JP6400561B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。

従来から、モータ制御装置には、モータと駆動回路とを接続する動力線の途中に、モータ電流を遮断するための相開放リレーを設け、相開放リレーを開作動し、各相を通電不能な開放状態とすることによって、非電力供給時におけるモータ電流の通電を防止する技術が知られている。

特許第４３６８０３１号公報 特許第５０８３３０５号公報 特許第５６１４６６１号公報 特許第３７４９１３９号公報

２つのモータのそれぞれを別系列で制御するモータ制御装置において、各系列における動作を正常に行わせるとともに、一方の系列に異常が生じた場合でも他方の系列に影響を与えないようにすることが必要である。このため、各モータと各駆動回路との各相の接続線に相開放リレーを設けた場合、常時、相開放リレーの短絡故障等の異常を検出できることが望まれている。

本発明の課題の一つは、２系列のモータ制御装置において、常時、相開放リレーの異常を検出して、各系列における動作を正常に行わせ、一方の系列に異常が生じた場合でも他方の系列に影響を与えないようにすることができるモータ制御装置を提供することである。

本発明のモータ制御装置は、第１系列と第２系列のそれぞれに設けられた３相のモータと、前記第１系列と前記第２系列のそれぞれは、前記モータを駆動するための駆動回路と、前記モータと前記駆動回路との間の相ごとの接続線に設けられ、オンオフされることによって前記駆動回路から前記モータへの電流の導通と遮断を切り換える３個の相開放リレーと、前記相開放リレーのオンオフを切り換え制御する制御部と、前記モータ制御装置の起動後に、前記制御部を制御して、前記相開放リレーの異常の診断を行う診断部と、過電流を検出する過電流検出部と、を備えた。また、前記診断部は、さらに、前記駆動回路の異常診断を行い、他系列での過電流が検出された場合には、他系列との相間異常の診断および自系列の相間異常の診断を行い、他系列での過電流が検出されない場合には、自系列の相間異常の診断を行う。

当該構成により、モータ制御装置の起動後において、各系列における動作を正常に行わせ、一方の系列に異常が生じた場合でも他方の系列に影響を与えないようにすることができる。また、当該構成により、モータ制御装置に過電流が検知された場合において、各系列における動作を正常に行わせ、一方の系列に異常が生じた場合でも他方の系列に影響を与えないようにすることができる。

本発明のモータ制御装置において、前記第１系列と前記第２系列のそれぞれは、相ごとに設けられた３個のプルアップ抵抗、をさらに備え、前記３個のプルアップ抵抗の抵抗値は、互いに異なる値である。

当該構成により、複数の相開放リレーの異常が検知された場合に、異常の相開放リレーを特定することができる。

本発明のモータ制御装置において、前記第１系列の前記診断部と、前記第２系列の前記診断部は、前記相開放リレーの異常の診断を互いに異なるタイミングで行う。

当該構成により、一方の系列に異常が生じた場合でも他方の系列に影響を与えないようにすることができる。

本発明のモータ制御装置において、前記診断部は、さらに、前記モータ制御装置の起動時に、前記制御部を制御して、前記相開放リレーの異常の診断を行う。

当該構成により、モータ制御装置の起動時において、各系列における動作を正常に行わせ、一方の系列に異常が生じた場合でも他方の系列に影響を与えないようにすることができる。

図１は、本実施形態のモータ制御装置の全体構成を示した図である。 図２は、本実施形態における相開放リレーの構成を例示した図である。 図３は、本実施形態の異常診断のタイミングの一例を示す図である。 図４は、本実施形態のモータ制御装置の起動時における診断処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図５は、本実施形態のモータ制御装置の起動後に常時行われる診断処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図６は、本実施形態の過電流検知時に行われる診断処理の手順の一例を示すフローチャートである。

以下に示す実施形態では、モータが搭載された車両電気アクチュエータを用いて説明するが、モータが搭載される車両の電気アクチュエータに制限するものではない。

以下に、モータを駆動制御するためのモータ制御装置について説明する。図１は、実施形態のモータ制御装置の全体構成を示した図である。

本実施形態では、モータとしていわゆる多重巻線モータを用いている。但し、説明の都合上、図示する場合には、多重巻線モータを、図１に示すように、モータ１０１Ａ及びモータ１０１Ｂとして考え、図示および説明を行う。

図１に示されるように、本実施形態は、回転軸１８０を、複数のモータ（例えば、モータ１０１Ａ及びモータ１０１Ｂ）で駆動させる例とする。このために本実施形態の駆動源制御装置では、複数のモータの各々について、当該モータを制御するための構成を設けている。本実施形態では、モータ毎に設けられた構成を、系列（例えば第１系列１００Ａ及び第２系列１００Ｂ）と称する。

図１に示される第１系列１００Ａ及び第２系列１００Ｂは、共通する電源から電力が供給されている例とする。このため、当該電源から供給される電圧等の変化は、第１系列１００Ａ及び第２系列１００Ｂに対してほぼ同時に影響を与える可能性がある。

第１系列１００Ａは、モータ１０１Ａと、ＰＩＧ平滑コンデンサプリチャージ回路１０２Ａと、チョークコイル１０３Ａと、ハイサイドスイッチ１０４Ａと、逆接防止スイッチ１０５Ａと、過電流検知用抵抗１０６Ａと、過電流検出回路１０７Ａと、ハイサイドスイッチプリドライバ１０８Ａと、逆接防止スイッチプリドライバ１０９Ａと、平滑コンデンサ１１０Ａと、Ｈブリッジプリドライバ１２０Ａと、マイコン１３０Ａと、３相Ｈブリッジ回路１５０Ａと、が設けられている。

３相Ｈブリッジ回路１５０Ａは、Ｕ相と、Ｖ相と、Ｗ相と、を示す接続線が並列に接続され、駆動源となるモータ１０１Ａを駆動させる。３相Ｈブリッジ回路１５０Ａは、電圧（BPIG）が供給される電源と、グラウンドＧＮＤと、に接続されている。

モータ１０１Ａは、３相Ｈブリッジ回路１５０Ａからの制御に従って、回転駆動を行う。また、モータ１０１Ａは、発電機として動作し、電力（ＰＩＧ）を供給する電源に対して充電する回生制御を実現できる。

そして、３相Ｈブリッジ回路１５０Ａは、Ｕ相に、Ｈｕスイッチングデバイス１５１Ａと、Ｌｕスイッチングデバイス１５２Ａと、が直列に接続されている。そして、Ｕ相のＨｕスイッチングデバイス１５１Ａ、及びＬｕスイッチングデバイス１５２Ａの間の中間位置となる接続点から、第１の分割抵抗１５３Ａを介して、Ｈブリッジプリドライバ１２０Ａに接続されている。これにより、Ｈブリッジプリドライバ１２０Ａは、Ｕ相の中間位置における電圧値を取得できる。

また、Ｕ相の上流側（中間位置を基準にグラウンドと反対側）の端部と中間位置となる接続点とに接続され、Ｈｕスイッチングデバイス１５１Ａと並列に、第１のプルアップ抵抗１５４Ａが設けられている。

本実施形態では、Ｕ相のみならず、３相Ｈブリッジ回路１５０Ａの相毎に、直列に配置された複数のスイッチングデバイスのうち、上流側（中間位置を基準にグラウンドと反対側）のスイッチングデバイスと並列に、プルアップ抵抗が設けられている。

Ｈブリッジプリドライバ１２０Ａは、Ｕ相のＨｕスイッチングデバイス１５１Ａ及びＬｕスイッチングデバイス１５２Ａがオフの場合に、第１の分割抵抗１５３Ａ及び第１のプルアップ抵抗１５４Ａで下げられた電圧値を取得できる。なお、Ｈブリッジプリドライバ１２０Ａは、Ｖ相の中間位置における電圧値、及びＷ相の中間地点における電圧値も、同様の手法で取得できる。

３相Ｈブリッジ回路１５０Ａは、Ｖ相に、Ｈｖスイッチングデバイス１６１Ａと、Ｌｖスイッチングデバイス１６２Ａと、が直列に接続されている。そして、Ｖ相のＨｖスイッチングデバイス１６１Ａ、及びＬｖスイッチングデバイス１６２Ａの間の中間位置となる接続点から、第２の分割抵抗１６３Ａを介して、Ｈブリッジプリドライバ１２０Ａに接続されている。また、Ｖ相の端部と中間位置となる接続点とに接続され、Ｈｖスイッチングデバイス１６１Ａと並列に、第２のプルアップ抵抗１６４Ａが設けられている。

３相Ｈブリッジ回路１５０Ａは、Ｗ相に、Ｈｗスイッチングデバイス１７１Ａと、Ｌｗスイッチングデバイス１７２Ａと、が直列に接続されている。そして、Ｗ相のＨｗスイッチングデバイス１７１Ａ、及びＬｗスイッチングデバイス１７２Ａの間の中間位置となる接続点から、第３の分割抵抗１７３Ａを介して、Ｈブリッジプリドライバ１２０Ａに接続されている。また、Ｗ相の端部と中間位置となる接続点とに接続され、Ｈｗスイッチングデバイス１７１Ａと並列に、第３のプルアップ抵抗１７４Ａが設けられている。

３相Ｈブリッジ回路１５０Ａに設けられたスイッチングデバイス（Ｈｕスイッチングデバイス１５１Ａ、Ｌｕスイッチングデバイス１５２Ａ、Ｈｖスイッチングデバイス１６１Ａ、Ｌｖスイッチングデバイス１６２Ａ、Ｈｗスイッチングデバイス１７１Ａ、Ｌｗスイッチングデバイス１７２Ａ）は、例えば、スイッチングを行うＦＥＴ（Field Effect Transistor）と、ＦＥＴに対して逆並列に接続されたダイオードと、を含むことが考えられるが、どのような構成であっても良い。Ｈブリッジ下流には各相電流を検知する各相電流検知用抵抗（シャント抵抗）１５５Ａ、１６５Ａ、１７５Ａが設けられており、これらの値からベクトル制御用ｉｇ、ｉｄを算出できる。

マイコン１３０Ａは、内部に格納されたソフトウェアを実行することで、各種制御を行う。例えば、マイコン１３０Ａは、各種プリドライバ（例えば、Ｈブリッジプリドライバ１２０Ａ、ＰＩＧ平滑コンデンサプリチャージ回路１０２Ａ、及びハイサイドスイッチプリドライバ１０８Ａ、逆接防止スイッチプリドライバ１０９Ａ）を制御するための制御信号を出力する。また、マイコン１３０Ａは、過電流であるか否かの判定基準として設定された過電流基準値を、過電流検出回路１０７Ａに出力する。

Ｈブリッジプリドライバ１２０Ａは、マイコン１３０Ａからの制御信号に従って、３相Ｈブリッジ回路１５０Ａをハードウェア制御するためのドライバとする。また、Ｈブリッジプリドライバ１２０Ａは、過電流検出回路１０７Ａから出力された過電流信号が過電流を検出した旨を示している場合に、３相Ｈブリッジ回路１５０Ａに設けられた全てのスイッチングデバイス（Ｈｕスイッチングデバイス１５１Ａ、Ｌｕスイッチングデバイス１５２Ａ、Ｈｖスイッチングデバイス１６１Ａ、Ｌｖスイッチングデバイス１６２Ａ、Ｈｗスイッチングデバイス１７１Ａ、Ｌｗスイッチングデバイス１７２Ａ）をオフにするハードウェア制御を行う。本実施形態では、ハードウェア制御で全てのスイッチングデバイスをオフにすることで、迅速に電流をオフにできるため、過電流による回路の故障等を抑止できる。

過電流検出回路１０７Ａは、マイコン１３０Ａから入力される過電流基準値より大きい電流が、過電流検知用抵抗１０６Ａに流れているか否かを判定する。そして、過電流検出回路１０７Ａは、過電流基準値より大きい電流が流れていると判定した場合に、その旨を示した過電流信号を、マイコン１３０Ａ及びＨブリッジプリドライバ１２０Ａに出力する。

ＰＩＧ平滑コンデンサプリチャージ回路１０２Ａは、マイコン１３０Ａからの制御信号に従って、平滑コンデンサ１１０Ａを充電するための制御を行う。

ハイサイドスイッチプリドライバ１０８Ａは、マイコン１３０Ａからの制御信号に従って、ハイサイドスイッチ１０４Ａのスイッチング制御を行う。

逆接防止スイッチプリドライバ１０９Ａは、マイコン１３０Ａからの制御信号に従って、逆接防止スイッチ１０５Ａのスイッチング制御を行う。

第１系列１００Ａでは、電力（ＰＩＧ）が供給される電源から、３相Ｈブリッジ回路１５０Ａまでの間に、チョークコイル１０３Ａと、ハイサイドスイッチ１０４Ａと、逆接防止スイッチ１０５Ａと、過電流検知用抵抗１０６Ａと、が直列に接続されている。

過電流検知用抵抗（シャント抵抗）１０６Ａは、３相Ｈブリッジ回路１５０Ａ及び平滑コンデンサ１１０Ａに対して電力（ＰＩＧ）を供給する電源と、平滑コンデンサ１１０Ａと、の間に設けられた、過電流を検知するための抵抗とする。

平滑コンデンサ１１０Ａは、過電流検知用抵抗１０６Ａより３相Ｈブリッジ回路１５０Ａ側に、当該３相Ｈブリッジ回路１５０Ａと並列に設けられている。これにより、平滑コンデンサ１１０Ａは、ノイズを抑止することができる。

しかしながら、電圧が急上昇した場合に、平滑コンデンサ１１０Ａから過電流検知用抵抗１０６Ａ側に電流が流れる。このような状況は、電源電圧が急低下から元に戻った場合、換言すれば電流が大きくなった場合に、平滑コンデンサ１１０Ａから供給される電流と、電源から供給される電流と、により、過電流検知用抵抗１０６Ａに大きな電流が流れる。このような場合に、過電流検出回路１０７Ａは、過電流を検出したものとして、マイコン１３０Ａと、Ｈブリッジプリドライバ１２０Ａと、に対して、過電流を検出した旨を示す過電流信号を出力する。

そして、Ｈブリッジプリドライバ１２０Ａは、過電流信号に従って、３相Ｈブリッジ回路１５０Ａに含まれている全てのスイッチングデバイスをオフにするハードウェア制御を行う。同様に、マイコン１３０Ａは、過電流信号に従って、３相Ｈブリッジ回路１５０Ａに含まれている全てのスイッチングデバイスをオフにするソフトウェア制御を行う。本実施形態では、オフにする旨の制御信号を出力する。

そして、マイコン１３０Ａは、３相Ｈブリッジ回路１５０Ａに設けられたスイッチングデバイスをオフにするソフトウェア制御を行った後、３相Ｈブリッジ回路１５０Ａに設けられたスイッチングデバイスをオフにされた状態で、異常検出を開始する。本実施形態では、異常検出として、スイッチングデバイスの全オフ時のチェックと、下流スイッチングデバイスの通電チェックと、上流スイッチングデバイスの通電チェックと、を行う。

本実施形態では、スイッチングデバイスの全オフ時に、異常であるか否かのチェックを行う。スイッチングデバイスの全オフ時に行うチェックを、全オフチェックとも称する。当該全オフチェックでは、モータ１０１Ａの回転数に応じて、チェック手法を切り替える。本実施形態では、チェック手法を切り替える基準となる回転数を、１３００rpmとする。なお、本実施形態は、１３００rpm以上であるか否かに基づいて、チェック手法を切り替える手法について説明するが、１３００rpmは例として示したもので、実施の態様に応じて適切な回転数を設定する。

ところで、本実施形態では、モータ制御装置が搭載されたアクチュエータが起動中に、換言すればモータ１０１Ａの回転中に、ブレーキモードになった場合に、当該モータ１０１Ａから回生エネルギーが生じる。ところで、モータ１０１Ａの回転中に、ブレーキモードになった場合に、３相Ｈブリッジ回路１５０Ａでスイッチングデバイスが全てオフであれば、当該スイッチングデバイスを介した電流は流れない。そこで、本実施形態では、モータ１０１Ａが１３００rpm以上回転している場合に、３相Ｈブリッジ回路１５０Ａでスイッチングデバイスが全てオフであるにもかかわらず、回生エネルギーによる電流が予め定められた基準値以上生じている場合に、マイコン１３０Ａは、モータ１０１Ａを含む駆動系で異常が生じていると判定する。

なお、モータ１０１Ａ、１０１Ｂを総称する場合には、モータ１０１と呼ぶ。３相Ｈブリッジ回路１５０Ａ，１５０Ｂを総称する場合には、３相Ｈブリッジ回路１５０と呼ぶ。Ｈブリッジプリドライバ１２０Ａ、１２０Ｂを総称する場合には、Ｈブリッジプリドライバ１２０と呼ぶ。３相Ｈブリッジ回路１５０は、駆動回路の一例である。

第１系列において、３相Ｈブリッジ回路１５０Ａとモータ１０１Ａの間とを接続するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各接続線には、それぞれ相開放リレー２０３Ａ，２０２Ａ，２０１Ａが設けられている。また、第２系列において、３相Ｈブリッジ回路１５０Ａとモータ１０１Ａの間とを接続するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各接続線には、それぞれ相開放リレー２０３Ｂ，２０２Ｂ，２０１Ｂが設けられている。相開放リレー２０１Ａ，２０２Ａ，２０３Ａ，２０１Ｂ，２０２Ｂ，２０３Ｂを総称する場合には、相開放リレー２０１〜２０３と呼ぶ。

相開放リレー２０１〜２０３は、３相Ｈブリッジ回路１５０からモータ１０１へのモータ電流の導通と遮断を切り換える。相開放リレー２０１〜２０３をオン、すなわち閉とすることで、３相Ｈブリッジ回路１５０からモータ１０１へ電流が流れる。相開放リレー２０１〜２０３をオフ、すなわち開放することで、３相Ｈブリッジ回路１５０からモータ１０１への電流は遮断される。

第１系列の相開放リレー２０１Ａ〜２０３Ａには、相開放リレードライバ２１０Ａが接続されている。相開放リレードライバ２１０Ａは、相開放リレー２０１Ａ〜２０３Ａのオンオフの切替え制御を行う。第２系列の相開放リレー２０１Ｂ〜２０３Ｂには、相開放リレードライバ２１０Ｂが接続されている。相開放リレードライバ２１０Ｂは、相開放リレー２０１Ｂ〜２０３Ｂのオンオフの切替え制御を行う。相開放リレードライバ２１０Ａ，２１０Ｂは同一の機能を有する。相開放リレードライバ２１０Ａ，２１０Ｂを総称する場合には、相開放リレードライバ２１０と呼ぶ。相開放リレードライバ２１０は、制御部の一例である。なお、これ以降、他の構成においても、第１系列、第２系列の双方を総称する場合には、「Ａ」、「Ｂ」を省略した符号を用いるものとする。

図２は、本実施形態の相開放リレー２０１〜２０３の構成の一例を示す図である。相開放リレー２０１〜２０３は、図２に示すように、スイッチング素子であるＦＥＴ２１１と、ダイオード２２２とから構成される。ＦＥＴ２１１のソース電極がモータ１０１に接続される。ＦＥＴ２１１のドレイン電極側が３相Ｈブリッジ回路１５０に接続される。ＦＥＴ２１１のゲート電極側が相開放リレードライバ２１０に接続されている。相開放リレードライバ２１０がＦＥＴ２１１のゲート電極に電圧を印加することにより、相開放リレー２０１〜２０３がオン状態となり、３相Ｈブリッジ回路１５０からモータ１０１へのモータ電流が流れる。相開放リレードライバ２１０がＦＥＴ２１１のゲート電極への電圧印加を止めることにより、相開放リレー２０１〜２０３がオフ状態となり、３相Ｈブリッジ回路１５０からモータ１０１へのモータ電流が遮断される。ダイオード２２２は、モータ１０１から３相Ｈブリッジ回路１５０へ電流を流すようになっている。

図１に戻り、本実施形態では、上述したマイコン１３０が、相開放リレードライバ２１０を制御して、相開放リレー２０１〜２０３の異常の診断を行う。異常の診断としては、相開放リレー２０１〜２０３のオンオフの各チェック、ショート故障のチェック等がある。異常の診断のタイミングは、モータ制御装置の起動時、起動後の常時一定時間間隔ごと、および過電流が検知された場合である。ここで、本実施形態では、各マイコン１３０Ａ，１３０Ｂは、起動時における相開放リレー２０１〜２０３の異常診断を、第１系列と第２系列で同期して行う。一方、マイコン１３０Ａ，１３０Ｂは、起動時における相開放リレー２０１〜２０３の異常チェックを、第１系列と第２系列とで交代で行う（これを相互同期という）。マイコン１３０は、診断部の一例である。

異常チェックを同期して行うか、相互同期で行うかは、両系列のマイコン１３０Ａ，１３０Ｂが、同期ビットオン信号、同期ビットオフ信号を相互に送信することにより行う。

一方の系列のマイコン１３０は、異常チェック処理を第１系列と第２系列とで同期しておこなう場合には、他方の系列のマイコン１３０Ａ，１３０Ｂに対して、同期ビットオン信号を送信する。他方の系列のマイコン１３０は、同期ビットオン信号を受信した場合、異常チェック処理を開始する。これにより、異常チェック処理を第１系列と第２系列とで同期しておこなわれることになる。

また、一方の系列のマイコン１３０は、異常チェック処理を開始して、第１系列と第２系列とで相互同期でおこなう場合には、一方の系列のマイコン１３０の処理が完了したら他方の系列のマイコン１３０に対して、同期ビットオフ信号を送信する。他方の系列のマイコン１３０は、同期ビットオフ信号を受信した場合、異常の診断処理を開始する。これにより、異常の診断処理を第１系列と第２系列とで相互同期で行うことが可能となる。

図３は、本実施形態の異常診断のタイミングの一例を示す図である。図３に示すように、全同期の区間において、第１系列と第２系列の相開放リレー２０１〜２０３の異常チェックが同期して行われることがわかる。また、図３に示すように、相互同期の区間において、第１系列と第２系列の相開放リレー２０１〜２０３の異常診断が相互同期して（交代で）行われることがわかる。

また、本実施形態では、第１系列と第２系列のそれぞれは、相ごとに設けられた３個のプルアップ抵抗１５４，１６４，１７４の抵抗値は、互いに異なる値となっている。このため、本実施形態では、複数の相開放リレー２０１〜２０３の異常が検知された場合に、異常の相開放リレー２０１〜２０３を特定することができる。

次に、以上のように構成された本実施形態のモータ制御装置による相開放リレー２０１〜２０３のチェック処理を含む診断処理について説明する。まず、本実施形態のモータ制御装置の起動時における診断処理について説明する。図４は、本実施形態のモータ制御装置の起動時における診断処理の手順の一例を示すフローチャートである。なお、以下の処理は、第１系列、第２系列のそれぞれで実行される。

まず、マイコン１３０は、相開放リレードライバ２１０に指令して、相開放リレー２０１〜２０３をオフにする（Ｓ１１）。次に、マイコン１３０は、３相Ｈブリッジ回路１５０の異常処理オフチェックを行い、当該チェックが正常か否かを判断する（Ｓ１２）。マイコン１３０は、３相Ｈブリッジ回路１５０の異常処理オフチェックとして、上述したスイッチングデバイスの全オフ時のチェックを行う。

すなわち、マイコン１３０は、第１の分割抵抗１５３Ａからの接続線を介してＵ相の中間位置における電圧値（以下、「中間電圧値」という。）、第２の分割抵抗１６３Ａからの接続線を介してＶ相の中間電圧値、第３の分割抵抗１７３Ａからの接続線を介してＷ相の中間電圧値をそれぞれ取得し、各相の中間位置における電圧値が所定の規定値であるか否かを判断することで、異常処理オフチェックを行う。各相の中間位置における電圧値が所定の規定値を外れていたら、異常と判断する。

そして、３相Ｈブリッジ回路１５０の異常処理オフチェックが異常である場合には（Ｓ１２：Ｎｏ）、マイコン１３０は、Ｈブリッジ回路１５０のオン異常、または相開放リレーのオン異常と判断し（Ｓ２１）、処理は終了する。

Ｓ１２において、３相Ｈブリッジ回路１５０の異常処理オフチェックが正常である場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、マイコン１３０は、３相Ｈブリッジ回路１５０の異常処理通電チェックを行い、当該チェックが正常か否かを判断する（Ｓ１３）。マイコン１３０は、３相Ｈブリッジ回路１５０の異常処理通電チェックとして、上流スイッチングデバイスの通電チェックと、下流スイッチングデバイスの通電チェックとを行う。

すなわち、マイコン１３０は、上流側のＵ、Ｖ，Ｗ各相のスイッチングデバイスの通電チェックとして、Ｈｕスイッチングデバイス１５１Ａ、Ｈｖスイッチングデバイス１６１Ａ、Ｈｗスイッチングデバイス１７１Ａをそれぞれオンにする制御を行った後、Ｈブリッジプリドライバ１２０Ａを介して、Ｕ、Ｖ，Ｗ相の各中間電圧値を取得する。そして、マイコン１３０は、各相の中間電圧が所定の条件を満たすか否かを判定し、Ｕ、Ｖ，Ｗ相の上流チェックを行う。

また、マイコン１３０は、下流側のＵ、Ｖ，Ｗ各相のスイッチングデバイスの通電チェックとして、Ｌｕスイッチングデバイス１５２Ａ、Ｌｖスイッチングデバイス１６２Ａ、Ｌｗスイッチングデバイス１７２Ａをそれぞれオンにする制御を行った後、Ｈブリッジプリドライバ１２０Ａを介して、Ｕ、Ｖ，Ｗ相の各中間電圧値を取得する。そして、マイコン１３０は、各相の中間電圧が所定の条件を満たすか否かを判定し、Ｕ、Ｖ，Ｗ相の下流チェックを行う。

そして、３相Ｈブリッジ回路１５０の異常処理通電チェックが異常である場合には（Ｓ１３：Ｎｏ）、マイコン１３０は、３相Ｈブリッジ回路１５０のオフ異常と判断し（Ｓ２２）、処理は終了する。

Ｓ１３において、３相Ｈブリッジ回路１５０の異常処理通電チェックが正常である場合には（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、マイコン１３０は、相開放リレードライバ２１０に指令して、Ｓ１１でオフ状態となっている相開放リレー２０１〜２０３をオンにすることで、自系列の相開放リレーオフチェックを行う（Ｓ１４）。そして、マイコン１３０は、他の系列に対して、同期ビットオン信号を送信する（Ｓ１５）。これにより、他の系列においても、上記Ｓ１１からＳ１４の処理が実行され、同期される。

次に、マイコン１３０は、自系列の相開放リレーオフチェックが正常か否かを判断する。具体的には、Ｈブリッジプリドライバ１２０を介して各相の端子電圧を入力し、各相の端子電圧の平均値が予め定められた規定値と略同一か否かを判断する（Ｓ１６）。そして、各相の端子電圧の平均値が規定値と略同一でない場合、すなわち、相開放リレーオフチェックが異常である場合（Ｓ１６：Ｎｏ）、マイコン１３０は相開放リレー２０１〜２０３が正常にオンできずオフ異常であると判断し（Ｓ２３）、処理は終了する。

一方、Ｓ１６において、各相の端子電圧の平均値が規定値と略同一である場合、すなわち、相開放リレーオフチェックが正常である場合（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、マイコン１３０は、他系列から同期ビットオン信号を受信したか否かを判断し（Ｓ１７）、受信していない場合には（Ｓ１７：Ｎｏ）、タイムオーバとなるまで待機する（Ｓ２４、Ｓ２４：Ｎｏ）。これにより、同期チェックが行われることになる。

これは、Ｓ１５で自系列から送信された同期ビットオン信号を、他系列で受信すると、他系列では本フローチャートと同様の処理を同期して開始して、他の系列でのＳ１５の処理で同期ビットオン信号が送信されてくるため、これの受信を待機しているのである。これにより、本処理が第１系列と第２系列とで同期して行われているかの確認を行うことができる。

そして、タイムオーバとなった場合には（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、マイコン１３０は、同期チェック不可異常と判断し（Ｓ２５）、処理はＳ１８へ進む。

Ｓ１７で、他系列から同期ビットオン信号を受信した場合には（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、他系列でも同期して同じ処理が行われており、他系列との相間ショートチェックを行い、他系列との相間ショートチェックが正常か否かを判断する。具体的には、マイコン１３０は、他系列から各相の端子電圧を入力し、各相の端子電圧の平均値が予め定められた規定値と略同一か否かを判断する（Ｓ１８）。そして、他系列の各相の端子電圧の平均値が規定値と略同一でない場合、すなわち、他系列との相間ショートチェックが異常である場合（Ｓ１８：Ｎｏ）、マイコン１３０は他系列において相間ショート異常となっていると判断し（Ｓ２６）、マイコン１３０は、他系列に同期ビットオフ信号を送信し（Ｓ２０）、処理は終了する。

一方、Ｓ１８において、他系列の各相の端子電圧の平均値が規定値と略同一である場合、すなわち、他系列との相間ショートチェックが正常である場合（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、マイコン１３０は、自系列の配線ショートチェックを行い、正常か否かを判断する（Ｓ１９）。具体的には、マイコン１３０は、過電流の検出レベル（閾値）を、例えば２０Ａ等に下げる。そして、マイコン１３０は、Ｈブリッジプリドライバ１２０を介して、Ｈｕスイッチングデバイス１５１、Ｌｖスイッチングデバイス１６２、Ｌｗスイッチングデバイス１７２をオンにし、過電流検出回路１０７で過電流を検知したか否かを判断する。また、マイコン１３０は、Ｈブリッジプリドライバ１２０を介して、Ｈｖスイッチングデバイス１６１、Ｌｕスイッチングデバイス１５２、Ｌｗスイッチングデバイス１７２をオンにし、過電流検出回路１０７で過電流を検知したか否かを判断する。上記の双方の過電流検知の判断いずれかで過電流が検知された場合、すなわち、Ｓ１９の配線ショートチェックが異常である場合（Ｓ１９：Ｎｏ）、マイコン１３０は、自系列の相間ショート異常であると判断して（Ｓ２７）、他系列に同期ビットオフ信号を送信し（Ｓ２０）、処理は終了する。

過電流が検出されない場合、すなわち、Ｓ１９の配線ショートチェックが正常である場合（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、マイコン１３０は、過電流の検出レベル（閾値）を、例えば５０Ａ等に戻す。そして、マイコン１３０は、他系列に同期ビットオフ信号を送信して（Ｓ２０）、処理は終了する。これにより全同期の区間は終了する。

次に、モータ制御装置の起動後に常時行われる診断処理について説明する。図５は、本実施形態のモータ制御装置の起動後に常時行われる診断処理の手順の一例を示すフローチャートである。なお、以下の処理は、第１系列、第２系列のそれぞれで一定時間間隔で実行される。

まず、マイコン１３０は、第１系列、第２系列のいずれかで故障が検知されているかを判断する（Ｓ４１）。そして、いずれかの系列で故障が検知されている場合には（Ｓ４１：Ｙｅｓ）、マイコン１３０は、過電流検知に対する所定の処理を行う（Ｓ５０）。具体的には、上述したスイッチングデバイスの全オフ時のチェック、下流スイッチングデバイスの通電チェック、上流スイッチングデバイスの通電チェックが行われる。そして、マイコン１３０は、同期ビットオフ信号を送信し（Ｓ５１）、処理は終了する。これより相互同期は行われない。

Ｓ４１で、いずれかの系列でも故障が検知されていない場合には（Ｓ４１：Ｎｏ）、マイコン１３０は同期ビットの信号のチェックを行う。そして、マイコン１３０は、他系列から同期ビットオフ信号を受信した後、同期ビットオン信号を受信したか否かを判断する（Ｓ４２）。他系列から同期ビットオフ信号を受信した後、同期ビットオン信号を受信していない場合（Ｓ４２：Ｎｏ）、そのまま待機する。

他系列から同期ビットオフ信号を受信した後、同期ビットオン信号を受信した場合には（Ｓ４２：Ｙｅｓ）、マイコン１３０は、同期ビットオン信号を他系列に送信する（Ｓ４３）。これにより、他系列と相互同期で（すなわち、交代で）、以降の処理が行われる。なお、相互同期は、第１系列の方を優先して行われる。

マイコン１３０は、所定のアクティブ時間が経過したか否かを判断する（Ｓ４４）。アクティブ時間が経過していない場合には（Ｓ４４：Ｎｏ）、経過するまで待機する。

アクティブ時間が経過した場合には（Ｓ４４：Ｙｅｓ）、マイコン１３０は、さらに次の（１）式で示される条件を２秒以上満たすか否かを判断することで、モータ１０１が低速かつ低トルクの状態であるか否かを判断する（Ｓ４５）。

｜ｉｑ｜＜１Ａ、かつ｜ω｜＜１００ｒｐｍ ・・・（１）
ここで、 ｉｑ：ｑ軸電流値、ω：モータの回転数
この（１）式は、低速かつ低トルクであることの条件である。（１）式の条件を２秒間満たさない場合は（Ｓ４５：Ｎｏ）、モータ１０１は低速かつ低トルクでないので、マイコン１３０は、相開放リレードライバ２１０に指令して、相開放リレー２０１〜２０３をオンにして（Ｓ４９）、処理は終了する。

一方、（１）式の条件を２秒以上満足する場合には（Ｓ４５：Ｙｅｓ）、モータ１０１が低速で回転しかつ低トルクであり、マイコン１３０は、相開放リレー２０１〜２０３のアクティブチェックを行う。具体的には、一定の周期で、各系列の相開放リレー２０１〜２０３のショートチェックを行う。

マイコン１３０は、相開放リレードライバ２１０に指令して、相開放リレー２０１〜２０３をオフにする（Ｓ４６）。これにより、相開放リレーオフチェックが行われる。

マイコン１３０は、相開放リレーオフチェックが正常か否かを判断する（Ｓ４７）。具体的には、Ｈブリッジプリドライバ１２０を介して各相の端子電圧を入力し、各相の端子電圧の平均値が予め定められた規定値と略同一か否かを判断する（Ｓ４７）。そして、各相の端子電圧の平均値が規定値と略同一でない場合、すなわち、相開放リレーオフチェックが異常である場合（Ｓ４７：Ｎｏ）、マイコン１３０は相開放リレー２０１〜２０３がオン異常であると判断する（Ｓ５２）。

一方、Ｓ４７において、各相の端子電圧の平均値が規定値と略同一である場合、すなわち、相開放リレーオフチェックが正常である場合（Ｓ４７：Ｙｅｓ）、マイコン１３０は、他系列に同期ビットオフ信号を送信し（Ｓ４８）、相開放リレードライバ２１０に指令して、相開放リレー２０１〜２０３をオンにして（Ｓ４９）、処理は終了する。

次に、過電流検知時に行われる診断処理について説明する。図６は、本実施形態の過電流検知時に行われる診断処理の手順の一例を示すフローチャートである。なお、以下の処理は、第１系列、第２系列のそれぞれで実行される。

まず、マイコン１３０は、３相Ｈブリッジ回路１５０の異常処理オフチェックを行い、当該チェックが正常か否かを判断する（Ｓ７１）。マイコン１３０は、３相Ｈブリッジ回路１５０の異常処理オフチェックとして、上述したスイッチングデバイスの全オフ時のチェックを行う。

そして、３相Ｈブリッジ回路１５０の異常処理オフチェックが異常である場合には（Ｓ７１：Ｎｏ）、マイコン１３０は、Ｈブリッジ回路１５０のオン異常、または相開放リレーのオン異常と判断し（Ｓ８０）、処理は終了する。

Ｓ７１において、３相Ｈブリッジ回路１５０の異常処理オフチェックが正常である場合には（Ｓ７１：Ｙｅｓ）、マイコン１３０は、３相Ｈブリッジ回路１５０の異常処理通電チェックを行い、当該チェックが正常か否かを判断する（Ｓ７２）。マイコン１３０は、３相Ｈブリッジ回路１５０の異常処理通電チェックとして、上述したような上流スイッチングデバイスの通電チェックと、下流スイッチングデバイスの通電チェックとを行う。

そして、３相Ｈブリッジ回路１５０の異常処理通電チェックが異常である場合には（Ｓ７２：Ｎｏ）、マイコン１３０は、３相Ｈブリッジ回路１５０のオフ異常と判断し（Ｓ８１）、処理は終了する。

Ｓ７２において、３相Ｈブリッジ回路１５０の異常処理通電チェックが正常である場合には（Ｓ７２：Ｙｅｓ）、マイコン１３０は、相開放リレードライバ２１０に指令して、相開放リレー２０１〜２０３をオンにする（Ｓ７３）。そして、マイコン１３０は、他の系列に対して、同期ビットオン信号を送信する（Ｓ７４）。これにより、他の系列においても、上記Ｓ７１からＳ７３の処理が実行され、同期される。

次に、マイコン１３０は、他系列の過電流異常が検出されたか否かを判断する（Ｓ７５）。そして、過電流異常でない場合（Ｓ７５：Ｎｏ）、自系列の配線ショートチェックを行う（Ｓ７８）。

一方、Ｓ７５において、他系列が過電流異常である（Ｓ７５：Ｙｅｓ）、マイコン１３０は、他系列から同期ビットオン信号を受信したか否かを判断し（Ｓ７６）、受信していない場合には（Ｓ７６：Ｎｏ）、タイムオーバとなるまで待機する（Ｓ８２、Ｓ８２：Ｎｏ）。これにより、同期チェックが行われることになる。

そして、タイムオーバとなった場合には（Ｓ８２：Ｙｅｓ）、マイコン１３０は、同期チェック不可異常と判断し（Ｓ８３）、処理はＳ７７へ進む。

Ｓ７６で、他系列から同期ビットオン信号を受信した場合には（Ｓ７６：Ｙｅｓ）、他系列でも同期して同じ処理が行われており、他系列との相間ショートチェックを行い、チェックが正常か否かを判断する。具体的には、マイコン１３０は、他系列から各相の端子電圧を入力し、各相の端子電圧の平均値が予め定められた規定値と略同一か否かを判断する（Ｓ７７）。そして、他系列の各相の端子電圧の平均値が規定値と略同一でない場合、すなわち、他系列との相間ショートチェックが異常である場合（Ｓ７７：Ｎｏ）、マイコン１３０は他系列（優先順位の低い第２系列側）の動作を止める（Ｓ８４）。そして、マイコン１３０は、他系列において相間ショート異常となっていると判断し（Ｓ８５）、他系列に同期ビットオフ信号を送信し（Ｓ７９）、処理は終了する。

一方、Ｓ７７において、他系列の各相の端子電圧の平均値が規定値と略同一である場合、すなわち、他系列との相間ショートチェックが正常または優先順位の高い第１系列側である場合（Ｓ７７：Ｙｅｓ）、マイコン１３０は、自系列の配線ショートチェックを行い、正常か否かを判断する（Ｓ７８）。この処理について、図４のＳ１９で説明した処理と同様に行われる。そして、配線ショートチェックが異常である場合（Ｓ７８：Ｎｏ）、マイコン１３０は、自系列の相間ショート異常であると判断して（Ｓ８６）、他系列に同期ビットオフ信号を送信し（Ｓ７９）、処理は終了する。

一方、配線ショートチェックが正常である場合（Ｓ７８：Ｙｅｓ）、マイコン１３０は、過電流の検出レベル（閾値）を、例えば５０Ａ等に戻す。そして、マイコン１３０は、他系列に同期ビットオフ信号を送信して（Ｓ７９）、処理は終了する。これにより全同期の区間は終了する。

このように本実施形態では、マイコン１３０が、モータ制御装置の起動後に常時、相開放リレードライバ２１０を制御して、相開放リレー２０１〜２０３の異常の診断、具体的には、相開放リレー２０１〜２０３のオンオフのチェックやショートチェックを行うので、モータ制御装置の起動後において、各系列における動作を正常に行わせ、一方の系列に異常が生じた場合でも他方の系列に影響を与えないようにすることができる。

また、本実施形態では、第１系列と第２系列のそれぞれは、相ごとに設けられた３個のプルアップ抵抗１５４，１６４，１７４の抵抗値は、互いに異なる値であるため、複数の相開放リレー２０１〜２０３の異常が検知された場合に、異常の相開放リレー２０１〜２０３を特定することができる。

また、本実施形態では、常時、相開放リレー２０１〜２０３のチェックを行う場合において、第１系列のマイコン１３０Ａと第２系列のマイコン１３０Ｂは、相開放リレー２０１〜２０３の異常の診断を互いに異なるタイミングで行うので、一方の系列に異常が生じた場合でも他方の系列に影響を与えないようにすることができる。

また、本実施形態では、マイコン１３０は、モータ制御装置の起動時に、相開放リレードライバ２１０を制御して、相開放リレー２０１〜２０３の異常の診断（相開放リレー２０１〜２０３のオンオフのチェックやショートチェック）を行うので、モータ制御装置の起動時において、各系列における動作を正常に行わせ、一方の系列に異常が生じた場合でも他方の系列に影響を与えないようにすることができる。

また、本実施形態では、マイコン１３０は、過電流検出回路１０７が過電流を検出した場合に、相開放リレードライバ２１０を制御して、相開放リレー２０１〜２０３の異常の診断（相開放リレー２０１〜２０３のオンオフのチェックやショートチェック）を行うので、モータ制御装置に過電流が検知された場合において、各系列における動作を正常に行わせ、一方の系列に異常が生じた場合でも他方の系列に影響を与えないようにすることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００Ａ…第１系列、１００Ｂ…第２系列、１０１Ａ…モータ、１０１Ｂ…モータ、１０７Ａ、１０７Ｂ…過電流検出回路、１２０Ａ、１２０Ｂ…Ｈブリッジプリドライバ、１３０Ａ、１３０Ｂ…マイコン、１５０Ａ、１５０Ｂ…３相Ｈブリッジ回路、１５１Ａ、１５２Ａ、１６１Ａ、１６２Ａ、１７１Ａ、１７２Ａ、１５１Ｂ、１５２Ｂ、１６１Ｂ、１６２Ｂ、１７１Ｂ、１７２Ｂ…スイッチングデバイス、１５３Ａ、１６３Ａ、１７３Ａ、１５３Ｂ、１６３Ｂ、１７３Ｂ…分割抵抗、１５４Ａ、１５４Ｂ…第１のプルアップ抵抗、１６４Ａ、１６４Ｂ…第２のプルアップ抵抗、１７４Ａ、１７４Ｂ…第３のプルアップ抵抗、１８０…回転軸、２０１Ａ，２０１Ｂ，２０２Ａ，２０２Ｂ，２０３Ａ，２０３Ｂ…相開放リレー、２１０Ａ，２１０Ｂ…相開放リレードライバ。

Claims (4)

1. モータ制御装置であって、
   第１系列と第２系列のそれぞれに設けられた３相のモータと、
   前記第１系列と前記第２系列のそれぞれは、
   前記モータを駆動するための駆動回路と、
   前記モータと前記駆動回路との間の相ごとの接続線に設けられ、オンオフされることによって前記駆動回路から前記モータへの電流の導通と遮断を切り換える３個の相開放リレーと、
   前記相開放リレーのオンオフを切り換え制御する制御部と、
   前記モータ制御装置の起動後に、前記制御部を制御して、前記相開放リレーの異常の診断を行う診断部と、
   過電流を検出する過電流検出部と、を備え、
   前記診断部は、さらに、前記駆動回路の異常診断を行い、他系列での過電流が検出された場合には、他系列との相間異常の診断および自系列の相間異常の診断を行い、他系列での過電流が検出されない場合には、自系列の相間異常の診断を行う、
   モータ制御装置。
2. 前記第１系列と前記第２系列のそれぞれは、
   相ごとに設けられた３個のプルアップ抵抗、をさらに備え、
   前記３個のプルアップ抵抗の抵抗値は、互いに異なる値である、
   請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記第１系列の前記診断部と、前記第２系列の前記診断部は、前記相開放リレーの異常の診断を互いに異なるタイミングで行う、
   請求項１または２に記載のモータ制御装置。
4. 前記診断部は、さらに、前記モータ制御装置の起動時に、前記制御部を制御して、前記相開放リレーの異常の診断を行う、
   請求項１に記載のモータ制御装置。

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