(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相電動モータを駆動制御するモータ制御装置であって、
前記多相電動モータを駆動する相毎のアームを有する多相インバータ回路と、
該多相インバータ回路と前記多相電動モータとの間に介挿された相毎に電流遮断が可能なモータ電流遮断部と、
該多相インバータ回路の相数より少ない相数のアームを有する冗長アーム部と、
該冗長アーム部における各アームの前記多相モータの巻線への接続先を選択する接続選択部と、
前記多相インバータ回路の各相の異常を検出する異常アーム検出部と、
該異常アーム検出部で異常アームを検出したときに、当該異常アームと前記多相電動モータとを接続するモータ電流遮断部を遮断制御し、且つ前記接続選択部を、前記冗長アーム部の少なくとも１つのアームを前記モータ電流遮断部で遮断した前記多相電動モータの巻線に接続するように制御する異常制御部と
を備え、
前記モータ電流遮断部は、前記多相インバータ回路の出力と前記多相モータの巻線との間に個別に介挿されたスイッチ部を有し、
前記スイッチ部は、寄生ダイオードが互いに逆方向となるように直列接続された２つの電界効果トランジスタで構成されていることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
多相電動モータを駆動制御するモータ制御装置であって、
前記多相電動モータを駆動する相毎のアームを有する多相インバータ回路と、
該多相インバータ回路と前記多相電動モータとの間に介挿された相毎に電流遮断が可能なモータ電流遮断部と、
該多相インバータ回路の相数より少ない相数のアームを有する冗長アーム部と、
該冗長アーム部における各アームの前記多相モータの巻線への接続先を選択する接続選択部と、
前記多相インバータ回路の各相の異常を検出する異常アーム検出部と、
該異常アーム検出部で異常アームを検出したときに、当該異常アームと前記多相電動モータとを接続するモータ電流遮断部を遮断制御し、且つ前記接続選択部を、前記冗長アーム部の少なくとも１つのアームを前記モータ電流遮断部で遮断した前記多相電動モータの巻線に接続するように制御する異常制御部と
を備え、
前記多相インバータ回路は、二重系を構成する電源遮断回路を介して直流電源に接続されていることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記二重系を構成する電源遮断回路は、並列に接続された２系統のスイッチ部で構成され、各スイッチ部は寄生ダイオードが互いに逆方向となるように直列接続された２つの電界効果トランジスタで構成されている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】
前記２系統のスイッチ部のうちバックアップ回路側のスイッチ部は、バッテリー逆接保護のための電界効果トランジスタを省略した構成とされていることを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記二重系を構成する電源遮断回路は、前記直流電源に接続するノイズフィルタ及び前記多相インバータ回路に接続するコンデンサを共通化して接続したことを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載のモータ制御装置。 
【請求項６】
多相電動モータを駆動制御するモータ制御装置であって、
前記多相電動モータを駆動する相毎のアームを有する多相インバータ回路と、
該多相インバータ回路と前記多相電動モータとの間に介挿された相毎に電流遮断が可能なモータ電流遮断部と、
該多相インバータ回路の相数より少ない相数のアームを有する冗長アーム部と、
該冗長アーム部における各アームの前記多相モータの巻線への接続先を選択する接続選択部と、
前記多相インバータ回路の各相の異常を検出する異常アーム検出部と、
該異常アーム検出部で異常アームを検出したときに、当該異常アームと前記多相電動モータとを接続するモータ電流遮断部を遮断制御し、且つ前記接続選択部を、前記冗長アーム部の少なくとも１つのアームを前記モータ電流遮断部で遮断した前記多相電動モータの巻線に接続するように制御する異常制御部と
を備え、
前記冗長アーム部の各アームを構成する直列接続された電界効果トランジスタとして前記多相インバータ回路の各アームの許容電流値の１００％以下となる電界効果トランジスタを適用したことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項７】
多相電動モータを駆動制御するモータ制御装置であって、
前記多相電動モータを駆動する相毎のアームを有する多相インバータ回路と、
該多相インバータ回路と前記多相電動モータとの間に介挿された相毎に電流遮断が可能なモータ電流遮断部と、
該多相インバータ回路の相数より少ない相数のアームを有する冗長アーム部と、
該冗長アーム部における各アームの前記多相モータの巻線への接続先を選択する接続選択部と、
前記多相インバータ回路の各相の異常を検出する異常アーム検出部と、
該異常アーム検出部で異常アームを検出したときに、当該異常アームと前記多相電動モータとを接続するモータ電流遮断部を遮断制御し、且つ前記接続選択部を、前記冗長アーム部の少なくとも１つのアームを前記モータ電流遮断部で遮断した前記多相電動モータの巻線に接続するように制御する異常制御部と
を備え、
前記冗長アーム部を構成するスイッチング素子の動作診断及び前記接続選択部の動作診断を前記多相インバータ回路の正常状態で行うようにしたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項８】
多相電動モータを駆動制御するモータ制御装置であって、
前記多相電動モータを駆動する相毎のアームを有する多相インバータ回路と、
該多相インバータ回路と前記多相電動モータとの間に介挿された相毎に電流遮断が可能なモータ電流遮断部と、
該多相インバータ回路の相数より少ない相数のアームを有する冗長アーム部と、
該冗長アーム部における各アームの前記多相モータの巻線への接続先を選択する接続選択部と、
前記多相インバータ回路の各相の異常を検出する異常アーム検出部と、
該異常アーム検出部で異常アームを検出したときに、当該異常アームと前記多相電動モータとを接続するモータ電流遮断部を遮断制御し、且つ前記接続選択部を、前記冗長アーム部の少なくとも１つのアームを前記モータ電流遮断部で遮断した前記多相電動モータの巻線に接続するように制御する異常制御部と
を備え、
前記多相インバータ回路を制御する制御演算部を複数備えた冗長制御系を構成し、個々の制御演算部で相互監視を行い何れか一方の制御演算部が故障した場合に、正常な制御演算部で前記多相インバータ回路の駆動制御を継続するようにしたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項９】
前記異常アーム検出部は、前記多相インバータ回路の各アーム及び冗長アーム部に流れる電流を個別に検出する電流検出部を備えていることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記異常アーム検出部は、前記多相インバータ回路の前記多相電動モータへの出力電圧を個別に検出する第１の電圧検出部を備えていることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
前記異常アーム検出部は、前記冗長アーム部の各アームの出力電圧を個別に検出する第２の電圧検出部を備えていることを特徴とする請求項９又は１０に記載のモータ制御装置。
【請求項１２】
前記多相電動モータの固定子巻線は、相毎に複数の巻線部を並列接続して構成されていることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項１３】
ステアリング機構に操舵補助力を発生させる電動モータを含むモータ制御装置を前記請求項１から１２の何れか１項に記載のモータ制御装置で構成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１４】
車載多相電動モータを請求項１から１２の何れか１項のモータ制御装置で駆動するようにしたことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された多相電動モータを駆動制御するモータ制御装置、これを使用した電動パワーステアリング装置及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載する電動パワーステアリング装置の電動モータや、電動ブレーキ装置の電動モータ、電気自動車やハイブリッド車の走行用電動モータ等を駆動制御するモータ制御装置は、モータ制御系に異常が発生した場合でも電動モータの駆動を継続できることが望まれている。
【０００３】
上記要望に応えるために、多相電動モータの多相モータ巻線を例えば二重化し、二重化した多相モータ巻線に対して個別のインバータ部から電流を供給し、一方のインバータ部のスイッチング手段に導通不可となるオフ故障すなわちオープン故障が生じた場合に、故障が生じた故障スイッチング手段を特定し、故障スイッチング手段を除くスイッチング手段を制御するとともに、故障スイッチング手段を含む故障インバータ部以外の正常インバータ部を制御する故障時制御手段を有する多相回転機の制御装置およびこれを用いた電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４９９８８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前述した特許文献１に記載された従来例にあっては、二重化したインバータ部の一方に、スイッチング手段のオフ故障が発生した場合に、オフ故障した故障スイッチング手段を除くスイッチング手段を制御するとともに、故障スイッチング手段を含む故障インバータ部を制御することによるトルクの低下分を正常なインバータ部におけるｑ軸電流指令値を補正することにより、トルクの低下を抑制しながら多相回転機の駆動制御を継続するようにしている。
【０００６】
しかしながら、上記従来例では、インバータ部のスイッチング手段にオフ故障が生じた場合には、十分なトルクを発生することができるが、インバータ部のスイッチング手段にてオン故障（ショート故障）が発生した場合には、モータに電磁ブレーキが発生する。異常となったスイッチング手段を除いて正常なスイッチング手段の指令値を補正してモータ駆動してもブレーキトルクによって出力トルクが減少する。すると、運転者の操舵に対するステアリングアシストが低下するため、大きな操舵違和感を与える可能性がある。また、ブレーキトルクを打ち消すために大きな電流をインバータやモータに流す必要があるため、モータ及びインバータの過熱を招きショート故障発生時のアシスト継続時間が短くなるという未解決の課題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、モータ駆動回路にオープン故障やショート故障が生じた場合でも電動モータの駆動制御を違和感なく継続することが可能なモータ制御装置、これを使用した電動パワーステアリング装置及び車両を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を解決するために、本発明に係るモータ制御装置の一態様は、多相電動モータを駆動制御するモータ制御装置であって、前記多相電動モータを駆動する相毎のアームを有する多相インバータ回路と、該多相インバータ回路と前記多相電動モータとの間に介挿された相毎に電流遮断が可能なモータ電流遮断部と、該多相インバータ回路の相数より少ない相数のアームを有する冗長アーム部と、該冗長アーム部における各アームの前記多相モータの巻線への接続先を選択する接続選択部と、前記多相インバータ回路の各相の異常を検出する異常アーム検出部と、該異常アーム検出部で異常アームを検出したときに、当該異常アームと前記多相電動モータとを接続するモータ電流遮断部を遮断制御し、且つ前記接続選択部を、前記冗長アーム部の少なくとも１つのアームを前記モータ電流遮断部で遮断した前記多相電動モータの巻線に接続するように制御する異常制御部とを備えている。
【０００９】
また、本発明に係る電動パワーステアリング装置の一態様は、上記モータ制御装置をステアリング機構に操舵補助力を発生させる電動モータを含むモータ制御装置に適用している。
さらに、本発明に係る車両の一態様は、上記モータ制御装置で車載多相電動モータを駆動するようにしている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、多相インバータ回路の各相アームに対応する冗長アーム部を設け、多相インバータ回路のアームにオープン故障やショート故障が発生したときに、冗長アーム部で代替することで、多相インバータ回路の指令値を正常時から変更することなく、電動モータの駆動制御を違和感なく継続することができる。
また、上記効果を有するモータ制御装置を含んで電動パワーステアリング装置を構成するので、操舵補助力を発生する多相電動モータを駆動する多相インバータ回路にオープン故障やショート故障が発生しても冗長アーム部で代替することにより電動パワーステアリング装置の操舵補助機能の継続が可能となり、電動パワーステアリング装置の信頼性を向上させることができる。
【００１１】
さらに、上記効果を有するモータ制御装置を含んで車両を構成するので、車載多相電動モータを駆動する多相インバータ回路にオープン故障やショート故障が発生した場合でも冗長アーム部で代替して車載多相電動モータでのトルク発生を継続することができ、電動モータの信頼性を向上させる車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の第１の実施形態を示すシステム構成図である。
【図２】第１の実施形態におけるモータ制御装置の具体的構成を示す回路図である。
【図３】第１の実施形態における３相電動モータの巻線構造を示す模式図である。
【図４】操舵トルクと操舵補助電流指令値との関係を示す特性線図である。
【図５】従来例の操舵トルクと操舵補助電流指令値との関係を示す特性線図である。
【図６】他の従来例の操舵トルクと操舵補助電流指令値との関係を示す特性線図である。
【図７】本発明の第２の実施形態を示す回路図である。
【図８】第２の実施形態の変形例を示す回路図である。
【図９】本発明の第３の実施形態を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のモータ制御装置を車両に搭載した電動パワーステアリング装置に適用した場合の第１の実施形態を示す全体構成図である。
図中、符号ＥＰＳは、車両に搭載した電動パワーステアリング装置であって、この電動パワーステアリング装置ＥＰＳは、ステアリングホイール１を有し、このステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力がステアリングシャフト２に伝達される。このステアリングシャフト２は、入力軸２ａと出力軸２ｂとを有する。入力軸２ａの一端はステアリングホイール１に連結され、他端は操舵トルクセンサ３を介して出力軸２ｂの一端に連結されている。
【００１４】
そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント４を介してロアシャフト５に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ８を介してタイロッド９に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ８は、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ａとこのピニオン８ａに噛合するラック８ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン８ａに伝達された回転運動をラック８ｂで車幅方向の直進運動に変換している。
【００１５】
ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助力を出力軸２ｂに伝達する操舵補助機構１０が連結されている。この操舵補助機構１０は、出力軸２ｂに連結した例えばウォームギヤ機構で構成される減速ギヤ１１と、この減速ギヤ１１に連結された操舵補助力を発生する例えば３相ブラシレスモータで構成される多相電動モータとしての３相電動モータ１２とを備えている。
操舵トルクセンサ３は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を抵抗変化や磁気変化に変換して検出するように構成されている。
【００１６】
また、３相電動モータ１２は、図３に示すように、Ｕ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ及びＷ相巻線Ｌｗがスター結線された構成を有する。各相巻線Ｌｕ、Ｌｖ及びＬｗのそれぞれは、複数例えば３つの巻線Ｌ１〜Ｌ３が並列に接続されて巻装されている。このように、各相巻線Ｌｕ〜Ｌｗを複数の巻線Ｌ１〜Ｌ３を並列に接続して巻装することにより、１つ又は２つの巻線Ｌｉ（ｉ＝１〜３）に断線が発生した場合でも励磁電流を通電することができ、電動モータ１２で駆動トルクを発生することができる。このため、電動モータ１２の信頼性を向上させることができる。
【００１７】
さらに、３相電動モータ１２は、図２に示すように、ロータの回転位置を検出するホール素子などの回転位置センサ１３ａを備えている。この回転位置センサ１３ａからの検出値がロータ位置検出回路１３に供給され、このロータ位置検出回路１３によってロータ回転角で表されるロータ位置を検出し、ロータ位置検出信号θｍを、モータ制御装置２０を構成する制御演算装置３１に出力する。
【００１８】
モータ制御装置２０には、操舵トルクセンサ３で検出された操舵トルクＴ及び車速センサ２１で検出された車速Ｖｓが入力されるとともに、ロータ位置検出回路１３から出力されるロータ回転角θｍが入力される。
また、モータ制御装置２０には、直流電流源としてのバッテリー２２から直流電流が入力されている。
【００１９】
モータ制御装置２０の具体的構成は、図２に示すように構成されている。すなわち、モータ制御装置２０は、モータ電流指令値を演算する制御演算装置３１と、この制御演算装置３１から出力されるモータ電流指令値が個別に入力されるモータ駆動回路３２と、このモータ駆動回路３２の出力側と３相電動モータ１２の各相モータ巻線Ｌｕ、Ｌｖ及びＬｗとの間に介挿されたモータ電流遮断回路３３とを備えている。
【００２０】
制御演算装置３１には、図２には図示を省略しているが、図１に示す操舵トルクセンサ３で検出した操舵トルクＴ及び車速センサ２１で検出した車速Ｖが入力されているとともに、図２に示すように、ロータ位置検出回路１３から出力されるロータ回転角θｍとが入力され、さらに電流検出回路３４から出力される３相電動モータ１２の各相巻線Ｌｕ〜Ｌｗから出力される各部の電流検出値が入力されている。さらに、後述するモータ駆動回路３２の３相インバータ回路４２の出力とモータ電流遮断回路３３との間の相電圧を個別に検出する電圧検出回路３５ｕ〜３５ｗから出力される後述する３相インバータ回路の出力電圧が入力されている。
【００２１】
制御演算装置３１では、モータ駆動回路３２の正常時には操舵トルクＴ及び車速Ｖをもとに予め設定された図５に示す正常時操舵補助電流指令値算出マップを参照して操舵補助電流指令値Ｉ＊を算出する。また、制御演算装置３１では、モータ駆動回路３２の異常時には操舵トルクＴ及び車速Ｖをもとに予め設定された図６に示す異常時操舵補助電流指令値算出マップを参照して操舵補助電流指令値Ｉ１＊及びＩ２＊を算出する。
【００２２】
また、制御演算装置３１では、算出した操舵補助電流指令値Ｉ１＊及びＩ２＊とロータ回転角θｍとに基づいてｄ−ｑ座標系の目標ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及び目標ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を算出し、算出したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をｄｑ相−３相変換してＵ相電流指令値Ｉｕ＊、Ｖ相電流指令値Ｉｂ＊及びＷ相電流指令値Ｉｗ＊を算出する。そして、算出したＵ相電流指令値Ｉｕ＊、Ｖ相電流指令値Ｉｖ＊及びＷ相電流指令値Ｉｗ＊と電流検出回路３４で検出した電流検出値の相毎の加算値との電流偏差ΔＩｕ、ΔＩｖ及びΔＩｗを算出し、これら電流偏差ΔＩｕ、ΔＩｂ及びΔＩｗについて例えばＰＩ制御演算又はＰＩＤ制御演算を行ってモータ駆動回路３２に対する３相の電圧指令値Ｖ＊を算出し、算出した３相の電圧指令値Ｖ＊をモータ駆動回路３２に出力する。
【００２３】
また、制御演算装置３１は、入力される相電流検出値Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗと自身が算出した各相電流指令値Ｉｕ＊、Ｉｖ＊及びＩｗ＊とを比較するとともに、相電圧検出値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗを参照することにより、３相インバータ回路４２を構成するスイッチング素子としての電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１〜Ｑ６のオープン故障及びショート故障を検出する異常検出部３１ａを備えている。この異常検出部３１ａでは、３相インバータ回路４２を構成する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のオープン故障又はショート故障を検出したときに、異常が発生した相アームＳＡｊ（ｊ＝ｕ、ｖ及びｗ）の電界効果トランジスタＱｋ（ｋ＝１、３、５）及びＱｋ＋１のゲートへのゲート信号の供給を停止させるアーム異常検出信号ＳＡａをゲート駆動回路４１に出力するとともに、該当する電流遮断回路３３のスイッチ部ＳＷｊに対してオフ信号を出力する。また、異常検出部３１ａでは、上記と同時に冗長アーム部４３を構成するスイッチング素子としての電界効果トランジスタＱ３１及びＱ３２に対して異常となった相アームＳＡｊの電界効果トランジスタＱｋ及びＱｋ＋１のゲートに供給するゲート信号を供給し、さらに接続選択部５０に対して異常となった相アームＳＡｊに対応するモータ巻線Ｌｊを選択する選択信号を出力する。
【００２４】
モータ駆動回路３２は、制御演算装置３１から出力される３相の電圧指令値Ｖ＊が入力されてゲート信号を形成するとともに、制御演算装置３１の異常検出部３１ａから入力されるアーム異常信号ＳＡａに基づいてゲート信号の出力先を選択するゲート駆動回路４１を備えている。
また、モータ駆動回路３２は、ゲート駆動回路４１から出力されるゲート信号が入力される多相インバータ回路としての３相インバータ回路４２と、この多相インバータ回路４２の相アームと同等の構成を有する冗長アーム部４３と、この冗長アーム部４３と電動モータ１２のモータ巻線Ｌｕ、Ｌｖ及びＬｗとの間に介挿された接続選択部４４と、３相インバータ回路４２及び冗長アーム部４３とバッテリー２２との間に介挿された電源遮断回路４５とを備えている。
【００２５】
ゲート駆動回路４１は、制御演算装置３１から電圧指令値Ｖ＊が入力されると、この電圧指令値Ｖ＊と三角波のキャリア信号Ｓｃとをもとにパルス幅変調（ＰＷＭ）した６つのゲート信号を形成する。そして、ゲート駆動回路４１は、制御演算装置３１から入力される異常検出信号ＳＡａが正常を表すときには、モータ電流遮断回路３３に対してハイレベルの３つのゲート信号を出力するとともに、電源遮断回路４５に対してハイレベルの１つのゲート信号を出力する。
【００２６】
また、ゲート駆動回路４１は、異常検出信号ＳＡａがＵ相アーム異常を表すときには、３相インバータ回路４２のＵ相アームＳＡｕの電界効果トランジスタＱ１及びＱ２のゲートへのゲート信号の供給を停止するとともに、モータ電流遮断回路３３のスイッチ部ＳＷｕに対してローレベルゲート信号を出力し、モータ電流を遮断する。これと同時に、冗長アーム部４３に対して３相インバータ回路４２のＵ相アームＳＡｕの電界効果トランジスタＱ１及びＱ２に供給していたゲート信号を冗長アーム部４３のスイッチング素子としての直列に接続された電界効果トランジスタＱ１１及びＱ１２のゲートに供給開始するとともに、接続選択部４４に対して選択スイッチ部ＳＬｕを構成する直列に接続された電界効果トランジスタＱ４１，Ｑ４２のゲートに対してハイレベルのゲート信号を供給する。
【００２７】
さらに、ゲート駆動回路４１は、異常検出信号ＳＡａがＶ相アーム異常（又はＷ相アーム異常）を表すときには、３相インバータ回路４２のＶ相アームＳＡｖの電界効果トランジスタＱ３及びＱ４（又はＷ相アームＳＡｗの電界効果トランジスタＱ５及びＱ６）のゲートへのゲート信号の供給を停止するとともに、モータ電流遮断回路３３のスイッチ部ＳＷｖ（又はＳＷｗ）に対してローレベルゲート信号を出力し、モータ電流を遮断する。これと同時に、冗長アーム部４３に対して３相インバータ回路４２のＶ相アームＳＡｖの電界効果トランジスタＱ３及びＱ４（又はＷ相アームＳＡｗの電界効果トランジスタＱ５及びＱ６）に供給していたゲート信号を冗長アーム部４３のスイッチング素子としての直列に接続された電界効果トランジスタＱ１１及びＱ１２のゲートに供給開始するとともに、接続選択部４４に対して選択スイッチ部ＳＬｖ（又はＳＬｗ）を構成する直列に接続された電界効果トランジスタＱ４１及びＱ４２のゲートに対してハイレベルのゲート信号を供給する。
【００２８】
さらに、ゲート駆動回路４１は、制御演算装置３１の異常検出部３１ａから３相インバータ回路４２の相アームＳＡｕ〜ＳＡｗの２相以上に異常が発生したことを表す異常停止信号ＳＡＳが入力されたときに、電源遮断回路４５を構成する２つの電界効果トランジスタＱＣ１及びＱＣ２に対してローレベルのゲート信号を出力してバッテリー２２から３相インバータ回路４２への電流供給を遮断する。
３相インバータ回路４２には、電源遮断回路４５及びノイズフィルタ４６を介してバッテリー２２が接続されている。
【００２９】
３相インバータ回路４２は、６個のスイッチング素子としての電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１〜Ｑ６を有し、２つの電界効果トランジスタを直列に接続したＵ相アームＳＡｕ、Ｖ相アームＳＡｖ及びＷ相アームＳＡｗを並列に接続した構成を有する。そして、各電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ６のゲートにゲート駆動回路４１から出力されるゲート信号が入力されることにより、各相アームＳＡｕ、ＳＡｖ及びＳＡｗの電界効果トランジスタ間からＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗがモータ電流遮断回路３３を介して３相電動モータ１２の３相モータ巻線Ｌｕ、Ｌｖ及びＬｗに出力する。
【００３０】
また、３相インバータ回路４２の各相アームＳＡｕ、ＳＡｖ及びＳＡｗの下アームと接地との間に介挿されたシャント抵抗Ｒｕ、Ｒｖ及びＲｗの両端電圧が電流検出回路３４に入力され、これら電流検出回路３４でモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗが検出される。
また、モータ電流遮断回路３３は、Ｕ相スイッチ部ＳＷｕ、Ｖ相スイッチ部ＳＷｖ及びＷ相スイッチ部ＳＷｗを有する。Ｕ相スイッチ部ＳＷｕは３相インバータ回路４２のＵ相出力端子ｔｕとモータ巻線Ｌｕとの間に介挿され、Ｖ相スイッチ部ＳＷｖは３相インバータ回路４２のＶ相出力端子ｔｖとモータ巻線Ｌｖとの間に介挿され、Ｗ相スイッチ部ＳＷｗは３相インバータ回路４２のＷ相出力端子ｔｗとモータ巻線Ｌｗとの間に介挿されている。
【００３１】
各スイッチ部ＳＷｕ〜ＳＷｗのそれぞれは、図２に示すように、寄生ダイオードＤ２１及びＤ２２の向きが互いに逆方向となるように例えばアノード同士が互いに接続されるようにソース同士を接続した２つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ２１及びＱ２２で構成されている。各電界効果トランジスタＱ２１及びＱ２２のゲートにはゲート駆動回路４１から前述したゲート信号が供給される。
【００３２】
また、電源遮断回路４５は、２つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）ＱＣ１及びＱＣ２がソース同士を接続して寄生ダイオードＤＣ１及びＤＣ２が逆向きでアノード同士が互いに接続される直列回路構成を有する。そして、電界効果トランジスタＱＣ１のドレインがノイズフィルタ４６の出力側に接続され、電界効果トランジスタＱＣ２のドレインが抵抗ＲＣを介して３相インバータ回路４２の各電界効果トランジスタＱ１，Ｑ３及びＱ５のドレインと、冗長アーム部４３の電界効果トランジスタＱ３１のドレインとに接続されている。
【００３３】
冗長アーム部４３は、３相インバータ回路４２の各相アームＳＡｕ〜ＳＡｗの１相分と同一の構成を有して３相インバータ回路４２と並列に接続され、電界効果トランジスタＱ３１及びＱ３２が直列に接続された構成を有する。そして、下アームとなる電界効果トランジスタＱ３２とバッテリー２２の負極側に接続された負極側ラインＬｎとの間シャント抵抗ＲＲが介挿され、このシャント抵抗ＲＲで検出されるモータ電流Ｉｒが電流検出回路３４に供給されている。
【００３４】
また、冗長アーム部４３の電界効果トランジスタＱ３１及びＱ３２との接続点が出力端子ｔｒに接続され、この出力端子ｔｒが接続選択部４４に接続されている。
さらに、電源遮断回路４５の抵抗ＲＣと冗長アーム部４３の電界効果トランジスタＱ３１との接続点と負側ラインＬｍとの間に平滑用の電解コンデンサＣＡが介挿されている。
接続選択部４４は、図２に示すように、一端が冗長アーム部４３の出力端子ｔｒ及び電動モータ１２のモータ巻線Ｌｕ、Ｌｖ及びＬｗ間に介挿された３つのスイッチ部ＳＬｕ、ＳＬｖ及びＳＬｗを有する。
【００３５】
スイッチ部ＳＬｕは一端が冗長アーム部４３の出力端子ｔｒに接続され、他端が３相電動モータ１２のモータ巻線Ｌｕとモータ電流遮断回路３３との接続点に接続されている。
スイッチ部ＳＬｖは、一端が冗長アーム部４３の出力端子ｔｒに接続され、他端が３相電動モータ１２のモータ巻線Ｌｖとモータ電流遮断回路３３との接続点に接続されている。
スイッチ部ＳＬｗは、一端が冗長アーム部４３の出力端子ｔｒに接続され、他端が３相電動モータ１２のモータ巻線Ｌｗとモータ電流遮断回路３３との接続点に接続されている。
【００３６】
各スイッチ部ＳＬｕ〜ＳＬｗのそれぞれは、モータ電流遮断回路３３と同様に、図２に示すように、寄生ダイオードＤ３１及びＤ３２の向きが互いに逆方向となるように例えばアノード同士が互いに接続されるようにソース同士を接続した２つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ３１及びＱ３２で構成されている。各電界効果トランジスタＱ３１及びＱ３２のゲートにはゲート駆動回路４１から前述したゲート信号が供給される。
【００３７】
次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
図示しないイグニッションスイッチがオフ状態であって車両が停止していると共に、操舵補助制御処理も停止している作動停止状態であるときには、モータ制御装置２０の制御演算装置３１が非作動状態となっている。このため、制御演算装置３１で実行される操舵補助制御処理及び異常監視処理は停止されている。したがって、電動モータ１２は作動を停止しており、ステアリング機構１０への操舵補助力の出力を停止している。
【００３８】
この作動停止状態からイグニッションスイッチをオン状態とすると、制御演算装置３１が作動状態となり、操舵補助制御処理及び異常監視処理を開始する。このとき、モータ駆動回路３２の３相インバータ回路４２における各電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ６にオープン故障及びショート故障が発生していない正常状態であるものとする。この場合には、ステアリングホイール１を操舵していない非操舵状態では、制御演算装置３１で実行する操舵補助制御処理で操舵トルクＴが“０”であり、車速Ｖも“０”であるので、図４の操舵補助電流指令値算出マップを参照して操舵補助電流指令値Ｉｔ＊を算出する。
【００３９】
そして、算出された操舵補助電流指令値Ｉｔ＊とロータ位置検出回路１３から入力されるロータ回転角θｍとに基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を算出し、算出したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をｄｑ二相−三相変換処理を行ってＵ相電流指令値Ｉｕ＊、Ｖ相電流指令値Ｉｖ＊及びＷ相電流指令値Ｉｗ＊を算出する。
【００４０】
さらに、各相電流指令値Ｉｕ＊、Ｉｖ＊及びＩｗ＊から電流検出回路３４で検出した各相電流検出値Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗを減算して電流偏差ΔＩｕ、ΔＩｖ及びΔＩｗを算出し、算出した電流偏差ΔＩｕ、ΔＩｖ及びΔＩｗについてＰＩ制御処理又はＰＩＤ制御処理を行って目標電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊及びＶｗ＊を算出する。そして、算出した目標電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊及びＶｗ＊を目標電圧指令値Ｖ＊としてモータ駆動回路３２のゲート駆動回路４１に出力する。また、制御演算装置３１は、インバータ回路４２が正常であるので、正常を表す異常検出信号ＳＡａ及び異常停止信号ＳＡＳをゲート駆動回路４１に出力する。
【００４１】
このため、ゲート駆動回路４１では、モータ電流遮断回路３３に対してハイレベルの３つのゲート信号を出力する。このため、モータ電流遮断回路３３のスイッチ部ＳＷｕ〜ＳＷｗを構成する電界効果トランジスタＱ２１及びＱ２２がオン状態となって、インバータ回路４２の出力端子ｔｕ、ｔｖ及びｔｗと３相電動モータ１２の３相モータ巻線Ｌｕ、Ｌｖ及びＬｗとの間が導通状態となって、３相電動モータ１２に対する通電制御が可能な状態となる。
【００４２】
これと同時に、ゲート駆動回路４１から電源遮断回路４５に対してハイレベルのゲート信号を出力する。このため、電源遮断回路４５の電界効果トランジスタＱＣ１及びＱＣ２がオン状態となってバッテリー２２からの直流電流がノイズフィルタ４６を介してインバータ回路４２に供給される。
さらに、ゲート駆動回路４１では、３相インバータ回路４２が正常であるので、接続選択部４４のスイッチ部ＳＬｕ、ＳＬｖ及びＳＬｗにローレベルのゲート信号を出力する。このため、接続選択部４４の各スイッチ部ＳＬｕ〜ＳＬｗの電解効果トランジスタＱ３１及びＱ３２がオフ状態となって、冗長アーム部４３と３相電動モータ１２のモータ巻線Ｌｕ〜Ｌｗとの間の電流経路が遮断されている。
【００４３】
さらに、ゲート駆動回路４１では、制御演算装置３１から入力される電圧指令値Ｖ＊に基づいてパルス幅変調を行ってゲート信号を形成し、形成したゲート信号をインバータ回路４２の各電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ６のゲートに供給する。このとき、冗長アーム部４３の各電界効果トランジスタＱ３１及びＱ３２のゲートへのゲート信号の供給は停止されている。
【００４４】
したがって、車両が停止状態で、ステアリングホイール１を操舵していない状態では、操舵トルクＴｓが“０”であるので、操舵補助電流指令値Ｉｔ＊も“０”となって電動モータ１２は停止状態を維持する。しかしながら、車両の停止状態または車両の走行開始状態でステアリングホイール１を操舵して所謂据え切りを行うと、操舵トルクＴｓが大きくなることにより、図４の実線図示の特性曲線Ｌ１を参照して、大きな値の目標操舵補助電流指令値Ｉｔ＊が算出され、これに応じた大きな電圧指令値Ｖ＊がゲート駆動回路４１に供給される。このため、ゲート駆動回路４１から大きな電圧指令値Ｖ＊に応じたデューティ比のゲート信号がインバータ回路４２に出力される。このため、インバータ回路４２から目標操舵補助電流指令値Ｉｔ＊に応じた１２０度の位相差を有するＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗが出力され、これらがモータ電流遮断回路３３の各相に対応するスイッチ部ＳＷｕ、ＳＷｖ及びＳＷｗの電界効果トランジスタＱ２１及びＱ２２を通って３相電動モータ１２の３相モータ巻線Ｌｕ、Ｌｖ及びＬｗに供給される。
【００４５】
これにより、電動モータ１２が回転駆動されて、操舵トルクＴｓに応じた目標操舵補助電流値Ｉｔ＊に対応する大きな操舵補助力を発生し、この操舵補助力が減速ギヤ１１を介して出力軸２ｂに伝達される。このため、ステアリングホイール１を軽い操舵力で操舵することができる。
その後、車速Ｖｓが増加すると、図４の操舵補助電流指令値算出マップで例えば点線図示の特性曲線Ｌ２が選択されることにより、算出される目標操舵補助電流指令値Ｉｔ＊が据え切り時に比較して低下して電動モータ１２で操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓに応じて適度に減少させた操舵補助力を発生する。
【００４６】
このように、インバータ回路４２が正常で、３相電動モータ１２に供給されるモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗが正常である場合には、操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓに最適なモータ電流が３相電動モータ１２に供給される。
この３相インバータ回路４２の正常状態から、３相電動モータ１２の各相コイルＬｕ〜Ｌｗに電流を供給している状態で、インバータ回路４２の例えば下アーム側の電界効果トランジスタＱ２、Ｑ４及びＱ６の何れか１つにショート故障が発生すると、ショート故障を生じた相アームＳＡｉ（ｉ＝ｕ，ｖ，ｗ）からモータ電流遮断回路３３に出力されるモータ電流Ｉｉが流れなくなることから、電圧検出部３５ｉで検出される相検出電圧Ｖｉが接地電位近くまで低下し、ショート故障の発生による異常と判断することができる。
【００４７】
同様に、３相インバータ回路４２の上アームを構成する電界効果トランジスタＱ１、Ｑ３及びＱ５の何れか１つにオープン故障が発生した場合も同様に検出することができる。
さらには、３相インバータ回路４２の上アームを構成する電界効果トランジスタＱ１、Ｑ３及びＱ５の何れか１つにショート故障が発生した場合には、該当する電圧検出部３５ｉの電圧が高い状態を維持することからこの検出電圧から上アームのショート故障を判別することができる。
【００４８】
このように、モータ駆動回路３２のインバータ回路４２の何れかの相アームＳＡｉにショート故障やオープン故障が発生すると、異常検出部３１ａから出力される異常検出信号ＳＡａは故障が発生した相アームＳＡｉに応じて設定される。このため、ゲート駆動回路４１では、入力される異常検出信号ＳＡａが正常以外のアーム異常を表すことによって、異常となった相アームＳＡｉを識別することができる。
【００４９】
したがって、例えばＵ相アームＳＡｕに異常が発生した場合には、異常検出部３１ａからＵ相アーム異常を表す異常検出信号ＳＡａがゲート駆動回路４１に入力される。このため、ゲート駆動回路４１では、Ｕ相アームＳＡｕのゲートに対するゲート信号の出力を停止するとともに、モータ電流遮断回路３３のＵ相スイッチ部ＳＷｕの電界効果トランジスタＱ２１及びＱ２２のゲートにローレベルのゲート信号が出力される。したがって、Ｕ相スイッチ部ＳＷｕがオフ状態に制御される。このとき、Ｕ相スイッチ部ＳＷｕが寄生ダイオードＤ２１及びＤ２２の方向が逆方向となるように接続された２つの電界効果トランジスタＱ２１及びＱ２２で構成されているので、Ｕ相スイッチ部ＳＷｕを通る双方向の電流が確実に遮断される。
【００５０】
遮断後に、ゲート駆動回路４１では、冗長アーム部４３の電界効果トランジスタＱ３１及びＱ３２のゲートに対して、今まで３相インバータ回路４２のＵ相アームＳＡｕの電界効果トランジスタＱ１及びＱ２のゲートに供給していたゲート信号を供給開始するとともに、接続選択部４４のＵ相スイッチ部ＳＬｕを構成する電界効果トランジスタＱ４１及びＱ４２のゲートにハイレベルのゲート信号を供給する。このため、冗長アーム部４３が異常となったＵ相アームＳＡｕの代わりに駆動制御されることになり、この冗長アーム部４３の出力端子ｔｒから出力されるモータ電流Ｉｒがモータ電流Ｉｕとして接続選択部４４のＵ相スイッチ部ＳＬｕを通じて３相電動モータ１２のモータ巻線Ｌｕに供給される。
【００５１】
この結果、３相インバータ回路４２のＵ相アームＳＡｕに代えて冗長アーム部４３からＵ相電流Ｉｕを供給することになり、３相電動モータ１２に対してＵ相アームＳＡｕに異常が発生する前と同等のモータ電流供給を継続することができる。
この際、制御演算装置３１で目標電流指令値Ｉｔ＊を算出する目標電流指令値算出マップはそのまま使用することができ、異常時用に別途目標電流指令値算出マップを容易する必要がない。しかも、冗長アーム部４３の構成を３相インバータ回路４２の１相分のアーム構成と同一構成としておくことにより、正常時と全く変わらないモータ電流制御を行うことができ、運転者に違和感を与えることを回避することができる。
【００５２】
同様に、多相インバータ回路４２のＶ相アームＳＡｖ（又はＷ相アームＳＡｗ）にショート故障又はオープン故障が発生した場合には、これが異常検出部３１ａで検出されて、異常検出信号ＳＡａがＶ相アーム異常（又はＷ相アーム異常）を表すことになり、ゲート駆動回路４１で異常が発生したアームを識別することができる。
【００５３】
このため、Ｖ相アームＳＡｖ（又はＷ相アームＳＡｗ）の電界効果トランジスタＱ３及びＱ４（又はＱ５及びＱ６）のゲートに供給しているゲート信号を冗長アーム部４３の電界効果トランジスタＱ３１及び３２Ｕに供給するとともに、モータ電流遮断回路３３のＶ相スイッチ部ＳＷｖ（又はＷ相スイッチ部ＳＷｗ）をオフ制御し、接続選択部４４のＶ相スイッチ部ＳＬｖ（又はＷ相スイッチ部ＳＬｗ）をオン制御する。これによって、上記と同様に、３相インバータ回路４２の異常となったアームの駆動を停止させるとともに、３相電動モータ１２への電流路を遮断し、これに代えて冗長アーム部４３からＶ相電流Ｉｖ（又はＷ相電流Ｉｗ）を３相電動モータ１２のモータ巻線Ｌｖ（又はＬｗ）に供給して、正常時と全く同様のモータ電流を供給して、３相電動モータ１２の駆動を継続して、必要な操舵補助力を発生させることができる。
【００５４】
このように、上記実施形態によると、３相インバータ回路４２の相アームＳＡｉに異常が発生した場合に、異常が発生した相アームＳＡｉの駆動を停止するとともに、３相電動モータ１２のモータ巻線Ｌｉとの電流路を遮断し、この駆動を停止した相アームを冗長アーム部４３で代替するので、異常発生の前後で制御態様が異なることがなく、モータ電流制御も変化しないとともに、異常発生時にモータの電磁ブレーキが発生することなく操舵補助を継続することができるので、運転者に違和感を与えることがない。
【００５５】
しかも、電流指令値算出マップも正常時とそれ以外とで変更する必要もなく、正常時と同等のモータ出力特性を確保することができる。このため、３相電動モータ１２及び３相インバータ回路４２の異常過熱を招くことがなく、フェール発生後の振動及び騒音レベルも正常時運転状態と同一レベルを確保することができる。また、異常発生時のインバータ回路４２から冗長アーム部４３への切替移行時のトルク差を最小限とすることが可能となることから、運転者の操舵違和感を最小限に軽減することができる。
【００５６】
さらに、前述した従来例では、電動モータから２系統のモータ巻線ターミナルを出力する構成が必要であり、モータ内部結線の複雑化、結線処理に必要な構成部品が増えサイズアップとなり、制御演算装置を構成するＥＣＵも同様にモータインタフェース部の複雑化、構成部品の増加、サイズアップとなるが、本実施形態では、３相電動モータに細工を必要とせず、ＥＣＵもインタフェース部の構成は従来通りの構成を維持することができる。
【００５７】
しかも、モータ仕様は特殊な仕様を必要としないので、コイルの配置やその他の磁気回路構成への制約がなく、最適な磁気回路設計を採用することが可能となり、トルクリップルや電磁振動の影響を最小限に抑え、良好なモータ特性を得ることができ、同様に良好な操舵性能を得ることができる。
また、前述した従来例のように、複数系統のインバータ回路を設ける必要がないので、相互間の同期制御を行う必要もなく、またスイッチングによるノイズの伝導、放射ノイズ対策についても、通常の回路構成に対して大きな変更を伴うことなく対処可能となる。
【００５８】
しかしながら、冗長アーム部４３を使用した異常制御状態で、さらに３相インバータ回路４２の相アームに新たな異常が発生した場合に、これに対応する冗長アーム部４３が存在しないため、異常検出部３１ａで異常停止信号ＳＡＳがゲート駆動回路４１に出力されると、ゲート駆動回路４１では、３相インバータ回路４２の各相アームＳＡｕ〜ＳＡｗの駆動を停止するとともに、モータ電流遮断回路３３の各相スイッチ部ＳＷｕ〜ＳＷｗをオフ状態とし、さらに冗長アーム部４３の駆動を停止するともに、接続選択部４４の各相スイッチ部ＳＬｕ〜ＳＬｗをオフ状態とする。これと同時に、電源遮断回路４５の電界効果トランジスタＱＣ１及びＱＣ２に対するゲート信号をローレベルとして電源遮断回路４５を電源遮断状態に制御する。この電源遮断回路４５でも電界効果トランジスタＱＣ１及びＱＣ２が寄生ダイオードの向きが逆方向となるように接続されているので、双方向の電流を確実に遮断することができる。
【００５９】
同様に、３相インバータ回路４２の各相アームＳＡｕ〜ＳＡｗを構成する２つの電界効果トランジスタにショート故障が発生した場合には、冗長アーム部４３では対処できないので、上記と同様に電源遮断回路４５によって３相インバータ回路４２への供給する電源を遮断する。
【００６０】
ちなみに、前述した従来例のようにモータ駆動回路を２重化した場合に、正常時には、目標操舵補助電流指令値算出マップとして図５に示すように実線図示の特性線Ｌ１１で目標操舵補助電流指令値Ｉｔ＊を算出してから点線図示の特性線Ｌ１２で示すように目標操舵補助電流指令値Ｉｔ＊を個々のモータ駆動回路用に半分に分割して供給する。しかしながら、一方のモータ駆動回路に異常が発生した場合には、異常用の目標操舵補助電流指令値算出マップを用意して異常時の目標操舵補助電流指令値を算出する必要があるケースもあり、制御が煩雑となるとともに、正常時と全く同じモータ電流制御を行うことはできない。
【００６１】
さらには、二重化したモータ駆動回路と３相電動モータとの間にモータ電流遮断回路を設けて、一方のモータ駆動回路に異常が発生したときに異常が発生したモータ駆動回路を切り離すように構成した場合には、図６に示すように、正常時と異常時とで同一特性線を通って目標操舵補助電流指令値を算出することができるが、異常時の最大駆動電流が制限されることになり、正常時と全く同じモータ電流制御を行うことはできない。
【００６２】
次に、本発明の第２の実施形態について図７を伴って説明する。
この第２の実施形態は、上述した第１の実施形態において、電源遮断回路を二重化したものである。
すなわち、第２の実施形態においては、図７に示すように、バッテリー２２と３相インバータ回路４２及び冗長アーム部４３との間に介挿した電源遮断回路４５が二重化されていることを除いては前述した第１の実施形態と同様の構成を有する。ここで、電源遮断回路４５は、前述した第１の実施形態における電界効果トランジスタＱＣ１及びＱＣ２を備えた第１のスイッチ部ＳＰ１と、同様に電界効果トランジスタＱＣ１１及びＱＣ１２を備えた第２のスイッチ部ＳＰ２とが並列に接続された構成を有する。そして、各スイッチ部ＳＰ１及びＳＰ２の電界効果トランジスタＱＣ１，ＱＣ２及びＱＣ１１，ＱＣ１２のゲートにはゲート駆動回路４１からゲート信号が供給される。
【００６３】
ここで、ノイズフィルタ４６及び抵抗ＲＣについては、スイッチ部ＳＰ１及びＳＰ２に対して共通化されており、この分部品点数が減少されている。
この第２の実施形態によると、電源遮断回路４５が２つのスイッチ部ＳＰ１及びＳＰ２で構成されているので、通常は一方のスイッチ部例えばＳＰ１をメイン回路として使用して３相インバータ回路４２及び冗長アーム部４３への電源を供給し、このスイッチ部ＳＰ１にオープン故障が発生したときに、残りのスイッチ部ＳＰ２をバックアップ回路として使用して３相インバータ回路４２及び冗長アーム部４３へ電力の供給及び遮断を行うことができ、電源遮断回路４５のオープン故障によってモータ駆動回路３２が停止状態を継続することを防止することができる。
【００６４】
なお、上記第２の実施形態においては、電源遮断回路４５の２つのスイッチ部ＳＰ１及びＳＰ２をともに直列に接続された２つの電界効果トランジスタＱＣ１及びＱＣ２で構成する場合にいて説明したが、これに限定されるものではなく、バックアップ側となるスイッチ部ＳＰ２については図８に示すように、バッテリー２２に対する逆接保護のための電界効果トランジスタＱＣ１を省略するようにしてもよい。この場合に、電源遮断回路４５の二重化のための電界効果トランジスタの数を低減することができ、この分製造コストを低減することができる。
【００６５】
次に、本発明の第３の実施形態について図９を伴って説明する。
この第３の実施形態では、制御演算装置を２重化したものである。
すなわち、第３の実施形態においては、図９に示すように、２つの制御演算装置３１Ａ及び３１Ｂが設けられ、これら制御演算装置３１Ａ及び３１Ｂにそれぞれ操舵トルクＴ及び車速Ｖｓが入力されるとともに、ロータ位置検出回路１３で検出したロータ位置信号θｍ、電流検出回路３４で検出した電流検出値及び電圧検出部３５ａ〜３５ｃで検出した電圧検出値が入力されている。そして、制御演算装置３１Ａ及び３１Ｂは演算結果を相互監視し、一方例えば制御演算装置３１Ａをメインとして使用し、制御演算装置３１Ｂをサブとして使用し、制御演算装置３１Ａに異常が発生した場合に制御演算装置３１Ｂで代替することにより、フェールセーフ機能を発揮することができる。
【００６６】
このように、第３の実施形態によると、制御演算装置を二重化することにより、より信頼性の高いモータ制御装置、電動パワーステアリング装置及び車両を提供することができる。
なお、上記第２および第３の実施形態においては、電源遮断回路４５を並列に配置した２つのスイッチ部ＳＰ１およびＳＰ２で構成し、通常時は一方を接続し、異常発生時に他方を接続する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、常時２つのスイッチ部ＳＰ１およびＳＰ２を接続しておき、何れかに異常が発生したときに異常が発生したスイッチ部ＳＰ１又はＳＰ２を遮断するようにしてもよい。
【００６７】
また、上記第１〜第３の実施形態においては、冗長アーム部４３をインバータ回路４２の１相分のアーム構成とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、インバータ回路４２の相数未満の冗長アームを設けるようにしてもよい。この場合には、インバータ回路４２の異常となる相アーム数が冗長アームの数以下であれば、代替可能であり、より信頼性を向上させることができる。
また、上記第１〜第３の実施形態においては、インバータ回路４２についてのみ異常検出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、冗長アーム部４３についても出力側に電圧検出部Ｖｂを設けて、冗長アーム部４３の異常診断を行うことができる。
【００６８】
この場合には、ステアリングホイール１が中立状態あり、且つ操舵トルクセンサ３で検出される操舵トルクＴが“０”である状態を所定時間継続したときに、冗長アーム部４３の上下アームである電界効果トランジスタＱ３１及びＱ３２をオフ状態に維持するともに、接続選択部４４の各相スイッチ部ＳＬｕ〜ＳＬｗをオフ状態とした状態で、電圧検出部Ｖｂで検出する冗長アーム部４３の出力電圧Ｖｂを診断し、出力電圧Ｖｂがハイレベルであれば、上アームとなる電界効果トランジスタＱ３１のショート故障と判断し、出力電圧Ｖｂがローレベルであれば、下アームとなる電界効果トランジスタＱ３２のショート故障と判断する。
【００６９】
次に、上アームとなる電界効果トランジスタＱ３１状態をオンとし、下アームとなる電界効果トランジスタＱ３２をオフ状態としたときに、冗長アーム部４３の出力電圧Ｖｂがハイレベルにならないときには上アームである電界効果トランジスタＱ３１のオープン故障であると判断する。さらに、下アームである電界効果トランジスタＱ３２をオン状態とし、上アームである電界効果トランジスタＱ３１をオフ状態とした状態で、出力電圧Ｖｂがローレベルにならないときには下アームを構成する電界効果トランジスタＱ３２のオープン故障であると判断する。
【００７０】
また、モータ電流遮断回路３３及び接続選択部４４の異常診断については、通常運転時に、例えば直進操舵時などのアシスト電流が零に設定される状態で、３相インバータ回路４２の上アームとなるＵ相電界効果トランジスタＱ１をオン状態（又は電界効果トランジスタＱ３及びＱ５を含む全てオン状態）としてもよい。逆に下アームとなる電界効果トランジスタＱ２、Ｑ４及びＱ６オフ状態とし、さらに冗長アーム部４３の上下アームとなる電界効果トランジスタＱ３１及びＱ３２をオフ状態とした状態で、モータ電流遮断回路３３の１相分（例えばＵ相）のＵ相スイッチ部ＳＷｕ及び接続選択部４４のＵ相スイッチ部ＳＬｕを共にオン状態として、冗長アーム部４３の出力電圧Ｖｂがハイレベルとなることを確認し、モータ電流遮断回路３３（ＳＷｕ）をオフすることで冗長アーム部４３の出力電圧Ｖｂがローレベルになることを確認し、モータ電流遮断回路３３（ＳＷｕ）はオン状態で接続選択部４４をオフすることで、冗長アーム部４３の出力電圧Ｖｂがローレベルになることを確認し、さらに上記動作をＶ相スイッチ部ＳＷｖ及びＷ相スイッチ部ＳＷｗについて順番に行うことで、各相の遮断回路の異常検出を行う。
【００７１】
この時、オン、オフするモータ電流遮断回路３３と接続選択部４４は同相同士でなくてもよい。
また、上記第１〜第３の実施形態においては、３相電動モータ１２を適用して、これを駆動するインバータ回路４２も３相に構成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、４相以上の電動モータを適用する場合には、その相数に応じた相アームを有するインバータ回路４２を適用すればよい。これに応じて冗長アーム部４３の相数もインバータ回路４２の相数未満の相数に設定することができる。
【００７２】
また、上記第１〜第３の実施形態おいては、本発明に係るモータ制御装置を電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、車両に搭載する電動ブレーキ装置、パワーウィンドウ装置、ステアバイワイヤシステム等の電動モータを制御するモータ制御装置として適用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
ＥＰＳ…電動パワーステアリング装置、１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、３…操舵トルクセンサ、８…ステアリングギヤ、１０…操舵補助機構、１２…３相電動モータ、２０…モータ制御装置、２１…車速センサ、２２…バッテリー、３１…制御演算装置、３２…モータ駆動回路、３３…モータ電流遮断回路、３４…電流検出回路、３５ｕ〜３５ｗ…電圧検出部、４１…ゲート駆動回路、４２…３相インバータ回路、４３…冗長アーム部、４４…接続選択部、４５…電源遮断回路、４６…ノイズフィルタ
【要約】
【課題】多相電動モータを駆動する多相インバータ回路にオープン故障やショート故障が生じた場合でも電動モータの駆動制御を継続することが可能とする。
【解決手段】多相電動モータを駆動する相毎のアームを有する多相インバータ回路と前記多相電動モータとの間に介挿された相毎に電流遮断が可能なモータ電流遮断部と、前記多相インバータ回路の相数より少ない相数のアームを有する冗長アーム部と、該冗長アーム部における各アームの前記多相モータの巻線への接続先を選択する接続選択部と、前記多相インバータ回路の各相の異常を検出する異常アーム検出部と、異常アームを検出したときに、当該異常アームと前記多相電動モータとを接続するモータ電流遮断部を遮断制御し、且つ前記接続選択部を、前記冗長アーム部の少なくとも１つのアームを前記モータ電流遮断部で遮断した前記多相電動モータの巻線に接続する異常制御部とを備えている。
【選択図】図２【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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【図９】
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