特許 7599581 電源遮断装置、モータ駆動装置、および電動パワーステアリング装置

(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】

(24)【登録日】2024-12-05

(45)【発行日】2024-12-13

(54)【発明の名称】電源遮断装置、モータ駆動装置、および電動パワーステアリング装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/024 20160101AFI20241206BHJP

【ＦＩ】

H02P29/024

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023555884

(86)(22)【出願日】2021-10-25

(86)【国際出願番号】 JP2021039245

(87)【国際公開番号】W WO2023073754

(87)【国際公開日】2023-05-04

【審査請求日】2023-11-15

(73)【特許権者】

【識別番号】324003048

【氏名又は名称】三菱電機モビリティ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100206081

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 央

(74)【代理人】

【識別番号】100188673

【弁理士】

【氏名又は名称】成田 友紀

(74)【代理人】

【識別番号】100188891

【弁理士】

【氏名又は名称】丹野 拓人

(72)【発明者】

【氏名】永禮 俊樹

【審査官】島倉 理

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－２２８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／０３２７０５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－８３３９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２９／０２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直列に接続された第１スイッチング素子および第２スイッチング素子を有し、バッテリから給電対象物に向けた電流の供給および停止を切り替える電源リレーと、
前記電源リレーに、前記電流の供給および停止を切り替えさせる駆動信号を入力する電源リレー駆動回路と、
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の間における中間電圧を測定するモニタと、
前記モニタによる前記中間電圧の測定結果を取得可能な演算装置と、を備え、
前記第１スイッチング素子は、前記第１スイッチング素子が前記バッテリから前記給電対象物に向けて電流を流す経路に対して並列に設けられた第１ダイオードを含み、
前記第２スイッチング素子は、前記第２スイッチング素子が前記バッテリから前記給電対象物に向けて電流を流す経路に対して並列に設けられた第２ダイオードを含み、
前記第１ダイオードおよび前記第２ダイオードは、前記モニタによる前記中間電圧の測定点に対して互いに同一の極が接続されるように、直列接続され、
前記演算装置は、電流の供給を停止させる前記駆動信号が前記電源リレーに入力された後の、第１時刻における前記中間電圧を、第１閾値電圧と比較することで、前記電源リレーの故障の有無を判定し、
前記演算装置は、前記第１時刻における前記中間電圧が、前記第１閾値電圧以下であるとき、前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子が正常であると判定し、
前記演算装置は、前記第１時刻における前記中間電圧が、前記第１閾値電圧より大きいとき、前記第１スイッチング素子または前記第２スイッチング素子に故障が発生したと判定し、
前記演算装置は、前記第１時刻より後の第２時刻における前記中間電圧と、前記第１閾値電圧よりも大きい第２閾値電圧と、の比較に基づき、前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子のどちらに故障が発生したかを判定する、電源遮断装置。

【請求項2】

前記バッテリ、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、および前記給電対象物は、この順に接続され、
前記第２時刻において、前記中間電圧が前記第２閾値電圧より大きいとき、前記演算装置は前記第１スイッチング素子に故障が発生したと判定する、請求項１に記載の電源遮断装置。

【請求項3】

前記バッテリ、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、および前記給電対象物は、この順に接続され、
前記第２スイッチング素子と前記給電対象物との間には、コンデンサの一方の端子が接続され、
前記第２時刻において、前記中間電圧が前記第２閾値電圧より小さいとき、前記演算装置は前記第２スイッチング素子に故障が発生したと判定する、請求項１または２に記載の電源遮断装置。

【請求項4】

前記給電対象物であるモータと、
請求項１～３のいずれか１項に記載の電源遮断装置と、を備える、モータ駆動装置。

【請求項5】

請求項４に記載のモータ駆動装置を備える、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、電源遮断装置、モータ駆動装置、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】

特許文献１には、スイッチング素子を用いた電源リレーにおいて、スイッチング素子に異常が発生したことを判定可能な装置が開示されている。この装置は、電源リレー、コンデンサ、充電回路、演算装置、第１のモニタ回路、第２のモニタ回路等を備えている。コンデンサは、電源リレーと駆動回路との間に接続されている。充電回路は、演算装置からの指令によってコンデンサを充電する。第２のモニタ回路は、コンデンサの電圧をモニタする。演算装置は、第２のモニタ回路によりモニタされた電圧等に基づいて、電源リレーの異常の有無を判定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１４／１８４８８８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の構成では、電源リレーの異常の有無を判定するために、コンデンサを充電するための充電回路を用いている。このため、装置の本来の機能としては充電回路が不要な場合も、電源リレーの異常の有無を判定するために充電回路を設ける必要がある。したがって、部品点数の増加につながる場合があり、改良の余地があった。

【0005】

本開示は、上記の事情に鑑みて、電源リレーの異常の有無を判定するために部品の点数が増加することを抑制可能な、電源遮断装置、モータ駆動装置、および電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る電源遮断装置の一つの態様は、直列に接続された第１スイッチング素子および第２スイッチング素子を有し、バッテリから給電対象物に向けた電流の供給および停止を切り替える電源リレーと、前記電源リレーに、前記電流の供給および停止を切り替えさせる駆動信号を入力する電源リレー駆動回路と、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の間における中間電圧を測定するモニタと、前記モニタによる前記中間電圧の測定結果を取得可能な演算装置と、を備え、前記第１スイッチング素子は、前記第１スイッチング素子が前記バッテリから前記給電対象物に向けて電流を流す経路に対して並列に設けられた第１ダイオードを含み、前記第２スイッチング素子は、前記第２スイッチング素子が前記バッテリから前記給電対象物に向けて電流を流す経路に対して並列に設けられた第２ダイオードを含み、前記第１ダイオードおよび前記第２ダイオードは、前記モニタによる前記中間電圧の測定点に対して互いに同一の極が接続されるように、直列接続され、前記演算装置は、前記電源リレーに対して電流の供給を停止させる前記駆動信号が入力された後の前記中間電圧に基づいて、前記電源リレーの故障の有無を判定する。

【0007】

本開示に係るモータ駆動装置の一つの態様は、前記給電対象物であるモータと、前記電源遮断装置と、を備える。

【0008】

本開示に係る電動パワーステアリング装置の一つの態様は、前記モータ駆動装置を備える。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、電源リレーの異常の有無を判定するために部品の点数が増加することを抑制可能な、電源遮断装置、モータ駆動装置、および電動パワーステアリング装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態１における電動パワーステアリング装置の概略構成図である。

【図2】実施の形態１における電源リレー周辺の詳細回路図である。

【図3】（ａ）は駆動信号のタイミングチャートであり、（ｂ）は中間電圧の測定結果の例である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しながら、本開示の実施の形態について説明する。なお、本開示の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

【0012】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置２０の概略構成図である。図１に示す電動パワーステアリング装置２０は、給電対象物であるモータ７と、モータ７を駆動させるモータ駆動装置１と、を備えている。電動パワーステアリング装置２０は、例えば車両に搭載されて用いられる。以下の説明では、電動パワーステアリング装置２０が車両に搭載される場合について説明する。ただし、本実施の形態に係るモータ駆動装置１は、車両用の電動パワーステアリング装置２０以外の用途に用いられてもよい。

【0013】

モータ駆動装置１は、電源リレー２と、モニタ３と、演算装置４と、モータ駆動回路と、コンデンサ６と、抵抗９と、電源リレー駆動回路２１と、を備えている。電源リレー２および演算装置４は、電源遮断装置１ａを構成している。つまり、モータ駆動装置１には、電源遮断装置１ａが含まれている。電源遮断装置１ａに、電源リレー２および演算装置４以外の構成要素が含まれてもよい。また、本実施の形態に係る電源遮断装置１ａは、モータ７以外の給電対象物に対する制御のために用いられてもよい。

【0014】

演算装置４は、車両に搭載されたイグニッションスイッチ２２に接続されている。イグニッションスイッチ２２は、車両の使用者の操作に基づいて、イグニッション信号１２を発する。発せられたイグニッション信号１２は、演算装置４に入力される。演算装置４は、モータ駆動回路５および電源リレー２を制御する。演算装置４はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等である。モニタ３は、電源リレー２の状態を診断するために用いられる。モニタ３は、後述の中間電圧Ｖｓを測定することが可能である。モニタ３は、演算装置４に接続されている。演算装置４は、モニタ３による中間電圧Ｖｓの測定結果を取得可能である。

【0015】

モータ駆動回路５は、演算装置４による指令に基づいて、モータ７を駆動させる。電源リレー２は、モータ駆動回路５に、モータ７を駆動させるための電力を供給したり遮断したりする。
モータ駆動回路５は、不図示のブリッジ回路を有している。ブリッジ回路は、モータ７のコイル群それぞれに電流を供給するための、ハイサイドスイッチング素子およびローサイドスイッチング素子によって構成されている。また、モータ駆動回路５は、モータ７への電流を遮断可能なモータリレー用スイッチング素子等を有している。

【0016】

電源リレー駆動回路２１は、演算装置４から出力される指令信号に基づいて、駆動信号１１を生成する。電源リレー駆動回路２１は、駆動信号１１を電源リレー２に入力する。電源リレー駆動回路２１は、駆動信号１１を用いて、電源リレー２に対してオン指令およびオフ指令を与えることができる。オン指令とは、電源リレー２に対して、バッテリ８からモータ駆動回路５へと電流を供給させるようにする指令である。オフ指令とは、電源リレー２に対して、バッテリ８からモータ駆動回路５へと電流を供給させないようにする指令である。言い換えると、オン指令が与えられた電源リレー２はモータ駆動回路５に電流を供給させ、オフ指令が与えられた電源リレー２はモータ駆動回路５への電流の供給を遮断する。
バッテリ８は、車両に搭載されて、モータ駆動装置１の電源として機能する。

【0017】

電源リレー２は、コンデンサ６の正極端子と、バッテリ８の正極端子と、の間に配置されている。図２に示すように、電源リレー２は、第１スイッチング素子２Ａと、第２スイッチング素子２Ｂと、リレー内抵抗１０と、を有している。第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂは、直列に接続されている。本実施の形態では、第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂとして、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）を採用している。ただし、その他の種類の素子を、第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂとして用いてもよい。

【0018】

第１スイッチング素子２Ａは、第１ゲート電極２Ａｇと、第１ドレイン電極２Ａｄと、を有している。第２スイッチング素子２Ｂは、第２ゲート電極２Ｂｇと、第２ドレイン電極２Ｂｄと、を有している。また、第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂは、共通のソース電極２ｓを有している。本実施の形態では、ソース電極２ｓにおける電圧を、中間電圧Ｖｓと呼称する。中間電圧Ｖｓは、モニタ３によって測定される。言い換えると、ソース電極２ｓは、モニタ３による中間電圧Ｖｓの測定点である。第１スイッチング素子２Ａは第１ダイオード２Ａ１を内蔵し、第２スイッチング素子２Ｂは第２ダイオード２Ｂ１を内蔵している。第１ゲート電極２Ａｇおよび第２ゲート電極２Ｂｇは、それぞれ、電源リレー駆動回路２１に接続されている。第１ドレイン電極２Ａｄはバッテリ８に接続されている。第２ドレイン電極２Ｂｄは抵抗９およびコンデンサ６に接続されている。

【0019】

第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂは、オン指令である駆動信号１１が各ゲート電極２Ａｇ、２Ｂｇに与えられたとき、バッテリ８とモータ駆動回路５とを接続する。以下、この状態を、第１スイッチング素子２Ａまたは第２スイッチング素子２Ｂが「オン状態」であるという。また、第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂは、オフ指令である駆動信号１１が各ゲート電極２Ａｇ、２Ｂｇに与えられたとき、バッテリ８とモータ駆動回路５との接続を遮断する。以下、この状態を、第１スイッチング素子２Ａまたは第２スイッチング素子２Ｂが「オフ状態」であるという。

【0020】

ここでバッテリ８は、モータ駆動装置１に正しく接続されるとは限らない。より具体的には、バッテリ８の極性が不適切な向きとなるように、バッテリ８がモータ駆動装置１に対して接続される場合がある。本明細書では、極性の向きが適切であるバッテリ８の接続状態を、「正接続状態」という。また、極性の向きが不適切であるバッテリ８の接続状態を、「逆接続状態」という。

【0021】

第１スイッチング素子２Ａの第１ダイオード２Ａ１は、第１スイッチング素子２Ａがバッテリ８からモータ７に向けて電流を流す経路（第１ドレイン電極２Ａｄとソース電極２ｓとの間の経路）に対して並列に設けられている。また、第２スイッチング素子２Ｂの第２ダイオード２Ｂ１は、第２スイッチング素子２Ｂがバッテリ８からモータ７に向けて電流を流す経路（ソース電極２ｓと第２ドレイン電極２Ｂｄとの間の経路）に対して並列に設けられている。第１ダイオード２Ａ１は、バッテリ８が正接続状態であるとき、第１スイッチング素子２Ａがオフ状態であればバッテリ８とモータ駆動回路５との間を遮断するように設けられている。より具体的には、第１ダイオード２Ａ１のカソード側がバッテリ８に接続され、アノード側がソース電極２ｓに接続されている。一方、第２ダイオード２Ｂ１は、バッテリ８が逆接続状態であるとき、第２スイッチング素子２Ｂがオフ状態であればバッテリ８とモータ駆動回路５との間を遮断するように設けられている。より具体的には、第２ダイオード２Ｂ１のカソード側が抵抗９、コンデンサ６等に接続され、アノード側がソース電極２ｓに接続されている。

【0022】

つまり、バッテリ８が正接続状態および逆接続状態のどちらであっても、オン指令である駆動信号１１が各ゲート電極２Ａｇ、２Ｂｇに与えられない状態では、バッテリ８とモータ駆動回路５との間が遮断される。したがって、バッテリ８が逆接続状態のときに、オン指令である駆動信号１１が入力されていないにも関わらず、バッテリ８とモータ駆動回路５とが通電してしまうことを回避できる。これにより、モータ駆動回路５を保護することができる。

【0023】

リレー内抵抗１０の第１端部は、ソース電極２ｓに接続されている。リレー内抵抗１０の第２端部は、第１ゲート電極２Ａｇおよび第２ゲート電極２Ｂｇに接続されている。リレー内抵抗１０は、オン指令である駆動信号１１が電源リレー２に入力されていないとき、第１ゲート電極２Ａｇとソース電極２ｓとの間に充電された電荷、および、第２ゲート電極２Ｂｇとソース電極２ｓとの間に充電された電荷を、放電させる役割を持つ。

【0024】

図１に示すように、コンデンサ６は、モータ駆動回路５の正極側入力端子５ａと負極側入力端子５ｂとの間に接続されている。コンデンサ６は、バッテリ８からモータ駆動回路５に流れる電流が不足するときに放電し、モータ駆動回路５の電流リップルを吸収する。このような役割を果たすため、コンデンサ６の容量は大きいことが好ましい。例えば、コンデンサ６として、アルミ電解コンデンサを用いることができる。

【0025】

抵抗９はコンデンサ６と並列に接続されている。抵抗９は、電源リレー２のオフ時に、コンデンサ６に蓄積された電荷を放電させる役割を有している。また、抵抗９は、電源リレー２の下流側の電圧をモニタする際に、測定される電圧を安定させるための抵抗として用いてもよい。このような用途で抵抗９を用いる場合、抵抗９と電源リレー２との間における電圧をモニタするための第２のモニタ（不図示）が設けられる。なお、本明細書では、バッテリ８の正極端子から見て、モータ駆動回路５の正極側入力端子５ａに向けて電流が流れる側を「下流側」という。

【0026】

ここで、本実施の形態に係るモータ駆動装置１は、モータ駆動装置１の動作完了後に、電源リレー２の故障の有無を判定できるように構成されている。より具体的には、駆動信号１１がオフ指令であるにも関わらず、電源リレー２がバッテリ８からモータ駆動回路５への電流供給を継続していることを、演算装置４によって判定することができる。
以下、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、駆動信号１１におけるオン指令およびオフ指令の状態を示すタイミングチャートである。図３（ｂ）は、駆動信号１１がオン指令からオフ指令に切り替わることに対応して、中間電圧Ｖｓがどのように推移するかを示すグラフである。図３（ｂ）の縦軸は電圧であり、「Ｖｂ」はバッテリ８の電圧を表している。図３（ｂ）のグラフは、モニタ３によって測定される中間電圧Ｖｓの値に基づいて作成される。

【0027】

モータ駆動装置１の動作が完了すると、演算装置４は電源リレー駆動回路２１に対して命令を与える。この命令に基づき、電源リレー駆動回路２１は電源リレー２に対してオフ指令である駆動信号１１を出力する。図３（ａ）、（ｂ）において、時刻ｔ０に、駆動信号１１の状態がオン指令からオフ指令へと切り替わっている。本実施の形態における演算装置４は、モニタ３によって測定される中間電圧Ｖｓを、第１時刻ｔ１および第２時刻ｔ２において、第１閾値電圧Ｖｔｈ１および第２閾値電圧Ｖｔｈ２と比較することで、電源リレー２の故障の有無を判定する。

【0028】

第１時刻ｔ１は時刻ｔ０の後の時点であり、第２時刻ｔ２は第１時刻ｔ１の後の時点である。時刻ｔ０と第１時刻ｔ１との間における時間間隔、および第１時刻ｔ１と第２時刻ｔ２との間における時間間隔は、電源リレー２の故障の有無を判定できるように、予め定められる。第１閾値電圧Ｖｔｈ１は、０Ｖよりも大きく、かつバッテリ電圧Ｖｂよりも小さい値である。第２閾値電圧Ｖｔｈ２は、第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きく、かつバッテリ電圧Ｖｂよりも小さい値である。第１閾値電圧Ｖｔｈ１および第２閾値電圧Ｖｔｈ２の具体的な数値は、電源リレー２の故障の有無を判定できるように、予め定められる。

【0029】

図３（ｂ）における実線は、第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂのいずれにも故障が生じていない場合の、中間電圧Ｖｓの推移を示す。図３（ｂ）の実線では、時刻ｔ０の後、中間電圧Ｖｓが一定の傾きで降下している。この傾きは、第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂのゲートソース間の寄生容量（不図示）と、リレー内抵抗１０と、で決まる第１時定数τ１により定まる。より具体的には、上記寄生容量に蓄えられた電荷が、第１時定数τ１によって放電されることで、中間電圧Ｖｓが降下していく。例えば、寄生容量が１０ｎＦ、リレー内抵抗１０の抵抗値が１００ｋΩであれば、時定数τ１は１ｍｓ程度となる。

【0030】

ここで図２に示すように、ソース電極２ｓには、第１ダイオード２Ａ１および第２ダイオード２Ｂ１が直列に接続されている。ダイオード２Ａ１、２Ｂ１はそれぞれ、第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂの寄生ダイオードである。第１ダイオード２Ａ１および第２ダイオード２Ｂ１は、それぞれのアノード側がソース電極２ｓに接続されている。言い換えると、第１ダイオード２Ａ１および第２ダイオード２Ｂ１は、ソース電極２ｓに対して互いに同一の極が接続されるように、直列接続されている。このため、第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂに故障が生じていない場合、時刻ｔ０において駆動信号１１がオフ指令に切り替わったとき、バッテリ８およびコンデンサ６からソース電極２ｓへと電荷は流入しない。中間電圧Ｖｓの降下に伴い、第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂのゲートソース間電圧は低下する。ゲートソース間電圧が、第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂの各固有の閾値を下回ったとき、第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂはオフ状態となる。

【0031】

演算装置４は、第１時刻ｔ１において中間電圧Ｖｓの値が第１閾値電圧Ｖｔｈ１以下であるとき、電源リレー２が正常（故障が発生していない）と判定する。例えば、時定数τ１が１ｍｓである場合、電源リレー２に故障が発生していなければ、時刻ｔ０の１秒後における中間電圧Ｖｓは約０Ｖとなる。したがって、例えば時刻ｔ０と第１時刻ｔ１との間の時間間隔を１秒、第１閾値電圧Ｖｔｈ１の値を１Ｖと設定することができる。この場合、駆動信号１１がオフ指令に切り替わった時点（時刻ｔ０）から１秒後（第１時刻ｔ１）における中間電圧Ｖｓが１Ｖ以下であるとき、演算装置４は電源リレー２が正常であると判定できる。

【0032】

次に、第１スイッチング素子２Ａが故障している場合について述べる。図３（ｂ）の二点鎖線は、時刻ｔ０において駆動信号１１がオフ指令に切り替わった後も、第１スイッチング素子２Ａがオン状態のままである場合を示す。この場合、第１ドレイン電極２Ａｄとソース電極２ｓとの間が正常に絶縁されず、時刻ｔ０を過ぎても、中間電圧Ｖｓはバッテリ電圧Ｖｂとほぼ同じ値となる。このため、第１時刻ｔ１において、中間電圧Ｖｓは第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きくなる。また、詳細は後述するが、第２スイッチング素子２Ｂが故障している場合も、中間電圧Ｖｓは第１閾値電圧Ｖｔｈ１より大きくなる。したがって、演算装置４は、第１時刻ｔ１における中間電圧Ｖｓと第１閾値電圧Ｖｔｈ１とを比較した結果、Ｖｓ＞Ｖｔｈ１である場合に、第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂの少なくとも一方または第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂの両方が故障していると判定する。

【0033】

なお、バッテリ電圧Ｖｂは一定であるとは限らず、多様な値を取り得る。本実施の形態では、モータ駆動装置１が動作可能であるバッテリ電圧Ｖｂの下限値を、Ｖｂ_minと表す。そして、Ｖｔｈ１＜Ｖｂ_minを満たすように、第１閾値電圧Ｖｔｈ１の値が設定される。これにより、第１スイッチング素子２Ａが正常であるにも関わらず故障していると演算装置４が誤判定してしまうことを抑止することができる。

【0034】

次に、第２スイッチング素子２Ｂが故障している場合について述べる。図３（ｂ）の一点鎖線は、時刻ｔ０において駆動信号１１がオフ指令に切り替わった後も、第２スイッチング素子２Ｂがオン状態のままである場合を示す。この場合、第２ドレイン電極２Ｂｄとソース電極２ｓとの間が正常に絶縁されず、コンデンサ６とソース電極２ｓとが導通した状態となる。第２ダイオード２Ｂ１の存在による電圧降下を無視すれば、中間電圧Ｖｓとコンデンサ電圧Ｖｃとが、略同じになる。なお、コンデンサ電圧Ｖｃとは、コンデンサ６の電圧である。時刻ｔ０以降、コンデンサ６に蓄えられた電荷は、コンデンサ６の容量および抵抗９の抵抗値により決まる第２時定数τ２によって放電される。このため、コンデンサ電圧Ｖｃおよび中間電圧Ｖｓも、第２時定数τ２で低下していく。

【0035】

コンデンサ６は、バッテリ８からモータ駆動回路５に流れる電流が不足するときに放電し、モータ駆動回路５の電流リップルを吸収する役割を有する。また、抵抗９は、モータ駆動装置１の動作中に、コンデンサ６に蓄えられる電荷量に及ぼす影響が小さいことが望ましい。これらのことから、例えばコンデンサ６の容量を１０００ｕＦとし、抵抗９の抵抗値１００ｋΩとした場合、時定数τ２は１０ｓ程度となる。

【0036】

上記の条件において、コンデンサ電圧Ｖｃが例えば１０Ｖであり、第１時刻ｔ１を時刻ｔ０の１秒後と設定し、第１閾値電圧Ｖｔｈ１を１Ｖと設定した場合を考える。このとき、第１時刻ｔ１におけるコンデンサ電圧Ｖｃは、第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きくなる。そして、第２スイッチング素子２Ｂが故障している場合は、中間電圧Ｖｓとコンデンサ電圧Ｖｃとが略等しくなる。したがってこの場合、中間電圧Ｖｓも第１閾値電圧Ｖｔｈ１より大きくなる。また、先述の通り、第１スイッチング素子２Ａが故障している場合も、第１時刻ｔ１における中間電圧Ｖｓが第１閾値電圧Ｖｔｈ１より大きくなる。したがって、演算装置４は、第１時刻ｔ１における中間電圧Ｖｓと第１閾値電圧Ｖｔｈ１とを比較した結果、Ｖｓ＞Ｖｔｈ１である場合に、第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂの少なくとも一方が故障していると判定する。

【0037】

ここで、本実施の形態に係る演算装置４は、第２閾値電圧Ｖｔｈ２を用いて、第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂのどちらに故障が発生しているかを判定する。第１スイッチング素子２Ａが故障している場合は、図３（ｂ）の二点鎖線に示すように、中間電圧Ｖｓはバッテリ電圧Ｖｂのまま、ほぼ変化しない。一方、第２スイッチング素子２Ｂが故障している場合は、図３（ｂ）の一点鎖線に示すように、時定数τ２によって中間電圧Ｖｓは低下していく。そこで、時定数τ２によって中間電圧Ｖｓが低下したときに、第２時刻ｔ２において中間電圧Ｖｓが第２閾値電圧Ｖｔｈ２を下回るように、第２閾値電圧Ｖｔｈ２が設定される。これにより、第２時刻ｔ２における中間電圧Ｖｓと第２閾値電圧Ｖｔｈ２とを比較した結果に基づいて、第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂのどちらに故障が発生しているかを判別することができる。より具体的には、第２時刻ｔ２における中間電圧Ｖｓが第２閾値電圧Ｖｔｈ２より小さいとき、演算装置４は第２スイッチング素子２Ｂが故障していると判定する。

【0038】

時刻ｔ０と第２時刻ｔ２との間における時間間隔が大きいほど、図３（ｂ）における一点鎖線と二点鎖線との縦軸の値の差が大きくなり、第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂのどちらが故障しているかを判別しやすくなる。ただし、演算装置４は第２時刻ｔ２における中間電圧Ｖｓの値に基づいて故障の判別を行うため、時刻ｔ０と第２時刻ｔ２との間における時間間隔が大きいほど、判別が遅れる。したがって、第２時刻ｔ２は、故障の判別が可能であり、かつ、なるべく時刻ｔ０と近い時間に設定されるとよい。また、第２閾値電圧Ｖｔｈ２の具体的な数値は、コンデンサ６の容量および抵抗９の抵抗値によって定まる時定数τ２、第１時刻ｔ１、および第２時刻ｔ２等を考慮して設定されることが好ましい。

【0039】

なお、上記した第１時刻ｔ１、第２時刻ｔ２、第１閾値電圧Ｖｔｈ１、第２閾値電圧Ｖｔｈ２、コンデンサ６の容量、抵抗９の抵抗値等の具体的な数値は、あくまで一例である。それぞれの数値は、各部品の定数および温度特性バラつきを勘案して、適宜変更できる。

【0040】

以上説明したように、本開示に係る電源遮断装置１ａは、直列に接続された第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂを有し、バッテリ８から給電対象物（モータ７）に向けた電流の供給および停止を切り替える電源リレー２と、電源リレー２に、電流の供給および停止を切り替えさせる駆動信号１１を入力する電源リレー駆動回路２１と、第１スイッチング素子２Ａと第２スイッチング素子２Ｂとの間における中間電圧Ｖｓを測定するモニタ３と、モニタ３による中間電圧Ｖｓの測定結果を取得可能な演算装置４と、を備え、第１スイッチング素子２Ａは、第１スイッチング素子２Ａがバッテリ８から給電対象物に向けて電流を流す経路に対して並列に設けられた第１ダイオード２Ａ１を含み、第２スイッチング素子２Ｂは、第２スイッチング素子２Ｂがバッテリ８から給電対象物に向けて電流を流す経路に対して並列に設けられた第２ダイオード２Ｂ１を含み、第１ダイオード２Ａ１および第２ダイオード２Ｂ１は、モニタ３による中間電圧Ｖｓの測定点に対して互いに同一の極が接続されるように、直列接続され、演算装置４は、電流の供給を停止させる駆動信号１１が電源リレー２に入力された後の中間電圧Ｖｓに基づいて、電源リレー２の故障の有無を判定する。

【0041】

上記構成の電源遮断装置１ａによれば、例えばコンデンサ６をチャージするためのチャージ回路を設けなくても、電源リレー２の故障の有無を判定することができる。したがって、電源リレー２の故障の有無を判定するための部品点数の増加を抑えることができる。

【0042】

具体的には、演算装置４は、電源リレー２に対して電流の供給を停止させる駆動信号１１が入力された後の、第１時刻ｔ１における中間電圧Ｖｓを、第１閾値電圧Ｖｔｈ１と比較することで、電源リレー２の故障の有無を判定する。

【0043】

また、第１時刻ｔ１における中間電圧Ｖｓが、第１閾値電圧Ｖｔｈ１以下であるとき、演算装置４は第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂが正常であると判定する。

【0044】

また、第１時刻ｔ１における中間電圧Ｖｓが、第１閾値電圧Ｖｔｈ１より大きいとき、演算装置４は第１スイッチング素子２Ａまたは第２スイッチング素子２Ｂに故障が発生したと判定する。

【0045】

また、演算装置４は、第１時刻ｔ１より後の第２時刻ｔ２における中間電圧Ｖｓと、第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きい第２閾値電圧Ｖｔｈ２と、の比較に基づき、第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂのどちらに故障が発生したかを判定する。

【0046】

また、バッテリ８、第１スイッチング素子２Ａ、第２スイッチング素子２Ｂ、および給電対象物は、この順に接続され、第２時刻ｔ２において、中間電圧Ｖｓが第２閾値電圧Ｖｔｈ２より大きいとき、演算装置４は第１スイッチング素子２Ａに故障が発生したと判定する。

【0047】

また、第２スイッチング素子２Ｂと給電対象物との間には、コンデンサ６の一方の端子が接続され、第１時刻ｔ１より後の第２時刻ｔ２において、中間電圧Ｖｓが第２閾値電圧Ｖｔｈ２より小さいとき、演算装置４は第２スイッチング素子２Ｂに故障が発生したと判定する。

【0048】

これらの判定方法を採用することで、電源リレー２の故障の有無だけでなく、第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂのどちらに故障が発生したかを判定することが可能となる。

【0049】

なお、本開示の技術的範囲は前記実施の形態に限定されず、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

【0050】

例えば、図１ではコンデンサ６の数が１つであるが、コンデンサ６は並列して複数設けられてもよい。コンデンサ６が複数設けられる場合、時定数τ２はコンデンサ６の数に応じた値を取る。したがってこの場合、第２閾値電圧Ｖｔｈ２は、コンデンサ６の数に対応した時定数τ２を考慮して決定されることが好ましい。さらに、複数設けたコンデンサ６のうち、一部に故障が生じる可能性もある。故障したコンデンサ６の数に応じて、時定数τ２が変化するから、中間電圧Ｖｓをモニタすることで、コンデンサ６の一部が故障したことを検出することも可能である。

【0051】

また、前記実施の形態では、共通の駆動信号１１によって、第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂのオン状態およびオフ状態を切り替えた。しかしながら、第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂに、それぞれ独立した駆動信号１１を与えることで、個別にオン状態およびオフ状態を切り替えてもよい。この場合も、第１スイッチング素子２Ａおよび第２スイッチング素子２Ｂの両方の故障を検出可能であり、どちらに故障が発生しているかを判別することも可能である。

【0052】

また、前記実施の形態におけるダイオード２Ａ１、２Ｂ１はそれぞれ、スイッチング素子２Ａ、２ＢであるＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードである。しかしながら、スイッチング素子２Ａ、２ＢはＭＯＳＦＥＴでなくてもよく、ダイオード２Ａ１、２Ｂ１はＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードでなくてもよい。

【0053】

その他、上記した実施の形態あるいは変形例を、適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0054】

１…モータ駆動装置 １ａ…電源遮断装置 ２…電源リレー ２Ａ…第１スイッチング素子 ２Ａ１…第１ダイオード ２Ｂ…第２スイッチング素子 ２Ｂ１…第２ダイオード ３…モニタ ４…演算装置 ６…コンデンサ ７…モータ ８…バッテリ ２０…電動パワーステアリング装置 ２１…電源リレー駆動回路 ｔ１…第１時刻 ｔ２…第２時刻 Ｖｓ…中間電圧 Ｖｔｈ１…第１閾値電圧 Ｖｔｈ２…第２閾値電圧

【図1】

【図2】

【図3】