(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータをＰＷＭ制御するモータ制御装置であって、
複数の半導体スイッチを含み、前記モータが接続されるＨブリッジ回路と、
前記モータに流れる電流を検出する電流検出部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、モータ始動前の回転停止中に、
ＰＷＭ制御用であるハイサイドの半導体スイッチをオフ、ロウサイドの半導体スイッチをオンした時に、前記モータに流れる電流値に基づいて、ＰＷＭ制御用のハイサイドの半導体スイッチの短絡故障を検出する短絡故障検出処理を実行し、
前記Ｈブリッジ回路は、
直列に接続された２つの前記半導体スイッチからなる第１アームと、
直列に接続された２つの前記半導体スイッチからなる第２アームと、を有し、
前記モータのモータコイルは、
前記第１アームの２つの前記半導体スイッチの中間接続点に対して、コイルの一方側を接続し、
前記第２アームの２つの半導体スイッチの中間接続点に対して、コイルの他方側を接続し、
前記制御部は、
前記短絡故障検出処理において、ハイサイドの前記半導体スイッチの短絡故障を検出しない場合、前記第１アーム又は前記第２アームのうち一方のアームのハイサイドの前記半導体スイッチをＰＷＭ制御し、他方のアームのロウサイドの半導体スイッチをオンに固定して、前記モータのモータ電流を制御する、モータ制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記短絡故障検出処理にて短絡故障が検出されない場合、前記Ｈブリッジ回路を通電して前記モータを始動する、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記短絡故障検出処理において、前記モータに流れる電流値が、モータ停止時の停止電流を一定時間以上超えている場合、前記半導体スイッチは短絡故障と判断する、請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記短絡故障検出処理において、モータ停止時の停止電流を一定時間以上超えている場合に加え、前記モータに流れる電流値が、電流の制限値である運転制限値を超えている場合にも、前記半導体スイッチは短絡故障と判断する、請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１アームのハイサイドの前記半導体スイッチをＰＷＭ制御する場合、前記第１アームのロウサイドの前記半導体スイッチをハイサイドとは逆パターンでＰＷＭ制御し、
前記第２アームのハイサイドの前記半導体スイッチをＰＷＭ制御する場合、前記第２アームのロウサイドの前記半導体スイッチをハイサイドとは逆パターンでＰＷＭ制御する、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記モータの前記モータコイルは、
前記第２アームの２つの半導体スイッチの中間接続点に対して、前記電流検出部を介して、コイルの他方側を接続する、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記Ｈブリッジ回路のロウサイドの前記半導体スイッチは、ＮチャンネルのＦＥＴであり、
前記Ｈブリッジ回路のハイサイドの前記半導体スイッチは、ＮチャンネルのＦＥＴである、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記モータの制動装置を作動させた状態で前記短絡故障検出処理を実行し、
短絡故障が検出されないことを条件に、前記制動装置を解除する請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記半導体スイッチの短絡故障を検出した場合、前記Ｈブリッジ回路に対する電源供給を遮断するエラー処理を実行する請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
車輪を有する車体と、
前記車輪を駆動するモータと、
前記モータをロックする制動装置と、
請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の前記モータ制御装置と、を有する運搬車。
【請求項１１】
前記モータ制御装置の前記制御部は、前記運搬車に対する走行操作の指示に応答して、前記短絡故障検出処理を行う、請求項１０に記載の運搬車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体スイッチの短絡故障を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
病院等で使用される配膳車において、特に大型で重量の重いものは、補助電動機能を備えている。下記特許文献１に記載の運搬車は、電動式の駆動車輪を設けており、ハンドル操作に応答して、制御装置がモータの速度制御・回転制御を実行することで、運搬車を所定の速度で走行させる構造になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１０３５１９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、モータを駆動するＨブリッジ回路は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等の半導体スイッチにより構成されている。これら半導体スイッチは、例えば過電圧や過負荷により、短絡故障を起こす場合がある。半導体スイッチが短絡すると、モータに流れる電流が制御できず、モータが意図しない動作をする場合があることから、対策が求められていた。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、半導体スイッチの短絡故障を検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、モータを制御するモータ制御装置であって、複数の半導体スイッチを含み、前記モータが接続されるＨブリッジ回路と、前記モータに流れる電流を検出する電流検出部と、制御部と、を備え、前記制御部は、ハイサイド又はロウサイドのうち一方側の半導体スイッチをオフ、他方側をオンした時に、前記モータに流れる電流値に基づいて前記半導体スイッチの短絡故障を検出する短絡故障検出処理を実行する。
【０００６】
本発明の実施態様として以下の構成が好ましい。
前記制御部は、前記モータの始動時に、前記短絡故障検出処理を実行する。この構成では、モータ始動時に、半導体スイッチの短絡を検出できる。
【０００７】
前記制御部は、前記モータの制動装置を作動させた状態で前記短絡故障検出処理を実行し、短絡故障が検出されないことを条件に、前記制動装置を解除する。この構成では、短絡故障検出処理中に、モータが暴走することを抑制できる。
【０００８】
前記制御部は、前記半導体スイッチの短絡故障を検出した場合、前記Ｈブリッジ回路に対する電源供給を遮断するエラー処理を実行する。この構成では、半導体スイッチの短絡故障に伴って、モータが制御不能になることを防止できる。また、Ｈブリッジ回路に大きな故障電流が流れることを抑制できる。また、短絡故障が、他の半導体スイッチに波及すること防止できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、Ｈブリッジ回路を構成する半導体スイッチの短絡故障を検出することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る配膳車の側面図
【図２】同底面図
【図３】同正面図
【図４】制御ボックスの内部構造を示す一部切欠正面図
【図５】ハンドルの前後方向の軸支構造を示す側断面図
【図６】ハンドルが右方に回動された状態を示す正面図
【図７】ハンドルが左方に回動された状態を示す正面図
【図８】配膳車に搭載したモータ駆動系の回路図
【図９】配膳車に搭載したモータ駆動系の回路図（モータ正転時の通電経路を示す）
【図１０】配膳車に搭載したモータ駆動系の回路図（モータ逆転時の通電経路を示す）
【図１１】半導体スイッチＱ１〜Ｑ４の切り換えパターンをまとめた図表
【図１２】温冷運搬車の運転開始に伴うモータ、制動装置の制御手順を示すフローチャート図
【図１３】配膳車の回路図（半導体スイッチＱ１が短絡故障した時の電流経路を示す）
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を温冷配膳車に適用した実施形態を添付図面に基づいて説明する。
本発明の一実施形態を図１ないし図１３によって説明する。  
温冷配膳車（本発明の「運搬車」に相当）１は、図１に示すように、表裏両面の開口された矩形状の断熱箱体からなる配膳車本体（本発明の「車体」に相当）１０を備えている。なお以下では、図１の右側を前方として説明する。また、左右方向については、温冷配膳車１を使用する操作者の向きに従うものとする。すなわち、温冷配膳車１は、操作者が機械に背を向けつつハンドル２１を手で引いて使用するため、操作者を基準とすると、図３の右が「左側」となり、図３の左が「右側」となる。
【００１２】
本体１０内は、図示しない仕切壁により前後方向に２つの部屋に仕切られ、さらに各部屋が断熱壁により前後２つに仕切られて、合計４室が形成されており、前方から順次に、温蔵室１１Ａ、２つの冷蔵室１２Ａ、１２Ｂ及び温蔵室１１Ｂとされている。これらは隣り合う温蔵室１１と冷蔵室１２とが対をなし、それぞれに観音開き式の扉１３が装備されている。
【００１３】
本体１０の上面には機械室１４が設けられ、温蔵室１１を加熱する加熱装置や冷蔵室１２を冷却する冷凍ユニットが装備されている。対をなす温蔵室１１と冷蔵室１２には、図示はしないが複数段にわたって棚が形成されており、温食と冷食とを区分けして載置したトレイが断熱壁を貫通しつつ棚に載せられることにより、一つのトレイに載せられた温食が温蔵室１１に、冷食が冷蔵室１２にそれぞれ収容されて、温蔵または冷蔵されるようになっている。
【００１４】
本体１０の底面には、図２に示すように、前後両端部に左右一対ずつの車輪１６、１７が装備されており、前端側が自在輪１６であり、後端側が駆動輪１７となっている。左右の駆動輪１７Ｌ、１７Ｒの内側の位置には、各駆動輪１７Ｌ、１７Ｒを正逆両方向に駆動可能なモータ１８Ｌ、１８Ｒが個別に装備されている。
【００１５】
本体１０の前面には、後面が開口された縦長のカバー状をなす制御ボックス２０が設けられ、この制御ボックス２０の上端部側にハンドル２１が装着されているとともに、内部にモータ１８Ｌ、１８Ｒの駆動を制御するための制御用機構等が収容されている。尚、以下の説明において、モータ１８Ｌ、１８Ｒを総称して１８と記載する。
【００１６】
内部構造を説明する。図４に示すように、本体１０の前面における制御ボックス２０の上部側の底面に相当する位置（装着面１０Ａ）には、正面視で横長の長方形をなす板状のベース２５が張られており、このベース２５に対して、ハンドル２１が装着されたハンドルブラケット３０が回動可能に装着されている。ハンドルブラケット３０は、正面視でベース２５よりも一回り小さい横長の長方形をなす板状である。
【００１７】
ハンドルブラケット３０の回動支持構造については、ベース２５の表面における幅方向の中心位置で、かつ下縁から所定高さ離間した位置には、回動軸２６が突設されている一方、ハンドルブラケット３０における幅方向の中心位置で、かつ下縁から所定高さ離間した位置には、軸受部３１が形成されている。そして、ハンドルブラケット３０の軸受部３１がベース２５の回動軸２６に嵌合されることで、ハンドルブラケット３０が回動軸２６を中心として左右方向の回動可能に支持されている。
【００１８】
詳しくは後記するが、ハンドルブラケット３０が図４に示すように、真っ直ぐな横向きの姿勢を取ったときが中立位置であり、ハンドルブラケット３０は中立位置から回動軸２６を中心として左または右方向に回動可能となっている。ベース２５の下縁には、規制板２８が直角に立ち上がり形成されており、上記のようにハンドルブラケット３０が左右方向に回動した場合に、図６及び図７に示すように、ハンドルブラケット３０の左下角または右下角が規制板２８に当たることで、左または右方向への回動が規制されるようになっている。回動許容角度は、１０度弱ずつである。
【００１９】
ハンドルブラケット３０には、ハンドル２１が装着されている。ハンドル２１は、左右一対の縦棒２２Ａの上端の間に握り部となる操作棒２２Ｂを渡した正面視門型に形成されている。両縦棒２２Ａは、図５の実線に示すように、上側の大部分が鉛直姿勢を取った場合に、下側の残りの部分がハンドルブラケット３０に近付く方向に屈曲された形状となっており、この両縦棒２２Ａの下端の間にハンドル軸２３が渡されている。
【００２０】
そして、ハンドル２１は、ハンドル軸２３の両端部に寄った２位置が、ハンドルブラケット３０における左右両端部に寄った位置に設けられた軸受部３２に回転自由に嵌合されることにより、ハンドル軸２３を中心として前後方向の回動可能に支持されている。
【００２１】
ハンドル２１は、ハンドル軸２３の一端側と他端側とにそれぞれ配された引張コイルばね３４と、オイルダンパ３５の付勢力のバランスによって、常には、図５の実線に示すように、直立した中立位置を取るようになっている。ここで、オイルダンパ３５が、ハンドル２１の中立位置への戻り等の動作を滑らかとするように機能している。
【００２２】
温冷配膳車１は、作業者がハンドル２１を図１の矢線Ａに示す前方に回動させて引くことにより前進され、また、同図の矢線Ｂに示すように、ハンドル２１を後方に回動して押すことにより後退されるようになっている。図５に示すように、ハンドル軸２３の端部にはストッパ板２４が設けられていて、ハンドル２１が中立位置から前方に約３０度回動されたところで、ストッパ板２４の下側の直線部２４Ａがハンドルブラケット３０に当たってそれ以上の回動が規制され、一方、中立位置から後方に約１０度回動されたところで、上側の直線部２４Ｂが同じくハンドルブラケット３０に当たって回動が規制されるようになっている。
【００２３】
また、作業者がハンドル２１を右方向（図４の矢印Ｒ方向）に回動させると、駆動輪１７Ｌの回転速度が駆動輪１７Ｒの回転速度よりも早く調整される結果、温冷配膳車１は、右方向に移動する。また、作業者がハンドル２１を左方向（図４の矢印Ｌ方向）に回動させることで、駆動輪１７Ｒの回転速度が駆動輪１７Ｌの回転速度よりも早く調整される結果、温冷配膳車１は、左方向に移動する。
【００２４】
図８は温冷配膳車１に搭載したモータ駆動系の回路図である。尚、温冷配膳車１は、モータ１８Ｒ、１８Ｌを左右１組搭載しているので、モータ駆動系を並列に２系統備えているが、図８では、そのうちの１系統分だけ示している。
【００２５】
図８に示すように、温冷配膳車１は、モータ１８と、制動装置７０と、エンコーダ８０と、開閉器９０と、電源Ｂと、モータ制御装置１００と、キースイッチＳＷを備えている。制動装置７０は、電磁操作式のブレーキを有し、モータ１８をロックする装置である。エンコーダ８０は、モータ軸に取り付けられ、モータ１８の回転方向、回転速度を検出する。
【００２６】
電源Ｂは、制動装置７０、開閉器９０、モータ制御装置１００等の電装品に対して電力を供給する。電源ラインＬＢは、第１電源ラインＬＢ１と、第２電源ラインＬＢ２の２系統が用意されており、第１電源ラインＬＢ１を通じて、電源Ｂからモータ制御装置１００の制御部１４０、制動装置７０及び開閉器９０に電力が供給される。第１電源ラインＬＢ１には、キー操作により開閉するキースイッチＳＷが設けられている。
【００２７】
また、第２電源ラインＬＢ２を通じて、電源Ｂからモータ制御装置１００のモータ駆動部１１０に対して電力が供給される。開閉器９０は、図８に示すように、第２電源ラインＬＢ２に設けられ、第２電源ラインＬＢ２を開閉する。
【００２８】
モータ制御装置１００は、モータ駆動部１１０と、電流検出抵抗Ｒと、アンプＡＰと、半導体スイッチＱ５と、半導体スイッチＱ６と、制御部１４０とを備えている。モータ駆動部１１０は、Ｈブリッジ回路１２０と、ゲートドライバ１３０とから構成されている。
【００２９】
Ｈブリッジ回路１２０は、４つの半導体スイッチＱ１〜Ｑ４から構成されている。本例では、半導体スイッチＱ１〜Ｑ４にＮチャンネルのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を用いている。Ｈブリッジ回路１２０は、半導体スイッチＱ１、Ｑ２からなる第１アームと、半導体スイッチＱ３、Ｑ４からなる第２アームを、第２電源ラインＬＢ２に対して並列に接続した回路であり、第１アームの中間接続点ａと第２アームの中間接続点ｂの間にモータ１８を接続している。
【００３０】
具体的に説明すると、図８に示すように、半導体スイッチＱ１のドレンは、第２電源ラインＬＢ２に接続されている。半導体スイッチＱ２のドレンは半導体スイッチＱ１のソースに接続され、半導体スイッチＱ２のソースはグランドに接続されている（第１アーム）。
【００３１】
また、半導体スイッチＱ３のドレンは第２電源ラインＬＢ２に接続されている。半導体スイッチＱ４のドレンは半導体スイッチＱ３のソースに接続され、半導体スイッチＱ４のソースはグランドに接続されている（第２アーム）。
【００３２】
そして、半導体スイッチＱ１、Ｑ２の中間接続点ａにモータコイルの一方側が接続され、半導体スイッチＱ３、Ｑ４の中間接続点ｂにモータコイルの他方側が、電流検出抵抗Ｒを介して接続されている。
【００３３】
なお、４つの半導体スイッチＱ１〜Ｑ４のうち、「Ｑ１とＱ４」、「Ｑ２とＱ３」がそれぞれ組となっており、後述するように、スイッチの組を切り換えることで、モータ１８の回転方向を切り換えることができる。
【００３４】
ゲートドライバ１３０は、半導体スイッチＱ１〜Ｑ４のゲート駆動用であり、２つの入力端子と４つの出力端子を有している。ゲートドライバ１３０の４つの出力端子には、半導体スイッチＱ１〜Ｑ４のゲートがそれぞれ電気的に接続されている。また、ゲートドライバ１３０の電源端子は、第２電源ラインＬＢ２に接続されており、ゲートドライバ１３０は、第２電源ラインＬＢ２を通じて、電源Ｂから電力の供給を受ける。
【００３５】
制御部１４０は、モータ駆動系を構成する各機器、すなわち、モータ１８、制動装置７０、開閉器９０を制御する。具体的に説明すると、制御部１４０には、ゲートドライバ１３０が電気的に接続されている。制御部１４０は、ユーザのハンドル操作に応答して、ゲートドライバ１３０に対して回転方向の指令やＰＷＭ信号を送る。すると、ゲートドライバ１３０が、制御部１４０から出力される回転方向の指令やＰＷＭ信号に応答して、半導体スイッチＱ１〜Ｑ４をＰＷＭ制御又はオンオフ制御する。これにより、ユーザのハンドル操作に応答して、モータ１８の回転方向と出力を制御できる。
【００３６】
モータ１８を正転方向に回転させる場合、ゲートドライバ１３０からのゲート信号により、第１アームのハイサイド側（電源側）の半導体スイッチＱ１はＰＷＭ制御され、第２アームのロウサイド側（グランド側）の半導体スイッチＱ４はオン状態に制御される。そして、第１アームのロウサイド側の半導体スイッチＱ２は、半導体スイッチＱ１に対してオンオフが逆のパターンでＰＷＭ制御され、第２アームのハイサイド側の半導体スイッチＱ３はオフ状態に制御される（図１１参照）。すると、図９に示す太線の経路で、電源Ｂからモータ１８にモータ電流Ｉｍが流れ、モータ１８を、所定出力で正転方向に駆動することが出来る。
【００３７】
一方、モータ１８を逆方向に回転させる場合、ゲートドライバ１３０からのゲート信号により、第２アームのハイサイド側（電源側）の半導体スイッチＱ３はＰＷＭ制御され、第１アームのロウサイド側（グランド側）の半導体スイッチＱ２はオン状態に制御される。そして、第２アームのロウサイド側の半導体スイッチＱ４は、半導体スイッチＱ３に対してオンオフが逆のパターンでＰＷＭ制御され、第１アームのハイサイド側の半導体スイッチＱ１はオフ状態に制御される（図１１参照）。すると、図１０に示す太線の経路で、電源Ｂからモータ１８にモータ電流Ｉｍが流れ、モータ１８を、所定出力で逆方向に駆動することが出来る。
【００３８】
上述のように、本実施形態では、ハイサイド側の半導体スイッチＱ１、Ｑ３をＰＷＭ制御する一方、ロウサイド側の半導体スイッチＱ４、Ｑ２については、組をなす半導体スイッチＱ１、Ｑ３がＰＷＭ制御されている間（すなわち、モータ回転中）、オンに固定して制御を行っている。
【００３９】
これは、本実施形態ではハイサイド側の半導体スイッチＱ１、Ｑ３がＮチャンネルのＦＥＴであることから、電源Ｂよりも高い電圧をゲートに印加する必要があり、図外のチャージポンプ回路を設けている。ロウサイド側の半導体スイッチＱ４、Ｑ２は、チャージポンプ回路のスイッチを兼用しており、コンデンサに電荷をチャージするためオンに固定している。
【００４０】
尚、チャージポンプ回路のコンデンサは、モータ停止中も充電しておく必要がある。そのため、モータ駆動部１１０が電源オンしていれば、モータ停止中も、ロウサイド側の半導体スイッチＱ２、Ｑ４はオンに固定される（図１１参照）。
【００４１】
また、上記したように、モータ１８を正転方向に回転させる場合、第１アームのロウサイド側の半導体スイッチＱ２を、半導体スイッチＱ１に対してオンオフが逆のパターンでＰＷＭ制御する。このようにすることで、第１アーム側の半導体スイッチＱ１がオフする期間、半導体スイッチＱ４がオンとなって、モータ１８を短絡させるので、モータ１８に発生する逆起電力をキャンセル（吸収）することが出来る。そのため、モータ電流の電流変化が穏やかになり、ノイズの発生を抑制することが出来る。また、逆起電力のキャンセルと併せて、次に半導体スイッチＱ１をオンする時に備えて、チャージポンプ回路のコンデンサを充電する役割も果たしている。尚、モータ１８を逆方向に回転させる場合、第２アームのロウサイド側の半導体スイッチＱ４を、半導体スイッチＱ３に対してオンオフが逆のパターンでＰＷＭ制御する理由も同様である。
【００４２】
また、図８に示すように、電流検出抵抗Ｒの両端電圧はアンプＡＰを介して制御部１４０に入力される構成となっており、制御部１４０は、アンプＡＰからの入力信号に基づいてモータ電流Ｉｍを検出する。制御部１４０はモータ電流Ｉｍの大きさに基づいて、モータ１８の出力（トルク）を推定すると共に過負荷を検出する。
【００４３】
また、図８に示すように、制御部１４０には、エンコーダ８０の出力信号が取り込まれる構成となっている。制御部１４０は、エンコーダ８０の検出する回転速度に基づいてモータ電流ＩｍのＰＷＭ値を制御することで、モータ１８を所望の回転速度にフィードバック制御する。
【００４４】
半導体スイッチＱ５は、制動装置７０に対する通電のオンオフを切り換える負荷スイッチである。本例では、半導体スイッチＱ５として、ＮチャンネルのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を用いている。半導体スイッチＱ５は、制動装置７０のグランド側に配置されており、ドレンを制動装置７０に接続し、ソースをグランドに接続している。そして、ゲートは制御部１４０に接続されている。
【００４５】
制御部１４０から制御信号（オフ信号）を出力して半導体スイッチＱ５をオフすると、制動装置７０は非通電状態となり、モータ１８をロックする。また、制御部１４０から制御信号（オン信号）を出力して半導体スイッチＱ５をオンすると、制動装置７０は通電状態となり、モータ１８のロックを解除することが出来る。
【００４６】
半導体スイッチＱ６は、開閉器９０の電磁コイルＣに対する通電のオンオフを切り換える負荷スイッチである。本例では、半導体スイッチＱ６として、ＮチャンネルのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を用いている。半導体スイッチＱ６は、電磁コイルＣのグランド側に配置されており、ドレンを電磁コイルＣに接続し、ソースをグランドに接続している。そして、ゲートは制御部１４０に接続されている。
【００４７】
制御部１４０から制御信号（オン信号）を出力して半導体スイッチＱ６をオンすると、電磁コイルＣが通電状態となり、開閉器９０が閉じる。これにより、第２電源ラインＬＢ２を通じて、モータ駆動部１１０が電源Ｂと繋がり、モータ制御が可能な状態となる（モータ駆動部：電源オン）。
【００４８】
また、制御部１４０から制御信号（オフ信号）を出力して半導体スイッチＱ６をオフすると、電磁コイルＣが非通電状態となり、開閉器９０が開く。これにより、モータ駆動部１１０への電源供給が途絶える（モータ駆動部：電源オフ）。
【００４９】
２．モータ電流Ｉｍについて
モータ１８の発生トルクは、モータ電流Ｉｍに略比例する。また、定負荷の場合のモータ１８の回転数は、モータ１８への印加電圧に略比例する。そして、モータ１８は回転数に比例した逆起電力を発生させる。モータ１８の実際の印加電圧は、モータ１８への印加電圧からモータ１８で発生した逆起電力を差し引いた電圧である。モータ電流Ｉｍはモータ１８の実際の印加電圧を、モータ１８の直流電気抵抗で割った値であり、モータ電流Ｉｍ（＝発生トルク）と負荷トルクのバランスする点が、モータ１８の実際の回転数となる。
【００５０】
従って、モータ１８は、電圧一定であれば、回転していない時に、最もトルクを発生する。そして、回転数（速度）を上げる程、逆起電力が大きくなり、モータ１８に対して実際に印加される電圧は減少する。従って、回転数（速度）を上げた時に、同程度のトルクを出すためには、より高い電圧をモータ１８に印加する必要がある。
【００５１】
温冷配膳車１の最高速度は、操作者を容易に抜かさない範囲に制限されます。その状態でトルク不足とならないだけの能力を持たせて、モータ電流Ｉｍの大きさを設計しています。
【００５２】
モータ電流Ｉｍの大きさは、負荷に依存しており、仮に無負荷の状態であれば、デューティ比１００％でも必要なトルクは僅少であるため、モータ電流Ｉｍは小さく、運転制限値を超えない。一方、モータ１８がロックしていれば、低いデューティ比でも、モータ電流Ｉｍは大きくなり、容易に運転制限値を超える場合がある。「運転制限値」は、モータ電流Ｉｍの最大値（制限値）であり、一例として「５０Ａ」です。
【００５３】
尚、先に説明したように、ロウサイド側の半導体スイッチＱ２、Ｑ４は、チャージポンプ回路（図略）のコンデンサを充電する役割も果たしており、モータ駆動中、オフに固定するは出来ない。そのため、デューティ比１００％でモータ１８を駆動することは、実際にはあり得ません。
【００５４】
上記のような理由により、「運転制限値」は、最高速度側ではなく、主に停止状態からの起動乗り超え条件から規定しています。
【００５５】
また、モータ電流Ｉｍを検出するアンプＡＰの同相除去比が不足していると、モータ１８の回転方向が切り換わる時に、アンプＡＰにオフセット誤差が残る場合がある。また、モータ駆動装置１００が大きな容量性（コンデンサ）を持っている場合があり、開閉器９０の投入時に電源Ｂから回路に突入電流が流れ、それが電流検出抵抗Ｒで検出される場合があります。そのため、開閉器９０が投入されていれば、モータ停止中（ハイサイドの半導体スイッチＱ１、Ｑ３がオフ）であっても、こうしたオフセット誤差や突入電流の検出可能性がある。「停止電流」は、モータ停止中（開閉器９０は投入で、ハイサイドの半導体スイッチＱ１、Ｑ３がオフ）に、アンプＡＰを介して制御部１４０で検出される電流の最大値であり、一例として「５Ａ」です。
【００５６】
２．制御部による半導体スイッチの短絡故障検出
制御部１４０は、温冷配膳車１の運転開始時（モータ１８の始動時）に、半導体スイッチＱ１、Ｑ３の短絡故障を検出する処理を行う。
【００５７】
以下、図１２を参照しつつ、温冷配膳車１の運転開始に伴うモータ１８、制動装置７０の制御手順と併せて、半導体スイッチＱ１、Ｑ３の故障検出処理を説明する。温冷配膳車１を運転開始するため、作業者がキー操作を行うと、第１電源ラインＬＢ１のキースイッチＳＷが閉じる。これにより、電源Ｂから電力が供給され、制御部１４０は起動する。
【００５８】
その後、制御部１４０は、半導体スイッチＱ５に「オフ」の制御信号を出力し、半導体スイッチＱ６に「オフ」の制御信号を出力する。これにより、半導体スイッチＱ５は「オフ」状態になることから、制動装置７０は非通電状態となり、モータ１８をロックする（制動動作）。また、半導体スイッチＱ６が「オフ」することから、開閉器９０はオフして、第２電源ラインＬＢ２は開放状態になる（Ｓ１０）。
【００５９】
その後、制御部１４０は、走行操作の指示、すなわちハンドル操作を待つ待機状態となる（Ｓ２０）。そして、作業者が中立位置からハンドル２１を操作すると、制御部１４０は待機状態から脱し、半導体スイッチＱ６に対して「オン」の制御信号を出力する。これにより、開閉器９０がオンすることから、第２電源ラインＬＢ２が閉じた状態になり、モータ駆動部１１０に対して電力が供給される（Ｓ３０）。尚、制動装置７０は、Ｓ１０以降、Ｓ８０に移行するまでの間、制御部１４０により制動状態に維持される。
【００６０】
次に、制御部１４０は、ゲートドライバ１３０に対して制御信号を出力し、ハイサイド側の半導体スイッチＱ１、Ｑ３をオフ状態とし、ロウサイド側の半導体スイッチＱ２、Ｑ４をオン状態に制御する（Ｓ４０）。その後、制御部１４０は、アンプＡＰから出力される検出信号をモニタして、モータ電流Ｉｍを検出する処理を行う（Ｓ５０）。
【００６１】
その後、制御部１４０は、モータ電流Ｉｍを運転制限値と比較する処理（Ｓ６０）を行い、モータ電流Ｉｍが運転制限値（一例として５０Ａ）より小さい場合には、更に、停止電流（一例として５Ａ）と比較する処理を行う（Ｓ７０）。
【００６２】
＜正常時（短絡故障なし）＞
Ｓ４０にて、ハイサイド側の半導体スイッチＱ１、Ｑ３が正常にオフしていれば、Ｈブリッジ回路１２０に電流はほとんど流れず、モータ電流Ｉｍは停止電流以下となる。そして、モータ電流Ｉｍが停止電流以下の場合（Ｓ６０、Ｓ７０：ＹＥＳ）、制御部１４０は、制御信号（オン信号）を出力して、半導体スイッチＱ５をオンする。これにより、制動装置７０は通電状態となり、モータ１８のロックが解除される（Ｓ８０）。その後、制御部１４０は、ゲートドライバ１３０に制御信号を与え、Ｈブリッジ回路１２０を通じて、モータ１８への通電を開始する。これにより、モータ１８が始動し、温冷配膳車１がゆっくり走行し始める（Ｓ８０）。
【００６３】
そして、制御部１４０は、作業者がハンドル２１を操作している間、温冷配膳車１の走行速度が目標速度となるように、モータ１８の回転速度をフィードバック制御する。
【００６４】
その後、走行する温冷配膳車１が目標地点に達し、作業者によるハンドル操作が解かれると、ハンドル２１は中立位置に復帰する。すると、中立位置への復帰に応答して、制御部１４０は、ゲートドライバ１３０に制御信号を与え、Ｈブリッジ回路１２０を通じたモータ１８への通電を遮断する。これにより、モータ１８は停止することから、温冷配膳車１もその位置で停止する。
【００６５】
モータ停止後、制御部１４０は、直に半導体スイッチＱ５に「オフ」の制御信号を出力する。これにより、半導体スイッチＱ５が「オフ」することから、制動装置７０は非通電状態となり、モータ１８はロックする（制動動作）。その後、制御部１４０は、モータ電流Ｉｍが流れない状態、又は停止電流以下の状態が一定時間続くと、半導体スイッチＱ６に「オフ」の制御信号を出力する。これにより、第２電源ラインＬＢ２が開放し、モータ駆動部１１０は停止状態となる。以上により、モータ制御は終了する（Ｓ９０）。
【００６６】
＜短絡故障時＞
一方、Ｓ４０にて、制御部１４０がゲートドライバ１３０に対してハイサイド側の半導体スイッチＱ１、Ｑ３をオフする指令を与えても、短絡した半導体スイッチはオフせず、オンとなる。そのため、ハイサイド側の半導体スイッチＱ１、Ｑ３のうち、少なくともいずれか一方が短絡していると、短絡した半導体スイッチＱを含む経路で回路が繋がり、通常時に比べて大きな故障電流やモータ電流が、Ｈブリッジ回路１２０やモータ１８に流れる。
【００６７】
例えば、図１３に示すように、ハイサイド側の半導体スイッチＱ１が短絡故障している場合、電源Ｂ、開閉器９０、半導体スイッチＱ１、モータ１８、電流検出抵抗Ｒ、半導体スイッチＱ４の経路（図１３中太線で示す）で、回路が繋がるので、モータ１８に対して大きなモータ電流Ｉｍが流れる。また、電源Ｂ、開閉器９０、半導体スイッチＱ１、半導体スイッチＱ２の経路（図１３中太線で示す）でも、回路が繋がるので、Ｈブリッジ回路１２０に対して大きな故障電流が流れる。
【００６８】
そして、モータ電流Ｉｍが運転制限値を超えている場合（Ｓ６０：ＮＯ）、制御部１４０は以下の異常停止処理を行う（Ｓ１００）。具体的には、制御部１４０は、オフの制御信号を出力して、半導体スイッチＱ６をオフする。これにより、開閉器９０が開いて、第２電源ラインＬＢ２が開放する。第２電源ラインＬＢ２が開放すると、モータ駆動部１１０に対する電源供給は遮断される。従って、電源Ｂからモータ１８に運転制限値を超えるモータ電流Ｉｍが流れることを遮断できる。また、Ｈブリッジ回路１２０に流れる故障電流を遮断できる。尚、Ｓ１００の異常停止処理が、本発明の「エラー処理」の一例である。
【００６９】
また、モータ電流Ｉｍが停止電流より大きい場合（Ｓ７０：ＮＯ）、制御部１４０は、モータ電流Ｉｍを一定時間監視する。そして、一定時間が経過しても、モータ電流Ｉｍが停止電流以下に下がらなかった場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、制御部１４０は上記の異常停止処理を行う（Ｓ１００）。一方、一定時間経過前にモータ電流Ｉｍが停止電流以下に下がった場合（Ｓ１１０：ＮＯ、Ｓ７０：ＹＥＳ）、半導体スイッチＱ１、Ｑ３は正常と判断され、制御部１４０は、制動装置７０を解除し、モータ制御を開始する（Ｓ８０）。
【００７０】
３．効果説明
ハイサイド側の半導体スイッチＱ１、Ｑ３は、ＰＷＭ制御されるため、もしこれら半導体スイッチＱ１、Ｑ３が短絡故障を起こすと、モータ電流を制御できない状態となる。具体的には、ＰＷＭ制御のデューティ比が１００％に固定され、運転制限値を超えるモータ電流Ｉｍが流れる状態となり、モータ１８は制御不能になる。そのため、温冷配膳車１が暴走する恐れがある。本実施形態の温冷配膳車１は、上記したようにハイサイド側の半導体スイッチＱ１、Ｑ３の短絡故障を検出して、電源供給を遮断する等の異常停止処理を行う。そのため、半導体スイッチＱ１、Ｑ３の故障に伴って、モータ１８及び温冷配膳車１が暴走することを防止することが出来る。しかも、半導体スイッチＱ１、Ｑ３の短絡故障の検出をモータ始動時に行っているので、温冷配膳車１が更に暴走し難くなる。また、電源供給を遮断することで、短絡故障が他の半導体スイッチに波及することを防止できる点や、Ｈブリッジ回路１２０に大きな故障電流が流れて回路が焼損することを防止できる等の副次的な効果も得られる。
【００７１】
また、制御部１４０は、短絡故障の検出中、制動装置７０でモータ１８をロックする。そのため、短絡故障検出中に運転制限値を超えるモータ電流Ｉｍが一時的に流れても、モータ１８は回転せず、温冷配膳車１が暴走することを防止できる。
【００７２】
また、本例では、モータ電流Ｉｍを運転制限値や停止電流と比較するソフト的な処理で、半導体スイッチＱ１、Ｑ３の短絡故障を検出する。そのため、既存回路を変更することなく、短絡故障を検出することが出来る。
【００７３】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、運搬車の一例として温冷配膳車１を例示したが、モータ駆動の運搬車であれば、広く適用できる。
【００７４】
（２）上記実施形態では、半導体スイッチＱの一例にＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を例示したが、バイポーラトランジスタを用いてもよい。
【００７５】
（３）上記実施形態では、ハイサイド側の半導体スイッチＱ１、Ｑ３をＮチャンネルのＦＥＴで構成したが、ハイサイド側の半導体スイッチＱ１、Ｑ３をＰチャンネルのＦＥＴで構成してもよい。
【００７６】
（４）ハイサイド側の半導体スイッチＱ１、Ｑ３をＰチャンネルのＦＥＴで構成した場合、電源電圧よりも低いゲート電圧で、ハイサイド側の半導体スイッチＱ１、Ｑ３をオンオフ出来る。従って、チャージポンプ回路を廃止できることから、コンデンサ充電のため、ロウサイド側の半導体スイッチＱ２、Ｑ４をオンに固定する制約はなくなる。従って、ハイサイド側の半導体スイッチＱ１、Ｑ３をＰチャンネルのＦＥＴで構成した場合は、実施形態で説明したハイサイド側の半導体スイッチＱ１、Ｑ３の短絡故障を検出する処理に加えて、ロウサイド側の半導体スイッチＱ２、Ｑ４の短絡故障を検出する処理を行ってもよい。
【００７７】
すなわち、ハイサイド側の半導体スイッチＱ１、Ｑ３をオンとし、ロウサイド側の半導体スイッチＱ２、Ｑ４をオフした時のモータ電流Ｉｍを検出し、検出したモータ電流Ｉｍが運転制限値や停止電流を超過している場合は、ロウサイド側の半導体スイッチＱ２、Ｑ４が短絡故障であると判断出来る。
【００７８】
（５）上記実施形態では、ハイサイド側の半導体スイッチＱ１、Ｑ３の短絡を２つまとめて検出したが、１つずつ検出するようにしてもよい。すなわち、まず、ロウサイド側の半導体スイッチＱ４をオンし、それ以外の半導体スイッチＱ１〜Ｑ３をオフする。そして、その時に流れるモータ電流Ｉｍを運転制限値や停止電流と比較してハイサイド側の半導体スイッチＱ１の短絡の有無を検出する。その後、ロウサイド側の半導体スイッチＱ２をオンし、それ以外の半導体スイッチＱ１、Ｑ３、Ｑ４をオフする。そして、その時に流れるモータ電流Ｉｍを運転制限値や停止電流と比較して、ハイサイド側の半導体スイッチＱ３の短絡の有無を検出する。
【符号の説明】
【００７９】
１...温冷配膳車（本発明の「運搬車」に相当）
１０...配膳車本体（発明の「車体」に相当）
１８...モータ
７０...制動装置
８０...エンコーダ
９０...開閉器
１００...モータ制御装置
１１０...モータ駆動部
１２０...Ｈブリッジ回路
１３０...ゲートドライバ
１４０...制御部
Ｑ１〜Ｑ４...半導体スイッチ
Ｑ５、Ｑ６...半導体スイッチ
Ｒ...電流検出抵抗（本発明の「電流検出部」に相当）
【図１】
0006681668.tif 000002
【図２】
0006681668.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0006681668.tif 000006
【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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【図１３】
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