JP3587428B2 - 故障診断回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動用のブリッジ回路を構成するスイッチング素子の故障診断を行なうことができる故障診断回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
実開昭62−198897号公報には、直流電源に抵抗を介して接続されたブリッジ回路のチェック回路が記載されている。
このチェック回路は、直流電源に直列にスイッチおよび該スイッチに並列に高インピーダンス素子を接続し、該スイッチを開放した時の該高インピーダンス素子間の電圧降下を検出する回路を設けたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記チェック回路では、ブリッジ回路を構成する各スイッチング素子を個別に故障診断することができない。
また、各スイッチング素子のオープン故障とショート故障とを検出することができない。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1では、第1と第2のスイッチング素子を直列接続すると共に第3と第4のスイッチング素子を直列接続し、
第1の第2のスイッチング素子間に一方のモータ入力端子を接続すると共に第3と第4のスイッチング素子間に他方のモータ入力端子を接続してモータ駆動用のブリッジ回路を形成し、
このブリッジ回路を構成するスイッチング素子の故障診断を行う故障診断回路において、
モータの両入力端子にプルアップ/ダウン端子及びモニタ端子をそれぞれ接続し、
プルアップ/ダウン端子は、モータ入力端子に対し抵抗を介して故障診断用電圧を与えるプルアップ状態と、モータ入力端子に対し抵抗を介して接地電位を与えるプルダウン状態との2状態を選択的にとるものとし、
故障診断回路は、
プルアップ/ダウン端子の2状態を切り替えると共にスイッチング素子の何れか1つの素子を開閉し、
前記状態切替えと前記スイッチング素子の開閉との各組合せに対応したモニタ端子の電位変化を監視することで、前記開閉したスイッチング素子の故障診断を行うことを特徴とする。
これにより、各スイッチング素子のオープン故障、ショート故障のどちらの診断も行うことができる。また、この際にモータに通電する必要がない。
【0005】
請求項2では、請求項1記載の故障診断回路において、前記故障診断動作は、スイッチング素子の全てを開状態のままでモータの両入力端子のプルアップ/ダウン端子の2状態を切り替える故障診断動作を行う過程と、
該過程の後に、
モータの両入力端子のプルアップ/ダウン端子の2状態を切り替えると共にスイッチング素子の何れか1つを閉状態とする故障診断動作を行う過程と、を備えることを特徴とする。
先にショート故障の診断を行い、後にオープン故障の診断を行うことで、診断過程で不要なモータ通電が生じることを防ぐことができる。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る故障診断回路1の簡易回路図である。
【0007】
ブリッジ回路は、電界効果トランジスタ(FET)からなる第1〜第4のスイッチング素子Q1〜Q4により構成される。
第1と第2のスイッチング素子Q1,Q2を直列接続すると共に第3と第4のスイッチング素子Q3,Q4を直列接続している。
一方のモータ入力端子M+がスイッチング素子Q1,Q2間に接続されており、他方のモータ入力端子M−がスイッチング素子Q3,Q4間に接続されている。
一方のモータ入力端子M+には、モニタ端子T+が接続されている。
他方のモータ入力端子M−には、モニタ端子T−が接続されている。
【0008】
故障診断回路1は、制御回路2を備えている。
また、抵抗R+,R−と、一方のモータ入力端子M+を抵抗R+を介してプルアップする切換手段U+と、一方のモータ入力端子M+を抵抗R+を介してプルダウンする切換手段D+と、他方のモータ入力端子M−を抵抗R−を介してプルアップする切換手段U−と、他方のモータ入力端子M−を抵抗R−を介してプルダウンする切換手段D−と、を備えている。切換手段は、例えばリレーを用いて構成してもよい。
抵抗R+の一方の端子はモータ入力端子M+に接続され、抵抗R+の他方の端子はプルアップ/ダウン端子P+に接続されている。
抵抗R−の一方の端子はモータ入力端子M−に接続され、抵抗R−の他方の端子はプルアップ/ダウン端子P−に接続されている。
プルアップする故障診断用電圧(電位)は5Vであり、ブリッジ回路の電源電圧(電源電位)は12Vである。プルアップ電圧は電源電圧よりも低くしている。ブリッジ回路は、例えば自動車に搭載されるモータ駆動用のブリッジ回路とし、車載バッテリ電圧により12Vを生成してもよい。
【0009】
マイクロコンピュータ等を備えて構成された車両制御用コントローラユニット(不図示)は、制御回路2の入力端子MS1,MS2,PWMに各々制御出力信号を供給する。
制御回路2の入力端子は、Hレベル又はLレベルの電位を入力とする3個の入力端子MS1,MS2,PWMを備えてなる。
制御回路2は、入力端子MS1,MS2,PWMにより構成される入力条件に基づいて制御信号を出力する。
制御信号は、Hレベル又はLレベルの信号SD+,SU+,SD−,SU−と信号SQ1〜SQ4とからなる。
【0010】
信号SD+がHレベルの場合は、切換手段D+はオンして、モータ入力端子M+は抵抗R+を介してプルダウンされる。
信号SD−がHレベルの場合は、切換手段D−はオンして、モータ入力端子M−は抵抗R−を介してプルダウンされる。
信号SU+がHレベルの場合は、切換手段U+はオンして、モータ入力端子M+は抵抗R+を介してプルアップされる。
信号SU−がHレベルの場合は、切換手段U−はオンして、モータ入力端子M−は抵抗R−を介してプルアップされる。
信号SD+がLレベルの場合は、切換手段D+はオフする。
信号SD−がLレベルの場合は、切換手段D−はオフする。
信号SU+がLレベルの場合は、切換手段U+はオフする。
信号SU−がLレベルの場合は、切換手段U−はオフする。
【0011】
信号SQ1がHレベルの場合は、スイッチング素子Q1はオンする。
信号SQ2がHレベルの場合は、スイッチング素子Q2はオンする。
信号SQ3がHレベルの場合は、スイッチング素子Q3はオンする。
信号SQ4がHレベルの場合は、スイッチング素子Q4はオンする。
信号SQ1がLレベルの場合は、スイッチング素子Q1はオフする。
信号SQ2がLレベルの場合は、スイッチング素子Q2はオフする。
信号SQ3がLレベルの場合は、スイッチング素子Q3はオフする。
信号SQ4がLレベルの場合は、スイッチング素子Q4はオフする。
【0012】
図2は、3個の入力端子MS1,MS2,PWMにより形成される8通りの入力条件の分類例である。
【0013】
第1の入力条件では、3個の入力端子MS1,MS2,PWMは各々L,L,Lレベルである。信号SQ1〜SQ4は全てLレベルであり、全スイッチング素子Q1〜Q4はオフである。
第2の入力条件では、3個の入力端子MS1,MS2,PWMは各々L,L,Hレベルである。信号SQ1〜SQ4は全てLレベルであり、全スイッチング素子Q1〜Q4はオフである。
第1と第2の入力条件は、スイッチング素子Q1〜Q4のショート故障診断に用いられる。
【0014】
第3の入力条件では、3個の入力端子MS1,MS2,PWMは各々H,L,Lレベルである。信号SQ1〜SQ4のうち信号SQ1のみがHレベルであり、スイッチング素子Q1のみがオンである。
第3の入力条件は、スイッチング素子Q1のオープン故障診断に用いられる。
【0015】
第4の入力条件では、3個の入力端子MS1,MS2,PWMは各々H,L,Hレベルである。信号SQ1〜SQ4のうち信号SQ1,SQ4のみがHレベルであり、スイッチング素子Q1,Q4のみがオンである。
第4の入力条件は、モータ3を右(又は左)方向に回転させる場合に用いられる。
【0016】
第5の入力条件では、3個の入力端子MS1,MS2,PWMは各々L,H,Lレベルである。信号SQ1〜SQ4のうち信号SQ3のみがHレベルであり、スイッチング素子Q3のみがオンである。
第5の入力条件は、スイッチング素子Q3のオープン故障診断に用いられる。
【0017】
第6の入力条件では、3個の入力端子MS1,MS2,PWMは各々L,H,Hレベルである。信号SQ1〜SQ4のうち信号SQ2,SQ3のみがHレベルであり、スイッチング素子Q2,Q3のみがオンである。
第6の入力条件は、モータ3を左(又は右)方向に回転させる場合に用いられる。
【0018】
第7の入力条件では、3個の入力端子MS1,MS2,PWMは各々H,H,Lレベルである。信号SQ1〜SQ4のうち信号SQ2,SQ4のみがHレベルであり、スイッチング素子Q2,Q4のみがオンである。
第7の入力条件は、モータ3に制動をかけてモータを回転し難くする場合に用いられる。
【0019】
第8の入力条件では、3個の入力端子MS1,MS2,PWMは各々H,H,Hレベルである。信号SQ1〜SQ4のうち信号SQ2,SQ4の何れか一方のみがHレベルであり、スイッチング素子Q2,Q4の何れか一方のみがオンである。
第8の入力条件は、信号SQ2のみがHレベルの場合はスイッチング素子Q2のオープン故障診断に用いられる。
第8の入力条件は、信号SQ4のみがHレベルの場合はスイッチング素子Q4のオープン故障診断に用いられる。
【0020】
図3は、スイッチング素子のショート故障診断の手法を説明する説明図である。スイッチング素子Q1〜Q4は、全てオフとする。
【0021】
スイッチング素子Q1のショート故障診断を行なう場合は、モータ入力端子M+を抵抗R+を介してプルダウンする。
そして、モニタ端子T+の電位を測定した場合に、モニタ端子T+の電位が0Vのときは故障ではないが、12Vのときはショート故障である。
【0022】
スイッチング素子Q2のショート故障診断を行なう場合は、モータ入力端子M+を抵抗R+を介してプルアップする。
そして、モニタ端子T+の電位を測定した場合に、モニタ端子T+の電位が5Vのときは故障ではないが、0Vのときはショート故障である。
【0023】
スイッチング素子Q3のショート故障診断を行なう場合は、モータ入力端子M−を抵抗R−を介してプルダウンする。
そして、モニタ端子T−の電位を測定した場合に、モニタ端子T−の電位が0Vのときは故障ではないが、12Vのときはショート故障である。
【0024】
スイッチング素子Q4のショート故障診断を行なう場合は、モータ入力端子M−を抵抗R−を介してプルアップする。
そして、モニタ端子T−の電位を測定した場合に、モニタ端子T−の電位が5Vのときは故障ではないが、0Vのときはショート故障である。
【0025】
図4は、ショート故障診断時の制御回路2の入出力を説明する説明図である。図2中の「第1の入力条件」と「第2の入力条件」とを使用しており、信号SQ1〜SQ4は全てLレベルである。
【0026】
先ず、入力端子MS1,MS2,PWMが各々L,L,Lレベルの初期状態では、信号SD+,SU+,SD−,SU−のうち信号SD+のみがHレベルである。
これにより、モータ入力端子M+が抵抗R+を介してプルダウンされ、スイッチング素子Q1のショート故障診断を行なうことができる。
【0027】
次に、入力端子MS1,MS2,PWMが各々L,L,Hレベルに移行すると、信号SD+,SU+,SD−,SU−のうち信号SU+のみがHレベルとなる。
これにより、モータ入力端子M+が抵抗R+を介してプルアップされ、スイッチング素子Q2のショート故障診断を行なうことができる。
【0028】
次に、入力端子MS1,MS2,PWMが各々L,L,Lレベルに移行すると、信号SD+,SU+,SD−,SU−のうち信号SU+のみがHレベルのままである。
このとき、モータ入力端子M+が抵抗R+を介してプルアップされたままであり、スイッチング素子Q2のショート故障診断を行なうことができる。
【0029】
次に、入力端子MS1,MS2,PWMが各々L,L,Hレベルに移行すると、信号SD+,SU+,SD−,SU−のうち信号SD−のみがHレベルとなる。
これにより、モータ入力端子M−が抵抗R−を介してプルダウンされ、スイッチング素子Q3のショート故障診断を行なうことができる。
【0030】
次に、入力端子MS1,MS2,PWMが各々L,L,Lレベルに移行すると、信号SD+,SU+,SD−,SU−のうち信号SD−のみがHレベルのままである。
このとき、モータ入力端子M−が抵抗R−を介してプルダウンされたままであり、スイッチング素子Q3のショート故障診断を行なうことができる。
【0031】
次に、入力端子MS1,MS2,PWMが各々L,L,Hレベルに移行すると、信号SD+,SU+,SD−,SU−のうち信号SU−のみがHレベルとなる。
これにより、モータ入力端子M−が抵抗R−を介してプルアップされ、スイッチング素子Q4のショート故障診断を行なうことができる。
【0032】
次に、入力端子MS1,MS2,PWMが各々L,L,Lレベルに移行すると、信号SD+,SU+,SD−,SU−のうち信号SU−のみがHレベルのままである。
このとき、モータ入力端子M−が抵抗R−を介してプルアップされたままであり、スイッチング素子Q4のショート故障診断を行なうことができる。
【0033】
次に、入力端子MS1,MS2,PWMが各々L,L,Hレベルに移行すると、信号SD+,SU+,SD−,SU−のうち信号SD+のみがHレベルとなる。
これにより、モータ入力端子M+が抵抗R+を介してプルダウンされ、スイッチング素子Q1のショート故障診断を行なうことができる。
【0034】
次に、入力端子MS1,MS2,PWMが各々L,L,Lレベルに移行すると、信号SD+,SU+,SD−,SU−のうち信号SD+のみがHレベルのままであり、初期状態に戻る。
このとき、モータ入力端子M+が抵抗R+を介してプルダウンされたままであり、スイッチング素子Q1のショート故障診断を行なうことができる。
【0035】
このような入出力を行なう制御回路2は、例えば、入力端子MS1,MS2,PWMが各々L,L,LレベルからL,L,Hレベルに切り替った回数を2ビットカウンタでカウントし、その回数に基づいて信号SD+,SU+,SD−,SU−の出力を切り換えてもよい。
2ビットカウンタによる計数値が0の場合は、SD+のみをHレベルにする。
2ビットカウンタによる計数値が1の場合は、SU+のみをHレベルにする。
2ビットカウンタによる計数値が2の場合は、SD−のみをHレベルにする。
2ビットカウンタによる計数値が3の場合は、SU−のみをHレベルにする。
【0036】
図5は、スイッチング素子のオープン故障診断の手法を説明する説明図である。スイッチング素子Q1〜Q4は、オープン故障診断の対象のみオンとする。
【0037】
スイッチング素子Q1のオープン故障診断を行なう場合は、モータ入力端子M+を抵抗R+を介してプルダウンする。
そして、モニタ端子T+の電位を測定した場合に、モニタ端子T+の電位が12Vのときは故障ではないが、0Vのときはオープン故障である。
【0038】
スイッチング素子Q2のオープン故障診断を行なう場合は、モータ入力端子M+を抵抗R+を介してプルアップする。
そして、モニタ端子T+の電位を測定した場合に、モニタ端子T+の電位が0Vのときは故障ではないが、5Vのときはオープン故障である。
【0039】
スイッチング素子Q3のオープン故障診断を行なう場合は、モータ入力端子M−を抵抗R−を介してプルダウンする。
そして、モニタ端子T−の電位を測定した場合に、モニタ端子T−の電位が12Vのときは故障ではないが、0Vのときはオープン故障である。
【0040】
スイッチング素子Q4のオープン故障診断を行なう場合は、モータ入力端子M−を抵抗R−を介してプルアップする。
そして、モニタ端子T−の電位を測定した場合に、モニタ端子T−の電位が0Vのときは故障ではないが、5Vのときはオープン故障である。
【0041】
図6は、オープン故障診断時の制御回路2の入出力を説明する説明図である。図2中の「第3の入力条件」と、「第5の入力条件」と、「第8の入力条件」と、を使用している。
【0042】
先ず、入力端子MS1,MS2,PWMが各々H,L,Lレベルの状態では、信号SD+,SU+,SD−,SU−のうち信号SD+のみがHレベルである。また、信号SQ1〜SQ4のうち信号SQ1のみがHレベルである。
これにより、モータ入力端子M+が抵抗R+を介してプルダウンされ、スイッチング素子Q1のオープン故障診断を行なうことができる。
【0043】
次に、入力端子MS1,MS2,PWMが各々H,H,Hレベルに移行すると、信号SD+,SU+,SD−,SU−のうち信号SU−のみがHレベルとなる。また、信号SQ1〜SQ4のうち信号SQ4のみがHレベルとなる。
これにより、モータ入力端子M−が抵抗R−を介してプルアップされ、スイッチング素子Q4のオープン故障診断を行なうことができる。
【0044】
次に、入力端子MS1,MS2,PWMが各々L,H,Lレベルに移行すると、信号SD+,SU+,SD−,SU−のうち信号SD−のみがHレベルとなる。また、信号SQ1〜SQ4のうち信号SQ3のみがHレベルとなる。
これにより、モータ入力端子M−が抵抗R−を介してプルダウンされ、スイッチング素子Q3のオープン故障診断を行なうことができる。
【0045】
次に、入力端子MS1,MS2,PWMが各々H,H,Hレベルに移行すると、信号SD+,SU+,SD−,SU−のうち信号SU+のみがHレベルとなる。また、信号SQ1〜SQ4のうち信号SQ2のみがHレベルとなる。
これにより、モータ入力端子M+が抵抗R+を介してプルアップされ、スイッチング素子Q2のオープン故障診断を行なうことができる。
【0046】
このような入出力を行なう制御回路2は、例えば、図7に示す回路を備えて構成される。
図7の回路では、入力端子MS1,MS2,PWMが各々H,L,LレベルからH,H,Hレベルに切り替ると、端子CHKQ4がHレベルになる。
この端子CHKQ4がHレベルの場合のみ、信号SD+,SU+,SD−,SU−のうちで信号SU−のみをHレベルとし、信号SQ1〜SQ4のうちで信号SQ4のみをHレベルとする。
図7の回路では、入力端子MS1,MS2,PWMが各々L,H,LレベルからH,H,Hレベルに切り替ると、端子CHKQ2がHレベルになる。
この端子CHKQ2がHレベルの場合のみ、信号SD+,SU+,SD−,SU−のうちで信号SU+のみをHレベルとし、信号SQ1〜SQ4のうちで信号SQ2のみをHレベルとする。
【0047】
なお、モータ入力端子に選択的に接続される総合モニタ端子TTを備え、故障診断の対象となる各スイッチング素子に対応して、当該スイッチング素子に接続されているモータ入力端子を選択するよう、故障診断回路1を構成してもよい。例えば、スイッチング素子Q1,Q2の故障診断時にはモータ入力端子M+に総合モニタ端子TTを接続し、スイッチング素子Q3,Q4の故障診断時にはモータ入力端子M−に総合モニタ端子TTを接続するような選択回路を備えて構成する。
【0048】
総合モニタ端子TTの電位を監視することで、モータ入力端子M+,M−の双方を監視する手間を省くことができる。
オープン故障(オンであるべきであるのにオフである故障)診断の際、プルダウン時に総合モニタ端子TTが電源電位12Vのときは故障ではないが、接地電位0Vのときはオープン故障である。
オープン故障(オンであるべきであるのにオフである故障)診断の際、プルアップ時に総合モニタ端子TTが接地電位0Vのときは故障ではないが、プルアップ電位5Vのときはオープン故障である。
ショート故障(オフであるべきであるのにオンである故障)診断の際、プルダウン時に総合モニタ端子TTが接地電位0Vのときは故障ではないが、電源電位12Vのときはショート故障である。
ショート故障(オフであるべきであるのにオンである故障)診断の際、プルアップ時に総合モニタ端子TTがプルアップ電位5Vのときは故障ではないが、接地電位0Vのときはショート故障である。
【0049】
ブリッジ回路に対して、抵抗R+,R−は、故障診断時のみ取り付ける構成としてもよい。
ブリッジ回路に対して、切換手段D+,D−,U+,U−は、故障診断時のみ取り付ける構成としてもよい。
これにより、モータ駆動回路の小型化と低コスト化と信頼性向上を図ることができる。
【0050】
なお、制御回路2はCPUとROMとRAMとを備えて、CPUによる演算で出力を行なう構成としてもよい。
これにより、故障診断用のプログラムを用いてブリッジ回路のスイッチング素子のオープン/ショート故障診断を行なうことができる。
【0051】
ブリッジ回路は、スイッチング素子Q1,Q3を低電位側とし、スイッチング素子Q2,Q4を高電位側とし、当該高電位側のスイッチング素子の故障診断ではプルダウンする構成とし、当該低電位側のスイッチング素子の故障診断ではプルアップする構成としてもよい。
【0052】
ブリッジ回路のスイッチング素子をオンしてオープン故障診断を行なう際に、高電位側のスイッチング素子と低電位側のスイッチング素子とによるトーテムポールショート(電源電位12Vと接地電位0Vの短絡)を防止するため、スイッチング素子のオンへの切り替りを遅延させる故障診断用ディレー回路を設けてもよい。
同様に、切換手段SD+,SU+、又は切換手段SD−,SU−によるトーテムポールショート(プルアップ電位5Vと接地電位0Vの短絡)を防止するため、切換手段のオンへの切り替りを遅延させる故障診断用ディレー回路を設けてもよい。
【0053】
上記実施形態では、第1と第2のスイッチング素子を直列接続すると共に第3と第4のスイッチング素子を直列接続し、第1と第2のスイッチング素子間に一方のモータ入力端子を接続すると共に第3と第4のスイッチング素子間に他方のモータ入力端子を接続してモータ駆動用のブリッジ回路を形成し、このブリッジ回路を構成するスイッチング素子の故障診断を行なう故障診断回路において、Hレベル又はLレベルの電位を入力とする3個の入力端子を有する制御回路を備え、制御回路は、3個の入力端子により形成される8通りの入力条件のうち、第1の入力条件では、全スイッチング素子をオフにする制御信号を出力し、第2の入力条件では、全スイッチング素子をオフにする制御信号を出力し、第3の入力条件では、第1のスイッチング素子のみをオンにする制御信号を出力し、第4の入力条件では、第1と第4の両スイッチング素子のみをオンにする制御信号を出力し、第5の入力条件では、第3のスイッチング素子のみをオンにする制御信号を出力し、第6の入力条件では、第2と第3の両スイッチング素子のみをオンにする制御信号を出力し、第7の入力条件では、第2と第4の両スイッチング素子のみをオンにする制御信号を出力し、第8の入力条件では、第2と第4のスイッチング素子の何れか一方のみをオンにする制御信号を出力し、故障診断回路は、第1と第2の入力条件では、スイッチング素子のショート故障診断を行ない、第3と第5と第8の入力条件では、スイッチング素子のオープン故障診断を行なう構成である。
第1〜第3、第5、第8の入力条件では、ブリッジ回路を構成する4個のスイッチング素子のうち、オン状態のスイッチング素子は1個以下である。
従って、故障診断回路は、各スイッチング素子のオープン/ショート故障診断を、モータを回転させずに行なうことができる。
第4の入力条件により、第1と第4の両スイッチング素子のみをオンにして、モータを右(又は左)方向に回転させることができる。
第6の入力条件により、第2と第3の両スイッチング素子のみをオンにして、モータを左(又は右)方向に回転させることができる。
第7の入力条件により、モータ入力端子間を短絡してモータに制動をかけることができる。
【0054】
また、上記実施形態では、第1と第2の入力条件では、第1の入力条件から第2の入力条件に切り替わる回数に基づいて、第1〜第4のスイッチング素子のショート故障診断を各々行なう構成である。
切り替わる回数に基づいて4個以上の状態を作り出し、当該回数と各スイッチング素子と対応させることで、第1〜第4のスイッチング素子のショート故障診断を個別に行なうことができる。
【0055】
また、上記実施形態では、第3と第5と第8の入力条件のうち、第3の入力条件では、第1のスイッチング素子のオープン故障診断を行ない、第3の入力条件から第8の入力条件に切り替わると、この第8の入力条件では第4のスイッチング素子のみをオンにする制御信号が制御回路から出力され、故障診断回路は第4のスイッチング素子のオープン故障診断を行ない、第5の入力条件では、第3のスイッチング素子のオープン故障診断を行ない、第5の入力条件から第8の入力条件に切り替わると、この第8の入力条件では第2のスイッチング素子のみをオンにする制御信号が制御回路から出力され、故障診断回路は第2のスイッチング素子のオープン故障診断を行なう構成である。
第3,第5の入力条件から第8の入力条件に切り替わると、第8の入力条件では各々第4,第2のスイッチング素子のみをオンにする制御信号が制御回路から出力され、故障診断回路は各々第4,第2のスイッチング素子のオープン故障診断を行なう。
これにより、第3と第5の入力条件と、第3→第8の入力条件の切り替りと、第5→第8の入力条件の切り替りとに基づいて4個以上の状態を作り出し、当該状態と各スイッチング素子と対応させることで、第1〜第4のスイッチング素子のオープン故障診断を個別に行なうことができる。
【0056】
上記実施形態の故障診断回路によれば、各スイッチング素子のオープン/ショート故障診断を、モータを回転させずに行なうことができる。
また、全スイッチング素子がオフである2つの入力条件を用いて、第1〜第4のスイッチング素子のショート故障診断を個別に行なうことができる。
更に、3つの入力条件を用いて、第1〜第4のスイッチング素子のオープン故障診断を個別に行なうことができる。
【0057】
また、3個の入力端子によりブリッジ回路の全スイッチング素子のオープン/ショート故障診断を行なうことができる。
従って、ブリッジ回路のスイッチング素子数に対応した4個の入力端子を用いて故障診断を行なう場合に比べて、配線本数の削減と端子数の削減を図ることができ、故障診断回路の小型化と低コスト化を図ることができる。
【0058】
以上に説明したように、本発明の請求項1に係る故障診断回路では、第1と第2のスイッチング素子を直列接続すると共に第3と第4のスイッチング素子を直列接続し、第1の第2のスイッチング素子間に一方のモータ入力端子を接続すると共に第3と第4のスイッチング素子間に他方のモータ入力端子を接続してモータ駆動用のブリッジ回路を形成し、このブリッジ回路を構成するスイッチング素子の故障診断を行う故障診断回路において、
モータの両入力端子にプルアップ/ダウン端子及びモニタ端子をそれぞれ接続し、プルアップ/ダウン端子は、モータ入力端子に対し抵抗を介して故障診断用電圧を与えるプルアップ状態と、モータ入力端子に対し抵抗を介して接地電位を与えるプルダウン状態との2状態を選択的にとるものとし、
故障診断回路は、プルアップ/ダウン端子の2状態を切り替えると共にスイッチング素子の何れか1つの素子を開閉し、前記状態切替えと前記スイッチング素子の開閉との各組合せに対応したモニタ端子の電位変化を監視することで、前記開閉したスイッチング素子の故障診断を行う構成である。
これにより、各スイッチング素子のオープン故障、ショート故障のどちらの診断も行うことができる。また、この際にモータに通電する必要がない。
【0059】
また、本発明の請求項2に係る故障診断回路では、請求項1において、前記故障診断動作は、スイッチング素子の全てを開状態のままでモータの両入力端子のプルアップ/ダウン端子の2状態を切り替える故障診断動作を行う過程と、該過程の後に、モータの両入力端子のプルアップ/ダウン端子の2状態を切り替えると共にスイッチング素子の何れか1つを閉状態とする故障診断動作を行う過程と、を備える構成である。
先にショート故障の診断を行い、後にオープン故障の診断を行うことで、診断過程で不要なモータ通電が生じることを防ぐことができる。
【0060】
なお、以上の説明からも明らかであるが、上記実施形態の故障診断回路は、モータ駆動用ブリッジ回路を構成する各スイッチング素子の故障診断を行うことができると共に、モータの通常のPWM駆動及び制動を行うことができ、モータの通常の駆動、制動のための回路と故障診断のための回路とを別々に備える必要がない。
図2を参照して説明すると、第3の入力条件と第4の入力条件とを切り替えることで、信号SQ4をLレベルとHレベルとに切り替えて、モータの正転方向についてモータのPWM(パルス幅変調)制御を行うことができる。
この場合は、制御回路2のPWM端子についてLレベルとHレベルの比率を変化させることにより、信号SQ4のLレベルとHレベルの比率を変化させ、モータのPWM制御のデューティファクタを変化させることができ、モータの回転速度の調整を行うことができる。
【0061】
同様にして、第5の入力条件と第6の入力条件とを切り替えることで、信号SQ2をLレベルとHレベルとに切り替えて、モータの逆転方向についてモータのPWM(パルス幅変調)制御を行うことができる。
この場合は、制御回路2のPWM端子についてLレベルとHレベルの比率を変化させることにより、信号SQ2のLレベルとHレベルの比率を変化させ、モータのPWM制御のデューティファクタを変化させることができ、モータの回転速度の調整を行うことができる。
【0062】
同様にして、第7の入力条件と第8の入力条件とを切り替えることで、信号SQ2又は信号SQ4をLレベルとHレベルとに切り替えて、モータの制動を行うことができる。
この場合は、制御回路2のPWM端子についてLレベルとHレベルの比率を変化させることにより、信号SQ2又は信号SQ4のLレベルとHレベルの比率を変化させ、モータの両入力端子を短絡させる時間を調整してモータの回転に対するブレーキの調整を行うことができる。
【0063】
【発明の効果】
本発明に係る故障診断回路によれば、各スイッチング素子のオープン故障、ショート故障のどちらの診断も行うことができる。また、この際にモータに通電する必要がない。
また、先にショート故障の診断を行い、後にオープン故障の診断を行うことで、診断過程で不要なモータ通電が生じることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る故障診断回路の簡易回路図
【図2】3個の入力端子により形成される8通りの入力条件の分類例
【図3】スイッチング素子のショート故障診断の手法を説明する説明図
【図4】ショート故障診断時の制御回路の入出力を説明する説明図
【図5】スイッチング素子のオープン故障診断の手法を説明する説明図
【図6】オープン故障診断時の制御回路の入出力を説明する説明図
【図7】制御回路が備える回路のうちでオープン故障診断時に使用する回路の一例
【符号の説明】
1…故障診断回路、2…制御回路、3…モータ、D+,D−,U+,U−…切換手段、M+,M−…モータ入力端子、MS1…入力端子(第1の入力端子)、MS2…入力端子(第2の入力端子)、PWM…入力端子(第3の入力端子)、P+,P−…プルアップ/ダウン端子、Q1〜Q4…スイッチング素子(FET)、R+,R−…抵抗、SD+…切換手段D+の制御用の信号、SD−…切換手段D−の制御用の信号、SQ1〜SQ4…スイッチング素子Q1〜Q4の制御用の信号、SU+…切換手段U+の制御用の信号、SU−…切換手段U−の制御用の信号、T+,T−…モニタ端子。
Claims (2)
- 第1と第2のスイッチング素子を直列接続すると共に第3と第4のスイッチング素子を直列接続し、
第1の第2のスイッチング素子間に一方のモータ入力端子を接続すると共に第3と第4のスイッチング素子間に他方のモータ入力端子を接続してモータ駆動用のブリッジ回路を形成し、
このブリッジ回路を構成するスイッチング素子の故障診断を行う故障診断回路において、
モータの両入力端子にプルアップ/ダウン端子及びモニタ端子をそれぞれ接続し、
プルアップ/ダウン端子は、モータ入力端子に対し抵抗を介して故障診断用電圧を与えるプルアップ状態と、モータ入力端子に対し抵抗を介して接地電位を与えるプルダウン状態と、の2状態を選択的にとるものとし、
故障診断回路は、
プルアップ/ダウン端子の2状態を切り替えると共にスイッチング素子の何れか1つの素子を開閉し、
前記状態切替えと前記スイッチング素子の開閉との各組合せに対応したモニタ端子の電位変化を監視することで、前記開閉したスイッチング素子の故障診断を行うことを特徴とする故障診断回路。 - 前記故障診断動作は、
スイッチング素子の全てを開状態のままでモータの両入力端子のプルアップ/ダウン端子の2状態を切り替える故障診断動作を行う過程と、
該過程の後に、
モータの両入力端子のプルアップ/ダウン端子の2状態を切り替えると共にスイッチング素子の何れか1つを閉状態とする故障診断動作を行う過程と、を備えることを特徴とする請求項1記載の故障診断回路。
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