JP2016201898A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通電ラインスイッチのショート故障診断においてブリッジ回路に過電流が流れることを回避するモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ制御装置１０１は、Ｈブリッジ回路３０のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を操作してモータ８の通電及び回転方向を制御する。２つの通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６は、通電ラインＬＰにおいて、寄生ダイオードが互いに向かい合う方向に直列接続されている。プルアップ抵抗４１は、高電位ラインＬＨと第３ノードＮ３との間に接続される。プルダウン抵抗４２は、第４ノードＮ４と低電位ラインＬＬとの間に接続される。保護ダイオード５１、５２は、プルアップ抵抗４１及びプルダウン抵抗４２に接続され、低電位側から高電位側に向かう回生電流を遮断する。故障診断部６０は、ドライブ回路６１〜６３及び電圧判定部６５を有し、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２に基づいて各スイッチＳＷ１〜ＳＷ６の初期故障診断を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、モータの通電及び回転方向を制御するモータ制御装置に関する。

従来、Ｈブリッジ回路のスイッチを操作してモータの通電及び回転方向を制御するモータ制御装置が知られている。例えば特許文献１には、電動パワーステアリング装置に使用されるＤＣモータの制御装置において、Ｈブリッジ回路からモータへの通電ラインに、寄生ダイオードが互いに反対方向に向くように直列接続された２つの半導体スイッチ素子を備えた構成が開示されている。

特開２０１０−４７０９６号公報

特許文献１には、イグニッション電源をＯＮした後に実行される初期故障診断シーケンスが開示されている。この故障診断では、通電ラインスイッチのショート故障を診断するとき、２つの通電ラインスイッチのそれぞれに対し、Ｈブリッジ回路の上アームスイッチを片側ずつＯＮして検出電圧を判定する。この故障診断において、対をなす下アームスイッチがショート故障していると、上アームスイッチをＯＮしたとき高電位ラインと低電位ラインとが短絡して過電流が流れ、スイッチが破損するおそれがある。

また、検出電圧の判定時、各スイッチのＯＮ／ＯＦＦ後、電圧が安定するまで待機する必要がある。特許文献１の従来技術では、通電ラインスイッチのショート故障診断だけで、通電ラインスイッチの１つずつに対して検出電圧を２回判定する必要があり、故障診断に時間がかかるという問題がある。

本発明は上述の課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、通電ラインスイッチのショート故障診断においてブリッジ回路に過電流が流れることを回避するモータ制御装置を提供することにある。

本発明は、Ｈブリッジ回路のスイッチを操作してモータの通電及び回転方向を制御するモータ制御装置に係る発明である。このモータ制御装置は、４つのブリッジ回路スイッチ、２つの通電ラインスイッチ、プルアップ抵抗、プルダウン抵抗、保護ダイオード、及び故障診断部を備える。
４つのブリッジ回路スイッチは、高電位ラインと低電位ラインとの間で、第１ハーフブリッジ及び第２ハーフブリッジが並列に接続されたＨブリッジ回路を構成する。
２つの通電ラインスイッチは、第１ハーフブリッジの中間点である第１ノードと第２ハーフブリッジの中間点である第２ノードとの間を、モータを経由して結ぶ通電ラインにおいて、寄生ダイオードが互いに向かい合う方向に直列接続されている。

プルアップ抵抗は、高電位ラインと、通電ライン上で２つの通電ラインスイッチの間にある第３ノードとの間に接続される。
プルダウン抵抗は、通電ライン上でモータを挟んで第３ノードと反対側にある第４ノードと、低電位ラインとの間に接続される。
保護ダイオードは、プルアップ抵抗又はプルダウン抵抗の少なくとも一方に接続され、低電位側から高電位側に向かう電流を遮断する。
故障診断部は、ブリッジ回路スイッチ及び通電ラインスイッチをＯＮ／ＯＦＦ可能なドライブ回路、並びに、第１ノードの電位である第１電圧及び第２ノードの電位である第２電圧の適否を判定する電圧判定部を有し、モータの駆動開始前に、第１電圧及び第２電圧に基づいて、ブリッジ回路スイッチ及び通電ラインスイッチのうち少なくとも一部についての初期故障診断を行う。

本発明のモータ制御装置は、プルアップ抵抗又はプルダウン抵抗の少なくとも一方に保護ダイオードが接続されているため、モータが生成した回生電流が高電位ラインに流れることを防止することができる。したがって、高電位ラインの電圧を制御回路の制御電圧として用いる構成において、制御回路の誤動作や破損を防止することができる。

また、本発明のモータ制御装置は、高電位ラインからプルアップ抵抗を経由して第３ノードに電圧が印加されるため、通電ラインスイッチのショート故障の診断において、上アームスイッチをＯＮする必要がない。したがって、対をなす下アームスイッチが仮にショート故障していた場合でも、上下アームのスイッチを経由して過電流が流れることを回避し、スイッチの破損を防止することができる。

さらに、上記構成により、故障診断部は好ましい初期故障診断を実施可能である。好ましい初期故障診断では、故障診断部は、４つのブリッジ回路スイッチ及び２つの通電ラインスイッチを全てＯＦＦしたときの第１電圧及び第２電圧に基づいて、２つの通電ラインスイッチのうち少なくともいずれか一方のショート故障、又は、２つの上アームのブリッジ回路スイッチのうち少なくともいずれか一方のショート故障を「一度」に診断する。
これにより、通電ラインスイッチのショート故障の診断だけで検出電圧を２回判定する必要があった特許文献１の従来技術に対し、判定回数を減らし、故障診断時間を短縮することができる。

本発明の第１実施形態によるモータ制御装置の概略構成図。 本発明の第１実施形態によるモータ制御装置の通電回路図。 通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６のショート故障時の作用を説明する図。 通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６のオープン故障時の作用を説明する図。 本発明の第１実施形態による初期故障診断のメインフローチャート。 ブリッジ回路スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオープン故障診断のサブフローチャート。 本発明の第２実施形態によるモータ制御装置の通電回路図。 本発明の第３実施形態によるモータ制御装置の通電回路図。 本発明の第４実施形態によるモータ制御装置の通電回路図。 従来技術（１）のモータ制御装置の通電回路図。 従来技術（２）のモータ制御装置の通電回路図。

以下、本発明のモータ制御装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。以下の説明で「本実施形態」という場合、第１〜第４実施形態を包括する。
最初に図１を参照し、モータ制御装置の全体構成について説明する。

モータ制御装置１０１は、バッテリ１５とモータ８との間に設けられ、モータ８の通電及び回転方向を制御する。本実施形態のモータ８は、車両の電動パワーステアリング装置において、運転者の操舵を補助するアシストモータとして用いられるＤＣモータである。モータ８は、運転者の操舵方向に応じて、例えばハンドルを右に回すとき正転し、ハンドルを左に回すとき逆転する。また、路面からの外力によってモータ８が回転された場合等には、モータ８が発電機として動作し回生方向の電流を生成する場合がある。

モータ制御装置１０１は、電源リレー２０、Ｈブリッジ回路３０を構成する４つのブリッジ回路スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、２つの通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６、プルアップ抵抗４１、プルダウン抵抗４２、保護ダイオード５１、５２、及び、故障診断部６０等を備える。
電源リレー２０は、バッテリ１５の電源電圧Ｖ０をＨブリッジ回路３０に供給又は遮断可能である。本実施形態では、運転者がイグニッション電源をＯＮしたとき、電源リレー２０がＯＮされる。

以下、本明細書で「スイッチ」とは半導体スイッチング素子を意味する。本実施形態では、スイッチとして、寄生ダイオードを有するＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）が用いられる。また、図１では、スイッチを「ＳＷ」と記す。
４つのブリッジ回路スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、は、高電位ラインＬＨと低電位ラインＬＬとの間で、第１ハーフブリッジ３１及び第２ハーフブリッジ３２が並列に接続されたＨブリッジ回路３０を構成する。スイッチＳＷ１は、第１ハーフブリッジ３１の上アームスイッチであり、スイッチＳＷ３は、第１ハーフブリッジ３１の下アームスイッチである。また、スイッチＳＷ２は、第２ハーフブリッジ３２の上アームスイッチであり、スイッチＳＷ４は、第２ハーフブリッジ３２の下アームスイッチである。

電源リレー２０がＯＮされたとき、Ｈブリッジ回路３０の高電位ラインＬＨには電源電圧Ｖ０が印加される。Ｈブリッジ回路３０の低電位ラインＬＬは、電流検出用のシャント抵抗４３を介してグランドに接続されている。なお、本発明では、シャント抵抗４３を備えなくてもよく、或いは、Ｈブリッジ回路３０からモータ８への通電ラインＬＰに他の電流センサを備えてもよい。

第１ハーフブリッジ３１の中間点である第１ノードＮ１は、モータ８の一方のモータ端子８１に接続され、第２ハーフブリッジ３２の中間点である第２ノードＮ２は、モータ８の他方のモータ端子８２に接続される。第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間を、モータ８を経由して結ぶ電流経路を通電ラインＬＰという。
２つの通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６は、通電ラインＬＰにおいて、寄生ダイオードが互いに向かい合う方向に直列接続されている。第１実施形態では、２つの通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６が間にモータ８を挟んで配置されている。

ＰＷＭ制御やデッドタイム等に関する説明を省略して単純に述べると、モータ８の正転時には、ブリッジ回路スイッチＳＷ１、ＳＷ４をＯＮする。また、通電ラインスイッチＳＷ５をＯＦＦし、通電ラインスイッチＳＷ６をＯＮする。これにより、スイッチＳＷ１→第１ノードＮ１→スイッチＳＷ５の寄生ダイオード→モータ８→スイッチＳＷ６→第２ノードＮ２→スイッチＳＷ４の経路で電流が流れる。このとき、通電ラインスイッチＳＷ５の寄生ダイオードによって、通電ラインＬＰにおける逆方向（第２ノードＮ２→第１ノードＮ１）の電流は遮断される。

モータ８の逆転時には、ブリッジ回路スイッチＳＷ２、ＳＷ３をＯＮする。また、通電ラインスイッチＳＷ５をＯＮし、ＳＷ６をＯＦＦする。これにより、スイッチＳＷ２→第２ノードＮ２→スイッチＳＷ６の寄生ダイオード→モータ８→スイッチＳＷ５→第１ノードＮ１→スイッチＳＷ３の経路で電流が流れる。このとき、通電ラインスイッチＳＷ６の寄生ダイオードによって、通電ラインＬＰにおける逆方向（第１ノードＮ１→第２ノードＮ２）の電流は遮断される。
このように、モータ８の回転方向に応じて通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、本来の方向と逆方向の電流がモータ８に流れることを防止することができる。

プルアップ抵抗４１は、高電位ラインＬＨと、通電ラインＬＰ上で２つの通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６の間にある第３ノードＮ３との間に接続されている。
プルダウン抵抗４２は、通電ラインＬＰ上でモータ８を挟んで第３ノードＮ３と反対側にある第４ノードＮ４と、低電位ラインＬＬとの間に接続されている。
第１実施形態では、プルアップ抵抗４１及びプルダウン抵抗４２に、それぞれ保護ダイオード５１、５２が直列に接続されている。ここで、プルアップ抵抗４１及びプルダウン抵抗４２と保護ダイオード５１、５２との直列接続の順序は、図示とは逆にしてもよい。

以下、プルアップ抵抗４１に接続された保護ダイオード５１を適宜、「上側の保護ダイオード」といい、プルアップ抵抗４２に接続された保護ダイオード５２を適宜、「下側の保護ダイオード」という。保護ダイオード５１、５２は、高電位側から低電位側に向かう電流を許容し、低電位側から高電位側に向かう電流を遮断する。「低電位側から高電位側に向かう電流」として、モータ８の発電時に生成される回生電流が想定される。

故障診断部６０は、モータ８の通常駆動時にＨブリッジ回路３０を操作し、モータ８の通電及び回転方向を制御する制御回路の一部として設けられる。ＤＣモータの通常駆動時の制御については、特許文献１等に参照されるように周知技術であるため、詳しい説明、及び、関連する入出力信号の図示を省略する。本明細書では、本発明における特徴的機能を表す名称として、この制御回路を「故障診断部６０」という。

本発明の特徴的機能の範囲において、故障診断部６０は、電源リレー２０、ブリッジ回路スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、及び、通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６をそれぞれＯＮ／ＯＦＦ可能な電源リレードライブ回路６１、ブリッジ回路スイッチドライブ回路６２、及び、通電ラインスイッチドライブ回路６３を有している。
また、第１ノードＮ１の電位である第１電圧Ｖ１、及び、第２ノードＮ２の電位である第２電圧Ｖ２を取得し、その適否を判定する電圧判定部６５を有している。なお、電圧検出に係る分圧抵抗等の図示は省略する。

故障診断部６０は、イグニッション電源ＯＮ後、モータ８の駆動開始前に、ブリッジ回路スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、及び、通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６についての初期故障診断を行う。初期故障診断の詳細については後述する。
また、故障診断部６０の制御電圧Ｖｃとして、電源リレー２０後の電圧が入力される。そのため、仮に高電位ラインＬＨの電圧が過大となると、故障診断部６０の動作が影響を受け、通常駆動時等における制御回路としての動作において誤動作を起こしたり、回路が破損したりするおそれがある。

本発明のモータ制御装置１０１の第一の特徴は、モータ８が生成した回生電流が高電位ラインＬＨに流れ、制御電圧Ｖｃとして用いられる電源リレー２０後の電圧が上昇することを防止する点にある。そのための構成として、モータ制御装置１０１では、プルアップ抵抗４１及びプルダウン抵抗４２に保護ダイオード５１、５２が接続されている。
次に図２、図１０、図１１の通電回路図を参照し、モータ制御装置１０１の作用について、従来技術と対比しつつ説明する。図２は、図１におけるＨブリッジ回路３０及び通電ラインＬＰを含む回路部分を簡略化して記載した等価回路図である。

対比のため、図１０に、特開２００８−４９７８０号公報の図３に開示された従来技術（１）のモータ制御装置１０９の通電回路を示す。各スイッチＳＷ１〜ＳＷ６には、当該公報に用いられている符号を括弧書きで記す。なお、当該公報には、プルアップ抵抗４１及びプルダウン抵抗４２に相当する抵抗が図示されているものの、明細書には、この抵抗に関して何ら言及されていない。
図１０の構成では、破線矢印で示すように、回生電流Ｉｒｇは、プルダウン抵抗４２、モータ８、プルアップ抵抗４１を経由して高電位ラインＬＨに流れる。したがって、制御電圧Ｖｃとして用いられる電源リレー２０後の電圧が上昇し、制御回路の誤動作や破損を引き起こすおそれがある。

それに対し、図２に示すように、本発明の第１実施形態のモータ制御装置１０１では、低電位ラインＬＬからの回生電流Ｉｒｇは、プルダウン抵抗４２に接続された下側の保護ダイオード５２によって遮断される。また、仮にモータ端子８１、８２やモータ巻線等が地絡した場合を想定すると、回生電流Ｉｒｇは、プルアップ抵抗４１に接続された上側の保護ダイオード５１によって遮断される。これにより、回生電流Ｉｒｇが高電位ラインＬＨに流れ、高電位ラインＬＨの電圧が上昇することが防止される。したがって、高電位ラインＬＨの電圧を制御回路の制御電圧Ｖｃとして用いる構成において、制御回路の誤動作や破損を防止することができる。

次に、図１１に、特許文献１（特開２０１０−４７０９６号公報）の図２に開示された従来技術（２）のモータ制御装置１１０の通電回路を示す。各スイッチＳＷ１〜ＳＷ６には、特許文献１に用いられている符号を括弧書きで記す。
図１１の構成では、プルアップ抵抗４１及びプルダウン抵抗４２に相当する抵抗が存在しないため、回生電流Ｉｒｇが高電位ラインＬＨに流れる可能性はない。

そこで、次に別の観点から、特許文献１の従来技術と本発明との差異点を論じる。スイッチの符号については、本実施形態の符号を用いて記載する。
特許文献１の図８Ａ、図８Ｂには、イグニッション電源をＯＮした後に実行される初期故障診断シーケンスが開示されている。この故障診断では、通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６のショート故障を診断するとき、２つの通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６のそれぞれに対し、上アームスイッチＳＷ１、ＳＷ２を片側ずつＯＮして検出電圧を判定する。この故障診断において、対をなす下アームスイッチＳＷ３又はＳＷ４がショート故障していると、上アームスイッチＳＷ１又はＳＷ２をＯＮしたとき、高電位ラインと低電位ラインとが短絡して過電流が流れ、スイッチが破損するおそれがある。

また、検出電圧の判定時、各スイッチのＯＮ／ＯＦＦ後、電圧が安定するまで待機する必要がある。特許文献１の従来技術では、通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６のショート故障診断だけで、通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６の１つずつに対して検出電圧を２回判定する必要があり、故障診断に時間がかかるという問題がある。

このような特許文献１の従来技術に対し、本発明のモータ制御装置１０１の第二の特徴は、通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６のショート故障診断においてブリッジ回路に過電流が流れることを回避する点にある。そのための構成として、高電位ラインＬＨと第３ノードＮ３との間にプルアップ抵抗４１が接続されている。これにより、高電位ラインＬＨからプルアップ抵抗４１を経由して第３ノードＮ３に電圧が印加される。したがって、上アームスイッチＳＷ１、ＳＷ２をＯＮすることなく、通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６のショート故障を診断することができる。

また、高電位ラインＬＨと第３ノードＮ３との間にプルアップ抵抗４１が接続され、さらに、第４ノードＮ４と、低電位ラインＬＬとの間にプルダウン抵抗４２が接続されている。この構成により、一度のスイッチ操作での検出電圧判定により複数の故障診断を実施することができる。

次に、初期故障診断のシーケンスを通じて、本発明の作用効果を詳しく説明する。
故障診断部６０が実行する初期故障診断のシーケンスについて、図３、図４の通電回路図、及び、図５、図６のフローチャートを参照する。図６は、図５のＳ１０の詳細を示すサブフローチャートである。フローチャートの説明で記号「Ｓ」はステップを意味する。
以下の説明で、「スイッチＡ又は（もしくは）スイッチＢの故障」とは、スイッチＡのみの故障、スイッチＢのみの故障、スイッチＡとスイッチＢとの両方の故障、の３通りを含む意味である。図５、図６中の「ｏｒ」も同様に解釈する。

図５に示すように、初期故障診断では、まず、２つの通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６、及び、４つのブリッジ回路スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を全てＯＦＦする（Ｓ０１、Ｓ０２）。そして、電源リレー２０をＯＮする（Ｓ０３）と、電源電圧Ｖ０がプルアップ抵抗４１を経由して第３ノードＮ３に印加される。電源電圧Ｖ０からプルアップ抵抗４１による電圧降下分を引いた第３ノードＮ３の電位を第３電圧Ｖ３とする。

このとき、通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６及び上アームスイッチＳＷ１、ＳＷ２がいずれもショート故障していなければ、つまり、正常又はオープン故障ならば、高電位ラインＬＨから第１ノードＮ１及び第２ノードＮ２に向かう電流は流れない。したがって、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２は、「Ｖ１＝０、Ｖ２＝０」となる（Ｓ０４：ＹＥＳ）。
一方、「Ｖ１＝０、Ｖ２＝０」とならなければ（Ｓ０４：ＮＯ）、「通電ラインスイッチＳＷ５もしくはＳＷ６のショート故障、又は、上アームスイッチＳＷ１もしくはＳＷ２のショート故障」であると判断する（Ｓ０５）。

以下の説明で、モータ８、シャント抵抗４３、各部配線、及び、各スイッチのＯＮ時のドレイン−ソース間の抵抗値はゼロとみなす。また、プルアップ抵抗４１及びプルダウン抵抗４２の抵抗値は非ゼロであり、且つ同等の値とする。
図３に示すように、通電ラインスイッチＳＷ５がショート故障している場合、第１電圧Ｖ１は、「Ｖ１＝Ｖ３（＞０）」となる。また、通電ラインスイッチＳＷ６がショート故障している場合、第２ノードＮ２、第３ノードＮ３及び第４ノードＮ４の電位は、いずれも等しく（Ｖ０／２）となる。よって、第２電圧Ｖ２は「Ｖ２＝（Ｖ０／２）」となる。

また、図示を省略するが、上アームスイッチＳＷ１がショート故障している場合には、第１電圧Ｖ１は、「Ｖ１＝Ｖ０」となり、上アームスイッチＳＷ２がショート故障している場合には、第２電圧Ｖ２は、「Ｖ２＝Ｖ０」となる。

Ｓ０４にてＹＥＳのとき、次に、４つのブリッジ回路スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４をＯＦＦしたまま、２つの通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６を一度にＯＮする（Ｓ０６）。
このとき、通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６がいずれもオープン故障しておらず、且つ、下アームスイッチＳＷ３、ＳＷ４がいずれもショート故障していなければ、つまり、正常又はオープン故障ならば、第１ノードＮ１、第２ノードＮ２、第３ノードＮ３及び第４ノードＮ４の電位は、いずれも等しく（Ｖ０／２）となる。よって、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２は、「Ｖ１＝（Ｖ０／２）、Ｖ２＝（Ｖ０／２）」となる（Ｓ０７：ＹＥＳ）。

一方、「Ｖ１＝（Ｖ０／２）、Ｖ２＝（Ｖ０／２）」とならなければ（Ｓ０７：ＮＯ）、「通電ラインスイッチＳＷ５もしくはＳＷ６のオープン故障、又は、下アームスイッチＳＷ３もしくはＳＷ４のショート故障」であると判断する（Ｓ０８）。その後、通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６をＯＦＦする（Ｓ０９）。
図４に示すように、通電ラインスイッチＳＷ５がオープン故障している場合、第１電圧Ｖ１は、「Ｖ１＝０」となる。同様に、通電ラインスイッチＳＷ６がオープン故障している場合、第２電圧Ｖ２は、「Ｖ２＝０」となる。

また、図示を省略するが、下アームスイッチＳＷ３又はＳＷ４がショート故障している場合には、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２は、「Ｖ１＝０」又は「Ｖ２＝０」となる。
ここで、上アームスイッチＳＷ１又はＳＷ２がショート故障している場合、Ｓ０４にてＮＯと判断されるため、Ｓ０７は実行されない。したがって、第１ハーフブリッジ３１又は第２ハーフブリッジ３２の上下アームのスイッチを経由して過電流が流れることを回避することができる。

Ｓ０７にてＹＥＳのとき、Ｓ１０に移行し、ブリッジ回路スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４のオープン故障を診断する。なお、このステップまでに、通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６が正常であること、及び、ブリッジ回路スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４のショート故障が無いことが判明している。

図６に示すブリッジ回路スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４のオープン故障診断では、まず、通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６をＯＦＦし、上アームスイッチＳＷ１、ＳＷ２を一度にＯＮする（Ｓ１１）。
このとき、上アームスイッチＳＷ１、ＳＷ２がいずれもオープン故障していなければ、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２は、「Ｖ１＝Ｖ０、Ｖ２＝Ｖ０」となる（Ｓ１２：ＹＥＳ）。一方、「Ｖ１＝Ｖ０、Ｖ２＝Ｖ０」とならなければ（Ｓ１２：ＮＯ）、上アームスイッチＳＷ１又はＳＷ２のオープン故障であると判断する（Ｓ１３）。

次に、上アームスイッチＳＷ１、ＳＷ２をＯＦＦし、下アームスイッチＳＷ３及び通電ラインスイッチＳＷ５をＯＮする（Ｓ１４）。下アームスイッチＳＷ３がオープン故障していなければ、第１電圧Ｖ１は、「Ｖ１＝０」となる（Ｓ１５：ＹＥＳ）。一方、「Ｖ１＝０」とならなければ（Ｙ１５：ＮＯ）、下アームスイッチＳＷ３がオープン故障していると判断する（Ｓ１６）。

続いて、下アームスイッチＳＷ３及び通電ラインスイッチＳＷ５をＯＦＦし、下アームスイッチＳＷ４及び通電ラインスイッチＳＷ６をＯＮする（Ｓ１７）。下アームスイッチＳＷ４がオープン故障していなければ、第２電圧Ｖ２は、「Ｖ２＝０」となる（Ｓ１８：ＹＥＳ）。一方、「Ｖ２＝０」とならなければ（Ｙ１８：ＮＯ）、下アームスイッチＳＷ４がオープン故障していると判断する（Ｓ１９）。

Ｓ１８にてＹＥＳのとき、全てのブリッジ回路スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４のオープン故障が無く、全てのスイッチＳＷ１〜ＳＷ６が正常であると判断される。
Ｓ１８にてＹＥＳのとき、及び、Ｓ１３、Ｓ１６、Ｓ１９でいずれかのブリッジ回路スイッチがオープン故障していると判断されたときのいずれの場合も、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ６のうち、現在ＯＮしているスイッチをＯＦＦする（Ｓ２０）。以上で、ブリッジ回路スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４のオープン故障診断（Ｓ１０）を終了する。

図５に戻り、ブリッジ回路スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４のオープン故障が無く、全てのスイッチＳＷ１〜ＳＷ６が正常である場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、Ｓ２２に移行し、モータ８の通常駆動を許可する。
一方、Ｓ０５、Ｓ０８、及び、Ｓ２１にてＮＯと判断されるＳ１３、Ｓ１６、Ｓ１９の場合、電源リレー２０をＯＦＦ（Ｓ２３）し、ウォーニングランプを点灯して（Ｓ２４）運転者に異常を知らせる。ウォーニングランプを確認した運転者は、例えばディーラにてモータ制御装置１０１の修理又は交換を依頼する。

上述の初期故障診断シーケンスでは、最初に実行される通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６のショート故障診断において、上アームスイッチＳＷ１、ＳＷ２をＯＮする必要がない。したがって、対をなす下アームスイッチが仮にショート故障していた場合でも、ブリッジ回路に過電流が流れることを回避し、スイッチの破損を防止することができる。
また、一度のスイッチ操作での検出電圧判定により複数の故障診断を実施し、故障診断時間を短縮することができる。

（第２、第３、第４実施形態）
本発明の第２、第３、第４実施形態について、第１実施形態の図２に対応する図７、図８、図９を参照して説明する。これらの実施形態は、第１実施形態に対し、プルダウン抵抗４２側の保護ダイオード５２の有無、或いは、通電ラインＬＰ上の通電ラインスイッチＳＷ６やモータ８の配置に関する通電回路の構成が異なる。以下に説明するように、いずれの形態においても、モータ端子８１、８２等が地絡した場合を含め、高電位ラインＬＨへの回生電流Ｉｒｇを遮断可能である。

図７に示す第２実施形態のモータ制御装置１０２は、第１実施形態に対し、プルダウン抵抗４２が接続される第４ノードＮ４が、モータ８と通電ラインスイッチＳＷ６との間に配置されている。このようにプルダウン抵抗４２の配置を変更しても、第１実施形態と同様に、回生電流Ｉｒｇは下側の保護ダイオード５２で遮断される。

図８に示す第３実施形態のモータ制御装置１０３は、第１実施形態に対し、下側の保護ダイオード５２が無く、上側の保護ダイオード５１のみがプルアップ抵抗４１に接続されている。この形態では、回生電流Ｉｒｇは通電ラインＬＰまでは到達するものの、上側の保護ダイオード５１で遮断され、高電位ラインＬＨへ流れることが防止される。また、モータ端子８１、８２等が地絡した場合の回生電流Ｉｒｇも上側の保護ダイオード５１で遮断される。

図９に示す第４実施形態のモータ制御装置１０４は、第３実施形態に対し、通電ラインスイッチＳＷ６が第３ノードＮ３とモータ８との間に配置されている。つまり、モータ８は、２つの通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６の間に挟まれていない。この形態でも、第３実施形態と同様に、モータ端子８１、８２等が地絡した場合を含め、回生電流Ｉｒｇは上側の保護ダイオード５１で遮断される。

さらに、第２〜第４実施形態は、図５、図６に示す第１実施形態の初期故障診断シーケンスを援用可能である。つまり、通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６のショート故障診断において、上アームスイッチＳＷ１、ＳＷ２をＯＮする必要がない。したがって、対をなす下アームスイッチが仮にショート故障していた場合でも、ブリッジ回路に過電流が流れることを回避し、スイッチの破損を防止することができる。
また、一度のスイッチ操作での検出電圧判定により複数の故障診断を実施し、故障診断時間を短縮することができる。

（その他の実施形態）
（ア）４つのブリッジ回路スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、及び２つの通電ラインスイッチＳＷ５、ＳＷ６として、ＭＯＳＦＥＴ以外の電界効果トランジスタやＩＧＢＴ等のトランジスタを用いてもよい。素子自体に寄生ダイオードを付随しないトランジスタを用いる場合には、コレクタ−エミッタ間に並列接続された還流ダイオードを「寄生ダイオード」とみなしてもよい。

（イ）例えば、１つの通電ラインスイッチＳＷ５又はＳＷ６に代えて、寄生ダイオードが同じ方向の複数のスイッチを冗長的に直列又は並列接続してもよい。その場合、本発明の技術的範囲についての属否判定にあたっては、冗長的に接続された複数のスイッチ群を「同一機能を実現するための１つのスイッチ」とみなして解釈する。

（ウ）上記第１〜第４実施形態では、少なくとも上側の保護ダイオード５１がプルアップ抵抗４１に接続されており、モータ端子８１、８２等が地絡した場合にも高電位ラインＬＨへの回生電流Ｉｒｇを遮断可能である。ただし、モータ端子８１、８２等が地絡する可能性が極めて低い場合等には、プルダウン抵抗４２のみに下側の保護ダイオード５２を設けてもよい。

（エ）上記実施形態の初期故障診断シーケンスは、４つのブリッジ回路スイッチ及び２つの通電ラインスイッチのいずれか１つでも故障していることを最少判定回数で診断することを優先しており、どのスイッチが故障しているか、故障の種類はショート故障かオープン故障かまで特定することを重視していない。それは、電動パワーステアリング装置等に適用されるモータ８においては、安全性を優先する観点から、いずれか１つのスイッチでも故障と診断されれば、モータ８の通常駆動を許可せず、所詮装置全体を修理又は交換しなければならないからである。

ただし、本発明のモータ制御装置は、電動パワーステアリング装置に限らず、他のいかなる用途のモータに適用されてもよい。そこで、モータ８の用途によっては、例えば逆転は不可であるが正転は問題ない場合、或いは、外力によってモータ８が回転されることを強制的に禁止する処置を取り得る場合等に、故障したスイッチ、及び故障の種類に応じて制限的な駆動を許可してもよい例が想定される。そのような例では、たとえ判定回数を増やしてでも、故障スイッチ及び故障種類を特定する技術的意義がある。このように、故障診断シーケンスは、モータの制御要求に応じて適宜変更してよい。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１０１、１０２、１０３、１０４・・・モータ制御装置、
３０・・・Ｈブリッジ回路、
３１・・・第１ハーフブリッジ、 ３２・・・第２ハーフブリッジ、
４１・・・プルアップ抵抗、 ４２・・・プルダウン抵抗、
５１、５２・・・保護ダイオード、 ６０・・・故障診断部、
６２・・・ブリッジ回路スイッチドライブ回路、
６３・・・通電ラインスイッチドライブ回路、
６５・・・電圧判定部、 ８ ・・・モータ、
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４・・・ブリッジ回路スイッチ、
ＳＷ５、ＳＷ６・・・通電ラインスイッチ。

Claims (5)

1. Ｈブリッジ回路（３０）のスイッチを操作してモータ（８）の通電及び回転方向を制御するモータ制御装置であって、
   高電位ライン（ＬＨ）と低電位ライン（ＬＬ）との間で、第１ハーフブリッジ（３１）及び第２ハーフブリッジ（３２）が並列に接続されたＨブリッジ回路を構成する４つのブリッジ回路スイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４）と、
   前記第１ハーフブリッジの中間点である第１ノード（Ｎ１）と前記第２ハーフブリッジの中間点である第２ノード（Ｎ２）との間を、前記モータを経由して結ぶ通電ライン（ＬＰ）において、寄生ダイオードが互いに向かい合う方向に直列接続された２つの通電ラインスイッチ（ＳＷ５、ＳＷ６）と、
   前記高電位ラインと、前記通電ライン上で前記２つの通電ラインスイッチの間にある第３ノード（Ｎ３）との間に接続されるプルアップ抵抗（４１）と、
   前記通電ライン上で前記モータを挟んで前記第３ノードと反対側にある第４ノード（Ｎ４）と、前記低電位ラインとの間に接続されるプルダウン抵抗（４２）と、
   前記プルアップ抵抗又は前記プルダウン抵抗の少なくとも一方に接続され、低電位側から高電位側に向かう電流を遮断する保護ダイオード（５１、５２）と、
   前記ブリッジ回路スイッチ及び前記通電ラインスイッチをＯＮ／ＯＦＦ可能なドライブ回路（６２、６３）、並びに、前記第１ノードの電位である第１電圧（Ｖ１）及び前記第２ノードの電位である第２電圧（Ｖ２）の適否を判定する電圧判定部（６５）を有し、前記モータの駆動開始前に、前記第１電圧及び前記第２電圧に基づいて、前記ブリッジ回路スイッチ及び前記通電ラインスイッチのうち少なくとも一部についての初期故障診断を行う故障診断部（６０）と、
   を備えることを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記故障診断部は、
   前記４つのブリッジ回路スイッチ及び前記２つの通電ラインスイッチを全てＯＦＦしたときの前記第１電圧及び前記第２電圧に基づいて、前記２つの通電ラインスイッチのうち少なくともいずれか一方のショート故障、又は、２つの上アームの前記ブリッジ回路スイッチのうち少なくともいずれか一方のショート故障を一度に診断することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記故障診断部は、
   前記４つのブリッジ回路スイッチを全てＯＦＦし、前記２つの通電ラインスイッチを全てＯＮしたときの前記第１電圧及び前記第２電圧に基づいて、前記２つの通電ラインスイッチのうち少なくともいずれか一方のオープン故障、又は、２つの下アームの前記ブリッジ回路スイッチのうち少なくともいずれか一方のショート故障を一度に診断す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。
4. 前記故障診断部は、
   さらに、前記４つのブリッジ回路スイッチ及び前記２つの通電ラインスイッチのＯＮ／ＯＦＦを切り替えつつ、前記第１電圧及び前記第２電圧に基づいて、前記４つのブリッジ回路スイッチのオープン故障を順次診断することを特徴とする請求項２または３に記載のモータ制御装置。
5. 前記保護ダイオードは、少なくとも前記プルアップ抵抗に接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

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