(57)【要約】【課題】インバータ回路の上段ＦＥＴの短絡故障、下段ＦＥＴの短絡故障、及びアーム短絡故障を区別して検出し、インバータ回路のアーム短絡故障の検出時間を短縮可能な電動機制御装置を提供する。【解決手段】インバータ部２０は、複数のコイル１１、１２、１３ごとに設けられ、コイル１１、１２、１３の各相に対応する素子対４１、４２、４３を構成する複数のスイッチング素子２１〜２６を有する。電流検出部４４、４５、４６は、それぞれの下段ＦＥＴ２４、２５、２６を流れる電流を検出する。制御部５０の故障検出手段は、下段ＦＥＴ２４、２５、２６および上段ＦＥＴ２１、２２、２３の一方が全てオンとなり他方が全てオフとなるタイミングで、電流検出部４４、４５、４６により検出する電流値に基づいて、素子対４１、４２、４３のアーム短絡故障を検出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の相に対応する巻線を有する電動機を制御する電動機制御装置であって、
前記複数の巻線ごとに設けられ、前記巻線の各相に対応し高電位側に配置された高電位側スイッチング素子および低電位側に配置された低電位側スイッチング素子からなる素子対を構成する複数のスイッチング素子を有し、前記巻線へ電流を供給するインバータ部と、
前記スイッチング素子のオンおよびオフを切り換える通電状態切換部と、
前記低電位側スイッチング素子に対し、前記高電位側スイッチング素子とは反対側に配置され、それぞれの前記低電位側スイッチング素子を流れる電流を検出する電流検出部と、
前記通電状態切換部を制御し、前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子の一方が全てオフとなり他方が全てオンとなるタイミングで、前記電流検出部により検出する電流値に基づいて、前記素子対の故障を検出する故障検出手段を有する制御部と、
を備え、
前記高電位側スイッチング素子が全オフ、かつ前記低電位側スイッチング素子が全オンとなるタイミングで前記電流検出部により検出する電流値を第１電流値とし、
前記高電位側スイッチング素子が全オン、かつ前記低電位側スイッチング素子が全オフとなるタイミングで前記電流検出部により検出する電流値を第２電流値とすると、
前記故障検出手段は、所定の相における前記第１電流値および前記第２電流値と閾値とを比較し、前記第１電流値および前記第２電流値の両方が前記閾値より大きい場合、「前記所定の相の前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子の両方が短絡故障した」と判定することを特徴とする電動機制御装置。
【請求項２】
前記故障検出手段は、所定の相における前記第１電流値および前記第２電流値と前記閾値とを比較し、前記第１電流値が前記閾値より大きく、かつ前記第２電流値が前記閾値以下の場合、前記所定の相の前記高電位側スイッチング素子が短絡故障したと判定することを特徴とする請求項１に記載の電動機制御装置。
【請求項３】
前記故障検出手段は、所定の相における前記第１電流値および前記第２電流値と前記閾値とを比較し、前記第１電流値が前記閾値以下、かつ前記第２電流値が前記閾値より大きい場合、前記所定の相の前記低電位側スイッチング素子が短絡故障したと判定することを特徴とする請求項１または２に記載の電動機制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動機制御装置を用いた電動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、電動機制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数相の巻線を有するモータを制御するモータ制御装置が知られている。このモータ制御装置は、インバータ回路の複数相における上段ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）と下段ＦＥＴとのオン／オフを制御することによりモータの回転を制御する。そして、同じ相における上段ＦＥＴ及び下段ＦＥＴの両方が同時に短絡する故障（以下、所定相の上段ＦＥＴ及び下段ＦＥＴの両方が同時に短絡する故障を所定相の「アーム短絡故障」と称する）を引き起こさないように、ハードウエア及びソフトウエアの両面から安全設計がなされている。アーム短絡故障に対する安全設計がなされていない場合、インバータ回路に大電流が流れ続け、その結果インバータ回路の焼損を招くおそれがある。
【０００３】
特許文献１に開示されている車両の電動パワーステアリング装置のモータ制御装置は、インバータ回路の３相における上段ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）と下段ＦＥＴとのオン／オフを制御することによりモータの回転を制御する。このモータ制御装置は、下段ＦＥＴごとと接地ＧＮＤとの間にシャント抵抗を取り付け、シャント抵抗両端の電圧差を検出してアンプ回路で増幅し、電圧から電流への変換を行うことで、シャント抵抗に流れる電流を検出する。そして、３相すべての下段ＦＥＴをオンしたときに検出される電流値を第１電流値とし、３相すべての下段ＦＥＴをオフしたときに検出される第２電流値をオフセット補正値として、第１電流値を補正する。ここで補正された電流値を第３電流値とすると、第３電流値と所定値を比較することによって上段ＦＥＴ及び下段ＦＥＴの短絡故障を検出することができる。
また、特許文献２に開示されている車両の電動パワーステアリング装置のモータ制御装置は、３相すべての下段ＦＥＴをオフしたときに検出される第２電流値と閾値とを比較することで、いずれかのＦＥＴ短絡を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２４９８５
【特許文献２】特開２００３−３２４９２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、安全設計がなされているインバータ回路であっても、一つの故障により連鎖的に引き起される想定外の２次故障、又は、ＣＰＵの暴走などによりアーム短絡故障が発生するおそれがある。ここで、特許文献１に開示される方法によると、３相における上段ＦＥＴ又は下段ＦＥＴのいずれか一方が短絡した時には、第３電流値が所定値より大きくなることで異常と判断できるが、同じ相における上段ＦＥＴ及び下段ＦＥＴの両方が同時に短絡すると、補正された第３電流値は所定値より大きくならない。よって、アーム短絡故障を検出することができなくなるおそれがある。
【０００６】
また、特許文献２に開示される方法によると、同じ相における上段ＦＥＴ及び下段ＦＥＴのうち片方又は両方が短絡する場合、同じ結果が検出される。このため、特許文献２に記載のモータ制御装置は、上段ＦＥＴの短絡故障、下段ＦＥＴの短絡故障、及び、同じ相における上段ＦＥＴと下段ＦＥＴとが両方とも短絡するアーム短絡故障の切り分けを行うことができず、アーム短絡故障に対してだけ検出時間を短くするなどの処置を設定できない。
【０００７】
また、アーム短絡故障が発生するとバッテリ電圧が低下するため、アーム短絡故障は、インバータ回路の電源電圧低下を監視することで検出することもできる。しかし、電圧が低下する原因は、他の電気部品の過負荷による電圧低下などアーム短絡故障以外にも複数存在するため、誤検出の可能性が高くなる。さらにアーム短絡故障が発生した場合でも、バッテリとＥＣＵとの間の配線抵抗などで低下する電圧は変化し、そして、インバータ回路とバッテリの間に設置したアルミ電解コンデンサから電流を引き出し、実際に電圧が低下するまでの時間や電圧Ａ／ＤのハードＬＰＦなどによって、ＣＰＵが電圧低下を認識するのに時間がかかり、検出時間が遅くなるおそれがある。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、インバータ回路の上段ＦＥＴの短絡故障、下段ＦＥＴの短絡故障、及びアーム短絡故障を区別して検出し、アーム短絡故障の検出時間を短縮可能な電動機制御装置を提供することにある。また、本発明のもう一つの目的は、故障部位を詳細に特定することにより、万が一故障した場合の故障解析情報を提供可能な電動機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】
【０００８】
上述の問題を解決するために、請求項１に係る発明によると、インバータ部と通電状態切換部と電流検出部と制御部とを備える電動機制御装置は、複数の相に対応する巻線から構成される電動機を制御する。インバータ部は、複数の巻線ごとに設けられ、巻線の各相に対応し高電位側に配置された高電位側スイッチング素子および低電位側に配置された低電位側スイッチング素子からなる素子対を構成する複数のスイッチング素子を有し、巻線へ電流を供給する。通電状態切換部は、スイッチング素子のオンおよびオフを切り換える。電流検出部は、低電位側スイッチング素子に対し、高電位側スイッチング素子とは反対側に配置され、それぞれの低電位側スイッチング素子を流れる電流を検出する。制御部は、通電状態切換部を制御し、故障検出手段を有する。故障検出手段は、高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子の一方が全てオフとなり他方が全てオンとなるタイミングで、電流検出部により検出する電流値に基づいて、素子対の故障を検出する。ここで、高電位側スイッチング素子が全オフ、かつ低電位側スイッチング素子が全オンとなるタイミングで電流検出部により検出する電流値を第１電流値とし、高電位側スイッチング素子が全オン、かつ低電位側スイッチング素子が全オフとなるタイミングで電流検出部により検出する電流値を第２電流値とする。故障検出手段は、所定の相における第１電流値および第２電流値と閾値とを比較し、第１電流値および第２電流値の両方が閾値より大きい場合、「所定の相の高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子の両方が短絡故障した」と判定する。
これにより、制御部は故障検出手段により、同じ相の高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子の両方が短絡するアーム短絡故障を区別して検出し、アーム短絡故障を短時間で検出する設定にできる。そして、インバータ部を流れる電流を電源リレーによって速やかに遮断し、大電流によるインバータ部の焼損などの致命的な状況に至るのを防止することができる。さらに、コストアップとなる新たな電流センサを使用せずに、アーム短絡故障を区別して検出することができ、制御装置のコストアップを抑制することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明では、故障検出手段は、所定の相における第１電流値および第２電流値と閾値とを比較し、第１電流値が閾値より大きく、かつ第２電流値が閾値以下の場合、「所定の相の前記高電位側スイッチング素子が短絡故障した」と判定する。
【００１０】
また、請求項３に係る発明では、故障検出手段は、所定の相における第１電流値および第２電流値と閾値とを比較し、第１電流値が閾値以下、かつ第２電流値が閾値より大きい場合、「所定の相の低電位側スイッチング素子が短絡故障した」と判定する。
【００１１】
ここで、請求項２及び請求項３に係る発明により、所定の相における高電位側スイッチング素子及び低電位側スイッチング素子のうちいずれか一方の短絡故障を検出することができる。そして、高電位側スイッチング素子及び低電位側スイッチング素子のうちいずれか一方の短絡故障が検出された場合、インバータ部の駆動を停止し電流を遮断することで、一つの短絡故障により引き起こされる連鎖的な二次故障を抑制することができる。したがって、インバータ部が二次故障によって焼損などの致命的な状況に至るのを抑制することができる。
【００１２】
また、請求項１、請求項２、及び請求項３に係る発明により、所定の相における高電位側スイッチング素子の短絡故障、所定の相における低電位側スイッチング素子の短絡故障、及び、所定の相におけるアーム短絡故障を区別して検出することができる。よって、それぞれの故障に対して処置を設定でき、アーム短絡故障の検出時間を短縮することができる。また故障部位を詳細に特定できるため、故障した場合の故障解析情報を提供することができる。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３に記載の電動機制御装置を備えた電動パワーステアリング装置である。この装置は、インバータ部の所定の相における高電位側スイッチング素子の短絡故障、所定の相における低電位側スイッチング素子の短絡故障、及び、所定の相におけるアーム短絡故障を区別して検出することができる。そのため、アーム短絡故障が検出された場合インバータ部を流れる電流を電源リレーによって速やかに遮断し、大電流によるインバータ部が焼損などの状態に至るのを抑制することができる。また、大電流が継続して流れることによる急激なバッテリ電圧の低下が他の車両システムへ与える影響を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態の電動パワーステアリング装置を説明する模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態の電動機制御装置の回路構成を説明する回路図である。
【図３】本発明の第１実施形態のＰＷＭ制御を説明する説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態の故障がない時の電流情況を示す模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態の故障処理を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態のアーム短絡を説明する模式図である。
【図７】本発明の第２実施形態の故障処理を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の第３実施形態の故障処理を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の比較例の電動機制御装置の回路構成を説明する回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による電動機制御装置は、例えば車両のステアリング操作をアシストするための電動パワーステアリング装置に適用される。この電動パワーステアリング装置を図１に示す。
【００１６】
図１は、電動パワーステアリング装置１００を備えたステアリングシステム９０の全体構成を示す図である。
【００１７】
ステアリングシステム９０に備えられる電動パワーステアリング装置１００のステアリングホイール９１に接続されたステアリングシャフト９２には、ステアリングセンサ９４およびトルクセンサ９５が設けられている。ステアリングセンサ９４は、ステアリングシャフト９２の回転角を検出する。トルクセンサ９５は、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクを検出する。ステアリングシャフト９２の先端は、ギア９６を介してラック軸９７に連結されている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して一対のタイヤ（ホイール）９８がそれぞれ連結されている。ステアリングシャフト９２の回転運動は、ギア９６によってラック軸９７の直線運動に変換され、ラック軸９７の直線運動変位に応じた角度分、左右のタイヤ９８が転舵される。
【００１８】
電動パワーステアリング装置１００は、補助操舵トルクを発生する電動機１０および電動機１０の制御に係る電動機制御装置３０、電動機１０の回転角度を検出する図示しない回転角センサ、及び、電動機１０の回転を減速してステアリングシャフト９２に伝達するギア８９を備える。電動機１０は、例えば、ギア８９を正逆回転させる三相ブラシレスモータが例示される。電動パワーステアリング装置１００は、ステアリングホイール９１の操舵方向および操舵トルクに応じた操舵補助トルクをステアリングシャフト９２に伝達する。
【００１９】
電動機１０は、いずれも図示しないステータ、ロータ、及び、シャフトを有している。ロータは、シャフトとともに回転する円板状の部材であり、その表面に永久磁石が貼り付けられ、磁極を有している。ステータは、ロータを内部に収容するとともに、ロータを回転可能に支持している。ステータは、径内方向へ所定角度毎に突出する突出部を有し、この突出部に図２に示すＵコイル１１、Ｖコイル１２、Ｗコイル１３が巻回されている。Ｕコイル１１、Ｖコイル１２、及び、Ｗコイル１３は、例えばΔ結線されて巻線組１８を構成している。なお、本実施形態では、巻線組１８はΔ結線されているが、Ｙ結線されていてもよい。コイル１１〜１３が特許請求の範囲における「巻線」に対応している。また、電動機１０には、ロータの回転位置θを検出する回転角センサが設けられている。本実施形態では、回転角センサはレゾルバである。なお、回転角センサを用いなくても、各相電圧、電流などからロータ角度を推定することは可能である。
【００２０】
電動機制御装置３０の回路構成を図２に基づいて説明する。電動機１０を制御する電動機制御装置３０は、インバータ部２０、制御部５０、通電状態切換部５２等を備えている。
【００２１】
図２に示すように、インバータ部２０は、３相インバータであり、巻線組１８のＵコイル１１、Ｖコイル１２、Ｗコイル１３のそれぞれへの通電を切り替えるべく、６つのスイッチング素子２１〜２６がブリッジ接続されている。本実施形態の場合、スイッチング素子２１〜２６は、電界効果トランジスタの一種であるＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）である。以下、スイッチング素子２１〜２６を、ＦＥＴ２１〜２６という。
【００２２】
ＦＥＴ２１〜２３は、ドレインが電源側に接続されている。また、ＦＥＴ２１〜２３のソースは、それぞれＦＥＴ２４〜２６のドレインに接続されている。ＦＥＴ２４〜２６のソースは、グランド側に接続されている。
対になっているＦＥＴ２１とＦＥＴ２４とのＵ接続点２７は、Ｕコイル１１の一端に接続している。また対になっているＦＥＴ２２とＦＥＴ２５とのＶ接続点２８は、Ｖコイル１２の一端に接続している。さらにまた、対になっているＦＥＴ２３とＦＥＴ２６とのＷ接続点２９は、Ｗコイル１３の一端に接続している。
【００２３】
なお、電源側に接続されているＦＥＴ２１〜２３が特許請求の範囲における「高電位側スイッチング素子」（以下、「上段ＦＥＴ」という。）に対応し、グランド側に接続されているＦＥＴ２４〜２６が特許請求範囲における「低電位側スイッチング素子」（以下、「下段ＦＥＴ」という。）に対応している。
ＦＥＴ２１、２４がＵスイッチング素子対４１を構成し、ＦＥＴ２２、２５がＶスイッチング素子対４２を構成し、ＦＥＴ２３、２６がＷスイッチング素子対４３を構成する。スイッチング素子対４１〜４３が、特許請求の範囲における「素子対」に対応している。
【００２４】
図２に示すように、インバータ部２０は、電流検出部４４、４５、４６を有する。電流検出部４４、４５、４６は、例えばシャント抵抗によって構成される。電流検出部４４、４５、４６は、下段ＦＥＴ２１、２２、２３に対し、上段ＦＥＴ２４、２５、２６とは反対側に配置される。例えば、電流検出部４４は下段ＦＥＴ２４とグランドとの間に設けられ、電流検出部４５は下段ＦＥＴ２５とグランドとの間に設けられ、電流検出部４６は下段ＦＥＴ２６とグランドとの間に設けられる。電流検出部４４、４５、４６によって検出された電流値は、制御部５０を構成する図示しないレジスタに記憶される。電流検出部４４、４５、４６による電流値の取得は、３つ同時に行われる。
【００２５】
インバータ部２０には、電源としてのバッテリ５５から電力が供給される。バッテリ５５とインバータ部２０との間には、ラジオノイズコイル５６および電源平滑用コンデンサ５７が配置されている。ラジオノイズコイル５６および電源平滑用コンデンサ５７によりフィルタ回路が構成され、インバータ部２０の制御によるノイズを、同一のバッテリ５５から電力が供給される他の電子部品へノイズの伝達が抑制される。
【００２６】
バッテリ５５には、イグニッションスイッチ５８が接続している。イグニッションスイッチ５８がオンされることにより、制御部５０による故障検出処理および回転制御処理等が行われる。
【００２７】
バッテリ５５およびフィルタ回路と、インバータ部２０との間には、電源リレー６１が配置されている。電源リレー６１は、インバータ部２０および通電状態切換部５２等に異常が発生した場合、速やかにバッテリ５５からインバータ部２０への電力供給を遮断するためのものである。
【００２８】
制御部５０は、電動機制御装置３０の全体の制御を司るものであり、一般的なマイクロコンピュータによって構成される。なお、制御部５０からの制御線は、煩雑となることを避けるため省略した。制御部５０では、通電状態切換部５２を介してＦＥＴ２１〜２６のオン及びオフを制御することにより、コイル１１〜１３に通電される電流を制御する。また、制御部は、インバータ部２０のスイッチング素子対の故障を検出する故障検出処理を行う。
【００２９】
制御部５０の故障検出処理を説明する前に、制御部５０におけるＦＥＴ２１〜２６のオン及びオフ制御について説明する。
本実施形態では、例えば、制御部５０を構成する図示しないＰＷＭ信号発生部で算出するデューティ指令信号とＰＷＭ基準信号とを比較することにより、ＦＥＴ２１〜２６のオン及びオフの切り替えタイミングを制御する。このような制御をＰＷＭ制御という。
【００３０】
ここで、ＰＷＭ制御について説明する。
制御部５０は、図３（ａ）に示すように、デューティ指令信号であるＵ相デューティＤｕ、Ｖ相デューティＤｖ、及びＷ相デューティＤｗと、三角波であるＰＷＭ基準信号Ｐとを比較し、ＦＥＴ２１〜２６のオン及びオフを制御する。なお、図３（ｂ）は、図３（ａ）に記号Ｋ０で示す部分を拡大した図である。
【００３１】
本形態では、ＰＷＭ基準信号Ｐが各相のデューティ指令信号を上回る区間では、対応する上段ＦＥＴ２１〜２３がオフとなり、ＰＷＭ基準信号Ｐが各相のデューティ指令信号を下回る区間では、対応する上段ＦＥＴ２１〜２３がオンとなる。なお、上段ＦＥＴ２１〜２３と対になっている下段ＦＥＴ２４〜２６は、そのオン／オフが逆となっている。すなわち、ＰＷＭ基準信号Ｐが各相の電圧指令信号を上回る区間では、対応する下段ＦＥＴ２４〜２６がオンとなり、ＰＷＭ基準信号Ｐが各相の電圧指令信号を下回る区間では、対応する下段ＦＥＴ２４〜２６がオフとなる。
【００３２】
具体的に、例えば図３（ｂ）に示すように、区間Ｋ１では、ＰＷＭ基準信号ＰがＵ相デューティＤｕ、Ｖ相デューティＤｖ、および、Ｗ相デューティＤｗよりも上に位置している。したがって、Ｕ相については、上段ＦＥＴ２１がオフとなり、下段ＦＥＴ２４がオンとなる。Ｖ相については、上段ＦＥＴ２２がオフとなり、下段ＦＥＴ２５がオンとなる。Ｗ相については、上段ＦＥＴ２３がオフとなり、下段ＦＥＴ２６がオンとなる。
【００３３】
このとき、通常であれば、図４（ａ）に示すように、上段ＦＥＴ２１、２２、２３は、オフ状態となり、非導通状態となっているため、電源から供給された電流は下段ＦＥＴ２４、２５、２６、及び捲線組１８を流れる。ここで、電流検出部４４により検出された電流値を第１電流値Ｉ１とし、電流検出部４５により検出された電流値を第１電流値Ｉ２とし、電流検出部４６により検出された電流値を第１電流値Ｉ３とする。また、本実施形態の場合、例えば電流が下段ＦＥＴ２４、２５、２６から電流検出部４４、４５、４６へ流れる方向を正の方向とし、電流が電流検出部４４、４５、４６から下段ＦＥＴ２４、２５、２６へ流れる方向を負の方向とする。よって、ここで、Ｉ１＜０、Ｉ２＞０、Ｉ３＞０となる。
【００３４】
また、例えば図３（ｂ）に示すように、区間Ｋ３では、ＰＷＭ基準信号ＰがＵ相デューティＤｕ、Ｖ相デューティＤｖ、および、Ｗ相デューティＤｗよりも下に位置している。したがって、Ｕ相については、上段ＦＥＴ２１がオンとなり、下段ＦＥＴ２４がオフとなる。Ｖ相については、上段ＦＥＴ２２がオンとなり、下段ＦＥＴ２５がオフとなる。Ｗ相については、上段ＦＥＴ２３がオンとなり、下段ＦＥＴ２６がオフとなる。
【００３５】
このとき、通常であれば、図４（ｂ）に示すように、下段ＦＥＴ２４、２５、２６は、オフ状態となり、非導通状態となっているため、電流は上段ＦＥＴ２１、２２、２３、及び捲線組１８を流れる。ここで、電流検出部４４により検出された電流値を第２電流値Ｉ４とし、電流検出部４５により検出された電流値を第２電流値Ｉ５とし、電流検出部４６により検出された電流値を第２電流値Ｉ６とする。
【００３６】
続いて、図５に示すフローチャートに基づいて、制御部５０の故障検出処理を説明する。
図５に示すように、最初のステップＳ１１（以下、ステップを省略し、単に記号Ｓで示す）では、全上段ＦＥＴ２１、２２、２３が同時にオフとなり、全下段ＦＥＴ２４、２５、２６が同時にオンとなるタイミングで、電流検出部４５、４６、４７により電流値を取得する。この時取得した電流値を第１電流値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３とする。また、全上段ＦＥＴ２１、２２、２３が同時にオンとなり、全下段ＦＥＴ２４、２５、２６が同時にオフとなるタイミングで、電流検出部４５、４６、４７により電流値を取得する。この時取得した電流値を第２電流値Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６とする。
【００３７】
Ｓ１２では、Ｉ１＞Ｘ及びＩ４＞Ｘという条件１、Ｉ２＞Ｘ及びＩ５＞Ｘという条件２、及び、Ｉ３＞Ｘ及びＩ６＞Ｘという条件３のうち少なくとも一つの条件を満たすか否かを判断する。ここで、Ｘは正常時下段ＦＥＴ２４、２５、２６を流れる電流値の最大値より大きく、アーム短絡時下段ＦＥＴ２４、２５、２６を流れる電流値より小さい正数である。ここで、Ｘが特許請求の範囲における「閾値」に対応している。
【００３８】
Ｉ１＞Ｘ及びＩ４＞Ｘという条件１、Ｉ２＞Ｘ及びＩ５＞Ｘという条件２、及び、Ｉ３＞Ｘ及びＩ６＞Ｘという条件３のうち少なくとも一つの条件を満たす場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、素子対４１、素子対４２、又は素子対４３のアーム短絡故障が疑われるためＳ１３へ移行する。条件１〜条件３を全部満足しない場合、Ｓ１１へ戻る。
【００３９】
例えば、Ｕスイッチング素子対４１がアーム短絡となった場合、図６（ａ）に示すように、上段ＦＥＴ２１、２２、２３を全オンし、下段ＦＥＴ２４、２５、２６を全部オフにする時、下段ＦＥＴ２４には貫通電流が流れる。また、図６（ｂ）に示すように、上段ＦＥＴ２１、２２、２３を全オフし、下段ＦＥＴ２４、２５、２６を全部オンにする時であっても、下段ＦＥＴ２４には貫通電流が流れる。よって、全下段ＦＥＴ２４、２５、２６が同時にオフとなるタイミングで電流検出部４４により検出される第１電流値Ｉ１、及び、全下段ＦＥＴ２４、２５、２６が同時にオンとなるタイミングで電流検出部４４により検出される第２電流値Ｉ４はいずれもＸより小さい。このため、Ｉ１＞Ｘ及びＩ４＞Ｘという条件１を満たし、制御はＳ１３へ移行する。
【００４０】
Ｓ１３では、アーム短絡故障と疑われる素子対４１、４２、４３に対応する故障相の異常カウンタをインクリメントし、Ｓ１４へ移行する。
Ｓ１４では、異常カウンタが所定回数Ｎ以上であるか否かを判断する。異常カウンタが所定回数Ｎ以上でないと判断された場合（Ｓ１４：ＮＯ）、Ｓ１１へ戻る。異常カウンタ回数が所定回数Ｎ以上であると判断された場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、Ｓ１５へ移行する。ここで、Ｎは０より大きい自然数である。
【００４１】
Ｓ１５では、電源リレー６１をオフし、インバータ部２０への電流の流れを遮断する。そして、Ｓ１６へ移行し、故障相のアーム短絡故障を記憶する。
【００４２】
本実施形態では、全上段ＦＥＴ２１、２２、２３が同時にオフとなり、全下段ＦＥＴ２４、２５、２６が同時にオンとなるタイミングで、電流検出部４５、４６、４７により検出された第１電流値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３と、全上段ＦＥＴ２１、２２、２３が同時にオンとなり、全下段ＦＥＴ２４、２５、２６が同時にオフとなるタイミングで、電流検出部４５、４６、４７により検出された第２電流値Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６とに基づいてアーム短絡を検出する。そして、Ｉ１＞Ｘ及びＩ４＞Ｘという条件１、Ｉ２＞Ｘ及びＩ５＞Ｘという条件２、及び、Ｉ３＞Ｘ及びＩ６＞Ｘという条件３のうち少なくとも一つの条件を満たす場合、対応する相のアーム短絡故障を判断する。
【００４３】
また、アーム短絡故障を検出及び判断する方法はこれに限らない。例えば、アーム短絡故障が発生するとバッテリ電圧が低下するという現象を利用して、バッテリ電圧低下を検出することで、アーム短絡故障を検出することができる。しかしながら、電圧が低下する原因は、他の電気部品の過負荷による電圧低下など、アーム短絡故障以外にも存在するため、インバータ回路の電源電圧低下を検出する方法は、アーム短絡故障だけを短時間内に検出することができない。これに対し、本実施形態では、アーム短絡だけを速やかに検出することができるため、大電流によってインバータ回路が焼損するなどといった状態に至るのをより確実に防止することができる。したがって、大電流が継続して流れることによる急激なバッテリ電圧低下が他の車両システムへ与える影響を最小限に抑えることができる。
【００４４】
また、例えば図９に示すように、インバータ部２００の３相の各上段ＦＥＴ７１、７２、７３の上流分岐部よりも上流側に一つのシャント抵抗８７を設けることができる。そして、シャント抵抗８７を流れる電流の値と所定値とを比較することによってアーム短絡を検出することができる。しかしながら、シャント抵抗８７を流れる電流の値が所定値より大きい場合、インバータ部２００にアーム短絡故障が発生したと判断することができるが、インバータ部２００のどの相にアーム短絡故障が行ったかは検出できない。これに対し、本実施形態では、アーム短絡故障を検出すると同時に、どの相にアーム短絡故障が発生したかを判断し、記憶することができる。よって、アーム短絡故障部位を詳細に特定できるため、アーム短絡故障した場合の故障解析情報を提供することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、コストアップとなる新たな電流センサ（例えば、図９に示すシャント抵抗８７）を使用せずに、アーム短絡故障を検出することができる。したがって、制御装置のコストアップを抑制することができる。
【００４６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態おける電動パワーステアリング装置１００および電動機制御装置３０の回路構成等は第１実施形態と同様であるので説明を省略し、ここでは故障検出処理についてのみ説明する。
【００４７】
図７に示すように、最初のステップＳ２１では、第１実施形態と同様のタイミングで、第１電流値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、及び第２電流値Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６を取得する。
【００４８】
Ｓ２２では、Ｉ１＞Ｘ及びＩ４≦Ｘという条件４、Ｉ２＞Ｘ及びＩ５≦Ｘという条件５、及び、Ｉ３＞Ｘ及びＩ６≦Ｘという条件６のうち少なくとも一つを満たすか否かを判断する。
条件４、条件５、及び条件６のうち少なくとも一つを満たす場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、上段ＦＥＴ２１、上段ＦＥＴ２２、又は、上段ＦＥＴ２３の短絡故障が疑われるためＳ２３へ移行する。条件４〜条件６のうちいずれも満たしていない場合、Ｓ２１へ戻る。
【００４９】
ここで、Ｉ１＞Ｘ及びＩ４≦Ｘを満たすと上段ＦＥＴ２１の短絡故障が疑われる。また、Ｉ２＞Ｘ及びＩ５≦Ｘを満たすと上段ＦＥＴ２２の短絡故障が疑われ、Ｉ３＞Ｘ及びＩ６≦Ｘを満たすと上段ＦＥＴ２３の短絡故障が疑われる。
【００５０】
Ｓ２３では、短絡故障と疑われる上段ＦＥＴ２１、２２、２３に対応する故障相の異常カウンタをインクリメントし、Ｓ２４へ移行する。
Ｓ２４では、異常カウンタが所定回数Ｎ以上であるか否かを判断する。異常カウンタが所定回数Ｎ以上でないと判断された場合（Ｓ２４：ＮＯ）、Ｓ２１へ戻る。異常カウンタ回数が所定回数Ｎ以上であると判断された場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、Ｓ２５へ移行する。ここで、Ｎは０より大きい自然数である。
【００５１】
Ｓ２５では、電源リレー６１をオフし、インバータ部２０への電流の流れを遮断する。そして、Ｓ２６へ移行し、上段ＦＥＴ２１、２２、２３の短絡故障を記憶する。
【００５２】
本実施形態では、上段ＦＥＴ２１、２２、２３の短絡故障を検出することができる。そして、上段ＦＥＴ２１、２２、２３の短絡故障が検出された場合、インバータ部２０を流れる電流を遮断し、一つの短絡故障により引き起こされる連鎖的な二次故障、例えばアーム短絡などの二次故障を抑制することができる。また故障部位を詳細に特定できるため、故障した場合の故障解析情報を提供することができる。
【００５３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態おける電動パワーステアリング装置１００および電動機制御装置３０の回路構成等は第１実施形態と同様であるので説明を省略し、ここでは故障検出処理についてのみ説明する。
【００５４】
図８に示すように、最初のステップＳ３１では、第１実施形態と同様のタイミングで、第１電流値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、及び第２電流値Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６を取得する。
【００５５】
Ｓ３２では、Ｉ１≦Ｘ及びＩ４＞Ｘという条件７、Ｉ２≦Ｘ及びＩ５＞Ｘという条件８、及び、Ｉ３≦Ｘ及びＩ６＞Ｘという条件９のうち少なくとも一つを満たすか否かを判断する。
条件７、条件８、及び条件９のうち少なくとも一つを満たす場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、下段ＦＥＴ２４、下段ＦＥＴ２５、又は、下段ＦＥＴ２６の短絡故障が疑われるためＳ３３へ移行する。条件７〜条件９のうちいずれも満たしていない場合、Ｓ３１へ戻る。
【００５６】
ここで、Ｉ１≦Ｘ及びＩ４＞Ｘを満たすと下段ＦＥＴ２４の短絡故障が疑われる。また、Ｉ２≦Ｘ及びＩ５＞Ｘを満たすと下段ＦＥＴ２５の短絡故障が疑われ、Ｉ３≦Ｘ及びＩ６＞Ｘを満たすと下段ＦＥＴ２６の短絡故障が疑われる。
【００５７】
Ｓ３３では、短絡故障と疑われる下段ＦＥＴ２４、２５、２６に対応する故障相の異常カウンタをインクリメントし、Ｓ３４へ移行する。
Ｓ３４では、異常カウンタが所定回数Ｎ以上であるか否かを判断する。異常カウンタが所定回数Ｎ以上でないと判断された場合（Ｓ３４：ＮＯ）、Ｓ３１へ戻る。異常カウンタ回数が所定回数Ｎ以上であると判断された場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）、Ｓ３５へ移行する。
【００５８】
Ｓ３５では、電源リレー６１をオフし、インバータ部２０への電流の流れを遮断する。そして、Ｓ３６へ移行し、下段ＦＥＴ２４、２５、２６の短絡故障を記憶する。
【００５９】
本実施形態では、下段ＦＥＴ２４、２５、２６の短絡故障を検出することができる。そして、下段ＦＥＴ２４、２５、２６の短絡故障が検出された場合、インバータ部２０を流れる電流を遮断し、一つの短絡故障により引き起こされる連鎖的な二次故障を抑制することができる。また故障部位を詳細に特定できるため、故障した場合の故障解析情報を提供することができる。
【００６０】
（他の実施形態）
上述した実施形態では、インバータ部のスイッチング素子対が三つあったが、二つあってもよく、四つ以上であってもよい。また、インバータ部が一つであったが二つ以上であってもよい。
また、上述した実施形態では、第１電流値及び第２電流値と閾値とを比較することによって、対応するスイッチング素子の短絡故障を検出するが、第１電流値と第２電流値との差（第３電流値）と、他の閾値とを比較することによって、対応するスイッチング素子の短絡故障を検出してもよい。
さらにまた、上述した実施形態では、電動機制御装置を電動パワーステアリング装置に用いた。他の実施形態では、電動機制御装置は電動パワーステアリング装置に限らず、例えばハイブリッド用主機モータ、パワーウインドなど、電動パワーステアリング装置以外のものに用いることができる。
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０：電動機、２０：インバータ部、２１、２２、２３：高電位側スイッチング素子、２４、２５、２６：低電位側スイッチング素子、３０：電動機制御装置、４１、４２、４３：素子対、４４、４５、４６：電流検出部、５０：制御部、５２：通電状態切換部。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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