特開 2024-82143 異常検出回路、制御装置及びアクチュエーターシステム

(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】P2024082143

(43)【公開日】2024-06-19

(54)【発明の名称】異常検出回路、制御装置及びアクチュエーターシステム

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/00 20160101AFI20240612BHJP

   G01R 31/54 20200101ALI20240612BHJP

【ＦＩ】

H02P29/00

G01R31/54

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022195896

(22)【出願日】2022-12-07

(71)【出願人】

【識別番号】391008515

【氏名又は名称】株式会社アイエイアイ

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】村松 圭二

(72)【発明者】

【氏名】井田 雄久

【テーマコード（参考）】

2G014

5H501

【Ｆターム（参考）】

2G014AA02

2G014AB33

2G014AC19

5H501AA22

5H501BB08

5H501HA08

5H501HB16

5H501JJ03

5H501LL22

5H501LL52

5H501MM01

5H501MM09

(57)【要約】

【課題】電力供給線の断線のみならず昇圧回路の故障の検出を可能とすることができる異常検出回路、制御装置及びアクチュエーターシステムを提供する。
【解決手段】異常検出回路１０は、昇圧回路２０の出力電流Ｉ_ｏｕｔに応じた第１の信号Ｓ_１を出力する第１の比較器１１と、昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔに応じた第２の信号Ｓ_２を出力する第２の比較器１２と、第１の信号Ｓ_１及び第２の信号Ｓ_２に基づいて、昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔの異常及び昇圧回路２０の出力電流Ｉ_ｏｕｔの異常を識別可能に示す第３の信号Ｓ_３を出力する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

昇圧回路の出力電流に応じた第１の信号を出力する第１の比較器と、
前記昇圧回路の出力電圧に応じた第２の信号を出力する第２の比較器と、
前記第１の信号及び第２の信号に基づいて、前記昇圧回路の出力電圧の異常及び前記昇圧回路の出力電流の異常を識別可能に示す第３の信号を出力する信号出力回路と、
を有する異常検出回路。

【請求項2】

前記昇圧回路の出力電流及び出力電圧の双方に異常がない第１の状態、前記昇圧回路の出力電流に異常がある第２の状態及び前記昇圧回路の出力電圧に異常がある第３の状態が、前記第３の信号において互いに異なる形態で示される
請求項１に記載の異常検出回路。

【請求項3】

前記昇圧回路は、所定の周波数でオンオフするスイッチング素子を含む昇圧チョッパ回路であり、
前記異常検出回路は、前記第１の状態において、前記スイッチング素子のオンオフの周波数と同じ周波数のパルス信号を前記第３の信号として出力し、前記第２の状態において、ローレベルを維持する信号を前記第３の信号として出力し、前記第３の状態において、ハイレベルを維持する信号を前記第３の信号として出力する
請求項２に記載の異常検出回路。

【請求項4】

前記第１の比較器は、前記スイッチング素子がオン状態のときに前記スイッチング素子に流れる電流に応じた電流検出電圧のレベルと第１の閾値電圧のレベルとの比較結果を前記第１の信号として出力し、
前記第２の比較器は、前記昇圧回路の出力電圧のレベルと第２の閾値電圧のレベルとの比較結果を前記第２の信号として出力する
請求項３に記載の異常検出回路。

【請求項5】

前記第１の信号及び前記第２の信号がワイヤードＯＲ結合されて前記信号出力回路に入力される
請求項１に記載の異常検出回路。

【請求項6】

前記信号出力回路は、前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて単一の前記第３の信号を生成する
請求項１に記載の異常検出回路。

【請求項7】

前記信号出力回路は、前記第１の信号及び前記第２の信号に応じて発光する発光素子を含む
請求項６に記載の異常検出回路。

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の異常検出回路と、
前記昇圧回路と、
前記第３の信号に基づいて、前記昇圧回路の出力電圧及び出力電流について異常の有無を判定し、異常有りと判定した場合、異常を示す情報を報知する制御を行う制御回路と、
を含む制御装置。

【請求項9】

前記制御回路は、前記昇圧回路の出力電圧の異常及び前記昇圧回路の出力電流の異常を、識別可能に示す情報を報知する制御を行う
請求項８に記載の制御装置。

【請求項10】

請求項８に記載の制御装置と、
モーターにより駆動される可動部と、
前記昇圧回路から供給される電力によって前記可動部に作用する制動力を解除するブレーキ装置と、
を含むアクチュエーターシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示の技術は異常検出回路、制御装置及びアクチュエーターシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

アクチュエーターに搭載されるブレーキ装置における断線を検出する技術として以下の技術が知られている。例えば、特許文献１には、電圧供給線を介してブレーキ装置にブレーキ解除電圧を供給するブレーキ解除電圧供給手段と、ブレーキ解除電圧供給手段が電圧供給線にブレーキ解除電圧を供給していることを検出するブレーキ解除信号検出手段と、ブレーキ解除信号検出手段により検出されたブレーキ解除信号の電圧値が所定値未満である場合に電圧供給線の断線を検出する断線検出手段と、を備えた断線検出装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－０９０４４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

無励磁作動形のブレーキ装置においては、ソレノイドに電力が供給されないときにブレーキが作動し、ソレノイドに電力が供給されたときにブレーキが解除される。ブレーキ解除を行う際に、ソレノイドには昇圧回路によって昇圧された電圧が電力供給線を介して供給される。

【0005】

昇圧回路及びブレーキ装置を含むシステムにおいて想定される故障モードは、電力供給線の断線のみならず、昇圧回路の故障も挙げられる。例えば、昇圧回路の出力電圧が目標値よりも顕著に低い場合には、ブレーキ装置においてブレーキ解除が不完全な状態でアクチュエーターの可動部が動作する、所謂「ブレーキの引きずり」を生じた状態となるおそれがある。特許文献１に記載の技術によれば、電力供給線の断線の検出は可能であるものの、昇圧回路の出力電圧の異常を検出することはできない。

【0006】

開示の技術は、上記の点に鑑みてなされたものであり、電力供給線の断線のみならず昇圧回路の故障の検出を可能とすることができる異常検出回路、制御装置及びアクチュエーターシステム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】

【0007】

開示の技術に係る異常検出回路は、昇圧回路の出力電流に応じた第１の信号を出力する第１の比較器と、前記昇圧回路の出力電圧に応じた第２の信号を出力する第２の比較器と、前記第１の信号及び第２の信号に基づいて、前記昇圧回路の出力電圧の異常及び前記昇圧回路の出力電流の異常を識別可能に示す第３の信号を出力する信号出力回路と、を有する。

【0008】

前記昇圧回路の出力電流及び出力電圧の双方に異常がない第１の状態、前記昇圧回路の出力電流に異常がある第２の状態及び前記昇圧回路の出力電圧に異常がある第３の状態が、前記第３の信号において互いに異なる形態で示されてもよい。

【0009】

前記昇圧回路は、所定の周波数でオンオフするスイッチング素子を含む昇圧チョッパ回路であってもよい。前記異常検出回路は、前記第１の状態において、前記スイッチング素子のオンオフの周波数と同じ周波数のパルス信号を前記第３の信号として出力し、前記第２の状態において、ローレベルを維持する信号を前記第３の信号として出力し、前記第３の状態において、ハイレベルを維持する信号を前記第３の信号として出力してもよい。

【0010】

前記第１の比較器は、前記スイッチング素子がオン状態のときに前記スイッチング素子に流れる電流に応じた電流検出電圧のレベルと第１の閾値電圧のレベルとの比較結果を前記第１の信号として出力してもよい。前記第２の比較器は、前記昇圧回路の出力電圧のレベルと第２の閾値電圧のレベルとの比較結果を前記第２の信号として出力してもよい。

【0011】

前記第１の信号及び前記第２の信号がワイヤードＯＲ結合されて前記信号出力回路に入力されてもよい。

【0012】

前記信号出力回路は、前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて単一の前記第３の信号を生成してもよい。

【0013】

前記信号出力回路は、前記第１の信号及び前記第２の信号に応じて発光する発光素子を含んでいてもよい。

【0014】

開示の技術に係る制御装置は、前記異常検出回路と、前記昇圧回路と、前記第３の信号に基づいて、前記昇圧回路の出力電圧及び出力電流について異常の有無を判定し、異常有りと判定した場合、異常を示す情報を報知する制御を行う制御回路と、を含む。

【0015】

前記制御回路は、前記昇圧回路の出力電圧の異常及び前記昇圧回路の出力電流の異常を、識別可能に示す情報を報知する制御を行ってもよい。

【0016】

開示の技術に係るアクチュエーターシステムは、前記制御装置と、モーターにより駆動される可動部と、前記昇圧回路から供給される電力によって前記可動部に作用する制動力を解除するブレーキ装置と、を含む。

【発明の効果】

【0017】

開示の技術によれば、電力供給線の断線のみならず昇圧回路の故障の検出を可能とすることができる異常検出回路、制御装置及びアクチュエーターシステムが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】開示の技術の実施形態に係る異常検出回路の構成の一例を示す図である。

【図2】昇圧回路の出力電流及び出力電圧の双方に異常がない場合における、異常検出回路の各部の電圧波形又は信号波形の一例を示す図である。

【図3】昇圧回路の出力電圧に異常がある場合における、異常検出回路の各部の電圧波形又は信号波形の一例を示す図である。

【図4】昇圧回路の出力電流に異常がある場合における、異常検出回路の各部の電圧波形又は信号波形の一例を示す図である。

【図5】開示の技術の第２の実施形態に係るアクチュエーターシステムの構成の一例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、開示の技術の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素及び部分には同一の参照符号を付与し、重複する説明は省略する。

【0020】

図１は、開示の技術の実施形態に係る異常検出回路１０の構成の一例を示す図である。図１には、異常検出回路１０による異常検出の対象である昇圧回路２０が、異常検出回路１０と共に示されている。

【0021】

昇圧回路２０は、昇圧チョッパ回路を構成するものであり、インダクター２１、スイッチング素子２２、抵抗素子２３、ダイオード２４、キャパシター２５及び昇圧制御回路２６を含んで構成されている。スイッチング素子２２は、例えばＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）であり、昇圧制御回路２６から供給される所定の周波数（例えば、８０ｋＨｚ）のパルス信号Ｓ_Ｐに応じてオンオフする。スイッチング素子２２がオンオフを繰り返すことで、出力端子２７からは入力電圧Ｖ_ｉｎよりも高いレベルの出力電圧Ｖ_ｏｕｔが出力される。昇圧回路２０は、電力供給線２８を介して負荷２９に電力を供給する。負荷２９として、例えば、後述するブレーキ装置４１（図５参照）が想定される。なお、電力供給線２８は、出力端子２７から負荷２８に向かって延びている。

【0022】

抵抗素子２３は、スイッチング素子２２に直列に接続されている。スイッチング素子２２がオン状態となることにより、スイッチング素子２２及び抵抗素子２３にオン電流が流れる。抵抗素子２３は、シャント抵抗として機能し、スイッチング素子２２と抵抗素子２３との接続点である接続ノードｎ１には、オン電流に応じた電流検出電圧Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}が発生する。電流検出電圧Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}は、スイッチング素子２２のオンオフ動作に応じて電圧レベルが変動する鋸歯状波の電圧である。電流検出電圧Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}の振幅（ピークレベル）は、昇圧回路２０の出力端子２７から出力される出力電流Ｉ_ｏｕｔの大きさに応じた大きさとなる。例えば、電力供給線２８が断線した場合、出力電流Ｉ_ｏｕｔはゼロとなり、これに伴って、電流検出電圧Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}の振幅（ピークレベル）は、電力供給線２８が断線していない場合と比較して小さくなる。

【0023】

異常検出回路１０は、昇圧回路２０における出力電流Ｉ_ｏｕｔの異常及び出力電圧Ｖ_ｏｕｔの異常を検出する機能を有する。異常検出回路１０は、第１の比較器１１、第２の比較器１２及び信号出力回路１６を含んで構成されている。

【0024】

第１の比較器１１の反転入力端子（－入力端子）は、昇圧回路２０の接続ノードｎ１に接続されている。すなわち、第１の比較器１１の反転入力端子（－入力端子）には、電流検出電圧Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}が入力される。第１の比較器１１の非反転入力端子（＋入力端子）には、第１の閾値電圧Ｖ_ｒｅｆ１が入力される。第１の比較器１１は、電流検出電圧Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}のレベルが第１の閾値電圧Ｖ_ｒｅｆ１のレベルよりも高い場合にローレベルの出力信号Ｓ_１を出力し、電流検出電圧Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}のレベルが第１の閾値電圧Ｖ_ｒｅｆ１のレベルよりも低い場合にハイレベルの出力信号Ｓ_１を出力する。すなわち、第１の比較器１１の出力信号Ｓ_１は、昇圧回路２０の出力電流Ｉ_ｏｕｔに応じた信号である。出力信号Ｓ_１は開示の技術における「第１の信号」の一例である。

【0025】

第２の比較器１２の非反転入力端子（＋入力端子）は、昇圧回路２０の出力端子２７に接続されている。すなわち、第２の比較器１２の非反転入力端子（＋入力端子）には、昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔが入力される。第２の比較器１２の反転入力端子（－入力端子）には、第２の閾値電圧Ｖ_ｒｅｆ２が入力される。第２の比較器１２は、昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔのレベルが第２の閾値電圧Ｖ_ｒｅｆ２のレベルよりも高い場合にハイレベルの出力信号Ｓ_２を出力し、昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔのレベルが第２の閾値電圧Ｖ_ｒｅｆ２のレベルよりも低い場合にローレベルの出力信号Ｓ_２を出力する。すなわち、第２の比較器１２の出力信号Ｓ_２は、昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔに応じた信号である。出力信号Ｓ_２は開示の技術における「第２の信号」の一例である。

【0026】

信号出力回路１６は、発光素子１４及び受光素子１５を含むフォトカプラーによって構成されている。信号出力回路１６は、発光素子１４が発光するとき、ハイレベルの出力信号Ｓ_３を出力し、発光素子１４が発光しないときローレベルの出力信号Ｓ_３を出力する。信号出力回路１６の出力信号Ｓ_３は、異常検出回路１０の最終的な出力信号であり、開示の技術における「第３の信号」の一例である。

【0027】

発光素子１４のアノードは電源ラインに接続され、発光素子１４のカソードは抵抗素子１３を介して第１の比較器１１の出力端に接続されるとともに、第２の比較器１２の出力端に接続されている。すなわち、第１の比較器１１の出力信号Ｓ_１及び第２の比較器１２の出力信号Ｓ_２は、ワイヤードＯＲ結合されて信号出力回路１６に入力される。

【0028】

第１の比較器１１において、ハイレベルの出力信号Ｓ_１が出力されているとき、第１の比較器１１の出力端はハイインピーダンスとなり、ローレベルの出力信号Ｓ_１が出力されているとき、第１の比較器１１の出力端の電位はグランド電位となる。第２の比較器１２についても同様である。したがって、第１の比較器１１及び第２の比較器１２の双方がハイレベルの出力信号を出力している場合、発光素子１４には電流が流れず、発光素子１４は発光しないので、信号出力回路１６の出力信号Ｓ_３はローレベルとなる。一方、第１の比較器１１及び第２の比較器１２の少なくとも一方がローレベルの出力信号を出力している場合、発光素子１４に電流が流れ、発光素子１４が発光するので、信号出力回路１６の出力信号Ｓ_３はハイレベルとなる。このとき、発光素子１４に流れる電流は、抵抗素子１３によって制限されるため、第１の比較器１１及び第２の比較器１２のうち、ローレベルの出力信号を出力している比較器に過大な電流が流れ込むことはない。

【0029】

図２は、昇圧回路２０の出力電流Ｉ_ｏｕｔ及び出力電圧Ｖ_ｏｕｔの双方に異常がない場合における、異常検出回路１０の各部の電圧波形又は信号波形の一例を示す図である。第１の比較器１１の反転入力端子（－入力端子）には、電流検出電圧Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}が入力される。電流検出電圧Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}の波形は鋸歯状波である。この鋸歯状波の周波数は、昇圧回路２０のスイッチング素子２２のゲートに入力されるパルス信号Ｓ_Ｐの周波数と一致する。昇圧回路２０の出力電流Ｉ_ｏｕｔに異常がない場合、電流検出電圧Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}の振幅は、第１の閾値電圧Ｖ_ｒｅｆ１より大きくなる。この場合、第１の比較器１１は、電流検出電圧Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}が第１の閾値電圧Ｖ_ｒｅｆ１を超える期間にローレベルを呈し、それ以外の期間にハイレベルを呈するパルス信号を出力信号Ｓ_１として出力する。出力信号Ｓ_１の周波数は、昇圧回路２０のスイッチング素子２２のゲートに入力されるパルス信号Ｓ_Ｐの周波数と一致する。

【0030】

第２の比較器１２の非反転入力端子（＋入力端子）には、昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔが入力される。昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔに異常がない場合、出力電圧Ｖ_ｏｕｔのレベルは、第２の閾値電圧Ｖ_ｒｅｆ２より大きくなる。この場合、第２の比較器１２はハイレベルを維持する出力信号Ｓ_２を出力する。

【0031】

出力信号Ｓ_１及びＳ_２はワイヤードＯＲ結合されて信号出力回路１６に入力される。信号出力回路１６は、出力信号Ｓ_１及びＳ_２の少なくとも一方がローレベルである期間にハイレベルを呈し、それ以外の期間はローレベルを呈する出力信号Ｓ_３を出力する。したがって、信号出力回路１６からは、出力信号Ｓ_１を論理反転させたパルス信号が出力信号Ｓ_３として出力される。すなわち、異常検出回路１０は、昇圧回路２０の出力電流Ｉ_ｏｕｔ及び出力電圧Ｖ_ｏｕｔの双方に異常がない状態において、スイッチング素子２２のオンオフの周波数と同じ周波数のパルス信号を出力信号Ｓ_３として出力する。

【0032】

図３は、昇圧回路２０の出力電流Ｉ_ｏｕｔ及び出力電圧Ｖ_ｏｕｔのうち、出力電圧Ｖ_ｏｕｔのみに異常がある場合における、異常検出回路１０の各部の電圧波形又は信号波形の一例を示す図である。昇圧回路２０が故障して、昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔのレベルが第２の閾値電圧Ｖ_ｒｅｆ２のレベルを下回ると、第２の比較器１２はローレベルを維持する出力信号Ｓ_２を出力する。信号出力回路１６は、出力信号Ｓ_２がローレベルを呈する期間はハイレベルの出力信号Ｓ_３を出力する。すなわち、異常検出回路１０は、昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔに異常がある状態において、ハイレベルを維持する出力信号Ｓ_３を出力する。

【0033】

図４は、昇圧回路２０の出力電流Ｉ_ｏｕｔ及び出力電圧Ｖ_ｏｕｔのうち、出力電流Ｉ_ｏｕｔのみに異常がある場合における、異常検出回路１０の各部の電圧波形又は信号波形の一例を示す図である。昇圧回路２０と負荷２９とを接続する電力供給線２８の断線等により、昇圧回路２０の出力電流Ｉ_ｏｕｔに異常が生じた場合、電流検出電圧Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}の振幅（ピークレベル）は、第１の閾値電圧Ｖ_ｒｅｆ１より小さくなる。この場合、第１の比較器１１は、ハイレベルを維持する出力信号Ｓ_１を出力する。昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔに異常がない場合には、第２の比較器１２の出力信号Ｓ_２もハイレベルに維持される。信号出力回路１６は、出力信号Ｓ_１及びＳ_２の双方がハイレベルを呈する期間はローレベルの出力信号Ｓ_３を出力する。すなわち、異常検出回路１０は、昇圧回路２０の出力電流Ｉ_ｏｕｔに異常がある状態において、ローレベルを維持する出力信号Ｓ_３を出力する。

【0034】

以上のように、開示の技術の実施形態に係る異常検出回路１０は、昇圧回路２０の出力電流Ｉ_ｏｕｔに応じた出力信号Ｓ_１を出力する第１の比較器１１と、昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔに応じた出力信号Ｓ_２を出力する第２の比較器１２と、出力信号Ｓ_１及びＳ_２に基づいて、昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔの異常及び昇圧回路２０の出力電流Ｉ_ｏｕｔの異常を識別可能に示す出力信号Ｓ_３を出力する信号出力回路１６と、を有する。

【0035】

異常検出回路１０において、電力供給線２８の断線は昇圧回路２０の出力電流Ｉ_ｏｕｔの異常として検出され、昇圧回路２０の故障は昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔの異常として検出される。したがって、開示の技術の実施形態に係る異常検出回路１０によれば、電力供給線２８の断線のみならず昇圧回路２０の故障の検出が可能である。

【0036】

また、信号出力回路１６は、昇圧回路２０の出力電流Ｉ_ｏｕｔ及び出力電圧Ｖ_ｏｕｔの双方に異常がない第１の状態、昇圧回路２０の出力電流Ｉ_ｏｕｔに異常がある第２の状態及び昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔに異常がある第３の状態が、出力信号Ｓ_３において互いに異なる形態で示される。より具体的には、異常検出回路１０は、昇圧回路２０の出力電流Ｉ_ｏｕｔ及び出力電圧Ｖ_ｏｕｔの双方に異常がない第１の状態において、スイッチング素子２２のオンオフの周波数と同じ周波数のパルス信号を出力信号Ｓ_３として出力する。異常検出回路１０は、昇圧回路２０の出力電流Ｉ_ｏｕｔに異常がある第２の状態において、ローレベルを維持する出力信号Ｓ_３を出力する。異常検出回路１０は、昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔに異常がある第３の状態において、ハイレベルを維持する出力信号Ｓ_３を出力する。このように、本実施形態に係る異常検出回路１０によれば、出力信号Ｓ_３の状態によって、昇圧回路２０の状態が、第１から第３の状態のうちのいずれの状態であるかを特定することが可能となる。

【0037】

また、第１の比較器１１の出力信号Ｓ_１及び第２の比較器１２の出力信号Ｓ_２がワイヤードＯＲ結合されて信号出力回路１６に入力される。これにより、昇圧回路２０の出力電流Ｉ_ｏｕｔの異常及び出力電圧Ｖ_ｏｕｔの異常を、単一の出力信号Ｓ_３によって識別可能に示すことが可能となり、信号出力回路１６を、例えば単一のフォトカプラーによって構成することが可能となる。その結果、異常検出回路１０の回路規模を小さくすることができる。

【0038】

［第２の実施形態］
図５は、開示の技術の第２の実施形態に係るアクチュエーターシステム１００の構成の一例を示すブロック図である。アクチュエーターシステム１００は、制御装置３０及びアクチュエーター４０を含んで構成されている。

【0039】

アクチュエーター４０は、例えばスカラロボット又は直交ロボットに組み込まれる機械装置であり、モーター４３、可動部４２及びブレーキ装置４１を含んで構成されている。可動部４２はモーター４３によって駆動される。モーター４３は、制御装置３０のドライバー３２から供給される駆動信号Ｓ_Ｄによって駆動される。ブレーキ装置４１は、制御装置３０が備える昇圧回路２０に、電力供給線２８及びスイッチ３５を介して接続されている。スイッチ３５は、例えば、トランジスター等のスイッチ素子である。なお、本実施形態では、電力供給線２８は制御装置３０（その出力端子２７）からブレーキ装置４１に延びる電力供給用のケーブルである。

【0040】

ブレーキ装置４１は、ソレノイド（図示せず）を含んで構成される無励磁作動形ブレーキ装置である。ブレーキ装置４１は、昇圧回路２０から電力が供給されない状態においてモーター４３の出力シャフトの回転を規制することで可動部４２に制動力を作用させ、昇圧回路２０から供給される電力によって可動部４２に作用する制動力を解除する。

【0041】

制御装置３０は、第１の実施形態に係る異常検出回路１０及び昇圧回路２０を有する。制御装置３０は更に、制御回路３１、ドライバー３２、表示部３３、ＯＲ回路３４及びスイッチ３５を有する。

【0042】

制御回路３１は、例えばマイクロコンピューターによって構成される。制御回路３１は、可動部４２を動作させるタイミングでブレーキ解除指令Ｓ_４及びモーター駆動指令Ｓ_５を出力する。制御回路３１から出力されるブレーキ解除指令Ｓ_４はＯＲ回路３４の一方の入力端に入力される。ブレーキ解除指令Ｓ_４は、制御装置３０の外部から入力することも可能である。制御装置３０の外部から入力されたブレーキ解除指令Ｓ_４は、ＯＲ回路３４の他方の入力端に入力される。ブレーキ解除指令Ｓ_４は、ＯＲ回路３４を介してスイッチ３５に供給される。スイッチ３５がブレーキ解除指令Ｓ_４に応じてオン状態となると、昇圧回路２０からブレーキ装置４１のソレノイド（図示せず）に電力が供給され、モーター４３の出力シャフトの回転の規制が解除されることで、可動部４２に作用している制動力が解除される。ドライバー３２は、モーター駆動指令Ｓ_５に応じて駆動信号Ｓ_Ｄをモーター４３に供給する。これによりモーター４３が駆動され、可動部４２が動作する。

【0043】

電力供給線２８に断線が生じた場合、異常検出回路１０からは、昇圧回路２０の出力電流Ｉ_ｏｕｔが異常であることを示す（すなわちローレベルに維持された）出力信号Ｓ_３が出力される。また、昇圧回路２０が故障して昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低下した場合、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが異常であることを示す（すなわちハイレベルに維持された）出力信号Ｓ_３が出力される。異常検出回路１０の出力信号Ｓ_３は、制御回路３１に供給される。

【0044】

制御回路３１は、異常検出回路１０からの出力信号Ｓ_３に基づいて、昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ及び出力電流Ｉ_ｏｕｔについて異常の有無を判定する。例えば、出力信号Ｓ_３は、制御回路３１が備えるカウンター（図示せず）のリセット信号として用いられる。昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ及び出力電流Ｉ_ｏｕｔの双方に異常がない場合、出力信号Ｓ_３はハイレベルとローレベルが交互に切り替わるパルス信号となる（図２参照）。そのような出力信号Ｓ_３がリセット信号としてカウンターに入力された場合には、カウンターは、オーバーフローする前にリセットされる。一方、昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ及び出力電流Ｉ_ｏｕｔの少なくとも一方に異常がある場合、出力信号Ｓ_３はハイレベル又はローレベルを維持する（図３及び図４参照）。そのような出力信号Ｓ_３がリセット信号としてカウンターに入力された場合には、カウンターはリセットされずオーバーフローする。制御回路３１は、カウンターがオーバーフローしている場合に、昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ及び出力電流Ｉ_ｏｕｔの少なくとも一方に異常があるものと判定してもよい。つまり、制御回路３１は、出力信号Ｓ_３がローレベルを維持した状態が、所定時間継続したときは出力電流Ｉ_ｏｕｔに異常があると判定し、出力信号Ｓ_３がハイレベルを維持した状態が、所定時間継続したときは出力電圧Ｖ_ｏｕｔに異常があると判定する。ここで、所定時間は、昇圧制御回路２６から供給される所定の周波数（例えば、８０ｋＨｚ）に基づいて設定される。例えば、所定時間は、所定の周波数に応じた周期（１／８０ｋＨｚ＝１２．５マイクロ秒）に所定のマージンを加えた時間であってよい。

【0045】

制御回路３１は、出力信号Ｓ_３に基づいて、昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ及び出力電流Ｉ_ｏｕｔについて異常有りと判定した場合、異常判定信号Ｓ_６を表示部３３に供給することにより、異常を示す情報を表示部３３に表示させる制御を行う。表示部３３は、例えば、複数桁の数字を表示することが可能な７セグメントディスプレイである。制御回路３１は、昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ及び出力電流Ｉ_ｏｕｔについて、異常有りと判定した場合、昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ及び出力電流Ｉ_ｏｕｔについての異常を示すエラーコードを表示部３３に表示させる制御を行う。

【0046】

制御回路３１は、昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ及び出力電流Ｉ_ｏｕｔについて、異常有りと判定した時点における出力信号Ｓ_３のレベルに基づいて、その異常が、出力電圧Ｖ_ｏｕｔの異常であるのか、出力電流Ｉ_ｏｕｔの異常であるのかを特定してもよい。この場合、制御回路３１は、出力電圧Ｖ_ｏｕｔの異常及び出力電流Ｉ_ｏｕｔの異常を識別可能に示す情報を表示部３３に表示させる制御を行ってもよい。すなわち、制御回路３１は、出力信号Ｓ_３が出力電流Ｉ_ｏｕｔの異常を示す場合、出力電流Ｉ_ｏｕｔの異常に対応するエラーコードを表示部３３に表示させる制御を行い、出力信号Ｓ_３が出力電圧Ｖ_ｏｕｔの異常を示す場合、出力電圧Ｖ_ｏｕｔの異常に対応するエラーコードを表示部３３に表示させる制御を行ってもよい。なお、異常を示す情報の提示の形態はエラーコードに限定されない。エラーコードの表示による報知の他、例えば、ランプの点灯、音声を含む音又はテキストによる報知によって、異常を示す情報を提示してもよい。

【0047】

制御回路３１は、昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ及び出力電流Ｉ_ｏｕｔについて、異常有りと判定した場合、モーター４３への駆動信号Ｓ_Ｄの供給を停止させるべくドライバー３２を制御する。これにより可動部４２の動作が停止するので、可動部４２に制動力が作用している状態で、可動部４２が動作することが防止される。

【0048】

本実施形態に係るアクチュエーターシステム１００において想定される故障モードは、電力供給線２８の断線のみならず、昇圧回路２０の故障も挙げられる。例えば、昇圧回路２０の出力電圧Ｖ_ｏｕｔが目標値よりも顕著に低い場合には、ブレーキ装置４１においてブレーキ解除が不完全な状態で行われ、所謂「ブレーキの引きずり」を生じた状態となるおそれがある。本実施形態に係るアクチュエーターシステム１００によれば、電力供給線２８の断線のみならず昇圧回路２０の故障の検出が可能である。なお、ブレーキ装置４１のソレノイドが断線した場合も電力供給線２８に断線が生じた場合と同様である。したがって、本実施形態に係るアクチュエーターシステム１００によれば、電力供給線２８の断線のみならずブレーキ装置４１のソレノイドの断線も検出することが可能である。

【0049】

以上の第１及び第２の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
昇圧回路の出力電流に応じた第１の信号を出力する第１の比較器と、
前記昇圧回路の出力電圧に応じた第２の信号を出力する第２の比較器と、
前記第１の信号及び第２の信号に基づいて、前記昇圧回路の出力電圧の異常及び前記昇圧回路の出力電流の異常を識別可能に示す第３の信号を出力する信号出力回路と、
を有する異常検出回路。

【0050】

（付記２）
前記昇圧回路の出力電流及び出力電圧の双方に異常がない第１の状態、前記昇圧回路の出力電流に異常がある第２の状態及び前記昇圧回路の出力電圧に異常がある第３の状態が、前記第３の信号において互いに異なる形態で示される
付記１に記載の異常検出回路。

【0051】

（付記３）
前記昇圧回路は、所定の周波数でオンオフするスイッチング素子を含む昇圧チョッパ回路であり、
前記異常検出回路は、前記第１の状態において、前記スイッチング素子のオンオフの周波数と同じ周波数のパルス信号を前記第３の信号として出力し、前記第２の状態において、ローレベルを維持する信号を前記第３の信号として出力し、前記第３の状態において、ハイレベルを維持する信号を前記第３の信号として出力する
付記２に記載の異常検出回路。

【0052】

（付記４）
前記第１の比較器は、前記スイッチング素子がオン状態のときに前記スイッチング素子に流れる電流に応じた電流検出電圧のレベルと第１の閾値電圧のレベルとの比較結果を前記第１の信号として出力し、
前記第２の比較器は、前記昇圧回路の出力電圧のレベルと第２の閾値電圧のレベルとの比較結果を前記第２の信号として出力する
付記３に記載の異常検出回路。

【0053】

（付記５）
前記第１の信号及び前記第２の信号がワイヤードＯＲ結合されて前記信号出力回路に入力される
付記１から付記４のいずれか１つに記載の異常検出回路。

【0054】

（付記６）
前記信号出力回路は、前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて単一の前記第３の信号を生成する
付記１から付記５のいずれか１つに記載の異常検出回路。

【0055】

（付記７）
前記信号出力回路は、前記第１の信号及び前記第２の信号に応じて発光する発光素子を含む
付記１から付記６のいずれか１つに記載の異常検出回路。

【0056】

（付記８）
付記１から付記７のいずれか１つに記載の異常検出回路と、
前記昇圧回路と、
前記第３の信号に基づいて、前記昇圧回路の出力電圧及び出力電流について異常の有無を判定し、異常有りと判定した場合、異常を示す情報を報知する制御を行う制御回路と、
を含む制御装置。

【0057】

（付記９）
前記制御回路は、前記昇圧回路の出力電圧の異常及び前記昇圧回路の出力電流の異常を、識別可能に示す情報を報知する制御を行う
付記８に記載の制御装置。

【0058】

（付記１０）
付記８又は付記９に記載の制御装置と、
モーターにより駆動される可動部と、
前記昇圧回路から供給される電力によって前記可動部に作用する制動力を解除するブレーキ装置と、
を含むアクチュエーターシステム。

【符号の説明】

【0059】

１０ 異常検出回路
１１ 第１の比較器
１２ 第２の比較器
１６ 信号出力回路
２０ 昇圧回路
２８ 電力供給線
３０ 制御装置
３１ 制御回路
３２ ドライバー
３３ 表示部
３４ ＯＲ回路
３５ スイッチ
４０ アクチュエーター
４１ ブレーキ装置
４２ 可動部
４３ モーター
１００ アクチュエーターシステム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】