(57)【要約】【課題】本発明の目的は、モータに正常に電流が流れない故障を検出してから、故障箇所の特定を可能にすることが可能なモータ駆動装置を提供することにある。【解決手段】本発明の実施例に係るモータ駆動装置は、複数のスイッチング素子を備え、直流電流を交流電流に変換する三相インバータと、各相の動力線に流れる電流を検出する複数の電流検出回路と、検出電流に基づいて異常の有無を検出する電流異常検出部と、異常検出結果に基づいて、故障診断開始信号を出力する故障診断開始部と、選択した二相間に電流が流れるように複数のスイッチング素子を選択的にスイッチングするスイッチングパターンを複数種類実行するための指令を出力するインバータスイッチング指令部と、電流検出回路で検出された電流を解析する電流解析部と、電流解析結果及びスイッチングパターンに基づいて、故障個所を判定する故障個所判定部と、を有することを特徴とする。【選択図】図３
2015223050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスイッチング素子を備え、直流電流をモータ駆動用の三相の交流電流に変換する三相インバータと、
前記三相インバータからモータへ三相の交流電流を供給する各相の動力線に流れる電流を検出する複数の電流検出回路と、
前記複数の電流検出回路により検出された電流に基づいて、異常の有無を検出し、異常検出結果を出力する電流異常検出部と、
前記電流異常検出部が出力した異常検出結果に基づいて、前記三相インバータの複数のスイッチング素子及び動力線の故障の有無を診断するための故障診断開始信号を出力する故障診断開始部と、
前記故障診断開始部からの故障診断開始信号に基づいて、三相のうちの選択した二相のスイッチング素子及び動力線を通じて、選択した二相間に電流が流れるように前記三相インバータの複数のスイッチング素子を選択的にスイッチングするスイッチングパターンを複数種類実行するための指令を出力するインバータスイッチング指令部と、
前記インバータスイッチング指令部からの指令に基づいて前記複数のスイッチング素子を選択的にスイッチングしたときに、前記電流検出回路で検出された電流を解析する電流解析部と、
前記電流解析部から出力された電流解析結果及び前記スイッチングパターンに基づいて、故障個所を判定する故障個所判定部と、
を有することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記スイッチングパターンを複数種類実行したときの前記複数の電流検出回路で検出された各相間の電流の状態及び前記スイッチングパターンを記憶する記憶部をさらに有する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記故障個所判定部は、前記憶部に記憶された電流の状態及びスイッチングパターンに基づいて、電流が異常となったスイッチングパターンを分析して、前記複数のスイッチング素子の故障か動力線の故障かを特定する、請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記故障個所判定部の判定結果に基づいて故障個所を出力する故障個所出力部をさらに有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動装置に関し、特に、モータを駆動するインバータに接続されるモータの動力線及びインバータの故障を検出する機能を備えたモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータを駆動するには、モータ駆動装置とモータを動力線で接続して電流を流す必要がある。ＡＣモータの場合、三相交流電流を流すことになるが、３本の動力線のうちのいずれか１本の動力線が断線したりモータ駆動装置自体の故障で電流を流せなかったりすると、モータは正常に動作しなくなる。
【０００３】
従来は、そのまま動作させようとすると、電流が正常に流れない為、異音を発しながらモータが動作するか、電流が流れないという異常を検出して停止することになる。しかしながら、このままでは、電流が正常に流れない原因が動力線の断線にあったのか、それともモータ駆動装置自体の故障にあったのかを判別できないという問題がある。
【０００４】
そこで、モータ駆動装置を用いて、故障箇所を特定する方法が知られている（例えば、特許文献１）。この従来技術によると、モータが停止している状態でなければ故障個所の診断を実行することができず、モータ稼動中は電流が流れない原因を診断できないという問題がある。
【０００５】
上記の従来技術の問題点について説明する。図１に従来のモータ駆動装置の構成図を示す。従来のモータ駆動装置１０００は、６個のスイッチング素子Ｔｒａ〜Ｔｒｆを備えたインバータ１００１及び電流監視部１０４０を備えている。インバータ１００１の入力端子１０３１及び１０３２には直流電流が入力され、インバータ１００１により交流電流に変換されてモータ１０２０に供給される。
【０００６】
入力端子１０３１と１０３２との間には、モータ１０２０の各相にスイッチング素子とダイオードを並列に接続した回路が２組直列に接続されている。即ち、スイッチング素子ＴｒａとダイオードＤａの並列回路と、スイッチング素子ＴｒｂとダイオードＤｂの並列回路が直列に接続され、入力端子１０３１と１０３２との間に接続されている。同様に、スイッチング素子ＴｒｃとダイオードＤｃの並列回路と、スイッチング素子ＴｒｄとダイオードＤｄの並列回路を直列に接続した回路、及びスイッチング素子ＴｒｅとダイオードＤｅの並列回路と、スイッチング素子ＴｒｆとダイオードＤｆの並列回路を直列に接続した回路が、それぞれ入力端子１０３１と１０３２との間に接続されている。
【０００７】
２組のスイッチング素子とダイオードの並列回路の直列接続点は、それぞれモータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線端子に接続されている。このスイッチング素子とダイオードで構成される回路によってインバータを構成している。
【０００８】
モータを駆動するインバータ及びモータ動力線が正常である場合には、例えば図１に示した点線矢印Ｌで示した経路に従って電流が流れる。しかし、もしモータ駆動装置のスイッチング素子Ｔｒａ〜Ｔｒｆがオープン状態のままスイッチングできなくなったり、モータ動力線１０１０ａ〜１０１０ｃが断線したりすると、図２に示すように、モータに電流が流れなくなる。この場合、モータ駆動装置が異常な状態となっていることは、すぐに判断できるが、このままではモータ駆動装置が問題なのか、あるいはモータ動力線が断線してしまっているのかが特定できず、故障箇所の特定に時間を要してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−２３７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上記の従来技術で課題であった、「モータに正常に電流が流れない故障を検出」してから、「故障箇所の特定を可能にする」ことが可能な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】
【００１１】
本発明の実施例に係るモータ駆動装置は、複数のスイッチング素子を備え、直流電流をモータ駆動用の三相の交流電流に変換する三相インバータと、三相インバータからモータへ三相の交流電流を供給する各相の動力線に流れる電流を検出する複数の電流検出回路と、複数の電流検出回路により検出された電流に基づいて、異常の有無を検出し、異常検出結果を出力する電流異常検出部と、電流異常検出部が出力した異常検出結果に基づいて、三相インバータの複数のスイッチング素子及び動力線の故障の有無を診断するための故障診断開始信号を出力する故障診断開始部と、故障診断開始部からの故障診断開始信号に基づいて、三相のうちの選択した二相のスイッチング素子及び動力線を通じて、選択した二相間に電流が流れるように三相インバータの複数のスイッチング素子を選択的にスイッチングするスイッチングパターンを複数種類実行するための指令を出力するインバータスイッチング指令部と、インバータスイッチング指令部からの指令に基づいて複数のスイッチング素子を選択的にスイッチングしたときに、電流検出回路で検出された電流を解析する電流解析部と、電流解析部から出力された電流解析結果及びスイッチングパターンに基づいて、故障個所を判定する故障個所判定部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電流が正常に流れない故障を検出した後に、故障箇所の特定を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来のモータ駆動装置において電流が流れる経路の一例を示す図である。
【図２】従来のモータ駆動装置の構成図である。
【図３】本発明の実施例１に係るモータ駆動装置の構成図である。
【図４】本発明の実施例１に係るモータ駆動装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の実施例１に係るモータ駆動装置において、スイッチング素子を選択的にスイッチングさせた場合に流れる電流の経路を説明するための図である。
【図６】本発明の実施例１に係るモータ駆動装置において、動力線に断線が生じた場合に、種々のスイッチングパターンを実行したときに流れる電流の経路を説明するための図である。
【図７】本発明の実施例１に係るモータ駆動装置において、スイッチング素子に異常が生じた場合に、種々のスイッチングパターンを実行したときに流れる電流の経路を説明するための図である。
【図８】本発明の実施例１の他の実施態様に係るモータ駆動装置の構成図である。
【図９】本発明の実施例２に係るモータ駆動装置の構成図である。
【図１０】本発明の実施例２に係るモータ駆動装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明に係るモータ駆動装置について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【００１５】
［実施例１］
【００１６】
まず、本発明の実施例１に係るモータ駆動装置について図面を用いて説明する。図３に本発明の実施例１に係るモータ駆動装置の構成図を示す。本発明の実施例１に係るモータ駆動装置１０１は、複数のスイッチング素子を備え、直流電流をモータ駆動用の三相の交流電流に変換する三相インバータ１と、三相インバータ１からモータ２０へ三相の交流電流を供給する各相の動力線１０ａ〜１０ｃに流れる電流を検出する複数の電流検出回路２ａ〜２ｃと、複数の電流検出回路２ａ〜２ｃにより検出された電流に基づいて、異常の有無を検出し、異常検出結果を出力する電流異常検出部３と、電流異常検出部３が出力した異常検出結果に基づいて、三相インバータ１の複数のスイッチング素子及び動力線１０ａ〜１０ｃの故障の有無を診断するための故障診断開始信号を出力する故障診断開始部４と、故障診断開始部４からの故障診断開始信号に基づいて、三相のうちの選択した二相のスイッチング素子及び動力線を通じて、選択した二相間に電流が流れるように三相インバータ１の複数のスイッチング素子を選択的にスイッチングするスイッチングパターンを複数種類実行するための指令を出力するインバータスイッチング指令部５と、インバータスイッチング指令部５からの指令に基づいて複数のスイッチング素子を選択的にスイッチングしたときに、電流検出回路２ａ〜２ｃで検出された電流を解析する電流解析部６と、電流解析部６から出力された電流解析結果及びスイッチングパターンに基づいて、故障個所を判定する故障個所判定部７と、を有することを特徴とする。
【００１７】
三相インバータ１は２つの入力端子９１及び９２を備えており、これらの入力端子には直流電源（図示せず）が接続されている。三相インバータ１は複数のスイッチング素子を備えており、直流電源から入力された直流電流を、モータ２０を駆動するための三相の交流電流に変換する。三相インバータ１とモータ２０は、Ｕ相用動力線１０ａ、Ｖ相用動力線１０ｂ、及びＷ相用動力線１０ｃによって接続されており、三相インバータ１から出力された三相の交流電流は、これらの動力線１０ａ〜１０ｃによりモータ２０に供給される。
【００１８】
各相の動力線１０ａ〜１０ｃには、複数の電流検出回路２ａ〜２ｃが設けられており、三相インバータ１からモータ２０へ供給される三相の交流電流を検出する。即ち、Ｕ相用動力線１０ａには、Ｕ相電流を検出するためのＵ相電流検出回路２ａが設けられ、Ｖ相用動力線１０ｂには、Ｖ相電流を検出するためのＶ相電流検出回路２ｂが設けられ、Ｗ相用動力線１０ｃには、Ｗ相電流を検出するためのＷ相電流検出回路２ｃが設けられている。
【００１９】
複数の電流検出回路２ａ〜２ｃにより検出された電流に関するデータは、電流異常検出部３に対して出力される。電流異常検出部３は、取得した電流に関するデータを基準値と比較することにより、異常の有無を検出し、異常検出結果を出力する。ここで、電流異常検出部３は、Ｕ相電流、Ｖ相電流、及びＷ相電流のうちの少なくとも１つの電流値が異常と判断される場合に、電流値が異常であることを示す異常検出結果を出力する。また、複数の電流検出回路２ａ〜２ｃは、モータ２０を駆動している状態における各相の動力線１０ａ〜１０ｃに流れる電流を検出しているため、モータ２０を停止することなく、いずれかの動力線に流れる電流が異常であっても何らかの異常が生じていることを検出することができる。
【００２０】
上記のように電流異常検出部３が、モータ２０が動作している状態で動力線に流れる電流が異常であることを検出すると、モータ２０の動作を停止し、どこで異常が発生しているのかを特定するための故障診断を開始する。そこで、電流異常検出部３が出力した異常検出結果は、故障診断開始部４に出力され、故障診断開始部４が、三相インバータ１の複数のスイッチング素子及び動力線１０ａ〜１０ｃのうちのどこで故障が生じているのかを診断するための故障診断開始信号を出力する。
【００２１】
故障診断開始部４から出力された故障診断開始信号はインバータスイッチング指令部５に入力される。インバータスイッチング指令部５は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相のうちの選択した二相（例えば、Ｕ相及びＶ相）のスイッチング素子及び動力線を通じて、選択した二相間（Ｕ相−Ｖ相間）に電流が流れるように三相インバータ１の複数のスイッチング素子を選択的にスイッチングするスイッチングパターンを複数種類実行するための指令を複数のスイッチング素子に対して出力する。スイッチングパターンの詳細については後述する。
【００２２】
複数種類のスイッチングパターンに従って、インバータスイッチング指令部５からの指令に基づいて複数のスイッチング素子を選択的にスイッチングする。このときに、Ｕ相電流検出回路２ａ、Ｖ相電流検出回路２ｂ、及びＷ相電流検出回路２ｃは、スイッチングパターン毎にＵ相電流、Ｖ相電流、及びＷ相電流をそれぞれ検出する。検出されたＵ相電流、Ｖ相電流、及びＷ相電流の各電流値は電流解析部６に出力され、電流解析部６は取得した電流値を解析する。
【００２３】
電流解析部６が解析した結果は、故障個所判定部７に出力される。故障個所判定部７は、インバータスイッチング指令部５からスイッチングパターンを取得し、電流解析部６から出力された電流解析結果及びスイッチングパターンに基づいて、故障個所を判定する。故障個所の診断方法については後述する。
【００２４】
故障個所判定部７の判定結果に基づいて故障個所に関する情報あるいはデータを出力する故障個所出力部８をさらに有していてもよい。
【００２５】
次に、本発明の実施例１に係るモータ駆動装置の動作手順について図面を用いて説明する。図４は本発明の実施例１に係るモータ駆動装置１０１の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【００２６】
まず、ステップＳ１０１において、モータ２０を駆動した状態で、Ｕ相電流検出回路２ａ、Ｖ相電流検出回路２ｂ、及びＷ相電流検出回路２ｃが、三相インバータ１からモータ２０へ三相の交流電流を供給する、Ｕ相用動力線１０ａ、Ｖ相用動力線１０ｂ、及びＷ相用動力線１０ｃにそれぞれ流れるＵ相電流、Ｖ相電流、及びＷ相電流の検出結果は、電流異常検出部３へ出力される。
【００２７】
次に、ステップＳ１０２において、電流異常検出部３が、複数の電流検出回路２ａ〜２ｃにより検出された電流に基づいて、異常の有無を判定する。電流異常検出部３は、Ｕ相電流、Ｖ相電流、及びＷ相電流に関するデータを取得しているため、これらのうち少なくとも１つの電流値が基準値から所定の範囲内に収まっていなければ、検出電流は異常であると判定することができる。検出電流が正常である場合には、ステップＳ１０１に戻って、各動力線に流れる電流の監視を継続する。
【００２８】
一方、検出電流が異常である場合には、ステップＳ１０３において、モータを停止して、故障診断を開始する。故障診断は以下の手順で行う。
【００２９】
まず、ステップＳ１０４において、三相のうちの選択した二相のスイッチング素子及び動力線を通じて、選択した二相間に電流が流れるように三相インバータの複数のスイッチング素子を選択的にスイッチングする。本発明の実施例１に係るモータ駆動装置において、スイッチング素子を選択的にスイッチングさせた場合に流れる電流の経路を図５（ａ）〜（ｆ）に示す。
【００３０】
図５（ａ）は、Ｕ相とＶ相との間に電流が流れるように、Ｕ相の上アームトランジスタＴｒａとＶ相の下アームトランジスタＴｒｄのみをオン状態とし、他のトランジスタをオフ状態とする第１のスイッチングパターンを示す。このとき、正常な状態では、点線矢印Ｌｕｖで示すように、Ｕ相の上アームトランジスタＴｒａ、Ｕ相用動力線１０ａ、Ｖ相用動力線１０ｂ、及びＶ相の下アームトランジスタＴｒｄを経由して電流が流れる。
【００３１】
図５（ｂ）は、Ｕ相とＷ相との間に電流が流れるように、Ｕ相の上アームトランジスタＴｒａとＷ相の下アームトランジスタＴｒｆのみをオン状態とし、他のトランジスタをオフ状態とする第２のスイッチングパターンを示す。このとき、正常な状態では、点線矢印Ｌｕｗで示すように、Ｕ相の上アームトランジスタＴｒａ、Ｕ相用動力線１０ａ、Ｗ相用動力線１０ｃ、及びＷ相の下アームトランジスタＴｒｆを経由して電流が流れる。
【００３２】
図５（ｃ）は、Ｖ相とＵ相との間に電流が流れるように、Ｖ相の上アームトランジスタＴｒｃとＵ相の下アームトランジスタＴｒｂのみをオン状態とし、他のトランジスタをオフ状態とする第３のスイッチングパターンを示す。このとき、正常な状態では、点線矢印Ｌｖｕで示すように、Ｖ相の上アームトランジスタＴｒｃ、Ｖ相用動力線１０ｂ、Ｕ相用動力線１０ａ、及びＵ相の下アームトランジスタＴｒｂを経由して電流が流れる。
【００３３】
図５（ｄ）は、Ｖ相とＷ相との間に電流が流れるように、Ｖ相の上アームトランジスタＴｒｃとＷ相の下アームトランジスタＴｒｆのみをオン状態とし、他のトランジスタをオフ状態とする第４のスイッチングパターンを示す。このとき、正常な状態では、点線矢印Ｌｖｗで示すように、Ｖ相の上アームトランジスタＴｒｃ、Ｖ相用動力線１０ｂ、Ｗ相用動力線１０ｃ、及びＷ相の下アームトランジスタＴｒｆを経由して電流が流れる。
【００３４】
図５（ｅ）は、Ｗ相とＵ相との間に電流が流れるように、Ｗ相の上アームトランジスタＴｒｅとＵ相の下アームトランジスタＴｒｂのみをオン状態とし、他のトランジスタをオフ状態とする第５のスイッチングパターンを示す。このとき、正常な状態では、点線矢印Ｌｗｕで示すように、Ｗ相の上アームトランジスタＴｒｅ、Ｗ相用動力線１０ｃ、Ｕ相用動力線１０ａ、及びＵ相の下アームトランジスタＴｒｂを経由して電流が流れる。
【００３５】
図５（ｆ）は、Ｗ相とＶ相との間に電流が流れるように、Ｗ相の上アームトランジスタＴｒｅとＶ相の下アームトランジスタＴｒｄのみをオン状態とし、他のトランジスタをオフ状態とする第６のスイッチングパターンを示す。このとき、正常な状態では、点線矢印Ｌｗｖで示すように、Ｗ相の上アームトランジスタＴｒｅ、Ｗ相用動力線１０ｃ、Ｖ相用動力線１０ｂ、及びＶ相の下アームトランジスタＴｒｄを経由して電流が流れる。
【００３６】
ステップＳ１０４では、上記の第１〜第６のスイッチングパターンのうちの１つを選択して、特定の相間に流れる電流を検出する。
【００３７】
次に、ステップＳ１０５において、選択された相間に流れる電流を解析する。例えば、第１のスイッチングパターンを実行した場合には、電流解析部６は、Ｕ相電流検出回路２ａが検出したＵ相電流と、Ｖ相電流検出回路２ｂが検出したＶ相電流を解析し、電流値が正常であるか否かを判断する。
【００３８】
次に、ステップＳ１０６において、電流解析結果及びスイッチングパターンに基づいて、故障個所を判定する。次に、故障個所の判定方法について説明する。故障個所としては、大別して三相インバータ内のスイッチング素子が故障した場合と、動力線が断線した場合が想定されるため、それぞれの場合について、故障診断方法を説明する。
【００３９】
まず、動力線が断線している場合の故障診断方法について説明する。図６（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施例１に係るモータ駆動装置において、動力線に断線が生じた場合に、種々のスイッチングパターンを実行したときに流れる電流の経路を説明するための図である。一例として、Ｖ相用動力線１０ｂが断線している場合について説明する。図６（ａ）〜（ｆ）において、Ｖ相用動力線１０ｂと重なるように示した×印が断線していることを表している。
【００４０】
まず、図６（ａ）に示すように、Ｕ相とＶ相との間に電流が流れるように、Ｕ相の上アームトランジスタＴｒａとＶ相の下アームトランジスタＴｒｄのみをオン状態とし、他のトランジスタをオフ状態とする第１のスイッチングパターンを実行する。このとき、正常であれば点線矢印Ｌｕｖで示した経路で電流が流れる。しかしながら、Ｖ相用動力線１０ｂが断線しているため、点線矢印Ｌｕｖには電流は流れない。図６（ａ）に示した大きな×印が、電流が流れないことを表している。この段階では、Ｕ相の上アームトランジスタＴｒａ、Ｕ相用動力線１０ａ、Ｖ相用動力線１０ｂ、及びＶ相の下アームトランジスタＴｒｄのいずれかで異常が発生したものと判定できる。
【００４１】
次に、図６（ｂ）に示すように、Ｕ相とＷ相との間に電流が流れるように、Ｕ相の上アームトランジスタＴｒａとＷ相の下アームトランジスタＴｒｆのみをオン状態とし、他のトランジスタをオフ状態とする第２のスイッチングパターンを実行する。このとき、点線矢印Ｌｕｗで示す電流の経路は、Ｕ相の上アームトランジスタＴｒａ、Ｕ相用動力線１０ａ、Ｗ相用動力線１０ｃ、及びＷ相の下アームトランジスタＴｒｆを経由するものであって、Ｖ相動力線１０ｂを経由していないため、正常な電流が検出される。その結果、これらの素子には異常は発生していないことが判定できる。
【００４２】
次に、図６（ｃ）に示すように、Ｖ相とＵ相との間に電流が流れるように、Ｖ相の上アームトランジスタＴｒｃとＵ相の下アームトランジスタＴｒｂのみをオン状態とし、他のトランジスタをオフ状態とする第３のスイッチングパターンを実行する。このとき、正常であれば点線矢印Ｌｖｕで示した経路で電流が流れる。しかしながら、Ｖ相用動力線１０ｂが断線しているため、点線矢印Ｌｖｕには電流は流れない。図６（ｃ）に示した大きな×印が、電流が流れないことを表している。この段階では、Ｖ相の上アームトランジスタＴｒｃ、Ｖ相用動力線１０ｂ、Ｕ相用動力線１０ａ、及びＵ相の下アームトランジスタＴｒｂのいずれかで異常が発生したものと判定できる。
【００４３】
次に、図６（ｄ）に示すように、Ｖ相とＷ相との間に電流が流れるように、Ｖ相の上アームトランジスタＴｒｃとＷ相の下アームトランジスタＴｒｆのみをオン状態とし、他のトランジスタをオフ状態とする第４のスイッチングパターンを実行する。このとき、正常であれば点線矢印Ｌｖｗで示した経路で電流が流れる。しかしながら、Ｖ相用動力線１０ｂが断線しているため、点線矢印Ｌｖｗには電流は流れない。図６（ｄ）に示した大きな×印が、電流が流れないことを表している。この段階では、Ｖ相の上アームトランジスタＴｒｃ、Ｖ相用動力線１０ｂ、Ｗ相用動力線１０ｃ、及びＷ相の下アームトランジスタＴｒｆのいずれかで異常が発生したものと判定できる。
【００４４】
次に、図６（ｅ）に示すように、Ｗ相とＵ相との間に電流が流れるように、Ｗ相の上アームトランジスタＴｒｅとＵ相の下アームトランジスタＴｒｂのみをオン状態とし、他のトランジスタをオフ状態とする第５のスイッチングパターンを実行する。このとき、点線矢印Ｌｗｕで示す電流の経路は、Ｗ相の上アームトランジスタＴｒｅ、Ｗ相用動力線１０ｃ、Ｕ相用動力線１０ａ、及びＵ相の下アームトランジスタＴｒｂを経由するものであって、Ｖ相動力線１０ｂを経由していないため、正常な電流が検出される。その結果、これらの素子には異常は発生していないことが判定できる。
【００４５】
次に、図６（ｆ）に示すように、Ｗ相とＶ相との間に電流が流れるように、Ｗ相の上アームトランジスタＴｒｅとＶ相の下アームトランジスタＴｒｄのみをオン状態とし、他のトランジスタをオフ状態とする第６のスイッチングパターンを実行する。このとき、正常であれば点線矢印Ｌｗｖで示した経路で電流が流れる。しかしながら、Ｖ相用動力線１０ｂが断線しているため、点線矢印Ｌｗｖには電流は流れない。図６（ｆ）に示した大きな×印が、電流が流れないことを表している。この段階では、Ｗ相の上アームトランジスタＴｒｅ、Ｗ相用動力線１０ｃ、Ｖ相用動力線１０ｂ、及びＶ相の下アームトランジスタＴｒｄのいずれかで異常が発生したものと判定できる。
【００４６】
以上の第１〜第６のスイッチングパターンを実行した場合に流れる電流及びスイッチングパターンから、Ｖ相の上アームトランジスタＴｒｃ、Ｖ相の下アームトランジスタＴｒｄ、またはＶ相用動力線１０ｂのいずれかが異常となっていることがわかる。しかしながら、上アームトランジスタと下アームトランジスタが同時に故障する等、複数の箇所が同時に故障することは極めて稀であって、通常は、故障箇所は１箇所だけである。さらに、後述するように、スイッチング素子のみが故障した場合は、その個所を特定することが可能である。従って、異常となっている個所はＶ相用動力線１０ｂであると判定することができる。
【００４７】
次に、スイッチング素子が異常となっている場合の故障診断方法について説明する。図７（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施例１に係るモータ駆動装置において、スイッチング素子に異常が生じた場合に、種々のスイッチングパターンを実行したときに流れる電流の経路を説明するための図である。一例として、Ｖ相の上アームトランジスタ（Ｃアーム）Ｔｒｃが異常となっている場合について説明する。図７（ａ）〜（ｆ）において、Ｖ相の上アームトランジスタＴｒｃと重なるように示した×印が異常となっていることを表している。
【００４８】
まず、図７（ａ）に示すように、Ｕ相とＶ相との間に電流が流れるように、Ｕ相の上アームトランジスタＴｒａとＶ相の下アームトランジスタＴｒｄのみをオン状態とし、他のトランジスタをオフ状態とする第１のスイッチングパターンを実行する。このとき、点線矢印Ｌｕｖで示す電流の経路は、Ｕ相の上アームトランジスタＴｒａ、Ｕ相用動力線１０ａ、Ｖ相用動力線１０ｂ、及びＶ相の下アームトランジスタＴｒｄを経由するものであって、Ｖ相の上アームトランジスタＴｒｃを経由していないため、正常な電流が検出される。その結果、これらの素子には異常は発生していないことが判定できる。
【００４９】
次に、図７（ｂ）に示すように、Ｕ相とＷ相との間に電流が流れるように、Ｕ相の上アームトランジスタＴｒａとＷ相の下アームトランジスタＴｒｆのみをオン状態とし、他のトランジスタをオフ状態とする第２のスイッチングパターンを実行する。このとき、点線矢印Ｌｕｗで示す電流の経路は、Ｕ相の上アームトランジスタＴｒａ、Ｕ相用動力線１０ａ、Ｗ相用動力線１０ｃ、及びＷ相の下アームトランジスタＴｒｆを経由するものであって、Ｖ相の上アームトランジスタＴｒｃを経由していないため、正常な電流が検出される。その結果、これらの素子には異常は発生していないことが判定できる。
【００５０】
次に、図７（ｃ）に示すように、Ｖ相とＵ相との間に電流が流れるように、Ｖ相の上アームトランジスタＴｒｃとＵ相の下アームトランジスタＴｒｂのみをオン状態とし、他のトランジスタをオフ状態とする第３のスイッチングパターンを実行する。このとき、正常であれば点線矢印Ｌｖｕで示した経路で電流が流れる。しかしながら、Ｖ相の上アームトランジスタＴｒｃが異常となっているため、点線矢印Ｌｖｕには電流は流れない。図７（ｃ）に示した大きな×印が、電流が流れないことを表している。この段階では、Ｖ相の上アームトランジスタＴｒｃ、Ｖ相用動力線１０ｂ、Ｕ相用動力線１０ａ、及びＵ相の下アームトランジスタＴｒｂのいずれかで異常が発生したものと判定できる。
【００５１】
次に、図７（ｄ）に示すように、Ｖ相とＷ相との間に電流が流れるように、Ｖ相の上アームトランジスタＴｒｃとＷ相の下アームトランジスタＴｒｆのみをオン状態とし、他のトランジスタをオフ状態とする第４のスイッチングパターンを実行する。このとき、正常であれば点線矢印Ｌｖｗで示した経路で電流が流れる。しかしながら、Ｖ相の上アームトランジスタＴｒｃが異常となっているため、点線矢印Ｌｖｗには電流は流れない。図７（ｄ）に示した大きな×印が、電流が流れないことを表している。この段階では、Ｖ相の上アームトランジスタＴｒｃ、Ｖ相用動力線１０ｂ、Ｗ相用動力線１０ｃ、及びＷ相の下アームトランジスタＴｒｆのいずれかで異常が発生したものと判定できる。
【００５２】
次に、図７（ｅ）に示すように、Ｗ相とＵ相との間に電流が流れるように、Ｗ相の上アームトランジスタＴｒｅとＵ相の下アームトランジスタＴｒｂのみをオン状態とし、他のトランジスタをオフ状態とする第５のスイッチングパターンを実行する。このとき、点線矢印Ｌｗｕで示す電流の経路は、Ｗ相の上アームトランジスタＴｒｅ、Ｗ相用動力線１０ｃ、Ｕ相用動力線１０ａ、及びＵ相の下アームトランジスタＴｒｂを経由するものであって、Ｖ相の上アームトランジスタＴｒｃを経由していないため、正常な電流が検出される。その結果、これらの素子には異常は発生していないことが判定できる。
【００５３】
次に、図７（ｆ）に示すように、Ｗ相とＶ相との間に電流が流れるように、Ｗ相の上アームトランジスタＴｒｅとＶ相の下アームトランジスタＴｒｄのみをオン状態とし、他のトランジスタをオフ状態とする第６のスイッチングパターンを実行する。このとき、点線矢印Ｌｗｖで示す電流の経路は、Ｗ相の上アームトランジスタＴｒｅ、Ｗ相用動力線１０ｃ、Ｖ相用動力線１０ｂ、及びＶ相の下アームトランジスタＴｒｄを経由するものであって、Ｖ相の上アームトランジスタＴｒｃを経由していないため、正常な電流が検出される。その結果、これらの素子には異常は発生していないことが判定できる。
【００５４】
以上の第１〜第６のスイッチングパターンと検出電流の解析結果から想定される故障個所をまとめると以下の表のようになる。
【００５５】
【表１】
2015223050.tif 000003
上記の表において、○印は動作が正常であることを表し、×印は動作が異常である可能性があることを表している。第１〜第６のスイッチングパターンのいずれか１つにおいて動作が正常であることが認められれば、その素子は動作が正常であるものと判定できる。例えば、Ｕ相の下アームトランジスタＴｒｂは第３のスイッチングパターンを実行した結果、動作が異常である可能性が認められたが、第５のスイッチングパターンを実行した結果、動作は正常であることが判明していることを示している。
【００５６】
上記の表において、動作が正常ではないと認められるのはＶ相の上アームトランジスタＴｒｃのみである。このようにして、故障個所は、Ｖ相の上アームトランジスタＴｒｃであると判定することができる。
【００５７】
以上の説明においては、Ｖ相動力線及びＶ相の上アームトランジスタが異常となっている場合の故障診断方法について説明したが、他の動力線や、他のスイッチング素子が異常である場合においても同様に故障個所を診断することができる。
【００５８】
また、上記の実施例１に係るモータ駆動装置１０１においては、電流異常検出部３をモータ駆動装置１０１内に設ける構成について説明したが、このような構成には限られない。例えば、図８に示すように、モータ駆動装置１０１´の外部に設けた制御装置４０内に電流異常検出部３を設けるようにしてもよい。
【００５９】
［実施例２］
次に、本発明の実施例２に係るモータ駆動装置について説明する。図９は、本発明の実施例２に係るモータ駆動装置の構成図である。実施例２に係るモータ駆動装置１０２が、実施例１に係るモータ駆動装置１０１と異なっている点は、スイッチングパターンを複数種類実行したときの複数の電流検出回路で検出された各相間の電流の状態及びスイッチングパターンを記憶する記憶部７１をさらに有する点である。実施例２に係るモータ駆動装置１０２の他の構成は、実施例１に係るモータ駆動装置１０１の構成と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００６０】
実施例１に係るモータ駆動装置１０１においては、複数種類のスイッチングパターンを実行し、その都度、故障個所を判定していたが、本実施例においては、故障個所判定部７は、記憶部７１に記憶された電流の状態及びスイッチングパターンに基づいて、電流が異常となったスイッチングパターンを分析して、スイッチング素子の故障か動力線の故障かを特定する点を特徴としている。
【００６１】
次に、本発明の実施例２に係るモータ駆動装置１０２の動作手順について、図１０に示すフローチャートを用いて説明する。
【００６２】
まず、ステップＳ２０１において、モータ２０を駆動した状態で、Ｕ相電流検出回路２ａ、Ｖ相電流検出回路２ｂ、及びＷ相電流検出回路２ｃが、三相インバータ１からモータ２０へ三相の交流電流を供給する、Ｕ相用動力線１０ａ、Ｖ相用動力線１０ｂ、及びＷ相用動力線１０ｃにそれぞれ流れるＵ相電流、Ｖ相電流、及びＷ相電流を検出する。検出結果は、電流異常検出部３へ出力される。
【００６３】
次に、ステップＳ２０２において、電流異常検出部３が、複数の電流検出回路２ａ〜２ｃにより検出された電流に基づいて、異常の有無を判定する。電流異常検出部３は、Ｕ相電流、Ｖ相電流、及びＷ相電流に関するデータを取得しているため、これらのうち少なくとも１つの電流値が基準値から所定の範囲内に収まっていなければ検出電流は異常であると判定することができる。検出電流が正常である場合には、ステップＳ２０１に戻って、動力線に流れる電流の監視を継続する。
【００６４】
一方、検出電流が異常である場合には、ステップＳ２０３において、モータを停止して、故障診断を開始する。故障診断は以下の手順で行う。
【００６５】
まず、ステップＳ２０４において、ｉ＝１とする。ここで「ｉ」はスイッチングパターンが何番目であるかを示す整数である。次に、ステップＳ２０５において、ｉ番目のスイッチングパターンに基づいて、三相インバータ１内のスイッチング素子を選択的にスイッチングする。例えば、第１のスイッチングパターンを実行する場合は、図５（ａ）に示すように、Ｕ相とＶ相との間に電流が流れるように、Ｕ相の上アームトランジスタＴｒａとＶ相の下アームトランジスタＴｒｄのみをオン状態とし、他のトランジスタをオフ状態とする。
【００６６】
次に、ステップＳ２０６において、検出した電流とスイッチングパターンを記憶部７１に記憶する。次に、ステップＳ２０７において、ｉ＝ｉｍａｘであるか否かを判断する。ここで、ｉｍａｘはｉの最大値であり、例えば、スイッチングパターンを６種類実行する場合はｉｍａｘ＝６である。ｉ＝ｉｍａｘではない場合、即ち、全てのスイッチングパターンに関して電流検出を完了していない場合には、ステップＳ２０８において、ｉ＝ｉ＋１として、ｉを１つインクリメントして、ステップＳ２０５に戻って、次のスイッチングパターンに従って電流検出を実行する。
【００６７】
ステップＳ２０７において、ｉ＝ｉｍａｘとなっている場合、即ち、全てのスイッチングパターンに関して電流検出を完了した場合には、ステップＳ２０９において、電流解析結果及びスイッチングパターンに基づいて故障個所を判定する。
【００６８】
以上のよう、本実施例においては、全てのスイッチングパターンを実行した後に、電流解析結果及びスイッチングパターンに基づいて故障個所を判定することができるので、故障個所を迅速に判定することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１    三相インバータ
２ａ    Ｕ相電流検出回路
２ｂ    Ｖ相電流検出回路
２ｃ    Ｗ相電流検出回路
３    電流異常検出部
４    故障診断開始部
５    インバータスイッチング指令部
６    電流解析部
７    故障個所判定部
７１    記憶部
８    故障個所出力部
１０ａ    Ｕ相用動力線
１０ｂ    Ｖ相用動力線
１０ｃ    Ｗ相用動力線
【図１】
2015223050.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
2015223050.tif 000007
【図５】
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【図６】
2015223050.tif 000009
【図７】
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【図８】
2015223050.tif 000011
【図９】
2015223050.tif 000012
【図１０】
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