(57)【要約】【課題】駆動回路の特性のばらつきに影響されることなく、負荷の短絡を検出することができる短絡検出装置を提供する。【解決手段】モータ駆動装置１は、駆動回路１０と、短絡判定回路１１とを備えている。駆動回路１０は、モータＭに接続され、モータＭに電圧を印加してモータＭを駆動する。短絡判定回路１１は、駆動回路１０がモータＭに電圧を印加しているときに、モータＭの端子間電圧に基づいてモータＭの短絡の有無を判定する。モータＭの端子間電圧の変化は、モータＭの短絡の有無によって異なる。そのため、モータＭの端子間電圧に基づいてモータＭの短絡の有無を検出することができる。従って、従来のように、駆動回路１０の特性のばらつきに影響されることなく、過電流に到達する以前にモータＭの短絡を検出することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷（Ｍ）に接続され、前記負荷に電圧を印加して前記負荷を駆動する駆動回路（１０）と、
前記負荷の短絡の有無を判定する短絡判定回路（１１）と、
を備えた短絡検出装置において、
前記負荷は、インダクタンス成分を有し、
前記短絡判定回路は、前記駆動回路が前記負荷に電圧を印加しているときに、前記負荷の電圧に基づいて前記負荷の短絡の有無を判定することを特徴とする短絡検出装置。
【請求項２】
前記短絡判定回路は、前記負荷の電圧が閾値電圧以下である時間に基づいて前記負荷の短絡の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の短絡検出装置。
【請求項３】
前記短絡判定回路は、前記負荷の電圧が前記閾値電圧以下である時間が、閾値時間より長いとき、前記負荷が短絡していると判定することを特徴とする請求項２に記載の短絡検出装置。
【請求項４】
前記負荷は、車両のブレーキ制御に用いられるソレノイドバルブを構成するソレノイドコイル、又は、モータであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の短絡検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷の短絡を検出する短絡検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、負荷の短絡を検出する短絡検出装置として、例えば特許文献１に開示されている過電流検出保護装置がある。
【０００３】
この過電流検出保護装置は、回路に流れる過電流を検出して回路を保護する装置である。つまり負荷の短絡を検出する装置である。過電流検出保護装置は、駆動回路と、過電流検出回路とを備えている。
【０００４】
駆動回路は、負荷に電圧を印加して負荷を駆動する回路である。駆動回路は、バッテリと、ＦＥＴとを備えている。ＦＥＴのドレインは配線を介してバッテリの正極端子に接続され、バッテリの負極端子は接地されている。ＦＥＴのソースは負荷の一端に接続され、負荷の他端は接地されている。
【０００５】
過電流検出回路は、ＦＥＴのドレイン−ソース間の電圧に基づいて駆動回路に流れる過電流、つまり負荷の短絡を検出する回路である。過電流検出回路の一端はＦＥＴのドレインに、他端はＦＥＴのソースにそれぞれ接続されている。
【０００６】
ＦＥＴがオンすると、バッテリから配線を介して負荷に電圧が印加され、負荷が駆動される。ＦＥＴのドレイン−ソース間の電圧は、ＦＥＴのオン抵抗とＦＥＴに流れる電流によって決まる。負荷が短絡して駆動回路に過電流が流れると、ＦＥＴのドレイン−ソース間の電圧が上昇する。過電流検出回路は、ＦＥＴのドレイン−ソース間の電圧を閾値電圧と比較することによって駆動回路に流れる過電流、つまり負荷の短絡を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３５３７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、ＦＥＴのオン抵抗は、素子毎にばらつきがある。そのため、同一の電流が流れていても、ＦＥＴのドレイン−ソース間の電圧が素子毎及び温度等の環境条件によってばらついてしまう。従って、誤検出を防止するため、過電流検出のための閾値電圧を大きめに設定しなければならない。その結果、過電流検出の際にＦＥＴに流れる電流が大きくなってしまい、電流容量の大きなＦＥＴを用いなければならないという問題があった。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、駆動回路の特性のばらつきに影響されることなく、負荷の短絡を検出することができる短絡検出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】
【００１０】
第１の発明は、負荷に接続され、負荷に電圧を印加して負荷を駆動する駆動回路と、負荷の短絡の有無を判定する短絡判定回路と、を備えた短絡検出装置において、負荷は、インダクタンス成分を有し、短絡判定回路は、駆動回路が負荷に電圧を印加しているときに、負荷の電圧に基づいて負荷の短絡の有無を判定することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、負荷は、インダクタンス成分を有している。また、駆動回路も、電圧を印加するための内部の配線にインダクタンス成分を有している。負荷が短絡していない場合、負荷に電圧が印加されると、負荷の電圧が即座に上昇する。これは、駆動回路の内部配線及び負荷のインダクタンス成分によって電圧が分圧されるためである。一方、負荷が短絡している場合、負荷に電圧が印加されると、負荷の電圧が徐々に上昇する。これは、負荷の有しているインダクタンス成分に、短絡によって抵抗成分が付加されたためである。つまり、負荷の短絡の有無によって負荷の電圧の変化が異なる。そのため、短絡判定回路は、負荷の電圧に基づいて負荷の短絡の有無を検出することができる。従って、駆動回路の特性のばらつきに影響されることなく、過電流に到達する以前に負荷の短絡を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態におけるモータ駆動装置の回路図である。
【図２】短絡の有無によるモータの端子間電圧の違いを示す波形図ある。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る短絡検出装置を、車両に搭載されたモータを駆動するモータ駆動装置に適用した例を示す。
【００１４】
まず、図１を参照して本実施形態のモータ駆動装置の構成について説明する。
【００１５】
図１に示すモータ駆動装置１は、車両に搭載されたモータＭ（負荷）を駆動する装置である。ここで、モータＭは、ブレーキ制御に用いられる油圧ポンプを駆動するためのＤＣモータである。モータＭは、コイルを備え、インダクタンス成分を有している。モータ駆動装置１は、駆動回路１０と、短絡判定回路１１と、制御回路１２とを備えている。
【００１６】
駆動回路１０は、モータＭに接続され、モータＭに電圧を印加してモータＭを駆動する回路である。駆動回路１０は、バッテリ１００と、ＦＥＴ１０１とを備えている。
【００１７】
バッテリ１００は、モータＭに印加するための電圧を供給する電源である。ＦＥＴ１０１は、バッテリ１００の電圧をモータＭに印加、又は、印加されていたバッテリ１００の電圧をモータＭから遮断するためのスイッチング素子である。バッテリ１００の正極端子は、配線１０２を介してＦＥＴ１０１のドレインに接続されている。ＦＥＴ１０１のソースはモータＭの一端に、ゲートは制御回路１２にそれぞれ接続されている。バッテリ１００の負極端子は、配線１０３を介してモータＭの他端に接続されるとともに、接地されている。配線１０２、１０３は、インダクタンス成分を有している。
【００１８】
短絡判定回路１１は、駆動回路１０がモータＭに電圧を印加しているときに、モータＭの端子間電圧に基づいてモータＭの短絡の有無を判定し、判定結果に応じた短絡検出信号を出力する回路である。具体的には、モータＭの端子間電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下（閾値電圧以下）である時間に基づいてモータＭの短絡の有無を判定する回路である。より具体的には、モータＭの端子間電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下である時間が、閾値時間Ｔｔｈより長いとき、モータＭが短絡していると判定し、短絡検出信号を出力する回路である。短絡判定回路１１は、比較回路１１０と、基準電源１１１と、判定回路１１２とを備えている。
【００１９】
比較回路１１０は、モータＭの端子間電圧を基準電源１１１の閾値電圧Ｖｔｈと比較する回路である。具体的には、コンパレータ１１０ａである。コンパレータ１１０ａは、モータＭの端子間電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下のときローレベルを、モータＭの端子間電圧が閾値電圧Ｖｔｈより高くなるとハイレベルを出力する。コンパレータ１１０ａの非反転入力端子はモータＭの一端に、反転入力端子は基準電源１１１にそれぞれ接続されている。また、出力端子は、判定回路１１２に接続されている。
【００２０】
基準電源１１１は、モータＭの短絡の有無を判定する際の閾値電圧Ｖｔｈを出力する電源である。基準電源１１１の正極端子はコンパレータ１１０ａの反転入力端子に、負極端子はモータＭの他端にそれぞれ接続されている。
【００２１】
判定回路１１２は、モータＭに電圧を印加しているときのコンパレータ１１０ａの出力に基づいてモータＭの短絡の有無を判定する回路である。具体的には、コンパレータ１１０ａの出力がローレベルである時間に基づいてモータＭの短絡の有無を判定する回路である。より具体的には、コンパレータ１１０ａの出力がローレベルである時間が、閾値時間Ｔｔｈより長いとき、モータＭが短絡していると判定し短絡検出信号を出力する回路である。判定回路１１２の一方の入力端子は制御回路１２に、他方の入力端子はコンパレータ１１０ａの出力端子にそれぞれ接続されている。また、出力端子は、制御回路１２に接続されている。
【００２２】
制御回路１２は、外部から入力される駆動信号、及び、判定回路１１２から入力される短絡検出信号に基づいて駆動回路１０を制御する回路である。具体的には、ＦＥＴ１０１のスイッチングを制御する回路である。制御回路１２は、ＡＮＤ回路１２０と、ドライバ回路１２１とを備えている。
【００２３】
ＡＮＤ回路１２０は、外部から入力される駆動信号、及び、判定回路１１２から入力される短絡検出信号の論理積を求め出力する回路である。ＡＮＤ回路１２０の一方の入力端子は駆動信号を出力する外部装置（図略）に、他方の入力端子は判定回路１１２の出力端子にそれぞれ接続されている。また、出力端子は、ドライバ回路１２１に接続されている。
【００２４】
ドライバ回路１２１は、ＡＮＤ回路１２０の出力に基づいてＦＥＴ１０１をスイッチングする回路である。ドライバ回路１２１の入力端子は、ＡＮＤ回路１２０の出力端子に接続されている。出力端子は、ＦＥＴ１０１のゲート、及び、判定回路１１２の一方の入力端子にそれぞれ接続されている。
【００２５】
次に、図１及び図２を参照して回転速度検出装置の動作について説明する。
【００２６】
図１において、モータＭが短絡していない場合、判定回路１１２は、ハイレベルを出力する。そのため、駆動信号がハイレベルになると、ＡＮＤ回路１２０は、ハイレベルを出力する。ＡＮＤ回路１２０がハイレベルを出力すると、ドライバ回路１２１は、ＦＥＴ１０１をオンするための電圧を出力し、ＦＥＴ１０１をオンする。ＦＥＴ１０１がオンすると、バッテリ１００の電圧がモータＭに印加され、モータＭが油圧ポンプを駆動する。これにより、ブレーキ制御のための油圧が発生し、ブレーキ制御が制御される。
【００２７】
図１において、ＦＥＴ１０１がオンすると、バッテリ１００の電圧がモータＭに印加される。図２に示すように、モータＭが短絡していない場合、モータＭの端子間電圧は、即座に上昇する。これは、図１に示すように、直列接続された配線１０２、１０３及びモータＭのインダクタンス成分によってバッテリ１００の電圧が分圧されるためである。その結果、図２に示すように、ＦＥＴ１０１がオンする時刻ｔ０から非常に短い時間Ｔ１で、モータＭの端子間電圧が閾値電圧Ｖｔｈに達することとなる。
【００２８】
一方、モータＭが短絡している場合、モータＭの端子間電圧は、徐々に上昇する。これは、図１に示すように、モータＭの有していたインダクタンス成分に、短絡によって抵抗成分が付加されたためである。その結果、図２に示すように、モータＭの端子間電圧が閾値電圧Ｖｔｈに達するまでの時間Ｔ２が、短絡していない場合に比べ長くなる。つまり、モータＭの短絡の有無によってモータＭの端子間電圧の変化が異なる。短絡判定回路１１は、このような特性を利用してモータＭの短絡の有無を判定する。
【００２９】
コンパレータ１１０ａは、モータＭの端子間電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下のときローレベルを、モータＭの端子間電圧が閾値電圧Ｖｔｈより高くなるとハイレベルを出力する。
【００３０】
判定回路１１２は、ドライバ回路１２１がＦＥＴ１０１をオンするための電圧を出力しているときに、コンパレータ１１０ａの出力に基づいてモータＭの短絡の有無を判定する。具体的には、コンパレータ１１０ａの出力がローレベルである時間に基づいてモータＭの短絡の有無を判定する。より具体的には、コンパレータ１１０ａの出力がローレベルである時間が、閾値時間Ｔｔｈより長いとき、モータＭが短絡していると判定する。ここで、閾値時間Ｔｔｈは、時間Ｔ１より長く、かつ、時間Ｔ２より短く設定されている。
【００３１】
判定回路１１２は、ドライバ回路１２１がＦＥＴ１０１をオンするための電圧を出力してから閾値時間Ｔｔｈ以内にコンパレータ１１０ａの出力がハイレベルになると、ハイレベルを出力する。一方、ドライバ回路１２１がＦＥＴ１０１をオンするための電圧を出力してから閾値時間Ｔｔｈを経過してもコンパレータ１１０ａの出力がローレベルであると、モータＭが短絡していると判定し、ローレベルを出力する。
【００３２】
判定回路１１２がローレベルを出力すると、ＡＮＤ回路１２０は、駆動信号の状態に関わらずローレベルを出力する。ＡＮＤ回路１２０がローレベルを出力すると、ドライバ回路１２１は、ＦＥＴ１０１をオンするための電圧の出力を停止し、ＦＥＴ１０１をオフする。その結果、モータＭの短絡に伴う過電流から駆動回路１０を保護することができる。
【００３３】
次に、効果について説明する。
【００３４】
本実施形態によれば、モータＭは、インダクタンス成分を有している。また、駆動回路１０も、配線１０２、１０３にインダクタンス成分を有している。図２に示すように、モータＭが短絡していない場合、モータＭに電圧が印加されると、モータＭの端子間電圧が即座に上昇する。一方、モータＭが短絡している場合、モータＭに電圧が印加されると、モータＭの端子間電圧が徐々に上昇する。つまり、モータＭの短絡の有無によってモータＭの端子間電圧の変化が異なる。そのため、短絡判定回路１１は、モータＭの端子間電圧に基づいてモータＭの短絡の有無を検出することができる。従って、従来のように、ＦＥＴ１０１の特性のばらつきに影響されることなく、過電流に到達する以前にブレーキ制御に用いられるモータＭの短絡を検出することができる。これにより、ブレーキ制御の安全性を向上させることができる。
【００３５】
本実施形態によれば、短絡判定回路１１は、モータＭの端子間電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下である時間に基づいてモータＭの短絡の有無を判定する。そのため、モータＭの短絡の有無を確実に検出することができる。
【００３６】
本実施形態によれば、短絡判定回路１１は、モータＭの端子間電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下である時間が、閾値時間Ｔｔｈより長いとき、モータＭが短絡していると判定し、短絡検出信号を出力する。そのため、モータＭの短絡の有無をより確実に検出することができる。
【００３７】
なお、本実施形態では、負荷が、車両のブレーキ制御に用いられるモータである例を挙げているが、これに限られるものではない。負荷は、車両のブレーキ制御に用いられるソレノイドバルブを構成するソレノイドコイルであってもよい。インダクタンス成分を有するものであれば、同様の効果を得ることができる。
【００３８】
また、本実施形態では、ドライバ回路１２１がＦＥＴ１０１をオンするための電圧を出力するタイミングを基準として時間を規定しているが、これに限られるものではない。ＦＥＴ１０１がオンしているときであれば、他のタイミングを基準として時間を規定してもよい。閾値電圧及び閾値時間を調整することにより同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１・・・モータ駆動装置（短絡検出装置）、１０・・・駆動回路、１００・・・バッテリ、１０１・・・ＦＥＴ、１０２、１０３・・・配線、１１・・・短絡判定回路、１１０・・・比較回路、１１０ａ・・・コンパレータ、１１１・・・基準電源、１１２・・・判定回路、１２・・・制御回路、１２０・・・ＡＮＤ回路、１２１・・・ドライバ回路、Ｍ・・・モータ（負荷）
【図１】
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【図２】
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