(57)【要約】【課題】ノーマリオン型のスイッチング素子を用いたインバータへの電力の供給が異常停止した場合に、インバータのスイッチング素子へ電流が流れるのを抑える。【解決手段】インバータ回路６０は、電源５１の電圧が印加される２つの線路Ｌ１、Ｌ２の間に直列に接続された２つのノーマリオン型のスイッチング素子Ｔ１、Ｔ２を含むアームを少なくとも１つ有するインバータ４０と、電源５１とインバータ４０の間において、２つの線路Ｌ１、Ｌ２の間に接続される平滑コンデンサＣ１と、平滑コンデンサＣ１とインバータ４０との間において２つの線路Ｌ１、Ｌ２の一方Ｌ１に接続されるノーマリオフ型のリレーＴ７とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源の電圧が印加される２つの線路の間に直列に接続された２つのノーマリオン型のスイッチング素子を含むアームを少なくとも１つ有するインバータと、
前記電源と前記インバータの間において、前記２つの線路の間に接続される平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサと前記インバータとの間において前記２つの線路の一方に接続されるノーマリオフ型のリレーとを備えたインバータ回路。
【請求項２】
前記平滑コンデンサと前記インバータとの間において前記２つの線路の間に接続されるセラミックコンデンサをさらに備えた、請求項１に記載のインバータ回路。
【請求項３】
前記ノーマリオフ型のリレーは、前記平滑コンデンサと前記セラミックコンデンサとの間において前記２つの線路の一方に接続される、請求項２に記載のインバータ回路。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のインバータ回路を含むモータ制御装置であって、
前記インバータの前記アームの２つのノーマリオン型のスイッチング素子の間のノードは、モータに接続される、モータ制御装置。
【請求項５】
車両のステアリング機構に操舵補助力を与えるパワーステアリング装置であって、
請求項４に記載のモータ制御装置と、
前記モータ制御装置により制御され、前記ステアリング機構に前記操舵補助力を与える前記モータとを備える、パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ回路、並びにそれを用いたモータ制御装置及びパワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータは、例えば、モータの制御に用いられる。インバータは、電源からの直流電力を交流に変換してモータへ供給する。インバータと電源との間には、平滑コンデンサが設けられる。この構成において、外部から衝撃を受けた場合等の異常事態によって、電源とインバータとが遮断された場合に、平滑コンデンサの電荷を速やかに放電することが好ましい。
【０００３】
特開２０１３−１１２０５５号公報（下記特許文献１）では、外部から衝撃が加わった場合に、モータへの給電を遮断するとともに、平滑コンデンサに蓄えられた電荷を放電する電源装置が開示されている。この電源装置は、インバータと、直列回路と、接合部とを備える。直列回路は、平滑コンデンサと並列に接続され、互いに直列に接続されたリレーと抵抗とを備える。接合部は、電源とインバータを接続する直流母線の線路上に設置される。接合部は、所定の外力が加わった場合、直流母線の導通を遮断し、かつ、リレーを閉状態にすることで、平滑コンデンサの電荷を放電させる。
【０００４】
特開２００３−３４８８５６号公報（下記特許文献２）では、平滑コンデンサとインバータ装置を有する電源装置が開示されている。この電源装置は、インバータの少なくとも一相のアームの各スイッチングトランジスタを同時にオンさせるドライブ手段を備える。この構成では、直流電圧遮断時に、上記ドライブ手段によってオンさせたスイッチングトランジスタにアーム短絡電流を流して平滑コンデンサの蓄積電荷を消費させる。
【０００５】
特開２０１１−２３４５０７号公報（下記特許文献３）では、インバータ回路、インバータ回路を駆動するドライバ回路、及び、電圧平滑用キャパシタを備える電源変換装置が記載されている。インバータ回路は、開閉可能なコンタクタを介して直流電源に接続される。この電源変換装置は、放電回路及びドライバ電源回路をさらに備える。放電回路は、電圧平滑用キャパシタの電荷を放電するための抵抗と該抵抗に直列接続された放電用スイッチング素子とから成り、電圧平滑用キャパシタに並列接続される。ドライバ電源回路は、電圧平滑用キャパシタに並列接続されて該電圧平滑用キャパシタに印加される電圧を入力とし、ドライバ回路に電力を供給する。コンタクタが開状態の時には、放電回路による放電と、ドライバ電源回路およびそのドライバ電源回路から電力が供給されるドライバ回路による放電とが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１１２０５５号公報
【特許文献２】特開２００３−３４８８５６号公報
【特許文献３】特開２０１１−２３４５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特開２０１３−１１２０５５号公報に記載の構成では、接合部の遮断機構は、複数の導体及び、複数の絶縁体で構成される。そのため、接合部の構成が複雑になる。上記特開２００３−３４８８５６号公報、及び上記特開２０１１−２３４５０７号公報に記載の技術は、平滑コンデンサの電荷を放電するための回路構成の簡素化が図られている。
【０００８】
しかしながら、上記従来の構成では、インバータのアームのスイッチング素子がノーマリオン型である場合、電力の供給が異常停止すると、コンデンサの残留電荷により、アームのスイッチング素子に過大な貫通電流が流れる場合がある。
【０００９】
そこで、本願は、ノーマリオン型のスイッチング素子を用いたインバータへの電力の供給が異常停止した場合に、インバータのスイッチング素子へ電流が流れるのを抑えることができる電源装置、並びに、これを用いたモータ制御装置及びパワーステアリング装置を開示する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示に係る電源装置は、電源の電圧が印加される２つの線路の間に直列に接続された２つのノーマリオン型のスイッチング素子を含むアームを少なくとも１つ有するインバータと、前記電源と前記インバータの間において、前記２つの線路の間に接続される平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサと前記インバータとの間において前記２つの線路の一方に接続されるノーマリオフ型のリレーとを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、ノーマリオン型のスイッチング素子を用いたインバータへの電力の供給が異常停止した場合に、インバータのスイッチング素子へ電流が流れるのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、インバータ回路の構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、電解コンデンサとセラミックコンデンサの寄生インダクタンスＬの周波数特性を示すグラフである。
【図３】図３は、コンデンサがスイッチング素子に接続された場合の等価回路図である。
【図４】図４は、電解コンデンサが、スイッチング素子に接続された場合に流れる電流波形の例を示すグラフである。
【図５】図５は、セラミックコンデンサがスイッチング素子に接続された場合に流れる電流波形の例を示すグラフである。
【図６】図６は、パワーステアリング装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（構成１）
本発明の実施形態の構成１に係るインバータ回路は、電源の電圧が印加される２つの線路の間に直列に接続された２つのノーマリオン型のスイッチング素子を含むアームを少なくとも１つ有するインバータと、前記電源と前記インバータの間において、前記２つの線路の間に接続される平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサと前記インバータとの間において前記２つの線路の一方に接続されるノーマリオフ型のリレーとを備える。
【００１４】
上記構成１によれば、インバータのアームのノーマリオン型のスイッチング素子と、平滑コンデンサとの間の線路上に、ノーマリオフ型のリレーが設けられる。電源からの電力が停止した場合、このノーマリオフ型のリレーは、オフになる。すなわち、インバータのアームのノーマリオン型のスイッチング素子と、平滑コンデンサとの間の導通がリレーによって遮断される。そのため、平滑コンデンサの電荷による電流が、インバータのアームのノーマリオン型のスイッチング素子に流れるのが抑制される。インバータへの電力の供給が異常停止した場合は、平滑コンデンサの残留電荷が、インバータのスイッチング素子へ流れるのが抑えられる。
【００１５】
（構成２）
上記構成１において、上記インバータ回路は、前記平滑コンデンサと前記インバータとの間において前記２つの線路の間に接続されるセラミックコンデンサをさらに備えてもよい。セラミックコンデンサにより、インバータのスイッチング素子に流れるサージ電圧を抑制することができる。
【００１６】
（構成３）
上記構成２において、前記ノーマリオフ型のリレーは、前記平滑コンデンサと前記セラミックコンデンサとの間において前記２つの線路の一方に接続されてもよい。平滑コンデンサとインバータのスイッチング素子の間にリレーを配置することで寄生インダクタンスが増え、サージ電流が増加する場合がある。構成３のように、平滑コンデンサとセラミックコンデンサとの間において、電源とインバータとを接続する線路上にリレーを配置することで、セラミックコンデンサによるサージ電流の抑制効果がより高くなる。
【００１７】
（構成４）
上記構成１〜３のいずれかのインバータ回路を含むモータ制御装置（構成４）も、本発明の実施形態に含まれる。モータ制御装置において、前記インバータの前記アームの２つのノーマリオン型のスイッチング素子の間のノードは、モータに接続される。
【００１８】
（構成５）
車両のステアリング機構に操舵補助力を与えるパワーステアリング装置（構成５）も、本発明の実施形態に含まれる。構成５のパワーステアリング装置は、上記構成４のモータ制御装置と、前記モータ制御装置により制御され、前記ステアリング機構に前記操舵補助力を与える前記モータとを備える。
【００１９】
＜実施形態＞
以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。図中同一及び相当する構成については同一の符号を付し、同じ説明を繰り返さない。説明の便宜上、各図において、構成を簡略化又は模式化して示したり、一部の構成を省略して示したりする場合がある。
【００２０】
図１は、本実施形態のインバータ回路の構成例を示すブロック図である。図１に示すインバータ回路６０は、一例として、パワーステアリング装置のモータに電力を供給する。図１に示す例では、インバータ回路６０は、電源５１（一例として、バッテリ）から供給される直流電力を、３相の交流に変換して、モータ２０に供給する電力変換回路である。インバータ回路６０は、電源５１と、モータ２０の間に接続される。
【００２１】
図１の例では、電源５１とインバータ回路６０の間には、電源リレー部５２が設けられる。電源リレー部５２は、電源５１からの電力供給が停止すると、オフになる。電源リレー部５２がオフになると、電源５１とインバータ回路６０との間が電気的に遮断される。
【００２２】
インバータ回路６０は、インバータ４０と、平滑コンデンサＣ１と、セラミックコンデンサＣ２と、リレーＴ７と、抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６とを備える。インバータ回路６０は、電源５１の電圧が印加される２つの線路Ｌ１、Ｌ２に接続される。本例では、電源５１は、電池（バッテリ）である。図１に示す例では、２つの線路Ｌ１、Ｌ２は、電源５１であるバッテリの正極と負極にそれぞれ接続される。本例では、２つの線路のうち一方Ｌ１は、正極母線であり、他方Ｌ２は、負極母線である。また、２つの線路のうち一方Ｌ１は、電源線であり、他方Ｌ２は、接地線（グランド線）とも言える。
【００２３】
（インバータ）
インバータ４０は、２つの線路Ｌ１、Ｌ２の間に直列に接続された３つのアームを有する。各アームは、直列に接続された２つのノーマリオン型のスイッチング素子（（Ｔ１、Ｔ２）、（Ｔ３、Ｔ４）又は（Ｔ５、Ｔ６））を含む。具体的には、図１に示すインバータ４０の各アームは、正極母線に接続される上段のスイッチング素子Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５と、負極母線に接続される下段のスイッチング素子Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６を有する。上段のスイッチング素子Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５は、ハイサイドトランジスタ、下段のスイッチング素子Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６は、ローサイドトランジスタと称されることもある。
【００２４】
各アームにおいて直列に接続される２つのスイッチング素子（（Ｔ１、Ｔ２）、（Ｔ３、Ｔ４）又は（Ｔ５、Ｔ６））は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相それぞれに対応するブリッジ回路を構成する。すなわち、ブリッジ回路が、相数だけ並列に接続される。
【００２５】
各アームにおいて、上段のスイッチング素子Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５と下段のスイッチング素子Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６との間のノード（中点又は接続点と称することもできる）Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗは、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の出力端子として、モータ２０の各相コイル２０ｕ，２０ｖ，２０ｗに接続される。
【００２６】
各ノードの一対のスイッチング素子（Ｔ１及びＴ２、Ｔ３及びＴ４、Ｔ５及びＴ６）において、上段の各スイッチング素子Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５のドレインは、電源５１の正極側の線路Ｌ１に接続され、ゲートは制御部４１の各制御信号ｂ１、ｂ３、ｂ５が入力される端子にそれぞれ接続され、ソースは、各ノードＰｕ、Ｐｖ、Ｐｗに接続される。各ノードＰｕ、Ｐｖ、Ｐｗは、下段の各スイッチング素子Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６のドレイン及びモータ２０の各相のコイル２０ｕ、２０ｖ、２０ｗにそれぞれ接続される。下段の各スイッチング素子Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６のゲートは、各制御信号ｂ２、ｂ４，ｂ６が入力される端子にそれぞれ接続され、ソースは、電源５１の負極側の線路Ｌ２（グランド）に接続される。
【００２７】
制御信号ｂ１〜ｂ６は、制御部４１から供給される。制御部４１からの制御信号ｂ１〜ｂ６に応じた電圧が、インバータ４０のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６のゲートに印加される。図１では図示しないが、制御信号ｂ１〜ｂ６に応じた電圧をスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６のゲートに印加するドライバが設けられてもよい。スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６のゲートに、例えば、第１電圧又は第２電圧が選択的に印加される。第２電圧は、第１電圧より高い。スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６のゲートの電圧が、第１電圧と第２電圧の間で切り替わると、スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６のオン／オフが切り替わる。この場合、制御信号に従って、スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６のゲートに、第１電圧を印加するか、第２電圧を印加するかを切り替えるドライバ（図示せず）が、スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６のそれぞれに対して設けられてもよい。
【００２８】
ノーマリオン型のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６は、例えば、半導体トランジスタによって形成することができる。例えば、ＭＯＳＦＥＴ等のＦＥＴ、又は、ＩＧＢＴ等のバイポーラトランジスタによって、スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６を形成することができる。例えば、図１に示すノーマリオン型のインバータのトランジスタ（Ｔ１〜Ｔ６）は、例えば、ｎチャネルのディプレッション型のＭＯＳＦＥＴとしてもよい。ノーマリオフ型のトランジスタ（Ｔ７〜Ｔ１０）は、例えば、エンハンスメント型のＭＯＳＦＥＴとしてもよい。
【００２９】
（平滑コンデンサ）
平滑コンデンサＣ１は、電源５１とインバータ４０の間において、電源５１の電圧が印加される２つの線路Ｌ１、Ｌ２の間に接続される。すなわち、平滑コンデンサＣ１は、２つの線路Ｌ１、Ｌ２の間にインバータ４０と並列に接続される。平滑コンデンサＣ１は、例えば、電解コンデンサで形成される。平滑コンデンサＣ１は、電源５１から供給される直流電圧を平滑する。平滑コンデンサＣ１により、電源５１からインバータ４０に供給される電圧が安定する。例えば、電源５１から供給される電圧が、接続される負荷によって変動する際に、その変動幅を抑えられる。
【００３０】
（ノーマリオフ型のリレー）
平滑コンデンサＣ１とインバータ４０との間において２つの線路Ｌ１、Ｌ２の一方Ｌ１に、ノーマリオフ型のリレーＴ７が接続される。すなわち、リレーＴ７は、平滑コンデンサＣ１とインバータ４０との間に設けられる。リレーＴ７は、例えば、ＦＥＴ等の半導体トランジスタで構成することができる。ノーマリオフ型のリレーＴ７は、電力が供給されていない時にはオフとなり、線路Ｌ１の導通を遮断する。リレーＴ７をＦＥＴで構成した場合、ゲート電圧が０の時に、ソース−ドレイン間の導通がオフになる。ゲート電圧が閾値電圧を超えると、ソース−ドレイン間の導通がオンになる。この場合、リレーＴ７のドレインとソースが、線路Ｌ１に直列に接続される。この例では、リレーＴ７のドレインが電源５１に、ソースがインバータ４０に接続される。
【００３１】
なお、リレーＴ７は、半導体トランジスタに限られない。リレーＴ７は、例えば、トランジスタ以外の半導体スイッチング素子、又は、機械的に接点を開閉させる有接点リレーであってもよい。
【００３２】
図１に示す例では、リレーＴ７のゲート電圧は、電源５１から供給される。電源５１からの供給が停止した場合、リレーＴ７のゲート電圧はゼロになり、線路Ｌ１の導通が遮断される。例えば、電源５１に異常が発生して電源リレー部５２がオフになると、電源からの電力供給が停止する。この場合、リレーＴ７もオフになり、線路Ｌ１の導通が遮断される。これにより、平滑コンデンサＣ１と、インバータ４０の上段のスイッチング素子Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５との間が電気的に遮断される。これにより、電源５１からの電力が停止した時に平滑コンデンサＣ１の電荷がインバータ４０のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６に流れなくなる。このように、ノーマリオフ型のリレーＴ７が、平滑コンデンサＣ１と、インバータ４０の上段のスイッチング素子Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５の間に設けられる。これにより、複雑な回路を設けずに、電力供給異常停止時に平滑コンデンサＣ１からスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６へ電流が流れるのを抑えることができる。
【００３３】
（セラミックコンデンサ）
平滑コンデンサＣ１とインバータ４０との間において２つの線路Ｌ１、Ｌ２の間にセラミックコンデンサＣ２が接続される。セラミックコンデンサＣ２は、平滑コンデンサＣ１及び、インバータ４０の各アームと並列に接続される。具体的には、セラミックコンデンサＣ２は、インバータ４０のアームの上段のスイッチング素子Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５のドレインと、下段のスイッチング素子Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６のソースの間に接続される。インバータのアーム（Ｔ１〜Ｔ６）と、セラミックコンデンサＣ２との間には、並列に接続される他の素子はない。すなわち、セラミックコンデンサＣ２は、インバータのアーム（Ｔ１〜Ｔ６）の直近の並列腕に配置される。
【００３４】
また、リレーＴ７は、平滑コンデンサＣ１とセラミックコンデンサＣ２との間において２つの線路Ｌ１、Ｌ２のうち一方Ｌ１（正極母線）に接続される。すなわち、リレーＴ７は、電源５１とインバータ４０とを繋ぐ線路Ｌ１上であって、且つ、平滑コンデンサＣ１とセラミックコンデンサＣ２の間に配置される。そのため、セラミックコンデンサＣ２は、リレーＴ７が線路Ｌ１を遮断した場合も、インバータの各アームのスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６に接続された状態を保つ。
【００３５】
セラミックコンデンサＣ２により、スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６のサージ電圧が抑制される。スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６のサージ電圧は、スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６に流れる電流の経路が変わると発生する。サージ電圧（ΔＶ）は、例えば、下記の式で算出することができる。
ΔＶ＝−Ｌ×（ｄｉ／ｄｔ）
Ｌ：寄生インダクタンス
ｄｉ：電流変化量
ｄｔ：時間変化量
【００３６】
図２は、電解コンデンサとセラミックコンデンサの寄生インダクタンスＬの周波数特性を示すグラフである。図２に示す電解コンデンサの容量は、６６０μＦであり、セラミックコンデンサの容量は、６．６μＦである。図２に示す例では、サージ電圧の周波数帯域（１００ＭＨｚ）において、セラミックコンデンサの寄生インダクタンスＬが、電解コンデンサに比べて小さい。このように、サージ電圧の周波数帯域における寄生インダクタンスＬの値が小さいセラミックコンデンサを、スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６の直近の並列腕に配置することで、サージ電圧を、より効率良く抑制することができる。
【００３７】
図４は、容量が６６０μＦの電解コンデンサが、スイッチング素子に接続された場合に流れる電流波形の例を示すグラフである。図５は、容量が６．６μＦのセラミックコンデンサがスイッチング素子に接続された場合に流れる電流波形の例を示すグラフである。図４及び図５に示す電流波形は、図３に示す等価回路における電流ｉの波形とほぼ同じなる。図３に示す等価回路は、コンデンサＣａに、インダクタＬａと抵抗Ｒａが直列に接続されたものである。
【００３８】
図５に示すセラミックコンデンサからスイッチング素子に流れる電流は、図４に示す電解コンデンサからスイッチング素子に流れる電流より小さくなっている。このことから、図１に示すインバータ回路６０の構成において、セラミックコンデンサＣ２の電荷がインバータ４０のスイッチング素子Ｔ１に流れた場合の電流は、平滑コンデンサＣ１の電荷がインバータ４０のスイッチング素子Ｔ１に流れた場合の電流より小さくなると考えられる。図１の構成では、セラミックコンデンサＣ２と平滑コンデンサＣ１の間に、リレーＴ７が配置される。そのため、電源５１の電力供給が停止し、電源リレー部５２及びリレーＴ７がオフになると、平滑コンデンサＣ１とインバータ４０のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６との間は遮断されるが、セラミックコンデンサＣ２とスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６との間は電気的に接続された状態となる。そのため、セラミックコンデンサＣ２の電荷は、電流となってスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６に流れる。この電流は、小さいため、電流によるスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６への影響も小さくなる。
【００３９】
上記の図２、図４、図５に示す例のように、セラミックコンデンサＣ２の容量を、電解コンデンサである平滑コンデンサＣ１の容量の１％（１００分の１）程度とすることができる。このように、セラミックコンデンサＣ２の容量は、平滑コンデンサＣ１の容量より小さいことが好ましい。例えば、セラミックコンデンサＣ２の容量は、平滑コンデンサＣ１の容量の数％とすることができる。
【００４０】
再び、図１を参照して、リレーＴ７と平滑コンデンサＣ１の間において、２つの線路Ｌ１、Ｌ２の間に、２つの抵抗Ｒ４、Ｒ５が直列に接続される。直列に接続された２つの抵抗Ｒ４、Ｒ５は、平滑コンデンサＣ１に並列に接続される。抵抗Ｒ４、Ｒ５は、電源リレー部５２とリレーＴ７がオフになった時に、平滑コンデンサＣ１の残留電荷を放電するためのものである。なお、抵抗Ｒ４、Ｒ５は、平滑コンデンサＣ１と、電源リレー部５２の間に配置されてもよい。すなわち、リレーＴ７と電源５１の間において、平滑コンデンサＣ１に並列に抵抗を接続することができる。これにより、電源５１の電力供給が停止した場合の平滑コンデンサＣ１の電荷を抵抗に放電することができる。
【００４１】
また、図１に示す例では、２つの線路Ｌ１、Ｌ２のうち負極母線（グランド側）の線路Ｌ２に、シャント抵抗Ｒ６が直列に接続される。
【００４２】
電源リレー部５２は、１つの線路Ｌ１、Ｌ２のうち一方（正極母線）の線路Ｌ１に直列に接続された２つの電源リレーＴ９、Ｔ１０と、他方（負極母線）の線路Ｌ２に接続された電源リレーＴ８とを含む。
【００４３】
電源５１からの電力供給が停止した場合、電源リレーＴ８、Ｔ９、Ｔ１０がオフになる。これにより、電源５１とインバータ回路６０とを接続する２つの線路Ｌ１、Ｌ２が遮断される。すなわち、電源５１とインバータ回路６０とが電気的に切り離される。
【００４４】
図１に示すインバータ回路６０は、モータ制御装置４に含まれる。図１は、モータ制御装置４の構成例も示している。モータ制御装置４は、インバータ回路６０及び制御部４１を含む。
【００４５】
（制御部）
上記のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６が、スイッチングされることにより、電源５１から供給される直流電圧が三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電圧に変換される。この変換された三相交流電圧が、ノードＰｕ，Ｐｖ，Ｐｗを介してモータ２０の各相コイル２０ｕ〜２０ｗに供給されることによりモータ２０が回転する。
【００４６】
具体的には、制御部４１が、制御信号として、ＰＷＭ駆動信号をスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６に出力することにより、インバータ４０をＰＷＭ（パルス幅変調）駆動する。Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相に対応するスイッチング素子対（Ｔ１とＴ２，Ｔ３とＴ４，Ｔ５とＴ６）のそれぞれのオン／オフ（導通状態）が、各相に対応する一対のＰＷＭ駆動信号（ｂ１とｂ２，ｂ３とｂ４，ｂ５とｂ６）によって制御される。各相における一対のＰＷＭ駆動信号は、互いに反転関係にある。これにより、各相のノードＰｕ，Ｐｖ，Ｐｗに得られる電圧が、それぞれ、Ｕ相電圧、Ｖ相電圧、及びＷ相電圧としてモータ２０に印加される。これにより、Ｕ相電流、Ｖ相電流、及びＷ相電流がモータ２０に供給される。
【００４７】
ノードＰｕ，Ｐｖ，Ｐｗとモータ２０との間の給電線における各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗを検出する電流センサ（図示せず）がそれぞれ設けられてもよい。検出された各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗの情報は、制御部４１に取り込まれる。また、制御部４１は、トルクセンサ５からの操舵トルクτ、車速センサ７からの車速Ｖ、及び回転角センサ６からの回転角θｍａを、それぞれ取り込む。
【００４８】
制御部４１は、これらの、相電流値Ｉｕ〜Ｉｗ、操舵トルクτ、車速Ｖ、モータの回転角θｍａを受け取り、これらに基づいて、制御信号を生成する。例えば、制御部４１は、操舵トルクτ、車速Ｖ、回転角θｍａ、および相電流値Ｉｕ〜Ｉｗに基づき、モータ２０の各相の電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を生成する。制御部４１は、電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づき、制御信号として、ＰＷＭ駆動信号ｂ１，ｂ３，ｂ６及びそれらの否定信号ｂ２，ｂ４，ｂ６を生成する。
【００４９】
具体例として、制御部４１は、操舵トルクτ及び車速Ｖに基づき、モータ２０に流すべき電流の目標値Ｉｔを決定し、電流の目標値Ｉｔのｑ軸成分と、相電流値Ｉｕ〜Ｉｗから求められる電流検出値のｑ軸成分との差、及び、電流の目標値Ｉｔのｄ軸成分と、相電流値Ｉｕ〜Ｉｗから求められる電流検出値のｄ軸成分との差を計算する。制御部４１は、これらの差を打ち消すためにモータ２０に印加すべき電圧を上記電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊として計算する。これにより、制御部４１は、電流フィードバック制御によってモータ２０を駆動する。
【００５０】
また、上記具体例に代えて、制御部４１は、目標値Ｉｔとモータ２０の回転角θｍａに基づき、モータの回路方程式に従って上記電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を計算することができる。このとき、モータ回路方程式に用いられるパラメータが、電流検出値Ｉｍに基づき修正される。この場合、電流検出値Ｉｍは、例えば、図１に示すインバータ４０に設けられた電流検出用抵抗の両端の電圧に基づき検出することができる。この電流検出用抵抗は、下段のスイッチング素子Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６とグランド（直流電源の負極）との間に挿入することができる。
【００５１】
また、制御部４１は、各相の電圧の検出値を用いて、モータ２０の回転角θｍを推定し、回転角θｍを用いて、上記電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を計算することもできる。また、制御部４１は、各相の電圧の検出値から、インバータ４０又はスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６の異常検出をしてもよい。この場合、インバータ４０には、各相の電圧を検出する回路が設けられる。
【００５２】
（パワーステアリング装置の構成例）
図１に示すモータ制御装置４は、パワーステアリング装置におけるモータに制御に用いることができる。図６は、パワーステアリング装置の構成例を示すブロック図である。図６に示すパワーステアリング装置は、運転者のステアリングホイール１０の操作に基づき転舵輪３を転舵させる操舵機構１、及び運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構２を備えている。
【００５３】
操舵機構１は、ステアリングホイール１０の回転軸となるステアリングシャフト１１、及びその下端部にラックアンドピニオン機構１２を介して連結されたラックシャフト１３を備えている。ラックシャフト１３の両端には、タイロッド１４が連結される。タイロッド１４には、転舵輪３が連結される。操舵機構１では、運転者のステアリングホイール１０の操作に伴いステアリングシャフト１１が回転すると、その回転運動がラックアンドピニオン機構１２を介してラックシャフト１３の軸方向の往復直線運動に変換される。このラックシャフト１３の往復直線運動がその両端に連結されたタイロッド１４を介して転舵輪３に伝達される。これにより、転舵輪３の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。
【００５４】
アシスト機構２は、ステアリングシャフト１１にアシストトルクを付与するモータ２０を備えている。モータ２０は、三相ブラシレスモータである。モータ２０の回転がギア機構２１を介してステアリングシャフト１１に伝達されることでステアリングシャフト１１にモータトルクが付与され、ステアリング操作が補助される。
【００５５】
このパワーステアリング装置には、ステアリングホイール１０の操作量や車両の状態量を検出する各種センサが設けられている。例えばステアリングシャフト１１には、運転者のステアリング操作に際してステアリングシャフト１１に付与されるトルク（操舵トルク）τを検出するトルクセンサ（トルク検出部）５が設けられている。モータ２０には、その回転角（電気角）θｍａを検出する回転角センサ６が設けられている。車両には、その車速（走行速度）Ｖを検出する車速センサ７が設けられている。これらセンサ５〜７の出力はモータ制御装置４に取り込まれている。モータ制御装置４は各センサ５〜７の出力に基づいてモータ２０の駆動を制御する。
【００５６】
（インバータ回路の変形例）
インバータ回路の構成は、図１に示す例に限られない。例えば、リレーＴ７は、セラミックコンデンサＣ２とインバータ４０の間の線路Ｌ１に設けられてもよい。また、セラミックコンデンサＣ２は省略してもよい。抵抗Ｒ４、Ｒ５を省略してもよい。図１に示すインバータ回路６０に他の素子が追加されてもよい。
【００５７】
＜他の変形例＞
電源５１は、バッテリに限られない。例えば、交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換してインバータ回路に供給する形態であってもよい。
【００５８】
上記例では、電源の電圧が印加される２つの線路のうち一方Ｌ１すなわち正極母線（電源線）に、ノーマリオフ型のリレーＴ７が接続される。ノーマリオフ型のリレーＴ７は、２つの線路のうち他方Ｌ２すなわち負極母線（グランド線）に接続されてもよい。また、２つの線路の両方Ｌ１、Ｌ２に、それぞれ、ノーマリオフ型のリレーＴ７が接続されてもよい。
【００５９】
本発明のインバータは、モータの制御に用いられるものに限られない。例えば、バッテリに接続して、バッテリの直流電力を交流に変換して出力する変換器のインバータ等に、本発明のインバータを適用することができる。また、本発明のモータ制御装置は、パワーステアリング装置に用いられるものに限られない。例えば、家電製品のモータのような民生用モータ、産業用モータ、及び、その他のあらゆるモータの制御装置に本発明を適用することができる。
【００６０】
本発明のモータ制御装置の対象とするモータは、上記例の３相ブラシレスモータに限定されない。本発明は、例えば、３相以外の相数のブラシレスモータや、ブラシ付きモータ等、他の種類の電動モータを駆動するためのモータ制御装置にも適用可能である。
【００６１】
本発明は、上述したコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置に限らず、ピニオンアシスト型、又は、ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置等他のタイプの電動パワーステアリング装置にも適用できる。また、本発明は、電動パワーステアリング装置以外のモータ制御装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００６２】
１  操舵機構
４  モータ制御装置
２０  モータ
４０  インバータ
４１  制御部
５１  電源
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６  スイッチング素子
Ｔ７  リレー
Ｃ１  平滑コンデンサ
Ｃ２  セラミックコンデンサ
６０  インバータ回路
【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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【図６】
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