JP5910295B2

JP5910295B2 - モータ駆動系の異常検出装置

Info

Publication number: JP5910295B2
Application number: JP2012110701A
Authority: JP
Inventors: 近藤　敦史; 敦史近藤; 晃弘冨田; 酒井　厚夫; 厚夫酒井; 文明高之瀬
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2032-05-14
Also published as: JP2013240171A

Description

本発明は、モータ駆動系の異常を検出する装置に関する。

車両のステアリングシャフトやラック軸に電動モータの駆動力を付与することにより運転者のステアリング操作を補助する、いわゆる電動パワーステアリング装置が周知である。この種の電動パワーステアリング装置では、何らかの異常が発生したとき、電動モータの駆動を停止することがあるが、この場合、運転者は人力のみで転舵輪を転舵する必要がある。このような状況では、運転者のステアリング操作に連動して電動モータが回転するため、電動モータが発電機として機能する。このとき、電動モータに接続された駆動回路の電気抵抗により電動モータに負荷トルクが発生するため、この負荷トルクがステアリング操作の妨げとなる。

そこで、特許文献１に記載のモータ制御装置では、電動モータと駆動回路とを接続する給電線の途中に相開放スイッチが設けられている。この相開放スイッチは通常、オン状態となっており、電動モータと駆動回路とが給電線を介して電気的に接続されている。そして、このモータ制御装置は、何らかの異常により電動モータの駆動を停止する場合、相開放スイッチをオフし、電動モータと駆動回路との電気的な接続を遮断する。これにより、電動モータに発生する負荷トルクが抑制されるため、人力によるステアリング操作の負荷を低減することができる。

特開２００５−１９９７４６号公報

ところで、このようなモータ制御装置では、相開放スイッチがオフ状態（開状態）で固定される、いわゆるオープン異常が発生すると、駆動回路と電動モータとの接続が遮断されたままとなる。このような異常が発生すると、電動モータを適切に駆動させることができなくなる。また、駆動回路と電動モータとを接続する給電線が断線した場合にも、同様に電動モータを適切に駆動させることができなくなる。よって、こうした電動モータの給電系に生じる異常を検出することのできる装置が求められている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電動モータの給電系の異常を検出することのできるモータ駆動系の異常検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、電源に接続された上側スイッチング素子及び接地された下側スイッチング素子の直列回路からなる３つのアームと、同３つのアームの中点と電動モータとを接続する各相給電線とを有し、前記各スイッチング素子のスイッチングにより生成される三相交流電流を前記各相給電線を介して電動モータに供給する駆動回路と、ＦＥＴからなり、寄生ダイオードの向きが前記アームから前記電動モータへの通電を許容する方向となるように前記各相給電線にそれぞれ設けられた相開放スイッチと、前記３つのアームの中点の電圧をそれぞれ検出する電圧検出部とを備え、前記３つのアームにおいて特定の一相に対応する上側スイッチング素子のみをオンさせ、それ以外の全ての上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子をオフさせて且つ、全ての相開放スイッチをオンさせた状態で前記電圧検出部により前記３つのアームの中点電圧を検出し、前記特定の一相以外の二相に対応するアームのそれぞれの中点電圧のいずれか一方が前記電源の電源電圧と異なる電圧である場合、前記電源電圧と異なる電圧を示す相に対応する相開放スイッチにオープン異常が生じたと判定することを要旨とする。

各相アームにおいて特定の一相に対応する上側スイッチング素子のみをオンさせるとともに、それ以外の上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子をオフさせた場合、特定相のアームの中点には電源が電気的に接続された状態となる。よって、特定相のアームの中点電圧は電源電圧となる。また、各相の相開放スイッチの全てが正常である場合、それらをオンさせれば、各相アームの中点は各相給電線及びモータを介して互いに電気的に接続される。したがって、特定相以外の二相のアームの中点電圧も電源電圧となる。これに対し、特定相以外の二相の相開放スイッチのいずれかにオープン異常が発生した場合、各相の相開放スイッチをオンさせても、オープン異常が発生した相のアームの中点と特定相のアームの中点との電気的な接続が遮断された状態となる。したがって、オープン異常が発生した相に対応するアームの中点電圧は電源電圧と異なる電圧となる。よって、上記構成によれば、特定相以外の二相の相開放スイッチに発生するオープン異常を検出することができる。

請求項２に記載の発明は、電源に接続された上側スイッチング素子及び接地された下側スイッチング素子の直列回路からなる３つのアームと、同３つのアームの中点と電動モータとを接続する各相給電線とを有し、前記各スイッチング素子のスイッチングにより生成される三相交流電流を前記各相給電線を介して電動モータに供給する駆動回路と、ＦＥＴからなり、寄生ダイオードの向きが前記アームから前記電動モータへの通電を許容する方向となるように前記各相給電線にそれぞれ設けられた相開放スイッチと、前記３つのアームの中点の電圧をそれぞれ検出する電圧検出部とを備え、前記３つのアームにおいて特定の一相に対応する上側スイッチング素子のみをオンさせ、それ以外の全ての上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子をオフさせて且つ、全ての相開放スイッチをオンさせた状態で前記電圧検出部により前記３つのアームの中点電圧を検出し、前記特定の一相以外の二相のアームのそれぞれの中点電圧が前記電源電圧と異なる場合、前記特定の一相に対応する給電線に断線異常が生じたと判定することを要旨とする。

各相アームにおいて特定の一相に対応する上側スイッチング素子のみをオンさせるとともに、それ以外の上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子をオフさせた場合、特定相のアームの中点には電源が電気的に接続された状態となる。このとき、特定相の給電線に断線異常が発生している場合、各相の相開放スイッチをオンさせても、特定相のアームの中点とそれ以外の二相のアームの中点との電気的な接続が遮断された状態となる。したがって、二相のアームの中点電圧は電源電圧と異なる電圧となる。よって、上記構成によれば、特定相の給電線に発生する断線異常を検出することができる。

本発明のモータ駆動系の異常検出装置によれば、電動モータの給電系の異常を検出することができる。

本発明のモータ駆動系の異常検出装置を適用した車両の電動パワーステアリング装置の一実施形態についてその概要を模式的に示す図。実施形態の電動パワーステアリング装置についてそのモータ制御装置の構成を示すブロック図。実施形態のモータ制御装置による相開放ＦＥＴのオープン異常の検出原理を示す図。実施形態のモータ制御装置による相開放ＦＥＴのオープン異常の検出原理を示す図。実施形態のモータ制御装置による相開放ＦＥＴのオープン異常の検出原理を示す図。実施形態のモータ制御装置による相開放ＦＥＴのオープン異常の検出原理を示す図。（ａ），（ｂ）は、実施形態のモータ制御装置による相開放ＦＥＴのオープン異常の検出方法を示す図表。実施形態のモータ制御装置による相開放ＦＥＴのオープン異常を検出する処理の手順を示すフローチャート。実施形態のモータ制御装置による相開放ＦＥＴのオープン異常の検出方法の他の例を示す図表。本発明のモータ駆動系の異常検出装置を適用したモータ制御装置の他の例について電動モータの給電線の断線異常の検出原理を示す図。（ａ）〜（ｃ）は、他の例のモータ制御装置による給電線の断線異常の検出方法を示す図表。

以下、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一実施形態について図１〜図８を参照して説明する。はじめに、車両の電動パワーステアリング装置の概要について図１を参照して説明する。

図１に示すように、この電動パワーステアリング装置は、運転者により操作されるステアリングホイール１、及びステアリングホイール１の回転軸となるステアリングシャフト２を備えている。ステアリングシャフト２は、ステアリングホイール１の中心に連結されたコラムシャフト３、コラムシャフト３の下端部に連結されたインターミディエイトシャフト４、及びインターミディエイトシャフト４の下端部に連結されたピニオンシャフト５からなる。ピニオンシャフト５の下端部には、ラックアンドピニオン機構６を介してラック軸７が連結されている。この電動パワーステアリング装置では、運転者によるステアリングホイール１の操作に伴いステアリングシャフト２が回転すると、その回転運動がラックアンドピニオン機構６を介してラック軸７の軸方向の往復直線運動に変換される。このラック軸７の往復直線運動がその両端に連結されたタイロッド８を介して転舵輪９に伝達されることにより、転舵輪９の転舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。

この電動パワーステアリング装置は、運転者のステアリング操作を補助する機構として、コラムシャフト３にアシスト力を付与する電動モータ１０を備えている。電動モータ１０は三相交流モータからなる。この電動パワーステアリング装置は、電動モータ１０の回転をギア機構１１を介してコラムシャフト３に伝達することでモータトルクをステアリングシャフト２に付与し、ステアリング操作を補助する。

また、この電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール１の操作量や車両の状態量を検出するための各種センサを備えている。例えばコラムシャフト３には、ステアリングシャフト２に作用するトルク（操舵トルク）τを検出するトルクセンサ１２が設けられている。電動モータ１０には、その回転角θを検出する回転角センサ１３が内蔵されている。車両には、その走行速度Ｖを検出する車速センサ１４が設けられている。これらのセンサの出力はモータ制御装置１５に取り込まれている。モータ制御装置１５は、各センサの出力に基づいて電動モータ１０の駆動を制御する。

図２に示すように、モータ制御装置１５は、車載バッテリなどの電源（電源電圧「＋Ｖｃｃ」）から供給される直流電流を三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電流に変換する駆動回路２０、及び駆動回路２０をＰＷＭ（パルス幅変調）駆動するマイコン２１を備えている。

駆動回路２０は、各相に対応する３つのアームＡｕ〜Ａｗの並列回路からなる。各相アームＡｕ〜Ａｗは、それぞれ対をなすＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）２２ａ，２３ａの直列回路、ＦＥＴ２２ｂ，２３ｂの直列回路、ＦＥＴ２２ｃ，２３ｃの直列回路からなる。各相アームＡｕ〜Ａｗの上側ＦＥＴ２２ａ〜２２ｃは電源に接続されており、下側ＦＥＴ２３ａ〜２３ｃは接地されている。各ＦＥＴ２２ａ〜２２ｃ，２３ａ〜２３ｃは、寄生ダイオードＤのアノード側が低電位となり、カソード側が高電位となるように配置されている。各相アームＡｕ〜Ａｗの上側ＦＥＴ２２ａ〜２２ｃ及び下側ＦＥＴ２３ａ〜２３ｃの中点Ｐｕ〜Ｐｗには、各相給電線Ｗｕ〜Ｗｗを介して電動モータ１０の各相コイルＬｕ〜Ｌｗが接続されている。この駆動回路２０は、マイコン２１からの駆動信号により各ＦＥＴ２２ａ〜２２ｃ，２３ａ〜２３ｃがスイッチングされることで、電源からの直流電流を三相交流電流に変換する。変換された三相交流電流は、各相給電線Ｗｕ〜Ｗｗを介して電動モータ１０の各相コイルＬｕ〜Ｌｗに供給される。

各相給電線Ｗｕ〜Ｗｗには、各相アームＡｕ〜Ａｗと電動モータ１０とを接続及び遮断する相開放ＦＥＴ（相開放スイッチ）２４ｕ〜２４ｗが設けられている。相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗは、寄生ダイオードＤの向きが各相アームＡｕ〜Ａｗから電動モータ１０への通電を許容する方向となるように配置されている。相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗのゲート端子には、チャージポンプなどからなる昇圧回路２５ｕ〜２５ｗがそれぞれ接続されている。各昇圧回路２５ｕ〜２５ｗは、マイコン２１からの指令に基づき電源電圧「＋Ｖｃｃ」を昇圧して相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗのゲート端子に印加したり、ゲート端子の電圧を下げたりする。これにより、各相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗがオン／オフ駆動する。

ところで、相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗがオン状態であるときに昇圧回路２５ｕ〜２５ｗに何らかの異常が生じると、相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗのゲート・ソース間に電荷が蓄積されたままになることがある。この場合、相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗをオフすることができなくなるため、異常状態のまま電動モータ１０への給電が継続されるおそれがある。そこで、相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗのゲート・ソース間には抵抗Ｒ１がそれぞれ設けられている。これにより、各相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗのゲート端子に蓄積された電荷が抵抗Ｒ１を通じて開放される。よって、相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗをオフすることができるため、異常状態のまま電動モータ１０への給電が継続されることを回避することができる。

また、相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗのゲート・ソース間には、ゲート端子を過電圧から保護すべく、互いに背中合わせに直列接続された２つのツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２がそれぞれ設けられている。

各相給電線Ｗｕ〜Ｗｗにおいて相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗと電動モータ１０との間には、プルアップ抵抗Ｒ２がそれぞれ接続されている。また、各相給電線Ｗｕ〜Ｗｗにおいて各相アームＡｕ〜Ａｗの中点Ｐｕ〜Ｐｗと相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗとの間には、電動モータ１０に供給される各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗを検出するための電流センサ２６ｕ〜２６ｗがそれぞれ設けられている。各電流センサ２６ｕ〜２６ｗの出力はマイコン２１に取り込まれている。

各相アームＡｕ〜Ａｗの中点Ｐｕ〜Ｐｗには、電動モータ１０に供給される各相電圧を検出するための各相電圧検出部２７ｕ〜２７ｗが接続されている。各相電圧検出部２７ｕ〜２７ｗは分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４の直列回路からなる。各相電圧検出部２７ｕ〜２７ｗは、各相アームＡｕ〜Ａｗの中点電圧Ｖｕ〜Ｖｗを分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４により分圧してマイコン２１に出力する。マイコン２１は、各相電圧検出部２７ｕ〜２７ｗの出力電圧に基づいて各相アームＡｕ〜Ａｗの中点電圧Ｖｕ〜Ｖｗ、すなわち電動モータ１０の各相電圧を検出する。

マイコン２１には、トルクセンサ１２、回転角センサ１３、及び車速センサ１４の出力も取り込まれている。マイコン２１は、各センサ１２〜１４，２６ｕ〜２６ｗにより検出される操舵トルクτ、電動モータ１０の回転角θ、車速Ｖ、及び電動モータ１０の各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗに基づいてパワーアシスト制御を実行する。詳しくは、マイコン２１は、操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて目標アシスト力を設定し、目標アシスト力から電流指令値を演算する。また、マイコン２１は、電動モータ１０の回転角θを利用することにより各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗをｄ／ｑ座標系における電流値（実電流値）に変換する。そして、マイコン２１は、実電流値と電流指令値との偏差に基づいて電流フィードバック制御を実行することによりｄ／ｑ座標系における電圧指令値を演算し、演算した電圧指令値を電動モータ１０の回転角θを利用して各相の電圧指令値に変換する。マイコン２１は、変換した各相の電圧指令値からゲート駆動信号を生成し、生成したゲート駆動信号を各ＦＥＴ２２ａ〜２２ｃ，２３ａ〜２３ｃに付与する。これにより、駆動回路２０がＰＷＭ駆動し、電動モータ１０の駆動が制御される。

また、マイコン２１は、正常時、昇圧回路２５ｕ〜２５ｗを介して全ての相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗをオンさせる。これにより、駆動回路２０及び電動モータ１０は電気的に接続された状態となり、パワーアシスト制御の実行が可能となる。一方、マイコン２１は、何らかの異常によりパワーアシスト制御を停止する場合、昇圧回路２５ｕ〜２５ｗを介して全ての相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗをオフさせる。これにより、駆動回路２０及び電動モータ１０の電気的な接続が遮断され、電動モータ１０に発生する負荷トルクが抑制される。よって、運転者の人力によるステアリング操作の負荷が低減される。

さらに、マイコン２１は、相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗのオープン異常を検出する際には、各相アームＡｕ〜Ａｗ及び相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗを選択的にオン／オフさせつつ、各相電圧検出部２７ｕ〜２７ｗを通じて各相アームＡｕ〜Ａｗの中点電圧Ｖｕ〜Ｖｗを検出する。そして、検出した各相アームＡｕ〜Ａｗの中点電圧Ｖｕ〜Ｖｗに基づいて相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗにオープン異常が発生しているか否かを判定する。

次に、相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗのオープン異常の検出原理を説明する。
図３に示すように、各相アームＡｕ〜ＡｗにおいてＵ相の上側ＦＥＴ２２ａのみをオンさせ、それ以外の上側ＦＥＴ２２ｂ，２２ｃ及び下側ＦＥＴ２３ａ〜２３ｃをオフさせるとともに、全ての相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗをオンさせたとする。このとき、二点鎖線で示すように、Ｕ相アームＡｕの中点Ｐｕには電源電圧「＋Ｖｃｃ」が印加される。また、相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗの全てが正常であれば、二点鎖線で示すように、各相アームＡｕ〜Ａｗのそれぞれの中点Ｐｕ〜Ｐｗは各相給電線Ｗｕ〜Ｗｗ及び各相コイルＬｕ〜Ｌｗを介して互いに電気的に接続される。したがって、Ｖ相アームＡｖ及びＷ相アームＡｗのそれぞれの中点Ｐｕ〜Ｐｗにも電源電圧「＋Ｖｃｃ」が印加される。よってこの場合、各相アームＡｕ〜Ａｗの中点電圧Ｖｕ〜Ｖｗは全て電源電圧「＋Ｖｃｃ」となる。

これに対し、図４に示すように、Ｕ相の相開放ＦＥＴ２４ｕにのみオープン異常が発生した場合、二点鎖線で示すように、Ｕ相の相開放ＦＥＴ２４ｕの寄生ダイオードＤの存在により、各相アームＡｕ〜Ａｗのそれぞれの中点Ｐｕ〜Ｐｗは各相給電線Ｗｕ〜Ｗｗ及び各相コイルＬｕ〜Ｌｗを介して互いに電気的に接続される。したがって、Ｖ相アームＡｖ及びＷ相アームＡｗのそれぞれの中点Ｐｕ〜Ｐｗには電源電圧「＋Ｖｃｃ」が印加される。よってこの場合、各相アームＡｕ〜Ａｗの中点電圧Ｖｕ〜Ｖｗは全て電源電圧「＋Ｖｃｃ」となる。

また、図５に示すように、Ｖ相の相開放ＦＥＴ２４ｖにのみオープン異常が発生した場合、二点鎖線で示すように、Ｕ相アームＡｕ及びＶ相アームＡｖのそれぞれの中点Ｐｕ，Ｐｖ間の接続が遮断される。このとき、Ｖ相アームＡｖの中点Ｐｖには、図２に示すように、抵抗Ｒ１を介して昇圧回路２５ｖからの電圧が印加される。よってこの場合、Ｖ相アームＡｖの中点電圧Ｖｖは電源電圧「＋Ｖｃｃ」と異なる電圧となる。

さらに、図６に示すように、Ｗ相の相開放ＦＥＴ２４ｗにのみオープン異常が発生した場合、二点鎖線で示すように、Ｕ相アームＡｕ及びＷ相アームＡｗのそれぞれの中点Ｐｕ，Ｐｗ間の接続が遮断される。よってこの場合、Ｗ相アームＡｗの中点電圧Ｖｗのみが電源電圧「＋Ｖｃｃ」と異なる電圧となる。

以上をまとめると、各相アームＡｕ〜Ａｗの中点電圧Ｖｕ〜Ｖｗは、オープン異常が発生した相開放ＦＥＴの位置に応じて図７（ａ）に示すように変化する。図７に示すように、正常な時の測定結果、及びＵ相の相開放ＦＥＴ２４ｕにオープン異常が発生した時の測定結果は同一であるため、それらを判別することはできない。これに対し、Ｖ相及びＷ相の相開放ＦＥＴ２４ｖ，２４ｗのオープン異常は各相アームＡｕ〜Ａｗの中点電圧Ｖｕ〜Ｖｗに基づいて以下の（ａ１），（ａ２）に示すように判定することができる。

（ａ１）Ｖ相アームＡｖの中点電圧Ｖｖが電源電圧「＋Ｖｃｃ」と異なる場合。この場合、Ｖ相の相開放ＦＥＴ２４ｖがオープン異常であると判定することができる。
（ａ２）Ｗ相アームＡｗの中点電圧Ｖｗが電源電圧「＋Ｖｃｃ」と異なる場合。この場合、Ｗ相の相開放ＦＥＴ２４ｗがオープン異常であると判定することができる。

一方、各相アームＡｕ〜ＡｗにおいてＶ相の上側ＦＥＴ２２ｂのみをオンさせ、それ以外の上側ＦＥＴ２２ａ，２２ｃ及び下側ＦＥＴ２３ａ〜２３ｃをオフさせるとともに、全ての相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗをオンさせたとする。この場合、図示を割愛するが、各相アームＡｕ〜Ａｗの中点電圧Ｖｕ〜Ｖｗは、オープン異常が発生した相開放ＦＥＴの位置に応じて図７（ｂ）に示すように変化する。図７（ｂ）に示すように、正常時の測定結果、及びＶ相の相開放ＦＥＴ２４ｖにオープン異常が発生した時の測定結果は同一であるため、それらを判別することはできない。これに対し、Ｕ相及びＷ相の相開放ＦＥＴ２４ｕ，２４ｗのオープン異常は各相アームＡｕ〜Ａｗの中点電圧Ｖｕ〜Ｖｗに基づいて以下の（ｂ１），（ｂ２）に示すように判定することができる。

（ｂ１）Ｕ相アームＡｕの中点電圧Ｖｕのみが電源電圧「＋Ｖｃｃ」と異なる場合。この場合、ｕ相の相開放ＦＥＴ２４ｕがオープン異常であると判定することができる。
（ｂ２）Ｗ相アームＡｗの中点電圧Ｖｗのみが電源電圧「＋Ｖｃｃ」と異なる場合。この場合、Ｗ相の相開放ＦＥＴ２４ｗがオープン異常であると判定することができる。

次に、図８を参照して、こうした原理に基づきマイコン２１により実行される相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗのオープン異常の検出処理についてその作用とともに詳述する。
図８に示すように、この処理では、マイコン２１は、まず、Ｕ相の上側ＦＥＴ２２ａをオンするとともに（ステップＳ１）、それ以外の上側ＦＥＴ２２ｂ，２２ｃ及び下側ＦＥＴ２３ａ〜２３ｃをオフする（ステップＳ２）。また、マイコン２１は、全ての相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗをオンする（ステップＳ３）。そして、マイコン２１は、各相電圧検出部２７ｕ〜２７ｗを通じて各相アームＡｕ〜Ａｗの中点電圧Ｖｕ〜Ｖｗを検出し（ステップＳ４）、Ｖ相アームＡｖの中点電圧Ｖｖ及びＷ相アームＡｗの中点電圧Ｖｗのいずれか一方が電源電圧「＋Ｖｃｃ」と異なるか否かを判断する（ステップＳ５）。マイコン２１は、Ｖ相アームＡｖの中点電圧Ｖｖ及びＷ相アームＡｗの中点電圧Ｖｗのいずれか一方が電源電圧「＋Ｖｃｃ」と異なる場合（ステップＳ５：ＮＯ）、上記（ａ１），（ａ２）の判定手法を用いてＶ相の相開放ＦＥＴ２４ｖ及びＷ相の相開放ＦＥＴ２４ｗのいずれにオープン異常が発生したかを判定する（ステップＳ６）。

また、マイコン２１は、ステップＳ６を完了した場合、あるいはステップＳ５でＶ相アームＡｖの中点電圧Ｖｖ及びＷ相アームＡｗの中点電圧Ｖｗの双方が電源電圧「＋Ｖｃｃ」であると判断した場合には（ステップＳ５：ＮＯ）、ステップＳ７以降の処理を実行する。すなわち、マイコン２１は、Ｕ相の上側ＦＥＴ２２ａをオフするとともに（ステップＳ７）、Ｖ相の上側ＦＥＴ２２ｂをオンする（ステップＳ８）。そして、マイコン２１は、各相電圧検出部２７ｕ〜２７ｗを通じて各相アームＡｕ〜Ａｗの中点電圧Ｖｕ〜Ｖｗを検出し（ステップＳ９）、Ｕ相アームＡｕの中点電圧Ｖｕが電源電圧「＋Ｖｃｃ」と異なるか否かを判断する（ステップＳ１０）。マイコン２１は、Ｕ相アームＡｕの中点電圧Ｖｕが電源電圧「＋Ｖｃｃ」と異なる場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、Ｕ相の相開放ＦＥＴ２４ｕにオープン異常が発生したと判定し（ステップＳ１１）、一連の処理を終了する。

また、マイコン２１は、Ｕ相アームＡｕの中点電圧Ｖｕが電源電圧「＋Ｖｃｃ」である場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、この一連の処理を終了する。
このような構成によれば、相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗのいずれにオープン異常が発生したかを判定することができる。

ところで、相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗのオープン異常を検出する方法としては次のような方法も考えられる。まず、図２において各相アームＡｕ〜Ａｗの上側ＦＥＴ２２ａ〜２２ｃ及び下側ＦＥＴ２３ａ〜２３ｃを全てオフさせるとともに、全ての相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗをオンさせる。そしてこの状態で各相アームＡｕ〜Ａｗの中点電圧Ｖｕ〜Ｖｗを検出する。このとき、例えばＵ相の相開放ＦＥＴ２４ｕにオープン異常が発生している場合、Ｕ相アームＡｕの中点Ｐｕには抵抗Ｒ１を介して昇圧回路２５ｕからの電圧が印加される。よって、Ｕ相アームＡｕの中点電圧Ｖｕが昇圧回路２５ｕからの印加電圧であるか否かを判断することで、Ｕ相の相開放ＦＥＴ２４ｕにオープン異常が発生しているか否かを判定することができる。しかしながら、昇圧回路２５ｕがチャージポンプからなる場合、その出力電圧が不安定であるため、Ｕ相の相開放ＦＥＴ２４ｕにオープン異常が発生したとき、Ｕ相アームＡｕの中点電圧Ｖｕは一定値にならない。このため、Ｕ相の相開放ＦＥＴ２４ｕにオープン異常が発生しているか否かを判定することは難しい。

この点、本実施形態では、各相アームＡｕ〜Ａｗの中点電圧Ｖｕ〜Ｖｗが電源電圧か否かを判断するだけで相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗにオープン異常が発生しているか否かを判定することができる。このため、オープン異常をより高い精度で検出することができる。

以上説明したように、本実施形態のモータ駆動系の異常検出装置によれば、以下のような効果が得られる。
（１）マイコン２１では、各相アームＡｕ〜ＡｗにおいてＵ相の上側ＦＥＴ２２ａのみをオンさせるとともに、それ以外の全ての上側ＦＥＴ２２ｂ，２２ｃ及び下側ＦＥＴ２３ａ〜２３ｃをオフさせて且つ、全ての相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗをオフさせることとした。また、この状態で各相電圧検出部２７ｕ〜２７ｗを通じて各相アームＡｕ〜Ａｗの中点電圧Ｖｕ〜Ｖｗを検出することとした。そして、マイコン２１では、Ｖ相アームＡｖの中点電圧Ｖｖ及びＷ相アームＡｗの中点電圧Ｖｗのいずれか一方が電源電圧と異なる電圧である場合、電源電圧と異なる電圧を示す相に対応する相開放ＦＥＴにオープン異常が発生したと判定することとした。これにより、Ｖ相及びＷ相の相開放ＦＥＴ２４ｖ，２４ｗに発生するオープン異常を検出することができる。

（２）マイコン２１では、各相アームＡｕ〜ＡｗにおいてＶ相の上側ＦＥＴ２２ｂのみをオンさせるとともに、それ以外の全ての上側ＦＥＴ２２ａ，２２ｃ及び下側ＦＥＴ２３ａ〜２３ｃをオフさせて且つ、全ての相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗをオフさせることとした。また、この状態で各相電圧検出部２７ｕ〜２７ｗを通じて各相アームＡｕ〜Ａｗの中点電圧Ｖｕ〜Ｖｗを検出することとした。そして、マイコン２１では、Ｕ相アームＡｕの中点電圧Ｖｕが電源電圧と異なる電圧である場合、Ｕ相に対応する相開放ＦＥＴ２４ｕにオープン異常が発生したと判定することとした。これにより、Ｕ相の相開放ＦＥＴ２４ｕに発生するオープン異常を検出することができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・各相アームＡｕ〜ＡｗにおいてＷ相の上側ＦＥＴ２２ｃのみをオンさせ、それ以外の上側ＦＥＴ２２ａ，２２ｂ及び下側ＦＥＴ２３ａ〜２３ｃをオフさせるとともに、全ての相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗをオンさせたとする。この場合、各相アームＡｕ〜Ａｗの中点電圧Ｖｕ〜Ｖｗは、オープン異常が発生した相開放ＦＥＴの位置に応じて図９に示すように変化する。これを利用すれば、上記実施形態に準じた手法により、各相アームＡｕ〜Ａｗのいずれにオープン異常が発生したかを判定することができる。

・図１０に示すように、各相アームＡｕ〜ＡｗにおいてＵ相の上側ＦＥＴ２２ａのみをオンさせ、それ以外の上側ＦＥＴ２２ｂ，２２ｃ及び下側ＦＥＴ２３ａ〜２３ｃをオフさせるとともに、全ての相開放ＦＥＴ２４ｕ〜２４ｗをオンさせたとする。このとき、Ｕ相の給電線Ｗｕが断線している場合、Ｕ相アームＡｕ及びＶ相アームＡｖのそれぞれの中点Ｐｕ，Ｐｖ間の接続が遮断されるとともに、Ｕ相アームＡｕ及びＷ相アームＡｗのそれぞれの中点Ｐｕ，Ｐｗ間の接続も遮断される。よってこの場合、Ｖ相アームＡｖ及びＷ相アームＡｗのそれぞれの中点電圧Ｖｖ，Ｖｗは電源電圧「＋Ｖｃｃ」と異なる電圧となる。これを利用し、図１１（ａ）に示すように、Ｖ相アームＡｖ及びＷ相アームＡｗのそれぞれの中点電圧Ｖｖ，Ｖｗが電源電圧「＋Ｖｃｃ」と異なる場合、Ｕ相の給電線Ｗｕに断線異常が発生したと判定してもよい。また、図１１（ｂ）に示すように、Ｕ相の上側ＦＥＴ２２ａに代えてＶ相の上側ＦＥＴ２２ｂをオンさせることで、Ｖ相の給電線Ｗｖの断線異常を判定することもできる。さらに、図１１（ｃ）に示すように、Ｗ相の上側ＦＥＴ２２ｃをオンさせることで、Ｗ相の給電線Ｗｗの断線異常を判定することもできる。

・上記実施形態では、各相アームＡｕ〜Ａｗの上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子としてＦＥＴを用いたが、それ以外の適宜のスイッチング素子を用いてもよい。
・本発明は、電動パワーステアリング装置に限らず、適宜のモータ駆動系の異常検出装置に適用することができる。

Ａｕ〜Ａｗ…各相アーム、Ｄ…寄生ダイオード、Ｐｕ〜Ｐｗ…中点、Ｗｕ〜Ｗｗ…各相給電線、１０…電動モータ、２０…駆動回路、２１…マイコン、２２ａ〜２２ｃ…上側ＦＥＴ（上側スイッチング素子）、２３ａ〜２３ｃ…下側ＦＥＴ（上側スイッチング素子）、２４ｕ〜２４ｗ…相開放ＦＥＴ（相開放スイッチ）、２７ｕ〜２７ｗ…電圧検出部。

Claims

電源に接続された上側スイッチング素子及び接地された下側スイッチング素子の直列回路からなる３つのアームと、同３つのアームの中点と電動モータとを接続する各相給電線とを有し、前記各スイッチング素子のスイッチングにより生成される三相交流電流を前記各相給電線を介して電動モータに供給する駆動回路と、
ＦＥＴからなり、寄生ダイオードの向きが前記アームから前記電動モータへの通電を許容する方向となるように前記各相給電線にそれぞれ設けられた相開放スイッチと、
前記３つのアームの中点の電圧をそれぞれ検出する電圧検出部とを備え、
前記３つのアームにおいて特定の一相に対応する上側スイッチング素子のみをオンさせ、それ以外の全ての上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子をオフさせて且つ、全ての相開放スイッチをオンさせた状態で前記電圧検出部により前記３つのアームの中点電圧を検出し、前記特定の一相以外の二相に対応するアームのそれぞれの中点電圧のいずれか一方が前記電源の電源電圧と異なる電圧である場合、前記電源電圧と異なる電圧を示す相に対応する相開放スイッチにオープン異常が生じたと判定する
ことを特徴とするモータ駆動系の異常検出装置。
電源に接続された上側スイッチング素子及び接地された下側スイッチング素子の直列回路からなる３つのアームと、同３つのアームの中点と電動モータとを接続する各相給電線とを有し、前記各スイッチング素子のスイッチングにより生成される三相交流電流を前記各相給電線を介して電動モータに供給する駆動回路と、
ＦＥＴからなり、寄生ダイオードの向きが前記アームから前記電動モータへの通電を許容する方向となるように前記各相給電線にそれぞれ設けられた相開放スイッチと、
前記３つのアームの中点の電圧をそれぞれ検出する電圧検出部とを備え、
前記３つのアームにおいて特定の一相に対応する上側スイッチング素子のみをオンさせ、それ以外の全ての上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子をオフさせて且つ、全ての相開放スイッチをオンさせた状態で前記電圧検出部により前記３つのアームの中点電圧を検出し、前記特定の一相以外の二相のアームのそれぞれの中点電圧が前記電源の電源電圧と異なる場合、前記特定の一相に対応する給電線に断線異常が生じたと判定する
ことを特徴とするモータ駆動系の異常検出装置。