JP7466778B2 - モータ制御装置、電動パワーステアリング装置、及びモータ制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、モータ制御装置、電動パワーステアリング装置、及びモータ制御方法に関する。

自動車等の車両の操舵機構に操舵補助力を付加する電動パワーステアリング装置は、ハンドルに対して操舵補助トルクを発生させるモータと、そのモータを制御するモータ制御装置とを備えており、車両の運転中は常時動作している。そのため、電動パワーステアリング装置は、運転中にモータを駆動する部品が故障した場合に、故障部品の特定を実施し、故障内容によってはアシスト動作を停止、又は継続する等の制御が必要となる。

従来の電動パワーステアリング装置では、モータを駆動するインバータ回路の駆動素子の故障監視、及び故障判定する技術が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。

特開２０１９－２２１０８９号公報 特開２０１９－１８７１８７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、モータ端子の電圧であるモータ端子電圧と所定値とを比較する比較器をモータの駆動信号の各相に独立して備える必要があり、構成が複雑になるという課題があった。
また、特許文献２に記載の技術では、駆動素子毎に監視機能を備えたプリドライバＩＣ（Integrated Circuit）を用いることが前提となっており、構成が複雑になるという課題があった。
このように、上述した従来の電動パワーステアリング装置では、簡易な構成により、駆動素子の故障診断を行うことが困難であった。

本開示は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、簡易な構成により、駆動素子の故障診断を行うことができるモータ制御装置、電動パワーステアリング装置、及びモータ制御方法を提供することにある。

上記問題を解決するために、本開示の一態様は、複数相の巻線を有するモータに電力を供給するモータ駆動部であって、前記複数相の各相に、直列に接続された上側の駆動素子及び下側の駆動素子を有するモータ駆動部と、前記モータの各相のモータ端子の電圧に基づくモータ端子電圧値を検出するモータ端子電圧検出部と、前記駆動素子の両端間の電圧値に基づいて、前記上側の駆動素子及び下側の駆動素子ごとに故障判定を実行し、当該故障判定結果を出力する駆動素子故障判定部と、前記駆動素子故障判定部が出力した前記故障判定結果が故障判定である場合に、前記モータ端子電圧検出部が検出した前記モータ端子電圧値に基づいて、前記上側の駆動素子及び前記下側の駆動素子ごとにショート故障又はオープン故障であるか否かを判定するショート／オープン故障判定部とを備えるモータ制御装置である。

また、本開示の一態様は、上記に記載のモータ制御装置と、ステアリングの操舵をアシストする前記モータと、前記ステアリングの操舵トルクを検出するトルクセンサとを備え、前記モータ制御装置は、前記トルクセンサが検出した前記操舵トルクに応じて、前記モータの駆動を制御する電動パワーステアリング装置である。

また、本開示の一態様は、複数相の巻線を有するモータに電力を供給するモータ駆動部であって、前記複数相の各相に、直列に接続された上側の駆動素子及び下側の駆動素子を有するモータ駆動部と、前記モータの各相のモータ端子の電圧に基づくモータ端子電圧値を検出するモータ端子電圧検出部とを備えるモータ制御装置のモータ制御方法であって、駆動素子故障判定部が、前記駆動素子の両端間の電圧値に基づいて、前記上側の駆動素子及び下側の駆動素子ごとに故障判定を実行し、当該故障判定結果を出力する駆動素子故障判定ステップと、ショート／オープン故障判定部が、前記駆動素子故障判定ステップによって出力された前記故障判定結果が故障判定である場合に、前記モータ端子電圧検出部が検出した前記モータ端子電圧値に基づいて、前記上側の駆動素子及び前記下側の駆動素子ごとにショート故障又はオープン故障であるか否かを判定するショート／オープン故障判定ステップとを含むモータ制御方法である。

本開示によれば、簡易な構成により、駆動素子の故障診断を行うことができる。

本実施形態による電動パワーステアリング装置の一例を示すブロック図である。 本実施形態によるモータ制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。 本実施形態おけるモータ制御装置の上アームの駆動素子のショート／オープン故障の判定処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態おけるモータ制御装置の下アームの駆動素子のショート／オープン故障の判定処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本開示の一実施形態によるモータ制御装置、及び電動パワーステアリング装置について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態による電動パワーステアリング装置１の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、モータ２と、モータ制御装置１０と、角度検出部２０と、ハンドル２１と、トルクセンサ２２と、駆動力伝達機構２３と、シャフト２４と、操舵装置２５とを備える。

モータ２は、複数相の巻線（例えば、３相の巻線）を有する回転電機であり、ステアリング（操舵装置２５）の操舵をアシストする駆動力源として機能する。モータ２は、複数相の巻線が設けられているステータ（不図示）と、ステータの径方向内側に配置された磁石が設けられているロータ（不図示）とを備えている。本実施形態では、磁石は、例えば、永久磁石である。モータ２は、例えば、永久磁石式の同期回転電機である。なお、磁石は、界磁巻線を有する電磁石であってもよい。また、３相の巻線は、スター結線されてもよいし、デルタ結線されてもよい。

角度検出部２０は、例えば、レゾルバ、エンコーダ、ＭＲセンサ等の回転センサである。角度検出部２０は、ロータに備えられ、ロータの回転角度を検出する。角度検出部２０は、検出したロータの回転角度を。後述するモータ制御装置１０の電気角算出部３６に出力する。

操舵装置２５は、例えば、自動車などの車両のステアリングの操舵を行うステアリング装置である。操舵装置２５は、ハンドル２１による操舵トルクを車輪２６に伝達する。

ハンドル２１は、運転者が左右に回転し、例えば、自動車などの車両の操舵を行う。
トルクセンサ２２は、シャフト２４に取り付けられ、ハンドル２１の操舵トルクを検出する。トルクセンサ２２は、検出した操舵トルクをモータ制御装置１０のモータ電流制御演算部３１に出力する。

駆動力伝達機構２３は、モータ２のロータの回転軸に連結され、モータ２の駆動力を車両の操舵装置２５に伝達する。駆動力伝達機構２３は、例えば、モータ２の回転軸をシャフト２４に連結するウォームギヤ機構等である。

シャフト２４は、ハンドル２１に連結され、ハンドル２１による操舵トルクを操舵装置２５に伝達する。

モータ制御装置１０は、トルクセンサ２２が検出した操舵トルクに応じて、モータ２の駆動を制御する。モータ制御装置１０は、直流電源１１と、電源電圧遮断部１２と、電源電圧検出部１３と、モータ駆動部１４と、モータ駆動電流遮断部１５と、電源電圧チャージ部１７と、モータ端子電圧検出部１８と、制御部３０とを備える。

モータ駆動部１４は、例えば、直流電源１１からモータ２を駆動する交流信号（交流電力）を生成するインバータ回路である。モータ駆動部１４は、モータ２に電力を供給する。モータ駆動部１４は、正極側の駆動素子（ＱＨｕ、ＱＨｖ、ＱＨｗ）と、負極側の駆動素子（ＱＬｕ、ＱＬｖ、ＱＬｗ）と、平滑コンデンサ１４１と、電流センサ（１４２ｕ、１４２ｖ、１４２ｗ）とを備える。

モータ駆動部１４は、電源電圧遮断部１２と、電源電圧検出部１３とを介した直流電源１１の正極側に接続される正極側の駆動素子（ＱＨｕ、ＱＨｖ、ＱＨｗ）と、直流電源１１の負極側に接続される負極側の駆動素子（ＱＬｕ、ＱＬｖ、ＱＬｗ）とが直列接続された直列回路を、３相各相に対応して３セット備えている。ここで、正極側の駆動素子（ＱＨｕ、ＱＨｖ、ＱＨｗ）は、上アームの駆動素子（上側の駆動素子）に対応し、負極側の駆動素子（ＱＬｕ、ＱＬｖ、ＱＬｗ）は、下アームの駆動素子（下側の駆動素子）に対応する。

なお、本実施形態において、上アームの駆動素子（ＱＨｕ、ＱＨｖ、ＱＨｗ）のそれぞれは、モータ駆動部１４が備える任意の上アームの駆動素子を示す場合、又は、特に区別しない場合には、駆動素子ＱＨとして説明する。また、下アームの駆動素子（ＱＬｕ、ＱＬｖ、ＱＬｗ）のそれぞれは、モータ駆動部１４が備える任意の下アームの駆動素子を示す場合、又は、特に区別しない場合には、駆動素子ＱＬとして説明する。また、駆動素子ＱＨと駆動素子ＱＬとのそれぞれは、モータ駆動部１４が備える任意の駆動素子を示す場合、又は、特に区別しない場合には、駆動素子Ｑとして説明する。

モータ駆動部１４において、各相の直列回路における２つの駆動素子（駆動素子ＱＨ及び駆動素子ＱＬ）の接続点が、モータ駆動電流遮断部１５を介して、モータ２の対応する相の巻線に接続されている。

具体的には、Ｕ相の直列回路では、Ｕ相の上アームの駆動素子ＱＨｕと、Ｕ相の下アームの駆動素子ＱＬｕとが直列接続され、２つの駆動素子（ＱＨｕ、ＱＬｕ）の接続点がモータ駆動電流遮断部１５を介して、モータ２のＵ相の巻線に接続されている。

また、Ｖ相の直列回路では、Ｖ相の上アームの駆動素子ＱＨｖと、Ｖ相の下アームの駆動素子ＱＬｖとが直列接続され、２つの駆動素子（ＱＨｖ、ＱＬｖ）の接続点がモータ駆動電流遮断部１５を介して、モータ２のＶ相の巻線に接続されている。

また、Ｗ相の直列回路では、Ｗ相の上アームの駆動素子ＱＨｗと、Ｗ相の下アームの駆動素子ＱＬｗとが直列接続され、２つの駆動素子（ＱＨｗ、ＱＬｗ）の接続点がモータ駆動電流遮断部１５を介して、モータ２のＷ相の巻線に接続されている。

平滑コンデンサ１４１は、電源電圧遮断部１２と、電源電圧検出部１３とを介した直流電源１１の正極側と負極側との間に接続されている。平滑コンデンサ１４１は、電源電圧遮断部１２と、電源電圧検出部１３とを介した直流電源１１の電源電圧を平滑化する。

駆動素子Ｑは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）などの半導体スイッチング素子である。上アームの駆動素子（ＱＨｕ、ＱＨｖ、ＱＨｗ）及び下アームの駆動素子（ＱＬｕ、ＱＬｖ、ＱＬｗ）の各駆動素子Ｑのゲート端子には、ゲート駆動部３３から駆動信号が供給される。各駆動素子Ｑは、ゲート駆動部３３から出力される駆動信号（ＤＨｕ、ＤＨｖ、ＤＨｗ、ＤＬｕ、ＤＬｖ、ＤＬｗ）により駆動されることにより、後段のモータ駆動電流遮断部１５を介してモータ２の各相コイル（各相の巻線）に所定の相電圧を印加する。これにより、各駆動素子Ｑは、モータ２に所定の駆動電流を流すことになり、モータ２にトルクを発生させる。

電流センサ（１４２ｕ、１４２ｖ、１４２ｗ）は、例えば、シャント抵抗、ホール素子などのセンサであり、各相の巻線に流れる電流を検出する。電流センサ１４２ｕは、下アームの駆動素子ＱＬｕと直列に接続され、Ｕ相の巻線に流れる電流を検出する。また、電流センサ１４２ｖは、下アームの駆動素子ＱＬｖと直列に接続され、Ｖ相の巻線に流れる電流を検出する。また、電流センサ１４２ｗは、下アームの駆動素子ＱＬｗと直列に接続され、Ｗ相の巻線に流れる電流を検出する。

直流電源１１は、モータ駆動部１４に直流電圧Ｖｄｃを供給する。本実施形態では、直流電圧Ｖｄｃは、例えば、１２Ｖであり、直流電源１１は、例えば、バッテリ、ＤＣ－ＤＣコンバータ、ダイオード整流器、ＰＷＭ整流器等、直流電圧Ｖｄｃを出力する機器であれば、どのような機器であってもよい。

電源電圧遮断部１２は、モータ駆動部１４に印加される直流電源１１の直流電圧を、後述する遮断管理部３２から電源電圧遮断指示に従って、遮断する。すなわち、電源電圧遮断部１２は、モータ駆動部１４に印加される電源電圧を遮断する。

電源電圧検出部１３は、直流電源１１の電圧を検出する。電源電圧検出部１３は、検出した直流電源１１の電圧値を、後述するモータ電流制御演算部３１及びショート／オープン故障判定部３７に出力する。

電源電圧チャージ部１７は、上アームの駆動素子ＱＨの故障判定処理を実行する際に、モータ駆動部１４に強制的に電圧を印加させる。電源電圧チャージ部１７は、電源電圧遮断部１２において、電源電圧が遮断された際に、時間の経過とともに減少していくモータ駆動部１４への印加電圧を一定に保つために平滑コンデンサ１４１に電荷を付与することで電圧を印加する。なお、電源電圧チャージ部１７は、上アームの駆動素子ＱＨの故障判定処理を実行する際の電源電圧が所定閾値以下であった場合のみ動作する。また、モータ制御装置１０が、電源電圧遮断部１２を備えていない場合には、モータ制御装置１０は、電源電圧チャージ部１７を備えなくてもよい。

モータ駆動電流遮断部１５は、寄生ダイオードを含み、モータ駆動部１４からモータ２の各相への電力供給を遮断するスイッチング素子を有する。モータ駆動電流遮断部１５は、モータ駆動部１４の各相の出力線とモータ２の各相端子との間に配置され、遮断管理部３２からのモータ駆動電流遮断指示に従って、モータ駆動部１４からの出力である駆動電流を遮断する。

モータ駆動電流遮断部１５が備えるスイッチング素子は、例えば、ＦＥＴであり、寄生ダイオードが、モータ駆動部１４の各相の出力線から、モータ２の各相端子に向かって順方向になるように配置されている。

モータ端子電圧検出部１８は、モータ２の各相のモータ端子の電圧に基づくモータ端子電圧値を検出する。ここで、モータ端子電圧値は、モータ２の各相コイル（各相の巻線）の端子電圧を１つにまとめた電圧値であり、例えば、各相コイル（各相の巻線）の端子電圧の総和値、平均値、などである。

モータ端子電圧検出部１８は、例えば、ＡＤ変換器（アナログ・デジタル変換器）を有するＣＰＵ（Central Processing Unit）などにより実現され、ＡＤ変換器により検出された各電圧値をＣＰＵにより所定の演算処理等を実行して、モータ端子電圧値を出力する。なお、モータ端子電圧検出部１８は、モータ制御装置１０において、ハードウェアとソフトウェアとのインターフェース部であり、ＣＰＵのＡＤ変換器を含むものとする。モータ端子電圧検出部１８は、例えば、各相のモータ端子に接続されている信号線を１つにまとめて結線した信号線の電圧値（各相コイルの端子電圧の総和値）を、モータ端子電圧値として、ＡＤ変換器を用いて検出する。

また、モータ端子電圧値の測定可能上限値は、直流電源１１の電圧値よりも小さく、且つモータ２の正常駆動時のモータ端子電圧値は、測定可能上限値に対して十分余裕のある値となるよう設定する必要がある。

制御部３０は、例えば、ＣＰＵを含むプロセッサやプリドライバＩＣなどで実現され、モータ２の制御における各種処理を実行する。制御部３０は、モータ電流制御演算部３１と、遮断管理部３２と、ゲート駆動部３３と、駆動素子故障判定部３４と、検出電流算出部３５と、電気角算出部３６と、ショート／オープン故障判定部３７とを備える。

検出電流算出部３５は、モータ駆動部１４の電流センサ（１４２ｕ、１４２ｖ、１４２ｗ）の出力信号からモータ２の各相に流れている相電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）を算出する。検出電流算出部３５は、例えば、各相に流れている相電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）を電流センサ（１４２ｕ、１４２ｖ、１４２ｗ）であるシャント抵抗の両端電位差をアンプを用いて算出し、算出された各相に流れている相電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）はモータ電流制御演算部３１に出力する。

電気角算出部３６は、角度検出部２０が検出したロータの回転角度に基づいて、電気角を算出する。電気角算出部３６は、算出した電気角をモータ電流制御演算部３１に出力する。

モータ電流制御演算部３１は、ゲート駆動部３３に駆動指令値を出力して、モータ２の駆動を制御するモータ制御部の一例である。モータ電流制御演算部３１は、トルクセンサ２２が出力する操舵トルクと、外部機器から出力された車速情報Ｖｃと、電気角算出部３６が出力する電気角とを取得する。また、モータ電流制御演算部３１は、取得した電気角に基づいて、モータ回転数を算出する。モータ電流制御演算部３１は、操舵トルクと、車速情報Ｖｃと、電気角及びモータ回転数とに基づいて、回転二軸（ｄ－ｑ軸）上の電流指令であるｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｔ、及びｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｔを算出する。また、モータ電流制御演算部３１は、検出電流算出部３５が出力する各相電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）を、回転二軸（ｄ－ｑ軸）上の電流に三相二軸変換した検出相電流（Ｉｑ＿ｍ、Ｉｄ＿ｍ）を生成する。

モータ電流制御演算部３１は、算出したｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｔ及びｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｔと、検出相電流（Ｉｑ＿ｍ、Ｉｄ＿ｍ）とに基づいて、公知の制御演算処理（例えば、ＰＩ（Proportional Integral）制御処理）を実行し、処理演算結果に該当する、Ｕ相ＰＷＭ信号と、Ｖ相ＰＷＭ信号と、Ｗ相ＰＷＭ信号とを生成する。モータ電流制御演算部３１は、生成したＵ相ＰＷＭ信号と、Ｖ相ＰＷＭ信号と、Ｗ相ＰＷＭ信号とを後段のゲート駆動部３３に出力する。

また、モータ電流制御演算部３１は、後述するショート／オープン故障判定部３７から出力されるショート／オープン故障判定結果が、駆動素子Ｑがショート故障であった場合に、モータ２の駆動を停止させる。すなわち、モータ電流制御演算部３１は、駆動素子Ｑがショート故障であると判定された場合に、ｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｔ及びｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｔと、上述した検出相電流（Ｉｑ＿ｍ、Ｉｄ＿ｍ）とに依らずに、モータ２の各相に電流が印加されないような、Ｕ相ＰＷＭ信号と、Ｖ相ＰＷＭ信号と、Ｗ相ＰＷＭ信号とを生成し、後段のゲート駆動部３３に出力する。

また、モータ電流制御演算部３１は、上アームの駆動素子ＱＨ及び下アームの駆動素子ＱＬの両方において、オープン故障であると判定された場合に、故障相特定処理、及び故障相以外の相でのモータ制御処理を実行する。モータ電流制御演算部３１は、オープン故障であると判定された場合に、故障している相である故障相を特定し、当該故障相が１つである場合に、当該故障相によるモータ２の駆動を停止させて、当該故障相以外の相により、モータ２を駆動させる。

ゲート駆動部３３は、例えば、駆動素子のプリドライバＩＣであり、モータ電流制御演算部３１が出力する各相のＰＷＭ信号（Ｕ相ＰＷＭ信号、Ｖ相ＰＷＭ信号、Ｗ相ＰＷＭ信号）に基づいて、モータ駆動部１４の各駆動素子Ｑを駆動させる駆動信号を出力する。ゲート駆動部３３は、上アームの駆動素子ＱＨを駆動する駆動信号として、駆動素子ＱＨｕを駆動する駆動信号ＤＨｕ、駆動素子ＱＨｖを駆動する駆動信号ＤＨｖ、及び駆動素子ＱＨｗを駆動する駆動信号ＤＨｗを出力する。ゲート駆動部３３は、下アームの駆動素子ＱＬを駆動する駆動信号として、駆動素子ＱＬｕを駆動する駆動信号ＤＬｕ、駆動素子ＱＬｖを駆動する駆動信号ＤＬｖ、及び駆動素子ＱＬｗを駆動する駆動信号ＤＬｗを出力する。

遮断管理部３２は、ショート／オープン故障判定部３７からの遮断指示に応じて、モータ駆動電流遮断部１５、及び電源電圧遮断部１２を遮断状態にさせる。遮断管理部３２は、例えば、モータ電流制御演算部３１、及びショート／オープン故障判定部３７の遮断指示に応じて、電源電圧遮断部１２、及びモータ駆動電流遮断部１５に遮断指示を出力する。また、遮断管理部３２は、モータ電流制御演算部３１からのモータ２の駆動の停止指示に応じて、ゲート駆動部３３も駆動停止指示を出力する。

駆動素子故障判定部３４は、モータ駆動部１４の駆動素子Ｑの両端間の電圧値（電位差）に基づいて、上アームの駆動素子ＱＨ及び下アームの駆動素子ＱＬごとに故障判定を実行し、当該故障判定結果を出力する。すなわち、駆動素子故障判定部３４は、モータ駆動部１４の上アームの駆動素子ＱＨの高電位側端子と低電位側端子と間の電圧（両端間の電圧値）と、下アームの駆動素子ＱＬの高電位側端子と低電位側端子と間の電圧との２つの電圧を監視する。駆動素子故障判定部３４は、これらの電圧が正常時の閾値電圧範囲に収まっていない期間がある所定の期間以上であった場合に、駆動素子Ｑの故障と判定し、駆動素子故障判定結果を出力する。

具体的に、駆動素子故障判定部３４は、上アームの駆動素子ＱＨがオン状態（導通状態）に制御された状態において、上アームの駆動素子ＱＨの両端間の電圧値が所定の正常電圧範囲外である期間が、所定の期間以上である場合に、上アームの駆動素子ＱＨが故障であると判定する。また、駆動素子故障判定部３４は、下アームの駆動素子ＱＬが導通状態に制御された状態において、下アームの駆動素子ＱＬの両端間の電圧値が所定の正常電圧範囲外である期間が、所定の期間以上である場合に、下アームの駆動素子ＱＬが故障であると判定する。
なお、駆動素子故障判定部３４は、モータ２の駆動前、及び、モータ２の駆動中に、所定の周期で故障判定を実行する。

なお、駆動素子Ｑがゲート駆動部３３のオン駆動指示時において、高電位側電位と低電位側電位との端子間電圧（両端間の電圧値）が、正常時の閾値電圧範囲に収まらず異常に高い値であった場合、正常時に流れる電流以上の電流が流れる。この場合、駆動素子Ｑがショート故障していると判定することができる。

また、駆動素子Ｑがゲート駆動部３３のオン駆動指示時において、高電位側電位と低電位側電位との端子間電圧（両端間の電圧値）が、正常時の閾値電圧範囲に収まらず異常に低い値であった場合、駆動素子Ｑがオープン故障していると判定することができる。

なお、駆動素子故障判定部３４の故障判定結果は、上アームの駆動素子ＱＨ、及び下アームの駆動素子ＱＬの故障判定結果をまとめて出力するものあり、上アームの駆動素子ＱＨ、及び下アームの駆動素子ＱＬのいずれかの故障であるかの判定処理、及び故障モードの判定処理は、ショート／オープン故障判別部３７が、実行する。また、上述した電圧監視は、モータ駆動状態下では常時実行可能である。

また、駆動素子故障判定部３４は、故障判定結果として、上アーム駆動素子ＱＨ、及び下アームの駆動素子ＱＬの故障判定結果をそれぞれ出力するような構成であってもよい。この場合は、ショート／オープン故障判別部３７によって、上アームの駆動素子ＱＨ、及び下アームの駆動素子ＱＬのいずれかが故障したかの判定処理は、不要になる。

ショート／オープン故障判定部３７は、駆動素子故障判定部３４が出力した故障判定結果が故障判定である場合に、モータ端子電圧検出部１８が検出したモータ端子電圧値に基づいて、上アームの駆動素子ＱＨ及び下アームの駆動素子ＱＬごとにショート故障又はオープン故障であるか否かを判定する。ショート／オープン故障判定部３７は、駆動素子故障判定部３４が出力する駆動素子故障判定結果と、モータ端子電圧検出部１８が出力するモータ端子電圧値とに基づいて、上アームの駆動素子ＱＨの故障判定処理と、下アームの駆動素子ＱＬの故障判定処理とを実行する。ショート／オープン故障判定部３７は、判定結果をモータ電流制御演算部３１に出力する。

ショート／オープン故障判定部３７は、上アームの駆動素子ＱＨの故障判定処理において、モータ端子電圧値が上アームのショート故障判定閾値以上となっている期間が、所定期間以上となった場合に、上アームの駆動素子ＱＨがショート故障であると判定する。ショート／オープン故障判定部３７は、上アームの駆動素子ＱＨの判定処理において、上アームの駆動素子ＱＨがショート故障でないと判定した場合に、上アームの駆動素子ＱＨがオープン故障であると判定する。

また、ショート／オープン故障判定部３７は、下アームの駆動素子ＱＬの判定処理において、モータ端子電圧値が下アームのショート故障判定閾値以下となっている期間が、所定期間以上となった場合に、下アームの駆動素子ＱＬがショート故障であると判定する。ショート／オープン故障判定部３７は、下アームの駆動素子ＱＬの判定処理において、下アームの駆動素子ＱＬがショート故障でないと判定した場合に、下アームの駆動素子ＱＬがオープン故障であると判定する。

なお、ショート／オープン故障判定部３７は、故障判定処理を実行する際に、電源電圧遮断部１２及びモータ駆動電流遮断部１５への遮断指示と、ゲート駆動部３３への駆動指示停止を、遮断管理部３２を介して出力する。ショート／オープン故障判定部３７は、モータ駆動電流遮断部１５によりモータ２への電力供給を遮断した状態において、寄生ダイオードを介して印加されるモータ端子電圧値に基づいて、上アームの駆動素子ＱＨの判定処理を実行する。

また、ショート／オープン故障判定部３７は、モータ駆動電流遮断部１５のスイッチング素子を導通状態にした状態において、モータ端子電圧値に基づいて、下アームの駆動素子ＱＬの判定処理を実行する。

また、ショート／オープン故障判定部３７は、電源電圧遮断部１２が電源電圧を遮断した状態において、電源電圧検出部１３が検出した検出電圧が所定の閾値以上である場合に、上アームの駆動素子ＱＨの判定処理を実行する。ショート／オープン故障判定部３７は、検出電圧が所定の閾値よりも小さい場合に、電源電圧チャージ部１７により、モータ駆動部１４に強制的に電圧を印加させる。また、ショート／オープン故障判定部３７は、所定の期間内に検出電圧が所定の閾値に達した場合に、上アームの駆動素子ＱＨの判定処理を実行する。

また、ショート／オープン故障判定部３７は、所定の期間内に検出電圧が所定の閾値に達しなかった場合に、上アームの駆動素子ＱＨがショート故障であると判定する。
なお、ショート／オープン故障判定部３７は、上アームの駆動素子ＱＨの判定処理を実行した後に、下アームの駆動素子ＱＬの判定処理を実行する。また、ショート／オープン故障判定部３７は、上アームの駆動素子ＱＨがショート故障であると判定した場合に、下アームの駆動素子ＱＬの判定処理を実行しない。

次に、図面を参照して、本実施形態によるモータ制御装置１０の動作について説明する。
図２は、本実施形態によるモータ制御装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。ここでは、モータ制御装置１０によるモータ駆動部１４の駆動素子Ｑの故障監視処理、及び故障判定処理について説明する。

図２に示すように、モータ制御装置１０の駆動素子故障判定部３４は、まず、駆動素子Ｑの故障判定処理を実行する（ステップＳ１０１）。駆動素子故障判定部３４は、例えば、上アームの駆動素子ＱＨ及び下アームの駆動素子ＱＬの高電位側端子がオン状態である際に、上アームの駆動素子ＱＨの高電位側端子と低電位側端子間の電圧であるドレイン・ソース間電圧と、下アームの駆動素子ＱＬの高電位側端子と低電位側端子間の電圧であるドレイン・ソース間電圧を監視する。駆動素子故障判定部３４は、上記端子間電圧値が、正常値範囲に収まっていない時間が所定期間経過した場合に、駆動素子Ｑの故障発生を示す故障判定結果を出力する。

また、駆動素子故障判定部３４は、上記の端子間電圧値が正常値範囲に収まっている場合に、故障未発生の故障判定結果を出力する。なお、上記の端子間電圧値の正常値範囲、及び故障発生の判定に用いる所定の期間は、使用するプリドライバＩＣ及び駆動素子の特性によって異なる。また、駆動素子故障判定部３４は、駆動素子Ｑの故障判定処理を、モータ駆動中において常時実行する。

次に、モータ制御装置１０のショート／オープン故障判定部３７は、駆動素子故障判定処理の故障判定結果に基づいて、故障が発生したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ショート／オープン故障判定部３７は、故障判定結果が故障発生である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１０３に進める。また、ショート／オープン故障判定部３７は、故障判定結果が故障発生でない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）に、駆動素子故障判定処理を終了し、通常のモータ制御装置１０の処理に戻る。

ステップＳ１０３において、ショート／オープン故障判定部３７は、上アームの駆動素子ＱＨのショート故障判定処理を実行する。ショート／オープン故障判定部３７は、上アームの駆動素子ＱＨのショート故障判定処理を、電源電圧遮断部１２にて電源電圧が遮断され、平滑コンデンサ１４１に電荷が溜まった状態で、且つ、モータ駆動部１４に供給されている電圧が所定電圧値になっている状態で、モータ回転数が所定回転数閾値以下なった場合に実行する。ショート／オープン故障判定部３７は、モータ端子電圧検出部１８が検出したモータ端子電圧値に基づいて、上アームの駆動素子ＱＨのショート故障判定処理を実行する。
なお、上アームの駆動素子ＱＨのショート故障判定処理の詳細については、図３を参照して後述する。

次に、ショート／オープン故障判定部３７は、ショート故障が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ショート／オープン故障判定部３７は、上アームの駆動素子ＱＨのショート故障判定処理の結果、上アームの駆動素子ＱＨのショート故障である場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１０９に進める。また、ショート／オープン故障判定部３７は、上アームの駆動素子ＱＨのショート故障判定処理の結果、上アームの駆動素子ＱＨのショート故障でない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）に、処理をステップＳ１０５に進める。

ステップＳ１０５において、ショート／オープン故障判定部３７は、下アームの駆動素子ＱＬのショート故障判定処理を実行する。なお、下アームの駆動素子ＱＬのショート故障判定処理の詳細については、図４を参照して後述する。

次に、ショート／オープン故障判定部３７は、ショート故障が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ショート／オープン故障判定部３７は、下アームの駆動素子ＱＬのショート故障判定処理の結果、下アームの駆動素子ＱＬのショート故障である場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１０９に進める。また、ショート／オープン故障判定部３７は、下アームの駆動素子ＱＬのショート故障判定処理の結果、下アームの駆動素子ＱＬのショート故障でない場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）に、処理をステップＳ１０７に進める。

なお、ステップＳ１０３からステップＳ１０６までの処理により、ショート／オープン故障判定部３７は、上アームの駆動素子ＱＨが、ショート故障であるか、オープン故障であるかの判定を行うとともに、下アームの駆動素子ＱＬが、ショート故障であるか、オープン故障であるかの判定を行う。

ステップＳ１０７において、モータ制御装置１０のモータ電流制御演算部３１は、故障相の判定処理を実行する。モータ電流制御演算部３１は、まず、遮断管理部３２を介して、電源電圧遮断部１２、及びモータ駆動電流遮断部１５を接続状態に、ゲート駆動部３３を駆動状態に、それぞれ変更する。モータ電流制御演算部３１は、各相ＰＷＭ信号を所定値で出力し、モータ駆動状態にして、モータ制御を実行する。

次に、モータ電流制御演算部３１は、電気角算出部３６が出力する電気角と、検出電流算出部３５が出力する各相電流値と、モータ制御手段の出力である各相ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ値（デューティ値）、もしくはＰＩ制御処理より求められた演算結果とに基づいて、オープン故障相を判定する。なお、モータ電流制御演算部３１は、故障相判定処理は、故障相の判定が可能な処理であれば、どのような処理を用いてもよい。

次に、モータ電流制御演算部３１は、二相駆動処理を実行する（ステップＳ１０８）。モータ電流制御演算部３１は、故障相以外の２相でモータ駆動するための制御を実行する。なお、二相駆動処理の実行手段は、故障相以外の残り２相でモータ駆動が実施可能となる処理であればどのような処理を用いてもよい。また、モータ電流制御演算部３１は、判定した故障相に対応したモータ駆動電流遮断部１５を遮断状態にするようにしてもよい。ステップＳ１０８の処理後に、モータ制御装置１０は、故障判定処理を終了する。

また、ステップＳ１０９において、モータ電流制御演算部３１は、モータの駆動を停止する。モータ電流制御演算部３１は、例えば、各相ＰＷＭ信号の出力を停止する。モータ電流制御演算部３１は、遮断管理部３２に、電源電圧遮断部１２、及びモータ駆動電流遮断部１５の遮断指示を出力するとともに、ゲート駆動部３３に対する遮断指示を出力する。その結果、遮断管理部３２は、電源電圧遮断部１２、及びモータ駆動電流遮断部１５に遮断指示を出力するとともに、ゲート駆動部３３に駆動停止の指示を出力し、モータ駆動が停止される。
ステップＳ１０９の処理後に、モータ制御装置１０は、故障判定処理を終了する。

図２に示すように、本実施形態によるモータ制御装置１０の故障判定処理では、駆動素子故障判定部３４が、上アームの駆動素子ＱＨ、及び下アームの駆動素子ＱＬの高電位側端子と低電位側端子間の電圧を監視することにより、どちらかのアームの駆動素子Ｑが故障であることを判定する。そして、この判定結果とモータ端子電圧検出部１８が検出したモータ端子電圧値とを用いて、ショート／オープン故障判定部３７が、上アームの駆動素子ＱＨごと、及び下アームの駆動素子ＱＬごとに、ショート故障であるか、オープン故障であるかの判定処理を実行する。なお、本実施形態によるモータ制御装置１０の故障判定処理は、モータ駆動前及びモータ駆動中において所定の周期で実行される。

次に、図３を参照して、上述した図２のステップＳ１０３の処理の詳細について説明する。
図３は、本実施形態おけるモータ制御装置１０の上アームの駆動素子ＱＨのショート／オープン故障の判定処理の一例を示すフローチャートである。

図３に示すように、モータ制御装置１０のショート／オープン故障判定部３７は、まず、電源電圧の遮断指示、モータ駆動電流の遮断指示、及びゲート駆動の停止指示を実行する（ステップＳ２０１）。ショート／オープン故障判定部３７は、電源電圧の遮断指示、モータ駆動電流の遮断指示、及びゲート駆動の停止指示を遮断管理部３２に出力する。これにより、電源電圧遮断部１２、及びモータ駆動電流遮断部１５が遮断状態になり、ゲート駆動部３３が駆動停止を実行する。この状態において、ショート／オープン故障判定部３７は、上アームの駆動素子ＱＨのショート故障判定処理を実行する。

なお、電源電圧遮断部１２、及びモータ駆動電流遮断部１５が存在しないモータ制御装置においては、電源電圧遮断、モータ駆動電流遮断はする必要がない。

次に、ショート／オープン故障判定部３７は、モータ回転数を取得する（ステップＳ２０２）。ショート／オープン故障判定部３７は、電気角算出部３６が算出した電気角からモータ回転数を算出する。

次に、ショート／オープン故障判定部３７は、モータ回転数が閾値Ｒｔｈ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。ショート／オープン故障判定部３７は、モータ回転数が閾値Ｒｔｈ以下である場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２０４に進める。また、ショート／オープン故障判定部３７は、モータ回転数が閾値Ｒｔｈより大きい場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）に、処理をステップＳ２０３に戻す。

なお、モータ２が回転している状態であると、モータ端子電圧値は、誘起電圧の発生により、電圧値が上昇し、モータ回転状態におけるモータ端子電圧値を用いた上アームの駆動素子ＱＨのショート故障判定処理において、ショート故障の誤判定を招く恐れがある。そのため、ショート／オープン故障判定部３７は、誤判定が発生しない所定の回転数閾値（閾値Ｒｔｈ）以下に達するまで、ステップＳ２０３の処理を繰り返す。
また、ステップＳ２０３の処理の代わりに、ブレーキモード（上又は下アームの全駆動素子Ｑを短時間駆動する処理）を使用してもよい。

ステップＳ２０４において、ショート／オープン故障判定部３７は、電源電圧値が閾値Ｖｔｈ１以上であるか否かを判定する。ここで、モータ駆動部１４は、平滑コンデンサ１４１を備えており、上アームの駆動素子ＱＨのショート故障判定処理において用いる電源電圧値は、平滑コンデンサ１４１に溜まった電荷による電圧値である。そのため、電源電圧遮断部１２が、電源電圧遮断状態で実行される上アームの駆動素子ＱＨのショート故障判定処理でもショート故障判定を行うことが可能である。

また、平滑コンデンサ１４１の印加電圧が、何らかの要因により低下することで、電源電圧検出部１３が検出した電圧値が、モータ端子電圧値の測定可能な上限値以下となった場合、ショート故障が発生したとしてもモータ端子電圧値が測定可能上限値にならず正常な判定を行うことができない。そのため、ステップＳ２０４において、ショート／オープン故障判定部３７は、ショート故障判定可能な電源電圧値に達しているか否かを確認している。
なお、電源電圧値の判定に用いる閾値Ｖｔｈ１は、直流電源１１、及びモータ端子電圧検出部１８の構成に基づいて、適切な値に設定されている。

ショート／オープン故障判定部３７は、電源電圧値が閾値Ｖｔｈ１以上である場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２０５に進める。また、ショート／オープン故障判定部３７は、電源電圧値が閾値Ｖｔｈ１より小さい場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）に、処理をステップＳ２０９に進める。

ステップＳ２０５において、ショート／オープン故障判定部３７は、モータ端子電圧を取得する。ショート／オープン故障判定部３７は、モータ端子電圧検出部１８が検出したモータ端子電圧を取得する。

次に、ショート／オープン故障判定部３７は、モータ端子電圧が閾値Ｖｔｈ２以上、且つ、所定の期間経過したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。すなわち、ショート／オープン故障判定部３７は、モータ端子電圧値が上アームのショート故障判定閾値以上（閾値Ｖｔｈ２以上）となっている期間が、所定期間以上となったか否かを判定する。ショート／オープン故障判定部３７は、モータ端子電圧が閾値Ｖｔｈ２以上、且つ、所定の期間経過した場合（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２０７に進める。また、ショート／オープン故障判定部３７は、モータ端子電圧が閾値Ｖｔｈ２以上、且つ、所定の期間経過していない場合（ステップＳ２０６：ＮＯ）に、処理をステップＳ２０８に進める。

ステップＳ２０７において、ショート／オープン故障判定部３７は、ショート故障であると判定する。ショート／オープン故障判定部３７は、判定結果として、ショート故障であることを示す出力を、モータ電流制御演算部３１に出力する。ステップＳ２０７の処理後に、ショート／オープン故障判定部３７は、上アームの駆動素子ＱＨのショート／オープン故障判定処理を終了する。

また、ステップＳ２０８において、ショート／オープン故障判定部３７は、オープン故障であると判定する。ショート／オープン故障判定部３７は、判定結果として、オープン故障であることを示す出力を、モータ電流制御演算部３１に出力する。ステップＳ２０７の処理後に、ショート／オープン故障判定部３７は、上アームの駆動素子ＱＨのショート／オープン故障判定処理を終了する。

また、ステップＳ２０９において、ショート／オープン故障判定部３７は、電源電圧のチャージ処理を実行する。ショート／オープン故障判定部３７は、電源電圧チャージ部１７を動作させ、平滑コンデンサ１４１に電荷を付与することで電源電圧を上昇させる。

次に、ショート／オープン故障判定部３７は、所定の期間経過したか否かを判定する（ステップＳ２１０）。ショート／オープン故障判定部３７は、電源電圧チャージ部１７の動作期間が、所定の期間経過したか否かを判定する。ショート／オープン故障判定部３７は、所定の期間経過した場合（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２１１に進める。ショート／オープン故障判定部３７は、所定の期間経過していない場合（ステップＳ２１０：ＮＯ）に、処理をステップＳ２０４に戻す。

ステップＳ２１１において、ショート／オープン故障判定部３７は、ショートを含む故障と判定する。すなわち、ショート／オープン故障判定部３７は、モータ駆動部１４の駆動素子Ｑのショート故障を含む、何らかの故障が発生したものと判定し、判定結果として、ショート故障であることを示す出力を、モータ電流制御演算部３１に出力する。ステップＳ２１１の処理後に、ショート／オープン故障判定部３７は、上アームの駆動素子ＱＨのショート／オープン故障判定処理を終了する。

なお、ステップＳ２１０における所定の期間は、平滑コンデンサ１４１、電源電圧チャージ部１７、モータ駆動部１４の構成により適切な値に設定されている。また、電源電圧遮断部１２が存在しないモータ制御装置では、上述したステップＳ２０９及びステップＳ２１０の処理は、不要である。この場合、ステップＳ２０４において、電源電圧値が閾値Ｖｔｈ１より小さい場合に、ステップＳ２１１の処理を実行するようにしてもよい。

また、上述した上アームの駆動素子ＱＨのショート／オープン故障判定処理において、上アームの駆動素子ＱＨのいずれかがショート故障であった場合、モータ駆動部１４に印加された電源電圧が、ショートした上アームの駆動素子ＱＨと、モータ駆動電流遮断部１５のスイッチング素子の寄生ダイオードとを介して、モータ端子電圧検出部１８で検出されるモータ端子電圧に印加されるこになる。なお、モータ駆動電流遮断部１５が存在しないモータ制御装置においては、上アームの駆動素子ＱＨとモータ端子電圧検出部１８とが直接接続されるようにしてもよい。

また、モータ端子電圧値の測定可能な上限値は、直流電源１１の電圧値よりも小さく、且つ通常時のモータ端子電圧値は、測定可能な上限値に対して十分余裕のある値となるよう設定する必要がある。モータ端子電圧値の測定可能な上限値は、例えば、ショート発生時のモータ端子電圧値の測定可能な上限値となり、通常時のモータ端子電圧値と大きく異なる値となるため、モータ端子電圧値を使用したショート故障判定が実行可能になる。
また、上アームの駆動素子ＱＨのショート故障判定処理において、ショート／オープン故障判定部３７は、ショート故障判定とならなかった場合に、オープン故障か故障なしのどちらかであり、まとめてオープン故障と判定して、処理を進める。

次に、図４を参照して、上述した図２のステップＳ１０５の処理の詳細について説明する。
図４は、本実施形態おけるモータ制御装置１０の下アームの駆動素子ＱＬのショート／オープン故障の判定処理の一例を示すフローチャートである。

図４に示すように、モータ制御装置１０のショート／オープン故障判定部３７は、まず、モータ駆動電流の遮断指示を解除する（ステップＳ３０１）。ショート／オープン故障判定部３７は、モータ駆動電流の遮断の解除指示を遮断管理部３２に出力する。これにより、モータ駆動電流遮断部１５が遮断状態を解除する。この状態において、ショート／オープン故障判定部３７は、下アームの駆動素子ＱＬのショート故障判定処理を実行する。

なお、下アームの駆動素子ＱＬのショート故障判定処理では、モータ駆動電流遮断部１５が通常状態、つまり未遮断状態で、ゲート駆動部３３とモータ駆動部１４とが接続された状態において判定処理を実行する必要がある。
この状態において、下アームの駆動素子ＱＬがショート故障すると、モータ端子がグラウンドと接続された状態と等価となり、ある所定の電圧値であったモータ端子の電圧値が約０Ｖになる。

次に、ショート／オープン故障判定部３７は、モータ端子電圧値を取得する（ステップＳ３０２）。ショート／オープン故障判定部３７は、モータ端子電圧検出部１８が検出したモータ端子電圧を取得する。

次に、ショート／オープン故障判定部３７は、モータ端子電圧が閾値Ｖｔｈ３以下、且つ、所定の期間経過したか否かを判定する（ステップＳ３０３）。すなわち、ショート／オープン故障判定部３７は、モータ端子電圧値が下アームのショート故障判定閾値以下（閾値Ｖｔｈ３以下）となっている期間が、所定期間以上となったか否かを判定する。ショート／オープン故障判定部３７は、モータ端子電圧が閾値Ｖｔｈ３以下、且つ、所定の期間経過した場合（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ３０４に進める。また、ショート／オープン故障判定部３７は、モータ端子電圧が閾値Ｖｔｈ３以下、且つ、所定の期間経過していない場合（ステップＳ３０３：ＮＯ）に、処理をステップＳ２０５に進める。

ステップＳ３０４において、ショート／オープン故障判定部３７は、ショート故障であると判定する。ショート／オープン故障判定部３７は、判定結果として、ショート故障であることを示す出力を、モータ電流制御演算部３１に出力する。ステップＳ３０４の処理後に、ショート／オープン故障判定部３７は、下アームの駆動素子ＱＬのショート／オープン故障判定処理を終了する。

また、ステップＳ３０５において、ショート／オープン故障判定部３７は、オープン故障であると判定する。ショート／オープン故障判定部３７は、判定結果として、オープン故障であることを示す出力を、モータ電流制御演算部３１に出力する。ステップＳ３０５の処理後に、ショート／オープン故障判定部３７は、下アームの駆動素子ＱＬのショート／オープン故障判定処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態によるモータ制御装置１０は、モータ駆動部１４と、モータ端子電圧検出部１８と、駆動素子故障判定部３４と、ショート／オープン故障判定部３７とを備える。モータ駆動部１４は、複数相の巻線を有するモータ２に電力を供給する。モータ駆動部１４は、複数相の各相に、直列に接続された上アームの駆動素子ＱＨ（ＱＨｕ、ＱＨｖ、ＱＨｗ）及び下アームの駆動素子ＱＬ（ＱＬｕ、ＱＬｖ、ＱＬｗ）を有する。モータ端子電圧検出部１８は、モータ２の各相のモータ端子の電圧に基づくモータ端子電圧値を検出する。駆動素子故障判定部３４は、駆動素子Ｑの両端間の電圧値に基づいて、上アームの駆動素子ＱＨ（上側の駆動素子）及び下アームの駆動素子ＱＬ（下側の駆動素子）ごとに故障判定を実行し、当該故障判定結果を出力する。ショート／オープン故障判定部３７は、駆動素子故障判定部３４が出力した故障判定結果が故障判定である場合に、モータ端子電圧検出部１８が検出したモータ端子電圧値に基づいて、上アームの駆動素子ＱＨ及び下アームの駆動素子ＱＬごとにショート故障又はオープン故障であるか否かを判定する。

これにより、本実施形態によるモータ制御装置１０は、各相のモータ端子の電圧に基づくモータ端子電圧値を用いて、上アームの駆動素子ＱＨ及び下アームの駆動素子ＱＬごとにショート故障又はオープン故障であるか否かを判定するため、例えば、駆動信号の各相に独立して、比較器を備える必要がなく、構成を簡略化することができる。また、本実施形態によるモータ制御装置１０は、駆動素子Ｑ毎に監視機能を備えたプリドライバＩＣを用いる必要がない。よって、本実施形態によるモータ制御装置１０は、簡易な構成により、駆動素子Ｑの故障診断を行うことができ、小型化、及び低コスト化することができる。

また、本実施形態では、ショート／オープン故障判定部３７は、上アームの駆動素子ＱＨの判定処理において、モータ端子電圧値が上アームのショート故障判定閾値以上（例えば、閾値Ｖｔｈ２以上）となっている期間が、所定期間以上となった場合に、上アームの駆動素子ＱＨがショート故障であると判定する。また、ショート／オープン故障判定部３７は、下アームの駆動素子ＱＬの判定処理において、モータ端子電圧値が下アームのショート故障判定閾値以下（例えば、閾値Ｖｔｈ３以下）となっている期間が、所定期間以上となった場合に、下アームの駆動素子ＱＬがショート故障であると判定する。

これにより、本実施形態によるモータ制御装置１０は、上アームの駆動素子ＱＨの判定処理及び下アームの駆動素子ＱＬの判定処理を、より簡易な構成により適切に行うことができる。

また、本実施形態では、ショート／オープン故障判定部３７は、上アームの駆動素子ＱＨの判定処理において、上アームの駆動素子ＱＨがショート故障でないと判定した場合に、上アームの駆動素子ＱＨがオープン故障であると判定する。ショート／オープン故障判定部３７は、下アームの駆動素子ＱＬの判定処理において、下アームの駆動素子ＱＬがショート故障でないと判定した場合に、下アームの駆動素子ＱＬがオープン故障であると判定する。

これにより、本実施形態によるモータ制御装置１０は、ショート故障の判定を行うことで、オープン故障の判定を行うことができ、処理を簡略化することができる。

また、本実施形態では、駆動素子故障判定部３４は、上アームの駆動素子ＱＨが導通状態に制御された状態において、上アームの駆動素子ＱＨの両端間の電圧値が所定の正常電圧範囲外である期間が、所定の期間以上である場合に、上アームの駆動素子ＱＨが故障であると判定する。駆動素子故障判定部３４は、下アームの駆動素子ＱＬが導通状態に制御された状態において、下アームの駆動素子ＱＬの両端間の電圧値が所定の正常電圧範囲外である期間が、所定の期間以上である場合に、下アームの駆動素子ＱＬが故障であると判定する。

これにより、本実施形態によるモータ制御装置１０は、簡易な手法により適切に、駆動素子Ｑの故障を常時監視することができるとともに、駆動素子Ｑの故障を適切に検出することができる。

また、本実施形態によるモータ制御装置１０は、モータ駆動電流遮断部１５を備る。モータ駆動電流遮断部１５は、寄生ダイオードを含み、モータ駆動部１４からモータ２の各相への電力供給を遮断するスイッチング素子を有する。ショート／オープン故障判定部３７は、モータ駆動電流遮断部１５によりモータ２への電力供給を遮断した状態において、寄生ダイオードを介して印加されるモータ端子電圧値に基づいて、上アームの駆動素子ＱＨの判定処理を実行する。ショート／オープン故障判定部３７は、モータ駆動電流遮断部１５のスイッチング素子を導通状態にした状態において、モータ端子電圧値に基づいて、下アームの駆動素子ＱＬの判定処理を実行する。

これにより、本実施形態によるモータ制御装置１０は、上アームの駆動素子ＱＨの判定処理、及び下アームの駆動素子ＱＬの判定処理において、誤判定を低減することができる。

また、本実施形態によるモータ制御装置１０は、モータ駆動部１４に印加される電源電圧を遮断する電源電圧遮断部１２と、モータ駆動部１４に印加される電圧を検出する電源電圧検出部１３と、モータ駆動部１４に強制的に電圧を印加させる電源電圧チャージ部１７とを備える。ショート／オープン故障判定部３７は、電源電圧遮断部１２が電源電圧を遮断した状態において、電源電圧検出部１３が検出した検出電圧が所定の閾値以上（例えば、閾値Ｖｔｈ１以上）である場合に、上アームの駆動素子ＱＨの判定処理を実行する。ショート／オープン故障判定部３７は、検出電圧が所定の閾値よりも小さい場合に、電源電圧チャージ部１７により、モータ駆動部１４に強制的に電圧を印加させ、所定の期間内に検出電圧が所定の閾値に達した場合に、上アームの駆動素子ＱＨの判定処理を実行する。ショート／オープン故障判定部３７は、所定の期間内に検出電圧が所定の閾値に達しなかった場合に、上アームの駆動素子ＱＨがショート故障であると判定する。

これにより、本実施形態によるモータ制御装置１０は、電源電圧遮断部１２と、電源電圧検出部１３と、電源電圧チャージ部１７とを備えることにより、判定処理を実行する際の状態を判定に適した一定の範囲に収めることができ、誤判定を低減することができる。

また、本実施形態では、ショート／オープン故障判定部３７は、上アームの駆動素子ＱＨの判定処理を実行した後に、下アームの駆動素子ＱＬの判定処理を実行する。ショート／オープン故障判定部３７は、上アームの駆動素子ＱＨがショート故障であると判定した場合に、下アームの駆動素子ＱＬの判定処理を実行しない。

これにより、本実施形態によるモータ制御装置１０は、判定処理を適切な判定順序で実行し、無駄な判定処理を行わないため、判定処理をより適切に行うことができる。

また、本実施形態によるモータ制御装置１０は、ショート／オープン故障判定部３７からの遮断指示に応じて、モータ駆動電流遮断部１５、及び電源電圧遮断部１２を遮断状態にさせる遮断管理部３２を備える。
これにより、本実施形態によるモータ制御装置１０は、駆動素子Ｑの故障判定処理のための状態変更を、遮断管理部３２を用いて、簡単に行うことができ、簡易な構成により、駆動素子Ｑの故障診断を適切に行うことができる。

また、本実施形態によるモータ制御装置１０は、モータ駆動部１４の各相の上アームの駆動素子ＱＨ及び下アームの駆動素子ＱＬに駆動信号を出力するゲート駆動部３３を備える。遮断管理部３２は、遮断指示に応じて、ゲート駆動部３３の停止指示を出力する。

これにより、本実施形態によるモータ制御装置１０は、駆動素子Ｑの故障判定処理を行う際に、ゲート駆動部３３の停止させることで、モータ駆動部１４を簡単に停止することができる。

また、本実施形態によるモータ制御装置１０は、ゲート駆動部３３に駆動指令値を出力して、モータ２の駆動を制御するモータ電流制御演算部３１（モータ制御部）を備える。モータ電流制御演算部３１は、上アームの駆動素子ＱＨの判定処理、及び下アームの駆動素子ＱＬの判定処理のいずれかにおいて、ショート故障であると判定された場合に、モータ２の駆動を停止さる。モータ電流制御演算部３１は、上アームの駆動素子ＱＨの判定処理、及び下アームの駆動素子ＱＬの判定処理の両方において、オープン故障であると判定された場合に、故障している相である故障相を特定し、当該故障相が１つである場合に、当該故障相によるモータ２の駆動を停止させて、当該故障相以外の相により、モータ２を駆動させる。

これにより、本実施形態によるモータ制御装置１０は、例えば、１つの相において、駆動素子Ｑのオープン故障が検出された場合に、故障相以外の相により、モータ２を駆動させるため、駆動素子Ｑのオープン故障が発生した場合に、モータ２の駆動を継続させることができる。

また、本実施形態では、駆動素子故障判定部３４は、モータ２の駆動前、及び、モータ２の駆動中に、故障判定を実行する。
これにより、本実施形態によるモータ制御装置１０は、駆動素子Ｑの故障監視、及び故障判定を適切に行うことができる。

また、本実施形態による電動パワーステアリング装置１は、上述したモータ制御装置１０と、モータ２と、トルクセンサ２２とを備える。モータ２は、操舵装置２５（ステアリング）の操舵をアシストする。トルクセンサ２２は、操舵装置２５の操舵トルクを検出する。モータ制御装置１０は、トルクセンサ２２が検出した操舵トルクに応じて、モータ２の駆動を制御する。

これにより、本実施形態による電動パワーステアリング装置１は、上述したモータ制御装置１０と同様の効果を奏し、簡易な構成により、駆動素子Ｑの故障診断を行うことができ、小型化、及び低コスト化することができる。

また、本実施形態によるモータ制御方法は、上述したモータ駆動部１４と、モータ端子電圧検出部１８とを備えるモータ制御装置１０のモータ制御方法であって、故障判定ステップと、ショート／オープン故障判定ステップとを含む。故障判定ステップにおいて、駆動素子故障判定部３４が、駆動素子の両端間の電圧値に基づいて、上アームの駆動素子ＱＨ及び下アームの駆動素子ＱＬごとに故障判定を実行し、当該故障判定結果を出力する。ショート／オープン故障判定ステップにおいて、ショート／オープン故障判定部３７が、駆動素子故障判定ステップによって出力された故障判定結果が故障判定である場合に、モータ端子電圧検出部１８が検出したモータ端子電圧値に基づいて、上アームの駆動素子ＱＨ及び下アームの駆動素子ＱＬごとにショート故障又はオープン故障であるか否かを判定する。

これにより、本実施形態によるモータ制御方法は、上述したモータ制御装置１０と同様の効果を奏し、簡易な構成により、駆動素子Ｑの故障診断を行うことができ、小型化、及び低コスト化することができる。

なお、本開示は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の実施形態において、モータ制御装置１０が、電源電圧遮断部１２を備えている例を説明したが、これに限定されるものではなく、電源電圧遮断部１２を備えていない構成にも適当可能である。この場合には、モータ制御装置１０は、電源電圧チャージ部１７も不要であるとともに、上アームの駆動素子ＱＨのショート故障判定処理、及び、下アームの駆動素子ＱＬのショート故障判定処理の処理順は、どちらが先に実行されてもよい。

上記の実施形態において、モータ制御装置１０が、モータ駆動電流遮断部１５を備えている例を説明したが、これに限定されるものではなく、モータ駆動電流遮断部１５を備えていない構成であってもよい。その場合には、上アームの駆動素子ＱＨのショート故障判定処理でのモータ駆動電流遮断部１５の寄生ダイオードの使用、及び下アームの駆動素子ＱＬのショート故障判定処理でのモータ駆動電流遮断部１５の遮断状態の制御（遮断指示、又は遮断解除）が不要となる。

また、上記の実施形態において、制御部３０が備える構成の一部が、制御部３０の外部に備えられるようにしてもよい。例えば、ゲート駆動部３３は、制御部３０に含まれる例を説明したが、これに限定されるものではなく、制御部３０の外部に備えるようにしてもよい。

また、上記の実施形態において、モータ端子電圧検出部１８は、制御部３０の外部に備える例を説明したが、これに限定されるものではなく、制御部３０が、モータ端子電圧検出部１８を含むように構成してもよい。

また、上記の実施形態において、駆動素子Ｑが、ＭＯＳＦＥＴである例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）など、他の半導体スイッチング素子であってもよい。

なお、上述したモータ制御装置１０及び電動パワーステアリング装置１が備える各構成は、内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述したモータ制御装置１０及び電動パワーステアリング装置１が備える各構成の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより上述したモータ制御装置１０及び電動パワーステアリング装置１が備える各構成における処理を行ってもよい。ここで、「記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行する」とは、コンピュータシステムにプログラムをインストールすることを含む。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータシステム」は、インターネットやＷＡＮ、ＬＡＮ、専用回線等の通信回線を含むネットワークを介して接続された複数のコンピュータ装置を含んでもよい。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。このように、プログラムを記憶した記録媒体は、ＣＤ－ＲＯＭ等の非一過性の記録媒体であってもよい。

また、記録媒体には、当該プログラムを配信するために配信サーバからアクセス可能な内部又は外部に設けられた記録媒体も含まれる。なお、プログラムを複数に分割し、それぞれ異なるタイミングでダウンロードした後にモータ制御装置１０及び電動パワーステアリング装置１が備える各構成で合体される構成や、分割されたプログラムのそれぞれを配信する配信サーバが異なっていてもよい。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ネットワークを介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

また、上述した機能の一部又は全部を、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路として実現してもよい。上述した各機能は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、又は全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。

１…電動パワーステアリング装置、２…モータ、１０…モータ制御装置、１１…直流電源、１２…電源電圧遮断部、１３…電源電圧検出部、１４…モータ駆動部、１５…モータ駆動電流遮断部、１７…電源電圧チャージ部、１８…モータ端子電圧検出部、２０…角度検出部、２１…ハンドル、２２…トルクセンサ、２３…駆動力伝達機構、２４…シャフト、２５…操舵装置、２６…車輪、３０…制御部、３１…モータ電流制御演算部、３２…遮断管理部、３３…ゲート駆動部、３４…駆動素子故障判定部、３５…検出電流算出部、３６…電気角算出部、３７…ショート／オープン故障判定部、１４１…平滑コンデンサ、１４２ｕ，１４２ｖ，１４２ｗ…電流センサ、ＱＨｕ，ＱＨｖ，ＱＨｗ，ＱＬｕ，ＱＬｖ，ＱＬｗ…駆動素子

Claims (14)

1. 複数相の巻線を有するモータに電力を供給するモータ駆動部であって、前記複数相の各相に、直列に接続された上側の駆動素子及び下側の駆動素子を有するモータ駆動部と、
   前記モータの各相のモータ端子の電圧に基づくモータ端子電圧値を検出するモータ端子電圧検出部と、
   前記駆動素子の両端間の電圧値に基づいて、前記上側の駆動素子及び下側の駆動素子ごとに故障判定を実行し、当該故障判定結果を出力する駆動素子故障判定部と、
   前記駆動素子故障判定部が出力した前記故障判定結果が故障判定である場合に、前記モータ端子電圧検出部が検出した前記モータ端子電圧値に基づいて、前記上側の駆動素子及び前記下側の駆動素子ごとにショート故障又はオープン故障であるか否かを判定するショート／オープン故障判定部と
   を備えるモータ制御装置。
2. 前記ショート／オープン故障判定部は、
   前記上側の駆動素子の判定処理において、前記モータ端子電圧値が上側のショート故障判定閾値以上となっている期間が、所定期間以上となった場合に、前記上側の駆動素子がショート故障であると判定し、
   前記下側の駆動素子の判定処理において、前記モータ端子電圧値が下側のショート故障判定閾値以下となっている期間が、所定期間以上となった場合に、前記下側の駆動素子がショート故障であると判定する
   請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記ショート／オープン故障判定部は、
   前記上側の駆動素子の判定処理において、前記上側の駆動素子がショート故障でないと判定した場合に、前記上側の駆動素子がオープン故障であると判定し、
   前記下側の駆動素子の判定処理において、前記下側の駆動素子がショート故障でないと判定した場合に、前記下側の駆動素子がオープン故障であると判定する
   請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記駆動素子故障判定部は、
   前記上側の駆動素子が導通状態に制御された状態において、前記上側の駆動素子の前記両端間の電圧値が所定の正常電圧範囲外である期間が、所定の期間以上である場合に、前記上側の駆動素子が故障であると判定し、
   前記下側の駆動素子が導通状態に制御された状態において、前記下側の駆動素子の前記両端間の電圧値が所定の正常電圧範囲外である期間が、所定の期間以上である場合に、前記下側の駆動素子が故障であると判定する
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
5. 寄生ダイオードを含み、前記モータ駆動部から前記モータの各相への電力供給を遮断するスイッチング素子を有するモータ駆動電流遮断部を備え、
   前記ショート／オープン故障判定部は、
   前記モータ駆動電流遮断部により前記モータへの電力供給を遮断した状態において、前記寄生ダイオードを介して印加される前記モータ端子電圧値に基づいて、前記上側の駆動素子の判定処理を実行し、
   前記モータ駆動電流遮断部の前記スイッチング素子を導通状態にした状態において、前記モータ端子電圧値に基づいて、前記下側の駆動素子の判定処理を実行する
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
6. 前記モータ駆動部に印加される電源電圧を遮断する電源電圧遮断部と、
   前記モータ駆動部に印加される電圧を検出する電源電圧検出部と、
   前記モータ駆動部に強制的に電圧を印加させる電源電圧チャージ部と
   を備え、
   前記ショート／オープン故障判定部は、
   前記電源電圧遮断部が前記電源電圧を遮断した状態において、前記電源電圧検出部が検出した検出電圧が所定の閾値以上である場合に、前記上側の駆動素子の判定処理を実行し、
   前記検出電圧が前記所定の閾値よりも小さい場合に、前記電源電圧チャージ部により、前記モータ駆動部に強制的に電圧を印加させ、所定の期間内に前記検出電圧が前記所定の閾値に達した場合に、前記上側の駆動素子の判定処理を実行し、
   前記所定の期間内に前記検出電圧が前記所定の閾値に達しなかった場合に、前記上側の駆動素子がショート故障であると判定する
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
7. 前記ショート／オープン故障判定部は、
   前記上側の駆動素子の判定処理を実行した後に、前記下側の駆動素子の判定処理を実行し、
   前記上側の駆動素子がショート故障であると判定した場合に、前記下側の駆動素子の判定処理を実行しない
   請求項６に記載のモータ制御装置。
8. 前記ショート／オープン故障判定部からの遮断指示に応じて、前記電源電圧遮断部を遮断状態にさせる遮断管理部を備える
   請求項６又は請求項７に記載のモータ制御装置。
9. 前記ショート／オープン故障判定部からの遮断指示に応じて、前記モータ駆動電流遮断部を遮断状態にさせる遮断管理部を備える
   請求項５に記載のモータ制御装置。
10. 前記モータ駆動部の各相の前記上側の駆動素子及び前記下側の駆動素子に駆動信号を出力するゲート駆動部を備え、
    前記遮断管理部は、前記遮断指示に応じて、前記ゲート駆動部の停止指示を出力する
    請求項８又は請求項９に記載のモータ制御装置。
11. 前記ゲート駆動部に駆動指令値を出力して、前記モータの駆動を制御するモータ制御部を備え、
    前記モータ制御部は、
    前記上側の駆動素子の判定処理、及び前記下側の駆動素子の判定処理のいずれかにおいて、前記ショート故障であると判定された場合に、前記モータの駆動を停止させ、
    前記上側の駆動素子の判定処理、及び前記下側の駆動素子の判定処理の両方において、前記オープン故障であると判定された場合に、故障している相である故障相を特定し、当該故障相が１つである場合に、当該故障相による前記モータの駆動を停止させて、当該故障相以外の相により、前記モータを駆動させる
    請求項１０に記載のモータ制御装置。
12. 前記駆動素子故障判定部は、前記モータの駆動前、及び、前記モータの駆動中に、前記故障判定を実行する
    請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
13. 請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
    ステアリングの操舵をアシストする前記モータと、
    前記ステアリングの操舵トルクを検出するトルクセンサと
    を備え、
    前記モータ制御装置は、前記トルクセンサが検出した前記操舵トルクに応じて、前記モータの駆動を制御する
    電動パワーステアリング装置。
14. 複数相の巻線を有するモータに電力を供給するモータ駆動部であって、前記複数相の各相に、直列に接続された上側の駆動素子及び下側の駆動素子を有するモータ駆動部と、前記モータの各相のモータ端子の電圧に基づくモータ端子電圧値を検出するモータ端子電圧検出部とを備えるモータ制御装置のモータ制御方法であって、
    駆動素子故障判定部が、前記駆動素子の両端間の電圧値に基づいて、前記上側の駆動素子及び下側の駆動素子ごとに故障判定を実行し、当該故障判定結果を出力する駆動素子故障判定ステップと、
    ショート／オープン故障判定部が、前記駆動素子故障判定ステップによって出力された前記故障判定結果が故障判定である場合に、前記モータ端子電圧検出部が検出した前記モータ端子電圧値に基づいて、前記上側の駆動素子及び前記下側の駆動素子ごとにショート故障又はオープン故障であるか否かを判定するショート／オープン故障判定ステップと
    を含むモータ制御方法。

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