JP2021182810A

JP2021182810A - 負荷回路故障検知装置および負荷回路故障検知方法

Info

Publication number: JP2021182810A
Application number: JP2020087075A
Authority: JP
Inventors: 哲治鈴木; Tetsuji Suzuki
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2020-05-19
Filing date: 2020-05-19
Publication date: 2021-11-25
Anticipated expiration: 2040-05-19
Also published as: JP7322807B2

Abstract

【課題】設定電圧以上で作動する負荷回路の短絡等の故障を確実に検知することができる負荷回路故障検知装置を提供する。【解決手段】Ｊ２４電源回路１００の正極端（Ｊ２４Ｖ）と設定電圧以上で作動する冷却ファン（ＦＡＮ１〜３）の端子Ｐ１１〜Ｐ１３の正極の間に接続されたハイサイドスイッチＴＲ１６，ＴＲ１８，ＴＲ２０と、前記電源回路１００の正極端と負極端の間に順次直列に接続された、ハイサイドスイッチＴＲ４２、抵抗Ｒ３７１、ツェナー電圧が負荷の起動電圧未満に設定されたツェナーダイオードＺＤ３４、フォトカプラＵ５１と、抵抗Ｒ３７１およびツェナーダイオードＺＤ３４の共通接続点と各端子Ｐ１１〜Ｐ１３の正極との間に接続されたダイオードＤ６４〜Ｄ６６とを備え、前記ＴＲ１６，ＴＲ１８，ＴＲ２０をオフ、ＴＲ４２をオンしたときのフォトカプラＵ５１のオン動作に基づいて負荷短絡を判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、負荷回路故障検知装置に係り、例えばバッテリーフォークリフトに搭載するＤＣ−ＤＣ電源の回路保護や、負荷へ電源を供給するときに、負荷回路（負荷装置、例えばＤＣブラシレスファン）が短絡故障しているかどうかを検知する方法に関する。

バッテリーフォークリフトに搭載されるＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、一つの電源回路から複数の負荷回路に電力を供給する場合、例えば、
（１）車両全体の統括制御コンピュータ（マスターコントローラ）への電源供給
（２）それ以外のコンピュータへの電源供給
（３）複数の冷却用ファンへの電源供給
を行うための３出力を備えている構成がある。

前記（２）、（３）の出力は、ハイサイドスイッチ（例えばＭＯＳＦＥＴ）を介して供給している。

ゆえに、例えば前記（３）の複数の冷却用ファンが接続されている負荷回路のいずれかが短絡していた場合に、単純にハイサイドスイッチをオンにすると、前記（１）の電源電流が、短絡されたファン回路に流れてしまい、車両全体の統括コンピュータへ電源電流が供給されなくなる可能性がある。そうなると、車両全体の機能を喪失してしまうことになる。

したがって、ハイサイドスイッチをオンする前に、あらかじめファン回路が短絡しているかどうかをチェック（プリチェック）する必要がある。

従来の負荷短絡検知方法の一例を図４に示す。図４（ａ）において２００は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータにより直流２４Ｖの電圧を出力する電源回路である。電源回路２００の正側出力端はハイサイドスイッチ２０１（例えばＦＥＴ）を介して負荷回路２０２の正極端子Ｐに接続されている。また図示していないが、電源回路２００の負側出力端は負荷回路２０２の負極端子Ｎに接続されている。

２０３は短絡チェック用のテスト電圧Ｖｔｅｓｔを出力する定電圧源であり、その出力側は電流制限抵抗２０４を介して正極端子Ｐに接続されている。正極端子Ｐと負極端子Ｎの間には分圧抵抗２０５が接続されている。

前記負荷回路２０２が例えばＤＣブラシレスファンである場合は、図４（ｂ）のように、制御回路２１１が動作する例えば５Ｖの電圧を出力する電源回路２１０と、電源回路２１０の出力電圧を制御電源とする制御回路２１１と、制御回路２１１によりスイッチング制御されるスイッチング素子の３相ブリッジ回路２１２と、３相ブリッジ回路２１２の出力電圧により駆動されるファンモータ２１３とを備えている。

負荷回路２０２を短絡チェックする際は、ハイサイドスイッチ２０１をオフとし、定電圧源２０３のテスト電圧Ｖｔｅｓｔを電流制限抵抗２０４および分圧抵抗２０５で分圧した電圧（ＤＣ２４Ｖ）を、正極端子Ｐ、負極端子Ｎ間に印加する。

負荷側が短絡していなければ、負荷側への電流Ｉ_Lが一定以下の値になるので、負荷側の出力電圧端子（Ｐ，Ｎ）の電圧が一定以上となる。この端子Ｐ，Ｎ間電圧値を図示省略の絶縁型アナログアンプを介して検知して、負荷回路２０２が短絡していないことを確認できる。

尚、本発明に関連するＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧低下を検出する回路は、従来、例えば特許文献１に記載のものが提案されていた。

特開２０１５−３００２８４号公報

しかしながら図４に示す回路の場合、出力端子間（正極端子Ｐと負極端子Ｎの間）の電圧Ｖｏｕｔを検出する検出回路（絶縁型アナログアンプ）が必要となり、またその検知閾値を明確にする必要がある。

また、図４の回路における負荷短絡チェック時の条件は次のような条件となっている。すなわち、図４の負荷回路２０２の負荷抵抗Ｒ_L、電流制限抵抗２０４の抵抗値をＲ₁、それに流れる電流をＩ、分圧抵抗２０５の抵抗値をＲ₂、それに流れる電流をＩ_R、負荷回路２０２に流れる電流をＩ_Lとすると、
Ｖｔｅｓｔ＝Ｉ×Ｒ₁＋Ｒ₂×Ｉ_R、Ｒ₂×Ｉ_R＝Ｒ_L×Ｉ_L、Ｉ＝Ｉ_R＋Ｉ_Lであり、
負荷短絡チェック時の条件は、
Ｖｏｕｔ＝Ｒ₂×Ｉ_R＝Ｖｔｅｓｔ−Ｉ×Ｒ₁＜負荷が制御動作開始しない電圧
となる。

負荷回路２０２にある一定以上の電圧が印加されると、例えばＤＣブラシレスファンなどでは、制御回路２１１が動作を開始する電圧になると、消費電流（Ｉ_L）が増加する事になり、誤って短絡を検出してしまうおそれがある。したがって電流制限抵抗２０４（Ｒ₁）、分圧抵抗２０５（Ｒ₂）の設計にはこの消費電流（Ｉ_L）分を考慮しなければいけない。よって、電流制限抵抗２０４（Ｒ₁）、分圧抵抗２０５（Ｒ₂）の設計が、煩雑になる。

本発明は、上記課題を解決するものであり、その目的は、設定電圧以上で作動する負荷回路の短絡等の故障を確実に検知することができる負荷回路故障検知装置を提供することにある。

上記課題を解決するための請求項１に記載の負荷回路故障検知装置は、
直流電源の正極端と、設定電圧以上で作動し、負極端が前記直流電源の負極端に接続された負荷の正極端との間に接続された第１のスイッチと、
前記直流電源の正極端と負極端の間に順次直列に接続された、第２のスイッチ、抵抗、ツェナー電圧が前記負荷の起動電圧未満に設定されたツェナーダイオード、フォトカプラと、
アノードが前記抵抗およびツェナーダイオードの共通接続点に接続され、カソードが前記負荷の正極端に接続されたダイオードとを備え、
前記第１のスイッチをオフ、第２のスイッチをオンしたときのフォトカプラのオン／オフ動作に基づいて前記負荷の正常／異常を判定することを特徴としている。

請求項２に記載の負荷回路故障検知装置は、請求項１において、
前記設定電圧以上で作動する負荷はファンであることを特徴としている。

請求項３に記載の負荷回路故障検知方法は、
直流電源の正極端と、設定電圧以上で作動し、負極端が前記直流電源の負極端に接続された負荷の正極端との間に接続された第１のスイッチと、
前記直流電源の正極端と負極端の間に順次直列に接続された、第２のスイッチ、抵抗、ツェナー電圧が前記負荷の起動電圧未満に設定されたツェナーダイオード、フォトカプラと、
アノードが前記抵抗およびツェナーダイオードの共通接続点に接続され、カソードが前記負荷の正極端に接続されたダイオードとを有し、
前記第１のスイッチをオフ制御し、第２のスイッチをオン制御する制御ステップと、
前記制御ステップ実行時のフォトカプラのオン／オフ動作に基づいて前記負荷の正常／異常を判定するステップとを備えたことを特徴としている。

本発明によれば、設定電圧以上で作動する負荷回路の短絡等の故障を確実に検知することができる。また、電圧の大きさによって消費電流が変動するような負荷回路に対して、負荷回路の電流値に関係なく短絡チェック回路を設計することができる。また、アナログ電圧の検出は不要であるので、絶縁型アナログアンプなどが不要となり、回路構成が簡潔となる。

本発明の実施形態例による全体構成図。図１の要部回路図。ＤＣブラシレスファンの動作電圧と電流の関係を示し、（ａ）は動作電圧、電流の計測値の説明図、（ｂ）は入力電流・電圧特性図。従来の負荷短絡検知装置の構成図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。図１はバッテリーフォークリフトに搭載されるＤＣ−ＤＣコンバータとそれに接続された負荷回路の構成を示している。図１において、１００は直流２４Ｖの電圧を出力するＪ２４電源回路であり、１０１は、図示省略の直流電圧源の正、負極端間にスイッチング素子１０１ａ〜１０１ｄを単相ブリッジ接続した逆変換部である。

スイッチング素子１０１ａ，１０１ｂはゲートドライバＩＣ１０２によりオン、オフ制御され、スイッチング素子１０１ｃ，１０１ｄはゲートドライバＩＣ１０３によりオン、オフ制御される。

逆変換部１０１の交流出力は、トランス１０４を介して、ダイオード１０５ａ〜１０５ｄをブリッジ接続した順変換部１０５に供給されて直流に変換される。

順変換部１０５の直流出力はリアクトル１０６およびコンデンサ１０７から成るフィルタによって波形整形され、コンデンサ１０７の正極端に２４Ｖの直流電源（Ｊ２４Ｖ）が得られる。

１０８は、リアクトル１０６から出力される電流を検出する電流センサ（ＣＳ１）であり、１０９は、電流センサ１０８の検出電流によって過電流を検出するＪ２４過電流検出回路である。

１１０は、コンデンサ１０７の正極端の電位が過電圧となっているか否かを検出するＪ２４過電圧検出回路である。

コンデンサ１０７の正極端と負極端（順変換部１０５の負極端）の間には、コンデンサＣ１１５とＣ１１６が直列に接続されている。

コンデンサ１０７の正極端（Ｊ２４Ｖ出力端）は、マスターコントローラ（車両全体の統括制御コンピュータ）への電源供給用の端子（コネクタ）Ｐ１の正極（端子番号２）に接続されるとともに、電圧制御回路１２１およびハイサイドスイッチ１２２を介して、上記マスターコントローラ以外のコンピュータへの電源供給用の端子Ｐ２の正極（端子番号４）に接続されている。コンデンサ１０７の負極端は、前記端子Ｐ１の負極（端子番号７）および前記端子Ｐ２の負極（端子番号１０）に各々接続されている。

また、コンデンサ１０７の正極端（Ｊ２４Ｖ出力端）は、ハイサイドスイッチＴＲ１６，ＴＲ１８，ＴＲ２０（第１のスイッチ）を介して、冷却用ファンＦＡＮ１〜ＦＡＮ３への電源供給用の端子Ｐ１１〜Ｐ１３の正極（端子番号３、５、６）に各々接続されている。コンデンサ１０７の負極端は、前記端子Ｐ１１〜Ｐ１３の負極（端子番号１、９、８）に各々接続されている。

端子Ｐ１１〜Ｐ１３に各々接続される冷却用ファンＦＡＮ１〜ＦＡＮ３は、例えばＤＣブラシレスファンで構成されている。

前記ハイサイドスイッチＴＲ１６，ＴＲ１８，ＴＲ２０および端子Ｐ１１〜Ｐ１３から成る負荷回路には、本発明のファン短絡検出回路３００が接続されている。ファン短絡検出回路３００は、コンデンサ１０７の正極端（Ｊ２４Ｖ出力端）と接地（Ｊ２４Ｖ電源の負極電位）の間に順次直列接続された、ハイサイドスイッチＴＲ４２（第２のスイッチ）、電流制限用の抵抗Ｒ３７１、電圧制限用のツェナーダイオードＺＤ３４、フォトカプラＵ５１と、アノードが抵抗Ｒ３７１およびツェナーダイオードＺＤ３４の共通接続点に接続され、カソードがハイサイドスイッチＴＲ１６および端子Ｐ１１の正極の共通接続点に接続されたダイオードＤ６４と、アノードが抵抗Ｒ３７１およびツェナーダイオードＺＤ３４の共通接続点に接続され、カソードがハイサイドスイッチＴＲ１８および端子Ｐ１２の正極の共通接続点に接続されたダイオードＤ６５と、アノードが抵抗Ｒ３７１およびツェナーダイオードＺＤ３４の共通接続点に接続され、カソードがハイサイドスイッチＴＲ２０および端子Ｐ１３の正極の共通接続点に接続されたダイオードＤ６６とを備えている。

尚、ハイサイドスイッチＴＲ４２，ＴＲ１６，ＴＲ１８，ＴＲ２０は、例えばＭＯＳＦＥＴで構成されている。

図１において、負荷に接続される機器の最低動作電圧が、明確になっている場合、例えば端子Ｐ１１〜Ｐ１３に接続されている冷却用ファンが、ＤＣ２４Ｖで定格動作する、マイコンで動作もしくはブラシレスドライブＩＣを使用しているＤＣブラシレスファンである場合、５Ｖ程度の電圧を供給しても、不足電圧によって正常な動作をしない。よってＤＣブラシレスファン用の回路に供給される電流値はゼロであるか、極端に低い。

ファン短絡検出回路３００はこの特性を利用するものであり、正常に動作しない状態の電圧を負荷に供給して、ある一定の電流値以上流れた場合は、回路が短絡などの異常であると判断する。

例えば端子Ｐ１１に接続されるＤＣブラシレスファンの短絡チェックを行うには、ハイサイドスイッチＴＲ１６をオフ、ＴＲ４２をオンとし、ハイサイドスイッチＴＲ４２、抵抗Ｒ３７１、ダイオードＤ６４および端子Ｐ１１を介してＤＣブラシレスファンに電圧を供給する。そのとき負荷短絡が無ければ、端子Ｐ１１に流れる電流値は小であり、負荷短絡が有れば電流値は大となる。そしてこの電流値の大小に応じてオン又はオフとなるフォトカプラＵ５１の動作状態に基づいて正常／異常を判定する。

次に、ファン短絡検出回路３００の詳細な回路を図２とともに説明する。図２では、図１のハイサイドスイッチＴＲ４２，ＴＲ１６，ＴＲ１８，ＴＲ２０のオン、オフを各々制御する回路を追加しており、図１と同一部分は同一符号をもって示している。

また図２では、図１のコンデンサ１０７を、並列接続されたコンデンサＣ１１１，Ｃ２１２に置き換えて記載し、それらコンデンサＣ１１１，Ｃ２１２の正極端を「Ｊ２４出力」と表記し、Ｊ２４出力の正極、負極端間に抵抗Ｒ１６４，Ｒ３５２を並列接続し、Ｊ２４出力に接続される図１の端子Ｐ１，Ｐ２側の負荷回路を図示省略している。

図２において、Ｕ５０はハイサイドスイッチＴＲ４２の駆動用のフォトカプラである。フォトカプラＵ５０の２次側のフォトトランジスタのエミッタ（端子３）は接地され（Ｊ２４出力の負極電位とされ）、コレクタ（端子４）は抵抗３６８および抵抗Ｒ３６７を介してコンデンサＣ１１１，Ｃ２１２の正極端（Ｊ２４出力）に接続され、抵抗Ｒ３６７と抵抗Ｒ３６８の共通接続点はハイサイドスイッチＴＲ４２のゲートに接続されている。

フォトカプラＵ５０の端子２に接続されているＦＡＮＣｈｅｃｋ端の電位を、１次側ダイオードが導通できる電位まで下げると、１次側ダイオードが導通し、フォトトランジスタがオンするので、抵抗Ｒ３６７，Ｒ３６８で分圧された電位によりハイサイドスイッチＴＲ４２がオンされる。

逆に、前記ＦＡＮＣｈｅｃｋ端の電位を、１次側ダイオードが導通しない電位まで上げることによりフォトトランジスタがオフとなってハイサイドスイッチＴＲ４２はオフ制御される。

前記ツェナーダイオードＺＤ３４のアノードと接地（Ｊ２４出力の負極電位）の間に接続されるフォトカプラＵ５１の１次側ダイオードには抵抗Ｒ３７２が並列に接続されている。

ツェナーダイオードＺＤ３４のツェナー電圧は端子Ｐ１１〜Ｐ１３に接続される冷却用ファン（ＤＣブラシレスファン）の回路が確実に動作しない電圧に選定する。この選定は、図３に示すＤＣブラシレスファン（実ファン）の起動電圧（電流が流れはじめる電圧）と電流を実験により計測して行う。

図３（ａ）は、定格２４ＶＤＣの測定ファンに対して定格電流０．８９Ａの約１／１０の電流値をリミッタ電流、印加電圧を７Ｖ程度以下としてテスト印加したときの電流と電圧の計測値を示し、図３（ｂ）はその入力電流・電圧の特性図を示している。

図３によれば、印加電圧がＤＣ７．４Ｖ未満であればファン回路に電流は流れないことが明らかであるので、本実施例ではさらに裕度を持たせてツェナーダイオードＺＤ３４のツェナー電圧を５．１Ｖと選定した。

例えば端子Ｐ１１側のＤＣブラシレスファンの短絡チェック時に、端子Ｐ１１に接続されているハイサイドスイッチＴＲ１６をオフし、ＴＲ４２をオンした場合、負荷側が正常（短絡ではない状態）であれば、ツェナーダイオードＺＤ３４のカソード電位が５．１Ｖ以上となってツェナーダイオードＺＤ３４が導通し、フォトカプラＵ５１の１次側ダイオードに電流が流れて２次側のフォトトランジスタがオンしフォトトランジスタのコレクタ（端子４）がＬＯＷレベルとなってＦＡＮ短絡検出信号（ＬＯＷ）がＣＰＵのデジタル入力ポートに伝達される。

Ｕ３９はハイサイドスイッチＴＲ１６の駆動用のフォトカプラである。フォトカプラＵ３９の１次側ダイオード側に設けた５Ｖの制御電源端とＦＡＮ１ＯＵＴＥＮ端の間には、抵抗Ｒ１８６と抵抗Ｒ１８７が直列に接続され、１次側ダイオードのアノード、カソード（（端子１、２）は抵抗Ｒ１８６の両端に各々接続されている。フォトカプラＵ３９の２次側のフォトトランジスタのエミッタ（端子３）は接地され、コレクタ（端子４）は抵抗１８５および抵抗Ｒ１８４を介してコンデンサＣ１１１，Ｃ２１２の正極端（Ｊ２４出力）に接続され、抵抗Ｒ１８４と抵抗Ｒ１８５の共通接続点はハイサイドスイッチＴＲ１６のゲートに接続されている。抵抗Ｒ１８４にはコンデンサＣ１３２が並列に接続されている。

フォトカプラＵ３９の端子２側に接続されているＦＡＮ１ＯＵＴＥＮ端の電位を、１次側ダイオードが導通できる電位まで下げると、１次側ダイオードが導通し、フォトトランジスタがオンするので、抵抗Ｒ１８４，Ｒ１８５で分圧された電位によりハイサイドスイッチＴＲ１６がオンされる。

逆に、前記ＦＡＮ１ＯＵＴＥＮ端の電位を、１次側ダイオードが導通しない電位まで上げることによりフォトトランジスタがオフとなってハイサイドスイッチＴＲ１６はオフ制御される。

Ｕ４０はハイサイドスイッチＴＲ１８の駆動用のフォトカプラである。フォトカプラＵ４０の１次側ダイオード側に設けた５Ｖの制御電源端とＦＡＮ２ＯＵＴＥＮ端の間には、抵抗Ｒ１９１と抵抗Ｒ１９２が直列に接続され、１次側ダイオードのアノード、カソード（（端子１、２）は抵抗Ｒ１９１の両端に各々接続されている。フォトカプラＵ４０の２次側のフォトトランジスタのエミッタ（端子３）は接地され、コレクタ（端子４）は抵抗１９０および抵抗Ｒ１８９を介してコンデンサＣ１１１，Ｃ２１２の正極端（Ｊ２４出力）に接続され、抵抗Ｒ１８９と抵抗Ｒ１９０の共通接続点はハイサイドスイッチＴＲ１８のゲートに接続されている。抵抗Ｒ１８９にはコンデンサＣ１３３が並列に接続されている。

フォトカプラＵ４０の端子２側に接続されているＦＡＮ２ＯＵＴＥＮ端の電位を、１次側ダイオードが導通できる電位まで下げると、１次側ダイオードが導通し、フォトトランジスタがオンするので、抵抗Ｒ１８９，Ｒ１９０で分圧された電位によりハイサイドスイッチＴＲ１８がオンされる。

逆に、前記ＦＡＮ２ＯＵＴＥＮ端の電位を、１次側ダイオードが導通しない電位まで上げることによりフォトトランジスタがオフとなってハイサイドスイッチＴＲ１８はオフ制御される。

Ｕ４１はハイサイドスイッチＴＲ２０の駆動用のフォトカプラである。フォトカプラＵ４１の１次側ダイオード側に設けた５Ｖの制御電源端とＦＡＮ３ＯＵＴＥＮ端の間には、抵抗Ｒ１９６と抵抗Ｒ１９７が直列に接続され、１次側ダイオードのアノード、カソード（（端子１、２）は抵抗Ｒ１９６の両端に各々接続されている。フォトカプラＵ４１の２次側のフォトトランジスタのエミッタ（端子３）は接地され、コレクタ（端子４）は抵抗１９５および抵抗Ｒ１９４を介してコンデンサＣ１１１，Ｃ２１２の正極端（Ｊ２４出力）に接続され、抵抗Ｒ１９４と抵抗Ｒ１９５の共通接続点はハイサイドスイッチＴＲ２０のゲートに接続されている。抵抗Ｒ１９４にはコンデンサＣ１３４が並列に接続されている。

フォトカプラＵ４１の端子２側に接続されているＦＡＮ３ＯＵＴＥＮ端の電位を、１次側ダイオードが導通できる電位まで下げると、１次側ダイオードが導通し、フォトトランジスタがオンするので、抵抗Ｒ１９４，Ｒ１９５で分圧された電位によりハイサイドスイッチＴＲ２０がオンされる。

逆に、前記ＦＡＮ３ＯＵＴＥＮ端の電位を、１次側ダイオードが導通しない電位まで上げることによりフォトトランジスタがオフとなってハイサイドスイッチＴＲ２０はオフ制御される。

なお、ハイサイドスイッチＴＲ４２とフォトカプラＵ５１内の１次ダイオードの定常オン電圧がともに０Ｖと仮定すると、ハイサイドスイッチＴＲ４２とフォトカプラＵ５１のオン時に抵抗Ｒ３７１（抵抗値＝３３０Ω）に流れる電流Ｉは、
Ｉ＝（２４Ｖ−５．１Ｖ）／３３０Ω …（１）
となる（負荷回路に短絡がない場合）。

この電流Ｉは、フォトカプラＵ５１が十分オンできる値に設定している。つまり、抵抗Ｒ３７１の抵抗値３３０Ωは、定格出力電圧２４ＶとツェナーダイオードＺＤ３４のツェナー電圧５．１ＶとフォトカプラＵ５１のオン可能電流（通常フォトカプラのデータシートに記載されている）に基づいて設計することになる。

なお、図２のハイサイドスイッチＴＲ４２、ＴＲ１６，ＴＲ１８，ＴＲ２０は、リレーなどの機械式スイッチに置き換えてもよい。

次に短絡チェック手順を説明する。
（１）初期は、ハイサイドスイッチＴＲ１６，ＴＲ１８，ＴＲ２０はすべてオフ状態とする。
（２）フォトカプラＵ５０の１次側ダイオードをオンしてハイサイドスイッチＴＲ４２をオンする。
（３）Ｊ２４出力からハイサイドスイッチＴＲ４２→抵抗Ｒ３７１→ダイオードＤ６４，Ｄ６５，Ｄ６６→各端子Ｐ１１〜Ｐ１３へ電力を送る（通電する）。

以下、負荷短絡がない場合の動作を（４）〜（６）に、負荷短絡がある場合の動作を（７）〜（９）にそれぞれ記す。
（４）通電した結果、負荷短絡が無い場合は、Ｊ２４出力から出力端子側への電流の流れ出しが少ないため、ツェナーダイオードＺＤ３４のカソード端子の電位≒ツェナー電圧５，１ＶとなってツェナーダイオードＺＤ３４は導通する。この結果、抵抗Ｒ３７１に流れる電流の大半が、ツェナーダイオードＺＤ３４→フォトカプラＵ５１の１次側ダイオードへ流れる。
（５）フォトカプラＵ５１の２次側のフォトトランジスタがオンとなり、フォトカプラＵ５１の端子４のＦＡＮ短絡検出信号（ＬＯＷ信号）によって、ＣＰＵへ正常である事を伝える。
（６）ハイサイドスイッチＴＲ４２をオフして負荷短絡チェックを終了する。同時に、要求出力端に応じたハイサイドスイッチＴＲ１６，ＴＲ１８，ＴＲ２０をオンし、各負荷回路へＤＣブラシレスファンの定格電圧であるＤＣ２４Ｖ電圧を供給する。
（７）前記（３）で通電した結果、負荷短絡があった場合は、出力側への電流の流れ出しが多いため、ツェナーダイオードＺＤ３４のカソード端子の電位≒０Ｖ（Ｊ２４出力の負極の電位）となってツェナーダイオードＺＤ３４は導通しない。よって、ツェナーダイオードＺＤ３４→フォトカプラＵ５１の１次側ダイオードへ電流が流れなくなる。
（８）このためフォトカプラＵ５１の２次側のフォトトランジスタはオフの状態のままなので、フォトカプラＵ５１の端子４のＦＡＮ短絡検出信号（Ｈｉｇｈ信号）によって、ＣＰＵへ異常である事を伝える。
（９）エラーを発報して、出力要求された出力端に応じたハイサイドスイッチＴＲ１６，ＴＲ１８，ＴＲ２０はオンしない。同時にハイサイドスイッチＴＲ４２をオフして負荷短絡チェックを終了する。ハイサイドスイッチＴＲ１６，ＴＲ１８，ＴＲ２０とＴＲ４２がオフであるため、負荷回路には電力は供給されない。
（１０）すでに複数の冷却ファンＦＡＮ１〜ＦＡＮ３のどれかを出力中の場合、新たに出力を追加する場合でも、上記と同様なシーケンスでチェック可能である。

上記のように、本発明ではハイサイドスイッチＴＲ１６，ＴＲ１８，ＴＲ２０をオフ、ハイサイドスイッチＴＲ４２をオンしたときのフォトカプラＵ５１のオン／オフ動作に基づいて、負荷の正常／異常（負荷短絡の有無）を判定する。

なお本発明の負荷には、冷却ファンの代わりとして、所定の電圧（設定電圧）以上で作動する装置（すなわち所定の電圧以上で電流が流れる装置）に置き換えてもよい。

以上のように本実施形態例によれば、設定電圧以上で作動する負荷回路の短絡等の故障を確実に検知することができる。また、電圧の大きさに応じて消費電流が変動するような負荷回路に対しての短絡チェック回路の設計は、負荷回路の電流値に関係しない上記（１）式に基づいて行えばよいため、設計が簡単である。

また、アナログ電圧の検出（従来例の図４では分圧抵抗２０５の両端電圧Ｖｏｕｔを検出している）は不要なので、絶縁型アナログアンプなどは不要であり回路が簡潔である。

また、すでに複数の冷却ファン（ＦＡＮ１〜ＦＡＮ３）のどれかを出力中の場合、新たに出力を追加する場合でも、上記と同様なシーケンスでチェック可能である。

１００…Ｊ２４電源回路
１０Ｉ…逆変換部
１０２，１０３…ゲートドライバＩＣ
１０４…トランス
１０５…順変換部
１０６…リアクトル
１０７…コンデンサ
１０８…電流センサ
３００…ＦＡＮ短絡検出回路
Ｄ６５，Ｄ６５，Ｄ６６…ダイオード
ＴＲ１６，ＴＲ１８，ＴＲ２０，ＴＲ４２…ハイサイドスイッチ
Ｕ３９，Ｕ４０，Ｕ４１，Ｕ５０，Ｕ５１…フォトカプラ
Ｒ３７１，Ｒ３７２…抵抗
ＺＤ３４…ツェナーダイオード
Ｐ１１〜Ｐ１３…端子（コネクタ）
ＦＡＮ１〜ＦＡＮ３…冷却用ファン

Claims

直流電源の正極端と、設定電圧以上で作動し、負極端が前記直流電源の負極端に接続された負荷の正極端との間に接続された第１のスイッチと、
前記直流電源の正極端と負極端の間に順次直列に接続された、第２のスイッチ、抵抗、ツェナー電圧が前記負荷の起動電圧未満に設定されたツェナーダイオード、フォトカプラと、
アノードが前記抵抗およびツェナーダイオードの共通接続点に接続され、カソードが前記負荷の正極端に接続されたダイオードとを備え、
前記第１のスイッチをオフ、第２のスイッチをオンしたときのフォトカプラのオン／オフ動作に基づいて前記負荷の正常／異常を判定することを特徴とする負荷回路故障検知装置。
前記設定電圧以上で作動する負荷はファンであることを特徴とする請求項１に記載の負荷回路故障検知装置。
直流電源の正極端と、設定電圧以上で作動し、負極端が前記直流電源の負極端に接続された負荷の正極端との間に接続された第１のスイッチと、
前記直流電源の正極端と負極端の間に順次直列に接続された、第２のスイッチ、抵抗、ツェナー電圧が前記負荷の起動電圧未満に設定されたツェナーダイオード、フォトカプラと、
アノードが前記抵抗およびツェナーダイオードの共通接続点に接続され、カソードが前記負荷の正極端に接続されたダイオードとを有し、
前記第１のスイッチをオフ制御し、第２のスイッチをオン制御する制御ステップと、
前記制御ステップ実行時のフォトカプラのオン／オフ動作に基づいて前記負荷の正常／異常を判定するステップとを備えたことを特徴とする負荷回路故障検知方法。