JPH0923675A - モータ駆動回路の故障検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータ駆動回路の故障状態を検知する装置に
おいて、モータ又はモータに正逆電圧を印加するための
スイッチング素子の断線，短絡を確実に検出する。 【構成】 モータ１と、このモータ１に正逆電圧を印加
するためモータに対してブリッジ接続された４つのスイ
ッチング素子２とから成るモータ駆動回路の故障を検出
する故障検出装置であって、前記モータに対してそれぞ
れ並列に接続され、モータに正電圧又は逆電圧が印加さ
れたときにモータの端子電圧をそれぞれ検出するフォト
カプラ１１，１２と、各フォトカプラの出力によりセッ
ト，リセットされるフリップフロップ回路１３と、前記
フリップフロップ回路１３の出力を入力するリトリガタ
イプのマルチバイブレータ１４を有し、このマルチバイ
ブレータ１４の出力により故障状態を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ駆動回路の
故障を検出する故障検出装置に関する。モータ駆動回路
は、例えば、航空機の舵面を制御する等、反復動作を行
なう油圧アクチュエータに流体を供給する場合、流体の
流れ方向を制御する方向制御弁のロータやスプールを切
替え駆動させるための駆動装置として用いられる。

【０００２】

【従来の技術】前記したモータ駆動回路は、図４に示す
ように、モータ１と、このモータ１に対してブリッジ接
続された４つのスイッチング素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２
ｄとから構成され、このモータ駆動回路に直流電源電圧
を供給し、スイッチング素子２ａ，２ｄをオンすること
によりモータ１に正電圧が印加され、スイッチング素子
２ｂ，２ｃをオンすることによりモータ１に逆電圧が印
加されるようになっており、１周期の間にモータ１に交
互にかかる電圧の割合でその電流値が決まるようになっ
ている（ＰＷＭ方式による駆動）。このようなモータ駆
動回路においては、アース間との間に電流検出抵抗３を
設けたり、モータ１に対して電流検出抵抗４を直列に接
続することにより、モータ１へ流す電流値を制御するこ
とが行われている。

【０００３】従来、このようなモータ駆動回路の故障を
検出する場合、モータ１に対して直列に接続された電流
検出抵抗４の両端にアンプ５を接続し、このアンプ５を
介して電流値を検出することにより、モータ駆動回路の
故障を検出することが行なわれていた。また、モータ駆
動回路とアース間に接続された電流検出抵抗３の両端に
アンプ（図示せず）を設け、このアンプを介して電流値
を検出することにより、モータ駆動回路の故障を検出す
ることも行なわれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記故
障検出装置によると、モータ１に流す電流を０付近で制
御している場合、電流検出抵抗３，４の両端に発生する
電圧も非常に小さな値となるため、スイッチング素子２
が断線している（この場合、電流検出抵抗３，４の両端
の電圧は０となる）かどうかの判断が困難であるという
問題点があった。

【０００５】更に、モータ１が短絡した場合は、電流検
出抵抗３，４が負荷となり電流制御が行なわれるので、
短絡状態が検出できないという問題点があった。また、
電流検出抵抗４で故障を検出する場合、電流検出抵抗４
に接続されるアンプ５には高圧の電圧がかかるので、高
耐圧なアンプを使用する必要があり、故障検出装置が高
価になるという問題点があった。

【０００６】また、ＰＷＭ方式の駆動を行った場合、各
スイッチング素子へのオン／オフ信号が短時間で行われ
るため、故障した場合の検出時間も短くなるため、確実
に故障を検知することが困難であるという問題があっ
た。

【０００７】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、モータと、このモータに正逆電圧を印加するためモ
ータに対してブリッジ接続された４つのスイッチング素
子とから成るモータ駆動回路において、モータ又はスイ
ッチング素子の断線，短絡を確実に検出することができ
る故障検出装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、モータと、このモータに正逆電圧を印加する
ためモータに対してブリッジ接続された４つのスイッチ
ング素子とから成るモータ駆動回路の故障を検出する故
障検出装置であって、次の構成を含むことを特徴として
いる。第１のフォトカプラ。この第１のフォトカプラ
は、前記モータに対して並列に接続され、モータに正電
圧が印加されたときにモータの端子電圧を検出する。第
２のフォトカプラ。この第２のフォトカプラは、前記モ
ータに対して並列に接続され、モータに逆電圧が印加さ
れたときにモータの端子電圧を検出する。フリップフロ
ップ回路。このフリップフロップ回路は、前記第１のフ
ォトカプラの出力によりセットされ、第２のフォトカプ
ラの出力によりリセットされる。検知手段。この検知手
段は、前記フリップフロップ回路の出力を入力し、前記
モータ駆動回路の故障状態を検知する。

【０００９】本発明によれば、モータに対して並列に接
続されたフォトカプラにより端子電圧を検出し、この電
圧を基にモータ駆動回路の故障状態を検知することがで
きる。

【００１０】また、スイッチング素子に断線が生じた場
合には、モータに電圧がかからず端子電圧が０となるの
で、前記断線を故障として検出することができる。ま
た、モータが短絡している場合には、モータ両端の電位
差がなくなり端子電圧が０となるので、前記短絡を故障
として検出することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係るの故障検出装置の一
実施例について、図１を参照しながら説明する。故障検
出装置１０は、モータ１に対して並列に接続された第１
のフォトカプラ１１，第２のフォトカプラ１２と、各フ
ォトカプラの出力が入力されるフリップフロップ回路１
３と、故障信号を出力するマルチバイブレータ１４とか
ら構成される。

【００１２】第１のフォトカプラ１１は、モータ１に正
電圧が印加されたときにモータ１の端子電圧の有無を検
出するものである。また、第２のフォトカプラ１２は、
モータ１に逆電圧が印加されたときにモータ１の端子電
圧の有無を検出する。各フォトカプラ１１，１２は、電
気信号を光信号に変換する発光ダイオード等から構成さ
れる発光部と、この光信号を電気信号に変換するフォト
トランジスタ等から構成される受光部とを有し、モータ
１間に電圧差が生じたときに発光ダイオードに電流が流
れ「Ｈ」信号が出力され、発光ダイオードに電流が流れ
ない場合には「Ｌ」信号が出力される。

【００１３】フリップフロップ回路１３の一方の入力端
子（Ｓ）には、前記第１のフォトカプラ１１の出力が接
続され、他方の入力端子（Ｒ）には前記第２のフォトカ
プラ１２の出力が接続されている。したがって、フリッ
プフロップ回路１３の出力端子（Ｑ）は、第１のフォト
カプラ１１の「Ｈ」出力信号によりセットされて「Ｈ」
となり、第２のフォトカプラ１２の「Ｈ」出力信号によ
りリセットされて「Ｌ」となる。

【００１４】フリップフロップ回路１３の出力端子は、
検知手段を構成するリトリガタイプのマルチバイブレー
タ１４に接続されている。リトリガタイプのマルチバイ
ブレータ１４は、定期間内に「Ｈ」「Ｌ」信号が入力さ
れた場合に「Ｈ」（又は「Ｌ」、どちらの信号を出力す
るかは予め決めておく。）の信号出力を継続するように
動作する。したがって、マルチバイブレータ１４の出力
信号によりフリップフロップ回路１３の出力が定期的に
「Ｈ」「Ｌ」となっているかどうかを検知できる。

【００１５】次に、上記構成の故障検出装置１０による
モータ駆動回路の故障検出について説明する。図２は、
故障検出装置１０が接続されたモータ駆動回路を示すも
ので、図４と同一構成をとる部分については同一符号を
付している。また、リトリガタイプのマルチバイブレー
タ１４は、定期間内に「Ｈ」「Ｌ」信号が入力された場
合、すなわちモータ駆動回路が正常に動作する場合に、
「Ｈ」の信号出力を継続するように設定され、マルチバ
イブレータ１４からの故障信号が「Ｈ」のとき、モータ
駆動回路が正常に動作していると判断し、故障信号が
「Ｌ」のとき、モータ駆動回路に故障が発生していると
判断する。

【００１６】スイッチング素子２のオン・オフ制御によ
りモータ両端に正逆電圧が交互に印加されると（図中、
実線がスイッチング素子２ａ，２ｄをオンさせた場合の
電流の流れを、点線がスイッチング素子２ｂ，２ｃをオ
ンさせた場合の電流の流れを表している。）、モータ駆
動回路が正常時の場合、モータ１の端子電圧を第１のフ
ォトカプラ１１及び第２のフォトカプラ１２で検出し、
フリップフロップ回路１３を駆動する。この場合、フリ
ップフロップ回路１３の出力端子（Ｑ）は正逆電圧の印
加に応じて定期的に「Ｈ」「Ｌ」となり、マルチバイブ
レータ１４の出力（故障信号）は「Ｈ」状態を保持す
る。

【００１７】モータ１が短絡状態にある場合、モータ１
の両端の電圧は等しくなる。したがって、第１のフォト
カプラ１１及び第２のフォトカプラ１２からの出力はな
く、フリップフロップ回路１３の出力端子（Ｑ）も
「Ｈ」又は「Ｌ」のままとなり、マルチバイブレータ１
４の出力（故障信号）は「Ｌ」に反転する。

【００１８】いずれかのスイッチング素子２が短絡状態
にある場合、例えば図３に示すように、スイッチング素
子２ｂが短絡状態にある場合について説明する。スイッ
チング素子２ｂ，２ｃをオン動作、スイッチング素子２
ａ，２ｄをオフ動作させた場合、スイッチング素子２ｂ
は短絡状態にあるがスイッチング素子２ｃが正常なので
スイッチング素子２ｃによる電流制御が行なわれ、モー
タ駆動回路としては正常作動状態となっている。スイッ
チング素子２ａ，２ｄをオン動作、スイッチング素子２
ｂ，２ｃをオフ動作させた場合、スイッチング素子２ｂ
が短絡状態のため電源からの電流は、スイッチング素子
２ｂ，スイッチング素子２ｄと流れてしまい、モータ１
には流れない。そのため、モータ１にかかる電圧は正逆
どちらか一方のみとなり、フリップフロップ回路１３へ
の入力も片側だけのため、その出力端子（Ｑ）は「Ｈ」
又は「Ｌ」のまま変化せず、マルチバイブレータ１４の
出力（故障信号）は「Ｌ」に反転する。

【００１９】したがって、上記実施例によれば、モータ
１に対して並列に接続された各フォトカプラ１１，１２
により端子電圧を検出し、この電圧を基にモータ駆動回
路の故障状態を検知することができる。また、フォトカ
プラ１１，１２を使用しているので、モータ１の端子電
圧の有無を確実に検出することができ、ＰＷＭ方式の駆
動を行った場合において、各スイッチング素子へのオン
／オフ信号が短時間となっても、確実に故障を検知する
ことが可能となる。

【００２０】また、スイッチング素子２に断線が生じた
場合には、モータ１に電圧がかからず端子電圧が０とな
るので、マルチバイブレータ１４の故障信号が「Ｌ」と
なり前記断線を故障として検出することができる。ま
た、モータ１が短絡している場合には、モータ両端の電
位差がなくなり端子電圧が０となるので、マルチバイブ
レータ１４の故障信号が「Ｌ」となり前記短絡を故障と
して検出することができる。

【００２１】上記実施例では、マルチバイブレータ１４
は、定期間内に「Ｈ」「Ｌ」信号が入力された場合（モ
ータ駆動回路が正常に動作する場合）に、「Ｈ」の信号
出力を継続するように設定したが、「Ｌ」信号出力が継
続するように設定してもよい。この場合、マルチバイブ
レータ１４からの故障信号が「Ｌ」のとき、モータ駆動
回路が正常に動作していると判断し、故障信号が「Ｈ」
のとき、モータ駆動回路に故障が発生していると判断す
ることになる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、モータと、このモータ
に正逆電圧を印加するためモータに対してブリッジ接続
された４つのスイッチング素子とから成るモータ駆動回
路において、モータに対して並列に接続された各フォト
カプラにより端子電圧を検出し、この電圧を基にモータ
駆動回路の故障状態を検知するので、モータ又はスイッ
チング素子の断線，短絡を確実に検出することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモータ駆動回路の故障検出装置の主要
部分のブロック図である。

【図２】本発明のモータ駆動回路の故障検出装置の全体
を示す等価回路図である。

【図３】スイッチング素子が短絡した場合を説明するた
めの故障検出装置の等価回路図である。

【図４】従来のモータ駆動回路の故障検出装置の等価回
路図である。

【符号の説明】

１…モータ、 ２…スイッチング素子、 １０…故障検
出装置、 １１，１２…フォトカプラ、 １３…フリッ
プフロップ回路、 １４…マルチバイブレータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータと、このモータに正逆電圧を印加す
   るためモータに対してブリッジ接続された４つのスイッ
   チング素子とから成るモータ駆動回路の故障を検出する
   故障検出装置であって、 前記モータに対して並列に接続され、モータに正電圧が
   印加されたときにモータの端子電圧を検出する第１のフ
   ォトカプラと、 前記モータに対して並列に接続され、モータに逆電圧が
   印加されたときにモータの端子電圧を検出する第２のフ
   ォトカプラと、 前記第１のフォトカプラの出力によりセットされ、第２
   のフォトカプラの出力によりリセットされるフリップフ
   ロップ回路と、 前記フリップフロップ回路の出力を入力し、前記モータ
   駆動回路の故障状態を検知する検知手段と、を具備する
   モータ駆動回路の故障検出装置。