CN111869093A - 电动机控制装置以及电动机控制装置的故障检测方法 - Google Patents

电动机控制装置以及电动机控制装置的故障检测方法 Download PDF

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Abstract

对基于电动机驱动电路的电动机控制用开关元件和切断用开关元件的短路故障的闭环电路进行检测。电动机控制装置具备：电动机；以及电动机驱动电路(10a)，其与电源装置和电动机连接并控制电动机的输出，电动机控制装置具备处理部，该处理部检测基于配置在电动机驱动电路(10a)中的开关元件的短路故障而由电动机和电动机驱动电路(10a)形成的闭环电路。

Description

电动机控制装置以及电动机控制装置的故障检测方法
技术领域
本发明涉及电动机控制装置以及电动机控制装置的故障检测方法，例如涉及对车辆的转向系统提供助力的电动助力转向装置以及电动助力转向装置的故障检测方法。
背景技术
迄今以来，已知一种电动机控制装置，其通过对与三相电动机连接的电动机驱动电路内的开关元件进行接通/断开控制，以控制电动机的旋转状态。
电动机驱动电路内的开关元件使用例如场效应晶体管中的一种即MOSFET，其应用于电动机的旋转控制，该电动机通过对由3个上游FET和3个下游FET组成的FET组进行开关控制从而提供车辆的转向系统的助力。需要说明的是，在此，“上游”是指各自施加有高电压(典型而言为电池电压)的一侧，“下游”是指各自施加有低电压(典型而言为接地电压)的一侧。
而且，对于电动机驱动电路的FET的故障，从硬件和软件两方面实施了安全设计。尤其是，若FET产生短路故障(所谓支路短路故障)，则在安全设计不充分的情况下，电动机驱动电路中流过大电流，成为故障的原因。
于是，在专利文献1所公开的电动机控制装置中，分别独立地实施电动机驱动电路的多个相中的上游FET的同时接通/断开控制、下游FET的同时接通/断开控制，检测此时的各相中流动的电流值。将该电流值与规定的基准电流值进行比较，根据其大小关系的比较结果，能够检测出同相的成对的上游FET和下游FET的支路短路故障、仅上游FET的短路故障、仅下游FET的短路故障是在哪个相发生的。
另外，在专利文献2所公开的助力转向装置中，在具有2系统的电动机驱动电路的电动机驱动时，检测2系统的电动机驱动电路的各三相中流动的电流。通过使用2系统的电动机驱动电路，从而能够在1个系统检测出电动机的线圈绕组的短路故障等的情况下，仅用正常的另一系统驱动电动机。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-223707号公报
专利文献2：日本专利第6108043号公报
发明内容
发明欲解决的技术问题
然而，在上述的现有技术的电动助力转向装置中，即使能够检测出电动机驱动电路的FET的短路故障或线圈绕组的短路故障，也无法检测出电动机驱动电路的FET和电动机切断电路的FET同时发生短路故障而形成通过线圈绕组的闭环的2次故障(以下，在本说明书中，在仅记载为“2次故障”的情况下，是指形成上述这样的闭环的2次故障。)。
如此，若因FET的短路故障而形成闭环电路，则电动机产生制动力，成为方向盘无法转向等非常危险的状态。
在专利文献1中，虽然能够对电动机驱动电路的上游FET和下游FET确定是哪个FET发生了短路故障，并检测同相的上游FET和下游FET的支路短路故障，但若仅检测出上游FET、下游FET中的一者的短路故障，则无法判断是否在上述的电动机驱动电路与电动机之间形成了闭环电路。
另外，在专利文献2的助力转向装置中，同样地，即使能够检测线圈绕组的短路故障，但针对上游FET、下游FET中的一个FET的短路故障和切断用的FET的短路故障同时发生而形成闭环电路的2次故障，任然无法确定并检测。
本发明的目的在于提供一种电动机控制装置和电动机控制装置的故障检测方法，能够检测出助力转向装置中的电动机驱动电路的上游FET和下游FET的短路故障以及电动机切断FET即切断用开关元件的短路故障同时发生而形成闭环电路的2次故障。
用于解决问题的技术手段
为达成上述目的，本发明涉及一种电动机控制装置，其具备：电动机；以及电动机驱动电路，所述电动机驱动电路与电源装置和所述电动机连接，控制所述电动机的输出，所述电动机控制装置的特征在于，具备处理部，所述处理部基于配置在所述电动机驱动电路中的开关元件的短路故障来检测由所述电动机和所述电动机驱动电路形成的闭环电路。
另外，为了达成上述目的，本发明涉及一种电动机控制装置的故障检测方法，所述电动机控制装置具备：电动机；以及电动机驱动电路，所述电动机驱动电路与电源装置和所述电动机连接，控制所述电动机的输出，所述电动机控制装置的故障检测方法的特征在于，具有基于配置在所述电动机驱动电路中的开关元件的短路故障来检测由所述电动机和所述电动机驱动电路形成的闭环电路的步骤。
发明效果
根据本发明涉及的电动机控制装置以及电动机控制装置的故障检测方法，能够正确地检测是否发生了电动机驱动电路内的电动机控制用开关元件的短路故障与切断用开关元件的短路故障同时发生而形成了闭环电路的2次故障。
另外，能够根据仅电动机驱动电路的电动机控制用开关元件即上游FET和下游FET的短路故障的1次故障或者形成闭环电路的2次故障，准确地判断电动机的助力的提供，防止在危险状态下开始行驶。
附图说明
图1是具备2系统的电动机驱动电路的电动助力转向装置的电路结构图。
图2是第1实施方式在投入电源后诊断短路故障的流程图。
图3是说明发生了故障模式A的状态的电路结构图。
图4是说明发生了故障模式B的状态的电路结构图。
图5是具备1系统的电动机驱动电路的电动助力转向装置的电路结构图。
图6是第2实施方式的诊断故障模式A的短路故障的流程图。
图7是说明在诊断故障模式A时发生了1次故障的状态的电路结构图。
图8是说明在诊断故障模式A时发生了2次故障的状态的电路结构图。
图9是第3实施方式的诊断故障模式B的短路故障的流程图的一部分。
图10是第3实施方式的诊断故障模式B的短路故障的流程图的一部分。
图11是第3实施方式的诊断故障模式B的短路故障的流程图的一部分。
图12是说明在诊断故障模式B时发生了1次故障的状态的电路结构图。
图13是说明在诊断故障模式B时发生了2次故障的状态的电路结构图。
图14是高效地诊断故障模式B的短路故障的流程图的一部分。
图15是根据相电流诊断故障模式B的短路故障的流程图的一部分。
图16是根据相电流诊断故障模式B的短路故障的流程图的一部分。
图17是根据相电流诊断故障模式B的短路故障的流程图的一部分。
符号说明
10、10a、10b：电动机驱动电路
11a、11b电源切断电路
12：电池
13、13a、13b：预充电电路
14a、14b：FET驱动电路
15：运算处理部
16a、16b：电动机切断电路
17a、17b：分压电路
FET1～3、FET1a～3a、FET1b～3b：上游FET
FET4～6、FET4a～6a、FET4b～6b：下游FET
FET7～9、FET7a～9a、FET7b～9b：电动机切断FET
M：三相电动机
具体实施方式
使用附图说明本发明的实施方式。
(第1实施方式)
图1是第1实施方式的电动助力转向装置的电路结构图，设定为1个电动机具备2系统的电动机驱动电路的结构。电动机对于第1系统和第2系统分别具有三相的电动机绕组。在该实施方式中以2系统的电动机驱动系统电路为例进行说明，但具备3系统以上的电动机驱动电路的结构也能够进行同样的处理。另外，该实施方式中例示三相电动机M(无刷电动机)作为电动机，但具有三相以上的多相电动机绕组的多相电动机或者有刷电动机也能够进行同样的处理。另外，不仅可以是一个电动机具有多个系统的电动机绕组的结构，也可以是配置与多个系统分别对应的多个无刷电动机或者多个有刷电动机的结构。电动助力转向装置为电动机控制装置的一例。
电动助力转向装置经由未图示的齿轮与转向轴机械连接，在该转向轴中传递与方向盘的转向方向和转向扭矩相应的转向辅助扭矩。转向轴以后连接的转向系统的结构与专利文献1所公开的现有技术相同，因此省略说明。
三相电动机M由2系统的驱动电路系统进行驱动控制。对于这些第1系统和第2系统，设置成桥结构的开关元件的FET1a～FET9a、FET1b～FET9b等上下对称地图示，为相同的设备结构。
第1系统的三相结构的电动机驱动电路10a和第2系统的三相结构的电动机驱动电路10b经由三相的电力线PAa和PAb、PBa和PBb、PCa和PCb，分别与三相电动机M连接。
在第1系统的电动机驱动电路10a和第2系统的电动机驱动电路10b的高电位侧并联连接有：电池12，其分别经由第1系统的电源切断电路11a和第2系统的电源切断电路11b而被两系统共通使用；以及各预充电电路13a和预充电电路13b。进而构成为，能够从电池12对预充电电路13a和预充电电路13b反复充入电力。由此，各预充电电路能够输出规定电压。该规定电压可以是大致等于电池电压的电压，也可以是低于电池电压的电压。
电动机驱动电路10a和电动机驱动电路10b分别为三相逆变器，由6个开关元件构成，以切换向三相电动机M的通电状态。作为电动机控制用开关元件，使用前述的MOSFET。
电动机驱动电路10a的上游FET1a～3a和电动机驱动电路10b的上游FET1b～3b中，各自的漏极与高电位侧连接，各自的源极与电动机驱动电路10a的下游FET4a～6a和电动机驱动电路10b的下游FET4b～6b的漏极连接。
这些下游FET4a～6a和下游FET4b～6b的源极分别经由分流电阻R1a～R3a和分流电阻R1b～R3b与接地侧连接。换言之，电动机驱动电路10a和电动机驱动电路10b的低电位侧接地。在分流电阻R1a～R3a和分流电阻R1b～R3b各自的两端产生的电位差经由分别与之对应的电流检测电路而向运算处理部15输入(未图示)。运算处理部15根据各分流电阻的电位差运算各相的电流。
另外，从将上游FET1a～3a和上游FET1b～3b以及下游FET4a～6a和下游FET4b～6b各自连接的连接线引出：三相电动机M的A相(U相)的电力线PAa和电力线PAb、三相电动机M的B相(W相)的电力线PBa和电力线PBb、三相电动机M的C相(V相)的电力线PCa和电力线PCb。
而且，对于电力线PAa和电力线PAb、电力线PBa和电力线PBb、电力线PCa和电力线PCb，分别设置有电动机切断FET7a和电动机切断FET7b、电动机切断FET8a和电动机切断FET8b、电动机切断FET9a和电动机切断FET9b作为切断各电动机的电力供给的电动机切断用开关元件。
进而，电动机驱动电路10a和电动机驱动电路10b连接有FET驱动电路14a和FET驱动电路14b，根据来自CPU即运算处理部15的控制指令，对电动机驱动电路10a的上游FET1a～3a和下游FET4a～6a、电动机驱动电路10b的上游FET1b～3b和下游FET4b～6b进行开关控制。
另一方面，第1系统的电动机切断FET7a～9a和第2系统的电动机切断FET7b～9b分别连接有电动机切断电路16a和电动机切断电路16b，各电动机切断电路根据来自运算处理部15的控制指令，进行各电动机切断FET的开关控制。
另外，与电动机驱动电路10a和电动机驱动电路10b并联地设置有分压电路17a和分压电路17b，分压电路17a和分压电路17b以3个由2个电阻串联连接成的电路并联连接的方式构成。分压电路17a和分压电路17b的各串联电阻的中点部分分别与各电力线PAa～PCa和电力线PAb～PCb连接，在诊断时，对这些电力线施加规定的电压。在此，构成分压电阻的各电阻的电阻值高于分流电阻、电动机的绕组电阻。
控制整体动作的运算处理部15连接有：第1系统的电源切断电路11a、预充电电路13a、FET驱动电路14a和电动机切断电路16a；第2系统的电源切断电路11b、预充电电路13b、FET驱动电路14b和电动机切断电路16b，基于控制指令控制各电路的动作，该控制指令的顶端用箭头示出。
另外，驱动电压VRa和驱动电压VRb、各相电压VAa、VBa、VCa和各相电压VAb、VBb、VCb也如图示的顶端用箭头表示的那样向运算处理部15输入，由此能够在运算处理部15中监控(监视)各电压的测定。
另外，运算处理部15如后所述诊断有无短路故障、形成闭环电路的2次故障。另外，运算处理部15如后所述实施、停止转向辅助扭矩的助力控制。另外，运算处理部15可成为后述的流程图的各步骤的动作主体。运算处理部15是处理部的一例。
图2是对于如上述构成的电动助力转向装置，在投入电源(接通电源开关)后立刻进行的车辆行驶前的诊断短路故障的流程图。该电源开关例如可以是用于使搭载有电动助力转向装置的车辆的引擎工作的开关(点火开关)。
首先，在开始后的步骤S11中，诊断是否发生：仅图1中的下侧的电路结构即第1系统的电动机驱动电路10a的上游FET1a～3a和下游FET4a～6a的短路故障的1次故障；以及FET1a～6a的短路故障与电动机切断FET7a～9a的短路故障同时发生而形成闭环电路的2次故障。
基于配置在电源装置即预充电电路13a与三相电动机M之间的开关元件的FET1a～9a的短路故障，对于形成该闭环电路的2次故障，能够进一步分为2个故障模式A、B，分别示于图3和图4的电路结构图中。
图3和图4是从图1示出的电动助力转向装置的电路结构部分地摘出包含三相电动机M的第1系统的电路结构而成的电路结构图。需要说明的是，对于后述的步骤S12的诊断第2系统的短路故障时也是同样的电路结构。图1中，用小写的a示出第1系统，用小写的b示出第2系统，但在示出了摘出1系统的电路的图3和图4中，省略掉小写的a和b而进行图示。
图3所示的2次故障即故障模式A是下游FET4a～6a中的1个发生短路故障，并且与发生了短路故障的下游FET同相的电动机切断FET发生了短路故障的情况下的形成了闭环电路的状态。图3中示出下游FET4a以及与下游FET4a同相的电动机切断FET7a发生短路故障的例子。
此时，如图3中箭头所示，形成了大致无电阻的闭环电路，若在该状态下开始行驶，则会产生如上所述的电动机的制动力，阻碍安全的转向。
图4所示的2次故障即故障模式B是上游FET1a～3a中的任1个发生短路故障，并且与发生了短路故障的上游FET1a～3a不同相的电动机切断FET7a～9a发生短路故障的情况下的形成了闭环电路的状态。图4中示出上游FET3a、与该上游FET3a不同相的电动机切断FET7a发生短路故障的例子。
此时同样，如图4中箭头所示，形成了大致无电阻的闭环电路，若在该状态下开始行驶，则会产生如上所述的电动机的制动力，阻碍安全的转向。根据后述的1次故障、2次故障的检测方法，将诊断得到的第1系统的诊断结果存储在未图示的存储器中。
图3和图4是对三相无刷电动机的驱动电路的说明图，但在有刷电动机及其驱动电路(H桥电路)发生2次故障的情况下，也可生成闭环电路。然后，能够利用同样的检测方法检测2次故障。
回到图2，在步骤S12中，诊断是否发生：仅图1中的上侧的电路结构即第2系统的电动机驱动电路10b的上游FET1b～3b和下游FET4b～6b的短路故障的1次故障、以及FET1b～6b的短路故障与电动机切断FET7b～9b的短路故障同时发生而形成闭环电路的2次故障。
成为步骤S12中的诊断对象的第2系统的2个故障模式A、B与第1系统的情况完全相同，仅作为对象的FET不同，在此省略说明。第2系统的诊断结果也同样存储在未图示的存储器中。
在步骤S13中，基于存储的第1、第2系统的诊断结果，判断在第1系统和第2系统是否检测出1次故障或2次故障。在第1系统和第2系统的电路均未检测出1次故障或2次故障的情况下判断为正常，进入步骤S14并开始通常的第1系统和第2系统进行的转向辅助扭矩的助力控制，完成初期诊断。
在步骤S13中，在第1系统和第2系统中检测出至少任一者1次故障或2次故障的情况下，转入步骤S15。
在步骤S15中，判断检测出了由1次故障或2次故障导致的异常的系统是否仅为第1系统。在第1系统检测出异常且第2系统未检测出异常而判定为正常的情况下，转入步骤S16。而且，在步骤S16中，判定第1系统的异常是否为形成闭环电路的2次故障。
在步骤S16中，若第1系统的异常不是2次故障，则判断为1次故障导致的异常，转入步骤S17并仅以正常状态的第2系统开始转向辅助扭矩的助力控制。同时，进行主要内容为第1系统发生1次故障导致异常的警告显示，完成初期诊断。
另一方面，在步骤S16中第1系统的故障为2次故障的情况下，转入步骤S18，立即将第1系统和第2系统进行的转向辅助扭矩的助力控制全部停止，进行主要内容为第1系统发生2次故障的警告显示，完成初期诊断。
在步骤S15中，在除了仅第1系统的异常以外的情况下，转入步骤S19，判断是否第1系统无法检测到异常而为正常且第2系统检测出异常。然后，在仅第2系统异常的情况下，转入步骤S20。
在步骤S20中，在第2系统的故障为2次故障的情况下，转入步骤S18，立即将第1系统和第2系统进行的转向辅助扭矩的助力控制全部停止，进行主要内容为第2系统发生2次故障的警告显示，完成初期诊断。
另外，在步骤S20中，若第2系统的异常不是2次故障，则判断为1次故障导致的异常，转入步骤S21并仅以正常状态的第1系统开始转向辅助扭矩的助力控制。同时，第2系统进行要旨为1次故障导致异常的警告显示，完成初期诊断。
另一方面，在步骤S19中，若不仅第2系统检测出异常而且第1系统也检测出异常，转入步骤S18，立即将第1系统和第2系统进行转向辅助扭矩的助力控制全部停止，进行主要内容为第1系统和第2系统均故障的警告显示，完成初期诊断。
如以上说明所示，通过在电动助力转向装置的电源投入时，进行第1、第2驱动电路系统中的各FET的短路故障状态的初期诊断，由此，在仅第1、第2系统中的任一系统检测出1次故障的情况下，仅以正常的另一系统进行转向辅助扭矩的助力控制。
在第1、第2系统中的任一者检测出2次故障的情况下，或者在第1系统和第2系统两者检测出1次故障或2次故障的情况下，能够通过进行停止转向辅助扭矩的助力控制的控制，从而防止在危险状态下开始行驶。需要说明的是，多个系统的系统数量可以是3个以上。
在3系统的驱动电路的情况下，在第1系统、第2系统、第3系统中的至少一者检测出2次故障的情况下，停止助力控制。另外，在第1系统、第2系统、第3系统中的至少一者正常且异常的系统全部仅检测到1次故障的情况下，以正常的系统继续助力控制。在所有系统仅检测出一次故障的情况下，停止助力控制。
(第2实施方式)
第1实施方式的电动助力转向装置具备设置为2系统的电动机驱动电路10a、10b，是进行1次故障、2次故障的诊断处理的电动助力转向装置，而第2实施方式的电动助力转向装置只要是具备至少1系统的电动机驱动电路10的电动助力转向装置即可，能够迅速地检测出基于上述故障模式A的2次故障。
需要说明的是，随着基于故障模式A的2次故障的检测处理，还能够一并检测电动机驱动电路10的下游FET4～6的短路故障即1次故障。
图5是将1系统的电动机驱动电路10与三相电动机M连接成的电动助力转向装置的电路结构图，虽然省略了一部分结构设备，但与仅摘出图1所示的电路结构图的1系统而得到的电路结构图相同。在图1中，附加附图标记a以示出第1系统，附加附图标记b以示出第2系统，在仅示出1系统的电路的图5中，不附加a和b来进行说明。
需要说明的是，为了简化而省略了分压电路17的图示，该分压电路17构成为，与电动机驱动电路10并联，构成为3个由2个电阻串联连接的电路并联连接。分压电路17中的各串联电阻的中点部分分别与电力线PA～PC连接，从而能够在运算处理部15中测定和监控(监视)各相电压VA～VC。
因此，在三相的电动机驱动电路10中，上游FET1～3的源极与下游FET4～6的漏极连接，从上游FET1～3和下游FET4～6的接线部分向各相引出3根电力线PA、PB、PC，分别与三相电动机M连接。
然后，电力线PA、PB、PC设置有电动机切断FET7～9，并且构成为由省略了图示的运算处理部15测定/监控各相电压VA、VB、VC。
图6是第2实施方式的行驶前的诊断故障模式A的短路故障的流程图，与第1实施方式的诊断处理同样，在投入电源后立即进行诊断处理。
首先，在开始后的步骤S101中，使电动机驱动电路10的上游FET1～3和下游FET4～6以及电动机切断FET7～9全部成为截止的状态。这是从运算处理部15对电动机驱动电路10和电动机切断电路16基于将全FET截止的开关控制的指令而进行的。另外，断开未图示的电源切断电路11，使预充电电路13成为接通的状态。
接着，在步骤S102中，判断监控的各相电压VA、VB、VC的测定值是否在正常值即规定电压的范围内。由于全部FET为截止状态，因此若正常则会测定到预充电电路的电压被分压电路17分压而成的电压，若所有相都在规定电压的范围内，则进入步骤S103，判断电动助力转向装置为正常。
在步骤S102中，在各相电压VA、VB、VC的测定值的至少1相示出在正常值即规定电压的范围外的异常值的情况下，转入步骤S104。
在步骤S104中，判断是否在3相全部检测出各相电压VA、VB、VC的测定值的异常值。在各相电压VA、VB、VC的测定值中的仅任1相或2相成为大致与GND相同电位的异常值的情况下，转入步骤S105。换言之，在各相电压VA、VB、VC的测定值包含正常值和异常值两者的情况下，转入步骤S105。
该各相电压VA、VB、VC的测定值中的仅任1相示出异常值的状态表示电动机驱动电路10的下游FET4～6发生了1次故障的状态。例如，如图7的电路结构图所示，仅下游FET4发生了短路故障的情况下，如粗线所示产生电流，仅A相电压VA的测定值与GND同电位。
另外，在各相电压VA、VB、VC的测定值中的2相示出异常值的情况下，表示与异常值对应的下游FET4～6中的2个同时发生了短路故障，进行主要内容为1次故障的警告显示，完成诊断处理。
在步骤S104中，各相电压VA、VB、VC的测定值的三相全部示出大致与GND同电位的异常值的情况下，转入步骤S106。
该各相电压VA、VB、VC的测定值的三相全部示出异常值的状态表示电动机驱动电路10的下游FET4～6以及与该下游FET4～6同相的电动机切断FET7～9同时发生短路故障而发生形成闭环电路的2次故障的状态，例如，如图8的电路结构图所示，在下游FET4以及同相的电动机切断FET7发生了短路故障的情况下，如粗线所示发生电流，由于分流电阻和电动机的绕组电阻极小，因此各相电压VA、VB、VC的测定值大致与GND同电位。
在下游FET5和同相的电动机切断FET8、下游FET6和同相的电动机切断FET9发生了短路故障的情况下，也得到同样的各相电压VA、VB、VC的测定值的异常。在步骤S106中，进行主要内容为2次故障的警告显示，完成诊断处理。
需要说明的是，在下游FET4～6全部同时发生短路故障的情况下，三相全部的测定值示出异常值，但3个同时发生短路故障的可能性极低，因此从诊断对象排除了这样的状态。另外，在2次故障中，以下游FET4～6中发生1个短路故障且电动机切断FET7～9中发生1个短路故障为前提。
如以上说明所示，仅通过对各相电压VA、VB、VC进行1次监控，即可迅速地分辨属于如下哪种情况：正常；电动机驱动电路的短路故障即1次故障；电动机驱动电路的短路故障与电动机切断FET的短路故障同时发生而形成闭环电路的2次故障。
在发生了2次故障的情况下，能够立即停止电动机驱动电路进行的转向辅助扭矩的助力，防止在危险状态下开始行驶。
另外，电动助力转向装置以具备1系统的电动机驱动电路10的电动助力转向装置的形式进行了说明，但也可以是具备2系统以上的电动机驱动电路10的电动助力转向装置。
在这样的情况下，在仅第1、第2系统中的任一系统检测出如图7所示的1次故障的情况下，仅以正常的另一系统进行转向辅助扭矩的助力控制，并且，在第1、第2系统中的任一者检测出图8所示的2次故障的情况下或者第1系统和第2系统两者检测出1次故障的情况下，停止转向辅助扭矩的助力控制，由此，能顾防止以危险状态开始行驶。
(第3实施方式)
第3实施方式的电动助力转向装置与第2实施方式的电动助力转向装置同样，只要是具备至少1系统的电动机驱动电路10的电动助力转向装置即可，能够迅速地检测出基于上述故障模式B的2次故障。需要说明的是，随着基于故障模式B的2次故障的检测处理，还能够一并检测电动机驱动电路10的上游FET1～3的短路故障即1次故障。
第3实施方式的电动助力转向装置的电路结构图与图5同样，省略了结构设备的一部分的图示，但与仅摘出图1所示的电路结构图的1系统而得到的电路结构图相同。
图9～11是第3实施方式的行驶前的诊断故障模式B的短路故障的流程图，与第1实施方式的诊断处理同样，在投入电源后立即进行诊断处理。
首先，在步骤S201中，对于电动机驱动电路10的上游FET1～3和下游FET4～6以及电动机切断FET7～9，基于来自运算处理部15的开关控制的指令全部设置成截止状态，利用预充电电路13使驱动电压VR升压至规定电压值。需要说明的是，后述的下游FET4～6的导通/截止控制也基于来自运算处理部15的开关控制的指令来进行。
为了进行检测发生后述的支路短路导致的FET的短路故障的处理，考虑到支路短路导致的FET的破损，该预充电电路13的规定电压值优选使用比电池12的电压值低的值。例如，作为预充电电路13的电压值，可以假定为诊断不会误检测且不会对驱动电路造成损害的电压的值。该电压值例如可以是4(V)左右，也可以是在从4(V)到几伏特范围中满足上述假定的电压值，也可以是其他电压值。
接着，在步骤S202中，导通第1下游开关元件的一例即下游FET4，在步骤S203中判断驱动电压VR的测定值是否保持在正常的规定范围内。在驱动电压VR的测定值为正常的情况下，进入步骤S204并截止下游FET4。
接着，在步骤S205中，导通第2下游开关元件的一例即下游FET5，在步骤S206中判断驱动电压VR的测定值是否保持在正常的规定范围内。在驱动电压VR的测定值为正常的情况下，进入步骤S207并截止下游FET5。
接着，在步骤S208中，导通下游FET6，在步骤S209中判断驱动电压VR的测定值是否保持在正常的规定范围内。在驱动电压VR的测定值为正常的情况下，进入步骤S210，判断电动机驱动电路10和电动机切断电路均正常，被截止下游FET6，完成诊断处理。需要说明的是，虽然按照下游FET4～6的顺序进行了导通/截止控制，但也可以从任意的下游FET依次开始导通/截止控制。
另一方面，在步骤S203中，在判断驱动电压VR异常的情况下，转入图10的步骤S221并截止下游FET4。在步骤S203中，在驱动电压VR异常的情况下，可以考虑以下的3个短路故障的状态。
第1短路故障的状态是仅图12的电路结构图所示的与已导通的下游FET同相的上游FET发生短路故障的发生1次故障的状态。第2短路故障状态是与已导通的下游FET4同相的上游FET1的短路故障以及与已导通的下游FET4不同相的电动机切断FET的短路故障同时发生而形成闭环电路的发生2次故障的状态。第3短路故障的状态是仅图13的电路结构图所示的与已导通的下游FET不同相的上游FET的短路故障以及与已导通的下游FET同相的电动机切断FET的短路故障同时发生而形成闭环电路的发生2次故障的状态。需要说明的是，就未形成闭环的上游FET以及同相的电动机切断FET的同时短路故障而言，同仅与已导通的下游FET同相的上游FET发生短路故障的发生1次故障的状态同样，作为1次故障进行处理。
图12是说明在诊断故障模式B时发生了1次故障的状态的电路结构图，例如示出上游FET1发生短路故障的情况。在该短路故障的状态下，若在步骤S202中导通下游FET4，则发生从预充电电路13向GND的支路短路，因此驱动电压VR示出与GND同电位的异常值。
图13是说明在诊断故障模式B时发生了2次故障的状态的电路结构图，例如示出上游FET3以及与该上游FET3不同相的电动机切断FET7的短路故障同时发生的情况。在这些短路故障的状态下，若在步骤S202中导通下游FET4，则如粗线所示产生电流，驱动电压VR示出与GND同电位的异常值。
图10所示的步骤S221～S230的各步骤是判别上述的第1～第3短路故障的状态的处理。作为第1短路故障的状态，存在1个模式，该模式为仅与已导通的下游FET4同相的上游FET1发生短路的发生1次故障的状态。
作为第2短路故障的状态，存在2个模式，这些模式为与已导通的下游FET4同相的上游FET1的短路故障以及与已导通的下游FET4不同相的电动机切断FET8或9的短路故障同时发生而形成闭环电路的发生2次故障的状态。
作为第3短路故障的状态，存在2个模式，这些模式为与已导通的下游FET4不同相的上游FET2或FET3的短路故障以及与已导通的下游FET4同相的电动机切断FET7的短路故障同时发生而形成闭环电路的发生2次故障的状态。根据以上内容，合计5个模式的短路故障状态成为对象。
接着，在步骤S222中再次用预充电电路13使驱动电压VR升压至规定电压值。进入步骤S223，导通下游FET5，在下一步骤S224判断驱动电压VR是否保持正常。在驱动电压VR保持正常的情况下，进入步骤S225并截止下游FET5。
在下一步骤S226中导通下游FET6，进入步骤S227，判断驱动电压VR是否保持正常。在驱动电压VR正常的情况下，进入下一步骤S228并判定为仅上游FET1的短路故障、即电动机驱动电路10的1次故障，截止下游FET6，完毕。
另外，在步骤S224中判断驱动电压VR为异常的情况下，转入步骤S229，判定为电动机驱动电路10和电动机切断电路的2次故障，截止下游FET5，完毕。
在步骤S229中驱动电压VR异常的2次故障为如下任一模式：上游FET1的短路故障和电动机切断FET8的短路故障同时发生而形成闭环电路的模式；上游FET2的短路故障和电动机切断FET7的短路故障同时发生而形成闭环电路的模式。
另外，在步骤S227中判断驱动电压VR为异常的情况下，转入步骤S230，判定为电动机驱动电路10和电动机切断电路的2次故障，截止下游FET6，完毕。
在步骤S230中驱动电压VR异常的2次故障为如下任一模式：上游FET1的短路故障和电动机切断FET9的短路故障同时发生而形成闭环电路的模式；上游FET3的短路故障和电动机切断FET7的短路故障同时发生而形成闭环电路的模式。
另一方面，在图9的步骤S206中，在判断驱动电压VR为异常的情况下，转入图11的步骤S241并截止下游FET5。
图11所示的步骤S241～S246的各步骤是对已导通的下游FET5判别上述的第1～第3短路故障的状态的处理。作为第1短路故障的状态，存在1个模式，该模式为仅与已导通的下游FET5同相的上游FET2发生短路的发生1次故障的状态。
作为第2短路故障的状态，存在1个模式，该模式为与已导通的下游FET5同相的上游FET2的短路故障以及与已导通的下游FET5不同相的电动机切断FET9的短路故障同时发生而形成闭环电路的发生2次故障的状态。需要说明的是，对于上游FET2的短路故障和电动机切断FET7的同时故障，由于在步骤S229被检测出，因此不需在步骤S241～S246的处理中检测。
作为第3短路故障的状态，存在1个模式，该模式为与已导通的下游FET5不同相的上游FET3的短路故障以及与已导通的下游FET5同相的电动机切断FET8的短路故障同时发生而形成闭环电路的发生2次故障的状态。需要说明的是，对于上游FET1的短路故障和电动机切断FET8的同时故障，由于在步骤S229被检测出，因此不需在步骤S241～S246的处理中检测。根据以上内容，合计3个模式的短路故障状态成为对象。
接着，在步骤S242中再次用预充电电路13使驱动电压VR升压至规定电压值。进入步骤S243并导通下游FET6，在下一步骤S244判断驱动电压VR是否保持正常。在驱动电压VR保持正常的情况下，进入步骤S245并判定为仅上游FET2的短路故障、即电动机驱动电路10的1次故障，截止下游FET6，完毕。
另外，在步骤S244中判断驱动电压VR为异常的情况下，转入步骤S246，判定为电动机驱动电路10和电动机切断电路的2次故障，截止下游FET6，完毕。
在步骤S246中驱动电压VR异常的2次故障为如下任一模式：上游FET2的短路故障和电动机切断FET9的短路故障同时发生而形成闭环电路的模式；上游FET3的短路故障和电动机切断FET8的短路故障同时发生而形成闭环电路的模式。
另一方面，在图9的步骤S209中，在判断驱动电压VR为异常的情况下，进入步骤S211并判定为仅上游FET3的短路故障、即电动机驱动电路10的1次故障，截止下游FET6，完毕。需要说明的是，针对与已导通的下游FET6对应的上游FET3，对于上述的第2～第3短路故障的2次故障，由于在步骤S229、步骤S230、步骤S246中的任一个中检测到，因此步骤209的驱动电压VR的异常仅为上游FET3的短路故障。
在上述的故障模式B的检测方法中反复进行将下游FET4～6逐一依次导通/截止的开关控制，但在导通下游FET4时发生驱动电压VR为GND电位的异常的情况下，也存在同时导通其余2相的下游FET5、6以高效地检测1次故障、2次故障的方法。
图14是高效地诊断故障模式B的短路故障的流程图的一部分，是高效地处理图10的流程的流程图。在步骤S203中，在判断驱动电压VR为异常的情况下，转入图14的步骤S301并截止下游FET4。
接着，在步骤S302中再次用预充电电路13使驱动电压VR升压至规定电压值。进入步骤S303并同时导通下游FET5和FET6，在下一步骤S304中判断驱动电压VR是否保持正常。
此时，若仅为上游FET1的短路故障，则驱动电压VR保持正常，因此进入步骤S305，判定为仅上游FET1的短路故障、即电动机驱动电路10的1次故障，截止下游FET5和FET6，完毕。
另外，在步骤S304中驱动电压VR为异常的情况下，转入步骤S306，判定为电动机驱动电路10和电动机切断电路的短路故障同时发生而形成闭环电路的2次故障，截止下游FET5和FET6，完毕。此时，虽然无法确定到短路故障的上游FET和电动机切断FET的哪个部位，但能够迅速检测2次故障。
于是，图14所示的检测方法能够通过降低下游FET4～6的导通/截止次数而高效地分辨：仅电动机驱动电路的上游FET的短路故障造成的1次故障；电动机驱动电路10的短路故障和电动机切断电路的短路故障同时发生而形成闭环电路的2次故障。
需要说明的是，在上述的实施方式中使用了预充电电路13，但并非一定需要预充电电路。预充电电路用于通过使贯通电流从驱动电压VR向GND流过电动机驱动电路流动以防止电动机驱动电路10破坏，若还存在其他能够保护电动机驱动电路的手段则不需要预充电电路。
另外，在诊断故障模式A的短路故障时，为了对电动机驱动电路的各相输出施加规定电压而使用了分压电路17，但不限于分压电路17，也可以使用能够在诊断时对电动机驱动电路的各相输出施加规定电压、具有比分流电阻、电动机的绕组电阻高的输出电阻的其他诊断用电压施加电路。
另外，在诊断上述的故障模式B的短路故障的流程图中，最初进行使全部FET成为截止状态的开关控制，利用预充电电路13使驱动电压VR升压至规定电压值后，利用下游FET4～6的导通/截止控制进行异常检测，但是，也可以设置成，进行仅导通下游FET4～6中的任一者的开关控制，利用预充电电路13实施预充电，在即使经过规定期间也未升压至驱动电压VR的情况下判断为异常。
另外，基于驱动电压VR进行故障模式B的短路故障的检测，但也可以设置成基于与驱动电压VR具有相关性的相电压VA、VB、VC进行检测。
另外，如上所述利用基于驱动电压VR的电压值进行短路故障的检测，但也可以设置成按照在导通下游FET时流动的相电流值是否超过规定值来进行短路故障的检测。图15～图17中示出像这样基于相电流值的诊断故障模式B的短路故障的流程图。
在图15～图17的步骤S203中，判断导通下游FET4时流动的相电流即A相的电流值是否超过规定值。在电流值超过规定值的情况下，表示该电流值为异常，在电流值低于规定值的情况下，表示该电流值为正常。电流值为正常的情况对应于驱动电压VR正常，电流值异常的情况对应于驱动电压VR异常。
同样地，在步骤S206、S224中，判断接通下游FET5时流动的相电流即B相的电流值是否超过规定值，在步骤S209、S227、S244中，判断接通下游FET6时流动的相电流即C相的电流值是否超过规定值。关于图15～图17中的其他处理，由于与图9～图11的各处理同样，因此省略说明。
另外，电动机驱动电路不限于2系统，可以为1系统或3系统以上的多个系统，也可以是上游FET、下游FET、电动机切断FET分别存在3个以上的多相的结构。
另外，例示了在投入电源后的初期诊断中进行短路故障、2次故障的诊断，但例如只要能够操作各FET、能够检测电动机端子电压且能够检测驱动电压(或相电流)，则也可以在其他时刻进行短路故障、2次故障的诊断。例如，即使在行驶过程中，也可以使用转向扭矩、转向角及电流指令值(或电流检测值)中的至少一者，在判定它们在包含零的小范围维持了规定时间的情况下，与图2、图6、图9、图10及图11的流程图同样地进行短路故障、2次故障的诊断。上述条件判定驾驶者未转向的直行状态。另外，只要停车过程中，则可以使用转向扭矩和电流指令值(或电流检测值)中的至少一者，将它们在包含零的小范围中维持了规定时间的情况作为判定的条件。
另外，在上述的实施方式中例示了运算处理部15基于电压检测进行短路故障、二次故障的诊断，但也可以基于电流检测进行短路故障、二次故障的诊断。由此，不需要监控电动机端子电压的监控电路(相当于分压电路)，可降低电动助力转向装置所需要的成本。
另外，能够采用连续进行第2实施方式的故障模式A的检测方法以及第3实施方式的故障模式B的检测方法的故障检测方法。通过如此设置，能够以故障模式A的检测方法进行仅电动机驱动电路10的下游FET4～6的短路故障即1次故障的检测以及下游FET4～6中的任一个发生短路故障并且与发生了短路故障的下游FET同相的电动机切断FET发生短路故障的情况下的形成闭环电路的2次故障的检测；能够以故障模式B的检测方法进行仅电动机驱动电路10的上游FET1～3的短路故障即1次故障的检测以及上游FET1～3中的任一个发生短路故障并且与发生了短路故障的上游FET1～3不同相的电动机切断FET7～9发生短路故障的情况下的形成闭环电路的2次故障的检测。
该连续的顺序可以相反，能够通过连续进行诊断处理来可靠地检测1次故障、2次故障。进而可以设置成，对于检测处理第1实施方式的2系统的电动助力转向装置的各系统的1次故障、2次故障，采用上述的连续的故障模式A、B的故障检测方法。
像这样根据第1实施方式～第3实施方式的电动助力转向装置，在投入电源后的初期诊断中，能够容易地检测是否发生了电动机驱动电路10内的上游、下游FET的短路故障以及与电动机切断电路16对应的电动机切断FET的短路故障同时发生而形成闭环电路的2次故障。
另外，根据仅电动机驱动电路的上游FET1～3以及下游FET4～6的短路故障即1次故障或者形成闭环电路的2次故障，能够准确地判断是否提供电动机的助力，防止在危险的状态下开始行驶。
以上，参照附图说明了各种实施方式，但本发明当然不限于该例。在不脱离请求保护的范围所记载的范围内，本领域技术人员显然可以想到各种变更例或修正例，可以理解这些当然也属于本发明的技术范围。另外，在不脱离发明主旨的范围内，能够将上述实施方式中的各结构要素任意组合。
需要说明的是，本申请基于2018年3月29日申请的3项日本专利申请(日本特愿2018-065955、日本特愿2018-065956以及特愿2018-065957)，其内容在本申请中作为参照援引加入。

Claims (19)

1.一种电动机控制装置，其具备：电动机；以及电动机驱动电路，所述电动机驱动电路与电源装置和所述电动机连接，控制所述电动机的输出，
所述电动机控制装置的特征在于，
具备处理部，所述处理部基于配置在所述电动机驱动电路中的开关元件的短路故障来检测由所述电动机和所述电动机驱动电路形成的闭环电路。
2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述电动机驱动电路配置有驱动所述电动机的多个电动机控制用开关元件，
将所述电动机与所述电动机驱动电路连接的电力线配置有切断向所述电动机的电源供给的切断用开关元件，
所述闭环电路基于所述电动机控制用开关元件和所述切断用开关元件的短路故障而形成。
3.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述处理部检测：仅所述电动机控制用开关元件的短路故障即1次故障；以及所述电动机控制用开关元件的短路故障与所述切断用开关元件的短路故障同时发生而形成所述闭环电路的2次故障。
4.根据权利要求3所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述电动机具有与多个系统的各系统对应的电动机绕组，
所述电动机驱动电路被设置在所述多个系统的各系统中，
所述处理部基于在所述多个系统的所述电动机驱动电路中配置的开关元件的短路故障来检测由所述电动机以及所述多个系统的所述电动机驱动电路中的至少一个系统形成的所述闭环电路。
5.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，
还具备诊断用电压施加电路，所述诊断用电压施加电路对所述电动机驱动电路的输出施加诊断用电压，
所述处理部进行所述电动机控制用开关元件和所述切断用开关元件的开关控制，
所述处理部基于使所述电动机控制用开关元件和所述切断用开关元件的全部开关元件成为截止状态下的各电力线的所述电动机驱动电路的输出电压来检测所述闭环电路。
6.根据权利要求5所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述电动机控制用开关元件中，由配置在高电位侧的上游开关元件与配置在低电位侧的下游开关元件组成的元件对被设置为与所述电力线对应，
在各电力线的所述电动机驱动电路的输出电压全部示出为异常值的情况下，所述处理部判断为发生了二次故障，在所述二次故障中，所述下游开关元件以及与所述下游开关元件同相的所述切断用开关元件同时发生短路故障且形成所述闭环电路。
7.根据权利要求6所述的电动机控制装置，其特征在于，
在各电力线的所述电动机驱动电路的输出电压即多个输出电压中包含正常值和异常值两者的情况下，所述处理部判断为发生了所述下游开关元件的短路故障即1次故障。
8.根据权利要求7所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述电动机控制装置具备：具有所述电动机控制用开关元件的所述电动机驱动电路；所述诊断用电压施加电路；以及所述切断用开关元件，所述电动机驱动电路、所述诊断用电压施加电路以及所述切断用开关元件是多个系统的，
所述处理部基于所述多个系统的各电力线的所述电动机驱动电路的输出电压来进行各系统的所述1次故障或所述2次故障的检测。
9.根据权利要求2或3所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述电源装置能够反复充入电力，
所述电动机控制用开关元件中，由配置在高电位侧的上游开关元件和配置在低电位侧的下游开关元件组成的元件对被设置为与所述电力线对应，
所述处理部进行所述电动机控制用开关元件和所述切断用开关元件的开关控制，
所述处理部进行导通所述下游开关元件中的任一个第1下游开关元件并截止除了所述第1下游开关元件以外的下游开关元件的开关控制，
所述处理部基于已充电的所述电源装置的电压值或所述第1下游开关元件的相电流值，来检测所述闭环电路。
10.根据权利要求9所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述处理部反复进行将所述下游开关元件依次导通截止的开关控制，
所述处理部在每次进行导通所述下游开关元件的开关控制时都判断已充电的所述电源装置的电压值或已导通的所述下游开关元件的相电流值是否为异常值，并检测所述闭环电路。
11.根据权利要求10所述的电动机控制装置，其特征在于，
在已充电的所述电源装置的电压值或所述第1下游开关元件的相电流值为异常值的情况下，所述处理部判断发生了如下故障中的哪个故障：
仅与所述第1下游开关元件同相的所述上游开关元件发生短路故障的1次故障；
发生与所述第1下游开关元件同相的所述上游开关元件的短路故障以及与所述第1下游开关元件不同相的所述切断开关元件的短路故障并形成所述闭环电路的2次故障；以及
发生与所述第1下游开关元件不同相的所述上游开关元件的短路故障以及与所述第1下游开关元件同相的所述切断开关元件的短路故障并形成所述闭环电路的2次故障。
12.根据权利要求11所述的电动机控制装置，其特征在于，
在进行导通所述第1下游开关元件并截止除了所述第1下游开关元件以外的下游开关元件的开关控制，已充电的所述电源装置的电压值或所述第1下游开关元件的相电流值为异常值的情况下，且在进行导通除了所述第1下游开关元件以外的任一个第2下游开关元件并截止除了所述第2下游开关元件以外的下游开关元件的开关控制，且已再次充电的所述电源装置的电压值或所述第2下游开关元件的相电流值为异常值的情况下，所述处理部判断为发生了所述2次故障。
13.根据权利要求11或12所述的电动机控制装置，其特征在于，
在进行导通所述第1下游开关元件并截止除了所述第1下游开关元件以外的下游开关元件的开关控制，已充电的所述电源装置的电压值或所述第1下游开关元件的相电流值为异常值的情况下，且在进行导通除了所述第1下游开关元件以外的任一个第2下游开关元件并截止除了所述第2下游开关元件以外的下游开关元件的开关控制，且已再次充电的所述电源装置的电压值或所述第2下游开关元件的相电流值为正常值的情况下，所述处理部判断为发生了所述1次故障。
14.根据权利要求11～13中任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述电动机控制装置具备多个系统的所述电动机驱动电路和所述切断用开关元件，
所述处理部基于由所述多个系统计测的所述电源装置的电压值或所述第1下游开关元件的相电流值，来进行各系统的所述1次故障或所述2次故障的检测。
15.根据权利要求4、8、14中任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，
在所述多个系统中的至少一个系统正常且异常的系统仅检测出所述1次故障的情况下，所述处理部仅利用正常的所述系统来进行转向辅助扭矩的助力控制。
16.根据权利要求4、8、14中任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，
在所述多个系统中的至少一个检测出所述2次故障的情况下，或者在所述多个系统全部检测出所述1次故障的情况下，所述处理部进行将转向辅助扭矩的助力控制全部停止的控制。
17.根据权利要求1～16中任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述处理部在所述电动机控制装置起动后的初期诊断中开始所述闭环电路的检测。
18.根据权利要求1～17中任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述电动机控制装置为电动助力转向装置。
19.一种电动机控制装置的故障检测方法，所述电动机控制装置具备：电动机；以及电动机驱动电路，所述电动机驱动电路与电源装置和所述电动机连接，控制所述电动机的输出，
所述电动机控制装置的故障检测方法的特征在于，
具有基于配置在所述电动机驱动电路中的开关元件的短路故障来检测由所述电动机和所述电动机驱动电路形成的闭环电路的步骤。
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