JP3805816B2

JP3805816B2 - Failure detection device for switch means

Info

Publication number: JP3805816B2
Application number: JP28405295A
Authority: JP
Inventors: 幹夫斉藤; 宏彰尾方; 昌也末成; 芳明江崎
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2015-10-31
Also published as: JPH08212895A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば搬送車、電気自動車、補助動力付き人力車両等の電動車両に動力を供給するモータ駆動回路に用いて好適なスイッチ手段の故障検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、搬送車、電気自動車、補助動力付き人力車両等の電動車両においては、そのモータ駆動用の電源回路を短絡等の電気的な異常から保護する目的でリレーが用いられている。すなわち、短絡等の異常が発生すると、モータや回路内に過電流が流れ、機器の誤動作やＩＣ(Integrated Circuit)の破損等の機械的な故障を招く危険があることから、２次電池等の電源供給側とモータの間にリレーを介挿し、異常の検知に応じてリレーをオフにすることにより過電流が流れるのを回避する方法が採られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように安全装置として用いられるリレーは、正常なオンオフ動作をするかどうかといった所定の機能検査が施された後出荷されるが、一旦出荷され機器に組み込まれた後は通常検査が行われることはない。このため、例えば機器の稼働中にスパーク等が発生してリレーが溶着し、オン状態のまま固定されてしまった場合には、安全装置であるリレー自体が機能しないため、上記短絡等の異常発生時に過電流が流れるのを回避できないことになる。
【０００４】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、リレー等のスイッチ手段が故障して装置の稼働中に正常に機能しないことによる機器の誤動作や破損等を確実に防止することができるスイッチ手段の故障検出装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述した問題点を解決するために、与えられる指令値に対応した電流をモータへ供給する通電手段と、この通電手段と前記モータを接続する通電路に介挿され、オン／オフ指令に応じて導通／非導通のいずれかの状態に切り替わるスイッチ手段とを具備してなるモータ駆動装置に適用されるスイッチ手段の故障検出装置において、前記スイッチ手段に対してオフ指令がされているときに、前記モータを一方向へ回転させようとする検査用指令値と前記モータを他方向へ回転させようとする検査用指令値を前記通電手段へ供給し、通電を指示する通電指示手段と、前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記モータを一方向へ回転させようとする所定の検査用指令値が供給されている時と、前記モータを他方向へ回転させようとする所定の検査用指令値が供給されている時の両方で、所定以上の実電流が前記電流検出手段により検出された場合、前記スイッチ手段が異常であると判断する異常判断手段とを具備することを特徴としている。
【０００８】
この場合には、通電指示手段は、スイッチ手段に対してオフ指令がされているときに、所定の検査用指令値を通電手段へ供給して通電を指示し、電流検出手段は、モータに流れる電流を検出し、異常判断手段は、通電指示手段による通電の指示がある間、電流検出手段によって電流が検出された場合、スイッチ手段が異常であると判断する。
これにより、スイッチ手段がモータ駆動装置に組み込まれた後に、リレーの溶着等のスイッチ手段の異常が発生しても、この異常の有無を判断することが可能である。そして、スイッチ手段に対してオフ指令がされてモータが駆動されていないときに、異常判断が行われる。異常判断時には、たとえば外部に報知、またはモータへの通電を停止すればよい。この後、リレーの修理・交換を行うことにより、モータに悪影響が及ぶのを避けることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。
（１）第１実施形態
図１は、この発明の第１実施形態によるスイッチ手段の故障検出装置の構成を示すブロック図である。このスイッチ手段の故障検出装置は、補助動力付き自転車（図示略）に適用されるものである。補助動力付き自転車では、ペダルの踏力にほぼ比例した電流（または電圧）を２次電池からモータへ供給し、モータの動力と人力との合成駆動力によって自転車を走行させるようになっている。
【００１０】
図において、Ｅは２次電池であり、密閉型鉛電池、密閉型ニッカド電池等の複数の電池セルを直列に接続して構成されている。１は、モータＭへの供給電流を制御するモータ駆動部である。このモータ駆動部１は、２次電池Ｅから供給される放電電流に基づき、電流指令値としてコントローラ２（後述する）から与えられるＰＷＭ(Pulse Width Modulation)波のパルス幅に対応した電流をモータＭへ供給する。
【００１１】
３はリレーであり、過電流を遮断する安全装置としてモータ駆動部１からモータＭへの通電路に介挿されている。すなわち、リレー３は、通常の通電時にはオン状態になっているが、短絡等の異常発生時にはオフとなり、過電流が流れるのを防止するようになっている。本実施形態では、このリレー３が溶着等によってオン状態のまま固定された場合にこれを検出する目的で、補助動力付き自転車の稼働前にコントローラ２による検査（後述する）を行う。
【００１２】
４は電流センサであり、モータＭに流れている実電流を検出し、この電流の大きさに対応した検出信号をコントローラ２へ出力する。
【００１３】
コントローラ２は、図示しないＣＰＵやメモリの他、入力インタフェース２ｆ、出力インタフェース２ｇ，２ｈ等のハードウェアから構成されており、そのソフトウェア構成は、電流検出部２ａ、リレー異常判断部２ｂ、リレーＯＮ／ＯＦＦ指令部２ｃ、電流指令計算部２ｄおよびＰＷＭ波計算部２ｅからなっている。
【００１４】
電流検出部２ａは、入力インタフェース２ｆを介しＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換された電流検出値を測定し、その測定結果をリレー異常判断部２ｂへ出力する。リレー異常判断部２ｂは、リレー３にオフを指示した状態で所定の電流指令値を与えたときに電流検出部２ａから供給される実電流の測定結果に基づき、リレー３が異常であるか否かを判断する。
【００１５】
リレーＯＮ／ＯＦＦ指令部２ｃは、リレー異常判断部２ｂから供給されるオンオフ指令に応じてリレー３のオンオフを制御する。電流指令計算部２ｄは、リレー異常判断部２ｂから供給される通電指令に応じて電流指令値を算出する。ＰＷＭ波計算部２ｅは、電流指令計算部２ｄから供給される電流指令値に対応したパルス幅のＰＷＭ波を生成する。このＰＷＭ波によってモータ駆動部１を動かす。
【００１６】
なお、リレー異常判断部２ｂは、リレー３が異常であると判断したときには、モータＭへの通電を停止すべく、電流指令計算部２ｄに指令を行う。また、このときには、リレー異常判断部２ｂは、出力インタフェース２ｇ，２ｈを介して、警告灯５を点灯すると共に、警告ブザー６に警告音を発生させる。
【００１７】
次に、この実施形態の動作について説明する。図２は、補助動力付き自転車の稼働前にリレー３の検査を行うコントローラ２の動作を示すフローチャートである。以下、このフローチャートを参照し、実施形態の動作を説明する。
【００１８】
まず電源が投入され、システムが起動されると、コントローラ２は、ステップＳＴ１に処理を進める。ステップＳＴ１では、リレー異常判断部２ｂがリレーＯＮ／ＯＦＦ指令部２ｃに対しオフ指令を出す。これにより、リレー３は、溶着等の異常がなければ、オフ状態となる。
【００１９】
次に、ステップＳＴ２では、リレー異常判断部２ｂが電流指令計算部２ｄに対し通電指令を出す。これにより、電流指令計算部２ｄが所定の検査用指令値を算出し、さらにＰＷＭ波計算部２ｅがこの指令値に対応したＰＷＭ波を生成する。そして、このＰＷＭ波はモータ駆動部１へ供給され、そのパルス幅に対応した電流がモータＭへ出力される。
【００２０】
次に、ステップＳＴ３に進むと、電流検出部２ａが電流センサ４から供給される電流値を測定し、その測定結果をリレー異常判断部２ｂへ出力する。ステップＳＴ４では、リレー異常判断部２ｂが電流検出部２ａの測定結果に基づき、モータＭを流れる実電流の有無を判断する。
【００２１】
ここで、リレー３が指令通りオフになっている場合、電流はモータＭへ供給されないため、上記ステップＳＴ４で電流は検出されない。この場合、リレー３は正常とみなされる。以後は、リレー３がオンに切り替えられ、補助動力付き自転車のペダルの踏力に応じた電流指令値に基づきモータが通電され、動力が供給される。
【００２２】
一方、リレー３が溶着してオンになっている場合、モータＭに電流が流れるため、上記ステップＳＴ４で電流が検出される。この場合、リレー３は異常であるとみなされ、コントローラ２の処理はステップＳＴ５に進む。ステップＳＴ５においては、モータＭへの通電を停止し、さらにステップＳＴ６では、警告灯５を点灯すると共に、警告ブザー６に警告音を発生させ、操作者に報知する。なお、警告灯５および警告ブザー６は、いずれか一つだけ設けてもよい。
【００２３】
このように、本実施形態によれば、補助動力付き自転車を稼働する前にその都度リレー３の状態を検査することができるので、稼働中の短絡発生時等にリレー３が安全装置として機能しないことによる機器の誤動作や破損等を回避することができる。
【００２４】
なお、本実施形態では、ステップＳＴ５において、モータＭへの通電を停止しているが、これを省略して、ステップＳＴ６に進むようにしてもよい。この場合には、リレー３に異常のあることが、システムにおいて判断されながらも、モータＭを稼働することができ、そのまま補助動力付き自転車の補助動力として利用しながら、リレー３の修理や交換が可能な場所まで、移動することができる。この場合には、もちろん、使用者がリレー３の修理・交換をすみやかに行うのが望ましい。
【００２５】
（２）第２実施形態
Ａ．実施形態の構成
次に、図３は、この発明の第２実施形態によるスイッチ手段の故障検出装置を含む制御回路の構成を示すブロック図である。このスイッチ手段の故障検出装置は、電動車椅子（図示略）に適用されるものである。図において符号３１は乗員用の操作パネル、３２は蓄電池等の電源、３３，３４は左右の車輪を回転させるモータ、３５，３６は各モータ３３，３４の回転を駆動するモータ制御部である。
【００２６】
各モータ３３，３４には、それらの回転速度を検出する車速センサ３３ａ，３４ａがそれぞれ設けられている。さらに、各モータ３３，３４と各モータ制御部３５，３６の間の通電路には、過電流を遮断する安全装置としてリレー３７，３８が介挿されており、これを介して各モータ３３，３４に電流が供給されるようになされている。すなわち、リレー３は、通常の通電時にはオン状態になっているが、短絡等の異常発生時にはオフとなり、モータ３３，３４に過電流が流れるのを防止するようになっている。図示の状態で、リレー３７，３８はオフである。リレー３７，３８の各共通端子と、モータ３３，３４との間には、電流検出計３３ｂ，３４ｂが介挿されており、電流検出計３３ｂ，３４ｂは、この間を流れる電流に応じた電流検出信号を出力する。
【００２７】
符号３９はＬＥＤからなる警告灯、４０は警告ブザーを示し、これらの警告灯３９と警告ブザー４０は、リレー３７，３８の可動接点が溶着した等の異常が発生したことを乗員に知らせるために設けられている。
符号１１は、コントローラを示し、このコントローラ１１は、ＣＰＵ（中央処理装置）１２、メモリ等のハードウェアによって構成されている。
【００２８】
操作パネル３１には、コントローラ１１へ電流を供給する回路の開閉を行うメインスイッチ３１ａが設けられている。また、操作パネル３１には、各車輪の前進・後進操作及び速度制御のためのジョイスティック（速度制御操作子）３１ｂが設けられている。乗員がジョイスティック３１ｂを傾倒させると、ジョイスティック３１ｂは、その傾倒角に応じた電圧を出力する。
【００２９】
ＣＰＵ１２には、入力インタフェース２７ａ〜２７ｄ，２７ｇから各種信号出力やスイッチ出力が取り込まれると共に、ＣＰＵ１２は、出力インターフェース２７ｅ，２７ｆから各種指令値等の制御信号を外部へ出力する。
ＣＰＵ１２は、所定のプログラムに基づいて動作し、各種機能を果たす。図では、これら各機能別にジョイスティック入力部１３、指令車速計算部１４等と想定してブロック表示し、以下、各ブロックの機能として説明を行う。なお、これらのＣＰＵ１２の機能をハードウェアによって行わせることも可能である。
【００３０】
さて、ジョイスティック３１ｂから出力された電圧は、入力インタフェース２７ａによってＡ／Ｄ変換されて、ジョイスティック入力部１３に入力される。ジョイスティック入力部１３は、デジタル変換された電圧値に基づいて傾倒角信号を出力する。
このようにして、傾倒角信号は、ジョイスティック３１ｂの傾倒角に応じた値をとる。なお、傾倒角信号には、前後方向成分と左右方向成分があり、たとえばジョイスティック３１ｂが前方に傾倒されたときは前後方向成分が正の値、後方に傾倒されたときは前後方向成分が負の値をとる。
【００３１】
指令車速計算部１４は、ジョイスティック入力部１３からの傾倒角信号に基づき、各車輪を回転させるべき速度を算出し、左右の車輪ごとに別個の指令車速信号を出力する。
ＰＷＭ波計算部１５は、指令車速信号に基づき制御信号となるＰＷＭ波を左右の車輪ごとに出力し、左右の各モータ制御部３５，３６を制御する。これにより、各モータ制御部３５，３６からモータ３３，３４に与える通電量が制御され、モータ３３，３４の回転速度、すなわち各車輪の速度が制御される。
車速計算部１６は、車速センサ３３ａ，３４ａから入力された車速検出信号を受信し、実際の左右の各車輪の速度を算出して、実車速信号を出力する。ＰＷＭ波計算部１５は、この実車速信号を取り入れて、各モータ制御部３５，３６をフィードバック制御する。
【００３２】
電流検出計３３ｂ，３４ｂからの電流検出信号は、入力インタフェース２７ｇによりＡ／Ｄ変換され、変換されたデジタル信号は電流計算部１９に取入れられる。そして、電流計算部１９は、これに基づいて、左右のモータ３３，３４に流れる実電流値を算出し、実電流信号を出力する。
リレー異常判断部２０は、電流計算部１９からの実電流信号に基づいて、いずれかまたは両方のリレー３７，３８の可動接点が溶着した等の異常が発生したか否か判断する。
そして、いずれか片方でもリレー３７，３８に異常があると判断したときには、リレー異常判断部２０は、搭乗者に報知すべくＬＥＤ点灯制御部２１及びブザー制御部２２にオン信号を出力する。
【００３３】
ＬＥＤ点灯制御部２１及びブザー制御部２２は、それぞれ、リレー異常判断部２０からのオン信号に応じて、警告灯３９を点灯させ、警告ブザー４０に警告音を発生させる。
また、タイマー２３は、時間に対応する信号を出力し、時刻カウント部２４は、この信号に基づいた経過時間信号を出力する。この経過時間信号は、リレー異常判断部２０に入力され、前記のリレー３７，３８の異常があるか否かの判断に供せられる。
【００３４】
なお、後述のように、このようなリレー３７，３８の異常判断は、所定の時間に限って行われるものであり、この所定時間内に、リレー異常判断部２０は、リレー３７，３８にオフ指令信号を出力すると共に、異常検査用の通電指示信号をＰＷＭ波計算部１５に向けて出力する。この時には、指令車速計算部１４からの指令車速信号が出力されていたとしても、ＰＷＭ波計算部１５はこれを受け付けず、したがって車輪は駆動されない。
【００３５】
Ｂ．実施形態の動作
Ｂ−１．通常の制御動作
次に、この実施形態の通常の制御動作をまとめて説明すると次の通りである。
まず、乗員がジョイスティック３１ｂを傾倒すると、その傾倒角に応じて、ジョイスティック入力部１３から傾倒角信号が出力され、この傾倒角信号が、指令車速計算部１４に入力される。この傾倒角信号に基づき、指令車速計算部１４は、左の車輪への指令車速および右の車輪への指令車速を算出し、これに応じた指令車速信号を出力する。
この指令車速信号に基づいて、ＰＷＭ波計算部１５が左右の各モータ制御部３５，３６を制御する。これにより、各モータ制御部３５，３６からモータ３３，３４に与える通電量が制御され、モータ３３，３４の回転速度、すなわち各車輪の速度が制御される。
このような制御により、各車輪を互いに等しい速度で回転させれば、電動車椅子は直進（前進・後進含む）し、左右の車輪を異なる速度で回転させれば、電動車椅子の進行方向が変更される。
【００３６】
また、車輪が実際に駆動されることにより、車速計算部１６は、左の車輪の実車速および右の車輪の実車速を算出し、これに応じた実車速信号を出力する。これらの実車速信号は、ＰＷＭ波計算部１５に入力される。ＰＷＭ波計算部１５は、前記の左の車輪の実車速と左の車輪への指令車速とを一致させるべく、また、右の車輪の実車速と右の車輪への指令車速とを一致させるべく、各モータ制御部３５，３６を調整する。これにより、電動車椅子が乗員の所望の速度で所望の方向に進行する。
【００３７】
Ｂ−２．リレーの故障検査動作
次に、図４は、この実施形態におけるリレーの故障検出動作例を示すフローチャートである。同図を参照して、リレー故障検出動作を説明する。なお、以下の説明では、簡略化のため、このリレー故障検出動作は、左の車輪用のリレー３７の故障検出を行うものとするが、右の車輪用のリレー３８についても同様の動作を行う。左のリレー３７の故障検出動作と右のリレー３８の故障検出動作は、同時に行ってもよいし、一方の終了後、他方を行ってもよい。
【００３８】
まず、乗員が操作パネル３１を操作し、メインスイッチ３１ａをオンする。これによって、コントローラ１１に電流が供給されて動作可能になると共に、モータ制御部３５，３６が待機状態になって、システム起動状態となる。
【００３９】
そして、リレー異常判断部２０は、リレー３７をオフにすべく、リレーオフ信号を出力する（ステップＳＴ７）。これによりリレー３７の可動接点が、オン側の端子に溶着している等の異常がない限り、リレー３７は図示のオフ状態になるはずである。
次に、リレーオフ信号の出力後、設定されている所定時間待機し、リレー異常判断部２０が、検査指令値となるモータ３３への通電指示信号を出力する（ステップＳＴ８，ＳＴ９）。これにより、ＰＷＭ波計算部１５が作動して、モータ制御部３５から所定通電量の駆動電流を流そうとする。この場合において、ステップＳＴ７での指令通り、リレー３７がオフ状態であれば、この駆動電流がモータ３３に与えられることはない。
【００４０】
この後、設定されている所定時間待機し（ステップＳＴ１０）、電流検出計３３ｂ、電流計算部１９を通じて、モータ３３に流れる実電流を、リレー異常判断部２０で読み込む（ステップＳＴ１１）。そして、この実電流を設定値と比較して（ステップＳＴ１２）、設定値以上であれば、判断結果は「ＹＥＳ」となり、ステップＳＴ１３に進む。ここでの設定値は、極めて微弱な電流値としておく。上記の通り、リレー３７がオフ状態であれば、駆動電流がモータ３３に与えられることはなく、たとえば電動車椅子が斜面で停止しようとして、発電制動によりモータ３３自身が発電したこと等による電流以上の電流が電流検出計３３ｂに検出されることはない。したがって、ステップＳＴ１２での判断結果が「ＹＥＳ」ということは、リレー３７に異常があるということである。
【００４１】
ステップＳＴ１３では、リレー異常判断部２０が、ＬＥＤ点灯制御部２１及びブザー制御部２２にオン信号を出力する。これにより、警告灯３９が点灯し、警告ブザー４０が警告音を発生する。このようにして、リレー３７に異常があることを乗員に知らせるようになっている。
【００４２】
次に、ステップＳＴ１４に移行し、前述の通常の制御動作を行う。この通常の制御動作では、まず、リレー異常判断部２０の通電指示信号の出力は停止され、これによりＰＷＭ波計算部１５は、指令車速計算部１４からの指令車速信号によって作動するようにされる。
通常の制御動作では、乗員がジョイスティック３１ｂを傾倒すると、指令車速計算部１４からの指令車速信号が、リレー異常判断部２０に取入れられ、リレー異常判断部２０は、オン指令信号を出力して、リレー３７をオンする。また、乗員がジョイスティック３１ｂを中立位置にすると、指令車速「０」に相当する指令車速信号が指令車速計算部１４からリレー異常判断部２０に入力され、これに応じてリレー異常判断部２０がオフ指令信号を出力して、リレー３７をオフにして、走行速度を０にする。
【００４３】
このようにして、使用者は、ジョイスティック３１ｂを操作して、電動車椅子を運転することが可能である。ここで、前記のようにリレー３７に異常のあることが、システムで判断されながらも、車輪の走行停止という処理を行わずに、運転を可能とすべく、通常の制御動作を行うのは、リレー３７の異常すなわちオンのままであったとしても、電動車椅子の走行自体には実質的な支障がないからである。すなわち、乗員がジョイスティック３１ｂを傾倒すれば、それに応じてモータ３３は回転し、ジョイスティック３１ｂを中立位置にすれば、モータ３３は停止する。したがって、乗員としては、そのまま電動車椅子の走行を行って、リレー３７の修理や交換が可能な場所まで、移動することができる。
【００４４】
ただし、この場合には、モータ３３に対する安全装置であるリレー３７が機能しないため、万一、短絡等の異常が発生すると、モータ３３に過電流が流れるのを回避できないことになる。そこで、モータ３３の故障を避けるため、ステップＳＴ１３で異常を表示した後、モータ３３の回転を停止すべく、リレー異常判断部２０が車速「０」の指令車速信号を出力するようにしてもよい。
【００４５】
前記のステップＳＴ１２において、モータ３３に流れる実電流が、設定値未満であれば判断結果は「ＮＯ」となる。これは、リレー３７に異常がないことを示すものであり、この後は、そのままステップＳＴ１４に進み、通常の制御動作を行う。
【００４６】
この後、ステップＳＴ１５に進み、メインスイッチ３１ａがオフされたか否かを判別し、メインスイッチ３１ａがオフされたなら、コントローラ１１に供給されていた電流が遮断されて、システムが非動作状態となる。すなわち、乗員が電動車椅子を駐車したいときには、メインスイッチ３１ａをオフする。一方、ステップＳＴ１５において、メインスイッチ３１ａがオフされなければ、ステップＳＴ１４に戻って、電動車椅子の走行が継続されることになる。
【００４７】
Ｃ．実施形態の効果
この実施形態においては、リレー３７，３８が電動車椅子に組み込まれた後に、リレー３７，３８の溶着等の異常を判断することができる。しかも、電動車椅子の走行中の所定時間に、リレー３７の異常を検出することができ、これに応じて、乗員への報知あるいは電動車椅子の停止を行う。この後、リレー３７，３８の修理・交換を行うことにより、モータ３３，３４に悪影響が及ぶのを避けることができる。
【００４８】
また、この実施形態では、リレー異常判断部２０により、まずリレー３７，３８にオフ指令信号を出力してから、所定時間が経過した後、異常検査用の通電指示信号をＰＷＭ波計算部１５に向けて出力する（ステップＳＴ７〜ＳＴ９）。リレー３７，３８は、機械的な可動接点を有してため、リレー３７，３８にオフ指令信号が入力された後でも、可動接点が振動するため、すぐにはリレー３７，３８は非導通状態にならない。しかし、この実施形態のように、オフ指令信号の出力から所定時間経過後、ＰＷＭ波計算部１５、モータ制御部３５，３６を通じて、モータ３３，３４に通電させようとすることにより、確実な異常判断をすることができる。
【００４９】
さらに、メインスイッチ３１ａをオンした直後、すなわち電動車椅子の起動直後から、ステップＳＴ１４における通常の制御動作で、リレー３７，３８へオン指令がされるまでの間に、リレー３７，３８にはオフ指令が与えられ、リレー異常判断部２０による通電指示信号の出力が行われる。このように、この実施形態では、システム起動直後に、電動車椅子の走行制御前に、検査信号である通電指示信号を出力して、リレー３７，３８の異常判断をすることができる。
【００５０】
また、この実施形態では、リレー異常判断部２０による通電指示信号の出力は、所定の短時間、具体的には数１０ミリ秒の間だけ行われる。これは、モータ３３，３４が停止している場合には、モータ３３，３４に電流が流れても、慣性があるためすぐには動き出さないが、万一、リレー３７，３８の異常がある場合には、一定時間経過すれば、検査用の信号である通電指示信号のために、モータ３３，３４が回転を開始し、これにより電動車椅子が走行してしまう可能性があるからである。この実施形態では、通電指示信号の出力を数１０ミリ秒の間だけにすることにより、電動車椅子が走行開始する前に、リレー３７，３８の異常を検出できる。
【００５１】
Ｄ．リレーの故障検出動作の変更例
次に、図５は、前記第２実施形態におけるリレーの故障検出動作の変更例を示すフローチャートである。以下の説明でも、簡略化のため、このリレー故障検出動作は、左の車輪用のリレー３７の故障検出を行うものとするが、右の車輪用のリレー３８についても同様の動作を行う。左のリレー３７の故障検出動作と右のリレー３８の故障検出動作は、同時に行ってもよいし、一方の終了後、他方を行ってもよい。
【００５２】
この変更例では、リレー異常判断部２０により、モータ３３を正転させる方向への通電と、逆転させる方向への通電を行わせる通電指示信号を出力し、モータ３３の正転の通電指示と、逆転の通電の指示の両方で、モータ３３に流れる実電流が検出された場合に、はじめてリレー異常判断部２０は、リレー３７が異常であると判断する。
【００５３】
まず、乗員が操作パネル３１を操作し、メインスイッチ３１ａをオンすることによって、前記と同様にシステム起動状態となる。
そして、リレー異常判断部２０は、リレー３７をオフにすべく、リレーオフ信号を出力する（ステップＳＴ１６）。これによりリレー３７の可動接点が、オン側の端子に溶着している等の異常がない限り、リレー３７は図示のオフ状態になるはずである。
次に、リレーオフ信号の出力後、設定されている所定時間待機し、リレー異常判断部２０が、モータ３３へ車両の前進方向へ回転するような通電指示信号を出力する（ステップＳＴ１７，ＳＴ１８）。
【００５４】
この後、設定されている所定時間待機し（ステップＳＴ１９）、電流検出計３３ｂ、電流計算部１９を通じて、モータ３３に流れる実電流を、リレー異常判断部２０で読み込む（ステップＳＴ２０）。そして、この実電流を設定値と比較して（ステップＳＴ２１）、設定値以上であれば、判断結果は「ＹＥＳ」となり、ステップＳＴ２２に進む。ここでの設定値は、極めて微弱な電流値としておく。上記の通り、リレー３７がオフ状態であれば、駆動電流がモータ３３に与えられることはないが、電動車椅子が斜面で停止しようとして、発電制動によりモータ３３自身が発電したことにより、ある程度の電流が電流検出計３３ｂに検出され、リレー３７の接点が溶着していると誤って判断されることがある。そこで、この場合には、次のステップＳＴ２２以降の動作に移行する。
【００５５】
ステップＳＴ２２では、リレー異常判断部２０が、モータ３３へ車両の後進方向へ回転するような通電指示信号を出力する。この後、設定されている所定時間待機し（ステップＳＴ２３）、電流検出計３３ｂ、電流計算部１９を通じて、モータ３３に流れる実電流を、リレー異常判断部２０で読み込む（ステップＳＴ２４）。そして、この実電流を設定値と比較して（ステップＳＴ２５）、設定値以上であれば、判断結果は「ＹＥＳ」となり、ステップＳＴ２６に進む。ここでの設定値は、極めて微弱な電流値としておく。
【００５６】
このように、ステップＳＴ２５での判断結果が「ＹＥＳ」ということは、モータ３３の正転の通電指示と、逆転の通電の指示の両方で、所定以上の実電流が検出されたということであり、電動車椅子が斜面で停止しようとして、モータ３３自身が発電制動を起こしているとは考えにくい。すなわち、リレー３７に異常があるということである。
【００５７】
そこで、ステップＳＴ２６では、リレー異常判断部２０が、ＬＥＤ点灯制御部２１及びブザー制御部２２にオン信号を出力する。これにより、警告灯３９が点灯し、警告ブザー４０が警告音を発生する。このようにして、リレー３７に異常があることを乗員に知らせるようになっている。
【００５８】
次に、ステップＳＴ２７に移行し、前述の通常の制御動作を行う。ここでは、まず、リレー異常判断部２０の通電指示信号の出力は停止され、これによりＰＷＭ波計算部１５は、指令車速計算部１４からの指令車速信号によって作動するようにされる。すなわち、リレー異常判断部２０の通電指示信号の出力は、所定の短時間、具体的には数１０ミリ秒の間だけ行われる。また、リレー異常判断部２０は、オン指令信号を出力して、リレー３７をオンする。これにより、使用者は、ジョイスティック３１ｂを操作して、電動車椅子を運転することが可能である。なお、モータ３３の故障を避けるため、ステップＳＴ２６で異常を表示した後、モータ３３の回転を停止すべく、リレー異常判断部２０が車速「０」の指令車速信号を出力するようにしてもよいことは前記と同様である。
【００５９】
なお、前記のステップＳＴ２１またはステップＳＴ２５において、モータ３３に流れる実電流が、設定値未満であれば判断結果は「ＮＯ」となる。これは、リレー３７に異常がないことを示すものであり、この後は、そのままステップＳＴ２７に進み、通常の制御動作を行う。
【００６０】
この後、ステップＳＴ２８に進み、メインスイッチ３１ａがオフされたか否かを判別し、メインスイッチ３１ａがオフされたなら、コントローラ１１に供給されていた電流が遮断されて、システムが非動作状態となる。すなわち、乗員が電動車椅子を駐車したいときには、メインスイッチ３１ａをオフする。一方、ステップＳＴ２８において、メインスイッチ３１ａがオフされなければ、ステップＳＴ２７に戻って、電動車椅子の走行が継続されることになる。
【００６１】
この例では、前記第２実施形態と同様の効果に加えて、次のような効果を達成することができる。
すなわち、電動車椅子のような前後進可能な車両の場合、登坂・降坂中、斜面に停止した時などには、発電制動によりモータ３３，３４に実電流が発生することがある。これに対して、本実施形態では、モータ３３，３４に一方への回転を起こすような通電指示と、他方への回転を起こすような通電指示を与えて、モータ３３，３４を流れる実電流を判断することで、リレー３７，３８の異常判断の精度を向上することができる。
なお、前記の例と逆に、モータ３３を後進方向へ回転させる通電指示信号の出力を先に行って、前進方向へ回転させる方向への通電指示信号の出力を後に行うのも可能である。
【００６２】
上記実施形態は、本発明を補助動力付き自転車用のモータ駆動回路または電動車椅子のモータ駆動回路に適用したものであるが、本発明はこれに限らず、その他の機器のモータ駆動回路にも適用可能である。また、本発明は、リレーの異常を検査するだけでなく、半導体素子を利用したスイッチのように他のスイッチ手段の異常の検査にも適用可能である。
【００６３】
以上説明したように、この発明によれば、スイッチ手段がモータ駆動装置に組み込まれた後に、リレーの溶着等のスイッチ手段の異常が発生しても、この異常の有無を判断することが可能である。
また、スイッチ手段に対してオフ指令がされてモータが駆動されていないときに、異常判断が行われる。この後、リレーの修理・交換を行うことにより、モータに悪影響が及ぶのを避けることができる。
また、モータの発電制動時の自己発電により、電流がモータ自身に流れるような場合でも、その電流だけで誤って異常とは判断することがないので、スイッチ手段の異常判断の精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】この発明の第２実施形態を含む制御回路の構成を示すブロック図である。
【図４】同実施形態におけるリレーの故障検出動作例を示すフローチャートである。
【図５】実施形態におけるリレーの故障検出動作の他の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１モータ駆動部（通電手段）、２コントローラ、２ａ電流検出部（電流検出手段）、２ｂリレー異常判断部（異常判断手段、異常処理手段）、２ｃリレーＯＮ／ＯＦＦ指令部（スイッチ制御手段）、２ｄ電流指令計算部（通電指示手段、異常処理手段）、２ｅＰＷＭ計算部（通電指示手段）、３リレー（スイッチ手段）、４電流センサ（電流検出手段）、５警告灯（異常処理手段）、６警告ブザー（異常処理手段）、Ｅ２次電池、１１コントローラ、１２ＣＰＵ、１３ジョイスティック入力部、１４指令車速計算部、１５ＰＷＭ波計算部（通電指示手段）、１６車速計算部、１９電流計算部、２０リレー異常判断部（スイッチ制御手段、異常判断手段、異常処理手段）、２１ＬＥＤ点灯制御部（異常処理手段）、２２ブザー制御部（異常処理手段）、２３タイマー、２４時刻カウント部、３１操作パネル、３１ａメインスイッチ、３１ｂジョイスティック、３２電源、３３，３４モータ、３３ａ，３４ａ車速センサ、３３ｂ，３４ｂ電流検出計（電流検出手段）、３５，３６モータ制御部（通電手段）、３７，３８リレー（スイッチ手段）、３９警告灯（異常処理手段）、４０警告ブザー（異常処理手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a failure detection device for a switch means suitable for use in a motor drive circuit that supplies power to an electric vehicle such as a transport vehicle, an electric vehicle, and a manpowered vehicle with auxiliary power.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an electric vehicle such as a transport vehicle, an electric vehicle, and a manpowered vehicle with auxiliary power, a relay is used for the purpose of protecting the power circuit for driving the motor from an electrical abnormality such as a short circuit. That is, when an abnormality such as a short circuit occurs, an overcurrent flows in the motor or circuit, which may cause a mechanical failure such as malfunction of the device or IC (Integrated Circuit) damage. A method is employed in which an overcurrent is avoided by inserting a relay between the power supply side and the motor and turning off the relay in response to detection of an abnormality.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the relay used as a safety device as described above is shipped after being subjected to a predetermined function test such as whether or not to perform a normal ON / OFF operation. Never done. For this reason, for example, when a spark or the like occurs during operation of a device and the relay is welded and fixed in an ON state, the relay itself as a safety device does not function. Sometimes overcurrent cannot be avoided.
[0004]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and can be reliably prevented from malfunctioning or damaging the device due to failure of the switching means such as a relay and malfunctioning during operation of the apparatus. An object of the present invention is to provide a failure detection apparatus.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problems, the present invention is provided with an energizing means for supplying a current corresponding to a given command value to a motor, an energizing path connecting the energizing means and the motor, and is turned on / off. In a failure detection device for a switch means applied to a motor drive device comprising a switch means that switches to a conductive / non-conductive state according to a command, an off command is given to the switch means. sometimes,An inspection command value for rotating the motor in one direction and an inspection command value for rotating the motor in the other direction.An energization instruction means for instructing energization to supply to the energization means, and a current detection means for detecting the current flowing through the motor;Both when a predetermined inspection command value for rotating the motor in one direction is supplied and when a predetermined inspection command value for rotating the motor in the other direction is supplied Then, when an actual current of a predetermined value or more is detected by the current detection means,It is characterized by comprising an abnormality determining means for determining that the switch means is abnormal.
[0008]
In this case, the energization instruction means supplies a predetermined inspection command value to the energization means and instructs energization when the switch means is turned off, and the current detection means flows to the motor. The current is detected, and the abnormality determining means determines that the switch means is abnormal when the current detecting means detects the current while the energization instruction is given.
Thus, even if an abnormality of the switch means such as welding of the relay occurs after the switch means is incorporated in the motor drive device, it is possible to determine the presence or absence of this abnormality. Then, an abnormality determination is made when an off command is issued to the switch means and the motor is not driven. When an abnormality is determined, for example, notification to the outside or energization of the motor may be stopped. Thereafter, the relay can be repaired or replaced to avoid adverse effects on the motor.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(1) First embodiment
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a failure detection apparatus for switch means according to the first embodiment of the present invention. This failure detection device for the switch means is applied to a bicycle with auxiliary power (not shown). In a bicycle with auxiliary power, a current (or voltage) substantially proportional to the pedaling force of the pedal is supplied from the secondary battery to the motor, and the bicycle is driven by a combined driving force of the motor power and human power.
[0010]
In the figure, E is a secondary battery, which is configured by connecting a plurality of battery cells such as a sealed lead battery and a sealed nickel cadmium battery in series. Reference numeral 1 denotes a motor drive unit that controls a supply current to the motor M. The motor drive unit 1 generates a current corresponding to a pulse width of a PWM (Pulse Width Modulation) wave given from a controller 2 (described later) as a current command value based on a discharge current supplied from the secondary battery E. To supply.
[0011]
Reference numeral 3 denotes a relay, which is inserted in a current path from the motor drive unit 1 to the motor M as a safety device for interrupting overcurrent. That is, the relay 3 is in an on state during normal energization, but is turned off when an abnormality such as a short circuit occurs, thereby preventing an overcurrent from flowing. In the present embodiment, in order to detect when the relay 3 is fixed in an ON state by welding or the like, an inspection (described later) is performed by the controller 2 before the bicycle with auxiliary power is operated.
[0012]
Reference numeral 4 denotes a current sensor, which detects an actual current flowing through the motor M and outputs a detection signal corresponding to the magnitude of the current to the controller 2.
[0013]
The controller 2 is composed of hardware such as an input interface 2f and output interfaces 2g and 2h in addition to a CPU and a memory (not shown). The software configuration includes a current detection unit 2a, a relay abnormality determination unit 2b, a relay ON / OFF It consists of an OFF command section 2c, a current command calculation section 2d, and a PWM wave calculation section 2e.
[0014]
The current detection unit 2a measures a current detection value that is A / D (analog / digital) converted via the input interface 2f, and outputs the measurement result to the relay abnormality determination unit 2b. The relay abnormality determination unit 2b determines whether or not the relay 3 is abnormal based on the measurement result of the actual current supplied from the current detection unit 2a when a predetermined current command value is given in a state in which the relay 3 is instructed to be turned off. Determine whether.
[0015]
Relay ON / OFF command unit 2c controls on / off of relay 3 in accordance with the on / off command supplied from relay abnormality determination unit 2b. The current command calculation unit 2d calculates a current command value according to the energization command supplied from the relay abnormality determination unit 2b. The PWM wave calculation unit 2e generates a PWM wave having a pulse width corresponding to the current command value supplied from the current command calculation unit 2d. The motor drive unit 1 is moved by this PWM wave.
[0016]
When the relay abnormality determination unit 2b determines that the relay 3 is abnormal, the relay abnormality determination unit 2b instructs the current command calculation unit 2d to stop energization of the motor M. At this time, the relay abnormality determination unit 2b turns on the warning lamp 5 and causes the warning buzzer 6 to generate a warning sound via the output interfaces 2g and 2h.
[0017]
Next, the operation of this embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the controller 2 for inspecting the relay 3 before the operation of the bicycle with auxiliary power. The operation of the embodiment will be described below with reference to this flowchart.
[0018]
First, when the power is turned on and the system is activated, the controller 2 advances the process to step ST1. In step ST1, relay abnormality determination unit 2b issues an OFF command to relay ON / OFF command unit 2c. As a result, the relay 3 is turned off if there is no abnormality such as welding.
[0019]
Next, in step ST2, the relay abnormality determination unit 2b issues an energization command to the current command calculation unit 2d. Thus, the current command calculation unit 2d calculates a predetermined inspection command value, and the PWM wave calculation unit 2e generates a PWM wave corresponding to the command value. The PWM wave is supplied to the motor drive unit 1, and a current corresponding to the pulse width is output to the motor M.
[0020]
Next, when proceeding to step ST3, the current detection unit 2a measures the current value supplied from the current sensor 4, and outputs the measurement result to the relay abnormality determination unit 2b. In step ST4, the relay abnormality determination unit 2b determines whether there is an actual current flowing through the motor M based on the measurement result of the current detection unit 2a.
[0021]
Here, since the current is not supplied to the motor M when the relay 3 is turned off as instructed, the current is not detected in step ST4. In this case, the relay 3 is regarded as normal. Thereafter, the relay 3 is switched on, the motor is energized based on the current command value corresponding to the pedaling force of the bicycle with auxiliary power, and power is supplied.
[0022]
On the other hand, when the relay 3 is welded and turned on, a current flows through the motor M, so that the current is detected in step ST4. In this case, the relay 3 is regarded as abnormal, and the process of the controller 2 proceeds to step ST5. In step ST5, energization to the motor M is stopped, and in step ST6, the warning lamp 5 is turned on and a warning sound is generated in the warning buzzer 6 to notify the operator. Note that only one of the warning light 5 and the warning buzzer 6 may be provided.
[0023]
Thus, according to this embodiment, since the state of the relay 3 can be inspected each time before operating the bicycle with auxiliary power, the relay 3 does not function as a safety device when a short circuit occurs during operation. It is possible to avoid malfunction or damage of the device due to the above.
[0024]
In this embodiment, energization to the motor M is stopped in step ST5, but this may be omitted and the process may proceed to step ST6. In this case, while the system determines that there is an abnormality in the relay 3, the motor M can be operated, and the relay 3 can be repaired or replaced while being directly used as auxiliary power for a bicycle with auxiliary power. You can move as far as possible. In this case, it is of course desirable for the user to promptly repair and replace the relay 3.
[0025]
(2) Second embodiment
A. Configuration of the embodiment
Next, FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a control circuit including a failure detection device for switch means according to the second embodiment of the present invention. This failure detection device for the switch means is applied to an electric wheelchair (not shown). In the figure, reference numeral 31 is an occupant operation panel, 32 is a power source such as a storage battery, 33 and 34 are motors for rotating the left and right wheels, and 35 and 36 are motor control units for driving the rotation of the motors 33 and 34.
[0026]
The motors 33 and 34 are provided with vehicle speed sensors 33a and 34a for detecting their rotational speeds, respectively. Furthermore, relays 37 and 38 are inserted in the energization paths between the motors 33 and 34 and the motor control units 35 and 36 as safety devices for interrupting overcurrents. A current is supplied to 34. That is, the relay 3 is in an on state during normal energization, but is in an off state when an abnormality such as a short circuit occurs, and prevents overcurrent from flowing through the motors 33 and 34. In the state shown, the relays 37 and 38 are off. Current detectors 33b and 34b are interposed between the common terminals of the relays 37 and 38 and the motors 33 and 34. The current detectors 33b and 34b detect current according to the current flowing between them. Output a signal.
[0027]
Reference numeral 39 denotes a warning light composed of LEDs, and reference numeral 40 denotes a warning buzzer. These warning light 39 and warning buzzer 40 are used to inform the occupant that an abnormality has occurred such as welding of the movable contacts of the relays 37 and 38. Is provided.
Reference numeral 11 denotes a controller. The controller 11 includes a CPU (central processing unit) 12 and hardware such as a memory.
[0028]
The operation panel 31 is provided with a main switch 31 a that opens and closes a circuit that supplies current to the controller 11. The operation panel 31 is provided with a joystick (speed control operator) 31b for forward / reverse operation of each wheel and speed control. When the occupant tilts the joystick 31b, the joystick 31b outputs a voltage corresponding to the tilt angle.
[0029]
The CPU 12 receives various signal outputs and switch outputs from the input interfaces 27a to 27d and 27g, and the CPU 12 outputs control signals such as various command values to the outside from the output interfaces 27e and 27f.
The CPU 12 operates based on a predetermined program and performs various functions. In the figure, blocks are displayed on the assumption that the joystick input unit 13 and the command vehicle speed calculation unit 14 are provided for each of these functions. Note that these functions of the CPU 12 may be performed by hardware.
[0030]
The voltage output from the joystick 31b is A / D converted by the input interface 27a and input to the joystick input unit 13. The joystick input unit 13 outputs a tilt angle signal based on the digitally converted voltage value.
In this way, the tilt angle signal takes a value corresponding to the tilt angle of the joystick 31b. The tilt angle signal has a front-rear direction component and a left-right direction component. For example, when the joystick 31b is tilted forward, the front-rear direction component is a positive value, and when tilted rearward, the front-rear direction component is negative. Takes a value.
[0031]
The command vehicle speed calculation unit 14 calculates the speed at which each wheel should be rotated based on the tilt angle signal from the joystick input unit 13, and outputs separate command vehicle speed signals for the left and right wheels.
The PWM wave calculation unit 15 outputs a PWM wave serving as a control signal based on the command vehicle speed signal for each of the left and right wheels, and controls the left and right motor control units 35 and 36. Thereby, the energization amount given to the motors 33 and 34 from the motor control units 35 and 36 is controlled, and the rotational speed of the motors 33 and 34, that is, the speed of each wheel is controlled.
The vehicle speed calculation unit 16 receives the vehicle speed detection signals input from the vehicle speed sensors 33a and 34a, calculates actual speeds of the left and right wheels, and outputs an actual vehicle speed signal. The PWM wave calculation unit 15 takes in the actual vehicle speed signal and feedback-controls the motor control units 35 and 36.
[0032]
The current detection signals from the current detectors 33b and 34b are A / D converted by the input interface 27g, and the converted digital signal is taken into the current calculator 19. Based on this, the current calculation unit 19 calculates the actual current value flowing through the left and right motors 33 and 34, and outputs an actual current signal.
Based on the actual current signal from the current calculation unit 19, the relay abnormality determination unit 20 determines whether or not an abnormality has occurred, such as welding of the movable contacts of one or both of the relays 37 and 38.
When it is determined that there is an abnormality in either one of the relays 37 and 38, the relay abnormality determination unit 20 outputs an ON signal to the LED lighting control unit 21 and the buzzer control unit 22 to notify the passenger.
[0033]
The LED lighting control unit 21 and the buzzer control unit 22 each turn on the warning lamp 39 in response to the ON signal from the relay abnormality determination unit 20 and cause the warning buzzer 40 to generate a warning sound.
In addition, the timer 23 outputs a signal corresponding to time, and the time counting unit 24 outputs an elapsed time signal based on this signal. This elapsed time signal is input to the relay abnormality determination unit 20 and used for determining whether or not there is an abnormality in the relays 37 and 38.
[0034]
As will be described later, the abnormality determination of the relays 37 and 38 is performed only for a predetermined time, and the relay abnormality determination unit 20 is turned off to the relays 37 and 38 within the predetermined time. A command signal is output and an energization instruction signal for abnormality inspection is output to the PWM wave calculation unit 15. At this time, even if the command vehicle speed signal from the command vehicle speed calculation unit 14 is output, the PWM wave calculation unit 15 does not accept it, and therefore the wheel is not driven.
[0035]
B. Operation of the embodiment
B-1. Normal control operation
Next, the normal control operation of this embodiment will be described as follows.
First, when the occupant tilts the joystick 31b, a tilt angle signal is output from the joystick input unit 13 according to the tilt angle, and this tilt angle signal is input to the command vehicle speed calculation unit 14. Based on the tilt angle signal, the command vehicle speed calculation unit 14 calculates a command vehicle speed for the left wheel and a command vehicle speed for the right wheel, and outputs a command vehicle speed signal corresponding to the command vehicle speed.
Based on this command vehicle speed signal, the PWM wave calculation unit 15 controls the left and right motor control units 35 and 36. Thereby, the energization amount given to the motors 33 and 34 from the motor control units 35 and 36 is controlled, and the rotational speed of the motors 33 and 34, that is, the speed of each wheel is controlled.
With this control, if the wheels are rotated at the same speed, the electric wheelchair goes straight (including forward and reverse), and if the left and right wheels are rotated at different speeds, the traveling direction of the electric wheelchair is changed. The
[0036]
In addition, when the wheels are actually driven, the vehicle speed calculation unit 16 calculates the actual vehicle speed of the left wheel and the actual vehicle speed of the right wheel, and outputs an actual vehicle speed signal corresponding thereto. These actual vehicle speed signals are input to the PWM wave calculation unit 15. The PWM wave calculation unit 15 matches the actual vehicle speed of the left wheel with the commanded vehicle speed for the left wheel, and matches the actual vehicle speed of the right wheel with the commanded vehicle speed for the right wheel. The motor control units 35 and 36 are adjusted. Thereby, the electric wheelchair advances in a desired direction at a passenger's desired speed.
[0037]
B-2. Relay failure inspection operation
Next, FIG. 4 is a flowchart showing an example of the failure detection operation of the relay in this embodiment. The relay failure detection operation will be described with reference to FIG. In the following description, for the sake of simplification, this relay failure detection operation is performed to detect failure of the relay 37 for the left wheel, but the same operation is performed for the relay 38 for the right wheel. . The failure detection operation of the left relay 37 and the failure detection operation of the right relay 38 may be performed simultaneously, or the other may be performed after the end of one.
[0038]
First, the passenger operates the operation panel 31 and turns on the main switch 31a. As a result, current is supplied to the controller 11 so that the controller 11 can be operated, and the motor control units 35 and 36 are set in a standby state to enter a system starting state.
[0039]
Then, relay abnormality determination unit 20 outputs a relay off signal to turn off relay 37 (step ST7). As a result, the relay 37 should be in the illustrated OFF state unless there is an abnormality such as the movable contact of the relay 37 being welded to the ON-side terminal.
Next, after outputting the relay-off signal, the relay waits for a set predetermined time, and the relay abnormality determination unit 20 outputs an energization instruction signal to the motor 33 serving as an inspection command value (steps ST8 and ST9). As a result, the PWM wave calculation unit 15 operates and tries to pass a predetermined amount of drive current from the motor control unit 35. In this case, if the relay 37 is in an OFF state as instructed in step ST7, this drive current is not applied to the motor 33.
[0040]
Thereafter, the system waits for a set predetermined time (step ST10), and the actual current flowing through the motor 33 is read by the relay abnormality determination unit 20 through the current detector 33b and the current calculation unit 19 (step ST11). Then, the actual current is compared with the set value (step ST12), and if it is equal to or greater than the set value, the determination result is “YES”, and the process proceeds to step ST13. The set value here is a very weak current value. As described above, if the relay 37 is in the OFF state, no driving current is applied to the motor 33. For example, the electric wheelchair tries to stop on a slope and the motor 33 itself generates electric power by power generation braking. The current is not detected by the current detector 33b. Therefore, the determination result in step ST12 being “YES” means that the relay 37 is abnormal.
[0041]
In step ST <b> 13, the relay abnormality determination unit 20 outputs an ON signal to the LED lighting control unit 21 and the buzzer control unit 22. As a result, the warning light 39 is turned on and the warning buzzer 40 generates a warning sound. In this way, the passenger is informed that there is an abnormality in the relay 37.
[0042]
Next, the process proceeds to step ST14, and the above-described normal control operation is performed. In this normal control operation, first, the output of the energization instruction signal of the relay abnormality determination unit 20 is stopped, whereby the PWM wave calculation unit 15 is operated by the command vehicle speed signal from the command vehicle speed calculation unit 14. .
In normal control operation, when the occupant tilts the joystick 31b, the command vehicle speed signal from the command vehicle speed calculation unit 14 is taken into the relay abnormality determination unit 20, and the relay abnormality determination unit 20 outputs an ON command signal, The relay 37 is turned on. When the occupant places the joystick 31b in the neutral position, a command vehicle speed signal corresponding to the command vehicle speed “0” is input from the command vehicle speed calculation unit 14 to the relay abnormality determination unit 20, and the relay abnormality determination unit 20 is turned off accordingly. A command signal is output, the relay 37 is turned off, and the traveling speed is set to zero.
[0043]
In this way, the user can drive the electric wheelchair by operating the joystick 31b. Here, as described above, while the relay 37 is judged to be abnormal, the normal control operation is performed in order to enable driving without performing the process of stopping the running of the wheel. This is because even if the relay 37 is abnormal, i.e., remains on, there is no substantial problem with the running of the electric wheelchair. That is, when the occupant tilts the joystick 31b, the motor 33 rotates accordingly, and when the joystick 31b is set to the neutral position, the motor 33 stops. Therefore, as an occupant, the electric wheelchair can be traveled as it is and moved to a place where the relay 37 can be repaired or replaced.
[0044]
However, in this case, since the relay 37 which is a safety device for the motor 33 does not function, if an abnormality such as a short circuit occurs, it cannot be avoided that an overcurrent flows through the motor 33. Therefore, in order to avoid failure of the motor 33, the relay abnormality determination unit 20 may output a command vehicle speed signal of the vehicle speed “0” in order to stop the rotation of the motor 33 after displaying the abnormality in step ST13. .
[0045]
In step ST12, if the actual current flowing through the motor 33 is less than the set value, the determination result is “NO”. This indicates that there is no abnormality in the relay 37, and thereafter, the process directly proceeds to step ST14 to perform a normal control operation.
[0046]
Thereafter, the process proceeds to step ST15, where it is determined whether or not the main switch 31a is turned off. If the main switch 31a is turned off, the current supplied to the controller 11 is cut off, and the system becomes inoperative. . That is, when the passenger wants to park the electric wheelchair, the main switch 31a is turned off. On the other hand, if the main switch 31a is not turned off in step ST15, the process returns to step ST14 and the running of the electric wheelchair is continued.
[0047]
C. Effects of the embodiment
In this embodiment, after the relays 37 and 38 are incorporated into the electric wheelchair, it is possible to determine an abnormality such as welding of the relays 37 and 38. In addition, an abnormality of the relay 37 can be detected at a predetermined time during the traveling of the electric wheelchair, and accordingly, notification to the occupant or stop of the electric wheelchair is performed. Thereafter, the repair and replacement of the relays 37 and 38 can prevent the motors 33 and 34 from being adversely affected.
[0048]
In this embodiment, the relay abnormality determination unit 20 first outputs an OFF command signal to the relays 37 and 38, and after a predetermined time has elapsed, an energization instruction signal for abnormality inspection is sent to the PWM wave calculation unit 15. Output (steps ST7 to ST9). Since the relays 37 and 38 have mechanical movable contacts, the movable contacts vibrate even after an OFF command signal is input to the relays 37 and 38, so that the relays 37 and 38 are immediately non-conductive. do not become. However, as in this embodiment, after a predetermined time has elapsed from the output of the off command signal, the motors 33 and 34 are energized through the PWM wave calculation unit 15 and the motor control units 35 and 36, thereby ensuring reliable abnormality. Judgment can be made.
[0049]
Furthermore, immediately after turning on the main switch 31a, that is, immediately after starting the electric wheelchair, until the on command is given to the relays 37, 38 in the normal control operation in step ST14, the relays 37, 38 are turned off. Is output, and the relay abnormality determination unit 20 outputs an energization instruction signal. As described above, in this embodiment, immediately after the system is started and before the running control of the electric wheelchair, an energization instruction signal that is an inspection signal can be output to determine whether the relays 37 and 38 are abnormal.
[0050]
Further, in this embodiment, the output of the energization instruction signal by the relay abnormality determination unit 20 is performed for a predetermined short period of time, specifically, for several tens of milliseconds. This is because when the motors 33 and 34 are stopped, even if a current flows through the motors 33 and 34, the motors 33 and 34 do not start moving immediately due to inertia, but in the event that the relays 37 and 38 are abnormal. This is because, when a certain time has elapsed, the motors 33 and 34 start to rotate due to the energization instruction signal that is a signal for inspection, which may cause the electric wheelchair to travel. In this embodiment, the abnormality of the relays 37 and 38 can be detected before the electric wheelchair starts running by setting the output of the energization instruction signal only for several tens of milliseconds.
[0051]
D. Example of changing relay failure detection operation
Next, FIG. 5 is a flowchart showing a modification example of the failure detection operation of the relay in the second embodiment. Also in the following description, for simplification, this relay failure detection operation is to detect failure of the relay 37 for the left wheel, but the same operation is performed for the relay 38 for the right wheel. The failure detection operation of the left relay 37 and the failure detection operation of the right relay 38 may be performed simultaneously, or the other may be performed after the end of one.
[0052]
In this modification, the relay abnormality determination unit 20 outputs an energization instruction signal for energizing the motor 33 in the forward direction and energizing in the reverse direction, The relay abnormality determination unit 20 determines that the relay 37 is abnormal for the first time when an actual current flowing through the motor 33 is detected in both directions of energization in the reverse direction.
[0053]
First, when the occupant operates the operation panel 31 and turns on the main switch 31a, the system is activated as described above.
Relay abnormality determining unit 20 then outputs a relay off signal to turn off relay 37 (step ST16). As a result, the relay 37 should be in the illustrated OFF state unless there is an abnormality such as the movable contact of the relay 37 being welded to the ON-side terminal.
Next, after outputting the relay-off signal, the relay waits for a set predetermined time, and the relay abnormality determination unit 20 outputs an energization instruction signal that rotates in the forward direction of the vehicle to the motor 33 (steps ST17 and ST18).
[0054]
Thereafter, the apparatus waits for a set predetermined time (step ST19), and reads the actual current flowing through the motor 33 through the current detector 33b and the current calculation unit 19 in the relay abnormality determination unit 20 (step ST20). Then, the actual current is compared with the set value (step ST21). If the actual current is equal to or greater than the set value, the determination result is “YES”, and the process proceeds to step ST22. The set value here is a very weak current value. As described above, if the relay 37 is in the OFF state, no drive current is applied to the motor 33. However, when the electric wheelchair tries to stop on the slope, the motor 33 itself generates power by power generation braking. May be detected by the current detector 33b and erroneously determined that the contact of the relay 37 is welded. Therefore, in this case, the operation proceeds to the operation after the next step ST22.
[0055]
In step ST <b> 22, the relay abnormality determination unit 20 outputs an energization instruction signal that rotates in the reverse direction of the vehicle to the motor 33. Thereafter, the system waits for a set predetermined time (step ST23), and the actual current flowing through the motor 33 is read by the relay abnormality determination unit 20 through the current detector 33b and the current calculation unit 19 (step ST24). Then, the actual current is compared with the set value (step ST25), and if it is equal to or greater than the set value, the determination result is “YES”, and the process proceeds to step ST26. The set value here is a very weak current value.
[0056]
Thus, the determination result in step ST25 is “YES” means that an actual current of a predetermined value or more is detected in both the forward rotation energization instruction and the reverse rotation energization instruction of the motor 33. It is unlikely that the motor 33 itself is generating power braking when the electric wheelchair tries to stop on the slope. That is, the relay 37 has an abnormality.
[0057]
Therefore, in step ST <b> 26, the relay abnormality determination unit 20 outputs an ON signal to the LED lighting control unit 21 and the buzzer control unit 22. As a result, the warning light 39 is turned on and the warning buzzer 40 generates a warning sound. In this way, the passenger is informed that there is an abnormality in the relay 37.
[0058]
Next, the process proceeds to step ST27, and the above-described normal control operation is performed. Here, first, the output of the energization instruction signal of the relay abnormality determination unit 20 is stopped, whereby the PWM wave calculation unit 15 is operated by the command vehicle speed signal from the command vehicle speed calculation unit 14. That is, the output of the energization instruction signal of the relay abnormality determination unit 20 is performed for a predetermined short time, specifically, for several tens of milliseconds. The relay abnormality determination unit 20 outputs an on command signal and turns on the relay 37. Thereby, the user can drive the electric wheelchair by operating the joystick 31b. In order to avoid failure of the motor 33, the relay abnormality determination unit 20 may output a command vehicle speed signal of the vehicle speed “0” in order to stop the rotation of the motor 33 after displaying the abnormality in step ST26. This is the same as described above.
[0059]
In step ST21 or step ST25, if the actual current flowing through the motor 33 is less than the set value, the determination result is “NO”. This indicates that there is no abnormality in the relay 37, and thereafter, the process directly proceeds to step ST27 to perform a normal control operation.
[0060]
Thereafter, the process proceeds to step ST28, where it is determined whether or not the main switch 31a is turned off. If the main switch 31a is turned off, the current supplied to the controller 11 is cut off, and the system becomes inoperative. . That is, when the passenger wants to park the electric wheelchair, the main switch 31a is turned off. On the other hand, if the main switch 31a is not turned off in step ST28, the process returns to step ST27 and the running of the electric wheelchair is continued.
[0061]
In this example, in addition to the same effects as those of the second embodiment, the following effects can be achieved.
That is, in the case of a vehicle that can move back and forth, such as an electric wheelchair, an actual current may be generated in the motors 33 and 34 due to power generation braking when climbing or descending or when stopping on a slope. In contrast, in the present embodiment, an energization instruction for causing the motors 33 and 34 to rotate in one direction and an energization instruction for causing rotation in the other direction are given, and an actual current flowing through the motors 33 and 34 is obtained. By determining, the accuracy of determining the abnormality of the relays 37 and 38 can be improved.
Contrary to the above example, it is also possible to output the energization instruction signal for rotating the motor 33 in the backward direction first, and output the energization instruction signal in the direction for rotating in the forward direction later.
[0062]
In the above embodiment, the present invention is applied to a motor drive circuit for a bicycle with auxiliary power or a motor drive circuit for an electric wheelchair. However, the present invention is not limited to this and is also applied to a motor drive circuit of other devices. Is possible. Further, the present invention can be applied not only to inspecting an abnormality of a relay but also to inspecting an abnormality of other switch means such as a switch using a semiconductor element.
[0063]
  As described above, according to the present invention, even if an abnormality of the switch means such as welding of the relay occurs after the switch means is incorporated in the motor drive device, it is possible to determine the presence or absence of this abnormality. is there.
Also, SuAn abnormality determination is made when an off command is issued to the switch means and the motor is not driven. Thereafter, the relay can be repaired or replaced to avoid adverse effects on the motor.
  Also,Even when a current flows through the motor itself due to self-power generation during motor power braking, it is possible to improve the accuracy of the abnormality determination of the switch means because it is not erroneously determined by the current alone. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment;
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a control circuit including a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing an example of a relay failure detection operation in the same embodiment;
FIG. 5 is a flowchart showing another example of a relay failure detection operation in the embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor drive part (energization means), 2 controller, 2a Current detection part (current detection means), 2b Relay abnormality determination part (abnormality determination means, abnormality processing means), 2c Relay ON / OFF command part (switch control means), 2d Current command calculation unit (energization instruction unit, abnormality processing unit), 2e PWM calculation unit (energization instruction unit), 3 relay (switch unit), 4 current sensor (current detection unit), 5 warning lamp (abnormality processing unit), 6 Warning buzzer (abnormal processing means), E secondary battery, 11 controller, 12 CPU, 13 joystick input section, 14 command vehicle speed calculation section, 15 PWM wave calculation section (energization instruction means), 16 vehicle speed calculation section, 19 current calculation Part, 20 relay abnormality judgment part (switch control means, abnormality judgment means, abnormality processing means), 21 LED lighting control part (abnormality processing means) 22 buzzer control unit (abnormal processing means), 23 timer, 24 time count unit, 31 operation panel, 31a main switch, 31b joystick, 32 power supply, 33, 34 motor, 33a, 34a vehicle speed sensor, 33b, 34b current detector ( Current detection means), 35, 36 Motor controller (energization means), 37, 38 Relay (switch means), 39 Warning light (abnormality processing means), 40 Warning buzzer (abnormality processing means)

Claims

An energizing unit that supplies a current corresponding to a given command value to the motor, and an energizing path that connects the energizing unit and the motor, and is turned on or off according to an on / off command. In a failure detection device for switch means applied to a motor drive device comprising switch means for switching,
When an off command is given to the switch means, an inspection command value for rotating the motor in one direction and an inspection command value for rotating the motor in the other direction are supplied to the energizing means. Energization instruction means for instructing energization
Current detecting means for detecting a current flowing through the motor;
More than a predetermined value both when the inspection command value for rotating the motor in one direction is supplied and when the inspection command value for rotating the motor in the other direction is supplied And an abnormality determining means for determining that the switch means is abnormal when the actual current is detected by the current detecting means .