(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｍ相の巻線（ｍは２以上の自然数）を有する回転機と直流電源との間で電力変換を行う、複数のスイッチング素子を備えたインバータと、
前記スイッチング素子をオンオフ制御する制御回路と、を備え、
前記インバータは、前記直流電源の正極側に接続される高電位側のスイッチング素子と前記直流電源の負極側に接続される低電位側のスイッチング素子とが直列接続され、各相の直列接続の接続点が対応する相の前記巻線に接続される直列回路を、前記ｍ相の各相に対応してｍセット設け、
前記制御回路は、
前記巻線に流す電流指令を演算する電流指令演算部と、
前記電流指令に基づいて前記巻線に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令に基づいて前記スイッチング素子をオンオフするスイッチング信号を生成するスイッチング信号生成部と、
前記スイッチング素子のそれぞれを強制的に遮断状態に切り替える素子遮断部と、
前記素子遮断部の故障を判定する遮断故障判定部と、を備え、
前記遮断故障判定部は、前記ｍ相の内の１つの相を診断対象相として決定し、
前記スイッチング素子が強制的に遮断されていない場合に、前記診断対象相の前記巻線を流れる電流が、前記インバータから前記巻線に流れる方向である正になる駆動状態において、前記素子遮断部に指令して前記診断対象相の前記高電位側のスイッチング素子を強制的に遮断させる高電位側強制遮断、又は前記スイッチング素子が強制的に遮断されていない場合に、前記診断対象相の前記巻線を流れる電流が、前記巻線から前記インバータに流れる方向である負になる駆動状態において、前記素子遮断部に指令して前記診断対象相の前記低電位側のスイッチング素子を強制的に遮断させる低電位側強制遮断を実行し、
前記高電位側強制遮断又は前記低電位側強制遮断を実行したときの、電流又は電圧の検出値に基づいて、前記素子遮断部の故障を判定する回転機の制御装置。
【請求項２】
前記遮断故障判定部は、前記スイッチング素子が強制的に遮断されていない場合に、前記診断対象相の前記巻線の印加電圧が、前記ｍ相の巻線の印加電圧の平均値よりも大きくなる駆動状態において、前記高電位側強制遮断を実行し、又は前記スイッチング素子が強制的に遮断されていない場合に、前記診断対象相の前記巻線の印加電圧が、前記ｍ相の巻線の印加電圧の平均値よりも小さくなる駆動状態において、前記低電位側強制遮断を実行する請求項１に記載の回転機の制御装置。
【請求項３】
前記電流指令演算部は、前記回転機のロータの磁束方向に定めたｄ軸及び前記ｄ軸よりπ／２進んだ方向に定めたｑ軸からなるｄｑ軸回転座標系上で、ｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を演算するｄｑ軸電流制御を実行し、
前記高電位側強制遮断又は前記低電位側強制遮断を実行するときは、前記ｑ軸電流指令を０に設定し、前記ｄ軸電流指令を０以外の値に設定する請求項１又は２に記載の回転機の制御装置。
【請求項４】
前記電流指令演算部は、ｉ番目の相が前記診断対象相に決定され、１番目の相の巻線を基準としたｄ軸の進み角を電気角として、
前記高電位側強制遮断を実行するときは、前記電気角が、−π／２＋２π（ｉ−１）／ｍからπ／２＋２π（ｉ−１）／ｍの間にある場合は、前記ｄ軸電流指令を正の値に設定し、それ以外の場合は、前記ｄ軸電流指令を負の値に設定し、
前記低電位側強制遮断を実行するときは、前記電気角が、−π／２＋２π（ｉ−１）／ｍからπ／２＋２π（ｉ−１）／ｍの間にある場合は、前記ｄ軸電流指令を負の値に設定し、それ以外の場合は、前記ｄ軸電流指令を正の値に設定する請求項３に記載の回転機の制御装置。
【請求項５】
前記電流指令演算部は、前記回転機のロータの磁束方向に定めたｄ軸及び前記ｄ軸よりπ／２進んだ方向に定めたｑ軸からなるｄｑ軸回転座標系上で、ｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を演算するｄｑ軸電流制御を実行し、
ｉ番目の相が前記診断対象相に決定され、１番目の相の巻線を基準としたｄ軸の進み角を電気角θとして、
前記高電位側強制遮断を実行するときは、−πから０の間の値に設定された位相調整定数Ｋを用いて、前記ｄ軸電流指令及び前記ｑ軸電流指令を合成した電流ベクトルの、前記ｑ軸に対する位相角が、Ｋ＋２π（ｉ−１）／ｍ−θになるように、前記ｄ軸電流指令及び前記ｑ軸電流指令を設定し、
前記低電位側強制遮断を実行するときは、０からπの間の値に設定された位相調整定数Ｋを用いて、前記電流ベクトルの前記ｑ軸に対する位相角が、Ｋ＋２π（ｉ−１）／ｍ−θになるように、前記ｄ軸電流指令及び前記ｑ軸電流指令を設定する請求項１又は２に記載の回転機の制御装置。
【請求項６】
前記電流指令演算部は、前記高電位側強制遮断を実行するときは、−π／２に設定されている前記位相調整定数Ｋを用い、
前記低電位側強制遮断を実行するときは、π／２に設定されている前記位相調整定数Ｋを用いる請求項５に記載の回転機の制御装置。
【請求項７】
前記電流指令演算部は、前記回転機のロータの磁束方向に定めたｄ軸及び前記ｄ軸よりπ／２進んだ方向に定めたｑ軸からなるｄｑ軸回転座標系上で、ｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を演算するｄｑ軸電流制御を実行し、
前記高電位側強制遮断又は前記低電位側強制遮断を実行するときは、前記回転機のロータの回転軸にかかる機械損失トルクの絶対値を、前記ｑ軸電流指令を前記回転機の出力トルクに換算するトルク定数で除算した値以下に、前記ｑ軸電流指令の絶対値を設定する請求項１から６のいずれか一項に記載の回転機の制御装置。
【請求項８】
前記電流指令演算部は、前記回転機のロータの磁束方向に定めたｄ軸及び前記ｄ軸よりπ／２進んだ方向に定めたｑ軸からなるｄｑ軸回転座標系上で、ｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を演算するｄｑ軸電流制御を実行し、
前記スイッチング素子が強制的に遮断されていない場合の前記回転機の出力トルクと、前記スイッチング素子が強制的に遮断されている場合の前記回転機の出力トルクとの出力トルク差の絶対値が、前記回転機のロータの回転軸にかかる機械損失トルクの絶対値以下になるように、前記ｑ軸電流指令を設定する請求項１から７のいずれか一項に記載の回転機の制御装置。
【請求項９】
前記遮断故障判定部は、前記高電位側強制遮断又は前記低電位側強制遮断を実行したときの、前記巻線に印加される電圧の検出値に基づいて、前記素子遮断部の故障を判定する請求項１から８のいずれか一項に記載の回転機の制御装置。
【請求項１０】
前記遮断故障判定部は、前記高電位側強制遮断又は前記低電位側強制遮断を実行したときの、前記高電位側のスイッチング素子を流れる電流の検出値、又は前記低電位側のスイッチング素子を流れる電流の検出値に基づいて、前記素子遮断部の故障を判定する請求項１から８のいずれか一項に記載の回転機の制御装置。
【請求項１１】
前記遮断故障判定部は、前記高電位側強制遮断又は前記低電位側強制遮断を実行したときの、前記巻線に流れる電流の検出値に基づいて、前記素子遮断部の故障を判定する請求項１から８のいずれか一項に記載の回転機の制御装置。
【請求項１２】
前記電圧指令演算部は、前記スイッチング素子を強制的に遮断した後に、電流の検出値を用いずに、前記電圧指令を演算する請求項１から１１のいずれか一項に記載の回転機の制御装置。
【請求項１３】
前記電圧指令演算部は、前記スイッチング素子を強制的に遮断する前に演算した前記電圧指令を保持し、前記スイッチング素子を強制的に遮断したときに、保持した値を前記電圧指令に設定する請求項１から１２のいずれか一項に記載の回転機の制御装置。
【請求項１４】
前記回転機は、車両の操舵装置の操舵トルクを補助する電動パワーステアリング装置の駆動用の回転機とされ、
前記制御回路は、通常制御の実行時に、車両の操舵装置の操舵トルクを補助するトルクを前記回転機に出力させる請求項１から１３のいずれか一項に記載の回転機の制御装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の回転機の制御装置と、
前記回転機と、
前記回転機の駆動力を車両の操舵装置に伝達する駆動力伝達機構と、
を備え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、回転機の制御装置及びそれを備えた電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１に記載された電動パワーステアリング装置においては、起動時に、回転機を駆動するスイッチング素子を駆動し、チェック用にマイコンから出力された遮断信号により、スイッチング素子の駆動が停止することを、回転機の端子電圧を用いて確認するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４９６２５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された電動パワーステアリング装置では、起動時の確認中に、モータが回転してハンドルが自転することのないように、ブリッジ回路のスイッチング素子を１個ずつ確認している。１個ずつ確認するので、スイッチング素子の遮断を判定するために回転機の端子電圧の検出手段を設ける必要があった。【０００５】
そこで、スイッチング素子の遮断機能の確認に要する構成を簡素化した回転機の制御装置、及び電動パワーステアリング装置が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る回転機の制御装置は、ｍ相の巻線（ｍは２以上の自然数）を有する回転機と直流電源との間で電力変換を行う、複数のスイッチング素子を備えたインバータと、前記スイッチング素子をオンオフ制御する制御回路と、を備え、
前記インバータは、前記直流電源の正極側に接続される高電位側のスイッチング素子と前記直流電源の負極側に接続される低電位側のスイッチング素子とが直列接続され、各相の直列接続の接続点が対応する相の前記巻線に接続される直列回路を、前記ｍ相の各相に対応してｍセット設け、
前記制御回路は、前記巻線に流す電流指令を演算する電流指令演算部と、前記電流指令に基づいて前記巻線に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、前記電圧指令に基づいて前記スイッチング素子をオンオフするスイッチング信号を生成するスイッチング信号生成部と、前記スイッチング素子のそれぞれを強制的に遮断状態に切り替える素子遮断部と、前記素子遮断部の故障を判定する遮断故障判定部と、を備え、
前記遮断故障判定部は、前記ｍ相の内の１つの相を診断対象相として決定し、前記スイッチング素子が強制的に遮断されていない場合に、前記診断対象相の前記巻線を流れる電流が、前記インバータから前記巻線に流れる方向である正になる駆動状態において、前記素子遮断部に指令して前記診断対象相の前記高電位側のスイッチング素子を強制的に遮断させる高電位側強制遮断、又は前記スイッチング素子が強制的に遮断されていない場合に、前記診断対象相の前記巻線を流れる電流が、前記巻線から前記インバータに流れる方向である負になる駆動状態において、前記素子遮断部に指令して前記診断対象相の前記低電位側のスイッチング素子を強制的に遮断させる低電位側強制遮断を実行し、
前記高電位側強制遮断又は前記低電位側強制遮断を実行したときの、電流又は電圧の検出値に基づいて、前記素子遮断部の故障を判定するものである。【０００７】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、上記の回転機の制御装置と、前記回転機と、
前記回転機の駆動力を車両の操舵装置に伝達する駆動力伝達機構と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の回転機の制御装置及び電動パワーステアリング装置によれば、診断対象相の巻線に正の電流を流した状態において、診断対象相の高電位側のスイッチング素子が遮断された場合に、電流又は電圧に変化が生じるため、高電位側強制遮断を実行したときの電流又は電圧の検出値に基づいて素子遮断部の故障を判定することができる。また、診断対象相の巻線に負の電流を流した状態において、診断対象相の低電位側のスイッチング素子が遮断された場合に、電流又は電圧に変化が生じるため、低電位側強制遮断を実行したときの電流又は電圧の検出値に基づいて素子遮断部の故障を判定することができる。よって、回転機にトルクを出力させる制御回路の構成を利用して、素子遮断部の故障を判定することができ、スイッチング素子の遮断機能の確認に要する構成を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る回転機及び回転機の制御装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る制御回路のハードウェア構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る遮断前の駆動状態における３相電流のタイムチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１に係る遮断前の駆動状態における３相電圧のタイムチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１に係る遮断前の駆動状態におけるスイッチング素子のオンオフの組み合わせ説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る遮断前の駆動状態におけるスイッチング素子のオンオフ動作を説明するタイムチャートである。
【図８】本発明の実施の形態１に係る遮断前の駆動状態における電圧ベクトルＶ７の場合の電流経路を説明する回路図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る遮断前の駆動状態における電圧ベクトルＶ１の場合の電流経路を説明する回路図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る遮断前の駆動状態における電圧ベクトルＶ０の場合の電流経路を説明する回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る遮断状態におけるスイッチング素子のオンオフ動作を説明するタイムチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る遮断状態における電流経路を説明する回路図である。
【図１３】本発明の実施の形態１に係る遮断状態における電流経路を説明する回路図である。
【図１４】本発明の実施の形態１に係る遮断状態に切り替えたときの３相電流及び３相電圧の変化を説明するタイムチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態１に係る遮断状態における電流経路を説明する回路図である。
【図１６】本発明の実施の形態１に係る遮断状態に切り替えたときの３相電流及び３相電圧の変化を説明するタイムチャートである。
【図１７】本発明の実施の形態１に係る遮断前の駆動状態におけるスイッチング素子のオンオフ動作を説明するタイムチャートである。
【図１８】本発明の実施の形態１に係る遮断前の駆動状態における電圧ベクトルＶ７の場合の電流経路を説明する回路図である。
【図１９】本発明の実施の形態１に係る遮断前の駆動状態における電圧ベクトルＶ４の場合の電流経路を説明する回路図である。
【図２０】本発明の実施の形態１に係る遮断前の駆動状態における電圧ベクトルＶ０の場合の電流経路を説明する回路図である。
【図２１】本発明の実施の形態１に係る遮断状態におけるスイッチング素子のオンオフ動作を説明するタイムチャートである。
【図２２】本発明の実施の形態１に係る遮断状態における電流経路を説明する回路図である。
【図２３】本発明の実施の形態２に係る電流ベクトルの位相角を説明する図である。
【図２４】本発明の実施の形態２に係る遮断故障判定用のｄｑ軸電流指令の設定を説明するタイムチャートである。
【図２５】本発明の実施の形態２に係る遮断前の駆動状態における３相電流を説明するタイムチャートである。
【図２６】本発明の実施の形態２に係る遮断状態における３相電流を説明するタイムチャートである。
【図２７】本発明の実施の形態２に係る遮断前後の電流差を説明するタイムチャートである。
【図２８】本発明の実施の形態２に係る遮断故障判定用のｄｑ軸電流指令の設定を説明する図である。
【図２９】本発明の実施の形態３に係る遮断故障判定用のｄｑ軸電流指令の設定を説明するタイムチャートである。
【図３０】本発明の実施の形態３に係る遮断前の駆動状態における３相電流を説明するタイムチャートである。
【図３１】本発明の実施の形態３に係る遮断状態における３相電流を説明するタイムチャートである。
【図３２】本発明の実施の形態３に係る遮断前後の電流差を説明するタイムチャートである。
【図３３】本発明の実施の形態４に係る遮断状態におけるスイッチング素子のオンオフ動作を説明するタイムチャートである。
【図３４】本発明の実施の形態４に係る遮断状態における電流経路を説明する回路図である。
【図３５】本発明の実施の形態４に係る遮断状態におけるスイッチング素子のオンオフ動作を説明するタイムチャートである。
【図３６】本発明の実施の形態４に係る遮断状態における電流経路を説明する回路図である。
【図３７】本発明の実施の形態４に係る遮断状態における電流経路を説明する回路図である。
【図３８】本発明の実施の形態４に係る遮断状態に切り替えたときの３相電流及び３相電圧の変化を説明するタイムチャートである。
【図３９】本発明の実施の形態５に係る遮断故障判定用のｄｑ軸電流指令の設定を説明するタイムチャートである。
【図４０】本発明の実施の形態５に係る遮断前の駆動状態における３相電流を説明するタイムチャートである。
【図４１】本発明の実施の形態５に係る遮断状態における３相電流を説明するタイムチャートである。
【図４２】本発明の実施の形態５に係る遮断前後の電流差を説明するタイムチャートである。
【図４３】本発明の実施の形態５に係る遮断故障判定用のｄｑ軸電流指令の設定を説明する図である。
【図４４】本発明の実施の形態６に係る遮断故障判定用のｄｑ軸電流指令の設定を説明するタイムチャートである。
【図４５】本発明の実施の形態６に係る遮断前の駆動状態における３相電流を説明するタイムチャートである。
【図４６】本発明の実施の形態６に係る遮断状態における３相電流を説明するタイムチャートである。
【図４７】本発明の実施の形態６に係る遮断前後の電流差を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
１．実施の形態１
実施の形態１に係る回転機３の制御装置１（以下、単に制御装置１と称す）について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る回転機３及び制御装置１の概略構成図である。制御装置１は、回転機３と直流電源２との間で電力変換を行う、複数のスイッチング素子を備えたインバータ１７と、スイッチング素子をオンオフ制御する制御回路４と、を備えている。
【００１１】
１−１．回転機３及びインバータ１７
回転機３は、ｍ相の巻線（ｍは２以上の自然数）を有している。本実施の形態では、ｍ＝３とされており、１番目の相、２番目の相、３番目の相の巻線が設けられている。以下では、１番目の相をＵ相、２番目の相をＶ相、３番目の相をＷ相と称する。３相の巻線は、スター結線されている。
【００１２】
回転機３は、３相の巻線を設けたステータ及び永久磁石を設けたロータを有する永久磁石式同期回転機とされている。なお、回転機３は、ロータに永久磁石が設けられていない誘導機、又はロータに電磁石が設けられている界磁巻線型同期機であってもよい。また、３相の巻線は、デルタ結線されてもよい。
【００１３】
ロータには、ロータの回転角度を検出するための角度検出センサ２４が備えられている。角度検出センサ２４には、ホール素子、ＴＭＲ素子、ＧＭＲ素子、レゾルバなどの位置検出器、電磁式、磁電式、光電式などの回転検出器等が用いられる。角度検出センサ２４の出力信号は、制御回路４に入力される。
【００１４】
本実施の形態では、図２に示すように、回転機３及び制御装置１は、電動パワーステアリング装置６０に組み込まれている。すなわち、回転機３は、車両の操舵装置の操舵トルクを補助する電動パワーステアリング装置の駆動用の回転機とされており、制御装置１は、電動パワーステアリング装置６０の制御装置とされている。運転者が操作するハンドル６１にはステアリングシャフト６２が連結されている。ステアリングシャフト６２には運転者の操舵力を検知するトルクセンサ６３が取り付けられている。ステアリングシャフト６２は、インターミディエートシャフト６４を通して、ラック軸６５内のピニオンギア６６に連結されている。操向輪である前輪６７ａ、６７ｂのナックルアーム６８ａ、６８ｂにはラック軸６５に連結されたタイロッド６９ａ、６９ｂが接続されており、ラック軸６５の動きがタイロッド６９ａ、６９ｂと、ナックルアーム６８ａ、６８ｂを経て前輪６７ａ、６７ｂに伝わることにより、前輪６７ａ、６７ｂが操向される。ラック軸６５にはギアを介して回転機３が連結されており、回転機３の回転駆動力がラック軸６５を動かす駆動力となっている。
【００１５】
インバータ１７は、直流電源２と回転機３との間で電力変換を行う直流交流変換装置である。図１に示すように、インバータ１７は、直流電源２の正極側に接続される高電位側のスイッチング素子と直流電源２の負極側に接続される低電位側のスイッチング素子とが直列接続された直列回路（レッグ）を、３相の各相に対応して３セット設けている。そして、各相の高電位側のスイッチング素子と低電位側のスイッチング素子との接続点が、対応する相の巻線に接続されている。具体的には、インバータ１７は、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０ＵとＵ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕとが直列接続されたＵ相の直列回路と、Ｖ相の高電位側のスイッチング素子２０ＶとＶ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｖとが直列接続されたＶ相の直列回路と、Ｗ相の高電位側のスイッチング素子２０ＷとＷ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｗとが直列接続されたＷ相の直列回路と、を備えている。
【００１６】
各スイッチング素子は、ダイオードが逆並列接続されたものが用いられる。各スイッチング素子には、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）等が用いられる。各スイッチ素子のゲート端子には、制御回路４から出力されたスイッチング信号Ｑｕｐ〜Ｑｗｎが入力され、各スイッチング素子がオンオフされる。
【００１７】
各相の直列回路には、それぞれ、電流センサ２２としてのシャント抵抗２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗが設けられている。各相のシャント抵抗２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗの両端電位差が、制御回路４に入力される。各相のシャント抵抗２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗは、各相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗの負極側に直列接続されている。なお、各相のシャント抵抗２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗは、各相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗの正極側に直列接続されてもよい。或いは、電流センサ２２として、各相の巻線とインバータ１７との接続電線を流れる電流を検出する電流センサが設けられてもよい。各巻線に印加される電圧を検出する電圧センサ２３が設けられている。
【００１８】
直流電源２は、インバータ１７に直流電圧Ｖｄｃを出力する。直流電源２として、バッテリー、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ダイオード整流器、ＰＷＭ整流器等、直流電圧を出力する機器であれば、どのような機器であってもよい。
【００１９】
１−２．制御回路４
制御回路４は、インバータ１７を制御することにより、回転機３の制御を行う制御回路である。図１に示すように、制御回路４は、トルク指令演算部１２、電流指令演算部５、電圧指令演算部６、スイッチング信号生成部７、素子遮断部８、遮断故障判定部９、回転情報演算部１０、電流検出部１１等の機能部を備えている。制御回路４が備える各機能部５〜１２等は、制御回路４が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御回路４は、図３に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）やＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、及び演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３等を備えている。記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random  Access  Memory）や、演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read  Only  Memory）等が備えられている。入力回路９２は、各種のセンサやスイッチが接続され、これらセンサやスイッチの出力信号を演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器等を備えている。出力回路９３は、スイッチング素子等の電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置９０から制御信号を出力する駆動回路等を備えている。本実施の形態では、入力回路９２には、電流センサ２２、電圧センサ２３、角度検出センサ２４、トルクセンサ６３等が接続されている。出力回路９３には、インバータ１７（スイッチング素子又はスイッチング素子のゲート駆動回路）等が接続されている。
【００２０】
そして、制御回路４が備える各機能部５〜１２等の各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、及び出力回路９３等の制御回路４の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各機能部５〜１２等が用いる設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。以下、制御回路４の各機能について詳細に説明する。
【００２１】
１−２−１．制御回路４の基本構成
＜回転情報演算部１０＞
回転情報演算部１０は、回転機３の回転情報を検出する。回転情報演算部１０は、ロータの回転軸に設けられた角度検出センサ２４の出力信号に基づいて、ロータの電気角θ及び電気角速度を検出する。
【００２２】
＜トルク指令演算部１２＞
トルク指令演算部１２は、回転機３に出力させるトルク指令を演算する。本実施の形態では、トルク指令演算部１２は、トルクセンサ６３の出力信号に基づいて検出した操舵トルク等に基づいて、操舵トルクを補助するアシストトルクをトルク指令として演算する。
【００２３】
＜電流指令演算部５＞
電流指令演算部５は、３相巻線に流す電流指令を演算する。本実施の形態では、電流指令演算部５は、３相巻線に流す電流をｄｑ軸回転座標系で表したｄ軸電流指令Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令Ｉｑ＊を演算するｄｑ軸電流制御を実行する。ｄｑ軸回転座標は、回転機３のロータの磁束方向に定めたｄ軸及びｄ軸より電気角でπ／２進んだ方向に定めたｑ軸からなる回転座標とされている。本実施の形態では、ロータの磁束方向は、ロータに設けられた永久磁石のＮ極の向きとされている。電気角θは、Ｕ相（１番目の相）の巻線を基準としたｄ軸の進み角とされている。すなわち、ｄ軸位置が、Ｕ相の巻線位置に一致しているときに、電気角θが０ｄｅｇになる。
【００２４】
電流指令演算部５は、後述する遮断故障判定を行わない通常制御を行う場合は、トルク指令演算部１２により算出されたトルク指令のトルクを回転機３に出力させるｄ軸電流指令Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令Ｉｑ＊を演算する。電流指令演算部５は、通常制御時は、最大トルク電流制御、弱め磁束制御、Ｉｄ＝０制御、及び最大トルク磁束制御などの電流ベクトル制御方法に従って、ｄｑ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を演算する。
【００２５】
一方、電流指令演算部５は、遮断故障判定を行う場合は、遮断故障判定用のｄ軸電流指令Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令Ｉｑ＊を設定する。本実施の形態では、遮断故障判定用のｄｑ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊は、遮断故障判定部９から指令されるように構成されているが、電流指令演算部５が設定してもよい。
【００２６】
＜電流検出部１１＞
電流検出部１１は、電流センサ２２の出力信号に基づいて、インバータ１７から回転機３の各相の巻線に流れる３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する。電流検出部１１は、各相の巻線に流れる３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを、電気角θに基づいて３相２相変換及び回転座標変換を行って、ｄｑ軸回転座標系で表したｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換する。
【００２７】
＜電圧指令演算部６＞
電圧指令演算部６は、電流指令に基づいて巻線に印加する電圧指令を演算する。本実施の形態では、電圧指令演算部６は、遮断故障判定を行わない通常制御を行う場合は、ｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑが、ｄｑ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊に近づくように、回転機３に印加する電圧の指令信号をｄｑ軸回転座標系で表したｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を、ＰＩ制御等により変化させる電流フィードバック制御を行う。
【００２８】
一方、電圧指令演算部６は、遮断故障判定を行う場合は、スイッチング素子を強制的に遮断したときに、電流フィードバック制御を停止し、電流の検出値を用いずに、遮断故障判定用のｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を設定する。この構成によれば、後述するようにスイッチング素子の遮断により巻線電流が変化しても、電流フィードバック制御により回転機３の出力トルクが変動することを防止できる。
【００２９】
本実施の形態では、電圧指令演算部６は、遮断故障判定を行う場合であっても、スイッチング素子を強制的に遮断する前は、電流フィードバック制御を行い、ｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑが、遮断故障判定用のｄｑ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊に近づくように、ｄｑ軸電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を変化させる。そして、電圧指令演算部６は、スイッチング素子を強制的に遮断する前に演算したｄｑ軸電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を保持し、スイッチング素子を強制的に遮断したときに、保持した値をｄｑ軸電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊に設定するように構成されている。この構成によれば、遮断前の電圧指令を保持する簡単な方法で、遮断による電流変化の影響が、遮断後の電圧指令に出ないようにできる。なお、ここでは遮断故障判定を行わない通常制御を電流フィードバック制御とした場合について説明したが、フィードフォワード制御としても同様の効果が得られる。
【００３０】
或いは、電圧指令演算部６は、遮断故障判定を行う場合は、遮断故障判定用のｄ軸電流指令Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令Ｉｑ＊を、遮断故障判定用のｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊に変換するように構成されてもよい。例えば、電圧指令演算部６は、遮断故障判定用のｄ軸電流指令Ｉｄ＊に各相の巻線の抵抗Ｒを乗算した値を、遮断故障判定用のｄ軸電圧指令Ｖｄ＊に設定し、遮断故障判定用のｑ軸電流指令Ｉｑ＊に各相の巻線の抵抗Ｒを乗算した値を、遮断故障判定用のｑ軸電圧指令Ｖｑ＊に設定してもよい。
【００３１】
そして、電圧指令演算部６は、ｄｑ軸電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を、電気角θに基づいて、固定座標変換及び２相３相変換を行って、３相各相の巻線への交流電圧指令である３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に変換する。
【００３２】
＜スイッチング信号生成部７＞
スイッチング信号生成部７は、電圧指令に基づいてスイッチング素子をオンオフするスイッチング信号を生成する。スイッチング信号生成部７は、３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に基づいてパルス幅変調制御（ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御）を行って、３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に応じたデューティ比のパルス幅を持つスイッチング信号Ｑｕｐ〜Ｑｗｎを生成する。本実施の形態では、スイッチング信号生成部７は、図７に示すように、３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊のそれぞれと、直流電源２の直流電圧Ｖｄｃの振動幅を有し、キャリア周期Ｔｃで振動するキャリア波Ｃ１（三角波）とを比較し、各相について、交流電圧指令がキャリア波Ｃ１を上回った場合は、高電位側のスイッチング素子をオンさせると共に低電位側のスイッチング素子をオフさせるスイッチング信号を生成する。スイッチング信号生成部７は、スイッチング信号Ｑｕｐ〜Ｑｗｎをインバータ１７に出力し、インバータ１７の各スイッチング素子をオンオフさせる。なお、３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に対して、空間ベクトル変調や２相変調など公知の変調方法を用いて変調した３相電圧指令に基づいてスイッチング信号が生成されてもよい。
【００３３】
＜素子遮断部８＞
素子遮断部８は、各スイッチング素子を強制的に遮断状態に切り替えるフェールセーフ機構である。素子遮断部８は、各種入力信号から異常を検出したときなどに、異常内容に対応するスイッチング素子を強制的に遮断状態に切り替える。例えば、スイッチング素子を流れる電流が異常になった場合に、電流が異常になったスイッチング素子を強制的に遮断状態に切り替え、回転機３から異常なトルクが出力されるのを防止する。また、素子遮断部８は、後述する遮断故障判定を行う場合は、遮断故障判定部９の指令に従って、故障診断対象に係るスイッチング素子を強制的に遮断状態に切り替える。
【００３４】
素子遮断部８は、例えば、各スイッチング素子について、ゲート端子に入力されるスイッチング信号を強制的に遮断し、スイッチング素子を強制的に遮断させる遮断回路を備えている。遮断回路は、遮断用のスイッチング素子を備えており、素子遮断部８は、遮断用のスイッチング素子をオンオフすることにより、スイッチング素子を強制的に遮断状態に切り替える。
【００３５】
１−２−２．遮断故障判定部９
遮断故障判定部９は、素子遮断部８の故障を判定する。遮断故障判定部９は、３相の内の１つの相を診断対象相として決定し、素子遮断部８に指令して、診断対象相の高電位側又は低電位側のスイッチング素子を強制的に遮断させ、遮断させたときの電流又は電圧の検出値に基づいて素子遮断部８の故障を判定する遮断故障判定を実行する。
【００３６】
遮断故障判定部９は、予め設定された判定実行条件が成立した場合に、遮断故障判定の実行を開始する。本実施の形態では、判定実行条件は、起動時の初期チェック期間等、通常制御時の回転機３のトルク（本例ではアシストトルク）の絶対値が微小な場合に、成立する。
【００３７】
遮断故障判定部９は、遮断故障判定の実行開始後、電流指令演算部５に遮断故障判定用のｄ軸電流指令Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令Ｉｑ＊を指令する。遮断故障判定用のｄｑ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊は、回転機３の出力トルクが大きくなり過ぎないような値（本例では、一定値）に予め設定されている。例えば、遮断故障判定用のｄｑ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊は、スイッチング素子の遮断前及び遮断後の一方又は双方において、回転機３の出力トルクが、ロータの回転軸にかかる機械損失トルクよりも小さくなるような値、又は微小回転を生じるような値に予め設定されている。
【００３８】
そして、遮断故障判定部９は、遮断故障判定用のｄｑ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊の指令後、予め設定された待ち期間が経過した後に、予め設定された判定期間の間、素子遮断部８に指令して、診断対象相の高電位側又は低電位側のスイッチング素子を強制的に遮断させる。そして、遮断故障判定部９は、スイッチング素子の強制遮断の前後の電流又は電圧の変化に基づいて、素子遮断部８の故障を判定する。
【００３９】
遮断故障判定部９は、素子遮断部８が故障していると判定した場合は、フェール処理を実行する。フェール処理は、故障ランプの点灯、ディスプレイ等の表示装置への故障内容の表示等の故障情報のユーザへの報知処理、通常制御時の回転機３の出力トルクの停止又は低下処理等とされる。
【００４０】
本実施の形態では、遮断故障判定部９は、診断対象相の高電位側のスイッチング素子を遮断させる高電位側強制遮断を実行する場合について説明する。
【００４１】
１−２−２−１．遮断故障判定の原理
＜診断対象相の巻線を流れる電流が正の場合＞
まず、診断対象相の巻線を流れる電流が、インバータ１７から巻線に流れる方向である正になる駆動状態における、遮断故障判定の原理について説明する。遮断前に回転機３が回転している状態で、ｄｑ軸回転座標系においてｄ軸電流が１０Ａｒｍｓ、ｑ軸電流が０Ａｒｍｓ流れているとき、３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、図４のようになる。横軸は電気角θである。また、微小回転では電圧と電流の位相はほとんど差が無いため、３相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは図５のようになる。ここで、ｒｍｓは、二乗平均平方根（root  mean  square）であり、実効値を表す。
【００４２】
遮断前の３相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、３相各相の高電位側のスイッチング信号のオンデューティ比Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗと、直流電源２の直流電圧Ｖｄｃにより、式（１）のように表せる。ここで、Ｄｕは、Ｕ相のデューティ比であり、Ｄｖは、Ｖ相のデューティ比であり、Ｗ相のデューティ比である。なお、（１−Ｄｕ）、（１−Ｄｖ）、（１−Ｄｖ）が、３相各相の低電位側のスイッチ信号のオンデューティ比となる。よって、遮断前の３相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に応じた電圧となる。
【数１】
0006591089.tif 000002
【００４３】
同一相の高電位側のスイッチング素子と低電位側のスイッチング素子が同時にオンすることは無いため、遮断前の駆動状態において２０Ｕ〜２１Ｗのオン、オフの組合せは図６の電圧ベクトルＶ０からＶ７の８通りある。
【００４４】
図４及び図５において電気角θが０ｄｅｇであり、診断対象相とされたＵ相電流Ｉｕが正になる遮断前の駆動状態における、ＰＷＭキャリア１周期Ｔｃのスイッチング素子２０Ｕ〜２１Ｗのオンオフ動作を図７に示す。時刻ｔ１からｔ２までの電圧ベクトルはＶ７であり、時刻ｔ２からｔ３までの電圧ベクトルはＶ１であり、時刻ｔ３からｔ４までの電圧ベクトルはＶ０であり、時刻ｔ４からｔ５までの電圧ベクトルはＶ１であり、時刻ｔ５からｔ６までの電圧ベクトルはＶ７である。
【００４５】
電圧ベクトルＶ７での電流の流れ方は図８のようになる。３相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗがオフなので直流電源２へ戻る経路は無いため、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕを通った電流は、Ｕ相巻線を通った後、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線を経由してＶ相及びＷ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｖ、２０Ｗを通り、その後、再びＵ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕに戻る。
【００４６】
電圧ベクトルＶ１での電流の流れ方は図９のようになる。直流電源２から供給された電流は、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕを通ってＵ相巻線へ流れた後、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線を経由してＶ相及びＷ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｖ、２１Ｗを通り、その後、直流電源２に戻る。
【００４７】
電圧ベクトルＶ０での電流の流れ方は図１０のようになる。３相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗがオフなので直流電源２からの電源供給はされないため、Ｕ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕを通った電流は、Ｕ相巻線を通った後、Ｖ相及びＷ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｖ、２１Ｗを通り、その後、再びＵ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕに戻る。
【００４８】
素子遮断部８によって、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕを、駆動状態から遮断状態へ切り替えると、ＰＷＭキャリア１周期Ｔｃのスイッチング素子２０Ｕ〜２１Ｗのオンオフ動作は図１１のようになる。時刻ｔ３からｔ４以外の時刻では、遮断前の駆動状態とは異なる電圧ベクトルとなる。
【００４９】
時刻ｔ２からｔ３までと、時刻ｔ４からｔ５までの電流の流れ方は、通流方向を考慮すると図１２のようになるはずであるが、Ｕ相電圧Ｖｕは、Ｖ相電圧Ｖｖ及びＷ相電圧Ｖｗより大きいため、Ｕ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕの寄生ダイオードを通って電流が流れることはできず、Ｕ相巻線に電流は流れない。
【００５０】
時刻ｔ１からｔ２までと時刻ｔ５からｔ６までの電流の流れ方は、通流方向を考慮すると図１３のようになるはずであるが、寄生ダイオードを通って流せる電流の方向とは逆のため、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕの寄生ダイオードを通って流れることはできず、Ｕ相巻線に電流は流れない。
【００５１】
このように、図４及び図５において電気角θが０ｄｅｇであり、Ｕ相電流が正の状態では、遮断前の駆動状態から、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕを遮断状態に切り替えたときの３相電流及び３相電圧を図１４に示す。時刻０．１ｓで、遮断前の駆動状態から遮断状態に切り替えたことで、３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが流れなくなっている。遮断後のＵ相電圧Ｖｕは、遮断を行っていない場合のＶ相電圧ＶｖとＷ相電圧Ｖｗの平均値である中性点電圧となる。本例では、Ｖ相電圧ＶｖとＷ相電圧Ｖｗが等しいため、Ｕ相電圧Ｖｕは、Ｖ相電圧Ｖｖ及びＷ相電圧Ｖｗに等しくなっている。
【００５２】
なお、Ｖ相電圧ＶｖとＷ相電圧Ｖｗが等しい場合には、Ｖ相巻線およびＷ相巻線にも電流が流れないが、Ｖ相電圧ＶｖとＷ相電圧Ｖｗの間に電位差がある場合には高い方の相の巻線から低い方の相の巻線へ電流が流れる。一例として、Ｖ相電圧ＶｖがＷ相電圧Ｖｗより高電位である場合は、図１５のように、Ｖ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｖを通った電流は、Ｖ相巻線からＷ相巻線を経由してＷ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｗを通った後、Ｖ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｖへ戻り、Ｖ相巻線からＷ相巻線に電流が流れる。
【００５３】
この場合の例として、図４及び図５において電気角θが３０ｄｅｇのときに、遮断前の駆動状態から、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕを遮断状態に切り替えたときの３相電流及び３相電圧を図１６に示す。時刻０．１ｓで、遮断前の駆動状態から遮断状態に切り替えたことで、Ｕ相電流Ｉｕが流れなくなり、Ｖ相巻線（Ｖ相電流Ｉｖ）からＷ相巻線（Ｗ相電流Ｉｗ）に電流が流れるようになっている。遮断状態時のＵ相電圧Ｖｕは、遮断を行っていない場合のＶ相電圧Ｖｖ及びＷ相電圧Ｖｗの中間の電圧になっている。
【００５４】
以上で説明したように、図５において電気角θが０ｄｅｇのときのように、遮断を行っていない場合に診断対象相とされたＵ相電流Ｉｕが正になる駆動状態では、素子遮断部８によってＵ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕを遮断状態へ切り替えると、Ｕ相電流Ｉｕが流れなくなる。よって、遮断指令後に、診断対象相とされたＵ相電流Ｉｕが０に変化する場合は、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕが正常に遮断されたと判定することができ、遮断指令後に、Ｕ相電流Ｉｕが０に変化しない場合は、正常に遮断されておらず、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕの素子遮断部８が故障していると判定することができる。また、遮断指令後の、診断対象相でないＶ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗの変化によっても、素子遮断部８の故障を判定することができる。
【００５５】
また、上記のように、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕの遮断状態では、Ｕ相電圧Ｖｕは、Ｖ相電圧Ｖｖ及びＷ相電圧Ｖｗの中間の電圧になる。そのため、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕの遮断時の３相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、３相各相の高電位側のスイッチング信号のオンデューティ比Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗと、直流電源２の直流電圧Ｖｄｃにより、式（２）のように表せる。
【数２】
0006591089.tif 000003
【００５６】
よって、正常に遮断された場合は、遮断を行っていない場合の式（１）から、遮断時の式（２）に、診断対象相とされたＵ相電圧Ｖｕが変化する。一方、正常に遮断されなかった場合は、Ｕ相電圧Ｖｕは、Ｕ相電圧指令Ｖｕ＊に応じた電圧から変化しない。なお、正常に遮断されたか否かにかかわらず、診断対象相でないＶ相電圧Ｖｖ及びＷ相電圧Ｖｗは、電圧指令Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に応じた電圧から変化しない。よって、遮断を行っていない場合に診断対象相とされたＵ相電流Ｉｕが正である駆動状態において、遮断制御後に、Ｕ相電圧Ｖｕが、Ｕ相電圧指令Ｖｕ＊に応じた電圧から、診断対象でないＶ相電圧Ｖｖ及びＷ相電圧Ｖｗの中間電圧に変化する場合は、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕが正常に遮断されたと判定することができ、遮断制御後に、Ｕ相電圧Ｖｕが、Ｕ相電圧指令Ｖｕ＊に応じた電圧のままで、中間電圧に変化しない場合は、正常に遮断されておらず、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕの素子遮断部８が故障していると判定することができる。
【００５７】
また、正常に遮断された場合は、３相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの平均値Ｖａｖｅは、遮断を行っていない場合の式（１）の３相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを平均した式（３）から、遮断時の式（２）の３相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを平均した式（４）に変化する。一方、正常に遮断されなかった場合は、遮断を行っていない場合の式（３）の３相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの平均値Ｖａｖｅから変化しない。
【数３】
0006591089.tif 000004
【数４】
0006591089.tif 000005
【００５８】
よって、遮断を行っていない場合にＵ相電流Ｉｕが正である駆動状態において、遮断制御後に、３相巻線の端子電圧の和又は平均値、或いは、３相巻線の中性点の電圧が、変化する場合は、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕが正常に遮断されたと判定することができ、遮断制御後に、３相巻線の端子電圧の和又は平均値、或いは、３相巻線の中性点の電圧が、変化しない場合は、正常に遮断されておらず、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕの素子遮断部８が故障していると判定することができる。
【００５９】
＜診断対象相の巻線を流れる電流が負の場合＞
次に、診断対象相の巻線を流れる電流が、巻線からインバータ１７に流れる方向である負になる駆動状態について説明する。図４及び図５において電気角θが１８０ｄｅｇであり、診断対象相とされたＵ相の巻線を流れるＵ相電流Ｉｕが負になる遮断前の駆動状態の、ＰＷＭキャリア１周期Ｔｃのスイッチング素子２０Ｕ〜２１Ｗのオンオフ動作を図１７に示す。時刻ｔ１からｔ２までの電圧ベクトルはＶ７であり、時刻ｔ２からｔ３までの電圧ベクトルはＶ４であり、時刻ｔ３からｔ４までの電圧ベクトルはＶ０であり、時刻ｔ４からｔ５までの電圧ベクトルはＶ４であり、時刻ｔ５からｔ６までの電圧ベクトルはＶ７である。
【００６０】
電圧ベクトルＶ７での電流の流れ方は図１８のようになる。３相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗがオフなので直流電源２へ戻る経路は無いため、Ｖ相及びＷ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｖ、２０Ｗを通った電流は、Ｖ相巻線及びＷ相巻線を通った後、Ｕ相巻線を経由してＵ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕを通り、その後、再びＶ相及びＷ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｖ、２０Ｗに戻る。
【００６１】
電圧ベクトルＶ４での電流の流れ方は図１９のようになる。直流電源２から供給された電流は、Ｖ相及びＷ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｖ、２０Ｗを通ってＶ相巻線及びＷ相巻線へ流れた後、Ｕ相巻線を経由してＷ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕを通り、その後、直流電源２に戻る。
【００６２】
電圧ベクトルＶ０での電流の流れ方は図２０のようになる。３相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗがオフなので直流電源２からの電源供給はされないため、Ｖ相及びＷ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｖ、２１Ｗを通った電流は、Ｖ相巻線及びＷ相巻線を通った後、Ｕ相巻線を経由してＵ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕを通り、その後、再びＶ相及びＷ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｖ、２１Ｗに戻る。
【００６３】
素子遮断部８によって、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕを、駆動状態から遮断状態へ切り替えると、ＰＷＭキャリア１周期Ｔｃのスイッチング素子２０Ｕ〜２１Ｗのオンオフ動作は図２１のようになる。時刻ｔ１からｔ２までと、時刻ｔ５からｔ６までにおいて、遮断前の駆動状態とは異なる電圧ベクトルとなる。
【００６４】
この時刻ｔ１からｔ２までと、時刻ｔ５からｔ６までの電流の流れ方は図２２のようになる。Ｕ相の高電位側及び低電位側のスイッチング素子２０Ｕ、２１Ｕがともにオフであるが、電流の通流方向を考えると、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕの寄生ダイオードを通って電流が流れることは可能である。Ｖ相電圧Ｖｖ及びＷ相電圧Ｖｗは、Ｕ相電圧Ｖｕより大きいため、Ｖ相及びＷ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｖ、２０Ｗを通った電流は、Ｖ相巻線及びＷ相巻線を通った後、Ｕ相巻線を経由してＵ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕの寄生ダイオードを通り、その後、再びＶ相及びＷ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｖ、２０Ｗに戻る。つまり、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕの寄生ダイオードを通るかどうかの違いはあるが、図１８と同様の回路を実現できる。
【００６５】
このように、図４及び図５において電気角θが１８０ｄｅｇであり、Ｕ相電流Ｉｕが負の状態では、素子遮断部８によってＵ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕを、遮断前の駆動状態から遮断状態へ切り替えても、Ｕ相電流Ｉｕは、遮断前の駆動状態からほとんど変化無く流れる。状態変化が無いため、素子遮断部８の故障を判定することが困難である。
【００６６】
したがって、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕの素子遮断部８の故障を判定するためには、遮断を行っていない場合にＵ相電流Ｉｕが正になる駆動状態において、素子遮断部８に指令してＵ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕを遮断状態に切り替えればよい。
【００６７】
１−２−２−２．遮断故障判定部９の遮断故障判定処理
以上で説明した遮断故障判定の原理に基づいて、遮断故障判定部９が以下で説明するように構成されている。遮断故障判定部９は、素子遮断部８によりスイッチング素子が強制的に遮断されていない場合に、診断対象相の巻線を流れる電流が、正になる駆動状態において、素子遮断部８に指令して診断対象相の高電位側のスイッチング素子を強制的に遮断させる高電位側強制遮断を実行する。ここで、インバータ１７から巻線に流れる電流の方向を正としている。遮断故障判定部９は、高電位側強制遮断を実行したときの、電流又は電圧の検出値に基づいて素子遮断部８の故障を判定する遮断故障判定を実行する。
【００６８】
本実施の形態では、電流に基づいて故障を判定する場合は、以下のように構成される。すなわち、遮断故障判定部９は、高電位側強制遮断を実行した後、診断対象相の巻線を流れる電流が０に変化した場合に、診断対象相の高電位側のスイッチング素子の素子遮断部８が正常であると判定し、高電位側強制遮断を実行した後、診断対象相の巻線を流れる電流が０に変化しなかった場合に、診断対象相の高電位側のスイッチング素子の素子遮断部８が異常であると判定する。
【００６９】
一方、電圧に基づいて故障を判定する場合は、以下のように構成される。すなわち、遮断故障判定部９は、高電位側強制遮断を実行した後、診断対象相の巻線に印加される電圧が、診断対象相以外の相の巻線に印加される電圧の平均値に変化した場合に、診断対象相の高電位側のスイッチング素子の素子遮断部８が正常であると判定し、高電位側強制遮断を実行した後、診断対象相の巻線に印加される電圧が、診断対象相以外の相の巻線に印加される電圧の平均値に変化しなかった場合に、診断対象相の高電位側のスイッチング素子の素子遮断部８が異常であると判定する。
【００７０】
或いは、遮断故障判定部９は、高電位側強制遮断を実行した後、３相巻線の端子電圧の和又は平均値、或いは、３相巻線の中性点の電圧が、変化した場合に、診断対象相の高電位側のスイッチング素子の素子遮断部８が正常であると判定し、高電位側強制遮断を実行した後、３相巻線の端子電圧の和又は平均値、或いは、３相巻線の中性点の電圧が、変化しなかった場合に、診断対象相の高電位側のスイッチング素子の素子遮断部８が異常であると判定する。
【００７１】
３相巻線に印加する電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの電位の相対関係によって、各相の巻線を流れる電流の流れる方向が決まる。遮断が行われていない場合において診断対象相の巻線に流れる電流が正になる駆動状態は、遮断が行われていない場合において、診断対象相の巻線に印加する電圧が、３相巻線に印加する電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの平均値（中性点電圧）よりも大きくなる駆動状態となる。
【００７２】
そこで、遮断故障判定部９は、スイッチング素子が強制的に遮断されていない場合に、診断対象相の巻線の印加電圧が、３相の巻線の印加電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの平均値よりも大きくなる駆動状態において、高電位側強制遮断を実行するように構成されてもよい。ここで、３相の巻線の印加電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして、３相の巻線への印加電圧指令である３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊が用いられてもよい。
【００７３】
本実施の形態では、回転機３は、電動パワーステアリング装置の駆動用の回転機とされており、回転機３の出力トルクは、ギアあるいはチェーンなどを介してステアリングシャフト６２に伝達され、操舵トルクを補助するアシストトルクとなる。回転機３のトルクリプルあるいは自転トルクなどは、運転者に不快感を与えるおそれがある。回転機３に流れる電流量が異常な場合にはスイッチング素子の駆動を停止したいが、素子遮断部８が故障の場合には遮断状態に切り替わらず、運転者が要求しないトルクを出す可能性がある。本実施の形態のように、回転機３の制御装置を電動パワーステアリングの制御装置に適用することで、素子遮断部８の故障の判定が可能となり回転機３の異常動作を回避して安全性を向上できる。
【００７４】
２．実施の形態２
実施の形態２に係る制御装置１について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る回転機３及び制御装置１の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、電流指令演算部５が設定する遮断故障判定用のｄｑ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊の設定方法が異なる。
【００７５】
＜遮断故障判定用のｄｑ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊の設定原理＞
まず、本実施の形態に係る遮断故障判定用のｄｑ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊の設定原理について説明する。図２３に示すように、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを合成した電流ベクトルＩの、ｑ軸に対する位相角をβとする。なお、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令Ｉｑ＊についても、同様である。
【００７６】
ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑは、電流ベクトルの実効値Ｉｒｍｓ、及び電流ベクトルの位相角βを用いて、式（５）のように表せる。
【数５】
0006591089.tif 000006
【００７７】
式（５）のｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑに対して、電気角θに基づく２相３相変換及び固定座標変換を行うと、式（６）に示す３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが得られる。
【数６】
0006591089.tif 000007
【００７８】
各相の巻線の抵抗をＲとすると、式（６）の３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを得るための３相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、式（７）に示すようになる。
【数７】
0006591089.tif 000008
【００７９】
遮断前の駆動状態では、３相電圧指令に応じた、式（７）の３相電圧が３相巻線に印加されるが、診断対象相とされたＵ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕを遮断状態に切り替えたときに、３相巻線に印加される３相電圧Ｖｕ＿ｏｆｆ、Ｖｖ＿ｏｆｆ、Ｖｗ＿ｏｆｆは、式（８）のようになる。
【数８】
0006591089.tif 000009
【００８０】
その結果、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕを遮断状態に切り替えたときの３相電流Ｉｕ＿ｏｆｆ、Ｉｖ＿ｏｆｆ、Ｉｗ＿ｏｆｆは、式（９）で与えられ、式（９）の３相電流に対して、電気角θに基づく３相２相変換及び回転座標変換を行った、遮断状態のｄ軸電流Ｉｄ＿ｏｆｆ、ｑ軸電流Ｉｑ＿ｏｆｆは、式（１０）のようになる。
【数９】
0006591089.tif 000010
【数１０】
0006591089.tif 000011
【００８１】
遮断前の駆動状態の回転機３の出力トルクＴは、式（５）のｑ軸電流Ｉｑに、極対数Ｐ、及び磁束φを乗算して、式（１１）で与えられる。
【数１１】
0006591089.tif 000012
【００８２】
Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕの遮断状態の回転機３の出力トルクＴｏｆｆは、式（１０）のｑ軸電流Ｉｑ＿ｏｆｆに、極対数Ｐ、及び磁束φを乗算して、式（１２）で与えられる。
【数１２】
0006591089.tif 000013
【００８３】
遮断前の駆動状態の出力トルクＴと、遮断状態の出力トルクＴｏｆｆとの出力トルク差Ｔｄｉｆｆは、式（１３）で与えられる。
【数１３】
0006591089.tif 000014
【００８４】
＜第１の構成＞
まず、本実施の形態に係る、ｄｑ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を設定する第１の構成について説明する。振動する出力トルク差Ｔｄｉｆｆの絶対値が大きい場合、遮断状態となったときに回転機３が回転する可能性があるので、振動する出力トルク差Ｔｄｉｆｆの絶対値が、小さいほど回転機３の挙動に表れ難い。式（１３）において、位相角βが±π／２のときにｃｏｓβが０になり、出力トルク差Ｔｄｉｆｆが０を中心に正負均等に振動し、出力トルク差Ｔｄｉｆｆの絶対値が最小となる。したがって、電流ベクトルＩの位相角βが±π／２になるとき、すなわち、遮断前のｑ軸電流Ｉｑが０になり、ｄ軸電流Ｉｄが０以外の値になるとき、出力トルク差Ｔｄｉｆｆが最小になる。
【００８５】
そこで、本実施の形態の第１の構成では、電流指令演算部５は、遮断故障判定を行う場合は、遮断故障判定用のｑ軸電流指令Ｉｑ＊を０に設定し、遮断故障判定用のｄ軸電流指令Ｉｄ＊を０以外の値に設定する。この構成によれば、遮断前の駆動状態と遮断状態の出力トルク差Ｔｄｉｆｆの絶対値を最小にすることができ、遮断前後の出力トルク差が、回転機３の挙動に表れ難くできる。
【００８６】
＜第２の構成＞
次に、本実施の形態に係る、ｄｑ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を設定する第２の構成について説明する。図４には、第１の構成のように、ｄ軸電流Ｉｄが１０Ａｒｍｓの一定値であり、ｑ軸電流Ｉｑが０Ａｒｍｓである場合の３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが示されている。この場合は、診断対象相であるＵ相電流Ｉｕが正になり、Ｕ相の高電位側強制遮断が実行される期間は、電気角θが−π／２からπ／２になる期間（２７０ｄｅｇから３６０ｄｅｇ及び０ｄｅｇから９０ｄｅｇの間）だけであり、Ｕ相の高電位側強制遮断を実行できる期間が限定される。このことは、式（６）において、位相角βを±π／２に設定した場合の、Ｕ相電流Ｉｕの算出式からも理解できる。
【００８７】
そこで、Ｕ相電流Ｉｕが正になる間隔を拡大するためには、図２４のようにｄ軸電流指令Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊を設定すればよい。このとき、遮断前の駆動状態における３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、図２５のようになり、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子の遮断状態における３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、図２６のようになる。図２５に示されているように、Ｕ相電流Ｉｕは、±π／２（９０ｄｅｇ、２７０ｄｅｇ）以外の電気角θで、０より大きくなっており、ほぼ全角度でＵ相の高電位側強制遮断を実行することができる、
【００８８】
このとき、遮断前の駆動状態と遮断状態のＵ相電流の電流差Ｉｕ＿ｄｉｆｆ、ｑ軸電流の電流差Ｉｑ＿ｄｉｆｆは、図２７のようになり、出力トルク差に比例するｑ軸電流の電流差Ｉｑ＿ｄｉｆｆは、±５Ａｒｍｓの範囲内に収まっており、出力トルク差を抑制できる。
【００８９】
そこで、電流指令演算部５は、ｉ番目の相が診断対象相に決定され、１番目の相の巻線を基準としたｄ軸の進み角を電気角θとして、高電位側強制遮断を実行するときは、電気角θが、−π／２＋２π（ｉ−１）／ｍからπ／２＋２π（ｉ−１）／ｍの間にある場合は、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊を正の値に設定し、それ以外の場合は、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊を負の値に設定するように構成されている。なお、電流指令演算部５は、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊を０に設定する。
【００９０】
本実施の形態では、上述したように、ｍ＝３の３相の巻線が設けられており、ｉ＝１の１番目の相はＵ相とされており、ｉ＝２の２番目の相はＶ相とされており、ｉ＝３の３番目の相はＷ相とされている。電流指令演算部５は、図２８に示されているように、ｉ＝１のＵ相を診断対象相に決定した場合は、電気角θが−π／２からπ／２の間（２７０ｄｅｇから３６０ｄｅｇ及び０ｄｅｇから９０ｄｅｇの間）にあるときに、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊を正の値に設定し、それ以外のときに、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊を負の値に設定する。電流指令演算部５は、ｉ＝２のＶ相を診断対象相に決定した場合は、電気角θがπ／６から７π／６の間（３０ｄｅｇから２１０ｄｅｇの間）にあるときに、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊を正の値に設定し、それ以外のときに、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊を負の値に設定する。電流指令演算部５は、ｉ＝３のＷ相を診断対象相に決定した場合は、電気角θが５π／６から１１π／６の間（１５０ｄｅｇから３３０ｄｅｇの間）にあるときに、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊を正の値に設定し、それ以外のときに、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊を負の値に設定する。
【００９１】
３．実施の形態３
実施の形態３に係る制御装置１について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る回転機３及び制御装置１の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、電流指令演算部５が設定する遮断故障判定用のｄｑ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊の設定方法が異なる。
【００９２】
実施の形態２では、電流指令演算部５が、遮断故障判定用のｑ軸電流指令Ｉｑ＊を０に設定し、遮断故障判定用のｄ軸電流指令Ｉｄ＊を０以外の値に設定している。しかし、図２５に示しているように、診断対象相とされたＵ相電流Ｉｕは、電気角θが±π／２（９０ｄｅｇ、２７０ｄｅｇ）になる場合に０Ａｒｍｓになり、Ｕ相の高電位側強制遮断を実行しても遮断故障判定ができない。本実施の形態では、これらの電気角θでも、Ｕ相の高電位側強制遮断によって遮断故障判定できるように、Ｕ相電流Ｉｕを正の一定値にする。
【００９３】
そこで、電流指令演算部５は、ｉ番目の相が診断対象相に決定され、１番目の相の巻線を基準としたｄ軸の進み角を電気角θとして、高電位側強制遮断を実行するときは、−πから０の間の値に設定された位相調整定数Ｋを用いて、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令Ｉｑ＊を合成した電流ベクトルの、ｑ軸に対する位相角βが、Ｋ＋２π（ｉ−１）／ｍ−θになるように、遮断故障判定用のｄ軸電流指令Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令Ｉｑ＊を設定する。この場合は、電流指令演算部５は、式（１４）に示すように、遮断故障判定用のｄ軸電流指令Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令Ｉｑ＊を設定する。
【数１４】
0006591089.tif 000015
【００９４】
上述したように、ｍ＝３の３相の巻線が設けられており、診断対象相がｉ＝１の１番目の相であるＵ相に決定された場合は、β＝Ｋ−θとなり、診断対象相がｉ＝２の２番目の相であるＶ相に決定された場合は、β＝Ｋ＋２π／３−θとなり、診断対象相がｉ＝３の３番目の相であるＷ相に決定された場合は、β＝Ｋ＋４π／３−θとなる。各相について、位相角βを、式（６）に代入すると、Ｕ相が診断対象相とされたときのＵ相電流Ｉｕ＿ｔ、Ｖ相が診断対象相とされたときのＶ相電流Ｉｖ＿ｔ、Ｗ相が診断対象相とされたときのＷ相電流Ｉｗ＿ｔを表す式（１５）を得る。位相調整定数Ｋは、−πから０の間の値に設定されるので、各診断対象相の電流Ｉｕ＿ｔ、Ｉｖ＿ｔ、Ｉｗ＿ｔは正の値になる。
【数１５】
0006591089.tif 000016
【００９５】
図２９に、診断対象相がｉ＝１の１番目の相であるＵ相に決定され、位相調整定数Ｋが−π／２に設定されている場合の、遮断故障判定用のｄｑ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を示し、図３０に、図２９の場合において、遮断前の駆動状態のときの３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを示し、図３１に、図２９の場合において、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子を遮断したときの３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを示す。図３０に示すように、遮断前の駆動状態では、全ての電気角θにおいて、Ｕ相電流Ｉｕは１０Ａｒｍｓの正の値になり、Ｕ相の高電位側強制遮断による遮断故障判定を実行可能である。図３１に示すように、遮断状態では、Ｕ相電流Ｉｕは０Ａｒｍｓとなるため、電流変化から、素子遮断部８の故障を容易に判定できる。また、故障診断相の巻線電流が一定値となるため、故障判定のしきい値の設計が容易になり、故障判定精度を向上させることができる。
【００９６】
図２９から図３１に、位相調整定数Ｋが−π／２に設定されている場合について示したように、それぞれの電気角θにおいて、電流ベクトルを所望の方向（本例では、Ｕ相の高電位側）にすることにより、無駄な方向成分を無くすることができ、電流ベクトルの絶対値を低減できる。
【００９７】
図２９から図３１の場合において、遮断前の駆動状態と遮断状態のＵ相電流の電流差Ｉｕ＿ｄｉｆｆ、ｑ軸電流の電流差Ｉｑ＿ｄｉｆｆは、図３２に示すようになる。出力トルク差に比例するｑ軸電流の電流差Ｉｑ＿ｄｉｆｆの絶対値は、電気角θが９０ｄｅｇ及び２７０ｄｅｇであるときに最も大きくなる。
【００９８】
例えば、電気角θが９０ｄｅｇであるときに、遮断前の駆動状態でのｑ軸電流Ｉｑは、最大の絶対値となる−１０Ａｒｍｓになり、遮断状態でのｑ軸電流Ｉｑは０Ａｒｍｓになる。ｑ軸電流Ｉｑを回転機３の出力トルクに換算するトルク定数をＫｔとすると、遮断前の駆動状態の出力トルクＴは−１０√３Ｋｔになり、遮断状態の出力トルクＴｏｆｆは０になる。
【００９９】
一方、回転機３、及び回転機３の出力軸にギア及びチェーンなどで取り付けられたトルク伝達機構には機械損失トルクＴｌｏｓｓが存在する。本実施の形態では、機械損失トルクＴｌｏｓｓは、回転機３の出力トルクをステアリングシャフト６２に伝達するトルク伝達機構の機械損失トルクとされる。遮断前の駆動状態の出力トルクＴを、機械損失トルクＴｌｏｓｓ以内とすることで回転機３が回転しない状態を維持できる。
【０１００】
そこで、電流指令演算部５は、機械損失トルクＴｌｏｓｓの絶対値をトルク定数Ｋｔで除算した値以下に、遮断故障判定用のｑ軸電流指令Ｉｑ＊の絶対値を設定するように構成されている。この構成によれば、回転機３が回転しない状態で、遮断故障判定を実行することができる。なお、機械損失トルクＴｌｏｓｓを、予め記憶装置９１に記憶させておき、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊を演算する際に読み出すようにされてもよい。
【０１０１】
また、電流指令演算部５は、スイッチング素子が強制的に遮断されていない場合の回転機３の出力トルクＴと、スイッチング素子が強制的に遮断されている場合の回転機３の出力トルクＴｏｆｆとの出力トルク差Ｔｄｉｆｆの絶対値が、ロータの回転軸にかかる機械損失トルクＴｌｏｓｓの絶対値以下になるように、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊を設定するように構成されている。この構成によれば、遮断前後に生じる出力トルク変化によって回転機３が回転することを防止できる。
【０１０２】
式（１３）から遮断前の駆動状態と遮断状態の出力トルク差Ｔｄｉｆｆの絶対値の最大値は式（１６）で与えられる。よって、電流指令演算部５は、式（１６）により算出される出力トルク差Ｔｄｉｆｆの絶対値の最大値が、機械損失トルクＴｌｏｓｓの絶対値以下になるように電流ベクトルの実効値Ｉｒｍｓを設定し、設定した電流ベクトルの実効値Ｉｒｍｓを用い、式（５）に基づいてｑ軸電流指令Ｉｑ＊を設定する。
【数１６】
0006591089.tif 000017
【０１０３】
なお、遮断状態での３相電流は図３１のようになるため、電圧指令演算部６において検出電流値をフィードバックして電圧指令を演算すると、電流指令との偏差が大きいため、電圧指令が最大値まで変化する懸念がある。上記の実施の形態１で説明したように、電圧指令演算部６は、遮断故障判定において、遮断を行った後に、電流フィードバック制御を停止し、電流の検出値を用いずに、遮断故障判定用のｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を設定するように構成されている。よって、遮断後に電流フィードバック制御により回転機３の出力トルクが増加することを防止できる。
【０１０４】
また、上記の実施の形態１で説明したように、電圧指令演算部６は、スイッチング素子を強制的に遮断する前に演算したｄｑ軸電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を保持し、スイッチング素子を強制的に遮断したときに、保持した値をｄｑ軸電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊に設定するように構成されている。この構成によれば、遮断する前の電圧指令を保持する簡単な方法で、遮断による電流変化の影響が、遮断後の電圧指令に出ないようにできる。
【０１０５】
４．実施の形態４
実施の形態４に係る制御装置１について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る回転機３及び制御装置１の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、遮断故障判定において、診断対象相の低電位側のスイッチング素子を強制的に遮断させる低電位側強制遮断が実行される点が異なる。
【０１０６】
まず、低電位側強制遮断を実行する場合の遮断故障判定の原理について説明する。診断対象相がＵ相に設定されている場合を例に説明する。実施の形態１と同様に、遮断前に回転機３が回転している状態で、ｄ軸電流が１０Ａｒｍｓ、ｑ軸電流が０Ａｒｍｓ流れているとき、３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、図４のようになる。また、微小回転では電圧と電流の位相はほとんど差が無いため、３相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは図５のようになる。
【０１０７】
図４及び図５において電気角θが０ｄｅｇであり、診断対象相とされたＵ相電流Ｉｕが正になる遮断前の駆動状態において、Ｕ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕを遮断状態に切り替えると、ＰＷＭキャリア１周期Ｔｃのスイッチング素子２０Ｕ〜２１Ｗのオンオフ動作は図３３に示すようになる。時刻ｔ３からｔ４の時刻では、図７に示した遮断前の駆動状態とは異なる電圧ベクトルとなる。
【０１０８】
この時刻ｔ３からｔ４までの電流の流れ方は図３４のようになる。Ｕ相の高電位側及び低電位側のスイッチング素子２０Ｕ、２１Ｕがともにオフであるが、電流の通流方向を考えると、Ｕ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕの寄生ダイオードを通ることは可能である。Ｕ相電圧Ｖｕは、Ｖ相電圧Ｖｖ及びＷ相電圧Ｖｗより大きいため、Ｕ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕの寄生ダイオードを通った電流は、Ｕ相巻線を通った後、Ｖ相巻線及びＷ相巻線を経由してＶ相及びＷ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｖ、２１Ｗを通り、その後、再びＵ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕに戻る。つまり、Ｕ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕの寄生ダイオードを通るかどうかの違いはあるが、図１０と同様の回路を実現できる。
【０１０９】
このように、図４及び図５において電気角θが０ｄｅｇであり、Ｕ相電流Ｉｕが正の状態では、素子遮断部８によってＵ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕを、遮断前の駆動状態から遮断状態へ切り替えても、Ｕ相電流Ｉｕは、遮断前の駆動状態からほとんど変化無く流れる。状態変化が無いため、素子遮断部８の故障を判定することが困難である。
【０１１０】
一方、図４及び図５において電気角θが１８０ｄｅｇであり、診断対象相とされたＵ相電流Ｉｕが負になる遮断前の駆動状態において、Ｕ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕを遮断状態に切り替えると、ＰＷＭキャリア１周期Ｔｃのスイッチング素子２０Ｕ〜２１Ｗのオンオフ動作は図３５に示すようになる。時刻ｔ２からｔ５の時刻では、図１７に示した遮断前の駆動状態とは異なる電圧ベクトルとなる。
【０１１１】
時刻ｔ２からｔ３までと、時刻ｔ４からｔ５までの電流の流れ方は、通流方向を考慮すると図３６のようになるはずであるが、Ｖ相電圧Ｖｖ及びＷ相電圧Ｖｗは、Ｕ相電圧Ｖｕより大きいため、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕの寄生ダイオードを通って電流が流れることはできず、Ｕ相巻線に電流は流れない。
【０１１２】
時刻ｔ３からｔ４までの電流の流れ方は、通流方向を考慮すると図３７のようになるはずであるが、寄生ダイオードを通って流せる電流の方向とは逆のため、Ｕ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕの寄生ダイオードを通って流れることはできず、Ｕ相巻線に電流は流れない。
【０１１３】
このように、図４及び図５において電気角θが１８０ｄｅｇであり、Ｕ相電流が負の状態において、遮断前の駆動状態から、Ｕ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕを遮断状態に切り替えたときの３相電流及び３相電圧を図３８に示す。時刻０．１ｓで、遮断前の駆動状態から遮断状態に切り替えたことで、３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが流れなくなっている。遮断状態時のＵ相電圧Ｖｕは、遮断を行っていない場合のＶ相電圧ＶｖとＷ相電圧Ｖｗの平均値である中性点電圧となる。本例では、Ｖ相電圧ＶｖとＷ相電圧Ｖｗが等しいため、Ｕ相電圧Ｖｕは、Ｖ相電圧Ｖｖ及びＷ相電圧Ｖｗに等しくなっている。
【０１１４】
なお、Ｖ相電圧ＶｖとＷ相電圧Ｖｗが等しい場合には、Ｖ相巻線およびＷ相巻線にも電流が流れないが、Ｖ相電圧ＶｖとＷ相電圧Ｖｗの間に電位差がある場合には高い方の相の巻線から低い方の相の巻線へ電流が流れる。Ｖ相電圧ＶｖがＷ相電圧Ｖｗより高電位である場合は、Ｖ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｖを通った電流は、Ｖ相巻線からＷ相巻線を経由してＷ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｗを通った後、Ｖ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｖへ戻り、Ｖ相巻線からＷ相巻線に電流が流れる。
【０１１５】
このように、図４及び図５において電気角θが１８０ｄｅｇのときのように、遮断を行っていない場合に診断対象相とされたＵ相電流Ｉｕが負になる駆動状態では、素子遮断部８によってＵ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕを遮断状態へ切り替えると、Ｕ相電流Ｉｕが流れなくなる。よって、遮断指令後に、診断対象相とされたＵ相電流Ｉｕが０に変化する場合は、Ｕ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕが正常に遮断されたと判定することができ、遮断指令後に、Ｕ相電流Ｉｕが０に変化しない場合は、正常に遮断されておらず、Ｕ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕの素子遮断部８が故障していると判定することができる。また、遮断指令後の、診断対象相でないＶ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗの変化によっても、素子遮断部８の故障を判定することができる。
【０１１６】
また、遮断を行っていない場合にＵ相電流Ｉｕが負である駆動状態において、遮断制御後に、３相巻線の端子電圧の和又は平均値、或いは、３相巻線の中性点の電圧が、変化する場合は、Ｕ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕが正常に遮断されたと判定することができ、遮断制御後に、３相巻線の端子電圧の和又は平均値、或いは、３相巻線の中性点の電圧が、変化しない場合は、正常に遮断されておらず、Ｕ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕの素子遮断部８が故障していると判定することができる。
【０１１７】
したがって、Ｕ相の低電位側のスイッチング素子２１Ｕの素子遮断部８の故障を判定するには、遮断を行っていない場合にＵ相電流Ｉｕが負になる駆動状態において、素子遮断部８に指令してＵ相の高電位側のスイッチング素子２０Ｕを遮断状態に切り替えればよい。
【０１１８】
そこで、本実施の形態では、遮断故障判定部９は、素子遮断部８によりスイッチング素子が強制的に遮断されていない場合に、診断対象相の巻線を流れる電流が、負になる駆動状態において、素子遮断部８に指令して診断対象相の低電位側のスイッチング素子を強制的に遮断させる低電位側強制遮断を実行する。ここで、巻線からインバータ１７に流れる電流の方向を負としている。遮断故障判定部９は、低電位側強制遮断を実行したときの、電流又は電圧の検出値に基づいて素子遮断部８の故障を判定する遮断故障判定を実行する。
【０１１９】
本実施の形態では、電流に基づいて故障を判定する場合は、以下のように構成される。すなわち、遮断故障判定部９は、低電位側強制遮断を実行した後、診断対象相の巻線を流れる電流が０に変化した場合に、診断対象相の低電位側のスイッチング素子の素子遮断部８が正常であると判定し、低電位側強制遮断を実行した後、診断対象相の巻線を流れる電流が０に変化しなかった場合に、診断対象相の低電位側のスイッチング素子の素子遮断部８が異常であると判定する。
【０１２０】
一方、電圧に基づいて故障を判定する場合は、以下のように構成される。すなわち、遮断故障判定部９は、低電位側強制遮断を実行した後、診断対象相の巻線に印加される電圧が、診断対象相以外の相の巻線に印加される電圧の平均値に変化した場合に、診断対象相の低電位側のスイッチング素子の素子遮断部８が正常であると判定し、低電位側強制遮断を実行した後、診断対象相の巻線に印加される電圧が、診断対象相以外の相の巻線に印加される電圧の平均値に変化しなかった場合に、診断対象相の低電位側のスイッチング素子の素子遮断部８が異常であると判定する。
【０１２１】
或いは、遮断故障判定部９は、低電位側強制遮断を実行した後、３相巻線の端子電圧の和又は平均値、或いは、３相巻線の中性点の電圧が、変化した場合に、診断対象相の低電位側のスイッチング素子の素子遮断部８が正常であると判定し、低電位側強制遮断を実行した後、３相巻線の端子電圧の和又は平均値、或いは、３相巻線の中性点の電圧が、変化しなかった場合に、診断対象相の低電位側のスイッチング素子の素子遮断部８が異常であると判定する。
【０１２２】
３相巻線に印加する電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの電位の相対関係によって、各相の巻線を流れる電流の流れる方向が決まる。遮断が行われていない場合において診断対象相の巻線に流れる電流が負になる駆動状態は、遮断が行われていない場合において、診断対象相の巻線に印加する電圧が、３相巻線に印加する電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの平均値（中性点電圧）よりも小さくなる駆動状態となる。
【０１２３】
そこで、遮断故障判定部９は、スイッチング素子が強制的に遮断されていない場合に、診断対象相の巻線の印加電圧が、３相の巻線の印加電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの平均値よりも小さくなる駆動状態において、低電位側強制遮断を実行するように構成されてもよい。ここで、３相の巻線の印加電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして、３相の巻線への印加電圧指令である３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊が用いられてもよい。
【０１２４】
上記の実施の形態１と同様に、回転機３の制御装置を電動パワーステアリング装置の制御装置に適用することで、素子遮断部８の故障の判定が可能となり回転機３の異常動作を回避して安全性を向上できる。
【０１２５】
５．実施の形態５
実施の形態５に係る制御装置１について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る回転機３及び制御装置１の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、診断対象相の低電位側のスイッチング素子が遮断される点と、電流指令演算部５が設定する遮断故障判定用のｄｑ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊の設定方法が異なる。
【０１２６】
＜第１の構成＞
まず、本実施の形態に係る、ｄｑ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を設定する第１の構成について説明する。式（１３）に示した、遮断前の駆動状態の出力トルクＴと遮断状態の出力トルクＴｏｆｆとの出力トルク差Ｔｄｉｆｆの絶対値が大きい場合、遮断状態となったときに回転機が回転する可能性があるので、振動する出力トルク差Ｔｄｉｆｆの絶対値が、小さいほど回転機３の挙動に表れ難い。式（１３）より、位相角βが±π／２のときに出力トルク差Ｔｄｉｆｆの絶対値が最小となる。したがって、電流ベクトルＩの位相角βが±π／２になるとき、すなわち、遮断前のｑ軸電流Ｉｑが０になり、ｄ軸電流Ｉｄが０以外の値になるとき、出力トルク差Ｔｄｉｆｆが最小になる。
【０１２７】
そこで、本実施の形態の第１の構成では、上記の実施の形態２の第１の構成と同様に、電流指令演算部５は、遮断故障判定を行う場合は、遮断故障判定用のｑ軸電流指令Ｉｑ＊を０に設定し、遮断故障判定用のｄ軸電流指令Ｉｄ＊を０以外の値に設定する。この構成によれば、遮断前の駆動状態と遮断状態の出力トルク差Ｔｄｉｆｆの絶対値を最小にすることができ、遮断前後の出力トルク差を、回転機３の挙動に表れ難くできる。
【０１２８】
＜第２の構成＞
次に、本実施の形態に係る、ｄｑ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を設定する第２の構成について説明する。図４には、第１の構成のように、ｄ軸電流Ｉｄが１０Ａｒｍｓの一定値であり、ｑ軸電流Ｉｑが０Ａｒｍｓである場合の３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが示されている。この場合は、診断対象相であるＵ相電流Ｉｕが負になり、Ｕ相の低電位側強制遮断が実行される期間は、電気角θがπ／２から３π／２になる期間（９０ｄｅｇから２７０ｄｅｇの間）だけであり、Ｕ相の低電位側強制遮断を実行できる期間が限定される。このことは、式（６）において、位相角βを±π／２に設定した場合の、Ｕ相電流Ｉｕの算出式からも理解できる。
【０１２９】
そこで、Ｕ相電流Ｉｕが負になる間隔を拡大するためには、図３９のようにｄ軸電流指令Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊を設定すればよい。このとき、遮断前の駆動状態における３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、図４０のようになり、Ｕ相の低電位側のスイッチング素子の遮断状態における３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、図４１のようになる。図４０に示されているように、Ｕ相電流Ｉｕは、±π／２（９０ｄｅｇ、２７０ｄｅｇ）以外の電気角θで、０より小さくなっており、ほぼ全角度でＵ相の低電位側強制遮断を実行することができる、
【０１３０】
このとき、遮断前の駆動状態と遮断状態のＵ相電流の電流差Ｉｕ＿ｄｉｆｆ、ｑ軸電流の電流差Ｉｑ＿ｄｉｆｆは、図４２のようになり、出力トルク差に比例するｑ軸電流の電流差Ｉｑ＿ｄｉｆｆは、±５Ａｒｍｓの範囲内に収まっており、出力トルク差を抑制できる。
【０１３１】
そこで、電流指令演算部５は、ｉ番目の相が診断対象相に決定され、１番目の相の巻線を基準としたｄ軸の進み角を電気角として、低電位側強制遮断を実行するときは、電気角θが、−π／２＋２π（ｉ−１）／ｍからπ／２＋２π（ｉ−１）／ｍの間にある場合は、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊を負の値に設定し、それ以外の場合は、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊を正の値に設定するように構成されている。なお、電流指令演算部５は、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊を０に設定する。
【０１３２】
本実施の形態では、上述したように、ｍ＝３の３相の巻線が設けられており、ｉ＝１の１番目の相はＵ相とされており、ｉ＝２の２番目の相はＶ相とされており、ｉ＝３の３番目の相はＷ相とされている。電流指令演算部５は、図４３に示されているように、ｉ＝１のＵ相を診断対象相に決定した場合は、電気角θが−π／２からπ／２の間（２７０ｄｅｇから３６０ｄｅｇ及び０ｄｅｇから９０ｄｅｇの間）にあるときに、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊を負の値に設定し、それ以外のときに、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊を正の値に設定する。電流指令演算部５は、ｉ＝２のＶ相を診断対象相に決定した場合は、電気角θがπ／６から７π／６の間（３０ｄｅｇから２１０ｄｅｇの間）にあるときに、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊を負の値に設定し、それ以外のときに、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊を正の値に設定する。電流指令演算部５は、ｉ＝３のＷ相を診断対象相に決定した場合は、電気角θが５π／６から１１π／６の間（１５０ｄｅｇから３３０ｄｅｇの間）にあるときに、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊を負の値に設定し、それ以外のときに、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊を正の値に設定する。
【０１３３】
６．実施の形態６
実施の形態６に係る制御装置１について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る回転機３及び制御装置１の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、診断対象相の低電位側のスイッチング素子が遮断される点と、電流指令演算部５が設定する遮断故障判定用のｄｑ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊の設定方法が異なる。
【０１３４】
実施の形態５では、電流指令演算部５が、遮断故障判定用のｑ軸電流指令Ｉｑ＊を０に設定し、遮断故障判定用のｄ軸電流指令Ｉｄ＊を０以外の値に設定している。しかし、図４０に示しているように、診断対象相とされたＵ相電流Ｉｕは、電気角θが±π／２（９０ｄｅｇ、２７０ｄｅｇ）になる場合に０Ａｒｍｓになり、Ｕ相の低電位側強制遮断を実行できない。本実施の形態では、これらの電気角θでも、Ｕ相の低電位側強制遮断を実行できるように、Ｕ相電流Ｉｕを負の一定値にする。
【０１３５】
そこで、電流指令演算部５は、ｉ番目の相が診断対象相に決定され、１番目の相の巻線を基準としたｄ軸の進み角を電気角θとして、低電位側強制遮断を実行するときは、０からπの間の値に設定された位相調整定数Ｋを用いて、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令Ｉｑ＊を合成した電流ベクトルの、ｑ軸に対する位相角βが、Ｋ＋２π（ｉ−１）／ｍ−θになるように、遮断故障判定用のｄ軸電流指令Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令Ｉｑ＊を設定する。この場合は、電流指令演算部５は、上記の式（１４）に示すように、遮断故障判定用のｄ軸電流指令Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令Ｉｑ＊を設定する。
【０１３６】
上述したように、ｍ＝３の３相の巻線が設けられており、診断対象相がｉ＝１の１番目の相であるＵ相に決定された場合は、β＝Ｋ−θとなり、診断対象相がｉ＝２の２番目の相であるＶ相に決定された場合は、β＝Ｋ＋２π／３−θとなり、診断対象相がｉ＝３の３番目の相であるＷ相に決定された場合は、β＝Ｋ＋４π／３−θとなる。上記の式（１５）のように、Ｕ相が診断対象相とされたときのＵ相電流Ｉｕ＊、Ｖ相が診断対象相とされたときのＶ相電流Ｉｖ＊、Ｗ相が診断対象相とされたときのＷ相電流Ｉｗ＊が表せる。位相調整定数Ｋは、０からπの間の値に設定されるので、各診断対象相の電流Ｉｕ＊、Ｉｖ＊、Ｉｗ＊は負の値になる。
【０１３７】
図４４に、診断対象相がｉ＝１の１番目の相であるＵ相に決定され、位相調整定数Ｋがπ／２に設定されている場合の、遮断故障判定用のｄｑ軸電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を示し、図４５に、図４４の場合において、遮断前の駆動状態のときの３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを示し、図４６に、図４４の場合において、Ｕ相の低電位側のスイッチング素子を遮断したときの３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを示す。図４５に示すように、遮断前の駆動状態では、全ての電気角θにおいて、Ｕ相電流Ｉｕは−１０Ａｒｍｓの負の値になり、Ｕ相の低電位側強制遮断を実行可能である。図４６に示すように、遮断状態では、Ｕ相電流Ｉｕは０Ａｒｍｓとなるため、電流変化から、素子遮断部８の故障を容易に判定できる。また、故障診断相の巻線電流が一定値となるため、故障判定のしきい値の設計が容易になり、故障判定精度を向上させることができる。
【０１３８】
図４４から図４６に、位相調整定数Ｋがπ／２に設定されている場合について示したように、それぞれの電気角θにおいて、電流ベクトルを所望の方向（本例では、Ｕ相の高電位側）にすることにより、無駄な方向成分を無くすることができ、電流ベクトルの絶対値を低減できる。
【０１３９】
図４４から図４６の場合において、遮断前の駆動状態と遮断状態のＵ相電流の電流差Ｉｕ＿ｄｉｆｆ、ｑ軸電流の電流差Ｉｑ＿ｄｉｆｆは、図４７に示すようになる。出力トルク差に比例するｑ軸電流の電流差Ｉｑ＿ｄｉｆｆの絶対値は、電気角θが９０ｄｅｇ及び２７０ｄｅｇであるときに、最も大きくなる。
【０１４０】
例えば、電気角θが９０ｄｅｇであるときに、遮断前の駆動状態でのｑ軸電流Ｉｑは、最大の絶対値となる１０Ａｒｍｓになり、遮断状態でのｑ軸電流Ｉｑは０Ａｒｍｓになる。ｑ軸電流Ｉｑを回転機３の出力トルクに換算するトルク定数をＫｔとすると、遮断前の駆動状態の出力トルクＴは１０√３Ｋｔになり、遮断状態の出力トルクＴｏｆｆは０になる。
【０１４１】
一方、回転機３、及び回転機３の出力軸にギア及びチェーンなどで取り付けられたトルク伝達機構には機械損失トルクＴｌｏｓｓが存在する。本実施の形態では、機械損失トルクＴｌｏｓｓは、回転機３の出力トルクをステアリングシャフト６２に伝達するトルク伝達機構の機械損失トルクとされる。遮断前の駆動状態の出力トルクＴを、機械損失トルクＴｌｏｓｓ以内とすることで回転機３が回転しない状態を保持できる。
【０１４２】
そこで、電流指令演算部５は、機械損失トルクＴｌｏｓｓの絶対値をトルク定数Ｋｔで除算した値以下に、遮断故障判定用のｑ軸電流指令Ｉｑ＊の絶対値を設定するように構成されている。この構成によれば、回転機３が回転しない状態で、遮断故障判定を実行することができる。なお、機械損失トルクＴｌｏｓｓを、予め記憶装置９１に記憶させておき、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊を演算する際に読み出すようにされてもよい。
【０１４３】
また、電流指令演算部５は、スイッチング素子が強制的に遮断されていない場合の回転機３の出力トルクＴと、スイッチング素子が強制的にオフされている場合の回転機３の出力トルクＴｏｆｆとの出力トルク差Ｔｄｉｆｆの絶対値が、ロータの回転軸にかかる機械損失トルクＴｌｏｓｓの絶対値以下になるように、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊を設定するように構成されている。この構成によれば、遮断前後に生じる出力トルク変化によって回転機３が回転することを防止できる。
【０１４４】
電流指令演算部５は、式（１６）により算出される出力トルク差Ｔｄｉｆｆの絶対値の最大値が、機械損失トルクＴｌｏｓｓの絶対値以下になるように電流ベクトルの実効値Ｉｒｍｓを設定し、設定した電流ベクトルの実効値Ｉｒｍｓを用い、式（５）に基づいてｑ軸電流指令Ｉｑ＊を設定する。
【０１４５】
なお、遮断状態での３相電流は図４６のようになるため、電圧指令演算部６において検出電流値をフィードバックして電圧指令を演算すると、電流指令との偏差が大きいため、電圧指令が最大値まで変化する懸念がある。上記の実施の形態１で説明したように、電圧指令演算部６は、遮断故障判定において、遮断を行った後に、電流フィードバック制御を停止し、電流の検出値を用いずに、遮断故障判定用のｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を設定するように構成されている。よって、遮断後に電流フィードバック制御により回転機３の出力トルクが増加することを防止できる。
【０１４６】
また、上記の実施の形態１で説明したように、電圧指令演算部６は、スイッチング素子を強制的に遮断する前に演算したｄｑ軸電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を保持し、スイッチング素子を強制的に遮断したときに、保持した値をｄｑ軸電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊に設定するように構成されている。この構成によれば、遮断する前の電圧指令を保持する簡単な方法で、遮断による電流変化の影響が、遮断後の電圧指令に出ないようにできる。
【０１４７】
なお、上記の実施の形態１から６では、回転機３は、電動パワーステアリング装置の駆動用の回転機とされ、制御装置１は、電動パワーステアリング装置６０の制御装置とされている場合を例として説明した。しかし、回転機３は、車輪を駆動する回転機とされるなど、電動パワーステアリング装置６０以外の機器の駆動力源とされてもよく、制御装置１は、要求された駆動力を回転機３に出力させる回転機３の制御装置とされてもよく、或いは、電動パワーステアリング装置６０以外の機器の制御装置とされてもよい。
【０１４８】
また、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【０１４９】
１  回転機の制御装置、２  直流電源、３  回転機、４  制御回路、５  電流指令演算部、６  電圧指令演算部、７  スイッチング信号生成部、８  素子遮断部、９  遮断故障判定部、１０  回転情報演算部、１１  電流検出部、１２  トルク指令演算部、１７  インバータ、６０  電動パワーステアリング装置、Ｉｄ＊  ｄ軸電流指令、Ｉｑ＊  ｑ軸電流指令、Ｋｔ  トルク定数、Ｔｌｏｓｓ  機械損失トルク、β  位相角、θ  電気角
【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】
0006591089.tif 000025
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0006591089.tif 000030
【図１４】
0006591089.tif 000031
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
0006591089.tif 000039
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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