(57)【要約】【課題】上位制御装置に対して、配線及び接続端子を増加させずに、複数の故障のうちいずれを検出したかを示す信号を送信するモータ駆動装置を提供する。【解決手段】モータ駆動装置は、モータへの電力を供給するか否かを切り替えるスイッチング素子と、指令信号に応じて、スイッチング素子のオンとオフとを切り替えるドライバ制御部と、モータに印加する電流値を測定する電流測定部と、モータに印加する電圧値を測定する電圧測定部と、スイッチング素子の雰囲気温度を測定する温度測定部と、電流測定部、電圧測定部、温度測定部の測定結果それぞれを予め定めた閾値と比較して故障の検出を行い、検出した故障を示す信号を出力する判定処理部と、判定処理部が出力した信号に応じて故障信号を生成し、該故障信号を１つの出力信号線により出力する故障信号出力部とを具備し、それらが１つのパッケージ内に収納されている。【選択図】図１
2010263712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位制御装置から入力されるモータの駆動及び制動を示す指令信号に応じて、該モータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記モータへの電力を供給するか否かを切り替えるスイッチング素子と、
前記指令信号に応じて、前記スイッチング素子のオンとオフとを切り替えるドライバ制御部と、
前記モータに印加する電流値を測定する電流測定部と、
前記モータに印加する電圧値を測定する電圧測定部と、
前記スイッチング素子の雰囲気温度を測定する温度測定部と、
前記電流測定部、前記電圧測定部、前記温度測定部の測定結果それぞれを予め定めた閾値と比較して故障の検出を行い、検出した故障を示す信号を出力する判定処理部と、
前記判定処理部が出力した信号に応じて故障信号を生成し、該故障信号を１つの出力信号線により出力する故障信号出力部と
を具備し、
当該装置は、１つのパッケージ内に収納されている
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記故障信号出力部は、
前記判定処理部が出力した故障を示す信号に応じて異なるデューティ比の交番信号を前記故障信号として出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記故障信号出力部は、
前記判定処理部が出力した故障を示す信号に応じて異なる電位の信号を前記故障信号として出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記判定処理部は、
予め定められた優先順位に基づいて、検出した故障のうち最も優先順位の高い故障を示す信号を前記故障信号出力部に出力する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記指令信号の入力が行われないことが検出されると、予め定められた周期で前記スイッチング素子のオンとオフとを切り替える
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記判定処理部は、
前記電流測定部が測定する電流値から前記モータに予め定められた第１閾値以上の電流が印加されているか否かと、前記スイッチング素子の切り替え故障と、負荷である前記モータとの接続が切断する故障とを検出する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記判定処理部は、
前記電圧測定部が測定する電圧値からモータに印加する電圧値が予め定められた電圧範囲外になる電圧故障を検出する
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
ドライバ制御部は、
前記温度測定部が測定した雰囲気温度が、予め定められた第２閾値以上になると、前記制御部に予め定められた周期で前記スイッチング素子のオンとオフとを切り替える
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
前記判定処理部は、
前記温度測定部が測定した雰囲気温度が、前記第２閾値より高く、予め定められた第３閾値以上になると、前記スイッチング素子をオフにする
ことを特徴とする請求項８に記載のモータ駆動装置。
【請求項１０】
直流モータに接続され、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の２つのモータ駆動装置と、制御装置とを備えたモータ駆動システムであって、
前記制御装置は、
前記直流モータを正転させる場合、前記２つのモータ駆動装置のうち一方のモータ駆動装置から前記モータを介して他方のモータ駆動装置に電流を流す制御を行い、前記直流モータを逆転させる場合、前記２つのモータ駆動装置のうち他方のモータ駆動装置から前記モータを介して一方のモータ駆動装置に電流を流す制御を行う
ことを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項１１】
三相ブラシレスモータに接続され、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の３つのモータ駆動装置と、制御装置とを備えたモータ駆動システムであって、
前記制御装置は、前記上位制御装置から入力される指令信号に応じて前記３つのモータ駆動装置それぞれに該指令信号を出力し、
前記３つのモータ駆動装置それぞれは、前記三相ブラシレスモータが有する３つのコイルそれぞれに対応付けられ、
前記３つのモータ駆動装置それぞれが具備するドライバ制御部は、前記三相ブラシレスモータの回転子の回転角に応じて、前記スイッチング素子のオンとオフとを切り替える
ことを特徴とするモータ駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、故障の検出を行うモータ駆動装置、及び、モータ駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータを駆動するモータ駆動装置が、モータの異常の一つであるロック異常を検出し、上位の制御装置に通知する技術が開示されている（特許文献１）。モータを用いる用途に応じて他の故障、例えば、過電流故障、過電圧故障などの複数の故障を検出することが必要とされる。モータ駆動装置は、故障を検出すると、上位制御装置、例えば、ＥＣＵ（Electric Control Unit;電子制御装置)に、検出した故障を示す信号を送信する。上位制御部において、検出した故障を識別するには、受信した信号から、いずれの故障が検出されたのかを識別する必要があるので、故障の種類ごとに配線と、モータ駆動装置及び上位制御装置を接続する接続端子とが増加していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２３６９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上位制御装置とモータ駆動装置とを接続する配線及び接続端子の増加は、上位の制御装置及びモータ駆動装置を収納するユニットと、配線とを接続するソケットの大型化を招き、上位制御装置及びモータ駆動装置を収納するユニットの小型化が困難になるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、上位制御装置に対して、配線及び接続端子を増加させずに、複数の故障のうちいずれを検出したかを示す信号を送信するモータ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記問題を解決するために、本発明は、上位制御装置から入力されるモータの駆動及び制動を示す指令信号に応じて、該モータを駆動するモータ駆動装置であって、前記モータへの電力を供給するか否かを切り替えるスイッチング素子と、前記指令信号に応じて、前記スイッチング素子のオンとオフとを切り替えるドライバ制御部と、前記モータに印加する電流値を測定する電流測定部と、前記モータに印加する電圧値を測定する電圧測定部と、前記スイッチング素子の雰囲気温度を測定する温度測定部と、前記電流測定部、前記電圧測定部、前記温度測定部の測定結果それぞれを予め定めた閾値と比較して故障の検出を行い、検出した故障を示す信号を出力する判定処理部と、前記判定処理部が出力した信号に応じて故障信号を生成し、該故障信号を１つの出力信号線により出力する故障信号出力部とを具備し、当該装置は、１つのパッケージ内に収納されていることを特徴とするモータ駆動装置である。
【０００７】
（２）また、本発明は、上記に記載の発明において、前記故障信号出力部は、前記判定処理部が出力した故障を示す信号に応じて異なるデューティ比の交番信号を前記故障信号として出力することを特徴とする。
【０００８】
（３）また、本発明は、上記に記載の発明において、前記故障信号出力部は、前記判定処理部が出力した故障を示す信号に応じて異なる電位の信号を前記故障信号として出力することを特徴とする。
【０００９】
（４）また、本発明は、上記に記載の発明において、前記判定処理部は、予め定められた優先順位に基づいて、検出した故障のうち最も優先順位の高い故障を示す信号を前記故障信号出力部に出力することを特徴とする。
【００１０】
（５）また、本発明は、上記に記載の発明において、前記制御部は、前記指令信号の入力が行われないことが検出されると、予め定められた周期で前記スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることを特徴とする。
【００１１】
（６）また、本発明は、上記に記載の発明において、前記判定処理部は、前記電流測定部が測定する電流値から前記モータに予め定められた第１閾値以上の電流が印加されているか否かと、前記スイッチング素子の切り替え故障と、負荷である前記モータとの接続が切断する故障とを検出することを特徴とする。
【００１２】
（７）また、本発明は、上記に記載の発明において、前記判定処理部は、前記電圧測定部が測定する電圧値からモータに印加する電圧値が予め定められた電圧範囲外になる電圧故障を検出することを特徴とする。
【００１３】
（８）また、本発明は、上記に記載の発明において、ドライバ制御部は、前記温度測定部が測定した雰囲気温度が、予め定められた第２閾値以上になると、前記制御部に予め定められた周期で前記スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることを特徴とする。
【００１４】
（９）また、本発明は、上記に記載の発明において、前記判定処理部は、前記温度測定部が測定した雰囲気温度が、前記第２閾値より高く、予め定められた第３閾値以上になると、前記スイッチング素子をオフにすることを特徴とする。
【００１５】
（１０）また、本発明は、上記に記載の発明において、直流モータに接続され、上記に記載の２つのモータ駆動装置と、制御装置とを備えたモータ駆動システムであって、前記制御装置は、前記直流モータを正転させる場合、前記２つのモータ駆動装置のうち一方のモータ駆動装置から前記モータを介して他方のモータ駆動装置に電流を流す制御を行い、前記直流モータを逆転させる場合、前記２つのモータ駆動装置のうち他方のモータ駆動装置から前記モータを介して一方のモータ駆動装置に電流を流す制御を行うことを特徴とするモータ駆動システムである。
【００１６】
（１１）また、本発明は、上記に記載の発明において、三相ブラシレスモータに接続され、上記に記載の３つのモータ駆動装置と、制御装置とを備えたモータ駆動システムであって、前記制御装置は、前記上位制御装置から入力される指令信号に応じて前記３つのモータ駆動装置それぞれに該指令信号を出力し、前記３つのモータ駆動装置それぞれは、前記三相ブラシレスモータが有する３つのコイルそれぞれに対応付けられ、前記３つのモータ駆動装置それぞれが具備するドライバ制御部は、前記三相ブラシレスモータの回転子の回転角に応じて、前記スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることを特徴とするモータ駆動システムである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、上位の制御装置に対して、配線及び接続端子を増加させずに、複数の故障のうちいずれの故障を検出したかを示す信号を送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態におけるモータ駆動システム１及びモータ駆動装置１０の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】第２実施形態におけるモータ駆動システム５及びモータ駆動装置１０−１の構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態によるモータ駆動装置及びモータ駆動システムを図面を参照して説明する。
【００２０】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態におけるモータ駆動システム１及びモータ駆動装置１０の構成を示す概略ブロック図である。図示するように、モータ駆動システム１は、上位制御装置２と、バッテリ３と、モータ４とに接続されている。本実施形態において、モータ４は、直流モータである場合について説明する。
【００２１】
モータ駆動システム１は、上位制御装置２から出力される指令信号に応じて、バッテリ３から供給される電力をモータ４に出力する。ここで、指令信号は、モータ４の駆動又は制動を示す信号であり、駆動を示す場合、モータ４が有する回転子の回転速度を示す。
モータ４は、電力が入力される２つの接続端子を有し、一方の接続端子がモータ駆動システム１に接続され、他方の接続端子が接地されている。また、モータ４には、モータ４の回転子の位置を示す回転角を検出する磁気閾値検出器、例えば、レゾルバ、ホールＩＣを用いた位置検出部４１が備えられている。位置検出部４１は、モータ４の回転子の位置を示す回転角を位置情報としてモータ駆動システム１に出力する。
【００２２】
モータ駆動システム１は、バッテリ３から供給される電力の変動を平滑化するコイル１１及びコンデンサ１２と、コイル１１及びコンデンサ１２により平滑化された電力を指令信号に応じてモータ４に印加するモータ駆動装置１０とを備えている。
モータ駆動装置１０は、指令信号インタフェース１１０と、ドライバ制御部１２０と、スイッチング素子１３０、１４０と、温度検出部１５０と、故障判定部１６０と、故障信号出力部１７０とを備えている。また、指令信号インタフェース１１０と、ドライバ制御部１２０と、スイッチング素子１３０、１４０と、温度検出部１５０と、故障判定部１６０と、故障信号出力部１７０とは、樹脂モールドされ、１つのパッケージ内に収納されている。
【００２３】
指令信号インタフェース１１０は、上位制御装置２と指令信号線で接続され、当該指令信号線を介して指令信号が入力される。指令信号は、周波数を有する信号であり、モータ４の動作である駆動及び制動それぞれに周波数が割り当てられ、駆動を示す周波数として、モータ４を駆動する際の回転子の回転速度に周波数が割り当てられている。指令信号インタフェース１１０は、入力された指令信号が有する周波数を検出し、当該周波数からモータ４の動作を判定し、モータ４の動作を示す信号をドライバ制御部１２０に出力する。ここで、指令信号に用いる周波数は、上位制御装置２と指令信号インタフェース１１０との距離、指令信号が受けるノイズなどを考慮して、例えば、５００Ｈｚ以下の周波数を割り当てる。
【００２４】
ドライバ制御部１２０は、指令信号インタフェース１１０から入力された信号によりモータ４の駆動及び制動を制御する。また、ドライバ制御部１２０は、指令信号インタフェース１１０からモータ４を駆動する際の回転速度を示す信号が入力されると、スイッチング素子１４０をオフにし、モータ４に印加される電流の電流値と、位置検出部４１が出力する位置情報とに応じてスイッチング素子１３０のオンとオフとを切り替える。また、ドライバ制御部１２０は、指令信号インタフェース１１０から制動を示す信号が入力されると、スイッチング素子１３０をオフにし、スイッチング素子１４０をオンにして、モータ４の接続端子を短絡させて制動させる。
【００２５】
スイッチング素子１３０は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor;電界効果トランジスタ）１３１と、ＦＥＴ１３１に含まれる寄生ダイオードとしてのダイオード１３２とを有している。ＦＥＴ１３１は、ドレインがコイル１１の一端に接続され、ソースが接続点Ｊ１を介してスイッチング素子１４０に接続され、ゲートがドライバ制御部１２０に接続されている。ダイオード１３２は、アノードがＦＥＴ１３１のソースに接続され、カソードがＦＥＴ１３１のドレインに接続され、還流電流が流れるように接続されている。
【００２６】
スイッチング素子１４０は、スイッチング素子１３０と同様に、ＦＥＴ１４１と、ＦＥＴ１４１に含まれる寄生ダイオードとしてのダイオード１４２とを有している。ＦＥＴ１３１は、ドレインが接続点Ｊ１を介してＦＥＴ１３１のソースに接続され、ソースが接地され、ゲートがドライバ制御部１２０に接続されている。ダイオード１４２は、アノードがＦＥＴ１４１のソースに接続され、カソードがＦＥＴ１４１のドレインに接続され、還流電流が流れるように接続されている。
【００２７】
接続点Ｊ１は、モータ４の一方の接続端子に接続されている。ドライバ制御部１２０がスイッチング素子１３０をオンにし、スイッチング素子１４０をオフにすると、すなわち、ＦＥＴ１３１をオンにし、ＦＥＴ１４１をオフにすると、バッテリ３から供給される電力がモータ４に供給され、モータ４が駆動される。また、ドライバ制御部１２０がスイッチング素子１３０をオフにし、スイッチング素子１４０をオンにすると、モータ４の接続端子が短絡されてモータ４が制動される。
【００２８】
ここで、ドライバ制御部１２０は、指令信号インタフェース１１０から入力された回転速度を示す信号に応じて、当該回転速度に対応する電圧を算出し、算出した電圧をモータ４に印加するようにＦＥＴ１３１のオンとオフとを切り替えるＰＷＭ制御によりモータ４を駆動する。このとき、ドライバ制御部１２０は、故障判定部１６０から入力されるモータ４に流れる電流値、又は、位置検出部４１が出力するモータ４の回転子の位置情報の変化量から算出する回転速度、あるいは両方を用いたフィードバック制御を行う。
【００２９】
温度検出部１５０は、制御系電源電圧ＶＤＤ（例えば、５［Ｖ］）と接地（０［Ｖ］）との間に直列接続されたサーミスタ１５１と、抵抗１５２とから構成される分圧回路であり、サーミスタ１５１が配設された位置の雰囲気温度に応じて出力電圧が変化する。ここで、サーミスタ１５１は、スイッチング素子１３０のＦＥＴ１３１の近傍に配設され、ＦＥＴ１３１の雰囲気温度を測定する。
【００３０】
故障判定部１６０は、判定処理部１６１と、電流測定部１６２と、温度測定部１６３と、電圧測定部１６４とを有している。
電流測定部１６２は、スイッチング素子１３０のＦＥＴ１３１のドレイン及びソースそれぞれに接続され、ＦＥＴ１３１がオンのとき、ＦＥＴ１３１のオン抵抗を測定することにより、ＦＥＴ１３１に印加される電流、すなわち、モータ４に印加される電流を測定して、判定処理部１６１に出力する。
【００３１】
温度測定部１６３は、温度検出部が出力する電圧と、ＦＥＴ１３１のジャンクション温度とが対応付けられたテーブルを有し、当該テーブルを用いて温度検出部１５０から出力された電圧からＦＥＴ１３１のジャンクション温度を推定し、推定したジャンクション温度を判定処理部１６１に出力する。ここで、温度測定部１６３が有するテーブルは、サーミスタ１５１とＦＥＴ１３１との配置関係、周囲の熱伝導などに基づいたシミュレーション、あるいは、計測の結果により、温度検出部１５０が出力する電圧と、ジャンクション温度との対応関係が予め記録されている。
電圧測定部１６４は、コイル１１とスイッチング素子１３０との間の配線に接続され、バッテリ３が出力する電圧を測定し、測定した電圧値を判定処理部１６１に出力する。
【００３２】
判定処理部１６１は、電流測定部１６２が測定した電流値が、予め定められた閾値電流値（第１閾値）を超えているか否かを判定して、測定した電流値が閾値電流値を超えていた場合、過電流がモータ４に流れているとして過電流故障を検出する。ここで、予め定められた電流値は、実機の測定あるいはシミュレーションから求められた、モータ駆動装置１０及びモータ４が故障、例えば、ＦＥＴ１３１、モータ４の巻線などの破損を起こす可能性のある電流値である。
【００３３】
また、判定処理部１６１は、温度測定部１６３が推定したジャンクション温度が予め定められた第１閾値温度（第２閾値）以上であるか否かを判定して、推定したジャンクション温度が第１閾値温度以上の場合、過熱故障を検出する。更に、推定したジャンクション温度が第１閾値温度より高い予め定められた第２閾値温度（第３閾値）以上であるか否かを判定し、第２閾値温度を超えている場合、ドライバ制御部１２０にスイッチング素子１３０をオフにさせる。これにより、スイッチング素子１３０のＦＥＴ１３１のジャンクション温度が、スイッチングにより更に上昇し、ＦＥＴ１３１の破壊に至ることを防ぐ。ここで、第１閾値温度は、例えば、ＦＥＴ１３１の絶対定格温度より約２０度低い温度であり、第２閾値温度は、例えば、ＦＥＴ１３１の絶対定格温度である。
【００３４】
また、判定処理部１６１は、電圧測定部１６４が測定した電圧値が予め定められた範囲であるか否かを判定し、測定した電圧値が当該範囲より低い場合、低電圧故障を検出し、測定した電圧値が当該範囲より高い場合、過電圧故障を検出する。
また、判定処理部１６１は、ＦＥＴ１３１がオンにも関わらず、電流測定部１６２が電流を検出できない場合、ＦＥＴ１３１が常にオフ状態になるＦＥＴ１３１のオフ故障、又は、モータ駆動装置１０からモータ４に電力を供給する配線の切断が生じる故障である出力オープン故障を検出する。
【００３５】
また、判定処理部１６１は、検出した故障を示す信号を故障信号出力部１７０に出力する。なお、判定処理部１６１は、複数の故障を検出した場合、予め定められた優先順位に従い、検出した故障のうち最も優先順位の高い故障を示す信号を故障信号出力部１７０に出力する。優先順位は、例えば、優先順位の高い順に、過熱故障、過電流故障、過電圧故障、低電圧故障、出力オープン故障と予め定める。
【００３６】
故障信号出力部１７０は、検出した故障それぞれに対応付けられたデューティ比を有する故障信号を生成し、生成した故障信号を上位制御装置２に出力する。例えば、故障に対応付けられるデューティ比は、過電流故障、過熱故障、過電圧故障、低電圧故障、出力オープン故障それぞれに、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％を予め割り当て、故障が検出されない場合、５５％のデューティ比が予め割り当てられる。
【００３７】
上述の構成により、モータ駆動装置１０において、判定処理部１６１により複数の故障を検出することができ、検出した故障ごとに異なるデューティ比による故障信号を上位制御装置２に出力することにより、上位制御装置２は、モータ駆動装置１０が複数の故障のうちいずれの故障を検出したかを判定することができる。また、故障が検出されない場合も予め定められたデューティ比（例えば、５５％）の信号が上位制御装置２へ出力され続けるため、上位制御装置２と故障信号出力部１７０との接続線が何らかの影響で断線等した場合には上位制御装置２へデューティ比０％又は１００％の信号、すなわち、常にオン又はオフの信号が入力され、これにより上位制御装置２は故障を検出することができる。
また、モータ駆動装置１０は、１つのパッケージ内に収納されているので、基板上にディスクリート部品を用いて温度検出部１５０を構成しＦＥＴ１３１の雰囲気温度を測定する場合に比べて、温度検出部１５０をＦＥＴ１３１に近傍に固定することができる。これにより、温度測定部１５０の位置の変動によるＦＥＴ１３１の雰囲気温度の誤差を少なくすることができる。
【００３８】
更に、１つのパッケージ内に収納することにより、電流測定部１６２とＦＥＴ１３１とが近傍に配置されるため、電流測定部１６２とＦＥＴ１３１とを接続する配線が短くなり、ＦＥＴ１３１を流れる電流の測定において、配線の抵抗を小さくすることができる。  また、モータ駆動装置１０は、１つのパッケージ内に収納されているので、基板上にディスクリート部品を用いて構成された場合に比べ、温度検出部１５０とＦＥＴ１３１とが動くことなく固定されている。これにより、基板上に構成する場合に比べ、温度測定部１５０とＦＥＴ１３１との距離が一定に保たれ、温度測定の誤差を少なくすることができる。更に、モータ駆動装置１０が１つのパッケージ内に収納されることで、電流測定部１６２とＦＥＴ１３１とを近傍に配置され、配線が短くなるので電流の測定誤差を少なくすることができる。
【００３９】
なお、電流測定部１６２は、ＦＥＴ１３１のオン抵抗からモータ４に印加される電流の電流値を測定するように構成したが、シャント抵抗を用いてモータ４に印加される電流の電流値を測定するようにしてもよい。
【００４０】
なお、判定処理部１６１は、過熱故障を検出した場合、ドライバ制御部１２０がＦＥＴ１３１を予め定められた第１の周期でオンとオフとを切り替える制御をするようにしてもよい。ドライバ制御部１２０が、指令信号に指示された回転速度に応じた周期でＦＥＴ１３１を高速にオンとオフとを切り替えて発熱した場合、ドライバ制御部１２０が、第１の周期でオンとオフとを切り替えることにより、ＦＥＴ１３１のジャンクション温度を下げることができる。これにより、高速にオンとオフとを切り替えるスイッチングによりＦＥＴ１３１が発熱して故障に至ることを防ぐことができる。ここで、第１の周期は、例えば、ＦＥＴ１３１素子自体の仕様及びモータ駆動装置１０の構成から予め算出又は測定された周期であり、第１の周期でスイッチングした場合の発熱量が、ＦＥＴ１３１の周囲への放熱量より小さい、周期である。
【００４１】
なお、指令信号インタフェース１１０は、入力された指令信号から周波数を検出できない場合、指令信号線の断線を検出し、故障信号出力部１７０を介して上位制御装置２に指令信号線の断線を示す信号を送信するようにしてもよい。
更に、指令信号線の断線を検出した場合、指令信号インタフェース１１０は、予め定められた回転速度をドライバ制御部１２０に出力し、当該回転速度でモータ４を駆動する、すなわち、ＦＥＴ１３１を予め定められた周期でオンとオフとを切り替えるようにしてもよい。これにより、例えば、上位制御装置２からの指令信号により、モータ４を駆動して熱を発生する対象物を冷却する装置において、指令信号線の断線が発生してもモータ４の駆動を停止させずに冷却を続けることができ、過熱による装置の故障を防ぐことができる。
【００４２】
なお、故障信号出力部１７０は、デューティ比を可変にした故障信号を出力する構成としたが、故障判定部１６０が出力した故障を示す信号に応じて、予め定められた電圧の故障信号を上位制御装置２に送信し、電圧により故障を識別するようにしてもよい。
【００４３】
なお、故障信号出力部１７０は、故障判定部１６０が検出する故障ごとに予め対応付けられた異なる周波数を有する信号を生成して、上位制御装置に送信してもよい。この場合、複数の故障が検出されたとき、故障信号出力部１７０は、故障ごとに対応付けられた異なる周波数を有する複数の信号を加算により合成した故障信号を生成して、上位制御装置２に送信する。
【００４４】
＜第２実施形態＞
図２は、第２実施形態におけるモータ駆動システム５及びモータ駆動装置１０−１の構成を示す概略ブロック図である。図示するように、モータ駆動システム１は、上位制御装置２と、バッテリ３と、モータ４とに接続されている。本実施形態において、第１実施形態と同様に、モータ４は直流モータである場合について説明する。また、モータ駆動装置１０−１、１０−２は、第１実施形態のモータ駆動装置１０と同じ構成を有しているので、該当する箇所には同じ符号を付して、モータ駆動装置１０−１、１０−２の説明を省略する。
【００４５】
モータ駆動システム５は、上位制御装置２から出力される指令信号に応じて、バッテリ３から供給される電力をモータ４に出力する。ここで、指令信号は、モータ４の駆動又は制動を示す信号であり、駆動を示す場合、モータ４が有する回転子の回転速度及び回転方向を示す。なお、回転方向は、正転と逆転の２通りである。
モータ４は、電力が入力される２つの接続端子を有し、当該２つの接続端子が、モータ駆動システム５に接続され、モータ駆動システム５により駆動が制御される。また、モータ４には、モータ４の回転子の位置を示す回転角を検出する位置検出部４１が備えられている。位置検出部４１は、モータ４の回転子の位置を示す回転角を位置情報としてモータ駆動システム５に出力する。
【００４６】
モータ駆動システム５は、コイル１１と、コンデンサ１２と、モータ駆動装置１０−１、１０−２と、制御装置３０とを備えている。
制御装置３０は、指令信号の示すモータ４の回転子の回転方向（正転あるいは逆転）に応じて、モータ駆動装置１０−１、１０−２のうち一方に当該指令信号を出力し、他方にモータ４の接続端子を接地することを示す接地信号を出力する。また、制御装置３０は、モータ駆動装置１０−１、１０−２から故障信号が入力され、入力された故障信号を合成して上位制御装置２に出力する。モータ駆動装置１０−１、１０−２には、バッテリ３からコイル１１及びコンデンサ１２により変動を平滑化された電力が入力される。また、モータ駆動装置１０−１、１０−２は、上位制御装置２から入力される指令信号に応じて、入力された電力をモータ４に出力する。
【００４７】
制御装置３０は、上位制御装置２から指令信号が入力され、モータ駆動装置１０−１、１０−２に副指令信号を出力する統合制御部３１と、モータ駆動装置１０−１、１０−２それぞれから故障信号が入力され、上位制御装置２に統合故障信号を出力する故障信号合成部３２とを備える。
以下、指令信号が、モータ４に対して、正転方向への駆動、逆転方向への駆動、及び、制動のそれぞれを示す場合について、統合制御部３１の動作について説明する。
【００４８】
指令信号がモータ４の正転駆動を示す場合、統合制御部３１は、指令信号が示す回転速度と同じ回転速度を示す副指令信号を生成してモータ駆動装置１０−１に出力し、モータ４の制動を示す副指令信号をモータ駆動装置１０−２に出力する。これにより、バッテリ３、モータ駆動装置１０−１のＦＥＴ１３１、モータ４、モータ駆動装置１０−２のＦＥＴ１４１の順に接続された回路が形成される。
【００４９】
指令信号がモータ４の逆転駆動を示す場合、統合制御部３１は、指令信号が示す回転速度と同じ回転速度を示す副指令信号を生成して、モータ駆動装置１０−２に出力し、モータ４の制動を示す副指令信号をモータ駆動装置１０−１に出力する。これにより、バッテリ３、モータ駆動装置１０−２のＦＥＴ１３１、モータ４、モータ駆動装置１０−１のＦＥＴ１４１の順に接続された回路が形成される。
【００５０】
指令信号がモータ４の制動を示す場合、統合制御部３１は、モータ４の制動を示す副指令信号を生成して、モータ駆動装置１０−１、１０−２に出力する。これにより、モータ４が有する２つの接続端子を短絡させて制動させる。
上述のように、統合制御部３１は、指令信号の示すモータ４に対する正転方向への駆動、逆転方向への駆動、及び、制動に応じて、副指令信号を生成してモータ駆動装置１０−１、１０−２に出力する。
【００５１】
故障信号合成部３２は、モータ駆動装置１０−１、１０−２それぞれから故障信号が入力され、入力された故障信号を合成して統合故障信号を生成して上位制御装置２に出力する。また、故障信号合成部３２は、モータ駆動装置１０−１、１０−２の両方から故障信号が入力された場合、予め定められた優先順位に従い、いずれか一方の故障信号を上位制御装置２に送信する。
【００５２】
また、故障信号合成部３２は、モータ駆動装置１０−２から入力された故障信号の示す故障に対して割り当てられたデューティ比を変更する。例えば、モータ駆動装置１０−１、１０−２が検出した過電流故障、過熱故障、過電圧故障、低電圧故障、出力オープン故障それぞれに、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％のデューティ比が割り当てられている場合、モータ駆動装置１０−２が検出した過電流故障、過熱故障、過電圧故障、低電圧故障、出力オープン故障それぞれのデューティ比を、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％に変更する。故障信号合成部３２は、モータ駆動装置１０−１及びモータ駆動装置１０−２のいずれも故障が検出されない場合、ディーティ比５５％の信号を出力する。これにより、モータ駆動装置１０−１、１０−２から故障の検出を示す故障信号出力された場合、上位制御装置２は、モータ駆動装置１０−１が検出した故障と、モータ駆動装置１０−２が検出した故障とを識別することができると共に、検出された故障を識別できる。
【００５３】
上述のように、第１実施形態のモータ駆動装置１０を２つ組み合わせて用いることにより、直流モータ４の正転方向及び逆転方向の駆動制御を行え、上位制御装置２に故障信号を送信するための配線及び接続端子を増加させることなく、モータ駆動装置１０−１、１０−２が検出した故障を示す信号を送信することができる。
【００５４】
なお、３相ブラシレスモータを駆動する場合、本実施形態と同様に、第１実施形態のモータ駆動装置１０を３つ組み合わせ、３つのモータ駆動装置１０それぞれを３相ブラシレスモータが有する３つのコイルそれぞれに割り当てることにより、本実施形態と同様に、上位制御装置２に故障信号を送信するための配線及び接続端子を増加させることなく、３つのモータ駆動装置１０が検出した故障を示す信号を送信することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１、５…モータ駆動システム、２…上位制御装置、３…バッテリ、４…モータ
１０、１０−１、１０−２…モータ駆動装置、１１…コイル、１２…コンデンサ
１１０…指令信号インタフェース、１２０…ドライバ制御部
１３０、１４０…スイッチング素子、１３１、１４１…ＦＥＴ
１３２、１４２…ダイオード
１５０…温度検出部、１５１…サーミスタ、１５２…抵抗
１６０…故障判定部、１６１…判定処理部、１６２…電流測定部、１６３…温度測定部
１６４…電圧測定部、１７０…故障信号出力部
【図１】
2010263712.tif 000003
【図２】
2010263712.tif 000004