JP2019187187A - インバータ回路の故障診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ回路のＦＥＴの故障診断と故障ＦＥＴの特定とを簡易に行えるインバータ回路の故障診断方法を提供する。【解決手段】プリドライバ、電圧監視回路等を一体化してなるモータ駆動用素子（プリドライバＩＣ）であるプリドライバ部４０において、インバータ回路５０を構成するモータ駆動用の複数の半導体スイッチング素子（ＦＥＴ）のＤＳ間電圧を監視する。そして、プリドライバ部４０に接続された制御部３０が、ＤＳ間電圧監視結果とインバータ電源電圧の監視結果とから各ＦＥＴの短絡等の有無を判断する。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、電動パワーステアリング装置のモータ制御ユニットを構成するインバータ回路の故障診断方法に関する。

自動車等の車両の運転者によるステアリングハンドル操作に対して補助トルクを発生する電動モータ、その電動モータの制御装置等を備える電動パワーステアリング装置は、常時動作している。そのため、運転中にモータ駆動部を構成する部品が故障した場合、ステアリングハンドルへのアシスト動作を中止する等の制御とともに故障部品の特定が必要となる。

従来より、電動パワーステアリング装置のインバータ回路のＦＥＴ故障診断方法として、インバータ回路を構成するハイサイドＦＥＴとローサイドＦＥＴ間の端子電圧をＣＰＵのＡ／Ｄ変換機能を用いて監視する方法が知られている。この方法では、インバータ回路が３相ブリッジの場合、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つの信号（端子電圧）を監視している。

モータ駆動回路の故障診断として、例えば特許文献１のモータ制御装置では、過電流検出器によりモータ駆動回路の過電流（ショート故障）を検出するとともに、モータ駆動回路の各相出力に直列に接続されたリレーと３相モータの各相の端子に接続されたモータ端子電圧検出手段で検出した各相駆動コイルの端子電圧を閾値と比較した結果より、モータ駆動回路等の故障の有無を判定している。

特許文献２には、ＥＣＵのモータ駆動回路に駆動信号を供給するＦＥＴ駆動回路部に設けた異常検出回路を構成するＭＯＳＦＥＴの内部抵抗（ドレイン・ソース間抵抗）が、モータ駆動に伴う温度上昇によりリニアに変化することを利用して、ＦＥＴ駆動回路部を構成するゲートドライバＩＣの温度を推定し、その推定温度と閾値との比較結果をもとに、モータ駆動回路部を構成するＦＥＴ（Ｈブリッジ回路）の異常の有無を判定する構成が開示されている。

特許第５１８１５７９号公報 特許第５０１８３３３号公報

インバータ回路の故障診断方法として、従来より３相モータの各モータ端子電圧をＣＰＵのＡ／Ｄで監視して、ブリッジ回路のＦＥＴの故障診断を行う方法も知られているが、３相分のモータ端子電圧をＣＰＵに接続するための部品、回路パターン等が占める基板上の実装面積と、故障診断に要する処理時間とが、モータ制御装置の小型化、低コスト化への課題となっていた。

また、上述したＣＰＵのＡ／Ｄ変換機能を用いた電圧監視方法には、モータ端子スイッチングノイズを除去するためのフィルタ回路による電圧応答遅延、ＣＰＵの認識電圧誤判定防止のための複数回診断による遅延が生じることが指摘されている。

一方、近年において、ブリッジ回路のＦＥＴの短絡検知機能を持たせたモータ駆動回路のプリドライバＩＣが知られている。この短絡検知機能は、ＯＮ駆動されたＦＥＴのドレイン−ソース（ＤＳ）間電位が異常に高いときに異常（ＯＮ故障）検知する機能であるが、ＦＥＴのＯＦＦ故障時にも異常検知するので、故障部位の特定には至らないという問題がある。

上記の特許文献１では、モータ端子電圧検出手段のみならず、モータ駆動回路におけるＦＥＴのショート故障判定用の過電流検出器を設けているため、故障判定のための構成が複雑になる。さらには、端子電圧に基づいた値と所定の閾値との比較を所定回数繰り返し実施し、端子電圧に基づいた値の閾値を超えた回数が所定値以下の場合、モータ駆動回路に故障があると判定しているため判定に時間を要するだけでなく、故障部位がモータであるか、モータ駆動回路であるかを特定するのみで、モータ駆動回路を構成するＦＥＴ個別の故障を特定できないという問題がある。

特許文献２は、装置内部の温度上昇を前提とする異常検出方法であり、温度上昇をともなわないＦＥＴの故障に対応できないことに加えて、モータ駆動回路部全体の故障を判定できても、モータ駆動回路部において、故障しているＦＥＴを個別に特定できないという問題がある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータ端子電圧の監視をせずに、インバータ回路のＦＥＴの故障診断と故障ＦＥＴの特定とを簡易に行えるインバータ回路の故障診断方法を提供することである。

上記の目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として以下の構成を備える。すなわち、本願の例示的な第１の発明は、インバータ回路の故障診断方法であって、前記インバータ回路を構成する複数の駆動素子それぞれの高電位側端子と低電位側端子間の端子間電圧値を監視する第１の監視工程と、前記インバータ回路の電源電圧値を監視する第２の監視工程と、前記端子間電圧値と前記電源電圧値とから前記駆動素子それぞれの故障の有無を判定する判定工程とを備えることを特徴とする。

本願の例示的な第２の発明は、モータ駆動用のインバータ回路を有するモータ制御装置であって、上記例示的な第１の発明に係るインバータ回路の故障診断方法によって、前記インバータ回路を構成する複数のパワー素子それぞれの故障の有無を判定する判定手段を備えることを特徴とする。

本願の例示的な第３の発明は、車両等の運転者のハンドル操作をアシストする電動パワーステアリング用モータ制御装置であって、モータ駆動用のインバータ回路と、上記例示的な第１の発明に係るインバータ回路の故障診断方法によって、前記インバータ回路を構成する複数のパワー素子それぞれの故障の有無を判定する判定手段とを備えることを特徴とする。

本願の例示的な第４の発明は、車両等の運転者のハンドル操作を補助する電動パワーステアリング装置であって、前記ハンドル操作によるトルクを検出するトルクセンサと、上記例示的な第３の発明に係る電動パワーステアリング用モータ制御装置と、前記トルクセンサで検出されたトルクをもとに前記電動パワーステアリング用モータ制御装置により駆動される電動モータとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、インバータ回路の駆動素子の故障の有無を、各駆動素子の端子間電圧値と電源電圧値とを組み合わせて監視することで、駆動素子それぞれのＯＮ故障あるいはＯＦＦ故障を簡易な構成で個別に判定でき、迅速な故障診断が可能となる。

図１は本発明の実施形態に係る電子制御ユニット（モータ駆動制御ユニット）を搭載した電動パワーステアリング装置の概略構成である。 図２は実施形態に係る電子制御ユニットの全体構成を示すブロック図である。 図３は、図２に示す電子制御ユニットの制御部における、インバータ回路の故障診断処理手順を示すフローチャートである。 図４は故障診断処理における故障診断モード、故障診断用信号、故障パターン（失陥状態）等を組み合わせた一覧表である。

以下、本発明に係る実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電子制御ユニット（モータ駆動制御ユニット）を搭載した電動パワーステアリング装置の概略構成である。図１の電動パワーステアリング装置１は、電子制御ユニット(Electronic Control Unit: ECU)２０、操舵部材であるステアリングハンドル２、ステアリングハンドル２に接続された回転軸３、ピニオンギア６、ラック軸７等を備える。

回転軸３は、その先端に設けられたピニオンギア６に噛み合っている。ピニオンギア６により、回転軸３の回転運動がラック軸７の直線運動に変換され、ラック軸７の変位量に応じた角度に、そのラック軸７の両端に設けられた一対の車輪５ａ，５ｂが操舵される。

回転軸３には、ステアリングハンドル２が操作された際の操舵トルクを検出するトルクセンサ９が設けられており、検出された操舵トルクは電子制御ユニット２０へ送られる。電子制御ユニット２０は、トルクセンサ９より取得した操舵トルク、車速センサ（不図示）からの車速等の信号に基づくモータ駆動信号を生成し、その信号を電動モータ１５に出力する。

モータ駆動信号が入力された電動モータ１５からは、ステアリングハンドル２の操舵を補助するための補助トルクが出力され、その補助トルクが減速ギア４を介して回転軸３に伝達される。その結果、電動モータ１５で発生したトルクによって回転軸３の回転がアシストされることで、運転者のハンドル操作を補助する。

図２は、本発明の実施形態に係る電子制御ユニットの全体構成を示すブロック図である。ここでは、モータ駆動制御ユニットとしての電子制御ユニットを電動パワーステアリング装置に搭載した構成を例に挙げて説明する。

図２に示すように電子制御ユニット２０は、電子制御ユニット２０全体の制御を司る制御部（ＣＰＵ）３０、制御部３０からの制御信号よりモータ駆動信号を生成し、ＦＥＴ駆動回路として機能するプリドライバ部４０、電動モータ１５に所定の駆動電流を供給するインバータ回路（モータ駆動回路）としてのモータ駆動部５０等からなる。

制御部３０は、例えばマイクロプロセッサからなり、メモリ２５には、制御部３０が実行する、後述する故障診断処理の手順（処理プログラム）に加え、故障診断処理の実行に必要な演算値等が一時的に記憶される。

モータ駆動部５０には、電源リレー２７を介して外部バッテリＢＴよりモータ駆動用の電源が供給される。電源リレー２７は、バッテリＢＴからの電力を遮断可能に構成され、半導体リレーで構成することもできる。モータ駆動部５０は、複数の半導体スイッチング素子（ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６）からなるＦＥＴブリッジ回路であり、図２では、電動モータ１５への駆動電流を通電するスイッチングＦＥＴの図示を省略している。

ＦＥＴ１，３，５は、それぞれのドレイン端子が電源側に接続されている。また、ＦＥＴ１，３，５のソース端子それぞれがＦＥＴ２，４，６のドレイン端子に接続され、ＦＥＴ２，４，６のソース端子は、グランド（ＧＮＤ）側に接続されている。

インバータ電源電圧監視部３９は、バッテリＢＴからモータ駆動部５０に供給される電源電圧を監視する。制御部３０に内蔵されたＡ／Ｄ変換部３１は、インバータ電源電圧監視部３９における電圧監視結果を、インバータ電源電圧値を示すデジタル信号に変換する。

制御部３０は、操舵トルク、車速センサ等からの信号に基づくＰＷＭ（パルス幅変調）信号をプリドライバ部４０へ出力する。プリドライバ部４０の信号生成部４４は、例えば、制御部３０からのＰＷＭ信号にしたがってＰＷＭ制御信号のデューティを増減することにより、モータ駆動部５０の半導体スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御信号を生成する、電動モータ１５は、例えば３相ブラシレスＤＣモータである。

上述したＦＥＴブリッジ回路は３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のインバータ回路であり、このインバータ回路を構成する半導体スイッチング素子（ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６）は、３相電動モータ１５の各相に対応している。ここでは、ＦＥＴ１，２がＵ相に、ＦＥＴ３，４がＶ相に、そして、ＦＥＴ５，６がＷ相にそれぞれ対応している。

これらのＦＥＴのうちＦＥＴ１，３，５は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の上アーム（ハイサイド（ＨｉＳｉｄｅ）ともいう）のスイッチング素子であり、ＦＥＴ２，４，６は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の下アーム（ローサイド（ＬｏＳｉｄｅ）ともいう）のスイッチング素子である。スイッチング素子（ＦＥＴ）はパワー素子ともいう。ここでは、ＭＯＳＦＥＴ(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) を含む。また、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のスイッチング素子を用いてもよい。

プリドライバ部４０は、半導体スイッチング素子（ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６）を駆動するドライバ（プリドライバ）４３ａ〜４３ｆ、これらの半導体スイッチング素子の短絡故障監視回路等を一体化したモータ制御用集積回路（プリドライバＩＣ）である。ドライバ４３ａ，４３ｃ，４３ｅは、モータ駆動部（インバータ回路）５０のハイサイド（ＨｉＳｉｄｅ）ＦＥＴ１，３，５それぞれを駆動し、ドライバ４３ｂ，４３ｄ，４３ｆは、モータ駆動部５０のローサイド（ＬｏＳｉｄｅ）ＦＥＴ２，４，６それぞれを駆動する。

さらにプリドライバ部４０は、図２に示すようにＦＥＴ１〜ＦＥＴ６それぞれのドレイン−ソース端子間（ＤＳ間）の電圧を監視するＤＳ間電圧監視部４１ａ〜４１ｆを有する。これによって、半導体スイッチング素子（ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６）の短絡等の異常検知（異常監視）を行う。ここでは、例えば、インバータ電源電圧監視部３９、ＤＳ間電圧監視部４１ａ〜４１ｆそれぞれに所定の閾値を設け、その閾値と入力電圧とを比較することによる電圧監視を行う。

次に、本実施形態に係る電子制御ユニットにおけるモータ駆動回路（インバータ回路）の故障診断方法について説明する。図３は、図２に示す電子制御ユニット２０の制御部３０における、インバータ回路の故障診断処理手順を示すフローチャートである。

図４は、図３の故障診断処理における故障診断モード、故障診断用信号、故障パターン（失陥状態）等を組み合わせた一覧表である。図４に示す組合わせは、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に共通である。

本実施形態に係る電子制御ユニットにおける故障診断処理では、制御部３０によって、ブリッジ回路を構成するＵ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれのハイサイド（ＨｉＳｉｄｅ）ＦＥＴとローサイド（ＬｏＳｉｄｅ）ＦＥＴを順次駆動して、各ＦＥＴのドレイン−ソース端子間（ＤＳ間）電圧を監視した結果等に基づいて、ＦＥＴの異常の有無を判断する。

ＦＥＴを駆動する場合、ゲート・ソース間にゲート閾値電圧（ドレイン電流が流れ始めるゲート・ソース間電圧）よりも十分高い電圧を印加することでドレイン電流が流れ、ＦＥＴがＯＮ状態となる。したがって、ゲート閾値電圧以下の電圧がゲート・ソース間に印加されているときには、ＦＥＴはＯＦＦ状態にある。

ＦＥＴのドレイン・ソース間のオン抵抗は、通常、数ｍΩであることから、ＦＥＴをＯＮ駆動したときのＤＳ間電位が異常に高い場合には、通常以上の電流が流れているとして、ＦＥＴが短絡故障状態にあると判断できる。また、ＯＦＦ故障とは、ゲート閾値電圧以上の電圧を印加してＦＥＴをＯＮ駆動しても、通電状態（ＯＮ状態）とならないことを意味する。

なお、図４において「ＦＥＴ駆動信号」が“ＯＦＦ”とあるのは、故障診断をしていない状態（診断機能がオフ）を意味する。

最初に制御部３０は、図３のステップＳ１１において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のうち故障診断するブリッジ回路ＦＥＴの相を選択する。例えばＵ相を選択した場合、制御部３０はステップＳ１３で、プリドライバ部４０の信号生成部４４を介して、ドライバ４３ａにＨｉＳｉｄｅ駆動信号（ＯＮ信号）を送る。これによりドライバ４３ａは、Ｕ相のハイサイド（ＨｉＳｉｄｅ）スイッチング素子（ＦＥＴ１）のゲート端子に所定電圧（ゲート閾値電圧）を印加して、ハイサイドＦＥＴ１を通電状態（ＯＮ）にする。

制御部３０は、続くステップＳ１５において、プリドライバ部４０のインタフェース部４５を介して受信した、ＤＳ間電圧監視部４１ａからの出力値、すなわち、ＯＮ状態に駆動されているＦＥＴ１のドレイン−ソース端子間（ＤＳ間）電圧を監視する。

ＦＥＴ１のＤＳ間において異常電位が検知されない場合、制御部３０は、プリドライバ部４０の信号生成部４４を介して、ドライバ４３ａにＯＦＦ信号を送り、ハイサイドＦＥＴ１を非通電状態（ＯＦＦ）にする。続くステップＳ１７で、ドライバ４３ｂにＬｏＳｉｄｅ駆動信号（ＯＮ信号）を送ることで、Ｕ相のローサイド（ＬｏＳｉｄｅ）スイッチング素子（ＦＥＴ２）のゲート端子に所定電圧を印加し、ＦＥＴ２を通電状態（ＯＮ）にする。

次に制御部３０は、ステップＳ１９において、インタフェース部４５を介して受信したＤＳ間電圧監視部４１ｂからの出力値（ＯＮ状態に駆動されているローサイドＦＥＴ２のドレイン−ソース端子間（ＤＳ間）電圧）を監視する。ローサイドＦＥＴ２のＤＳ間に異常電位が検知されない場合、制御部３０は、ＦＥＴ１，ＦＥＴ２がともに正常と判断する。

上記ステップＳ１３〜Ｓ２１の処理は、図４の「診断モード１」に対応する。制御部３０は、ステップＳ５１において、上記ステップＳ２１での判断結果をメモリ２５に格納する。

制御部３０は、続くステップＳ５３において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のすべての相について故障診断が完了したか否かを判定する。全相について故障診断を完了していない場合、処理をステップＳ１１に戻して故障診断対象のＦＥＴの相を変更する。

ステップＳ１５において、ハイサイドＦＥＴ１（Ｕ相）のＤＳ間に異常電位が検知された場合、制御部３０は、ステップＳ２９でインバータ電源電圧監視部３９の出力、すなわち、モータ駆動部５０の電源電圧を監視する。インバータ電源電圧が低下している場合、ステップＳ３３において、ローサイドＦＥＴ２（Ｕ相）がＯＮ故障状態にあると判断する。

これは、図４の「診断モード４」に対応しており、「ハイサイドＦＥＴ：正常、ローサイドＦＥＴ：ＯＮ故障」の故障パターン（失陥パターン）が診断されたことを意味する。

一方、ステップＳ１９で、ローサイドＦＥＴ２（Ｕ相）のＤＳ間電圧が異常値を示している場合、制御部３０は、ステップＳ２３において、インバータ電源電圧監視部３９からの出力をもとにモータ駆動部５０の電源電圧を監視する。インバータ電源電圧が低下している場合には、ステップＳ２７において、ハイサイドＦＥＴ１（Ｕ相）がＯＮ故障状態にあると判断する。

これは、図４の「診断モード２」に対応しており、「ハイサイドＦＥＴ：ＯＮ故障、ローサイドＦＥＴ：正常」の故障パターン（失陥パターン）が診断されたことになる。

制御部３０は、ステップＳ２３において、インバータ電源電圧が低下していないと判断した場合、ステップＳ２５において、ローサイドＦＥＴがＯＦＦ故障状態にあると判断する。これにより、図４の「診断モード５」である、「ハイサイドＦＥＴ：正常、ローサイドＦＥＴ：ＯＦＦ故障」の故障パターン（失陥パターン）が診断される。

同様にステップＳ２９において、インバータ電源電圧が低下していないと判断された場合には、制御部３０はステップＳ３１において、ハイサイドＦＥＴ１がＯＦＦ故障状態にあると判断する。これにより、図４の「診断モード３」に対応する、「ハイサイドＦＥＴ：ＯＦＦ故障、ローサイドＦＥＴ：正常」の故障パターン（失陥パターン）が診断されたことになる。

図４に示す故障診断結果より、ハイサイドＦＥＴあるいはローサイドＦＥＴがＯＮ故障している場合には、診断モード２，４のようにプリドライバ部４０の電圧監視部でＦＥＴのＤＳ間の異常電位が検知され、かつ、インバータ電源電圧の低下が検知されることが分かる。

すなわち、本実施形態に係る電子制御ユニットにおける故障診断では、同一相のハイサイドＦＥＴとローサイドＦＥＴのいずれか一方がＯＮ故障状態にある場合、他方のＦＥＴをＯＮ信号によって駆動させると貫通電流が流れ、インバータ電源電圧が低下することに着目している。この場合、他方のＦＥＴのＤＳ間電圧が上昇し、そのＦＥＴのＤＳ間電圧監視部では異常値が検知される。このことから、診断モード２，４では、異常電位が検知されているＦＥＴのもう一方のＦＥＴを故障部位と特定できる。

ハイサイドＦＥＴあるいはローサイドＦＥＴのＯＦＦ故障時には、診断モード３，５に示すように、プリドライバ部４０のＤＳ間電圧監視部でＦＥＴの短絡が検知されてもインバータ電源電圧が低下しないことが分かる。これは、同一相のハイサイドＦＥＴとローサイドＦＥＴのいずれか一方がＯＦＦ故障状態にある場合、そのＦＥＴをＯＮ信号によって駆動させても通電しないことによる。

この場合、ＯＦＦ故障状態にあるＦＥＴのＤＳ間電圧が低下しないため、ＯＦＦ故障状態のＦＥＴに対して、プリドライバ部４０のＤＳ間電圧監視部は異常を検知する。このとき貫通電流は流れず、インバータ電源電圧は低下しないので、診断モード３，５では、異常が検知されているＦＥＴを故障部位と特定できる。

次に、本実施形態に係る電子制御ユニットのＦＥＴ故障診断後における処理例について説明する。制御部３０は、ＦＥＴの故障診断後、図３のステップＳ３５において、上記ステップＳ２５，Ｓ２７，Ｓ３１，Ｓ３３での判断結果をメモリ２５に格納する。そして、ステップＳ３７で、例えば、これらのステップＳ２５，Ｓ２７，Ｓ３１，Ｓ３３における故障判断結果に応じた警告表示を行う。警告表示としては、例えば車両のパネルに設けたランプの点灯、点滅等により、電子制御ユニットのインバータ回路でスイッチング素子（ＦＥＴ）に故障が発生している旨を告知する表示が考えられる。

制御部３０は、ステップＳ３９で、当該ＦＥＴについて故障と判断されたのが最初（１回目）か否かを判断する。それが１回目の故障判断であれば、ステップＳ４１において、全相について故障診断が完了したかどうかを判断する。全相の故障診断が完了していない場合には、処理をステップＳ１１に戻す。

一方、全相について故障診断処理が完了している場合、制御部３０はステップＳ４３で、その故障が１相のＦＥＴのみの故障（単一失陥）であって、ＦＥＴのＯＦＦ故障か否かを判断する。１相のみの故障であってＯＦＦ故障であれば、そのインバータ回路（モータ駆動回路）を搭載した電動パワーステアリング装置におけるステアリングハンドルへのアシストを継続する（ステップＳ４７）。

これにより、２相による縮退したモータ駆動によるアシスト継続が可能となり、１００％の性能は保証できないものの車両の運転者に対するハンドル操作の補助を続行できる。このとき、図２では図示していないが、異常を示す相リレーをＯＦＦにして、異常を示す相のみを切り離してもよい。

ステップＳ３９において、そのＦＥＴについて複数回（２回目以降）の故障が判断された場合、あるいは、ステップＳ４３において、ＦＥＴの故障が１相のみの故障ではないと判断された場合、あるいは、１相のみの故障であってもＦＥＴのＯＮ故障の場合には、制御部３０はステップＳ４５において、ステアリングハンドルへのアシストを中止する。これにより、複数回、故障と判断された場合等において、ＦＥＴの焼失等による危険回避、アシスト機能の顕著な劣化を防止できる。

ステップＳ５３で、Ｕ，Ｖ，Ｗ全相についてＦＥＴが正常であると診断された場合、あるいは、ステップＳ４１で全相のＦＥＴの故障診断後において１相のみの故障が継続し、ステップＳ４７でアシスト継続処理を行った場合、制御部３０は、ステップＳ５５において全相についての故障診断回数が所定回数（ｎ回）以上であるか否かを判断する。

このように、全相のＦＥＴの故障判定を複数回行うことで、所定の処理時間（例えば、数十ｍｓ）、パワー素子としてのＦＥＴについて確実な故障判定処理を継続して実行でき、より精度の高い故障判定結果を得ることができる。

なお、上記の故障診断処理において、所定の処理時間に故障診断を複数回行う構成としたが、これに限定されない。例えば、図３のステップＳ５５において、故障診断の判断回数ｎを１回あるいは数回に限定することで、ＥＣＵの起動時（モータ駆動時の初期）においてインバータ回路の初期故障の有無を診断して、電動パワーステアリング用モータ制御装置の初期故障に対応する構成を実現できる。

また、ステップＳ５５の故障診断回数ｎに制限を設けず、常時、インバータ回路のＦＥＴ故障の有無を診断する構成により、ＥＣＵの起動時のみならず、ＥＣＵが制御を実行中、電動パワーステアリング用モータ制御装置の故障に常時（すなわちモータ駆動後、継続して）、対応できる。

さらには、インバータ回路のＦＥＴ故障の発生時期に応じてアシストの中止またはアシストの継続を行う構成としてもよい。こうすることで、電動パワーステアリング用モータ制御装置において、ＦＥＴの故障の度合いに応じたアシスト機能を提供できる。

以上説明したように本実施形態に係る電子制御ユニットは、モータ駆動用の複数の半導体スイッチング素子（ＦＥＴ）からなるインバータ回路を駆動する素子であって、プリドライバ、監視回路等を一体化してなるモータ駆動用素子（プリドライバＩＣ）において、インバータ回路の各ＦＥＴのＤＳ間電圧を監視し、プリドライバ部に接続された制御部が、モータ駆動用素子からＦＥＴのＤＳ間電圧の監視結果を受けて、このＤＳ間電圧監視結果とインバータ電源電圧の監視結果とから各ＦＥＴの短絡等の有無を判断する構成を有する。

このように、ＦＥＴの故障診断にモータ駆動用のプリドライバＩＣの機能を利用する構成としたことで、少ない故障判定要素によって迅速な故障診断が可能となる。また、故障診断に際してモータ端子電圧の検知を用いないので、故障判定のための回路構成が簡素化され、電子制御ユニットにおける部品点数の削減、基板面積の小型化が可能となる。

さらには、３相モータを駆動するインバータ回路に対してＵ，Ｖ，Ｗ３相の各相ごとにＦＥＴの故障の有無を判断するので、ＦＥＴの切替え回数を少なくして、故障診断処理の簡素化、診断に要する時間を短縮できる。加えて、ＦＥＴの異常判断の後にインバータ電源電圧をチェックする、つまり、ＦＥＴの異常判定を先に行うことで、故障しているＦＥＴの特定とともに、ＦＥＴのＯＮ故障のみならずＯＦＦ故障も容易に判定できる。そして、ＦＥＴのＰＷＭ駆動時のタイミングでＦＥＴの故障検知を行うことで、誤判定を抑えることができる。

また、電動パワーステアリング装置において、上述したインバータ回路のＦＥＴ短絡等の故障診断機能を搭載した電動パワーステアリング用モータ制御装置を備えることで、モータ駆動素子であるＦＥＴの故障の有無を簡単な構成で判定できる。その結果、電動パワーステアリング用モータ制御装置の起動時間を短縮できるので、操舵アシスト開始までの時間を早くすることが可能となる。さらに、操舵アシスト中に異常を検出した場合に短時間で故障を判定（確定）できるので、故障でないと判定できた場合に操舵アシスト停止時間を短くすることが可能となる。

１ 電動パワーステアリング装置
２ ステアリングハンドル
３ 回転軸
４ 減速ギア
６ ピニオンギア
７ ラック軸
１５ 電動モータ
２０ モータ駆動制御ユニット
２５ メモリ
２７ 電源リレー
３０ 制御部
３１ Ａ／Ｄ変換部
３９ インバータ電源電圧監視部
４０ プリドライバ部
４１ａ〜４１ｆ ＤＳ間電圧監視部
４３ａ〜４３ｆ ドライバ（プリドライバ）
５０ インバータ回路（モータ駆動部）
ＢＴ 外部バッテリ

Claims (14)

1. インバータ回路の故障診断方法であって、
   前記インバータ回路を構成する複数の駆動素子それぞれの高電位側端子と低電位側端子間の端子間電圧値を監視する第１の監視工程と、
   前記インバータ回路の電源電圧値を監視する第２の監視工程と、
   前記端子間電圧値と前記電源電圧値とから前記駆動素子それぞれの故障の有無を判定する判定工程と、
   を備えることを特徴とするインバータ回路の故障診断方法。
2. 前記判定工程は、前記複数の駆動素子それぞれのＯＮ故障とＯＦＦ故障を判定することを特徴とする請求項１に記載のインバータ回路の故障診断方法。
3. 前記第１の監視工程を実行した後、前記第２の監視工程を実行することを特徴とする請求項２に記載のインバータ回路の故障診断方法。
4. 前記判定工程において前記故障の有無の判定を複数回行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインバータ回路の故障診断方法。
5. モータ駆動用のインバータ回路を有するモータ制御装置であって、
   請求項１〜４のいずれかに記載のインバータ回路の故障診断方法によって、前記インバータ回路を構成する複数のパワー素子それぞれの故障の有無を判定する判定手段を備えることを特徴とするモータ制御装置。
6. 前記複数のパワー素子それぞれの端子間電圧を、前記インバータ回路を制御するモータ駆動用素子で監視することを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。
7. 前記モータは３相モータであり、前記判定手段は前記３相の各相ごとに、前記インバータ回路を構成するパワー素子の故障の有無を判定することを特徴とする請求項５または６に記載のモータ制御装置。
8. 前記複数のパワー素子は前記インバータ回路においてモータ駆動用のブリッジ回路を構成することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
9. 車両等の運転者のハンドル操作をアシストする電動パワーステアリング用モータ制御装置であって、
   モータ駆動用のインバータ回路と、
   請求項１〜４のいずれかに記載のインバータ回路の故障診断方法によって、前記インバータ回路を構成する複数のパワー素子それぞれの故障の有無を判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とする電動パワーステアリング用モータ制御装置。
10. 前記判定手段はモータ駆動時の初期にのみ前記故障の有無を判定することを特徴とする請求項９に記載の電動パワーステアリング用モータ制御装置。
11. 前記判定手段はモータ駆動後、継続して前記故障の有無を判定することを特徴とする請求項９に記載の電動パワーステアリング用モータ制御装置。
12. 前記故障の発生時期に応じて前記アシストを中止または継続することを特徴とする請求項１０または１１に記載の電動パワーステアリング用モータ制御装置。
13. 前記複数のパワー素子は前記インバータ回路においてモータ駆動用のブリッジ回路を構成することを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング用モータ制御装置。
14. 車両等の運転者のハンドル操作を補助する電動パワーステアリング装置であって、
    前記ハンドル操作によるトルクを検出するトルクセンサと、
    請求項９〜１３のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング用モータ制御装置と、
    前記トルクセンサで検出されたトルクをもとに前記電動パワーステアリング用モータ制御装置により駆動される電動モータと、
    を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。