电动机控制装置、故障检测方法以及搭载了该电动机控制装置、该故障检测方法的电动助力转向装置和车辆与流程

本发明涉及一种电动机控制装置、一种故障检测方法以及搭载了该电动机控制装置、该故障检测方法的电动助力转向装置和车辆，该电动机控制装置以具备电流控制单元的三相电流反馈方式基于电流指令值经由每个绕组系统的电动机驱动电路来控制具有多个系统电动机绕组的三相电动机。本发明特别是涉及一种高可靠性的电动机控制装置、一种高可靠性的故障检测方法以及搭载了该电动机控制装置、该故障检测方法的电动助力转向装置和车辆，该电动机控制装置和该故障检测方法准确地检测出具有多个系统电动机绕组的三相电动机的驱动电路的开关元件的开路故障或短路故障、线圈绕组的断线故障或短路故障以及其他的驱动电路内的断线、短路等故障并且对检测出的故障进行处理。被搭载在车辆上的电动助力转向装置是用来通过至少基于转向扭矩运算出的电流指令值来对车辆的转向系统施加由电动机(例如，无刷三相电动机)产生的辅助力的，并且通过由功率开关元件(例如，fet)的电桥电路构成的逆变器来对其进行驱动控制。

背景技术：

作为搭载了用于控制电动机的电动机控制装置的装置，有电动助力转向装置(eps)。电动助力转向装置利用电动机的旋转力对车辆的转向机构施加转向辅助力(辅助力)，其将由逆变器所供给的电力来控制的电动机的驱动力通过诸如齿轮等传送机构向转向轴或齿条轴施加转向辅助力。为了准确地产生转向辅助力的扭矩，这样的现有的电动助力转向装置进行电动机电流的反馈控制。反馈控制调整电动机外加电压，以便使转向辅助指令值(电流指令值)与电动机电流检测值之间的差变小，电动机外加电压的调整通常用调整pwm(脉冲宽度调制)控制的占空比(duty)来进行。作为电动机，通常使用可维修性优异的无刷电动机。

如图1所示，对电动助力转向装置的一般结构进行说明。转向盘(方向盘)1的柱轴(转向轴或方向盘轴)2经过减速装置内的减速齿轮3、万向节4a和4b、齿轮齿条机构5、转向横拉杆6a和6b，再通过轮毂单元7a和7b，与转向车轮8l和8r连接。另外，在柱轴2上设有用于检测出转向盘1的转向扭矩的扭矩传感器10和用于检测出转向角θ的转向角传感器14，对转向盘1的转向力进行辅助的电动机20通过减速齿轮3与柱轴2连接。电池13对用于控制电动助力转向装置的控制单元(ecu)30进行供电，同时，经过点火开关11，点火信号被输入到控制单元30。控制单元30基于由扭矩传感器10检测出的转向扭矩ts和由车速传感器12检测出的车速vs，进行作为辅助(转向辅助)指令的电流指令值的运算，通过对电流指令值实施补偿等而得到的电压控制指令值vref，来控制供给eps用电动机20的电流。

此外，转向角传感器14不是必须的，可以不设置转向角传感器14。还有，也可以通过与电动机20连接的诸如分解器之类的旋转位置传感器来获得转向角。

另外，收发车辆的各种信息的can(controllerareanetwork，控制器局域网络)40被连接到控制单元30，车速vs也能够从can40处获得。此外，收发can40以外的通信、模拟/数字信号、电波等的非can41也可以被连接到控制单元30。

控制单元30主要由cpu(也包含mcu、mpu、微机和类似装置)构成，该cpu内部由程序执行的一般功能，如图2所示。

参照图2对控制单元30的功能和动作进行说明。如图2所示，由扭矩传感器10检测出的转向扭矩ts和由车速传感器12检测出的(或来自can50的)车速vs被输入到用于运算出电流指令值iref1的电流指令值运算单元31中。电流指令值运算单元31基于被输入进来的转向扭矩ts和车速vs并使用辅助图(アシストマツプ)等，运算出作为供给电动机20的电流的控制目标值的电流指令值iref1。电流指令值iref1经由加法单元32a被输入到电流限制单元33中；被限制了最大电流的电流指令值irefm被输入到减法单元32b中；减法单元32b运算出电流指令值irefm与被反馈回来的电动机电流值im之间的偏差i(irefm-im)；该偏差i被输入到用于进行转向动作的特性改善的pi控制单元35中。在pi控制单元35中经过了特性改善后的电压控制指令值vref被输入到pwm控制单元36，然后再经由作为驱动单元的逆变器37来对电动机20进行pwm驱动。电动机电流检测器38检测出电动机20的电流值im；由电动机电流检测器38检测出的电流值im被反馈到减法单元32b。逆变器37由作为驱动元件的fet(场效应晶体管)的电桥电路构成。

另外，在加法单元32a对来自补偿信号生成单元34的补偿信号cm进行加法运算，通过补偿信号cm的加法运算来进行转向系统的特性补偿，以便改善收敛性和惯性特性等。补偿信号生成单元34先在加法单元34-4将自对准扭矩(sat)34-3与惯性34-2相加，然后，在加法单元34-5再将在加法单元34-4得到的加法结果与收敛性34-1相加，最后，将在加法单元34-5得到的加法结果作为补偿信号cm。

在这样的电动助力转向装置中，使用具有即使发生了电动机故障(也包含异常)也可以继续进行电动机动作的结构的多个系统电动机绕组的电动机的实例在增加。例如，在具有两个系统的绕组(两套绕组)的电动机中，定子的线圈被分成两个(两套)系统(u1～w1相和u2～w2相)，即使一个(一套)系统失陷，也可以通过剩下的另一个(另一套)系统使转子旋转，从而可以继续进行辅助控制。

作为具有多个系统电动机绕组的电动机的一个示例，参照图3和图4对具有两个系统电动机绕组的三相电动机进行说明。

如图3所示，三相电动机200为具备定子12s和转子12r的spm(surfacepermanentmagnet，表面永久磁铁)电动机的结构，其中，定子12s具有朝内侧突出地被形成在内周表面上的作为用于形成槽sl的磁极的齿t；转子12r为将被旋转自如地配置在该定子12s的内周一侧并被配置成与齿t相对的永久磁铁pm配置在表面上的8极的表面磁铁型的转子。在这里，将定子12s的齿t的个数设定为相数×2n(在这里，n为等于或大于2的整数。)，例如，在将n设定为2的情况下，三相电动机200具有8极和12槽的结构。

另外，如图4所示，作为两个系统(两套系统)的每个系统的同相的磁极相对于转子磁铁为同相位的多相电动机绕组的第一系统的三相电动机绕组l1和第二系统的三相电动机绕组l2被卷绕在定子12s的槽sl上。在第一系统的三相电动机绕组l1中，u相线圈l1u、v相线圈l1v以及w相线圈l1w的一端被相互连接成星形接线；各相线圈l1u、l1v以及l1w的另一端被连接到电动机控制装置，并且，电动机驱动电流iu1、iv1和iw1被分别供应给各相线圈l1u、l1v以及l1w的另一端。

各相线圈l1u、l1v以及l1w分别形成有两个线圈部ua1、ub1、va1、vb1以及wa1、wb1。这些线圈部ua1、va1以及wa1通过集中绕组的方式被卷绕在顺时针方向的齿t1、t2以及t3上。还有，线圈部ub1、vb1以及wb1通过集中绕组的方式被卷绕在夹着转子12r与齿t1、t2以及t3成对角的顺时针方向的齿t7、t8以及t9上。

还有，在第二系统的三相电动机绕组l2中，u相线圈l2u、v相线圈l2v以及w相线圈l2w的一端被相互连接成星形接线；各相线圈l2u、l2v以及l2w的另一端被连接到电动机控制装置，并且，电动机驱动电流iu2、iv2和iw2被分别供应给各相线圈l2u、l2v以及l2w的另一端。

各相线圈l2u、l2v以及l2w分别形成有两个线圈部ua2、ub2、va2、vb2以及wa2、wb2。这些线圈部ua2、va2以及wa2通过集中绕组的方式被卷绕在顺时针方向的齿t4、t5以及t6上。还有，线圈部ub2、vb2以及wb2通过集中绕组的方式被卷绕在夹着转子12r与齿t4、t5以及t6成对角的顺时针方向的齿t10、t11以及t12上。

另外，各相线圈l1u～l1w的线圈部ua1、ub1、va1、vb1以及wa1、wb1和各相线圈l2u～l2w的线圈部ua2、ub2、va2、vb2以及wa2、wb2以通电电流的方向变成同一方向的方式被卷绕在夹着各个齿t的槽sl上。

就这样，第一系统的三相电动机绕组l1的各相线圈l1u～l1w的线圈部ua1、ub1、va1、vb1以及wa1、wb1和第二系统的三相电动机绕组l2的各相线圈l2u～l2w的线圈部ua2、ub2、va2、vb2以及wa2、wb2分别被卷绕在相互不同的12个齿上。也就是说，依照下面的顺序将ua1、ub1、va1、vb1以及wa1、wb1和ua2、ub2、va2、vb2以及wa2、wb2分别卷绕安装在12个齿上，即，首先，沿顺时针方向按照ua1、va1、wa1的顺序沿着同一卷绕方向将作为第一系统的相线圈ua1、va1、wa1分别卷绕安装在齿上，接下来，沿顺时针方向按照ua2、va2、wa2的顺序沿着同一卷绕方向将作为第二系统的相线圈ua2、va2、wa2分别卷绕安装在齿上，然后，沿顺时针方向按照ub1、vb1、wb1的顺序沿着同一卷绕方向将作为第一系统的相线圈ub1、vb1、wb1分别卷绕安装在齿上，最后，沿顺时针方向按照ub2、vb2、wb2的顺序沿着同一卷绕方向将作为第二系统的相线圈ub2、vb2、wb2分别卷绕安装在齿上。因此，第一系统的三相电动机绕组l1和第二系统的三相电动机绕组l2的同相的线圈部被卷绕安装成不会同时与由转子12r的各个磁极的永久磁铁pm形成的同一的磁通链接。从而，由第一系统的三相电动机绕组l1的各个线圈部和第二系统的三相电动机绕组l2的各个线圈部构成将彼此的磁干涉抑制到最小限度的磁路。

在这样的具备了多个系统电动机绕组的电动机的电动机控制装置中，尽管电动机绕组在正常情况下为图5(a)所示的接线，但当发生一次故障(例如，一个绕组的短路)的时候，则变成图5(b)所示的接线，还有，当发生二次故障(例如，两个绕组的短路)的时候，则变成图5(c)所示的接线。尽管图5示出了第一系统的u相，但对于其他的系统、其他的相来说也同样。

例如日本特开2013-38950号公报(专利文献1)公开了一种用来检测出这样的电动机绕组或逆变器的故障的对策方案。也就是说，专利文献1所公开的装置为一种只利用相电流检测值来检测出逆变器或绕组的故障的装置，通过两个故障判定模块互相基于其他的系统的3相电流检测值来计算出自己的系统的相电流估计值，并且将其与电流检测值进行比较，以便能够只利用相电流检测值就可以检测出逆变器或绕组的故障。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-38950号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

然而，专利文献1所公开的装置基于其他的系统的3相电流检测值来计算出自己的系统的相电流估计值并将其与电流检测值进行比较，而且，成为dq旋转坐标轴上的电压指令值。因此，在因故障而产生的电流变化小于故障的程度的情况下，有可能检测不出故障。还有，专利文献1所公开的装置单独地检测出dq轴旋转坐标轴上的d轴电压vd和q轴电压vq以及d轴电流id和q轴电流iq的值并对它们进行比较。因此，在因故障而产生的电压或电流小的情况下，有可能电压(vd、vq)、电流(id、iq)会被埋没在起因于pwm动作、电流传感器的偏移的噪声中，从而检测不出故障起因的电压或电流。

因此，本发明是鉴于上述情况而完成的，本发明的目的在于提供一种高可靠性的电动机控制装置、一种高可靠性的故障检测方法以及搭载了该电动机控制装置、该故障检测方法的电动助力转向装置和车辆，该电动机控制装置和该故障检测方法通过比较静止坐标上的电流指令值和电流检测值，并且还将误差的积算值作为故障(包括异常)检测的判定值，以便准确地检测出具有多个系统电动机绕组的电动机的驱动电路的开关元件的开路故障或短路故障、线圈绕组的断线故障或短路故障以及其他的驱动电路内的断线、短路等故障并且对检测出的故障进行处理。

解决技术问题的手段

本发明涉及一种电动机控制装置，其基于电流指令值经由每个绕组系统的电动机驱动电路来控制具有多个系统电动机绕组的三相电动机，本发明的上述目的可以通过下述这样实现，即：具备电流检测电路、3相/2相转换单元和故障诊断单元，所述电流检测电路针对所述多个系统电动机绕组中的每个系统电动机绕组检测出所述三相电动机的至少2相或2相以上的电流，所述3相/2相转换单元针对所述多个系统电动机绕组中的每个系统电动机绕组将所述检测出的各相电流转换成2相，所述故障诊断单元针对所述多个系统电动机绕组中的每个系统电动机绕组对所述进行了2相转换后的2相电流进行电流运算，将所述多个系统电动机绕组之间的电流运算结果的差和所述差的积算值分别与故障判定阈值进行比较，以便进行故障诊断；或，具备电流检测电路和故障诊断单元，所述电流检测电路针对所述多个系统电动机绕组中的每个系统电动机绕组检测出所述三相电动机的至少2相或2相以上的电流，所述故障诊断单元针对所述多个系统电动机绕组中的每个系统电动机绕组对所述3相电流进行电流运算，将所述多个系统电动机绕组之间的电流运算结果的差和所述差的积算值分别与故障判定阈值进行比较，以便进行故障诊断。

还有，本发明涉及一种故障检测方法，其在电动机的绕组由多个系统构成并且驱动电路被连接到每个系统的系统中检测出所述各个系统内的故障，本发明的上述目的可以通过下述这样实现，即：检测出所述多个系统的3相电流(iun，ivn，iwn，n＝1，2，3，…)，计算出所述3相电流的平方和(in²＝iun²+ivn²+iwn²)，判定所述各个系统的平方和in²以及im²(n，m＝1，2，3，…，其中n≠m)的差分(εd＝in²-im²)是否达到了基于所述电动机的电流指令值决定的阈值(εdref)，以便检测出所述各个系统内的故障发生；或，检测出所述多个系统的3相电流(iun，ivn，iwn，n＝1，2，3，…)，计算出所述3相电流的平方和(in²＝iun²+ivn²+iwn²)的平方根(in＝√iun²+ivn²+iwn²)，判定所述各个系统的平方和的平方根in以及im(n，m＝1，2，3，…，其中n≠m)的差分(ε’d＝in-im)是否达到了基于所述电动机的电流指令值决定的阈值(ε’dref)，以便检测出所述各个系统内的故障发生；或，检测出所述多个系统的uvw3相电流(iun，ivn，iwn，n＝1，2，3，…)，对所述各个系统的3相电流的u相的差(εdu＝iun-ium)、v相的差(εdv＝ivn-ivm)、w相的差(εdw＝iwn-iwm)进行比较(其中n≠m)，判定所述各个差是否达到了基于所述电动机的电流指令值决定的阈值(εdc)，以便检测出所述各个系统内的故障发生。

也可以通过所述3相电流(iun，ivn，iwn，n＝1，2，3，…)中的至少2个相的平方和(例如，in²＝iun²+ivn²)来实现电流的检测。可以为任意的2个相。

另外，本发明的上述目的可以通过下述这样实现，即：一种电动机控制装置，其特征在于：当发生所述故障的时候，在被判定为能够继续进行驱动的情况下，将所述故障的发生传递给上层系统(或上层控制部)，通过也包括了发生了故障的系统的多个系统来继续进行驱动；或，一种电动机控制装置，其特征在于：当发生所述故障的时候，检测出所述故障并将其传递给上层系统(或上层控制部)，停止发生了所述故障的系统的驱动，只通过没有发生所述故障的正常的系统来继续进行驱动；或，一种电动机控制装置，其特征在于：当发生所述故障的时候，将发生了超过系统的动作可能区域的故障这件事传递给上层系统(或上层控制部)，停止所有系统的驱动；或，一种电动助力转向装置，其特征在于：搭载了上述电动机控制装置中的任意一个电动机控制装置；或，一种车辆，其特征在于：搭载了上述电动助力转向装置。

发明的效果

根据本发明的电动机控制装置，具备电流检测电路、3相/2相转换单元和故障诊断单元，电流检测电路针对多个系统电动机绕组中的每个系统电动机绕组检测出三相电动机的各相电流，3相/2相转换单元针对多个系统电动机绕组中的每个系统电动机绕组将各相电流转换成2相，故障诊断单元针对多个系统电动机绕组中的每个系统电动机绕组对2相电流进行电流运算，将多个系统电动机绕组之间的电流运算结果的差和该差的积算(时间积分)值分别与故障判定阈值进行比较，以便进行故障诊断，或者，具备电流检测电路和故障诊断单元，电流检测电路针对多个系统电动机绕组中的每个系统电动机绕组检测出三相电动机的各相电流，故障诊断单元针对多个系统电动机绕组中的每个系统电动机绕组对3相电流进行电流运算，将多个系统电动机绕组之间的电流运算结果的差和该差的积算值分别与故障判定阈值进行比较，以便进行故障诊断，而且，比较静止坐标上的电流指令值和电流检测值，并且还将误差的积算值作为故障(包括异常)检测的判定值。根据本发明的故障检测方法，能够准确地检测出具有多个系统电动机绕组的电动机的驱动电路的功率开关元件(fet)的开路故障或短路故障、线圈绕组的断线故障或短路故障以及其他的驱动电路内的断线、短路等故障。在检测出故障的情况下，切断被检测出故障的系统，并且通过正常的系统使得能够继续工作。

通过将上述电动机控制装置以及故障诊断单元应用在电动助力转向装置中，可以提高可靠性，并且，将这样的电动助力转向装置应用在车辆中，可以进一步提高车辆的可靠性。

附图说明

图1是表示电动助力转向装置的概要的结构图。

图2是表示电动助力转向装置的控制单元(ecu)的结构示例的结构框图。

图3是表示多个系统电动机的结构示例的剖视图。

图4是表示多个系统电动机的绕组结构的示意图。

图5是表示针对电动机线圈1个相正常情况下和发生故障时的接线状态示例的示意图。

图6是表示本发明的电动机控制装置的结构示例的结构框图。

图7是表示本发明的故障诊断单元的结构示例(第一实施方式)的结构框图。

图8是表示本发明的动作示例(第一实施方式)的流程图。

图9是表示基于电流指令值设定阈值的特性示例的特性图。

图10是表示本发明的电动机控制装置的结构示例(第三实施方式)的结构框图。

图11是表示本发明的电动机控制装置的结构示例(第四实施方式)的结构框图。

图12是表示本发明的动作示例(低速转向)的时序图。

图13是表示本发明的动作示例(高速转向)的时序图。

图14是表示本发明的电动机控制装置的结构示例(第五实施方式)的结构框图。

图15是表示本发明的电动机控制装置的结构示例(第六实施方式)的结构框图。

图16是表示本发明的电动机控制装置的结构示例(第七实施方式)的结构框图。

具体实施方式

本发明具备电流检测电路、3相/2相转换单元和故障诊断单元，电流检测电路针对多个系统电动机绕组中的每个系统电动机绕组检测出三相电动机的各相电流，3相/2相转换单元针对多个系统电动机绕组中的每个系统电动机绕组将检测出的各相电流转换成彼此正交的2相(α、β的静止坐标系)，故障诊断单元针对多个系统电动机绕组中的每个系统电动机绕组对进行了2相转换后的2相电流进行电流运算，将多个系统电动机绕组之间的电流运算结果的差和该差的积算(时间积分)值分别与故障判定阈值进行比较，以便进行故障诊断。或者，本发明具备电流检测电路和故障诊断单元，电流检测电路针对多个系统电动机绕组中的每个系统电动机绕组检测出三相电动机的各相电流，故障诊断单元针对多个系统电动机绕组中的每个系统电动机绕组对3相电流进行电流运算，将多个系统电动机绕组之间的电流运算结果的差和该差的积算值分别与故障判定阈值进行比较，以便进行故障诊断。

因此，能够准确地检测出具有多个系统电动机绕组的电动机的驱动电路的开关元件的开路故障或短路故障、线圈绕组的断线故障或短路故障以及其他的驱动电路内的断线、短路等故障(包括异常)。

在故障诊断单元中的本发明的故障检测方法中，在电动机绕组由多个系统构成并且驱动电路被连接到每个系统的系统中，作为检测出某个系统内的故障，例如，用于构成驱动电路的功率开关元件的破断或者短路、电动机绕组以及汇流条的断线或者短路的方法，检测出多个系统的3相电流(iun，ivn，iwn，n＝1，2，3，…)，计算出3相电流的平方和in²＝iun²+ivn²+iwn²，将每个系统的平方和in²以及im²(n，m＝1，2，3，…，其中n≠m)的差分εd＝in²-im²或其时间积分εi＝∫(εd)dt与基于电动机的电流指令值决定的阈值εdref或εiref进行比较，以便检测出在各个系统内发生的故障。或者，将3相电流转换成2相并运算出平方和，将其差或平方根的差与阈值进行比较，以便检测出故障。

在现有技术中，尽管在因故障而产生的电流变化小的情况下很难进行检测，但在本发明中，因为计算出各个3相电流的平方和i1²＝iu1²+iv1²+iw1²、i2²＝iu2²+iv2²+iw2²或者进行了3相/2相转换后的2相电流的平方和i1²＝iα²+iβ²或者3相中的至少2相(任意的2个相)或2相以上的电流的平方和，并且，除了每个系统的平方和in²以及im²的差分εd＝in²-im²之外，尤其是还将其时间积分εi＝∫(εd)dt作为判定要因，即使在因故障而产生的电流变化非常小的动作区域也能够检测出故障。专利文献1中的故障检测的坐标系为dq轴旋转坐标系，但在本发明中故障检测的坐标系为uvw静止坐标系。还有，专利文献1中的故障检测的物理量为dq轴旋转坐标轴上的电压指令值以及电流检测值，但在本发明中故障检测的物理量为uvw坐标轴上的电流指令值以及电流检测值。

另外，上述幂数也可以是等于或大于2的自然数。在这种情况下，与平方的场合相比，正常情况下和故障时的差异变得更大，从而可以提高故障检测感度。

作为电流运算，有2相电流的加法或减法、2相电流的平方和、2相电流的平方和的平方根。将故障检测传递给上层系统或上层控制部，关闭故障系统的驱动，只通过正常系统来进行驱动。还有，判定继续驱动可能值内的差异，将差异的程度传递给上层系统或上层控制部，接下来通过包括了发生了故障的系统的多个系统来继续进行驱动。

参照图6对具备了这样的故障诊断单元的电动机控制装置的一个示例进行说明。

用于驱动具有两个系统电动机绕组的电动机200的电动机控制装置100具有故障诊断单元300，并且，具备控制运算单元(相当于ecu)110、电动机驱动电路120a以及120b和电动机电流切断电路130a以及130b，其中，控制运算单元110运算出用于驱动电动机的电流指令值，进行补偿、控制等；从控制运算单元110输出的电压指令值v1*以及v2*被分别输入到电动机驱动电路120a以及120b中；电动机电流切断电路130a以及130b被分别安插在电动机驱动电路120a以及120b的输出一侧与三相电动机200的第一系统的电动机绕组l1以及第二系统的电动机绕组l2之间。

三相电动机200具备用于检测出转子的旋转位置的诸如分解器、磁电阻(mr)元件、旋转编码器(rotaryencoder)、霍尔元件之类的旋转位置传感器101。来自旋转位置传感器101的检测值被输入到转子旋转角检测电路102中，转子旋转角检测电路102检测出转子旋转角θm。由扭矩传感器10检测出的转向扭矩ts和由车速传感器12检测出的车速vs被输入到电动机控制装置100内的控制运算单元110中，从转子旋转角检测电路102输出的转子旋转角θm也被输入到电动机控制装置100内的控制运算单元110中。还有，从电动机驱动电路120a以及120b内的电流检测电路121a以及121b输出的从电动机200的第一系统的电动机绕组l1以及第二系统的电动机绕组l2的各相线圈输出的电动机电流i1d(iu1、iv1、iw1)以及i2d(iu2、iv2、iw2)被输入到控制运算单元110中。另外，直流电流从作为直流电源的电池103经由噪声滤波器104被供应给电动机驱动电路120a以及120b。

控制运算单元110当电动机驱动电路120a以及120b为正常的时候，基于转向扭矩ts和车速vs并参照预先设定的图a(マツプa)来计算出电流指令值(i1*以及i2*)，当电动机驱动电路120a以及120b为异常的时候，基于转向扭矩ts和车速vs并参照预先设定的图b(マツプb)来计算出电流指令值(i1*以及i2*)。

还有，控制运算单元110基于计算出的电流指令值(i1*以及i2*)和转子旋转角θm来计算出矢量控制的d-q坐标系的d轴电流指令值(id*)以及q轴电流指令值(iq*)，并且，通过基于转子旋转角θm对计算出的d轴电流指令值(id*)以及q轴电流指令值(iq*)进行2相/3相转换，以便计算出u相电流指令值(iu*)、v相电流指令值(iv*)以及w相电流指令值(iw*)。然后，计算出计算出的u相电流指令值(iu*)、v相电流指令值(iv*)以及w相电流指令值(iw*)与由电流检测电路121a以及121b检测出的电流检测值i1d(iu1、iv1、iw1)以及i2d(iu2、iv2、iw2)之间的每个相的电流偏差(δiu、δiv以及δiw)，对这些电流偏差(δiu、δiv以及δiw)进行pi控制运算等，计算出针对电动机驱动电路120a以及120b的3相的电压指令值v1*以及v2*，将计算出的3相的电压指令值v1*以及v2*分别输入到电动机驱动电路120a以及120b中。

电动机驱动电路120a以及120b分别具备栅极驱动单元123a以及123b和逆变器122a以及122b，其中，从控制运算单元110输出的3相的电压指令值v1*以及v2*被分别输入到还被用来作为异常时电流控制单元的栅极驱动单元123a以及123b中以便形成栅极信号；从栅极驱动单元123a以及123b输出的栅极信号被分别输入到逆变器122a以及122b中。

当来自控制运算单元110的电压指令值v1*以及v2*被分别输入到栅极驱动单元123a以及123b的时候，栅极驱动单元123a以及123b基于这些电压指令值v1*以及v2*和三角波的载波信号来分别形成6个pwm信号，并将这些pwm信号分别输入到逆变器122a以及122b中。

还有，当异常检测信号saa没有从控制运算单元110被输入到栅极驱动单元123a的正常的时候，栅极驱动单元123a针对电动机电流切断电路130a输出3个“h”的栅极信号并导通(on)，并且，针对电源切断电路124a输出2个“h”的栅极信号并导通(on)。另外，当异常检测信号saa从控制运算单元110被输入到栅极驱动单元123a的异常的时候，栅极驱动单元123a针对电动机电流切断电路130a同时输出3个“l”的栅极信号并关断(off)以便切断电动机电流，并且，针对电源切断电路124a同时输出2个“l”的栅极信号并关断(off)以便切断电池电力的供给。

同样地，当异常检测信号sab没有从控制运算单元110被输入到栅极驱动单元123b的正常的时候，栅极驱动单元123b针对电动机电流切断电路130b输出3个“h”的栅极信号并导通(on)，并且，针对电源切断电路124b输出2个“h”的栅极信号并导通(on)。另外，当异常检测信号sab从控制运算单元110被输入到栅极驱动单元123b的异常的时候，栅极驱动单元123b针对电动机电流切断电路130b同时输出3个“l”的栅极信号并关断(off)以便切断电动机电流，并且，针对电源切断电路124b同时输出2个“l”的栅极信号并关断(off)以便切断电池电力的供给。

电池电流从电池103经由噪声滤波器104和电源切断电路124a以及124b被分别供应给逆变器122a以及122b，平滑用的电解电容器ca以及cb被分别连接到逆变器122a以及122b的输入一侧。

逆变器122a以及122b均具有作为开关元件的fetq1～q6，均具有并联连接了3个开关臂sau、sav以及saw的电桥结构。在这里，开关臂sau、sav以及saw均为串联连接了2个fet的结构。另外，通过来自栅极驱动单元123a以及123b的栅极信号被输入到各个fetq1～q6的栅极，使得u相电流iu、v相电流iv以及w相电流iw从各个开关臂sau、sav以及saw的fet之间经由电动机电流切断电路130a以及130b被分别供应给电动机200的第一系统绕组l1以及第二系统绕组l2。

电动机电流切断电路130a具有电流切断用的fetqa1、qa2以及qa3，电动机电流切断电路130b具有电流切断用的fetqb1、qb2以及qb3。还有，针对电动机电流切断电路130a以及130b的fetqa1～qa3以及qb1～qb3，将它们的各自的寄生二极管d的阴极作为逆变器122a一侧以及122b一侧，每一个都被连接成同一方向。

还有，电源切断电路124a具有这样的串联电路结构，即，fetqc1以及qc2的源极彼此相互被连接在一起，它们的寄生二极管彼此方向相反。电源切断电路124b具有这样的串联电路结构，即，fetqd1以及qd2的源极彼此相互被连接在一起，它们的寄生二极管彼此方向相反。另外，fetqc1以及qd1的漏极彼此相互被连接在一起后被连接到噪声滤波器104的输出一侧，fetqc2以及qd2的漏极被连接到逆变器122a以及122b的各个fetq1、q2以及q3的源极。

在这样的电动机控制装置100中，控制运算单元内110的故障诊断单元300例如具有图7所示的结构(第一实施方式)。

如图7所示，由电流检测电路121a检测出的电动机200的第一系统绕组l1的各相电流iu1、iv1、iw1被输入到3相/2相转换单元320中，由电流检测电路121b检测出的电动机200的第二系统绕组l2的各相电流iu2、iv2、iw2被输入到3相/2相转换单元330中。在3相/2相转换单元320中被转换成彼此正交的α-β静止坐标系的2相的电流iα1以及iβ1被输入到电流运算单元321中并对它们进行加法运算，在3相/2相转换单元330中被转换成彼此正交的α-β静止坐标系的2相的电流iα2以及iβ2被输入到电流运算单元331中并对它们进行加法运算。通过电流运算单元321的加法运算而得到的电流i11(＝iα1+iβ1)被加法输入到减法单元301中，通过电流运算单元331的加法运算而得到的电流i22(＝iα2+iβ2)被减法输入到减法单元301中。

通过减法单元301的减法运算而得到的减法值df(＝i11-i22)被输入到故障判定单元350以及积算单元302中，积算单元302的积算(时间积分)值tdf被输入到故障判定单元350中。故障判定阈值thd以及thtd从故障判定阈值设定单元310被输入到故障判定单元350中。故障判定阈值thd为针对减法值df的值，在转向速度快(电动机旋转速度快)的情况下，或者，在辅助力大(电动机相电流大)的情况下，当作为两个系统之间的差分的减法值df变成等于或大于故障判定阈值thd的时候，判定出故障并输出故障信号ds。还有，故障判定阈值thtd为针对积算值tdf的值，在转向速度慢(电动机旋转速度慢)的情况下，或者，在辅助力小(电动机相电流小)的情况下，当作为两个系统之间的差分的积算(时间积分)值的积算值tdf变成等于或大于故障判定阈值thtd的时候，判定出故障并输出故障信号ds。

另外，基于电动机200的电流指令值来决定故障判定阈值thd以及故障判定阈值thtd。

在检测出故障的情况下，通过故障信号ds将发生了故障这件事传递给上层系统或上层控制部，关闭故障一侧的驱动，只通过正常一侧的系统来进行驱动。例如，在第一系统发生了故障的情况下，将异常检测信号saa输入到栅极驱动单元123a中，栅极驱动单元123a关断(off)电源切断电路124a，在此之后，通过第二系统来继续进行辅助控制。还有，将各个系统绕组之间的差或差的积算值与故障判定阈值进行比较，在各个差为继续驱动可能域值内的差异的情况下，通过故障信号ds将发生了故障这件事传递给上层系统或上层控制部，接下来也能够通过包括了发生了故障的系统的多个系统来继续进行驱动。

在这样的结构中，参照图8的流程图对其动作示例进行说明。

电流检测电路121a检测出第一系统的3相电流iu1、iv1、iw1并将它们输入到控制运算单元110中(步骤s1)，电流检测电路121b检测出第二系统的3相电流iu2、iv2、iw2并将它们输入到控制运算单元110中(步骤s2)。故障判定阈值设定单元310基于电流指令值并且按照图9所示那样的特性来设定故障判定阈值thd以及thtd(步骤s3)。此外，可以适当变更上述这些步骤的顺序。

第一系统的3相电流iu1、iv1、iw1在3相/2相转换单元320中被转换成α-β静止坐标系的2相的电流iα1以及iβ1(步骤s10)，在电流运算单元321中通过对2相电流iα1以及iβ1进行加法运算，可以求出电流i11(步骤s11)。电流i11被加法输入到减法单元301中。同样地，第二系统的3相电流iu2、iv2、iw2在3相/2相转换单元330中被转换成α-β静止坐标系的2相的电流iα2以及iβ2(步骤s12)，在电流运算单元331中通过对2相电流iα2以及iβ2进行加法运算，可以求出电流i22(步骤s13)。电流i22被减法输入到减法单元301中。此外，也可以适当变更上述这些步骤的顺序。

接下来，减法单元301通过从在上述步骤s11中求出的电流i11中减去在上述步骤s13中求出的电流i22来求出减法值df(步骤s14)，积算单元302对减法值df进行积算(步骤s15)。减法值df被输入到故障判定单元350并与故障判定阈值thd进行比较(步骤s20)，故障判定单元350在减法值df等于或大于故障判定阈值thd的情况下，判定出故障并输出故障信号ds(步骤s21)。还有，积算值tdf也被输入到故障判定单元350并与故障判定阈值thtd进行比较(步骤s20)，故障判定单元350在积算值tdf等于或大于故障判定阈值thtd的情况下，判定出故障并输出故障信号ds(步骤s21)。故障信号ds包括异常判定信号saa、sab，逆变器122a、122b的停止、切断电源切断电路124a以及124b。

重复上述动作直到结束判定为止(步骤s22)。

此外，尽管上述电流运算单元321以及331对2相电流进行加法运算，但也可以对2相电流进行减法运算(第二实施方式)，尽管可以为减法运算，但基本上是加法运算。

接下来，对故障诊断单元300的其他的实施方式(第三实施方式)进行说明。如与图7相对应的图10所示，在第三实施方式中，通过电流运算来运算出第一系统的2相电流iα1、iβ1和第二系统的2相电流iα2、iβ2的各个平方和，以便代替第一系统的2相电流iα1、iβ1和第二系统的2相电流iα2、iβ2的各个加法或各个减法。

也就是说，第一系统的2相电流iα1、iβ1被输入到电流平方和运算单元322中以便运算出平方和电流i1²(＝iα1²+iβ1²)。还有，第二系统的2相电流iα2、iβ2被输入到电流平方和运算单元332中以便运算出平方和电流i2²(＝iα2²+iβ2²)。由电流平方和运算单元322运算出的平方和电流i1²被加法输入到减法单元301中，由电流平方和运算单元332运算出的平方和电流i2²被减法输入到减法单元301中。在减法单元301中得到的减法结果εa(＝i1²-i2²)被输入到故障判定单元350并与故障判定阈值thεa进行比较，同时还被输入到积算单元302以便对其进行积算。积算值tgεa被输入到故障判定单元350并与故障判定阈值thtga进行比较。在减法结果εa等于或大于故障判定阈值thεa的情况下，输出故障判定信号ds，还有，在积算值tgεa等于或大于故障判定阈值thtga的情况下，也输出故障判定信号ds。

接下来，对故障诊断单元300的其他的实施方式(第四实施方式)进行说明。如与图10相对应的图11所示，在第四实施方式中，由电流平方和运算单元322运算出的平方和电流i1²(＝iα1²+iβ1²)被输入到平方根运算单元323以便运算出平方根电流i1(＝√iα1²+iβ1²)，由电流平方和运算单元332运算出的平方和电流i2²(＝iα2²+iβ2²)被输入到平方根运算单元333以便运算出平方根电流i2(＝√iα2²+iβ2²)。还有，运算出的平方根电流i1被加法输入到减法单元301中，运算出的平方根电流i2被减法输入到减法单元301中。在减法单元301中得到的减法值εb(＝i1-i2)被输入到故障判定单元350并与故障判定阈值thεb进行比较，同时还被输入到积算单元302以便对其进行积算。积算值tgεb被输入到故障判定单元350并与故障判定阈值thtgb进行比较。在减法值εb等于或大于故障判定阈值thεb的情况下，输出故障判定信号ds，还有，在积算值tgεb等于或大于故障判定阈值thtgb的情况下，也输出故障判定信号ds。

图12是表示高速转向、高辅助力的场合的特性示例的时序图，其示出了在时间0.1秒处发生一次故障，在时间0.2秒处发生二次故障的场合。还有，图12(a)为2相电流的平方和的平方根电流的差(图11的εb)，图12(b)为差的积算值(图11的tgεb)。从此图可知，根据两个系统之间的差分的增加，能够检测出层间短路的一次故障。另外，根据差分的积算值也能够检测出来。

图13是表示低速转向、低辅助力的场合的特性示例的时序图，其示出了在时间0.1秒处发生一次故障，在时间0.2秒处发生二次故障的场合。还有，图13(a)为2相电流的平方和的平方根电流的差(图11的εb)，图13(b)为差的积算值(图11的tgεb)。从此图可知，因为两个系统之间的差分的增加量小，所以很难检测出层间短路的一次故障。另一方面，从此图可知，因为差分的积算值单调增加，所以经过一段时间以后，差分的积算值一定会变成等于或大于阈值，从而能够检测出故障。

尽管在上述的实施方式(第一～第四实施方式)中，针对具有两个系统绕组的三相电动机进行了说明，但也可以同样地将本发明应用在具有三个或三个以上的多个系统电动机绕组的电动机中。

尽管在上述实施方式中，进行3相/2相电流的转换并对2相电流进行运算处理，但如图14所示(第五实施方式)，也可以通过电流平方和运算单元324来运算出第一系统的3相电流iu1、iv1、iw1的平方和i1²＝iu1²+iv1²+iw1²，通过电流平方和运算单元334来运算出第二系统的3相电流iu2、iv2、iw2的平方和i2²＝iu2²+iv2²+iw2²，然后通过减法单元301来求出各个平方和i1²、i2²的差分εa。在这种情况下，故障判定单元350在转向速度快(电动机旋转速度快)的情况下，或者，在辅助力大(电动机相电流大)的情况下，根据两个系统之间的差分εa是否超过阈值thεa来判定故障。还有，故障判定单元350在转向速度慢(电动机旋转速度慢)的情况下，或者，在辅助力小(电动机相电流小)的情况下，根据两个系统之间的差分εa的积分值tgεa是否超过阈值thtεa来判定故障。

尽管在上述第五实施方式中，运算出3相电流的平方和，但也可以运算出至少2相(任意的2个相)或2相以上的电流的平方和。

还有，如图15所示，在第六实施方式中，图15中的电流平方和运算单元324以及334的输出i1²以及i2²分别被输入到平方根单元325以及335以便运算出平方根i1以及i2，然后求出平方根i1以及i2的差分εb。在这种情况下，故障判定单元350在转向速度快(电动机旋转速度快)的情况下，或者，在辅助力大(电动机相电流大)的情况下，根据两个系统之间的差分εb是否超过阈值thεb来判定故障。还有，故障判定单元350在转向速度慢(电动机旋转速度慢)的情况下，或者，在辅助力小(电动机相电流小)的情况下，根据两个系统之间的差分εb的积分值tgεb是否超过阈值thtεb来判定故障。

在上述第六实施方式中也可以运算出至少2相(任意的2个相)或2相以上的电流的平方和，然后分别求出平方根。

图16示出了对具有三个系统绕组的电动机进行故障诊断的场合的一个示例。在图16的示例中，关于电流平方和，与图10相对应，进行第一系统和第二系统的电流运算、比较，并且，还进行第二系统和第三系统的电流运算、比较。也就是说，在图16的第七实施方式中，除了图10中的第一系统和第二系统的电流运算、比较之外，还通过3相/2相转换单元340将第三系统的3相电流iu3、iv3、iw3转换成彼此正交的α-β静止坐标系的2相的电流iα3以及iβ3。通过3相/2相转换得到的2相电流iα３以及iβ3被输入到电流平方和运算单元342中以便运算出平方和电流i3²(＝iα3²+iβ3²)。运算出的平方和电流i3²被减法输入到减法单元301a中，由电流平方和运算单元332运算出的平方和电流i2²被加法输入到减法单元301a中。在减法单元301a中得到的减法值εa2(＝i2²-i3²)被输入到故障判定单元350a并与故障判定阈值thεa进行比较，同时还被输入到积算单元302a以便对其进行积算。积算值tgεa2被输入到故障判定单元350a并与故障判定阈值thtga进行比较。在减法值εa2等于或大于故障判定阈值thεa的情况下，输出故障判定信号ds，还有，在积算值tgεa2等于或大于故障判定阈值thtga的情况下，也输出故障判定信号ds。

尽管在这里将第一系统与第二系统之间的差以及差的积算值、第二系统与第三系统之间的差以及差的积算值与各个故障判定阈值进行比较判定，但也可以追加将第三系统与第一系统之间的差以及差的积算值与故障判定阈值进行比较判定的结构。关于电流运算，可以为第一～第四实施方式中的任意一个实施方式。还有，也可以为不进行3相/2相转换的3相电流的运算处理。

另外，也可以同样地将本发明应用在具有四个或四个以上的多个系统电动机绕组的电动机中。

附图标记说明

1转向盘(方向盘)

2柱轴(转向轴或方向盘轴)

10扭矩传感器

12车速传感器

14转向角传感器

20电动机

30控制单元(ecu)

100电动机控制装置

101旋转位置传感器

103电池

110控制运算单元(ecu)

120a、120b电动机驱动电路

121a、121b电流检测电路

122a、122b逆变器

123a、123b栅极驱动单元

124a、124b电源切断电路

130a、130b电动机电流切断电路

200两个系统绕组电动机(三相电动机)

300故障诊断单元

302、302a积算单元

310故障判定阈值设定单元

320、330、3403相/2相转换单元

321、331电流运算单元

322、332、342电流平方和运算单元

323、333平方根运算单元

350、350a故障判定单元