WO2019220781A1 - 故障診断方法、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 - Google Patents

故障診断方法、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 Download PDF

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WO2019220781A1
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switch element
phase
failure
failed
low
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PCT/JP2019/013061
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English (en)
French (fr)
Inventor
アハマッド ガデリー
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日本電産株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters

Definitions

  • the present disclosure relates to a failure diagnosis method, a power conversion device, a motor module, and an electric power steering device.
  • Patent Document 1 discloses a motor drive device having a first system and a second system.
  • the first system is connected to the first winding set of the motor and includes a first inverter unit, a power supply relay, a reverse connection protection relay, and the like.
  • the second system is connected to the second winding set of the motor and includes a second inverter unit, a power supply relay, a reverse connection protection relay, and the like.
  • the power relay is connected to the failed system or from the power source. The power supply to the system connected to the winding set is cut off. It is possible to continue motor driving using the other system that has not failed.
  • Patent Documents 2 and 3 also disclose a motor drive device having a first system and a second system. Even if one system or one winding set fails, motor drive can be continued by a system that does not fail.
  • Embodiment of this indication provides the failure diagnostic method which can diagnose appropriately the failure of the switch element with which a power converter is provided.
  • An exemplary failure diagnosis method of the present disclosure is a failure diagnosis method for diagnosing a failure in a power conversion device that converts electric power from a power source into electric power supplied to a motor having at least one phase winding, the electric power
  • the conversion device includes at least one H-bridge each having a first high-side switch element, a first low-side switch element, a second high-side switch element, and a second low-side switch element, and the failure diagnosis method includes the at least one fault diagnosis method. Determining whether there is a failed phase in the phase; determining whether there is a failed part in the high side and low side of the at least one H-bridge; and determining whether there is the failed phase.
  • the first high-side switch element based on the determination result of the step of determining whether there is a failed part. Encompasses the first low side switching device, and a determining whether there is the failed switch element in said second high-side switching device and said second low-side switch elements.
  • An exemplary power conversion device of the present disclosure is a power conversion device that converts power from a power source into power supplied to a motor having at least one phase winding, each of the power conversion devices being a first power conversion device.
  • At least one H bridge having a high side switch element, a first low side switch element, a second high side switch element and a second low side switch element, and a control circuit for controlling the operation of the at least one H bridge;
  • the control circuit determines whether there is a failed phase in the at least one phase, determines whether there is a failed part in the high side and low side of the at least one H-bridge, and has the failed phase And the first low-side switch element, the first low-side switch element, and the first low-side switch element.
  • Id switching element determines the presence or absence of failure of the second high side switching device and said second low-side switch elements.
  • a failure diagnosis method capable of appropriately diagnosing a failure of a switch element included in a power conversion device, a power conversion device, a motor module including the power conversion device, and the motor module are provided.
  • An electric power steering apparatus is provided.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a motor module according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a circuit diagram schematically showing the inverter unit according to the embodiment.
  • FIG. 3A is a schematic diagram showing an A-phase H-bridge.
  • FIG. 3B is a schematic diagram showing a B-phase H-bridge.
  • FIG. 3C is a schematic diagram showing a C-phase H-bridge.
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing a controller that performs overall motor control.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating functional blocks for performing fault diagnosis of the A phase, the B phase, and the C phase.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating functional blocks for performing a phase A failure diagnosis.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating functional blocks for performing a B-phase failure diagnosis.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a motor module according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a circuit diagram schematically showing the inverter unit according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating functional blocks for performing a C-phase failure diagnosis.
  • FIG. 9 is a diagram showing functional blocks for performing a fault diagnosis on the low side of the H-bridge.
  • FIG. 10 is a diagram showing functional blocks for performing a fault diagnosis on the low side of the H-bridge.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating functional blocks for performing a fault diagnosis on the high side of the H bridge.
  • FIG. 12 is a diagram showing functional blocks for diagnosing the high side of the H bridge.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating functional blocks for performing failure diagnosis of the A-phase switch element.
  • FIG. 14 is a diagram showing functional blocks for performing failure diagnosis of the B-phase switch element.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating functional blocks for performing failure diagnosis of the C-phase switch element.
  • FIG. 16 is a schematic diagram showing a look-up table for determining the saturation voltage Vsat from the rotation speed ⁇ and the current amplitude value.
  • FIG. 17 is a graph illustrating a current waveform (sine wave) obtained by plotting the current values flowing through the windings of the A phase, B phase, and C phase of the motor when the power conversion device is controlled according to the three-phase energization control It is.
  • FIG. 18 is a graph illustrating a current waveform obtained by plotting the current values flowing through the B-phase and C-phase windings of the motor when the A-phase has failed and the power converter is controlled according to the two-phase energization control. It is.
  • FIG. 17 is a graph illustrating a current waveform (sine wave) obtained by plotting the current values flowing through the windings of the A phase, B phase, and C phase of the motor when the power conversion device is controlled according to the three-phase energization control It is.
  • FIG. 18 is a
  • FIG. 19 is a graph exemplifying a current waveform obtained by plotting the current value flowing through each of the C-phase and A-phase windings of the motor when the B-phase has failed and the power converter is controlled according to the two-phase energization control. It is.
  • FIG. 20 is a graph illustrating a current waveform obtained by plotting the current values flowing through the windings of the A-phase and B-phase of the motor when the power conversion device is controlled in accordance with the two-phase energization control when the C-phase fails. It is.
  • FIG. 21 is a graph showing waveforms of simulation results of the actual voltage VA1 (upper side) and the actual voltage VA2 (lower side) when the low-side switch element SW_A1L has an open failure.
  • FIG. 22 is a graph showing waveforms of simulation results of the actual voltage VB1 (upper side) and the actual voltage VB2 (lower side) when the low-side switch element SW_A1L has an open failure.
  • FIG. 23 is a graph showing waveforms of simulation results of the actual voltage VC1 (upper side) and the actual voltage VC2 (lower side) when the low-side switch element SW_A1L has an open failure.
  • FIG. 24 is a graph showing waveforms of simulation results of the actual voltage VA1 (upper side) and the actual voltage VA2 (lower side) when the high-side switch element SW_A1H has an open failure.
  • FIG. 25 is a graph showing waveforms of simulation results of the actual voltage VB1 (upper side) and the actual voltage VB2 (lower side) when the high-side switch element SW_A1H has an open failure.
  • FIG. 26 is a graph showing waveforms of simulation results of the actual voltage VC1 (upper side) and the actual voltage VC2 (lower side) when the high-side switch element SW_A1H has an open failure.
  • FIG. 27 is a schematic diagram illustrating an electric power steering apparatus according to an exemplary embodiment.
  • a power conversion device that converts power from a power source into power to be supplied to a three-phase motor having three-phase (A-phase, B-phase, and C-phase) windings.
  • a form is demonstrated.
  • a power conversion device that converts electric power from a power source into electric power to be supplied to an n-phase motor having an n-phase winding (n is an integer of 4 or more) such as four-phase or five-phase, and a switch used in the device
  • An element failure diagnosis method is also included in the scope of the present disclosure.
  • FIG. 1 schematically shows a typical block configuration of a motor module 2000 according to the present embodiment.
  • the motor module 2000 typically includes a power converter 1000 having the inverter unit 100 and a control circuit 300 and a motor 200.
  • the motor module 2000 is modularized and can be manufactured and sold as, for example, an electromechanically integrated motor having a motor, a sensor, a driver, and a controller.
  • the power conversion apparatus 1000 can convert power from the power source 101 (see FIG. 2) into power supplied to the motor 200.
  • the power conversion apparatus 1000 is connected to the motor 200.
  • the power conversion apparatus 1000 can convert DC power into three-phase AC power that is pseudo-sine waves of A phase, B phase, and C phase.
  • connection between components (components) mainly means electrical connection.
  • the motor 200 is, for example, a three-phase AC 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 of the inverter unit 100. More specifically, the first inverter 120 is connected to one end of each phase winding of the motor 200, and the second inverter 130 is connected to the other end of each phase winding.
  • 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. Each component of the control circuit 300 is mounted on, for example, one circuit board (typically a printed board).
  • the control circuit 300 is connected to the inverter unit 100 and controls the inverter unit 100 based on input signals from the current sensor 150 and the angle sensor 320. Examples of the control method include vector control, pulse width modulation (PWM), and direct torque control (DTC). However, the angle sensor 320 may be unnecessary depending on the motor control method (for example, sensorless control).
  • the control circuit 300 can realize the closed loop control by controlling the target position, rotation speed, current, etc. of the rotor of the motor 200.
  • the control circuit 300 may include a torque sensor instead of the angle sensor 320. In this case, the control circuit 300 can control the target motor torque.
  • the power supply circuit 310 generates a power supply voltage (for example, 3V, 5V) necessary for each block in the circuit based on the voltage of the power supply 101, for example, 12V.
  • a power supply voltage for example, 3V, 5V
  • 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 the rotation angle of the rotor (hereinafter referred to as “rotation signal”) and outputs the rotation signal to the controller 340.
  • rotation signal the rotation angle of the rotor
  • the input circuit 330 receives the phase current detected by the current sensor 150 (hereinafter sometimes referred to as “actual current value”), and changes the level of the actual current value to the input level of the controller 340 as necessary.
  • the actual current value is output to the controller 340.
  • the input circuit 330 is, for example, an analog / digital (AD) conversion circuit.
  • the controller 340 is an integrated circuit that controls the entire power conversion apparatus 1000, and is, for example, a microcontroller or an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • the controller 340 controls the switching operation (turn-on or turn-off) of each switch element (typically a semiconductor switch element) in the first and second inverters 120 and 130 of the inverter unit 100.
  • the controller 340 sets the target current value according to the actual current value and the rotation signal of the rotor, generates a PWM signal, and outputs it to the drive circuit 350.
  • the drive circuit 350 is typically a pre-driver (sometimes called a “gate driver”).
  • the drive circuit 350 generates a control signal (gate control signal) for controlling the switching operation of each switch element in the first and second inverters 120 and 130 of the inverter unit 100 according to the PWM signal, and supplies a control signal to the gate of each switch element.
  • gate control signal gate control signal
  • the pre-driver may not be necessary. In that case, the function of the pre-driver can be implemented in the controller 340.
  • the ROM 360 is, for example, a writable memory (for example, PROM), a rewritable memory (for example, flash memory), or a read-only memory.
  • the ROM 360 stores a control program including a command group for causing the controller 340 to control the power conversion apparatus 1000.
  • the control program is temporarily expanded in a RAM (not shown) at the time of booting.
  • FIG. 2 schematically shows a circuit configuration of the inverter unit 100 according to the present embodiment.
  • the power supply 101 generates a predetermined power supply voltage (for example, 12V).
  • a DC power source is used as the power source 101.
  • the power source 101 may be an AC-DC converter, a DC-DC converter, or a battery (storage battery).
  • the power source 101 may be a single power source common to the first and second inverters 120 and 130 as shown in the figure, or may be a first power source (not shown) for the first inverter 120 and for the second inverter 130.
  • a second power source (not shown) may be provided.
  • coils are provided between the power source 101 and the first inverter 120 and between the power source 101 and the second inverter 130.
  • the coil functions as a noise filter, and smoothes the high frequency noise included in the voltage waveform supplied to each inverter or the high frequency noise generated by each inverter so as not to flow out to the power supply 101 side.
  • a capacitor is connected to the power supply terminal of each inverter.
  • the capacitor is a so-called bypass capacitor and suppresses voltage ripple.
  • the capacitor is, for example, an electrolytic capacitor, and the capacity and the number to be used are appropriately determined according to design specifications.
  • the first inverter 120 has a bridge circuit composed of three legs. Each leg has a high-side switch element, a low-side switch element, and a shunt resistor.
  • the A-phase leg includes a high-side switch element SW_A1H, a low-side switch element SW_A1L, and a first shunt resistor S_A1.
  • the B-phase leg has a high-side switch element SW_B1H, a low-side switch element SW_B1L, and a first shunt resistor S_B1.
  • the C-phase leg has a high-side switch element SW_C1H, a low-side switch element SW_C1L, and a first shunt resistor S_C1.
  • a field effect transistor typically MOSFET having a parasitic diode formed therein, or a combination of an insulated gate bipolar transistor (IGBT) and a free-wheeling diode connected in parallel thereto can be used.
  • MOSFET field effect transistor
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • the first shunt resistor S_A1 is used to detect the A-phase current IA1 flowing through the A-phase winding M1, and is connected, for example, between the low-side switch element SW_A1L and the GND line GL.
  • the first shunt resistor S_B1 is used to detect a B-phase current IB1 flowing through the B-phase winding M2, and is connected, for example, between the low-side switch element SW_B1L and the GND line GL.
  • the first shunt resistor S_C1 is used to detect the C-phase current IC1 flowing through the C-phase winding M3, and is connected between, for example, the low-side switch element SW_C1L and the GND line GL.
  • the three shunt resistors S_A1, S_B1, and S_C1 are connected in common with the GND line GL of the first inverter 120.
  • the second inverter 130 has a bridge circuit composed of three legs. Each leg has a high-side switch element, a low-side switch element, and a shunt resistor.
  • the A-phase leg has a high-side switch element SW_A2H, a low-side switch element SW_A2L, and a shunt resistor S_A2.
  • the B-phase leg has a high-side switch element SW_B2H, a low-side switch element SW_B2L, and a shunt resistor S_B2.
  • the C-phase leg has a high-side switch element SW_C2H, a low-side switch element SW_C2L, and a shunt resistor S_C2.
  • the shunt resistor S_A2 is used to detect the A-phase current IA2, and is connected, for example, between the low-side switch element SW_A2L and the GND line GL.
  • the shunt resistor S_B2 is used to detect the B-phase current IB2, and is connected between, for example, the low-side switch element SW_B2L and the GND line GL.
  • the shunt resistor S_C2 is used to detect the C-phase current IC2, and is connected, for example, between the low-side switch element SW_C2L and the GND line GL.
  • the three shunt resistors S_A2, S_B2, and S_C2 are connected in common with the GND line GL of the second inverter 130.
  • the current sensor 150 described above includes, for example, a shunt resistor S_A1, S_B1, S_C1, S_A2, S_B2, S_C2, and a current detection circuit (not shown) that detects a current flowing through each shunt resistor.
  • the A-phase leg of the first inverter 120 (specifically, a node between the high-side switch element SW_A1H and the low-side switch element SW_A1L) is connected to one end A1 of the A-phase winding M1 of the motor 200, and the second inverter The 130 A-phase leg is connected to the other end A2 of the A-phase winding M1.
  • the B-phase leg of the first inverter 120 is connected to one end B1 of the B-phase winding M2 of the motor 200, and the B-phase leg of the second inverter 130 is connected to the other end B2 of the winding M2.
  • the C-phase leg of the first inverter 120 is connected to one end C1 of the C-phase winding M3 of the motor 200, and the C-phase leg of the second inverter 130 is connected to the other end C2 of the winding M3.
  • FIG. 3A schematically shows the configuration of the A-phase H-bridge BA.
  • FIG. 3B schematically shows the configuration of a B-phase H-bridge BB.
  • FIG. 3C schematically shows the configuration of a C-phase H-bridge BC.
  • the inverter unit 100 includes A-phase, B-phase, and C-phase H-bridges BA, BB, and BC.
  • the A-phase H bridge BA includes a high-side switch element SW_A1H and a low-side switch element SW_A1L in the leg on the first inverter 120 side, a high-side switch element SW_A2H, a low-side switch element SW_A2L in the leg on the second inverter 130 side, and a winding Has M1.
  • the B-phase H-bridge BB includes a high-side switch element SW_B1H and a low-side switch element SW_B1L in the leg on the first inverter 120 side, a high-side switch element SW_B2H, a low-side switch element SW_B2L in the leg on the second inverter 130 side, and a winding Has M2.
  • the C-phase H-bridge BC includes a high-side switch element SW_C1H and a low-side switch element SW_C1L in the leg on the first inverter 120 side, a high-side switch element SW_C2H, a low-side switch element SW_C2L in the leg on the second inverter 130 side, and a winding M3.
  • the control circuit 300 (specifically, the controller 340) can specify a failed switch element in the power conversion apparatus 1000 by executing a failure diagnosis described below.
  • the control circuit 300 can switch to motor control in which a two-phase winding is energized using a two-phase H bridge other than the H bridge including the faulty switch element.
  • a two-phase winding is referred to as “three-phase energization control”
  • energizing the two-phase winding is referred to as “two-phase energization control”. Details of the failure diagnosis will be described below.
  • failure diagnosis method for diagnosing the presence or absence of a failure of the switch element of the power conversion apparatus 1000 shown in FIG. 1
  • the failure diagnosis method of the present disclosure can be suitably used for a power conversion device including at least one H bridge, for example, a full bridge type power conversion device.
  • the failure of a switch element refers to the open failure of a switch element.
  • An open failure is a failure in which the switch element always has a high impedance.
  • a failure occurring in a switching element of an A-phase H-bridge may be referred to as an A-phase failure.
  • the outline of the failure diagnosis method of this embodiment is as follows.
  • failure diagnosis it is determined whether there is a failed phase in the A phase, the B phase, or the C phase. Further, it is determined whether there is a failed part in the high side and the low side of the H bridges BA, BB, and BC. Based on these determination results, it is determined whether there is a failed switch element among the high-side switch element and the low-side switch element included in the power conversion device 1000.
  • the current and voltage expressed in the dq coordinate system the actual voltage indicating the voltage across the low-side switch element, and the rotational speed ⁇ of the motor are acquired.
  • the current and voltage expressed in the dq coordinate system include a d-axis voltage Vd, a q-axis voltage Vq, a d-axis current Id, and a q-axis current Iq.
  • the axis corresponding to the zero phase is represented as the z axis.
  • the rotation speed ⁇ is represented by a rotation speed (rpm) at which the rotor of the motor rotates per unit time (for example, 1 minute) or a rotation speed (rps) at which the rotor rotates at unit time (for example, 1 second).
  • a first actual voltage and a second actual voltage are defined for each of the A-phase, B-phase, and C-phase H-bridges BA, BB, and BC.
  • the first actual voltage indicates the voltage across the first low-side switch element in the leg on the first inverter 120 side in the H bridge of each phase. In other words, the first actual voltage corresponds to the node potential between the first high-side switch element and the first low-side switch element in the leg on the first inverter 120 side.
  • the second actual voltage indicates the voltage across the second low-side switch element in the leg on the second inverter 130 side. In other words, the second actual voltage corresponds to the node potential between the second high-side switch element and the second low-side switch element in the leg on the second inverter 130 side.
  • the voltage across the switch element is equal to the voltage Vds between the source and drain of the FET that is the switch element.
  • the first actual voltage indicates the voltage VA1 across the low-side switch element SW_A1L shown in FIG. 3A, and the second actual voltage points across the voltage VA2 across the low-side switch element SW_A2L shown in FIG. 3A.
  • the first actual voltage indicates the voltage VB1 across the low-side switch element SW_B1L shown in FIG. 3B
  • the second actual voltage indicates the voltage VB2 across the low-side switch element SW_B2L shown in FIG. 3B.
  • the first actual voltage indicates the voltage VC1 across the low-side switch element SW_C1L illustrated in FIG. 3C
  • the second actual voltage indicates the voltage VC2 across the low-side switch element SW_C2L illustrated in FIG. 3C. .
  • a failure is diagnosed based on the acquired current and voltage in the dq coordinate system, the first actual voltage, the second actual voltage, and the rotation speed.
  • a fault signal indicating a fault of the switch element is generated and output to a motor control unit described later.
  • a failure signal is a signal that is asserted when a failure occurs.
  • the above-described failure diagnosis is repeatedly executed in synchronization with, for example, a period in which each phase current is measured by the current sensor 150, that is, an AD conversion period.
  • the algorithm for realizing the fault diagnosis method according to the present embodiment can be realized only by hardware such as an application specific integrated circuit (ASIC) or FPGA, or can be realized by a combination of a microcontroller and software. Can do.
  • the operation subject of failure diagnosis is the controller 340 of the control circuit 300.
  • FIG. 4 exemplifies functional blocks of the controller 340 for performing overall motor control.
  • FIG. 5 exemplifies functional blocks for performing fault diagnosis of the A phase, the B phase, and the C phase.
  • each block in the functional block diagram is shown not in hardware units but in functional block units.
  • the software used for motor control and failure diagnosis may be a module constituting a computer program for executing specific processing corresponding to each functional block, for example.
  • Such a computer program is stored in the ROM 360, for example.
  • the controller 340 can read out commands from the ROM 360 and sequentially execute each process.
  • the controller 340 includes, for example, a failure diagnosis unit 800 and a motor control unit 900.
  • the failure diagnosis of the present disclosure can be suitably combined with motor control (for example, vector control), and can be incorporated into a series of processes of motor control.
  • Failure diagnosis unit 800 obtains d-axis current Id, q-axis current Iq, d-axis voltage Vd, q-axis voltage, and rotation speed ⁇ of motor 200 in the dq coordinate system.
  • the fault diagnosis unit 800 further obtains the first actual voltages VA1, VB1, VC1, and the second actual voltages VA2, VB2, and VC2.
  • the failure diagnosis unit 800 may include a pre-computation unit (not shown) that acquires Vpeak.
  • the pre-computation unit uses the Clark transformation to convert the three-phase currents Ia, Ib and Ic obtained based on the measured value of the current sensor 150 into the currents I ⁇ and ⁇ on the ⁇ axis in the ⁇ fixed coordinate system.
  • To a current I ⁇ of The pre-computation unit converts the currents I ⁇ and I ⁇ into a d-axis current Id and a q-axis current Iq in the dq coordinate system by using park conversion (dq coordinate conversion).
  • the pre-calculation unit acquires the d-axis voltage Vd and the q-axis voltage Vq based on the currents Id and Iq, and calculates the voltage peak value Vpeak from the acquired Vd and Vq based on the following formula (1).
  • the pre-computation unit can also receive Vd and Vq necessary for calculating Vpeak from the motor control unit 900 that performs vector control.
  • the pre-computation unit acquires Vpeak in synchronization with the period in which each phase current is measured by the current sensor 150.
  • Vpeak (2/3) 1/2 (Vd 2 + Vq 2 ) 1/2 formula (1)
  • Failure diagnosis unit 800 refers to look-up table 940 (FIG. 16) and determines saturation voltage Vsat based on currents Id and Iq and rotation speed ⁇ .
  • FIG. 16 schematically shows a look-up table (LUT) 940 that determines the saturation voltage Vsat from the rotation speed ⁇ and the current amplitude value.
  • the LUT 940 associates the relationship between the saturation voltage Vsat and the input of the current amplitude value (Id 2 + Iq 2 ) 1/2 determined based on the d-axis current and the q-axis current and the rotational speed ⁇ of the motor 200.
  • the rotation speed ⁇ is calculated based on, for example, a rotation signal from the angle sensor 320.
  • the rotational speed ⁇ can be estimated using, for example, a known sensorless control method.
  • the actual voltage of each switch element is measured by a drive circuit (predriver) 350, for example.
  • Table 1 illustrates the configuration of the LUT 940 that can be used for failure diagnosis.
  • Id is generally treated as zero. Therefore, the current amplitude value is equal to Iq.
  • Table 1 lists Iq (A).
  • the saturation voltage Vsat is determined from the acquired current amplitude value Iq and the rotational speed ⁇ .
  • a value set in advance before driving may be used as the saturation voltage Vsat.
  • a constant value for example, about 0.1 V) depending on the system may be used as the saturation voltage Vsat.
  • the failure diagnosis unit 800 diagnoses the presence or absence of a switch element failure based on the above-described actual voltage, voltage peak value Vpeak, and saturation voltage Vsat.
  • the failure diagnosis unit 800 generates a failure signal indicating the failed switch element based on the diagnosis result, and outputs the failure signal to the motor control unit 900.
  • the motor control unit 900 generates a PWM signal that controls the overall switching operation of the switch elements of the first and second inverters 120 and 130 using, for example, vector control.
  • the motor control unit 900 outputs a PWM signal to the drive circuit 350. For example, when a failure signal is asserted, the motor control unit 900 can switch the motor control from the three-phase energization control to the two-phase energization control.
  • each functional block may be expressed as a unit. Naturally, these notations are not used with the intention of restricting each functional block to hardware or software.
  • the execution subject of the software may be the core of the controller 340, for example.
  • the controller 340 can be realized by an FPGA. In that case, all or some of the functional blocks may be realized by hardware.
  • all or part of the functional blocks shown in FIGS. 4 to 16 may be distributed and implemented in a plurality of FPGAs.
  • the plurality of FPGAs can be connected to each other by, for example, an in-vehicle control area network (CAN), and can transmit and receive data.
  • CAN in-vehicle control area network
  • the failure diagnosis unit 800 includes a failure diagnosis unit 800A for diagnosing a failure of the A-phase H bridge BA, a failure diagnosis unit 800B for diagnosing a failure of the B-phase H bridge BB, and a C-phase H bridge shown in FIG.
  • a failure diagnosis unit 800C for diagnosing a failure of the bridge BC is included.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a failure diagnosis unit 800A for diagnosing a failure of the A-phase H bridge BA.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a failure diagnosis unit 800B for diagnosing a failure of the B-phase H-bridge BB.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a failure diagnosis unit 800C for diagnosing a failure of the C-phase H-bridge BC.
  • Failure diagnosis units 800A, B, and C are constituted by substantially the same functional blocks. However, the input signals of the first actual voltage and the second actual voltage differ between the blocks.
  • the fault diagnosis of the H bridge will be described in detail with reference to FIG. 6, taking the fault diagnosis of the A-phase H bridge BA as an example.
  • the fault diagnosis unit 800A includes multipliers 810 and 811, adders 812, 813_1 and 813_2, signal generation units 814_1 and 814_2, multipliers 820 and 821, adders 822, 823_1 and 823_2, signal generation units 824_1 and 824_2, and a logic circuit. OR830.
  • Multipliers 810 and 811, adders 812, 813_1 and 813_2, and signal generation units 814_1 and 814_2 constitute a low-side fault diagnosis unit.
  • the multipliers 820 and 821, the adders 822, 823_1 and 823_2, and the signal generation units 824_1 and 824_2 constitute a high side failure diagnosis unit.
  • the low side failure diagnosis unit specifies an open failure of the low side switch elements SW_A1L and SW_A2L.
  • the high side failure diagnosis unit specifies an open failure of the high side switch elements SW_A1H and SW_A2H.
  • the high side failure diagnosis unit includes a first failure diagnosis for diagnosing an open failure of the high side switch element SW_A2H based on the voltage peak value Vpeak, the saturation voltage Vsat and the first actual voltage VA1, and the voltage peak value Vpeak, the saturation voltage Vsat and Based on the second actual voltage VA2, the second failure diagnosis for diagnosing an open failure of the high-side switch element SW_A1H is performed.
  • Multiplier 820 multiplies voltage peak value Vpeak by a constant “1/2”.
  • the voltage peak value Vpeak is calculated based on the above equation (1).
  • the multiplier 821 multiplies the saturation voltage Vsat by a constant “1”.
  • the adder 822 adds the output Vsat of the multiplier 821 to the output Vpeak / 2 of the multiplier 820.
  • the adder 823_1 calculates the first failure diagnosis voltage VA2H_FD by adding the first actual voltage VA1 to the output (Vpeak / 2) + Vsat from the adder 822 (formula (2)).
  • the adder 823_2 calculates the second failure diagnosis voltage VA1H_FD by adding the second actual voltage VA2 to the output (Vpeak / 2) + Vsat from the adder 822 (formula (3)).
  • the first actual voltage VA1 and the second actual voltage VA2 are measured by a drive circuit (predriver) 350, for example.
  • VA2H_FD VA1 + [(Vpeak / 2) + Vsat] Formula (2)
  • VA1H_FD VA2 + [(Vpeak / 2) + Vsat] Formula (3)
  • the signal generation unit 824_1 diagnoses an open failure of the high-side switch element SW_A2H based on the first failure diagnosis voltage VA2H_FD. Specifically, the signal generation unit 824_1 identifies an open failure of the high side switch element SW_A2H when the first failure diagnosis voltage VA2H_FD is less than zero (VA2H_FD ⁇ 0). When the first failure diagnosis voltage VA2H_FD is greater than or equal to zero (VA2H_FD ⁇ 0), the signal generation unit 824_1 determines that no open failure has occurred in the high-side switch element SW_A2H.
  • the signal generation unit 824_1 generates a first failure signal A2H_FD indicating an open failure of the high-side switch element SW_A2H based on the result of the first failure diagnosis.
  • the first failure signal A2H_FD can be assigned to a 1-bit signal.
  • the level of the first failure signal A2H_FD is Low.
  • the signal generation unit 824_1 identifies an open failure of the high-side switch element SW_A2H, the signal generation unit 824_1 asserts the first failure signal A2H_FD.
  • the signal generation unit 824_2 diagnoses an open failure of the high-side switch element SW_A1H based on the second failure diagnosis voltage VA1H_FD. Specifically, the signal generation unit 824_2 identifies an open failure of the high side switch element SW_A1H when the second failure diagnosis voltage VA1H_FD is less than zero (VA1H_FD ⁇ 0). When the second failure diagnosis voltage VA1H_FD is zero or more (VA1H_FD ⁇ 0), the signal generation unit 824_2 determines that no open failure has occurred in the high-side switch element SW_A1H.
  • the signal generation unit 824_2 generates a second failure signal A1H_FD indicating an open failure of the high side switch element SW_A1H based on the result of the second failure diagnosis.
  • the second failure signal A1H_FD can be assigned to a 1-bit signal.
  • the level of the second failure signal A1H_FD is Low.
  • the signal generation unit 824_2 identifies an open failure of the high-side switch element SW_A1H, the signal generation unit 824_2 asserts the second failure signal A1H_FD.
  • the low-side failure diagnosis unit performs third failure diagnosis for diagnosing an open failure of the low-side switch element SW_A2L based on the voltage peak value Vpeak, the saturation voltage Vsat, and the first actual voltage VA1, and the voltage peak value Vpeak, saturation voltage Vsat, and second Based on the actual voltage VA2, a fourth failure diagnosis for diagnosing an open failure of the low-side switch element SW_A1L is performed.
  • Multiplier 810 multiplies voltage peak value Vpeak by a constant “ ⁇ 1/2”.
  • the multiplier 811 multiplies the saturation voltage Vsat by a constant “ ⁇ 1”.
  • the low-side failure diagnosis unit has a sign opposite to that of the multipliers 820 and 821 of the high-side failure diagnosis unit. A constant is used.
  • the adder 812 adds the output ( ⁇ Vsat) of the multiplier 811 to the output ( ⁇ Vpeak / 2) of the multiplier 810.
  • the adder 813_1 calculates the third failure diagnosis voltage VA2L_FD by adding the first actual voltage VA1 to the output from the adder 812:-[(Vpeak / 2) + Vsat] (formula (4)).
  • the adder 813_2 calculates the fourth fault diagnosis voltage VA1L_FD by adding the second actual voltage VA2 to the output from the adder 812:-[(Vpeak / 2) + Vsat] (formula (5)).
  • VA2L_FD VA1-[(Vpeak / 2) + Vsat] Formula (4)
  • VA1L_FD VA2-[(Vpeak / 2) + Vsat] Formula (5)
  • the signal generation unit 814_1 diagnoses an open failure of the low-side switch element SW_A2L based on the third failure diagnosis voltage VA2L_FD. Specifically, the signal generation unit 814_1 identifies an open failure of the low-side switch element SW_A2L when the third failure diagnosis voltage VA2L_FD is greater than zero (VA2L_FD> 0). The signal generation unit 814_1 determines that an open failure has not occurred in the low-side switch element SW_A2L when the third failure diagnosis voltage VA2L_FD is equal to or less than zero (VA2L_FD ⁇ 0).
  • the signal generation unit 814_1 generates a third failure signal A2L_FD indicating an open failure of the low-side switch element SW_A2L based on the result of the third failure diagnosis.
  • the third failure signal A2L_FD can be assigned to a 1-bit signal.
  • the level of the third failure signal A2L_FD is Low.
  • the signal generation unit 814_1 identifies the open failure of the low-side switch element SW_A2L, the signal generation unit 814_1 asserts the third failure signal A2L_FD.
  • the signal generation unit 814_2 diagnoses an open failure of the low-side switch element SW_A1L based on the fourth failure diagnosis voltage VA1L_FD. Specifically, the signal generation unit 814_2 specifies an open failure of the low-side switch element SW_A1L when the fourth failure diagnosis voltage VA1L_FD is greater than zero (VA1L_FD> 0). When the fourth failure diagnosis voltage VA1L_FD is equal to or lower than zero (VA1L_FD ⁇ 0), the signal generation unit 814_2 determines that an open failure has not occurred in the low-side switch element SW_A1L.
  • the signal generation unit 814_2 generates a fourth failure signal A1L_FD indicating an open failure of the low-side switch element SW_A1L based on the result of the fourth failure diagnosis.
  • the fourth failure signal A1L_FD can be assigned to a 1-bit signal.
  • the level of the fourth failure signal A1L_FD is Low.
  • the signal generation unit 814_2 specifies the open failure of the low-side switch element SW_A1L, the signal generation unit 814_2 asserts the fourth failure signal A1L_FD.
  • the failure diagnosis unit 800A can identify a switch element that has an open failure among the high-side switch elements SW_A1H, SW_A2H, the low-side switch elements SW_A1L, and SW_A2L.
  • the logic circuit OR830 takes a logical sum of the first to fourth failure signals A2H_FD, A1H_FD, A2L_FD, and A1L_FD.
  • the logic circuit OR 830 outputs a failure signal A_FD indicating whether or not the A-phase H bridge BA has failed. For example, when all of the first to fourth failure signals A2H_FD, A1H_FD, A2L_FD, and A1L_FD are “0” indicating normality, the logic circuit OR830 outputs “0” indicating normality as the failure signal A_FD.
  • the logic circuit OR 830 When at least one of the first to fourth failure signals A2H_FD, A1H_FD, A2L_FD, and A1L_FD is “1” indicating abnormality, the logic circuit OR 830 outputs “1” indicating failure as the failure signal A_FD.
  • failure diagnosis unit 800B detects that at least one of high-side switch elements SW_B1H, SW_B2H, low-side switch elements SW_B1L and SW_B2L has an open failure, and causes a failure of B-phase H-bridge BB. Is output as a failure signal B_FD. When no open failure is detected, “0” indicating that the B-phase H-bridge BB is normal is output as the failure signal B_FD.
  • the failure diagnosis unit 800C When the failure diagnosis unit 800C detects that at least one of the high-side switch elements SW_C1H, SW_C2H, the low-side switch elements SW_C1L and SW_C2L has an open failure, the failure diagnosis unit 800C outputs “1” indicating a failure of the C-phase H-bridge BC as a failure signal. Output as C_FD. When an open failure is not detected, “0” indicating that the C-phase H-bridge BC is normal is output as a failure signal C_FD.
  • failure diagnosis units 810A and 810B for diagnosing the presence or absence of a low-side failure of the H bridges BA, BB, and BC.
  • Fault diagnosis units 810A and 810B have substantially the same functional blocks, but input actual voltages are different from each other.
  • 11 and 12 show failure diagnosis units 810C and 810D for diagnosing the presence or absence of a high-side failure of the H bridges BA, BB, and BC.
  • Fault diagnosis units 810C and 810D have substantially the same functional blocks, but input actual voltages are different from each other.
  • the failure diagnosis unit 800 includes failure diagnosis units 810A to 810D shown in FIGS.
  • Failure diagnosis unit 810A diagnoses the presence or absence of a low-side failure on the second inverter 130 side in the H bridge.
  • the failure diagnosis unit 810B diagnoses the presence or absence of a failure on the low side on the first inverter 120 side in the H bridge.
  • Each of failure diagnosis units 810A and 810B includes multipliers 831 and 832, adders 833, 834, 835, and 836, comparators 837, 838, and 839, and a logic circuit OR841.
  • the multiplier 831 of the failure diagnosis unit 810A multiplies the voltage peak value Vpeak by a constant “ ⁇ 1/2”.
  • the multiplier 832 multiplies the saturation voltage Vsat by a constant “ ⁇ 1”.
  • Adder 833 adds the output values of multipliers 831 and 832.
  • the adder 834 adds the actual voltage VA1 and the output value of the adder 833 to calculate a failure diagnosis voltage VA1L_FD represented by the following equation (6). Equation (6) is the same as Equation (4) described above.
  • VA1L_FD VA1-[(Vpeak / 2) + Vsat] Formula (6)
  • the comparator 837 compares “VA1L_FD” with “zero”. The comparator 837 outputs “0” indicating that the actual voltage VA1 is normal to the logic circuit OR841 when VA1L_FD is equal to or less than zero (VA1L_FD ⁇ 0). When VA1L_FD is larger than zero (VA1L_FD> 0), the comparator 837 outputs “1” indicating that the actual voltage VA1 is abnormal to the logic circuit OR841.
  • VB1L_FD VB1-[(Vpeak / 2) + Vsat] Equation (7)
  • the comparator 838 compares “VB1L_FD” with “zero”. When VB1L_FD is equal to or lower than zero (VB1L_FD ⁇ 0), the comparator 838 outputs “0” indicating that the actual voltage VB1 is normal to the logic circuit OR841. When VB1L_FD is larger than zero (VB1L_FD> 0), the comparator 838 outputs “1” indicating that the actual voltage VB1 is abnormal to the logic circuit OR841.
  • the adder 836 adds the actual voltage VC1 and the output value of the adder 833 to calculate a failure diagnosis voltage VC1L_FD represented by the following formula (8).
  • VC1L_FD VC1-[(Vpeak / 2) + Vsat] Formula (8)
  • the comparator 839 compares “VC1L_FD” with “zero”. When VC1L_FD is equal to or lower than zero (VC1L_FD ⁇ 0), the comparator 839 outputs “0” indicating that the actual voltage VC1 is normal to the logic circuit OR841. When VC1L_FD is greater than zero (VC1L_FD> 0), the comparator 839 outputs “1” indicating that the actual voltage VC1 is abnormal to the logic circuit OR841.
  • the logic circuit OR841 takes a logical sum of the output signals of the comparators 837, 838, and 839.
  • the logic circuit OR841 outputs a failure signal 2L_FD indicating whether or not there is a low-side failure on the second inverter 130 side in the H bridge.
  • the logic circuit OR841 When the output signals of the comparators 837, 838, 839 are all “0”, the logic circuit OR841 outputs “0” indicating normality as the failure signal 2L_FD. When at least one of the output signals of the comparators 837, 838, and 839 is “1”, the logic circuit OR841 outputs “1” indicating a failure as the failure signal 2L_FD.
  • the failure diagnosis unit 810B shown in FIG. 10 performs the same processing as the failure diagnosis unit 810A, and diagnoses the presence or absence of a low-side failure on the first inverter 120 side in the H bridge.
  • the actual voltages VA2, VB2, and VC2 are input to the failure diagnosis unit 810B instead of the actual voltages VA1, VB1, and VC1.
  • the logic circuit OR841 outputs a failure signal 1L_FD indicating whether or not there is a low-side failure on the first inverter 120 side in the H bridge. Since the other processing of the failure diagnosis unit 810B is the same as that of the failure diagnosis unit 810A, detailed description is omitted here.
  • the failure diagnosis unit 810C shown in FIG. 11 diagnoses the presence or absence of a high-side failure on the second inverter 130 side in the H bridge.
  • the failure diagnosis unit 810D diagnoses the presence or absence of a high-side failure on the first inverter 120 side in the H bridge.
  • Each of the failure diagnosis units 810C and 810D includes multipliers 851 and 852, adders 853, 854, 855, and 856, comparators 857, 858, and 859, and a logic circuit OR861.
  • the multiplier 851 of the failure diagnosis unit 810C multiplies the voltage peak value Vpeak by a constant “1/2”.
  • the multiplier 852 multiplies the saturation voltage Vsat by a constant “1”.
  • Adder 853 adds the output values of multipliers 851 and 852.
  • the adder 854 adds the actual voltage VA1 and the output value of the adder 853 to calculate a failure diagnosis voltage VA1H_FD represented by the following equation (9). Equation (9) is the same as Equation (2) described above.
  • VA1H_FD VA1 + [(Vpeak / 2) + Vsat] Formula (9)
  • the comparator 857 compares “VA1H_FD” with “zero”. When VA1H_FD is equal to or greater than zero (VA1H_FD ⁇ 0), the comparator 857 outputs “0” indicating that the actual voltage VA1 is normal to the logic circuit OR861. When VA1H_FD is less than zero (VA1H_FD ⁇ 0), the comparator 857 outputs “1” indicating that the actual voltage VA1 is abnormal to the logic circuit OR861.
  • VB1H_FD VB1 + [(Vpeak / 2) + Vsat] Formula (10)
  • the comparator 858 compares “VB1H_FD” with “zero”. When VB1H_FD is zero or more (VB1H_FD ⁇ 0), the comparator 858 outputs “0” indicating that the actual voltage VB1 is normal to the logic circuit OR861. When VB1H_FD is less than zero (VB1H_FD ⁇ 0), the comparator 858 outputs “1” indicating that the actual voltage VB1 is abnormal to the logic circuit OR861.
  • the adder 856 adds the actual voltage VC1 and the output value of the adder 853 to calculate a failure diagnosis voltage VC1H_FD represented by the following equation (11).
  • VC1H_FD VC1 + [(Vpeak / 2) + Vsat] Formula (11)
  • the comparator 859 compares “VC1H_FD” with “zero”. When VC1H_FD is equal to or greater than zero (VC1H_FD ⁇ 0), the comparator 859 outputs “0” indicating that the actual voltage VC1 is normal to the logic circuit OR861. When VC1H_FD is less than zero (VC1H_FD ⁇ 0), the comparator 859 outputs “1” indicating that the actual voltage VC1 is abnormal to the logic circuit OR861.
  • the logic circuit OR861 takes the logical sum of the output signals of the comparators 857, 858 and 859.
  • the logic circuit OR861 outputs a failure signal 2H_FD indicating the presence or absence of a high-side failure on the second inverter 130 side in the H bridge.
  • the logic circuit OR861 When the output signals of the comparators 857, 858, and 859 are all “0”, the logic circuit OR861 outputs “0” indicating normality as the failure signal 2H_FD. When at least one of the output signals of the comparators 857, 858, and 859 is “1”, the logic circuit OR861 outputs “1” indicating a failure as the failure signal 2H_FD.
  • the failure diagnosis unit 810D shown in FIG. 12 executes the same processing as the failure diagnosis unit 810C, and diagnoses the presence or absence of a high-side failure on the first inverter 120 side in the H bridge.
  • the actual voltages VA2, VB2, and VC2 are input to the failure diagnosis unit 810D instead of the actual voltages VA1, VB1, and VC1.
  • the logic circuit OR861 outputs a failure signal 1H_FD that indicates the presence or absence of a high-side failure on the first inverter 120 side in the H-bridge. Since the other processes of the failure diagnosis unit 810D are the same as those of the failure diagnosis unit 810C, detailed description thereof is omitted here.
  • FIG. 13 shows a failure diagnosis unit 820A for diagnosing the presence or absence of a failure of the switch element of the A-phase H bridge BA.
  • FIG. 14 shows a failure diagnosis unit 820B for diagnosing the presence / absence of a failure in the switch element of the B-phase H-bridge BB.
  • FIG. 15 shows a failure diagnosis unit 820C for diagnosing the presence / absence of a failure in the switch element of the C-phase H-bridge BC.
  • Failure diagnosis units 820A, 820B, and 820C have substantially the same functional blocks, but input signals are different from each other.
  • the failure diagnosis unit 800 includes failure diagnosis units 820A, 820B, and 820C shown in FIGS.
  • Each of the failure diagnosis units 820A, 820B, and 820C includes logic circuits AND871, 872, 873, and 874.
  • the logic circuit AND 871 receives a failure signal A_FD indicating whether or not the A-phase H bridge BA has failed and a failure signal 1H_FD indicating whether or not the high-side failure on the first inverter 120 side in the H bridge is present.
  • the logic circuit AND871 outputs a failure signal A1H_FD indicating whether or not the high-side switch element SW_A1H on the first inverter 120 side in the A-phase H bridge BA has a failure to the motor control unit 900.
  • the logic circuit AND871 When both the failure signal A_FD and the failure signal 1H_FD are “1” indicating failure, the logic circuit AND871 outputs “1” indicating that the high-side switch element SW_A1H is failed as the failure signal A1H_FD. When at least one of the failure signal A_FD and the failure signal 1H_FD is “0” indicating normality, the logic circuit AND871 outputs “0” indicating that the high-side switch element SW_A1H is normal as the failure signal A1H_FD.
  • the failure of the A-phase H bridge BA and the failure of the high side of the H bridge on the first inverter 120 side indicates that the high side switch element SW_A1H has failed.
  • both the failure signal A_FD and the failure signal 1H_FD are “1” indicating a failure, it can be specified that the high-side switch element SW_A1H has failed.
  • the logic circuit AND872 receives a failure signal A_FD indicating whether or not the A-phase H bridge BA has failed, and a failure signal 2H_FD indicating whether or not the high-side failure on the second inverter 130 side in the H bridge is present.
  • the logic circuit AND872 outputs to the motor control unit 900 a failure signal A2H_FD indicating whether or not the high-side switch element SW_A2H on the second inverter 130 side in the A-phase H bridge BA has failed.
  • the logic circuit AND872 When both the failure signal A_FD and the failure signal 2H_FD are “1” indicating failure, the logic circuit AND872 outputs “1” indicating that the high-side switch element SW_A2H is failed as the failure signal A2H_FD. When at least one of the failure signal A_FD and the failure signal 2H_FD is “0” indicating normality, the logic circuit AND872 outputs “0” indicating that the high-side switch element SW_A2H is normal as the failure signal A2H_FD.
  • the logic circuit AND 873 receives a failure signal A_FD indicating whether or not the A-phase H bridge BA has failed and a failure signal 1L_FD indicating whether or not the low-side failure on the first inverter 120 side in the H bridge is present.
  • the logic circuit AND 873 outputs to the motor control unit 900 a failure signal A1L_FD indicating whether or not the low-side switch element SW_A1L on the first inverter 120 side in the A-phase H bridge BA is defective.
  • the logic circuit AND873 When both the failure signal A_FD and the failure signal 1L_FD are “1” indicating failure, the logic circuit AND873 outputs “1” indicating that the low-side switch element SW_A1L is failed as the failure signal A1L_FD. When at least one of the failure signal A_FD and the failure signal 1L_FD is “0” indicating normality, the logic circuit AND873 outputs “0” indicating that the low-side switch element SW_A1L is normal as the failure signal A1L_FD.
  • the logic circuit AND 874 receives a failure signal A_FD indicating whether or not the A-phase H bridge BA has failed and a failure signal 2L_FD indicating whether or not the low-side failure on the second inverter 130 side in the H bridge is present.
  • the logic circuit AND874 outputs a failure signal A2L_FD indicating whether or not the low-side switch element SW_A2L on the second inverter 130 side in the A-phase H bridge BA has a failure to the motor control unit 900.
  • the logic circuit AND874 When both the failure signal A_FD and the failure signal 2L_FD are “1” indicating failure, the logic circuit AND874 outputs “1” indicating that the low-side switch element SW_A2L is failed as the failure signal A2L_FD. When at least one of the failure signal A_FD and the failure signal 2L_FD is “0” indicating normality, the logic circuit AND874 outputs “0” indicating that the low-side switch element SW_A2L is normal as the failure signal A2L_FD.
  • the failure diagnosis unit 820B shown in FIG. 14 executes the same process as the failure diagnosis unit 820A, and executes a diagnosis process for the presence or absence of a failure of the switch element of the B-phase H bridge BB.
  • the failure diagnosis unit 820B outputs failure signals B1H_FD, B2H_FD, B1L_FD, and B2L_FD that indicate the presence or absence of failure of the switch elements SW_B1H, SW_B2H, SW_B1L, and SW_B2L to the motor control unit 900.
  • failure signals B1H_FD, B2H_FD, B1L_FD, and B2L_FD that indicate the presence or absence of failure of the switch elements SW_B1H, SW_B2H, SW_B1L, and SW_B2L to the motor control unit 900.
  • the failure diagnosis unit 820C shown in FIG. 15 executes the same processing as that of the failure diagnosis unit 820A, and executes the diagnosis processing for the presence / absence of a failure in the switch element of the C-phase H-bridge BC.
  • the failure diagnosis unit 820C outputs failure signals C1H_FD, C2H_FD, C1L_FD, and C2L_FD that indicate the presence / absence of failure of the switch elements SW_C1H, SW_C2H, SW_C1L, and SW_C2L to the motor control unit 900.
  • failure signals C1H_FD, C2H_FD, C1L_FD, and C2L_FD that indicate the presence / absence of failure of the switch elements SW_C1H, SW_C2H, SW_C1L, and SW_C2L
  • the motor control unit 900 changes the motor control according to the failure signal output by the failure diagnosis unit 800. For example, the motor control is switched from three-phase energization control to two-phase energization control. For example, when a failed switch element is specified, two-phase energization control using the remaining two phases other than the phase including the failed switch element is performed. For example, when it is determined that a switch element of the A-phase H bridge BA has failed, the motor control unit 900 turns off all the switch elements of the A-phase H bridge BA. Then, two-phase energization control using the remaining B-phase and C-phase H bridges BB and BC is performed. As a result, even if one of the three phases fails, the power conversion apparatus 1000 can continue to drive the motor.
  • FIG. 17 exemplifies a current waveform (sine wave) obtained by plotting the current values flowing in the A-phase, B-phase, and C-phase windings of the motor 200 when the power conversion apparatus 1000 is controlled according to the three-phase energization control.
  • FIG. 18 is obtained by plotting the values of current flowing through the B-phase and C-phase windings of the motor 200 when the power converter 1000 is controlled according to the two-phase energization control when the A-phase H-bridge BA fails.
  • the current waveform is illustrated.
  • the horizontal axis represents the motor electrical angle (deg), and the vertical axis represents the current value (A).
  • Ipk represents the maximum current value (peak current value) of each phase.
  • FIG. 19 plots the values of current flowing through the A-phase and C-phase windings of the motor 200 when the power converter 1000 is controlled according to the two-phase energization control when the B-phase H-bridge BB fails.
  • the current waveform obtained in this way is illustrated.
  • FIG. 20 when the C-phase H-bridge BC fails, it is obtained by plotting the values of currents flowing in the A-phase and B-phase windings of the motor 200 when the power converter 1000 is controlled according to the two-phase energization control.
  • the current waveform is illustrated.
  • the order of processing between the above-described failure diagnosis units 800A, 800B, 800C, 810A, 810B, 810C, and 810D is arbitrary. For example, after determining whether there is a failed phase, it may be determined whether there is a failed part on the high side and low side of the H-bridge, or vice versa. These determinations may be processed in parallel.
  • failure diagnosis units 800A, 800B, 800C, 810A, 810B, 810C, and 810D it is not necessary to execute all the processes of the failure diagnosis units 800A, 800B, 800C, 810A, 810B, 810C, and 810D.
  • the presence / absence of faults in the remaining phases is not determined.
  • the presence / absence of the failure of the B phase and the C phase may not be determined.
  • the H bridge determines whether there is a faulty part in the high side and the low side of the H bridge. It is determined that there is a faulty part before determining the presence / absence of all four H bridge parts. In such a case, it is not necessary to determine whether there is a failure in the remaining part.
  • the four parts of the H bridge are a high side and a low side on the first inverter 120 side, and a high side and a low side on the second inverter 130 side. For example, if it is determined that the high side on the first inverter 120 side has failed before determining whether all four parts of the H-bridge are defective, the determination of whether there is a failure in the remaining part is not performed. May be.
  • the failed phase in the two phases It may be determined whether there is. For example, when it is determined that the A phase and the B phase have not failed, it is possible to specify that the C phase has failed without performing the determination process of whether the C phase has failed.
  • the step of determining whether there is a failed phase in the step of determining whether there is a failed phase, in the step of determining whether there is a failed part in the high side and the low side of the H-bridge, 3 of the four parts It may be determined whether there is a broken part in the piece. For example, when it is determined that the high side and the low side on the first inverter 120 side and the high side on the second inverter 130 side have not failed, the determination process for determining whether the low side on the second inverter 130 side has failed is not performed. However, it can be specified that the low side on the second inverter 130 side is out of order.
  • failure diagnosis units 820A, 820B, and 820C may be performed only for the phase determined to be in failure.
  • the amount of calculation can be reduced by omitting some of the plurality of processes.
  • FIG. 21 shows waveforms of the actual voltage VA1 (upper side) and the actual voltage VA2 (lower side) when the low-side switch element SW_A1L has an open failure.
  • FIG. 22 shows waveforms of the actual voltage VB1 (upper side) and the actual voltage VB2 (lower side) when the low-side switch element SW_A1L has an open failure.
  • FIG. 23 shows waveforms of the actual voltage VC1 (upper side) and the actual voltage VC2 (lower side) when the low-side switch element SW_A1L has an open failure.
  • the low-side switch element SW_A1L After the low-side switch element SW_A1L has an open failure at time 1.641s, it can be seen that the lower peak value of the actual voltage VA1 increases as shown in FIG. It can also be seen that the upper peak value of the actual voltage VA2 is increasing. That is, the absolute value of the upper peak value of the actual voltage VA2 increases. As shown in FIGS. 22 and 23, the actual voltages VB1, VB2, VC1, and VC2 have a small degree of change.
  • FIG. 24 shows waveforms of the first actual voltage VA1 (upper side) and the second actual voltage VA2 (lower side) of the A phase when the high-side switch element SW_A1H in the A-phase H bridge BA has an open failure.
  • FIG. 25 shows the waveforms of the B-phase first actual voltage VB1 (upper side) and the second actual voltage VB2 (lower side) when the high-side switch element SW_A1H has an open failure.
  • FIG. 26 shows waveforms of the first actual voltage VC1 (upper side) and the second actual voltage VC2 (lower side) of the C phase when the high-side switch element SW_A1H has an open failure.
  • the failure of the switch element is detected during the process of determining whether there is a failed phase and during the process of determining whether there is a failed part on the high side and the low side of the H-bridge. Yes. However, the failure of the switch element is not determined at that time. In the present embodiment, the failed switch element is determined based on the determination result of whether there is a failed phase and the determination result of whether there is a failed part on the high side or the low side of the H-bridge. Thereby, the accuracy of failure diagnosis can be improved.
  • the failure diagnosis of the present disclosure can be realized by a simple algorithm. Therefore, for example, there is an advantage that the circuit scale or the memory size is reduced in mounting 340 on the controller.
  • the failure diagnosis method of the present disclosure can be suitably used for a full bridge type power conversion device.
  • the full bridge includes a one-phase H-bridge structure, for example, the circuit structure shown in FIG. 3A.
  • the full-bridge type power converter controls the switching operation of the H-bridge BA having the high-side switch element SW_A1H, the high-side switch element SW_A2H, the low-side switch element SW_A1L, and the low-side switch element SW_A2L, and the switch element of the H-bridge BA.
  • a control circuit 300 acquires the current / voltage expressed in the dq coordinate system, and acquires the first actual voltage VA1 indicating the voltage across the low-side switch element SW_A1L and the second actual voltage VA2 indicating the voltage across the low-side switch element SW_A2L. Then, the rotational speed ⁇ of the motor is obtained.
  • the control circuit 300 Based on the acquired current and voltage in the dq coordinate system, the first actual voltage VA1, the second actual voltage VA2, and the rotational speed ⁇ , the control circuit 300 generates the high-side switch element SW_A1H, the high-side switch element SW_A2H, and the low-side switch element. An open failure of SW_A1L and low-side switch element SW_A2L is diagnosed.
  • the above-described failure diagnosis need not be performed for all three phases, and the failure diagnosis may be performed only for one phase or two phases.
  • the failure diagnosis may be performed only for one phase or two phases.
  • the process related to the A phase among the processes described with reference to FIGS. 5 to 15 is performed, and the processes related to the B phase and the C phase may not be performed.
  • FIG. 27 schematically shows a typical configuration of the electric power steering apparatus 3000 according to the present embodiment.
  • Vehicles such as automobiles generally have an electric power steering device.
  • the electric power steering apparatus 3000 includes a steering system 520 and an auxiliary torque mechanism 540 that generates auxiliary torque.
  • the electric power steering device 3000 generates auxiliary torque that assists the steering torque of the steering system that is generated when the driver operates the steering wheel. The burden on the driver's operation is reduced by the auxiliary torque.
  • the steering system 520 includes, for example, a steering handle 521, a steering shaft 522, universal shaft joints 523A and 523B, a rotating shaft 524, a rack and pinion mechanism 525, a rack shaft 526, left and right ball joints 552A and 552B, tie rods 527A and 527B, and a knuckle. 528A and 528B, and left and right steering wheels 529A and 529B.
  • the auxiliary torque mechanism 540 includes, for example, a steering torque sensor 541, an automotive electronic control unit (ECU) 542, a motor 543, a speed reduction mechanism 544, and the like.
  • the steering torque sensor 541 detects the steering torque in the steering system 520.
  • the ECU 542 generates a drive signal based on the 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 auxiliary torque to the steering system 520 via the speed reduction mechanism 544.
  • the ECU 542 includes, for example, the controller 340 and the drive circuit 350 according to the first embodiment.
  • an electronic control system with an ECU as a core is constructed.
  • 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 system.
  • an EPS that implements a fault diagnosis method according to an embodiment of the present disclosure is an autonomous driving vehicle that corresponds to levels 0 to 5 (standards for automation) defined by the Japanese government and the US Department of Transportation's Road Traffic Safety Administration (NHTSA). Can be mounted.
  • levels 0 to 5 standards for automation
  • NHTSA US Department of Transportation's Road Traffic Safety Administration
  • the embodiment of the present disclosure can be widely used in various devices including various motors such as a vacuum cleaner, a dryer, a ceiling fan, a washing machine, a refrigerator, and an electric power steering device.
  • various motors such as a vacuum cleaner, a dryer, a ceiling fan, a washing machine, a refrigerator, and an electric power steering device.

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Abstract

電力変換装置が備えるスイッチ素子の故障を適切に診断することが可能な故障診断方法を提供する。 電力変換装置は、電源（１０１）からの電力をモータ（２００）に供給する電力に変換する。故障診断方法は、少なくとも一相の中に故障した相があるか判定するステップと、少なくとも１つのＨブリッジのハイサイドおよびローサイドの中に故障したパートがあるか判定するステップと、故障した相があるか判定するステップおよび故障したパートがあるか判定するステップの判定結果に基づいて、故障したスイッチ素子があるか判定するステップとを包含することにより、電力変換装置の故障を診断する。

Description

故障診断方法、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
　本開示は、故障診断方法、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。
　近年、電動モータ（以下、単に「モータ」と表記する。）、インバータおよびＥＣＵ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つの電力変換装置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。
　特許文献１は、第１系統および第２系統を有するモータ駆動装置を開示する。第１系統は、モータの第１巻線組に接続され、第１インバータ部、電源リレーおよび逆接続保護リレーなどを有する。第２系統は、モータの第２巻線組に接続され、第２インバータ部、電源リレーおよび逆接続保護リレーなどを有する。モータ駆動装置に故障が生じていないとき、第１系統および第２系統の両方を用いてモータを駆動することが可能である。これに対し、第１系統および第２系統の一方、または、第１巻線組および第２巻線組の一方に故障が生じたとき、電源リレーは、電源から、故障した系統、または、故障した巻線組に接続された系統への電力供給を遮断する。故障していない他方の系統を用いてモータ駆動を継続させることが可能である。
　特許文献２および３も、第１系統および第２系統を有するモータ駆動装置を開示する。
一方の系統または一方の巻線組が故障したとしても、故障していない系統によってモータ駆動を継続させることができる。
日本国公開公報：特開２０１６－３４２０４号公報 日本国公開公報：特開２０１６－３２９７７号公報 日本国公開公報：特開２００８－１３２９１９号公報
　上述した従来の技術では、電力変換装置が備えるスイッチ素子の故障を適切に検出することが求められていた。
　本開示の実施形態は、電力変換装置が備えるスイッチ素子の故障を適切に診断することが可能な故障診断方法を提供する。
　本開示の例示的な故障診断方法は、電源からの電力を、少なくとも一相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の故障を診断する故障診断方法であって、前記電力変換装置は、各々が第１ハイサイドスイッチ素子、第１ローサイドスイッチ素子、第２ハイサイドスイッチ素子および第２ローサイドスイッチ素子を有する少なくとも１つのＨブリッジを備え、前記故障診断方法は、前記少なくとも一相の中に故障した相があるか判定するステップと、前記少なくとも１つのＨブリッジのハイサイドおよびローサイドの中に故障したパートがあるか判定するステップと、前記故障した相があるか判定するステップおよび前記故障したパートがあるか判定するステップの判定結果に基づいて、前記第１ハイサイドスイッチ素子、前記第１ローサイドスイッチ素子、前記第２ハイサイドスイッチ素子および前記第２ローサイドスイッチ素子の中に故障したスイッチ素子があるか判定するステップと、を包含する。
　本開示の例示的な電力変換装置は、電源からの電力を、少なくとも一相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、前記電力変換装置は、各々が第１ハイサイドスイッチ素子、第１ローサイドスイッチ素子、第２ハイサイドスイッチ素子および第２ローサイドスイッチ素子を有する少なくとも１つのＨブリッジと、前記少なくとも１つのＨブリッジの動作を制御する制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記少なくとも一相の中に故障した相があるか判定し、前記少なくとも１つのＨブリッジのハイサイドおよびローサイドの中に故障したパートがあるか判定し、前記故障した相があるかの判定結果および前記故障したパートがあるかの判定結果に基づいて、前記第１ハイサイドスイッチ素子、前記第１ローサイドスイッチ素子、前記第２ハイサイドスイッチ素子および前記第２ローサイドスイッチ素子の故障の有無を判定する。
　本開示の例示的な実施形態によると、電力変換装置が備えるスイッチ素子の故障を適切に診断することが可能な故障診断方法、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。
図１は、実施形態に係るモータモジュールを模式的に示すブロック図である。 図２は、実施形態に係るインバータユニットを模式的に示す回路図である。 図３Ａは、Ａ相のＨブリッジを示す模式図である。 図３Ｂは、Ｂ相のＨブリッジを示す模式図である。 図３Ｃは、Ｃ相のＨブリッジを示す模式図である。 図４は、モータ制御全般を行うコントローラを示す機能ブロック図である。 図５は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の故障診断を行うための機能ブロックを示す図である。 図６は、Ａ相の故障診断を行うための機能ブロックを示す図である。 図７は、Ｂ相の故障診断を行うための機能ブロックを示す図である。 図８は、Ｃ相の故障診断を行うための機能ブロックを示す図である。 図９は、Ｈブリッジのローサイドの故障診断を行うための機能ブロックを示す図である。 図１０は、Ｈブリッジのローサイドの故障診断を行うための機能ブロックを示す図である。 図１１は、Ｈブリッジのハイサイドの故障診断を行うための機能ブロックを示す図である。 図１２は、Ｈブリッジのハイサイドの故障診断を行うための機能ブロックを示す図である。 図１３は、Ａ相のスイッチ素子の故障診断を行うための機能ブロックを示す図である。 図１４は、Ｂ相のスイッチ素子の故障診断を行うための機能ブロックを示す図である。 図１５は、Ｃ相のスイッチ素子の故障診断を行うための機能ブロックを示す図である。 図１６は、回転速度ωおよび電流振幅値から飽和電圧Ｖｓａｔを決定するルックアップテーブルを示す模式図である。 図１７は、三相通電制御に従って電力変換装置を制御したときにモータの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。 図１８は、Ａ相が故障した場合、二相通電制御に従って電力変換装置を制御したときにモータの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。 図１９は、Ｂ相が故障した場合、二相通電制御に従って電力変換装置を制御したときにモータのＣ相、Ａ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。 図２０は、Ｃ相が故障した場合、二相通電制御に従って電力変換装置を制御したときにモータの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。 図２１は、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌがオープン故障した場合の実電圧ＶＡ１（上側）および実電圧ＶＡ２（下側）のシミュレーション結果の波形を示すグラフである。 図２２は、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌがオープン故障した場合の実電圧ＶＢ１（上側）および実電圧ＶＢ２（下側）のシミュレーション結果の波形を示すグラフである。 図２３は、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌがオープン故障した場合の実電圧ＶＣ１（上側）および実電圧ＶＣ２（下側）のシミュレーション結果の波形を示すグラフである。 図２４は、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈがオープン故障した場合の実電圧ＶＡ１（上側）および実電圧ＶＡ２（下側）のシミュレーション結果の波形を示すグラフである。 図２５は、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈがオープン故障した場合の実電圧ＶＢ１（上側）および実電圧ＶＢ２（下側）のシミュレーション結果の波形を示すグラフである。 図２６は、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈがオープン故障した場合の実電圧ＶＣ１（上側）および実電圧ＶＣ２（下側）のシミュレーション結果の波形を示すグラフである。 図２７は、例示的な実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す模式図である。
　以下、添付の図面を参照しながら、本開示のスイッチ素子の故障診断方法、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。
　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、およびその装置に用いるスイッチ素子の故障診断方法も本開示の範疇である。
　（実施形態１）
　〔１．モータモジュール２０００および電力変換装置１０００の構造〕
　図１は、本実施形態によるモータモジュール２０００の典型的なブロック構成を模式的に示している。
　モータモジュール２０００は、典型的に、インバータユニット１００と制御回路３００とを有する電力変換装置１０００およびモータ２００を備える。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。
　電力変換装置１０００は、電源１０１（図２を参照）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可能である。電力変換装置１０００は、モータ２００に接続される。例えば、電力変換装置１０００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。本明細書において、部品（構成要素）同士の間の「接続」とは、主に電気的な接続を意味する。
　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、インバータユニット１００の第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。
　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の各部品は、例えば１枚の回路基板（典型的にはプリント基板）に実装される。制御回路３００は、インバータユニット１００に接続され、電流センサ１５０および角度センサ３２０からの入力信号に基づいてインバータユニット１００を制御する。その制御手法として、例えばベクトル制御、パルス幅変調（ＰＷＭ）または直接トルク制御（ＤＴＣ）がある。ただし、モータ制御手法（例えばセンサレス制御）によっては、角度センサ３２０は不要な場合がある。
　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。
　電源回路３１０は、電源１０１の例えば１２Ｖの電圧に基づいて回路内の各ブロックに必要な電源電圧（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。
　入力回路３３０は、電流センサ１５０によって検出された相電流（以下、「実電流値」と表記する場合がある。）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（ＡＤ）変換回路である。
　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。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における各スイッチ素子（典型的には半導体スイッチ素子）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。
　駆動回路３５０は、典型的にはプリドライバ（「ゲートドライバ」と呼ばれることもある。）である。駆動回路３５０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における各スイッチ素子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、各スイッチ素子のゲートに制御信号を与える。駆動対象が低電圧で駆動可能なモータであるとき、プリドライバは必ずしも必要でない場合がある。その場合、プリドライバの機能はコントローラ３４０に実装され得る。
　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。
　図２を参照してインバータユニット１００の具体的な回路構成を説明する。
　図２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。
　電源１０１は、所定の電源電圧（例えば１２Ｖ）を生成する。電源１０１として、例えば直流電源が用いられる。ただし、電源１０１は、ＡＣ－ＤＣコンバータまたはＤＣ―ＤＣコンバータであってもよいし、バッテリー（蓄電池）であってもよい。電源１０１は、図示するように、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し、第１インバータ１２０用の第１電源（不図示）および第２インバータ１３０用の第２電源（不図示）を備えていてもよい。
　図示されていないが、電源１０１と第１インバータ１２０の間、および、電源１０１と第２インバータ１３０の間にコイルが設けられる。コイルは、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１０１側に流出させないように平滑化する。また、各インバータの電源端子には、コンデンサが接続される。コンデンサは、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。
　第１インバータ１２０は、３個のレグから構成されるブリッジ回路を有する。各レグは、ハイサイドスイッチ素子、ローサイドスイッチ素子およびシャント抵抗を有する。Ａ相レグは、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌおよび第１シャント抵抗Ｓ＿Ａ１を有する。Ｂ相レグは、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ１Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ１Ｌおよび第１シャント抵抗Ｓ＿Ｂ１を有する。Ｃ相レグは、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ１Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ１Ｌおよび第１シャント抵抗Ｓ＿Ｃ１を有する。
　スイッチ素子として、例えば、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）、または、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）とそれに並列接続された還流ダイオードとの組み合わせを用いることができる。
　第１シャント抵抗Ｓ＿Ａ１は、Ａ相の巻線Ｍ１を流れるＡ相電流ＩＡ１を検出するために用いられ、例えばローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１ＬとＧＮＤラインＧＬの間に接続される。第１シャント抵抗Ｓ＿Ｂ１は、Ｂ相の巻線Ｍ２を流れるＢ相電流ＩＢ１を検出するために用いられ、例えばローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ１ＬとＧＮＤラインＧＬの間に接続される。第１シャント抵抗Ｓ＿Ｃ１は、Ｃ相の巻線Ｍ３を流れるＣ相電流ＩＣ１を検出するために用いられ、例えばローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ１ＬとＧＮＤラインＧＬの間に接続される。３個のシャント抵抗Ｓ＿Ａ１、Ｓ＿Ｂ１およびＳ＿Ｃ１は、第１インバータ１２０のＧＮＤラインＧＬと共通に接続される。
　第２インバータ１３０は、３個のレグから構成されるブリッジ回路を有する。各レグは、ハイサイドスイッチ素子、ローサイドスイッチ素子およびシャント抵抗を有する。Ａ相レグは、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌおよびシャント抵抗Ｓ＿Ａ２を有する。Ｂ相レグは、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ２Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ２Ｌおよびシャント抵抗Ｓ＿Ｂ２を有する。Ｃ相レグは、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ２Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ２Ｌおよびシャント抵抗Ｓ＿Ｃ２を有する。
　シャント抵抗Ｓ＿Ａ２は、Ａ相電流ＩＡ２を検出するために用いられ、例えば、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２ＬとＧＮＤラインＧＬの間に接続される。シャント抵抗Ｓ＿Ｂ２は、Ｂ相電流ＩＢ２を検出するために用いられ、例えば、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ２ＬとＧＮＤラインＧＬの間に接続される。シャント抵抗Ｓ＿Ｃ２は、Ｃ相電流ＩＣ２を検出するために用いられ、例えば、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ２ＬとＧＮＤラインＧＬの間に接続される。３個のシャント抵抗Ｓ＿Ａ２、Ｓ＿Ｂ２およびＳ＿Ｃ２は、第２インバータ１３０のＧＮＤラインＧＬと共通に接続されている。
　上述した電流センサ１５０は、例えば、シャント抵抗Ｓ＿Ａ１、Ｓ＿Ｂ１、Ｓ＿Ｃ１、Ｓ＿Ａ２、Ｓ＿Ｂ２、Ｓ＿Ｃ２および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）を備える。
　第１インバータ１２０のＡ相レグ（具体的には、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈおよびローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌの間のノード）は、モータ２００のＡ相の巻線Ｍ１の一端Ａ１に接続され、第２インバータ１３０のＡ相レグは、Ａ相の巻線Ｍ１の他端Ａ２に接続される。第１インバータ１２０のＢ相レグは、モータ２００のＢ相の巻線Ｍ２の一端Ｂ１に接続され、第２インバータ１３０のＢ相レグは、巻線Ｍ２の他端Ｂ２に接続される。第１インバータ１２０のＣ相レグは、モータ２００のＣ相の巻線Ｍ３の一端Ｃ１に接続され、第２インバータ１３０のＣ相レグは、巻線Ｍ３の他端Ｃ２に接続される。
　図３Ａは、Ａ相のＨブリッジＢＡの構成を模式的に示している。図３Ｂは、Ｂ相のＨブリッジＢＢの構成を模式的に示している。図３Ｃは、Ｃ相のＨブリッジＢＣの構成を模式的に示している。
　インバータユニット１００は、Ａ相、Ｂ相およびＣ相のＨブリッジＢＡ、ＢＢおよびＢＣを備える。Ａ相のＨブリッジＢＡは、第１インバータ１２０側のレグにおけるハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌ、第２インバータ１３０側のレグにおけるハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌ、および、巻線Ｍ１を有する。
　Ｂ相のＨブリッジＢＢは、第１インバータ１２０側のレグにおけるハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ１Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ１Ｌ、第２インバータ１３０側のレグにおけるハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ２Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ２Ｌ、および、巻線Ｍ２を有する。
　Ｃ相のＨブリッジＢＣは、第１インバータ１２０側のレグにおけるハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ１Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ１Ｌ、第２インバータ１３０側のレグにおけるハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ２Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ２Ｌ、および、巻線Ｍ３を有する。
　制御回路３００（具体的にはコントローラ３４０）は、以下で説明する故障診断を実行することにより、電力変換装置１０００内の故障したスイッチ素子を特定することができる。
　例えば、制御回路３００は、故障したスイッチ素子を特定すると、故障したスイッチ素子を含むＨブリッジ以外の二相のＨブリッジを用いて二相の巻線に通電するモータ制御に切替えることが可能である。本明細書において、三相の巻線に通電することを「三相通電制御」と呼び、二相の巻線に通電することを「二相通電制御」と呼ぶ。以下、故障診断の詳細を説明する。
　〔２．故障診断方法〕
　図４から図１６を参照しながら、例えば、図１に示す電力変換装置１０００のスイッチ素子の故障の有無を診断する故障診断方法の具体例を説明する。本開示の故障診断方法は、少なくとも１つのＨブリッジを備える電力変換装置、例えばフルブリッジタイプの電力変換装置に好適に用いることができる。本明細書中において、スイッチ素子の故障は、スイッチ素子のオープン故障を指す。オープン故障とは、スイッチ素子が常時ハイインピーダンスになる故障である。本明細書では、例えばＡ相のＨブリッジのスイッチ素子に故障が生じることを、Ａ相の故障と呼ぶ場合がある。
　本実施形態の故障診断方法の概要は、下記のとおりである。
　故障診断では、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の中に故障した相があるか判定する。また、ＨブリッジＢＡ、ＢＢ、ＢＣのハイサイドおよびローサイドの中に故障したパートがあるか判定する。これらの判定結果に基づいて、電力変換装置１０００が備える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の中に故障したスイッチ素子があるか判定する。
　故障診断では、例えば、ｄｑ座標系において表現される電流および電圧と、ローサイドスイッチ素子の両端電圧を示す実電圧と、モータの回転速度ωとを獲得する。ｄｑ座標系において表現される電流および電圧は、ｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑ、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを含む。なお、ｄｑ座標系において、零相に対応した軸をｚ軸として表している。回転速度ωは、単位時間（例えば１分間）にモータのロータが回転する回転数（ｒｐｍ）または単位時間（例えば１秒間）にロータが回転する回転数（ｒｐｓ）で表される。
　図３Ａから図３Ｃを用いて、スイッチ素子の実電圧を説明する。
　Ａ相、Ｂ相およびＣ相のＨブリッジＢＡ、ＢＢおよびＢＣのそれぞれに対し、第１実電圧および第２実電圧を定義する。第１実電圧は、各相のＨブリッジにおいて、第１インバータ１２０側のレグにおける第１ローサイドスイッチ素子の両端電圧を示す。換言すると、第１実電圧は、第１インバータ１２０側のレグにおける第１ハイサイドスイッチ素子と第１ローサイドスイッチ素子の間のノード電位に相当する。第２実電圧は、第２インバータ１３０側のレグにおける第２ローサイドスイッチ素子の両端電圧を示す。換言すると、第２実電圧は、第２インバータ１３０側のレグにおける第２ハイサイドスイッチ素子と第２ローサイドスイッチ素子の間のノード電位に相当する。スイッチ素子の両端電圧は、スイッチ素子であるＦＥＴのソース－ドレイン間の電圧Ｖｄｓに等しい。
　Ａ相のＨブリッジＢＡに対し、第１実電圧は、図３Ａに示すローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌの両端電圧ＶＡ１を指し、第２実電圧は、図３Ａに示すローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌの両端電圧ＶＡ２を指す。Ｂ相のＨブリッジＢＢに対し、第１実電圧は、図３Ｂに示すローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ１Ｌの両端電圧ＶＢ１を指し、第２実電圧は、図３Ｂに示すローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ２Ｌの両端電圧ＶＢ２を指す。Ｃ相のＨブリッジＢＣに対し、第１実電圧は、図３Ｃに示すローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ１Ｌの両端電圧ＶＣ１を指し、第２実電圧は、図３Ｃに示すローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ２Ｌの両端電圧ＶＣ２を指す。
　次に、獲得した、ｄｑ座標系の電流および電圧、第１実電圧、第２実電圧および回転速度に基づいて、故障を診断する。
　故障しているスイッチ素子があると判定した場合、スイッチ素子の故障を示す故障信号を生成し、後述するモータ制御ユニットに出力する。例えば、故障信号は、故障が生じるとアサートされる信号である。
　上記の故障診断は、例えば、電流センサ１５０によって各相電流を測定する周期、すなわちＡＤ変換の周期に同期して繰り返し実行される。
　本実施形態による故障診断方法を実現するためのアルゴリズムは、例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはＦＰＧＡなどのハードウェアのみで実現することもできるし、マイクロコントローラおよびソフトウェアの組み合わせによっても実現することができる。本実施形態では、故障診断の動作主体を制御回路３００のコントローラ３４０とする。
　図４は、モータ制御全般を行うためのコントローラ３４０の機能ブロックを例示している。図５は、Ａ相、Ｂ相およびＣ相の故障診断を行うための機能ブロックを例示している。
　本明細書において、機能ブロック図における各ブロックは、ハードウェア単位ではなく機能ブロック単位で示される。モータ制御および故障診断に用いるソフトウェアは、例えば、各機能ブロックに対応した特定の処理を実行させるためのコンピュータプログラムを構成するモジュールであり得る。そのようなコンピュータプログラムは、例えばＲＯＭ３６０に格納される。コントローラ３４０は、ＲＯＭ３６０から命令を読み出して各処理を逐次実行することができる。
　コントローラ３４０は、例えば、故障診断ユニット８００およびモータ制御ユニット９００を有する。このように、本開示の故障診断は、モータ制御（例えばベクトル制御）と好適に組み合わせることができ、モータ制御の一連の処理の中に組み込むことが可能である。
　故障診断ユニット８００は、ｄｑ座標系におけるｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑ、ｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧、およびモータ２００の回転速度ωを獲得する。故障診断ユニット８００は、さらに、第１実電圧ＶＡ１、ＶＢ１、ＶＣ１、第２実電圧ＶＡ２、ＶＢ２およびＶＣ２を獲得する。
　例えば、故障診断ユニット８００は、Ｖｐｅａｋを獲得するプレ演算ユニット（不図示）を有し得る。プレ演算ユニットは、クラーク変換を用いて、電流センサ１５０の測定値に基づいて取得された三相電流Ｉａ、ＩｂおよびＩｃを、αβ固定座標系における、α軸上の電流Ｉαおよびβ軸上の電流Ｉβに変換する。プレ演算ユニットは、パーク変換（ｄｑ座標変換）を用いて、電流Ｉα、Ｉβを、ｄｑ座標系におけるｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに変換する。プレ演算ユニットは、電流ＩｄおよびＩｑに基づいてｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑを取得し、取得したＶｄ、Ｖｑから下記式（１）に基づいて電圧ピーク値Ｖｐｅａｋを算出する。または、プレ演算ユニットは、ベクトル制御を行うモータ制御ユニット９００から、Ｖｐｅａｋの算出に必要なＶｄ、Ｖｑを受け取ることも可能である。例えば、プレ演算ユニットは、電流センサ１５０によって各相電流を測定する周期に同期してＶｐｅａｋを獲得する。
　　Ｖｐｅａｋ＝（２／３）１／２（Ｖｄ２＋Ｖｑ２）１／２　　　式（１）
　故障診断ユニット８００は、ルックアップテーブル９４０（図１６）を参照して、電流Ｉｄ、Ｉｑおよび回転速度ωに基づいて飽和電圧Ｖｓａｔを決定する。
　図１６は、回転速度ωおよび電流振幅値から飽和電圧Ｖｓａｔを決定するルックアップテーブル（ＬＵＴ）９４０を模式的に示している。ＬＵＴ９４０は、ｄ軸電流およびｑ軸電流に基づいて決定される電流振幅値（Ｉｄ２＋Ｉｑ２）１／２およびモータ２００の回転速度ωの入力と、飽和電圧Ｖｓａｔとの関係を関連付ける。
　回転速度ωは、例えば角度センサ３２０からの回転信号に基づいて算出される。または、回転速度ωは、例えば公知のセンサレス制御手法を用いて推定することができる。各スイッチ素子の実電圧は、例えば駆動回路（プリドライバ）３５０によって測定される。
　表１は、故障診断に用いることが可能なＬＵＴ９４０の構成を例示している。モータ制御では、一般的にＩｄはゼロとして扱われる。そのため、電流振幅値はＩｑに等しくなる。表１には、Ｉｑ（Ａ）を記載している。飽和電圧Ｖｓａｔは、獲得された電流振幅値Ｉｑおよび回転速度ωから決定される。あるいは、飽和電圧Ｖｓａｔとして、例えば、駆動前に予め設定した値を用いてもよい。例えば、飽和電圧Ｖｓａｔとして、システムに依存する一定の値（例えば０．１Ｖ程度）を用いてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　故障診断ユニット８００は、上述した実電圧、電圧ピーク値Ｖｐｅａｋ、飽和電圧Ｖｓａｔに基づいてスイッチ素子の故障の有無を診断する。
　故障診断ユニット８００は、故障したスイッチ素子を示す故障信号を診断結果に基づいて生成し、モータ制御ユニット９００に出力する。
　モータ制御ユニット９００は、例えばベクトル制御を用いて、第１および第２インバータ１２０、１３０のスイッチ素子のスイッチング動作の全般を制御するＰＷＭ信号を生成する。モータ制御ユニット９００は、ＰＷＭ信号を駆動回路３５０に出力する。また、モータ制御ユニット９００は、例えば故障信号がアサートされると、モータ制御を三相通電制御から二相通電制御に切替えることが可能である。
　本明細書において、説明の便宜上、各機能ブロックをユニットと表記する場合がある。当然に、各機能ブロックをハードウェアまたはソフトウェアに限定解釈する意図で、これらの表記を用いてはいない。
　各機能ブロックはソフトウェアとしてコントローラ３４０に実装される場合、そのソフトウェアの実行主体は、例えばコントローラ３４０のコアであり得る。上述したように、コントローラ３４０は、ＦＰＧＡによって実現され得る。その場合、全てまたは一部の機能ブロックは、ハードウェアで実現され得る。
　複数のＦＰＧＡを用いて処理を分散させることにより、特定のコンピュータの演算負荷を分散できる。その場合、図４から図１６に示される機能ブロックの全てまたは一部は、複数のＦＰＧＡに分散して実装され得る。複数のＦＰＧＡは、例えば車載のコントロールエリアネットワーク（ＣＡＮ）によって互いに通信可能に接続され、データの送受信を行うことができる。
　故障診断ユニット８００は、図５に示すＡ相のＨブリッジＢＡの故障を診断するための故障診断ユニット８００Ａ、Ｂ相のＨブリッジＢＢの故障を診断するための故障診断ユニット８００Ｂ、Ｃ相のＨブリッジＢＣの故障を診断するための故障診断ユニット８００Ｃを有する。
　図６は、Ａ相のＨブリッジＢＡの故障を診断するための故障診断ユニット８００Ａを例示するブロック図である。図７は、Ｂ相のＨブリッジＢＢの故障を診断するための故障診断ユニット８００Ｂを例示するブロック図である。図８は、Ｃ相のＨブリッジＢＣの故障を診断するための故障診断ユニット８００Ｃを例示するブロック図である。
　故障診断ユニット８００Ａ、ＢおよびＣは、実質的に同じ機能ブロックから構成される。ただし、第１実電圧および第２実電圧の入力信号は各ブロック間で異なる。以下、図６を参照しながら、Ａ相のＨブリッジＢＡの故障診断を例に、Ｈブリッジの故障診断を詳細に説明する。
　故障診断ユニット８００Ａは、乗算器８１０、８１１、加算器８１２、８１３＿１、８１３＿２、信号生成ユニット８１４＿１、８１４＿２、乗算器８２０、８２１、加算器８２２、８２３＿１、８２３＿２、信号生成ユニット８２４＿１、８２４＿２、論理回路ＯＲ８３０を有する。
　乗算器８１０、８１１、加算器８１２、８１３＿１、８１３＿２、信号生成ユニット８１４＿１および８１４＿２は、ローサイド故障診断ユニットを構成する。乗算器８２０、８２１、加算器８２２、８２３＿１、８２３＿２、信号生成ユニット８２４＿１および８２４＿２は、ハイサイド故障診断ユニットを構成する。
　ローサイド故障診断ユニットはローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌ、ＳＷ＿Ａ２Ｌのオープン故障を特定する。ハイサイド故障診断ユニットはハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈ、ＳＷ＿Ａ２Ｈのオープン故障を特定する。
　まず、ハイサイド故障診断ユニットを説明する。
　ハイサイド故障診断ユニットは、電圧ピーク値Ｖｐｅａｋ、飽和電圧Ｖｓａｔおよび第１実電圧ＶＡ１に基づいてハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｈのオープン故障を診断する第１故障診断と、電圧ピーク値Ｖｐｅａｋ、飽和電圧Ｖｓａｔおよび第２実電圧ＶＡ２に基づいてハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈのオープン故障を診断する第２故障診断とを行う。
　乗算器８２０は、電圧ピーク値Ｖｐｅａｋに定数「１／２」を乗算する。電圧ピーク値Ｖｐｅａｋは上述の式（１）に基づいて算出される。乗算器８２１は飽和電圧Ｖｓａｔに定数「１」を乗算する。加算器８２２は乗算器８２０の出力Ｖｐｅａｋ／２に乗算器８２１の出力Ｖｓａｔを加算する。
　加算器８２３＿１は、第１故障診断において、加算器８２２からの出力（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔに第１実電圧ＶＡ１を加算することにより、第１故障診断電圧ＶＡ２Ｈ＿ＦＤを算出する（式（２））。加算器８２３＿２は、第２故障診断において、加算器８２２からの出力（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔに第２実電圧ＶＡ２を加算することにより、第２故障診断電圧ＶＡ１Ｈ＿ＦＤを算出する（式（３））。第１実電圧ＶＡ１および第２実電圧ＶＡ２は、例えば駆動回路（プリドライバ）３５０によって測定される。
　　ＶＡ２Ｈ＿ＦＤ＝ＶＡ１＋〔（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕　　　式（２）
　　ＶＡ１Ｈ＿ＦＤ＝ＶＡ２＋〔（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕　　　式（３）
　第１故障診断において、信号生成ユニット８２４＿１は、第１故障診断電圧ＶＡ２Ｈ＿ＦＤに基づいてハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｈのオープン故障を診断する。具体的に説明すると、信号生成ユニット８２４＿１は、第１故障診断電圧ＶＡ２Ｈ＿ＦＤがゼロ未満（ＶＡ２Ｈ＿ＦＤ＜０）である場合、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｈのオープン故障を特定する。信号生成ユニット８２４＿１は、第１故障診断電圧ＶＡ２Ｈ＿ＦＤがゼロ以上である場合（ＶＡ２Ｈ＿ＦＤ≧０）、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｈにオープン故障は生じていないと判定する。
　信号生成ユニット８２４＿１は、第１故障診断の結果に基づいてハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｈのオープン故障を示す第１故障信号Ａ２Ｈ＿ＦＤを生成する。例えば、第１故障信号Ａ２Ｈ＿ＦＤを１ビットの信号に割り当てることができる。ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｈにオープン故障が生じていないとき、第１故障信号Ａ２Ｈ＿ＦＤのレベルはＬｏｗである。信号生成ユニット８２４＿１は、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｈのオープン故障を特定すると、第１故障信号Ａ２Ｈ＿ＦＤをアサートする。
　例えば、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｈがオープン故障すると、そのスイッチ素子に電流は流れない。その結果、モータ２００の逆起電力の影響を受けて、第１実電圧の下側ピーク値は下がる。ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｈにオープン故障は生じていないとき、ＶＡ１≒－〔（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕となり、第１実電圧ＶＡ１の大きさは、｜（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ｜に等しくなる。これに対し、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｈにオープン故障が生じると、この均衡が崩れる。ＶＡ１は下がるために、第１故障診断電圧ＶＡ２Ｈ＿ＦＤ＜０となる。本開示は、この現象を利用してスイッチ素子のオープン故障を特定する。
　第１故障診断と同様に第２故障診断において、信号生成ユニット８２４＿２は、第２故障診断電圧ＶＡ１Ｈ＿ＦＤに基づいてハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈのオープン故障を診断する。具体的に説明すると、信号生成ユニット８２４＿２は、第２故障診断電圧ＶＡ１Ｈ＿ＦＤがゼロ未満（ＶＡ１Ｈ＿ＦＤ＜０）である場合、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈのオープン故障を特定する。信号生成ユニット８２４＿２は、第２故障診断電圧ＶＡ１Ｈ＿ＦＤがゼロ以上である場合（ＶＡ１Ｈ＿ＦＤ≧０）、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈにオープン故障は生じていないと判定する。
　信号生成ユニット８２４＿２は、第２故障診断の結果に基づいてハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈのオープン故障を示す第２故障信号Ａ１Ｈ＿ＦＤを生成する。例えば、第２故障信号Ａ１Ｈ＿ＦＤを１ビットの信号に割り当てることができる。ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈにオープン故障は生じていないとき、第２故障信号Ａ１Ｈ＿ＦＤのレベルはＬｏｗである。信号生成ユニット８２４＿２は、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈのオープン故障を特定すると、第２故障信号Ａ１Ｈ＿ＦＤをアサートする。
　次に、ローサイド故障診断ユニットを説明する。
　ローサイド故障診断ユニットは、電圧ピーク値Ｖｐｅａｋ、飽和電圧Ｖｓａｔおよび第１実電圧ＶＡ１に基づいてローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌのオープン故障を診断する第３故障診断と、電圧ピーク値Ｖｐｅａｋ、飽和電圧Ｖｓａｔおよび第２実電圧ＶＡ２に基づいてローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌのオープン故障を診断する第４故障診断とを行う。
　乗算器８１０は、電圧ピーク値Ｖｐｅａｋに定数「－１／２」を乗算する。乗算器８１１は、飽和電圧Ｖｓａｔに定数「－１」を乗算する。ローサイド側のスイッチ素子とハイサイド側のスイッチ素子の間で流れる電流などが逆になることを考慮し、ローサイド故障診断ユニットでは、ハイサイド故障診断ユニットの乗算器８２０、８２１とは逆の符号の定数が用いられる。
　加算器８１２は、乗算器８１０の出力（－Ｖｐｅａｋ／２）に乗算器８１１の出力（－Ｖｓａｔ）を加算する。
　加算器８１３＿１は、第３故障診断において、加算器８１２からの出力：－〔（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕に第１実電圧ＶＡ１を加算することにより、第３故障診断電圧ＶＡ２Ｌ＿ＦＤを算出する（式（４））。加算器８１３＿２は、第４故障診断において、加算器８１２からの出力：－〔（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕に第２実電圧ＶＡ２を加算することにより、第４故障診断電圧ＶＡ１Ｌ＿ＦＤを算出する（式（５））。
　ＶＡ２Ｌ＿ＦＤ＝ＶＡ１－〔（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕　式（４）
　ＶＡ１Ｌ＿ＦＤ＝ＶＡ２－〔（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕　式（５）
　第３故障診断において、信号生成ユニット８１４＿１は、第３故障診断電圧ＶＡ２Ｌ＿ＦＤに基づいてローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌのオープン故障を診断する。具体的に説明すると、信号生成ユニット８１４＿１は、第３故障診断電圧ＶＡ２Ｌ＿ＦＤがゼロよりも大きい場合（ＶＡ２Ｌ＿ＦＤ＞０）、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌのオープン故障を特定する。信号生成ユニット８１４＿１は、第３故障診断電圧ＶＡ２Ｌ＿ＦＤがゼロ以下である場合（ＶＡ２Ｌ＿ＦＤ≦０）、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌにオープン故障は生じていないと判定する。
　信号生成ユニット８１４＿１は、第３故障診断の結果に基づいてローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌのオープン故障を示す第３故障信号Ａ２Ｌ＿ＦＤを生成する。例えば、第３故障信号Ａ２Ｌ＿ＦＤを１ビットの信号に割り当てることができる。ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌにオープン故障は生じていないとき、第３故障信号Ａ２Ｌ＿ＦＤのレベルはＬｏｗである。信号生成ユニット８１４＿１は、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌのオープン故障を特定すると、第３故障信号Ａ２Ｌ＿ＦＤをアサートする。
　例えば、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌがオープン故障すると、そのスイッチ素子に電流は流れない。その結果、モータ２００の逆起電力の影響を受けて、第１実電圧の上側ピーク値は上がる。ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌにオープン故障は生じていないとき、ＶＡ１≒〔（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕となり、第１実電圧ＶＡ１の大きさは、｜（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ｜に等しくなる。これに対し、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌにオープン故障が生じると、この均衡が崩れる。ＶＡ１は上がるために、第３故障診断電圧ＶＡ２Ｌ＿ＦＤ＞０となる。
　第３故障診断と同様に第４故障診断において、信号生成ユニット８１４＿２は、第４故障診断電圧ＶＡ１Ｌ＿ＦＤに基づいてローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌのオープン故障を診断する。具体的に説明すると、信号生成ユニット８１４＿２は、第４故障診断電圧ＶＡ１Ｌ＿ＦＤがゼロよりも大きい場合（ＶＡ１Ｌ＿ＦＤ＞０）、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌのオープン故障を特定する。信号生成ユニット８１４＿２は、第４故障診断電圧ＶＡ１Ｌ＿ＦＤがゼロ以下である場合（ＶＡ１Ｌ＿ＦＤ≦０）、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌにオープン故障は生じていないと判定する。
　信号生成ユニット８１４＿２は、第４故障診断の結果に基づいてローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌのオープン故障を示す第４故障信号Ａ１Ｌ＿ＦＤを生成する。例えば、第４故障信号Ａ１Ｌ＿ＦＤを１ビットの信号に割り当てることができる。ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌにオープン故障は生じていないとき、第４故障信号Ａ１Ｌ＿ＦＤのレベルはＬｏｗである。信号生成ユニット８１４＿２は、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌのオープン故障を特定すると、第４故障信号Ａ１Ｌ＿ＦＤをアサートする。
　このように、故障診断ユニット８００Ａは、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈ、ＳＷ＿Ａ２Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１ＬおよびＳＷ＿Ａ２Ｌの中でオープン故障したスイッチ素子を特定することができる。
　論理回路ＯＲ８３０は、第１から第４故障信号Ａ２Ｈ＿ＦＤ、Ａ１Ｈ＿ＦＤ、Ａ２Ｌ＿ＦＤおよびＡ１Ｌ＿ＦＤの論理和をとる。論理回路ＯＲ８３０は、Ａ相のＨブリッジＢＡの故障の有無を示す故障信号Ａ＿ＦＤを出力する。例えば、第１から第４故障信号Ａ２Ｈ＿ＦＤ、Ａ１Ｈ＿ＦＤ、Ａ２Ｌ＿ＦＤおよびＡ１Ｌ＿ＦＤの全てが正常を示す“０”である場合、論理回路ＯＲ８３０は、正常を示す“０”を故障信号Ａ＿ＦＤとして出力する。第１から第４故障信号Ａ２Ｈ＿ＦＤ、Ａ１Ｈ＿ＦＤ、Ａ２Ｌ＿ＦＤおよびＡ１Ｌ＿ＦＤの少なくとも１つが異常を示す“１”である場合、論理回路ＯＲ８３０は、故障を示す“１”を故障信号Ａ＿ＦＤとして出力する。
　故障診断ユニット８００Ａと同様に、故障診断ユニット８００Ｂは、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ１Ｈ、ＳＷ＿Ｂ２Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ１ＬおよびＳＷ＿Ｂ２Ｌの少なくとも１つがオープン故障していることを検出すると、Ｂ相のＨブリッジＢＢの故障を示す“１”を故障信号Ｂ＿ＦＤとして出力する。オープン故障を検出しない場合は、Ｂ相のＨブリッジＢＢは正常であることを示す“０”を故障信号Ｂ＿ＦＤとして出力する。
　故障診断ユニット８００Ｃは、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ１Ｈ、ＳＷ＿Ｃ２Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ１ＬおよびＳＷ＿Ｃ２Ｌの少なくとも１つがオープン故障していることを検出すると、Ｃ相のＨブリッジＢＣの故障を示す“１”を故障信号Ｃ＿ＦＤとして出力する。オープン故障を検出しない場合は、Ｃ相のＨブリッジＢＣは正常であることを示す“０”を故障信号Ｃ＿ＦＤとして出力する。
　次に、ＨブリッジＢＡ、ＢＢ、ＢＣのハイサイドおよびローサイドの中に故障したパートがあるか判定する処理を説明する。
　図９および図１０は、ＨブリッジＢＡ、ＢＢ、ＢＣのローサイドの故障の有無を診断する故障診断ユニット８１０Ａおよび８１０Ｂを示している。故障診断ユニット８１０Ａおよび８１０Ｂは、実質的に同じ機能ブロックを有するが、入力される実電圧が互いに異なる。図１１および図１２は、ＨブリッジＢＡ、ＢＢ、ＢＣのハイサイドの故障の有無を診断する故障診断ユニット８１０Ｃおよび８１０Ｄを示している。故障診断ユニット８１０Ｃおよび８１０Ｄは、実質的に同じ機能ブロックを有するが、入力される実電圧が互いに異なる。故障診断ユニット８００は、図９から図１２に示す故障診断ユニット８１０Ａから８１０Ｄを有する。
　故障診断ユニット８１０ＡはＨブリッジにおける第２インバータ１３０側のローサイドの故障有無を診断する。故障診断ユニット８１０ＢはＨブリッジにおける第１インバータ１２０側のローサイドの故障有無を診断する。
　故障診断ユニット８１０Ａおよび８１０Ｂのそれぞれは、乗算器８３１、８３２と、加算器８３３、８３４、８３５、８３６と、比較器８３７、８３８、８３９と、論理回路ＯＲ８４１とを有する。
　まず、Ｈブリッジにおける第２インバータ１３０側のローサイドの故障の有無の診断処理を説明する。
　故障診断ユニット８１０Ａの乗算器８３１は、電圧ピーク値Ｖｐｅａｋに定数「－１／２」を乗算する。乗算器８３２は、飽和電圧Ｖｓａｔに定数「－１」を乗算する。加算器８３３は、乗算器８３１および８３２の出力値を加算する。加算器８３４は、実電圧ＶＡ１と加算器８３３の出力値とを加算して、下記式（６）で表される故障診断電圧ＶＡ１Ｌ＿ＦＤを算出する。式（６）は上述した式（４）と同じである。
　ＶＡ１Ｌ＿ＦＤ＝ＶＡ１－〔（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕　式（６）
　比較器８３７は、“ＶＡ１Ｌ＿ＦＤ”と“ゼロ”とを比較する。比較器８３７は、ＶＡ１Ｌ＿ＦＤがゼロ以下である（ＶＡ１Ｌ＿ＦＤ≦０）場合、実電圧ＶＡ１は正常であることを示す“０”を論理回路ＯＲ８４１に出力する。比較器８３７は、ＶＡ１Ｌ＿ＦＤがゼロより大きい（ＶＡ１Ｌ＿ＦＤ＞０）場合、実電圧ＶＡ１は異常であることを示す“１”を論理回路ＯＲ８４１に出力する。
　同様に、加算器８３５は、実電圧ＶＢ１と加算器８３３の出力値とを加算して、下記式（７）で表される故障診断電圧ＶＢ１Ｌ＿ＦＤを算出する。
　ＶＢ１Ｌ＿ＦＤ＝ＶＢ１－〔（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕　式（７）
　比較器８３８は、“ＶＢ１Ｌ＿ＦＤ”と“ゼロ”とを比較する。比較器８３８は、ＶＢ１Ｌ＿ＦＤがゼロ以下である（ＶＢ１Ｌ＿ＦＤ≦０）場合、実電圧ＶＢ１は正常であることを示す“０”を論理回路ＯＲ８４１に出力する。比較器８３８は、ＶＢ１Ｌ＿ＦＤがゼロより大きい（ＶＢ１Ｌ＿ＦＤ＞０）場合、実電圧ＶＢ１は異常であることを示す“１”を論理回路ＯＲ８４１に出力する。
　加算器８３６は、実電圧ＶＣ１と加算器８３３の出力値とを加算して、下記式（８）で表される故障診断電圧ＶＣ１Ｌ＿ＦＤを算出する。
　ＶＣ１Ｌ＿ＦＤ＝ＶＣ１－〔（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕　式（８）
　比較器８３９は、“ＶＣ１Ｌ＿ＦＤ”と“ゼロ”とを比較する。比較器８３９は、ＶＣ１Ｌ＿ＦＤがゼロ以下である（ＶＣ１Ｌ＿ＦＤ≦０）場合、実電圧ＶＣ１は正常であることを示す“０”を論理回路ＯＲ８４１に出力する。比較器８３９は、ＶＣ１Ｌ＿ＦＤがゼロより大きい（ＶＣ１Ｌ＿ＦＤ＞０）場合、実電圧ＶＣ１は異常であることを示す“１”を論理回路ＯＲ８４１に出力する。
　論理回路ＯＲ８４１は、比較器８３７、８３８、８３９の出力信号の論理和をとる。論理回路ＯＲ８４１は、Ｈブリッジにおける第２インバータ１３０側のローサイドの故障の有無を示す故障信号２Ｌ＿ＦＤを出力する。
　比較器８３７、８３８、８３９の出力信号が全て“０”である場合、論理回路ＯＲ８４１は、正常を示す“０”を故障信号２Ｌ＿ＦＤとして出力する。比較器８３７、８３８、８３９の出力信号の少なくとも１つが“１”である場合、論理回路ＯＲ８４１は、故障を示す“１”を故障信号２Ｌ＿ＦＤとして出力する。
　例えば、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌがオープン故障した場合、そのスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌはオン状態でも電流はほとんど流れない。スイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌに電流がほとんど流れないためにスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌに余分な電圧が掛かる。実電圧ＶＡ１は大きくなり、ＶＡ１＿ＦＤ＞０となる。
　図１０に示す故障診断ユニット８１０Ｂは、故障診断ユニット８１０Ａと同様の処理を実行し、Ｈブリッジにおける第１インバータ１２０側のローサイドの故障の有無を診断する。故障診断ユニット８１０Ｂには、実電圧ＶＡ１、ＶＢ１、ＶＣ１の代わりに、実電圧ＶＡ２、ＶＢ２、ＶＣ２が入力される。論理回路ＯＲ８４１は、Ｈブリッジにおける第１インバータ１２０側のローサイドの故障の有無を示す故障信号１Ｌ＿ＦＤを出力する。故障診断ユニット８１０Ｂのそれ以外の処理は故障診断ユニット８１０Ａと同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
　図１１に示す故障診断ユニット８１０Ｃは、Ｈブリッジにおける第２インバータ１３０側のハイサイドの故障の有無を診断する。故障診断ユニット８１０Ｄは、Ｈブリッジにおける第１インバータ１２０側のハイサイドの故障の有無を診断する。
　故障診断ユニット８１０Ｃおよび８１０Ｄのそれぞれは、乗算器８５１、８５２と、加算器８５３、８５４、８５５、８５６と、比較器８５７、８５８、８５９と、論理回路ＯＲ８６１とを有する。
　まず、Ｈブリッジにおける第２インバータ１３０側のハイサイドの故障の有無の診断処理を説明する。
　故障診断ユニット８１０Ｃの乗算器８５１は、電圧ピーク値Ｖｐｅａｋに定数「１／２」を乗算する。乗算器８５２は、飽和電圧Ｖｓａｔに定数「１」を乗算する。加算器８５３は、乗算器８５１および８５２の出力値を加算する。加算器８５４は、実電圧ＶＡ１と加算器８５３の出力値とを加算して、下記式（９）で表される故障診断電圧ＶＡ１Ｈ＿ＦＤを算出する。式（９）は上述した式（２）と同じである。
　ＶＡ１Ｈ＿ＦＤ＝ＶＡ１＋〔（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕　式（９）
　比較器８５７は、“ＶＡ１Ｈ＿ＦＤ”と“ゼロ”とを比較する。比較器８５７は、ＶＡ１Ｈ＿ＦＤがゼロ以上である（ＶＡ１Ｈ＿ＦＤ≧０）場合、実電圧ＶＡ１は正常であることを示す“０”を論理回路ＯＲ８６１に出力する。比較器８５７は、ＶＡ１Ｈ＿ＦＤがゼロ未満（ＶＡ１Ｈ＿ＦＤ＜０）の場合、実電圧ＶＡ１は異常であることを示す“１”を論理回路ＯＲ８６１に出力する。
　同様に、加算器８５５は、実電圧ＶＢ１と加算器８５３の出力値とを加算して、下記式（１０）で表される故障診断電圧ＶＢ１Ｈ＿ＦＤを算出する。
　ＶＢ１Ｈ＿ＦＤ＝ＶＢ１＋〔（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕　式（１０）
　比較器８５８は、“ＶＢ１Ｈ＿ＦＤ”と“ゼロ”とを比較する。比較器８５８は、ＶＢ１Ｈ＿ＦＤがゼロ以上である（ＶＢ１Ｈ＿ＦＤ≧０）場合、実電圧ＶＢ１は正常であることを示す“０”を論理回路ＯＲ８６１に出力する。比較器８５８は、ＶＢ１Ｈ＿ＦＤがゼロ未満（ＶＢ１Ｈ＿ＦＤ＜０）の場合、実電圧ＶＢ１は異常であることを示す“１”を論理回路ＯＲ８６１に出力する。
　加算器８５６は、実電圧ＶＣ１と加算器８５３の出力値とを加算して、下記式（１１）で表される故障診断電圧ＶＣ１Ｈ＿ＦＤを算出する。
　ＶＣ１Ｈ＿ＦＤ＝ＶＣ１＋〔（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕　　　式（１１）
　比較器８５９は、“ＶＣ１Ｈ＿ＦＤ”と“ゼロ”とを比較する。比較器８５９は、ＶＣ１Ｈ＿ＦＤがゼロ以上である（ＶＣ１Ｈ＿ＦＤ≧０）場合、実電圧ＶＣ１は正常であることを示す“０”を論理回路ＯＲ８６１に出力する。比較器８５９は、ＶＣ１Ｈ＿ＦＤがゼロ未満（ＶＣ１Ｈ＿ＦＤ＜０）の場合、実電圧ＶＣ１は異常であることを示す“１”を論理回路ＯＲ８６１に出力する。
　論理回路ＯＲ８６１は、比較器８５７、８５８、８５９の出力信号の論理和をとる。論理回路ＯＲ８６１は、Ｈブリッジにおける第２インバータ１３０側のハイサイドの故障の有無を示す故障信号２Ｈ＿ＦＤを出力する。
　比較器８５７、８５８、８５９の出力信号が全て“０”である場合、論理回路ＯＲ８６１は、正常を示す“０”を故障信号２Ｈ＿ＦＤとして出力する。比較器８５７、８５８、８５９の出力信号の少なくとも１つが“１”である場合、論理回路ＯＲ８６１は、故障を示す“１”を故障信号２Ｈ＿ＦＤとして出力する。
　図１２に示す故障診断ユニット８１０Ｄは、故障診断ユニット８１０Ｃと同様の処理を実行し、Ｈブリッジにおける第１インバータ１２０側のハイサイドの故障の有無を診断する。故障診断ユニット８１０Ｄには、実電圧ＶＡ１、ＶＢ１、ＶＣ１の代わりに、実電圧ＶＡ２、ＶＢ２、ＶＣ２が入力される。論理回路ＯＲ８６１は、Ｈブリッジにおける第１インバータ１２０側のハイサイドの故障の有無を示す故障信号１Ｈ＿ＦＤを出力する。故障診断ユニット８１０Ｄのそれ以外の処理は故障診断ユニット８１０Ｃと同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
　次に、電力変換装置１０００が備える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の中に故障したスイッチ素子があるか判定する処理を説明する。
　図１３は、Ａ相のＨブリッジＢＡのスイッチ素子の故障の有無を診断する故障診断ユニット８２０Ａを示している。図１４は、Ｂ相のＨブリッジＢＢのスイッチ素子の故障の有無を診断する故障診断ユニット８２０Ｂを示している。図１５は、Ｃ相のＨブリッジＢＣのスイッチ素子の故障の有無を診断する故障診断ユニット８２０Ｃを示している。
　故障診断ユニット８２０Ａ、８２０Ｂ、８２０Ｃは、実質的に同じ機能ブロックを有するが、入力される信号が互いに異なる。故障診断ユニット８００は、図１３から図１５に示す故障診断ユニット８２０Ａ、８２０Ｂ、８２０Ｃを有する。故障診断ユニット８２０Ａ、８２０Ｂ、８２０Ｃのそれぞれは、論理回路ＡＮＤ８７１、８７２、８７３、８７４を有する。
　まず、Ａ相のＨブリッジＢＡのスイッチ素子の故障の有無の診断処理を説明する。
　論理回路ＡＮＤ８７１には、Ａ相のＨブリッジＢＡの故障の有無を示す故障信号Ａ＿ＦＤと、Ｈブリッジにおける第１インバータ１２０側のハイサイドの故障の有無を示す故障信号１Ｈ＿ＦＤとが入力される。論理回路ＡＮＤ８７１は、Ａ相のＨブリッジＢＡにおける第１インバータ１２０側のハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈの故障の有無を示す故障信号Ａ１Ｈ＿ＦＤをモータ制御ユニット９００に出力する。
　故障信号Ａ＿ＦＤと故障信号１Ｈ＿ＦＤの両方が故障を示す“１”である場合、論理回路ＡＮＤ８７１は、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈが故障していることを示す“１”を故障信号Ａ１Ｈ＿ＦＤとして出力する。故障信号Ａ＿ＦＤと故障信号１Ｈ＿ＦＤの少なくとも一方が正常を示す“０”である場合、論理回路ＡＮＤ８７１は、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈは正常であることを示す“０”を故障信号Ａ１Ｈ＿ＦＤとして出力する。
　Ａ相のＨブリッジＢＡが故障しており、且つＨブリッジにおける第１インバータ１２０側のハイサイドが故障しているということは、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈが故障していることを表している。故障信号Ａ＿ＦＤと故障信号１Ｈ＿ＦＤの両方が故障を示す“１”である場合、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈが故障していることを特定することができる。
　論理回路ＡＮＤ８７２には、Ａ相のＨブリッジＢＡの故障の有無を示す故障信号Ａ＿ＦＤと、Ｈブリッジにおける第２インバータ１３０側のハイサイドの故障の有無を示す故障信号２Ｈ＿ＦＤとが入力される。論理回路ＡＮＤ８７２は、Ａ相のＨブリッジＢＡにおける第２インバータ１３０側のハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｈの故障の有無を示す故障信号Ａ２Ｈ＿ＦＤをモータ制御ユニット９００に出力する。
　故障信号Ａ＿ＦＤと故障信号２Ｈ＿ＦＤの両方が故障を示す“１”である場合、論理回路ＡＮＤ８７２は、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｈが故障していることを示す“１”を故障信号Ａ２Ｈ＿ＦＤとして出力する。故障信号Ａ＿ＦＤと故障信号２Ｈ＿ＦＤの少なくとも一方が正常を示す“０”である場合、論理回路ＡＮＤ８７２は、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｈは正常であることを示す“０”を故障信号Ａ２Ｈ＿ＦＤとして出力する。
　論理回路ＡＮＤ８７３には、Ａ相のＨブリッジＢＡの故障の有無を示す故障信号Ａ＿ＦＤと、Ｈブリッジにおける第１インバータ１２０側のローサイドの故障の有無を示す故障信号１Ｌ＿ＦＤとが入力される。論理回路ＡＮＤ８７３は、Ａ相のＨブリッジＢＡにおける第１インバータ１２０側のローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌの故障の有無を示す故障信号Ａ１Ｌ＿ＦＤをモータ制御ユニット９００に出力する。
　故障信号Ａ＿ＦＤと故障信号１Ｌ＿ＦＤの両方が故障を示す“１”である場合、論理回路ＡＮＤ８７３は、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌが故障していることを示す“１”を故障信号Ａ１Ｌ＿ＦＤとして出力する。故障信号Ａ＿ＦＤと故障信号１Ｌ＿ＦＤの少なくとも一方が正常を示す“０”である場合、論理回路ＡＮＤ８７３は、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌは正常であることを示す“０”を故障信号Ａ１Ｌ＿ＦＤとして出力する。
　論理回路ＡＮＤ８７４には、Ａ相のＨブリッジＢＡの故障の有無を示す故障信号Ａ＿ＦＤと、Ｈブリッジにおける第２インバータ１３０側のローサイドの故障の有無を示す故障信号２Ｌ＿ＦＤとが入力される。論理回路ＡＮＤ８７４は、Ａ相のＨブリッジＢＡにおける第２インバータ１３０側のローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌの故障の有無を示す故障信号Ａ２Ｌ＿ＦＤをモータ制御ユニット９００に出力する。
　故障信号Ａ＿ＦＤと故障信号２Ｌ＿ＦＤの両方が故障を示す“１”である場合、論理回路ＡＮＤ８７４は、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌが故障していることを示す“１”を故障信号Ａ２Ｌ＿ＦＤとして出力する。故障信号Ａ＿ＦＤと故障信号２Ｌ＿ＦＤの少なくとも一方が正常を示す“０”である場合、論理回路ＡＮＤ８７４は、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌは正常であることを示す“０”を故障信号Ａ２Ｌ＿ＦＤとして出力する。
　図１４および図１５に示す故障診断ユニット８２０Ｂおよび８２０Ｃが実行する処理は、故障診断ユニット８２０Ａと同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
　図１４に示す故障診断ユニット８２０Ｂは、故障診断ユニット８２０Ａと同様の処理を実行し、Ｂ相のＨブリッジＢＢのスイッチ素子の故障の有無の診断処理を実行する。故障診断ユニット８２０Ｂは、スイッチ素子ＳＷ＿Ｂ１Ｈ、ＳＷ＿Ｂ２Ｈ、ＳＷ＿Ｂ１Ｌ、ＳＷ＿Ｂ２Ｌの故障の有無を示す故障信号Ｂ１Ｈ＿ＦＤ、Ｂ２Ｈ＿ＦＤ、Ｂ１Ｌ＿ＦＤ、Ｂ２Ｌ＿ＦＤをモータ制御ユニット９００に出力する。Ｂ相に故障が発生した場合は、どのスイッチ素子が故障したのか特定することができる。
　図１５に示す故障診断ユニット８２０Ｃは、故障診断ユニット８２０Ａと同様の処理を実行し、Ｃ相のＨブリッジＢＣのスイッチ素子の故障の有無の診断処理を実行する。故障診断ユニット８２０Ｃは、スイッチ素子ＳＷ＿Ｃ１Ｈ、ＳＷ＿Ｃ２Ｈ、ＳＷ＿Ｃ１Ｌ、ＳＷ＿Ｃ２Ｌの故障の有無を示す故障信号Ｃ１Ｈ＿ＦＤ、Ｃ２Ｈ＿ＦＤ、Ｃ１Ｌ＿ＦＤ、Ｃ２Ｌ＿ＦＤをモータ制御ユニット９００に出力する。Ｃ相に故障が発生した場合は、どのスイッチ素子が故障したのか特定することができる。
　モータ制御ユニット９００は、故障診断ユニット８００が出力する故障信号に応じてモータ制御を変更する。例えば、モータ制御を三相通電制御から二相通電制御に切替える。例えば、故障したスイッチ素子が特定されると、その故障したスイッチ素子を含む相以外の残りの二相を用いた二相通電制御を行う。例えば、Ａ相のＨブリッジＢＡのスイッチ素子が故障したことが特定されると、モータ制御ユニット９００は、Ａ相のＨブリッジＢＡの全てのスイッチ素子をオフにする。そして、残りのＢ相およびＣ相のＨブリッジＢＢおよびＢＣを用いた二相通電制御を行う。これにより三相のうちの一相が故障したとしても、電力変換装置１０００はモータ駆動を継続できる。
　図１７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。図１８は、Ａ相のＨブリッジＢＡ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。横軸は、モータ電気角（ｄｅｇ）を示し、縦軸は電流値（Ａ）を示す。図１７、図１８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。
　参考として、図１９に、Ｂ相のＨブリッジＢＢ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する。図２０に、Ｃ相のＨブリッジＢＣ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する。
　本実施形態において、上述した故障診断ユニット８００Ａ、８００Ｂ、８００Ｃ、８１０Ａ、８１０Ｂ、８１０Ｃ、８１０Ｄの間での処理の順番は任意である。例えば、故障した相があるか判定してから、Ｈブリッジのハイサイドおよびローサイドの中に故障したパートがあるか判定してもよいし、逆でもよい。また、それらの判定を並列に処理してもよい。
　また、故障診断ユニット８００Ａ、８００Ｂ、８００Ｃ、８１０Ａ、８１０Ｂ、８１０Ｃ、８１０Ｄの全ての処理を実行しなくてもよい。例えば故障した相があるか判定する処理において、三相の全ての故障の有無を判定する前に故障した相があると判定した場合は、残りの相の故障の有無の判定は行わない。例えば、三相全ての故障の有無を判定する前にＡ相が故障していると判定した場合は、Ｂ相およびＣ相の故障の有無の判定はしなくてもよい。
　また、例えば、Ｈブリッジのハイサイドおよびローサイドの中に故障したパートがあるか判定する処理において、Ｈブリッジの４個のパートの全ての故障の有無を判定する前に故障したパートがあると判定した場合は、残りのパートの故障の有無の判定は行わなくてもよい。Ｈブリッジの４個のパートとは、第１インバータ１２０側のハイサイドおよびローサイド、第２インバータ１３０側のハイサイドおよびローサイドである。例えば、Ｈブリッジの４個のパート全ての故障の有無を判定する前に、第１インバータ１２０側のハイサイドが故障している判定した場合は、残りのパートの故障の有無の判定は行わなくてもよい。
　また、Ｈブリッジのハイサイドおよびローサイドの中に故障したパートがあるか判定するステップにおいて故障があると判定した場合は、故障した相があるか判定するステップにおいて、二相の中に故障した相があるか判定してもよい。例えば、Ａ相およびＢ相は故障していないと判定した場合は、Ｃ相が故障しているかの判定処理を行わなくても、Ｃ相が故障していることを特定することができる。
　また、故障した相があるか判定するステップにおいて故障があると判定した場合は、Ｈブリッジのハイサイドおよびローサイドの中に故障したパートがあるか判定するステップにおいて、４個のパートのうちの３個の中に故障したパートがあるか判定してもよい。例えば、第１インバータ１２０側のハイサイドおよびローサイド、第２インバータ１３０側のハイサイドは故障していないと判定した場合は、第２インバータ１３０側のローサイドが故障しているかの判定処理を行わなくても、第２インバータ１３０側のローサイドが故障していることを特定することができる。
　また、故障診断ユニット８２０Ａ、８２０Ｂ、８２０Ｃの処理は、故障していると判定された相についてのみ行ってもよい。
　このように、複数の処理の一部を省略することにより、演算量を削減することができる。演算量削減により、故障が発生したときに、故障に対してより短い時間で対応することができる。
　以下に、本開示による故障診断に用いられるアルゴリズムの妥当性を、ｄＳＰＡＣＥ社の“ラピッドコントロールプロトタイピング（ＲＣＰ）システム”およびＭａｔｈＷｏｒｋｓ社のＭａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋを用いて検証した結果を示す。この検証には、ベクトル制御により制御を受ける、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置に用いる表面磁石型（ＳＰＭ）モータのモデルが用いられた。検証においてｑ軸の電流指令値Ｉｑ＿ｒｅｆを３Ａに設定し、ｄ軸の電流指令値Ｉｄ＿ｒｅｆおよび零相の電流指令値Ｉｚ＿ｒｅｆを０Ａに設定した。モータの回転速度ωは１２００ｒｐｍに設定した。シミュレーションでは、第１インバータ１２０のローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌにオープン故障を時刻１．６４１ｓで発生させている。
　図２１から図２６に、各信号の波形のシミュレーション結果を示している。各グラフの縦軸は電圧（Ｖ）を示し、横軸は時間（ｓ）を示している。
　図２１は、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌがオープン故障した場合の実電圧ＶＡ１（上側）および実電圧ＶＡ２（下側）の波形を示している。図２２は、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌがオープン故障した場合の実電圧ＶＢ１（上側）および実電圧ＶＢ２（下側）の波形を示している。図２３は、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌがオープン故障した場合の実電圧ＶＣ１（上側）および実電圧ＶＣ２（下側）の波形を示している。
　時刻１．６４１ｓでローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌがオープン故障した後、図２１に示すように実電圧ＶＡ１の下側ピーク値は上昇していることが分かる。また、実電圧ＶＡ２の上側ピーク値は上昇していることが分かる。すなわち、実電圧ＶＡ２の上側ピーク値の絶対値は大きくなる。図２２、図２３に示すように、実電圧ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＣ１、ＶＣ２は変化の度合いは小さい。
　正常時の動作においても、実電圧がＶｐｅａｋ／２よりもわずかに大きくなることは発生し得る。しかし、本実施形態では、Ｖｐｅａｋ／２に飽和電圧Ｖｓａｔを加算した値と、実電圧との比較を行う。このため、図２１に示す実電圧ＶＡ２のように大きく変化した実電圧が発生した場合にのみ、故障と判定することができる。正常時の動作において実電圧がＶｐｅａｋ／２より大きくなる場合は故障と判定しないことにより、故障判定の精度を高めることができる。
　図２４は、Ａ相のＨブリッジＢＡにおけるハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈがオープン故障した場合のＡ相の第１実電圧ＶＡ１（上側）および第２実電圧ＶＡ２（下側）の波形を示している。図２５は、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈがオープン故障した場合のＢ相の第１実電圧ＶＢ１（上側）および第２実電圧ＶＢ２（下側）の波形を示している。図２６は、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈがオープン故障した場合のＣ相の第１実電圧ＶＣ１（上側）および第２実電圧ＶＣ２（下側）の波形を示している。
　時刻１．５４３ｓでＡ相のＨブリッジＢＡのハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈがオープン故障した後、図２４に示すように第１実電圧ＶＡ１の上側ピーク値は低下していることが分かる。また、第２実電圧ＶＡ２の下側ピーク値は低下していることが分かる（下側ピーク値の絶対値は大きくなる）。図２５、図２６に示すように、第１実電圧ＶＢ１、ＶＣ１、第２実電圧ＶＢ２、ＶＣ２の変化の度合いは小さい。
　上記の実施形態では、故障した相があるかの判定処理の途中、およびＨブリッジのハイサイドおよびローサイドの中に故障したパートがあるかの判定処理の途中において、スイッチ素子の故障を検出している。しかし、その時点ではスイッチ素子の故障を確定させない。本実施形態では、故障した相があるかの判定結果と、Ｈブリッジのハイサイドおよびローサイドの中に故障したパートがあるかの判定結果とに基づいて、故障したスイッチ素子の確定を行う。これにより、故障診断の精度を高めることができる。
　本実施形態によると、Ｈブリッジが有するスイッチ素子のうちオープン故障したスイッチ素子を特定できる。本開示の故障診断は簡易なアルゴリズムにより実現できる。そのため、例えばコントローラへ３４０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う利点がある。
　本開示の故障診断方法は、フルブリッジタイプの電力変換装置にも好適に用いることができる。フルブリッジは、一相のＨブリッジ構造、例えば図３Ａに示す回路構造を備える。上述した故障診断方法をフルブリッジの故障診断に利用することにより、フルブリッジの故障を検知することができる。
　例えば、フルブリッジタイプの電力変換装置は、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈ、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌおよびローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌを有するＨブリッジＢＡと、ＨブリッジＢＡのスイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御回路３００と、を備える。制御回路３００は、ｄｑ座標系において表現される電流・電圧を獲得し、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌの両端電圧を示す第１実電圧ＶＡ１およびローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌの両端電圧を示す第２実電圧ＶＡ２を獲得し、モータの回転速度ωを獲得する。制御回路３００は、獲得した、ｄｑ座標系の電流・電圧、第１実電圧ＶＡ１、第２実電圧ＶＡ２および回転速度ωに基づいて、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈ、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌおよびローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌのオープン故障を診断する。
　本実施形態においては、三相全てについて上述した故障診断を行わなくてもよく、一相または二相についてのみ故障診断を行ってもよい。例えば、Ａ相についてのみ故障診断を行う場合は、図５から図１５を用いて説明した処理のうちのＡ相に関する処理のみを行い、Ｂ相およびＣ相に関する処理は行わなくてもよい。
　（実施形態２）
　図２７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す。
　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。
　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から構成され得る。
　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などから構成される。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。
　ＥＣＵ５４２は、例えば、実施形態１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。そのシステムに、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。
　本開示の実施形態は、シフトバイワイヤ、ステアリングバイワイヤ、ブレーキバイワイヤなどのエックスバイワイヤおよびトラクションモータなどのモータ制御システムにも好適に用いられる。例えば、本開示の実施形態による故障診断方法を実装したＥＰＳは、日本政府および米国運輸省道路交通安全局（ＮＨＴＳＡ）によって定められたレベル０から５（自動化の基準）に対応した自動運転車に搭載され得る。
　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。

Claims (17)

  1. 　電源からの電力を、少なくとも一相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の故障を診断する故障診断方法であって、
    　前記電力変換装置は、
    　各々が第１ハイサイドスイッチ素子、第１ローサイドスイッチ素子、第２ハイサイドスイッチ素子および第２ローサイドスイッチ素子を有する少なくとも１つのＨブリッジ
    　を備え、
    　前記故障診断方法は、
    　前記少なくとも一相の中に故障した相があるか判定するステップと、
    　前記少なくとも１つのＨブリッジのハイサイドおよびローサイドの中に故障したパートがあるか判定するステップと、
    　前記故障した相があるか判定するステップおよび前記故障したパートがあるか判定するステップの判定結果に基づいて、前記第１ハイサイドスイッチ素子、前記第１ローサイドスイッチ素子、前記第２ハイサイドスイッチ素子および前記第２ローサイドスイッチ素子の中に故障したスイッチ素子があるか判定するステップと、
    　を包含する、故障診断方法。
  2. 　前記第１ローサイドスイッチ素子の両端電圧を示す第１実電圧と、前記第２ローサイドスイッチ素子の両端電圧を示す第２実電圧と、飽和電圧と、ｄｑ座標系におけるｄ軸電圧およびｑ軸電圧に基づいて決定される電圧ピーク値とを獲得するステップをさらに包含する、請求項１に記載の故障診断方法。
  3. 　前記飽和電圧は、前記ｄｑ座標系におけるｄ軸電流、ｑ軸電流および前記モータの回転速度に基づいて決定される、請求項２に記載の故障診断方法。
  4. 　前記ｄ軸電流および前記ｑ軸電流に基づいて決定される電流値および前記モータの回転速度の入力と、前記飽和電圧とを関連付けるルックアップテーブルを用いて、前記飽和電圧を決定する、請求項２または３に記載の故障診断方法。
  5. 　前記故障した相があるか判定するステップにおいて、前記第１実電圧、前記第２実電圧、前記飽和電圧および前記電圧ピーク値に基づいて、前記故障した相があるか判定する、
    請求項２から４のいずれかに記載の故障診断方法。
  6. 　前記故障したパートがあるか判定するステップにおいて、前記第１実電圧、前記第２実電圧、前記飽和電圧および前記電圧ピーク値に基づいて、前記故障したパートがあるか判定する、請求項２から５のいずれかに記載の故障診断方法。
  7. 　前記モータはｎ相（ｎは３以上の整数）の前記巻線を有し、
    　前記電力変換装置はｎ個の前記Ｈブリッジを有する、請求項１から６のいずれかに記載の故障診断方法。
  8. 　前記故障した相があるか判定するステップにおいて、前記ｎ相の中に故障した相があるか判定し、
    　前記故障したパートがあるか判定するステップにおいて、前記ｎ個のＨブリッジの第１ハイサイド、第１ローサイド、第２ハイサイド、第２ローサイドの中に故障したパートがあるか判定する、請求項７に記載の故障診断方法。
  9. 　前記故障した相があるか判定するステップにおいて、前記ｎ相の全ての故障の有無を判定する前に故障した相があると判定した場合は、残りの相の故障の有無の判定は行わない
    、請求項７に記載の故障診断方法。
  10. 　前記故障したパートがあるか判定するステップにおいて、前記ｎ個のＨブリッジの第１ハイサイド、第１ローサイド、第２ハイサイド、第２ローサイドの全てのパートの故障の有無を判定する前に故障したパートがあると判定した場合は、残りのパートの故障の有無の判定は行わない、請求項７または９に記載の故障診断方法。
  11. 　前記故障したパートがあるか判定するステップにおいて、前記ｎ個のＨブリッジの第１ハイサイド、第１ローサイド、第２ハイサイド、第２ローサイドの中に故障したパートがあるか判定し、
    　前記故障したパートがあるか判定するステップにおいて故障があると判定した場合、前記故障した相があるか判定するステップにおいて、ｎ－１相の中に故障した相があるか判定する、請求項７、９、１０のいずれかに記載の故障診断方法。
  12. 　前記故障した相があるか判定するステップにおいて、前記ｎ相の中に故障した相があるか判定し、
    　前記故障した相があるか判定するステップにおいて故障があると判定した場合、前記故障したパートがあるか判定するステップにおいて、前記ｎ個のＨブリッジの第１ハイサイド、第１ローサイド、第２ハイサイド、第２ローサイドのうちの３個の中に故障したパートがあるか判定する、請求項７、９、１０、１１のいずれかに記載の故障診断方法。
  13. 　前記故障したスイッチ素子があるか判定するステップは、前記故障した相があるか判定するステップおよび前記故障したパートがあるか判定するステップの判定結果に基づいて、前記第１ハイサイドスイッチ素子、前記第１ローサイドスイッチ素子、前記第２ハイサイドスイッチ素子および前記第２ローサイドスイッチ素子のうちのどのスイッチが故障したか判定するステップを含む、請求項１から１２のいずれかに記載の故障診断方法。
  14. 　前記故障したスイッチ素子を特定した場合に、前記故障したスイッチ素子を示す故障信号を出力するステップをさらに包含する、請求項１３に記載の故障診断方法。
  15. 　電源からの電力を、少なくとも一相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、
    　前記電力変換装置は、
    　各々が第１ハイサイドスイッチ素子、第１ローサイドスイッチ素子、第２ハイサイドスイッチ素子および第２ローサイドスイッチ素子を有する少なくとも１つのＨブリッジと、
    　前記少なくとも１つのＨブリッジの動作を制御する制御回路と、
    　を備え、
    　前記制御回路は、
    　前記少なくとも一相の中に故障した相があるか判定し、
    　前記少なくとも１つのＨブリッジのハイサイドおよびローサイドの中に故障したパートがあるか判定し、
    　前記故障した相があるかの判定結果および前記故障したパートがあるかの判定結果に基づいて、前記第１ハイサイドスイッチ素子、前記第１ローサイドスイッチ素子、前記第２ハイサイドスイッチ素子および前記第２ローサイドスイッチ素子の故障の有無を判定する、電力変換装置。
  16. 　モータと、
    　請求項１５に記載の電力変換装置と、
    を備えるモータモジュール。
  17. 　請求項１６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。
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