特許 6897025 モータ制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6897025

(24)【登録日】2021年6月14日

(45)【発行日】2021年6月30日

(54)【発明の名称】モータ制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 25/022 20160101AFI20210621BHJP

   H02P 6/08 20160101ALI20210621BHJP

【ＦＩ】

   H02P25/022

   H02P6/08

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-155683(P2016-155683)

(22)【出願日】2016年8月8日

(65)【公開番号】特開2018-26905(P2018-26905A)

(43)【公開日】2018年2月15日

【審査請求日】2019年7月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】特許業務法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】日▲高▼ 靖二

(72)【発明者】

【氏名】杉森 一輝

【審査官】 谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−００３７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Francesco Parasiliti, 外2名，A Novel Solution for Phase Current Sensing in PWM-VSI Based AC Drives，online，２００１年 ８月２７日，ＵＲＬ，http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.517.5339&rep=rep1&type=pdf

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２５／０２２

Ｈ０２Ｐ ６／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

三相ブラシレスモータの各相に対応するハイサイドの第１スイッチング素子と、前記各相に対応するローサイドの第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子と接地ラインとの間に接続状態で配置されたシャント抵抗と、前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子を制御する電力制御部と、を備え、
前記各相の何れかの相における前記第１スイッチング素子のデューティが閾値以上である場合に、前記電力制御部によって、当該相の前記第１スイッチング素子のデューティを最小値のデューティに設定することにより、所定時間だけ当該相の前記第１スイッチング素子をＯＦＦ状態にし、且つ、当該相の前記第２スイッチング素子を前記所定時間だけＯＮ状態に制御することにより、当該相の前記シャント抵抗に流れる電流値を取得すると同時に、他の二相の前記シャント抵抗に流れる電流値を取得し、これらの電流値の総和に基づいて、前記三相ブラシレスモータと、前記第１スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子と、前記シャント抵抗との内の、前記三相ブラシレスモータと、前記第１スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子と、前記シャント抵抗と、のうち少なくとも一つの異常判定を行う判定部を備えているモータ制御装置。

【請求項2】

前記シャント抵抗に流れる電流を検出する電流値取得部をさらに備え、
前記閾値が、前記電流値取得部によって当該相のシャント抵抗に流れる電流が検出できない値であり、前記所定時間が前記電流値取得部によって当該シャント抵抗に流れる電流を検出できる時間である請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記判定部は、前記第１スイッチング素子のデューティが前記閾値未満である場合に、三相全ての前記シャント抵抗に流れる電流値を取得し、これら電流値の総和に基づいて異常判定を行う請求項１又は２に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記判定部は、異常検出サイクル毎に前記異常判定を行う請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三相ブラシレスモータの各相への電力供給を制御するモータ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

モータ制御装置として特許文献１には、複数相の交流電動機を制御するインバータ装置として、ハイサイドとローサイドとにスイッチング素子を備えており、このインバータ装置とモータジェネレータとを接続する３つ配線のうちの２つに電流センサを備えた技術が示されている。

【0003】

この特許文献１では、複数の電流センサによる電流測定値の比較により電流センサの故障を検知すると共に、故障検知時には故障した電流センサを特定できるようにも構成されている。

【0004】

また、特許文献２には、ブラシレスモータを駆動するインバータとしてハイサイドとローサイドとにスイッチング素子を備え、ローサイドのスイッチング素子からの電流が流れる電流ラインにシャント抵抗を備えた技術が示されている。

【0005】

この特許文献２の技術では、ローサイドのスイッチング素子に流れる電流をシャント抵抗で電圧信号に変換し、この電圧信号に基づき、各相に流れる電流を制御できるように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００５−１６０１３６号公報

【特許文献2】特開２００３−２８４３７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

三相ブラシレスモータの制御装置において、三相の電流ラインの各々に流れる電流値を検知する電流センサを備えたものでは、検知した電流値からスイッチング素子やモータ等の異常判定を可能にするだけでなく、電流センサそのものの異常判定も可能にする。

【0008】

特許文献１のように、インバータ装置から交流電動機に電力を供給する配線に電流センサを備えたものでは、ハイサイドのスイッチング素子に流れる電流を直接検知するため、ハイサイドのスイッチング素子の異常判定だけでなくローサイドのスイッチング素子の異常判定も可能となる。しかしながら、特許文献１の電流センサは、高価なホール素子を用いるため、コスト上昇を招き易い。

【0009】

尚、特許文献１の電流センサを用いる構成において、各相に流れる電流を高精度で検知するためには、各相に電流センサを備えることが理想であるが、各相に電流センサを備える構成では一層のコスト上昇を招くことになる。

【0010】

特許文献２のように、ローサイドのスイッチング素子とグランドとの間にシャント抵抗を備える構成は各相に流れる電流値を精度良く検知でき、しかも、低廉化の可能にするものである。しかしながら、このシャント抵抗がローサイドのスイッチング素子からの電流を検知するため、ローサイドのスイッチング素子の異常判定が可能となるものの、ハイサイドのスイッチング素子のデューティ比が大きいほどシャント抵抗に電流が流れる時間が短くなり、電流値の計測精度を低下させるものであった。

【0011】

このような理由から、シャント抵抗を用いる有効性を損なうことなくスイッチング素子等の異常判定を可能にする制御装置が求められる。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の特徴は、三相ブラシレスモータの各相に対応するハイサイドの第１スイッチング素子と、前記各相に対応するローサイドの第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子と接地ラインとの間に接続状態で配置されたシャント抵抗と、前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子を制御する電力制御部と、を備え、
前記各相の何れかの相における前記第１スイッチング素子のデューティが閾値以上である場合に、前記電力制御部によって、当該相の前記第１スイッチング素子のデューティを最小値のデューティに設定することにより、所定時間だけ当該相の前記第１スイッチング素子をＯＦＦ状態にし、且つ、当該相の前記第２スイッチング素子を前記所定時間だけＯＮ状態に制御することにより、当該相の前記シャント抵抗に流れる電流値を取得すると同時に、他の二相の前記シャント抵抗に流れる電流値を取得し、これらの電流値の総和に基づいて、前記三相ブラシレスモータと、前記第１スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子と、前記シャント抵抗との内の、前記三相ブラシレスモータと、前記第１スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子と、前記シャント抵抗と、のうち少なくとも一つの異常判定を行う判定部を備えている点にある。

【0013】

この特徴構成によると、三相の何れかの相の第１スイッチング素子のデューティが閾値以上である場合には、電力制御部が、所定時間だけ、当該相の第１スイッチング素子をＯＦＦ状態にし、且つ、当該相の第２スイッチング素子を、所定時間に対応した時間だけＯＮ状態に制御することにより、当該相のシャント抵抗に流れる電流値を取得すると同時に、他の二相のシャント抵抗に流れる電流値を取得する。そして、判定部が、これらの電流値の総和に基づいて異常判定を行う。つまり、三相ブラシレスモータでは、各相に流れる電流値の総和は常に「０」であるため、３つのシャント抵抗に流れる電流値の総和を求め、「０」値と比較することにより異常の判定が実現する。

【0014】

この構成では、第１スイッチング素子のデューティが閾値以上にある状況において、短時間だけ電流の供給を停止するため、モータのトルク低下を招くことがない。また、例えば、二相のシャント抵抗に流れる電流値から、残りの一相の電流値を推定するものと比較して判定の精度が向上し、高いスイッチング出力実効値を得ると同時に、高速な異常判定も可能となる。
従って、シャント抵抗を用いる有効性を損なうことなく、シャント抵抗が直接的に導通しないスイッチング素子等の異常判定も可能にする制御装置が構成された。

【0015】

他の構成として、前記シャント抵抗に流れる電流を検出する電流値取得部をさらに備え、前記閾値が、前記電流値取得部によって当該相のシャント抵抗に流れる電流が検出できない値であり、前記所定時間が前記電流値取得部によって当該シャント抵抗に流れる電流を検出できる時間であっても良い。

【0016】

他の構成として、前記判定部は、前記第１スイッチング素子のデューティが前記閾値未満である場合に、三相全ての前記シャント抵抗に流れる電流値を取得し、これら電流値の総和に基づいて異常判定を行っても良い。

【0017】

これによると、第１スイッチング素子のデューティが閾値未満である場合には、スイッチング素子を特別に制御することなく、全ての第１スイッチング素子と、全ての第２スイッチング素子と、モータとに流れる電流値の総和から異常判定を行える。

【0018】

他の構成として、前記判定部は、異常検出サイクル毎に前記異常判定を行っても良い。

【0019】

これによると、例えば、異常判定を連続的に行うものと比較して、判定の頻度を低くして制御系のウェイトを小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】モータ制御装置の回路構成を示す図である。

【図2】制御形態を示すフローチャートである。

【図3】判定ルーチンのフローチャートである。

【図4】制御信号を示すタイミングチャートである。

【図5】三相の電流値を取得する際の波形を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１に示すように、直流電源１の電力を三相交流電力に変換して三相ブラシレスモータ２（以下、モータ２と略称する）に供給するインバータ回路１０と、インバータ回路１０を制御する電力制御ユニット２０を備えてモータ制御装置１００が構成されている。

【0022】

インバータ回路１０は、モータ２の各相に対応するハイサイドの３つの第１スイッチング素子１１と、モータ２の各相に対応するローサイドの３つの第２スイッチング素子１２と、各相に流れる電流を個別に電圧信号に変換する３つのシャント抵抗１３とを備えて構成されている。

【0023】

電力制御ユニット２０は、制御信号に基づきインバータ回路１０を制御すると共に、３つのシャント抵抗１３の電圧信号から電流値を取得し、この電流値に基づいて各相の異常判定を行い、判定情報を出力するように構成されている。

【0024】

〔インバータ回路〕
図１に示すように、インバータ回路１０は、直流電源１の正極に接続する電源ライン１５と、直流電源１の負極（グランド側）に接地ライン１６と、モータ２の各相に導通する３つの電流ライン１７とを備えている。電流ライン１７はＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応しており、これらの電流ライン１７がモータ２において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する３つの界磁コイル２ａに導通している。

【0025】

同図には、ハイサイドの３つの第１スイッチング素子１１と、ローサイドの３つの第２スイッチング素子１２と、３つのシャント抵抗１３とをＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応させて示しており、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する第１スイッチング素子１１の各々のエミッタ端子がＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流ライン１７が接続している。これと同様に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する第２スイッチング素子１２のコレクタ端子がＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流ライン１７に接続している。

【0026】

更に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する第２スイッチング素子１２の各々のエミッタ端子がシャント抵抗１３の一方の端子に接続し、各々のシャント抵抗１３の他方の端子は接地ライン１６に接続している。

【0027】

尚、図１には３つの第２スイッチング素子１２と、３つのシャント抵抗１３とはＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して示しているが、第１スイッチング素子１１の駆動時において、同じ相として示した第２スイッチング素子１２およびシャント抵抗１３には同時に電流は流れない。

【0028】

また、同図に示すインバータ回路１０では、スイッチング素子としてＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を示しているが、パワーＭＯＳＦＥＴやパワートランジスタの使用が可能である。

【0029】

〔電力制御ユニット〕
電力制御ユニット２０は、電力制御部２１と、電流値取得部２３と、判定部２４とを備えている。

【0030】

この構成では電力制御部２１と、電流値取得部２３とは、半導体で成るハードウエアを備える構成であるが、判定部２４はソフトウエアのみで構成される、あるいは、ソフトウエアとハードウエアとの組み合わせにより構成される。

【0031】

電力制御部２１は、図４、図５に示すようにキャリア三角波３０を生成する発信回路と、ＰＷＭ信号３２，３３（３２ｕ，３２ｖ，３２ｗと３３ｕ，３３ｖ，３３ｗとの上位概念）を生成するＰＷＭ信号生成回路とを備えており、キャリア三角波３０と指令信号３１ｕ，３１ｖ，３１ｗとの比較によりＰＷＭ信号３２ｕ，３２ｖ，３２ｗ及び３３ｕ，３３ｖ，３３ｗを生成し、駆動信号としてＰＷＭ信号３２ｕ，３２ｖ，３２ｗを３つの第１スイッチング素子１１に出力し、ＰＷＭ信号３３ｕ，３３ｖ，３３ｗを３つの第２スイッチング素子１２に出力する。この電力制御部２１は制御信号に基づいてＰＷＭ信号３２，３３のデューティを設定し、この設定の結果、モータ２のモータトルクの設定を実現している。

【0032】

電流値取得部２３は、シャント抵抗１３で変換された電圧信号をＡ／Ｄ変換で符号化し、この符号化された信号を電流値（符号化された電流値）として出力する。また、電力制御部２１から取得したタイミング信号に基づき電流値の取得タイミングを設定する。

【0033】

判定部２４は、図４に示すように、異常検出サイクルＡ毎に設定される判定タイミングＥ（判定タイミングＥ１〜Ｅ３の上位概念）において異常判定を行うように異常判定制御の制御形態が設定されている。また、この異常判定制御では、３つのシャント抵抗１３で取得される電流値の総和の絶対値に基づいて異常判定を行う。

【0034】

この異常判定は、全ての第１スイッチング素子１１と、全ての第２スイッチング素子１２とを含むインバータ回路１０の異常だけでなく、モータ２の異常を判定する。

【0035】

〔制御形態〕
判定部２４の異常判定制御の概要を図２、図３のフローチャートに示している。これらのフローチャートでは、第１スイッチング素子１１に出力されるＰＷＭ信号３２ｕ，３２ｖ，３２ｗのデューティをＤｕｔｙとして記載している。また、図４、図５のタイミングチャートには、判定部２４での異常判定制御の前と後との波形を示している。尚、デューティは信号の１周期に対するＯＮ時間の割合であり、例えば、図４のＰＷＭ信号３２ｕ，３２ｖ，３２ｗのように、横軸（時間軸）に沿ってＯＮ時間とＯＦＦ時間とを表すことが可能である。

【0036】

図４のタイミングチャートでは、キャリア三角波３０と、電圧指令の正弦波とを上段に示し、中段にＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相の第１スイッチング素子１１を駆動するＰＷＭ信号３２（３２ｕ，３２ｖ，３２ｗの上位概念：駆動信号）を示し、下段にＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相の第２スイッチング素子１２を駆動するＰＷＭ信号３３（３３ｕ，３３ｖ，３３ｗとの上位概念：駆動信号）を示している。

【0037】

中段では、Ｕ相の第１スイッチング素子１１の駆動信号をＵＨで示し、Ｖ相の第１スイッチング素子１１の駆動信号をＶＨで示し、Ｗ相の第１スイッチング素子１１の駆動信号をＷＨで示している。これと同様に、下段では、Ｕ相の第２スイッチング素子１２の駆動信号をＵＬで示し、Ｖ相の第２スイッチング素子１２の駆動信号をＶＬで示し、Ｗ相の第２スイッチング素子１２の駆動信号をＷＬで示している。

【0038】

図５のタイミングチャートでは、図４のタイミングチャートの中段と下段とに相当するものを示している。

【0039】

また、判定部２４は、図４に示すように、異常検出サイクルＡとして、例えば、１ｍｓｅｃ程度のインターバルが設定されている。電力制御ユニット２０では、キャリア三角波３０の周期を固定しており、異常判定サイクルは、キャリア三角波３０のピーク、あるいは、ピークの近傍に判定タイミングＥ（判定タイミングＥ１〜Ｅ３の上位概念）が設定される。

【0040】

特に、電力制御部２１では、キャリア三角波３０と正弦波となる指令信号３１ｕ，３１ｖ，３１ｗとの比較により、駆動信号の第１スイッチング素子１１と第２スイッチング素子１２との駆動信号としてのＰＷＭ信号が決まる。つまり、本実施形態では、キャリア三角波３０の電圧値が、指令信号３１ｕ，３１ｖ，３１ｗの正弦波の電圧値より大きい場合に第２スイッチング素子１２がＯＮ状態となるように電力制御部２１が構成されている。

【0041】

この異常判定制御では、第２スイッチング素子１２がＯＮ状態にある状況において、シャント抵抗１３に流れる電流値を取得するため、判定タイミングＥにおいて第２スイッチング素子１２がＯＮ状態にあることが望ましい。このような理由から、第２スイッチング素子１２がＯＮ状態にある可能性を高めるように、判定タイミングＥをキャリア三角波３０がピーク（上側に凸となるピーク）、あるいは、ピークの近傍に設定している。

【0042】

図２に判定タイミングＥに達した際に実行される異常判定制御を示している。この制御では、初期設定として、ＰＷＭ信号の制限をなくす（すなわちＤｕｔｙ（Ｍａｘ）＝１００％）を設定する（＃１０１ステップ）。

【0043】

次に、ハイサイドの第１スイッチング素子１１に流れる電流値を取得するために、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するＤｕｔｙ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）を取得し、これらのＤｕｔｙとＤｕｔｙ（Ｈｉ）とを比較する（＃１０２ステップ）。

【0044】

＃１０１ステップでは、デューティの上限（Ｄｕｔｙ（Ｍａｘ））を１００％に設定することにより、各相の第１スイッチング素子１１に流れる電流の制限をなくしている。また、＃１０２ステップでは、各相のデューティ（Ｄｕｔｙ（Ｕ，Ｖ，Ｗ））と、閾値としてのＤｕｔｙ（Ｈｉ）との比較が行われる。尚、このＤｕｔｙ（Ｈｉ）は９０％等の大きい値が設定される。

【0045】

次に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するＤｕｔｙ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の何れかの相のＤｕｔｙがＤｕｔｙ（Ｈｉ）より大きいことが判定された場合には、Ｈｉ相のＤｕｔｙ（Ｍａｘ）を、最小値のＤｕｔｙ（Ｌｉｍｉｔ）に設定してＨｉ相の第１スイッチング素子１１をＯＦＦ状態に設定し、これと同期して、同じ相の第２スイッチング素子１２をＯＮ状態にする。これにより、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のシャント抵抗１３に流れる電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を同時に取得できるので、判定ルーチンに移行する。この後に、Ｈｉ相の第１スイッチング素子１１をＯＮ状態に戻し、第２スイッチング素子１２をＯＦＦ状態に戻す（＃１０３〜＃１０５、＃２００ステップ）。

【0046】

異常判定制御が判定タイミングＥ１で実行される場合には図４に示すように、判定タイミングＥ１において、駆動信号ＶＬ、ＷＬからＶ相とＷ相の第２スイッチング素子１２がＯＮ状態にあることが判定される。しかしながら、領域ＰＬの駆動信号ＵＬからＵ相の第２スイッチング素子１２がＯＦＦ状態にあり、これに対応する領域ＰＨの駆動信号ＵＨから、Ｕ相の第１スイッチング素子１１は、ＯＮ状態の中に極めて短時間だけＯＦＦ状態が存在することを判定できる。

【0047】

このような状態では、Ｕ相のシャント抵抗１３に流れる電流値Ｉｕを取得できないため、＃１０３ステップでは、図５に示すように、領域ＰＬにおいて電流値の取得が可能となる所定時間Ｔａ（例えば、数μ秒程度）だけ駆動信号ＵＬをＯＮ制御し、これに同期して領域ＰＨの駆動信号ＵＨを所定時間ＴａだけＯＦＦ制御する。この制御により、所定時間ＴａだけＵ相の第２スイッチング素子１２からシャント抵抗１３に電流が流れ、これと同期して、第１スイッチング素子１１の通電を遮断することになり、三相の電流値の同時取得を実現する。

【0048】

これと同様に、異常判定制御が判定タイミングＥ２で実行される場合には図４に示すように、判定タイミングＥ２では、駆動信号ＵＬ、ＵＷからＵ相とＷ相の第２スイッチング素子１２がＯＮ状態にあることが判定される。しかしながら、領域ＱＬの駆動信号ＶＬからＶ相の第１スイッチング素子１１はＯＦＦの中に極めて短時間だけＯＮ状態が存在し、これに対応する領域ＱＨの駆動信号ＶＨから、Ｖ相の第１スイッチング素子１１は、ＯＮ状態の中に極めて短時間だけＯＦＦ状態が存在することを判定できる。

【0049】

このような状態では、Ｖ相のシャント抵抗１３に流れる電流値Ｉｖを取得できないため、＃１０３ステップでは、図５に示すように、領域ＱＬにおいて電流値の計測が可能となる所定時間Ｔａ（例えば、数μ秒程度）だけ駆動信号ＶＬをＯＮ制御し、これに同期して領域ＱＨの駆動信号ＶＨを所定時間ＴａだけＯＦＦ制御する。この制御により、所定時間ＴａだけＶ相の第２スイッチング素子１２からシャント抵抗１３に電流が流れ、これと同期して、第１スイッチング素子１１の通電を遮断することになり、三相の電流値の同時取得を実現する。

【0050】

特に、判定タイミングＥ２では、領域ＱＨの駆動信号ＶＨのＯＦＦ信号と、領域ＱＬの駆動信号ＶＬのＯＮ信号が極めて短時間であるため、電流値の取得が困難である。この理由から、駆動信号ＶＨのＯＦＦ信号と、領域ＱＬの駆動信号ＶＬのＯＮ信号を所定時間Ｔａに延長することにより電流値Ｉｖの取得を可能にしている。

【0051】

また、＃１０５ステップで上限のＤｕｔｙ（Ｍａｘ）を１００％に設定することにより、ＯＦＦ状態に制御された第１スイッチング素子１１は、ＯＦＦ状態に制御される以前の制御状態に戻る。

【0052】

例えば、異常判定制御が判定タイミングＥ１で実行される場合には、Ｕ相の第１スイッチング素子１１からモータ２に供給される電流は所定時間Ｔａだけ遮断されるが、この遮断の直前にはＵ相の第１スイッチング素子１１からモータ２に電流が供給され、モータ２の界磁コイル２ａに磁界が作り出されている。

【0053】

このため、Ｕ相の第１スイッチング素子１１がＯＦＦ状態に達した場合には、Ｕ相の電流ライン１７に対してモータ２の界磁コイル２ａに磁界として蓄えられたエネルギーが電圧として誘起されると共に、このＵ相の電流ライン１７からの電流を、ＯＮ状態の第２スイッチング素子１２からＵ相のシャント抵抗１３に流し電流値の取得が実現する。

【0054】

また、＃１０２ステップで全ての相のＤｕｔｙがＤｕｔｙ（Ｈｉ）以下であることが判定された場合には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のシャント抵抗１３に流れる電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を取得し、判定ルーチンに移行する（＃１０６、＃２００ステップ）。

【0055】

また、＃１０６ステップでは、判定タイミングＥ３のように、駆動信号ＶＬ、ＷＬからＶ相とＷ相の第２スイッチング素子１２が同時にＯＮ状態にあるものでは、これらの電流値を同時に取得する。

【0056】

図３に示すように、判定ルーチン（＃２００ステップ）は、判定部２４が実現するものである。この判定ルーチンでは、Ｆｌａｇ（ＮＧ）がＯＦＦに設定され（Ｆｌａｇ（ＮＧ）＝ＯＦＦ）、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相に流れる電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）の総和の絶対値（Ｉｓ＝｜Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ｜）を演算し、設定値Ｉｅと比較する（＃２０１〜＃２０３ステップ）。

【0057】

また、平衡状態にある三相交流は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に流れる電流値（瞬時値）の総和は「０」となる。従って、設定値Ｉｅは「０」に近い値が設定され、この設定値Ｉｅと、電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）の総和の絶対値Ｉｓとを比較することにより、異常判定が行われる。尚、設定値Ｉｅを「０」に設定することが理想であるが、各相の電流ライン１７に流れる電流が平衡状態にあっても誤差を含むこともあるため設定値Ｉｅは「０」より僅かに大きい値が設定されている。

【0058】

次に、三相の各相に流れる電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）の総和の絶対値Ｉｓが設定値Ｉｅより大きい場合に積算値ＱＮをインクリメントし（ＱＮ＝ＱＮ＋１）、タイム値ＱＮ（Ｔｉｍｅ）と比較する（＃２０３〜＃２０５ステップ）。

【0059】

この制御では、三相のシャント抵抗１３に流れる電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）の総和の絶対値Ｉｓが設定値Ｉｅより大きい状態の継続時間を判定するために、積算値ＱＮと、設定時間としてのタイム値ＱＮ（Ｔｉｍｅ）とを比較する。

【0060】

この比較により、積算値ＱＮがタイム値ＱＮ（Ｔｉｍｅ）を超える場合には、Ｆｌａｇ（ＮＧ）をＯＮに設定する（＃２０６ステップ）。

【0061】

これとは、逆に三相の各相に流れる電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）の総和の絶対値Ｉｓが設定値Ｉｅ以下である場合は、積算値ＱＮを「０」にする（＃２０７ステップ）。また、積算値ＱＮがタイム値ＱＮ（Ｔｉｍｅ）より小さい場合には、Ｆｌａｇ（ＮＧ）をＯＦＦの状態に維持する。

【0062】

この異常情報がセットされる場合には、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の何れかに異常があることを示す異常情報が電力制御ユニット２０のメモリ等に記憶され、モータ２を制御する機器等に出力される。

【0063】

この出力に基づいて、前述した判定情報を出力する処理が実行され、判定情報に異常情報がセットされている場合には、異常を報知するメッセージをモニタに表示する処理や、アラーム音として出力する処理、あるいは、モータ２を所定のプロセスに従って停止させる処理が行われる。

【0064】

〔実施形態の作用・効果〕
このように、異常判定制御は、異常検出サイクルＡ毎に設定される判定タイミングＥで実行され、この判定タイミングＥにおいて三相のシャント抵抗１３に同時に電流が流れる状況である場合には、三相全ての電流値を取得し、これらの総和に基づいて異常判定を実現する。

【0065】

また、判定タイミングＥに達した際に、三相の何れかの相の第２スイッチング素子１２に電流が流れない状況では、当該相に閾値（Ｄｕｔｙ（Ｈｉ））より高いＤｕｔｙが設定される場合に、第２スイッチング素子１２に電流を流す状態を作り出すことにより、三相全ての電流値を取得し、これらの総和に基づいて異常判定が実現する。

【0066】

このように、モータ２に大電流が供給され高トルクで回転する状況では、判定部２４が、第１スイッチング素子１１を所定時間ＴａだけＯＦＦ状態に設定するものの、この所定時間Ｔａが短時間であるため、モータ２のトルク低下を招かない状況で電流値の取得を実現している。

【0067】

更に、全ての相のＤｕｔｙがＤｕｔｙ（Ｈｉ）以下である状況で、判定部２４で判定を行う場合には、各相の電流ライン１７に流れる電流値を取得し、これらの総和に基づいて判定を行うことにより、全ての第１スイッチング素子１１と、全ての第２スイッチング素子１２と、モータ２とを含めた総合的な異常判定をトルクの低下を招くことなく行える。

【0068】

また、判定を行う際には、必ず三相全てのシャント抵抗１３に流れる電流値の総和に基づいて判定を行うため、例えば、二相のシャント抵抗１３に流れる電流値から、残りの一相の電流値を推定するものと比較して判定の精度が向上し、高いスイッチング出力実効値を得ると同時に、高速な異常判定も可能となる。

【0069】

そして、判定部２４において、判定情報に異常情報をセットすることにより、異常を報知するメッセージをモニタに表示する処理や、アラームランプの点灯や、アラーム音を出力する処理、あるいは、モータ２を所定のプロセスに従って停止させる処理を行うことにより、異常な状態でモータ２を稼動させる不都合を抑制できる。

【0070】

この構成では、シャント抵抗１３を用いるため、例えば、ホール素子を用いて電流ライン１７の電流値を非接触状態で取得する構成と比較して低廉に構成でき、コスト上昇を抑制できる。

【0071】

〔別実施形態〕
実施形態では、＃１０２ステップでＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するＤｕｔｙ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の何れかの相のＤｕｔｙがＤｕｔｙ（Ｈｉ）より大きいことが判定された場合に、＃１０３ステップに移行する制御形態であったが、ノイズ等の影響を排除する制御を行うように制御形態を設定しても良い。

【0072】

つまり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するＤｕｔｙ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の何れかの相のＤｕｔｙがＤｕｔｙ（Ｈｉ）より大きいことが判定された場合には、当該相（Ｈｉ相）カウント値ＣＮをインクリメントし（ＣＮ＝ＣＮ＋１）、タイム値ＣＮ（Ｔｉｍｅ）と比較し、カウント値ＣＮがタイム値ＣＮ（Ｔｉｍｅ）より大きい場合に次の制御に移行するように制御形態を設定する。

【0073】

このような制御を行うことにより、例えば、ノイズ等の影響によってＤｕｔｙ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の何れかの相のＤｕｔｙがＤｕｔｙ（Ｈｉ）より大きいことが誤って判定される不都合を回避して適正な制御を行える。特に、タイム値ＣＮ（Ｔｉｍｅ）を充分に大きい値に設定しておくことにより適正な制御を実現する。

【0074】

これと関連するものであるが、＃１０２ステップでＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するＤｕｔｙ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の何れかの相のＤｕｔｙがＤｕｔｙ（Ｈｉ）より小さいことが判定された場合に、＃１０６ステップに移行する制御形態であったが、この制御においてもノイズ等の影響を排除する制御を行うように制御形態を設定しても良い。

【0075】

つまり、全ての相のＤｕｔｙがＤｕｔｙ（Ｈｉ）以下であることが判定された場合には、カウント値ＣＮをデクリメントし（ＣＮ＝ＣＮ−１）し、カウント値ＣＮが「０」に達した場合に次の制御に移行するように制御形態を設定する。

【0076】

このような制御を行うことにより、例えば、ノイズ等の影響によって全ての相のＤｕｔｙがＤｕｔｙ（Ｈｉ）より小さいことが誤って判定される不都合を回避して適正な制御を行える。この制御では、カウント値ＣＮをデクリメントするものであったが、例えば、カウント値ＣＮと異なる変数を設定し、インクリメントする形態で変数を増大させるように制御形態を設定しても良い。

【産業上の利用可能性】

【0077】

本発明は、三相ブラシレスモータの各相への電力供給を制御するモータ制御装置に利用することができる。

【符号の説明】

【0078】

２ 三相ブラシレスモータ
１１ 第１スイッチング素子
１２ 第２スイッチング素子
１３ シャント抵抗
２１ 電力制御部
２４ 判定部
Ｔａ 所定時間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】