JP5939235B2 - 回転電機駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置に関する。

従来、インバータの母線に設けられたシャント抵抗による電流検出値に基づき、各相電流を検出する技術が知られている。例えば特許文献１では、シャント抵抗の両端電圧を増幅する回路を２系統としている。

特開２０１３−１１０８６４号公報

特許文献１では、シャント抵抗の両端電圧を増幅する回路を２系統とすることで、電流検出回路の故障や異常の診断を行う。
しかしながら特許文献１では、例えばインバータを構成するスイッチング素子を導通させることができない異常（以下、「オープン故障」という。）等を検出することができない。スイッチング素子を導通させることができないオープン故障は、スイッチング素子自体の異常に限らず、スイッチング素子を導通させるための指令信号の異常によっても起こり得る。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、指令信号の異常を検出可能な回転電機駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明の回転電機駆動装置は、インバータ部と、電流検出部と、制御部と、異常検出部と、を備える。
インバータ部は、回転電機の巻線の各相に対応し、高電位側に設けられる上アーム素子、および、上アーム素子の低電位側に設けられる下アーム素子を有する。
電流検出部は、巻線に通電される電流を検出する。
制御部は、電流検出部により検出される電流検出値を取得し、電流検出値に基づき、上アーム素子のオンオフを切り替える指令信号である上側指令信号、および、下アーム素子のオンオフを切り替える指令信号である下側指令信号を生成する。

異常検出部は、対になる上アーム素子および下アーム素子に対する上側指令信号および下側指令信号が、共にオフ指令となる同時オフが同時オフ異常判定時間以上継続した場合、当該上側指令信号および当該下側指令信号が同時オフ異常であると判定する。
同時オフ異常判定時間は、対となる上アーム素子および下アーム素子が同時オンとなることを避けるために同時オフされるデッドタイムより長く、電流検出部による電流検出を行う電圧ベクトル期間の開始から電流検出を行うタイミングまでの時間である最低維持時間以下である。
これにより、対になる上側指令信号および下側指令信号の同時オフ異常を適切に検出することができる。

また例えば、電流検出部がインバータ部と電源の負側との間に設けられ、母線電流を検出する場合、指令信号の異常によりオープン故障が生じたとすると、電流検出部により検出される母線電流に対応する相および通電方向を誤検出する虞がある。
そこで本発明では、異常検出部にて、指令信号の異常に起因するオープン故障を検出する。これにより、各相電流の誤検出を防ぐことができるので、回転電機の意図しない挙動を回避することができる。

本発明の一実施形態による電動パワーステアリングシステムの構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態による回転電機駆動装置の構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態によるスイッチング素子のオンオフ状態と母線電流との関係を説明する説明図である。 本発明の一実施形態による指令信号と母線電流との関係を説明する説明図である。 本発明の一実施形態において、正常である場合に通電される電流を説明する説明図である。 本発明の一実施形態において、オープン故障が生じた場合に通電される電流を説明する説明図である。 シャント抵抗が各相に設けられているとき、スイッチング素子が正常である場合に通電される電流を説明する説明図である。 シャント抵抗が各相に設けられているとき、オープン故障が生じた場合に通電される電流を説明する説明図である。 本発明の一実施形態において、正常である場合の異常信号を説明するタイムチャートである。 本発明の一実施形態において、オープン故障が生じた場合の異常信号を説明するタイムチャートである。 本発明の一実施形態によるイニシャルチェック処理を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態によるイニシャルチェック処理を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態による異常判定処理を説明するフローチャートである。

以下、本発明による回転電機駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による回転電機駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリグ装置を図１〜図１３に示す。
図１に示すように、回転電機駆動装置１は、回転電機としてのモータ１０とともに、例えば車両のステアリング操作をアシストするための電動パワーステアリング装置１００に適用される。

図１は、電動パワーステアリング装置１００を備えるステアリングシステム９０の全体構成を示すものである。ステアリングシステム９０は、ハンドル（ステアリングホイール）９１、ステアリングシャフト９２、ピニオンギア９６、ラック軸９７、車輪９８、および、電動パワーステアリング装置１００等から構成される。

ハンドル９１は、ステアリングシャフト９２と接続される。ステアリングシャフト９２には、運転者がハンドル９１を操作することにより入力される操舵トルクを検出するトルクセンサ９４が設けられる。ステアリングシャフト９２の先端にはピニオンギア９６が設けられ、ピニオンギア９６はラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪９８が連結される。

これにより、運転者がハンドル９１を回転させると、ハンドル９１に接続されたステアリングシャフト９２が回転する。ステアリングシャフト９２の回転運動は、ピニオンギア９６によってラック軸９７の直線運動に変換され、ラック軸９７の変位量に応じた角度に一対の車輪９８が操舵される。

電動パワーステアリング装置１００は、運転者によるハンドル９１の操舵を補助する補助トルクを出力するモータ１０、当該モータ１０の駆動制御に用いられる回転電機駆動装置１、モータ１０の回転を減速してステアリングシャフト９２またはラック軸９７に伝える減速ギア８９等を備える。
モータ１０は、電源としてのバッテリ８０（図２参照）から電力が供給されることにより駆動し、減速ギア８９を正逆回転させる。

モータ１０は、３相ブラシレスモータであり、いずれも図示しないロータおよびステータを有する。ロータは、円筒状の部材であり、その表面に永久磁石が貼り付けられ、磁極を有する。ステータは、内部にロータを相対回転可能に収容している。ステータは、径内方向へ所定角度毎に突出する突出部を有し、この突出部に図２に示すＵ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、Ｗ相コイル１３が巻回される。Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、Ｗ相コイル１３が巻線１５を構成する。本実施形態ではＵ相コイル１１に通電される電流をＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相コイル１２に通電される電流をＶ相電流Ｉｖ、Ｗ相コイル１３に通電される電流をＷ相電流Ｉｗとする。また、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗを、適宜、「各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ」という。
また、モータ１０には、ロータの回転位置である電気角θを検出する位置センサ１６が設けられる。

図２に示すように、回転電機駆動装置１は、パルス幅変調（以下、「ＰＷＭ」という。）によりモータ１０を駆動制御するものであり、インバータ部２０、電流検出部３０、制御部４０、駆動回路部としてのカスタムＩＣ５０、および、電源としてのバッテリ８０等を備える。

インバータ部２０は、３相インバータであり、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、および、Ｗ相コイル１３のそれぞれへの通電を切り替えるべく、６つのスイッチング素子２１〜２６がブリッジ接続されている。本実施形態のスイッチング素子２１〜２６は、電界効果トランジスタの一種であるＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）であるが、その他のトランジスタ等を用いてもよい。以下、スイッチング素子２１〜２６を「ＳＷ２１〜２６」という。

３つのＳＷ２１〜２３は、ドレインがバッテリ８０の正極側に接続される。また、ＳＷ２１〜２３のソースがそれぞれＳＷ２４〜２６のドレインに接続される。ＳＷ２４〜２６のソースは、電流検出部３０を介してバッテリ８０の負極側に接続される。
対になっているＳＷ２１とＳＷ２４との接続点は、Ｕ相コイル１１の一端に接続する。対になっているＳＷ２２とＳＷ２５との接続点は、Ｖ相コイル１２の一端に接続する。対になっているＳＷ２３とＳＷ２６との接続点は、Ｗ相コイル１３の一端に接続する。

本実施形態では、高電位側に接続されるＳＷ２１〜２３が「上アーム素子」に対応し、低電位側に接続されるＳＷ２４〜２６が「下アーム素子」に対応する。
以下適宜、ＳＷ２１〜２３を「上アーム素子」、低電位側に配置されるＳＷ２４〜２６を「下アーム素子」という。

電流検出部３０は、インバータ部２０の低電位側とバッテリ８０の負極側との間に設けられ、インバータ部２０の母線電流を検出する。本実施形態の電流検出部３０は、シャント抵抗である。以下、電流検出部３０を「シャント抵抗３０」という。本実施形態では、シャント抵抗３０の両端電圧は、適宜増幅処理やノイズ除去処理がなされた後、電流検出値Ｉｃとして制御部４０へ出力される。

制御部４０は、回転電機駆動装置１全体の制御を司るものであり、各種演算を実行するマイクロコンピュータ等により構成される。制御部４０は、トルクセンサ９４により検出される操舵トルク、および、図示しない車速センサからの車速情報等に基づいて補助トルクを決定し、当該補助トルクがモータ１０から出力されるように、モータ１０の駆動を制御する。
制御部４０は、電流演算部４１、指令信号生成部４２、および、監視部４３等を有する。
電流演算部４１は、増幅処理やノイズ除去処理がなされた電流検出値Ｉｃを取得し、取得された電流検出値Ｉｃに基づき、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを演算する。各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの演算については、後述する。

指令信号生成部４２は、電流演算部４１にて演算される各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、および、位置センサ１６から取得される電気角θ等に基づき、ＳＷ２１〜２６のオンオフを制御する指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを生成する。
具体的には、指令信号生成部４２は、トルク指令値に基づいて決定されるｄ軸電流指令値Ｉｄ^*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^*と、電流検出値Ｉｃから求められる各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｖをｄｑ変換したｄ軸電流検出値Ｉｄおよびｑ軸電流検出値Ｉｑとの偏差が０となるように、ＰＩ演算によりｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*を演算する。また、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*の逆ｄｑ変換により各相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*を演算し、各相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*をデューティ指令値Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗに変換する。
そして、指令信号生成部４２は、デューティ指令値Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗとキャリア信号Ｃとの比較により、指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを生成する。生成された指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬは、カスタムＩＣ５０へ出力される。

指令信号ＵＨはＳＷ２１のオンオフに係る信号であり、オン指令のときにＳＷ２１がオンされ、オフ指令のときにＳＷ２１がオフされる。同様に、指令信号ＶＨはＳＷ２２のオンオフに係る信号であり、指令信号ＷＨはＳＷ２３のオンオフに係る信号である。また、指令信号ＵＬはＳＷ２４のオンオフに係る信号であり、指令信号ＶＬはＳＷ２５のオンオフに係る信号であり、指令信号ＷＬはＳＷ２６のオンオフに係る信号である。
本実施形態では、指令信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨが「上側指令信号」に対応し、指令信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬが「下側指令信号」に対応する。また、Ｕ相に係る指令信号ＵＨ、ＵＬが「対になる上側指令信号および下側指令信号」に対応する。同様に、Ｖ相に係る指令信号ＶＨ、ＶＬが「対になる上側指令信号および下側指令信号」に対応し、Ｗ相に係る指令信号ＷＨ、ＷＬが「対になる上側指令信号および下側指令信号」に対応する。

指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬがハイレベルのとき、対応するＳＷ２１〜２６がオンされる。また、指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬがローレベルのとき、対応するＳＷ２１〜２６がオフされる。以下、指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬがハイレベルである状態を「オン指令」といい、図中では「１」で示す。また、指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬがローレベルである状態を「オフ指令」といい、図中では「０」で示す。
監視部４３は、異常検出部５５の異常を監視する。

カスタムＩＣ５０は、信号増幅部５１、および、異常検出部５５を有する。
信号増幅部５１は、制御部４０から出力された指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを増幅し、各ＳＷ２１〜２６を駆動可能な電圧まで増幅した増幅信号ＵＨＧ、ＵＬＧ、ＶＨＧ、ＶＬＧ、ＷＨＧ、ＷＬＧを生成する。生成された増幅信号ＵＨＧ、ＵＬＧ、ＶＨＧ、ＶＬＧ、ＷＨＧ、ＷＬＧは、各ＳＷ２１〜２６へ出力される。
信号増幅部５１では、制御部４０から送信される増幅許可信号ＥＮがオンのとき、増幅信号ＵＨＧ、ＵＬＧ、ＶＨＧ、ＶＬＧ、ＷＨＧ、ＷＬＧを生成し、各ＳＷ２１〜２６へ出力する。また、増幅許可信号ＥＮがオフのとき、増幅信号ＵＨＧ、ＵＬＧ、ＶＨＧ、ＶＬＧ、ＷＨＧ、ＷＬＧの生成を停止する。

増幅信号ＵＨＧは、ＳＷ２１のオンオフに係る信号であり、オン指令のときにＳＷ２１がオンされ、オフ指令のときにＳＷ２１がオフされる。同様に、増幅信号ＶＨＧはＳＷ２２のオンオフに係る信号であり、増幅信号ＷＨＧはＳＷ２３のオンオフに係る信号であり、増幅信号ＵＬＧはＳＷ２４のオンオフに係る信号であり、増幅信号ＶＬＧはＳＷ２５のオンオフに係る信号であり、増幅信号ＷＬＧはＳＷ２６のオンオフに係る信号である。

また、指令信号ＵＨ、ＵＬが共にオン指令である場合、指令信号ＵＨ、ＵＬが増幅された増幅信号ＵＨＧ、ＵＬＧがインバータ部２０に出力されると、対になるＳＷ２１、２４が同時オンとなり、過電流が通電される虞がある。Ｖ相およびＷ相についても同様である。
そのため、信号増幅部５１は、自己保護回路部５２を有する。自己保護回路部５２は、Ｕ相保護回路、Ｖ相保護回路およびＷ相保護回路から構成される。Ｕ相保護回路は、指令信号ＵＨ、ＵＬが共にオン指令である場合、増幅信号ＵＨＧ、ＵＬＧの生成を停止する。Ｖ相保護回路は、指令信号ＶＨ、ＶＬが共にオン指令である場合、増幅信号ＶＨＧ、ＶＬＧの生成を停止する。Ｗ相保護回路は、指令信号ＷＨ、ＷＬが共にオン指令である場合、増幅信号ＷＨＧ、ＷＬＧの生成を停止する。本実施形態では、自己保護回路部５２が「保護手段」に対応する。

異常検出部５５は、端子Ｐ１〜Ｐ６を経由して、制御部４０から出力された指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを取得し、指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの異常を監視する。具体的には、本実施形態の異常検出部５５は、制御部４０の内部異常、および、制御部４０から端子Ｐ１〜Ｐ６までの断線、天絡、地絡等を監視する。
異常検出部５５には、Ｕ相の異常を検出するＵ相判定部、Ｖ相の異常を検出するＶ相判定部、および、Ｗ相の異常を検出するＷ相判定部が含まれる。

Ｕ相判定部は、Ｕ相に係る指令信号ＵＨ、ＵＬの異常を判定する。指令信号ＵＨ、ＵＬが異常である場合、Ｕ相異常フラグＦｌｇＵがセットされる。
Ｖ相判定部は、Ｖ相に係る指令信号ＶＨ、ＶＬの異常を判定する。指令信号ＶＨ、ＶＬが異常である場合、Ｖ相異常フラグＦｌｇＶがセットされる。
Ｗ相判定部は、Ｗ相に係る指令信号ＷＨ、ＷＬの異常を判定する。指令信号ＷＨ、ＷＬが異常である場合、Ｗ相異常フラグＦｌｇＷがセットされる。
異常フラグＦｌｇＵ、ＦｌｇＶ、ＦｌｇＷに関する情報は、制御部４０からの送信要求に応じ、例えばシリアル通信により、制御部４０へ送信される。

Ｕ相判定部は、指令信号ＵＨとＵＬとを比較する比較回路や、カウンタ回路、フラグ回路等が含まれる。これらの回路は、ハードウェアにて構成してもよいし、ソフトウェアにて構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせて構成してもよい。Ｖ相判定部およびＷ相判定部についても同様である。

ここで、本実施形態における電流検出について、図３〜図５に基づいて説明する。
図３は、ＳＷ２１〜２６のオンオフの組み合わせとシャント抵抗３０に通電される母線電流との関係を示すものである。図３では、相毎に、上アーム素子２１〜２３がオン、下アーム素子２４〜２６がオフである状態を「Ｈ」、上アーム素子２１〜２３がオフ、下アーム素子２４〜２６がオンである状態を「Ｌ」で示している。また、インバータ部２０側から巻線１５側へ流れる電流を「＋」、巻線１５側からインバータ部２０側へ流れる電流を「−」とした。また、図４では、デューティ指令値が最も大きい最大相をＵ相、デューティ指令値が中間である中間相をＶ相、デューティ指令値が最も小さい相をＷ相とし、下アーム素子２４〜２６に係る指令信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬは省略した。

図３に示すように、電圧ベクトルパターンは、ＳＷ２１〜２６のオンオフの組み合わせに応じ、８種類ある。そのうち、下アーム素子２４〜２６が全てオンであるＶ０電圧ベクトル、および、上アーム素子２１〜２３が全てオンであるＶ７電圧ベクトルは、ゼロ電圧ベクトルである。ゼロ電圧ベクトルのとき、シャント抵抗３０に流れる母線電流はゼロであるので、電流を検出することができない。

上アーム素子２１〜２３のうちの少なくとも１つ、および、下アーム素子２４〜２６の少なくとも１つがオンであるＶ１電圧ベクトル〜Ｖ６電圧ベクトルは、有効電圧ベクトルである。有効電圧ベクトルのとき、シャント抵抗３０に流れる母線電流は、オンされているアームが他の２相と異なる相の電流に相当する。

具体的には、図４に示すように、時間Ｔ２から時間Ｔ３までの期間は、Ｕ相は上アーム素子２１がオンであり、Ｖ相およびＷ相は下アーム素子２５、２６がオンであるＶ４電圧ベクトルである。このとき、図５中に矢印Ｙｃで示す経路にて電流が流れるので、シャント抵抗３０に流れる電流は、インバータ部２０側からＵ相コイル１１に流れる電流（＋Ｉｕ）に相当する。

図４に戻り、時間Ｔ５から時間Ｔ６までの期間は、Ｕ相およびＶ相は上アーム素子２１、２２がオンであり、Ｗ相は下アーム素子２６がオンであるＶ６電圧ベクトルである。このとき、シャント抵抗３０に流れる電流は、Ｗ相コイル１３からインバータ部２０側へ流れる電流（−Ｉｗ）に相当する。

本実施形態では、１つのシャント抵抗３０にて電流検出を行うので、異なる相の電流を検出可能な２つの有効電圧ベクトル期間にて電流を検出する。本実施形態では、キャリア信号Ｃの１周期において、２回電流検出を行う。図４に示す例では、時間Ｔ２から時間Ｔ３までのＶ４電圧ベクトル期間にて検出される電流検出値Ｉｃを＋Ｉｕとみなし、時間Ｔ５から時間Ｔ６までのＶ６電圧ベクトル期間にて検出される電流検出値Ｉｃを−Ｉｗとみなす。そして、電流演算部４１では、例えば３相和＝０より、残りの１相（図４の例ではＶ相電流Ｉｖ）を推定することで、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを演算する。

ところで、ＳＷ２１〜２６のオンオフ状態が切り替わると、シャント抵抗３０に流れる電流が乱れるリンギングが生じるので、リンギングが収束した後に電流検出を行う必要がある。そのため、電流検出は、有効電圧ベクトル期間内であって、当該有効電圧ベクトル期間の開始からリンギングが収束するのに要する時間（以下、「リンギング収束時間」という。）以上が経過したタイミングにて行われる。例えば、有効電圧ベクトル期間の中間タイミングにて電流検出を行う場合、電流検出を行う有効電圧期間は、リンギングが収束するのに要する時間の２倍以上の長さを確保する必要がある。本実施形態では、リンギング収束時間が「電流検出部による電流検出を行う電圧ベクトル期間の開始から電流検出を行うタイミングまでの時間である最低維持時間」に対応する。

ここで、Ｗ相の下アーム素子２６を導通することができないオープン故障が生じた場合について、説明する。
下アーム素子２６が正常である場合、時間Ｔ２から時間Ｔ３までの期間は、Ｖ４電圧ベクトルであり、図５に矢印Ｙｃで示すように、インバータ部２０側からＵ相コイル１１に電流が流れ、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３からインバータ部２０側へ電流が流れる。このとき、シャント抵抗３０に流れる電流は、上述の通り、インバータ部２０側からＵ相コイル１１に流れる電流（＋Ｉｕ）に相当する。

下アーム素子２６にオープン故障が生じると、モータ１０に通電される電流は変わらないものの、時間Ｔ２から時間Ｔ３までの期間にＷ相コイル１３からインバータ部２０側へ流れる電流は、図６に矢印Ｙｅで示すように、Ｗ相の上アーム素子２３のダイオードを経由して、オンされているＵ相の上アーム素子２１に流れる。このとき、シャント抵抗３０に流れる電流は、Ｖ相コイル１２からインバータ部２０側へ流れる電流（−Ｉｖ）に相当する。

制御部４０内部では時間Ｔ２から時間Ｔ３までの期間はＶ４電圧ベクトル期間であるとみなされるので、下アーム素子２６にオープン故障が生じると、電流検出値Ｉｃは、Ｖ相コイル１２からインバータ部２０側へ流れる電流（−Ｉｖ）に相当するにも関わらず、インバータ部２０側からＵ相コイル１１に流れる電流（＋Ｉｕ）に相当すると誤検出される。
すなわち制御部４０は、ＳＷ２１〜２６にオープン故障が生じると、電流検出値Ｉｃに対応する母線電流の通電方向および相を誤検出する虞がある。そのため、ＳＷ２１〜２６にオープン故障が生じた場合、通電方向および相が誤検出された電流検出値Ｉｃから演算される各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに基づいてモータ１０の駆動を制御すると、逆回転等の意図しない挙動をする虞がある。

なお、図７に示すように、シャント抵抗である電流検出部３０１、３０２、３０３が各相に設けられている場合、全ての下アーム素子２４〜２６がオンされているＶ０電圧ベクトルの期間に各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する。全てのＳＷ２１〜２６が正常である場合、シャント抵抗３０１〜３０３では、直前のスイッチ状態に応じた電流が検出される。また、図８に示すように、下アーム素子２６がオープン故障した場合、シャント抵抗３０３にて検出される電流検出値がゼロに張り付くが、シャント抵抗３０１にて検出されるＵ相電流Ｉｕ、および、シャント抵抗３０２にて検出されるＶ相電流Ｉｖは、正常に検出可能であり、通電方向や相が誤検出されることはない。
図５〜図８では、位置センサ１６やカスタムＩＣ５０等の構成や一部の制御線は、煩雑になることを避けるため、記載を省略した。

本実施形態でいう「オープン故障」とは、各ＳＷ２１〜２６を導通させることができない状態を示しており、ＳＷ２１〜２６自体の故障に限らず、制御部４０から出力される指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの異常、および、信号増幅部５１から出力される増幅信号ＵＨＧ、ＵＬＧ、ＶＨＧ、ＶＬＧ、ＷＨＧ、ＷＬＧの異常を含むものとする。

そこで本実施形態では、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの誤検出を避けるべく、異常検出部５５では、指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの異常を監視する。
図９には、デューティ指令値Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗおよびキャリア信号Ｃに基づく指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬが正常である場合の例を示した。図９では、デューティ指令値Ｄｕを実線、デューティ指令値Ｄｖを破線、デューティ指令値Ｄｗを一点鎖線で示した。また、デッドタイムＤＴは、キャリア信号Ｃの１周期について記載し、他の周期については記載を省略した。図１０も同様とする。

本実施形態では、キャリア信号Ｃ（図４参照）の１周期において、谷から山までの期間を前半、山から谷までの期間を後半とする。前半期間において、デューティ指令値Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗのうち最も大きい相のデューティが所定の上限値となるように中性点電圧が変更される。また、後半期間において、デューティ指令値Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗのうち最も小さい相のデューティが所定の下限値となるように中性点電圧が変更される。なお、中性点電圧が変更されても、線間電圧は変わらない。

キャリア信号Ｃは、上アーム素子２１〜２３の制御に係る上キャリア信号ＣＨおよび下アーム素子２４〜２６の制御に係る下キャリア信号ＣＬから構成される。本実施形態では、同相の上アーム素子２１〜２３と下アーム素子２４〜２６とが同時オンされることによる短絡が生じないように、上キャリア信号ＣＨと下キャリア信号ＣＬとをずらすことにより、同相の対になる上アーム素子２１〜２３と下アーム素子２４〜２６とがともにオフされるデッドタイムを設けている。

また、キャリア信号Ｃの山側の頂点では、最大相（図９の例ではＵ相）の上アーム素子２１と下アーム素子２４とが同時オンとならないように、下アーム素子２４をオンするタイミングを、デッドタイムＤＴの分、遅らせている。同様に、キャリア信号Ｃの谷側の頂点では、最小相（図９の例ではＷ相）の上アーム素子２３と下アーム素子２６とが同時オンとならないように、上アーム素子２３をオンするタイミングを、デッドタイムＤＴの分、遅らせている。

図９を参照し、指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの異常検出について、Ｕ相を例に説明する。
デューティ指令値Ｄｕが上キャリア信号ＣＨより大きい場合、指令信号ＵＨがオン指令となり、デューティ指令値Ｄｕが上キャリア信号ＣＨより小さい場合、指令信号ＵＨがオフ指令となる。
また、デューティ指令値Ｄｕが下キャリア信号ＣＬより小さい場合、指令信号ＵＬがオン指令となり、デューティ指令値Ｄｕが下キャリア信号ＣＬより大きい場合、指令信号ＵＬがオン指令となる。
これにより、デッドタイムＤＴを除き、指令信号ＵＨ、ＵＬの一方がオン指令、他方がオフ指令となる。また、デッドタイムＤＴは、指令信号ＵＨ、ＵＬが共にオフ指令となる。

異常検出部５５では、指令信号ＵＨ、ＵＬが同時にオン指令である状態、または、同時にオフ指令である状態を検出する。
指令信号ＵＨ、ＵＬの一方がオン指令、他方がオフ指令である場合、指令信号ＵＨ、ＵＬは正常であるので、異常信号Ｕｅｒｒはローレベル（図中では「０」で示す。）である。
また、指令信号ＵＨ、ＵＬが同時にオン指令である場合、または、同時にオフ指令である場合、異常信号Ｕｅｒｒはハイレベル（図中では「１」で示す。）となる。異常信号Ｕｅｒｒがハイレベルになると、異常カウンタのカウントを開始する。

Ｖ相についても同様、指令信号ＶＨ、ＶＬの一方がオン指令、他方がオフ指令である場合、異常信号Ｖｅｒｒをローレベルとし、指令信号ＶＨ、ＶＬが同時にオン指令または同時にオフ指令である場合、異常信号Ｖｅｒｒをハイレベルとし、異常カウンタのカウントを開始する。
Ｗ相についても同様、指令信号ＷＨ、ＷＬの一方がオン指令、他方がオフ指令である場合、異常信号Ｗｅｒｒをローレベルとし、指令信号ＷＨ、ＷＬが同時にオン指令または同時にオフ指令である場合、異常信号Ｗｅｒｒをハイレベルとし、異常カウンタのカウントを開始する。

本実施形態では、デッドタイムが設けられているので、指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬが正常であっても、デッドタイムＤＴ中は一時的に異常信号Ｕｅｒｒ、Ｖｅｒｒ、Ｗｅｒｒがハイレベルとなり、異常カウンタのカウントが開始される。デッドタイムＤＴが経過すると、異常信号Ｕｅｒｒ、Ｖｅｒｒ、Ｗｅｒｒがローレベルに戻り、異常カウンタはリセットされる。

指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬに異常が生じた場合を、図１０に基づいて説明する。Ｖ相、Ｗ相の異常判定は、Ｕ相と同様であるので、以下、Ｕ相を中心に説明する。図１０のデューティ指令値Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗ、および、キャリア信号ＣＨ、ＣＬは、図９と同様である。
図１０は、指令信号ＵＨに異常が生じた場合の例であり、正常であれば指令信号ＵＨはデューティ指令値Ｄｕに基づいて生成されるところ、時間Ｔｅ０にて、デューティ指令値Ｄｕではなくデューティ指令値Ｄｗに基づいて指令信号ＵＨが生成される異常が生じたものとする。図１０中では、正常時の指令信号ＵＨを２点鎖線にて示した。

時間Ｔｅ０では、指令信号ＵＨは、オン指令からオフ指令に切り替わる。また、指令信号ＵＬは、オフ指令が継続される。このとき、指令信号ＵＨ、ＵＬが同時にオフ指令となるので、異常信号Ｕｅｒｒがハイレベルとなる。異常信号Ｕｅｒｒがハイレベルになると、異常カウンタのカウントが開始される。
時間Ｔｅ１にて、異常カウンタのカウント値が異常判定閾値Ｃｔｈを超えると、Ｕ相異常フラグＦｌｇＵがセットされる。以下適宜、Ｕ相異常フラグＦｌｇＵがセットされている状態を「１」、セットされていない状態を「０」とする。

ここで、異常判定閾値Ｃｔｈについて説明する。
本実施形態では、指令信号ＵＨ、ＵＬが同時にオン指令である状態、または、同時にオフ指令である状態が検出されると、異常信号Ｕｅｒｒがハイレベルとなり、異常カウンタのカウントが開始される。また、本実施形態では、デッドタイムが設けられているので、デッドタイムＤＴにおいて、指令信号ＵＨ、ＵＬは同時にオフ指令となる。そのため、指令信号ＵＨ、ＵＬが正常であっても、デッドタイムＤＴ中は、異常信号Ｕｅｒｒがハイレベルとなり、異常カウンタのカウントが開始される。そこで本実施形態では、デッドタイムを異常であると誤判定することを避けるべく、異常判定閾値Ｃｔｈは、デッドタイムＤＴに対応する値よりも大きい値に設定される。これにより、デッドタイムにて指令信号ＵＨ、ＵＬが同時にオフ指令となっている状態を異常であると誤判定するのを防ぐことができる。

本実施形態では、有効電圧ベクトル期間の開始からリンギング収束時間以上が経過した後に電流検出が行われる。換言すると、ＳＷ２１〜２６のオンオフ状態が切り替わってから、リンギング収束時間内は、電流検出が行われない。そこで、異常判定閾値Ｃｔｈは、リンギング収束時間に対応する値以下に設定される。これにより、指令信号ＵＨ、ＵＬの異常による電流検出値Ｉｃの相および通電方向の誤検出を避けることができる。
本実施形態では、異常判定閾値Ｃｔｈに対応する時間が「同時オフ異常判定時間」および「同時オン異常判定時間」に対応する。

本実施形態では、制御部４０からの通信要求があった時間Ｔｓにて、Ｕ相異常フラグＦｌｇＵに係る情報を制御部４０へ送信する。そのため、Ｕ相異常フラグＦｌｇＵがセットされた場合、異常フラグＦｌｇＵがセットされた時間Ｔｅ１からＵ相異常フラグＦｌｇＵに係る情報を送信する時間Ｔｓまでの期間は、Ｕ相異常フラグＦｌｇＵがセットされた状態を維持する。

すなわち、指令信号ＵＨが異常であっても、指令信号ＵＨ、ＵＬの一方がオン指令、他方がオフ指令となり、一時的に異常信号Ｕｅｒｒがローレベルとなることがある。このような場合、異常カウンタは一旦リセットされるが、異常カウンタがリセットされてから再びカウント値が異常判定閾値Ｃｔｈを超えるまでの期間Ｑについても、Ｕ相異常フラグＦｌｇＵがセットされた状態が維持される。

制御部４０からの通信要求があり、異常フラグに係る情報が制御部４０へ送信されると、Ｕ相異常フラグＦｌｇＵはリセットされる。
なお、図１０中においては、Ｕ相異常フラグＦｌｇＵがリセットされることを明確にするために、リセット期間を比較的長く記載しているが、実際には、Ｕ相異常フラグＦｌｇＵを制御部４０へ送信したとしての異常カウンタはリセットされないため、Ｕ相異常フラグＦｌｇＵは速やかに再セットされる。

本実施形態の異常判定処理について図１１〜図１３に基づいて説明する。
図１１および図１２は、監視部４３にて実行されるイニシャルチェック処理に係るフローチャートであって、図１３に示す異常判定処理が実行される前になされる。
図１１に示すように、ステップＳ１０１（以下、「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」で記す。）では、制御部４０から信号増幅部５１へ送信される増幅許可信号ＥＮをオフにする。これにより、イニシャルチェック処理中は、制御部４０から指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬが出力されても、信号増幅部５１による増幅信号ＵＨＧ、ＵＬＧ、ＶＨＧ、ＶＬＧ、ＷＨＧ、ＷＬＧが生成されず、増幅信号ＵＨＧ、ＵＬＧ、ＶＨＧ、ＶＬＧ、ＷＨＧ、ＷＬＧがインバータ部２０に出力されないので、インバータ部２０がシャットダウンされた状態が継続され、モータ１０は駆動しない。

Ｓ１０２では、指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを全てオフ指令とする。
Ｓ１０３では、指令信号ＵＨ、ＵＬが同時にオン指令である状態または同時にオフ指令である状態を示すＵ相異常フラグＦｌｇＵ＝１か否かを判断する。Ｕ相異常フラグＦｌｇＵ＝１であると判断された場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、正常判定して、Ｓ１０５へ移行する。Ｕ相異常フラグＦｌｇＵ＝０であると判断された場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、Ｓ１０４へ移行する。
Ｓ１０４では、異常検出部５５のＵ相判定部の異常を確定する。

Ｓ１０５では、指令信号ＶＨ、ＶＬが同時にオン指令である状態または同時にオフ指令である状態を示すＶ相異常フラグＦｌｇＶ＝１か否かを判断する。Ｖ相異常フラグＦｌｇＶ＝１であると判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、正常判定して、Ｓ１０７へ移行する。Ｖ相異常フラグＦｌｇＶ＝０であると判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、Ｓ１０６へ移行する。
Ｓ１０６では、異常検出部５５のＶ相判定部の異常を確定する。

Ｓ１０７では、指令信号ＷＨ、ＷＬが同時にオン指令である状態または同時にオフ指令である状態を示すＷ相異常フラグＦｌｇＷ＝１か否かを判断する。Ｗ相異常フラグＦｌｇＷ＝１であると判断された場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、正常判定して、Ｓ１０９へ移行する。Ｗ相異常フラグＦｌｇＷ＝０であると判断された場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、Ｓ１０８へ移行する。
Ｓ１０８では、異常検出部５５のＷ相判定部の異常を確定する。

Ｓ１０９では、上アーム素子２１〜２３の駆動に係る上側指令信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨをオン指令とし、下アーム素子２４〜２６の駆動に係る下側指令信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬをオフ指令とする。
Ｓ１１０では、Ｕ相異常フラグＦｌｇＵ＝０か否かを判断する。Ｕ相異常フラグＦｌｇＵ＝０であると判断された場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、正常判定し、Ｓ１１２へ移行する。Ｕ相異常フラグＦｌｇＵ＝１であると判断された場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、Ｓ１１１へ移行する。
Ｓ１１１では、異常検出部５５のＵ相判定部の異常を確定する。

Ｓ１１２では、Ｖ相異常フラグＦｌｇＶ＝０か否かを判断する。Ｖ相異常フラグＦｌｇＶ＝０であると判断された場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、正常判定し、Ｓ１１４へ移行する。Ｖ相異常フラグＦｌｇＶ＝１であると判断された場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、Ｓ１１３へ移行する。
Ｓ１１３では、異常検出部５５のＶ相判定部の異常を確定する。

Ｓ１１４では、Ｗ相異常フラグＦｌｇＷ＝０か否かを判断する。Ｗ相異常フラグＦｌｇＷ＝０であると判断された場合（Ｓ１１４：ＹＥＳ）、正常判定し、Ｓ１１６へ移行する。Ｗ相異常フラグＦｌｇＷ＝１であると判断された場合（Ｓ１１４：ＮＯ）、Ｓ１１５へ移行する。
Ｓ１１５では、異常検出部５５のＷ相判定部の異常を確定する。

図１２中のＳ１１６では、上アーム素子２１〜２３の駆動に係る上側指令信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨをオフ指令とし、下アーム素子２４〜２６の駆動に係る下側指令信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬをオン指令とする。
Ｓ１１７〜Ｓ１２２の処理は、図１１中のＳ１１０〜Ｓ１１５の処理を同様である。
Ｓ１２３では、指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを全てオン指令とする。
Ｓ１２４〜Ｓ１２９の処理は、図１１中のＳ１０３〜Ｓ１０８の処理と同様である。

イニシャルチェック処理では、Ｓ１０２〜Ｓ１０８では、上下同時オフ指令で異常判定されることを確認している。Ｓ１０９〜Ｓ１１５では、上側指令信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨがオン指令、下側指令信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬがオフ指令で正常判定されることを確認している。Ｓ１１６〜Ｓ１２２では、上側指令信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨがオフ指令、下側指令信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬがオン指令で正常判定されることを確認している。Ｓ１２３〜Ｓ１２９では、上下同時オン指令で異常判定されることを確認している。例えば、イニシャルチェックにかけられる時間が短ければ、Ｓ１０２〜Ｓ１０８、Ｓ１０９〜Ｓ１１５、Ｓ１１６〜Ｓ１２２、Ｓ１２３〜Ｓ１２９のうちの一部を省略してもよい。また、Ｕ相判定部、Ｖ相判定部またはＷ相判定部の異常が確定した場合、後段のステップにおいて、異常が確定した相に関する処理を省略するようにしてもよい。
これにより、異常検出部５５における異常検出機能が正常であることが確認される。ここでいう「異常検出部５５における異常検出機能が正常であること」とは、端子Ｐ１〜Ｐ６から異常検出部５５に至る経路についても断線や天絡、地絡等の異常がない、ということである。

イニシャルチェック処理後に実行される異常判定処理を図１３に基づいて説明する。図１３に示す異常判定処理は、イニシャルチェック処理後であって、回転電機駆動装置１がオンされているときに、異常検出部５５にて所定間隔にて実行される処理である。ここでは、Ｕ相判定部にて、Ｕ相の異常判定に係る処理について説明するが、Ｖ相判定部およびＷ相判定部においても同様の処理が実行される。

Ｓ２０１では、指令信号ＵＨ、ＵＬを読み込む。
Ｓ２０２では、指令信号ＵＨ、ＵＬの一方がオン指令、他方がオフ指令であるか否かを判断する。すなわち、ＵＨ＝１かつＵＬ＝０、または、ＵＨ＝０かつＵＬ＝１のとき、肯定判断され、ＵＨ＝ＵＬ＝１、または、ＵＨ＝ＵＬ＝０で否定判断される。指令信号ＵＨ、ＵＬの一方がオン指令、他方がオフ指令であると判断された場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、Ｓ２０３へ移行する。指令信号ＵＨ、ＵＬが共にオン指令または共にオフ指令であると判断された場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、Ｓ２０４へ移行する。
Ｓ２０３では、異常カウンタをゼロクリアする。
Ｓ２０４では、異常カウンタをインクリメントする。

Ｓ２０５では、異常カウンタのカウント値が異常判定閾値Ｃｔｈより大きいか否かを判断する。異常カウンタのカウント値が異常判定閾値Ｃｔｈ以下であると判断された場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、Ｓ２０７へ移行する。異常カウンタのカウント値が異常判定閾値Ｃｔｈより大きいと判断された場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、Ｓ２０６へ移行する。
Ｓ２０６では、Ｕ相異常フラグＦｌｇＵをセットする。

Ｓ２０７では、制御部４０からのフラグ通信要求の有無を判断する。フラグ通信要求がないと判断された場合（Ｓ２０７：ＮＯ）、Ｓ２０８を行わない。フラグ通信要求があると判断された場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、Ｓ２０８へ移行する。
Ｓ２０８では、Ｕ相異常フラグＦｌｇＵに関する情報を制御部４０へ送信し、送信後、Ｕ相異常フラグＦｌｇＵをリセットする。

図１１〜図１３の処理は、ソフトウェアにより実行してもよいし、ハードウェアにより実行してもよい。例えば、図１３の処理をハードウェアにより実行する場合、Ｓ２０２に対応するＨＩ／ＬＯ判定回路、Ｓ２０３およびＳ２０４に対応するカウンタ回路、および、Ｓ２０５に対応する比較回路により、比較的簡素な回路構成にて、指令信号ＵＨ、ＵＬが同時にオン指令となる異常、または、同時にオフ指令となる異常を検出することができる。

以上詳述したように、本実施形態による回転電機駆動装置１は、インバータ部２０と、シャント抵抗３０と、制御部４０と、異常検出部５５と、を備える。
インバータ部２０は、モータ１０の巻線１５の各相に対応し、高電位側に設けられる上アーム素子２１〜２３、および、上アーム素子２１〜２３の低電位側に設けられる下アーム素子２４〜２６を有する。
シャント抵抗３０は、巻線１５に通電される電流を検出する。

制御部４０は、シャント抵抗３０により検出される電流検出値Ｉｃを取得し、電流検出値Ｉｃに基づき、上アーム素子２１〜２３のオンオフを切り替える指令信号である上側指令信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、および、下アーム素子２４〜２６のオンオフを切り替える指令信号である下側指令信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬを生成する。

異常検出部５５は、対になる上アーム素子２１および下アーム素子２４に対する上側指令信号ＵＨおよび下側指令信号ＵＬが共にオフ指令となる同時オフ状態が同時オフ異常判定時間以上継続した場合（図１３中のＳ２０５：ＹＥＳ）、対になる上側指令信号ＵＨおよび下側指令信号ＵＬが同時オフ異常であると判定する（Ｓ２０６）。
また、異常検出部５５は、対になる上アーム素子２２および下アーム素子２５に対する上側指令信号ＶＨおよび下側指令信号ＶＬが共にオフ指令となる同時オフ状態が同時オフ異常判定時間以上継続した場合、対になる上側指令信号ＶＨおよび下側指令信号ＶＬが同時オフ異常であると判定する。

さらにまた、異常検出部５５は、対になる上アーム素子２３および下アーム素子２６に対する上側指令信号ＷＨおよび下側指令信号ＷＬが共にオフ指令となる同時オフ状態が同時オフ異常判定時間以上継続した場合、対になる上側指令信号ＷＨおよび下側指令信号ＷＬが同時オフ異常であると判定する。
これにより、対になる上側指令信号ＵＨおよび下側指令信号ＵＬ、対になる上側指令信号ＶＨおよび下側指令信号ＶＬ、および、対になる上側指令信号ＷＨおよび下側指令信号ＷＬの同時オフ異常を適切に検出することができる。

本実施形態では、シャント抵抗３０は、インバータ部２０とバッテリ８０の負側との間に設けられ、母線電流を検出している。制御部４０では、シャント抵抗３０により検出される母線電流に基づき、ＳＷ２１〜２６のオンオフ状態から、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを演算している。
そのため、指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの異常により、ＳＷ２１〜２６をオンさせるべきタイミングにてオンすることができないオープン故障が生じると、シャント抵抗３０により検出される電流検出値Ｉｃに対応する通電方向および相を誤検出する虞がある。

そこで本実施形態では、異常検出部５５にて、対になる上側指令信号ＵＨおよび下側指令信号ＵＬ、対になる上側指令信号ＶＨおよび下側指令信号ＶＬ、および、対になる上側指令信号ＷＨおよび下側指令信号ＷＬの同時オフ異常に起因するオープン故障を検出する。これにより、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの誤検出を防ぐことができるので、モータ１０の意図しない挙動を回避することができる。

同時オフ異常判定時間は、対となる上アーム素子２１〜２３および下アーム素子２４〜２６が同時オンとなることを避けるために同時オフされるデッドタイムＤＴより長く、シャント抵抗３０による電流検出を行う電圧ベクトル期間の開始から電流検出を行うまでの時間である最低維持時間以下である。
これにより、デッドタイムＤＴを異常であると誤判定するのを避けることができる。また、電流検出値Ｉｃは、シャント抵抗３０に通電される電流のリンギングが収束した後に検出されるので、例えばリンギングが収束するのに要する時間に応じて設定されるリンギング収束時間を最低維持時間とする。オフ異常判定時間を最低維持時間以下とすれば、同時オフ異常が生じてから異常判定がなされるまでの期間に電流検出値Ｉｃの検出が行われることがないので、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの誤検出を確実に防ぐことができる。

異常検出部５５は、対になる上アーム素子２１および下アーム素子２４に対する上側指令信号ＵＨおよび下側指令信号ＵＬが共にオン指令となる同時オン状態が同時オン異常判定時間以上継続した場合（図１３中のＳ２０５：ＹＥＳ）、対になる上側指令信号ＵＨおよび下側指令信号ＵＬが同時オン異常であると判定する（Ｓ２０６）。
また、異常検出部５５は、対になる上アーム素子２２および下アーム素子２５に対する上側指令信号ＶＨおよび下側指令信号ＶＬが共にオン指令となる同時オン状態が同時オン異常判定時間以上継続した場合、対になる上側指令信号ＶＨおよび下側指令信号ＶＬが同時オン異常であると判定する。

さらにまた、異常検出部５５は、対になる上アーム素子２３および下アーム素子２６に対する上側指令信号ＷＨおよび下側指令信号ＷＬが共にオン指令となる同時オン状態が同時オフ異常判定時間以上継続した場合、対になる上側指令信号ＷＨおよび下側指令信号ＷＬが同時オン異常であると判定する。
これにより、対になる上側指令信号ＵＨおよび下側指令信号ＵＬ、対になる上側指令信号ＶＨおよび下側指令信号ＶＬ、および、対になる上側指令信号ＷＨおよび下側指令信号ＷＬの同時オン異常を適切に検出することができる。

回転電機駆動装置１は、制御部４０から出力される指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを増幅した増幅信号ＵＨＧ、ＵＬＧ、ＶＨＧ、ＶＬＧ、ＷＨＧ、ＷＬＧをインバータ部２０に出力する信号増幅部５１を有するカスタムＩＣ５０をさらに備える。
これにより、ＳＷ２１〜２６を駆動可能な電圧に増幅された増幅信号ＵＨＧ、ＵＬＧ、ＶＨＧ、ＶＬＧ、ＷＨＧ、ＷＬＧにより、ＳＷ２１〜２６のオンオフを適切に切り替えることができる。

カスタムＩＣ５０は、対になる指令信号ＵＨ、ＵＬがともにオン指令である場合、増幅信号ＵＨＧ、ＵＬＧの生成を停止するＵ相保護回路、対になる指令信号ＶＨ、ＶＬがともにオン指令である場合、増幅信号ＶＨＧ、ＶＬＧの生成を停止するＶ相保護回路、および、対になる指令信号ＷＨ、ＷＬがともにオン指令である場合、増幅信号ＷＨＧ、ＷＬＧの生成を停止するＷ相保護回路を有する。これにより、指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬが異常であったとしても、対になる上アーム素子２１〜２３と下アーム素子２４〜２６とが同時にオンされることがないので、過電流を防ぐことができる。

本実施形態では、異常検出部５５は、カスタムＩＣ５０に設けられる。すなわち、信号増幅部５１および異常検出部５５が、１つのカスタムＩＣ５０に設けられる。これにより、部品点数を低減することができる。
制御部４０は、異常検出部５５による異常検出が正常か否かを判定する監視部４３を有する。これにより、異常検出部５５の異常にも関わらず、指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの異常であると誤判定されるのを防ぐことができる。

本実施形態の電動パワーステアリング装置１００は、上述の回転電機駆動装置１と、運転者による操舵を補助する補助トルクを出力するモータ１０と、を備える。回転電機駆動装置１では、指令信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの異常に起因する各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの誤検出を防ぐことができ、モータ１０の意図しない挙動が回避されるので、運転者に違和感のある補助トルクが出力されるのを防ぐことができる。

（他の実施形態）
（ア）異常判定処理
上記実施形態では、同時オフ判定および同時オン判定を同一のステップ（Ｓ２０２）にて実行した。他の実施形態では、同時オフ判定および同時オン判定を、別々のステップにて実行してもよい。同時オフ計時と同時オン計時、および、オフ異常判定とオン異常判定についても同様である。また、同時オン判定、同時オン計時、および、オン異常判定は省略してもよい。

上記実施形態では、オフ異常判定に係る異常判定閾値と、オン異常判定に係る異常判定閾値とが等しい。他の実施形態では、オフ異常判定に係る異常判定閾値と、オン異常判定に係る異常判定閾値とを異なる値としてもよい。例えば、オン異常判定においては、オフ異常判定と異なり、デッドタイムを考慮しなくてもよいので、オフ異常判定に係る異常判定閾値よりもオン異常判定に係る異常判定閾値を小さくしてもよい。
上記実施形態では、オフ異常判定時間およびオン異常判定時間をカウンタにて計時したが、他の実施形態では、例えばタイマ等により計時してもよい。

また上記実施形態では、オフ異常判定時間およびオン異常判定時間を、リンギング収束時間以下となるように設定する。他の実施形態では、オフ異常判定時間およびオン異常判定時間は、リンギング収束時間に限らず、電流検出部による電流検出を行う電圧ベクトル期間の開始から電流検出を行うタイミングまでの時間である最低維持時間以下であればよい。

（イ）電流検出部
上記実施形態では、キャリア信号の１周期において、異なる相の電流を検出可能な有効電圧ベクトル期間にて電流検出値を検出した。すなわち、キャリア信号の１周期に２回、電流検出値を検出した。他の実施形態では、電流演算部における電流演算周期に応じ、電流演算の１周期にて、異なる相の電流を検出可能な有効電圧ベクトルにて電流検出値を検出してもよい。例えば、キャリア信号の２周期毎に電流演算部における各相電流の演算が行われる場合、キャリア信号の１周期に１回ずつ電流検出を行うように構成してもよい。また例えば、キャリア信号の４周期毎に電流演算部における各相電流の演算が行われる場合、キャリア信号の２周期に１回ずつ電流検出を行うように構成してもよい。

上記実施形態では、電流検出部は、インバータ部と電源の負側との間に設けられる。他の実施形態では、電流検出部は、インバータ部と電源の正側との間に設けてもよい。
また例えば、図７に示すように、電流検出部を相毎に設けてもよい。電流検出部を相毎に設けた場合であっても、指令信号の異常を適切に検出することができる。

（ウ）指令信号生成部
上記実施形態では、指令信号は、キャリア信号の１周期の前半と後半とで、中性点電圧が異なっている。他の実施形態では、キャリア信号の１周期にて、中性点電圧を変更しなくてもよい。また、電流検出周期に応じ、例えば１周期毎に中性点電圧を変更するように構成してもよい。
また、電流検出を行うのに必要な最低維持時間を確保すべく、補正処理等を行ってもよい。
さらにまた、上記実施形態では、キャリア信号は三角波信号である。他の実施形態では、キャリア信号は鋸波信号等、どのような信号としてもよい。

（エ）異常検出部
上記実施形態では、異常検出部は、信号増幅部と同一の駆動回路部に設けられる。他の実施形態では、異常検出部は、信号増幅部とは異なる回路部に設けてもよい。なお、異常検出部は、制御部とは異なる回路部により構成されることが、機能安全の面から好ましい。
（オ）回転電機駆動装置
上記実施形態では、回転電機駆動装置は、電動パワーステアリング装置に適用される。他の実施形態では、回転電機駆動装置を電動パワーステアリング装置以外に適用してもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１・・・回転電機駆動装置
１０・・・モータ（回転電機）
１５・・・巻線
２０・・・インバータ部
２１〜２３・・・上アーム素子
２４〜２６・・・下アーム素子
３０・・・シャント抵抗（電流検出部）
４０・・・制御部
５０・・・カスタムＩＣ（駆動回路部）
５５・・・異常検出部

Claims (8)

1. 回転電機（１０）の巻線（１５）の各相に対応し、高電位側に設けられる上アーム素子（２１、２２、２３）、および、前記上アーム素子の低電位側に設けられる下アーム素子（２４、２５、２６）を有するインバータ部（２０）と、
   前記巻線に通電される電流を検出する電流検出部（３０）と、
   前記電流検出部により検出される電流検出値を取得し、前記電流検出値に基づき、前記上アーム素子のオンオフを切り替える指令信号である上側指令信号、および、前記下アーム素子のオンオフを切り替える指令信号である下側指令信号を生成する制御部（４０）と、
   対になる前記上アーム素子および前記下アーム素子に対する前記上側指令信号および前記下側指令信号が共にオフ指令となる同時オフ状態が同時オフ異常判定時間以上継続した場合、対になる前記上側指令信号および前記下側指令信号が同時オフ異常であると判定する異常検出部（５５）と、
   を備え、
   前記同時オフ異常判定時間は、対となる前記上アーム素子および前記下アーム素子が同時オンとなることを避けるために同時オフされるデッドタイムより長く、前記電流検出部による電流検出を行う電圧ベクトル期間の開始から電流検出を行うタイミングまでの時間である最低維持時間以下であることを特徴とする回転電機駆動装置（１）。
2. 前記異常検出部は、
   対になる前記上アーム素子および前記下アーム素子に対する前記上側指令信号および前記下側指令信号が、共にオン指令となる同時オン状態が同時オン異常判定時間以上継続した場合、対になる前記上側指令信号および前記下側指令信号が同時オン異常であると判定することを特徴とする請求項１に記載の回転電機駆動装置。
3. 前記制御部から出力される前記指令信号を増幅した増幅信号を前記インバータ部に出力する信号増幅部（５１）を有する駆動回路部（５０）をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機駆動装置。
4. 前記駆動回路部は、対になる前記上側指令信号および前記下側指令信号がともにオン指令である場合、前記増幅信号の生成を停止する保護手段（５２）を有することを特徴とする請求項３に記載の回転電機駆動装置。
5. 前記異常検出部は、前記駆動回路部に設けられることを特徴とする請求項３または４に記載の回転電機駆動装置。
6. 前記電流検出部は、前記インバータ部と電源（８０）の正側または負側との間に設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転電機駆動装置。
7. 前記制御部は、前記異常検出部による異常検出が正常か否かを判定する監視部（４３）を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転電機駆動装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の回転電機駆動装置と、
   運転者による操舵を補助する補助トルクを出力する前記回転電機と、
   を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置（１００）。

Images