題】負荷あるいは負荷接続線の異常（断線、地絡、天絡）や、負荷への給電あるいは遮断を行なう駆動手段のアーム素子のオン故障などを、負荷への通電を開始する以前に検出可能な負荷駆動システムの故障検出装置を提供する。
【解決手段】直流電源１０の正極と負荷１１の一端との間に接続された上アーム駆動手段２ａおよび上記直流電源の負極と上記負荷の他端との間に接続された下アーム駆動手段２ｂを有し、上記各駆動手段をオンオフ制御することにより上記負荷に供給する電圧または電流を制御する負荷駆動システムにおいて、上記上アーム駆動手段２ａおよび下アーム駆動手段２ｂにそれぞれ並列接続された抵抗素子３ａ、３ｂと、上記負荷端子のいずれか一方または両方の端子電圧を監視することにより、上記負荷または負荷への配線を含む負荷駆動システムの異常を検出する負荷状態異常検出手段４とを備えた構成とする。
【選択図】図１

Description

この発明は負荷駆動システムにおける負荷および負荷接続状態の異常を検出する故障検出装置に関するものである。

従来の負荷駆動システム、例えば電動機駆動装置においては、電動機駆動手段として４個のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）からなるブリッジ回路を構成すると共に、このブリッジ回路の１つのＦＥＴのソースと別のＦＥＴのドレインとを接続してアームを構成する少なくとも２個のＦＥＴにそれぞれ並列接続され、ＦＥＴのオン故障時の抵抗値に比べて十分大きな抵抗値を有する高抵抗と、ブリッジ回路の出力端子間に接続された電動機の電圧を検出する電圧検出手段とからなる故障検出手段とを備え、上記高抵抗を設けることによって、電動機の両端子における電圧値がＦＥＴのオン故障時に変化するため、電動機の端子電圧を検出することによってＦＥＴのオン故障を判定するようにしていた。（例えば特許文献１参照）。

また、多相交流電動機の相数と同数で、それぞれ等しいインピーダンス値を有するインピーダンス素子の一端を基準中性点に接続すると共に、各インピーダンス素子の他端をそれぞれ上記多相交流電動機の各相コイルに接続し、インピーダンス素子の基準中性点と、上記多相交流電動機の各相コイルが接続された中性点との間の電位差を検出し、この電位差が所定のしきい値電圧を超えた場合は上記各相コイルに異常ありと判定するようにしていた。（例えば特許文献２参照）。

特許第３０３４５０８号公報特開平６−３１１７８３号公報

しかしながら特許文献１に示された方式では、アームを構成する少なくとも２個のＦＥＴにそれぞれ抵抗素子が接続され、負荷（電動機）の端子電圧が電源電位もしくは接地電位となるようなショート故障モード（駆動素子短絡、端子地絡、端子天絡）を検出可能なように構成されているため、負荷端子電圧の変化が無いような負荷あるいは負荷接続線のオープン故障モード（断線）は検出できないという問題点があった。

また、特許文献２に示された方式では、多相交流電動機の中性点電位とインピーダンス素子によって形成される基準中性点電位とを比較し、その電位差の大きさによって異常を検知する方法であるため、電動機が回転し各相電圧が発生している必要がある。従って、停止状態から負荷への通電を開始する初期段階において、通電しても問題ないかどうかを判定するような場合には適用することができず、負荷が地絡、天絡などの故障状態にある場合には大電流が流れてしまう恐れがあるという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、負荷あるいは負荷接続線の異常（断線、地絡、天絡）や、負荷への給電あるいは遮断を行なう上述のＦＥＴからなる駆動手段のオン故障などを、負荷への通電を開始する以前に検出することができる負荷駆動システムの故障検出装置を提供することを目的とする。

この発明に係る負荷駆動システムの故障検出装置は、直流電源の正極と負荷の一端との間に接続された上アーム駆動手段および上記直流電源の負極と上記負荷の他端との間に接続された下アーム駆動手段を有し、上記各駆動手段をオンオフ制御することにより上記負荷に供給する電圧または電流を制御する負荷駆動システムにおいて、上記上アーム駆動手段および下アーム駆動手段にそれぞれ並列接続された抵抗素子と、上記負荷端子のいずれか一方または両方の端子電圧を監視することにより、上記負荷または負荷への配線を含む負荷駆動システムの異常を検出する負荷状態異常検出手段とを備えたものである。

この発明に係る負荷駆動システムの故障検出装置は上記のように構成され、駆動手段が全てオフの期間に負荷のそれぞれの端子に発生する電位の確定手段の一つとして、負荷および負荷接続線を利用しているため、負荷の端子電位が強制的に固定される天絡、地絡、および駆動素子のオン故障などに加え、負荷あるいは負荷接続線の断線故障も明確に検出することが可能となる。

また、駆動手段オフ時の異常検出を可能としたことにより、負荷が地絡または天絡した状態での負荷への給電、あるいは駆動手段がオン故障した状態での駆動手段の作動をさせる必要がなく、安全かつ迅速な異常検出が可能となる。

特に、予防安全の観点から鉄道車両や自動車などに搭載された回転電機に代表される多相結線負荷の駆動システムに対しては、負荷の接続状態異常検出や駆動手段の故障検出には低コストでの高機能化が強く求められており、この発明は好適な異常検出システムを提供することができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。
図１は、実施の形態１の構成の一例を示す回路図である。負荷駆動システム１は、例えばＦＥＴ等の半導体素子により構成された上アーム駆動手段２ａと、同じくＦＥＴ等の半導体素子により構成された下アーム駆動手段２ｂを持ち、各駆動手段の一端はバッテリ等の直流電源１０に接続され、他端は電動機等の負荷１１に接続されている。

また、上アーム駆動手段２ａと並列に抵抗素子３ａが接続され、下アーム駆動手段２ｂと並列に抵抗素子３ｂが接続されており、各駆動手段２ａおよび２ｂをオン／オフ制御することにより、負荷１１への給電あるいは遮断を行なうようにされている。さらに、各駆動手段２ａおよび２ｂの他端には後述する負荷状態異常検出手段４が接続されている。

図示の負荷駆動システムにおいて、例えば直流電源１０の電圧をＥ（Ｖ）とし、負荷１１の直流等価抵抗値をＲ１１（Ω）、上アーム素子２ａのオフ時直流等価抵抗値をＲ２Ａ（Ω）、下アーム素子２ｂのオフ時直流等価抵抗値をＲ２Ｂ（Ω）、抵抗素子３ａの抵抗値をＲ３Ａ（Ω）、抵抗素子３ｂの抵抗値をＲ３Ｂ（Ω）とすると、配線抵抗が無視できるほど十分に小さいと仮定した場合の負荷端子電圧Ｖ１（Ｖ）およびＶ２（Ｖ）はそれぞれ次に示す式（１）（２）で表すことができる。

ここで、Ｒ２Ａ≫Ｒ３Ａ、Ｒ２Ｂ≫Ｒ３Ｂ、かつＲ３Ａ≫Ｒ１１、Ｒ３Ｂ≫Ｒ１１となるように、Ｒ３ＡおよびＲ３Ｂを選定すれば、Ｒ２Ａ，Ｒ２ＢおよびＲ１１は無視することができる。さらに、ここでは説明を容易にするために、Ｒ３Ａ＝Ｒ３Ｂとする。
これらの前提条件にもとづいて式（１）（２）を見直すと、負荷端子電圧Ｖ１（Ｖ）およびＶ２（Ｖ）はそれぞれ次に示す式（１Ａ）（２Ａ）のように簡略化される。

実施の形態１による負荷駆動システムの異常検出においては、後述する通り正常な場合と正常でない場合とで負荷端子電圧の変化幅が大きくなるようにすると共に、これによって判別が容易になることを基本とし、厳密な数値を規定することを絶対必要条件としないので、以下の説明では上述した前提条件のもとに簡略化して説明する。

先ず、負荷１１あるいは負荷接続線が断線している場合、負荷端子電圧Ｖ１（Ｖ）は、Ｒ２Ａ≫Ｒ３Ａ、Ｒ２Ｂ≫Ｒ３Ｂの前提条件によって電源電圧Ｅ（Ｖ）にほぼ等しくなる。Ｖ２（Ｖ）はＶ１（Ｖ）と同じ理由からほぼ接地電圧（ここではゼロ（Ｖ）とする）となる。
Ｖ１≒Ｅ …（1B）
Ｖ２≒０ …（2B）

次に、負荷１１あるいは負荷接続線が地絡している場合、詳しくは負荷１１が正常に接続された状態で、負荷あるいは負荷接続線などの一部が接地電位となった場合、負荷端子電圧Ｖ１（Ｖ）およびＶ２（Ｖ）はほぼ接地電圧となる。
Ｖ１≒０ …（1C）
Ｖ２≒０ …（2C）

また、負荷１１あるいは負荷接続線が天絡している場合、詳しくは負荷１１が正常に接続された状態で、負荷あるいは負荷接続線などの一部が電源電位Ｅとなった場合、負荷端子電圧Ｖ１（Ｖ）およびＶ２（Ｖ）はほぼ電源電圧となる。
Ｖ１≒Ｅ …（1D）
Ｖ２≒Ｅ …（2D）

さらに、負荷１１が正常に接続された状態で上アーム駆動手段２ａがオン故障している場合、負荷端子電圧Ｖ１（Ｖ）およびＶ２（Ｖ）はほぼ電源電圧となる。
Ｖ１≒Ｅ …（1E）
Ｖ２≒Ｅ …（2E）

さらにまた、負荷１１が正常に接続された状態で下アーム駆動手段２ｂがオン故障している場合、負荷端子電圧Ｖ１（Ｖ）およびＶ２（Ｖ）はほぼ接地電位となる。
Ｖ１≒０ …（1F）
Ｖ２≒０ …（2F）

以上の式（１Ａ）（２Ａ）乃至（１Ｆ）（２Ｆ）の結果を一覧表としたものが図２である。この図に示すように、正常時と異常時におけるＶ１、Ｖ２それぞれの数値の違いは明らかであり、なおかつ正常時と異常時の電圧差が大きいことにより誤検出の可能性を大きく低減することができ、異常時を明確に判別することができる。

加えて、負荷接続線が断線した状態での負荷側地絡あるいは端子側地絡、負荷側天絡あるいは端子側天絡、上アーム素子または下アーム素子のオン故障時の全ての組合せにおいても上記と同様に正常でないことが判別できる。ここでは上記例示で結果導出は容易であるので、具体的な説明は省略する。
さらに、上述した全ての場合においてＶ１あるいはＶ２のうち、いずれか一方の電圧を監視するだけでも正常でないことを判別することができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図にもとづいて説明する。図３は、実施の形態２の構成の一例を示す回路図である。実施の形態２の負荷駆動システム１は、ＦＥＴ等の半導体素子からなる上アーム素子２ａと、同じくＦＥＴ等の半導体素子からなる下アーム素子２ｂとを直列接続した第１の駆動手段と、ＦＥＴ等の半導体素子からなる上アーム素子２ｃと、同じくＦＥＴ等の半導体素子からなる下アーム素子２ｄとを直列接続した第２の駆動手段とをバッテリ等の直流電源１０に接続すると共に、第１の駆動手段の上アーム素子２ａと下アーム素子２ｂとの接続点および第２の駆動手段の上アーム素子２ｃと下アーム素子２ｄとの接続点間に負荷１１および負荷状態異常検出手段４を接続している。

また、第１の駆動手段の上アーム素子２ａと並列に抵抗素子３ａを接続すると共に、第２の駆動手段の下アーム素子２ｄと並列に抵抗素子３ｂを接続しており、第１および第２の駆動手段の上アーム素子および下アーム素子をオン／オフ制御することにより、負荷１１への給電あるいは遮断を行なうようにされている。

図３の負荷駆動システムにおいて、例えば直流電源１０の電圧をＥ（Ｖ）とし、負荷１１の直流等価抵抗値をＲ１１（Ω）、第１、第２の駆動手段の各アーム素子２ａ乃至２ｄのオフ時直流等価抵抗値をＲ２Ａ（Ω）乃至Ｒ２Ｄ（Ω）、抵抗素子３ａの抵抗値をＲ３Ａ（Ω）、抵抗素子３ｂの抵抗値をＲ３Ｂ（Ω）とし、配線抵抗が無視できるほど十分に小さいと仮定する。

また、実施の形態１と同様の前提条件を設定すると、負荷端子電圧Ｖ１（Ｖ）およびＶ２（Ｖ）はそれぞれ次に示す式（３Ａ）（４Ａ）で表すことができる。

先ず、負荷１１あるいは負荷接続線が断線している場合、Ｖ１（Ｖ）は電源電圧Ｅ（Ｖ）にほぼ等しくなり、Ｖ２（Ｖ）はほぼ接地電圧（ここではゼロ（Ｖ）とする）となる。
Ｖ１≒Ｅ …（3B）
Ｖ２≒０ …（4B）

次に、負荷１１あるいは負荷接続線が地絡している場合、詳しくは負荷１１が正常に接続された状態で、負荷あるいは負荷接続線などの一部が接地電位となった場合、負荷端子電圧Ｖ１（Ｖ）およびＶ２（Ｖ）はほぼ接地電圧となる。
Ｖ１≒０ …（3C）
Ｖ２≒０ …（4C）

また、負荷１１あるいは負荷接続線が天絡している場合、詳しくは負荷１１が正常に接続された状態で、負荷あるいは負荷接続線などの一部が電源電位Ｅとなった場合、負荷端子電圧Ｖ１（Ｖ）およびＶ２（Ｖ）はほぼ電源電圧となる。
Ｖ１≒Ｅ …（3D）
Ｖ２≒Ｅ …（4D）

さらに、負荷１１が正常に接続された状態で第１の駆動手段の上アーム素子２ａあるいは第２の駆動手段の上アーム素子２ｃの一方、あるいは両方がオン故障している場合、負荷端子電圧Ｖ１（Ｖ）およびＶ２（Ｖ）はほぼ電源電圧となる。
Ｖ１≒Ｅ …（3E）
Ｖ２≒Ｅ …（4E）

さらにまた、負荷１１が正常に接続された状態で第１の駆動手段の下アーム素子２ｂあるいは第２の駆動手段の下アーム素子２ｄの一方、あるいは両方がオン故障している場合、負荷端子電圧Ｖ１（Ｖ）およびＶ２（Ｖ）はほぼ接地電位となる。
Ｖ１≒０ …（3F）
Ｖ２≒０ …（4F）

以上の式（３Ａ）（４Ａ）乃至（３Ｆ）（４Ｆ）の結果を一覧表としたものが図４である。この図に示すように、ＦＥＴ等の半導体素子をＨブリッジ接続した負荷駆動システムにおいても、正常時と異常時におけるＶ１、Ｖ２それぞれの数値の違いは明らかであり、なおかつ正常時と異常時の電圧差が大きいことにより誤検出の可能性を大きく低減することができ、異常時を明確に判断することができる。

加えて、負荷接続線が断線した状態での負荷側地絡あるいは端子側地絡、負荷側天絡あるいは端子側天絡、第１、第２の駆動手段の各アーム素子のオン故障時の全ての組合せにおいても上記と同様に正常でないことが判別できる。ここでは上記例示で結果導出は容易であるので、具体的な説明は省略する。

さらに、上述した全ての場合においてＶ１あるいはＶ２のうち、いずれか一方の電圧を監視するだけでも正常でないことを判別することができる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３を図にもとづいて説明する。図５は、実施の形態３の構成の一例を示す回路図である。実施の形態３の負荷駆動システム１はＦＥＴ等の半導体素子からなる上アーム素子２ａと同じくＦＥＴ等の半導体素子からなる下アーム素子２ｂとを直列接続した第１の駆動手段と、第１の駆動手段と同様に構成された上アーム素子２ｃと下アーム素子２ｄとを直列接続した第２の駆動手段と、第１の駆動手段と同様に構成された上アーム素子２ｅと下アーム素子２ｆとを直列接続した第３の駆動手段とをそれぞれバッテリ等の直流電源１０に並列接続すると共に、各駆動手段の上アーム素子と下アーム素子との接続点に多相結線負荷１１の各相端子および負荷状態異常検出手段４を接続している。

また、各駆動手段のうち、１つまたは全てではない複数の駆動手段の上アーム素子と並列に上位抵抗素子を接続し、上位抵抗素子が接続されていない駆動手段の下アーム素子と並列に下位抵抗素子を接続している。図５の例では第１および第２の駆動手段の上アーム素子２ａ、２ｃにそれぞれ上位抵抗素子３ａ、３ｂを並列接続し、第３の駆動手段の下アーム素子２ｆに下位抵抗素子３ｃを並列接続しており、各駆動手段の上アーム素子および下アーム素子２ａ乃至２ｆをオン／オフ制御することにより、多相結線負荷１１への給電あるいは遮断を行なうようにされている。

図５の負荷駆動システムにおける多相結線負荷１１は、三相交流回転機に代表されるようなＹ結線あるいはデルタ結線などが想定される。すなわち、負荷１１の各相端子間はゼロΩ（短絡）を含む低インピーダンスで結合されていることを意味し、特定の機器や結線方法に限定されるものではない。

図５の負荷駆動システムにおいても、例えば直流電源１０の電圧をＥ（Ｖ）とし、多相結線負荷１１の直流等価抵抗値をＲ１１（Ω）、第１〜第３の駆動手段の各アーム素子２ａ乃至２ｆのオフ時直流等価抵抗値をＲ２Ａ（Ω）乃至Ｒ２Ｆ（Ω）、抵抗素子３ａの抵抗値をＲ３Ａ（Ω）、抵抗素子３ｂの抵抗値をＲ３Ｂ（Ω）、抵抗素子３Ｃの抵抗値をＲ３Ｃ（Ω）とし、配線抵抗が無視できるほど十分に小さいと仮定する。

また、実施の形態１と同様の前提条件を設定すると、負荷端子電圧Ｖ１（Ｖ）、Ｖ２（Ｖ）、Ｖ３（Ｖ）はそれぞれ次に示す式（５Ａ）（６Ａ）（７Ａ）で表すことができる。
ただし、実施の形態３においては、説明を容易にするために、上述した前提条件に加えて、Ｒ３Ａ＝２×Ｒ３Ｃ、Ｒ３Ｂ＝２×Ｒ３Ｃの前提条件を付加する。

先ず、多相結線負荷１１あるいは負荷接続線のうち、抵抗素子３ａに接続されるラインの一部が分断され、抵抗素子３ｂおよび３ｃに接続されるラインが正常に接続されたままである断線形態の場合、Ｖ１（Ｖ）は電源電圧Ｅ（Ｖ）にほぼ等しくなり、Ｖ２（Ｖ）とＶ３（Ｖ）はほぼＲ３ＢとＲ３Ｃの比で分圧された電圧となる。

次に、多相結線負荷１１あるいは負荷接続線のうち、抵抗素子３ｂに接続されるラインの一部が分断され、抵抗素子３ａおよび３ｃに接続されるラインが正常に接続されたままである断線形態の場合、Ｖ２（Ｖ）はほぼ電源電圧Ｅ（Ｖ）に等しくなり、Ｖ１（Ｖ）とＶ３（Ｖ）はほぼＲ３ＡとＲ３Ｃの比で分圧された電圧となる。

また、多相結線負荷１１あるいは負荷接続線のうち、抵抗素子３ｃに接続されるラインの一部が分断され、抵抗素子３ａおよび３ｂに接続されるラインが正常に接続されたままである断線形態の場合、Ｖ３（Ｖ）はほぼ接地電圧（ここではゼロ（Ｖ）とする）に等しくなり、Ｖ１（Ｖ）とＶ２（Ｖ）はほぼ電源電圧Ｅ（Ｖ）となる。
Ｖ１≒Ｅ …（5D）
Ｖ２≒Ｅ …（6D）
Ｖ３≒０ …（7D）

さらに、多相結線負荷１１あるいは負荷接続線が地絡している場合、詳しくは多相結線負荷１１が正常に接続された状態で、多相結線負荷あるいは負荷接続線などの一部が接地電位となった場合、負荷端子電圧Ｖ１（Ｖ）、Ｖ２（Ｖ）、Ｖ３（Ｖ）はほぼ接地電圧となる。
Ｖ１≒０ …（5E）
Ｖ２≒０ …（6E）
Ｖ３≒０ …（7E）

さらにまた、多相結線負荷１１あるいは負荷接続線が天絡している場合、詳しくは多相結線負荷１１が正常に接続された状態で、多相結線負荷あるいは負荷接続線などの一部が電源電位となった場合、負荷端子電圧Ｖ１（Ｖ）、Ｖ２（Ｖ）、Ｖ３（Ｖ）はほぼ電源電圧となる。
Ｖ１≒Ｅ …（5F）
Ｖ２≒Ｅ …（6F）
Ｖ３≒Ｅ …（7F）

また、多相結線負荷１１が正常に接続された状態で第１、第２、第３の駆動手段の上アーム素子２ａ、２ｃ、２ｅの１つあるいは複数がオン故障している場合、負荷端子電圧Ｖ１（Ｖ）、Ｖ２（Ｖ）、Ｖ３（Ｖ）はほぼ電源電圧となる。
Ｖ１≒Ｅ …（5G）
Ｖ２≒Ｅ …（6G）
Ｖ３≒Ｅ …（7G）

さらに、多相結線負荷１１が正常に接続された状態で第１、第２、第３の駆動手段の下アーム素子２ｂ、２ｄ、２ｆの１つあるいは複数がオン故障している場合、負荷端子電圧Ｖ１（Ｖ）、Ｖ２（Ｖ）、Ｖ３（Ｖ）はほぼ接地電位となる。
Ｖ１≒０ …（5H）
Ｖ２≒０ …（6H）
Ｖ３≒０ …（7H）

以上の式（５Ａ）（６Ａ）（７Ａ）乃至（５Ｈ）（６Ｈ）（７Ｈ）の結果を一覧表としたものが図６である。この図に示すように、ＦＥＴ等の半導体素子を三相ブリッジ接続した負荷駆動システムにおいても、正常時と異常時の違いは明らかであり、明確に判別することができる。

加えて、負荷接続線が断線した状態での負荷側地絡あるいは端子側地絡、負荷側天絡あるいは端子側天絡、駆動手段のアーム素子のオン故障の全ての組合せにおいても上記と同様に正常でないことが判別できる。ここでは上記例示で結果導出は容易であるので、具体的な説明は省略する。

さらに、上述した全ての場合においてＶ１乃至Ｖ３のうち、いずれか１つの電圧を監視するだけでも正常でないことを判別することができる。

ところで、上述した各実施の形態において、負荷に流れる電流値を計測する目的で電気接続配線上に１つあるいは複数のシャント抵抗が配設され、電源の正負両極側から負荷駆動システムを見た時にシャント抵抗を含む直列回路を形成する場合がある。いずれの実施の形態においても直流電源の負極電位（接地電位）を基準に負荷端子電圧Ｖ１（Ｖ）あるいはＶ２（Ｖ）を計測した場合は、上アーム素子と並列接続された抵抗素子および下アーム素子と並列接続された抵抗素子とシャント抵抗とが直列回路を形成していれば、シャント抵抗値が電圧分圧比に影響する恐れがあると考えられる。

しかしながら、アーム素子の直流等価抵抗値は一般的なスイッチング素子、例えばＭＯＳＦＥＴでは数十ＭΩ以上であり、負荷１１の直流等価抵抗値は数Ω以下であり、選定されるであろう抵抗素子３ａ乃至３ｃの抵抗値は数十ｋΩ〜数百ｋΩとなることが想定されるため、一般的なシャント抵抗（数Ω以下）であれば、シャント抵抗値を無視することに何ら問題はなく、上述した結果は不変である。

なお、実施の形態２において、第２の駆動手段の上アーム素子２ｃと抵抗素子３ａとを並列接続した場合には、第１の駆動手段の下アーム素子２ｂに抵抗素子３ｂを並列接続することになる。この場合においても上述した実施の形態２と同様に正常でないことが判別可能である。ここでは上記例示で結果導出は容易であるので、具体的な説明は省略する。

また、実施の形態３において、図７に示すように、第１の駆動手段の上アーム素子２ａと並列に抵抗素子３ａを接続し、第２、第３の駆動手段の下アーム素子２ｄおよび２ｆにそれぞれ抵抗素子３ｂ、３ｃを並列接続してもよい。この場合には、Ｒ３Ｂ＝２×Ｒ３Ａ、Ｒ３Ｃ＝２×Ｒ３Ａと前提条件を変更することにより、正常時の負荷端子電圧は次の通りとなる。

異常時の発生電圧の説明は省略するが、上述の説明と同様の演算により図８に示す通りとなり、正常でないことを容易に判別することが可能である。

この発明の実施の形態１の構成の一例を示す回路図である。実施の形態１における正常時と異常時の検出電圧の一例を示す図である。この発明の実施の形態２の構成の一例を示す回路図である。実施の形態２における正常時と異常時の検出電圧の一例を示す図である。この発明の実施の形態３の構成の一例を示す回路図である。実施の形態３における正常時と異常時の検出電圧の一例を示す図である。この発明の実施の形態３における他の実施例の構成を示す回路図である。図７の実施例における正常時と異常時の検出電圧の一例を示す図である。

符号の説明

１負荷駆動システム、２ａ〜２ｆアーム素子、３ａ〜３ｃ抵抗素子、
４負荷状態異常検出手段、１０直流電源、１１負荷。

Claims

直流電源の正極と負荷の一端との間に接続された上アーム駆動手段および上記直流電源の負極と上記負荷の他端との間に接続された下アーム駆動手段を有し、上記各駆動手段をオンオフ制御することにより上記負荷に供給する電圧または電流を制御する負荷駆動システムにおいて、上記上アーム駆動手段および下アーム駆動手段にそれぞれ並列接続された抵抗素子と、上記負荷端子のいずれか一方または両方の端子電圧を監視することにより、上記負荷または負荷への配線を含む負荷駆動システムの異常を検出する負荷状態異常検出手段とを備えた負荷駆動システムの故障検出装置。
半導体素子からなる上アーム素子と下アーム素子とを直列接続した第１の駆動手段と、半導体素子からなる上アーム素子と下アーム素子とを直列接続した第２の駆動手段とを直流電源に並列接続すると共に、第１の駆動手段の上アーム素子と下アーム素子との接続点および第２の駆動手段の上アーム素子と下アーム素子との接続点間に負荷を接続し、上記各半導体素子をオンオフ制御することにより上記負荷に供給する電圧または電流を制御する負荷駆動システムにおいて、第１の駆動手段の上アーム素子および第２の駆動手段の下アーム素子にそれぞれ並列接続された抵抗素子と、上記負荷端子のいずれか一方または両方の端子電圧を監視することにより、上記負荷または負荷への配線を含む負荷駆動システムの異常を検出する負荷状態異常検出手段とを備えた負荷駆動システムの故障検出装置。
半導体素子からなる上アーム素子と下アーム素子とを直列接続した３つ以上の駆動手段をそれぞれ直流電源に並列接続すると共に、各駆動手段の上アーム素子と下アーム素子との接続点に多相結線負荷の各相端子をそれぞれ接続し、上記各半導体素子をオンオフ制御することにより上記多相結線負荷に供給する電圧または電流を制御する負荷駆動システムにおいて、上記各駆動手段のうち１つまたは全てではない複数の駆動手段の上アーム素子に並列接続された上位抵抗素子と、上記上位抵抗素子が接続されていない駆動手段の下アーム素子に並列接続された下位抵抗素子と、上記多相結線負荷のいずれか１つまたは複数の相の端子電圧を監視することにより、上記多相結線負荷または多相結線負荷への配線を含む負荷駆動システムの異常を検出する負荷状態異常検出手段とを備えた負荷駆動システムの故障検出装置。
上記駆動手段の上アーム素子および下アーム素子に並列接続された抵抗素子の抵抗値は、上記駆動手段のオフ時における直流等価抵抗値よりも十分に小さく、かつ負荷または多相結線負荷の端子間直流等価抵抗値よりも十分に大きな値とされていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の負荷駆動システムの故障検出装置。
上記駆動手段が全てオフ状態における上記負荷または多相結線負荷の端子電圧を利用して故障の有無を判断するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の負荷駆動システムの故障検出装置。