JP2012139021A - モータ制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電源リレー30は、バッテリ80とインバータ部20とを接続する電源線3に設けられ、第1FET31および第2FET32からなる。第1FET31と第2FET32とは、互いの寄生ダイオードの極性が逆向きとなるよう直列に接続されている。電源線3のうち第2FET32とインバータ部20との間にコンデンサ40が接続され、第1FET31と第2FET32との間に電圧センサ50が設けられている。マイコン70は、チャージ回路60によりコンデンサ40に電荷をチャージした後、第1FET31および第2FET32をオンまたはオフに制御しつつ電圧センサ50により検出した電圧に基づき電源リレー30の短絡故障または断線故障を検出する。
【選択図】図1
Description
また、特許文献1のモータ制御装置の構成では、第2FETの短絡故障または断線故障を検出するためには、事前に、第2FETと駆動回路との間に設けられたコンデンサに電荷をチャージしておく必要がある。よって、第1FETをオン制御することでコンデンサに電荷がチャージされるステップ(第2ステップ)の後でなければ、第2FETの短絡故障または断線故障を検出するステップを実行することができない。
例えば、制御部は、第1ステップにおいて電圧検出手段により検出した電圧が0であった場合、「電源リレーを構成する第1スイッチング素子および第2スイッチング素子のいずれにも短絡故障は生じていない」つまり「電源リレーに短絡故障は生じていない」と判定する。一方、第1ステップにおいて電圧検出手段により検出した電圧が0でなかった場合、「電源リレーを構成する第1スイッチング素子および第2スイッチング素子のうち少なくとも一方に短絡故障が生じている」つまり「電源リレーに短絡故障が生じている」と判定する。このように、制御部は、第1ステップを実行することにより、電源リレーの短絡故障を検出可能である。
例えば、制御部は、第2ステップにおいて電圧検出手段により検出した電圧が0でなかった場合、第2スイッチング素子に断線故障は生じていないと判定する。一方、第2ステップにおいて電圧検出手段により検出した電圧が0であった場合、第2スイッチング素子に断線故障が生じていると判定する。
例えば、制御部は、第3ステップにおいて電圧検出手段により検出した電圧が0でなかった場合、第1スイッチング素子に断線故障は生じていないと判定する。一方、第3ステップにおいて電圧検出手段により検出した電圧が0であった場合、第1スイッチング素子に断線故障が生じていると判定する。このように、制御部は、第1ステップの後、第2ステップおよび第3ステップを実行することにより、電源リレーの断線故障を検出可能である。
例えば、制御部は、第1ステップにおいて電圧検出手段により検出した電圧が0であった場合、「電源リレーを構成する第1スイッチング素子および第2スイッチング素子のいずれにも短絡故障は生じていない」つまり「電源リレーに短絡故障は生じていない」と判定する。一方、第1ステップにおいて電圧検出手段により検出した電圧が0でなかった場合、「電源リレーを構成する第1スイッチング素子および第2スイッチング素子のうち少なくとも一方に短絡故障が生じている」つまり「電源リレーに短絡故障が生じている」と判定する。このように、制御部は、第1ステップを実行することにより、電源リレーの短絡故障を検出可能である。
例えば、制御部は、第2ステップにおいて電圧検出手段により検出した電圧が0でなかった場合、第1スイッチング素子に断線故障は生じていないと判定する。一方、第2ステップにおいて電圧検出手段により検出した電圧が0であった場合、第1スイッチング素子に断線故障が生じていると判定する。
例えば、制御部は、第3ステップにおいて電圧検出手段により検出した電圧が0でなかった場合、第2スイッチング素子に断線故障は生じていないと判定する。一方、第2ステップにおいて電圧検出手段により検出した電圧が0であった場合、第2スイッチング素子に断線故障が生じていると判定する。このように、制御部は、第1ステップの後、第2ステップおよび第3ステップを実行することにより、電源リレーの断線故障を検出可能である。
例えば、第1ステップにおいて電圧検出手段により検出した電圧が電源電圧に相当する電圧であった場合、第1スイッチング素子に短絡故障が生じていると判定することができる。一方、第1ステップにおいて電圧検出手段により検出した電圧がコンデンサのチャージ電圧に相当する電圧であった場合、第2スイッチング素子に短絡故障が生じていると判定することができる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態によるモータ制御装置を図1に示す。モータ制御装置1は、モータ10を駆動制御するものである。モータ制御装置1は、モータ10とともに、例えば車両のステアリング操作(操舵)をアシストするための電動パワーステアリング装置に採用される。
ハンドル91に接続されたステアリングシャフト92には、操舵トルクを検出するためのトルクセンサ94が設けられている。
さらに、マイコン70は、電圧センサ50に接続している。これにより、マイコン70には、電圧センサ50によって検出される電圧に関する信号が入力される。そのため、マイコン70は、電源線3のうち第1FET31と第2FET32との間の箇所P1の電圧を検出可能である(図1参照)。
マイコン70は、運転者がイグニッションキーをオンにすることによりイグニッション電源から電力が供給されると、電源リレー30の故障検出処理を開始する。すなわち、電源リレー30の故障検出処理は、モータ10の駆動制御開始前のイニシャルチェックに含まれる。
マイコン70は、コンデンサ40に電荷をチャージした後、第1ステップとしてのステップ1を実行する。ステップ1では、マイコン70は、第1FET31および第2FET32が共にオフとなるよう制御し、このとき電圧センサ50により検出した電圧に基づき、第1FET31および第2FET32の少なくとも一方に短絡故障が生じていないか否かを判定する。
マイコン70は、ステップ1の実行により第1FET31および第2FET32のいずれにも短絡故障が検出されなかった場合、第2ステップとしてのステップ2を実行する。ステップ2では、マイコン70は、第1FET31がオフとなるよう、かつ、第2FET32がオンとなるよう制御し、このとき電圧センサ50により検出した電圧に基づき、第2FET32に断線故障が生じていないか否かを判定する。
マイコン70は、ステップ2の実行により第2FET32の断線故障が検出されなかった場合、第3ステップとしてのステップ3を実行する。ステップ3では、マイコン70は、第1FET31がオンとなるよう、かつ、第2FET32がオフとなるよう制御し、このとき電圧センサ50により検出した電圧に基づき、第1FET31に断線故障が生じていないか否かを判定する。
このように、マイコン70は、ステップ1の後、ステップ2およびステップ3を実行することにより、電源リレー30の断線故障を検出可能である。
ステップ1では、第1FET31および第2FET32のいずれにも短絡故障は生じていない場合(正常)、または、第2FET32のみに短絡故障が生じている場合、箇所P2の電圧はチャージ電圧Vc(約5V)となるはずである。一方、第1FET31のみに短絡故障が生じている場合、バッテリ80側の電流が第1FET31、および、第2FET32の寄生ダイオードを経由して箇所P2を流れるため、このときの箇所P2の電圧は、電源電圧Vbよりやや低い電圧Vb’となるはずである。
ステップ3では、第1FET31に断線故障が生じていない場合(正常)、バッテリ80側の電流が第1FET31、および、第2FET32の寄生ダイオードを経由して箇所P2を流れるため、このときの箇所P2の電圧は、電源電圧Vbよりやや低い電圧Vb’となるはずである。一方、第1FET31に断線故障が生じている場合、箇所P2の電圧はチャージ電圧Vc(約5V)となるはずである。
例えば、マイコン70は、ステップ1において電圧センサ50により検出した電圧が0であった場合、「電源リレー30を構成する第1FET31および第2FET32のいずれにも短絡故障は生じていない」つまり「電源リレー30に短絡故障は生じていない」と判定する。一方、ステップ1において電圧センサ50により検出した電圧が0でなかった場合、「電源リレー30を構成する第1FET31および第2FET32のうち少なくとも一方に短絡故障が生じている」つまり「電源リレー30に短絡故障が生じている」と判定する。このように、マイコン70は、ステップ1を実行することにより、電源リレー30の短絡故障を検出可能である。
例えば、マイコン70は、ステップ2において電圧センサ50により検出した電圧が0でなかった場合、第2FET32に断線故障は生じていないと判定する。一方、ステップ2において電圧センサ50により検出した電圧が0であった場合、第2FET32に断線故障が生じていると判定する。
例えば、マイコン70は、ステップ3において電圧センサ50により検出した電圧が0でなかった場合、第1FET31に断線故障は生じていないと判定する。一方、ステップ3において電圧センサ50により検出した電圧が0であった場合、第1FET31に断線故障が生じていると判定する。このように、マイコン70は、ステップ1の後、ステップ2およびステップ3を実行することにより、電源リレー30の断線故障を検出可能である。
例えば、ステップ1において電圧センサ50により検出した電圧が電源電圧Vbに相当する電圧(約12V)であった場合、第1FET31に短絡故障が生じていると判定することができる。一方、ステップ1において電圧センサ50により検出した電圧がコンデンサ40のチャージ電圧Vcに相当する電圧(約5V)であった場合、第2FET32に短絡故障が生じていると判定することができる。
本発明の第2実施形態によるモータ制御装置は、物理的な構成は第1実施形態と同様である。ただし、マイコン70による電源リレー30の故障検出処理の仕方が第1実施形態と異なる。
マイコン70は、第1実施形態と同様、運転者がイグニッションキーをオンにすることによりイグニッション電源から電力が供給されると、電源リレー30の故障検出処理を開始する。
(ステップ1)
マイコン70は、コンデンサ40に電荷をチャージした後、第1ステップとしてのステップ1を実行する。ステップ1では、マイコン70は、第1FET31および第2FET32が共にオフとなるよう制御し、このとき電圧センサ50により検出した電圧に基づき、第1FET31および第2FET32の少なくとも一方に短絡故障が生じていないか否かを判定する。
マイコン70は、ステップ1の実行により第1FET31および第2FET32のいずれにも短絡故障が検出されなかった場合、第2ステップとしてのステップ2を実行する。ステップ2では、マイコン70は、第1FET31がオンとなるよう、かつ、第2FET32がオフとなるよう制御し、このとき電圧センサ50により検出した電圧に基づき、第1FET31に断線故障が生じていないか否かを判定する。
マイコン70は、ステップ2の実行により第1FET31の断線故障が検出されなかった場合、第3ステップとしてのステップ3を実行する。ステップ3では、マイコン70は、第1FET31がオフとなるよう、かつ、第2FET32がオンとなるよう制御し、このとき電圧センサ50により検出した電圧に基づき、第2FET32に断線故障が生じていないか否かを判定する。
このように、マイコン70は、ステップ1の後、ステップ2およびステップ3を実行することにより、電源リレー30の断線故障を検出可能である。
ステップ1では、第1FET31および第2FET32のいずれにも短絡故障は生じていない場合(正常)、または、第2FET32のみに短絡故障が生じている場合、箇所P2の電圧はチャージ電圧Vc(約5V)となるはずである。一方、第1FET31のみに短絡故障が生じている場合、バッテリ80側の電流が第1FET31、および、第2FET32の寄生ダイオードを経由して箇所P2を流れるため、このときの箇所P2の電圧は、電源電圧Vbよりやや低い電圧Vb’となるはずである。
ステップ3では、第2FET32に断線故障が生じていない場合(正常)、ステップ2以降コンデンサ40の両端の電圧がVb’となっているため、箇所P2の電圧は、Vb’となるはずである。一方、第2FET32に断線故障が生じている場合、箇所P2の電圧はチャージ電圧Vc(約5V)となるはずである。
上述の実施形態では、チャージ回路60が、バッテリ80の電源電圧Vb(約12V)とは異なる電圧(約5V)をコンデンサ40に印加することでコンデンサ40に電荷をチャージする例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、チャージ回路60は、バッテリ80の電源電圧Vb(約12V)と同じ電圧(約12V)をコンデンサ40に印加することでコンデンサ40に電荷をチャージすることとしてもよい。この場合、ステップ1において第1FET31または第2FET32のどちらに短絡故障が生じているかは判別できないものの、第1FET31および第2FET32の少なくとも一方に短絡故障が生じていること(電源リレー30に短絡故障が生じていること)については検出可能である。
また、上述の実施形態では、モータ制御装置は、1系統の駆動回路(インバータ部)を備える例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、モータ制御装置は、駆動回路を複数系統備えることとしてもよい。
また、上述の実施形態では、マイコン70により電源リレーの故障検出処理を行う例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、マイコン以外のコンピュータ等の演算処理装置により前記故障検出処理を行うことととしてもよい。
さらに、本発明は、電動パワーステアリング装置用のモータ以外のモータを制御するモータ制御装置として適用することもできる。
3 ・・・・電源線
10 ・・・モータ
20 ・・・インバータ部(駆動回路)
30 ・・・電源リレー
31 ・・・第1FET(第1スイッチング素子)
32 ・・・第2FET(第2スイッチング素子)
40 ・・・コンデンサ
50 ・・・電圧センサ(電圧検出手段)
60 ・・・チャージ回路(チャージ手段)
70 ・・・マイコン(制御部)
80 ・・・バッテリ(電源)
Claims (4)
- 電源の電源電圧に基づきモータに駆動電力を供給する駆動回路と、
前記電源と前記駆動回路とを接続する電源線に設けられ、寄生ダイオードの極性が前記電源側を向くよう前記電源線に設けられる第1スイッチング素子、および、寄生ダイオードの極性が前記駆動回路側を向くよう前記第1スイッチング素子の前記駆動回路側に設けられる第2スイッチング素子からなり、前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子の作動により前記電源線を流れる電流を遮断または許容する電源リレーと、
一端が前記電源線のうち前記第2スイッチング素子と前記駆動回路との間に接続されるコンデンサと、
前記電源線のうち前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との間に設けられ、前記第1スイッチング素子の前記第2スイッチング素子側の電圧を検出する電圧検出手段と、
電圧を前記コンデンサに印加することで前記コンデンサに電荷をチャージ可能なチャージ手段と、
前記駆動回路を制御することで前記モータの駆動を制御し、前記電源リレーの作動を制御することで前記電源線を流れる電流を遮断または許容し、前記チャージ手段の作動を制御することで前記コンデンサに電荷をチャージする制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記チャージ手段の作動を制御することで前記コンデンサに電荷をチャージした後、
前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子が共にオフとなるよう制御し、このとき前記電圧検出手段により検出した電圧に基づき前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子のうち少なくとも一方の短絡故障を検出する第1ステップを実行し、
前記第1ステップの実行により前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子のいずれにも短絡故障が検出されなかった場合、前記第1スイッチング素子がオフとなるよう、かつ、前記第2スイッチング素子がオンとなるよう制御し、このとき前記電圧検出手段により検出した電圧に基づき前記第2スイッチング素子の断線故障を検出する第2ステップを実行し、
前記第2ステップの実行により前記第2スイッチング素子の断線故障が検出されなかった場合、前記第1スイッチング素子がオンとなるよう、かつ、前記第2スイッチング素子がオフとなるよう制御し、このとき前記電圧検出手段により検出した電圧に基づき前記第1スイッチング素子の断線故障を検出する第3ステップを実行することにより、
前記電源リレーの短絡故障または断線故障を検出可能であることを特徴とするモータ制御装置。 - 電源の電源電圧に基づきモータに駆動電力を供給する駆動回路と、
前記電源と前記駆動回路とを接続する電源線に設けられ、寄生ダイオードの極性が前記電源側を向くよう前記電源線に設けられる第1スイッチング素子、および、寄生ダイオードの極性が前記駆動回路側を向くよう前記第1スイッチング素子の前記駆動回路側に設けられる第2スイッチング素子からなり、前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子の作動により前記電源線を流れる電流を遮断または許容する電源リレーと、
一端が前記電源線のうち前記第2スイッチング素子と前記駆動回路との間に接続されるコンデンサと、
前記電源線のうち前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との間に設けられ、前記第1スイッチング素子の前記第2スイッチング素子側の電圧を検出する電圧検出手段と、
電圧を前記コンデンサに印加することで前記コンデンサに電荷をチャージ可能なチャージ手段と、
前記駆動回路を制御することで前記モータの駆動を制御し、前記電源リレーの作動を制御することで前記電源線を流れる電流を遮断または許容し、前記チャージ手段の作動を制御することで前記コンデンサに電荷をチャージする制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記チャージ手段の作動を制御することで前記コンデンサに電荷をチャージした後、
前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子が共にオフとなるよう制御し、このとき前記電圧検出手段により検出した電圧に基づき前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子のうち少なくとも一方の短絡故障を検出する第1ステップを実行し、
前記第1ステップの実行により前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子のいずれにも短絡故障が検出されなかった場合、前記第1スイッチング素子がオンとなるよう、かつ、前記第2スイッチング素子がオフとなるよう制御し、このとき前記電圧検出手段により検出した電圧に基づき前記第1スイッチング素子の断線故障を検出する第2ステップを実行し、
前記第2ステップの実行により前記第1スイッチング素子の断線故障が検出されなかった場合、前記第1スイッチング素子がオフとなるよう、かつ、前記第2スイッチング素子がオンとなるよう制御し、このとき前記電圧検出手段により検出した電圧に基づき前記第2スイッチング素子の断線故障を検出する第3ステップを実行することにより、
前記電源リレーの短絡故障または断線故障を検出可能であることを特徴とするモータ制御装置。 - 前記チャージ手段は、前記電源電圧とは異なる電圧を前記コンデンサに印加することで前記コンデンサに電荷をチャージ可能であり、
前記制御部は、前記第1ステップにおいて前記電圧検出手段により検出した電圧に基づき前記第1スイッチング素子または前記第2スイッチング素子のどちらに短絡故障が生じているかを判別可能であることを特徴とする請求項1または2に記載のモータ制御装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
操舵に関するアシストトルクを出力する前記モータと、を備える電動パワーステアリング装置。
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