JP6035190B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータの駆動を制御するモータ制御装置に関する。

車両のステアリングシャフトやラックシャフトにモータのアシストトルク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電動パワーステアリング装置が知られている。この電動パワーステアリング装置には、運転者のステアリング操作に基づいて操舵機構に付与される操舵トルクを検出するトルクセンサ、及びトルクセンサの検出操舵トルクに基づいてモータの駆動を制御する制御装置が設けられている。制御装置は、モータに交流電力を供給する駆動回路、及び駆動回路の動作を制御するマイコンからなる。マイコンは、トルクセンサの検出操舵トルクに基づいてモータの駆動電流の目標値である電流指令値を演算する。そして、モータの実際の駆動電流値を電流指令値に追従させる電流フィードバック制御の実行によりモータの駆動を制御する。

一方、このようなモータ制御装置では、駆動回路を構成するスイッチング素子に短絡異常が生じると、モータの駆動を適切に制御することができなくなる。そこで従来のモータ制御装置では、特許文献１に見られるように、電流センサにより検出されるモータの各相電流値に基づいてスイッチング素子に短絡異常が生じているか否かを監視し、スイッチング素子の短絡異常を検出した場合には、モータの駆動を停止している。

特開２０１２−１４３１１８号公報

ところで、特許文献１に記載のモータ制御装置では、電流センサにより検出される各相電流値がノイズ等の影響により変動すると、スイッチング素子の短絡異常を誤検出するおそれがある。スイッチング素子の短絡異常を誤検出した場合、実際にはスイッチング素子が正常であるにもかかわらず、モータの駆動が停止してしまうため、好ましくない。このような事情により短絡異常の誤検出を回避することのできる装置が望まれている。

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、駆動回路のスイッチング素子の短絡異常を検出した際に、その誤検出を回避することのできるモータ制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、電源に接続された上アーム及び接地された下アームの直列回路を各相に対応して有し、前記上アームを構成する上側スイッチング素子及び前記下アームを構成する下側スイッチング素子のスイッチングに基づき、前記各相に対応する上下アームの接続点から給電線を介してモータに交流電力を供給する駆動回路と、前記駆動回路の駆動を制御する制御部と、を備え、前記駆動回路のスイッチング素子の短絡異常を検出するモータ制御装置において、前記制御部は、前記駆動回路のスイッチング素子の短絡異常を検出した際、短絡異常が検出されたスイッチング素子に対応する相を特定相として同特定相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状態に固定するとともに、前記特定相以外の二相の上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子のスイッチングを継続し、前記特定相以外の二相の下側スイッチング素子が共にオン状態になったとき、あるいは前記特定相以外の二相の上側スイッチング素子が共にオフ状態になったとき、前記特定相の上下アームの接続点の電圧に基づいて前記特定相の上側スイッチング素子に短絡異常が生じているか否かを判定する。

また上記課題を解決するために、電源に接続された上アーム及び接地された下アームの直列回路を各相に対応して有し、前記上アームを構成する上側スイッチング素子及び前記下アームを構成する下側スイッチング素子のスイッチングに基づき、前記各相に対応する上下アームの接続点から給電線を介してモータに交流電力を供給する駆動回路と、前記駆動回路の駆動を制御する制御部と、を備え、前記駆動回路のスイッチング素子の短絡異常を検出するモータ制御装置において、前記制御部は、前記駆動回路のスイッチング素子の短絡異常を検出した際、短絡異常が検出されたスイッチング素子に対応する相を特定相として同特定相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状態に固定するとともに、前記特定相以外の二相の上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子のスイッチングを継続し、前記特定相以外の二相の上側スイッチング素子が共にオン状態になったとき、あるいは前記特定相以外の二相の下側スイッチング素子が共にオフ状態になったとき、前記特定相の上下アームの接続点の電圧に基づいて前記特定相の下側スイッチング素子に短絡異常が生じているか否かを判定する。

これらの構成によれば、スイッチング素子が短絡した場合と正常な場合とで特定相の上下アームの接続点の電圧が大きく異なるときに、制御部が、その短絡異常検出の正誤を判定することができる。したがって短絡異常の誤検出を的確に回避することができる。

ところで、特定相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状態にした時点で特定相の給電線に電流が流れていると、特定相の上下アームの接続点の電圧が変動する。したがって、そのような状況下で特定相の上下アームの接続点の電圧に基づいて短絡異常検出の正誤を判定すると、判定精度が低下してしまう。

そこで、上記モータ制御装置については、前記制御部は、前記特定相の給電線に電流が流れていない状態で、前記特定相のスイッチング素子に短絡異常が生じているか否かを判定することが有効である。

この構成によれば、制御部は、特定相の給電線に電流が流れていない状況でのみ短絡異常検出の正誤の判定を行うため、判定精度を的確に確保することができる。
そして上記モータ制御装置については、前記制御部は、前記特定相の上下アームの接続点の電圧と、予め設定された閾値との比較に基づいて前記短絡異常の判定を行うことが有効である。

また上記モータ制御装置については、前記上側スイッチング素子は、ドレイン端子が電源に接続されたＦＥＴからなり、前記下側スイッチング素子は、ソース端子が接地に接続されたＦＥＴからなり、前記上側スイッチング素子のソース端子と前記下側スイッチング素子のドレイン端子とが互いに接続されることで前記上下アームの直列回路が構成され、前記制御部は、前記特定相における前記上側スイッチング素子のドレイン−ソース間の電位差と、予め設定された閾値との比較に基づいて前記短絡異常の判定を行うことが有効である。

さらに上記モータ制御装置については、前記上側スイッチング素子は、ドレイン端子が電源に接続されたＦＥＴからなり、前記下側スイッチング素子は、ソース端子が接地に接続されたＦＥＴからなり、前記上側スイッチング素子のソース端子と前記下側スイッチング素子のドレイン端子とが互いに接続されることで前記上下アームの直列回路が構成され、前記制御部は、前記特定相における前記下側スイッチング素子のドレイン−ソース間の電位差と、予め設定された閾値との比較に基づいて前記短絡異常の判定を行うことが有効である。

これらの構成によれば、短絡異常検出の正誤を容易に判定することができる。

このモータ制御装置によれば、駆動回路のスイッチング素子の短絡異常を検出した際に、その誤検出を回避することができる。

モータ制御装置の一実施形態について同装置を適用した電動パワーステアリング装置の概略構成を示すブロック図。 実施形態のモータ制御装置の構成を示すブロック図。 （ａ）は、デューティ値及び三角波の推移を示すタイムチャート。（ｂ）〜（ｇ）は、各相の上側ＦＥＴ及び下側ＦＥＴのスイッチング状態の推移を示すタイムチャート。 （ａ）は、Ｕ相上下アームの接続点の電圧の推移をＵ相上側ＦＥＴの短絡異常検出が正しい場合と誤りの場合とで比較して示すタイムチャート。（ｂ）〜（ｇ）は、各相の上側ＦＥＴ及び下側ＦＥＴのスイッチング状態の推移を示すタイムチャート。 （ａ）は、Ｕ相上下アームの接続点の電圧の推移をＵ相下側ＦＥＴの短絡異常検出が正しい場合と誤りの場合とで比較して示すタイムチャート。（ｂ）〜（ｇ）は、各相の上側ＦＥＴ及び下側ＦＥＴのスイッチング状態の推移を示すタイムチャート。 実施形態のモータ制御装置による上側ＦＥＴの短絡異常検出の際に実行され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下側ＦＥＴの短絡異常検出の際に実行される処理の手順を示すフローチャート。

以下、モータ制御装置の一実施形態について説明する。はじめに本実施形態のモータ制御装置が搭載された電動パワーステアリング装置の概要について説明する。
図１に示すように、この電動パワーステアリング装置は、運転者のステアリングホイール１０の操作に基づき転舵輪３を転舵させる操舵機構１、及び運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構２を備えている。

操舵機構１は、ステアリングホイール１０の回転軸となるステアリングシャフト１１、及びその下端部にラックアンドピニオン機構１２を介して連結されたラックシャフト１３を備えている。操舵機構１では、運転者のステアリングホイール１０の操作に伴いステアリングシャフト１１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１２を介してラックシャフト１３の軸方向の往復直線運動に変換される。このラックシャフト１３の往復直線運動がその両端に連結されたタイロッド１４を介して転舵輪３に伝達されることにより転舵輪３の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。

アシスト機構２は、ステアリングシャフト１１にアシストトルクを付与するモータ２０を備えている。モータ２０は三相ブラシレスモータからなる。モータ２０の回転が減速機２１を介してステアリングシャフト１１に伝達されることでステアリングシャフト１１にモータトルクが付与され、ステアリング操作が補助される。

この電動パワーステアリング装置には、ステアリングホイール１０の操作量や車両の状態量を検出する各種センサが設けられている。例えばステアリングシャフト１１には、運転者のステアリング操作に際してステアリングシャフト１１に付与されるトルク（操舵トルク）Ｔｈを検出するトルクセンサ５が設けられている。車両には、その走行速度Ｖを検出する車速センサ６が設けられている。モータ２０には、その回転角θｍを検出する回転角センサ７が設けられている。これらセンサ５〜７の出力はモータ制御装置４に取り込まれる。モータ制御装置４は各センサ５〜７の出力に基づいてモータ２０の駆動を制御する。

図２に示すように、モータ制御装置４は、車載バッテリ等の電源（電源電圧＋ＶＢ）から供給される直流電力を三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力に変換する駆動回路４０、及び駆動回路４０をＰＷＭ（パルス幅変調）駆動する制御部としてのマイコン４１を備えている。

駆動回路４０は、それぞれ対をなす上アーム４２ｕ及び下アーム４３ｕの直列回路、上アーム４２ｖ及び下アーム４３ｖの直列回路、並びに上アーム４２ｗ及び下アーム４３ｗの直列回路を並列に接続した構造をなしている。上アーム４２ｕ〜４２ｗは、それぞれドレイン端子が電源に接続されたＭＯＳＦＥＴ（以下、「上側ＦＥＴ」という）４４ｕ〜４４ｗからなる。下アーム４３ｕ〜４３ｗは、それぞれソース端子が接地に接続されたＭＯＳＦＥＴ（以下、「下側ＦＥＴ」という）４５ｕ〜４５ｗからなる。そして各上側ＦＥＴ４４ｕ〜４４ｗのソース端子と各下側ＦＥＴ４５ｕ〜４５ｗのドレイン端子とが接続されることにより、上下アームの直列回路が構成されている。なお本実施形態では、上側ＦＥＴ４４ｕ〜４４ｗが上側スイッチング素子となり、下側ＦＥＴ４５ｕ〜４５ｗが下側スイッチング素子となっている。また図中に破線で示す符号Ｄは、各ＦＥＴ４４ｕ〜４４ｗ，４５ｕ〜４５ｗの寄生ダイオードを示している。上アーム４２ｕと下アーム４３ｕとの接続点Ｐ１、上アーム４２ｖと下アーム４３ｖとの接続点Ｐ２、及び上アーム４２ｗと下アーム４３ｗとの接続点Ｐ３には、給電線Ｗｕ〜Ｗｗを介してモータ２０の各相コイル２０ｕ〜２０ｗがそれぞれ接続されている。この駆動回路４０では、マイコン４１からの制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６に基づいてＦＥＴ４４ｕ〜４４ｗ，４５ｕ〜４５ｗがスイッチングされることにより、電源から供給される直流電力を三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力に変換する。

詳しくは、図３（ａ）〜（ｇ）に示すように、マイコン４１は、各相モータコイル２０ｕ〜２０ｗに印可すべき相電圧に対応する各デューティ値Ｄｕ〜ＤｗとＰＷＭキャリア（搬送波）である三角波δとの比較に基づいて制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６を生成する。すなわちマイコン４１は、三角波δの値よりも各デューティ値Ｄｕ〜Ｄｗの方が大きい場合には、対応する相の上側ＦＥＴ４４ｕ〜４４ｗをオンし、小さい場合には、対応する相の上側ＦＥＴ４４ｕ〜４４ｗをオフするような制御信号Ｓｃ１，Ｓｃ３，Ｓｃ５を生成する。またマイコン４１は、三角波δの値よりも各デューティ値Ｄｕ〜Ｄｗの方が小さい場合には、対応する相の下側ＦＥＴ４５ｕ〜４５ｗをオンし、大きい場合には、対応する相の下側ＦＥＴ４５ｕ〜４５ｗをオフするような制御信号Ｓｃ２，Ｓｃ４，Ｓｃ６を生成する。こうして生成される制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６に基づいてＦＥＴ４４ｕ〜４４ｗ，４５ｕ〜４５ｗがスイッチングされることにより、電源から供給される直流電力が三相交流電力に変換される。そして、この三相交流電力が給電線Ｗｕ〜Ｗｗを介して各相モータコイル２０ｕ〜２０ｗに供給されることでモータ２０が駆動する。

図２に示すように、Ｕ相に対応する上下アーム４２ｕ，４３ｕの接続点Ｐ１、Ｖ相に対応する上下アーム４２ｖ，４３ｖの接続点Ｐ２、及びＷ相に対応する上下アーム４２ｗ，４３ｗの接続点Ｐ３には、電圧センサ４６ｕ〜４６ｗがそれぞれ接続されている。電圧センサ４６ｕ〜４６ｗは、各相の接続点Ｐ１〜Ｐ３の電圧を、換言すればモータ２０の各相端子電圧Ｖｕ〜Ｖｗを検出する。電圧センサ４６ｕ〜４６ｗは、各相の接続点Ｐ１〜Ｐ３の電圧Ｖｕ〜Ｖｗを分圧抵抗により分圧して出力する周知の構成からなる。電圧センサ４６ｕ〜４６ｗの出力信号Ｓｖ＿ｕ〜Ｓｖ＿ｗはマイコン４１に取り込まれる。マイコン４１は、電圧センサ４６ｕ〜４６ｗの出力信号Ｓｖ＿ｕ〜Ｓｖ＿ｗに基づいて各相の接続点Ｐ１〜Ｐ３の電圧Ｖｕ〜Ｖｗを検出する。

下側ＦＥＴ４５ｕ〜４５ｗと接地との間には、各相に対応する電流センサ４７ｕ〜４７ｗがそれぞれ設けられている。電流センサ４７ｕ〜４７ｗは、各下側ＦＥＴ４５ｕ〜４５ｗに対して直列に接続されたシャント抵抗の端子間電圧を増幅して出力する周知の構成からなる。各電流センサ４７ｕ〜４７ｗの出力信号Ｓｉ＿ｕ〜Ｓｉ＿ｗはマイコン４１に取り込まれる。マイコン４１は、電流センサ４７ｕ〜４７ｗの出力信号Ｓｉ＿ｕ〜Ｓｉ＿ｗを所定のサンプリングタイミングで取得し、各相のモータ電流値Ｉｕ〜Ｉｗを演算する。詳しくは、図３に示すように、マイコン４１は、ＰＷＭキャリアとしての三角波δが谷となるタイミングＴ１及び山となるタイミングＴ２で電流センサ４７ｕ〜４７ｗの出力信号Ｓｉ＿ｕ〜Ｓｉ＿ｗをそれぞれ取得する。なお、「谷となるタイミングＴ１」とは三角波δの値が最小となるピークタイミングであり、全ての上側ＦＥＴ４４ｕ〜４４ｗがオン状態となり、全ての下側ＦＥＴ４５ｕ〜４５ｗがオフ状態となるタイミングである。これに対し、「山となるタイミングＴ２」とは三角波δの値が最大となるピークタイミングであり、全ての上側ＦＥＴ４４ｕ〜４４ｗがオフ状態となり、全ての下側ＦＥＴ４５ｕ〜４５ｗがオン状態となるタイミングである。マイコン４１は、三角波δが谷となるタイミングＴ１で取得する出力信号Ｓｉ＿ｕ〜Ｓｉ＿ｗに基づいて谷読み電流値Ｉｖ＿ｕ〜Ｉｖ＿ｗを検出する。また三角波δが山となるタイミングＴ２で取得する出力信号Ｓｉ＿ｕ〜Ｓｉ＿ｗに基づいて山読み電流値Ｉｍ＿ｕ〜Ｉｍ＿ｗを検出する。そしてマイコン４１は、検出された谷読み電流値Ｉｖ＿ｕ〜Ｉｖ＿ｗ及び山読み電流値Ｉｍ＿ｕ〜Ｉｍ＿ｗから以下の式（１）〜（３）に基づいて各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗを演算する。

Ｉｕ＝Ｉｍ＿ｕ−Ｉｖ＿ｕ ・・・（１）
Ｉｖ＝Ｉｍ＿ｖ−Ｉｖ＿ｖ ・・・（２）
Ｉｗ＝Ｉｍ＿ｗ−Ｉｖ＿ｗ ・・・（３）
そしてマイコン４１は、演算された各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗ、及び各センサ５〜７により検出される操舵トルクＴｈ、車速Ｖ、及びモータ回転角θｍに基づいて制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６を生成する。具体的には、マイコン４１は、モータ回転角θｍに基づいて各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗをｄ／ｑ座標系のｄ軸電流値及びｑ軸電流値に変換する。またマイコン４１は、操舵トルクＴｈ及び車速Ｖに基づいて、操舵系に付与すべきアシストトルクの目標値に対応するｑ軸電流指令値を演算する。例えば、マイコン４１は、操舵トルクＴｈの絶対値が大きくなるほど、また車速Ｖが遅くなるほど、ｑ軸電流指令値の絶対値をより大きい値に設定する。またマイコン４１はｄ軸電流指令値を零に設定する。そしてマイコン４１は、ｄ軸電流値をｄ軸電流指令値に追従させるべく、またｑ軸電流値をｑ軸電流指令値に追従させるべく電流フィードバック制御を行うことによりｄ／ｑ座標系の電圧指令値を演算する。次にマイコン４１は、モータ回転角θｍに基づいて、このｄ／ｑ座標系の電圧指令値を逆変換することにより、三相座標系の各相電圧指令値を演算する。さらにマイコン４１は、演算された各相電圧指令値に基づく各デューティ値Ｄｕ〜Ｄｗを、図３に例示したように三角波δと比較することにより制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６を生成し、生成した制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６を駆動回路４０に出力する。これにより、目標アシストトルクを発生させるための駆動電力がモータ２０に供給されるようになっている。

一方、マイコン４１は、谷読み電流値Ｉｖ＿ｕ〜Ｉｖ＿ｗ及び山読み電流値Ｉｍ＿ｕ〜Ｉｍ＿ｗに基づいてＦＥＴ４４ｕ〜４４ｗ，４５ｕ〜４５ｗのドレイン−ソース間の短絡異常を検出する。詳しくは、マイコン４１は、山読み電流値の絶対値｜Ｉｍ＿ｕ｜〜｜Ｉｍ＿ｗ｜のいずれかが所定の閾値を超えた場合、閾値を超えた山読み電流値が検出された相に対応する上側ＦＥＴに短絡異常が生じたと判定する。またマイコン４１は、谷読み電流値の絶対値｜Ｉｖ＿ｕ｜〜｜Ｉｖ＿ｗ｜のいずれかが所定の閾値を超えた場合、閾値を超えた谷読み電流値が検出された相に対応する下側ＦＥＴに短絡異常が生じたと判定する。さらにマイコン４１は、ＦＥＴ４４ｕ〜４４ｗ，４５ｕ〜４５ｗのいずれかに短絡異常が生じたことを検出した場合、電圧センサ４６ｕ〜４６ｗにより検出される各相の接続点Ｐ１〜Ｐ３の電圧Ｖｕ〜Ｖｗに基づいて、短絡異常検出の正誤を判定する。以下、短絡異常検出の正誤判定の方法について詳述する。はじめに、その原理について説明する。

本実施形態のマイコン４１は、例えばＵ相上側ＦＥＴ４４ｕの短絡異常を検出した場合、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、Ｕ相上側ＦＥＴ４４ｕ及び下側ＦＥＴ４５ｕをオフ状態に固定する。なおこのとき、図４（ｄ）〜（ｇ）に示すように、マイコン４１は、Ｕ相以外のＶ相及びＷ相の上側ＦＥＴ４４ｖ，４４ｗ及び下側ＦＥＴ４５ｖ，４５ｗに関しては制御信号Ｓｃ３〜Ｓｃ６に基づくスイッチングを継続する。ここでＵ相上側ＦＥＴ４４ｕの短絡異常検出が正しい場合、図４（ａ）に実線で示すように、Ｕ相接続点Ｐ１の電圧Ｖｕは電源電圧ＶＢと等しくなり、その状態が継続する。これに対し、Ｕ相上側ＦＥＴ４４ｕの短絡異常検出が誤りである場合、すなわちＵ相上側ＦＥＴ４４ｕが正常である場合、図４（ａ）に一点鎖線で示すように、Ｕ相接続点Ｐ１の電圧Ｖｕは、Ｖ相及びＷ相の上側ＦＥＴ４４ｖ，４４ｗ及び下側ＦＥＴ４５ｖ，４５ｗのスイッチングに応じて変化する。詳しくは、Ｖ相上側ＦＥＴ４４ｖ及びＷ相上側ＦＥＴ４４ｗが共にオン状態となる例えば時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間や時刻ｔ５〜ｔ６の期間、Ｕ相接続点Ｐ１の電圧Ｖｕは電源電圧ＶＢを示す。またＶ相下側ＦＥＴ４５ｖ及びＷ相下側ＦＥＴ４５ｗが共にオン状態となる例えば時刻ｔ３〜ｔ４の期間、Ｕ相接続点Ｐ１の電圧Ｖｕは「０」を示す。したがって、第１閾値Ｖｔｈ１を「０＜Ｖｔｈ１＜ＶＢ」の範囲で設定した上で、Ｖ相下側ＦＥＴ４５ｖ及びＷ相下側ＦＥＴ４５ｗが共にオン状態となったとき、Ｕ相接続点Ｐ１の電圧Ｖｕが第１閾値Ｖｔｈ１以上であれば、Ｕ相上側ＦＥＴ４４ｕの短絡異常検出が正しいと判定することができる。これに対し、Ｕ相接続点Ｐ１の電圧Ｖｕが第１閾値Ｖｔｈ１よりも小さければ、Ｕ相上側ＦＥＴ４４ｕの短絡異常検出は誤りであると判定することができる。なおＶ相上側ＦＥＴ４４ｖ及びＷ相上側ＦＥＴ４４ｗについても、これに準じた判定を行うことにより、それらの短絡異常検出の正誤を判定することができる。

一方、マイコン４１は、Ｕ相下側ＦＥＴ４５ｕの短絡異常を検出した場合にも、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、Ｕ相上側ＦＥＴ４４ｕ及び下側ＦＥＴ４５ｕをオフ状態に固定する。また図５（ｄ）〜（ｇ）に示すように、マイコン４１は、Ｕ相以外のＶ相及びＷ相の上側ＦＥＴ４４ｖ，４４ｗ及び下側ＦＥＴ４５ｖ，４５ｗに関しては制御信号Ｓｃ３〜Ｓｃ６に基づくスイッチングを継続する。ここでＵ相下側ＦＥＴ４５ｕの短絡異常検出が正しい場合、図５（ａ）に実線で示すように、Ｕ相接続点Ｐ１の電圧Ｖｕは「０」となり、その状態が継続する。したがってこの場合、第２閾値Ｖｔｈ２を「０＜Ｖｔｈ２＜ＶＢ」の範囲で設定した上で、Ｖ相上側ＦＥＴ４４ｖ及びＷ相上側ＦＥＴ４４ｗが共にオン状態となったとき、Ｕ相接続点Ｐ１の電圧Ｖｕが第２閾値Ｖｔｈ２以下であれば、Ｕ相下側ＦＥＴ４５ｕの短絡異常検出が正しいと判定することができる。これに対し、Ｕ相接続点Ｐ１の電圧Ｖｕが第２閾値Ｖｔｈ２よりも大きければ、Ｕ相下側ＦＥＴ４５ｕの短絡異常検出は誤りであると判定することができる。なおＶ相下側ＦＥＴ４５ｖ及びＷ相下側ＦＥＴ４５ｗについても、これに準じた判定を行うことにより、それらの短絡異常検出の正誤を判定することができる。

次に、このような原理に基づいてマイコン４１が行う短絡異常検出の正誤判定処理について説明する。はじめに、図６を参照して、マイコン４１が上側ＦＥＴ４４ｕ〜４４ｗのいずれかの短絡異常を検出した際に実行する処理の手順についてその作用とともに説明する。

図６に示すように、マイコン４１は、まず、短絡異常が検出されたＦＥＴに対応する相を特定相として、当該特定相の上側ＦＥＴ及び下側ＦＥＴをオフ状態に固定する（ステップＳ１）。なおマイコン４１は、特定相以外の二相の上側ＦＥＴ及び下側ＦＥＴに関しては、制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６に基づくスイッチングを継続する。続いてマイコン４１は、特定相以外の二相の下側ＦＥＴが共にオン状態になったか否かを判断する（ステップＳ２）。そして、特定相以外の二相の下側ＦＥＴが共にオン状態になった場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、マイコン４１は、電圧センサ４６ｕ〜４６ｗの出力信号Ｓｖ＿ｕ〜Ｓｖ＿ｗに基づいて特定相に対応する接続点の電圧Ｖｐを検出し（ステップＳ３）、検出された特定相の接続点の電圧Ｖｐが第１閾値Ｖｔｈ１よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４）。そして、特定相の接続点の電圧Ｖｐが第１閾値Ｖｔｈ１よりも大きい場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、マイコン４１は、短絡異常検出が正しいと判定し（ステップＳ５）、フェールセーフ処理を実行する（ステップＳ６）。なおフェールセーフ処理としては、例えば駆動回路への制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６の出力を停止してモータ２０の駆動を停止する処理や、特定相以外の二相の上側ＦＥＴ及び下側ＦＥＴのみをスイッチングすることによりモータ２０の駆動を継続する、いわゆる二相駆動に移行する処理などを採用することができる。

一方、マイコン４１は、特定相に対応する接続点の電圧Ｖｐが第１閾値Ｖｔｈ１以下の場合（ステップＳ４：ＮＯ）、短絡異常検出が誤りであると判定し（ステップＳ７）、特定相の上側ＦＥＴ及び下側ＦＥＴに関して制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６に基づくスイッチングを再開する（ステップＳ８）。

次に、図７を参照して、マイコン４１が下側ＦＥＴ４５ｕ〜４５ｗのいずれかの短絡異常を検出した際に実行する処理の手順についてその作用とともに説明する。なおここでは、図６に示した処理と同一の処理には同一の符号を付すことによりその説明を割愛し、以下では両者の相違点を中心に説明する。

図７に示すように、マイコン４１は、ステップＳ１の処理を実行した後、特定相以外の二相の上側ＦＥＴが共にオン状態になったか否かを判断する（ステップＳ９）。次にマイコン４１は、特定相以外の二相の上側ＦＥＴが共にオン状態になった場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、ステップＳ３の処理を実行した後、特定相の接続点の電圧Ｖｐが第２閾値Ｖｔｈ２よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０）。そして、特定相の接続点の電圧Ｖｐが第２閾値Ｖｔｈ２よりも小さい場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、マイコン４１は、ステップＳ５及びＳ６の処理を実行する。一方、特定相の接続点の電圧Ｖｐが第２閾値Ｖｔｈ２以上の場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、マイコン４１は、ステップＳ７及びＳ８の処理を実行する。

このような構成によれば、マイコン４１が駆動回路４０のＦＥＴ４４ｕ〜４４ｗ，４５ｕ〜４５ｗの短絡異常を検出したとき、その短絡異常検出の正誤を判定することができる。したがって短絡異常の誤検出を的確に回避することができる。

また、本実施形態のように特定相の上側ＦＥＴ及び下側ＦＥＴをオフした状態で短絡異常検出の正誤判定を行えば、図４及び図５に例示したように、短絡異常検出が正しい場合と誤りの場合とで、特定相の接続点の電圧Ｖｐに「ＶＢ」の差が生じる。これにより、特定相の接続点の電圧Ｖｐに、判定精度の確保に必要な十分な偏差が生じるため、高い判定精度を得ることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば以下の効果が得られる。
（１）モータ制御装置４は、ＦＥＴ４４ｕ〜４４ｗ，４５ｕ〜４５ｗの短絡異常を検出した際、短絡異常が検出されたＦＥＴに対応する相を特定相として、特定相の上側ＦＥＴ及び下側ＦＥＴをオフ状態にするとともに、特定相以外の二相の上側ＦＥＴ及び下側ＦＥＴのスイッチングを継続することとした。そしてモータ制御装置４は、特定相以外の二相の下側ＦＥＴが共にオン状態になったとき、特定相の上下アームの接続点の電圧Ｖｐに基づいて特定相の上側ＦＥＴに短絡異常が生じているか否かを判定することとした。またモータ制御装置４は、特定相以外の二相の上側ＦＥＴが共にオン状態になったとき、特定相の上下アームの接続点の電圧Ｖｐに基づいて特定相の下側ＦＥＴに短絡異常が生じているか否かを判定することとした。これによりモータ制御装置４は、ＦＥＴ４４ｕ〜４４ｗ，４５ｕ〜４５ｗの短絡異常を検出したとき、その短絡異常検出が正しいか否かを検証することができる。したがって短絡異常の誤検出を的確に回避することができる。また高い判定精度を確保することもできる。

（２）モータ制御装置４は、特定相の上下アームの接続点の電圧Ｖｐと、予め設定された第１閾値Ｖｔｈ１及び第２閾値Ｖｔｈ２との比較に基づいて、短絡異常の判定を行うこととした。これにより、特定相の上側スイッチング素子あるいは下側スイッチング素子に短絡異常が生じているか否かを容易に判定することができる。

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。
・特定相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状態にしたとき、特定相の給電線に電流が流れていると、特定相の上下アームの接続点の電圧が変動するため、短絡異常検出の正誤を適切に判定できないおそれがある。このようなケースとしては２つのケースがあるため、まずは第１のケースについて説明する。例えば図２に示すＵ相上側ＦＥＴ４４ｕ及び下側ＦＥＴ４５ｕが共に正常な状況でそれらをオフ状態にしたとき、Ｕ相給電線Ｗｕにモータ２０からＵ相接続点Ｐ１に向かう方向の電流が流れていると、Ｕ相接続点Ｐ１の電圧は、Ｕ相上側ＦＥＴ４４ｕの寄生ダイオードＤに順方向の電流が流れる電圧となる。すなわちこの場合、Ｕ相接続点Ｐ１の電圧は、電源電圧ＶＢと寄生ダイオードＤの順方向電圧Ｖｆとを加算した電圧「ＶＢ＋Ｖｆ」となる。したがって、Ｕ相給電線Ｗｕにモータ２０からＵ相接続点Ｐ１に向かう方向の電流が流れている状況でマイコン４１が図６に示した処理を実行すると、実際にはＵ相上側ＦＥＴ４４ｕが正常であるにもかかわらず、Ｕ相上側ＦＥＴ４４ｕの短絡異常検出が正しいと誤判定するおそれがある。したがって、マイコン４１は、図６に示す処理を、特定相の給電線に電流が流れていない状況で実行することが好ましい。具体的には、マイコン４１が、各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗのうち、特定相の電流値が「０」であることを条件に、図６に示す処理を実行すればよい。これにより短絡異常検出の判定精度を的確に確保することができる。

・次に短絡異常検出の正誤を適切に判定できない第２のケースについて説明する。例えば図２に示すＵ相上側ＦＥＴ４４ｕ及び下側ＦＥＴ４５ｕが共に正常な状況でそれらをオフ状態にしたとき、Ｕ相給電線ＷｕにＵ相接続点Ｐ１からモータ２０に向かう方向の電流が流れていると、Ｕ相接続点Ｐ１の電圧は、Ｕ相下側ＦＥＴ４５ｕの寄生ダイオードＤに順方向の電流が流れる電圧となる。すなわちこの場合、Ｕ相接続点Ｐ１の電圧は、接地よりも寄生ダイオードＤの順方向電圧Ｖｆ分だけ低い電圧「−Ｖｆ」となる。したがって、Ｕ相給電線ＷｕにＵ相接続点Ｐ１からモータ２０に向かう方向の電流が流れている状況でマイコン４１が図７に示した処理を実行すると、実際にはＵ相下側ＦＥＴ４５ｕが正常であるにもかかわらず、Ｕ相下側ＦＥＴ４５ｕの短絡異常検出が正しいと誤判定するおそれがある。したがって、マイコン４１は、図７に示す処理も、特定相の給電線に電流が流れていない状況で実行することが好ましい。具体的には、マイコン４１が、各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗのうち、特定相に対応する電流値が「０」であることを条件に、図７に示す処理を実行すればよい。これにより短絡異常検出の判定精度を的確に確保することができる。

・上記実施形態では、各相の接続点Ｐ１〜Ｐ３の電圧Ｖｕ〜Ｖｗのうち、特定相に対応する接続点の電圧Ｖｐと閾値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２との比較に基づいて短絡異常検出の正誤を判定した。これに代えて、特定相の上側ＦＥＴにおけるドレイン−ソース間の電位差に基づいて、換言すれば電源と特定相の接続点との間の電位差に基づいて短絡異常検出の正誤を判定してもよい。具体的には、図６に示すステップＳ４の処理を、特定相の上側ＦＥＴにおけるドレイン−ソース間の電位差が、第３閾値Ｖｔｈ３よりも小さいか否かを判断する処理に代えてもよい。また図７に示すステップＳ１０の処理を、特定相の上側ＦＥＴにおけるドレイン−ソース間の電位差が、第４閾値Ｖｔｈ４よりも大きいか否かを判断する処理に代えてもよい。さらに、短絡異常検出の正誤判定については、特定相の下側ＦＥＴにおけるドレイン−ソース間の電位差に基づいて、換言すれば接地と特定相の接続点との間の電位差に基づいて行ってもよい。具体的には、図６に示すステップＳ４の処理を、特定相の下側ＦＥＴにおけるドレイン−ソース間の電位差が、第５閾値Ｖｔｈ５よりも大きいか否かを判断する処理に代えてもよい。また図７に示すステップＳ１０の処理を、特定相の下側ＦＥＴにおけるドレイン−ソース間の電位差が、第６閾値Ｖｔｈ６よりも小さいか否かを判断する処理に代えてもよい。

・図６に示すステップＳ２の処理を、特定相以外の二相の上側ＦＥＴが共にオフ状態になったか否かを判断する処理に代えてもよい。また図７に示すステップＳ９の処理を、特定相以外の二相の下側ＦＥＴが共にオフ状態になったか否かを判断する処理に代えてもよい。

・上記実施形態では、谷読み電流値Ｉｖ＿ｕ〜Ｉｖ＿ｗ及び山読み電流値Ｉｍ＿ｕ〜Ｉｍ＿ｗに基づいてＦＥＴ４４ｕ〜４４ｗ，４５ｕ〜４５ｗの短絡異常を検出したが、それらの短絡異常を検出する方法は適宜変更可能である。

・上記実施形態では、デューティ値Ｄｕ〜Ｄｗとの比較に用いられる三角波が一つだけであった。これに代えて、いわゆるアーム短絡による貫通電流の発生を回避すべく、上下にシフトされた位相の等しい２つの三角波を用いることにより、上側ＦＥＴ４４ｕ〜４４ｗのオン／オフのタイミングと、下側ＦＥＴ４５ｕ〜４５ｗのオン／オフのタイミングとの間にデッドタイムを設けてもよい。

・上記実施形態では、上アーム４２ｕ〜４２ｗ及び下アーム４３ｕ〜４３ｗのスイッチング素子としてＦＥＴ４４ｕ〜４４ｗ，４５ｕ〜４５ｗ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。

・上記実施形態の電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフト１１にアシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置に限らず、ラックシャフト１３にアシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置にも適用可能である。

・上記実施形態のモータ制御装置４は、電動パワーステアリング装置に限らず、適宜のモータ制御装置に適用することが可能である。

Ｐ１〜Ｐ３…接続点、Ｗｕ〜Ｗｗ…給電線、２０…モータ、４０…駆動回路、４１…マイコン（制御部）、４２ｕ〜４２ｗ…上アーム、４３ｕ〜４３ｗ…下アーム、４４ｕ〜４４ｗ…上側ＦＥＴ（上側スイッチング素子）、４５ｕ〜４５ｗ…下側ＦＥＴ（下側スイッチング素子）。

Claims (6)

1. 電源に接続された上アーム及び接地された下アームの直列回路を各相に対応して有し、前記上アームを構成する上側スイッチング素子及び前記下アームを構成する下側スイッチング素子のスイッチングに基づき、前記各相に対応する上下アームの接続点から給電線を介してモータに交流電力を供給する駆動回路と、
   前記駆動回路の駆動を制御する制御部と、を備え、
   前記駆動回路のスイッチング素子の短絡異常を検出するモータ制御装置において、
   前記制御部は、前記駆動回路のスイッチング素子の短絡異常を検出した際、短絡異常が検出されたスイッチング素子に対応する相を特定相として同特定相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状態に固定するとともに、前記特定相以外の二相の上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子のスイッチングを継続し、前記特定相以外の二相の下側スイッチング素子が共にオン状態になったとき、あるいは前記特定相以外の二相の上側スイッチング素子が共にオフ状態になったとき、前記特定相の上下アームの接続点の電圧に基づいて前記特定相の上側スイッチング素子に短絡異常が生じているか否かを判定することを特徴とするモータ制御装置。
2. 電源に接続された上アーム及び接地された下アームの直列回路を各相に対応して有し、前記上アームを構成する上側スイッチング素子及び前記下アームを構成する下側スイッチング素子のスイッチングに基づき、前記各相に対応する上下アームの接続点から給電線を介してモータに交流電力を供給する駆動回路と、
   前記駆動回路の駆動を制御する制御部と、を備え、
   前記駆動回路のスイッチング素子の短絡異常を検出するモータ制御装置において、
   前記制御部は、前記駆動回路のスイッチング素子の短絡異常を検出した際、短絡異常が検出されたスイッチング素子に対応する相を特定相として同特定相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状態に固定するとともに、前記特定相以外の二相の上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子のスイッチングを継続し、前記特定相以外の二相の上側スイッチング素子が共にオン状態になったとき、あるいは前記特定相以外の二相の下側スイッチング素子が共にオフ状態になったとき、前記特定相の上下アームの接続点の電圧に基づいて前記特定相の下側スイッチング素子に短絡異常が生じているか否かを判定することを特徴とするモータ制御装置。
3. 請求項１又は２に記載のモータ制御装置において、
   前記制御部は、前記特定相の給電線に電流が流れていない状態で、前記特定相のスイッチング素子に短絡異常が生じているか否かを判定することを特徴とするモータ制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
   前記制御部は、前記特定相の上下アームの接続点の電圧と、予め設定された閾値との比較に基づいて前記短絡異常の判定を行うことを特徴とするモータ制御装置。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
   前記上側スイッチング素子は、ドレイン端子が電源に接続されたＦＥＴからなり、
   前記下側スイッチング素子は、ソース端子が接地に接続されたＦＥＴからなり、
   前記上側スイッチング素子のソース端子と前記下側スイッチング素子のドレイン端子とが互いに接続されることで前記上下アームの直列回路が構成され、
   前記制御部は、前記特定相における前記上側スイッチング素子のドレイン−ソース間の電位差と、予め設定された閾値との比較に基づいて前記短絡異常の判定を行うことを特徴とするモータ制御装置。
6. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
   前記上側スイッチング素子は、ドレイン端子が電源に接続されたＦＥＴからなり、
   前記下側スイッチング素子は、ソース端子が接地に接続されたＦＥＴからなり、
   前記上側スイッチング素子のソース端子と前記下側スイッチング素子のドレイン端子とが互いに接続されることで前記上下アームの直列回路が構成され、
   前記制御部は、前記特定相における前記下側スイッチング素子のドレイン−ソース間の電位差と、予め設定された閾値との比較に基づいて前記短絡異常の判定を行うことを特徴とするモータ制御装置。