JP2015010904A - 故障検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホールセンサの故障を適切に検知可能な故障検知装置を提供する。
【解決手段】故障検知装置１１０は、ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗから入力されるデジタル信号の組合わせに対応してモータ４００の電気角を演算する電気角演算部１１１と、ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗのうち少なくとも一つが故障したか否かを判定する第１判定部１１３と、を備え、電気角演算部１１１は、前記組合わせが全てHigh、又は全てLowである場合、モータ４００の電気角として０°未満又は３６０°よりも大きい第１所定値を第１判定部１１３に出力し、第１判定部１１３は電気角演算部１１１から第１所定値が入力された場合、故障ありと判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ホールセンサの故障を検知する故障検知装置に関する。

モータの回転子の位置（電気角）をホールセンサ等の検出器によって検出し、その検出結果に応じてモータを制御する技術が知られている。特に、電動パワーステアリングや電動ブレーキシステム等に用いられるモータの制御には、トルク変動を小さくするためにレゾルバ等の高分解能センサが用いられている。

例えば、特許文献１には、検出器であるレゾルバから入力される正弦波信号及び余弦波信号の振幅最大値を電気角の周期ごとに算出し、それぞれの振幅最大値と閾値振幅との比較結果に基づいてレゾルバの故障を検出する故障検出装置について記載されている。

特開２０１１−８９９３５号公報

レゾルバ（検出器）は、比較的高分解能であるという特長を有するものの、ホールセンサを用いる場合と比較してコストがかかるとともに、レゾルバからの信号を処理するための制御回路が複雑になるという問題がある。

また、特許文献１に記載の技術では、正弦波信号及び余弦波信号の一周期当たりのサンプル数が少ない場合、レゾルバの故障判定が可能であっても敢えて先延ばしして、サンプル数を徐々に増やしていく。したがって、レゾルバが故障した場合でも、判定結果を出力するまでに所定の時間を要し、レゾルバの故障を早期に検知できない可能性がある。

また、電気角の検出器として比較的安価なホールセンサを用い、ホールセンサからのデジタル信号が全てHigh、又は全てLowである場合に限って故障ありと判定する場合、次のような問題が生じる。すなわち、この場合、全てのホールセンサが故障した時点で故障ありと検知するため、故障検知までに時間がかかり過ぎるという問題がある。

そこで本発明は、ホールセンサの故障を適切に検知可能な故障検知装置を提供することを課題とする。

前記した課題を解決するための手段として、本発明に係る故障検知装置は、モータに設置される複数のホールセンサから、前記モータの駆動に伴う磁束の変化に応じたデジタル信号が入力されるとともに、各デジタル信号の組合わせに対応して前記モータの電気角を演算する電気角演算手段と、前記電気角演算手段によって演算される電気角に基づいて、複数の前記ホールセンサのうち少なくとも一つが故障したか否かを判定する故障判定手段と、を備え、前記電気角演算手段は、前記組合わせが全てHigh、又は全てLowである場合、前記モータの電気角として０°未満又は３６０°よりも大きい第１所定値を前記故障判定手段に出力し、前記故障判定手段は、前記電気角演算手段から前記第１所定値が入力された場合、複数の前記ホールセンサのうち少なくとも一つが故障したと判定することを特徴とする。

このような構成によれば、各ホールセンサから入力されるデジタル信号の組合わせが全てHigh、又は全てLowである場合、電気角演算手段はモータの電気角として第１所定値を出力する。
例えば、複数のホールセンサのうち少なくとも一つが故障して、常にHighのデジタル信号を出力し続けた場合、時々刻々と変化する各ホールセンサの出力値が全てHighになる状態が、電気角の一周期において少なくとも一回は生じる。

ここで、電気角を表すHigh／Lowの組合わせが全てHighである場合、電気角演算手段から出力される第１所定値は、０°未満又は３６０°よりも大きい値として設定されている。つまり、第１所定値は、複数のホールセンサが全て正常である（電気角が、０°以上３６０°以下）場合、電気角として出力されない値として第１所定値が設定されている。
したがって、故障判定手段によって、全てのホールセンサが正常である状態と、少なくとも一つのホールセンサが故障している状態と、を明確に区別することができ、ホールセンサの故障を適切に検知できる。

また、前記電気角演算手段によって演算される電気角の変化量を所定時間ごとに演算し、前記故障判定手段に出力する電気角変化量演算手段を備え、前記故障判定手段は、前記電気角演算手段から前記第１所定値が少なくとも一回入力され、かつ、前記電気角変化量演算手段から、その絶対値が複数の前記ホールセンサの電気角分解能よりも大きい第２所定値以上である変化量が少なくとも一回入力された場合、複数の前記ホールセンサのうち少なくとも一つが故障したと判定することが好ましい。

このような構成によれば、故障判定手段は、電気角演算手段から第１所定値が少なくとも一回入力され、かつ、電気角変化量演算手段から絶対値が第２所定値以上である変化量が少なくとも一回入力された場合、少なくとも一つのホールセンサが故障したと判定する。
ここで、第２所定値は、複数のホールセンサの電気角分解能よりも大きい値（つまり、所定時間ごとに演算される電気角の変化量として、正常時には出力されない値）として設定されている。このように、モータの電気角と、その電気角の変化量と、に基づいてホールセンサの故障を検知するため、信頼性の高い故障検知装置を提供できる。

また、前記第１所定値は、０°未満又は３６０°よりも大きい角度（６０°×ｎ）として予め設定されていることが好ましい。ここで、ｎは０〜６を除く整数である。

このような構成によれば、第１所定値として（６０°×ｎ）が予め設定されている（ただし、ｎは０〜６を除く整数である）。例えば、各ホールセンサから入力されるデジタル信号の組合せが全てHighであった場合、電気角演算手段は第１所定値として電気角（６０°×ｎ）を故障判定手段に出力する。これによって、モータの制御に不具合を生ずることなくホールセンサの故障を適切に検知できる。

また、前記故障判定手段は、運転者による操作に応じて正回転又は逆回転する前記モータに設置される複数の前記ホールセンサのうち少なくとも一つが故障したか否かを判定することが好ましい。

このような構成によれば、運転者による操作に応じて正回転又は逆回転するモータに設置される複数のホールセンサの故障を適切に検知できる。

本発明によれば、ホールセンサの故障を適切に検知可能な故障検知装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る故障検知装置を含む概略構成図である。 故障検知装置を含む制御装置の構成図である。 （ａ）は正常時におけるホールセンサの出力電圧の波形図であり、（ｂ）は正常時における実際の電気角、各ホールセンサから出力されるデジタル信号、及び電気角演算部の出力値θ_ｅの関係を示す説明図であり、（ｃ）はホールセンサから出力されるデジタル信号が全てHigh、又は全てLowである場合の説明図である。 制御装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。 （ａ）は１個のホールセンサがHigh張り付き故障となった場合の説明図であり、（ｂ）は１個のホールセンサがLow張り付き故障となった場合の説明図である。 （ａ）は２個のホールセンサがHigh張り付き故障となった場合の説明図であり、（ｂ）は２個のホールセンサがLow張り付き故障となった場合の説明図である。 （ａ）は全てのホールセンサがHigh張り付き故障となった場合の説明図であり、（ｂ）は全てのホールセンサがLow張り付き故障となった場合の説明図である。

本発明を実施するための形態（以下、実施形態と記す）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、３個のホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗの全てが正常である場合を「正常時」と記す。一方、３個のホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗのうち少なくとも一つが故障している場合を「故障時」と記す。

≪実施形態≫
本実施形態に係る故障検知装置１１０に先立って、インバータ３００、モータ４００、及びホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗについて説明する。
図１に示すインバータ３００は、直流電源２００から入力される直流電圧Ｖ_ＤＣを三相交流電圧に変換し、モータ４００に出力する電力変換器である。なお、直流電源２００は、インバータ３００に並列接続される平滑コンデンサＣを有している。

インバータ３００は、制御装置１００から入力されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に従ってスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで、直流電圧Ｖ_ＤＣを三相交流電圧に変換する。なお、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６には、転流による破壊を防止するための還流ダイオードＤ１〜Ｄ６が逆並列に接続されている。

モータ４００は、例えば、三相ブラシレスモータであり、三相巻線ｕ，ｖ，ｗを介してインバータ３００に接続されている。モータ４００は、三相巻線ｕ，ｖ，ｗが巻回されるステータ４１０と、このステータ４１０に収容されるロータ４２０と、を有している。ステータ４１０に巻回される三相巻線ｕ，ｖ，ｗは、周方向において１２０°間隔で配置されている。
なお、モータ４００の極数に応じて、三相巻線ｕ，ｖ，ｗの配置を適宜変更してもよい。

モータ４００の回転軸ｋは、負荷（図示せず）に連結されている。前記した負荷とは、例えば、モータ４００の回転をピストンの往復運動に変換するギア機構（図示せず）である。このギア機構は、モータ４００の正回転／逆回転に応じてシリンダ（図示せず）内で往復するピストン（図示せず）に連結されている。
運転者によるブレーキ操作に応じてモータ４００が駆動することでロータ４２０が正回転又は逆回転する。これによってシリンダ（図示せず）内でピストンが摺動し、ブレーキ液圧を発生させることができる。

図１に示すホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗはそれぞれ、モータ４００の電気角に応じたデジタル信号（High／Low）を制御装置１００に出力する機能を有している。ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗは、三相巻線ｕ，ｖ，ｗに対応するように、周方向において１２０°間隔でモータ４００内に設置されている。
ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗは、ホール素子（図示せず）と、このホール素子から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するホールＩＣ（Integrated Circuit：図示せず）と、がパッケージ化された構成となっている。

前記したホール素子（図示せず）は、モータ４００が駆動する際に生じる磁気変動を検出し、自身の設置位置と、モータ４００の電気角と、に対応する正弦波状のアナログ信号をホールＩＣ（図示せず）に出力する。ホールＩＣは、ホール素子から入力されるアナログ信号を所定の閾値と比較してデジタル信号に変換し、制御装置１００（故障検知装置１１０）に出力する。

図３（ａ）に示すように、正常時においてホールセンサＨｕは、電気角０°〜３０°及び２１０°〜２７０°において制御装置１００にＯＮ信号（High）を出力し、電気角３０°〜２１０°においてＯＦＦ信号（Low）を出力する。前記したように、ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗは、周方向において１２０°間隔で配置されているため、図３（ａ）に示す電圧Ｖ（Ｈｕ），Ｖ（Ｈｖ）、Ｖ（Ｈｗ）も１２０°ずつ位相がずれている。

図３（ｂ）は、正常時における実際の電気角、各ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗから出力されるデジタル信号、及び電気角演算部１１１（図２参照）の出力値θ_ｅの関係を示す説明図である。
なお、図３（ｂ）に示す電気角０°、６０°、…は、図３（ａ）に示す電気角３３０°〜３０°、３０°〜９０°、…の中央値を代表的に記したものである。また、図３（ｂ）に示す「Ｈ」はデジタル信号のHighを意味し、「Ｌ」はデジタル信号のLowを意味している。

図３（ｂ）に示すように、ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗは、時々刻々と変化するモータ４００の電気角に応じて電気角分解能６０°のデジタル信号を制御装置１００に出力するようになっている。なお、図３（ｃ）の説明図については後記する。

＜故障検知装置の構成＞
図２に示す制御装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インタフェースなどの電子回路を備えて構成され、その内部に記憶したプログラムに従って各種機能を発揮する。

故障検知装置１１０は、モータ４００に設置されるホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗの故障を検知する装置であり、制御装置１００に含まれる。
故障検知装置１１０は、電気角演算部１１１と、記憶部１１２と、第１判定部１１３と、電気角変化量演算部１１４と、第２判定部１１５と、統合処理部１１６と、を有している。

電気角演算部１１１（電気角演算手段）には、ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗから、モータ４００の駆動に伴う磁束の変化に応じたデジタル信号が入力される。そして、電気角演算部１１１は、各デジタル信号の組合わせに対応してモータ４００の電気角を算出する。
図３（ｂ）に示すように、例えば、ホールセンサＨｕ、Ｈｖ、Ｈｗに対応するデジタル信号が（Ｌ，Ｈ，Ｌ）であった場合、電気角演算部１１１は電気角の出力値θ_ｅとして６０°を算出する。なお、前記処理が実行される周期は、電気角演算部１１１によって６０°の電気角分解能で演算処理を行うように予め設定されている。

また、電気角演算部１１１は、ホールセンサＨｕ、Ｈｖ、Ｈｗに対応するデジタル信号が（Ｈ，Ｈ，Ｈ）又は（Ｌ，Ｌ，Ｌ）である場合、電気角の出力値θ_ｅとして「−３６０°」（第１所定値）を出力するように設定されている（図３（ｃ）参照）。

電気角演算部１１１は、算出した電気角の出力値θ_ｅをモータ制御部１２０、第１判定部１１３、及び電気角変化量演算部１１４に出力するとともに、記憶部１１２に一時的に格納する。前記したモータ制御部１２０は、電気角演算部１１１から入力される出力値θ_ｅに応じて、ＰＷＭ制御に基づいてモータ４００の駆動を制御する。

第１判定部１１３（故障判定手段）は、電気角演算部１１１から入力される出力値θ_ｅが前記した「−３６０°」であるか否か判定し、その判定結果を統合処理部１１６に出力する。すなわち、出力値θ_ｅ≠−３６０°（つまり、電気角０°〜３６０°）である場合、第１判定部１１３はフラグ信号Ｆ１：ＯＦＦを統合処理部１１６に出力する。一方、出力値θ_ｅ＝−３６０°である場合、第１判定部１１３はフラグ信号Ｆ１：ＯＮを統合処理部１１６に出力する。
なお、出力値θ_ｅ＝−３６０°は、デジタル信号が（Ｈ，Ｈ，Ｈ）又は（Ｌ，Ｌ，Ｌ）である場合に対応している（図３（ｂ）参照）。

電気角変化量演算部１１４（電気角変化量演算手段）は、時々刻々と変化する電気角の変化量を所定時間ごとに演算する機能を有している。すなわち、電気角変化量演算部１１４は、電気角演算部１１１によって算出された今回の出力値θ_ｅ（電気角）と、記憶部１１２から読み出した前回の出力値（電気角）との差を算出し、当該差を電気角変化量Δθとして第２判定部１１５に出力する。
なお、電気角変化量演算部１１４の演算周期は、ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗの電気角分解能である６０°毎の変化を少なくとも検出できるように予め設定されている。

図３（ｂ）に示す正常時において、電気角演算部１１１の出力値θ_ｅが０°→６０°→１２０°→１８０°→…のように順次変化した場合、電気角変化量演算部１１４は、今回の出力値θ_ｅ（例えば、６０°）から前回の出力値（例えば、０°）を減算し、電気角変化量６０°→６０°→６０°→…を逐次算出する。

第２判定部１１５（故障判定手段）は、前記した電気角変化量Δθが所定値Δθ１（第２所定値）以上であるか否か判定する。前記した所定値Δθ１は、ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗの電気角分解能６０°よりも大きい値であり、正常時には出力され得ない大きさの変化量（例えば、１８０°）として予め設定されている。
電気角変化量Δθが所定値Δθ１以上である場合、第２判定部１１５は統合処理部１１６にフラグ信号Ｆ２：ＯＮを出力する。一方、電気角変化量Δθが所定値Δθ１未満である場合、第２判定部１１５は統合処理部１１６にフラグ信号Ｆ２：ＯＦＦを出力する。

統合処理部１１６（故障判定手段）は、第１判定部１１３から入力されるフラグ信号Ｆ１と、第２判定部１１５から入力されるフラグ信号Ｆ２と、に基づいて、ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗのうち少なくとも一つが故障しているか否かを判定する。なお、統合処理部１１６は、フラグ信号Ｆ１又はＦ２がＯＮとなった累計回数をカウントするカウンタ回路（図示せず）を有している。

統合処理部１１６は、ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗのうち故障しているものが少なくとも一つ存在する場合、故障報知器５００に故障報知信号Ｑを出力する。前記した故障報知器５００とは、画像を表示するモニタ、音声を出力するスピーカ等である。
なお、統合処理部１１６の処理内容については後記する。

＜故障検知装置の動作＞
以下では、図４に示す故障検知装置１１０（制御装置１００）の動作について、モータ４００が正回転している場合を例に説明する。

図５（ａ）は、Ｕ相に対応するホールセンサＨｕが故障し、常にＯＮ信号を出力している場合を示している（High張り付き：１個）。この場合、ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗから故障検知装置１１０に対し、時間の経過とともにデジタル信号の組合せ（Ｈ，Ｈ，Ｌ）→（Ｈ，Ｈ，Ｌ）→（Ｈ，Ｈ，Ｈ）→…が入力される。
なお、図５（ａ）では、ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗの正常時（図３（ｂ）参照）と比較して異なる部分を網掛けで示した（図５（ｂ）、図６、図７も同様）。

図４に示すように、モータ４００の駆動を開始した後（ＳＴＡＲＴ）、制御装置１００はステップＳ１０１でカウンタ値ｎ＝０を設定する。前記したカウンタ値ｎは、統合処理部１１６のカウンタ回路（図示せず）において所定の条件（Ｓ１０３，Ｓ１０６）を満たす場合にインクリメントされる。

ステップＳ１０２において制御装置１００は、電気角演算部１１１によって、図３（ｂ）、（ｃ）に示す対応関係に基づき電気角の出力値θ_ｅを算出する。
例えば、デジタル信号（Ｈ，Ｈ，Ｌ）の場合、電気角演算部１１１は電気角の出力値θ_ｅとして「０°」を出力する（図５（ａ）参照）。また、デジタル信号（Ｈ，Ｈ，Ｈ）の場合、電気角演算部１１１は電気角の出力値θ_ｅとして「−３６０°」を出力する。

ステップＳ１０３において制御装置１００は、電気角演算部１１１の出力値θ_ｅが（−３６０°）であるか否かを判定する。つまり、制御装置１００は、第１判定部１１３から入力されるフラグ信号Ｆ１がＯＮであるか否かを判定する。
出力値θ_ｅが（−３６０°）である場合（Ｓ１０３→Ｙｅｓ）、制御装置１００の処理はステップＳ１０４に進む。一方、出力値θ_ｅが（−３６０°）でない場合（Ｓ１０３→Ｎｏ）、制御装置１００の処理はステップＳ１０５に進む。

図５（ａ）に示す例では、電気角１２０°の状態でホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗからのデジタル信号が（Ｈ，Ｈ，Ｈ）であり、電気角演算部１１１の出力値θ_ｅ＝−３６０°となっている。
このように、常にHighのデジタル信号を出力するホールセンサＨｕが存在する場合、時々刻々と変化するホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗの出力値が全てHighになる状態が、電気角の一周期で少なくとも一回は生じる。

ステップＳ１０４において制御装置１００は、カウンタ値ｎをインクリメントする。
次に、ステップＳ１０５において制御装置１００は、電気角変化量演算部１１４によって電気角変化量Δθを算出する。すなわち、制御装置１００は、電気角演算部１１１から入力される今回の出力値θ_ｅと、記憶部１１２から読み出した前回の出力値と、の差をとることによって電気角変化量Δθを算出する。

図３（ｂ）に示すように、正常時において電気角変化量Δθは、外乱や検出誤差が小さい限り６０°で一定となる（正常時でも電気角変化量Δθの演算周期を短くすると、Δθ＝０°となる場合がある）。
一方、図５（ａ）に示す故障時において電気角変化量Δθは、６０°→０°→−３６０°→６００°→０°→６０°→…のように時々刻々と変化する。なお、図５（ａ）では、モータ４００を正回転させた場合の電気角変化量Δθを示した。

図４のステップＳ１０６において制御装置１００は、電気角変化量Δθの絶対値｜Δθ｜が所定値Δθ１以上であるか否かを判定する。つまり、制御装置１００は、統合処理部１１６によって、第２判定部１１５から入力されるフラグ信号Ｆ１がＯＮであるか否かを判定する。前記したように、所定値Δθ１は、ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗの正常時には出力され得ない変化量（例えば、３６０°）であり、予め設定されている。

電気角変化量の絶対値｜Δθ｜が所定値Δθ１以上である場合（Ｓ１０６→Ｙｅｓ）、制御装置１００の処理はステップＳ１０７に進む。一方、電気角変化量の絶対値｜Δθ｜が所定値Δθ１未満である場合（Ｓ１０６→Ｎｏ）、制御装置１００の処理はステップＳ１０８に進む。

図５（ａ）に示す例では、実際の電気角が１８０°の状態において、電気角変化量Δθ＝２４０°−（−３６０°）＝６００°であり、正常時の場合と比較して非常に大きくなっている。この場合、電気角変化量Δθの絶対値６００°は、所定値Δθ１（＝３６０°）以上であるため、第２判定部１１５からフラグ信号Ｆ２：ＯＮが出力される。

図４のステップＳ１０７において制御装置１００は、カウンタ値ｎをインクリメントする。
次に、ステップＳ１０８において制御装置１００は、カウンタ値ｎが閾値Ｎに達したか否かを判定する。閾値Ｎは、外乱や検出誤差の影響を緩和するために予め設定される自然数である。
カウンタ値ｎが閾値Ｎに達した場合（Ｓ１０８→Ｙｅｓ）、制御装置１００の処理はステップＳ１０９に進む。一方、カウンタ値ｎが閾値Ｎに達していない場合（Ｓ１０８→Ｎｏ）、制御装置１００の処理はステップＳ１０２に戻る。

なお、図４に示すステップＳ１０２〜Ｓ１０８の処理は、ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗの正常時において、電気角６０°ごとの電圧Ｖ（Ｈｕ）、Ｖ（Ｈｖ）、Ｖ（Ｈｗ）の変化を検出し得る所定時間で一巡する。

ステップＳ１０９において制御装置１００は、故障報知器５００に故障報知信号Ｑを出力し、処理を終了する（ＥＮＤ）。これによってユーザは、ホールセンサＨｕが故障したことを早期に知ることができる。

＜他の例について＞
次に、図５（ｂ）、図６、及び図７を参照しつつ、ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗの故障検知処理について順次説明する。なお、制御装置１００の処理内容については図４に示すフローチャートと同様であるから、以下では、フラグ信号Ｆ１，Ｆ２に着目して説明する。

図５（ｂ）は、ホールセンサＨｕが故障し、常にＯＦＦ信号を出力している場合の説明図である（Low張り付き：１個）。この場合、実際の電気角が３００°のときに出力値θ_ｅ＝−３６０°となるため、第１判定部１１３からフラグ信号Ｆ１：ＯＮが出力される。
また、実際の電気角が０°、３００°のときに、前回からの電気角変化量Δθの絶対値が所定値Δθ１(＝３６０°)以上となるため、第２判定部１１５からフラグ信号Ｆ２：ＯＮが出力される。

図６（ａ）は、ホールセンサＨｕ，Ｈｖが故障し、常にＯＮ信号を出力している場合の説明図である（High張り付き：２個）。この場合、実際の電気角が１２０°、１８０°、２４０°のときに第１判定部１１３からフラグ信号Ｆ１：ＯＮが出力される。また、実際の電気角が１２０°、３００°のときに第２判定部１１５からフラグ信号ＯＮが出力される。

図６（ｂ）は、ホールセンサＨｕ，Ｈｖが故障し、常にＯＦＦ信号を出力している場合の説明図である（Low張り付き：２個）。この場合、実際の電気角が０°、６０°、３００°のときに第１判定部１１３からフラグ信号Ｆ１：ＯＮが出力される。また、実際の電気角が１２０°、３００°のときに第２判定部１１５からフラグ信号ＯＮが出力される。

図７（ａ）は、ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗが全て故障し、常にＯＮ信号（High張り付き：３個）を出力している場合の説明図である。この場合、第１判定部１１３からフラグ信号Ｆ１：ＯＮが継続的に出力され、第２判定部１１５から出力されるフラグ信号Ｆ２は、常にＯＦＦとなる。このように、第２判定部１１５からフラグ信号Ｆ２：ＯＮが出力されない場合でも、図４のステップＳ１０４においてカウンタ値ｎがインクリメントされる。
なお、図７（ｂ）については図７（ａ）の場合と同様であるから、説明を省略する。

また、図５〜図７では、モータ４００を正回転した場合の電気角変化量Δθを示したが、モータ４００を逆回転した場合でも前記と同様の方法で電気角変化量Δθを算出すればよい。

＜効果＞
本実施形態に係る故障検知装置１１０によれば、ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗから入力されるデジタル信号の組合せが全てHigh、又は全てLowである場合、電気角演算部１１１は電気角として第１所定値「−３６０°」を出力する。つまり、第１所定値は、複数のホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗが全て正常である（電気角は、０°以上３６０°以下）場合には電気角として出力され得ない値として設定されている。

仮に、デジタル信号（Ｈ，Ｈ，Ｈ）のとき、正常時にも出力される可能性がある値（例えば、０°）を電気角演算部１１１が出力する場合、実際にホールセンサが故障したことに起因して出力されたのか否かを判別することが困難となる。

これに対して、本実施形態では、ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗからのデジタル信号が（Ｈ，Ｈ，Ｈ）又は（Ｌ，Ｌ，Ｌ）の場合、敢えて電気角演算部１１１に「−３６０°」を出力させる。これによって、デジタル信号（Ｈ，Ｈ，Ｈ）、（Ｌ，Ｌ，Ｌ）の状態を正常時と明確に区別することができ、故障検知装置１１０による検知結果の信頼性を高めることができる。
特に、ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗからのデジタル信号が全てHigh、又は全てLowとなる場合に限って故障ありと判定する従来手法と比較して、本実施形態によれば、一つ又は二つのホールセンサが故障した場合でも早期かつ的確に故障を検知できる。

また、電気角変化量演算部１１４が、電気角演算部１１１による演算結果を用いて電気角変化量Δθを演算し、所定値Δθ１と比較する。ここで、所定値Δθ１は、複数のホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗの電気角分解能よりも大きい値（つまり、所定時間ごとに演算される電気角の変化量として、正常時に出力され得ない値）として設定されている。
このように、電気角の出力値θ_ｅに加えて電気角変化量Δθも故障検知に用いることで、ホールセンサの故障を早期かつ適切に検知できる。

また、電気角「−３６０°」は、正常時には出力されることがないものの、三角関数の変数として使用する際には、実質的に「０°」と等しくなる。このように、デジタル信号（Ｈ，Ｈ，Ｈ）又は（Ｌ，Ｌ，Ｌ）が出力される故障時にも、電気角として３６０°の整数倍の値「−３６０°」を出力することで、モータ４００の制御処理に不具合を生じることを確実に回避できる。
また、モータ４００の電気角を検出する検出器として比較的安価なホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗを用いることで、検出器に要するコストを低減できる。

≪変形例≫
以上、本発明に係る故障検知装置１１０について前記実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、前記実施形態では、モータ４００に３個のホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗを設置する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、モータ４００の極数等に応じてホールセンサの個数を適宜変更してもよい。

また、前記実施形態では、ホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗから入力される信号が（Ｈ，Ｈ，Ｈ）又は（Ｌ，Ｌ，Ｌ）である場合、電気角演算部１１１が第１所定値「−３６０°」を出力する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、第１所定値を０°〜３６０°を含まない「０°未満又は３６０°よりも大きい任意の値」に設定してもよい。
また、前記した場合において、第１所定値を０°未満又は３６０°よりも大きい角度（６０°×ｎ）として設定することが好ましい。なお、前記したｎは０〜６を除く整数（つまり、…，−３，−２，−１，７，８，９，…）である。例えば、電気角−１８０°、５４０°は、モータ４００の制御上では電気角１８０°と実質的に等しいため、モータ４００の制御に不具合が生じることを防止できる。

また、故障検知装置１１０から電気角変化量演算部１１４（図２参照）を省略し、これに伴って図４のステップＳ１０５〜Ｓ１０７の処理を省略してもよい。この場合、電気角演算部１１１からの出力値θ_ｅを参照して、第１判定部１１３が故障の有無を判定する。
また、電気角演算部１１１から出力値「−３６０°」が少なくとも一回入力され、かつ、電気角変化量演算部１１４から、所定値Δθ１以上の変化量が少なくとも一回入力された場合、統合処理部１１６が故障ありと判定するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、運転者による操作に応じて正回転又は逆回転するモータ４００にホールセンサＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗを設置する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、モータ４００が一方の向きのみに回転する場合でも同様に適用できる。

また、前記実施形態では、モータ４００の回転軸ｋ（図１参照）にギア機構が連結され、モータ４００の正回転／逆回転に応じてシリンダ（図示せず）内でピストン（図示せず）を往復させる場合について説明したが、これに限らない。すなわち、電動パワーステアリング等の他の用途に使用される各種のモータに前記実施形態を適用できる。
また、前記実施形態に合わせて、モータ４００の回転角・回転速度（シリンダのストローク量）に対応するシリンダの液圧と、実際にシリンダで発生した液圧と、の差が所定値以上である場合、故障検知装置１１０が故障ありと判定するようにしてもよい。

１００ 制御装置
１１０ 故障検知装置
１１１ 電気角演算部（電気角演算手段）
１１２ 記憶部
１１３ 第１判定部（故障判定手段）
１１４ 電気角変化量演算部（電気角変化量演算手段）
１１５ 第２判定部（故障判定手段）
１１６ 統合処理部（故障判定手段）
２００ 直流電源
３００ インバータ
４００ モータ
５００ 故障報知器
Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ ホールセンサ

Claims (4)

1. モータに設置される複数のホールセンサから、前記モータの駆動に伴う磁束の変化に応じたデジタル信号が入力されるとともに、各デジタル信号の組合わせに対応して前記モータの電気角を演算する電気角演算手段と、
   前記電気角演算手段によって演算される電気角に基づいて、複数の前記ホールセンサのうち少なくとも一つが故障したか否かを判定する故障判定手段と、を備え、
   前記電気角演算手段は、前記組合わせが全てHigh、又は全てLowである場合、前記モータの電気角として０°未満又は３６０°よりも大きい第１所定値を前記故障判定手段に出力し、
   前記故障判定手段は、前記電気角演算手段から前記第１所定値が入力された場合、複数の前記ホールセンサのうち少なくとも一つが故障したと判定すること
   を特徴とする故障検知装置。
2. 前記電気角演算手段によって演算される電気角の変化量を所定時間ごとに演算し、前記故障判定手段に出力する電気角変化量演算手段を備え、
   前記故障判定手段は、前記電気角演算手段から前記第１所定値が少なくとも一回入力され、かつ、前記電気角変化量演算手段から、その絶対値が複数の前記ホールセンサの電気角分解能よりも大きい第２所定値以上である変化量が少なくとも一回入力された場合、複数の前記ホールセンサのうち少なくとも一つが故障したと判定すること
   を特徴とする請求項１に記載の故障検知装置。
3. 前記第１所定値は、０°未満又は３６０°よりも大きい角度（６０°×ｎ）として予め設定されていること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の故障検知装置。
   ここで、ｎは０〜６を除く整数である。
4. 前記故障判定手段は、運転者による操作に応じて正回転又は逆回転する前記モータに設置される複数の前記ホールセンサのうち少なくとも一つが故障したか否かを判定すること
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の故障検知装置。

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