(57)【要約】【課題】DCモータを回転状態とすることなく、断線故障の有無の検出を可能とするDCモータの故障検出方式を提供する。                                              【解決手段】DCモータ５は、スイッチング素子1〜4でなるH-ブリッジ回路により駆動される。H-ブリッジ回路は、高電位電源Ｖhと低電位電源Ｖlから直流電力を受ける。微小電流検出回路6，7の内部抵抗は数kΩ程度と高い値であり、DCモータ5の両電源端子と低電位電源Ｖlとの間に接続される。DCモータ5の両電源端子間に断線があれば、スイッチング素子１をONとし、他のスイッチング素子をOFFとすることにより、回路6には電圧（Ｖh−Ｖl）による微小電流が流れ、信号105はLOレベルになるが、回路7には電流が流れないから、信号106はHIレベルになるので、DCモータ5の断線は検出回路8により検出できる。【選択図】      図１
2007017402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電位電源と低電位電源との間に第１及び第２のスイッチング素子を直列に接続するとともに、前記高電位電源と低電位電源との間に第３及び第４のスイッチング素子を直列に接続してなり、前記第１及び第２のスイッチング素子の接続点と前記第３及び第４のスイッチング素子の接続点との間に駆動対象のＤＣモータを接続するＨ−ブリッジ回路と、前記ＤＣモータの片方の電源端子と前記高電位電源または低電位電源の内の一方の電源との間に接続された第１の微小電流検出回路と、前記ＤＣモータの他方の電源端子と前記一方の電源との間に接続された第２の微小電流検出回路と、前記第１及び第２の微小電流検出回路の出力に基づき前記ＤＣモータにおける前記両電源端子間の断線を検出する断線検出回路とを備え、
前記断線検出回路は、前記高電位電源または低電位電源の内の他方の電源に接続された２つのスイッチング素子の内の一方だけがONであり、他の３個のスイッチング素子がOFFである断線検出モードとしたときにおける前記出力に基づき、前記断線を検出する
ことを特徴とするＤＣモータの故障検出方式。
【請求項２】
前記断線検出モードにおいて、ONである前記スイッチング素子及び前記ＤＣモータ並びに前記第１および第２の微小電流検出回路の内の一方が直列に接続された直列回路に流れる電流は、前記ＤＣモータを回転させる最低電流より小さいことを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータの故障検出方式。
【請求項３】
前記第１および第２の微小電流検出回路は、それぞれ高抵抗値の抵抗とフォトカプラとの直列回路を含んでなることを特徴とする請求項１または２に記載のＤＣモータの故障検出方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣモータにおける断線故障の検出に関し、特に自動車等の自走車の電動操舵システムにおいて、操舵補助動力源として機能するＤＣモータの断線の有無を診断するのに好適なＤＣモータの故障検出方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に自動車等の自走車の運転に用いられる電動操舵システムにおいては、人力による操舵力を補助する補助動力手段としてＤＣモータが使用されている。図１０は、界磁巻線と電機子巻線との接続形式により分類した各種ＤＣモータの回路図を示す図である。図１０において、電機子２７は巻線（電機子巻線）および磁気回路でなる。図１０に示すように、実用されているＤＣモータ５は、界磁巻線と電機子巻線との接続形式により、分巻モータ（図１０（ａ））、直巻モータ（図１０（ｂ））、内分巻の複巻モータ（図１０（ｃ））及び外分巻の複巻モータ（図１０（ｄ））に分けられる。これらのＤＣモータにおいては、界磁巻線および電機子巻線の断線ならびに整流子の欠落等を含む断線障害が生じると、回転駆動電流の流入が停止するので、そのＤＣモータを動力源とする電動操舵システムは機能を失う。
【０００３】
例えば、直巻界磁巻線２９と電機子巻線とが直列に接続されている図１０（ｂ）のＤＣモータにおいては、直巻界磁巻線２９の断線または整流子３０の欠損により、電源端子３１と３２との間の電流回路が失われ、電源端子３１と３２から見て、ＤＣモータは断線故障となる。図１０（Ｃ）のＤＣモータでも、直巻界磁巻線２９の断線は、電源端子３１と３２から見て、ＤＣモータの断線故障となる。また、図１０（ａ）のＤＣモータでは、分巻界磁巻線２８と整流子３０との接続点と電源端子３１又は３２との間の断線は、電源端子３１と３２から見て、ＤＣモータの断線故障となる。同様に、図１０（ｄ）のＤＣモータでは、分巻界磁巻線２８と直巻界磁巻線２９との接続点と電源端子３１の間の断線又は分巻界磁巻線２８と整流子３０との接続点と電源端子３２との間の断線は、電源端子３１と３２から見て、ＤＣモータの断線故障となる。電動操舵システムにおけるＤＣモータにこのような断線故障が生じると、電動操舵システムの機能が失われる。そこで、自走車走行開始前のＤＣモータの回転停止状態においては、ＤＣモータの断線障害の有無を検出することは、自動車等の自走車の走行時における安全性確保のために必要不可欠である。
【０００４】
従来、かかる断線による故障の有無を診断する際には、該ＤＣモータの電源端子１，２間に電圧を印加し、所要の駆動電流を供給し、回転子を回転させ、電流センサおよび回転センサにより流入電流と回転角とを検出して、それぞれに期待通りのモータの流入電流および回転角が得られているか否かを確認することにより行われている。
【０００５】
他方、特許文献１（実開平５−２０９７６号公報）には、ＤＣモータにおける地絡故障の検出を可能にする「電動パワーステアリング装置」が開示されている。図９は、特許文献１に示されたモータ駆動回路を示す回路図である。図９のモータ駆動回路は、Ｈ−ブリッジ回路を備え、Ｈ−ブリッジ回路におけるNPNトランジスタでなる４つのスイッチング素子をパルス幅制御によりON又はOFFにし、ＤＣモータ５の回転方向を制御するとともに、ONとOFFの時間幅の比率（デューティー比）により、回転力を制御している。
【０００６】
そのＨ−ブリッジ回路は、スイッチング素子として作用する電力用のNPNトランジスタ１９，２０，２１及び２２と、電流検出用抵抗２３および２４と、これら両電流検出用抵抗にそれぞれ対応する電流検出回路２５および２６とを備えて構成されており、電流供給電源としては、高電位電源Ｖhと低電位電源Ｖlが与えられている。この電動パワーステアリング装置においては、自動車の走行時に、所要の操舵制御作用に対応して、該装置に含まれる制御部（図９では図示されていない）から、操舵方向に対応するON-OFF制御信号１０５，１０６，１０７又は１０８が選択出力され。ON-OFF制御信号１０５，１０６，１０７又は１０８は、PWM信号であり、対応する電力用のNPNトランジスタ１９，２０，２１又は２２のベースにそれぞれ入力される。ＤＣモータ５に流入するモータ駆動電流は、電流検出用抵抗２３および２４の電圧降下に比例するので、電流検出回路２５及び２６は電圧降下を計測し、電流検出信号１０９及び１１０として出力する。電流検出信号１０９及び１１０は、ＤＣモータ５の駆動電流を表している。
【０００７】
例えば、ON-OFF制御信号１０５および１０８をONレベルとし、またON-OFF制御信号１０６および１０７をOFFレベルとすることにより、NPNトランジスタ１９および２２がONとなり、NPNトランジスタ２０および２１がOFFとなって、ＤＣモータ５が正方向に回転している際に、ＤＣモータ５に流入する電流と、ＤＣモータ５から流出する電流との間に差異がある場合には、前記制御部は、電流検出信号１０９および１１０の入力を受けて、上記の電流差異に基づきＤＣモータ５の地絡故障を検出する。このことは、ＤＣモータ５が負方向に回転している場合の地絡故障についても同様であり、回転方向に関係なく、ＤＣモータ５における地絡故障が制御部において検出される、即ち、特許文献１に記載の装置の例においては、ＤＣモータ５の地絡故障の検出は、ＤＣモータ５に所定の動作電流が供給され、ＤＣモータ５の回転子が回転している電動操舵システムの稼動時において行われており、ＤＣモータ５の回転停止時においては行われていない。
【特許文献１】実開平５−２０９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に示された従来のＤＣモータの故障検出方式においては、ＤＣモータを回転状態に置いて故障検出を行っている。然しながら、自動車等の自走車においては、その走行前において、ＤＣモータに関し、その都度、断線故障の有無を事前に診断しておくことが、爾後の走行時における安全確保のために必要である。自走車は、エンジンが起動されことにより走行可能となる。そして、自走車の電動操舵システムでは、自走車のエンジン起動時にＤＣモータに駆動電源が供給されるのが一般である。そこで、電動操舵システムのＤＣモータの故障は、自走車が走行可能なるエンジンの起動前、即ちＤＣモータに駆動電源が供給される前に検出できることが安全性の面で望ましい。
【０００９】
この要件を満たすためには、ＤＣモータの停止状態においてＤＣモータの断線故障の有無の診断を行える故障検出方式が求められる。しかしながら、従来のＤＣモータの故障検出方式においては、ＤＣモータの駆動電流路に直列に挿入した抵抗（例えば、図９の抵抗２３，２４）における電圧降下を測定し、駆動電流が正常値か否かを測定していたから、回転動作が停止した状態での断線故障の検出は不可能であった。このことは、従来のＤＣモータの故障検出方式では、自走車が走行可能になる前にＤＣモータの断線故障の有無の診断を行うことはできなかった。また、特許文献１記載の電動パワーステアリング装置では、回転停止時のＤＣモータの故障検出を実施することができないだけではなく、ＤＣモータの断線故障の検出はできなかった。
【００１０】
本発明の目的は、ＤＣモータを回転状態とすることなく、断線故障の有無の検出を可能とするＤＣモータの故障検出方式を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述の課題を解決するために本発明は次の手段を提供する。
【００１２】
（１）高電位電源と低電位電源との間に第１及び第２のスイッチング素子を直列に接続するとともに、前記高電位電源と低電位電源との間に第３及び第４のスイッチング素子を直列に接続してなり、前記第１及び第２のスイッチング素子の接続点と前記第３及び第４のスイッチング素子の接続点との間に駆動対象のＤＣモータを接続するＨ−ブリッジ回路と、前記ＤＣモータの片方の電源端子と前記高電位電源または低電位電源の内の一方の電源との間に接続された第１の微小電流検出回路と、前記ＤＣモータの他方の電源端子と前記一方の電源との間に接続された第２の微小電流検出回路と、前記第１及び第２の微小電流検出回路の出力に基づき前記ＤＣモータにおける前記両電源端子間の断線を検出する断線検出回路とを備え、
前記断線検出回路は、前記高電位電源または低電位電源の内の他方の電源に接続された２つのスイッチング素子の内の一方だけがONであり、他の３個のスイッチング素子がOFFである断線検出モードとしたときにおける前記出力に基づき、前記断線を検出する
ことを特徴とするＤＣモータの故障検出方式。
【００１３】
（２）前記断線検出モードにおいて、ONである前記スイッチング素子及び前記ＤＣモータ並びに前記第１および第２の微小電流検出回路の内の一方が直列に接続された直列回路に流れる電流は、前記ＤＣモータを回転させる最低電流より小さいことを特徴とする前記（１）に記載のＤＣモータの故障検出方式。
【００１４】
（３）前記第１および第２の微小電流検出回路は、それぞれ高抵抗値の抵抗とフォトカプラとの直列回路を含んでなることを特徴とする前記（１）または（２）に記載のＤＣモータの故障検出方式。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、高電位電源と低電位電源との差の電圧を受けて駆動されるＤＣモータの駆動電流路には何らの電流検出用素子を挿入することなく、ＤＣモータの断線を検出する。駆動電流路に電流検出用素子を挿入する代わりに、本発明では、高電位電源または低電位電源の内の他方の電源に接続された２つのスイッチング素子の内の一方だけがONであり、他の３個のスイッチング素子がOFFである断線検出モードにおいて、第１及び第２の微小電流検出回路のうちの一方にＤＣモータを流れた電流がそのまま流れ込むように回路を構成することにより、ＤＣモータに断線の有無がその電流の有無に１対１に対応するようにした。この構成の採用により、断線検出回路はＤＣモータの断線を確実に検出できる。
【００１６】
回転軸を回転させるＤＣモータの通常の作動時には、Ｈ−ブリッジ回路における２つのスイッチング素子がONになり、ＤＣモータの駆動電流はその２つのONのスイッチング素子を流れる。駆動電流は、大電流（例えば、60アンペア）である。第１及び第２の微小電流検出回路は、そのONのスイッチング素子の一方又はこのスイッチング素子とＤＣモータとの直列回路に並列に接続される［後に実施の形態として挙げる図1の回路では、第１の微小電流検出回路（６）はスイッチング素子（４）とＤＣモータ（５）との直列回路に並列に接続され、第２の微小電流検出回路（７）はスイッチング素子（４）に並列に接続される。］。この回路構成の採用により、ＤＣモータの通常の作動時および断線故障の検出時のいずれにおいても、第１及び第２の微小電流検出回路には大電流の駆動電流を流す必要がないので、第１及び第２の微小電流検出回路の内部抵抗を大きくし、第１及び第２の微小電流検出回路に流す電流を微小な値に制限しても差し支えない。ＤＣモータの断線故障の検出時における第１及び第２の微小電流検出回路に流す電流の下限値は、ＤＣモータの断線の有無を判断できる値であり、ＤＣモータが回転可能な下限の駆動電流の1/1000程度、例えば数ミリアンペアである。ＤＣモータの断線を検出するにはＤＣモータに電流を流す必要はあるが、本発明の方式による断線検出の際には、ＤＣモータに流す電流は、ＤＣモータの回転に必要な下限の駆動電流の1/1000程度で足りる。そこで、本発明によれば、ＤＣモータを回転状態とすることなく、断線故障の有無の検出を可能とするＤＣモータの故障検出方式が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の実施の形態について説明する。本発明であるＤＣモータの故障検出方式の理解を容易にするために、以下の説明は図面を参照して行う。以下に説明するＤＣモータの故障検出方式は、自動車等の自走車に搭載される電動操舵システムに操舵補助動力源として装備されたものである。本発明の実施の形態では、ＤＣモータ５を回転させず、停止させたままＤＣモータ５の故障を検出する。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態を示すブロック図である。図１に示すＤＣモータの故障検出方式は、Ｈ−ブリッジ回路を形成するスイッチング素子１，２，３及び４と、ＤＣモータ５の一方の電源端子と低電位電源Ｖlとの間に接続された微小電流検出回路６と、ＤＣモータ５の他方の電源端子と低電位電源Ｖlとの間に接続された微小電流検出回路７と、微小電流検出回路６および７の出力に基づきＤＣモータ５の断線故障を検出する断線検出回路８とを備えて構成される。図５の表１及び表２は、図１のＤＣモータの故障検出方式の故障診断表である。図１並びに図５の表１および表２を参照し、本発明の第１の実施形態によりＤＣモータ５の断線故障を検出する方法を説明する。
【００１９】
スイッチング素子１，２，３及び４の抵抗値は、OFFのとき極めて大きく、ONのときはほぼゼロとなる。微小電流検出回路６及び７の内部抵抗は高い値に選択してある。微小電流検出回路６は、その高い内部抵抗に流れる微小電流が所定値以上のときは、微小電流検出信号１０５を低レベルの電圧信号LOとし、その高い内部抵抗に流れる微小電流が所定値以下のときは微小電流検出信号１０５を高レベルの電圧信号HIとする。同様に、微小電流検出回路７は、その高い内部抵抗に流れる微小電流が所定値以上のときは、微小電流検出信号１０６を低レベルの電圧信号LOとし、その高い内部抵抗に流れる微小電流が所定値以下のときは微小電流検出信号１０６を高レベルの電圧信号HIとする。
【００２０】
ON-OFF制御信号１０１，１０２，１０３及び１０４は、電動操舵システムにおける補助動力制御回路（図示せず）から供給される。本発明の第１の実施の形態により回転停止時にＤＣモータ５の断線故障の有無を検出する方法には、ON-OFF制御信号１０１，１０２，１０３及び１０４をONレベルとするか、又はOFFレベルとするかに応じ、第１の断線検出方法（図５の表１の場合）と第２の断線検出方法（図５の表２の場合）とがある。第１の断線検出方法では、スイッチング素子１のON-OFF制御信号１０１だけをONレベルとし、他のスイッチング素子に入力するON-OFF制御信号１０２，１０３および１０４は全てOFFレベルとした第１の断線検出モードとする。第２の断線検出方法では、スイッチング素子３のON-OFF制御信号１０３だけをONレベルとし、他のスイッチング素子に入力するON-OFF制御信号１０１，１０２および１０４は全てOFFレベルとした第２の断線検出モードとする。
【００２１】
まず、その第１の断線検出方法について説明する。
【００２２】
第１の断線検出方法では、スイッチング素子１に対してONレベルのON-OFF制御信号１０１が入力され、その他のスイッチング素子２，３及び４に対しては、OFFレベルのON-OFF制御信号１０２，１０３及び１０４がそれぞれ入力される。そこで、第１の断線検出方法の実行時には、スイッチング素子１はONとなり、他のスイッチング素子は全てOFFという第１の断線検出モードなる（図５の表１）。Ｈ−ブリッジ回路には、高電位電源Ｖhと低電位電源Ｖlとの差の電圧（Ｖh−Ｖl）が印加される。電圧（Ｖh−Ｖl）により流れる電流の経路としては第１電流経路及び第２の電流経路がある。第１の電流経路はスイッチング素子１および微小電流検出回路６を経由し、第２の電流経路はスイッチング素子１、ＤＣモータ５および微小電流検出回路７を経由する。
【００２３】
ＤＣモータ５に断線がないとき、ＤＣモータ５の内部抵抗は微小電流検出回路６及び７の内部抵抗に比べて十分に小さく、無視できる。いま、スイッチング素子１はONであり、その内部抵抗は極小さい。そこで、微小電流検出回路６には前記の第１の電流経路により（Ｖh−Ｖl）の電圧が印加される。また、微小電流検出回路７には前記の第２の電流経路により、やはり（Ｖh−Ｖl）の電圧が印加される。微小電流検出回路６及び７の内部抵抗は高い値に設定してあり、電圧（Ｖh−Ｖl）が印加されたとき、微小電流検出回路６又は７に流れる電流は、例えば数ミリアンペア程度という微小な値である。
【００２４】
ＤＣモータ５に断線がない場合には、第１の電流経路には、微小電流検出回路６の抵抗値により規定された前記の微小電流が流れる。微小電流検出回路６の出力の微小電流検出信号１０５は、電圧信号であり、該微小電流に対応するＬＯレベルの電圧値である。いま、ＤＣモータ５に断線障害が無いので、前記第２の電流経路には、微小電流検出回路７の抵抗値により規定された、ＤＣモータ５を回転させることのない微小電流が流れる。微小電流検出回路７は、該微小電流に対応するＬＯレベル（電圧）の微小電流検出信号１０６を出力する。
【００２５】
断線検出回路８は、これらのＬＯレベルの微小電流検出信号１０５及び１０６の入力を受けて、図５の表１の故障診断表を参照し、ＤＣモータ５には断線が存在せず正常であるものと診断する。表１の故障診断表は、予め断線検出回路８のＲＯＭに記録されている。また、断線検出回路８は、表１の故障診断表を参照し、スイッチング素子１自体も断線がなく正常であるとの診断を、ＤＣモータ５の診断と同時に行う（表１参照）。
【００２６】
次に、ＤＣモータ５に断線障害が存在する場合について説明する。このとき、ＤＣモータ５が断線しているので、電圧（Ｖh−Ｖl）により流れる電流の経路としは、スイッチング素子１および微小電流検出回路６を経由する第１の電流経路だけである。従って、当該電流経路には、微小電流検出回路６の抵抗値により規定される微小電流が流れ、微小電流検出回路６は、該微小電流に対応するＬＯレベルの検出信号１０５を出力する。他方、第２の電流経路の微小電流検出回路７には電流が流れないので、微小電流検出回路７は流入電流ゼロに対応するＨＩレベルの微小電流検出信号１０６を出力する。断線検出回路８は、これらのＬＯレベルの微小電流検出信号１０５とＨＩレベルの微小電流検出信号１０６の入力を受けて、図５の表１の故障診断表を参照し、ＤＣモータ５には断線故障があると診断する。
【００２７】
もし、断線検出回路８にＨＩレベルの微小電流検出信号１０５及びＨＩレベルの微小電流検出信号１０６が入力されたときは、断線検出回路８はスイッチング素子１に断線障害ありと診断する(表１参照)。
【００２８】
次に、第２の断線検出方法について説明する。第２の断線検出方法では、前述のとおり、スイッチング素子３のON-OFF制御信号１０３だけをONレベルとし、他のスイッチング素子に入力するON-OFF制御信号１０１，１０２および１０４は全てOFFレベルとする。
【００２９】
第２の断線検出方法では、スイッチング素子３に対してONレベルのON-OFF制御信号１０３が入力され、その他のスイッチング素子１，２，及び４に対しては、OFFレベルのON-OFF制御信号１０１，１０２及び１０４がそれぞれ入力される。そこで、第２の断線検出方法の実行時には、スイッチング素子３はONとなり、他のスイッチング素子は全てOFFという第２の断線検出モードとなる（図５の表２）。高電位電源Ｖhと低電位電源Ｖlとの差の電圧（Ｖh−Ｖl）がＨ−ブリッジ回路に印加され、この電圧（Ｖh−Ｖl）により流れる電流の経路としは第１電流経路及び第２の電流経路がある。第１の電流経路はスイッチング素子３および微小電流検出回路７を経由し、第２の電流経路はスイッチング素子３、ＤＣモータ５および微小電流検出回路６を経由する。
【００３０】
第２の断線検出方法における以下の作動は、ONのスイッチング素子が符号３の素子であり、OFFのスイッチング素子が符号１，２及び４の素子である点が前述の第１の断線検出方法と相違するだけであり、その他は同様であるから、詳細な説明は省略する。断線検出回路８は、図５の表２に示す故障診断表に則って、ＤＣモータ５の断線及びスイッチング素子３の断線の有無を診断する。
【００３１】
次に、図２並びに図の表３および表４を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。図２は、本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。図２に示すＤＣモータの故障検出方式は、微小電流検出回路６がＤＣモータ５の一方の電源端子と高電位電源Ｖhとの間に接続され、微小電流検出回路７がＤＣモータ５の他方の電源端子と高電位電源Ｖhとの間に接続されている点で図１の第１の実施の形態と相違し、その他の点では図１の第１の実施の形態と同様の構成であり、類似に作動する。図６の表１及び表２は、図１のＤＣモータの故障検出方式の故障診断表である。図２並びに図６の表３および表４を参照し、本発明の第２の実施形態によりＤＣモータ５の断線故障を検出する方法を説明する。
【００３２】
図２の第２の実施形態により回転停止時にＤＣモータ５の断線故障の有無を検出する方法には、ON-制御信号１０１，１０２，１０３及び１０４をONレベルとするか、又はOFFレベルとするかに応じ、第１の断線検出方法（図６の表３の場合）と第２の断線検出方法（図６の表４の場合）とがある。第１の断線検出方法では、スイッチング素子１のON-OFF制御信号１０２だけをONレベルとし、他のスイッチング素子に入力するON-OFF制御信号１０１４１０３および１０４は全てOFFレベルとする。第２の断線検出方法では、スイッチング素子３のON-OFF制御信号１０４だけをONレベルとし、他のスイッチング素子に入力するON-OFF制御信号１０１，１０２及び１０３は全てOFFレベルとする。
【００３３】
まず、その第１の断線検出方法について説明する。
【００３４】
第１の断線検出方法では、スイッチング素子２に対してONレベルのON-OFF制御信号１０２が入力され、その他のスイッチング素子１，３及び４に対しては、OFFレベルのON-OFF制御信号１０１，１０３及び１０４がそれぞれ入力される。そこで、第１の断線検出方法の実行時には、スイッチング素子２はONとなり、他のスイッチング素子は全てOFFとなる（図６の表３）。Ｈ−ブリッジ回路には、高電位電源Ｖhと低電位電源Ｖlとの差の電圧（Ｖh−Ｖl）が印加される。電圧（Ｖh−Ｖl）により流れる電流の経路としは第１電流経路及び第２の電流経路がある。第１の電流経路は微小電流検出回路６およびスイッチング素子２を経由し、第２の電流経路は、微小電流検出回路７、ＤＣモータ５及びスイッチング素子２を経由する。
【００３５】
ＤＣモータ５に断線がないときは次のように作動する。いま、スイッチング素子２はONである。そこで、微小電流検出回路６には前記の第１の電流経路により（Ｖh−Ｖl）の電圧が印加される。また、微小電流検出回路７には前記の第２の電流経路により、やはり（Ｖh−Ｖl）の電圧が印加される。第１の電流経路には、微小電流検出回路６の抵抗値により規定された前記の微小電流が流れる。微小電流検出回路６の出力の微小電流検出信号１０５は、該微小電流に対応するＬＯレベルの電圧値である。いま、ＤＣモータ５に断線障害が無いので、前記第２の電流経路には、微小電流検出回路７の抵抗値により規定された、ＤＣモータ５を回転させることのない微小電流が流れる。微小電流検出回路７は、該微小電流に対応するＬＯレベル（電圧）の微小電流検出信号１０６を出力する。
【００３６】
断線検出回路８は、これらのＬＯレベルの微小電流検出信号１０５及び１０６の入力を受けて、図６の表３の故障診断表を参照し、ＤＣモータ５には断線が存在せず正常であるものと診断する。表３の故障診断表は、予め断線検出回路８のＲＯＭに記録されている。また、断線検出回路８は、表３の故障診断表を参照し、スイッチング素子２自体も断線がなく正常であるとの診断を、ＤＣモータ５の診断と同時に行う（表３参照）。
【００３７】
次に、ＤＣモータ５に断線障害が存在する場合について説明する。このとき、ＤＣモータ５が断線しているので、電圧（Ｖh−Ｖl）により流れる電流の経路としは、微小電流検出回路６およびスイッチング素子２を経由する第１の電流経路だけである。従って、当該電流経路には、微小電流検出回路６の抵抗値により規定される微小電流が流れ、微小電流検出回路６は、該微小電流に対応するＬＯレベルの検出信号１０５を出力する。他方、第２の電流経路の微小電流検出回路７には電流が流れないので、微小電流検出回路７は流入電流ゼロに対応するＨＩレベルの微小電流検出信号１０６を出力する。断線検出回路８は、これらのＬＯレベルの微小電流検出信号１０５とＨＩレベルの微小電流検出信号１０６の入力を受けて、図６の表３の故障診断表を参照し、ＤＣモータ５には断線故障があると診断する。
【００３８】
もし、断線検出回路８にＨＩレベルの微小電流検出信号１０５及びＨＩレベルの微小電流検出信号１０６が入力されたときは、断線検出回路８はスイッチング素子２に断線障害ありと診断する(表３参照)。
【００３９】
次に、第２の断線検出方法について説明する。第２の断線検出方法では、前述のとおり、スイッチング素子４のON-OFF制御信号１０４だけをONレベルとし、他のスイッチング素子に入力するON-OFF制御信号１０１，１０２及び１０３は全てOFFレベルとする。
【００４０】
第２の断線検出方法では、スイッチング素子４に対してONレベルのON-OFF制御信号１０４が入力され、その他のスイッチング素子１，２，及び３に対しては、OFFレベルのON-OFF制御信号１０１，１０２及び１０３がそれぞれ入力される。そこで、第２の断線検出方法の実行時には、スイッチング素子４はONとなり、他のスイッチング素子は全てOFFとなる（図６の表４）。高電位電源Ｖhと低電位電源Ｖlとの差の電圧（Ｖh−Ｖl）がＨ−ブリッジ回路に印加され、この電圧（Ｖh−Ｖl）により流れる電流の経路としは第１の電流経路及び第２の電流経路がある。第１の電流経路は微小電流検出回路７およびスイッチング素子４を経由し、第２の電流経路は、微小電流検出回路６、ＤＣモータ５及びスイッチング素子４を経由する。
【００４１】
第２の断線検出方法における以下の作動は、ONのスイッチング素子が符号４の素子であり、OFFのスイッチング素子が符号１，２及び３の素子である点が前述の第１の断線検出方法と相違するだけであり、その他は同様でるから、詳細な説明は省略する。断線検出回路８は、図６の表４に示す故障診断表に則って、ＤＣモータ５の断線及びスイッチング素子４の断線の有無を診断する。
【００４２】
なお、本発明の第１の実施の形態である図１のＤＣモータの故障検出方式において、ＤＣモータ５を回転させる場合には、ON-OFF制御信号１０１，１０２，１０３及び１０４によりスイッチング素子１，２，３及び４を次のように制御する。ＤＣモータ５を正方向に回転制御するときは、図１において、スイッチング素子１及び４にONレベルのON-OFF制御信号１０１及び１０４をそれぞれ入力し、スイッチング素子２及び３にOFFレベルのON-OFF制御信号１０２及び１０３をそれぞれ入力する。また、ＤＣモータ５を負方向に回転制御するときは、スイッチング素子２及び３に対してONレベルのON-OFF制御信号１０２及び１０３をそれぞれ入力し、スイッチング素子１及び４にOFFレベルのON-OFF制御信号１０１及び１０４をそれぞれ入力する。また、ＤＣモータ５のトルクは、PWM信号であるON-OFF制御信号１０１，１０２，１０３及び１０４のデューティー比で制御する。本発明の第２の実施の形態である図２のＤＣモータの故障検出方式においても、ＤＣモータ５の回転制御は図１のＤＣモータの故障検出方式におけると回転制御と同様に行われる。
【００４３】
図３は、本発明の第１の実施の形態（図１）を一層具体化した本発明の第１の実施例を示す回路図である。図７の表５及び６は、図３の実施例に適用する故障診断表であり、図５の表１及び２にそれぞれ対応するものである。
【００４４】
図３の実施例では、図１のスイッチング素子１，２，３及び４はNMOSトランジスタ１１，１２，１３及び１４でそれぞれ実現され、微小電流検出回路６はフォトカプラ１５及び抵抗１６並びに抵抗３７で構成し、微小電流検出回路１７はフォトカプラ１７及び抵抗１８並びに抵抗３８で構成している。フォトカプラは、発光ダイオード（LED）とフォトトランジスタとでなる。発光ダイオードは、電流に応じた光を出力し、フォトトランジスタはその光を受け、光の強さに応じた導電性を示す。発光ダイオードとフォトトランジスタとは互いに電気的に絶縁されている。フォトカプラ１５における発光ダイオードは抵抗１６に直列に接続されている。フォトカプラ１５におけるフォトトランジスタの片端子は抵抗３７を介して電源Ｖhiに接続され、そのフォトトランジスタの他端子は電源Ｖloに接続されている。また、フォトカプラ１７における発光ダイオードは抵抗１８に直列に接続されている。フォトカプラ１７におけるフォトトランジスタの片端子は抵抗３８を介して電源Ｖhiに接続され、そのフォトトランジスタの他端子は電源Ｖloに接続されている。
【００４５】
図３において、電位Ｖhは１２ボルトであり、電位Ｖlは接地電位であり、電圧（Ｖh−Ｖl）は１２ボルトである。抵抗１６及び１８は、それぞれ微小電流検出回路６及び７の内部抵抗であり、ここでは４キロオームである。Ｖh−Ｖl＝１２ボルトの電圧が印加されたときに抵抗１６及び１８に流れる電流は、ここでは３ミリアンペアという低い値である。このような微小電流をＤＣモータ５に流しても、ＤＣモータ５は回転しないから、本実施例では、ＤＣモータ５の回転子を回転させることなく、ＤＣモータ５の断線故障を検出できる。
【００４６】
図３の実施例では、抵抗１６，１８に流れる電流をフォトカプラ１５，１７で検出している。NMOSトランジスタ１１，１２，１３及び１４並びにＤＣモータ５でなる回路は、大電流（例えば６０アンペア）が流れる、いわゆるパワー部である。ＤＣモータ５には整流子があるから、パワー部による電磁雑音が不可避である。他方、断線検出回路８は、微小電流検出信号１０５，１０６がＬＯレベル又はＨＩレベルの内のどちらであるかを判断し、即ち信号１０５，１０６を論理値信号として扱い、図７の故障診断表を真理値表として論理判断をする論理回路であり、半導体集積回路でなる。そこで、断線検出回路８は、電磁ノイズによる雑音に敏感であり、雑音により論理演算の誤りを起こし易い。しかしながら、この図３の実施例では、フォトカプラ１５，１７が電磁ノイズによる雑音を遮断するから、断線検出回路８における誤診断が防止できる。
【００４７】
図４は、本発明の第２の実施の形態（図２）を一層具体化した本発明の第２の実施例を示す回路図である。図８の表７及び８は、図４の実施例に適用する故障診断表であり、図６の表３及び４にそれぞれ対応するものである。
【００４８】
図４の実施例では、図２のスイッチング素子１，２，３及び４はNMOSトランジスタ１１，１２，１３及び１４でそれぞれ実現され、微小電流検出回路６はフォトカプラ１５及び抵抗１６並びに抵抗３７で構成し、微小電流検出回路１７はフォトカプラ１７及び抵抗１８並びに抵抗３８で構成し、フォトカプラ１５の片端を抵抗３７を介して電源Ｖhiに接続し、フォトカプラ１５の他端を電源Ｖloに接続し、また、フォトカプラ１７の片端を抵抗３８を介して電源Ｖhiに接続し、フォトカプラ１７の他端を電源Ｖloに接続している。図３の本発明の第１の実施例が図１の本発明の第１の実施の形態に対応するのと全く同様に、図４の本発明の第２の実施例は図２の本発明の第２の実施の形態に対応するので、図４の実施例の詳しい作動説明は省略する。
【００４９】
また、図４の実施例でも、フォトカプラ１５，１７が電磁ノイズによる雑音を遮断するから、断線検出回路８における誤診断が防止できることは、図３の実施例について述べたところと同じである。
【００５０】
なお、以上に実施の形態および実施例を挙げ、本発明を詳しく具体的に説明したが、本発明がこれらの例に限定されるものではないことは勿論である。例えば、図３及び図４に示した本発明の実施例では、スイッチング素子としてNMOSトランジスタを例示したが、本発明において使用するスイッチング素子はNMOSトランジスタに限られず、例えばバイポーラトランジスタでも差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。
【図３】図１の本発明の第１の実施形態を一層具体化した本発明の第１の実施例を示す回路図である。
【図４】図２の本発明の第２の実施形態を一層具体化した本発明の第２の実施例を示す回路図である。
【図５】図１の本発明の第１の実施形態に適用する故障診断表を示す図である。
【図６】図２の本発明の第２の実施形態に適用する故障診断表を示す図である。
【図７】図３の本発明の第１の実施例に適用する故障診断表を示す図である。
【図８】図４の本発明の第２の実施例に適用する故障診断表を示す図である。
【図９】特許文献１に記載された従来のＤＣモータの故障検出方式を示す回路図である。
【図１０】界磁巻線と電機子巻線との接続形式により分類した各種ＤＣモータの回路図を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１〜４    スイッチング素子
５    ＤＣモータ
６,７    微小電流検出回路
８    断線検出回路
１１〜１４    ＮＭＯＳトランジスタ
１５，１７    フォトカプラ
１６，１８，３７，３８    抵抗
１９〜２２    NPNトランジスタ
２３，２４    電流検出用抵抗
２５，２６    電流検出回路
２７  電機子
２８  分巻界磁巻線
２９  直巻界磁巻線
３０  整流子
３１，３２  ＤＣモータの電源端子
１０１〜１０４  ON-OFF制御信号
１０５，１０６  微小電流検出信号
Ｖh  Ｈ−ブリッジの電源端子に与えられる高電位電源
Ｖl  Ｈ−ブリッジの電源端子に与えられる低電位電源
Ｖhi  微小電流検出回路の高電位電源
Ｖlo  微小電流検出回路の低電位電源
【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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