JP3292179B2 - モータ駆動装置のための異常検出装置 - Google Patents

モータ駆動装置のための異常検出装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パルス幅変調（Ｐ
ＷＭ）制御によって電動モータを駆動制御するモータ駆
動装置のための異常検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、スイッチング素子をそれぞれ
含む４辺からなるブリッジ回路を有してなり、同ブリッ
ジ回路の対角位置の一対の端子間に電動モータの両端を
接続し、かつ同ブリッジ回路の他の対角位置の一対の端
子のうちの一方の端子を電源ラインに接続するとともに
他方の端子を接地することにより同他の対角位置の一対
の端子間に電源電圧を付与し、同スイッチング素子をパ
ルス幅変調制御することにより、電動モータを駆動制御
するモータ駆動装置はよく知られている。そして、この
種の駆動装置において、電動モータの両端子電圧の和
が、ほぼ「０」すなわち所定のしきい値以下（例えば、
バッテリ電圧の３％程度）になったとき、電動モータの
線地絡を判定するようにすることも知られている。（例
えば、特開平５−１８５９３７号公報）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置にあっては、電動モータの線地絡しか考慮されておら
ず、モータ駆動装置、異常検出モニタ装置等に異常が発
生した場合には対処することができない。
【０００４】
【発明の概略】本発明は、上記問題に対処するためにな
されたもので、その目的は、電動モータ、モータ駆動装
置、異常検出モニタ装置等の種々の異常を検出して、電
動モータに関して広く異常を検出可能とするモータ駆動
装置のための異常検出装置を提供することにある。
【０００５】前記目的を達成するために、本発明の構成
上の特徴は、スイッチング素子をそれぞれ含む４辺から
なるブリッジ回路を有してなり、同ブリッジ回路の対角
位置の一対の端子間に電動モータの両端を接続し、かつ
同ブリッジ回路の他の対角位置の一対の端子のうちの一
方の端子を電源ラインに接続するとともに他方の端子を
接地することにより同他の対角位置の一対の端子間に電
源電圧を付与し、同スイッチング素子をパルス幅変調制
御することにより、電動モータを駆動制御するモータ駆
動装置に適用され、電動モータに流れる電流に基づいて
同電動モータが作動状態にあるか否かを判定する作動状
態判定手段と、作動状態判定手段によって電動モータが
作動状態であると判定されたことを条件に、同電動モー
タの両端子電圧の和が電源電圧値から所定値以上離れた
値を示すとき異常を判定する第１異常判定手段と、作動
状態判定手段によって電動モータが作動状態にないと判
定されたことを条件に、同電動モータの両端子電圧の和
が全てのスイッチング素子をオフした状態で同電動モー
タの両端にそれぞれ現れる各電圧値であって予め決めら
れた各電圧値の和よりも所定値以上離れた値を示すとき
異常を判定する第2異常判定手段とを備えたことにあ
る。
【０００６】このように構成した本発明においては、電
動モータの作動中（電動モータに電流が流れていると
き）、電動モータ、モータ駆動装置、異常検出モニタ装
置を含む同駆動装置の周辺装置が正常であれば、ブリッ
ジ回路の作用により、電動モータの両端の各端子電圧Vm
1，Vm2の和Vmは電源電圧値Vbにほぼ等しくなる。一方、
各スイッチング素子がショートすると、前記和Vmは、ほ
ぼ３・Vb／２以上又はVb／２以下になる。また、電動モ
ータの各端が地絡（接地ラインとの間でショート）した
り、天絡（電源ラインとの間でショート）した場合も、
前記和Vmは、ほぼ３・Vb／２以上又はVb／２以下にな
る。そして、本発明によれば、作動状態判定手段によっ
て電動モータが作動状態であると判定されたことを条件
に、電動モータの両端子電圧の和が電源電圧値から所定
値以上離れた値を示すとき、第１異常判定手段が異常を
判定するので、前記のような電動モータの作動状態にお
ける種々の異常が検出される。
【０００７】
【０００８】また、前記本発明においては、電動モー
タ、モータ駆動装置、異常検出モニタ装置を含む同駆動
装置の周辺装置が正常であれば、前記全てのスイッチン
グ素子をオフした状態、すなわち電動モータが作動状態
にない状態では、電動モータの両端の各端子電圧Vm1，V
m2の和Vmは所定電圧となる。例えば、電動モータの両端
をプルアップ抵抗により電源ラインに接続することな
く、電動モータの両端をプルダウン抵抗により接地すれ
ば、前記和Vmは接地電位「０」に等しくなる（以下、第
１態様という）。また、電動モータの両端のうちの少な
くとも一端をプルアップ抵抗により電源ラインに接続す
るとともに、少なくとも他端をプルダウン抵抗により接
地すれば、前記和Vmは、電源電圧Vbと接地電位「０」の
間の所定値を２倍にした値（プルアップ抵抗とプルダウ
ン抵抗の値が等しければ電源電圧Vb）に等しくなる（以
下、第２態様という）。さらに、電動モータの両端をプ
ルダウン抵抗により接地することなく、同モータの両端
をプルアップ抵抗により電源ラインに接続すれば、前記
和Vmは電源電圧２・Vbに等しくなる（以下、第３態様と
いう）。
【０００９】一方、前記第１態様において、前記のよう
な電動モータの非作動状態中に、ブリッジ回路の電源ラ
イン側の各スイッチング素子がショート（天絡）した
り、電動モータの各端が天絡（電源ラインとの間でショ
ート）したりした場合には、前記和Vmはほぼ２・Vbにな
る。
【００１０】また、第２態様においては、前記のような
電動モータの非作動状態中に、ブリッジ回路の各スイッ
チング素子がショートすると、前記和Vmは、ほぼ２・Vb
又は「０」になる。また、電動モータの各端が、天絡
（電源ラインとの間でショート）したり、地絡（接地ラ
インとの間でショート）したりすると、前記和Vmは、ほ
ぼ２・Vb又は「０」となる。
【００１１】さらに、前記第３態様において、前記のよ
うな電動モータの非作動状態中に、ブリッジ回路の接地
側の各スイッチング素子がショート（地絡）したり、電
動モータの各端が地絡（接地ラインとの間でショート）
したりした場合には、前記和Vmはほぼ「０」になる。
【００１２】そして、本発明によれば、作動状態判定手
段によって電動モータが作動状態にないと判定されたこ
とを条件に、検出された電動モータの両端子電圧の和
が、全てのスイッチング素子をオフした状態で同電動モ
ータの両端にそれぞれ現れる各電圧値であって予め決め
られた各電圧値の和よりも所定値以上離れた値を示すと
き、第２異常判定手段が異常を判定するので、前記のよ
うな電動モータの非作動状態における種々の異常が検出
される。その結果、本発明によれば、電動モータの作動
中および非作動中にわたり、電動モータに関して広く異
常が検出されることになり、同異常に的確に対処できる
ようになる。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を用いて説明すると、図１は、本発明に係るモータ駆動
装置を適用した車両の電動パワーステアリング装置を概
略的に示している。
【００１８】この電動パワーステアリング装置は、電動
モータとしての直流モータ１０を備えている。直流モー
タ１０は、操舵軸１１の中間部に組み付けられていて同
軸１１を回動させるもので、操舵ハンドル１２の回動操
作による前輪の操舵に対してアシスト力を付与する。操
舵軸１１の下端部は、ステアリングギヤボックス１３内
にて、タイロッド１４に動力伝達可能に接続されてい
て、操舵軸１１の軸線回りの回動によりタイロッド１４
が軸線方向に変位するようになっている。タイロッド１
４の両端には図示しない前輪が操舵可能に接続されてい
て、同タイロッド１４の軸線方向の変位により前輪が左
右に操舵されるようになっている。
【００１９】操舵軸１１には操舵トルクセンサ２１が組
み付けられており、同センサ２１は操舵軸１１に作用し
ている操舵トルクＴsを検出して、同検出操舵トルクＴs
をモータ駆動回路３０に供給する。モータ駆動回路３０
には、車速Ｖを検出する車速センサ２２、エンジン回転
数Ｎeを検出するエンジン回転数センサ２３、及びバッ
テリ２４が接続されている。
【００２０】モータ駆動回路３０は、図２に示すよう
に、ブリッジ回路３１及びマイクロコンピュータ３２を
備えている。ブリッジ回路３１は、ＦＥＴなどで構成さ
れたスイッチング素子SW1〜SW4を４辺とし、各スイッチ
ング素子SW1〜SW4には還流ダイオードDi1〜Di4がそれぞ
れ並列に接続されている。スイッチング素子SW1〜SW4
は、ゲート制御回路３３からの各パルス列信号によりオ
ン・オフ制御される。
【００２１】ブリッジ回路３１の対角位置にある一対の
端子のうちで、スイッチング素子SW1，SW3の接続点であ
る一方の端子は、シャント抵抗３４ａ及びリレースイッ
チ回路３５を介してバッテリ２４に接続されている。ス
イッチング素子SW2，SW4の接続点である他方の端子は、
シャント抵抗３４ｂを介して接地されている。なお、こ
れらのシャント抵抗３４ａ，３４ｂの抵抗値は比較的小
さく設定されている。ブリッジ回路３１の他の対角位置
にある一対の端子であるスイッチング素子SW1，SW2の接
続点及びスイッチング素子SW3，SW4の接続点は、直流モ
ータ１０の両端にそれぞれ接続されているとともに、プ
ルダウン抵抗r1，r2を介して接地されている。
【００２２】シャント抵抗３４ｂの両端はモータ電流検
出回路３６に接続されていて、同検出回路３６はシャン
ト抵抗３４ｂの両端に現れる電圧により直流モータ１０
に流れているモータ電流Imを検出して、同検出モータ電
流Imをマイクロコンピュータ３２に供給する。プルダウ
ン抵抗r1には抵抗r3及びコンデンサC1からなるローパス
フィルタが接続されており、これらの抵抗r1，r3及びコ
ンデンサC1により端子電圧検出回路３７が形成されてい
る。この端子電圧検出回路３７は前述のようにローパス
フィルタ機能を有しており、直流モータ１０の一端の電
圧Vm1'の高域成分を除去して第1端子電圧Vm1としてマイ
クロコンピュータ３２に供給する。プルダウン抵抗r2に
は抵抗r4及びコンデンサC2からなるローパスフィルタが
接続されており、これらの抵抗r2，r4及びコンデンサC2
により端子電圧検出回路３８が形成されている。この端
子電圧検出回路３８も前述のようなローパスフィルタ機
能を有しており、直流モータ１０の他端の電圧Vm2'の高
域成分を除去して第２端子電圧Vm2としてマイクロコン
ピュータ３２に供給する。
【００２３】マイクロコンピュータ３２には、前記モー
タ電流Im、第１及び第２端子電圧Vm1，Vm2に加えて、バ
ッテリ２４からのバッテリ電圧Vb、操舵トルクセンサ２
１からの操舵トルクTs、車速センサ２２からの車速Ｖ、
及びエンジン回転数センサ２３からのエンジン回転数Ne
も供給されている。マイクロコンピュータ３２は、図３
に示すプログラムを所定の短時間毎に繰り返し実行し
て、ゲート制御回路３３にパルス幅変調（ＰＷＭ）制御
信号を供給することにより直流モータ１０の作動を制御
するとともに、直流モータ１０、モータ駆動回路３０な
どの異常を検出する。なお、前記異常検出時には、リレ
ースイッチ回路３５も制御する。
【００２４】次に、上記のように構成した実施形態の動
作を説明する。図示しないイグニッションスイッチの投
入により、バッテリ２４からマイクロコンピュータ３２
に電圧が供給されると、マイクロコンピュータ３２は、
図示しないプログラムの実行により、バッテリ２４、直
流モータ１０などの状態に応じて同モータ１０を駆動制
御してよいか否かを判定し、同モータ１０を駆動制御し
てもよいとの判定時にリレースイッチ回路３５をオン状
態に設定する。これにより、バッテリ２４からの電圧が
リレースイッチ回路３５を介してブリッジ回路３１及び
ゲート制御回路３３などに供給されるようになる。以
下、リレースイッチ回路３５がオン状態に設定された場
合について説明する。このリレースイッチ回路３５のオ
ン状態の設定後、マイクロコンピュータ３２は図３のプ
ログラムを所定の短時間毎に実行し始める。
【００２５】このプログラムの実行はステップ１００に
て開始され、マイクロコンピュータ３２は、ステップ１
０２にて、エンジン回転数センサ２３からのエンジン回
転数Neを入力し、同入力したエンジン回転数Neに基づい
て直流モータ１０による操舵アシストを許可するか否か
を判定する。いま、エンジン回転数Neが所定回転数以上
である状態が所定時間以上にわたって継続していなけれ
ば、ステップ１０２にて「ＮＯ」と判定してプログラム
をステップ１０４に進める。ステップ１０４において
は、直流モータ１０を停止制御すなわち同モータ１０に
よるアシスト制御を停止して、ステップ１３４にてこの
プログラムの実行を終了する。
【００２６】エンジン回転数Neが所定回転数以上である
状態が所定時間以上にわたって継続していれば、ステッ
プ１０２にて「ＹＥＳ」と判定してプログラムをステッ
プ１０６以降へ進める。ステップ１０６においては、端
子電圧検出回路３７，３８から第１及び第２端子電圧Vm
1，Vm2を入力するとともに、前記第１及び第２端子電圧
Vm1，Vm2を加算して端子電圧の和Vm＝Vm1＋Vm2を計算す
る。次に、ステップ１０８にてモータ電流検出回路３６
からモータ電流Imを入力して、同モータ電流Imが小さな
所定電流値Im0以上であるか否かにより直流モータ１０
が作動状態にあるか否かを判定する。直流モータ１０が
作動状態にあってモータ電流Imが所定電流値Im0以上で
あれば、ステップ１０８にて「ＹＥＳ」と判定してプロ
グラムをステップ１１０以降に進める。また、直流モー
タ１０が非作動状態にあってモータ電流Imが所定電流値
Im0未満（ほぼ「０」）であれば、ステップ１０８にて
「ＮＯ」と判定してプログラムをステップ１２２以降に
進める。
【００２７】ステップ１１０においては、直流モータ１
０の非作動状態において異常判定に用いる第２カウント
値CT2を「０」にクリアした後、ステップ１１２，１１
４にて端子電圧の和Vmがバッテリ電圧Vbにほぼ等しいか
否かを判定する。すなわち、ステップ１１２において
は、前記和Vmが、バッテリ電圧Vbに所定電圧値ΔVbを加
算した値Vb＋ΔVb以上であるか否かを判定する。また、
ステップ１１４においては、前記和Vmが、バッテリ電圧
Vbから所定電圧値ΔVbを減算した値Vb−ΔVb以下である
か否かを判定する。なお、この場合、バッテリ電圧Vbと
してバッテリ２４から入力した電圧を用いてもよいが、
予め適当に定めた値を用いてもよい。
【００２８】第1及び第２端子電圧Vm1，Vm2の和Vmがバ
ッテリ電圧Vbにほぼ等しければ、ステップ１１２，１１
４にて共に「ＮＯ」と判定して、ステップ１１６にて直
流モータ１０の作動状態において異常判定に用いる第１
カウント値CT1を「０」にクリアし、プログラムをステ
ップ１３２に進める。ステップ１３２においては、操舵
トルクセンサ２１から操舵トルクTsを入力するととも
に、車速センサ２２から車速Ｖを入力して、同入力した
操舵トルクTs及び車速Ｖに応じて直流モータ１０の作動
を制御する。具体的には、操舵トルクTsの絶対値｜Ts｜
の増加にしたがって増加するとともに車速Ｖの増加にし
たがって減少する絶対値を有し、かつ操舵トルクTsの向
きに応じた向き（正負に対応）を有する直流モータ１０
のための指令電流値I*を計算する。そして、この指令電
流値I*に等しい電流が直流モータ１０に流れるように、
各スイッチング素子SW1〜SW4をオン・オフ制御するため
のパルス幅変調（ＰＷＭ）されたパルス列信号を表す制
御信号を形成して、同制御信号をゲート制御回路３３に
出力する。なお、前記制御信号の形成においては、モー
タ電流検出回路３６によって検出された直流モータ１０
の検出モータ電流Imをフィードバック制御量として用い
るようにしてもよい。
【００２９】ゲート制御回路３３は、前記供給された制
御信号に応答して、各スイッチング素子SW1〜SW4をオン
・オフ制御するためのパルス列信号を各スイッチング素
子SW1〜SW4に出力する。この制御において、直流モータ
１０を正転させる際には、スイッチング素子SW1，SW4に
図４のパルス列信号ＰＷＭが供給されて、同スイッチン
グ素子SW1，SW4が同パルス列信号ＰＷＭに応じてオン・
オフ制御され、スイッチング素子SW2，SW3はオフ状態に
維持される。これにより、パルス列信号ＰＷＭがハイレ
ベルにある状態では、図５(Ａ)に実線で示すように、シ
ャント抵抗３４ａ、スイッチング素子SW1、直流モータ
１０、スイッチング素子SW4及びシャント抵抗３４ｂを
介してバッテリ２４から接地にモータ電流Imが流れる。
また、パルス列信号ＰＷＭがローレベルにある状態で
は、図５(Ｂ)に実線で示すように、シャント抵抗３４
ｂ、還流ダイオードDi2、直流モータ１０、還流ダイオ
ードDi3及びシャント抵抗３４ａを介して接地からバッ
テリ２４にモータ電流Imが流れる。その結果、直流モー
タ１０の両端の電圧Vm1'，Vm2'及びローパスフィルタ機
能を有する端子電圧検出回路３７，３８の各出力電圧で
ある第1及び第２端子電圧Vm1，Vm2は、それぞれ図４に
示すようになる。なお、図４は、電圧Vm1'，Vm2'，Vm
1，Vm2を誇張して概念的に示したものである。
【００３０】また、直流モータ１０を逆転させる際に
は、スイッチング素子SW2，SW3に図４のパルス列信号Ｐ
ＷＭが供給されて、同スイッチング素子SW2，SW3が同パ
ルス列信号ＰＷＭに応じてオン・オフ制御され、スイッ
チング素子SW1，SW4はオフ状態に維持される。これによ
り、パルス列信号ＰＷＭがハイレベルにある状態では、
図５(Ａ)に破線で示すように、シャント抵抗３４ａ、ス
イッチング素子SW3、直流モータ１０、スイッチング素
子SW2及びシャント抵抗３４ｂを介してバッテリ２４か
ら接地にモータ電流Imが流れる。また、パルス列信号Ｐ
ＷＭがローレベルにある状態では、図５(Ｂ)に破線で示
すように、シャント抵抗３４ｂ、還流ダイオードDi4、
直流モータ１０、還流ダイオードDi1及びシャント抵抗
３４ａを介して接地からバッテリ２４にモータ電流Imが
流れる。その結果、直流モータ１０の両端の電圧Vm1'，
Vm2'及びローパスフィルタ機能を有する端子電圧検出回
路３７，３８の各出力電圧である第1及び第２端子電圧V
m1，Vm2は、図４に示すものとそれぞれ逆になる。
【００３１】このように、パルス幅変調（ＰＷＭ）によ
る直流モータ１０の作動制御状態では、スイッチング素
子SW1〜SW4のオン時間とオフ時間は裏返しの関係にあ
り、直流モータ１０の第１及び第２端子電圧Vm1，Vm2の
和Vm（＝Vm1＋Vm2）はバッテリ電圧Vbにほぼ等しくな
る。特に、端子電圧検出回路３７，３８にローパスフィ
ルタ機能をもたせてあるので、前記和Vmは安定する。そ
して、図３のプログラムがふたたび実行されたときに
も、ステップ１１２，１１４にて共に「ＮＯ」と判定さ
れるので、前述のステップ１００，１０２，１０６〜１
１６，１３２，１３４の処理が実行されて、操舵ハンド
ル１２の回動操作が直流モータ１０により操舵アシスト
される。
【００３２】一方、このような直流モータ１０の作動制
御状態にて、同モータ１０、モータ駆動回路３０、同回
路３０の周辺回路に異常が発生すると、第１及び第２端
子電圧Vm1，Vm2の和Vmはバッテリ電圧Vbからずれる。こ
の異常について、下記〜に例示する。なお、この例
示においては、図５に示すように、スイッチング素子SW
1，SW4がオン・オフ制御されるとともにスイッチング素
子SW2，SW3がオフ状態に維持されている場合（図示実線
状態）のみを説明し、スイッチング素子SW2，SW3がオン
・オフ制御されるとともにスイッチング素子SW1，SW4が
オフ状態に維持されている場合（図示破線状態）に関し
ては、図５の左右対称の位置関係にある部品の異常の場
合と同じであるので省略する。また、直流モータ１０の
両端の電圧Vm1'，Vm2'、並びに第1及び第２端子電圧Vm
1，Vm2の和Vmの数値例に関しては、スイッチング素子SW
1，SW4のオン・オフ制御におけるデューティ比がほぼ５
０％であることを前提としている。
【００３３】スイッチング素子SW1がショート（天
絡）した場合には、直流モータ１０の一端の電圧Vm1'が
常にほぼVbとなり、同モータ１０の他端の電圧Vm2'がス
イッチング素子SW1，SW4のオン・オフに同期してほぼ
「０」とVbとを繰り返すので、第1及び第２端子電圧Vm
1，Vm2の和Vmはほぼ３・Vb／２になる。
【００３４】スイッチング素子SW2がショート（地
絡）した場合には、直流モータ１０の一端の電圧Vm1'が
スイッチング素子SW1，SW4のオン・オフに同期して最大
でもほぼVb／２と「０」とを繰り返し、同モータ１０の
他端の電圧Vm2'が常にほぼ「０」になるので、第1及び
第２端子電圧Vm1，Vm2の和Vmは最大でもほぼVb／４にな
る。
【００３５】スイッチング素子SW3がショート（天
絡）した場合には、直流モータ１０の一端の電圧Vm1'が
常にほぼVbとなり、同モータ１０の他端の電圧Vm2'がス
イッチング素子SW1，SW4のオン・オフに同期して最小で
もほぼVb／２とほぼVbとを繰り返すので、第1及び第２
端子電圧Vm1，Vm2の和Vmは最小でもほぼ７・Vb／４にな
る。
【００３６】スイッチング素子SW4がショート（地
絡）した場合には、直流モータ１０の一端の電圧Vm1'が
スイッチング素子SW1，SW4のオン・オフに同期してほぼ
Vbと「０」とを繰り返し、同モータ１０の他端の電圧Vm
2'が常にほぼ「０」になるので、第1及び第２端子電圧V
m1，Vm2の和VmはほぼVb／２になる。
【００３７】直流モータ１０の一端側Ｘ１とバッテリ
２４の電源供給線間がショート（他端側Ｘ１のワイヤハ
ーネスが天絡）した場合、直流モータ１０の一端の電圧
Vm1'が常にほぼVbとなり、同モータ１０の他端の電圧Vm
2'がスイッチング素子SW1，SW4のオン・オフに同期して
ほぼ「０」とVbとを繰り返すので、第1及び第２端子電
圧Vm1，Vm2の和Vmはほぼ３・Vb／２になる。
【００３８】直流モータ１０の一端側Ｘ１が地絡（他
端側Ｘ１のワイヤハーネスが地絡）した場合、同モータ
１０の一端の電圧Vm1'がスイッチング素子SW1，SW4のオ
ン・オフに同期して最大でもほぼVb／２と「０」とを繰
り返し、同モータ１０の他端の電圧Vm2'が常にほぼ
「０」となるので、第1及び第２端子電圧Vm1，Vm2の和V
mは最大でもVb／４になる。
【００３９】直流モータ１０の他端側Ｘ２とバッテリ
２４の電源供給線間がショート（他端側Ｘ２のワイヤハ
ーネスが天絡）した場合、直流モータ１０の一端の電圧
Vm1'が常にほぼVbとなり、同モータ１０の他端の電圧Vm
2'がスイッチング素子SW1，SW4のオン・オフに同期して
最小でもほぼVb／２とほぼVbとを繰り返すので、第1及
び第２端子電圧Vm1，Vm2の和Vmは最小でもほぼ７・Vb／
４になる。
【００４０】直流モータ１０の他端側Ｘ２が地絡（他
端側Ｘ２のワイヤハーネスが地絡）した場合、同モータ
１０の一端の電圧Vm1'がスイッチング素子SW1，SW4のオ
ン・オフに同期してほぼVbと「０」とを繰り返し、同モ
ータ１０の他端の電圧Vm2'が常にほぼ「０」になるの
で、第1及び第２端子電圧Vm1，Vm2の和VmはほぼVb／２
になる。
【００４１】端子電圧検出回路３７，３８及びマイク
ロコンピュータ３２に異常が発生した場合には、第1及
び第２端子電圧Vm1，Vm2の和VmとしてVbとは大きく異な
る値が計算される可能性もある。
【００４２】このように直流モータ１０の作動中に前記
〜の異常が発生すると、第1及び第２端子電圧Vm1，
Vm2の和Vmは、ほぼ３・Vb／２以上又はほぼVb／２以下
になる。したがって、図３のステップ１１２，１１４に
おける所定値ΔVbをVb／２よりも小さな値に設定すれ
ば、前記〜の異常を検出できることになる。具体的
には、バッテリ電圧Vb（例えば１２ボルト）の２５％程
度の値Vb／４（例えば３ボルト）を所定値ΔVbとして設
定するとよい。
【００４３】ふたたび、図３のフローチャートの説明に
戻ると、前記〜のいずれかの異常が発生した場合、
ステップ１０２，１０６〜１１０の処理後、ステップ１
１２又はステップ１１４にて「ＹＥＳ」と判定され、ス
テップ１１８にて第１カウント値CT1に「１」を加算し
て、ステップ１２０にて同第1カウント値CT1が所定値CT
10以上であるか否かを判定する。第1カウント値CT1が所
定値CT10未満であれば、ステップ１２０にて「ＮＯ」と
判定し、前述したステップ１３２のアシスト制御処理を
実行する。これにより、突発的に前記〜の異常が検
出されただけの場合には、後述するフェイル処理が実行
されない。
【００４４】また、前記異常が突発的なものではなくて
継続して検出された場合には、ステップ１１８の処理に
より、第1カウント値CT1がこのプログラムの実行毎に増
加する。この第1カウント値CT1の増加により、同カウン
ト値CT1が所定値CT10以上になると、ステップ１２０に
て「ＹＥＳ」と判定して、プログラムをステップ１３６
以降に進める。
【００４５】ステップ１３６においては、直流モータ１
０の作動制御を停止させるとともにリレースイッチ回路
３５をオフし、図示しないウォーニングランプを点灯さ
せ、発生した異常状態をダイアグコードとして記録する
などのフェイル処理を実行して、ステップ１３８にてこ
のプログラムの実行を終了する。この場合、前記ステッ
プ１３４の処理とは異なり、前記ステップ１３８の処理
後はこのプログラムは再実行されない。なお、この場
合、直流モータ１０の駆動処理のみを禁止し、プログラ
ム処理を通常通り継続するようにしてもよい。
【００４６】その結果、直流モータ１０の作動状態下に
おける異常発生が検出されるとともに、同検出時には同
モータ１０によるアシスト制御を停止するようにしたの
で、車両の走行安定性が確保される。この異常発生の検
出では、第１及び第２端子電圧Vm1，Vm2の和Vmとバッテ
リ電圧Vbの比較によって異常判定を行うようにしたため
に、前記〜の多種の異常を効率よく検出できるよう
になる。また、この異常判定においては、異常の検出が
所定値CT10に対応した時間だけ継続したことを条件とし
たので、突発的な理由による異常の誤判定を回避するこ
とができて、同異常を確実に検出できる。
【００４７】次に、直流モータ１０の非作動状態下にお
ける異常判定について説明する。この場合、モータ電流
Imは「０」であるので、ステップ１０８にて「ＮＯ」す
なわちモータ電流Imは所定電流値Im0未満であると判定
して、プログラムをステップ１２２以降に進める。ステ
ップ１２２にて第１カウント値CT1を「０」にクリアし
た後、ステップ１２４にて第1及び第２端子電圧Vm1，Vm
2の和Vmが所定電圧値ΔＶ以上であるか否か、すなわち
前記和Vmがほぼ「０」であるか否かを判定する。
【００４８】第１及び第２端子電圧Vm1，Vm2の和Vmがほ
ぼ「０」であって所定電圧値ΔＶ未満であれば、ステッ
プ１２４にて「ＮＯ」と判定して、ステップ１２６にて
第２カウント値CT2を「０」にクリアした後、プログラ
ムをステップ１３２に進める。ステップ１３２において
は、直流モータ１０の作動制御処理が実行されるが、実
際には同モータ１０は作動されないので、同モータ１０
に対する作動制御のための処理は何も実行されない。
【００４９】このような直流モータ１０の非作動制御状
態では、スイッチング素子SW1〜SW4はオフ状態に維持さ
れるので、同モータ１０、モータ駆動回路３０、同回路
３０の周辺回路が正常に保たれていれば、第１及び第２
端子電圧Vm1，Vm2は共に「０」であり、第１及び第２端
子電圧Vm1，Vm2の和Vm＝Vm1＋Vm2も「０」に保たれる。
その結果、この場合には、図３のプログラムがふたたび
実行されたときにも、ステップ１２４にて「ＮＯ」と判
定されるので、前述のステップ１００，１０２，１０
６，１０８，１２２〜１２６，１３２，１３４の処理が
実行される。
【００５０】一方、このよう直流モータ１０の非作動状
態下にて、同モータ１０、モータ駆動回路３０、同回路
３０の周辺回路に異常が発生すると、前記直流モータ１
０の第１及び第２端子電圧Vm1，Vm2の和Vmは「０」から
ずれる。この異常について、下記〜に例示する。
【００５１】スイッチング素子SW1又はスイッチング
素子SW3がショート（天絡）した場合には、直流モータ
１０の両端の電圧Vm1'，Vm2'がほぼVbとなるので、第1
及び第２端子電圧Vm1，Vm2の和Vmはほぼ２・Vbになる。
【００５２】直流モータ１０の一端側Ｘ１又は他端側
Ｘ２とバッテリ２４の電源供給線間がショート（一端側
Ｘ１又は他端側Ｘ２のワイヤハーネスが天絡）した場
合、、直流モータ１０の両端の電圧Vm1'，Vm2'がほぼVb
となるので、第1及び第２端子電圧Vm1，Vm2の和Vmはほ
ぼ２・Vbになる。
【００５３】端子電圧検出回路３７，３８及びマイク
ロコンピュータ３２に異常が発生した場合には、第1及
び第２端子電圧Vm1，Vm2の和Vmとして「０」とは大きく
異なる値が計算される可能性もある。
【００５４】このように直流モータ１０の非作動中に前
記〜の異常が発生すると、第１及び第２端子電圧Vm
1，Vm2の和Vmは「０」ではなくなる。したがって、図３
のステップ１２４における所定電圧値ΔＶを適当な小さ
な値に設定すれば、前記〜の異常を検出できること
になる。
【００５５】ふたたび、図３のフローチャートの説明に
戻ると、前記〜のいずれかの異常が発生した場合、
ステップ１０２，１０６，１０８，１２２の処理後、ス
テップ１２４にて「ＹＥＳ」と判定され、ステップ１２
８にて第２カウント値CT2に「１」を加算して、ステッ
プ１３０にて同第２カウント値CT2が所定値CT20以上で
あるか否かを判定する。第２カウント値CT2が所定値CT2
0未満であれば、ステップ１３０にて「ＮＯ」と判定
し、前述したステップ１３２のアシスト制御処理を実行
する。これにより、突発的に前記〜の異常が検出さ
れただけの場合には、前記ステップ１３６のフェイル処
理は実行されない。
【００５６】また、前記異常が突発的なものではなくて
継続して検出された場合には、ステップ１２８の処理に
より、第２カウント値CT2がこのプログラムの実行毎に
増加する。この第２カウント値CT2の増加により、同カ
ウント値CT2が所定値CT20以上になると、ステップ１３
０にて「ＹＥＳ」と判定して、プログラムをステップ１
３６以降に進める。
【００５７】ステップ１３６においては前述したフェイ
ル処理を実行して、ステップ１３８にてこのプログラム
の実行を終了する。この場合も、前記ステップ１３８の
処理後はこのプログラムは再実行されない。なお、この
場合も、直流モータ１０の駆動処理のみを禁止し、プロ
グラム処理を通常通り継続するようにしてもよい。
【００５８】その結果、直流モータ１０の非作動状態下
における異常発生が検出されるとともに、同検出時には
同モータ１０によるアシスト制御を停止するようにした
ので、車両の走行安定性が確保される。この異常発生の
検出では、第１及び第２端子電圧Vm1，Vm2の和Vmと
「０」との比較によって異常判定を行うようにしたため
に、前記〜の多種の異常を効率よく検出できるよう
になる。また、この異常判定においては、異常の検出が
所定値CT20に対応した時間だけ継続したことを条件とし
たので、突発的な理由による異常の誤判定を回避するこ
とができて、同異常を確実に検出できる。
【００５９】次に、上記実施形態のモータ駆動回路３０
の一部を変形した変形例について説明する。この変形例
においては、図６に示すように、上記実施形態のプルダ
ウン抵抗r1を廃止して、直流モータ１０の一端をプルア
ップ抵抗r5を介してバッテリ２４の電力供給線に接続し
ている。なお、他の回路構成は上記実施形態と同じであ
る。
【００６０】この変形例においても、ブリッジ回路３１
のスイッチング素子SW1，SW4又はスイッチング素子SW
2，SW3がオン・オフ制御されて、直流モータ１０が作動
制御されている場合は上記実施形態とほぼ同様に動作し
て、同モータ１０の両端の電圧Vm1'，Vm2'はそれぞれほ
ぼ「０」とほぼVbとを互いに交互に変化する電圧になる
とともに、第１及び第２端子電圧Vm1，Vm2の和Vmもほぼ
Ｖｂとなる。そして、直流モータ１０の作動状態下で上
記実施形態の〜のような異常が発生した場合にも、
同モータ１０の両端の電圧Vm1'，Vm2'及び第１及び第２
端子電圧Vm1，Vm2の和Vmは前記〜で説明した電圧値
となる。
【００６１】しかし、スイッチング素子SW1，SW4及びス
イッチング素子SW2，SW3がオフ状態に保たれて直流モー
タ１０が非作動状態にあるときには、同モータ１０の両
端の電圧Vm1'，Vm2'は共にほぼVb／２となり、第１及び
第２端子電圧Vm1，Vm2の和VmはほぼＶｂとなる。そし
て、この場合には、下記〜のような異常検出が可能
となる。
【００６２】スイッチング素子SW1又はスイッチング
素子SW3がショート（天絡）した場合には、直流モータ
１０の両端の電圧Vm1'，Vm2'が共にほぼVbとなるので、
第１及び第２端子電圧Vm1，Vm2の和Vmはほぼ２・Vbにな
る。
【００６３】スイッチング素子SW2又はスイッチング
素子SW4がショート（地絡）した場合には、直流モータ
１０の両端の電圧Vm1'，Vm2'が共にほぼ「０」となるの
で、第１及び第２端子電圧Vm1，Vm2の和Vmはほぼ「０」
なる。
【００６４】直流モータ１０の一端側Ｘ１又は他端側
Ｘ２とバッテリ２４の電源供給線間がショート（一端側
Ｘ１又は他端側Ｘ２のワイヤハーネスが天絡）した場
合、直流モータ１０の両端の電圧Vm1'，Vm2'が共にほぼ
Vbとなるので、第１及び第２端子電圧Vm1，Vmの和Vmは
ほぼ２・Vbになる。
【００６５】直流モータ１０の一端側Ｘ１又は他端側
Ｘ２が地絡（一端側Ｘ１又は他端側Ｘ２のワイヤハーネ
スが地絡）した場合、直流モータ１０の両端の電圧Vm
1'，Vm2'が常にほぼ「０」となるので、第１及び第２端
子電圧Vm1，Vm2の和Vmはほぼ「０」になる。
【００６６】端子電圧検出回路３７，３８及びマイク
ロコンピュータ３２に異常が発生した場合には、第１及
び第２端子電圧Vm1，Vm2の和VmとしてVbとは大きく異な
る値が計算される可能性もある。
【００６７】このように直流モータ１０の非作動状態で
前記〜の異常が発生すると、第１及び第２端子電圧
Vm1，Vm2の和Vmはほぼ「０」又は２・Vbとなる。一方、
このような異常が発生してない場合には、前述のように
第１及び第２端子電圧Vm1，Vm2の和VmはVbであるので、
これらの〜の異常も前記直流モータ１０の作動状態
時における異常検出と同様な方法、すなわち図３のステ
ップ１０６，１１２〜１２０の処理により判定できる。
これにより、モータ電流Imが所定電流値Im0以上である
か否かの判定も不要となる。
【００６８】したがって、この変形例においては、マイ
クロコンピュータ３２は、図３のステップ１０８，１１
０，１２２〜１３０の処理を省略するとともに、ステッ
プ１０６の次にステップ１１２の処理を行うステップ１
００〜１０６，１１２〜１２０，１３２〜１３８からな
るプログラムを実行するようにすればよい。また、この
変形例では、モータ電流検出回路３６も不要となる。そ
の結果、この変形例によれば、上記実施形態による効果
に加えて、簡単な処理によってより多く種類の異常を検
出できるようになる。
【００６９】また、この変形例を、図７に示すように、
図６の回路構成に加えて、直流モータ１０の一端を上記
実施形態のようなプルダウン抵抗r1を介して接地させた
り、直流モータ１０の他端をプルアップ抵抗r6を介して
バッテリ２４の電力供給線に接続したりするようにして
もよい。このようにしても、この変形例と同様なプログ
ラムの実行により、同変形例と同様な効果が期待され
る。
【００７０】さらに、図７に示すプルダウン抵抗ｒ１，
ｒ２を削除して、プルアップ抵抗ｒ５，ｒ６のみを残す
ようにしてもよい。この場合も、ブリッジ回路３１のス
イッチング素子SW1，SW4又はスイッチング素子SW2，SW3
がオン・オフ制御されて、直流モータ１０が作動制御さ
れている場合は上記実施形態とほぼ同様に動作して、同
モータ１０の両端の電圧Vm1'，Vm2'はそれぞれほぼ
「０」とほぼVbとを互いに交互に変化する電圧となると
ともに、第１及び第２端子電圧Vm1，Vm2の和VmもほぼＶ
ｂとなる。そして、直流モータ１０の作動状態下で上記
実施形態の〜のような異常が発生した場合にも、同
モータ１０の両端の電圧Vm1'，Vm2'及び第１及び第２端
子電圧Vm1，Vm2の和Vmは前記〜で説明した電圧値と
なる。
【００７１】しかし、スイッチング素子SW1，SW4及びス
イッチング素子SW2，SW3がオフ状態に保たれて直流モー
タ１０が非作動状態にあるときには、同モータ１０の両
端の電圧Vm1'，Vm2'は共にほぼVbとなり、第１及び第２
端子電圧Vm1，Vm2の和Vmはほぼ２・Ｖｂとなる。そし
て、この場合には、下記〜のような異常検出が可能
となる。
【００７２】スイッチング素子SW2又はスイッチング
素子SW4がショート（地絡）した場合には、直流モータ
１０の両端の電圧Vm1'，Vm2'が共にほぼ「０」となるの
で、第１及び第２端子電圧Vm1，Vm2の和Vmはほぼ「０」
になる。
【００７３】直流モータ１０の一端側Ｘ１又は他端側
Ｘ２と接地がショート（一端側Ｘ１又は他端側Ｘ２のワ
イヤハーネスが地絡）した場合、直流モータ１０の両端
の電圧Vm1'，Vm2'がほぼ「０」となるので、第１及び第
２端子電圧Vm1，Vm2の和Vmはほぼ「０」になる。
【００７４】端子電圧検出回路３７，３８及びマイク
ロコンピュータ３２に異常が発生した場合には、第１及
び第２端子電圧Vm1，Vm2の和Vmとして２・Vbとは大きく
異なる値が計算される可能性もある。
【００７５】したがって、この変形例の場合には、図３
のプログラムのステップ１２４にて第1及び第２端子電
圧Vm1，Vm2の和Vmが２・Vbから所定値以上離れたか否か
を判定するようにすればよい。すなわち、ステップ１２
４の判定処理を、前述したステップ１１２，１１４のよ
うに、前記和Vmが２・Vbに所定電圧値ΔVbを加算した値
２・Vb＋ΔVb以上であるか否かを判定する処理と、前記
和Vmが２・Vbから所定電圧値ΔVbを減算した値２・Vb−
ΔVb以下であるか否かを判定する処理に変更すればよ
い。そして、前記和Vmが２・Vb−ΔVb＜Vm＜２・Vb＋Δ
Vbの関係にあるとき正常と判定してプログラムをステッ
プ１２６に進め、前記和VmがVm≦２・Vb−ΔVb又は２・
Vb＋ΔVb≦Vmの関係にあるとき異常と判定してプログラ
ムをステップ１２８に進めるようにすればよい。これに
よっても、上記実施形態と同様な効果が期待される。
【００７６】また、上記実施形態及び変形例において
は、シャント抵抗３４ｂの両端の電圧を検出することに
よりモータ電流Ｉmを検出するようにした。しかし、こ
のモータ電流Ｉmの検出を、シャント抵抗３４ａの両端
の電圧をモータ電流検出回路３６に導くようにして検出
してもよい。さらに、ブリッジ回路３１中の直流モータ
１０の接続された対角位置の間にて同モータ１０と直列
に抵抗を接続するとともに、同抵抗の両端をモータ電流
検出回路３６に導くようにしてモータ電流Ｉmを検出す
るようにしてもよい。また、上記実施形態及び変形例に
おいては、抵抗による電圧降下を用いてモータ電流Ｉm
を検出するようにしたが、前記抵抗の接続位置すなわち
モータ電流Ｉmの流れる位置にホール素子などの非接触
タイプの電流センサを対向させて、同センサによりモー
タ電流Ｉmを検出するようにしてもよい。
【００７７】また、上記実施形態及び変形例において
は、直流モータ１０の第１及び第２端子電圧Ｖm1，Ｖm2
をマイクロコンピュータ３２にそれぞれ入力し、同コン
ピュータ３２のステップ１０６（図３）の処理により端
子電圧の和Ｖmを計算するようにした。しかし、これに
代えて、第１及び第２端子電圧Ｖm1，Ｖm2を加算して両
端子電圧Ｖm1，Ｖm2の和Ｖmを出力する加算器を端子電
圧検出回路３７，３８とマイクロコンピュータ３２との
間に設けて、マイクロコンピュータ３２はステップ１０
６にて単に前記加算器から第１及び第２端子電圧Ｖm1，
Ｖm2の和Ｖmを入力するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る交流モータの電気
制御装置を適用した車両の電動パワーステアリング装置
の全体概略図である。
【図２】 図１の駆動回路の詳細ブロック図である。
【図３】 図２のマイクロコンピュータにて実行される
プログラムのフローチャートである。
【図４】 図２のブリッジ回路をスイッチング制御する
パルス幅変調（ＰＷＭ）制御信号ＰＷＭ、直流モータの
両端子の電圧Vm1'，Vm2'、並びに端子電圧検出回路出力
である第１及び第２端子電圧Vm1，Vm2及びそれらの和Vm
を表すタイムチャートである。
【図５】 (Ａ)(Ｂ)は、図２のブリッジ回路の作動を説
明するための作動説明図である。
【図６】 前記実施形態の変形例に係るブリッジ回路及
びその周辺回路図である。
【図７】 前記実施形態の他の変形例に係るブリッジ回
路及びその周辺回路図である。
【符号の説明】
１０…直流モータ、１２…操舵ハンドル、２１…操舵ト
ルクセンサ、２４…バッテリ、３１…ブリッジ回路、３
２…マイクロコンピュータ、３４ａ，３４ｂ…シャント
抵抗、３６…モータ電流検出回路、３７，３８…端子電
圧検出回路、ｒ１，ｒ２…プルダウン抵抗、ｒ５，ｒ６
…プルアップ抵抗。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−185937（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−274580（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−168284（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−43797（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 6/12 B62D 5/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スイッチング素子をそれぞれ含む４辺か
    らなるブリッジ回路を有してなり、同ブリッジ回路の対
    角位置の一対の端子間に電動モータの両端を接続し、か
    つ同ブリッジ回路の他の対角位置の一対の端子のうちの
    一方の端子を電源ラインに接続するとともに他方の端子
    を接地することにより同他の対角位置の一対の端子間に
    電源電圧を付与し、同スイッチング素子をパルス幅変調
    制御することにより、電動モータを駆動制御するモータ
    駆動装置に適用され、前記電動モータに流れる電流に基づいて同電動モータが
    作動状態にあるか否かを判定する作動状態判定手段と、 前記作動状態判定手段によって 前記電動モータが作動状
    態であると判定されたことを条件に、同電動モータの両
    端子電圧の和が前記電源電圧値から所定値以上離れた値
    を示すとき異常を判定する第１異常判定手段と、 前記作動状態判定手段によって前記電動モータが作動状
    態にないと判定されたことを条件に、同電動モータの両
    端子電圧の和が前記全てのスイッチング素子をオフした
    状態で同電動モータの両端にそれぞれ現れる各電圧値で
    あって予め決められた各電圧値の和よりも所定値以上離
    れた値を示すとき異常を判定する第2異常判定手段と を
    備えたことを特徴とするモータ駆動装置のための異常検
    出装置。
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