JP4333751B2 - ブラシレスモータの駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ブラシレスモータ内部若しくはその通電経路で生じた断線/短絡等の異常を検出する機能を有するブラシレスモータの駆動装置に関する。

従来より、Hブリッジ回路を備えた単相ブラシレスモータの駆動装置として、モータ内部若しくはその通電経路で生じた断線/短絡等の異常を検出できるようにするために、モータ端子の一方に所定の電圧変動を診断信号として注入する診断信号注入回路を設けたものが知られている(例えば、特許文献1等参照)。

この駆動装置では、Hブリッジ回路を構成している全てのスイッチング素子をオフ状態にした後、診断信号注入回路から一方のモータ端子に診断信号を注入して、そのとき、他方のモータ端子に生じた応答信号を検出し、その検出した応答信号と診断信号とを比較することにより、モータ側回路の異常を検出する。
特開平8−47296号公報

上記提案の駆動装置によれば、モータ内部や通電経路での異常を自動で検出できることから、ブラシレスモータのモータ軸に接続された駆動対象物を安全に動作させることができる。

しかし、故障診断を行うには、ブラシレスモータの駆動装置内に、診断信号を注入する注入回路を設ける必要があるため、駆動装置を小型化できず、コストアップを招くという問題があった。

また、上記提案の駆動装置では、Hブリッジ回路の全てのスイッチング素子をオフ状態にしてから、故障診断を開始するが、単にHブリッジ回路のスイッチング素子をオフ状態にしただけでは、駆動対象物からモータ軸に加わる力や外部の振動等によってモータ軸が回転することがある。

そして、このようにモータ軸が回転すると、モータに起電力が発生することから、上記提案の駆動装置では、この起電力により、故障診断を正確に行うことができないことがあった。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、ブラシレスモータの駆動装置において、モータ内部若しくはその通電経路の異常を検出する故障診断機能を低コストで実現すると共に、その故障診断の精度を高めることを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた本発明(請求項1〜請求項5)のブラシレスモータの駆動装置には、ブラシレスモータの各モータ端子に接続される駆動回路内のスイッチング素子を全てオフ状態にした後、モータ端子の一つに電圧を印加して、各端子電圧検出手段から各モータ端子の端子電圧を取り込むことで、モータ側回路の故障診断を行う故障診断手段が設けられている。

そして、請求項1に記載の駆動装置には、ブラシレスモータのモータ軸に接続された駆動対象物がブラシレスモータの駆動時に正常に動作していたか否かを判断し、駆動対象物が正常に動作していた場合に、故障診断の実行条件が成立したと判断して、故障診断手段による故障診断の実行を許可する診断条件判定手段が設けられている。

つまり、ブラシレスモータの駆動時に駆動対象物が正常に動作していなかったときには、駆動対象物やブラシレスモータから駆動対象物に至る動力伝達系に駆動対象物の動作の妨げとなる異物が混入していることが考えられる。そして、このような場合には、故障診断を開始してから、異物が外れて、駆動対象物(延いてはモータ軸)が回転することが考えられる。

そこで、請求項1に記載の駆動装置においては、ブラシレスモータの駆動時に駆動対象物が正常に動作しなかった場合には、故障診断手段が故障診断を開始するのを禁止するようにしているのである。

よって、請求項1に記載の駆動装置によれば、故障診断時に、駆動対象物側から加わる力によってモータ軸が回転し、その回転によって生じる起電力が端子電圧検出手段にて検出される端子電圧に重畳されて、故障診断を正確に実行できなくなるのを防止することができる。

また次に、請求項2に記載の駆動装置には、ブラシレスモータに設けられた回転センサからの検出信号に基づきブラシレスモータの回転が停止しているか否かを判定すると共に、ブラシレスモータのモータ軸に接続された駆動対象物がブラシレスモータの駆動時に正常に動作していたか否かを判断し、ブラシレスモータの回転が停止しており、しかも、駆動対象物が正常に動作していた場合に、故障診断の実行条件が成立したと判断して、故障診断手段による故障診断の実行を許可する診断条件判定手段が設けられている。

この診断条件判定手段は、請求項1に記載のものに対し、故障診断手段による故障診断の実行条件として、ブラシレスモータの回転が停止していることを加えることにより、故障診断手段による故障診断の実行を許可する条件をより厳しくしたものである。このため、請求項2に記載の駆動装置によれば、故障診断時に、モータ軸が回転して故障診断を正確に実行できなくなるのを、より確実に防止することができる。

次に、請求項3に記載の駆動装置は、請求項1又は請求項2に記載の駆動装置において、故障診断手段を、複数の駆動回路の一つに設けられた電源ライン側のスイッチング素子をオンすることにより、モータ端子の一つに電圧を印加するよう構成したものである。
つまり、請求項3に記載の駆動装置においては、従来のように故障診断用の診断信号注入回路を用いるのではなく、駆動回路内の電源ライン側のスイッチング素子を用いて、モータ端子の一つに電圧を印加することで、故障診断を開始する。

このため、請求項3に記載の駆動装置によれば、故障診断時にモータ軸が回転して故障診断を正確に実行できなくなるのを防止できると共に、その故障診断を、駆動装置内に診断信号を注入する注入回路を設けることなく実行できるようになり、故障診断機能を有する駆動装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。

次に、請求項4に記載の発明は、本発明(請求項1〜3)の駆動装置を、三相ブラシレスモータの駆動装置に適用したものである。
つまり、本発明の駆動装置は、駆動対象となるブラシレスモータが単相であっても、三相であっても適用できる。しかし、単相のブラシレスモータでは、ブラシレスモータ内部やその通電経路に断線・短絡等の異常が生じると、回転しなくなるため、モータ駆動時にモータ軸が回転したか否かを判断するだけでも異常を検出できる。

しかし、三相ブラシレスモータは、一つの相のモータ巻線若しくはその通電経路に断線・短絡等の異常が生じても、他の二相に異常がなければ回転させることができるので、モータ軸の回転状態から異常を検出することはできない。

従って、請求項4に記載の駆動装置によれば、本発明を単相ブラシレスモータの駆動装置に適用した場合に比べて、上述した本願発明の効果をより有効に発揮することができるようになる。
また、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の駆動装置において、ブラシレスモータのモータ軸に接続される駆動対象物が、EGRバルブであることを特徴とする。従って、この駆動装置によれば、EGRバルブを駆動する三相ブラシレスモータの故障診断を正確に実行することができる。

以下に本発明の一実施形態について説明する。
図1は、自動車用エンジンに設けられたEGRバルブを開閉するのに使用される三相ブラシレスモータ2の駆動装置全体の構成を表すブロック図である。

図1に示すように、本実施形態の駆動装置は、自動車用エンジンを制御するコントロールユニット10に組み込まれており、三相ブラシレスモータ2内で各相のモータ巻線4U、4V、4Wに接続された3つのモータ端子6U、6V、6Wに対応して、3つの駆動回路12U、12V、12Wを備えている。

駆動回路12U、12V、12Wは、車載バッテリの正極側から正の電源電圧+Bが供給された電源ラインと、車載バッテリの負極側と同電位のグランドラインとの間に直列に設けられた一対のトランジスタTr1、Tr2を備える。

そして、この2つのトランジスタTr1、Tr2の接続点は、コントロールユニット10に設けられた出力端子Drv−U、Drv−V、Drv−W、及び、信号線を介して、三相ブラシレスモータ2のモータ端子6U、6V、6Wにそれぞれ接続されている。なお、トランジスタTr1、Tr2は、本発明のスイッチング素子に相当するものであり、本実施形態では、MOSFETにて構成されている。

このため、各駆動回路12U、12V、12Wは、トランジスタTr1がオン状態、トランジスタTr2がオフ状態であるとき、各モータ端子6U、6V、6Wに電流を流し込み、トランジスタTr1がオフ状態、トランジスタTr2がオン状態であるとき、各モータ端子6U、6V、6Wから電流を流し出す、所謂ハーフブリッジ回路として動作する。

また、駆動回路12U、12V、12Wには、各トランジスタTr1、Tr2の接続点をグランドラインに接地する抵抗R1が設けられている。この抵抗R1は、2つのトランジスタTr1、Tr2が共にオフ状態にあるとき、接続点がフローティング状態となって電位が確定しなくなるのを防止するための電位確定用抵抗である。

また次に、本実施形態の駆動装置には、三相ブラシレスモータ2の各モータ端子6U、6V、6Wに信号線を介して接続される出力端子Drv−U、Drv−V、Drv−Wの電位を検出する、端子モニタ回路16U、16V、16Wが設けられている。

端子モニタ回路16U、16V、16Wは、エミッタが接地されたバイポーラ型のトランジスタTr3と、トランジスタTr3のコレクタにコントロールユニット10内で生成された電源電圧Vccを印加する抵抗R3と、トランジスタTr3のベースに出力端子Drv−U、Drv−V、Drv−Wを接続する抵抗R2及びツェナーダイオードZDの直列回路と、から構成されている。

このため、端子モニタ回路16U、16V、16Wからは、出力端子Drv−U、Drv−V、Drv−Wの端子電圧がツェナーダイオードZDの降伏電圧等で決定される閾値電圧よりも高いときにローレベルとなり、その端子電圧が閾値電圧以下であるときハイレベルとなるモニタ信号MONI−U、MONI−V、MONI−Wが生成されることになる。

そして、このモニタ信号MONI−U、MONI−V、MONI−Wは、三相ブラシレスモータ2を含むエンジン各部を制御するためのマイクロコンピュータ20に入力され、マイクロコンピュータ20がモータ側回路(具体的には三相ブラシレスモータ2の内部若しくは三相ブラシレスモータ2とコントロールユニット10とを接続する信号線)の異常を検出するのに用いられる。

また次に、三相ブラシレスモータ2には、回転子の回転位置を検出するための3つの回転位置センサ8U、8V、8Wが設けられており、コントロールユニット10内には、これら各回転位置センサ8U、8V、8Wからの出力信号(回転位置信号)POS−U、POS−V、POS−Wを波形整形してマイクロコンピュータ20に入力する波形整形回路14U、14V、14Wが設けられている。

なお、コントロールユニット10は、内部で生成した電源電圧Vccを動作用の電源として各回転位置センサ8U、8V、8Wに供給するようにされており、マイクロコンピュータ20には、回転位置センサ8U、8V、8Wに供給される電源電圧Vccがモニタ信号として入力される。これは、回転位置センサ8U、8V、8Wに電源電圧Vccが正常に供給されているか否か(換言すれば回転位置センサ8U、8V、8Wが正常に動作しているか否か)を、マイクロコンピュータ20側で判断できるようにするためである。

そして、マイクロコンピュータ20は、図2に示すように、この波形整形回路14U、14V、14Wから入力される回転位置信号POS−U、POS−V、POS−Wに基づき、三相ブラシレスモータ2の回転子の位置を演算し、その回転子の位置及び回転方向に応じて、駆動回路12U、12V、12W内のハイサイドスイッチ(つまりトランジスタTr1)を順にオンすると共に、他の駆動回路内のローサイドスイッチ(つまりトランジスタTr2)を順にデューティ駆動することで、三相ブラシレスモータ2の回転を制御する。

なお、図2は、マイクロコンピュータ20が三相ブラシレスモータ2を回転させているときに波形整形回路14U、14V、14Wにて波形整形された回転位置信号POS−U、POS−V、POS−Wと、駆動回路12U、12V、12Wを介して制御される出力端子Drv−U、Drv−V、Drv−Wの電圧変化を表しているが、三相ブラシレスモータ2の駆動方法等については従来より周知であるので、ここでは詳細説明は省略する。

また、マイクロコンピュータ20が三相ブラシレスモータ2を駆動制御するのは、エンジン制御でEGRバルブの駆動が必要になったときであり、その駆動量もエンジン状態に応じて変化することから、マイクロコンピュータ20は、コントロールユニット10に接続されたエンジン制御用のスイッチやセンサ(イグニッションスイッチ32、エンジンの回転数センサ34、車速センサ36、…等)からび入力信号に基づき、排気再循環量(EGR量)、延いては三相ブラシレスモータ2の制御量、を演算し、その制御量に基づき、駆動回路12U、12V、12WのトランジスタTr1,Tr2をオン/オフさせて、三相ブラシレスモータ2を回転させる。

次に、本実施形態の駆動装置において、モータ側回路の異常を検出するためにマイクロコンピュータ20にて実行される故障診断処理について説明する。
まず、本実施形態では、マイクロコンピュータ20がモータ側回路の故障診断を行う際には、三相ブラシレスモータ2の回転が停止していることを確認した上で、駆動回路の一つ(具体的にはU相のモータ端子6Uに接続される駆動回路12U)に設けられている電源ライン側のトランジスタTr1をオン/オフさせる。

なお、故障診断のために駆動回路12UのトランジスタTr1をオンする時間は、V相或いはW相のモータ側回路がグランドライン側へ短絡していて、モータ巻線4Uやモータ巻線4V又は4Wに電流が流れたとしても、三相ブラシレスモータ2が回転することのない時間に設定されている。

そして、このトランジスタTr1のオン時及びオフ時に、それぞれ、端子モニタ回路16U、16V、16Wから、各出力端子Drv−U、Drv−V、Drv−Wの端子電圧のモニタ信号MONI−U、MONI−V、MONI−Wを取り込み、その電圧レベルから、三相ブラシレスモータ2の各相で、断線(OPEN)、グランドラインへの短絡(GND短絡)、電源ラインへの短絡(+B短絡)等の異常が生じているか否かを判定する。

つまり、上記のように駆動回路12UのトランジスタTr1をオン/オフさせた場合、モータ側回路に異常がなければ、図3の領域Aに示すように、出力端子Drv−U、Drv−V、Drv−Wの端子電圧は、トランジスタTr1のオン時に、電源電位+Bとなり、トランジスタTr1のオフ時に、グランド電位GNDとなる。

そして、端子モニタ回路16U、16V、16Wは、出力端子Drv−U、Drv−V、Drv−Wの端子電圧が閾値電圧よりも高いときにローレベルとなり、その端子電圧が閾値電圧以下であるときハイレベルとなるモニタ信号MONI−U、MONI−V、MONI−Wを出力することから、各端子モニタ回路16U、16V、16Wからマイクロコンピュータ20に入力されるモニタ信号MONI−U、MONI−V、MONI−Wは、トランジスタTr1のオン時にローレベル、トランジスタTr1のオフ時にハイレベルとなる。

なお、トランジスタTr1のオフ時に出力端子Drv−U、Drv−V、Drv−Wの端子電圧がグランド電位GNDとなるのは、各駆動回路12U、12V、12Wに抵抗R1が設けられているためである。

これに対し、各出力端子Drv−U、Drv−V、Drv−Wに接続されるモータ各相の回路に異常があると、図4の一覧表に示すように、出力端子Drv−U、Drv−V、Drv−Wの端子電圧の何れかが正常時とは異なる電圧となり、端子モニタ回路16U、16V、16Wからマイクロコンピュータ20に入力されるモニタ信号MONI−U、MONI−V、MONI−Wも正常時とは異なる電圧レベルとなる。

つまり、出力端子Drv−Uに接続されるU相のモータ側回路がGND短絡している場合には、図3の領域Bに示すように、出力端子Drv−Uはグランド電位GNDに保持されるため、他の出力端子Drv−V、Drv−Wもグランド電位GNDとなる。このため、トランジスタTr1のオン時に端子モニタ回路16U、16V、16Wからマイクロコンピュータ20に入力されるモニタ信号MONI−U、MONI−V、MONI−Wは、全て、正常時と異なるハイレベルとなる。

また、出力端子Drv−Vに接続されるV相のモータ側回路がGND短絡している場合、図3の領域Cに示すように、出力端子Drv−Vはグランド電位GNDに保持されることから、トランジスタTr1のオン時に端子モニタ回路16Vからマイクロコンピュータ20に入力されるモニタ信号MONI−Vが、正常時とは異なるハイレベルとなる。

なお、この場合、トランジスタTr1がオン状態になると、三相ブラシレスモータ2のU相からV相(GND短絡部)に電流が流れるため、W相の出力端子Drv−Wには、モータ巻線4U、4Vの抵抗成分で電源電圧+Bを略1/2分圧した電圧「+B/2」が生じる。

このため、駆動回路12Wの閾値電圧を、この電圧「+B/2」よりも高く設定しておけば、V相のモータ側回路がGND短絡しているときに、トランジスタTr1のオン時に端子モニタ回路16Wからマイクロコンピュータ20に入力されるモニタ信号MONI−Wを、正常時とは異なるハイレベルとすることができる。

但し、本実施形態では、各駆動回路12U、12V、12Wの閾値電圧が、電圧「+B/2」よりも低く設定されているため、トランジスタTr1がオン状態になったときに端子モニタ回路16Vからマイクロコンピュータ20に入力されるモニタ信号MONI−Vは、正常時と同じローレベルとなる。

次に、出力端子Drv−Wに接続されるW相のモータ側回路がGND短絡している場合には、出力端子Drv−Wがグランド電位GNDに保持されることから、トランジスタTr1がオン時に端子モニタ回路16Wからマイクロコンピュータ20に入力されるモニタ信号MONI−Wが、正常時とは異なるハイレベルとなる(図4参照)。

従って、モータ側回路で何れかの相にGND短絡が生じた場合には、駆動回路12UのトランジスタTr1がオン状態であるときに、所定のタイミング(図3に示す時点ta、tb)で各端子モニタ回路16U、16V、16Wからモニタ信号MONI−U、MONI−V、MONI−Wを読み取ることで、異常を検出することができる。

一方、モータ側回路で何れかの相が+B短絡している場合には、図3の領域Dに示すように、全ての出力端子Drv−U、Drv−V、Drv−Wが電源電圧+Bとなる。このため、この状態では、トランジスタTr1のオフ時に端子モニタ回路16U、16V、16Wからマイクロコンピュータ20に入力されるモニタ信号MONI−U、MONI−V、MONI−Wが、全て、正常時と異なるローレベルとなる。

従って、モータ側回路で何れかの相に+B短絡が生じた場合には、駆動回路12UのトランジスタTr1がオフ状態であるときに、所定のタイミング(図3に示す時点tc)で各端子モニタ回路16U、16V、16Wからモニタ信号MONI−U、MONI−V、MONI−Wを読み取ることで、異常を検出することができる。

また、U相のモータ側回路が断線(OPEN)している場合には、トランジスタTr1がオン状態であっても、V、W相には電源電圧+Bが供給されないことから、トランジスタTr1のオン時に端子モニタ回路16V、16Wからマイクロコンピュータ20に入力されるモニタ信号MONI−V、MONI−Wが、正常時とは異なるハイレベルとなる(図4参照)。

また次に、V相又はW相のモータ側回路が断線(OPEN)している場合には、トランジスタTr1がオン状態であっても、V相又はW相の出力端子Drv−V又はDrv−Wには電源電圧+Bが供給されないことから、トランジスタTr1のオン時に端子モニタ回路16V又は16Wからマイクロコンピュータ20に入力されるモニタ信号MONI−V又はMONI−Wが、正常時とは異なるハイレベルとなる(図4参照)。

従って、モータ側回路で何れかの相に断線(OPEN)が生じた場合には、GND短絡の場合と同様に、駆動回路12UのトランジスタTr1がオン状態であるときに、所定のタイミング(図3に示す時点ta、tb)で各端子モニタ回路16U、16V、16Wからモニタ信号MONI−U、MONI−V、MONI−Wを読み取ることで、異常を検出することができる。

このように、本実施形態の駆動装置においては、マイクロコンピュータ20が、駆動回路12U内のトランジスタTr1をオン/オフさせて、端子モニタ回路16U、16V、16Wからモニタ信号MONI−U、MONI−V、MONI−Wを取り込み、その信号レベルからモータ側回路の故障診断を行うのであるが、次に、マイクロコンピュータ20にて実際に実行される故障診断処理について、図5〜図8のフローチャートを用いて詳しく説明する。

まず、図5は、マイクロコンピュータ20にて実行される故障診断処理全体を表すフローチャートである。
この故障診断処理は、マイクロコンピュータ20の起動後、故障診断が完了するまで繰り返し実行される処理であり、処理が開始されると、まず、S100(Sはステップを表す)にて、故障診断の実行条件(診断条件)が成立しているか否かを判定する診断条件判定処理を実行する。

そして、この診断条件判定処理が終了すると、S300にて、その診断条件の判定結果に従い実際に故障診断を行う診断処理を実行し、最後に、S500にて、診断モードを、+B診断モードとGND/OPEN診断モードとの何れかに交互に切り換える診断モード変更処理を実行し、再度S100に移行する。

なお、+B診断モードとは、駆動回路12UのトランジスタTr1をオフ状態にして+B短絡を検出する診断モードであり、GND/OPEN診断モードとは、駆動回路12UのトランジスタTr1をオン状態にしてGND短絡若しくは断線(OPEN)を検出する診断モードである。

次に、図6は、図5のS100にて実行される診断条件判定処理の詳細を表すフローチャートである。
図6に示すように、診断条件判定処理では、まずS110にて、波形整形回路14U、14V、14Wを介して入力される回転位置信号POS−U、POS−V、POS−Wに基づき、三相ブラシレスモータ2が回転を停止しているか否かを判断する。

そして、S110にて、三相ブラシレスモータ2が停止していると判断された場合には、S120に移行して、イグニッションスイッチ(IGSW)32がオフされているか否かを判断し、イグニッションスイッチ(IGSW)32がオフされていれば、S130に移行して、回転数センサ34等からの検出信号に基づきエンジンは停止しているか否かを判断し、エンジンが停止していれば、S140に移行して、車速センサ36からの検出信号に基づき車両は停車しているか否かを判断する、といった手順で、車両が完全に停止しているか否かを判断する。

次に、S140にて、車両は停車していると判断された場合には、S150に移行して、車速センサ36は正常に動作しているか否かを判断し、車速センサ36が正常に動作していれば、S160に移行して、センサ電圧モニタ信号に基づき、回転位置センサ8U、8V、8Wに出力している電源電圧は正常であるか否か(換言すれば回転位置センサ8U、8V、8Wは正常に動作しているか否か)を判断する。

つまり、S140、S150では、三相ブラシレスモータ2の回転停止及び車両の走行停止を判定するのに用いた回転位置センサ8U、8V、8Wや車速センサ36が正常に動作しているか否かを判断することにより、S110、S140での判定結果が正常であるか否かを判断する。なお、車速センサ36の正常/異常の判定は、例えば、マイクロコンピュータ20にて別途実行される車速センサ36の故障診断により得られた診断結果に基づき行われる。

また次に、S160にて、回転位置センサ8U、8V、8Wは正常に動作していると判断されると、S170に移行して、三相ブラシレスモータ2の駆動対象物であるEGRバルブは、三相ブラシレスモータ2の駆動時(つまりEGR制御実行時)に正常に動作していたか否かを判断する。

そして、S170にて、三相ブラシレスモータ2の駆動対象物であるEGRバルブが正常に動作していたと判断されると、故障診断の実行条件が成立したとして、S180に移行し、診断許可フラグをセットする。

一方、S110〜S170の処理によって、三相ブラシレスモータ2の回転、イグニッションスイッチ(IGSW)32のON状態、エンジンの回転、車両の走行、車速センサ36の異常、回転位置センサ8U、8V、8Wの電源電圧の異常、又は、EGRバルブの動作不良が判定された場合には、故障診断の実行条件は成立していないと判断して、S190に移行する。

そして、S190では、診断許可フラグや後述の+B診断実行フラグ及びGND/OPEN診断実行フラグをリセットすると共に、故障診断の回数をカウントするカウンタをクリアし、S300の診断処理に移行する。

次に、S180にて診断許可フラグをセットすると、S200にて、カウンタをインクリメント(+1)して、S210に移行し、カウンタの値が1であるか否か、つまり、現在、故障診断の実行条件が成立した直後であるか否か、を判断する。

そして、S210にて、カウンタの値が1であると判断された場合には、S500にて最初の診断モードを設定すべく、当該処理を一旦終了して、S300の診断処理に移行し、逆に、S210にて、カウンタの値が1でないと判断された場合には、S220にて、カウンタの値は、予め設定された上限値nに達しているか否かを判断する。

そして、カウンタの値が上限値nに達していれば、故障診断は所定回数(n−2)以上連続して実行できているので、当該故障診断処理を終了し、逆に、カウンタの値が上限値nに達していなければ、S230に移行して、現在の診断モードは、+B診断モードであるか、GND/OPEN診断モードであるかを判断する。

そして、S230にて、現在の診断モードは+B診断モードであると判断されると、S240にて、+B診断実行フラグをセットした後、S300の診断処理に移行し、逆に、S230にて、現在の診断モードはGND/OPEN診断モードであると判断されると、S250にて、GND/OPEN診断実行フラグをセットした後、S300の診断処理に移行する。なお、S240及びS250では、+B診断実行フラグ或いはGND/OPEN診断実行フラグをセットした際、他方の診断実行フラグをリセットする。

次に、図7は、図5のS300にて実行される診断処理の詳細を表すフローチャートである。
図7に示すように、この診断処理では、まずS310にて、端子モニタ回路16U、16V、16Wからモニタ信号MONI−U、MONI−V、MONI−Wを取得する。

そして、続くS320では、+B診断実行フラグがセットされているか否かを判定し、+B診断実行フラグがセットされていなければ、S360に移行して、GND/OPEN診断実行フラグがセットされているか否かを判断し、GND/OPEN診断実行フラグがセットされていなければ、当該診断処理を終了して、S500の診断モード変更処理に移行する。

一方、S320にて、+B診断実行フラグがセットされていると判断された場合には、S330に移行して、S310にて取得したモニタ信号MONI−U、MONI−V、MONI−Wが、図4に示した+B短絡時の信号レベル(つまりローレベル)になっているか否かを判断することにより、+B短絡の故障診断を行い、続くS335にて、その故障診断の結果、+B短絡が検出されたか否かを判断する。

なお、この+B故障診断は、駆動回路12U、12V、12W内の全てのトランジスタTr1、Tr2をオフ状態にした状態で実行する必要があるため、S500の診断モード変更処理では、+B診断モードをセットしたとき、同時に、駆動回路12U、12V、12W内の全てのトランジスタTr1、Tr2をオフするようにされている。

そして、S335にて、+B短絡が検出されたと判断されると、S340に移行して、+B故障フラグをセットすることにより、モータ側回路で+B短絡が発生している旨を記憶し、S360に移行する。また、S335にて、+B短絡が検出されていないと判断されると、S350に移行して、+B故障フラグをリセットすることにより、モータ側回路で+B短絡は発生していない(つまり正常である)旨を記憶し、S360に移行する。

また次に、S360にて、GND/OPEN診断実行フラグがセットされていると判断された場合には、S370に移行して、S310にて取得したモニタ信号MONI−U、MONI−V、MONI−Wの全て若しくはその一部が、図4に示したGND短絡時若しくは断線(OPEN)時の信号レベル(つまりハイレベル)になっているか否かを判断することにより、GND短絡若しくは断線(OPEN)の故障診断を行い、続くS375にて、その故障診断の結果、GND短絡若しくは断線(OPEN)が検出されたか否かを判断する。

なお、このGND/OPEN故障診断は、駆動回路12U、12V、12W内のトランジスタTr1、Tr2のうち、駆動回路12U内の電源ライン側トランジスタTr1のみをオン状態にし、他のトランジスタTr1、Tr2を全てオフ状態にした状態で実行する必要があるため、S500の診断モード変更処理では、GND/OPEN診断モードをセットしたとき、同時に、駆動回路12U内のトランジスタTr1をオンし、他のトランジスタTr1、Tr2を全てオフするようにされている。

そして、S375にて、GND短絡若しくは断線(OPEN)が検出されたと判断されると、S380に移行して、GND/OPEN故障フラグをセットすることにより、モータ側回路でGND短絡若しくは断線(OPEN)が発生している旨を記憶し、S360に移行する。また、S375にて、GND短絡若しくは断線(OPEN)が検出されたと判断されると、S390に移行して、GND/OPEN故障フラグをリセットすることにより、モータ側回路でGND短絡若しくは断線(OPEN)は発生していない(つまり正常である)旨を記憶し、S360に移行する。

次に、図8は、図5のS500にて実行される診断モード変更処理の詳細を表すフローチャートである。
図8に示すように、この診断モード変更処理では、まずS510にて、診断許可フラグがセットされているか否かを判断する。そして、診断許可フラグがセットされていなければ、故障診断の実行条件が成立していないので、当該診断モード変更処理を終了して、S100の診断条件判定処理に移行する。

次に、S510にて、診断許可フラグはセットされていると判断された場合には、S520に移行して、現在設定されている診断モードは、GND/OPEN診断モードであるか、或いは、+B診断モードであるかを判断する。

そして、現在設定されている診断モードがGND/OPEN診断モードであれば、S530に移行して、診断モードを+B診断モードに変更し、更に、S540にて、各駆動回路12U、12V、12Wに出力するモータ駆動信号を、トランジスタTr1、Tr2を全てオフ状態にする駆動信号に設定した後、診断条件判定処理に移行する。

また、S520にて、現在設定されている診断モードが+B診断モードであると判断された場合には、S550に移行して、診断モードをGND/OPEN診断モードに変更し、更に、S560にて、各駆動回路12U、12V、12Wに出力するモータ駆動信号を、駆動回路12U内のトランジスタTr1のみをオン状態にし、他のトランジスタTr1、Tr2を全てオフ状態にする駆動信号に設定した後、診断条件判定処理に移行する。

以上説明したように、本実施形態の三相ブラシレスモータ2の駆動装置には、三相ブラシレスモータ2内若しくはその通電経路に生じた断線/短絡等の故障を検出できるようにするために、三相ブラシレスモータ2のモータ端子6U、6V、6Wに接続される出力端子Drv−U、Drv−V、Drv−Wの端子電圧をモニタする端子モニタ回路16U、16V、16Wが設けられている。

そして、マイクロコンピュータ20は、診断条件判定処理にて、三相ブラシレスモータ2の回転停止、車両の停止、三相ブラシレスモータ2による駆動対象物(EGRバルブ)の動作状態等を判定することにより、故障診断の実行条件が成立しているか否かを判断し、故障診断条件が成立している場合に、診断モード変更処理にて、診断モード及び駆動回路12U、12V、12W内のトランジスタTr1、Tr2のオン/オフ状態を設定し、診断処理にて、端子モニタ回路16U、16V、16Wからのモニタ信号MONI−U、MONI−V、MONI−Wに基づき、モータ側回路の故障診断を行う。

このため、本実施形態の駆動装置によれば、三相ブラシレスモータ2が回転しているときや、三相ブラシレスモータ2が駆動対象物であるEGRバルブ若しくは車両側から加わる力によって回転する可能性があるときには、故障診断の実行を中止することができ、故障診断を、モータ軸の回転によって生じる起電力の影響を受けることなく、正確に実行することが可能となる。

また、モータ側回路の故障診断時には、出力端子Drv−Uに接続されるU相のモータ端子6Uに故障診断用の電圧を印加するが、本実施形態では、この故障診断用の電圧として電源電圧+Bを使用し、U相の駆動回路12Uの電源ライン側トランジスタTr1をオン状態にすることにより、出力端子Drv−UからU相のモータ端子6Uに電源電圧+Bwo印加するようにしていることから、従来のように、診断信号注入回路を別途設ける必要がなく、装置構成を簡単にして、駆動装置(本実施形態ではコントロールユニット10)の小型化・低コスト化を図ることができる。

なお、本実施形態においては、端子モニタ回路16U、16V、16Wが、本発明の端子電圧検出手段に相当し、マイクロコンピュータ20にて実行される診断条件判定処理が、本発明の診断条件判定手段に相当し、マイクロコンピュータ20にて実行される診断モード変更処理及び診断処理が本発明の故障診断手段に相当する。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、本発明を、自動車用エンジンの排気再循環経路に設けられるEGRバルブを駆動する三相ブラシレスモータの駆動装置に適用した場合について説明したが、本発明は、ブラシレスモータの駆動装置であれば、上記実施形態と同様に適用して、同様の効果を得ることができる。

また上記実施形態では、故障診断の実行条件として、モータの回転状態と、駆動対象物の動作状態と、エンジン及び車両の運転状態とを判定するものとして説明したが、故障診断の実行条件としては、モータの回転状態と駆動対象物の動作状態、或いは、これらの何れか一方であっても、モータの回転によって生じる故障診断誤差を低減することはできる。

実施形態の駆動装置全体の構成を表すブロック図である。 モータ駆動時の回転位置信号と出力端子電圧の変化を表すタイムチャートである。 故障判定時に生じる出力端子電圧とモニタ信号との関係を表す説明図である。 マイクロコンピュータによる故障診断動作を説明する説明図である。 マイクロコンピュータにて実行される故障診断処理を表すフローチャートである。 図5のS100にて実行される診断条件判定処理を表すフローチャートである。 図5のS300にて実行される診断処理を表すフローチャートである。 図5のS500にて実行される診断モード変更処理を表すフローチャートである。

符号の説明

2…三相ブラシレスモータ、4U,4V,4W…モータ巻線、6U,6V,6W…モータ端子、8U,8V,8W…回転位置センサ、10…コントロールユニット、12U,12V,12W…駆動回路、Tr1,Tr2…トランジスタ(スイッチング素子)、14U,14V,14W…波形整形回路、16U,16V,16W…端子モニタ回路、Drv−U、Drv−V、Drv−W…出力端子、20…マイクロコンピュータ、32…イグニッションスイッチ、34…回転数センサ、36…車速センサ。

Claims (5)

  1. ブラシレスモータの複数のモータ端子にそれぞれ接続され、該モータ端子に直流電源の電源ライン及びグランドラインを各々接続可能な一対のスイッチング素子を備えた複数の駆動回路と、
    前記各モータ端子の端子電圧を各々検出する複数の端子電圧検出手段と、
    前記各駆動回路内のスイッチング素子を全てオフ状態にした後、前記モータ端子の一つに電圧を印加して、前記各端子電圧検出手段から前記各モータ端子の端子電圧を取り込み、該取り込んだ端子電圧に基づきモータ側回路の故障診断を行う故障診断手段と、
    を備えたブラシレスモータの駆動装置において、
    前記ブラシレスモータのモータ軸に接続された駆動対象物が前記ブラシレスモータの駆動時に正常に動作していたか否かを判断し、該駆動対象物が正常に動作していた場合に、前記故障診断の実行条件が成立したと判断して、前記故障診断手段による故障診断の実行を許可する診断条件判定手段を設けたことを特徴とするブラシレスモータの駆動装置。
  2. ブラシレスモータの複数のモータ端子にそれぞれ接続され、該モータ端子に直流電源の電源ライン及びグランドラインを各々接続可能な一対のスイッチング素子を備えた複数の駆動回路と、
    前記各モータ端子の端子電圧を各々検出する複数の端子電圧検出手段と、
    前記各駆動回路内のスイッチング素子を全てオフ状態にした後、前記モータ端子の一つに電圧を印加して、前記各端子電圧検出手段から前記各モータ端子の端子電圧を取り込み、該取り込んだ端子電圧に基づきモータ側回路の故障診断を行う故障診断手段と、
    を備えたブラシレスモータの駆動装置において、
    前記ブラシレスモータに設けられた回転センサからの検出信号に基づき前記ブラシレスモータの回転が停止しているか否かを判定すると共に、前記ブラシレスモータのモータ軸に接続された駆動対象物が前記ブラシレスモータの駆動時に正常に動作していたか否かを判断し、前記ブラシレスモータの回転が停止しており、しかも、前記駆動対象物が正常に動作していた場合に、前記故障診断の実行条件が成立したと判断して、前記故障診断手段による故障診断の実行を許可する診断条件判定手段を設けたことを特徴とするブラシレスモータの駆動装置。
  3. 前記故障診断手段は、前記複数の駆動回路の一つに設けられた電源ライン側のスイッチング素子をオンすることにより、前記モータ端子の一つに電圧を印加することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のブラシレスモータの駆動装置。
  4. 前記ブラシレスモータは三相ブラシレスモータであることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れかに記載のブラシレスモータの駆動装置。
  5. 前記ブラシレスモータのモータ軸に接続される駆動対象物は、EGRバルブであることを特徴とする請求項4に記載のブラシレスモータの駆動装置。
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