(57)【要約】【課題】モータ駆動回路とモータとの間に設けられた出力切替素子がオン故障を起こしたことを検出し、電流の回り込みを防ぎ、モータを動作させるモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ制御装置１は、モータ駆動回路２１、２２、モータ３１とモータ駆動回路２１、２２それぞれとの間に設けられた出力切替素子２３〜２６、故障検出回路２７ａ〜２７ｄ、及び上位制御回路１０を具備する。上位制御回路１０は、出力切替素子２３〜２６ごとに設けられた故障検出回路２７ａ〜２７ｄを用いて、出力切替素子２３〜２６の故障を検出し、いずれの出力切替素子が故障したかに応じて、モータ駆動回路２１、２２と他の出力切替素子とを制御する。【選択図】図１
2010035276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ装置に備えられる１つのモータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータに対してそれぞれ並列に接続され、該モータを動作させる複数のモータ駆動回路と、
前記モータと前記複数のモータ駆動回路との間に設けられ、前記複数のモータ駆動回路に接続された複数の出力切替素子と、
前記複数の出力切替素子ごとに設けられ、該出力切替素子に接続された複数の故障検出回路と、
前記モータを動作させない期間において、前記複数の故障検出回路により前記複数の出力切替素子の故障の検出を行い、前記モータを動作させる期間において、前記出力切替素子の故障の検出結果に応じて、前記複数のモータ駆動回路から前記モータを動作させるモータ駆動回路を選択する上位制御回路と
を具備することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記出力切替素子は、オフ状態のとき、前記モータ駆動回路から前記モータに向かう方向に電流を通過させ、オン状態のとき、少なくとも前記モータからモータ駆動回路に向かう方向に電流を通過させる
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記上位制御回路は、前記モータを動作させる場合、
前記選択したモータ駆動回路以外のモータ駆動回路に接続された前記複数の出力切替素子をオフ状態にし、
前記モータを駆動する場合、前記選択したモータ駆動回路は前記選択したモータ駆動回路に接続された前記複数の出力切替素子のいずれか１つの出力切替素子をオン状態にし、他の出力切替素子をオフ状態にし、
前記モータを制動する場合、前記選択したモータ駆動回路に接続された前記複数の出力切替素子全てをオン状態にする
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記上位制御回路は、
前記故障検出回路により当該故障検出回路に接続された前記出力切替素子に電圧を印加して故障を検出し、前記複数のモータ駆動回路から故障を検出された前記故障検出回路に接続されたモータ駆動回路以外の１つのモータ駆動回路を選択し、選択したモータ駆動回路に前記モータを動作させる
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
アクチュエータ装置に備えられる１つのモータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータに対して並列に接続され、該モータを動作させる複数のインバータ回路と、
前記モータと前記複数のインバータ回路との間に設けられた複数の出力切替素子と、
前記出力切替素子ごとに設けられ、該出力切替素子と並列に接続された複数の故障検出回路と、
前記インバータ回路ごとに設けられ、入力される前記モータを動作させる制御信号に基づいて前記インバータ回路に電流を前記モータに供給させる制御と、前記複数の故障検出回路により前記出力切替素子の故障を検出する制御とを行う複数の制御回路と
を備えることを特徴するモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にモータの制御装置、例えば、自動車などの車両に備えられるパーキングロックに用いられるアクチュエータのモータを動作させるモータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両のパーキングロック（パーキングブレーキ）をモータにより動作させるパーキングロック・アクチュエータが用いられている（特許文献１）。
一方、パーキングロックのような自動車などの車両における重要保安部品では、不良故障や経年変化による故障などに起因する誤動作を回避する必要がある。そこで、パーキングロック・アクチュエータに用いられるモータを動作させるモータ駆動回路を通常時に用いるモータ駆動回路と、バックアップ用のモータ駆動回路とを備え、モータ駆動回路を多重化したモータ制御装置を用いる構成がある。
【０００３】
図５は、従来例におけるモータ駆動回路をモータ駆動回路９２、９３の２つにより多重化したモータ制御装置９の構成、及びモータ制御装置９、アクチュエータ装置９６、バッテリ９８の接続を示した概略ブロック図である。
モータ制御装置９は、図示するように、バッテリ９８及びアクチュエータ装置９６に接続され、上位制御回路９１、通常時に用いるモータ駆動回路９２、モータ駆動回路９２の故障時に用いるバックアップ用のモータ駆動回路９３、電源スイッチ９４、９５を備えている。また、モータ制御装置９は、アクチュエータ９６が備えるモータ９７に電流を供給して動作させる。また、モータ制御装置９は、自装置及びモータ９７を動作させる電源を供給するバッテリ９８に接続されている。
モータ制御装置９において、上位制御回路９１は、電源スイッチ９４、９５のオン状態とオフ状態との切替えを行いモータ駆動回路９２、９３に電源を供給するか否かの選択を行う。また、上位制御回路９１は、モータ駆動回路９２、９３がモータ９７を駆動及び制動する制御を行う。
【０００４】
モータ駆動回路９２は、インバータ回路９２１と制御回路９２２とを有している。
インバータ回路９２１は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor；電界効果トランジスタ）を含み構成され、モータ９７に電流を端子９２３、９２４から供給する。制御回路９２２は、上位制御回路９１から入力された信号に基づいて、インバータ回路９２１が供給する電流をパルス制御する信号を出力する。
モータ駆動回路９３は、モータ駆動回路９２と同様の構成を有しており、同じ符号を付して説明を省略する。また、モータ駆動回路９２、９３は、モータ９７に対して並列に接続されている。
【０００５】
アクチュエータ９６に備えられるモータ９７をモータ駆動回路９２により動作させる場合、上位制御回路９１は、電源スイッチ９４をオン状態にし、電源スイッチ９５をオフ状態にして、モータ駆動回路９２に電源を供給する。また、モータ駆動回路９２の制御回路９２２は、インバータ回路９２１に電流を供給させるパルス信号を出力する。これにより、モータ駆動回路９２のインバータ回路９２１とモータ９７との間に駆動電流Ｉ１が流れモータ９７が動作する。
一方、モータ駆動回路９３は、モータ駆動回路９２と並列に接続されているために電流Ｉ２がモータ駆動回路９３に回り込んで、流れてしまい、十分にモータ９７を動作させることができないという問題がある。
【０００６】
この問題に対して、モータ駆動回路９２、９３とモータ９７とを導通状態あるいは非導通状態のいずれかに切替える出力切替素子を設けて、モータ９７の動作に使用しないモータ駆動回路に接続された出力切替素子を絶縁状態することで、当該モータ駆動回路への電流の回り込みを防ぐ手法が考えられる。
【特許文献１】特開２００７−４５２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、モータ駆動回路とモータとの間に設けられた出力切替素子が常に通電状態となるオン故障を起こした場合、オン故障を起こした出力切替素子を介して電流の回り込みが発生し、モータを十分に動作させることができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、モータ駆動回路とモータとの間に設けられた出力切替素子が故障したことを検出することであり、ついては、モータ駆動回路とモータとの間に設けられた出力切替素子がオン故障を起こしたときの電流の回り込みを防ぎ、モータを動作させるモータ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題を解決するために、本発明は、アクチュエータ装置に備えられる１つのモータを制御するモータ制御装置であって、前記モータに対してそれぞれ並列に接続され、該モータを動作させる複数のモータ駆動回路と、前記モータと前記複数のモータ駆動回路との間に設けられ、前記複数のモータ駆動回路に接続された複数の出力切替素子と、前記複数の出力切替素子ごとに設けられ、該出力切替素子に接続された複数の故障検出回路と、前記モータを動作させない期間において、前記複数の故障検出回路により前記複数の出力切替素子の故障の検出を行い、前記モータを動作させる期間において、前記出力切替素子の故障の検出結果に応じて、前記複数のモータ駆動回路から前記モータを動作させるモータ駆動回路を選択する上位制御回路とを具備することを特徴とするモータ制御装置である。
【００１０】
また、本発明は、上記記載の発明において、前記出力切替素子は、オフ状態のとき、前記モータ駆動回路から前記モータに向かう方向に電流を通過させ、オン状態のとき、少なくとも前記モータからモータ駆動回路に向かう方向に電流を通過させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上記記載の発明において、前記上位制御回路は、前記モータを動作させる場合、前記選択したモータ駆動回路以外のモータ駆動回路に接続された前記複数の出力切替素子をオフ状態にし、前記モータを駆動する場合、前記選択したモータ駆動回路は前記選択したモータ駆動回路に接続された前記複数の出力切替素子のいずれか１つの出力切替素子をオン状態にし、他の出力切替素子をオフ状態にし、前記モータを制動する場合、前記選択したモータ駆動回路に接続された前記複数の出力切替素子全てをオン状態にすることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記記載の発明において、前記上位制御回路は、前記故障検出回路により当該故障検出回路に接続された前記出力切替素子に電圧を印加して故障を検出し、前記複数のモータ駆動回路から故障を検出された前記故障検出回路に接続されたモータ駆動回路以外の１つのモータ駆動回路を選択し、選択したモータ駆動回路に前記モータを動作させることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、アクチュエータ装置に備えられる１つのモータを制御するモータ制御装置であって、前記モータに対して並列に接続され、該モータを動作させる複数のインバータ回路と、前記モータと前記複数のインバータ回路との間に設けられた複数の出力切替素子と、前記出力切替素子ごとに設けられ、該出力切替素子と並列に接続された複数の故障検出回路と、前記インバータ回路ごとに設けられ、入力される前記モータを動作させる制御信号に基づいて前記インバータ回路に電流を前記モータに供給させる制御と、前記複数の故障検出回路により前記出力切替素子の故障を検出する制御とを行う複数の制御回路とを備えることを特徴するモータ駆動装置である。
【発明の効果】
【００１４】
（１）この発明によれば、上位制御回路がモータを動作させない間に、出力切替素子の故障検出を行い、その故障検出結果に応じて、複数備えられるモータ駆動回路から故障した出力切替素子に接続されたモータ駆動回路以外の１つのモータ駆動回路を選択し、出力切替素子のオン状態及びオフ状態を切替える構成とした。これにより、上位制御回路は、出力切替素子の故障を検出した場合、当該出力切替素子に接続されたモータ駆動回路以外のモータ駆動回路を選択してモータを動作させる電流を流す制御をし、出力切替素子のオン状態及びオフ状態を切替えてモータに電流を供給する。この結果、モータ制御装置は、備えられた出力切替素子の故障検出を行い、故障が検出された場合においてもモータを動作させることが可能となる。
【００１５】
（２）また、本発明によれば、出力切替素子をオフ状態にすることで、使用されないモータ駆動回路に電流が回り込むことを防ぐことができる。
【００１６】
（３）また、本発明によれば、上位制御回路がモータの回転、逆回転、及び、制動に応じて出力切替素子のオン状態及びオフ状態を切替える構成とした。これにより、モータ駆動回路は多重化する以前と同様の動作によりモータを動作させることが可能となる。
【００１７】
（４）また、本発明によれば、上位制御回路は、故障検出回路を介して予め定めた組合わせの信号を出力切替素子に入力する構成とした。これにより、上位制御回路は、出力切替素子の故障を検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態によるモータ制御装置及びモータ駆動装置を図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態によるモータ制御装置１の構成を示す概略ブロック図である。
モータ制御装置１は、図示するように、自装置及びアクチュエータ装置３に電源を供給するバッテリ２と、モータ３１を備えるアクチュエータ装置３に接続されている。また、モータ制御装置１は、上位制御回路１０、電源スイッチ１１、１２、モータ駆動装置２０を備えている。モータ駆動装置２０は、モータ駆動回路２１、２２、出力切替素子２３〜２６、故障検出回路２７ａ〜２７ｄを備えている。モータ駆動回路２１は、制御回路２１１ａ及びインバータ回路２１２ａを備えている。モータ駆動回路２２は、制御回路２１１ｂ及びインバータ回路２１２ｂを備えている。
【００１９】
ここで、バッテリ２は、例えば、１２Ｖの電圧を供給する自動車用鉛蓄電池であり、アクチュエータ装置３は、例えば、変速機を所定の変速段にギアを移動させる装置である。また、電源スイッチ１１、１２は、リレー素子などにより構成される。また、上位制御回路１０は、一般的にＥＣＵ（Electrical Control Unit）という。
なお、モータ駆動回路２１は、通常、アクチュエータ装置３の駆動に用いられ、モータ駆動回路２２は、モータ駆動回路２１が故障などで使用できないときに用いるバックアップ用とする。
【００２０】
上位制御回路１０は、モータ駆動装置２０に備えられるモータ駆動回路２１、２２のいずれか一方を選択すると共に、選択したモータ駆動回路に接続される電源スイッチ１１又は電源スイッチ１２のいずれか一方をオン状態に切替え、他方をオフ状態に切替える。また、上位制御回路１０は、制御回路２１１ａ、２１１ｂから出力切替素子２３〜２６いずれかの故障を検出した場合、故障した出力切替素子に接続されていないモータ駆動回路を用いて、アクチュエータ装置３に備えられるモータ３１を動作させる。
電源スイッチ１１は、モータ駆動回路２１に電源を供給するか否かを切替えるスイッチである。電源スイッチ１２は、モータ駆動回路２２に電源を供給するか否かを切替えるスイッチである。
【００２１】
出力切替素子２３〜２６は、それぞれが接続されているインバータ回路２１２ａ、２１２ｂにモータ３１から電流が流れ込むことを切替えられる。出力切替素子２３〜２６は、オフ状態のとき、接続されたインバータ回路２１２ａ、２１２ｂからモータ３１に電流を通過させ、逆方向のモータ３１からインバータ回路２１２ａ、２１２ｂに電流が流れるのを阻止する。また、出力切替素子２３〜２６は、オン状態のとき、少なくともモータ３１から接続されたインバータ回路２１２ａ、２１２ｂの方向に電流を通過させる。
故障検出回路２７ａ、２７ｂは、制御回路２１１ａから入力される信号に基づいて、それぞれに対応した出力切替素子２３、２４が故障しているか否かを検出する。同様に、故障検出回路２７ｃ、２７ｄは、制御回路２１１ｂから入力される信号に基づいて、それぞれに対応した出力切替素子２５、２６が故障しているか否かを検出する。
【００２２】
制御回路２１１ａは、上位制御回路１０から入力される信号に基づいて、インバータ回路２１２ａがモータ３１に供給する電流を供給する制御を行う。また、制御回路２１１ａは、出力切替素子２３、２４のオン状態及びオフ状態を切替えてインバータ回路２１２ａから電流がモータ３１に供給される制御を行う。
また、制御回路２１１ａは、故障検出回路２７ａ、２７ｂを介して出力切替素子２３、２４の故障を検出する動作を行う。また、制御回路２１１ａは、出力切替素子２３、２４の故障を検出すると、上位制御回路１０に出力切替素子２３、２４の故障を示す信号を出力する。
【００２３】
制御回路２１１ｂは、上位制御回路１０から入力された信号に基づいて、インバータ回路２１２ｂがモータ３１に供給する電流を供給する制御を行う。また、制御回路２１１ａは、出力切替素子２５、２６のオン状態及びオフ状態を切替えてインバータ回路２１２ｂから電流がモータ３１に供給される制御を行う。
また、制御回路２１１ｂは、故障検出回路２７ｃ、２７ｄを介して出力切替素子２５、２６の故障を検出する動作を行う。また、制御回路２１１ｂは、出力切替素子２５、２６故障を検出すると、上位制御回路１０に出力切替素子２５、２６の故障を示す信号を出力する。
【００２４】
次に、図２は、本実施形態におけるモータ駆動回路２１におけるインバータ回路２１２ａと出力切替素子２３、２４の構成を示す概略ブロック図である。
図示するように、インバータ回路２１２ａは、スイッチング素子２５２、２５３、２５４、２５５により構成されたＨブリッジ回路と、Ｈブリッジ回路に並列に接続された平滑化用電解コンデンサ２５１を備える。スイッチング素子２５２〜２５５は、同じ構成を有しており、電界効果トランジスタ（以下、トランジスタという。）Ｔｒ１（以下、トランジスタという。）と、寄生ダイオードＤ１とを備えている。寄生ダイオードＤ１は、トランジスタＴｒ１を生成する際に形成される寄生ダイオードであり、トランジスタＴr１のドレイン−ソースに並列に接続されるように形成されている。寄生ダイオードＤ１はアノードがトランジスタＴｒ１のソースに接続され、カソードがトランジスタＴｒ１のドレインに接続される。なお、出力切替素子２３、２４は、スイッチング素子２５２〜２５５と同様の構成を有している。
【００２５】
Ｈブリッジ回路において、スイッチング素子２５２のトランジスタＴｒ１は、ドレインが電源電位を供給する端子に接続され、ソースがスイッチング素子２５４のトランジスタＴｒ１のドレインに接続点Ａにて接続される。スイッチング素子２５４は、ソースが接地される。スイッチング素子２５３は、ドレインが電源電位を供給する端子に接続され、ソースがスイッチング素子２５５のトランジスタＴｒ１のドレインに接続点Ｂにて接続される。スイッチング素子２５５は、ソースが接地される。すなわち、直列に接続されたスイッチング素子２５２、２５４と、直列に接続されたスイッチング素子２５３、２５５とは、並列に接続される。
【００２６】
また、接続点Ａは、出力切替素子２３のトランジスタＴｒ１のソースと接続される。接続点Ｂは、出力切替素子２４のトランジスタＴｒ１のソースと接続される。出力切替素子２３、２４それぞれのトランジスタＴｒ１のドレインは、モータ３１に接続される。すなわち、出力切替素子２３、２４のトランジスタＴｒ１を切替えることで、インバータ回路２１２ａであるＨブリッジ回路は、モータ３１に電流を供給する。
また、スイッチング素子２５２〜２５５のゲート及び出力切替素子２３、２４それぞれのトランジスタＴｒ１のゲートは、制御回路２１１ａに接続され、それぞれのトランジスタＴｒ１は制御回路２１１ａによりオン状態又はオフ状態が選択される。
【００２７】
なお、インバータ回路２１２ｂは、インバータ回路２１２ａと同様の構成を有し、出力切替素子２５、２６は、出力切替素子２３、２４と同様の構成を有する。また、インバータ回路２１２ｂと出力切替素子２５，２６との接続は、インバータ回路２１２ａと出力切替素子２３、２４との接続と同じ構成である。
【００２８】
次に、図３は、本実施形態における出力切替素子２３と、故障検出回路２７ａと、制御回路２１１ａとの接続、及び、故障検出回路２７ａと出力切替素子２３との構成を示す図である。
制御回路２１１ａは、出力切替素子２３の故障検出の際に、故障検出回路２７ａにテスト入力信号を出力し、出力切替素子２３にオン状態又はオフ状態にする信号を出力する。また、制御回路２１１ａは、故障検出回路２７ａからテスト出力信号が入力され、出力切替素子２３が故障しているか否かを検出する。ここで、制御回路２１１ａが故障検出回路２７ａ及び出力切替素子２３に出力する信号は、ハイレベルの信号（電源電位の信号）又はローレベルの信号（接地電位の信号）である。
【００２９】
故障検出回路２７ａは、図示するように、トランジスタＴｒ２〜Ｔｒ４を備えている。
故障検出回路２７ａにおいて、トランジスタＴｒ２は、ＰＮＰ型のトランジスタであり、エミッタが電源電位を供給する端子に接続され、コレクタが出力切替素子２３のトランジスタＴｒ１のドレインに接続され、ベースがトランジスタＴｒ３のコレクタに接続される。なお、トランジスタＴｒ２は、コレクタが、出力切替素子２３とモータ３１とを接続する配線に接続されてもよい。トランジスタＴｒ３は、ＮＰＮ型のトランジスタであり、コレクタがトランジスタＴｒ２のベースに接続され、エミッタが接地され、ベースが制御回路２１１ａに接続される。トランジスタＴｒ４は、ＮＰＮ型のトランジスタであり、コレクタが電源電位を供給する端子と制御回路２１１ａとに接続され、エミッタが接地され、ベースが出力切替素子２３のトランジスタＴｒ１のソースに接続される。なお、トランジスタＴｒ４は、ベースが、出力切替素子２３とインバータ回路２１２ａとを接続する配線に接続されてもよい。
【００３０】
なお、故障検出回路２７ｂ〜２７ｄは、故障検出回路２７ａと同じ構成を有する。また、故障検出回路２７ｂは、故障検出回路２７ａと同様に、対応する出力切替素子２４及び制御回路２１１ａに接続される。また、故障検出回路２７ｃは、故障検出回路２７ａと同様に、対応する出力切替素子２５及び制御回路２１１ｂに接続される。また、故障検出回路２７ｄは、故障検出回路２７ａと同様に、対応する出力切替素子２６及び制御回路２１１ｂに接続される。また、制御回路２１１ｂは、制御回路２１１ａと同様に、出力切替素子２５、２６の故障検出の際に、故障検出回路２７ｃ、２７ｄと、出力切替素子２５、２６とに信号を出力し、故障検出回路２７ｃ、２７ｄからテスト出力信号が入力される。
【００３１】
（モータ３１を動作させる処理）
続いて、モータ駆動回路２１のインバータ回路２１２ａを用いてモータ３１を回転させる際の動作について説明する。
まず、上位制御回路１０は、電源スイッチ１１をオン状態にし、電源スイッチ１２をオフ状態にする。これにより、モータ駆動回路２１には電流の供給が行われ、モータ駆動回路２２には電源の供給が停止される。このとき、出力切替素子２５、２６のトランジスタＴｒ１は、オフ状態となり、インバータ回路２１２ｂに電流が流れ込まない状態となる。ここで電源スイッチ１１、１２のオン状態とは、通電状態のことを示し、オフ状態とは、絶縁状態のことをいう。
【００３２】
更に、上位制御回路１０は、モータ３１を正回転させることを示す信号を制御回路２１１ａに出力する。制御回路２１１ａは、上位制御回路１０から信号が入力されると、出力切替素子２３のトランジスタＴｒ１をオフ状態にし、出力切替素子２４のトランジスタＴｒ１をオン状態にする。また、制御回路２１１ａは、インバータ回路２１２ａにおいて、スイッチング素子２５２、２５５のトランジスタＴｒ１をオン状態にし、スイッチング素子２５３、２５４のトランジスタＴｒ１をオフ状態にする。これにより、電源電位を供給する端子から、スイッチング素子２５２、出力切替素子２３、モータ３１、出力切替素子２４、スイッチング素子２５５、接地端の順に接続される回路が形成されて、モータ３１に電流が流れる。この結果、モータ制御装置１は、モータ３１を回転させることができる。ここで、トランジスタＴｒ１のオン状態とは、ゲートに閾値電位より高い電位が印加されてドレインからソースに向かって電流が流れる状態のことをいう。トランジスタＴｒ１のオフ状態とは、ゲートに閾値電位より低い電位が印加されてドレインとソースとの間に電流が流れない状態のことをいう。
【００３３】
次に、インバータ回路２１２ａを用いてモータ３１を逆回転させる際の動作について説明する。
まず、上位制御回路１０は、電源スイッチ１１をオン状態にし、電源スイッチ１２をオフ状態にする。更に、上位制御回路１０は、モータ３１を逆回転させることを示す信号を制御回路２１１ａに出力する。制御回路２１１ａは、上位制御回路１０からモータ３１を回転させることを示す信号が入力されると、出力切替素子２３のトランジスタＴｒ１をオン状態にし、出力切替素子２４のトランジスタＴｒ１をオフ状態にし、スイッチング素子２５２、２５５のトランジスタＴｒ１をオフ状態にし、スイッチング素子２５３、２５４のトランジスタＴｒ１をオン状態にする。これにより、電源電位を供給する端子から、スイッチング素子２５３、出力切替素子２４、モータ３１、出力切替素子２３、スイッチング素子２５４、接地端の順に接続される回路が形成されて、前述のモータ３１を回転させる場合と逆の向きの電流が流れる。モータ制御装置１は、モータ３１を逆回転させることができる。
【００３４】
次に、インバータ回路２１２ａを用いてモータ３１を制動する際の動作について説明する。
まず、上位制御回路１０は、電源スイッチ１１をオン状態にし、電源スイッチ１２をオフ状態にする。そして、アクチュエータ装置３が規定の位置に到達すると、制御回路２１１ａは、アクチュエータ装置３を制動動作させるために、まずスイッチング素子２５２、２５３をオフ状態にし、次にスイッチング素子２５４、２５５をオン状態にし、そして出力切替素子２３、２４をオン状態にする。これにより、接地端から、スイッチング素子２５４、出力切替素子２３、モータ３１、出力切替素子２４、スイッチング素子２５５、接地端の順に接続される閉回路が形成され、モータ３１が制動される。
【００３５】
なお、モータ駆動回路２１の故障によりモータ駆動回路２２を用いてモータ３１に対して前述の動作を行う場合、上位制御回路１０は、電源スイッチ１１をオフ状態にし、電源スイッチ１２をオン状態にする。これにより、モータ駆動回路２１には電源の供給が停止され、モータ駆動回路２２には電源の供給が行われる。このとき、出力切替素子２３、２４のトランジスタＴｒ１は、オフ状態となり、インバータ回路２１２ａに出力切替素子２３、２４を介して電流が流れ込まない状態となる。また、この状態で制御回路２１１ｂは、制御回路２１１ａと同様に、インバータ回路２１２ｂのスイッチング素子２５２〜２５５のオン状態及びオフ状態の切替え、及び、出力切替素子２５、２６のオン状態及びオフ状態を切替える制御を行う。
上述の動作により、モータ制御装置１は、モータ駆動回路２１又はモータ駆動回路２２が故障した場合においても、故障したモータ駆動回路に電流が回り込むことを防ぐことができ、モータ３１を動作させることが可能となる。
【００３６】
（出力切替素子２３〜２６の故障検出の処理）
次に、故障検出回路２７ａ〜２７ｄを用いた出力切替素子２３〜２６の故障検出について説明する。ここでは、制御回路２１１ａと故障検出回路２７ａとを介した出力切替素子２３の故障検出を例として説明する。なお、出力切替素子２３〜２６の故障検出の動作は、モータ３１を動作させていない期間に行う。すなわち、出力切替素子２３〜２６に電流が流れておらず、インバータ回路２１２ａ、２１２ｂのスイッチング素子２５２〜２５５のトランジスタＴｒ１は全てオフ状態である。このとき、インバータ回路２１２ａ、２１２ｂの出力とモータ３１の接続線とは、ハイインピーダンス状態である。
【００３７】
図４は、本実施形態における制御回路２１１ａが故障検出回路２７ａと出力切替素子２３とに出力する信号の組合せと、出力切替素子２３が故障していないときのテスト出力信号として入力される信号の期待値の組合せを示した図である。
まず、テストパターンＡの場合、制御回路２１１ａは、テスト入力信号としてローレベルの信号を故障検出回路２７ａに出力し、ローレベルの信号を出力切替素子２３に出力する。これにより、トランジスタＴｒ３において、ベースの電位が接地電位となり、コレクタ−エミッタ間はオフ状態になる。トランジスタＴｒ３のコレクタの電位は、電源電位となる。更に、トランジスタＴｒ２において、ベースの電位が電源電位であるため、エミッタ−コレクタ間はオフ状態となる。トランジスタＴｒ２のコレクタは、ハイインピーダンス状態となる。一方、出力切替素子２３のトランジスタＴｒ１は、ゲートにローレベルの信号が印加されて、ドレインからソース方向の電流を遮断する。また、トランジスタＴｒ４は、ベースがハイインピーダンス状態であるため、コレクタ−エミッタ間はオフ状態になる。トランジスタＴｒ４のコレクタの電位は、電源電位であるハイレベルであり、ハイレベルの信号が制御回路２１１ａにテスト出力信号として出力される。
【００３８】
次に、テストパターンＢの場合、制御回路２１１ａは、テスト入力信号として、ハイレベルの信号を故障検出回路２７ａに出力し、ローレベルの信号を出力切替素子２３に出力する。これにより、トランジスタＴｒ３において、ベースの電位が電源電位となり、コレクタ−エミッタ間に電流が流れ、コレクタの電位は電源電位より低い電位となる。更に、トランジスタＴｒ２のベース電位は、電源電位より低い電位となり、エミッタ−コレクタ間に電流が流れ、コレクタの電位が上昇する。一方、出力切替素子２３のトランジスタＴｒ１は、ゲートにローレベルの信号が印加されて、ドレインからソース方向の電流を遮断する。また、トランジスタＴｒ４は、ベースがハイインピーダンス状態であるため、コレクタ−エミッタ間はオフ状態になる。トランジスタＴｒ４のコレクタの電位は、電源電位であるハイレベルであり、ハイレベルの信号が制御回路２１１ａにテスト出力信号として出力される。
【００３９】
次に、テストパターンＣの場合、制御回路２１１ａは、テスト入力信号として、ハイレベルの信号を故障検出回路２７ａに出力し、ハイレベルの信号を出力切替素子２３に出力する。これにより、トランジスタＴｒ３において、ベースの電位が電源電位となり、コレクタ−エミッタ間に電流が流れ、コレクタの電位は電源電位より低い電位となる。更に、トランジスタＴｒ２のベース電位は、電源電位より低い電位となり、エミッタ−コレクタ間に電流が流れ、コレクタの電位が上昇する。一方、出力切替素子２３のトランジスタＴｒ１は、ゲートにハイレベルの信号が印加されて、ドレインからソース方向にオン状態となる。
ここで、トランジスタＴｒ４のベースの電位は、トランジスタＴｒ１を介して、トランジスタＴｒ２の電位からトランジスタＴｒ１の閾値電位分低い電位となる。これにより、トランジスタＴｒ４は、コレクタ−エミッタ間に電流が流れるオン状態となり、コレクタの電位が低下する。また、制御回路２１１ａには、ローレベルの信号がテスト出力信号として入力される。
【００４０】
最後に、テストパターンＤの場合、制御回路２１１ａは、テスト入力信号として、ローレベルの信号を故障検出回路２７ａに出力し、ハイレベルの信号を出力切替素子２３に出力する。これにより、トランジスタＴｒ３において、ベースの電位が接地電位となり、コレクタ−エミッタ間はオフ状態になる。トランジスタＴｒ３のコレクタの電位は、電源電位となる。更に、トランジスタＴｒ２において、ベースの電位が電源電位であるため、エミッタ−コレクタ間はオフ状態となる。トランジスタＴｒ２のコレクタは、ハイインピーダンス状態となる。一方、出力切替素子２３のトランジスタＴｒ１は、ゲートにハイレベルの信号が印加されて、ドレインからソース方向には電流が流れるオン状態となる。
また、トランジスタＴｒ４は、ベースがハイインピーダンス状態であるため、コレクタ−エミッタ間はオフ状態になり、コレクタの電位が、電源電位（ハイレベル）となる。故障検出回路２７ａは、ハイレベルの信号を制御回路２１１ａにテスト出力信号として出力する。
【００４１】
以上のように、制御回路２１１ａは、出力した信号に対して、テストパターンＡ〜Ｄに応じたテスト出力信号を得るとき、出力切替素子２３が故障していないことを検出する。一方、制御回路２１１ａは、テストパターンＣにおいて、ハイレベルのテスト出力信号が入力されたとき、出力切替素子２３のトランジスタＴｒ１がオフ故障していることを検出する。また、制御回路２１１ａは、テストパターンＢにおいて、ローレベルのテスト出力信号が入力されたとき、出力切替素子２３のトランジスタＴｒ１がオン故障していることを検出する。ここで、オン故障とは、オフ状態からオン状態に切替えることができなくなり、常にオン状態になる故障のことをいう。また、オフ故障とは、オン状態からオフ状態に切替えることができなくなり、常にオフ状態になる故障のことをいう。
【００４２】
制御回路２１１ａ及び制御回路２１１ｂは、上位制御回路１０から、アクチュエータ装置３のモータ３１を動作させる指令が出力されない期間において、故障検出の動作を行う。
制御回路２１１ａは、故障検出の動作として、上述のテストパターンＡ〜Ｄを順に出力し、出力切替素子２３が故障しているか否かを検出し、故障を検出したとき上位制御回路１０に出力切替素子２３の故障を示す信号を出力する。また、制御回路２１１ａは、同様に、出力切替素子２４が故障しているか否かを検出し、故障を検出したとき上位制御回路１０に出力切替素子２４の故障を示す信号を出力する。
【００４３】
また、制御回路２１１ｂは、制御回路２１１ａと同様に、故障検出の動作として、出力切替素子２５が故障しているか否かを故障検出回路２７ｃを介して検出し、故障を検出したとき上位制御回路１０に出力切替素子２５の故障を示す信号を出力する。また、制御回路２１１ｂは、制御回路２１１ａと同様に、出力切替素子２６が故障しているか否かを故障検出回路２７ｄを介して検出し、故障を検出したとき上位制御回路１０に出力切替素子２６の故障を示す信号を出力する。
なお、制御回路２１１ａ、２１１ｂが上位制御回路１０に出力する出力切替素子２３、２４、２５、２６それぞれの故障を示す信号は、その故障がオン故障又はオフ故障のいずれかであるかを示す信号を含む信号である。
上述のように動作することで、モータ制御装置１は、備えられた出力切替素子２３〜２６の故障を検出することが可能となる。
【００４４】
（出力切替素子のオン故障時のモータ３１を動作させる処理）
次に、出力切替素子２３〜２６が故障した場合の動作について説明する。
ここでは、出力切替素子２３がオン故障した場合を例にして説明する。上位制御回路１０は、制御回路２１１ａから出力切替素子２３が故障したことを示す信号が入力されると、モータ駆動回路２１に替えてモータ駆動回路２２を用いてモータ３１を動作させる。このとき、上位制御回路１０は、モータ駆動回路２１に電源を供給する電源スイッチ１１をオン状態にし、モータ駆動回路２２に電源を供給する電源スイッチ１２をオン状態にして、制御回路２１１ａ、２１１ｂを以下のように動作させる。
【００４５】
モータ駆動回路２２がモータ３１を正回転させる場合、制御回路２１１ｂは、出力切替素子２５のトランジスタＴｒ１をオフ状態にし、出力切替素子２６のトランジスタＴｒ１をオン状態にする。また、制御回路２１１ｂは、インバータ回路２１２ｂにおいて、スイッチング素子２５２、２５５のトランジスタＴｒ１をオン状態にし、スイッチング素子２５３、２５４のトランジスタＴｒ１をオフ状態にする。
このとき、制御回路２１１ａは、出力切替素子２４のトランジスタＴｒ１をオフ状態にする。
これにより、故障した出力切替素子２３を介して、モータ駆動回路２１に電流が回り込むことを防ぐことができる。
【００４６】
また、モータ駆動回路２２がモータ３１を逆回転させる場合、制御回路２１１ｂは、出力切替素子２５のトランジスタＴｒ１をオン状態にし、出力切替素子２６のトランジスタＴｒ１をオフ状態にする。また、制御回路２１１ｂは、インバータ回路２１２ｂにおいて、スイッチング素子２５３、２５４のトランジスタＴｒ１をオン状態にし、スイッチング素子２５２、２５５のトランジスタＴｒ１をオフ状態にする。
このとき、制御回路２１１ａは、出力切替素子２４をオフ状態にする。  これにより、故障した出力切替素子２３を介して、モータ駆動回路２１に電流が回り込むことを防ぐことができる。
【００４７】
以上のように、上位制御回路１０は、制御回路２１１ａから出力切替素子２３の故障を示す信号を受信すると、制御回路２１１ａ、２１１ｂが、故障した出力切替素子２３を介してモータ駆動回路２１の電解コンデンサ２５１に突入電流が流れることを防ぐために、モータ駆動回路２１、２２それぞれの電源スイッチ１１、１２をオン状態にする制御を行う。これにより、モータ制御装置１は、モータ駆動回路２２によりアクチュエータ装置３のモータ３１を動作させる場合において、モータ駆動回路２１に電流が回り込むことを防ぐことができる。
なお、上位制御回路１０は、制御回路２１１ａから出力切替素子２４のオン故障を示す信号が入力されると、前述と同様に、故障した出力切替素子２４を介してモータ駆動回路２１の電解コンデンサ２５１に突入電流が流れることを防ぐために、モータ駆動回路２１、２２それぞれの電源スイッチ１１、１２をオン状態にする制御を行う。これにより、故障した出力切替素子２４を介して、モータ駆動回路２１に電流が回り込むことを防ぐことができる。
【００４８】
更に、上位制御回路１０は、制御回路２１１ｂから出力切替素子２５のオン故障を示す信号が入力されると、故障した出力切替素子２５を介してモータ駆動回路２２の電解コンデンサ２５１に突入電流が流れることを防ぐために、モータ駆動回路２１、２２それぞれの電源スイッチ１１、１２をオン状態にする制御を行う。また、上位制御回路１０は、制御回路２１１ｂから出力切替素子２６のオン故障を示す信号が入力されると、同様に、故障した出力切替素子２６を介してモータ駆動回路２２の電解コンデンサ２５１に突入電流が流れることを防ぐために、モータ駆動回路２１、２２それぞれの電源スイッチ１１、１２をオン状態にする制御を行う。上述のように、上位制御回路１０は、制御回路２１１ａ、２１１ｂから出力切替素子２３〜２６に備えられたトランジスタＴｒ１のいずれか１つが故障を示す信号を受信して故障を検出した場合、故障したトランジスタＴｒ１がオン故障である場合に当該トランジスタＴｒ１を備える出力切替素子を介して故障した出力切替素子に接続されたモータ駆動回路の電解コンデンサ２５１に瞬間的に充電電流が流れ込まないように、モータ駆動回路２１、２２それぞれの電源スイッチ１１、１２をオン状態にする制御を行う。これにより、上位制御回路１０は、出力切替素子２３〜２６が故障したか否かに応じてモータ駆動回路２１、２２及び出力切替素子２３〜２６を用い、アクチュエータ装置３に備えられたモータ３１を動作させることが可能となり、なお且つ、モータ３１を動作させる際に用いないモータ駆動回路に電流が回り込むことを防ぐことが可能となる。
【００４９】
モータ制御装置１は、上述のように動作することで、出力切替素子２３〜２６のいずれかが故障したことを検出することができる。また、モータ制御装置１は、出力切替素子２３〜２６の故障を検出すると、いずれの出力切替素子が故障したかに応じて制御回路２１１ａ、２１１ｂの制御を行う。制御回路２１１ａ、２１１ｂは、インバータ回路２１２ａ又はインバータ回路２１２ｂがモータ３１に電流を供給させる制御を行う。この結果、モータ制御装置１は、モータ駆動回路２１、２２、あるいは、出力切替素子２３〜２６が故障を起こした場合においても、アクチュエータ装置３のモータ３１を動作させることが可能となる。
【００５０】
なお、本実施形態では、故障検出回路２７ａ〜２７ｄを出力切替素子２３〜２６にのみ設けて故障を検出する構成としたが、インバータ回路２１２ａ、２１２ｂに備えられるスイッチング素子２５２〜２５５のトランジスタＴｒ１それぞれに故障検出回路を設けてもよい。この場合、当該故障検出回路を動作させる装置又は回路は、インバータ回路２１２ａ、２１２ｂがモータ３１を動作していないときに、故障検出の動作を行う。
また、出力切替素子２３〜２６にトランジスタＴｒ１を用いたことにより、機械的な接点を有する切替素子、例えば、リレー素子、などに比べ耐久信頼性を向上させることができる。なお、トランジスタＴｒ１に替わりＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いてもよい。
また、本発明の実施形態によれば、モータ駆動回路２１は、通常時に、アクチュエータ装置３の駆動に用いられ、モータ駆動回路２２は、モータ駆動回路２１が故障などで使用できないときに用いるバックアップ用とするとしたが、これに限らず、例えば図示されないイグニションスイッチがオンされる度にアクチュエータ装置３の駆動をモータ駆動回路２１とモータ駆動回路２２とで切替えるなどしても良い。
【００５１】
また、制御回路２１１ａ、２１１ｂは、上位制御回路１０に含まれる構成にしてもよい。また、本実施形態においては、モータ制御装置１は、２つのモータ駆動回路２１、２２を備える構成としたが、３つ以上備える構成としてもよい。その場合、上位制御回路１０は、複数のモータ駆動回路に備えられる制御回路に対して動作を示す信号を出力することになる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、自動車などの車両における多重化が要求される重要保安部品、例えば、パーキングロックなど、に用いられるアクチュエータを駆動する電動モータの駆動制御に用いて好適であるが、これに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施形態によるモータ駆動装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】同実施形態におけるモータ駆動回路におけるインバータ回路と出力切替素子の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】同実施形態における出力切替素子と、故障検出回路と、制御回路との接続、及び、故障検出回路と出力切替素子との構成を示す図である。
【図４】同実施形態における制御回路が故障検出回路と出力切替素子とに出力する信号の組合せと、テスト出力信号として入力される信号の期待値の組合せを示した図である。
【図５】従来例におけるモータ駆動回路を多重化したモータ制御装置の構成、及びモータ制御装置、アクチュエータ装置、バッテリの接続を示した概略ブロック図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…モータ制御装置、２…バッテリ、３…アクチュエータ装置、３１…モータ
１０…上位制御回路、１１、１２…電源スイッチ
２０…モータ駆動装置、２１、２２…モータ駆動回路
２３、２４、２５、２６…出力切替素子
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ…故障検出回路
２１１ａ、２１１ｂ…制御回路、２１２ａ、２１２ｂ…インバータ回路
２５１…電解コンデンサ、２５２、２５３、２５４、２５５…スイッチング素子
９…モータ制御装置、９１…上位制御回路、９２、９３…モータ駆動回路
９４、９５…電源スイッチ、９２１…インバータ回路、９２２…制御回路
９２３、９２４…端子、９６…アクチュエータ装置、９７…モータ、９８…バッテリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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