(57)【要約】モータ制御装置において制御系の故障判定を確実に実施する具体的な実現手段を提供することを目的としている。モータ制御装置は、モータに対してモータ電流を供給するモータ駆動手段と、前記モータ電流を検出するモータ電流検出手段と、前記モータ電流検出手段からのモータ電流検出値が入力されるとともに、前記モータ駆動手段に対する駆動信号を出力するコントローラとを備え、前記コントローラは、モータに印加される電圧を制御する電圧制御手段と、電源電圧検出手段と、電源電圧低下判定時にＰＷＭ回路の駆動デューティ比の最大値（％）をより小さい値に制限する手段と、前記モータ電流値が異常である場合に故障と判定するための故障判定手段とを備えるものである。
2012160694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動するモータ駆動手段と、前記モータ電流を検出するＰＷＭ変調部と、前記モータ電流検出手段によるモータ電流検出値が入力されると共に前記モータ駆動手段に対する駆動信号を出力するコントローラとからなり、前記コントローラは、電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、前記電源電圧の低下を判定する電源電圧低下判定手段と、前記モータ駆動手段に対しＰＷＭ変調によりモータ電流を供給するＰＷＭ変調部を備えたモータ制御装置において、前記電源電圧低下判定手段は、電源電圧が所定の電圧低下判定値以下かどうかの判定を行い、前記電源電圧低下判定値以上の場合はＰＷＭデューティ比の最大値を第１の規定値に設定し、前記電源電圧低下判定値以下の場合は前記ＰＷＭデューティ比の最大値を前記第１の規定値より小さい第２の規定値に設定することにより前記モータ駆動手段を制御することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記ＰＷＭ変調部は、電源電圧上昇時にＰＷＭ回路の駆動デューティ比の最大値を第１の規定値に制限し、電源電圧下降時にＰＷＭ回路の駆動デューティ比の最大値を上記第１の規定値より小さい第２の規定値に制限するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記電源電圧上昇時の電源電圧低下判定値は電源電圧下降時の電源電圧低下判定値より大きいことを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
規定の電源電圧で故障の監視を禁止する故障判定禁止手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
三相交流電流で駆動するコントローラと、三相モータに実際に流れる相電流を検出する電流検出手段と、前記相電流検出値が所定の許容範囲外である場合に故障と判定するための故障判定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記モータに与えるべき電流として、ｄ−ｑ座標系のｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を設定するｄ−ｑ指令値設定手段と、前記モータに実際に流れる相電流を検出する電流検出手段と、この電流検出手段によって検出される相電流検出値をｄ−ｑ座標系のｄ軸電流検出値およびｑ軸電流検出値に変換する三相／ｄ−ｑ軸変換手段と、前記ｄ−ｑ指令値設定手段により設定されるｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値、ならびに前記三相／ｄ−ｑ軸変換手段から出力されるｄ軸電流検出値およびｑ軸電流検出値に基づいて、前記モータに印加される電圧を制御する電圧制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記ｄ軸電流指令値に対する前記ｄ軸電流検出値の差異またはｑ軸電流指令値に対する前記ｑ軸電流検出値の差異に基づいて故障と判定するための故障判定手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用の電動パワーステアリング装置などに用いられるモータ制御装置に関し、特に、モータ電流検出値の異常による故障判定を効果的に行うためのモータ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のモータ制御装置は、測定されたモータ電流検出値と記憶されたモータ電流指令値との電流偏差が所定の判定閾値を超えた場合に故障状態と判定して、モータ電流指令値を「０」に設定してモータ出力を遮断するものが提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２を参照）。【０００３】
上記特許文献に記載された従来のモータ制御装置においては、電機子巻線の短絡故障や、制御装置とモータとの間の配線の地絡故障などの故障状態になっても、故障時の異常電流による電圧降下に起因する電源電圧低下が少なく、車両用の電動パワーステアリング装置の動作に必要十分な電圧値にある場合には、上記正常運転状態と故障状態との識別は依然可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平６−２９０３１号公報
【特許文献２】特開２００６−７６３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のモータ制御装置では、故障状態になって過電流が流れると、その電圧効果により電源電圧が低下して車両用の電動パワーステアリング装置の動作に必要な電源電圧値以下になる場合には、正常運転状態と異常運転状態の識別が容易でなくなり、故障によりモータ制御装置の回路部品が破壊されるか、あるいは、故障状態の検出可能な電圧範囲外と判断して故障の判定が停止したり、故障の判定が即時に正しく行われないことがあった。これらの現象は近年の車載モータの大電流化によって、故障状態の過電流値が益々大きくなる傾向から、より深刻で重要な課題となってきている。【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、モータの電機子巻線の短絡故障や、制御装置とモータとの間の配線の地絡故障などの故障状態において、過電流が流れ、その過電流に起因する電源電圧の低下などによる故障の判定の停止を防止しつつ、回路要素の適切な保護を実現したモータ制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による車両用モータ制御装置は、モータに対してモータ電流を供給するモータ駆動手段と、前記モータ電流を検出するモータ電流検出手段と、前記モータ電流検出手段からのモータ電流検出値が入力されるとともに、前記モータ駆動手段に対する駆動信号を出力するコントローラと、電源電圧検出手段と、前記モータに印加される電圧を制御する電圧制御手段と、電源電圧低下判定時にＰＷＭ回路の駆動デューティ比の最大値（％）を通常より小さい値に制限する手段と、前記モータ電流値が異常である場合に故障と判定するための故障判定手段とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、モータの故障状態において過電流が流れた場合に、その過電流に起因する電源電圧の低下などによる故障の判定動作の停止を防止し、故障の判定を確実に実行して回路要素を適切に保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一般的な電動パワーステアリング制御装置を制御するモータとそのモータを制御するコントローラとの関係を示す図である。
【図２】図１の詳細な回路構成を示すブロック図である。
【図３】図２において、モータドライバ、コントローラおよびモータの機能構成を説明するための詳細な電気回路図である。
【図４】図３の回路において、短絡故障発生時の状態を示す回路図である。
【図５】本発明の実施の形態１によるコントローラの処理内容を示すフローチャートである。
【図６】本発明を実施しない場合の電源電圧の動作波形図である。
【図７】本発明を実施した場合の電源電圧の動作波形図である。
【図８】本発明の実施の形態１による電源電圧低下判定時におけるＰＷＭ回路の駆動デューティ比の最大値（％）の制御特性図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は本発明の対象となる車両用の電動パワーステアリング制御装置の一般的な概略構成を示すもので、図２はその詳細を示す機能構成図である。なお、図中、同一または相当部分には同一符号を付している。
図１は、各種センサの検出値を入力し、電動パワーステアリング制御装置を制御するコントローラＣと、このコントローラＣにより制御されるモータＭとの関係を示している。モータＭは電動パワーステアリング制御装置にトルクを補助的に供給するものであり、コントローラＣが制御するモータドライバ５２により駆動される。
【００１１】
なお、コントローラＣには、車速センサ４２により取得した自動車の車速Ｖ、トルクセンサ４３で検知され位相補償回路４４を介することで位相補償された操舵トルクＴ、モータＭに接続されたレゾルバＲとロータ角度検出回路４５により検出されたモータＭのロータ角度θｒｅが入力され、さらにコントローラＣには、モータＭに印加する電圧を制御するために、モータ電流検出部４１により検出されたモータ電流検出値が入力されている。
【００１２】
続いて、図２について説明する。このモータ制御装置では、車速センサ４２で検知された車速Ｖと、トルクセンサ４３で検知され位相補償回路４４を介すことで位相補償された操舵トルクＴが、コントローラＣに入力されている。またモータ制御装置はモータＭに通電される三相電流の指令値となる目標電流指令値Ｉ’ａ*（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に流す三相電流の実効値）を決定するための目標電流演算部６１を備えている。
【００１３】
操舵フィーリングを向上させるために、レゾルバＲとロータ角度検出回路４５で検出されたモータＭのロータ角度θｒｅを、ロータ角速度演算部６５を介してロータ角速度ωｒｅに変換し、変換されたロータ角速度ωｒｅと車速Ｖとから収斂性補正部６４により収斂性補正値ＩＣＯ*を演算し、その収斂性補正値Ｉｃｏ*を加算部６２に与える。加算部６２では、目標電流演算部６１から入力される目標電流指令値Ｉ’ａ*と収斂性補正部６４から入力される収斂性補正値Ｉｃｏ*が足し合わされ、モータＭのＵ相、Ｖ相およびＷ相に与えるべき三相電流の振幅を示す収斂性補正後目標電流指令値Ｉａ*が設定される。さらに、モータＭのロータ角度θｒｅに無関係な直流量として電流値を扱うことを可能とするために、ｑ軸電流指令値演算部６６で、上述した収斂性補正後目標電流指令値Ｉａ*にｄ−ｑ座標変換を施して、ｑ軸電流指令値ｉｑａ*を設定する。一方、ｄ軸電流指令値ｉｄａ*は零に設定される。
【００１４】
ｄ軸電流指令値Ｉｄａ*およびｑ軸電流指令値Ｉｑａ*は、それぞれ減算部６７ｄ、６７ｑに入力される。これらの減算部６７ｄ、６７ｑには、それぞれ、モータＭのＵ相に実際に通電されるＵ相電流ｉｕａを検出するためのＵ相電流検出部４１ｕ、Ｖ相に実際に流れるＶ相電流ｉｖａを検出するためのＶ相電流検出部４１ｖ、およびＷ相に実際に流れるＷ相電流ｉｗａを検出するためのＷ相電流検出部４１ｗの出力を三相交流／ｄ−ｑ座標変換部６８を介して求められるｄ軸電流検出値Ｉｄａおよびｑ軸電流検出値Ｉｑａが与えられるようになっている。
【００１５】
したがって、減算部６７ｄ、６７ｑからは、それぞれｄ軸電流指令値Ｉｄａ*とｄ軸電流検出値Ｉｄａの偏差およびｑ軸電流指令値Ｉｑａ*とｑ軸電流検出値Ｉｑａの偏差が出力されることになる。この減算部６７ｄおよび６７ｑから出力される偏差は、それぞれｄ軸電流ＰＩ（比例積分）制御部６９ｄおよびｑ軸電流ＰＩ制御部６９ｑに与えられ、それぞれｄ軸電圧指令値Ｖｄａ*およびｑ軸電圧指令値Ｖｑａ*を求める。
【００１６】
上記により求められたｄ軸電圧指令値Ｖｄａ*およびｑ軸電圧指令値Ｖｑａ*は、ｄ−ｑ／三相交流座標変換部７２に入力されるようになっている。このｄ−ｑ／三相交流座標変換部７２には、また、ロータ角度検出回路４５で検出されるロータ角度θｒｅが入力されており、ｄ−ｑ／三相交流座標変換部７２は、下記第（１）式に従って、ｄ軸電圧指令値Ｖｄａ*およびｑ軸電圧指令値Ｖｑａ*を三相交流座標系の指令値Ｖｕａ*、Ｖｖａ*に変換する。そして、その得られたＵ相電圧指令値Ｖｕａ*およびＶ相電圧指令値Ｖｖａ*を、三相ＰＷＭ変調部５１に入力する。
【００１７】
【数１】
2012160694.tif 000003
【００１８】
ただし、Ｗ相電圧指令値Ｖｗａ*はｄ−ｑ／三相交流座標変換部７２では算出されず、ｄ−ｑ／三相交流座標変換部７２で算出されたＵ相電圧指令値Ｖｕａ*およびＶ相電圧指令値Ｖｖａ*に基づいて、Ｗ相電圧指令値演算部７３において算出される。すなわち、Ｗ相電圧指令値演算部７３には、ｄ−ｑ／三相交流座標変換部７２からＵ相電圧指令値Ｖｕａ*およびＶ相電圧指令値Ｖｖａ*が入力されており、Ｗ相電圧指令値演算部７３は、零からＵ相電圧指令値Ｖｕａ*およびＶ相電圧指令値Ｖｖａ*を減算することによりＷ相電圧指令値Ｖｗａ*を求める。
【００１９】
Ｗ相電圧指令値演算部７３で算出されたＷ相電圧指令値Ｖｗａ*は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕａ*およびＶ相電圧指令値Ｖｖａ*と同様に三相ＰＷＭ変調部５１に与えられる。三相ＰＷＭ変調部５１は、それぞれＵ相電圧指令値Ｖｕａ*、Ｖ相電圧指令値Ｖｖａ*およびＷ相電圧指令値Ｖｗａ*に対応したＰＷＭ信号Ｓｕ、ＳｖおよびＳｗを作成し、その作成したＰＷＭ信号Ｓｕ、ＳｖおよびＳｗをモータドライバ５２に向けて出力する。これにより、モータドライバ５２からモータＭのＵ相、Ｖ相およびＷ相に、それぞれＰＷＭ信号Ｓｕ、ＳｖおよびＳｗに応じた電圧Ｖｕａ、ＶｖａおよびＶｗａが印加され、モータＭから操舵補助に必要なトルクが発生される。
【００２０】
コントローラＣには車両のバッテリー電源１から電源電圧が入力され、電源電圧検出手段２、電源電圧低下判定手段３、故障判定禁止手段４、及び故障判定手段５を備える。電源電圧検出手段２は車両のモータ制御装置すなわちコントローラＣ用の定電圧回路やその周辺の電圧制御手段を含む回路部（図示していない）に供給される車両のバッテリー電源１の電圧値を検出する。電源電圧低下判定手段３は車両のモータ制御装置に供給される車両のバッテリー電源１の電圧値の低下を判定し、上記三相ＰＷＭ変調部５１に信号を伝える。
【００２１】
故障判定禁止手段４は、少なくとも電源電圧検出手段２の検出電圧値からコントローラＣの各構成回路部品の動作が可能な電圧範囲内かどうかを判定し、動作が可能な電圧範囲外と判断した場合にその信号を故障判定手段５に伝える。
なお図２中において、モータドライバ５２、三相ＰＷＭ変調部５１、Ｗ相電圧指令値演算部７３、ｄ−ｑ／三相交流座標変換部７２、ｄ軸電流ＰＩ制御部６９ｄ、ｑ軸電流ＰＩ制御部６９ｑ、および減算部６７ｄ、６７ｑを総称して電圧制御手段１００と称する。
【００２２】
目標電流演算部６１で指定された目標電流指令値Ｉ’ａ*と収斂性補正値Ｉｃｏ*が加算部６２で足し合わされｄ−ｑ座標変換を施された収斂性補正後目標電流指定値Ｉｑａ*がモータＭに正確に通電されているか否かを判定するために、このモータ制御装置には三相電流検出値判定部１０１が設置されている。モータＭに通電される三相電流検出値の全ての相電流に基づき判定を行うために、Ｕ相電流を検出するＵ相電流検出部４１ｕ、Ｖ相電流を検出するＶ相電流検出部４１ｖおよびＷ相電流を検出するＷ相電流検出部４１ｗで構成されるモータ電流検出部４１が設けられる。
【００２３】
三相電流検出値判定部１０１は、Ｕ相電流検出値Ｉｕａを用いてこのモータ制御装置の故障を判定するためのＵ相電流検出値判定部１０１ｕ、Ｖ相電流検出値Ｉｖａを用いてこのモータ制御装置の故障を判定するためのＶ相電流検出値判定部１０１ｖ、およびＷ相電流検出値Ｉｗａを用いてこのモータ制御装置の故障を判定するためのＷ相電流検出値判定部１０１ｗで構成される。
【００２４】
三相電流検出値判定部１０１に入力された三相電流検出値ｉｕａ、ｉｖａ、およびｉｗａのうちの少なくとも１つが所定の許容範囲外であることを検知した場合、その結果が故障判定手段５に伝えられ、故障判定手段５でこのモータ制御装置は故障であるかどうか判定される。ｑ軸電流指令値ｉｑａ*およびｄ軸電流指令値ｉｄａ*、ｄ軸電流検出値Ｉｄａおよびｑ軸電流検出値Ｉｑａも同様に故障判定手段５に伝えられ、前記ｄ軸電流指令値ｉｄａ*ならびにｑ軸電流指令値ｉｑａ*に対する前記ｄ軸電流検出値Ｉｄａあるいはｑ軸電流検出値Ｉｑａの差異が規定の故障判定値以上であればこのモータ制御装置は故障であると判定される。
【００２５】
図３は、上述したモータドライバ５２、コントローラＣおよびモータＭの機能構成を説明するための詳細な電気回路図である。コントローラＣから出力されるＰＷＭ信号Ｓｕ、ＳｖおよびＳｗは、モータドライバ５２が有するプリドライバ５２ｂを介し、モータＭに通電される三相電流を制御するためのブリッジ回路５２ａを構成する６つのスイッチング素子の制御端子に送られる。このブリッジ回路５２ａ、プリドライバ５２ｂ、および有極コンデンサ５２ｃは、同一の電源１により給電されており、モータドライバ５２への給電の有無を切り替えるためにそれぞれスイッチ５４および５５が、またモータＭへの給電の有無を切り替えるためにスイッチ５６が具備されている。
【００２６】
直流電圧の負側に接続されたスイッチング素子のコモン側に電流検出用の抵抗からなるモータ電流検出部４１を配置している。電流検出手段としてＵ相電流検出部４１ｕ、Ｖ相電流検出部４１ｖおよびＷ相電流検出部４１ｗが配置される。
図４は故障発生時の一例を示す回路図で、図３の電気回路のモータのＷ相が故障によるアース線６の経路で地絡故障となった場合を示している。この場合、正常時にはＷ相に流れるモータの相電流はＷ相電流検出部４１ｗを通ることによって検出されるが、アース線６の経路で地絡故障となっているためＷ相電流検出部４１ｗを通らず、Ｗ相電流検出値判定部１０１ｗは零に近い電流値として検出される。
【００２７】
この時、前記電圧制御手段１００は、上記電流値を本来の目標電流値になるようにＵ相、Ｖ相の電圧を増やす方向に作動し、Ｕ相、Ｖ相のＰＷＭのデューティ比を増やすように制御されるようになっている。これによりバッテリー電源１から供給される電動パワーステアリング制御装置およびそれを制御するコントローラＣ並びにその周辺の電圧制御手段を含む回路部（以下、制御回路部と称する）の駆動電流が増加する結果、電圧降下も増加し、上記コントローラＣ用の定電圧回路やその周辺の電圧制御手段を含む回路部に入力される電源電圧が低下する。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態１の動作について、図５を参照してコントローラＣの処理内容を示すフローチャートに従って説明する。
図５において、先ずＳ１で制御開始すると、Ｓ２ではモータ電流検出部４１によりモータ電流を検出する。電流検出手段としてのＵ相電流検出部４１ｕ、Ｖ相電流検出部４１ｖおよびＷ相電流検出部４１ｗにより、モータＭに通電される三相電流検出値の全ての相電流が検出される。なお、ブラシ式モータの場合には、より単純な１相の電流検出部でブラシ式モータのモータ電流を検出出来ることは言うまでもない。
Ｓ３では電源電圧が検出され、例えば電源電圧検出手段２により電源電圧値に対応した検出電圧値をＡ−Ｄ変換して電源電圧検出値として読み込む。
【００２９】
Ｓ４では前述のコントローラＣに入力された車速センサ４２による自動車の車速Ｖ、トルクセンサ４３によって検出され位相補償回路４４を介すことで位相補償された操舵トルクＴ、およびモータＭに接続されたレゾルバＲとロータ角度検出回路４５により検出されたモータＭのロータ角度θｒｅ等の情報から、上述した電圧制御回路１００の動作を介して、モータドライバ５２からモータＭのＵ相、Ｖ相およびＷ相に、それぞれＰＷＭ信号Ｓｕ、ＳｖおよびＳｗに応じた電圧Ｖｕａ、ＶｖａおよびＶｗａが印加され、モータＭから操舵補助に必要なトルクが発生されるようにモータに印加される電圧を制御するための電圧制御量を計算する。
【００３０】
Ｓ５では電源電圧検出手段２の検出電圧値からコントローラＣとその周辺の各構成回路部品の動作が可能な電圧範囲内かどうかを判定する。例えば、電流検出回路等を構成する図示しない演算増幅器およびその電源回路の最低作動保障電圧値は一般的には８Ｖ以上なので、８Ｖ以下ではＳ６に進み、Ｓ６で規定の時間以上継続した場合Ｓ８に進み、モータＳ８で電流故障判定処理をリセットしてＳ１１に進む。なお、この場合、図示していないが必要に応じてモータの駆動を停止しても良いことは言うまでもない。
【００３１】
Ｓ５でＮＯの場合及びＳ６でＮＯの場合はＳ７に進み、三相電流検出値判定部１０１により検出したモータ電流値が故障判定値以上かどうかを故障判定部５により判定する。モータＭの方式がブラシ式のモータであっても三相交流電流で駆動するモータであっても、検出されたモータ電流検出値が規定の故障判定値以上であればＳ９に進み、この故障判定値以上の状態が所定の時間以上継続すると前述の故障判定手段５が故障と判断してＳ１０に進み、モータ駆動を停止しリレーを遮断してＳ１５に進む。
【００３２】
また、故障判定手段５は、前記ｄ−ｑ指令値設定手段により設定されるｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値と、前記三相／ｄ−ｑ軸変換手段から出力されるｄ軸電流検出値なおよびｑ軸電流検出値とを比較し、その差異が規定の故障判定値以上であればＳ９に進み、この故障判定値以上の状態が所定の時間以上継続すると前述の故障判定手段５が故障と判断してＳ１０に進み、モータ駆動を停止しリレーを遮断しＳ１５に進む。Ｓ７並びにＳ８でＮＯと判定された場合はＳ１１に進む。
【００３３】
Ｓ１１はモータの電機子巻線の短絡故障や、制御装置とモータとの間の配線の地絡故障などの故障状態において、過電流が流れ、その過電流に起因する電源電圧の低下が発生した場合、その低下が電圧低下判定値以下かどうかの判定を行うステップであり、本発明の特徴部を構成するものである。ここで先ず、Ｓ１１の判定とその作用が無い場合、即ち本発明を実施しない場合の電源電圧の動作波形を説明する。
図６は本発明を実施しない場合の電源電圧の動作波形を示しており、故障発生と同時にＷ相が故障によるアース線６の経路で地絡故障となった場合を想定している。
【００３４】
この場合、正常時にはＷ相に流れるモータの相電流はＷ相電流検出部４１ｗを通ることによって検出されるが、アース線６の経路で地絡故障となっているのでＷ相電流検出部４１ｗを通らず、Ｗ相電流検出値判定部１０１ｗは零に近い電流値と検出される。この電流値を本来の目標電流値になるようにＵ相、Ｖ相の電圧を増やす方向に前記電圧制御手段１００が作動し、Ｕ相、Ｖ相のＰＷＭのデューティ比を増やす方向に制御される。
【００３５】
これによりバッテリー電源１から供給される前記制御回路部の駆動電流が増えてその供給電流の増加による電圧降下の増加によりコントローラＣとその周辺の各構成回路部品に入力される電源電圧が低下する。故障が解消されないとバッテリー電源１から供給される前記制御回路部の駆動電流が増えて故障判定可能電圧下限値以下までコントローラＣとその周辺の各構成回路部品に入力される電源電圧が低下する。するとＳ５、Ｓ６でＹＥＳと判定され、Ｓ８でモータ電流故障判定処理をリセットされて故障と判定されずにモータを駆動する。
【００３６】
この結果、スイッチング素子が瞬時に破壊されたり、もしくは電圧が低下してモータ制御装置の作動を停止することで、モータ電流が停止して電圧降下が減少する結果、電源電圧が上記故障判定可能電圧下限値を越えるまで復帰する。ところが、モータ制御装置の作動が再度開始すると、バッテリー電源１から供給される前記制御回路部の駆動電流が増えて故障判定可能電圧下限値Ｘ３以下まで上記電源電圧が低下する。なお、故障判定禁止手段４が故障判定可能電圧下限値Ｘ３以下を判定した場合は、その結果が故障判定手段５に送られて本モータ制御装置の故障の判定を禁止する。このようなサイクルをモータを駆動するスイッチング素子が破壊されるか停止するまで繰り返す。
【００３７】
本発明の実施の形態１はこのような問題を解消するためになされたもので、以下図５のＳ１１以降について図８を参照して説明する。図８は本発明の実施の形態１による電源電圧低下判定時におけるＰＷＭ回路の駆動デューティ比の最大値（％）の設定方法を示している。Ｓ１１において、先ず電源電圧が電圧低下判定値以下かどうかの判定を行う。この判定は、図８に示すように電圧上昇時は電圧上昇時の電源電圧低下判定値Ｘ１以上でＮＯと判定され、Ｓ１２でＰＷＭデューティ最大値を第１の規定値に設定し、Ｓ１４でモータ電圧を計算された制御量で駆動する。
【００３８】
一方、電圧下降時は電圧降下時の電源電圧低下判定値Ｘ２以下でＹＥＳと判定し、Ｓ１３でＰＷＭデューティ最大値を第１の規定値よりも小さい第２の規定値に設定し、Ｓ１４でモータ電圧を計算された制御量で駆動する。ここで第１の規定値はＰＷＭデューティの最大値となる１００％であっても同様の動作が期待できることは言うまでもない。
上記Ｓ１１からＳ１４の操作は、コントローラＣの電源電圧低下判定部３と三相ＰＷＭ変調部５１で行われる。
【００３９】
電源電圧低下判定部３は図８の電源電圧低下判定値Ｘ１、Ｘ２を判定しその結果を三相ＰＷＭ変調部５１に送る。三相ＰＷＭ変調部５１は、電源電圧上昇時にＰＷＭ回路の駆動デューティ比の最大値を第１の規定値に制限し、電源電圧下降時にＰＷＭ回路の駆動デューティ比の最大値を上記第１の規定値より小さい第２の規定値に制限するようにＰＷＭデューティ最大値を制御するものである。
【００４０】
図７に本発明を実施した場合の電源電圧の動作波形を示す。図８の横軸の電源電圧は図７の縦軸の電源電圧と同一である。図７の故障判定可能電圧下限値Ｘ３と図８のＸ１、Ｘ２とはＸ３＜Ｘ２＜Ｘ１の関係になり、Ｘ１は図７の電圧上昇時、電圧下降時の最大値以上に設定される。前述と同様に故障発生と同時にＷ相が故障によるアース線６の経路で地絡故障となった場合を想定しており、この場合、Ｗ相に流れるモータの相電流はＷ相電流検出部４１ｗを通らずＷ相電流検出値判定部１０１ｗは零に近い電流値と検出される。
【００４１】
電圧制御手段１００はこの電流値を本来の目標電流値になるようにＵ相、Ｖ相の電圧を増やす方向に作動し、Ｕ相、Ｖ相のＰＷＭのデューティ比を増やす方向に制御される。これによりバッテリー電源１から供給される制御回路部の駆動電流が増えてその供給電流の増加による電圧降下の増加によりコントローラＣに入力される電源電圧が低下する。
電源電圧が低下すると図５のＳ１１以降Ｓ１４で説明した本発明の実施例の作用によりＰＷＭのデューティ比の最大値が図８の第２の規定値で制限されるので、図６に比べてより少ないモータ電流値で制限される。これにより電圧降下も制限されて故障判定可能電圧下限値まで電圧低下しない状態でモータ電流が制御され、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１０で故障検出が確定し、モータ駆動停止、リレー遮断が実行されてモータ制御装置のスイッチング素子等の破壊を防止できる効果がある。
【００４２】
上記実施例では、Ｗ相地絡故障に基づいた故障判定例を示したが、Ｖ相あるいはＵ相地絡故障時でも同様の故障検出を行うことができることは言うまでもない。
また、Ｗ相のバッテリー電源への天絡故障時やＶ相あるいはＵ相の天絡故障時、更にはＷ相とＶ相のような２相間のショート故障時にも同様の故障検出を行うことができることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４３】
Ｃ  コントローラ、  Ｍ  モータ、  Ｒ  レゾルバ、
１  バッテリー電源、  ２  電源電圧検出手段、
３  電源電圧低下判定手段、  ４  故障判定禁止手段、
５  故障判定手段、  ４１  モータ電流検出部、
４１ｕ  Ｕ相電流検出部、  ４１ｖ  Ｖ相電流検出部、
４１ｗ  Ｗ相電流検出部、  ４２  車速センサ、
４３  トルクセンサ、  ４４  位相補償回路、
４５  ロータ角度検出回路、  ５１  三相ＰＷＭ変調部、
５２  モータドライバ、  ５２ａ  ブリッジ回路、
５２ｂ  プリドライバ、  ５２ｃ  有極コンデンサ、
６１  、８１  目標電流演算部、  ６４  、８２  収斂値補正部、
６６  ｑ軸電流指令値演算部、  ６８  三相交流／ｄ−ｑ座標変換部、
６９ｄ  ｄ軸電流ＰＩ制御部、  ６９ｑ  ｑ軸電流ＰＩ制御部、
７２  ｄ−ｑ／三相交流座標変換部、  ７３  Ｗ相電圧指令値演算部、
１０１  三相電流検出値判定部、  １０１ｕ  Ｕ相電流検出値判定部、
１０１ｖ  Ｖ相電流検出値判定部、  １０１ｗ  Ｗ相電流検出値判定部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年7月9日(2013.7.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
前記モータに与えるべき電流として、ｄ−ｑ座標系のｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を設定するｄ−ｑ指令値設定手段と、前記モータに実際に流れる相電流を検出する電流検出手段と、この電流検出手段によって検出される相電流検出値をｄ−ｑ座標系のｄ軸電流検出値およびｑ軸電流検出値に変換する三相／ｄ−ｑ軸変換手段と、前記ｄ−ｑ指令値設定手段により設定されるｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値、ならびに前記三相／ｄ−ｑ軸変換手段から出力されるｄ軸電流検出値およびｑ軸電流検出値に基づいて、前記モータに印加される電圧を制御する電圧制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
操舵フィーリングを向上させるために、レゾルバＲとロータ角度検出回路４５で検出されたモータＭのロータ角度θｒｅを、ロータ角速度演算部６５を介してロータ角速度ωｒｅに変換し、変換されたロータ角速度ωｒｅと車速Ｖとから収斂性補正部６４により収斂性補正値Ｉｃｏ*を演算し、その収斂性補正値Ｉｃｏ*を加算部６２に与える。加算部６２では、目標電流演算部６１から入力される目標電流指令値Ｉ’ａ*と収斂性補正部６４から入力される収斂性補正値Ｉｃｏ*が足し合わされ、モータＭのＵ相、Ｖ相およびＷ相に与えるべき三相電流の振幅を示す収斂性補正後目標電流指令値Ｉａ*が設定される。さらに、モータＭのロータ角度θｒｅに無関係な直流量として電流値を扱うことを可能とするために、ｑ軸電流指令値演算部６６で、上述した収斂性補正後目標電流指令値Ｉａ*にｄ−ｑ座標変換を施して、ｑ軸電流指令値ｉｑａ*を設定する。一方、ｄ軸電流指令値ｉｄａ*は零に設定される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
Ｓ５では電源電圧検出手段２の検出電圧値からコントローラＣとその周辺の各構成回路部品の動作が可能な電圧範囲内かどうかを判定する。例えば、電流検出回路等を構成する図示しない演算増幅器およびその電源回路の最低作動保障電圧値は一般的には８Ｖ以上なので、８Ｖ以下ではＳ６に進み、Ｓ６で規定の時間以上継続した場合Ｓ８に進み、Ｓ８でモータ電流故障判定処理をリセットしてＳ１１に進む。なお、この場合、図示していないが必要に応じてモータの駆動を停止しても良いことは言うまでもない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年6月3日(2014.6.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相モータを駆動するモータ駆動手段と、前記モータ駆動手段に対し三相ＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ変調部と、電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、前記電源電圧の低下を判定する電源電圧低下判定手段と、前記三相モータに実際に流れる相電流を検出するモータ電流検出手段と、前記モータ電流検出手段の相電流検出値が所定の許容範囲外である場合に故障と判定するための故障判定手段と、前記モータ電流検出手段によるモータ電流検出値が入力されると共に前記三相モータに印加される電圧を制御する電圧制御手段とを備えたモータ制御装置において、前記電源電圧低下判定手段は、電源電圧が所定の電圧低下判定値以下かどうかの判定を行い、前記電源電圧低下判定値以上の場合はＰＷＭデューティ比の最大値を第１の規定値に設定し、前記電源電圧低下判定値以下の場合は前記ＰＷＭデューティ比の最大値を前記第１の規定値より小さい第２の規定値に設定することにより前記モータ駆動手段を制御することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記ＰＷＭ変調部は、電源電圧上昇時にＰＷＭ回路の駆動デューティ比の最大値を第１の規定値に制限し、電源電圧下降時にＰＷＭ回路の駆動デューティ比の最大値を上記第１の規定値より小さい第２の規定値に制限するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記電源電圧上昇時の電源電圧低下判定値は電源電圧下降時の電源電圧低下判定値より大きいことを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
規定の電源電圧で故障の監視を禁止する故障判定禁止手段を更に備えたことを特徴とする請求項１あるいは２に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記三相モータに与えるべき電流として、ｄ−ｑ座標系のｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を設定するｄ−ｑ指令値設定手段と、前記三相モータに実際に流れる相電流を検出するモータ電流検出手段と、このモータ電流検出手段によって検出される相電流検出値をｄ−ｑ座標系のｄ軸電流検出値およびｑ軸電流検出値に変換する三相／ｄ−ｑ軸変換手段と、前記ｄ−ｑ指令値設定手段により設定されるｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値、ならびに前記三相／ｄ−ｑ軸変換手段から出力されるｄ軸電流検出値およびｑ軸電流検出値に基づいて、前記三相モータに印加される電圧を制御する電圧制御手段を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記ｄ軸電流指令値に対する前記ｄ軸電流検出値の差異またはｑ軸電流指令値に対する前記ｑ軸電流検出値の差異に基づいて故障と判定するための故障判定手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明になる車両用モータ制御装置は、三相モータを駆動するモータ駆動手段と、前記モータ駆動手段に対し三相ＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ変調部と、電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、前記電源電圧の低下を判定する電源電圧低下判定手段と、前記三相モータに実際に流れる相電流を検出するモータ電流検出手段と、前記モータ電流検出手段の相電流検出値が所定の許容範囲外である場合に故障と判定するための故障判定手段と、前記モータ電流検出手段によるモータ電流検出値が入力されると共に前記三相モータに印加される電圧を制御する電圧制御手段とを備えたモータ制御装置において、前記電源電圧低下判定手段は、電源電圧が所定の電圧低下判定値以下かどうかの判定を行い、前記電源電圧低下判定値以上の場合はＰＷＭデューティ比の最大値を第１の規定値に設定し、前記電源電圧低下判定値以下の場合は前記ＰＷＭデューティ比の最大値を前記第１の規定値より小さい第２の規定値に設定することにより前記モータ駆動手段を制御することを特徴とするものである。
【国際調査報告】
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