特開 2024-61077 駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024061077

(43)【公開日】2024-05-07

(54)【発明の名称】駆動装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 15/00 20060101AFI20240425BHJP

   H02P 4/00 20060101ALI20240425BHJP

【ＦＩ】

H02P15/00 K

H02P4/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022168782

(22)【出願日】2022-10-21

(71)【出願人】

【識別番号】000144027

【氏名又は名称】株式会社ミツバ

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】間々田 卓

(72)【発明者】

【氏名】松井 雅広

(72)【発明者】

【氏名】橋本 量太

(72)【発明者】

【氏名】若田 知也

(72)【発明者】

【氏名】海老沢 大樹

【テーマコード（参考）】

5H501

【Ｆターム（参考）】

5H501AA20

5H501BB08

5H501CC04

5H501DD04

5H501DD06

5H501HA06

5H501HB07

5H501JJ03

5H501KK05

5H501LL23

5H501LL52

5H501MM03

(57)【要約】

【課題】下段駆動素子のＯＮ故障と正常とを判別する。
【解決手段】所定の負荷に駆動電流を通電する駆動装置であって、電源と負荷の一端との間に設けられた上段駆動素子と、アースと負荷の他端との間に設けられた下段駆動素子と、上段駆動パルスを供給することにより上段駆動素子を駆動するとともに下段駆動パルスを供給することにより下段駆動素子を制御する制御回路と、他端における電圧に基づいて下段駆動素子の故障を検知する故障検知手段とを備え、制御回路は、遷移タイミングが所定時間だけずれた故障診断用の上段駆動パルス及び下段駆動パルスを生成し、故障検知手段は、故障診断用の上段駆動パルスが上段駆動素子に供給されるとともに故障診断用の下段駆動パルスが下段駆動素子に供給された状態の上記電圧に基づいて下段駆動素子の故障を検知する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の負荷に駆動電流を通電する駆動装置であって、
電源と前記負荷の一端との間に設けられた上段駆動素子と、
アースと前記負荷の他端との間に設けられた下段駆動素子と、
上段駆動パルスを供給することにより前記上段駆動素子を駆動するとともに下段駆動パルスを供給することにより前記下段駆動素子を制御する制御回路と、
前記他端における電圧に基づいて前記下段駆動素子の故障を検知する故障検知手段とを備え、
前記制御回路は、遷移タイミングが所定時間だけずれた故障診断用の前記上段駆動パルス及び前記下段駆動パルスを生成し、
前記故障検知手段は、故障診断用の前記上段駆動パルスが前記上段駆動素子に供給されるとともに故障診断用の前記下段駆動パルスが前記下段駆動素子に供給された状態の前記電圧に基づいて前記下段駆動素子の故障を検知する駆動装置。

【請求項2】

前記一端における電圧に基づいて前記上段駆動素子の故障を検知する第２の故障検知手段をさらに備え、
前記制御回路は、前記遷移タイミングが同期した故障診断用の前記上段駆動パルス及び前記下段駆動パルスを生成し、
前記第２の故障検知手段は、前記遷移タイミングが同期した故障診断用の前記上段駆動パルスが前記上段駆動素子に供給されるとともに故障診断用の前記下段駆動パルスが前記下段駆動素子に供給された状態の前記一端における電圧に基づいて前記上段駆動素子の故障を検知する請求項１に記載の駆動装置。

【請求項3】

前記故障検知手段は、時間軸上で離散的に取得した前記電圧が所定回数に亘って連続して所定の電圧しきい値を超える場合に変化したと判定する請求項１又は２に記載の駆動装置。

【請求項4】

前記上段駆動素子は、前記上段駆動パルスがＬｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルに遷移することによって、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化するスイッチングトランジスタであり、
前記下段駆動素子は、前記下段駆動パルスがＬｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルに遷移することによって、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化するスイッチングトランジスタであり、
前記遷移タイミングは、Ｌｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルへの遷移である請求項１又は２に記載の駆動装置。

【請求項5】

前記負荷は電磁ブレーキである請求項１又は２に記載の駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１にはブレーキ駆動制御回路が開示されている。このブレーキ駆動制御回路は、ブレーキの両端に設けられたスイッチングトランジスタをＯＮ／ＯＦＦすることによってブレーキへの駆動電流の供給／遮断を行うものである。すなわち、このブレーキ駆動制御回路は、ブレーキの上段側つまりブレーキの一端と２４Ｖ電源ＶＢとの間に一方のスイッチングトランジスタを設けるとともにブレーキの下段側つまりブレーキの他端とアースとの間に他方のスイッチングトランジスタを設け、ブレーキの一端と２４Ｖ電源ＶＢとの接続を一方のスイッチングトランジスタによって導通／遮断するとともにブレーキの他端とアースとの接続を他方のスイッチングトランジスタによって導通／遮断する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－１２３１１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記背景技術では、ブレーキ（負荷）と並列に接続された電圧検出手段によって負荷に印加される電圧の有無を検出することにより、各スイッチングトランジスタ（駆動素子）の故障を検出する。しかしながら、このような故障検出手法では、他方のスイッチングトランジスタ（下段駆動素子）のＯＮ故障と正常とを判別することができないという問題がある。

【0005】

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、下段駆動素子のＯＮ故障と正常とを判別することが可能な駆動装置の提供を目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の態様１は、所定の負荷に駆動電流を通電する駆動装置であって、電源と前記負荷の一端との間に設けられた上段駆動素子と、アースと前記負荷の他端との間に設けられた下段駆動素子と、上段駆動パルスを供給することにより前記上段駆動素子を駆動するとともに下段駆動パルスを供給することにより前記下段駆動素子を制御する制御回路と、前記他端における電圧に基づいて前記下段駆動素子の故障を検知する故障検知手段とを備え、前記制御回路は、遷移タイミングが所定時間だけずれた故障診断用の前記上段駆動パルス及び前記下段駆動パルスを生成し、前記故障検知手段は、故障診断用の前記上段駆動パルスが前記上段駆動素子に供給されるとともに故障診断用の前記下段駆動パルスが前記下段駆動素子に供給された状態の前記電圧に基づいて前記下段駆動素子の故障を検知する、という手段を採用する。

【0007】

このような態様１の駆動装置によれば、負荷を駆動する下段駆動素子のＯＮ故障と正常とを判別することが可能な駆動装置を提供することが可能である。

【0008】

本発明の態様２は、態様１の駆動装置において、前記一端における電圧に基づいて前記上段駆動素子の故障を検知する第２の故障検知手段をさらに備え、前記制御回路は、前記遷移タイミングが同期した故障診断用の前記上段駆動パルス及び前記下段駆動パルスを生成し、前記第２の故障検知手段は、前記遷移タイミングが同期した故障診断用の前記上段駆動パルスが前記上段駆動素子に供給されるとともに故障診断用の前記下段駆動パルスが前記下段駆動素子に供給された状態の前記一端における電圧に基づいて前記上段駆動素子の故障を検知する、という手段を採用する。

【0009】

このような態様２の駆動装置によれば、負荷を駆動する下段駆動素子のＯＮ故障と正常との判別に加えて、下段駆動素子とともに負荷を駆動する上段駆動素子のＯＮ故障と正常とを判別することができる。

【0010】

本発明の態様３は、態様１又は態様２の駆動装置において、前記故障検知手段は、時間軸上で離散的に取得した前記電圧が所定回数に亘って連続して所定の電圧しきい値を超える場合に変化したと判定する、という手段を採用する。

【0011】

このような態様３の駆動装置によれば、少なくとも下段駆動素子のＯＮ故障と正常とを判別するに際して、負荷を駆動する下段駆動素子のＯＮ故障と正常とをより正確に判別することができる。

【0012】

本発明の態様４は、態様１～態様３のいずれか１つの駆動装置において、前記上段駆動素子は、前記上段駆動パルスがＬｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルに遷移することによって、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化するスイッチングトランジスタであり、前記下段駆動素子は、前記下段駆動パルスがＬｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルに遷移することによって、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化するスイッチングトランジスタであり、前記遷移タイミングは、Ｌｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルへの遷移である、という手段を採用する。

【0013】

このような態様４の駆動装置によれば、遷移タイミングがＬｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルへの遷移である場合において、負荷を駆動する下段駆動素子のＯＮ故障と正常とを判別することができる。

【0014】

本発明の態様５は、態様１～態様４のいずれか1つの駆動装置において、前記負荷は電磁ブレーキである、という手段を採用する。

【0015】

このような態様５の駆動装置によれば、電磁ブレーキを負荷とする場合について下段駆動素子のＯＮ故障と正常とを判別することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、下段駆動素子のＯＮ故障と正常とを判別することが可能な駆動装置を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る駆動装置Ａの構成を示す回路図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る駆動装置Ａの動作を示す第１のタイミングチャートである。

【図3】本発明の一実施形態における参照タイミングチャートである。

【図4】本発明の一実施形態に係る駆動装置Ａの動作を示す第２タイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る駆動装置Ａは、図１に示すように駆動モータＭ及び電磁ブレーキＬを駆動対象とする。この駆動装置Ａは、電動搬送台車等の電動車両に備えられ、駆動モータＭ及び電磁ブレーキＬを駆動する。

【0019】

駆動モータＭは、駆動装置Ａにおける第１の駆動対象であり、駆動装置Ａによって回転駆動されることによって電動車両の走行動力を発生させる。すなわち、この駆動モータＭは、電動車両の動力源である。これに対して、電磁ブレーキＬは、駆動装置Ａにおける第２の駆動対象であり、電動車両を減速又は停止（停車）させる制動装置である。この電磁ブレーキＬは、図示するように誘導性負荷（コイル）であり、本発明の負荷に相当する。

【0020】

駆動装置Ａは、実際には多数の電子部品が実装されたプリント配線板として構成されており、駆動モータＭ及び電磁ブレーキＬ等の外部部品と電気的に接続するための複数の接続端子を備えている。すなわち、駆動装置Ａは、接続端子を介して駆動モータＭ、電磁ブレーキＬ、上位ＥＣＵ（Electronic Control Unit）及びＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）等の外部部品と接続されている。

【0021】

このような駆動装置Ａは、図示するように上段スイッチ１、下段スイッチ２、保護ダイオード３、上段電圧検出回路４、下段電圧検出回路５、ＣＰＵ６、上段駆動回路７、下段駆動回路８、インバータ９及びＬＥＤ駆動回路１０を備えている。

【0022】

上段スイッチ１は、一方の入出力端が駆動源電ＶＢに接続され、他方の入出力端が電磁ブレーキＬの一端、保護ダイオード３のカソード端子及び上段電圧検出回路４の入力端に接続され、制御端が上段駆動回路７の出力端に接続されている。この上段スイッチ１は、上段駆動回路７の出力端から制御端に入力される上段駆動パルスによって一方の入出力端と他方の入出力端との導通／非導通（つまりＯＮ／ＯＦＦ）が設定されるスイッチングトランジスタである。なお、上段スイッチ１は、本発明の上段駆動素子に相当する。

【0023】

下段スイッチ２は、一方の入出力端が電磁ブレーキＬの他端、保護ダイオード３のアノード端子及び下段電圧検出回路５の入力端に接続され、他方の入出力端がアースに接続（接地）され、制御端が下段駆動回路８の出力端に接続されている。この下段スイッチ２は、下段駆動回路８の出力端から制御端に入力される下段駆動パルスによって一方の入出力端と他方の入出力端との導通／非導通（つまりＯＮ／ＯＦＦ）が設定されるスイッチングトランジスタである。なお、下段スイッチ２は、本発明の下段駆動素子に相当する。

【0024】

保護ダイオード３は、カソード端子が電磁ブレーキＬの一端に接続され、アノード端子が電磁ブレーキＬの一端に接続されている。すなわち、保護ダイオード３は、電磁ブレーキＬに並列接続されており、外乱等に起因した過電圧が電磁ブレーキＬに印加されるのを防止することにより、電磁ブレーキＬを過電圧から保護する。

【0025】

上段電圧検出回路４は、入力端が上段スイッチ１の他方の入出力端、電磁ブレーキＬの一端及び保護ダイオード３のカソード端子に接続され、出力端がＣＰＵ６の第１入力端に接続されている。上段電圧検出回路４は、駆動源電ＶＢから上段スイッチ１を介して電磁ブレーキＬの一端に印加される電圧を検出し、当該一端の電圧を上段検出電圧としてＣＰＵ６に出力する。

【0026】

下段電圧検出回路５は、入力端が下段スイッチ１の一方の入出力端、電磁ブレーキＬの他端及び保護ダイオード３のアノード端子に接続され、出力端がＣＰＵ６の第２入力端に接続されている。下段電圧検出回路５は、駆動源電ＶＢから上段スイッチ１及び電磁ブレーキＬを介して電磁ブレーキＬの他端に印加される電圧を検出し、下段検出電圧としてＣＰＵ６に出力する。

【0027】

ＣＰＵ６は、内部メモリに予め記憶された制御プログラム、上段電圧検出回路４から入力される上段検出電圧、下段電圧検出回路５から入力される下段検出電圧、また上位ＥＣＵから入力される制御指令に基づいて上段駆動回路７、下段駆動回路８、インバータ９及びＬＥＤ駆動回路１０を制御するソフトウエア制御装置である。

【0028】

すなわち、このＣＰＵ６は、内部メモリ、制御プログラムを実行する演算部、また上段電圧検出回路４、下段電圧検出回路５、上位ＥＣＵ、上段駆動回路７、下段駆動回路８、インバータ９及びＬＥＤ駆動回路１０と信号の授受を行う入出力回路をハードウエア資源として少なくとも備えており、当該ハードウエア資源とソフトウエア資源である制御プログラムとの協働によって所望の制御機能を発揮する。

【0029】

上段駆動回路７は、入力端がＣＰＵ６の第１出力端と接続され、出力端が上段スイッチ１の制御端に接続されている。上段駆動回路７は、ＣＰＵ６から入力される上段制御信号に基づいて上段駆動パルスを生成し、当該上段駆動パルスを上段スイッチ１の制御端に出力する。

【0030】

下段駆動回路８は、入力端がＣＰＵ６の第２出力端と接続され、出力端が下段スイッチ２の制御端に接続されている。下段駆動回路８は、ＣＰＵ６から入力される上下段御信号に基づいて下段駆動パルスを生成し、当該下段駆動パルスを下段スイッチ２の制御端に出力する。

【0031】

ここで、上述したＣＰＵ６、上段駆動回路７及び下段駆動回路８は、本発明の制御回路に相当する。すなわち、ＣＰＵ６、上段駆動回路７及び下段駆動回路８は、上段制御信号に基づく上段駆動パルスを供給することにより上段スイッチ１（上段駆動素子）を駆動するとともに、下段制御信号に基づく下段駆動パルスを供給することにより下段スイッチ２（下段駆動素子）を制御するものである。

【0032】

また、ＣＰＵ６、上段駆動回路７及び下段駆動回路８は、下段スイッチ２（下段駆動素子）の故障を検知する際に、遷移タイミングが所定時間ｔｄだけずれた故障診断用の上段駆動パルス及び下段駆動パルスを生成し、故障診断用の上段駆動パルスを上段スイッチ１に出力するとともに下段駆動パルスを下段スイッチ２に出力する。

【0033】

一方、上述した下段電圧検出回路５及びＣＰＵ６は、本発明の故障検知手段に相当する。詳細については後述するが、下段電圧検出回路５及びＣＰＵ６は、電磁ブレーキＬ（負荷）の他端における電圧（下段検出電圧）に基づいて下段スイッチ２（下段駆動素子）のＯＮ故障を検知（判定）する。

【0034】

すなわち、下段電圧検出回路５及びＣＰＵ６は、下段スイッチ２の故障を検知に際して、故障診断用の上段駆動パルスが上段スイッチ１に供給されるとともに故障診断用の下段駆動パルスが下段スイッチ２に供給された状態の下段検出電圧に基づいて下段スイッチ２のＯＮ故障を検知する。

【0035】

また、本実施形態における上段電圧検出回路４及びＣＰＵ６は、本発明における第２の故障検知手段に相当する。すなわち、上段電圧検出回路４及びＣＰＵ６は、上段スイッチ１（上段駆動素子）のＯＮ故障を検知する。詳細については後述するが、上段電圧検出回路４及びＣＰＵ６は、電磁ブレーキＬ（負荷）の一端における電圧（上段検出電圧）に基づいて、上段スイッチ１（上段駆動素子）のＯＮ故障を検知（判定）する。

【0036】

インバータ９は、一対のＵ相入力端、一対のＶ相入力端及び一対のＷ相入力端、またＵ相出力端、Ｖ相出力端及びＷ相出力端、またＵ相、Ｖ相及びＷ相に対応した３つのスイッチングレグ（Ｕ相スイッチングレグ、Ｖ相スイッチングレグ及びＷ相スイッチングレグ）を備える三相インバータである。

【0037】

インバータ９は、Ｕ相入力端がＣＰＵ６のＵ相出力に接続され、Ｖ相入力端がＣＰＵ６のＶ相出力に接続され、Ｗ相入力端がＣＰＵ６のＷ相出力に接続されている。また、インバータ９は、Ｕ相出力端が駆動モータＭのＵ相巻線に接続され、Ｖ相出力端が駆動モータＭのＶ相巻線に接続され、Ｗ相出力端が駆動モータＭのＷ相巻線に接続されている。

【0038】

このようなインバータ９は、ＣＰＵ６から一対のＵ相入力端、一対のＶ相入力端及び一対のＷ相入力端に入力される一対のＵ相制御信号、一対のＶ相制御信号及び一対のＷ相制御信号に基づいてＵ相スイッチングレグ、Ｖ相スイッチングレグ及びＷ相スイッチングレグが制御されることにより駆動源電ＶＢから入力される直流電力を三相交流電力に変換し、当該三相交流電力をＵ相出力端、Ｖ相出力端及びＷ相出力端から駆動モータＭに出力する。

【0039】

ＬＥＤ駆動回路１０は、入力端がＣＰＵ６の第３出力端に接続され、出力端がＬＥＤのアノード端子に接続されている。ＬＥＤ駆動回路１０は、ＣＰＵ６から入力される報知信号を電流増幅してＬＥＤに供給する。報知信号は、上段スイッチ１及び下段スイッチ２の故障等、駆動装置Ａの動作状態を示すパルス信号である。ＬＥＤは、ＬＥＤ駆動回路１０から入力される報知電流に基づいて発光することにより、駆動装置Ａの動作状態を外部に報知する。

【0040】

なお、上位ＥＣＵは、出力端がＣＰＵ６に設けられた一対の上位入力端に接続されている。上位ＥＣＵは、電動車両を包括的に制御する上記制御装置であり、ハードウエア資源とソフトウエア資源とが協働するソフトウエア制御装置である。この上位ＥＣＵは、電動車両の運転指示等の上位制御指令をＣＰＵ６に出力する。

【0041】

次に、本実施形態に係る駆動装置Ａの動作について、図２及び図３を参照して詳しく説明する。

【0042】

この駆動装置Ａは、上述したように駆動モータＭ及び電磁ブレーキＬを駆動対象とするものであり、通常動作として以下のように駆動モータＭ及び電磁ブレーキＬを駆動する。すなわち、駆動装置Ａは、上位ＥＣＵから入力される走行指令に基づいて駆動モータＭを駆動することによって電動車両を走行させる。また、駆動装置Ａは、上位ＥＣＵから入力される制動指令に基づいて電磁ブレーキＬを駆動することによって電動車両を減速又は停止（停車）させる。

【0043】

駆動装置Ａは、このような通常動作に対して、定期的あるいは所定の条件が満足すると、上段電圧検出回路４及び下段電圧検出回路５を用いた上段スイッチ１及び下段スイッチ２の故障診断を行う。すなわち、ＣＰＵ６は、電動車両が少なくとも停車している状態において、故障診断用の上段制御信号を生成して上段駆動回路７に出力するとともに下段制御信号を生成して下段駆動回路８に出力する。

【0044】

図２（ａ）は、上段スイッチ１及び下段スイッチ２がいずれも正常な場合における駆動装置Ａのタイミングチャートである。上段駆動回路７は、この図２（ａ）に示すように、上段制御信号に基づいて上段駆動パルスを生成して上段スイッチ１に出力する。一方、下段駆動回路８は、図２（ａ）に示すように、下段制御信号に基づいて下段駆動パルスを生成して下段スイッチ２に出力する。

【0045】

ここで、上段駆動パルスは、図示するように時刻ｔ１においてＬｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルに遷移するパルス信号である。これに対して、下段駆動パルスは、図示するように上記時刻ｔ１から時間幅ｔｄ（所定時間）だけ遅延した時刻ｔ２においてＬｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルに遷移するパルス信号である。

【0046】

上段スイッチ１は、図示するように、時刻ｔ１においてＯＦＦ状態（遮断状態）からＯＮ状態（導通状態）に状態変化する。すなわち、上段スイッチ１は、故障することなく正常な状態において、上段駆動パルスのＬｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルへの遷移に同期してＯＦＦ状態（遮断状態）からＯＮ状態（導通状態）に状態変化する。

【0047】

これに対して、下段スイッチ２は、上記時刻ｔ１から時間幅ｔｄだけ遅延した時刻ｔ２においてＯＦＦ状態（遮断状態）からＯＮ状態（導通状態）に状態変化する。すなわち、下段スイッチ２は、故障することなく正常な状態において、下段駆動パルスのＬｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルへの遷移に同期してＯＦＦ状態（遮断状態）からＯＮ状態（導通状態）に状態変化する。

【0048】

このような上段スイッチ１及び下段スイッチ２の正常時において、下段電圧検出回路５の下段検出電圧は、時刻ｔ１においてＬｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルに遷移し、また時刻ｔ２においてＨｉ（ハイ）レベルからＬｏ（ロー）レベルに遷移する。すなわち、このような時刻ｔ１及び時刻ｔ２における下段検出電圧の変化は、上段スイッチ１及び下段スイッチ２の正常性を示すものである。

【0049】

ＣＰＵ６は、上段制御信号を上段駆動回路７に出力するとともに下段制御信号を下段駆動回路８に出力した場合における下段検出電圧の変化に基づいて上段スイッチ１及び下段スイッチ２の正常性を判定する。なお、図２（ａ）に示すように、上段スイッチ１及び下段スイッチ２の両方がＯＮ状態（導通状態）となる時刻ｔ２において電磁ブレーキＬに駆動電流が通電される。

【0050】

すなわち、ＣＰＵ６は、時刻ｔ１においてＬｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルに遷移する上段駆動パルスを上段スイッチ１に出力するように上段駆動回路７を制御するとともに、時刻ｔ２においてＬｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルに遷移する下段駆動パルスを下段スイッチ２に出力するように下段駆動回路８を制御した際に下段電圧検出回路５から入力される下段検出電圧の変化を評価することによって、上段スイッチ１及び下段スイッチ２の正常性を判定する。

【0051】

図２（ｂ）は、上段スイッチ１は正常であるものの下段スイッチ２がＯＮ故障した場合における駆動装置Ａのタイミングチャートである。この場合、上段駆動回路７は上段制御信号に基づいて上段駆動パルスを生成して上段スイッチ１に出力し、また下段駆動回路８は、下段制御信号に基づいて下段駆動パルスを生成して下段スイッチ２に出力する。

【0052】

上段スイッチ１は、図示するように、上段駆動パルスに同期して時刻ｔ１においてＯＦＦ状態（遮断状態）からＯＮ状態（導通状態）に状態変化する。これに対して、下段スイッチ２は、ＯＮ故障しているので、下段駆動パルスによって状態変化することなく常時ＯＮ状態である。

【0053】

この結果、下段電圧検出回路５の下段検出電圧は、Ｌｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルに遷移することなく、Ｌｏ（ロー）レベルを維持する。このような下段検出電圧は、上段スイッチ１及び下段スイッチ２が正常な場合の変化とは明確に異なるものである。

【0054】

すなわち、ＣＰＵ６は、時刻ｔ１においてＬｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルに遷移する上段駆動パルスを上段スイッチ１に出力するように上段駆動回路７を制御するとともに、時刻ｔ２においてＬｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルに遷移する下段駆動パルスを下段スイッチ２に出力するように下段駆動回路８を制御した際の下段検出電圧がＬｏ（ロー）レベルのまま変化しない場合、下段スイッチ２がＯＮ故障していると判定する。

【0055】

本実施形態に係る駆動装置Ａは、電磁ブレーキＬ（負荷）に駆動電流を通電するものであって、電源と電磁ブレーキＬ（負荷）の一端との間に設けられた上段スイッチ１（上段駆動素子）と、アースと電磁ブレーキＬ（負荷）の他端との間に設けられた下段スイッチ２（下段駆動素子）と、上段駆動パルスを供給することにより上段スイッチ１（上段駆動素子）を駆動するとともに下段駆動パルスを供給することにより下段スイッチ２（下段駆動素子）を制御する制御回路（上段電圧検出回路４、下段電圧検出回路５及びＣＰＵ６）と、少なくとも上記他端における電圧に基づいて少なくとも下段スイッチ２（下段駆動素子）の故障を検知する故障検知手段（下段電圧検出回路５及びＣＰＵ６）とを備える。

【0056】

また、上記制御回路は、遷移タイミングが所定時間だけずれた故障診断用の上段駆動パルス及び下段駆動パルスを生成し、上記故障検知手段は、故障診断用の上段駆動パルスが上段駆動素子に供給されるとともに故障診断用の下段駆動パルスが下段駆動素子に供給された状態の上記電圧に基づいて下段スイッチ２（下段駆動素子）の故障を検知する。このような本実施形態によれば、下段スイッチ２（下段駆動素子）のＯＮ故障と正常とを判別することが可能な駆動装置Ａを提供することが可能である。

【0057】

ここで、図３を参照して本実施形態に係る駆動装置Ａの参照動作について説明する。この参照動作は、上段駆動パルス及び下段駆動パルスが同一タイミングでＬｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルに遷移するものであり、下段スイッチ２（下段駆動素子）のＯＮ故障と正常とを判別することができない動作例である。

【0058】

すなわち、上段駆動パルス及び下段駆動パルスが同期してＬｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルに遷移した場合、図３（ａ）に示す上段スイッチ１及び下段スイッチ２の正常時と図３（ｂ）に示す下段スイッチ２のＯＮ故障時とにおいて下段検出電圧の差異が発生しない。したがって、この参照動作では、下段スイッチ２（下段駆動素子）のＯＮ故障と正常とを判別することができない。

【0059】

続いて、図４を参照して駆動装置Ａにおける上段スイッチ１（上段駆動素子）のＯＮ故障の検知（判定）動作について説明する。図４（ａ）は上段スイッチ１及び下段スイッチ２がいずれも正常な場合における検知（判定）動作であり、図４（ｂ）は上段スイッチ１がＯＮ故障している場合の検知（判定）動作である。

【0060】

上段スイッチ１のＯＮ故障を検知する場合、ＣＰＵ６は、上段制御信号を上段駆動回路７に出力するとともに下段制御信号を下段駆動回路８に出力するが、この場合の上段制御信号及び下段制御信号は、Ｌｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルに遷移する遷移タイミングが同期した上段駆動パルス及び下段駆動パルスを生成させるものである。

【0061】

すなわち、上段駆動回路７は、図示するように上段制御信号に基づいて時刻ｔ３でＬｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルに遷移する上段駆動パルスを生成して上段スイッチ１に出力する。一方、下段駆動回路８は、下段制御信号に基づいて上段駆動パルスに同期してＬｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルに遷移する下段駆動パルスを生成して下段スイッチ２に出力する。

【0062】

上段スイッチ１は、ＯＮ故障することなく正常な場合、図示するように上段駆動パルスに同期して時刻ｔ３においてＯＦＦ状態（遮断状態）からＯＮ状態（導通状態）に状態変化する。また、下段スイッチ２は、ＯＮ故障することなく正常な場合、図示するように下段駆動パルスに同期して時刻ｔ３においてＯＦＦ状態（遮断状態）からＯＮ状態（導通状態）に状態変化する。

【0063】

この結果、上段電圧検出回路４の上段検出電圧は、時刻ｔ３においてＬｏ（ロー）レベルからＨｉ（ハイ）レベルに変化する。これに対して、下段電圧検出回路５の下段検出電圧は、上段スイッチ１及び下段スイッチ２が正常な場合には変化することなくＬｏ（ロー）レベルを維持する。

【0064】

このような正常動作に対して、上段スイッチ１がＯＮ故障している場合、上段スイッチ１は、図４（ｂ）に示すように上段駆動パルスとは無関係にＯＮ状態を維持する。したがって、上段電圧検出回路４の上段検出電圧は、上段駆動パルスとは無関係にＨｉ（ハイ）レベルを維持する。このような上段検出電圧は、上段スイッチ１及び下段スイッチ２が正常な場合とは明確に異なるものである。

【0065】

すなわち、ＣＰＵ６は、時刻ｔ０において、上段検出電圧がＨｉレベルに遷移していることに基づいて上段スイッチ１のＯＮ故障を検知（判定）する。

【0066】

ここで、ＣＰＵ６は、時間軸上で離散的に取得した上段検出電圧が所定回数ｎに亘って連続して所定の電圧しきい値を超える場合に上段検出電圧が変化したと判定する。例えば、ＣＰＵ６は、上段検出電圧（アナログ信号）を所定のサンプリング周期ｔcpuでサンプリングし、上段検出電圧をＡ／Ｄ変換した上段検出データ（デジタル信号）として取り込む。

【0067】

ＣＰＵ６は、上位ＥＣＵから入力される電磁ブレーキ指令信号が制動から解除に遷移した時刻ｔ０以降において、上段検出データが所定回数ｎ（例えば４回）に亘って連続して所定の電圧しきい値Ｖｒを超えた場合に上段スイッチ１のＯＮ故障を検知（判定）する。

【0068】

上記所定回数ｎは固定値ではなく、上段検出データの取得状態に応じて可変設定される。例えば外乱の作用によって４回目の検出データが電圧しきい値Ｖｒを超えなかった場合、ＣＰＵ６は、所定回数ｎを４回から例えば８回（２倍）に設定変更し、検出データが５回目から１２回目に亘って８回連続して電圧しきい値Ｖｒを超えるか否かを判定する。そして、ＣＰＵ６は、検出データが８回連続して電圧しきい値Ｖｒを超えた場合に上段スイッチ１のＯＮ故障を検知（判定）する。

【0069】

また、上述した所定時間ｔｄは、例えばサンプリング周期ｔcpu、所定回数ｎ及び定数ａからなる下記式（１）に基づいて設定される。定数ａは、ＣＰＵ６におけるＡ／Ｄ変換時間の最大値（ＣＰＵ６のカタログ固有値）であり、サンプリング周期ｔcpuに比べて極めて小さな値である。
ｔｄ＝ｔcpu×ｎ＋ａ （１）

【0070】

本実施形態に係る駆動装置Ａは、電磁ブレーキＬ（負荷）の一端における電圧（上段検出電圧）に基づいて上段スイッチ１（上段駆動素子）のＯＮ故障を検知する第２の故障検知手段（上段電圧検出回路４及びＣＰＵ６）をさらに備え、制御回路（上段電圧検出回路４、下段電圧検出回路５及びＣＰＵ６）は、遷移タイミングが同期した故障診断用の上段駆動パルス及び下段駆動パルスを生成し、第２の故障検知手段は、遷移タイミングが同期した故障診断用の上段駆動パルスが上段スイッチ１（上段駆動素子）に供給されるとともに故障診断用の下段駆動パルスが下段スイッチ２（下段駆動素子）に供給された状態の上記一端における電圧（上段検出電圧）に基づいて下段スイッチ２（下段駆動素子）のＯＮ故障を検知する。

【0071】

このような本実施形態によれば、下段スイッチ２（下段駆動素子）のＯＮ故障と正常とを判別することに加え、上段スイッチ１（上段駆動素子）のＯＮ故障と正常とを判別することが可能な駆動装置Ａを提供することが可能である。

【0072】

また、このような本実施形態によれば、駆動装置や当該駆動装置を搭載した電動車両の技術分野において、カーボンフリー化の推進に寄与することが可能であり、以って国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）に貢献することが可能となる。

【0073】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、電磁ブレーキＬを負荷としたが、本発明はこれに限定されない。本発明は、電磁ブレーキＬ以外の誘導性負荷又は誘導性負荷以外の負荷にも適用可能である。

【0074】

（２）上記実施形態では、上段駆動素子として上段スイッチ１（スイッチングトランジスタ）を採用し、下段駆動素子として下段スイッチ２（スイッチングトランジスタ）を採用したが、本発明はこれに限定されない。

【0075】

（３）上記実施形態では、上段電圧検出回路４、下段電圧検出回路５及びＣＰＵ６によって制御回路を構成したが、本発明はこれに限定されない。

【0076】

（４）上記実施形態では、下段電圧検出回路５及びＣＰＵ６によって故障検知手段を構成したが、本発明はこれに限定されない。

【符号の説明】

【0077】

Ａ…駆動装置、Ｌ…電磁ブレーキ（負荷）、Ｍ…駆動モータ、１…上段スイッチ（上段駆動素子）、２…下段スイッチ（下段駆動素子）、３…保護ダイオード、４…上段電圧検出回路、５…下段電圧検出回路、６…ＣＰＵ、７…上段駆動回路、８…下段駆動回路、９…インバータ、１０…ＬＥＤ駆動回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】