JP2017022828A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源リレーの故障を検出する回路の規模をより低減したモータ制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ４は、モータ２０に電力を供給するモータ駆動回路５０と、バッテリ４０からモータ駆動回路５０への給電のオンオフを切り替える電源リレー５１と、リレードライバ５２と、故障検出部５３と、コンデンサ５４と、電源モニタ回路６０とを有している。電源リレー５１は、電源線Ｌ１上において、バッテリ４０とモータ駆動回路５０との間に設けられている。リレードライバ５２は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂのオンオフを制御する。リレードライバ５２には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂが並列に接続されている。【選択図】図２

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。

従来、電源からモータへの通電経路に、電源スイッチとしてＭＯＳ−ＦＥＴ等のスイッチング素子を設け、このスイッチング素子をオンオフすることにより、モータへの通電を制御してモータを駆動するモータ制御装置が知られている。ＭＯＳ−ＦＥＴのドレインとソースとの間には、ソースからドレインへの電流を規制する向きの寄生ダイオードが形成される。電源とモータとの間の通電経路には、寄生ダイオードが互いに逆向きになるように２つのＭＯＳ−ＦＥＴが設けられている。

このようなＭＯＳ−ＦＥＴを用いたモータ制御装置では、種々の原因によって、ＭＯＳ−ＦＥＴがショート故障またはオープン故障するおそれがある。そこで、ＭＯＳ−ＦＥＴのドレイン電圧を取り込むことで、ＭＯＳ−ＦＥＴのオン状態またはオフ状態を判定し、ＭＯＳ−ＦＥＴの故障（ショート故障またはオープン故障）を検出している。

ところで、たとえばモータから電源への電流を規制する向きの寄生ダイオードを備えたＭＯＳ−ＦＥＴがオープン故障した場合には、寄生ダイオードが正常なとき、寄生ダイオードを介して電流が流れ続けるため、ＭＯＳ−ＦＥＴの故障を検出することができない。このため、たとえば特許文献１のモータ制御装置では、寄生ダイオードの故障判別も行うことにより、各ＭＯＳ−ＦＥＴの故障をより確実に検出する。２つのＭＯＳ−ＦＥＴを別々に駆動したときの各ＭＯＳ−ＦＥＴの出力に基づいて、各ＭＯＳ−ＦＥＴの故障を検出する。

特開２０１２−１８８１０１号公報

特許文献１のモータ制御装置によれば、確かにＭＯＳ−ＦＥＴの故障をより確実に検出することができる。しかし、２つのＭＯＳ−ＦＥＴを別々に駆動するためのドライバが必要であるため、故障を検出するための回路の規模が大きくなってしまう。

本発明の目的は、電源リレーの故障を検出する回路の規模をより低減したモータ制御装置を提供することである。

上記目的を達成しうるモータ制御装置は、モータと、前記モータに電力を供給するモータ駆動回路と、前記モータへの給電を通電または遮断するとともに、互いに反対向きの寄生ダイオードを有する２つのスイッチング素子からなる電源リレーと、前記モータへ給電する経路における前記２つのスイッチング素子の間の電圧である第１の電圧を検出する第１の電圧検出部と、前記モータへ給電する経路における前記電源リレーと前記モータ駆動回路との間の電圧である第２の電圧を検出する第２の電圧検出部と、前記２つのスイッチング素子を共にオンオフするドライバと、前記第１の電圧と、前記第２の電圧と、前記２つのスイッチング素子のオン状態またはオフ状態とに基づいて前記２つのスイッチング素子の故障を検出する故障検出部と、を備えている。

この構成によれば、２つのスイッチング素子を共に制御するドライバを一つ設ける場合であっても、２つのスイッチング素子の故障を検出することができる。２つのスイッチング素子をオンオフしたときの第１の電圧または第２の電圧は、２つのスイッチング素子が正常な場合と故障している場合とで異なるため、２つのスイッチング素子の故障を検出できる。また、２つのスイッチング素子を個別に制御するドライバをそれぞれ設ける場合に比べて、モータ制御装置の回路の規模はより低減される。

上記のモータ制御装置において、前記電源スイッチがオンされた場合、前記２つのスイッチング素子を共にオンにしたとき、前記第１の電圧および前記第２の電圧が閾値より大きいか否かの判定結果に基づいて、前記２つのスイッチング素子の故障を検出することが可能となる。

上記のモータ制御装置において、前記電源スイッチがオンされた場合、前記２つのスイッチング素子が共にオンのとき、前記２つのスイッチング素子を共にオフすることで、前記給電経路における前記第１の電圧検出部の接続点と前記モータ駆動回路との間のスイッチング素子の故障を検出することも可能である。

上記のモータ制御装置において、前記給電経路における前記電源リレーと前記モータ駆動回路との間に接続され、バッテリから供給される電力を充放電するコンデンサと、前記２つのスイッチング素子が共にオフのときに前記コンデンサを充電するプリチャージ回路と、を備え、前記プリチャージ回路をオンにして一定時間待機した後、前記２つのスイッチング素子を共にオンにしたとき、前記第１の電圧および前記第２の電圧が閾値より大きいか否かの判定結果に基づいて、前記２つのスイッチング素子の故障を検出することも可能である。

この構成によれば、２つのスイッチング素子を共にオンしたとき、プリチャージ回路を設けることにより、２つのスイッチング素子の故障をより早く検出することができる。バッテリからモータ駆動回路へ向けて電力の供給だけでなく、プリチャージ回路からバッテリへ向けた電力の供給が行われるためである。たとえば、第１の電圧検出部の接続点とモータ駆動回路との間のスイッチング素子がショート故障している場合、このスイッチング素子を介してプリチャージ回路から第１の電圧検出部へ向けて電力が供給されるため、直ちにこのスイッチング素子の故障を検出できる。

上記のモータ制御装置において、前記閾値は前記バッテリの電圧値よりも小さく、当該閾値は前記プリチャージ回路の電圧値よりも大きく設定されていてもよい。
この構成によれば、故障検出部はより早く２つのスイッチング素子の故障を判定できる。バッテリからモータ駆動回路へ向けて電力が供給される場合には、その電圧値は閾値よりも大きくなるのに対し、モータ駆動回路からバッテリへ向けて電力が供給される場合には、その電圧値は閾値よりも小さくなるためである。

本発明のモータ制御装置によれば、電源リレーの故障を検出する回路の規模をより低減できる。

各実施形態のモータ制御装置を適用した電動パワーステアリング装置の概略構成を示す構成図。 第１実施形態のモータ制御装置について、その概略構成を示すブロック図。 第１実施形態のモータ制御装置について、その電源リレーのＭＯＳ−ＦＥＴの故障検出の処理手順を示すフローチャート。 第２実施形態のモータ制御装置について、その概略構成を示すブロック図。 第２実施形態のモータ制御装置について、その電源リレーのＭＯＳ−ＦＥＴの故障検出の処理手順を示すフローチャート。 第３実施形態のモータ制御装置について、その電源リレーのＭＯＳ−ＦＥＴの故障検出の処理手順を示すフローチャート。

＜第１実施形態＞
以下、モータ制御装置を電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に適用した一実施形態について説明する。

図１に示すように、ＥＰＳ１は運転者のステアリングホイール１０の操作に基づいて転舵輪１５を転舵させる操舵機構２、運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構３、およびアシスト機構３を制御するモータ制御装置としてのＥＣＵ（電子制御装置）４を備えている。

操舵機構２は、ステアリングホイール１０およびステアリングホイール１０と一体回転するステアリングシャフト１１を備えている。ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール１０と連結されたコラムシャフト１１ａと、コラムシャフト１１ａの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト１１ｂ、およびインターミディエイトシャフト１１ｂの下端部に連結されたピニオンシャフト１１ｃを有している。ピニオンシャフト１１ｃの下端部はラックシャフト１２に連結されている。したがって、操舵機構２では、ステアリングシャフト１１の回転運動は、ピニオンシャフト１１ｃの先端に設けられたピニオンギヤとラックシャフト１２に形成されたラックからなるラックアンドピニオン機構１３を介して、ラックシャフト１２の軸方向（図１の左右方向）の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動がラックシャフト１２の両端にそれぞれ連結されたタイロッド１４を介して左右の転舵輪１５にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪１５の転舵角が変更される。

アシスト機構３は、アシスト力の発生源であるモータ２０を備えている。モータ２０としては、たとえば、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に基づいて回転する３相ブラシレスモータが採用される。モータ２０の回転軸２１は、減速機構２２を介してコラムシャフト１１ａに連結されている。減速機構２２はモータ２０の回転を減速し、当該減速した回転力をコラムシャフト１１ａに伝達する。すなわち、ステアリングシャフト１１にモータ２０の回転力（トルク）がアシスト力として付与されることにより、運転者のステアリング操作が補助される。

ＥＣＵ４は、バッテリ４０から電力が供給されることにより動作する。ＥＣＵ４は、車両に設けられる各種のセンサの検出結果に基づいてモータ２０を制御する。各種のセンサとしては、たとえばトルクセンサ３０、回転角センサ３１、および車速センサ３２がある。トルクセンサ３０はコラムシャフト１１ａに設けられ、回転角センサ３１はモータ２０に設けられている。トルクセンサ３０は、運転者のステアリング操作に伴いステアリングシャフト１１に付与される操舵トルクτを検出する。回転角センサ３１は、回転軸２１の回転角θを検出する。車速センサ３２は、車両の走行速度である車速Ｖを検出する。ＥＣＵ４は各センサの出力（操舵トルクτ、回転角θ、車速Ｖ）に基づいて、目標のアシスト力を設定し、実際のアシスト力が目標のアシスト力となるように、モータ２０に供給される電流を制御する。

つぎに、ＥＣＵ４について詳細に説明する。
図２に示すように、ＥＣＵ４は、モータ２０に電力を供給するモータ駆動回路５０と、バッテリ４０からモータ駆動回路５０への給電のオンオフを切り替える電源リレー５１と、リレードライバ５２と、マイコン５３（故障検出部５３ａ）と、コンデンサ５４と、電源モニタ回路６０とを有している。

モータ駆動回路５０は、２本の電源線Ｌ１，Ｌ２の間に設けられ、２つのスイッチング素子を直列に接続した３つのスイッチングアームが並列に接続されてなる（詳細な図示は略）。電源線Ｌ１はバッテリ４０のプラス側に接続され、電源線Ｌ２はバッテリ４０のマイナス側に接続されている。モータ駆動回路５０は、各スイッチング素子をオンオフすることにより、バッテリ４０から供給される電力を３相交流電力に変換して、モータ２０に供給する。スイッチング素子としては、たとえばＭＯＳ−ＦＥＴが用いられる。なお、２本の電源線Ｌ１，Ｌ２は、バッテリ４０とモータ駆動回路５０との間の給電経路として機能する。

電源リレー５１は、電源線Ｌ１上において、バッテリ４０とモータ駆動回路５０との間に設けられている。電源リレー５１は、スイッチング素子としてのＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａとＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂから構成されている。ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａの寄生ダイオードＤは、バッテリ４０からモータ駆動回路５０への電流の供給を規制する向きに設けられている。ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂの寄生ダイオードＤは、モータ駆動回路５０からバッテリ４０への電流の流れ込みを規制する向きに設けられている。すなわち、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａの寄生ダイオードＤとＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂの寄生ダイオードＤとは、電源線Ｌ１上において、互いに逆向きになるように設けられている。

リレードライバ５２は、マイコン５３のオンオフ信号Ｓに基づいて、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂのオンオフを制御する。リレードライバ５２には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂが並列に接続されている。リレードライバ５２は、マイコン５３から入力されるオンオフ信号Ｓがオンする旨示すとき、ゲート駆動信号Ｇを生成する。このゲート駆動信号Ｇは、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂのゲートにそれぞれ供給される。ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂの両ゲート電極にそれぞれゲート駆動信号Ｇが印加されるとき、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂは、それぞれオンする。

コンデンサ５４は、２本の電源線Ｌ１，Ｌ２の間に設けられる。コンデンサ５４は、バッテリ４０から電源リレー５１を介して、電荷を蓄積する。コンデンサ５４は、バッテリ４０からモータ駆動回路５０へ供給される電流が不足するときには、不足した電流を補うべく、蓄積した電荷を放出する。

電源モニタ回路６０は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａの出力電圧値およびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂの出力電圧値を監視するための分圧回路である。電源モニタ回路６０は、抵抗６１〜６４を有している。電源線Ｌ１におけるＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂの間の部分とグランドとの間には、抵抗６１および抵抗６２が直列接続されている。抵抗６１と抵抗６２との間の電圧は、モニタ電圧Ｖ１として外部に取り出される。たとえば、モニタ電圧Ｖ１は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａの出力電圧が抵抗６１，６２により分圧されることにより得られるものであって、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａの出力電圧に比例する。また、電源線Ｌ１におけるＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂおよびモータ駆動回路５０の間の部分とグランドとの間には、抵抗６３および抵抗６４が直列接続されている。抵抗６３と抵抗６４との間の電圧は、モニタ電圧Ｖ２として外部に取り出される。たとえば、モニタ電圧Ｖ２は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂの出力電圧が抵抗６３，６４により分圧されることにより得られるものであって、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂの出力電圧に比例する。

マイコン５３は、リレードライバ５２をオンオフするためにオンオフ信号Ｓを生成して、リレードライバ５２に出力する。また、マイコン５３は、故障検出部５３ａを有している。故障検出部５３ａは、マイコン５３から出力されるオンオフ信号Ｓに基づいて、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂのオンオフを判定する。故障検出部５３ａは、電源モニタ回路６０からモニタ電圧Ｖ１，Ｖ２を取り込む。故障検出部５３ａは、これらオンオフ信号Ｓ、モニタ電圧Ｖ１，Ｖ２に基づいてＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂの故障（ショート故障またはオープン故障）を検出する。

つぎに、ＥＣＵ４で行われるＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａ，５１ｂの故障検出の処理手順について説明する。なお、ＩＧスイッチはオフされている。ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａ，５１ｂもそれぞれオフされている。

図３のフローチャートに示すように、まず車両のＩＧスイッチがオンされたことを検出する（ステップＳ１）。ただし、ここではＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａはオフされており、その寄生ダイオードＤの向きもバッテリ４０からモータ駆動回路５０へ電流が流れ込むことを規制する向きになっている。このため、モータ駆動回路５０へ給電されない。

つぎに、ＥＣＵ４（故障検出部５３ａ）は、モニタ電圧Ｖ１が閾値Ｔよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２）。閾値Ｔは、バッテリ４０の電圧値Ｖｂより小さな値に設定される。

ＥＣＵ４（故障検出部５３ａ）は、モニタ電圧Ｖ１が閾値Ｔよりも小さくない場合（ステップＳ２でＮＯ）、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａがショート故障していると判定する（ステップＳ３）。ショート故障とは、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａをオフにした場合であっても、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａが電源線Ｌ１を遮断できない故障である。ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａがショート故障している場合には、バッテリ４０からモータ駆動回路５０へ給電される電力はＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａによって遮断できないため、モニタ電圧Ｖ１はバッテリ４０の電圧値Ｖｂと等しくなる。

ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａがショート故障していると判定される場合（ステップＳ３）、ＥＣＵ４はモータ２０の制御を停止する（ステップＳ４）。ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａが、バッテリ４０からモータ駆動回路５０への電流の流れ込みを規制できないためである。

つぎに、モニタ電圧Ｖ２が閾値Ｔよりも小さい場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、ＥＣＵ４（リレードライバ５２）は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂを共にオンにする（ステップＳ５）。これにより、通常であれば、バッテリ４０からモータ駆動回路５０へ電流が流れ込む。

つぎに、ＥＣＵ４（故障検出部５３ａ）は、モニタ電圧Ｖ１が閾値Ｔよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６）。
モニタ電圧Ｖ１が閾値Ｔよりも大きくない場合（ステップＳ６のＮＯ）、ＥＣＵ４（故障検出部５３ａ）は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａのオープン故障およびオフ故障の少なくとも一方が生じていると判定する（ステップＳ７）。通常であれば、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａを介して、バッテリ４０からモータ駆動回路５０へ電流が流れ込むため、モニタ電圧Ｖ１はバッテリ４０の電圧値Ｖｂと等しくなる。なお、オフ故障とは、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａのゲート電極の断線等により、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａのオンオフを制御できない故障である。すなわち、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａはオフに維持される。

ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａのオープン故障およびオフ故障の少なくとも一方が生じていると判定されると（ステップＳ７）、ＥＣＵ４はモータ２０の制御を停止する（ステップＳ４）。ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａが、バッテリ４０からモータ駆動回路５０への電流の流れ込みを許容できないためである。

モニタ電圧Ｖ１が閾値Ｔよりも大きい場合（ステップＳ６のＹＥＳ）、ＥＣＵ４（故障検出部５３ａ）は、モニタ電圧Ｖ２が閾値Ｔよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ８）。ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａが正常である場合、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａを介して、バッテリ４０からモータ駆動回路５０へ電流が流れ込むため、モニタ電圧Ｖ１は大きくなるからである。

モニタ電圧Ｖ２が閾値Ｔよりも大きくない場合（ステップＳ８のＮＯ）、ＥＣＵ４（故障検出部５３ａ）は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂのオープン故障が生じていると判定する（ステップＳ９）。通常であれば、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂを介して、バッテリ４０からモータ駆動回路５０へ電流が流れ込むため、モニタ電圧Ｖ２はバッテリ４０の電圧値Ｖｂと等しい大きさになる。これに対し、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂがオープン故障している場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂによりバッテリ４０からモータ駆動回路５０への給電経路（電源線Ｌ１）は遮断されている。このため、モニタ電圧Ｖ２は閾値Ｔよりも小さくなる。

ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂのオープン故障が生じていると判定される場合（ステップＳ９）、ＥＣＵ４はモータ２０の制御を停止する（ステップＳ４）。
モニタ電圧Ｖ２が閾値Ｔよりも大きい場合（ステップＳ８のＹＥＳ）、ＥＣＵ４（リレードライバ５２）は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂを共にオフし（ステップＳ１０）、オフした状態で一定時間待機する（ステップＳ１１）。モニタ電圧Ｖ２がバッテリ４０の電圧値Ｖｂと等しくなっている場合、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂを共にオフすると、バッテリ４０から抵抗６１，６２への給電が行われなくなる。このため、給電された電流が放電されるのに伴って通常モニタ電圧Ｖ１は小さくなる。さらに、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂを共にオフしてから一定時間待機することにより、より確実にモニタ電圧Ｖ１を閾値Ｔより小さい状態にする。

一定時間待機後、ＥＣＵ４（故障検出部５３ａ）は、モニタ電圧Ｖ１が閾値Ｔよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１２）。
モニタ電圧Ｖ１が閾値Ｔよりも小さくない場合（ステップＳ１２のＮＯ）、ＥＣＵ４（故障検出部５３ａ）は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂのショート故障が生じていると判定する（ステップＳ１３）。ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂを介して、コンデンサ５４から電流が流れ込むことにより、モニタ電圧Ｖ１が閾値Ｔよりも大きくなっていると考えられるためである。なお、ステップＳ２，Ｓ３の処理を通じて、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａはショート故障していないと判定されている。

ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂのショート故障が生じていると判定される場合（ステップＳ１３）、ＥＣＵ４はモータ２０の制御を停止する（ステップＳ４）。
モニタ電圧Ｖ１が閾値Ｔよりも小さい場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂを共にオンし（ステップＳ１４）、ＥＣＵ４は通常通りのモータ２０の制御を開始する（ステップＳ１５）。

本実施形態の効果を説明する。
（１）ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂを共に制御する１つのリレードライバ５２を設けるだけで、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂの故障を検出できる。ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂをそれぞれ制御する２つのリレードライバを設ける場合に比べて、ＥＣＵ４の回路の規模はより低減される。

＜第２実施形態＞
つぎに、モータ制御装置をＥＰＳに適用した第２実施形態について説明する。ここでは、第１実施形態との違いを中心に説明する。

図４に示すように、ＥＣＵ４はプリチャージ回路５５を備えている。プリチャージ回路５５は、マイコン５３から入力される制御信号Ｐに基づいて、オンオフが制御される。
プリチャージ回路５５は、電源線Ｌ１において、コンデンサ５４が接続される部分と電源モニタ回路６０（抵抗６３）が接続される部分との間に接続されている。プリチャージ回路５５は、電源リレー５１がオフのとき、給電することによりコンデンサ５４を充電する。プリチャージ回路５５は、電源リレー５１がオフからオンに切り替わったときのバッテリ４０からコンデンサ５４への突入電流を抑制するために設けられている。

つぎに、ＥＣＵ４で行われるＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａ，５１ｂの故障検出の処理手順について説明する。なお、ＩＧスイッチはオフである。ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａ，５１ｂもそれぞれオフである。

図５のフローチャートに示すように、まず車両のＩＧスイッチがオンされたことを検出する（ステップＳ１０１）。
つぎに、ＥＣＵ４（故障検出部５３ａ）は、モニタ電圧Ｖ１が閾値Ｔよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

モニタ電圧Ｖ１が閾値Ｔよりも大きい場合（ステップＳ１０２でＮＯ）、ＥＣＵ４（故障検出部５３ａ）は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａがショート故障していると判定し（ステップＳ１０３）、モータ２０の制御を停止する（ステップＳ１０４）。

モニタ電圧Ｖ２が閾値Ｔよりも小さい場合（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、ＥＣＵ４はプリチャージ回路５５をオンにし（ステップＳ１０５）、一定時間待機する（ステップＳ１０６）。プリチャージ回路５５をオンにすることにより、コンデンサ５４に電圧が印加される。プリチャージ回路５５から電圧が印加されるのに伴って、モニタ電圧Ｖ２は大きくなる。具体的には、モニタ電圧Ｖ２は閾値Ｔよりも大きくなる。このとき、コンデンサ５４はプリチャージ回路５５から電圧が印加されることによって充電される。

つぎに、ＥＣＵ４（故障検出部５３ａ）は、モニタ電圧Ｖ１が閾値Ｔよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０７）。通常であれば、バッテリ４０からの電流の流れ込みは、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａによって規制される。また、プリチャージ回路５５からの電流の流れ込みは、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂによって規制される。このため、通常モニタ電圧Ｖ１は閾値Ｔよりも小さくなる。

モニタ電圧Ｖ１が閾値Ｔよりも小さくない場合（ステップＳ１０７のＮＯ）、ＥＣＵ４（故障検出部５３ａ）は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂのショート故障が生じていると判定する（ステップＳ１０８）。ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂがショートしている場合、コンデンサ５４から放電された電流はＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂ、抵抗６１，６２を経てグランド（バッテリ４０のマイナス側）へ流れる。この場合、モニタ電圧Ｖ１は閾値Ｔよりも大きくなる。

ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂのショート故障が生じていると判定されると（ステップＳ１０８）、ＥＣＵ４はモータ２０の制御を停止する（ステップＳ１０４）。
モニタ電圧Ｖ１が閾値Ｔよりも小さい場合（ステップＳ１０７のＹＥＳ）、ＥＣＵ４（リレードライバ５２）は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂを共にオンする（ステップＳ１０９）。ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂをオンすることにより、バッテリ４０からモータ駆動回路５０へと電流が流れ込む。この場合、コンデンサ５４によって電源線Ｌ１には電圧が印加されているため、バッテリ４０からモータ駆動回路５０に、急激に突入電流が流れ込むことが抑制されている。

つぎに、ＥＣＵ４（故障検出部５３ａ）は、モニタ電圧Ｖ１が閾値Ｔよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１１０）。
モニタ電圧Ｖ１が閾値Ｔよりも小さい場合（ステップＳ１１０のＮＯ）、ＥＣＵ４（故障検出部５３ａ）は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂが共にオフ故障していると判定する（ステップＳ１１１）。ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａが正常であれば、バッテリ４０から電流が流れ込むことによりモニタ電圧Ｖ１は閾値Ｔよりも大きくなり、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂが正常であれば、コンデンサ５４から電流が流れ込むことによりモニタ電圧Ｖ１は閾値Ｔよりも大きくなるためである。

ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂが共にオフ故障していると判定される場合（ステップＳ１１１）、ＥＣＵ４はモータ２０の制御を停止する（ステップＳ１０４）。

モニタ電圧Ｖ１が閾値Ｔよりも大きい場合（ステップＳ１１０のＹＥＳ）、ＥＣＵ４はモータ２０の制御を通常通り開始する（ステップＳ１１２）。
つぎに、ＥＣＵ４は、モータ駆動回路５０に電流が流せるか否かを判定する（ステップＳ１１３）。なお、ＥＣＵ４は、たとえばモータ駆動回路５０とモータ２０との間の給電経路に設けられる電流センサ（図示しない）により検出される実電流値に基づいて、モータ駆動回路５０に電流が流せるか否かを判定する。実電流値が既定の電流値より大きい場合、モータ駆動回路５０に電流が流せると判定する。実電流値が既定の電流値より小さい場合、モータ駆動回路５０に電流が流せないと判定する。

モータ駆動回路５０に電流が流せない場合（ステップＳ１１３のＮＯ）、ＥＣＵ４は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａのオープン故障、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂのオープン故障、およびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａのオフ故障のうち少なくとも１つが生じていると判定する（ステップＳ１１４）。

そして、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａのオープン故障、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂのオープン故障、およびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａのオフ故障のうち少なくとも１つが生じている場合（ステップＳ１１４）、ＥＣＵ４はモータ２０の制御を停止する（ステップＳ１０４）。ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂのオープン故障、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａのオフ故障の少なくとも一方が発生するとき、バッテリ４０からモータ駆動回路５０への給電が遮断されるためである。

バッテリ４０からモータ駆動回路５０に電流が流せる場合（ステップＳ１１２のＹＥＳ）、ＥＣＵ４は通常通りのモータ２０の制御を継続する（ステップＳ１１５）。
本実施形態の効果を説明する。

（１）プリチャージ回路５５を設けることにより、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂのショート故障をより早く検出することができる。たとえばＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂがショート故障している場合、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂを介してプリチャージ回路５５から電源線Ｌ１におけるＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂの間へ向けて給電されるため、直ちにＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂの故障を検出できる。たとえば、第１実施形態であれば、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂのショート故障はステップＳ１２の判定をしなければ判定できなかったが、本実施形態であればステップＳ１０７，Ｓ１０８の判定をすることでＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂのショート故障を判定できる。

＜第３実施形態＞
つぎに、モータ制御装置をＥＰＳに適用した第３実施形態について説明する。本実施形態のＥＰＳは、図４に示される構成と同様のＥＣＵ４を有している。ここでは、第２実施形態との違いを中心に説明する。

閾値Ｔは、バッテリ４０の電圧値Ｖｂよりも小さく設定されている。また、閾値Ｔは、プリチャージ回路５５の電圧値Ｖｐよりも大きく設定されている。すなわち、バッテリ４０の電圧値Ｖｂ、閾値Ｔ、プリチャージ回路５５の電圧値Ｖｐの順に電圧値は大きい。

つぎに、ＥＣＵ４で行われるＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａ，５１ｂの故障検出の処理手順について説明する。
図６のフローチャートに示すように、ステップＳ２０１〜Ｓ２０９は、第２実施形態のステップＳ１０１〜Ｓ１０９と同様である。ただし、ステップＳ２０３の場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａを介してバッテリ４０から電流が流れ込むことにより、モニタ電圧Ｖ１はバッテリ４０の電圧値Ｖｂに設定される。また、ステップＳ２０６により、電源線Ｌ１における電源リレー５１とモータ駆動回路５０との間は、プリチャージ回路５５の電圧値Ｖｐに設定される。また、ステップＳ２０９により、バッテリ４０からモータ駆動回路５０へと電流が流れ込むようになるため、電源線Ｌ１での電圧値はバッテリ４０の電圧値Ｖｂとなる。

つぎに、モニタ電圧Ｖ１が閾値Ｔよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２１０）。
モニタ電圧Ｖ１が閾値Ｔよりも小さい場合（ステップＳ２１０のＮＯ）、ＥＣＵ４（故障検出部５３ａ）は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂの少なくとも一方がオフ故障していると判定する（ステップＳ２１１）。たとえば、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａが正常であれば、バッテリ４０から電流が流れ込むことにより、モニタ電圧Ｖ１は閾値Ｔよりも大きな電圧値Ｖｂと等しくなるためである。

ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂの少なくとも一方がオフ故障していると判定される場合（ステップＳ２１１）、ＥＣＵ４はモータ２０の制御を停止する（ステップＳ２０４）。

モニタ電圧Ｖ１が閾値Ｔよりも大きい場合（ステップＳ２１０のＹＥＳ）、ＥＣＵ４（故障検出部５３ａ）は、モニタ電圧Ｖ２が閾値Ｔよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２１２）。

モニタ電圧Ｖ２が閾値Ｔよりも大きくない場合（ステップＳ２１２のＮＯ）、ＥＣＵ４（故障検出部５３ａ）は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａがオープン故障またはＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａがオフ故障していると判定する（ステップＳ２１３）。たとえば、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａがオープン故障している場合、バッテリ４０からモータ駆動回路５０への給電が遮断されるため、モニタ電圧Ｖ２はプリチャージ回路５５の電圧値Ｖｐと等しくなる。このため、モニタ電圧Ｖ２は閾値Ｔよりも小さくなり、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａが故障していることを判定できる。

モータ駆動回路５０に電流が流せない場合（ステップＳ２１５のＮＯ）、ＥＣＵ４は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂのオープン故障が生じていることを判定する（ステップＳ２１６）。ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂにオープン故障が発生するとき、バッテリ４０からモータ駆動回路５０への給電が遮断されるためである。なお、ステップＳ２１２において、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａにオープン故障やオフ故障などが生じていないことを判定しているため、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂのオープン故障と判定できる。

そして、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂのオープン故障が生じている場合（ステップＳ２１６）、ＥＣＵ４はモータ２０の制御を停止する（ステップＳ２０４）。
バッテリ４０からモータ駆動回路５０に電流が流せる場合（ステップＳ２１２のＹＥＳ）、ＥＣＵ４は通常通りのモータ２０の制御を継続する（ステップＳ２１７）。

本実施形態の効果を説明する。
（１）閾値Ｔはバッテリ４０の電圧値Ｖｂよりも小さく設定し、閾値Ｔはプリチャージ回路５５の電圧値Ｖｐよりも大きく設定することにより、故障検出部５３ａは、より早くＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａのオープン故障またはＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａのオフ故障を判定できる。第２実施形態と比べると、故障検出部５３ａは、ステップＳ２１５のモータ駆動回路５０に電流が流れるか否かの判断よりも前に、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａのオープン故障またはＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａのオフ故障を判定する。モータ駆動回路５０に電流が流れているかどうかを判定するステップＳ２１５の判定は時間を要するため、モニタ電圧Ｖ２が閾値Ｔよりも大きいか否かを判定するステップＳ２１２を設けた場合の方がＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａのオープン故障またはＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａのオフ故障を判定するのは早くなる。

なお、本実施形態は次のように変更してもよい。
・第２および第３実施形態では、ステップＳ１０５およびステップＳ２０５においてプリチャージ回路５５をオンにしたが、これに限らない。たとえば、ステップＳ１０１とステップＳ１０２との間、ステップＳ２０１とステップＳ２０２との間に、プリチャージ回路５５をオンにしてもよい。たとえば、第２実施形態において、ステップＳ１０１とステップＳ１０２の間にプリチャージ回路５５のオン処理を設けた場合、モニタ電圧Ｖ１が閾値Ｔよりも大きいときには、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａおよびＭＯＳ−ＦＥＴ５１ｂの少なくとも一方がショート故障していると判定できる。

・各実施形態では、ＭＯＳ−ＦＥＴ５１ａ，５１ｂの故障検出の判定は全て同じ閾値Ｔを用いて行われたが、これに限らない。たとえば、第１実施形態では、ステップＳ２とステップＳ６で用いられる閾値を異なる値にしてもよい。同様に、第１実施形態では、ステップＳ６とステップＳ８で用いられる閾値を異なる値にしてもよい。すなわち、各判定で用いられる閾値は、その判定内容に応じて適切な閾値が用いられればよい。

・各実施形態において、故障検出部５３ａはマイクロコンピュータであってもよい。
・各実施形態において、電源モニタ回路６０は電圧を測定できる回路であればどのようなものであってもよい。

・各実施形態のモータ制御装置は、コラム型の電動パワーステアリング装置に具体化したが、どのような電動パワーステアリング装置に具体化してもよい。たとえば、ラックパラレル型の電動パワーステアリング装置であってもよい。また、電動パワーステアリング装置に限らず、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）に適用してもよい。すなわち、モータ制御装置を備える装置であれば、どのようなものであってもよい。

１…ＥＰＳ、２…操舵機構、３…アシスト機構、４…ＥＣＵ、１０…ステアリングホイール、１１…ステアリングシャフト、１１ａ…コラムシャフト、１１ｂ…インターミディエイトシャフト、１１ｃ…ピニオンシャフト、１２…ラックシャフト、１３…ラックアンドピニオン機構、１４…タイロッド、１５…転舵輪、２０…モータ、２１…回転軸、２２…減速機構、３０…トルクセンサ、３１…回転角センサ、３２…車速センサ、４０…バッテリ、５０…モータ駆動回路、５１…電源リレー、５１ａ，５１ｂ…ＭＯＳ−ＦＥＴ（スイッチング素子）、５２…リレードライバ（ドライバ）、５３…マイコン、５３ａ…故障検出部、５４…コンデンサ、５５…プリチャージ回路、６０…電源モニタ回路（第１の電圧検出部、第２の電圧検出部）、６１〜６４…抵抗、θ…回転角、τ…操舵トルク、Ｄ…寄生ダイオード、Ｇ…ゲート駆動信号、Ｌ１，Ｌ２…電源線（給電経路）、Ｖ…車速、Ｔ…閾値、Ｖ１…モニタ電圧（第１の電圧）、Ｖ２…モニタ電圧（第２の電圧）、Ｖｂ，Ｖｐ…電圧値。

Claims (5)

1. モータと、
   前記モータへの給電経路上に設けられ、前記モータに電力を供給するモータ駆動回路と、
   前記モータ駆動回路への給電を通電または遮断するとともに、互いに反対向きの寄生ダイオードを有する２つのスイッチング素子からなる電源リレーと、
   前記給電経路における前記２つのスイッチング素子の間の電圧である第１の電圧を検出する第１の電圧検出部と、
   前記給電経路における前記電源リレーと前記モータ駆動回路との間の電圧である第２の電圧を検出する第２の電圧検出部と、
   前記２つのスイッチング素子を共にオンオフするドライバと、
   前記第１の電圧と、前記第２の電圧と、前記２つのスイッチング素子のオン状態またはオフ状態とに基づいて前記２つのスイッチング素子の故障を検出する故障検出部と、を備えるモータ制御装置。
2. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
   前記２つのスイッチング素子を共にオンにしたとき、
   前記第１の電圧および前記第２の電圧が閾値より大きいか否かの判定結果に基づいて、前記２つのスイッチング素子の故障を検出するモータ制御装置。
3. 請求項１または２に記載のモータ制御装置において、
   前記２つのスイッチング素子が共にオンのとき、
   前記２つのスイッチング素子を共にオフすることで、前記給電経路における前記第１の電圧検出部の接続点と前記モータ駆動回路との間のスイッチング素子の故障を検出するモータ制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
   前記給電経路における前記電源リレーと前記モータ駆動回路との間に接続され、前記給電経路から供給される電力を充放電するコンデンサと、
   前記２つのスイッチング素子が共にオフのときに前記コンデンサを充電するプリチャージ回路と、を備え、
   前記プリチャージ回路をオンにして一定時間待機した後、
   前記２つのスイッチング素子を共にオンにしたとき、
   前記第１の電圧および前記第２の電圧が閾値より大きいか否かの判定結果に基づいて、前記２つのスイッチング素子の故障を検出するモータ制御装置。
5. 請求項４に記載のモータ制御装置において、
   前記閾値はバッテリの電圧値よりも小さく、当該閾値は前記プリチャージ回路の電圧値よりも大きく設定されているモータ制御装置。