JP2016019417A

JP2016019417A - モータ駆動装置

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Publication number: JP2016019417A
Application number: JP2014142399A
Authority: JP
Inventors: 隆之細田; Takayuki Hosoda
Original assignee: Finetune Kk
Current assignee: Finetune Kk
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2016-02-01
Anticipated expiration: 2034-07-10
Also published as: JP5979649B2

Abstract

【課題】信頼性の高いフィードバック経路を備えたモータ駆動装置を提供する。【解決手段】モータ駆動装置は、モータ制御信号を生成し誤り訂正符号に符号化する制御部と、符号化された制御信号を送信する出力部と、アナログ電圧入力端子に入力される電圧を測定するアナログ電圧計測部と、を有するマイクロコントローラと、符号化された制御信号を受け取って復号するとともに誤りを検出する伝送誤り検出回路と、温度に応じた抵抗値の変化を示し一端がアナログ入力端子に接続される測温抵抗体と、誤りの検出をマイクロコントローラに伝達するための電圧をアナログ電圧入力端子に生じさせるモニタ信号生成回路と、復号された制御信号に従ってモータを駆動するモータドライバとを有するドライバインタフェースと、測温抵抗体に電流を流し、アナログ電圧入力端子に測温抵抗体の抵抗値に応じた電圧を生じさせる電流供給手段と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、モータ駆動装置及びそのインタフェースに関する。

モータの動作を制御するための制御信号を、マイコン、ＣＰＵ等の制御装置側からモータドライバに供給してモータの回転方向の制御や制動・停止の制御を行うモータ駆動装置が開示されている（例えば特許文献１を参照）。このようなモータ駆動装置において、制御信号を誤り訂正符号により符号化して送信し、モータ近傍の駆動回路にて受信した符号化された制御信号を復号することによって、制御信号を伝送する配線の断線、短絡等による異常を検出することができる。

このような誤り訂正符号を用いたインタフェースでは、送信した制御信号に生じた誤りを検出し訂正することすることができる。また、誤りを検出したときにはランプの点灯やサイレンの鳴動等によって異常を報知するよう構成することもできる。

特開２０１０−１９３４３１号公報

しかしながら、上述のようなインタフェースでは、受信した制御信号に誤りが含まれていたことを制御装置側にフィードバックするには、別途フィードバック用の送受信回路や配線を設ける必要があるが、このようなフィードバック経路に制御信号の伝送経路と同等以上の信頼性を持たせることは困難であった。

本発明の目的は、高い信頼性を持つフィードバック経路を備えたモータ駆動装置及びそのインタフェースを提供することである。

上記の課題を解決すべく、本発明のモータ駆動装置は、モータを駆動するための制御信号を生成し、生成した当該制御信号を誤り訂正符号に符号化する制御部と、符号化された制御信号を送信する符号化出力部と、アナログ電圧入力端子に入力されるモニタ信号のアナログ電圧値を測定するアナログ電圧計測部と、を有するマイクロコントローラと、符号化出力部から出力される符号化された制御信号を受け取り、制御信号を復号するとともに、符号化された制御信号に含まれる誤りを検出する伝送誤り検出回路と、測温箇所の温度に応じた抵抗値の変化を示し、一端がアナログ入力端子に接続される測温抵抗体と、伝送誤り検出回路が誤りを検出した場合に、誤りの検出をマイクロコントローラに伝達するための電圧をアナログ電圧入力端子に接続されたノードに生じさせるモニタ信号生成回路と、伝送誤り検出回路にて復号された制御信号に従ってモータを駆動するモータドライバとを有するドライバインタフェースと、測温抵抗体に電流を流し、アナログ電圧入力端子に於いて測温抵抗体の抵抗値に応じた電圧を生じさせる電流供給手段と、を備える。

本発明では、アナログ電圧計測部は、測定可能な電圧範囲の中に、測温箇所の温度が正常な温度範囲であることを示す正常温度電圧範囲と、測温箇所の温度が正常な温度範囲を下回っていること又は上回っていること示す温度異常警告電圧範囲と、アナログ入力端子に接続された配線の短絡故障又は開放故障を示す配線故障電圧範囲とを有し、モニタ信号生成回路は、正常温度電圧範囲、温度異常警告電圧範囲、及び配線故障電圧範囲のいずれにも含まれない誤り検出電圧範囲の電圧をアナログ電圧入力端子に印加することにより誤りの検出をマイクロコントローラに伝達するとよい。

本発明では、伝送誤り検出回路は、符号化された制御信号に含まれる誤りを検出した場合に、予め定められた安全な動作を行うための制御信号をモータドライバに出力するとよい。

本発明では、ドライバインタフェースは、符号化された制御信号に含まれる誤りを伝送誤り検出回路が検出した場合に報知をする報知部をさらに有し、アナログ電圧計測部が温度異常警告電圧範囲及び／又は配線故障電圧範囲の電圧値を測定した場合に、制御部は、符号化出力部に所定の誤りを含んだ制御信号を発生させるとよい。

本発明では、伝送誤り検出回路が誤りを検出していない場合に、測温抵抗体と所定の抵抗値の第１固定抵抗素子とで第１定電位と第２定電位との間の電圧を分圧して得た電圧をアナログ電圧入力端子に印加するとよい。この場合、モニタ信号生成回路は、第２固定抵抗素子と、伝送誤り検出回路が誤りを検出した場合に、接続状態となって第２固定抵抗素子を測温抵抗体と並列に接続するアナログスイッチとを有し、伝送誤り検出回路が誤りを検出した場合に、第１定電位と第２定電位との間の電圧を、第１固定抵抗と、測温抵抗と第２固定抵抗素子とによる並列合成抵抗とで分圧することにより、誤り検出電圧範囲の電圧をアナログ電圧入力端子に印加するとよい。あるいは、モニタ信号生成回路は、第２固定抵抗素子と、伝送誤り検出回路が誤りを検出した場合に、開放状態となって第２固定抵抗素子を測温抵抗体と直列に接続するアナログスイッチとを有し、伝送誤り検出回路が誤りを検出した場合に、第１定電位と第２定電位との間の電圧を、第１固定抵抗と、測温抵抗と第２固定抵抗素子とによる直列合成抵抗とで分圧することにより、誤り検出電圧範囲の電圧をアナログ電圧入力端子に印加してもよい。

第１実施形態に係るモータ駆動装置１の構成を駆動対象のモータＭとともに示すブロック図である。マイクロコントローラ１００の構成を示すブロック図である。ドライバインタフェース１２０の構成を示すブロック図である。測温抵抗体１２５及びモニタ信号生成回路１２６を用いた回路構成を、マイクロコントローラ１００のアナログ値入力端子１０５及び基準電圧出力端子１０７とともに示す回路図である。サーミスタＲＴ１の抵抗値の温度変化を示すグラフと、抵抗値の範囲（及びこれ対応するモニタ信号の電圧値Ｖｍｏｎの範囲）に対応するドライバインタフェース１２０のステータスを表わす図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係るモータ駆動装置１の構成を駆動対象のモータＭとともに示すブロック図である。本実施形態にかかるモータ駆動装置１は、物理的に離れた位置に配置されるマイクロコントローラ１００及びドライバインタフェース１２０を備える。マイクロコントローラ１００とドライバインタフェース１２０とは、信号ケーブル１４０、及び必要に応じてケーブルドライバ１６０を介して接続される。ドライバインタフェース１２０は、マイクロコントローラ１００から送信される制御信号に従ってモータＭを駆動する。

図２は、マイクロコントローラ１００の構成を示すブロック図である。マイクロコントローラ１００は、制御部１０２と、記憶部１０３と、デジタル入出力部１０４と、アナログ値入力端子１０５と、ＡＤ（Analog to Digital）変換器１０６と、基準電圧出力端子１０７とを備える。制御部１０２は、演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）コアであり、記憶部１０３に格納された制御プログラムに従って各種の処理を実行する。制御部１０２が実行する処理の具体例について、以下で説明する。
また、

制御部１０２は、モータＭを駆動するための制御信号を生成する。本実施形態では、モータＭの制御として、表１の真理値表に示したように、「停止」、「正転」、「逆転」、及び「制動」の４つの状態を２ビットの制御信号にて表す。いずれの制御状態とするかは、外部からの指示入力やドライバインタフェース１２０からフィードバックされる情報に基づいて制御部１０２が決定する。

制御部１０２は、生成した制御信号を誤り訂正符号に符号化する処理を行う。本実施形態において、制御部１０２は、２ビットの制御信号を、以下で説明する（５，２）誤り訂正符号に符号化して、５ビットの信号となる。

本実施形態で用いる（５，２）誤り訂正符号は、２ビットの二元データ（Ｄ１，Ｄ０）に対して二元誤り訂正符号（Ｃ４,Ｃ３,Ｃ２,Ｃ１,Ｃ０）を次式
（Ｃ４，Ｃ３，Ｃ２，Ｃ１，Ｃ０）＝（Ｄ１，Ｄ０，！Ｄ１，Ｄ１＄Ｄ０，！Ｄ０）;
により生成する。但し、式中の記号は次のように定義する。
( )：同順の論理グループ
[ ]：論理ベクトル
! ：否定（ＮＯＴ）
&：論理積（ＡＮＤ）
#：論理和（ＯＲ）
$：排他的論理和（ＸＯＲ）
==：等価（ＥＱ）
->：左辺の論理ベクトル入力に対する右辺の論理ベクトル出力
;：式の終わり

従って、誤り訂正符号化の真理値表は次のようになる。

上記表２の符号に対してシンドロームを次式により生成する。
（Ｓ２,Ｓ１,Ｓ０）＝（！Ｃ２＄Ｃ４,Ｃ１＄Ｃ３＄Ｃ４,！Ｃ０＄Ｃ３）；

（５，２）誤り訂正符号では何れかの１ビットが誤った場合には、誤りの位置により
シンドロームが一意に定まり、誤り位置によりシンドロームの値はＳ＝（Ｓ２,Ｓ１,Ｓ０）として、表３のようになる。

また、表４に示したように、符号が全ビット'１'になった場合にはシンドロームＳ＝＝７となり、符号が全ビット'０'になった場合にはシンドロームＳ＝＝５となって、単一誤りとは区別して検知することができる。

信号ケーブル１４０が外れているときに全ビット'０'になるように、ドライバインタフェース１２０のケーブル接続端の回路を構成しておく（例えば各信号線をプルダウン抵抗により論理値'０'を表わす電位に接続する）ことで、シンドロームＳ＝＝５により信号ケーブル１４０が外れていることを検出することができる。また、制御部１０２は、ドライバインタフェース１２０で測定する測温箇所の温度に異常がある場合に、通常のモータ制御時に用いる符号（表２の二元誤り訂正符号）に代えて、符号の全ビット'１'としてデジタル入出力部１０４から出力させる。この符号の全ビット'１'としたときの動作については後述する。

（５，２）誤り訂正符号による誤り訂正処理の計算結果の例を以下に示す。
[C0,C1,C2,C3,C4] -> [S2, S1, S0, ERROR, _ALL0, _ALL1, Y1, Y0]
誤り無し
[ 1, 0, 1, 0, 0] -> [ 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0]; D==0, S==0
[ 0, 1, 1, 1, 0] -> [ 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1]; D==1, S==0
[ 1, 1, 0, 0, 1] -> [ 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0]; D==2, S==0
[ 0, 0, 0, 1, 1] -> [ 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1]; D==3, S==0
誤り位置C0
[ 0, 0, 1, 0, 0] -> [ 0, 0, 1, 1, 1, 1, 0, 0]; E0, S==1
[ 1, 1, 1, 1, 0] -> [ 0, 0, 1, 1, 1, 1, 0, 1]; E0, S==1
[ 0, 1, 0, 0, 1] -> [ 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0]; E0, S==1
[ 1, 0, 0, 1, 1] -> [ 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1]; E0, S==1
誤り位置C1
[ 1, 1, 1, 0, 0] -> [ 0, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0]; E1, S==2
[ 0, 0, 1, 1, 0] -> [ 0, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 1]; E1, S==2
[ 1, 0, 0, 0, 1] -> [ 0, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 0]; E1, S==2
[ 0, 1, 0, 1, 1] -> [ 0, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 1]; E1, S==2
誤り位置C2
[ 1, 0, 0, 0, 0] -> [ 1, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0]; E2, S==4
[ 0, 1, 0, 1, 0] -> [ 1, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1]; E2, S==4
[ 1, 1, 1, 0, 1] -> [ 1, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 0]; E2, S==4
[ 0, 0, 1, 1, 1] -> [ 1, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1]; E2, S==4
誤り位置C3
[ 1, 0, 1, 1, 0] -> [ 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0]; E3, S==3
[ 0, 1, 1, 0, 0] -> [ 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1]; E3, S==3
[ 1, 1, 0, 1, 1] -> [ 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0]; E3, S==3
[ 0, 0, 0, 0, 1] -> [ 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]; E3, S==3
誤り位置C4
[ 1, 0, 1, 0, 1] -> [ 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0]; E4, S==6
[ 0, 1, 1, 1, 1] -> [ 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 1]; E4, S==6
[ 1, 1, 0, 0, 0] -> [ 1, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 0]; E4, S==6
[ 0, 0, 0, 1, 0] -> [ 1, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 1]; E4, S==6
全ビット '0'
[ 0, 0, 0, 0, 0] -> [ 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 0]; ALL0, S==5
全ビット '1'
[ 1, 1, 1, 1, 1] -> [ 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 1]; ALL1, S==7

以上で説明した（５，２）誤り訂正符号を用いることにより、制御符号の検出、１ビットの誤り訂正、信号ケーブル１４０外れ、及び温度異常の伝達が可能となる。また、マイクロコントローラ１００の内部で制御部１０２が符号化の処理を行うことにより、デジタル入出力部１０４の出力端での故障を誤りとして検知することが可能となる。

デジタル入出力部１０４は、５ビットのパラレル入出力回路であり、制御部１０２により符号化された制御信号をマイクロコントローラ１００の外部に出力するよう設定される。デジタル入出力部１０４が出力した信号は、ケーブルドライバ１６０により駆動能力を増強されたうえで信号ケーブル１４０を介してドライバインタフェース１２０に伝送される。

アナログ値入力端子１０５には、ドライバインタフェース１２０から温度異常等の情報を示すモニタ信号が印加される。ＡＤ変換器１０６は、本発明のアナログ電圧計測部に相当し、モニタ信号のアナログ電圧値をデジタルデータに変換して取得する。制御部１０２は、ＡＤ変換器１０６が取得したアナログ電圧値に基づいて、ドライバインタフェース１２０の温度異常やドライバインタフェース１２０が受信した信号における誤りの有無を判断する。基準電圧出力端子１０７は、ＡＤ変換器１０６の入力電圧範囲の上限電圧に等しいアナログ基準電圧Ｖｒｅｆを出力する。基準電圧出力端子１０７は、後述するように固定抵抗Ｒ１を介してアナログ値入力端子１０５と接続される。アナログ基準電圧Ｖｒｅｆは温度測定の際に用いられる。

図３は、ドライバインタフェース１２０の構成を示すブロック図である。ドライバインタフェース１２０は、保護フィルタ１２１、デジタルデグリッチ１２２、伝送誤り検出回路１２３、モータドライバ１２４、測温抵抗体１２５、モニタ信号生成回路１２６、及び警告灯１２７を備える。マイクロコントローラ１００から信号ケーブル１４０を介してドライバインタフェース１２０に伝送された符号化された制御信号は、保護フィルタ１２１、デジタルデグリッチ１２２を経て伝送誤り検出回路１２３に入力される。

保護フィルタ１２１は、予期せぬ過電圧や過電流から内部回路を保護する。また、デジタルデグリッチ１２２は、受信した信号に含まれる細いパルス状のノイズ（グリッチ）を取り除く回路である。

伝送誤り検出回路１２３は、誤りの訂正及び制御信号の復号を行う。すなわち、伝送誤り検出回路１２３上述の（５，２）誤り訂正符号に従って、シンドローム値Ｓを求め、シンドローム値Ｓがゼロであれば、誤りがないものとして、復号された制御信号を出力する。また、シンドローム値Ｓがゼロでない場合には、伝送誤り検出回路１２３は、予め決められた安全動作（例えば、所定時間の制動を経て停止をする動作）を行うための制御信号を発生し、モータＭを安全に停止させる。また、シンドローム値Ｓがゼロでない場合には、伝送誤り検出回路１２３は、誤りの発生を示すアラート信号をローレベルからハイレベルへと遷移させる。

モータドライバ１２４は、伝送誤り検出回路１２３が出力する制御信号に基づいて、駆動信号を発生してモータＭを駆動する。

測温抵抗体１２５は、温度に応じて抵抗値が変化する素子であり、例えばサーミスタが用いられる。本実施形態では、測温抵抗体１２５として温度の上昇に対して抵抗値が減少するＮＴＣサーミスタＲＴ１（以下、単にサーミスタＲＴ１という）、より具体的には２５℃における抵抗値が１０ｋΩであり、正常温度範囲である−２０℃から１００℃において、−２０℃のときに６０ｋΩ、１００℃のときに１ｋΩのものを用いるものとする。サーミスタＲＴ１は、測温箇所（例えばモータＭに接する位置）に配置される。

モニタ信号生成回路１２６は、伝送誤り検出回路１２３が算出したシンドローム値Ｓがゼロでない場合に、エラーを示すアナログ電圧を発生してマイクロコントローラ１００のアナログ値入力端子１０５に印加するための回路である。モニタ信号生成回路１２６は、３９０Ωの固定抵抗Ｒ２とアナログスイッチＳＷとを直列接続して構成される。サージからの保護を目的に、アナログスイッチＳＷと並列にバリスタ、ツェナーダイオード等の保護素子を設けることが好ましい。アナログスイッチＳＷは、伝送誤り検出回路１２３が発するアラート信号により制御され、アラート信号がハイレベルの時に接続状態となり、ローレベルの時に開放状態となる。

図４は、測温抵抗体１２５及びモニタ信号生成回路１２６を用いた回路構成を、マイクロコントローラ１００のアナログ値入力端子１０５及び基準電圧出力端子１０７とともに示している。測温抵抗体１２５の一端は、信号ケーブル１４０を介してアナログ値入力端子１０５に接続され、他端は接地電位ＧＮＤに接続される。このアナログ値入力端子１０５に入力される信号をモニタ信号という。また、測温抵抗体１２５と並列に、モニタ信号生成回路１２６が接続される。具体的には、測温抵抗体１２５の一端に固定抵抗Ｒ２側の端部が接続され、接地電位ＧＮＤにアナログスイッチＳＷ側の端部が接続される。また、アナログ値入力端子１０５と基準電圧出力端子１０７との間に１０ｋΩの固定抵抗Ｒ１が接続される。

上述のような図４の回路により、アナログスイッチＳＷが開放状態（すなわち伝送誤り検出回路１２３が誤りを検出していない状態）のときには、基準電圧Ｖｒｅｆと接地電位との間の電圧を、固定抵抗Ｒ１とサーミスタＲＴ１とで分圧した電圧がアナログ値入力端子１０５に入力される。また、アナログスイッチＳＷが接続状態（すなわち伝送誤り検出回路１２３が誤りを検出している状態）のときには、基準電圧Ｖｒｅｆと接地電位との間の電圧を、固定抵抗Ｒ１と、サーミスタＲＴ１と固定抵抗Ｒ２との並列合成抵抗とで分圧した電圧がアナログ値入力端子１０５に入力される。

図５は、サーミスタＲＴ１の抵抗値の温度変化を示すグラフと、抵抗値の範囲（及びこれ対応するモニタ信号の電圧値Ｖｍｏｎの範囲）に対応するドライバインタフェース１２０のステータスを表わしている。

伝送誤りがなく、測温箇所の温度が正常範囲（具体的には、−２０℃から１００℃の範囲）である場合、サーミスタＲＴ１の抵抗値は６０ｋΩから１ｋΩの範囲となり、アナログ値入力端子１０５には０．８５７×Ｖｒｅｆから０．０９１×Ｖｒｅｆの範囲の電圧が入力される。この範囲が正常温度電圧範囲となる。また、サーミスタＲＴ１の抵抗値が６０ｋΩから２５０ｋΩの範囲は、測温箇所の温度が正常温度範囲を下回っていることを示す抵抗値であり、この抵抗値でアナログ値入力端子１０５に入力される０．８５７×Ｖｒｅｆから０．９６２×Ｖｒｅｆの電圧範囲は低温警告電圧範囲となる。また、サーミスタＲＴ１の抵抗値が１ｋΩから３９０Ωの範囲は、測温箇所の温度が正常温度範囲を上回っていることを示す抵抗値であり、この抵抗値でアナログ値入力端子１０５に入力される０．０９１×Ｖｒｅｆから０．０３８×Ｖｒｅｆの電圧範囲は高温警告電圧範囲となる。なお、上述の低温警告電圧範囲及び高温警告電圧範囲は、本発明の温度異常警告電圧範囲に対応する。

一方、サーミスタＲＴ１の抵抗値が２５０ｋΩよりも大きい場合は、アナログ値入力端子１０５に入力される電圧値Ｖｍｏｎは０．９６２×ＶｒｅｆからＶｒｅｆとなる。このような抵抗値は、測温箇所の温度が極めて低温であることを示しているが、実際には測温箇所がこのような極低温となっているのではなく、アナログ値入力端子１０５からサーミスタＲＴ１までの配線が断線（例えば信号ケーブル１４０の接続不良）することにより、アナログ値入力端子１０５の電位が固定抵抗Ｒ１を介して基準電圧Ｖｒｅｆに吊り上げられていることによる。したがって、０．９６２×ＶｒｅｆからＶｒｅｆの電圧範囲は、アナログ値入力端子１０５からサーミスタＲＴ１までの配線の断線やＲＴ１の開放モード故障による開放不良を示す開放不良電圧範囲とされる。

また、サーミスタＲＴ１の抵抗値が２００Ωよりも小さい場合は、アナログ値入力端子１０５に入力される電圧値Ｖｍｏｎは０Ｖ（接地電位）から０．０２０×Ｖｒｅｆとなる。このような抵抗値は、測温箇所の温度が極めて高温であることを示しているが、実際には測温箇所がこのような極高温となっているのではなく、配線やサーミスタＲＴ１の短絡故障等により、アナログ値入力端子１０５の電位が接地電位となっていることによる。したがって、０．０２０×Ｖｒｅｆの電圧範囲は、アナログ値入力端子１０５のノードが接地電位に短絡された短絡モードの不良を示す短絡不良電圧範囲とされる。上述の開放不良電圧範囲及び短絡不良電圧範囲は、本発明の配線故障電圧範囲に対応する。

アナログ値入力端子１０５に入力されるモニタ信号の電圧値Ｖｍｏｎは、通常時は決められた温度範囲に対して対応する値の範囲であるが、ケーブルの断線や短絡によってそれに相当する基準電圧Ｖｒｅｆ近傍や接地電位近傍の異常値になるので、モニタ信号の電圧値からこれらの異常を検知できる。

すなわち伝送誤り検出回路１２３が誤りを検出している状態のときには、アナログスイッチＳＷが接続状態となり、基準電圧Ｖｒｅｆと接地電位との間の電圧を、固定抵抗Ｒ１と、サーミスタＲＴ１と固定抵抗Ｒ２との並列合成抵抗とで分圧した電圧がアナログ値入力端子１０５に入力される。測温箇所の温度が正常温度範囲の場合、サーミスタＲＴ１と固定抵抗Ｒ２との並列合成抵抗は、２８０Ωから３９０Ωとなる。この抵抗値の範囲の場合、アナログ値入力端子１０５に入力される電圧の範囲は、０．０２７×Ｖｒｅｆから０．０３８×Ｖｒｅｆまでとなる。そこで、短絡不良電圧範囲の上限である０．０２０×Ｖｒｅｆから高温警告電圧範囲の下限である０．０３８×Ｖｒｅｆまでの電圧範囲は、伝送誤り検出回路１２３が誤りを検出したことを示す誤り検出電圧範囲とされる。

このように、伝送誤り検出回路１２３が誤りを検出したときに、モニタ信号の電圧値Ｖｍｏｎが、サーミスタＲＴ１の抵抗値によらず強制的に誤り検出電圧範囲となるので、誤りの発生をマイクロコントローラ１００に伝達することができる。アナログスイッチＳＷが接続状態になると、モニタ信号を伝送する配線のノードと接地電位との間の抵抗値は低くなるので、外来雑音の誘導による誤動作が生じにくく好ましい。

本実施形態では、伝送誤りのフィードバックに故障率の低いパッシブ部品である測温抵抗体と配線と、機械的な接点を持たず信頼性の高いアナログスイッチを用いているので、高い信頼性でフィードバックすることができる。

警告灯１２７は、本発明の報知部に相当し、伝送誤り検出回路１２３が伝送誤りを検出したときに点灯して伝送誤りの発生を周囲に報知する。例えば、警告灯１２７はアラート信号のノードにアノード側が接続されカソードが接地されたＬＥＤ（発光ダイオード）ランプにより構成され、アラート信号がハイレベルになると点灯するように構成するとよい。

以上のように構成されるモータ駆動装置１によりモータＭを駆動しているときに、伝送誤りや温度異常が発生した時の動作について、以下で説明する。

何ら異常がない状態では、マイクロコントローラ１００からドライバインタフェース１２０に符号化された制御信号が送られ、ドライバインタフェース１２０の伝送誤り検出回路１２３にて制御信号を復号し、復号された制御信号をモータドライバ１２４に与え、モータドライバ１２４によってモータＭを駆動している。このとき、測温抵抗体１２５は測温箇所の温度に応じて自らの抵抗値を変化させ、モニタ信号の電圧値を変化させるがその電圧値は正常温度電圧範囲内にとどまる。

伝送誤りが発生した時には、伝送誤り検出回路１２３が誤りを検出し、アラート信号をハイレベルに遷移させると共に、安全動作を行うための制御信号を発生する。アラート信号がハイレベルになることで警告灯１２７が点灯する。また、モータドライバ１２４が安全動作の制御信号に従ってモータＭを安全に停止させる。また、アラート信号がハイレベルになったことに応じて、アナログスイッチＳＷが接続状態となり、モニタ信号は誤り検出電圧範囲内の電圧値となる。このモニタ信号の電圧値をＡＤ変換器１０６がデジタルデータに変換して、制御部１０２に出力する。制御部１０２は、受け取ったデジタルデータに基づいて、伝送誤りの発生を検知する。制御部１０２は、伝送誤りの発生を検知したことに伴い、記憶部１０３に格納された制御プログラムに従って必要な処理を実行する。

また、測温箇所の温度が正常温度範囲から外れると、モニタ信号の電圧値は低温警告電圧範囲または高温警告電圧範囲に入る。このモニタ信号の電圧値をＡＤ変換器１０６がデジタルデータに変換して、制御部１０２に出力する。制御部１０２は、受け取ったデジタルデータに基づいて、低温又は高温の温度異常を検出する。制御部１０２は温度異常を検出すると、デジタル入出力部１０４から、出力する符号の全ビットを'１'とするよう制御する。また、制御部１０２は、温度異常を検知したことに伴い、記憶部１０３に格納された制御プログラムに従って必要な処理を実行する。

全ビット'１'の符号を受け取ったドライバインタフェース１２０では、伝送誤り検出回路１２３がシンドローム値Ｓ＝７の誤りを検出するので、上述した伝送誤りが発生した時と同様の動作をする。すなわち、伝送誤り検出回路１２３は、アラート信号をハイレベルに遷移させると共に、安全動作を行うための制御信号を発生する。アラート信号がハイレベルになることで警告灯１２７が点灯する。また、モータドライバ１２４が安全動作の制御信号に従ってモータＭを安全に停止させる。また、アラート信号がハイレベルになったことに応じて、アナログスイッチＳＷが接続状態となり、モニタ信号は誤り検出電圧範囲内の電圧値となる。

以上のような構成により、仮にモータＭを運転している最中に、信号ケーブルの断線や短絡、酸化や硫化による接続コネクタの接触不良等が発生して、モータ制御が順転から逆転に急に変わったとするとモータＭの破壊や焼損、モータＭで動かされているものの破壊や飛散を招くといった事態が起こり得る。本実施形態では誤り訂正符号による制御信号の冗長化に加え、温度異常や伝送誤りのモニタリングを行うことで、広範囲の異常に対処することができる安全なシステムを構成することができる。

〔実施形態の変形〕
本発明は、上記の第１実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。

例えば、上記第１実施形態では、所定の基準電圧（Ｖｒｅｆ）を固定抵抗Ｒ１と測温抵抗体１２５とで分圧することにより、測温抵抗体１２５の抵抗値に応じたアナログ電圧を生じさせたが、測温抵抗体１２５の抵抗値をアナログ電圧値に変換する方法はこれに限られない。例えば、測温抵抗体１２５に所定の定電流を流すことにより、測温抵抗体１２５の抵抗値に応じたアナログ電圧を発生させるようにしてもよい。

また、測温抵抗体１２５は温度変化に対して電気抵抗の変化の大きい抵抗体であればＮＴＣサーミスタに限られず、例えばＰＴＣサーミスタを用いてもよい。また、誤り訂正符号として（５，２）誤り訂正符号以外の符号を用いても構わない。

また、報知部として警告灯１２７を備えたが、警告灯に代えて、または警告灯に加えて、サイレンやブザー等の警報音を鳴らす警報機を備えてもよい。

以上で説明した通り、本発明はモータを駆動するモータ駆動装置に好適に適用することができる。

１モータ駆動装置１
１００マイクロコントローラ
１０２制御部
１０３記憶部
１０４デジタル入出力部
１０５アナログ値入力端子
１０６ＡＤ変換器
１０７基準電圧出力端子１０７
１２０ドライバインタフェース
１２１保護フィルタ
１２２デジタルデグリッチ
１２３伝送誤り検出回路
１２４モータドライバ
１２５測温抵抗体
１２６モニタ信号生成回路
１２７警告灯
１４０信号ケーブル
１６０ケーブルドライバ
ＲＴ１サーミスタ
Ｒ１、Ｒ２固定抵抗
Ｍモータ

Claims

モータを駆動するモータ駆動装置であって、
モータを駆動するための制御信号を生成し、生成した当該制御信号を誤り訂正符号に符号化する制御部と、
符号化された制御信号を送信する符号化出力部と、
アナログ電圧入力端子に入力されるモニタ信号のアナログ電圧値を測定するアナログ電圧計測部と、
を有するマイクロコントローラと、
符号化出力部から出力される符号化された制御信号を受け取り、制御信号を復号するとともに、符号化された制御信号に含まれる誤りを検出する伝送誤り検出回路と、
測温箇所の温度に応じた抵抗値の変化を示し、一端が前記アナログ入力端子に接続される測温抵抗体と、
前記伝送誤り検出回路が誤りを検出した場合に、誤りの検出を前記マイクロコントローラに伝達するための電圧を前記アナログ電圧入力端子に接続されたノードに生じさせるモニタ信号生成回路と、
前記伝送誤り検出回路にて復号された制御信号に従ってモータを駆動するモータドライバと
を有するドライバインタフェースと、
前記測温抵抗体に電流を流し、前記アナログ電圧入力端子に於いて前記測温抵抗体の抵抗値に応じた電圧を生じさせる電流供給手段と、
を備えるモータ駆動装置。
前記アナログ電圧計測部は、測定可能な電圧範囲の中に、
前記測温箇所の温度が正常な温度範囲であることを示す正常温度電圧範囲と、
前記測温箇所の温度が正常な温度範囲を下回っていること又は上回っていること示す温度異常警告電圧範囲と、
前記アナログ入力端子に接続された配線の短絡故障又は開放故障を示す配線故障電圧範囲とを有し、
前記モニタ信号生成回路は、前記正常温度電圧範囲、前記温度異常警告電圧範囲、及び配線故障電圧範囲のいずれにも含まれない誤り検出電圧範囲の電圧を前記にアナログ電圧入力端子に印加することにより誤りの検出を前記マイクロコントローラに伝達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。
前記伝送誤り検出回路は、符号化された制御信号に含まれる誤りを検出した場合に、予め定められた安全な動作を行うための制御信号を前記モータドライバに出力することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置。
前記ドライバインタフェースは、符号化された制御信号に含まれる誤りを前記伝送誤り検出回路が検出した場合に報知をする報知部をさらに有し、
前記アナログ電圧計測部が温度異常警告電圧範囲及び／又は配線故障電圧範囲の電圧値を測定した場合に、前記制御部は、前記符号化出力部に所定の誤りを含んだ制御信号を発生させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
前記伝送誤り検出回路が誤りを検出していない場合に、前記測温抵抗体と所定の抵抗値の第１固定抵抗素子とで第１定電位と第２定電位との間の電圧を分圧して得た電圧を前記アナログ電圧入力端子に印加することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
前記モニタ信号生成回路は、
第２固定抵抗素子と、
前記伝送誤り検出回路が誤りを検出した場合に、接続状態となって第２固定抵抗素子を前記測温抵抗体と並列に接続するアナログスイッチとを有し、
前記伝送誤り検出回路が誤りを検出した場合に、第１定電位と第２定電位との間の電圧を、前記第１固定抵抗と、前記測温抵抗と前記第２固定抵抗素子とによる並列合成抵抗とで分圧することにより、誤り検出電圧範囲の電圧を前記アナログ電圧入力端子に印加することを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動装置。
前記モニタ信号生成回路は、
第２固定抵抗素子と、
前記伝送誤り検出回路が誤りを検出した場合に、開放状態となって第２固定抵抗素子を前記測温抵抗体と直列に接続するアナログスイッチとを有し、
前記伝送誤り検出回路が誤りを検出した場合に、第１定電位と第２定電位との間の電圧を、前記第１固定抵抗と、前記測温抵抗と前記第２固定抵抗素子とによる直列合成抵抗とで分圧することにより、誤り検出電圧範囲の電圧を前記アナログ電圧入力端子に印加することを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動装置。