電力変換装置
【課題】比較的簡素な処理で異常を検出可能な電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置１は、複数の相に対応するコイル１１〜１３から構成される巻線組１８を有するモータ１０に通電される電力を変換する。インバータ部２０は、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、Ｗ相コイル１３の各相に対応する上ＭＯＳ２１〜２３および下ＭＯＳ２４〜２６によりスイッチング素子対をなす複数のＭＯＳ２１〜２６を有する。プルアップ抵抗６１〜６３は、コイル１１〜１３の各相とバッテリ３１の高電位側との間に設けられる。中性点電圧検出部５１は、巻線組１８の中性点電圧Ｖｍを検出する。マイコン７０は、中性点電圧Ｖｍに基づき、異常を検出する。これにより、電圧を検出する箇所を減らしているので、電圧検出に係る部品点数を低減することができ、比較的簡素な処理で異常を検出することができる。
【解決手段】電力変換装置１は、複数の相に対応するコイル１１〜１３から構成される巻線組１８を有するモータ１０に通電される電力を変換する。インバータ部２０は、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、Ｗ相コイル１３の各相に対応する上ＭＯＳ２１〜２３および下ＭＯＳ２４〜２６によりスイッチング素子対をなす複数のＭＯＳ２１〜２６を有する。プルアップ抵抗６１〜６３は、コイル１１〜１３の各相とバッテリ３１の高電位側との間に設けられる。中性点電圧検出部５１は、巻線組１８の中性点電圧Ｖｍを検出する。マイコン７０は、中性点電圧Ｖｍに基づき、異常を検出する。これにより、電圧を検出する箇所を減らしているので、電圧検出に係る部品点数を低減することができ、比較的簡素な処理で異常を検出することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に通電される電力を変換する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のスイッチング素子のオンおよびオフを切り替えることにより回転電機に通電される電力を変換する電力変換装置が公知である。例えば、回転電機がモータである場合、電力変換装置に故障が生じていると、所望のトルクを出力できず、モータの出力軸と連結されるギア等の機械装置にダメージを与える虞がある。そこで、特許文献１では、給電線の任意の一線にバイアス電圧を印加するバイアス回路を設け、給電線の異常を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−５０７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、全ての相の給電線の電圧を検出しているため、電圧検出箇所が多く、異常検出に係る処理が複雑であるという問題点があった。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡素な処理で異常を検出可能な電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の電力変換装置は、複数の相に対応する巻線から構成される巻線組を有する回転電機に通電される電力を変換する。電力変換装置は、インバータ部と、抵抗器と、中性点電圧検出手段と、異常検出手段と、を備える。インバータ部は、巻線の各相に対応し、高電位側に配置された高電位側スイッチング素子および低電位側に配置された低電位側スイッチング素子によりスイッチング素子対をなす複数のスイッチング素子を有する。抵抗器は、巻線の各相と電源の高電位側との間に設けられる。中性点電圧検出手段は、巻線組の中性点電圧を検出する。異常検出手段は、中性点電圧検出手段により検出された電圧に基づき、異常を検出する。
【０００６】
本発明では、巻線組の中性点電圧を検出し、各相の巻線に印加される電圧を検出していない。これにより、電圧を検出する箇所を減らしているので、電圧検出に係る部品点数を低減することができ、比較的簡素な処理で異常を検出することができる。
なお、インバータ部および巻線組が複数系統からなる場合、抵抗器および中性点電圧検出手段は、系統ごとに上記の如く設けられることが好ましい。以下の請求項に係る発明においても同様である。インバータ部および巻線組が複数系統からなる場合、電圧検出に係る部品点数の削減効果がより大きい。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、抵抗器の抵抗値は、相毎に異なっている。これにより、異常箇所に応じて中性点電圧が異なる値となるので、中性点電圧に基づき、異常箇所を比較的容易に特定することができる。
【０００８】
請求項３に記載の電力変換装置は、複数の相に対応する巻線から構成される巻線組を有する回転電機に通電される電力を変換する。電力変換装置は、インバータ部と、第１の抵抗器と、第２の抵抗器と、中性点電圧検出手段と、異常検出手段と、を備える。インバータ部は、巻線の各相に対応し、高電位側に配置された高電位側スイッチング素子および低電位側に配置された低電位側スイッチング素子によりスイッチング素子対をなす複数のスイッチング素子を有する。第１の抵抗器は、巻線と電源の高電位側との間に設けられる。第２の抵抗器は、巻線ごとに設けられ、一端が巻線と接続し、他端が１つの結線部で結線される。中性点電圧検出手段は、結線部に印加される電圧を中性点電圧として検出する。異常検出手段は、中性点電圧検出手段により検出された中性点電圧に基づき、異常を検出する。
【０００９】
巻線ごとに設けられた第２の抵抗器の結線部に印加される電圧は、巻線の中性点に印加される電圧と一致する。そこで、第２の抵抗器の結線部に印加される電圧を中性点電圧とみなし、当該電圧に基づいて異常を検出するので、電圧の検出箇所を低減でき、電圧検出に係る部品点数を減らすことができる。また、比較的簡素な処理で異常を検出することができる。なお、第２の抵抗器の抵抗値は、巻線の抵抗値と比較して十分に大きい値とすることが好ましい。
また、回転電機の外部にて各相の巻線と第２の抵抗器の一端とを接続すれば、中性点電圧を検出するための配線を回転電機から別途取り出す必要がないので、回転電機の構成を変更することなく中性点電圧を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態による電力変換装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態による異常検出処理を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態による電力変換装置の構成を示す模式図である。
【図４】本発明の他の実施形態による電力変換装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明による電力変換装置を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、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。
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態による電力変換装置１は、回転電機としてのモータ１０に通電される電力を変換するものである。電力変換装置１は、モータ１０とともに、例えば車両のステアリング操作をアシストするための電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）に適用される。
【００１２】
モータ１０は、三相ブラシレスモータであり、図示しないロータおよびステータを有している。ロータは、円板状の部材であり、その表面に永久磁石が貼り付けられ、磁極を有している。ステータは、ロータを内部に収容するとともに、回転可能に支持している。ステータは、径内方向へ所定角度毎に突出する突出部を有し、この突出部に図１に示すＵ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、およびＷ相コイル１３が巻回されている。Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、およびＷ相コイル１３は、それぞれＵ相、Ｖ相、およびＷ相に対応する巻線であり、全体で巻線組１８を構成している。なお、図１には、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、およびＷ相コイル１３は、それぞれ１つのコイルとして図示されているが、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、およびＷ相コイル１３は、複数のコイルから構成されていても差し支えない。本実施形態では、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、およびＷ相コイル１３は、中性点１７で接続されている。すなわち、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、およびＷ相コイル１３は、Ｙ結線されている。
【００１３】
電力変換装置１は、インバータ部２０、中性点電圧検出手段としての中性点電圧検出部５１、抵抗器としてのプルアップ抵抗６１〜６３、およびマイコン７０等を備えている。
インバータ部２０は、三相インバータであり、巻線組１８のＵ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、およびＷ相コイル１３のそれぞれへの通電を切り替えるべく、６つのスイッチング素子２１〜２６がブリッジ接続されている。スイッチング素子２１〜２６は、本実施形態においては、電界効果トランジスタの一種であるＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）である。以下、スイッチング素子２１〜２６を、ＭＯＳ２１〜２６という。
【００１４】
３つのＭＯＳ２１〜２３は、電源としてのバッテリ３１の正極側にドレインが接続されている。また、ＭＯＳ２１〜２３のソースが、それぞれＭＯＳ２４〜２６のドレインに接続されている。ＭＯＳ２４〜２６のソースは、シャント抵抗２７〜２９を介してグランドに接続されている。
【００１５】
対になっているＭＯＳ２１とＭＯＳ２４との接続点は、Ｕ相コイル１１の一端に接続している。また、対になっているＭＯＳ２２とＭＯＳ２５との接続点は、Ｖ相コイル１２の一端に接続している。さらにまた、対になっているＭＯＳ２３とＭＯＳ２６との接続点は、Ｗ相コイル１３の一端に接続している。
【００１６】
ＭＯＳ２４〜２６とグランドとの間には、シャント抵抗２７〜２９が設けられている。具体的には、ＭＯＳ２４とグランドとの間にシャント抵抗２７が設けられ、ＭＯＳ２５とグランドとの間にシャント抵抗２８が設けられ、ＭＯＳ２６とグランドとの間にシャント抵抗２９が設けられる。このシャント抵抗２７〜２９に通電される電流の電圧値（または電流値）を検出することにより、コイル１１〜１３に通電される電流を検出している。
【００１７】
ここで、ＭＯＳ２１〜２３がインバータ部２０における「高電位側スイッチング素子」に対応している。また、ＭＯＳ２４〜２６がインバータ部２０における「低電位側スイッチング素子」に対応している。以下、適宜、「高電位側スイッチング素子」を「上ＭＯＳ」といい、「低電位側スイッチング素子」を「下ＭＯＳ」という。また、必要に応じて「Ｕ上ＭＯＳ２１」といった具合に、対応する相を合わせて記載する。また、対になっているＭＯＳ２１とＭＯＳ２４、ＭＯＳ２２とＭＯＳ２５、ＭＯＳ２３とＭＯＳ２６が、それぞれ「スイッチング素子対」に対応している。
【００１８】
また、バッテリ３１の正極側から上ＭＯＳ２１〜２３のドレインへ至る経路を、バッテリライン３３とし、シャント抵抗２７〜２９からグランドへ至る経路を、グランドライン３４とする。本実施形態では、バッテリライン３３が「電源の高電位側」と対応し、グランドライン３４が「電源の低電位側」と対応している。以下、バッテリ３１の正極側からグランドへ至る経路において、バッテリ３１側を上流、グランド側を下流とする。
【００１９】
バッテリ３１の正極側とインバータ部２０との間のバッテリライン３３には、電源リレー３２が設けられている。電源リレー３２は、マイコン７０によりオン／オフが制御され、バッテリ３１とインバータ部２０およびモータ１０との間の電流の流れを許容または遮断する。電源リレー３２は、所謂ノーマリーオープンタイプの電源リレーであり、マイコン７０からのオン指令がないときはオープン状態（オフ状態）のため電流の流れを遮断し、マイコン７０からのオン指令があったときはクローズ状態（オン状態）となり電流の流れを許容する。
【００２０】
コンデンサ３６は、一端が電源リレー３２とインバータ部２０との間にてバッテリライン３３と接続し、他端がインバータ部２０とバッテリ３１との間にてグランドライン３４と接続している。すなわち、コンデンサ３６は、バッテリ３１とインバータ部２０との間に設けられている。コンデンサ３６は、電荷を蓄えることで、ＭＯＳ２１〜２６への電力供給を補助したり、バッテリ８０からモータ１０へ電力を供給する際に生じるリップル電流を抑制したりする。
【００２１】
プリチャージ回路４０は、コンデンサ３６とバッテリライン３３との接続部と、電源リレー３２と、の間に接続される。プリチャージ回路４０は、プリチャージバッテリ４１、プリチャージリレー４２、プリチャージ抵抗４３を有している。
プリチャージバッテリ４１は、バッテリ３１よりも電圧が小さい。本実施形態では、バッテリ３１の電圧（以下、「バッテリ電圧Ｖｐｉｇ」という。）が１２Ｖであり、プリチャージバッテリ４１の電圧（以下、「プリチャージ電圧Ｖｐｒｅ」という。）が５Ｖである。
【００２２】
プリチャージリレー４２は、マイコン７０によりオン／オフが制御され、プリチャージバッテリ４１とバッテリライン３３との間の電流の流れを許容または遮断する。本実施形態では、プリチャージリレー４２とバッテリライン３３との間には、プリチャージ抵抗４３が設けられている。プリチャージ抵抗４３は、プリチャージリレー４２がオンとなるように制御したとき、プリチャージバッテリ４１からコンデンサ３６に瞬間的に大電流が流れるのを防止するために設けられている。プリチャージ抵抗４３の抵抗値は、例えば１０Ωまたは１００Ω等の任意の値に設定されている。なお、プリチャージバッテリ４１からの過剰な出力を制限する機能が備えられていれば、プリチャージ抵抗４３は設けなくてもよい。
【００２３】
リレー後電圧検出部５０は、電源リレー３２の下流側におけるバッテリライン３３の電圧（以下、「リレー後電源電圧Ｖｒ」という。）を検出する。リレー後電圧検出部５０は、一端がプリチャージ回路４０とコンデンサ３６との間のバッテリライン３３に接続され、他端がグランドに接続されている。リレー後電圧検出部５０は、３つの抵抗５０１、５０２、５０３を有している。直列に接続される２つの抵抗５０１、５０２は、分圧抵抗を構成する。抵抗５０１、５０２の抵抗値は、抵抗５０１、５０２の接続点に印加される電圧がマイコン７０にて検出可能な電圧となるように設定される。また、抵抗５０１、５０２の接続点とマイコン７０との間に接続される抵抗５０３は、マイコン７０側に過電流が流れるのを防ぐために設けられている。
【００２４】
本実施形態では、巻線組１８の中性点電圧を検出する中性点電圧検出部５１が設けられている。中性点電圧検出部５１は、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、およびＷ相コイル１３の中性点１７に印加される電圧（以下、「中性点電圧Ｖｍ」という。）を検出する。中性点電圧検出部５１は、一端が中性点１７に接続され、他端がグランドに接続されている。本実施形態では、中性点１７と中性点電圧検出部５１とを接続する配線１７１が、コイル１１〜１３の相毎にインバータ部２０側へ取り出される配線とは別途、モータ１０から取り出されている。中性点電圧検出部５１は、リレー後電圧検出部５０と同様、３つの抵抗５１１、５１２、５１３を有している。直列に接続される２つの抵抗５１１、５１２は、分圧抵抗を構成する。抵抗５１１、５１２の抵抗値は、抵抗５１１、５１２の接続点に印加される電圧がマイコン７０にて検出可能な電圧となるように設定される。また、抵抗５１１、５１２の接続点とマイコン７０との間に接続される抵抗５１３は、マイコン７０側に過電流が流れるのを防ぐために設けられている。
【００２５】
プルアップ抵抗６１〜６３は、巻線の各相とバッテリ３１の高電位側との間に設けられる。具体的には、Ｕ相コイル１１とバッテリ３１の高電位側との間にプルアップ抵抗６１が設けられ、Ｖ相コイル１２とバッテリ３１の高電位側との間にプルアップ抵抗６２が設けられ、Ｗ相コイル１３とバッテリ３１の高電位側との間にプルアップ抵抗６３が設けられる。換言すると、プルアップ抵抗６１が、電源リレー３２の下流側においてバッテリライン３３とＵ相コイル１１とを接続し、プルアップ抵抗６２が、電源リレー３２の下流側においてバッテリライン３３とＶ相コイル１２とを接続し、プルアップ抵抗６３が、電源リレー３２の下流側において、バッテリライン３３とＷ相コイル１３とを接続する。すなわち、本実施形態では、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相がプルアップ抵抗６１〜６３によりプルアップされている。
【００２６】
ここで、電力変換装置１に用いられる各種抵抗の抵抗値をまとめておく。
プルアップ抵抗６１の抵抗値（以下、「ＲｐｕｌｌＵ」という。）、プルアップ抵抗６２の抵抗値（以下、「ＲｐｕｌｌＶ」という。）、およびプルアップ抵抗６３の抵抗値（以下、「ＲｐｕｌｌＷ」という。）は、いずれも１０５００Ωである。また、中性点電圧検出部５１を構成する抵抗５１１の抵抗値（以下、「ＲｕｐＭ」という。）は０Ωであり、抵抗５１２の抵抗値（以下、「ＲｄｏｗｎＭ」という。）は１０００Ωであり、抵抗５１３の抵抗値（以下、「ＲｄａｍｐＭ」という。）は２４００Ωである。さらに、Ｕ相コイル１１の抵抗値（以下、「ＲｍＵ」という。）、Ｖ相コイル１２の抵抗値（以下、「ＲｍＶ」という。）、およびＷ相コイル１３の抵抗値（以下、「ＲｍＷ」という。）は、いずれも０．０１Ωである。
【００２７】
マイコン７０は、集積回路等を有する小型のコンピュータであり、電力変換装置１の種々の部品および検出手段等に接続している。マイコン７０の記憶部にはプログラムが格納されており、マイコン７０は当該プログラムに従い種々の処理を実行するとともに接続先の部品等の作動を制御する。
【００２８】
マイコン７０は、ＭＯＳ２１〜２６、電源リレー３２、プリチャージリレー４２、のそれぞれに接続している。図１では、煩雑になることを避けるため、これらの制御線については省略している。また、マイコン７０には、イグニッション電源７１が接続されている。車両の操作者がイグニッションキーをオンにすると、イグニッション電源７１からマイコン７０へ電力が供給され、マイコン７０による種々の処理が開始される。
【００２９】
マイコン７０は、ＰＷＭ制御によりＭＯＳ２１〜２６のオン／オフを切り替えることで、モータ１０のトルクおよび回転数を調節する。電源リレー３２がオンとなるように制御され、インバータ部２０側への電力の供給が許容されているとき、マイコン７０は、ＭＯＳ２１〜２６のオン／オフを切り替える。これにより、バッテリ３１からの直流電流が相毎に位相の異なる正弦波電流に変換される。そして、位相の異なる正弦波電流に変換された電流がＵ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、およびＷ相コイル１３に通電され、通電により生じる磁界を受けてモータ１０が回転する。このように、マイコン７０は、ＭＯＳ２１〜２６のオン／オフを切り替えることにより、モータ１０の駆動を制御している。
マイコン７０は、リレー後電圧検出部５０からリレー後電源電圧Ｖｒを取得する。また、マイコン７０は、中性点電圧検出部５１から中性点電圧Ｖｍを取得する。
【００３０】
本実施形態では、マイコン７０は、中性点電圧Ｖｍに基づき、インバータ部２０、コイル１１〜１３、およびインバータ部２０とコイル１１〜１３との間における異常を検出している。
ここで、異常検出処理を図２に示すフローチャートに基づいて説明する。図２に示す処理は、イグニッション電源７１がオンされたときに実行される処理である。
【００３１】
最初のステップＳ１０１（以下、「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」で示す。）では、プリチャージリレー４２をオンにする。このとき、電源リレー３２はオンせず、オフの状態を維持する。
【００３２】
Ｓ１０２では、リレー後電圧検出部５０からリレー後電源電圧Ｖｒを取得し、リレー後電源電圧Ｖｒが正常か否かを判断する。ここでは、電源リレー３２がオフ、プリチャージリレー４２がオンであるので、正常時のリレー後電源電圧Ｖｒは、プリチャージ電圧Ｖｐｒｅ、すなわち５Ｖとなる。したがって、リレー後電源電圧Ｖｒがプリチャージ電圧Ｖｐｒｅである５Ｖを含む所定の範囲内であるとき、リレー後電源電圧Ｖｒが正常であると判断する。例えば、４．５≦Ｖｒ≦５．５のとき、正常であると判断する。リレー後電源電圧Ｖｒが正常でないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、すなわちＶｒ＜４．５またはＶｒ＞５．５である場合、Ｓ１０８へ移行する。なお、Ｖｒ≒０のとき、コンデンサ３６のショート故障、プリチャージバッテリ４１の故障、またはプリチャージリレー４２の故障であると特定できる。また、Ｖｒ≒１２のとき、電源リレー３２のショート故障であると特定できる。リレー後電源電圧Ｖｒが正常であると判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、すなわち４．５≦Ｖｒ≦５．５である場合、Ｓ１０３へ移行する。
【００３３】
Ｓ１０３では、電源リレー３２をオンにし、プリチャージリレー４２をオフにする。
Ｓ１０４では、中性点電圧検出部５１から中性点電圧Ｖｍを取得し、取得した中性点電圧Ｖｍが正常か否かを判断する。
正常時における中性点電圧Ｖｍは、以下の式（１）で算出される。
Ｖｍ＝Ｖｐｉｇ×（ＲｄｏｗｎＭ）／（Ｒｐ３＋ＲｕｐＭ＋ＲｄｏｗｎＭ）
…（１）
ただし、Ｒｐ３は、プルアップ抵抗６１およびＵ相コイル１１と、プルアップ抵抗６２およびＶ相コイル１２と、プルアップ抵抗６３およびＷ相コイル１３と、の合成抵抗であって、以下の式（２）で算出される。
Ｒｐ３＝｛（ＲｐｕｌｌＵ＋ＲｍＵ）×（ＲｐｕｌｌＶ＋ＲｍＶ）
×（ＲＰｕｌｌＷ＋ＲｍＷ）｝
／｛（ＲｐｕｌｌＵ＋ＲｍＵ）（ＲｐｕｌｌＶ＋ＲｍＶ）
＋（ＲｐｕｌｌＶ＋ＲｍＶ）（ＲｐｕｌｌＷ＋ＲｍＷ）
＋（ＲｐｕｌｌＷ＋ＲｍＷ）（ＲｐｕｌｌＵ＋ＲｍＵ）｝
…（２）
バッテリ電圧Ｖｐｉｇを１２Ｖ、各抵抗値を上記の値とすると、正常時の中性点電圧Ｖｍは、２．６６Ｖとなる。
【００３４】
本実施形態では、中性点電圧Ｖｍが上記式（１）により算出される値である２．６６Ｖを含む所定の範囲内のとき、中性点電圧Ｖｍが正常であると判断する。例えば、２．４≦Ｖｍ≦２．８のとき、中性点電圧Ｖｍが正常であると判断する。中性点電圧Ｖｍが正常でないと判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、すなわち、Ｖｍ＜２．４またはＶｍ＞２．８である場合、Ｓ１０８へ移行する。なお、中性点電圧Ｖｍに基づき、異常の有無だけでなく、異常箇所を特定可能であるが、異常箇所の特定については後述する。中性点電圧Ｖｍが正常であると判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、すなわち２．４≦Ｖｍ≦２．８である場合、Ｓ１０５へ移行する。
【００３５】
Ｓ１０５では、電源リレー３２をオンにし、プリチャージリレー４２をオフにする。
Ｓ１０６では、ＭＯＳ２１〜２６を１相ずつ５０％駆動したときの中性点電圧が正常か否かを判断する。具体的には、Ｕ上ＭＯＳ２１およびＵ下ＭＯＳ２４を５０％駆動したときの中性点電圧Ｖｍを取得し、取得した中性点電圧Ｖｍが正常か否かを判断する。また、Ｖ上ＭＯＳ２２およびＶ下ＭＯＳ２５を５０％駆動したときの中性点電圧Ｖｍを取得し、取得した中性点電圧Ｖｍが正常か否かを判断する。さらにまた、Ｗ上ＭＯＳ２３およびＷ下ＭＯＳ２６を５０％駆動したときの中性点電圧Ｖｍを取得し、取得した中性点電圧Ｖｍが正常か否かを判断する。
なお、正常時における各相ＭＯＳ５０％駆動時の中性点電圧Ｖｍは、以下のように算出される。すなわち、Ｕ相を５０％駆動したときの中性点電圧Ｖｍを式（３−１）、Ｖ相を５０％駆動したときの中性点電圧Ｖｍを式（３−２）、Ｗ相を５０％駆動したときの中性点電圧Ｖｍを式（３−３）に示す。
Ｖｍ＝Ｖｐｉｇ×０．５×ＲｄｏｗｎＭ／（ＲｍＵ＋ＲｄｏｗｎＭ） …（３−１）
Ｖｍ＝Ｖｐｉｇ×０．５×ＲｄｏｗｎＭ／（ＲｍＶ＋ＲｄｏｗｎＭ） …（３−２）
Ｖｍ＝Ｖｐｉｇ×０．５×ＲｄｏｗｎＭ／（ＲｍＷ＋ＲｄｏｗｎＭ） …（３−３）
【００３６】
本実施形態では、中性点電圧Ｖｍが上記式（３−１）〜（３−３）にて算出される値を含む所定の範囲内である場合、各相ＭＯＳ５０％駆動時の電圧が正常であると判断する。具体的には、例えば上記式（３−１）〜（３−３）で算出される値に０．９を乗じた値以上、１．１を乗じた値以下のとき、正常であると判断する。各相ＭＯＳ５０％駆動時の中性点電圧Ｖｍが正常ではないと判断された場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、Ｓ１０８へ移行する。各相ＭＯＳ５０％駆動時の中性点電圧Ｖｍが正常であると判断された場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、Ｓ１０７へ移行する。
【００３７】
Ｓ１０７では、ＥＰＳの駆動を開始する。
リレー後電源電圧Ｖｒが正常でないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、中性点電圧Ｖｍが正常でないと判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、または各相ＭＯＳ５０％駆動時の中性点電圧Ｖｍが正常でないと判断された場合（Ｓ１０６：ＮＯ）に移行するＳ１０８では、停止処理を実行し、本処理を終了する。具体的には、例えば電源リレー３２がオンになっている場合、電源リレー３２をオフにする。
【００３８】
ここで、電源リレー３２をオン、プリチャージリレー４２をオフにしたときの中性点電圧Ｖｍに基づく異常箇所の特定について説明する。
上ＭＯＳ２１〜２３のいずれかがショートしている場合、中性点電圧Ｖｍは、以下の式（４）で算出される。
Ｖｍ＝Ｖｐｉｇ×｛（ＲｄｏｗｎＭ）／（ＲｕｐＭ＋ＲｄｏｗｎＭ）｝ …（４）
バッテリ電圧Ｖｐｉｇを１２Ｖ、各抵抗値を上記の値としたとき、上ＭＯＳ２１〜２３ショート時における中性点電圧Ｖｍは、１２Ｖとなる。
また、下ＭＯＳ２４〜２６のいずれかがショートしている場合、中性点電圧Ｖｍは、以下の値となる。
Ｖｍ＝０ …（５）
【００３９】
Ｕ相配線が断線している場合、中性点電圧Ｖｍは、以下の式（６）で算出される。
Ｖｍ＝Ｖｐｉｇ×（ＲｄｏｗｎＭ）／（Ｒｐ２ｕ＋ＲｕｐＭ＋ＲｄｏｗｎＭ）
…（６）
ただし、Ｒｐ２ｕは、プルアップ抵抗６２およびＶ相コイル１２と、プルアップ抵抗６３およびＷ相コイル１３と、の合成抵抗であって、以下の式（７）で算出される。
Ｒｐ２ｕ＝｛（ＲｐｕｌｌＶ＋ＲｍＶ）×（ＲｐｕｌｌＷ＋ＲｍＷ）｝
／｛（ＲｐｕｌｌＶ＋ＲｍＶ）＋（ＲｐｕｌｌＷ＋ＲｍＷ）｝ …（７）
バッテリ電圧Ｖｐｉｇを１２Ｖ、各抵抗値を上記の値としたとき、Ｕ相配線断線時の中性点電圧Ｖｍは１．９２Ｖとなる。
【００４０】
Ｖ相配線が断線している場合、中性点電圧Ｖｍは、以下の式（８）で算出される。
Ｖｍ＝Ｖｐｉｇ×（ＲｄｏｗｎＭ）／（Ｒｐ２ｖ＋ＲｕｐＭ＋ＲｄｏｗｎＭ）
…（８）
ただし、Ｒｐ２ｖは、プルアップ抵抗６１およびＵ相コイル１１と、プルアップ抵抗６３とＷ相コイル１３と、の合成抵抗であって、以下の式（９）で算出される。
Ｒｐ２ｖ＝｛（ＲｐｕｌｌＵ＋ＲｍＵ）×（ＲｐｕｌｌＷ＋ＲｍＷ）｝
／｛（ＲｐｕｌｌＵ＋ＲｍＵ）＋（ＲｐｕｌｌＷ＋ＲｍＷ）｝ …（９）
バッテリ電圧Ｖｐｉｇを１２Ｖ、各抵抗値を上記の値としたとき、Ｖ相配線断線時の中性点電圧Ｖｍは１．９２Ｖとなる。
【００４１】
Ｗ相配線が断線している場合、中性点電圧Ｖｍは、以下の式（１０）で算出される。
Ｖｍ＝Ｖｐｉｇ×（ＲｄｏｗｎＭ）／（Ｒｐ２ｗ＋ＲｕｐＭ＋ＲｄｏｗｎＭ）
…（１０）
ただし、Ｒｐ２ｗは、プルアップ抵抗６１およびＵ相コイル１１と、プルアップ抵抗６２とＶ相コイル１２と、の合成抵抗であって、以下の式（１１）で算出される。
Ｒｐ２ｗ＝｛（ＲｐｕｌｌＵ＋ＲｍＵ）×（ＲｐｕｌｌＶ＋ＲｍＶ）｝
／｛（ＲｐｕｌｌＵ＋ＲｍＵ）＋（ＲｐｕｌｌＶ＋ＲｍＶ）｝ …（１１）
バッテリ電圧Ｖｐｉｇを１２Ｖ、各抵抗値を上記の値としたとき、Ｗ相配線断線時の中性点電圧Ｖｍは１．９２Ｖとなる。
【００４２】
なお、「Ｕ相配線」とは、Ｕ相コイル１１だけでなく、Ｕ上ＭＯＳ２１とＵ下ＭＯＳ２４との接続点からＵ相コイル１１へ至る配線を含む。同様に、「Ｖ相配線」とは、Ｖ相コイル１２だけでなく、Ｖ上ＭＯＳ２２とＶ下ＭＯＳ２５との接続点からＶ相コイル１２へ至る配線を含む。また、「Ｗ相配線」とは、Ｗ相コイル１３だけでなく、Ｗ上ＭＯＳ２３とＷ下ＭＯＳ２６の接続点からＷ相コイル１３へ至る配線を含む。
【００４３】
上記式（４）、（５）、（６）、（８）、（１０）に示すように、電源リレー３２をオン、プリチャージリレー４２をオフにしたときの中性点電圧Ｖｍは、異常箇所に応じて異なる値となるので、中性点電圧Ｖｍに基づき、異常箇所を特定することができる。例えば、式（４）、（５）、（６）、（８）、（１０）で算出される値を含む所定の範囲を設定し、中性点電圧Ｖｍが設定された所定の範囲内の値となる場合、該当する異常が生じていると特定することができる。なお、プルアップ抵抗６１〜６３の抵抗値が等しいので、Ｕ相配線が断線している場合、Ｖ相配線が断線している場合、およびＷ相配線が断線している場合、中性点電圧Ｖｍは同じ値となる。これらを区別する必要がある場合には、本処理とは別処理にて異常箇所を特定するようにしてもよい。なお、本実施形態では、プルアップ抵抗６１〜６３の抵抗値が等しいので、異常箇所の特定が不要である場合、または異常箇所の特定を別処理で行う場合、異常検出に係る閾値となる上限値と下限値との幅を大きくすることができ、異常検出が容易になる。
【００４４】
以上詳述したように、電力変換装置１は、複数の相（本実施形態では３相）に対応するコイル１１〜１３から構成される巻線組１８を有するモータ１０に通電される電力を変換する。インバータ部２０は、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、Ｗ相コイル１３の各相に対応する上ＭＯＳ２１〜２３および下ＭＯＳ２４〜２６によりスイッチング素子対をなす複数のＭＯＳ２１〜２６を有する。プルアップ抵抗６１〜６３は、コイル１１〜１３の各相とバッテリ３１の高電位側との間に設けられる。中性点電圧検出部５１は、巻線組１８の中性点電圧Ｖｍを検出する。マイコン７０は、中性点電圧Ｖｍに基づき、異常を検出する。
【００４５】
本実施形態では、コイル１１〜１３の中性点１７に印加される電圧を中性点電圧Ｖｍとして検出し、各相のコイル１１〜１３に印加される電圧を検出していない。これにより、電圧を検出する箇所を減らしているので、電圧検出に係る部品点数を低減することができ、コストを抑えることができる。また、中性点電圧Ｖｍは、異常の有無または異常箇所によって異なる値となる。これにより、電圧検出箇所を低減し、比較的簡素な処理で異常を検出することができる。
【００４６】
また、モータ１０をＥＰＳに適用しているので、コイル１１〜１３の断線等の異常が生じていると、ハンドルのトルクリップルが大きくなりドライバーに不快感を与えたり、ハンドル角によってはアシストトルクを出力できなかったりする虞がある。本実施形態では、コイル１１〜１３の断線等の異常を検出しているので、速やかにワーニングランプを点灯するなどの報知手段によりドライバーに異常を伝えたり、モータ１０を故障時用の駆動に切り替えたりすることにより、安全性を向上できる。
なお、本実施形態では、マイコン７０が「異常検出手段」を構成する。また、図２中のＳ１０４が「異常検出手段」の機能としての処理に相当する。
【００４７】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による電力変換装置を図３に示す。
第２実施形態による電力変換装置２は、擬似中性点構成部２１０を備えている。擬似中性点構成部２１０は、第２の抵抗器としての抵抗２１１、２１２、２１３を有している。抵抗２１１の一端は、Ｕ相コイル１１に接続される。抵抗２１２の一端は、Ｖ相コイル１２に接続される。抵抗２１３の一端は、Ｗ相コイル１３に接続される。本実施形態では、抵抗２１１〜２１３とコイル１１〜１３とは、モータ１０の外部で接続している。また、抵抗２１１〜２１３の他端は、１つの結線部２１７で結線される。
【００４８】
擬似中性点構成部２１０の結線部２１７に印加される電圧は、モータ１０の中性点１７に印加される電圧と等しい。そこで本実施形態では、擬似中性点構成部２１０の結線部２１７に印加された電圧を「中性点電圧」とみなす。以下、結線部２１７に印加された電圧を「擬似中性点電圧Ｖｎ」という。
【００４９】
中性点電圧検出手段としての擬似中性点電圧検出部２５０は、擬似中性点構成部２１０の結線部２１７に印加される電圧を検出する。擬似中性点電圧検出部２５０は、一端が結線部２１７に接続され、他端がグランドに接続されている。擬似中性点電圧検出部２５０は、２つの抵抗２５２、２５３を有している。結線部２１７とグランドとの間に接続される抵抗２５２の抵抗値は、結線部２１７と抵抗２５２の間の電圧がマイコン７０にて検出可能な電圧となるように設定される。結線部２１７および抵抗５１２の間とマイコン７０との間に接続される抵抗２５３は、マイコン７０側に過電流が流れるのを防ぐために設けられている。
【００５０】
本実施形態では、第１実施形態と異なり、Ｖ相およびＷ相をプルアップするためのプルアップ抵抗は設けられておらず、Ｕ相コイル１１とバッテリ３１の高電位側との間に第１の抵抗器としてのプルアップ抵抗２６１が設けられている。プルアップ抵抗２６１は、電源リレー３２の下流側において、バッテリライン３３とＵ相コイル１１とを接続する。
【００５１】
ここで、電力変換装置２に用いられる各種抵抗の抵抗値をまとめておく。
プルアップ抵抗２６１の抵抗値（以下、「ＲｐｕｌｌＵ２」という。）は、１０００Ωである。擬似中性点構成部２１０の抵抗２１１の抵抗値（以下、「ＲｎＵ」という。）、抵抗２１２の抵抗値（以下、「ＲｎＶ」という。）、および抵抗２１３の抵抗値（以下、「ＲｎＷ」という。）は、いずれも４２００Ωである。また、擬似中性点電圧検出部２５０の抵抗２５２の抵抗値（以下、「ＲｄｏｗｎＮ」という。）は１０００Ωであり、抵抗２５３の抵抗値（以下、「ＲｄａｍｐＮ」という。）は２４００Ωである。さらにまた、Ｕ相コイル１１の抵抗値ＲｍＵ、Ｖ相コイル１２の抵抗値ＲｍＶ、Ｗ相コイル１３の抵抗値ＲｍＷは、第１実施形態と同様であり、いずれも０．０１Ωである。すなわち、抵抗２１１〜２１３の抵抗値は、コイル１１〜１３の抵抗値と比べて十分に大きい、といえる。
【００５２】
本実施形態における異常検出処理は、図２に示す異常検出処理と概ね同じであるので、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、他の部分についての説明は省略する。
Ｓ１０４では、擬似中性点電圧検出部２５０から擬似中性点電圧Ｖｎを取得し、取得した擬似中性点電圧Ｖｎが正常か否かを判断する。
【００５３】
正常時における擬似中性点電圧Ｖｎは、以下の式（１２）で算出される。
Ｖｎ＝Ｖｐｉｇ×（ＲｄｏｗｎＮ）／（ＲｐｕｌｌＵ２＋Ｒｐ４＋ＲｄｏｗｎＮ）
…（１２）
ただし、Ｒｐ４は、抵抗２１１と、抵抗２１２およびＶ相コイル１２と、抵抗２１３およびＷ相コイル１３と、の合成抵抗であって、以下の式（１３）で算出される。
Ｒｐ４＝（ＲｎＵ）×（ＲｎＶ＋ＲｍＶ＋ＲｍＵ）×（ＲｎＷ＋ＲｍＷ＋ＲｍＵ））
／｛（ＲｎＵ)（ＲｎＶ＋ＲｍＶ＋ＲｍＵ）
＋（ＲｎＶ＋ＲｍＶ＋ＲｍＵ）（ＲｎＷ＋ＲｍＷ＋ＲｍＵ）
＋（ＲｎＷ＋ＲｍＷ＋ＲｍＵ）（ＲｎＵ）｝ …（１３）
バッテリ電圧Ｖｐｉｇを１２Ｖ、各抵抗値を上記の値とすると、正常時の擬似中性点電圧Ｖｎは、３．５３Ｖとなる。
【００５４】
本実施形態では、擬似中性点電圧Ｖｎが上記式（１２）により算出される値である３．５３Ｖを含む所定の範囲内のとき、擬似中性点電圧Ｖｎが正常であると判断する。例えば、３．２≦Ｖｎ≦３．８のとき、擬似中性点電圧Ｖｎが正常であると判断する。擬似中性点電圧が正常でないと判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、すなわちＶｎ＜３．２またはＶｎ＞３．８である場合、Ｓ１０８へ移行する。また、擬似中性点電圧Ｖｎが正常であると判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、すなわち３．２≦Ｖｎ≦３．８である場合、Ｓ１０５へ移行する。
【００５５】
Ｓ１０６における判断処理は、ＭＯＳ２１〜２６を１相ずつ５０％駆動したときの擬似中性点電圧Ｖｎが正常か否かを判断する。正常時における各相ＭＯＳ５０％駆動時の擬似中性点電圧Ｖｎは、以下のように算出される。すなわち、Ｕ相を５０％駆動したときの中性点電圧Ｖｎを式（１４−１）、Ｖ相を５０％駆動したときの中性点電圧Ｖｎを式（１４−２）、Ｗ相を５０％駆動したときの中性点電圧Ｖｗを式（１４−３）に示す。
Ｖｎ＝Ｖｐｉｇ×０．５×ＲｄｏｗｎＮ／（Ｒｐ４＋ＲｄｏｗｎＮ） …（１４−１）
Ｖｎ＝Ｖｐｉｇ×０．５×ＲｄｏｗｎＮ／（Ｒｐ５＋ＲｄｏｗｎＮ） …（１４−２）
Ｖｎ＝Ｖｐｉｇ×０．５×ＲｄｏｗｎＮ／（Ｒｐ６＋ＲｄｏｗｎＮ） …（１４−３）
なお、式（１４−１）中のＲｐ４は、上記式（１３）に示した通りであるが、式（１４−２）中のＲｐ５は式（１４−４）、式（１４−３）中のＲｐ６は式（１４−５）で算出される。
Ｒｐ５＝(ＲｎＵ＋ＲｍＵ＋ＲｍＶ)×（ＲｎＶ）×（ＲｎＷ＋ＲｍＷ＋ＲｍＶ）
／｛（ＲｎＵ＋ＲｍＵ＋ＲｍＶ)（ＲｎＶ）
＋（ＲｎＶ)（ＲｎＷ＋ＲｍＷ＋ＲｍＶ）
＋（ＲｎＷ＋ＲｍＷ＋ＲｍＶ)（ＲｎＵ＋ＲｍＵ＋ＲｍＶ）｝
…（１４−４）
Ｒｐ６＝（ＲｎＵ＋ＲｍＵ＋ＲｍＷ)×(ＲｎＶ＋ＲｍＶ＋ＲｍＷ)×(ＲｎＷ)
／｛（ＲｎＵ＋ＲｍＵ＋ＲｍＷ)（ＲｎＶ＋ＲｍＶ＋ＲｍＷ）
＋（ＲｎＶ＋ＲｍＶ＋ＲｍＷ)（ＲｎＷ）
＋（ＲｎＷ)（ＲｎＵ＋ＲｍＵ＋ＲｍＷ）｝ …（１４−５）
【００５６】
本実施形態では、擬似中性点電圧Ｖｎが上記式（１４−１）〜（１４−３）で算出される値を含む所定の範囲内である場合、各相ＭＯＳ５０％駆動時の端子電圧が正常であると判断する。具体的には、第１実施形態と同様、例えば上記式（１４−１）〜（１４−３）で算出される値に０．９を乗じた値以上、１．１を乗じた値以下のとき、正常であると判断する。すなわち、Ｓ１０６では、各相ＭＯＳ５０％駆動時の擬似中性点電圧Ｖｎが正常でないと判断された場合、否定判断してＳ１０８へ移行し、各相ＭＯＳ５０％駆動時の擬似中性点電圧Ｖｎが正常であると判断された場合、肯定判断してＳ１０７へ移行する。
【００５７】
ここで、電源リレー３２をオン、プリチャージリレー４２をオフにしたときの擬似中性点電圧Ｖｎに基づく異常箇所の特定について説明する。
上ＭＯＳ２１〜２３のいずれかがショートしている場合、擬似中性点電圧Ｖｎは、以下の式（１５）で算出される。
Ｖｎ＝Ｖｐｉｇ×（ＲｄｏｗｎＮ）／（Ｒｐ４＋ＲｄｏｗｎＮ） …（１５）
また、下ＭＯＳ２４〜２６のいずれかがショートしている場合、擬似中性点電圧Ｖｎは、以下の値となる。
Ｖｎ＝０ …（１６）
【００５８】
Ｕ相配線が断線している場合、擬似中性点電圧Ｖｎは、以下の式（１７）で算出される。
Ｖｎ＝Ｖｐｉｇ×（ＲｄｏｗｎＮ）／（ＲｐｕｌｌＵ２＋ＲｄｏｗｎＮ）
…（１７）
バッテリ電圧Ｖｐｉｇを１２Ｖ、各抵抗値を上記の値としたとき、Ｕ相配線断線時の擬似中性点電圧Ｖｎは１．９４Ｖとなる。
【００５９】
Ｖ相配線が断線している場合、擬似中性点電圧Ｖｎは、以下の式（１８）で算出される。
Ｖｎ＝Ｖｐｉｇ×（ＲｄｏｗｎＮ）／（Ｒｐ４ｖ＋ＲｄｏｗｎＮ） …（１８）
ただし、Ｒｐ４ｖは、抵抗２１３、Ｗ相コイル１３、およびＵ相コイル１１と、抵抗２１１と、の合成抵抗であって、以下の式（１９）で算出される。
Ｒｐ４ｖ＝｛（ＲｎＵ）×（ＲｎＷ＋ＲｍＷ＋ＲｍＵ）｝
／｛（ＲｎＵ）＋（ＲｎＷ＋ＲｍＷ＋ＲｍＵ）｝ …（１９）
バッテリ電圧Ｖｐｉｇを１２Ｖ、各抵抗値を上記の値としたときの、Ｖ相配線断線時の擬似中性点電圧Ｖｎは２．９３Ｖとなる。
【００６０】
Ｗ相配線が断線している場合、擬似中性点電圧Ｖｎは、以下の式（２０）で算出される。
Ｖｎ＝Ｖｐｉｇ×（ＲｄｏｗｎＮ）／（Ｒｐ４ｗ＋ＲｄｏｗｎＮ） …（２０）
ただし、Ｒｐ４ｗは、抵抗２１２、Ｖ相コイル１２、およびＵ相コイル１１と、抵抗２１１との合成抵抗であって、以下の式（２１）で算出される。
Ｒｐ４ｗ＝｛（ＲｎＵ）×（ＲｎＶ＋ＲｍＶ＋ＲｍＵ）｝
／｛（ＲｎＵ）＋（ＲｎＶ＋ＲｍＶ＋ＲｍＵ）｝ …（２１）
バッテリ電圧Ｖｐｉｇを１２Ｖ、各抵抗値を上記の値としたとき、Ｗ相配線断線時の擬似中性点電圧Ｖｎは、２．９３Ｖとなる。
【００６１】
上記式（１５）〜（１８）、（２０）に示すように、電源リレー３２をオン、プリチャージリレー４２をオフにしたときの擬似中性点電圧Ｖｎは、異常箇所に応じて異なる値となるので、擬似中性点電圧Ｖｎに基づき、異常箇所を特定することができる。例えば、式（１５）〜（１８）、（２０）で算出される値を含む所定の範囲を設定し、擬似中性点電圧Ｖｎが設定された所定の範囲内の値となる場合、該当する異常が生じていると特定することができる。なお、Ｕ相のみがプルアップされており、Ｖ相およびＷ相はプルアップされていないので、プルアップされていないＶ相配線が断線している場合、および、Ｗ相配線が断線している場合、擬似中性点電圧Ｖｎは、同じ値となる。これらを区別する必要がある場合には、本処理とは別処理にて異常箇所を特定するようにしてもよい。
【００６２】
以上詳述したように、電力変換装置２は、複数の相（本実施形態では３相）に対応するコイル１１〜１３から構成される巻線組１８を有するモータ１０に通電される電力を変換する。インバータ部２０は、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、Ｗ相コイル１３の各相に対応する上ＭＯＳ２１〜２３および下ＭＯＳ２４〜２６によりスイッチング素子対をなす複数のＭＯＳ２１〜２６を有する。プルアップ抵抗２６１は、Ｕ相コイル１１とバッテリ３１の高電位側との間に設けられる。抵抗２１１〜２１３は、コイル１１〜１３ごとに設けられ、一端が１つの結線部２１７で結線され、他端がコイル１１〜１３と接続する。擬似中性点電圧検出部２５０は、結線部２１７に印加される擬似中性点電圧Ｖｎを中性点電圧として検出する。マイコン７０は、擬似中性点電圧Ｖｎに基づき、異常を検出する。
【００６３】
コイル１１〜１３ごとに設けられた抵抗２１１〜２１３の結線部２１７に印加される擬似中性点電圧Ｖｎは、コイル１１〜１３の中性点である中性点１７に印加される電圧と一致する。そこで、結線部２１７に印加される擬似中性点電圧Ｖｎを中性点電圧とみなし、擬似中性点電圧Ｖｎに基づいて異常を検出するので、電圧の検出箇所を低減でき、電圧検出に係る部品点数を減らすことができ、コストを抑えることができる。また、擬似中性点電圧Ｖｎは、異常の有無または異常箇所によって異なる値となる。これにより、電圧検出箇所を低減し、比較的簡素な処理で異常を検出することができる。
また本実施形態では、モータ１０の外部にてコイル１１〜１３と抵抗２１１〜２１３の一端とを接続しているので、中性点電圧を検出するための配線をモータ１０から別途取り出す必要がないので、モータ１０の構成を変更することなく中性点電圧を検出することができる。
【００６４】
さらにまた、モータ１０をＥＰＳに適用しているので、コイル１１〜１３の断線等の異常が生じていると、ハンドルのトルクリップルが大きくなりドライバーに不快感を与えたり、ハンドル角によってはアシストトルクを出力できなかったりする虞がある。本実施形態では、コイル１１〜１３の断線等の異常を検出しているので、速やかにワーニングランプを点灯するなどの報知手段によりドライバーに異常を伝えたり、モータ１０を故障時用の駆動に切り替えたりすることにより、安全性を向上できる。
なお、本実施形態では、マイコン７０が「異常検出手段」を構成する。また、図２中のＳ１０４が「異常検出手段」の機能としての処理に相当する。
【００６５】
（他の実施形態）
上記実施形態では、巻線組およびインバータ部が１つずつ設けられていた。他の実施形態では、巻線組およびインバータ部が複数系統であってもよい。
ここで、巻線組およびインバータ部が複数系統である場合の電力変換装置の具体例を図４に基づいて説明する。なお、図４においては、リレー後電圧検出部、プリチャージ回路、マイコン等は記載を省略している。また、コイル１１〜１３とコイル１４〜１６、巻線組１８と巻線組１９、インバータ部２０とインバータ部４２０、ＭＯＳ２１〜２６とＭＯＳ４２１〜４２６、電源リレー３２と電源リレー４３２、コンデンサ３６とコンデンサ４３６、中性点電圧検出部５１と中性点電圧検出部４５１、抵抗５１１〜５１３と抵抗４１１〜４１３、プルアップ抵抗６１〜６３とプルアップ抵抗４６１〜４６３とは、同様の構成であるものとする。
【００６６】
図４に示す電力変換装置４では、モータ４１０は、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、Ｗ相コイル１３からなる巻線組１８と、Ｕ相コイル１４、Ｖ相コイル１５、Ｗ相コイル１６からなる巻線組１９を備える。巻線組１８は、インバータ部２０により通電が切り替えられる。また、巻線組１９は、インバータ部４２０により通電が切り替えられる。
【００６７】
また、電力変換装置４は、第１実施形態と同様、コイル１１〜１６の各相とバッテリ３１の高電位側との間にプルアップ抵抗６１〜６３、４６１〜４６３が設けられている。また、中性点１７に印加される中性点電圧を中性点電圧検出部５１にて検出し、結線部４１７に印加される中性点電圧を中性点電圧検出部４５１にて検出する。そして、中性点電圧検出部５１にて検出される中性点１７に印加される中性点電圧に基づいて巻線組１８に係る系統における異常を検出し、中性点電圧検出部４５１にて検出される結線部４１７に印加される中性点電圧に基づいて巻線組１９に係る系統における異常を検出する。これにより、上記第１実施形態と同様の効果を奏する。さらに、中性点電圧に基づいて異常を検出することができるので、巻線組およびインバータ部が複数系統である場合、電圧検出に係る部品点数の削減効果がより大きい。
【００６８】
なお、電力変換装置４では、第１実施形態と同様、各相にプルアップ抵抗が設けられ、中性点電圧を検出したが、各系統を第２実施形態のように構成し、擬似中性点電圧に基づいて異常を検出するようにしてもよい。これにより、上記第２実施形態と同様の効果を奏する他、擬似中性点電圧に基づいて異常を検出することができるので、巻線組およびインバータ部が複数系統である場合、電圧検出に係る部品点数の削減効果がより大きい。
また、上記第２実施形態では、Ｕ相にプルアップ抵抗が設けられていたが、他の実施形態では、プルアップ抵抗を設ける相は、どの相であってもよい。また、プルアップ抵抗を複数設けてもよい。さらにまた、上記実施形態では、巻線をＹ結線して巻線組を構成していたが、上記第２実施形態のように擬似中性点構成部を設ける場合、巻線をΔ結線して巻線組を構成してもよい。
【００６９】
上記第１実施形態では、プルアップ抵抗６１〜６３の抵抗値は等しかった。他の実施形態では、プルアップ抵抗６１〜６３の抵抗値が相毎に異なってもよい。プルアップ抵抗６１〜６３の抵抗値を相毎に異なる値とした場合、式（６）、（８）、（１０）で算出される中性点電圧Ｖｍが異なる値となる。すなわち、断線箇所に応じて中性点電圧が異なる値となるので、中性点電圧Ｖｍに基づき、異常箇所を比較的容易に特定することができる。
【００７０】
上記実施形態では、図２中のＳ１０３にて、電源リレー３２をオンにし、プリチャージリレー４２をオフとした。他の実施形態では、Ｓ１０３にて、電源リレーをオフにし、プリチャージリレー４２をオンとしてもよい。この場合、式（１）〜式（２１）においてバッテリ電圧Ｖｐｉｇを用いたところを、プリチャージ電圧Ｖｐｒｅを用いる。すなわち、式（１）〜式（２１）の「Ｖｐｉｇ」を「Ｖｐｒｅ」に置き換えた値を算出し、算出された中性点電圧または擬似中性点電圧と、検出された中性点電圧または擬似中性点電圧とに基づき、異常の有無や異常箇所を特定する。なお、上記実施形態では、Ｓ１０１にてプリチャージリレー４２がオンされているので、Ｓ１０３ではコンデンサ３６が充電されている。このように、コンデンサ３６が充電されている場合、プリチャージリレー４２をオフとして図２中のＳ１０４の異常検出処理を行ってもよい。
【００７１】
上記実施形態では、巻線は３相であり、３相インバータが用いられた。他の実施形態では、３相に限らず、２相であってもよいし、４相以上であってもよい。また、回転電機としてのモータは、電動パワーステアリング装置に用いられたが、電動パワーステアリング装置以外の装置に適用してもよい。また、回転電機は、モータではなく、発電機であってもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１・・・電力変換装置
１０・・・モータ（回転電機）
１１〜１３・・・コイル（巻線）
１８・・・巻線組
２０・・・インバータ部
２１〜２３・・・上ＭＯＳ（高電位側スイッチング素子）
２４〜２６・・・下ＭＯＳ（低電位側スイッチング素子）
３１・・・バッテリ（電源）
３２・・・電源リレー
３３・・・バッテリライン
３４・・・グランドライン
３６・・・コンデンサ
４０・・・プリチャージ回路
５１・・・中性点電圧検出部（中性点電圧検出手段）
６１〜６３・・・プルアップ抵抗（抵抗器）
７０・・・マイコン（異常検出手段）
２１１〜２１３・・・抵抗（第２の抵抗器）
２１７・・・結線部
２５０・・・擬似中性点電圧検出部（中性点電圧検出手段）
２６１・・・プルアップ抵抗（第１の抵抗器）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に通電される電力を変換する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のスイッチング素子のオンおよびオフを切り替えることにより回転電機に通電される電力を変換する電力変換装置が公知である。例えば、回転電機がモータである場合、電力変換装置に故障が生じていると、所望のトルクを出力できず、モータの出力軸と連結されるギア等の機械装置にダメージを与える虞がある。そこで、特許文献１では、給電線の任意の一線にバイアス電圧を印加するバイアス回路を設け、給電線の異常を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−５０７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、全ての相の給電線の電圧を検出しているため、電圧検出箇所が多く、異常検出に係る処理が複雑であるという問題点があった。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡素な処理で異常を検出可能な電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の電力変換装置は、複数の相に対応する巻線から構成される巻線組を有する回転電機に通電される電力を変換する。電力変換装置は、インバータ部と、抵抗器と、中性点電圧検出手段と、異常検出手段と、を備える。インバータ部は、巻線の各相に対応し、高電位側に配置された高電位側スイッチング素子および低電位側に配置された低電位側スイッチング素子によりスイッチング素子対をなす複数のスイッチング素子を有する。抵抗器は、巻線の各相と電源の高電位側との間に設けられる。中性点電圧検出手段は、巻線組の中性点電圧を検出する。異常検出手段は、中性点電圧検出手段により検出された電圧に基づき、異常を検出する。
【０００６】
本発明では、巻線組の中性点電圧を検出し、各相の巻線に印加される電圧を検出していない。これにより、電圧を検出する箇所を減らしているので、電圧検出に係る部品点数を低減することができ、比較的簡素な処理で異常を検出することができる。
なお、インバータ部および巻線組が複数系統からなる場合、抵抗器および中性点電圧検出手段は、系統ごとに上記の如く設けられることが好ましい。以下の請求項に係る発明においても同様である。インバータ部および巻線組が複数系統からなる場合、電圧検出に係る部品点数の削減効果がより大きい。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、抵抗器の抵抗値は、相毎に異なっている。これにより、異常箇所に応じて中性点電圧が異なる値となるので、中性点電圧に基づき、異常箇所を比較的容易に特定することができる。
【０００８】
請求項３に記載の電力変換装置は、複数の相に対応する巻線から構成される巻線組を有する回転電機に通電される電力を変換する。電力変換装置は、インバータ部と、第１の抵抗器と、第２の抵抗器と、中性点電圧検出手段と、異常検出手段と、を備える。インバータ部は、巻線の各相に対応し、高電位側に配置された高電位側スイッチング素子および低電位側に配置された低電位側スイッチング素子によりスイッチング素子対をなす複数のスイッチング素子を有する。第１の抵抗器は、巻線と電源の高電位側との間に設けられる。第２の抵抗器は、巻線ごとに設けられ、一端が巻線と接続し、他端が１つの結線部で結線される。中性点電圧検出手段は、結線部に印加される電圧を中性点電圧として検出する。異常検出手段は、中性点電圧検出手段により検出された中性点電圧に基づき、異常を検出する。
【０００９】
巻線ごとに設けられた第２の抵抗器の結線部に印加される電圧は、巻線の中性点に印加される電圧と一致する。そこで、第２の抵抗器の結線部に印加される電圧を中性点電圧とみなし、当該電圧に基づいて異常を検出するので、電圧の検出箇所を低減でき、電圧検出に係る部品点数を減らすことができる。また、比較的簡素な処理で異常を検出することができる。なお、第２の抵抗器の抵抗値は、巻線の抵抗値と比較して十分に大きい値とすることが好ましい。
また、回転電機の外部にて各相の巻線と第２の抵抗器の一端とを接続すれば、中性点電圧を検出するための配線を回転電機から別途取り出す必要がないので、回転電機の構成を変更することなく中性点電圧を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態による電力変換装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態による異常検出処理を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態による電力変換装置の構成を示す模式図である。
【図４】本発明の他の実施形態による電力変換装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明による電力変換装置を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、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。
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態による電力変換装置１は、回転電機としてのモータ１０に通電される電力を変換するものである。電力変換装置１は、モータ１０とともに、例えば車両のステアリング操作をアシストするための電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）に適用される。
【００１２】
モータ１０は、三相ブラシレスモータであり、図示しないロータおよびステータを有している。ロータは、円板状の部材であり、その表面に永久磁石が貼り付けられ、磁極を有している。ステータは、ロータを内部に収容するとともに、回転可能に支持している。ステータは、径内方向へ所定角度毎に突出する突出部を有し、この突出部に図１に示すＵ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、およびＷ相コイル１３が巻回されている。Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、およびＷ相コイル１３は、それぞれＵ相、Ｖ相、およびＷ相に対応する巻線であり、全体で巻線組１８を構成している。なお、図１には、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、およびＷ相コイル１３は、それぞれ１つのコイルとして図示されているが、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、およびＷ相コイル１３は、複数のコイルから構成されていても差し支えない。本実施形態では、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、およびＷ相コイル１３は、中性点１７で接続されている。すなわち、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、およびＷ相コイル１３は、Ｙ結線されている。
【００１３】
電力変換装置１は、インバータ部２０、中性点電圧検出手段としての中性点電圧検出部５１、抵抗器としてのプルアップ抵抗６１〜６３、およびマイコン７０等を備えている。
インバータ部２０は、三相インバータであり、巻線組１８のＵ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、およびＷ相コイル１３のそれぞれへの通電を切り替えるべく、６つのスイッチング素子２１〜２６がブリッジ接続されている。スイッチング素子２１〜２６は、本実施形態においては、電界効果トランジスタの一種であるＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）である。以下、スイッチング素子２１〜２６を、ＭＯＳ２１〜２６という。
【００１４】
３つのＭＯＳ２１〜２３は、電源としてのバッテリ３１の正極側にドレインが接続されている。また、ＭＯＳ２１〜２３のソースが、それぞれＭＯＳ２４〜２６のドレインに接続されている。ＭＯＳ２４〜２６のソースは、シャント抵抗２７〜２９を介してグランドに接続されている。
【００１５】
対になっているＭＯＳ２１とＭＯＳ２４との接続点は、Ｕ相コイル１１の一端に接続している。また、対になっているＭＯＳ２２とＭＯＳ２５との接続点は、Ｖ相コイル１２の一端に接続している。さらにまた、対になっているＭＯＳ２３とＭＯＳ２６との接続点は、Ｗ相コイル１３の一端に接続している。
【００１６】
ＭＯＳ２４〜２６とグランドとの間には、シャント抵抗２７〜２９が設けられている。具体的には、ＭＯＳ２４とグランドとの間にシャント抵抗２７が設けられ、ＭＯＳ２５とグランドとの間にシャント抵抗２８が設けられ、ＭＯＳ２６とグランドとの間にシャント抵抗２９が設けられる。このシャント抵抗２７〜２９に通電される電流の電圧値（または電流値）を検出することにより、コイル１１〜１３に通電される電流を検出している。
【００１７】
ここで、ＭＯＳ２１〜２３がインバータ部２０における「高電位側スイッチング素子」に対応している。また、ＭＯＳ２４〜２６がインバータ部２０における「低電位側スイッチング素子」に対応している。以下、適宜、「高電位側スイッチング素子」を「上ＭＯＳ」といい、「低電位側スイッチング素子」を「下ＭＯＳ」という。また、必要に応じて「Ｕ上ＭＯＳ２１」といった具合に、対応する相を合わせて記載する。また、対になっているＭＯＳ２１とＭＯＳ２４、ＭＯＳ２２とＭＯＳ２５、ＭＯＳ２３とＭＯＳ２６が、それぞれ「スイッチング素子対」に対応している。
【００１８】
また、バッテリ３１の正極側から上ＭＯＳ２１〜２３のドレインへ至る経路を、バッテリライン３３とし、シャント抵抗２７〜２９からグランドへ至る経路を、グランドライン３４とする。本実施形態では、バッテリライン３３が「電源の高電位側」と対応し、グランドライン３４が「電源の低電位側」と対応している。以下、バッテリ３１の正極側からグランドへ至る経路において、バッテリ３１側を上流、グランド側を下流とする。
【００１９】
バッテリ３１の正極側とインバータ部２０との間のバッテリライン３３には、電源リレー３２が設けられている。電源リレー３２は、マイコン７０によりオン／オフが制御され、バッテリ３１とインバータ部２０およびモータ１０との間の電流の流れを許容または遮断する。電源リレー３２は、所謂ノーマリーオープンタイプの電源リレーであり、マイコン７０からのオン指令がないときはオープン状態（オフ状態）のため電流の流れを遮断し、マイコン７０からのオン指令があったときはクローズ状態（オン状態）となり電流の流れを許容する。
【００２０】
コンデンサ３６は、一端が電源リレー３２とインバータ部２０との間にてバッテリライン３３と接続し、他端がインバータ部２０とバッテリ３１との間にてグランドライン３４と接続している。すなわち、コンデンサ３６は、バッテリ３１とインバータ部２０との間に設けられている。コンデンサ３６は、電荷を蓄えることで、ＭＯＳ２１〜２６への電力供給を補助したり、バッテリ８０からモータ１０へ電力を供給する際に生じるリップル電流を抑制したりする。
【００２１】
プリチャージ回路４０は、コンデンサ３６とバッテリライン３３との接続部と、電源リレー３２と、の間に接続される。プリチャージ回路４０は、プリチャージバッテリ４１、プリチャージリレー４２、プリチャージ抵抗４３を有している。
プリチャージバッテリ４１は、バッテリ３１よりも電圧が小さい。本実施形態では、バッテリ３１の電圧（以下、「バッテリ電圧Ｖｐｉｇ」という。）が１２Ｖであり、プリチャージバッテリ４１の電圧（以下、「プリチャージ電圧Ｖｐｒｅ」という。）が５Ｖである。
【００２２】
プリチャージリレー４２は、マイコン７０によりオン／オフが制御され、プリチャージバッテリ４１とバッテリライン３３との間の電流の流れを許容または遮断する。本実施形態では、プリチャージリレー４２とバッテリライン３３との間には、プリチャージ抵抗４３が設けられている。プリチャージ抵抗４３は、プリチャージリレー４２がオンとなるように制御したとき、プリチャージバッテリ４１からコンデンサ３６に瞬間的に大電流が流れるのを防止するために設けられている。プリチャージ抵抗４３の抵抗値は、例えば１０Ωまたは１００Ω等の任意の値に設定されている。なお、プリチャージバッテリ４１からの過剰な出力を制限する機能が備えられていれば、プリチャージ抵抗４３は設けなくてもよい。
【００２３】
リレー後電圧検出部５０は、電源リレー３２の下流側におけるバッテリライン３３の電圧（以下、「リレー後電源電圧Ｖｒ」という。）を検出する。リレー後電圧検出部５０は、一端がプリチャージ回路４０とコンデンサ３６との間のバッテリライン３３に接続され、他端がグランドに接続されている。リレー後電圧検出部５０は、３つの抵抗５０１、５０２、５０３を有している。直列に接続される２つの抵抗５０１、５０２は、分圧抵抗を構成する。抵抗５０１、５０２の抵抗値は、抵抗５０１、５０２の接続点に印加される電圧がマイコン７０にて検出可能な電圧となるように設定される。また、抵抗５０１、５０２の接続点とマイコン７０との間に接続される抵抗５０３は、マイコン７０側に過電流が流れるのを防ぐために設けられている。
【００２４】
本実施形態では、巻線組１８の中性点電圧を検出する中性点電圧検出部５１が設けられている。中性点電圧検出部５１は、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、およびＷ相コイル１３の中性点１７に印加される電圧（以下、「中性点電圧Ｖｍ」という。）を検出する。中性点電圧検出部５１は、一端が中性点１７に接続され、他端がグランドに接続されている。本実施形態では、中性点１７と中性点電圧検出部５１とを接続する配線１７１が、コイル１１〜１３の相毎にインバータ部２０側へ取り出される配線とは別途、モータ１０から取り出されている。中性点電圧検出部５１は、リレー後電圧検出部５０と同様、３つの抵抗５１１、５１２、５１３を有している。直列に接続される２つの抵抗５１１、５１２は、分圧抵抗を構成する。抵抗５１１、５１２の抵抗値は、抵抗５１１、５１２の接続点に印加される電圧がマイコン７０にて検出可能な電圧となるように設定される。また、抵抗５１１、５１２の接続点とマイコン７０との間に接続される抵抗５１３は、マイコン７０側に過電流が流れるのを防ぐために設けられている。
【００２５】
プルアップ抵抗６１〜６３は、巻線の各相とバッテリ３１の高電位側との間に設けられる。具体的には、Ｕ相コイル１１とバッテリ３１の高電位側との間にプルアップ抵抗６１が設けられ、Ｖ相コイル１２とバッテリ３１の高電位側との間にプルアップ抵抗６２が設けられ、Ｗ相コイル１３とバッテリ３１の高電位側との間にプルアップ抵抗６３が設けられる。換言すると、プルアップ抵抗６１が、電源リレー３２の下流側においてバッテリライン３３とＵ相コイル１１とを接続し、プルアップ抵抗６２が、電源リレー３２の下流側においてバッテリライン３３とＶ相コイル１２とを接続し、プルアップ抵抗６３が、電源リレー３２の下流側において、バッテリライン３３とＷ相コイル１３とを接続する。すなわち、本実施形態では、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相がプルアップ抵抗６１〜６３によりプルアップされている。
【００２６】
ここで、電力変換装置１に用いられる各種抵抗の抵抗値をまとめておく。
プルアップ抵抗６１の抵抗値（以下、「ＲｐｕｌｌＵ」という。）、プルアップ抵抗６２の抵抗値（以下、「ＲｐｕｌｌＶ」という。）、およびプルアップ抵抗６３の抵抗値（以下、「ＲｐｕｌｌＷ」という。）は、いずれも１０５００Ωである。また、中性点電圧検出部５１を構成する抵抗５１１の抵抗値（以下、「ＲｕｐＭ」という。）は０Ωであり、抵抗５１２の抵抗値（以下、「ＲｄｏｗｎＭ」という。）は１０００Ωであり、抵抗５１３の抵抗値（以下、「ＲｄａｍｐＭ」という。）は２４００Ωである。さらに、Ｕ相コイル１１の抵抗値（以下、「ＲｍＵ」という。）、Ｖ相コイル１２の抵抗値（以下、「ＲｍＶ」という。）、およびＷ相コイル１３の抵抗値（以下、「ＲｍＷ」という。）は、いずれも０．０１Ωである。
【００２７】
マイコン７０は、集積回路等を有する小型のコンピュータであり、電力変換装置１の種々の部品および検出手段等に接続している。マイコン７０の記憶部にはプログラムが格納されており、マイコン７０は当該プログラムに従い種々の処理を実行するとともに接続先の部品等の作動を制御する。
【００２８】
マイコン７０は、ＭＯＳ２１〜２６、電源リレー３２、プリチャージリレー４２、のそれぞれに接続している。図１では、煩雑になることを避けるため、これらの制御線については省略している。また、マイコン７０には、イグニッション電源７１が接続されている。車両の操作者がイグニッションキーをオンにすると、イグニッション電源７１からマイコン７０へ電力が供給され、マイコン７０による種々の処理が開始される。
【００２９】
マイコン７０は、ＰＷＭ制御によりＭＯＳ２１〜２６のオン／オフを切り替えることで、モータ１０のトルクおよび回転数を調節する。電源リレー３２がオンとなるように制御され、インバータ部２０側への電力の供給が許容されているとき、マイコン７０は、ＭＯＳ２１〜２６のオン／オフを切り替える。これにより、バッテリ３１からの直流電流が相毎に位相の異なる正弦波電流に変換される。そして、位相の異なる正弦波電流に変換された電流がＵ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、およびＷ相コイル１３に通電され、通電により生じる磁界を受けてモータ１０が回転する。このように、マイコン７０は、ＭＯＳ２１〜２６のオン／オフを切り替えることにより、モータ１０の駆動を制御している。
マイコン７０は、リレー後電圧検出部５０からリレー後電源電圧Ｖｒを取得する。また、マイコン７０は、中性点電圧検出部５１から中性点電圧Ｖｍを取得する。
【００３０】
本実施形態では、マイコン７０は、中性点電圧Ｖｍに基づき、インバータ部２０、コイル１１〜１３、およびインバータ部２０とコイル１１〜１３との間における異常を検出している。
ここで、異常検出処理を図２に示すフローチャートに基づいて説明する。図２に示す処理は、イグニッション電源７１がオンされたときに実行される処理である。
【００３１】
最初のステップＳ１０１（以下、「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」で示す。）では、プリチャージリレー４２をオンにする。このとき、電源リレー３２はオンせず、オフの状態を維持する。
【００３２】
Ｓ１０２では、リレー後電圧検出部５０からリレー後電源電圧Ｖｒを取得し、リレー後電源電圧Ｖｒが正常か否かを判断する。ここでは、電源リレー３２がオフ、プリチャージリレー４２がオンであるので、正常時のリレー後電源電圧Ｖｒは、プリチャージ電圧Ｖｐｒｅ、すなわち５Ｖとなる。したがって、リレー後電源電圧Ｖｒがプリチャージ電圧Ｖｐｒｅである５Ｖを含む所定の範囲内であるとき、リレー後電源電圧Ｖｒが正常であると判断する。例えば、４．５≦Ｖｒ≦５．５のとき、正常であると判断する。リレー後電源電圧Ｖｒが正常でないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、すなわちＶｒ＜４．５またはＶｒ＞５．５である場合、Ｓ１０８へ移行する。なお、Ｖｒ≒０のとき、コンデンサ３６のショート故障、プリチャージバッテリ４１の故障、またはプリチャージリレー４２の故障であると特定できる。また、Ｖｒ≒１２のとき、電源リレー３２のショート故障であると特定できる。リレー後電源電圧Ｖｒが正常であると判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、すなわち４．５≦Ｖｒ≦５．５である場合、Ｓ１０３へ移行する。
【００３３】
Ｓ１０３では、電源リレー３２をオンにし、プリチャージリレー４２をオフにする。
Ｓ１０４では、中性点電圧検出部５１から中性点電圧Ｖｍを取得し、取得した中性点電圧Ｖｍが正常か否かを判断する。
正常時における中性点電圧Ｖｍは、以下の式（１）で算出される。
Ｖｍ＝Ｖｐｉｇ×（ＲｄｏｗｎＭ）／（Ｒｐ３＋ＲｕｐＭ＋ＲｄｏｗｎＭ）
…（１）
ただし、Ｒｐ３は、プルアップ抵抗６１およびＵ相コイル１１と、プルアップ抵抗６２およびＶ相コイル１２と、プルアップ抵抗６３およびＷ相コイル１３と、の合成抵抗であって、以下の式（２）で算出される。
Ｒｐ３＝｛（ＲｐｕｌｌＵ＋ＲｍＵ）×（ＲｐｕｌｌＶ＋ＲｍＶ）
×（ＲＰｕｌｌＷ＋ＲｍＷ）｝
／｛（ＲｐｕｌｌＵ＋ＲｍＵ）（ＲｐｕｌｌＶ＋ＲｍＶ）
＋（ＲｐｕｌｌＶ＋ＲｍＶ）（ＲｐｕｌｌＷ＋ＲｍＷ）
＋（ＲｐｕｌｌＷ＋ＲｍＷ）（ＲｐｕｌｌＵ＋ＲｍＵ）｝
…（２）
バッテリ電圧Ｖｐｉｇを１２Ｖ、各抵抗値を上記の値とすると、正常時の中性点電圧Ｖｍは、２．６６Ｖとなる。
【００３４】
本実施形態では、中性点電圧Ｖｍが上記式（１）により算出される値である２．６６Ｖを含む所定の範囲内のとき、中性点電圧Ｖｍが正常であると判断する。例えば、２．４≦Ｖｍ≦２．８のとき、中性点電圧Ｖｍが正常であると判断する。中性点電圧Ｖｍが正常でないと判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、すなわち、Ｖｍ＜２．４またはＶｍ＞２．８である場合、Ｓ１０８へ移行する。なお、中性点電圧Ｖｍに基づき、異常の有無だけでなく、異常箇所を特定可能であるが、異常箇所の特定については後述する。中性点電圧Ｖｍが正常であると判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、すなわち２．４≦Ｖｍ≦２．８である場合、Ｓ１０５へ移行する。
【００３５】
Ｓ１０５では、電源リレー３２をオンにし、プリチャージリレー４２をオフにする。
Ｓ１０６では、ＭＯＳ２１〜２６を１相ずつ５０％駆動したときの中性点電圧が正常か否かを判断する。具体的には、Ｕ上ＭＯＳ２１およびＵ下ＭＯＳ２４を５０％駆動したときの中性点電圧Ｖｍを取得し、取得した中性点電圧Ｖｍが正常か否かを判断する。また、Ｖ上ＭＯＳ２２およびＶ下ＭＯＳ２５を５０％駆動したときの中性点電圧Ｖｍを取得し、取得した中性点電圧Ｖｍが正常か否かを判断する。さらにまた、Ｗ上ＭＯＳ２３およびＷ下ＭＯＳ２６を５０％駆動したときの中性点電圧Ｖｍを取得し、取得した中性点電圧Ｖｍが正常か否かを判断する。
なお、正常時における各相ＭＯＳ５０％駆動時の中性点電圧Ｖｍは、以下のように算出される。すなわち、Ｕ相を５０％駆動したときの中性点電圧Ｖｍを式（３−１）、Ｖ相を５０％駆動したときの中性点電圧Ｖｍを式（３−２）、Ｗ相を５０％駆動したときの中性点電圧Ｖｍを式（３−３）に示す。
Ｖｍ＝Ｖｐｉｇ×０．５×ＲｄｏｗｎＭ／（ＲｍＵ＋ＲｄｏｗｎＭ） …（３−１）
Ｖｍ＝Ｖｐｉｇ×０．５×ＲｄｏｗｎＭ／（ＲｍＶ＋ＲｄｏｗｎＭ） …（３−２）
Ｖｍ＝Ｖｐｉｇ×０．５×ＲｄｏｗｎＭ／（ＲｍＷ＋ＲｄｏｗｎＭ） …（３−３）
【００３６】
本実施形態では、中性点電圧Ｖｍが上記式（３−１）〜（３−３）にて算出される値を含む所定の範囲内である場合、各相ＭＯＳ５０％駆動時の電圧が正常であると判断する。具体的には、例えば上記式（３−１）〜（３−３）で算出される値に０．９を乗じた値以上、１．１を乗じた値以下のとき、正常であると判断する。各相ＭＯＳ５０％駆動時の中性点電圧Ｖｍが正常ではないと判断された場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、Ｓ１０８へ移行する。各相ＭＯＳ５０％駆動時の中性点電圧Ｖｍが正常であると判断された場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、Ｓ１０７へ移行する。
【００３７】
Ｓ１０７では、ＥＰＳの駆動を開始する。
リレー後電源電圧Ｖｒが正常でないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、中性点電圧Ｖｍが正常でないと判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、または各相ＭＯＳ５０％駆動時の中性点電圧Ｖｍが正常でないと判断された場合（Ｓ１０６：ＮＯ）に移行するＳ１０８では、停止処理を実行し、本処理を終了する。具体的には、例えば電源リレー３２がオンになっている場合、電源リレー３２をオフにする。
【００３８】
ここで、電源リレー３２をオン、プリチャージリレー４２をオフにしたときの中性点電圧Ｖｍに基づく異常箇所の特定について説明する。
上ＭＯＳ２１〜２３のいずれかがショートしている場合、中性点電圧Ｖｍは、以下の式（４）で算出される。
Ｖｍ＝Ｖｐｉｇ×｛（ＲｄｏｗｎＭ）／（ＲｕｐＭ＋ＲｄｏｗｎＭ）｝ …（４）
バッテリ電圧Ｖｐｉｇを１２Ｖ、各抵抗値を上記の値としたとき、上ＭＯＳ２１〜２３ショート時における中性点電圧Ｖｍは、１２Ｖとなる。
また、下ＭＯＳ２４〜２６のいずれかがショートしている場合、中性点電圧Ｖｍは、以下の値となる。
Ｖｍ＝０ …（５）
【００３９】
Ｕ相配線が断線している場合、中性点電圧Ｖｍは、以下の式（６）で算出される。
Ｖｍ＝Ｖｐｉｇ×（ＲｄｏｗｎＭ）／（Ｒｐ２ｕ＋ＲｕｐＭ＋ＲｄｏｗｎＭ）
…（６）
ただし、Ｒｐ２ｕは、プルアップ抵抗６２およびＶ相コイル１２と、プルアップ抵抗６３およびＷ相コイル１３と、の合成抵抗であって、以下の式（７）で算出される。
Ｒｐ２ｕ＝｛（ＲｐｕｌｌＶ＋ＲｍＶ）×（ＲｐｕｌｌＷ＋ＲｍＷ）｝
／｛（ＲｐｕｌｌＶ＋ＲｍＶ）＋（ＲｐｕｌｌＷ＋ＲｍＷ）｝ …（７）
バッテリ電圧Ｖｐｉｇを１２Ｖ、各抵抗値を上記の値としたとき、Ｕ相配線断線時の中性点電圧Ｖｍは１．９２Ｖとなる。
【００４０】
Ｖ相配線が断線している場合、中性点電圧Ｖｍは、以下の式（８）で算出される。
Ｖｍ＝Ｖｐｉｇ×（ＲｄｏｗｎＭ）／（Ｒｐ２ｖ＋ＲｕｐＭ＋ＲｄｏｗｎＭ）
…（８）
ただし、Ｒｐ２ｖは、プルアップ抵抗６１およびＵ相コイル１１と、プルアップ抵抗６３とＷ相コイル１３と、の合成抵抗であって、以下の式（９）で算出される。
Ｒｐ２ｖ＝｛（ＲｐｕｌｌＵ＋ＲｍＵ）×（ＲｐｕｌｌＷ＋ＲｍＷ）｝
／｛（ＲｐｕｌｌＵ＋ＲｍＵ）＋（ＲｐｕｌｌＷ＋ＲｍＷ）｝ …（９）
バッテリ電圧Ｖｐｉｇを１２Ｖ、各抵抗値を上記の値としたとき、Ｖ相配線断線時の中性点電圧Ｖｍは１．９２Ｖとなる。
【００４１】
Ｗ相配線が断線している場合、中性点電圧Ｖｍは、以下の式（１０）で算出される。
Ｖｍ＝Ｖｐｉｇ×（ＲｄｏｗｎＭ）／（Ｒｐ２ｗ＋ＲｕｐＭ＋ＲｄｏｗｎＭ）
…（１０）
ただし、Ｒｐ２ｗは、プルアップ抵抗６１およびＵ相コイル１１と、プルアップ抵抗６２とＶ相コイル１２と、の合成抵抗であって、以下の式（１１）で算出される。
Ｒｐ２ｗ＝｛（ＲｐｕｌｌＵ＋ＲｍＵ）×（ＲｐｕｌｌＶ＋ＲｍＶ）｝
／｛（ＲｐｕｌｌＵ＋ＲｍＵ）＋（ＲｐｕｌｌＶ＋ＲｍＶ）｝ …（１１）
バッテリ電圧Ｖｐｉｇを１２Ｖ、各抵抗値を上記の値としたとき、Ｗ相配線断線時の中性点電圧Ｖｍは１．９２Ｖとなる。
【００４２】
なお、「Ｕ相配線」とは、Ｕ相コイル１１だけでなく、Ｕ上ＭＯＳ２１とＵ下ＭＯＳ２４との接続点からＵ相コイル１１へ至る配線を含む。同様に、「Ｖ相配線」とは、Ｖ相コイル１２だけでなく、Ｖ上ＭＯＳ２２とＶ下ＭＯＳ２５との接続点からＶ相コイル１２へ至る配線を含む。また、「Ｗ相配線」とは、Ｗ相コイル１３だけでなく、Ｗ上ＭＯＳ２３とＷ下ＭＯＳ２６の接続点からＷ相コイル１３へ至る配線を含む。
【００４３】
上記式（４）、（５）、（６）、（８）、（１０）に示すように、電源リレー３２をオン、プリチャージリレー４２をオフにしたときの中性点電圧Ｖｍは、異常箇所に応じて異なる値となるので、中性点電圧Ｖｍに基づき、異常箇所を特定することができる。例えば、式（４）、（５）、（６）、（８）、（１０）で算出される値を含む所定の範囲を設定し、中性点電圧Ｖｍが設定された所定の範囲内の値となる場合、該当する異常が生じていると特定することができる。なお、プルアップ抵抗６１〜６３の抵抗値が等しいので、Ｕ相配線が断線している場合、Ｖ相配線が断線している場合、およびＷ相配線が断線している場合、中性点電圧Ｖｍは同じ値となる。これらを区別する必要がある場合には、本処理とは別処理にて異常箇所を特定するようにしてもよい。なお、本実施形態では、プルアップ抵抗６１〜６３の抵抗値が等しいので、異常箇所の特定が不要である場合、または異常箇所の特定を別処理で行う場合、異常検出に係る閾値となる上限値と下限値との幅を大きくすることができ、異常検出が容易になる。
【００４４】
以上詳述したように、電力変換装置１は、複数の相（本実施形態では３相）に対応するコイル１１〜１３から構成される巻線組１８を有するモータ１０に通電される電力を変換する。インバータ部２０は、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、Ｗ相コイル１３の各相に対応する上ＭＯＳ２１〜２３および下ＭＯＳ２４〜２６によりスイッチング素子対をなす複数のＭＯＳ２１〜２６を有する。プルアップ抵抗６１〜６３は、コイル１１〜１３の各相とバッテリ３１の高電位側との間に設けられる。中性点電圧検出部５１は、巻線組１８の中性点電圧Ｖｍを検出する。マイコン７０は、中性点電圧Ｖｍに基づき、異常を検出する。
【００４５】
本実施形態では、コイル１１〜１３の中性点１７に印加される電圧を中性点電圧Ｖｍとして検出し、各相のコイル１１〜１３に印加される電圧を検出していない。これにより、電圧を検出する箇所を減らしているので、電圧検出に係る部品点数を低減することができ、コストを抑えることができる。また、中性点電圧Ｖｍは、異常の有無または異常箇所によって異なる値となる。これにより、電圧検出箇所を低減し、比較的簡素な処理で異常を検出することができる。
【００４６】
また、モータ１０をＥＰＳに適用しているので、コイル１１〜１３の断線等の異常が生じていると、ハンドルのトルクリップルが大きくなりドライバーに不快感を与えたり、ハンドル角によってはアシストトルクを出力できなかったりする虞がある。本実施形態では、コイル１１〜１３の断線等の異常を検出しているので、速やかにワーニングランプを点灯するなどの報知手段によりドライバーに異常を伝えたり、モータ１０を故障時用の駆動に切り替えたりすることにより、安全性を向上できる。
なお、本実施形態では、マイコン７０が「異常検出手段」を構成する。また、図２中のＳ１０４が「異常検出手段」の機能としての処理に相当する。
【００４７】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による電力変換装置を図３に示す。
第２実施形態による電力変換装置２は、擬似中性点構成部２１０を備えている。擬似中性点構成部２１０は、第２の抵抗器としての抵抗２１１、２１２、２１３を有している。抵抗２１１の一端は、Ｕ相コイル１１に接続される。抵抗２１２の一端は、Ｖ相コイル１２に接続される。抵抗２１３の一端は、Ｗ相コイル１３に接続される。本実施形態では、抵抗２１１〜２１３とコイル１１〜１３とは、モータ１０の外部で接続している。また、抵抗２１１〜２１３の他端は、１つの結線部２１７で結線される。
【００４８】
擬似中性点構成部２１０の結線部２１７に印加される電圧は、モータ１０の中性点１７に印加される電圧と等しい。そこで本実施形態では、擬似中性点構成部２１０の結線部２１７に印加された電圧を「中性点電圧」とみなす。以下、結線部２１７に印加された電圧を「擬似中性点電圧Ｖｎ」という。
【００４９】
中性点電圧検出手段としての擬似中性点電圧検出部２５０は、擬似中性点構成部２１０の結線部２１７に印加される電圧を検出する。擬似中性点電圧検出部２５０は、一端が結線部２１７に接続され、他端がグランドに接続されている。擬似中性点電圧検出部２５０は、２つの抵抗２５２、２５３を有している。結線部２１７とグランドとの間に接続される抵抗２５２の抵抗値は、結線部２１７と抵抗２５２の間の電圧がマイコン７０にて検出可能な電圧となるように設定される。結線部２１７および抵抗５１２の間とマイコン７０との間に接続される抵抗２５３は、マイコン７０側に過電流が流れるのを防ぐために設けられている。
【００５０】
本実施形態では、第１実施形態と異なり、Ｖ相およびＷ相をプルアップするためのプルアップ抵抗は設けられておらず、Ｕ相コイル１１とバッテリ３１の高電位側との間に第１の抵抗器としてのプルアップ抵抗２６１が設けられている。プルアップ抵抗２６１は、電源リレー３２の下流側において、バッテリライン３３とＵ相コイル１１とを接続する。
【００５１】
ここで、電力変換装置２に用いられる各種抵抗の抵抗値をまとめておく。
プルアップ抵抗２６１の抵抗値（以下、「ＲｐｕｌｌＵ２」という。）は、１０００Ωである。擬似中性点構成部２１０の抵抗２１１の抵抗値（以下、「ＲｎＵ」という。）、抵抗２１２の抵抗値（以下、「ＲｎＶ」という。）、および抵抗２１３の抵抗値（以下、「ＲｎＷ」という。）は、いずれも４２００Ωである。また、擬似中性点電圧検出部２５０の抵抗２５２の抵抗値（以下、「ＲｄｏｗｎＮ」という。）は１０００Ωであり、抵抗２５３の抵抗値（以下、「ＲｄａｍｐＮ」という。）は２４００Ωである。さらにまた、Ｕ相コイル１１の抵抗値ＲｍＵ、Ｖ相コイル１２の抵抗値ＲｍＶ、Ｗ相コイル１３の抵抗値ＲｍＷは、第１実施形態と同様であり、いずれも０．０１Ωである。すなわち、抵抗２１１〜２１３の抵抗値は、コイル１１〜１３の抵抗値と比べて十分に大きい、といえる。
【００５２】
本実施形態における異常検出処理は、図２に示す異常検出処理と概ね同じであるので、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、他の部分についての説明は省略する。
Ｓ１０４では、擬似中性点電圧検出部２５０から擬似中性点電圧Ｖｎを取得し、取得した擬似中性点電圧Ｖｎが正常か否かを判断する。
【００５３】
正常時における擬似中性点電圧Ｖｎは、以下の式（１２）で算出される。
Ｖｎ＝Ｖｐｉｇ×（ＲｄｏｗｎＮ）／（ＲｐｕｌｌＵ２＋Ｒｐ４＋ＲｄｏｗｎＮ）
…（１２）
ただし、Ｒｐ４は、抵抗２１１と、抵抗２１２およびＶ相コイル１２と、抵抗２１３およびＷ相コイル１３と、の合成抵抗であって、以下の式（１３）で算出される。
Ｒｐ４＝（ＲｎＵ）×（ＲｎＶ＋ＲｍＶ＋ＲｍＵ）×（ＲｎＷ＋ＲｍＷ＋ＲｍＵ））
／｛（ＲｎＵ)（ＲｎＶ＋ＲｍＶ＋ＲｍＵ）
＋（ＲｎＶ＋ＲｍＶ＋ＲｍＵ）（ＲｎＷ＋ＲｍＷ＋ＲｍＵ）
＋（ＲｎＷ＋ＲｍＷ＋ＲｍＵ）（ＲｎＵ）｝ …（１３）
バッテリ電圧Ｖｐｉｇを１２Ｖ、各抵抗値を上記の値とすると、正常時の擬似中性点電圧Ｖｎは、３．５３Ｖとなる。
【００５４】
本実施形態では、擬似中性点電圧Ｖｎが上記式（１２）により算出される値である３．５３Ｖを含む所定の範囲内のとき、擬似中性点電圧Ｖｎが正常であると判断する。例えば、３．２≦Ｖｎ≦３．８のとき、擬似中性点電圧Ｖｎが正常であると判断する。擬似中性点電圧が正常でないと判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、すなわちＶｎ＜３．２またはＶｎ＞３．８である場合、Ｓ１０８へ移行する。また、擬似中性点電圧Ｖｎが正常であると判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、すなわち３．２≦Ｖｎ≦３．８である場合、Ｓ１０５へ移行する。
【００５５】
Ｓ１０６における判断処理は、ＭＯＳ２１〜２６を１相ずつ５０％駆動したときの擬似中性点電圧Ｖｎが正常か否かを判断する。正常時における各相ＭＯＳ５０％駆動時の擬似中性点電圧Ｖｎは、以下のように算出される。すなわち、Ｕ相を５０％駆動したときの中性点電圧Ｖｎを式（１４−１）、Ｖ相を５０％駆動したときの中性点電圧Ｖｎを式（１４−２）、Ｗ相を５０％駆動したときの中性点電圧Ｖｗを式（１４−３）に示す。
Ｖｎ＝Ｖｐｉｇ×０．５×ＲｄｏｗｎＮ／（Ｒｐ４＋ＲｄｏｗｎＮ） …（１４−１）
Ｖｎ＝Ｖｐｉｇ×０．５×ＲｄｏｗｎＮ／（Ｒｐ５＋ＲｄｏｗｎＮ） …（１４−２）
Ｖｎ＝Ｖｐｉｇ×０．５×ＲｄｏｗｎＮ／（Ｒｐ６＋ＲｄｏｗｎＮ） …（１４−３）
なお、式（１４−１）中のＲｐ４は、上記式（１３）に示した通りであるが、式（１４−２）中のＲｐ５は式（１４−４）、式（１４−３）中のＲｐ６は式（１４−５）で算出される。
Ｒｐ５＝(ＲｎＵ＋ＲｍＵ＋ＲｍＶ)×（ＲｎＶ）×（ＲｎＷ＋ＲｍＷ＋ＲｍＶ）
／｛（ＲｎＵ＋ＲｍＵ＋ＲｍＶ)（ＲｎＶ）
＋（ＲｎＶ)（ＲｎＷ＋ＲｍＷ＋ＲｍＶ）
＋（ＲｎＷ＋ＲｍＷ＋ＲｍＶ)（ＲｎＵ＋ＲｍＵ＋ＲｍＶ）｝
…（１４−４）
Ｒｐ６＝（ＲｎＵ＋ＲｍＵ＋ＲｍＷ)×(ＲｎＶ＋ＲｍＶ＋ＲｍＷ)×(ＲｎＷ)
／｛（ＲｎＵ＋ＲｍＵ＋ＲｍＷ)（ＲｎＶ＋ＲｍＶ＋ＲｍＷ）
＋（ＲｎＶ＋ＲｍＶ＋ＲｍＷ)（ＲｎＷ）
＋（ＲｎＷ)（ＲｎＵ＋ＲｍＵ＋ＲｍＷ）｝ …（１４−５）
【００５６】
本実施形態では、擬似中性点電圧Ｖｎが上記式（１４−１）〜（１４−３）で算出される値を含む所定の範囲内である場合、各相ＭＯＳ５０％駆動時の端子電圧が正常であると判断する。具体的には、第１実施形態と同様、例えば上記式（１４−１）〜（１４−３）で算出される値に０．９を乗じた値以上、１．１を乗じた値以下のとき、正常であると判断する。すなわち、Ｓ１０６では、各相ＭＯＳ５０％駆動時の擬似中性点電圧Ｖｎが正常でないと判断された場合、否定判断してＳ１０８へ移行し、各相ＭＯＳ５０％駆動時の擬似中性点電圧Ｖｎが正常であると判断された場合、肯定判断してＳ１０７へ移行する。
【００５７】
ここで、電源リレー３２をオン、プリチャージリレー４２をオフにしたときの擬似中性点電圧Ｖｎに基づく異常箇所の特定について説明する。
上ＭＯＳ２１〜２３のいずれかがショートしている場合、擬似中性点電圧Ｖｎは、以下の式（１５）で算出される。
Ｖｎ＝Ｖｐｉｇ×（ＲｄｏｗｎＮ）／（Ｒｐ４＋ＲｄｏｗｎＮ） …（１５）
また、下ＭＯＳ２４〜２６のいずれかがショートしている場合、擬似中性点電圧Ｖｎは、以下の値となる。
Ｖｎ＝０ …（１６）
【００５８】
Ｕ相配線が断線している場合、擬似中性点電圧Ｖｎは、以下の式（１７）で算出される。
Ｖｎ＝Ｖｐｉｇ×（ＲｄｏｗｎＮ）／（ＲｐｕｌｌＵ２＋ＲｄｏｗｎＮ）
…（１７）
バッテリ電圧Ｖｐｉｇを１２Ｖ、各抵抗値を上記の値としたとき、Ｕ相配線断線時の擬似中性点電圧Ｖｎは１．９４Ｖとなる。
【００５９】
Ｖ相配線が断線している場合、擬似中性点電圧Ｖｎは、以下の式（１８）で算出される。
Ｖｎ＝Ｖｐｉｇ×（ＲｄｏｗｎＮ）／（Ｒｐ４ｖ＋ＲｄｏｗｎＮ） …（１８）
ただし、Ｒｐ４ｖは、抵抗２１３、Ｗ相コイル１３、およびＵ相コイル１１と、抵抗２１１と、の合成抵抗であって、以下の式（１９）で算出される。
Ｒｐ４ｖ＝｛（ＲｎＵ）×（ＲｎＷ＋ＲｍＷ＋ＲｍＵ）｝
／｛（ＲｎＵ）＋（ＲｎＷ＋ＲｍＷ＋ＲｍＵ）｝ …（１９）
バッテリ電圧Ｖｐｉｇを１２Ｖ、各抵抗値を上記の値としたときの、Ｖ相配線断線時の擬似中性点電圧Ｖｎは２．９３Ｖとなる。
【００６０】
Ｗ相配線が断線している場合、擬似中性点電圧Ｖｎは、以下の式（２０）で算出される。
Ｖｎ＝Ｖｐｉｇ×（ＲｄｏｗｎＮ）／（Ｒｐ４ｗ＋ＲｄｏｗｎＮ） …（２０）
ただし、Ｒｐ４ｗは、抵抗２１２、Ｖ相コイル１２、およびＵ相コイル１１と、抵抗２１１との合成抵抗であって、以下の式（２１）で算出される。
Ｒｐ４ｗ＝｛（ＲｎＵ）×（ＲｎＶ＋ＲｍＶ＋ＲｍＵ）｝
／｛（ＲｎＵ）＋（ＲｎＶ＋ＲｍＶ＋ＲｍＵ）｝ …（２１）
バッテリ電圧Ｖｐｉｇを１２Ｖ、各抵抗値を上記の値としたとき、Ｗ相配線断線時の擬似中性点電圧Ｖｎは、２．９３Ｖとなる。
【００６１】
上記式（１５）〜（１８）、（２０）に示すように、電源リレー３２をオン、プリチャージリレー４２をオフにしたときの擬似中性点電圧Ｖｎは、異常箇所に応じて異なる値となるので、擬似中性点電圧Ｖｎに基づき、異常箇所を特定することができる。例えば、式（１５）〜（１８）、（２０）で算出される値を含む所定の範囲を設定し、擬似中性点電圧Ｖｎが設定された所定の範囲内の値となる場合、該当する異常が生じていると特定することができる。なお、Ｕ相のみがプルアップされており、Ｖ相およびＷ相はプルアップされていないので、プルアップされていないＶ相配線が断線している場合、および、Ｗ相配線が断線している場合、擬似中性点電圧Ｖｎは、同じ値となる。これらを区別する必要がある場合には、本処理とは別処理にて異常箇所を特定するようにしてもよい。
【００６２】
以上詳述したように、電力変換装置２は、複数の相（本実施形態では３相）に対応するコイル１１〜１３から構成される巻線組１８を有するモータ１０に通電される電力を変換する。インバータ部２０は、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、Ｗ相コイル１３の各相に対応する上ＭＯＳ２１〜２３および下ＭＯＳ２４〜２６によりスイッチング素子対をなす複数のＭＯＳ２１〜２６を有する。プルアップ抵抗２６１は、Ｕ相コイル１１とバッテリ３１の高電位側との間に設けられる。抵抗２１１〜２１３は、コイル１１〜１３ごとに設けられ、一端が１つの結線部２１７で結線され、他端がコイル１１〜１３と接続する。擬似中性点電圧検出部２５０は、結線部２１７に印加される擬似中性点電圧Ｖｎを中性点電圧として検出する。マイコン７０は、擬似中性点電圧Ｖｎに基づき、異常を検出する。
【００６３】
コイル１１〜１３ごとに設けられた抵抗２１１〜２１３の結線部２１７に印加される擬似中性点電圧Ｖｎは、コイル１１〜１３の中性点である中性点１７に印加される電圧と一致する。そこで、結線部２１７に印加される擬似中性点電圧Ｖｎを中性点電圧とみなし、擬似中性点電圧Ｖｎに基づいて異常を検出するので、電圧の検出箇所を低減でき、電圧検出に係る部品点数を減らすことができ、コストを抑えることができる。また、擬似中性点電圧Ｖｎは、異常の有無または異常箇所によって異なる値となる。これにより、電圧検出箇所を低減し、比較的簡素な処理で異常を検出することができる。
また本実施形態では、モータ１０の外部にてコイル１１〜１３と抵抗２１１〜２１３の一端とを接続しているので、中性点電圧を検出するための配線をモータ１０から別途取り出す必要がないので、モータ１０の構成を変更することなく中性点電圧を検出することができる。
【００６４】
さらにまた、モータ１０をＥＰＳに適用しているので、コイル１１〜１３の断線等の異常が生じていると、ハンドルのトルクリップルが大きくなりドライバーに不快感を与えたり、ハンドル角によってはアシストトルクを出力できなかったりする虞がある。本実施形態では、コイル１１〜１３の断線等の異常を検出しているので、速やかにワーニングランプを点灯するなどの報知手段によりドライバーに異常を伝えたり、モータ１０を故障時用の駆動に切り替えたりすることにより、安全性を向上できる。
なお、本実施形態では、マイコン７０が「異常検出手段」を構成する。また、図２中のＳ１０４が「異常検出手段」の機能としての処理に相当する。
【００６５】
（他の実施形態）
上記実施形態では、巻線組およびインバータ部が１つずつ設けられていた。他の実施形態では、巻線組およびインバータ部が複数系統であってもよい。
ここで、巻線組およびインバータ部が複数系統である場合の電力変換装置の具体例を図４に基づいて説明する。なお、図４においては、リレー後電圧検出部、プリチャージ回路、マイコン等は記載を省略している。また、コイル１１〜１３とコイル１４〜１６、巻線組１８と巻線組１９、インバータ部２０とインバータ部４２０、ＭＯＳ２１〜２６とＭＯＳ４２１〜４２６、電源リレー３２と電源リレー４３２、コンデンサ３６とコンデンサ４３６、中性点電圧検出部５１と中性点電圧検出部４５１、抵抗５１１〜５１３と抵抗４１１〜４１３、プルアップ抵抗６１〜６３とプルアップ抵抗４６１〜４６３とは、同様の構成であるものとする。
【００６６】
図４に示す電力変換装置４では、モータ４１０は、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、Ｗ相コイル１３からなる巻線組１８と、Ｕ相コイル１４、Ｖ相コイル１５、Ｗ相コイル１６からなる巻線組１９を備える。巻線組１８は、インバータ部２０により通電が切り替えられる。また、巻線組１９は、インバータ部４２０により通電が切り替えられる。
【００６７】
また、電力変換装置４は、第１実施形態と同様、コイル１１〜１６の各相とバッテリ３１の高電位側との間にプルアップ抵抗６１〜６３、４６１〜４６３が設けられている。また、中性点１７に印加される中性点電圧を中性点電圧検出部５１にて検出し、結線部４１７に印加される中性点電圧を中性点電圧検出部４５１にて検出する。そして、中性点電圧検出部５１にて検出される中性点１７に印加される中性点電圧に基づいて巻線組１８に係る系統における異常を検出し、中性点電圧検出部４５１にて検出される結線部４１７に印加される中性点電圧に基づいて巻線組１９に係る系統における異常を検出する。これにより、上記第１実施形態と同様の効果を奏する。さらに、中性点電圧に基づいて異常を検出することができるので、巻線組およびインバータ部が複数系統である場合、電圧検出に係る部品点数の削減効果がより大きい。
【００６８】
なお、電力変換装置４では、第１実施形態と同様、各相にプルアップ抵抗が設けられ、中性点電圧を検出したが、各系統を第２実施形態のように構成し、擬似中性点電圧に基づいて異常を検出するようにしてもよい。これにより、上記第２実施形態と同様の効果を奏する他、擬似中性点電圧に基づいて異常を検出することができるので、巻線組およびインバータ部が複数系統である場合、電圧検出に係る部品点数の削減効果がより大きい。
また、上記第２実施形態では、Ｕ相にプルアップ抵抗が設けられていたが、他の実施形態では、プルアップ抵抗を設ける相は、どの相であってもよい。また、プルアップ抵抗を複数設けてもよい。さらにまた、上記実施形態では、巻線をＹ結線して巻線組を構成していたが、上記第２実施形態のように擬似中性点構成部を設ける場合、巻線をΔ結線して巻線組を構成してもよい。
【００６９】
上記第１実施形態では、プルアップ抵抗６１〜６３の抵抗値は等しかった。他の実施形態では、プルアップ抵抗６１〜６３の抵抗値が相毎に異なってもよい。プルアップ抵抗６１〜６３の抵抗値を相毎に異なる値とした場合、式（６）、（８）、（１０）で算出される中性点電圧Ｖｍが異なる値となる。すなわち、断線箇所に応じて中性点電圧が異なる値となるので、中性点電圧Ｖｍに基づき、異常箇所を比較的容易に特定することができる。
【００７０】
上記実施形態では、図２中のＳ１０３にて、電源リレー３２をオンにし、プリチャージリレー４２をオフとした。他の実施形態では、Ｓ１０３にて、電源リレーをオフにし、プリチャージリレー４２をオンとしてもよい。この場合、式（１）〜式（２１）においてバッテリ電圧Ｖｐｉｇを用いたところを、プリチャージ電圧Ｖｐｒｅを用いる。すなわち、式（１）〜式（２１）の「Ｖｐｉｇ」を「Ｖｐｒｅ」に置き換えた値を算出し、算出された中性点電圧または擬似中性点電圧と、検出された中性点電圧または擬似中性点電圧とに基づき、異常の有無や異常箇所を特定する。なお、上記実施形態では、Ｓ１０１にてプリチャージリレー４２がオンされているので、Ｓ１０３ではコンデンサ３６が充電されている。このように、コンデンサ３６が充電されている場合、プリチャージリレー４２をオフとして図２中のＳ１０４の異常検出処理を行ってもよい。
【００７１】
上記実施形態では、巻線は３相であり、３相インバータが用いられた。他の実施形態では、３相に限らず、２相であってもよいし、４相以上であってもよい。また、回転電機としてのモータは、電動パワーステアリング装置に用いられたが、電動パワーステアリング装置以外の装置に適用してもよい。また、回転電機は、モータではなく、発電機であってもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１・・・電力変換装置
１０・・・モータ（回転電機）
１１〜１３・・・コイル（巻線）
１８・・・巻線組
２０・・・インバータ部
２１〜２３・・・上ＭＯＳ（高電位側スイッチング素子）
２４〜２６・・・下ＭＯＳ（低電位側スイッチング素子）
３１・・・バッテリ（電源）
３２・・・電源リレー
３３・・・バッテリライン
３４・・・グランドライン
３６・・・コンデンサ
４０・・・プリチャージ回路
５１・・・中性点電圧検出部（中性点電圧検出手段）
６１〜６３・・・プルアップ抵抗（抵抗器）
７０・・・マイコン（異常検出手段）
２１１〜２１３・・・抵抗（第２の抵抗器）
２１７・・・結線部
２５０・・・擬似中性点電圧検出部（中性点電圧検出手段）
２６１・・・プルアップ抵抗（第１の抵抗器）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の相に対応する巻線から構成される巻線組を有する回転電機に通電される電力を変換する電力変換装置であって、
前記巻線の各相に対応し、高電位側に配置された高電位側スイッチング素子および低電位側に配置された低電位側スイッチング素子によりスイッチング素子対をなす複数のスイッチング素子を有するインバータ部と、
前記巻線の各相と電源の高電位側との間に設けられる抵抗器と、
前記巻線組の中性点電圧を検出する中性点電圧検出手段と、
前記中性点電圧検出手段により検出された前記中性点電圧に基づき、異常を検出する異常検出手段と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記抵抗器の抵抗値は、相ごとに異なっていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
複数の相に対応する巻線から構成される巻線組を有する回転電機に通電される電力を変換する電力変換装置であって、
前記巻線の各相に対応し、高電位側に配置された高電位側スイッチング素子および低電位側に配置された低電位側スイッチング素子によりスイッチング素子対をなす複数のスイッチング素子を有するインバータ部と、
前記巻線と電源の高電位側との間に設けられる第１の抵抗器と、
前記巻線ごとに設けられる第２の抵抗器であって、一端が前記巻線と接続し、他端が１つの結線部で結線される第２の抵抗器と、
前記結線部に印加される電圧を中性点電圧として検出する中性点電圧検出手段と、
前記中性点電圧検出手段により検出された前記中性点電圧に基づき、異常を検出する異常検出手段と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１】
複数の相に対応する巻線から構成される巻線組を有する回転電機に通電される電力を変換する電力変換装置であって、
前記巻線の各相に対応し、高電位側に配置された高電位側スイッチング素子および低電位側に配置された低電位側スイッチング素子によりスイッチング素子対をなす複数のスイッチング素子を有するインバータ部と、
前記巻線の各相と電源の高電位側との間に設けられる抵抗器と、
前記巻線組の中性点電圧を検出する中性点電圧検出手段と、
前記中性点電圧検出手段により検出された前記中性点電圧に基づき、異常を検出する異常検出手段と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記抵抗器の抵抗値は、相ごとに異なっていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
複数の相に対応する巻線から構成される巻線組を有する回転電機に通電される電力を変換する電力変換装置であって、
前記巻線の各相に対応し、高電位側に配置された高電位側スイッチング素子および低電位側に配置された低電位側スイッチング素子によりスイッチング素子対をなす複数のスイッチング素子を有するインバータ部と、
前記巻線と電源の高電位側との間に設けられる第１の抵抗器と、
前記巻線ごとに設けられる第２の抵抗器であって、一端が前記巻線と接続し、他端が１つの結線部で結線される第２の抵抗器と、
前記結線部に印加される電圧を中性点電圧として検出する中性点電圧検出手段と、
前記中性点電圧検出手段により検出された前記中性点電圧に基づき、異常を検出する異常検出手段と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−３９７４０（Ｐ２０１２−３９７４０Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７７３０９（Ｐ２０１０−１７７３０９）
【出願日】平成２２年８月６日（２０１０．８．６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月６日（２０１０．８．６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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