JP3700514B2 - 駆動回路の故障検出装置 - Google Patents
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Description
【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107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119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103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105,107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RLY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0V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119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、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零ボルト近傍であるときには、前記電源端子が前記電源にショート状態及びハーフショート状態でないと診断し、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し、前記電源端子の電圧が零ボルト近傍を超え且つ所定電圧以下であるときには、前記電源端子が前記電源にハーフショート状態であると診断することを要旨とする。
【0019】
請求項2記載の発明は、上記課題を解決するため、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、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と、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。
【0020】
請求項3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、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と、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。
【0021】
請求項4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、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と、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。また、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。また、電源端子の電圧が零ボルト近傍を超え且つ所定電圧以下であるときには、電源端子が電源にハーフショート状態であると診断するので、ハーフショート状態についても診断することができる。
【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。また、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。
【0025】
また、請求項3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。また、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。
【0026】
また、請求項4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。また、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。
【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27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25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19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13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(YES)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以上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以上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13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Q6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13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27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=240Ω、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】
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13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29,31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、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Rc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13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,Q2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5V)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、2.5V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
【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107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119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103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105,107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RLY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0V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119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、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零ボルト近傍であるときには、前記電源端子が前記電源にショート状態及びハーフショート状態でないと診断し、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し、前記電源端子の電圧が零ボルト近傍を超え且つ所定電圧以下であるときには、前記電源端子が前記電源にハーフショート状態であると診断することを要旨とする。
【0019】
請求項2記載の発明は、上記課題を解決するため、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、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と、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。
【0020】
請求項3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、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と、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。
【0021】
請求項4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、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と、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。また、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。また、電源端子の電圧が零ボルト近傍を超え且つ所定電圧以下であるときには、電源端子が電源にハーフショート状態であると診断するので、ハーフショート状態についても診断することができる。
【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。また、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。
【0025】
また、請求項3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。また、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。
【0026】
また、請求項4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。また、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。
【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27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25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19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13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(YES)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以上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以上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13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Q6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13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27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=240Ω、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】
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13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29,31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、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Rc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13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,Q2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5V)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、2.5V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 (4)
- 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、
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零ボルト近傍であるときには、前記電源端子が前記電源にショート状態及びハーフショート状態でないと診断し、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し、前記電源端子の電圧が零ボルト近傍を超え且つ所定電圧以下であるときには、前記電源端子が前記電源にハーフショート状態であると診断することを特徴とする駆動回路の故障検出装置。 - 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、
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と、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駆動回路の故障検出装置。 - 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、
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と、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駆動回路の故障検出装置。 - 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、
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と、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駆動回路の故障検出装置。
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