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(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】6947292
(24)【登録日】2021年9月21日
(45)【発行日】2021年10月13日
(54)【発明の名称】モータ制御装置
(51)【国際特許分類】
H02P 25/22 20060101AFI20210930BHJP
H02P 27/06 20060101ALI20210930BHJP
H02P 29/028 20160101ALI20210930BHJP
B62D 5/04 20060101ALI20210930BHJP
【ＦＩ】
H02P25/22
H02P27/06
H02P29/028
B62D5/04
【請求項の数】12
【全頁数】23
(21)【出願番号】特願2020-509708(P2020-509708)
(86)(22)【出願日】2019年1月18日
(86)【国際出願番号】JP2019001548
(87)【国際公開番号】WO2019187529
(87)【国際公開日】20191003
【審査請求日】2020年8月19日
(31)【優先権主張番号】特願2018-65955(P2018-65955)
(32)【優先日】2018年3月29日
(33)【優先権主張国】JP
(31)【優先権主張番号】特願2018-65956(P2018-65956)
(32)【優先日】2018年3月29日
(33)【優先権主張国】JP
(31)【優先権主張番号】特願2018-65957(P2018-65957)
(32)【優先日】2018年3月29日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大久保 光範
【審査官】
安池 一貴
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１７−２０４９４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１４−０４５５７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１７−０９３１９６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０２Ｐ ２５／２２
Ｈ０２Ｐ ２７／０６
Ｈ０２Ｐ ２９／０２８
Ｂ６２Ｄ ５／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータと、電源装置及び前記モータに接続し、前記モータの出力を制御するモータ駆動回路と、を備えるモータ制御装置であって、
前記モータ駆動回路に配置されたスイッチング素子の短絡故障に基づき、前記モータと前記モータ駆動回路とで形成される閉ループ回路を検出する処理部を備え、
前記モータ駆動回路には、前記モータを駆動する複数のモータ制御用スイッチング素子が配置され、
前記モータと、前記モータ駆動回路とを接続する電力線には、前記モータへの電源供給を遮断する遮断用スイッチング素子が配置され、
前記閉ループ回路は、前記モータ制御用スイッチング素子の短絡故障及び前記遮断用スイッチング素子の短絡故障に基づき形成され、
前記モータ駆動回路の出力に診断用電圧を印加する診断用電圧印加回路、を更に備え、
前記処理部は、
前記モータ制御用スイッチング素子及び前記遮断用スイッチング素子のスイッチング制御を行い、
前記モータ制御用スイッチング素子及び前記遮断用スイッチング素子の全てのスイッチング素子をオフとした状態における各電力線の前記モータ駆動回路の出力電圧に基づき、前記閉ループ回路を検出する、
モータ制御装置。
前記モータ駆動回路に配置されたスイッチング素子の短絡故障に基づき、前記モータと前記モータ駆動回路とで形成される閉ループ回路を検出する処理部を備え、
前記モータ駆動回路には、前記モータを駆動する複数のモータ制御用スイッチング素子が配置され、
前記モータと、前記モータ駆動回路とを接続する電力線には、前記モータへの電源供給を遮断する遮断用スイッチング素子が配置され、
前記閉ループ回路は、前記モータ制御用スイッチング素子の短絡故障及び前記遮断用スイッチング素子の短絡故障に基づき形成され、
前記モータ駆動回路の出力に診断用電圧を印加する診断用電圧印加回路、を更に備え、
前記処理部は、
前記モータ制御用スイッチング素子及び前記遮断用スイッチング素子のスイッチング制御を行い、
前記モータ制御用スイッチング素子及び前記遮断用スイッチング素子の全てのスイッチング素子をオフとした状態における各電力線の前記モータ駆動回路の出力電圧に基づき、前記閉ループ回路を検出する、
モータ制御装置。
【請求項2】
前記モータ制御用スイッチング素子は、高電位側に配置された上段スイッチング素子と低電位側に配置された下段スイッチング素子とから成る素子対が前記電力線に対応して設けられ、
前記処理部は、各電力線の前記モータ駆動回路の出力電圧が全て異常値を示した場合には、前記下段スイッチング素子と、前記下段スイッチング素子と同相の前記遮断用スイッチング素子とが同時に短絡故障を発生し、前記閉ループ回路を形成する２次故障が発生したと判断する、
請求項１に記載されたモータ制御装置。
前記処理部は、各電力線の前記モータ駆動回路の出力電圧が全て異常値を示した場合には、前記下段スイッチング素子と、前記下段スイッチング素子と同相の前記遮断用スイッチング素子とが同時に短絡故障を発生し、前記閉ループ回路を形成する２次故障が発生したと判断する、
請求項１に記載されたモータ制御装置。
【請求項3】
前記処理部は、各電力線の前記モータ駆動回路の出力電圧である複数の出力電圧に、正常値と異常値の双方が含まれる場合には、前記下段スイッチング素子の短絡故障である１次故障が発生したと判断する、
請求項２に記載されたモータ制御装置。
請求項２に記載されたモータ制御装置。
【請求項4】
前記モータ制御用スイッチング素子を有する前記モータ駆動回路と、前記診断用電圧印加回路と、前記遮断用スイッチング素子とを、複数系統備え、
前記処理部は、前記複数系統の各電力線の前記モータ駆動回路の出力電圧に基づいて、各系統の前記１次故障又は前記２次故障の検出を行う、
請求項３に記載されたモータ制御装置。
前記処理部は、前記複数系統の各電力線の前記モータ駆動回路の出力電圧に基づいて、各系統の前記１次故障又は前記２次故障の検出を行う、
請求項３に記載されたモータ制御装置。
【請求項5】
モータと、電源装置及び前記モータに接続し、前記モータの出力を制御するモータ駆動回路と、を備えるモータ制御装置であって、
前記モータ駆動回路に配置されたスイッチング素子の短絡故障に基づき、前記モータと前記モータ駆動回路とで形成される閉ループ回路を検出する処理部を備え、
前記モータ駆動回路には、前記モータを駆動する複数のモータ制御用スイッチング素子が配置され、
前記モータと、前記モータ駆動回路とを接続する電力線には、前記モータへの電源供給を遮断する遮断用スイッチング素子が配置され、
前記閉ループ回路は、前記モータ制御用スイッチング素子の短絡故障及び前記遮断用スイッチング素子の短絡故障に基づき形成され、
前記電源装置は、電力を繰り返しチャージ可能であり、
前記モータ制御用スイッチング素子は、高電位側に配置された上段スイッチング素子と低
電位側に配置された下段スイッチング素子とから成る素子対が前記電力線に対応して設けられており、
前記処理部は、
前記モータ制御用スイッチング素子及び前記遮断用スイッチング素子のスイッチング制御を行い、
前記下段スイッチング素子のうち、何れか１つの第１の下段スイッチング素子をオンとし、前記第１の下段スイッチング素子以外の下段スイッチング素子をオフとするスイッチング制御を行い、
チャージした前記電源装置の電圧値又は前記第１の下段スイッチング素子の相電流値に基づき、前記閉ループ回路を検出し、
前記処理部は、
前記下段スイッチング素子を順次オンオフするスイッチング制御を繰り返し、
前記下段スイッチング素子をオンとするスイッチング制御毎に、チャージした前記電源装置の電圧値又は前記オンにした下段スイッチング素子の相電流値が異常値である場合、前記第１の下段スイッチング素子と同相の前記上段スイッチング素子のみが短絡故障する１次故障と、
前記第１の下段スイッチング素子と同相の前記上段スイッチング素子の短絡故障及び前記第１の下段スイッチング素子と別相の前記遮断用スイッチング素子の短絡故障が発生し、前記閉ループ回路を形成する２次故障と、
前記第１の下段スイッチング素子と別相の前記上段スイッチング素子の短絡故障及び前記第１の下段スイッチング素子と同相の前記遮断用スイッチング素子の短絡故障が発生し、前記閉ループ回路を形成する２次故障と、
の何れかの故障が発生したと判断する、
モータ制御装置。
前記モータ駆動回路に配置されたスイッチング素子の短絡故障に基づき、前記モータと前記モータ駆動回路とで形成される閉ループ回路を検出する処理部を備え、
前記モータ駆動回路には、前記モータを駆動する複数のモータ制御用スイッチング素子が配置され、
前記モータと、前記モータ駆動回路とを接続する電力線には、前記モータへの電源供給を遮断する遮断用スイッチング素子が配置され、
前記閉ループ回路は、前記モータ制御用スイッチング素子の短絡故障及び前記遮断用スイッチング素子の短絡故障に基づき形成され、
前記電源装置は、電力を繰り返しチャージ可能であり、
前記モータ制御用スイッチング素子は、高電位側に配置された上段スイッチング素子と低
電位側に配置された下段スイッチング素子とから成る素子対が前記電力線に対応して設けられており、
前記処理部は、
前記モータ制御用スイッチング素子及び前記遮断用スイッチング素子のスイッチング制御を行い、
前記下段スイッチング素子のうち、何れか１つの第１の下段スイッチング素子をオンとし、前記第１の下段スイッチング素子以外の下段スイッチング素子をオフとするスイッチング制御を行い、
チャージした前記電源装置の電圧値又は前記第１の下段スイッチング素子の相電流値に基づき、前記閉ループ回路を検出し、
前記処理部は、
前記下段スイッチング素子を順次オンオフするスイッチング制御を繰り返し、
前記下段スイッチング素子をオンとするスイッチング制御毎に、チャージした前記電源装置の電圧値又は前記オンにした下段スイッチング素子の相電流値が異常値である場合、前記第１の下段スイッチング素子と同相の前記上段スイッチング素子のみが短絡故障する１次故障と、
前記第１の下段スイッチング素子と同相の前記上段スイッチング素子の短絡故障及び前記第１の下段スイッチング素子と別相の前記遮断用スイッチング素子の短絡故障が発生し、前記閉ループ回路を形成する２次故障と、
前記第１の下段スイッチング素子と別相の前記上段スイッチング素子の短絡故障及び前記第１の下段スイッチング素子と同相の前記遮断用スイッチング素子の短絡故障が発生し、前記閉ループ回路を形成する２次故障と、
の何れかの故障が発生したと判断する、
モータ制御装置。
【請求項6】
前記処理部は、
前記第１の下段スイッチング素子をオンとし、前記第１の下段スイッチング素子以外の下段スイッチング素子をオフとするスイッチング制御を行い、チャージした前記電源装置の電圧値又は前記第１の下段スイッチング素子の相電流値が、異常値である場合であって、
前記第１の下段スイッチング素子以外の何れか１つの第２の下段スイッチング素子をオンとし、前記第２の下段スイッチング素子以外の下段スイッチング素子をオフとするスイッチング制御を行い、再度チャージした前記電源装置の電圧値又は前記第２の下段スイッチング素子の相電流値が異常値である場合、前記２次故障が発生したと判断する、
請求項５に記載されたモータ制御装置。
前記第１の下段スイッチング素子をオンとし、前記第１の下段スイッチング素子以外の下段スイッチング素子をオフとするスイッチング制御を行い、チャージした前記電源装置の電圧値又は前記第１の下段スイッチング素子の相電流値が、異常値である場合であって、
前記第１の下段スイッチング素子以外の何れか１つの第２の下段スイッチング素子をオンとし、前記第２の下段スイッチング素子以外の下段スイッチング素子をオフとするスイッチング制御を行い、再度チャージした前記電源装置の電圧値又は前記第２の下段スイッチング素子の相電流値が異常値である場合、前記２次故障が発生したと判断する、
請求項５に記載されたモータ制御装置。
【請求項7】
前記処理部は、
前記第１の下段スイッチング素子をオンとし、前記第１の下段スイッチング素子以外の下段スイッチング素子をオフとするスイッチング制御を行い、チャージした前記電源装置の電圧値又は前記第１の下段スイッチング素子の相電流値が、異常値である場合であって、
前記第１の下段スイッチング素子以外の何れか１つの第２の下段スイッチング素子をオンとし、前記第２の下段スイッチング素子以外の下段スイッチング素子をオフとするスイッチング制御を行い、再度チャージした前記電源装置の電圧値又は前記第２の下段スイッチング素子の相電流値が正常値である場合、前記１次故障が発生したと判断する、
請求項５又は６に記載されたモータ制御装置。
前記第１の下段スイッチング素子をオンとし、前記第１の下段スイッチング素子以外の下段スイッチング素子をオフとするスイッチング制御を行い、チャージした前記電源装置の電圧値又は前記第１の下段スイッチング素子の相電流値が、異常値である場合であって、
前記第１の下段スイッチング素子以外の何れか１つの第２の下段スイッチング素子をオンとし、前記第２の下段スイッチング素子以外の下段スイッチング素子をオフとするスイッチング制御を行い、再度チャージした前記電源装置の電圧値又は前記第２の下段スイッチング素子の相電流値が正常値である場合、前記１次故障が発生したと判断する、
請求項５又は６に記載されたモータ制御装置。
【請求項8】
前記モータ駆動回路と前記遮断用スイッチング素子とを複数系統備え、
前記処理部は、前記複数系統で計測される前記電源装置の電圧値又は前記第１の下段スイッチング素子の相電流値に基づいて、各系統の前記１次故障又は前記２次故障の検出を行う、
請求項５〜７の何れか１項に記載されたモータ制御装置。
前記処理部は、前記複数系統で計測される前記電源装置の電圧値又は前記第１の下段スイッチング素子の相電流値に基づいて、各系統の前記１次故障又は前記２次故障の検出を行う、
請求項５〜７の何れか１項に記載されたモータ制御装置。
【請求項9】
前記処理部は、前記複数系統の少なくとも一つの系統が正常であり、異常である系統に前記１次故障のみを検出した場合には、前記正常である系統のみで操舵補助トルクのアシスト制御を行う、
請求項４又は８に記載されたモータ制御装置。
請求項４又は８に記載されたモータ制御装置。
【請求項10】
前記処理部は、前記複数系統の少なくとも一つに前記２次故障を検出した場合、又は前記複数系統の全てに前記１次故障を検出した場合には、操舵補助トルクのアシスト制御を全て停止する制御を行う、
請求項４又は８に記載されたモータ制御装置。
請求項４又は８に記載されたモータ制御装置。
【請求項11】
前記処理部は、前記閉ループ回路の検出を、前記モータ制御装置が起動された後の初期診断中に開始する、
請求項１〜１０の何れか１項に記載のモータ制御装置。
請求項１〜１０の何れか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項12】
前記モータ制御装置は、電動パワーステアリング装置である、
請求項１〜１１の何れか１項に記載のモータ制御装置。
請求項１〜１１の何れか１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、モータ制御装置及びモータ制御装置の故障検出方法に関し、例えば、車両の操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置及び電動パワーステアリング装置の故障検出方法に関するものである。【背景技術】
【0002】
従来から、３相モータに接続したモータ駆動回路内のスイッチング素子をオン／オフ制御することによって、モータの回転状態を制御する電動機制御装置が知られている。【0003】
モータ駆動回路内のスイッチング素子は、例えば電界効果トランジスタの一種であるＭＯＳＦＥＴを用い、３つの上段ＦＥＴと３つの下段ＦＥＴから成るＦＥＴ群をスイッチング制御することにより、車両の操舵系のアシスト力を付与するモータの回転制御に活用されている。なお、ここで、「上段」とは、各々高電圧（典型的にはバッテリ電圧）が印加される側をいい、「下段」とは、低電圧（典型的には接地電圧）が印加される側をいう。【0004】
そして、モータ駆動回路のＦＥＴの故障に対しては、ハードウェア及びソフトウェアの両面から安全設計がなされている。特に、ＦＥＴの短絡故障（いわゆるアーム短絡故障）が生ずると、安全設計が不十分な場合には、モータ駆動回路に大電流が流れ、故障の原因となる。【0005】
そこで、特許文献１に開示されている電動機制御装置では、モータ駆動回路の複数相における上段ＦＥＴの同時オン／オフ制御と、下段ＦＥＴの同時オン／オフ制御を、各々個別に実施し、そのときの各相に流れる電流値を検出する。この電流値を所定の基準電流値と比較し、その大小関係の比較結果から、同相の対となる上段ＦＥＴと下段ＦＥＴのアーム短絡故障、上段ＦＥＴのみの短絡故障、下段ＦＥＴのみの短絡故障が、どの相で発生しているかを検出することができる。【0006】
また、特許文献２に開示されているパワーステアリング装置では、２系統のモータ駆動回路を有するモータの駆動時に、２系統のモータ駆動回路の各３相に流れる電流を検出している。２系統のモータ駆動回路を用いることで、１系統がモータのコイル巻線の短絡故障等を検出した場合に、正常であるもう一つの系統のみでモータを駆動することが可能となっている。【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】日本国特開２０１１−２２３７０７号公報
【特許文献2】日本国特許第６１０８０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上述した従来技術の電動パワーステアリング装置において、モータ駆動回路のＦＥＴの短絡故障又はコイル巻線の短絡故障が検出可能であっても、モータ駆動回路のＦＥＴとモータ遮断回路のＦＥＴが同時に短絡故障し、コイル巻線を通る閉ループを形成する２次故障を検出することはできない（以下、本明細書において、単に「２次故障」と記載した場合には、上述のような閉ループを形成する２次故障を指す。）。【0009】
このように、閉ループ回路がＦＥＴの短絡故障で形成されると、モータによって制動力が発生し、ステアリングホイールが操舵不可能になる等の非常に危険な状態となる。【0010】
特許文献１では、モータ駆動回路の上段ＦＥＴ及び下段ＦＥＴに対して、どのＦＥＴが短絡故障したかを特定し、同相の上段ＦＥＴ及び下段ＦＥＴのアーム短絡故障を検出することができるが、上段ＦＥＴ、下段ＦＥＴの何れか一方の短絡故障を検出しただけでは、上述のモータ駆動回路とモータとの間で閉ループ回路が形成されているか否かは判断することができない。【0011】
また、特許文献２のパワーステアリング装置でも、コイル巻線の短絡故障が検出可能であっても、上段ＦＥＴ、下段ＦＥＴの何れかのＦＥＴの短絡故障と、遮断用のＦＥＴの短絡故障が同時に発生し、閉ループ回路を形成する２次故障については、特定して検出することができない。【0012】
本発明の目的は、パワーステアリング装置におけるモータ駆動回路の上段ＦＥＴ及び下段ＦＥＴの短絡故障及びモータ遮断ＦＥＴである遮断用スイッチング素子の短絡故障が、同時に発生し、閉ループ回路を形成する２次故障を検出することができるモータ制御装置及びモータ制御装置の故障検出方法を提供することにある。【課題を解決するための手段】
【0013】
上述の目的を達成するための本発明に係るモータ制御装置は、モータと、電源装置及び前記モータに接続し、前記モータの出力を制御するモータ駆動回路と、を備えるモータ制御装置であって、前記モータ駆動回路に配置されたスイッチング素子の短絡故障に基づき、前記モータと前記モータ駆動回路とで形成される閉ループ回路を検出する処理部を備え、前記モータ駆動回路には、前記モータを駆動する複数のモータ制御用スイッチング素子が配置され、前記モータと、前記モータ駆動回路とを接続する電力線には、前記モータへの電源供給を遮断する遮断用スイッチング素子が配置され、前記閉ループ回路は、前記モータ制御用スイッチング素子の短絡故障及び前記遮断用スイッチング素子の短絡故障に基づき形成され、前記モータ駆動回路の出力に診断用電圧を印加する診断用電圧印加回路、を更に備え、前記処理部は、前記モータ制御用スイッチング素子及び前記遮断用スイッチング素子のスイッチング制御を行い、前記モータ制御用スイッチング素子及び前記遮断用スイッチング素子の全てのスイッチング素子をオフとした状態における各電力線の前記モータ駆動回路の出力電圧に基づき、前記閉ループ回路を検出する。また、本発明に係るモータ制御装置は、モータと、電源装置及び前記モータに接続し、前記モータの出力を制御するモータ駆動回路と、を備えるモータ制御装置であって、前記モータ駆動回路に配置されたスイッチング素子の短絡故障に基づき、前記モータと前記モータ駆動回路とで形成される閉ループ回路を検出する処理部を備え、前記モータ駆動回路には、前記モータを駆動する複数のモータ制御用スイッチング素子が配置され、前記モータと、前記モータ駆動回路とを接続する電力線には、前記モータへの電源供給を遮断する遮断用スイッチング素子が配置され、前記閉ループ回路は、前記モータ制御用スイッチング素子の短絡故障及び前記遮断用スイッチング素子の短絡故障に基づき形成され、前記電源装置は、電力を繰り返しチャージ可能であり、記モータ制御用スイッチング素子は、高電位側に配置された上段スイッチング素子と低電位側に配置された下段スイッチング素子とから成る素子対が前記電力線に対応して設けられており、前記処理部は、前記モータ制御用スイッチング素子及び前記遮断用スイッチング素子のスイッチング制御を行い、前記下段スイッチング素子のうち、何れか１つの第１の下段スイッチング素子をオンとし、前記第１の下段スイッチング素子以外の下段スイッチング素子をオフとするスイッチング制御を行い、チャージした前記電源装置の電圧値又は前記第１の下段スイッチング素子の相電流値に基づき、前記閉ループ回路を検出し、前記処理部は、前記下段スイッチング素子を順次オンオフするスイッチング制御を繰り返し、前記下段スイッチング素子をオンとするスイッチング制御毎に、チャージした前記電源装置の電圧値又は前記オンにした下段スイッチング素子の相電流値が異常値である場合、前記第１の下段スイッチング素子と同相の前記上段スイッチング素子のみが短絡故障する１次故障と、前記第１の下段スイッチング素子と同相の前記上段スイッチング素子の短絡故障及び前記第１の下段スイッチング素子と別相の前記遮断用スイッチング素子の短絡故障が発生し、前記閉ループ回路を形成する２次故障と、前記第１の下段スイッチング素子と別相の前記上段スイッチング素子の短絡故障及び前記第１の下段スイッチング素子と同相の前記遮断用スイッチング素子の短絡故障が発生し、前記閉ループ回路を形成する２次故障と、の何れかの故障が発生したと判断する。
【発明の効果】
【0015】
本発明に係るモータ制御装置及びモータ制御装置の故障検出方法によれば、モータ駆動回路内のモータ制御用スイッチング素子の短絡故障と遮断用スイッチング素子の短絡故障とが同時に発生し、閉ループ回路を形成する２次故障が発生したか否かを正確に検出することができる。【0016】
また、モータ駆動回路のモータ制御用スイッチング素子である上段ＦＥＴ及び下段ＦＥＴのみの短絡故障である１次故障、又は閉ループ回路を形成する２次故障に応じて、モータによるアシスト力の付与を的確に判断し、危険な状態で走行を開始することを防止することができる。【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】２系統のモータ駆動回路を備えた電動パワーステアリング装置の回路構成図である。
【図2】第１の実施形態の電源投入後の短絡故障を診断するフローチャート図である。
【図3】故障モードＡが発生した状態を説明する回路構成図である。
【図4】故障モードＢが発生した状態を説明する回路構成図である。
【図5】１系統のモータ駆動回路を備えた電動パワーステアリング装置の回路構成図である。
【図6】第２の実施形態の故障モードＡの短絡故障を診断するフローチャート図である。
【図7】故障モードＡの診断時に１次故障が発生した状態を説明する回路構成図である。
【図8】故障モードＡの診断時に２次故障が発生した状態を説明する回路構成図である。
【図9】第３の実施形態の故障モードＢの短絡故障を診断するフローチャート図の一部である。
【図10】第３の実施形態の故障モードＢの短絡故障を診断するフローチャート図の一部である。
【図11】第３の実施形態の故障モードＢの短絡故障を診断するフローチャート図の一部である。
【図12】故障モードＢの診断時に１次故障が発生した状態を説明する回路構成図である。
【図13】故障モードＢの診断時に２次故障が発生した状態を説明する回路構成図である。
【図14】故障モードＢの短絡故障を効率的に診断するフローチャート図の一部である。
【図15】相電流により故障モードＢの短絡故障を診断するフローチャート図の一部である。
【図16】相電流により故障モードＢの短絡故障を診断するフローチャート図の一部である。
【図17】相電流により故障モードＢの短絡故障を診断するフローチャート図の一部である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。【0019】
（第１の実施形態）図１は第１の実施形態の電動パワーステアリング装置の回路構成図であり、１つのモータに対して２系統のモータ駆動回路を備えた構成とされている。モータは第１系統及び第２系統の各々に対して３相のモータ巻線を有している。この実施形態では、２系統のモータ駆動系回路を例として説明するが、３系統以上のモータ駆動回路を備えた構成であっても、同様な処理が可能である。また、この実施形態ではモータとして３相モータＭ（ブラシレスモータ）を例示しているが、３相以上の多相モータ巻線を有する多相モータ、或いはブラシ付きモータであっても同様な処理が可能である。また、一つのモータに複数系統のモータ巻線を有する構造ではなく、複数系統各々に対応する複数のブラシレスモータ或いは複数のブラシ付きモータを配置して構成することもできる。電動パワーステアリング装置は、モータ制御装置の一例である。
【0020】
電動パワーステアリング装置は、図示しないギアを介してステアリングシャフトに機械的に接続されており、このステアリングシャフトに、ステアリングホイールの操舵方向及び操舵トルクに応じた操舵補助トルクを伝達している。ステアリングシャフト以降に接続されているステアリングシステムの構成は、特許文献１に開示されている従来技術と同様であるため、説明を省略する。【0021】
３相モータＭは２系統の駆動回路系で駆動制御される。これらの第１系統及び第２系統は、ブリッジ構成をしたスイッチング素子であるＦＥＴ１ａ〜ＦＥＴ９ａ、ＦＥＴ１ｂ〜ＦＥＴ９ｂ等が、上下対称に図示されており、同一の機器構成をしている。【0022】
第１系統の３相構成のモータ駆動回路１０ａ及び第２系統の３相構成のモータ駆動回路１０ｂが、３相の電力線ＰＡａ及びＰＡｂ、ＰＢａ及びＰＢｂ、ＰＣａ及びＰＣｂを介して、３相モータＭに各々接続されている。【0023】
第１系統のモータ駆動回路１０ａ及び第２系統のモータ駆動回路１０ｂの高電位側には、各々第１系統の電源遮断回路１１ａ及び第２系統の電源遮断回路１１ｂを介して両系統で共通に使われるバッテリ１２と、各々プリチャージ回路１３ａ及びプリチャージ回路１３ｂとが並列に接続されている。更に、バッテリ１２からプリチャージ回路１３ａ及びプリチャージ回路１３ｂに対して、電力を繰り返しチャージできるように構成されている。それにより、各プリチャージ回路は、所定の電圧を出力することができる。当該所定の電圧は、バッテリ電圧とほぼ等しい電圧であってもよく、バッテリ電圧よりも低い電圧であってもよい。【0024】
モータ駆動回路１０ａ及びモータ駆動回路１０ｂは、各々３相インバータであり、３相モータＭへの通電状態を切換えるために６つのスイッチング素子で構成されている。モータ制御用スイッチング素子として前述のＭＯＳＦＥＴを用いている。【0025】
モータ駆動回路１０ａの上段ＦＥＴ１ａ〜３ａ及びモータ駆動回路１０ｂの上段ＦＥＴ１ｂ〜３ｂは、各々のドレインが高電位側に接続されており、各々のソースはモータ駆動回路１０ａの下段ＦＥＴ４ａ〜６ａ及びモータ駆動回路１０ｂの下段ＦＥＴ４ｂ〜６ｂのドレインに接続されている。【0026】
これらの下段ＦＥＴ４ａ〜６ａ及び下段ＦＥＴ４ｂ〜６ｂのソースは、各々シャント抵抗Ｒ１ａ〜Ｒ３ａ及びシャント抵抗Ｒ１ｂ〜Ｒ３ｂを介して、接地側に接続されている。つまり、モータ駆動回路１０ａ及びモータ駆動回路１０ｂの低電位側はアースされていることになる。シャント抵抗Ｒ１ａ〜Ｒ３ａ及びシャント抵抗Ｒ１ｂ〜Ｒ３ｂの各々の両端に発生する電位差は、各々に対応した電流検出回路を介して演算処理部１５へ入力される（図示せず）。演算処理部１５は各シャント抵抗の電位差から各相の電流を演算する。【0027】
また、上段ＦＥＴ１ａ〜３ａ及び上段ＦＥＴ１ｂ〜３ｂと、下段ＦＥＴ４ａ〜６ａ及び下段ＦＥＴ４ｂ〜６ｂの各々を接続する接続線から、３相モータＭのＡ相（Ｕ相）の電力線ＰＡａ及び電力線ＰＡｂ、３相モータＭのＢ相（Ｗ相）の電力線ＰＢａ及び電力線ＰＢｂ、３相モータＭのＣ相（Ｖ相）の電力線ＰＣａ及び電力線ＰＣｂが引き出されている。【0028】
そして、電力線ＰＡａ及び電力線ＰＡｂ、電力線ＰＢａ及び電力線ＰＢｂ、電力線ＰＣａ及び電力線ＰＣｂには、各々モータの電力供給を遮断するモータ遮断用スイッチング素子として、モータ遮断ＦＥＴ７ａ及びモータ遮断ＦＥＴ７ｂ、モータ遮断ＦＥＴ８ａ及びモータ遮断ＦＥＴ８ｂ、モータ遮断ＦＥＴ９ａ及びモータ遮断ＦＥＴ９ｂが設けられている。【0029】
更に、モータ駆動回路１０ａ及びモータ駆動回路１０ｂには、ＦＥＴ駆動回路１４ａ及びＦＥＴ駆動回路１４ｂが接続されており、ＣＰＵである演算処理部１５からの制御指令により、モータ駆動回路１０ａの上段ＦＥＴ１ａ〜３ａ及び下段ＦＥＴ４ａ〜６ａ、モータ駆動回路１０ｂの上段ＦＥＴ１ｂ〜３ｂ及び下段ＦＥＴ４ｂ〜６ｂのスイッチング制御を行っている。【0030】
一方、第１系統のモータ遮断ＦＥＴ７ａ〜９ａ及び第２系統のモータ遮断ＦＥＴ７ｂ〜９ｂには、それぞれモータ遮断回路１６ａ及びモータ遮断回路１６ｂが接続されており、各モータ遮断回路は、演算処理部１５からの制御指令により、各モータ遮断ＦＥＴのスイッチング制御を行う。【0031】
また、モータ駆動回路１０ａ及びモータ駆動回路１０ｂと並列に、２個の抵抗が直列接続された回路が３個並列接続されて構成される分圧回路１７ａ及び分圧回路１７ｂが設けられている。分圧回路１７ａ及び分圧回路１７ｂにおける各直列抵抗の中点部分は、各々電力線ＰＡａ〜ＰＣａ及び電力線ＰＡｂ〜ＰＣｂに接続され、診断時に、これらの電力線に所定の電圧が印加されるようになっている。ここにおいて、分圧抵抗を構成する各抵抗の抵抗値は、シャント抵抗やモータの巻線抵抗よりも高い。【0032】
全体の動作を制御する演算処理部１５には、第１系統の電源遮断回路１１ａ、プリチャージ回路１３ａ、ＦＥＴ駆動回路１４ａ及びモータ遮断回路１６ａと、第２系統の電源遮断回路１１ｂ、プリチャージ回路１３ｂ、ＦＥＴ駆動回路１４ｂ及びモータ遮断回路１６ｂが接続されており、先端を矢印で示す制御指令に基づいて、各回路の動作を制御している。【0033】
また、駆動電圧ＶＲａ及び駆動電圧ＶＲｂ、各相電圧ＶＡａ、ＶＢａ、ＶＣａ及び各相電圧ＶＡｂ、ＶＢｂ、ＶＣｂも、図示する先端が矢印で示すように演算処理部１５に入力されることにより、演算処理部１５において各電圧の測定及びモニタリング（監視）ができるようになっている。【0034】
また、演算処理部１５は、後述するように、短絡故障や、閉ループ回路を形成する２次故障の有無を診断する。また、演算処理部１５は、後述するように、操舵補助トルクのアシスト制御の実施や停止を行う。また、演算処理部１５は、後述するフローチャート図の各ステップの動作主体となり得る。演算処理部１５は、処理部の一例である。【0035】
図２は上述のように構成された電動パワーステアリング装置に対して、電源が投入された（電源スイッチがオンされた）直後に行われる車両の走行前の短絡故障を診断するフローチャート図である。この電源スイッチは、例えば、電動パワーステアリング装置が搭載された車両のエンジンを作動するためのスイッチ（イグニッションスイッチ）でよい。【0036】
先ず、開始後のステップＳ１１では、図１における下側の回路構成である第１系統のモータ駆動回路１０ａの上段ＦＥＴ１ａ〜３ａ及び下段ＦＥＴ４ａ〜６ａの短絡故障のみの１次故障、及びＦＥＴ１ａ〜６ａの短絡故障とモータ遮断ＦＥＴ７ａ〜９ａの短絡故障とが同時に発生し、閉ループ回路を形成する２次故障が発生しているか否かの診断を行う。【0037】
電源装置であるプリチャージ回路１３ａと３相モータＭとの間に配置したスイッチング素子のＦＥＴ１ａ〜９ａの短絡故障に基づいて、この閉ループ回路を形成する２次故障については、更に２つの故障モードＡ、Ｂに分けることができ、各々を図３及び図４の回路構成図に示す。【0038】
図３及び図４は、図１に示した電動パワーステアリング装置の回路構成から、３相モータＭを含む第１系統の回路構成を部分的に抜粋した回路構成図である。なお、後述するステップＳ１２の第２系統の短絡故障の診断時についても同様の回路構成となる。図１では、第１系統を示すために小文字のａを用い、第２系統を示すために小文字のｂを用いているが、１系統を抽出した回路を示す図３及び図４では、小文字のａ及びｂを省略して図示している。【0039】
図３に示す２次故障である故障モードＡは、下段ＦＥＴ４ａ〜６ａの何れか１個が短絡故障し、更に短絡故障した下段ＦＥＴと同相のモータ遮断ＦＥＴが短絡故障した場合の閉ループ回路を形成した状態である。図３では下段ＦＥＴ４ａと、下段ＦＥＴ４ａと同相のモータ遮断ＦＥＴ７ａが短絡故障した例を示している。【0040】
このときに、図３中に矢印で示すようにほぼ無抵抗の閉ループ回路が形成されることとなり、この状態で走行を開始すると、前述のようにモータによる制動力が発生し、安全な操舵を阻害することになる。【0041】
図４に示す２次故障である故障モードＢは、上段ＦＥＴ１ａ〜３ａの何れか１個が短絡故障し、更に短絡故障した上段ＦＥＴ１ａ〜３ａと別相のモータ遮断ＦＥＴ７ａ〜９ａが短絡故障した場合の閉ループ回路を形成した状態である。図４では上段ＦＥＴ３ａと、この上段ＦＥＴ３ａと別相であるモータ遮断ＦＥＴ７ａが短絡故障した例を示している。【0042】
このときも、図４中に矢印で示すようにほぼ無抵抗の閉ループ回路が形成されることとなり、この状態で走行を開始すると前述のようにモータによる制動力が発生し、安全な操舵を阻害することになる。後述する１次故障、２次故障の検出方法によって、診断した第１系統の診断結果は図示しないメモリに記憶しておく。【0043】
図３及び図４は、３相ブラシレスモータの駆動回路についての説明図であるが、ブラシモータとその駆動回路（Ｈブリッジ回路）に２次故障が発生した場合にも、閉ループ回路が生成される。そして、同様な検出方法によって２次故障が検出できる。【0044】
図２に戻って、ステップＳ１２では、図１における上側の回路構成である第２系統のモータ駆動回路１０ｂの上段ＦＥＴ１ｂ〜３ｂ及び下段ＦＥＴ４ｂ〜６ｂの短絡故障のみの１次故障、及びＦＥＴ１ｂ〜６ｂの短絡故障とモータ遮断ＦＥＴ７ｂ〜９ｂの短絡故障とが同時に発生し、閉ループ回路を形成する２次故障の診断を行う。【0045】
ステップＳ１２における診断の対象となる第２系統の２つの故障モードＡ、Ｂは、第１系統の場合と全く同一であり、対象となるＦＥＴが異なるのみであるため、ここでは説明を省略する。第２系統の診断結果も、同様に図示しないメモリに記憶しておく。【0046】
ステップＳ１３では、記憶した第１、第２系統の診断結果に基づいて、第１系統及び第２系統に１次故障、又は２次故障が検出されたか否かを判断する。第１系統及び第２系統の回路の何れにも１次故障、又は２次故障が検出されていなかった場合には正常と判断し、ステップＳ１４に進んで通常の第１系統及び第２系統による操舵補助トルクのアシスト制御を開始し、初期診断を完了する。【0047】
ステップＳ１３において、第１系統及び第２系統において、少なくとも何れか一方で１次故障、又は２次故障が検出された場合には、ステップＳ１５に移行する。【0048】
ステップＳ１５では、１次故障、又は２次故障による異常が検出されたのが、第１系統のみであるか否かを判断する。第１系統で異常を検出し、第２系統は異常を検出できず正常と判定した場合は、ステップＳ１６に移行する。そして、ステップＳ１６において、第１系統の異常が閉ループ回路を形成する２次故障であるか否かを判定する。【0049】
ステップＳ１６において、第１系統の異常が２次故障でなければ、１次故障による異常であると判断し、ステップＳ１７に進んで正常な状態である第２系統のみで操舵補助トルクのアシスト制御を開始する。同時に、第１系統が１次故障による異常である旨の警告表示を行い、初期診断を完了する。【0050】
一方、ステップＳ１６において第１系統の故障が２次故障である場合は、ステップＳ１８に移行して、直ちに第１系統及び第２系統による操舵補助トルクのアシスト制御を全て停止し、第１系統が２次故障である旨の警告表示を行い、初期診断を完了する。【0051】
ステップＳ１５において、第１系統のみの異常以外の場合には、ステップＳ１９に移行し、第１系統は異常を検出できず正常であって、かつ第２系統で異常を検出したか否かを判断する。そして、第２系統のみが異常の場合には、ステップＳ２０に移行する。【0052】
ステップＳ２０において、第２系統の故障が２次故障である場合は、ステップＳ１８に移行して、直ちに第１系統及び第２系統による操舵補助トルクのアシスト制御を全て停止し、第２系統が２次故障である旨の警告表示を行い、初期診断を完了する。【0053】
また、ステップＳ２０において、第２系統の異常が２次故障でなければ、１次故障による異常であると判断し、ステップＳ２１に進んで正常な状態である第１系統のみで操舵補助トルクのアシスト制御を開始する。同時に、第２系統が１次故障による異常である旨の警告表示を行い、初期診断を完了する。【0054】
一方、ステップＳ１９において、第２系統のみでなく第１系統にも異常が検出されていれば、ステップＳ１８に移行して、直ちに第１系統及び第２系統による操舵補助トルクのアシスト制御を全て停止し、第１系統及び第２系統が共に故障である旨の警告表示を行い、初期診断を完了する。【0055】
以上に説明したように、電動パワーステアリング装置の電源投入時に、第１、第２の駆動回路系における各ＦＥＴの短絡故障状態の初期診断を行うことによって、第１、第２系統の何れか一方の系統のみに１次故障を検出した場合には、正常である他方の系統のみで操舵補助トルクのアシスト制御を行う。【0056】
第１、第２系統の何れかに２次故障を検出した場合に、又は第１系統及び第２系統の両方に１次故障又は２次故障を検出した場合には、操舵補助トルクのアシスト制御を停止する制御を行うことで、危険な状態で走行を開始することを防止することができる。なお、複数系統の系統数は３つ以上であってもよい。【0057】
３系統の駆動回路の場合には、第１系統、第２系統、第３系統のうち少なくとも一つに２次故障を検出した場合、アシスト制御を停止する。また、第１系統、第２系統、第３系統のうち少なくとも一つが正常であり、異常となった系統全てが１次故障のみを検出していた場合は、正常な系統でアシスト制御を継続する。すべての系統が一次故障を検出していた場合は、アシスト制御を停止する。【0058】
（第２の実施形態）第１の実施形態の電動パワーステアリング装置は、２系統にしたモータ駆動回路１０ａ、１０ｂを備え、１次故障、２次故障の診断処理を行う電動パワーステアリング装置であるが、第２の実施形態の電動パワーステアリング装置は、少なくとも１系統のモータ駆動回路１０を備える電動パワーステアリング装置であればよく、前述の故障モードＡに基づく２次故障を迅速に検出することが可能である。
【0059】
なお、故障モードＡに基づく２次故障の検出処理に伴い、モータ駆動回路１０の下段ＦＥＴ４〜６の短絡故障である１次故障も併せて検出することが可能である。【0060】
図５は、１系統のモータ駆動回路１０を３相モータＭに接続した電動パワーステアリング装置の回路構成図であり、構成機器を一部省略しているが、図１に示す回路構成図の１系統のみを抽出した回路構成図と同じとなる。図１では、第１系統を示すために符号にａを付けて用い、第２系統を示すために符号にｂを付けて用いているが、１系統の回路のみを示す図５では、ａ及びｂを付けないで説明する。【0061】
なお、簡略化のため分圧回路１７の図示は省略しているが、この分圧回路１７はモータ駆動回路１０と並列に、２個の抵抗が直列接続された回路が３個並列接続されて構成されている。分圧回路１７における各直列抵抗の中点部分は、各々電力線ＰＡ〜ＰＣに接続されており、各相電圧ＶＡ〜ＶＣを演算処理部１５において測定及びモニタリング（監視）ができるようになっている。【0062】
従って、３相のモータ駆動回路１０は、上段ＦＥＴ１〜３のソースが下段ＦＥＴ４〜６のドレインに接続されており、上段ＦＥＴ１〜３と下段ＦＥＴ４〜６の結線部分から、各相に３本の電力線ＰＡ、ＰＢ、ＰＣが引き出されて３相モータＭに各々接続されている。【0063】
そして、電力線ＰＡ、ＰＢ、ＰＣには、各々モータ遮断ＦＥＴ７〜９が設けられると共に、各相電圧ＶＡ、ＶＢ、ＶＣが、図示を省略した演算処理部１５によって測定・モニタリングされるよう構成されている。【0064】
図６は第２の実施形態の走行前の故障モードＡの短絡故障を診断するフローチャート図であり、第１の実施形態の診断処理と同様に、電源が投入された直後に診断処理が行われることになる。【0065】
先ず、開始後のステップＳ１０１では、モータ駆動回路１０の上段ＦＥＴ１〜３及び下段ＦＥＴ４〜６、そしてモータ遮断ＦＥＴ７〜９を全てオフの状態にする。これは、演算処理部１５からモータ駆動回路１０及びモータ遮断回路１６に対して、全ＦＥＴをオフとするスイッチング制御の指令に基づいて行われる。また、図示しない電源遮断回路１１をオフ、プリチャージ回路１３をオンの状態とする。【0066】
続いて、ステップＳ１０２では、モニタリングしている各相電圧ＶＡ、ＶＢ、ＶＣの測定値が正常値である所定電圧の範囲内であるか否かを判断する。全てのＦＥＴがオフ状態となっているため、正常であればプリチャージ回路の電圧を分圧回路１７により分圧した電圧が測定されることになり、全相が所定電圧の範囲内であれば、ステップＳ１０３に進み、電動パワーステアリング装置は正常であると判断する。【0067】
ステップＳ１０２において、各相電圧ＶＡ、ＶＢ、ＶＣの測定値の少なくとも１相が、正常値である所定電圧の範囲外である異常値を示した場合には、ステップＳ１０４に移行する。【0068】
ステップＳ１０４では、各相電圧ＶＡ、ＶＢ、ＶＣの測定値の異常値が３相全てに検出したか否かを判断する。各相電圧ＶＡ、ＶＢ、ＶＣの測定値の何れか１相のみ又は２相が、ほぼＧＮＤと同電位となるような異常値を示した場合には、ステップＳ１０５に移行する。つまり、各相電圧ＶＡ、ＶＢ、ＶＣの測定値に正常値と異常値の双方が含まれる場合に、ステップＳ１０５に移行する。【0069】
この各相電圧ＶＡ、ＶＢ、ＶＣの測定値の何れか１相のみが異常値を示す状態は、モータ駆動回路１０の下段ＦＥＴ４〜６の１次故障が発生した状態を表している。例えば、図７の回路構成図に示すように下段ＦＥＴ４のみが短絡故障した場合には、太線に示すように電流が発生し、Ａ相電圧ＶＡの測定値のみがＧＮＤと同電位となる。【0070】
また、各相電圧ＶＡ、ＶＢ、ＶＣの測定値の２相が異常値を示した場合には、異常値に対応する下段ＦＥＴ４〜６の２つが同時に短絡故障をしたことを示しており、１次故障である旨の警告表示を行い、診断処理を完了する。【0071】
ステップＳ１０４において、各相電圧ＶＡ、ＶＢ、ＶＣの測定値の３相の全てが、ほぼＧＮＤと同電位となるような異常値を示した場合には、ステップＳ１０６に移行する。【0072】
この各相電圧ＶＡ、ＶＢ、ＶＣの測定値の３相全てに異常値を示す状態は、モータ駆動回路１０の下段ＦＥＴ４〜６と、この下段ＦＥＴ４〜６と同相のモータ遮断ＦＥＴ７〜９とが同時に短絡故障を発生し、閉ループ回路を形成する２次故障が発生した状態を表しており、例えば、図８の回路構成図に示すように下段ＦＥＴ４と、同相のモータ遮断ＦＥＴ７が短絡故障した場合には、太線に示すように電流が発生し、各相電圧ＶＡ、ＶＢ、ＶＣの測定値は、シャント抵抗とモータの巻線抵抗が極めて小さいため、ほぼＧＮＤと同電位となる。【0073】
下段ＦＥＴ５と同相のモータ遮断ＦＥＴ８、下段ＦＥＴ６と同相のモータ遮断ＦＥＴ９が短絡故障している場合でも、同様の各相電圧ＶＡ、ＶＢ、ＶＣの測定値の異常が得られる。ステップＳ１０６において、２次故障である旨の警告表示を行い、診断処理を完了する。【0074】
なお、下段ＦＥＴ４〜６の全てが同時に短絡故障する場合も、３相全ての測定値が異常値を示すことになるが、３つ同時に短絡故障する可能性は極めて低く、このような状態は診断対象から外している。また、２次故障においては下段ＦＥＴ４〜６のうちで短絡故障は１個、モータ遮断ＦＥＴ７〜９のうちで短絡故障は１個ずつ発生したことを前提としている。【0075】
以上に説明したように、各相電圧ＶＡ、ＶＢ、ＶＣを１回モニタリングするのみで、正常、モータ駆動回路の短絡故障である１次故障、モータ駆動回路の短絡故障とモータ遮断ＦＥＴの短絡故障とが同時に発生し、閉ループ回路を形成する２次故障の何れかに該当するかを迅速に切り分けることができる。【0076】
２次故障が発生している場合には、直ちにモータ駆動回路による操舵補助トルクのアシストを停止し、危険な状態で走行を開始することを防止することができる。【0077】
また、電動パワーステアリング装置は、１系統のモータ駆動回路１０を備える電動パワーステアリング装置として説明したが、２系統以上のモータ駆動回路１０を備える電動パワーステアリング装置であってもよい。【0078】
このような場合には、第１、第２系統のいずれか一方の系統のみに図７に示す１次故障を検出した場合には、正常である他方の系統のみで操舵補助トルクのアシスト制御を行い、第１、第２系統のいずれかに図８に示す２次故障を検出した場合、又は第１系統及び第２系統の両方に１次故障を検出した場合には、操舵補助トルクのアシスト制御を停止することで、危険な状態で走行を開始することを防止することができる。【0079】
（第３の実施形態）第３の実施形態の電動パワーステアリング装置は、第２の実施形態の電動パワーステアリング装置同様に、少なくとも１系統のモータ駆動回路１０を備える電動パワーステアリング装置であればよく、前述の故障モードＢに基づく２次故障を迅速に検出することが可能である。なお、故障モードＢに基づく２次故障の検出処理に伴い、モータ駆動回路１０の上段ＦＥＴ１〜３の短絡故障である１次故障も併せて検出することが可能である。
【0081】
図９〜１１は、第３の実施形態の走行前の故障モードＢの短絡故障を診断するフローチャート図であり、第１の実施形態の診断処理と同様に、電源が投入された直後に診断処理が行われることになる。【0082】
先ず、ステップＳ２０１では、モータ駆動回路１０の上段ＦＥＴ１〜３及び下段ＦＥＴ４〜６、そしてモータ遮断ＦＥＴ７〜９に対して、演算処理部１５からスイッチング制御の指令に基づき全てオフの状態にし、プリチャージ回路１３により所定電圧値になるまで駆動電圧ＶＲを昇圧させる。なお、後述する下段ＦＥＴ４〜６のオン／オフ制御も、演算処理部１５からのスイッチング制御の指令に基づいて行われることになる。【0083】
このプリチャージ回路１３の所定電圧値は、後述するアーム短絡の発生によるＦＥＴの短絡故障を検出する処理を行うため、アーム短絡によるＦＥＴの破損を考慮して、バッテリ１２の電圧値に比べて低値になるものを使用することが好ましい。例えば、プリチャージ回路１３の電圧値として、診断が誤検知とならず、駆動回路にダメージを与えない電圧の値が想定される。この電圧値は、例えば４（Ｖ）程度でもよいし、４（Ｖ）から数ボルトの範囲で上記の想定を満たす電圧値でもよいし、他の電圧値でもよい。【0084】
続いて、ステップＳ２０２では、第１の下段スイッチング素子の一例である下段ＦＥＴ４をオンにし、ステップＳ２０３で駆動電圧ＶＲの測定値が、正常である所定範囲内に保たれるかどうかを判断する。駆動電圧ＶＲの測定値が正常である場合は、ステップＳ２０４に進んで下段ＦＥＴ４をオフにする。【0085】
次に、ステップＳ２０５では、第２の下段スイッチング素子の一例である下段ＦＥＴ５をオンにし、ステップＳ２０６で駆動電圧ＶＲの測定値が、正常である所定範囲内に保たれるかどうかを判断する。駆動電圧ＶＲの測定値が正常である場合は、ステップＳ２０７に進んで下段ＦＥＴ５をオフにする。【0086】
続いて、ステップＳ２０８では、下段ＦＥＴ６をオンにし、ステップＳ２０９で駆動電圧ＶＲの測定値が、正常である所定範囲内に保たれるかどうかを判断する。駆動電圧ＶＲの測定値が正常である場合はステップＳ２１０に進んで、モータ駆動回路１０とモータ遮断回路は共に正常であると判定し、下段ＦＥＴ６をオフにして、診断処理を完了する。なお、下段ＦＥＴ４〜６の順でオン／オフ制御を行っているが、任意の下段ＦＥＴから順次オン/オフ制御を開始しても支障はない。【0087】
一方、ステップＳ２０３において、駆動電圧ＶＲが異常と判断した場合には、図１０のステップＳ２２１に移行して下段ＦＥＴ４をオフにする。ステップＳ２０３において駆動電圧ＶＲが異常となる場合は、以下の３つの短絡故障の状態が考えられる。【0088】
第１の短絡故障の状態は、図１２の回路構成図に示すオンにした下段ＦＥＴと同相の上段ＦＥＴのみが短絡故障する１次故障が発生した状態である。第２の短絡故障の状態は、オンにした下段ＦＥＴ４と同相の上段ＦＥＴ１の短絡故障及びオンにした下段ＦＥＴ４と別相のモータ遮断ＦＥＴの短絡故障が同時に発生し、閉ループ回路を形成する２次故障が発生した状態である。第３の短絡故障の状態は、図１３の回路構成図に示すオンにした下段ＦＥＴと別相の上段ＦＥＴの短絡故障及びオンにした下段ＦＥＴと同相のモータ遮断ＦＥＴの短絡故障が同時に発生し、閉ループ回路を形成する２次故障が発生した状態である。尚、閉ループを形成しない上段ＦＥＴ及び同相のモータ遮断ＦＥＴの同時短絡故障は、オンにした下段ＦＥＴと同相の上段ＦＥＴのみが短絡故障する１次故障が発生した状態と同様に１次故障として取り扱っている。【0089】
図１２は故障モードＢの診断時に１次故障が発生した状態を説明する回路構成図であり、例えば上段ＦＥＴ１に短絡故障が発生している場合を示している。この短絡故障の状態で、ステップＳ２０２で下段ＦＥＴ４をオンにすると、プリチャージ回路１３からＧＮＤへのアーム短絡が発生するため、駆動電圧ＶＲはＧＮＤと同電位となるような異常値を示すことになる。【0090】
図１３は故障モードＢの診断時に２次故障が発生した状態を説明する回路構成図であり、例えば上段ＦＥＴ３と、この上段ＦＥＴ３と別相のモータ遮断ＦＥＴ７の短絡故障が同時に発生している場合を示している。これらの短絡故障の状態で、ステップＳ２０２で下段ＦＥＴ４をオンにすると、太線に示すように電流が発生し、駆動電圧ＶＲはＧＮＤと同電位となるような異常値を示すことになる。【0091】
図１０に示すステップＳ２２１〜Ｓ２３０の各ステップは、前述の第１〜第３の短絡故障の状態を判別する処理である。第１の短絡故障の状態として、オンにした下段ＦＥＴ４と同相の上段ＦＥＴ１のみが短絡する１次故障が発生した状態の１パターンが存在する。【0092】
第２の短絡故障の状態として、オンにした下段ＦＥＴ４と同相の上段ＦＥＴ１の短絡故障及びオンにした下段ＦＥＴ４と別相のモータ遮断ＦＥＴ８又は９の短絡故障が同時に発生し、閉ループ回路を形成する２次故障が発生した状態の２パターンが存在する。【0093】
第３の短絡故障の状態として、オンにした下段ＦＥＴ４と別相の上段ＦＥＴ２又は３の短絡故障及びオンにした下段ＦＥＴ４と同相のモータ遮断ＦＥＴ７の短絡故障が同時に発生し、閉ループ回路を形成する２次故障が発生した状態の２パターンが存在する。以上から、合計５パターンの短絡故障状態が対象となる。【0094】
続いて、ステップＳ２２２では再度プリチャージ回路１３にて所定電圧値になるまで駆動電圧ＶＲを昇圧させる。ステップＳ２２３に進み、下段ＦＥＴ５をオンにして、次のステップＳ２２４では駆動電圧ＶＲが正常のまま保たれるかどうかを判断する。駆動電圧ＶＲが正常のまま保たれている場合は、ステップＳ２２５に進んで下段ＦＥＴ５をオフにする。【0095】
次のステップＳ２２６では下段ＦＥＴ６をオンにして、ステップＳ２２７に進み、駆動電圧ＶＲが正常のまま保たれるかどうかを判断する。駆動電圧ＶＲが正常の場合は、次のステップＳ２２８に進んで上段ＦＥＴ１のみの短絡故障、即ちモータ駆動回路１０の１次故障であると判定して、下段ＦＥＴ６をオフにして完了する。【0096】
また、ステップＳ２２４で駆動電圧ＶＲが異常と判断した場合には、ステップＳ２２９に移行して、モータ駆動回路１０とモータ遮断回路の２次故障と判定し、下段ＦＥＴ５をオフにして完了する。【0097】
ステップＳ２２９で駆動電圧ＶＲが異常となる２次故障は、上段ＦＥＴ１の短絡故障及びモータ遮断ＦＥＴ８の短絡故障が同時に発生して、閉ループ回路を形成するパターンと、上段ＦＥＴ２の短絡故障及びモータ遮断ＦＥＴ７の短絡故障が同時に発生して、閉ループ回路を形成するパターンの何れかである。【0098】
また、ステップＳ２２７で駆動電圧ＶＲが異常と判断した場合には、ステップＳ２３０に移行して、モータ駆動回路１０とモータ遮断回路の２次故障と判定し、下段ＦＥＴ６をオフにして完了する。【0099】
ステップＳ２３０で駆動電圧ＶＲが異常となる２次故障は、上段ＦＥＴ１の短絡故障及びモータ遮断ＦＥＴ９の短絡故障が同時に発生して、閉ループ回路を形成するパターンと、上段ＦＥＴ３の短絡故障及びモータ遮断ＦＥＴ７の短絡故障が同時に発生して、閉ループ回路を形成するパターンの何れかである。【0101】
図１１に示すステップＳ２４１〜Ｓ２４６の各ステップは、オンにした下段ＦＥＴ５に対して、前述の第１〜第３の短絡故障の状態を判別する処理である。第１の短絡故障の状態として、オンにした下段ＦＥＴ５と同相の上段ＦＥＴ２のみが短絡する１次故障が発生した状態の１パターンが存在する。【0102】
第２の短絡故障の状態として、オンにした下段ＦＥＴ５と同相の上段ＦＥＴ２の短絡故障及びオンにした下段ＦＥＴ５と別相のモータ遮断ＦＥＴ９の短絡故障が同時に発生し、閉ループ回路を形成する２次故障が発生した状態の１パターンが存在する。なお、上段ＦＥＴ２の短絡故障及びモータ遮断ＦＥＴ７の同時故障については、ステップＳ２２９で検出されるので、ステップＳ２４１〜Ｓ２４６の処理で検出されることはない。【0103】
第３の短絡故障の状態として、オンにした下段ＦＥＴ５と別相の上段ＦＥＴ３の短絡故障及びオンにした下段ＦＥＴ５と同相のモータ遮断ＦＥＴ８の短絡故障が同時に発生し、閉ループ回路を形成する２次故障が発生した状態の１パターンが存在する。なお、上段ＦＥＴ１の短絡故障及びモータ遮断ＦＥＴ８の同時故障については、ステップＳ２２９で検出されるので、ステップＳ２４１〜Ｓ２４６の処理で検出されることはない。以上から、合計３パターンの短絡故障状態が対象となる。【0104】
続いて、ステップＳ２４２では、再度プリチャージ回路１３にて所定電圧値になるまで駆動電圧ＶＲを昇圧させる。ステップＳ２４３に進み下段ＦＥＴ６をオンにして、次のステップＳ２４４では駆動電圧ＶＲが正常のまま保たれるかどうかを判断する。駆動電圧ＶＲが正常のまま保たれている場合は、ステップＳ２４５に進んで上段ＦＥＴ２のみの短絡故障、即ちモータ駆動回路１０の１次故障であると判定して、下段ＦＥＴ６をオフにして完了する。【0105】
また、ステップＳ２４４で駆動電圧ＶＲが異常と判断した場合には、ステップＳ２４６に移行して、モータ駆動回路１０とモータ遮断回路の２次故障と判定し、下段ＦＥＴ６をオフにして完了する。【0106】
ステップＳ２４６で駆動電圧ＶＲが異常となる２次故障は、上段ＦＥＴ２の短絡故障及びモータ遮断ＦＥＴ９の短絡故障が同時に発生して、閉ループ回路を形成するパターンと、上段ＦＥＴ３の短絡故障及びモータ遮断ＦＥＴ８の短絡故障が同時に発生して、閉ループ回路を形成するパターンの何れかである。【0107】
一方、図９におけるステップＳ２０９において、駆動電圧ＶＲが異常と判断した場合には、ステップＳ２１１に進んで上段ＦＥＴ３のみの短絡故障、即ちモータ駆動回路１０の１次故障であると判定して、下段ＦＥＴ６をオフにして完了する。なお、オンにした下段ＦＥＴ６に対応する上段ＦＥＴ３に対して、前述の第２〜第３の短絡故障の２次故障については、ステップＳ２２９、ステップＳ２３０、ステップＳ２４６の何れかで検出されるので、ステップ２０９の駆動電圧ＶＲの異常は、上段ＦＥＴ３のみの短絡故障だけとなる。【0108】
上述の故障モードＢの検出方法では、下段ＦＥＴ４〜６を１個ずつ順次オン/オフとするスイッチング制御を繰り返しているが、下段ＦＥＴ４をオンにした時に駆動電圧ＶＲがＧＮＤ電位となる異常が発生した場合には、残りの２相の下段ＦＥＴ５、６を同時にオンにして、効率的に１次故障、２次故障を検出する方法もある。【0109】
図１４は故障モードＢの短絡故障を効率的に診断するフローチャート図の一部であり、図１０のフローを効率的に処理するフローチャート図である。ステップＳ２０３において、駆動電圧ＶＲが異常と判断した場合には、図１４のステップＳ３０１に移行して下段ＦＥＴ４をオフにする。【0110】
続くステップＳ３０２で再度プリチャージ回路１３にて所定電圧値になるまで駆動電圧ＶＲを昇圧させる。ステップＳ３０３に進み下段ＦＥＴ５及び６を同時にオンにして、次のステップＳ３０４では駆動電圧ＶＲが正常のまま保たれるかどうかを判断する。【0111】
この時、上段ＦＥＴ１の短絡故障のみであれば、駆動電圧ＶＲは正常のまま保持されるので、ステップＳ３０５に進んで、上段ＦＥＴ１のみの短絡故障、即ちモータ駆動回路１０の１次故障であると判定して、下段ＦＥＴ５及び６をオフにして完了する。【0112】
また、ステップＳ３０４で駆動電圧ＶＲが異常となった場合には、ステップＳ３０６に移行して、モータ駆動回路１０とモータ遮断回路の短絡故障が同時に発生し、閉ループ回路を形成する２次故障と判定し、下段ＦＥＴ５及び６をオフにして完了する。この際には、短絡故障した上段ＦＥＴと、モータ遮断ＦＥＴとの部位までは特定できないものの、迅速に２次故障を検出できる。【0113】
このように、図１４に示した検出方法は、下段ＦＥＴ４〜６のオン/オフ回数を低減させることで、モータ駆動回路の上段ＦＥＴのみの短絡故障による１次故障と、モータ駆動回路１０の短絡故障及びモータ遮断回路の短絡故障が同時に発生し、閉ループ回路を形成する２次故障とを、効率的に切り分けることができる。【0114】
なお、上述の実施形態ではプリチャージ回路１３を使用しているが、必ずしもプリチャージ回路は必要ではない。プリチャージ回路は、駆動電圧ＶＲからＧＮＤに向かってモータ駆動回路を通じて貫通電流が流れることによってモータ駆動回路１０が破壊されるのを防止するためのものであり、他にモータ駆動回路を保護できる手段があれば不要である。【0115】
また、故障モードＡの短絡故障を診断するに際して、モータ駆動回路の各相出力に所定電圧を印加するために分圧回路１７を用いたが、分圧回路１７に限らず、診断の際にモータ駆動回路の各相出力に所定電圧を印加することができ、シャント抵抗やモータの巻線抵抗よりも高い出力インピーダンスを有する他の診断用電圧印加回路を用いてもよい。【0116】
また、上述の故障モードＢの短絡故障を診断するフローチャートでは、最初に全てのＦＥＴをオフの状態とするスイッチング制御を行い、プリチャージ回路１３により所定電圧値になるまで駆動電圧ＶＲを昇圧させた後に、下段ＦＥＴ４〜６のオン／オフ制御により異常検出を行っているが、下段ＦＥＴ４〜６の何れかのみをオンとするスイッチング制御を行い、プリチャージ回路１３によりプリチャージを実施し、所定の期間を経過しても、駆動電圧ＶＲまで昇圧しない場合に異常と判断するようにしてもよい。【0117】
また、故障モードＢの短絡故障の検出を駆動電圧ＶＲに基づいて行っているが、駆動電圧ＶＲと相関のある相電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣに基づいて検出するようにしてもよい。【0118】
また、上述したように短絡故障を駆動電圧ＶＲに基づく電圧値の検出により行っているが、下段ＦＥＴをオンにした時に流れる相電流値が所定値を上回るか否かで短絡故障の検出を行うようにしてもよい。このように相電流値に基づく故障モードＢの短絡故障を診断するフローチャート図を図１５〜図１７に示す。【0119】
図１５〜図１７におけるステップＳ２０３では、下段ＦＥＴ４をオンした時に流れる相電流であるＡ相の電流値が所定値を上回るか否かを判断している。電流値が所定値を上回る場合、この電流値は異常であり、電流値が所定値を下回る場合、この電流値は正常であることを示す。電流値が正常であることは、駆動電圧ＶＲが正常であることに対応し、電流値が異常であることは、駆動電圧ＶＲが異常であることに対応する。【0120】
同様に、ステップＳ２０６、Ｓ２２４では、下段ＦＥＴ５をオンした時に流れる相電流であるＢ相の電流値が所定値を上回るか否かを判断し、ステップＳ２０９、Ｓ２２７、Ｓ２４４では、下段ＦＥＴ６をオンした時に流れる相電流であるＣ相の電流値が所定値を上回るか否かを判断している。図１５〜図１７におけるその他の処理に関しては、図９〜図１１の各処理と同様であるので、説明を省略する。【0121】
また、モータ駆動回路は２系統に限らず、１系統又は３系統以上の複数系統であってもよく、上段ＦＥＴ、下段ＦＥＴ、モータ遮断ＦＥＴが各々３つ以上存在する多相の構成でもよい。【0122】
また、電源投入後の初期診断において、短絡故障や２次故障の診断を行うことを例示したが、例えば各ＦＥＴを操作可能であり、モータ端子電圧を検出可能であり、且つ駆動電圧（又は相電流）を検出可能であれば、他のタイミングにおいて、短絡故障や２次故障の診断を行ってもよい。例えば、走行中であっても、操舵トルク、操舵角及び電流指令値（又は電流検出値）の少なくとも一つを用いて、それらが零を含む小さい範囲に所定時間維持されていることを判定した場合に、図２、図６、図９、図１０及び図１１のフローチャートと同様に短絡故障や２次故障の診断を行ってもよい。前述の条件は、運転者が操舵をしていない直進走行状態を判定している。また、停車中であれば、操舵トルク及び電流指令値（又は電流検出値）の少なくとも一つを用いて、それらが零を含む小さい範囲に所定時間維持されていることを判定の条件としてもよい。【0123】
また、上述の実施形態では、演算処理部１５が、電圧検出を基に短絡故障や二次故障の診断を行うことを例示したが、電流検出を基に短絡故障や二次故障の診断を行ってもよい。これにより、モータ端子電圧をモニタするモニタ回路（分圧回路に相当）が不要となり、電動パワーステアリング装置が要するコストが低減し得る。【0124】
また、第２の実施形態の故障モードＡの検出方法及び第３の実施形態の故障モードＢの検出方法を連続して行う故障検出方法を採用することもできる。このようにすることで、故障モードＡの検出方法でモータ駆動回路１０の下段ＦＥＴ４〜６のみの短絡故障である１次故障の検出、及び下段ＦＥＴ４〜６の何れか１個が短絡故障し、更に短絡故障した下段ＦＥＴと同相のモータ遮断ＦＥＴが短絡故障した場合の閉ループ回路を形成した２次故障の検出、故障モードＢの検出方法でモータ駆動回路１０の上段ＦＥＴ１〜３のみの短絡故障である１次故障の検出、上段ＦＥＴ１〜３の何れか１個が短絡故障し、更に短絡故障した上段ＦＥＴ１〜３と別相のモータ遮断ＦＥＴ７〜９が短絡故障した場合の閉ループ回路を形成した２次故障の検出をすることができる。【0125】
この連続する順番は、逆であってもよく、連続で診断処理することで、確実に１次故障、２次故障を検出することができる。更には、第１の実施形態の２系統の電動パワーステアリング装置の各系統の１次故障、２次故障を検出処理することに、上述の連続した故障モードＡ、Ｂの故障検出方法を採用するようにしてもよい。【0126】
このように第１の実施形態〜第３の実施形態の電動パワーステアリング装置によれば、電源投入後の初期診断において、モータ駆動回路１０内の上段、下段ＦＥＴの短絡故障とモータ遮断回路１６に対応するモータ遮断ＦＥＴの短絡故障とが同時に発生し、閉ループ回路を形成する２次故障が発生したか否かを容易に検出することができる。【0127】
また、モータ駆動回路の上段ＦＥＴ１〜３及び下段ＦＥＴ４〜６のみの短絡故障である１次故障、又は閉ループ回路を形成する２次故障に応じて、モータによるアシスト力を付与するか否かを的確に判断し、危険な状態で走行を開始することを防止することができる。【0128】
以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。【0129】
なお、本出願は、２０１８年３月２９日出願の３つの日本特許出願（特願２０１８−０６５９５５、特願２０１８−０６５９５６、及び特願２０１８−０６５９５７）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。【符号の説明】
【0130】
１０、１０ａ、１０ｂ モータ駆動回路１１ａ、１１ｂ 電源遮断回路
１２ バッテリ
１３、１３ａ、１３ｂ プリチャージ回路
１４ａ、１４ｂ ＦＥＴ駆動回路
１５ 演算処理部
１６ａ、１６ｂ モータ遮断回路
１７ａ、１７ｂ 分圧回路
ＦＥＴ１〜３、ＦＥＴ１ａ〜３ａ、ＦＥＴ１ｂ〜３ｂ 上段ＦＥＴ
ＦＥＴ４〜６、ＦＥＴ４ａ〜６ａ、ＦＥＴ４ｂ〜６ｂ 下段ＦＥＴ
ＦＥＴ７〜９、ＦＥＴ７ａ〜９ａ、ＦＥＴ７ｂ〜９ｂ モータ遮断ＦＥＴ
Ｍ ３相モータ