JP5057908B2 - 多相交流モータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、多相交流モータをインバータ回路により駆動する多相交流モータ駆動装置に関し、特に、各相の電流値の検出結果に基づいて故障の有無を判定する多相交流モータ駆動装置に関する。

車両の電動パワーステアリング装置においては、ハンドルの操舵トルクに応じた操舵補助力をステアリング機構に与えるために、３相ブラシレスモータなどの交流モータが設けられる。モータ駆動部は、指令値に応じたデューティ比を持つＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成するＰＷＭ回路と、このＰＷＭ回路から出力されるＰＷＭ信号のデューティ比に応じてＯＮ／ＯＦＦする上下一対のスイッチング素子が各相ごとに設けられたインバータ回路とを備える。インバータ回路は、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作に基づき、上記デューティ比に応じた各相の電圧を出力し、この電圧によりモータを駆動する。モータの各相の電流は、スイッチング素子と直列に接続された電流検出抵抗により検出され、この検出値がモータに実際に流れる電流の値となる。

後掲の特許文献１〜４には、インバータ回路を用いた多相交流モータ駆動装置が記載されている。特許文献１の装置では、電源とモータの間の印加電圧および抵抗値に基づいてインバータ回路に流れる推定電流値を演算し、実電流検出手段で検出された実電流値と推定電流値とを比較することにより、各相に流れる電流の値の異常を検出するようにしている。特許文献２の装置では、３相交流モータの各相の電流値の和がゼロであることを利用して、検出した各相の電流値の和がゼロではない場合に異常と判定するようにしている。特許文献３の装置では、インバータ回路における下側のスイッチング素子のデューティ比が所定値以上である相の電流値として、電流検出抵抗の電圧降下値からなる第１電流値を採用し、下側のスイッチング素子のデューティ比が所定値未満である相の電流値として、他の２相の電流検出抵抗の電圧降下値の和の符号を反転した第２電流値を採用することで、素子のデューティ比が小さく電流を正確に検出できない場合でも、第２電流値により電流検出精度を向上できるようにしている。特許文献４の装置では、インバータ回路の上下のスイッチング素子が共にＯＦＦとなるデッドタイム期間に、スイッチング素子に並列接続された還流ダイオードを通して流れる相電流を検出することで、サンプリング期間を長くして精度の高いモータ制御を行うようにしている。

特開２００５−１４３１５３号公報 特開平６−２５３５８５号公報 特開２００３−１６４１５９号公報 特開２００７−１８９８２５号公報

上記のようなインバータ回路を用いたモータ駆動装置においては、モータの各相の電流の和がゼロであることが知られているので、特許文献２のように各相の電流を検出してそれらの和がゼロか否かを判定することで、モータ駆動装置またはモータの故障の有無を判定することができる。

ところで、各相ごとに上下一対設けられたスイッチング素子をＰＷＭ信号でＯＮ／ＯＦＦさせるインバータ回路にあっては、図４に示すように、上側スイッチング素子のターンオン時間Ｔ１が短い場合（すなわちＯＮデューティ比が小さい場合）は、下側スイッチング素子のターンオン時間Ｔ２が長くなり、図５に示すように、上側スイッチング素子のターンオン時間Ｔ１が長い場合（すなわちＯＮデューティ比が大きい場合）は、下側スイッチング素子のターンオン時間Ｔ２が短くなる。

図４の場合は、下側スイッチング素子のターンオン時間Ｔ２が長いので、当該スイッチング素子を介して電流検出抵抗に流れる相電流を精度よく検出することができるが、図５の場合は、下側スイッチング素子のターンオン時間Ｔ２が短いので、当該スイッチング素子を介して電流検出抵抗に流れる相電流を精度よく検出することが困難となる。すなわち、特許文献３にも記載されているように、下側スイッチング素子のデューティ比が例えば３０％未満になると、当該素子に印加されるゲート電圧の波形の鈍りなどにより、スイッチング素子が十分にターンオンしなくなることがあり、相電流を正確に検出できなくなる。また、各相の電流検出抵抗に生じる電圧をコンデンサに充電しサンプルホールドして相電流を検出する場合、スイッチング素子のターンオン時間が充電回路の時定数より短くなって、サンプルホールドが正確に行われず、相電流の検出に誤差が生じる。

この結果、電流検出抵抗が検出した各相の電流値の和がゼロにならず、故障が発生したと判定してしまう場合がある。しかるに、電流の和がゼロにならないのは、下側スイッチング素子のデューティ比が小さいために相電流を正確に検出できなかったからであり、モータ４や駆動回路に異常があるわけではないので、上記の判定は誤判定である。

このように、従来の装置にあっては、インバータ回路の下側スイッチング素子のデューティ比が小さい場合に、故障ではないのに誤って故障と判定してしまうことがあった。

そこで、本発明の目的は、故障の有無を誤判定することがない多相交流モータ駆動装置を提供することにある。

本発明の前提となる多相交流モータ駆動装置は、モータを駆動するインバータ回路と、モータの相電流を検出する電流検出手段と、インバータ回路のスイッチング素子を制御する制御手段とを備えている。インバータ回路は、多相交流モータ駆動用のスイッチング素子と当該素子に並列接続された還流ダイオードとを有するアームが、モータの各相ごとに上下一対設けられ、各相の上下アームの接続点からモータ駆動用の電圧が取り出されるように構成される。電流検出手段は、インバータ回路の各相の下アームにそれぞれ設けられ、モータの相電流を検出する。制御手段は、インバータ回路の各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を所定のデューティ比で制御する。

本発明では、上記のような多相交流モータ駆動装置において、インバータ回路の上アームのスイッチング素子の全てのＯＮデューティ比が所定値未満であるか否かを判定する判定手段を設ける。そして、判定手段によりＯＮデューティ比が所定値未満であると判定された場合に、電流検出手段で検出された各相の電流値の和を演算して故障有無の判定を行う。また、上記ＯＮデューティ比が所定値未満でないと判定された場合に、１つの相の上アームのスイッチング素子のＯＮデューティ比のみが所定値以上であれば、電流検出手段で検出された当該１つの相の電流値の絶対値と、電流検出手段で検出された他の相の電流値の和の絶対値とを比較し、１つの相の電流値の絶対値が、他の相の電流値の和の絶対値より大きい場合は、１つの相に故障が発生したと判定する。

また、本発明において、判定手段は、ＯＮデューティ比が所定値未満であると判定した場合に、電流検出手段で検出された各相の電流値の和を演算して故障有無の判定を行い、上側スイッチング素子のＯＮデューティ比が所定値未満でないと判定した場合に、１つの相を除く複数の相の上アームのスイッチング素子のＯＮデューティ比が所定値以上であれば、電流検出手段で検出された当該複数の相の電流値の和の絶対値と、電流検出手段で検出された他の１相の電流値の絶対値とを比較し、複数の相の電流値の和の絶対値が、他の１相の電流値の絶対値より大きい場合は、複数の相に故障が発生したと判定するようにしてもよい。

本発明によれば、下側スイッチング素子のＯＮデューティ比が小さくて相電流を正確に検出できない場合は、従来方式による故障診断を行わず、上側スイッチング素子のＯＮデューティ比が所定値以上の特定の相について故障有無の判定を行うようにしたため、故障が発生したと誤判定するおそれがなく、装置の信頼性を高めることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る多相交流モータ駆動装置の電気的構成を示す図である。１はＣＰＵやメモリから構成される制御部、２は制御部１からの指令電圧Ｖｕ〜Ｖｗに基づいて所定のデューティ比を持ったＰＷＭ信号を出力する公知のＰＷＭ回路、３はＰＷＭ回路２からのＰＷＭ信号に基づいてモータ駆動用の３相電圧（Ｕ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧）を出力するインバータ回路である。４はインバータ回路３から出力される３相電圧により駆動される３相交流モータ（以下、単に「モータ」という）、４ｕ、４ｖ、４ｗはモータ４の各相の巻線、５ｕ、５ｖ、５ｗは相電流検出用の電圧を所定区間にわたってサンプリングし、サンプルホールドするサンプルホールド回路、６ｕ、６ｖ、６ｗはサンプルホールド回路５ｕ、５ｖ、５ｗの出力を増幅する直流増幅回路である。Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３は、インバータ回路３とモータ４との間に接続されたリレーである。リレーに代えて、大電流開閉用のスイッチを用いてもよい。制御部１、ＰＷＭ回路２、インバータ回路３、サンプルホールド回路５ｕ、５ｖ、５ｗ、直流増幅回路６ｕ、６ｖ、６ｗ、およびリレーＫ１、Ｋ２、Ｋ３によって、モータ駆動装置が構成される。

インバータ回路３は、バッテリＥの正極と負極（グランド）との間に接続されており、バッテリＥの直流電圧を交流電圧に変換する。このインバータ回路３は公知の回路であって、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに対応して設けられた上下一対のアームを備え、各アームは、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６と、これらのスイッチング素子とそれぞれ並列に接続された還流ダイオードＤ１〜Ｄ６とを備えている。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６はＭＯＳ型ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）から構成されるが、これに代えてＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラモードトランジスタ）などの素子を用いてもよい。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれのゲートには、ＰＷＭ回路２から６種類（Ｕ相上、Ｕ相下、Ｖ相上、Ｖ相下、Ｗ相上、Ｗ相下）のＰＷＭ信号が個別に与えられる。ＰＷＭ信号のＯＮ（Ｈｉｇｈ）の区間では、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６はＯＮ（導通状態）となり、ＰＷＭ信号のＯＦＦ（Ｌｏｗ）の区間では、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６はＯＦＦ（遮断状態）となる。

このようなスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のＯＮ／ＯＦＦ動作によって、インバータ回路３における各相の上下アームの接続点ａ、ｃ、ｅから、モータ駆動用のＵ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧が取り出され、モータ４に供給される。すなわち、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点ａからは、Ｕ相電圧が取り出され、リレーＫ１を介してモータ４のＵ相巻線４ｕに与えられる。スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の接続点ｃからは、Ｖ相電圧が取り出され、リレーＫ２を介してモータ４のＶ相巻線４ｖに与えられる。スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６の接続点ｅからは、Ｗ相電圧が取り出され、リレーＫ３を介してモータ４のＷ相巻線４ｗに与えられる。モータ４は例えば３相ブラシレスモータからなる。

インバータ回路３における各相の下アームには、モータ４の相電流を検出するための電流検出抵抗Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗが設けられている。電流検出抵抗Ｒｕはスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と直列に接続され、この抵抗Ｒｕの両端に生じる電圧（ｂ点の電位）はサンプルホールド回路５ｕに入力される。電流検出抵抗Ｒｖはスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４と直列に接続され、この抵抗Ｒｖの両端に生じる電圧（ｄ点の電位）はサンプルホールド回路５ｖに入力される。電流検出抵抗Ｒｗはスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６と直列に接続され、この抵抗Ｒｗの両端に生じる電圧（ｆ点の電位）はサンプルホールド回路５ｗに入力される。

サンプルホールド回路５ｕ、５ｖ、５ｗは、それぞれ、スイッチＳｕ、Ｓｖ、Ｓｗと、コンデンサＣｕ、Ｃｖ、Ｃｗと、差動アンプＡｕ、Ａｖ、Ａｗとを備えている。インバータ回路３の電流検出抵抗Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗに電流が流れ、抵抗の両端に検出すべき電圧が発生しているときに、スイッチＳｕ、Ｓｖ、Ｓｗは制御部１からのサンプリング信号ＳＰｕ、ＳＰｖ、ＳＰｗによってＯＮとなり、検出すべき電圧は、スイッチＳｕ、Ｓｖ、ＳｗのＯＮによって、コンデンサＣｕ、Ｃｖ、Ｃｗに充電される形でサンプリングされる。その後、電流検出抵抗Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗに電流が流れなくなり、サンプリングされた電圧を保持する必要が生じると、スイッチＳｕ、Ｓｖ、ＳｗはＯＦＦとなり、コンデンサＣｕ、Ｃｖ、Ｃｗに充電された電圧が保持される。このようにしてサンプルホールドされた電圧は、直流増幅回路６ｕ、６ｖ、６ｗで増幅されて、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗとして出力される。これらの相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、モータ４の各相に流れる実際の電流の値を表しており、相電流検出値として制御部１に与えられる。

制御部１では、トルクセンサ（図示省略）で検出されたトルク値と、車速センサ（図示省略）で検出された車速値とに基づいて、モータ４の各相に流すべき電流、すなわち必要な操舵補助力を得るためのモータ電流の目標値を算出し、当該目標値と相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ（検出値）とを比較して、それらの偏差を求める。そして、得られた偏差に基づいて、ＰＷＭ回路２に与える各相の指令電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを演算する。この指令電圧は、モータ４の各相巻線４ｕ、４ｖ、４ｗに目標値の電流が流れるようにフィードバック制御を行うためのパラメータである。ＰＷＭ回路２は、指令電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに応じたＵ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧がモータ４へ供給されるように、指令電圧に基づいて所定のデューティ比を持った前述の６種類のＰＷＭ信号を生成し、それらをインバータ回路３のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６へそれぞれ供給する。また、制御部１からは、各リレーＫ１、Ｋ２、Ｋ３のＯＮ／ＯＦＦを制御するためのリレー制御信号が出力される。

以上の構成において、電流検出抵抗Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗは、本発明における電流検出手段の一実施形態を構成し、制御部１は本発明における判定手段の一実施形態を構成し、制御部１およびＰＷＭ回路２は本発明における制御手段の一実施形態を構成する。

次に、図１の回路における故障診断の手順を、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ１では、電流検出抵抗Ｒｕに流れるＵ相電流Ｉｕを、ｂ点の電位に基づいてサンプルホールド回路５ｕおよび直流増幅回路６ｕにより検出する。ステップＳ２では、電流検出抵抗Ｒｖに流れるＶ相電流Ｉｖを、ｄ点の電位に基づいてサンプルホールド回路５ｖおよび直流増幅回路６ｖにより検出する。ステップＳ３では、電流検出抵抗Ｒｗに流れるＷ相電流Ｉｗを、ｆ点の電位に基づいてサンプルホールド回路５ｗおよび直流増幅回路６ｗにより検出する。

続いて、ステップＳ４で、インバータ回路３における上側のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５のＯＮデューティ比が全て７０％未満か否かを判定する。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５のＯＮデューティ比は、制御部１からＰＷＭ回路２へどのような指令電圧を与えているかを、制御部１自身がチェックすることにより判別することができる。ステップＳ４での判定の結果、上側スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５のＯＮデューティ比が７０％未満であれば、換言すれば下側スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６のＯＮデューティ比が３０％以上であれば（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ステップＳ５〜Ｓ７の故障診断処理に移る。

ステップＳ５では、ステップＳ１〜Ｓ３で検出したＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗに基づいて、各相の電流値の和Ｉ＝Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗを演算する。続くステップＳ６では、ステップＳ５で求めたＩの絶対値｜Ｉ｜と、所定値αとを比較する。理論上、モータの各相の電流の和はゼロであるから、αの値は理想的にはα＝０であるが、実際にはわずかに誤差分を含んだ値となる。ステップＳ６での判定の結果、｜Ｉ｜＞αでなければ（ステップＳ６：ＮＯ）、装置は正常に動作していると判断して、ステップＳ７を実行することなく、処理を終了する。一方、ステップＳ６での判定の結果、｜Ｉ｜＞αであれば（ステップＳ６：ＹＥＳ）、ステップＳ７へ進んで、装置に故障が発生したと判定する。そして、制御部１は、モータ駆動装置の動作を停止させる処理を行う。

また、ステップＳ４での判定の結果、上側スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５のＯＮデューティ比が７０％未満でなければ、換言すれば下側スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６のＯＮデューティ比が３０％未満であれば（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ５〜Ｓ７の故障診断処理を実行することなく、処理を終了する。この点が本実施形態の特徴であって、このようにすることにより、故障有無の誤判定を回避することができる。

すなわち、下側スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６のＯＮデューティ比が３０％未満である状態下では、素子のターンオン時間が短いために、電流検出抵抗Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗに電流の流れる期間が、サンプルホールド回路５ｕ、５ｖ、５ｗのコンデンサＣｕ、Ｃｖ、Ｃｗの充電時定数に満たなくなる。このため、電流検出抵抗Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗに生じた電圧がコンデンサＣｕ、Ｃｖ、Ｃｗで正確にサンプルホールドされず、直流増幅回路６ｕ、６ｖ、６ｗから出力される相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの値に誤差が生じる。したがって、この場合に故障診断処理を行うと、各相の電流値の和Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗがゼロにならず、故障と誤判定するおそれがある。しかるに、上記のように、下側スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６のＯＮデューティ比が３０％未満の場合に故障診断処理を禁止するようにすれば、電流値に基づく故障診断がされないので、故障が発生したと誤判定するおそれはなくなり、装置の信頼性を高めることができる。

図３は、故障診断の他の手順を示すフローチャートである。図３では、図２と同一の処理を行うステップに同一の符号を付してある。ステップＳ１〜Ｓ７については、図２と全く同じである。すなわち、ステップＳ１でＵ相電流Ｉｕを検出し、ステップＳ２でＶ相電流Ｉｖを検出し、ステップＳ３でＷ相電流Ｉｗを検出した後、ステップＳ４で上側スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５のＯＮデューティ比が全て７０％未満か否かを判定し、７０％未満であれば（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ステップＳ５〜Ｓ７の故障診断処理を実行する。図２の場合は、ステップＳ４でＯＮデューティ比が７０％未満でなければ（ステップＳ４：ＮＯ）、故障診断を行わずに処理を終了したが、図３では、ＯＮデューティ比が７０％未満でない場合に（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ８〜Ｓ１３の処理が追加される。

ステップＳ８では、ＯＮデューティ比が７０％以上の上側スイッチング素子が１つのみか否かを判定する。１つのみであれば（ステップＳ８：ＹＥＳ）、当該スイッチング素子の相（Ａ相とする）の検出電流値をｉＡ、ＯＮデューティ比が７０％未満の他の２相（Ｂ相、Ｃ相とする）の検出電流値をｉＢ、ｉＣとしたとき、
｜ｉＡ｜≫｜ｉＢ＋ｉＣ｜ ・・・（１）
の関係、すなわち｜ｉＡ｜−｜ｉＢ＋ｉＣ｜＞βの関係が成立するか否かをステップＳ９で判定する。ここで、βはあらかじめ設定された閾値である。上記（１）式の関係が成立する場合は（ステップＳ９：ＹＥＳ）、ステップＳ１０へ進み、成立しない場合は（ステップＳ９：ＮＯ）、ステップＳ１０を実行せずに処理を終了する。

ステップＳ１０では、（１）式の関係が成立する場合はＡ相の電流検出結果に誤りがあると判定する。上の例では、Ａ相の上側スイッチング素子のＯＮデューティ比は７０％以上（下側スイッチング素子のＯＮデューティ比が３０％未満）であるから、Ａ相の検出電流値ｉＡの信頼性は低い。一方、Ｂ相とＣ相の上側スイッチング素子のＯＮデューティ比は７０％未満（下側スイッチング素子のＯＮデューティ比が３０％以上）であるから、Ｂ相、Ｃ相の検出電流値ｉＢ、ｉＣは信頼のできる値である。そして、各相の電流の和ｉＡ＋ｉＢ＋ｉＣは理論上ゼロとなるはずであるから、ｉＡと、ｉＢ＋ｉＣとを比較した場合、（１）式のように、ｉＡの絶対値がｉＢ＋ｉＣの絶対値に比べて極端に大きい場合は、Ａ相の検出電流値ｉＡは明らかに異常といえる。そこで、制御部１は、Ａ相の回路に故障が発生しＡ相の検出電流値ｉＡが誤りであると判定して、故障信号出力などの処理を行う。このようにして、ステップＳ５〜Ｓ７の故障判定を行わなかった場合でも、上側スイッチング素子のＯＮデューティ比が７０％以上の特定の相について、電流値の検出結果に誤りがあることを判別することができる。

一方、ステップＳ８で、ＯＮデューティ比が７０％以上の上側スイッチング素子が１つのみでない場合は（ステップＳ８：ＮＯ）、ステップＳ１１へ移って、ＯＮデューティ比が７０％以上の上側スイッチング素子が２つか否かを判定する。２つであれば（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、これらのスイッチング素子の相（Ｄ相、Ｅ相とする）の検出電流をｉＤ、ｉＥ、ＯＮデューティ比が７０％未満の他の１相（Ｆ相とする）の検出電流をｉＦとしたとき、
｜ｉＤ＋ｉＥ｜≫｜ｉＦ｜ ・・・（２）
の関係、すなわち｜ｉＤ＋ｉＥ｜−｜ｉＦ｜＞γの関係が成立するか否かをステップＳ１２で判定する。ここで、γはあらかじめ設定された閾値である。上記（２）式の関係が成立する場合は（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１３へ進み、成立しない場合は（ステップＳ１２：ＮＯ）、ステップＳ１３を実行せずに処理を終了する。

ステップＳ１３では、（２）式の関係が成立する場合はＤ相またはＥ相の電流検出結果に誤りがあると判定する。この例の場合、Ｄ相とＥ相の上側スイッチング素子のＯＮデューティ比は７０％以上（下側スイッチング素子のＯＮデューティ比が３０％未満）であるから、Ｄ相、Ｅ相の検出電流値ｉＤ、ｉＥの信頼性は低い。一方、Ｆ相の上側スイッチング素子のＯＮデューティ比は７０％未満（下側スイッチング素子のＯＮデューティ比が３０％以上）であるから、Ｆ相の検出電流値ｉＦは信頼のできる値である。そして、各相の電流の和ｉＤ＋ｉＥ＋ｉＦは理論上ゼロとなるはずであるから、ｉＤ＋ｉＥと、ｉＦとを比較した場合、（２）式のように、ｉＤ＋ｉＥの絶対値がｉＦの絶対値に比べて極端に大きい場合は、Ｄ相、Ｅ相の検出電流値ｉＤ、ｉＥは明らかに異常といえる。そこで、制御部１は、Ｄ相またはＥ相の回路に故障が発生し当該相の検出電流値ｉＤ、ｉＥが誤りであると判定して、故障信号出力などの処理を行う。このようにして、ステップＳ５〜Ｓ７の故障判定を行わなかった場合でも、上側スイッチング素子のＯＮデューティ比が７０％以上の特定の複数相について、電流値の検出結果に誤りがあることを判別することができる。

以上述べた実施形態では、故障診断を行うか否かの判断基準として、上側スイッチング素子のＯＮデューティ比を７０％未満（下側スイッチング素子のＯＮデューティ比を３０％以上）とした場合を例に挙げたが、これは一例であって、例えば、上側スイッチング素子のＯＮデューティ比を８０％未満（下側スイッチング素子のＯＮデューティ比を２０％以上）として判定を行ってもよい。

また、以上述べた実施形態では、モータ４としてブラシレスモータを例に挙げたが、本発明は誘導電動機や同期電動機のような複数の相を有する交流モータを駆動するためのモータ駆動装置全般に適用することができる。

さらに、以上述べた実施形態では、本発明を車両の電動パワーステアリング装置に適用した例を挙げたが、本発明は扉開閉用モータなどを駆動する装置にも適用することができる。

本発明の実施形態に係る多相交流モータ駆動装置の電気的構成を示す図である。 故障診断の手順を示したフローチャートである。 故障診断の他の手順を示したフローチャートである。 スイッチング素子のターンオン時間を説明する図である。 スイッチング素子のターンオン時間を説明する図である。

符号の説明

１ 制御部
２ ＰＷＭ回路
３ インバータ回路
４ モータ
５ｕ、５ｖ、５ｗ サンプルホールド回路
６ｕ、６ｖ、６ｗ 直流増幅回路
Ｑ１〜Ｑ６ スイッチング素子
Ｄ１〜Ｄ６ 還流ダイオード
Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗ 電流検出抵抗

Claims (2)

1. 多相交流モータ駆動用のスイッチング素子と当該素子に並列接続された還流ダイオードとを有するアームが、モータの各相ごとに上下一対設けられ、各相の上下アームの接続点からモータ駆動用の電圧が取り出されるように構成されたインバータ回路と、
   前記インバータ回路の各相の下アームにそれぞれ設けられ、モータの相電流を検出する電流検出手段と、
   前記インバータ回路の各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を所定のデューティ比で制御する制御手段と、
   を備えた多相交流モータ駆動装置において、
   前記インバータ回路の上アームのスイッチング素子の全てのＯＮデューティ比が所定値未満であるか否かを判定する判定手段を備え、
   前記判定手段は、
   前記ＯＮデューティ比が所定値未満であると判定した場合に、前記電流検出手段で検出された各相の電流値の和を演算して故障有無の判定を行い、
   前記ＯＮデューティ比が所定値未満でないと判定した場合に、１つの相の上アームのスイッチング素子のＯＮデューティ比のみが所定値以上であれば、前記電流検出手段で検出された当該１つの相の電流値の絶対値と、前記電流検出手段で検出された他の相の電流値の和の絶対値とを比較し、
   前記１つの相の電流値の絶対値が、他の相の電流値の和の絶対値より大きい場合は、前記１つの相に故障が発生したと判定することを特徴とする多相交流モータ駆動装置。
2. 多相交流モータ駆動用のスイッチング素子と当該素子に並列接続された還流ダイオードとを有するアームが、モータの各相ごとに上下一対設けられ、各相の上下アームの接続点からモータ駆動用の電圧が取り出されるように構成されたインバータ回路と、
   前記インバータ回路の各相の下アームにそれぞれ設けられ、モータの相電流を検出する電流検出手段と、
   前記インバータ回路の各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を所定のデューティ比で制御する制御手段と、
   を備えた多相交流モータ駆動装置において、
   前記インバータ回路の上アームのスイッチング素子の全てのＯＮデューティ比が所定値未満であるか否かを判定する判定手段を備え、
   前記判定手段は、
   前記ＯＮデューティ比が所定値未満であると判定した場合に、前記電流検出手段で検出された各相の電流値の和を演算して故障有無の判定を行い、
   前記ＯＮデューティ比が所定値未満でないと判定した場合に、１つの相を除く複数の相の上アームのスイッチング素子のＯＮデューティ比が所定値以上であれば、前記電流検出手段で検出された当該複数の相の電流値の和の絶対値と、前記電流検出手段で検出された他の１相の電流値の絶対値とを比較し、
   前記複数の相の電流値の和の絶対値が、他の１相の電流値の絶対値より大きい場合は、前記複数の相に故障が発生したと判定することを特徴とする多相交流モータ駆動装置。

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