JP2008199852A - ブラシレスモータの駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラシレスモータの駆動装置において、モータ側回路の異常（断線／短絡）を検出する故障診断機能を低コストで実現し、故障診断の精度を高める。
【解決手段】三相ブラシレスモータ２の駆動装置は、モータ側回路の異常（断線／ＧＮＤ短絡／＋Ｂ短絡）を検出するために、各相ＵＶＷのモータ端子６に各々接続される出力端子Ｄｒｖの端子電圧をモニタする端子モニタ回路１６を備える。マイクロコンピュータ２０は、モータ２の回転が停止しており、しかもモータ駆動時には駆動対象物が正常動作していたことを条件として、故障診断を開始し、故障診断時には、各相ＵＶＷの駆動回路１２内の全てのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２をオフした状態で、Ｕ相の駆動回路１２内のトランジスタＴｒ１のみをオン／オフさせて、各端子モニタ回路１６からモニタ信号を取得し、その取得したモニタ信号の信号レベルから、モータ側回路の故障診断を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブラシレスモータ内部若しくはその通電経路で生じた断線／短絡等の異常を検出する機能を有するブラシレスモータの駆動装置に関する。

従来より、Ｈブリッジ回路を備えた単相ブラシレスモータの駆動装置として、モータ内部若しくはその通電経路で生じた断線／短絡等の異常を検出できるようにするために、モータ端子の一方に所定の電圧変動を診断信号として注入する診断信号注入回路を設けたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。

この駆動装置では、Ｈブリッジ回路を構成している全てのスイッチング素子をオフ状態にした後、診断信号注入回路から一方のモータ端子に診断信号を注入して、そのとき、他方のモータ端子に生じた応答信号を検出し、その検出した応答信号と診断信号とを比較することにより、モータ側回路の異常を検出する。
特開平８−４７２９６号公報

上記提案の駆動装置によれば、モータ内部や通電経路での異常を自動で検出できることから、ブラシレスモータのモータ軸に接続された駆動対象物を安全に動作させることができる。

しかし、故障診断を行うには、ブラシレスモータの駆動装置内に、診断信号を注入する注入回路を設ける必要があるため、駆動装置を小型化できず、コストアップを招くという問題があった。

また、上記提案の駆動装置では、Ｈブリッジ回路の全てのスイッチング素子をオフ状態にしてから、故障診断を開始するが、単にＨブリッジ回路のスイッチング素子をオフ状態にしただけでは、駆動対象物からモータ軸に加わる力や外部の振動等によってモータ軸が回転することがある。

そして、このようにモータ軸が回転すると、モータに起電力が発生することから、上記提案の駆動装置では、この起電力により、故障診断を正確に行うことができないことがあった。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、ブラシレスモータの駆動装置において、モータ内部若しくはその通電経路の異常を検出する故障診断機能を低コストで実現すると共に、その故障診断の精度を高めることを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた本発明（請求項１〜請求項６）のブラシレスモータの駆動装置には、ブラシレスモータの各モータ端子に接続される駆動回路内のスイッチング素子を全てオフ状態にした後、モータ端子の一つに電圧を印加して、各端子電圧検出手段から各モータ端子の端子電圧を取り込むことで、モータ側回路の故障診断を行う故障診断手段が設けられている。

そして、請求項１に記載の駆動装置においては、この故障診断手段がモータ側回路の故障診断を行う際には、複数の駆動回路の一つに設けられた電源ライン側のスイッチング素子をオンすることにより、モータ端子の一つに電圧を印加する。

つまり、請求項１に記載の駆動装置においては、従来のように故障診断用の診断信号注入回路を用いるのではなく、駆動回路内の電源ライン側のスイッチング素子を用いて、モータ端子の一つに電圧を印加することで、故障診断を開始する。

従って、請求項１に記載の駆動装置によれば、駆動装置内に診断信号を注入する注入回路を設けることなく、ブラシレスモータ内部やその通電経路で生じた断線・短絡等の異常を検出することができるようになり、故障診断機能を有する駆動装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。

一方、請求項２に記載の駆動装置には、ブラシレスモータに設けられた回転センサからの検出信号に基づきブラシレスモータの回転が停止しているか否かを判定し、ブラシレスモータの回転が停止している場合に、故障診断の実行条件が成立したと判断して、故障診断手段による故障診断を許可する診断条件判定手段が設けられている。

従って、請求項２に記載の駆動装置によれば、ブラシレスモータの回転が停止しているときに、故障診断を開始することができる。このため、モータの回転に伴い生じる起電力の影響を受けることなく、故障診断を行うことができ、診断結果の信頼性を高めることができる。

次に、請求項３に記載の駆動装置には、ブラシレスモータのモータ軸に接続された駆動対象物がブラシレスモータの駆動時に正常に動作していたか否かを判断し、駆動対象物が正常に動作していた場合に、故障診断の実行条件が成立したと判断して、故障診断手段による故障診断の実行を許可する診断条件判定手段が設けられている。

つまり、ブラシレスモータの駆動時に駆動対象物が正常に動作していなかったときには、駆動対象物やブラシレスモータから駆動対象物に至る動力伝達系に駆動対象物の動作の妨げとなる異物が混入していることが考えられる。そして、このような場合には、故障診断を開始してから、異物が外れて、駆動対象物（延いてはモータ軸）が回転することが考えられる。

そこで、請求項３に記載の駆動装置においては、ブラシレスモータの駆動時に駆動対象物が正常に動作しなかった場合には、故障診断手段が故障診断を開始するのを禁止するようにしているのである。

よって、請求項３に記載の駆動装置によれば、故障診断時に、駆動対象物側から加わる力によってモータ軸が回転し、その回転によって生じる起電力が端子電圧検出手段にて検出される端子電圧に重畳されて、故障診断を正確に実行できなくなるのを防止することができる。

また次に、請求項４に記載の駆動装置には、ブラシレスモータに設けられた回転センサからの検出信号に基づきブラシレスモータの回転が停止しているか否かを判定すると共に、ブラシレスモータのモータ軸に接続された駆動対象物がブラシレスモータの駆動時に正常に動作していたか否かを判断し、ブラシレスモータの回転が停止しており、しかも、駆動対象物が正常に動作していた場合に、故障診断の実行条件が成立したと判断して、故障診断手段による故障診断の実行を許可する診断条件判定手段が設けられている。

この診断条件判定手段は、故障診断手段による故障診断の実行条件を、請求項２、３に記載の実行条件を組み合わせたものにすることにより、故障診断手段による故障診断の実行を許可する条件をより厳しくしたものである。このため、請求項４に記載の駆動装置によれば、故障診断時に、モータ軸が回転して故障診断を正確に実行できなくなるのを、より確実に防止することができる。

次に、請求項５に記載の駆動装置は、請求項２〜請求項４のいずれかに記載の駆動装置において、故障診断手段を、請求項１に記載のものと同様に、複数の駆動回路の一つに設けられた電源ライン側のスイッチング素子をオンすることにより、モータ端子の一つに電圧を印加するよう構成したものである。

このため、請求項５に記載の駆動装置によれば、故障診断時にモータ軸が回転して故障診断を正確に実行できなくなるのを防止できると共に、その故障診断を、駆動装置内に診断信号を注入する注入回路を設けることなく実行できるようになる。

次に、請求項６に記載の発明は、本発明（請求項１〜５）の駆動装置、三相ブラシレスモータの駆動装置に適用したものである。
つまり、本発明の駆動装置は、駆動対象となるブラシレスモータが単相であっても、三相であっても適用できる。しかし、単相のブラシレスモータでは、ブラシレスモータ内部やその通電経路に断線・短絡等の異常が生じると、回転しなくなるため、モータ駆動時にモータ軸が回転したか否かを判断するだけでも異常を検出できる。

しかし、三相ブラシレスモータは、一つの相のモータ巻線若しくはその通電経路に断線・短絡等の異常が生じても、他の二相に異常がなければ回転させることができるので、モータ軸の回転状態から異常を検出することはできない。

従って、請求項６に記載の駆動装置によれば、本発明を単相ブラシレスモータの駆動装置に適用した場合に比べて、上述した本願発明の効果をより有効に発揮することができるようになる。

以下に本発明の一実施形態について説明する。
図１は、自動車用エンジンに設けられたＥＧＲバルブを開閉するのに使用される三相ブラシレスモータ２の駆動装置全体の構成を表すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の駆動装置は、自動車用エンジンを制御するコントロールユニット１０に組み込まれており、三相ブラシレスモータ２内で各相のモータ巻線４Ｕ、４Ｖ、４Ｗに接続された３つのモータ端子６Ｕ、６Ｖ、６Ｗに対応して、３つの駆動回路１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗを備えている。

駆動回路１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗは、車載バッテリの正極側から正の電源電圧＋Ｂが供給された電源ラインと、車載バッテリの負極側と同電位のグランドラインとの間に直列に設けられた一対のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２を備える。

そして、この２つのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２の接続点は、コントロールユニット１０に設けられた出力端子Ｄｒｖ−Ｕ、Ｄｒｖ−Ｖ、Ｄｒｖ−Ｗ、及び、信号線を介して、三相ブラシレスモータ２のモータ端子６Ｕ、６Ｖ、６Ｗにそれぞれ接続されている。なお、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２は、本発明のスイッチング素子に相当するものであり、本実施形態では、ＭＯＳＦＥＴにて構成されている。

このため、各駆動回路１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗは、トランジスタＴｒ１がオン状態、トランジスタＴｒ２がオフ状態であるとき、各モータ端子６Ｕ、６Ｖ、６Ｗに電流を流し込み、トランジスタＴｒ１がオフ状態、トランジスタＴｒ２がオン状態であるとき、各モータ端子６Ｕ、６Ｖ、６Ｗから電流を流し出す、所謂ハーフブリッジ回路として動作する。

また、駆動回路１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗには、各トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２の接続点をグランドラインに接地する抵抗Ｒ１が設けられている。この抵抗Ｒ１は、２つのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２が共にオフ状態にあるとき、接続点がフローティング状態となって電位が確定しなくなるのを防止するための電位確定用抵抗である。

また次に、本実施形態の駆動装置には、三相ブラシレスモータ２の各モータ端子６Ｕ、６Ｖ、６Ｗに信号線を介して接続される出力端子Ｄｒｖ−Ｕ、Ｄｒｖ−Ｖ、Ｄｒｖ−Ｗの電位を検出する、端子モニタ回路１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗが設けられている。

端子モニタ回路１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗは、エミッタが接地されたバイポーラ型のトランジスタＴｒ３と、トランジスタＴｒ３のコレクタにコントロールユニット１０内で生成された電源電圧Ｖｃｃを印加する抵抗Ｒ３と、トランジスタＴｒ３のベースに出力端子Ｄｒｖ−Ｕ、Ｄｒｖ−Ｖ、Ｄｒｖ−Ｗを接続する抵抗Ｒ２及びツェナーダイオードＺＤの直列回路と、から構成されている。

このため、端子モニタ回路１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗからは、出力端子Ｄｒｖ−Ｕ、Ｄｒｖ−Ｖ、Ｄｒｖ−Ｗの端子電圧がツェナーダイオードＺＤの降伏電圧等で決定される閾値電圧よりも高いときにローレベルとなり、その端子電圧が閾値電圧以下であるときハイレベルとなるモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｕ、ＭＯＮＩ−Ｖ、ＭＯＮＩ−Ｗが生成されることになる。

そして、このモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｕ、ＭＯＮＩ−Ｖ、ＭＯＮＩ−Ｗは、三相ブラシレスモータ２を含むエンジン各部を制御するためのマイクロコンピュータ２０に入力され、マイクロコンピュータ２０がモータ側回路（具体的には三相ブラシレスモータ２の内部若しくは三相ブラシレスモータ２とコントロールユニット１０とを接続する信号線）の異常を検出するのに用いられる。

また次に、三相ブラシレスモータ２には、回転子の回転位置を検出するための３つの回転位置センサ８Ｕ、８Ｖ、８Ｗが設けられており、コントロールユニット１０内には、これら各回転位置センサ８Ｕ、８Ｖ、８Ｗからの出力信号（回転位置信号）ＰＯＳ−Ｕ、ＰＯＳ−Ｖ、ＰＯＳ−Ｗを波形整形してマイクロコンピュータ２０に入力する波形整形回路１４Ｕ、１４Ｖ、１４Ｗが設けられている。

なお、コントロールユニット１０は、内部で生成した電源電圧Ｖｃｃを動作用の電源として各回転位置センサ８Ｕ、８Ｖ、８Ｗに供給するようにされており、マイクロコンピュータ２０には、回転位置センサ８Ｕ、８Ｖ、８Ｗに供給される電源電圧Ｖｃｃがモニタ信号として入力される。これは、回転位置センサ８Ｕ、８Ｖ、８Ｗに電源電圧Ｖｃｃが正常に供給されているか否か（換言すれば回転位置センサ８Ｕ、８Ｖ、８Ｗが正常に動作しているか否か）を、マイクロコンピュータ２０側で判断できるようにするためである。

そして、マイクロコンピュータ２０は、図２に示すように、この波形整形回路１４Ｕ、１４Ｖ、１４Ｗから入力される回転位置信号ＰＯＳ−Ｕ、ＰＯＳ−Ｖ、ＰＯＳ−Ｗに基づき、三相ブラシレスモータ２の回転子の位置を演算し、その回転子の位置及び回転方向に応じて、駆動回路１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗ内のハイサイドスイッチ（つまりトランジスタＴｒ１）を順にオンすると共に、他の駆動回路内のローサイドスイッチ（つまりトランジスタＴｒ２）を順にデューティ駆動することで、三相ブラシレスモータ２の回転を制御する。

なお、図２は、マイクロコンピュータ２０が三相ブラシレスモータ２を回転させているときに波形整形回路１４Ｕ、１４Ｖ、１４Ｗにて波形整形された回転位置信号ＰＯＳ−Ｕ、ＰＯＳ−Ｖ、ＰＯＳ−Ｗと、駆動回路１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗを介して制御される出力端子Ｄｒｖ−Ｕ、Ｄｒｖ−Ｖ、Ｄｒｖ−Ｗの電圧変化を表しているが、三相ブラシレスモータ２の駆動方法等については従来より周知であるので、ここでは詳細説明は省略する。

また、マイクロコンピュータ２０が三相ブラシレスモータ２を駆動制御するのは、エンジン制御でＥＧＲバルブの駆動が必要になったときであり、その駆動量もエンジン状態に応じて変化することから、マイクロコンピュータ２０は、コントロールユニット１０に接続されたエンジン制御用のスイッチやセンサ（イグニッションスイッチ３２、エンジンの回転数センサ３４、車速センサ３６、…等）からび入力信号に基づき、排気再循環量（ＥＧＲ量）、延いては三相ブラシレスモータ２の制御量、を演算し、その制御量に基づき、駆動回路１２Ｕ、１２Ｖ、１２ＷのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２をオン／オフさせて、三相ブラシレスモータ２を回転させる。

次に、本実施形態の駆動装置において、モータ側回路の異常を検出するためにマイクロコンピュータ２０にて実行される故障診断処理について説明する。
まず、本実施形態では、マイクロコンピュータ２０がモータ側回路の故障診断を行う際には、三相ブラシレスモータ２の回転が停止していることを確認した上で、駆動回路の一つ（具体的にはＵ相のモータ端子６Ｕに接続される駆動回路１２Ｕ）に設けられている電源ライン側のトランジスタＴｒ１をオン／オフさせる。

なお、故障診断のために駆動回路１２ＵのトランジスタＴｒ１をオンする時間は、Ｖ相或いはＷ相のモータ側回路がグランドライン側へ短絡していて、モータ巻線４Ｕやモータ巻線４Ｖ又は４Ｗに電流が流れたとしても、三相ブラシレスモータ２が回転することのない時間に設定されている。

そして、このトランジスタＴｒ１のオン時及びオフ時に、それぞれ、端子モニタ回路１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗから、各出力端子Ｄｒｖ−Ｕ、Ｄｒｖ−Ｖ、Ｄｒｖ−Ｗの端子電圧のモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｕ、ＭＯＮＩ−Ｖ、ＭＯＮＩ−Ｗを取り込み、その電圧レベルから、三相ブラシレスモータ２の各相で、断線（ＯＰＥＮ）、グランドラインへの短絡（ＧＮＤ短絡）、電源ラインへの短絡（＋Ｂ短絡）等の異常が生じているか否かを判定する。

つまり、上記のように駆動回路１２ＵのトランジスタＴｒ１をオン／オフさせた場合、モータ側回路に異常がなければ、図３の領域Ａに示すように、出力端子Ｄｒｖ−Ｕ、Ｄｒｖ−Ｖ、Ｄｒｖ−Ｗの端子電圧は、トランジスタＴｒ１のオン時に、電源電位＋Ｂとなり、トランジスタＴｒ１のオフ時に、グランド電位ＧＮＤとなる。

そして、端子モニタ回路１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗは、出力端子Ｄｒｖ−Ｕ、Ｄｒｖ−Ｖ、Ｄｒｖ−Ｗの端子電圧が閾値電圧よりも高いときにローレベルとなり、その端子電圧が閾値電圧以下であるときハイレベルとなるモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｕ、ＭＯＮＩ−Ｖ、ＭＯＮＩ−Ｗを出力することから、各端子モニタ回路１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗからマイクロコンピュータ２０に入力されるモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｕ、ＭＯＮＩ−Ｖ、ＭＯＮＩ−Ｗは、トランジスタＴｒ１のオン時にローレベル、トランジスタＴｒ１のオフ時にハイレベルとなる。

なお、トランジスタＴｒ１のオフ時に出力端子Ｄｒｖ−Ｕ、Ｄｒｖ−Ｖ、Ｄｒｖ−Ｗの端子電圧がグランド電位ＧＮＤとなるのは、各駆動回路１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗに抵抗Ｒ１が設けられているためである。

これに対し、各出力端子Ｄｒｖ−Ｕ、Ｄｒｖ−Ｖ、Ｄｒｖ−Ｗに接続されるモータ各相の回路に異常があると、図４の一覧表に示すように、出力端子Ｄｒｖ−Ｕ、Ｄｒｖ−Ｖ、Ｄｒｖ−Ｗの端子電圧の何れかが正常時とは異なる電圧となり、端子モニタ回路１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗからマイクロコンピュータ２０に入力されるモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｕ、ＭＯＮＩ−Ｖ、ＭＯＮＩ−Ｗも正常時とは異なる電圧レベルとなる。

つまり、出力端子Ｄｒｖ−Ｕに接続されるＵ相のモータ側回路がＧＮＤ短絡している場合には、図３の領域Ｂに示すように、出力端子Ｄｒｖ−Ｕはグランド電位ＧＮＤに保持されるため、他の出力端子Ｄｒｖ−Ｖ、Ｄｒｖ−Ｗもグランド電位ＧＮＤとなる。このため、トランジスタＴｒ１のオン時に端子モニタ回路１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗからマイクロコンピュータ２０に入力されるモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｕ、ＭＯＮＩ−Ｖ、ＭＯＮＩ−Ｗは、全て、正常時と異なるハイレベルとなる。

また、出力端子Ｄｒｖ−Ｖに接続されるＶ相のモータ側回路がＧＮＤ短絡している場合、図３の領域Ｃに示すように、出力端子Ｄｒｖ−Ｖはグランド電位ＧＮＤに保持されることから、トランジスタＴｒ１のオン時に端子モニタ回路１６Ｖからマイクロコンピュータ２０に入力されるモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｖが、正常時とは異なるハイレベルとなる。

なお、この場合、トランジスタＴｒ１がオン状態になると、三相ブラシレスモータ２のＵ相からＶ相（ＧＮＤ短絡部）に電流が流れるため、Ｗ相の出力端子Ｄｒｖ−Ｗには、モータ巻線４Ｕ、４Ｖの抵抗成分で電源電圧＋Ｂを略１／２分圧した電圧「＋Ｂ／２」が生じる。

このため、駆動回路１２Ｗの閾値電圧を、この電圧「＋Ｂ／２」よりも高く設定しておけば、Ｖ相のモータ側回路がＧＮＤ短絡しているときに、トランジスタＴｒ１のオン時に端子モニタ回路１６Ｗからマイクロコンピュータ２０に入力されるモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｗを、正常時とは異なるハイレベルとすることができる。

但し、本実施形態では、各駆動回路１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗの閾値電圧が、電圧「＋Ｂ／２」よりも低く設定されているため、トランジスタＴｒ１がオン状態になったときに端子モニタ回路１６Ｖからマイクロコンピュータ２０に入力されるモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｖは、正常時と同じローレベルとなる。

次に、出力端子Ｄｒｖ−Ｗに接続されるＷ相のモータ側回路がＧＮＤ短絡している場合には、出力端子Ｄｒｖ−Ｗがグランド電位ＧＮＤに保持されることから、トランジスタＴｒ１がオン時に端子モニタ回路１６Ｗからマイクロコンピュータ２０に入力されるモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｗが、正常時とは異なるハイレベルとなる（図４参照）。

従って、モータ側回路で何れかの相にＧＮＤ短絡が生じた場合には、駆動回路１２ＵのトランジスタＴｒ１がオン状態であるときに、所定のタイミング（図３に示す時点ｔａ、ｔｂ）で各端子モニタ回路１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗからモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｕ、ＭＯＮＩ−Ｖ、ＭＯＮＩ−Ｗを読み取ることで、異常を検出することができる。

一方、モータ側回路で何れかの相が＋Ｂ短絡している場合には、図３の領域Ｄに示すように、全ての出力端子Ｄｒｖ−Ｕ、Ｄｒｖ−Ｖ、Ｄｒｖ−Ｗが電源電圧＋Ｂとなる。このため、この状態では、トランジスタＴｒ１のオフ時に端子モニタ回路１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗからマイクロコンピュータ２０に入力されるモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｕ、ＭＯＮＩ−Ｖ、ＭＯＮＩ−Ｗが、全て、正常時と異なるローレベルとなる。

従って、モータ側回路で何れかの相に＋Ｂ短絡が生じた場合には、駆動回路１２ＵのトランジスタＴｒ１がオフ状態であるときに、所定のタイミング（図３に示す時点ｔｃ）で各端子モニタ回路１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗからモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｕ、ＭＯＮＩ−Ｖ、ＭＯＮＩ−Ｗを読み取ることで、異常を検出することができる。

また、Ｕ相のモータ側回路が断線（ＯＰＥＮ）している場合には、トランジスタＴｒ１がオン状態であっても、Ｖ、Ｗ相には電源電圧＋Ｂが供給されないことから、トランジスタＴｒ１のオン時に端子モニタ回路１６Ｖ、１６Ｗからマイクロコンピュータ２０に入力されるモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｖ、ＭＯＮＩ−Ｗが、正常時とは異なるハイレベルとなる（図４参照）。

また次に、Ｖ相又はＷ相のモータ側回路が断線（ＯＰＥＮ）している場合には、トランジスタＴｒ１がオン状態であっても、Ｖ相又はＷ相の出力端子Ｄｒｖ−Ｖ又はＤｒｖ−Ｗには電源電圧＋Ｂが供給されないことから、トランジスタＴｒ１のオン時に端子モニタ回路１６Ｖ又は１６Ｗからマイクロコンピュータ２０に入力されるモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｖ又はＭＯＮＩ−Ｗが、正常時とは異なるハイレベルとなる（図４参照）。

従って、モータ側回路で何れかの相に断線（ＯＰＥＮ）が生じた場合には、ＧＮＤ短絡の場合と同様に、駆動回路１２ＵのトランジスタＴｒ１がオン状態であるときに、所定のタイミング（図３に示す時点ｔａ、ｔｂ）で各端子モニタ回路１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗからモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｕ、ＭＯＮＩ−Ｖ、ＭＯＮＩ−Ｗを読み取ることで、異常を検出することができる。

このように、本実施形態の駆動装置においては、マイクロコンピュータ２０が、駆動回路１２Ｕ内のトランジスタＴｒ１をオン／オフさせて、端子モニタ回路１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗからモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｕ、ＭＯＮＩ−Ｖ、ＭＯＮＩ−Ｗを取り込み、その信号レベルからモータ側回路の故障診断を行うのであるが、次に、マイクロコンピュータ２０にて実際に実行される故障診断処理について、図５〜図８のフローチャートを用いて詳しく説明する。

まず、図５は、マイクロコンピュータ２０にて実行される故障診断処理全体を表すフローチャートである。
この故障診断処理は、マイクロコンピュータ２０の起動後、故障診断が完了するまで繰り返し実行される処理であり、処理が開始されると、まず、Ｓ１００（Ｓはステップを表す）にて、故障診断の実行条件（診断条件）が成立しているか否かを判定する診断条件判定処理を実行する。

そして、この診断条件判定処理が終了すると、Ｓ３００にて、その診断条件の判定結果に従い実際に故障診断を行う診断処理を実行し、最後に、Ｓ５００にて、診断モードを、＋Ｂ診断モードとＧＮＤ／ＯＰＥＮ診断モードとの何れかに交互に切り換える診断モード変更処理を実行し、再度Ｓ１００に移行する。

なお、＋Ｂ診断モードとは、駆動回路１２ＵのトランジスタＴｒ１をオフ状態にして＋Ｂ短絡を検出する診断モードであり、ＧＮＤ／ＯＰＥＮ診断モードとは、駆動回路１２ＵのトランジスタＴｒ１をオン状態にしてＧＮＤ短絡若しくは断線（ＯＰＥＮ）を検出する診断モードである。

次に、図６は、図５のＳ１００にて実行される診断条件判定処理の詳細を表すフローチャートである。
図６に示すように、診断条件判定処理では、まずＳ１１０にて、波形整形回路１４Ｕ、１４Ｖ、１４Ｗを介して入力される回転位置信号ＰＯＳ−Ｕ、ＰＯＳ−Ｖ、ＰＯＳ−Ｗに基づき、三相ブラシレスモータ２が回転を停止しているか否かを判断する。

そして、Ｓ１１０にて、三相ブラシレスモータ２が停止していると判断された場合には、Ｓ１２０に移行して、イグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）３２がオフされているか否かを判断し、イグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）３２がオフされていれば、Ｓ１３０に移行して、回転数センサ３４等からの検出信号に基づきエンジンは停止しているか否かを判断し、エンジンが停止していれば、Ｓ１４０に移行して、車速センサ３６からの検出信号に基づき車両は停車しているか否かを判断する、といった手順で、車両が完全に停止しているか否かを判断する。

次に、Ｓ１４０にて、車両は停車していると判断された場合には、Ｓ１５０に移行して、車速センサ３６は正常に動作しているか否かを判断し、車速センサ３６が正常に動作していれば、Ｓ１６０に移行して、センサ電圧モニタ信号に基づき、回転位置センサ８Ｕ、８Ｖ、８Ｗに出力している電源電圧は正常であるか否か（換言すれば回転位置センサ８Ｕ、８Ｖ、８Ｗは正常に動作しているか否か）を判断する。

つまり、Ｓ１４０、Ｓ１５０では、三相ブラシレスモータ２の回転停止及び車両の走行停止を判定するのに用いた回転位置センサ８Ｕ、８Ｖ、８Ｗや車速センサ３６が正常に動作しているか否かを判断することにより、Ｓ１１０、Ｓ１４０での判定結果が正常であるか否かを判断する。なお、車速センサ３６の正常／異常の判定は、例えば、マイクロコンピュータ２０にて別途実行される車速センサ３６の故障診断により得られた診断結果に基づき行われる。

また次に、Ｓ１６０にて、回転位置センサ８Ｕ、８Ｖ、８Ｗは正常に動作していると判断されると、Ｓ１７０に移行して、三相ブラシレスモータ２の駆動対象物であるＥＧＲバルブは、三相ブラシレスモータ２の駆動時（つまりＥＧＲ制御実行時）に正常に動作していたか否かを判断する。

そして、Ｓ１７０にて、三相ブラシレスモータ２の駆動対象物であるＥＧＲバルブが正常に動作していたと判断されると、故障診断の実行条件が成立したとして、Ｓ１８０に移行し、診断許可フラグをセットする。

一方、Ｓ１１０〜Ｓ１７０の処理によって、三相ブラシレスモータ２の回転、イグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）３２のＯＮ状態、エンジンの回転、車両の走行、車速センサ３６の異常、回転位置センサ８Ｕ、８Ｖ、８Ｗの電源電圧の異常、又は、ＥＧＲバルブの動作不良が判定された場合には、故障診断の実行条件は成立していないと判断して、Ｓ１９０に移行する。

そして、Ｓ１９０では、診断許可フラグや後述の＋Ｂ診断実行フラグ及びＧＮＤ／ＯＰＥＮ診断実行フラグをリセットすると共に、故障診断の回数をカウントするカウンタをクリアし、Ｓ３００の診断処理に移行する。

次に、Ｓ１８０にて診断許可フラグをセットすると、Ｓ２００にて、カウンタをインクリメント（＋１）して、Ｓ２１０に移行し、カウンタの値が１であるか否か、つまり、現在、故障診断の実行条件が成立した直後であるか否か、を判断する。

そして、Ｓ２１０にて、カウンタの値が１であると判断された場合には、Ｓ５００にて最初の診断モードを設定すべく、当該処理を一旦終了して、Ｓ３００の診断処理に移行し、逆に、Ｓ２１０にて、カウンタの値が１でないと判断された場合には、Ｓ２２０にて、カウンタの値は、予め設定された上限値ｎに達しているか否かを判断する。

そして、カウンタの値が上限値ｎに達していれば、故障診断は所定回数（ｎ−２）以上連続して実行できているので、当該故障診断処理を終了し、逆に、カウンタの値が上限値ｎに達していなければ、Ｓ２３０に移行して、現在の診断モードは、＋Ｂ診断モードであるか、ＧＮＤ／ＯＰＥＮ診断モードであるかを判断する。

そして、Ｓ２３０にて、現在の診断モードは＋Ｂ診断モードであると判断されると、Ｓ２４０にて、＋Ｂ診断実行フラグをセットした後、Ｓ３００の診断処理に移行し、逆に、Ｓ２３０にて、現在の診断モードはＧＮＤ／ＯＰＥＮ診断モードであると判断されると、Ｓ２５０にて、ＧＮＤ／ＯＰＥＮ診断実行フラグをセットした後、Ｓ３００の診断処理に移行する。なお、Ｓ２４０及びＳ２５０では、＋Ｂ診断実行フラグ或いはＧＮＤ／ＯＰＥＮ診断実行フラグをセットした際、他方の診断実行フラグをリセットする。

次に、図７は、図５のＳ３００にて実行される診断処理の詳細を表すフローチャートである。
図７に示すように、この診断処理では、まずＳ３１０にて、端子モニタ回路１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗからモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｕ、ＭＯＮＩ−Ｖ、ＭＯＮＩ−Ｗを取得する。

そして、続くＳ３２０では、＋Ｂ診断実行フラグがセットされているか否かを判定し、＋Ｂ診断実行フラグがセットされていなければ、Ｓ３６０に移行して、ＧＮＤ／ＯＰＥＮ診断実行フラグがセットされているか否かを判断し、ＧＮＤ／ＯＰＥＮ診断実行フラグがセットされていなければ、当該診断処理を終了して、Ｓ５００の診断モード変更処理に移行する。

一方、Ｓ３２０にて、＋Ｂ診断実行フラグがセットされていると判断された場合には、Ｓ３３０に移行して、Ｓ３１０にて取得したモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｕ、ＭＯＮＩ−Ｖ、ＭＯＮＩ−Ｗが、図４に示した＋Ｂ短絡時の信号レベル（つまりローレベル）になっているか否かを判断することにより、＋Ｂ短絡の故障診断を行い、続くＳ３３５にて、その故障診断の結果、＋Ｂ短絡が検出されたか否かを判断する。

なお、この＋Ｂ故障診断は、駆動回路１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗ内の全てのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２をオフ状態にした状態で実行する必要があるため、Ｓ５００の診断モード変更処理では、＋Ｂ診断モードをセットしたとき、同時に、駆動回路１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗ内の全てのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２をオフするようにされている。

そして、Ｓ３３５にて、＋Ｂ短絡が検出されたと判断されると、Ｓ３４０に移行して、＋Ｂ故障フラグをセットすることにより、モータ側回路で＋Ｂ短絡が発生している旨を記憶し、Ｓ３６０に移行する。また、Ｓ３３５にて、＋Ｂ短絡が検出されていないと判断されると、Ｓ３５０に移行して、＋Ｂ故障フラグをリセットすることにより、モータ側回路で＋Ｂ短絡は発生していない（つまり正常である）旨を記憶し、Ｓ３６０に移行する。

また次に、Ｓ３６０にて、ＧＮＤ／ＯＰＥＮ診断実行フラグがセットされていると判断された場合には、Ｓ３７０に移行して、Ｓ３１０にて取得したモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｕ、ＭＯＮＩ−Ｖ、ＭＯＮＩ−Ｗの全て若しくはその一部が、図４に示したＧＮＤ短絡時若しくは断線（ＯＰＥＮ）時の信号レベル（つまりハイレベル）になっているか否かを判断することにより、ＧＮＤ短絡若しくは断線（ＯＰＥＮ）の故障診断を行い、続くＳ３７５にて、その故障診断の結果、ＧＮＤ短絡若しくは断線（ＯＰＥＮ）が検出されたか否かを判断する。

なお、このＧＮＤ／ＯＰＥＮ故障診断は、駆動回路１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗ内のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２のうち、駆動回路１２Ｕ内の電源ライン側トランジスタＴｒ１のみをオン状態にし、他のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２を全てオフ状態にした状態で実行する必要があるため、Ｓ５００の診断モード変更処理では、ＧＮＤ／ＯＰＥＮ診断モードをセットしたとき、同時に、駆動回路１２Ｕ内のトランジスタＴｒ１をオンし、他のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２を全てオフするようにされている。

そして、Ｓ３７５にて、ＧＮＤ短絡若しくは断線（ＯＰＥＮ）が検出されたと判断されると、Ｓ３８０に移行して、ＧＮＤ／ＯＰＥＮ故障フラグをセットすることにより、モータ側回路でＧＮＤ短絡若しくは断線（ＯＰＥＮ）が発生している旨を記憶し、Ｓ３６０に移行する。また、Ｓ３７５にて、ＧＮＤ短絡若しくは断線（ＯＰＥＮ）が検出されたと判断されると、Ｓ３９０に移行して、ＧＮＤ／ＯＰＥＮ故障フラグをリセットすることにより、モータ側回路でＧＮＤ短絡若しくは断線（ＯＰＥＮ）は発生していない（つまり正常である）旨を記憶し、Ｓ３６０に移行する。

次に、図８は、図５のＳ５００にて実行される診断モード変更処理の詳細を表すフローチャートである。
図８に示すように、この診断モード変更処理では、まずＳ５１０にて、診断許可フラグがセットされているか否かを判断する。そして、診断許可フラグがセットされていなければ、故障診断の実行条件が成立していないので、当該診断モード変更処理を終了して、Ｓ１００の診断条件判定処理に移行する。

次に、Ｓ５１０にて、診断許可フラグはセットされていると判断された場合には、Ｓ５２０に移行して、現在設定されている診断モードは、ＧＮＤ／ＯＰＥＮ診断モードであるか、或いは、＋Ｂ診断モードであるかを判断する。

そして、現在設定されている診断モードがＧＮＤ／ＯＰＥＮ診断モードであれば、Ｓ５３０に移行して、診断モードを＋Ｂ診断モードに変更し、更に、Ｓ５４０にて、各駆動回路１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗに出力するモータ駆動信号を、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２を全てオフ状態にする駆動信号に設定した後、診断条件判定処理に移行する。

また、Ｓ５２０にて、現在設定されている診断モードが＋Ｂ診断モードであると判断された場合には、Ｓ５５０に移行して、診断モードをＧＮＤ／ＯＰＥＮ診断モードに変更し、更に、Ｓ５６０にて、各駆動回路１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗに出力するモータ駆動信号を、駆動回路１２Ｕ内のトランジスタＴｒ１のみをオン状態にし、他のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２を全てオフ状態にする駆動信号に設定した後、診断条件判定処理に移行する。

以上説明したように、本実施形態の三相ブラシレスモータ２の駆動装置には、三相ブラシレスモータ２内若しくはその通電経路に生じた断線／短絡等の故障を検出できるようにするために、三相ブラシレスモータ２のモータ端子６Ｕ、６Ｖ、６Ｗに接続される出力端子Ｄｒｖ−Ｕ、Ｄｒｖ−Ｖ、Ｄｒｖ−Ｗの端子電圧をモニタする端子モニタ回路１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗが設けられている。

そして、マイクロコンピュータ２０は、診断条件判定処理にて、三相ブラシレスモータ２の回転停止、車両の停止、三相ブラシレスモータ２による駆動対象物（ＥＧＲバルブ）の動作状態等を判定することにより、故障診断の実行条件が成立しているか否かを判断し、故障診断条件が成立している場合に、診断モード変更処理にて、診断モード及び駆動回路１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗ内のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２のオン／オフ状態を設定し、診断処理にて、端子モニタ回路１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗからのモニタ信号ＭＯＮＩ−Ｕ、ＭＯＮＩ−Ｖ、ＭＯＮＩ−Ｗに基づき、モータ側回路の故障診断を行う。

このため、本実施形態の駆動装置によれば、三相ブラシレスモータ２が回転しているときや、三相ブラシレスモータ２が駆動対象物であるＥＧＲバルブ若しくは車両側から加わる力によって回転する可能性があるときには、故障診断の実行を中止することができ、故障診断を、モータ軸の回転によって生じる起電力の影響を受けることなく、正確に実行することが可能となる。

また、モータ側回路の故障診断時には、出力端子Ｄｒｖ−Ｕに接続されるＵ相のモータ端子６Ｕに故障診断用の電圧を印加するが、本実施形態では、この故障診断用の電圧として電源電圧＋Ｂを使用し、Ｕ相の駆動回路１２Ｕの電源ライン側トランジスタＴｒ１をオン状態にすることにより、出力端子Ｄｒｖ−ＵからＵ相のモータ端子６Ｕに電源電圧＋Ｂｗｏ印加するようにしていることから、従来のように、診断信号注入回路を別途設ける必要がなく、装置構成を簡単にして、駆動装置（本実施形態ではコントロールユニット１０）の小型化・低コスト化を図ることができる。

なお、本実施形態においては、端子モニタ回路１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗが、本発明の端子電圧検出手段に相当し、マイクロコンピュータ２０にて実行される診断条件判定処理が、本発明の診断条件判定手段に相当し、マイクロコンピュータ２０にて実行される診断モード変更処理及び診断処理が本発明の故障診断手段に相当する。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、本発明を、自動車用エンジンの排気再循環経路に設けられるＥＧＲバルブを駆動する三相ブラシレスモータの駆動装置に適用した場合について説明したが、本発明は、ブラシレスモータの駆動装置であれば、上記実施形態と同様に適用して、同様の効果を得ることができる。

また上記実施形態では、故障診断の実行条件として、モータの回転状態と、駆動対象物の動作状態と、エンジン及び車両の運転状態とを判定するものとして説明したが、故障診断の実行条件としては、モータの回転状態と駆動対象物の動作状態、或いは、これらの何れか一方であっても、モータの回転によって生じる故障診断誤差を低減することはできる。

実施形態の駆動装置全体の構成を表すブロック図である。 モータ駆動時の回転位置信号と出力端子電圧の変化を表すタイムチャートである。 故障判定時に生じる出力端子電圧とモニタ信号との関係を表す説明図である。 マイクロコンピュータによる故障診断動作を説明する説明図である。 マイクロコンピュータにて実行される故障診断処理を表すフローチャートである。 図５のＳ１００にて実行される診断条件判定処理を表すフローチャートである。 図５のＳ３００にて実行される診断処理を表すフローチャートである。 図５のＳ５００にて実行される診断モード変更処理を表すフローチャートである。

符号の説明

２…三相ブラシレスモータ、４Ｕ，４Ｖ，４Ｗ…モータ巻線、６Ｕ，６Ｖ，６Ｗ…モータ端子、８Ｕ，８Ｖ，８Ｗ…回転位置センサ、１０…コントロールユニット、１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗ…駆動回路、Ｔｒ１，Ｔｒ２…トランジスタ（スイッチング素子）、１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗ…波形整形回路、１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗ…端子モニタ回路、Ｄｒｖ−Ｕ、Ｄｒｖ−Ｖ、Ｄｒｖ−Ｗ…出力端子、２０…マイクロコンピュータ、３２…イグニッションスイッチ、３４…回転数センサ、３６…車速センサ。

Claims (6)

1. ブラシレスモータの複数のモータ端子にそれぞれ接続され、該モータ端子に直流電源の電源ライン及びグランドラインを各々接続可能な一対のスイッチング素子を備えた複数の駆動回路と、
   前記各モータ端子の端子電圧を各々検出する複数の端子電圧検出手段と、
   前記各駆動回路内のスイッチング素子を全てオフ状態にした後、前記モータ端子の一つに電圧を印加して、前記各端子電圧検出手段から前記各モータ端子の端子電圧を取り込み、該取り込んだ端子電圧に基づきモータ側回路の故障診断を行う故障診断手段と、
   を備えたブラシレスモータの駆動装置において、
   前記故障診断手段は、前記複数の駆動回路の一つに設けられた電源ライン側のスイッチング素子をオンすることにより、前記モータ端子の一つに電圧を印加することを特徴とするブラシレスモータの駆動装置。
2. ブラシレスモータの複数のモータ端子にそれぞれ接続され、該モータ端子に直流電源の電源ライン及びグランドラインを各々接続可能な一対のスイッチング素子を備えた複数の駆動回路と、
   前記各モータ端子の端子電圧を各々検出する複数の端子電圧検出手段と、
   前記各駆動回路内のスイッチング素子を全てオフ状態にした後、前記モータ端子の一つに電圧を印加して、前記各端子電圧検出手段から前記各モータ端子の端子電圧を取り込み、該取り込んだ端子電圧に基づきモータ側回路の故障診断を行う故障診断手段と、
   を備えたブラシレスモータの駆動装置において、
   前記ブラシレスモータに設けられた回転センサからの検出信号に基づき前記ブラシレスモータの回転が停止しているか否かを判定し、前記ブラシレスモータの回転が停止している場合に、前記故障診断の実行条件が成立したと判断して、前記故障診断手段による故障診断の実行を許可する診断条件判定手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータの駆動装置。
3. ブラシレスモータの複数のモータ端子にそれぞれ接続され、該モータ端子に直流電源の電源ライン及びグランドラインを各々接続可能な一対のスイッチング素子を備えた複数の駆動回路と、
   前記各モータ端子の端子電圧を各々検出する複数の端子電圧検出手段と、
   前記各駆動回路内のスイッチング素子を全てオフ状態にした後、前記モータ端子の一つに電圧を印加して、前記各端子電圧検出手段から前記各モータ端子の端子電圧を取り込み、該取り込んだ端子電圧に基づきモータ側回路の故障診断を行う故障診断手段と、
   を備えたブラシレスモータの駆動装置において、
   前記ブラシレスモータのモータ軸に接続された駆動対象物が前記ブラシレスモータの駆動時に正常に動作していたか否かを判断し、該駆動対象物が正常に動作していた場合に、前記故障診断の実行条件が成立したと判断して、前記故障診断手段による故障診断の実行を許可する診断条件判定手段を設けたことを特徴とするブラシレスモータの駆動装置。
4. ブラシレスモータの複数のモータ端子にそれぞれ接続され、該モータ端子に直流電源の電源ライン及びグランドラインを各々接続可能な一対のスイッチング素子を備えた複数の駆動回路と、
   前記各モータ端子の端子電圧を各々検出する複数の端子電圧検出手段と、
   前記各駆動回路内のスイッチング素子を全てオフ状態にした後、前記モータ端子の一つに電圧を印加して、前記各端子電圧検出手段から前記各モータ端子の端子電圧を取り込み、該取り込んだ端子電圧に基づきモータ側回路の故障診断を行う故障診断手段と、
   を備えたブラシレスモータの駆動装置において、
   前記ブラシレスモータに設けられた回転センサからの検出信号に基づき前記ブラシレスモータの回転が停止しているか否かを判定すると共に、前記ブラシレスモータのモータ軸に接続された駆動対象物が前記ブラシレスモータの駆動時に正常に動作していたか否かを判断し、前記ブラシレスモータの回転が停止しており、しかも、前記駆動対象物が正常に動作していた場合に、前記故障診断の実行条件が成立したと判断して、前記故障診断手段による故障診断の実行を許可する診断条件判定手段を設けたことを特徴とするブラシレスモータの駆動装置。
5. 前記故障診断手段は、前記複数の駆動回路の一つに設けられた電源ライン側のスイッチング素子をオンすることにより、前記モータ端子の一つに電圧を印加することを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載のブラシレスモータの駆動装置。
6. 前記ブラシレスモータは三相ブラシレスモータであることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載のブラシレスモータの駆動装置。

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