JP6197737B2 - ブラシレスモータ用駆動装置の故障診断装置及び故障診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、ブラシレスモータ用駆動装置の故障診断装置及び故障診断方法に係り、特に、ブラシレスモータの有する複数相のモータ端子に接続可能な複数の駆動端子と、ブラシレスモータの相ごとに対応して設けられる、直流電源の電源＋ラインと電源−ラインとの間に直列接続される一対のスイッチング素子と、を有するブラシレスモータ用駆動装置の故障を診断する装置及び方法に関する。

従来、ブラシレスモータやその通電経路で生じた故障を診断する装置及び方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１記載の故障診断装置は、ブラシレスモータの有する複数相のモータ端子に接続可能な複数の駆動端子と、ブラシレスモータの相ごとに対応して設けられる、直流電源の電源＋ラインと電源−ラインとの間に直列接続される一対のスイッチング素子と、を有するブラシレスモータ用駆動装置内のスイッチング素子をすべてオフ状態にした後、一つの相の一対のスイッチング素子のうち電源＋ライン側のスイッチング素子をオンすることにより各モータ端子の一つに電圧を印加する。そして、各モータ端子に生ずる端子電圧に基づいてブラシレスモータ側の回路の断線や＋Ｂ短絡，ＧＮＤ短絡の故障診断を行う。

特願２００８−１９９８５２号公報

ところで、ブラシレスモータに関する故障診断を精度良く行うためには、ブラシレスモータ用駆動装置がモータ回転により生ずる誘起電圧の影響を受けないように、ブラシレスモータの回転が完全に停止していることが必要である。しかしながら、上記した特許文献１記載の故障診断装置では、ブラシレスモータとブラシレスモータ用駆動装置とが互いに接続されていることを前提にして故障診断が行われるものであるので、ブラシレスモータの回転が停止していることを検出するためのセンサを設けることが必要であり、コストが上昇する。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、故障診断を簡易な構成で精度良く行うことが可能なブラシレスモータ用駆動装置の故障診断装置及び故障診断方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、ブラシレスモータの有する複数相のモータ端子に接続可能な複数の駆動端子と、前記ブラシレスモータの相ごとに対応して設けられる、直流電源の電源＋ラインと電源−ラインとの間に直列接続される一対のスイッチング素子と、を有するブラシレスモータ用駆動装置の故障を診断する装置であって、前記複数の駆動端子に前記ブラシレスモータの前記モータ端子が接続されない状態で、一相の前記一対のスイッチング素子のうち前記電源＋ライン側のスイッチング素子をオンし、かつ、他の相の前記一対のスイッチング素子のうち前記電源−ライン側のスイッチング素子をオンするスイッチ制御手段と、前記スイッチ制御手段によるスイッチ制御が行われた際に、前記電源＋ライン側から前記電源−ライン側へ向けて電流が流れる場合、該ブラシレスモータ用駆動装置が故障していると診断する第１の診断手段と、を備えるブラシレスモータ用駆動装置の故障診断装置である。

また、本発明の一態様は、ブラシレスモータの有する複数相のモータ端子に接続可能な複数の駆動端子と、前記ブラシレスモータの相ごとに対応して設けられる、直流電源の電源＋ラインと電源−ラインとの間に直列接続される一対のスイッチング素子と、を有するブラシレスモータ用駆動装置の故障を診断する方法であって、前記複数の駆動端子に前記ブラシレスモータの前記モータ端子を接続させない状態で、一相の前記一対のスイッチング素子のうち前記電源＋ライン側のスイッチング素子をオンし、かつ、他の相の前記一対のスイッチング素子のうち前記電源−ライン側のスイッチング素子をオンした際に、前記電源＋ライン側から前記電源−ライン側へ向けて電流が流れる場合、該ブラシレスモータ用駆動装置が故障していると診断する第１のステップを備えるブラシレスモータ用駆動装置の故障診断方法である。

本発明によれば、故障診断を簡易な構成で精度良く行うことができる。

本発明の一実施例であるブラシレスモータ用駆動装置の故障診断装置の構成図である。 本実施例のブラシレスモータ用駆動装置の外観概略図である。 本実施例のブラシレスモータ用駆動装置の故障診断装置において実行されるメインルーチンの一例のフローチャートである。 本実施例のブラシレスモータ用駆動装置の故障診断装置において実行されるサブルーチンの一例のフローチャートである。 本実施例のブラシレスモータ用駆動装置の故障診断装置において実行されるサブルーチンの一例のフローチャートである。 本実施例のブラシレスモータ用駆動装置の故障診断装置において実行されるサブルーチンの一例のフローチャートである。 本実施例のブラシレスモータ用駆動装置の故障診断装置において実行されるサブルーチンの一例のフローチャートである。 本実施例のブラシレスモータ用駆動装置の有する制御部における電子制御ユニットからの入力とスイッチング素子への出力との関係の一例を表した図である。

以下、図面を用いて、本発明に係るブラシレスモータ用駆動装置の故障診断装置及び故障診断方法の具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施例であるブラシレスモータ用駆動装置１０の故障診断装置１２の構成図を示す。また、図２は、本実施例のブラシレスモータ用駆動装置１０の外観概略図を示す。

本実施例のブラシレスモータ用駆動装置（以下、単に駆動装置と称す。）１０は、ブラシレスモータ１４を回転駆動させる装置である。ブラシレスモータ１４は、ブラシ及び整流子などの通電切替機構を有しない、ロータと、三相Ｕ，Ｖ，Ｗのステータコイルを有するステータと、からなる三相ブラシレスモータである。ブラシレスモータ１４は、車両に搭載された、例えば燃料をエンジンへ供給する燃料ポンプなどに用いられる車載モータである。

駆動装置１０は、ブラシレスモータ１４の有する各相のモータ端子１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗに接続可能な駆動端子１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗを有している。駆動装置１０は、駆動端子１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗが設けられるコネクタ２０を有している。以下、このコネクタ２０をモータ側コネクタ２０と称す。モータ側コネクタ２０には、また、アース端子２２が設けられている。駆動装置１０の駆動端子１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗは、モータ側コネクタ２０に接続されたハーネス２４を介してブラシレスモータ１４のモータ端子１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗに接続される。ハーネス２４は、モータ側コネクタ２０に対して着脱可能である。

駆動装置１０は、また、車両に搭載された直流電源であるバッテリの＋Ｂ電位が入力される＋Ｂ端子２６、及び、そのバッテリのＧＮＤ電位が入力されるＧＮＤ端子２８を有している。尚、上記したモータ側コネクタ２０のアース端子２２には、ＧＮＤ端子２８に入力されるＧＮＤ電位と同じ電位Ｅが入力される。駆動装置１０は、＋Ｂ端子２６及びＧＮＤ端子２８が設けられるコネクタ３０を有している。以下、このコネクタ３０を電源側コネクタ３０と称す。

駆動装置１０は、また、ブラシレスモータ１４の相ごとに対応して設けられるスイッチング素子Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを有している。各相のスイッチング素子Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗは、＋Ｂ端子２６に接続される＋Ｂライン３２とＧＮＤ端子２８に接続されるＧＮＤライン３４との間に直列接続される上下２つのスイッチング素子Ｓｕ，Ｓｄからなる。各スイッチング素子Ｓｕｕ，Ｓｕｄ，Ｓｖｕ，Ｓｖｄ，Ｓｗｕ，Ｓｗｄは、例えばｎチャネル型のＭＯＳトランジスタである。

Ｕ相のスイッチング素子Ｓｕｕ，Ｓｕｄの共通接続点は、上記の駆動端子１８Ｕに接続されている。Ｖ相のスイッチング素子Ｓｖｕ，Ｓｖｄの共通接続点は、上記の駆動端子１８Ｖに接続されている。また、Ｗ相のスイッチング素子Ｓｗｕ，Ｓｗｄの共通接続点は、上記の駆動端子１８Ｗに接続されている。

駆動装置１０は、また、マイクロコンピュータを主体に構成される制御回路３６を有している。制御回路３６は、各スイッチング素子Ｓｕｕ，Ｓｕｄ，Ｓｖｕ，Ｓｖｄ，Ｓｗｕ，Ｓｗｄそれぞれのオンオフを制御する回路である。具体的には、ブラシレスモータ１４の出力調整が行われるように、各スイッチング素子Ｓｕｕ，Ｓｕｄ，Ｓｖｕ，Ｓｖｄ，Ｓｗｕ，Ｓｗｄそれぞれのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を行う。各スイッチング素子Ｓｕｕ，Ｓｕｄ，Ｓｖｕ，Ｓｖｄ，Ｓｗｕ，Ｓｗｄはそれぞれ、制御回路３６からの指示に従ってオンオフされる。

駆動装置１０は、また、制御回路３６に接続される電流検出回路３８を有している。電流検出回路３８は、駆動装置１０を＋Ｂライン３２側からＧＮＤライン３４側へ向けて流れる電流Ｉｕｖｗを検出するための回路である。電流検出回路３８は、各相の一対のスイッチング素子Ｓｕ，ＳｄのうちＧＮＤライン３４側のスイッチング素子ＳｄとＧＮＤライン３４との間に設けられている。電流検出回路３８は、例えば、抵抗などからなり、その抵抗の両端間に生ずる電圧を出力する。制御回路３６は、電流検出回路３８の出力に基づいて、駆動装置１０を＋Ｂライン３２側からＧＮＤライン３４側へ向けて電流Ｉｕｖｗが流れるか否かを判別する。

駆動装置１０は、また、制御回路３６に接続される電圧検出回路４０を有している。電圧検出回路４０は、ＧＮＤ電位を基準として各相のスイッチング素子Ｓｕ，Ｓｄの共通接続点に生ずる電位、すなわち、各相の駆動端子１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗでの出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗそれぞれを検出するための回路である。制御回路３６は、電圧検出回路４０の出力に基づいて、各相の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗそれぞれを検出する。

駆動装置１０には、マイクロコンピュータを主体に構成される電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す。）４２が接続されている。ＥＣＵ４２と駆動装置１０とは、通信線４４を介して接続されている。通信線４４の一端は、駆動装置１０の電源側コネクタ３０に設けられたＳＩ端子４５に接続されている。ＥＣＵ４２は、ブラシレスモータ１４の回転を制御する装置である。ＥＣＵ４２は、主として、駆動装置１０の制御回路３６へブラシレスモータ１４が所望の回転数ｒｐｍで回転駆動されるように回転指示を行う。

ＥＣＵ４２は、通信線４４を介して駆動装置１０の制御回路３６と接続されるＰＷＭ通信回路４６を有している。ＥＣＵ４２は、ＰＷＭ通信回路４６を用いて通信線４４を介した制御回路３６への上記回転指示をＰＷＭ通信により行う。ＰＷＭ通信は、一パルス中におけるハイ時間の時間比率であるデューティ値で表される。制御回路３６は、通信線４４を介してＳＩ端子４５に入力されるＥＣＵ４２からのＰＷＭ通信によるデューティ値に従って、各相のスイッチング素子Ｓｕ，Ｓｄそれぞれのオンオフを制御する。

ＥＣＵ４２には、エンジン回転センサ４８が接続されている。エンジン回転センサ４８は、エンジンの回転数に応じた信号を出力するセンサである。エンジン回転センサ４８の出力信号は、ＥＣＵ４２に供給される。ＥＣＵ４２は、エンジン回転センサ４８の出力信号に基づいてエンジンの回転数を検出して、エンジンの回転が停止しているか否かを判別する。

故障診断装置１２は、スキャンツール５０を有している。スキャンツール５０は、上記のＥＣＵ４２に着脱可能に接続される。スキャンツール５０は、ＥＣＵ４２へ駆動装置１０のショートやオープンなどの故障の診断の実施を指示する故障診断指示回路５２を有している。スキャンツール５０は、駆動装置１０の故障診断を実施すべきでないときはＥＣＵ４２に接続されず、一方、駆動装置１０の故障診断を実施すべきときにＥＣＵ４２に接続される。ＥＣＵ４２は、スキャンツール５０が接続された状態でそのスキャンツール５０の故障診断指示回路５２から故障診断の実施が指示された場合に、駆動装置１０の制御回路３６へその駆動装置１０の故障診断を実施するように指示する。

故障診断装置１２は、また、汎用計測器であるテスタ５４を有している。テスタ５４は、上記の駆動装置１０に着脱可能に接続される。テスタ５４は、アース端子２２の電位Ｅ（すなわち、ＧＮＤ電位）を基準として駆動装置１０のモータ側コネクタ２０の駆動端子１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗの出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを測定する電圧測定回路５６を有している。テスタ５４は、駆動装置１０の故障診断を実施すべきでないときは駆動装置１０に接続されず、一方、駆動装置１０の故障診断を実施すべきときにモータ側コネクタ２０を介して駆動装置１０に接続される。テスタ５４は、駆動装置１０にモータ側コネクタ２０を介して接続された状態で、電圧測定回路５６にて測定される出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて、駆動装置１０の故障を診断する。

以下、図３〜図８を参照して、本実施例の故障診断装置１２による駆動装置１０の故障を診断する手法について説明する。

図３は、本実施例の駆動装置１０の故障診断装置１２において実行されるメインルーチンの一例のフローチャートを示す。図４は、本実施例の駆動装置１０の故障診断装置１２において実行されるサブルーチンの一例のフローチャートを示す。図５は、本実施例の駆動装置１０の故障診断装置１２において実行されるサブルーチンの一例のフローチャートを示す。図６は、本実施例の駆動装置１０の故障診断装置１２において実行されるサブルーチンの一例のフローチャートを示す。図７は、本実施例の駆動装置１０の故障診断装置１２において実行されるサブルーチンの一例のフローチャートを示す。また、図８は、本実施例の駆動装置１０の有する制御回路３６におけるＥＣＵ４２からの入力とスイッチング素子Ｓｕ，Ｓｄへの出力との関係の一例を表した図を示す。

本実施例において、駆動装置１０の故障診断は、その駆動装置１０のモータ側コネクタ２０にハーネス２４が接続されず、駆動装置１０とブラシレスモータ１４とが接続されることなく行われる。また、この故障診断は、駆動装置１０のモータ側コネクタ２０にテスタ５４が接続された状態で行われる。

ＥＣＵ４２は、電源投入後、スキャンツール５０からの故障診断の実施指示を受信するか否かを判別する（図３に示すステップ１００）。ＥＣＵ４２にスキャンツール５０が接続されず、或いは、ＥＣＵ４２にスキャンツール５０が接続されているがその故障診断指示回路５２から故障診断の実施指示が送られていない場合は、ＥＣＵ４２は、スキャンツール５０からの故障診断の実施指示を受信しない。一方、ＥＣＵ４２にスキャンツール５０が接続されかつその故障診断指示回路５２から故障診断の実施指示が送られた場合は、ＥＣＵ４２は、スキャンツール５０からの故障診断の実施指示を受信する。

ＥＣＵ４２は、上記ステップ１００においてスキャンツール５０からの故障診断の実施指示を受信しないと判別した場合は、以後、図３に示すルーチンの処理を終了する。一方、スキャンツール５０からの故障診断の実施指示を受信したと判別した場合は、次に、エンジン回転センサ４８の出力信号に基づいてエンジンの回転が停止しているか否かを判別する（ステップ１０２）。

その結果、ＥＣＵ４２は、エンジンの回転が停止していないと判別した場合は、以後、図３に示すルーチンの処理を終了する。一方、エンジンの回転が停止していると判別した場合は、駆動装置１０の制御回路３６或いはテスタ５４にその駆動装置１０の故障診断を実施させる処理を行う（ステップ１０４）。ＥＣＵ４２は、駆動装置１０の故障診断を実施させる処理として具体的には、駆動装置１０の制御回路３６へその駆動装置１０の故障診断を実施するように指示する。

ＥＣＵ４２は、駆動装置１０の制御回路３６へその故障診断の実施を指示しない通常時は、通信線４４を介して駆動装置１０の制御回路３６へ向けて、ブラシレスモータ１４を所望の回転数ｒｐｍで回転駆動させるための回転指示をＰＷＭ通信により行う。この際、ＰＷＭ通信によるデューティ値は、ブラシレスモータ１４の所望の回転数ｒｐｍに応じて変動し、具体的には、図８に示す如く、その所望の回転数ｒｐｍが高いほどデューティ値０％〜１００％のうち一部に限定された使用域（具体的には、デューティ値５％〜６５％；以下、この使用域を通常使用域と称す。）内でリニアに大きくなる。

駆動装置１０の制御回路３６は、ＥＣＵ４２からのＰＷＭ通信により受信したデューティ値が通常使用域内であると判定した場合は、そのデューティ値に応じた回転数ｒｐｍでブラシレスモータ１４が回転駆動されるように、各相のスイッチング素子Ｓｕ，Ｓｄそれぞれのオンオフを制御する。かかる処理によれば、各相のスイッチング素子Ｓｕ，Ｓｄそれぞれがオンオフされることで、ブラシレスモータ１４が所望の回転数ｒｐｍで回転駆動されることとなる。

一方、ＥＣＵ４２は、上記ステップ１０４において駆動装置１０の制御回路３６へその駆動装置１０の故障診断の実施を指示する場合は、その故障診断実施指示をＰＷＭ通信により行う。この際、ＰＷＭ通信によるデューティ値は、デューティ値０％〜１００％のうち上記したブラシレスモータ１４の回転数ｒｐｍを指示するのに用いられる通常使用域とは異なる所定使用域を用いると共に、更に、故障診断を実施させるべき相に応じて変動する。例えば、図８に示す如く、Ｕ相についての故障診断の実施を指示する場合は、デューティ値８５％を用い、Ｖ相についての故障診断の実施を指示する場合は、デューティ値９０％を用い、また、Ｗ相についての故障診断の実施を指示する場合は、デューティ値９５％を用いる。

駆動装置１０の制御回路３６は、ＥＣＵ４２からのＰＷＭ通信により受信したデューティ値が通常使用域とは異なる上記所定使用域内であると判定した場合は、そのデューティ値に応じた相についての故障診断を実施する処理を行う。

具体的には、まず、制御回路３６は、通信線４４を介してＳＩ端子４５に入力される信号ＳＩの異常を判定する処理を行う（図４に示すステップ１１０）。かかるＳＩ異常判定処理として、制御回路３６は、まず、通信線４４を介してＳＩ端子４５に入力されるＰＷＭ通信の周波数（ＰＷＭ周波数）を算出する（図５に示すステップ１３０）。尚、このＰＷＭ周波数の算出は、例えば、信号ＳＩのハイ信号の立ち上がりの時間間隔で規定されるように行われる。

そして、制御回路３６は、上記ステップ１３０で算出したＰＷＭ周波数が所定の規定範囲内にあるか否かを判別する（ステップ１３２）。尚、この所定の規定範囲は、ＥＣＵ４２と制御回路３６との間のＰＷＭ通信において用いられることが予め規定されたＰＷＭ周波数の値を中心にしたある程度の幅を持った範囲のことである。その結果、ＰＷＭ周波数が所定の規定範囲内にないと判別した場合は、ノイズ重畳等に起因したＳＩ異常が生じていると判定して、駆動装置１０の故障診断の実施を禁止する（ステップ１３４）。一方、ＰＷＭ周波数が所定の規定範囲内にあると判別した場合は、ノイズ重畳等に起因したＳＩ異常が生じていないと判定して、駆動装置１０の故障診断の実施を許可する（ステップ１３６）。

制御回路３６は、上記図４に示すステップ１１０の処理後、上記図５に示すステップ１３４及び１３６の処理結果に基づいて、駆動装置１０の故障診断の実施が許可されるか否かを判別する（ステップ１１２）。その結果、駆動装置１０の故障診断の実施が禁止されると判別した場合は、以後、図４に示すルーチンの処理を終了する。一方、駆動装置１０の故障診断の実施が許可されると判別した場合は、次に、駆動装置１０の故障診断の実施の可否を判定する処理を行う（ステップ１１４）。

かかる実施可否判定として、制御回路３６は、まず、駆動装置１０内の全相の一対のスイッチング素子Ｓｕ，Ｓｄすべてをオフする（図６に示すステップ１４０）。そして、三相Ｕ，Ｖ，Ｗのうちから任意に選んだ一相（該当相）の一対のスイッチング素子Ｓｕ，Ｓｄのうち＋Ｂライン３２側のスイッチング素子Ｓｕをオンし（ステップ１４２）、かつ、その該当相とは異なる相（非該当相）ごとの一対のスイッチング素子Ｓｕ，ＳｄのうちＧＮＤライン３４側のスイッチング素子Ｓｄを順次オンする（ステップ１４４）。例えば、Ｕ相のスイッチング素子ＳｕｕをオンしかつＶ相のスイッチング素子Ｓｖｄをオンし、その後、Ｕ相のスイッチング素子ＳｕｕをオンしたままＶ相のスイッチング素子ＳｖｄをオフしかつＷ相のスイッチング素子Ｓｗｄをオンする。

制御回路３６は、上記ステップ１４０〜１４４の処理を行った以後、電圧検出回路４０の出力に基づいて検出される該当相の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが＋Ｂ電位であるか否かを判別する（ステップ１４６）。該当相の＋Ｂライン３２側のスイッチング素子Ｓｕがオンしている場合は、該当相の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、駆動装置１０が故障していなければ＋Ｂ電位となる一方、駆動装置１０が故障していれば＋Ｂ電位とは異なる電位となることがある。

制御回路３６は、上記ステップ１４６において該当相の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが＋Ｂ電位であると判別した場合は、次に、上記ステップ１４４においてＧＮＤライン３４側のスイッチング素子Ｓｄがオンされた非該当相の、電圧検出回路４０の出力に基づいて検出される出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗがＧＮＤ電位であるか否かを判別する（ステップ１４８）。非該当相のＧＮＤライン３４側のスイッチング素子Ｓｄがオンしている場合は、その該当相の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、駆動装置１０が故障していなければＧＮＤ電位となる一方、駆動装置１０が故障していればＧＮＤ電位とは異なる電位となることがある。

制御回路３６は、上記ステップ１４８において上記した非該当相の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗがＧＮＤ電位であると判別した場合は、次に、電流検出回路３８の出力に基づいて、駆動装置１０を＋Ｂライン３２側からＧＮＤライン３４側へ向けて電流Ｉｕｖｗが流れているか否かを判別する（ステップ１５０）。駆動装置１０の故障診断はその駆動装置１０にブラシレスモータ１４が接続されることなく行われるので、電流Ｉｕｖｗは、駆動装置１０が故障していなければ流れない一方、駆動装置１０が短絡により故障していれば流れることがある。

制御回路３６は、上記ステップ１５０において電流Ｉｕｖｗが流れていないと判別した場合は、三相Ｕ，Ｖ，Ｗすべてを上記の該当相として選んだうえで各相それぞれに対して上記ステップ１４２〜１５０の処理が完了したか否かを判別する（ステップ１５２）。その結果、三相Ｕ，Ｖ，Ｗすべてを上記の該当相に選んでおらず少なくとも何れか一の相に対して上記ステップ１４２〜１５０の処理が完了していないと判別した場合は、次に、三相Ｕ，Ｖ，Ｗのうち未だ上記の該当相に選ばれてない相をその該当相に選ぶことにより該当相を変更する（ステップ１５４）。かかる該当相の変更が行われると、その変更後の該当相について上記ステップ１４０以降の処理が繰り返し行われる。

一方、上記ステップ１５２において三相Ｕ，Ｖ，Ｗすべてを上記の該当相として選んで各相それぞれに対して上記ステップ１４２〜１５０の処理が完了したと判別した場合は、駆動装置１０の故障診断の実施が可能であると判定して、その実施を許可する（ステップ１５６）。

制御回路３６は、上記ステップ１４６において該当相の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが＋Ｂ電位でないと判別した場合、上記ステップ１４８において非該当相の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗがＧＮＤ電位でないと判別した場合、又は上記ステップ１５０において電流Ｉｕｖｗが流れていると判別した場合は、次に、駆動装置１０内の全相の一対のスイッチング素子Ｓｕ，Ｓｄすべてをオフしたうえで（ステップ１５８）、駆動装置１０の故障診断の実施が不可であると判定して、その実施を禁止する（ステップ１６０）。

制御回路３６は、上記図４に示すステップ１１４の処理後、上記図６に示すステップ１５６及び１６０の処理結果に基づいて、駆動装置１０の故障診断の実施が許可されているか否かを判別する（ステップ１１６）。その結果、駆動装置１０の故障診断の実施が禁止されていると判別した場合は、次に、駆動装置１０に故障が生じていると判定する（ステップ１１８）。尚、制御回路３６が駆動装置１０に故障が生じていると判定した場合は、制御回路３６から通信線４４を介してＥＣＵ４２へその駆動装置１０に故障が生じている旨が通知されることとしてもよい。

一方、制御回路３６は、駆動装置１０の故障診断の実施が許可されていると判別した場合は、次に、駆動装置１０の駆動端子１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗの出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗのテスト処理を行う（ステップ１２０）。

かかるテスト処理として、制御回路３６は、まず、ＥＣＵ４２からのＰＷＭ通信によるデューティ値に基づいて判定された故障診断を実施すべき相がＵ相であるか否かを判別する（図７に示すステップ１７０）。その結果、その故障診断を実施すべき相がＵ相であると判別した場合は、次に、Ｕ相の一対のスイッチング素子Ｓｕｕ，Ｓｕｄを交互にオンオフする（ステップ１７２）。この際、制御回路３６によるＵ相のスイッチング素子Ｓｕｕ，Ｓｕｄは、予め定められたデューティ値（例えば、５０％）でオンオフされる。

駆動装置１０のＵ相に故障が生じていない場合は、Ｕ相の駆動端子１８Ｕに上記のスイッチング素子Ｓｕｕ，Ｓｕｄへのデューティ値に応じた所望の電圧が現れる。例えば、そのデューティ値が５０％であるときは、Ｕ相の駆動端子１８Ｕに＋Ｂライン３２の電位＋ＢとＧＮＤライン３４の電位ＧＮＤとの中間値（＋Ｂ／２）の電圧が現れる。一方、駆動装置１０のＵ相にオープンやショートなどの故障が生じている場合は、Ｕ相の駆動端子１８Ｕに上記のスイッチング素子Ｓｕｕ，Ｓｕｄへのデューティ値に応じた所望の電圧とは異なる電圧が現れる。

そこで、制御回路３６が上記ステップ１７２の処理を実行する際、駆動装置１０に接続されたテスタ５４は、電圧測定回路５６にてＧＮＤ電位を基準として駆動端子１８Ｕの出力電圧Ｖｕを測定する（ステップ１７４）。

また、制御回路３６は、上記ステップ１７０において故障診断を実施すべき相がＵ相でないと判別した場合は、次に、その故障診断を実施すべき相がＶ相であるか否かを判別する（ステップ１７６）。その結果、その故障診断を実施すべき相がＶ相であると判別した場合は、次に、Ｖ相の一対のスイッチング素子Ｓｖｕ，Ｓｖｄを交互にオンオフする（ステップ１７８）。この際、制御回路３６によるＶ相のスイッチング素子Ｓｖｕ，Ｓｖｄは、予め定められたデューティ値（例えば、５０％）でオンオフされる。

駆動装置１０のＶ相に故障が生じていない場合は、Ｖ相の駆動端子１８Ｖに上記のスイッチング素子Ｓｖｕ，Ｓｖｄへのデューティ値に応じた所望の電圧が現れる。例えば、そのデューティ値が５０％であるときは、Ｖ相の駆動端子１８Ｖに＋Ｂライン３２の電位＋ＢとＧＮＤライン３４の電位ＧＮＤとの中間値（＋Ｂ／２）の電圧が現れる。一方、駆動装置１０のＶ相にオープンやショートなどの故障が生じている場合は、Ｖ相の駆動端子１８Ｖに上記のスイッチング素子Ｓｕｕ，Ｓｕｄへのデューティ値に応じた所望の電圧とは異なる電圧が現れる。

そこで、制御回路３６が上記ステップ１７８の処理を実行する際、駆動装置１０に接続されたテスタ５４は、電圧測定回路５６にてＧＮＤ電位を基準として駆動端子１８Ｖの出力電圧Ｖｖを測定する（ステップ１８０）。

更に、制御回路３６は、上記ステップ１７６において故障診断を実施すべき相がＶ相でないと判別した場合は、その故障診断を実施すべき相がＷ相であると判定できるので、次に、Ｗ相の一対のスイッチング素子Ｓｗｕ，Ｓｗｄを交互にオンオフする（ステップ１８２）。この際、制御回路３６によるＷ相のスイッチング素子Ｓｗｕ，Ｓｗｄは、予め定められたデューティ値（例えば、５０％）でオンオフされる。

駆動装置１０のＷ相に故障が生じていない場合は、Ｗ相の駆動端子１８Ｗに上記のスイッチング素子Ｓｗｕ，Ｓｗｄへのデューティ値に応じた所望の電圧が現れる。例えば、そのデューティ値が５０％であるときは、Ｗ相の駆動端子１８Ｗに＋Ｂライン３２の電位＋ＢとＧＮＤライン３４の電位ＧＮＤとの中間値（＋Ｂ／２）の電圧が現れる。一方、駆動装置１０のＷ相にオープンやショートなどの故障が生じている場合は、Ｗ相の駆動端子１８Ｗに上記のスイッチング素子Ｓｗｕ，Ｓｗｄへのデューティ値に応じた所望の電圧とは異なる電圧が現れる。

そこで、制御回路３６が上記ステップ１８２の処理を実行する際、駆動装置１０に接続されたテスタ５４は、電圧測定回路５６にてＧＮＤ電位を基準として駆動端子１８Ｗの出力電圧Ｖｗを測定する（ステップ１８４）。

テスタ５４は、上記ステップ１７４，１８０，１８４において測定した出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが所定の規定範囲内にあるか否かを判別する（ステップ１２２）。尚、この所定の規定範囲は、制御回路３６が各相の一対のスイッチング素子Ｓｕ，Ｓｄをオンオフしたデューティ値に応じた所望の電圧を中心にしたある程度の幅を持った範囲のことである。その結果、測定出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが所定の規定範囲内にあるすなわち上記した所望の電圧から所定以上離れた値でないと判別した場合は、駆動装置１０に故障が生じていないと判定する。一方、測定出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが所定の規定範囲内にないすなわち上記した所望の電圧から所定以上離れた値でないと判別した場合は、駆動装置１０に故障が生じていると判定する（ステップ１１８）。

このように、本実施例においては、ＥＣＵ４２に接続されたスキャンツール５０からの指示に従って、駆動装置１０に故障が生じているか否かの診断を実施させることができる。具体的には、スキャンツール５０からの指示に従って、まず、制御回路３６に、駆動装置１０内の一相の一対のスイッチング素子Ｓｕ，Ｓｄのうち＋Ｂライン３２側のスイッチング素子Ｓｕをオンさせ、かつ、他の相の一対のスイッチング素子Ｓｕ，ＳｄのうちＧＮＤライン３４側のスイッチング素子Ｓｄをオンさせた場合に、＋Ｂライン３２側のスイッチング素子Ｓｕがオンされた相の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが＋Ｂ電位であるか否か、ＧＮＤライン３４側のスイッチング素子Ｓｄがオンされた相の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗがＧＮＤ電位であるか否か、及び、駆動装置１０を＋Ｂライン３２側からＧＮＤライン３４側へ向けて電流Ｉｕｖｗが流れるか否かを判別させて、その判別結果に基づいて駆動装置１０の故障診断の実施の可否を判定させることができる。

具体的には、制御回路３６に、＋Ｂライン３２側のスイッチング素子Ｓｕがオンされた相の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが＋Ｂ電位であり、ＧＮＤライン３４側のスイッチング素子Ｓｄがオンされた相の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗがＧＮＤ電位であり、かつ、電流Ｉｕｖｗが流れていないと判別した場合は、駆動装置１０の故障診断の実施が可能であると判定させる。一方、＋Ｂライン３２側のスイッチング素子Ｓｕがオンされた相の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが＋Ｂ電位でない、ＧＮＤライン３４側のスイッチング素子Ｓｄがオンされた相の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗがＧＮＤ電位でない、又は、電流Ｉｕｖｗが流れていると判別した場合は、駆動装置１０の故障診断の実施が不可であると判定させ、駆動装置１０に故障が生じていると判定させる。

この点、駆動装置１０内の一相の一対のスイッチング素子Ｓｕ，Ｓｄのうち＋Ｂライン３２側のスイッチング素子Ｓｕがオンされ、かつ、他の相の一対のスイッチング素子Ｓｕ，ＳｄのうちＧＮＤライン３４側のスイッチング素子Ｓｄがオンされた際に、駆動装置１０を＋Ｂライン３２側からＧＮＤライン３４側へ向けて電流Ｉｕｖｗが流れていないことを、駆動装置１０の故障診断の実施条件とすることができ、その電流Ｉｕｖｗが流れている場合は駆動装置１０が故障していると判定することができる。

かかる構成においては、駆動装置１０の故障診断を実施するうえで、その駆動装置１０のモータ側コネクタ２０すなわち駆動端子１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗにブラシレスモータ１４のモータ端子１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗを接続させることは不要である。すなわち、駆動装置１０にブラシレスモータ１４を接続させることなく、上記したスイッチング素子Ｓｕ，Ｓｄのオン時に駆動装置１０を＋Ｂライン３２側からＧＮＤライン３４側へ向けて電流Ｉｕｖｗが流れるか否かに基づいて、その駆動装置１０の故障診断を実施することができる。

かかる電流Ｉｕｖｗの流通有無に基づく駆動装置１０の故障診断時に駆動装置１０にブラシレスモータ１４が接続されていなければ、そのブラシレスモータ１４の回転により誘起された電流が駆動装置１０に流れることはなく、その駆動装置１０の故障診断がそのブラシレスモータ１４の回転により発生する誘起電圧の影響を受けることはない。このため、本実施例によれば、電流Ｉｕｖｗの流通有無に基づく駆動装置１０の故障診断を精度良く行うことができる。また、本実施例によれば、電流Ｉｕｖｗの流通有無に基づいて駆動装置１０の故障を診断するうえで、ブラシレスモータ１４の回転が停止していることを保証する必要が無いので、その回転停止を検出するための回転センサや検出回路などの部品を設けることは不要であり、また、その回転停止を実現するための制御を実行することは不要であり、これにより、コストの削減を図ることができる。

従って、本実施例の駆動装置１０の故障診断装置１２によれば、電流Ｉｕｖｗの流通有無に基づく駆動装置１０の故障診断を簡易かつ低廉な構成で精度良く行うことができる。

また、本実施例においては、スキャンツール５０からの指示に従って制御回路３６が駆動装置１０の故障診断の実施の可否を判定した結果としてその故障診断の実施が可能であると判定した場合は、更にその後、制御回路３６に相ごとに一対のスイッチング素子Ｓｕｕ，Ｓｕｄを所定デューティ値で交互にオンオフさせつつ、テスタ５４に駆動装置１０の各相の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを測定させて、駆動装置１０の故障診断を実施させることができる。

具体的には、駆動装置１０の駆動端子１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗすなわちモータ側コネクタ２０に接続されたテスタ５４に、その測定出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが上記の所定デューティ値に応じた所望の電圧近傍（すなわち所定の規定範囲内）にあると判別した場合は、駆動装置１０に故障が生じていないと判定させる。一方、その測定出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが上記の所定デューティ値に応じた所望の電圧近傍（すなわち所定の規定範囲内）にないと判別した場合は、駆動装置１０にオープンやショートなどの故障が生じていると判定させる。

この点、駆動装置１０の故障診断を、通常はブラシレスモータ１４が接続される駆動端子１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗすなわちモータ側コネクタ２０にそのブラシレスモータ１４に代えてテスタ５４を接続させつつ行うことができる。かかる構成においては、駆動装置１０の故障診断を実施するうえで、その駆動装置１０からＥＣＵ４２へ故障情報を通知することは不要であるので、その通知のために駆動装置１０やＥＣＵ４２内の通信機能や通信線，端子などを設けることは不要であり、かかる故障診断を簡素かつ低廉な構成で実現することができる。

また、本実施例において、テスタ５４は、駆動装置１０にモータ側コネクタ２０を介して接続され、アース端子２２の電位Ｅを基準として駆動装置１０の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを測定する。このアース端子２２の電位Ｅは、駆動装置１０の基準電位（ＧＮＤ電位）と同じである。この点、本実施例によれば、テスタ５４の基準電位として車両のボデーアースなどが利用されないので、テスタ５４の電圧測定結果にそのボデーアースの利用に伴うアース抵抗や接触抵抗による電圧降下が含まれるのを回避することができ、テスタ５４による駆動装置１０の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの測定精度を向上させることができる。

また、テスタ５４は、駆動装置１０のモータ側コネクタ２０に設けられた互いに近傍に存在する駆動端子１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗ及びアース端子２２を用いて駆動装置１０の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを測定する。このため、テスタ５４による駆動装置１０の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの測定を容易に行うことができる。

また、本実施例において、ＥＣＵ４２は、スキャンツール５０からの指示に従って駆動装置１０へ故障診断の実施指示を通信線４４を用いたＰＷＭ通信により行う。このＥＣＵ４２から駆動装置１０への故障診断の実施指示時に用いられるＰＷＭ通信によるデューティ値は、ＥＣＵ４２から駆動装置１０へのブラシレスモータ１４の回転指示時に用いられるＰＷＭ通信による通常使用域とは異なる所定使用域を用いる。従って、かかる構成によれば、ＥＣＵ４２から駆動装置１０へのモータ回転指示と故障診断実施指示とを共通の通信線４４を介して行うことができるので、構成の簡素化と低コスト化とを図ることができる。

ところで、エンジンが回転していると、ＥＣＵ４２から駆動装置１０へのＰＷＭ通信にノイズが重畳することがある。ＰＷＭ通信にノイズが重畳すると、そのノイズの存在に起因してＰＷＭ通信によるデューティ値が所望のものから変化し、その結果として、駆動装置１０の故障診断が誤判定されるおそれがある。これに対して、本実施例において、ＥＣＵ４２は、駆動装置１０への故障診断の実施指示を、エンジンの回転が停止しているときに限り行い、エンジンが回転しているときには行わない。従って、本実施例によれば、駆動装置１０の故障診断の実施を、誤診断が生ずるおそれのあるエンジン回転中のタイミングで行うのを抑制することができ、駆動装置１０の故障診断を精度よく行うことができる。

また、本実施例において、駆動装置１０の制御回路３６は、ＥＣＵ４２からのＰＷＭ通信のＰＷＭ周波数を算出し、そのＰＷＭ周波数が所定の規定範囲内にある場合は、駆動装置１０の故障診断の実施を許可する一方、そのＰＷＭ周波数が所定の規定範囲内にない場合は、駆動装置１０の故障診断の実施を禁止する。従って、本実施例によれば、ＥＣＵ４２から駆動装置１０へのＰＷＭ通信が、予め規定された所定の規定範囲内のＰＷＭ周波数からノイズ重畳等に起因してずれて行われた場合に、駆動装置１０の故障診断の実施が禁止されるので、駆動装置１０の故障診断が誤って行われるのを防止することができる。

尚、上記の実施例においては、駆動装置１０の制御回路３６が、駆動端子１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗにブラシレスモータ１４のモータ端子１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗが接続されない状態で、図６に示すルーチン中ステップ１４２，１４４の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「スイッチ制御手段」に、制御回路３６がステップ１５０の処理後に図４に示すルーチン中ステップ１１６，１１８を実行することが特許請求の範囲に記載した「第１の診断手段」及び「第１のステップ」に、テスタ５４が図７に示すルーチン中ステップ１７４，１８０，１８４の処理後に図４に示すルーチン中ステップ１２２の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「第２の診断手段」及び「第２のステップ」に、それぞれ相当している。

また、＋Ｂライン３２が特許請求の範囲に記載した「電源＋ライン」に、ＧＮＤライン３４が特許請求の範囲に記載した「電源−ライン」に、制御回路３６が特許請求の範囲に記載した「制御部」に、スキャンツール５０が特許請求の範囲に記載した「指示手段」に、それぞれ相当している。

１０ ブラシレスモータ用駆動装置
１２ 故障診断装置
１４ モータ
１６ モータ端子
１８ 駆動端子
２６ ＋Ｂ端子
２８ ＧＮＤ端子
３２ ＋Ｂライン
３４ ＧＮＤライン
３６ 制御回路
３８ 電流検出回路
４０ 電圧検出回路
４２ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４８ エンジン回転センサ
５０ スキャンツール
５４ テスタ

Claims (7)

1. ブラシレスモータの有する複数相のモータ端子に接続可能な複数の駆動端子と、前記ブラシレスモータの相ごとに対応して設けられる、直流電源の電源＋ラインと電源−ラインとの間に直列接続される一対のスイッチング素子と、を有するブラシレスモータ用駆動装置の故障を診断する装置であって、
   前記複数の駆動端子に前記ブラシレスモータの前記モータ端子が接続されない状態で、一相の前記一対のスイッチング素子のうち前記電源＋ライン側のスイッチング素子をオンし、かつ、他の相の前記一対のスイッチング素子のうち前記電源−ライン側のスイッチング素子をオンするスイッチ制御手段と、
   前記スイッチ制御手段によるスイッチ制御が行われた際に、前記電源＋ライン側から前記電源−ライン側へ向けて電流が流れる場合、該ブラシレスモータ用駆動装置が故障していると診断する第１の診断手段と、
   を備えることを特徴とするブラシレスモータ用駆動装置の故障診断装置。
2. 前記第１の診断手段により前記電流が流れないことで前記ブラシレスモータ用駆動装置が故障していないと診断された後、各相の前記一対のスイッチング素子を所定デューティ比で交互にオンオフした際に該一対のスイッチング素子の間に生ずる電圧が前記所定デューティ比に応じた値であるか否かに基づいて、前記ブラシレスモータ用駆動装置が故障しているか否かを診断する第２の診断手段を備えることを特徴とする請求項１記載のブラシレスモータ用駆動装置の故障診断装置。
3. 前記スイッチ制御手段は、前記ブラシレスモータの回転をＰＷＭ通信により指示する電子制御ユニットに接続された、該電子制御ユニットからの指示に従って前記ブラシレスモータ用駆動装置の有する各スイッチング素子のオンオフを制御する制御部に含まれると共に、
   前記電子制御ユニットに接続される、該電子制御ユニットへ前記ブラシレスモータ用駆動装置の故障診断の実施を指示する指示手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のブラシレスモータ用駆動装置の故障診断装置。
4. 前記電子制御ユニットは、前記指示手段により前記故障診断の実施が指示された場合に、前記ブラシレスモータ用駆動装置の通常使用時に用いられる通常使用域とは異なる所定使用域内のデューティ値を用いたＰＷＭ通信により前記制御部へ前記故障診断を実施するように指示すると共に、
   前記制御部は、前記電子制御ユニットからのＰＷＭ通信による前記デューティ値が前記所定使用域内である場合に、前記スイッチ制御手段として前記故障診断を実施するための処理を行うことを特徴とする請求項３記載のブラシレスモータ用駆動装置の故障診断装置。
5. 前記ブラシレスモータ用駆動装置は、エンジン回転により駆動する車両に搭載されると共に、
   前記電子制御ユニットは、エンジン回転の停止中に限り、前記制御部へ前記故障診断を実施するように指示することを特徴とする請求項４記載のブラシレスモータ用駆動装置の故障診断装置。
6. ブラシレスモータの有する複数相のモータ端子に接続可能な複数の駆動端子と、前記ブラシレスモータの相ごとに対応して設けられる、直流電源の電源＋ラインと電源−ラインとの間に直列接続される一対のスイッチング素子と、を有するブラシレスモータ用駆動装置の故障を診断する方法であって、
   前記複数の駆動端子に前記ブラシレスモータの前記モータ端子を接続させない状態で、一相の前記一対のスイッチング素子のうち前記電源＋ライン側のスイッチング素子をオンし、かつ、他の相の前記一対のスイッチング素子のうち前記電源−ライン側のスイッチング素子をオンした際に、前記電源＋ライン側から前記電源−ライン側へ向けて電流が流れる場合、該ブラシレスモータ用駆動装置が故障していると診断する第１のステップを備えることを特徴とするブラシレスモータ用駆動装置の故障診断方法。
7. 前記第１のステップにおいて前記電流が流れないことで前記ブラシレスモータ用駆動装置が故障していないと診断された後、各相の前記一対のスイッチング素子を所定デューティ比で交互にオンオフした際に該一対のスイッチング素子の間に生ずる電圧が前記所定デューティ比に応じた値であるか否かに基づいて、前記ブラシレスモータ用駆動装置が故障しているか否かを診断する第２のステップを備えることを特徴とする請求項６記載のブラシレスモータ用駆動装置の故障診断方法。
   

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