JP2012005152A - モータ制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】断線の発生箇所を所定の範囲で特定し得るモータ制御回路を提供する。
【効果】本実施の形態に係るモータ制御回路１００によると、検出された供給電流に対するゲインが適宜に設定されるので、供給電流の一部区間の解像度を向上させ、検出すべき区間での供給電流の認識が容易となる。具体的には、供給電流の微小な区間のゲインを高く設定することで、ＩＣ回路における電力の消費状態が判明するため、電源ライン等の断線箇所を特定することが可能となる。また、制御マイコンでは、ＩＣ回路における電力の消費状態を正確に認識できるので、断線判定に係る情報処理の判定精度が向上する。更に、ゲインの設定はアナログ回路で実現されるため、制御マイコンにおける演算処理の負担が軽減される。
【選択図】図６

Description

本発明は、バッテリ電源を用いて制御モータを駆動させるモータ制御回路に関し、特に、当該モータ制御回路に設けられる電流検出回路に特徴を有するものである。

従来より、車両に搭載される車載装置は、アクチュエータとして制御モータを用いた装置が多く、この制御モータは、マイコン又はＩＣ回路等から成るモータ制御回路によって駆動される。また、制御モータは、車両と共に過酷な環境下で使用されるため、内部コイルの断線や、接続端子等での断線といった不具合が生じる。車載装置用の電源ラインでは、当該電源ラインにヒューズが設けられ、過電流が生じた場合に其のヒューズを切断させることで、発熱又は火災等の被害を回避させている。

このため、近年のモータ制御回路では、制御モータに流れる電流を検出し、その電流値を解析することにより、制御モータの故障又は電源ラインのヒューズ切れ等の断線異常を判定している。

特開平１１−００８９９２号公報（特許文献１）では、３相制御モータのコイル異常検出装置が紹介されている。図８に示す如く、モータ制御回路３は、制御モータの動作制御を行う回路であって、その一機能として、コイルにおける断線異常を診断する処理を行う。モータ制御回路３は、リレー駆動回路ＬＣＮとマイコン用レギュレータＲｅｇ１と制御マイコンＣＮＴとシャント抵抗Ｒｓとドライブ回路ＤＲＶと電圧検出回路ＩＮＳと電流検出回路４とから構成される。尚、同公報にあっては、電流検出回路４はドライブ回路ＤＲＶに内蔵される回路とされているが、説明の便宜上、モータ制御回路３の外部に図示することとする。

かかる構成を具備するモータ制御回路３は、操縦者によってイグニッションスイッチＩＧがオンされると、マイコン用レギュレータＲｅｇ１では、マイコン駆動用の定電圧を発生させ制御マイコンＣＮＴへ電源を供給する。このため、制御マイコンＣＮＴは、電源ポートに定電圧が印加され、これに応じて、各種の制御プログラムが起動させることとなる。このとき、ドライブ回路ＤＲＶには、電源ラインＬ２を介してバッテリ電圧Ｖｂが供給されている。その後、制御マイコンＣＮＴの起動処理が進行すると、バッテリ電圧値等の種々のチェックが行われ、この処理結果に基づいてリレー駆動回路ＬＣＮがリレーＬｙを導通状態へ切換える。リレーＬｙが導通状態となると、ドライブ回路ＤＲＶには、シャント抵抗Ｒｓを具備する電源ラインＬ１を介して、バッテリ電圧Ｖｂが供給される。そして、スタンバイ動作が完了すると、制御マイコンＣＮＴは、車両制御用上位ＥＣＵの指令に従ってドライブ回路ＤＲＢを制御させ、制御モータＩＭを適宜に駆動させる。また、モータ制御回路３は、制御モータにおける各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の印加電圧を検出し、この検出電圧に基づいてモータ内外の断線状態を診断する。

図９は、モータ制御回路３に設けられるドライブ回路ＤＲＶの構成が示されている。図示の如く、ドライブ回路ＤＲＶは、ＩＣ用レギュレータＲｅｇ２とパルス合成ＩＣ（ＩＣ１）と過電流保護ＩＣ（ＩＣ２）とトランジスタ駆動回路ＤＲ３及びＤＲ４とパワートランジスタから成るインバータ回路ＤＲ５とから構成される。ここで、ＩＣ用レギュレータＲｅｇ２は、電源ラインＬ１から供給されるバッテリ電圧（特許請求の範囲における電源電圧）を変換し当該バッテリ電圧の電圧値よりも低い制御素子用電圧Ｖｒを生成する。また、パルス合成ＩＣ（ＩＣ１）及び過電流保護ＩＣ（ＤＲ２）は制御素子用電圧Ｖｒを電源とし、トランジスタ駆動回路ＤＲ３及びＤＲ４は電源ラインＬ２を介して印加されるバッテリ電圧Ｖｂを電源とし、インバータ回路ＤＲ５のハイサイド側にはシャント抵抗Ｒｓを介してバッテリ電圧Ｖｂが印加される。かかる構成を具備するドライブ回路ＤＲＶでは、上述の如く、制御マイコンＣＮＴから送られる切換信号Ｓａ及びＳｂ，ＰＷＭ信号Ｓｃに基づいて、制御モータＩＭを適宜に駆動させる。

ドライブ回路ＤＲＶでは、電源ラインＬ１に流れる電流値（以下、供給電流Ｉｓと呼ぶ）を電流検出回路４によって検出している。そして、供給電流Ｉｓが或る値以上に達すると、過電流保護ＩＣまたはパルス合成ＩＣの駆動を停止させ、過電流に対するフェールセーフが機能する。また、図示の如く、電源ラインＬ１には、ヒューズｆ１が設けられ、過電流に対する安全対策が施されている。尚、ヒューズｆ２及びｆ３についても、同様の目的で電源ラインＬ２の適宜の位置に設けられている（図８参照）。

そして、制御マイコンＣＮＴでは、電流検出回路４から出力される電流検出信号を受信し、供給電流Ｉｓが正常値の場合には制御モータの内部又はその周辺での断線が発生していないと診断する。一方、供給電流Ｉｓが所定の値を下回ると、電源ラインＬ１又は制御モータに関係する何れかの場所で断線異常が発生したと診断する。

特開平１１−００８９９２号公報

このように、特許文献１の技術によれば、断線異常が生じたか否かの診断を行なうことは可能であるものの、その断線異常が制御モータによるものなのか又はどの電源ラインでの断線によるものなのか等、断線異常を引き起こした場所の特定が困難であるとの問題が生じる。かかる如く断線箇所の特定が行なわれないと、修理作業の工数が増え、この修理作業に費やす時間も増えてしまうとの問題も招く。

また、特許文献１の技術を用いるにあたっては、電源ラインＬ１に流れる電流値の大きさに基づいて、断線異常の発生箇所を特定することが考えられる。ここで、図１０を参照し、電流検出回路４の一例について説明する。尚、同図では、電源ラインＬ２等、一部の回路構成が便宜的に図示省略されている。

電流検出回路４は、電源ラインＬ１に流れる供給電流Ｉｓの電流値を１／１０００程度の内部電流に変換出力させる電流検出部４ａと、この内部電流に基づいて抵抗Ｒ１の両端電圧を増幅させ電流検出信号として出力させる増幅回路部４ｂとから構成される。かかる電流検出回路４では、制御マイコンＣＮＴへ出力される電流検出信号のゲインが抵抗Ｒ１によって規定され、図１１に示す如く、電源ラインＬ１に流れる供給電流Ｉｓの大きさに応じて電流検出信号Ｓｋの電圧値が定まる。このため、制御マイコンＣＮＴでは、電流検出信号Ｓｋに応じて、電源ラインＬ１に流れる供給電流Ｉｓの電流値が認識される。

ここで、ヒューズｆ１がショート（断線）を起こしている場合、電源ラインＬ１を流れる電流は０Ａとなるので、電流検出信号Ｓｋも０Ｖとなる。また、ヒューズｆ１でショートを起こさず且つ制御モータＩＭの配線状態が正常の場合、バッテリから供給される電力の大半は制御モータＩＭで消費されるので、電源ラインＬ１に流れる供給電流及び制御マイコンＣＮＴへ出力される電流検出信号Ｓｋは、比較的大きな値をとる。一方、ヒューズｆ１でショートを起こさず且つ制御モータＩＭで断線異常が発生している場合、バッテリはＩＣ回路のみで電力が消費されることから電源ラインＬ１に微小な供給電流しか流れなくなり、この場合の電流検出信号Ｓｋは非常に小さい値を取る。ここで、ＩＣ回路のみで電力が消費されている場合の供給電流は、図１１のΔＩの範囲に現われるものとする。また、かかる場合の抵抗Ｒ１での両端電圧Ｖｋは、ΔＶの範囲に現われるものとする。

上述した関係から、供給電流Ｉｓが電流区間ΔＩより大きい場合には、配線状態が正常であることが解る。また、電流区間ΔＩに属する場合には、ＩＣ回路にのみ電流が流れている状態とされるので、制御モータＩＭで断線異常が発生していることが解る。更に、０（Ａ）の場合には、ヒューズｆ１が断線していることが解る。従って、制御マイコンＣＮＴで実施される断線診断処理では、電流検出信号Ｓｋの値から供給電流Ｉｓを認識し、この供給電流Ｉｓの値に基づいて断線異常が診断されることとなる。

しかしながら、バッテリ消費の殆どがＩＣ回路で行なわれる故障モードの場合、検出される供給電流Ｉｓは非常に小さい電流値とされるため、電流検出信号Ｓｋの電圧値も非常に小さくなる。このとき、制御マイコンＣＮＴにおける入力値の解像度がΔＶの区間に対して十分確保されていないと、当該電流検出信号Ｖｋの値を正確に認識することが出来なくなり、断線診断処理で得られる診断結果に誤りが生じてしまうとの問題が生じる。

本発明は上記課題に鑑み、断線の発生箇所を特定することが可能なモータ制御回路の提供を第１の目的とする。また、断線箇所の特定を行なう診断処理が正確に実施されるモータ制御回路の提供を第２の目的とする。

上記課題を解決するため、本発明では次のようなモータ制御回路の構成とする。即ち、直流の電源電圧を供給するバッテリと、シャント抵抗を具備し前記電源電圧を後段の回路へ印加させる電源ラインと、前記電源電圧を制御素子用電圧へ変換させるＩＣ用レギュレータ及び前記ＩＣ用レギュレータに接続されるＩＣ回路及び前記電源ラインに接続されるパワートランジスタを具備するドライブ回路と、前記ドライブ回路を直接的又は間接的に制御する制御回路と、前記ドライブ回路によって駆動される制御モータと、前記電源ラインに流れる供給電流を検出し内部信号を出力させる電流検出部及び前記内部信号に基づいてゲインを設定するゲイン設定回路部及び設定された前記ゲインに応じて電流検出信号を出力させる増幅回路部の各々を有する電流検出回路とを備え、
前記ゲイン設定回路部は、アナログ回路から成るものであって、前記供給電流が閾値電流に到達したか否かを判別する電流値判別部と、前記電流値判別部の判別結果に応じて第１の抵抗値又は第２の抵抗値へ切換えられる切換抵抗と、前記第１の抵抗値から前記第２の抵抗値へ切換わるときの前記電流検出信号の電圧値と前記第２の抵抗値から前記第１の抵抗値へ切換わるときの前記電流検出信号の電圧値との差を低減させるオフセット回路とを備えることとする。

好ましくは、前記オフセット回路は、前記第１の抵抗値から前記第２の抵抗値へ切換わるときの前記電流検出信号の電圧値と前記第２の抵抗値から前記第１の抵抗値へ切換わるときの前記電流検出信号の電圧値とを略一致させることとする。

好ましくは、前記閾値電流は、前記ＩＣ回路で定められている定格電流の近傍に設定されることとする。

好ましくは、前記ゲイン設定回路部によって設定されるゲインは、前記閾値電流以下のとき大きい値に設定され、前記閾値電流以上のとき小さい値に設定されることとする。

本発明に係るモータ制御回路によると、電流検出信号に対するゲインが適宜に設定されるので、供給電流の一部区間の解像度を向上させ、検出が困難な区間での供給電流の認識が容易となる。具体的には、供給電流の微小な区間のゲインを高く設定することで、ＩＣ回路での消費状態が正確に認識されるため、制御モータで断線した故障であるか又は電源ラインのヒューズで断線した故障であるのか等、断線箇所を特定することが可能となる。

また、制御マイコンでは、ＩＣ回路における電力の消費状態を正確に認識できるので、断線判定に係る情報処理の判定精度が向上する。更に、ゲインの設定はアナログ回路で実現されるため、制御マイコンにおける演算処理の負担が軽減される。

実施の形態に係るモータ制御回路の構成を示す図。 実施の形態に係るドライブ回路の構成を示す図。 実施の形態に係る電流検出回路の構成を示す図。 電流検出回路に流れる内部電流の経路と第１のゲイン関数を示す図 電流検出回路に流れる内部電流の経路と第２のゲイン関数を示す図 実施の形態に係るゲイン関数を示す図。 制御マイコンで実施される断線異常判定のフローチャート。 従来例に係るモータ制御回路の構成を示す図。 従来例に係るドライブ回路の構成を示す図。 従来例に係る電流検出回路の構成を示す図。 従来例に係るゲイン関数を示す図。

以下、本発明に係る実施の形態につき図面を参照して具体的に説明する。図１は、本実施の形態に係るモータ制御回路とその周辺構成が示されている。尚、本実施の形態に係るモータ制御回路１００は、車載機器に用いられるものであって、その用途を特段に問うものではない。

図示の如く、モータ制御回路１００は、車載バッテリＢと電源ラインＬ１及びＬ２と電子制御装置１０とドライブ回路２０と電流検出回路３０と制御モータＭとから構成される。このうち、電子制御装置１０には、バスラインＢＵＳを介して車両制御用上位ＥＣＵが接続されている。

車載バッテリＢは、直流（１２Ｖ〜２４Ｖ程度）のバッテリ電圧（特許請求の範囲における電源電圧）Ｖｂを出力させるものであって、内燃機関自動車又は電気自動車（ハイブリッドを含む）を問わず、車両に搭載されるものである。

電源ラインＬ１は、一端が車載バッテリＢに接続され、他端がドライブ回路２０に接続されている。また、電源ラインＬ１は、図示の如く、ヒューズｆ１とリレーＬｙとシャント抵抗Ｒｓとが適宜の位置に介挿されている。

電源ラインＬ２は、一端が車載バッテリＢに接続され、他端が電源ラインＬ１と異なる経路を辿ってドライブ回路２０に接続される。また、電源ラインＬ２は、ヒューズｆ２及びｆ３とイグニッションスイッチＩｇとが介挿されている。これらの電源ラインＬ１及び電源ラインＬ２は、ドライブ回路２０にバッテリ電圧Ｖｂを印加させる。

電子制御装置１０は、マイコン用レギュレータＲｅｇ１と制御マイコンＣＮＴとリレー駆動回路ＬＣＮと信号値変換回路ＳＸＣとから構成される。

マイコン用レギュレータＲｅｇ１は、入力ラインが電源ラインＬ２に接続され、出力ラインが制御マイコンＣＮＴの電源ポートに接続されている。そして、マイコン用レギュレータＲｅｇ１は、バッテリ電圧Ｖｂを５Ｖ程度のマイコン用電圧へ変換させ、当該マイコン用電圧を制御マイコンＣＮＴへ印加させる。

制御マイコンＣＮＴは、ＣＰＵ，メモリ回路、クロック回路等、演算処理に必要な回路によって構成される。当該制御マイコンＣＮＴは、マイコン用レギュレータＲｅｇ１によって電源が与えられ、この電源投与に応じて起動プログラムを実行させる。当該起動プログラムでは、バッテリ電圧の値のチェック等、回路周辺の種々のチェックを行い、このチェック処理の結果が正常であれば、リレー駆動装置ＬＣＮにその旨の信号を送り、リレーＬｙを閉成させる。その後、制御マイコンＣＮＴでは、車載制御用上位ＥＣＵ１から種々の信号を受信し、これらの信号に基づいてドライブ回路を直接的又は間接的に制御する。また、本実施の形態に係る制御マイコンＣＮＴでは、電源ラインＬ１に流れる電流値（以下、供給電流Ｉｓと呼ぶ）を電流検出信号Ｓｋに基づいて認識する。更に、当該制御マイコンＣＮＴでは、認識した供給電流Ｉｓの電流値に基づいて断線箇所の特定を行なう。尚、制御マイコンＣＮＴによる供給電流Ｉｓの認識処理、断線箇所の特定処理については、追って詳述することとする。

信号値変換回路ＳＸＣは、制御マイコンＳＸＣから受信した信号に基づいて、右回転を指令する信号Ｓａ、又は、左回転を指令する信号Ｓｂを出力させる。

かかる構成を具備するモータ制御回路１００は、操縦者によってイグニッションスイッチＩｇがオンされると、マイコン用レギュレータＲｅｇ１では、マイコン駆動用の定電圧を発生させ制御マイコンＣＮＴへ電源を供給する。このため、制御マイコンＣＮＴは、電源ポートに定電圧が印加され、これに応じて、各種の制御プログラムを起動させることとなる。また、ドライブ回路２０には、イグニッションキーＩＧが閉成動作されると、電源ラインＬ２を介して直接的にバッテリ電圧Ｖｂが供給される。その後、制御マイコンＣＮＴの起動処理が進行すると、バッテリ電圧値等の種々のチェックが行われ、この処理結果に基づいてリレー駆動回路ＬＣＮがリレーＬｙを導通状態へ切換える。このとき、ドライブ回路２０には、シャント抵抗Ｒｓを具備する電源ラインＬ１を介してバッテリ電圧Ｖｂが供給される。かかる如くスタンバイ動作が完了した後、制御マイコンＣＮＴは、車両制御用上位ＥＣＵの指令に従ってドライブ回路２０を制御させ、制御モータＭを適宜に駆動させる。また、電流検出回路３０は、供給電流Ｉｓに基づいて電流検出信号Ｓｋを出力する。このとき、制御マイコンＣＮＴでは、電流検出信号Ｓｋに基づいて供給電流Ｉｓを認識し、当該供給電流Ｉｓの電流値に基づいてモータ内外の断線状態を診断する。

ドライブ回路２０は、図２に示す如く、ＩＣ用レギュレータ２４と制御ＩＣ２１とトランジスタ駆動回路２２ａ及び２２ｂとフルブリッジ回路２３とから構成される。

ＩＣ用レギュレータ２４は、電源ラインＬ１に接続され、車載バッテリＢから供給されるバッテリ電圧Ｖｂを制御素子用電圧Ｖｒへ変換させる。例えば、制御ＩＣ２１の定格電圧が５Ｖである場合、ＩＣ用レギュレータ２４から出力される制御素子用電圧Ｖｒも５Ｖに設定される。

制御ＩＣ２１は、ＩＣ用レギュレータ２４に接続されるものであって、制御素子用電圧Ｖｒを電源とするＩＣ回路である。制御ＩＣ２１は、信号Ｓａ又はＳｂに基づいてＰＷＭ信号を生成させる。また、当該制御ＩＣ２１は、電流検出信号Ｓｋを受信し、当該信号Ｓｋの電流値が適正範囲内のときＰＷＭ信号の出力を許可させ、当該信号Ｓｋが所定値より大きいときＰＷＭ信号の出力を停止させる。即ち、電源ラインＬ１に流れる供給電流Ｉｓが異常上昇したとき、制御ＩＣ２１は、ＰＷＭ信号の出力を断つことにより、後段に配置される回路の動作を停止させ、回路の保護を図る。

トランジスタ駆動回路２２ａは、電源ラインＬ２に接続され、バッテリ電圧Ｖｂを電源としている。トランジスタ駆動回路２２ａでは、ＰＷＭ信号の電圧値を増幅させ、これによって調整されたＰＷＭ信号は、後段のパワートランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４を駆動させるに足る電力を得る。尚、トランジスタ駆動回路２２ｂにあっても、トランジスタ駆動回路２２ａと同等の役割を担う回路である。

フルブリッジ回路２３は、パワートランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４から成り、シャント抵抗Ｒｓを具備する電源ラインＬ１に接続される。また、パワートランジスタの接点部ｔａ及びｔｂは、図示の如く、制御モータＭの電極端子に接続されている。本実施の形態に係るフルブリッジ回路２３では、正転向きのＰＷＭ信号が各パワートランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４へ入力されると、パワートランジスタＴｒ２及びＴｒ３が停止され、パワートランジスタＴｒ１及びＴｒ４のスイッチング動作によって、制御モータＭを正転制御させる。一方、逆転向きのＰＷＭ信号が各パワートランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４へ入力されると、パワートランジスタＴｒ１及びＴｒ４が停止され、パワートランジスタＴｒ２及びＴｒ３のスイッチング動作によって、制御モータＭを逆転制御させる。

電流検出回路３０は、電源ラインＬ１に設けられたシャント抵抗Ｒｓに配線される。そして、電源ラインＬ１に供給電流Ｉｓが流れると、其の電流値に応じて複数のゲインを設定し、電流検出信号Ｓｋを出力させる。尚、電流検出回路３０の詳細については、追って詳述することとする。

かかる構成を具備するドライブ回路２０は、ＰＷＭ信号Ｓａ又はＳｂが入力されると、その信号値を増幅させることでパワートランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４を駆動させ、後段に接続された制御モータを適宜に制御させる。また、供給電流Ｉｓが所定値以上に達すると、制御ＩＣ２１にその旨を知らせて制御モータＭを停止させる。これと併せて、制御マイコンＣＮＴでは、電流値の上昇を認識し、ドライブ回路２０の動作を停止させる。

上述したように、ドライブ回路２０では、ヒューズｆ１がショート（断線）を起こしている場合、電源ラインＬ１を流れる電流は０Ａとなる（完全断線状態）。また、ヒューズｆ１でショートを起こさず且つ制御モータＭの配線状態が正常の場合、バッテリから供給される電力の大半は制御モータＩＭで消費されるので、供給電流Ｉｓは、比較的大きな値をとる（非断線状態）。一方、ヒューズｆ１でショートを起こさず且つ制御モータＩＭで断線異常が発生している場合、バッテリはＩＣ回路のみで電力が消費されるので、電源ラインＬ１には、微小な電流が流れることとなる（一部断線状態）。

以下、電流検出回路３０について詳述する。図３に示す如く、電流検出回路３０は、電流検出部３１と増幅回路部３２とゲイン設定回路部３３とから構成される。

電流検出部３１は、ＩＣ回路から成り、入力端がシャント抵抗Ｒｓの出力端子に接続され、出力端が増幅回路部３２とゲイン設定回路部３３との接点Ｋに接続される。電流検出部３１は、電源ラインＬ１に流れる電流値を１／１００〜１／１０００程度の電流値（以下、内部信号Ｉｋと呼ぶ）に変換出力させる。

増幅回路部３３は、抵抗Ｒ１〜Ｒ５，コンデンサＣ１，オペアンプＡＭＰから構成される。増幅回路部３３では、内部信号Ｉｋが流れると抵抗Ｒ１の両端電圧Ｖｋが発生し、この両端電圧ＶｋがオペアンプＡＭＰへ入力されることにより、所定の増幅率で電流検出信号Ｓｋを出力させる。尚、本実施の形態にあっては、後術明らかとされるように、抵抗Ｒ１の両端電圧Ｖｋがゲイン設定回路部３３によって適宜に制御されることとなる。

ゲイン設定回路部３３は、抵抗Ｒ６〜Ｒ１０，ダイオードＤ１，コンデンサＣ２，オープンコレクタ式のコンパレータＣＯＭＰ（特許請求の範囲における電流判別部）から構成される。当該コンパレータＣＯＭＰの非反転入力端子（＋）は、抵抗Ｒ７及びＲ８の分圧点が接続され、制御素子用電圧Ｖｘを分圧させた基準電圧が印加される。一方、コンパレータＣＯＭＰの反転入力端子（−）は、抵抗Ｒ６及びコンデンサＣ２の接点が接続され、抵抗Ｒ６の端部は、信号ラインＬｋを介して接点Ｋに接続される。従って、当該反転入力端子（−）には、コンデンサＣ２へ電荷がチャージされると、これに応じた電圧が印加されることとなる。コンパレータＣＯＭＰの出力端子には、抵抗Ｒ９及びＲ１０から成る直列回路が接続され、当該直列回路には、制御素子用電圧Ｖｘが印加される。

また、接点ＰにはダイオードＤ１のアノードが接続され、接点ＱにはダイオードＤ１のカソードが接続される。ダイオードＤ１は、制御素子用電圧Ｖｘから反転入力端子（−）への電圧印加を阻止させ、これにより、反転入力端子（−）では、内部信号Ｉｋのみによって印加電圧が制御されることとなる。

かかる如く、本実施の形態に係るゲイン設定回路３３は、アナログ回路から成るものであって、当該アナログ回路を用いて複数種類のゲイン設定を行なう回路である。尚、制御素子用電圧Ｖｘは、上述した何れかのレギュレータＲｅｇ１，レギュレータ２４によって生成されるものであっても良く、他の図示されない構成から生成されるものであっても良い。

ここで、同図のオープンコレクタ式のコンパレータＣＯＭＰは、非反転入力端子（＋）の印加電圧が反転入力端子（−）の印加電圧より大きい場合、内蔵されるトランジスタをオフ状態とさせ、出力端子の電位をロジックレベルのＨｉｇｈ状態（以下、単にＨｉｇｈ状態と呼ぶ）とさせる。一方、非反転入力端子（＋）の印加電圧が反転入力端子（−）の印加電圧より小さい場合、内蔵されるトランジスタをオン状態とさせ、出力端子の電位をロジックレベルのＬｏｗ状態（以下、単にＬｏｗ状態と呼ぶ）とさせる。コンパレータＣＯＭＰでは、コンデンサＣ２のチャージ電荷が上昇し入力端子（＋）の基準電圧を上回る際、出力信号をＨｉｇｈ出力からＬｏｗ出力へと切換え、一方、コンデンサＣ２のチャージ電荷が低下し入力端子（＋）の基準電圧を下回る際、出力信号をＬｏｗ出力からＨｉｇｈ出力へと切換える。このチャージ電荷は、信号ラインＬｋを介して供給される内部信号Ｉｋの電流値に応じて定まるところ、供給電流Ｉｓに応じて規定されると言い換えることもできる。以下、コンパレータＣＯＭＰを切換動作させる際の電源ラインＬ１の供給電流を、閾値電流と呼ぶこととする。

以下、説明の便宜として、「接点Ｋ→抵抗Ｒ１→グランド」を経由する内部信号の流れをルート１（Ｒｏｏｔ１）とし、「接点Ｋ→抵抗Ｒ６→コンデンサＣ２→グランド」を経由する内部信号の流れをルート２（Ｒｏｏｔ２）とし、「接点Ｋ→ダイオードＤ１→抵抗１０→コンパレータＣＯＭＰ→グランド」を経由する内部信号の流れをルート３（Ｒｏｏｔ３）とする。ここで、ルート２（Ｒｏｏｔ２）及びルート３（Ｒｏｏｔ３）は、コンパレータＣＯＭＰによって切換られる回路であって、この動作に応じて切換抵抗を成すものである。

また、ルート２（Ｒｏｏｔ２）によって定まる抵抗値を第１の抵抗値と呼び、ルート２（Ｒｏｏｔ２）及びルート３（Ｒｏｏｔ３）によって定まる合成抵抗値を第２の抵抗値と呼ぶこととする。

上述された動作を踏まえると、コンパレータＣＯＭＰは、出力信号がＨｉｇｈ状態のとき、内部信号の経路としてルート２（Ｒｏｏｔ２）を選択し、ゲイン設定回路部３３での抵抗値を第１の抵抗値に設定する。これに対し、コンパレータＣＯＭＰは、出力信号がＬｏｗ状態のとき、内部信号の経路としてルート２（Ｒｏｏｔ２）及びルート３（Ｒｏｏｔ３）の双方を選択し、ゲイン設定回路部３３での抵抗値を第２の抵抗値に設定する。そして、閾値電流の前後では、出力信号の切換動作が行なわれるところ、当該場面でのコンパレータＣＯＭＰは、第１の抵抗値から前記第２の抵抗値へ切換え、又は、第２の抵抗値から第１の抵抗値へ切換える動作を行なうこととなる。

本実施の形態では、一部断線状態の供給電流を検出できるように、即ち、制御ＩＣ２１に流れる微小な電流を検出できるように、上述した閾値電流が設定される。この閾値電流は、コンデンサＣ２の電気容量及び抵抗Ｒ７，Ｒ８の抵抗値によって設定されるものである。更に、この閾値電流は、制御ＩＣ２１で定められる定格電流の近傍に設定されるのが好ましい。このように閾値電流が制御ＩＣの定格電流に設定されることにより、供給電流が閾値電流を上回った場合、制御モータＭへ電流が供給されているものと推定され、供給電流が閾値電流を下回っている場合、何らかの断線が生じているものと推定できる。以下、図４〜図７を参照して、かかる断線状態の判別方法について説明する。

図４（ａ）は、電源ラインＬ１に流れる供給電流が閾値電流以下の場合を示している。かかる場合、信号ラインＬｋには内部信号Ｉｋの一部が流れ、この内部信号Ｉｋは、ルート２（Ｒｏｏｔ２）に流れるため、抵抗Ｒ６を介してコンデンサＣ２をチャージさせる。この場合には、内部信号Ｉｋが小さいので、反転入力端子（−）における印加電圧が基準電圧に到達できず、コンパレータＣＯＭＰの出力信号はＨｉｇｈ状態とされる。

供給電流が閾値電流に到達していない場合、コンパレータＣＯＭＰでは、電源ラインＬ１での供給電流が閾値電流に到達していないものと判別し、内部信号Ｉｋの経路としてルート２（Ｒｏｏｔ２）を選択する。このとき、ルート３（Ｒｏｏｔ３）を介した内部信号の経路がコンパレータによって断たれる。従って、上述した切換抵抗がルート２（Ｒｏｏｔ２）のみによって設定される。このような切換状態で供給電流が増加する場合、抵抗Ｒ１に流れる電流（内部信号の一部）の増加率は、ルート２（Ｒｏｏｔ２）における抵抗値によって制御される。また、抵抗Ｒ１の両端電圧Ｖｋは、当該抵抗Ｒ１を流れる電流の増加率によって制御されることとなり、当該両端電圧Ｖｋの増加率（ゲイン）がルート２（Ｒｏｏｔ２）の抵抗値によって制御されることとなる。

図４（ｂ）は、電源ラインＬ１に流れる供給電流Ｉｓと抵抗Ｒ１の両端電圧Ｖｋとの関係が示されている。同図では、閾値電流Ｉｓｄ以下の供給電流について示されている。図示の如く、両端電圧Ｖｋは、供給電流Ｉｓの増加に応じて略線形に増加し、供給電流Ｉｓが閾値電流Ｉｓｄに達すると、その電圧は閾値電圧Ｖｋｄに到達する。本実施の形態において、閾値電流Ｉｓｄ以下での両端電圧Ｖｋは、傾きθ１とされる第１のゲイン関数ｆ（Ｉｓ）に基づいて定まり、増幅回路部３１によって増幅され電流検出信号Ｓｋとして出力される。従って、供給電流Ｉｓが閾値電流以下とされる場合、電流検出信号Ｓｋは、第１のゲイン関数ｆ（Ｉｓ）の示すゲインに応じて変動する。即ち、電流検出信号Ｓｋのゲインは、ルート２（Ｒｏｏｔ２）における抵抗値によって規定されることとなる。

図５（ａ）は、電源ラインＬ１に流れる供給電流が閾値電流以上とされる場合を示している。かかる場合にあっても、信号ラインＬｋに流れる内部信号Ｉｋは、抵抗Ｒ６を介してコンデンサＣ２をチャージさせる。但し、内部信号Ｉｋが増加するため、反転入力端子（−）における印加電圧が基準電圧を上回り、コンパレータＣＯＭＰの出力信号はＬｏｗ状態に切換えられる。

上述の如く、コンパレータＣＯＭＰでは、入力端子における電圧値の大小が逆転するので、電源ラインＬ１での供給電流が閾値電流に到達したものと判別し、ルート２（Ｒｏｏｔ２）及びルート３（Ｒｏｏｔ３）を内部信号Ｉｋの経路として設定する。従って、コンパレータＣＯＭＰの出力端子がＬｏｗ状態に切換えられると、切換抵抗がルート２（Ｒｏｏｔ２）とルート３（Ｒｏｏｔ３）とによって形成される。このような切換状態で供給電流が増加する場合、切換抵抗がルート３（Ｒｏｏｔ３）の追加によって低下するので、抵抗Ｒ１に流れる電流（内部信号の一部）の増加率が低下する。このため、抵抗Ｒ１の両端電圧Ｖｋも、当該電流の増加率の低下に伴い、当該両端電圧Ｖｋの増加率（ゲイン）が低下することとなる。

図５（ｂ）は、電源ラインＬ１に流れる供給電流Ｉｓと抵抗Ｒ１の両端電圧Ｖｋとの関係が示されている。同図では、閾値電流Ｉｓｄ以上の供給電流について示されている。図示の如く、両端電圧Ｖｋは、供給電流Ｉｓの増加に応じて略線形に増加し、その境界点は、閾値電圧Ｖｋｄとされる。本実施の形態において、閾値電流Ｉｓｄ以上での両端電圧Ｖｋは、傾きθ２（θ２＞θ１）とされる第２のゲイン関数ｇ（Ｉｓ）に基づいて定まり、増幅回路部３１によって増幅され電流検出信号Ｓｋとして出力される。従って、供給電流が閾値電流以上とされる場合、電流検出信号Ｓｋは、第２のゲイン関数ｇ（Ｉｓ）の示すゲインに応じて変動する。そして、そのゲインは、ルート２（Ｒｏｏｔ２）及びルート３（Ｒｏｏｔ３）から成る合成抵抗の抵抗値によって規定されることとなる。

ルート２（Ｒｏｏｔ２）及びルート３（Ｒｏｏｔ３）から成る合成抵抗の抵抗値は、ルート２（Ｒｏｏｔ２）のみから成る抵抗値よりも低値とされる。このため、本実施の形態に係るゲイン設定回路部３３は、信号検出信号Ｓｋについて、供給電流Ｉｓが閾値電流Ｉｓｄ以下の区間ではゲインを大きく設定させ、供給電流Ｉｓが閾値電流Ｉｓｄ以上の区間ではゲインを低く設定できる。このようにゲインが設定されることにより、制御マイコンＣＮＴでは、閾値電流以下での解像度が高く設定され、ＩＣ回路に流れるような微小電流の有無を正確に判定することが可能となる。

また、制御素子用電圧Ｖｘ及び抵抗Ｒ９（特許請求の範囲におけるオフセット回路）は、ルート３（Ｒｏｏｔ３）に内部信号以外の電流を発生させる。このため、ルート３（Ｒｏｏｔ３）への内部信号Ｉｋの流れが減少し、これを補うように、ルート２（Ｒｏｏｔ２）では、内部信号Ｉｋの流れを大きくさせる。このため、制御素子用電圧Ｖｘ及び抵抗Ｒ９は、抵抗Ｒ１での両端電圧Ｖｋを上昇させ、図５（ｂ）に示す如く、両端電圧Ｖｋの電圧値を正方向にオフセットさせる。本実施の形態では、図６に示す如く、第１のゲイン関数ｆ（Ｉｓ）と第２のゲイン関数ｇ（Ｉｓ）とが閾値電流Ｉｓｄの点で連続となるよう、即ち、互いの関数の境界点が一致するように、制御素子用電圧Ｖｘ及び抵抗Ｒ９が設定される。このように電気的素子を適宜に設定することで、抵抗値Ｒ１の両端電圧Ｖｋは、コンパレータＣＯＭＰでの切換動作時に一致し、これにより、信号検出信号Ｓｔについても、コンパレータＣＯＭＰでの切換動作時に一致することとなる。

このように、抵抗Ｒ１の両端電圧Ｖｋが連続な状態とされると、電流検出信号Ｓｋの電圧値も同様に連続な状態とされる。このため、電流検出信号Ｓｋは、或る特定の供給電流Ｉｓを唯一つ指し示すこととなる。

本実施の形態に係る制御マイコンＣＮＴでは、供給電流の値と電流検出信号の値との関係がメモリ回路にマップ化されている。具体的に説明すると、当該マップには、第１のゲイン関数ｆ（Ｉｓ）によって規定される関係と、第２のゲイン関数ｇ（Ｉｓ）によって規定される関係とが情報化されている。このうち、第１のゲイン関数ｆ（Ｉｓ）によるマップには、供給電流Ｉｓが０〜閾値電流Ｉｓｄの範囲について、当該供給電流Ｉｓに対応する電流検出信号Ｓｋの電圧値が保存されている。一方、第２のゲイン関数ｇ（Ｉｓ）によるマップには、供給電流Ｉｓが閾値電流Ｉｓｄ以上の範囲について、当該供給電流Ｉｓに対応する電流検出信号Ｓｋの電圧値が保存されている。

供給電流Ｉｓを認識する際、制御マイコンＣＮＴでは、受信した電流検出信号Ｓｋに基づいて、その信号Ｓｋに対応する供給電流Ｉｓを何れかのマップから抽出する。このとき、第１のゲイン関数ｆ（Ｉｓ）と第２のゲイン関数ｇ（Ｉｓ）との間には、抵抗Ｒ１の両端電圧Ｖｋが重複する領域を持たないので、これらの情報を記録させた双方のマップも、一つの電流検出信号Ｓｋに対して供給電流Ｉｓを複数抽出させることはない。即ち、本実施の形態に基づいて作成されたマップによると、一つの電流検出信号Ｓｋに対して、供給電流Ｉｓが一義的に定まることとなる。

上述したように、ゲイン設定回路３３をはじめとする電流検出回路３０は、全てがアナログ回路で構成されている。そして、ゲインの設定はアナログ回路で処理されるため、制御マイコンＣＮＴでは、電流検出信号Ｓｋに関するゲインの設定が不要となり、当該制御マイコンにおける演算処理の負担が軽減される。

図７は、制御マイコンＣＮＴで実施される断線診断処理のフローチャートが示されている。当該断線診断処理は、メモリ回路に格納された制御プログラムに基づいて行なわれる。尚、閾値電流Ｉｓｄは、制御ＩＣ２１の定格電流に設定されている。図示の如く、断線診断処理は、適宜の起動タイミングが到来すると、先ず、電源ラインＬ１に流れる供給電流Ｉｓと閾値電流Ｉｓｄとを比較させる（Ｓ０１）。

ここで、供給電流Ｉｓは、閾値電流Ｉｓｄより大きい場合、制御ＩＣ２１の定格電流以上の電流とされる。このような場合、断線診断処理では、制御モータにおける配線は正常であると判定される（Ｓ０２）。尚、かかる場合の供給電流Ｉｓは、第２のゲイン関数ｇ（Ｉｓ）によって解像度が低く設定されているが、其の電流値は大きいため十分に検出され得る。

一方、供給電流Ｉｓが閾値電流Ｉｓｄより小さい場合（Ｓ０３）、本実施の形態では、詳細な診断が行なわれる。具体的に説明すると、断線診断処理では、供給電流Ｉｓが微少量（Ｉｓｄ＞Ｉｓ＞０）流れている場合、制御モータＭの周辺での配線に異常が生じたものと推定され、ドライブ回路２０の制御ＩＣ２１にのみ微小な消費電流が流れていると診断される（Ｓ０４）。かかる場合の供給電流Ｉｓは、第１のゲイン関数ｆ（Ｉｓ）によって解像度が高く設定されるので、微小な電流値であっても十分に検出されることとなる。

これに対し、供給電流Ｉｓが０Ａで或る場合、ヒューズｆ１が断線したものと診断される（Ｓ０５）。即ち、この処理Ｓ０５では、ＩＣ回路に流れるような微小な電流の有無が処理Ｓ０４によって正確に判定されるため、ヒューズｆ１が断線したか否かの診断結果は、格段に正確なものとされる。

上述の如く、本実施の形態に係るモータ制御回路１００によると、検出された供給電流に対するゲインが適宜に設定されるので、供給電流の一部区間の解像度を向上させ、検出困難な区間での供給電流の認識が容易となる。具体的には、供給電流の微小な区間のゲインを高く設定することで、ＩＣ回路での電力の消費状態が正確に認識されるため、制御モータで断線した故障であるか又は電源ラインのヒューズで断線した故障であるのか等、断線箇所を特定することが可能となる。

また、制御マイコンでは、ＩＣ回路における電力の消費状態を正確に認識できるので、断線判定に係る情報処理の判定精度が向上する。更に、ゲインの設定はアナログ回路で実現されるため、制御マイコンにおける演算処理の負担が軽減される。

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記された技術的思想の範囲内において、種々の変更が可能である。例えば、本実施の形態に係る電流検出信号Ｓｋは、閾値電流Ｉｓｄの近傍で連続であるとされているが、本発明にあっては、第１のゲイン関数ｆ（Ｉｓ）と第２のゲイン関数ｇ（Ｉｓ）との接点の差を低減させるように、ゲイン設定回路部におけるオフセット回路が機能すれば足りる。

また、本実施の形態では、制御モータが単相モータであるとして説明しているが、これに限らず、制御モータとして３相モータを用いても良い。

Ｂ バッテリ
Ｒｅｇ レギュレータ
ＣＮＴ 制御マイコン（制御回路）
Ｍ 制御モータ
２０ ドライブ回路
３０ 電流検出回路部
３２ 増幅回路部
３３ ゲイン設定回路部

Claims (4)

1. 直流の電源電圧を供給するバッテリと、シャント抵抗を具備し前記電源電圧を後段の回路へ印加させる電源ラインと、前記電源電圧を制御素子用電圧へ変換させるＩＣ用レギュレータ及び前記ＩＣ用レギュレータに接続されるＩＣ回路及び前記電源ラインに接続されるパワートランジスタを具備するドライブ回路と、前記ドライブ回路を直接的又は間接的に制御する制御回路と、前記ドライブ回路によって駆動される制御モータと、前記電源ラインに流れる供給電流を検出し内部信号を出力させる電流検出部及び前記内部信号に基づいてゲインを設定するゲイン設定回路部及び設定された前記ゲインに応じて電流検出信号を出力させる増幅回路部を具備する電流検出回路とを備え、
   前記ゲイン設定回路部は、アナログ回路から成るものであって、前記供給電流が閾値電流に到達したか否かを判別する電流値判別部と、前記電流値判別部の判別結果に応じて第１の抵抗値又は第２の抵抗値へ切換えられる切換抵抗と、前記第１の抵抗値から前記第２の抵抗値へ切換わるときの前記電流検出信号の電圧値と前記第２の抵抗値から前記第１の抵抗値へ切換わるときの前記電流検出信号の電圧値との差を低減させるオフセット回路とを備えることを特徴とするモータ制御回路。
2. 前記オフセット回路は、前記第１の抵抗値から前記第２の抵抗値へ切換わるときの前記電流検出信号の電圧値と前記第２の抵抗値から前記第１の抵抗値へ切換わるときの前記電流検出信号の電圧値とを略一致させることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御回路。
3. 前記閾値電流は、前記ＩＣ回路で定められている定格電流の近傍に設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ制御回路。
4. 前記ゲイン設定回路部によって設定されるゲインは、前記閾値電流以下のとき大きい値に設定され、前記閾値電流以上のとき小さい値に設定されることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のモータ制御回路。

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