(57)【要約】【課題】故障検出又は回路保護を効率的に実現する。【解決手段】本モータ駆動制御装置は、スイッチングを行って電源からモータへ電力供給を行うための第１の信号を出力するスイッチング素子と、スイッチング素子のスイッチングを制御するための第２の信号を出力する駆動制御回路と、第１の信号の論理レベルと第２の信号の論理レベルとに矛盾が存在するか判断し、矛盾が存在している場合にはエラー信号を出力する判断部とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチングを行って電源からモータへ電力供給を行うための第１の信号を出力するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子のスイッチングを制御するための第２の信号を出力する駆動制御回路と、
前記第１の信号の論理レベルと前記第２の信号の論理レベルとに矛盾が存在するか判断し、矛盾が存在している場合にはエラー信号を出力する判断部と、
を有するモータ駆動制御装置。
【請求項２】
前記判断部が、
前記第１の信号に対する前記第２の信号の信号遅延発生部分と前記電力供給のためのスイッチングを行っていない部分とを除外して判断を行う
請求項１記載のモータ駆動制御装置。
【請求項３】
前記モータが、複数相のブラシレス直流モータであり、
前記スイッチング素子は、前記複数相の各相につき設けられ、各相につき前記第１の信号を出力し、
前記駆動制御回路は、前記複数相の各相につき前記第２の信号を出力し、
前記判断部が、
前記複数相の各相のいずれかについて、前記第１の信号の論理レベルと前記第２の信号の論理レベルとに矛盾が存在するか判断する
請求項１又は２記載のモータ駆動制御装置。
【請求項４】
前記判断部は、前記第１の信号の論理レベルと前記第２の信号の論理レベルとに矛盾が、所定時間以上継続する場合に、前記エラー信号を出力する
請求項１乃至３のいずれか１つ記載のモータ駆動制御装置。
【請求項５】
指示電圧に応じて駆動制御回路から出力される信号に応じて行われるスイッチングで電源からモータへ電力供給を行うための第１の信号を平滑化して第２の信号を出力する平滑回路と、
前記指示電圧を前記駆動制御回路に出力し、前記第２の信号の電圧値と前記指示電圧との差が所定の許容範囲外であれば故障発生を判定する制御部と、
を有するモータ駆動制御装置。
【請求項６】
前記モータが、複数相のブラシレス直流モータであり、
前記モータが、各相につき回転位相に応じたパルス信号を出力し、
前記第１の信号が、前記複数相の各相につき出力され、
前記平滑回路が、前記複数相の各相につき設けられ、
前記制御部が、各前記パルス信号から設定される所定のタイミングで、対応する相の前記第２の信号の電圧値と前記指示電圧との差を判定する
請求項５記載のモータ駆動制御装置。
【請求項７】
前記制御部が、いずれかの相についての前記差が前記許容範囲外であれば故障発生と判定する
請求項６記載のモータ駆動制御装置。
【請求項８】
前記第２の信号の電圧値と前記指示電圧との差が前記所定の許容範囲外である状態が所定時間以上となった場合に故障発生を判定する
請求項５乃至７のいずれか１つ記載のモータ駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動アシスト自転車等の、電動補助力を活用した電動アシスト車は、人力を検出するセンサ（トルクセンサ等）を用い、その検出信号に応じて電動補助力を調整（アシスト制御）するような仕組みになっている。
【０００３】
また、搭載する電池のエネルギーで、できるだけ長距離走行できるようにするために、ブレーキ時等の減速時に、モータを発電機として動作させ、エネルギー回収（回生）を行って、モータにより発電された電力により電池を充電するようにしている。
【０００４】
例えば、従来一般的に電動アシスト自転車に用いられているモータ駆動制御装置は、図７に示すように、二次電池５１、コンデンサ５２、制御回路５３、人力センサ５４、ブレーキセンサ５５、モータ５６、三相ブリッジインバータ回路５７を含む。
【０００５】
日本では時速２４ｋｍの走行速度までがアシスト対象として認められているため、例えば二次電池５１の標準電圧が２４Ｖの場合、２４Ｖの電圧印加時に時速２４ｋｍに対応する回転動作をする三相直流ブラシレスモータ５６を用いている。
【０００６】
モータ５６はホール素子等の回転センサを有しており、回転センサからの信号は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む制御回路５３に供給される。
【０００７】
制御回路５３は、上記回転センサからの信号を受け取り、さらにペダルにかかる人力によるトルクを検出するトルクセンサ５４からの信号と、ブレーキを作動させたか否かを検出するブレーキセンサ５５からの信号を受け取り、これらの信号に応じて三相ブリッジインバータ回路５７を動作させ、モータ５６の回転数を制御する。
【０００８】
三相ブリッジインバータ回路５７は、駆動回路６１と６個のＦＥＴ（Field Effect Transistor）Ｑ１１乃至Ｑ３２とを含む周知の回路であり、モータ５６のＵ，Ｖ、Ｗの各相に２個のＦＥＴが直列接続されている。そして、モータ５６への供給電力を変更するため、駆動回路６１により各ＦＥＴＱ１１乃至Ｑ３２のスイッチングが制御され、二次電池５１から印加される電池電圧の、モータ５６への印加時間と非印加時間の比率が調整される。これによって、モータ出力（回転数、トルク）が制御される。
【０００９】
このようなモータ駆動制御装置を有する電動アシスト自転車による走行では、走行開始時において搭乗者がペダルをこぎ始めると人力センサ５４の検出値が増大し、走行速度が徐々に高まるとともに駆動回路によるモータ５６への供給電力も徐々に増加して電動アシストが行われる。走行速度が電動アシスト対象となる最大速度の時速２４ｋｍまで、或いは、モータ５６への供給電力が二次電池５１によって供給可能な最大電力になるまで電動アシストが行われ、搭乗者による人力の供給は軽減される。また、ブレーキを作動させ、ブレーキセンサ５５がオンになったとき、電動アシスト動作は停止され、モータ５６への電力供給が停止される。このとき、モータ５６が発電機となり、発電された電力によって二次電池５１が充電されるとともに、走行に対する負荷となってブレーキ力が増大され、走行速度が低下する。
【００１０】
上記のようなモータ駆動制御装置において故障検出や回路の保護を行う場合には、以下で述べるような問題がある。
【００１１】
例えば、制御回路５３から駆動回路６１への指令は、基本的には出力するだけであり、その結果、モータ５６が回転し、回転することによりホール信号の位相が順次切り替わって制御回路５３に入力される。しかし、ホール信号自体は運転者の自走運転（モータ出力ＯＦＦ）でも車輪回転に合わせて制御回路５３に入力されるものであり、モータが駆動されているときに限るものではない。また、モータが駆動されているときに限定して指令内容と回転状態を比較したとしても、車輪の空転や車輪の路面への接地状態或いはブレーキ操作などの負荷状況によって回転数は変わってしまう。制御回路５３は、上記のような負荷状態を把握するのは難しい。
【００１２】
また、モータの駆動状態をモータから出力されるホール信号ではなく、実際にモータに流れる電流によって判断することも一案である。しかし、その電流量も同じように負荷状況で変わってしまうため、一義的なものではない。
【００１３】
また、故障を検出したい場合、自律的に異常を通知するような能動的なデバイスと違って受動的なデバイスの場合は、入力指令に対する出力結果を制御回路５３が判断するしかないが、モータ５６側から見ると、入力（モータ駆動指令）に対する出力が一義的でなく、簡単には故障判断ができない。
【００１４】
故障診断を行うための従来の装置は、制御回路から駆動回路に出力される電流指令値とモータに流れる電流値を検出する電流センサで実際に検出した電流値とが一致するようフィードバックする制御回路を含む。この装置においては、電流センサが異常になった場合に制御が破綻するため、その電流センサの故障を診断する。
【００１５】
しかし、このような従来の装置では、駆動輪を回転させることなく電流センサ出力特性を幅広くチェックするため、実際に１０Ａ、２０Ａといった電流値を検査のために流すことになる。このように電流を流せば当然回路で損失が発生し、効率的に好ましくない。
【００１６】
また、このような従来の装置では、電流値を絶対的なものとしてフィードバックする手法が根底にあるので、非効率的であっても厳密な電流センサ診断が必要になるとともに、３相モータであるため複数の電流センサを必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特許第２６２３４１９号公報
【特許文献２】特開２００３−２７６６７２号公報
【特許文献３】特許第３３１７０９６号公報
【特許文献４】特開２００５−８０３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従って、本発明の目的は、一側面においては、故障検出又は回路保護を効率的に実現するための技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の第１の態様に係るモータ駆動制御装置は、（Ａ）スイッチングを行って電源からモータへ電力供給を行うための第１の信号を出力するスイッチング素子と、（Ｂ）スイッチング素子のスイッチングを制御するための第２の信号を出力する駆動制御回路と、（Ｃ）第１の信号の論理レベルと第２の信号の論理レベルとに矛盾が存在するか判断し、矛盾が存在している場合にはエラー信号を出力する判断部とを有する。
【００２０】
このようにすれば簡易な構成で効率よくエラー発生を検出できるようになる。なお、第１の信号及び第２の信号を単純に比較するのではなく、第１の信号又は当該第１の信号に関連する１又は複数の信号、第２の信号又は当該第２の信号に関連する１又は複数の信号から、第１の信号及び第２の信号に論理的に整合性がとれない部分が発生していないかを判断するようにしても良い。また、第２の信号の論理レベルが、第１の信号の論理レベルにより特定される基準値と異なる場合にエラー信号を出力するようにしても良い。
【００２１】
また、上で述べた判断部が、第１の信号に対する第２の信号の信号遅延発生部分と電力供給のためのスイッチングを行っていない部分とを除外して判断を行うようにしても良い。正常時にも齟齬が発生する部分についてはマスクするものである。マスクについては、第２の信号を基に生成するようにしても良い。
【００２２】
なお、上で述べたモータが、複数相のブラシレス直流モータである場合もある。この場合、上記スイッチング素子は、複数相の各相につき設けられ、各相につき第１の信号を出力し、上記駆動制御回路は、複数相の各相につき第２の信号を出力する場合もある。この場合、上で述べた判断部が、複数相の各相のいずれかについて、第１の信号の論理レベルと第２の信号の論理レベルとに矛盾が存在するか判断するようにしても良い。いずれかの相にエラーが発生していても問題だからである。
【００２３】
さらに、上で述べた判断部は、第１の信号の論理レベルと第２の信号の論理レベルとに矛盾が、所定時間以上継続する場合に、エラー信号を出力するようにしても良い。このようにすれば一時的なノイズなどに対処することができるようになる。
【００２４】
また、本発明の第２の態様に係るモータ駆動制御装置は、（Ａ）指示電圧に応じて駆動制御回路から出力される信号に応じて行われるスイッチングで電源からモータへ電力供給を行うための第１の信号を平滑化して第２の信号を出力する平滑回路と、（Ｂ）指示電圧を駆動制御回路に出力し、第２の信号の電圧値と指示電圧との差が所定の許容範囲外であれば故障発生を判定する制御部とを有する。
【００２５】
このようにすれば簡易な構成で効率よく故障発生を判定できるようになる。
【００２６】
なお、上で述べたモータが、複数相のブラシレス直流モータである場合もある。この場合、上で述べたモータが、各相につき回転位相に応じたパルス信号を出力し、上で述べた第１の信号が、複数相の各相につき出力され、上で述べた平滑回路が、複数相の各相につき設けられる場合もある。この場合、上で述べた制御部が、各パルス信号から設定される所定のタイミングで、対応する相の第２の信号の電圧値と指示電圧との差を判定するようにしても良い。平滑化により生成される第２の信号の電圧値が安定した時点で判定できるようになる。
【００２７】
さらに、上で述べた制御部が、いずれかの相についての上記差が前記許容範囲外であれば故障発生と判定するようにしても良い。いずれかの相に故障が発生していても問題だからである。
【００２８】
また、上で述べた第２の信号の電圧値と上記指示電圧との差が所定の許容範囲外である状態が所定時間以上となった場合に故障発生を判定するようにしても良い。確実に故障発生を確認できるようになる。
【００２９】
なお、以下で述べる実施の形態は一例であって、上記構成を実現するための実装は複数存在しており、そのいずれもが本発明に包含される。
【発明の効果】
【００３０】
故障検出又は回路保護を効率的に実現することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、電動アシスト自転車の外観図である。
【図２】図２は、モータ駆動装置の構成例を示す図である。
【図３】図３は、モータ駆動と故障検出を説明するためのタイミングチャートを示す図である。
【図４】図４は、ロジック回路の動作を示すタイミングチャートを示す図である。
【図５】図５は、ロジック回路の動作を示すタイミングチャートを示す図である。
【図６】図６は、平滑電圧の取得タイミングを説明するための図である。
【図７】図７は、従来技術を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１に、本発明の一実施の形態に係る電動アシスト自転車の外観を示す。この電動アシスト自転車１はクランク軸と後輪がチェーンを介して連結されている一般的な後輪駆動型のものである。モータ駆動装置は、二次電池１０１と、モータ駆動制御部１０２と、人力センサ１０３と、ブレーキセンサ１０４と、操作パネル１０５と、モータ１０６とを有する。
【００３３】
二次電池１０１は、例えば供給最大電圧（満充電時の電圧）が２４Ｖのリチウム二次電池であるが、他種の二次電池であっても良い。
【００３４】
モータ駆動制御部１０２は、前輪の上部に固定された筐体内に収容されている。モータ駆動制御部１０２の詳細については後に述べる。
【００３５】
人力センサ１０３は、クランク軸に設けられており、搭乗者によるペダルの踏力を検出して、この検出信号をモータ駆動制御部１０２に出力する。
【００３６】
ブレーキセンサ１０４は、例えば磁石と周知のリードスイッチとから構成されている。磁石は、ブレーキレバーを固定するとともにブレーキワイヤーが送通される筐体内において、ブレーキレバーに連結されたブレーキワイヤーに固定され、ブレーキレバーが握られたときにリードスイッチをオン状態にするようになっている。また、リードスイッチは例えばモータ駆動制御部１０２のための筐体内に固定されている。リードスイッチの導通信号はモータ駆動制御部１０２に出力される。
【００３７】
操作パネル１０５は、ハンドル中央部に固定されており、操作パネルから設定されたアシスト指示がモータ駆動制御部１０２に出力される。
【００３８】
モータ１０６は、周知の三相ブラシレス直流モータであり、電動アシスト自転車１の前輪に装着され、前輪を回転させるとともに前輪の回転に応じてローターが回転するようにローターが前輪に連結されている。さらに、モータ１０６はホール素子等の回転センサを備えてローターの回転位相に応じたホール信号をモータ駆動制御部１０２に出力する。
【００３９】
図２に、本実施の形態に係るモータ駆動装置の電気系回路を示す。モータ駆動制御部１０２は、制御部３００と、三相ブリッジインバータ回路４００と、３つの分圧回路５００Ａ乃至５００Ｃと、３つの平滑回路６００Ａ乃至６００Ｃと、ロジック回路７００とを含む。
【００４０】
制御部３００は、専用の回路にて実装されることもあれば、以下で述べる処理を実行させるためのプログラムと当該プログラムを実行するプロセッサとの組み合わせにて実装されることもあれば、専用の回路とプロセッサ及びプログラムとの組み合わせとにて実装されることもある。プロセッサ及びプログラムの組み合わせにて実装される場合には、不揮発性メモリにプログラムを保持しておき、プロセッサは、当該プログラムをＲＡＭ（Random Access Memory）に読み出して実行する。また、プログラムの実行に用いられる固定のデータについては、不揮発性メモリに格納されている。
【００４１】
また、制御回路３００は、操作パネル１０５からアシスト設定の情報が入力され且つ人力センサ１０３から出力される入力トルクに相当する信号が入力されると、当該アシスト設定の情報と人力センサ１０３からの入力トルクと二次電池１０１の電圧値等に基づいて、三相ブリッジインバータ回路４００の駆動制御回路４１０に制御信号を出力する。そして、駆動制御回路４１０は、ドライブ回路４２０の各ドライブ素子４２１乃至４２３の駆動を制御することで、ＦＥＴＱ１１乃至Ｑ３２のスイッチングを制御して、モータ１０６を駆動する。
【００４２】
一方、ブレーキ操作が行われ、ブレーキセンサ１０４からブレーキ信号が制御部３００に入力されると、制御部３００は、ブレーキセンサ１０４からの入力信号に基づいて、三相ブリッジインバータ回路４００によるモータ１０６への電力供給量を少なくするような制御信号を出力する。さらに、制御部３００は、三相ブリッジインバータ回路４００の出力電圧をモータ起電力以下に制御してモータ１０６から電力を回生することによりブレーキ制御力を得ることができるようにする。
【００４３】
さらに、制御部３００には、３つの分圧回路５００Ａ乃至５００Ｃの出力電圧及びロジック回路７００の出力信号並びにモータ１０６から出力されるホール信号（Hall-U,Hall-V,Hall-W）が入力され、これらの信号に基づいて故障検出処理を行う。故障検出処理に関しては後に詳細に説明する。
【００４４】
三相ブリッジインバータ回路４００は、駆動制御回路４１０と、ドライブ回路４２０と、ＦＥＴＱ１１乃至Ｑ３２とを含むインバータ回路であり、相Ｕ，Ｖ，Ｗ毎に２個のＦＥＴが直列に接続されている。そして、駆動制御回路４１０とドライブ回路４２０の３つのドライブ素子４２１乃至４２３によって各ＦＥＴＱ１１乃至Ｑ３２がスイッチングを行って、二次電池１０１から印加される電圧Ｖbatの、モータ１０６への印加時間と非印加時間の比率を、制御回路３００からの制御信号に基づいて調整する。このようにしてモータ１０６への供給電力を変えることによりモータ１０６の回転数を制御する。これにより、各相Ｕ，Ｖ，Ｗに設けられたＦＥＴからモータ１０６の３相の電力供給端子のそれぞれに駆動電圧（Ｖu，Ｖv，Ｖw）が印加される。
【００４５】
駆動制御回路４１０は、制御部３００から指示電圧値の信号とモータ１０６からホール信号（Hall-U,Hall-V,Hall-W）が入力されると、この信号に応じてドライブ回路４２０の各ドライブ素子４２１乃至４２３に対して、Ｕ，Ｖ，Ｗ相に対応する３つの高周波ＰＷＭ信号群（U-PWM,V-PWM,W-PWM）を出力する。また、駆動制御回路４１０は、高周波ＰＷＭ信号（U-PWM,V-PWM,W-PWM）毎に、その高周波ＰＷＭ信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジにおいて所定時間幅のローレベルのマスクパルス信号（Um,Vm,Wm）を出力する。
【００４６】
なお、マスクパルス信号（Um,Vm,Wm）のパルス幅には、本実施の形態では一例として、ＰＷＭキャリア周波数２０ｋＨｚの周期５０μ秒の５％である２．５μ秒が設定される。なお、本実施の形態においては、ホール信号（Hall-U,Hall-V,Hall-W）は、モータ１回転毎に４サイクルずつ出力されるためホール信号の周期の位相、すなわち電気角３６０°はモータの機械角の９０°に相当する。
【００４７】
Ｕ，Ｖ，Ｗ相に対応するドライブ素子４２１乃至４２３は、入力されたＰＷＭ信号（U-PWM,V-PWM,W-PWM）に基づいて、それぞれの相に対応するＦＥＴＱ１１乃至Ｑ３２をスイッチング動作させる信号を出力する。
【００４８】
三相ブリッジインバータ回路４００によるモータ駆動において、１周期を３６０°期間とした場合、１２０°の期間は、上相ＦＥＴＱ１１，Ｑ２１，Ｑ３１と、下相ＦＥＴＱ１２，Ｑ２２，Ｑ３２とが反転ＰＷＭ（パルス変調）動作する。そして、次の６０°の期間は上相下相共にオフになり、その次の１２０°の期間は、下相ＦＥＴＱ１２，Ｑ２２，Ｑ３２がフルオン動作となり、次の６０°の期間は上相下相共にオフとなる。このような動作が繰り返し行われる。なお、Ｕ，Ｖ，Ｗの三相はそれぞれ１２０°ずつ位相をずらしてこのような動作を行う。
【００４９】
３つの分圧回路５００Ａ乃至５００Ｃのそれぞれは、直列接続された２つの抵抗（Ｒ１及びＲ２）を含み、モータ１０６の電力供給端子に印加される３相の電圧（Ｖu，Ｖv，Ｖw）を、ロジック回路７００が用いる低電圧に分圧して出力する。すなわち、分圧回路５００Ａの抵抗Ｒ１の一端は、モータ１０６のＵ相入力端子に接続されて、電圧Ｖuが入力され、抵抗Ｒ２の他端は接地されている。分圧回路５００Ｂの抵抗Ｒ１の一端は、モータ１０６のＶ相入力端子に接続されて、電圧Ｖvが入力されており、抵抗Ｒ２の他端は接地されている。分圧回路５００Ｃの抵抗Ｒ１の一端は、モータ１０６のＷ相入力端子に接続されて、電圧Ｖwが入力され、抵抗Ｒ２の他端は接地されている。これにより、分圧回路５００ＡはＵ相の電圧Ｖuを分圧したフィードバック電圧（U-PWM-FB）を出力する。また、分圧回路５００ＢはＶ相の電圧Ｖvを分圧したフィードバック電圧（V-PWM-FB）を出力する。分圧回路５００ＣはＷ相の電圧Ｖwを分圧したフィードバック電圧（W-PWM-FB）を出力する。
【００５０】
３つの平滑回路６００Ａ乃至６００Ｃのそれぞれは、直列接続された抵抗Ｒ３とコンデンサＣ１とを含む。平滑回路６００Ａの抵抗Ｒ３の一端には、Ｕ相のフィードバック電圧（U-PWM-FB）が印加され、抵抗Ｒ３の他端はコンデンサＣ１を介して接地されている。平滑回路６００Ｂの抵抗Ｒ３の一端には、Ｖ相のフィードバック電圧（V-PWM-FB）が印加され、抵抗Ｒ３の他端はコンデンサＣ１を介して接地されている。平滑回路６００Ｃの抵抗Ｒ３の一端には、Ｗ相のフィードバック電圧（W-PWM-FB）が印加され、抵抗Ｒ３の他端はコンデンサＣ１を介して接地されている。これにより、平滑回路６００Ａの抵抗Ｒ３とコンデンサＣ１との接続点からＵ相の平滑電圧（U-PWM-Vol）は制御部３００に出力される。また、平滑回路６００Ｂの抵抗Ｒ３とコンデンサＣ１との接続点からＶ相の平滑電圧（V-PWM-Vol）が制御部３００に出力される。平滑回路６００Ｃの抵抗Ｒ３とコンデンサＣ１の接続点からＷ相の平滑電圧（W-PWM-Vol）が制御部３００に出力される。
【００５１】
ロジック回路７００は、３つのＥｘＯＲ回路７１１乃至７１３と、３つのＡＮＤ回路７２１乃至７２３と、１つのＯＲ回路７３０によって構成されている。ＥｘＯＲ回路７１１の２つの入力端子の一方にはＵ相のＰＷＭ信号（U-PWM）が入力され、他方の入力端子にはＵ相のフィードバック電圧（U-PWM-FB）が入力されている。また、ＥｘＯＲ回路７１２の２つの入力端子の一方にはＶ相のＰＷＭ信号（V-PWM）が入力され、他方の入力端子にはＶ相のフィードバック電圧（V-PWM-FB）が入力されている。ＥｘＯＲ回路７１３の２つの入力端子の一方にはＷ相のＰＷＭ信号（W-PWM）が入力され、他方入力端子にはＷ相のフィードバック電圧（W-PWM-FB）が入力されている。
【００５２】
ＡＮＤ回路７２１の２つの入力端子の一方にはＵ相のマスクパルス信号（Um）が入力され、他方の入力端子はＥｘＯＲ回路７１１の出力端子に接続されている。また、ＡＮＤ回路７２２の２つの入力端子の一方にはＶ相のマスクパルス信号（Vm）が入力され、他方の入力端子はＥｘＯＲ回路７１２の出力端子に接続されている。ＡＮＤ回路７２３の２つの入力端子の一方にはＷ相のマスクパルス信号（Wm）が入力され、他方の入力端子はＥｘＯＲ回路７１３の出力端子に接続されている。
【００５３】
ＯＲ回路７３０の３つの入力端子は、３つのＡＮＤ回路７２１乃至７２３の出力端子に接続されている。また、ＯＲ回路７３０の出力端子から出力されるエラー信号ＥＲは制御部３００に入力されている。
【００５４】
次に、制御部３００におけるモータ駆動と故障検出について図３乃至図６を参照して説明する。
【００５５】
図３におけるホール信号（HU-In,HV-In,HW-In）は、モータ１０６のホール素子から出力されるホール信号（Hall-U,Hall-V,Hall-W）の位相を制御部３００において調整した遅延後のホール信号である。なお、ホール信号１周期を電気角３６０°として、６つのフェーズに分けられる。本実施の形態においては、ホール信号の１周期を電気角３６０°とすると、ホール信号の１周期は機械角の９０°（モータ１０６の１／４回転）となる。
【００５６】
また、モータ１０６のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに、オープン時において逆起電力（Motor-U,Motor-V,Motor-W）が生じるように電流を流してモータ１０６を駆動するためには、スイッチング信号（U-HS,U-LS,V-HS,V-LS,W-HS,W-LS）を各ＦＥＴＱ１１乃至Ｑ３２のゲートに出力する。ここで、スイッチング信号Ｕ−ＨＳはＵ相のハイサイドＦＥＴ（Ｑ１１）のゲート信号であり、スイッチング信号Ｕ−ＬＳはＵ相のローサイドＦＥＴ（Ｑ１２）のゲート信号である。また、スイッチング信号Ｖ−ＨＳはＶ相のハイサイドＦＥＴ（Ｑ２１）のゲート信号であり、スイッチング信号Ｖ−ＬＳはＶ相のローサイドＦＥＴ（Ｑ２２）のゲート信号であり、スイッチング信号Ｗ−ＨＳはＷ相のハイサイドＦＥＴ（Ｑ３１）のゲート信号であり、スイッチング信号Ｗ−ＬＳはＷ相のローサイドＦＥＴ（Ｑ３２）のゲート信号である。
【００５７】
「ＰＷＭ」及び「／ＰＷＭ」は、制御部３００の演算結果に応じたデューティー比でオン又はオフする期間を表しており、コンプリメンタリ型のブリッジ回路であるから「ＰＷＭ」がオンであれば「／ＰＷＭ」はオフとなり、「ＰＷＭ」がオフであれば「／ＰＷＭ」はオンとなる。ローサイドＦＥＴ（Ｑ１２，Ｑ２２，Ｑ３２）の「Ｏｎ」の区間は、常にオンとなる。
【００５８】
このようにＵ相のＦＥＴ（Ｑ１１，Ｑ１２）は、フェーズ１及びフェーズ２で「ＰＷＭ」及び「／ＰＷＭ」のスイッチングを行い、Ｕ相のローサイドＦＥＴ（Ｑ１２）は、フェーズ４及びフェーズ５でオンになる。また、Ｖ相のＦＥＴ（Ｑ２１，Ｑ２２）は、フェーズ３及びフェーズ４で「ＰＷＭ」及び「／ＰＷＭ」のスイッチングを行い、Ｖ相のローサイドＦＥＴ（Ｑ２２）は、フェーズ６及びフェーズ１でオンになる。さらに、Ｗ相のＦＥＴ（Ｑ３１，Ｑ３２）は、フェーズ５及びフェーズ６で「ＰＷＭ」及び「／ＰＷＭ」のスイッチングを行い、Ｗ相のローサイドＦＥＴ（Ｑ３２）は、フェーズ２及びフェーズ３でオンになる。
【００５９】
このような信号を出力してデューティー比を適切に制御すれば、モータ１０６を所望のトルクで駆動できるようになる。
【００６０】
なお、Ｖuは、モータ１０６のＵ相の入力端子に印加される電圧であり、Ｕ相の場合には、Ｕ−ＰＷＭ及びＵ−Ｏｎに応じて、フェーズ１及び２においてＰＷＭ駆動される。また、Ｖuのフェーズ３及び６については、簡易的に斜めの線で表しているが、回転している磁石からモータコイルに発生する逆起電力（Motor-U逆起電力）及びコイルを介した他の相のＰＷＭ駆動波形の影響が現れる。Ｕ−ＰＷＭ−ＦＢは、Ｕ相についての分圧回路５００Ａの出力であり、Ｖuが抵抗分割により低電圧化された状態となる。
【００６１】
また、制御部３００はロジック回路７００から出力されるエラー信号ＥＲによって三相ブリッジインバータ回路４００の故障を検出する。すなわち、ロジック回路７００から出力されるエラー信号ＥＲは、三相ブリッジインバータ回路４００に故障が発生していないときは２値化ロジックレベルでローレベルとなり、故障が発生したときにエラー信号ＥＲはハイレベルのパルス信号となる。本実施の形態では、ＰＷＭ信号（U-PWM,V-PWM,W-PWM）とフィードバック電圧（U-PWM-FB,V-PWM-FB,W-PWM-FB）をロジックレベルで比較することにより故障判定を行っている。
【００６２】
但し、Ｕ相のマスク信号Ｕmは、タイミングずれによって生ずるパルスをマスクするためのＰＷＭ変化点マスクの部分と、ＥｘＯＲ回路７１１の出力が不定となる部分をマスクする通常のマスク部分とがある。
【００６３】
より具体的に、図３及び図４に示すように、故障が発生していないときは、各相のＰＷＭ信号（U-PWM,V-PWM,W-PWM）とフィードバック電圧（U-PWM-FB,V-PWM-FB,W-PWM-FB）のロジックレベルはほぼ同じになる。ただし、フィードバック電圧（U-PWM-FB,V-PWM-FB,W-PWM-FB）にはＰＷＭ信号（U-PWM,V-PWM,W-PWM）に対して回路による遅延が生じる。このため、上記マスク信号Ｕｍにより、回路による遅延部分を除いた部分のＰＷＭ信号（U-PWM,V-PWM,W-PWM）とフィードバック電圧（U-PWM-FB,V-PWM-FB,W-PWM-FB）をロジックレベルで比較する。これにより、遅延部分を除いた部分のＰＷＭ信号（U-PWM,V-PWM,W-PWM）とフィードバック電圧（U-PWM-FB,V-PWM-FB,W-PWM-FB）のロジックレベルが異なるときに故障が発生したものと判定することができる。
【００６４】
図３でも示すように、故障無しであれば、ＥｘＯＲ回路７１１の出力は、フェーズ１及び２ではパルスが発生しているが、マスク信号ＵｍのＰＷＭ変化点マスク部分でマスクされるので、このパルスは除去されて、ＡＮＤ回路７２１の出力はローのままとなる。
【００６５】
図４及び図５ではＵ−ＰＷＭ信号が、ＰＷＭスイッチング領域に入っているホール周期の１２０°区間の波形だけを記載しているが、Ｕ−ＰＷＭ信号がＧｎｄに固定されている１２０°区間もＰＷＭがローレベルに固定されているだけで同様に比較動作が行われる。また残りの６０°のＯｆｆ領域２回の間は、図２の駆動制御回路４１０より出力されるＵ−ＯＮ信号をＯｆｆ状態指令にすることにより、ＰＷＭ駆動もＧｎｄ固定の駆動も行われていない期間つまりＦＥＴ（Ｑ１１及びＱ１２）が共にＯｆｆとなっている。そのため、出力波形が不定となるため、上記マスク信号Ｕｍは駆動制御回路４１０により、強制的にマスク側つまりローレベルとされ、誤検出を避けるようになされる。なお、Ｖ相、Ｗ相においても上記同様である。これは、図３でも示されており、ＥｘＯＲ回路７１１の出力は、フェーズ３及び６では不定となるが、この部分はマスク信号Ｕｍで全体がマスクされるので、ＡＮＤ回路７２１の出力はローのままとなる。
【００６６】
Ｕ，Ｖ，Ｗ相の何れかの相において故障が発生すると、故障が発生した相に対応するＥｘＯＲ回路７１１乃至７１３の出力にハイレベルのパルスが発生する。例えば、図５に示すように、三相ブリッジインバータ回路４００のＵ相のＦＥＴ（Ｑ１１，Ｑ１２）とモータ１０６との接続線が切れた場合、Ｕ相のフィードバック電圧（U-PWM-FB）はローレベルとなり、ＥｘＯＲ回路７１１の出力にハイレベルのパルスが発生するとともにＡＮＤ回路７２１の出力にハイレベルのパルスが発生する。これによりＯＲ回路７３０から出力されるエラー信号ＥＲもハイレベルのパルス信号となる。
【００６７】
したがって、ＯＲ回路７３０から出力されるエラー信号ＥＲがハイレベルのパルス信号となったとき故障が発生したと判定することができる。なお、本実施の形態では、外部からノイズ等が混入したときの誤動作を防止するために、ＯＲ回路７３０から出力されるエラー信号ＥＲがハイレベルのパルス信号となった状態が所定時間ｔ１以上続いたときに故障が発生したと判定している。所定時間ｔ１としてはＰＷＭ信号の周期を考慮して例えば０．２秒を設定している。
【００６８】
図３でも、故障が発生している場合には、ＥｘＯＲ回路７１１の出力は、故障無しの場合と異なり、ハイの期間が発生するので、パルスの上部が繋がれた形で表現されている。同様に、ＡＮＤ回路７２１の出力についても、故障ありの場合には、ハイの期間が発生しているので、パルスの上部が繋がれて表現されている。
【００６９】
さらに、制御部３００には、３つの平滑回路６００Ａ乃至６００Ｃから出力される平滑電圧（U-PWM-Vol,V-PWM-Vol,W-PWM-Vol）が入力されており、これらの平滑電圧（U-PWM-Vol,V-PWM-Vol,W-PWM-Vol）の値をデジタル値に変換し、このデジタル値で表された電圧値と駆動制御回路４１０に指示した電圧値とを比較して、これらの電圧値の差の絶対値が所定の許容値以上となったとき故障が発生したものと判定する。
【００７０】
本実施形態では、許容範囲として例えば指示電圧値の±１０％としている。なお、ここでも上で述べたように、外部からノイズ等が混入したときの誤動作を防止するために、上で述べた電圧値の差の絶対値が許容値以上となった状態が所定時間ｔ２以上続いたときに故障が発生したと判定している。所定時間ｔ２としては例えば０．２秒を設定している。
【００７１】
また、制御部３００が平滑電圧（U-PWM-Vol,V-PWM-Vol,W-PWM-Vol）の値を取得するタイミングは、図６に示すように、各相の電圧が安定した状態の時である。すなわち、具体的には、Ｗ相のホール信号（Hall-W）がハイレベルからローレベルに変化する立ち下がりエッジにおいてＵ相の平滑電圧（U-PWM-Vol）を取得し、Ｕ相のホール信号（Hall-U）がハイレベルからローレベルに変化する立ち下がりエッジにおいてＶ相の平滑電圧（V-PWM-Vol）を取得し、Ｖ相のホール信号（Hall-V）がハイレベルからローレベルに変化する立ち下がりエッジにおいてＷ相の平滑電圧（W-PWM-Vol）を取得する。
【００７２】
以上述べたようなモータ駆動装置によれば、従来例のように回路に大きな電流を流すことなく且つ複数の電流センサを必要とすることなく、故障検出や回路の保護を容易に行うことができる。
【００７３】
なお、故障を検出した場合には、制御部３００は、駆動制御回路４１０に対して、駆動を停止させる又は抑制させるような制御信号を出力するなど、エラー対応処理を実施する。さらにユーザに対して故障を通知しても良い。
【００７４】
以上本発明の一実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されない。上で述べたような機能を他の方法にて実現しても良い。また、上でも述べたように、制御部３００等は、専用の回路で実装しても良いし、ソフトウエアとプロセッサの組み合わせなどで実装するようにしても良い。
【００７５】
また、上で述べたモータ１０６が、三相ブラシレス直流モータである場合の実施の形態を説明したが、三相以外の二相又は四相以上のブラシレス直流モータであってもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１  電動アシスト自転車
１０１  二次電池
１０２  モータ駆動制御部
１０３  人力センサ
１０４  ブレーキセンサ
１０５  操作パネル
１０６  モータ
３００  制御部
４００  三相ブリッジインバータ回路
４１０  駆動制御回路
４２０  ドライブ回路
４２１乃至４２３  ドライブ素子
Ｑ１１乃至Ｑ３２  ＦＥＴ
５００Ａ乃至５００Ｃ  分圧回路
６００Ａ乃至６００Ｃ  平滑回路
７１１乃至７３０  ロジック回路
【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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