JP7238703B2 - 駆動装置 - Google Patents

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Description

本開示は駆動装置に関する。
車両に搭載される負荷の1つとして、正逆方向に回転するモータがある。特許文献1には、正逆方向に回転するモータを駆動する駆動装置が開示されている。この駆動装置では、直流電源からモータを介して流れる電流の第1電流経路において、モータの上流側に第1上流スイッチが配置され、モータの下流側に第1下流スイッチが配置されている。更に、直流電源からモータを介して流れる電流の第2電流経路において、モータの上流側に第2上流スイッチが配置され、モータの下流側に第2下流スイッチが配置されている。第1電流経路を電流が流れている場合にモータを流れる電流の方向は、第2電流経路を電流が流れている場合にモータを流れる電流の方向とは異なる。
第1上流スイッチ及び第1下流スイッチをオンに切替え、第2上流スイッチ及び第2下流スイッチをオフに切替える。これにより、第1電流経路を電流が流れ、モータは正方向に回転する。第1上流スイッチ及び第1下流スイッチをオフに切替え、第2上流スイッチ及び第2下流スイッチをオンに切替える。これにより、第2電流経路を電流が流れ、モータは逆方向に回転する。
特開2009-213234号公報
特許文献1に記載されているような従来の駆動装置は、第1上流スイッチ及び第2下流スイッチがオンである場合、直流電源が短絡し、大きな電流が流れる。大きな電流が長時間流れ続けた場合、種々の問題が引き起こされる可能性がある。
特許文献1のように配置された第1上流スイッチ、第1下流スイッチ、第2上流スイッチ及び第2下流スイッチをオン又はオフに切替える構成の1つとして、4つの駆動回路それぞれが第1上流スイッチ、第1下流スイッチ、第2上流スイッチ及び第2下流スイッチをオン又はオフに切替える構成が考えられる。この構成では、マイクロコンピュータ(以下、マイコンという)が各駆動回路にオン又はオフへの切替えを指示する。この場合、マイコンは種々の処理を行っているので、マイコンが各駆動回路にオン又はオフを指示するタイミングが適切なタイミングから遅れる可能性がある。
この場合、第1上流スイッチ、第1下流スイッチ、第2上流スイッチ及び第2下流スイッチそれぞれについて、オン又はオフへの切替えるタイミングが適切なタイミングから遅れる。結果、第1上流スイッチ及び第2下流スイッチがオンとなる誤った切替えが行われ、大きな電流が長時間流れる可能性がある。
本開示は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、誤った切替えが行われた場合であっても、大きな電流が長時間流れることがない駆動装置を提供することにある。
本開示の一態様に係る駆動装置は、負荷を駆動する駆動装置であって、前記負荷を介して流れる電流の第1電流経路にて、前記負荷の上流側に配置される第1上流スイッチと、前記第1電流経路にて、前記負荷の下流側に配置される第1下流スイッチと、前記負荷を介して流れる電流の第2電流経路にて、前記負荷の上流側に配置される第2上流スイッチと、前記第2電流経路にて、前記負荷の下流側に配置される第2下流スイッチと、前記第1上流スイッチを介して流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路が検出した電流が電流閾値以上となった場合に前記第1上流スイッチを介した電流の通流を停止する停止回路と、を備え、前記第1電流経路を電流が流れている場合に前記負荷を流れる電流の方向は、前記第2電流経路を電流が流れている場合に前記負荷を流れる電流の方向とは異なる。
上記の態様によれば、誤った切替えが行われた場合であっても、大きな電流が長時間流れることがない。
実施形態1における電源システムの要部構成を示すブロック図である。 マイコンの要部構成を示すブロック図である。 モータ駆動処理の手順を示すフローチャートである。 モータ駆動処理の手順を示すフローチャートである。 モータ停止処理の手順を示すフローチャートである。 故障が発生していない場合における駆動装置の動作を示すタイミングチャートである。 第1上流スイッチの両端が短絡した場合における駆動装置の動作を示すタイミングチャートである。 第1下流スイッチの両端が短絡した場合における駆動装置の動作を示すタイミングチャートである。 開放診断処理の手順を示すフローチャートである。 実施形態2における開放診断処理の手順を示すフローチャートである。 第1下流スイッチが開放した場合における駆動装置の動作を示すタイミングチャートである。 第2上流スイッチが開放した場合における駆動装置の動作を示すタイミングチャートである。 実施形態3における電源システムの要部構成を示すブロック図である。 マイコンの要部構成を示すブロック図である。 開放診断処理の手順を示すフローチャートである。 実施形態4における電源システムの要部構成を示すブロック図である。 第1上流駆動回路の回路図である。 実施形態5における電源システムの要部構成を示すブロック図である。 モータ駆動処理の手順を示すフローチャートである。 実施形態6における第1電流検出回路の要部構成を示すブロック図である。
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列挙して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
(1)本開示の一態様に係る駆動装置は、負荷を駆動する駆動装置であって、前記負荷を介して流れる電流の第1電流経路にて、前記負荷の上流側に配置される第1上流スイッチと、前記第1電流経路にて、前記負荷の下流側に配置される第1下流スイッチと、前記負荷を介して流れる電流の第2電流経路にて、前記負荷の上流側に配置される第2上流スイッチと、前記第2電流経路にて、前記負荷の下流側に配置される第2下流スイッチと、前記第1上流スイッチを介して流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路が検出した電流が電流閾値以上となった場合に前記第1上流スイッチを介した電流の通流を停止する停止回路とを備え、前記第1電流経路を電流が流れている場合に前記負荷を流れる電流の方向は、前記第2電流経路を電流が流れている場合に前記負荷を流れる電流の方向とは異なる。
上記の一態様にあっては、第1上流スイッチ及び第2下流スイッチがオンとなる誤った切替えが行われた場合、第1上流スイッチを介して大きな電流が流れる。このとき、第1上流スイッチを流れる電流が電流閾値以上となるので、即時に第1上流スイッチを介した電流の通流が停止する。このため、第1上流スイッチを介して大きな電流が長期間流れることはない。
(2)本開示の一態様に係る駆動装置は、前記第2上流スイッチを介して流れる電流を検出する第2の電流検出回路と、前記第2の電流検出回路が検出した電流が第2の電流閾値以上となった場合に前記第2上流スイッチを介した電流の通流を停止する第2の停止回路とを備える。
上記の一態様にあっては、第2上流スイッチ及び第1下流スイッチがオンとなる誤った切替えが行われた場合、第2上流スイッチを大きな電流が流れる。このとき、第2上流スイッチを流れる電流が第2の電流閾値以上となるので、即時に、第2上流スイッチを介した電流の通流が停止する。このため、第2上流スイッチを介しても、大きな電流が長時間流れることはない。
(3)本開示の一態様に係る駆動装置では、前記停止回路及び第2の停止回路それぞれは、前記第1上流スイッチ及び第2上流スイッチをオフに切替える。
上記の一態様にあっては、第1上流スイッチ又は第2上流スイッチをオフにすることによって、第1上流スイッチ又は第2上流スイッチを介した電流の通流を停止する。
(4)本開示の一態様に係る駆動装置は、第1抵抗、第2抵抗及び回路スイッチが直列に接続され、前記第1抵抗及び第2抵抗間の接続ノードが、前記負荷、第1下流スイッチ及び第2上流スイッチ間の接続ノードに接続され、一定電圧が印加されている直列回路と、前記第1抵抗及び第2抵抗間の接続ノードの電圧を検出する電圧検出回路と、処理を実行する処理部とを備え、前記処理部は、前記回路スイッチをオン又はオフに切替え、前記第1上流スイッチ、第1下流スイッチ、第2上流スイッチ及び第2下流スイッチのオフへの切替えを指示しているオフ指示状態で前記電圧検出回路が検出した電圧に基づいて、前記負荷を駆動する回路の故障を検知する処理を実行する。
上記の一態様にあっては、第1上流スイッチ、第1下流スイッチ、第2上流スイッチ及び第2下流スイッチがオフである場合において、回路スイッチがオンであるとき、電圧検出回路は、第1抵抗及び第2抵抗が分圧した電圧を検出する。第1上流スイッチ、第1下流スイッチ、第2上流スイッチ及び第2下流スイッチがオフである場合において、回路スイッチがオフであるとき、電圧検出回路は、ゼロV、又は、直列回路に印加されている一定の電圧を検出する。第1上流スイッチ、第1下流スイッチ、第2上流スイッチ及び第2下流スイッチのオフへの切替えを指示しているオフ指示状態で電圧検出回路が検出した電圧が異常な電圧である場合、負荷を駆動する回路の故障を検知する。
(5)本開示の一態様に係る駆動装置では、前記回路スイッチは、前記第1抵抗又は第2抵抗の上流側に配置され、前記電圧検出回路が接続する接続ノードは、前記回路スイッチの下流側に位置し、前記処理部は、前記回路スイッチをオフに切替え、前記オフ指示状態で前記電圧検出回路が検出した電圧が所定電圧以上である場合に前記負荷を駆動する回路の故障を検知する処理を実行し、前記所定電圧はゼロVよりも高い。
上記の一態様にあっては、第1上流スイッチ、第1下流スイッチ、第2上流スイッチ及び第2下流スイッチがオフである場合において、回路スイッチがオフであるとき、電圧検出回路はゼロVを検出する。オフ指示状態で回路スイッチがオフである場合に電圧検出回路が検出した電圧が、所定電圧以上であるとき、負荷を駆動する回路の故障を検知する。
(6)本開示の一態様に係る駆動装置は、前記処理部は、前記回路スイッチをオンに切替え、前記オフ指示状態で前記電圧検出回路が検出した電圧が第2の所定電圧未満である場合に前記負荷を駆動する回路の故障を検知する処理を実行し、前記第2の所定電圧は、前記第1抵抗及び第2抵抗が前記一定電圧を分圧することによって得られる電圧以下である。
上記の一態様にあっては、前述したように、第1上流スイッチ、第1下流スイッチ、第2上流スイッチ及び第2下流スイッチがオフである場合において、回路スイッチがオンであるとき、電圧検出回路は、第1抵抗及び第2抵抗が分圧した電圧を検出する。従って、通常、電圧検出回路が検出した電圧は第2の所定電圧以上である。オフ指示状態で回路スイッチがオンである場合に電圧検出回路が検出した電圧が第2の所定電圧未満であるとき、負荷を駆動する回路の故障を検知する。
(7)本開示の一態様に係る駆動装置は、前記処理部は、前記第1上流スイッチ及び第1下流スイッチのオンへの切替えを指示しており、かつ、前記第2上流スイッチ及び第2下流スイッチのオフへの切替えを指示している状態で前記回路スイッチがオフである場合、又は、前記第2上流スイッチ及び第2下流スイッチのオンへの切替えを指示しており、かつ、前記第1上流スイッチ及び第1下流スイッチのオフへの切替えを指示している状態で前記回路スイッチがオフである場合に前記電圧検出回路が検出した電圧に基づいて前記負荷を駆動する回路の故障を検知する処理を実行する。
上記の一態様にあっては、第1上流スイッチ及び第1下流スイッチがオンであり、かつ、第2上流スイッチ及び第2下流スイッチがオフである状態で回路スイッチがオフである場合、電圧検出回路は低い電圧を検出する。従って、第1上流スイッチ及び第1下流スイッチのオンへの切替えを指示しており、かつ、第2上流スイッチ及び第2下流スイッチのオフへの切替えを指示している状態で回路スイッチがオフである場合において、電圧検出回路が検出した電圧が高いとき、負荷を駆動する回路の故障を検知する。
第2上流スイッチ及び第2下流スイッチがオンであり、かつ、第1上流スイッチ及び第1下流スイッチがオフである状態で回路スイッチがオフである場合、電圧検出回路は高い電圧を検出する。従って、第2上流スイッチ及び第2下流スイッチのオンへの切替えを指示しており、かつ、第1上流スイッチ及び第1下流スイッチのオフへの切替えを指示している状態で回路スイッチがオフである場合において、電圧検出回路が検出した電圧が低いとき、負荷を駆動する回路の故障を検知する。
(8)本開示の一態様に係る駆動装置は、処理を実行する処理部を備え、前記処理部は、前記第1上流スイッチ及び第1下流スイッチのオンへの切替えを指示している状態で前記電流検出回路が検出した電流が所定電流未満である場合に前記負荷を駆動する回路の故障を検知する処理を実行する。
上記の一態様にあっては、第1上流スイッチ及び第1下流スイッチのオンへの切替えを指示しているにも関わらず、第1電流経路を流れる電流が小さい場合、負荷を駆動する回路の故障を検知する。
(9)本開示の一態様に係る駆動装置は、処理を実行する処理部を備え、前記負荷はモータであり、前記処理部は、前記第1上流スイッチ及び第1下流スイッチのオンへの切替えを指示しているか、又は、前記第2上流スイッチ及び第2下流スイッチのオンへの切替えを指示している状態で、前記モータの回転に関する回転情報を取得し、取得した回転情報に基づいて、前記負荷が回転しているか否かを判定し、前記負荷が回転していないと判定した場合、前記負荷を駆動する回路の故障を検知する処理を実行する。
上記の一態様にあっては、第1上流スイッチ及び第1下流スイッチがオンであるか、又は、第2上流スイッチ及び第2下流スイッチがオンである場合、モータは回転する。第1上流スイッチ及び第1下流スイッチのオンへの切替えを指示しているか、又は、第2上流スイッチ及び第2下流スイッチのオンへの切替えを指示しているにも関わらず、モータが回転していない場合、負荷を駆動する回路の故障を検知する。
[本開示の実施形態の詳細]
本開示の実施形態に係る電源システムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
(実施形態1)
<電源システムの構成>
図1は、実施形態1における電源システム1の要部構成を示すブロック図である。電源システム1は、好適に車両に搭載されており、駆動装置10、バッテリ11及びモータ12を備える。駆動装置10には、バッテリ11の正極と、モータ12の両端とが各別に接続されている。駆動装置10と、バッテリ11の負極とは接地されている。
駆動装置10は、バッテリ11からモータ12への電力供給を制御するとともに、モータ12を流れる電流の方向を制御する。電力がモータ12に供給された場合、モータ12は回転する。モータ12の回転は、具体的には、モータ12が有するロータの回転を意味する。モータ12は、例えば、車両の窓を開閉する。駆動装置10は、モータ12を駆動する。モータ12は、駆動装置10が駆動する負荷の1つである。
駆動装置10は、モータ12に電力を供給し、モータ12を流れる電流の方向を、第1電流方向、例えば、図1の下方向に制御する。このとき、モータ12は正方向に回転し、例えば、窓が開放される。駆動装置10は、モータ12に電力を供給し、モータ12を流れる電流の方向を、第2電流方向、例えば、図1の上方向に制御する。このとき、モータ12は逆方向に回転し、例えば、窓が閉鎖される。駆動装置10は、モータ12への電力供給を停止する。これにより、モータ12は動作を停止する。
<駆動装置10の構成>
駆動装置10は、第1上流スイッチ20u、第1下流スイッチ20d、第2上流スイッチ21u、第2下流スイッチ21d、シャント抵抗22a,22b、負荷抵抗23、第1上流駆動回路24u、第1下流駆動回路24d、第2上流駆動回路25u、第2下流駆動回路25d、第1電流検出回路26a、第2電流検出回路26b、マイコン27、診断スイッチ28、診断抵抗29,30及び電圧検出回路31を有する。第1上流スイッチ20u、第1下流スイッチ20d、第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dは、Nチャネル型のFET(Field Effect Transistor)である。
第1上流スイッチ20uのドレインはバッテリ11の正極に接続されている。第1上流スイッチ20uのソースはシャント抵抗22aの一端に接続されている。シャント抵抗22aの他端は、モータ12及び負荷抵抗23の一端に接続されている。モータ12及び負荷抵抗23の他端は、第1下流スイッチ20dのドレインに接続されている。第1下流スイッチ20dのソースは接地されている。
第1上流スイッチ20u及び第1下流スイッチ20dそれぞれのゲートは、第1上流駆動回路24u及び第1下流駆動回路24dに接続されている。シャント抵抗22aの両端は第1電流検出回路26aに各別に接続されている。第1電流検出回路26aは、第1上流駆動回路24uとマイコン27とに接続されている。第1上流駆動回路24u及び第1下流駆動回路24dは、更に、マイコン27に各別に接続されている。
同様に、第2上流スイッチ21uのドレインはバッテリ11の正極に接続されている。第2上流スイッチ21uのソースはシャント抵抗22bの一端に接続されている。シャント抵抗22bの他端は、モータ12及び負荷抵抗23の他端に接続されている。モータ12及び負荷抵抗23の一端は、第2下流スイッチ21dのドレインに接続されている。第2下流スイッチ21dのソースは接地されている。
第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dそれぞれのゲートは、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dに接続されている。シャント抵抗22bの両端は第2電流検出回路26bに各別に接続されている。第2電流検出回路26bは、第2上流駆動回路25uとマイコン27とに接続されている。第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dは、更に、マイコン27に各別に接続されている。
診断スイッチ28の一端に一定電圧Vccが印加されている。診断スイッチ28の他端は、診断抵抗29の一端に接続されている。診断抵抗29の他端は診断抵抗30の一端に接続されている。診断抵抗30の他端は接地されている。
以上のように、診断スイッチ28及び診断抵抗29,30は直列に接続され、診断スイッチ28及び診断抵抗29,30は直列回路を構成している。この直列回路には一定電圧Vccが印加されている。診断スイッチ28及び診断抵抗29,30それぞれは、回路スイッチ、第1抵抗及び第2抵抗として機能する。
診断抵抗29,30間の接続ノードは、モータ12及び負荷抵抗23の他端と、電圧検出回路31とに接続されている。従って、診断抵抗29,30間の接続ノードは、モータ12、負荷抵抗23、第1下流スイッチ20d及び第2上流スイッチ21u間の接続ノードに接続されている。電圧検出回路31は、更に、マイコン27に接続されている。
第1上流スイッチ20u、第1下流スイッチ20d、第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dそれぞれは、ソースの電位を基準としたゲートの電圧が一定値以上である場合、オンである。このとき、ドレイン及びソースを介して電流が流れることが可能である。第1上流スイッチ20u、第1下流スイッチ20d、第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dそれぞれは、ソースの電位を基準としたゲートの電圧が一定値未満である場合、オフである。このとき、ドレイン及びソースを介して電流が流れることはない。
マイコン27は、第1上流駆動回路24u、第1下流駆動回路24d、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dそれぞれに、オンへの切替えを指示するオン指示と、オフへの切替えを指示するオフ指示とを出力する。
第1上流駆動回路24uは、オン指示が入力された場合、接地電位を基準とした第1上流スイッチ20uのゲートの電圧を上昇させる。これにより、第1上流スイッチ20uにおいて、ソースの電位を基準としたゲートの電圧が一定値以上の電圧に上昇し、第1上流スイッチ20uはオンに切替わる。第1上流駆動回路24uは、オフ指示が入力された場合、接地電位を基準とした第1上流スイッチ20uのゲートの電圧を低下させる。これにより、第1上流スイッチ20uにおいて、ソースの電位を基準としたゲートの電圧が一定値未満の電圧に低下し、第1上流スイッチ20uはオフに切替わる。以上のように、第1上流駆動回路24uは、マイコン27から入力される指示に従って、第1上流スイッチ20uをオン又はオフに切替える。
第1下流駆動回路24d、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dそれぞれは、第1上流駆動回路24uと同様に、マイコン27から入力された指示に従って、第1下流スイッチ20d、第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dをオン又はオフに切替える。
第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dがオフである場合において、第1上流駆動回路24u及び第1下流駆動回路24dが第1上流スイッチ20u及び第1下流スイッチ20dをオンに切替えたとき、電流は、バッテリ11の正極から、第1上流スイッチ20u及びシャント抵抗22aの順に流れ、その後、モータ12及び負荷抵抗23の一端に入力される。モータ12及び負荷抵抗23の他端から出力された電流は、第1下流スイッチ20dを流れ、バッテリ11の負極に戻る。このとき、モータ12において電流は第1電流方向に流れる。これにより、モータ12に電力が供給され、モータ12は正方向に回転する。
以上のように、第1上流スイッチ20u及び第1下流スイッチ20dがオンである場合、シャント抵抗22aを電流が流れる。第1電流検出回路26aは、シャント抵抗22aを流れる電流、即ち、第1上流スイッチ20uを介して流れる第1電流を検出する。第1電流検出回路26aは、検出した第1電流を示す第1電流情報を、第1上流駆動回路24u及びマイコン27に出力する。第1電流情報は、例えば、第1電流に比例する電圧である。第1電流検出回路26aが出力する第1電流情報はアナログ値である。
第1電流検出回路26aから第1上流駆動回路24uに入力された第1電流情報が示す第1電流が第1電流閾値未満である間、第1上流駆動回路24uは、マイコン27から入力される指示に従って、第1上流スイッチ20uをオン又はオフに切替える。第1電流検出回路26aから第1上流駆動回路24uに入力された第1電流情報が示す第1電流が第1電流閾値以上となった場合、第1上流駆動回路24uは、マイコン27から入力される指示に無関係に、第1上流スイッチ20uをオフに切替え、第1上流スイッチ20uをオフに維持する。これにより、第1上流スイッチ20uを介した電流の通流が停止される。第1上流駆動回路24uは停止回路として機能する。第1電流閾値は、第1上流スイッチ20u及び第1下流スイッチ20dがオンであり、かつ、第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dがオフである場合にシャント抵抗22aを流れる電流よりも大きい。
バッテリ11の正極から、第1上流スイッチ20u、シャント抵抗22a、モータ12及び第1下流スイッチ20dの順に流れる電流の経路は、第1電流経路に相当する。第1電流経路において、第1上流スイッチ20uはモータ12の上流側に配置され、第1下流スイッチ20dはモータ12の下流側に配置されている。
第1上流スイッチ20u及び第1下流スイッチ20dがオフである場合において、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dが第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dをオンに切替えたとき、電流は、バッテリ11の正極から、第2上流スイッチ21u、シャント抵抗22bの順に流れ、その後、モータ12及び負荷抵抗23の他端に入力される。モータ12及び負荷抵抗23の一端から出力された電流は、第2下流スイッチ21dを流れ、バッテリ11の負極に戻る。このとき、モータ12において電流は第2電流方向に流れる。これにより、モータ12に電力が供給され、モータ12は逆方向に回転する。
以上のように、第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dがオンである場合、シャント抵抗22bを電流が流れる。第2電流検出回路26bは、シャント抵抗22bを流れる電流、即ち、第2上流スイッチ21uを介して流れる第2電流を検出する。第2電流検出回路26bは、検出した第2電流を示す第2電流情報を、第2上流駆動回路25u及びマイコン27に出力する。第2電流情報は、例えば、シャント抵抗22bを流れる電流に比例する電圧である。第2電流検出回路26bが出力する第2電流情報はアナログ値である。
第2電流検出回路26bから第2上流駆動回路25uに入力された第2電流情報が示す電流が第2電流閾値未満である間、第2上流駆動回路25uは、マイコン27から入力される指示に従って、第2上流スイッチ21uをオン又はオフに切替える。第2電流検出回路26bから第2上流駆動回路25uに入力された第2電流情報が示す第2電流が第2電流閾値以上となった場合、第2上流駆動回路25uは、マイコン27から入力される指示に無関係に、第2上流スイッチ21uをオフに切替え、第2上流スイッチ21uをオフに維持する。これにより、第2上流スイッチ21uを介した電流の通流が停止される。第2上流駆動回路25uは第2の停止回路として機能する。第2電流閾値は、第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dがオンであり、かつ、第1上流スイッチ20u及び第1下流スイッチ20dがオフである場合にシャント抵抗22bを流れる電流よりも大きい。
バッテリ11の正極から、第2上流スイッチ21u、シャント抵抗22b、モータ12及び第2下流スイッチ21dの順に流れる電流の経路は、第2電流経路に相当する。第2電流経路において、第2上流スイッチ21uはモータ12の上流側に配置され、第2下流スイッチ21dはモータ12の下流側に配置されている。第1電流経路を電流が流れている場合、モータ12を流れる電流の方向は第1電流方向である。第2電流経路を電流が流れている場合、モータ12を流れる電流の方向は、第2電流方向であり、第1電流方向とは異なる。
マイコン27は診断スイッチ28をオン又はオフに切替える。診断スイッチ28がオンである場合、電流は、診断スイッチ28及び診断抵抗29,30の順に流れる。従って、診断スイッチ28は、診断抵抗29,30の上流側に配置され、電圧検出回路31が接続する接続ノードは、診断スイッチ28の下流側に位置する。診断抵抗29,30は一定電圧Vccを分圧する。電圧検出回路31は、接地電位を基準とした診断抵抗29,30間の接続ノードの電圧を検出し、検出した検出電圧を示す電圧情報をマイコン27に出力する。電圧情報は、例えば、電圧検出回路31が検出した検出電圧に比例する電圧である。電圧検出回路31が出力する電圧情報はアナログ値である。
モータ12の正方向への回転を指示する正回転信号と、モータ12の逆方向への回転を指示する逆回転信号と、モータ12の動作の停止を指示する停止信号とがマイコン27に入力される。
マイコン27に正回転信号が入力された場合、マイコン27は、第1上流駆動回路24u及び第1下流駆動回路24dにオン指示を出力する。これにより、第1上流駆動回路24u及び第1下流駆動回路24dそれぞれは、第1上流スイッチ20u及び第1下流スイッチ20dをオンに切替える。結果、第1電流方向の電流がモータ12を流れ、モータ12は正方向に回転する。
マイコン27に逆回転信号が入力された場合、マイコン27は、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dにオン指示を出力する。これにより、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dそれぞれは、第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dをオンに切替える。結果、第2電流方向の電流がモータ12を流れ、モータ12は逆方向に回転する。
マイコン27に停止信号が入力された場合、マイコン27は、第1上流駆動回路24u及び第2上流駆動回路25uにオフ指示を出力する。これにより、第1上流駆動回路24u及び第2上流駆動回路25uそれぞれは、第1上流スイッチ20u及び第2上流スイッチ21uをオフに切替える。結果、モータ12への電力供給が停止し、モータ12の動作は停止する。
マイコン27は、第1上流駆動回路24u及び第2上流駆動回路25uにオフ指示を出力した後、第1下流駆動回路24d及び第2下流駆動回路25dにオン指示を出力する。これにより、第1下流駆動回路24d及び第2下流駆動回路25dそれぞれは、第1上流スイッチ20u及び第2上流スイッチ21uがオフである状態で、第1下流スイッチ20d及び第2下流スイッチ21dをオンに切替える。モータ12はインダクタを有する。モータ12が作動している間、モータ12ではインダクタを介して電流が流れ、インダクタにエネルギーが蓄積される。
第1上流スイッチ20u及び第2上流スイッチ21uがオフであり、かつ、第1下流スイッチ20d及び第2下流スイッチ21dがオンである間、モータ12のインダクタから、電流が第1下流スイッチ20d及び第2下流スイッチ21dを介して流れる。これにより、インダクタは、蓄積されたエネルギーを放出する。
マイコン27は、第1下流駆動回路24d及び第2下流駆動回路25dにオン指示を出力してから一定期間が経過した後、第1下流駆動回路24d及び第2下流駆動回路25dにオフ指示を出力する。これにより、第1上流スイッチ20u及び第2上流スイッチ21uがオフである状態で、第1下流駆動回路24d及び第2下流駆動回路25dそれぞれは、第1下流スイッチ20d及び第2下流スイッチ21dをオフに切替える。
マイコン27は、第1電流検出回路26a、第2電流検出回路26b及び電圧検出回路31から入力された第1電流情報、第2電流情報及び電圧情報に基づいて、モータ12を駆動する回路の故障を検知する。マイコン27は、故障を検知した場合、モータ12を駆動する回路の故障を示す故障信号を出力する。これにより、故障が報知される。
<マイコン27の構成>
図2はマイコン27の要部構成を示すブロック図である。マイコン27は、出力部40u,40d,41u,41d、切替え部42、信号出力部43、A/D変換部44a,44b,45、入力部46,47a,47b,48、記憶部49及び制御部50を有する。出力部40u,40d,41u,41d、切替え部42、信号出力部43、A/D変換部44a,44b,45、入力部46、記憶部49及び制御部50は内部バス51に接続されている。
出力部40u,40d,41u,41dそれぞれは、更に、第1上流駆動回路24u、第1下流駆動回路24d、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dに接続されている。A/D変換部44a,44b,45それぞれは、更に、入力部47a,47b,48に接続されている。入力部47a,47b,48それぞれは、更に、第1電流検出回路26a、第2電流検出回路26b及び電圧検出回路31に接続されている。
出力部40u,40d,41u,41dそれぞれは、制御部50の指示に従って、第1上流駆動回路24u、第1下流駆動回路24d、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dに、オン指示又はオフ指示を出力する。切替え部42は、制御部50の指示に従って、診断スイッチ28をオン又はオフに切替える。信号出力部43は、制御部50の指示に従って、故障信号を出力する。
第1電流検出回路26aから入力部47aに、アナログの第1電流情報が入力される。入力部47aは、第1電流検出回路26aから入力されたアナログの第1電流情報をA/D変換部44aに出力する。A/D変換部44aは、入力部47aから入力されたアナログの第1電流情報をデジタルの第1電流情報に変換する。制御部50は、デジタルの第1電流情報をA/D変換部44aから取得する。制御部50が取得した第1電流情報が示す第1電流は、取得時点において第1電流検出回路26aが検出した第1電流と実質的に一致する。
同様に、第2電流検出回路26bから入力部47bに、アナログの第2電流情報が入力される。入力部47bは、第2電流検出回路26bから入力されたアナログの第2電流情報をA/D変換部44bに出力する。A/D変換部44bは、入力部47bから入力されたアナログの第2電流情報をデジタルの第2電流情報に変換する。制御部50は、デジタルの第2電流情報をA/D変換部44bから取得する。制御部50が取得した第2電流情報が示す第2電流は、取得時点において第2電流検出回路26bが検出した第2電流と実質的に一致する。
電圧検出回路31から入力部48にアナログの電圧情報が入力される。入力部48は、電圧検出回路31から入力されたアナログの電圧情報をA/D変換部45に出力する。A/D変換部45は、入力部48から入力されたアナログの電圧情報をデジタルの電圧情報に変換する。制御部50が取得した電圧情報が示す検出電圧は、取得時点において電圧検出回路31が検出した検出電圧と実質的に一致する。
正回転信号、逆回転信号及び停止信号は入力部46に入力される。入力部46に信号が入力された場合、入力部46は、入力された信号を制御部50に通知する。
記憶部49は不揮発性メモリである。記憶部49には、コンピュータプログラムPが記憶されている。制御部50は、処理を実行する処理素子、例えば、CPU(Central Processing Unit)を有する。制御部50が有する処理素子は、コンピュータプログラムPを実行することによって、モータ駆動処理、モータ停止処理及び開放検知処理を実行する。制御部50は処理部として機能する。
モータ駆動処理は、モータ12を駆動する処理である。モータ停止処理は、モータ12の動作を停止する処理である。開放検知処理は、モータ12を駆動する回路における開放を検知する処理である。
制御部50が有する処理素子の数は2以上であってもよい。この場合、複数の処理素子がモータ駆動処理、モータ停止処理及び開放検知処理を協同して実行してもよい。
なお、コンピュータプログラムPは、コンピュータプログラムPを読み取り可能に記憶した非一時的な記憶媒体Eを用いて、マイコン27に提供されてもよい。記憶媒体Eは、例えば、CD(Compact Disc)-ROM(Read Only Memory)、USB(Universal Serial Bus)メモリ、SD(Secure Digital)カード、マイクロSDカード又はコンパクトフラッシュ(登録商標)等の可搬型メモリである。この場合、制御部50は、図示しない読取装置を用いて記憶媒体EからコンピュータプログラムPを読み取り、読み取ったコンピュータプログラムPを記憶部49にインストールしてもよい。更に、マイコン27が外部装置と通信する通信部を備える場合、コンピュータプログラムPは、通信部を介した通信によって、マイコン27に提供されてもよい。この場合、制御部50は、通信部を通じてコンピュータプログラムPを取得し、取得したコンピュータプログラムPを記憶部49にインストールしてもよい。
記憶部49にはフラグの値が記憶されている。フラグの値は、ゼロ又は1である。制御部50は、フラグの値をゼロ又は1に変更する。フラグの値がゼロであることは、第1上流駆動回路24u,第1下流駆動回路24d、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dにオフ指示を出力しているオフ指示状態を意味する。従って、駆動装置10が正常である場合において、フラグの値がゼロであるとき、モータ12は動作を停止している。
フラグの値が1であることは、第1上流駆動回路24u及び第1下流駆動回路24dにオン指示を出力しているか、又は、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dにオン指示を出力しているオン指示状態を意味する。従って、駆動装置10が正常である場合において、フラグの値が1であるとき、モータ12は正方向又は逆方向に回転している。
<モータ駆動処理>
図3及び図4はモータ駆動処理の手順を示すフローチャートである。正回転信号又は逆回転信号が入力部46に入力された場合、制御部50はモータ駆動処理を実行する。モータ駆動処理は、診断スイッチ28がオフである状態で実行される。モータ駆動処理では、制御部50は、まず、フラグの値がゼロであるか否かを判定する(ステップS1)。
制御部50は、フラグの値がゼロではない、即ち、フラグの値が1であると判定した場合(S1:NO)、出力部40u,41uに指示して、第1上流駆動回路24u及び第2上流駆動回路25uにオフ指示を出力させる(ステップS2)。駆動装置10が正常である場合、ステップS2の実行により、第1上流駆動回路24u及び第2上流駆動回路25uそれぞれは、第1上流スイッチ20u及び第2上流スイッチ21uをオフに切替え、モータ12は動作を停止する。
次に、制御部50は、出力部40d,41dに指示して、第1下流駆動回路24d及び第2下流駆動回路25dにオン指示を出力させる(ステップS3)。駆動装置10が正常である場合、ステップS3の実行により、第1下流駆動回路24d及び第2下流駆動回路25dそれぞれは、第1下流スイッチ20d及び第2下流スイッチ21dをオンに切替える。結果、モータ12が有するインダクタはエネルギーを放出する。
次に、制御部50は、ステップS3を実行してから、予め設定されている一定期間が経過したか否かを判定する(ステップS4)。マイコン27はタイマを有してもよい。この場合、制御部50は、ステップS3を実行した後、タイマに計時を開始させる。ステップS4において、制御部50は、タイマが計時している計時時間が一定期間以上であるか否かに基づいて、一定期間が経過したか否かを判定する。制御部50は、一定期間が経過していないと判定した場合(S4:NO)、ステップS4を再び実行し、一定期間が経過するまで待機する。一定期間は、インダクタが、蓄積された全てのエネルギーを放出する期間よりも長いことが好ましい。
制御部50は、一定期間が経過したと判定した場合(S4:YES)、出力部40d,41dに指示して、第1下流駆動回路24d及び第2下流駆動回路25dにオフ指示を出力させる(ステップS5)。タイマが計時している場合においては、制御部50は、ステップS5を実行した後、タイマに計時を終了させる。駆動装置10が正常である場合、ステップS5の実行により、第1上流スイッチ20u及び第2上流スイッチ21uがオフである状態で、第1下流駆動回路24d及び第2下流駆動回路25dそれぞれは、第1下流スイッチ20d及び第2下流スイッチ21dをオフに切替える。ステップS5が実行された場合、マイコン27の状態は、第1上流駆動回路24u,第1下流駆動回路24d、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dにオフ指示を出力しているオフ指示状態となる。
フラグの値が1である場合において、正回転信号又は逆回転信号が入力部46に入力されたとき、モータ駆動処理が実行され、制御部50はモータ12が回転する方向を変更する。前述したように、モータ駆動処理では、モータ12が回転する方向が変更される場合、即ち、フラグの値が1である場合、ステップS2~S5が実行され、第1上流スイッチ20u、第1下流スイッチ20d、第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dがオフである期間が設けられる。これにより、第1上流スイッチ20u及び第2下流スイッチ21dがオンとなるか、又は、第2上流スイッチ21u及び第1下流スイッチ20dがオンとなることが防止される。
制御部50は、フラグの値がゼロであると判定した場合(S1:YES)、又は、ステップS5を実行した後、A/D変換部45から電圧情報を取得する(ステップS6)。前述したように、電圧情報は、電圧検出回路31が検出した検出電圧を示す。駆動装置10が正常である場合において、ステップS6が実行された時点では、診断抵抗30に電流が流れていない。このため、ステップS6で制御部50が取得した電圧情報が示す検出電圧はゼロVである。
診断抵抗30の抵抗値は、シャント抵抗22a,22b及び負荷抵抗23それぞれの抵抗値よりも十分に大きい。第1上流スイッチ20u若しくは第2上流スイッチ21uの両端が短絡しているか、第1上流スイッチ20u若しくは第2上流スイッチ21uのドレイン及びソース間の抵抗値が中途半端な大きさに固定されているか、又は、第1上流スイッチ20u及び第1下流スイッチ20d間の接続ノード、若しくは、第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21d間の接続ノードが第1上流スイッチ20uのドレインに接触していると仮定する。
この場合、ステップS6が実行された時点では、電圧検出回路31が検出する検出電圧は、バッテリ11の両端間の電圧(以下、バッテリ電圧という)と実質的に一致している。ドレイン及びソース間の抵抗値が中途半端な大きさに固定される故障は、所謂、ハーフオンである。第1上流スイッチ20u及び第2上流スイッチ21uがハーフオンである場合、第1上流スイッチ20u及び第2上流スイッチ21uそれぞれのドレイン及びソース間の抵抗値は診断抵抗30よりも十分に小さい。第1上流スイッチ20u及び第1下流スイッチ20d間の接続ノード、又は、第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21d間の接続ノードが第1上流スイッチ20uのドレインに接触する故障は、所謂、天絡である。
記憶部49には、検出電圧と比較する電圧閾値が予め記憶されている。電圧閾値は、一定値であり、ゼロVよりも高い。また、電圧閾値は、診断抵抗29,30が一定電圧Vccを分圧することによって得られる電圧以下である。一定電圧Vccは、バッテリ電圧を降圧することによって生成されるので、バッテリ電圧未満である。このため、電圧閾値はバッテリ電圧未満である。
制御部50は、ステップS6で取得した電圧情報が示す検出電圧が電圧閾値以上であるか否かを判定する(ステップS7)。検出電圧が電圧閾値以上であることは、モータ12を駆動する回路に故障が発生していることを意味する。制御部50は、ステップS7を実行することによって、モータ12を駆動する回路の故障を検知する。制御部50は、検出電圧が電圧閾値以上であると判定した場合(S7:YES)、故障を検知したとして、信号出力部43に指示して故障信号を出力させ(ステップS8)、モータ駆動処理を終了する。電圧閾値は所定電圧として機能する。
制御部50は、検出電圧が電圧閾値未満であると判定した場合(S7:NO)、切替え部42に指示して診断スイッチ28をオンに切替えさせ(ステップS9)、A/D変換部45から電圧情報を取得する(ステップS10)。
駆動装置10が正常である場合、ステップS10が実行された時点では、診断抵抗29,30は一定電圧Vccを分圧している。このため、ステップS10で取得した電圧情報が示す検出電圧は、診断抵抗29,30が分圧した電圧である。例えば、診断抵抗29,30の抵抗値が一致している場合、検出電圧は(一定電圧Vcc)/2である。
前述したように、電圧閾値は、診断抵抗29,30が一定電圧Vccを分圧することによって得られる電圧以下である。このため、駆動装置10が正常である場合、ステップS10で制御部50が取得した電圧情報が示す検出電圧は、電圧閾値以上である。
第1下流スイッチ20d若しくは第2下流スイッチ21dの両端が短絡しているか、第1下流スイッチ20d若しくは第2下流スイッチ21dがハーフオンであるか、又は、第1上流スイッチ20u及び第1下流スイッチ20d間の接続ノード、若しくは、第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21d間の接続ノードが接地していると仮定する。第1下流スイッチ20d及び第2下流スイッチ21dがハーフオンである場合、第1下流スイッチ20d及び第2下流スイッチ21dそれぞれのドレイン及びソース間の抵抗値は、診断抵抗30の抵抗値よりも十分に小さい。第1上流スイッチ20u及び第1下流スイッチ20d間の接続ノード、又は、第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21d間の接続ノードが接地する故障は、所謂、地絡である。
第1下流スイッチ20d若しくは第2下流スイッチ21dの両端が短絡しているか、第1下流スイッチ20d若しくは第2下流スイッチ21dがハーフオンであるか、又は、地絡が発生している場合、ステップS10が実行された時点では、電圧検出回路31が検出する検出電圧は、ゼロVに近い値であり、電圧閾値未満である。
制御部50は、ステップS10で取得した電圧情報が示す検出電圧が電圧閾値未満であるか否かを判定する(ステップS11)。検出電圧が電圧閾値未満であることは、モータ12を駆動する回路に故障が発生していることを意味する。制御部50は、ステップS11を実行することによって、モータ12を駆動する回路の故障を検知する。制御部50は、検出電圧が電圧閾値未満であると判定した場合(S11:YES)、切替え部42に診断スイッチ28をオフに切替えさせ(ステップS12)、故障が検知されたとして、信号出力部43に指示して故障信号を出力させる(ステップS13)。制御部50は、ステップS13を実行した後、モータ駆動処理を終了する。電圧閾値は第2の所定電圧としても機能する。
制御部50は、検出電圧が電圧閾値以上であると判定した場合(S11:NO)、切替え部42に診断スイッチ28をオフに切替えさせ(ステップS14)、入力部46に入力した信号が正回転信号であるか否かを判定する(ステップS15)。制御部50は、信号が正回転信号であると判定した場合(S15:YES)、出力部40u,40dに指示して、第1上流駆動回路24u及び第1下流駆動回路24dにオン指示を出力させる(ステップS16)。駆動装置10が正常である場合において、ステップS16が実行されたとき、第1上流スイッチ20u及び第1下流スイッチ20dはオンに切替わる。これにより、第1電流方向の電流がモータ12に流れ、モータ12が正方向に回転する。
なお、ステップS16において、制御部50は、出力部40u,40dの一方の出力をオン指示に固定した状態で、出力部40u,40dの他方にオン指示及びオフ指示を交互に繰り返し出力させてもよい。この場合、第1上流スイッチ20u及び第1下流スイッチ20dの一方において、オン及びオフの切替えが交互に実行され、PWM(Pulse Width Modulation)制御が実現される。第1上流駆動回路24uは、第1電流検出回路26aが検出した第1電流に基づいて第1上流スイッチ20uをオフに切替える機能を有するので、オン指示又はオフ指示が第1上流駆動回路24uに入力されて、第1上流駆動回路24uが第1上流スイッチ20uをオン又はオフに切替えるまでの時間が長い。このため、制御部50は出力部40dにオン指示及びオフ指示を交互に繰り返し出力させることによって、PWM制御を実現することが好ましい。
制御部50は、信号が正回転信号ではない、即ち、信号が逆回転信号あると判定した場合(S15:NO)、出力部41u,41dに指示して、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dにオン指示を出力させる(ステップS17)。駆動装置10が正常である場合において、ステップS17が実行されたとき、第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dはオンに切替わる。これにより、第2電流方向の電流がモータ12に流れ、モータ12が逆方向に回転する。
なお、ステップS17において、制御部50は、出力部41u,41dの一方の出力をオン指示に固定した状態で、出力部41u,41dの他方にオン指示及びオフ指示を交互に繰り返し出力させてもよい。この場合、第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dの一方において、オン及びオフの切替えが交互に実行され、PWM制御が実現される。第2上流駆動回路25uは、第2電流検出回路26bが検出した第2電流に基づいて第2上流スイッチ21uをオフに切替える機能を有するので、オン指示又はオフ指示が第2上流駆動回路25uに入力されて、第2上流駆動回路25uが第2上流スイッチ21uをオン又はオフに切替えるまでの時間が長い。このため、制御部50は出力部41dにオン指示及びオフ指示を交互に繰り返し出力させることによって、PWM制御を実現することが好ましい。
制御部50は、ステップS16,S17の一方を実行した後、フラグの値を1に変更し(ステップS18)、モータ駆動処理を終了する。ステップS18を実行した時点でフラグの値が1である場合においては、制御部50はステップS18の実行を省略する。駆動処理は診断スイッチ28がオフである状態で終了する。
<モータ停止処理>
図5はモータ停止処理の手順を示すフローチャートである。制御部50は、停止信号が入力部46に入力された場合にモータ停止処理を実行する。モータ停止処理では、制御部50は、ステップS21~S24を順次実行する。モータ停止処理のステップS21~S24それぞれは、モータ駆動処理のステップS2~S5と同様である。このため、ステップS21~S24の詳細な説明を省略する。
駆動装置10が正常である状態で制御部50がステップS21~S24を実行した場合、まず、第1上流スイッチ20u及び第2上流スイッチ21uがオフに切替わり、モータ12の動作が停止する。その後、第1下流スイッチ20d及び第2下流スイッチ21dがオンである状態が一定期間、継続され、モータ12が有するインダクタに蓄積されたエネルギーが放出される。一定期間が経過した後、第1上流スイッチ20u及び第2上流スイッチ21uがオフである状態で、第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dがオフに切替わる。
制御部50は、ステップS24を実行した後、フラグの値をゼロに変更し(ステップS25)、モータ停止処理を終了する。モータ停止処理は、診断スイッチ28がオフである状態で開始され、診断スイッチ28がオフに維持された状態で終了する。
<駆動装置10の動作>
図6は、故障が発生していない場合における駆動装置10の動作を示すタイミングチャートである。図6には、出力部40u,40d,41u,41dが出力する第1上流駆動回路24u、第1下流駆動回路24d、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dの指示の推移が示されている。更に、図6には、診断スイッチ28の状態の推移と、電圧検出回路31が検出した検出電圧の推移とが示されている。Vthは電圧閾値を示す。
フラグの値がゼロである状態、即ち、第1上流駆動回路24u、第1下流駆動回路24d、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dにオフ指示を出力している状態で正回転信号がマイコン27の入力部46に入力されたと仮定する。正回転信号又は逆回転信号が入力部46に入力された場合、マイコン27の制御部50はモータ駆動処理を実行する。診断スイッチがオフである状態で検出電圧は、ゼロVであり、電圧閾値Vth未満である。このため、制御部50は、第1上流スイッチ20u若しくは第2上流スイッチ21uの両端の短絡、第1上流スイッチ20u若しくは第2上流スイッチ21uのハーフオン、又は、天絡等の故障はなく、モータ12を駆動する回路は正常であると診断する。
次に、制御部50は、切替え部42に指示して、診断スイッチ28をオンに切替えさせる。モータ12を駆動する回路に故障が発生していない場合において、診断スイッチ28がオンに切替わったとき、検出電圧は、診断抵抗29,30が分圧した電圧に上昇し、電圧閾値Vth以上となる。診断スイッチ28がオンである状態で検出電圧は電圧閾値Vth以上である。このため、制御部50は、第1下流スイッチ20d若しくは第2下流スイッチ21dの両端の短絡、第1下流スイッチ20d若しくは第2下流スイッチ21dのハーフオン、又は、地絡等の故障はなく、モータ12を駆動する回路は正常であると診断する。
制御部50は、モータ12を駆動する回路は正常であると診断した場合、切替え部42に指示して診断スイッチ28をオフに切替えさせ、出力部40u,40dに指示して、第1上流駆動回路24u及び第1下流駆動回路24dにオン指示を出力させる。これにより、第1上流駆動回路24u及び第1下流駆動回路24dは、第1上流スイッチ20u及び第1下流スイッチ20dをオンに切替える。これにより、モータ12に電力が供給され、モータ12は正方向に回転する。制御部50は、出力部40u,40dに指示してオン指示を出力させた後、モータ駆動処理を終了する。
フラグの値がゼロである状態で逆回転信号がマイコン27の入力部46に入力された場合、制御部50は、フラグの値がゼロである状態で正回転信号がマイコン27の入力部46に入力された場合に行った処理と同様の処理を行う。制御部50は、切替え部42に指示して診断スイッチ28をオフに切替えさせた後、出力部41u,41dに指示して、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dにオン指示を出力させる。これにより、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dは、第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dをオンに切替える。これにより、モータ12に電力が供給され、モータ12は逆方向に回転する。制御部50は、出力部41u,41dに指示してオン指示を出力させた後、モータ駆動処理を終了する。
図7は、第1上流スイッチ20uの両端が短絡した場合における駆動装置10の動作を示すタイミングチャートである。図6と同様に、第1上流駆動回路24u、第1下流駆動回路24d、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dの指示の推移と、診断スイッチ28の状態の推移と、電圧検出回路31が検出した検出電圧の推移とが示されている。
フラグの値がゼロである状態で第1上流スイッチ20uの両端が短絡したと仮定する。この場合、検出電圧は、バッテリ電圧と実質的に一致する電圧に上昇し、電圧閾値Vth以上となる。正回転信号又は逆回転信号が入力部46に入力された場合、制御部50は、モータ駆動処理を実行する。モータ駆動処理では、フラグの値がゼロであり、かつ、診断スイッチ28がオフである状態で診断を行う。ここで、検出電圧は電圧閾値Vth以上であるので、制御部50は、第1上流スイッチ20u若しくは第2上流スイッチ21uの両端の短絡、第1下流スイッチ20d若しくは第2下流スイッチ21dのハーフオン、又は、天絡等の故障を検知する。この場合、制御部50は、出力部40u,40d,41u,41dが出力している指示をオフ指示に維持した状態でモータ駆動処理を終了する。
フラグの値がゼロである状態で、第2上流スイッチ21uの両端の短絡、第1下流スイッチ20d若しくは第2下流スイッチ21dのハーフオン、又は、天絡等の故障が発生した場合、制御部50は、フラグの値がゼロである状態で第1上流スイッチ20uの両端が短絡した場合に行った処理と同様の処理を行う。
図8は、第1下流スイッチ20dの両端が短絡した場合における駆動装置10の動作を示すタイミングチャートである。図6と同様に、第1上流駆動回路24u、第1下流駆動回路24d、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dの指示の推移と、診断スイッチ28の状態の推移と、電圧検出回路31が検出した検出電圧の推移とが示されている。
フラグの値がゼロである状態で第1下流スイッチ20dの両端が短絡したと仮定する。この場合、検出電圧はゼロVに維持される。正回転信号又は逆回転信号が入力部46に入力された場合、制御部50は、モータ駆動処理を実行する。モータ駆動処理では、フラグの値がゼロであり、かつ、診断スイッチ28がオフである状態で診断を行う。ここで、検出電圧は電圧閾値Vth未満であるので、制御部50は、第1上流スイッチ20u若しくは第2上流スイッチ21uの両端の短絡、第1下流スイッチ20d若しくは第2下流スイッチ21dのハーフオン、又は、天絡等の故障はなく、モータ12を駆動する回路は正常であると診断する。
次に、制御部50は、切替え部42に指示して診断スイッチ28をオンに切替えさせる。ここで、第1下流スイッチ20dの両端が短絡しているので、検出電圧は、ゼロVに維持され、電圧閾値Vth以上となることはない。このため、制御部50は、第1下流スイッチ20d若しくは第2下流スイッチ21dの両端の短絡、第1下流スイッチ20d若しくは第2下流スイッチ21dのハーフオン、又は、地絡等の故障を検知する。この場合、制御部50は、出力部40u,40d,41u,41dが出力している指示をオフ指示に維持した状態で切替え部42に指示して診断スイッチ28をオフに切替えさせ、モータ駆動処理を終了する。
フラグの値がゼロである状態で、第2下流スイッチ21dの両端の短絡、第1下流スイッチ20d若しくは第2下流スイッチ21dのハーフオン、又は、地絡等の故障が発生した場合、制御部50は、フラグの値がゼロである状態で第1下流スイッチ20dの両端が短絡した場合に行った処理と同様の処理を行う。
モータ駆動処理の説明で述べたように、フラグの値が1である場合において、入力部46に正回転信号又は逆回転信号が入力されたとき、第1上流駆動回路24u,第1下流駆動回路24d、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dにオフ指示を出力しているオフ指示状態で制御部50は、診断を行い、故障を検知する。
<開放検知処理>
図9は開放検知処理の手順を示すフローチャートである。制御部50は、フラグの値が1である場合において開放検知処理を周期的に実行する。駆動装置10が正常である場合において、フラグの値が1であるとき、モータ12を介して電流が第1電流方向又は第2電流方向に流れ、モータ12は正方向又は逆方向に回転している。
開放検知処理では、制御部50は、まず、駆動装置10が正常であると仮定した場合において、モータ12を流れる電流の方向が第1電流方向であるか否かを判定する(ステップS31)。ステップS31では、制御部50は、出力部40u,40dそれぞれが第1上流駆動回路24u及び第1下流駆動回路24dにオン指示を出力し、出力部41u,41dが第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dにオフ指示を出力している場合、方向が第1電流方向であると判定する。制御部50は、出力部41u,41dが第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dにオン指示を出力し、出力部40u,40dそれぞれが第1上流駆動回路24u及び第1下流駆動回路24dにオフ指示を出力している場合、方向が第1電流方向ではないと判定する。
制御部50は、方向が第1電流方向であると判定した場合(S31:YES)、第1電流検出回路26aから第1電流情報を取得する(ステップS32)。記憶部49には、基準電流が予め記憶されている。基準電流は、一定値であり、ゼロAよりも大きい。また、
基準電流は、駆動装置10が正常である場合において、第1上流スイッチ20u及び第1下流スイッチ20dがオンであり、かつ、第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dがオフであるときにモータ12に流れる第1電流以下である。更に、基準電流は、駆動装置10が正常である場合において、第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dがオンであり、かつ、第1上流スイッチ20u及び第2下流スイッチ21dがオフであるときにモータ12に流れる第2電流以下である。
従って、駆動装置10が正常である場合、ステップS32が実行された時点では、第1電流は基準電流以上である。第1上流スイッチ20u又は第1下流スイッチ20dが開放されている場合、シャント抵抗22aを介して電流は流れないので、第1電流検出回路26aが検出した第1電流は、ゼロAであり、基準電流未満である。第1上流スイッチ20u、第1下流スイッチ20d、第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dそれぞれの開放は、ドレイン及びソース間の開放を意味する。
制御部50は、ステップS32で取得した第1電流情報が示す第1電流が基準電流未満であるか否かを判定する(ステップS33)。第1電流が基準電流未満であることは、モータ12を駆動する回路に故障が発生していることを意味する。制御部50は、ステップS33を実行することによって、モータ12を駆動する回路の故障を検知する。基準電流は所定電流として機能する。
制御部50は、方向が第1電流方向ではない、即ち、方向が第2電流方向であると判定した場合(S31:NO)、第2電流検出回路26bから第2電流情報を取得する(ステップS34)。駆動装置10が正常である場合、ステップS34が実行された時点では、第2電流は基準電流以上である。第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dが開放されている場合、シャント抵抗22bを介して電流は流れないので、第2電流検出回路26bが検出した第2電流は、ゼロAであり、基準電流未満である。
制御部50は、ステップS34で取得した第2電流情報が示す第2電流が基準電流未満であるか否かを判定する(ステップS35)。第2電流が基準電流未満であることは、モータ12を駆動する回路に故障が発生していることを意味する。制御部50は、ステップS35を実行することによって、モータ12を駆動する回路の故障を検知する。なお、ステップS33,S35で用いる基準電流は、相互に異なる値であってもよい。
制御部50は、第1電流が基準電流未満であると判定した場合(S33:YES)、又は、第2電流が基準電流未満であると判定した場合(S35:YES)、モータ12を駆動する回路の故障を検知したとして、出力部40u,40d,41u,41dに指示して、全ての駆動回路、即ち、第1上流駆動回路24u、第1下流駆動回路24d、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dにオフ指示を出力させる(ステップS36)。次に、制御部50は、信号出力部43に指示して、故障信号を出力させ(ステップS37)、フラグの値をゼロに変更し(ステップS38)、開放検知処理を終了する。
制御部50は、第1電流が基準電流以上であると判定した場合(S33:NO)、又は、第2電流が基準電流以上であると判定した場合(S35:NO)、モータ12を駆動する回路の故障は検知されなかったとして、開放検知処理を終了する。
<駆動装置10の効果等>
第1上流スイッチ20u及び第2下流スイッチ21dがオンとなる誤った切替えが行われた場合、第1上流スイッチ20uを介して大きな電流が流れる。このとき、第1電流検出回路26aが検出する第1電流が第1電流閾値以上となるので、第1上流駆動回路24uは、即時に第1上流スイッチ20uをオフに切替え、第1上流スイッチ20uを介した電流の通流を停止する。このため、第1上流スイッチ20uを介して大きな電流が長期間流れることはない。
同様に、第2上流スイッチ21u及び第1下流スイッチ20dがオンとなる誤った切替えが行われた場合、第2上流スイッチ21uを介して大きな電流が流れる。このとき、第2電流検出回路26bが検出する第2電流が第2電流閾値以上となるので、第2上流駆動回路25uは、即時に第2上流スイッチ21uをオフに切替え、第2上流スイッチ21uを介した電流の通流を停止する。このため、第2上流スイッチ21uを介して大きな電流が長期間流れることはない。
なお、診断スイッチ28は、診断抵抗29,30間に配置されていてもよい。この場合、電圧検出回路31は、接地電位を基準とした診断スイッチ28及び診断抵抗30間の接続ノードの電圧を検出する。
(実施形態2)
実施形態1における開放検知処理では、第1電流検出回路26aが検出した第1電流、又は、第2電流検出回路26bが検出した第2電流に基づいて、第1上流スイッチ20u、第1下流スイッチ20d、第2上流スイッチ21u又は第2下流スイッチ21dの開放を検知している。しかしながら、開放の検知は、第1電流又は第2電流に基づく検知に限定されない。
以下では、実施形態2について、実施形態1と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施形態1と共通しているため、実施形態1と共通する構成部には実施形態1と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
<開放検知処理>
実施形態2における駆動装置10を実施形態1における駆動装置10と比較した場合、開放検知処理が異なる。
図10は、実施形態2における開放検知処理の手順を示すフローチャートである。制御部50は、実施形態1と同様に、フラグの値が1である場合において開放検知処理を周期的に実行する。実施形態1の説明で述べたように、制御部50は、診断スイッチ28がオフである状態でフラグの値を1に変更する。フラグの値が1である間、正回転信号又は逆回転信号が入力部46に入力された場合に実行される短い診断の期間を除き、制御部50は、切替え部42に指示して診断スイッチ28をオンに切替えさせることはなく、診断スイッチ28はオフに維持される。開放検知処理は診断スイッチ28がオフである状態で実行される。
実施形態2における開放検知処理の一部は、実施形態1における開放検知処理の一部と同様である。従って、実施形態2における開放検知処理の中で、実施形態1における開放検知処理と共通する部分、即ち、ステップS31,S36~S38の詳細な説明を省略する。
開放検知処理では、制御部50は、まず、A/D変換部45から電圧情報を取得する(ステップS41)。実施形態1の説明で述べたように、電圧情報は、電圧検出回路31が検出した検出電圧を示す。制御部50は、ステップS41を実行した後、ステップS31を実行する。ステップS31では、実施形態1の説明で述べたように、制御部50は、駆動装置10が正常であると仮定した場合において、モータ12を流れる電流の方向が第1電流方向であるか否かを判定する。
制御部50は、方向が第1電流方向であると判定した場合(S31:YES)、ステップS41で取得した電圧情報が示す検出電圧が電圧閾値以上であるか否かを判定する(ステップS42)。駆動装置10が正常である場合において、方向が第1電流方向であるとき、第1下流スイッチ20dがオンであるので、電圧検出回路31が検出する検出電圧は、ゼロVであり、電圧閾値未満である。第1下流スイッチ20dが開放されている場合、第1上流スイッチ20uがオンであるので、電圧検出回路31が検出する検出電圧は、バッテリ電圧に実質的に一致し、電圧閾値以上である。制御部50は、ステップS42を実行することによって、モータ12を駆動する回路の故障を検知する。
制御部50は、方向が第1電流方向ではない、即ち、方向が第2電流方向であると判定した場合(S31:NO)、ステップS41で取得した電圧情報が示す検出電圧が電圧閾値未満であるか否かを判定する(ステップS43)。駆動装置10が正常である場合において、方向が第2電流方向であるとき、第2上流スイッチ21uがオンであるので、電圧検出回路31が検出する検出電圧は、バッテリ電圧に実質的に一致し、電圧閾値以上である。第2上流スイッチ21uが開放されている場合、第2下流スイッチ21dがオンであるので、電圧検出回路31が検出する検出電圧は、ゼロVに一致し、電圧閾値未満である。制御部50は、ステップS43を実行することによって、モータ12を駆動する回路の故障を検知する。
制御部50は、検出電圧が電圧閾値以上であると判定した場合(S42:YES)、又は、検出電圧が電圧閾値未満であると判定した場合(S43:YES)、モータ12を駆動する回路の故障を検知したとして、ステップS36~S38を順次実行し、開放検知処理を終了する。制御部50は、検出電圧が電圧閾値未満であると判定した場合(S42:NO)、又は、検出電圧が電圧閾値以上であると判定した場合(S43:NO)、モータ12を駆動する回路の故障は検知されなかったとして、開放検知処理を終了する。
<駆動装置10の動作>
図11は、第1下流スイッチが開放した場合における駆動装置10の動作を示すタイミングチャートである。図11には、図6と同様に、第1上流駆動回路24u、第1下流駆動回路24d、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dの指示の推移と、診断スイッチ28の状態の推移と、電圧検出回路31が検出した検出電圧の推移とが示されている。
前述したように、制御部50は、フラグの値が1である場合において開放検知処理を周期的に実行する。フラグの値が1である状態は、第1上流駆動回路24u及び第1下流駆動回路24dにオン指示を出力し、かつ、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dにオフ指示を出力している状態、又は、第1上流駆動回路24u及び第1下流駆動回路24dにオフ指示を出力し、かつ、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dにオン指示を出力している状態を意味する。
図11では、第1上流駆動回路24u及び第1下流駆動回路24dにオン指示を出力し、かつ、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dにオフ指示を出力している状態が示されている。駆動装置10が正常である場合、モータ12において電流が第1電流方向に流れ、検出電圧は、ゼロVであり、電圧閾値Vth未満である。従って、検出電圧が電圧閾値Vth未満である場合、開放検知処理において、制御部50は駆動装置10が正常であると判断する。
第1下流スイッチ20dが開放された場合、第1上流スイッチ20uがオンであるので、電圧検出回路31が検出する検出電圧は、電圧閾値Vth以上となる。このとき、検出電圧はバッテリ電圧に実質的に一致する。検出電圧が電圧閾値Vth以上である場合、開放検知処理において、制御部50は、モータ12を駆動する回路の故障を検知する。
前述したように、開放検知処理において、制御部50は、モータ12を駆動する回路の故障を検知した場合、出力部40u,40d,41u,41dに指示して、全ての駆動回路にオフ指示を出力させる。これにより、第1上流駆動回路24u及び第1下流駆動回路24dそれぞれは、第1上流スイッチ20u及び第1下流スイッチ20dをオフに切替える。これにより、検出電圧は、ゼロVに低下する。
図12は、第2上流スイッチ21uが開放した場合における駆動装置10の動作を示すタイミングチャートである。図12には、図6と同様に、第1上流駆動回路24u、第1下流駆動回路24d、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dの指示の推移と、診断スイッチ28の状態の推移と、電圧検出回路31が検出した検出電圧の推移とが示されている。
図12では、第1上流駆動回路24u及び第1下流駆動回路24dにオフ指示を出力し、かつ、第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dにオン指示を出力している状態が示されている。駆動装置10が正常である場合、モータ12において電流が第2電流方向に流れ、検出電圧は、実質的にバッテリ電圧に一致し、電圧閾値Vth以上である。従って、検出電圧が電圧閾値Vth以上である場合、開放検知処理において、制御部50は駆動装置10が正常であると判断する。
第2上流スイッチ21uが開放された場合、第2下流スイッチ21dがオンであるので、電圧検出回路31が検出する検出電圧は、電圧閾値Vth未満となる。このとき、検出電圧はゼロVに一致する。検出電圧が電圧閾値Vth未満である場合、開放検知処理において、制御部50は、モータ12を駆動する回路の故障を検知する。
前述したように、開放検知処理において、制御部50は、モータ12を駆動する回路の故障を検知した場合、出力部40u,40d,41u,41dに指示して、全ての駆動回路にオフ指示を出力させる。これにより、第1上流駆動回路24u及び第1下流駆動回路24dそれぞれは、第1上流スイッチ20u及び第1下流スイッチ20dをオフに切替える。
以上のように、実施形態2における駆動装置10では、制御部50は、電圧検出回路31が検出した検出電圧に基づいて、モータ12を駆動する回路の故障、具体的には、第1下流スイッチ20d及び第2上流スイッチ21uの開放を検知する。実施形態2における駆動装置10は、実施形態1における駆動装置10が奏する効果の中で、第1電流検出回路26a及び第2電流検出回路26bが検出した第1電流及び第2電流を用いて開放を検知することに得られる効果以外の効果を同様に奏する。
なお、実施形態1における駆動装置10の制御部50は、第1電流及び第2電流を用いた開放検知処理、及び、検出電圧を用いた開放検知処理の両方を実行してもよい。
(実施形態3)
実施形態1における開放検知処理では、第1電流又は第2電流に基づいて、第1上流スイッチ20u、第1下流スイッチ20d、第2上流スイッチ21u又は第2下流スイッチ21dの開放を検知している。実施形態2における開放検知処理では、検出電圧に基づいて第1下流スイッチ20d及び第2上流スイッチ21uの開放を検知している。開放の検知は、第1電流、第2電流又は検出電圧に基づく検知に限定されない。
以下では、実施形態3について、実施形態1と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施形態1と共通しているため、実施形態1と共通する構成部には実施形態1と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
<電源システム1の構成>
図13は、実施形態3における電源システム1の要部構成を示すブロック図である。実施形態3において、モータ12はホールセンサ12sを有する。ホールセンサ12sは、マイコン27に接続されている。
実施形態1の説明で述べたように、モータ12の回転はロータの回転を意味する。モータ12では、円柱状のロータが軸回りに回転する。ロータは、例えば、永久磁石によって構成される。この場合、ロータでは、周方向に沿って、N極及びS極が交互に配置されている。ホールセンサ12sはロータの周面に対向するように配置されている。ホールセンサ12sは、自身を通過する磁場の強さに応じた電圧をセンサ電圧として出力する。ホールセンサ12sが出力するセンサ電圧はアナログ値である。従って、ホールセンサ12sに対向するロータの磁極が、N極からS極に、又は、S極からN極に切替わった場合に、センサ電圧は大きく変動する。センサ電圧の規則的な変動は、モータ12の回転を示す。センサ電圧が安定していることは、モータ12が回転していないことを示す。ホールセンサ12sは、センサ電圧をモータ12の回転に関する回転情報としてマイコン27に出力する。
<マイコン27の構成>
図14はマイコン27の要部構成を示すブロック図である。実施形態3におけるマイコン27は、実施形態1におけるマイコン27が有する構成部に加えて、A/D変換部52及び入力部53を有する。A/D変換部52は、内部バス51と、入力部53とに接続されている。入力部53はホールセンサ12sに接続されている。
ホールセンサ12sは、入力部53にアナログのセンサ電圧を出力する。入力部53は、ホールセンサ12sからセンサ電圧が入力された場合、入力されたアナログのセンサ電圧をA/D変換部52に出力する。A/D変換部52は、入力部53から入力されたアナログのセンサ電圧を、デジタルのセンサ電圧に変換する。制御部50は、デジタルのセンサ電圧をA/D変換部52から取得する。制御部50が取得したセンサ電圧は、取得時点においてホールセンサ12sが検出したセンサ電圧と実質的に一致する。
<開放検知処理>
図15は、開放検知処理の手順を示すフローチャートである。制御部50は、実施形態1と同様に、フラグの値が1である場合において開放検知処理を周期的に実行する。実施形態1の説明で述べたように、フラグの値が1である場合、出力部40u,40dが第1上流駆動回路24u及び第1下流駆動回路24dにオン指示を出力しているか、又は、出力部41u,41dが第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dにオン指示を出力している。従って、駆動装置10が正常である場合において、フラグの値が1であるとき、モータ12は正方向又は逆方向に回転している。
実施形態3における開放検知処理の一部は、実施形態1における開放検知処理の一部と同様である。従って、実施形態3における開放検知処理の中で、実施形態1における開放検知処理と共通する部分、即ち、ステップS36~S38の詳細な説明を省略する。
開放検知処理では、制御部50は、まず、A/D変換部52から複数のセンサ電圧を時系列的に取得する(ステップS51)。次に、制御部50は、ステップS51で取得した複数のセンサ電圧に基づいて、モータ12が回転しているか否かを判定する(ステップS52)。ステップS52では、前述したように、センサ電圧が規則的に変動している場合、制御部50はモータ12が回転していると判定する。センサ電圧が安定している場合、制御部50は、モータ12が回転していないと判定する。
第1上流スイッチ20u又は第1下流スイッチ20dが開放している場合、モータ12が正方向に回転することはない。第2上流スイッチ21u又は第2下流スイッチ21dが開放している場合、モータ12が逆方向に回転することはない。制御部50は、ステップS52を実行することによって、モータ12を駆動する回路の故障を検知する。
制御部50は、モータ12が回転していないと判定した場合(S52:NO)、モータ12を駆動する回路の故障を検知したとして、ステップS36~S38を順次実行し、開放検知処理を終了する。制御部50は、モータ12が回転していると判定した場合(S52:YES)、モータ12を駆動する回路の故障は検知されなかったとして、開放検知処理を終了する。
以上のように、実施形態3における駆動装置10では、制御部50は、センサ電圧に基づいて、モータ12を駆動する回路の故障、具体的には、第1上流スイッチ20u、第1下流スイッチ20d、第2上流スイッチ21u又は第2下流スイッチ21dの開放を検知する。実施形態3における駆動装置10は、実施形態1における駆動装置10が奏する効果の中で、第1電流及び第2電流を用いて開放を検知することに得られる効果以外の効果を同様に奏する。
なお、実施形態1における駆動装置10の制御部50は、第1電流及び第2電流を用いた開放検知処理に加えて、検出電圧を用いた開放検知処理、及び、センサ電圧を用いた開放検知処理の一方又は両方を実行してもよい。実施形態2における駆動装置10の制御部50は、検出電圧を用いた開放検知処理に加えて、センサ電圧を用いた開放検知処理を実行してもよい。
(実施形態4)
実施形態1においては、第1上流スイッチ20u及び第2上流スイッチ21uは半導体スイッチである。しかしながら、第1上流スイッチ20u及び第2上流スイッチ21uそれぞれは、半導体スイッチに限定されない。
以下では、実施形態4について、実施形態1と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施形態1と共通しているため、実施形態1と共通する構成部には実施形態1と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
<駆動装置10の構成>
図16は、実施形態4における電源システム1の要部構成を示すブロック図である。実施形態4における電源システム1を実施形態1における電源システム1を比較した場合、駆動装置10の構成が異なる。実施形態4において、駆動装置10が有する第1上流スイッチ20u及び第2上流スイッチ21uはリレー接点である。第1上流スイッチ20u及び第2上流スイッチ21uそれぞれは、入力端子と、出力端子と、入力端子に端部が回転可能に接続された棒状の導体とを有する。導体は、例えば、バネによって出力端子から離れる方向に力が加えられている。導体が出力端子から離れている場合、第1上流スイッチ20u及び第2上流スイッチ21uはオフである。導体が出力端子に接触している場合、第1上流スイッチ20u及び第2上流スイッチ21uはオンである。
第1上流スイッチ20u及び第2上流スイッチ21uの入力端子はバッテリ11の正極に接続されている。第1上流スイッチ20u及び第2上流スイッチ21uそれぞれの出力端子は、シャント抵抗22a,22bの一端に接続されている。第1上流駆動回路24u及び第2上流駆動回路25uそれぞれは、第1上流スイッチ20u及び第2上流スイッチ21uの入力端子に接続されるとともに、接地されている。第1上流駆動回路24u及び第2上流駆動回路25uそれぞれは、実施形態1と同様に、第1上流スイッチ20u及び第2上流スイッチ21uをオン又はオフに切替える。
<第1上流駆動回路24uの構成>
図17は第1上流駆動回路24uの回路図である。第1上流駆動回路24uは、インダクタ60、電流制限抵抗61、駆動スイッチ62、AND回路63及びラッチ回路64を有する。駆動スイッチ62は、NPN型のバイポーラトランジスタである。インダクタ60の一端は、第1上流スイッチ20uの入力端子に接続されている。インダクタ60の他端は電流制限抵抗61の一端に接続されている。電流制限抵抗61の他端は、駆動スイッチ62のコレクタに接続されている。駆動スイッチ62のエミッタは接地されている。駆動スイッチ62のベースは、AND回路63の出力端に接続されている。AND回路63の一方の入力端は、ラッチ回路64の出力端に接続されている。ラッチ回路64の入力端は第1電流検出回路26aに接続されている。
AND回路63はハイレベル電圧又はローレベル電圧を駆動スイッチ62のベースに出力している。AND回路63がハイレベル電圧を出力している場合、駆動スイッチ62はオンであり、駆動スイッチ62のコレクタ及びエミッタを介して電流が流れることが可能である。AND回路63がローレベル電圧を出力している場合、駆動スイッチ62はオフである。
駆動スイッチ62がオンに切替わった場合、バッテリ11の正極から電流がインダクタ60、電流制限抵抗61及び駆動スイッチ62の順に流れる。これにより、インダクタ60は、磁石として機能し、第1上流スイッチ20uの導体を引付け、導体を第1上流スイッチ20uの出力端子に接触させる。これにより、第1上流スイッチ20uはオンに切替わる。駆動スイッチ62がオフに切替わった場合、インダクタ60を介した電流の通流が停止し、インダクタ60は、磁石の機能を停止する。これにより、第1上流スイッチ20uでは、導体が出力端子から離れ、第1上流スイッチ20uはオフに切替わる。
出力部40uは、オン指示としてハイレベル電圧を出力し、オフ指示としてローレベル電圧を出力する。ラッチ回路64には、第1電流検出回路26aから第1電流情報が入力される。ラッチ回路64は、第1電流検出回路26aから入力された第1電流情報が示す第1電流が第1電流閾値未満である間、ハイレベル電圧を出力し続ける。ラッチ回路64は、第1電流検出回路26aから入力された第1電流情報が示す第1電流が第1電流閾値以上となった場合、AND回路63に出力するハイレベル電圧をローレベル電圧に出力に切替える。その後、第1電流検出回路26aから入力される第1電流情報に無関係にラッチ回路64はローレベル電圧を出力し続ける。
AND回路63は、ラッチ回路64がハイレベル電圧を出力し続けている間、出力部40uから入力された電圧を出力端から駆動スイッチ62のベースに出力する。このため、出力部40uがオン指示を出力している場合、駆動スイッチ62がオンであり、第1上流スイッチ20uがオンである。出力部40uがオフ指示を出力している場合、駆動スイッチ62がオフであり、第1上流スイッチ20uがオフである。
ラッチ回路64が出力している電圧がハイレベル電圧からローレベル電圧に切替わった場合、AND回路63は、出力部40uが出力している電圧に無関係に、駆動スイッチ62に出力している電圧をローレベル電圧に切替える。これにより、駆動スイッチ62がオフに切替わり、第1上流スイッチ20uがオフに切替わる。ラッチ回路64がローレベル電圧を出力している間、第1上流スイッチ20uはオフに維持される。
第2上流駆動回路25uは、第1上流駆動回路24uと同様に構成される。第1上流駆動回路24uの説明において、第1上流スイッチ20u、第1電流検出回路26a、出力部40u及び第1電流閾値それぞれは、第2上流スイッチ21u、第2電流検出回路26b、出力部41u及び第2電流閾値に対応する。出力部41uは、オン指示としてハイレベル電圧を出力し、オフ指示としたローレベル電圧を出力する。
実施形態4における駆動装置10は、実施形態1における駆動装置10が奏する効果を同様に奏する。
なお、実施形態1~3において、第1上流スイッチ20u、第1上流駆動回路24u、第2上流スイッチ21u及び第2上流駆動回路25uは、実施形態4と同様に構成されていてもよい。
(実施形態5)
実施形態1において、診断スイッチ28は、診断抵抗29,30の少なくとも一方の上流側に配置されている。しかしながら、診断スイッチ28の配置は、診断抵抗29,30の少なくとも一方の上流側の配置に限定されない。
以下では、実施形態5について、実施形態1と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施形態1と共通しているため、実施形態1と共通する構成部には実施形態1と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
<駆動装置10の構成>
図18は実施形態5における電源システム1の要部構成を示すブロック図である。実施形態5における電源システム1を実施形態1における電源システム1と比較した場合、駆動装置10の構成が異なる。実施形態5における駆動装置10では、診断抵抗29の一端に一定電圧Vccが印加されている。診断抵抗30の他端は、診断スイッチ28の一端に接続されている。診断スイッチ28の他端は接地されている。
第1上流スイッチ20u、第1下流スイッチ20d、第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dはオフであると仮定する。駆動装置10が正常である場合において、診断スイッチ28がオフであるとき、電圧検出回路31は一定電圧Vccを検出する。第1下流スイッチ20d若しくは第2下流スイッチ21dの両端の短絡、第1下流スイッチ20d若しくは第2下流スイッチ21dのハーフオン、又は、地絡等の故障が発生している場合において、診断スイッチ28がオフであるとき、電圧検出回路31はゼロVに近い値を検出する。
駆動装置10が正常である場合において、診断スイッチ28がオンであるとき、電圧検出回路31は、診断抵抗29,30が一定電圧Vccを分圧することによって得られる電圧を検出する。第1上流スイッチ20u若しくは第2上流スイッチ21uの両端の短絡、第1上流スイッチ20u若しくは第2上流スイッチ21uのハーフオン、又は、天絡等の故障が発生している場合において、診断スイッチ28がオンであるとき、電圧検出回路31が検出する電圧は、バッテリ電圧に実質的に一致する。
実施形態5においては、電圧閾値は、診断抵抗29,30が一定電圧Vccを分圧することによって得られる電圧より高く、かつ、一定電圧Vcc以下である電圧に設定されている。
一定電圧Vccは電圧閾値以上であり、ゼロVに近い値は電圧閾値未満である。このため、診断スイッチ28がオフである場合、制御部50は、第1下流スイッチ20d若しくは第2下流スイッチ21dの両端の短絡、第1下流スイッチ20d若しくは第2下流スイッチ21dのハーフオン、又は、地絡等の故障を検知することができる。
診断抵抗29,30が一定電圧Vccを分圧することによって得られる電圧は電圧閾値未満であり、バッテリ電圧は電圧閾値以上である。このため、診断スイッチ28がオンである場合、制御部50は、第1上流スイッチ20u若しくは第2上流スイッチ21uの両端の短絡、第1上流スイッチ20u若しくは第2上流スイッチ21uのハーフオン、又は、天絡等の故障を検知することができる。
<モータ駆動処理>
図19はモータ駆動処理の手順を示すフローチャートである。実施形態1と同様に、正回転信号又は逆回転信号が入力部46に入力された場合、制御部50はモータ駆動処理を実行する。
実施形態5におけるモータ駆動処理の一部は、実施形態1におけるモータ駆動処理の一部と同様である。従って、実施形態5におけるモータ駆動処理の中で、実施形態1におけるモータ駆動処理と共通する部分、即ち、ステップS1~S6,S8~S10,S12~S18の詳細な説明を省略する。
制御部50は、ステップS6を実行した後、ステップS6で取得した電圧情報が示す検出電圧が電圧閾値未満であるか否かを判定する(ステップS61)。検出電圧が電圧閾値未満であることは、第1下流スイッチ20d若しくは第2下流スイッチ21dの両端の短絡、第1下流スイッチ20d若しくは第2下流スイッチ21dのハーフオン、又は、地絡等の故障が発生していることを意味する。制御部50は、ステップS61を実行することによって、モータ12を駆動する回路の故障を検知する。制御部50は、検出電圧が電圧閾値未満であると判定した場合(S61:YES)、故障を検知したとして、ステップS8を実行する。制御部50は、検出電圧が電圧閾値以上であると判定した場合(S61:NO)、ステップS9を実行する。
制御部50は、ステップS10を実行した後、ステップS10で取得した電圧情報が示す検出電圧が電圧閾値以上であるか否かを判定する(ステップS62)。検出電圧が電圧閾値以上であることは、第1上流スイッチ20u若しくは第2上流スイッチ21uの両端の短絡、第1上流スイッチ20u若しくは第1上流スイッチ20uのハーフオン、又は、天絡等の故障が発生していることを意味する。制御部50は、ステップS62を実行することによって、モータ12を駆動する回路の故障を検知する。制御部50は、検出電圧が電圧閾値以上であると判定した場合(S62:YES)、故障を検知したとして、ステップS12を実行する。制御部50は、検出電圧が電圧閾値未満であると判定した場合(S62:NO)、ステップS14を実行する。
実施形態5における駆動装置10は、実施形態1における駆動装置10が奏する効果を同様に奏する。
なお、実施形態5において、診断スイッチ28は、診断抵抗29,30間に接続されていてもよい。この場合、電圧検出回路31は、接地電位を基準とした診断スイッチ28及び診断抵抗29間の接続ノードの電圧を検出する。
また、実施形態5において、第1上流スイッチ20u、第1上流駆動回路24u、第2上流スイッチ21u及び第2上流駆動回路25uは、実施形態4と同様に構成されていてもよい。また、実施形態5における駆動装置10の制御部50は、第1電流及び第2電流を用いた開放検知処理に加えて、センサ電圧を用いた実施形態3の開放検知処理を実行してもよい。更に、実施形態5における駆動装置10の制御部50は、第1電流及び第2電流を用いた開放検知処理の代わりに、センサ電圧を用いた実施形態3の開放検知処理を実行してもよい。
(実施形態6)
実施形態1において、第1電流検出回路26a及び第2電流検出回路26bそれぞれは、シャント抵抗22a,22bを用いて電流を検出する。しかしながら、第1電流検出回路26a及び第2電流検出回路26bそれぞれの構成は、シャント抵抗22a又はシャント抵抗22bを用いた構成に限定されない。
以下では、実施形態6について、実施形態1と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施形態1と共通しているため、実施形態1と共通する構成部には実施形態1と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図20は、実施形態6における第1電流検出回路26aの要部構成を示すブロック図である。実施形態6において、第1電流検出回路26aは、電流出力部70及び回路抵抗71を有する。電流出力部70は、第1上流スイッチ20uのソースと、モータ12及び負荷抵抗23の一端とに接続されている。電流出力部70は、更に、回路抵抗71の一端に接続されている。回路抵抗71の他端は接地されている。電流出力部70及び回路抵抗71間の接続ノードは、第1上流駆動回路24uとマイコン27とに接続されている。
第1上流駆動回路24u及び第1下流駆動回路24dが第1上流スイッチ20u及び第1下流スイッチ20dをオンに切替えたとき、第1上流スイッチ20uを介して第1電流が流れる。第1電流は、第1上流スイッチ20u及び電流出力部70の順に流れ、電流出力部70からモータ12側へ出力される。このとき、モータ12において電流は第1電流方向に流れる。これにより、モータ12に電力が供給され、モータ12は正方向に回転する。バッテリ11の正極から、第1上流スイッチ20u、電流出力部70、モータ12及び第1下流スイッチ20dの順に流れる電流の経路は第1電流経路に相当する。
電流出力部70は、例えば、カレントミラー回路を有し、モータ12側に出力される第1電流の所定数分の1、例えば1000分の1である電流を回路抵抗71に出力する。回路抵抗71の抵抗値は一定である。回路抵抗71の両端間の電圧は第1電流に比例する。第1電流は、所定数と、回路抵抗71の両端間の電圧との積を、回路抵抗71の抵抗値で除算することによって算出される。回路抵抗71の両端間の電圧が、第1電流検出回路26aが検出した第1電流を示す第1電流情報として、第1上流駆動回路24u及びマイコン27に出力される。
実施の形態6において、第2電流検出回路26bは第1電流検出回路26aと同様に構成される。この場合、第2電流検出回路26bにおいて、電流出力部70は、第2上流スイッチ21uのソースと、モータ12及び負荷抵抗23の他端とに接続されている。電流出力部70及び回路抵抗71間の接続ノードは、第2上流駆動回路25uとマイコン27とに接続されている。
第2上流駆動回路25u及び第2下流駆動回路25dが第2上流スイッチ21u及び第2下流スイッチ21dをオンに切替えたとき、第2上流スイッチ21uを介して第2電流が流れる。第2電流は、第2上流スイッチ21u及び電流出力部70の順に流れ、電流出力部70からモータ12側へ出力される。このとき、モータ12において電流は第2電流方向に流れる。これにより、モータ12に電力が供給され、モータ12は逆方向に回転する。バッテリ11の正極から、第2上流スイッチ21u、電流出力部70、モータ12及び第2下流スイッチ21dの順に流れる電流の経路は第2電流経路に相当する。
第2電流検出回路26bにおいて、回路抵抗71の両端間の電圧は第2電流に比例する。回路抵抗71の両端間の電圧が、第2電流検出回路26bが検出した第2電流を示す第2電流情報として、第2上流駆動回路25u及びマイコン27に出力される。
以上のように構成された実施形態6における駆動装置10は、実施形態1における駆動装置10が奏する効果を同様に奏する。
なお、実施の形態2~5において、第1電流検出回路26a及び第2電流検出回路26bそれぞれは、実施形態6と同様に、電流出力部70及び回路抵抗71を有する構成であってもよい。
なお、実施形態1~3,5,6において、第1上流スイッチ20u及び第2上流スイッチ21uそれぞれは、スイッチとして機能すればよいので、Nチャネル型のFET又はリレー接点に限定されず、Pチャネル型のFET又はIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等であってもよい。更に、実施形態1~6において、第1下流スイッチ20d及び第2下流スイッチ21dそれぞれは、スイッチとして機能すればよいので、Nチャネル型のFETに限定されず、リレー接点、IGBT又はPチャネル型のFETであってもよい。ただし、PWM制御に用いるスイッチは半導体スイッチであることが好ましい。
また、実施形態1~5において、第1電流検出回路26a及び第2電流検出回路26bそれぞれが電流を検出する構成は、シャント抵抗22a,22bを用いた構成、又は、電流出力部70及び回路抵抗71を有する構成に限定されず、例えば、電流センサを用いた構成であってもよい。
更に、実施形態1~6において、第1下流駆動回路24dは、第1上流駆動回路24uと同様に、第1下流スイッチ20dを介して流れる電流が第1電流閾値以上となった場合にオフに切替える機能を有してもよい。同様に、第2下流駆動回路25dは、第2上流駆動回路25uと同様に、第2下流スイッチ21dを介して流れる電流が第2電流閾値以上となった場合にオフに切替える機能を有してもよい。
また、実施形態1~6において、モータ12の両端間の抵抗値が診断抵抗30の抵抗値よりも十分に小さい場合、駆動装置10から負荷抵抗23を除いてもよい。更に、実施形態1~6において、駆動装置10が駆動する負荷は、モータ12に限定されず、直流電圧の印加方向を切替える電気機器であればよい。
開示された実施形態1~6はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 電源システム
10 駆動装置
11 バッテリ
12 モータ
12s ホールセンサ
16 ステップ
20u 第1上流スイッチ
20d 第1下流スイッチ
21u 第2上流スイッチ
21d 第2下流スイッチ
22a,22b シャント抵抗
23 負荷抵抗
24u 第1上流駆動回路(停止回路)
24d 第1下流駆動回路
25u 第2上流駆動回路(第2の停止回路)
25d 第2下流駆動回路
26a 第1電流検出回路
26b 第2電流検出回路
27 マイコン
28 診断スイッチ(回路スイッチ)
29 診断抵抗(第1抵抗)
30 診断抵抗(第2抵抗)
31 電圧検出回路
40d,40u,41d,41u 出力部
42 切替え部
43 信号出力部
44a,44b,45,52 A/D変換部
46,47a,47b,48,53 入力部
49 記憶部
50 制御部(処理部)
51 内部バス
60 インダクタ
61 電流制限抵抗
62 駆動スイッチ
63 AND回路
64 ラッチ回路
70 電流出力部
71 回路抵抗
E 記憶媒体
P コンピュータプログラム
Vcc 一定電圧
Vth 電圧閾値

Claims (8)

  1. 負荷を駆動する駆動装置であって、
    前記負荷を介して流れる電流の第1電流経路にて、前記負荷の上流側に配置される第1上流スイッチと、
    前記第1電流経路にて、前記負荷の下流側に配置される第1下流スイッチと、
    前記負荷を介して流れる電流の第2電流経路にて、前記負荷の上流側に配置される第2上流スイッチと、
    前記第2電流経路にて、前記負荷の下流側に配置される第2下流スイッチと、
    前記第1上流スイッチを介して流れる電流を検出する電流検出回路と、
    前記電流検出回路が検出した電流が電流閾値以上となった場合に前記第1上流スイッチを介した電流の通流を停止する停止回路と
    を備え、
    前記第1電流経路を電流が流れている場合に前記負荷を流れる電流の方向は、前記第2電流経路を電流が流れている場合に前記負荷を流れる電流の方向とは異なり、
    第1抵抗、第2抵抗及び回路スイッチが直列に接続され、前記第1抵抗及び第2抵抗間の接続ノードが、前記負荷、第1下流スイッチ及び第2上流スイッチ間の接続ノードに接続され、一定電圧が印加されている直列回路と、
    前記第1抵抗及び第2抵抗間の接続ノードの電圧を検出する電圧検出回路と、
    処理を実行する処理部と
    を備え、
    前記処理部は、
    前記回路スイッチをオン又はオフに切替え、
    前記第1上流スイッチ、第1下流スイッチ、第2上流スイッチ及び第2下流スイッチのオフへの切替えを指示しているオフ指示状態で前記電圧検出回路が検出した電圧に基づいて、前記負荷を駆動する回路の故障を検知する
    処理を実行する
    駆動装置。
  2. 前記第2上流スイッチを介して流れる電流を検出する第2の電流検出回路と、
    前記第2の電流検出回路が検出した電流が第2の電流閾値以上となった場合に前記第2上流スイッチを介した電流の通流を停止する第2の停止回路と
    を備える請求項1に記載の駆動装置。
  3. 前記停止回路及び第2の停止回路それぞれは、前記第1上流スイッチ及び第2上流スイッチをオフに切替える
    請求項2に記載の駆動装置。
  4. 前記回路スイッチは、前記第1抵抗又は第2抵抗の上流側に配置され、
    前記電圧検出回路が接続する接続ノードは、前記回路スイッチの下流側に位置し、
    前記処理部は、
    前記回路スイッチをオフに切替え、
    前記オフ指示状態で前記電圧検出回路が検出した電圧が所定電圧以上である場合に前記負荷を駆動する回路の故障を検知する
    処理を実行し、
    前記所定電圧はゼロVよりも高い
    請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の駆動装置。
  5. 前記処理部は、
    前記回路スイッチをオンに切替え、
    前記オフ指示状態で前記電圧検出回路が検出した電圧が第2の所定電圧未満である場合に前記負荷を駆動する回路の故障を検知する
    処理を実行し、
    前記第2の所定電圧は、前記第1抵抗及び第2抵抗が前記一定電圧を分圧することによって得られる電圧以下である
    請求項1から請求項4のいずれか1つに記載の駆動装置。
  6. 前記処理部は、
    前記第1上流スイッチ及び第1下流スイッチのオンへの切替えを指示しており、かつ、前記第2上流スイッチ及び第2下流スイッチのオフへの切替えを指示している状態で前記回路スイッチがオフである場合、又は、前記第2上流スイッチ及び第2下流スイッチのオンへの切替えを指示しており、かつ、前記第1上流スイッチ及び第1下流スイッチのオフへの切替えを指示している状態で前記回路スイッチがオフである場合に前記電圧検出回路が検出した電圧に基づいて前記負荷を駆動する回路の故障を検知する
    処理を実行する
    請求項1から請求項5のいずれか1つに記載の駆動装置。
  7. 処理を実行する処理部を備え、
    前記処理部は、
    前記第1上流スイッチ及び第1下流スイッチのオンへの切替えを指示している状態で前記電流検出回路が検出した電流が所定電流未満である場合に前記負荷を駆動する回路の故障を検知する
    処理を実行する
    請求項1から請求項6のいずれか1つに記載の駆動装置。
  8. 処理を実行する処理部を備え、
    前記負荷はモータであり、
    前記処理部は、
    前記第1上流スイッチ及び第1下流スイッチのオンへの切替えを指示しているか、又は、前記第2上流スイッチ及び第2下流スイッチのオンへの切替えを指示している状態で、前記モータの回転に関する回転情報を取得し、
    取得した回転情報に基づいて、前記負荷が回転しているか否かを判定し、
    前記負荷が回転していないと判定した場合、前記負荷を駆動する回路の故障を検知する
    処理を実行する
    請求項1から請求項7のいずれか1つに記載の駆動装置。
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