(57)【要約】【課題】部品点数の少ない極めて簡単な構成の直流モータ駆動ブリッジ回路の故障検知装置を供する。【解決手段】一対の正転用スイッチング素子２ａ，２ｂと一対の逆転用スイッチング素子３ａ，３ｂとが交互に環状に接続され、一方の対角接続点間に直流モータＭが介装され、他方の対角接続点間に既存抵抗ＲＯを介して電源電圧が印加される直流モータ駆動ブリッジ回路において、前記電源電圧が既存抵抗ＲＯを介して印加される１接続点ｒの電位ＶＢを検出し、同電位ＶＢの変動に基づきスイッチング素子２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの短絡故障を検知する故障検知手段１０を備えた直流モータ駆動ブリッジ回路の故障検知装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の正転用スイッチング素子と一対の逆転用スイッチング素子とが交互に環状に接続され、一方の対角接続点間に直流モータが介装され、他方の対角接続点間に既存抵抗を介して電源電圧が印加される直流モータ駆動ブリッジ回路において、
前記電源電圧が既存抵抗を介して印加される前記１接続点の電位を検出し、同電位の変動に基づきスイッチング素子の短絡故障を検知する故障検知手段を備えたことを特徴とする直流モータ駆動ブリッジ回路の故障検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流モータを駆動するスイッチング素子によるブリッジ回路におけるスイッチング素子の短絡故障を検知する故障検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直流モータ駆動ブリッジ回路は、直流モータを正転するときは一対の逆転用スイッチング素子を双方ともオフとし、一対の正転用スイッチング素子の一方を常時オン状態として他方をオンオフのデューティ制御を行う。
【０００３】
また、直流モータを逆転するときは、逆に一対の正転用スイッチング素子を双方ともオフとし、一対の逆転用スイッチング素子の一方を常時オン状態として他方をオンオフのデューティ制御を行う。
【０００４】
ここに動作中の一対のスイッチング素子以外のスイッチング素子が短絡故障を生じると電流が増加するので、電流検出用抵抗を介装して過電流を検出しようとする例があるが、常に電流検出用抵抗による電気エネルギの損失が生じるとともに、電流検出用抵抗は高価でコスト高となる問題があった。
【０００５】
そこで、正転用スイッチング素子と逆転用スイッチング素子との２つの接続点における電位の最大値と最小値を検出し、しきい値と比較した結果に基づいてスイッチング素子の短絡故障を検知する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３０２００３８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
正転用スイッチング素子と逆転用スイッチング素子との２つの接続点おける電位の最大値検出回路と最小値検出回路をそれぞれに有し、さらにこれらを比較する手段を備えるなど部品点数の多い複雑な回路を構成することになり、コストもかかる。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、部品点数の少ない極めて簡単な構成の直流モータ駆動ブリッジ回路の故障検知装置を供する点にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本発明は、一対の正転用スイッチング素子と一対の逆転用スイッチング素子とが交互に環状に接続され、一方の対角接続点間に直流モータが介装され、他方の対角接続点間に既存抵抗を介して電源電圧が印加される直流モータ駆動ブリッジ回路において、前記電源電圧が既存抵抗を介して印加される前記１接続点の電位を検出し、同電位の変動に基づきスイッチング素子の短絡故障を検知する故障検知手段を備えた直流モータ駆動ブリッジ回路の故障検知装置とした。
【００１０】
動作中の一対のスイッチング素子以外のスイッチング素子が短絡故障を生じると、電源電圧が既存抵抗を介して印加される１接続点の電位は低下するので、この電位の変動に基づいてスイッチング素子の短絡故障を容易に検知することができる。
【００１１】
直流モータ駆動ブリッジ回路には、何ら部材を追加・変更せずそのままの回路を維持し、１接続点の電位を監視し、その変動に基づいてスイッチング素子の短絡故障を検知する故障検知手段を備える簡単な構成であり、部品点数も少なく、コストの低減を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図３に基づき説明する。
本実施の形態に係る直流モータ駆動ブリッジ回路１により駆動される直流モータＭは、自動車の電動パワーステアリング装置に使用されたもので、操舵に要する運転者の力を直流モータＭの駆動力が補助する。
【００１３】
この直流モータＭの制御系の概略構成図を図１に示す。
直流モータ駆動ブリッジ回路１は、スイッチング素子としてＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を用いており、一対の正転用ＦＥＴ２ａ，２ｂと一対の逆転用ＦＥＴ３ａ，３ｂとが交互に環状に接続され、一方の対角接続点ｐ，ｑ間に直流モータＭと電流センサＡが直列に介装され、他方の対角接続点ｒ，ｓ間にバッテリ電源４の電圧Ｖｏが印加されるブリッジ回路を構成している。
【００１４】
直流モータ駆動ブリッジ回路１は、コンピュータにより制御され、同コンピュータのＣＰＵ１０からの制御指示信号がドライブＩＣ１１に入力され、ドライブＩＣ１１により駆動指示信号が正転用ＦＥＴ２ａ，２ｂおよび逆転用ＦＥＴ３ａ，３ｂのそれぞれに出力されて各ＦＥＴ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂが駆動制御される。
【００１５】
ＦＥＴ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂは、互いにドレイン端子とソース端子を接続してブリッジ回路を構成しており、各ＦＥＴ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂのゲート端子がドライブＩＣ１１に接続されて制御される。
【００１６】
舵輪に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ１２の検出トルクが、ＣＰＵ１０に入力され、ＣＰＵ１０は入力された検出トルクに応じて定めた駆動電流を直流モータＭに通流するように制御指示信号をドライブＩＣ１１に出力する。
【００１７】
なお直流モータＭを流れる電流を検出する電流センサＡの検出電流が、Ａ／Ｄコンバータ１３を介してＣＰＵ１０に入力される。
また直流モータ駆動ブリッジ回路１の電源電圧が供給される側の接続点ｒの電位ＶＢが、Ａ／Ｄコンバータ１４を介してＣＰＵ１０に入力される。
【００１８】
直流モータＭを正転駆動する場合は、一対の逆転用ＦＥＴ３ａ，３ｂを双方ともオフ状態とし、正転用ＦＥＴ２ａを常時オン状態として他方の正転用ＦＥＴ２ｂをオンオフのデューティ制御を行う。
【００１９】
正転用ＦＥＴ２ａ、直流モータＭ、正転用ＦＥＴ２ｂの順に流れる電流によって直流モータＭは正転し、正転用ＦＥＴ２ｂをデューティ制御するデューティ比を検出トルクに応じて定め駆動電流を制御して運転者の右側（または左側）への操舵の力に応じた適切な補助力を供する。
【００２０】
デューティ制御するデューティ比の信号ＰＷＭは、ＣＰＵ１０が形成してドライブＩＣ１１に出力しており、ドライブＩＣ１１を介して正転用ＦＥＴ２ｂを駆動している。
【００２１】
なお検出トルクに応じて定めた駆動電流に制御するため、電流センサＡの検出電流値をフィードバックして目標のデューティ比の駆動信号ＰＷＭを形成し正転用ＦＥＴ２ｂをデューティ制御している。
【００２２】
直流モータＭを逆転駆動する場合は、一対の正転用ＦＥＴ２ａ，２ｂを双方ともオフ状態とし、逆転用ＦＥＴ３ａを常時オン状態として他方の逆転用ＦＥＴ３ｂをオンオフのデューティ制御を行う。
【００２３】
逆転用ＦＥＴ３ａ、直流モータＭ、逆転用ＦＥＴ３ｂの順に流れる電流によって直流モータＭは逆転する。
制御の方法は、正転駆動の場合と同じである。
【００２４】
かかる制御系の直流モータ駆動ブリッジ回路１において、ＦＥＴ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂのいずれかに短絡故障が生じた場合のその故障検知は、接続点ｒの電位ＶＢに基づいてＣＰＵ１０が行う。
【００２５】
いま各機能素子を抵抗値に換算して接続点ｒの電位ＶＢを求めてみる。
ＦＥＴ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂのオン抵抗をＲＦとする。
直流モータＭの抵抗ＲＭは、モータハーネス抵抗，モータオン抵抗，フェイルセーフリレー抵抗，カプラ接触抵抗の総合抵抗とし、バッテリ電源４の抵抗ＲＯは、パワーハーネス抵抗，パワーリレー抵抗，ヒューズ抵抗，カプラ接触抵抗の総合抵抗とする。
【００２６】
通常の正転駆動時には、図２に示すようにバッテリ電源４の抵抗ＲＯ，正転用ＦＥＴ２ａのオン抵抗ＲＦ，直流モータＭの抵抗ＲＭ，正転用ＦＥＴ２ｂのオン抵抗ＲＦの順に電流が流れるので、接続点ｒの電位ＶＢは、バッテリ電源４の電圧Ｖｏが以下のように分圧された値となる。
【００２７】
このとき、抵抗ＲＯと抵抗ＲＦとの関係は、ＲＯ≒ＲＦとなるような比較的小さな抵抗値に設定される。
さらに、この場合モータＭの抵抗値ＲＭは、抵抗値ＲＯ，ＲＦに対して比較的大きな値となる。
【００２８】
すなわち、通常の正転駆動時の接続点ｒの電位ＶＢは、
2004297873.tif 000003
となる。
【００２９】
ここで、逆転用ＦＥＴ３ｂが短絡故障を生じたとすると、図３を参照して直流モータＭを流れていた電流は、逆転用ＦＥＴ３ｂの短絡により、殆ど逆転用ＦＥＴ３ｂを流れることになり、バッテリ電源４の抵抗ＲＯ，正転用ＦＥＴ２ａのオン抵抗ＲＦ，逆転用ＦＥＴ３ｂのオン抵抗ＲＦの順に流れる。
【００３０】
したがって逆転用ＦＥＴ３ｂが短絡故障を生じたときの接続点ｒの電位ＶＢは、
2004297873.tif 000004
となる。
【００３１】
以上のように通常時の電位ＶＢに比べ短絡故障時の電位ＶＢは、大幅に低下しており、この接続点ｒの電位ＶＢの急激な減少によりＣＰＵ１０はＦＥＴの短絡故障を検知することができる。
【００３２】
図３の例では、逆転用ＦＥＴ３ｂが短絡故障を起こした場合であったが、もう１つの逆転用ＦＥＴ３ａが短絡故障を起こしたときも同様で接続点ｒの電位ＶＢは急激に減少するので、ＣＰＵ１０は逆転用ＦＥＴ３ａの短絡故障を検知することができる。
【００３３】
また直流モータＭの逆転駆動時の正転用ＦＥＴ２ａ，２ｂの短絡故障も同様に検知することができる。
ＣＰＵ１０はＦＥＴの短絡故障を検知すると、直流モータＭの駆動を停止させる。
なお、抵抗ＲＯは必ずしもＲＯ≒ＲＦの必要はなく、検出感度に応じて適宜調整可能であり、必要により別途抵抗を介装して調整してもよい。
【００３４】
バッテリ電源４の抵抗ＲＯは既存の抵抗であって、短絡故障を検知するために直流モータ駆動ブリッジ回路１には、何ら部材を追加・変更せずそのままの回路を維持しており、１接続点ｒの電位ＶＢを監視し、その変動に基づいてＦＥＴの短絡故障を検知することができ、部品点数も少なく簡単な構成であってコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る直流モータの制御系の概略構成図である。
【図２】通常の正転駆動時の電流の流れを示す回路図である。
【図３】ＦＥＴの短絡故障時の電流の流れを示す回路図である。
【符号の説明】
Ｍ…直流モータ、Ａ…電流センサ、
１…直流モータ駆動ブリッジ回路、２ａ，２ｂ…正転用ＦＥＴ、３ａ，３ｂ…逆転用ＦＥＴ、４…バッテリ電源、
１０…ＣＰＵ、１１…ドライブＩＣ、１２…トルクセンサ、１３，１４…Ａ／Ｄコンバータ。
【図１】
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【図２】
2004297873.tif 000006
【図３】
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