JP2999447B2 - モータの故障診断方法及びモータの運転制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のモータを１
つの保護回路を介して制御するようにしたモータ運転シ
ステムにおけるモータの故障診断方法及びこれを利用し
たモータの運転制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、車両用空調装置の如くステッピ
ングモータを使用している装置にあっては、これらのモ
ータを駆動制御するための駆動回路をモータに内蔵され
ているコイルの数だけ設け、これらの駆動回路によって
モータ内の複数のコイルを制御する方法が採用されてい
る。このようなモータ制御システムにおいては、オート
コントロールユニット内のモータ用電源とモータとを接
続するワイヤハーネスが接地事故を生じるとそこに過電
流が流れオートコントロールユニット内の素子が損傷す
る虞れが生じる。さらに、モータのコイルが短絡した場
合、過電流が流れてしまいスイッチング素子の破損が生
じることになる。このような事故の発生を未然に防止す
るため、従来から各種の故障診断方法が提案されてきて
いる。

【０００３】特開平２−１６２１１７号公報には、アク
チュエータの実位置と目標位置との差の絶対値が所定量
を越える状態が所定時間継続した場合にアクチュエータ
の故障と判定する構成が開示されている。また、特開平
７−２０１８６号公報には、電気回路に微弱電圧を印加
して出力端子の電位を測定することによりその短絡事故
を検出するようにした故障診断のための構成が開示され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の構成に
よると、使用されるアクチュエータが位置検出信号を出
力する構成でない場合にはその実位置の検出ができない
のでこれを採用することができない。したがって、一般
に位置検出信号を出力しないステッピングモータを使用
している車両用空調装置にあってはこの構成を用いるこ
とができない。また、後者の構成によると、駆動信号や
電源ラインの障害に起因する故障を検出する回路はパル
ス駆動方式に対応する必要があるので、このための専用
の回路構成を必要とし、コストの上昇を招くことにな
る。

【０００５】また、複数のモータを１つの保護回路を介
して制御するシステムにおける故障診断の場合、故障診
断結果に応じて保護回路を作動させる構成にしようとす
ると、例えば複数のモータのうちのある１つのモータの
コイルがショートしており、そのモータを駆動させた時
のみ過電流が流れる場合であっても、その診断結果に応
答し保護回路によってその他の正常なモータへの電源も
遮断されてしまうという問題が生じる。

【０００６】さらに、同時にイニシャライズ駆動しよう
としたとき、ある１つのモータがショートしていると、
全てのモータへの電源供給が遮断されてしまうため、他
の正常なモータも作動不良となり、駆動回路において認
識される各モータの回転位置と実際の回転位置との間に
ズレが生じてしまい、ステップずれを生じるという問題
を生じる。

【０００７】本発明の目的は、従来技術における上述の
問題点を克服することができるモータの故障診断方法を
提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、複数のモータを１つ
の保護回路を介して制御するようにしたモータ運転シス
テムにおいて各モータの故障診断を行い、この診断結果
に従ってモータの運転制御を行うことができるようにし
たモータ運転制御方法を提供することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、位置検出信号を持た
ない複数のステッピングモータを１つの保護回路を介し
て制御するようにしたモータ制御システムにおいてもコ
ストの上昇なしにモータの故障診断を行うことができる
ようにしたモータの故障診断方法を提供することにあ
る。

【００１０】本発明の他の目的は、故障診断結果にした
がってモータ回路の短絡保護等を行う場合に、保護作動
中のモータのステップずれを防止し、正常なモータの駆
動を可能とするようにしたモータの運転制御方法を提供
することにある。

【００１１】本発明の別の目的は、故障診断結果にした
がってモータ回路の短絡保護を行う場合に、イニシャラ
イズ時のステッピングモータのステップずれを防止する
ことができるようにしたモータの運転制御方法を提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の請求項１の発明の特徴は、複数のステッピングモータ
のそれぞれに対応するステッピングモータの運転を制御
するための駆動回路を設けると共に、前記複数のステッ
ピングモータに対して共通に１つの短絡保護及び診断の
インテリジェント機能付のパワースイッチ素子を設けて
成るモータ制御システムにおけるモータの故障診断方法
において、前記複数のステッピングモータのうちのいず
れか１つのステッピングモータを前記駆動回路のうちの
対応する駆動回路によって駆動し、このとき前記パワー
スイッチ素子から得られる自己診断検出出力に応答して
前記いずれか１つのステッピングモータの故障診断を行
うようにした点にある。パワースイッチ素子は、ハイサ
イド又はローサイドパワースイッチ素子として設けるこ
とができる。

【００１３】好ましい１つの実施の形態においては、複
数のステッピングモータの各一方の端子と電源の高圧側
との間に短絡保護及び診断のインテリジェント機能付の
ハイサイドパワースイッチ素子を設け、複数のステッピ
ングモータの各他方の端子と電源のアース側との間に駆
動回路が設けられているシステムにおいて、駆動回路に
よって対応するステッピングモータを駆動し、このとき
ハイサイドパワースイッチ素子から得られる自己診断検
出出力に応答してこの駆動されたステッピングモータの
故障診断が行われる。この実施の形態において、ハイサ
イドパワースイッチ素子に代えて、各駆動回路と電源の
アース側との間に短絡保護及び診断のインテリジェント
機能付のローサイドパワースイッチ素子を設け、各ステ
ッピングモータの各一方の端子を直接電源の高圧側に接
続してもよい。

【００１４】ハイサイド又はローサイドに設けられるパ
ワースイッチ素子は、保護、診断のインテリジェント機
能付であり、駆動回路によって駆動されたステッピング
モータに断線、短絡等の故障が生じると、電源保護のた
めにデューティ動作を行う等して負荷であるステッピン
グモータへの電力の供給を制限して電源回路の保護を図
ると共に、負荷に故障が生じていることを示す信号を出
力する。したがって、駆動回路によってステッピングモ
ータを１つづつ駆動する際に、上記信号の内容をチェッ
クすることにより、どのステッピングモータが故障して
いるのかを診断することができる。また、故障内容を判
別する構成とすることもできる。

【００１５】請求項２の発明の特徴は、複数のステッピ
ングモータのそれぞれに対応するステッピングモータの
運転を制御するための駆動回路を設けると共に、前記複
数のステッピングモータに対して共通に１つの短絡保護
及び診断のインテリジェント機能付のパワースイッチ素
子を設けて成るモータ制御システムにおけるモータの運
転制御方法において、前記複数のステッピングモータを
前記駆動回路を用いて選択的に駆動した場合において、
選択駆動されたステッピングモータに故障が生じたこと
を示す信号が得られたとき、前記選択駆動されたステッ
ピングモータに対して対応する駆動回路から駆動制御信
号が出力されるのを禁止するようにした点にある。この
場合にも、パワースイッチ素子は複数のステッピングモ
ータのハイサイド又はローサイドのいずれに設けてもよ
い。

【００１６】駆動制御信号の出力の禁止状態は、一旦電
源をオフとして再び電源をオンとした時点で解除される
構成とすることができる。この場合、再度電源オンの場
合に当該故障と判断されたステッピングモータへの過電
流等の故障の有無を適宜の手段によって判定し、故障な
しのときは正常復帰と判断して原点リセットを行い、そ
の後は通常駆動可能とすることができる。一方、再度電
源オンの場合にも故障ありと判断された場合には当該ス
テッピングモータが故障状態のままと判断し、駆動制御
信号の出力を禁止したままとすることができる。

【００１７】この構成を例えば通風経路の変更や吹き出
し温度の調節を複数のステッピングモータで行うように
構成された空調装置に適用し、複数のステッピングモー
タのうちある特定のステッピングモータを駆動させた時
に故障を検出する時には、そのステッピングモータへの
駆動制御信号の出力のみを禁止し、他のステッピングモ
ータは駆動可能とする構成としてもよい。この状態にお
いて電源を一旦オフとし、その後電源をオンとした場合
の処理については先の場合と同様にすることができる。
すなわち、再度電源オンの場合に当該ステッピングモー
タへの過電流等の故障の有無をハイサイド又はローサイ
ドのいずれかに設けられるパワースイッチ素子によって
判定し、故障なしのときは正常復帰と判断して原点リセ
ットを行い、その後は通常駆動可能とすることができ
る。一方、再度電源オンの場合にも故障ありと判断され
た場合には当該ステッピングモータが故障状態のままと
判断し、駆動制御信号の出力を禁止したままとすること
ができる。

【００１８】請求項３の発明の特徴は、複数のステッピ
ングモータのそれぞれに対応するステッピングモータの
運転を制御するための駆動回路を設けると共に、前記複
数のステッピングモータに対して共通に１つの短絡保護
及び診断のインテリジェント機能付のパワースイッチ素
子を設けて成るモータ制御システムにおけるモータの運
転制御方法において、ステッピングモータのイニシャラ
イズ作動が指示された時には、イニシャライズ前に各ス
テッピングモータに順次駆動信号を与え、この時の故障
診断結果から各ステッピングモータが正常か故障かを判
断し、正常と判断されたステッピングモータのみイニシ
ャライズを行うようにした点にある。

【００１９】なお、上記処理後電源がオフとされ、その
後再び電源がオンとされた場合において、故障と判断さ
れたステッピングモータのみに順次駆動信号を与え、こ
の時の故障診断結果からステッピングモータが正常に戻
ったか故障のままかを判断し、正常に戻ったと判断され
たステッピングモータについてはイニシャライズを行う
ようにしてもよい。いずれの場合においても、故障と判
断されてイニシャライズを行わなかったステッピングモ
ータに対しては、駆動信号を与えないように制御する構
成とすることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例につき詳細に説明する。

【００２１】図１は本発明を車両用空調装置に適用した
場合の実施の形態の一例を示す概略構成図である。車両
用空調装置１は、ダクト２内にブロア３、エバポレータ
４、ヒータコア５が図示の如く配置されている。ダクト
２内には、さらに、インテークドア６、ミックスドア７
及びモードドア８が設けられており、これらは、ステッ
ピングモータ９、１０、１１とそれぞれリンク結合され
ている。コントロールユニット１２は、内気センサ１
３、外気センサ１４、日射センサ１５、温度設定器１
６、及び水温センサ１７からの各出力に応答して、ステ
ッピングモータ９、１０、１１及びブロア３へそれぞれ
駆動信号を与え、これによりブロア３及びステッピング
モータ９、１０、１１の各運転制御を行うシステム構成
となっている。

【００２２】なお、コントロールユニット１２からの駆
動信号によりステッピングモータ９、１０、１１を駆動
してインテークドア６、ミックスドア７、モードドア８
を操作し、車両用空調装置１の運転を制御する基本的な
構成それ自体は公知であるから、ここではその基本的な
構成についてのこれ以上の詳しい説明を省略する。

【００２３】図２には、コントロールユニット１２の詳
細構成を示すブロック図が示されている。コントロール
ユニット１２は、ステッピングモータ９〜１１及び図１
においては図示しなかったステッピングモータＥを駆動
するための共通駆動回路２１を有し、共通駆動回路２１
からは、４組の駆動制御信号Ｋ１１〜Ｋ１４、Ｋ２１〜
Ｋ２４、Ｋ３１〜Ｋ３４、及びＫ４１〜Ｋ４４が出力さ
れ、各組の駆動制御信号は対応する駆動トランジスタ回
路ＸＡ〜ＸＤに入力されている。ステッピングモータ９
〜１１及びＥは駆動トランジスタ回路ＸＡ〜ＸＤと図示
の如く接続されている。駆動トランジスタ回路ＸＡはス
テッピングモータ９のコイルＬ１〜Ｌ４への各駆動電流
を制御するための駆動トランジスタ２２〜２５を有して
いる。

【００２４】ステッピングモータ９のコイルＬ１〜Ｌ４
の各一端は共通に接続されており、コイルＬ１〜Ｌ４の
各他端はそれぞれ駆動トランジスタ２２〜２５のうち対
応する駆動トランジスタに接続されている。すなわち、
コイルＬ１の他端は駆動制御信号Ｋ１１が与えられてい
るベースを有する駆動トランジスタ２２のコレクタ−エ
ミッタ回路を介してアースされており、駆動制御信号Ｋ
１１に従って駆動トランジスタ２２がオン、オフされる
ことによりコイルＬ１への駆動電流が制御される。他の
コイルＬ２〜Ｌ４への駆動電流も、同様にして、対応す
る駆動トランジスタ２３〜２５によってそれぞれ制御さ
れる。他の駆動トランジスタ回路ＸＢ〜ＸＤ、及びステ
ッピングモータ１０、１１、Ｅも同様の構成であるか
ら、図２においてはそれらの詳細を図示するのを省略し
ている。２６は共通駆動回路２１及びステッピングモー
タ９、１０、１１、Ｅに電力を供給するための電源、２
７はステッピングモータ９〜１１及びＥに対して共通に
設けられた保護、診断機能付のインテリジェントハイサ
イドスイッチ素子である。図２では、車両用空調装置１
の運転に必要なその他の制御のための機能を果たす構成
は図示するのを省略してある。共通駆動回路２１はマイ
クロコンピュータにより構成され、ここで所定の駆動制
御プログラムが実行されることにより、所要の機能を果
たすことができる構成となっている。

【００２５】ステッピングモータ９のコイルの各一端は
共通に接続され、保護、診断機能付のインテリジェント
ハイサイドスイッチ素子２７を介して電源２６の出力端
に接続されている。他のステッピングモータ１０、１
１、Ｅも同様である。電源２６はキースイッチＫＳを介
してバッテリＢに接続されており、キースイッチＫＳを
オンとすることによってバッテリＢからの電圧が電源２
６において所定の一定直流電圧とされ、この一定直流電
圧がコントロールユニット１２内の各部及び保護、診断
機能付のインテリジェントハイサイドスイッチ素子２７
に供給される。なお、キースイッチＫＳには、始動モー
タ（図示せず）への電力の供給をオン、オフするための
スタータスイッチＳＴが含まれており、スタータスイッ
チＳＴのオン、オフ状態が配線２９を介して共通駆動回
路２１においてモニターできる構成となっている。

【００２６】保護、診断機能付のインテリジェントハイ
サイドスイッチ素子２７は市販の機能ＩＣ素子を用いて
構成され、その電源入力端子２７Ａに印加された電圧が
そのオン動作によって出力端子２７Ｂから出力され、ス
テッピングモータ９、１０、１１、Ｅに印加される。こ
の保護、診断機能付のインテリジェントハイサイドスイ
ッチ素子２７は、出力端子２７Ｂが外部の回路を介して
アース端子２７Ｃとの間で短絡するなどして所定レベル
以上の負荷電流が流れる状態になると、これをその内部
に設けられた検知ユニットによって検出し、出力端子２
７Ｂの出力がデューティ動作を行い内部又は外部の素子
が焼損することがないように出力端子２７Ｂからの電圧
出力をデューティ制御する構成となっている。

【００２７】入力端子２７Ｄは、電源入力端子２７Ａに
印加された電圧を出力端子２７Ｂに出力するのか否かを
制御するための入力信号を印加するための端子であり、
保護、診断機能付のインテリジェントハイサイドスイッ
チ素子２７は入力端子２７Ｄへの入力に応答して出力端
子２７Ｂに接続される負荷への電圧印加をオン、オフで
きるハイサイドスイッチとして作動する。２７Ｅは自己
診断検出端子であり、例えば入力端子２７Ｄが「Ｈ」と
なって出力オンの状態のときに負荷が短絡状態になると
「Ｌ」レベルになる。入力端子２７Ｄ、自己診断検出端
子２７Ｅは共通駆動回路２１に接続されている。

【００２８】図３には、保護、診断機能付のインテリジ
ェントハイサイドスイッチ素子２７の作動を示す真理値
表が示されている。この表から、出力端子２７Ｂ、入力
端子２７Ｄ、自己診断検出端子２７Ｅの各レベル状態を
比較することにより、その出力側が、「通常」、「負荷
オープン」、「負荷ショート又は過熱」のいずれの状態
であるかを判定することができることが判る。なお、こ
のような構成の保護、診断機能付のインテリジェントハ
イサイドスイッチ素子２７としては、例えば、東芝製の
ＴＤＰ１００８Ｓを使用することができる。共通駆動回
路２１は、図３に示した真理値表に基づいて負荷の状態
を入力端子２７Ｄ、と自己診断検出端子２７Ｅとのレベ
ル状態から判定することができる機能を有している。

【００２９】共通駆動回路２１は、ステッピングモータ
９、１０、１１、Ｅのうちのいずれか１つを選択的に駆
動するため、選択駆動すべきステッピングモータに対応
した１組の駆動制御信号を出力し、対応する駆動トラン
ジスタをステッピングモータの回転駆動のためにオン、
オフ制御すると同時に、保護、診断機能付のインテリジ
ェントハイサイドスイッチ素子２７の入力端子Ｄに
「Ｈ」レベルの信号を出力してインテリジェントハイサ
イドスイッチ素子２７をオン状態とする。これにより、
選択された所望のステッピングモータのみが駆動され
る。

【００３０】次に、保護、診断機能付のインテリジェン
トハイサイドスイッチ素子２７の自己診断機能を利用し
てステッピングモータ９、１０、１１、Ｅの故障診断を
行う方法について説明する。先ず、共通駆動回路２１か
ら保護、診断機能付のインテリジェントハイサイドスイ
ッチ素子２７の入力端子２７Ｄに対して「Ｈ」レベルの
信号を与えておき、駆動制御信号Ｋ１１〜Ｋ１４のみを
「Ｈ」レベル状態とする。このときステッピングモータ
９が正常であれば自己診断検出端子２７Ｅの端子は
「Ｈ」状態であるが、若し、ステッピングモータ９が短
絡事故を起こしていると自己診断検出端子２７Ｅは
「Ｌ」レベルとなる。したがって、自己診断検出端子２
７Ｅの出力を常にモニタしている共通駆動回路２１は駆
動制御信号Ｋ１１〜Ｋ１４を出力した時点でステッピン
グモータ９が正常か、故障かを判定することができる。
以後、同様にして、駆動制御信号Ｋ２１〜Ｋ２４、Ｋ３
１〜Ｋ３４、Ｋ４１〜Ｋ４４を出力し、その時の自己診
断検出端子２７Ｅのレベル状態をチェックすることによ
り、ステッピングモータ９、１０、１１、Ｅの全てにつ
いての故障診断を行うことができる。

【００３１】このように、各ステッピングモータに駆動
制御信号を与え、このときのインテリジェントハイサイ
ドスイッチ素子２７の所定の各端子のレベル状態から、
各ステッピングモータが「通常運転」、「負荷オープン
運転」、「負荷ショート又は過熱運転」の何れであるか
を判定することができる。したがって、その判定結果を
例えばコードに置き換えて発光ダイオード等の発光素子
を用いて点滅表示させることができる。

【００３２】この点滅表示を具体例で説明する。共通駆
動回路２１が故障診断モードに入ると共通駆動回路２１
の表示部２１Ａに１秒間だけ「３」を表示し、この間に
各ステッピングモータ９、１０、１１、Ｅの故障診断を
行う。１秒経過後、故障がない場合には「３０」を表示
する。故障があった場合には、そのステッピングモータ
の固有の表示（例えば、各ステッピングモータ９、１
０、１１、Ｅに対応する数字３１、３２、３３、３４）
を小さい順に２回ずつ点滅表示する。ここで、負荷オー
プン運転となっている開放故障の場合にはそのステッピ
ングモータに固有の数字のみの点滅表示とし、負荷ショ
ート運転となっている短絡故障の場合には固有の数字に
「−」の符号を付したものを点滅表示し、故障内容が判
るようにすることができる。

【００３３】このように、保護、診断機能付のインテリ
ジェントハイサイドスイッチ素子２７の有する自己診断
機能を利用してステッピングモータ９、１０、１１、Ｅ
の故障の有無を判定し、その判定内容を上述の如くして
表示するので、特別なフィードバック信号を追加するこ
となしにステッピングモータ９、１０、１１、Ｅの故障
診断及びその内容表示が可能となる。また、特別な回路
を追加する必要もなく、共通駆動回路２１にセットされ
ているソフトウェアの変更のみで足りるので、コストの
上昇は僅かであり経済的である。

【００３４】図１及び図２に示した車両用空調装置１で
は、保護、診断機能付のインテリジェントハイサイドス
イッチ素子２７の自己診断機能を利用して、ステッピン
グモータ９、１０、１１、Ｅの故障診断を行ってその結
果を表示する構成について説明した。この故障診断結果
を利用してステッピングモータ９、１０、１１、Ｅを効
率よく運転制御することが可能である。

【００３５】図４には、そのような運転制御方法を共通
駆動回路２１において実行させるための運転制御プログ
ラムを示すフローチャートが示されている。図４のフロ
ーチャートについて説明すると、ステップ３１におい
て、短絡故障を示すフラグＦ１が立っているか否かが判
別される。フラグＦ１の初期設定はＦ１＝「０」である
から、短絡故障を生じていない場合にはステップ３１の
判別結果はＮＯとなり、ステップ３２に入る。ここで、
保護、診断機能付のインテリジェントハイサイドスイッ
チ素子２７の入力端子２７Ｄを「Ｈ」レベルとし、これ
により所要のステッピングモータに保護、診断機能付の
インテリジェントハイサイドスイッチ素子２７を介して
電圧を印加する。次のステップ３３では自己診断検出端
子２７Ｅが「Ｈ」レベルとなったか否かが判別される。
ステップ３３の判別結果がＹＥＳの場合にはステッピン
グモータが短絡故障を生じていないことになり（図３参
照）、ステップ３４に進む。

【００３６】ステップ３４では、スタータスイッチＳＴ
のオフ状態からオン状態への切り換えが初回か否かを示
すフラグＦ２が立っているか否かが判別される。フラグ
Ｆ２の初期設定はＦ２＝「１」であるから、スタータス
イッチＳＴのオフ状態からオン状態への切り換えが初回
でない場合にはＦ２＝「０」であり、ステップ３４の判
別結果はＮＯとなり、ステップ３５に入る。ステップ３
５ではステッピングモータに対する通常制御が実行さ
れ、ステップ３６でフラグＦ１をリセットし、次の制御
に進む。

【００３７】一方、ステップ３１の判別結果がＹＥＳと
なった場合（短絡故障が生じている場合）にはステップ
３７でスタータスイッチＳＴのオフ状態からオン状態へ
の切り換えが初回か否かが判別される。初回の切り換え
である場合にはステップ３７の判別結果はＹＥＳとな
り、ステップ３８に入り、ここでフラグＦ２が立てられ
てからステップ３２に入る。原点リセットはイグニッシ
ョンオフからオンの初回のみ行うからである。若し初回
の切り換えでない場合にはステップ３７の判別結果はＮ
Ｏとなり，ステップ３９に入る。これは、スタータスイ
ッチＳＴのオフ状態からオン状態への切り換えが初回で
ない場合には自己診断の必要がないからである。

【００３８】ステップ３９では入力端子２７Ｄを「Ｌ」
レベル状態として保護、診断機能付のインテリジェント
ハイサイドスイッチ素子２７をオフ状態にしてステップ
４０に入り、ここで、いま短絡故障と判定されたステッ
ピングモータへの駆動制御信号の出力を中止する。そし
て、次のステップ４１においてフラグＦ１を立て、次の
制御に進む。

【００３９】すなわち、ステップ３１でフラグＦ１が立
っていると判別された場合、スタータスイッチＳＴのオ
フからオンへの切り換えが初回である場合にはフラグＦ
２を立ててステップ３２に入り、保護、診断機能付のイ
ンテリジェントハイサイドスイッチ素子２７をオンとし
てこのとき駆動のために選択されたステッピングモータ
の故障についての自己診断を行い、その結果に応じてそ
のステッピングモータを通常運転または駆動中止とす
る。しかし、ステップ３１でフラグＦ１が立っていると
判別された場合においてスタータスイッチＳＴのオフか
らオンへの切り換えが初回でないときは、自己診断を行
うことなしにステップ３９に進み、保護、診断機能付の
インテリジェントハイサイドスイッチ素子２７をオフと
し（ステップ３９）、そのステッピングモータの駆動を
中止する。ステップ３３の判別結果がＮＯの場合も、ス
テップ３９に進み、保護、診断機能付のインテリジェン
トハイサイドスイッチ素子２７をオフとし（ステップ３
９）、そのステッピングモータの駆動を中止する。

【００４０】ステップ３４の判別結果がＹＥＳとなった
場合には、すなわち、ステップ３７でスタータスイッチ
ＳＴのオフ状態からオン状態への切り換えが初回である
と判別された場合には、ステップ４２に入り、ここで原
点リセットを行い、ステップ４３でフラグＦ２をリセッ
トしてからステップ３５に進み、通常制御が行われる。

【００４１】すなわち、ステップ３１の判別結果がＮＯ
の場合には、保護、診断機能付のインテリジェントハイ
サイドスイッチ素子２７をオンとして自己診断検出端子
２７Ｅのレベルをチェックし（ステップ３２、３３）、
この結果によってステッピングモータが短絡故障か否か
を判断し、ステッピングモータが短絡故障の場合には短
絡と判断されたステッピングモータの駆動を中止する構
成である。したがって、図４に示した制御が複数のステ
ッピングモータに対して順次実行されると、複数のステ
ッピングモータ９、１０、１１、Ｅのうちの短絡故障と
判定されたステッピングモータのみが駆動中止となり、
正常と判断されたステッピングモータに対しては通常の
制御が行われる。

【００４２】この結果、ステッピングモータが１つ故障
しただけで他のステッピングモータも駆動できなくなる
という不具合を生じることがない。そして、駆動制御信
号の出力が中止されているステッピングモータに対して
も、スタータスイッチＳＴのオフ状態からオン状態への
切り換えが初回であると判別された場合には必ず再チェ
ックを行うため（ステップ３２、３３）、このとき故障
が直っていれば通常制御への復帰が可能となる。また、
ステップ３４でフラグＦ２のチェックを行っており、フ
ラグＦ２が立っている場合には原点リセットを行うよう
にしたので、１つのステッピングモータが故障していて
も他の正常なステッピングモータは適切にイニシャライ
ズを行うことができる。

【００４３】なお、ここで、ステッピングモータへの駆
動制御信号の出力が中止となっている場合において、入
力端子２７Ｄが「Ｈ」レベルで自己診断検出端子２７Ｅ
が「Ｌ」レベルならば、共通ラインがアースと短絡して
いると判断し、入力端子２７Ｄへの入力を「Ｌ」レベル
とし、全てのステッピングモータに対する駆動制御信号
の出力を中止するように構成してもよい。

【００４４】また、あるステッピングモータへの駆動制
御信号が出力されているときだけ入力端子２７Ｄが
「Ｈ」レベルで自己診断検出端子２７Ｅが「Ｌ」レベル
ならば、そのステッピングモータのコイルが短絡と判断
し、入力端子２７Ｄへの出力は「Ｈ」レベルとしたま
ま、そのステッピングモータに対する駆動制御信号の出
力のみを中止するようにしてもよい。

【００４５】上述の如く、保護、診断機能付のインテリ
ジェントハイサイド素子を用いてステッピングモータ駆
動のための回路を構成し、このインテリジェントハイサ
イド素子の自己診断機能を利用して各ステッピングモー
タの故障判定を行うようにしたので、ステッピングモー
タに特別なフィードバック信号を追加せずにステッピン
グモータのそれぞれについての故障診断が可能となる。
また、故障判定は、保護、診断機能付のインテリジェン
トハイサイド素子の入出力の状態から行うことができる
ので、特別な回路の付加も不必要であり、ソフトウェア
のみで対応できるのでコストの面においても極めて有利
である。

【００４６】さらに、インテリジェントハイサイド素子
の自己診断機能を利用してステッピングモータの故障判
定を行い、故障と判定されたステッピングモータに対し
てのみ駆動を禁止するので、正常なステッピングモータ
への電源供給が停止されてしまうことはない。そして、
故障と判定されたステッピングモータに対して保護のた
めの回路動作が実行されても、正常なステッピングモー
タにおいてステップずれを生じることなく、正常と判定
されたステッピングモータについては通常の制御を支障
なく行うことができる。

【００４７】次に、図５及び図６を参照してインテリジ
ェントハイサイドスイッチ素子２７の自己診断機能を利
用して、共通駆動回路２１によってステッピングモータ
９、１０、１１、Ｅのイニシャライズを効率よく行うこ
とができるようにした、ステッピングモータ９、１０、
１１、Ｅの運転制御方法を説明する。

【００４８】図５は、そのような運転制御を共通駆動回
路２１において実行させるための運転制御プログラムを
示すフローチャートであり、ステップ５１において短絡
故障を示すフラグＦ１が立っているか否かが判別され
る。フラグＦ１の初期設定はＦ１＝「０」であるから、
短絡故障を生じていない場合にはステップ５１の判別結
果はＮＯとなり、ステップ５２に入る。ステップ５２で
はイニシャライズ作動指示が出されたか否かが判別され
る。イニシャライズ作動指示が出されていない場合には
ステップ５２の判別結果はＮＯとなり、ステップ５３に
おいてステッピングモータの通常制御が実行される。一
方、ステップ５２においてイニシャライズ作動指示が出
されたと判別されるとステップ５２の判別結果はＹＥＳ
となり、ステップ５４に入る。ステップ５４ではステッ
ピングモータ９、１０、１１、Ｅの全てについて正常か
否かのチェックが行われる。

【００４９】図６には、ステップ５４において実行され
るステッピングモータのチェックのための処理を示す詳
細フローチャートが示されている。ステッピングモータ
のチェックのための処理（ステップ５４）に入ると、先
ず、ステップ７１でステッピングモータ９、１０、１
１、Ｅを駆動するための駆動制御信号Ｋ１１〜Ｋ１４、
Ｋ２１〜Ｋ２４、Ｋ３１〜Ｋ３４、Ｋ４１〜Ｋ４４を順
次出力する。次のステップ７２ではインテリジェントハ
イサイドスイッチ素子２７の入力端子２７Ｄを「Ｈ」レ
ベルとしたときに自己診断検出端子２７Ｅのレベルが
「Ｈ」となるか否かを判別する。すなわち、ステップ７
２でそのステッピングモータが少なくとも異常でないこ
とがインテリジェントハイサイドスイッチ素子２７の自
己診断機能を利用してチェックされる。

【００５０】ステップ７２において入力端子２７Ｄが
「Ｈ」レベルのとき自己診断検出端子２７Ｅも「Ｈ」レ
ベルであると判定されるとステップ７２の判別結果はＹ
ＥＳとなり、ステップ７３に入る。ステップ７３では、
インテリジェントハイサイドスイッチ素子２７の入力端
子２７Ｄを「Ｌ」レベルとしたときに自己診断検出端子
２７Ｅのレベルが「Ｌ」となるか否かを判別する。この
場合も、また、インテリジェントハイサイドスイッチ素
子２７の自己診断機能を利用してステッピングモータの
チェックが行われる。

【００５１】ステップ７３において入力端子２７Ｄが
「Ｌ」レベルの時自己診断検出端子２７Ｅも「Ｌ」レベ
ルであると、ステップ７３の判別結果はＹＥＳとなり、
ステップ７４に入り、ここでそのステッピングモータが
正常であると判定される。すなわち、ステップ７２、７
３の判別結果がいずれもＹＥＳとなった場合にはステッ
ピングモータにおいて短絡故障、解放故障及び過熱が生
じていないと判定される（図３参照）。次のステップ７
５では、ステップ７４において正常と判定されたステッ
ピングモータを特定するためのコードと正常であること
を示すコードとをメモリに記憶して次のステップ５５に
進む。

【００５２】一方、ステッピングモータに何等かの異常
が発生している場合にはステップ７２又は７３のいずれ
か一方における判別結果がＮＯとなり、ステップ７６に
入り、ここでそのステッピングモータが何らかの異常を
生じていると判定される。そして、ステップ７７におい
て異常と判定されたステッピングモータを特定するため
のコードと正常であることを示すコードとをメモリに記
憶して次のステップ５５に進む。

【００５３】図５に戻ると、ステップ５５ではステップ
７５、７７における記憶動作の結果に基づき全てのステ
ッピングモータが正常であったか否かが判別される。全
てのステッピングモータが正常であった場合にはステッ
プ５６に入り、ここで全てのステッピングモータをイニ
シャライズし、次のステップ５７でフラグＦ１をリセッ
トしてイニシャライズ動作を終了する。一方、ステップ
５５において全てのステッピングモータが正常ではない
と判別された場合には、ステップ５５の判別結果はＮＯ
となり、ステップ５８において、ステップ７５において
正常なステッピングモータであるとして記憶されたステ
ッピングモータのみをイニシャライズし、次のステップ
５９でフラグＦ１をリセットしてイニシャライズ動作を
終了する。

【００５４】なお、ステップ５１においてフラグＦ１が
立っていると判別された場合には、すなわち全てのステ
ッピングモータが正常ではないと判別された場合には、
ステップ６０に入り、ここで、スタータスイッチＳＴの
オフからオンへの切り換えが初回であるか否かが判別さ
れる。初回でないと判別された場合はステップ６０の判
別結果はＮＯとなり、ステップ５２に入る。すなわち、
スタータスイッチＳＴのオフからオンへの切り換えが初
回でない場合はフラグＦ１が立っていてもステップ５２
を必ず実行する。一方、スタータスイッチＳＴのオフか
らオンへの切り換えが初回であると、ステップ６０の判
別結果はＹＥＳとなり、イニシャライズの作動指示の有
無に拘らずステップ５４が実行されることになる。な
お、ステップ７６で異常と判定されたステッピングモー
タに関しては、イニシャライズを行わないのは勿論のこ
と、以後のステップにおいて駆動を禁止するように構成
してもよい。

【００５５】図５及び図６に示したイニシャライズ方法
によれば、インテリジェントハイサイドスイッチ素子２
７の自己診断機能を利用して全てのステッピングモータ
について予め正常、異常の判定を行っておき、正常と判
定されたステッピングモータについてのみイニシャライ
ズを行うようにしたので、一部のステッピングモータに
おいて異常が発生した場合にも正常なステッピングモー
タについてはイニシャライズを行い、共通駆動回路２１
からの駆動制御信号に基づいて所要の作動を正常に実行
させることができる。なお、駆動制御信号の出力が禁止
されている場合でも、スタータスイッチＳＴをオフから
オンに切り換えた場合には必ず再チェックを行うことに
なるので（ステップ６０）、通常制御への復帰が可能で
ある。したがって、例えば何等かの理由でステッピング
モータが過熱等の障害を発生したとしても、時間の経過
により過熱がおさまれば、スタータスイッチＳＴを再度
オンとしたときにステップ５４で正常と判断されるの
で、これによりイニシャライズが行われ通常制御への復
帰が可能となる。

【００５６】図１乃至図６に示されている実施例におい
ては、ステッピングモータ９、１０、１１及びＥに対し
てそのハイサイド側に共通に設けられた保護、診断機能
付のインテリジェントハイサイドスイッチ素子２７によ
って、ステッピングモータ９、１０、１１、Ｅの故障診
断を行う構成を示した。しかしながら、本発明は、保
護、診断機能付のインテリジェントスイッチ素子をステ
ッピングモータのハイサイドに設ける構成にのみ限定さ
れるものではなく、保護、診断機能付のインテリジェン
トスイッチ素子をステッピングモータのローサイドに設
ける構成の場合にも同様にして適用することができ、同
様の効果を得ることができる。

【００５７】図７には、保護、診断機能付のインテリジ
ェントスイッチ素子をステッピングモータのローサイド
に設けた場合のコントロールユニットの構成の一例が示
されている。図７の各要素のうち、図２の各要素と対応
するものには同一の符号を付してその説明を省略する。

【００５８】図７においては、ステッピングモータ９、
１０、１１及びＥのそれぞれにおける複数のコイルの各
一端は共通に接続され、電源２６の出力端、すなわち電
源のハイサイドに直接接続されている。一方、駆動トラ
ンジスタ回路ＸＡ〜ＸＤを構成する各トランジスタのエ
ミッタはすべて共通に接続され、保護、診断機能付のイ
ンテリジェントローサイドスイッチ素子２８を介して共
通駆動回路２１のアース、すなわちローサイドに接続さ
れている。ここで、保護、診断機能付のインテリジェン
トローサイドスイッチ素子２８は、図２に示した保護、
診断機能付のインテリジェントハイサイドスイッチ素子
２７と全く同一の構成の素子であり、保護、診断機能付
のインテリジェントローサイドスイッチ素子２８の各端
子２８Ａ〜２８Ｅは、保護、診断機能付のインテリジェ
ントハイサイドスイッチ素子２７の各端子２７Ａ〜２７
Ｅに対応している。

【００５９】保護、診断機能付のインテリジェントロー
サイドスイッチ素子２８がオン動作状態となると、端子
２８Ａから２８Ｃに電流を流すことができ、出力端子２
８Ｂが外部の回路を介してアース端子２８Ｃとの間で短
絡するなどして所定レベル以上の負荷電流が流れる状態
になると、これをその内部に設けられた検知ユニットに
よって検出し、出力端子２８Ｂの出力がデューティ動作
を行う。

【００６０】入力端子２８Ｄは、電源入力端子２８Ａに
印加された電圧を出力端子２８Ｂに出力するのか否かを
制御するための入力信号を印加するための端子であり、
保護、診断機能付のインテリジェントローサイドスイッ
チ素子２８は入力端子２８Ｄへの入力に応答して出力端
子２８Ｂに接続される負荷への電圧印加をオン、オフで
きるローサイドスイッチとして作動する。２８Ｅは自己
診断検出端子であり、例えば入力端子２８Ｄが「Ｈ」と
なって出力オンの状態のときに負荷が短絡状態になると
「Ｌ」レベルになる。入力端子２８Ｄ、自己診断検出端
子２８Ｅは共通駆動回路２１に接続されている。図３に
示した真理値表は、保護、診断機能付のインテリジェン
トローサイドスイッチ素子２８にも同様に適用される。
したがって、図７の構成を用いても、図２の構成の場合
と同様の動作となる。

【００６１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、短絡保護及び
診断のインテリジェント機能付のパワースイッチ素子を
用いてステッピングモータ駆動のための回路を構成し、
このパワースイッチ素子の自己診断機能を利用して各ス
テッピングモータの故障判定を行う構成であるから、ス
テッピングモータに特別なフィードバック信号を追加せ
ずにステッピングモータのそれぞれについての故障診断
が可能となる。また、故障判定は、パワースイッチ素子
の入出力の状態から行うことができるので、特別な回路
の付加も不必要であり、ソフトウェアのみで対応できる
のでコストの面においても極めて有利である。

【００６２】請求項２の発明によれば、短絡保護及び診
断のインテリジェント機能付のパワースイッチ素子の自
己診断機能を利用してステッピングモータの故障判定を
行い、故障と判定されたステッピングモータに対しての
み駆動を禁止する構成であるから、正常なステッピング
モータへの電源供給が停止されてしまうことはなく、故
障と判定されたステッピングモータに対して保護のため
の回路動作が実行されても、正常なステッピングモータ
においてステップずれを生じることなく、正常と判定さ
れたステッピングモータについては通常の制御を支障な
く行うことができる。

【００６３】請求項３の発明によれば、ステッピングモ
ータの運転開始時に、短絡保護及び診断のインテリジェ
ント機能付のパワースイッチ素子の自己診断機能を利用
して各ステッピングモータの故障判定を行い、正常と判
定されたステッピングモータに対してのみイニシャライ
ズを行うので、故障と判定されたステッピングモータが
あっても、正常と判定されたステッピングモータについ
てはイニシャライズを行って通常運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を車両用空調装置に適用した場合の実施
の形態の一例を示す概略構成図。

【図２】図１に示したコントロールユニットの詳細構成
を示すブロック図。

【図３】図２に示した保護、診断機能付のインテリジェ
ントハイサイド素子の作動を示す真理値表を示す図。

【図４】インテリジェントハイサイド素子の自己診断機
能を利用してステッピングモータの運転制御を行うよう
にした本発明の他の実施例を説明するためのフローチャ
ート。

【図５】インテリジェントハイサイド素子の自己診断機
能を利用してステッピングモータの運転制御を行うよう
にした本発明の別の実施例を説明するためのフローチャ
ート。

【図６】図５に示したフローチャート中のステッピング
モータのチェックステップの処理を説明するための詳細
フローチャート。

【図７】図２に示したコントロールユニットにおいて、
保護、診断機能付のインテリジェントハイサイド素子に
代えて保護、診断機能付のインテリジェントローサイド
素子を用いた場合の構成の一例を示すブロック図。

【符号の説明】

１２ コントロールユニット ９〜１１、Ｅ ステッピングモータ ２１ 共通駆動回路 ２２〜２５ 駆動トランジスタ ２６ 電源 ２７ インテリジェントハイサイドスイッチ素子 ２７Ａ 電源入力端子 ２７Ｂ 出力端子 ２７Ｃ アース端子 ２７Ｄ 入力端子 ２７Ｅ 自己診断検出端子 ２８ インテリジェントローサイドスイッチ素子 Ｋ１１〜Ｋ１４、Ｋ２１〜Ｋ２４、Ｋ３１〜Ｋ３４、Ｋ
４１〜Ｋ４４ 駆動制御信号 ＫＳ キースイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 和光 埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番 地 株式会社ゼクセル 江南工場内 (56)参考文献 特開 平２−162117（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−20186（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−125600（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−62741（ＪＰ，Ｕ) 実開 平７−11845（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 8/36 - 8/40 H02H 7/08 H02P 5/46 - 5/52 H02P 6/04 H02P 7/67 - 7/80

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のステッピングモータのそれぞれに
   対応するステッピングモータの運転を制御するための駆
   動回路を設けると共に、前記複数のステッピングモータ
   に対して共通に１つの短絡保護及び診断のインテリジェ
   ント機能付のパワースイッチ素子を設けて成るモータ制
   御システムにおけるモータの故障診断方法において、 前記複数のステッピングモータのうちのいずれか１つの
   ステッピングモータを前記駆動回路のうちの対応する駆
   動回路によって駆動し、このとき前記パワースイッチ素
   子から得られる自己診断検出出力に応答して前記いずれ
   か１つのステッピングモータの故障診断を行うようにし
   たことを特徴とするモータの故障診断方法。
2. 【請求項２】 複数のステッピングモータのそれぞれに
   対応するステッピングモータの運転を制御するための駆
   動回路を設けると共に、前記複数のステッピングモータ
   に対して共通に１つの短絡保護及び診断のインテリジェ
   ント機能付のパワースイッチ素子を設けて成るモータ制
   御システムにおけるモータの運転制御方法において、前記複数のステッピングモータを前記駆動回路を用いて
   選択的に駆動した場合において 、選択駆動されたステッ
   ピングモータに故障が生じたことを示す信号が得られた
   とき、前記選択駆動されたステッピングモータに対して
   対応する駆動回路から駆動制御信号が出力されるのを禁
   止するようにしたことを特徴とするモータの運転制御方
   法。
3. 【請求項３】 複数のステッピングモータのそれぞれに
   対応するステッピングモータの運転を制御するための駆
   動回路を設けると共に、前記複数のステッピングモータ
   に対して共通に１つの短絡保護及び診断のインテリジェ
   ント機能付のパワースイッチ素子を設けて成るモータ制
   御システムにおけるモータの運転制御方法において、 ステッピングモータのイニシャライズ作動が指示された
   時には、イニシャライズ前に各ステッピングモータに順
   次駆動信号を与え、この時の故障診断結果から各ステッ
   ピングモータが正常か故障かを判断し、正常と判断され
   たステッピングモータのみイニシャライズを行うように
   したことを特徴とするモータの運転制御方法。
4. 【請求項４】 前記駆動制御信号の出力の禁止状態が生
   じたときは、一旦電源をオフとして再び電源をオンとし
   た時点でステッピングモータの故障の有無を再度判定
   し、故障なしのときはその後は通常駆動可能とするよう
   にした請求項２記載のモータの運転制御方法。
5. 【請求項５】 前記駆動制御信号の出力の禁止状態が生
   じたときは、一旦電源をオフとして再び電源をオンとし
   た時点でステッピングモータの故障の有無を再度判定
   し、故障なしのときは正常復帰と判断して原点リセット
   を行い、その後は通常駆動可能とするようにした請求項
   ２記載のモータの運転制御方法。
6. 【請求項６】 前記駆動制御信号の出力の禁止状態が生
   じたときは、一旦電源をオフとして再び電源をオンとし
   た時点でステッピングモータの故障の有無を再度判定
   し、故障なしのときはその後は通常駆動可能とし、一
   方、再度電源オンの場合にも故障ありと判断された場合
   には当該ステッピングモータが故障状態のままと判断
   し、駆動制御信号の出力を禁止したままとするようにし
   た請求項２記載のモータの運転制御方法。
7. 【請求項７】 前記駆動制御信号の出力の禁止状態が生
   じたときは、一旦電源をオフとして再び電源をオンとし
   た時点でステッピングモータの故障の有無を再度判定
   し、故障なしのときは正常復帰と判断して原点リセット
   を行い、その後は通常駆動可能とし、一方、再度電源オ
   ンの場合にも故障ありと判断された場合には当該ステッ
   ピングモータが故障状態のままと判断し、駆動制御信号
   の出力を禁止したままとするようにした請求項２記載の
   モータの運転制御方法。
8. 【請求項８】 一旦電源をオフとして再び電源をオンと
   した時点でステッピングモータの故障の有無を再度判定
   し、このとき故障なしと判定されたステッピングモータ
   についてはイニシャライズを行うようにした請求項３記
   載のモータの運転制御方法。
9. 【請求項９】 前記パワースイッチ素子が、前記複数の
   ステッピングモータのハイサイドに設けられている請求
   項１記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記パワースイッチ素子が、前記複数
    のステッピングモータのローサイドに設けられている請
    求項１記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記パワースイッチ素子が、前記複数
    のステッピングモータのハイサイドに設けられている請
    求項２記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記パワースイッチ素子が、前記複数
    のステッピングモータのローサイドに設けられている請
    求項２記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記パワースイッチ素子が、前記複数
    のステッピングモータのハイサイドに設けられている請
    求項３記載の方法。
14. 【請求項１４】 前記パワースイッチ素子が、前記複数
    のステッピングモータのローサイドに設けられている請
    求項３記載の方法。