(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
還流ダイオードを有する複数のスイッチング素子を備え、電動モータを駆動するブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路をバッテリの負極に接続する負極接続端子と、
前記ブリッジ回路と前記負極接続端子との間に設けられた逆接保護用スイッチング素子と、
前記ブリッジ回路側にアノードが接続され、前記負極接続端子側にカソードが接続され、前記逆接保護用スイッチング素子と並列接続された逆接保護用ダイオードと、
前記逆接保護用ダイオードの両端の電位差を検出する電位差検出部と、
前記複数のスイッチング素子および前記逆接保護用スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、
前記制御部が、前記ブリッジ回路のすべての前記スイッチング素子をオフ制御し、かつ、前記逆接保護用スイッチング素子をオン制御している時に、前記電位差検出部が何らかの電位差を検出した場合、前記逆接保護用スイッチング素子が故障であると判定する故障判定部と、
を備える電動モータ駆動回路。
【請求項２】
還流ダイオードを有する複数のスイッチング素子を備え、電動モータを駆動するブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路をバッテリの負極に接続する負極接続端子と、
前記ブリッジ回路と前記負極接続端子との間に設けられた逆接保護用スイッチング素子と、
前記ブリッジ回路側にアノードが接続され、前記負極接続端子側にカソードが接続され、前記逆接保護用スイッチング素子と並列接続された逆接保護用ダイオードと、
前記逆接保護用ダイオードの両端の電位差を検出する電位差検出部と、
前記複数のスイッチング素子および前記逆接保護用スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、
前記制御部が、前記ブリッジ回路の前記複数のスイッチング素子をオンオフ制御して前記電動モータを駆動している時であって、前記逆接保護用スイッチング素子をオン制御している時に、前記電位差検出部が前記逆接保護用ダイオードの電圧降下より大きい電位差を検出した場合、前記逆接保護用スイッチング素子が故障であると判定する故障判定部と、
を備える電動モータ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータ駆動回路に関し、特に、直流電源の電極を逆に接続されても負荷を保護するための負荷保護回路を備える電動モータ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両に搭載されるバッテリなどの直流電源の電極を逆に接続されても、負荷（たとえば、車載用電子機器等）を保護するための保護回路は知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１は、バッテリの電極が逆接続された状態から電子機器を保護し、安価かつ小型に実現することを課題とした保護回路を開示する。この保護回路では、バッテリの負極が接続されるべき電子機器のグランド端子とこの電子機器のグランドラインとの間に、基板がグランドラインに接続されたｎ型ＭＯＳ電界効果トランジスタが接続されている。また、この電子機器の電源端子とグランドラインとの間には抵抗が直列接続され、分圧された電圧がｎ型ＭＯＳ電界効果トランジスタのゲートに印加される。これにより、バッテリが正しく接続された場合のみグランドラインとグランド端子とが電気的に接続され、逆に接続された場合は電気的に接続されないので、負荷回路は保護される。
【０００４】
また、特許文献２は、バッテリを逆接続することによって生じるＩＣ内の接合部が順方向バイアスされること、及び基層に少数キャリアが流れラッチアップ現象や熱の発生などを防止することを課題として逆接続されたバッテリに対する保護回路を開示する。この保護回路は、バッテリと、負荷と、逆接続されたバッテリに対して負荷を保護するためのデバイスとからなる。このデバイスは、バッテリがバッテリと負荷とに直列に接続されたＭＯＳＦＥＴと順接続されたとき、ＭＯＳＦＥＴを導通状態にバイアスする第１手段と、バッテリが逆接続されたときに、ＭＯＳＦＥＴのゲートをソースと短絡することでＭＯＳＦＥＴを非導通状態にバイアスする第２手段とを有する。これにより、負荷回路は保護される。
【０００５】
また、特許文献３は、直流電源を逆極性で接続した場合に回路を保護するとともに、ノイズに強い構成を実現することを課題として電子機器の保護回路を開示する。この保護回路では、電源の逆接保護用にＰチャンネルＦＥＴを設け、そのドレインを正極側の電源供給端子に接続するとともに、そのソースを電子機器の電源入力端子に接続し、ＦＥＴのゲートを接地ラインに接続する。この保護回路では、電源の逆接続時においてＰチャンネルＦＥＴをオフ状態とし、電子機器の回路と電源との間でグランドを共通化することで、逆接続した場合に電子機器の回路を保護する。
また、電動パワーステアリングなどを駆動する電動モータに対する電動モータ駆動回路においても、電動モータに電源を供給するバッテリを逆接続した場合に回路を保護するＦＥＴが設けられることも知られている。
【０００６】
たとえば、特許文献４は、小型化の実現と信頼性の確保とを図ることを課題として電動パワーステアリング装置を開示する。この電動パワーステアリング装置は、直流電源からモータ駆動部への通電経路に、この通電経路を導通／遮断する電源リレーを設ける。この電源リレーは、２つのＭＯＳＦＥＴを直列接続するバックトゥバックに配置し、双方向の電流を遮断可能とする。ＭＯＳＦＥＴの近傍にサーミスタを配置し、ＭＯＳＦＥＴの近傍の温度を検出する。直流電源の電極を逆接続するとＭＯＳＦＥＴの温度が上昇するので、その温度が予め設定した基準温度以上であるとき、直流電源が逆接続されたと判断する。
【０００７】
また、バッテリの電極が逆極性で接続された時、電子機器を保護する保護回路の故障を検出するために、以下の技術が提案されている。
【０００８】
たとえば、特許文献５は、逆接保護手段が故障しているか否かを診断することを課題としてモータ制御装置を開示する。このモータ制御装置は、バッテリとモータとの間を接続又は遮断するスイッチング素子及びバッテリが逆接続されたときに電流の逆流を防止する逆流防止素子を有する逆接保護手段と、逆接保護手段の故障を診断する故障診断手段を有している。故障診断手段は、逆接保護手段を接続する前の遮断電位差と、逆接保護手段を接続したときの接続電位差との差分を算出し、予め設定された閾値と比較して、差分が閾値以上のときは、逆接保護手段は故障していないと判断し、差分が閾値よりも小さいときは、逆接保護手段は故障していると判断する。
【０００９】
また、特許文献６は、逆接保護回路の故障診断精度を向上させることを課題として電動アクチュエータの駆動制御装置を開示する。この駆動制御装置は、電圧Ｖ１を供給する電源ラインとグラウンドとを接続する電路に、リレー回路、逆接保護回路、ブレーキアクチュエータを駆動する駆動回路を配設する。これらの回路は、寄生ダイオードをそれぞれ有するＦＥＴからなり、逆接保護回路の寄生ダイオードを他の回路のものと逆向きにする。また、逆接保護回路と駆動回路との間に位置する電路に、電圧Ｖ１よりも低い電圧Ｖ２を供給する。そして、駆動制御装置は、リレー回路、逆接保護回路及び駆動回路を適宜制御し、逆接保護回路のソース側の電圧に基づいて、逆接保護回路の故障を診断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−０９５１５９号公報
【特許文献２】特開平０７−１８４３１８号公報
【特許文献３】特開２００３−０３７９３３号公報
【特許文献４】特開２０１４−１６２４２３号公報
【特許文献５】特開２０１２−０６５４０５号公報
【特許文献６】特開２０１５−０６１３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献５に開示された逆接保護の故障検出は、電流がダイオードを流れた時に生ずる電圧降下（電位差）の有無に基づいて検出するものであり、電圧降下で生ずる電位差は小さいため電位差を検出するために高精度の電圧計が必要となる。そもそも、この故障検出では、電流が流れないと故障を検出することができない。また、特許文献６に開示された故障検出は、電圧Ｖ２を発生させる電源回路が必要となり、コスト増となる。
【００１２】
パワーステアリング制御装置において走行中にタイヤ等に加わった外力により、またパワースライドドア制御装置やパワーテールゲート制御装置において開閉中にドア等に加わった外力により、電動モータが回転することがある。このような電動モータを駆動する駆動回路においては、電動モータが外力により回転すると逆起電力が発生する。このような電動モータを駆動する制御装置においてもバッテリを逆接続した場合に回路を保護するＦＥＴが設けられる（特許文献４）。
【００１３】
発明者らは、パワーステアリングなどを駆動するための駆動回路であって逆接続保護用のＦＥＴを備える駆動回路において、かかる逆接続保護用ＦＥＴがオフ故障（スイッチがオンしないという故障であり、常に断線状態となる故障）した場合について鋭意研究を行った結果、以下のことを発見した。すなわち、発明者らは、逆接続保護用ＦＥＴがオフ故障し、かつ駆動対象物に外力が加わり電動モータの駆動回路に逆起電力が発生した場合、逆接続保護用ＦＥＴの両端に高電圧が検出されることを見出した。
【００１４】
そこで、本発明では、外力が加わり易い駆動対象物を駆動する電動モータの駆動回路において、故障検出のための付加的な電源や高精度な電圧計を必要とせずに、電動モータの駆動時／非駆動時にかかわらず逆接保護回路の故障検出を行う電動モータ駆動回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、還流ダイオードを有する複数のスイッチング素子を備え、電動モータを駆動するブリッジ回路と、そのブリッジ回路をバッテリの負極に接続する負極接続端子と、ブリッジ回路とその負極接続端子との間に設けられた逆接保護用スイッチング素子と、ブリッジ回路側にアノードが接続され、負極接続端子側にカソードが接続され、逆接保護用スイッチング素子と並列接続された逆接保護用ダイオードと、その逆接保護用ダイオードの両端の電位差を検出する電位差検出部と、複数のスイッチング素子および逆接保護用スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、その制御部が、ブリッジ回路のすべてのスイッチング素子をオフ制御し、かつ、逆接保護用スイッチング素子をオン制御している時に、電位差検出部が何らかの電位差を検出した場合、逆接保護用スイッチング素子が故障であると判定する故障判定部と、を備える電動モータ駆動回路が提供される。
これによれば、ブリッジ回路が駆動されておらず電流が流れていない時であっても、電動モータの逆起電力に基づいて逆接保護用スイッチング素子の故障検出を行う電動モータ駆動回路を提供できる。
【００１６】
上記課題を解決するために、還流ダイオードを有する複数のスイッチング素子を備え、電動モータを駆動するブリッジ回路と、そのブリッジ回路をバッテリの負極に接続する負極接続端子と、ブリッジ回路と負極接続端子との間に設けられた逆接保護用スイッチング素子と、ブリッジ回路側にアノードが接続され、負極接続端子側にカソードが接続され、逆接保護用スイッチング素子と並列接続された逆接保護用ダイオードと、逆接保護用ダイオードの両端の電位差を検出する電位差検出部と、複数のスイッチング素子および逆接保護用スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、その制御部が、ブリッジ回路の複数のスイッチング素子をオンオフ制御して電動モータを駆動している時であって、逆接保護用スイッチング素子をオン制御している時に、電位差検出部が逆接保護用ダイオードの電圧降下より大きい電位差を検出した場合、逆接保護用スイッチング素子が故障であると判定する故障判定部と、を備える電動モータ駆動回路が提供される。
これによれば、ブリッジ回路が駆動されており、逆接保護用ダイオードの電圧降下より大きい電位差を検出した場合にオフ故障と判断することで、高精度な電圧計を必要とせず、電動モータの逆起電力に基づいて逆接保護用スイッチング素子の故障検出を行う電動モータ駆動回路を提供できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、外力が加わり易い駆動対象物を駆動する電動モータの駆動回路において、故障検出のための付加的な電源や高精度な電圧計を必要とせずに、電動モータの駆動時／非駆動時にかかわらず逆接保護回路の故障検出を行う電動モータ駆動回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る第一実施例の電動モータ駆動回路を示す回路図。
【図２】本発明に係る第一実施例の電動モータ駆動回路において、直流電源が正接続されてブリッジ回路を駆動している場合であって、逆接保護用スイッチング素子に故障が無い場合の説明回路図。
【図３】本発明に係る第一実施例の電動モータ駆動回路において、ブリッジ回路を駆動している場合であって、逆接保護用スイッチング素子に故障が無い場合に逆起電力が生じた場合の説明回路図。
【図４】本発明に係る第一実施例の電動モータ駆動回路において、ブリッジ回路を駆動していない場合であって、逆接保護用スイッチング素子に故障が無い場合に逆起電力が生じた場合の説明回路図。
【図５】本発明に係る第一実施例の電動モータ駆動回路において、ブリッジ回路を駆動している場合であって、逆接保護用スイッチング素子にオフ故障が起きている場合に逆起電力が生じた場合の説明回路図。
【図６】本発明に係る第一実施例の電動モータ駆動回路において、ブリッジ回路を駆動していない場合であって、逆接保護用スイッチング素子にオフ故障が起きている場合に逆起電力が生じた場合の説明回路図。
【図７】従来技術の電動モータ駆動回路において、ブリッジ回路を駆動していない場合であって、逆接保護用スイッチング素子にオフ故障が起きている場合の説明回路図。
【図８】従来技術の電動モータ駆動回路において、ブリッジ回路を駆動している場合であって、逆接保護用スイッチング素子にオフ故障が起きている場合の説明回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、図面を参照しながら、本発明に係る実施例について説明する。
＜第一実施例＞
図１を参照し、本実施例における電動モータ駆動回路１００を説明する。電動モータ駆動回路１００は、電動モータＭを駆動するブリッジ回路１０と、電動モータＭの３相をそれぞれオンオフするモータスイッチング素子ＭＦと、ブリッジ回路１０をバッテリＢＡＴの負極／正極に接続する負極接続端子６０／正極接続端子７０と、と備える。電動モータＭは、車両のステアリングに操舵補助力を付与するパワーステアリング装置、車両の側部や後部のドアを自動的に開閉するパワースライドドアやパワーテールゲートの動力源となる３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のブラシレスモータである。電動モータＭは、ステアリングやドアを正逆両方向に駆動するため、その回転方向を正転と逆転とに切り替えられ、またＰＷＭ制御により回転速度を制御される。なお、本明細書における電動モータＭは３相であるが、２相の電動モータであってもよい。
【００２０】
モータスイッチング素子ＭＦは、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、電動モータＭの各相をそれぞれオンオフする場合に使用される。負極接続端子６０／正極接続端子７０は、電動モータ駆動回路１００と直流電源のバッテリＢＡＴとを電気的に接続／遮断するための端子である。バッテリＢＡＴを着脱する際には、電動モータ駆動回路１００は、この端子により電気的に接続／遮断される。
【００２１】
ブリッジ回路１０は、還流ダイオード１２を有する６つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ６から構成される。ブリッジ回路１０は、正極接続端子７０を経由してバッテリＢＡＴの正極側に接続され、負極接続端子６０を経由してバッテリＢＡＴの負極側に接続（接地）される。ブリッジ回路１０の各相回路は、正極接続端子７０側に設けられる高電位側スイッチＳＷ１〜ＳＷ３と、負極接続端子６０側に設けられる低電位側スイッチＳＷ４〜ＳＷ６と、を直列に有する。本実施例では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６のスイッチング素子１１は、ＦＥＴが用いられる。各還流ダイオード１２は、ソース側にアノードを、ドレイン側にカソードを接続され、ソースからドレインに順方向となるように接続されている。
【００２２】
高電位側スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、ドレインが正極接続端子７０に接続されている。また、高電位側スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のソースは、低電位側スイッチＳＷ４〜ＳＷ６のドレインに接続されている。低電位側スイッチＳＷ４〜ＳＷ６のソースは、負極接続端子６０側に接続されている。スイッチＳＷ１〜ＳＷ６のスイッチング素子１１は、後述する制御部５０からのＰＷＭ信号がゲートに入力され、ソース−ドレイン間がオン／オフされる。
【００２３】
電動モータ駆動回路１００は、さらに、逆接保護用スイッチング素子２０と、逆接保護用スイッチング素子２０と並列接続された逆接保護用ダイオード３０と、逆接保護用ダイオード３０の両端の電位差を検出する電位差検出部４０と、スイッチング素子１１などのオンオフを制御する制御部５０と、逆接保護用スイッチング素子２０の故障を判定する故障判定部８０と、を備える。本実施例では、逆接保護用スイッチング素子２０は、ＦＥＴが用いられる。逆接保護用スイッチング素子２０は、ブリッジ回路１０と負極接続端子６０との間に設けられ、ソースはブリッジ回路１０側に、ドレインは負極接続端子６０側に接続されている。逆接保護用ダイオード３０は、ブリッジ回路１０側にアノードが、負極接続端子６０側にカソードが接続され、逆接保護用スイッチング素子２０と並列に接続されている。
【００２４】
バッテリＢＡＴが正接続されている場合、逆接保護用スイッチング素子２０のソースはバッテリＢＡＴの正極側に、ドレインは負極側に接続され、ゲートへは常に逆接保護用スイッチング素子２０がオンできる電圧が掛けられるように構成されている。一方、バッテリＢＡＴが逆接続された場合、逆接保護用スイッチング素子２０のソースはバッテリＢＡＴの負極側に、ドレインは正極側に接続されるが、ゲートとソースを短絡させるなど、ゲートへは常に逆接保護用スイッチング素子２０がオフとなるように構成されている。また、逆接保護用スイッチング素子２０と並列接続された逆接保護用ダイオード３０は、アノードがブリッジ回路１０側に、カソードが負極接続端子６０側に接続されているので、バッテリＢＡＴが逆接続された場合は逆バイアスとなるので電流が流れない。このような構成により、バッテリＢＡＴが逆接続されても、電動モータ駆動回路１００に含まれる負荷が保護される。
【００２５】
電位差検出部４０は、逆接保護用ダイオード３０のアノード側の電圧をＶ２、カソード側の電圧をＶ１として検出し、その両端の電位差を検出する。電圧Ｖ１は、バッテリＢＡＴが正接続された場合は、グランドレベルの電圧となる。本実施例では、電位差検出部４０は、ＡＤコンバータを内蔵したＰＩＣマイコン（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）であるが、同等の機能を有して電位差を検出できるものであればよい。
【００２６】
制御部５０は、ブリッジ回路１０の６つのスイッチング素子１１（複数のスイッチング素子１１）および逆接保護用スイッチング素子２０のオンオフを制御する。制御部５０は、ブリッジ回路１０の６つのスイッチング素子１１を所定の組み合わせで通電状態または遮断状態に切り替える（オンオフする）ことにより、電動モータＭの回転方向（正転と逆転）と回転速度を制御する。たとえば、図２に示すように、ＳＷ１をオン、ＳＷ２をオフ、ＳＷ３をオフ、ＳＷ４をオフ、ＳＷ５をオン、ＳＷ６をオンとすると、電動モータＭは正転する。逆に、ＳＷ１をオフ、ＳＷ２をオン、ＳＷ３をオン、ＳＷ４をオン、ＳＷ５をオフ、ＳＷ６をオフとすると、電動モータＭは逆転する。
【００２７】
制御部５０は、バッテリＢＡＴが正接続されている場合逆接保護用スイッチング素子２０のゲートが常にオンとなり、バッテリＢＡＴが逆接続された場合ゲートがオフとなるように制御する。また、制御部５０は、６つのスイッチング素子１１をＰＷＭ制御（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、パルス幅変調）して、パワーステアリングの操舵補助力やパワースライドドアやパワーテールゲートなどの駆動速度を目標と一致させるように制御を行う。制御部５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ドライバＩＣやメモリ等を備えたマイクロコンピュータが用いられる。
【００２８】
故障判定部８０は、ブリッジ回路１０の６つのスイッチング素子１１のスイッチング状態、逆接保護用スイッチング素子２０のスイッチング状態、および電位差検出部４０が検出する電位差に基づいて、逆接保護用スイッチング素子２０の故障の有無を判定する。まず、図７および図８を参照して、従来技術の電動モータ駆動回路において、逆接保護用スイッチング素子にオフ故障が起きている場合を説明する。なお、オフ故障とは、スイッチがオンしないという故障であり、常に断線状態となる故障を意味する。
【００２９】
図７は、ブリッジ回路を駆動していない場合を示す。ブリッジ回路を駆動していない場合は、ブリッジ回路のすべてのスイッチング素子は、オフ状態である。そうすると、ブリッジ回路を含めて本図が示す回路には電流が流れない。この場合において、逆接保護回路の逆接保護用ダイオードの両端の電位差を検出しようとしても、検出することはできない（Ｖ１、Ｖ２：検出不可）。
【００３０】
図８は、ブリッジ回路を駆動している場合を示す。ブリッジ回路を駆動している場合は、本図が示す回路に電流が流れている。本図では、ＳＷ１をオン、ＳＷ２をオフ、ＳＷ３をオフ、ＳＷ４をオフ、ＳＷ５をオン、ＳＷ６をオンとなっている状態であり、一点鎖線で示すように電流が流れる。そうすると、その電流は、逆接保護回路にも流れようとする。逆接保護回路の逆接保護用スイッチング素子にはオフ故障が起きているので、その電流は、逆接保護用スイッチング素子には流れない。
【００３１】
しかし、逆接保護回路の逆接保護用ダイオードには順方向にバイアスされるので、その電流は、逆接保護用ダイオードには流れる。その結果、逆接保護用ダイオードの両端の電圧Ｖ１およびＶ２は検出することができ、その電位差Ｖｄは、Ｖｄ＝Ｖ１−Ｖ２として検出することができる。しかし、この電位差Ｖｄは、逆接保護用ダイオードの電圧降下分（Ｖｆ）の電圧であり、わずかな電圧降下なので、これを検出するためには高精度の電圧計が必要となる。
【００３２】
図２〜図６を参照して、故障判定部８０が、逆接保護用スイッチング素子２０のオフ故障の有無を判定する方法について説明する。図２は、逆接保護用スイッチング素子２０にオフ故障が起きていない場合に、制御部５０が、ＳＷ１をオン、ＳＷ２をオフ、ＳＷ３をオフ、ＳＷ４をオフ、ＳＷ５をオン、ＳＷ６をオン、逆接保護用スイッチング素子２０をオンした状態を示す。なお、モータスイッチング素子ＭＦは、本実施例では、すべてオン状態である。
【００３３】
電動モータ駆動回路１００においては、一点鎖線で示したように電流が流れる。すなわち、バッテリＢＡＴは正接続されているので、その電流は、正極接続端子７０からブリッジ回路１０、モータスイッチング素子ＭＦ、電動モータＭ、モータスイッチング素子ＭＦ、ブリッジ回路１０、逆接保護用スイッチング素子２０を経由して、負極接続端子６０に至る。ブリッジ回路１０の内部ではＳＷ１、ＳＷ５、ＳＷ６がオンになっているので、電流は、ＳＷ１のスイッチング素子１１、電動モータＭのＵ相、電動モータＭのＶ相およびＷ相、ＳＷ５およびＳＷ６のスイッチング素子１１を通る。この場合、電動モータＭは正転している。電流は、逆接保護用スイッチング素子２０を通るので、電位差検出部４０が検出する逆接保護用ダイオード３０の電位差Ｖｄはほぼゼロに等しい（Ｖｄ＝Ｖ１−Ｖ２≒０）。故障判定部８０は、電位差検出部４０が検出した逆接保護用ダイオード３０の電位差Ｖｄがほぼゼロに等しい場合（Ｖｄ＝Ｖ１−Ｖ２≒０）、逆接保護用スイッチング素子２０が導通しているものと判断してオフ故障していると判定しない。
【００３４】
図３は、図２と同様の状態を示す。すなわち、図３は、逆接保護用スイッチング素子２０にオフ故障が起きていない場合に、制御部５０が、ＳＷ１をオン、ＳＷ２をオフ、ＳＷ３をオフ、ＳＷ４をオフ、ＳＷ５をオン、ＳＷ６をオン、逆接保護用スイッチング素子２０をオンした状態を示す。図３は、この状態において、さらに、電動モータＭに逆回転させる外力（点線の矢印）が加わった場合を示す。外力とは、たとえば、電動モータＭがパワーテールゲートに用いられた場合、テールゲートの閉動作中にそれを阻止する力が加わったような場合である。また、外力とは、たとえば、電動モータＭがパワーステアリングに用いられた場合、ステアリングを操舵中にタイヤが縁石に乗り上げたような場合である。
【００３５】
この場合、電動モータＭの各相には、Ｖｅ１＋Ｖｅ２＋Ｖｅ３＝０の関係を有する起電力Ｖｅ１、Ｖｅ２、Ｖｅ３がそれぞれ発生する。そうすると、電動モータ駆動回路１００においては、一点鎖線で示したように電流が流れる。すなわち、逆方向に起電力が生じたので、その起電力による電流は、負極接続端子６０から逆接保護用スイッチング素子２０、ブリッジ回路１０、モータスイッチング素子ＭＦ、電動モータＭ、モータスイッチング素子ＭＦ、ブリッジ回路１０を経由して、正極接続端子７０に至る。
【００３６】
この場合、電流は、逆接保護用ダイオード３０には逆バイアスとなり逆接保護用スイッチング素子２０を通るので、電位差検出部４０が検出する逆接保護用ダイオード３０の電位差Ｖｄはほぼゼロに等しい（Ｖｄ＝Ｖ１−Ｖ２≒０）。故障判定部８０は、起電力が生じた場合も、電位差検出部４０が検出した逆接保護用ダイオード３０の電位差Ｖｄがほぼゼロに等しい場合（Ｖｄ＝Ｖ１−Ｖ２≒０）、逆接保護用スイッチング素子２０が導通しているものと判断してオフ故障していると判定しない。
【００３７】
図４は、ブリッジ回路１０を駆動していない場合であって、図３で示した電動モータＭに逆回転させる外力（点線の矢印）が加わった場合を示す。起電力が生ずると、図３で示した電流が流れようとする。ブリッジ回路１０を駆動していない場合は、ブリッジ回路１０のすべてのスイッチＳＷ１〜ＳＷ６のスイッチング素子１１はオフ状態だから、その電流は、スイッチング素子１１を流れない。しかし、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６の還流ダイオード１２には順バイアスとなるので、還流ダイオード１２を通って電流が流れる。本図では、ＳＷ１、ＳＷ５、ＳＷ６の還流ダイオード１２を通って電流が流れることを示しているが、これに限定されず、他の還流ダイオード１２も通る。
【００３８】
この場合、電流は、逆接保護用ダイオード３０には逆バイアスとなり逆接保護用スイッチング素子２０を通るので、電位差検出部４０が検出する逆接保護用ダイオード３０の電位差Ｖｄはほぼゼロに等しい（Ｖｄ＝Ｖ１−Ｖ２≒０）。故障判定部８０は、起電力が生じた場合も、電位差検出部４０が検出した逆接保護用ダイオード３０の電位差Ｖｄがほぼゼロに等しい場合（Ｖｄ＝Ｖ１−Ｖ２≒０）、逆接保護用スイッチング素子２０が導通しているものと判断してオフ故障していると判定しない。
【００３９】
図５は、逆接保護用スイッチング素子２０にオフ故障が起きている場合に、制御部５０がブリッジ回路１０を駆動しており、逆接保護用スイッチング素子２０をオン制御した状態であり、電動モータＭに逆回転させる外力が加わった場合を示す。なお、オン制御（オフ制御も同様）とは、オンの状態になるように制御信号出力をすることを言う。このオン制御の結果、実際には、逆接保護用スイッチング素子２０の状況（正常・故障）に応じてオン状態になったり、オフ状態を維持したりする。この場合、図３で説明したように、電動モータＭの各相には起電力Ｖｅ１、Ｖｅ２、Ｖｅ３がそれぞれ発生し、電動モータ駆動回路１００においては、一点鎖線で示したように電流が流れようとする。しかし、一般的には、逆接保護用スイッチング素子２０にオフ故障が起きており、また逆接保護用ダイオード３０には逆バイアスとなるので電流は流れないとされる。
【００４０】
しかしながら、逆接保護用スイッチング素子２０がオフ故障した状態で、逆起電力が発生した場合、逆接保護用ダイオード３０の両端には、大きな電位差Ｖｄが検出されることが見出された。すなわち、電位差検出部４０は、逆接保護用スイッチング素子２０がオフ故障していない状態では逆接保護用ダイオード３０の電位差Ｖｄはほぼゼロ（Ｖｄ＝Ｖ１−Ｖ２≒０）を検出していたところ、オフ故障した場合大きな電位差Ｖｄ、すなわち逆接保護用ダイオード３０の電圧降下分Ｖｆより大きな電位差（Ｖｄ＝Ｖ１−Ｖ２＞＞Ｖｆ）を検出する。発明者らが測定した電位差Ｖｄは、バッテリＢＡＴの電圧（たとえば、１２Ｖ）より少し小さい程度であり、逆接保護用ダイオード３０の電圧降下分Ｖｆよりかなり大きい電位差である。
【００４１】
したがって、故障判定部８０は、制御部５０が、ブリッジ回路１０の６つのスイッチング素子１１をオンオフして電動モータＭを駆動している時であって、逆接保護用スイッチング素子２０をオンにしている時に、電位差検出部４０が逆接保護用ダイオード３０の電圧降下分Ｖｆより大きい電位差を検出した場合、逆接保護用スイッチング素子２０がオフ故障であると判定する。これによれば、ブリッジ回路が駆動されており、逆接保護用ダイオードの電圧降下より大きい電位差を検出した場合にオフ故障と判断することで、高精度な電圧計を必要とせず、電動モータの逆起電力に基づいて逆接保護用スイッチング素子の故障検出を行うことができる。
【００４２】
図６は、逆接保護用スイッチング素子２０にオフ故障が起きている場合に、制御部５０がブリッジ回路１０を駆動しておらず、逆接保護用スイッチング素子２０をオン制御した状態であり、電動モータＭに逆回転させる外力が加わった場合を示す。この場合、図４で説明したように、電動モータＭの各相には起電力Ｖｅ１、Ｖｅ２、Ｖｅ３がそれぞれ発生し、電動モータ駆動回路１００においては、一点鎖線で示したように還流ダイオード１２を通って電流が流れようとする。しかし、一般的には、逆接保護用スイッチング素子２０にオフ故障が起きており、また逆接保護用ダイオード３０には逆バイアスとなるので電流は流れないとされる。
【００４３】
しかしながら、逆接保護用スイッチング素子２０がオフ故障した状態で、逆起電力が発生した場合、逆接保護用ダイオード３０の両端には、大きな電位差Ｖｄが検出されることが見出された。すなわち、電位差検出部４０は、逆接保護用スイッチング素子２０がオフ故障していない状態では逆接保護用ダイオード３０の電位差Ｖｄはほぼゼロ（Ｖｄ＝Ｖ１−Ｖ２≒０）を検出していたところ、オフ故障した場合であっても電位差Ｖｄ（Ｖｄ＝｜Ｖ１−Ｖ２｜＞０）を検出する。
【００４４】
したがって、故障判定部８０は、制御部５０が、ブリッジ回路１０のすべてのスイッチング素子１１をオフにし、かつ、逆接保護用スイッチング素子２０をオンにしている時に、電位差検出部４０が何らかの電位差Ｖｄを検出した場合、逆接保護用スイッチング素子２０がオフ故障であると判定する。これによれば、ブリッジ回路が駆動されておらず電流が流れていない時であっても、電動モータＭの逆起電力に基づいて逆接保護用スイッチング素子の故障検出を行うことができる。
【００４５】
なお、本発明は、例示した実施例に限定するものではなく、特許請求の範囲の各項に記載された内容から逸脱しない範囲の構成による実施が可能である。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、数量、適用例、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
【符号の説明】
【００４６】
１      車両
Ｍ      電動モータ
ＭＦ    モータスイッチング素子
ＢＡＴ  電源
１００  電動モータ駆動回路
１０    ブリッジ回路
１１    スイッチング素子
１２    還流ダイオード
２０    逆接保護用スイッチング素子
３０    逆接保護用ダイオード
４０    電位差検出部
５０    制御部
６０    負極接続端子
７０    正極接続端子
８０    故障判定部
ＳＷ１〜ＳＷ６  スイッチ
【図１】
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【図２】
0006268140.tif 000003
【図３】
0006268140.tif 000004
【図４】
0006268140.tif 000005
【図５】
0006268140.tif 000006
【図６】
0006268140.tif 000007
【図７】
0006268140.tif 000008
【図８】
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