WO2018092261A1

WO2018092261A1 - 異常検出装置

Info

Publication number: WO2018092261A1
Application number: PCT/JP2016/084237
Authority: WO
Inventors: 匠星
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2016-11-18
Filing date: 2016-11-18
Publication date: 2018-05-24
Also published as: JPWO2018092261A1; US11152885B2; EP3544175A1; EP3544175A4; JP6685428B2; CN109952702A; US20210281206A1

Abstract

ＵＶＷ相およびＸＹＺ相の複数の巻線群を有するモータを制御するためのＵＶＷ相インバータ回路（１１０）およびＸＹＷ相インバータ回路（１２０）に対して、各相のインバータ制御信号（Ｓｕ～Ｓｚ）が入力される。各相のインバータ制御信号（Ｓｕ～Ｓｚ）は、モータの各相での電流に基づいて、モータの回転速度に依存した周期を有するパルス信号として生成される。異常検出回路（１３０）は、各相のインバータ制御信号のパルス周期を検出する機能を有し、モータの加速状態期間または減速状態の少なくとも一方において、各相のインバータ制御信号のパルス周期の間に、ＵＶＷ相およびＸＹＺ相の配列順に従う予め定められた大小関係が成立するか否かに応じて、モータ制御の異常の有無を検出するように構成される。

Description

異常検出装置

　この発明は、異常検出装置に関し、より特定的には、複数の巻線群を有する多重巻線型モータの制御機能を有するモータ制御装置に用いられる異常検出装置に関する。

　高い安全性が要求されるシステムでは、当該システムの各構成部品に対して異常検出のための自己診断機能を要求されることがある。したがって、このようなシステムに搭載されるモータについては、モータ制御装置の異常検出のための自己診断機能が要求されることになる。

　たとえば、特開２０１４－１５９１８８号公報（特許文献１）には、左右の車輪をそれぞれ駆動するための２個のモータを備えた倒立二輪車でのモータ制御が記載されている。具体的には、同一相に互いに絶縁された巻線を二重に配置して、センサを含む制御系も二重化した構成において、第１の制御系で検知されるモータ出力値と目標値との偏差と、第２の制御系で検知される当該モータ出力値と当該目標値との偏差との差が所定の閾値を超えたときに制御系の異常検知する自己診断機能が開示されている。

　また、特開２０１３－５６０４号公報（特許文献２）には、多重巻線型モータを制御するための電力変換器制御装置が記載されている。具体的には、Ｕ－Ｖ－Ｗ相の巻線群およびＸ－Ｙ－Ｚ相の巻線群を有する多重巻線型モータを制御する電力変換器で発生するしスイッチング損失および低次の高調波成分を低減するための技術が記載されている。

特開２０１４－１５９１８８号公報特開２０１３－５６０４号公報

　特許文献１では、２個のモータに対して２個の制御装置が設けられた構成を利用して、各制御系が両方のモータの制御演算を行うように二重化することによって、モータ制御系の異常検出のための自己診断機能を実現している。

　しかしながら、特許文献２に記載されたような１個の多重巻線型モータの制御装置に対して制御系を二重化すると、自己診断機能のために回路規模が二倍になるため、コスト上好ましくない。

　本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、複数の巻線群を有する多重巻線型モータの制御装置において当該モータ制御装置の異常検知機能を、制御系を二重化することなく実現することである。

　本開示のある局面では、異常検出装置は、予め定められた順序に配列される複数相にそれぞれ配置された複数の巻線が互いに絶縁された第１および第２の巻線群に分割されるモータの制御機能を有するモータ制御装置に用いられる異常検出装置であって、第１の周期計測部と、第２の周期計測部と、周期比較部とを備える。第１の周期計測部には、第１の巻線群への印加電圧を制御するための第１の電力変換器に対する複数の第１の制御信号が入力される。第２の周期計測部には、第２の巻線群への印加電圧を制御するための第２の電力変換器に対する複数の第２の制御信号が入力される。複数の第１の制御信号は、複数相のうちの第１の巻線群に対応する相のそれぞれにおいて、モータの当該相での検出電流に基づいて、モータの回転速度に依存した周期を有するパルス信号として生成される。複数の第２の制御信号は、複数相のうちの第２の巻線群に対応する相のそれぞれにおいて、モータの当該相での検出電流に基づいて、モータの回転速度に依存した周期を有するパルス信号として生成される。第１の周期計測部は、複数の第１の制御信号のそれぞれのパルス周期を計測するように構成される。第２の周期計測部は、複数の第２の制御信号のそれぞれのパルス周期を計測するように構成される。周期比較部は、第１および第２の周期計測部によって計測された、複数相のそれぞれでの第１または第２の制御信号のパルス周期の比較に基づいて、モータ制御装置の異常を検出する。周期比較部は、モータの加速状態期間および減速状態期間の少なくとも一方において、複数相のパルス周期の間に、複数相の配列順に従う予め定められた大小関係が成立するか否かに応じて異常の有無を検出するように構成される。

　本発明によれは、複数の巻線群を有する多重巻線型モータの制御装置において当該モータ制御装置の異常検知機能を、制御系を二重化することなく実現することができる。

実施の形態１に従う異常検出装置が用いられるモータ制御装置によって制御されるモータシステムの概略構成を示すブロック図である。図１に示されたモータシステムにおけるモータ制御の概略構成を説明するブロック図である。図２に示されたモータ電流測定回路から出力されるインバータオンオフ判定信号を説明するための概念的な波形図である。図２に示されたモータ制御装置の構成をさらに説明するための機能ブロック図である。図４に示されたＵＶＷ相インバータ制御回路の構成をさらに説明するための機能ブロック図である。ＵＶＷ相インバータ制御回路によるＰＷＭ制御を説明するための概念的な波形図である。図４に示された異常検出回路の構成をさらに説明するための機能ブロック図である。モータの加速状態におけるＵ相、Ｘ相およびＶ相のモータ電流を説明する概念的な波形図である。正常動作時および異常動作時のそれぞれにおけるＵ相、Ｘ相およびＶ相のインバータ制御信号のパルス周期の関係を説明するための概念図である。隣接する３個の相の組み合わせ毎における検出可能な異常の一覧を示す図表である。図１０に示された組み合わせでの異常検知パターンと異常内容との対応関係の一覧を示す図表である。実施の形態２に従う異常検出装置が用いられるモータ制御装置の構成を説明するブロック図である。実施の形態２の構成における正常動作時および異常動作時のそれぞれでのＵ相、Ｘ相およびＶ相のインバータ制御信号のパルス周期の関係を説明するための概念図である。

　以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、以下では、図中の同一または相当部分に同一符号を付して、その説明は原則的に繰り返さないものとする。

　実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に従う異常検出装置が用いられるモータ制御装置によって制御されるモータシステムの概略構成を示すブロック図である。

　図１を参照して、モータシステム１０は、直流電源２０と、ＵＶＷ相インバータ４００と、ＸＹＺ相インバータ５００と、モータ７００とを備える。

　モータ７００は、ロータ７１０と、ステータ７２０とを有する。図１の例では、モータ７００は、ロータ７１０に永久磁石が設けられた永久磁石型同期電動機として示される。ステータ７２０には、Ｕ相巻線７３１、Ｖ相巻線７３２およびＷ相巻線７３３によって構成されるＵＶＷ相の巻線群と、Ｘ相巻線７３４、Ｙ相巻線７３５およびＺ相巻線７３６によって構成されるＸＹＺ相の巻線群とが設けられる。

　Ｕ相巻線７３１、Ｖ相巻線７３２およびＷ相巻線７３３は、互いに１２０度ずつ配置角度が異なる。同様に、Ｘ相巻線７３４、Ｙ相巻線７３５およびＺ相巻線７３６は、互いに１２０度ずつ配置角度が異なる。

　Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相、Ｙ相およびＺ相は、異なる巻線群に属する相同士が隣接するように、予め定められた順序に配列される。たとえば、図１に示されるように、１２時方向に配置されたＵ相を基準に、時計回りに６０度ずつずれて、Ｕ相－Ｘ相－Ｖ相－Ｙ相、Ｗ相－Ｚ相－（Ｕ相）の順に配列するように、各相の巻線７３１～７３６を配置することができる。

　直流電源２０は、商用電源からの交流電力を直流電圧に変換する電力変換器および／またはバッテリ等の蓄電装置によって構成することができる。さらに、直流電源２０は、出力電圧Ｖｄｃ（ＤＣ）の可変制御機能を有するように構成されてもよい。

　ＵＶＷ相インバータ４００は、直流電源２０の出力電圧Ｖｄｃを三相交流電圧に変換して、Ｕ相巻線７３１、Ｖ相巻線７３２およびＷ相巻線７３３に印加する。図１に示されるように、ＵＶＷ相インバータ４００は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の上アームおよび下アームのそれぞれに半導体スイッチング素子を配置した一般的な構成によって実現することができる。

　Ｕ相巻線７３１の一方端は、ＵＶＷ相インバータ４００のＵ相の上アームおよび下アームの半導体スイッチング素子の接続点と電気的に接続される。同様に、Ｖ相巻線７３２およびＷ相巻線７３３の一方端は、ＵＶＷ相インバータ４００のＶ相およびＷ相のそれぞれにおいて、上アームおよび下アームの半導体スイッチング素子の接続点と電気的に接続される。なお、Ｕ相巻線７３１、Ｖ相巻線７３２およびＷ相巻線７３３の他方端は、図示しない中性点で相互接続される。

　ＸＹＺ相インバータ５００は、直流電源２０の出力電圧Ｖｄｃを三相交流電圧に変換して、Ｘ相巻線７３４、Ｙ相巻線７３５およびＺ相巻線７３６に印加する。図１に示されるように、ＸＹＺ相インバータ５００についても、Ｘ相、Ｙ相およびＺ相の上アームおよび下アームのそれぞれに半導体スイッチング素子を配置した一般的な構成によって実現することができる。Ｘ相巻線７３４、Ｙ相巻線７３５およびＺ相巻線７３６の一端は、ＸＹＺ相インバータ５００のＸ相、Ｙ相およびＺ相のそれぞれにおいて、上アームおよび下アームの半導体スイッチング素子の接続点と電気的に接続される。なお、Ｘ相巻線７３４、Ｙ相巻線７３５およびＺ相巻線７３６は、ＵＶＷ相とは別個の中性点（図示せず）において相互接続される。

　図２は、図１に示されたモータシステムにおけるモータ制御の概略構成を説明するブロック図である。

　図２を参照して、ＵＶＷ相インバータ４００およびＸＹＺ相インバータ５００は、モータ７００を動作指令値（たとえば、モータ７００の目標回転速度Ｎｒｅｆ）に従って動作させるための三相交流電圧を生成して、ＵＶＷ相の巻線群およびＸＹＺ相の巻線群にそれぞれ印加する。さらに、ＶＷ相インバータ４００およびＸＹＺ相インバータ５００によって印加された三相交流電圧によって、モータ７００の各相に生じる電流を検出するための電流検出器６０１～６０６が配置される。

　Ｕ相電流検出器６０１によるＵ相電流Ｉｕの検出値、Ｖ相電流検出器６０２によるＶ相電流Ｉｖの検出値、および、Ｗ相電流検出器６０３によるＷ相電流Ｉｗの検出値は、モータ電流測定回路２００へ入力される。同様に、Ｘ相電流検出器６０４によるＸ相電流Ｉｘの検出値、Ｙ相電流検出器６０５によるＹ相電流Ｉｙの検出値、および、Ｚ相電流検出器６０６によるＺ相電流Ｉｚの検出値は、モータ電流測定回路２００へ入力される。

　モータ電流測定回路２００は、電流検出器６０１～６０６による検出値に基づき、各相のインバータオンオフ判定信号Ｉｃｕ，Ｉｃｖ，Ｉｃｗ，Ｉｃｘ，Ｉｃｙ，Ｉｃｚを出力する。

　図３は、モータ電流測定回路２００から出力されるインバータオンオフ判定信号を説明するための概念的な波形図である。図３には、一例として、Ｕ相のインバータオンオフ判定信号Ｉｃｕの波形例が示される。

　図３を参照して、インバータオンオフ判定信号Ｉｃｕは、Ｕ相電流Ｉｕ≧０の期間で“１（論理ハイレベル）”に設定される一方で、Ｕ相電流Ｉｕ＜０の期間で“０（論理ローレベル）”に設定される。このように、各相のインバータオンオフ判定信号は、当該相の電流検出値が正の期間で”１”に設定されるとともに電流検出値が負の期間で”０”に設定される、パルス状の波形を示すデジタル信号として生成される。

　したがって、各相のインバータオンオフ判定信号は、モータ７００の回転速度に応じた周期を有することが理解される。すなわち、モータ電流測定回路２００は、モータ７００の各相電流（アナログ信号）を、モータ７００の回転速度を検知するためのデジタル信号に変換する機能を有している。

　再び図２を参照して、モータ電流測定回路２００からの各相のインバータオンオフ判定信号Ｉｃｕ，Ｉｃｖ，Ｉｃｗ，Ｉｃｘ，Ｉｃｙ，Ｉｃｚは、モータ制御装置１００に入力される。モータ制御装置１００は、代表的には、１チップのデジタル回路によって構成することができる。たとえば、マイクロコンピュータ、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable　Gate　Array）を、モータ制御装置１００として用いることができる。

　モータ制御装置１００は、各相のインバータオンオフ判定信号によって検出されたモータ７００の回転速度を、目標回転速度Ｎｒｅｆに従って制御するための各相のインバータ制御信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚを生成する。インバータ制御信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗは、ＵＶＷ相インバータ４００からＵ相巻線７３１、Ｖ相巻線７３２およびＷ相巻線７３３への印加電圧を制御するための、ＵＶＷ相インバータ４００の各相の半導体スイッチング素子のオンオフ制御信号に相当する。

　同様に、インバータ制御信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚは、ＸＹＺＷ相インバータ５００からＸ相巻線７３４、Ｙ相巻線７３５およびＺ相巻線７３６への印加電圧を制御するための、ＸＹＺ相インバータ５００の各相の半導体スイッチング素子のオンオフ制御に相当する。

　プリドライバ３００は、ＵＶＷ相のインバータ制御信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを受けて、ＵＶＷ相インバータ４００の各相上下アームの半導体スイッチング素子の駆動制御信号Ｓｕｕ（Ｕ相上アーム），Ｓｕｌ（Ｕ相下アーム），Ｓｖｕ（Ｖ相上アーム），Ｓｖｌ（Ｖ相下アーム），Ｓｗｕ（Ｗ相上アーム），Ｓｗｌ（Ｗ相下アーム）を生成する。

　同様に、プリドライバ３００は、ＸＹＺ相のインバータ制御信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚを受けて、ＸＹＺ相インバータ５００の各相上下アームの半導体スイッチング素子の駆動制御信号Ｓｘｕ（Ｘ相上アーム），Ｓｘｌ（Ｘ相下アーム），Ｓｙｕ（Ｙ相上アーム），Ｓｙｌ（Ｙ相下アーム），Ｓｚｕ（Ｚ相上アーム），Ｓｚｌ（Ｚ相下アーム）を生成する。通常、プリドライバ３００は、フォトカプラ等を用いて、モータ制御装置１００と、ＵＶＷ相インバータ４００およびＸＹＺＷ相インバータ５００との間を電気的に絶縁するように構成される。

　駆動制御信号Ｓｕｕ，Ｓｕｌ，Ｓｖｕ，Ｓｖｌ，Ｓｗｕ，Ｓｗｌは、ＵＶＷ相インバータ４００へ入力される。同様に、駆動制御信号Ｓｘｕ，Ｓｘｌ，Ｓｙｕ，Ｓｙｌ，Ｓｚｕ，Ｓｚｌは、ＸＹＺ相インバータ５００へ入力される。

　このように、インバータ制御信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗに従ってＵＶＷ相インバータ４００を制御することによって、直流電源２０の出力電圧Ｖｄｃ（ＤＣ）をスイッチングして得られた擬似交流電圧を、Ｕ相巻線７３１、Ｖ相巻線７３２およびＷ相巻線７３３への印加電圧とすることができる。同様に、インバータ制御信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚに従ってＸＹＺ相インバータ５００を制御することによって、直流電源２０の出力電圧Ｖｄｃ（ＤＣ）をスイッチングして得られた擬似交流電圧を、Ｘ相巻線７３４、Ｙ相巻線７３５およびＺ相巻線７３６への印加電圧とすることができる。これらの印加電圧の周期および実効値（あるいは、基本波成分）に応じて、モータ７００（ロータ７１０）の回転速度および回転方向を制御することができる。

　図４～図６を用いて、モータ制御装置１００によるモータ制御の詳細について、さらに説明する。なお、後の説明で明らかになるように、本実施の形態に従う異常検出装置は、モータ制御に用いられる制御信号の監視に基づいて、異常検出の自己診断機能を実現する点を特徴とする。

　図４は、モータ制御装置１００の構成を詳細に説明するための機能ブロック図である。なお、以下では、モータ制御装置１００の構成要素として示される各機能ブロックは、予め記憶されたソフトウェアの実行によるソフトウェア処理および／または専用の電子回路（論理回路）によるハードウェア処理によって実現されるものとする。

　図４を参照して、モータ制御装置１００は、ＵＶＷ相インバータ制御回路１１０と、ＸＹＺ相インバータ制御回路１２０と、ゲート回路１７０，１８０とを備える。実施の形態１に従う異常検出装置１０１は、異常検出回路１３０および緊急停止回路１４０とを含む。

　図４の構成例では、異常検出装置１０１は、モータ制御装置１００に内蔵されて同一チップ上に構成される。すなわち、異常検出回路１３０および緊急停止回路１４０は、モータ制御装置１００の機能ブロックとして実現される。

　ＵＶＷ相インバータ制御回路１１０は、モータ電流測定回路２００からのインバータオンオフ判定信号Ｉｃｕ，Ｉｃｖ，Ｉｃｗと、目標回転速度Ｎｒｅｆとに基づいて、ＵＶＷ相のインバータ制御信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを生成する。たとえば、ＵＶＷ相インバータ制御回路１１０は、ＵＶＷ相インバータ４００からの印加電圧がＰＷＭ（Pulse　Width　Modulation）制御されるように、インバータ制御信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを生成する。

　図５には、ＵＶＷ相インバータ制御回路１１０の構成をさらに説明するための機能ブロック図が示される。

　図５を参照して、ＵＶＷ相インバータ制御回路１１０は、キャリア波発生回路１１２と、電圧指令演算部１１４と、ＰＷＭ演算部１１５とを有する。

　電圧指令演算部１１４は、インバータオンオフ判定信号Ｉｃｕ，Ｉｃｖ，Ｉｃｗの周期と、目標回転速度Ｎｒｅｆとに基づいて、モータ回転速度をフィードバック制御するためのＵＶＷ相の電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を生成する。キャリア波発生回路１１２は、電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の整数倍の周波数を有するキャリア波ＣＷｕ，ＣＷｖ，ＣＷｗを生成する。たとえば、キャリア波ＣＷｕ，ＣＷｖ，ＣＷｗは、三角波やのこぎり波を用いることができる。ＰＷＭ演算部１１５は、ＵＶＷの各相についての、キャリア波電圧と電圧指令値との比較に従って、インバータ制御信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを生成する。

　図６には、ＵＶＷ相インバータ制御回路１１０によるＰＷＭ制御を説明するための概念的な波形図が示される。

　図６を参照して、電圧指令値Ｖｕ＊は、電圧指令演算部１１４（図５）によって、次の制御周期でのモータ７００の回転速度指令値に従った周期を有する、正弦波交流電圧として生成される。ここで、回転速度指令値は、目標回転速度Ｎｒｅｆそのものではなく、インバータオンオフ判定信号Ｉｃｕの周期から検知された回転速度の現在値と、目標回転速度Ｎｒｅｆとの偏差を補償するように算出される。この際には、モータ７００でのエネルギ効率を考慮した上で、偏差が徐々に補償するように回転速度指令値を算出することが好ましい。

　電圧指令値Ｖｕ＊の振幅は、モータ７００に作用するトルクの制御に用いることができる。たとえば、回転速度の現在値と、次の制御周期での回転速度指令値との差に基づいて電圧振幅を制御することで、速度制御を円滑化することができる。

　キャリア波ＣＷｕは、キャリア波発生回路１１２（図５）によって、電圧指令値Ｖｕ＊の周波数の整数倍（図６の例では、１０倍）の周波数を有するように生成される。ＰＷＭ演算部１１５（図５）は、キャリア波Ｃｗｕと電圧指令値Ｖｕ＊との電圧比較に従って、Ｕ相のインバータ制御信号Ｓｕを生成する。具体的には、ＰＷＭ演算部１１５は、Ｖｕ＊＞ＣＷｕの期間では、上アーム素子をオンするためにインバータ制御信号Ｓｕを“１”に設定する一方で、Ｖｕ＊＜ＣＷｕの期間では、下アーム素子をオンするためにインバータ制御信号Ｓｕを“０”に設定する。この結果、インバータ制御信号Ｓｕを構成する各パルス１１７の周期Ｔｐｗｍ（以下、「パルス周期」とも称する）は、キャリア波ＣＷｕとの周期と同様であり、かつ、モータ７００の回転速度に依存したパルス周期を有していることが理解される。

　プリドライバ３００（図２）は、インバータ制御信号Ｓｕ＝“１”の期間では、Ｕ相の上アーム素子をオンする一方で、下アーム素子をオフするために、駆動制御信号Ｓｕｕ＝“１”かつＳｕｌ＝“０”に設定する。反対に、インバータ制御信号Ｓｕ＝“０”の期間では、Ｕ相の下アーム素子をオンする一方で、上アーム素子をオフするために、駆動制御信号Ｓｕｌ＝“１”かつＳｕｕ＝“０”に設定される。これにより、Ｕ相巻線７３１の一端には、インバータ制御信号Ｓｕに従って、擬似正弦波電圧を構成するパルス電圧が印加される。

　Ｖ相およびＷ相についても、同様に電圧指令値Ｖｖ＊、Ｖｗ＊が生成されて、電圧指令値Ｖｖ＊、Ｖｗ＊と、キャリア波ＣＷｖ、ＣＷｗとの電圧比較によるＰＷＭ制御に従って、インバータ制御信号Ｓｖ，Ｓｗが生成される。したがって、インバータ制御信号Ｓｖ，Ｓｗについても、インバータ制御信号Ｓｕと同様に、モータ７００の回転速度に依存したパルス周期を有している。なお、電圧指令値Ｖｖ＊は、電圧指令値Ｖｕ＊に対して１２０度の位相差を有し、かつ、電圧指令値Ｖｗ＊は、電圧指令値Ｖｖ＊に対して１２０度の位相差を有するように生成される。

　再び図４を参照して、ＸＹＺ相インバータ制御回路１２０は、モータ電流測定回路２００からのインバータオンオフ判定信号Ｉｃｘ，Ｉｃｙ，Ｉｃｚと、目標回転速度Ｎｒｅｆとに基づいて、ＸＹＺ相のインバータ制御信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚを生成する。たとえば、ＸＹＺ相インバータ制御回路１２０は、図５および図６で説明したＵＶＷ相インバータ制御回路１１０と同様のＰＷＭ制御によって、インバータ制御信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚを生成する。したがって、インバータ制御信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚについても、インバータ制御信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗと同様に、モータ７００の回転速度に応じたパルス周期を有している。

　異常検出回路１３０は、インバータ制御信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚを用いて、モータ制御装置１００を含むモータ制御系の異常を検知して、デフォルト値が“０”である出力信号Ｄｆｌを“１”に変化させる。緊急停止回路１４０から出力される異常検知信号Ｓｆｔは、異常検出回路１３０の出力信号Ｄｆｌに従って設定されることにより、異常検出回路１３０による異常検知結果に応じて切換えられる。具体的には、異常検知信号Ｓｆｔは、異常検出回路１３０による異常非検知時には“０”に設定される一方で、異常検出回路１３０による異常検知時には“１”に設定される。異常検知信号Ｓｆｔは、ゲート回路１７０，１８０の各々へ入力される。

　ゲート回路１７０は、異常検知信号Ｓｆｔが“０”のときには、ＵＶＷ相インバータ制御回路１１０からのインバータ制御信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗをプリドライバ３００へ伝達する。同様に、ゲート回路１８０は、異常検知信号Ｓｆｔが“０”のときには、ＸＹＺ相インバータ制御回路１２０からのインバータ制御信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚをプリドライバ３００へ伝達する。この結果、ＵＶＷ相インバータ４００およびＸＹＺ相インバータ５００は、インバータ制御信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚに従って動作することにより、ＰＷＭ制御されたパルス電圧に従った交流電圧をモータ７００の巻線７３１～７３６へ印加することができる。

　一方で、異常検知信号Ｓｆｔが“１”のときには、ゲート回路１７０，１８０は、プリドライバ３００へのインバータ制御信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚの伝達を遮断する。このとき、プリドライバ３００は、ＵＶＷ相インバータ４００の駆動制御信号Ｓｕｕ，Ｓｕｌ，Ｓｖｕ，Ｓｖｌ，Ｓｗｕ，Ｓｗｌ（図２）の各々、および、ＸＹＺ相インバータ５００の駆動制御信号Ｓｘｕ，Ｓｘｌ，Ｓｙｕ，Ｓｙｌ，Ｓｚｕ，Ｓｚｌの各々は、いずれも“０”に設定するように構成される。あるいは、異常検知信号Ｓｆｔは、プリドライバ３００へ直接入力されてもよい。

　このように、異常検出回路１３０による異常検知時には、ＵＶＷ相インバータ４００およびＸＹＺ相インバータ５００を構成する各半導体スイッチング素子が強制的にオフすることにより、モータ７００への電圧印加を停止する緊急停止動作を実行することができる。

　なお、本実施の形態において、Ｕ相巻線７３１、Ｖ相巻線７３２およびＷ相巻線７３３によって「第１の巻線群」が構成される。また、ＵＶＷ相インバータ４００は「第１の電力変換器」に対応し、インバータ制御信号Ｓｕ、ＳｖおよびＳｗは「複数の第１の制御信号」に対応する。同様に、Ｘ相巻線７３４、Ｙ相巻線７３５およびＺ相巻線７３６によって「第２の巻線群」が構成される。また、ＸＹＺ相インバータ５００は「第２の電力変換器」に対応し、インバータ制御信号Ｓｘ、ＳｙおよびＳｚは「複数の第２の制御信号」に対応する。

　次に、異常検出回路１３０の構成および動作を詳細に説明する。
　図７は、図４に示された異常検出回路１３０の構成をさらに説明するための機能ブロック図である。

　図７を参照して、異常検出回路１３０は、各相の周期計測回路１３１～１３６と、周期比較回路１３７と、異常特定回路１３８とを含む。

　周期計測回路１３１～１３６には、インバータ制御信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚがそれぞれ入力される。Ｕ相の周期計測回路１３１は、インバータ制御信号Ｓｕのパルス周期Ｔｐｗｍ（図６）を計測するように構成される。周期計測回路１３１は、所定周期でカウンタ値を増加させるカウンタによって構成することができる。たとえば、周期計測回路１３１は、インバータ制御信号Ｓｕの“０”から“１”への遷移タイミングが発生する毎に、前回の“０”から“１”への遷移タイミングからの経過時間に相当するカウント値に従って、インバータ制御信号Ｓｕのパルス周期Ｔｐｕ（以下、Ｕ相パルス周期Ｔｐｕとも称する）を示す信号（たとえば、複数ビットで構成される数値データ）を出力することができる。さらに、当該遷移タイミング毎に、信号出力とともにカウンタ値をリセットすることにより、インバータ制御信号Ｓｕのパルス周期を継続的に測定することができる。すなわち、Ｕ相パルス周期Ｔｐｕは、インバータ制御信号Ｓｕの“０”から“１”への遷移タイミング毎に更新することができる。

　同様に、周期計測回路１３２～１３６は、Ｙ相、Ｗ相、Ｘ相、Ｙ相およびＺ相のインバータ制御信号Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚのパルス周期を連続的に計測して、Ｖ相パルス周期Ｔｐｖ、Ｗ相パルス周期Ｔｐｗ、Ｘ相パルス周期Ｔｐｘ、Ｙ相パルス周期ＴｐｙおよびＺ相パルス周期Ｔｐｚをそれぞれ出力する。Ｖ相パルス周期Ｔｐｖ、Ｗ相パルス周期Ｔｐｗ、Ｘ相パルス周期Ｔｐｘ、Ｙ相パルス周期ＴｐｙおよびＺ相パルス周期Ｔｐｚについても、インバータ制御信号Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚの“０”から“１”への遷移タイミング毎に更新される。

　周期比較回路１３７は、周期計測回路１３１～１３６から出力されたＵ相パルス周期Ｔｐｕ、Ｖ相パルス周期Ｔｐｖ、Ｗ相パルス周期Ｔｐｗ、Ｘ相パルス周期Ｔｐｘ、Ｙ相パルス周期ＴｐｙおよびＺ相パルス周期Ｔｐｚの比較に基づいて、モータ制御装置１００を含むモータ制御系の異常を検出する。

　なお、図７の構成において、ＵＶＷ相の周期計測回路１３１～１３３は「第１の周期計測部」に対応し、ＵＶＷ相の周期計測回路１３４～１３６は「第２の周期計測部」に対応する。

　次に、図８および図９を用いて、異常検出回路１３０による相間でのインバータ制御信号のパルス周期の比較による異常検出の手法を説明する。

　図８には、モータ７００の加速状態におけるＵ相、Ｘ相およびＶ相のモータ電流を説明する概念的な波形図が示される。

　図８を参照して、図１に示された配置順に従って、Ｕ相、Ｘ相およびＶ相は隣接して配置されている。図１での時計方向の回転を正回転方向とすると、正回転方向の加速時には、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｘ相電流Ｉｘ、Ｖ相電流Ｉｖの順に、パルス周期が短くなる（Ｔｕ＞Ｔｘ＞Ｔｖ）。この結果、図４に示したモータ制御によるインバータ制御信号Ｓｕ，Ｓｘ，Ｓｖのパルス周期にも、電流周期Ｔｕ，Ｔｘ，Ｔｕに従った長短が生じることが理解される。

　図９には、隣接する３個の相であるＵ相、Ｘ相およびＶ相のインバータ制御信号のパルス周期の関係を説明するための概念図が示される。図９の縦軸には、周期計測回路１３１，１３４，１３２によって計測されたＵ相パルス周期Ｔｐｕ、Ｘ相パルス周期ＴｐｘおよびＶ相パルス周期Ｔｐｖが示される。

　図９を参照して、時刻ｔ３までの正常動作時において、加速状態（時刻ｔ１）まででは、モータ７００の回転速度の上昇に応じて、モータ電流の周期（すなわち、インバータオンオフ判定信号Ｉｃｕ，Ｉｃｘ，Ｉｃｖの周期）が短くなるのに連れて、Ｕ相パルス周期Ｔｐｕ、Ｘ相パルス周期ＴｐｘおよびＶ相パルス周期Ｔｐｖは、配列順に依存したＴｐｕ＞Ｔｐｘ＞Ｔｐｖの大小関係を維持したままで、連続的に低下する。

　定速状態（時刻ｔ１～ｔ２）では、Ｕ相パルス周期Ｔｐｕ、Ｘ相パルス周期ＴｐｘおよびＶ相パルス周期Ｔｐｖは等しくなる（Ｔｐｕ＝Ｔｐｘ＝Ｔｐｖ）。減速状態（時刻ｔ２～ｔ３）では、Ｕ相パルス周期Ｔｐｕ、Ｘ相パルス周期ＴｐｘおよびＶ相パルス周期Ｔｐｖは、配列順に依存したＴｐｕ＞Ｔｐｘ＞Ｔｐｖの大小関係を維持したままで、連続的に上昇する。

　このように、正常動作時では、加速状態および減速状態の各々において、Ｕ相パルス周期Ｔｐｕ、Ｘ相パルス周期ＴｐｘおよびＶ相パルス周期Ｔｐｖの間には、配列順に依存した固定的な大小関係が生じることが理解される。一方で、時刻ｔ３以降でモータ制御に異常が発生すると、この大小関係が崩れてしまう。図９の例では、Ｘ相の制御系に異常が生じて、ＴｐｘがＴｐｕおよびＴｐｖの間から外れてしまう。この異常には、Ｔｐｘが無限大（∞）に近付くことで、Ｔｐｖの両方よりも長くなるケース（図９中のＴｐｘ，１。以下「∞異常」とも称する）と、Ｔｐｘが０に近付くことでＴｐｕ，Ｔｐｖの両方よりも短くなるケース（図９中のＴｐｘ，２。以下「０異常」とも称する）とが含まれる。

　図９のように、モータ７００での隣接する３個の相であるＵ相、Ｘ相およびＶ相の間でパルス周期の比較を行う場合、正常状態でのＴｐｕ＞Ｔｐｘ＞Ｔｐｖに対して、真ん中のＸ相については、「０異常」および「∞異常」の両方を検知できる。

　Ｕ相については、「０異常」が発生するとＴｐｕ＞Ｔｐｘ＞Ｔｐｖの大小関係が成立しなくなるため、Ｔｐｕ，Ｔｐｘ，Ｔｐｖの比較に基づいて「０異常」を検出することができる。しかしながら、「∞異常」が発生してもＴｐｕ＞Ｔｐｘ＞Ｔｐｖの大小関係は維持されるため、パルス周期比較によって「∞異常」を検出することはできない。同様に、Ｖ相については、Ｔｐｕ，Ｔｐｘ，Ｔｐｖの比較に基づいて「∞異常」は検出可能であるが、「０異常」は検出することができない。

　モータ７００での隣接する３個の相の間でのインバータ制御信号のパルス周期比較を他の組み合わせでも同様に行うことができる。したがって、これらの組み合わせを順次変えることで、各相の「０異常」および「∞異常」の発生有無を監視することが可能となる。

　図１０には、隣接する３個の相の組み合わせ毎における検出可能な異常の一覧が示される。なお、図１０には、正回転時の異常検出について記載している。また、ＸＹＺ相については、ＵＶＷ相と区別し易くするために括弧付きで表記している。

　図１０を参照して、Ｕ相、Ｘ相およびＶ相の組み合わせでは、図９で説明したように、Ｕ相の「０異常」、Ｖ相の「∞異常」、Ｘ相の「∞異常」、または、Ｘ相の「０異常」が発生したときに、Ｔｐｕ≧Ｔｐｘ≧Ｔｐｖの大小関係（パルス周期比較条件）が不成立となる。したがって、Ｕ相、Ｘ相およびＶ相を抽出したパルス周期比較では、上記の異常を検知可能であるが、それ以外の異常については検知できない。なお、Ｔｐｕ＝Ｔｐｘ＝Ｔｐｖを正常に含めることで、加速状態または減速状態から定速状態への遷移時における異常の誤検出を防止できる。

　次に、隣接する３個の相として、Ｘ相、Ｖ相およびＹ相を抽出した組み合わせでは、真ん中に位置するＶ相の「∞異常」および「０異常」と、Ｘ相の「０異常」と、Ｙ相の「∞異常」とが検出可能である。同様に、次のＶ相、Ｙ相およびＷ相を抽出した組み合わせでは、真ん中に位置するＹ相の「∞異常」および「０異常」と、Ｖ相の「０異常」と、Ｗ相の「∞異常」とが検出可能である。

　また、Ｙ相、Ｗ相およびＺ相を抽出した組み合わせでは、真ん中に位置するＷ相の「∞異常」および「０異常」と、Ｙ相の「０異常」と、Ｚ相の「∞異常」とが検出可能であり、Ｗ相、Ｚ相およびＵ相を抽出した組み合わせでは、真ん中に位置するＺ相の「∞異常」および「０異常」と、Ｗ相の「０異常」と、Ｕ相の「∞異常」とが検出可能である。さらに、Ｚ相、Ｕ相およびＸ相を抽出した組み合わせでは、真ん中に位置するＵ相の「∞異常」および「０異常」と、Ｚ相の「０異常」と、Ｘ相の「∞異常」とが検出可能である。

　このように、組み合わせ１～６のそれぞれにおいて、隣接する３個の相の間でのパルス周期の比較に基づく異常検出が可能である。具体的には、各組み合わせにおいて、予め定められたパルス周期比較条件が成立するか否かによって、異常有無の判定が可能である。なお、図１０からは、組み合わせ１～５のみによって、各相の「∞異常」および「０異常」が異常検出対象に含まれることが理解される。したがって、このような５個の組み合わせによって、モータ制御に関する各相の異常検出をカバーすることができる。

　したがって、周期比較回路１３７は、モータ７００の加速状態期間および減速状態期間の少なくとも一方において、上記５個の組み合わせによる隣接する３個の相の間でのパルス周期の比較において、いずれかの組み合わせで異常が検知された場合には、モータ制御の異常を検出する。これにより、異常検知信号Ｓｆｔは“０”から“１”に変化する。すなわち、周期比較回路１３７は、加速状態期間および減速状態期間の一方または両方において、異常検知のための、所定のパルス周期比較条件が成立するか否かの判定を実行することができる。すなわち、パルス周期比較条件は「予め定められた大小関係」の一実施例に相当する。

　たとえば、周期比較回路１３７は、周期計測回路１３１～１３６から出力されたＵ相パルス周期Ｔｐｕ、Ｖ相パルス周期Ｔｐｖ、Ｗ相パルス周期Ｔｐｗ、Ｘ相パルス周期Ｔｐｘ、Ｙ相パルス周期ＴｐｙおよびＺ相パルス周期Ｔｐｚのうちの、上記５個の組み合わせに従った、隣接する３個の相のパルス周期について、所定の比較条件（図１０）が成立するか否かを判定する機能（ハードウェアまたはソフトウェア）を有するように構成される。

　図７に示された異常特定回路１３８は、周期比較回路１３７による上記５個の組み合わせでの異常検知結果（正常／異常）を受けて、異常検知時に、異常内容、すなわち、いずれの相でどちらの異常（「０異常」／「∞異常」）が発生したか、を特定する。

　図１１には、異常内容と図１０に示された組み合わせでの異常検知パターンとの対応関係の一覧が示される。

　図１１を参照して、Ｕ相での「∞異常」発生時には、図９に示されたように、組み合わせ５（Ｗ相，Ｚ相，Ｕ相）でのパルス周期比較（Ｔｐｗ≧Ｔｐｕ≧Ｔｐｘ）のみにおいて異常が検知される。これに対して、Ｖ相での「∞異常」発生時には、図９に示されたように、組み合わせ１（Ｕ相，Ｘ相，Ｖ相）および組み合わせ２（Ｘ相，Ｖ相，Ｙ相）の両方でのパルス周期比較（Ｔｐｕ≧Ｔｐｘ≧ＴｐｖおよびＴｐｘ≧Ｔｐｖ≧Ｔｐｙ）において異常が検知される。

　したがって、各相の「∞異常」および「０異常」のそれぞれにおいて、組み合わせ１～５のうちのいずれのパルス周期比較で異常が検知されるか（異常パターン）は予め決まっている。このため、異常特定回路１３８は、図１１に示された対応関係に従って、周期比較回路１３７による上記５個の組み合わせでの異常検知結果（正常／異常）から、異常の発生相と、異常内容（「０異常」／「∞異常」）とを特定することができる。

　たとえば、ＵＶＷ相インバータ制御回路１１０および／またはＸＹＺ相インバータ制御回路１２０に故障が発生すると、いずれかの相でのインバータ制御信号に異常値が発生することで、異常検出回路１３０によって異常を検出できる。これにより、モータ制御に用いられるインバータ制御信号のパルス周期の比較に基づいて、制御系を二重化することなく、モータ制御装置１００による制御演算の自己診断機能を実現することができる。

　このように、実施の形態１に従う異常検出装置によれば、ＵＶＷ相およびＸＹＸ相の複数の巻線群を有するモータ７００の制御機能を有するモータ制御装置１００に適用することで、制御演算を二重化することなく、モータ制御装置１００での制御演算の異常検出機能を実現することができる。

　また、プリドライバ３００およびインバータ４００，５００のいずれかに故障が発生した場合にも、ある相の上アームおよび／または下アームがオンまたはオフに固定されることによってインバータオンオフ判定信号に異常が発生するのを通じて、インバータ制御信号に異常値が発生することで、異常検出回路１３０でのパルス周期比較によって異常を検出できる。

　同様に、モータ電流測定回路２００に故障が発生したときにも、インバータオンオフ判定信号に異常が発生するのを通じて、インバータ制御信号に異常値が発生することで、異常検出回路１３０での周期比較によって異常を検出できる。

　したがって、異常検出装置１０１をモータ制御装置１００に適用することによって、モータ制御装置１００（ＵＶＷ相インバータ制御回路１１０およびＸＹＺ相インバータ制御回路１２０）に加えて、モータ電流測定回路２００、プリドライバ３００およびインバータ４００，５００のいずれかに故障が発生したときも。異常発生を検出することができる。

　また、モータ７００の負方向回転時（図１での反時計方向回転時）には、図１０に示された各組み合わせでのパルス周期比較条件の不等号の向きを反対することで（たとえば、組み合わせ１では、Ｔｐｕ≦Ｔｐｘ≦Ｔｐｖ）、加速状態および減速状態の各々において、同様の異常検出を実行することが可能である。

　なお、本実施の形態では、ＵＶＷ相インバータ制御回路１１０およびＸＹＺ相インバータ制御回路１２０が同様の制御演算を実行するため、ＵＶＷ相インバータ制御回路１１０でＸＹＺ相のインバータ制御信号を生成するための制御演算を実行し、かつ、ＸＹＺ相インバータ制御回路１２０でＵＶＷ相のインバータ制御信号を生成するための制御演算を実行することで二重化による自己診断を行うことも可能である。しかしながら、図９で説明したように、加速状態および減速状態では、ＵＶＷ相およびＸＹＺ相の間で制御演算結果が異なるため、このような二重化による自己診断は、厳密な定速状態でなければ異常を誤検出する虞がある。これに対して、本実施の形態による異常検出装置では、定速状態で異常を誤検出することなく、加速状態および減速状態の各々において、適切にモータ制御の異常を検出することができる。

　実施の形態２．
　実施の形態１で説明したモータ制御装置１００は、ＵＶＷ相のみの巻線群を有するモータの制御にも適用可能な構成とすることができる。実施の形態２では、ＵＶＷ相のみの巻線群を有するモータおよびＵＶＷ相およびＸＹＺ相の複数の巻線群を有するモータの両方に適用可能にアレンジされたモータ制御装置に対する異常検出機能について説明する。

　図１２は、実施の形態２に従う異常検出装置が用いられるモータ制御装置の構成を説明するブロック図である。

　図１２を参照して、実施の形態２では、モータ制御装置１００は、図４の構成に加えて、ＸＹＺ駆動切替回路１５０とセレクタ１６０とをさらに備える。

　ＸＹＺ駆動切替回路１５０は、不揮発的に記憶された設定情報に基づき、切替信号Ｓｌを“０”または“１”に設定する。たとえば、モータ制御装置１００がＵＶＷ相のみの巻線群を有するモータに適用される場合には、切替信号Ｓｌは“１”に設定される。これに対して、モータ制御装置１００がＵＶＷ相およびＸＹＺ相の複数の巻線群を有するモータの制御に適用される場合には、切替信号Ｓｌは“０”に設定される。

　セレクタ１６０は、ＸＹＺ相のインバータオンオフ判定信号（Ｉｃｘ，Ｉｃｙ，Ｉｃｚ）およびＵＺＷ相のインバータオンオフ判定信号（Ｉｃｕ，Ｉｃｖ，Ｉｃｗ）のうちの一方を選択的にＸＹＺ相インバータ５００に入力する。

　ＵＶＷ相およびＸＹＺ相の複数の巻線群を有するモータの制御に適用される場合には、モータ電流測定回路２００は、ＵＶＷ相およびＸＹＺ相のインバータオンオフ判定信号Ｉｃｕ，Ｉｃｖ，Ｉｃｗ，Ｉｃｘ，Ｉｃｙ，Ｉｃｚを出力する。この場合には、Ｓｌ＝“０”であることに応じて、セレクタ１６０は、インバータオンオフ判定信号Ｉｃｘ，Ｉｃｙ，ＩｃｚをＸＹＺ相インバータ制御回路１２０へ入力する。この結果、モータ制御装置１００は、実施の形態１で説明した制御演算を行って、ＵＶＷ相インバータ４００およびＸＹＺ相インバータ５００を制御することができる。

　これに対して、ＵＶＷ相の巻線群のみを有するモータの制御に適用される場合には、モータ電流測定回路２００は、ＵＶＷ相のインバータオンオフ判定信号Ｉｃｕ，Ｉｃｖ，Ｉｃｗのみを出力する。この場合には、Ｓｌ＝“１”であることに応じて、セレクタ１６０は、インバータオンオフ判定信号Ｉｃｕ，Ｉｃｖ，ＩｃｘをＸＹＺ相インバータ制御回路１２０へも入力する。この結果、ＸＹＺ相インバータ制御回路１２０は、インバータオンオフ判定信号Ｉｃｕ，Ｉｃｖ，Ｉｃｘを、実施の形態１でのインバータオンオフ判定信号Ｉｃｘ，Ｉｃｙ，Ｉｃｚに代えて用いる制御演算によって、ＸＹＺ相のインバータ制御信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚを生成する。このとき、制御演算が正常であれば、Ｓｕ＝Ｓｘ，Ｓｖ＝Ｓｙ，Ｓｗ＝Ｓｚとなる。なお、ＵＶＷ相のインバータ制御信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗは、実施の形態１と同様に生成される。また、切替信号Ｓｌは、ＸＹＺ相のゲート回路１８０にさらに入力されてもよい。ゲート回路１８０は、Ｓｌ＝“１”のときには出力を停止するように制御される。このような構成とすることにより、モータ制御装置１００は、ＵＶＷ相およびＸＹＺ相の複数の巻線群を有するモータと、ＵＶＷ相のみの巻線群を有するモータとの両方に適用可能となる。

　図１３には、実施の形態２の構成において、図９と同様の正常動作時および異常動作時のそれぞれでのＵ相、Ｘ相およびＶ相のインバータ制御信号のパルス周期の関係を説明するための概念図が示される。

　図１３を参照して、時刻ｔ３までの正常動作時において、Ｕ相およびＸ相のインバータ制御信号は同一となるので、Ｔｐｕ＝Ｔｐｘとなる。したがって、加速状態（時刻ｔ１まで）では、Ｕ相パルス周期Ｔｐｕ、Ｘ相パルス周期ＴｐｘおよびＶ相パルス周期Ｔｐｖは、Ｔｐｕ＝Ｔｐｘ＞Ｔｐｖの関係を維持したままで、連続的に上昇する。

　減速状態（時刻ｔ２～ｔ３）では、Ｕ相パルス周期Ｔｐｕ、Ｘ相パルス周期ＴｐｘおよびＶ相パルス周期Ｔｐｖは、Ｔｐｕ＝Ｔｐｘ＞Ｔｐｖの関係を維持したままで連続的に低下する。また、定速状態（時刻ｔ１～ｔ２）では、図９と同様に、Ｔｐｕ＝Ｔｐｘ＝Ｔｐｖである。

　したがって、実施の形態２においても、正常動作時には、隣接する３個の相のＵ相パルス周期Ｔｐｕ、Ｘ相パルス周期ＴｐｘおよびＶ相パルス周期Ｔｐｖの間は、実施の形態１でのパルス周期比較条件Ｔｐｕ≧Ｔｐｘ≧Ｔｐｖが成立することが理解される。

　図１３においても、時刻ｔ３以降でＸ相の制御系に異常が生じた例が示される。この際にも、図９と同様に、「∞異常」（Ｔｐｘ，１）」および「０異常」（Ｐｐｘ，２）」の各々で、パルス周期比較条件Ｔｐｕ≧Ｔｐｘ≧Ｔｐｖが不成立となる。また、Ｔｐｕ＝Ｔｐｘの両方に異常が発生した場合にも、Ｕ相およびＸ相の「０異常」については、パルス周期比較条件Ｔｐｕ≧Ｔｐｘ≧Ｔｐｖの不成立によって検出できる。

　この結果、実施の形態２の構成においても、図１０に示した６個の組み合わせの各々において、実施の形態１と同じパルス周期比較条件によって、実施の形態１と同様の異常検出を実行することができることが理解される。なお、実施の形態２では、Ｕ相＝Ｘ相、Ｖ相＝Ｙ相およびＷ相＝Ｚ相が成立した状態での異常パターンをカバーするために、６個の組み合わせの全てについて、隣接する３個の相の間でのインバータ制御信号のパルス周期比較を行うことが好ましい。

　すなわち、実施の形態２の構成において、異常検出回路１３０は、図７と同様に構成することができ、Ｕ相パルス周期Ｔｐｕ、Ｖ相パルス周期Ｔｐｖ、Ｗ相パルス周期Ｔｐｗ、Ｘ相パルス周期Ｔｐｘ、Ｙ相パルス周期ＴｐｙおよびＺ相パルス周期Ｔｐｚのうちの、図１０に示された６個の組み合わせに従った、隣接する３個の相の間でのパルス周期比較において、いずれかの組み合わせで異常が検知された場合には、モータ制御の異常を検出することができる。

　なお、実施の形態２の構成においても、異常特定回路１３８は、図１１に示された対応関係に従って、周期比較回路１３７による上記６個の組み合わせでの異常検知結果（正常／異常）から、異常の発生相と、異常内容（「０異常」／「∞異常」）とを特定することができる。

　ただし、実施の形態２でＳｌ＝“１”のときには、ＸＹＺ相はモータ制御には用いられておらず、異常検出のために制御演算が行われることになる。したがって、異常検出回路１３０による異常検知時に、異常特定回路１３８によってＸ相、Ｙ相またはＺ相の異常であることが特定された場合には、警告情報の出力のみに止めて、緊急停止信号Ｓｆｔを“１”に設定することによる緊急停止動作については非実行とすることも可能である。

　このように、本実施の形態に従う異常検出装置は、ＵＶＷ相およびＸＹＸ相の複数の巻線群を有するモータに加えて、ＵＶＷ相のみの巻線群を有するモータに対しても適用可能にモータ制御装置にも適用することが可能であり、制御演算を二重化することなく、モータ制御装置１００での制御演算の異常検出機能を実現することができる。

　なお、実施の形態１，２では、異常検出装置１０１をモータ制御装置１００に内蔵することによってモータ制御装置１００に自己診断機能を持たせる構成を例示したが、異常検出装置１０１は、モータ制御装置１００とは別体に設けられて、モータ制御装置１００からＵＶＷ相およびＸＹＺ相のインバータ制御信号を伝送されることで、モータ制御装置１００の異常を検出するように構成されてもよい。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１０　モータシステム、２０　直流電源、１００　モータ制御装置、１０１　異常検出装置、１１０　ＵＶＷ相インバータ制御回路、１２０　ＸＹＺ相インバータ制御回路、１１２　キャリア波発生回路、１１４　電圧指令演算部、１１５　ＰＷＭ演算部、１３０　異常検出回路、１３１～１３６　周期計測回路（ＵＶＷ相，ＸＹＺ相）、１３７　周期比較回路、１３８　異常特定回路、１４０　緊急停止回路、１５０　駆動切替回路、１６０　セレクタ、１７０，１８０　ゲート回路、２００　モータ電流測定回路、３００　プリドライバ、４００　ＵＶＷ相インバータ、５００　ＸＹＺ相インバータ、６０１～６０６　電流検出器、７００　モータ、７１０　ロータ、７２０　ステータ、７３１～７３６　巻線（ＵＶＷ相，ＸＹＺ相）、ＣＷｕ，ＣＷｖ，Ｃｗｕ　キャリア波、Ｉｃｕ，Ｉｃｖ，Ｉｃｗ，Ｉｃｘ，Ｉｃｙ，Ｉｃｚ　インバータオンオフ判定信号、Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ，Ｉｘ，Ｉｙ，Ｉｚ　モータ電流（各相）、Ｎｒｅｆ　目標回転速度、Ｓｌ　切替信号、Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ　インバータ制御信号、Ｓｕｌ，Ｓｕｕ，Ｓｖｌ，Ｓｖｕ，Ｓｗｌ，Ｓｗｕ，Ｓｘｌ，Ｓｘｕ，Ｓｙｌ，Ｓｙｕ，Ｓｚｌ，Ｓｚｕ　駆動制御信号、Ｔｐｕ　パルス周期、Ｔｐｕ，Ｔｐｖ，Ｔｐｗ，Ｔｐｗｍ，Ｔｐｘ，Ｔｐｙ，Ｔｐｚ　パルス周期、Ｖｕ＊　電圧指令値。

Claims

　予め定められた順序に配列される複数相にそれぞれ対応して配置された複数の巻線が互いに絶縁された第１および第２の巻線群に分割されるモータの制御機能を有するモータ制御装置に用いられる異常検出装置であって、
　前記異常検出装置は、
　前記第１の巻線群への印加電圧を制御するための第１の電力変換器に対する複数の第１の制御信号が入力される第１の周期計測部と、
　前記第２の巻線群への印加電圧を制御するための第２の電力変換器に対する複数の第２の制御信号が入力される第２の周期計測部とを備え、
　前記複数の第１の制御信号は、前記複数相のうちの前記第１の巻線群に対応する相のそれぞれにおいて、前記モータの当該相での検出電流に基づいて、前記モータの回転速度に依存した周期を有するパルス信号として生成され、
　前記複数の第２の制御信号は、前記複数相のうちの前記第２の巻線群に対応する相のそれぞれにおいて、前記モータの当該相での検出電流に基づいて、前記モータの回転速度に依存した周期を有するパルス信号として生成され、
　前記第１の周期計測部は、前記複数の第１の制御信号のそれぞれのパルス周期を計測するように構成され、
　前記第２の周期計測部は、前記複数の第２の制御信号のそれぞれのパルス周期を計測するように構成され、
　前記異常検出装置は、
　前記第１および第２の周期計測部によって計測された、前記複数相のそれぞれでの前記第１または第２の制御信号の前記パルス周期の比較に基づいて、前記モータ制御装置の異常を検出する周期比較部をさらに備え、
　前記周期比較部は、前記モータの加速状態期間および減速状態期間の少なくとも一方において、前記複数相の前記パルス周期の間に、前記複数相の配列順に従う予め定められた大小関係が成立するか否かに応じて前記異常の有無を検出するように構成される、異常検出装置。
　前記第１の巻線群は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応して配置され、
　前記第２の巻線群は、前記Ｕ相および前記Ｖ相の間に配列されるＸ相と、前記Ｖ相および前記Ｗ相の間に配列されるＹ相と、前記Ｗ相および前記Ｕ相の間に配列されるＺ相とに対応して配置され、
　前記周期比較部は、前記複数の第１および第２の制御信号のうち、前記Ｕ相、前記Ｘ相、前記Ｖ相、前記Ｙ相、前記Ｗ相および前記Ｚ相のうちの配列順が隣接する３個の制御信号の前記パルス周期の間に前記大小関係が成立するか否かに応じて前記異常の有無を検出するように構成される、請求項１記載の異常検出装置。
　前記周期比較部は、前記Ｕ相、前記Ｘ相、前記Ｖ相、前記Ｙ相、前記Ｗ相および前記Ｚ相から配列順が隣接する３個の制御信号を抽出する複数の組み合わせの少なくとも１つにおいて、前記３個の制御信号の前記パルス周期の間に前記大小関係が成立しないときに前記モータ制御装置の異常を検出する、請求項２記載の異常検出装置。
　前記周期比較部による比較結果に基づいて、前記複数相のうちの異常が発生した相を特定する異常特定部をさらに備え、
　前記異常特定部は、前記比較結果において、前記複数の組み合わせのうちのいずれの組み合わせにおいて、前記３個の制御信号のパルス周期の間に前記大小関係が成立しないかに基づいて、前記複数相のうちの異常が発生した相を特定する、請求項３記載の異常検出装置。
　前記モータ制御装置は、前記第１および第２の制御信号の各々を、前記第１の巻線群に対応する相の電流に基づいて生成することによって、前記複数相のうちの前記第１の巻線群に対応する相のみを有するモータを制御する制御モードを有するように構成され、
　前記周期比較部は、前記モータ制御装置に前記制御モードが適用されている場合には、前記配列順が隣接する３個の制御信号を抽出する複数の組み合わせの少なくとも１つにおいて、前記３個の制御信号のパルス周期の間に前記大小関係が成立しないときに前記モータ制御装置の異常を検知する、請求項２記載の異常検出装置。