(57)【要約】【課題】モータの印加電圧値と実測電圧値とに基づいて異常の有無を判定する場合に、正常にもかかわらず異常と誤判定してしまうことのないモータ駆動装置を提供する。【解決手段】異常を検出する異常検出手段６に、印加電圧値記憶部７と、補正電圧値生成部８とを設ける。印加電圧値記憶部７は、電流検出部３での電流検出タイミングごとの各相の印加電圧値を記憶する。補正電圧値生成部８は、印加電圧値記憶部７に記憶されている印加電圧値と、電流検出部３における電流検出周期と、電流検出が行われてからモータ１に電圧が印加されるまでに要する時間とを用いて、印加電圧値を補正した補正電圧値を求める。異常判定部１０は、補正電圧値生成部８で得られた補正電圧値と、電流−電圧変換部９で得られた実測電圧値とを比較して異常を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号によるスイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦ動作に基づいてモータを駆動する駆動部と、
前記駆動部に流れる電流の電流値を所定の電流検出タイミングで検出して、モータの各相に流れる電流の実測電流値を求める電流検出部と、
前記電流検出部で得られた実測電流値と、外部から入力されるモータに流すべき電流の目標値を示す電流指令値とに基づいて、モータの印加電圧値を求める印加電圧生成部と、
前記印加電圧生成部で得られた印加電圧値に基づいて、前記ＰＷＭ信号を生成し前記駆動部へ出力するＰＷＭ信号生成部と、
各相の前記印加電圧値と各相の前記実測電流値とから異常を検出する異常検出手段と、を備え、
前記異常検出手段は、
前記電流検出部での電流検出タイミングごとに前記印加電圧生成部が求めた各相の印加電圧値を記憶する印加電圧値記憶部と、
前記印加電圧値記憶部に記憶されている印加電圧値と、前記電流検出部における前回の電流検出タイミングから今回の電流検出タイミングまでに要した時間である電流検出周期と、ある電流検出タイミングにおいて電流検出が行われてから、前記印加電圧生成部が求めた印加電圧値の電圧が前記モータに印加されるまでに要する時間とに基づいて、前記印加電圧値を補正した補正電圧値を求める補正電圧値生成部と、
前記電流検出部で得られた実測電流値を実測電圧値に変換する電流−電圧変換部と、
前記補正電圧値生成部で得られた補正電圧値と前記電流−電圧変換部で得られた実測電圧値とを比較して異常を判定する異常判定部と、
を有することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ駆動装置において、
前記異常検出手段は、さらに、
前記補正電圧値生成部で得られた各相の補正電圧値を３軸−２軸変換して、ｄ軸補正電圧値およびｑ軸補正電圧値を求める第１の３軸−２軸変換部と、
前記電流検出部で得られた各相の実測電流値を３軸−２軸変換して、ｄ軸実測電流値およびｑ軸実測電流値を求める第２の３軸−２軸変換部と、を有し、
前記異常判定部は、
前記第１の３軸−２軸変換部で得られたｄ軸補正電圧値と、前記第２の３軸−２軸変換部で得られたｄ軸の実測電流値に基づき前記電流−電圧変換部で得られたｄ軸実測電圧値とを比較して異常を判定するｄ軸異常判定部と、
前記第１の３軸−２軸変換部で得られたｑ軸補正電圧値と、前記第２の３軸−２軸変換部で得られたｑ軸の実測電流値に基づき前記電流−電圧変換部で得られたｑ軸実測電圧値とを比較して異常を判定するｑ軸異常判定部と、
から構成されることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１に記載のモータ駆動装置において、
前記異常判定部は、
前記補正電圧値生成部で得られたＵ相の補正電圧値と、前記電流−電圧変換部で得られたＵ相の実測電圧値とを比較して、Ｕ相の異常を判定するＵ相異常判定部と、
前記補正電圧値生成部で得られたＶ相の補正電圧値と、前記電流−電圧変換部で得られたＶ相の実測電圧値とを比較して、Ｖ相の異常を判定するＶ相異常判定部と、
前記補正電圧値生成部で得られたＷ相の補正電圧値と、前記電流−電圧変換部で得られたＷ相の実測電圧値とを比較して、Ｗ相の異常を判定するＷ相異常判定部と、
から構成されることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のモータ駆動装置において、
前記補正電圧値生成部は、ある電流検出タイミングから前記印加電圧生成部が生成した印加電圧値をＶｍ２、当該タイミングの１つ前の電流検出タイミングから前記印加電圧生成部が生成して前記印加電圧値記憶部に記憶されている印加電圧値をＶｍ１、前記電流検出部における電流検出周期をＴ１、前記ある電流検出タイミングで電流検出が行われてから、モータに印加電圧値Ｖｍ２の電圧が印加されるまでに要する時間をＴ２としたとき、補正電圧値Ｖｏを次式により算出することを特徴とするモータ駆動装置。
【数８】
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【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＷＭ（Pulse Width
Modulation：パルス幅変調）制御方式を用いたモータ駆動装置に関し、特に、モータの印加電圧値と実測電圧値とに基づいて異常判定を行うモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の電動パワーステアリング装置においては、ハンドルの操舵トルクに応じた操舵補助力をステアリング機構に与えるために、３相ブラシレスモータなどの電動式モータが設けられる。このモータを駆動する装置として、ＰＷＭ制御方式によるモータ駆動装置が知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
ＰＷＭ制御方式のモータ駆動装置は、上アームと下アームにそれぞれスイッチング素子を有する上下一対のアームが３組設けられたインバータ回路を備えている。インバータ回路には、各スイッチング素子をＯＮ・ＯＦＦさせるためのＰＷＭ信号が与えられる。このＰＷＭ信号は、トルクセンサで検出された操舵トルクに応じたモータ電流の指令値（目標値）と、モータに実際に流れる電流の実測値との偏差に基づいて生成される。そして、所定のデューティを持った６種類のＰＷＭ信号を、インバータ回路の６個のスイッチング素子に個別に供給し、各素子をＯＮ・ＯＦＦさせることによって、モータを駆動する。
【０００４】
このようなモータ駆動装置において、回路やモータに故障が発生すると、モータの出力トルクが異常となって、所望の操舵補助力が得られなくなる。そこで、モータの印加電圧値と実測電圧値とを比較し、その差が所定値以上である場合に異常であると判定する故障検出機能を備えたモータ駆動装置が提案されている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２４４１３３号公報
【特許文献２】特許第３８１２７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、モータの印加電圧値と実測電圧値との差に基づいて異常検出を行う場合、実際には異常でないのに、異常と誤判定してしまうことがある。詳細は以下のとおりである。
【０００７】
ＰＷＭ制御方式のモータ駆動装置では、モータの印加電圧に応じた階段状の波形の信号が印加電圧生成部で生成され、ＰＷＭ信号生成部に入力される。ＰＷＭ信号生成部は、この信号に基づいてＰＷＭ信号を生成しインバータ回路へ出力する。インバータ回路からモータへ与えられる電圧はｓｉｎ波形の信号であり、この信号は、階段状波形信号の平均値をとった信号である。また、インバータ回路の電流を検出する電流検出器においても、ｓｉｎ波形の信号が検出される。一方、異常判定部では、印加電圧生成部で得られた印加電圧値と、電流検出器で検出された電流値から演算により求めた実測電圧値とを比較し、その差が一定値以上か否かにより、異常の有無を判定する。
【０００８】
しかるに、図１０に示すように、印加電圧は階段状の波形であり、実測電圧はｓｉｎ波形であるため、回路が正常状態の場合でも、印加電圧値と実測電圧値との間には常に誤差が存在する。特に、（ａ）のように印加電圧の周期が短い場合（モータの回転が速い場合）は、（ｂ）のように周期が長い場合（モータの回転が遅い場合）に比べて、誤差が大きくなる。したがって、単純に印加電圧値と実測電圧値との差を閾値と比較するだけでは、回路の状態が正常であるにもかかわらず、誤差が閾値以上となって異常と誤判定することが起こりうる。この対策として、閾値を大きくすることが考えられるが、そうすると異常を高精度に検出することができなくなる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、モータの印加電圧値と実測電圧値とに基づいて異常の有無を判定する場合に、正常にもかかわらず異常と誤判定してしまうことのないモータ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、モータ電流の検出タイミングごとに算出された各相の印加電圧値を記憶し、この印加電圧値と、モータ電流の検出周期と、電流が検出されてからモータに電圧が印加されるまでに要する時間とに基づいて、印加電圧値を補正した補正電圧値を求める。そして、この補正電圧値と、モータ電流の実測電流値から得られる実測電圧値とを比較することによって、異常の判定を行う。
【００１１】
この結果、印加電圧値が補正されて実測電圧値との間の誤差が小さくなるので、正常なのに異常と誤判定してしまうことがなくなり、異常の有無を正確に判定することができる。また、閾値を大きくしなくても正確な判定ができるので、高精度な異常検出が可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、モータ駆動装置の異常の検出にあたって、異常と誤判定することを防止できるとともに、高精度な異常検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態を示したブロック図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示したブロック図である。
【図３】本発明の更に他の実施形態を示したブロック図である。
【図４】本発明に係るモータ駆動装置の実施例を示した図である。
【図５】駆動部（インバータ回路）の一例を示す回路図である。
【図６】１相のある期間における電流・電圧の様子を示した図である。
【図７】印加電圧値の補正を説明するための図である。
【図８】印加電圧値の補正を行わない場合の問題点を説明するための図である。
【図９】印加電圧値の補正を行わない場合の問題点を説明するための図である。
【図１０】印加電圧値と実測電圧値との誤差を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
本発明に係るモータ駆動装置は、図１に示すように、ＰＷＭ信号によるスイッチング素子（図示省略）のＯＮ・ＯＦＦ動作に基づいてモータ１を駆動する駆動部２と、駆動部２に流れる電流の電流値を検出して、モータ１の各相に流れる電流の実測電流値を求める電流検出部３と、電流検出部３で得られた実測電流値と電流指令値とに基づいて、モータ１の印加電圧値を求める印加電圧生成部４と、印加電圧生成部４で得られた印加電圧値に基づいて、ＰＷＭ信号を生成し駆動部２へ出力するＰＷＭ信号生成部５と、各相の印加電圧値と各相の実測電流値とから異常を検出する異常検出手段６とを備える。
【００１６】
異常検出手段６は、印加電圧値記憶部７と、補正電圧値生成部８と、電流−電圧変換部９と、異常判定部１０とを有する。印加電圧値記憶部７は、電流検出部３での電流検出タイミングごとの各相の印加電圧値を記憶する。補正電圧値生成部８は、印加電圧値記憶部７に記憶されている印加電圧値と、電流検出部３における電流検出の周期と、電流検出が行われてからモータ１に電圧が印加されるまでに要する時間とに基づいて、印加電圧値を補正した補正電圧値を求める（補正の詳細については後述）。電流−電圧変換部９は、電流検出部３で得られた実測電流値を実測電圧値に変換する。異常判定部１０は、補正電圧値生成部８で得られた補正電圧値と電流−電圧変換部９で得られた実測電圧値とを比較して異常を判定する。
【００１７】
このように構成したことにより、補正電圧値生成部８において、電流検出周期および電流検出から電圧印加までの時間に基づいて、印加電圧値が補正されるので、補正後の印加電圧値（補正電圧値）と実測電圧値との間の誤差が小さくなる。このため、異常判定部１０では、実測電圧値を補正電圧値と比較することによって、正常なのに異常と誤判定してしまうことがなくなり、異常の有無を正確に判定することができる。また、閾値を大きくしなくても正確な判定ができるので、高精度な異常検出が可能となる。
【００１８】
本発明では、２軸変換された補正電圧値と、２軸変換された実測電圧値とを比較するようにしてもよい。この場合は、図２に示すように、異常検出手段６ａは、第１の３軸−２軸変換部１１と、第２の３軸−２軸変換部１２とを有する。第１の３軸−２軸変換部１１は、補正電圧値生成部８で得られた各相の補正電圧値を３軸−２軸変換し、ｄ軸補正電圧値およびｑ軸補正電圧値を求める。第２の３軸−２軸変換部１２は、電流検出部３で得られた各相の実測電流値を３軸−２軸変換して、ｄ軸実測電流値およびｑ軸実測電流値を求める。また、異常判定部は、ｄ軸異常判定部１０ｄと、ｑ軸異常判定部１０ｑとから構成される。ｄ軸異常判定部１０ｄは、第１の３軸−２軸変換部１１で得られたｄ軸補正電圧値と、第２の３軸−２軸変換部１２で得られたｄ軸の実測電流値に基づき電流−電圧変換部９で得られたｄ軸実測電圧値とを比較して異常を判定する。ｑ軸異常判定部１０ｑは、第１の３軸−２軸変換部１１で得られたｑ軸補正電圧値と、第２の３軸−２軸変換部１２で得られたｑ軸の実測電流値に基づき電流−電圧変換部９で得られたｑ軸実測電圧値とを比較して異常を判定する。
【００１９】
これによると、補正電圧値と実測電圧値が３軸−２軸変換されて、振幅と位相のみの情報を持ったデータとなるため、異常判定部１０ｄ、１０ｑでの判定処理を簡略化できる利点がある。
【００２０】
また、本発明では、補正電圧値と実測電圧値を２軸変換せずに、各相の補正電圧値と各相の実測電圧値とを直接比較するようにしてもよい。この場合は、図３に示すように、異常判定部は、Ｕ相異常判定部１０ｕと、Ｖ相異常判定部１０ｖと、Ｗ相異常判定部１０ｗとから構成される。Ｕ相異常判定部１０ｕは、補正電圧値生成部８で得られたＵ相の補正電圧値と、電流−電圧変換部９で得られたＵ相の実測電圧値とを比較して、Ｕ相の異常を判定する。Ｖ相異常判定部１０ｖは、補正電圧値生成部８で得られたＶ相の補正電圧値と、電流−電圧変換部９で得られたＶ相の実測電圧値とを比較して、Ｖ相の異常を判定する。Ｗ相異常判定部１０ｗは、補正電圧値生成部８で得られたＷ相の補正電圧値と、電流−電圧変換部９で得られたＷ相の実測電圧値とを比較して、Ｗ相の異常を判定する。
【００２１】
これによると、３軸−２軸変換部を設ける必要がないので、全体の構成が簡単になるという利点がある。
【実施例】
【００２２】
図４は、本発明に係るモータ駆動装置の実施例を示した図である。図４は、図２と対応しており、図２の構成をさらに具体的に表したものである。したがって、図４では、図２と同一の部分または対応する部分には、図２と同一の符号を付してある。
【００２３】
モータ１は、例えば車両の電動パワーステアリング装置に用いられる３相ブラシレスモータである。モータ１に駆動電圧を供給する駆動部２は、インバータ回路から構成される。図５は、駆動部２を構成するインバータ回路の一例を示す回路図である。インバータ回路は、上下一対のアームがＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して３組設けられた３相ブリッジから構成されている。Ｕ相の上アームＡ１はスイッチング素子Ｑ１を有し、Ｕ相の下アームＡ２はスイッチング素子Ｑ２を有している。Ｖ相の上アームＡ３はスイッチング素子Ｑ３を有し、Ｖ相の下アームＡ４はスイッチング素子Ｑ４を有している。Ｗ相の上アームＡ５はスイッチング素子Ｑ５を有し、Ｗ相の下アームＡ６はスイッチング素子Ｑ６を有している。これらのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）からなる。
【００２４】
駆動部２には、後述するＰＷＭ信号生成部５から、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を個別にＯＮ・ＯＦＦさせるための６種類のＰＷＭ信号（図５）が与えられる。駆動部２に流れる電流、すなわちスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のＯＮ・ＯＦＦに基づいてモータ１に流れる電流は、電流検出抵抗３１により検出される。電流検出抵抗３１は、図４に示すように、電流検出回路３２とともに電流検出部３を構成している。電流検出回路３２は、電流検出抵抗３１の両端に生じる電圧に基づいて、モータ１に流れる各相の電流の実測電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを演算により求める。
【００２５】
なお、実際には、３相の電流のうちの２相の電流を電流検出抵抗３１で検出し、それらの電流の実測値から残りの１相の電流の実測値を計算により求める。この場合、各相の実測電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの間には、
Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０
の関係が成立するので、例えば、Ｖ相の実測電流値Ｉｖは、次式から求めることができる。
Ｉｖ＝−（Ｉｕ＋Ｉｗ）
【００２６】
電流検出部３で検出された各相の実測電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、３軸−２軸変換部１２において、ｄ軸実測電流値Ifb_dとｑ軸実測電流値Ifb_qに変換される。この変換は、次式に従って行われる。
【数１】
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ここでθは、モータ１の回転位置（回転角度）を検出する角度センサ５０の出力に基づいて得られる電気角である（以下の式においても同様）。このようにして変換されたｄ軸実測電流値Ifb_dおよびｑ軸実測電流値Ifb_qは、印加電圧生成部４に与えられるとともに、電流−電圧変換部９に与えられる。
【００２７】
印加電圧生成部４には、図示しない外部の制御部（指令部）から、モータ１に流すべき電流の目標値を示す電流指令値が入力される。印加電圧生成部４は、その電流指令値と電流検出部３で検出される実測電流値の情報とを用いて、印加電圧値（モータ１へ印加する電圧の値）Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成する。
【００２８】
印加電圧生成部４について更に詳しく説明する。印加電圧生成部４は、Ｄ軸制御部４１と、演算器４２，４３と、ＰＩ（比例積分）制御部４４，４５と、２軸−３軸変換部４６とから構成される。演算器４２は、トルクセンサ（図示省略）で検出された操舵トルクに応じたｑ軸電流指令値Iref_qと、３軸−２軸変換部１２からのｑ軸実測電流値Ifb_qとの偏差を演算する。演算器４３は、Ｄ軸制御部４１により位相が調整されたｄ軸電流指令値Iref_dと、３軸−２軸変換部１２からのｄ軸実測電流値Ifb_d（実測値）との偏差を演算する。
【００２９】
演算器４２の出力であるｑ軸電流指令値Iref_qとｑ軸実測電流値Ifb_qとの偏差は、ＰＩ制御部４４へ与えられ、ＰＩ制御部４４からは、この偏差に応じたｑ軸電圧V_qが出力される。また、演算器４３の出力であるｄ軸電流指令値Iref_dとｄ軸実測電流値Ifb_dとの偏差は、ＰＩ制御部４５へ与えられ、ＰＩ制御部４５からは、この偏差に応じたｄ軸電圧V_dが出力される。
【００３０】
２軸−３軸変換部４６は、ＰＩ制御部４４から入力されるｑ軸電圧V_qと、ＰＩ制御部４５から入力されるｄ軸電圧V_ｄを、２軸−３軸変換により３相電圧に変換する。この変換により得られた３相の印加電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、ＰＷＭ信号生成部５へ与えられるとともに、後述する異常検出手段６ａへ与えられる。２軸−３軸変換部４６での２軸−３軸変換は、次式に従って行われる。
【数２】
2011078291.tif 000004
【００３１】
ＰＷＭ信号生成部５は、上記印加電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて、駆動部２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６（図５）をＯＮ・ＯＦＦ制御するための所定のデューティを持った各相のＰＷＭ信号を生成し、駆動部２へ出力する。図４では、Ｕ相のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各ＰＷＭ信号をＰＷＭｕ、Ｖ相のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の各ＰＷＭ信号をＰＷＭｖ、Ｗ相のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の各ＰＷＭ信号をＰＷＭｗで表してある。
【００３２】
駆動部２は、ＰＷＭ信号生成部５から与えられるＰＷＭ信号に基づくスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のＯＮ・ＯＦＦ動作により、３相の駆動電圧を生成してこれをモータ１へ出力し、モータ１を駆動する。
【００３３】
異常検出手段６ａにおいて、印加電圧値記憶部７と補正電圧値生成部８は、印加電圧生成部４で生成された印加電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに対して補正処理を行い、補正された各相の補正電圧値を生成する。この補正の詳細については後述する。
【００３４】
補正電圧値生成部８で生成された各相の補正電圧値は、３軸−２軸変換部１１へ与えられ、ここで３相から２相の補正電圧値Ｖｄ１，Ｖｑ１に変換される（詳細は後述）。また、３軸−２軸変換部１２から出力されるｄ軸実測電流値Ifb_dおよびｑ軸実測電流値Ifb_qは、電流−電圧変換部９でｄ軸実測電圧値Ｖｄ２およびｑ軸実測電圧値Ｖｑ２に変換される（詳細は後述）。そして、ｄ軸異常判定部１０ｄは、３軸−２軸変換部１１からのｄ軸補正電圧値Ｖｄ１と、電流−電圧変換部９からのｄ軸実測電圧値Ｖｄ２との差を求め、その差があらかじめ設定された閾値以上であれば異常と判定し、閾値未満であれば正常と判定する。また、ｑ軸異常判定部１０ｑは、３軸−２軸変換部１１からのｑ軸補正電圧値Ｖｑ１と、電流−電圧変換部９からのｑ軸実測電圧値Ｖｑ２との差を求め、その差があらかじめ設定された閾値以上であれば異常と判定し、閾値未満であれば正常と判定する。
【００３５】
次に、印加電圧値の補正について説明する。図６は、３相のうちの１相のある期間における電流・電圧の様子を示した図である。実線のカーブは、電流検出部３で検出されたある相の実測電流値（図４のＩｕ，Ｉｖ，Ｉｗのいずれか）を表している。なお、電流検出は後述する電流検出タイミングｔ１，ｔ２，ｔ３，…毎に行われ、各タイミング（サンプリング点）での電流値が離散的な値として検出される。図６の実線のカーブは、電流検出タイミング毎に検出された点としての電流値同士を結び、連続的な線としたものである。破線のカーブは、実測電流値から演算により求められるある相の実測電圧値を表している。つまり、破線のカーブは、実線のカーブで表されている電流値を電流−電圧変換して求めたものである。階段状の実線は、印加電圧生成部４からＰＷＭ信号生成部５へ与えられるある相の印加電圧値（図４のＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗのいずれか）を表している。
【００３６】
ｔ１，ｔ２，ｔ３，…は、電流検出部３で電流が検出されるタイミングを表している。τは、各タイミングｔ１，ｔ２，ｔ３，…で電流が検出されてから、印加電圧生成部４が印加電圧値を算出するまでに要する処理時間を表している。Ｔ１は、前回の電流検出タイミングから今回の電流検出タイミングまでに要した時間、すなわち電流検出周期を表している。Ｔ２は、電流が検出されてから、モータに実際に印加電圧が印加されるまでの時間を表している。
【００３７】
タイミングｔ１で電流が検出されると、処理時間τを経て印加電圧値Ｖ１が決定され、この時点からさらに一定時間遅れて、印加電圧Ｖｍ１（＝Ｖ１）が実際にモータに印加される。この間、タイミングｔ２において新たに電流が検出され、処理時間τを経て、印加電圧値Ｖ２が決定される。そして、この時点からさらに一定時間遅れて、印加電圧Ｖｍ２（＝Ｖ２）が実際にモータに印加される。以下のタイミングにおいても、同様の動作が行われる。
【００３８】
図６からわかるように、モータに与えられる印加電圧は階段状の波形であるのに対し、モータの実測電流から求められる実測電圧（破線）は連続的な波形となる。この実測電圧の波形は、実測電流値（実線のカーブ）から演算により求められたものであるが、これは印加電圧の階段状波形を平均化したｓｉｎ波形と合致するものである。このように、波形だけで見ると両者の波形は一致しないので、印加電圧値と実測電圧値との間には誤差が存在することになってしまう。例えば、タイミングｔ３においては、実測電圧値はＶであるのに、印加電圧値はＶｍ１となり、両者の間に誤差γが生じることになってしまう。したがって、印加電圧値を補正せずに単純にＶとＶｍ１とを比較すると、もし誤差γが閾値以上であれば、回路状態が正常であるにもかかわらず、誤って異常と判定してしまう結果となる。
【００３９】
そこで、本発明では、上記のような誤判定を防止するために、印加電圧値の補正を行う。その詳細を図７を参照して説明する。図７の各波形は、図６のそれらと同じである。実測電圧（破線）は、上述したようにｓｉｎ波形であるが、短い区間では直線で近似することができる。これにより、演算を簡略化する。図７において、Ｐは実測電圧波形と印加電圧波形との交点であり、線分ｘ−ｙの中点である。タイミングｔ２から交点Ｐまでの距離（時間）をａ、交点Ｐから次のタイミングｔ３までの距離（時間）をｂとする。Ｖｏは、直線近似した実測電圧の曲線上に想定される補正電圧値である。タイミングｔ３における補正電圧値Ｖｏと印加電圧値Ｖｍ１との差をＢ、補正電圧値Ｖｏと印加電圧値Ｖｍ２との差をＡとしたとき、Ａ：Ｂ＝ａ：ｂの関係が成立する。また、補正電圧値Ｖｏは次式により算出される。
【数３】
2011078291.tif 000005
ここで、図７より
【数４】
2011078291.tif 000006
の関係が成立する。そして、Ｔ１は電流検出周期であって通常は一定値である。もし何らかの理由により、電流検出タイミングが周期的とならなかった場合には、前回の電流検出タイミングから今回の電流検出タイミングまでに要した時間を求めることで、Ｔ１を求めることができる。また、Ｔ２は電流検出から電圧印加までに要する時間であって一定値である。したがって、Ｔ１およびＴ２がともに一定値である通常の場合は、（１）式におけるａ／（ａ＋ｂ）、ｂ／（ａ＋ｂ）は定数である。また、（１）式と（２）式から、補正電圧値Ｖｏは次のように表すことができる。
【数５】
2011078291.tif 000007
【００４０】
こうして幾何学的に求められた補正電圧値Ｖｏは、前述したように、実測電圧の曲線上にあると想定される電圧値である。したがって、この補正電圧値Ｖｏは、本来、電流検出部３で検出された電流から求めた実測電圧値Ｖ（図６）と一致するはずである。そこで、実測電圧値Ｖと補正電圧値Ｖｏとを比較して両者の差を求めれば、その差は実質的に０となって閾値以上になることがないので、装置が正常な場合に異常と誤判定するのを回避することができる。また、装置に異常が発生した場合には、実測電圧値Ｖが変動して補正電圧値Ｖｏとの間に差が生じるので、その差が閾値以上となることで異常を検出することができる。
【００４１】
上記のような演算を行うにあたって、電流検出部３での電流検出タイミングｔ１，ｔ２，ｔ３，…ごとに、印加電圧生成部４で算出した印加電圧値Ｖ１（Ｖｍ１），Ｖ２（Ｖｍ２），Ｖ３（Ｖｍ３），…が印加電圧値記憶部７に記憶される。そして、補正電圧生成部８は、現在のタイミングを例えばｔ２とした場合、当該タイミングｔ２から印加電圧生成部４が生成した印加電圧値Ｖ２（Ｖｍ２）と、１つ前のタイミングｔ１から印加電圧生成部４が生成して印加電圧値記憶部７に記憶されている印加電圧値Ｖ１（Ｖｍ１）と、電流検出周期Ｔ１と、タイミングｔ２で電流が検出されてからモータにＶ２（Ｖｍ２）の電圧が印加されるまでに要する時間Ｔ２とに基づき、前記（３）式により、印加電圧値を補正した補正電圧値Ｖｏを各相について求める。
【００４２】
なお、電流検出周期Ｔ１と電流が検出されてからモータ１に電圧が印加されるまでに要する時間Ｔ２とは、印加電圧記憶部７に記憶させておいてもよく、別に設けた記憶部に記憶させておいてもよい。また、何らかの理由により、電流検出タイミングが周期的とならなかった場合は、電流検出タイミングの時刻を記憶するようにしてもよい。その場合、前回の電流検出タイミングから今回の電流検出タイミングまでに要した時間を、補正電圧値生成部８で求めるようにしてもよい。電流検出タイミングの時刻を記憶する場合も、印加電圧記憶部７に記憶させておいてもよく、別に設けた記憶部に記憶させておいてもよい。
【００４３】
こうして求められた各相の補正電圧値Ｖｏは、図４の３軸−２軸変換部１１へ与えられる。３軸−２軸変換部１１では、次式の演算処理により、３相の補正電圧値を２相の補正電圧値に変換する。
【数６】
2011078291.tif 000008
ここで、Ｖｄ１はｄ軸補正電圧値、Ｖｑ１はｑ軸補正電圧値、Ｖｏ［ｕ］はＵ相補正電圧値、Ｖｏ［ｖ］はＶ相補正電圧値、Ｖｏ［ｗ］はＷ相補正電圧値である。なお、ｄ軸補正電圧値Ｖｄ１とｑ軸補正電圧値Ｖｑ１の信号は、いずれも直流電圧である。
【００４４】
一方、電流−電圧変換部９では、３軸−２軸変換部１２から与えられるｄ軸実測電流値Ifb_dおよびｑ軸実測電流値Ifb_qを、次式の演算処理により、ｄ軸実測電圧値Ｖｄ２およびｑ軸実測電圧値Ｖｑ２に変換する。これらのｄ軸実測電圧値Ｖｄ２とｑ軸実測電圧値Ｖｑ２の信号も、直流電圧である。
【数７】
2011078291.tif 000009
ここで、Ｒはモータ抵抗［Ω］、Ｌｄはｄ軸インダクタンス［Ｈ］、Ｌｑはｑ軸インダクタンス［Ｈ］、ωはモータ電気角速度［ｒａｄ／ｓ］、Ｋｅは誘起電圧定数［Ｖ／（ｒａｄ／ｓ）］である。
【００４５】
３軸−２軸変換部１１で得られたｄ軸補正電圧値Ｖｄ１と、電流−電圧変換部９で得られたｄ軸実測電圧値Ｖｄ２は、ｄ軸異常判定部１０ｄへ入力される。ｄ軸異常判定部１０ｄは、前記の通りｄ軸補正電圧値Ｖｄ１とｄ軸実測電圧値Ｖｄ２との差を演算し、その差が閾値以上であれば異常と判定し、閾値未満であれば正常と判定する。
【００４６】
また、３軸−２軸変換部１１で得られたｑ軸補正電圧値Ｖｑ１と、電流−電圧変換部９で得られたｑ軸実測電圧値Ｖｑ２は、ｑ軸異常判定部１０ｑへ入力される。ｑ軸異常判定部１０ｑは、前記の通りｑ軸補正電圧値Ｖｑ１とｑ軸実測電圧値Ｖｑ２との差を演算し、その差が閾値以上であれば異常と判定し、閾値未満であれば正常と判定する。
【００４７】
ところで、前述したように、印加電圧値と実測電圧値との間には、波形の相違に起因する誤差が存在する。このため、印加電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを補正せずにそのまま３軸−２軸変換部１１で２軸変換すると、図８（ｃ）に示すように、ｄ軸印加電圧値Ｖｄ１’とｄ軸実測電圧値Ｖｄ２との間に誤差δｄが生じる。ここで、ｄ軸印加電圧値Ｖｄ１’は、図８（ａ）の印加電圧値（実線）に基づくものであり、ｄ軸実測電圧値Ｖｄ２は、（ｂ）の検出電流値から算出される（ａ）の実測電圧値（破線）に基づくものである。先にも述べたが、上記誤差δｄは、図９（ｃ）に示すように、印加電圧の周期が短くなる（モータの回転が速くなる）ほど大きくなる。
【００４８】
同様に、ｑ軸印加電圧値Ｖｑ１’とｑ軸実測電圧値Ｖｑ２との間にも誤差δｑが生じる。ここで、ｑ軸印加電圧値Ｖｑ１’は、図８（ａ）の印加電圧値（実線）に基づくものであり、ｑ軸実測電圧値Ｖｑ２は、（ｂ）の検出電流値から算出される（ａ）の実測電圧値（破線）に基づくものである。上記誤差δｑも、図９（ｃ）に示すように、印加電圧の周期が短くなる（モータの回転が速くなる）ほど大きくなる。
【００４９】
したがって、印加電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを補正しない場合、ｄ軸異常判定部１０ｄは、ｄ軸印加電圧値Ｖｄ１’とｄ軸実測電圧値Ｖｄ２との差δｄが閾値を超えておれば、異常と誤判定してしまう。同様に、ｑ軸異常判定部１０ｑも、ｑ軸印加電圧値Ｖｑ１’とｑ軸実測電圧値Ｖｑ２との差δｑが閾値を超えておれば、異常と誤判定してしまう。
【００５０】
これに対し、本実施例の場合は、式（３）により各相の印加電圧値を補正した補正電圧値Ｖｏを算出し、この補正電圧値Ｖｏを用いて式（４）の３軸−２軸変換を行うことにより、ｄ軸補正電圧値Ｖｄ１およびｑ軸補正電圧値Ｖｑ１を求める。そして、ｄ軸異常判定部１０ｄにおいて、ｄ軸補正電圧値Ｖｄ１とｄ軸実測電圧値Ｖｄ２とを比較すると、正常状態では両者の差はほぼ０であるから、差が閾値を超えて異常と誤判定されるおそれはない。同様に、ｑ軸異常判定部１０ｑにおいて、ｑ軸補正電圧値Ｖｑ１とｑ軸実測電圧値Ｖｑ２とを比較すると、正常状態では両者の差はほぼ０であるから、差が閾値を超えて異常と誤判定されるおそれはない。
【００５１】
以上のように、本実施例によれば、補正電圧値生成部８において、電流検出周期Ｔ１および電流検出から電圧印加までの時間Ｔ２に基づいて、（３）式のように印加電圧値が補正されるので、補正電圧値と実測電圧値との間の誤差が小さくなる。このため、実測電圧値を補正電圧値と比較することによって、正常なのに異常と誤判定してしまうことがなくなり、異常の有無を正確に判定することができる。また、閾値を大きくしなくても正確な判定ができるので、高精度な異常検出が可能となる。
【００５２】
また、本実施例では、２軸変換された補正電圧値Ｖｄ１、Ｖｑ１と、２軸変換された実測電圧値Ｖｄ２、Ｖｑ２とを比較している。このため、それぞれの電圧値が振幅と位相のみの情報を持ったデータとなり、ｄ軸異常判定部１０ｄおよびｑ軸異常判定部１０ｑにおける判定処理を簡略化することができる。
【００５３】
本発明では、以上述べた以外にも種々の実施例を採用することができる。例えば、上記実施例では、ｄ軸異常判定部１０ｄとｑ軸異常判定部１０ｑにおいて２軸変換した電圧同士を比較したが、前述した図３のように、異常判定部を、Ｕ相異常判定部１０ｕ、Ｖ相異常判定部１０ｖ、Ｗ相異常判定部１０ｗから構成し、各相の補正電圧値と各相の実測電圧値とを直接比較するようにしてもよい。
【００５４】
また、上記実施例では、前記（３）式により補正電圧値Ｖｏを求めるにあたって、現在のタイミングｔ２での印加電圧値Ｖ２（Ｖｍ２）は、印加電圧生成部４から取得し、１つ前のタイミングｔ１での印加電圧値Ｖ１（Ｖｍ１）は、これを記憶している印加電圧値記憶部７から取得した。しかし、本発明はこれのみに限定されるものではなく、印加電圧値記憶部７に各タイミングでの印加電圧値を順次記憶し、隣接する２つのタイミングでの印加電圧値を印加電圧値記憶部７から取得して、補正電圧値Ｖｏを求めてもよい。
【００５５】
また、上記実施例では、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６としてＦＥＴを使用したが、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラモードトランジスタ）のような他のスイッチング素子を使用してもよい。
【００５６】
また、上記実施例では、モータ１として３相モータを例に挙げたが、本発明は、４相以上の多相モータを駆動する場合にも適用することができる。
【００５７】
さらに、上記実施例では、モータ１としてブラシレスモータを例に挙げたが、本発明は、ブラシレスモータ以外のモータを駆動する装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１    モータ
２    駆動部
３    電流検出部
４    印加電圧生成部
５    ＰＷＭ信号生成部
６，６ａ，６ｂ  異常検出手段
７    印加電圧値記憶部
８    補正電圧値生成部
９    電流−電圧変換部
１０  異常判定部
１０ｄ  ｄ軸異常判定部
１０ｑ  ｑ軸異常判定部
１０ｕ  Ｕ相異常判定部
１０ｖ  Ｗ相異常判定部
１０ｗ  Ｗ相異常判定部
１１，１２  ３軸−２軸変換部
３１  電流検出抵抗
３２  電流検出回路
【図１】
2011078291.tif 000011
【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】
2011078291.tif 000019
【図１０】
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