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】
【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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