JP2015089293A - Load drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータなどの負荷を駆動する装置に関し、特に、スイッチング動作によって負荷へ電流を供給するインバータ回路を備えた負荷駆動装置に関する。 The present invention relates to a device for driving a load such as a motor, and more particularly to a load driving device including an inverter circuit that supplies a current to a load by a switching operation.
たとえば、車両に搭載される電動パワーステアリング装置においては、ハンドルの操舵トルクに応じた操舵補助力をステアリング機構に与えるために、３相ブラシレスモータなどの電動式モータが設けられる。このモータを駆動する装置として、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御方式によるモータ駆動装置が知られている。 For example, in an electric power steering device mounted on a vehicle, an electric motor such as a three-phase brushless motor is provided in order to give a steering assist force to the steering mechanism in accordance with the steering torque of the steering wheel. As a device for driving this motor, a motor drive device based on a PWM (Pulse Width Modulation) control system is known.
一般に、ＰＷＭ制御方式のモータ駆動装置は、所定のデューティを持ったＰＷＭ信号により駆動されるインバータ回路を備えている。インバータ回路は、上アームと下アームにそれぞれスイッチング素子を有する上下一対のアームが相の数だけ設けられた、ブリッジ回路から構成されている。そして、ＰＷＭ信号に基づく各スイッチング素子のオン・オフ動作により、電源からインバータ回路を通ってモータへ電流が供給され、モータが駆動される。特許文献１〜６には、このようなインバータ回路を備えたモータ駆動装置が記載されている。
In general, a PWM control type motor drive apparatus includes an inverter circuit driven by a PWM signal having a predetermined duty. The inverter circuit is composed of a bridge circuit in which a pair of upper and lower arms each having a switching element on the upper arm and the lower arm are provided for the number of phases. Then, by the on / off operation of each switching element based on the PWM signal, current is supplied from the power source through the inverter circuit to the motor, and the motor is driven.
特許文献１のモータ駆動装置では、インバータ回路の各相の上アームと下アームにそれぞれ１個のスイッチング素子が設けられている。また、インバータ回路とモータとの間には、スイッチング素子を有する電流遮断回路（フェールセーフ回路）が設けられている。インバータ回路のスイッチング素子が短絡した場合、電流遮断回路のスイッチング素子をオフにして、モータとインバータ回路とを電気的に切り離す。これにより、インバータ回路に回生電流が流れなくなり、回生電流によってモータに制動がかかるのが回避される。
In the motor drive device of
特許文献２および特許文献６のモータ駆動装置では、３段階の電圧を出力する３レベルインバータ回路が用いられている。インバータ回路の各相の上アームと下アームには、それぞれ２個のスイッチング素子が直列に設けられている。２個のスイッチング素子にそれぞれ並列接続されたダイオードの向きは同じであり、いずれも電源に対して逆方向となっている。
In the motor drive devices of
特許文献３のモータ駆動装置においても、インバータ回路の各相の上アームと下アームにそれぞれ２個のスイッチング素子が直列に設けられている。しかし、一方のスイッチング素子に並列接続されたダイオードの向きは、電源に対して順方向であるのに対し、他方のスイッチング素子に並列接続されたダイオードの向きは、電源に対して逆方向となっている。順方向のダイオードが接続されたスイッチング素子は常時オン状態であり、逆方向のダイオードが接続されたスイッチング素子はＰＷＭ信号によりオン・オフする。特許文献４および特許文献５にも、特許文献３と同様の回路が記載されている。
Also in the motor drive device of
一般に、インバータ回路を備えたモータ駆動装置においては、スイッチング素子がオン状態に固定されオフしなくなる短絡故障や、スイッチング素子がオフ状態に固定されオンしなくなる断線故障の有無を診断する機能が備わっている。この診断には、モータが駆動される前に行われる初期診断と、モータが駆動された後に行われる動作中診断とがある。特許文献３には、動作中診断により、インバータ回路のスイッチング素子の短絡故障および断線故障を検出する方法が記載されている。
In general, a motor drive device having an inverter circuit has a function of diagnosing whether there is a short-circuit failure in which a switching element is fixed in an on state and does not turn off, or a disconnection fault in which the switching element is fixed in an off state and does not turn on. Yes. This diagnosis includes an initial diagnosis performed before the motor is driven and an in-operation diagnosis performed after the motor is driven.
動作中診断は、モータに電流を流した状態で行われるのに対し、初期診断は、モータに電流を流さない状態で行われる。したがって、動作中診断の方法をそのまま初期診断に用いることはできない。また、上下の各アームに２個の直列接続されたスイッチング素子（以下「二重化されたスイッチング素子」ともいう。）が設けられたインバータ回路において、各スイッチング素子の短絡故障を初期診断する方法に関しては、これまでに知られていない。 The in-operation diagnosis is performed in a state where current is supplied to the motor, whereas the initial diagnosis is performed in a state where current is not supplied to the motor. Therefore, the in-operation diagnosis method cannot be used for the initial diagnosis as it is. Regarding an inverter circuit in which two switching elements connected in series (hereinafter also referred to as “doubled switching elements”) are provided in each of the upper and lower arms, a method for initially diagnosing a short circuit failure of each switching element Not known so far.
本発明は、上下の各アームに二重化されたスイッチング素子を有するインバータ回路を備えた負荷駆動装置において、スイッチング素子の短絡故障を精度良く検出できるようにすることを課題とする。 An object of the present invention is to make it possible to detect a short-circuit failure of a switching element with high accuracy in a load driving device including an inverter circuit having a switching element that is duplicated in upper and lower arms.
本発明に係る負荷駆動装置は、スイッチング素子のオン・オフに基づいて負荷に電流を供給するインバータ回路と、このインバータ回路を制御する制御部とを備えている。インバータ回路には、上下一対のアームが電源とグランドとの間に相数だけ設けられている。上アームと下アームのそれぞれは、２個の直列接続されたスイッチング素子を有している。そして、この２個の直列接続されたスイッチング素子は、電源に対して逆方向となるようにダイオードが並列接続され、負荷の駆動中に常時オンとなる第１スイッチング素子と、電源に対して逆方向となるようにダイオードが並列接続され、負荷の駆動中にオン・オフする第２スイッチング素子とからなる。制御部は、負荷が駆動される前の初期診断時に、各相毎に、上下アームに設けられた全てのスイッチング素子について、各スイッチング素子毎に短絡故障の有無を診断する。また、制御部は、負荷が駆動された後の動作中診断時に、各相毎に、上下アームに設けられた第２スイッチング素子の短絡故障の有無を診断する。 A load driving device according to the present invention includes an inverter circuit that supplies current to a load based on ON / OFF of a switching element, and a control unit that controls the inverter circuit. In the inverter circuit, a pair of upper and lower arms is provided for the number of phases between the power source and the ground. Each of the upper arm and the lower arm has two switching elements connected in series. The two switching elements connected in series have diodes connected in parallel so as to be in opposite directions with respect to the power supply, and reverse with respect to the power supply and the first switching element that is always on during driving of the load. A diode is connected in parallel so as to be in the direction, and includes a second switching element that is turned on / off during driving of the load. A control part diagnoses the presence or absence of a short circuit fault for every switching element about all the switching elements provided in the upper and lower arms for every phase at the time of the initial diagnosis before a load is driven. The controller diagnoses whether there is a short circuit failure in the second switching element provided in the upper and lower arms for each phase during diagnosis during operation after the load is driven.
第１スイッチング素子と第２スイッチング素子を上記のように接続すると、初期診断時に、上下アームの４個のスイッチング素子を順次オンさせてゆくことで、各素子毎に個別に短絡故障の有無を診断することができ、短絡故障した素子の特定が可能となる。また、動作中診断時には、第１スイッチング素子が常時オン状態にあることから、第２スイッチング素子が短絡した場合は、第１および第２スイッチング素子が共にオン状態となって、負荷の端子電圧が変動する。これによって、第２スイッチング素子の短絡故障を確実に検出することができる。 When the first switching element and the second switching element are connected as described above, at the time of initial diagnosis, the four switching elements of the upper and lower arms are sequentially turned on, thereby diagnosing the presence or absence of a short-circuit failure for each element. Therefore, it is possible to identify an element having a short circuit failure. At the time of diagnosis during operation, since the first switching element is always on, when the second switching element is short-circuited, both the first and second switching elements are on and the load terminal voltage is reduced. fluctuate. Thereby, it is possible to reliably detect a short-circuit failure of the second switching element.
本発明において、制御部は、初期診断時に、次のようにして短絡故障の有無を診断することができる。各相毎に、上下アームに設けられた全てのスイッチング素子を、タイミングをずらせて一定時間だけ順次オンさせ、各スイッチング素子のオン区間で、負荷の端子電圧をそれぞれ測定する。そして、この端子電圧に基づいて、各スイッチング素子毎に短絡故障の有無を診断する。 In the present invention, the control unit can diagnose the presence or absence of a short-circuit fault as follows during the initial diagnosis. For each phase, all the switching elements provided in the upper and lower arms are sequentially turned on for a fixed time with a shifted timing, and the terminal voltage of the load is measured in the ON section of each switching element. And based on this terminal voltage, the presence or absence of a short circuit failure is diagnosed for every switching element.
より具体的には、制御部は、短絡故障について次のように診断を行う。
（１）上アームの第２スイッチング素子のオン区間で、負荷の端子電圧が正常値より高くなった場合は、上アームの第１スイッチング素子が短絡故障したと診断する。
（２）上アームの第１スイッチング素子のオン区間で、負荷の端子電圧が正常値より高くなった場合は、上アームの第２スイッチング素子が短絡故障したと診断する。
（３）下アームの第２スイッチング素子のオン区間で、負荷の端子電圧が正常値より低くなった場合は、下アームの第１スイッチング素子が短絡故障したと診断する。
（４）下アームの第１スイッチング素子のオン区間で、負荷の端子電圧が正常値より低くなった場合は、下アームの第２スイッチング素子が短絡故障したと診断する。
More specifically, the control unit diagnoses the short circuit failure as follows.
(1) When the terminal voltage of the load becomes higher than a normal value during the ON period of the second switching element of the upper arm, it is diagnosed that the first switching element of the upper arm has a short circuit failure.
(2) When the terminal voltage of the load becomes higher than a normal value during the ON period of the first switching element of the upper arm, it is diagnosed that the second switching element of the upper arm has a short circuit failure.
(3) When the terminal voltage of the load becomes lower than a normal value in the ON section of the second switching element of the lower arm, it is diagnosed that the first switching element of the lower arm has a short circuit failure.
(4) When the terminal voltage of the load becomes lower than a normal value during the ON period of the first switching element of the lower arm, it is diagnosed that the second switching element of the lower arm has a short circuit failure.
本発明において、制御部は、動作中診断時に、各相毎に、負荷の端子電圧を監視し、第２スイッチング素子をオン・オフさせる駆動信号の所定区間における負荷の端子電圧と、あらかじめ設定された閾値との比較結果に基づいて、上下アームに設けられた第２スイッチング素子の短絡故障の有無を診断してもよい。 In the present invention, the control unit monitors the load terminal voltage for each phase at the time of diagnosis during operation, and is preset with the load terminal voltage in a predetermined section of the drive signal for turning on and off the second switching element. Based on the comparison result with the threshold value, the presence or absence of a short-circuit failure of the second switching element provided in the upper and lower arms may be diagnosed.
本発明において、制御部は、初期診断時にさらに、上アームと下アームの断線故障の有無を診断してもよい。断線故障の診断は、たとえば次のように行われる。各相毎に、上アームの第１スイッチング素子と第２スイッチング素子を、各素子が同時に一定時間だけオンするように駆動する。また、これと異なるタイミングで、下アームの第１スイッチング素子と第２スイッチング素子を、各素子が同時に一定時間だけオンするように駆動する。そして、上アームの各スイッチング素子の同時オン区間と、下アームの各スイッチング素子の同時オン区間で、負荷の端子電圧をそれぞれ測定し、この端子電圧に基づいて、上アームと下アームの断線故障の有無を診断する。 In the present invention, the control unit may further diagnose whether or not there is a disconnection failure between the upper arm and the lower arm during the initial diagnosis. The diagnosis of the disconnection failure is performed as follows, for example. For each phase, the first switching element and the second switching element of the upper arm are driven so that each element is turned on simultaneously for a certain time. Further, at a different timing, the first switching element and the second switching element of the lower arm are driven so that each element is turned on simultaneously for a certain time. Then, the terminal voltage of the load is measured in the simultaneous ON section of each switching element of the upper arm and the simultaneous ON section of each switching element of the lower arm, and the disconnection failure of the upper arm and the lower arm based on this terminal voltage Diagnose the presence or absence of.
より具体的には、制御部は、次のように断線故障の診断を行う。上アームの各スイッチング素子の同時オン区間で、負荷の端子電圧が正常値より低い場合は、当該上アームの第１スイッチング素子と第２スイッチング素子の一方または両方が断線故障したと診断する。下アームの各スイッチング素子の同時オン区間で、負荷の端子電圧が正常値より高い場合は、当該下アームの第１スイッチング素子と第２スイッチング素子の一方または両方が断線故障したと診断する。 More specifically, the control unit diagnoses a disconnection failure as follows. When the load terminal voltage is lower than the normal value in the simultaneous ON period of each switching element of the upper arm, it is diagnosed that one or both of the first switching element and the second switching element of the upper arm are broken. If the terminal voltage of the load is higher than the normal value in the simultaneous ON section of each switching element of the lower arm, it is diagnosed that one or both of the first switching element and the second switching element of the lower arm are broken.
本発明において、制御部は、動作中診断時に、各相毎に、負荷の端子電圧を監視し、第２スイッチング素子をオン・オフさせる駆動信号の所定区間における負荷の端子電圧と、あらかじめ設定された閾値との比較結果に基づいて、上アームと下アームの断線故障の有無を診断してもよい。 In the present invention, the control unit monitors the load terminal voltage for each phase at the time of diagnosis during operation, and is preset with the load terminal voltage in a predetermined section of the drive signal for turning on and off the second switching element. Based on the comparison result with the threshold value, the presence or absence of a disconnection failure between the upper arm and the lower arm may be diagnosed.
本発明によれば、上下の各アームに二重化されたスイッチング素子を有するインバータ回路を備えた負荷駆動装置において、スイッチング素子の短絡故障を精度良く検出することができる。 According to the present invention, in a load driving device including an inverter circuit having a switching element that is duplicated on each of the upper and lower arms, a short-circuit failure of the switching element can be detected with high accuracy.
本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。図面において、同一の部分または対応する部分には同一符号を付してある。以下では、負荷駆動装置として、車両の電動パワーステアリング装置に用いられるモータ駆動装置を例に挙げる。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals. In the following, a motor drive device used in an electric power steering device for a vehicle is taken as an example of the load drive device.
最初に、モータ駆動装置の構成を、図１を参照しながら説明する。図１において、モータ駆動装置１００は、ＣＰＵ１、ドライバ２、インバータ回路３、電流検出回路４、電圧検出回路５、および逆接保護回路６を備えている。ＣＰＵ１とドライバ２により、制御部１０が構成される。モータ駆動装置１００によって駆動されるモータＭは、操舵補助力を与えるための直流モータであって、たとえば３相ブラシレスモータからなる。モータＭに電力を供給する電源Ｂは、車載用のバッテリからなる直流電源である。
First, the configuration of the motor drive device will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the
インバータ回路３は、電源ＢとグランドＧとの間に上下一対のアームがＡ相、Ｂ相、Ｃ相に対応して３本設けられた、３相ブリッジ回路から構成される。Ａ相の上アームａ１は、２個の直列接続されたスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を有しており、Ａ相の下アームａ２は、２個の直列接続されたスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４を有している。Ｂ相の上アームｂ１は、２個の直列接続されたスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６を有しており、Ｂ相の下アームｂ２は、２個の直列接続されたスイッチング素子Ｑ７、Ｑ８を有している。Ｃ相の上アームｃ１は、２個の直列接続されたスイッチング素子Ｑ９、Ｑ１０を有しており、Ｃ相の下アームｃ２は、２個の直列接続されたスイッチング素子Ｑ１１、Ｑ１２を有している。インバータ回路３は、これらのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ１２のオン・オフに基づいて、負荷であるモータＭに電流を供給する。
The
このように、各相の上アームと下アームのそれぞれにおいて２個のスイッチング素子を直列接続し、回路を二重化するのは、スイッチング素子の一方が故障した場合に、他方でバックアップすることで信頼性を高めるためである。したがって、後述するように、通常は、直列接続された２個のスイッチング素子の一方を常時オン状態とし、他方をＰＷＭ信号でオン・オフさせる。この場合、インバータ回路３は、６個のスイッチング素子を有する一般の３相ブリッジ回路として動作する。
As described above, two switching elements are connected in series in each of the upper arm and the lower arm of each phase, and the circuit is duplicated because when one of the switching elements fails, it is backed up by the other. Is to increase Therefore, as will be described later, normally, one of two switching elements connected in series is always turned on, and the other is turned on / off by a PWM signal. In this case, the
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スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ１２は、ここではｎチャンネル型のＭＯＳ−ＦＥＴからなる。Ａ相において、スイッチング素子Ｑ１のドレインｄは、逆接保護回路６を介して電源Ｂに接続されている。スイッチング素子Ｑ１のソースｓは、スイッチング素子Ｑ２のドレインｄに接続されている。スイッチング素子Ｑ２のソースｓは、スイッチング素子Ｑ３のドレインｄに接続されている。スイッチング素子Ｑ３のソースｓは、スイッチング素子Ｑ４のドレインｄに接続されている。スイッチング素子Ｑ４のソースｓは、シャント抵抗Ｒｓを介してグランドＧに接続されている。また、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の各ゲートｇは、抵抗Ｒ１〜Ｒ４を介して、ドライバ２の出力端子Ｔ１〜Ｔ４に接続されている。さらに、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４には、電源Ｂに対して逆方向となるように、ダイオードＤ１〜Ｄ４が並列接続されている。これらのダイオードＤ１〜Ｄ４は、ドレイン・ソース間の寄生ダイオードである。
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Here, the switching elements Q1 to Q12 are composed of n-channel MOS-FETs. In the A phase, the drain d of the switching element Q1 is connected to the power source B via the reverse
Ｂ相において、スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８は、Ａ相のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と対応している。これらのスイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８の接続関係は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と同様であるので、説明を省略する。スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８には、電源Ｂに対して逆方向となるように、ダイオードＤ５〜Ｄ８（寄生ダイオード）が並列接続されている。また、図示は省略しているが、スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８の各ゲートは、抵抗を介してドライバ２の出力端子に接続される。
In the B phase, switching elements Q5 to Q8 correspond to A phase switching elements Q1 to Q4. Since the connection relationship between these switching elements Q5 to Q8 is the same as that of the switching elements Q1 to Q4, description thereof is omitted. Diodes D5 to D8 (parasitic diodes) are connected in parallel to the switching elements Q5 to Q8 so as to be in the opposite direction to the power supply B. Although not shown, each gate of the switching elements Q5 to Q8 is connected to the output terminal of the
Ｃ相において、スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１２は、Ａ相のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と対応している。これらのスイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１２の接続関係は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と同様であるので、説明を省略する。スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１２には、電源Ｂに対して逆方向となるように、ダイオードＤ９〜Ｄ１２（寄生ダイオード）が並列接続されている。また、図示は省略しているが、スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１２の各ゲートは、抵抗を介してドライバ２の出力端子に接続される。
In the C phase, switching elements Q9 to Q12 correspond to A phase switching elements Q1 to Q4. Since the connection relationship of these switching elements Q9 to Q12 is the same as that of the switching elements Q1 to Q4, description thereof is omitted. Diodes D9 to D12 (parasitic diodes) are connected in parallel to the switching elements Q9 to Q12 so as to be in the opposite direction to the power supply B. Although not shown, each gate of the switching elements Q9 to Q12 is connected to the output terminal of the
Ａ相の下アームａ２とグランドＧとの間には、電流検出回路４が設けられている。電流検出回路４は、シャント抵抗Ｒｓと増幅器Ｋとを有している。シャント抵抗Ｒｓの一端は、スイッチング素子Ｑ４のソースｓに接続されている。シャント抵抗Ｒｓの他端は、グランドＧに接地されている。増幅器Ｋの入力側は、シャント抵抗Ｒｓの両端に接続されている。増幅器Ｋの出力側は、抵抗Ｒ８およびコンデンサＣ１からなるフィルタ回路を介して、ＣＰＵ１に接続されている。また、図示は省略するが、Ｂ相とＣ相においても、Ａ相の電流検出回路４と同様の電流検出回路が設けられている。
A
Ａ相の上下アームａ１、ａ２の接続点と、Ｂ相の上下アームｂ１、ｂ２の接続点と、Ｃ相の上下アームｃ１、ｃ２の接続点は、それぞれラインＬａ、Ｌｂ、Ｌｃを介して、モータＭの端子に接続されている。ラインＬａには、抵抗Ｒ５の一端が接続されている。抵抗Ｒ５の他端は、逆接保護回路６を介して、電源Ｂに接続されている。抵抗Ｒ５は、プルアップ抵抗として機能し、その抵抗値は、モータＭの内部抵抗値に比べて、十分大きな値となっている。また、図示は省略するが、ラインＬｂ、Ｌｃにも、抵抗Ｒ５と同様の抵抗が接続されている。
The connection point of the A-phase upper and lower arms a1 and a2, the connection point of the B-phase upper and lower arms b1 and b2, and the connection point of the C-phase upper and lower arms c1 and c2 are respectively connected via lines La, Lb, and Lc. It is connected to the terminal of the motor M. One end of a resistor R5 is connected to the line La. The other end of the resistor R5 is connected to the power source B via the reverse
ラインＬａとグランドＧとの間には、電圧検出回路５が設けられている。電圧検出回路５は、直列接続された抵抗Ｒ６および抵抗Ｒ７を有している。抵抗Ｒ６、Ｒ７は、プルダウン抵抗として機能し、その抵抗値は、モータＭの内部抵抗値に比べて、十分大きな値となっている。抵抗Ｒ６の一端は、ラインＬａに接続されている。抵抗Ｒ６の他端は、抵抗Ｒ７の一端に接続されている。抵抗Ｒ７の他端は、グランドＧに接地されている。抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７との接続点は、抵抗Ｒ９およびコンデンサＣ２からなるフィルタ回路を介して、ＣＰＵ１に接続されている。また、図示は省略するが、ラインＬｂ、ＬｃとグランドＧとの間にも、電圧検出回路５と同様の電圧検出回路が設けられている。
A
逆接保護回路６は、リレーなどの開閉素子から構成され、インバータ回路３と電源Ｂとの間に設けられる。開閉素子のオン・オフは、ＣＰＵ１によって制御される。この逆接保護回路６は、インバータ回路３に対して電源Ｂが逆極性（正極と負極が逆）に接続されたときに、ダイオードＤ１〜Ｄ１２を通ってインバータ回路３に過電流が流れるのを阻止する。
The reverse
ＣＰＵ１は、モータ駆動装置１００の動作を制御する。ＣＰＵ１には、故障診断部１１、モータ電流算出部１２、およびモータ端子電圧算出部１３が備わっている。故障診断部１１は、後述する初期診断および動作中診断を実行し、インバータ回路３の短絡故障や断線故障を検出する。モータ電流算出部１２は、電流検出回路４の出力に基づいて、モータＭの各相に流れる電流の値を算出する。モータ端子電圧算出部１３は、電圧検出回路５の出力に基づいて、モータＭの各相の端子電圧の値を算出する。
The
ＣＰＵ１には、図示しないトルクセンサから、操舵トルクが入力される。ＣＰＵ１は、この操舵トルクに基づいて、モータＭに流すべき電流の目標値を設定する。そして、設定された目標値と、モータ電流算出部１２で算出されたモータ電流値とを比較し、その偏差に基づいて、インバータ回路３のスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号のデューティを演算する。また、ＣＰＵ１の故障診断部１１は、モータ端子電圧算出部１３で算出されたモータＭの端子電圧に基づいて、インバータ回路３における短絡故障や断線故障の有無を診断する（詳細は後述）。
The steering torque is input to the
ドライバ２は、ＣＰＵ１から与えられるデューティの情報に基づいて、インバータ回路３のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ１２を駆動するための、所定のデューティを持ったＰＷＭ信号を生成する。Ａ相のスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号は、端子Ｔ１〜Ｔ４、および抵抗Ｒ１〜Ｒ４を介して、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の各ゲートｇに与えられる。Ｂ相、Ｃ相のスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号も、同様に、図示しない端子および抵抗を介して、スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ１２の各ゲートに与えられる。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ１２は、ドライバ２から与えられるＰＷＭ信号に基づいて、オン・オフ動作を行う。すなわち、ＰＷＭ信号の「Ｈ」（High）レベルの区間では、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ１２はオンし、ＰＷＭ信号の「Ｌ」（Low）レベルの区間では、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ１２はオフする。
The
次に、上述したモータ駆動装置１００の動作について説明する。逆接保護回路６の開閉素子を閉状態（オン状態）にし、ドライバ２から出力される駆動信号によりインバータ回路３を駆動すると、電源Ｂから逆接保護回路６およびインバータ回路３を経てモータＭに電流が流れ、モータＭが駆動される。ここで、モータＭの駆動中は、各相の上下アームに設けられている２個の直列接続されたスイッチング素子の一方が常時オンとなり、他方がオン・オフ動作を行う。
Next, the operation of the
詳しくは、図２（ａ）に示したように、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５、Ｑ７、Ｑ９、Ｑ１１（第１スイッチング素子）は、ドライバ２から与えられる連続したＨレベル信号により、常時オンした状態となる。一方、これらのスイッチング素子と対をなすスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６、Ｑ８、Ｑ１０、Ｑ１２（第２スイッチング素子）は、ドライバ２から与えられるＰＷＭ信号により、オン・オフ動作を行う。このため、たとえばスイッチング素子Ｑ２、Ｑ１２がオンの区間では、図中の破線矢印で示す経路でモータＭに電流が流れる。図２（ｂ）は、各スイッチング素子のオン・オフ動作を示したタイミングチャートである。斜線の区間が、図２（ａ）の破線で示した電流が流れる区間である。
Specifically, as shown in FIG. 2A, the switching elements Q1, Q3, Q5, Q7, Q9, and Q11 (first switching element) are always turned on by the continuous H level signal given from the
図２に示した動作は一例であるが、２個の直列接続されたスイッチング素子の一方が常時オンしている場合のインバータ回路３の動作は、前記のとおり、一般の３相ブリッジ回路の動作と同じである。したがって、ここではインバータ回路３のさらに詳細な動作の説明を省略する。
The operation shown in FIG. 2 is an example, but the operation of the
次に、モータ駆動装置１００における初期診断について、図３を参照しながら説明する。初期診断は、モータＭが駆動される前に行われる診断であり、モータＭに電流を流さない状態で実施される。以下では、Ａ相の初期診断を例に挙げるが、Ｂ相とＣ相についても、同様の方法で初期診断が行われる。
Next, the initial diagnosis in the
図３において、（ａ）はスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のゲートｇに印加される診断用信号、（ｂ）はスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の動作、（ｃ）はモータＭの端子電圧をそれぞれ表している。初期診断においては、逆接保護回路６をオンにした状態で、最初に短絡（ショート）故障診断を実施し、その後、断線（オープン）故障診断を実施する。この順序は逆であってもよい。
3, (a) is a diagnostic signal applied to the gate g of the switching elements Q1 to Q4, (b) is an operation of the switching elements Q1 to Q4, and (c) is a terminal voltage of the motor M. . In the initial diagnosis, with the reverse
短絡故障診断は、時刻Ｔｘ〜Ｔｚの間で行われる。時刻Ｔｘで診断が開始されると、上下アームの各スイッチング素子を順次、タイミングをずらせて一定時間だけオンさせる。詳しくは、図３（ａ）のように、スイッチング素子Ｑ２→Ｑ１→Ｑ４→Ｑ３の順に、各スイッチング素子にゲート信号（パルス信号）を印加してゆく。すると、図３（ｂ）のように、ゲート信号のＨレベルの区間で、スイッチング素子Ｑ２→Ｑ１→Ｑ４→Ｑ３の順に、各スイッチング素子が一定時間だけ順次オンとなる。そこで、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のそれぞれのオン区間で、モータＭの端子電圧を測定し、これに基づいて短絡故障を検出する。以下、さらに詳しく説明する。
The short-circuit fault diagnosis is performed between times Tx and Tz. When the diagnosis is started at time Tx, the switching elements of the upper and lower arms are sequentially turned on for a predetermined time with the timing shifted. Specifically, as shown in FIG. 3A, a gate signal (pulse signal) is applied to each switching element in the order of switching elements Q2-> Q1-> Q4-> Q3. Then, as shown in FIG. 3B, the switching elements are sequentially turned on for a certain time in the order of the
図３（ｃ）は、モータＭのＡ相の端子電圧Ｖｍ（ラインＬａの電圧）を示している。実線は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に故障が発生していない場合のモータ端子電圧、破線は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に故障が発生した場合のモータ端子電圧である。Ｖｂは電源Ｂの電圧、ＶｇはグランドＧの電圧を表している。 FIG. 3C shows the A-phase terminal voltage Vm of the motor M (voltage of the line La). The solid line represents the motor terminal voltage when no failure has occurred in the switching elements Q1 to Q4, and the broken line represents the motor terminal voltage when a failure has occurred in the switching elements Q1 to Q4. Vb represents the voltage of the power supply B, and Vg represents the voltage of the ground G.
上アームａ１のスイッチング素子Ｑ２がオンの区間では、本来、スイッチング素子Ｑ１はオフであり、ダイオードＤ１も電源Ｂに対して逆方向となっている。したがって、モータ端子電圧Ｖｍは、電源電圧Ｖｂを抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６＋Ｒ７とで分圧した電圧値Ｖｏ（正常値）となるはずである。しかるに、スイッチング素子Ｑ１が短絡故障していると、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が共にオン状態となる結果、ラインＬａが、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２および逆接保護回路６を介して、電源Ｂと電気的に接続される。その結果、スイッチング素子Ｑ２のオン区間で、図３（ｃ）の破線（１）で示すように、モータ端子電圧Ｖｍは正常値Ｖｏより高くなって、電源電圧Ｖｂまで上昇する（実際には、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２や逆接保護回路６での電圧降下により、ＶｍはＶｂより若干小さくなるが、ここでは簡単のためＶｍ＝Ｖｂとする（以下同様））。このモータ端子電圧Ｖｍは、電圧検出回路５で検出され、ＣＰＵ１へ入力される。ＣＰＵ１は、モータ端子電圧算出部１３での算出結果に基づき、スイッチング素子Ｑ２のオン区間においてＶｍ＝Ｖｂである場合に、スイッチング素子Ｑ１に短絡故障が発生したと診断する。
In the section in which the switching element Q2 of the upper arm a1 is on, the switching element Q1 is essentially off, and the diode D1 is also in the reverse direction with respect to the power supply B. Therefore, the motor terminal voltage Vm should be a voltage value Vo (normal value) obtained by dividing the power supply voltage Vb by the resistor R5 and the resistor R6 + R7. However, if the switching element Q1 is short-circuited, both the switching elements Q1 and Q2 are turned on. As a result, the line La is electrically connected to the power source B via the switching elements Q1 and Q2 and the reverse
同様に、スイッチング素子Ｑ２が短絡故障している場合も、ラインＬａが電源Ｂと電気的に接続されるため、スイッチング素子Ｑ１のオン区間で、図３（ｃ）の破線（２）で示すように、モータ端子電圧Ｖｍは正常値Ｖｏより高くなって、電源電圧Ｖｂまで上昇する。これにより、ＣＰＵ１は、スイッチング素子Ｑ２に短絡故障が発生したと診断する。
Similarly, when the switching element Q2 is short-circuited, the line La is electrically connected to the power source B, and therefore, as indicated by the broken line (2) in FIG. In addition, the motor terminal voltage Vm becomes higher than the normal value Vo and rises to the power supply voltage Vb. Thus, the
また、下アームａ２のスイッチング素子Ｑ４がオンの区間では、本来、スイッチング素子Ｑ３はオフであり、ダイオードＤ３も電源Ｂに対して逆方向となっている。したがって、この場合も、モータ端子電圧ＶｍはＶｏ（正常値）となるはずである。しかるに、スイッチング素子Ｑ３が短絡故障していると、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４が共にオン状態となる結果、ラインＬａが、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４およびシャント抵抗Ｒｓを介して、グランドＧと電気的に接続される。その結果、スイッチング素子Ｑ４のオン区間で、図３（ｃ）の破線（３）で示すように、モータ端子電圧Ｖｍは正常値Ｖｏより低くなって、グランド電圧Ｖｇまで低下する（実際には、シャント抵抗Ｒｓでの電圧降下により、ＶｍはＶｇより若干大きくなるが、ここでは簡単のためＶｍ＝Ｖｇとする（以下同様））。このモータ端子電圧Ｖｍは、電圧検出回路５で検出され、ＣＰＵ１へ入力される。ＣＰＵ１は、モータ端子電圧算出部１３での算出結果に基づき、スイッチング素子Ｑ４のオン区間においてＶｍ＝Ｖｇである場合に、スイッチング素子Ｑ３に短絡故障が発生したと診断する。
In the section where the switching element Q4 of the lower arm a2 is on, the switching element Q3 is essentially off, and the diode D3 is also in the opposite direction to the power source B. Therefore, also in this case, the motor terminal voltage Vm should be Vo (normal value). However, if the switching element Q3 is short-circuited, both the switching elements Q3 and Q4 are turned on. As a result, the line La is electrically connected to the ground G via the switching elements Q3 and Q4 and the shunt resistor Rs. Is done. As a result, in the ON period of the switching element Q4, as indicated by a broken line (3) in FIG. 3C, the motor terminal voltage Vm becomes lower than the normal value Vo and decreases to the ground voltage Vg (in practice, Due to the voltage drop at the shunt resistor Rs, Vm becomes slightly larger than Vg. However, for simplicity, Vm = Vg (the same applies hereinafter). The motor terminal voltage Vm is detected by the
同様に、スイッチング素子Ｑ４が短絡故障している場合も、ラインＬａがグランドＧと電気的に接続されるため、スイッチング素子Ｑ３のオン区間で、図３（ｃ）の破線（４）で示すように、モータ端子電圧Ｖｍは正常値Ｖｏより低くなって、グランド電圧Ｖｇまで低下する。これにより、ＣＰＵ１は、スイッチング素子Ｑ４に短絡故障が発生したと診断する。
Similarly, when the switching element Q4 is short-circuited, the line La is electrically connected to the ground G, and therefore, as indicated by the broken line (4) in FIG. In addition, the motor terminal voltage Vm becomes lower than the normal value Vo and decreases to the ground voltage Vg. Thus, the
このように、初期診断においては、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を順次オンさせてゆき、各素子のオン区間においてモータ端子電圧Ｖｍを測定することにより、スイッチング素子の短絡故障の有無を診断することができる。そして、この短絡故障診断では、どのスイッチング素子が短絡故障しているかを特定することができる。Ｂ相とＣ相についても、Ａ相と同じ手順で短絡故障診断が行われる。 Thus, in the initial diagnosis, the switching elements Q1 to Q4 are sequentially turned on, and the motor terminal voltage Vm is measured in the on section of each element, thereby diagnosing the presence or absence of a short circuit failure of the switching element. it can. In this short circuit failure diagnosis, it is possible to specify which switching element has a short circuit failure. For the B phase and the C phase, the short-circuit fault diagnosis is performed in the same procedure as the A phase.
短絡故障診断が終了すると、続いて、時刻Ｔｙ〜Ｔｚの間で断線故障診断が行われる。断線故障診断の手順は、短絡故障診断の手順とは異なっている。詳しくは、図３（ａ）のように、上アームのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２に同時にゲート信号（パルス信号）を印加するとともに、これと異なるタイミングで、下アームのスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４に同時にゲート信号（パルス信号）を印加する。すると、図３（ｂ）のように、ゲート信号のＨレベルの区間で、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が同時に一定時間だけオンし、これと異なるタイミングで、下アームのスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４が同時に一定時間だけオンする。そこで、各スイッチング素子の同時オン区間で、モータ端子電圧Ｖｍを測定し、これに基づいて断線故障を検出する。以下、さらに詳しく説明する。 When the short-circuit fault diagnosis is completed, a disconnection fault diagnosis is subsequently performed between times Ty and Tz. The procedure for disconnection fault diagnosis is different from the procedure for short-circuit fault diagnosis. Specifically, as shown in FIG. 3A, a gate signal (pulse signal) is simultaneously applied to the switching elements Q1 and Q2 of the upper arm, and at the same time, the gates are simultaneously applied to the switching elements Q3 and Q4 of the lower arm. A signal (pulse signal) is applied. Then, as shown in FIG. 3B, the switching elements Q1 and Q2 are simultaneously turned on for a certain period of time during the H level period of the gate signal, and the switching elements Q3 and Q4 of the lower arm are simultaneously constant at different timings. Turn on only for hours. Therefore, the motor terminal voltage Vm is measured in the simultaneous ON section of each switching element, and a disconnection failure is detected based on this. This will be described in more detail below.
上アームａ１のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が同時にオンする区間では、本来、ラインＬａが電源Ｂと電気的に接続されるため、モータ端子電圧Ｖｍは、電源電圧Ｖｂ（正常値）まで上昇するはずである。しかるに、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の一方または両方が断線故障していると、ラインＬａが電源Ｂから電気的に切り離された状態となる。このため、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の同時オン区間で、図３（ｃ）の破線（５）で示すように、モータ端子電圧Ｖｍは正常値Ｖｂより低くなって、Ｖｏのままとなる。そこで、ＣＰＵ１は、モータ端子電圧算出部１３での算出結果に基づき、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の同時オン区間においてＶｍ＝Ｖｏである場合は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の一方または両方が断線故障したと診断する。
In a section where the switching elements Q1 and Q2 of the upper arm a1 are simultaneously turned on, the line La is originally electrically connected to the power source B, so the motor terminal voltage Vm should rise to the power source voltage Vb (normal value). is there. However, when one or both of the switching elements Q1 and Q2 are broken, the line La is electrically disconnected from the power source B. For this reason, in the simultaneous ON section of the switching elements Q1 and Q2, as indicated by a broken line (5) in FIG. 3C, the motor terminal voltage Vm becomes lower than the normal value Vb and remains Vo. Therefore, based on the calculation result of the motor terminal
また、下アームａ２のスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４が同時にオンする区間では、本来、ラインＬａがグランドＧと電気的に接続されるため、モータ端子電圧Ｖｍは、グランド電圧Ｖｇ（正常値）まで低下するはずである。しかるに、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の一方または両方が断線故障していると、ラインＬａがグランドＧから電気的に切り離された状態となる。このため、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の同時オン区間で、図３（ｃ）の破線（６）で示すように、モータ端子電圧Ｖｍは正常値Ｖｇより高くなって、Ｖｏのままとなる。そこで、ＣＰＵ１は、モータ端子電圧算出部１３での算出結果に基づき、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の同時オン区間においてＶｍ＝Ｖｏである場合は、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の一方または両方が断線故障したと診断する。
Further, in a section in which the switching elements Q3 and Q4 of the lower arm a2 are simultaneously turned on, the line La is inherently electrically connected to the ground G, so that the motor terminal voltage Vm drops to the ground voltage Vg (normal value). It should be. However, when one or both of the switching elements Q3 and Q4 are broken, the line La is electrically disconnected from the ground G. For this reason, in the simultaneously ON section of the switching elements Q3 and Q4, as indicated by a broken line (6) in FIG. 3C, the motor terminal voltage Vm becomes higher than the normal value Vg and remains Vo. Therefore, based on the calculation result in the motor terminal
このように、上アームａ１のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を同時にオン駆動し、これと異なるタイミングで、下アームａ２のスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４を同時にオン駆動し、それぞれの同時オン区間でモータ端子電圧Ｖｍを測定することによって、断線故障の有無を診断することができる。Ｂ相とＣ相についても、Ａ相と同じ手順で断線故障診断が行われる。なお、断線故障診断では、上段（上アーム）と下段（下アーム）のいずれに断線故障が発生したかは判別できるが、断線故障したスイッチング素子を特定することはできない。しかるに、各アームのいずれのスイッチング素子が断線故障しようとも、結果的に当該アームに流れる電流が遮断されることに変わりはないので、断線故障の場合は、故障した素子を特定できなくても問題はない。 In this way, the switching elements Q1 and Q2 of the upper arm a1 are simultaneously turned on, and the switching elements Q3 and Q4 of the lower arm a2 are simultaneously turned on at different timings, and the motor terminal voltage Vm in each simultaneous on period. By measuring the above, it is possible to diagnose the presence or absence of a disconnection failure. For the B phase and the C phase, the disconnection failure diagnosis is performed in the same procedure as the A phase. In the disconnection fault diagnosis, it can be determined whether the disconnection fault has occurred in the upper stage (upper arm) or the lower stage (lower arm), but the switching element in which the disconnection fault has occurred cannot be specified. However, no matter which switching element of each arm breaks, the current flowing to the arm will be interrupted as a result, so in the case of a breakage fault, it is not possible to identify the failed element. There is no.
図４は、上述した初期診断と、当該診断結果に基づく処理の手順を表したフローチャートである。本フローチャートの各ステップは、ＣＰＵ１によって実行される。
FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the initial diagnosis and the process based on the diagnosis result. Each step of this flowchart is executed by the
ステップＳ１では、車両のイグニッションスイッチ（図示省略）が操作されたことに基づいて、イグニッションオン信号がＣＰＵ１に入力される。ＣＰＵ１は、この信号が入力されると、ステップＳ２で初期診断のプログラムを起動し、初期診断を開始する。初期診断では、まずステップＳ３において、図３で説明した要領に従い、短絡（ショート）故障診断を実行する。そして、ステップＳ４で、短絡故障の有無を判定し、短絡故障がなければ（ステップＳ４；ＮＯ）、ステップＳ５へ進み、短絡故障があれば（ステップＳ４；ＹＥＳ）、ステップＳ１１へ進む。
In step S1, an ignition on signal is input to the
ステップＳ５では、図３で説明した要領に従い、断線（オープン）故障診断を実行する。そして、ステップＳ６で、断線故障の有無を判定し、断線故障がなければ（ステップＳ６；ＮＯ）、ステップＳ７へ進み、断線故障があれば（ステップＳ６；ＹＥＳ）、ステップＳ８へ進む。 In step S5, a disconnection (open) fault diagnosis is executed according to the procedure described in FIG. In step S6, it is determined whether or not there is a disconnection failure. If there is no disconnection failure (step S6; NO), the process proceeds to step S7. If there is a disconnection failure (step S6; YES), the process proceeds to step S8.
ステップＳ７では、短絡故障も断線故障も発生していないことから、通常モードによるモータ駆動を開始する。通常モードでは、図２（ａ）に示したように、各相の上下アームに設けられている２個の直列接続されたスイッチング素子の一方（Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５…）を常時オン状態とし、他方（Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６…）をＰＷＭ信号でオン・オフさせる。これにより、電源Ｂからインバータ回路３を通ってモータＭへ電流が供給され、モータＭが３相で駆動される。
In step S7, since neither a short circuit failure nor a disconnection failure has occurred, motor driving in the normal mode is started. In the normal mode, as shown in FIG. 2 (a), one of the two serially connected switching elements (Q1, Q3, Q5...) Provided in the upper and lower arms of each phase is always on. The other (Q2, Q4, Q6...) Is turned on / off by a PWM signal. As a result, a current is supplied from the power source B to the motor M through the
短絡故障が発生している場合は、ステップＳ１１において、図３で説明した要領に従い、短絡故障したスイッチング素子を特定する。そして、ステップＳ１２で、短絡故障したスイッチング素子が、常時オン用の第１スイッチング素子（以下「サブＦＥＴ」という。）Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５…か、それともＰＷＭ駆動用の第２スイッチング素子（以下「メインＦＥＴ」という。）Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６…かを判定する。判定の結果、短絡故障したスイッチング素子がサブＦＥＴであれば、ステップＳ１３へ進み、短絡故障したスイッチング素子がメインＦＥＴであれば、ステップＳ１５へ進む。 If a short circuit fault has occurred, in step S11, the switching element having the short circuit fault is specified according to the procedure described with reference to FIG. In step S12, the short-circuited switching element is a first switching element (hereinafter referred to as “sub-FET”) Q1, Q3, Q5... Or a second switching element for PWM driving (hereinafter referred to as “sub-FET”). It is referred to as “main FET”.) Q2, Q4, Q6. As a result of the determination, if the switching element having a short circuit failure is a sub FET, the process proceeds to step S13, and if the switching element having a short circuit failure is a main FET, the process proceeds to step S15.
ステップＳ１３では、短絡故障の発生および短絡故障したサブＦＥＴを報知するための警報を出力する。この警報に基づいて、たとえば警報ランプ（図示省略）が点灯する。その後、ステップＳ１４へ進んで、ステップＳ７と同様の通常モードによるモータ駆動を開始する。この場合、サブＦＥＴに短絡故障が発生していても、サブＦＥＴはもともと常時オン用の素子であるので、インバータ回路３は正常に動作し、モータ駆動に支障は生じない。また、警報ランプの点灯により、短絡故障したサブＦＥＴの交換を促すことができる。
In step S13, an alarm for notifying the occurrence of a short-circuit failure and the sub-FET having the short-circuit failure is output. Based on this alarm, for example, an alarm lamp (not shown) is lit. Then, it progresses to step S14 and the motor drive by the normal mode similar to step S7 is started. In this case, even if a short-circuit failure has occurred in the sub-FET, the sub-FET is originally an always-on element, so that the
一方、ステップＳ１５では、短絡故障の発生および短絡故障したメインＦＥＴを報知するための警報を出力する。この警報に基づいて、たとえば警報ランプ（図示省略）が点灯する。次に、ステップＳ１６ａにおいて、短絡故障したメインＦＥＴと対をなすサブＦＥＴをオフ状態にする。その後、ステップＳ１７ａへ進んで、縮退モードによるモータ駆動を開始する。この縮退モードには、短絡故障が発生した異常相における異常箇所だけを切り離すモード（以下「部分縮退モード」という。）と、異常相全体を切り離すモード（以下「全縮退モード」という。）の２種類がある。 On the other hand, in step S15, an alarm for notifying the occurrence of a short circuit failure and the main FET having the short circuit failure is output. Based on this alarm, for example, an alarm lamp (not shown) is lit. Next, in step S16a, the sub FET paired with the short-circuited main FET is turned off. Then, it progresses to step S17a and starts the motor drive by the degeneration mode. This degeneration mode includes two modes: a mode in which only an abnormal part in an abnormal phase in which a short-circuit fault has occurred is separated (hereinafter referred to as “partially degenerated mode”) and a mode in which the entire abnormal phase is separated (hereinafter referred to as “total degenerate mode”). There are types.
部分縮退モードでは、異常相の上下アームのうち、短絡故障が発生した側のアームのみを電気的に切り離し、短絡故障が発生していない側のアームと、残りの２相の上下アームとを用いてモータを駆動する。たとえば、図１４（ａ）に示すように、Ｃ相の上アームｃ１のスイッチング素子Ｑ１０（メインＦＥＴ）に短絡故障（ショート）が発生した場合、スイッチング素子Ｑ９（サブＦＥＴ）がステップＳ１６ａでオフとなることで、異常箇所である上アームｃ１だけが電気的に切り離される。Ｃ相の下アームｃ２のスイッチング素子Ｑ１１、Ｑ１２は、通常どおり駆動される。また、Ａ相の上下アームａ１、ａ２の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と、Ｂ相の上下アームｂ１、ｂ２の各スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８も、通常どおり駆動される。 In the partial degeneration mode, only the arm on which the short-circuit failure has occurred is electrically disconnected from the upper and lower arms of the abnormal phase, and the arm on the side where the short-circuit failure has not occurred and the remaining two-phase upper and lower arms are used. Drive the motor. For example, as shown in FIG. 14A, when a short-circuit failure (short-circuit) occurs in the switching element Q10 (main FET) of the C-phase upper arm c1, the switching element Q9 (sub-FET) is turned off in step S16a. As a result, only the upper arm c1 which is an abnormal part is electrically disconnected. Switching elements Q11 and Q12 of C-phase lower arm c2 are driven as usual. The switching elements Q1 to Q4 of the A-phase upper and lower arms a1 and a2 and the switching elements Q5 to Q8 of the B-phase upper and lower arms b1 and b2 are also driven as usual.
一方、全縮退モードでは、異常相の短絡故障が発生した側のアームだけでなく、異常相の短絡故障が発生していない側のアームも電気的に切り離され、残りの２相の上下アームを用いてモータを駆動する。たとえば、図１４（ｂ）に示すように、Ｃ相の上アームｃ１のスイッチング素子Ｑ１０（メインＦＥＴ）に短絡（ショート）故障が発生した場合、スイッチング素子Ｑ９（サブＦＥＴ）がオフとなることに加えて、下アームｃ２のスイッチング素子Ｑ１２（メインＦＥＴ）、Ｑ１１（サブＦＥＴ）もオフとなる。これにより、異常相であるＣ相全体（上アームｃ１と下アームｃ２）が電気的に切り離される。一方、Ａ相の上下アームａ１、ａ２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と、Ｂ相の上下アームｂ１、ｂ２のスイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８は、通常どおり駆動される。 On the other hand, in the fully degenerate mode, not only the arm on the side where the abnormal phase short-circuit failure has occurred, but also the arm on the side where the abnormal phase short-circuit failure has not occurred is electrically disconnected, and the remaining two-phase upper and lower arms are disconnected. Use to drive the motor. For example, as shown in FIG. 14B, when a short circuit failure occurs in the switching element Q10 (main FET) of the C-phase upper arm c1, the switching element Q9 (sub-FET) is turned off. In addition, the switching elements Q12 (main FET) and Q11 (sub-FET) of the lower arm c2 are also turned off. As a result, the entire C phase (upper arm c1 and lower arm c2), which is an abnormal phase, is electrically disconnected. On the other hand, the switching elements Q1-Q4 of the A-phase upper and lower arms a1, a2 and the switching elements Q5-Q8 of the B-phase upper and lower arms b1, b2 are driven as usual.
このように、縮退モードには２種類あるが、図４のステップＳ１７ａにおいては、部分縮退モードと全縮退モードのいずれを採用してもよい。縮退モードでは、短絡故障が発生した異常相または異常箇所を切り離し、残りのスイッチング素子を通常モードの場合と同様に動作させることによって、モータＭを２相で駆動することができる。 As described above, although there are two types of reduction modes, either the partial reduction mode or the full reduction mode may be employed in step S17a of FIG. In the degeneration mode, the motor M can be driven in two phases by disconnecting the abnormal phase or abnormal location where the short-circuit failure has occurred and operating the remaining switching elements in the same manner as in the normal mode.
ステップＳ６で断線故障が検出された場合は、ステップＳ８において、断線故障の発生および断線故障した相または箇所を報知するための警報を出力する。この警報に基づいて、たとえば警報ランプ（図示省略）が点灯する。次に、ステップＳ９において、断線故障が発生した異常相の上下アームのスイッチング素子を全てオフにするか、あるいは、断線故障が発生した異常箇所（上アームまたは下アーム）のスイッチング素子だけをオフにする処理が行われる。その後、ステップＳ１０へ進んで、縮退モードによるモータ駆動を開始する。この縮退モードにも、断線故障が発生した異常相における異常箇所だけを切り離す「部分縮退モード」と、異常相全体を切り離す「全縮退モード」の２種類がある。 If a disconnection failure is detected in step S6, an alarm for notifying the occurrence of the disconnection failure and the phase or location where the disconnection failure occurred is output in step S8. Based on this alarm, for example, an alarm lamp (not shown) is lit. Next, in step S9, all the switching elements of the upper and lower arms of the abnormal phase where the disconnection failure has occurred are turned off, or only the switching elements at the abnormal location (upper arm or lower arm) where the disconnection failure has occurred are turned off. Processing is performed. Then, it progresses to step S10 and starts the motor drive by the degeneration mode. This degenerate mode also has two types, a “partially degenerate mode” that separates only abnormal portions in an abnormal phase in which a disconnection failure has occurred, and a “total degenerate mode” that separates the entire abnormal phase.
ステップＳ９で、断線故障が発生した異常箇所のスイッチング素子だけをオフにした場合は、ステップＳ１０で部分縮退モードが実行される。たとえば、Ａ相の上アームａ１（スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の一方または両方）に断線故障が発生した場合、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２をオフにすることで、異常箇所である上アームａ１だけが電気的に切り離される。下アームａ２のスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４は、通常どおり駆動される。また、Ｂ相の上下アームｂ１、ｂ２の各スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８と、Ｃ相の上下アームｃ１、ｃ２の各スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１２も、通常どおり駆動される。 In step S9, when only the switching element at the abnormal location where the disconnection failure has occurred is turned off, the partial degeneration mode is executed in step S10. For example, when a disconnection failure occurs in the upper arm a1 of the A phase (one or both of the switching elements Q1 and Q2), only the upper arm a1 that is an abnormal point is electrically connected by turning off the switching elements Q1 and Q2. Separated. The switching elements Q3 and Q4 of the lower arm a2 are driven as usual. The switching elements Q5 to Q8 of the B-phase upper and lower arms b1 and b2 and the switching elements Q9 to Q12 of the C-phase upper and lower arms c1 and c2 are also driven as usual.
一方、ステップＳ９で、断線故障が発生した異常相のスイッチング素子を全てオフにした場合は、ステップＳ１０で全縮退モードが実行される。たとえば、Ａ相の上アームａ１（スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の一方または両方）に断線故障が発生した場合、上アームａ１のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２がオフとなることに加えて、下アームａ２のスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４もオフとなる。これにより、異常相であるＡ相全体（上アームａ１と下アームａ２）が、電気的に切り離される。一方、Ｂ相の上下アームｂ１、ｂ２のスイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８と、Ｃ相の上下アームｃ１、ｃ２のスイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１２は、通常どおり駆動される。 On the other hand, when all the abnormal phase switching elements in which the disconnection failure has occurred are turned off in step S9, the fully degenerate mode is executed in step S10. For example, when a disconnection failure occurs in the A-phase upper arm a1 (one or both of the switching elements Q1 and Q2), the switching elements Q1 and Q2 of the upper arm a1 are turned off and the switching of the lower arm a2 is performed. Elements Q3 and Q4 are also turned off. Thereby, the whole A phase (upper arm a1 and lower arm a2) which is an abnormal phase is electrically separated. On the other hand, the switching elements Q5 to Q8 of the B-phase upper and lower arms b1 and b2 and the switching elements Q9 to Q12 of the C-phase upper and lower arms c1 and c2 are driven as usual.
このように、断線故障が発生した異常相または異常箇所を切り離し、残りのスイッチング素子を通常モードの場合と同様に動作させることによって、モータＭを２相で駆動することができる。 Thus, the motor M can be driven in two phases by disconnecting the abnormal phase or the abnormal portion where the disconnection failure has occurred and operating the remaining switching elements in the same manner as in the normal mode.
図５は、初期診断結果に基づく処理手順の他の例を示すフローチャートである。図５において、図４と同じ処理を行うステップには、同一符号を付してある。図５では、図４のステップＳ１６ａ、Ｓ１７ａが、ステップＳ１６ｂ、Ｓ１７ｂ
に置き換わっている。
FIG. 5 is a flowchart showing another example of the processing procedure based on the initial diagnosis result. In FIG. 5, steps that perform the same processing as in FIG. 4 are given the same reference numerals. In FIG. 5, steps S16a and S17a in FIG. 4 are replaced with steps S16b and S17b.
Has been replaced.
短絡故障したスイッチング素子がメインＦＥＴ（ＰＷＭ駆動用のスイッチング素子）である場合、ステップＳ１６ｂにおいて、メインＦＥＴの駆動を、ＰＷＭ駆動から常時オン駆動へ切り替える。すなわち、メインＦＥＴのゲートに連続したＨレベル信号を印加することにより、メインＦＥＴを常時オンの状態にする。その後、ステップＳ１７ｂへ進んで、代替モードによるモータ駆動を開始する。 If the short-circuit faulty switching element is a main FET (PWM driving switching element), the main FET driving is switched from PWM driving to always-on driving in step S16b. That is, by applying a continuous H level signal to the gate of the main FET, the main FET is always turned on. Then, it progresses to step S17b and starts the motor drive by alternative mode.
代替モードでは、通常モードにおけるメインＦＥＴとサブＦＥＴの動作が入れ替わる。つまり、短絡故障したメインＦＥＴは、常時オンの状態となり、短絡故障していないサブＦＥＴは、ＰＷＭ信号でオン・オフする。たとえば、図１５に示すように、Ｃ相の上アームｃ１のスイッチング素子Ｑ１０（メインＦＥＴ）に短絡（ショート）故障が発生した場合、スイッチング素子Ｑ９（サブＦＥＴ）をＰＷＭ信号によりオン・オフさせる。スイッチング素子Ｑ１０は、常時オンの状態に固定される。Ｃ相の下アームｃ２のスイッチング素子Ｑ１１、Ｑ１２と、Ａ相の上下アームａ１、ａ２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と、Ｂ相の上下アームｂ１、ｂ２のスイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８は、いずれも通常どおり駆動される。 In the alternative mode, the operations of the main FET and the sub FET in the normal mode are switched. That is, the main FET that is short-circuited is always on, and the sub-FET that is not short-circuited is turned on / off by the PWM signal. For example, as shown in FIG. 15, when a short circuit failure occurs in the switching element Q10 (main FET) of the C-phase upper arm c1, the switching element Q9 (sub-FET) is turned on / off by the PWM signal. Switching element Q10 is fixed to an always-on state. The switching elements Q11 and Q12 of the C-phase lower arm c2, the switching elements Q1 to Q4 of the A-phase upper and lower arms a1 and a2, and the switching elements Q5 to Q8 of the B-phase upper and lower arms b1 and b2 are all as usual. Driven.
このように、短絡故障が発生したアームのメインＦＥＴとサブＦＥＴの動作が入れ替わっても、２個の直列接続されたスイッチング素子の一方が常時オンとなり、他方がオン・オフすることに変わりはないので、インバータ回路３は正常に動作し、モータ駆動に支障は生じない。この場合、モータＭは、通常モードと同様に３相で駆動される。また、警報ランプの点灯により、短絡故障したメインＦＥＴの交換を促すことができる。
Thus, even if the operation of the main FET and the sub FET of the arm in which the short-circuit failure occurs is switched, one of the two switching elements connected in series is always on and the other is on / off. Therefore, the
次に、モータ駆動装置１００における動作中診断について、図６〜図１１を参照しながら説明する。動作中診断は、モータＭが駆動された後に行われる診断であり、モータＭに電流が流れている状態で実施される。動作中診断においても、スイッチング素子の短絡故障と断線故障が検出されるが、その検出原理は初期診断の場合と異なる。以下では、Ａ相の動作中診断を例に挙げるが、Ｂ相とＣ相についても、同様の方法で動作中診断が行われる。
Next, the diagnosis during operation in the
図６（ａ）は、上下アームａ１、ａ２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に短絡故障も断線故障も発生していない状態（正常状態）を示している。この場合は、前述のとおり、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３は常時オンしており、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４はＰＷＭ信号によりオン・オフ動作を行う。 FIG. 6A shows a state where the switching elements Q1 to Q4 of the upper and lower arms a1 and a2 are not short-circuited or disconnected (normal state). In this case, as described above, the switching elements Q1 and Q3 are always on, and the switching elements Q2 and Q4 are turned on / off by the PWM signal.
図６（ｂ）は、各スイッチング素子のゲートに印加される信号、および正常状態におけるＡ相のモータ端子電圧Ｖｍを示している。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３のゲート信号（以下「Ｑ１ゲート信号」、「Ｑ３ゲート信号」と表記）は、連続したＨレベル信号（＝デューティが１００％のＰＷＭ信号）であり、この信号によってスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３は常時オン状態となる。スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４のゲート信号（以下「Ｑ２ゲート信号」、「Ｑ４ゲート信号」と表記）は、所定のデューティを持ったＰＷＭ信号であり、この信号のＨレベル区間でスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４はオンとなり、Ｌレベル区間でスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４はオフとなる。Ｑ４ゲート信号は、Ｑ２ゲート信号を反転した信号となっている（厳密には、両者の間にデッドタイム期間が存在するが、ここでは省略してある）。 FIG. 6B shows signals applied to the gates of the switching elements and the A-phase motor terminal voltage Vm in a normal state. The gate signals of the switching elements Q1 and Q3 (hereinafter referred to as “Q1 gate signal” and “Q3 gate signal”) are continuous H-level signals (= PWM signals with a duty of 100%). , Q3 is always on. The gate signals of the switching elements Q2 and Q4 (hereinafter referred to as “Q2 gate signal” and “Q4 gate signal”) are PWM signals having a predetermined duty, and the switching elements Q2 and Q4 are in the H level section of this signal. The switching elements Q2 and Q4 are turned off in the L level section. The Q4 gate signal is an inverted version of the Q2 gate signal (strictly speaking, there is a dead time period between them, but it is omitted here).
スイッチング素子Ｑ２がオンで、スイッチング素子Ｑ４がオフの区間では、モータ端子電圧Ｖｍは、電源電圧Ｖｂとなる。一方、スイッチング素子Ｑ４がオンで、スイッチング素子Ｑ２がオフの区間では、モータ端子電圧Ｖｍは、グランド電圧Ｖｇとなる。 In a section where the switching element Q2 is on and the switching element Q4 is off, the motor terminal voltage Vm is the power supply voltage Vb. On the other hand, in a section in which the switching element Q4 is on and the switching element Q2 is off, the motor terminal voltage Vm is the ground voltage Vg.
このように、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に故障が発生していない場合は、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４のオン・オフに応じて、モータ端子電圧Ｖｍは、電源電圧Ｖｂまたはグランド電圧Ｖｇとなる。このモータ端子電圧Ｖｍは、電圧検出回路５で検出され、ＣＰＵ１へ入力される。ＣＰＵ１は、モータ端子電圧算出部１３で算出されたモータ端子電圧Ｖｍが、Ｑ２ゲート信号のＨレベル区間で電源電圧Ｖｂであり、Ｌレベル区間でグランド電圧Ｖｇである場合は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に短絡故障も断線故障も発生していないと診断する。
As described above, when no failure has occurred in the switching elements Q1 to Q4, the motor terminal voltage Vm becomes the power supply voltage Vb or the ground voltage Vg according to the on / off of the switching elements Q2 and Q4. The motor terminal voltage Vm is detected by the
図７（ａ）は、上アームａ１のスイッチング素子Ｑ２に短絡（ショート）故障が発生した状態（上段短絡状態）を示している。この場合は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３は常時オンしており、スイッチング素子Ｑ４はＰＷＭ信号によりオン・オフ動作を行う。スイッチング素子Ｑ２はオン状態に固定される。 FIG. 7A shows a state in which a short circuit (short circuit) failure has occurred in the switching element Q2 of the upper arm a1 (upper stage short circuit state). In this case, the switching elements Q1 and Q3 are always on, and the switching element Q4 is turned on / off by the PWM signal. Switching element Q2 is fixed to an on state.
図７（ｂ）は、各スイッチング素子のゲートに印加される信号、および上段短絡状態におけるＡ相のモータ端子電圧Ｖｍを示している。各ゲート信号に関しては、図６（ｂ）の場合と同じである。Ｑ２ゲート信号がＨレベルの区間では、スイッチング素子Ｑ２がもともと短絡故障によりオン状態にあるので、モータ端子電圧Ｖｍは電源電圧Ｖｂとなる。一方、Ｑ２ゲート信号がＬレベルの区間では、スイッチング素子Ｑ２がオフしないため、モータ端子電圧Ｖｍはグランド電圧Ｖｇまで低下せず、グランド電圧Ｖｇより高く電源電圧Ｖｂより低い閾値Ｖｔｈ１を超える電圧となる。このモータ端子電圧Ｖｍは、電圧検出回路５で検出され、ＣＰＵ１へ入力される。ＣＰＵ１は、モータ端子電圧算出部１３で算出されたモータ端子電圧Ｖｍが、Ｑ２ゲート信号のＬレベル区間で、Ｖｂ＞Ｖｍ＞Ｖｔｈ１＞Ｖｇの関係を満たす場合は、スイッチング素子Ｑ２に短絡故障が発生したと診断する。なお、スイッチング素子Ｑ１は常時オン状態にあるため、動作中診断において当該素子の短絡故障を検出することはできないが、スイッチング素子Ｑ１は短絡故障しても常時オン状態を維持するので、問題はない。
FIG. 7B shows a signal applied to the gate of each switching element and the A-phase motor terminal voltage Vm in the upper short-circuit state. Each gate signal is the same as in the case of FIG. In the interval where the Q2 gate signal is at the H level, the switching element Q2 is originally in the ON state due to a short circuit failure, so the motor terminal voltage Vm is the power supply voltage Vb. On the other hand, since the switching element Q2 is not turned off in the section where the Q2 gate signal is L level, the motor terminal voltage Vm does not decrease to the ground voltage Vg, but exceeds the threshold Vth1 which is higher than the ground voltage Vg and lower than the power supply voltage Vb. . The motor terminal voltage Vm is detected by the
図８（ａ）は、下アームａ２のスイッチング素子Ｑ４に短絡（ショート）故障が発生した状態（下段短絡状態）を示している。この場合は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３は常時オンしており、スイッチング素子Ｑ２はＰＷＭ信号によりオン・オフ動作を行う。スイッチング素子Ｑ４はオン状態に固定される。 FIG. 8A shows a state where a short circuit (short circuit) failure has occurred in the switching element Q4 of the lower arm a2 (lower stage short circuit state). In this case, the switching elements Q1 and Q3 are always on, and the switching element Q2 is turned on / off by the PWM signal. Switching element Q4 is fixed to an on state.
図８（ｂ）は、各スイッチング素子のゲートに印加される信号、および下段短絡状態におけるＡ相のモータ端子電圧Ｖｍを示している。各ゲート信号に関しては、図６（ｂ）の場合と同じである。Ｑ４ゲート信号がＨレベルの区間では、スイッチング素子Ｑ４がもともと短絡故障によりオン状態にあるので、モータ端子電圧Ｖｍはグランド電圧Ｖｇとなる。一方、Ｑ４ゲート信号がＬレベルの区間では、スイッチング素子Ｑ４がオフしないため、モータ端子電圧Ｖｍは電源電圧Ｖｂまで上昇せず、電源電圧Ｖｂより低くグランド電圧Ｖｇより高い閾値Ｖｔｈ２を下回る電圧となる。このモータ端子電圧Ｖｍは、電圧検出回路５で検出され、ＣＰＵ１へ入力される。ＣＰＵ１は、モータ端子電圧算出部１３で算出されたモータ端子電圧Ｖｍが、Ｑ４ゲート信号のＬレベル区間で、Ｖｂ＞Ｖｔｈ２＞Ｖｍ＞Ｖｇの関係を満たす場合は、スイッチング素子Ｑ４に短絡故障が発生したと診断する。なお、スイッチング素子Ｑ３は常時オン状態にあるため、動作中診断において当該素子の短絡故障を検出することはできないが、スイッチング素子Ｑ３は短絡故障しても常時オン状態を維持するので、問題はない。
FIG. 8B shows a signal applied to the gate of each switching element and the A-phase motor terminal voltage Vm in the lower short-circuit state. Each gate signal is the same as in the case of FIG. In the interval where the Q4 gate signal is at the H level, the switching element Q4 is originally in an ON state due to a short circuit failure, so the motor terminal voltage Vm becomes the ground voltage Vg. On the other hand, since the switching element Q4 is not turned off in the interval where the Q4 gate signal is L level, the motor terminal voltage Vm does not rise to the power supply voltage Vb, but falls below the threshold Vth2 lower than the power supply voltage Vb and higher than the ground voltage Vg. . The motor terminal voltage Vm is detected by the
図９（ａ）は、上アームａ１のスイッチング素子Ｑ２に断線（オープン）故障が発生した状態（上段断線状態）を示している。この場合は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３は常時オンしており、スイッチング素子Ｑ４はＰＷＭ信号によりオン・オフ動作を行う。スイッチング素子Ｑ２はオフ状態に固定される。 FIG. 9A shows a state where the disconnection (open) failure has occurred in the switching element Q2 of the upper arm a1 (upper-stage disconnection state). In this case, the switching elements Q1 and Q3 are always on, and the switching element Q4 is turned on / off by the PWM signal. Switching element Q2 is fixed in the off state.
図９（ｂ）は、各スイッチング素子のゲートに印加される信号、および上段断線状態におけるＡ相のモータ端子電圧Ｖｍを示している。各ゲート信号に関しては、図６（ｂ）の場合と同じである。Ｑ２ゲート信号がＬレベルの区間では、スイッチング素子Ｑ２がもともと断線故障によりオフ状態にあるので、モータ端子電圧Ｖｍはグランド電圧Ｖｇとなる。一方、Ｑ２ゲート信号がＨレベルの区間では、スイッチング素子Ｑ２がオンしないために、モータ端子電圧Ｖｍは電源電圧Ｖｂまで上昇せず、電源電圧Ｖｂよりも低くグランド電圧Ｖｇよりも高い閾値Ｖｔｈ３を下回る電圧となる。なお、スイッチング素子Ｑ２は正常でスイッチング素子Ｑ１に断線故障が発生した場合、および、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の双方に断線故障が発生した場合も、モータ端子電圧Ｖｍは閾値Ｖｔｈ３を下回る。このモータ端子電圧Ｖｍは、電圧検出回路５で検出され、ＣＰＵ１へ入力される。ＣＰＵ１は、モータ端子電圧算出部１３で算出されたモータ端子電圧Ｖｍが、Ｑ２ゲート信号のＨレベル区間で、Ｖｂ＞Ｖｔｈ３＞Ｖｍ＞Ｖｇの関係を満たす場合は、上段のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の一方または両方に断線故障が発生したと診断する（断線故障したスイッチング素子を特定することはできない）。
FIG. 9B shows a signal applied to the gate of each switching element and the A-phase motor terminal voltage Vm in the upper-stage disconnection state. Each gate signal is the same as in the case of FIG. In the interval where the Q2 gate signal is at the L level, the switching element Q2 is originally in the OFF state due to the disconnection failure, so the motor terminal voltage Vm becomes the ground voltage Vg. On the other hand, since the switching element Q2 is not turned on when the Q2 gate signal is at the H level, the motor terminal voltage Vm does not rise to the power supply voltage Vb and falls below the threshold Vth3 that is lower than the power supply voltage Vb and higher than the ground voltage Vg. Voltage. Note that when the switching element Q2 is normal and a disconnection failure occurs in the switching element Q1 and when a disconnection failure occurs in both the switching elements Q1 and Q2, the motor terminal voltage Vm is lower than the threshold value Vth3. The motor terminal voltage Vm is detected by the
図１０（ａ）は、下アームａ２のスイッチング素子Ｑ４に断線（オープン）故障が発生した状態（下段断線状態）を示している。この場合は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３は常時オンしており、スイッチング素子Ｑ２はＰＷＭ信号によりオン・オフ動作を行う。スイッチング素子Ｑ４はオフ状態に固定される。 FIG. 10A shows a state in which a disconnection (open) failure has occurred in the switching element Q4 of the lower arm a2 (lower disconnection state). In this case, the switching elements Q1 and Q3 are always on, and the switching element Q2 is turned on / off by the PWM signal. Switching element Q4 is fixed in the off state.
図１０（ｂ）は、各スイッチング素子のゲートに印加される信号、および下段断線状態におけるＡ相のモータ端子電圧Ｖｍを示している。各ゲート信号に関しては、図６（ｂ）の場合と同じである。Ｑ４ゲート信号がＬレベルの区間では、スイッチング素子Ｑ４がもともと断線故障によりオフ状態にあるので、モータ端子電圧Ｖｍは電源電圧Ｖｂとなる。一方、Ｑ４ゲート信号がＨレベルの区間では、スイッチング素子Ｑ４がオンしないため、モータ端子電圧Ｖｍはグランド電圧Ｖｇまで低下せず、グランド電圧Ｖｇより高く電源電圧Ｖｂより低い閾値Ｖｔｈ４を超える電圧となる。なお、スイッチング素子Ｑ４は正常でスイッチング素子Ｑ３に断線故障が発生した場合、および、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の双方に断線故障が発生した場合も、モータ端子電圧Ｖｍは閾値Ｖｔｈ４を超える。このモータ端子電圧Ｖｍは、電圧検出回路５で検出され、ＣＰＵ１へ入力される。ＣＰＵ１は、モータ端子電圧算出部１３で算出されたモータ端子電圧Ｖｍが、Ｑ４ゲート信号のＨレベル区間で、Ｖｂ＞Ｖｍ＞Ｖｔｈ４＞Ｖｇの関係を満たす場合は、下段のスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の一方または両方に断線故障が発生したと診断する（断線故障したスイッチング素子を特定することはできない）。
FIG. 10B shows a signal applied to the gate of each switching element and the A-phase motor terminal voltage Vm in the lower-stage disconnection state. Each gate signal is the same as in the case of FIG. In the section where the Q4 gate signal is at the L level, the switching element Q4 is originally in the OFF state due to the disconnection failure, so the motor terminal voltage Vm becomes the power supply voltage Vb. On the other hand, since the switching element Q4 is not turned on when the Q4 gate signal is at the H level, the motor terminal voltage Vm does not decrease to the ground voltage Vg but exceeds the threshold Vth4 that is higher than the ground voltage Vg and lower than the power supply voltage Vb. . Note that when the switching element Q4 is normal and a disconnection failure occurs in the switching element Q3, and also when a disconnection failure occurs in both the switching elements Q3 and Q4, the motor terminal voltage Vm exceeds the threshold value Vth4. The motor terminal voltage Vm is detected by the
このように、動作中診断においては、モータ端子電圧Ｖｍを監視し、Ｑ２ゲート信号またはＱ４ゲート信号のＨレベル区間またはＬレベル区間における、モータ端子電圧Ｖｍと閾値Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ４との比較結果に基づいて、上段短絡故障（図７）、下段短絡故障（図８）、上段断線故障（図９）、および下段断線故障（図１０）の４種類の故障を診断することができる。Ｂ相とＣ相についても、Ａ相と同じ手順で動作中診断が行われる。 As described above, in the operation diagnosis, the motor terminal voltage Vm is monitored and based on the comparison result between the motor terminal voltage Vm and the threshold values Vth1 to Vth4 in the H level section or the L level section of the Q2 gate signal or the Q4 gate signal. Thus, four types of faults can be diagnosed: an upper stage short circuit fault (FIG. 7), a lower stage short circuit fault (FIG. 8), an upper stage disconnection fault (FIG. 9), and a lower stage disconnection fault (FIG. 10). For the B phase and the C phase, the diagnosis during operation is performed in the same procedure as the A phase.
図１１は、上述した動作中診断と、当該診断結果に基づく処理の手順を表したフローチャートである。本フローチャートの各ステップは、ＣＰＵ１によって実行される。
FIG. 11 is a flowchart showing a procedure of the above-described diagnosis during operation and processing based on the diagnosis result. Each step of this flowchart is executed by the
ステップＳ２１では、図２（ａ）に示した通常モードで、モータ駆動装置１００の動作を開始する。通常モードでは、モータＭが３相で駆動される。この後、ステップＳ２２で、図７および図８で説明した要領に従い、短絡（ショート）故障が検出されたか否かを判定する。判定の結果、短絡故障が検出されなければ（ステップＳ２２；ＮＯ）、ステップＳ２３へ進み、短絡故障が検出されれば（ステップＳ２２；ＹＥＳ）、ステップＳ２８へ進む。
In step S21, the operation of the
ステップＳ２３では、図９および図１０で説明した要領に従い、断線（オープン）故障が検出されたか否かを判定する。判定の結果、断線故障が検出されなければ（ステップＳ２３；ＮＯ）、ステップＳ２４へ進み、断線故障が検出されれば（ステップＳ２３；ＹＥＳ）、ステップＳ２５へ進む。 In step S23, it is determined whether or not a disconnection (open) failure has been detected in accordance with the procedure described with reference to FIGS. If a disconnection failure is not detected as a result of the determination (step S23; NO), the process proceeds to step S24. If a disconnection failure is detected (step S23; YES), the process proceeds to step S25.
ステップＳ２４では、短絡故障も断線故障も発生していないことから、通常モードによるモータ駆動を継続する。 In step S24, since neither a short circuit failure nor a disconnection failure has occurred, the motor drive in the normal mode is continued.
短絡故障が発生している場合は、ステップＳ２８で、短絡故障の発生および短絡故障したスイッチング素子（メインＦＥＴ）を報知するための警報を出力する。この警報に基づいて、たとえば警報ランプ（図示省略）が点灯する。次に、ステップＳ２９ａにおいて、短絡故障したメインＦＥＴと対をなすサブＦＥＴをオフ状態にする。その後、ステップＳ３０ａへ進んで、縮退モードによるモータ駆動を開始する。この縮退モードにも、部分縮退モードと全縮退モードがある。これらについては、図４のステップＳ１７ａで説明したので、ここでは説明を省略する。ステップＳ３０ａでは、部分縮退モードと全縮退モードのいずれを採用してもよい。 If a short-circuit failure has occurred, an alarm for notifying the occurrence of the short-circuit failure and the switching element (main FET) having the short-circuit failure is output in step S28. Based on this alarm, for example, an alarm lamp (not shown) is lit. Next, in step S29a, the sub FET paired with the short-circuited main FET is turned off. Then, it progresses to step S30a and starts the motor drive by degeneration mode. This degenerate mode also includes a partial degenerate mode and a full degenerate mode. Since these have been described in step S17a of FIG. 4, description thereof will be omitted here. In step S30a, either the partial reduction mode or the full reduction mode may be adopted.
縮退モードでは、前述のとおり、短絡故障が発生した異常相または異常箇所を切り離し、残りのスイッチング素子を通常モードの場合と同様に動作させることによって、モータＭを２相で駆動することができる。 In the degeneration mode, as described above, the motor M can be driven in two phases by disconnecting the abnormal phase or the abnormal portion where the short-circuit failure has occurred and operating the remaining switching elements in the same manner as in the normal mode.
断線故障が発生している場合は、ステップＳ２５において、断線故障の発生および断線故障した相または箇所を報知するための警報を出力する。この警報に基づいて、たとえば警報ランプ（図示省略）が点灯する。その後、ステップＳ２６に進んで、図４のステップＳ９と同様の処理を行った後、ステップＳ２７で、図４のステップＳ１０と同様の縮退モードによるモータ駆動を開始する。 If a disconnection failure has occurred, an alarm for notifying the occurrence of the disconnection failure and the phase or location where the disconnection failure has occurred is output in step S25. Based on this alarm, for example, an alarm lamp (not shown) is lit. Thereafter, the process proceeds to step S26, and the same processing as step S9 in FIG. 4 is performed. Then, in step S27, motor driving in the degeneration mode similar to step S10 in FIG. 4 is started.
図１２は、動作中診断結果に基づく処理手順の他の例を示すフローチャートである。図１２において、図１１と同じ処理を行うステップには、同一符号を付してある。図１２では、図１１のステップＳ２９ａ、Ｓ３０ａが、ステップＳ２９ｂ、Ｓ３０ｂに置き換わっている。 FIG. 12 is a flowchart illustrating another example of the processing procedure based on the diagnostic result during operation. In FIG. 12, steps for performing the same processing as in FIG. In FIG. 12, steps S29a and S30a in FIG. 11 are replaced with steps S29b and S30b.
短絡故障が発生した場合、ステップＳ２９ｂにおいて、メインＦＥＴの駆動を、ＰＷＭ駆動から常時オン駆動へ切り替える。すなわち、メインＦＥＴのゲートに連続したＨレベル信号を印加することにより、メインＦＥＴを常時オンの状態にする。その後、ステップＳ３０ｂへ進んで、代替モードによるモータ駆動を開始する。代替モードでは、図５のステップＳ１７ｂの場合と同様に、短絡故障したメインＦＥＴが常時オン状態となり、短絡故障していないサブＦＥＴがＰＷＭ信号でオン・オフすることで、モータＭは３相で駆動される。 If a short circuit failure has occurred, the drive of the main FET is switched from PWM drive to always-on drive in step S29b. That is, by applying a continuous H level signal to the gate of the main FET, the main FET is always turned on. Then, it progresses to step S30b and starts the motor drive by alternative mode. In the alternative mode, as in the case of step S17b in FIG. 5, the short-circuited main FET is always turned on, and the sub-FET that is not short-circuited is turned on / off by the PWM signal, so that the motor M has three phases. Driven.
図１３は、モータＭの駆動状態で短絡故障が発生した場合の、インバータ回路３の動作の一例を示したタイミングチャートである。時刻ｔ１〜ｔ２の間は、通常モードによる動作が行われている。そして、時刻ｔ２において、図１３（ｂ）に示すように、ある相の上段（上アーム）のメインＦＥＴに短絡（ショート）故障が発生したとする。この場合、短絡故障したＦＥＴは、図１３（ｂ）に示すように、ＰＷＭ信号によるオン・オフ動作から、オンに固定された状態へ切り替わる。
FIG. 13 is a timing chart showing an example of the operation of the
一方、短絡故障が検出されたことに基づいて、図１３（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）に示すように、異常相の上段サブＦＥＴ、下段メインＦＥＴ、および下段サブＦＥＴが、時刻ｔ３でオフになる（ｔ２〜ｔ３間の時間τは、ＣＰＵ１の処理に要する時間である）。これにより、異常相が切り離され、時刻ｔ３〜ｔ４の間は、全縮退モード（たとえば図１４（ｂ））の動作となる。 On the other hand, based on the detection of the short circuit failure, as shown in FIGS. 13D, 13F, and 13H, the upper sub-FET, the lower main FET, and the lower sub-FET of the abnormal phase are detected at time t3. (Time τ between t2 and t3 is the time required for the processing of CPU 1). As a result, the abnormal phase is cut off, and the operation in the fully degenerate mode (for example, FIG. 14B) is performed between the times t3 and t4.
その後、時刻ｔ４でイグニッションスイッチ（図示省略）がオフされると、図１３（ａ）、（ｃ）〜（ｈ）に示すように、短絡故障している異常相の上段メインＦＥＴを除く、全てのメインＦＥＴおよびサブＦＥＴがオフとなる。その後、時刻ｔ５で、上位装置（図示省略）からＣＰＵ１へ再始動の指令が与えられると、ＣＰＵ１は、他に異常がないか否かについて、時刻ｔ５〜ｔ６の間で詳細な診断を行う。この診断は、初期診断と同様の手順に従って行われる。そして、診断の結果、他に異常がないと判断すれば、時刻ｔ６で代替モード（たとえば図１５）によるモータ駆動を開始する。
After that, when the ignition switch (not shown) is turned off at time t4, as shown in FIGS. 13 (a), (c) to (h), all except the upper main FET of the abnormal phase in which the short circuit has failed. The main FET and the sub FET are turned off. Thereafter, when a restart command is given from the host device (not shown) to the
時刻ｔ６以降の代替モードでは、正常相の全てのメインＦＥＴおよびサブＦＥＴと、異常相の下段のメインＦＥＴおよびサブＦＥＴについては、図１３（ａ）、（ｃ）、（ｅ）〜（ｈ）に示すように、短絡故障発生前と同じ動作が再開される。一方、異常相の上段のメインＦＥＴおよびサブＦＥＴについては、図１３（ｂ）、（ｄ）に示すように、短絡故障発生前と動作が入れ替わる。 In the alternative mode after time t6, all the main FETs and sub-FETs in the normal phase and the main FETs and sub-FETs in the lower stage of the abnormal phase are shown in FIGS. 13 (a), (c), (e) to (h). As shown in Fig. 5, the same operation as before the occurrence of the short-circuit fault is resumed. On the other hand, as shown in FIGS. 13B and 13D, the operation of the upper main FET and sub FET in the abnormal phase is switched from that before the occurrence of the short circuit failure.
以上述べたように、本実施形態では、上アームと下アームのそれぞれにおいて、常時オン状態となる第１スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５…（サブＦＥＴ）と、ＰＷＭ信号によりオン・オフする第２スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６…（メインＦＥＴ）とを、各素子のダイオードＤｎ（ｎ＝１、３、５…）、Ｄｍ（ｍ＝２、４、６…）が電源Ｂに対して共に逆方向となるように、直列に接続している。そして、初期診断時には、各相毎に、上下アームに設けられた全てのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ１２について、各スイッチング素子毎に短絡故障の有無を診断し、動作中診断時には、各相毎に、上下アームに設けられた第２スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６…の短絡故障の有無を診断する。 As described above, in this embodiment, in each of the upper arm and the lower arm, the first switching elements Q1, Q3, Q5... (Sub-FETs) that are always turned on and the second switching element that is turned on / off by the PWM signal. Switching elements Q2, Q4, Q6... (Main FET) and diodes Dn (n = 1, 3, 5,...) And Dm (m = 2, 4, 6,. It is connected in series so that it becomes the direction. And at the time of initial diagnosis, for every switching element Q1 to Q12 provided on the upper and lower arms for each phase, the presence or absence of a short-circuit failure is diagnosed for each switching element. The presence or absence of a short circuit failure of the second switching elements Q2, Q4, Q6... Provided in the arm is diagnosed.
第１スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５…と第２スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６…を上記のように接続すると、初期診断時に、上下アームの４個のスイッチング素子を順次オンさせてゆくことで、各素子毎に個別に短絡故障の有無を診断することができ、短絡故障した素子の特定が可能となる（図３参照）。また、動作中診断時には、常時オン状態にある第１スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５…の短絡故障は検出できないが、第２スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６…が短絡した場合は、第１および第２スイッチング素子が共にオン状態となって、モータＭの端子電圧Ｖｍが変動する（図７（ｂ）、図８（ｂ）参照）。これによって、第２スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６…の短絡故障を確実に検出することができる。なお、第１スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５…が短絡故障しても、当該素子の状態（常時オン状態）は変わらないので、動作中診断において第１スイッチング素子の短絡故障が検出できなくても問題はない。 When the first switching elements Q1, Q3, Q5... And the second switching elements Q2, Q4, Q6... Are connected as described above, by sequentially turning on the four switching elements of the upper and lower arms at the time of initial diagnosis, The presence or absence of a short-circuit failure can be individually diagnosed for each element, and the element having a short-circuit failure can be identified (see FIG. 3). Further, at the time of diagnosis during operation, short-circuit faults of the first switching elements Q1, Q3, Q5... That are always on cannot be detected, but if the second switching elements Q2, Q4, Q6. Both of the two switching elements are turned on, and the terminal voltage Vm of the motor M varies (see FIGS. 7B and 8B). Accordingly, it is possible to reliably detect a short-circuit failure of the second switching elements Q2, Q4, Q6. Even if the first switching elements Q1, Q3, Q5... Are short-circuited, the state of the element (always on) does not change. No problem.
本発明では、上述した実施形態以外にも、以下のような種々の実施形態を採用することができる。 In the present invention, the following various embodiments can be adopted in addition to the above-described embodiments.
前記実施形態では、図１３において、短絡故障が検出された後に、異常相を切り離す全縮退モードへ移行したが、これに代えて、異常箇所だけを切り離す部分縮退モードへ移行してもよい。また、図１３では、短絡故障が検出された後に、縮退モードを経て全てのスイッチング素子を一旦オフにし、その後、代替モードで動作を再開したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、短絡故障が検出された後、縮退モードやスイッチング素子のオフを省略して、すみやかに代替モードへ移行してもよい。さらに、代替モードで動作を再開するのではなく、縮退モードで動作を再開してもよい。 In the above embodiment, in FIG. 13, after a short circuit failure is detected, the mode is shifted to the full degeneration mode for separating the abnormal phase. Instead, the mode may be shifted to the partial degeneration mode for separating only the abnormal portion. In FIG. 13, after a short circuit failure is detected, all switching elements are temporarily turned off through the degeneration mode, and then the operation is resumed in the alternative mode. However, the present invention is not limited to this. For example, after a short circuit failure is detected, the degeneration mode or switching element off may be omitted, and the transition mode may be entered immediately. Furthermore, instead of resuming the operation in the alternative mode, the operation may be resumed in the degenerate mode.
前記実施形態では、インバータ回路３とグランドＧとの間に、各相ごとのシャント抵抗Ｒｓを設けたが、図１６に示すモータ駆動装置２００のように、インバータ回路３とグランドＧとの間に、単一のシャント抵抗Ｒｓを設けてもよい。
In the embodiment, the shunt resistor Rs for each phase is provided between the
前記実施形態では、ＣＰＵ１に故障検出機能を持たせたが、ドライバ２に故障検出機能を持たせてもよい。たとえば、図１７に示すモータ駆動装置３００のように、ドライバ２’に、上段の短絡故障および断線故障を検出する上段故障検出回路２１と、下段の短絡故障および断線故障を検出する下段故障検出回路２２とを設けてもよい。
In the above embodiment, the
前記実施形態では、インバータ回路３のスイッチング素子として、寄生ダイオードを有するＦＥＴを用いたが、ＦＥＴに代えてトランジスタを用い、各トランジスタに、電源に対して逆方向となるダイオードを並列接続してもよい。また、スイッチング素子として、ＦＥＴやトランジスタ以外に、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）などを用いることも可能である。
In the above embodiment, the FET having the parasitic diode is used as the switching element of the
前記実施形態では、インバータ回路３のスイッチング素子としてｎチャンネル型のＭＯＳ−ＦＥＴを用いたが、これに代えて、ｐチャンネル型のＭＯＳ−ＦＥＴを用いてもよい。この場合は、上段のＦＥＴのゲートに高い電圧を印加するための昇圧回路（図示省略）が不要となる。
In the embodiment, the n-channel type MOS-FET is used as the switching element of the
前記実施形態では、逆接保護回路６の開閉素子としてリレーを例に挙げたが、リレーに代えてＦＥＴやトランジスタを用いてもよい。また、開閉素子に代えて、ダイオードを用いることも可能である。
In the above embodiment, the relay is exemplified as the switching element of the reverse
前記実施形態では、モータＭとして３相モータを例に挙げたが、本発明は、２相モータや４相以上の多相モータを駆動する装置にも適用することができる。また、前記実施形態では、モータＭとして直流モータを例に挙げたが、本発明は、交流モータを駆動する装置にも適用することができる。 In the above embodiment, a three-phase motor is exemplified as the motor M, but the present invention can also be applied to a device that drives a two-phase motor or a multi-phase motor having four or more phases. In the above embodiment, a DC motor is used as an example of the motor M. However, the present invention can also be applied to an apparatus that drives an AC motor.
前記実施形態では、車両の電動パワーステアリング装置に用いられるモータ駆動装置に本発明を適用した例を挙げたが、本発明は、車両用以外のモータ駆動装置にも適用することができる。さらに、前記実施形態では、負荷としてモータＭを例に挙げたが、本発明は、モータ以外の負荷を駆動する装置にも適用することができる。 In the embodiment, the example in which the present invention is applied to the motor drive device used in the electric power steering device of the vehicle has been described. However, the present invention can also be applied to motor drive devices other than those for vehicles. Furthermore, in the above embodiment, the motor M is taken as an example of the load, but the present invention can also be applied to an apparatus that drives a load other than the motor.
１ ＣＰＵ
２ ドライバ
３ インバータ回路
４ 電流検出回路
５ 電圧検出回路
６ 逆接保護回路
１０ 制御部
１１ 故障診断部
１２ モータ電流算出部
１３ モータ端子電圧算出部
１００、２００、３００ モータ駆動装置（負荷駆動装置）
ａ１、ｂ１、ｃ１ 上アーム
ａ２、ｂ２、ｃ２ 下アーム
Ｄ１〜Ｄ１２ ダイオード
Ｑ１〜Ｑ１２ スイッチング素子
Ｂ 電源
Ｇ グランド
Ｍ モータ（負荷）
1 CPU
2
a1, b1, c1 Upper arm a2, b2, c2 Lower arm D1-D12 Diode Q1-Q12 Switching element B Power supply G Ground M Motor (load)
Claims (7)
前記インバータ回路の各スイッチング素子のオン・オフを制御する制御部と、を備えた負荷駆動装置において、
前記２個の直列接続されたスイッチング素子は、
前記電源に対して逆方向となるようにダイオードが並列接続され、負荷の駆動中に常時オンとなる第１スイッチング素子と、
前記電源に対して逆方向となるようにダイオードが並列接続され、負荷の駆動中にオン・オフする第２スイッチング素子と、からなり、
前記制御部は、
前記負荷が駆動される前の初期診断時に、各相毎に、上下アームに設けられた全てのスイッチング素子について、各スイッチング素子毎に短絡故障の有無を診断し、
前記負荷が駆動された後の動作中診断時に、各相毎に、上下アームに設けられた第２スイッチング素子の短絡故障の有無を診断する、ことを特徴とする負荷駆動装置。 A pair of upper and lower arms are provided between the power source and the ground for the number of phases, and each of the upper and lower arms of each phase has two switching elements connected in series. An inverter circuit for supplying current to the load based on
In a load drive device comprising a control unit that controls on / off of each switching element of the inverter circuit,
The two switching elements connected in series are:
A diode connected in parallel so as to be in a reverse direction with respect to the power supply, and a first switching element that is always on during driving of the load;
A diode is connected in parallel so as to be in a reverse direction with respect to the power source, and the second switching element is turned on / off during driving of the load,
The controller is
At the time of initial diagnosis before the load is driven, for each switching element, for each switching element, diagnose the presence or absence of a short circuit failure for each switching element,
A load driving device characterized by diagnosing the presence or absence of a short circuit failure of the second switching element provided in the upper and lower arms for each phase at the time of diagnosis during operation after the load is driven.
前記制御部は、
前記初期診断時に、各相毎に、上下アームに設けられた全てのスイッチング素子を、タイミングをずらせて一定時間だけ順次オンさせ、
前記各スイッチング素子のオン区間で、前記負荷の端子電圧をそれぞれ測定し、
前記端子電圧に基づいて、各スイッチング素子毎に短絡故障の有無を診断する、ことを特徴とする負荷駆動装置。 The load driving device according to claim 1,
The controller is
At the time of the initial diagnosis, for each phase, all the switching elements provided in the upper and lower arms are sequentially turned on for a predetermined time by shifting the timing,
Measure the terminal voltage of the load in the on section of each switching element,
A load driving device characterized by diagnosing the presence or absence of a short circuit failure for each switching element based on the terminal voltage.
前記制御部は、
前記上アームの第２スイッチング素子のオン区間で、前記負荷の端子電圧が正常値より高くなった場合は、前記上アームの第１スイッチング素子が短絡故障したと診断し、
前記上アームの第１スイッチング素子のオン区間で、前記負荷の端子電圧が正常値より高くなった場合は、前記上アームの第２スイッチング素子が短絡故障したと診断し、
前記下アームの第２スイッチング素子のオン区間で、前記負荷の端子電圧が正常値より低くなった場合は、前記下アームの第１スイッチング素子が短絡故障したと診断し、
前記下アームの第１スイッチング素子のオン区間で、前記負荷の端子電圧が正常値より低くなった場合は、前記下アームの第２スイッチング素子が短絡故障したと診断する、ことを特徴とする負荷駆動装置。 The load driving device according to claim 2,
The controller is
When the terminal voltage of the load is higher than a normal value in the ON section of the second switching element of the upper arm, the first switching element of the upper arm is diagnosed as having a short circuit failure,
When the terminal voltage of the load becomes higher than a normal value in the ON section of the first switching element of the upper arm, the second switching element of the upper arm is diagnosed as having a short circuit failure,
When the terminal voltage of the load is lower than a normal value in the ON section of the second switching element of the lower arm, the first switching element of the lower arm is diagnosed as being short-circuited,
A load characterized by diagnosing that the second switching element of the lower arm has a short-circuit fault when the terminal voltage of the load becomes lower than a normal value during the ON period of the first switching element of the lower arm. Drive device.
前記制御部は、
前記動作中診断時に、各相毎に、前記負荷の端子電圧を監視し、前記第２スイッチング素子をオン・オフさせる駆動信号の所定区間における前記負荷の端子電圧と、あらかじめ設定された閾値との比較結果に基づいて、上下アームに設けられた第２スイッチング素子の短絡故障の有無を診断する、ことを特徴とする負荷駆動装置。 The load driving device according to claim 1,
The controller is
At the time of diagnosis during operation, the terminal voltage of the load is monitored for each phase, and the terminal voltage of the load in a predetermined section of the drive signal for turning on and off the second switching element, and a preset threshold value A load driving device characterized by diagnosing the presence or absence of a short circuit failure of a second switching element provided in an upper and lower arm based on a comparison result.
前記制御部は、
前記初期診断時に、各相毎に、上アームの第１スイッチング素子と第２スイッチング素子を、各素子が同時に一定時間だけオンするように駆動するとともに、これと異なるタイミングで、下アームの第１スイッチング素子と第２スイッチング素子を、各素子が同時に一定時間だけオンするように駆動し、
前記上アームの各スイッチング素子の同時オン区間と、前記下アームの各スイッチング素子の同時オン区間で、前記負荷の端子電圧をそれぞれ測定し、
前記端子電圧に基づいて、上アームと下アームの断線故障の有無を診断する、ことを特徴とする負荷駆動装置。 The load driving device according to claim 1,
The controller is
At the time of the initial diagnosis, for each phase, the first switching element and the second switching element of the upper arm are driven so that the respective elements are simultaneously turned on for a certain time, and at the same time, the first switching element of the lower arm is turned on. Driving the switching element and the second switching element so that each element is simultaneously turned on for a certain period of time;
In the simultaneous on section of each switching element of the upper arm and the simultaneous on section of each switching element of the lower arm, the terminal voltage of the load is respectively measured.
A load driving device that diagnoses the presence or absence of a disconnection failure between the upper arm and the lower arm based on the terminal voltage.
前記制御部は、
前記上アームの各スイッチング素子の同時オン区間で、前記負荷の端子電圧が正常値より低い場合は、当該上アームの第１スイッチング素子と第２スイッチング素子の一方または両方が断線故障したと診断し、
前記下アームの各スイッチング素子の同時オン区間で、前記負荷の端子電圧が正常値より高い場合は、当該下アームの第１スイッチング素子と第２スイッチング素子の一方または両方が断線故障したと診断する、ことを特徴とする負荷駆動装置。 The load driving device according to claim 5, wherein
The controller is
If the terminal voltage of the load is lower than a normal value in the simultaneous ON section of each switching element of the upper arm, it is diagnosed that one or both of the first switching element and the second switching element of the upper arm are broken. ,
If the terminal voltage of the load is higher than a normal value in the simultaneous ON period of each switching element of the lower arm, it is diagnosed that one or both of the first switching element and the second switching element of the lower arm are broken. A load driving device characterized by that.
前記制御部は、
前記動作中診断時に、各相毎に、前記負荷の端子電圧を監視し、前記第２スイッチング素子をオン・オフさせる駆動信号の所定区間における前記負荷の端子電圧と、あらかじめ設定された閾値との比較結果に基づいて、上アームと下アームの断線故障の有無を診断する、ことを特徴とする負荷駆動装置。 The load driving device according to claim 1,
The controller is
At the time of diagnosis during operation, the terminal voltage of the load is monitored for each phase, and the terminal voltage of the load in a predetermined section of the drive signal for turning on and off the second switching element, and a preset threshold value A load driving device that diagnoses the presence or absence of a disconnection failure between an upper arm and a lower arm based on a comparison result.
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