JP2000293201A

JP2000293201A - 故障検出装置

Info

Publication number: JP2000293201A
Application number: JP11101166A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Karaki; 俊郎唐木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-04-08
Filing date: 1999-04-08
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】不完全な短絡が生じた場合もそれを検出可能
にする【解決手段】ＭＯＳトランジスタ４を流れる電流をミ
ラーＭＯＳトランジスタ７と検出抵抗８および電圧増幅
器９によって検出する。ＭＯＳトランジスタ１０を流れ
る電流をミラーＭＯＳトランジスタ１０と検出抵抗１１
および電圧増幅器１２によって検出する。Ｌ故障検知回
路１３では、電流検出値を比較して故障内容を判断す
る。値が同じでなければ電流値の小さい側に不完全な短
絡が生じたと判断し、その判断結果に基づいて制御回路
１はＬ負荷５に流れる電流を停止できる。このように故
障判断は電流値の比較によって行われるから、検出抵抗
をＩＣチップ上の小領域に作れば、抵抗値の相対精度を
保ち、上記検出を可能にするとともに、高価な外付け抵
抗や検出抵抗のトリミングなしに装置が作れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、駆動回路におけ
る負荷周辺の故障を検知する故障検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】駆動回路としては、例えばスイッチトリ
ラクタンスモータの駆動に用いられるものがある。スイ
ッチトリラクタンスモータには複数相の巻線が配設さ
れ、それぞれを独立の駆動回路で駆動するようになって
いる。図４はその１相の駆動回路の構成を示す図であ
る。この駆動回路９３では、ＭＯＳトランジスタ８４と
ＭＯＳトランジスタ８６は巻線としてのＬ負荷８５の両
端に接続され、電源端子９１に接続される電源をＬ負荷
８５に流すようになっている。この駆動回路９３は制御
回路８１からの制御信号によって動作する。駆動回路９
３と制御回路８１とで、スイッチトリラクタンスモータ
の制御システムが構成されるが、制御システム全体の信
頼性を向上させるため、図４のように大電流を出力する
駆動回路９３に故障検出回路９２を付加することが一般
的に行われている。

【０００３】図４の制御システムは３相スイッチトリラ
クタンスモータを制御するもので、各相に同じ駆動回路
と故障検出回路が接続される。なお図中では、簡単のた
めＷ相のみを示す。故障検出回路９２はＭＯＳトランジ
スタ８６に接続されるミラーＭＯＳ８７と検出抵抗８８
と電圧増幅器８９およびＬ故障検知回路９０で構成され
る。Ｌ故障検知回路９０で検出した故障モード信号が制
御回路８１に出力されるようになっている。

【０００４】制御回路８１より各相の駆動回路に制御信
号が出力されることによって、駆動回路が作動し、モー
タの各相巻線に順番に電流が流れて、モータが回転す
る。制御システムは集積回路として構成されるから、Ｍ
ＯＳトランジスタ８６は、基板上に形成される多数の小
さなＭＯＳトランジスタセルから構成される。ミラーＭ
ＯＳトランジスタ８７は、１個もしくは数個のＭＯＳト
ランジスタセルから構成される。この２つのトランジス
タの面積比すなわちＭＯＳトランジスタセル数の比を例
えば１００：１とすると、それぞれに流れる電流値の比
は、ほぼ１００：１となる。

【０００５】ここで仮にＭＯＳトランジスタ８６がオン
している際、Ｌ負荷８５の両端が短絡し、過大な電流が
流れたとする。するとＭＯＳトランジスタ８６に短絡電
流が流れる。ＭＯＳトランジスタ８６と動作が同じのミ
ラーＭＯＳトランジスタ８７にも短絡電流が流れ、検出
抵抗８８の両端に通常値より高い電圧を発生する。この
電圧は電圧増幅器８９で増幅され、Ｌ故障検知回路９０
に入力される。Ｌ故障検知回路９０では、この電圧があ
る−定値以上となった場合、駆動回路９３に過大な電流
が流れていると判断する。

【０００６】駆動回路から検出された電流値に制御回路
からの制御信号を加えて、以下の４つの故障モードが考
えられる。故障モード１：Ｌ負荷８５内部短絡モードである。故障モード２：図４におけるＬ負荷８５の両端のＡ点か
らＢ点内の断線モードである。故障モード３：Ａ点からＢ点内とグランド間の短絡モー
ドである。故障モード４：Ａ点からＢ点内と電源間の短絡モードで
ある。

【０００７】故障モード１は、Ｌ負荷８５に過大な電流
が流れるから、その電流をＬ故障検知回路９０により検
出して判断することができる。故障モード２は、ＭＯＳ
トランジスタ８４、８６にオン信号が出ているにも関わ
らず、検出抵抗８８に電流が流れていないことをＬ故障
検知回路９０により検出すれば判断することができる。
故障モード３は、故障モード２と同じく、ＭＯＳトラン
ジスタ８４、８６にオン信号が出力されて、検出抵抗８
８に電流が流れていないことをＬ故障検知回路９０によ
り検出すれば判断することができる。

【０００８】故障モード４は、ＭＯＳトランジスタ８
４、８６にオフ信号が出力されているにもかかわらず、
検出抵抗８８に電流が流れていることをＬ故障検知回路
９０によって検出すれば判断できる。

【０００９】Ｌ故障検知回路９０は上記４つのモードで
負荷周辺の故障を判断し、どの故障モードであるかを示
す故障モード信号を制御回路８１へ出力する。制御回路
８１は、故障モード信号を受けることにより、各相の動
作を停止させたり、また緊急時に故障相への電源供給を
停止し２相のみ動かすといったフェイルセーフ動作を行
うことができ、制御システムの信頼性を向上させること
ができる。

【００１０】一方自動車の分野では、最近の傾向とし
て、電磁アクチュエータ（Ｌ負荷駆動回路）を用いたブ
レーキやスロットルシステムのバイワイヤ化が進んでい
る。この場合、信頼性の確保のため、故障検知といった
フェイルセーフ機能は必須であり、更なる信頼性の向上
も求められている。

【００１１】上記の制御システムを用いれば、フェイル
セーフ動作により制御システムに故障が発生してもある
程度の緊急走行は可能なため、車両走行系アクチュエー
タへの利用が可能である。

【００１２】また自動車への応用（ブレーキ、スロット
ル等）では、更なる信頼性の向上のため、フェイルセー
フ機能の強化が必要とされている。このため上記の４つ
の故障モードに加え、更に検知が必要とされる故障モー
ドとして、ある程度の抵抗を持って導通すなわち電流が
もれていることや、あるいは振動などにより導通と非導
通が繰り返されるといったモードが想定できる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の新しい故障モードに対応させるには、上記従来の制御
システムでは以下のような問題点を生じていた。すなわ
ち制御システムを量産から考えた場合、当然のことなが
ら回路を構成する素子の製造バラツキを考慮する必要が
ある。例えば、検出抵抗８８をポリシリコンの薄膜抵抗
で作成した場合、一般的に絶対値が２０％程度のバラツ
キが存在する。このため実電流が４Ａ流れていたとする
と、そのバラツキ幅は±０．８Ａに達し、検出電流値は
３．２Ａ〜４．８Ａのバラツキ幅を持つこととなる。

【００１４】この結果例えば、電流指令として４Ａの電
流を流すようにＭＯＳトランジスタ８４、８６が制御さ
れ、図５中のＡ点がグランド間にある抵抗を持って短絡
し、その結果０．５Ａが漏れていたとすると、検出抵抗
８８には３．５Ａの電流が流れ、制御回路８１は故障と
判断するはずであるが、検出電流値は２．８Ａ〜４．２
Ａ（３．５Ａ±０．７Ａ）のバラツキ幅を持つため、正
確な判断が行えない。

【００１５】この電流値の検出精度を上げようとする
と、検出抵抗のトリミングもしくは外付け高精度抵抗を
用いる等の対策が必要となり、大幅なコストアップをも
たらす問題があった。本発明は、上記の問題点に鑑み、
精度よく故障内容を検出できる故障検出装置を安価に提
供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】このため請求項１記載の
発明は、負荷の一端に直列に接続される第１のスイッチ
手段と、前記負荷の他端に直列に接続される第２のスイ
ッチ手段と、前記第１のスイッチ手段及び前記第２のス
イッチ手段をオン動作させて、前記負荷を駆動させる制
御回路において、前記第１のスイッチ手段を流れる第１
電流値を検出する第１電流検出手段と、前記第２のスイ
ッチ手段を流れる第２電流値を検出する第２電流検出手
段と、前記第１電流値と前記第２電流値とを比較し、前
記負荷または前記第１のスイッチ手段または前記第２の
スイッチ手段の故障内容を検出する故障検出手段とを備
え、前記第１電流検出手段および前記第２電流検出手段
は、それぞれ検出抵抗を持ち、検出抵抗の両端電圧に基
づいて前記第１電流値および第２電流値を検出し、少な
くとも前記検出抵抗が同一の半導体基板上の近接した領
域に形成されるものとした。

【００１７】請求項２記載の発明は、前記第１のスイッ
チ手段および第２のスイッチ手段がそれぞれＭＯＳトラ
ンジスタから構成され、前記第１電流検出手段および第
２電流検出手段は、それぞれの前記検出抵抗に接続され
るミラーＭＯＳトランジスタと電圧増幅回路を有するも
のとした。

【００１８】請求項３記載の発明は、第３のスイッチ手
段と該第３のスイッチ手段と直列に接続される第４のス
イッチ手段とからなる第１スイッチ群と、第５のスイッ
チ手段と該第５のスイッチ手段と直列に接続される第６
のスイッチ手段とからなる第２スイッチ群とを備え、前
記第ｌスイッチ群と前記第２スイッチ群とが並列に接続
され、前記第３のスイッチ手段と前記第４のスイッチ手
段との接続点に負荷の一端が接続され、前記第５のスイ
ッチ手段と前記第６のスイッチ手段との接続点に前記負
荷の他端が接続され、前記第３のスイッチ手段と前記第
６のスイッチ手段とを同時にオンさせることによって、
前記負荷に第１方向の電流を流して負荷を駆動させ、ま
たは前記第４のスイッチ手段と前記第５のスイッチ手段
とを同時にオンさせることによって、前記負荷に前記第
１方向と異なる第２方向の電流を流して前記負荷を駆動
させる制御回路において、前記第３のスイッチ手段を流
れる第３電流値を検出する第３電流検出手段と、前記第
４のスイッチ手段を流れる第４電流値を検出する第４電
流検出手段と、前記第５のスイッチ手段を流れる第５電
流値を検出する第５電流検出手段と、前記第６のスイッ
チ手段を流れる第６電流値を検出する第６電流検出手段
と、前記第３電流値と第６電流値または前記第４電流値
と第５電流値とを比較し、前記負荷または前記第３のス
イッチ手段または前記第４のスイッチ手段または前記第
５のスイッチ手段または前記第６のスイッチ手段の故障
内容を検出する故障検出手段とを備え、前記第３、第
４、第５および前記第６電流検出手段は、それぞれ検出
抵抗を持ち、検出抵抗の両端電圧に基づいて前記第３、
第４、第５および前記第６電流値を検出し、少なくとも
前記第３、第６電流検出手段に備えられる検出抵抗また
は前記第４、第５電流検出手段に備えられる検出抵抗が
同一の半導体基板上の近接した領域に形成されるものと
した。

【００１９】請求項４記載の発明は、前記第３のスイッ
チ手段と第４のスイッチ手段と第５のスイッチ手段およ
び前記第６のスイッチ手段がそれぞれＭＯＳトランジス
タから構成され、前記第３電流検出手段と第４電流検出
手段と第５電流検出手段および前記第６電流検出手段
は、それぞれの前記検出抵抗に接続されるミラーＭＯＳ
トランジスタと電圧増幅回路を有するものとした。

【００２０】

【発明の効果】請求項１記載の発明においては、第１電
流値および第２電流値を検出するための検出抵抗を同一
の半導体基板上の近接した領域に形成するため、抵抗値
として絶対値がばらついても、相対値のバラツキが低
く、したがって検出抵抗の両端電圧に基づいて検出され
る第１電流値と第２電流値は相対精度の高いものにな
る。

【００２１】これによって第１電流値と第２電流値を比
較して判断する故障検出は、高精度で故障を検出するこ
とができる。故障内容としては完全な断線や短絡のほ
か、検出抵抗のバラツキのため従来では検出できなかっ
た抵抗をもった短絡や断線などの故障も検出できる。さ
らに比較値の正負により故障部位は電源側にあるか接地
側にあるかの判断も可能になる。このように、検出抵抗
の相対精度を同一の半導体基板上の近接した領域に形成
することによって保証するから、検出抵抗のトリミング
や外付け品の使用が不要になり、装置を安価に構成する
ことができる。

【００２２】また請求項２記載の発明においては、第
１、第２のスイッチ手段を、それぞれＭＯＳトランジス
タで構成し、第１、第２電流検出手段を、それぞれミラ
ーＭＯＳトランジスタと検出抵抗と電圧増幅回路とから
構成するようにしたので、上記請求項１記載発明の効果
に加え、装置全体が集積回路として容易に構成すること
ができ、装置がより安価になる。

【００２３】請求項３記載の発明においては、少なくと
も第３電流値と第６電流値または第４電流値と第５電流
値を検出するための検出抵抗を同一の半導体基板上の近
接した領域に形成するため、それぞれ製造上の絶対値バ
ラツキがあったとしても、相対値のバラツキが低く、し
たがって検出抵抗の両端電圧に基づいて検出される第３
電流値と第６電流値または第４電流値と第５電流値は相
対精度の高いものになる。

【００２４】これによって第３電流値と第６電流値また
は第４電流値と第５電流値を比較して判断する故障検出
は、高精度で故障を検出することができる。故障内容と
しては完全な短絡や断線の他、検出抵抗のバラツキのた
め従来では検出できなかった抵抗をもった短絡や断線な
どの故障も検出できるようになる。さらに比較値の正負
により故障部位は電源側にあるか接地側にあるかの判断
が可能になる。このように、検出抵抗の相対精度を同一
の半導体基板上の近接した領域に形成することによって
保証するから、検出抵抗のトリミングや外付け品の使用
が不要になり、装置を安価に構成することができる。

【００２５】また請求項４記載の発明においては、第
３、第４、第５および第６のスイッチ手段を、それぞれ
ＭＯＳトランジスタで構成し、第３、第４、第５および
第６電流検出手段を、それぞれミラーＭＯＳトランジス
タと検出抵抗と電圧増幅回路とから構成するようにした
ので、上記請求項３記載発明の効果に加えて、装置全体
が集積回路として容易に構成することができ、より安価
に装置を構成することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例により説明する。図１は、故障検出回路を取り付けた
３相スイッチトリラクタンスモータの制御システムの構
成を示す図である。制御回路１に駆動回路１５が接続さ
れる。駆動回路１５には故障検出装置としての故障検出
回路１６が接続される。故障検出回路１６で故障を検出
した際の故障モード信号は制御回路１に出力される。

【００２７】駆動回路１５は、ＭＯＳトランジスタ４
と、ＭＯＳトランジスタ６と、ダイオード２およびダイ
オード３で構成される。ＭＯＳトランジスタ４のドレイ
ン端を電源端子１４に接続し、ソース端をＡ点でダイオ
ード２のカソード端と接続する。ダイオード２のアノー
ド端がグランドに接続される。

【００２８】ＭＯＳトランジスタ６のソース端をグラン
ド、ドレイン端をＢ点でダイオード３のアノード端に接
続する。ダイオード３のカソード端が電源端子１４に接
続される。ＭＯＳトランジスタ４およびＭＯＳトランジ
スタ６のゲート端が駆動回路１５の入力端として制御回
路１に接続される。Ａ点、Ｂ点には、３相スイッチトリ
ラクタンスモータのＷ相巻線であるＬ負荷５が接続さ
れ、制御回路１からはＷ相を駆動する制御信号が駆動回
路１５に出力される。

【００２９】故障検出回路１６は、ミラーＭＯＳトラン
ジスタ７と、ミラーＭＯＳトランジスタ１０と、検出抵
抗８と、検出抵抗１１と、電圧増幅器９と、電圧増幅器
１２およびＬ故障検知回路１３で構成される。電源側に
あるＭＯＳトランジスタ４を流れる電流を検出するた
め、ミラーＭＯＳトランジスタ７のドレイン端がＭＯＳ
トランジスタ４のドレイン端に、ソース端が検出抵抗８
を介してＭＯＳトランジスタ４のソース端に接続され
る。またミラーＭＯＳトランジスタ７のゲート端がＭＯ
Ｓトランンジスタ４のゲート端に接続される。検出抵抗
８の両端に電圧増幅器９が接続されている。なお、電圧
増幅器は一般的にオペアンプと抵抗からなる差動増幅回
路が使える。

【００３０】グランド側にあるＭＯＳトンジスタ６を流
れる電流を検出するため、ミラーＭＯＳトランジスタ１
０のドレイン端がＭＯＳトランジスタ６のドレイン端
に、ソース端が検出抵抗１１を介してＭＯＳトランジス
タ６のソース端に接続される。またミラーＭＯＳトラン
ジスタ１０のゲート端がＭＯＳトランンジスタ６のゲー
ト端に接続される。検出抵抗１１の両端に電圧増幅器１
２が接続されている。

【００３１】ＭＯＳトランジスタ４およびＭＯＳトラン
ジスタ６を流れる電流値は、検出抵抗の両端電圧を電圧
増幅器９および電圧増幅器１２によって増幅され、電圧
値として得られる。その検出された電圧値がＬ故障検知
回路１３に出力される。また駆動回路１５に入力される
制御回路１の制御信号もＬ故障検知回路１３に出力され
る。上記駆動回路１５と故障検出回路１６はＷ相の巻線
に対応するもので、これと同じようにＵ相、Ｖ相につい
ても、駆動回路１５と故障検出回路１６が設置される。
なお、図においては省略してある。

【００３２】上記制御システムは、同じ半導体基板上で
集積回路として構成される。図２は故障検出部分のレイ
アウトパターンを示す図である。２１、２２、２３は、
Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電源側の検出抵抗の形成領域であ
り、２４、２５、２６はＵ相、Ｖ相、Ｗ相のグランド
（接地）側の検出抵抗の形成領域である。これらの抵抗
は、相ごとに横に一列に並べるようになっている。

【００３３】このように、検出抵抗が近接した小さい領
域で形成されるため、製造バラツキとして、絶対値がば
らついても、相対バラツキが低く抑えられる。例えばポ
リシリコン抵抗で形成する場合はその抵抗値に２％程度
の相対精度が得られる。また同様に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相
の電圧増幅器をＩＣチップ上に形成する際も、電圧増幅
器の構成要素であるオペアンプどうしを近接させて配置
することにより電圧増幅器の特性の相対精度を保つこと
が可能になる。

【００３４】次に、上記制御システムの動作を説明す
る。電源端子１４に電源を接続し、制御回路１は所定の
制御プログラムにより、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の制御信号を
それぞれの駆動回路に出力する。駆動回路では、制御信
号に従って、ＭＯＳトランジスタ４、ＭＯＳトランジス
タ６をオンオフして、Ｌ負荷に電流を流しモータに回転
磁場を作り、モータを駆動する。

【００３５】Ｌ故障検知回路１３には、次の４つの故障
モードが設定されている。故障モード１：Ｌ負荷内部短絡モードである。故障モード２：図１におけるＬ負荷８５の両端のＡ点か
らＢ点内の断線モードである。故障モード３：ダイオード２のショート故障を含み、Ａ
点からＢ点内とグランド間の短絡モードである。故障モード４：ダイオード３のショート故障を含み、Ａ
点からＢ点内と電源間の短絡モードである。

【００３６】ＭＯＳトランジスタを流れる電流を検出す
るための検出抵抗は半導体基板上の小さな領域に形成さ
れ、電流検出値の相対精度が保たれているから、故障モ
ード３では、完全な短絡ではなくて、ある程度の抵抗を
持って導通、あるいは振動などにより導通と非導通が繰
り返される（ある程度の抵抗を持ったのと同じ状態）と
いった故障検出も想定し、検出するようになっている。
また故障モード４についても、故障モード３と同じよう
に完全な短絡ではなくて、ある程度の抵抗を持って導
通、あるいは振動などにより導通と非導通が繰り返され
るといった故障検出を想定し、検出するようになってい
る。

【００３７】次に、Ｗ相を用いて故障の検出について説
明する。なお以下の説明において電源側から検出された
電流値をＬＨ、グランド側から検出された電流値をＬＬ
とする。Ｌ故障検知回路１３では、電圧増幅器９、１２
からの検出値により、ＬＨとＬＬの大きさを判断する。
ＬＨとＬＬが同じで、かつ制御信号が要求する駆動電流
より大きい場合は、Ｌ負荷内で短絡が起こり、内部抵抗
が下がった結果として、Ｌ負荷５に過大な電流が流れた
と判断し、故障モード１の故障信号を出力する。

【００３８】一方制御信号としてオン信号になっている
にもかかわらず、ＬＨ、ＬＬの絶対値が０と検出した場
合には、Ｌ負荷５に電流が流れていないため、Ａ点から
Ｂ点内の断線である故障モード２の故障信号を出力す
る。

【００３９】またＬＬはゼロであるが、ＬＨは過電流で
流れていると検出した場合は、電流は電源からＭＯＳト
ランジスタ４を通ってグランドに流れ、Ａ点〜Ｂ点内と
グランド間が短絡する故障があると判断し、故障モード
３の故障信号を出力する。

【００４０】この故障モード３では、完全な短絡ではな
くて、ある程度の抵抗を持って導通、あるいは振動など
により導通と非導通が繰り返されるといった故障検出を
想定してあるから、ＬＬはゼロでなくても、ＬＨとＬＬ
の大小を比較し、両電流値が違っていれば、完全な短絡
ではなくて、ある程度の抵抗を持って導通、あるいは振
動などにより導通と非導通が繰り返される故障と判断
し、故障モード３の故障信号を出力する。上記故障には
ダイオード２のショート故障も含まれる。

【００４１】Ｌ故障検知回路１３で、電源側のＭＯＳト
ランジスタ４を流れる電流値ＬＨはゼロであるが、グラ
ンド側の電流値ＬＬが過電流となっていることを検出す
ると、ダイオード３のショート故障も含めて、Ａ点から
Ｂ点内と電源の間に短絡があると判断し、故障モード４
の故障信号を出力する。なおこのモードでも、故障モー
ド３と同様に、ＬＨはゼロでない場合は、ＬＬとＬＨの
比較し、両検出値が同様の値でないと検出する場合、完
全な短絡でなく、ある程度の抵抗を持って導通、あるい
は振動などにより導通と非導通が繰り返される状態が存
在すると判断し、故障モード４の故障信号を出力する。
制御回路１では、上記故障モード信号を受信すると、故
障の性質を判断し、対応する処理を行う。例えば故障の
ある相への駆動を停止し、２相による駆動を行ってセー
フモードに移行することができる。

【００４２】実施例は以上のように構成され、完全な短
絡ではなくて、ある程度の抵抗を持って導通、あるいは
振動などにより導通と非導通が繰り返される状態を検知
することが可能となるため、故障の兆候が見られる時点
で故障相への通電を停止し、正常な相のみへの通電で、
緊急的にモータを駆動することが可能となる。

【００４３】このように完全な短絡が発生する前に対処
ができ、完全な短絡を検知して対処する場合に比べ、被
害を最小限度に抑えることも可能となる。例えば本実施
例をエンジンのインジェクタの駆動に用いれば、故障の
兆候の見られるインジェクタの通電を停止し、正常なイ
ンジェクタの気筒のみの動作で、緊急的にエンジンを回
すことが可能となる。これによりある程度の緊急走行は
可能で自動車としての信頼性が向上する。なお、本機能
を実現するに当たり、コストのかかる検出抵抗のトリミ
ングや高精度の外付け抵抗なしで実現が可能である。

【００４４】本実施例では、ミラーＭＯＳトランジスタ
７、検出抵抗８および電圧増幅器９が発明における第１
電流検出手段を構成する。ミラーＭＯＳトランジスタ１
０、検出抵抗１１および電圧増幅器１２が本発明におけ
る第２電流検出手段を構成する。Ｌ故障検知回路１３が
本発明における故障検出手段を構成する。電圧増幅器９
および電圧増幅器１２が本発明における電圧増幅手段を
構成する。

【００４５】次に、第２の実施例について説明する。図
３は、実施例の構成を示す図である。この実施例では、
駆動回路としてＨ型ブリッジ回路が用いられている。Ｈ
型ブリッジ回路は回路１５Ａと回路１５Ｂから構成され
る。回路１５ＡはＭＯＳトランジスタ３３とＭＯＳトラ
ンジスタ３８とダイオード３２およびダイオード３７か
ら構成される。一方回路１５ＢはＭＯＳトランジスタ４
３とＭＯＳトランジスタ４８とダイオード４２およびダ
イオード４７から構成される。

【００４６】ＭＯＳトランジスタ３３のドレイン端が電
源端子５４に、ソース端がＡ点でダイオード３２のアノ
ード端と接続される。ダイオード３２のカソード端が電
源端子５４に接続される。ＭＯＳトランジスタ３８のド
レイン端がＢ点でダイオード３７のカソード端と接続さ
れ、ソース端がグランドと接続される。ダイオード３７
のアノード端がグランドに接続される。

【００４７】ＭＯＳトランジスタ４３のドレイン端が電
源端子５４に、ソース端がＣ点でダイオード４２のアノ
ード端と接続される。ダイオード４２のカソード端が電
源端子５４に接続される。ＭＯＳトランジスタ４８のド
レイン端がＤ点でダイオード４７のカソード端と接続さ
れ、ソース端がグランドと接続される。ダイオード４７
のアノード端がグランドに接続される。

【００４８】Ａ点とＢ点を接続してＬ負荷５２の一端が
接続され、Ｃ点とＤ点を接続してＬ負荷５２の他端が接
続される。ＭＯＳトランジスタ３３、３８、４３、４８
のゲート端がＨ型ブリッジ回路の入力端として制御回路
３１に接続される。

【００４９】Ｈ型ブリッジ回路には故障検出回路５６が
接続されている。故障検出回路５６は、Ｌ故障検知回路
５３と各ＭＯＳトランジスタに接続されるミラーＭＯＳ
トランジスタと検出抵抗と電圧増幅器から構成される。
ミラーＭＯＳトランジスタ３４のドレイン端がＭＯＳト
ランジスタ３３のドレイン端に接続され、ソースが検出
抵抗３５を介してＭＯＳトランジスタ３３のソース端に
接続される。ミラーＭＯＳトランジスタ３４のゲート端
がＭＯＳトランジスタ３３のゲート端に接続されてい
る。検出抵抗３５の両端に電圧増幅器３６が接続されて
いる。

【００５０】ミラーＭＯＳトランジスタ３９、４４、４
９と検出抵抗４０、４５、５０および電圧増幅器４１、
４６、５１が上記と同じように対応する各ＭＯＳトラン
ジスタに接続される。各電圧増幅器３６、４１、４６、
５１の出力はＬ故障検知回路５３へ出力される。

【００５１】電源端子５４に電源を接続し、制御回路３
１はＭＯＳトランジスタ３３および４８にオン信号、Ｍ
ＯＳトランジスタ３８および４３にオフ信号を出力する
ことにより、Ｌ負荷５２に矢印１で示す方向に電流を流
す。またＭＯＳトランジスタ３８および４３にオン信
号、ＭＯＳトランジスタ３３および４８にオフ信号を出
力することにより、Ｌ負荷５２に矢印２で示す方向に電
流が流れる。

【００５２】Ｌ故障検知回路５３には上記第１の実施例
と同じ４つの故障検出モードが設定されている。すなわち故障モード１：Ｌ負荷内部短絡モードである。故障モード２：図３におけるＬ負荷５２の両端のＡ点か
らＤ点またはＢ点からＣ点内の断線モードである。故障モード３：Ａ点からＤ点またはＢ点からＣ点内とグ
ランド間の短絡モードである。故障モード４：Ａ点からＤ点またはＢ点からＣ点内と電
源間の短絡モードである。

【００５３】故障モード３、４では、それぞれ抵抗をも
った短絡を検出するようになっている。次に、故障の検
出について説明する。なお以下の説明において電源側か
ら検出された電流値をＬＨ、グランド側から検出された
電流値をＬＬとする。

【００５４】Ｌ故障検知回路５３では、制御回路３１か
らの制御信号により、オンされるＭＯＳトランジスタを
判断し、ＭＯＳトランジスタ３３とＭＯＳトランジスタ
４８の場合は、電圧増幅器３６と電圧増幅器５１からの
検出値により、故障を判断する。まずＬＨとＬＬの大き
さを判断する。ＬＨとＬＬが同じで、かつ制御信号が要
求する駆動電流より大きい場合は、Ｌ負荷５２内で短絡
が起こり、故障モード１の故障信号を出力する。

【００５５】一方ＬＨ、ＬＬの絶対値が０と検出した場
合には、Ｌ負荷５２に電流が流れていないため、Ａ点か
らＤ点内の断線である故障モード２の故障信号を出力す
る。またＬＬはゼロであるが、ＬＨは過電流で流れてい
ると検出した場合は、電流は電源からＭＯＳトランジス
タ３３を通ってグランドに流れ、Ａ点〜Ｄ点内とグラン
ド間が短絡する故障があると判断し、故障モード３の故
障信号を出力する。

【００５６】また、ＬＬはゼロでない場合は、ＬＨとＬ
Ｌの大小を比較し、両電流値が違っていれば、完全な短
絡ではなくて、ある程度の抵抗を持って導通、あるいは
振動などにより導通と非導通が繰り返される故障と判断
し、故障モード３の故障信号を出力する。この故障には
ダイオード４７の故障も含まれる。

【００５７】またＬＨはゼロであるが、ＬＬが過電流と
なっている場合は、ダイオード３２の故障も含めて、Ａ
点からＤ点内と電源の間に短絡があると判断し、故障モ
ード４の故障信号を出力する。なおＬＨはゼロでない場
合は、ＬＬとＬＨを比較し、両検出値が同様の値でない
状態では、完全な短絡でなくて、ある程度の抵抗を持っ
て導通、あるいは振動などにより導通と非導通が繰り返
される状態が存在すると判断し、故障モード４の故障信
号を出力する。

【００５８】Ｌ故障検知回路５３で、オンされるＭＯＳ
トランジスタがＭＯＳトランジスタ３８とＭＯＳトラン
ジスタ４３であると判断すると、電圧増幅器４１と電圧
増幅器４６からの検出値により、故障を判断する。これ
については上記と同じで、判断する故障箇所をＡから
Ｃ、ＤからＢに変えればよい。

【００５９】本実施例は以上のように構成され、駆動回
路としてＨ型ブリッジ回路を用いたが、第１の実施例と
同じように、負荷の両端に接続されるＭＯＳトランジス
タが導通する際の電流値を比較して判断するから、上記
第１の実施例と全く同じ効果が得られる。

【００６０】本実施例では、ミラーＭＯＳトランジスタ
３４、検出抵抗３５および電圧増幅器３６が本発明にお
ける第３電流検出手段を構成する。ミラーＭＯＳトラン
ジスタ３９、検出抵抗４０および電圧増幅器４１が本発
明における第４電流検出手段を構成する。ミラーＭＯＳ
トランジスタ４４、検出抵抗４５および電圧増幅器４６
が本発明における第５電流検出手段を構成する。ミラー
ＭＯＳトランジスタ４９、検出抵抗５０および電圧増幅
器５１が本発明における第６電流検出手段を構成する。
Ｌ故障検知回路５３が本発明における故障検出手段を構
成する。電圧増幅器３６、４１、４６および電圧増幅器
５１が本発明における電圧増幅手段を構成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の構成を示す３相スイッチトリラ
クタンスモータの制御回路図である。

【図２】電流を検出するための検出抵抗のレイアウトパ
ターンを示す図である。

【図３】第２の実施例を示す制御回路図である。

【図４】故障検出回路を付加した制御システムの従来例
を示す図である。

【符号の説明】

１、３１、８１制御回路２、３、３２、３７、４２、４７、８２、８３ダ
イオード４ＭＯＳトランジスタ（第１のスイッチ手段）６ＭＯＳトランジスタ（第２のスイッチ手段）３３ＭＯＳトランジスタ（第３のスイッチ手段）３８ＭＯＳトランジスタ（第４のスイッチ手段）４３ＭＯＳトランジスタ（第５のスイッチ手段）４８ＭＯＳトランジスタ（第６のスイッチ手段）５３、８６、８４ＭＯＳトランジスタ５、５２、８５Ｌ負荷７、１０、３４、３９、４４、４９、８７ミラー
ＭＯＳトランジスタ８、１１、３５、４０、４５、５０、８８検出抵
抗９、１２、３６、４１、４６、５１、８９電圧増
幅器１３、９０Ｌ故障検知回路１４、５４、９１電源端子１５、９３駆動回路１６、５６、９２故障検出回路２０ＩＣチップ２１Ｕ相電源側の検出抵抗形成領域２２Ｖ相電源側の検出抵抗形成領域２３Ｗ相電源側の検出抵抗形成領域２４Ｕ相接地側の検出抵抗形成領域２５Ｖ相接地側の検出抵抗形成領域２６Ｗ相接地側の検出抵抗形成領域２７オペアンプ形成領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】負荷の一端に直列に接続される第１のス
イッチ手段と、前記負荷の他端に直列に接続される第２
のスイッチ手段と、前記第１のスイッチ手段及び前記第
２のスイッチ手段をオン動作させて、前記負荷を駆動さ
せる制御回路において、前記第１のスイッチ手段を流れ
る第１電流値を検出する第１電流検出手段と、前記第２
のスイッチ手段を流れる第２電流値を検出する第２電流
検出手段と、前記第１電流値と前記第２電流値とを比較
し、前記負荷または前記第１のスイッチ手段または前記
第２のスイッチ手段の故障内容を検出する故障検出手段
とを備え、前記第１電流検出手段および前記第２電流検
出手段は、それぞれ検出抵抗を持ち、検出抵抗の両端電
圧に基づいて前記第１電流値および第２電流値を検出
し、少なくとも前記検出抵抗が同一の半導体基板上の近
接した領域に形成されることを特徴とする故障検出装
置。
【請求項２】前記第１のスイッチ手段および第２のス
イッチ手段は、それぞれＭＯＳトランジスタから構成さ
れ、前記第１電流検出手段および第２電流検出手段は、
それぞれの前記検出抵抗に接続されるミラーＭＯＳトラ
ンジスタと電圧増幅回路を有していることを特徴とする
前記請求項１記載の故障検出装置。
【請求項３】第３のスイッチ手段と該第３のスイッチ
手段と直列に接続される第４のスイッチ手段とからなる
第１スイッチ群と、第５のスイッチ手段と該第５のスイ
ッチ手段と直列に接続される第６のスイッチ手段とから
なる第２スイッチ群とを備え、前記第ｌスイッチ群と前
記第２スイッチ群とが並列に接続され、前記第３のスイ
ッチ手段と前記第４のスイッチ手段との接続点に負荷の
一端が接続され、前記第５のスイッチ手段と前記第６の
スイッチ手段との接続点に前記負荷の他端が接続され、
前記第３のスイッチ手段と前記第６のスイッチ手段とを
同時にオンさせることによって、前記負荷に第１方向の
電流を流して負荷を駆動させ、または前記第４のスイッ
チ手段と前記第５のスイッチ手段とを同時にオンさせる
ことによって、前記負荷に前記第１方向と異なる第２方
向の電流を流して前記負荷を駆動させる制御回路におい
て、前記第３のスイッチ手段を流れる第３電流値を検出
する第３電流検出手段と、前記第４のスイッチ手段を流
れる第４電流値を検出する第４電流検出手段と、前記第
５のスイッチ手段を流れる第５電流値を検出する第５電
流検出手段と、前記第６のスイッチ手段を流れる第６電
流値を検出する第６電流検出手段と、前記第３電流値と
第６電流値または前記第４電流値と第５電流値とを比較
し、前記負荷または前記第３のスイッチ手段または前記
第４のスイッチ手段または前記第５のスイッチ手段また
は前記第６のスイッチ手段の故障内容を検出する故障検
出手段とを備え、前記第３、第４、第５および前記第６
電流検出手段は、それぞれ検出抵抗を持ち、検出抵抗の
両端電圧に基づいて前記第３、第４、第５および前記第
６電流値を検出し、少なくとも前記第３、第６電流検出
手段に備えられる検出抵抗または前記第４、第５電流検
出手段に備えられる検出抵抗が同一の半導体基板上の近
接した領域に形成されることを特徴とする故障検出装
置。
【請求項４】前記第３のスイッチ手段と第４のスイッ
チ手段と第５のスイッチ手段および前記第６のスイッチ
手段は、それぞれＭＯＳトランジスタから構成され、前
記第３電流検出手段と第４電流検出手段と第５電流検出
手段および前記第６電流検出手段は、それぞれの前記検
出抵抗に接続されるミラーＭＯＳトランジスタと電圧増
幅回路を有することを特徴とする請求項３記載の故障検
出装置。