(57)【要約】      （修正有）【課題】負荷回路を動作させることなく、負荷回路および直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えて負荷回路に流す変換回路に発生する、より多く故障を検知する負荷回路の駆動装置、およびその故障検知方法を提供することにある。【解決手段】負荷回路と、中央で前記負荷回路に繋がっている、上アームにＦＥＴ１とＦＥＴ２を有するとともに、ＦＥＴ１に繋がる下アームにＦＥＴ３を有し、かつＦＥＴ２に繋がる下アームにＦＥＴ４を有するＨブリッジ回路と、前記上アームに繋がるＦＥＴ５と、前記下アームに繋がるＦＥＴ６のスイッチング素子とを有する、直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えて前記負荷回路に流す変換回路と、回路上の点Ａ〜Ｄの電圧を測定する測定部と、ＦＥＴ１〜６に所定のするスイッチング信号を送るとともに、前記測定部の測定結果に基づいて故障を検知する故障検知部とを有する負荷回路の駆動装置である。【選択図】図１
2011250533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷回路と、中央で前記負荷回路に繋がっている、上アームに第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とを有するとともに、前記第１のスイッチング素子に繋がる下アームに第３のスイッチング素子を有し、かつ前記第２のスイッチング素子に繋がる下アームに第４のスイッチング素子を有するＨブリッジ回路と、前記上アームに繋がる第５のスイッチング素子と、前記下アームに繋がる第６のスイッチング素子とを有する、直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えて前記負荷回路に流す変換回路と、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを繋ぐ部位の電圧、前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、および前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子とを繋ぐ部位の電圧を測定する測定部と、前記第５のスイッチング素子をオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、および前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号をそれぞれ送るとともに、前記測定部の測定結果に基づいて前記負荷回路および前記変換回路の故障を検知する故障検知部とを有することを特徴とする負荷回路の駆動装置。
【請求項２】
負荷回路と、中央で前記負荷回路に繋がっている、上アームに第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とを有するとともに、前記第１のスイッチング素子に繋がる下アームに第３のスイッチング素子を有し、かつ前記第２のスイッチング素子に繋がる下アームに第４のスイッチング素子を有するＨブリッジ回路と、前記上アームに繋がる第５のスイッチング素子と、前記下アームに繋がる第６のスイッチング素子とを有する、直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えて前記負荷回路に流す変換回路と、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを繋ぐ部位の電圧、前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、および前記第６のスイッチング素子とグランドとの間を流れる電流を測定する測定部と、前記第５のスイッチング素子をオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子をオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、および前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号をそれぞれ送るとともに、前記測定部の測定結果に基づいて前記負荷回路および前記変換回路の故障を検知する故障検知部とを有することを特徴とする負荷回路の駆動装置。
【請求項３】
前記故障検知部が、前記負荷回路および前記変換回路の故障部位および故障内容を判定することを特徴とする請求項１または２に記載の負荷回路の駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の負荷回路の駆動装置と車両用シートベルトを有し、前記負荷回路が車両用シートベルトを巻き取るモータであることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
【請求項５】
負荷回路と、中央で前記負荷回路に繋がっている、上アームに第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とを有するとともに、前記第１のスイッチング素子に繋がる下アームに第３のスイッチング素子を有し、かつ前記第２のスイッチング素子に繋がる下アームに第４のスイッチング素子を有するＨブリッジ回路と、前記上アームに繋がる第５のスイッチング素子と、前記下アームに繋がる第６のスイッチング素子とを有する、直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えて前記負荷回路に流す変換回路と、前記負荷回路および前記変換回路の故障を検知する故障検知部とを有する負荷回路の駆動装置の故障検知方法であって、前記故障検知部より、前記変換回路が変換を行なわずに待機しているときに、前記第５のスイッチング素子をオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、および前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号をそれぞれ送るとともに、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを繋ぐ部位の電圧、前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、および前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子とを繋ぐ部位の電圧を測定して、前記故障検知部により、前記負荷回路および前記変換回路の故障を検知することを特徴とする負荷回路の駆動装置の故障検知方法。
【請求項６】
負荷回路と、中央で前記負荷回路に繋がっている、上アームに第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とを有するとともに、前記第１のスイッチング素子に繋がる下アームに第３のスイッチング素子を有し、かつ前記第２のスイッチング素子に繋がる下アームに第４のスイッチング素子を有するＨブリッジ回路と、前記上アームに繋がる第５のスイッチング素子と、前記下アームに繋がる第６のスイッチング素子とを有する直流電流の流れる、頻度あるいは方向を変えて前記負荷回路に流す変換回路と、前記負荷回路および前記変換回路の故障を検知する故障検知部とを有する負荷回路の駆動装置の故障検知方法であって、前記故障検知部より、前記変換回路が変換を行なわずに待機しているときに、前記第５のスイッチング素子をオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子をオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、および前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号をそれぞれ送るとともに、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを繋ぐ部位の電圧、前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、および前記第６のスイッチング素子とグランドとの間を流れる電流を測定して、前記故障検知部により、前記負荷回路および前記変換回路の故障を検知することを特徴とする負荷回路の駆動装置の故障検知方法。
【請求項７】
前記故障検知部により、前記負荷回路および前記変換回路の故障部位および故障内容を判定することを特徴とする請求項５または６に記載の負荷回路の駆動装置の故障検知方法。
【請求項８】
請求項７に記載の負荷回路の駆動装置の故障検知方法により、前記変換回路および前記負荷回路の少なくとも一方に故障を検知したときに、前記故障検知部は、前記変換回路が変換動作を行なわない状態とするとともに、判定した故障部位および故障内容に応じて、故障部位が故障から復帰しているかを判定可能なスイッチング信号を繰返し送ることを特徴とする負荷回路の駆動装置の故障検知方法。
【請求項９】
請求項８に記載の負荷回路の駆動装置の故障検知方法により、故障部位が故障から復帰した場合、前記故障検知部は、前記変換回路が変換動作を行なうことができる状態とすることを特徴とする負荷回路の駆動装置の故障検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｈブリッジ回路で直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えて負荷回路を駆動する駆動装置およびその故障検知方法に関するものであり、特に、モータを駆動する駆動装置およびその故障検知方法に関し、シートベルトリトラクタとして有効に利用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング素子により構成されたＨブリッジ回路は、スイッチング素子のオン／オフを制御することにより、直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えことができる。これを利用することにより、直流モータの回転方向や回転トルクを調整して駆動したり、直流電源で交流モータなどの交流負荷回路を駆動することができる。
【０００３】
このような変換回路により駆動されるモータは、例えば、自動車などのシートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタに利用されている。シートベルトリトラクタは、自動車が衝突事故などを起こした際に、シートベルトを巻き取ることにより、搭乗者の負傷を低減させることができる。
【０００４】
このようなモータは緊急時に駆動されることになるので、その際に確実に動作するように、モータの駆動が必要でない場合に、回路が正常に動作するかどうかを定期的にチェックすることが望まれる。また、その際のチェックは、モータを回転させず、シートベルトの着用者に影響を与えないように行なうことが望ましい。
【０００５】
そこで、Ｈブリッジ回路のグランド側に電流検知回路を設け、Ｈブリッジ回路のスイッチング素子を全てオフにした際に、電流検知回路に電流が流れないことを確認することで、
故障を検知することが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２５４０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の故障検知方法では、一部の故障しか検知できず、例えば上アームのスイッチング素子がオンしても通電しない場合や負荷回路の故障などが検知できないという問題があった。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、負荷回路を動作させることなく、負荷回路および直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えて負荷回路に流す変換回路に発生する故障を検知することのできる負荷回路の駆動装置、およびその故障検知方法、ならびにシートベルトリトラクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の負荷回路の駆動装置は、負荷回路と、中央で前記負荷回路に繋がっている、上アームに第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とを有するとともに、前記第１のスイッチング素子に繋がる下アームに第３のスイッチング素子を有し、かつ前記第２
のスイッチング素子に繋がる下アームに第４のスイッチング素子を有するＨブリッジ回路と、前記上アームに繋がる第５のスイッチング素子と、前記下アームに繋がる第６のスイッチング素子とを有する、直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えて前記負荷回路に流す変換回路と、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを繋ぐ部位の電圧、前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、および前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子とを繋ぐ部位の電圧を測定する測定部と、前記第５のスイッチング素子をオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、および前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号をそれぞれ送るとともに、前記測定部の測定結果に基づいて前記負荷回路および前記変換回路の故障を検知する故障検知部とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、負荷回路と、中央で前記負荷回路に繋がっている、上アームに第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とを有するとともに、前記第１のスイッチング素子に繋がる下アームに第３のスイッチング素子を有し、かつ前記第２のスイッチング素子に繋がる下アームに第４のスイッチング素子を有するＨブリッジ回路と、前記上アームに繋がる第５のスイッチング素子と、前記下アームに繋がる第６のスイッチング素子とを有する、直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えて前記負荷回路に流す変換回路と、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを繋ぐ部位の電圧、前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、および前記第６のスイッチング素子とグランドとの間を流れる電流を測定する測定部と、前記第５のスイッチング素子をオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子をオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、および前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号をそれぞれ送るとともに、前記測定部の測定結果に基づいて前記負荷回路および前記変換回路の故障を検知する故障検知部とを有することを特徴とする。
【００１１】
前記故障検知部が、前記負荷回路および前記変換回路の故障部位および故障内容を判定することが好ましい。
【００１２】
また、本発明の負荷回路のシートベルトリトラクタは、負荷回路の駆動装置と車両用シートベルトを有し、前記負荷回路が車両用シートベルトを巻き取るモータであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の負荷回路の駆動装置の故障検知方法は、負荷回路と、中央で前記負荷回路に繋がっている、上アームに第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とを有するとともに、前記第１のスイッチング素子に繋がる下アームに第３のスイッチング素子を有し、かつ前記第２のスイッチング素子に繋がる下アームに第４のスイッチング素子を
有するＨブリッジ回路と、前記上アームに繋がる第５のスイッチング素子と、前記下アームに繋がる第６のスイッチング素子とを有する、直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えて前記負荷回路に流す変換回路と、前記負荷回路および前記変換回路の故障を検知する故障検知部とを有する負荷回路の駆動装置の故障検知方法であって、前記故障検知部より、前記変換回路が変換を行なわずに待機しているときに、前記第５のスイッチング素子をオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、および前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号をそれぞれ送るとともに、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを繋ぐ部位の電圧、前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、および前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子とを繋ぐ部位の電圧を測定して、前記故障検知部により、前記負荷回路および前記変換回路の故障を検知することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の負荷回路の駆動装置の故障検知方法は、負荷回路と、中央で前記負荷回路に繋がっている、上アームに第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とを有するとともに、前記第１のスイッチング素子に繋がる下アームに第３のスイッチング素子を有し、かつ前記第２のスイッチング素子に繋がる下アームに第４のスイッチング素子を有するＨブリッジ回路と、前記上アームに繋がる第５のスイッチング素子と、前記下アームに繋がる第６のスイッチング素子とを有する直流電流の流れる、頻度あるいは方向を変えて前記負荷回路に流す変換回路と、前記負荷回路および前記変換回路の故障を検知する故障検知部とを有する負荷回路の駆動装置の故障検知方法であって、前記故障検知部より、前記変換回路が変換を行なわずに待機しているときに、前記第５のスイッチング素子をオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子をオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、前記第５のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号、および前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子とをオンするスイッチング信号をそれぞれ送るとともに、前記第５のスイッチング素子と前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを繋ぐ部位の電圧、前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子と前記負荷回路とを繋ぐ部位の電圧、および前記第６のスイッチング素子とグランドとの間を流れる電流を測定して、前記故障検知部により、前記負荷回路および前記変換回路の故障を検知することを特徴とする。
【００１５】
前記故障検知部により、前記負荷回路および前記変換回路の故障部位および故障内容を判定することが好ましい。
【００１６】
前記故障検知方法により、前記変換回路および前記負荷回路の少なくとも一方に故障を検知したときに、前記故障検知部は、前記変換回路が変換動作を行なわない状態とするとともに、判定した故障部位および故障内容に応じて、故障部位が故障から復帰しているかを判定可能なスイッチング信号を繰返し送ることが好ましい。
【００１７】
前記故障検知方法により、故障部位が故障から復帰した場合、前記故障検知部は、前記変換回路が変換動作を行なうことができる状態とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の負荷回路の駆動装置によれば、負荷回路を実質的に動作させることなく、負荷回路および直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えて負荷回路に流す変換回路の故障を検知することができる。
【００１９】
また、本発明の負荷回路の駆動装置の検知方法によれば、負荷回路を実質的に動作させることなく、負荷回路および直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えて負荷回路に流す変換回路の故障を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る負荷回路の駆動装置であり、（ｂ）は、本発明の他の負荷回路の駆動装置である。
【図２】（ａ）は、図１（ａ）の負荷回路の駆動装置に送られるスイッチング信号の一例であり、（ｂ）は、図１（ｂ）の負荷回路の駆動装置に送られるスイッチング信号の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１（ａ）は本発明の一実施形態に係る負荷回路の駆動装置である。この駆動装置は、直流電源により負荷回路Ｍを駆動するものであり、負荷回路Ｍと、直流電流の流れる頻度あるいは方向を変えて負荷回路に流す変換回路と、変換回路の各部の電圧を測定する測定部と、負荷回路Ｍおよび変換回路の故障を検知する故障検知部とを有する。負荷回路Ｍは、例えば直流モータである。
【００２２】
変換回路は、中央で負荷回路Ｍに繋がっているＨブリッジ回路を中心に構成されている、直流電源からグランドに繋がる回路である。また、以下の説明では、スイッチング素子としてＦＥＴ（Field Effect Transistor、電界効果トランジスタ）を用いた例を説明し
ているが、スイッチング素子はリレーなど他のものでもかまわない。
【００２３】
Ｈブリッジ回路は上アームにＦＥＴ１とＦＥＴ２を有するとともに、ＦＥＴ１に繋がる下アームにＦＥＴ３を有し、かつＦＥＴ２に繋がる下アームにＦＥＴ４を有する。ＦＥＴ１とＦＥＴ２を有する上アームと電源の間にはＦＥＴ５を有する。ＦＥＴ３とＦＥＴ４を有する下アームとグランドの間にはＦＥＴ６を有する。これらＦＥＴ１〜６がＭＰＵ（マイクロ・プロセッサ・ユニット）から送られるスイッチング信号によりオン／オフされることにより、直流電流が流れる頻度あるいは方向を変えられて負荷回路Ｍに流れる。
【００２４】
故障を検知するために回路の状態を測定する測定部は、図示しないが、回路の点Ａ〜Ｄの部位の電圧を測定する回路である。点Ａは、ＦＥＴ５とＦＥＴ１とＦＥＴ２とを繋ぐ部位であり、点Ｂは、ＦＥＴ１とＦＥＴ３と負荷回路Ｍとを繋ぐ部位であり、点Ｃは、ＦＥＴ２とＦＥＴ４と負荷回路Ｍとを繋ぐ部位であり、点Ｄは、ＦＥＴ３とＦＥＴ４とＦＥＴ６とを繋ぐ部位である。このような負荷回路の駆動装置をシートベルトリトラクタなどに用いる場合、ＦＥＴ１〜６やＭＰＵが実装されている制御基板上の回路に、点Ａ〜Ｄを設け、測定部も制御基板上に設けると、制御基板に部品が集約でき、車両への搭載が簡単になる。また、測定部が測定する点Ｂおよび点Ｃを、モータの直近に設ければと、制御基板とモータとを電気的に繋ぐハーネスのいずれに故障が起きたのかが分かり、故障した部品の交換が容易になる。
【００２５】
ＭＰＵは故障検知部も兼ねており、ＭＰＵはＦＥＴ１〜６にスイッチング信号を送り、
その際に測定部で測定された電圧から、故障が起きたことが検知でき、さらに故障部位と故障内容を判定することができる。また、故障検知部内に記録を保持する部分を有し、故障内容の記録を保持できるようにしておくと、故障が復帰し場合などに、故障原因を調査する際に役に立つ。
【００２６】
まず、故障検知の説明の前に負荷回路Ｍを駆動する際の変換回路の動作について説明する。変換回路は、ＦＥＴ５およびＦＥＴ６にオンの信号を送りＦＥＴ５およびＦＥＴ６を通電する状態にし、ＦＥＴ１およびＦＥＴ４にオンの信号を送り、ＦＥＴ２およびＦＥＴ３にオフの信号を送ると負荷回路Ｍには点Ｂから点Ｃに向かう電流が流れる。また、ＦＥＴ５およびＦＥＴ６にオンの信号を送りＦＥＴ５およびＦＥＴ６が通電する状態にし、ＦＥＴ１およびＦＥＴ４にオフの信号を送り、ＦＥＴ２およびＦＥＴ３にオンの信号を送ると負荷回路Ｍには点Ｃから点Ｂに向かう電流が流れる。またＦＥＴ５あるいはＦＥＴ６にオフの信号を送ると負荷回路Ｍに電流は流れない。このようにすることにより、変換回路は、外部から送られる信号により負荷回路Ｍに所定の頻度および方向で電流を流すことができ、負荷回路Ｍはその変換された電流により所定の動作をすることができる。
【００２７】
このような負荷回路の駆動装置は、負荷回路Ｍとしてモータを用いて、車両用シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタとして使用することができる。シートベルトリトラクタは、車両に設けられた、加速度線センサ、車輪の回転センサ、運転者のブレーキ操作やハンドル操作のセンサ、前方との距離を測位できるレーダー、カメラなどにより車両が衝突したり衝突が近い状態であると判断された際に、シートベルトを巻き取る。これにより、搭乗者とシートベルトとの間の隙間が少なくなり、衝突により搭乗者がハンドルやシートベルトに打ち付けられる衝撃を和らげることができる。このように、シートベルトリトラクタは、緊急時に動作するため、緊急時に確実に動作させられるように、平常時に故障が起きていないか確認することが必要である。また、搭乗者がシートベルトを締めている平常時にシートベルトを巻き取る動作を行なって動作を確認することは搭乗者に不快なため、モータを実質的に回転させずに故障を検知する必要がある。
【００２８】
故障検知は、変換回路が上述の変換動作を行なっていない場合に行なわれる。すなわち、負荷回路の駆動装置の電源は入っているが、変換の動作を行なっていない待機状態で行なわれる。このような故障の検知は、シートベルトリトラクタに限らず、故障を検知したいものの、実際に使用するとき以外には駆動されないことが望まれるさまざま駆動装置に有用である。
【００２９】
図２（ａ）は、故障検知を行なう際に送られる信号の一例であり、レベルが上がっている部分がオンの信号であり、レベルが低い部分は信号が送られていない状態であることを表している。以下の説明において、スイッチング素子は、オンの信号が送られている間、通電可能な状態になっており、信号が送られていない間は通電不能な状態になっている。また、誤解を招かない範囲でオフの状態であることは省略してあり、オンの信号が送られている記載されていないときは、オフの状態である。実際の信号は、レベルの低い部分に対応してオフの信号が送られたり、レベルの上下が逆であってもかまわない。
【００３０】
図２（ａ）では、信号１〜５の５つの信号がＦＥＴ１〜６に送られている。信号１は、ＦＥＴ５をオンし、ＦＥＴ１〜４および６はオフの状態とする（以下オフの状態については省略する）、信号２は、ＦＥＴ５とＦＥＴ１とをオンする信号であり、信号３は、ＦＥＴ５とＦＥＴ１とＦＥＴ３とをオンする信号であり、信号４は、ＦＥＴ５とＦＥＴ２とＦＥＴ４とをオンする信号であり、信号５は、ＦＥＴ５とＦＥＴ１とＦＥＴ４とＦＥＴ６とをオンする信号である。なお、信号５のオン時間は、負荷回路Ｍが実際の動作を行なわない短い時間に設定される。例えば、負荷回路Ｍが一般的な直流モータであれば、デューティを１％程度以下とすれば、電流を流しても動作しないようにすることができる。また、
信号５の直後にＦＥＴ５とＦＥＴ２とＦＥＴ４とＦＥＴ６をオンする信号を信号５と同程度の短時間送り、モータを反転方向に制御することで信号５の影響をキャンセルしてもよい。
【００３１】
故障検知部は、これらの信号１〜５を送りＦＥＴ１〜６がその送った信号の状態となっているべきタイミング、およびオン信号が送られない状態、すなわちＦＥＴ１〜６がオフの状態（便宜上、以下でこの状態のことを、信号０を送った状態と称することがある）であるべきタイミングで、測定部が測定した上述の点Ａ〜Ｄの電圧により故障を検知する。なお、すべての信号を送った後に、点Ａ〜Ｄの全ての電圧を測定する必要はなく、後述の判定表で判定に必要な点のみを測定すればよく、そのようにすれば、測定部など消費電流を少なくできる。
【００３２】
故障検知部は、信号１〜５をそれぞれ送ることにより負荷回路Ｍおよび変換回路の故障を検知する。図２（ａ）の例では、信号１〜５は１２５μ秒間隔で、オン時間１０μ秒程度の信号として送られる。このような信号は、繰り返し送られることにより、待機状態において、常時、故障していないかを確認できる。例えば、信号５を送った後、５００μ秒間オフ状態を続け、また信号１〜５を送る動作を繰り返すことで、故障の検知を行なう。信号を送る順番やタイミングはこれに限られず、信号１〜５は故障の検知が必要な任意のタイミングで個別に送ればよい。すなわち、信号１〜５は任意の順番で送ってよいし、信号１〜５を１組のセットとして取り扱わずに、信号１、信号２、信号１、信号３、信号１、信号４、信号１、信号５といった順で送ってもよい。また、例えば、負荷回路の駆動装置の電源が入ったときや、電源が切れる前の所定動作として信号を送るようにしてもよい。
【００３３】
故障検知を行なう際に送られる信号は、各部の動作が正常であれば、ＦＥＴのみを通る電流が流れることにない状態になるように選択されており、電流が流れるのは負荷回路Ｍを通る経路を含む信号５だけにされている。これにより、故障検知により流れる電流により、大量の電力を消費されることがない。
【００３４】
測定部の測定は、信号１〜５を送った後、あるいは信号は送られない（信号０）状態でＦＥＴ１〜６が、その信号に基づいた状態になっていると考えられる時間経過後に行なわれる。表１には、各部が信号０〜５に対応した正常な状態であるときの点Ａ〜Ｄの電圧を示す。故障検知部は、この正常状態に対応するデータを持っており、測定結果とそれとを比較して、その範囲を外れた場合に故障であるとする。Ｖは直流電源の電圧ＶＢＡＴであり、０は０Ｖであり、Ｖ２はＦＥＴ５、ＦＥＴ１、負荷回路Ｍ、ＦＥＴ４、ＦＥＴ６と電流が流れる回路のうちで、直流電源の電圧ＶＢＴからＦＥＴ５、ＦＥＴ１、負荷回路Ｍ、ＦＥＴ４によって電圧降下した値である。Ｖ２は回路により定まる値であり、あらかじめ設定することができる。故障検知部は、表１の正常状態に記載された値以外が測定された際に、故障が生じたと判定する。実際に測定される数値は、電源の変動や外乱により変動があるため、ＶＢＴ、０、Ｖ２からずれた値となることがあるので、ある程度幅を持たせて正常範囲を設定しておき、その範囲を外れた際に故障であるとする。
【００３５】
【表１】
2011250533.tif 000003
【００３６】
故障検知部は、故障を検知した場合、次のような動作を行なう。例えば、報知部によって、表示、音などで故障が起きたことを外部に伝達する。シートベルトリトラクタの場合であれば、ダッシュボード上などにＬＥＤ（Light Emitting Diode、発光ダイオード）などで表示がされる。また、故障検知部は、変換回路が変換を行なわない状態にする。これはより詳しくは、外部から変換回路に変換動作を行なうように要求があったとしても、変換動作をさせないようにするということである。
【００３７】
続いて、測定結果が正常状態でなかった際の故障部位と故障内容の判定について説明する。故障判定可能な部位と内容は、負荷回路Ｍの点Ｂ側あるいは点Ｃ側の天絡、地絡、断線、およびＦＥＴ１〜６のショート、オープンである。天絡とは直流電源と短絡してしまうことを表す。また。ＦＥＴのショートとは、ＦＥＴにオフとなる信号を与えても接続が切れない状態を表し、ＦＥＴのオープンとは、ＦＥＴにオンとなる信号を与えても接続がされない状態を表す。
【００３８】
故障検知部は、ＭＰＵ内に表１の少なくとも２重罫線に囲まれた部分がデータとして持っており、これと測定部により測定されて結果と比較して、故障部位とその内容を判定する。表１において２重罫線で囲まれた部分が正常状態と異なる部分である。ＭＰＵ内には２重罫線に囲まれた部分以外の表も保持しておき、その部分も比較して、後述の内容以外の特殊な故障が起きた場合は、その他の故障として処理することで、誤判定を少なくできる。いずれの故障状態とも一致しない場合、その他の故障として処理すればよい。
【００３９】
故障部位および故障内容を特定（その他の故障としての特定も含む）した結果は、表示、音、電気信号などで故障が起きたことを外部に伝達する、あるいは故障検知部内に記録しておき、修理を行なう際などに、外部から故障検知部に要求があった場合に、その記録を伝達する。これにより特定された故障内容により修理を行なうことができる。
【００４０】
故障が生じた場合に、上述の故障検知動作を続けると、本来想定されているのとは異なる状態で動作を行なうことになるため、他の不具合を誘発するおそれがあるので、上述の故障検知動作を止めることが望ましいが、修理を行なわなくても、なんらかの理由により、正常な状態に復帰することもあるため、それを検知できた方が望ましい。
【００４１】
そこで、故障検知部は、特定された故障部位と故障内容に応じて、故障からの復帰が確認できるスイッチング信号をＦＥＴ１〜６に送るとともに点Ａ〜Ｄの電圧を測定することで、故障部位のみに特化して故障が継続しているかの検出を行なう。表２に、表１で判定した故障内容に対応したＦＥＴの制御方法を示す。故障検知部は、表２に示した制御を行うスイッチング信号を送り、故障と判定したときの測定部の測定結果から変化がないかを調べる。
【００４２】
【表２】
2011250533.tif 000004
【００４３】
測定結果に変化があった場合、故障を検知する信号１〜５を送り、その際の測定部の測定結果を調べる。その測定結果が表１に示した正常状態と一致した場合、負荷回路および変換回路が正常になったと判定する。その場合、故障検知部は、表示、音、電気信号などで正常状態に復帰したこと伝達する、あるいは故障検知部内に記録しておき、修理を行なう際に、外部から故障検知部に要求があった場合、その記録を伝達する。
【００４４】
また、正常状態に復帰した場合、変換回路が変換動作を行なうことができる状態することにより、外部から要求があった場合、負荷回路Ｍに所定の動作を行なわせることができる。
【００４５】
以上、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６を図１（ａ）に示したように接続した場合に、ＦＥＴ１〜６および負荷回路Ｍの故障を検知でできる負荷回路の駆動装置について説明したが、同じようにＦＥＴ１〜ＦＥＴ６を接続した回路に対して、点Ｄで電圧を測定する代わりに、図１（ｂ）に示すように、ＦＥＴ６とグランドの間の点Ｄ２に流れる電流を測定してもよい。この場合には、同じようにＦＥＴ１〜６の故障を検知するためには、図２（ｂ）に示す信号１ａ〜５ｂを送る。信号１ａ〜５ｂを送る順序は、信号１〜５と同様に入れかえてもよい。
【００４６】
信号１ａは、ＦＥＴ５をオンし、ＦＥＴ１〜４および６をオフする信号であり（以下オフする信号については省略しオンする信号のみを書く）、信号２ａは、ＦＥＴ５とＦＥＴ１とＦＥＴ６とをオンする信号であり、信号３ａは、ＦＥＴ５とＦＥＴ１とＦＥＴ３とをオンする信号であり、信号４ａは、ＦＥＴ５とＦＥＴ２とＦＥＴ３とＦＥＴ６とをオンする信号であり、信号５ａは、ＦＥＴ５とＦＥＴ１とＦＥＴ４とＦＥＴ６とをオンする信号である。なお、信号５ａのオン時間は、負荷回路Ｍが実際の動作を行なわない短い時間に設定される。例えば、負荷回路Ｍが一般的な直流モータであれば、ヂューティーを１％程度以下とすれば、電流を流しても動作しないようにすることができる。
【００４７】
故障検知部は、これらの信号１ａ〜５ａを送りＦＥＴ１〜６がその送った信号の状態となっているべきタイミングおよびオン信号が送られず（信号０）、すなわちＦＥＴ１〜６がオフであるべきタイミングで測定部が測定した上述の点Ａ〜Ｃの電圧およびＤ２の電流により故障を検知する。
【００４８】
この場合の回路が正常な場合の測定結果と、故障部位および故障内容を判定する表を表３に示す。Ｄ２欄に示されているのは電流の値であり、０は０Ａであり、Ｉ１はＦＥＴのいずれかだけを通る回路の電流値であり、Ｉ２は負荷回路Ｍを通る電流値であり、負荷回路ＭがモータであればＦＥＴよりも高い抵抗を有するので、Ｉ１＞＞Ｉ２である。これらは、回路により定まる値であり、あらかじめ設定することができる。表３中の「≒Ｉ２」の表記は、故障により値の変化があると考えられるが、Ｉ２からの変化が少ない状態を示している。この状態はＩ２との区別がつき難いため、「≒Ｉ２」とＩ２との区別を故障の検知には使用していない。
【００４９】
【表３】
2011250533.tif 000005
【００５０】
表３により故障部位が特定された場合は、表４示す復帰を検出するＦＥＴ制御バターンにより、復帰を検知することができる。
【００５１】
【表４】
2011250533.tif 000006
【図１】
2011250533.tif 000007
【図２】
2011250533.tif 000008