JP7013860B2 - モータ駆動装置 - Google Patents

Description

この明細書における開示は、モータ駆動装置に関する。

特許文献１に、モータ駆動装置が開示されている。このモータ駆動装置によれば、インバータに接続された平滑コンデンサに劣化による故障が生じているか否かを判定することができる。

特開２０１４－１９３０６０号公報

平滑コンデンサは、劣化により寿命が短くなり、劣化限界まで達すると故障となる。上記したモータ駆動装置は、劣化による故障の有無を判定し、劣化故障の場合にはその旨を運転者に通知して修理を促すに過ぎない。

インバータに接続された平滑コンデンサは、リップル電流によって劣化する。複数の平滑コンデンサを並列接続することで、リップル電流を分散し、寿命を確保することができる。しかしながら、部品点数が増加してしまう。

本開示はこのような課題に鑑みてなされたものであり、部品点数を増やさずに、平滑コンデンサの寿命を延ばすことができるモータ駆動装置を提供することを目的とする。

本開示は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、技術的範囲を限定するものではない。

本開示のひとつであるモータ駆動装置は、
モータ（３）を駆動するインバータ（２０）に接続された平滑コンデンサ（３２）について、初期状態の静電容量に相関する値の初期値を記憶する記憶部（７２）と、
初期値が格納された状態で、平滑コンデンサの静電容量に相関し、且つ、初期値に対応する値を計測する計測部（６０，７３）と、
計測部による計測値と初期値とに基づいて、平滑コンデンサに劣化が生じているか否かを判定する判定部（７４）と、
劣化が生じていると判定された場合には、モータの最大回転数を制限する制限部（７５）と、を備え、
モータの回転域として、目標回転数とモータの実回転数とに基づいて閉ループ制御されたときに取り得る回転域である通常作動域と、開ループ制御され、通常作動域よりも高回転の領域である最大回転数の使用域と、を有し、
制限部は、使用域内において、最大回転数を制限する。

このモータ駆動装置によれば、平滑コンデンサの劣化時にはモータの最大回転数を制限する。最大回転数の制限によってリップル電流を低減し、ひいては平滑コンデンサの発熱を抑制することができる。これにより、劣化の進行を抑制することができる。したがって、部品点数を増やさずに、平滑コンデンサの寿命を延ばすことができる。

第１実施形態のモータ駆動装置を示す図である。 マイコンが実行する処理を示すフローチャートである。 起動時の動作を示すタイミングチャートである。 回転数制限処理を示すフローチャートである。 デューティ比とモータ回転数との関係を示す図である。 回転数制限による効果を示す図である。 第２実施形態のモータ駆動装置において、回転数制限処理を示す図である。 デューティ比とモータ回転数との関係を示す図である。 第１変形例を示す図である。 第２変形例を示す図である。

図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。

（第１実施形態）
先ず、図１及び図２に基づき、本実施形態のモータ駆動装置について説明する。

図１に示すモータ駆動装置１０は、車両に搭載される。モータ駆動装置１０は、直流電源であるバッテリ２から供給される電力を変換し、ラジエータファンを構成する三相交流方式のモータ３に出力する。

モータ駆動装置１０は、外部接続端子として、電源端子１１，１２と、ＩＧＳ端子１３を備えている。電源端子１１は、バッテリ２の正極側に接続される端子である。電源端子１２は、バッテリ２の負極側、すなわちグランド（ＧＮＤ）に接続される端子である。電源端子１１には、電源電圧ＶＤＤ（たとえば１２Ｖ）が入力される。ＩＧＳ端子１３は、イグニッションスイッチ４のオンオフ状態に応じたＩＧＳ信号が入力される端子である。

イグニッションスイッチ４は、バッテリ２の正極に接続された高電位電源ラインにおいて、バッテリ２と電源端子１１との間に設けられている。モータ駆動装置１０に対して上位のＥＣＵ、たとえばエンジンＥＣＵ５には、イグニッションスイッチ４のオンオフ状態を示す信号が入力される。エンジンＥＣＵ５は、ＩＧＳ端子１３に対して、ＩＧＳ信号を出力する。

モータ駆動装置１０は、インバータ２０と、フィルタ３０と、電源リレー４０と、プリチャージ回路５０と、タイミング生成回路６０と、マイコン７０を備えている。

インバータ２０は、バッテリ２から供給される直流電力を交流電力に変換する。インバータ２０には、後述する平滑コンデンサ３２によって平滑化された直流電力が供給される。インバータ２０は、上下アーム回路を有している。上下アーム回路は、高電位電源ラインと、バッテリ２の負極に接続された低電位電源ライン、すなわちグランドラインとの間で、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどのスイッチング素子が直列接続されてなる。本実施形態のインバータ２０は、三相分の上下アーム回路を有している。

フィルタ３０は、インダクタ３１と、平滑コンデンサ３２を有している。インダクタ３１（コイル）は、高電位電源ラインに配置され、平滑コンデンサ３２とともにＬＣフィルタを構成している。平滑コンデンサ３２は、インバータ２０よりもバッテリ２側において、高電位電源ラインと低電位電源ラインとの間に設けられている。平滑コンデンサ３２は、インバータ２０に対して並列に接続されている。

本実施形態では、２つの平滑コンデンサ３２と１つのインダクタ３１により、π側のフィルタ３０が構成されている。電源リレー４０がオフからオンに切り替えられると、バッテリ２と平滑コンデンサ３２の両方からインバータ２０に電力が供給される。特に、平滑コンデンサ３２から、インバータ２０に対して瞬間的に大電力が供給される。インバータ２０に供給できる瞬間最大電力は静電容量に比例するため、平滑コンデンサ３２として静電容量が大きいもの、具体的には電解コンデンサが採用される。

電源リレー４０は、バッテリ２と平滑コンデンサ３２を含むフィルタ３０との間に設けられている。電源リレー４０は、高電位電源ライン及び低電位電源ラインの少なくとも一方に設けられる。本実施形態では、電源リレー４０として、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴを採用しており、この電源リレー４０が、高電位電源ラインにおいて、電源端子１１とフィルタ３０との間に設けられている。ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴのソースは、フィルタ３０に接続され、ドレインは、電源端子１１に接続されている。ソースは、抵抗４１を介してゲートに接続されている。

電源リレー４０は、イグニッションスイッチ４のオンにともなって、オフからオンに切り替えられる。これにより、バッテリ２から平滑コンデンサ３２及びインバータ２０に電力が供給可能となる。モータ駆動装置１０は、電源リレー４０を駆動させるためのスイッチ４２を備えている。

スイッチ４２は、電源リレー４０を構成するＭＯＳＦＥＴのゲートと低電位電源ラインとの間に設けられている。本実施形態では、駆動用のスイッチ４２として、ｎｐｎバイポーラトランジスタを採用している。スイッチ４２のコレクタは、抵抗４３を介して電源リレー４０のゲートに接続され、エミッタは、低電位電源ラインに接続されている。スイッチ４２のベースは、マイコン７０に接続されている。スイッチ４２のオンにより、電源リレー４０のゲートが低電位電源ラインと電気的に接続され、電源リレー４０がオンされる。

プリチャージ回路５０は、イグニッションスイッチ４のオンにともなって電源リレー４０をオンに切り替えるに先立って、平滑コンデンサ３２を充電する。この充電は、プリチャージと称される。本実施形態のプリチャージ回路５０は、電源リレー４０を迂回（バイパス）するように設けられている。プリチャージ回路５０の一端は電源端子１１に接続され、他端は平滑コンデンサ３２の正極に接続されている。プリチャージ回路５０は、スイッチ５１，５２，５３と、抵抗５４，５５と、逆流阻止用のダイオード５６を有している。

本実施形態では、スイッチ５１としてｐｎｐバイポーラトランジスタを採用し、スイッチ５２としてｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴを採用している。また、スイッチ５３として、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴを採用している。スイッチ５１のエミッタは、高電位電源ライン（電源端子１１）に接続され、コレクタは、抵抗５４を介してスイッチ５３のドレインに接続されている。スイッチ５１のベースは、スイッチ５２のソースに接続されている。

スイッチ５２のソースは、電流を制限する負荷用の抵抗５５を介して、スイッチ５１のエミッタに接続され、ドレインは、ダイオード５６のアノードに接続されている。スイッチ５２のゲートは、スイッチ５１のコレクタに接続されている。スイッチ５３のソースは、低電位電源ライン（グランド）に接続され、ゲートは、マイコン７０に接続されている。ダイオード５６のカソードは、平滑コンデンサ３２の正極に接続されている。したがって、プリチャージ時には、抵抗５５、スイッチ５２、及びダイオード５６の経路で電流が流れ、平滑コンデンサ３２が充電される。この電流は、プリチャージ電流と称される。

タイミング生成回路６０は、コンパレータＣＭＰ１，ＣＭＰ２と、抵抗６１，６２，６３を有している。抵抗６１，６２，６３は、定電圧源とグランドとの間で直列に接続されている。抵抗６１はグランド側に配置され、抵抗６３は定電圧源側に配置されている。そして、抵抗６１，６３の間に抵抗６２が配置されている。抵抗６１，６２，６３により、定電圧源の供給する所定電圧が分圧され、閾値電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２がそれぞれ生成される。

閾値電圧Ｖｔｈ１は、抵抗６１，６２の接続点の電圧である。これにより、閾値電圧Ｖｔｈ１として、ゼロ（０）Ｖよりも高い電圧が設定される。閾値電圧Ｖｔｈ１として、コンパレータＣＭＰ１，ＣＭＰ２の最低動作電圧にマージンを加味した値（たとえば１Ｖ）が設定される。閾値電圧Ｖｔｈ２は、抵抗６２，６３の接続点の電圧である。閾値電圧Ｖｔｈ２は、閾値電圧Ｖｔｈ１よりも高い電圧である。定電圧源の電圧と抵抗６１，６２，６３により、閾値電圧Ｖｔｈ２として、モータ３の最低動作電圧（たとえば８Ｖ）よりも低い電圧（たとえば７．５Ｖ）が設定される。閾値電圧Ｖｔｈ１が第１閾値に相当し、閾値電圧Ｖｔｈ２が第２閾値に相当する。

コンパレータＣＭＰ１の反転入力端子には平滑コンデンサ３２の両端間の電圧Ｖｃが入力され、非反転入力端子には閾値電圧Ｖｔｈ１が入力される。コンパレータＣＭＰ１は、電圧Ｖｃと閾値電圧Ｖｔｈ１とを比較し、その比較結果をマイコン７０に出力する。コンパレータＣＭＰ２の反転入力端子には電圧Ｖｃが入力され、非反転入力端子には閾値電圧Ｖｔｈ２が入力される。コンパレータＣＭＰ２は、電圧Ｖｃと閾値電圧Ｖｔｈ２とを比較し、その比較結果をマイコン７０に出力する。コンパレータＣＭＰ１，ＣＭＰ２とで、出力がＬレベルからＨレベルに切り替わるタイミングは異なる。

マイコン７０は、制御部７１と、記憶部７２と、算出部７３と、判定部７４と、制限部７５を有している。電源電圧ＶＤＤは、マイコン７０が動作可能な電圧に降圧されて、マイコン７０に供給される。このため、マイコン７０は、電源リレー４０がオンする前に動作することができる。

制御部７１は、電源リレー４０及びプリチャージ回路５０を制御する機能を有している。すなわち、インバータ２０への電力の供給を制御する機能を有している。制御部７１は、電源リレー４０のオンオフを制御するリレー制御信号を、スイッチ４２のベースに出力する。制御部７１は、プリチャージを制御するプリチャージ制御信号をスイッチ５３のゲートに出力する。

イグニッションスイッチ４がオンされてＩＧＳ信号がＨレベルになると、先ず制御部７１は、リレー制御信号としてＬレベルの信号を出力するとともに、プリチャージ制御信号としてＨレベルの信号を出力する。これにより、スイッチ４２はオフ状態とされ、電源リレー４０はオンしない。一方、スイッチ５３はオン状態となる。

スイッチ５３のオンにより、スイッチ５１にコレクタ電流が流れてスイッチ５２がオンする。そして、スイッチ５２のオンにより、抵抗５５、スイッチ５２、及びダイオード５６の経路をプリチャージ電流が流れ、平滑コンデンサ３２がプリチャージされる。電圧Ｖｃが上昇し、電圧Ｖｃが電源電圧ＶＤＤとほぼ等しくなると、プリチャージ電流が流れなくなり、プリチャージ完了となる。

プリチャージが完了すると、制御部７１は、プリチャージ制御信号としてＬレベルの信号を出力し、スイッチ５３をオフさせる。プリチャージ完了から所定時間経過すると、制御部７１は、リレー制御信号としてＨレベルの信号を出力する。これにより、スイッチ４２がオン状態となり、電源リレー４０がオンされる。このようにして、電源リレー４０をオンさせる前において、平滑コンデンサ３２をプリチャージすることができる。したがって、突入電流を抑制することができる。

制御部７１は、さらにインバータ２０を制御する機能を有している。マイコン７０には、エンジンを冷却する冷却水の温度（水温）を検出する水温センサ６の検出信号と、モータ３の回転を検出する回転センサ７の検出信号が入力される。制御部７１は、水温センサ６の検出信号及び回転センサ７の検出信号に基づいて、インバータ２０を制御する。制御部７１は、インバータ２０を構成するスイッチング素子をＰＷＭ制御する。

制御部７１は、水温センサ６の検出信号、すなわち水温に応じて、閉ループ制御又は開ループ制御を実行する。閉ループ制御は、フィードバック制御とも称される。水温が所定値よりも低い場合、制御部７１は、上記した水温に基づいて設定される目標回転数と、回転センサ７の検出信号に基づくモータ３の実回転数とに基づいて、閉ループ制御を実行する。一方、水温が所定値以上の場合、制御部７１は、開ループ制御を実行する。制御部７１は、水温に基づいて設定される目標回転数によらず、モータ３を最大回転数で回転させるようＰＷＭ信号のデューティ比を設定する。

このため、モータ３の回転域は、閉ループ制御によって取り得る回転域である通常作動域と、開ループ制御が実行され、通常作動域よりも高回転域である最大回転数の使用域を有する。最大回転数の使用域は、通常作動域の上限よりも高い回転数の領域である。モータ３の最大回転数は、最大回転数の使用域内で設定される。

記憶部７２は、平滑コンデンサ３２の初期状態の静電容量に相関する初期値を記憶する。本実施形態では、初期値として、製品出荷時、すなわち新品時における値を記憶している。

算出部７３は、タイミング生成回路６０の出力に基づいて、平滑コンデンサ３２の静電容量に相関する値を算出する。したがって、タイミング生成回路６０及び算出部７３が、計測部に相当する。タイミング生成回路６０及び算出部７３により、平滑コンデンサ３２の静電容量に相関する値が計測される。この計測値は、初期値よりも後に計測される値である。計測値は今回計測された値であり、初期値は過去に計測された値である。

判定部７４は、算出部７３により算出された値である計測値と、記憶部７２が記憶する初期値とに基づいて、平滑コンデンサ３２に劣化が生じているか否かを判定する。平滑コンデンサ３２の静電容量は、劣化により小さくなる。判定部７４は、静電容量に相関する値の経時的な変化から、劣化の有無を判定する。

制限部７５は、判定部７４により劣化が生じていると判定された場合に、モータ３の最大回転数を制限する。制限部７５は、劣化が生じた場合の最大回転数を、上記した最大回転数の使用域内であって、劣化が生じていない場合の最大回転数よりも低い回転数に制限する。

次に、図２～図５に基づき、マイコン７０が実行する平滑コンデンサ３２の劣化判定処理について説明する。

イグニッションスイッチ４がオンされてＩＧＳ信号がＨレベルになると、マイコン７０は、以下に示す劣化判定処理を開始する。マイコン７０は、起動時に劣化判定処理を実行する。マイコン７０は、劣化判定処理を開始する際に、カウンタをインクリメントする。

図２に示すように、先ずマイコン７０は、イグニッションスイッチ４のオン回数Ｎが１であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。車両完成後の初回のイグニッションオンにより、Ｎ＝１となる。本実施形態では、初期状態として出荷時の状態が設定されており、ステップＳ１０により、初期状態（出荷時）であるか否かを判定する。

初期状態であると判定すると、マイコン７０の算出部７３は、電圧Ｖｃの比較結果を取得する（ステップＳ２０）。算出部７３は、比較結果として、タイミング生成回路６０からコンパレータＣＭＰ１，ＣＭＰ２の出力を取得する。そして、取得した出力に基づいて、静電容量の相関値であるプリチャージ時間ｔｐを算出する（ステップＳ３０）。

図３は、プリチャージ時間ｔｐを説明するためのタイムチャートである。イグニッションスイッチ４のオンにより、時刻ｔ１でＩＧＳ信号がＨレベルに切り替わると、スイッチ５２がオンされてプリチャージ電流Ｉｐが流れ、電圧Ｖｃが上昇を開始する。時刻ｔ２で、電圧Ｖｃが閾値電圧Ｖｔｈ１に達すると、コンパレータＣＭＰ１の出力がＬレベルからＨレベルに切り替わる。電圧Ｖｃはさらに上昇し、時刻ｔ３で閾値電圧Ｖｔｈ２に達する。これにより、コンパレータＣＭＰ２の出力もＬレベルからＨレベルに切り替わる。そして、時刻ｔ４で電圧Ｖｃが電源電圧ＶＤＤとほぼ等しくなり、プリチャージ電流Ｉｐが流れなくなる。

算出部７３は、時刻ｔ２，ｔ３から差分であるプリチャージ時間ｔｐを算出する。劣化により静電容量が小さくなると、充電が早まるため、電圧Ｖｃの傾きが大きくなる。このため、プリチャージ時間ｔｐは、静電容量に相関した値を示す。マイコン７０は、時刻ｔ２よりも前から少なくとも時刻ｔ３までの間、ステップＳ１１の処理、すなわちコンパレータＣＭＰ１，ＣＭＰ２の出力の取得を実行する。

次いで、マイコン７０は、ステップＳ３０で算出したプリチャージ時間ｔｐを、初期値ｔｐｓとして記憶部７２に格納する（ステップＳ４０）。そして、一連の処理を終了する。

２回目以降のイグニッションオンでは、ステップＳ１０において、Ｎ＝１ではないと判定される。次いで、マイコン７０は、イグニッションスイッチ４のオン回数Ｎが１００ｍであるか否かを判定する（ステップＳ５０）。ｍは、自然数である。本実施形態では、毎回ではなく、所定の回数に達したときに劣化判定を実施する。オン回数Ｎが１００の整数倍ではないと判定すると、劣化判定を行わずに一連の処理を終了する。

オン回数Ｎが１００の整数倍であると判定すると、マイコン７０の算出部７３は、電圧Ｖｃの比較結果を取得し（ステップＳ６０）、プリチャージ時間ｔｐを算出する（ステップＳ７０）。ステップＳ６０，Ｓ７０の処理は、上記したステップＳ２０，Ｓ３０と同じ処理である。

次いで、マイコン７０の判定部７４は、ステップＳ７０で算出したプリチャージ時間ｔｐと、記憶部７２に記憶された初期値ｔｐｓを用いて、変化率αを算出する（ステップＳ８０）。すなわち、静電容量の相関値の経時変化を算出する。変化率αは、下記式にて示される。
（式１）α＝｛（ｔｐｓ－ｔｐ）／ｔｐｓ｝×１００

そして、判定部７４は、算出した変化率αが予め設定された閾値αｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ９０）。ここで、平滑コンデンサ３２（電解コンデンサ）の寿命判定、すなわち劣化故障判定には、一般的に静電容量の変化率で３０％程度の値が設定される。したがって、閾値αｔｈとしては、寿命判定値よりも小さい値が設定される。

閾値αｔｈ以上の場合、判定部７４は、平滑コンデンサ３２に劣化が生じていると判定する（ステップＳ１００）。劣化が生じていると判定すると、マイコン７０の制限部７５が、モータ３の最大回転数を制限する回転数制限処理を実行する（ステップＳ１１０）。

制限部７５は、図４に示すように、劣化が生じたことを示す異常信号を、上位のエンジンＥＣＵ５に出力する（ステップＳ１１１）。これにより、エンジンＥＣＵ５は、たとえば異常信号に応じた制御を実行する。

次いで、制限部７５は、最大回転数の使用域内において設定される最大回転数が、劣化が生じていないときよりも低くなるように、デューティ比を変更する。具体的には、デューティ比としてｒ２を設定する（ステップＳ１１２）。

図５に示す通常作動域において、モータ３は、上記したように閉ループ制御される。一方、最大回転数の使用域において、モータ３は、開ループ制御される。劣化なしの場合、デューティ比ｒ１が設定される。劣化ありの場合、劣化なしの場合よりも回転数を低く制限するように、デューティ比ｒ１よりも小さいデューティ比ｒ２を設定する。このように、制限部７５は、最大回転数に対応するデューティ比として、デューティ比ｒ２を設定する。これにより、制御部７１は、水温が所定値以上の場合にデューティ比ｒ２を出力する。よって、モータ３の最大回転数が制限される。

ステップＳ１１０の処理が終了すると、マイコン７０は、一連の処理を終了する。なお、ステップＳ９０において閾値αｔｈ未満と判定すると、判定部７４は平滑コンデンサ３２に劣化が生じていないと判定する（ステップＳ１２０）。そして、マイコン７０は、一連の処理を終了する。ステップＳ８０，Ｓ９０、Ｓ１００，Ｓ１２０が、判定部７４により実行される。

次に、上記したモータ駆動装置１０の効果について説明する。

本実施形態のモータ駆動装置１０によれば、初期状態の静電容量に相関する値である初期値と、計測値とに基づいて、平滑コンデンサ３２の劣化の有無が判定される。そして、劣化が生じたと判定された場合には、モータ３の最大回転数が制限される。

このように最大回転数を制限するため、リップル電流を低減し、ひいては平滑コンデンサ３２の発熱を抑制することができる。これにより、劣化の進行を抑制することができる。したがって、平滑コンデンサ３２の数を増やさずに、平滑コンデンサ３２の寿命を延ばすことができる。

特に本実施形態では、閉ループ制御される通常作動域において最大の回転数である上限回転数ではなく、開ループ制御されるときの回転数である最大回転数が制限される。図６に示すように、走行パターン発生率は、最大回転数において通常作動域よりも低い。しかしながら、高回転である最大回転数を制限するため、制限なしに較べてコンデンサ温度を効果的に低くすることができる。すなわち、モータ３の通常作動には影響を与えずに、平滑コンデンサ３２の発熱を効果的に抑制して寿命を延ばすことができる。

また、本実施形態では、プリチャージ中の電圧Ｖｃに基づいて初期値及び測定値が計測される。劣化により静電容量が小さくなると、充電が早まり、電圧Ｖｃの傾きが大きくなる。初期値及び測定値を電圧Ｖｃに基づく値とすることで、静電容量に相関する値を簡素な構成で計測することができる。

特に本実施形態では、初期値及び計測値として、電圧Ｖｃが閾値電圧Ｖｔｈ１に到達してから閾値電圧Ｖｔｈ２に到達するまでにかかる時間であるプリチャージ時間が設定される。閾値電圧Ｖｔｈ１として、ゼロ（０）Ｖよりも高い電圧が設定されている。また、閾値電圧Ｖｔｈ２として、モータ３の最低動作電圧よりも低い電圧が設定されており、バッテリ２が劣化しても平滑コンデンサ３２の劣化判定を正常に行うことができる。したがって、電源電圧ＶＤＤが変動しても、安定して静電容量に相関する値を計測することができる。

また、本実施形態では、初期状態として出荷状態が設定されている。出荷時には、静電容量が所定値に設定されている。したがって、平滑コンデンサ３２の経時的な容量ばらつきの影響を受けずに、劣化判定を行うことができる。すなわち、劣化を精度良く判定することができる。

（第２実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示したモータ駆動装置１０と共通する部分についての説明は省略する。

本実施形態では、制限部７５が、判定部７４により判定された劣化の度合いに応じて、最大回転数を段階的に制限可能に構成されている。

図７は、回転数制限処理を示している。先ず制限部７５は、先行実施形態同様、ステップＳ１１１に示す異常信号出力処理を実行する。次いで制限部７５は、変化率αに応じたデューティ比を設定する（ステップＳ１１２Ａ）。ステップＳ１１２Ａの処理は、上記したステップＳ１１２の処理に対応している。

図８に示すデューティ比ｒ１は、先行実施形態同様、劣化なしの場合に設定されるデューティ比である。デューティ比がｒ２，ｒ３，ｒ４が、劣化ありの場合に設定されるデューティ比である。変化率αが、閾値αｔｈ以上であるものの、比較的小さい場合、デューティ比ｒ２を設定する。変化率αが、閾値αｔｈ以上であって中程度の場合、デューティ比ｒ３を設定する。変化率αが、閾値αｔｈ以上であり、比較的大きい場合、デューティ比ｒ４を設定する。

このように、本実施形態では、劣化の度合いに応じて最大回転数に対応するデューティ比を設定することができる。したがって、平滑コンデンサ３２の劣化を抑制しつつ、水温を下げたいときにはモータ３の回転数をできるだけ高く維持することができる。

この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。

モータ駆動装置１０が、ラジエータファンを構成するモータ３に適用される例を示したが、これに限定されない。

平滑コンデンサ３２の静電容量に相関する値として、プリチャージ時間ｔｐを計測する例を示したが、これに限定されない。たとえば図９に示す第１変形例のように、プリチャージ途中であって、プリチャージ開始から所定時間が経過した時刻ｔ１０における電圧Ｖｃを計測してもよい。図９に示す実線は初期状態（出荷時）の電圧Ｖｃの変化を示しており、破線は計測時の電圧Ｖｃの変化を示している。上記したように、劣化により静電容量が小さくなると、充電が早まり、電圧Ｖｃの傾きが大きくなる。このため、同じ時刻ｔ１０の値でも、電圧Ｖｃの初期値Ｖｃｓと計測値Ｖｃ１とは値が異なり、計測値Ｖｃ１が初期値Ｖｃｓよりも大きくなる。したがって、初期値Ｖｃｓに対する計測値Ｖｃ１の変化から、劣化の有無を判定することができる。

また、図示を省略するが、劣化により静電容量が小さくなると、インバータ２０のスイッチングにともなう電圧Ｖｃのリップルが増加する。したがって、リップルの変化から、劣化の有無を判定することもできる。

マイコン７０が、記憶部７２、算出部７３、判定部７４、及び制限部７５を有する例を示したが、これに限定されない。制御ＩＣに構成されてもよい。

マイコン７０の制御部７１が、インバータ２０を制御する例を示したが、これに限定されない。上位のＥＣＵ（エンジンＥＣＵ５）がインバータ２０を制御してもよい。制限部７５が劣化を示す異常信号を上位ＥＣＵに出力し、上位ＥＣＵが最大回転数を制限するように、インバータ２０の制御指示をモータ駆動装置１０に出力する構成としてもよい。この場合、制限部７５は、ステップＳ１１１の処理を実行することで、最大回転数を制限する。

制限部７５は、回転数制限処理として、ステップＳ１１１を実行せずに、ステップＳ１１２，Ｓ１１２Ａに示す処理のみを実行してもよい。

図１０に示す第２変形例のように、平滑コンデンサ３２の劣化判定に加えて、寿命判定を行ってもよい。ステップＳ１０～ステップＳ８０，Ｓ１００，Ｓ１１０，Ｓ１２０の処理は、図２と同じである。

変化率αを算出するステップＳ８０が終了すると、次いで判定部７４は、算出した変化率αが予め設定された閾値αｔｈ１，αｔｈ２に対して、αｔｈ１＜α≦αｔｈ２を満たすか否かを判定する（ステップＳ９０Ａ）。αｔｈ１は、寿命判定のための閾値である。αｔｈ２は、劣化判定のための閾値であり、上記した閾値αｔｈに相当する。

αｔｈ１＜α≦αｔｈ２を満たす場合、ステップＳ１００において、判定部７４は、平滑コンデンサ３２に劣化が生じていると判定する。そして、ステップＳ１１０において、制限部７５が、モータ３の最大回転数を制限する回転数制限処理を実行する。ステップＳ１１０の処理が終了すると、マイコン７０は、一連の処理を終了する。

一方、αｔｈ１＜α≦αｔｈ２を満たさない場合、次いで判定部７４は、α≧αｔｈ１を満たすか否かを判定する（ステップＳ１１５）。変化率αが閾値αｔｈ１以上であると判定すると、マイコン７０は、エンジンＥＣＵ５に異常信号を出力する（ステップＳ１１６）。これにより、エンジンＥＣＵ５は、たとえばフェールセーフ処理を実行する。また、マイコン７０は、異常が生じたことをユーザに通知する（ステップＳ１１７）。そして、一連の処理を終了する。

ステップＳ１１５において、α≧αｔｈ１を満たさない場合、すなわち変化率αが閾値αｔｈ２未満である場合、判定部７４は、ステップＳ１２０で平滑コンデンサ３２に劣化が生じていないと判定する。そして、マイコン７０は、一連の処理を終了する。

初期状態として出荷時の状態を示したが、これに限定されない。たとえば市場において１回目のイグニッションオンを初期状態としてもよい。ステップＳ５０において、１００の整数倍のときのみ、劣化判定を実行する例を示したが、これに限定されない。

２…バッテリ、３…モータ、４…イグニッションスイッチ、５…エンジンＥＣＵ、６…水温センサ、７…回転センサ、１０…モータ駆動装置、１１，１２…電源端子、１３…ＩＧＳ端子、２０…インバータ、３０…フィルタ、３１…インダクタ、３２…平滑コンデンサ、
４０…電源リレー、４１…抵抗、４２…スイッチ、４３…抵抗、５０…プリチャージ回路、５１，５２，５３…スイッチ、５４，５５…抵抗、５６…ダイオード、６０…タイミング生成回路、６１，６２…コンパレータ、６３，６４，６５…抵抗、７０…マイコン、７１…制御部、７２…記憶部、７３…算出部、７４…判定部、７５…制限部、ＣＭＰ１，ＣＭＰ２…コンパレータ

Claims (4)

1. モータ（３）を駆動するインバータ（２０）に接続された平滑コンデンサ（３２）について、初期状態の静電容量に相関する値の初期値を記憶する記憶部（７２）と、
   前記初期値が格納された状態で、前記平滑コンデンサの静電容量に相関し、且つ、前記初期値に対応する値を計測する計測部（６０，７３）と、
   前記計測部による計測値と前記初期値とに基づいて、前記平滑コンデンサに劣化が生じているか否かを判定する判定部（７４）と、
   劣化が生じていると判定された場合には、前記モータの最大回転数を制限する制限部（７５）と、を備え、
   前記モータの回転域として、目標回転数と前記モータの実回転数とに基づいて閉ループ制御されたときに取り得る回転域である通常作動域と、開ループ制御され、前記通常作動域よりも高回転の領域である前記最大回転数の使用域と、を有し、
   前記制限部は、前記使用域内において、前記最大回転数を制限するモータ駆動装置。
2. 前記判定部は、劣化が生じている場合に劣化の度合いも判定し、
   前記制限部は、前記判定部により判定された劣化の度合いに応じて、前記最大回転数を段階的に制限する請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記平滑コンデンサは、電源リレー（４０）をオンする前にプリチャージ回路（５０）によって充電され、
   前記初期値及び前記計測値は、プリチャージ中の前記平滑コンデンサの両端電圧に基づく値である請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記初期状態は、出荷状態である請求項１～３いずれか１項に記載のモータ駆動装置。

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