(57)【要約】本開示の実施形態に係る故障診断方法は、電源１０１からの電力をモータ２００に供給する電力に変換する電力変換装置１０００の故障を診断する。故障診断方法は、第１ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌの両端電圧を示す第１実電圧ＶＡ１と、第１ローサイドスイッチ素子の飽和電圧Ｖｓａｔと、ｄｑ座標系におけるｄ軸電圧およびｑ軸電圧に基づいて決定される電圧ピーク値Ｖｐｅａｋとを獲得する獲得ステップと、第１実電圧、飽和電圧および電圧ピーク値に基づいて、第２インバータ１３０の故障の有無を診断する診断ステップと、を包含する。
2019220780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源からの電力を、少なくとも一相の巻線を有するモータに供給する電力に変換する電力変換装置の故障を診断する故障診断方法であって、
前記電力変換装置は、
前記少なくとも一相の巻線の一端に接続され、第１ハイサイドスイッチ素子および第１ローサイドスイッチ素子を備える第１インバータと、
前記少なくとも一相の巻線の他端に接続され、第２ハイサイドスイッチ素子および第２ローサイドスイッチ素子を備える第２インバータと、
前記第１ハイサイドスイッチ素子、前記第１ローサイドスイッチ素子、前記第２ハイサイドスイッチ素子および前記第２ローサイドスイッチ素子を含むＨブリッジと、
を備え、
前記故障診断方法は、
前記第１ローサイドスイッチ素子の両端電圧を示す第１実電圧と、前記第１ローサイドスイッチ素子の飽和電圧と、ｄｑ座標系におけるｄ軸電圧およびｑ軸電圧に基づいて決定される電圧ピーク値とを獲得する獲得ステップと、
前記第１実電圧、前記飽和電圧および前記電圧ピーク値に基づいて、前記第２インバータの故障の有無を診断する診断ステップと、
を包含する故障診断方法。
【請求項２】
前記診断ステップは、下記式で表される前記第１故障診断電圧ＶＡ１＿ＦＤに基づいて、前記第２インバータの故障の有無を診断するステップを含み、
ＶＡ１＿ＦＤ＝｜ＶＡ１｜−〔（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕
ここで、ＶＡ１は前記第１実電圧を示し、Ｖｐｅａｋは前記電圧ピーク値を示し、Ｖｓａｔは前記飽和電圧を示す、請求項１に記載の故障診断方法。
【請求項３】
前記診断ステップは、下記式で表される前記第１故障診断電圧ＶＡ１＿ＦＤに基づいて、前記第２インバータの故障の有無を診断するステップを含み、
ＶＡ１＿ＦＤ＝ＶＡ１2−〔（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕2
ここで、ＶＡ１は前記第１実電圧を示し、Ｖｐｅａｋは前記電圧ピーク値を示し、Ｖｓａｔは前記飽和電圧を示す、請求項１に記載の故障診断方法。
【請求項４】
前記診断ステップは、下記式で表される前記第１故障診断電圧ＶＡ１＿ＦＤに基づいて、前記第２インバータの故障の有無を診断するステップを含み、
ＶＡ１＿ＦＤ＝〔ＶＡ１＋（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕〔ＶＡ１−（Ｖｐｅａｋ／２）−Ｖｓａｔ〕
ここで、ＶＡ１は前記第１実電圧を示し、Ｖｐｅａｋは前記電圧ピーク値を示し、Ｖｓａｔは前記飽和電圧を示す、請求項１に記載の故障診断方法。
【請求項５】
前記第１故障診断電圧ＶＡ１＿ＦＤがゼロ以下の場合、前記第２インバータは正常と診断し、
前記第１故障診断電圧ＶＡ１＿ＦＤがゼロよりも大きい場合、前記第２インバータは故障していると診断する、請求項２から４のいずれかに記載の故障診断方法。
【請求項６】
前記第２インバータは故障していると診断した場合に、前記第２インバータは故障していることを示す故障信号を出力するステップをさらに包含する、請求項１から５のいずれかに記載の故障診断方法。
【請求項７】
前記飽和電圧は、前記ｄｑ座標系におけるｄ軸電流、ｑ軸電流および前記モータの回転速度に基づいて決定される、請求項１から６のいずれかに記載の故障診断方法。
【請求項８】
前記獲得ステップにおいて、前記ｄ軸電流および前記ｑ軸電流に基づいて決定される電流値および前記モータの回転速度の入力と、前記飽和電圧とを関連付けるルックアップテーブルを用いて、前記飽和電圧を決定する、請求項１から７のいずれかに記載の故障診断方法。
【請求項９】
前記モータはｎ相（ｎは３以上の整数）の巻線を有し、
前記電力変換装置はｎ個のＨブリッジを有し、
前記ｎ個のＨブリッジのそれぞれにおいて、前記獲得ステップおよび前記診断ステップを実行する、請求項１から８のいずれかに記載の故障診断方法。
【請求項１０】
電源からの電力を、少なくとも一相の巻線を有するモータに供給する電力に変換する電力変換装置であって、
前記電力変換装置は、
前記少なくとも一相の巻線の一端に接続され、第１ハイサイドスイッチ素子および第１ローサイドスイッチ素子を備える第１インバータと、
前記少なくとも一相の巻線の他端に接続され、第２ハイサイドスイッチ素子および第２ローサイドスイッチ素子を備える第２インバータと、
前記第１ハイサイドスイッチ素子、前記第１ローサイドスイッチ素子、前記第２ハイサイドスイッチ素子および前記第２ローサイドスイッチ素子を含むＨブリッジと、
前記第１および第２インバータの動作を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記第１ローサイドスイッチ素子の両端電圧を示す第１実電圧と、前記第１ローサイドスイッチ素子の飽和電圧と、ｄｑ座標系におけるｄ軸電圧およびｑ軸電圧に基づいて決定される電圧ピーク値とを獲得し、
前記第１実電圧、前記飽和電圧および前記電圧ピーク値に基づいて、前記第２インバータの故障の有無を診断する、電力変換装置。
【請求項１１】
モータと、
請求項１０に記載の電力変換装置と、
を備えるモータモジュール。
【請求項１２】
請求項１１に記載のモータモジュールを備える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】
本開示は、故障診断方法、電力変換装置、モータモジュールおよび電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動モータ（以下、単に「モータ」と表記する）、インバータおよびＥＣＵが一体化された機電一体型モータが開発されている。特に車載分野において、安全性の観点から高い品質保証が要求される。そのため、部品の一部が故障した場合でも安全動作を継続できる冗長設計が取り入れられている。冗長設計の一例として１つのモータに対して２つの電力変換装置を設けることが検討されている。他の一例として、メインのマイクロコントローラにバックアップ用マイクロコントローラを設けることが検討されている。【０００３】
特許文献１は、第１系統および第２系統を有するモータ駆動装置を開示する。第１系統は、モータの第１巻線組に接続され、第１インバータ部、電源リレーおよび逆接続保護リレーなどを有する。第２系統は、モータの第２巻線組に接続され、第２インバータ部、電源リレーおよび逆接続保護リレーなどを有する。モータ駆動装置に故障が生じていないとき、第１系統および第２系統の両方を用いてモータを駆動することが可能である。これに対し、第１系統および第２系統の一方、または、第１巻線組および第２巻線組の一方に故障が生じたとき、電源リレーは、電源から、故障した系統、または、故障した巻線組に接続された系統への電力供給を遮断する。故障していない他方の系統を用いてモータ駆動を継続させることが可能である。【０００４】
特許文献２および３も、第１系統および第２系統を有するモータ駆動装置を開示する。
一方の系統または一方の巻線組が故障したとしても、故障していない系統によってモータ駆動を継続させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国公開公報：特開２０１６−３４２０４号公報
【特許文献２】日本国公開公報：特開２０１６−３２９７７号公報
【特許文献３】日本国公開公報：特開２００８−１３２９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の技術では、インバータの故障を適切に検出することが求められていた。【０００７】
本開示の実施形態は、インバータの故障を適切に診断することが可能な故障診断方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の例示的な故障診断方法は、電源からの電力を、少なくとも一相の巻線を有するモータに供給する電力に変換する電力変換装置の故障を診断する故障診断方法であって、前記電力変換装置は、前記少なくとも一相の巻線の一端に接続され、第１ハイサイドスイッチ素子および第１ローサイドスイッチ素子を備える第１インバータと、前記少なくとも一相の巻線の他端に接続され、第２ハイサイドスイッチ素子および第２ローサイドスイッチ素子を備える第２インバータと、前記第１ハイサイドスイッチ素子、前記第１ローサイドスイッチ素子、前記第２ハイサイドスイッチ素子および前記第２ローサイドスイッチ素子を含むＨブリッジと、を備え、前記故障診断方法は、前記第１ローサイドスイッチ素子の両端電圧を示す第１実電圧と、前記第１ローサイドスイッチ素子の飽和電圧と、ｄｑ座標系におけるｄ軸電圧およびｑ軸電圧に基づいて決定される電圧ピーク値とを獲得する獲得ステップと、前記第１実電圧、前記飽和電圧および前記電圧ピーク値に基づいて、前記第２インバータの故障の有無を診断する診断ステップと、を包含する。【０００９】
本開示の例示的な電力変換装置は、電源からの電力を、少なくとも一相の巻線を有するモータに供給する電力に変換する電力変換装置であって、前記電力変換装置は、前記少なくとも一相の巻線の一端に接続され、第１ハイサイドスイッチ素子および第１ローサイドスイッチ素子を備える第１インバータと、前記少なくとも一相の巻線の他端に接続され、第２ハイサイドスイッチ素子および第２ローサイドスイッチ素子を備える第２インバータと、前記第１ハイサイドスイッチ素子、前記第１ローサイドスイッチ素子、前記第２ハイサイドスイッチ素子および前記第２ローサイドスイッチ素子を含むＨブリッジと、前記第１および第２インバータの動作を制御する制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記第１ローサイドスイッチ素子の両端電圧を示す第１実電圧と、前記第１ローサイドスイッチ素子の飽和電圧と、ｄｑ座標系におけるｄ軸電圧およびｑ軸電圧に基づいて決定される電圧ピーク値とを獲得し、前記第１実電圧、前記飽和電圧および前記電圧ピーク値に基づいて、前記第２インバータの故障の有無を診断する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の例示的な実施形態によると、インバータの故障を適切に診断することが可能な故障診断方法、電力変換装置、当該電力変換装置を備えるモータモジュールおよび当該モータモジュールを備える電動パワーステアリング装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態に係るモータモジュールを模式的に示すブロック図である。
【図２】図２は、実施形態に係るインバータユニットを模式的に示す回路図である。
【図３Ａ】図３Ａは、Ａ相のＨブリッジを示す模式図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、Ｂ相のＨブリッジを示す模式図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、Ｃ相のＨブリッジを示す模式図である。
【図４】図４は、モータ制御全般を行うコントローラを示す機能ブロック図である。
【図５】図５は、第２インバータの故障診断を行うための機能ブロックを示す機能ブロック図である。
【図６】図６は、第１インバータの故障診断を行うための機能ブロックを示す機能ブロック図である。
【図７】図７は、回転速度ωおよび電流振幅値から飽和電圧Ｖｓａｔを決定するルックアップテーブルを示す模式図である。
【図８】図８は、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌがオープン故障した場合の実電圧ＶＡ１（上側）および実電圧ＶＡ２（下側）のシミュレーション結果の波形を示すグラフである。
【図９】図９は、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌがオープン故障した場合の実電圧ＶＢ１（上側）および実電圧ＶＢ２（下側）のシミュレーション結果の波形を示すグラフである。
【図１０】図１０は、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌがオープン故障した場合の実電圧ＶＣ１（上側）および実電圧ＶＣ２（下側）のシミュレーション結果の波形を示すグラフである。
【図１１】図１１は、例示的な実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照しながら、本開示のインバータの故障診断方法、電力変換装置、モータモジュールおよび電動パワーステアリング装置の実施形態を詳細に説明する。但し、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするため、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。
【００１３】
本明細書において、電源からの電力を、三相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）の巻線を有する三相モータに供給する電力に変換する電力変換装置を例にして、本開示の実施形態を説明する。ただし、電源からの電力を、四相または五相などのｎ相（ｎは４以上の整数）の巻線を有するｎ相モータに供給する電力に変換する電力変換装置、およびその装置に用いるインバータの故障診断方法も本開示の範疇である。
【００１４】
（実施形態１）
〔１．モータモジュール２０００および電力変換装置１０００の構造〕
図１は、本実施形態によるモータモジュール２０００の典型的なブロック構成を模式的に示している。
【００１５】
モータモジュール２０００は、典型的に、インバータユニット１００と制御回路３００とを有する電力変換装置１０００およびモータ２００を備える。モータモジュール２０００は、モジュール化され、例えば、モータ、センサ、ドライバおよびコントローラを有する機電一体型モータとして製造および販売され得る。
【００１６】
電力変換装置１０００は、電源１０１（図２を参照）からの電力をモータ２００に供給する電力に変換することが可能である。電力変換装置１０００は、モータ２００に接続される。例えば、電力変換装置１０００は、直流電力を、Ａ相、Ｂ相およびＣ相の擬似正弦波である三相交流電力に変換することが可能である。本明細書において、部品（構成要素）同士の間の「接続」とは、主に電気的な接続を意味する。
【００１７】
モータ２００は、例えば三相交流モータである。モータ２００は、Ａ相の巻線Ｍ１、Ｂ相の巻線Ｍ２およびＣ相の巻線Ｍ３を備え、インバータユニット１００の第１インバータ１２０と第２インバータ１３０とに接続される。具体的に説明すると、第１インバータ１２０はモータ２００の各相の巻線の一端に接続され、第２インバータ１３０は各相の巻線の他端に接続される。
【００１８】
制御回路３００は、例えば、電源回路３１０と、角度センサ３２０と、入力回路３３０と、コントローラ３４０と、駆動回路３５０と、ＲＯＭ３６０とを備える。制御回路３００の各部品は、例えば１枚の回路基板（典型的にはプリント基板）に実装される。制御回路３００は、インバータユニット１００に接続され、電流センサ１５０および角度センサ３２０からの入力信号に基づいてインバータユニット１００を制御する。その制御手法として、例えばベクトル制御、パルス幅変調（ＰＷＭ）または直接トルク制御（ＤＴＣ）がある。ただし、モータ制御手法（例えばセンサレス制御）によっては、角度センサ３２０は不要な場合がある。
【００１９】
制御回路３００は、目的とする、モータ２００のロータの位置、回転速度、および電流などを制御してクローズドループ制御を実現できる。なお、制御回路３００は、角度センサ３２０に代えてトルクセンサを備えてもよい。この場合、制御回路３００は、目的とするモータトルクを制御できる。
【００２０】
電源回路３１０は、電源１０１の例えば１２Ｖの電圧に基づいて回路内の各ブロックに必要な電源電圧（例えば３Ｖ、５Ｖ）を生成する。
【００２１】
角度センサ３２０は、例えばレゾルバまたはホールＩＣである。または、角度センサ３２０は、磁気抵抗（ＭＲ）素子を有するＭＲセンサとセンサマグネットとの組み合わせによっても実現される。角度センサ３２０は、ロータの回転角（以下、「回転信号」と表記する。）を検出し、回転信号をコントローラ３４０に出力する。
【００２２】
入力回路３３０は、電流センサ１５０によって検出された相電流（以下、「実電流値」と表記する場合がある。）を受け取って、実電流値のレベルをコントローラ３４０の入力レベルに必要に応じて変換し、実電流値をコントローラ３４０に出力する。入力回路３３０は、例えばアナログデジタル（ＡＤ）変換回路である。
【００２３】
コントローラ３４０は、電力変換装置１０００の全体を制御する集積回路であり、例えば、マイクロコントローラまたはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）である。コントローラ３４０は、インバータユニット１００の第１および第２インバータ１２０、１３０における各スイッチ素子（典型的には半導体スイッチ素子）のスイッチング動作（ターンオンまたはターンオフ）を制御する。コントローラ３４０は、実電流値およびロータの回転信号などに従って目標電流値を設定してＰＷＭ信号を生成し、それを駆動回路３５０に出力する。
【００２４】
駆動回路３５０は、典型的にはプリドライバ（「ゲートドライバ」と呼ばれることもある）である。駆動回路３５０は、インバータユニット１００の第１および第２インバータ１２０、１３０における各スイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号（ゲート制御信号）をＰＷＭ信号に従って生成し、各スイッチ素子のゲートに制御信号を与える。駆動対象が低電圧で駆動可能なモータであるとき、プリドライバは必ずしも必要とされない。その場合、プリドライバの機能は、コントローラ３４０に実装され得る。
【００２５】
ＲＯＭ３６０は、例えば書き込み可能なメモリ（例えばＰＲＯＭ）、書き換え可能なメモリ（例えばフラッシュメモリ）または読み出し専用のメモリである。ＲＯＭ３６０は、コントローラ３４０に電力変換装置１０００を制御させるための命令群を含む制御プログラムを格納している。例えば、制御プログラムはブート時にＲＡＭ（不図示）に一旦展開される。
【００２６】
図２を参照して、インバータユニット１００の具体的な回路構成を説明する。
【００２７】
図２は、本実施形態によるインバータユニット１００の回路構成を模式的に示している。
【００２８】
電源１０１は、所定の電源電圧（例えば１２Ｖ）を生成する。電源１０１として、例えば直流電源が用いられる。ただし、電源１０１は、ＡＣ−ＤＣコンバータまたはＤＣ―ＤＣコンバータであってもよいし、バッテリー（蓄電池）であってもよい。電源１０１は、図示するように、第１および第２インバータ１２０、１３０に共通の単一電源であってもよいし、第１インバータ１２０用の第１電源（不図示）および第２インバータ１３０用の第２電源（不図示）を備えていてもよい。
【００２９】
図示されていないが、電源１０１と第１インバータ１２０の間、および、電源１０１と第２インバータ１３０の間にコイルが設けられる。コイルは、ノイズフィルタとして機能し、各インバータに供給する電圧波形に含まれる高周波ノイズ、または各インバータで発生する高周波ノイズを電源１０１側に流出させないように平滑化する。また、各インバータの電源端子には、コンデンサが接続される。コンデンサは、いわゆるバイパスコンデンサであり、電圧リプルを抑制する。コンデンサは、例えば電解コンデンサであり、容量および使用する個数は設計仕様などによって適宜決定される。
【００３０】
第１インバータ１２０は、３個のレグから構成されるブリッジ回路を有する。各レグは、ハイサイドスイッチ素子、ローサイドスイッチ素子およびシャント抵抗を有する。Ａ相レグは、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌおよび第１シャント抵抗Ｓ＿Ａ１を有する。Ｂ相レグは、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ１Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ１Ｌおよび第１シャント抵抗Ｓ＿Ｂ１を有する。Ｃ相レグは、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ１Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ１Ｌおよび第１シャント抵抗Ｓ＿Ｃ１を有する。
【００３１】
スイッチ素子として、例えば、寄生ダイオードが内部に形成された電界効果トランジスタ（典型的にはＭＯＳＦＥＴ）、または、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）とそれに並列接続された還流ダイオードとの組み合わせを用いることができる。
【００３２】
第１シャント抵抗Ｓ＿Ａ１は、Ａ相の巻線Ｍ１を流れるＡ相電流ＩＡ１を検出するために用いられ、例えば、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１ＬとＧＮＤラインＧＬの間に接続される。第１シャント抵抗Ｓ＿Ｂ１は、Ｂ相の巻線Ｍ２を流れるＢ相電流ＩＢ１を検出するために用いられ、例えば、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ１ＬとＧＮＤラインＧＬの間に接続される。第１シャント抵抗Ｓ＿Ｃ１は、Ｃ相の巻線Ｍ３を流れるＣ相電流ＩＣ１を検出するために用いられ、例えば、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ１ＬとＧＮＤラインＧＬの間に接続される。３個のシャント抵抗Ｓ＿Ａ１、Ｓ＿Ｂ１およびＳ＿Ｃ１は、第１インバータ１２０のＧＮＤラインＧＬと共通に接続されている。
【００３３】
第２インバータ１３０は、３個のレグから構成されるブリッジ回路を有する。各レグは、ハイサイドスイッチ素子、ローサイドスイッチ素子およびシャント抵抗を有する。Ａ相レグは、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌおよびシャント抵抗Ｓ＿Ａ２を有する。Ｂ相レグは、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ２Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ２Ｌおよびシャント抵抗Ｓ＿Ｂ２を有する。Ｃ相レグは、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ２Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ２Ｌおよびシャント抵抗Ｓ＿Ｃ２を有する。
【００３４】
シャント抵抗Ｓ＿Ａ２は、Ａ相電流ＩＡ２を検出するために用いられ、例えば、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２ＬとＧＮＤラインＧＬの間に接続される。シャント抵抗Ｓ＿Ｂ２は、Ｂ相電流ＩＢ２を検出するために用いられ、例えば、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ２ＬとＧＮＤラインＧＬの間に接続される。シャント抵抗Ｓ＿Ｃ２は、Ｃ相電流ＩＣ２を検出するために用いられ、例えば、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ２ＬとＧＮＤラインＧＬの間に接続される。３個のシャント抵抗Ｓ＿Ａ２、Ｓ＿Ｂ２およびＳ＿Ｃ２は、第２インバータ１３０のＧＮＤラインＧＬと共通に接続されている。
【００３５】
上述した電流センサ１５０は、例えば、シャント抵抗Ｓ＿Ａ１、Ｓ＿Ｂ１、Ｓ＿Ｃ１、Ｓ＿Ａ２、Ｓ＿Ｂ２、Ｓ＿Ｃ２および各シャント抵抗に流れる電流を検出する電流検出回路（不図示）を備える。
【００３６】
第１インバータ１２０のＡ相レグ（具体的には、ハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈおよびローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌの間のノード）は、モータ２００のＡ相の巻線Ｍ１の一端Ａ１に接続され、第２インバータ１３０のＡ相レグは、Ａ相の巻線Ｍ１の他端Ａ２に接続される。第１インバータ１２０のＢ相レグは、モータ２００のＢ相の巻線Ｍ２の一端Ｂ１に接続され、第２インバータ１３０のＢ相レグは、巻線Ｍ２の他端Ｂ２に接続される。第１インバータ１２０のＣ相レグは、モータ２００のＣ相の巻線Ｍ３の一端Ｃ１に接続され、第２インバータ１３０のＣ相レグは、巻線Ｍ３の他端Ｃ２に接続される。
【００３７】
図３Ａは、Ａ相のＨブリッジＢＡの構成を模式的に示している。図３Ｂは、Ｂ相のＨブリッジＢＢの構成を模式的に示している。図３Ｃは、Ｃ相のＨブリッジＢＣの構成を模式的に示している。
【００３８】
インバータユニット１００は、Ａ相、Ｂ相およびＣ相のＨブリッジＢＡ、ＢＢおよびＢＣを備える。Ａ相のＨブリッジＢＡは、第１インバータ１２０側のレグにおけるハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌ、第２インバータ１３０側のレグにおけるハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌ、および、巻線Ｍ１を有する。
【００３９】
Ｂ相のＨブリッジＢＢは、第１インバータ１２０側のレグにおけるハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ１Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ１Ｌ、第２インバータ１３０側のレグにおけるハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ２Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ２Ｌ、および、巻線Ｍ２を有する。
【００４０】
Ｃ相のＨブリッジＢＣは、第１インバータ１２０側のレグにおけるハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ１Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ１Ｌ、第２インバータ１３０側のレグにおけるハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ２Ｈ、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ２Ｌ、および、巻線Ｍ３を有する。
【００４１】
制御回路３００（具体的にはコントローラ３４０）は、以下で説明するインバータの故障診断を実行することにより、第１インバータ１２０および第２インバータ１３０のうちの故障したインバータを特定することができる。以下、インバータの故障診断の詳細を説明する。
【００４２】
〔２．インバータの故障診断方法〕
図４から図７を参照しながら、例えば、図１に示す電力変換装置１０００に用いる、インバータの故障を診断する故障診断方法の具体例を説明する。本開示の故障診断方法は、少なくとも１つのＨブリッジを備える電力変換装置、例えばフルブリッジタイプの電力変換装置に好適に用いることができる。本明細書中において、インバータの故障は、スイッチ素子のオープン故障を指す。オープン故障とは、スイッチ素子が常時ハイインピーダンスになる故障である。本明細書では、例えば第１インバータ１２０のハイサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１ＨまたはＳＷ＿Ａ１Ｌにオープン故障が生じることを、第１インバータ１２０の故障と呼ぶ場合がある。
【００４３】
故障診断では、例えば、ｄｑ座標系において表現される電流および電圧と、ローサイドスイッチ素子の両端電圧を示す実電圧と、モータの回転速度ωとを獲得する。ｄｑ座標系において表現される電流および電圧は、ｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑ、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを含む。なお、ｄｑ座標系において、零相に対応した軸をｚ軸として表している。回転速度ωは、単位時間（例えば１分間）にモータのロータが回転する回転数（ｒｐｍ）または単位時間（例えば１秒間）にロータが回転する回転数（ｒｐｓ）で表される。
【００４４】
図３Ａから図３Ｃを用いて、スイッチ素子の実電圧を説明する。
【００４５】
Ａ相、Ｂ相およびＣ相のＨブリッジＢＡ、ＢＢおよびＢＣのそれぞれに対し、第１実電圧および第２実電圧を定義する。第１実電圧は、各相のＨブリッジにおいて、第１インバータ１２０側のレグにおける第１ローサイドスイッチ素子の両端電圧を示す。換言すると、第１実電圧は、第１インバータ１２０側のレグにおける第１ハイサイドスイッチ素子と第１ローサイドスイッチ素子の間のノード電位に相当する。第２実電圧は、第２インバータ１３０側のレグにおける第２ローサイドスイッチ素子の両端電圧を示す。換言すると、第２実電圧は、第２インバータ１３０側のレグにおける第２ハイサイドスイッチ素子と第２ローサイドスイッチ素子の間のノード電位に相当する。スイッチ素子の両端電圧は、スイッチ素子であるＦＥＴのソース−ドレイン間の電圧Ｖｄｓに等しい。
【００４６】
Ａ相のＨブリッジＢＡに対し、第１実電圧は、図３Ａに示すローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌの両端電圧ＶＡ１を指し、第２実電圧は、図３Ａに示すローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌの両端電圧ＶＡ２を指す。Ｂ相のＨブリッジＢＢに対し、第１実電圧は、図３Ｂに示すローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ１Ｌの両端電圧ＶＢ１を指し、第２実電圧は、図３Ｂに示すローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｂ２Ｌの両端電圧ＶＢ２を指す。Ｃ相のＨブリッジＢＣに対し、第１実電圧は、図３Ｃに示すローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ１Ｌの両端電圧ＶＣ１を指し、第２実電圧は、図３Ｃに示すローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ｃ２Ｌの両端電圧ＶＣ２を指す。
【００４７】
次に、獲得した、ｄｑ座標系の電流および電圧、第１実電圧、第２実電圧および回転速度に基づいて、インバータの故障を診断する。
【００４８】
インバータが故障していると判定した場合、インバータの故障を示す故障信号を生成し、後述するモータ制御ユニットに出力する。例えば、故障信号は、故障が生じるとアサートされる信号である。
【００４９】
上記の故障診断は、例えば、電流センサ１５０によって各相電流を測定する周期、すなわちＡＤ変換の周期に同期して繰り返し実行される。
【００５０】
本実施形態による故障診断方法を実現するためのアルゴリズムは、例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはＦＰＧＡなどのハードウェアのみで実現することもできるし、マイクロコントローラおよびソフトウェアの組み合わせによっても実現することができる。本実施形態では、故障診断の動作主体を制御回路３００のコントローラ３４０とする。
【００５１】
図４は、モータ制御全般を行うためのコントローラ３４０の機能ブロックを例示している。図５は、第２インバータ１３０の故障診断を行うための機能ブロックを例示している。図６は、第１インバータ１２０の故障診断を行うための機能ブロックを例示している。
【００５２】
本明細書において、機能ブロック図における各ブロックは、ハードウェア単位ではなく機能ブロック単位で示される。モータ制御および故障診断に用いるソフトウェアは、例えば、各機能ブロックに対応した特定の処理を実行させるためのコンピュータプログラムを構成するモジュールであり得る。そのようなコンピュータプログラムは、例えばＲＯＭ３６０に格納される。コントローラ３４０は、ＲＯＭ３６０から命令を読み出して各処理を逐次実行することができる。
【００５３】
コントローラ３４０は、例えば、故障診断ユニット８００およびモータ制御ユニット９００を有する。このように、本開示の故障診断は、モータ制御（例えばベクトル制御）と好適に組み合わせることができ、モータ制御の一連の処理の中に組み込むことが可能である。
【００５４】
故障診断ユニット８００は、ｄｑ座標系におけるｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑ、ｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑ、およびモータ２００の回転速度ωを獲得する。故障診断ユニット８００は、さらに、第１実電圧ＶＡ１、ＶＢ１、ＶＣ１、第２実電圧ＶＡ２、ＶＢ２およびＶＣ２を獲得する。
【００５５】
例えば、故障診断ユニット８００は、Ｖｐｅａｋを獲得するプレ演算ユニット（不図示）を有し得る。プレ演算ユニットは、クラーク変換を用いて、電流センサ１５０の測定値に基づいて取得された三相電流Ｉａ、ＩｂおよびＩｃを、αβ固定座標系における、α軸上の電流Ｉαおよびβ軸上の電流Ｉβに変換する。プレ演算ユニットは、パーク変換（ｄｑ座標変換）を用いて、電流Ｉα、Ｉβを、ｄｑ座標系におけるｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに変換する。プレ演算ユニットは、電流ＩｄおよびＩｑに基づいてｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑを取得し、取得したＶｄ、Ｖｑから下記式（１）に基づいて電圧ピーク値Ｖｐｅａｋを算出する。または、プレ演算ユニットは、ベクトル制御を行うモータ制御ユニット９００から、Ｖｐｅａｋの算出に必要なＶｄ、Ｖｑを受け取ることも可能である。例えば、プレ演算ユニットは、電流センサ１５０によって各相電流を測定する周期に同期してＶｐｅａｋを獲得する。
Ｖｐｅａｋ＝（２／３）1/2（Ｖｄ2＋Ｖｑ2）1/2      式（１）
【００５６】
故障診断ユニット８００は、ルックアップテーブル８４０（図７）を参照して、電流Ｉｄ、Ｉｑおよび回転速度ωに基づいて飽和電圧Ｖｓａｔを決定する。
【００５７】
図７は、回転速度ωおよび電流振幅値から飽和電圧Ｖｓａｔを決定するルックアップテーブル（ＬＵＴ）８４０を模式的に示している。ＬＵＴ８４０は、ｄ軸電流およびｑ軸電流に基づいて決定される電流振幅値（Ｉｄ2＋Ｉｑ2）1/2およびモータ２００の回転速度ωの入力と、飽和電圧Ｖｓａｔとの関係を関連付ける。
【００５８】
回転速度ωは、例えば角度センサ３２０からの回転信号に基づいて算出される。または、回転速度ωは、例えば公知のセンサレス制御手法を用いて推定することができる。各スイッチ素子の実電圧は、例えば駆動回路（プリドライバ）３５０によって測定される。
【００５９】
表１は、故障診断に用いることが可能なＬＵＴ８４０の構成を例示している。モータ制御では、一般的にＩｄはゼロとして扱われる。そのため、電流振幅値はＩｑに等しくなる。表１には、Ｉｑ（Ａ）を記載している。飽和電圧Ｖｓａｔは、獲得された電流振幅値Ｉｑおよび回転速度ωから決定される。あるいは、飽和電圧Ｖｓａｔとして、例えば、駆動前に予め設定した値を用いてもよい。例えば、飽和電圧Ｖｓａｔとして、システムに依存する一定の値（例えば０．１Ｖ程度）を用いてもよい。
【００６０】
【表１】
2019220780.tif 000003
【００６１】
故障診断ユニット８００は、上述した実電圧、電圧ピーク値Ｖｐｅａｋ、飽和電圧Ｖｓａｔに基づいてインバータの故障の有無を診断する。
【００６２】
故障診断ユニット８００は、第１インバータ１２０の故障を示す故障信号１＿ＦＤ、第２インバータ１３０の故障を示す故障信号２＿ＦＤを診断結果に基づいて生成し、モータ制御ユニット９００に出力する。
【００６３】
モータ制御ユニット９００は、例えばベクトル制御を用いて、第１および第２インバータ１２０、１３０のスイッチ素子のスイッチング動作の全般を制御するＰＷＭ信号を生成する。モータ制御ユニット９００は、ＰＷＭ信号を駆動回路３５０に出力する。
【００６４】
故障信号がアサートされ、モータ２００のトルクアシスト継続が困難な場合は、モータ制御ユニット９００は、例えばモータ２００のトルクアシストを停止させる。この場合、電力変換装置１０００は、人間に注意を喚起するための報知信号を報知装置（図示せず）に出力してもよい。報知装置は、例えば、光、音、表示の少なくとも１つを用いて、人間に注意を喚起する。これにより、人間はモータ２００のトルクアシストが停止したことを認識することができる。モータ２００が電動パワーステアリング装置に搭載されている場合においては、自動車の運転者は、ステアリング操作を補助するモータのトルクアシストが停止したことを認識することができる。運転者は報知装置による注意喚起に従い、例えば路肩に自動車を停止できる。
【００６５】
本明細書において、説明の便宜上、各機能ブロックをユニットと表記する場合がある。当然に、各機能ブロックをハードウェアまたはソフトウェアに限定解釈する意図で、これらの表記を用いてはいない。
【００６６】
各機能ブロックはソフトウェアとしてコントローラ３４０に実装される場合、そのソフトウェアの実行主体は、例えばコントローラ３４０のコアであり得る。上述のようにコントローラ３４０はＦＰＧＡによって実現され得る。その場合、全てまたは一部の機能ブロックはハードウェアで実現され得る。
【００６７】
複数のＦＰＧＡを用いて処理を分散させることにより、特定のコンピュータの演算負荷を分散させることができる。その場合、図４から図６に示される機能ブロックの全てまたは一部は、複数のＦＰＧＡに分散して実装され得る。複数のＦＰＧＡは、例えば車載のコントロールエリアネットワーク（ＣＡＮ）によって互いに通信可能に接続され、データの送受信を行うことが可能である。
【００６８】
故障診断ユニット８００は、図５および図６に示す第２インバータ１３０の故障の有無を診断する故障診断ユニット８０１、第１インバータ１２０の故障の有無を診断する故障診断ユニット８０２を有する。故障診断ユニット８０１および８０２は、実質的に同じ機能ブロックを有するが、入力される実電圧が互いに異なる。
【００６９】
故障診断ユニット８０１および８０２のそれぞれは、絶対値演算器８１１、８１４、８１７と、乗算器８１２、８１３、８１５、８１６、８１８、８１９と、加算器８３１、８３２、８３３と、比較器８５１、８５２、８５３と、論理回路ＯＲ８７１とを有する。
【００７０】
まず、第２インバータ１３０の故障の有無の診断処理を説明する。
【００７１】
故障診断ユニット８０１の絶対値演算器８１１は、実電圧ＶＡ１の絶対値を演算する。乗算器８１２は、電圧ピーク値Ｖｐｅａｋに定数「−１／２」を乗算する。乗算器８１３は、飽和電圧Ｖｓａｔに定数「−１」を乗算する。加算器８３１は、絶対値演算器８１１、乗算器８１２および８１３の出力値を加算して、下記式（２）で表される故障診断電圧ＶＡ１＿ＦＤを算出する。
ＶＡ１＿ＦＤ＝｜ＶＡ１｜−〔（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕      式（２）
【００７２】
比較器８５１は“ＶＡ１＿ＦＤ”と“ゼロ”とを比較する。比較器８５１はＶＡ１＿ＦＤがゼロ以下である（ＶＡ１＿ＦＤ≦０）場合、実電圧ＶＡ１は正常であることを示す“０”を論理回路ＯＲ８７１に出力する。比較器８５１はＶＡ１＿ＦＤがゼロより大きい（ＶＡ１＿ＦＤ＞０）場合、実電圧ＶＡ１は異常であることを示す“１”を論理回路ＯＲ８７１に出力する。
【００７３】
同様に、故障診断ユニット８０１の絶対値演算器８１４は、実電圧ＶＢ１の絶対値を演算する。乗算器８１５は、電圧ピーク値Ｖｐｅａｋに定数「−１／２」を乗算する。乗算器８１６は、飽和電圧Ｖｓａｔに定数「−１」を乗算する。加算器８３２は、絶対値演算器８１４、乗算器８１５および８１６の出力値を加算して、下記式（３）で表される故障診断電圧ＶＢ１＿ＦＤを算出する。
ＶＢ１＿ＦＤ＝｜ＶＢ１｜−〔（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕      式（３）
【００７４】
比較器８５２は、“ＶＢ１＿ＦＤ”と“ゼロ”とを比較する。比較器８５２は、ＶＢ１＿ＦＤがゼロ以下である場合、実電圧ＶＢ１は正常であることを示す“０”を論理回路ＯＲ８７１に出力する。比較器８５２は、ＶＢ１＿ＦＤがゼロより大きい場合、実電圧ＶＢ１は異常であることを示す“１”を論理回路ＯＲ８７１に出力する。
【００７５】
故障診断ユニット８０１の絶対値演算器８１７は、実電圧ＶＣ１の絶対値を演算する。乗算器８１８は、電圧ピーク値Ｖｐｅａｋに定数「−１／２」を乗算する。乗算器８１９は、飽和電圧Ｖｓａｔに定数「−１」を乗算する。加算器８３３は、絶対値演算器８１７、乗算器８１８および８１９の出力値を加算して、下記式（４）で表される故障診断電圧ＶＣ１＿ＦＤを算出する。
ＶＣ１＿ＦＤ＝｜ＶＣ１｜−〔（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕      式（４）
【００７６】
比較器８５３は、“ＶＣ１＿ＦＤ”と“ゼロ”とを比較する。比較器８５３は、ＶＣ１＿ＦＤがゼロ以下である場合、実電圧ＶＣ１は正常であることを示す“０”を論理回路ＯＲ８７１に出力する。比較器８５３は、ＶＣ１＿ＦＤがゼロより大きい場合、実電圧ＶＣ１は異常であることを示す“１”を論理回路ＯＲ８７１に出力する。
【００７７】
論理回路ＯＲ８７１は比較器８５１、８５２、８５３の出力信号の論理和をとる。論理回路ＯＲ８７１は、第２インバータ１３０の故障の有無を示す故障信号２＿ＦＤとして論理和をモータ制御ユニット９００に出力する。
【００７８】
比較器８５１、８５２、８５３の出力信号が全て“０”である場合、論理回路ＯＲ８７１は、第２インバータ１３０は正常であることを示す“０”を故障信号２＿ＦＤとして出力する。比較器８５１、８５２、８５３の出力信号の少なくとも１つが“１”である場合、論理回路ＯＲ８７１は、第２インバータ１３０は故障していることを示す“１”を故障信号２＿ＦＤとして出力する。
【００７９】
例えば、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌがオープン故障すると、そのスイッチ素子に電流は流れない。その結果、モータ２００の逆起電力の影響を受けて、実電圧ＶＡ２の下側ピーク値（負の値）は上がり、その絶対値は小さくなる。ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌにオープン故障が生じていないとき、ＶＡ１≒〔（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕となり、実電圧ＶＡ１の大きさは、｜（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ｜に等しくなる。これに対し、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌにオープン故障が生じると、この均衡が崩れる。例えば、スイッチ素子ＳＷ＿Ａ２Ｌに電流が流れないためにスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌに余分な電圧が掛かる。実電圧ＶＡ１は大きくなり、ＶＡ１＿ＦＤ＞０となる。
【００８０】
図６に示す故障診断ユニット８０２は、故障診断ユニット８０１と同様の処理を実行し、第１インバータ１２０の故障の有無を診断する。故障診断ユニット８０２には、実電圧ＶＡ１、ＶＢ１、ＶＣ１の代わりに、実電圧ＶＡ２、ＶＢ２、ＶＣ２が入力される。故障診断ユニット８０２のそれ以外の処理は故障診断ユニット８０１と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００８１】
また、上記の演算以外の方法により故障診断電圧を求めてもよい。例えば故障診断電圧ＶＡ１＿ＦＤは、以下の式（５）の演算から求めてもよい。
ＶＡ１＿ＦＤ＝ＶＡ１2−〔（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕2      式（５）
【００８２】
また、例えば、故障診断電圧ＶＡ１＿ＦＤは、以下の式（６）の演算により求めてもよい。
ＶＡ１＿ＦＤ＝〔ＶＡ１＋（Ｖｐｅａｋ／２）＋Ｖｓａｔ〕〔ＶＡ１−（Ｖｐｅａｋ／２）−Ｖｓａｔ〕                                                                  式（６）
【００８３】
これらの演算を用いても、上記と同様にインバータの故障の有無を診断することができる。
【００８４】
以下に、本開示による故障診断に用いられるアルゴリズムの妥当性を、ｄＳＰＡＣＥ社の“ラピッドコントロールプロトタイピング（ＲＣＰ）システム”およびＭａｔｈＷｏｒｋｓ社のＭａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋを用いて検証した結果を示す。この検証には、ベクトル制御により制御を受ける、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置に用いる表面磁石型（ＳＰＭ）モータのモデルが用いられた。検証においてｑ軸の電流指令値Ｉｑ＿ｒｅｆを３Ａに設定し、ｄ軸の電流指令値Ｉｄ＿ｒｅｆおよび零相の電流指令値Ｉｚ＿ｒｅｆを０Ａに設定した。モータの回転速度ωは１２００ｒｐｍに設定した。シミュレーションでは、第１インバータ１２０のローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌにオープン故障を時刻１．６４１ｓで発生させている。
【００８５】
図８から図１０に、各信号の波形のシミュレーション結果を示している。各グラフの縦軸は電圧（Ｖ）を示し、横軸は時間（ｓ）を示している。
【００８６】
図８は、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌがオープン故障した場合の実電圧ＶＡ１（上側）および実電圧ＶＡ２（下側）の波形を示している。図９は、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌがオープン故障した場合の実電圧ＶＢ１（上側）および実電圧ＶＢ２（下側）の波形を示している。図１０は、ローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌがオープン故障した場合の実電圧ＶＣ１（上側）および実電圧ＶＣ２（下側）の波形を示している。
【００８７】
時刻１．６４１ｓでローサイドスイッチ素子ＳＷ＿Ａ１Ｌがオープン故障した後、図８に示すように実電圧ＶＡ１の下側ピーク値は上昇していることが分かる。また、実電圧ＶＡ２の上側ピーク値は上昇していることが分かる。すなわち、実電圧ＶＡ２の上側ピーク値の絶対値は大きくなる。図９、図１０に示すように、実電圧ＶＢ１、ＶＢ２、ＶＣ１、ＶＣ２は変化の度合いは小さい。
【００８８】
正常時の動作においても、実電圧がＶｐｅａｋ／２よりもわずかに大きくなることは発生し得る。しかし、本実施形態では、Ｖｐｅａｋ／２に飽和電圧Ｖｓａｔを加算した値と、実電圧との比較を行う。このため、図８に示す実電圧ＶＡ２のように大きく変化した実電圧が発生した場合にのみ、故障と判定することができる。正常時の動作において実電圧がＶｐｅａｋ／２より大きくなる場合は故障と判定しないことにより、故障判定の精度を高めることができる。
【００８９】
上記のように、本開示の故障診断は、簡易なアルゴリズムにより実現できる。そのため、例えばコントローラへ３４０の実装において回路規模またはメモリサイズの縮小といった利点が得られる。
【００９０】
本開示の故障診断方法は、フルブリッジタイプの電力変換装置にも好適に用いることができる。フルブリッジは、一相のＨブリッジ構造、例えば図３Ａに示す回路構造を備える。上述した故障診断方法をフルブリッジの故障診断に利用することにより、フルブリッジの故障を検知することができる。
【００９１】
本実施形態においては、三相全てについて上述した故障診断を行わなくてもよく、一相または二相についてのみ故障診断を行ってもよい。例えば、Ａ相についてのみ故障診断を行う場合は、図５および図６を用いて説明した処理のうちのＡ相に関する処理のみを行い、Ｂ相およびＣ相に関する処理は行わなくてもよい。
【００９２】
（実施形態２）
図１１は、本実施形態による電動パワーステアリング装置３０００の典型的な構成を模式的に示す。
【００９３】
自動車等の車両は一般に、電動パワーステアリング装置を有する。本実施形態による電動パワーステアリング装置３０００は、ステアリングシステム５２０、および補助トルクを生成する補助トルク機構５４０を有する。電動パワーステアリング装置３０００は、運転者がステアリングハンドルを操作することによって発生するステアリングシステムの操舵トルクを補助する補助トルクを生成する。補助トルクにより運転者の操作の負担は軽減される。
【００９４】
ステアリングシステム５２０は、例えば、ステアリングハンドル５２１、ステアリングシャフト５２２、自在軸継手５２３Ａ、５２３Ｂ、回転軸５２４、ラックアンドピニオン機構５２５、ラック軸５２６、左右のボールジョイント５５２Ａ、５５２Ｂ、タイロッド５２７Ａ、５２７Ｂ、ナックル５２８Ａ、５２８Ｂ、および左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂから構成され得る。
【００９５】
補助トルク機構５４０は、例えば、操舵トルクセンサ５４１、自動車用電子制御ユニット（ＥＣＵ）５４２、モータ５４３および減速機構５４４などから構成される。操舵トルクセンサ５４１は、ステアリングシステム５２０における操舵トルクを検出する。ＥＣＵ５４２は、操舵トルクセンサ５４１の検出信号に基づいて駆動信号を生成する。モータ５４３は、駆動信号に基づいて操舵トルクに応じた補助トルクを生成する。モータ５４３は、減速機構５４４を介してステアリングシステム５２０に、生成した補助トルクを伝達する。
【００９６】
ＥＣＵ５４２は、例えば、実施形態１によるコントローラ３４０および駆動回路３５０などを有する。自動車ではＥＣＵを核とした電子制御システムが構築される。電動パワーステアリング装置３０００では、例えば、ＥＣＵ５４２、モータ５４３およびインバータ５４５によって、モータ駆動ユニットが構築される。そのシステムに、実施形態１によるモータモジュール２０００を好適に用いることができる。
【００９７】
本開示の実施形態は、シフトバイワイヤ、ステアリングバイワイヤ、ブレーキバイワイヤなどのエックスバイワイヤおよびトラクションモータなどのモータ制御システムにも好適に用いられる。例えば、本開示の実施形態による故障診断方法を実装したＥＰＳは、日本政府および米国運輸省道路交通安全局（ＮＨＴＳＡ）によって定められたレベル０から５（自動化の基準）に対応した自動運転車に搭載され得る。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本開示の実施形態は、掃除機、ドライヤ、シーリングファン、洗濯機、冷蔵庫および電動パワーステアリング装置などの、各種モータを備える多様な機器に幅広く利用され得る。
【符号の説明】
【００９９】
１００：インバータユニット、  １０１：電源、  １２０：第１インバータ、  １３０：第２インバータ、  １４０：インバータ、  １５０：電流センサ、  ２００：モータ、  ３００：制御回路、  ３１０：電源回路、  ３２０：角度センサ、  ３３０：入力回路、  ３４０：マイクロコントローラ、  ３５０：駆動回路、  ３６０：ＲＯＭ、  １０００：電力変換装置、  ２０００：モータモジュール、  ３０００：電動パワーステアリング装置
【図１】
2019220780.tif 000004
【図２】
2019220780.tif 000005
【図３Ａ】
2019220780.tif 000006
【図３Ｂ】
2019220780.tif 000007
【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2019220780.tif 000011
【図７】
2019220780.tif 000012
【図８】
2019220780.tif 000013
【図９】
2019220780.tif 000014
【図１０】
2019220780.tif 000015
【図１１】
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【国際調査報告】
2019220780.tif 000017
2019220780.tif 000018