JP2020174419A

JP2020174419A - 異常検出装置

Info

Publication number: JP2020174419A
Application number: JP2019073466A
Authority: JP
Inventors: 崇晴小澤; Takaharu Ozawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-04-08
Filing date: 2019-04-08
Publication date: 2020-10-22
Anticipated expiration: 2039-04-08
Also published as: US11183963B2; US20200321902A1; JP7180510B2

Abstract

【課題】電圧モニタ用の抵抗等による基板実装面積の増加を抑制可能な異常検出装置を提供する。【解決手段】異常検出装置（ＥＣＵ）１０１の駆動回路３１は、ＩＣパッケージに内蔵されており、スイッチ素子６１に対応して設けられ、スイッチ素子６１にゲート信号を出力可能である。モータリレー７１は、アーム間接続点Ｎｕと各相巻線との間のモータ電流経路に設けられる。プルアップ抵抗Ｒｕｕは、電源ラインＬｐとアーム間接続点Ｎｕとを接続する。プルダウン抵抗Ｒｄｕは、アーム間接続点Ｎｕとグランドとを接続する。判定部２５は、アーム間接続点Ｎｕの電圧に相関する電圧を端子電圧Ｖｕａとして取得し、取得した端子電圧Ｖｕａに基づいて、モータリレー７１のショート故障もしくはオープン故障、又は巻線の断線故障を検出する。プルアップ抵抗Ｒｕｕ及びプルダウン抵抗Ｒｄｕは、駆動回路３１が内蔵された駆動回路ＩＣ３０１の内部に設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、異常検出装置に関する。

従来、多相交流モータへ電力供給する回路のイニシャルチェックにおいて、インバータの各相上下アームのスイッチ素子の接続点の電圧に基づき、リレーのショート、オープン故障やモータ巻線の断線故障を検出する異常検出装置が知られている。

例えば特許文献１に開示された電動機駆動装置は、インバータの電源ラインとモータ巻線との間を接続するプルアップ抵抗が設けられている。そして、この装置は、電源リレーのＯＮ／ＯＦＦを操作しつつ、インバータの各相上下アームのスイッチ素子の接続点に接続されたプルダウン抵抗の分圧を検出し、電源リレーのショート故障及びオープン故障を検出する。

特許第５０９３６９８号公報

本発明では電力供給回路の異常として、各相のモータリレーのショート、オープン故障、及び、各相モータ巻線の断線故障に着目する。特許文献１の装置では、このような異常を電圧のモニタにより検出する回路としてプルアップ抵抗及びプルダウン抵抗を要する。プルダウン抵抗は、各相につき２個、三相では６個の分圧抵抗により構成される。また、分圧抵抗の接続点における電圧をマイコンに出力するモニタ端子が必要となる。従来、これらの抵抗やモニタ端子は、インバータのスイッチ素子等と共に基板に実装されていたため、基板の実装面積を確保する必要があり、装置が大型化するという問題があった。

また、車両の電動パワーステアリング装置において操舵アシストモータを駆動する電動パワーステアリング制御装置では、近年、信頼性向上のため、電力供給回路を二系統に冗長化する傾向にある。このような多系統の冗長構成や四相以上の多相構成において異常検出回路を設ける場合、基板の実装面積がさらに増加し、装置が大型化する問題が特に顕著となる。

本発明は上述の点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、電圧モニタ用の抵抗等による基板実装面積の増加を抑制可能な異常検出装置を提供することにある。

本発明の異常検出装置は、一つ以上のインバータ（６０１、６０２）と、複数のモータリレー（７１、７２、７３）と、複数のプルアップ抵抗（Ｒｕｕ、Ｒｕｖ、Ｒｕｗ）と、複数のプルダウン抵抗（Ｒｄｕ、Ｒｄｖ、Ｒｄｗ）と、判定部（２５）と、複数の駆動回路（３１、３４）と、を備える。

インバータは、直流電源（１５）に接続される電源ライン（Ｌｐ）及びグランドライン（Ｌｇ）の間に複数相の上下アームのスイッチ素子（６１−６６）がブリッジ接続されて構成される。インバータは、直流電源の電力を変換して多相交流モータ（８０）の各相巻線（８１、８２、８３）に供給する。

複数のモータリレーは、各相の上下アームのスイッチ素子の接続点であるアーム間接続点（Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗ）と各相巻線との間のモータ電流経路に設けられ、当該モータ電流経路を遮断可能である。複数のプルアップ抵抗は、電源ラインと各相のアーム間接続点とを接続する。複数のプルダウン抵抗は、各相のアーム間接続点とグランドとを接続する。

判定部は、「アーム間接続点の電圧に相関する電圧」を端子電圧（Ｖｕａ、Ｖｖａ、Ｖｗａ）として取得し、取得した端子電圧に基づいて、各相のモータリレーのショート故障もしくはオープン故障、又は、各相巻線の断線故障を判定する。ここで、「アーム間接続点の電圧に相関する電圧」とは、例えば二つの分圧抵抗の接続点の電圧や、増幅回路によって増幅された電圧を意味する。

複数の駆動回路は、ＩＣパッケージに内蔵されており、インバータの各スイッチ素子に対応して設けられ、各スイッチ素子にゲート信号を出力可能である。複数のプルアップ抵抗又は複数のプルダウン抵抗のうち少なくとも一部は、駆動回路が内蔵された駆動回路ＩＣ（３０１、３０２）の内部に設けられている。

本発明では、電圧モニタ用の複数のプルアップ抵抗及び複数のプルダウン抵抗のうち、少なくとも一部が駆動回路ＩＣの内部に設けられることで、基板実装面積の増加が抑制される。特に二系統以上の構成の異常検出装置では有効である。

各実施形態の異常検出装置が適用される電動パワーステアリング装置の全体構成図。二系統の異常検出装置の構成図。第１実施形態による異常検出装置の一相分の電圧モニタに関する構成図。第２実施形態による異常検出装置の一相分の電圧モニタに関する構成図。ショート故障判定のフローチャート。オープン故障判定のフローチャート。比較例の異常検出装置の一相分の電圧モニタに関する構成図。

以下、異常検出装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態で、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態の異常検出装置は、車両の電動パワーステアリング装置において、操舵アシストモータの駆動を制御する装置のイニシャルチェックに用いられ、モータリレーのショート故障もしくはオープン故障、又は、各相巻線の断線故障による異常を検出する。

［電動パワーステアリング装置の構成］
図１に、電動パワーステアリング装置９０を含むステアリングシステム９９の全体構成を示す。なお、図１に示す電動パワーステアリング装置９０はコラムアシスト式であるが、ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置にも同様に適用可能である。ステアリングシステム９９は、ハンドル９１、ステアリングシャフト９２、操舵トルクセンサ９４、ピニオンギア９６、ラック軸９７、車輪９８、及び、電動パワーステアリング装置９０等を含む。

ハンドル９１にはステアリングシャフト９２が接続されている。ステアリングシャフト９２の先端に設けられたピニオンギア９６は、ラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪９８が設けられる。運転者がハンドル９１を回転させると、ハンドル９１に接続されたステアリングシャフト９２が回転する。ステアリングシャフト９２の回転運動は、ピニオンギア９６によりラック軸９７の直線運動に変換され、ラック軸９７の変位量に応じた角度に一対の車輪９８が操舵される。操舵トルクセンサ９４は、ステアリングシャフト９２の途中に設けられ、運転者の操舵トルクＴｓを検出する。

電動パワーステアリング装置９０は、ＥＣＵ１０、モータ８０、及び減速ギア８９等を含む。「多相交流モータ」としてのモータ８０は、例えば三相交流ブラシレスモータである。本実施形態のＥＣＵ１０は、異常検出装置としての機能、及び、電動パワーステアリング制御装置（図１では「ＥＰＳ制御装置」）としての機能を兼ね備える。

異常検出装置として機能するＥＣＵ１０は、車両スイッチのＯＮ後、モータ駆動開始前のイニシャルチェックとして、モータへの電力供給回路の異常を検出する。なお、電源リレー及びインバータのスイッチ素子の異常検出に関しては周知技術に準ずるものとし、本実施形態では、モータリレーのショート故障もしくはオープン故障、又は、各相巻線の断線故障の異常検出に着目する。

少なくともモータ駆動開始前のイニシャルチェックでモータ８０への電力供給回路が正常と判定されたとき、ＥＣＵ１０は、電動パワーステアリング制御装置として機能する。電動パワーステアリング制御装置としてのＥＣＵ１０は、操舵トルクＴｓに基づいて、モータ８０が所望のアシストトルクを発生するようにモータ８０の駆動を制御する。具体的にＥＣＵ１０は、モータ電流及び電気角の検出値を取得し、電流フィードバック制御によりインバータを駆動する。インバータは、直流電源の電力を三相交流電力に変換してモータ８０の各相巻線に供給する。一般的なモータ制御は周知技術であるため、詳細な説明を省略する。モータ８０が出力したアシストトルクは、減速ギア８９を介してステアリングシャフト９２に伝達される。

［ＥＣＵ（異常検出装置）の構成］
図２に示すように、本実施形態のＥＣＵ１０は、電力供給回路が二系統の冗長構成であるものを主に想定する。図２では、第１、第２系統のインバータ６０１、６０２、及び、各系統の各相端子電圧Ｖｕａ１、Ｖｖａ１、Ｖｗａ１、Ｖｕａ２、Ｖｖａ２、Ｖｗａ２についてのみ、符号又は記号の末尾に「１」、「２」を付して区別している。その他の各構成要素は実質的に同一であり、系統間の特性の違い等についても言及しないため、二系統の構成要素を区別せず、同一の符号を付す。

ＥＣＵ１０は、二組の三相巻線８１、８２、８３を有するモータ８０に適用される。モータ８０のＵ相巻線８１、Ｖ相巻線８２及びＷ相巻線８３は、中性点８４でＹ結線されている。なお、Ｙ結線の構成は、図６に示す巻線の断線故障判定を行うための前提となる。ただし、他のロジックで故障判定される場合、Δ結線のモータが用いられてもよい。

ＥＣＵ１０は、二系統共通の電源リレー５１、逆接リレー５２、平滑コンデンサ５５、各系統のインバータ６０１、６０２、モータリレー７１、７２、７３、プルアップ抵抗Ｒｕｕ、Ｒｕｖ、Ｒｕｗ、及びプルダウン抵抗Ｒｄｕ、Ｒｄｖ、Ｒｄｗ等を備える。また、ＥＣＵ１０は、マイコン２０の内部に判定部２５を備える。

インバータ６０１、６０２は、「直流電源」としてのバッテリ１５の正側と電源ラインＬｐを介して接続され、バッテリ１５の負側とグランドラインＬｇを介して接続される。各インバータ６０１、６０２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の上アームのスイッチ素子６１、６２、６３、及び、下アームのスイッチ素子６４、６５、６６がブリッジ接続されて構成され、バッテリ１５の電力を変換してモータ８０の各相巻線８１、８２、８３に供給する。

本実施形態では、インバータ６０１、６０２のスイッチ素子６１−６６として、ＭＯＳＦＥＴが用いられる。スイッチ素子６１−６６は、低電位側から高電位側へ向かう電流を許容する還流ダイオードが、素子内部の寄生ダイオードとして構成されている。以下、上アームのスイッチ素子を「上ＭＯＳ６１、６２、６３」と記し、下アームのスイッチ素子を「下ＭＯＳ６４、６５、６６」と記す。各相の上ＭＯＳ６１、６２、６３と下ＭＯＳ６４、６５、６６との接続点を「アーム間接続点Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗ」と定義する。アーム間接続点Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗは、各相巻線８１、８２、８３に接続される。

電源リレー５１及び逆接リレー５２は、バッテリ１５とインバータ６０１、６０２との間の電源ラインＬｐの途中に直列接続される。なお、逆接リレー５２は、正式には「逆接続保護リレー」、又は「逆接続防止リレー」等と称されるものである。本実施形態では、電源リレー５１及び逆接リレー５２はＭＯＳＦＥＴで構成されている。電源リレー５１は、バッテリ１５側へ向かう電流を許容する還流ダイオードを有する。逆接リレー５２は、インバータ６０１、６０２側へ向かう電流を許容する還流ダイオードを有する。平滑コンデンサ５５は、インバータ６０１、６０２への入力電圧を平滑化する。

モータリレー７１、７２、７３は、各相のアーム間接続点Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗと各相巻線８１、８２、８３との間のモータ電流経路に設けられ、当該モータ電流経路を遮断可能である。本実施形態では、モータリレー７１、７２、７３はＭＯＳＦＥＴで構成されており、アーム間接続点Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗから各相巻線８１、８２、８３へ向かう電流を許容する還流ダイオードを有する。仮にモータ８０に過大な逆起電圧が生じたとき、モータリレー７１、７２、７３を遮断することで、インバータ６０１、６０２の上下ＭＯＳ６１−６６に過電圧が印加されることが防止される。

プルアップ抵抗Ｒｕｕ、Ｒｕｖ、Ｒｕｗは、電源ラインＬｐと各相のアーム間接続点Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗとを接続する。プルダウン抵抗Ｒｄｕ、Ｒｄｖ、Ｒｄｗは、各相のアーム間接続点Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗとグランドとを接続する。以下、相を特定せずに包括的に記す場合、「プルアップ抵抗Ｒｕ」、「プルダウン抵抗Ｒｄ」のように記す。各プルダウン抵抗Ｒｄｕ、Ｒｄｖ、Ｒｄｗは、二つの分圧抵抗が直列接続されている。図３等には、Ｕ相のプルダウン抵抗Ｒｄｕについて、アーム間接続点Ｎｕの分圧抵抗がＲｄｕＨ、グランド側の分圧抵抗がＲｄｕＬと記されている。

二つの分圧抵抗の接続点である分圧点Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗの電圧は、「アーム間接続点Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗの電圧に相関する電圧」としてモニタされる。つまり、第１系統の各相の分圧点Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗの電圧が端子電圧Ｖｕａ１、Ｖｖａ１、Ｖｗａ１として、第２系統の各相の分圧点Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗの電圧が端子電圧Ｖｕａ２、Ｖｖａ２、Ｖｗａ２として判定部２５に取得される。なお、図３等では分圧点Ｄｕの電圧を増幅した電圧が端子電圧Ｖｕａとして取得される構成が示されるが、図２では増幅回路を省略する。

マイコン２０の判定部２５は、取得した端子電圧Ｖｕａ１、Ｖｖａ１、Ｖｗａ１、Ｖｕａ２、Ｖｖａ２、Ｖｗａ２に基づいて、各系統の各相のモータリレー７１、７２、７３のショート故障もしくはオープン故障、又は、各相巻線８１、８２、８３の断線故障を判定する。端子電圧について、相を特定せずに包括的に記す場合、「端子電圧Ｖａ」のように記す。

このように、図２の例のＥＣＵ１０は、電圧モニタ用の抵抗として、一相あたり１個のプルアップ抵抗Ｒｕと２個の分圧抵抗を含むプルダウン抵抗Ｒｄとを有し、三相二系統では計１８個の抵抗を要する。また、判定部２５には、６種類の端子電圧Ｖｕａ１、Ｖｖａ１、Ｖｗａ１、Ｖｕａ２、Ｖｖａ２、Ｖｗａ２が入力されるチャンネル、具体的にはＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換回路が必要となる。つまり、冗長二系統のＥＣＵでは、電圧モニタ用の抵抗や端子の数が一系統のＥＣＵに比べて増大するため、実装サイズの大型化等の問題が生じやすくなる。ただし、一系統のＥＣＵにおいても実装サイズをさらに小さくしたいという課題は存在するため、本実施形態は一系統のＥＣＵに適用されてもよい。

次に、電圧モニタ用のプルアップ抵抗Ｒｕ、プルダウン抵抗Ｒｄ及びモニタ端子等の実装構成について説明する。まず、図７を参照し、従来一般に使用されている比較例のＥＣＵ１０９の実装構成を説明する。図７には、Ｕ相を代表として、一相分の電圧モニタに関する構成を抜粋して示す。インバータのスイッチ素子としてはＵ相上ＭＯＳ６１及びＵ相下ＭＯＳ６４のみが記載され、モータリレーとしてはＵ相のモータリレー７１のみが記載される。

図７において、モータ８０以外は基板５０に実装されている。基板５０上には、マイコン２０及び駆動回路ＩＣ３０９がチップとして実装され、その他、ＭＯＳや抵抗等の素子がマイコン２０及び駆動回路ＩＣの外部に「外付け」の形態で実装されている。駆動回路ＩＣ３０９は、特定用途向けに複数機能の回路がＩＣパッケージに内蔵された、いわゆるＡＳＩＣである。駆動回路ＩＣ３０９は、二系統共通に一つ設けられてもよく、系統毎に二つ設けられてもよい。

駆動回路ＩＣ３０９には、少なくとも、インバータの上ＭＯＳ６１及び下ＭＯＳ６４に対応して設けられ、各ＭＯＳにゲート信号を出力可能な複数の駆動回路３１、３４が内蔵されている。また、モータリレー７１にゲート信号を出力可能な駆動回路３７が内蔵されている。なお、三相のモータリレー７１、７２、７３は、共通の駆動回路からの信号により、同時にＯＮ／ＯＦＦされてもよい。さらに、電源リレー５１及び逆接リレー５２用の駆動回路が駆動回路ＩＣ３０９に内蔵されてもよいが、本明細書では電源リレー５１及び逆接リレー５２の動作に言及しないため、図示を省略する。

駆動回路ＩＣ３０９には複数の端子４１−４７が設けられている。プリチャージ（ＰＲＥ）端子４１は、電源ラインＬｐに接続される。モータ（ＭＴ）端子４２は、アーム間接続点Ｎｕに接続され、さらにモータリレー７１を介してモータ８０に接続される。また、モータ端子４２は、駆動回路３１に接続される。昇圧（ＶＲＧ）端子４３は、駆動回路３１、３４、３７の基準電圧が供給される。

各駆動回路への指令信号が入力されるＨＩ／ＬＯ端子４４は、実際には個別に設けられるものであるが、図７には、便宜上一つにまとめて記す。ハイゲート（ＨＧ）端子４５、ローゲート（ＬＧ）端子４６、及びモータリレー（ＭＲ）端子４７は、それぞれ駆動回路３１、３４、３７によるゲート信号が出力される。その他、本明細書の内容に関係の無い端子については省略する。

上ＭＯＳ６１に対応する駆動回路３１において、駆動回路３１の出力端子は、ＯＮ駆動用のＰチャネルＦＥＴ３２５、及び、ＯＦＦ駆動用のＮチャネルＦＥＴ３２６のゲートに接続されている。ＯＮ駆動用ＦＥＴ３２５のソースは昇圧端子４３に接続され、ＯＦＦ駆動用ＦＥＴ３２６のソースはモータ端子４２に接続される。ＯＮ駆動用ＦＥＴ３２５及びＯＦＦ駆動用ＦＥＴ３２６のドレインは、ハイゲート端子４５に接続される。駆動回路３１は、マイコン２０からＨＩ／ＬＯ端子４４を経由して入力された指令信号に従ってＦＥＴ３２５、３２６を動作させることで、ハイゲート端子４５を経由して上ＭＯＳ６１にゲート信号を出力する。

ここで、駆動回路３１とＦＥＴ３２５、３２６とを含む単位を駆動回路セット３１０と表す。下ＭＯＳ６４に対応する駆動回路３４、モータリレー７１に対応する駆動回路３７についてはＦＥＴ、及び、昇圧端子４３との接続の図示を省略し、駆動回路セット３４０、３７０を簡略的に示す。駆動回路３４は、マイコン２０からの指令信号に従ってＦＥＴを動作させ、ローゲート端子４６を経由して下ＭＯＳ６４にゲート信号を出力する。駆動回路３７は、マイコン２０からの指令信号に従ってＦＥＴを動作させ、モータリレー端子４７を経由してモータリレー７１にゲート信号を出力する。

次に、マイコン２０及び駆動回路ＩＣ３０９の外部において基板５０上に実装される素子について説明する。以下、「ＩＣ外部」とは、「マイコン２０及び駆動回路ＩＣの外部の基板５０上」を意味する。なお、駆動回路ＩＣの符号は、比較例では「３０９」であり、第１、第２実施形態では「３０１」及び「３０２」である。駆動回路３１、３４、３７により駆動される対象である上ＭＯＳ６１、下ＭＯＳ６４及びモータリレー７１は、当然にＩＣ外部に実装される。

その他、比較例では、プルアップ抵抗Ｒｕｕ、及び、プルダウン抵抗Ｒｄｕを構成する二つの分圧抵抗ＲｄｕＨ、ＲｄｕＬがいずれもＩＣ外部に実装されており、分圧点Ｄｕの電圧が判定部２５に取得される。すなわち、電圧モニタ用の抵抗として、一相につき３個の抵抗、三相二系統では計１８個の抵抗がＩＣ外部に実装されているため、基板５０の実装面積が増大する。この比較例に対し、本実施形態のＥＣＵは、電圧モニタ用の抵抗等による基板実装面積の増加を抑制することを目的とする。

（第１実施形態）
図３を参照し、第１実施形態のＥＣＵ１０１について説明する。図３には、比較例の図７と同様に、Ｕ相を代表として、一相分の電圧モニタに関する構成を記す。第２実施形態の図４についても同様とする。第１実施形態では、プルアップ抵抗Ｒｕｕ、及び、プルダウン抵抗Ｒｄｕを構成する二つの分圧抵抗ＲｄｕＨ、ＲｄｕＬが駆動回路ＩＣ３０１の内部に設けられている。プルアップ抵抗Ｒｕｕは、プリチャージ端子４１とモータ端子４２との間に接続されている。プルダウン抵抗Ｒｄｕを構成する二つの分圧抵抗ＲｄｕＨ、ＲｄｕＬは、モータ端子４２とグランドとの間に直列接続されている。

分圧点Ｄｕは、マルチプレクサ３８及び増幅回路３９を介してモニタ（ＡＯＵＴ）端子４９に接続されている。マルチプレクサ３８は、各相のプルダウン抵抗Ｒｄｕ、Ｒｄｖ、Ｒｄｗとモニタ端子４９との間に設けられている。マルチプレクサ３８は、マイコン２０からマルチプレクサ（ＭＰＸ）端子４８を経由して入力された選択信号に基づき、いずれかの相の分圧点Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗの電圧を選択し、モニタ端子４９側の増幅回路３９に出力する。なお、マルチプレクサ３８の入力を一系統分の三相で図示しているが、二系統分の六相を入力としてもよい。

増幅回路３９は、マルチプレクサ３８が選択した電圧を増幅し、モニタ端子４９に出力する。モニタ端子４９は、「増幅された分圧点Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗの電圧」を端子電圧Ｖａとして判定部２５に出力する。ここで、「増幅された分圧点Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗの電圧」は、「アーム間接続点Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗの電圧に相関する電圧」に相当する。また、二点鎖線矢印で示すように、駆動回路ＩＣ３０１は、さらに判定部２５を動作させる電源機能を有している。

このように第１実施形態のＥＣＵ１０１は、プルアップ抵抗Ｒｕ及びプルダウン抵抗Ｒｄが駆動回路ＩＣ３０１の内部に設けられることで、比較例のＥＣＵ１０９に比べ、基板５０の実装面積の増加が抑制される。また、マルチプレクサ３８を設けることで、増幅回路３９及びモニタ端子４９の数、及び、通信線やマイコン２０のＡ／Ｄ入力の数を一つとすることができる。したがって、基板５０の実装面積の増加がさらに抑制されることに加え、マイコン２０の小型化により、ＥＣＵ１０１全体を小型化することができる。特に、搭載スペースの制約が厳しい電動パワーステアリング装置では、ＥＣＵ１０１の小型化は有効である。

ところで、プルアップ抵抗Ｒｕ及びプルダウン抵抗Ｒｄを駆動回路ＩＣ３０１の内部に設けることの背反として、抵抗Ｒｕ、Ｒｄへの通電による駆動回路ＩＣ３０１の発熱が懸念される。そこで、電流を減らすため抵抗Ｒｕ、Ｒｄの抵抗値を大きく設定すると、図３に太実線矢印で示すように、駆動回路３１からプルダウン抵抗Ｒｄへのリーク電流Ｌｃによって電圧の浮きが大きくなり、誤差要因となる。

その対策として、本実施形態では、判定部２５が端子電圧Ｖａを取得する時、各相の上ＭＯＳ６１、６２、６３に対応する駆動回路の動作を停止させる。つまり、異常検出を実施する間、例えばＵ相上ＭＯＳ６１に対応する駆動回路３１は、ＯＮ駆動用ＦＥＴ３２５及びＯＦＦ駆動用ＦＥＴ３２６のいずれも動作させない。図５、図６に示すように、異常検出中、各相の下ＭＯＳ６４、６５、６６は操作されるが、上ＭＯＳ６１、６２、６３は操作されないため、動作を停止させても問題ない。太破線矢印で示す上ＭＯＳ６１からのリーク電流は解消できないものの、これにより、プルダウン抵抗Ｒｄに流れるリーク電流Ｌｃをカットし、誤差の影響を最小限にすることができる。

（第２実施形態）
図４を参照し、第２実施形態のＥＣＵ１０２について説明する。第２実施形態のＥＣＵ１０２は、第１実施形態のＥＣＵ１０１に対し、プルアップ抵抗ＲｕｕがＩＣ外部に実装されている点が異なる。言い換えれば、第２実施形態のＥＣＵ１０２は、比較例に対し、プルダウン抵抗Ｒｄｕ、マルチプレクサ３８及び増幅回路３９のみが駆動回路ＩＣ３０２の内部に設けられている。

第２実施形態では、プルアップ抵抗Ｒｕへの通電による駆動回路ＩＣ３０２の発熱を回避しつつ、プルダウン抵抗Ｒｄを構成する一相につき二つの分圧抵抗を駆動回路ＩＣ３０２の内部に設けることにより、基板５０の実装面積の増加が抑制される。また、第１実施形態と同様にマルチプレクサ３８を設けることで、基板５０の実装面積の増加がさらに抑制されることに加え、マイコン２０を小型化することができる。

さらに、異常検出の実施時に各相の上ＭＯＳ６１に対応する駆動回路３１の動作を停止させることで、プルダウン抵抗Ｒｄに流れるリーク電流Ｌｃをカットすることができる点については、第１実施形態と同様である。

（第２実施形態の変形例）
第２実施形態とは逆に、プルアップ抵抗Ｒｕｕのみが駆動回路ＩＣの内部に設けられ、プルダウン抵抗Ｒｄｕ、マルチプレクサ３８及び増幅回路３９がＩＣ外部に実装されてもよい。この変形例では、プルダウン抵抗Ｒｄへの通電による駆動回路ＩＣの発熱を回避することができる。また、プルアップ抵抗Ｒｕ分の基板５０の実装面積の増加を抑制することができる。

（故障判定のフローチャート）
次に図５、図６のフローチャートを参照し、第１、第２実施形態に共通の作用として、判定部２５による故障判定の例を説明する。フローチャートの説明で、記号「Ｓ」はステップを意味する。この故障判定では、各相のモータリレー７１、７２、７３が同時にＯＮ／ＯＦＦされる構成を前提とする。なお、各相のモータリレー７１、７２、７３が個別にＯＮ／ＯＦＦされる構成の場合、別の判定ロジックが用いられてもよい。

図５に、モータリレーのショート故障の判定フローを示す。Ｓ１０では、全相上下ＭＯＳ６１−６６がＯＦＦされ、全相モータリレー７１、７２、７３がＯＦＦされる。なお、モータリレー７１、７２、７３がＭＯＳＦＥＴ等で構成される場合、ＯＦＦの状態でも、電流は還流ダイオードを通ってアーム間接続点Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗからモータ８０の中性点８４に向かう方向に流れる。

Ｓ１１では、異常検出に先立ち、全相上ＭＯＳ６１、６２、６３に対応する駆動回路の動作が停止される。これにより、上述の通り、各駆動回路からプルダウン抵抗Ｒｄｕ、Ｒｄｖ、Ｒｄｗへのリーク電流をカットし、判定部２５が端子電圧Ｖｕａ、Ｖｖａ、Ｖｗａを取得する時の誤差を低減することができる。

Ｓ１２Ｕでは、Ｕ相下ＭＯＳ６４のみがＯＮされる。この時点でＶ相下ＭＯＳ６５及びＷ相下ＭＯＳ６６はＯＦＦされている。以下、Ｖｔｈはショート故障の判定閾値である。Ｕ相モータリレー７１が正常の場合、Ｖ相及びＷ相のプルアップ抵抗Ｒｕｖ、Ｒｕｗからモータ電流経路に印加された電圧が保持されるため、端子電圧Ｖｖａ、Ｖｗａは閾値Ｖｔｈ以上となる。そのため、Ｓ１３Ｕでは「Ｖｖａ、Ｖｗａ≧Ｖｔｈ」であるか判断され、ＹＥＳの場合、Ｓ１４Ｕで、Ｕ相モータリレー７１が正常であると判断される。

一方、Ｕ相モータリレー７１がショート故障していると、Ｖ相、Ｗ相のプルアップ抵抗Ｒｕｖ、Ｒｕｗからモータ電流経路に電圧が印加されたとき、電流がモータ８０の中性点８４及びＵ相モータリレー７１を通ってＵ相下ＭＯＳ６４からグランドに流れる。したがって、Ｖ相、Ｗ相のアーム間接続点Ｎｖ、Ｎｗの電圧は、ほぼ０、すなわち、「Ｖｖａ、Ｖｗａ≒０（＜Ｖｔｈ）」となる。そのため、Ｓ１３ＵでＮＯの場合、Ｓ１５Ｕで、Ｕ相モータリレーがショート故障であると判定され、Ｓ１７の異常時処置に移行する。

続いてＶ相について同様の処理が繰り返される。Ｓ１２Ｖでは、Ｗ相下ＭＯＳ６６はＯＦＦのまま、Ｕ相下ＭＯＳ６４がＯＦＦされ、Ｖ相下ＭＯＳ６５がＯＮされる。Ｓ１３Ｖでは、「Ｖｗａ、Ｖｕａ≧Ｖｔｈ」であるか判断され、ＹＥＳの場合、Ｓ１４Ｖで、Ｖ相モータリレー７２が正常であると判断される。Ｓ１３ＶでＮＯの場合、Ｓ１５Ｖで、Ｖ相モータリレー７２がショート故障であると判定され、Ｓ１７の異常時処置に移行する。

続いてＷ相について同様の処理が繰り返される。Ｓ１２Ｗでは、Ｕ相下ＭＯＳ６４はＯＦＦのまま、Ｖ相下ＭＯＳ６５がＯＦＦされ、Ｗ相下ＭＯＳ６６がＯＮされる。Ｓ１３Ｗでは、「Ｖｕａ、Ｖｖａ≧Ｖｔｈ」であるか判断され、ＹＥＳの場合、Ｓ１４Ｗで、Ｗ相モータリレー７３が正常であると判断される。Ｓ１３ＷでＮＯの場合、Ｓ１５Ｗで、Ｗ相モータリレー７３がショート故障であると判定され、Ｓ１７の異常時処置に移行する。

Ｓ１４Ｗにて全相の正常が確認された後、Ｓ１６で全相上ＭＯＳ６１、６２、６３に対応する駆動回路の動作が復帰される。次に図６に、モータリレーのオープン故障、又は、巻線の断線故障の判定フローを示す。Ｓ２０では、全相上下ＭＯＳ６１−６６がＯＦＦされ、全相モータリレー７１、７２、７３がＯＮされる。

Ｓ２１では、異常検出に先立ち、全相上ＭＯＳ６１、６２、６３に対応する駆動回路の動作が停止され、リーク電流がカットされる。なお、ショート故障判定に連続してオープン故障判定が実施される場合、図５のＳ１６における駆動回路の復帰、及び、図６のＳ２１における駆動回路の再停止の処理を省略し、駆動回路の動作を停止したまま、ショート故障判定からオープン故障判定に移行してもよい。

Ｓ２２Ｕでは、Ｕ相下ＭＯＳ６４のみがＯＮされる。この時点でＶ相下ＭＯＳ６５及びＷ相下ＭＯＳ６６はＯＦＦされている。Ｕ相モータリレー７１及び全相巻線８１、８２、８３が正常の場合、Ｖ相、Ｗ相のプルアップ抵抗Ｒｕｖ、Ｒｕｗからモータ電流経路に電圧が印加されたとき、電流がモータ８０の中性点８４を通ってＵ相下ＭＯＳ６４からグランドに流れる。したがって、Ｖ相、Ｗ相のアーム間接続点Ｎｖ、Ｎｗの電圧は、ほぼ０になる。そのため、Ｓ２３Ｕでは「Ｖｖａ、Ｖｗａ≒０」、すなわち「Ｖｖａ≒０、且つ、Ｖｗａ≒０」であるか判断され、ＹＥＳの場合、Ｓ２４Ｕで、Ｕ相モータリレー７１及び全相巻線８１、８２、８３が正常であると判断される。

一方、Ｕ相モータリレー７１がオープン故障しているか、Ｕ相巻線８１が断線故障していると、Ｖ相、Ｗ相の端子電圧Ｖｖａ、Ｖｗａは、いずれも０より大きい所定値以上となる。また、Ｖ相巻線８２が断線故障していると、Ｖ相の端子電圧Ｖｖａが０より大きい所定値以上となり、Ｗ相巻線８３が断線故障していると、Ｗ相の端子電圧Ｖｗａが０より大きい所定値以上となる。そのため、Ｓ２３ＵでＮＯ、すなわち「Ｖｖａ≧所定値、又は、Ｖｗａ≧所定値」の場合、Ｓ２５Ｕで、Ｕ相モータリレー７１がオープン故障、又は、いずれかの相の巻線が断線故障であると判定され、Ｓ２７の異常時処置に移行する。

続いてＶ相について同様の処理が繰り返される。Ｓ２２Ｖでは、Ｗ相下ＭＯＳ６６はＯＦＦのまま、Ｕ相下ＭＯＳ６４がＯＦＦされ、Ｖ相下ＭＯＳ６５がＯＮされる。Ｓ２３Ｖでは「Ｖｗａ、Ｖｕａ≒０」であるか判断され、ＹＥＳの場合、Ｓ２４Ｖで、Ｖ相モータリレー７２及び全相巻線８１、８２、８３が正常であると判断される。Ｓ２３ＶでＮＯの場合、Ｓ２５Ｖで、Ｖ相モータリレー７２がオープン故障、又は、いずれかの相の巻線が断線故障であると判定され、Ｓ２７の異常時処置に移行する。

続いてＷ相について同様の処理が繰り返される。Ｓ２２Ｗでは、Ｕ相下ＭＯＳ６４はＯＦＦのまま、Ｖ相下ＭＯＳ６５がＯＦＦされ、Ｗ相下ＭＯＳ６６がＯＮされる。Ｓ２３Ｗでは「Ｖｕａ、Ｖｖａ≒０」であるか判断され、ＹＥＳの場合、Ｓ２４Ｗで、Ｗ相モータリレー７３及び全相巻線８１、８２、８３が正常であると判断される。Ｓ２３ＷでＮＯの場合、Ｓ２５Ｗで、Ｗ相モータリレー７３がオープン故障、又は、いずれかの相の巻線が断線故障であると判定され、Ｓ２７の異常時処置に移行する。

Ｓ２４Ｗにて全相の正常が確認された後、Ｓ２６で全相上ＭＯＳ６１、６２、６３に対応する駆動回路の動作が復帰される。以上のように、判定部２５は、取得した端子電圧Ｖｕａ、Ｖｖａ、Ｖｗａに基づいて、各相のモータリレー７１、７２、７３のショート故障もしくはオープン故障、又は、各相巻線８１、８２、８３の断線故障を判定する。

（その他の実施形態）
（ａ）第１、第２実施形態において相毎に増幅回路３９を設け、増幅回路３９の出力側とモニタ端子４９との間にマルチプレクサ３８を設けてもよい。また、マルチプレクサ３８を設けず、各相の増幅回路３９及びモニタ端子４９を相毎に設けてもよい。

（ｂ）プルダウン抵抗Ｒｄを構成する分圧抵抗ＲｄＨ、ＲｄＬの分圧点Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗの電圧が検出精度を確保できるレベルである場合、増幅回路３９を設けなくてもよい。また、プルダウン抵抗Ｒｄをグランド側の分圧抵抗ＲｄＬのみで構成し、アーム間接続点Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗの電圧が直接増幅回路３９に入力されるようにしてもよい。

（ｃ）相又は系統毎にプルアップ抵抗Ｒｕ及びプルダウン抵抗Ｒｄの実装構成を変えてもよい。例えばＵ相のプルアップ抵抗Ｒｕｕ及びプルダウン抵抗Ｒｄｕを駆動回路ＩＣの内部に設け、Ｖ相及びＷ相のプルアップ抵抗Ｒｕｖ、Ｒｕｗ及びプルダウン抵抗Ｒｄｖ、ＲｄｗをＩＣ外部に実装してもよい。或いは、二系統のうち一系統のみのプルアップ抵抗Ｒｕ及びプルダウン抵抗Ｒｄを駆動回路ＩＣの内部に設けてもよい。少なくとも一系統の一相について、プルアップ抵抗Ｒｕ又はプルダウン抵抗Ｒｄが駆動回路ＩＣの内部に設けられている構成は、本発明の技術的範囲に含まれる。

（ｄ）本発明の異常検出装置は、上記実施形態に示した三相一系統又は二系統の構成の他、四相以上の多相、又は、三系統以上の多系統の構成であってもよい。相及び系統が多いほど、プルアップ抵抗又はプルダウン抵抗を駆動回路ＩＣの内部に設けることにより、基板実装面積の増加が抑制される。

（ｅ）故障判定として、モータリレーのショート故障、及び、モータリレーのオープン故障もしくは巻線の断線故障の両方が実施されるとは限らず、一方のみが実施されてもよい。また、判定部は、マイコン内部に限らず、基板上に論理回路で構成されてもよい。

（ｆ）図２の構成例では、二系統冗長構成の電力供給回路に対し、判定部２５を有するマイコン２０は一つであるが、他の実施形態では、電力供給回路の冗長化に加え、判定部を有するマイコンを冗長構成としてもよい。

（ｇ）本発明の制御対象の多相交流モータは、電動パワーステアリング装置の操舵アシストモータに限らず、他の用途のモータであってもよい。特に搭載スペースが制約され、基板サイズの制約が厳しいシステムにおいて、本発明は有効である。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１０（１０１−１０２）・・・ＥＣＵ（異常検出装置）、
１５・・・バッテリ（直流電源）、
２５・・・判定部、
３０１、３０２・・・駆動回路ＩＣ、
６０１、６０２・・・インバータ、６１−６６・・・ＭＯＳ（スイッチ素子）、
７１、７２、７３・・・モータリレー、
８０・・・モータ（多相交流モータ）、８１、８２、８３・・・各相巻線、
Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗ・・・アーム間接続点、Ｖｕａ、Ｖｖａ、Ｖｗａ・・・端子電圧、
Ｒｕｕ、Ｒｕｖ、Ｒｕｗ・・・プルアップ抵抗、
Ｒｄｕ、Ｒｄｖ、Ｒｄｗ・・・プルダウン抵抗。

Claims

直流電源（１５）に接続される電源ライン（Ｌｐ）及びグランドライン（Ｌｇ）の間に複数相の上下アームのスイッチ素子（６１−６６）がブリッジ接続されて構成され、前記直流電源の電力を変換して多相交流モータ（８０）の各相巻線（８１、８２、８３）に供給する一つ以上のインバータ（６０１、６０２）と、
各相の上下アームの前記スイッチ素子の接続点であるアーム間接続点（Ｎｕ、Ｎｖ、Ｎｗ）と前記各相巻線との間のモータ電流経路に設けられ、当該モータ電流経路を遮断可能な複数のモータリレー（７１、７２、７３）と、
前記電源ラインと各相の前記アーム間接続点とを接続する複数のプルアップ抵抗（Ｒｕｕ、Ｒｕｖ、Ｒｕｗ）と、
各相の前記アーム間接続点とグランドとを接続する複数のプルダウン抵抗（Ｒｄｕ、Ｒｄｖ、Ｒｄｗ）と、
前記アーム間接続点の電圧に相関する電圧を端子電圧（Ｖｕａ、Ｖｖａ、Ｖｗａ）として取得し、取得した前記端子電圧に基づいて、各相の前記モータリレーのショート故障もしくはオープン故障、又は、各相巻線の断線故障を判定する判定部（２５）と、
ＩＣパッケージに内蔵されており、前記インバータの各前記スイッチ素子に対応して設けられ、各前記スイッチ素子にゲート信号を出力可能な複数の駆動回路（３１、３４）と、
を備え、
複数の前記プルアップ抵抗又は複数のプルダウン抵抗のうち少なくとも一部は、前記駆動回路が内蔵された駆動回路ＩＣ（３０１、３０２）の内部に設けられている異常検出装置。
少なくとも各相の前記プルダウン抵抗は、前記駆動回路ＩＣの内部に設けられている請求項１に記載の異常検出装置。
各相の前記プルダウン抵抗と、前記判定部に前記端子電圧を出力する前記駆動回路ＩＣのモニタ端子（４９）との間に、
複数の前記アーム間接続点のうちいずれかの前記アーム間接続点の電圧に相関する電圧を選択し、前記モニタ端子側に出力するマルチプレクサ（３８）をさらに備える請求項２に記載の異常検出装置。
前記判定部が前記端子電圧を取得する時、各相の上アームの前記スイッチ素子に対応する前記駆動回路の動作を停止させる請求項２または３に記載の異常検出装置。
前記駆動回路ＩＣは、さらに前記判定部を動作させる電源機能を有している請求項１〜４のいずれか一項に記載の異常検出装置。
車両の電動パワーステアリング装置（９０）において、前記多相交流モータとして操舵アシストモータへの電力供給回路の異常を検出し、
少なくとも前記操舵アシストモータへの電力供給回路が正常と判定されたとき、操舵トルクに基づいて前記操舵アシストモータの駆動を制御する電動パワーステアリング制御装置として機能する請求項１〜５のいずれか一項に記載の異常検出装置。