(57)【要約】【課題】回路診断時間を短縮し、装置の起動待ち時間を短縮する。【解決手段】回路故障診断装置１は、信号出力回路１ａ、フィルタ回路１ｂ、合成回路１ｃ、駆動制御回路１ｄおよび診断回路１ｅを備える。信号出力回路１ａは、試験信号ＴＰを受信して、試験信号ＴＰのレベルにもとづいて信号Ｓｇ１を出力する。フィルタ回路１ｂは、信号Ｓｇ１を低域通過フィルタリングして信号Ｓｇ２を出力する。合成回路１ｃは、信号Ｓｇ１、信号Ｓｇ２および試験信号ＴＰの論理処理を行って合成し、信号Ｓｇ３を出力する。駆動制御回路１ｄは、信号Ｓｇ３のレベルにもとづいて、対象機器を駆動または停止させるための信号Ｓｇ４を出力する。診断回路１ｅは、試験信号ＴＰを出力し、対象機器を停止させるレベルを持つ信号Ｓｇ４を受信するか否かで回路故障の発生有無を診断する。【選択図】図１
2018026918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験信号を受信して、前記試験信号のレベルにもとづいて第１の信号を出力する信号出力回路と、
前記第１の信号をフィルタリングして第２の信号を出力するフィルタ回路と、
前記第１の信号、前記第２の信号および前記試験信号の論理処理を行って合成し、第３の信号を出力する合成回路と、
前記第３の信号のレベルにもとづいて、対象機器を駆動または安全に停止させるための第４の信号を出力する駆動制御回路と、
前記試験信号を出力し、前記対象機器を停止させるレベルを持つ前記第４の信号を受信するか否かで回路故障の発生有無を診断する診断回路と、
を有することを特徴とした回路故障診断装置。
【請求項２】
前記合成回路は、２入力１出力の論理和素子と、２入力１出力の論理積素子とを含み、前記論理和素子の第１の入力端子には前記試験信号が入力され、前記論理和素子の第２の入力端子には前記第１の信号が入力され、前記論理積素子の第１の入力端子には前記第２の信号が入力され、前記論理積素子の第２の入力端子には、前記論理和素子の出力信号が入力され、前記論理積素子の出力端子から前記第３の信号が出力されることを特徴とする請求項１記載の回路故障診断装置。
【請求項３】
前記信号出力回路は、前記対象機器を外部から駆動または停止させるための外部指令信号を受信し、前記試験信号が回路故障診断を実施しない場合は、前記外部指令信号のレベルに対応したレベルの前記第１の信号を出力し、前記試験信号が前記回路故障診断を実施する場合は、前記外部指令信号のレベルにかかわらず、前記第２のレベルを持つ前記第１の信号を出力することを特徴とする請求項１記載の回路故障診断装置。
【請求項４】
前記フィルタ回路は、低域通過フィルタリングを行うフィルタ回路であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の回路故障診断装置。
【請求項５】
対象機器を駆動制御する駆動制御装置において、
対象機器を駆動するためのパワー半導体素子を含む主回路と、
ハイサイドの前記パワー半導体素子を駆動するハイサイド駆動系と、
ローサイドの前記パワー半導体素子を駆動するローサイド駆動系と、
ハイサイド側試験信号およびローサイド側試験信号を出力し、前記対象機器を停止させるレベルを持つフィードバック信号を受信するか否かで回路故障の発生有無を診断する診断回路と、
を備え、
前記ハイサイド駆動系は、
前記ハイサイド側試験信号を受信して、前記ハイサイド側試験信号のレベルにもとづいて第１のハイサイド側信号を出力する第１の信号出力回路と、
前記第１のハイサイド側信号をフィルタリングして第２のハイサイド側信号を出力する第１のフィルタ回路と、
前記第１のハイサイド側信号、前記第２のハイサイド側信号および前記ハイサイド側試験信号の論理処理を行って合成し、第３のハイサイド側信号を出力する第１の合成回路と、
前記第３のハイサイド側信号のレベルにもとづいて、前記対象機器を駆動または停止させるための第４のハイサイド側信号を生成し、前記フィードバック信号として出力する第１の駆動制御回路と、を含み、
前記ローサイド駆動系は、
前記ローサイド側試験信号を受信して、前記ローサイド側試験信号のレベルにもとづいて第１のローサイド側信号を出力する第２の信号出力回路と、
前記第１のローサイド側信号をフィルタリングして第２のローサイド側信号を出力する第２のフィルタ回路と、
前記第１のローサイド側信号、前記第２のローサイド側信号および前記ローサイド側試験信号の論理処理を行って合成し、第３のローサイド側信号を出力する第２の合成回路と、
前記第３のローサイド側信号のレベルにもとづいて、前記対象機器を駆動または停止させるための第４のローサイド側信号を生成し、前記フィードバック信号として出力する第２の駆動制御回路と、を含む、
ことを特徴とする駆動制御装置。
【請求項６】
前記第１の合成回路は、２入力１出力のハイサイド側論理和素子と、２入力１出力のハイサイド側論理積素子とを含み、前記ハイサイド側論理和素子の第１の入力端子には前記ハイサイド側試験信号が入力され、前記ハイサイド側論理和素子の第２の入力端子には前記第１のハイサイド側信号が入力され、前記ハイサイド側論理積素子の第１の入力端子には前記第２のハイサイド側信号が入力され、前記ハイサイド側論理積素子の第２の入力端子には、前記ハイサイド側論理和素子の出力信号が入力され、前記ハイサイド側論理積素子の出力端子から前記第３のハイサイド側信号が出力され、
前記第２の合成回路は、２入力１出力のローサイド側論理和素子と、２入力１出力のローサイド側論理積素子とを含み、前記ローサイド側論理和素子の第１の入力端子には前記ローサイド側試験信号が入力され、前記ローサイド側論理和素子の第２の入力端子には前記第１のローサイド側信号が入力され、前記ローサイド側論理積素子の第１の入力端子には前記第２のローサイド側信号が入力され、前記ローサイド側論理積素子の第２の入力端子には、前記ローサイド側論理和素子の出力信号が入力され、前記ローサイド側論理積素子の出力端子から前記第３のローサイド側信号が出力される、
ことを特徴とする請求項５記載の駆動制御装置。
【請求項７】
前記第１の信号出力回路は、前記対象機器を外部から駆動または停止させるためのハイサイド側外部指令信号を受信し、前記ハイサイド側試験信号が回路故障診断を実施しないときの第１のレベルの場合は、前記ハイサイド側外部指令信号のレベルと同一レベルの前記第１のハイサイド側信号を出力し、前記ハイサイド側試験信号が前記回路故障診断を実施するときの第２のレベルの場合は、前記ハイサイド側外部指令信号のレベルにかかわらず、前記第２のレベルを持つ前記第１のハイサイド側信号を出力し、
前記第２の信号出力回路は、前記対象機器を外部から駆動または停止させるためのローサイド側外部指令信号を受信し、前記ローサイド側試験信号が前記回路故障診断を実施しないときの前記第１のレベルの場合は、前記ローサイド側外部指令信号のレベルと同一レベルの前記第１のローサイド側信号を出力し、前記ローサイド側試験信号が前記回路故障診断を実施するときの前記第２のレベルの場合は、前記ローサイド側外部指令信号のレベルにかかわらず、前記第２のレベルを持つ前記第１のローサイド側信号を出力する、
ことを特徴とする請求項５記載の駆動制御装置。
【請求項８】
前記第１及び第２のフィルタ回路は、低域通過フィルタリングを行うフィルタ回路であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、回路故障診断装置および駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路故障診断の従来技術としては、例えば、駆動回路への遮断信号と、パルス信号との論理積を遅延させて駆動回路へ入力するフィルタ回路に対し、フィルタ回路の出力電圧によって回路異常を判定する技術が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
また、テスト信号と外部からの遮断信号とを切り替える回路の出力信号の変化点から設定時間経過後に該出力信号を通過させる遅延回路に対し、遅延回路への入力信号をフィードバック信号として監視装置へ出力して、フィードバック信号とテスト信号の一致判定を行う技術が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４６０９３０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８２５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、回路故障診断時間を短縮し、装置の起動待ち時間の短縮化を図った回路故障診断装置および駆動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、回路故障診断装置が提供される。回路故障診断装置は、信号出力回路、フィルタ回路、合成回路、駆動制御回路および診断回路を備える。
信号出力回路は、試験信号を受信して、試験信号のレベルにもとづいて第１の信号を出力する。フィルタ回路は、第１の信号をフィルタリングして第２の信号を出力する。合成回路は、第１の信号、第２の信号および試験信号の論理処理を行って合成し、第３の信号を出力する。駆動制御回路は、第３の信号のレベルにもとづいて、対象機器を駆動または安全に停止させるための第４の信号を出力する。診断回路は、試験信号を出力し、対象機器を停止させるレベルを持つ第４の信号を受信するか否かで回路故障の発生有無を診断する。
【発明の効果】
【０００７】
回路故障診断時間を短縮し、装置の起動待ち時間の短縮化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】回路故障診断装置の構成例を示す図である。
【図２】モータ駆動制御装置の構成例を示す図である。
【図３】ハイサイド駆動系の回路構成例を示す図である。
【図４】ローサイド駆動系の回路構成例を示す図である。
【図５】動作波形を示す図である。
【図６】モータ駆動制御装置の構成例を示す図である。
【図７】ハイサイド駆動系の回路構成例を示す図である。
【図８】ローサイド駆動系の回路構成例を示す図である。
【図９】通常運用時におけるバイパス回路の入出力の論理値を示す図である。
【図１０】回路故障診断開始時におけるバイパス回路の入出力の論理値を示す図である。
【図１１】回路故障診断終了時におけるバイパス回路の入出力の論理値を示す図である。
【図１２】動作波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図１は回路故障診断装置の構成例を示す図である。回路故障診断装置１は、信号出力回路１ａ、フィルタ回路１ｂ、合成回路１ｃ、駆動制御回路１ｄおよび診断回路１ｅを備える。
【００１０】
信号出力回路１ａは、診断回路１ｅから出力される試験信号ＴＰを受信して、試験信号ＴＰのレベルにもとづいて信号Ｓｇ１（第１の信号）を出力する。フィルタ回路１ｂは、信号Ｓｇ１に対し、低域通過フィルタリングを行って信号Ｓｇ２（第２の信号）を出力する。
【００１１】
合成回路１ｃは、信号Ｓｇ１、信号Ｓｇ２および試験信号ＴＰの論理処理を行って合成し、信号Ｓｇ３（第３の信号）を出力する。駆動制御回路１ｄは、信号Ｓｇ３のレベルにもとづいて、診断のための信号Ｓｇ４（第４の信号）を出力する。
【００１２】
診断回路１ｅは、診断のための試験信号ＴＰを出力した際に、対象機器（例えば、モータ）を停止させるレベルを持つ信号Ｓｇ４を受信するか否かで回路故障（例えば、信号出力回路１ａや駆動制御回路１ｄにおける回路故障）の発生有無を診断する。
【００１３】
各信号の動作波形について説明する。
〔時刻ｔ１〕診断回路１ｅは、回路故障診断時、低電位レベル（以下、Ｌレベルと表記）の試験信号ＴＰを出力する。
【００１４】
〔時刻ｔ２〕信号出力回路１ａは、試験信号ＴＰを受信してから一定時間の経過後、高電位レベル（以下、Ｈレベルと表記）からＬレベルに変化する信号Ｓｇ１を出力する。また、信号Ｓｇ１は、フィルタ回路１ｂによってフィルタリングされて、フィルタ回路１ｂから信号Ｓｇ２が出力される。
【００１５】
〔時刻ｔ３〕合成回路１ｃは、信号Ｓｇ１、信号Ｓｇ２および試験信号ＴＰの論理処理を行って合成し、Ｌレベルパルスの信号Ｓｇ３を出力する。また、駆動制御回路１ｄは、試験信号ＴＰの入力から遅延時間Ｄ１後に、Ｌレベルパルスの信号Ｓｇ４を出力する。
【００１６】
診断回路１ｅは、Ｌレベルパルスの試験信号ＴＰを出力した場合に、Ｌレベルパルスの信号Ｓｇ４（対象機器を停止させるレベルを持つ信号Ｓｇ４）が駆動制御回路１ｄからフィードバックされた際には、回路故障診断において正常（回路故障無し）と判断する。
【００１７】
また、Ｌレベルパルスの試験信号ＴＰを出力した場合に、Ｈレベルの信号Ｓｇ４が駆動制御回路１ｄからフィードバックされた際には、回路故障診断において異常（回路故障有り）と判断する。
【００１８】
ここで、フィルタ回路１ｂから出力される信号Ｓｇ２がＬレベルと確定される時刻が時刻ｔ４とすると、合成回路１ｃの処理がない場合、駆動制御回路１ｄからは、試験信号ＴＰの入力から遅延時間Ｄ２の経過後に信号Ｓｇ４−１が出力される。
【００１９】
これに対し、合成回路１ｃによってフィルタ回路１ｂをバイパスして信号Ｓｇ３を生成してから駆動制御回路１ｄに入力すると、駆動制御回路１ｄからは、遅延時間Ｄ２よりも短い遅延時間Ｄ１（＜Ｄ２）の経過後に信号Ｓｇ４を出力することができる。
【００２０】
このように、回路故障診断装置１では、フィルタ回路１ｂをバイパスする合成回路１ｃを設け、信号Ｓｇ１、信号Ｓｇ２および試験信号ＴＰの論理処理を行って合成した信号Ｓｇ３を生成し、信号Ｓｇ３のレベルにもとづいて、診断のため対象機器を駆動または停止させるための信号Ｓｇ４を出力する構成とした。これにより、診断時にフィルタ回路１ｂによって生じる遅延時間を短くでき、Ｌレベルパルスの試験信号ＴＰのパルス幅を狭くすることができる。このため、回路故障診断時間を短縮化することができ、装置の起動待ち時間の短縮化を図ることが可能になる。
【００２１】
次に回路故障診断機能を持つモータ駆動制御装置の構成例について説明する。図２はモータ駆動制御装置の構成例を示す図である。モータ駆動制御装置１０は、構成ブロックとして、入力処理回路１２−１、１２−２、フィルタ１３−１、１３−２、ゲート遮断回路１４−１、１４−２、ゲート駆動回路１５−１、１５−２、主回路１６および制御回路１７を備え、また、安全指令入力端子１１−１、１１−２を有している。
【００２２】
なお、フィルタ１３−１は、入力処理回路１２−１側に含まれる構成としてもよいし、ゲート遮断回路１４−１側に含まれる構成としてもよい。同様に、フィルタ１３−２は、入力処理回路１２−２側に含まれる構成としてもよいし、ゲート遮断回路１４−２側に含まれる構成としてもよい。
【００２３】
モータ駆動制御装置１０内の主回路１６には、ＡＣ（Alternating Current）電源が供給され、モータＭが接続される。主回路１６は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのパワー半導体素子に該当する。
【００２４】
また、モータ駆動制御装置１０では、図２に示すように、主回路１６を駆動するための系統が二重化構成になっている。すなわち、主回路１６のパワー半導体素子のハイサイドを駆動するハイサイド駆動系と、ローサイドを駆動するローサイド駆動系をそれぞれ個別に制御可能な構成になっている。
【００２５】
図２に示す例では、ハイサイド駆動系には、安全指令入力端子１１−１、入力処理回路１２−１、フィルタ１３−１、ゲート遮断回路１４−１およびゲート駆動回路１５−１が含まれる。また、ローサイド駆動系には、安全指令入力端子１１−２、入力処理回路１２−２、フィルタ１３−２、ゲート遮断回路１４−２およびゲート駆動回路１５−２が含まれる。
【００２６】
なお、制御回路１７は、回路故障診断機能を有し、ハイサイド駆動系およびローサイド駆動系のそれぞれにテストパルスＴＰ１、ＴＰ２を送信する。回路故障診断を行わない場合は（通常運用時）、テストパルスＴＰ１、ＴＰ２はＨレベルの信号になる。回路故障診断を行う場合は、テストパルスＴＰ１、ＴＰ２は、Ｌレベルのパルス信号になる。
【００２７】
一方、モータ駆動制御装置１０には、操作ボタンＢ０（非常停止ボタンに該当）が安全指令入力端子１１−１、１１−２を介して接続される。操作ボタンＢ０は、モータＭを駆動または停止（非常停止）させるための、ユーザが操作可能な装置である。また、操作ボタンＢ０もハイサイド駆動系ボタンＢ０−１と、ローサイド駆動系ボタンＢ０−２との二重化構成になっている。
【００２８】
さらに、ハイサイド駆動系ボタンＢ０−１は、スイッチｓｗ１ａ、ｓｗ１ｂを含み、接点も二重化構成になっている。同様に、ローサイド駆動系ボタンＢ０−２は、スイッチｓｗ２ａ、ｓｗ２ｂを含み、接点も二重化構成になっている。
【００２９】
ハイサイド駆動系ボタンＢ０−１の端子ｓ１−１は、電源Ｖ１（例えば、２４Ｖ）の正極端に接続し、ローサイド駆動系ボタンＢ０−２の端子ｓ２−１も、電源Ｖ１の正極端に接続する。
【００３０】
ハイサイド駆動系ボタンＢ０−１の端子ｓ１−２は、安全指令入力端子１１−１に接続し、ローサイド駆動系ボタンＢ０−２の端子ｓ２−２は、安全指令入力端子１１−２に接続する。なお、電源Ｖ１の負極端は、モータ駆動制御装置１０で使用されるコモングランド（以下、ＧＮＤ１と表記）に接続する。
【００３１】
ハイサイド駆動系内の構成ブロックの入出力関係において、入力処理回路１２−１の一方の入力端は、安全指令入力端子１１−１に接続し、他方の入力端には、制御回路１７から出力されるテストパルスＴＰ１が入力される。入力処理回路１２−１からの出力信号は、フィルタ１３−１を介して、ゲート遮断回路１４−１に入力される。ゲート遮断回路１４−１から出力されるフィードバック信号ＦＢ１は、ゲート駆動回路１５−１と制御回路１７に入力される。
【００３２】
ローサイド駆動系内の構成ブロックの入出力関係において、入力処理回路１２−２の一方の入力端は、安全指令入力端子１１−２に接続し、他方の入力端には、制御回路１７から出力されるテストパルスＴＰ２が入力される。入力処理回路１２−２からの出力信号は、フィルタ１３−２を介して、ゲート遮断回路１４−２に入力される。ゲート遮断回路１４−２から出力されるフィードバック信号ＦＢ２は、ゲート駆動回路１５−２と制御回路１７に入力される。
【００３３】
一方、制御回路１７では、主回路１６におけるハイサイドのＵ相、Ｖ相、Ｗ相のゲート駆動を制御するためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号ｄ１〜ｄ３をそれぞれ生成し、ＰＷＭ信号ｄ１〜ｄ３は、ゲート駆動回路１５−１に入力される。ゲート駆動回路１５−１は、ＰＷＭ信号ｄ１〜ｄ３にもとづき、主回路１６におけるハイサイドのゲート駆動制御を行う。
【００３４】
同様に、制御回路１７では、主回路１６におけるローサイドのｘ相、ｙ相、ｚ相のゲート駆動を制御するためのＰＷＭ信号ｄ４〜ｄ６をそれぞれ生成し、ＰＷＭ信号ｄ４〜ｄ６は、ゲート駆動回路１５−２に入力される。ゲート駆動回路１５−２は、ＰＷＭ信号ｄ４〜ｄ６にもとづき、主回路１６におけるローサイドのゲート駆動制御を行う。
【００３５】
上記のような構成のモータ駆動制御装置１０では、モータ駆動時には、スイッチｓｗ１ａ、ｓｗ１ｂ、ｓｗ２ａ、ｓｗ２ｂはすべてクローズし、安全指令入力端子１１−１、１１−２には、電源Ｖ１が印加される。
【００３６】
また、安全指令入力端子１１−１、１１−２の両方に電源Ｖ１が印加されることで、ゲート駆動回路１５−１、１５−２の両方が動作する。ゲート駆動回路１５−１、１５−２が動作することで、主回路１６のゲートが駆動されてモータＭが駆動する。
【００３７】
一方、モータ駆動停止時には、スイッチｓｗ１ａ、ｓｗ１ｂ、ｓｗ２ａ、ｓｗ２ｂの少なくとも１つがオープンすることで、安全指令入力端子１１−１、１１−２のいずれかまたは両方にＧＮＤが印加される。
【００３８】
この場合、ゲート駆動回路１５−１、１５−２のいずれかまたは両方の動作が停止することで、主回路１６のゲート駆動が停止して、モータＭの駆動が停止する。
次にモータ駆動制御装置１０のハイサイド駆動系の回路構成について説明する。図３はハイサイド駆動系の回路構成例を示す図である。ハイサイド駆動系に含まれる、入力処理回路１２−１、フィルタ１３−１およびゲート遮断回路１４−１の内部回路の構成例を示している（ゲート駆動回路１５−１の図示は省略）。なお、図中の電源Ｖ２は例えば、５Ｖである。また、電源Ｖ２に対応するグランドをＧＮＤ２と表記する。
【００３９】
入力処理回路１２−１は、抵抗Ｒ１ａ、Ｒ３ａ〜Ｒ６ａ、フォトカプラＰＣ１ａ、ＰＣ２ａを含む。また、フォトカプラＰＣ１ａは、フォトダイオードＤ１ａとフォトトランジスタＴｒ２ａを含み、フォトカプラＰＣ２ａは、フォトダイオードＤ２ａとフォトトランジスタＴｒ３ａを含む。
【００４０】
フィルタ１３−１は、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）回路１３ａを含み、ＬＰＦ回路１３ａは、抵抗Ｒ７ａとコンデンサＣ１ａを含む。
ゲート遮断回路１４−１は、抵抗Ｒ８ａ〜Ｒ１１ａと、トランジスタＴｒ４ａ、Ｔｒ５ａを含む。なお、トランジスタＴｒ４ａには、ＮＰＮトランジスタが使用され、トランジスタＴｒ５ａには、ＰＮＰトランジスタが使用されている。
【００４１】
各構成素子の接続関係について記すと、抵抗Ｒ１ａの一端は、安全指令入力端子１１−１に接続し、抵抗Ｒ１ａの他端は、フォトダイオードＤ１ａのアノードと接続する。フォトダイオードＤ１ａのカソードは、抵抗Ｒ４ａの一端およびフォトダイオードＤ２ａのアノードに接続する。抵抗Ｒ４ａの他端は、ＧＮＤ１と、フォトダイオードＤ２ａのカソードと接続する。
【００４２】
フォトトランジスタＴｒ２ａのコレクタは、抵抗Ｒ５ａの一端に接続し、抵抗Ｒ５ａの他端は、テスト端子Ａ１に接続する。フォトトランジスタＴｒ２ａのエミッタは、ＧＮＤ２に接続する。
【００４３】
フォトトランジスタＴｒ３ａのコレクタは、電源Ｖ２に接続し、フォトトランジスタＴｒ３ａのエミッタは、抵抗Ｒ６ａの一端と、抵抗Ｒ７ａの一端と接続する。抵抗Ｒ７ａの他端は、コンデンサＣ１ａの一端と、抵抗Ｒ８ａの一端と接続し、抵抗Ｒ６ａの他端は、ＧＮＤ２と、コンデンサＣ１ａと接続する。
【００４４】
抵抗Ｒ１０ａの一端は、電源Ｖ２と、トランジスタＴｒ５ａのエミッタと接続し、抵抗Ｒ１０ａの他端は、トランジスタＴｒ５ａのベースと、抵抗Ｒ１１ａの一端と接続する。トランジスタＴｒ５ａのコレクタは、フィードバック端子Ａ２と接続する。
【００４５】
抵抗Ｒ８ａの他端は、抵抗Ｒ９ａの一端と、トランジスタＴｒ４ａのベースと接続し、トランジスタＴｒ４ａのコレクタは、抵抗Ｒ１１ａの他端に接続する。抵抗Ｒ９ａの他端は、トランジスタＴｒ４ａのエミッタ、ＧＮＤ２に接続する。
【００４６】
ここで、モータ駆動時において、安全指令入力端子１１−１には、電源Ｖ１が印加する。また、制御回路１７から出力されるテストパルスＴＰ１は、Ｈレベルの信号となり、テスト端子Ａ１のレベルは、Ｈレベルとなる。
【００４７】
このとき、フォトカプラＰＣ１ａが導通する。また、フォトカプラＰＣ１ａが導通することにより、フォトカプラＰＣ２ａが導通するので、ＬＰＦ回路１３ａにはＨレベルの信号ｓｇ１が入力し、信号ｓｇ１は、ＬＰＦ回路１３ａによってフィルタリングされる。
【００４８】
ＬＰＦ回路１３ａから出力されるフィルタリング後の信号ｓｇ１−１はＨレベルであるから、抵抗Ｒ８ａに電流が流れ、トランジスタＴｒ４ａのベースへ電流が流れて、トランジスタＴｒ４ａがオンする。また、トランジスタＴｒ４ａがオンすることで抵抗Ｒ１１ａに電流が流れ、トランジスタＴｒ５ａのベースから電流が流れて、トランジスタＴｒ５ａがオンする。したがって、トランジスタＴｒ５ａがオンすることにより、フィードバック端子Ａ２からは、Ｈレベルのフィードバック信号ＦＢ１が出力される。
【００４９】
一方、モータ駆動停止時において、操作ボタンＢ０が押下されることにより、安全指令入力端子１１−１には、ＧＮＤ１が印加する。
テストパルスＴＰ１がＨレベルであるが、安全指令入力端子１１−１にＧＮＤ１が印加されるので、フォトカプラＰＣ２ａは非導通であり、入力処理回路１２−１の出力は、プルダウン状態になって、Ｌレベルの信号ｓｇ１を出力し、信号ｓｇ１は、ＬＰＦ回路１３ａによってフィルタリングされる。
【００５０】
ＬＰＦ回路１３ａから出力されるフィルタリング後の信号ｓｇ１−１はＬレベルであるから、抵抗Ｒ８ａに電流が流れず、トランジスタＴｒ４ａはオフする。また、トランジスタＴｒ４ａがオフすることで抵抗Ｒ１１ａに電流が流れず、トランジスタＴｒ５ａがオフする。したがって、トランジスタＴｒ５ａがオフすることにより、フィードバック端子Ａ２からは、Ｌレベルのフィードバック信号ＦＢ１が出力される。
【００５１】
一方、制御回路１７からＬレベルのテストパルスＴＰ１が出力されることでも、上記と同様なモータ駆動停止の動作となる。よって、入力処理回路１２−１の出力およびＬＰＦ回路１３ａの入力はプルダウン状態になって、Ｌレベルの信号ｓｇ１−１がＬＰＦ回路１３ａから出力される。以降上記と同様な動作でフィードバック端子Ａ２から、Ｌレベルのフィードバック信号ＦＢ１が出力される。
【００５２】
なお、ローサイド駆動系の基本的な回路構成および動作は、ハイサイド駆動系と同様であるため説明は省略する（図４）。
図５は動作波形を示す図である。モータ駆動制御装置１０の動作状態には、電源起動、リセット中、初期化処理および通常運用（モータ運転中）があり、回路故障診断は、初期化処理時において実施される。なお、ハイサイド駆動系およびローサイド駆動系は同じ動作であるから、ハイサイド駆動系における回路故障診断の動作について説明する。
【００５３】
〔時刻ｔ１１〕安全指令入力端子１１−１のレベルは、Ｈレベルである。また、制御回路１７は、回路故障診断を開始するものとして、テストパルスＴＰ１を出力する（すなわち、Ｌレベルパルス信号を出力する）。テスト端子Ａ１にテストパルスＴＰ１が入力するので、テスト端子Ａ１のレベルは、Ｌレベルになる。
【００５４】
〔時刻ｔ１２〕テストパルスＴＰ１の入力から一定時間の経過後、入力処理回路１２−１から出力される信号ｓｇ１のレベルは、ＨレベルからＬレベルになる。また、信号ｓｇ１は、ＬＰＦ回路１３ａによってフィルタリングされ、ＬＰＦ回路１３ａからは、ＨレベルからＬレベルに変化する信号ｓｇ１−１が出力される。
【００５５】
〔時刻ｔ１３〕テストパルスＴＰ１の入力から遅延時間Ｄ２の経過後、ゲート遮断回路１４−１から出力されるフィードバック信号ＦＢ１のレベルは、ＨレベルからＬレベルになる。
【００５６】
〔時刻ｔ１４〕制御回路１７は、フィードバック信号ＦＢ１がＬレベルになったことを検出後、回路故障診断を終了するものとして、テストパルスＴＰ１の出力を停止する（すなわち、Ｈレベルの信号を出力する）。テスト端子Ａ１のレベルは、Ｈレベルになる。
【００５７】
〔時刻ｔ１５〕テストパルスＴＰ１の入力停止から一定時間の経過後、入力処理回路１２−１から出力される信号ｓｇ１のレベルは、ＬレベルからＨレベルになる。また、信号ｓｇ１は、ＬＰＦ回路１３ａによってフィルタリングされ、ＬＰＦ回路１３ａからは、ＬレベルからＨレベルに変化する信号ｓｇ１−１が出力される。
【００５８】
〔時刻ｔ１６〕ゲート遮断回路１４−１から出力されるフィードバック信号ＦＢ１のレベルは、ＬレベルからＨレベルに変化する。
次に解決すべき課題について説明する。上記のように、モータ駆動制御装置１０では、回路故障診断を行う場合、テストパルスをハイサイド／ローサイド駆動系に入力し、フィードバックされる信号を監視することで、ハイサイド／ローサイド駆動系の回路に対して、モータを正常駆動または停止できるか否かの回路故障診断を行う。
【００５９】
また、モータ駆動停止機能の回路の感度が高いと、ノイズ等の影響によって停止入力を誤検知してしまう可能性がある。このため、フィルタ１３−１、１３−２を設けて、入力処理回路１２−１、１２−２からの出力信号をいったんフィルタリングしてから、ゲート遮断回路１４−１、１４−２に渡す構成にして、感度をある程度低下させている。
【００６０】
テストパルスＴＰ１、ＴＰ２が入力してから、フィードバック信号ＦＢ１、ＦＢ２がオンするまで（フィードバック信号ＦＢ１、ＦＢ２がＬレベルになるまで）、テストパルスＴＰ１、ＴＰ２は継続して出力される。
【００６１】
しかし、上記のようなモータ駆動制御装置１０の構成では、ＬＰＦ回路１３ａ、１３ｂのＲＣ時定数により遅延時間Ｄ２が大きくなってしまい、回路故障診断時間が長くなり、モータ駆動制御装置の起動待ち時間が長くなってしまうという問題がある。
【００６２】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、回路故障診断時間を短縮化し、装置の起動待ち時間の短縮化を図った回路故障診断装置および駆動制御装置を提供するものである。
【００６３】
次に装置の起動待ち時間の短縮化を図ったモータ駆動制御装置の構成および動作について以降説明する。図６はモータ駆動制御装置の構成例を示す図である。モータ駆動制御装置１０−１は、構成ブロックとして、入力処理回路１２−１、１２−２、フィルタ１３−１、１３−２、ゲート遮断回路１４−１、１４−２、ゲート駆動回路１５−１、１５−２、主回路１６、制御回路１７およびバイパス回路１８−１、１８−２を備え、また、安全指令入力端子１１−１、１１−２を有している。
【００６４】
モータ駆動制御装置１０−１は、図２に示したモータ駆動制御装置１０と異なる新たな構成ブロックとして、バイパス回路１８−１、１８−２を含んでいる。その他の構成は、モータ駆動制御装置１０と同様である。
【００６５】
ハイサイド駆動系において、バイパス回路１８−１は、フィルタ１３−１の後段とゲート遮断回路１４−１の前段とに位置している。また、ローサイド駆動系において、バイパス回路１８−２は、フィルタ１３−２の後段とゲート遮断回路１４−２の前段とに位置している。
【００６６】
図１に示した回路故障診断装置１の構成ブロックの対応関係について示すと、入力処理回路１２−１、１２−２は、信号出力回路１ａの機能を実現する。フィルタ１３−１、１３−２は、フィルタ回路１ｂの機能を実現する。バイパス回路１８−１、１８−２は、合成回路１ｃの機能を実現する。ゲート遮断回路１４−１、１４−２は、駆動制御回路１ｄの機能を実現する。制御回路１７は、診断回路１ｅの機能を実現する。
【００６７】
また、図１に示した試験信号ＴＰは、テストパルスＴＰ１、ＴＰ２に対応し、信号Ｓｇ１は、信号ｓｇ１、ｓｇ２に対応する。信号Ｓｇ２は、信号ｓｇ１−１、ｓｇ２−１に対応する。さらに、信号Ｓｇ３は、信号ｓｇ１−２、ｓｇ２−２に対応し、信号Ｓｇ４は、フィードバック信号ＦＢ１、ＦＢ２に対応する。
【００６８】
なお、入力処理回路１２−１、１２−２は、モータＭを外部から駆動または停止させるための外部指令信号（電源Ｖ１またはＧＮＤ１に相当）を、安全指令入力端子１１−１、１１−２を介して受信する。
【００６９】
また、回路故障診断を実施しない場合は、テストパルスＴＰ１、ＴＰ２がＨレベルであり、このときは外部指令信号のレベルと同一レベル（電源Ｖ１に対応するＨレベルまたはＧＮＤ１に対応するＬレベル）の信号ｓｇ１、ｓｇ２を出力する。
【００７０】
さらに、回路故障診断を実施する場合は、テストパルスＴＰ１、ＴＰ２がＬレベルであり、このときは外部指令信号のレベルにかかわらず、Ｌレベルを持つ信号ｓｇ１、ｓｇ２を出力する。
【００７１】
図７はハイサイド駆動系の回路構成例を示す図である。モータ駆動制御装置１０−１のハイサイド駆動系に含まれる、入力処理回路１２−１、フィルタ１３−１、バイパス回路１８−１およびゲート遮断回路１４−１の内部回路の構成例を示している（ゲート駆動回路１５−１の図示は省略）。
【００７２】
バイパス回路１８−１は、２入力１出力の論理和素子１８ａ−１と、２入力１出力の論理積素子１８ａ−２を含む。バイパス回路１８−１の接続関係について記すと、論理和素子１８ａ−１の入力端子ａ１は、テスト端子Ａ１と、抵抗Ｒ５ａの他端と接続する。論理和素子１８ａ−１の入力端子ａ２は、フォトトランジスタＴｒ３ａのエミッタ、抵抗Ｒ６ａの一端および抵抗Ｒ７ａの一端に接続する。
【００７３】
論理積素子１８ａ−２の入力端子ｂ１は、抵抗Ｒ７ａの他端と、コンデンサＣ１ａの一端と接続する。論理和素子１８ａ−１の出力端子ａ３は、論理積素子１８ａ−２の入力端子ｂ２に接続する。論理積素子１８ａ−２の出力端子ｂ３は、抵抗Ｒ８ａの一端に接続する。
【００７４】
図８はローサイド駆動系の回路構成例を示す図である。図９は通常運用時におけるバイパス回路の入出力の論理値を示す図である。ハイサイド駆動系のバイパス回路１８−１の通常運用時の論理値において、まず、入力端子ａ１は、テスト端子Ａ１に接続するから、入力端子ａ１のレベルはＨレベルである。
【００７５】
また、入力端子ａ２は、Ｈレベルの信号ｓｇ１が入力するので、入力端子ａ２のレベルはＨレベルである。論理和素子１８ａ−１の出力端子ａ３および論理積素子１８ａ−２の入力端子ｂ２のレベルは、Ｈレベルである。
【００７６】
さらに、入力端子ｂ１は、Ｈレベルの信号ｓｇ１−１が入力するので、論理積素子１８ａ−２の出力端子ｂ３のレベル（信号ｓｇ１−２のレベル）は、Ｈレベルになる。
ローサイド駆動系のバイパス回路１８−２においてもハイサイド駆動系のバイパス回路１８−１と同様の動作であるため説明は省略する。
【００７７】
図１０は回路故障診断開始時におけるバイパス回路の入出力の論理値を示す図である。ハイサイド駆動系のバイパス回路１８−１の回路故障診断開始時の論理値において、まず、入力端子ａ１は、テストパルスＴＰ１が入力するから、入力端子ａ１のレベルはＬレベルである。
【００７８】
また、入力端子ａ２は、ＨレベルからＬレベルに変化する信号ｓｇ１が入力する。よって、論理和素子１８ａ−１の出力端子ａ３および論理積素子１８ａ−２の入力端子ｂ２のレベルは、Ｌレベルになる。したがって、論理積素子１８ａ−２の出力端子ｂ３のレベル（信号ｓｇ１−２のレベル）は、Ｌレベルになる。なお、入力端子ｂ１は、ＨレベルからＬレベルに変化する信号ｓｇ１−１が入力する。
【００７９】
ローサイド駆動系のバイパス回路１８−２においてもハイサイド駆動系のバイパス回路１８−１と同様の動作であるため説明は省略する。
図１１は回路故障診断終了時におけるバイパス回路の入出力の論理値を示す図である。ハイサイド駆動系のバイパス回路１８−１の回路故障診断終了時の論理値において、まず、入力端子ａ１は、テストパルスＴＰ１が入力するから、入力端子ａ１のレベルはＨレベルになる。
【００８０】
また、入力端子ａ２は、ＬレベルからＨレベルに変化する信号ｓｇ１が入力する。よって、論理和素子１８ａ−１の出力端子ａ３および論理積素子１８ａ−２の入力端子ｂ２のレベルは、Ｈレベルになる。また、入力端子ｂ１には、ＬレベルからＨレベルに変化する信号ｓｇ１−１が入力する。したがって、論理積素子１８ａ−２の出力端子ｂ３のレベル（信号ｓｇ１−２のレベル）は、Ｈレベルになる。
【００８１】
ローサイド駆動系のバイパス回路１８−２においてもハイサイド駆動系のバイパス回路１８−１と同様の動作であるため説明は省略する。
図１２は動作波形を示す図である。モータ駆動制御装置１０−１の動作状態には、電源起動、リセット中、初期化処理および通常運用（モータ運転中）があり、回路故障診断は、初期化処理時において実施される。なお、ハイサイド駆動系およびローサイド駆動系は同じ動作であるから、ハイサイド駆動系における回路故障診断の動作について説明する。
【００８２】
〔時刻ｔ２１〕安全指令入力端子１１−１のレベルは、Ｈレベルである。また、制御回路１７は、回路故障診断を開始するものとして、テストパルスＴＰ１を出力する（すなわち、Ｌレベルパルス信号を出力する）。テスト端子Ａ１にテストパルスＴＰ１が入力するので、テスト端子Ａ１のレベルは、Ｌレベルになる。
【００８３】
〔時刻ｔ２２〕テストパルスＴＰ１の入力から一定時間の経過後、入力処理回路１２−１から出力される信号ｓｇ１のレベルは、ＨレベルからＬレベルになる。また、信号ｓｇ１は、ＬＰＦ回路１３ａによってフィルタリングされ、ＬＰＦ回路１３ａからは、ＨレベルからＬレベルに変化する信号ｓｇ１−１が出力される。
【００８４】
〔時刻ｔ２３〕バイパス回路１８−１は、信号ｓｇ１、信号ｓｇ１−１およびテストパルスＴＰ１の論理処理を行って合成し、ＨレベルからＬレベルに変化する信号ｓｇ１−２を生成して出力する。また、テストパルスＴＰ１の入力から遅延時間Ｄ１の経過後、ゲート遮断回路１４−１から出力されるフィードバック信号ＦＢ１のレベルも、ＨレベルからＬレベルになる。
【００８５】
〔時刻ｔ２４〕制御回路１７は、フィードバック信号ＦＢ１のレベルがＨレベルになったことを検出し、回路故障診断を終了するものとして、テストパルスＴＰ１の出力を停止する（すなわち、Ｈレベルの信号を出力する）。テスト端子Ａ１のレベルは、Ｈレベルになる。
【００８６】
〔時刻ｔ２５〕テストパルスＴＰ１の入力停止から一定時間の経過後、入力処理回路１２−１から出力される信号ｓｇ１のレベルは、ＬレベルからＨレベルになる。また、信号ｓｇ１は、ＬＰＦ回路１３ａによってフィルタリングされ、ＬＰＦ回路１３ａからは、ＬレベルからＨレベルに変化する信号ｓｇ１−１が出力される。
【００８７】
〔時刻ｔ２６〕ゲート遮断回路１４−１から出力されるフィードバック信号ＦＢ１のレベルは、ＬレベルからＨレベルに変化する。
ここで、合成回路１８−１、１８−２の処理を行わない図５に示した動作波形と、合成回路１８−１、１８−２の処理を行った図１２に示す動作波形とを比較する。テストパルスの入力からフィードバック信号がオンするまでの時間は、遅延時間Ｄ２から遅延時間Ｄ１となって遅延時間が短くなっていることがわかる。
【００８８】
このように、モータ駆動制御装置１０−１のハイサイド駆動系では、フィルタ１３−１をバイパスするバイパス回路１８−１を設け、信号ｓｇ１、信号ｓｇ１−１およびテストパルスＴＰ１の論理処理を行って合成した信号ｓｇ１−２を生成する。そして、信号ｓｇ１−２のレベルにもとづいて、モータＭを駆動または停止させるためのフィードバック信号ＦＢ１を出力する構成とした。
【００８９】
同様に、ローサイド駆動系では、フィルタ１３−２をバイパスするバイパス回路１８−２を設け、信号ｓｇ２、信号ｓｇ２−１およびテストパルスＴＰ２の論理処理を行って合成した信号ｓｇ２−２を生成する。そして、信号ｓｇ２−２のレベルにもとづいて、モータＭを駆動または停止させるためのフィードバック信号ＦＢ２を出力する構成とした。
【００９０】
これにより、フィルタ１３−１、１３−２によって生じる遅延時間を小さくして、回路故障診断時間を短縮化することができ、装置の起動待ち時間の短縮化を図ることが可能になる。
【００９１】
以上、実施の形態を例示したが、実施の形態で示した各部の構成は同様の機能を有する他のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や工程が付加されてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１  回路故障診断装置
１ａ  信号出力回路
１ｂ  フィルタ回路
１ｃ  合成回路
１ｄ  駆動制御回路
１ｅ  診断回路
ｔ１〜ｔ４  時刻
Ｓｇ１  第１の信号
Ｓｇ２  第２の信号
Ｓｇ３  第３の信号
Ｓｇ４  第４の信号（合成回路有り）
Ｓｇ４−１  第４の信号（合成回路無し）
Ｄ１、Ｄ２  遅延時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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