WO2014091581A1 - 回路異常検出装置 - Google Patents

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正孝 家田
佐野　修也
雅昭 大野
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三菱電機株式会社
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    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/0241—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an overvoltage

Definitions

  • the present invention relates to a circuit abnormality detection device for detecting an abnormality of a circuit that transmits a power cutoff signal.
  • IEC61508 is defined as a standard for electrical equipment
  • IEC61800-5-2 is defined as a standard for driving equipment such as a motor.
  • STO safe torque-off function
  • the motor power is cut off when a cut-off command is received from the outside.
  • Being able to cut off the power reliably when necessary, not limited to motors, is an important function for safety, and in order to realize this, the circuit that transmits the cut-off signal can be broken or short-circuited. It is necessary to regularly diagnose that there is no.
  • test pulse a pulsed cut-off signal
  • Patent Document 1 the power shutoff by the test pulse is avoided by delaying the shutoff signal by the delay circuit.
  • the signal before the delay circuit is fed back and observed, there is a problem that the diagnostic range is limited. Specifically, the failure of the delay circuit cannot be detected.
  • the delay circuit is configured by an RC filter
  • the delay time varies depending on the current value flowing in the signal. That is, the delay time varies depending on the load connected to the delay signal.
  • the test pulse OFF time cannot be determined in advance.
  • the present invention has been made in view of the above, and detects an abnormality of the cutoff circuit in a wide range including the delay circuit by using a test pulse without stopping the operation of the motor, and the load is increased.
  • An object of the present invention is to obtain a circuit abnormality detection device capable of making a diagnosis even when it fluctuates or is unknown.
  • the present invention provides a shut-off signal generation unit that outputs the shut-off signal to a drive circuit that stops driving of an object to be driven based on the shut-off signal, and a pulse signal is turned off.
  • An adjustment unit that adjusts the time of the state; a pulse generation unit that generates the pulse signal; a signal synthesis unit that outputs a logical product of the cutoff signal and the pulse signal; and an output signal of the signal synthesis unit
  • a filter circuit that inputs a delayed signal to the drive circuit as an output, and a monitoring unit that determines whether or not a circuit abnormality has occurred based on the output voltage of the filter circuit.
  • circuit abnormality detection device it is possible to detect abnormality of the power shutoff circuit in a wide range including the filter circuit without stopping the operation of the motor.
  • circuit diagnosis can be performed even when the load connected to the cutoff signal fluctuates or is unknown.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a circuit abnormality detection device and a motor drive device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of each signal in the circuit abnormality detection device and the motor drive device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the circuit abnormality detection device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of pulse output system A in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of pulse output system B in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of pulse output system C in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a timing chart for explaining the operation of pulse output system C in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of the circuit abnormality detection device and the motor drive device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a timing chart for explaining the operation of each signal in the circuit abnormality detection device and motor drive device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining the operation of the monitoring method A according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining the operation of the monitoring method B according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a circuit abnormality detection device and a motor drive device according to a first embodiment of the present invention.
  • the circuit abnormality detection device includes an arithmetic device 1 and a filter circuit 2.
  • the motor driving device is a load 3.
  • FIG. 2 is a timing chart showing the operation of each signal in the circuit abnormality detection device and the motor drive device according to the present embodiment.
  • the arithmetic device 1 in FIG. 1 is, for example, a microcomputer, and includes a cutoff signal generation unit 21, a pulse generation unit 22, a monitoring unit 23, and a signal synthesis unit 24.
  • the cutoff signal generation unit 21, the pulse generation unit 22, the monitoring unit 23, and the signal synthesis unit 24 are configured as programs implemented on one microcomputer. It may be constituted by an electric circuit.
  • the cutoff signal generator 21 outputs the cutoff signal 11 in response to an external input (not shown). During the operation of the motor drive device, the cutoff signal 11 is ON, and when the electric power of the electric device of the motor drive device is cut off, the cutoff signal 11 is turned OFF.
  • the pulse generator 22 outputs a pulse signal 12 that is a test pulse.
  • the pulse signal 12 is a signal that is normally ON, and is a signal that is periodically turned OFF in a pulse shape.
  • the OFF pulse time t1 may be fixed or may be variable. A method for determining the OFF pulse time t1 will be described later.
  • the signal synthesizer 24 takes the logical product of the cutoff signal 11 and the pulse signal 12 and outputs the pre-filter signal 13. As shown in FIG. 2, the pre-filter signal 13 is a signal that is periodically superposed when the cutoff signal 11 is ON, and is OFF when the cutoff signal 11 is OFF.
  • the filter circuit 2 delays the pre-filter signal 13 and outputs a post-filter signal 14.
  • the filter circuit 2 is a low-pass filter that is normally configured by RC, but may be another circuit as long as it has a characteristic of delaying a signal.
  • the filtered signal 14 is connected to the load 3. When the post-filter signal 14 is turned off, the load 3 is cut off. The filtered signal 14 has a certain amount of voltage drop Vdrp during pulse output. The filtered signal 14 is fed back from the load 3 and input to the monitoring unit 23 as the filtered feedback signal 16.
  • the load 3 will be described in more detail.
  • a motor driving device is shown as an example of the load 3.
  • the control device 31 outputs six PWM signals.
  • the six PWM signals are input to the bridge circuit 32 (motor drive circuit), and the bridge circuit 32 converts the PWM signal into an AC voltage for driving the motor 33 to be driven.
  • the bridge circuit 32 does not operate when the filtered signal 14 is OFF, and power is removed from the motor 33.
  • the conventional technique is used for the method in which the control device 31 outputs the PWM signal and the method for driving the motor based on the PWM signal.
  • the load 3 may have any form as long as it has only the function of inputting the filtered signal 14 and outputting it as the filtered feedback signal 16 as it is. Further, the filter circuit 2 may be included in the load 3, that is, the filter circuit 2 may be a part of the motor driving device.
  • FIG. 3 is a flowchart of processing of the monitoring unit 23 and the pulse generation unit 22 of the arithmetic device 1 for explaining the operation of the circuit abnormality detection device according to the present embodiment.
  • the arithmetic device 1 executes the flowchart shown in FIG. 3 at a constant cycle. First, the arithmetic device 1 reads the cutoff signal 11 (step S101). If the blocking signal 11 is OFF (“Yes” in step S102), the process is terminated.
  • step S103 If the cutoff signal 11 is ON (“No” in step S102), the pulse generator 22 outputs an OFF pulse (step S103), and the monitoring unit 23 periodically reads the filtered feedback signal 16 (Step S104) and record the value.
  • the method for outputting the OFF pulse from the pulse generator 22 (step S103) will be described later in detail.
  • step S103 After the output of the OFF pulse from the pulse generation unit 22 (step S103) is completed, the value of the filtered feedback signal 16 read by the monitoring unit 23 is determined, and if a voltage drop (voltage drop) is observed ( In the case of “Yes” in step S105), since it is normal, the arithmetic unit 1 completes the process as it is. If no voltage drop is observed (“No” in step S105), the arithmetic unit 1 outputs an abnormality as a circuit abnormality has occurred (step S106).
  • step S103 a process in which the pulse generator 22 outputs an OFF pulse to the pulse signal 12 will be described.
  • the monitoring unit 23 observes the voltage drop amount Vdrp of the filtered feedback signal 16 generated during the output of the OFF pulse by the pulse generation unit 22, it is important how the width t1 of the OFF pulse is determined. It is.
  • any of the pulse output method A, pulse output method B, and pulse output method C described later may be used, or other output. The method may be used.
  • the pulse output method A is a method in which the width t1 of the OFF pulse is determined in advance.
  • FIG. 4 shows a flowchart of processing of the pulse output method A.
  • OFF is output to the pulse signal 12 (step S201).
  • step S202 it waits in the OFF state for a fixed time t1 (step S202).
  • the standby time t1 is appropriately set in advance according to the characteristics of the filter circuit 2 and the load 3.
  • ON is output to the pulse signal 12 (step S203).
  • Pulse output method B is a method of adjusting the OFF pulse width according to the load 3 condition.
  • FIG. 5 shows a flowchart of the processing of the pulse output method B.
  • the current load state is read from the load 3 (motor drive device) (step S301).
  • the load status (the PWM signal output from the control device 31) is transferred from the control device 31 to the computing device 1. Status).
  • a communication line for notifying the load status from the control device 31 to the calculation device 1 is not shown, when using the pulse output method B, a communication line for notifying the load status from the control device 31 to the calculation device 1 is required.
  • the computing device 1 calculates the OFF time based on the read load situation (step S302).
  • the amount of current flowing through the filtered signal 14 increases as the OFF time of the six PWM signals output from the control device 31 increases, so that the voltage drop amount Vdrp of the filtered signal 14 is growing. Therefore, the OFF pulse width is shortened. Conversely, when the OFF time of the six PWM signals output from the control device 31 is short, the OFF pulse time is lengthened.
  • OFF is output to the pulse signal 12 (step S303), and the previously calculated OFF time is waited (step S304). Thereafter, ON is output to the pulse signal 12 (step S305).
  • the pulse output system C is a system in which the pulse signal 12 is feedback-controlled by referring to the post-filter feedback signal 16.
  • FIG. 6 shows a flowchart of the processing of the pulse output method C.
  • FIG. 7 shows the operation of each signal in the pulse output system C.
  • step S403 When the voltage of the read filtered feedback signal 16 is not equal to or higher than Vtgt (in the case of “No” in step S403), that is, when the voltage of the filtered feedback signal 16 has dropped below Vtgt, the pulse signal 12 is turned ON. Output (step S404) (B in FIG. 7).
  • FIG. FIG. 8 is a configuration diagram of the circuit abnormality detection device and the motor drive device according to the second embodiment of the present invention. Similar to the first embodiment, the circuit abnormality detection device includes an arithmetic device 1 and a filter circuit 2. The motor driving device is a load 3. Further, the filter circuit 2 may be included in the load 3, that is, the filter circuit 2 may be a part of the motor driving device.
  • FIG. 9 is a timing chart showing the operation of each signal in the circuit abnormality detection device and motor drive device according to the present exemplary embodiment.
  • the arithmetic device 1 includes a cutoff signal generation unit 21, a pulse generation unit 22, a monitoring unit 23, and a signal synthesis unit 24.
  • the load 3 (motor drive device) includes a control device 31, a bridge circuit 32, and a motor 33.
  • the difference from Embodiment 1 is that the pre-filter signal 13 output from the signal synthesis unit 24 is input to the monitoring unit 23 as the pre-filter feedback signal 15.
  • the monitoring unit 23 in the present embodiment is different from the first embodiment in that the pre-filter feedback signal 15 that is an output signal of the signal synthesis unit 24 is observed.
  • the monitoring unit 23 to observe the pre-filter feedback signal 15 either monitoring method A or monitoring method B described later may be used.
  • the monitoring method A is a method of monitoring by connecting the pre-filter feedback signal 15 to the general-purpose input port of the microcomputer. In this system, it is possible to read whether the pre-filter feedback signal 15 is ON or OFF at the timing of processing of the microcomputer.
  • FIG. 10 shows a flowchart of the monitoring method A process.
  • the arithmetic device 1 executes the flowchart shown in FIG. 10 at a constant cycle. First, the arithmetic unit 1 reads the cutoff signal 11 (step S501). If the blocking signal 11 is OFF (“Yes” in step S502), the process is terminated.
  • step S503 When the cutoff signal 11 is ON (“No” in step S502), the pulse generator 22 outputs an OFF pulse (step S503), and the monitoring unit 23 periodically reads the pre-filter feedback signal 15. (Step S504) and record the value.
  • the method for outputting the OFF pulse from the pulse generation unit 22 (step S503) is the same as in the first embodiment, and the pulse output method A, the pulse output method B, the pulse output method C, or other methods may be used. good.
  • step S503 After the output of the OFF pulse from the pulse generator 22 (step S503) is completed, the value of the pre-filter feedback signal 15 read by the monitoring unit 23 is determined, and if OFF is observed (“Yes” in step S505). In this case, since it is normal, the arithmetic unit 1 completes the process as it is. If OFF is not observed (in the case of “No” in step S505), the arithmetic unit 1 outputs an abnormality as a circuit abnormality has occurred (step S506).
  • the monitoring method B is a method of monitoring by connecting the pre-filter feedback signal 15 to the clock counter of the microcomputer.
  • the clock counter is provided in the monitoring unit 23, for example.
  • the number of OFF pulses within a certain time can be counted by counting the falling edge or the rising edge of the pre-filter feedback signal 15.
  • FIG. 11 shows a flowchart of the monitoring method B processing.
  • the arithmetic device 1 executes the flowchart shown in FIG. 11 at regular intervals.
  • the arithmetic unit 1 reads the cutoff signal 11 (step S601). If the shut-off signal 11 is OFF (“Yes” in step S602), the process ends. If the shut-off signal 11 is ON (“No” in S602), the clock counter is cleared (step S603). Then, an OFF pulse is output from the pulse generator 22 (step S604).
  • the method for outputting the OFF pulse from the pulse generation unit 22 (step S604) is the same as in the first embodiment, and the pulse output method A, the pulse output method B, the pulse output method C, or other methods may be used. good.
  • the number of OFF pulse outputs is counted, and it is determined whether or not the number has reached the specified number (step S605). If the number has not been reached (in the case of “No” in step S605), the pulse generation unit 22 An OFF pulse is output again (step S604).
  • step S605 when the OFF pulse output count reaches the specified count (in the case of “Yes” in step S605), the monitoring unit 23 reads the OFF pulse count detected from the clock counter (step S606). If the detected number of OFF pulses matches the number of output OFF pulses (in the case of “Yes” in step S607), the arithmetic device 1 completes the processing as it is because it is normal. If they do not match (in the case of “No” in step S607), the arithmetic unit 1 outputs an abnormality as a circuit abnormality has occurred (step S608).
  • the arithmetic unit 1 When the monitoring method A is used, the arithmetic unit 1 must perform the reading process (step S504) of the pre-filter feedback signal 15 several times or more for one OFF pulse output.
  • the monitoring method B when the monitoring method B is used, it is only necessary to perform one monitoring process (step S607) for the specified number of OFF pulse outputs (steps S604 and S605), and the calculation resources of the arithmetic device 1 are reduced. be able to. In other words, since more OFF pulses can be processed with the same computation resource, more frequent circuit diagnosis can be performed. That is, it is possible to reduce the time from when an abnormality occurs in a circuit until it is discovered.
  • the circuit abnormality detection device includes a cutoff signal generation unit that outputs a cutoff signal, a pulse generation unit that outputs a test pulse, and a signal synthesis unit that superimposes the cutoff signal and the test pulse. And a filter circuit that delays the output signal of the signal synthesis unit, an electrical device that conducts / cuts off by the output signal of the filter circuit, and a monitoring unit that feeds back and monitors the output signal of the filter circuit. The monitoring unit diagnoses that the feedback signal is changed by the test pulse.
  • the pulse generation unit can dynamically change the pulse OFF time of the test pulse.
  • the circuit abnormality detection device is provided with a filter circuit constituted by an RC filter or the like in order to avoid the power cutoff due to the test pulse, and the test pulse is delayed by the filter circuit to provide a motor control circuit or the like. Input to the electrical equipment. By observing the signal input to the electric device by feeding it back, diagnosis in a wider range including the filter circuit becomes possible. Further, the OFF time of the test pulse is automatically changed in accordance with the change of the load connected to the end of the power cutoff signal.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
  • the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent requirements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and is described in the column of the effect of the invention. When an effect is obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
  • the constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
  • the circuit abnormality detection device is useful for detecting an abnormality in a circuit that transmits a power cutoff signal, and particularly detects an abnormality in a motor drive circuit such as a bridge circuit that drives a motor. Suitable for doing.

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Abstract

　実施の形態の回路異常検出装置は、遮断信号に基づいて駆動対象の駆動を停止する駆動回路への前記遮断信号を出力する遮断信号生成部と、パルス信号がＯＦＦ状態である時間を調整する調整手段を有し、前記パルス信号を生成するパルス生成部と、前記遮断信号と前記パルス信号との論理積を出力する信号合成部と、前記信号合成部の出力信号を遅延させた信号を出力として前記駆動回路へ入力するフィルタ回路と、前記フィルタ回路の出力電圧に基づいて、回路異常が発生したか否かを判定する監視部と、を備える。

Description

回路異常検出装置
　この発明は、電源遮断信号を伝達する回路の異常を検出する回路異常検出装置に関するものである。
　近年、モータなどの電気機器が広く普及するに伴い、電気機器の異常動作が重大事故につながる可能性がますます増大しており、事故のリスクをできる限り小さくすることが求められている。これらのリスクを許容範囲内に収めるために、国際規格が定められている。電気機器に関する規格としてＩＥＣ６１５０８が定められ、モータなどの駆動機器の規格としてＩＥＣ６１８００－５－２が定められている。
　ＩＥＣ６１８００－５－２で定められている安全機能として、安全トルクオフ機能（ＳＴＯ）がある。安全トルクオフ機能では、外部から遮断指令を受け取った場合に、モータの動力を遮断する。モータに限らず、必要な場合に確実に電力を遮断できるということは、安全の上で重要な機能であり、これを実現するためには、遮断信号を伝達する回路に断線・短絡などの異常がないことを定期的に診断することが必要になる。
特開２０１１－１８２５３５号公報
　確実に電源の遮断を実施するために、回路に断線・短絡などの異常が無いことを、定期的に診断する。この診断の方法として、一時的にパルス状の遮断信号（テストパルス）を入力し、その信号が確実に伝達されているかをフィードバックして確認する方法が考えられるが、この方法ではモータの動力が実際に遮断されてしまう。
　また、特許文献１においては、テストパルスによる電源遮断を、遅延回路により遮断信号を遅延させることにより回避している。しかしながら、遅延回路前の信号をフィードバックして観測しているために、診断範囲が限られるという問題がある。具体的には、遅延回路の故障を検出することができない。
　一方で、テストパルスのＯＦＦ時間は、長すぎた場合遅延回路の遅延時間を越えてしまう可能性があり、短すぎた場合はフィードバック信号の観測が難しくなるため、適切に設定することが重要である。特に、遅延回路をＲＣフィルタで構成した場合には、信号に流れる電流値により遅延時間が変化する。すなわち、遅延信号に接続された負荷によって遅延時間が変化する。負荷が変動する場合や、未知の場合は、あらかじめテストパルスのＯＦＦ時間を決定しておくことができない。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、モータの動作を停止させることなく、テストパルスを利用することで遮断回路の異常を上記遅延回路も含め広い範囲で検出するとともに、負荷が変動する場合や未知の場合においても、診断を行うことができる回路異常検出装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、遮断信号に基づいて駆動対象の駆動を停止する駆動回路への前記遮断信号を出力する遮断信号生成部と、パルス信号がＯＦＦ状態である時間を調整する調整手段を有し、前記パルス信号を生成するパルス生成部と、前記遮断信号と前記パルス信号との論理積を出力する信号合成部と、前記信号合成部の出力信号を遅延させた信号を出力として前記駆動回路へ入力するフィルタ回路と、前記フィルタ回路の出力電圧に基づいて、回路異常が発生したか否かを判定する監視部と、を備えることを特徴とする。
　本発明に係る回路異常検出装置によれば、モータの運転を停止することなく、電源遮断回路の異常をフィルタ回路も含めた広い範囲で検出することが可能である。また、遮断信号に接続された負荷が変動する場合や未知の場合においても、回路診断を行うことができるという効果を奏する。
図１は、この発明の実施の形態１にかかる回路異常検出装置およびモータ駆動装置の構成図である。 図２は、この発明の実施の形態１にかかる回路異常検出装置およびモータ駆動装置における各信号の動作を説明するためのタイミングチャートである。 図３は、この発明の実施の形態１にかかる回路異常検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図４は、この発明の実施の形態におけるパルス出力方式Ａの動作を説明するためのフローチャートである。 図５は、この発明の実施の形態におけるパルス出力方式Ｂの動作を説明するためのフローチャートである。 図６は、この発明の実施の形態におけるパルス出力方式Ｃの動作を説明するためのフローチャートである。 図７は、この発明の実施の形態におけるパルス出力方式Ｃの動作を説明するためのタイミングチャートである。 図８は、この発明の実施の形態２にかかる回路異常検出装置およびモータ駆動装置の構成図である。 図９は、この発明の実施の形態２にかかる回路異常検出装置およびモータ駆動装置における各信号の動作を説明するためのタイミングチャートである。 図１０は、この発明の実施の形態２にかかる監視方式Ａの動作を説明するためのフローチャートである。 図１１は、この発明の実施の形態２にかかる監視方式Ｂの動作を説明するためのフローチャートである。
　以下に、本発明にかかる回路異常検出装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、この発明の実施の形態１にかかる回路異常検出装置およびモータ駆動装置の構成図である。回路異常検出装置は、演算装置１およびフィルタ回路２を備える。モータ駆動装置は負荷３である。図２は、本実施の形態にかかる回路異常検出装置およびモータ駆動装置における各信号の動作を示したタイミングチャートである。図１の演算装置１は、例えばマイコンであり、遮断信号生成部２１、パルス生成部２２、監視部２３、および信号合成部２４を備えている。本実施の形態においては、遮断信号生成部２１、パルス生成部２２、監視部２３、信号合成部２４は１つのマイコンの上に実現されたプログラムとして構成されているが、それぞれ別のマイコンの上に構成されてもよいし、電気回路で構成されてもよい。
　遮断信号生成部２１は、外部からの入力（図示せず）に応じて遮断信号１１を出力する。モータ駆動装置の運転中は遮断信号１１はＯＮであり、モータ駆動装置の電気機器の電力を遮断する場合には、遮断信号１１をＯＦＦにする。
　パルス生成部２２は、テストパルスであるパルス信号１２を出力する。パルス信号１２は、図２に示した通り、通常ＯＮの信号であり、定期的にパルス状にＯＦＦとなる信号である。ＯＦＦパルス時間ｔ１は固定であってもよいし、可変であることもあり得る。ＯＦＦパルス時間ｔ１の決定方法については後述する。
　信号合成部２４は遮断信号１１とパルス信号１２の論理積を取り、フィルタ前信号１３を出力する。フィルタ前信号１３は、図２に示した通り、遮断信号１１がＯＮの場合には定期的にパルスが重畳され、遮断信号１１がＯＦＦの場合には、そのままＯＦＦとなる信号である。
　フィルタ回路２は、フィルタ前信号１３を遅延させ、フィルタ後信号１４を出力する。フィルタ回路２は通常ＲＣで構成された低域通過フィルタであるが、信号を遅延させる特性を持ったフィルタであれば、他の回路でもよい。フィルタ後信号１４は、負荷３に接続されている。フィルタ後信号１４がＯＦＦになった場合には、負荷３が遮断される。フィルタ後信号１４は、パルス出力中に一定量の電圧ドロップＶｄｒｐが存在する。フィルタ後信号１４は、負荷３からフィードバックされ、フィルタ後フィードバック信号１６として監視部２３に入力される。
　負荷３を更に詳細に説明する。本実施の形態では、負荷３の例としてモータ駆動装置を示している。制御装置３１は、６本のＰＷＭ信号を出力する。６本のＰＷＭ信号は、ブリッジ回路３２（モータ駆動回路）に入力され、ブリッジ回路３２はＰＷＭ信号を駆動対象であるモータ３３を駆動するための交流電圧に変換する。ブリッジ回路３２は、フィルタ後信号１４がＯＦＦの場合には動作しないようになっており、モータ３３から動力が取り除かれる。制御装置３１がＰＷＭ信号を出力する手法、およびそれを元にモータを駆動する手法については、従前の技術を用いている。
　負荷３は、フィルタ後信号１４を入力し、そのままフィルタ後フィードバック信号１６として出力する機能だけを有していれば形態は問わない。また、フィルタ回路２が負荷３に包含されている形態、即ちフィルタ回路２がモータ駆動装置の一部であってもよい。
　監視部２３およびパルス生成部２２の動作について説明する。監視部２３は、フィルタ後フィードバック信号１６が正常であることを確認する。図３は、本実施の形態にかかる回路異常検出装置の動作を説明する演算装置１の監視部２３およびパルス生成部２２の処理のフローチャートである。演算装置１は、図３に示されたフローチャートを定周期で実施する。最初に、演算装置１は遮断信号１１の読み込みを行う（ステップＳ１０１）。遮断信号１１がＯＦＦであった場合（ステップＳ１０２で「Ｙｅｓ」の場合）、処理を終了する。遮断信号１１がＯＮであった場合（ステップＳ１０２で「Ｎｏ」の場合）、パルス生成部２２からＯＦＦパルスを出力する（ステップＳ１０３）とともに、監視部２３はフィルタ後フィードバック信号１６の読み込みを定期的に行い（ステップＳ１０４）、その値を記録する。パルス生成部２２からＯＦＦパルスを出力する方法（ステップＳ１０３）については詳細を後述する。
　パルス生成部２２からのＯＦＦパルスの出力（ステップＳ１０３）が完了後、監視部２３が読み込みを行ったフィルタ後フィードバック信号１６の値を判定し、電圧の落ち込み（電圧ドロップ）が観測されれば（ステップＳ１０５で「Ｙｅｓ」の場合）、正常であるため演算装置１はそのまま処理を完了する。電圧の落ち込みが観測されていなければ（ステップＳ１０５で「Ｎｏ」の場合）、演算装置１は回路異常が発生したとして異常を出力する（ステップＳ１０６）。
　次に、パルス生成部２２がパルス信号１２にＯＦＦパルスを出力する処理（ステップＳ１０３）について解説する。上記の通り、パルス生成部２２によるＯＦＦパルスの出力中に発生するフィルタ後フィードバック信号１６の電圧ドロップ量Ｖｄｒｐを監視部２３により観測するため、ＯＦＦパルスの幅ｔ１をどのように決定するかが重要である。パルス生成部２２がパルス信号１２にＯＦＦパルスを出力する処理（ステップＳ１０３）は、後述のパルス出力方式Ａ、パルス出力方式Ｂ、パルス出力方式Ｃのどれを使用しても良いし、他の出力方式でもよい。
　パルス出力方式Ａは、ＯＦＦパルスの幅ｔ１をあらかじめ決定しておく方式である。図４に、パルス出力方式Ａの処理のフローチャートを示す。処理が開始されると、パルス信号１２にＯＦＦを出力する（ステップＳ２０１）。次に、一定時間ｔ１の間ＯＦＦの状態で待機する（ステップＳ２０２）。待機時間ｔ１は、フィルタ回路２と、負荷３の特性に応じてあらかじめ適切に設定する。待機時間ｔ１が経過したら、パルス信号１２にＯＮを出力する（ステップＳ２０３）。
　パルス出力方式Ｂは、負荷３の状況によりＯＦＦパルス幅を調整する方式である。図５に、パルス出力方式Ｂの処理のフローチャートを示す。処理が開始されると、負荷３（モータ駆動装置）から現在の負荷状況を読み込む（ステップＳ３０１）。本実施の形態では、制御装置３１が出力するＰＷＭ信号の状況によりフィルタ後信号１４に流れる電流量が決定されるので、制御装置３１から演算装置１へ負荷状況（制御装置３１が出力するＰＷＭ信号の状況）を通知する。なお、制御装置３１から演算装置１へは負荷状況を通知する通信線は図示されていないが、パルス出力方式Ｂを使用する場合は、制御装置３１から演算装置１へ負荷状況を通知する通信線が必要である。
　次に、読み込んだ負荷状況を元に演算装置１はＯＦＦ時間を算出する（ステップＳ３０２）。本実施の形態のブリッジ回路３２では、制御装置３１が出力する６本のＰＷＭ信号のＯＦＦ時間が長いほどフィルタ後信号１４に流れる電流量が多くなるため、フィルタ後信号１４の電圧ドロップ量Ｖｄｒｐが大きくなる。従って、ＯＦＦパルス幅を短くする。逆に、制御装置３１が出力する６本のＰＷＭ信号のＯＦＦ時間が短い場合には、ＯＦＦパルス時間を長くする。次に、パルス信号１２にＯＦＦを出力し（ステップＳ３０３）、先ほど算出したＯＦＦ時間待機する（ステップＳ３０４）。その後パルス信号１２にＯＮを出力する（ステップＳ３０５）。
　パルス出力方式Ｃは、フィルタ後フィードバック信号１６を参照することでパルス信号１２をフィードバック制御する方式である。図６に、パルス出力方式Ｃの処理のフローチャートを示す。図７に、パルス出力方式Ｃの各信号の動作を示す。処理を開始すると、パルス信号１２にＯＦＦを出力する（ステップＳ４０１）。すると、フィルタ後フィードバック信号１６の電圧は降下を始める（図７のＡ）。次に、フィルタ後フィードバック信号１６を読み込む（ステップＳ４０２）。読み込んだフィルタ後フィードバック信号１６の電圧がＶｔｇｔ以上の場合（ステップＳ４０３で「Ｙｅｓ」の場合）には、再度フィルタ後フィードバック信号１６を読み込む（ステップＳ４０２）。読み込んだフィルタ後フィードバック信号１６の電圧がＶｔｇｔ以上ではない場合（ステップＳ４０３で「Ｎｏ」の場合）、即ちフィルタ後フィードバック信号１６の電圧がＶｔｇｔ未満に低下した場合には、パルス信号１２にＯＮを出力する（ステップＳ４０４）（図７のＢ）。
実施の形態２．
　図８は、この発明の実施の形態２にかかる回路異常検出装置およびモータ駆動装置の構成図である。実施の形態１と同様に、回路異常検出装置は、演算装置１およびフィルタ回路２を備える。モータ駆動装置は負荷３である。また、フィルタ回路２が負荷３に包含されている形態、即ちフィルタ回路２がモータ駆動装置の一部であってもよい。図９は、本実施の形態にかかる回路異常検出装置およびモータ駆動装置における各信号の動作を示したタイミングチャートである。演算装置１は、遮断信号生成部２１、パルス生成部２２、監視部２３、および信号合成部２４を備えている。負荷３（モータ駆動装置）は、制御装置３１、ブリッジ回路３２、およびモータ３３を備えている。信号合成部２４から出力したフィルタ前信号１３をフィルタ前フィードバック信号１５として監視部２３に入力している点が実施の形態１と異なる。
　即ち、本実施の形態における監視部２３は、信号合成部２４の出力信号であるフィルタ前フィードバック信号１５を観測している点で実施の形態１と異なる。監視部２３がフィルタ前フィードバック信号１５を観測する方式は、後述する監視方式Ａと監視方式Ｂのどちらを使用しても良い。
　監視方式Ａは、フィルタ前フィードバック信号１５をマイコンの汎用入力ポートに接続して監視する方式である。この方式では、マイコンの処理のタイミングで、フィルタ前フィードバック信号１５がＯＮかＯＦＦかを読み取ることができる。図１０に監視方式Ａの処理のフローチャートを示す。演算装置１は、図１０に示されたフローチャートを定周期で実施する。最初に、演算装置１は遮断信号１１の読み込みを行う（ステップＳ５０１）。遮断信号１１がＯＦＦであった場合（ステップＳ５０２で「Ｙｅｓ」の場合）、処理を終了する。遮断信号１１がＯＮであった場合（ステップＳ５０２で「Ｎｏ」の場合）、パルス生成部２２からＯＦＦパルスを出力する（ステップＳ５０３）とともに、監視部２３はフィルタ前フィードバック信号１５の読み込みを定期的に行い（ステップＳ５０４）、その値を記録する。パルス生成部２２からＯＦＦパルスを出力する方法（ステップＳ５０３）については、実施の形態１と同様であり、パルス出力方式Ａ、パルス出力方式Ｂ、パルス出力方式Ｃまたはその他の方式を使用しても良い。
　パルス生成部２２からのＯＦＦパルスの出力（ステップＳ５０３）が完了後、監視部２３が読み込みを行ったフィルタ前フィードバック信号１５の値を判定し、ＯＦＦが観測されれば（ステップＳ５０５で「Ｙｅｓ」の場合）、正常であるため演算装置１はそのまま処理を完了する。ＯＦＦが観測されていなければ（ステップＳ５０５で「Ｎｏ」の場合）、演算装置１は回路異常が発生したとして異常を出力する（ステップＳ５０６）。
　監視方式Ｂは、フィルタ前フィードバック信号１５をマイコンのクロックカウンタに接続して監視する方式である。クロックカウンタは、例えば、監視部２３の中に備えられている。この方式では、フィルタ前フィードバック信号１５の立ち下がりエッジ、または立ち上がりエッジをカウントすることで、一定時間内のＯＦＦパルスの数をカウントすることができる。図１１に監視方式Ｂの処理のフローチャートを示す。演算装置１は、図１１に示されたフローチャートを定周期で実施する。
　最初に、演算装置１は遮断信号１１の読み込みを行う（ステップＳ６０１）。遮断信号１１がＯＦＦであった場合（ステップＳ６０２で「Ｙｅｓ」の場合）、処理を終了する。遮断信号１１がＯＮであった場合（Ｓ６０２で「Ｎｏ」の場合）、クロックカウンタをクリアする（ステップＳ６０３）。そして、パルス生成部２２からＯＦＦパルスを出力する（ステップＳ６０４）。パルス生成部２２からＯＦＦパルスを出力する方法（ステップＳ６０４）については、実施の形態１と同様であり、パルス出力方式Ａ、パルス出力方式Ｂ、パルス出力方式Ｃまたはその他の方式を使用しても良い。同時に、ＯＦＦパルス出力回数をカウントし、その回数が規定回数に達したか否かを判定し（ステップＳ６０５）、達していない場合（ステップＳ６０５の「Ｎｏ」の場合）は、パルス生成部２２から再度ＯＦＦパルスを出力する（ステップＳ６０４）。
　ステップＳ６０５において、ＯＦＦパルス出力回数が規定回数に達した場合（ステップＳ６０５の「Ｙｅｓ」の場合）は、監視部２３はクロックカウンタから検出したＯＦＦパルス数を読み込む（ステップＳ６０６）。検出したＯＦＦパルス数と出力したＯＦＦパルス数が一致すれば（ステップＳ６０７で「Ｙｅｓ」の場合）、正常であるため演算装置１はそのまま処理を完了する。一致しなかった場合（ステップＳ６０７で「Ｎｏ」の場合）、演算装置１は回路異常が発生したとして異常を出力する（ステップＳ６０８）。
　監視方式Ａを利用した場合、演算装置１は、一回のＯＦＦパルスの出力に対し、数回以上フィルタ前フィードバック信号１５の読み込み処理（ステップＳ５０４）を実施しなければならない。それに対し、監視方式Ｂを利用した場合、規定回数分のＯＦＦパルス出力（ステップＳ６０４、Ｓ６０５）に対し、一回の監視処理（ステップＳ６０７）を行えばよく、演算装置１の演算資源を少なく抑えることができる。逆に言えば、同じ演算資源であればより多くのＯＦＦパルスを処理することができるため、より高頻度の回路診断を行うことができる。すなわち、回路に異常が発生してからそれを発見するまでの時間を短く抑えることができる。
　以上説明したように、本実施の形態にかかる回路異常検出装置は、遮断信号を出力する遮断信号生成部と、テストパルスを出力するパルス生成部と、遮断信号とテストパルスを重畳する信号合成部と、信号合成部の出力信号を遅延させるフィルタ回路と、フィルタ回路の出力信号により導通／遮断する電気機器と、フィルタ回路の出力信号をフィードバックして監視する監視部を備える。監視部は、テストパルスによりフィードバック信号が変化していることを診断する。また、パルス生成部は、動的にテストパルスのパルスＯＦＦ時間を変化させることができる。
　即ち、実施の形態の回路異常検出装置は、テストパルスにより電源遮断されてしまうことを回避するため、ＲＣフィルタなどで構成したフィルタ回路を設け、フィルタ回路によりテストパルスを遅延させてモータ制御回路などの電気機器へ入力する。電気機器に入力した信号をフィードバックして観測することにより、フィルタ回路も含めたより広い範囲での診断が可能となる。また、電力遮断信号の先に接続された負荷の変動に合わせ、自動的にテストパルスのＯＦＦ時間を変動させる。
　これにより、電気機器を停止させることなく、電力遮断回路に異常がないことをより広範囲かつ高頻度に診断できるようになる。また、電力遮断回路に接続された負荷が変動する場合や未知の場合においても、診断を行うことができる。
　さらに、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。更に、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
　以上のように、本発明にかかる回路異常検出装置は、電源遮断信号を伝達する回路の異常を検出するのに有用であり、特に、モータを駆動するブリッジ回路などのモータ駆動回路の異常を検出するのに適している。
　１　演算装置、２　フィルタ回路、３　負荷、１１　遮断信号、１２　パルス信号、１３　フィルタ前信号、１４　フィルタ後信号、１５　フィルタ前フィードバック信号、１６　フィルタ後フィードバック信号、２１　遮断信号生成部、２２　パルス生成部、２３　監視部、２４　信号合成部、３１　制御装置、３２　ブリッジ回路、３３　モータ。

Claims (5)

  1. 　遮断信号に基づいて駆動対象の駆動を停止する駆動回路への前記遮断信号を出力する遮断信号生成部と、
    　パルス信号がＯＦＦ状態である時間を調整する調整手段を有し、前記パルス信号を生成するパルス生成部と、
    　前記遮断信号と前記パルス信号との論理積を出力する信号合成部と、
    　前記信号合成部の出力信号を遅延させた信号を出力として前記駆動回路へ入力するフィルタ回路と、
    　前記フィルタ回路の出力電圧に基づいて、回路異常が発生したか否かを判定する監視部と、
    　を備える
    　ことを特徴とする回路異常検出装置。
  2. 　遮断信号に基づいて駆動対象の駆動を停止する駆動回路への前記遮断信号を出力する遮断信号生成部と、
    　パルス信号がＯＦＦ状態である時間を調整する調整手段を有し、前記パルス信号を生成するパルス生成部と、
    　前記遮断信号と前記パルス信号との論理積を出力する信号合成部と、
    　前記信号合成部の出力信号を遅延させた信号を出力として前記駆動回路へ入力するフィルタ回路と、
    　前記信号合成部の出力信号に基づいて、回路異常が発生したか否かを判定する監視部と、
    　を備える
    　ことを特徴とする回路異常検出装置。
  3. 　前記監視部は、前記信号合成部の出力信号のパルスの立ち下がりエッジまたは立ち上がりエッジをカウントするカウンタを備え、前記カウンタの値に基づいて、回路異常が発生したか否かを判定する
    　ことを特徴とした請求項２に記載の回路異常検出装置。
  4. 　前記調整手段は、前記駆動回路に入力されるＰＷＭ信号に基づいて、前記パルス信号がＯＦＦ状態である時間を調整する
    　ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の回路異常検出装置。
  5. 　前記調整手段は、前記フィルタ回路の出力電圧に基づいて、前記パルス信号がＯＦＦ状態である時間を調整する
    　ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の回路異常検出装置。
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