JP2019075869A - 三相インバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】故障した電流検出部を特定することを可能にしつつ、その特定に要する期間を短く抑える。【解決手段】モータ２を駆動する三相インバータ装置１は、モータ２が有するロータの回転位置を検出する位置センサ１０、モータ２に供給するための三相電流を生成するハーフブリッジ回路３ｕ、３ｖ、３ｗ、スイッチング素子１３〜１８が有するセンスセル２０とともにスイッチング素子１３〜１８に流れる素子電流を検出する電流検出部を構成する検出回路４〜９、位置推定部２３および故障検出処理部２４などを有するコントローラ１１などを備える。位置推定部２３は、電流検出部による電流の検出結果に基づいて回転位置を推定する。故障検出処理部２４は、位置センサ１０により検出される回転位置である検出位置と位置推定部２３により推定される回転位置である推定位置とを比較した結果に基づいて電流検出部の故障を検出する故障検出処理を実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、モータを駆動する三相インバータ装置に関する。

モータを駆動する三相インバータ装置は、モータに供給する三相電流に基づいてモータの駆動制御を行うため、三相電流を検出するための電流検出部を備えている。電流検出部としては、相電流を電流センサなどにより直接検出する構成だけでなく、ＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子により構成される各アームに流れる電流である素子電流を検出し、その素子電流の検出値から相電流を推定するといった構成も存在する。

このような電流検出部の故障を検出する従来技術として、例えば特許文献１、２に記載の技術を挙げることができる。なお、以下では、特許文献１記載の構成のことを第１従来構成と呼び、特許文献２記載の構成のことを第２従来構成と呼ぶ。

第１従来構成では、モータが有するロータの回転位置を指令する位置指令値と、電流検出部による電流の検出結果に基づいて推定される上記ロータの回転位置である推定位置と、位置センサにより検出される上記ロータの回転位置である検出位置と、の３つの情報が不一致または制限範囲外の場合に故障と判定するようになっている。

第２従来構成では、インバータ装置への入力電流のリプルを用いた判定と、インバータ装置から出力される三相電流の総和を用いた判定と、を組み合わせることにより、電流検出部の故障を検出するとともに、故障した電流検出部を特定するようになっている。

特許第５３８３９２５号公報 特開２００５−１５１７５４号公報

第１従来構成では、３つの情報の組み合わせから、位置指令値の異常、位置センサの故障および電流検出部の故障のうちのいずれであるかを区別することができる。しかし、第１従来構成では、電流検出部のうちのいずれが故障しているかを特定することはできないため、電流検出部が故障していることが検出された後は、モータの駆動制御を停止せざるを得ない。

第２従来構成では、モータの駆動制御に使用する２相の電流検出部の組み合わせを変更して制御しながら、入力電流のリプルを用いた判定を実施することにより、電流検出部のうちいずれが故障しているかを特定するようになっている。そのため、第２従来構成では、最大２回目の制御結果が出るまで、故障した電流検出部の特定ができず、それまでの期間は故障した電流検出部による電流検出値を用いた制御が継続されることとなり、その結果、モータのトルク過多、過少の状態が継続するおそれがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、故障した電流検出部を特定することを可能にしつつ、その特定に要する期間を短く抑えることができる三相インバータ装置を提供することにある。

請求項１に記載の三相インバータ装置（１、３１、４１）は、モータ（２）を駆動するものであって、位置検出部（１０）、三相のハーフブリッジ回路（３ｕ、３ｖ、３ｗ）、電流検出部（４〜９、２０）、位置推定部（２３）および故障検出処理部（２４、４４））を備えている。位置検出部は、モータが有するロータの回転位置を検出する。三相のハーフブリッジ回路は、モータに供給するための三相電流を生成する。電流検出部は、ハーフブリッジ回路を構成するスイッチング素子（１３〜１８）に流れる素子電流またはハーフブリッジ回路の出力電流を検出する。位置推定部は、電流検出部による電流の検出結果に基づいてロータの回転位置を推定する。故障検出処理部は、位置検出部により検出されるロータの回転位置である検出位置と位置推定部により推定されるロータの回転位置である推定位置とを比較した結果に基づいて電流検出部の故障を検出する故障検出処理を実行する。

上記構成によれば、検出位置および推定位置を比較した結果に基づいて電流検出部の故障を検出する故障検出処理が実行されることにより、故障した電流検出部を特定することができる。すなわち、検出位置と推定位置とが不一致である場合、その推定位置を推定するために用いられた電流の検出結果に対応した電流検出部のいずれかが故障している、と判断することができる。そして、このような検出位置と推定位置との比較を、推定位置を推定するために用いる電流の検出結果を変更しつつ実行すれば、故障した電流検出部を特定することができる。

また、このような故障検出処理は、主に演算を行うことにより実施されるものであり、その所要時間は、第２従来構成では必要であったモータ制御期間に比べ、極めて短い時間となる。したがって、上記構成によれば、故障した電流検出部を特定することを可能にしつつ、その特定に要する期間を短く抑えることができるという優れた効果が得られる。

第１実施形態に係る三相インバータ装置の構成を模式的に示す図 第１実施形態に係る電流検出部の故障検出に関連する処理の内容を模式的に示す図 第１実施形態に係るモータ電流推定処理の内容を模式的に示す図 第１実施形態に係る故障検出処理の内容を模式的に示す図 第１実施形態により解消される問題を説明するための図であり、従来構成に係るモータ電流、電流検出部の検出結果、入力電流のリプル判定結果およびトルク出力を模式的に示すタイミングチャート 第１実施形態に係るモータ電流、電流検出部の検出結果、位置推定結果およびトルク出力を模式的に示すタイミングチャート 第２実施形態に係る故障検出処理の内容を模式的に示す図 第３実施形態に係る三相インバータ装置の構成を模式的に示す図 第３実施形態に係る故障検出処理の内容を模式的に示す図 第４実施形態により解消される問題を説明するための図であり、モータ制御波形、駆動波形、推定された三相電流の波形および各相の電流検出可否と故障の特定に関する情報の一例を示すタイミングチャート 第４実施形態に係る三相インバータ装置の構成を模式的に示す図 第４実施形態に係る電流検出部の故障検出に関連する処理の内容を模式的に示す図 第４実施形態に係る第２故障検出処理の内容を模式的に示す図 第４実施形態に係るモータ制御波形、駆動波形、推定された三相電流の波形および各相の電流検出可否と故障の特定に関する情報の一例を示すタイミングチャート

以下、本発明の複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各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。
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１〜図６を参照して説明する。

図１に示す三相インバータ装置１は、モータ２を駆動するものであり、インバータ主回路３、検出回路４〜９、位置センサ１０、コントローラ１１などを備えている。モータ２は、例えば車両に搭載される三相交流モータである。インバータ主回路３は、例えば車載のバッテリである直流電源１２から一対の直流電源線Ｌ１、Ｌ２を通じて供給される直流電圧を、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の三相の交流電圧に変換して出力する。

インバータ主回路３のＵ相、Ｖ相およびＷ相、つまり三相の各出力端子は、モータ２の三相の端子にそれぞれ接続されている。これにより、インバータ主回路３からモータ２に対し三相電流、つまり三相のモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが供給され、モータ２が駆動される。インバータ主回路３は、直流電源線Ｌ１、Ｌ２間にそれぞれ接続された三相のハーフブリッジ回路３ｕ、３ｖおよび３ｗを備えている。ハーフブリッジ回路３ｕ、３ｖ、３ｗは、モータ２に供給するための三相のモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを生成する。なお、以下では、モータ電流のことを相電流とも呼ぶ。

本実施形態では、Ｕ相が第１相に相当し、Ｖ相が第２相に相当し、Ｗ相が第３相に相当する。したがって、本実施形態では、ハーフブリッジ回路３ｕが第１相のハーフブリッジ回路に相当し、ハーフブリッジ回路３ｖが第２相のハーフブリッジ回路に相当し、ハーフブリッジ回路３ｗが第３相のハーフブリッジ回路に相当する。

ハーフブリッジ回路３ｕは、スイッチング素子１３、１４を備えている。ハーフブリッジ回路３ｕの上アームを構成するスイッチング素子１３は、高電位側の電源線Ｌ１と、インバータ主回路３のＵ相の出力端子となるノードＮｕとの間に接続されている。ハーフブリッジ回路３ｕの下アームを構成するスイッチング素子１４は、ノードＮｕと、低電位側の電源線Ｌ２との間に接続されている。

ハーフブリッジ回路３ｖは、スイッチング素子１５、１６を備えている。ハーフブリッジ回路３ｖの上アームを構成するスイッチング素子１５は、電源線Ｌ１と、インバータ主回路３のＶ相の出力端子となるノードＮｖとの間に接続されている。ハーフブリッジ回路３ｖの下アームを構成するスイッチング素子１６は、ノードＮｖと、電源線Ｌ２との間に接続されている。

ハーフブリッジ回路３ｗは、スイッチング素子１７、１８を備えている。ハーフブリッジ回路３ｗの上アームを構成するスイッチング素子１７は、電源線Ｌ１と、インバータ主回路３のＷ相の出力端子となるノードＮｗとの間に接続されている。ハーフブリッジ回路３ｗの下アームを構成するスイッチング素子１８は、ノードＮｗと、電源線Ｌ２との間に接続されている。

スイッチング素子１３〜１８は、いずれもメインセル１９およびセンスセル２０を備えたＮチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴである。メインセル１９は、インバータ主回路３からモータ２に対する通電を行うための主たる通電経路に介在している。すなわち、上アームを構成するスイッチング素子１３、１５、１７のメインセル１９のドレインは電源線Ｌ１に接続され、そのソースはノードＮｕ、Ｎｖ、Ｎｗにそれぞれ接続されている。下アームを構成するスイッチング素子１４、１６、１８のメインセル１９のドレインはノードＮｕ、Ｎｖ、Ｎｗにそれぞれ接続され、そのソースは電源線Ｌ２に接続されている。

センスセル２０は、アーム電流、つまりメインセル１９に流れる素子電流を検出するためのものであり、メインセル１９に流れる電流に応じた電流が所定の分流比で流れる。なお、この分流比は、メインセル１９およびセンスセル２０のサイズ比などにより定まる。このような構成によれば、メインセル１９に比較的大きな電流が流れる場合でも、その電流検出を容易に行うことができる。

メインセル１９およびセンスセル２０のゲートは、共通接続されており、その共通のゲートには、コントローラ１１から出力される駆動信号が与えられている。具体的には、Ｕ相のスイッチング素子１３、１４のゲートには駆動信号Ｇ＿ｕｐ、Ｇ＿ｕｎがそれぞれ与えられ、Ｖ相のスイッチング素子１５、１６には駆動信号Ｇ＿ｖｐ、Ｇ＿ｖｎがそれぞれ与えられ、Ｗ相のスイッチング素子１７、１８には駆動信号Ｇ＿ｗｐ、Ｇ＿ｗｎがそれぞれ与えられる。

メインセル１９およびセンスセル２０の各ソースは、検出回路４〜９の入力端子にそれぞれ接続されている。検出回路４〜９は、センスセル２０に流れる電流に基づいてスイッチング素子１３〜１８に流れる素子電流を検出する。したがって、本実施形態では、センスセル２０および検出回路４〜９により、電流検出部が構成されている。

検出回路４〜９は、スイッチング素子１３〜１８のセンスセル２０に流れる電流を検出し、その検出値を表す電流検出信号を出力する。具体的には、Ｕ相の検出回路４、５は、スイッチング素子１３、１４のセンスセル２０に流れる電流の検出値を表す電流検出信号Ｉ＿ｕｐ、Ｉ＿ｕｎをそれぞれ出力する。

Ｖ相の検出回路６、７は、スイッチング素子１５、１６のセンスセル２０に流れる電流の検出値を表す電流検出信号Ｉ＿ｖｐ、Ｉ＿ｖｎをそれぞれ出力する。Ｗ相の検出回路８、９は、スイッチング素子１７、１８のセンスセル２０に流れる電流の検出値を表す電流検出信号Ｉ＿ｗｐ、Ｉ＿ｗｎをそれぞれ出力する。

検出回路４〜９から出力される電流検出信号Ｉ＿ｕｐ〜Ｉ＿ｗｎは、コントローラ１１に与えられる。なお、図示は省略しているが、検出回路４〜９の具体的な構成としては、例えば、メインセル１９およびセンスセル２０の各ソース電圧が入力されるＯＰアンプと、そのＯＰアンプの出力端子およびセンスセル２０のソースの間に接続される抵抗と、その抵抗の両端電圧が入力されるＡ／Ｄ変換器と、を備えた構成を採用することができる。

上記構成によれば、抵抗の両端電圧はセンスセル２０に流れる電流に対応した電圧となり、このような電圧をＡ／Ｄ変換して得られるデジタル信号が、電流検出信号としてコントローラ１１に送信される。また、上記構成では、ＯＰオペアンプの動作により、メインセル１９のソースとセンスセル２０のソースが同電位となる。そのため、コントローラ１１は、センスセル２０に流れる電流に対応した電流検出信号に基づいて、メインセル１９に流れる素子電流を精度良く検出することが可能となる。

位置センサ１０は、モータ２が有するロータの回転位置を検出するものであり、位置検出部に相当する。位置センサ１０は、検出した回転位置に対応した位置検出信号Ｓｐをコントローラ１１へ出力する。コントローラ１１は、モータ２の駆動を制御するものであり、モータ電流推定部２１、駆動制御部２２、位置推定部２３、故障検出処理部２４などを備えている。

モータ電流推定部２１は、検出回路４〜９から与えられる電流検出信号Ｉ＿ｕｐ〜Ｉ＿ｗｎに基づいてスイッチング素子１３〜１８に流れる素子電流を検出する処理と、それら検出した素子電流から相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを推定する処理と、を実行する。上記した素子電流を検出する処理は、モータ２の制御方式に対応した通常の検出タイミングで行われる。例えば、モータ２の制御方式が三角波比較の制御方式である場合、キャリアである三角波信号が最大値または最小値、つまり頂点に達したタイミングが、通常の検出タイミングに相当する。

なお、モータ電流推定部２１は、このような通常の検出タイミングにおいて、三相分の素子電流を検出できないことがある。その理由は、次の通りである。すなわち、本実施形態の検出回路４〜９は、上記したような構成であるため、スイッチング素子１３〜１８がオン駆動されていないと、素子電流を正しく検出することができない。

モータ２の制御状態によっては、通常の検出タイミングと、スイッチング素子１３〜１８に与えられる駆動信号がオンレベルとなる時間が短い期間、つまりオンパルス幅が短い期間とが重複することがあり、そうすると、モータ電流推定部２１は、三相分の素子電流を検出することができない。この場合、モータ電流推定部２１は、検出できた二相分の素子電流から検出できなかった残りの一相の素子電流を推定する。

モータ電流推定部２１は、後述する故障検出処理の実行が可能であるか否かを表す可否信号を故障検出処理部２４に出力する。詳細は後述するが、モータ電流推定部２１は、電流検出信号Ｉ＿ｕｐ〜Ｉ＿ｗｎに基づいて三相分の素子電流を検出することができた場合、それら三相分の素子電流から相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを求めるとともに、故障検出処理の実行が「可」である旨を表す可否信号を出力する。

また、モータ電流推定部２１は、電流検出信号Ｉ＿ｕｐ〜Ｉ＿ｗｎに基づいて二相分の素子電流しか検出できなかった場合、それら二相分の素子電流から対応する二相の相電流を求めるとともに、それら二相分の素子電流から残りの一相の相電流を推定する。なお、相電流の推定手法については後述する。二相分の素子電流しか検出できなかった場合、モータ電流推定部２１は、上述したようにして相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを推定するとともに、故障検出処理の実行が「否」である旨を表す可否信号を出力する。

駆動制御部２２は、電流検出部による電流の検出結果および位置センサ１０による回転位置の検出結果に基づいてハーフブリッジ回路３ｕ、３ｖ、３ｗの動作を制御する。具体的には、駆動制御部２２は、モータ電流推定部２１により推定された相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗおよび位置センサ１０から与えられる位置検出信号Ｓｐに基づいてインバータ主回路３を駆動するための駆動信号Ｇ＿ｕｐ〜Ｇ＿ｗｎを生成して出力する。このような構成により、モータ２に流れる電流およびモータ２の回転位置がそれぞれ目標値に一致するようにフィードバック制御される。

駆動制御部２２は、上記したようにモータ２の駆動を制御するにあたって、インバータ主回路３の各相のスイッチング状態を指令するための各相スイッチング指令値（電圧瞬時値）を生成するようになっている。駆動制御部２２は、その生成した各相スイッチング指令値を位置推定部２３へ出力する。

位置推定部２３は、電流検出部による電流の検出結果に基づいてモータ２のロータの回転位置を推定する。具体的には、位置推定部２３は、モータ電流推定部２１により推定された相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗおよび駆動制御部２２から与えられる各相スイッチング指令値に基づいて回転位置を推定する。なお、このような推定についての具体的な手法としては、例えば特開２０１５−２２３０２３号公報に開示されている手法などを採用することができる。

この場合、位置推定部２３は、Ｕ相およびＶ相に対応した二相分の電流の検出結果に基づいてロータの回転位置を推定する。また、位置推定部２３は、Ｖ相およびＷ相に対応した二相分の電流の検出結果に基づいてロータの回転位置を推定する。さらに、位置推定部２３は、Ｗ相およびＵ相に対応した二相分の電流の検出結果に基づいてロータの回転位置を推定する。

故障検出処理部２４は、電流検出部の故障を検出するための故障検出処理を実行することができる。詳細は後述するが、故障検出処理は、位置センサ１０により検出されるロータの回転位置である検出位置と位置推定部２３により推定されるロータの回転位置である推定位置とを比較した結果に基づいて電流検出部の故障を検出する処理である。なお、検出位置は、位置検出信号Ｓｐに基づいて取得される。故障検出処理部２４は、モータ電流推定部２１から与えられる可否信号が「可」である場合には故障検出処理を実行するが、可否信号が「否」である場合には故障検出処理を実行しない。

前述したように、本実施形態では、電流検出部は、センスセル２０および検出回路４〜９により構成されている。したがって、この場合、電流検出部の故障には、検出回路４〜９の回路故障だけでなく、センスセル２０を含むスイッチング素子１３〜１８の素子故障およびセンスセル２０に関連する配線の断線などの配線故障も含まれる。

本実施形態の故障検出処理には、第１判定処理、第２判定処理、第３判定処理および故障判定処理が含まれている。第１判定処理は、検出位置とＵ相およびＶ相に対応した二相分の電流の検出結果を用いて推定された推定位置（以下、第１推定位置と称す）とを比較し、その第１推定位置が正常な値であるか否かを判定する処理である。

第２判定処理は、検出位置とＶ相およびＷ相に対応した二相分の電流の検出結果を用いて推定された推定位置（以下、第２推定位置と称す）とを比較し、その第２推定位置が正常な値であるか否かを判定する処理である。第３判定処理は、検出位置とＷ相およびＵ相に対応した二相分の電流の検出結果を用いて推定された推定位置（以下、第３推定位置と称す）とを比較し、その第３推定位置が正常な値であるか否かを判定する処理である。故障判定処理は、第１判定処理、第２判定処理および第３判定処理による判定結果に基づいて電流検出部の故障を検出する処理である。

次に、上記構成の作用について説明する。
［１］電流検出部の故障検出に関連する処理の全体の流れ
コントローラ１１による処理のうち、電流検出部の故障検出に関連する処理は、図２に示すような内容の処理となる。まず、ステップＳ１００では、電流検出信号Ｉ＿ｕｐ〜Ｉ＿ｗｎに基づいてスイッチング素子１３〜１８に流れる素子電流が検出されるとともに、位置検出信号Ｓｐに基づいてモータ２のロータの回転位置が検出される。

ステップＳ１００における電流の検出と回転位置の検出とは同じタイミングで行われるようになっている。なぜなら、第１〜第３判定処理では、検出位置と推定位置とが比較され、その比較結果に基づいて推定位置が正常な値であるか否かが判定されるようになっている。ここで、電流の検出と回転位置の検出とが異なるタイミングで行われたとすると、電流検出部に故障などの異常が生じていなくても検出位置と推定位置とが大きく異なる可能性があり、そうすると、上記判定に誤りが生じるおそれがある。

このような誤判定を防止するため、上記比較は、同じタイミングにおける検出位置と推定位置とを用いて行う必要がある。したがって、本実施形態では、電流の検出と回転位置の検出とを同じタイミングで行うようにしている。なお、ここで言う「同じタイミング」とは、それぞれの検出タイミングが完全に同時であり、少しのずれも無いものだけでなく、上記した誤判定の発生を防止できる程度の多少のずれについては許容することができる。

また、この場合の検出タイミングは、モータ２の制御方式に対応した通常の検出タイミングとなる。例えば、三角波比較の制御方式の場合、キャリアである三角波信号が頂点、つまり最大値または最小値に達したタイミングが、通常の検出タイミングに相当する。

ステップＳ２００では、ステップＳ１００で検出された素子電流から相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを推定するモータ電流推定処理が実行される。なお、モータ電流推定処理の内容については後述する。ステップＳ３００では、可否信号に基づいて、三相分の素子電流の検出ができ、それら素子電流の検出値から三相電流を推定したか否かが判断される。三相分の素子電流の検出ができなかった場合、ステップＳ３００で「ＮＯ」となり、処理が終了となる。一方、三相分の素子電流の検出ができた場合、ステップＳ３００で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ４００に進む。ステップＳ４００では、電流検出部の故障を検出する故障検出処理が実行される。なお、故障検出処理の内容については後述する。

［２］モータ電流推定処理の内容
本実施形態のモータ電流推定処理は、図３に示すような内容の処理となっている。まず、ステップＳ２０１では、通常の検出タイミングにおいて三相分の素子電流を検出できたか否かが判断される。通常の検出タイミングにおいて三相分の素子電流を検出できた場合、ステップＳ２０１で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、検出された各素子電流の値から各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの値が求められる。具体的には、相電流Ｉｕの値がＵ相の素子電流の検出値に更新され、相電流Ｉｖの値がＶ相の素子電流の検出値に更新され、相電流Ｉｗの値がＷ相の素子電流の検出値に更新される。

なお、上述した各相の素子電流の検出値は、各相の上アームまたは下アームの素子電流の検出値であり、図３および以下の説明では、検出値Ｉ＿ｕ＊、検出値Ｉ＿ｖ＊、検出値Ｉ＿ｗ＊と表す。ステップＳ２０２の実行後は、ステップＳ２０３に進む。この場合、三相分の素子電流を検出することができている。そのため、ステップＳ２０３において、可否信号が「可」に設定される。

通常の検出タイミングにおいて三相分の素子電流を検出できなかった場合、ステップＳ２０１で「ＮＯ」となり、ステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４では、Ｕ相の素子電流が検出できなかったか否かが判断される。Ｕ相の素子電流が検出できなかった場合、ステップＳ２０４で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５では、検出値Ｉ＿ｖ＊、Ｉ＿ｗ＊から各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの値が求められる。具体的には、ステップＳ２０５では、相電流Ｉｖの値が検出値Ｉ＿ｖ＊に更新され、相電流Ｉｗの値が検出値Ｉ＿ｗ＊に更新される。また、相電流Ｉｕの値は、検出値Ｉ＿ｖ＊、Ｉ＿ｗ＊を用いた計算により求められる。

すなわち、本実施形態の構成では、各回路が正常であれば、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの総和がゼロとなる、つまり「Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｖ＝０」が成立する。そこで、ステップＳ２０５では、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの総和がゼロとなることを利用し、相電流Ｉｕの値は、下記（１）式に基づいて計算される。
Ｉｕ＝−Ｉ＿ｖ＊−Ｉ＿ｗ＊ …（１）

一方、Ｕ相の素子電流が検出できた場合、ステップＳ２０４で「ＮＯ」となり、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６では、Ｖ相の素子電流が検出できなかったか否かが判断される。Ｖ相の素子電流が検出できなかった場合、ステップＳ２０６で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０７では、検出値Ｉ＿ｕ＊、Ｉ＿ｗ＊から各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの値が求められる。具体的には、ステップＳ２０７では、相電流Ｉｕの値が検出値Ｉ＿ｕ＊に更新され、相電流Ｉｗの値が検出値Ｉ＿ｗ＊に更新される。また、相電流Ｉｖの値は、検出値Ｉ＿ｕ＊、Ｉ＿ｗ＊を用いた計算により求められる。この場合、相電流Ｉｖの値は、ステップＳ２０５と同様、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの総和がゼロとなることを利用し、下記（２）式に基づいて計算される。
Ｉｖ＝−Ｉ＿ｕ＊−Ｉ＿ｗ＊ …（２）

一方、Ｖ相の素子電流が検出できた場合、ステップＳ２０６で「ＮＯ」となり、ステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８では、検出値Ｉ＿ｕ＊、Ｉ＿ｖ＊から各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの値が求められる。具体的には、ステップＳ２０８では、相電流Ｉｕの値が検出値Ｉ＿ｕ＊に更新され、相電流Ｉｖの値が検出値Ｉ＿ｖ＊に更新される。また、相電流Ｉｗの値は、検出値Ｉ＿ｕ＊、Ｉ＿ｖ＊を用いた計算により求められる。この場合、相電流Ｉｗの値は、ステップＳ２０５、Ｓ２０７と同様、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの総和がゼロとなることを利用し、下記（３）式に基づいて計算される。
Ｉｗ＝−Ｉ＿ｕ＊−Ｉ＿ｖ＊ …（３）

ステップＳ２０５、Ｓ２０７またはＳ２０８の実行後は、ステップＳ２０９に進む。この場合、三相分の素子電流を検出することができていない。そのため、ステップＳ２０９において、可否信号が「否」に設定される。このようにする理由は、次の通りである。すなわち、三相分の素子電流を検出できなかった場合、素子電流を検出できなかった相の相電流は、上記（１）〜（３）式に基づいて計算される。

したがって、この場合、三相の総和は必ずゼロとなる。このように三相の総和が必ずゼロとなる状態では、後述する故障検出処理において正確な判定を行うことができない。このようなことから、三相分の素子電流を検出することができない場合、故障判定処理が実行されることがないように、可否信号が「否」に設定されるようになっている。ステップＳ２０３またはＳ２０９の実行後、モータ電流推定処理が終了となる。

上述したように、本実施形態のモータ電流推定処理では、三相分の素子電流を検出できなかった場合、素子電流を検出できなかった相がどの相であるかについて、Ｕ相→Ｖ相→Ｗ相の順で確認するようになっている。なお、このような確認のための処理の順番は、必ずしもこの順に限らずともよく、入れ替えてもよい。また、このような確認のための処理は、必ずしも図３に示すように逐次処理する必要はなく、並列処理するようにしてもよい。

［３］故障検出処理の内容
本実施形態の故障検出処理は、図４に示すような内容の処理となっている。まず、ステップＳ４０１では、Ｕ相およびＶ相に対応した二相分の電流の検出結果を用いて推定された第１推定位置が正常な値（以下、正常値と称す）であるか否かが判断される。

具体的には、ステップＳ４０１では、検出位置と第１推定位置とが比較され、その比較の結果、両者の差が所定の閾値未満である場合には第１推定位置が正常値であると判断され、両者の差が閾値以上である場合には第１推定位置が正常値ではないと判断される。なお、上記閾値は、上記構成における電流検出精度を含めた位置推定精度、位置センサ１０の位置検出精度などを考慮したうえで、電流検出部の故障検出について、所望する検出精度が得られるような値に設定すればよい。

第１推定位置が正常値ではない場合、ステップＳ４０１で「ＮＯ」となり、ステップＳ４０２に進む。ステップＳ４０２では、Ｖ相およびＷ相に対応した二相分の電流の検出結果を用いて推定された第２推定位置が正常値であるか否かが判断される。具体的には、ステップＳ４０２では、検出位置と第２推定位置とが比較され、その比較の結果、両者の差が上記閾値未満である場合には第２推定位置が正常値であると判断され、両者の差が上記閾値以上である場合には第２推定位置が正常値ではないと判断される。

第２推定位置が正常値ではない場合、ステップＳ４０２で「ＮＯ」となり、ステップＳ４０３に進む。ステップＳ４０３では、Ｗ相およびＵ相に対応した二相分の電流の検出結果を用いて推定された第３推定位置が正常値であるか否かが判断される。具体的には、ステップＳ４０３では、検出位置と第３推定位置とが比較され、その比較の結果、両者の差が上記閾値未満である場合には第３推定位置が正常値であると判断され、両者の差が上記閾値以上である場合には第３推定位置が正常値ではないと判断される。また、第１推定位置が正常値である場合、ステップＳ４０１で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ４０４に進む。ステップＳ４０４は、ステップＳ４０２と同じ内容の処理である。

ここで、第１推定位置が正常値であり、且つ第２推定位置が正常値ではない場合、ステップＳ４０１で「ＹＥＳ」になるとともにステップＳ４０４で「ＮＯ」となり、ステップＳ４０５に進む。この場合、第２推定位置が正常値ではないことからＶ相およびＷ相の電流検出部のうち少なくとも一方が故障していると考えられる。また、この場合、第１推定位置が正常値であることからＵ相およびＶ相の電流検出部は正常であると考えられる。

したがって、この場合、Ｗ相の電流検出部が故障していると特定することができる。そこで、ステップＳ４０５では、Ｗ相の電流検出部に故障が生じていると判断され、その後に実行される各種の制御においてＷ相の電流検出部による電流の検出結果を用いることが禁止される。

また、第１推定位置が正常値ではなく、且つ第２推定位置が正常値である場合、ステップＳ４０１で「ＮＯ」になるとともにステップＳ４０２で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ４０６に進む。この場合、第１推定位置が正常値ではないことからＵ相およびＶ相の電流検出部のうち少なくとも一方が故障していると考えられる。また、この場合、第２推定位置が正常値であることからＶ相およびＷ相の電流検出部は正常であると考えられる。

したがって、この場合、Ｕ相の電流検出部が故障していると特定することができる。そこで、ステップＳ４０６では、Ｕ相の電流検出部に故障が生じていると判断され、その後に実行される各種の制御においてＵ相の電流検出部による電流の検出結果を用いることが禁止される。

また、第１推定位置および第２推定位置が正常値ではなく、且つ第３推定位置が正常値である場合、ステップＳ４０１およびＳ４０２で「ＮＯ」になるとともにステップＳ４０３で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ４０７に進む。この場合、第１推定位置が正常値ではないことからＵ相およびＶ相の電流検出部のうち少なくとも一方が故障していると考えられる。また、この場合、第２推定位置が正常値ではないことからＶ相およびＷ相の電流検出部のうち少なくとも一方が故障していると考えられる。さらに、この場合、第３推定位置が正常値であることからＷ相およびＵ相の電流検出部は正常であると考えられる。

したがって、この場合、Ｖ相の電流検出部が故障していると特定することができる。そこで、ステップＳ４０７では、Ｖ相の電流検出部に故障が生じていると判断され、その後に実行される各種の制御においてＶ相の電流検出部による電流の検出結果を用いることが禁止される。

また、第１推定位置、第２推定位置および第３推定位置が正常値ではない場合、ステップＳ４０１、Ｓ４０２およびＳ４０３で「ＮＯ」となり、ステップＳ４０８に進む。この場合、第１推定位置、第２推定位置および第３推移位置の全てが正常値ではないことから少なくとも２相に対応する電流検出部、つまり２つ以上の電流検出部が故障していると考えられる。そこで、ステップＳ４０８では、２つ以上の電流検出部に故障が生じていると判断される。

また、第１推定位置および第２推定位置が正常値である場合、ステップＳ４０１およびＳ４０２で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ４０９に進む。この場合、３相の電流検出部の全てが正常であると考えられるため、モータ２の制御を継続することが可能である。そのため、ステップＳ４０９において、制御継続可能であると判定され、処理が終了となる。

また、ステップＳ４０５、Ｓ４０６またはＳ４０７の実行後も、ステップＳ４０９に進む。この場合も、２相の電流検出部が正常であると考えられるため、モータ２の制御を継続することが可能である。そのため、ステップＳ４０９において、制御継続可能であると判定され、処理が終了となる。

一方、ステップＳ４０８の実行後は、ステップＳ４１０に進む。この場合、３相の電流検出部のうち、少なくとも２つ以上の電流検出部が故障していると考えられるため、モータ２の制御を継続することが不可能である。そのため、ステップＳ４１０において、制御継続不可であると判定され、処理が終了となる。

図４に示した各処理において、ステップＳ４０１が第１判定処理に相当し、ステップＳ４０２およびＳ４０４が第２判定処理に相当し、ステップＳ４０３が第３判定処理に相当する。また、ステップＳ４０５、Ｓ４０６、Ｓ４０７およびＳ４０８が故障判定処理に相当する。

上述したように、本実施形態の故障検出処理では、検出位置と推定位置との比較を、推定位置を推定するために用いる電流の検出結果を変更しつつ実行することにより、故障した電流検出部を特定するようになっている。つまり、本実施形態の故障検出処理では、第１判定処理、第２判定処理および第３判定処理を所定の順番で組み合わせて実行することにより、故障した電流検出部を特定するようになっている。なお、このような順番は、必ずしも図４に示した順に限らずともよく、入れ替えてもよい。また、これらの処理は、必ずしも図４に示すように逐次処理する必要はなく、並列処理するようにしてもよい。

以上説明した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
本実施形態の三相インバータ装置１のコントローラ１１は、位置センサ１１により検出されるロータの回転位置である検出位置と位置推定部２３により推定されるロータの回転位置である推定位置とを比較した結果に基づいて電流検出部の故障を検出する故障検出処理を実行する故障検出処理部２４を備えている。このような構成によれば、検出位置および推定位置を比較した結果に基づいて電流検出部の故障を検出する故障検出処理が実行されることにより、故障した電流検出部を特定することができる。すなわち、検出位置と推定位置とが不一致である場合、その推定位置を推定するために用いられた電流の検出結果に対応した電流検出部のいずれかが故障している、と判断することができる。そして、このような検出位置と推定位置との比較を、推定位置を推定するために用いる電流の検出結果を変更しつつ実行すれば、故障した電流検出部を特定することができる。

また、このような故障検出処理は、主に演算を行うことにより実施されるものであり、その所要時間は、前述した第２従来構成では必要であったモータ制御期間に比べ、極めて短い時間となる。したがって、本実施形態によれば、故障した電流検出部を特定することを可能にしつつ、その特定に要する期間を短く抑えることができるという優れた効果が得られる。

以下、このような本実施形態と第２従来構成との差異について、図５および図６を参照して説明する。なお、図５において、最上段は実際の三相のモータ電流を示し、上から２段目は検出された三相のモータ電流（電流の検出結果）を示し、上から三段目は入力電流のリプル判定の結果を示し、最下段はトルク出力を示している。また、図６において、最上段は実際の三相のモータ電流を示し、上から２段目は検出された三相のモータ電流（電流の検出結果であり、モータ電流推定部２１により推定された相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに相当）を示し、上から三段目は第１推定位置、第２推定位置および第３推定位置の判定結果を示し、最下段はトルク出力を示している。

図５に示すように、第２従来構成では、フィードバック結果（入力電流のリプル）を用いた故障判定であるため、例えばＵ相の電流検出部に故障が発生した場合、その故障が発生した後、直ちに判定結果が「異常」とはならず（故障フラグが立たず）、故障発生から故障フラグが立つまでの間に所定の遅延時間Ｔａが存在する。

また、第２従来構成では、誤検出を防止するため、故障検出を確定させるための時間Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄが必要となる。その結果、第２従来構成では、Ｕ相の電流検出部に故障が発生してから故障した電流検出部が特定されるまでに比較的長い期間を要し、その期間は故障したＵ相の電流検出部による電流検出値を用いた制御が継続されることになる。そのため、上記期間において、一時的にモータのトルクが不安定（トルク過多、過少の状態）になってしまう。

これに対し、図６に示すように、本実施形態では、フィードバック結果を用いた故障判定ではないため、例えばＵ相の電流検出部に故障が発生した場合、その故障が発生した後、直ちに判定結果が「異常」となり（故障フラグが立ち）、故障発生から故障フラグが立つまでの間にほとんど遅延時間は存在しない。

また、本実施形態では、故障検出を確定させるための時間Ｔｅとしては、故障検出に関する処理を実行するための演算に要する時間だけでよく、第２従来構成における時間Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄの合計時間に比べて非常に短い時間となる。その結果、本実施形態では、Ｕ相の電流検出部に故障が発生してから故障した電流検出部が特定されるまでに要する期間が比較的短い期間となる。そのため、本実施形態によれば、第２従来構成に比べ、モータ２のトルクが不安定になる期間を短い期間に抑えることができる。

本実施形態の故障検出処理には、検出位置と第１推定位置とを比較し、第１推定位置が正常な値であるか否かを判定する第１判定処理と、検出位置と第２推定位置とを比較し、第２推定位置が正常な値であるか否かを判定する第２判定処理と、検出位置と第３推定位置とを比較し、第３推定位置が正常な値であるか否かを判定する第３判定処理と、第１判定処理、第２判定処理および第３判定処理による判定結果に基づいて電流検出部の故障を検出する故障判定処理と、が含まれている。

このような故障検出処理によれば、３相の電流検出部のうち、１つの電流検出部が故障した場合には、その故障した電流検出部を特定することができる。そのため、本実施形態によれば、１つの電流検出部が故障した場合でも、正常な残りの２相の電流検出部を用いて安定した制御を継続することができる。また、上記故障検出処理によれば、１つの電流検出部が故障した後にモータ制御が継続されている際、新たに別の電流検出部が故障した場合には、その故障を検出することができる。さらに、上記故障検出処理によれば、モータ２の制御中、３相の電流検出部のうち、２つ以上の電流検出部が故障したことを検出することができる。

三相のハーフブリッジ回路３ｕ、３ｖ、３ｗを構成するスイッチング素子１３〜１８は、メインセル１９およびセンスセル２０を備えた構成である。そして、本実施形態の電流検出部を構成する検出回路４〜９は、センスセル２０に流れる電流に基づいてスイッチング素子１３〜１８に流れる素子電流を検出する構成となっている。このような構成によれば、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する電流センサを設けた構成に比べ、装置の製造コストを低く抑えるとともに、装置の体格を小さく抑えることができる。そして、本実施形態の故障検出処理によれば、このような素子電流検出の構成の電流検出部についての故障を検出することができ、その故障検出に関して上述したような効果を得ることができる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について図７を参照して説明する。
第２実施形態では、故障検出処理の内容が第１実施形態と異なっている。なお、三相インバータ装置１の構成は、第１実施形態と共通する。

本実施形態の位置推定部２３は、第１推定位置、第２推定位置および第３推定位置の推定に加え、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応した三相分の電流の検出結果に基づいてロータの回転位置を推定する。また、本実施形態の故障検出処理には、さらに、検出位置と三相分の電流の検出結果を用いて推定された推定位置（以下、第４推定位置と称す）とを比較し、その第４推定位置が正常な値であるか否かを判定する第４判定処理が含まれている。

この場合、故障検出処理では、第４判定処理が実行された結果、第４推定位置が正常な値であると判定された場合には全ての電流検出部が故障していないと判定され、第４推定位置が正常な値ではないと判定された場合、第１判定処理、第２判定処理および第３判定処理が実行されるようになっている。

このような本実施形態の故障検出処理は、図７に示すような内容の処理となっている。図７に示すように、本実施形態の故障検出処理では、第１実施形態の故障検出処理のステップＳ４０４に代えてステップＳ４２１が設けられている。ステップＳ４２１は、第４判定処理に相当する処理であり、故障検出処理が開始されると、最初に実行される。

ステップＳ４２１では、三相分の電流の検出結果を用いて推定された第４推定位置が正常値であるか否かが判断される。具体的には、ステップＳ４２１では、検出位置と第４推定位置とが比較され、その比較の結果、両者の差が上記閾値未満である場合には第４推定位置が正常値であると判断され、両者の差が上記閾値以上である場合には第４推定位置が正常値ではないと判断される。

第４推定位置が正常値である場合、ステップＳ４２１で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ４０９に進む。この場合、３相の電流検出部の全てが正常であると考えられるため、モータ２の制御を継続することが可能である。そのため、ステップＳ４０９において、制御継続可能であると判定され、処理が終了となる。

一方、第４推定位置が正常値ではない場合、ステップＳ４２１で「ＮＯ」となり、ステップＳ４０１に進む。この場合、３相の電流検出部のうち、少なくとも１つに故障が生じていると考えられる。そのため、ステップＳ４０１〜Ｓ４０３が実行されることにより故障している電流検出部の特定を試み、その結果に応じてステップＳ４０５〜Ｓ４０８の何れかに進むこととなる。

なお、本実施形態におけるステップＳ４０１〜Ｓ４１０の処理の流れおよび内容は、第１推定位置が正常値である場合、つまりステップＳ４０１で「ＹＥＳ」の場合にステップＳ４０５に進むという点を除けば、第１実施形態におけるステップＳ４０１〜Ｓ４１０の処理の流れおよび内容と同様であるため、その説明は省略する。

以上説明したように、本実施形態の故障検出処理では、最初に第４判定処理が実行されるようになっており、その第４判定処理において第４推定位置が正常値であると判定された場合、全ての電流検出部に故障が生じていないと判断されて、モータ２の制御が継続される。このようにすれば、電流検出部に故障が生じていない定常時、故障検出処理では１つの処理（ステップＳ４２１）が実行されるだけでモータ２の制御を継続してもよい、との判断に至ることができる。

これに対し、第１実施形態では、定常時、故障検出処理では２つの処理（ステップＳ４０１およびＳ４０２）を実行しなければモータ２の制御を継続してもよい、との判断に至ることができない。したがって、本実施形態の故障検出処理によれば、第１実施形態の故障検出処理に比べ、定常時におけるコントローラ１１における処理負荷を軽減することができるという効果が得られる。

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について図８および図９を参照して説明する。
図８に示すように、本実施形態の三相インバータ装置３１は、第１実施形態の三相インバータ装置１に対し、コントローラ１１に代えてコントローラ３２を備えている点などが異なる。コントローラ３２は、コントローラ１１に対し、三相総和算出部３３が追加されている点などが異なる。

三相総和算出部３３は、モータ電流推定部２１により推定された相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、つまり三相電流の総和の絶対値を算出し、その算出結果を故障検出処理部２４へ出力する総和算出処理を実行することができる。この場合、三相総和算出部３３には、モータ電流推定部２１から出力される可否信号が与えられている。三相総和算出部３３は、可否信号が「可」である場合には総和算出処理を実行するが、可否信号が「否」である場合には総和算出処理を実行しない。なお、三相総和算出部３３は、可否信号にかかわらず、常に総和算出処理を実行するような構成でもよい。

本実施形態の故障検出処理には、第２実施形態の故障検出処理に含まれる各処理に加え、総和判定処理が含まれている。総和判定処理は、第１判定処理、第２判定処理、第３判定処理および第４判定処理の全てにおいて推定位置が正常ではないと判定された場合に実行される処理であって、三相電流の総和が正常な値であるか否かを判定する処理である。

そして、本実施形態の故障検出処理では、総和判定処理において三相電流の総和が正常な値であると判定された場合、位置センサ１０が故障していると判定され、総和判定処理において三相電流の総和が正常な値ではないと判定された場合、二相分の電流検出部が故障していると判定されるようになっている。

このような本実施形態の故障検出処理は、図９に示すような内容の処理となっている。図９に示すように、本実施形態の故障検出処理は、第２実施形態の故障検出処理に対し、ステップＳ４３１およびＳ４３２が追加されている点などが異なる。ステップＳ４３１は、総和判定処理に相当する処理であり、ステップＳ４２１およびＳ４０１〜Ｓ４０３の全てで「ＮＯ」の場合に実行される。

ステップＳ４２１では、三相電流の総和の絶対値（以下、三相の総和と省略する）が正常値であるか否かが判断される。具体的には、ステップＳ４２１では、三相の総和が所定の判定閾値未満である場合には三相の総和が正常値であると判断され、三相の総和が上記判定閾値以上である場合には三相の総和が正常値ではないと判断される。

前述したように、本実施形態では、三相電流の総和がゼロとなる構成になっている。そのため、電流検出部が正常であれば、三相総和算出部により算出される三相の総和は、ゼロとなる。したがって、三相の総和がゼロであるか否かにより、三相の総和が正常値であるか否かを判断することができる。

ただし、電流検出に関する構成における各種の誤差の影響により、電流検出部が正常である場合でも、算出される三相の総和が完全にゼロにならないことも考えられる。そのため、本実施形態では、上記判定閾値は、このような誤差の影響により誤判定が生じないような値、例えばゼロよりも所定のマージン分だけ大きい値に設定されている。

ここで、三相の総和が判定閾値以上である場合、ステップＳ４３１で「ＮＯ」となり、ステップＳ４０８に進む。この場合、第１〜第４推定位置および三相の総和の全てが正常値ではないことから、少なくとも２相に対応する電流検出部および位置センサ１０の一方または双方が故障していると考えられる。そこで、ステップＳ４０８へと進み、その後、ステップＳ４１０において制御継続不可であると判定され、処理が終了となる。

一方、三相の総和が判定閾値未満である場合、ステップＳ４３１で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ４３２に進む。この場合、第１〜第４推定位置が正常値ではないと判断されているとともに、三相の総和が正常値であると判断されている。そのため、この場合、電流検出部は正常であるものの、位置センサ１０に故障が生じているために、第１〜第４推定位置が正常値ではないと判断されていると考えられる。

そこで、ステップＳ４３２では、位置センサ１０に故障が生じていると判断される。この場合、３相の電流検出部の全てが正常であると考えられるため、モータ制御に用いられるロータの回転位置を検出値から推定値に切り替えることによりモータ２の制御を継続することができる。上記切り替えは、駆動制御部２２に対し、位置検出信号Ｓｐに代えて位置推定部２３により推定された推定位置を与えるようにすることで実現することが可能である。したがって、ステップＳ４３２の実行後、ステップＳ４０９に進み、制御継続可能であると判定され、処理が終了となる。

以上説明したように、本実施形態の故障検出処理では、第１〜第４推定位置が全て正常値ではないと判定された場合に、三相の総和が正常値であるか否かを判定する総和判定処理が実行されるようになっている。このようにすれば、第１〜第４推定位置が全て正常値ではないと判定された際、２つ以上の電流検出部が故障しているのか、あるいは位置センサ１０が故障しているのかを判別することが可能となる。そして、位置センサ１０が故障していることが特定された場合、モータ制御に用いられるロータの回転位置を検出値から推定値へと切り替えることにより、モータ２の制御を継続することができる。

（第４実施形態）
以下、第４実施形態について図１０〜図１４を参照して説明する。
前述したように、電流検出部として素子電流検出の構成を採用した場合、通常の検出タイミングにおいて三相分の素子電流を検出できないことがある。特に、三角波比較の制御方式において、高出力や高回転でモータ２が制御される場合、キャリア頂点と駆動信号のオンパルス幅が短い期間とが連続して重なることがあり、三相分の素子電流を検出することができずに故障判定処理を実行することができない期間が継続するおそれがある。

図１０には、このように連続して三相分の素子電流を検出できない状態の一例が示されている。なお、図１０において、最上段はモータ制御波形、具体的にはキャリアである三角波信号、Ｕ相変調波信号、Ｖ相変調波信号およびＷ相変調波信号を示し、上から２段目は駆動波形、具体的にはＵ相駆動信号、Ｖ相駆動信号およびＷ相駆動信号を示し、上から３段目は推定された三相電流の波形を示している。

図１０に示す例の場合、通常の検出タイミングである時刻ｔ１〜ｔ１３の全てにおいて三相分の素子電流を検出することができておらず、その結果、比較的長い期間にわたって故障判定処理を実行することができない。故障判定処理を実行することができない期間が長期化すると、電流検出部に故障が生じた際、その検出が遅れてしまうおそれがある。

仮に、二相分の素子電流しか検出できない状態で上記各実施形態における故障検出処理を実行したとしても、電流検出部の故障の有無を判断することはできるものの、その故障した電流検出部を特定することができない。以下、この理由について、図１０を参照して説明する。

なお、図１０の最下段には、各相の電流検出可否および故障の特定に関する情報、具体的には、各相の上下アームのいずれに対応した電流検出部による電流の検出結果を用いて推定位置が正常値であるか否かの判定を行ったかという情報、その判定の結果（正常または異常）を表す情報（以下、推定位置の判定情報とも呼ぶ）、電流検出部の故障の有無（可能性）および故障した電流検出部を特定できたか否かという情報が示されている。

図１０に示すように、この場合、時刻ｔ４、ｔ６、ｔ１１では、Ｕ相およびＶ相に対応した二相分の電流の検出結果を用いた第１判定処理を実行することができるものの、第２、第３判定処理を実行することはできない。また、時刻ｔ２、ｔ５、ｔ７、ｔ９、ｔ１２では、Ｖ相およびＷ相に対応した二相分の電流の検出結果を用いた第２判定処理を実行することができるものの、第１、第３判定処理を実行することはできない。また、時刻ｔ１、ｔ３、ｔ８、ｔ１０では、Ｕ相およびＷ相に対応した二相分の電流の検出結果を用いた第３判定処理を実行することができるものの、第１、第２判定処理を実行することができない。

そのため、例えば時刻ｔ２とｔ３の間の所定のタイミングにおいてＶ相上アームに対応した電流検出部に故障が生じた場合、時刻ｔ４において実行される第１判定処理などによって電流検出部のいずれかに故障が生じていることは検出できるものの、故障した電流検出部を特定することはできない。そこで、本実施形態では、このような問題を解消するための工夫が加えられている。

図１１に示すように、本実施形態の三相インバータ装置４１は、第１実施形態の三相インバータ装置１に対し、コントローラ１１に代えてコントローラ４２を備えている点などが異なる。コントローラ４２は、コントローラ１１に対し、記憶部４３が追加されている点、故障検出処理部２４に代えて故障検出処理部４４を備えている点などが異なる。

記憶部４３には、図１０の最下段に示された各相の電流検出可否および故障の特定に関する情報と同様の情報が記憶される。つまり、記憶部４３には、各相の上下アームのいずれに対応した電流検出部による電流の検出結果を用いて推定位置が正常値であるか否かの判定を行ったかという情報およびその判定の結果が対応付けられた情報と、電流検出部の故障についての可能性の有無を表す情報と、故障した電流検出部を特定できたか否かという情報とが記憶される。

故障検出処理部４４は、第１〜第３実施形態の故障検出処理部２４と同様の故障検出処理（以下、第１故障検出処理と称す）に加え、それとは異なる内容の故障検出処理（以下、第２故障検出処理と称す）を実行することができる。故障検出処理部４４は、モータ電流推定部２１から与えられる可否信号が「可」である場合には第１故障検出処理を実行し、可否信号が「否」である場合には第２故障検出処理を実行する。

次に、上記構成の作用について説明する。
［１］電流検出部の故障検出に関連する処理の全体の流れ
図１２に示すように、本実施形態の電流検出部の故障検出に関連する処理は、第１実施形態の電流検出部の故障検出に関連する処理に対し、ステップＳ５００が追加された内容となっている。

本実施形態では、三相分の素子電流の検出ができた場合、ステップＳ３００で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ４００に進み、第１故障検出処理が実行される。なお、第１故障検出処理としては、図４、図７および図９に示した故障検出処理のうちいずれかの処理を採用することができる。一方、三相分の素子電流の検出ができなかった場合、ステップＳ３００で「ＮＯ」となり、ステップＳ５００に進み、第２故障検出処理が実行される。なお、第２故障検出処理の内容については後述する。

［２］第２故障検出処理の内容
第２故障検出処理は、図１３に示すような内容の処理となっている。まず、ステップＳ５０１では、今回検出された２つのアームに対応した電流検出部による電流の検出結果を用いてロータの回転位置が推定される。なお、以下では、今回検出された２つのアームに対応した電流検出部のことを、単に「今回のアーム」とも呼ぶ。ステップＳ５０２では、電流検出部に故障が生じている可能性がないかどうかが判断される。この判断は、記憶部４３に記憶された情報に基づいて実施することができる。

ここで、電流検出部に故障が生じている可能性が無い場合、ステップＳ５０２で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ５０３に進む。ステップＳ５０３では、ステップＳ５０１で推定された推定位置が正常値であるか否かが判断される。この判断は、前述した第１〜第３判定処理（ステップＳ４０１〜Ｓ４０３）と同様の手法で行うことができる。ここで、推定位置が正常値である場合、ステップＳ５０３で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ５０４に進む。この場合、電流検出部に故障が生じている可能性がある、と判断することができないため、ステップＳ５０４において、制御継続可能であると判定され、処理が終了となる。

一方、推定位置が正常値ではない場合、ステップＳ５０３で「ＮＯ」となり、ステップＳ５０５に進む。ステップＳ５０５では、今回のアームを用いて判定が行われ、その判定の結果が「異常」であったという推定位置の判定情報と、電流検出部が故障している可能性が有るという情報とが記憶部４３に記憶される。

また、既に電流検出部に故障が生じている可能性が有るという情報が記憶部４３に記憶されている場合、ステップＳ５０２で「ＮＯ」となり、ステップＳ５０６に進む。ステップＳ５０６では、今回のアームの中に、推定位置の判定情報において「異常」が記憶されたアームが含まれているか否かが判断される。ここで、今回のアームの中に「異常」が記憶されたアームが含まれていない場合、ステップＳ５０６で「ＮＯ」となり、ステップＳ５０７に進む。

ステップＳ５０７は、ステップＳ５０３と同様の処理であり、ステップＳ５０１で推定された推定位置が正常値であるか否かが判断される。ここで、推定位置が正常値である場合、ステップＳ５０７で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ５０４に進む。この場合、異常の可能性が有るアームに対応した電流検出部による電流の検出結果を用いることなく推定された推定位置が正常値であることから、今回のアームに対応した二相の電流検出部に故障は生じていないと考えられる。そのため、ステップＳ５０４において、制御継続可能であると判定され、処理が終了となる。

一方、推定位置が正常値ではない場合、ステップＳ５０７で「ＮＯ」となり、ステップＳ５０８に進む。この場合、異常の可能性が有るアームに対応した電流検出部による電流の検出結果を用いることなく推定された推定位置が正常値ではないことから、今回のアームに対応した二相の電流検出部のうち少なくとも一方に故障が生じていると考えられる。つまり、この場合、３相の電流検出部のうち、少なくとも２つ以上の電流検出部が故障していると考えられるため、モータ２の制御を継続することが不可能である。そのため、ステップＳ５０９に進み、制御継続不可であると判定され、処理が終了となる。

また、今回のアームの中に「異常」が記憶されたアームが含まれている場合、ステップＳ５０６で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ５１０に進む。ステップＳ５１０では、今回のアームの中に「異常」が記憶されたアームが１つだけ含まれているか否かが判断される。ここで、今回のアームの両方が「異常」が記憶されたアームである場合、ステップＳ５１０で「ＮＯ」となり、ステップＳ５０４に進む。この場合、同じ２つのアームの組み合わせを用いた判定が既に行われており、その判定の結果として「異常」が記憶されていることになる。したがって、この場合、２つ以上の電流検出部が故障していると判断することおよび故障している電流検出部を特定することはできない。そのため、ステップＳ５０４において、制御継続可能であると判定され、処理が終了となる。

一方、今回のアームの中に「異常」が記憶されたアームが１つだけ含まれている場合、ステップＳ５１０で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ５１１に進む。ステップＳ５１１は、ステップＳ５０３などと同様の処理であり、ステップＳ５０１で推定された推定位置が正常値であるか否かが判断される。ここで、推定位置が正常値ではない場合、ステップＳ５１１で「ＮＯ」となり、ステップＳ５０４に進む。

この場合、異常の可能性が有るアームが１つだけ含まれた電流の検出結果を用いて推定された推定位置が正常値ではないことから、今回のアームに対応した二相の電流検出部のうち少なくとも一方または双方に故障が生じていると考えられる。ただし、この場合、２つ以上の電流検出部が故障していると判断することおよび故障している電流検出部を特定することはできない。そのため、ステップＳ５０４において、制御継続可能であると判定され、処理が終了となる。

一方、推定位置が正常値である場合、ステップＳ５１１で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ５１２に進む。この場合、異常の可能性が有る２つのアームのうちの一方が含まれた電流の検出結果を用いて推定された推定位置が正常値であることから、異常の可能性がある２つのアームのうちの他方に対応した電流検出部が故障していると考えられる。そこで、ステップＳ５１２では、異常の可能性がある２つのアームのうちの他方に対応した電流検出部が故障していると特定されるとともに、残りのアームが正常であることが特定され、それらを表す情報が記憶部４３に記憶される。

この場合、２相の電流検出部が正常であると考えられるため、モータ２の制御を継続することが可能である。そのため、ステップＳ５１２の実行後は、ステップＳ５０４に進み、制御継続可能であると判定され、処理が終了となる。なお、図１３に示した各処理において、ステップＳ５０３、Ｓ５０７およびＳ５１１は、検出位置と二相分の電流の検出結果を用いて推定された推定位置とを比較し、その推定位置が正常な値であるか否かを判定する判定処理に相当する。

以上説明したように、本実施形態のコントローラ４２が備える故障検出処理部４４は、可否信号が「否」である場合、つまり二相分の電流の検出結果しか得られない場合、その二相分の電流の検出結果を用いて行う第２故障検出処理を実行するようになっている。また、本実施形態のコントローラ４２は、第２故障検出処理によって得られる各種の情報（各相の電流検出可否および故障の特定に関する情報）が記憶される記憶部４３を備えている。このような構成によれば、駆動パルス幅が短い制御が連続するなどして通常の検出タイミングにおいて三相分の素子電流が検出できない状態が継続したとしても、電流検出部の故障を検出するとともに、その故障した電流検出部を特定することができる。

以下、このような本実施形態により得られる効果について、図１４に示す具体的な例を参照して説明する。図１４において、最上段はモータ制御波形、２段目は駆動波形、３段目は推定された三相電流の波形、最下段は各相の電流検出可否および故障の特定に関する情報を示している。図１４に示すように、例えば時刻ｔ２とｔ３の間の所定のタイミングにおいてＶ相上アームに対応した電流検出部に故障が生じた場合、次のようにして、電流検出部の故障が検出されるとともに、その故障した電流検出部が特定される。

すなわち、時刻ｔ３では、Ｕ相下アームおよびＷ相下アームに対応した電流検出部による電流検出結果を用いた判定（第２故障検出処理）が行われる。この場合、上記各アームに対応した電流検出部はいずれも正常であるため、推定位置の判定情報として「正常」が記憶される。時刻ｔ３において実行される第２故障検出処理の流れは、「Ｓ５０１→Ｓ５０２で「ＹＥＳ」→Ｓ５０３で「ＹＥＳ」→Ｓ５０４」となる。

時刻ｔ４では、Ｕ相上アームおよびＶ相上アームに対応した電流検出部による電流検出結果を用いた判定が行われる。この場合、Ｖ相上アームに対応した電流検出部が故障しているため、推定位置の判定状態として「異常」が記憶されるとともに、電流検出部に故障が生じている可能性として「あり」が記憶される。ただし、この時点では、故障した電流検出部を特定することはできないため、故障特定は「×」となる。時刻ｔ４において実行される第２故障検出処理の流れは、「Ｓ５０１→Ｓ５０２で「ＹＥＳ」→Ｓ５０３で「ＮＯ」→Ｓ５０５→Ｓ５０４」となる。

時刻ｔ５では、Ｖ相下アームおよびＷ相下アームに対応した電流検出部による電流検出結果を用いた判定が行われる。この場合、上記各アームに対応した電流検出部はいずれも正常であるため、推定位置の判定情報として「正常」が記憶される。時刻ｔ５において実行される第２故障検出処理の流れは、「Ｓ５０１→Ｓ５０２で「ＮＯ」→Ｓ５０６で「ＮＯ」→Ｓ５０７で「ＹＥＳ」→Ｓ５０４」となる。

時刻ｔ６では、Ｕ相上アームおよびＶ相上アームに対応した電流検出部による電流検出結果を用いた判定が行われる。この場合、Ｖ相上アームに対応した電流検出部が故障しているため、推定位置の判定状態として「異常」が記憶されるとともに、電流検出部に故障が生じている可能性として「あり」が記憶される。ただし、この時点では、故障した電流検出部を特定することはできないため、故障特定は「×」となる。時刻ｔ６において実行される第２故障検出処理の流れは、「Ｓ５０１→Ｓ５０２で「ＮＯ」→Ｓ５０６で「ＹＥＳ」→Ｓ５１０で「ＮＯ」→Ｓ５０４」となる。

時刻ｔ７では、Ｖ相下アームおよびＷ相下アームに対応した電流検出部による電流検出結果を用いた判定が行われる。この場合、上記各アームに対応した電流検出部はいずれも正常であるため、推定位置の判定情報として「正常」が記憶される。時刻ｔ７において実行される第２故障検出処理の流れは、「Ｓ５０１→Ｓ５０２で「ＮＯ」→Ｓ５０６で「ＮＯ」→Ｓ５０７で「ＹＥＳ」→Ｓ５０４」となる。

時刻ｔ８では、Ｕ相上アームおよびＷ相上アームに対応した電流検出部による電流検出結果を用いた判定が行われる。この場合、上記各アームに対応した電流検出部はいずれも正常であるため、推定位置の判定状態として「正常」が記憶される。つまり、この時点において、Ｕ相上アームおよびＶ相上アームに対応した電流検出部の少なくとも一方が故障しているという情報と、Ｕ相上アームおよびＷ相上アームに対応した電流検出部がいずれも正常であるという情報とが得られたことになる。

これらの情報を総合すれば、Ｖ相上アームに対応した電流検出部が故障していることを特定することができる。したがって、この時点において、故障した電流検出部が「Ｖ相上」であることが特定される。なお、時刻ｔ８において実行される第２故障検出処理の流れは、「Ｓ５０１→Ｓ５０２で「ＮＯ」→Ｓ５０６で「ＹＥＳ」→Ｓ５１０で「ＹＥＳ」→Ｓ５１１で「ＹＥＳ」→Ｓ５１２→Ｓ５０４」となる。

このように、本実施形態によれば、図１４に示すように、通常の検出タイミングでの三相分の素子電流の検出が比較的長い期間にわたってできない場合でも、二相分の素子電流の検出結果に基づいて行われる第２故障検出処理が実行されることにより、電流検出部の故障を検出するとともに、その故障した電流検出部を特定することができる。したがって、本実施形態によれば、例えば三角波比較の制御方式において高出力や高回転でモータ２が制御される場合など、通常の検出タイミングにおいて三相分の素子電流を検出することができない状態が連続するような場合でも、電流検出部に故障が生じた際、その故障を素早く検出するとともに、その故障した電流検出部を特定することができる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
上記各実施形態で示した数値などは例示であり、それに限定されるものではない。

検出回路４〜９は、スイッチング素子１３〜１８に流れる素子電流を検出する構成であればよく、その具体的な構成は適宜変更可能である。例えば、ハーフブリッジ回路３ｕ、３ｖ、３ｗに流れる電流が比較的小さい場合、スイッチング素子１３〜１８としてセンスセル２０を備えない構成を用いるとともに、メインセル１９に流れる素子電流をシャント抵抗などにより直接検出する構成としてもよい。この場合、検出回路４〜９およびシャント抵抗などにより電流検出部が構成される。

電流検出部としては、スイッチング素子１３〜１８の素子電流を検出する構成に限らずともよく、ハーフブリッジ回路３ｕ、３ｖ、３ｗから出力される三相電流を検出するホール式の電流センサなどにより構成してもよい。このような構成を採用する場合、スイッチング素子１３〜１８としてセンスセル２０を備えない構成を用いるとともに、検出回路４〜９を省くことができる。また、この場合、電流センサによる検出値がそのまま相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの値になり、また、素子電流検出の構成のように電流検出ができない期間が存在しない。そのため、上記構成を採用する場合、図２などに示した電流検出部の故障検出に関連する処理におけるステップＳ２００およびＳ３００の処理が不要となる。

ハーフブリッジ回路を構成するスイッチング素子としては、パワーＭＯＳＦＥＴであるスイッチング素子１３〜１８に限らずともよく、例えばＩＧＢＴなど、種々のパワー素子、つまりパワーデバイスを用いることができる。

第３実施形態では、三相電流の総和の絶対値を求め、その絶対値と判定閾値との比較を行うようにしていたが、三相電流の総和の絶対値を求めなくともよい。この場合、ステップＳ４２１について、判定閾値をプラスとマイナスの２つの閾値として、三相電流の総和が、マイナスの閾値からプラスの閾値の範囲内の値に含まれるか否かを判断するように変更を加えればよい。

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

１、３１、４１…三相インバータ装置、２…モータ、３ｕ、３ｖ、３ｗ…ハーフブリッジ回路、４〜９…検出回路、１０…位置センサ、１３〜１８…スイッチング素子、１９…メインセル、２０…センスセル、２３…位置推定部、２４、４４…故障検出処理部、３３…三相総和算出部。

Claims (6)

1. モータ（２）を駆動する三相インバータ装置（１、３１、４１）であって、
   前記モータが有するロータの回転位置を検出する位置検出部（１０）と、
   前記モータに供給するための三相電流を生成する三相のハーフブリッジ回路（３ｕ、３ｖ、３ｗ）と、
   前記ハーフブリッジ回路を構成するスイッチング素子（１３〜１８）に流れる素子電流または前記ハーフブリッジ回路の出力電流を検出する電流検出部（４〜９、２０）と、
   前記電流検出部による電流の検出結果に基づいて前記ロータの回転位置を推定する位置推定部（２３）と、
   前記位置検出部により検出される前記ロータの回転位置である検出位置と前記位置推定部により推定される前記ロータの回転位置である推定位置とを比較した結果に基づいて前記電流検出部の故障を検出する故障検出処理を実行する故障検出処理部（２４、４４）と、
   を備える三相インバータ装置。
2. 前記スイッチング素子は、メインセル（１９）およびセンスセル（２０）を備え、
   前記電流検出部は、前記センスセルに流れる電流に基づいて前記素子電流を検出する構成である請求項１に記載の三相インバータ装置。
3. 前記三相のハーフブリッジ回路を、第１相のハーフブリッジ回路（３ｕ）、第２相のハーフブリッジ回路（３ｖ）および第３相のハーフブリッジ回路（３ｗ）とすると、
   前記位置推定部は、前記第１相および前記第２相に対応した二相分の前記電流の検出結果と、前記第２相および前記第３相に対応した二相分の前記電流の検出結果と、前記第３相および前記第１相に対応した二相分の前記電流の検出結果と、のそれぞれを用いて前記回転位置を推定し、
   前記故障検出処理には、
   前記検出位置と前記第１相および前記第２相に対応した二相分の前記電流の検出結果を用いて推定された前記推定位置とを比較し、その推定位置が正常な値であるか否かを判定する第１判定処理と、
   前記検出位置と前記第２相および前記第３相に対応した二相分の前記電流の検出結果を用いて推定された前記推定位置とを比較し、その推定位置が正常な値であるか否かを判定する第２判定処理と、
   前記検出位置と前記第３相および前記第１相に対応した二相分の前記電流の検出結果を用いて推定された前記推定位置とを比較し、その推定位置が正常な値であるか否かを判定する第３判定処理と、
   前記第１判定処理、前記第２判定処理および前記第３判定処理による判定結果に基づいて前記電流検出部の故障を検出する故障判定処理と、
   が含まれる請求項１または２に記載の三相インバータ装置。
4. 前記位置推定部は、さらに、三相分の前記電流の検出結果を用いて前記回転位置を推定し、
   前記故障検出処理には、
   さらに、前記検出位置と前記三相分の前記電流の検出結果を用いて推定された前記推定位置とを比較し、その推定位置が正常な値であるか否かを判定する第４判定処理が含まれ、
   前記第４判定処理において前記推定位置が正常な値であると判定された場合、前記電流検出部が故障していないと判定され、
   前記第４判定処理において前記推定位置が正常な値ではないと判定された場合、前記第１判定処理、前記第２判定処理および前記第３判定処理が実行される請求項３に記載の三相インバータ装置。
5. さらに、前記電流検出部による前記三相分の電流の検出結果に基づいて前記モータに供給される三相電流の総和を算出する三相総和算出部（３３）を備え、
   前記故障検出処理には、
   さらに、前記第１判定処理、前記第２判定処理、前記第３判定処理および前記第４判定処理の全てにおいて前記推定位置が正常ではないと判定された場合に実行される処理であって、前記三相電流の総和が正常な値であるか否かを判定する総和判定処理が含まれ、
   前記総和判定処理において前記三相電流の総和が正常な値であると判定された場合、前記位置検出部が故障していると判定され、
   前記総和判定処理において前記三相電流の総和が正常な値ではないと判定された場合、前記二相分の前記電流検出部が故障していると判定される請求項４に記載の三相インバータ装置。
6. さらに、各種の情報が記憶される記憶部（４３）を備え、
   前記故障検出処理部（４４）は、三相分の前記電流の検出結果が得られた場合には前記故障検出処理と同じ内容の第１故障検出処理を実行するとともに、二相分の前記電流の検出結果しか得られない場合には前記故障検出処理と異なる内容の第２故障検出処理を実行し、
   前記第２故障検出処理には、前記検出位置と前記二相分の電流の検出結果を用いて推定された前記推定位置とを比較し、その推定位置が正常な値であるか否かを判定する判定処理が含まれ、
   前記記憶部には、前記判定処理の判定結果が記憶される請求項２から４のいずれか一項に記載の三相インバータ装置。

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