JP2017163748A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータの一部の相アームが異常の場合には、モータの出力が半分になることなく継続して駆動制御でき、少なくとも１つの駆動系統のゲート駆動回路が異常の場合には、モータを継続して駆動制御することができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】制御部４０は、一部の駆動系統のインバータ２０Ａ、２０Ｂの相アームａ〜ｆが異常の場合は、該異常の相アームの駆動を停止させて、当該一部の駆動系統のゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂに対し、残りの正常な相アームを使用してモータ制御の継続を行う。制御部４０は、複数の駆動系統のゲート駆動回路のうち、一部の駆動系統のゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂが異常の場合は、該異常のゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂを停止させて、残りの他の駆動系統の正常なゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂを使用してモータ制御の継続を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。

モータ制御装置では、異常がある場合においても、モータ制御を継続することが求められており、そのためにモータ制御装置を、冗長性を備えた構成にすることが行われている。例えば、特許文献１では、２つの３相巻線で計６相の固定子巻線を構成し、３相巻線毎に駆動回路を設けて、通常は６相駆動で行い、一方の３相巻線に短絡断線があると、断線があった方の３相巻線の駆動を停止し、残りの正常な３相巻線の方を駆動することが行われている。

また、特許文献２では、５相モータのモータ駆動システムが提案されている。特許文献２では、通常は、５相インバータで５相モータを駆動し、１相以上が異常となった場合には、当該異常があった相の電力供給を停止して、残り正常な相のうち、３相以上の相を駆動するようにしている。

また、特許文献３では、３相モータを駆動する３相インバータのいずれかの相アームに異常が発生した際、異常が発生した相アームの駆動を停止するとともに、３相電動モータのモータ巻線との電流路を遮断し、駆動を停止した相アームを冗長アーム部で代替するようにしている。

特開２００６−２０３９５７号公報 特開２０１３−１４１３３５号公報 特開２０１５−２６３４号公報，００５４

特許文献１では、３相巻線毎に駆動回路と電源を設けて２系統としているため、一方の電源に異常があった場合にも、モータを駆動できる利点があるが、駆動回路（インバータ）の一部が故障した場合、６相駆動から３相駆動となるため、モータは半分の出力となる。

特許文献２では、駆動回路（インバータ）を構成している。例えば１つの相アームのスイッチング素子に異常があった場合、他の相アームにて駆動できるため、モータは正常の場合の半分以上の出力を出すことはできるが、しかし、５相インバータを駆動する駆動回路に異常があった場合の対応が開示されていない。

特許文献３では、相アーム及び冗長アーム部を制御する３相インバータを駆動するゲート駆動回路に異常があった場合の対応が開示されていない。
本発明の目的は、インバータの一部の相アームが異常の場合には、モータの出力が半分になることなく継続して駆動制御でき、少なくとも１つの駆動系統のゲート駆動回路が異常の場合には、モータを継続して駆動制御することができるモータ制御装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、本発明のモータ制御装置は、６相以上の多相モータを複数の駆動系統で駆動するモータ制御装置であって、各駆動系統が、前記多相モータのモータコイルに交流電力を供給するインバータ、該インバータを駆動するゲート駆動回路を含み、前記駆動系統のインバータを制御する制御部と、前記インバータに電力を供給する電源部とを備えたモータ制御装置において、前記インバータは、少なくとも３相以上の各相のモータコイルに交流電力を供給する相アームを有し、前記制御部は、前記複数の駆動系統のインバータのうち、一部の駆動系統のインバータの相アームが異常の場合は、該異常の相アームの駆動を停止させて、当該一部の系統のゲート駆動回路部に対し、残りの正常な相アームを使用してモータ制御の継続を行い、前記複数の駆動系統のゲート駆動回路のうち、一部の駆動系統のゲート駆動回路が異常の場合は、該異常のゲート駆動回路を停止させて、残りの他の駆動系統の正常なゲート駆動回路を使用してモータ制御の継続を行うものである。

上記構成により、制御部は、複数のインバータのうち、一部の駆動系統のインバータの相アームが異常の場合は、該異常の相アームの駆動を停止させて、当該一部の駆動系統のゲート駆動回路に対し、残りの正常な相アームを使用してモータの制御の継続を行わせる。また、制御部は、複数の系統のゲート駆動回路のうち、一部の駆動系統のゲート駆動回路が異常の場合は、該異常のゲート駆動回路を停止させて、残りの他の駆動系統の正常なゲート駆動回路に対して、モータの駆動制御の継続を行わせる。

また、前記各駆動系統は、前記制御部をさらに含み、前記制御部は、ゲート駆動回路毎に設けられた制御回路を複数含み、各制御回路は、自身が属する駆動系統のインバータの相アームの一部が異常の場合、自身が属する駆動系統の正常な残りの相アームを使用してモータ制御の継続を行い、自身が属する駆動系統以外の他の駆動系統のゲート駆動回路が異常の場合、自身が属する駆動系統の正常なゲート駆動回路を使用してモータ制御の継続を行ってもよい。

上記構成により、複数の駆動系統のそれぞれにおいて、各制御回路が、モータ制御の継続を行う。
また、前記各制御回路は、他の駆動系統の制御回路が異常の場合、自身が属する駆動系統の正常なゲート駆動回路を使用してモータ制御の継続を行ってもよい。

上記構成により、自系統の制御回路は、他の駆動系統の制御回路が異常の場合、自系統の正常なゲート駆動回路を使用してモータ制御の継続を行う。
また、前記制御部は、前記複数のゲート駆動回路のうち、一部の駆動系統のゲート駆動回路が異常の場合は、残りの駆動系統の正常なゲート駆動回路により、モータの制御の継続を行う際、前記電源部と前記異常となったゲート駆動回路が属する駆動系統のインバータとの間に設けられたリレースイッチを遮断制御することが好ましい。

上記構成によれば、複数のゲート駆動回路のうち、一部の駆動系統のゲート駆動回路が異常の場合は、残りの駆動系統の正常なゲート駆動回路により、モータ制御の継続を行う際、電源部と前記異常となったゲート駆動回路が属する駆動系統のインバータとの間に設けられたリレースイッチを遮断制御する。このことにより、異常となったゲート駆動回路に属する駆動系統のインバータへの電力供給が断たれる。

また、前記電源部は、インバータ毎に設けられた電源を含み、各インバータと該インバータが属する駆動系統の電源とは前記リレースイッチが設けられていてもよい。
上記構成によれば、各駆動系統において、異常となったゲート駆動回路に属する駆動系統のインバータへの電力供給が断たれる。

また、前記電源部は、インバータ共用の電源部を含み、前記電源部と各インバータ間は個別に前記リレースイッチが設けられていてもよい。
上記構成によれば、電源部がインバータ共用となっている場合、異常となったゲート駆動回路に属する駆動系統のインバータへの電力供給が、その駆動系統に設けられたリレースイッチにより電力供給が断たれる。

本発明によれば、インバータの一部の相アームが異常の場合には、モータの出力が半分になることなく継続して駆動制御でき、少なくとも１つの駆動系統のゲート駆動回路が異常の場合には、モータを継続して駆動制御することができる。

（ａ）は第１実施形態のモータ制御装置の回路図、（ｂ）は第１実施形態の正常時の各相のモータ電流の波形図。 制御部が実行する異常判定フローチャート。 一駆動系統のゲート駆動回路が故障した時のモータ制御装置の回路図。 （ａ）は一駆動系統におけるインバータの相アームにおいて、上スイッチング素子がオープン故障したときを示すモータ制御装置の回路図、（ｂ）は、そのときの各相の相電流の波形図。 一駆動系統におけるインバータの相アームにおいて、上スイッチング素子がショート故障したときの各相の相電流の波形図。 （ａ）は一駆動系統におけるインバータの相アームにおいて、下スイッチング素子が故障したときを示すモータ制御装置の回路図、（ｂ）は下スイッチング素子がオープン故障したときの各相の相電流の波形図。 一駆動系統におけるインバータの相アームにおいて、下スイッチング素子がショート故障したときの各相の相電流の波形図。 （ａ）は第２実施形態におけるモータ制御装置の回路図、（ｂ）は、一駆動系統か制御回路が故障した場合のモータ制御装置の回路図。 第３実施形態のモータ制御装置の回路図。 第４実施形態のモータ制御装置の回路図。

（第１実施形態）
以下、本発明のモータ制御装置を具体化した第１実施形態を図１〜図７を参照して説明する。なお、モータ制御装置の用途の限定はしないが、例えば、車両に搭載され、ステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置や、後輪に駆動力を発生させる後輪駆動装置としてモータ制御装置が用いられる。

図１（ａ）に示すように、モータ制御装置は、モータ１０、モータ１０に対して交流電力を供給するインバータ部２０、ゲート駆動回路部３０、制御部４０、及び電源としてのバッテリＢａ、Ｂｂを備えている。

バッテリＢａ、Ｂｂは、例えば、充放電可能なニッケル水素やリチウムイオンなどの二次電池からなる高電圧（例えば、１００Ｖ以上）、あるいは、低電圧（例えば、１２Ｖ）の直流電源である。バッテリＢａ、Ｂｂは、電源部に相当する。

本実施形態では、モータ１０は、６相ブラシレスモータであって、スター結線されたａ〜ｆ相のモータコイルＬａ〜Ｌｆを有しており、ゲート駆動回路部３０、並びにインバータ部２０が正常状態の場合に、モータコイルＬａ〜Ｌｆに流れる相電流が６０度の位相差があるように、モータの磁極数が設定されている。モータコイルＬａ〜Ｌｆは巻線に相当する。

インバータ部２０は、モータコイルＬａ〜Ｌｃを駆動するインバータ２０Ａと、モータコイルＬｄ〜Ｌｆを駆動するインバータ２０Ｂを有する。
インバータ２０Ａは、相アームａ〜ｃを備えている。相アームａは、スイッチング素子２１ａ、２１ｂの直列回路から構成され、相アームｂは、スイッチング素子２２ａ、２２ｂの直列回路から構成され、相アームｃは、スイッチング素子２３ａ、２３ｂの直列回路から構成されている。

インバータ２０Ｂは、相アームｄ〜ｆを備えている。相アームｄは、スイッチング素子２４ａ、２４ｂの直列回路から構成され、相アームｅは、スイッチング素子２５ａ、２５ｂの直列回路から構成され、相アームｆは、スイッチング素子２６ａ、２６ｂの直列回路から構成されている。

なお、本実施形態では、スイッチング素子はＮチャンネル型のＭＯＳ（Metal Oxide Semconductor）ＦＥＴとしているが、Ｐチャンネル型であってもよい。図示はしないが、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴは、ＰＮ接合ダイオードをそれぞれ内蔵しており、この内蔵ダイオードのアノードは対応するスイッチング素子のソースに、カソードは対応するスイッチング素子のドレインに電気的に接続されている。

インバータ２０Ａの相アームａ〜ｃは、バッテリＢａに接続された電源ラインＬ１と接地（アース）ラインＬ２との間に並列に設けられている。電源ラインＬ１において、バッテリＢａと相アームａ間にはリレースイッチＲａが設けられている。スイッチング素子２１ａ、２１ｂの接続点ａ１、スイッチング素子２２ａ、２２ｂの接続点ｂ１及びスイッチング素子２３ａ、２３ｂの接続点ｃ１は、モータコイルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃの一端にそれぞれ接続されている。

インバータ２０Ｂの相アームｄ〜ｆは、バッテリＢｂに接続された電源ラインＬ３と接地（アース）ラインＬ４との間に並列に設けられている。電源ラインＬ３において、バッテリＢｂと相アームｄ間にはリレースイッチＲｂが設けられている。スイッチング素子２４ａ、２４ｂの接続点ｄ１、スイッチング素子２５ａ、２５ｂの接続点ｅ１及びスイッチング素子２６ａ、２６ｂの接続点ｆ１は、モータコイルＬｄ、Ｌｅ、Ｌｆの一端にそれぞれ接続されている。

接続点ａ１とモータコイルＬａ間、接続点ｂ１とモータコイルＬｂ間、接続点ｃ１とモータコイルＬｃ間、接続点ｄ１とモータコイルＬｄ間、接続点ｅ１とモータコイルＬｅ間、及び接続点ｆ１とモータコイルＬｆ間には、電流センサＳａ〜Ｓｆが設けられている。電流センサＳａ〜Ｓｆは、検出した相電流を制御部４０に出力する。

ゲート駆動回路部３０は、インバータ２０Ａを駆動するゲート駆動回路３０Ａとインバータ２０Ｂを駆動するゲート駆動回路３０Ｂを含む。
制御部４０は、マイクロコンピュータから構成されており、種々のパラメータに基づいて制御指令信号をゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂに出力することによりインバータ２０Ａ、２０Ｂを制御する。

例えば、電動パワーステアリング装置のモータ制御装置では、図示しないコラム軸に設けられたトルクセンサからの操舵トルク信号及び操舵角センサからの操舵角信号をパラメータとして制御部４０は入力する。そして、制御部４０は、ステアリングによる操舵を車速に応じてアシストするように目標相電流を演算し、この演算した目標相電流に基づいて前記回転位置信号に合わせた制御指令信号をゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂに出力することにより、インバータ２０Ａ、２０Ｂを制御する。

具体的には、制御部４０は、ゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂを介してスイッチング素子２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂのＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、インバータ２０Ａ、２０Ｂを制御する。すなわち、各スイッチング素子のゲートがゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂの出力端子に接続されているため、ゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂによりゲート電圧を変化させることにより、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。

また、制御部４０は、電流センサＳａ〜Ｓｆから入力したモータ１０の相電流と、目標相電流との偏差がなくなるようにフィードバック制御を行うようにしている。
上記のように、本実施形態のモータ制御装置は、ゲート駆動回路３０Ａ、インバータ２０Ａ、及びモータコイルＬａ〜Ｌｃを含む駆動系統、及びゲート駆動回路３０Ｂ、インバータ２０Ｂ、モータコイルＬｄ〜Ｌｆを含む駆動系統の２系統を備えており、単一の制御部４０により、両駆動系統を制御する。

（実施形態の作用）
次に、本実施形態の作用を説明する。
図２は制御部４０が所定の制御周期毎に実行する駆動系統の異常判定プログラムに関するフローチャートである。

（Ｓ１０）
Ｓ１０では制御部４０は、下記の判定処理を行う。
＜ゲート駆動回路の状態判定＞
ゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂには、図示はしないが、ゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂからの出力側の電圧等を検出し、その検出信号を制御部４０に出力するゲート駆動回路状態検出部を備えている。

制御部４０は、各相の相アームを駆動するためにゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂに制御指令信号を出力した場合、この制御指令信号に応じてゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂが正常に動作しているか否かの状態判定を前記ゲート駆動回路状態検出部からの検出信号に基づいて行う。例えば、制御部４０が、インバータの相アームのスイッチング素子を駆動する制御指令信号をゲート駆動回路に出力したが、該ゲート駆動回路から当該相アームのスイッチング素子に対して印加されるゲート電圧（検出信号）が、正常条件を満足していない場合を異常状態と判定する。例えば、正常条件とは制御指令信号に基づいてスイッチング素子をオンまたはオフするためのゲート電圧が出力されていない等を含む。

また、制御部４０は、前記対応するゲート駆動回路から当該相アームのスイッチング素子に対してゲート電圧が、正常条件を満足する場合を正常状態と判定する。なお、異常判定は、前記判定に限定されるものではない。

ここでの判定をゲート駆動回路の状態判定という。
＜ゲート駆動回路部の状態判定＞
ここでのゲート駆動回路部の状態判定の結果は、下記のいずれか１つである。

＜１＞ゲート駆動回路部３０（ゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂ）が正常
＜２−１＞ゲート駆動回路３０Ａが正常、ゲート駆動回路３０Ｂが異常
＜２−２＞ゲート駆動回路３０Ａが異常、ゲート駆動回路３０Ｂが正常
＜３＞ゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂがともに異常
＜インバータ部の状態判定＞
また、制御部４０は、正常状態のゲート駆動回路に属する駆動系統のインバータに関する相電流（電流センサＳａ〜Ｓｆから入力した検出信号）に基づいて、その相電流が、継続して一定値（一定値については後述する）となっているか否かにより各相アームのスイッチング素子がオープン故障か否か、ショート故障か否かを判断する。相アームのスイッチング素子がオープン故障、ショート故障のいずれかであるときは、制御部４０は、異常と判定し、いずれの故障でもないときは正常と判定する。

なお、上記＜２−１＞、＜２−２＞、及び＜３＞の場合は、制御部４０は、異常状態と判定したゲート駆動回路が属する駆動系統のインバータについては、相アームのスイッチング素子に関するオープン故障か否か、或いはショート故障か否かの判定は行わない。

ここでオープン故障及びショート故障の判定について説明する。
（上スイッチング素子の故障判定）
上スイッチング素子がオープン故障の場合、上スイッチング素子がオンのゲート電圧が印加された場合にも、当該上スイッチング素子に接続されているモータコイルには相電流が流れないため、相電流は継続して一定値である０を検出する。従って、当該相アームの相電流を検出している電流センサの検出信号に基づいて、制御部４０は、継続して一定値の０となっている場合、当該相アームの上スイッチング素子がオープン故障であると判定する。

また、上スイッチング素子がショート故障の場合は、上スイッチング素子がオフのゲート電圧となっている場合にも、ショートしているため、当該上スイッチング素子に接続されているモータコイルの相電流（ピーク値（＞０））が継続して流れる。

従って、当該相アームの相電流を検出している電流センサからの検出信号に基づいて、一定値としてピーク値が継続している場合、制御部４０は、当該相アームの上スイッチング素子がショート故障であると判定する。

（下スイッチング素子の故障判定）
下スイッチング素子がオープン故障の場合、下スイッチング素子がオンのゲート電圧が印加された場合であっても、当該下スイッチング素子に接続されているモータコイルには相電流が流れないため、相電流は継続して一定値である０を検出する。従って、当該相アームの相電流を検出している電流センサの検出信号に基づいて、制御部４０は、継続して一定値の０となっている場合、当該相アームの下スイッチング素子がオープン故障であると判定する。

また、下スイッチング素子がショート故障の場合は、下スイッチング素子がオフのゲート電圧となっている場合も、当該下スイッチング素子に接続されているモータコイルからは相電流（底値＜０）が一定値として継続して流れる。従って、当該相アームの相電流を検出している電流センサの検出信号に基づいて、一定値として底値が継続している場合、制御部４０は、相アームの下スイッチング素子がショート故障であると判定する。

なお、インバータ部２０の状態判定は、上記方法に限定するものではなく、他の方法であってもよい。
制御部４０は、上記のようにして得られた個々の判断結果に基づいて、当該インバータの相アームの全てが正常か、一部が正常か、或いは全て異常であるかを判定する。

ここでのインバータ部２０の状態判定の結果は、下記のいずれか１つである。
＜４＞インバータ部２０（インバータ２０Ａ、２０Ｂ）が正常
＜５−１＞インバータ２０Ａの全ての相アームが正常で、インバータ２０Ｂの全ての相アームが異常
＜５−２＞インバータ２０Ａの全ての相アームが正常で、インバータ２０Ｂの一部（すなわち、１つの相アーム）の相アームが異常
＜５−３＞インバータ２０Ａの全ての相アームが正常で、インバータ２０Ｂの一部（すなわち、２つの相アーム）の相アームが異常
＜６−１＞インバータ２０Ａの全ての相アームが異常で、インバータ２０Ｂの全ての相アームが正常
＜６−２＞インバータ２０Ａの一部（すなわち、１つの相アーム）の相アームが異常で、インバータ２０Ｂの全ての相アームが正常
＜６−３＞インバータ２０Ａの一部（すなわち、２つの相アーム）の相アームが異常で、インバータ２０Ｂの全ての相アームが正常
＜７−１＞インバータ２０Ａ、２０Ｂの全相アームが異常
＜７−２＞インバータ２０Ａ、２０Ｂのそれぞれが１つまたは２つの異常の相アームを有し、両インバータの異常の相アーム数ｎが、１≦ｎ≦４
＜８−１＞上記＜２−１＞の場合、インバータ２０Ａの全ての相アームが正常
＜８−２＞上記＜２−２＞の場合、インバータ２０Ｂの全ての相アームが正常
（Ｓ２０）
制御部４０は、上記＜１＞であって、かつ＜４＞のときは、Ｓ２０で通常の６相モータ制御を行う。制御部４０が、正常状態のゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂ、並びに正常状態のインバータ２０Ａ、２０Ｂを制御している場合、モータコイルＬａ〜Ｌｆに流れる相電流は６０度の位相差がある電流となる（図１（ｂ）参照）。

（Ｓ３０）
制御部４０は、上記＜８−１＞のとき、上記＜８−２＞のとき、上記＜１＞で、かつ＜５−１＞のとき、或いは上記＜１＞で、かつ＜６−１＞のときは、Ｓ３０で下記の処理を行う。

制御部４０は当該故障と判定した駆動系統のリレースイッチを開路する。例えば、ゲート駆動回路３０Ａが故障した場合、図３に示すように、リレースイッチＲａを開路する。この場合は、バッテリＢａから、ゲート駆動回路３０Ａ、及びインバータ２０Ａには電力供給が断たれる。

また、制御部４０は、正常であると判定したゲート駆動回路が属する駆動系統に対して、通常のモータ制御、すなわち、正常である駆動系統の３相のモータコイルについて駆動する。この３相のモータコイルの駆動は、両駆動系統が正常であるとした場合において６相のモータコイルの駆動方法と同じ方法で行われる。

この結果、モータ１０の出力は低下するが、モータ制御を継続して行うことができる。モータ制御装置が電動パワーステアリング装置の場合、正常な場合は、多相モータにより滑らかなアシストを実行でき、一方の駆動系統のゲート駆動回路が故障した場合でも、故障した駆動系統への電力供給を停止して排除し、残りの正常な駆動系統でモータ制御を継続することができる。

（Ｓ４０）
制御部４０は、上記＜１＞で、かつ＜５−２＞のとき、または上記＜１＞で、かつ＜６−２＞のときは、Ｓ４０で下記の処理を行う。

制御部４０は、ゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂに対して、正常な相アームを使用して５相または４相の協調制御を行う。
（５相の協調制御）
相アームを構成する上スイッチング素子がオープン故障の場合、制御部４０は、５相の協調制御を行う。本実施形態では、制御部４０は、位相にかかわらず、一定トルクが得られるように、正常な５相の相アームのスイッチング素子に対して、各位相における相電流を制御する。この方法では、位相にかかわらず、トルク変動が出ないようにしているが、この方法に限定するものではない。

図４（ａ）の例では、インバータ２０Ｂの相アームｆの上スイッチング素子であるスイッチング素子２６ａが故障した場合であって、他の相アームが正常の場合を示している。この場合、制御部４０は、正常な５相の相アームのスイッチング素子に対して、上記のように位相にかかわらず、一定トルクが得られるように各位相における相電流を制御すると、モータコイルＬｆの相電流は０となるが、他のモータコイルＬａ〜Ｌｅの相電流は図４（ｂ）に示すものとなる。

また、図６（ａ）に示すように、相アームを構成する下スイッチング素子がオープン故障の場合、制御部４０は、５相の協調制御を行う。本実施形態では、制御部４０は、位相にかかわらず、一定トルクが得られるように、正常な５相の相アームのスイッチング素子に対して、各位相における相電流を制御する。この方法では、位相にかかわらず、トルク変動が出ないようにしているが、この方法に限定するものではない。

図６（ａ）の例では、インバータ２０Ｂの相アームｆの下スイッチング素子であるスイッチング素子２６ｂが故障した場合であって、他の相アームが正常の場合を示している。この場合、制御部４０は、正常な５相の相アームのスイッチング素子に対して、上記のように位相にかかわらず、一定トルクが得られるように各位相における相電流を制御すると、モータコイルＬｆの相電流は０となるが、他のモータコイルＬａ〜Ｌｅの相電流は図６（ｂ）に示すものとなる。

（４相の協調制御）
相アームを構成するスイッチング素子がショート故障の場合、制御部４０は、そのショート故障の相と１８０ｄｅｇ違いの相については、同一電位となるように制御する。このことにより、ショート故障の相により発生するトルクを前記１８０ｄｅｇ違いの相により発生するトルクで相殺する。また、制御部４０は残りの正常な相アームに対して４相駆動する。

図４（ａ）において、インバータ２０Ｂの相アームｆの上スイッチング素子であるスイッチング素子２６ａがショート故障の場合であって、他の相アームが、正常の場合、モータコイルＬｆの相電流は、ショート故障しているため、モータコイルＬｆの相電流は、ピーク値が一定に流れる。

このような場合、制御部４０は、モータコイルＬｆと１８０ｄｅｇ違いの相であるモータコイルＬａに、モータコイルＬｆの相電流と同じ相電流が流れるように、すなわち、同一電位となるようにスイッチング素子２４ａを制御する。そして、他の正常な４相アームのスイッチング素子に対しては、各位相における相電流を制御し、このことによって位相にかかわらず、一定トルクがでるようにしてトルク変動が出ないようにしている（図５参照）。なお、図５では、モータコイルＬａの相電流は、モータコイルＬｆの相電流と同一電流のため、説明の便宜上、モータコイルＬｆの相電流を示す太線の一点鎖線で示している。

また、図６（ａ）において、インバータ２０Ｂの相アームｆの下スイッチング素子であるスイッチング素子２６ｂがショート故障の場合であって、他の相アームが、正常の場合、モータコイルＬｆの相電流は、ショート故障しているため、モータコイルＬｆの相電流は底値となって一定に流れる。

このような場合、制御部４０は、モータコイルＬｆと１８０ｄｅｇ違いの相であるモータコイルＬａに、モータコイルＬｆの相電流と同じ相電流が流れるように、すなわち、同一電位となるようにスイッチング素子２４ａを制御する。そして、他の正常な４相アームのスイッチング素子に対しては、各位相における相電流を制御し、このことによって位相にかかわらず、一定トルクがでるようにしてトルク変動が出ないようにしている（図７参照）。なお、図７では、モータコイルＬａの相電流は、モータコイルＬｆの相電流と同一電流のため、説明の便宜上、モータコイルＬｆの相電流を示す太線の一点鎖線で示している。

上記のような５相の協調制御、並びに４相の協調制御は、予め設定されたプログラムで制御が可能である。
（Ｓ５０）
また、制御部４０は、Ｓ１０の判定処理で、上記＜３＞のとき、上記＜１＞で、かつ＜７−１＞のとき、上記＜１＞で、かつ＜７−２＞、＜５−３＞或いは＜６−３＞のときは、全駆動系統が異常、或いは、全駆動系統を制御してモータを制御しても十分なモータ駆動ができないとして、Ｓ５０に移行する。Ｓ５０では、制御部４０により、リレースイッチＲａ、Ｒｂを開路するとともに、制御部４０による各駆動系統によるモータ制御を停止する。

本実施形態では、下記の特徴を有する。
（１）本実施形態のモータ制御装置では、制御部４０は、複数の駆動系統のインバータ２０Ａ、２０Ｂのうち、一方の駆動系統のインバータ２０Ａ、２０Ｂの相アームが異常の場合、該異常の相アームａ〜ｆの駆動を停止させる。そして、制御部４０は当該一方の駆動系統のゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂに対し、残りの正常な相アームａ〜ｆを使用してモータ制御の継続を行う。また、複数の駆動系統のゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂのうち、一方の駆動系統のゲート駆動回路が異常の場合は、該異常のゲート駆動回路を停止させて、残りの他の駆動系統の正常なゲート駆動回路を使用してモータ制御の継続を行う。

この結果、本実施形態によれば、インバータの一部の相アームが異常の場合には、モータの出力が半分になることなく継続して駆動制御でき、１つの系統のゲート駆動回路が異常の場合には、モータを継続して駆動制御することができる。

（２）本実施形態では、制御部４０は一方の駆動系統のゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂが異常の場合、正常なゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂにより、第２のモータの制御の継続を行う際、電源部と異常となったゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂが属する駆動系統のインバータ２０Ａ，２０Ｂとの間に設けられたリレースイッチＲａ、Ｒｂを遮断制御する。

この結果、本実施形態によれば、異常となったゲート駆動回路に属する駆動系統のインバータへの電力供給を断つことができる。
（３）本実施形態のモータ制御装置では、インバータ２０Ａ、２０Ｂ毎にバッテリＢａ、Ｂｂが設けられており、各インバータ２０Ａ、２０Ｂと該インバータ２０Ａ、２０Ｂが属する駆動系統の電源とはリレースイッチＲａ、Ｒｂが設けられている。この結果、本実施形態によれば、各駆動系統において、異常となったゲート駆動回路に属する駆動系統のインバータへの電力供給を断つことができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態を、図８（ａ）、図８（ｂ）を参照して説明する。なお、本実施形態を含めた以下に説明する各実施形態では、第１実施形態と同一構成については、同一符号を付してその詳細な説明を省略し、異なる構成について説明する。

第１実施形態では、制御部４０がゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂを共に制御するようにしたが、本実施形態では、駆動系統毎に、制御回路４０Ａ、４０Ｂが設けられているところが異なっている。また、制御回路４０Ａ、４０Ｂには、ゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂがそれぞれ含まれている。制御回路４０Ａ、４０Ｂは、制御部４０に相当する。

また、制御回路４０Ａ、４０Ｂには、電流センサＳａ〜Ｓｆの検出信号が入力され、各制御回路４０Ａ、４０Ｂにおいて、第１実施形態で制御部４０が行った判定処理をそれぞれ行うようにしている。また、制御回路４０Ａ、４０Ｂは、相互通信が行われており、それぞれの判定処理の結果が一致するか否かを判定するようにしている。そして、その判定結果が一致し、前記第１実施形態の制御部４０が、当該駆動系統に関してリレースイッチＲａ、Ｒｂを開路した場合と同様に、一駆動系統に故障判定があった場合、他の駆動系統の制御回路が、故障判定があった駆動系統のリレースイッチＲａ、Ｒｂを開路するようにしている。また、判定結果が一致した場合において、５相の協調制御、或いは４相の協調制御を行う場合、各制御回路４０Ａ、４０Ｂは、予め設定されたプログラムに基づいて５相の協調制御、或いは４相の協調制御を行うようにしている。

また、本実施形態では、制御回路４０Ａ、４０Ｂがゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂに出力する制御指令信号を、他の駆動系統の制御回路により監視されるように構成されている。そして、前記他の駆動系統の制御回路は、前記制御指令信号が所定の閾値範囲内にあるか否かを判定するようにしている。この場合、前記制御指令信号は、前記所定の閾値範囲内にあれば、正常値と判定され、範囲外であれば異常値とされる。

この制御指令信号が異常値である場合には、異常と判定した側の制御回路が、他の駆動系統のリレースイッチＲａ，Ｒｂを開路するようにしている。図８（ｂ）では、制御回路４０Ａの制御指令信号が異常だった場合に、制御回路４０Ｂが、リレースイッチＲａを開路した状態を示している。

本実施形態では、上記のように構成されていることにより、各制御回路４０Ａ、４０Ｂは、自身が属する駆動系統のインバータの相アームの一部が異常の場合、自身が属する駆動系統の正常な残りの相アームを使用して第１のモータ制御の継続を行う。

また、自身が属する駆動系統以外の他の駆動系統のゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂが異常の場合、自身が属する駆動系統の正常なゲート駆動回路を使用して第２のモータ制御の継続を行う。

本実施形態のモータ制御装置は、上記のように構成されていることにより、下記の効果を得る。
（１）本実施形態のモータ制御装置では、制御回路４０Ａ、４０Ｂにより、自身が属する駆動系統のインバータ２０Ａ，２０Ｂの相アームａ〜ｆの一部が異常の場合、自身が属する駆動系統の正常な残りの相アームを使用して第１のモータ制御の継続を行うことができる。

また、制御回路４０Ａ、４０Ｂにより、自身が属する駆動系統以外の他の駆動系統のゲート駆動回路が異常の場合、自身が属する駆動系統の正常なゲート駆動回路を使用して第２のモータ制御の継続を行うことができる。

（２）本実施形態のモータ制御装置では、各制御回路４０Ａ、４０Ｂは、他の駆動系統の制御回路が異常の場合、自身が属する駆動系統の正常なゲート駆動回路を使用して第２のモータ制御の継続を行うことができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態のモータ制御装置を、図９を参照して説明する。本実施形態では、第１実施形態の構成中、バッテリＢｂが省略されていて、電源部がバッテリＢａにて構成されているところが第１実施形態と異なっている。本実施形態によれば、バッテリＢａを両駆動系統の電源部としているため、第１実施形態及び第２実施形態に比較してバッテリの個数を削減でき、コストの低減を図ることができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態のモータ制御装置を、図１０を参照して説明する。
本実施形態のモータ１０は、９相ブラシレスモータであって、スター結線されたａ〜ｉ相のモータコイルＬａ〜Ｌｉを有しているところが第１実施形態と異なっている。

また、モータ制御装置は、ゲート駆動回路３０Ａ、インバータ２０Ａ、及びモータコイルＬａ〜Ｌｃを含む駆動系統、ゲート駆動回路３０Ｂ、インバータ２０Ｂ、モータコイルＬｄ〜Ｌｆを含む駆動系統、及びゲート駆動回路３０Ｃ、インバータ２０Ｃ、モータコイルＬｇ〜Ｌｉを含む駆動系統の３系統を備えている。そして、モータ制御装置は、単一の制御部４０により、各駆動系統を制御する。モータコイルＬａ〜Ｌｉは巻線に相当する。

インバータ２０Ｃは、相アームｇ〜ｉを備えている。相アームｇは、スイッチング素子２７ａ、２７ｂの直列回路から構成され、相アームｈは、スイッチング素子２８ａ、２８ｂの直列回路から構成され、相アームｉは、スイッチング素子２９ａ、２９ｂの直列回路から構成されている。

インバータ２０Ｃの相アームｇ〜ｉは、バッテリＢｃに接続された電源ラインＬ５と接地（アース）ラインＬ６との間に並列に設けられている。電源ラインＬ５において、バッテリＢｃと相アームｇ間にはリレースイッチＲｃが設けられている。

スイッチング素子２７ａ、２７ｂの接続点ｇ１、スイッチング素子２８ａ、２８ｂの接続点ｈ１及びスイッチング素子２９ａ、２９ｂの接続点ｉ１は、モータコイルＬｇ、Ｌｈ、Ｌｉの一端にそれぞれ接続されている。接続点ｇ１とモータコイルＬｇ間、接続点ｈ１とモータコイルＬｈ間、及び接続点ｉ１とモータコイルＬｉ間には、電流センサＳｇ〜Ｓｉが設けられている。電流センサＳａ〜Ｓｉは、検出した相電流を制御部４０に出力する。ゲート駆動回路部３０は、インバータ２０Ａを駆動するゲート駆動回路３０Ａ、インバータ２０Ｂを駆動するゲート駆動回路３０Ｂ及びインバータ２０Ｃを駆動するゲート駆動回路３０Ｃを含む。

制御部４０は、マイクロコンピュータから構成されており、種々のパラメータに基づいて制御指令信号をゲート駆動回路３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃに出力することによりインバータ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを制御する。本実施形態の電源部は、バッテリＢａ、Ｂｂ、Ｂｃにて構成されている。

本実施形態では、各駆動系統に属するインバータ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃのうち、一部の駆動系統のインバータの相アームが異常の場合は、該異常の相アームの駆動を停止させて、当該一部の駆動系統のゲート駆動回路部に対し、残りの正常な相アームを使用して第１のモータ制御の継続を行う。本実施形態のモータは、９相ブラシレスモータであるため、３相の相アームが異常であっても、制御部４０は、残りの６相の相アームを協調制御することにより駆動する。

また、本実施形態では、制御部４０は、いずれか３つの駆動系統において、１つの駆動系統のゲート駆動回路が異常の場合は、該異常のゲート駆動回路を停止させて、残りの正常なゲート駆動回路を使用して第２のモータ制御の継続を行う。

すなわち、制御部４０はゲート駆動回路３０Ａ〜３０Ｃのいずれか１つが異常の場合、残りの正常な２駆動系統のゲート駆動回路により第２のモータの制御の継続を行う際、バッテリＢａ、Ｂｂ、Ｂｃと異常となったゲート駆動回路が属する駆動系統のインバータとの間に設けられたリレースイッチＲｂ、Ｒｂ、Ｒｃを遮断制御する。

上記のように、一駆動系統のゲート駆動回路が、異常となった場合にも、トルクは落ちるが、継続してモータを他の２駆動系統でモータ制御が実行できる。
本実施形態のモータ制御装置が、電動パワーステアリング装置の場合は、多相モータで滑らかなアシストできるとともに、故障時においてもアシストを継続でき、故障箇所に対応してモータ出力低下を抑制することができる。

なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように変更しても良い。
・第１実施形態及び第２実施形態では６相ブラシレスモータ、第４実施形態では９相ブラシレスモータとしたが、モータの相の数は、６相以上あればよい。特に、第１のモータ制御の継続を行う際には、正常な相アームの数が、モータの出力が半分以上となる数であることが好ましい。

・また、モータはブラシレスモータに限定するものではなく、誘導モータ等の他の形式のモータであってもよい。
・スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴに限定するものではなく、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semconductor）トランジスタ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transisteor）、或いは電力用バイポーラトランジスタ等であってもよい。

・電源部は、バッテリに限定するものではなく、交流電源と該交流電源の電力を直流に変換するコンバータで構成してもよい。
・第１実施形態では、相アームを構成する上スイッチング素子がオープン故障の場合、制御部４０は、５相の協調制御を行う。この実施形態では、制御部４０は、位相にかかわらず、一定トルクがでるようにしてトルク変動が出ないようにしているが、モータのトルク変動があっても支障がない場合には、トルク変動が起きてもよい。

・第４実施形態では、電源部を３つのバッテリＢａ、Ｂｂ、Ｂｃで構成したが、１つまたは２つのバッテリで構成してもよい。
・第３実施形態及び第４実施形態において、駆動系統毎に制御回路を設けてもよい。

・第４実施形態では、９相ブラシレスモータとしたが、さらに多相のブラシレスモータのモータ制御装置に具体化してもよい。
・前記実施形態では、各駆動系統のインバータは、３相のモータコイルをそれぞれ駆動するようにしたが、１つのインバータが駆動するモータコイルは、３相単位に限定するものではなく、２相のモータコイル、或いは４相以上を単位としてもよい。

１０…モータ、２０…インバータ部、
２０Ａ、２０Ｂ…インバータ、
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ…スイッチング素子、
２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂ…スイッチング素子、
２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂ…スイッチング素子、
３０…ゲート駆動回路部、３０Ａ、３０Ｂ…ゲート駆動回路、
４０…制御部、４０Ａ、４０Ｂ…制御回路、
ａ〜ｆ…相アーム、ａ１〜ｆ１…接続点、
Ｂａ、Ｂｂ…バッテリ（電源、電源部）、
Ｌ１、Ｌ３、Ｌ５…電源ライン、Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６…接地ライン、
Ｌａ〜Ｌｉ…モータコイル（巻線）、
Ｒａ、Ｒｂ…リレースイッチ。

Claims (6)

1. ６相以上の多相モータを複数の駆動系統で駆動するモータ制御装置であって、各駆動系統が、前記多相モータのモータコイルに交流電力を供給するインバータ、該インバータを駆動するゲート駆動回路を含み、前記駆動系統のインバータを制御する制御部と、前記インバータに電力を供給する電源部とを備えたモータ制御装置において、
   前記インバータは、少なくとも３相以上の各相のモータコイルに交流電力を供給する相アームを有し、
   前記制御部は、
   前記複数の駆動系統のインバータのうち、一部の駆動系統のインバータの相アームが異常の場合は、該異常の相アームの駆動を停止させて、当該一部の系統のゲート駆動回路部に対し、残りの正常な相アームを使用してモータ制御の継続を行い、
   前記複数の駆動系統のゲート駆動回路のうち、一部の駆動系統のゲート駆動回路が異常の場合は、該異常のゲート駆動回路を停止させて、残りの他の駆動系統の正常なゲート駆動回路を使用してモータ制御の継続を行うモータ制御装置。
2. 前記各駆動系統は、前記制御部をさらに含み、
   前記制御部は、ゲート駆動回路毎に設けられた制御回路を複数含み、
   各制御回路は、自身が属する駆動系統のインバータの相アームの一部が異常の場合、自身が属する駆動系統の正常な残りの相アームを使用して第１のモータ制御の継続を行い、
   自身が属する駆動系統以外の他の駆動系統のゲート駆動回路が異常の場合、自身が属する駆動系統の正常なゲート駆動回路を使用してモータ制御の継続を行う請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記各制御回路は、他の駆動系統の制御回路が異常の場合、自身が属する駆動系統の正常なゲート駆動回路を使用してモータ制御の継続を行う請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記制御部は、前記複数のゲート駆動回路のうち、一部の駆動系統のゲート駆動回路が異常の場合は、残りの駆動系統の正常なゲート駆動回路により、モータの制御の継続を行う際、前記電源部と前記異常となったゲート駆動回路が属する駆動系統のインバータとの間に設けられたリレースイッチを遮断制御する請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載のモータ制御装置。
5. 前記電源部は、インバータ毎に設けられた電源を含み、各インバータと該インバータが属する駆動系統の電源とは前記リレースイッチが設けられている請求項４に記載のモータ制御装置。
6. 前記電源部は、インバータ共用の電源部を含み、
   前記電源部と各インバータ間は個別に前記リレースイッチが設けられている請求項４に記載のモータ制御装置。

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