WO2019064830A1 - Power conversion device, motor module, and electric power steering device - Google Patents

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Abstract

Provided is a power conversion device with which it is possible to sense a fault in a switching element of an inverter in a reduced amount of time. The power conversion device 1000 is provided with a first inverter 120, a second inverter 130, and a fault sensing device 340 for sensing an open fault of a switching element in the first or second inverter. The fault sensing device acquires a zero-phase current and a d-axis current expressed in a d-q coordinate system at a reference timing of fault sensing, data for the acquired d-axis current and zero-phase current is written into a memory, and an open fault in a switching element in the first or second inverter is sensed on the basis of the absolute value of the difference between the acquired d-axis current and zero-phase current.

Description

電力変換装置、モータモジュールおよび電動パワーステアリング装置Power converter, motor module and electric power steering apparatus
本開示は、電源からの電力を電動モータに供給する電力に変換する電力変換装置、モータモジュールおよび電動パワーステアリング装置に関する。 The present disclosure relates to a power conversion device, a motor module, and an electric power steering device that convert power from a power supply into power to be supplied to an electric motor.
近年、電動モータ（以下、単に「モータ」と表記する。）およびＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）が一体化された機電一体型モータが開発されている。特に車載分野において、安全性の観点から高い品質保証が要求される。そのため、部品の一部が故障した場合でも安全動作を継続できる冗長設計が取り入れられている。冗長設計の一例として、１つのモータに対して２つのインバータを設けることが検討されている。他の一例として、メインのマイクロコントローラにバックアップ用マイクロコントローラを設けることが検討されている。　 In recent years, a machine-electric integrated motor has been developed in which an electric motor (hereinafter simply referred to as "motor") and an ECU (Electrical Control Unit) are integrated. Particularly in the automotive field, high quality assurance is required from the viewpoint of safety. Therefore, a redundant design is adopted that can continue safe operation even if part of the part fails. As an example of redundant design, it is considered to provide two inverters for one motor. As another example, it is considered to provide a backup microcontroller on the main microcontroller.
特許文献１は、制御部と、２つのインバータとを有し、電源からの電力を三相モータに供給する電力に変換する電力変換装置を開示している。２つのインバータの各々は電源およびグランド（以下、「ＧＮＤ」と表記する。）に接続される。一方のインバータは、モータの三相の巻線の一端に接続され、他方のインバータは、三相の巻線の他端に接続される。各インバータは、各々がハイサイドスイッチ素子およびローサイドスイッチ素子を含む３つのレグから構成されるブリッジ回路を有する。制御部は、２つのインバータにおけるスイッチ素子の故障を検出した場合、モータ制御を正常時の制御から異常時の制御に切替える。正常時の制御では、例えば、２つのインバータのスイッチ素子をスイッチングすることによりモータが駆動される。異常時の制御では、例えば、故障したインバータにおける巻線の中性点を用いて、故障していないインバータによってモータが駆動される。 Patent Document 1 discloses a power conversion device that includes a control unit and two inverters, and converts power from a power supply into power to be supplied to a three-phase motor. Each of the two inverters is connected to a power supply and a ground (hereinafter referred to as "GND"). One inverter is connected to one end of the three-phase winding of the motor, and the other inverter is connected to the other end of the three-phase winding. Each inverter has a bridge circuit composed of three legs, each of which includes a high side switch element and a low side switch element. The control unit switches motor control from normal control to abnormal control when it detects a failure of the switch element in the two inverters. In the normal control, for example, the motor is driven by switching switch elements of two inverters. In the control at the time of abnormality, for example, the motor is driven by the unfailed inverter using the neutral point of the winding in the broken inverter.
特開２０１４－１９２９５０号公報JP 2014-192950 A 特開２０１７－０６３５７１号公報JP, 2017-063571, A
上記のような２つのインバータを用いてモータを駆動する装置において、インバータに故障が発生した場合、その故障箇所を可能な限り短い時間で特定することが求められる。　 In a device that drives a motor using two inverters as described above, when a failure occurs in an inverter, it is required to identify the failure location in as short a time as possible.
特許文献２は、Ｙ結線された巻線を有するモータを１つのインバータで駆動する装置（以降、「シングルインバータタイプの装置」と表記する。）を開示している。特許文献２では、予め定められた通電パターンにおいて検出された信号を、予め定められた異常種類対応表に照合して、配線の断線および短絡を検出することが開示されている。　 Patent Document 2 discloses a device for driving a motor having a Y-connected winding by one inverter (hereinafter, referred to as “single inverter type device”). Patent Document 2 discloses that a signal detected in a predetermined energization pattern is collated with a predetermined abnormality type correspondence table to detect a disconnection and a short circuit of a wiring.
しかしながら、特許文献２の技術では、測定した電流値および電圧値を用いて、配線の断線などの故障検知がなされるため、故障検知および故障個所の特定に時間がより費やされることとなる。　 However, in the technique of Patent Document 2, since the failure detection such as disconnection of the wiring is performed using the measured current value and voltage value, more time is spent for the failure detection and the identification of the failure point.
本開示の実施形態は、インバータのスイッチ素子の故障をより短時間で検知することが可能な電力変換装置、当該電力変換装置を備えるモータモジュールおよび当該モータモジュールを備える電動パワーステアリング装置を提供する。 An embodiment of the present disclosure provides a power converter capable of detecting a failure of a switch element of an inverter in a shorter time, a motor module including the power converter, and an electric power steering apparatus including the motor module.
本開示の例示的な電力変換装置は、電源からの電力を、ｎ相（ｎは３以上の整数）の巻線を有するモータに供給する電力に変換する電力変換装置であって、前記モータの各相の巻線の一端に接続される第１インバータであって、各々がローサイドスイッチ素子およびハイサイドスイッチ素子を有するｎ個のレグを有する第１インバータと、前記モータの各相の巻線の他端に接続される第２インバータであって、各々がローサイドスイッチ素子およびハイサイドスイッチ素子を有するｎ個のレグを有する第２インバータと、前記第１および第２インバータにおけるスイッチ素子のオープン故障を検知する故障検知装置と、前記故障検知装置が演算処理するデータを格納するメモリと、を備え、前記故障検知装置は、ｄｑ座標系において表現されるｄ軸電流および零相電流を故障検知の基準時刻で獲得し、獲得した前記ｄ軸電流および零相電流のデータを前記メモリに書き込み、獲得した前記ｄ軸電流および零相電流の差分の絶対値に基づいて、前記第１および第２インバータにおけるスイッチ素子のオープン故障を検知する。 An exemplary power converter of the present disclosure is a power converter that converts power from a power source to power supplied to a motor having n-phase (n is an integer of 3 or more) windings, A first inverter connected to one end of a winding of each phase, the first inverter having n legs each having a low side switching device and a high side switching device; and a winding of each phase of the motor A second inverter connected to the other end, the second inverter having n legs each having a low side switch element and a high side switch element, and an open fault of the switch elements in the first and second inverters And a memory for storing data processed and processed by the failure detection device, wherein the failure detection device is expressed in a dq coordinate system. The d-axis current and zero-phase current are acquired at the reference time of failure detection, and the acquired data of the d-axis current and zero-phase current are written to the memory, and the absolute value of the difference between the acquired d-axis current and zero-phase current And detects an open failure of the switch element in the first and second inverters.
本開示の例示的な実施形態によると、故障検知の基準時刻よりも前に獲得した過去のデータ群を参照することにより、インバータのスイッチ素子の故障をより短時間で検知することが可能な電力変換装置、当該電力変換装置を備えるモータモジュールおよび当該モータモジュールを備える電動パワーステアリング装置が提供される。 According to an exemplary embodiment of the present disclosure, it is possible to detect a failure of a switch element of an inverter in a shorter time by referring to a past data group acquired before a reference time of failure detection. A converter, a motor module including the power converter, and an electric power steering apparatus including the motor module are provided.
図１は、例示的な実施形態１によるインバータユニット１００の回路構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit configuration of an inverter unit 100 according to an exemplary embodiment 1. 図２は、例示的な実施形態１によるモータモジュール２０００のブロック構成を示し、主として電力変換装置１０００のブロック構成を示すブロック構成図である。FIG. 2 is a block diagram showing the block configuration of the motor module 2000 according to the exemplary embodiment 1, mainly showing the block configuration of the power conversion device 1000. As shown in FIG. 図３は、三相通電制御に従って電力変換装置１０００を制御したときにモータ２００のＡ相、Ｂ相およびＣ相の各巻線に流れる電流値をプロットして得られる電流波形（正弦波）を例示するグラフである。FIG. 3 exemplifies a current waveform (sine wave) obtained by plotting current values flowing in the A-phase, B-phase, and C-phase windings of the motor 200 when the power conversion device 1000 is controlled according to three-phase energization control. Is a graph. 図４は、Ｈブリッジの構成を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic view showing the configuration of the H bridge. 図５は、Ａ相Ｈブリッジのスイッチ素子Ｌ１がオープン故障した場合の三相電流Ｉａ、ＩｂおよびＩｃのシミュレーション結果の波形を例示するグラフである。FIG. 5 is a graph illustrating waveforms of simulation results of the three-phase currents Ia, Ib and Ic when the switch element L1 of the A-phase and H-bridge has an open failure. 図６は、故障検知装置３４０の内部レジスタ３４１に記録される三相電流のデータ群のテーブルを例示する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a table of data groups of three-phase currents recorded in the internal register 341 of the failure detection device 340. 図７は、巻線Ｍ１が断線した場合、二相通電制御に従って電力変換装置１０００を制御したときにモータ２００のＢ相、Ｃ相の各巻線に流れる電流値をプロットして得られる電流波形を例示するグラフである。FIG. 7 shows a current waveform obtained by plotting current values flowing in the B-phase and C-phase windings of the motor 200 when the power conversion device 1000 is controlled according to the two-phase energization control when the winding M1 is broken. It is a graph which illustrates. 図８は、巻線Ｍ２が断線した場合、二相通電制御に従って電力変換装置１０００を制御したときにモータ２００のＡ相、Ｃ相の各巻線に流れる電流値をプロットして得られる電流波形を例示するグラフである。FIG. 8 shows a current waveform obtained by plotting current values flowing in the A-phase and C-phase windings of the motor 200 when the power conversion device 1000 is controlled according to the two-phase energization control when the winding M2 is broken. It is a graph which illustrates. 図９は、巻線Ｍ３が断線した場合、二相通電制御に従って電力変換装置１０００を制御したときにモータ２００のＡ相、Ｂ相の各巻線に流れる電流値をプロットして得られる電流波形を例示するグラフである。FIG. 9 shows a current waveform obtained by plotting the values of currents flowing through the A-phase and B-phase windings of the motor 200 when the power conversion device 1000 is controlled according to the two-phase energization control when the winding M3 is broken. It is a graph which illustrates. 図１０Ａは、Ａ相Ｈブリッジのハイサイド側のスイッチ素子がオープン故障した場合に得られる、三相電流、ｄ軸電流、ｑ軸電流および零相電流のシミュレーション結果の波形を示すグラフである。FIG. 10A is a graph showing waveforms of simulation results of three-phase current, d-axis current, q-axis current, and zero-phase current obtained when an open failure occurs in a switch element on the high side of the A-phase H bridge. 図１０Ｂは、Ａ相Ｈブリッジのハイサイド側のスイッチ素子がショート故障した場合に得られる、三相電流、ｄ軸電流、ｑ軸電流および零相電流のシミュレーション結果の波形を示すグラフである。FIG. 10B is a graph showing waveforms of simulation results of a three-phase current, a d-axis current, a q-axis current, and a zero-phase current obtained when a switch element on the high side of the A-phase H bridge fails. 図１０Ｃは、Ａ相Ｈブリッジのローサイド側のスイッチ素子がオープン故障した場合に得られる、三相電流、ｄ軸電流、ｑ軸電流および零相電流のシミュレーション結果の波形を示すグラフである。FIG. 10C is a graph showing waveforms of simulation results of a three-phase current, a d-axis current, a q-axis current, and a zero-phase current obtained when an open failure occurs in a switch element on the low side of the A-phase H bridge. 図１０Ｄは、Ａ相Ｈブリッジのローサイド側のスイッチ素子がショート故障した場合に得られる、三相電流、ｄ軸電流、ｑ軸電流および零相電流のシミュレーション結果の波形を示すグラフである。FIG. 10D is a graph showing waveforms of simulation results of a three-phase current, a d-axis current, a q-axis current, and a zero-phase current, which are obtained when a switch element on the low side of the A-phase H bridge fails. 図１１は、内部レジスタ３４１に記録される、ｄ軸電流、ｑ軸電流、零相電流およびｑ軸電圧のデータ群のテーブルを例示する図である。FIG. 11 is a diagram exemplifying a table of data groups of d-axis current, q-axis current, zero-phase current and q-axis voltage recorded in the internal register 341. 図１２は、例示的な実施形態３による電動パワーステアリング装置３０００の典型的な構成を示す模式図である。FIG. 12 is a schematic view showing a typical configuration of an electric power steering apparatus 3000 according to an exemplary embodiment 3. As shown in FIG.
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の電力変換装置、モータモジュールおよび電動パワーステアリング装置の実施形態を詳細に説明する。但し、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするため、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。　 Hereinafter, embodiments of a power conversion device, a motor module, and an electric power steering device of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in order to facilitate the understanding of the person skilled in the art, the following description may be omitted unnecessarily to avoid redundant description. For example, detailed description of already well-known matters and redundant description of substantially the same configuration may be omitted.
本明細書において、電源からの電力を、三相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）の巻線を有する三相モータに供給する電力に変換する電力変換装置を例にして、本開示の実施形態を説明する。ただし、電源からの電力を、四相または五相などのｎ相（ｎは４以上の整数）の巻線を有するｎ相モータに供給する電力に変換する電力変換装置も本開示の範疇である。　 In the present specification, the implementation of the present disclosure will be exemplified taking a power conversion device that converts power from a power supply into power supplied to a three-phase motor having three-phase (A-phase, B-phase, C-phase) windings. The form will be described. However, a power conversion device that converts power from a power supply to power supplied to an n-phase motor having n-phase (n is an integer of 4 or more) windings such as four-phase or five-phase is also within the scope of the present disclosure. .
（実施形態１）

　〔１－１．インバータユニット１００の構造〕

　図１は、本実施形態によるインバータユニット１００の回路構成を模式的に示している。　 (Embodiment 1)

[1-1. Structure of inverter unit 100]

FIG. 1 schematically shows the circuit configuration of the inverter unit 100 according to the present embodiment.
インバータユニット１００は、電源遮断回路１１０、第１インバータ１２０および第２インバータ１３０を備える。インバータユニット１００は、電源１０１Ａ、１０１Ｂからの電力を、モータ２００に供給する電力に変換することができる。例えば、第１および第２インバータ１２０、１３０は、直流電力を、Ａ相、Ｂ相およびＣ相の擬似正弦波である三相交流電力に変換することが可能である。　 The inverter unit 100 includes a power shutoff circuit 110, a first inverter 120 and a second inverter 130. The inverter unit 100 can convert the power from the power supplies 101A and 101B into the power to be supplied to the motor 200. For example, the first and second inverters 120, 130 can convert DC power into three-phase AC power which is pseudo-sinusoidal waves of A-phase, B-phase and C-phase.
モータ２００は、例えば、三相交流モータである。モータ２００は、Ａ相の巻線Ｍ１、Ｂ相の巻線Ｍ２およびＣ相の巻線Ｍ３を備え、第１インバータ１２０と第２インバータ１３０とに接続される。具体的に説明すると、第１インバータ１２０はモータ２００の各相の巻線の一端に接続され、第２インバータ１３０は各相の巻線の他端に接続される。本明細書において、部品（構成要素）同士の間の「接続」は、主に電気的な接続を意味する。　 The motor 200 is, for example, a three-phase alternating current motor. The motor 200 includes an A-phase winding M1, a B-phase winding M2, and a C-phase winding M3, and is connected to the first inverter 120 and the second inverter 130. Specifically, the first inverter 120 is connected to one end of the winding of each phase of the motor 200, and the second inverter 130 is connected to the other end of the winding of each phase. In the present specification, “connection” between components (components) mainly means electrical connection.
第１インバータ１２０は、各相に対応した端子Ａ＿Ｌ、Ｂ＿ＬおよびＣ＿Ｌを有する。第２インバータ１３０は、各相に対応した端子Ａ＿Ｒ、Ｂ＿ＲおよびＣ＿Ｒを有する。第１インバータ１２０の端子Ａ＿Ｌは、Ａ相の巻線Ｍ１の一端に接続され、端子Ｂ＿Ｌは、Ｂ相の巻線Ｍ２の一端に接続され、端子Ｃ＿Ｌは、Ｃ相の巻線Ｍ３の一端に接続される。第１インバータ１２０と同様に、第２インバータ１３０の端子Ａ＿Ｒは、Ａ相の巻線Ｍ１の他端に接続され、端子Ｂ＿Ｒは、Ｂ相の巻線Ｍ２の他端に接続され、端子Ｃ＿Ｒは、Ｃ相の巻線Ｍ３の他端に接続される。このようなモータ結線は、いわゆるスター結線およびデルタ結線とは異なる。　 The first inverter 120 has terminals A_L, B_L and C_L corresponding to the respective phases. The second inverter 130 has terminals A_R, B_R and C_R corresponding to the respective phases. The terminal A_L of the first inverter 120 is connected to one end of the A-phase winding M1, the terminal B_L is connected to one end of the B-phase winding M2, and the terminal C_L is connected to one end of the C-phase winding M3. Connected Similar to the first inverter 120, the terminal A_R of the second inverter 130 is connected to the other end of the A-phase winding M1, the terminal B_R is connected to the other end of the B-phase winding M2, and the terminal C_R is , C phase is connected to the other end of the winding M3. Such motor connections are different from so-called star connections and delta connections.
電源遮断回路１１０は、第１から第４スイッチ素子１１１、１１２、１１３および１１４を有する。インバータユニット１００において、第１インバータ１２０は、電源遮断回路１１０によって電源１０１ＡとＧＮＤとに電気的に接続可能である。第２インバータ１３０は、電源遮断回路１１０によって電源１０１ＢとＧＮＤとに電気的に接続可能である。具体的に説明すると、第１スイッチ素子１１１は、第１インバータ１２０とＧＮＤとの接続・非接続を切替える。第２スイッチ素子１１２は、電源１０１と第１インバータ１２０との接続・非接続を切替える。第３スイッチ素子１１３は、第２インバータ１３０とＧＮＤとの接続・非接続を切替える。第４スイッチ素子１１４は、電源１０１と第２インバータ１３０との接続・非接続を切替える。　 The power supply shutoff circuit 110 has first to fourth switch elements 111, 112, 113 and 114. In the inverter unit 100, the first inverter 120 can be electrically connected to the power supply 101A and the GND by the power shutoff circuit 110. The second inverter 130 can be electrically connected to the power supply 101 B and the GND by the power shutoff circuit 110. Specifically, the first switch element 111 switches connection / non-connection between the first inverter 120 and GND. The second switch element 112 switches connection / non-connection between the power supply 101 and the first inverter 120. The third switch element 113 switches connection / disconnection between the second inverter 130 and GND. The fourth switch element 114 switches connection / disconnection between the power supply 101 and the second inverter 130.
第１から第４スイッチ素子１１１、１１２、１１３および１１４のオン・オフは、例えばマイクロコントローラまたは専用ドライバによって制御され得る。第１から第４スイッチ素子１１１、１１２、１１３および１１４は、双方向の電流を遮断することが可能である。第１から第４スイッチ素子１１１、１１２、１１３および１１４として、例えば、サイリスタ、アナログスイッチＩＣ、または寄生ダイオードが内部に形成された電界効果トランジスタ（典型的にはＭＯＳＦＥＴ）などの半導体スイッチ、および、メカニカルリレーなどを用いることができる。ダイオードおよび絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などの組み合わせを用いても構わない。本明細書の図面には、第１から第４スイッチ素子１１１、１１２、１１３および１１４として、ＭＯＳＦＥＴを用いる例を示す。以降、第１から第４スイッチ素子１１１、１１２、１１３および１１４を、ＳＷ１１１、１１２、１１３および１１４とそれぞれ表記する場合がある。　 The on / off of the first to fourth switch elements 111, 112, 113 and 114 may be controlled by, for example, a microcontroller or a dedicated driver. The first to fourth switch elements 111, 112, 113 and 114 can block bidirectional current. For example, semiconductor switches such as thyristors, analog switch ICs, or field effect transistors (typically MOSFETs) having parasitic diodes formed therein as the first to fourth switch elements 111, 112, 113 and 114, and A mechanical relay or the like can be used. A combination of a diode and an insulated gate bipolar transistor (IGBT) may be used. In the drawings of this specification, an example in which MOSFETs are used as the first to fourth switch elements 111, 112, 113 and 114 is shown. Hereinafter, the first to fourth switch elements 111, 112, 113 and 114 may be described as SWs 111, 112, 113 and 114, respectively.
ＳＷ１１１は、内部の寄生ダイオードに順方向電流が第１インバータ１２０に向けて流れるよう配置される。ＳＷ１１２は、寄生ダイオードに順方向電流が電源１０１Ａに向けて流れるよう配置される。ＳＷ１１３は、寄生ダイオードに順方向電流が第２インバータ１３０に向けて流れるよう配置される。ＳＷ１１４は、寄生ダイオードに順方向電流が電源１０１Ｂに向けて流れるよう配置される。　 The SW 111 is arranged such that a forward current flows toward the first inverter 120 in an internal parasitic diode. The SW 112 is arranged such that a forward current flows in the parasitic diode toward the power supply 101A. The SW 113 is disposed such that a forward current flows to the second inverter 130 in the parasitic diode. The SW 114 is arranged such that forward current flows in the parasitic diode toward the power supply 101B.
電源遮断回路１１０は、図示するように、逆接続保護用の第５および第６スイッチ素子１１５、１１６をさらに有していることが好ましい。第５および第６スイッチ素子１１５、１１６は、典型的に、寄生ダイオードを有するＭＯＳＦＥＴの半導体スイッチである。第５スイッチ素子１１５は、ＳＷ１１２に直列に接続され、寄生ダイオードにおいて第１インバータ１２０に向けて順方向電流が流れるよう配置される。第６スイッチ素子１１６は、ＳＷ１１４に直列に接続され、寄生ダイオードにおいて第２インバータ１３０に向けて順方向電流が流れるよう配置される。電源１０１Ａ、１０１Ｂが逆向きに接続された場合でも、逆接続保護用の２つのスイッチ素子によって逆電流を遮断することができる。　 The power shutoff circuit 110 preferably further includes fifth and sixth switch elements 115 and 116 for reverse connection protection, as shown. The fifth and sixth switch elements 115, 116 are typically semiconductor switches of a MOSFET having parasitic diodes. The fifth switch element 115 is connected in series to the SW 112, and is disposed such that a forward current flows toward the first inverter 120 in the parasitic diode. The sixth switch element 116 is connected in series to the SW 114, and is disposed such that a forward current flows toward the second inverter 130 in the parasitic diode. Even when the power supplies 101A and 101B are connected in the reverse direction, the reverse current can be cut off by the two switch elements for reverse connection protection.
図示する例に限られず、使用するスイッチ素子の個数は、設計仕様などを考慮して適宜決定される。特に車載分野においては、安全性の観点から高い品質保証が要求されるので、各インバータ用として複数のスイッチ素子を設けておくことが好ましい。　 The number of switch elements to be used is not limited to the illustrated example, and is appropriately determined in consideration of design specifications and the like. Particularly in the on-vehicle field, high quality assurance is required from the viewpoint of safety, so it is preferable to provide a plurality of switch elements for each inverter.
電源は、第１インバータ１２０用の電源１０１Ａおよび第２インバータ１３０用の電源１０１Ｂを備えることができる。電源１０１Ａ、１０１Ｂは所定の電源電圧（例えば、１２Ｖ）を生成する。電源として、例えば直流電源が用いられる。ただし、電源は、ＡＣ－ＤＣコンバータおよびＤＣ－ＤＣコンバータであってもよいし、バッテリー（蓄電池）であっても良い。また、電源１０１は、第１および第２インバータ１２０、１３０に共通の単一電源であってもよい。　　 The power supply may comprise a power supply 101A for the first inverter 120 and a power supply 101B for the second inverter 130. The power supplies 101A and 101B generate a predetermined power supply voltage (for example, 12 V). As a power supply, for example, a DC power supply is used. However, the power source may be an AC-DC converter and a DC-DC converter, or may be a battery (storage battery). In addition, the power supply 101 may be a single power supply common to the first and second inverters 120 and 130.
電源１０１Ａ、１０１Ｂと電源遮断回路１１０との間にコイル１０２が設けられている。コイル１０２は、ノイズフィルタとして機能し、各インバータに供給する電圧波形に含まれる高周波ノイズ、または各インバータで発生する高周波ノイズを電源側に流出させないように平滑化する。　 A coil 102 is provided between the power supplies 101A and 101B and the power shutoff circuit 110. The coil 102 functions as a noise filter, and smoothes high frequency noise included in the voltage waveform supplied to each inverter or high frequency noise generated in each inverter so as not to flow out to the power supply side.
各インバータの電源端子には、コンデンサ１０３が接続される。コンデンサ１０３は、いわゆるバイパスコンデンサであり、電圧リプルを抑制する。コンデンサ１０３は、例えば電解コンデンサであり、容量および使用する個数は設計仕様などによって適宜決定される。　 A capacitor 103 is connected to the power supply terminal of each inverter. The capacitor 103 is a so-called bypass capacitor, which suppresses voltage ripple. The capacitor 103 is, for example, an electrolytic capacitor, and the capacity and the number to be used are appropriately determined depending on design specifications and the like.
第１インバータ１２０は、３個のレグを有するブリッジ回路を備える。各レグは、ローサイドスイッチ素子およびハイサイドスイッチ素子を有する。Ａ相レグは、ローサイドスイッチ素子１２１Ｌおよびハイサイドスイッチ素子１２１Ｈを有する。Ｂ相レグは、ローサイドスイッチ素子１２２Ｌおよびハイサイドスイッチ素子１２２Ｈを有する。Ｃ相レグは、ローサイドスイッチ素子１２３Ｌおよびハイサイドスイッチ素子１２３Ｈを有する。スイッチ素子として、例えばＦＥＴまたはＩＧＢＴを用いることができる。以下、スイッチ素子としてＭＯＳＦＥＴを用いる例を説明し、スイッチ素子をＳＷと表記する場合がある。例えば、スイッチ素子１２１Ｌ、１２２Ｌおよび１２３Ｌは、ＳＷ１２１Ｌ、１２２Ｌおよび１２３Ｌと表記される。　 The first inverter 120 comprises a bridge circuit having three legs. Each leg has a low side switch element and a high side switch element. The A-phase leg has a low side switch element 121L and a high side switch element 121H. The B-phase leg has a low side switch element 122L and a high side switch element 122H. The C-phase leg has a low side switch element 123L and a high side switch element 123H. As a switch element, FET or IGBT can be used, for example. Hereinafter, an example using a MOSFET as a switch element will be described, and the switch element may be described as SW. For example, the switch elements 121L, 122L and 123L are described as SW 121L, 122L and 123L.
第１インバータ１２０は、Ａ相、Ｂ相およびＣ相の各相の巻線に流れる電流を検出するための電流センサ１５０（図３を参照）として、３個のシャント抵抗１２１Ｒ、１２２Ｒおよび１２３Ｒを備える。電流センサ１５０は、各シャント抵抗に流れる電流を検出する電流検出回路（不図示）を含む。例えば、シャント抵抗１２１Ｒ、１２２Ｒおよび１２３Ｒは、第１インバータ１２０の３個のレグに含まれる３個のローサイドスイッチ素子とＧＮＤとの間にそれぞれ接続される。具体的には、シャント抵抗１２１ＲはＳＷ１２１ＬとＳＷ１１１との間に電気的に接続され、シャント抵抗１２２ＲはＳＷ１２２ＬとＳＷ１１１との間に電気的に接続され、シャント抵抗１２３ＲはＳＷ１２３ＬとＳＷ１１１との間に電気的に接続される。シャント抵抗の抵抗値は、例えば０．５ｍΩ～１．０ｍΩ程度である。　 The first inverter 120 has three shunt resistors 121R, 122R and 123R as a current sensor 150 (see FIG. 3) for detecting the current flowing in the winding of each phase A, B and C. Prepare. Current sensor 150 includes a current detection circuit (not shown) that detects the current flowing in each shunt resistor. For example, the shunt resistors 121R, 122R and 123R are respectively connected between the three low side switch elements included in the three legs of the first inverter 120 and the GND. Specifically, shunt resistor 121R is electrically connected between SW121L and SW111, shunt resistor 122R is electrically connected between SW122L and SW111, and shunt resistor 123R is between SW123L and SW111. Electrically connected. The resistance value of the shunt resistor is, for example, about 0.5 mΩ to 1.0 mΩ.
第２インバータ１３０は、第１インバータ１２０と同様に、３個のレグを有するブリッジ回路を備える。Ａ相レグは、ローサイドスイッチ素子１３１Ｌおよびハイサイドスイッチ素子１３１Ｈを有する。Ｂ相レグは、ローサイドスイッチ素子１３２Ｌおよびハイサイドスイッチ素子１３２Ｈを有する。Ｃ相レグは、ローサイドスイッチ素子１３３Ｌおよびハイサイドスイッチ素子１３３Ｈを有する。また、第２インバータ１３０は、３個のシャント抵抗１３１Ｒ、１３２Ｒおよび１３３Ｒを備える。それらのシャント抵抗は、３個のレグに含まれる３個のローサイドスイッチ素子とＧＮＤとの間に接続される。　 Similar to the first inverter 120, the second inverter 130 includes a bridge circuit having three legs. The A-phase leg has a low side switch element 131L and a high side switch element 131H. The B-phase leg has a low side switch element 132L and a high side switch element 132H. The C-phase leg has a low side switch element 133L and a high side switch element 133H. In addition, the second inverter 130 includes three shunt resistors 131R, 132R and 133R. The shunt resistors are connected between the three low side switch elements included in the three legs and GND.
各インバータに対し、シャント抵抗の数は３つに限られない。例えば、Ａ相、Ｂ相用の２つのシャント抵抗、Ｂ相、Ｃ相用の２つのシャント抵抗、および、Ａ相、Ｃ相用の２つのシャント抵抗を用いることが可能である。使用するシャント抵抗の数およびシャント抵抗の配置は、製品コストおよび設計仕様などを考慮して適宜決定される。　 The number of shunt resistors is not limited to three for each inverter. For example, it is possible to use two shunt resistors for A phase and B phase, two shunt resistors for B phase and C phase, and two shunt resistors for A phase and C phase. The number of shunt resistors to be used and the arrangement of the shunt resistors are appropriately determined in consideration of product cost, design specifications and the like.
上述したとおり、第２インバータ１３０は、第１インバータ１２０の構造と実質的に同じ構造を備える。図１では、説明の便宜上、紙面の左側のインバータを第１インバータ１２０と表記し、右側のインバータを第２インバータ１３０と表記している。ただし、このような表記は、本開示を限定する意図で解釈されてはならない。第１および第２インバータ１２０、１３０は、インバータユニット１００の構成要素として区別なく用いられ得る。　 As described above, the second inverter 130 has substantially the same structure as the structure of the first inverter 120. In FIG. 1, the inverter on the left side of the drawing is described as a first inverter 120 and the inverter on the right side is described as a second inverter 130 for convenience of description. However, such notations should not be construed with the intention of limiting the present disclosure. The first and second inverters 120 and 130 may be used as components of the inverter unit 100 without distinction.
〔１－２．電力変換装置１０００およびモータモジュール２０００の構造〕

　図２は、本実施形態によるモータモジュール２０００のブロック構成を模式的に示し、主として電力変換装置１０００のブロック構成を模式的に示している。　 [1-2. Structure of power converter 1000 and motor module 2000]

FIG. 2 schematically shows the block configuration of the motor module 2000 according to the present embodiment, and mainly shows the block configuration of the power conversion device 1000. As shown in FIG.
モータモジュール２０００は、インバータユニット１００および制御回路３００を有する電力変換装置１０００と、モータ２００とを備える。　 The motor module 2000 includes a power converter 1000 having an inverter unit 100 and a control circuit 300, and a motor 200.
モータモジュール２０００は、モジュール化され、例えば、モータ、センサ、ドライバおよびコントローラを有する機電一体型モータとして製造および販売され得る。また、モータ２００以外の電力変換装置１０００もモジュール化されて製造および販売され得る。　 The motor module 2000 may be modularized and manufactured and sold as an electromechanical integrated motor having, for example, a motor, a sensor, a driver and a controller. In addition, the power conversion device 1000 other than the motor 200 can be modularized and manufactured and sold.
制御回路３００は、例えば、電源回路３１０と、角度センサ３２０と、入力回路３３０と、コントローラ３４０と、駆動回路３５０と、ＲＯＭ３６０とを備える。制御回路３００は、インバータユニット１００に接続され、インバータユニット１００を制御することによりモータ２００を駆動する。　 The control circuit 300 includes, for example, a power supply circuit 310, an angle sensor 320, an input circuit 330, a controller 340, a drive circuit 350, and a ROM 360. The control circuit 300 is connected to the inverter unit 100, and drives the motor 200 by controlling the inverter unit 100.
具体的には、制御回路３００は、目的とするモータ２００のロータの位置、回転速度、および電流などを制御してクローズドループ制御を実現することができる。なお、制御回路３００は、角度センサ３２０に代えてトルクセンサを備えてもよい。この場合、制御回路３００は、目的とするモータトルクを制御することができる。　 Specifically, the control circuit 300 can realize closed loop control by controlling the target position, rotational speed, current and the like of the rotor of the motor 200. Control circuit 300 may include a torque sensor instead of angle sensor 320. In this case, the control circuit 300 can control the target motor torque.
電源回路３１０は、回路内の各ブロックに必要なＤＣ電圧（例えば３Ｖ、５Ｖ）を生成する。角度センサ３２０は、例えばレゾルバまたはホールＩＣである。または、角度センサ３２０は、磁気抵抗（ＭＲ）素子を有するＭＲセンサとセンサマグネットとの組み合わせによっても実現される。角度センサ３２０は、ロータの回転角（以下、「回転信号」と表記する。）を検出し、回転信号をコントローラ３４０に出力する。　 The power supply circuit 310 generates DC voltages (for example, 3 V, 5 V) necessary for each block in the circuit. The angle sensor 320 is, for example, a resolver or a Hall IC. Alternatively, the angle sensor 320 is also realized by a combination of an MR sensor having a magnetoresistive (MR) element and a sensor magnet. The angle sensor 320 detects a rotation angle of the rotor (hereinafter referred to as “rotation signal”), and outputs a rotation signal to the controller 340.
入力回路３３０は、電流センサ１５０によって検出されたモータ電流値（以下、「実電流値」と表記する。）を受け取って、実電流値のレベルをコントローラ３４０の入力レベルに必要に応じて変換し、実電流値をコントローラ３４０に出力する。入力回路３３０は、例えばアナログデジタル変換回路である。　 Input circuit 330 receives a motor current value (hereinafter referred to as “actual current value”) detected by current sensor 150, and converts the level of the actual current value to the input level of controller 340 as necessary. , And outputs the actual current value to the controller 340. The input circuit 330 is, for example, an analog-to-digital converter.
コントローラ３４０は、電力変換装置１０００の全体を制御する集積回路であり、例えば、マイクロコントローラまたはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）である。　 The controller 340 is an integrated circuit that controls the entire power conversion apparatus 1000, and is, for example, a microcontroller or a field programmable gate array (FPGA).
コントローラ３４０は、インバータユニット１００の第１および第２インバータ１２０、１３０における各ＳＷのスイッチング動作（ターンオンまたはターンオフ）を制御する。コントローラ３４０は、実電流値およびロータの回転信号などに従って目標電流値を設定してＰＷＭ信号を生成し、それを駆動回路３５０に出力する。また、コントローラ３４０は、インバータユニット１００の電源遮断回路１１０における各ＳＷのオン・オフを制御することができる。　 The controller 340 controls the switching operation (turn on or off) of each SW in the first and second inverters 120 and 130 of the inverter unit 100. The controller 340 sets a target current value according to the actual current value, the rotation signal of the rotor, etc. to generate a PWM signal, and outputs it to the drive circuit 350. Further, the controller 340 can control on / off of each SW in the power shutoff circuit 110 of the inverter unit 100.
コントローラ３４０は、さらに、第１および第２インバータ１２０、１３０におけるスイッチ素子の故障の有無を検知することができる。そのため、スイッチ素子の故障の有無を検知する動作を説明するとき、本明細書ではその動作の主体として「コントローラ３４０」を「故障検知装置３４０」と表記する場合がある。　 The controller 340 can further detect the presence or absence of a failure of the switch element in the first and second inverters 120, 130. Therefore, when describing the operation of detecting the presence or absence of a failure of the switch element, in the present specification, "controller 340" may be described as "fault detection device 340" as the subject of the operation.
駆動回路３５０は、典型的にはゲートドライバ（またはプリドライバ）である。駆動回路３５０は、第１および第２インバータ１２０、１３０における各ＳＷのＭＯＳＦＥＴのスイッチング動作を制御する制御信号（ゲート制御信号）をＰＷＭ信号に従って生成し、各ＳＷのゲートに制御信号を与える。また、駆動回路３５０は、電源遮断回路１１０における各ＳＷのオン・オフを制御する制御信号を、コントローラ３４０からの指示に従って生成することができる。駆動対象が低電圧で駆動可能なモータであるとき、ゲートドライバは必ずしも必要とされない場合がある。その場合、ゲートドライバの機能は、コントローラ３４０に実装され得る。　 The drive circuit 350 is typically a gate driver (or pre-driver). The drive circuit 350 generates a control signal (gate control signal) for controlling the switching operation of the MOSFET of each SW in the first and second inverters 120 and 130 in accordance with the PWM signal, and supplies the control signal to the gate of each SW. In addition, the drive circuit 350 can generate a control signal for controlling on / off of each SW in the power shutoff circuit 110 according to an instruction from the controller 340. When the drive target is a low voltage driveable motor, the gate driver may not be required. In that case, the function of the gate driver may be implemented in the controller 340.
ＲＯＭ３６０は、コントローラ３４０に電気的に接続される。ＲＯＭ３６０は、例えば書き込み可能なメモリ（例えばＰＲＯＭ）、書き換え可能なメモリ（例えばフラッシュメモリ）または読み出し専用のメモリである。ＲＯＭ３６０は、コントローラ３４０に電力変換装置１０００を制御させるための命令群、および、後述するスイッチ素子の故障検知を実行させるための命令群を含む制御プログラムを格納している。例えば、制御プログラムはブート時にＲＡＭ（不図示）に一旦展開される。　 The ROM 360 is electrically connected to the controller 340. The ROM 360 is, for example, a writable memory (for example, a PROM), a rewritable memory (for example, a flash memory), or a read only memory. The ROM 360 stores a control program including an instruction group for causing the controller 340 to control the power conversion apparatus 1000 and an instruction group for executing failure detection of a switch element described later. For example, the control program is temporarily expanded in a RAM (not shown) at boot time.
〔１－３．スイッチ素子の故障検知〕

　先ず、電力変換装置１０００の正常時の制御方法の具体例を説明する。正常とは、第１インバータ１２０、第２インバータ１３０および電源遮断回路１１０の各ＳＷは故障しておらず、かつ、モータ２００の三相の巻線Ｍ１、Ｍ２およびＭ３のいずれも故障していない状態を指す。本明細書では、電源遮断回路１１０の逆接続保護用のＳＷ１１５、１１６は常時オン状態であるとする。　 [1-3. Failure detection of switch element]

First, a specific example of the control method at the normal time of the power conversion device 1000 will be described. Normal means that each SW of the first inverter 120, the second inverter 130, and the power cut-off circuit 110 has not failed, and none of the three-phase windings M1, M2 and M3 of the motor 200 has failed. Point to the state. In the present specification, the switches 115 and 116 for reverse connection protection of the power shutoff circuit 110 are always on.
正常時において、制御回路３００は、電源遮断回路１１０のＳＷ１１１、１１２、１１３および１１４を全てオンする。これにより、電源１０１Ａと第１インバータ１２０とが電気的に接続され、かつ、電源１０１Ｂと第２インバータ１３０とが電気的に接続される。また、第１インバータ１２０とＧＮＤとが電気的に接続され、かつ、第２インバータ１３０とＧＮＤとが電気的に接続される。この接続状態において、制御回路３００は、第１および第２インバータ１２０、１３０の両方を用いて巻線Ｍ１、Ｍ２およびＭ３を通電することによりモータ２００を駆動する。本明細書において、三相の巻線を通電することを「三相通電制御」と呼び、二相の巻線を通電することを「二相通電制御」と呼ぶこととする。　 At normal times, the control circuit 300 turns on all the SWs 111, 112, 113 and 114 of the power shutoff circuit 110. Thereby, the power supply 101A and the first inverter 120 are electrically connected, and the power supply 101B and the second inverter 130 are electrically connected. In addition, the first inverter 120 and GND are electrically connected, and the second inverter 130 and GND are electrically connected. In this connected state, the control circuit 300 drives the motor 200 by energizing the windings M1, M2 and M3 using both the first and second inverters 120, 130. In the present specification, energization of a three-phase winding is referred to as "three-phase energization control", and energization of a two-phase winding is referred to as "two-phase energization control".
図３は、三相通電制御に従って電力変換装置１０００を制御したときにモータ２００のＡ相、Ｂ相およびＣ相の各巻線に流れる電流値をプロットして得られる電流波形（正弦波）を例示している。横軸は、モータ電気角（ｄｅｇ）を示し、縦軸は電流値（Ａ）を示す。図３の電流波形において、電気角３０°毎に電流値をプロットしている。Ｉｐｋは各相の最大電流値（ピーク電流値）を表す。　 FIG. 3 exemplifies a current waveform (sine wave) obtained by plotting current values flowing in the A-phase, B-phase, and C-phase windings of the motor 200 when the power conversion device 1000 is controlled according to three-phase energization control. doing. The horizontal axis indicates the motor electrical angle (deg), and the vertical axis indicates the current value (A). In the current waveform of FIG. 3, current values are plotted every 30 ° of electrical angle. I pk represents the maximum current value (peak current value) of each phase.
図３に示される電流波形において、電流の向きを考慮した三相の巻線に流れる電流の総和は電気角毎に「０」となる。ただし、電力変換装置１０００の回路構成によれば、三相の巻線に流れる電流を独立に制御することができるため、電流の総和が「０」とはならない制御を行うことも可能である。例えば、制御回路３００は、図３に示される電流波形が得られるＰＷＭ制御によって第１および第２インバータ１２０、１３０の各スイッチ素子のスイッチング動作を制御する。　 In the current waveform shown in FIG. 3, the sum of the currents flowing in the three-phase winding considering the direction of the current is "0" for each electrical angle. However, according to the circuit configuration of power conversion apparatus 1000, the currents flowing through the three-phase windings can be controlled independently, so it is also possible to perform control such that the sum of the currents does not become "0". For example, the control circuit 300 controls the switching operation of each switch element of the first and second inverters 120 and 130 by PWM control that obtains the current waveform shown in FIG. 3.
故障検知装置（つまりコントローラ）３４０は、モータ２００の三相電流およびｄｑ座標系（ｄｑｚ回転座標系とも表記され得る。）において表現される電流・電圧の少なくとも１つに基づいて、第１および第２インバータ１２０、１３０におけるスイッチ素子の故障の有無を検知することができる。ｄｑ座標系の電流・電圧とは、例えば零相電流であり、その詳細は後述する。　 The fault detection device (i.e., the controller) 340 is based on at least one of the three-phase current of the motor 200 and the current / voltage represented in the dq coordinate system (which may also be expressed as dqz rotational coordinate system). The presence or absence of a failure of the switch element in the two inverters 120 and 130 can be detected. The current / voltage in the dq coordinate system is, for example, a zero-phase current, the details of which will be described later.
故障検知装置３４０は、例えばベクトル制御に基づいてモータ２００を駆動しながら、第１および第２インバータ１２０、１３０におけるスイッチ素子の故障の有無を検知することが可能である。例えば、電力変換装置１０００に電源が投入されモータ制御が開始すると、故障検知装置３４０は、その開始に応答してスイッチ素子の故障の検知を開始する。例えば、故障検知装置３４０は、モータ２００を制御する期間中はスイッチ素子の故障の検知を継続してもよいし、指定された期間においてのみ（例えば定期的に）スイッチ素子の故障の検知を実施してもよい。　 The failure detection device 340 can detect the presence or absence of a failure of the switch element in the first and second inverters 120 and 130 while driving the motor 200 based on, for example, vector control. For example, when the power conversion device 1000 is powered on and motor control starts, the failure detection device 340 starts detecting a failure of the switch element in response to the start. For example, the failure detection device 340 may continue the detection of the failure of the switch element during the period of controlling the motor 200, or performs the detection of the failure of the switch element only during the designated period (for example, periodically). You may
スイッチ素子の故障を説明する。スイッチ素子の故障とは、第１および第２インバータ１２０、１３０におけるスイッチ素子の故障を意味する。スイッチ素子の故障には、大きく分けて「オープン故障」と「ショート故障」とがある。「オープン故障」は、ＦＥＴのソース－ドレイン間が開放する故障（換言すると、ソース－ドレイン間の抵抗ｒｄｓがハイインピーダンスになること）を指し、「ショート故障」は、ＦＥＴのソース－ドレイン間が短絡する故障を指す。　 The failure of the switch element will be described. The failure of the switch element means the failure of the switch element in the first and second inverters 120 and 130. The failure of the switch element is roughly classified into “open failure” and “short failure”. "Open fault" refers to a fault in which the source-drain of FET is opened (in other words, resistance rds between source-drain becomes high impedance), and "short fault" is in the source-drain of FET Refers to a short circuit failure.
電力変換装置１０００を長期間使用すると、２つのインバータの複数のＳＷのうちの少なくとも１つが故障する可能性がある。これらの故障は、製造時に発生し得る製造故障とは異なる。複数のスイッチ素子のうちの１つでも故障すると、正常時の三相通電制御は不可能となる。故障検知装置３４０は、そのスイッチ素子の故障を検知する。　 When the power converter 1000 is used for a long time, at least one of the plurality of SWs of the two inverters may fail. These failures are different from the manufacturing failures that can occur during manufacturing. If even one of the plurality of switch elements fails, normal three-phase conduction control becomes impossible. The failure detection device 340 detects a failure of the switch element.
スイッチ素子の故障検知の概要は下記のとおりである。　 The outline of the failure detection of the switch element is as follows.
故障検知装置（コントローラ）３４０は、モータ２００の三相電流およびｄｑ座標系において表現される電流・電圧の少なくとも１つを所定の周期毎に獲得し、獲得した電流・電圧のデータを例えばコントローラ内部のレジスタ３４１（図２を参照）に書き込む。内部レジスタ３４１は、故障検知装置３４０が演算処理するデータを格納する。故障検知装置３４０は、故障検知の基準時刻で獲得した電流・電圧のデータと、その基準時刻よりも前の時刻で獲得した複数の電流・電圧のデータを含む過去のデータ群との比較結果に基づいて第１および第２インバータ１２０、１３０におけるスイッチ素子の故障の有無を検知する。所定の周期は、モータの電気角の一周期および一周期の間に電流・電圧のデータを獲得するポイント数から決定される。所定の周期は、例えば、１００μｓである。　 The failure detection device (controller) 340 acquires at least one of the three-phase current of the motor 200 and the current / voltage represented in the dq coordinate system at a predetermined cycle, and acquires data of the acquired current / voltage, for example, in the controller Write to the register 341 (see FIG. 2) of The internal register 341 stores data that the failure detection device 340 performs arithmetic processing. The failure detection device 340 compares the current / voltage data acquired at the failure detection reference time with the past data group including data of a plurality of current / voltages acquired earlier than the reference time. Based on the detection, the presence or absence of a failure of the switch element in the first and second inverters 120 and 130 is detected. The predetermined cycle is determined from the number of points at which current and voltage data are acquired during one cycle and one cycle of the electrical angle of the motor. The predetermined cycle is, for example, 100 μs.
＜Ａ．三相電流に基づくスイッチ素子の故障検知＞

　この例では、故障検知装置３４０は、モータ２００の三相電流を所定の周期毎に獲得し、内部レジスタ３４１に書き込む。故障検知装置３４０は、基準時刻で獲得した三相電流のデータと、基準時刻よりも前の時刻で獲得した複数の三相電流のデータ群との比較結果に基づいて第１および第２インバータ１２０，１３０におけるスイッチ素子の故障の有無を検知する。換言すると、故障検知装置３４０は、内部レジスタ３４１に記録された三相電流に関する過去のデータ群に基づいてスイッチ素子の故障の有無を検知する。　 <A. Failure detection of switch element based on three-phase current>

In this example, the failure detection device 340 acquires the three-phase current of the motor 200 every predetermined period and writes the current in the internal register 341. The failure detection device 340 compares the data of the three-phase current acquired at the reference time with the data group of a plurality of three-phase currents acquired at a time earlier than the reference time, and the first and second inverters 120. , 130 detects the presence or absence of a failure of the switch element. In other words, the failure detection device 340 detects the presence or absence of a failure of the switch element based on the past data group related to the three-phase current recorded in the internal register 341.
図４は、各相のＨブリッジを模式的に示している。各相のＨブリッジは、第１インバータ１２０のハイサイド側のスイッチ素子Ｈ１、ローサイド側のスイッチ素子Ｌ１、第２インバータ１３０のハイサイド側のスイッチ素子Ｈ２、ローサイド側のスイッチ素子Ｌ２および巻線Ｍを有する。　 FIG. 4 schematically shows the H bridge of each phase. The H bridge of each phase includes the switch element H1 on the high side of the first inverter 120, the switch element L1 on the low side, the switch element H2 on the high side of the second inverter 130, the switch element L2 on the low side, and the winding M. Have.
本発明者は、Ｈブリッジのスイッチ素子に故障が生じた後の三相電流Ｉａ、ＩｂおよびＩｃの挙動を検証するためにシミュレーションを実施した。Ａ相Ｈブリッジのスイッチ素子Ｌ１（図１のＳＷ１２１Ｌに相当）がオープン故障する時刻を０．０１ｍｓとした条件下で本シミュレーションを実施した。　 The inventor conducted a simulation to verify the behavior of the three-phase currents Ia, Ib and Ic after failure of the switch element of the H bridge. This simulation was performed under the condition that the time when the open failure of the switch element L1 (corresponding to the SW121L in FIG. 1) of the A phase H bridge is 0.01 ms.
図５は、Ａ相Ｈブリッジのスイッチ素子Ｌ１がオープン故障した場合の三相電流Ｉａ、ＩｂおよびＩｃのシミュレーション結果の波形を例示している。図５の上下のグラフの横軸は時間〔ｓ〕を示し、縦軸は電流〔Ａ〕を示している。上側のグラフは、０ｓ～０．０２ｓまでの三相電流Ｉａ、ＩｂおよびＩｃの波形を例示しており、下側のグラフは、上側のグラフの三相電流Ｉａ、ＩｂおよびＩｃの波形の９．６ｍｓから１１ｍｓまでの部分の波形を拡大して示している。　 FIG. 5 exemplifies waveforms of simulation results of the three-phase currents Ia, Ib and Ic when the switch element L1 of the A-phase H bridge has an open failure. The horizontal axis of the upper and lower graphs in FIG. 5 indicates time [s], and the vertical axis indicates current [A]. The upper graph illustrates the waveforms of the three-phase currents Ia, Ib and Ic from 0s to 0.02s, and the lower graph shows the waveforms of the three-phase currents Ia, Ib and Ic in the upper graph. The waveform of the portion from 6 ms to 11 ms is shown enlarged.
図５に示す三相電流の波形は、０．１ｍｓの周期で獲得される三相電流Ｉａ、ＩｂおよびＩｃのデータに基づいている。例えば、Ａ相Ｈブリッジのスイッチ素子Ｌ１がオープン故障したとすると、図示するように、Ａ相の相電流Ｉａは変動して特異な挙動を示す期間が生じる。より具体的には、Ｈブリッジのローサイドまたはハイサイドスイッチ素子がオープン故障すると、相電流はゼロになり変化しない期間を観測することができる。これは、例えばベクトル制御におけるＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御の目標電流または目標電圧に対し、Ａ相の実電流または実電圧が追従できなくなったことに起因する。なお、Ｂ相、Ｃ相ブリッジは故障していないので、相電流Ｉｂ、Ｉｃに特異な変化は見られない。　 The waveforms of the three-phase current shown in FIG. 5 are based on data of the three-phase currents Ia, Ib and Ic acquired in a cycle of 0.1 ms. For example, assuming that the switch element L1 of the A-phase H bridge is open failure, as shown in the figure, the phase current Ia of the A-phase fluctuates to generate a period in which a peculiar behavior is exhibited. More specifically, when an open failure occurs in the low side or high side switch element of the H bridge, it is possible to observe a period in which the phase current becomes zero and does not change. This is because, for example, the actual current or voltage of phase A can not follow the target current or voltage of PI (Proportional-Integral) control in vector control. In addition, since the B-phase and C-phase bridges are not broken, no particular change is observed in the phase currents Ib and Ic.
図６は、故障検知装置３４０の内部レジスタ３４１に記録される三相電流のデータ群のテーブルを例示している。図６のテーブルには、図５のグラフの９．６ｍｓから１１ｍｓの間に獲得した１４ポイント分のＡ相、Ｂ相の相電流Ｉａ、Ｉｂの値を示している。なお、Ｃ相の相電流Ｉｃの値は示していない。　 FIG. 6 illustrates a table of data groups of three-phase currents recorded in the internal register 341 of the failure detection device 340. The table of FIG. 6 shows the values of the phase currents Ia and Ib of A-phase and B-phase for 14 points acquired between 9.6 ms and 11 ms in the graph of FIG. The value of the phase current Ic of the C phase is not shown.
故障検知装置３４０は、例えば、モータの電気角の一周期の間に０．１ｍｓ毎に獲得する三相電流の最新のデータ群を内部レジスタ３４１に書き込み、内部レジスタ３４１に記録されるデータ群を電気角の一周期毎に更新する。例えば、故障検知装置３４０として、データ幅８ビットの内部レジスタを有するマイクロコントローラを用いることができる。または、内部レジスタ３４１に代えて専用バッファ（不図示）を用いることができる。そのバッファは、電気角の一周期の間に獲得する三相電流の最新のデータ群を記録できる容量を有していればよい。　 For example, the fault detection device 340 writes the latest data group of the three-phase current acquired every 0.1 ms during one cycle of the electrical angle of the motor into the internal register 341, and the data group recorded in the internal register 341 Update every cycle of electrical angle. For example, as the failure detection device 340, a microcontroller having an internal register with a data width of 8 bits can be used. Alternatively, instead of the internal register 341, a dedicated buffer (not shown) can be used. The buffer may have a capacity capable of recording the latest data group of the three-phase current acquired during one cycle of the electrical angle.
故障検知装置３４０は、例えば、モータの電気角の一周期のうちの一部の期間に獲得する三相電流のデータ群を最新のデータ群として内部レンジスタに書き込んでも構わない。その場合、所定の周期は、その一部の期間およびその期間に電流・電圧のデータを獲得するポイント数から決定される。　 For example, the failure detection device 340 may write the data group of three-phase current acquired during a part of one period of the electrical angle of the motor as the latest data group in the internal ranger. In that case, the predetermined period is determined from the partial period and the number of points for acquiring current / voltage data in the period.
基準時刻は、最新のデータ群の中の最新のデータを獲得または算出する時刻である。換言すると、基準時刻は、スイッチ素子の故障検知において最新のデータを獲得または算出する最新の時刻であり、時間の経過と共に変化する。ただし、基準時刻は、最新のデータ群の中において任意に設定することができる。最新のデータ群の中のあるデータを獲得した時刻を基準時刻とし、その基準時刻よりも前の時刻で獲得したデータ群を過去のデータ群として扱うことができる。　 The reference time is a time at which the latest data in the latest data group is acquired or calculated. In other words, the reference time is the latest time at which the latest data is acquired or calculated in the failure detection of the switch element, and changes with the passage of time. However, the reference time can be arbitrarily set in the latest data group. The time when certain data in the latest data group is acquired can be used as a reference time, and the data group acquired before the reference time can be treated as a past data group.
例えば、故障検知の基準時刻は時刻１１ｍｓ（ポイントＮｏ．１３に相当）にあるときを見てみる。その基準時刻よりも前の時刻で獲得した複数の電流・電圧のデータを含む過去のデータ群は、ポイントＮｏ．０～１２（９．６ｍｓ～１０．９ｍｓ）までの合計１３ポイントにおいて獲得された三相電流のデータ群から構成される。この過去のデータ群は、上述した最新のデータ群（電気角の一周期分のデータ群）に含まれている。換言すると、過去のデータ群は最新のデータ群の一部である。　 For example, let's look at when the reference time of failure detection is at time 11 ms (corresponding to point No. 13). A past data group including data of a plurality of current and voltage acquired at a time prior to the reference time has point No. It consists of data groups of three-phase currents acquired at a total of 13 points from 0 to 12 (9.6 ms to 10.9 ms). This past data group is included in the above-mentioned latest data group (data group for one period of electrical angle). In other words, the past data group is a part of the latest data group.
故障検知装置３４０は、基準時刻（ポイントＮｏ．１３）のデータと、過去（ポイントＮｏ．０～１２）のデータ群とを比較する。図６のテーブルにおいて、基準時刻から過去７ポイントまでの８ポイントの期間にＡ相の相電流にゼロが連続することが観測される。故障検知装置３４０は、基準時刻から遡る所定ポイント（例えば８ポイント）の期間にＡ相の相電流にゼロが連続する場合、Ａ相のＨブリッジの故障を特定する。Ｈブリッジの故障は、４つのスイッチ素子Ｈ１、Ｌ１、Ｈ２およびＬ２のうちの少なくとも１つがオープン故障することを指す。　 The failure detection device 340 compares the data of the reference time (point No. 13) with the past (point No. 0 to 12) data group. In the table of FIG. 6, it is observed that the phase current of A phase continues to be zero during a period of 8 points from the reference time to the past 7 points. The failure detection device 340 identifies the failure of the A-phase H bridge when the phase current of A-phase is continuously zero during a predetermined point (for example, 8 points) going back from the reference time. The failure of the H bridge refers to the open failure of at least one of the four switch elements H1, L1, H2 and L2.
故障検知装置３４０は、Ａ相のＨブリッジのローサイドスイッチ素子１２１Ｌにオープン故障が発生してから、基準時刻（１１ｍｓ）においてその故障を確定することができる。これに対し、故障検知装置３４０は、過去のデータ群の中のＢ相、Ｃ相（不図示）のデータ群に基づいて、Ｂ相、Ｃ相のＨブリッジの故障は発生していないと基準時刻では判定する。　 The failure detection device 340 can determine the failure at the reference time (11 ms) after an open failure occurs in the low-side switch element 121L of the A-phase H bridge. On the other hand, based on the data group of B phase and C phase (not shown) in the past data group, the failure detection device 340 determines that the failure of the B bridge and the C phase H bridge has not occurred. Time is determined.
従来のスイッチ素子の故障検知では、例えば、スイッチ素子の故障検知の開始を知らせるトリガーに応答してスイッチ素子の故障検知がなされていた。その場合、そのトリガーに応答してスイッチ素子の故障検知に必要なデータが取得され、取得したデータに基づいてスイッチ素子の故障検知がなされることとなる。そのため、スイッチ素子の故障検知により多くの時間が費やされていた。モータを制御している期間中に、スイッチ素子の故障検知を同時並行的に行う場合、モータ制御に影響を与えないよう、検知時間を可能な限り短くすることが望ましい。　 In the conventional failure detection of a switch element, failure detection of the switch element has been performed in response to a trigger notifying that start of the failure detection of the switch element, for example. In that case, data necessary for failure detection of the switch element is acquired in response to the trigger, and failure detection of the switch element is performed based on the acquired data. Therefore, much time has been spent on failure detection of the switch element. In the case where failure detection of switch elements is performed in parallel during control of the motor, it is desirable to make the detection time as short as possible so as not to affect motor control.
本実施形態によれば、故障検知の基準時刻よりも前の時刻で取得した過去のデータ群に基づいてスイッチ素子の故障検知を行う。スイッチ素子の故障を検知するためにデータを新たに取得しなくてもよい。そのため、新たなデータ取得が不要となり、スイッチ素子の故障検知をより短時間で行うことが可能となる。その結果、例えば、モータ制御を三相通電制御から後述する二相通電制御に迅速に切替えることが可能となる。　 According to the present embodiment, failure detection of the switch element is performed based on a past data group acquired at a time prior to the failure detection reference time. Data may not be newly acquired to detect a failure of the switch element. Therefore, it becomes unnecessary to acquire new data, and failure detection of the switch element can be performed in a shorter time. As a result, for example, it becomes possible to quickly switch the motor control from the three-phase energization control to the two-phase energization control described later.
故障検知装置３４０は、スイッチ素子のオープン故障を検知すると、モータの制御モードを正常時の三相通電制御から異常時の二相通電制御に切替えることができる。本明細書において、三相の巻線を通電することを「三相通電制御」と呼び、二相の巻線を通電することを「二相通電制御」と呼ぶこととする。　 When the open failure of the switch element is detected, the failure detection device 340 can switch the control mode of the motor from normal three-phase current control to abnormal two-phase current control. In the present specification, energization of a three-phase winding is referred to as "three-phase energization control", and energization of a two-phase winding is referred to as "two-phase energization control".
例えば、故障検知装置３４０は、Ａ相のＨブリッジの故障を検知すると、Ａ相以外のＢ相、Ｃ相のＨブリッジを用いて巻線Ｍ２、Ｍ３を通電する二相通電制御を行うことができる。故障検知装置３４０は、Ｂ相のＨブリッジの故障を検知すると、Ｂ相以外のＡ相、Ｃ相のＨブリッジを用いて巻線Ｍ１、Ｍ３を通電する二相通電制御を行うことができる。故障検知装置３４０は、Ｃ相のＨブリッジの故障を検知すると、Ｃ相以外のＡ相、Ｂ相のＨブリッジを用いて巻線Ｍ１、Ｍ２を通電する二相通電制御を行うことができる。　 For example, when the failure detection device 340 detects a failure in the A-phase H bridge, it performs two-phase energization control of energizing the windings M2 and M3 using the B-phase and C-phase H bridges other than the A phase. it can. When the failure detection device 340 detects a failure in the B-phase H bridge, the failure detection device 340 can perform two-phase energization control of energizing the windings M1 and M3 using the A-phase and C-phase H bridges other than the B phase. When the failure detection device 340 detects a failure in the C-phase H bridge, the failure detection device 340 can perform two-phase energization control of energizing the windings M1 and M2 using the A-phase and B-phase H bridges other than the C phase.
図７は、Ａ相Ｈブリッジが故障した場合、二相通電制御に従って電力変換装置１０００を制御したときにモータ２００のＢ相、Ｃ相の各巻線に流れる電流値をプロットして得られる電流波形を例示している。図８は、Ｂ相Ｈブリッジが故障した場合、二相通電制御に従って電力変換装置１０００を制御したときにモータ２００のＡ相、Ｃ相の各巻線に流れる電流値をプロットして得られる電流波形を例示している。図９は、Ｃ相Ｈブリッジが故障した場合、二相通電制御に従って電力変換装置１０００を制御したときにモータ２００のＡ相、Ｂ相の各巻線に流れる電流値をプロットして得られる電流波形を例示している。横軸は、モータ電気角（ｄｅｇ）を示し、縦軸は電流値（Ａ）を示す。図７から図９の電流波形において、電気角３０°毎に電流値をプロットしている。Ｉｐｋは各相の通電制御時の各相の最大電流値（ピーク電流値）を表す。
FIG. 7 is a current waveform obtained by plotting current values flowing in the B-phase and C-phase windings of motor 200 when power converter 1000 is controlled in accordance with two-phase energization control when A-phase H bridge fails. Is illustrated. FIG. 8 is a current waveform obtained by plotting the values of currents flowing through the A-phase and C-phase windings of motor 200 when power converter 1000 is controlled according to two-phase energization control when the B-phase H bridge fails. Is illustrated. FIG. 9 is a current waveform obtained by plotting current values flowing through the A-phase and B-phase windings of the motor 200 when the power conversion apparatus 1000 is controlled according to the two-phase energization control when the C-phase H bridge fails. Is illustrated. The horizontal axis indicates the motor electrical angle (deg), and the vertical axis indicates the current value (A). In the current waveforms of FIG. 7 to FIG. 9, current values are plotted at every electrical angle of 30 °. I pk represents the maximum current value (peak current value) of each phase during energization control of each phase.
＜Ｂ．ｄｑ座標系の電流・電圧に基づくスイッチ素子の故障検知＞

　図１に示すような２つのインバータが巻線の一端および他端にそれぞれ接続される構成、すなわち、相毎のＨブリッジを備える回路構成では、三相の巻線に流れる電流を独立に制御することが可能となり、その場合、零相電流が流れ得る。零相電流は、ｚ相電流とも呼ばれる。なお、ｄｑ座標系において、零相に対応する軸をｚ軸として表している。故障検知装置３４０は、例えば零相電流を監視し、その電流の変化に応じて第１および第２インバータ１２０、１３０におけるスイッチ素子の故障を検知することができる。　 <B. Failure detection of switch element based on current and voltage in dq coordinate system>

In a configuration in which two inverters as shown in FIG. 1 are respectively connected to one end and the other end of the winding, that is, in a circuit configuration provided with an H bridge for each phase, currents flowing in the three phase windings are controlled independently. It is possible that zero phase current can flow. The zero phase current is also called z phase current. In the dq coordinate system, an axis corresponding to the zero phase is represented as the z axis. The fault detection device 340 can monitor, for example, the zero phase current, and detect a fault of the switch element in the first and second inverters 120 and 130 according to a change in the current.
故障検知装置３４０は、ｄｑ座標系で表現される電流・電圧を監視の対象とし得る。ｄｑ座標系の電流・電圧は、ｄ軸電流、ｑ軸電流、零相電流、ｄ軸電圧、ｑ軸電圧およびｚ相電圧の少なくとも１つを指す。監視の対象とされるｄｑ座標系の電流・電圧は、零相電流を含んでいることが好ましい。本実施形態では、ｄｑ座標系の電流・電圧として、主に零相電流を利用する実施例を説明する。　 The fault detection device 340 can monitor the current / voltage represented in the dq coordinate system. The current / voltage in the dq coordinate system indicates at least one of d-axis current, q-axis current, zero-phase current, d-axis voltage, q-axis voltage and z-phase voltage. The current / voltage of the dq coordinate system to be monitored preferably includes a zero-phase current. In the present embodiment, an example will be described in which a zero-phase current is mainly used as the current / voltage in the dq coordinate system.
故障検知装置（つまりコントローラ）３４０は、ｄｑ座標系で表現される電流・電圧を所定の周期毎に獲得する。所定の周期は、例えば０．１ｍｓである。故障検知装置３４０は、例えば、故障検知を行う故障検知ユニットを有する。例えば、故障検知ユニットは、変換行列を用いて、電流Ｉａ、ＩｂおよびＩｃを、ｄｑｚ回転座標系における、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑおよび零相電流Ｉｚに変換する。または、コントローラ３４０は、典型的に、ベクトル制御を行う制御ユニットを有する。故障検知ユニットは、ｄ軸電流、ｑ軸電流、零相電流、ｄ軸電圧、ｑ軸電圧およびｚ相電圧のうちの必要なデータを制御ユニットから受け取ることも可能である。このように、故障検知装置３４０は、ｄｑ座標系のこれらの電流・電圧の少なくとも１つを獲得する。　 The failure detection device (i.e., the controller) 340 acquires the current and voltage represented in the dq coordinate system at predetermined intervals. The predetermined cycle is, for example, 0.1 ms. The failure detection device 340 has, for example, a failure detection unit that performs failure detection. For example, the failure detection unit converts the currents Ia, Ib and Ic into the d-axis current Id, the q-axis current Iq and the zero-phase current Iz in the dqz rotational coordinate system, using a conversion matrix. Alternatively, the controller 340 typically has a control unit that performs vector control. The fault detection unit can also receive necessary data of the d-axis current, q-axis current, zero-phase current, d-axis voltage, q-axis voltage and z-phase voltage from the control unit. Thus, the fault detection device 340 acquires at least one of these currents and voltages in the dq coordinate system.
本発明者は、Ｈブリッジのスイッチ素子に故障が生じた後の三相電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、ｄ軸電流、ｑ軸電流および零相電流の挙動を検証するためにシミュレーションを実施した。Ａ相Ｈブリッジのスイッチ素子Ｈ１またはＬ１（図１のＳＷ１２１Ｈまたは１２１Ｌに相当）がオープンまたはショート故障する時刻を０．０１５ｓとした条件下で本シミュレーションを実施した。　 The inventor conducted a simulation to verify the behavior of the three-phase currents Ia, Ib, Ic, d-axis current, q-axis current and zero-phase current after a failure occurs in the switch element of the H bridge. This simulation was performed under the condition that the time when the switch element H1 or L1 (corresponding to the SW 121H or 121L in FIG. 1) of the A-phase H bridge is open or shorted is 0.015 s.
図１０Ａは、Ａ相Ｈブリッジのハイサイド側のスイッチ素子がオープン故障した場合に得られる、三相電流、ｄ軸電流、ｑ軸電流および零相電流のシミュレーション結果の波形を示している。図１０Ｂは、Ａ相Ｈブリッジのハイサイド側のスイッチ素子がショート故障した場合に得られる、三相電流、ｄ軸電流、ｑ軸電流および零相電流のシミュレーション結果の波形を示している。図１０Ｃは、Ａ相Ｈブリッジのローサイド側のスイッチ素子がオープン故障した場合に得られる、三相電流、ｄ軸電流、ｑ軸電流および零相電流のシミュレーション結果の波形を示している。図１０Ｄは、Ａ相Ｈブリッジのローサイド側のスイッチ素子がショート故障した場合に得られる、三相電流、ｄ軸電流、ｑ軸電流および零相電流のシミュレーション結果の波形を示している。グラフの横軸は時間（ｓ）を示し、縦軸は電流（Ａ）を示している。　 FIG. 10A shows waveforms of simulation results of a three-phase current, a d-axis current, a q-axis current, and a zero-phase current obtained when an open failure occurs in a switch element on the high side of an A-phase H bridge. FIG. 10B shows waveforms of simulation results of a three-phase current, a d-axis current, a q-axis current, and a zero-phase current, which are obtained when the switch element on the high side of the A-phase H bridge fails. FIG. 10C shows waveforms of simulation results of three-phase current, d-axis current, q-axis current, and zero-phase current obtained when an open failure occurs in a switch element on the low side of the A-phase H bridge. FIG. 10D shows waveforms of simulation results of a three-phase current, a d-axis current, a q-axis current, and a zero-phase current, which are obtained when the switch element on the low side of the A-phase H bridge fails. The horizontal axis of the graph indicates time (s), and the vertical axis indicates current (A).
本シミュレーションにおいて、スイッチ素子が故障した後、三相電流のうちの相電流Ｉａは変動して特異な挙動を示す期間が生じることが分かる。特にオープン故障の場合に、相電流はゼロになり変化しない期間を観測することができる。これは既に説明したとおりである。ショート故障の場合においても、相電流Ｉａの変動を確認できる。　 In this simulation, it can be seen that, after the switch element has failed, the phase current Ia of the three-phase current fluctuates to generate a period in which a peculiar behavior is exhibited. In particular, in the case of an open failure, it is possible to observe a period in which the phase current is zero and does not change. This is as already explained. Even in the case of the short failure, the fluctuation of the phase current Ia can be confirmed.
ｄｑ座標系におけるｄ軸電流、ｑ軸電流および零相電流に着目する。ｄｑ座標系における電流は、ＤＣ成分と見なすことができるので、正常時の三相通電制御において変化しない。しかし、スイッチ素子が故障すると、ｄ軸電流、ｑ軸電流および零相電流の変動を観測することができる。これは、Ａ相の相電流Ｉａの変動に起因している。この現象は、Ａ相の相電流Ｉａの変動に限られず、Ｂ相の相電流ＩｂまたはＣ相の相電流Ｉｃの変動に起因しても観測される。このように、ｄｑ座標系における電流（または電圧）の変化を監視することにより、２つのインバータにおける少なくとも１つのスイッチ素子の故障を検知することができる。なお、ｄｑ座標系におけるｄ軸電圧、ｑ軸電圧は、ａｂｃ相電圧に基づいて算出される。　 Focus on the d-axis current, q-axis current and zero-phase current in the dq coordinate system. Since the current in the dq coordinate system can be regarded as a DC component, it does not change in normal three-phase conduction control. However, when the switch element fails, fluctuations in d-axis current, q-axis current, and zero-phase current can be observed. This is due to the fluctuation of the phase current Ia of the A phase. This phenomenon is not limited to the fluctuation of the phase current Ia of the A phase, and is also observed due to the fluctuation of the phase current Ib of the B phase or the phase current Ic of the C phase. Thus, by monitoring changes in current (or voltage) in the dq coordinate system, failure of at least one switch element in two inverters can be detected. The d-axis voltage and the q-axis voltage in the dq coordinate system are calculated based on the abc phase voltage.
故障検知装置３４０は、例えば、ｄｑ座標系におけるｄ軸電流、ｑ軸電流、零相電流およびｑ軸電圧を三相電流に基づいて獲得し、獲得したそれらのデータを内部レジスタ３４１に書き込む。故障検知装置３４０は、基準時刻で獲得したデータと、基準時刻よりも前の時刻で獲得した複数のデータ群との比較結果に基づいて、第１および第２インバータ１２０、１３０におけるスイッチ素子の故障の有無を検知する。　 The failure detection device 340 acquires, for example, d-axis current, q-axis current, zero-phase current and q-axis voltage in the dq coordinate system based on the three-phase current, and writes the acquired data to the internal register 341. The failure detection device 340 detects a failure of the switch element in the first and second inverters 120 and 130 based on the comparison result between the data acquired at the reference time and a plurality of data groups acquired at a time earlier than the reference time. To detect the presence or absence of
図１１は、内部レジスタ３４１に記録される、ｄ軸電流、ｑ軸電流、零相電流およびｑ軸電圧のデータ群のテーブルを例示している。テーブルには、獲得した最新のデータ群の中の５ポイント分のデータを示している。故障検知装置３４０は、そのテーブルを参照して、ｄｑ座標系の電流・電圧の変動を監視し、例えば零相電流の変動を監視する。故障検知装置３４０は、基準時刻のポイントの値が過去のデータ群の値から外れている場合、第１および第２インバータ１２０、１３０におけるスイッチ素子の故障を検知する。　 FIG. 11 illustrates a table of data groups of d-axis current, q-axis current, zero-phase current, and q-axis voltage, which are recorded in the internal register 341. The table shows data of 5 points in the latest data group acquired. The failure detection device 340 refers to the table to monitor the current / voltage fluctuation of the dq coordinate system, for example, monitors the fluctuation of the zero phase current. The failure detection device 340 detects a failure of the switch element in the first and second inverters 120 and 130 when the point value at the reference time deviates from the value of the past data group.
故障検知の基準時刻はポイントＴ＋３にあるとき、故障検知装置３４０は、基準時刻のＩｚ値「２０」は、基準時刻よりも前の時刻に取得された過去のデータ群：ポイントＴ、Ｔ＋１、Ｔ＋２におけるＩｚ値「６．８」、「５」、「７」から外れていると判定する。この判定には、例えばＲＯＭ３６０に予め保持された閾値を用いることができる。基準時刻のＩｚ値と過去のデータ群に含まれる各Ｉｚ値との差分がいずれも閾値以下である場合、故障検知装置３４０は、スイッチ素子の故障を検知しない。一方、その差分が閾値よりも大きい場合、故障検知装置３４０は、第１および第２インバータ１２０、１３０における少なくとも１つのスイッチ素子がオープン故障またはショート故障していると判定することができる。　 When the reference time for failure detection is at point T + 3, the failure detection device 340 determines that the Iz value “20” of the reference time is a past data group acquired earlier than the reference time: point T, T + 1, T + 2 It is determined that the values are out of the Iz values “6.8”, “5”, and “7” in For this determination, for example, a threshold value stored in advance in the ROM 360 can be used. If the difference between the Iz value at the reference time and each Iz value included in the past data group is equal to or less than the threshold value, the failure detection device 340 does not detect a failure of the switch element. On the other hand, when the difference is larger than the threshold, the failure detection device 340 can determine that at least one switch element in the first and second inverters 120 and 130 is open failure or short failure.
例えば閾値として値「３」を用いた場合、故障検知装置３４０は、基準時刻はポイントＴ＋２にあるとき、スイッチ素子の故障を検出せず、基準時刻はポイントＴ＋３に移ってスイッチ素子の故障を初めて確定することができる。このように、故障検知装置３４０は、ＤＣ成分であるｄｑ座標系の電流・電圧の変動を監視することにより、スイッチ素子の故障を検知できる。　 For example, when the value “3” is used as the threshold value, the failure detection device 340 does not detect a switch element failure when the reference time is at point T + 2, shifts the reference time to point T + 3 for the first time It can be decided. As described above, the failure detection device 340 can detect the failure of the switch element by monitoring the variation of the current / voltage of the dq coordinate system which is the DC component.
コントローラ３４０の故障検知ユニットは、スイッチ素子のショート故障またはオープン故障を検知すると、例えば、モータ制御シャットダウン信号を生成し、制御ユニットに出力してもよい。制御ユニットは、その信号に応答して三相通電制御をシャットダウンしてもよい。これにより、例えば電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置において、制御モードをトルクのアシストモードからマニュアルステアリングモードに切替えることができる。　 The failure detection unit of the controller 340 may generate, for example, a motor control shutdown signal and output it to the control unit when it detects a short failure or an open failure of the switch element. The control unit may shut down the three-phase conduction control in response to the signal. Thereby, for example, in the electric power steering (EPS) apparatus, the control mode can be switched from the assist mode of torque to the manual steering mode.
本実施例によれば、ＤＣ成分であるｄｑ座標系における信号変化を監視することにより、基準時刻で獲得したデータと、基準時刻よりも前の時刻で獲得した複数のデータ群との比較がよりし易くなる。そのため、例えばマイクロコントローラへの実装において回路規模またはメモリサイズの縮小といった利点が得られる。さらに、過去のデータ群に基づいて故障検知を行うことにより、故障検知をより短い時間で行うことが可能となる。　 According to the present embodiment, by monitoring the signal change in the dq coordinate system which is the DC component, the comparison between the data acquired at the reference time and the plurality of data groups acquired at the time before the reference time is more It becomes easy to do. Therefore, for example, an advantage such as circuit scale reduction or memory size reduction can be obtained in the implementation on a microcontroller. Furthermore, by performing failure detection based on the past data group, failure detection can be performed in a shorter time.
（実施形態２）

　本実施形態による故障検知装置３４０は、ｄｑ座標系の電流・電圧の変動に応答して三相電流の変動を解析することにより、第１および第２インバータ１２０、１３０におけるスイッチ素子のオープン故障を三相電流の変動の解析結果に基づいて検知する。より具体的には、故障検知装置３４０は、三相電流の変動の解析結果に基づいて三相のＨブリッジのうち、オープン故障したスイッチ素子を含む相のＨブリッジを特定することができる。本実施形態による、インバータユニット、制御回路および電力変換装置は、例えば図１、２に示す構造を備える。以下、実施形態１との差異点を主に説明する。　 Second Embodiment

The failure detection apparatus 340 according to the present embodiment analyzes open-circuit failure of switch elements in the first and second inverters 120 and 130 by analyzing fluctuations in the three-phase current in response to fluctuations in the current / voltage in the dq coordinate system. It detects based on the analysis result of the fluctuation of three phase current. More specifically, the failure detection device 340 can identify the H bridge of the phase including the open failure switch element among the three phase H bridges based on the analysis result of the fluctuation of the three phase current. The inverter unit, the control circuit, and the power conversion device according to the present embodiment have, for example, the structures shown in FIGS. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described.
再び、図１０Ａから図１０Ｄを参照する。　 Refer again to FIGS. 10A to 10D.
上述したとおり、例えばＡ相Ｈブリッジの第１インバータ１２０側のＳＷ１２１Ｈまたは１２１Ｌがオープン故障すると、ｄｑ座標系の電流・電圧の信号に変動が観測される。図１０Ａまたは図１０ＣのＩｄｑｚの波形に見られるように、ｄ軸電流、ｑ軸電流および零相電流の信号に変動が観測される。さらに、三相電流に着目すると、故障したＡ相の相電流の波形において、相電流はゼロになり変化しない期間を観測することができる。図１０Ａまたは図１０ＣのＩａｂｃの波形に見られるように、相電流Ｉａ形は、一定期間においてゼロになり変化していない。　 As described above, for example, when the SW 121 H or 121 L on the side of the first inverter 120 of the A-phase H bridge is open-circuited, fluctuations in the current / voltage signals in the dq coordinate system are observed. As seen in the waveform of Idqz in FIG. 10A or FIG. 10C, fluctuations are observed in the signals of the d-axis current, the q-axis current, and the zero-phase current. Further, focusing on the three-phase current, it is possible to observe a period in which the phase current becomes zero and does not change in the waveform of the phase current of the failed A phase. As can be seen from the waveform Iabc in FIG. 10A or FIG. 10C, the phase current Ia does not change and does not change for a fixed period.
故障検知装置３４０は、例えば零相電流またはｄ軸電流の変動に応答して三相電流の変動を解析することにより、第１および第２インバータ１２０、１３０におけるスイッチ素子のオープン故障をその解析結果に基づいて検出する。　 The failure detection device 340 analyzes the open failure of the switch element in the first and second inverters 120 and 130 by analyzing the fluctuation of the three-phase current in response to the fluctuation of the zero-phase current or the d-axis current, for example. Detect based on
故障検知装置３４０は、三相電流、ｄ軸電流および零相電流を例えば０．１ｍｓ毎に獲得し、獲得したそれらのデータを内部レジスタ３４１に書き込む。例えば、故障検知装置３４０は、故障検知の基準時刻で獲得した零相電流のデータと、基準時刻よりも前の時刻で獲得した複数の零相電流のデータを含む過去のデータ群との比較結果に基づいて零相電流の変動を検知する。故障検知装置３４０は、例えば、図１１を参照して説明した検知手法を用いて、零相電流の変動を検知することが可能である。　 The failure detection device 340 acquires the three-phase current, the d-axis current and the zero phase current, for example, every 0.1 ms, and writes the acquired data to the internal register 341. For example, the failure detection device 340 compares the data of the zero-phase current acquired at the reference detection time of failure detection with the past data group including data of a plurality of zero-phase currents acquired at a time before the reference time. The fluctuation of the zero phase current is detected based on The failure detection device 340 can detect the fluctuation of the zero-phase current using, for example, the detection method described with reference to FIG.
例えば、故障検知装置３４０は、故障検知の基準時刻で獲得したｄ軸電流のデータと、基準時刻よりも前の時刻で獲得した複数のｄ軸電流のデータを含む過去のデータ群との比較結果に基づいて、零相電流に代えてｄ軸電流の変動を検知してもよい。故障検知装置３４０は、例えば図１１を参照して説明した零相電流と同様の検知手法を用いて、ｄ軸電流の変動を検知することが可能である。　 For example, the failure detection device 340 compares the data of d-axis current acquired at the reference detection time of failure detection with the past data group including data of a plurality of d-axis currents acquired at a time before the reference time. Based on the above, the variation of the d-axis current may be detected instead of the zero phase current. The failure detection device 340 can detect the fluctuation of the d-axis current using, for example, the same detection method as the zero-phase current described with reference to FIG.
故障検知装置３４０は、例えば、ｄｑ座標系において零相電流またはｄ軸電流の変動を検知すると、その変動に応答して三相電流の変動の解析を開始する。故障検知装置３４０は、例えば、図５および６を参照して説明した検知手法を用いて、基準時刻で獲得した三相電流のデータと、基準時刻よりも前の時刻で獲得した複数の三相電流のデータを含む過去のデータ群とに基づいて三相電流の変動を解析することができる。　 For example, when detecting a fluctuation of the zero phase current or the d-axis current in the dq coordinate system, the failure detection device 340 starts analysis of the fluctuation of the three phase current in response to the fluctuation. The failure detection device 340 may use, for example, the data of the three-phase current acquired at the reference time and a plurality of three-phases acquired at the time before the reference time using the detection method described with reference to FIGS. The fluctuation of the three-phase current can be analyzed based on the past data group including the current data.
故障検知装置３４０は、連続してゼロであり変化しない相電流のデータ群が過去のデータ群に含まれる場合、三相のうちの当該相電流のデータ群を含む一相のスイッチ素子のオープン故障を検知する。例えば図１０Ａまたは図１０Ｃに示すＩａｂｃの相電流Ｉａは、相電流はゼロになり変化しない期間を含む。その場合、故障検知装置３４０は、三相電流の変動の解析結果に基づいて三相のＨブリッジのうち、オープン故障したスイッチ素子を含むＡ相Ｈブリッジを特定することができる。　 When the data group of the phase current which is continuously zero and does not change is included in the past data group, the failure detection device 340 causes an open failure of a one-phase switch element including the data group of the phase current among the three phases. To detect For example, the phase current Ia of Iabc shown in FIG. 10A or FIG. 10C includes a period in which the phase current becomes zero and does not change. In that case, the failure detection device 340 can identify an A-phase H bridge including an open-failed switch element among the three-phase H bridge based on the analysis result of the fluctuation of the three-phase current.
例えば、故障検知装置３４０は、故障したＡ相Ｈブリッジを特定すると、そのＨブリッジ以外のＢ相、Ｃ相のＨブリッジを用いて巻線Ｍ２、Ｍ３を通電する二相通電制御することが可能である。このように、故障検知装置３４０は、ある相のＨブリッジが故障した場合、そのＨブリッジを特定し、故障したＨブリッジ以外の残りのＨブリッジを用いて巻線を継続して通電することが可能となる。　 For example, when the failure detection device 340 specifies the failed A-phase H bridge, it is possible to perform two-phase energization control of energizing the windings M2 and M3 using the B-phase and C-phase H bridges other than the H bridge. It is. Thus, if a phase H bridge fails, the failure detection device 340 can identify that H bridge and continue energizing the winding using the remaining H bridges other than the failed H bridge. It becomes possible.
本実施形態によれば、ｄｑ座標系の信号の変動に応答して三相電流の変動を解析することにより、オープン故障したスイッチ素子を含むＨブリッジを特定することができる。ＤＣ成分であるｄｑ座標系における信号に変動が生じたときのみ三相電流を解析すればよいため、三相電流を常に解析することは必要とされず、例えばマイクロコントローラの演算負荷を低減し得る。さらに、故障確定までの時間を短縮することができる。　 According to the present embodiment, by analyzing the fluctuation of the three-phase current in response to the fluctuation of the signal in the dq coordinate system, it is possible to identify the H bridge including the open failure switch element. Since it is only necessary to analyze the three-phase current only when the signal in the dq coordinate system, which is a DC component, fluctuates, it is not necessary to analyze the three-phase current all the time; . Furthermore, the time to failure determination can be shortened.
（実施形態３）

　図１２は、本実施形態による電動パワーステアリング装置３０００の典型的な構成を模式的に示している。　 (Embodiment 3)

FIG. 12 schematically shows a typical configuration of the electric power steering apparatus 3000 according to the present embodiment.
自動車等の車両は一般に、電動パワーステアリング装置を有する。本実施形態による電動パワーステアリング装置３０００は、ステアリングシステム５２０、および補助トルクを生成する補助トルク機構５４０を有する。電動パワーステアリング装置３０００は、運転者がステアリングハンドルを操作することによって発生するステアリングシステムの操舵トルクを補助する補助トルクを生成する。補助トルクにより、運転者の操作の負担は軽減される。　 Vehicles such as automobiles generally have an electric power steering device. The electric power steering apparatus 3000 according to the present embodiment has a steering system 520 and an auxiliary torque mechanism 540 that generates an auxiliary torque. Electric power steering apparatus 3000 generates an assist torque that assists the steering torque of the steering system generated by the driver operating the steering wheel. The assist torque reduces the burden on the driver's operation.
ステアリングシステム５２０は、例えば、ステアリングハンドル５２１、ステアリングシャフト５２２、自在軸継手５２３Ａ、５２３Ｂ、回転軸５２４、ラックアンドピニオン機構５２５、ラック軸５２６、左右のボールジョイント５５２Ａ、５５２Ｂ、タイロッド５２７Ａ、５２７Ｂ、ナックル５２８Ａ、５２８Ｂ、および左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂを備える。　 The steering system 520 includes, for example, a steering handle 521, a steering shaft 522, free shaft joints 523A and 523B, a rotating shaft 524, a rack and pinion mechanism 525, rack shafts 526, left and right ball joints 552A and 552B, tie rods 527A and 527B, knuckles 528A, 528B, and left and right steering wheels 529A, 529B.
補助トルク機構５４０は、例えば、操舵トルクセンサ５４１、自動車用電子制御ユニット（ＥＣＵ）５４２、モータ５４３および減速機構５４４を備える。操舵トルクセンサ５４１は、ステアリングシステム５２０における操舵トルクを検出する。ＥＣＵ５４２は、操舵トルクセンサ５４１の検出信号に基づいて駆動信号を生成する。モータ５４３は、駆動信号に基づいて操舵トルクに応じた補助トルクを生成する。モータ５４３は、減速機構５４４を介してステアリングシステム５２０に、生成した補助トルクを伝達する。　 The auxiliary torque mechanism 540 includes, for example, a steering torque sensor 541, an electronic control unit (ECU) 542 for a car, a motor 543, and a reduction mechanism 544. The steering torque sensor 541 detects a steering torque in the steering system 520. The ECU 542 generates a drive signal based on a detection signal of the steering torque sensor 541. The motor 543 generates an auxiliary torque corresponding to the steering torque based on the drive signal. The motor 543 transmits the generated assist torque to the steering system 520 via the reduction mechanism 544.
ＥＣＵ５４２は、例えば、実施形態１または２によるコントローラ３４０および駆動回路３５０などを有する。自動車ではＥＣＵを核とした電子制御システムが構築される。電動パワーステアリング装置３０００では、例えば、ＥＣＵ５４２、モータ５４３およびインバータ５４５によって、モータ駆動ユニットが構築される。そのユニットに、実施形態１によるモータモジュール２０００を好適に用いることができる。 The ECU 542 includes, for example, the controller 340 and the drive circuit 350 according to Embodiment 1 or 2. In automobiles, an electronic control system is built around an ECU. In the electric power steering apparatus 3000, for example, a motor drive unit is constructed by the ECU 542, the motor 543 and the inverter 545. The motor module 2000 according to the first embodiment can be suitably used for the unit.
本開示の実施形態は、掃除機、ドライヤ、シーリングファン、洗濯機、冷蔵庫および電動パワーステアリング装置などの、各種モータを備える多様な機器に幅広く利用され得る。 Embodiments of the present disclosure can be widely used in a variety of devices equipped with various motors, such as vacuum cleaners, dryers, ceiling fans, washing machines, refrigerators, and electric power steering devices.
１００　　：インバータユニット　　１１０　　：電源遮断回路　　１２０　　：第１インバータ　　１３０　　：第２インバータ　　１５０　　：電流センサ　　２００　　：モータ　　３００　　：制御回路　　３１０　　：電源回路　　３２０　　：角度センサ　　３３０　　：入力回路　　３４０　　：コントローラ　　３５０　　：駆動回路　　３６０　　：ＲＯＭ　　１０００　　：電力変換装置　　２０００　　：モータモジュール　　３０００　　：電動パワーステアリング装置 100: inverter unit 110: power shutoff circuit 120: first inverter 130: second inverter 150: current sensor 200: motor 300: control circuit 310: power supply circuit 320: angle sensor 330: input circuit 340: controller 350: drive circuit 360 : ROM 1000: Power converter 2000: Motor module 3000: Electric power steering device

Claims (11)

  1. 電源からの電力を、ｎ相（ｎは３以上の整数）の巻線を有するモータに供給する電力に変換する電力変換装置であって、



    　前記モータの各相の巻線の一端に接続される第１インバータであって、各々がローサイドスイッチ素子およびハイサイドスイッチ素子を有するｎ個のレグを有する第１インバータと、



    　前記モータの各相の巻線の他端に接続される第２インバータであって、各々がローサイドスイッチ素子およびハイサイドスイッチ素子を有するｎ個のレグを有する第２インバータと、



    　前記第１および第２インバータにおけるスイッチ素子のオープン故障を検知する故障検知装置と、



    　前記故障検知装置が演算処理するデータを格納するメモリと、



    を備え、



    　前記故障検知装置は、



    　　前記モータのｎ相電流およびｄｑ座標系において表現される電流・電圧を所定の周期毎に獲得し、獲得した電流・電圧のデータを前記メモリに書き込み、



    　　前記ｄｑ座標系において表現される電流・電圧の変動に応答して前記ｎ相電流の変動を解析することにより、前記第１および第２インバータにおけるスイッチ素子のオープン故障を前記ｎ相電流の変動の解析結果に基づいて検知する、電力変換装置。     A power converter that converts power from a power supply into power supplied to a motor having n-phase (n is an integer of 3 or more) windings,



    A first inverter connected to one end of a winding of each phase of the motor, the first inverter having n legs each having a low side switch element and a high side switch element;



    A second inverter connected to the other end of the winding of each phase of the motor, the second inverter having n legs each having a low side switch element and a high side switch element;



    A failure detection device for detecting an open failure of a switch element in the first and second inverters;



    A memory for storing data to be processed by the failure detection device;



    Equipped with



    The failure detection device is



    The n-phase current of the motor and the current / voltage represented in the dq coordinate system are acquired for each predetermined cycle, and the acquired current / voltage data is written to the memory.



    By analyzing the fluctuation of the n-phase current in response to the fluctuation of the current and voltage expressed in the dq coordinate system, the open failure of the switch element in the first and second inverters is A power converter that detects based on analysis results.
  2. 前記ｄｑ座標系において表現される電流・電圧は、ｄ軸電流、ｑ軸電流、零相電流、ｄ軸電圧、ｑ軸電圧およびｚ相電圧の少なくとも１つである、請求項１に記載の電力変換装置。 The electric power according to claim 1, wherein the current / voltage represented in the dq coordinate system is at least one of d-axis current, q-axis current, zero-phase current, d-axis voltage, q-axis voltage and z-phase voltage. Converter.
  3. 前記故障検知装置は、前記ｄｑ座標系の前記零相電流またはｄ軸電流の変動に応答して前記ｎ相電流の変動を解析することにより、前記第１および第２インバータにおけるスイッチ素子のオープン故障を前記ｎ相電流の変動の解析結果に基づいて検知する、請求項２に記載の電力変換装置。 The failure detection apparatus analyzes the fluctuation of the n-phase current in response to the fluctuation of the zero-phase current or the d-axis current of the dq coordinate system to open the open failure of the switch element in the first and second inverters. The power conversion device according to claim 2, wherein the power conversion device is detected based on the analysis result of the fluctuation of the n-phase current.
  4. 前記故障検知装置は、故障検知の基準時刻で獲得した零相電流のデータと、前記基準時刻よりも前の時刻で獲得した複数の零相電流のデータを含む過去のデータ群との比較結果に基づいて零相電流の変動を検知する、請求項３に記載の電力変換装置。 The failure detection device compares the data of the zero-phase current acquired at the reference detection time of failure detection with the past data group including data of a plurality of zero-phase currents acquired at a time before the reference time. The power converter according to claim 3, wherein a fluctuation of the zero-phase current is detected based on it.
  5. 前記故障検知装置は、故障検知の基準時刻で獲得したｄ軸電流のデータと、前記基準時刻よりも前の時刻で獲得した複数のｄ軸電流のデータを含む過去のデータ群との比較結果に基づいてｄ軸電流の変動を検知する、請求項３に記載の電力変換装置。 The failure detection device compares the data of d-axis current acquired at the reference detection time of failure detection with the past data group including data of a plurality of d-axis currents acquired at a time before the reference time. The power conversion device according to claim 3, wherein a change in d-axis current is detected based on the change.
  6. 前記故障検知装置は、前記基準時刻で獲得したｎ相電流のデータと、前記基準時刻よりも前の時刻で獲得した複数のｎ相電流のデータを含む過去のデータ群とに基づいてｎ相電流の変動を解析する、請求項４または５に記載の電力変換装置。 The failure detection device is configured to generate an n-phase current based on data of the n-phase current acquired at the reference time and a past data group including data of a plurality of n-phase currents acquired at times earlier than the reference time. The power converter according to claim 4 or 5, wherein the fluctuation of.
  7. 前記故障検知装置は、連続してゼロであり変化しない相電流のデータ群が前記過去のデータ群に含まれる場合、前記ｎ相のうちの前記相電流のデータ群を含む一相のスイッチ素子のオープン故障を検知する、請求項６に記載の電力変換装置。 The failure detection device is a one-phase switch element including the data group of the phase current of the n phases, when the data group of the phase current which is continuously zero and does not change is included in the past data group. The power converter according to claim 6, which detects an open failure.
  8. 前記所定の周期は、前記モータの電気角の一周期および前記一周期の間に前記ｎ相電流および前記ｄｑ座標系の電流・電圧のデータを獲得するポイント数から決定される、請求項１から７のいずれかに記載の電力変換装置。 The predetermined cycle is determined from one cycle of the electrical angle of the motor and the number of points for acquiring data of current / voltage of the n-phase current and the dq coordinate system during the one cycle. The power converter device in any one of 7.
  9. 前記第１インバータとグランドとの接続・非接続を切替える第１スイッチ素子と、



    　前記第１インバータと前記電源との接続・非接続を切替える第２スイッチ素子と、



    　前記第２インバータと前記グランドとの接続・非接続を切替える第３スイッチ素子と、



    　前記第２インバータと前記電源との接続・非接続を切替える第４スイッチ素子と、



    をさらに備える、請求項１から８のいずれかに記載の電力変換装置。     A first switch element for switching connection / disconnection between the first inverter and the ground;



    A second switch element for switching connection / disconnection between the first inverter and the power supply;



    A third switch element for switching connection / disconnection between the second inverter and the ground;



    A fourth switch element for switching connection / disconnection between the second inverter and the power supply;



    The power converter according to any one of claims 1 to 8, further comprising
  10. モータと、



    　請求項１から９のいずれかに記載の電力変換装置と、



    を備える、モータモジュール。     Motor,



    The power converter according to any one of claims 1 to 9,



    , A motor module.
  11. 請求項１０に記載のモータモジュールを備える電動パワーステアリング装置。 An electric power steering apparatus comprising the motor module according to claim 10.
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