JP4125547B2 - モータ駆動回路の故障検出回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動回路の故障検出回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、モータ駆動回路において、例えば3相モータを駆動する回路として図5に示されるものがある。図では、電源・接地間に接続した電源側駆動素子FET1・FET2・FET3と接地側駆動素子FET4・FET5・FET6との対をモータMの3相分並列に設け、各電源・接地側駆動素子の各ノードをモータMの各相別に接続している。なお、2相モータを駆動する回路としても同様に接続して構成することができる。
【0003】
このような回路において、各駆動素子のいずれかがショートする故障またはモータの電源側及び接地側への各ショート故障が発生する場合がある。そのようなショート故障が発生した場合には、モータ駆動開始と同時にショートしている部分に短絡電流が流れ、駆動素子が焼損するなどして破壊されてしまう虞がある。例えば電流センサを設けるなどして駆動電流を検出し、上限値以上の電流が検出されたらショート故障の虞があるとして、それ以上の駆動を停止し、さらに警報を発するなどすることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電流を検出してショート故障を判断するものにあっては、一旦駆動電流を流すことになり、それにより一瞬でも回路に大電流が流れてしまう。その場合、直ぐに駆動素子が破壊されてしまうことはないが、駆動素子に悪影響を及ぼしてしまうという問題がある。また、どの駆動素子が故障しているのか判別できず、修理に時間がかかってしまうという問題がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決して、駆動素子に負担がかからず、また故障部位を判別可能なモータ駆動回路の故障検出回路を実現するために、本発明に於いては、モータの電源側及び接地側に接続された電源側駆動素子及び接地側駆動素子のショート故障または当該モータの電源側及び接地側への各ショート故障を検出するためのモータ駆動回路の故障検出回路であって、前記故障検出回路が、第1及び第2チェック信号出力ポートと第1及び第2状態検出ポートとを備える制御回路と、前記第1及び第2チェック信号出力ポートからの各出力信号に応じてそれぞれオン/オフする第1及び第2トランジスタと、前記第1トランジスタがオンしかつ前記接地側駆動素子のショート時または前記モータの接地側へのショート時にオンする第3トランジスタと、前記第2トランジスタがオンしかつ前記電源側駆動素子のショート時または前記モータの電源側へのショート時にオンする第4トランジスタとを有し、前記第1及び第2状態検出ポートが、前記第3及び第4トランジスタ別に各オン/オフ状態を検出するように接続され、前記モータの非駆動時に、前記第1及び第2チェック信号出力ポートから複数種類のオン/オフ組み合わせ信号を出力し、前記第1及び第2チェック信号出力ポートにより検出された前記第3及び第4トランジスタの各オン/オフ状態により前記各駆動素子別のショート故障または前記モータの電源側及び接地側への各ショート故障を検出するものとした。
【0006】
これによれば、第1及び第2チェック信号出力ポートから例えば4種類のオン/オフ組み合わせ信を出力することができ、第1及び第2状態検出ポートで検出する第3及び第4トランジスタの各オン/オフ状態が正常時と電源側駆動素子及び接地側駆動素子の各ショート故障時とのそれぞれの場合で異なるものとなる組み合わせが生じ得るため、各ショート故障を判別することができる。同様に、モータの電源側及び接地側への各ショート故障を判別することができる。そのような故障検出回路を4つのトランジスタを用いるという簡単な構成で実現でき、回路が高騰化することがない。
【0007】
また、前記第1及び第2状態検出ポートにより検出された前記第3及び第4トランジスタの各オン/オフ状態により前記各トランジスタ別のオープン/ショート故障を検出すると良い。第3及び第4トランジスタの各オン/オフ状態は故障検出回路の各トランジスタのオープン/ショート故障状態に対しても変わり得るため、第1及び第2チェック信号出力ポートからの例えば4種類のオン/オフ組み合わせ信号に対する第3及び第4トランジスタの各オン/オフ状態を検出することにより、故障検出回路の各トランジスタのオープン/ショート故障も検出することができる。これにより、第1及び第2状態検出ポートにより正常時と異なるオン/オフ状態を検出した場合に、組み合わせに応じてどのトランジスタのオープン/ショート故障なのかを判別し得る。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面に示された具体例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0009】
図1は、本発明が適用されたモータ駆動回路及び故障検出回路を示す回路図であり、例えば車載用装置に用いられる。図に示されるように、モータ駆動回路1は、3相モータ2を駆動する回路として構成されており、図示されないバッテリの正端子に接続されている電源V側に3つの電源側駆動素子FET1・FET2・FET3が互いに並列に接続され、バッテリの負端子に接続されている接地E側に、3つの接地側駆動素子FET4・FET5・FET6が互いに並列に接続されている。
【0010】
電源側駆動素子FET1と接地側駆動素子FET4とが直列に接続され、両者のノードがモータ2のU相コイルの端子Uに接続されている。他の電源側駆動素子FET2と接地側駆動素子FET5との対、及び電源側駆動素子FET3と接地側駆動素子FET6との対も同様であり、各ノードがモータ2の端子V及び端子Wに接続されている。
【0011】
各駆動素子FET1〜6の各ゲートが駆動素子制御回路3により制御されるようになっており、例えばモータ2がブラシレスモータの場合には図示されない位置センサの信号に応じて駆動制御回路3により各駆動素子FET1〜6に順番にオン/オフ信号が出力されて、モータ2の回転が制御される。
【0012】
そして、モータ2の各端子U・V・Wに接続された線には、故障検出回路4が接続されている。故障検出回路4には、故障検出制御を行う制御回路としてのCPU5と、CPU5により制御される4つのトランジスタQ1・Q2・Q3・Q4とが設けられている。CPU5には、第1及び第2チェック信号出力ポートPc1・Pc2と、第1及び第2状態検出ポートPi1・Pi2とが設けられている。一方の出力ポートPc1には、電源にエミッタ接続された第1トランジスタQ1のベースが接続され、第1トランジスタQ1のコレクタには第3トランジスタQ3のエミッタが接続され、その第3トランジスタQ3のコレクタが接地されかつ一方の検出ポートPi1と接続されている。他方の出力ポートPc2には、エミッタ接地された第2トランジスタQ2のベースが接続され、第2トランジスタQ2のコレクタに第4トランジスタQ4のエミッタが接続され、その第4トランジスタQ4のコレクタが電源に接続されかつ他方の入力ポートPi2と接続されている。
【0013】
そして、第3トランジスタQ3及び第4トランジスタQ4の両ベース間には、互いに直列にかつ第4トランジスタQ4に向けて順方向に接続された各一対のダイオード(D1・D2、D3・D4、D5・D6)が並列に3組設けられている。各対をなすダイオードの各ノードが上記各端子U・V・Wと接続されている。
【0014】
このようにして構成されたモータ駆動回路及び故障検出回路における故障検出要領について以下に示す。この故障検出にあっては、モータ2に駆動電流を流す前に実施することができ、これにより初期故障を検出し得る。また、駆動制御の途中でも随時実施するようにしても良い。
【0015】
故障検出制御時には、両出力ポートPc1・Pc2からオン/オフ信号(H/L信号)を組み合わせ種類の数(4パターン)に応じて順次出力し、各パターン毎に両検出ポートPi1・Pi2に入力される信号をチェックする。各パターン毎の正常時の入力信号の状態と実際の入力信号の状態とを比較することにより、故障を検出することができる。
【0016】
具体的には、図2に示されるようになる。図に示されるように、両出力ポートPc1・Pc2からの出力パターンは、H・L、L・L、H・H、L・Hの4種類である。図には、各出力パターンに対する両検出ポートPi1・Pi2への正常時の場合、電源側駆動素子FET1・FET2・FET3のショート故障の場合またはモータの電源側へのショート故障の場合、接地側駆動素子FET4・FET5・FET6のショート故障の場合またはモータの接地側へのショート故障の場合の各入力信号(H/L信号)の状態が示されている。この入力信号の状態は、第3及び第4トランジスタQ3・Q4のオン/オフ状態による。
【0017】
図2に示されるように、接地側駆動素子FET4〜6がショートしている場合またはモータが接地側へショートしている場合には、出力パターンがL・Lの時に両検出ポートPi1・Pi2への入力がH・Hとなって正常時のL・Hと異なるため、接地側駆動素子FET4〜6のショート故障またはモータの接地側へのショート故障と判断できる。同様に、出力パターンがH・Hの時に両検出ポートPi1・Pi2への入力がL・Lとなった場合には電源側駆動素子FET1〜3のショート故障またはモータの電源側へのショート故障と判断でき、出力パターンがL・Hの時に両検出ポートPi1・Pi2への入力がL・Lとなった場合には電源側駆動素子FET1〜3のショート故障またはモータの電源側へのショート故障であり、H・Hとなった場合には接地側駆動素子FET4〜6のショート故障またはモータの接地側へのショート故障と判断できる。
【0018】
このように、駆動前に故障検出信号として4種類の出力パターンを出力して各出力パターンの入力パターンを正常時のものと比較することにより、駆動素子のショート故障やモータのショートを電源側または接地側に分けて判断することができる。したがって、ショート故障状態で駆動電流を流してしまって、他の正常な駆動素子に大電流を流してしまうという不都合を防止でき、正常な駆動素子の耐久性が損なわれることがない。また、電源側または接地側に分けてショート故障を判断することができるため、故障した素子の特定が容易になり、修理時間を短縮化し得るなど、メンテナンス性が良い。
【0019】
また、本回路によれば、上記と同様にして、故障検出回路4の各トランジスタQ1〜4のオープン/ショート故障を判別することができる。第1トランジスタQ1のオープン故障時には図3(a)のようになる。図に示されるように出力パターンがL・Hの時に両検出ポートPi1・Pi2への入力がL・Hとなった場合には第1トランジスタQ1のオープン故障であると判断できる。なお、接地側駆動素子FET4〜6のショート故障も起こしている場合には入力がL・Hとなり、図2の場合(故障検出回路4が正常の場合)のH・Hと異なるため、接地側駆動素子FET4〜6のショート故障またはモータの接地側へのショート故障も起こしていると判断することができる。
【0020】
第1トランジスタQ1のショート故障時には図3(b)のようになる。図に示されるように、出力パターンがH・Hの時に両検出ポートPi1・Pi2への入力がH・Lとなった場合には第1トランジスタQ1のショート故障であると判断できる。さらに、出力がH・Lの時やH・Hの時に入力がH・Hとなった場合には接地側駆動素子FET4〜6のショート故障またはモータの接地側へのショート故障も起こしていると判断することができる。
【0021】
第3トランジスタQ3のオープン故障時には図3(c)のようになり、ショート故障時には図3(d)のようになる。第2トランジスタQ2のオープン故障時には図4(a)のようになり、ショート故障時には図4(b)のようになる。第4トランジスタQ4のオープン故障時には図4(c)のようになり、ショート故障時には図4(d)のようになる。それぞれにおける判断を上記と同様に行うことができる。この故障検出回路4に対する故障の判断は、上記したようにトランジスタQ1〜4毎にかつオープン/ショート故障を検出することができるものであり、的確な故障判断を行うことができる。
【0022】
このようにして、各トランジスタQ1〜4のオープン/ショート故障も判断することができるため、駆動素子FET1〜6のショート故障またはモータの電源側及び接地側への各ショート故障検出において、そのための故障検出回路4が正常であるか否かを併せて判断することができる。したがって、正確な駆動素子FET1〜6のショート故障またはモータの電源側及び接地側への各ショート故障を検出することができる。
【0023】
なお、上記図示例では3相モータについて示したが、2相モータや他の多相モータにも同様に適用し得る。
【0024】
【発明の効果】
このように本発明によれば、第1及び第2チェック信号出力ポートから例えば4種類のオン/オフ組み合わせ信を出力することができ、第1及び第2状態検出ポートで検出する第3及び第4トランジスタの各オン/オフ状態が正常時と電源側駆動素子及び接地側駆動素子の各ショート故障時とのそれぞれの場合で異なるものとなる組み合わせが生じ得るため、各ショート故障を判別することができる。同様に、モータの電源側及び接地側への各ショート故障を判別することができる。そのような故障検出回路を4つのトランジスタを用いるという簡単な構成で実現でき、回路が高騰化することがない。
【0025】
また、第3及び第4トランジスタの各オン/オフ状態は故障検出回路の各トランジスタのオープン/ショート故障状態に対しても変わり得るため、第1及び第2チェック信号出力ポートからの例えば4種類のオン/オフ組み合わせ信号に対する第3及び第4トランジスタの各オン/オフ状態を検出することにより、故障検出回路の各トランジスタのオープン/ショート故障も検出することができる。これにより、第1及び第2状態検出ポートにより正常時と異なるオン/オフ状態を検出した場合に、組み合わせに応じてどのトランジスタのオープン/ショート故障なのかを判別し得るため、故障検出回路の故障により駆動素子の故障を誤判別してしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されたモータ駆動回路及び故障検出回路を示す回路図。
【図2】駆動素子のショート故障を判断するパターン図。
【図3】(a)は第1トランジスタのオープン故障を判断するパターン図であり、(b)はそのショート故障を判断するパターン図であり、(c)は第3トランジスタのオープン故障を判断するパターン図であり、(d)はそのショート故障を判断するパターン図である。
【図4】(a)は第2トランジスタのオープン故障を判断するパターン図であり、(b)はそのショート故障を判断するパターン図であり、(c)は第4トランジスタのオープン故障を判断するパターン図であり、(d)はそのショート故障を判断するパターン図である。
【図5】3相モータの駆動回路を示す概略図。
【符号の説明】
1 モータ駆動回路
2 モータ
3 駆動制御回路
4 故障検出回路
5 CPU
FET1・FET2・FET3 電源側駆動素子
FET4・FET5・FET6 接地側駆動素子
Q1・Q2・Q3・Q4 トランジスタ
Claims (2)
- モータの電源側及び接地側に接続された電源側駆動素子及び接地側駆動素子のショート故障または当該モータの電源側及び接地側への各ショート故障を検出するためのモータ駆動回路の故障検出回路であって、
前記故障検出回路が、第1及び第2チェック信号出力ポートと第1及び第2状態検出ポートとを備える制御回路と、前記第1及び第2チェック信号出力ポートからの各出力信号に応じてそれぞれオン/オフする第1及び第2トランジスタと、前記第1トランジスタがオンしかつ前記接地側駆動素子のショート時または前記モータの接地側へのショート時にオンする第3トランジスタと、前記第2トランジスタがオンしかつ前記電源側駆動素子のショート時または前記モータの電源側へのショート時にオンする第4トランジスタとを有し、
前記第1及び第2状態検出ポートが、前記第3及び第4トランジスタ別に各オン/オフ状態を検出するように接続され、
前記モータの非駆動時に、前記第1及び第2チェック信号出力ポートから複数種類のオン/オフ組み合わせ信号を出力し、前記第1及び第2状態検出ポートにより検出された前記第3及び第4トランジスタの各オン/オフ状態により前記各駆動素子別のショート故障または前記モータの電源側及び接地側への各ショート故障を検出することを特徴とするモータ駆動回路の故障検出回路。 - 前記第1及び第2チェック信号出力ポートにより検出された前記第3及び第4トランジスタの各オン/オフ状態により前記各トランジスタ別のオープン/ショート故障を検出することを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動回路の故障検出回路。
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