JP2009137431A

JP2009137431A - 外部給電型コントローラの電源供給路故障診断装置

Info

Publication number: JP2009137431A
Application number: JP2007315673A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Yatsuse; 大介八瀬
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-12-06
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2027-12-06
Also published as: JP4618617B2

Abstract

【課題】外部電源から給電されるコントローラへの電源供給路の故障を電源供給路が断線していても診断可能なコントローラの電源供給路故障診断装置を得る。
【解決手段】故障診断時に、負荷駆動回路５により同一外部電源３から給電される外部負荷４への電源供給路Ｐ２を開放し給電電力をコントローラ１の電源部６に転流路ＴＰを介して転流させて電力を得て、電圧検出部７でコントローラ１の電源部６の外部電源からの給電電圧Ｖ１を検出し、制御部９の故障診断手段９ｂで、給電電圧Ｖ１と、同一構成、同一仕様の他のコントローラで検出された伝送された給電電圧Ｖ２との差が所定値以上の場合に電源供給路Ｐ１に故障有りと判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部直流電力供給源から給電を受ける外部給電型コントローラ(制御装置)のコントローラへの電源供給路が断線等の故障をしていることを診断する外部給電型コントローラの電源供給路故障診断装置に関する。

外部直流電力供給源からコントローラへの電源供給路が断線すれば、コントローラは動作できず、断線検出判定も行えない。従来のコントローラの電源故障検出装置として、下記特許文献１には、瞬断対策回路を備え、瞬断の故障検出をする故障検出装置が開示されているが、この装置ではコントローラの動作前から電源故障していた場合には検出することができない。

また、下記特許文献２には、電源の故障検出のみを目的とした回路を備え、かつメモリのバックアップ用電源を第２の電源供給路とする装置が開示されているが、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリを用いることでメモリのバックアップ用電源を持たないコントローラでは実現不可能である。

特開平８−１１４５３０号公報特開平８−１９８０３８号公報

以上のように、従来のこの主の装置では、コントローラの動作前から電源故障していた場合には故障を検出することができない、また、不揮発性メモリを用いる方式では、メモリのバックアップ用電源を持たないコントローラでは実現不可能、という課題があった。

この発明は、メモリのバックアップ用電源等を持たない、外部直流電力供給源から給電を受ける外部給電型コントローラにおいて、コントローラの動作前からコントローラへの電源供給路が断線していた場合にも電源供給路の断線等の故障を診断することが可能な外部給電型コントローラの電源供給路故障診断装置を提供することを目的とする。

この発明は、外部直流電力供給源から給電を受ける外部給電型コントローラの電源供給路故障診断装置であって、第１の電源供給路により前記外部直流電力供給源の正極端子と負極端子の間に接続されて給電される電源部と、第２の電源供給路により前記外部直流電力供給源の正極端子から負極端子の間に正極端子側に外部負荷がくるように前記外部負荷と直列接続され、前記第２の電源供給路を開閉させて前記外部負荷の動作、非動作切り替えを行う負荷駆動回路と、前記外部負荷と負荷駆動回路の間の前記第２の電源供給路と前記電源部の第１の電源供給路との間を接続し、前記第２の電源供給路が第１の電源供給路より電圧が高い時に前記第２の電源供給路からの給電を第１の電源供給路へ転流させる逆流防止素子を含む転流路と、前記電源部での給電電圧を検出する電圧検出部と、前記外部直流電力供給源から給電される同一構成、同一仕様の他のコントローラで検出された給電電圧値を受ける通信部と、前記負荷駆動回路、電圧検出部、通信部に接続された制御部と、を備え、前記制御部が、前記電圧検出部で検出された給電電圧値と前記通信部からの他のコントローラでの給電電圧値の差が所定値以上の場合に前記第１の電源供給路に故障有りと判定する故障診断手段を含むことを特徴とする外部給電型コントローラの電源供給路故障診断装置にある。

この発明では、コントローラの動作前からコントローラへの電源供給路が断線していても、電源供給路の断線等の故障を診断することが可能である。

実施の形態１．
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。図１はこの発明の一実施の形態による外部給電型コントローラの電源供給路故障診断装置のブロック構成図である。図１において、外部直流電力供給源３に、第１のコントローラ１と第２のコントローラ２、外部負荷４が接続されている。

第１のコントローラ１は、外部負荷４の動作／非動作の切り替えを行う、第２の電源供給路Ｐ２の給電を第１の電源供給路Ｐ１へ転流する回路構成を有する負荷駆動回路５を備える。また、電源部６での外部直流電力供給源３からの給電電圧を検出してこれを示す給電電圧信号(給電電圧値)を出力する電圧検出部７、第１のコントローラ１と同一構成、同一仕様の第２のコントローラ２からの電圧検出部２７で検出された電源部２６での外部直流電力供給源３からの給電電圧を示す給電電圧信号(給電電圧値)を受け取る通信部８、断線等による故障の発生を報知する報知部１０、および制御対象(図示せず)の制御を行うと共に負荷駆動回路５、電圧検出部７、通信部８、報知部１０に接続されて故障診断の制御を行うコンピュータ等からなる制御部９を備える。

電源部６は、第１の電源供給路(電源供給線)Ｐ１により外部直流電力供給源３の正極端子Ａと負極端子Ｃの間に接続されている。負荷駆動回路５は、第２の電源供給路Ｐ２により外部直流電力供給源３の正極端子Ａから負極端子Ｃの間に正極端子Ａ側に外部負荷４がくるように外部負荷４と直列接続され、第２の電源供給路(電源供給線)Ｐ２を開閉させて外部負荷４の動作、非動作切り替えを行うもので、図３に示すようなトランジスタＴｒ等で構成されるスイッチである。転流路(転流線)ＴＰは、外部負荷４と負荷駆動回路５の間の第２の電源供給路Ｐ２と電源部６の第１の電源供給路Ｐ１との間を接続し、第２の電源供給路Ｐ２が第１の電源供給路Ｐ１より電圧が高い時に、第２の電源供給路Ｐ２からの給電を第１の電源供給路Ｐ１へ転流させる線路であり、逆流防止素子であるダイオードＤを含む。

なお、負荷駆動回路５により第２の電源供給路Ｐ２が開放され、転流路ＴＰにより外部直流電力供給源３の両端に外部負荷４と電源部６が直列接続された状態では、外部負荷４を動作させる電流が流れないため、非動作状態となる。

制御部９は、負荷駆動回路制御手段９ａ、故障診断手段９ｂ、故障報知手段９ｃ、および制御対象の制御を行う主制御手段９ｄを含む。なお、主制御手段９ｄによる制御対象の制御に関しては、どのようなアプリケーションに適用された制御を行うものであってもよく、この発明には特に関係ないので以降、説明は省略する。

一方、第２のコントローラ２は、第３の電源供給路(電源供給線)Ｐ３により外部直流電力供給源３の正極端子Ａと負極端子Ｃの間に接続されている電源部２６、電源部２６での給電電圧を検出してこれを示す給電電圧信号(給電電圧値)を出力する電圧検出部２７、さらに第１のコントローラ１の通信部８に対して電圧検出部２７で検出された給電電圧信号を送る通信部２８を備えている。

第１のコントローラ１の制御部９において、故障診断手段９ｂは、電圧検出部７で検出された給電電圧値と通信部８からの第２のコントローラ２での給電電圧値の差が所定値以上の場合に第１の電源供給路Ｐ１に断線等の故障有りと判定する。負荷駆動回路制御手段９ａは負荷駆動回路５を開閉制御し、故障診断手段９ｂで故障診断が終了するまで負荷駆動回路５を開放状態に維持する。さらに負荷駆動回路制御手段９ａは、故障診断手段９ｂで故障有りと判定された場合に、負荷駆動回路５を開放状態に維持し続ける。故障報知手段９ｃは、故障診断手段９ｂが故障有りと判定した時に報知部１０により故障を報知させる。

故障診断手段９ｂの具体的な達成方法の一つとしては、第１のコントローラ１で検出された給電電圧値Ｖ１と第２のコントローラ２で検出された給電電圧値Ｖ２の差の絶対値が所定値以上となり、所定値以上の状態が所定時間連続した場合を第１のコントローラ１への第１の電源供給路Ｐ１が故障したと判断する。

共通の外部直流電力供給源３に接続する第１のコントローラ１の電源部６と第２のコントローラ２の電源部２６が同一構成、同一仕様とすれば、第１の電源供給路Ｐ１で電源供給されている場合の第１のコントローラ１の電圧検出部７で検出される給電電圧値Ｖ１と第２のコントローラ２の電圧検出部２７で検出される給電電圧値Ｖ２は同じとなる。

しかし、第１のコントローラ１が負荷駆動回路５が第２の電源供給路Ｐ２を開放し、第２の電源供給路Ｐ２→外部負荷４→第２の電源供給路Ｐ２→転流路ＴＰ(ダイオードＤ)→電源部６→第１の電源供給路Ｐ１の経路、すなわち第２の電源供給路Ｐ２経由で電力供給されている場合、電圧検出部７で検出される給電電圧値Ｖ１は、第１の電源供給路Ｐ１経由で直接、電源部６に電力供給される場合より、外部負荷４とダイオードＤを経由するため、所定値αだけ低くなる。そこで、給電電圧値Ｖ１と同一構成、同一仕様の第２のコントローラ２の給電電圧値Ｖ２を比較し、以下の式(１)であれば第１の電源供給路Ｐ１で電源供給されていると判断できる。

給電電圧値Ｖ１−給電電圧値Ｖ２＜所定値α・・・(１)

一方、給電電圧値Ｖ１と給電電圧値Ｖ２を比較して、以下の式(２)であれば第１の電源供給路Ｐ１は故障しており、第２の電源供給路Ｐ２経由で電源供給されていると判断できる。

給電電圧値Ｖ１−給電電圧値Ｖ２≧所定値α・・・(２)

電源の電圧は、負荷駆動等によっても変動することが考えられるため、式(２)が所定時間継続することを確認することで、第１の電源供給路Ｐ１が故障していることを確実に検出することができる。

故障報知手段９ｃは、故障診断手段９ｂで故障判定されると、結果を受けてランプや点灯器等からなる報知部１０に所定の警告を発生させ、第１のコントローラ１への第１の電源供給路Ｐ１が故障したことをユーザーに警報する。

図２は、制御部９の故障診断手段９ｂでの故障診断処理動作を示す動作フローチャートであり以下、これに従って動作を説明する。なお、この動作フローチャートの動作は(例えば所定周期で)繰り返される。

まず給電電圧値Ｖ１と給電電圧値Ｖ２の差の絶対値を求め、これが所定値α以上か否かを判定する(ステップＳ１)。ステップＳ１で|給電電圧値Ｖ１−給電電圧値Ｖ２|≧所定値αであると判定されれば、故障判定時間をカウントし(ステップＳ２)、カウントしている故障判定時間が所定時間以上経過したか否かを判定する(ステップＳ３)。また、ステップＳ１で|給電電圧値Ｖ１−給電電圧値Ｖ２|＜所定値αであると判定されれば、故障判定時間をリセットする(ステップＳ４)。最終的に、ステップＳ３において、カウントしている故障判定時間が所定値α以上経過したと判断されれば、故障と判断して故障判定処理を終了させる(ステップＳ５)。

ステップＳ３において、故障判定時間が所定値α以上経過していないと判断されれば、故障診断中としてステップＳ１に戻り、ルーチンを繰り返す。一方、ステップＳ４では、故障を判定できないので、故障判定時間をリセットして故障診断処理を終了させる。

このように、第１のコントローラ１の電源部６の給電電圧値Ｖ１と、通信で受け取った第２のコントローラ２の電源部２６の給電電圧値Ｖ２とで、給電電圧値Ｖ１と給電電圧値Ｖ２の偏差が所定値以上であることを判定し、この状態が所定時間継続することを判定することで第１のコントローラ１への第１の電源供給路Ｐ１が断線等の故障したことを診断することができる。

また、故障診断結果を警報によりユーザーに知らせるので、ユーザーは第１のコントローラ１への第１の電源供給路Ｐ１が故障したことを認知することができる。

図３は図１の負荷駆動回路をトランジスタで構成した場合の部分ブロック構成図である。制御部９によってトランジスタＴｒが駆動されると、外部直流電力供給源３のマイナス(−)側の負極端子Ｃへの回路が接続され外部負荷４が作動する構成となっている。本構成では、外部負荷４が作動している時、転流路ＴＰへ電力は供給されず、第２の電源供給路Ｐ２は第１のコントローラ１の電源部６への電源供給する機能を果たさなくなる。この時、第１の電源供給路Ｐ１が故障していれば第１のコントローラ１は停止してしまう。

そこで、第１の電源供給路Ｐ１に対する故障診断を行うまではトランジスタＴｒを開放状態(OPEN)にして外部負荷４を非動作状態にし、第２の電源供給路Ｐ２が転流路ＴＰを介して電源部６への電源供給をし続けることを可能とすることで、第１のコントローラ１への第１の電源供給路Ｐ１が故障したことを確実に診断することができる。トランジスタＴｒは故障の診断が終了するまで開放状態に維持される。

また、第１の電源供給路Ｐ１に対する故障診断の結果、第１の電源供給路Ｐ１が故障と判断された場合は、トランジスタＴｒを閉成(CLOSE)させず、外部負荷４を作動させないことで、第２の電源供給路Ｐ２が転流路ＴＰを介して電源部６への電源供給し続けることを可能とすることで、第１のコントローラ１は第１の電源供給路Ｐ１が故障したことを報知部１０によりユーザーに知らせることができる。

この発明の一実施の形態による外部給電型コントローラの電源供給路故障診断装置のブロック構成図である。図１の制御部の故障診断手段での故障診断処理動作を示す動作フローチャートである。図１の負荷駆動回路をトランジスタで構成した場合の部分ブロック構成図である。

符号の説明

１第１のコントローラ、２第２のコントローラ、３外部直流電力供給源、４外部負荷、５負荷駆動回路、６電源部、７電圧検出部、８通信部、９制御部、９ａ負荷駆動回路制御手段、９ｂ故障診断手段、９ｃ故障報知手段、９ｄ主制御手段、１０報知部、２６電源部、２７電圧検出部、２８通信部、Ａ正極端子、Ｃ負極端子、Ｄダイオード、Ｐ１第１の電源供給路、Ｐ２第２の電源供給路、ＴＰ転流路、Ｔｒトランジスタ。

Claims

外部直流電力供給源から給電を受ける外部給電型コントローラの電源供給路故障診断装置であって、
第１の電源供給路により前記外部直流電力供給源の正極端子と負極端子の間に接続されて給電される電源部と、
第２の電源供給路により前記外部直流電力供給源の正極端子から負極端子の間に正極端子側に外部負荷がくるように前記外部負荷と直列接続され、前記第２の電源供給路を開閉させて前記外部負荷の動作、非動作切り替えを行う負荷駆動回路と、
前記外部負荷と負荷駆動回路の間の前記第２の電源供給路と前記電源部の第１の電源供給路との間を接続し、前記第２の電源供給路が第１の電源供給路より電圧が高い時に前記第２の電源供給路からの給電を第１の電源供給路へ転流させる逆流防止素子を含む転流路と、
前記電源部での給電電圧を検出する電圧検出部と、
前記外部直流電力供給源から給電される同一構成、同一仕様の他のコントローラで検出された給電電圧値を受ける通信部と、
前記負荷駆動回路、電圧検出部、通信部に接続された制御部と、
を備え、
前記制御部が、前記電圧検出部で検出された給電電圧値と前記通信部からの他のコントローラでの給電電圧値の差が所定値以上の場合に前記第１の電源供給路に故障有りと判定する故障診断手段を含むことを特徴とする外部給電型コントローラの電源供給路故障診断装置。
前記制御部が、前記負荷駆動回路を開閉制御する負荷駆動回路制御手段をさらに含み、前記故障診断手段で故障診断が終了するまで前記負荷駆動回路を開放状態に維持することを特徴とする請求項１に記載の外部給電型コントローラの電源供給路故障診断装置。
前記負荷駆動回路制御手段が、前記故障診断手段で故障有りと判定された場合に前記負荷駆動回路を開放状態に維持し続けることを特徴とする請求項２に記載の外部給電型コントローラの電源供給路故障診断装置。
故障を知らせる報知部をさらに備え、前記制御部が、前記故障診断手段が故障有りと判定した時に前記報知部により故障を報知させる故障報知手段をさらに含むことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の外部給電型コントローラの電源供給路故障診断装置。