JPWO2017051517A1 - モータ制御装置 - Google Patents

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Abstract

本モータ制御装置は、モータの回転動作を制御する回転制御部と、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成部と、ＰＷＭ信号に応じた駆動パルス信号を出力する駆動回路と、駆動パルス信号に応じてスイッチ素子をオン／オフ制御してモータの駆動電圧を生成するインバータと、駆動回路への動作電源の供給を指示に応じて遮断する遮断回路と、遮断回路の遮断を制御することで遮断回路を診断するための診断パルス信号を生成する診断パルス生成部と、駆動回路の動作電源の供給の有無を検出する遮断診断部とを備える。そして、本モータ制御装置は、診断パルス生成部から遮断回路に対して、診断パルス信号に基づく遮断指示信号を与えることにより、遮断診断部が駆動回路の動作電源の有無を検出し、遮断回路の異常を診断する。

Description

本発明は、外部指令に基づきモータへの電力の通電を遮断する通電遮断回路を備えたモータ制御装置に関し、特に、この通電遮断回路を診断することで通電遮断回路異常を検出する診断機能をも備えたモータ制御装置に関する。
近年、モータを制御する方式では、マイクロプロセッサを用いたディジタル処理を利用したＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、パルス幅変調）制御が広く行われている。このようなモータ制御の一例として、例えば、ＰＷＭでのスイッチングタイミングの周期毎にモータの巻線に流れるモータ電流を検出し、検出したモータ電流が電流指令値と一致するようにＰＩ制御（比例＋積分制御）などを用いたモータ制御の技術がある。また、ＦＡサーボで使用される表面磁石構造の同期モータ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｍｏｔｏｒ）が出力するトルクはモータ電流と比例関係にあるので、モータ電流の値をＰＷＭ制御によって制御することで、モータから出力されるトルクを自在にコントロールすることができる。
一方、従来、非常時にモータを停止させる非常停止回路を含む構成とし、さらに、この非常停止回路の故障リスクをも低減する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
図８は、モータ制御装置におけるこのような従来の非常停止回路部９００の構成を示すブロック図である。この従来の非常停止回路部９００は、非常停止スイッチ９１１、９１２の少なくとも一方が開放操作されると、入力回路９２１、９２２いずれかを介して、ＣＰＵ９３１、９３２のいずれかから非常停止指令が出力される。この非常停止指令に応答して、出力回路９４１、９４２のいずれかにより、モータ９９への電力供給を開閉する開閉器ＳＷ９１、ＳＷ９２のいずれかが開放されて、モータ９９を動作させるシステムが非常停止する。このように、非常停止回路部９００は、非常停止指令を入力する入力回路を２つにして非常停止回路の構成を２重化している。そして、この２重化によって、いずれか１系統の非常停止回路が故障した場合でも、他の系統によりモータ９９を停止できるような構成としている。
さらに、この非常停止回路部９００では、入力回路９２１、９２２のそれぞれに、この入力機能をオフするための開閉手段が設けられている。この開閉手段はそれぞれ、ＣＰＵ９３１、９３２からのオフ信号Ｏｆｆ１、Ｏｆｆ２により制御される。よって、２重化された非常停止回路に対して、開閉手段を一方ずつ開閉すれば、個々の非常停止回路を一方ずつ検査することができる。これにより、非常停止のための入力回路９２１、９２２の検査を随時行なうことが可能となる。すなわち、この従来の非常停止回路部９００では、非常停止回路に検査機能を設けることで、非常停止回路の故障リスクを低減し、さらに、システムを停止させることなく、非常停止信号の入力回路９２１、９２２の検査をも可能としている。
しかしながら、従来の非常停止回路の構成では、システムを停止させることなく、非常停止信号の入力回路を検査できるものの、検査する入力回路については、その検査時にはその入力機能を停止させて非常停止回路の動作確認を行う必要がある。このため、この従来の構成では、検査している入力回路からは非常停止させることができず、検査時には２重化の効果がなくなるという課題があった。例えば、図８において、ＣＰＵ９３１がオフ信号Ｏｆｆ１により入力回路９２１の入力機能をオフにして検査しているときには、非常停止スイッチ９１１を作動させてもモータ９９を非常停止させることができない。さらに、この従来のシステムは、入力回路のみの故障検出を行うシステムであり、例えば図８の出力回路９４１、９４２の検査はできない。
特開２００６−２６８１３０号公報
本モータ制御装置は、モータを駆動制御するとともに、外部からの非常停止指令によりモータへの通電を停止させる通電遮断機能を有したモータ制御装置である。本モータ制御装置は、モータの回転動作を制御するための回転制御信号を生成する回転制御部と、回転制御信号に応じたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成部と、ＰＷＭ信号に応じてスイッチ素子をオン／オフ制御する駆動パルス信号を出力する駆動回路と、スイッチ素子を有し、駆動パルス信号に応じてスイッチ素子がオン／オフされるＰＷＭ制御によりモータへ印加する電圧を生成するインバータと、駆動回路の動作電源の供給を指示に応じて遮断する遮断回路と、遮断回路の遮断を制御することで遮断回路を診断するための診断パルス信号を生成する診断パルス生成部と、駆動回路の動作電源の有無を検出する遮断診断部とを備える。そして、本モータ制御装置は、診断パルス生成部から遮断回路に対して、診断パルス信号に基づく遮断指示信号を与えることにより、遮断診断部が駆動回路の動作電源の有無を検出することで遮断回路の異常を診断する。
このようなモータ制御装置によれば、モータを駆動している状態においてもモータへの通電を停止させる遮断回路の異常を診断することができる。しかも、診断中であっても、非常停止機能の２重化や多重化の効果も確保できる。
図１は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 図２は、通電遮断部の詳細な構成、および遮断診断部と診断パルス生成部との構成を含むブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態１における遮断部の診断方法を説明するための動作波形図である。 図４は、本発明の実施の形態１におけるその他のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 図５は、本発明の実施の形態２におけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 図６は、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 図７は、本発明の実施の形態４におけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 図８は、従来例のモータ制御装置における遮断回路のブロック構成図である。
以下、本発明の実施の形態におけるモータ制御装置について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置１０の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、本実施の形態のモータ制御装置１０には、モータ４０が接続されている。モータ４０は、モータ制御装置１０により３相の正弦波を印加することで回転する誘導電動機や３相ブラシレスモータであり、最近では効率や制御性の点から、ロータに磁石を配置した３相のブラシレスモータが広く利用されている。本実施の形態では、図１に示すように、モータ制御装置１０が、ブラシレスモータであるモータ４０の回転を制御する構成例を挙げて説明する。
モータ４０は、永久磁石を保持したロータと鉄心に巻線４１を巻回して構成されるステータとを備えており、巻線４１を通電駆動することでロータが回転する。本実施の形態では、互いに１２０度位相が異なるＵ相、Ｖ相、Ｗ相とする３相でモータ４０を駆動するブラシレスモータの一例を挙げて説明する。このような３相駆動を行うため、モータ４０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれの巻線４１を有している。
また、モータ制御装置１０は、これら巻線４１に対して所定の波形の駆動電圧Ｖｄを相ごとに印加することで、これら巻線４１を通電駆動する。これによって、ロータが、モータ制御装置１０からの通電駆動による回転制御に従って回転する。また、このような回転制御を行うため、モータ制御装置１０には、例えば外部のコントローラなどから回転指令信号Ｒｃが供給される。回転指令信号Ｒｃは、例えば、回転速度やトルクなどを指令する信号である。モータ制御装置１０は、この指令による回転速度やトルクで回転するような所定の波形の駆動電圧Ｖｄを生成し、これによってモータ４０が所望の回転動作をするように制御している。
さらに、モータ制御装置１０には、制御回路などの小電力回路を動作させるための動作電源としての制御用電源（図示せず）から正側の制御用電圧Ｖｃｃと、巻線４１への通電駆動を主目的として比較的電力容量の大きな電源である駆動用電源（図示せず）から正側の駆動用電圧Ｖｄｄとが、負側のグランドＧＮＤとともに供給されている。図１では、制御用電圧Ｖｃｃが制御用電源端子１１ｃに供給され、駆動用電圧Ｖｄｄが駆動用電源端子１１ｄに供給され、グランドＧＮＤがグランド端子１１ｇに接続された構成例を示している。なお、図１では、煩雑さを避けるため、モータ制御装置１０内において、制御用電圧Ｖｃｃおよび駆動用電圧Ｖｄｄを主要部のみへ供給するような接続を示しているが、当然のことながら、適宜、必要な回路に電源供給されている。
そして、本実施の形態ではさらに、非常時にモータ４０への電力の通電を遮断するため、モータ制御装置１０には、外部からの非常停止の指令である非常停止信号が２系統分、停止信号入力端子に供給されている。図１では、一方の非常停止信号ＳｔＰが停止信号入力端子１６ｐに供給され、他方の非常停止信号ＳｔＮが停止信号入力端子１６ｎに供給される構成例を示している。
次に、モータ制御装置１０の構成について説明する。モータ制御装置１０は、モータ４０のロータが回転指令信号Ｒｃに応じた回転動作を行うように制御するため、回転制御部２１、ＰＷＭ生成部２２、Ｐ側駆動回路２３ｐ、Ｎ側駆動回路２３ｎ、およびインバータ２４を備えている。また、本実施の形態では、非常時にモータ４０への電力の供給を遮断してモータ４０を緊急停止させるために、モータ制御装置１０は、２系統の通電遮断回路で構成したそれぞれの通電遮断部３０ｐ、３０ｎを備えている。そして、本実施の形態では、通電遮断部３０ｐ、３０ｎを診断することで通電遮断回路の異常を検出する診断機能として、モータ制御装置１０が遮断診断部３１、および診断パルス生成部３３をさらに備えている。
このように構成されたモータ制御装置１０において、まず、回転指令信号Ｒｃが供給される回転制御部２１は、この回転指令信号Ｒｃに基づきモータ４０の回転動作を制御するため、例えばトルク量など巻線４１への駆動量を示すような信号である回転制御信号Ｄｄを生成する。回転制御部２１は、このような回転制御信号ＤｄをＰＷＭ生成部２２に供給する。
次に、ＰＷＭ（パルス幅変調）生成部２２は、この回転制御信号Ｄｄに応じてパルス幅変調された信号であるＰＷＭ信号Ｐｄを、各相それぞれに生成する。すなわち、より具体的には、ＰＷＭ生成部２２は、巻線４１を駆動するための駆動波形を相ごとに生成し、生成した駆動波形をそれぞれパルス幅変調し、ＰＷＭ信号Ｐｄとして出力する。例えば、巻線４１を正弦波駆動する場合には駆動波形は正弦波波形であり、駆動波形の振幅は、回転制御信号Ｄｄに応じて決定される。ＰＷＭ生成部２２は、相ごとに生成した駆動波形を変調信号として、それぞれにパルス幅変調を行い、駆動波形でパルス幅変調したパルス列のＰＷＭ信号Ｐｄを、Ｐ側駆動回路２３ｐおよびＮ側駆動回路２３ｎに供給する。
次に、Ｐ側駆動回路２３ｐおよびＮ側駆動回路２３ｎは、３相のインバータ２４の６つのパワー動作のスイッチ素子をオン／オフ制御する回路である。Ｐ側駆動回路２３ｐは、ＰＷＭ生成部２２からのＰＷＭ信号Ｐｄを、Ｐ側（正極側）のスイッチ素子をスイッチング駆動するための駆動パルス信号Ｄｐｐに変換する。そして、Ｐ側駆動回路２３ｐは、駆動パルス信号Ｄｐｐを、それぞれ対応したスイッチ素子に伝達する。また、Ｎ側駆動回路２３ｎは、ＰＷＭ生成部２２からのＰＷＭ信号Ｐｄを、Ｎ側（負極側）のスイッチ素子をスイッチング駆動するための駆動パルス信号Ｄｐｎに変換する。そして、Ｎ側駆動回路２３ｎは、駆動パルス信号Ｄｐｎを、それぞれ対応したスイッチ素子に伝達する。
また、Ｐ側駆動回路２３ｐおよびＮ側駆動回路２３ｎには、インバータ２４などの高電圧の１次側の回路に電源供給する駆動用電圧Ｖｄｄと、制御信号や外部との接続素子などの低電圧の２次側の回路に電源供給する制御用電圧Ｖｃｃとが供給される。そして、Ｐ側駆動回路２３ｐおよびＮ側駆動回路２３ｎは、駆動用電圧Ｖｄｄ側と制御用電圧Ｖｃｃ側とを絶縁する機能も有しており、オプトカプラなどの絶縁素子が用いられる。
ここで、特に、Ｐ側駆動回路２３ｐで使用する制御用電圧Ｖｃｃは、通電遮断部３０ｐを介して供給される。図１では、通電遮断部３０ｐを介した制御用電圧Ｖｃｃｓとして、制御用電圧ＶｃｃがＰ側駆動回路２３ｐに供給される例を示している。さらに、通電遮断部３０ｐは、２系統の遮断回路Ａ、Ｂを有しており、少なくともどちらかの遮断回路から制御用電圧Ｖｃｃが供給されればＰ側駆動回路２３ｐは動作する。そして、２系統の遮断回路Ａ、Ｂそれぞれが制御用電圧Ｖｃｃを遮断することによって、Ｐ側駆動回路２３ｐは停止する。このように、通電遮断部３０ｐによる遮断機能は、全ての遮断回路が遮断したときのみに制御用電圧Ｖｃｃの供給が遮断されるような論理和の構成となっている。すなわち、全遮断回路のうち少なくとも１つの遮断回路が遮断されていないときは、制御用電圧Ｖｃｃが制御用電圧ＶｃｃｓとしてＰ側駆動回路２３ｐに供給される構成である。この構成については、以下でさらに詳細に説明する。また、Ｎ側の回路である通電遮断部３０ｎも同様な構成であり、Ｎ側駆動回路２３ｎへは、２系統の遮断回路Ａ、Ｂを有した通電遮断部３０ｎを介して、制御用電圧Ｖｃｃが制御用電圧Ｖｃｃｓとして供給される。
次に、インバータ２４は、駆動パルス信号Ｄｐｐ、Ｄｐｎに基づいて、相ごとに巻線４１への通電を行い、巻線４１を通電駆動する。インバータ２４は、駆動用電源の正極側、すなわち駆動用電圧Ｖｄｄに接続されたスイッチ素子２４ｐと、負極側、すなわちグランドＧＮＤに接続されたスイッチ素子２４ｎとを、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれに備えている。そして、それぞれの相において、駆動パルス信号Ｄｐｐによりスイッチ素子２４ｐ、駆動パルス信号Ｄｐｎによりスイッチ素子２４ｎがオン／オフ制御される。すると、駆動用電源端子１１ｄからオンのスイッチ素子を介し、さらに駆動出力から巻線４１に対して駆動電圧Ｖｄが供給される。この駆動電圧Ｖｄの供給によって、巻線４１に駆動電流が流れる。ここで、駆動パルス信号Ｄｐｐ、Ｄｐｎを生成するＰＷＭ信号Ｐｄは、駆動波形をパルス幅変調した信号であるため、インバータ２４によって、駆動波形に応じた駆動電流でそれぞれの巻線４１が通電される。
以上、モータ制御装置１０が、回転制御部２１、ＰＷＭ生成部２２、Ｐ側駆動回路２３ｐ、Ｎ側駆動回路２３ｎ、およびインバータ２４を備えた構成により、インバータ２４が駆動電圧Ｖｄにより巻線４１を通電駆動し、これによって、モータ４０のロータが回転指令信号Ｒｃに応じた回転動作を行う。
次に、図１のように構成されたモータ制御装置１０において、非常時にモータ４０への通電を遮断するための通電遮断部３０ｐ、３０ｎの構成について説明する。
まず、上述したように、本実施の形態では、非常停止機能の信頼性を上げるために、信号および回路を複数用いた冗長回路で構成している。すなわち、図１では、正極側の通電遮断部３０ｐと負極側の通電遮断部３０ｎとの２系統とした例であり、さらに３系統以上の複数の構成としてもよい。そして、詳細については以下で説明するが、本実施の形態では、複数で構成した通電遮断部への非常停止信号は、モータ４０を停止させる場合には各入力回路へ同時に非常停止信号を与えるような構成としている。すなわち、図１の非常停止信号ＳｔＰ、ＳｔＮが同時に供給され、通電遮断部３０ｐ、３０ｎのそれぞれも同時に動作するような構成としている。このため、通電遮断部３０ｐ、３０ｎの２系統のうちのいずれか一方の系統が故障であったとしても、他方の系統で非常停止させることができ、これによって非常停止機能の信頼性を高めている。また、通電遮断部３０ｐは、具体的には、外部からの非常停止信号ＳｔＰによって非常停止が指示されると、Ｐ側駆動回路２３ｐへの制御用電圧Ｖｃｃの供給を切断するように動作する。これによって、インバータ２４への駆動パルス信号Ｄｐｐの供給も切断され、巻線４１に対する駆動電圧Ｖｄの供給も切断されて、モータ４０の回転が停止する。さらに、通電遮断部３０ｎも、同様に、外部からの非常停止信号ＳｔＮによって非常停止が指示されると、Ｎ側駆動回路２３ｎへの制御用電圧Ｖｃｃの供給を切断するように動作して、モータ４０の回転が停止する。このような２重の構成により、外部から、非常停止信号ＳｔＰと非常停止信号ＳｔＮとの少なくとも一方の信号で非常停止が指示されると、モータ４０の回転が停止する。さらに、本実施の形態では、非常停止信号ＳｔＰと非常停止信号ＳｔＮとが同時に供給されるよう構成しており、これにより、上述のように非常停止機能の信頼性を高めている。
次に、このような動作を行うため、通電遮断部３０ｐは、入力回路２６ｐと、合成部２７ｐと、遮断部２８ｐとを備え、通電遮断部３０ｎは、入力回路２６ｎと、合成部２７ｎと、遮断部２８ｎとを備えている。
入力回路２６ｐは、外部からの一方の非常停止の指示を示す非常停止信号ＳｔＰを入力する回路であり、入力回路２６ｎは、外部からの他方の非常停止の指示を示す非常停止信号ＳｔＮを入力する回路である。入力回路２６ｐは、外部からの非常停止信号ＳｔＰを、内部での非常停止の指示を示す非常停止信号ＳｔＰｐに変換して出力する。また、入力回路２６ｎは、外部からの非常停止信号ＳｔＮを、内部での非常停止の指示を示す非常停止信号ＳｔＮｎに変換して出力する。
また、合成部２７ｐおよび合成部２７ｎは、それぞれに合成回路Ａ、Ｂを備えている。これら合成部２７ｐの合成回路Ａ、Ｂ、および合成部２７ｎの合成回路Ａ、Ｂは、それぞれ、入力回路２６ｐおよび入力回路２６ｎからの非常停止信号ＳｔＰｐ、ＳｔＮｎと診断パルス生成部３３からの診断パルス信号Ｄｉａｇとを合成して、遮断部２８ｐおよび遮断部２８ｎへそれぞれ停止信号ＳｓｗＰ、ＳｓｗＮとして出力する。
また、遮断部２８ｐおよび遮断部２８ｎは、それぞれに遮断回路Ａ、Ｂを備えている。これら遮断部２８ｐの遮断回路Ａ、Ｂ、および遮断部２８ｎの遮断回路Ａ、Ｂは、それぞれに対応した合成回路Ａ、Ｂが出力する遮断指示信号としての停止信号ＳｓｗＰ、ＳｓｗＮに応じて、制御用電圧Ｖｃｃの供給を遮断するように動作する。すなわち、遮断部２８ｐおよび遮断部２８ｎは、並列に接続された遮断回路Ａと遮断回路Ｂとを備えており、それぞれに制御用電圧Ｖｃｃが接続されている。このため、遮断部２８ｐでは、停止信号ＳｓｗＰによって、遮断回路Ａと遮断回路Ｂとのそれぞれを遮断状態とすることにより制御用電圧Ｖｃｃの出力が停止し、遮断部２８ｎでは、停止信号ＳｓｗＮによって、遮断回路Ａと遮断回路Ｂとのそれぞれを遮断状態とすることにより制御用電圧Ｖｃｃの出力が停止する。このような遮断部２８ｐおよび遮断部２８ｎを介した制御用電圧ＶｃｃｓがＰ側駆動回路２３ｐおよびＮ側駆動回路２３ｎに供給される。
ここで、合成回路Ａ、Ｂは、入力の非常停止信号ＳｔＰｐ、ＳｔＮｎ、および診断パルス信号Ｄｉａｇの論理によって回路構成が決まる。例えば、非常停止信号ＳｔＰｐ、ＳｔＮｎのレベルが”Ｈ”で非常停止の指示を示し、かつ、診断パルス信号Ｄｉａｇのレベルが”Ｈ”で診断を示す場合は、合成回路Ａ、Ｂを論理和として、遮断回路Ａ、Ｂをレベル”Ｈ”で遮断させるように構成している。また、他の例として、非常停止信号ＳｔＰｐ、ＳｔＮｎのレベルが”Ｌ”で非常停止の指示を示し、かつ、診断パルス信号Ｄｉａｇのレベルが”Ｌ”で診断を示す場合は、論理積として、遮断回路Ａ、Ｂをレベル”Ｌ”で遮断するように構成してもよい。なお、非常停止信号ＳｔＰｐ、ＳｔＮｎのレベルが”Ｈ”（”Ｈ”を真理値でいう”１”とする）で、診断パルス信号Ｄｉａｇのレベルも”Ｈ”で、遮断回路Ａ、Ｂの停止を示す場合には、上述のように、合成回路Ａ、Ｂを論理和で構成する。このように構成すれば、診断パルス信号Ｄｉａｇのレベルに関わらず、非常停止信号ＳｔＰｐ、ＳｔＮｎによって、遮断回路Ａ、Ｂを遮断させることができる。
以上、モータ制御装置１０が通電遮断部３０ｐおよび通電遮断部３０ｎを備えた構成により、少なくとも一方の非常停止の指示によって、駆動回路への制御用電圧Ｖｃｃの供給を遮断し、非常時において即座にモータ４０を停止させることができる。
次に、図１のように構成されたモータ制御装置１０において、通電遮断部３０ｐ、３０ｎの遮断部２８ｐ、２８ｎを診断するための遮断診断部３１および診断パルス生成部３３の構成について説明する。
診断パルス生成部３３は、遮断回路Ａ、Ｂが正しく動作することを確認するために、以下で説明するように定期的に診断パルス信号Ｄｉａｇを生成して、合成回路Ａ、Ｂへそれぞれ個別に出力する。診断パルス信号Ｄｉａｇは、遮断回路Ａ、Ｂの遮断を制御することで遮断回路Ａ、Ｂを診断するための信号であり、診断パルス生成部３３は、合成部２７ｐと合成部２７ｎとに対して、合成回路Ａと合成回路Ｂとでパルス出力のタイミングが異なる合計４つの診断パルス信号Ｄｉａｇを出力している。診断パルス信号Ｄｉａｇでの診断用のパルスを生成する周期は、遮断回路Ａ、ＢのＭＴＦＢ（平均故障時間）内に診断を実施すればよいが、より信頼性を高めるために１分間隔などで診断してもよい。
遮断診断部３１は、Ｐ側駆動回路２３ｐおよびＮ側駆動回路２３ｎの動作電源の供給の有無を検出するために設けている。すなわち、遮断診断部３１は、遮断回路Ａ、Ｂの出力側の制御用電圧Ｖｃｃｓの供給の有無を検出し、その結果を診断パルス生成部３３に出力する。すなわち、遮断診断部３１には、遮断部２８ｐと遮断部２８ｎとから、遮断回路Ａ、Ｂでの制御用電圧Ｖｃｃｓの供給の有無を示す合計４つの遮断情報信号Ｄｅｔが供給されている。そして、遮断診断部３１は、遮断情報信号Ｄｅｔに基づき、制御用電圧Ｖｃｃｓの供給の情報を示す診断情報信号Ｄｅｔｔを生成し、診断パルス生成部３３に出力する。遮断回路Ａ、Ｂの異常を診断するための診断パルス生成部３３では、遮断診断部３１からの診断情報信号Ｄｅｔｔにより遮断回路Ａ、Ｂの異常を判定する。そして、診断パルス生成部３３は、この異常判定の結果を示す異常判定信号Ａｂｎを出力する。また、遮断診断部３１が直接に、遮断情報信号Ｄｅｔに基づいて遮断回路Ａ、Ｂの異常を検出する構成としてもよい。
次に、以上のように構成された通電遮断部３０ｐおよび通電遮断部３０ｎの詳細な構成について説明する。
図２は、通電遮断部３０ｐおよび通電遮断部３０ｎの詳細な構成、および遮断診断部３１と診断パルス生成部３３との構成を含むブロック図である。図２では通電遮断部３０ｐおよび通電遮断部３０ｎの一方のみを示しており、図２おいて、通電遮断部３０が通電遮断部３０ｐ、３０ｎのいずれか、駆動回路２３がＰ側駆動回路２３ｐ、Ｎ側駆動回路２３ｎのいずれか、入力回路２６が入力回路２６ｐ、２６ｎのいずれか、合成部２７が合成部２７ｐ、２７ｎのいずれか、遮断部２８が遮断部２８ｐ、２８ｎのいずれかに対応し、さらに、非常停止信号Ｓｔｔは、非常停止信号ＳｔＰｐおよび非常停止信号ＳｔＮｎのいずれかに対応している。また、図２では、外部からの非常停止信号Ｓｔ、および入力回路２６が出力する非常停止信号Ｓｔｔのレベルが”Ｈ”のときに非常停止を示すとともに、診断パルス信号Ｄｉａｇのレベルが”Ｈ”のときに遮断部２８の診断を示す構成例を挙げている。
まず、このような信号に対応するため、図２に示すように、合成部２７の合成回路Ａ、Ｂのそれぞれを、論理和を論理演算するＯＲ回路で構成している。また、合成回路Ａ、ＢのそれぞれのＯＲ回路の一方の入力には、入力回路２６からの非常停止信号Ｓｔｔが供給され、他方の入力には、診断パルス生成部３３から診断パルス信号Ｄｉａｇが合成回路Ａ、Ｂ別に供給されている。
次に、遮断部２８を構成する遮断回路Ａ、Ｂのそれぞれは、スイッチＳＷと、ダイオードＤと、抵抗Ｒとで構成されている。スイッチＳＷの一方の端子は制御用電圧Ｖｃｃに接続され、他方の端子はダイオードＤのアノード端子に接続される。また、スイッチＳＷの切替端子に、合成回路Ａ、Ｂからの停止信号Ｓｓｗが供給されている。図２では、ＯＲ回路である合成回路Ａ、Ｂの入力が”Ｈ”のときに非常停止を示すことに対応させて、停止信号Ｓｓｗのレベルが”Ｈ”のときスイッチＳＷがオフ状態となる場合の例を示している。さらに、抵抗Ｒの一方がダイオードＤのアノード端子に接続され、他方がグランドに接続されている。そして、スイッチＳＷの他方の端子から制御用電圧Ｖｃｃの供給の有無の検出結果を示す遮断情報信号Ｄｅｔを出力している。
また、遮断部２８において、遮断回路Ａが有するダイオードＤのカソード端子と、遮断回路Ｂが有するダイオードＤのカソード端子とが接続される。この両カソード端子の接続部は、遮断部２８を介した制御用電圧Ｖｃｃｓとして駆動回路２３に供給される。
このように構成された通電遮断部３０において、まず、上述のように、合成部２７の合成回路Ａ、ＢのそれぞれをＯＲ回路で構成している。このため、非常停止信号Ｓｔｔと診断パルス信号Ｄｉａｇとのレベルがいずれも”Ｌ”のとき、すなわち、通常状態の場合には、合成回路Ａ、Ｂのそれぞれからは、レベルが”Ｌ”の停止信号Ｓｓｗが出力される。よって、この場合には、遮断回路Ａ、ＢのそれぞれのスイッチＳＷはオン状態であり、駆動回路２３には遮断部２８を介した制御用電圧Ｖｃｃｓが供給される。
このような通常状態に対して、外部から非常停止信号Ｓｔのレベルが”Ｈ”となる非常停止が指示された場合、非常停止信号Ｓｔｔを合成回路Ａ、Ｂそれぞれの入力に供給しているため、合成回路Ａ、Ｂのそれぞれからは、レベルが”Ｈ”の停止信号Ｓｓｗが出力される。よって、このように非常停止が指示された場合には、遮断回路Ａ、ＢのそれぞれのスイッチＳＷはオフ状態となって、制御用電圧Ｖｃｃの供給が遮断される。そして、この状態になると、駆動回路２３には制御用電圧Ｖｃｃｓが供給されず、上述のように、モータ４０が停止することになる。
さらに、診断パルス生成部３３からの診断パルス信号Ｄｉａｇの一方のレベルのみが”Ｈ”の場合、一方のスイッチＳＷのみがオフ状態となる。このとき、他方のスイッチＳＷはオン状態であり、駆動回路２３には他方のスイッチＳＷを介して制御用電圧Ｖｃｃｓが供給されるため、通常状態と同様にモータ４０は動作する。しかも、本実施の形態では、合成回路Ａ、ＢのそれぞれにダイオードＤを設けた構成としているため、スイッチＳＷとダイオードＤのアノード端子との接続箇所である遮断情報信号Ｄｅｔは、スイッチＳＷの状態に応じたレベルとなる。例えば、合成回路ＢのスイッチＳＷがオン状態で、合成回路ＡのスイッチＳＷをオフ状態にした場合には、次のようになる。すなわち、合成回路Ｂの遮断情報信号Ｄｅｔについては、オン状態のスイッチＳＷを介して制御用電圧Ｖｃｃに電気的に接続されるため、レベルが”Ｈ”となる。また、合成回路Ａの遮断情報信号Ｄｅｔについては、スイッチＳＷがオフ状態であるため、抵抗Ｒを介してグランドＧＮＤが電気的に接続されることになり、レベルが”Ｌ”となる。特に、本実施の形態では、ダイオードＤを設けているため、合成回路Ｂの遮断情報信号Ｄｅｔ（レベルが”Ｈ”）から合成回路Ａの遮断情報信号Ｄｅｔ（レベルが”Ｌ”）に向けては、ダイオードＤが逆方向バイアスとなる。このため、合成回路Ａ、Ｂ間の遮断情報信号Ｄｅｔどうしが干渉しあうことはなく、合成回路Ａ、ＢそれぞれのスイッチＳＷの他方の端子側のレベルを検出でき、この検出レベルに基づいてスイッチＳＷのオン／オフ状態も検出することができる。
本実施の形態は、このような通電遮断部３０を備えた構成であるため、モータ４０を動作させながら、一方のスイッチＳＷの遮断情報信号ＤｅｔのレベルによりスイッチＳＷの開閉状態を確認できる。さらに、スイッチＳＷの開閉状態を確認できるため、遮断部２８の遮断回路Ａ、Ｂが非常停止の指示に応じて正常に動作するかどうかの診断も行うことができる。
次に、図３を用いて遮断部２８の診断方法について説明する。図３は、遮断部２８の診断方法を説明するための動作波形図である。
診断パルス生成部３３は、定期的に診断パルス信号Ｄｉａｇを出力する。この診断パルス信号Ｄｉａｇは、図３での診断パルス信号ＤｉａｇＡと診断パルス信号ＤｉａｇＢとで示すように、合成回路Ａと合成回路Ｂとに対して同時に診断用のパルスを出力しないように構成する。例として、診断パルス生成部３３が合成回路Ａに診断パルス信号Ｄｉａｇを出力した場合、遮断診断部３１には、遮断回路Ａから出力する遮断情報信号Ｄｅｔが通知される。ここで、遮断情報信号Ｄｅｔは、遮断回路ＡのスイッチＳＷがオフ状態のときのスイッチＳＷの他方の端子のレベルを示している。すなわち、この場合、遮断情報信号Ｄｅｔのレベルが”Ｌ”であれば、この遮断回路Ａが正常に動作している。よって、遮断診断部３１は、図３の遮断診断部による状態の検出に示すように、遮断情報信号Ｄｅｔの電圧が０Ｖ、または駆動回路２３の動作可能電圧を下回ったことを検出することで、正常なレベルである”Ｌ”と判断する。そして、遮断診断部３１は、診断パルス生成部３３に、この判断による診断結果を診断情報信号Ｄｅｔｔとして出力する。診断パルス生成部３３は、この結果により遮断回路が正常に動作していることを確認し、次に合成回路Ｂに対して同様の動作を実施する。
また、この一連の動作において、例えば、診断パルス生成部３３が合成回路Ａに診断パルス信号Ｄｉａｇを出力し、遮断診断部３１が検出する遮断回路Ａから遮断情報信号Ｄｅｔの電圧が、図３に示すように、駆動回路２３の動作可能電圧内であるとする。このような場合、遮断診断部３１は、異常なレベルである”Ｈ”と判断し、診断パルス生成部３３に、異常を示す診断結果の診断情報信号Ｄｅｔｔを出力する。そして、診断パルス生成部３３は、遮断回路Ａの異常と判断し、例えば、異常判定信号Ａｂｎを合成部２７に出力しモータ４０への通電を停止させる。
また、診断パルス信号Ｄｉａｇの診断用のパルスを出力していない合成回路に対して、遮断回路が出力する遮断情報信号Ｄｅｔのレベルが”Ｌ”の場合にも、診断パルス生成部３３は、遮断回路の異常と判断してもよい。
診断パルス生成部３３が遮断回路の異常と判断した場合、駆動回路２３に出力するＰＷＭ信号を停止する。また、同様の場合に、各遮断回路が駆動回路への制御用電圧Ｖｃｃｓの供給を停止するように、各合成回路に対して停止信号を出力してもよい。
また、図１では、入力回路２６ｐから非常停止信号ＳｔＰｐを合成部２７ｐの合成回路Ａ、Ｂそれぞれに、また入力回路２６ｎから非常停止信号ＳｔＮｎを合成部２７ｎの合成回路Ａ、Ｂそれぞれに分岐している構成例を挙げて説明した。これに代えて、図４に示すように、正極側を入力回路２６ｐＡと入力回路２６ｐＢに分離し、負極側を入力回路２６ｎＡと入力回路２６ｎＢに分離するような構成としてもよい。すなわち、図４では、停止信号入力端子１６ｐＡに入力された非常停止信号ＳｔＰＡが、入力回路２６ｐＡに供給される。停止信号入力端子１６ｐＢに入力された非常停止信号ＳｔＰＢが、入力回路２６ｐＢに供給される。停止信号入力端子１６ｎＡに入力された非常停止信号ＳｔＮＡが、入力回路２６ｎＡに供給される。そして、停止信号入力端子１６ｎＢに入力された非常停止信号ＳｔＮＢが、入力回路２６ｎＢに供給される。
以上のような構成とすることにより、モータ４０を駆動している状態においてもモータ４０への通電を停止させる遮断回路の異常を診断することが可能となる。しかも、診断中であっても、通電遮断部３０ｐおよび通電遮断部３０ｎのどちらも作動可能であるため、非常停止機能の２重化の効果を確保できる。
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２におけるモータ制御装置５０の構成を示すブロック図である。図５を用いて本実施の形態について説明する。図４で示した実施の形態１の構成と異なるのは、診断パルス信号Ｄｉａｇによって遮断回路Ａ、Ｂを遮断させる構成であり、以下に説明する。
本実施の形態では、図５に示すように、外部からの非常停止信号ＳｔＰＡ、ＳｔＰＢ、ＳｔＮＡ、ＳｔＮＢを遮断するスイッチ５１、５２、５３、５４を備えており、診断パルス生成部３３からの診断パルス信号Ｄｉａｇによってオン／オフ制御されるように構成している。また、入力回路２６ｐＡ、２６ｐＢ、２６ｎＡ、２６ｎＢからの信号ＳｓｗＰ、ＳｓｗＮは、遮断部２８ｐ、２８ｎの遮断回路Ａ、Ｂにそれぞれ直接接続している。
診断パルス生成部３３の動作は実施の形態１と同様な動作であり、例えば、次のように動作する。まず、入力回路２６ｐＡに接続された非常停止信号ＳｔＰＡを遮断するように診断パルス信号Ｄｉａｇを出力して遮断回路Ａへの制御用電圧Ｖｃｃを遮断し、遮断診断部３１が遮断情報信号Ｄｅｔのレベルを検出することにより遮断回路Ａの異常の有無を判定する。次に、入力回路２６ｐＢに対して同様の診断を行う。また、入力回路２６ｎＡおよび入力回路２６ｎＢに対しても前述と同じ方法で診断し、異常を検出した場合には、モータ４０への通電を停止させる。
診断パルス生成部３３が遮断回路の異常と判断した場合、駆動回路２３に出力するＰＷＭ信号を停止する。また、同様の場合に各遮断回路が駆動回路への制御用電圧Ｖｃｃｓの供給を停止するように各合成回路に対して停止信号を出力してもよい。
以上のような構成とすることにより、モータ４０を駆動している状態においてもモータ４０への通電を停止させる遮断回路の異常を診断することに加え、入力回路を含めた遮断回路の診断を行うことが可能となる。
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置６０の構成を示すブロック図である。図６を用いて本実施の形態について説明する。図１で示した実施の形態１の構成と異なるのは、非常停止信号が入力された時および遮断診断器３１が異常と判定した場合にモータ４０を停止させるための構成であり、以下に説明する。
本実施の形態では、遮断診断部３１が遮断回路を異常と診断した場合、診断パルス生成部３３は、各合成回路に遮断信号を出力するとともに、ＰＷＭ生成部２２へ異常判定信号Ａｂｎを出力し、ＰＷＭ生成部２２は、異常判定信号Ａｂｎが示す異常判定に基づいて、ＰＷＭ信号Ｐｄの出力を停止しモータ４０への通電を停止させる。
以上のような構成とすることにより、モータ４０を駆動している状態においてもモータ４０への通電を停止させる遮断回路の異常を診断することに加え、異常時にはＰＷＭ信号Ｐｄの出力も停止させるため、より安全な遮断回路の診断装置を構成することが可能となる。
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４におけるモータ制御装置７０の構成を示すブロック図である。図７を用いて本実施の形態について説明する。図６で示した実施の形態３の構成と異なるのは非常停止信号が入力された場合にモータ４０を停止させるための構成であり、以下に説明する。
外部からの非常停止信号ＳｔＰ、ＳｔＮは、入力回路２６ｐおよび入力回路２６ｎから合成部２７ｐ、２７ｎに入力されるとともに、ＰＷＭ生成部２２にも入力されるように構成している。本実施の形態では、このような構成とすることにより、非常停止信号ＳｔＰ、ＳｔＮの入力時に、ＰＷＭ生成部２２はＰＷＭ信号Ｐｄの出力を停止しモータ４０への通電を停止させる。
以上のような構成とすることにより、モータ４０を駆動している状態においてもモータ４０への通電を停止させる遮断回路の異常を診断することに加え、入力回路２６ｐおよび入力回路２６ｎからＰＷＭ生成部２２が直ぐにＰＷＭ信号Ｐｄの出力も停止させるため、入力回路２６ｐおよび入力回路２６ｎ以降の回路の故障を考慮することなく、安全な遮断回路の診断装置を構成することが可能となる。
また、診断パルス生成部３３からの異常判定信号ＡｂｎをＰＷＭ生成部２２に出力し、診断異常時にはＰＷＭ生成部２２はＰＷＭ信号Ｐｄの出力を停止するような構成としてもよい。
モータの駆動を停止させることなく、非常停止指令によりモータへの通電を遮断する遮断回路の故障を検出するような診断ができるため、一旦電源を投入した後に停止させることなく連続運転をさせるモータ制御装置に有効である。
１０，５０，６０，７０ モータ制御装置
１１ｃ 制御用電源端子
１１ｄ 駆動用電源端子
１１ｇ グランド端子
１６，１６ｐ，１６ｐＡ，１６ｐＢ，１６ｎ，１６ｎＡ，１６ｎＢ 停止信号入力端子
２１ 回転制御部
２２ ＰＷＭ生成部
２３ 駆動回路
２３ｎ Ｎ側駆動回路
２３ｐ Ｐ側駆動回路
２４ インバータ
２４ｎ，２４ｐ スイッチ素子
２６，２６ｎ，２６ｐ，２６ｎＡ，２６ｎＢ，２６ｐＡ，２６ｐＢ，９２１，９２２ 入力回路
２７，２７ｎ，２７ｐ 合成部
２８，２８ｎ，２８ｐ 遮断部
３０，３０ｎ，３０ｐ 通電遮断部
３１ 遮断診断部
３３ 診断パルス生成部
４０，９９ モータ
４１ 巻線
５１，５２，５３，５４ スイッチ
９００ 非常停止回路部
９１１ 非常停止スイッチ
９４１ 出力回路
本発明は、外部指令に基づきモータへの電力の通電を遮断する通電遮断回路を備えたモータ制御装置に関し、特に、この通電遮断回路を診断することで通電遮断回路異常を検出する診断機能をも備えたモータ制御装置に関する。
近年、モータを制御する方式では、マイクロプロセッサを用いたディジタル処理を利用したＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、パルス幅変調）制御が広く行われている。このようなモータ制御の一例として、例えば、ＰＷＭでのスイッチングタイミングの周期毎にモータの巻線に流れるモータ電流を検出し、検出したモータ電流が電流指令値と一致するようにＰＩ制御（比例＋積分制御）などを用いたモータ制御の技術がある。また、ＦＡサーボで使用される表面磁石構造の同期モータ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｍｏｔｏｒ）が出力するトルクはモータ電流と比例関係にあるので、モータ電流の値をＰＷＭ制御によって制御することで、モータから出力されるトルクを自在にコントロールすることができる。
一方、従来、非常時にモータを停止させる非常停止回路を含む構成とし、さらに、この非常停止回路の故障リスクをも低減する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
図８は、モータ制御装置におけるこのような従来の非常停止回路部９００の構成を示すブロック図である。この従来の非常停止回路部９００は、非常停止スイッチ９１１、９１２の少なくとも一方が開放操作されると、入力回路９２１、９２２いずれかを介して、ＣＰＵ９３１、９３２のいずれかから非常停止指令が出力される。この非常停止指令に応答して、出力回路９４１、９４２のいずれかにより、モータ９９への電力供給を開閉する開閉器ＳＷ９１、ＳＷ９２のいずれかが開放されて、モータ９９を動作させるシステムが非常停止する。このように、非常停止回路部９００は、非常停止指令を入力する入力回路を２つにして非常停止回路の構成を２重化している。そして、この２重化によって、いずれか１系統の非常停止回路が故障した場合でも、他の系統によりモータ９９を停止できるような構成としている。
さらに、この非常停止回路部９００では、入力回路９２１、９２２のそれぞれに、この入力機能をオフするための開閉手段が設けられている。この開閉手段はそれぞれ、ＣＰＵ９３１、９３２からのオフ信号Ｏｆｆ１、Ｏｆｆ２により制御される。よって、２重化された非常停止回路に対して、開閉手段を一方ずつ開閉すれば、個々の非常停止回路を一方ずつ検査することができる。これにより、非常停止のための入力回路９２１、９２２の検査を随時行なうことが可能となる。すなわち、この従来の非常停止回路部９００では、非常停止回路に検査機能を設けることで、非常停止回路の故障リスクを低減し、さらに、システムを停止させることなく、非常停止信号の入力回路９２１、９２２の検査をも可能としている。
しかしながら、従来の非常停止回路の構成では、システムを停止させることなく、非常停止信号の入力回路を検査できるものの、検査する入力回路については、その検査時にはその入力機能を停止させて非常停止回路の動作確認を行う必要がある。このため、この従来の構成では、検査している入力回路からは非常停止させることができず、検査時には２重化の効果がなくなるという課題があった。例えば、図８において、ＣＰＵ９３１がオフ信号Ｏｆｆ１により入力回路９２１の入力機能をオフにして検査しているときには、非常停止スイッチ９１１を作動させてもモータ９９を非常停止させることができない。さらに、この従来のシステムは、入力回路のみの故障検出を行うシステムであり、例えば図８の出力回路９４１、９４２の検査はできない。
特開２００６−２６８１３０号公報
本モータ制御装置は、モータを駆動制御するとともに、外部からの非常停止指令によりモータへの通電を停止させる通電遮断機能を有したモータ制御装置である。本モータ制御装置は、モータの回転動作を制御するための回転制御信号を生成する回転制御部と、回転制御信号に応じたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成部と、ＰＷＭ信号に応じてスイッチ素子をオン／オフ制御する駆動パルス信号を出力する駆動回路と、スイッチ素子を有し、駆動パルス信号に応じてスイッチ素子がオン／オフされるＰＷＭ制御によりモータへ印加する電圧を生成するインバータと、駆動回路の動作電源の供給を指示に応じて遮断する遮断回路と、遮断回路の遮断を制御することで遮断回路を診断するための診断パルス信号を生成する診断パルス生成部と、駆動回路の動作電源の有無を検出する遮断診断部とを備える。そして、本モータ制御装置は、診断パルス生成部から遮断回路に対して、診断パルス信号に基づく遮断指示信号を与えることにより、遮断診断部が駆動回路の動作電源の有無を検出することで遮断回路の異常を診断する。
このようなモータ制御装置によれば、モータを駆動している状態においてもモータへの通電を停止させる遮断回路の異常を診断することができる。しかも、診断中であっても、非常停止機能の２重化や多重化の効果も確保できる。
図１は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 図２は、通電遮断部の詳細な構成、および遮断診断部と診断パルス生成部との構成を含むブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態１における遮断部の診断方法を説明するための動作波形図である。 図４は、本発明の実施の形態１におけるその他のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 図５は、本発明の実施の形態２におけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 図６は、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 図７は、本発明の実施の形態４におけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 図８は、従来例のモータ制御装置における遮断回路のブロック構成図である。
以下、本発明の実施の形態におけるモータ制御装置について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置１０の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、本実施の形態のモータ制御装置１０には、モータ４０が接続されている。モータ４０は、モータ制御装置１０により３相の正弦波を印加することで回転する誘導電動機や３相ブラシレスモータであり、最近では効率や制御性の点から、ロータに磁石を配置した３相のブラシレスモータが広く利用されている。本実施の形態では、図１に示すように、モータ制御装置１０が、ブラシレスモータであるモータ４０の回転を制御する構成例を挙げて説明する。
モータ４０は、永久磁石を保持したロータと鉄心に巻線４１を巻回して構成されるステータとを備えており、巻線４１を通電駆動することでロータが回転する。本実施の形態では、互いに１２０度位相が異なるＵ相、Ｖ相、Ｗ相とする３相でモータ４０を駆動するブラシレスモータの一例を挙げて説明する。このような３相駆動を行うため、モータ４０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれの巻線４１を有している。
また、モータ制御装置１０は、これら巻線４１に対して所定の波形の駆動電圧Ｖｄを相ごとに印加することで、これら巻線４１を通電駆動する。これによって、ロータが、モータ制御装置１０からの通電駆動による回転制御に従って回転する。また、このような回転制御を行うため、モータ制御装置１０には、例えば外部のコントローラなどから回転指令信号Ｒｃが供給される。回転指令信号Ｒｃは、例えば、回転速度やトルクなどを指令する信号である。モータ制御装置１０は、この指令による回転速度やトルクで回転するような所定の波形の駆動電圧Ｖｄを生成し、これによってモータ４０が所望の回転動作をするように制御している。
さらに、モータ制御装置１０には、制御回路などの小電力回路を動作させるための動作電源としての制御用電源（図示せず）から正側の制御用電圧Ｖｃｃと、巻線４１への通電駆動を主目的として比較的電力容量の大きな電源である駆動用電源（図示せず）から正側の駆動用電圧Ｖｄｄとが、負側のグランドＧＮＤとともに供給されている。図１では、制御用電圧Ｖｃｃが制御用電源端子１１ｃに供給され、駆動用電圧Ｖｄｄが駆動用電源端子１１ｄに供給され、グランドＧＮＤがグランド端子１１ｇに接続された構成例を示している。なお、図１では、煩雑さを避けるため、モータ制御装置１０内において、制御用電圧Ｖｃｃおよび駆動用電圧Ｖｄｄを主要部のみへ供給するような接続を示しているが、当然のことながら、適宜、必要な回路に電源供給されている。
そして、本実施の形態ではさらに、非常時にモータ４０への電力の通電を遮断するため、モータ制御装置１０には、外部からの非常停止の指令である非常停止信号が２系統分、停止信号入力端子に供給されている。図１では、一方の非常停止信号ＳｔＰが停止信号入力端子１６ｐに供給され、他方の非常停止信号ＳｔＮが停止信号入力端子１６ｎに供給される構成例を示している。
次に、モータ制御装置１０の構成について説明する。モータ制御装置１０は、モータ４０のロータが回転指令信号Ｒｃに応じた回転動作を行うように制御するため、回転制御部２１、ＰＷＭ生成部２２、Ｐ側駆動回路２３ｐ、Ｎ側駆動回路２３ｎ、およびインバータ２４を備えている。また、本実施の形態では、非常時にモータ４０への電力の供給を遮断してモータ４０を緊急停止させるために、モータ制御装置１０は、２系統の通電遮断回路で構成したそれぞれの通電遮断部３０ｐ、３０ｎを備えている。そして、本実施の形態では、通電遮断部３０ｐ、３０ｎを診断することで通電遮断回路の異常を検出する診断機能として、モータ制御装置１０が遮断診断部３１、および診断パルス生成部３３をさらに備えている。
このように構成されたモータ制御装置１０において、まず、回転指令信号Ｒｃが供給される回転制御部２１は、この回転指令信号Ｒｃに基づきモータ４０の回転動作を制御するため、例えばトルク量など巻線４１への駆動量を示すような信号である回転制御信号Ｄｄを生成する。回転制御部２１は、このような回転制御信号ＤｄをＰＷＭ生成部２２に供給する。
次に、ＰＷＭ（パルス幅変調）生成部２２は、この回転制御信号Ｄｄに応じてパルス幅変調された信号であるＰＷＭ信号Ｐｄを、各相それぞれに生成する。すなわち、より具体的には、ＰＷＭ生成部２２は、巻線４１を駆動するための駆動波形を相ごとに生成し、生成した駆動波形をそれぞれパルス幅変調し、ＰＷＭ信号Ｐｄとして出力する。例えば、巻線４１を正弦波駆動する場合には駆動波形は正弦波波形であり、駆動波形の振幅は、回転制御信号Ｄｄに応じて決定される。ＰＷＭ生成部２２は、相ごとに生成した駆動波形を変調信号として、それぞれにパルス幅変調を行い、駆動波形でパルス幅変調したパルス列のＰＷＭ信号Ｐｄを、Ｐ側駆動回路２３ｐおよびＮ側駆動回路２３ｎに供給する。
次に、Ｐ側駆動回路２３ｐおよびＮ側駆動回路２３ｎは、３相のインバータ２４の６つのパワー動作のスイッチ素子をオン／オフ制御する回路である。Ｐ側駆動回路２３ｐは、ＰＷＭ生成部２２からのＰＷＭ信号Ｐｄを、Ｐ側（正極側）のスイッチ素子をスイッチング駆動するための駆動パルス信号Ｄｐｐに変換する。そして、Ｐ側駆動回路２３ｐは、駆動パルス信号Ｄｐｐを、それぞれ対応したスイッチ素子に伝達する。また、Ｎ側駆動回路２３ｎは、ＰＷＭ生成部２２からのＰＷＭ信号Ｐｄを、Ｎ側（負極側）のスイッチ素子をスイッチング駆動するための駆動パルス信号Ｄｐｎに変換する。そして、Ｎ側駆動回路２３ｎは、駆動パルス信号Ｄｐｎを、それぞれ対応したスイッチ素子に伝達する。
また、Ｐ側駆動回路２３ｐおよびＮ側駆動回路２３ｎには、インバータ２４などの高電圧の１次側の回路に電源供給する駆動用電圧Ｖｄｄと、制御信号や外部との接続素子などの低電圧の２次側の回路に電源供給する制御用電圧Ｖｃｃとが供給される。そして、Ｐ側駆動回路２３ｐおよびＮ側駆動回路２３ｎは、駆動用電圧Ｖｄｄ側と制御用電圧Ｖｃｃ側とを絶縁する機能も有しており、オプトカプラなどの絶縁素子が用いられる。
ここで、特に、Ｐ側駆動回路２３ｐで使用する制御用電圧Ｖｃｃは、通電遮断部３０ｐを介して供給される。図１では、通電遮断部３０ｐを介した制御用電圧Ｖｃｃｓとして、制御用電圧ＶｃｃがＰ側駆動回路２３ｐに供給される例を示している。さらに、通電遮断部３０ｐは、２系統の遮断回路Ａ、Ｂを有しており、少なくともどちらかの遮断回路から制御用電圧Ｖｃｃが供給されればＰ側駆動回路２３ｐは動作する。そして、２系統の遮断回路Ａ、Ｂそれぞれが制御用電圧Ｖｃｃを遮断することによって、Ｐ側駆動回路２３ｐは停止する。このように、通電遮断部３０ｐによる遮断機能は、全ての遮断回路が遮断したときのみに制御用電圧Ｖｃｃの供給が遮断されるような論理和の構成となっている。すなわち、全遮断回路のうち少なくとも１つの遮断回路が遮断されていないときは、制御用電圧Ｖｃｃが制御用電圧ＶｃｃｓとしてＰ側駆動回路２３ｐに供給される構成である。この構成については、以下でさらに詳細に説明する。また、Ｎ側の回路である通電遮断部３０ｎも同様な構成であり、Ｎ側駆動回路２３ｎへは、２系統の遮断回路Ａ、Ｂを有した通電遮断部３０ｎを介して、制御用電圧Ｖｃｃが制御用電圧Ｖｃｃｓとして供給される。
次に、インバータ２４は、駆動パルス信号Ｄｐｐ、Ｄｐｎに基づいて、相ごとに巻線４１への通電を行い、巻線４１を通電駆動する。インバータ２４は、駆動用電源の正極側、すなわち駆動用電圧Ｖｄｄに接続されたスイッチ素子２４ｐと、負極側、すなわちグランドＧＮＤに接続されたスイッチ素子２４ｎとを、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれに備えている。そして、それぞれの相において、駆動パルス信号Ｄｐｐによりスイッチ素子２４ｐ、駆動パルス信号Ｄｐｎによりスイッチ素子２４ｎがオン／オフ制御される。すると、駆動用電源端子１１ｄからオンのスイッチ素子を介し、さらに駆動出力から巻線４１に対して駆動電圧Ｖｄが供給される。この駆動電圧Ｖｄの供給によって、巻線４１に駆動電流が流れる。ここで、駆動パルス信号Ｄｐｐ、Ｄｐｎを生成するＰＷＭ信号Ｐｄは、駆動波形をパルス幅変調した信号であるため、インバータ２４によって、駆動波形に応じた駆動電流でそれぞれの巻線４１が通電される。
以上、モータ制御装置１０が、回転制御部２１、ＰＷＭ生成部２２、Ｐ側駆動回路２３ｐ、Ｎ側駆動回路２３ｎ、およびインバータ２４を備えた構成により、インバータ２４が駆動電圧Ｖｄにより巻線４１を通電駆動し、これによって、モータ４０のロータが回転指令信号Ｒｃに応じた回転動作を行う。
次に、図１のように構成されたモータ制御装置１０において、非常時にモータ４０への通電を遮断するための通電遮断部３０ｐ、３０ｎの構成について説明する。
まず、上述したように、本実施の形態では、非常停止機能の信頼性を上げるために、信号および回路を複数用いた冗長回路で構成している。すなわち、図１では、正極側の通電遮断部３０ｐと負極側の通電遮断部３０ｎとの２系統とした例であり、さらに３系統以上の複数の構成としてもよい。そして、詳細については以下で説明するが、本実施の形態では、複数で構成した通電遮断部への非常停止信号は、モータ４０を停止させる場合には各入力回路へ同時に非常停止信号を与えるような構成としている。すなわち、図１の非常停止信号ＳｔＰ、ＳｔＮが同時に供給され、通電遮断部３０ｐ、３０ｎのそれぞれも同時に動作するような構成としている。このため、通電遮断部３０ｐ、３０ｎの２系統のうちのいずれか一方の系統が故障であったとしても、他方の系統で非常停止させることができ、これによって非常停止機能の信頼性を高めている。また、通電遮断部３０ｐは、具体的には、外部からの非常停止信号ＳｔＰによって非常停止が指示されると、Ｐ側駆動回路２３ｐへの制御用電圧Ｖｃｃの供給を切断するように動作する。これによって、インバータ２４への駆動パルス信号Ｄｐｐの供給も切断され、巻線４１に対する駆動電圧Ｖｄの供給も切断されて、モータ４０の回転が停止する。さらに、通電遮断部３０ｎも、同様に、外部からの非常停止信号ＳｔＮによって非常停止が指示されると、Ｎ側駆動回路２３ｎへの制御用電圧Ｖｃｃの供給を切断するように動作して、モータ４０の回転が停止する。このような２重の構成により、外部から、非常停止信号ＳｔＰと非常停止信号ＳｔＮとの少なくとも一方の信号で非常停止が指示されると、モータ４０の回転が停止する。さらに、本実施の形態では、非常停止信号ＳｔＰと非常停止信号ＳｔＮとが同時に供給されるよう構成しており、これにより、上述のように非常停止機能の信頼性を高めている。
次に、このような動作を行うため、通電遮断部３０ｐは、入力回路２６ｐと、合成部２７ｐと、遮断部２８ｐとを備え、通電遮断部３０ｎは、入力回路２６ｎと、合成部２７ｎと、遮断部２８ｎとを備えている。
入力回路２６ｐは、外部からの一方の非常停止の指示を示す非常停止信号ＳｔＰを入力する回路であり、入力回路２６ｎは、外部からの他方の非常停止の指示を示す非常停止信号ＳｔＮを入力する回路である。入力回路２６ｐは、外部からの非常停止信号ＳｔＰを、内部での非常停止の指示を示す非常停止信号ＳｔＰｐに変換して出力する。また、入力回路２６ｎは、外部からの非常停止信号ＳｔＮを、内部での非常停止の指示を示す非常停止信号ＳｔＮｎに変換して出力する。
また、合成部２７ｐおよび合成部２７ｎは、それぞれに合成回路Ａ、Ｂを備えている。これら合成部２７ｐの合成回路Ａ、Ｂ、および合成部２７ｎの合成回路Ａ、Ｂは、それぞれ、入力回路２６ｐおよび入力回路２６ｎからの非常停止信号ＳｔＰｐ、ＳｔＮｎと診断パルス生成部３３からの診断パルス信号Ｄｉａｇとを合成して、遮断部２８ｐおよび遮断部２８ｎへそれぞれ停止信号ＳｓｗＰ、ＳｓｗＮとして出力する。
また、遮断部２８ｐおよび遮断部２８ｎは、それぞれに遮断回路Ａ、Ｂを備えている。これら遮断部２８ｐの遮断回路Ａ、Ｂ、および遮断部２８ｎの遮断回路Ａ、Ｂは、それぞれに対応した合成回路Ａ、Ｂが出力する遮断指示信号としての停止信号ＳｓｗＰ、ＳｓｗＮに応じて、制御用電圧Ｖｃｃの供給を遮断するように動作する。すなわち、遮断部２８ｐおよび遮断部２８ｎは、並列に接続された遮断回路Ａと遮断回路Ｂとを備えており、それぞれに制御用電圧Ｖｃｃが接続されている。このため、遮断部２８ｐでは、停止信号ＳｓｗＰによって、遮断回路Ａと遮断回路Ｂとのそれぞれを遮断状態とすることにより制御用電圧Ｖｃｃの出力が停止し、遮断部２８ｎでは、停止信号ＳｓｗＮによって、遮断回路Ａと遮断回路Ｂとのそれぞれを遮断状態とすることにより制御用電圧Ｖｃｃの出力が停止する。このような遮断部２８ｐおよび遮断部２８ｎを介した制御用電圧ＶｃｃｓがＰ側駆動回路２３ｐおよびＮ側駆動回路２３ｎに供給される。
ここで、合成回路Ａ、Ｂは、入力の非常停止信号ＳｔＰｐ、ＳｔＮｎ、および診断パルス信号Ｄｉａｇの論理によって回路構成が決まる。例えば、非常停止信号ＳｔＰｐ、ＳｔＮｎのレベルが”Ｈ”で非常停止の指示を示し、かつ、診断パルス信号Ｄｉａｇのレベルが”Ｈ”で診断を示す場合は、合成回路Ａ、Ｂを論理和として、遮断回路Ａ、Ｂをレベル”Ｈ”で遮断させるように構成している。また、他の例として、非常停止信号ＳｔＰｐ、ＳｔＮｎのレベルが”Ｌ”で非常停止の指示を示し、かつ、診断パルス信号Ｄｉａｇのレベルが”Ｌ”で診断を示す場合は、論理積として、遮断回路Ａ、Ｂをレベル”Ｌ”で遮断するように構成してもよい。なお、非常停止信号ＳｔＰｐ、ＳｔＮｎのレベルが”Ｈ”（”Ｈ”を真理値でいう”１”とする）で、診断パルス信号Ｄｉａｇのレベルも”Ｈ”で、遮断回路Ａ、Ｂの停止を示す場合には、上述のように、合成回路Ａ、Ｂを論理和で構成する。このように構成すれば、診断パルス信号Ｄｉａｇのレベルに関わらず、非常停止信号ＳｔＰｐ、ＳｔＮｎによって、遮断回路Ａ、Ｂを遮断させることができる。
以上、モータ制御装置１０が通電遮断部３０ｐおよび通電遮断部３０ｎを備えた構成により、少なくとも一方の非常停止の指示によって、駆動回路への制御用電圧Ｖｃｃの供給を遮断し、非常時において即座にモータ４０を停止させることができる。
次に、図１のように構成されたモータ制御装置１０において、通電遮断部３０ｐ、３０ｎの遮断部２８ｐ、２８ｎを診断するための遮断診断部３１および診断パルス生成部３３の構成について説明する。
診断パルス生成部３３は、遮断回路Ａ、Ｂが正しく動作することを確認するために、以下で説明するように定期的に診断パルス信号Ｄｉａｇを生成して、合成回路Ａ、Ｂへそれぞれ個別に出力する。診断パルス信号Ｄｉａｇは、遮断回路Ａ、Ｂの遮断を制御することで遮断回路Ａ、Ｂを診断するための信号であり、診断パルス生成部３３は、合成部２７ｐと合成部２７ｎとに対して、合成回路Ａと合成回路Ｂとでパルス出力のタイミングが異なる合計４つの診断パルス信号Ｄｉａｇを出力している。診断パルス信号Ｄｉａｇでの診断用のパルスを生成する周期は、遮断回路Ａ、ＢのＭＴＦＢ（平均故障時間）内に診断を実施すればよいが、より信頼性を高めるために１分間隔などで診断してもよい。
遮断診断部３１は、Ｐ側駆動回路２３ｐおよびＮ側駆動回路２３ｎの動作電源の供給の有無を検出するために設けている。すなわち、遮断診断部３１は、遮断回路Ａ、Ｂの出力側の制御用電圧Ｖｃｃｓの供給の有無を検出し、その結果を診断パルス生成部３３に出力する。すなわち、遮断診断部３１には、遮断部２８ｐと遮断部２８ｎとから、遮断回路Ａ、Ｂでの制御用電圧Ｖｃｃｓの供給の有無を示す合計４つの遮断情報信号Ｄｅｔが供給されている。そして、遮断診断部３１は、遮断情報信号Ｄｅｔに基づき、制御用電圧Ｖｃｃｓの供給の情報を示す診断情報信号Ｄｅｔｔを生成し、診断パルス生成部３３に出力する。遮断回路Ａ、Ｂの異常を診断するための診断パルス生成部３３では、遮断診断部３１からの診断情報信号Ｄｅｔｔにより遮断回路Ａ、Ｂの異常を判定する。そして、診断パルス生成部３３は、この異常判定の結果を示す異常判定信号Ａｂｎを出力する。また、遮断診断部３１が直接に、遮断情報信号Ｄｅｔに基づいて遮断回路Ａ、Ｂの異常を検出する構成としてもよい。
次に、以上のように構成された通電遮断部３０ｐおよび通電遮断部３０ｎの詳細な構成について説明する。
図２は、通電遮断部３０ｐおよび通電遮断部３０ｎの詳細な構成、および遮断診断部３１と診断パルス生成部３３との構成を含むブロック図である。図２では通電遮断部３０ｐおよび通電遮断部３０ｎの一方のみを示しており、図２おいて、通電遮断部３０が通電遮断部３０ｐ、３０ｎのいずれか、駆動回路２３がＰ側駆動回路２３ｐ、Ｎ側駆動回路２３ｎのいずれか、入力回路２６が入力回路２６ｐ、２６ｎのいずれか、合成部２７が合成部２７ｐ、２７ｎのいずれか、遮断部２８が遮断部２８ｐ、２８ｎのいずれかに対応し、さらに、非常停止信号Ｓｔｔは、非常停止信号ＳｔＰｐおよび非常停止信号ＳｔＮｎのいずれかに対応している。また、図２では、外部からの非常停止信号Ｓｔ、および入力回路２６が出力する非常停止信号Ｓｔｔのレベルが”Ｈ”のときに非常停止を示すとともに、診断パルス信号Ｄｉａｇのレベルが”Ｈ”のときに遮断部２８の診断を示す構成例を挙げている。
まず、このような信号に対応するため、図２に示すように、合成部２７の合成回路Ａ、Ｂのそれぞれを、論理和を論理演算するＯＲ回路で構成している。また、合成回路Ａ、ＢのそれぞれのＯＲ回路の一方の入力には、入力回路２６からの非常停止信号Ｓｔｔが供給され、他方の入力には、診断パルス生成部３３から診断パルス信号Ｄｉａｇが合成回路Ａ、Ｂ別に供給されている。
次に、遮断部２８を構成する遮断回路Ａ、Ｂのそれぞれは、スイッチＳＷと、ダイオードＤと、抵抗Ｒとで構成されている。スイッチＳＷの一方の端子は制御用電圧Ｖｃｃに接続され、他方の端子はダイオードＤのアノード端子に接続される。また、スイッチＳＷの切替端子に、合成回路Ａ、Ｂからの停止信号Ｓｓｗが供給されている。図２では、ＯＲ回路である合成回路Ａ、Ｂの入力が”Ｈ”のときに非常停止を示すことに対応させて、停止信号Ｓｓｗのレベルが”Ｈ”のときスイッチＳＷがオフ状態となる場合の例を示している。さらに、抵抗Ｒの一方がダイオードＤのアノード端子に接続され、他方がグランドに接続されている。そして、スイッチＳＷの他方の端子から制御用電圧Ｖｃｃの供給の有無の検出結果を示す遮断情報信号Ｄｅｔを出力している。
また、遮断部２８において、遮断回路Ａが有するダイオードＤのカソード端子と、遮断回路Ｂが有するダイオードＤのカソード端子とが接続される。この両カソード端子の接続部は、遮断部２８を介した制御用電圧Ｖｃｃｓとして駆動回路２３に供給される。
このように構成された通電遮断部３０において、まず、上述のように、合成部２７の合成回路Ａ、ＢのそれぞれをＯＲ回路で構成している。このため、非常停止信号Ｓｔｔと診断パルス信号Ｄｉａｇとのレベルがいずれも”Ｌ”のとき、すなわち、通常状態の場合には、合成回路Ａ、Ｂのそれぞれからは、レベルが”Ｌ”の停止信号Ｓｓｗが出力される。よって、この場合には、遮断回路Ａ、ＢのそれぞれのスイッチＳＷはオン状態であり、駆動回路２３には遮断部２８を介した制御用電圧Ｖｃｃｓが供給される。
このような通常状態に対して、外部から非常停止信号Ｓｔのレベルが”Ｈ”となる非常停止が指示された場合、非常停止信号Ｓｔｔを合成回路Ａ、Ｂそれぞれの入力に供給しているため、合成回路Ａ、Ｂのそれぞれからは、レベルが”Ｈ”の停止信号Ｓｓｗが出力される。よって、このように非常停止が指示された場合には、遮断回路Ａ、ＢのそれぞれのスイッチＳＷはオフ状態となって、制御用電圧Ｖｃｃの供給が遮断される。そして、この状態になると、駆動回路２３には制御用電圧Ｖｃｃｓが供給されず、上述のように、モータ４０が停止することになる。
さらに、診断パルス生成部３３からの診断パルス信号Ｄｉａｇの一方のレベルのみが”Ｈ”の場合、一方のスイッチＳＷのみがオフ状態となる。このとき、他方のスイッチＳＷはオン状態であり、駆動回路２３には他方のスイッチＳＷを介して制御用電圧Ｖｃｃｓが供給されるため、通常状態と同様にモータ４０は動作する。しかも、本実施の形態では、合成回路Ａ、ＢのそれぞれにダイオードＤを設けた構成としているため、スイッチＳＷとダイオードＤのアノード端子との接続箇所である遮断情報信号Ｄｅｔは、スイッチＳＷの状態に応じたレベルとなる。例えば、合成回路ＢのスイッチＳＷがオン状態で、合成回路ＡのスイッチＳＷをオフ状態にした場合には、次のようになる。すなわち、合成回路Ｂの遮断情報信号Ｄｅｔについては、オン状態のスイッチＳＷを介して制御用電圧Ｖｃｃに電気的に接続されるため、レベルが”Ｈ”となる。また、合成回路Ａの遮断情報信号Ｄｅｔについては、スイッチＳＷがオフ状態であるため、抵抗Ｒを介してグランドＧＮＤが電気的に接続されることになり、レベルが”Ｌ”となる。特に、本実施の形態では、ダイオードＤを設けているため、合成回路Ｂの遮断情報信号Ｄｅｔ（レベルが”Ｈ”）から合成回路Ａの遮断情報信号Ｄｅｔ（レベルが”Ｌ”）に向けては、ダイオードＤが逆方向バイアスとなる。このため、合成回路Ａ、Ｂ間の遮断情報信号Ｄｅｔどうしが干渉しあうことはなく、合成回路Ａ、ＢそれぞれのスイッチＳＷの他方の端子側のレベルを検出でき、この検出レベルに基づいてスイッチＳＷのオン／オフ状態も検出することができる。
本実施の形態は、このような通電遮断部３０を備えた構成であるため、モータ４０を動作させながら、一方のスイッチＳＷの遮断情報信号ＤｅｔのレベルによりスイッチＳＷの開閉状態を確認できる。さらに、スイッチＳＷの開閉状態を確認できるため、遮断部２８の遮断回路Ａ、Ｂが非常停止の指示に応じて正常に動作するかどうかの診断も行うことができる。
次に、図３を用いて遮断部２８の診断方法について説明する。図３は、遮断部２８の診断方法を説明するための動作波形図である。
診断パルス生成部３３は、定期的に診断パルス信号Ｄｉａｇを出力する。この診断パルス信号Ｄｉａｇは、図３での診断パルス信号ＤｉａｇＡと診断パルス信号ＤｉａｇＢとで示すように、合成回路Ａと合成回路Ｂとに対して同時に診断用のパルスを出力しないように構成する。例として、診断パルス生成部３３が合成回路Ａに診断パルス信号Ｄｉａｇを出力した場合、遮断診断部３１には、遮断回路Ａから出力する遮断情報信号Ｄｅｔが通知される。ここで、遮断情報信号Ｄｅｔは、遮断回路ＡのスイッチＳＷがオフ状態のときのスイッチＳＷの他方の端子のレベルを示している。すなわち、この場合、遮断情報信号Ｄｅｔのレベルが”Ｌ”であれば、この遮断回路Ａが正常に動作している。よって、遮断診断部３１は、図３の遮断診断部による状態の検出に示すように、遮断情報信号Ｄｅｔの電圧が０Ｖ、または駆動回路２３の動作可能電圧を下回ったことを検出することで、正常なレベルである”Ｌ”と判断する。そして、遮断診断部３１は、診断パルス生成部３３に、この判断による診断結果を診断情報信号Ｄｅｔｔとして出力する。診断パルス生成部３３は、この結果により遮断回路が正常に動作していることを確認し、次に合成回路Ｂに対して同様の動作を実施する。
また、この一連の動作において、例えば、診断パルス生成部３３が合成回路Ａに診断パルス信号Ｄｉａｇを出力し、遮断診断部３１が検出する遮断回路Ａから遮断情報信号Ｄｅｔの電圧が、図３に示すように、駆動回路２３の動作可能電圧内であるとする。このような場合、遮断診断部３１は、異常なレベルである”Ｈ”と判断し、診断パルス生成部３３に、異常を示す診断結果の診断情報信号Ｄｅｔｔを出力する。そして、診断パルス生成部３３は、遮断回路Ａの異常と判断し、例えば、異常判定信号Ａｂｎを合成部２７に出力しモータ４０への通電を停止させる。
また、診断パルス信号Ｄｉａｇの診断用のパルスを出力していない合成回路に対して、遮断回路が出力する遮断情報信号Ｄｅｔのレベルが”Ｌ”の場合にも、診断パルス生成部３３は、遮断回路の異常と判断してもよい。
診断パルス生成部３３が遮断回路の異常と判断した場合、駆動回路２３に出力するＰＷＭ信号を停止する。また、同様の場合に、各遮断回路が駆動回路への制御用電圧Ｖｃｃｓの供給を停止するように、各合成回路に対して停止信号を出力してもよい。
また、図１では、入力回路２６ｐから非常停止信号ＳｔＰｐを合成部２７ｐの合成回路Ａ、Ｂそれぞれに、また入力回路２６ｎから非常停止信号ＳｔＮｎを合成部２７ｎの合成回路Ａ、Ｂそれぞれに分岐している構成例を挙げて説明した。これに代えて、図４に示すように、正極側を入力回路２６ｐＡと入力回路２６ｐＢに分離し、負極側を入力回路２６ｎＡと入力回路２６ｎＢに分離するような構成としてもよい。すなわち、図４では、停止信号入力端子１６ｐＡに入力された非常停止信号ＳｔＰＡが、入力回路２６ｐＡに供給される。停止信号入力端子１６ｐＢに入力された非常停止信号ＳｔＰＢが、入力回路２６ｐＢに供給される。停止信号入力端子１６ｎＡに入力された非常停止信号ＳｔＮＡが、入力回路２６ｎＡに供給される。そして、停止信号入力端子１６ｎＢに入力された非常停止信号ＳｔＮＢが、入力回路２６ｎＢに供給される。
以上のような構成とすることにより、モータ４０を駆動している状態においてもモータ４０への通電を停止させる遮断回路の異常を診断することが可能となる。しかも、診断中であっても、通電遮断部３０ｐおよび通電遮断部３０ｎのどちらも作動可能であるため、非常停止機能の２重化の効果を確保できる。
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２におけるモータ制御装置５０の構成を示すブロック図である。図５を用いて本実施の形態について説明する。図４で示した実施の形態１の構成と異なるのは、診断パルス信号Ｄｉａｇによって遮断回路Ａ、Ｂを遮断させる構成であり、以下に説明する。
本実施の形態では、図５に示すように、外部からの非常停止信号ＳｔＰＡ、ＳｔＰＢ、ＳｔＮＡ、ＳｔＮＢを遮断するスイッチ５１、５２、５３、５４を備えており、診断パルス生成部３３からの診断パルス信号Ｄｉａｇによってオン／オフ制御されるように構成している。また、入力回路２６ｐＡ、２６ｐＢ、２６ｎＡ、２６ｎＢからの信号ＳｓｗＰ、ＳｓｗＮは、遮断部２８ｐ、２８ｎの遮断回路Ａ、Ｂにそれぞれ直接接続している。
診断パルス生成部３３の動作は実施の形態１と同様な動作であり、例えば、次のように動作する。まず、入力回路２６ｐＡに接続された非常停止信号ＳｔＰＡを遮断するように診断パルス信号Ｄｉａｇを出力して遮断回路Ａへの制御用電圧Ｖｃｃを遮断し、遮断診断部３１が遮断情報信号Ｄｅｔのレベルを検出することにより遮断回路Ａの異常の有無を判定する。次に、入力回路２６ｐＢに対して同様の診断を行う。また、入力回路２６ｎＡおよび入力回路２６ｎＢに対しても前述と同じ方法で診断し、異常を検出した場合には、モータ４０への通電を停止させる。
診断パルス生成部３３が遮断回路の異常と判断した場合、駆動回路２３に出力するＰＷＭ信号を停止する。また、同様の場合に各遮断回路が駆動回路への制御用電圧Ｖｃｃｓの供給を停止するように各合成回路に対して停止信号を出力してもよい。
以上のような構成とすることにより、モータ４０を駆動している状態においてもモータ４０への通電を停止させる遮断回路の異常を診断することに加え、入力回路を含めた遮断回路の診断を行うことが可能となる。
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置６０の構成を示すブロック図である。図６を用いて本実施の形態について説明する。図１で示した実施の形態１の構成と異なるのは、非常停止信号が入力された時および遮断診断器３１が異常と判定した場合にモータ４０を停止させるための構成であり、以下に説明する。
本実施の形態では、遮断診断部３１が遮断回路を異常と診断した場合、診断パルス生成部３３は、各合成回路に遮断信号を出力するとともに、ＰＷＭ生成部２２へ異常判定信号Ａｂｎを出力し、ＰＷＭ生成部２２は、異常判定信号Ａｂｎが示す異常判定に基づいて、ＰＷＭ信号Ｐｄの出力を停止しモータ４０への通電を停止させる。
以上のような構成とすることにより、モータ４０を駆動している状態においてもモータ４０への通電を停止させる遮断回路の異常を診断することに加え、異常時にはＰＷＭ信号Ｐｄの出力も停止させるため、より安全な遮断回路の診断装置を構成することが可能となる。
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４におけるモータ制御装置７０の構成を示すブロック図である。図７を用いて本実施の形態について説明する。図６で示した実施の形態３の構成と異なるのは非常停止信号が入力された場合にモータ４０を停止させるための構成であり、以下に説明する。
外部からの非常停止信号ＳｔＰ、ＳｔＮは、入力回路２６ｐおよび入力回路２６ｎから合成部２７ｐ、２７ｎに入力されるとともに、ＰＷＭ生成部２２にも入力されるように構成している。本実施の形態では、このような構成とすることにより、非常停止信号ＳｔＰ、ＳｔＮの入力時に、ＰＷＭ生成部２２はＰＷＭ信号Ｐｄの出力を停止しモータ４０への通電を停止させる。
以上のような構成とすることにより、モータ４０を駆動している状態においてもモータ４０への通電を停止させる遮断回路の異常を診断することに加え、入力回路２６ｐおよび入力回路２６ｎからＰＷＭ生成部２２が直ぐにＰＷＭ信号Ｐｄの出力も停止させるため、入力回路２６ｐおよび入力回路２６ｎ以降の回路の故障を考慮することなく、安全な遮断回路の診断装置を構成することが可能となる。
また、診断パルス生成部３３からの異常判定信号ＡｂｎをＰＷＭ生成部２２に出力し、診断異常時にはＰＷＭ生成部２２はＰＷＭ信号Ｐｄの出力を停止するような構成としてもよい。
モータの駆動を停止させることなく、非常停止指令によりモータへの通電を遮断する遮断回路の故障を検出するような診断ができるため、一旦電源を投入した後に停止させることなく連続運転をさせるモータ制御装置に有効である。
１０，５０，６０，７０ モータ制御装置
１１ｃ 制御用電源端子
１１ｄ 駆動用電源端子
１１ｇ グランド端子
１６，１６ｐ，１６ｐＡ，１６ｐＢ，１６ｎ，１６ｎＡ，１６ｎＢ 停止信号入力端子
２１ 回転制御部
２２ ＰＷＭ生成部
２３ 駆動回路
２３ｎ Ｎ側駆動回路
２３ｐ Ｐ側駆動回路
２４ インバータ
２４ｎ，２４ｐ スイッチ素子
２６，２６ｎ，２６ｐ，２６ｎＡ，２６ｎＢ，２６ｐＡ，２６ｐＢ，９２１，９２２ 入力回路
２７，２７ｎ，２７ｐ 合成部
２８，２８ｎ，２８ｐ 遮断部
３０，３０ｎ，３０ｐ 通電遮断部
３１ 遮断診断部
３３ 診断パルス生成部
４０，９９ モータ
４１ 巻線
５１，５２，５３，５４ スイッチ
９００ 非常停止回路部
９１１ 非常停止スイッチ
９４１ 出力回路

Claims (6)

  1. モータを駆動制御するとともに、外部からの非常停止指令により前記モータへの通電を停止させる通電遮断機能を有したモータ制御装置であって、
    前記モータの回転動作を制御するための回転制御信号を生成する回転制御部と、
    前記回転制御信号に応じたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成部と、
    前記ＰＷＭ信号に応じてスイッチ素子をオン／オフ制御する駆動パルス信号を出力する駆動回路と、
    前記スイッチ素子を有し、前記駆動パルス信号に応じて前記スイッチ素子がオン／オフされるＰＷＭ制御により、前記モータへ印加する電圧を生成するインバータと、
    前記駆動回路への動作電源の供給を指示に応じて遮断する遮断回路と、
    前記遮断回路の遮断を制御することで前記遮断回路を診断するための診断パルス信号を生成する診断パルス生成部と、
    前記駆動回路の前記動作電源の供給の有無を検出する遮断診断部とを備え、
    前記診断パルス生成部から前記遮断回路に対して、前記診断パルス信号に基づく遮断指示信号を与えることにより、前記遮断診断部が前記駆動回路の前記動作電源の有無を検出することで前記遮断回路の異常を診断することを特徴とするモータ制御装置。
  2. 前記インバータの前記スイッチ素子は、Ｐ側スイッチ素子とＮ側スイッチとを有し、
    前記駆動回路は、前記Ｐ側スイッチ素子をオン／オフ制御するＰ側駆動回路と前記Ｎ側スイッチ素子をオン／オフ制御するＮ側駆動回路とからなり、
    前記Ｐ側駆動回路および前記Ｎ側駆動回路はそれぞれ複数個の前記遮断回路から前記動作電源が供給され、
    前記診断パルス生成部は、
    前記Ｐ側駆動回路の前記動作電源を供給する複数個の前記遮断回路に対して時間差を持って前記診断パルス信号を与え、
    前記Ｎ側駆動回路の前記動作電源を供給する複数個の前記遮断回路に対して時間差を持って前記診断パルス信号を与え、
    前記遮断診断部が各々の前記遮断回路から供給する前記動作電源の有無を検出することで前記遮断回路の異常を診断することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
  3. 前記診断パルス生成部からの前記診断パルス信号は、前記非常停止指令と論理合成し、前記非常停止指令が与えられたときは前記遮断回路が前記駆動回路の前記動作電源の供給を停止し、前記診断パルス生成部から前記遮断回路に前記診断パルス信号に基づく前記遮断指示信号を与えることにより、前記遮断診断部が前記駆動回路の前記動作電源の有無を検出することで前記遮断回路の異常を診断することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置。
  4. 前記診断パルス生成部からの前記診断パルス信号は、前記非常停止指令を遮断する構成とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置。
  5. 前記Ｐ側駆動回路および前記Ｎ側駆動回路の少なくともいずれかへの前記動作電源の供給が停止の場合、前記インバータを駆動するためのＰＷＭ信号を停止することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置。
  6. 前記非常停止指令が与えられた場合に前記インバータを駆動するためのＰＷＭ信号を停止することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置。
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