WO2017175466A1 - モータ駆動装置、モータ駆動装置の診断方法、及びこのモータ駆動装置を用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents

モータ駆動装置、モータ駆動装置の診断方法、及びこのモータ駆動装置を用いた電動パワーステアリング装置 Download PDF

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Definitions

  • the drain and source are connected in series between the power supply line 36 and the ground point, and one end of the drive line 25U is connected to the common connection point.
  • the MOSFETs 1VH and 1VL the drain and source are connected in series between the power supply line 36 and the ground point, and one end of the drive line 25V is connected to the common connection point.
  • the MOSFETs 1WH and 1WL have their drains and sources connected in series between the power supply line 36 and the ground point, and one end of the drive line 25W is connected to the common connection point.
  • diodes D1 to D6 connected in the forward direction between the source and drain are parasitic diodes.
  • the MOSFETs 27a and 28a and the MOSFETs 27b and 28b By combining ON / OFF of the MOSFETs 27a and 28a and the MOSFETs 27b and 28b and taking into consideration the difference between the voltage VB of the DC power supply 38 and the inter-terminal voltages Vcharge1 and Vcharge2, it is possible to detect short-circuit faults or disconnection faults of the MOSFETs 27a and 28a. Rather than shifting the drive timing of the precharge circuits 33 and 34, the drive signal CS1 of the NPN transistor Q1 and the drive of the NPN transistor Q3 at a predetermined time interval ⁇ T2 from the first and second output terminals of the diagnosis controller 35. Alternatively, the signal CS2 may be alternately output to charge the power stabilization capacitors 29 and 30 alternately.

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Abstract

起動時間を遅らせることなく、消費電流と高コスト化を抑制することができるモータ駆動装置を提供する。　モータ駆動装置は、複数のインバータ回路、複数のリレー回路、複数の電源安定化用コンデンサ、複数のプリチャージ回路及び制御部を備える。インバータ回路は、複数の巻線組を有するモータを巻線組毎に駆動する。リレー回路は、電源とインバータ回路との間にそれぞれ設けられる。コンデンサは、リレー回路とインバータ回路との間に設けられる。プリチャージ回路は、コンデンサに対応して設けられ、リレー回路を駆動する前に当該コンデンサを充電する。制御部は、リレー回路の診断時に、プリチャージ回路を制御し、コンデンサをプリチャージ回路で充電するタイミングを互いにずらして充電させる、あるいは交互に充電させるように構成されている。

Description

モータ駆動装置、モータ駆動装置の診断方法、及びこのモータ駆動装置を用いた電動パワーステアリング装置
　本発明は、複数の巻線組を有するモータを、巻線組毎に駆動する複数系統の駆動回路を備えるモータ駆動装置、モータ駆動装置の診断方法、及びこのモータ駆動装置を用いた電動パワーステアリング装置に関する。
　特許文献１には、電源遮断用に半導体リレーを備えたモータ制御装置において、電源リレーの故障を診断する方法として、インバータ回路の電源安定化用コンデンサに電荷を充電して、電源リレーのオン／オフ制御を行うことで、短絡故障または断線故障を検出するものが開示されている。また、特許文献２には、モータ駆動装置の電源安定化用コンデンサのプリチャージ回路として、抵抗を介して充電するものが記載されている。
特開２０１２－１３９０２１号公報 特開２００４－１３５３８９号公報
　ところで、上述したようなモータ制御装置あるいはモータ駆動装置を用いた電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置においては、故障の際には操舵補助力を低下させて引き続き補助を継続できるように、モータを複数系統の駆動回路で駆動する冗長ＥＰＳと呼ばれるシステムが採用されている。このようなモータ駆動装置では、駆動回路毎に電源リレーやコンデンサを設けているため、電源リレーの故障を診断するためには系統毎にプリチャージ回路が必要になる。
　しかしながら、複数系統の駆動回路を備えるモータ駆動装置において、複数のプリチャージ回路を同時に駆動して電源リレーの診断を行うと、電源安定化用コンデンサの充電電流が増加し、システムの消費電流の増加を招く。また、複数のプリチャージ回路が同時に動作することによるピーク電流の増大に伴い、共通回路部、例えば電源の逆接保護機能部等の半導体素子の定格を上げる必要が生じ、高コスト化を招く可能性もある。
　消費電流の増加を抑えるためには、充電電流を制限する抵抗の抵抗値を大きくすればよいが、抵抗値を大きくすると充電時間が長くなり、モータ駆動装置の起動時間が長くなる。電動パワーステアリング装置においては、車両起動の指令を受信後、モータを即座に起動させたいという要求があり、起動時間の遅れはステアリング操作の応答の遅れに繋がるので好ましくない。
　本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、起動時間を遅らせることなく、消費電流と高コスト化を抑制することができるモータ駆動装置、モータ駆動装置の診断方法、及びこのモータ駆動装置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。
　本発明のモータ駆動装置は、複数の巻線組を有するモータを、巻線組毎に駆動する複数のインバータ回路と、電源と前記複数のインバータ回路との間にそれぞれ設けられた複数のリレー回路と、前記複数のリレー回路と前記複数のインバータ回路との間にそれぞれ設けられた複数の電源安定化用コンデンサと、前記複数の電源安定化用コンデンサに対応して設けられ、前記複数のリレー回路を駆動する前に対応する前記電源安定化用コンデンサを充電する複数のプリチャージ回路と、前記複数のリレー回路の診断時に、前記複数のプリチャージ回路を制御し、前記複数の電源安定化用コンデンサを前記複数のプリチャージ回路で充電するタイミングを互いにずらす、あるいは交互に充電させるように構成された制御部とを具備することを特徴とする。
　また、本発明のモータ駆動装置の診断方法は、複数の巻線組を有するモータを、巻線組毎に駆動する複数のインバータ回路と、電源と前記複数のインバータ回路との間にそれぞれ設けられた複数のリレー回路と、前記複数のリレー回路と前記複数のインバータ回路との間にそれぞれ設けられた複数の電源安定化用コンデンサと、前記複数の電源安定化用コンデンサに対応して設けられた複数のプリチャージ回路とを備えるモータ駆動装置を診断する方法において、前記複数のプリチャージ回路により、前記複数の電源安定化用コンデンサを、タイミングを互いにずらして充電させる、あるいは交互に充電させるステップと、前記複数の電源安定化用コンデンサの充電終了後に、前記複数のリレー回路を駆動するステップと、前記複数のリレー回路の電圧をそれぞれ検出するステップと、検出した前記複数のリレー回路の電圧に基づいて故障判定を行うステップとを具備することを特徴とする。
　更に、本発明の電動パワーステアリング装置は、モータ駆動装置で操舵力補助用モータを制御し、車両の走行状態に応じた操舵補助力を発生させる電動パワーステアリング装置において、前記モータ駆動装置が、複数の巻線組を有する前記操舵力補助用モータを、巻線組毎に駆動する複数のインバータ回路と、電源と前記複数のインバータ回路との間にそれぞれ設けられた複数のリレー回路と、前記複数のリレー回路と前記複数のインバータ回路との間にそれぞれ設けられた複数の電源安定化用コンデンサと、前記複数の電源安定化用コンデンサに対応して設けられ、前記複数のリレー回路を駆動する前に当該電源安定化用コンデンサを充電する複数のプリチャージ回路と、前記複数のリレー回路の診断時に、前記複数のプリチャージ回路を制御し、前記複数の電源安定化用コンデンサを前記複数のプリチャージ回路で充電するタイミングを互いにずらす、あるいは交互に充電させる制御部とを具備することを特徴とする。
　本発明によれば、複数の電源安定化用コンデンサを複数のプリチャージ回路で充電するタイミングを互いにずらす、あるいは交互に充電させることで、充電電流の和のピークを小さくできる。よって、充電電流を制限するための抵抗の抵抗値を大きくする必要がなく、充電時間の長時間化によるモータ駆動装置の起動時間の遅れを抑制できる。また、電源の逆接保護機能部等の半導体素子の定格を上げる必要がないので高コスト化を招くこともない。従って、起動時間を遅らせることなく、消費電流と高コスト化を抑制することができる。
本発明が適用されるＥＰＳ装置の概略構成図である。 本発明の第１の実施形態に係るモータ駆動装置の回路図である。 図２におけるプリチャージ回路の構成例を示す回路図である。 従来の１系統のモータ駆動装置における電源安定化用コンデンサの充電電流の変化を示す波形図である。 従来の１系統のモータ駆動装置における電源安定化用コンデンサの端子間電圧の変化を示す波形図である。 従来の２系統のモータ駆動装置における電源安定化用コンデンサの充電電流の変化を示す波形図である。 従来の２系統のモータ駆動装置における電源安定化用コンデンサの端子間電圧の変化を示す波形図である。 従来の２系統のモータ駆動装置における電源安定化用コンデンサの端子間電圧の変化を示す波形図である。 本発明のモータ駆動装置において、２系統のプリチャージ回路をずらして駆動した場合の、電源安定化用コンデンサの充電電流の変化を示す波形図である。 本発明のモータ駆動装置において、２系統のプリチャージ回路をずらして駆動した場合の、電源安定化用コンデンサの端子間電圧の変化を示す波形図である。 本発明のモータ駆動装置において、２系統のプリチャージ回路をずらして駆動した場合の、電源安定化用コンデンサの端子間電圧の変化を示す波形図である。 本発明のモータ駆動装置において、２系統のプリチャージ回路を交互に駆動した場合の、電源安定化用コンデンサの充電電流の変化を示す波形図である。 本発明のモータ駆動装置において、２系統のプリチャージ回路を交互に駆動した場合の、電源安定化用コンデンサの端子間電圧の変化を示す波形図である。 本発明のモータ駆動装置において、２系統のプリチャージ回路を交互に駆動した場合の、電源安定化用コンデンサの端子間電圧の変化を示す波形図である。 本発明の第２の実施形態に係るモータ駆動装置について説明するためのもので、診断制御部の他の構成例を示す回路図である。 本発明の第３の実施形態に係るモータ駆動装置について説明するためのもので、プリチャージ回路の更に他の構成例を示す回路図である。 本発明の第４の実施形態に係るモータ駆動装置について説明するためのもので、プリチャージ回路と診断制御部の別の構成例を示す回路図である。 本発明の第５の実施形態に係るモータ駆動装置について説明するためのもので、プリチャージ回路の更に別の構成例を示す回路図である。 本発明の第６の実施形態に係るモータ駆動装置について説明するためのもので、プリチャージ回路と診断制御部の更に他の構成例を示す回路図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
　図１は、本発明のモータ駆動装置が適用されるＥＰＳ装置の概略構成を示し、図２は、本発明の第１の実施形態に係るモータ駆動装置の回路構成を示している。まず、ＥＰＳ装置について簡単に説明し、続いてこのＥＰＳ装置において操舵力を補助するモータ（電動アクチュエータ）を制御するモータ駆動装置を説明する。
　図１に示すように、ＥＰＳ装置は、ステアリングホイール１０、操舵トルクセンサ１１、ステア角センサ１２、操舵力補助用モータ１３、及びこのモータ１３を制御するモータ駆動装置１４などを含んで構成されている。また、ステアリングシャフト１５を内包するステアリングコラム１６内には、操舵トルクセンサ１１、ステア角センサ１２及び減速機１７が設けられている。
　そして、運転者がステアリング操作を行う際に、ステアリングシャフト１５に発生する操舵トルクを操舵トルクセンサ１１によって検出し、ステアリングの角度をステア角センサ１２によって検出する。これらのセンサ１１，１２から得られた操舵トルク信号Ｓ１とステア角信号Ｓ２、及び車両で検出した車速信号Ｓ３などに基づいて、モータ駆動装置１４でモータ１３を駆動制御することにより、車両の走行状態に応じた操舵補助力をモータ１３から発生させる。これによって、ステアリングシャフト１５の先端に設けられたピニオンギア１８が回転すると、ラック軸１９が進行方向左右に水平移動することで、運転者のステアリング操作が車輪（タイヤ）２０に伝達されて車両の向きを変える。
　図２に示すモータ駆動装置において、モータ１３は、３相ブラシレスモータであり、Ｕ相コイル２１Ｕ、Ｖ相コイル２１Ｖ、Ｗ相コイル２１Ｗからなる第１の巻線組２１と、同じくＵ相コイル２２Ｕ、Ｖ相コイル２２Ｖ、Ｗ相コイル２２Ｗからなる第２の巻線組２２を含むステータ（図示せず）と、このステータの中央部に回転可能に備えられた永久磁石回転子としてのロータ１３ａとを有している。
　巻線組２１，２２は、絶縁された状態でステータに巻回され、磁気回路を共有している。巻線組２１におけるＵ相コイル２１Ｕ、Ｖ相コイル２１Ｖ、Ｗ相コイル２１Ｗは、それぞれの一端が中性点Ｎ１で電気的に接続されてスター状に結線されている。同様に、巻線組２２におけるＵ相コイル２２Ｕ、Ｖ相コイル２２Ｖ、Ｗ相コイル２２Ｗは、それぞれの一端が中性点Ｎ２で電気的に接続されてスター状に結線されている。なお、３相のコイルをデルタ状に結線したモータであっても、本実施形態に係るモータ駆動装置１４を適用可能である。
　このモータ１３は、巻線組２１，２２毎に第１、第２系統の駆動回路２３，２４によって選択的に駆動される。駆動回路２３は、インバータ回路２５、リレー回路２７（電源リレー２７ａ、逆接遮断リレー２７ｂ、プルダウン抵抗２７ｃ）及び電源安定化用コンデンサ２９等を備えている。また、駆動回路２４は、インバータ回路２６、リレー回路２８（電源リレー２８ａ、逆接遮断リレー２８ｂ、プルダウン抵抗２８ｃ）及び電源安定化用コンデンサ３０等を備えている。
　インバータ回路２５は、駆動ライン２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗを介してモータ１３の第１系統のＵ相コイル２１Ｕ、Ｖ相コイル２１Ｖ及びＷ相コイル２１Ｗをそれぞれ相毎に駆動する３組の半導体素子を備えた３相ブリッジ回路構成である。本例では、各半導体素子がＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴ１ＵＨ，１ＵＬ，１ＶＨ，１ＶＬ，１ＷＨ，１ＷＬで構成されている。
　ＭＯＳＦＥＴ１ＵＨ，１ＵＬは、電源ライン３６と接地点間にドレイン・ソース間が直列接続され、共通接続点に駆動ライン２５Ｕの一端が接続される。ＭＯＳＦＥＴ１ＶＨ，１ＶＬは、電源ライン３６と接地点間にドレイン・ソース間が直列接続され、共通接続点に駆動ライン２５Ｖの一端が接続される。また、ＭＯＳＦＥＴ１ＷＨ，１ＷＬは、電源ライン３６と接地点間にドレイン・ソース間が直列接続され、共通接続点に駆動ライン２５Ｗの一端が接続されている。
　なお、各ＭＯＳＦＥＴ１ＵＨ，１ＵＬ，１ＶＨ，１ＶＬ，１ＷＨ，１ＷＬにおいて、ソース・ドレイン間に順方向に接続されているダイオードＤ１～Ｄ６は寄生ダイオードである。
　インバータ回路２６は、インバータ回路２５と同様に、駆動ライン２６Ｕ，２６Ｖ，２６Ｗを介してモータ１３の第２系統のＵ相コイル２２Ｕ、Ｖ相コイル２２Ｖ及びＷ相コイル２２Ｗをそれぞれ相毎に駆動する３組の半導体素子を備えた３相ブリッジ回路構成である。本例では、各半導体素子がＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴ２ＵＨ，２ＵＬ，２ＶＨ，２ＶＬ，２ＷＨ，２ＷＬで構成されている。
　ＭＯＳＦＥＴ２ＵＨ，２ＵＬは、電源ライン３７と接地点間にドレイン・ソース間が直列接続され、共通接続点に駆動ライン２６Ｕの一端が接続される。ＭＯＳＦＥＴ２ＶＨ，２ＶＬは、電源ライン３７と接地点間にドレイン・ソース間が直列接続され、共通接続点に駆動ライン２６Ｖの一端が接続される。また、ＭＯＳＦＥＴ２ＷＨ，２ＷＬは、電源ライン３７と接地点間にドレイン・ソース間が直列接続され、共通接続点に駆動ライン２６Ｗの一端が接続されている。
　なお、各ＭＯＳＦＥＴ２ＵＨ，２ＵＬ，２ＶＨ，２ＶＬ，２ＷＨ，２ＷＬにおいて、ソース・ドレイン間に順方向に接続されているダイオードＤ７～Ｄ１２は寄生ダイオードである。
　直流電源３８（バッテリ電源）は、リレー回路２７と電源ライン３６を介してインバータ回路２５に供給され、リレー回路２８と電源ライン３７を介してインバータ回路２６に供給される。リレー回路２７，２８は、直流電源３８と各インバータ回路２５，２６との間で、系統毎に２つの半導体素子（本例ではＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴ）２７ａ，２７ｂ及び２８ａ，２８ｂの電流通路を直列接続して構成されている。各系統に異常が発生した場合には、当該系統のリレー回路をオフ状態にして、下流のインバータ回路に対する電力供給を遮断するフェールセーフ処理を行う。
　これらのリレー回路２７，２８には、直流電源３８が極性を逆にしてモータ駆動装置１４に誤接続された場合に、閉回路の形成によって短絡電流が流れないようにするために、２つのＭＯＳＦＥＴを、それらの寄生ダイオードＤ１３とＤ１４あるいはＤ１５とＤ１６の順方向を互いに逆向きにして配置している。ＭＯＳＦＥＴ２７ａ，２８ａは電源リレーであり、ＭＯＳＦＥＴ２７ｂ，２８ｂは逆接保護機能部としての逆接保護リレーである。プルダウン抵抗２７ｃ，２８ｃは、リレー回路２７，２８の故障を検出する診断時に、ＭＯＳＦＥＴ２７ａと２７ｂ、２８ａと２８ｂの電流通路の接続点Ｎ３，Ｎ４の電荷を放電する。
　リレー回路２７，２８と各インバータ回路２５，２６との間にはそれぞれ、電源安定化用コンデンサ２９，３０が設けられている。コンデンサ２９，３０の一方の電極は、各インバータ回路２５，２６の電源ライン３６，３７に接続され、他方の電極は共に接地される。また、これらコンデンサ２９，３０に対応してプリチャージ回路３３，３４が設けられており、リレー回路２７，２８を駆動する前に、直流電源３８からダイオード３２を介して当該コンデンサ２９，３０を選択的に充電するようになっている。プリチャージ回路３３，３４はそれぞれ、診断制御部３５によって充電電流の和のピークが所定値、例えばリレー回路２７，２８を構成するＭＯＳＦＥＴ２７ｂ，２８ｂのゲート絶縁破壊耐圧を超えない電流に制御される。
　主制御装置３１は、図示しないドライバをそれぞれ介して、駆動回路２３，２４のインバータ回路２５，２６とリレー回路２７，２８を制御する。この主制御装置３１は、Central Processing Unit（ＣＰＵ）やマイクロプロセッサ等の演算及び処理手段、Read Only Memory（ＲＯＭ）やRandom Access Memory（ＲＡＭ）等の記憶手段を備える。そして、この主制御装置３１が、操舵トルク信号Ｓ１とステア角信号Ｓ２、及び車両で検出した車速信号Ｓ３等に基づいて、運転者のステアリング操作による操舵を補助するために必要な操舵補助力（目標操舵補助力）を演算し、目標操舵補助力に応じて駆動回路２３，２４を制御することで、モータ１３を駆動する。
　ここで、各種演算処理は、演算手段が記憶手段に予め記憶されたプログラムを読み込んで実行するものとして説明する。ただし、これに限らず、ハードウェアの構成により各演算処理の一部または全部を実現することも可能である。
　主制御装置３１は、通常時には、駆動回路２３，２４の２つの出力電流を合計した総出力電流により、目標操舵補助力に相当するトルクをモータ１３に発生させる。通常時における駆動回路２３，２４との出力電流比率の値は、予めＲＯＭ等の記憶手段に記憶され、例えば、５０％対５０％に設定される。
　主制御装置３１は、目標操舵補助力に応じて、モータ１３に流す目標総出力電流を演算する。例えば、目標操舵補助力と目標総出力電流とを予め関連付けたデータテーブルをＲＯＭ等に記憶して、このデータテーブルを参照して、目標操舵補助力に応じた目標総出力電流を選択してもよい。これにより、主制御装置３１は、目標総出力電流とインバータ回路２５，２６の出力電流比率に基づいて、インバータ回路２５の第１目標出力電流とインバータ回路２６の第２目標出力電流とを演算する。
　主制御装置３１は、インバータ回路２５のＭＯＳＦＥＴ１ＵＨ，１ＵＬ，１ＶＨ，１ＶＬ，１ＷＨ，１ＷＬと、インバータ回路２６のＭＯＳＦＥＴ２ＵＨ，２ＵＬ，２ＶＨ，２ＶＬ，２ＷＨ，２ＷＬを、例えばPulse Width Modulation（ＰＷＭ）制御等で個別にオン／オフ動作する制御信号を生成する。そして、主制御装置３１は、これらの制御信号を図示しないドライバを介して各ＭＯＳＦＥＴのゲート端子へ出力し、これによりモータ１３のトルク制御を行う。
　また、診断制御部３５は、リレー回路２７，２８の診断時に、これらリレー回路２７，２８を駆動する前に電源安定化用コンデンサ２９，３０を充電する。この診断制御部３５は、ＣＰＵやマイクロプロセッサを有し、電源安定化用コンデンサ２９，３０をプリチャージ回路３３，３４で充電するタイミングを互いにずらす、あるいは交互に充電させるための制御を行うように構成されている。
　図３は、図２におけるプリチャージ回路３３，３４の構成例を示す回路図である。プリチャージ回路３３は、ＮＰＮ型トランジスタＱ１、ＰＮＰ型トランジスタＱ２、及び抵抗Ｒ１～Ｒ５で構成される。抵抗Ｒ１の一端は、診断制御部３５の第１出力端子に接続され、他端はＮＰＮ型トランジスタＱ１のベースに接続される。抵抗Ｒ２は、ＮＰＮ型トランジスタＱ１のベース・エミッタ間に接続される。ＮＰＮ型トランジスタＱ１のエミッタは接地され、コレクタは抵抗Ｒ３の一端に接続される。抵抗Ｒ３の他端はＰＮＰ型トランジスタＱ２のベースに接続される。抵抗Ｒ４は、ＰＮＰ型トランジスタＱ２のベース・エミッタ間に接続される。ＰＮＰ型トランジスタＱ２のエミッタは、ダイオード３２のアノードに接続され、コレクタは抵抗Ｒ５を介して電源ライン３６に接続される。
　ここで、抵抗Ｒ１とＲ２は、ＮＰＮ型トランジスタＱ１をオン／オフ制御するための電圧を生成するものであり、抵抗Ｒ３とＲ４は、ＰＮＰ型トランジスタＱ２をオン／オフ制御するための電圧を生成するものである。また、抵抗Ｒ５は、電源安定化用コンデンサへ２９の充電経路に設けられており、充電電流を制限するものである。
　プリチャージ回路３４もプリチャージ回路３３と同様な回路構成であり、ＮＰＮ型トランジスタＱ３、ＰＮＰ型トランジスタＱ４、及び抵抗Ｒ６～Ｒ１０で構成される。抵抗Ｒ６の一端は、診断制御部３５の第２出力端子に接続され、他端はＮＰＮ型トランジスタＱ３のベースに接続される。抵抗Ｒ７は、ＮＰＮ型トランジスタＱ３のベース・エミッタ間に接続される。ＮＰＮ型トランジスタＱ３のエミッタは接地され、コレクタは抵抗Ｒ８の一端に接続される。抵抗Ｒ８の他端はＰＮＰ型トランジスタＱ４のベースに接続される。抵抗Ｒ９は、ＰＮＰ型トランジスタＱ４のベース・エミッタ間に接続される。ＰＮＰ型トランジスタＱ４のエミッタは、ダイオード３２のアノードに接続され、コレクタは抵抗Ｒ１０を介して電源ライン３７に接続される。
　ここで、抵抗Ｒ６とＲ７は、ＮＰＮ型トランジスタＱ３をオン／オフ制御するための電圧を生成するものであり、抵抗Ｒ８とＲ９は、ＰＮＰ型トランジスタＱ４をオン／オフ制御するための電圧を生成するものである。また、抵抗Ｒ１０は、電源安定化用コンデンサへ３０の充電経路に設けられており、充電電流を制限するものである。
　次に、上記のような構成において、リレー回路２７，２８の診断動作について説明する。診断制御部３５は、主制御装置３１によりリレー回路２７，２８を駆動する前に、プリチャージ回路３３，３４により電源安定化用コンデンサ２９，３０の充電を実行する。充電動作は、まず診断制御部３５の第１出力端子からＮＰＮ型トランジスタＱ１の駆動信号ＣＳ１を出力する。この駆動信号ＣＳ１がＮＰＮ型トランジスタＱ１のベースに供給されると、ＮＰＮ型トランジスタＱ１がオンし、ＰＮＰ型トランジスタＱ２もオンする。これによって、直流電源３８からダイオード３２、ＰＮＰ型トランジスタＱ２のエミッタ・コレクタ、抵抗Ｒ５及び電源ライン３６を介して電源安定化用コンデンサ２９の充電が開始される。
　所定時間ΔＴ１経過後に、診断制御部３５の第２出力端子からＮＰＮ型トランジスタＱ３の駆動信号ＣＳ２を出力する。この駆動信号ＣＳ２がＮＰＮ型トランジスタＱ３のベースに供給されると、ＮＰＮ型トランジスタＱ３がオンし、ＰＮＰ型トランジスタＱ４もオンする。これによって、直流電源３８からダイオード３２、ＰＮＰ型トランジスタＱ４のエミッタ・コレクタ、抵抗Ｒ１０及び電源ライン３７を介して電源安定化用コンデンサ３０の充電が開始される。
　電源安定化用コンデンサ２９の端子間電圧（充電電圧）は徐々に上昇し、所定時間経過後には電圧Ｖcharge１まで上昇する。また、電源安定化用コンデンサ３０の端子間電圧も徐々に上昇し、電源安定化用コンデンサ２９より少し遅れて、所定時間経過後には電圧Ｖcharge２まで上昇する。診断制御部３５は、電源安定化用コンデンサ２９，３０の端子間電圧がＶcharge１，Ｖcharge２まで上昇すると、駆動信号ＣＳ１，ＣＳ２の出力を停止して充電を終了する。このように、診断制御部３５により、プリチャージ回路３３と３４をずらして駆動する。
　電源安定化用コンデンサ２９，３０の充電終了後には、主制御装置３１の制御により、リレー回路２７，２８のＭＯＳＦＥＴ２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂをオン／オフ制御し、ＭＯＳＦＥＴ２７ａと２７ｂの電流通路の接続点Ｎ３、及びＭＯＳＦＥＴ２８ａと２８ｂの電流通路の接続点Ｎ４の電圧を検出することで短絡故障または断線故障を検出する。例えば、ＭＯＳＦＥＴ２７ｂ，２８ｂをオフさせた状態で、接続点Ｎ３またはＮ４の電圧がＶcharge１またはＶcharge２に上昇すれば短絡故障が発生している。ＭＯＳＦＥＴ２７ｂ，２８ｂをオンさせた状態で、接続点Ｎ３またはＮ４の電位がＶcharge１またはＶcharge２に上昇しなければ断線故障が発生している。
　ＭＯＳＦＥＴ２７ａ，２８ａとＭＯＳＦＥＴ２７ｂ，２８ｂのオン／オフを組み合わせ、直流電源３８の電圧ＶＢと端子間電圧Ｖcharge１，Ｖcharge２の違いを考慮することで、ＭＯＳＦＥＴ２７ａ，２８ａの短絡故障または断線故障も検出できる。
　プリチャージ回路３３，３４の駆動タイミングをずらすのではなく、診断制御部３５の第１、第２出力端子から所定の時間間隔ΔＴ２で、ＮＰＮ型トランジスタＱ１の駆動信号ＣＳ１とＮＰＮ型トランジスタＱ３の駆動信号ＣＳ２を交互に出力し、電源安定化用コンデンサ２９，３０の充電を交互に行うようにしてもよい。
　図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ乃至図５Ｃ、図６Ａ乃至図６Ｃ、及び図７Ａ乃至図７Ｃはそれぞれ、従来と本発明のモータ駆動装置における電源安定化用コンデンサの充電電流と端子間電圧の変化を対比して示している。図４Ａ及び図４Ｂは従来の１系統のモータ駆動装置、図５Ａ乃至図５Ｃは従来の２系統のモータ駆動装置である。また、図６Ａ乃至図６Ｃは本発明の２系統のプリチャージ回路をずらして駆動した場合、図７Ａ乃至図７Ｃは本発明の２系統のプリチャージ回路を交互に駆動した場合である。
　１系統の場合には、図４Ａに示すように、ピーク電流Ｉpeakは、直流電源３８の電圧ＶＢと充電経路の抵抗値Ｒ（Ｉpeak＝ＶＢ／Ｒ）で決まり、図４Ｂに示すように、充電によって端子間電圧Ｖchargeが上昇する。また、２系統の場合には、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、２つの電源安定化用コンデンサ２９，３０の端子間電圧Ｖcharge１，Ｖcharge２は、充電によって同時に上昇する。このため、図５Ａに示すようにピーク電流Ｉpeakは、２×（ＶＢ／Ｒ）となる。
　これに対し、本発明において２系統のプリチャージ回路をずらして駆動した場合には、図６Ｂ及び図６Ｃに示すように、２つの電源安定化用コンデンサの端子間電圧Ｖcharge１，Ｖcharge２が時間差ΔＴ１で上昇する。従って、図６Ａに示すように、ΔＴ１の時間差で２つの電流ピークが発生し、ピーク電流Ｉpeakは、従来の１系統の場合と同様にＶＢ／Ｒとなる。
　また、２系統のプリチャージ回路を交互に駆動した場合には、図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、２つの電源安定化用コンデンサの端子間電圧Ｖcharge１，Ｖcharge２が時間差ΔＴ２で交互に上昇する。このため、図７Ａに示すように、ピーク電流Ｉpeakは、やはり従来の１系統の場合と同様にＶＢ／Ｒとなる。
　従って、上記のような構成によれば、複数のリレー回路の診断時に、複数のプリチャージ回路の動作タイミングをずらして駆動する、あるいは複数のプリチャージ回路を交互に駆動することで、複数のプリチャージ回路における充電電流の和のピークが所定値を越えないように制御できる。従って、ピーク電流を制限するための抵抗の抵抗値を大きくする必要がない。また、電源の逆接保護機能部等の素子の定格を上げる必要がないので高コスト化を抑制できる。よって、起動時間を遅らせることなくシステムの消費電流と高コスト化を抑制することができる。
　なお、図３に示したプリチャージ回路３３，３４において、抵抗Ｒ５，Ｒ１０の抵抗値を等しくして、プリチャージ回路３３，３４の駆動タイミングをずらす、あるいは交互に駆動するようにしてもよいし、抵抗Ｒ５，Ｒ１０の抵抗値を異ならせることで、電源安定化用コンデンサへの充電電流を変えてもよい。
　抵抗Ｒ５，Ｒ１０の抵抗値を異ならせる場合には、プリチャージ回路３３，３４を同時に駆動しても、充電電流の和のピークを小さくできる。
［第２の実施形態］
　図８は、本発明の第２の実施形態に係るモータ駆動装置について説明するためのもので、診断制御部の他の構成例を示している。この回路は、図３に示した回路構成のプリチャージ回路３３を診断制御部３５－１で制御し、プリチャージ回路３４を診断制御部３５－２で制御している。他の基本的な構成は、図３に示した回路と同様であるので、同一部分に同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
　このように、プリチャージ回路３３，３４を個別の診断制御部３５－１，３５－２で制御する構成であっても、図３に示した回路と実質的に同様な作用効果が得られるのは勿論である。
［第３の実施形態］
　図９は、本発明の第３の実施形態に係るモータ駆動装置について説明するためのもので、プリチャージ回路の他の構成例を示している。この回路は、図２における第１、第２のプリチャージ回路３３，３４をレギュレータ３９で構成し、このレギュレータ３９を診断制御部３５で制御している。レギュレータ３９は、直流電源３８から電源安定化用コンデンサ２９，３０を充電するための所定の電圧と電流を生成する。そして、リレー回路２７，２８の診断時に、これら電源安定化用コンデンサ２９，３０を異なるタイミングで（所定時間ΔＴ１のずれを持って）充電するものである。あるいは電源安定化用コンデンサ２９，３０を所定の時間間隔ΔＴ２で充電する。
　このような構成であっても、図３に示した回路と実質的に同様な作用効果が得られるのは勿論である。
［第４の実施形態］
　図１０は、本発明の第４の実施形態に係るモータ駆動装置について説明するためのもので、プリチャージ回路と診断制御部の別の構成例を示す回路図である。この回路は、２つのレギュレータ３９－１，３９－２を設け、レギュレータ３９－１を診断制御部３５－１で制御し、レギュレータ３９－２を診断制御部３５－２で制御している。他の基本的な構成は、図９に示した回路と同様であるので、同一部分に同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
　このような構成であっても、図９に示した回路と実質的に同様な作用効果が得られる。
［第５の実施形態］
　図１１は、本発明の第５の実施形態に係るモータ駆動装置について説明するためのもので、プリチャージ回路の更に別の構成例を示している。この回路は、２つのスイッチ（本例ではＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴ４０－１，４０－２）を設け、これらのＭＯＳＦＥＴ４０－１，４０－２を診断制御部３５で制御している。ＭＯＳＦＥＴ４０－１，４０－２は、診断制御部３５の制御によりオン／オフ制御され、リレー回路２７，２８の診断時に電源安定化用コンデンサ２９，３０を異なるタイミングで（所定時間ΔＴ１のずれを持って）充電する。あるいは電源安定化用コンデンサ２９，３０を所定の時間間隔ΔＴ２で充電する。
　このような構成であっても、ＭＯＳＦＥＴ４０－１，４０－２のオン抵抗により図３に示した回路と実質的に同様な作用効果が得られるのは勿論である。
［第６の実施形態］
　図１２は、本発明の第６の実施形態に係るモータ駆動装置について説明するためのもので、プリチャージ回路と診断制御部の別の構成例を示す回路図である。この回路は、２つの診断制御部３５－１，３５－２を設け、ＭＯＳＦＥＴ４０－１を診断制御部３５－１で制御し、ＭＯＳＦＥＴ４０－２を診断制御部３５－２で制御している。他の基本的な構成は、図１１に示した回路と同様であるので、同一部分に同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
　このような構成であっても、図１１に示した回路と実質的に同様な作用効果が得られる。
　なお、本発明は上述した第１乃至第６の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
＜変形例１＞
　例えば、上述した第１乃至第６の実施形態では、２系統の駆動回路で第１、第２の巻線組を有するモータを駆動する場合について説明したが、同様にして３系統以上の駆動回路で３以上の巻線組を有するモータを駆動するモータ駆動装置にも適用できるのは勿論である。
＜変形例２＞
　また、モータ駆動装置をＥＰＳ装置に適用する場合を例に取って説明したが、ＥＰＳ装置に限らず、複数系統の駆動回路でモータを駆動する他の様々な装置やシステムに用いることができる。
＜変形例３＞
　更に、診断専用の１つまたは２つの制御部を設ける場合を例に取って説明したが、主制御装置でプリチャージ回路、レギュレータ及びスイッチを制御するように構成してもよいのは勿論である。
　１３…操舵力補助用モータ（モータ）、１４…モータ駆動装置、２１，２２…巻線組、２３，２４…駆動回路、２５，２６…インバータ回路、２７，２８…リレー回路、２９，３０…電源安定化用コンデンサ、３１…主制御装置（制御部）、３３，３４…プリチャージ回路、３５，３５－１，３５－２…診断制御部（制御部）、３６，３７…電源ライン、３８…直流電源（電源）、３９，３９－１，３９－２…レギュレータ、４０－１，４０－２…スイッチ

Claims (20)

  1. 　複数の巻線組を有するモータを、巻線組毎に駆動する複数のインバータ回路と、
    　電源と前記複数のインバータ回路との間にそれぞれ設けられた複数のリレー回路と、
    　前記複数のリレー回路と前記複数のインバータ回路との間にそれぞれ設けられた複数の電源安定化用コンデンサと、
    　前記複数の電源安定化用コンデンサに対応して設けられ、前記複数のリレー回路を駆動する前に対応する前記電源安定化用コンデンサを充電する複数のプリチャージ回路と、
    　前記複数のリレー回路の診断時に、前記複数のプリチャージ回路を制御し、前記複数の電源安定化用コンデンサを前記複数のプリチャージ回路で充電するタイミングを互いにずらす、あるいは交互に充電させるように構成された制御部と
    　を具備することを特徴とするモータ駆動装置。
  2. 　前記制御部は、前記複数のプリチャージ回路にそれぞれ対応して設けられた複数の診断制御部を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
  3. 　前記制御部は、更に前記複数のインバータ回路と前記複数のリレー回路を制御するように構成された、ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
  4. 　前記制御部は、前記複数のプリチャージ回路における充電電流の和のピークが所定値を越えないように制御するように構成された、ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
  5. 　前記複数のリレー回路がそれぞれＭＯＳＦＥＴで構成され、前記所定値は、前記ＭＯＳＦＥＴのゲート絶縁破壊耐圧を超えない値である、ことを特徴とする請求項４に記載のモータ駆動装置。
  6. 　前記複数のプリチャージ回路は、前記電源から前記電源安定化用コンデンサへの充電経路の抵抗値が異なる、ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
  7. 　前記複数のプリチャージ回路は、前記電源から所定の電圧と電流を生成するレギュレータを備える、ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
  8. 　前記複数のプリチャージ回路はそれぞれ、前記電源から前記電源安定化用コンデンサへの充電経路に挿入されるスイッチを備え、前記スイッチが前記制御部でオン／オフ制御される、ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
  9. 　前記複数のリレー回路はそれぞれ、電源リレーと、前記電源リレーに直列接続された逆接遮断リレーと、故障を検出する診断時に前記電源リレーと前記逆接遮断リレーとの接続点の電荷を放電するプルダウン抵抗とを備える、ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
  10. 　複数の巻線組を有するモータを、巻線組毎に駆動する複数のインバータ回路と、電源と前記複数のインバータ回路との間にそれぞれ設けられた複数のリレー回路と、前記複数のリレー回路と前記複数のインバータ回路との間にそれぞれ設けられた複数の電源安定化用コンデンサと、前記複数の電源安定化用コンデンサに対応して設けられた複数のプリチャージ回路とを備えるモータ駆動装置を診断する方法において、
    　前記複数のプリチャージ回路により、前記複数の電源安定化用コンデンサを、タイミングを互いにずらして充電させる、あるいは交互に充電させるステップと、
    　前記複数の電源安定化用コンデンサの充電終了後に、前記複数のリレー回路を駆動するステップと、
    　前記複数のリレー回路の電圧をそれぞれ検出するステップと、
    　検出した前記複数のリレー回路の電圧に基づいて故障判定を行うステップと
    を具備することを特徴とするモータ駆動装置の診断方法。
  11. 　前記複数のリレー回路はそれぞれ、電源リレーと、前記電源リレーに直列接続された逆接遮断リレーと、前記電源リレーと前記逆接遮断リレーとの接続点の電荷を放電するプルダウン抵抗とを備え、
    　前記故障判定を行うステップは、前記電源リレーと前記逆接遮断リレーとの接続点の電圧を検出することで短絡故障または断線故障を検出する、ことを特徴とする請求項１０に記載のモータ駆動装置の診断方法。
  12. 　モータ駆動装置で操舵力補助用モータを制御し、車両の走行状態に応じた操舵補助力を発生させる電動パワーステアリング装置において、
    　前記モータ駆動装置が、複数の巻線組を有する前記操舵力補助用モータを、巻線組毎に駆動する複数のインバータ回路と、
    　電源と前記複数のインバータ回路との間にそれぞれ設けられた複数のリレー回路と、
    　前記複数のリレー回路と前記複数のインバータ回路との間にそれぞれ設けられた複数の電源安定化用コンデンサと、
    　前記複数の電源安定化用コンデンサに対応して設けられ、前記複数のリレー回路を駆動する前に当該電源安定化用コンデンサを充電する複数のプリチャージ回路と、
    　前記複数のリレー回路の診断時に、前記複数のプリチャージ回路を制御し、前記複数の電源安定化用コンデンサを前記複数のプリチャージ回路で充電するタイミングを互いにずらす、あるいは交互に充電させる制御部と
    　を具備することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  13. 　前記制御部は、前記複数のプリチャージ回路にそれぞれ対応して設けられた複数の診断制御部を含む、ことを特徴とする請求項１２に記載の電動パワーステアリング装置。
  14. 　前記制御部は、更に前記複数のインバータ回路と前記複数のリレー回路を制御するように構成された、ことを特徴とする請求項１２に記載の電動パワーステアリング装置。
  15. 　前記制御部は、前記複数のプリチャージ回路における充電電流の和のピークが所定値を越えないように制御するように構成された、ことを特徴とする請求項１２に記載の電動パワーステアリング装置。
  16. 　前記複数のリレー回路がそれぞれＭＯＳＦＥＴで構成され、前記所定値は、前記ＭＯＳＦＥＴのゲート絶縁破壊耐圧を超えない値である、ことを特徴とする請求項１５に記載の電動パワーステアリング装置。
  17. 　前記複数のプリチャージ回路は、前記電源から前記電源安定化用コンデンサへの充電経路の抵抗値が異なる、ことを特徴とする請求項１２に記載の電動パワーステアリング装置。
  18. 　前記複数のプリチャージ回路は、前記電源から所定の電圧・電流を生成するレギュレータを備える、ことを特徴とする請求項１２に記載の電動パワーステアリング装置。
  19. 　前記複数のプリチャージ回路はそれぞれ、前記電源から前記電源安定化用コンデンサへの充電経路に挿入されるスイッチを備え、前記スイッチが前記制御部でオン／オフ制御される、ことを特徴とする請求項１２に記載の電動パワーステアリング装置。
  20. 　前記複数のリレー回路はそれぞれ、電源リレーと、前記電源リレーに直列接続された逆接遮断リレーと、故障を検出する診断時に前記電源リレーと前記逆接遮断リレーとの接続点の電荷を放電するプルダウン抵抗とを備える、ことを特徴とする請求項１２に記載の電動パワーステアリング装置。
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