WO2024090232A1

WO2024090232A1 - 異常検出装置

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Publication number: WO2024090232A1
Application number: PCT/JP2023/037134
Authority: WO
Inventors: 邦彦松田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2022-10-25
Filing date: 2023-10-13
Publication date: 2024-05-02
Anticipated expiration: 2025-04-25
Also published as: US20250251440A1; CN119999065A; JP2024062601A

Abstract

プルダウン抵抗（Ｒｄｕ、Ｒｄｖ、Ｒｄｗ）は、上アーム素子（６１、６２、６３）と下アーム素子（６４、６５、６６）との接続点であるアーム間接続点（Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗ）とグランドとの間の電圧を分圧する二つの分圧抵抗で構成され、アーム間接続点とグランドとを接続する。判定部（２５）は、二つの分圧抵抗の接続点である分圧点の電圧に基づいて、少なくとも上アーム素子及び下アーム素子の異常を検出する。電源ライン（Ｌｐ）とアーム間接続点とはプルアップ抵抗を介して接続されていない。判定部（２５）は、上アーム素子駆動回路（３１、３２、３３）の動作時に上アーム素子駆動回路からプルダウン抵抗を経由してグランドにリーク電流（ＩＬ）が流れたときの分圧点の電圧に基づいて、上アーム素子及び下アーム素子のＯＮ固着異常及びＯＦＦ固着異常を検出する。

Description

異常検出装置

関連出願の相互参照

　本出願は、２０２２年１０月２５日に出願された日本出願番号２０２２－１７０５５３号に基づくものであり、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、異常検出装置に関する。

　従来、多相モータへ電力供給する回路のイニシャルチェックにおいて、半導体スイッチング素子で構成されたリレー等の異常を検出する装置が知られている。例えば特許文献１に開示された異常検出装置は、インバータの各相の上下アーム接続点にプルアップ抵抗及びプルダウン抵抗が接続されている。各相のプルダウン抵抗は、直列接続された二つの分圧抵抗で構成されている。判定部は、二つの分圧抵抗の接続点である分圧点の電圧に基づき、モータリレーのＯＮ固着異常（ショート故障）及びＯＦＦ固着異常（オープン故障）を判定する。

特開２０２０－１７４４１９号公報

　特許文献１の従来技術では、電圧モニタ用のプルアップ抵抗及びプルダウン抵抗のうち少なくともプルダウン抵抗が駆動回路ＩＣの内部に設けられることで、基板実装面積の増加が抑制される。しかし、電源ラインの電圧をプルアップ抵抗で降圧させた電圧を利用して異常検出する思想が基本となっており、プルアップ抵抗が駆動回路ＩＣの内部に設けられるか基板に実装されるかに関わらず、部品として必要であることに変わりない。特にプルアップ抵抗が基板に実装される構成では基板実装面積をさらに低減する余地があるが、特許文献１には、プルアップ抵抗を削除する可能性について全く言及されていない。

　本開示の目的は、電圧モニタ用のプルアップ抵抗を削除可能な異常検出装置を提供することにある。

　本開示の異常検出装置は、インバータと、上アーム素子駆動回路と、下アーム素子駆動回路と、複数のプルダウン抵抗と、判定部と、を備える。

　インバータは、バッテリに接続される電源ラインとグランドラインとの間に複数相の上アーム素子及び下アーム素子がブリッジ接続されて構成され、バッテリの直流電力を変換して多相モータの各相巻線に供給する。上アーム素子駆動回路は、上アーム素子にゲート信号を出力する。下アーム素子駆動回路は、下アーム素子にゲート信号を出力する。

　複数のプルダウン抵抗は、各相の上アーム素子と下アーム素子との接続点であるアーム間接続点とグランドとの間の電圧を分圧する一相につき二つの分圧抵抗で構成され、アーム間接続点とグランドとを接続する。判定部は、二つの分圧抵抗の接続点である分圧点の電圧に基づいて、少なくとも上アーム素子及び下アーム素子の異常を検出する。

　電源ラインと各相のアーム間接続点とはプルアップ抵抗を介して接続されていない。

　判定部は、上アーム素子駆動回路の動作時に上アーム素子駆動回路からプルダウン抵抗を経由してグランドにリーク電流が流れたときの分圧点の電圧に基づいて、上アーム素子及び下アーム素子のＯＮ固着異常及びＯＦＦ固着異常を検出する。

　本開示では、電源ライン電圧をプルアップ抵抗で降圧させた電圧を用いるのでなく、上アーム素子駆動回路からのリーク電流がプルダウン抵抗を流れることにより生じる電圧を利用して異常検出を行う。電圧モニタ用のプルアップ抵抗を削除することで、部品点数を低減し、プルアップ抵抗分の基板実装面積をさらに低減することができる。

　なお特許文献１では、「（上アーム素子）駆動回路からプルダウン抵抗へのリーク電流によって電圧の浮きが大きくなり、誤差要因となる。」というように、リーク電流は弊害として認識されている。そして、モータリレーの異常検出時に駆動回路の動作を停止させてリーク電流をカットすることが、誤差を低減するための解決手段として記載されている。それに対し本開示では、電圧モニタ用の電圧源としてリーク電流を積極的に利用するという逆転の発想により、プルアップ抵抗の削除を可能にする。

　本開示についての上記目的及びその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、一実施形態による異常検出装置の回路図であり、図２は、図１におけるＵ相一相分の電圧モニタに関する構成を示す図であり、図３Ａは、リークカット無しでの上アーム素子ＯＮ固着異常の判定図であり、図３Ｂは、上アーム素子駆動回路の動作を停止させた状態（リークカット有り）での上アーム素子ＯＮ固着異常の判定図であり、図４は、上アーム素子ＯＦＦ固着異常の判定図であり、図５は、下アーム素子ＯＮ固着異常の判定図であり、図６は、下アーム素子ＯＦＦ固着異常の判定図であり、図７は、Ｕ相モータリレーＯＮ固着異常チェックでの正常時電流経路の図であり、図８は、Ｕ相モータリレーＯＮ固着異常チェックでの異常時電流経路の図であり、図９は、Ｕ相モータリレーＯＮ固着異常の判定図であり、図１０は、Ｕ相モータリレーＯＦＦ固着異常チェックでの正常時電流経路の図であり、図１１は、Ｕ相モータリレーＯＦＦ固着異常チェックでの異常時電流経路の図であり、図１２は、Ｕ相モータリレーＯＦＦ固着異常の判定図である。

　（一実施形態）
　一実施形態による異常検出装置を図面に基づいて説明する。本実施形態の異常検出装置は、例えば電動パワーステアリング装置の操舵アシストモータとして用いられる多相モータへ電力供給する回路に適用される。この異常検出装置は、電力供給回路のイニシャルチェックにおいて、インバータの上下アーム素子及びモータリレーのＯＮ固着異常（ショート故障）及びＯＦＦ固着異常（オープン故障）を検出する。

　具体的には、特許文献１（特開２０２０－１７４４１９号公報、対応ＵＳ公報：ＵＳ２０２０／０３２１９０２Ａ１）と同様に、電動パワーステアリング装置のＥＣＵが異常検出装置として機能する。ＥＣＵは、マイコンやプリドライバ等で構成され、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。ＥＣＵは、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。

　図１に一実施形態の構成を示す。本実施形態では「多相モータ」として三相モータ８０が用いられる。以下、三相モータ８０を単にモータ８０と記す。異常検出装置としてのＥＣＵ１０は、インバータ６０により生成した三相交流電力をモータ８０の三相巻線８１、８２、８３に供給する。例えばＹ結線のモータ８０の場合、三相巻線８１、８２、８３は中性点８４で接続されている。なお、三相巻線８１、８２、８３はΔ結線されてもよい。

　ＥＣＵ１０は、車両スイッチのＯＮ後、モータ駆動開始前のイニシャルチェックとして、モータへの電力供給回路の異常を検出する。イニシャルチェックでモータ８０への電力供給回路が正常と判定されると、ＥＣＵ１０は、操舵トルクに基づいて、モータ８０が所望のアシストトルクを発生するようにモータ８０の駆動を制御する。

　ＥＣＵ１０は、平滑コンデンサ５５、インバータ６０、モータリレー７１、７２、７３、駆動回路ＩＣ３０、及び、マイコン２０等を備える。駆動回路ＩＣ３０の内部の構成については後述する。マイコン２０は、対象素子の異常を検出する判定部２５を有する。

　インバータ６０は、バッテリ１５の正極と電源ラインＬｐを介して接続され、バッテリ１５の負極とグランドラインＬｇを介して接続される。インバータ６０は、電源ラインＬｐとグランドラインＬｇとの間に三相、すなわちＵ相、Ｖ相、Ｗ相の上アーム素子６１、６２、６３及び下アーム素子６４、６５、６６がブリッジ接続されて構成される。以下、上アーム素子６１、６２、６３及び下アーム素子６４、６５、６６をまとめて「上下アーム素子６１－６６」と記載する場合もある。インバータ６０は、バッテリ１５の直流電力を変換してモータ８０の三相巻線８１、８２、８３に供給する。

　インバータ６０の入力部に設けられた平滑コンデンサ５５は、インバータ６０への入力電圧を平滑化する。バッテリ１５からインバータ６０までの電源ラインＬｐの途中には電源リレーや逆接続保護リレーが設けられてもよい。

　インバータ６０において、各相の上アーム素子６１、６２、６３と下アーム素子６４、６５、６６との接続点を「アーム間接続点Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗ」と定義する。モータリレー７１、７２、７３は、インバータ６０の各相のアーム間接続点Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗとモータ８０の三相巻線８１、８２、８３とを接続するモータ電流経路に設けられる。モータリレー７１、７２、７３は、インバータ６０側からモータ８０側への電流を導通する寄生ダイオードが並列接続されており、ＯＦＦ時にモータ８０側からインバータ６０側への電流を遮断する。

　本実施形態の上下アーム素子６１－６６及びモータリレー７１、７２、７３はＭＯＳＦＥＴで構成されている。モータリレー７１、７２、７３では、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードはインバータ６０側からモータ８０側への電流を導通する。上下アーム素子６１－６６では、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードは低電位側から高電位側への電流を導通する。

　ここで、特許文献１の図２には、電源ラインＬｐと各相のモータ電流経路とを接続するプルアップ抵抗Ｒｕｕ、Ｒｕｖ、Ｒｕｗが示されている。それに対し本実施形態では、電源ラインＬｐと各相のアーム間接続点Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗとはプルアップ抵抗を介して接続されていない。つまり、本実施形態のＥＣＵ１０では、従来技術に対しプルアップ抵抗が削除されている。

　駆動回路ＩＣ３０は、カスタマイズされた統合ＩＣである。駆動回路ＩＣ３０の内部には、上アーム素子駆動回路３１、３２、３３、下アーム素子駆動回路３４、３５、３６、モータリレー駆動回路３７１、３７２、３７３、各相のプルダウン抵抗Ｒｄｕ、Ｒｄｖ、Ｒｄｗ、マルチプレクサ３８及び増幅回路３９が設けられている。

　上アーム素子駆動回路３１、３２、３３は上アーム素子６１、６２、６３にゲート信号を出力する。下アーム素子駆動回路３４、３５、３６は下アーム素子６４、６５、６６にゲート信号を出力する。モータリレー駆動回路３７１、３７２、３７３はモータリレー７１、７２、７３にゲート信号を出力する。

　図中、「上アーム素子駆動回路３１、３２、３３」のブロックは、正確にはＵ相上アーム素子駆動回路３１、Ｖ相上アーム素子駆動回路３２、Ｗ相上アーム素子駆動回路３３の三つのブロックに分かれるが、スペースの都合上、一つにまとめて図示される。上アーム素子駆動回路３１、３２、３３のブロックから、上アーム素子６１、６２、６３を囲んだ二点鎖線の枠に向かう細線矢印は、各相の上アーム素子６１、６２、６３へのゲート信号をまとめて表している。

　下アーム素子駆動回路３４、３５、３６及びモータリレー駆動回路３７１、３７２、３７３についても同様である。「下アーム素子駆動回路３４、３５、３６」のブロックは、Ｕ相下アーム素子駆動回路３４、Ｖ相下アーム素子駆動回路３５及びＷ相下アーム素子駆動回路３６をまとめて表す。「モータリレー駆動回路３７１、３７２、３７３」のブロックは、Ｕ相モータリレー駆動回路３７１、Ｖ相モータリレー駆動回路３７２及びＷ相モータリレー駆動回路３７３をまとめて表す。

　また、「上アーム素子駆動回路３１、３２、３３」のブロックと各相のアーム間接続点Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗとを結ぶ破線は、上アーム素子駆動回路３１、３２、３３の動作時に流れるリーク電流ＩＬの経路を示す。本実施形態におけるリーク電流ＩＬの技術的意義については後述する。

　プルダウン抵抗Ｒｄｕ、Ｒｄｖ、Ｒｄｗは、各相のアーム間接続点Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗとグランドとの間の電圧を分圧する一相につき二つの分圧抵抗で構成され、アーム間接続点Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗとグランドとを接続する。各相の二つの分圧抵抗のうちアーム間接続点Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗ側の分圧抵抗を第１分圧抵抗Ｒｄｕ１、Ｒｄｖ１、Ｒｄｗ１と表し、グランド側の分圧抵抗を第２分圧抵抗Ｒｄｕ２、Ｒｄｖ２、Ｒｄｗ２と表す。また、二つの分圧抵抗の接続点を分圧点Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗと表す。

　各相の分圧点Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗの電圧はマルチプレクサ（図中「ＭＰＸ」）３８に入力される。マルチプレクサ３８は、いずれかの相の分圧点Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗの電圧を選択して増幅回路３９に出力する。増幅回路３９は、選択された相の分圧点Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗの電圧を増幅したモニタ電圧Ｖｕａ、Ｖｖａ、Ｖｗａを判定部２５に出力する。

　判定部２５は、直接的にはモニタ電圧Ｖｕａ、Ｖｖａ、Ｖｗａに基づいて、インバータ６０の上下アーム素子６１－６６及びモータリレー７１、７２、７３の異常を検出する。根本的には、判定部２５は、上アーム素子駆動回路３１、３２、３３の動作時に上アーム素子駆動回路３１、３２、３３からプルダウン抵抗Ｐｄｕ、Ｐｄｖ、Ｐｄｗを経由してグランドにリーク電流ＩＬが流れたときの分圧点Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗの電圧に基づいて、上下アーム素子６１－６６及びモータリレー７１、７２、７３の異常を検出する。なお、マイコン２０から駆動回路ＩＣ３０への破線矢印は各種信号をまとめて示す。

　次に図２を参照し、Ｕ相一相分の電圧モニタに関する構成について説明する。図２は、特許文献１の図４に対し、Ｕ相上アーム素子６１と並列接続されたプルアップ抵抗Ｒｕｕが無い図にほぼ相当する。細かな相違点として、本実施形態の図２では各駆動回路３１、３４、３７１におけるＦＥＴを省略し、ＦＥＴを含めたものを駆動回路として記載する。また、増幅回路３９の具体的な回路図を省略し、ブロックのみを記す。

　分圧抵抗の記号は、特許文献１の「ＲｄｕＨ、ＲｄｕＬ」に代えて「Ｒｄｕ１、Ｒｄｕ２」とする。リーク電流の記号は、特許文献１の「Ｌｃ」に代えて「ＩＬ」とする。その他、本実施形態の図２では、基本的に特許文献１の図４の符号や記号を共用する。

　図２には代表としてＵ相を示し、説明文中ではＵ相の構成要素の符号を用いる。なお、Ｖ相、Ｗ相についても同様の構成である。基板５０上にはマイコン２０及び駆動回路ＩＣ３０がチップとして実装される他、上アーム素子６１、下アーム素子６４及びモータリレー７１を構成するＭＯＳＦＥＴが実装されている。

　駆動回路ＩＣ３０の内部には、上アーム素子駆動回路３１、下アーム素子駆動回路３４及びモータリレー駆動回路３７１が内蔵されている。また駆動回路ＩＣ３０の内部には、直列接続された二つの分圧抵抗Ｒｄｕ１、Ｒｄｕ２で構成されたプルダウン抵抗Ｒｄｕ、マルチプレクサ３８及び増幅回路３９が設けられている。マルチプレクサ３８は、Ｕ相の分圧点Ｄｕの電圧が入力される状態となっている。駆動回路ＩＣ３０の各端子４１－４９は特許文献１と同じであるため説明を省略する。

　上アーム素子駆動回路３１の動作時、太線矢印で示すように、上アーム素子駆動回路３１からプルダウン抵抗Ｒｄｕを経由してグランドにリーク電流ＩＬが流れる。詳しくは、上アーム素子６１のＯＮ動作時には上アーム素子６１のＯＦＦ動作時よりも大きいリーク電流ＩＬが流れる。上アーム素子駆動回路３１の動作が停止するとリーク電流ＩＬは流れない。上アーム素子駆動回路３１の動作時に、上アーム素子６１及び下アーム素子６４がいずれもＯＦＦのとき、各相のアーム間接続点Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗの電圧であるモータ端子電圧Ｖ＊ｍｔ（＊＝ｕ，ｖ，ｗ）は、式（１）で表される。ここで、Ｒ１は第１分圧抵抗Ｒｄ＊１の抵抗値であり、Ｒ２は第２分圧抵抗Ｒｄ＊２の抵抗値である。

　　Ｖ＊ｍｔ＝（Ｒ１＋Ｒ２）×ＩＬ　・・・（１）

　また、判定部２５に入力されるモニタ電圧Ｖ＊ａとモータ端子電圧Ｖ＊ｍｔ（＊＝ｕ，ｖ，ｗ）との関係は、増幅回路３９の増幅率をＧとすると式（２）で表される。なお増幅回路３９が設けられない回路では、Ｇ＝１と見做す。このように本実施形態では、リーク電流ＩＬにより発生する電圧を利用して異常検出を行う。

　　Ｖ＊ａ＝Ｇ×Ｖ＊ｍｔ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）
　　　　　＝Ｇ×Ｒ２×ＩＬ　　　　　　　　　　　・・・（２）

　特許文献１の従来技術では、電源ラインＬｐの電圧をプルアップ抵抗で降圧させた電圧を利用して異常検出する思想が基本となっている。そのため、特許文献１の図３のようにプルアップ抵抗が駆動回路ＩＣ３０の内部に設けられるか、図４のように基板５０に実装されるかに関わらず、部品として必要であることに変わりない。特にプルアップ抵抗が基板に実装される図４の構成では基板実装面積をさらに低減する余地があるが、特許文献１には、プルアップ抵抗を削除する可能性について全く言及されていない。

　また、特許文献１の段落［００４５］、［００４６］には、「上アーム素子駆動回路からプルダウン抵抗へのリーク電流によって電圧の浮きが大きくなり、誤差要因となる」こと、「異常検出時に上アーム素子駆動回路の動作を停止させることによって、プルダウン抵抗に流れるリーク電流をカットし、誤差の影響を最小限にすることができる」ことが記載されている。このように、特許文献１ではリーク電流ＩＬは弊害として認識されている。

　それに対し本実施形態では、電圧モニタ用の電圧源としてリーク電流ＩＬを積極的に利用するという逆転の発想により、プルアップ抵抗の削除を可能にする。本実施形態では、電圧モニタ用のプルアップ抵抗を削除することで、部品点数を低減し、プルアップ抵抗分の基板実装面積をさらに低減することができる。また、上アーム素子駆動回路３１とプルダウン抵抗Ｒｄｕとが同じ駆動回路ＩＣ３０の内部に設けられることで、リーク電流ＩＬの経路途中の端子接続が無くなり、電圧が安定する。

　次に、本実施形態による上下アーム素子６１－６６及びモータリレー７１、７２、７３の具体的な異常検出の方法について、順に説明する。まず図３～図６を参照し、上アーム素子６１、６２、６３及び下アーム素子６４、６５、６６のＯＮ固着異常及びＯＦＦ固着異常の検出について説明する。説明文中では、図２に基づき、代表としてＵ相の上アーム素子６１及び下アーム素子６４等の符号を用いる。

　原則として判定部２５は、上アーム素子駆動回路３１の動作時に、上アーム素子駆動回路３１からプルダウン抵抗Ｐｄｕを経由してグランドにリーク電流が流れたときの分圧点Ｄｕの電圧に基づいて、上アーム素子６１及び下アーム素子６４のＯＮ固着異常及びＯＦＦ固着異常を検出する。ここで、「上アーム素子駆動回路３１の動作を停止させてリーク電流ＩＬをカットすること」を「リークカット」という。本実施形態では原則としてリーク電流ＩＬをカットしない。図４～図６には、原則通りリークカット無しでの異常判定図を示す。ただし、上アーム素子６１のＯＮ固着異常チェックだけは、図３Ａ及び図３Ｂに、「リークカット無し」の場合と「リークカット有り」の場合とを分けて示す。

　各図の縦軸は、判定部２５が取得するモニタ電圧Ｖ＊ａそのものではなく、モータ端子電圧Ｖ＊ｍｔ（＊＝ｕ，ｖ，ｗ）に換算された値を示す。上アーム素子６１及び下アーム素子６４がいずれもＯＦＦのとき、式（１）の値「（Ｒ１＋Ｒ２）×ＩＬ」となる。

　上アーム素子６１のＯＮ固着異常及びＯＦＦ固着異常の検出について、図３Ａ、図３Ｂ、図４を参照する。上アーム素子６１は、ＯＮ固着異常のチェック時にＯＦＦ操作され、ＯＦＦ固着異常のチェック時にＯＮ操作されることは自明である。下アーム素子６４はいずれのチェック時にもＯＦＦされる。

　図３Ａに示すように、上アーム素子６１のＯＮ固着異常チェックにおいて、正常ＯＦＦ時、モータ端子電圧Ｖｕｍｔは「（Ｒ１＋Ｒ２）×ＩＬ」となり、閾値Ｖｔｈ＿Ｈを下回る。一方、下アーム素子６４のＯＮ固着異常時のモータ端子電圧Ｖｕｍｔは、閾値Ｖｔｈ＿Ｈを上回った範囲でバッテリ電圧の上昇に伴って上昇する。

　ところで、上アーム素子６１のＯＮ固着異常チェックでは上アーム素子６１をＯＦＦするため、上アーム素子駆動回路３１の動作を停止させてリークカットした状態としてもよい。そこで判定部２５は、上アーム素子駆動回路３１の動作を停止させた状態で上アーム素子６１のＯＮ固着異常を検出可能である。図３Ｂに示すように、リークカット有りの状態では、正常ＯＦＦ時のモータ端子電圧Ｖｕｍｔはグランド付近の値となる。これにより、誤検出に対するマージンをより大きく確保することができる。

　上アーム素子６１のＯＦＦ固着異常チェックでは上アーム素子６１をＯＮ操作する必要があるため、上アーム素子駆動回路３１の動作を停止させてリーク電流ＩＬをカットすることは不可である。図４に示すように、上アーム素子６１の正常ＯＮ時のモータ端子電圧Ｖｕｍｔは、閾値Ｖｔｈ＿Ｈを上回った範囲でバッテリ電圧の上昇に伴って上昇する。一方、上アーム素子６１のＯＦＦ固着異常時のモータ端子電圧Ｖｕｍｔは「（Ｒ１＋Ｒ２）×ＩＬ」となり、閾値Ｖｔｈ＿Ｈを下回る。

　次に下アーム素子６４のＯＮ固着異常及びＯＦＦ固着異常の検出について、図５、図６を参照する。下アーム素子６４は、ＯＮ固着異常のチェック時にＯＦＦ操作され、ＯＦＦ固着異常のチェック時にＯＮ操作されることは自明である。上アーム素子６１は常にＯＦＦされる。

　図５に示すように、下アーム素子６４のＯＮ固着異常チェックにおいて、正常ＯＦＦ時のモータ端子電圧Ｖｕｍｔは「（Ｒ１＋Ｒ２）×ＩＬ」となり、閾値Ｖｔｈ＿Ｌを上回る。一方、下アーム素子６４のＯＮ固着異常時のモータ端子電圧Ｖｕｍｔはグランド付近の値となり、閾値Ｖｔｈ＿Ｌを下回る。なお、仮にリークカットを行うと、正常ＯＦＦ時の電圧が低下するため異常検出が困難となる。したがって、下アーム素子６４のＯＮ固着異常チェックではリークカットを行うことはできない。

　図６に示すように、下アーム素子６４のＯＦＦ固着異常チェックにおいて、下アーム素子６４の正常ＯＮ時のモータ端子電圧Ｖｕｍｔはグランド付近の値となり、閾値Ｖｔｈ＿Ｌを下回る。一方、下アーム素子６４のＯＦＦ固着異常時、モータ端子電圧Ｖｕｍｔは「（Ｒ１＋Ｒ２）×ＩＬ」となり、閾値Ｖｔｈ＿Ｌを上回る。

　以上のように、インバータ６０の上下アーム素子６１－６６のＯＮ固着異常及びＯＦＦ固着異常の検出について、各相の上アーム素子駆動回路からプルダウン抵抗を経由してグランドに流れるリーク電流を利用することで、従来技術に対し電圧モニタ用のプルアップ抵抗を削除することができる。また好ましくは、判定部２５は、上アーム素子駆動回路３１、３２、３３の動作を停止させた状態で上アーム素子６１、６２、６３のＯＮ固着異常を検出することで、誤検出に対するマージンをより大きく確保することができる。

　次に図７～図１２を参照し、モータリレー７１、７２、７３のＯＮ固着異常及びＯＦＦ固着異常の検出について説明する。異常検出の対象となる相を対象相という。また、対象相以外の二相のうち、分圧点の電圧が判定部２５による異常検出に用いられる一相又は二相をモニタ相という。ここでは、Ｕ相が対象相であり、Ｖ相がモニタ相である場合を例として説明する。Ｕ相が対象相である場合、Ｖ相に代えて又は加えてＷ相がモニタ相に選定されてもよい。図７等ではマルチプレクサ３８及び増幅回路３９の図示を省略する。

　判定部２５は、モニタ相の上アーム素子駆動回路からのリーク電流がプルダウン抵抗を流れることにより生じる電圧を利用して異常検出を行う。モータリレーの異常検出では、モニタ相の上アーム素子駆動回路の動作を停止させてリーク電流ＩＬをカットすることはしない。この点で本実施形態は、特許文献１の従来後術とは明らかに異なる。

　Ｕ相モータリレー７１のＯＮ固着異常チェックについて、図７～図９を参照する。ＯＮ固着異常のチェック時に、対象相であるＵ相のモータリレー７１がＯＦＦ操作されることは自明である。その他、インバータ６０では、全相の上アーム素子６１、６２、６３、及び、対象相以外の二相であるＶ相及びＷ相の下アーム素子６５、６６がＯＦＦされ、対象相であるＵ相の下アーム素子６４がＯＮされる。また、「対象相以外かつモニタ相以外の相」であるＷ相のモータリレー７３がＯＦＦされる。

　モニタ相であるＶ相のモータリレー７２については、ＯＦＦの場合とＯＮの場合との両方があり得る。Ｖ相モータリレー７２がＯＦＦの場合、インバータ６０側からモータ８０側に流れる電流はＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを通過するため、寄生ダイオードの電圧降下Ｖｆが発生する。Ｖ相モータリレー７２がＯＮの場合、ＭＯＳＦＥＴの素子本体を電流が流れるため、電圧降下は０に近い値となる。

　図７に示すように、Ｕ相モータリレー７１の正常ＯＦＦ時、モータ８０の中性点８４からＵ相下アーム素子６４を経由してグランドに流れる経路はＵ相モータリレー７１により遮断され、Ｖ相上アーム素子駆動回路３２からのリーク電流ＩＬは、全てプルダウン抵抗Ｒｄｖに流れる。図９に示すように、正常ＯＦＦ時のモータ端子電圧Ｖｖｍｔは「（Ｒ１＋Ｒ２）×ＩＬ」となり、閾値Ｖｔｈ＿Ｍを上回る。

　図８に示すように、Ｕ相モータリレー７１のＯＮ固着異常時、モータ８０の中性点８４からＵ相モータリレー７１及びＵ相下アーム素子６４を経由してグランドに流れる経路が導通する。そのため、破線で示すように、プルダウン抵抗Ｒｄｖにはわずかなリーク電流ＩＬしか流れない。

　図９に示すように、Ｖ相モータリレー７２がＯＮ／ＯＦＦいずれの場合も、ＯＮ固着異常時のモータ端子電圧Ｖｖｍｔは閾値Ｖｔｈ＿Ｍを下回る。Ｖ相モータリレー７２がＯＦＦの場合、ＯＮ固着異常時のモータ端子電圧Ｖｖｍｔは、寄生ダイオードの電圧降下Ｖｆ相当の値となる。それに対し、Ｖ相モータリレー７２がＯＮの場合、ＯＮ固着異常時のモータ端子電圧Ｖｖｍｔはグランド付近の値となり、誤検出に対するマージンをより大きく確保することができる。

　続いてＵ相モータリレー７１のＯＦＦ固着異常チェックについて、図１０～図１２を参照する。ＯＦＦ固着異常のチェック時に、対象相であるＵ相のモータリレー７１がＯＮ操作されることは自明である。その他、インバータ６０の上下アーム素子６１－６６、及び、モニタ相以外の相であるＷ相のモータリレー７３、モニタ相であるＶ相のモータリレー７２のＯＮ／ＯＦＦについてはＯＮ固着異常チェックと同様である。

　図１０に示す正常ＯＮ時の電流経路は、図８に示すＯＮ固着異常時の電流経路と同じである。図１１に示すＯＦＦ固着異常時の電流経路は、図７に示す正常ＯＦＦ時の電流経路と同じである。したがって図１２に示すように、ＯＦＦ固着異常時のモータ端子電圧Ｖｖｍｔは「（Ｒ１＋Ｒ２）×ＩＬ」となり、閾値Ｖｔｈ＿Ｍを上回る。

　また、図１２に示すように、Ｖ相モータリレー７２がＯＮ／ＯＦＦいずれの場合も、正常ＯＮ時のモータ端子電圧Ｖｖｍｔは閾値Ｖｔｈ＿Ｍを下回る。Ｖ相モータリレー７２がＯＦＦの場合、正常ＯＮ時のモータ端子電圧Ｖｖｍｔは、寄生ダイオードの電圧降下Ｖｆ相当の値となる。それに対し、Ｖ相モータリレー７２がＯＮの場合、正常ＯＮ時のモータ端子電圧Ｖｖｍｔはグランド付近の値となり、誤検出に対するマージンをより大きく確保することができる。

　以上のように、対象相のモータリレーのＯＮ固着異常及びＯＦＦ固着異常の検出についても、モニタ相の上アーム素子駆動回路からプルダウン抵抗を経由してグランドに流れるリーク電流ＩＬを利用することで、従来技術に対し電圧モニタ用のプルアップ抵抗を削除することができる。また好ましくは、判定部２５は、モニタ相であるＶ相のモータリレー７２がＯＮされた状態で、リーク電流ＩＬが流れたときのモニタ相の分圧点Ｄｖの電圧に基づいて、対象相であるＵ相のモータリレー７１のＯＮ固着異常及びＯＦＦ固着異常を検出する。これにより、誤検出に対するマージンをより大きく確保することができる。

　（その他の実施形態）
　（ａ）本開示の異常検出装置は、モータリレーを備えない電力供給回路に適用されてもよい。その場合、判定部２５は、少なくとも上アーム素子６１、６２、６３及び下アーム素子６４、６５、６６の異常を検出すればよい。

　（ｂ）プルダウン抵抗Ｐｄｕ、Ｐｄｖ、Ｐｄｗ、マルチプレクサ３８及び増幅回路３９は駆動回路ＩＣ３０の内部に設けられる構成に限らず、基板上に実装されてもよい。また判定部２５は、マイコン２０の内部に限らず、基板上に論理回路で構成されてもよい。

　（ｃ）各相の分圧点Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗの出力側にマルチプレクサ３８を設けず、相毎に増幅回路３９を設けてもよい。その場合、各相の増幅回路３９の出力側にマルチプレクサ３８を設けてモニタ端子を共通にしてもよい。

　（ｄ）上下アーム素子６１－６６及びモータリレー７１、７２、７３は、ＭＯＳＦＥＴに限らず、他の半導体スイッチング素子で構成されてもよい。例えばバイポーラトランジスタに並列接続された還流ダイオードは、ＭＯＳＦＥＴにおける寄生ダイオードと均等の要素と見做される。

　（ｅ）本開示の異常検出装置は、特許文献１に開示されているように、二組の多相巻線を有する多相モータに適用される二系統構成であってもよい。多相モータは三相モータに限らず、四相以上のモータであってもよい。また多相モータは、電動パワーステアリング装置の操舵アシストモータに限らず、他の用途のモータであってもよい。

　以上、本開示はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

　「前記インバータの各相の前記アーム間接続点と前記多相モータの前記各相巻線とを接続するモータ電流経路に設けられ、前記インバータ側から前記多相モータ側への電流を導通する寄生ダイオードが並列接続されており、ＯＦＦ時に前記多相モータ側から前記インバータ側への電流を遮断する複数のモータリレーと、前記モータリレーにゲート信号を出力するモータリレー駆動回路と、をさらに備え、前記判定部は、前記リーク電流が流れたときの前記分圧点の電圧に基づいて、対象相の前記モータリレーのＯＮ固着異常及びＯＦＦ固着異常を検出する異常検出装置。」についての開示は、「前記判定部は、前記上アーム素子駆動回路の動作を停止させた状態で前記上アーム素子のＯＮ固着異常を検出する異常検出装置。」についての開示と組み合わされてもよい。

　本開示に記載の異常検出装置及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の異常検出装置及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の異常検出装置及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

　本開示は実施形態に準拠して記述された。しかしながら、本開示は当該実施形態および構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例および均等の範囲内の変形をも包含する。また、様々な組み合わせおよび形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせおよび形態も本開示の範疇および思想範囲に入るものである。

Claims

　バッテリ（１５）に接続される電源ライン（Ｌｐ）とグランドライン（Ｌｇ）との間に複数相の上アーム素子（６１、６２、６３）及び下アーム素子（６４、６５、６６）がブリッジ接続されて構成され、前記バッテリの直流電力を変換して多相モータ（８０）の各相巻線（８１、８２、８３）に供給するインバータ（６０）と、
　前記上アーム素子にゲート信号を出力する上アーム素子駆動回路（３１、３２、３３）と、
　前記下アーム素子にゲート信号を出力する下アーム素子駆動回路（３４、３５，３６）と、
　各相の前記上アーム素子と前記下アーム素子との接続点であるアーム間接続点（Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗ）とグランドとの間の電圧を分圧する一相につき二つの分圧抵抗で構成され、前記アーム間接続点とグランドとを接続する複数のプルダウン抵抗（Ｒｄｕ、Ｒｄｖ、Ｒｄｗ）と、
　前記二つの分圧抵抗の接続点である分圧点の電圧に基づいて、少なくとも前記上アーム素子及び前記下アーム素子の異常を検出する判定部（２５）と、を備え、
　前記電源ラインと各相の前記アーム間接続点とはプルアップ抵抗を介して接続されておらず、
　前記判定部は、前記上アーム素子駆動回路の動作時に前記上アーム素子駆動回路から前記プルダウン抵抗を経由してグランドにリーク電流が流れたときの前記分圧点の電圧に基づいて、前記上アーム素子及び前記下アーム素子のＯＮ固着異常及びＯＦＦ固着異常を検出する異常検出装置。
　前記判定部は、前記上アーム素子駆動回路の動作を停止させた状態で前記上アーム素子のＯＮ固着異常を検出する請求項１に記載の異常検出装置。
　前記インバータの各相の前記アーム間接続点と前記多相モータの前記各相巻線とを接続するモータ電流経路に設けられ、前記インバータ側から前記多相モータ側への電流を導通する寄生ダイオードが並列接続されており、ＯＦＦ時に前記多相モータ側から前記インバータ側への電流を遮断する複数のモータリレー（７１、７２、７３）と、
　前記モータリレーにゲート信号を出力するモータリレー駆動回路（３７１、３７２、３７３）と、をさらに備え、
　前記判定部は、前記リーク電流が流れたときの前記分圧点の電圧に基づいて、対象相の前記モータリレーのＯＮ固着異常及びＯＦＦ固着異常を検出する請求項１に記載の異常検出装置。
　前記多相モータは三相モータであり、対象相以外の二相のうち前記分圧点の電圧が前記判定部による異常検出に用いられる一相又は二相をモニタ相とすると、
　前記判定部は、全相の前記上アーム素子及び対象相以外の二相の前記下アーム素子がＯＦＦされ、対象相の前記下アーム素子がＯＮされ、少なくとも対象相以外かつ前記モニタ相以外の相の前記モータリレーがＯＦＦされた状態で、前記リーク電流が流れたときの前記モニタ相の前記分圧点の電圧に基づいて、対象相の前記モータリレーのＯＮ固着異常及びＯＦＦ固着異常を検出する請求項３に記載の異常検出装置。
　前記判定部は、前記モニタ相の前記モータリレーがＯＮされた状態で、前記リーク電流が流れたときの前記モニタ相の前記分圧点の電圧に基づいて、対象相の前記モータリレーのＯＮ固着異常及びＯＦＦ固着異常を検出する請求項４に記載の異常検出装置。
　前記プルダウン抵抗は、前記上アーム素子駆動回路が内蔵された駆動回路ＩＣ（３０）の内部に設けられている請求項１～５のいずれか一項に記載の異常検出装置。