(57)【要約】【課題】  モータを回転させることなく異常検出を可能としたモータ出力回路の異常検出装置を提供する。【解決手段】  複数相のモータの各相のモータコイルに対し、アッパー側のスイッチング素子と、ロワー側のスイッチング素子によりハーフブリッジを構成し、電源電流をスイッチング素子ングして供給することにより前記モータの制御を行うモータ出力回路において、前記モータの各相の端子電圧を検出する電圧検出手段と、記スイッチング素子を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、前記モータを回転させることなく所定の組み合わせ順序で前記各スイッチング素子オンとなる診断通電パターンで、前記スイッチング素子をオンオフ制御し前記診断通電パターンにおける各相の端子電圧に基づき、前記スイッチング素子の診断を行うこととした。【選択図】      図５
2009254083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数相のモータの各相のモータコイルに対し、アッパー側のスイッチング素子と、ロワー側のスイッチング素子によりハーフブリッジを構成し、電源電流をスイッチング素子ングして供給することにより前記モータの制御を行うモータ出力回路において、
前記モータの各相の端子電圧を検出する電圧検出手段と、
前記スイッチング素子を制御する制御手段と
を有し、
前記制御手段は、
前記モータを回転させることなく所定の組み合わせ順序で前記各スイッチング素子オンとなる診断通電パターンで、前記スイッチング素子をオンオフ制御し、
前記診断通電パターンにおける各相の端子電圧に基づき、前記スイッチング素子の診断を行うこと
を備えることを特徴とするモータ出力回路の異常検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ出力回路の異常検出装置において、
前記モータは３相同期モータであって、
前記診断通電パターンは、３相のアッパー側のスイッチング素子と、ロワー側のスイッチング素子の１つとが通電される通常の通電パターンを時間軸上で入れ替え、前記モータを回転させることなく所定の組み合わせ順序で各スイッチング素子をオンすること
を特徴とするモータ出力回路の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ出力回路の異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ駆動時に端子電圧を監視し、モータ出力回路の異常検出を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１１２２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら特許文献１の技術にあっては、モータ回転時に発生する逆起電圧の影響等により出力電圧が変動するため異常判定が難しく、別途フィルタ等を設ける必要がある。そのため回路および制御がともに複雑になる、という問題があった。また、モータ駆動による発熱の問題も発生する。
【０００４】
本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、モータを回転させることなく異常検出を可能としたモータ出力回路の異常検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明では、複数相のモータの各相のモータコイルに対し、アッパー側のスイッチング素子と、ロワー側のスイッチング素子によりハーフブリッジを構成し、電源電流をスイッチング素子ングして供給することにより前記モータの制御を行うモータ出力回路において、前記モータの各相の端子電圧を検出する電圧検出手段と、記スイッチング素子を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記モータを回転させることなく所定の組み合わせ順序で前記各スイッチング素子オンとなる診断通電パターンで、前記スイッチング素子をオンオフ制御する診断出力手段と、前記診断通電パターンにおける各相の端子電圧から、前記スイッチング素子の診断を行う異常判断手段とを備えることとした。
【発明の効果】
【０００６】
よって、モータを回転させることなく異常検出を可能としたモータ出力回路の異常検出装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明のモータ出力回路の異常検出装置の実施の形態を、実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
［システム構成］
実施例１につき説明する。図１は本願モータ出力回路の異常検出装置の制御ブロック図である。実施例１のモータ制御回路１は、図１に示すように制御回路２、駆動ＴＲ回路３を備え、３相センサレスブラシレスモータ５の駆動を制御する。また、実施例１ではA/Dインターフェース回路６を備えている。
【０００９】
制御回路２はマイコンであり、３相センサレスブラシレスモータ５の目標回転数または図示しないセンサで検出する検出回転数７が入力される。そして、制御演算を行い、駆動ＴＲ回路３へＰＷＭ制御信号を出力する。
【００１０】
また、制御回路２は、A/Dインターフェース回路６からの中点電圧信号ＶＬ１，ＶＬ２，ＶＬ３を入力し、デジタル変換して演算するA/D変換回路２１を備えている。この中点電圧信号ＶＬ１、ＶＬ２，ＶＬ３は、それぞれ電圧検出手段Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を介して検出された３相センサレスブラシレスモータ５のＵ，Ｖ，Ｗの各相コイル５ｕ、５ｖ、５ｗの電圧である。
【００１１】
駆動ＴＲ回路３は、各相ごとにアッパー側のスイッチング素子(ＴＲ１,ＴＲ３,ＴＲ５）とロワー側のスイッチング素子(ＴＲ２,ＴＲ４,ＴＲ６）によりハーフブリッジ回路を構成し、インバータとして機能する。なお、全てのスイッチング素子の制御信号（ベース入力、ゲート入力）は、制御回路２からのＰＷＭ制御信号となる。
【００１２】
例えばＵ相では、電源電圧Vbatからグランドまでの間に、スイッチング素子ＴＲ１,ＴＲ２を配置し、その中間と、３相センサレスブラシレスモータ５のＵ相コイルを接続する。Ｖ相、Ｗ相についても同様に構成する。
【００１３】
３相センサレスブラシレスモータ５は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相による３相モータであり、ブラシを用いないモータである。また、コイル自体をセンサとして用いるため、回転位置検出用のセンサを持たないモータである。
【００１４】
A/Dインターフェース回路６は、各相のアッパーアームおよびロアーアームの中点と各相のモータコイルの間の電圧値を検出して信号に変換し、制御回路２のA/D変換回路２１へ入力する。
【００１５】
［異常診断］
図２は制御回路２において実行される駆動ＴＲ回路３のｕ，ｖ，ｗの各相スイッチング素子の通電／非通電パターンを示す表である。ＯＮは１、ＯＦＦは０である。また、図３は正常時、図４は異常診断時における駆動ＴＲ回路３への通電位相のタイムチャートである。図３、図４のタイムチャート上の（１）〜（６）は図２の表の（１）〜（６）で示す各通電パターンに対応する。
【００１６】
（正常時）
正常時には図３に基づき駆動ＴＲ回路３の各スイッチング素子に通電を行い、３相センサレスブラシレスモータ５を回転させる。
【００１７】
（異常診断時）
実施例１では、IGN-ON時やモータ起動信号が入力された初期時、およびモータ起動前に異常診断を行う。異常診断時には、図４に基づき通電を行う。ここで、異常診断時の通電パターンは正常時の通電パターン（図３）における（３）と（５）とを入れ替えたものとなっている。図４においては、破線は入れ替え前の正常時（図３）を示す。
【００１８】
この入れ替えによって３相センサレスブラシレスモータ５を回転させることなく、駆動ＴＲ回路３の各スイッチング素子に通電を行う。駆動ＴＲ回路３の各スイッチング素子に通電を行った際、A/D変換回路２１を介して制御回路２に入力される電圧信号ＶＬ１，ＶＬ２，ＶＬ３の照合を行い、駆動ＴＲ回路３の各スイッチング素子の異常検出を行う。
【００１９】
［異常モード検出］
図５は異常モードの検出表であり、図２の通電パターン（１）、（３）、（５）における電圧信号ＶＬ１，ＶＬ２，ＶＬ３の値を示す。なお、図中の数値は代表値であり、この数値どおりでなくてもよい。
【００２０】
通電パターン（１）の場合に生じる各端子電圧ＶＬ１，ＶＬ２，ＶＬ３の電圧パターンを（１−１）〜（１−１３）として図６に示す。なお、通電パターン（３）、（５）はオンとなるスイッチング素子およびコイル相が入れ替わり、判定されるスイッチング素子がシフトするのみであるため説明は省略する。
【００２１】
図７は通電パターン（１）の等価回路である。正常時においては図７に示すように通電パターン（１−１）となり、ＴＲ１，ＴＲ４がＯＮ、その他はＯＦＦとなる。電源電圧Vbat＝１２（Ｖ）とすると、正常時の通電パターン（１）ではＶＬ１＝７．３Ｖ（１２Ｖの差はＴＲ１の電圧降下分）、ＶＬ２＝４．７Ｖ（ＴＲ４の電圧降下分）、ＶＬ３＝６．０Ｖ（中点電圧）となる。
【００２２】
したがって、中点電圧信号ＶＬ１，ＶＬ２，ＶＬ３が上記正常時の電圧値とは異なる電圧となった場合、ＴＲ１〜ＴＲ６の一部のオープン異常またはショート異常と判断可能である。図５の判定では、判断可能な組み合わせを○、判断不能な組み合わせを×で示す。
【００２３】
ＴＲ１〜ＴＲ６がそれぞれオープン異常またはショート異常した場合の中点電圧信号ＶＬ１，ＶＬ２，ＶＬ３は図５に示すとおりであり、この照合結果によって各スイッチング素子ＴＲ１〜ＴＲ６の異常判断を行う。
【００２４】
また、図７ではオン状態にあるＴＲ１，ＴＲ４のみ図示しており、オフ状態であるＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ５，ＴＲ６は図示しない。オン状態であるＴＲ１，ＴＲ４のショート異常が生じた場合の等価回路は図７の等価回路と同一となり、異常判断はできない。
【００２５】
ＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ５，ＴＲ６のオープン異常は通電パターン（１−２）、（１−７）、（１−１１）、（１−１３）に示すとおり、図７と同様の等価回路となって通電パターン（１）では異常診断判定不能となる。ＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ５，ＴＲ６の異常は通電パターン（３）（５）で判定を行う。
【００２６】
例えば、ＴＲ１がオープン異常した場合は中点電圧信号ＶＬ１，ＶＬ２，ＶＬ３が全てゼロ値となり、ＴＲ１のオープン異常とされる。また、ＴＲ２がショート異常した場合はＶＬ１＝４，６，ＶＬ２＝２，９，ＶＬ３＝３，７となり、通電パターン（１）では他にこの数値の組み合わせはないためＴＲ２のショート異常とされる。これらの通電パターンは制御回路２によって実行される（図８、図９および図６（１−３）、（１−９）参照）。
【００２７】
図１０は通電パターン（１−４）を示す等価回路である。ＴＲ２がショート異常となった場合、図７のＴＲ１の下流で分岐しＴＲ２を介して接地した状態となり、ＴＲ２の経路によりＶＬ１〜ＶＬ３は降圧されて低い値となる。
【００２８】
図１１は通電パターン（１−６）を示す等価回路である。ＴＲ３がショート異常となった場合、１２Ｖの供給電源からＴＲ４の上流までが分岐し、その分岐路はＴＲ３を介する状態となる。ＴＲ３の経路によってＶＬ１〜ＶＬ３は昇圧される。
【００２９】
図１２は通電パターン（１−１０）を示す等価回路である。ＴＲ５がショート異常となった場合、１２Ｖの供給電源から分岐した回路はＴＲ５およびｖ相コイル５ｖを介してｕ，ｗ相コイル５ｕ，５ｗの間に接続し、ＴＲ５の経路によりＶＬ１〜ＶＬ３が昇圧される。ＴＲ１，ＴＲ５のオン抵抗とコイル５ｕ，５ｖの抵抗が同じ値であれば、ＶＬ１＝ＶＬ２となる。
【００３０】
図１３は通電パターン（１−１２）を示す等価回路である。ＴＲ６がショート異常となった場合、接地から分岐した回路はＴＲ６およびｖ相コイル５ｖを介してｕ，ｗ相コイル５ｕ，５ｗの間に接続し、ＴＲ６の経路によりＶＬ１〜ＶＬ３が降圧される。ＴＲ４，ＴＲ６のオン抵抗とコイル５ｖ，５ｗの抵抗が同じ値であれば、ＶＬ２＝ＶＬ３となる。
【００３１】
なお、通電パターン（１）の結果のみによってＴＲ２のショート異常を確定させてもよいが、通電パターン（３）、（５）の結果と照合することにより、ＴＲ２のショート異常判断の信頼性が向上する。他のスイッチング素子の診断結果についても同様に判断する。
【００３２】
［本願実施例の効果］
（１）複数相のモータ５の各相のモータコイル５ｕ，５ｖ，５ｗに対し、アッパー側の駆動ＴＲ回路３と、ロワー側の駆動ＴＲ回路３（スイッチング素子）によりハーフブリッジを構成し、電源電流を駆動ＴＲ回路３ングして供給することによりモータ５の制御を行うモータ出力回路において、
モータ５の各相の端子電圧ＶＬ１，ＶＬ２，ＶＬ３を検出する電圧検出手段Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と、
駆動ＴＲ回路３を制御する制御回路２（制御手段）を有し、
制御回路２は、
モータ５を回転させることなく所定の組み合わせ順序で各駆動ＴＲ回路３オンとなる診断通電パターン（１）で、駆動ＴＲ回路３をオンオフ制御し、
診断通電パターン（１）における各相の端子電圧ＶＬ１，ＶＬ２，ＶＬ３に基づき、駆動ＴＲ回路３の診断を行うこととした。
【００３３】
これにより、別途フィルタ等を設けることなく、またモータを回転させることなく異常検出を可能としたモータ出力回路の異常検出装置を提供することができる。
【００３４】
（２）モータ５は３相同期モータであって、
診断通電パターンは、３相のアッパー側の駆動ＴＲ回路３と、ロワー側の駆動ＴＲ回路３の１つとが通電される通常の通電パターンを時間軸上で入れ替え、モータ５を回転させることなく所定の組み合わせ順序で各駆動ＴＲ回路３をオンすることとした。
【００３５】
これにより、上記（１）の効果をより確実に得ることができる。
【００３６】
（他の実施例）
以上、実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本願は、車両用であるが、その他移動体への利用は容易である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本願モータ出力回路の異常検出装置の制御ブロック図である。
【図２】駆動ＴＲ回路の各相におけるスイッチング素子の通電／非通電パターンを示す表である。
【図３】駆動ＴＲ回路への通電位相のタイムチャートである（正常時）。
【図４】駆動ＴＲ回路への通電位相のタイムチャートである（異常時）。
【図５】異常モードの検出表である。
【図６】通電パターン（１）の場合に生じる各端子電圧の電圧パターンを示す図である。
【図７】通電パターン（１）の等価回路である。
【図８】通電パターン（１−３）の等価回路である。
【図９】通電パターン（１−９）の等価回路である。
【図１０】通電パターン（１−４）の等価回路である。
【図１１】通電パターン（１−６）の等価回路である。
【図１２】通電パターン（１−１０）の等価回路である。
【図１３】通電パターン（１−１２）の等価回路である。
【符号の説明】
【００３９】
１    モータ制御回路
２    制御回路
３    駆動ＴＲ回路
５    ３相センサレスブラシレスモータ
６    インターフェース回路
２１    A/D変換回路
Ｌ１〜Ｌ３    電圧検出手段
Ｒ１〜Ｒ５    抵抗
ＴＲ１〜ＴＲ６    スイッチング素子
Vbat    電源電圧
ＶＬ１，ＶＬ２，ＶＬ３    中点電圧信号
【図１】
2009254083.tif 000003
【図２】
2009254083.tif 000004
【図３】
2009254083.tif 000005
【図４】
2009254083.tif 000006
【図５】
2009254083.tif 000007
【図６】
2009254083.tif 000008
【図７】
2009254083.tif 000009
【図８】
2009254083.tif 000010
【図９】
2009254083.tif 000011
【図１０】
2009254083.tif 000012
【図１１】
2009254083.tif 000013
【図１２】
2009254083.tif 000014
【図１３】
2009254083.tif 000015