(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相のブラシレスモータの各相に駆動電流を供給する各相のスイッチング素子と、この各相のスイッチング素子をデューティ駆動する制御部とを備えたブラシレスモータ制御装置であって、
前記ブラシレスモータと前記各相のスイッチング素子との間を個別に接続した、各相の配線に流れる相電流を検出するための相電流検出部を備え、
前記制御部は、前記各相の配線同士に短絡が発生したことを判定する相間短絡判定部を備えており、
この相間短絡判定部は、前記相電流検出部で検出される２相中１相の前記相電流が、あらかじめ設定されている正極側過電流閾値より大きい所定の短絡による正の過電流の状態と、前記正の過電流の電流値を目標の電流値まで減らそうとする、あらかじめ設定されている負極側過電流閾値より小さい所定の回生による負の過電流の状態とを、交互に繰り返す発振状態に至ったと判定したときに、前記短絡が発生したと判定する構成であることを特徴としたブラシレスモータ制御装置。
【請求項２】
前記相間短絡判定部は、前記短絡による正の過電流の状態と前記正の過電流の電流値を目標電流値まで減らそうとする負の過電流の状態とが連続して所定の回数だけ繰り返した場合に、前記短絡が発生したと判定する構成であることを特徴とする請求項１記載のブラシレスモータ制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、判定解除部を備えており、
この判定解除部は、前記発振状態が収束して前記相電流が正常電流の範囲に復帰したと判定した場合に、前記相間短絡判定部による前記短絡の判定を解除する構成であることを特徴とした請求項１又は請求項２記載のブラシレスモータ制御装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項記載のブラシレスモータ制御装置を備え、車両のステアリングハンドルから操舵車輪に至るステアリング系と、前記ステアリングハンドルで発生した操舵トルクを検出するトルクセンサと、このトルクセンサの検出信号に基づき前記ブラシレスモータを制御する前記制御部と、前記ブラシレスモータが発した補助トルクを前記ステアリング系に伝えるトルク伝達機構とを、備えたことを特徴とするブラシレスモータ制御装置を搭載した電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多相のブラシレスモータを制御するためのブラシレスモータ制御装置、及びブラシレスモータ制御装置を搭載した電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータは、車両等の各種装置に多用されている。例えば近年、車両の運転の負担を軽減するために、電動パワーステアリング装置の開発が進められている。電動パワーステアリング装置は、ステアリングハンドルで発生した操舵トルクを、ブラシレスモータが発生した補助トルクによって補助するというものである。
【０００３】
このようなブラシレスモータとしては、３相のブラシレスモータが知られている。制御部が、複数のスイッチング素子からなる３相ブリッジ回路を駆動することによって、電流をブラシレスモータに供給することができる。スイッチング素子が短絡した場合には、フェールセーフのために各相に直列接続されているリレーは、電流を遮断する。つまり、３相ブリッジ回路からブラシレスモータに供給している電流は遮断される。また、３相配線のうち、いずれか２相の配線同士が短絡した場合も、リレーが遮断することによって、ブラシレスモータに供給されている電流は遮断される。この結果、スイッチング素子の故障を未然に防止することができる。ここで、各相の配線同士に短絡が発生したことを、「相間短絡」という。
【０００４】
ところで、従来、上述したブラシレスモータの各相に設けられた電流検出回路によって電流異常を検出した際、各相の端子電圧を確認することにより、３相ブリッジ回路に使用されているスイッチング素子の故障か、相間短絡による故障かを判定し、そのいずれかにより、その後の操舵アシストの方法を決定する技術が提案されている（例えば、特許文献１（図１、図３）参照。）。
【０００５】
上述した特許文献１に開示された技術について、図８を用いて説明する。
図８において、電動パワーステアリング制御部１００は、３相ブリッジ回路１０１を構成するスイッチング素子ＵＵ，ＶＵ，ＷＵ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬのいずれかの短絡を検出した場合に、フェールセーフリレー１０２ｖ，１０２ｗを遮断する。この結果、３相ブリッジ回路１０１から３相ブラシレスモータ１１０に供給している電流が遮断されるので、３相ブラシレスモータ１１０は補助トルクの発生を停止する。
【０００６】
このとき、フェール用電圧検出部１０３は、ローパスフィルタ１０４を介して遅延された各相のスイッチング素子ＵＵ−ＵＬ，ＶＵ−ＶＬ，ＷＵ−ＷＬの、中間電位の電圧であるＶｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１のいずれかが、バッテリ電圧レベルまたは接地レベルにあるとき、スイッチング素子ＵＵ−ＵＬ，ＶＵ−ＶＬ，ＷＵ−ＷＬの、いずれかが短絡であると判定している。
【０００７】
一方、電動パワーステアリング制御部１００は、３相ブラシレスモータ１１０の３相配線のうち、いずれか２相の配線間の短絡（相間短絡）を検出した場合に、フェールセーフリレー１０２ｖ、１０２ｗを直ちに遮断することなく、その後のアシスト方法を決定している。
このとき、相間短絡用電圧検出部１０５は、３相ブリッジ回路１０１の各スイッチング素子と、３相ブラシレスモータ１１０との間の３相配線のうちいずれか２相の配線が短絡したことを判定するための相間短絡電圧Ｖｕ２、Ｖｖ２、Ｖｗ２を検出する。そして、相間短絡判定部１０６は、電流検出部１０７から入力される各相の電流と、相間短絡用電圧検出部１０５から入力される各相の相間短絡電圧Ｖｕ２、Ｖｖ２、Ｖｗ２とに基づき、例えば、５回連続して各相に流れる電流のいずれかが過電流となり、かつ、各相の電圧差のいずれかが０となった場合に、相間短絡であると判定している。
【０００８】
すなわち、上述した特許文献１に開示された技術によれば、ローパスフィルタ１０４を介して電圧を入力したフェール用電圧検出部１０３により、スイッチング素子ＵＵ−ＵＬ，ＶＵ−ＶＬ，ＷＵ−ＷＬの短絡を判定し、また、電流検出部１０７と相間短絡用電圧検出部１０５とにより、３相ブラシレスモータ１１０の相間短絡を判定する。なお、相間短絡用電圧検出部１０５は、フェール用電圧検出部１０３とは別に設けられている。
【０００９】
このように、電動パワーステアリング制御部１００は、電流値の異常を検知した場合、３相ブラシレスモータ１１０の端子電圧を確認したうえで、その後のアシスト方法を決定しているため、３相中の２相が短絡状態になった場合、その検出に余分な時間を要する。この余分な時間は、極力短いことが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−１５３５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、ブラシレスモータの相間短絡を迅速に判定することができる技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係る発明では、３相のブラシレスモータの各相に駆動電流を供給する各相のスイッチング素子と、この各相のスイッチング素子をデューティ駆動する制御部とを備えたブラシレスモータ制御装置であって、前記ブラシレスモータと前記各相のスイッチング素子との間を個別に接続した、各相の配線に流れる相電流を検出するための相電流検出部を備え、前記制御部は、前記各相の配線同士に短絡が発生したことを判定する相間短絡判定部を備えており、この相間短絡判定部は、前記相電流検出部で検出される２相中１相の前記相電流が、あらかじめ設定されている正極側過電流閾値より大きい所定の短絡による正の過電流の状態と、前記正の過電流の電流値を目標の電流値まで減らそうとする、あらかじめ設定されている負極側過電流閾値より小さい所定の回生による負の過電流の状態とを、交互に繰り返す発振状態に至ったと判定したときに、前記短絡が発生したと判定する構成であることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る発明では、請求項１記載のブラシレスモータ制御装置において、前記相間短絡判定部は、前記短絡による正の過電流の状態と前記正の過電流の電流値を目標電流値まで減らそうとする負の過電流の状態の状態とが連続して所定の回数だけ繰り返した場合に、前記短絡が発生したと判定する構成であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る発明では、請求項１又は請求項２記載のブラシレスモータ制御装置において、前記制御部は判定解除部を備えており、この判定解除部は、前記発振状態が収束して前記相電流が正常電流の範囲に復帰したと判定した場合に、前記相間短絡判定部による前記短絡の判定を解除する構成であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る発明では、電動パワーステアリング装置は、請求項１から請求項３までのいずれか１項記載のブラシレスモータ制御装置を備え、車両のステアリングハンドルから操舵車輪に至るステアリング系と、前記ステアリングハンドルで発生した操舵トルクを検出するトルクセンサと、このトルクセンサの検出信号に基づき前記ブラシレスモータを制御する前記制御部と、前記ブラシレスモータが発した補助トルクを前記ステアリング系に伝えるトルク伝達機構とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明では、相間短絡判定部は、
相電流検出部で検出される２相中１相の相電流が、あらかじめ設定されている正極側過電流閾値より大きい所定の短絡による正の過電流の状態と、正の過電流の電流値を目標の電流値まで減らそうとする、あらかじめ設定されている負極側過電流閾値より小さい所定の回生による負の過電流の状態とを、交互に繰り返す発振状態に至ったと判定したときに、前記短絡が発生したと判定する。このように、電流を検出するだけで、配線間に短絡（相間短絡）が発生したことを判定できる。つまり、従来のように、ブラシレスモータの端子電圧を監視する必要は無い。このため、相間短絡が発生したことを迅速に判定することができる。また、従来、端子電圧を監視するために必要であった回路部品も不要になるので、部品点数を削減することができる。この結果、ブラシレスモータ制御装置のコストダウンを図ることができる。
【００１７】
請求項２に係る発明では、相間短絡判定部は、電流の発振状態が所定の回数だけ繰り返した場合に短絡が発生したと判定する。このため、判定の手順が簡略化され、その分、判定の迅速化が可能になる。
【００１８】
請求項３に係る発明では、判定解除部は、発振状態が収束して相電流が正常電流の範囲に復帰したと判定した場合に、相間短絡判定部による短絡の判定を解除する。このため、電流の発振状態が継続することなく、一旦、発振状態が収束した後、再度、発振状態が検出された場合にも、相間短絡と判定することができる。従って、相間短絡の判定のための信頼性が向上する。
【００１９】
請求項４に係る発明では、前記ブラシレスモータ制御装置を電動パワーステアリング装置に備えた。ブラシレスモータ制御装置の制御部は、トルクセンサの検出信号に基づいてブラシレスモータを制御する。ステアリングハンドルで発生した操舵トルクを、ブラシレスモータが発した補助トルクによって補助することができる。
制御部は、ブラシレスモータに供給される相電流が、所定の短絡による正の過電流の状態と、正の過電流の電流値を目標の電流値まで減らそうとする負の過電流の状態とを交互に繰り返す発振状態に至ったと判定したときに短絡が発生したと判定する。電流検出のみで相間短絡を迅速に判定できる。従って、短絡状態の検出に余分な時間を費やすことがないので、操舵トルクだけによる操舵に、速やかに移行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１に係るブラシレスモータ制御装置を搭載した電動パワーステアリング装置の機構部の概略構造を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係るブラシレスモータ制御装置の内部回路のブロック図である。
【図３】本発明の実施例１に係るブラシレスモータ制御装置において、相間短絡発生時の発振事象、及び閾値の一例を示した図である。
【図４】本発明の実施例１に係るブラシレスモータ制御装置の相間短絡判定処理手順を示す制御フローチャートである。
【図５】本発明の実施例２に係るブラシレスモータ制御装置において、正常状態復帰時の相電流波形、及び閾値の一例を示した図である。
【図６】本発明の実施例２に係るブラシレスモータ制御装置の相間短絡判定処理手順（相間短絡判定）を示す制御フローチャートである。
【図７】本発明の実施例２に係るブラシレスモータ制御装置の相間短絡判定処理手順（相間短絡判定解除）を示す制御フローチャートである。
【図８】従来の電動パワーステアリング装置の制御系電気回路を一部抜粋して示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
（実施例１の構成）
図１は、実施例１のブラシレスモータ制御装置５０を搭載した電動パワーステアリング装置１０の概略構造を模式的に示している。電動パワーステアリング装置１０は、車両のステアリングハンドル２１から操舵用車輪（例えば前輪）３１、３１に至るステアリング系２０と、このステアリング系２０に補助トルクを加えるアシストトルク機構４０とからなる。
【００２３】
ステアリング系２０は、ステアリングハンドル２１と、このステアリングハンドル２１にステアリングシャフト２２及び自在軸継手２３，２３を介して連結されたピニオン軸２４と、このピニオン軸２４にラックアンドピニオン機構２５を介して連結されたラック軸２６と、このラック軸２６の両端にボールジョイント２７，２７、タイロッド２８，２８及びナックル２９，２９を介して連結された左右の操舵用車輪３１，３１とからなる。
ラックアンドピニオン機構２５は、ピニオン軸２４に形成されたピニオン３２と、ラック軸２６に形成されたラック３３とからなる。
【００２４】
ステアリング系２０によれば、運転者がステアリングハンドル２１を操舵することによって、その操舵トルクによりラックアンドピニオン機構２５，ラック軸２６及び左右のタイロッド２８，２８を介して、左右の転舵用車輪３１，３１を操舵することができる。
【００２５】
アシストトルク機構４０はトルクセンサ４１、ブラシレスモータ４３、トルク伝達機構４４、ブラシレスモータ制御装置５０、車速センサ６０、角度センサ７０からなる。トルクセンサ４１は、ステアリングハンドル２１に加えたステアリング系２０の操舵トルクを検出する。車速センサ６０は、車速を検出する。角度センサ７０は、ブラシレスモータ４３の回転角度を検出する。トルク伝達機構４４は、例えばボールねじからなる。
【００２６】
このように、アシストトルク機構４０は、トルクセンサ４１によって検出された操舵トルクに基づきブラシレスモータ制御装置５０で制御信号を発生し、この制御信号に基づき操舵トルクに応じた補助トルク（モータトルク）をブラシレスモータ４３で発生し、補助トルクをトルク伝達機構４４を介してラック軸２６に伝達するようにした機構である。
より具体的には、ブラシレスモータ制御装置５０は、操舵トルクの他に、車速センサ６０によって検出された車速、及び角度センサ７０によって検出されたブラシレスモータ４３の回転角度を加味して制御信号を発することになる。
【００２７】
ブラシレスモータ４３は多相のブラシレスモータ、例えば３相のブラシレスモータからなる。以下、３相ブラシレスモータを例示して説明する。このブラシレスモータ４３のモータ軸４３ａは、ラック軸２６を覆う中空軸である。ボールねじ４４は、ラック軸２６においてラック３３を除く部分に形成されたねじ部４５と、ねじ部４５に組付けられたナット４６と、多数のボールとからなる、トルク伝達機構である。ナット４６は、モータ軸４３ａに連結したものである。
なお、トルク伝達機構は、ブラシレスモータ４３が発生した補助トルクを、ピニオン軸２４に直接に伝達する構成であってもよい。
【００２８】
このように、電動パワーステアリング装置１０によれば、ステアリングハンドル２１からラック軸２６に伝達された操舵トルクに、ブラシレスモータ４３が発生した補助トルクを加えた、いわゆる「複合トルク」により、操舵用車輪３１，３１を操舵することができる。
【００２９】
図２は、図１に示すブラシレスモータ制御装置５０の内部回路構成を示すブロック図である。ブラシレスモータ制御装置５０は、制御部５１と、リレー駆動回路部５２と、モータ駆動回路部５３と、相電流検出部５４と、フェールセーフリレー部５５と、電源リレー部５６とからなる。制御部５１には、メモリ８０及び警報装置９０が接続されている。
【００３０】
モータ駆動回路部５３は、ドライブ回路５３ａと３相ブリッジ回路５３ｂとからなる。この３相ブリッジ回路５３ｂは、６個のスイッチング素子ＴUU，ＴUL，ＴVU，ＴVL，ＴWU，ＴWLからなる。これらのスイッチング素子ＴUU，ＴUL，ＴVU，ＴVL，ＴWU，ＴWLは、例えばＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor-Fiela Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated gate Bipolar Transistor）によって構成される。
【００３１】
Ｕ相上側スイッチング素子ＴUUとＵ相下側スイッチング素子ＴULは、直列に接続されている。Ｖ相上側スイッチング素子ＴVUとＶ相下側スイッチング素子ＴVLは、直列に接続されている。Ｗ相上側スイッチング素子ＴWUとＷ相下側スイッチング素子ＴWLは、直列に接続されている。
各相の上側スイッチング素子ＴUU，ＴVU，ＴWUは、電源リレー部５６を介して、バッテリ９９の正極端子に接続されている。つまり、Ｕ相のスイッチング素子ＴUU，ＴULの接続系統と、Ｖ相のスイッチング素子ＴVU，ＴVLの接続系統と、Ｗ相のスイッチング素子ＴWU，ＴWLの接続系統とは、互いに並列に接続されている。
【００３２】
相電流検出部５４は、シャント抵抗ＲSU，ＲSV，ＲSWと信号増幅器とからなる。Ｕ相下側スイッチング素子ＴULは、シャント抵抗ＲSUを介してアースに接続されている。Ｖ相下側スイッチング素子ＴVLは、シャント抵抗ＲSVを介してアースに接続されている。Ｗ相下側スイッチング素子ＴWLは、シャント抵抗ＲSWを介してアースに接続されている。
【００３３】
この相電流検出部５４は、各シャント抵抗ＲSU，ＲSV，ＲSWによってブラシレスモータ４３の各相Ｕ，Ｖ，Ｗに流れる相電流を検出して、制御部５１に発する。つまり、相電流検出部５４は、各相の配線５７ａ，５７ｂ，５７ｃに流れる相電流を、個別に検出する。
【００３４】
フェールセーフリレー部５５は、Ｕ相リレー５５ａとＶ相リレー５５ｂとＷ相リレー５５ｃとからなる。Ｕ相上側スイッチング素子ＴUUとＵ相下側スイッチング素子ＴULとの接続点（中点）は、Ｕ相リレー５５ａを介して、ブラシレスモータ４３のＵ相巻線に接続されている。Ｖ相上側スイッチング素子ＴVUとＶ相下側スイッチング素子ＴVLとの接続点は、Ｖ相リレー５５ｂを介して、ブラシレスモータ４３のＶ相巻線に接続されている。Ｗ相上側スイッチング素子ＴWUとＷ相下側スイッチング素子ＴWLとの接続点は、Ｗ相リレー５５ｃを介して、ブラシレスモータ４３のＷ相巻線に接続されている。
【００３５】
このように、ブラシレスモータ４３の各巻線Ｕ，Ｖ，Ｗ（各相Ｕ，Ｖ，Ｗ）と、各スイッチング素子ＴUU，ＴUL，ＴVU，ＴVL，ＴWU，ＴWLとの間は、それぞれ配線５７ａ，５７ｂ，５７ｃによって個別に接続されている。
【００３６】
制御部５１は、例えば、プログラムによって動作するマイクロプロセッサにより構成されており、リレー駆動回路部５２及びドライブ回路５３ａを制御するものである。この制御部５１は、トルクセンサ４１、車速センサ６０及び角度センサ７０から入力した信号に基づき、ＰＷＭ（Pulth Width Modulation）の制御信号を発してドライブ回路５３ａを制御するとともに、リレー駆動回路部５２を制御する。
【００３７】
リレー駆動回路部５２は、各リレー５５ａ，５５ｂ、５５ｃ及び電源リレー部５６をＯＮ／ＯＦＦ駆動するものである。
ドライブ回路５３ａは、各スイッチング素子ＴUU，ＴUL，ＴVU，ＴVL，ＴWU，ＴWLを、デューティ比を有してＯＮ／ＯＦＦ駆動する。この結果、モータ駆動回路部５３から電流を供給されたブラシレスモータ４３は、補助トルクを発生する。
【００３８】
また、制御部５１は、相電流検出部５４によって検出された相電流が、所定の短絡による正の過電流の状態と正の過電流の電流値を目標の電流値まで減らそうとする負の過電流の状態とを、交互に繰り返す「発振状態」に至ったと判定したときには、配線５７ａ，５７ｂ，５７ｃにおいて、少なくとも２つの配線同士に短絡が発生したと判定する。このように、各相の配線同士に短絡が発生したことを、以下、「相間短絡」という。
【００３９】
ここで、電流の「発振状態」について詳述する。
制御部５１は、トルクセンサ４１によるトルク検出値と、車速センサ６０による車速検出値と、角度センサ７０による回転角度値と、相電流検出部５４による相電流検出値とに基づき、メモリ８０に記録されている目標電流マップを参照して、ステアリングハンドル２１による操舵力をアシストするための最適な目標値を算出する。
そして、制御部５１は、この目標値に基づく電流指令値として決定された、デューティ比を有するＰＷＭ信号を、ドライブ回路５３ａに出力することにより、各スイッチング素子ＴUU，ＴUL，ＴVU，ＴVL，ＴWU，ＴWLを駆動制御している。
【００４０】
この状態において相間短絡が発生すると、短絡による正の過電流の状態と、正の過電流の電流値を目標の電流値まで減らそうとする負の過電流の状態とを交互に繰り返す、いわゆる電流のアップダウンが繰り返される。
つまり、制御部５１は、電流フィードバック制御により、上述した目標電流値に近づけるように電流値を制御しようとするが、相間短絡が発生し続ける限り、デューティ比を調整しても短絡による正の過電流もしくはこの正の過電流の電流値を目標の電流値まで減らそうとする負の過電流しか流れない。この正の過電流と負の過電流の繰り返しが発振電流として現れる。
【００４１】
これに対して、スイッチング素子ＴUU，ＴUL，ＴVU，ＴVL，ＴWU，ＴWLがＯＮ故障のときには、一方向での過電流しか流れない。また、スイッチング素子ＴUU，ＴUL，ＴVU，ＴVL，ＴWU，ＴWLがＯＦＦ故障のときには、電流が流れない。従って、このような電流の発振状態は、相間短絡に特有の事象であると言える。
【００４２】
相間短絡の発生による電流の発振状態の事象について、より具体的に説明すると、次の通りである。
相間短絡の発生により、３相ブリッジ回路５３ｂの、例えば、上側スイッチング素子ＴUU，ＴVUと、下側スイッチング素子ＴUL，ＴVLとが短絡したものとする。このとき、スイッチング素子ＴUU，ＴUL，ＴVU，ＴVLをＯＮ／ＯＦＦさせると、上側スイッチング素子ＴUU，ＴVUと、下側スイッチング素子ＴUL，ＴVLとの間に、正方向の短絡電流相当の過電流が流れる。このときに、相電流検出部５４によって過電流を検出したときに、この過電流の電流値を目標電流値まで減らそうと、制御部５１は逆方向である負方向に電流を流すように、３相ブリッジ回路５３ｂを制御する。
【００４３】
この状態において、上側スイッチング素子ＴUU，ＴVUと、下側スイッチング素子ＴUL，ＴVLとの間には、負方向の過電流が流れる。この過電流を相電流検出部５４によって検出したときに、制御部５１は再び正方向に電流を流すように、３相ブリッジ回路５３ｂを制御する。
【００４４】
上述した動作がデューティの更新周期に同期して繰り返されることにより、例えば、図３に波形図として示す電流発振事象が発生する。図３では、横軸を時間軸（μｓｅｃ）とし、縦軸に、相電流検出部５４で検出された相電流、つまり電流（Ａ）が示されている。図３に示されるように、短絡した２相、例えば、Ｕ、Ｖ相は最大電流のアップダウンを繰り返し、互いに逆方向に発振する（図３中、太線波形はＵ相電流、細線波形はＶ相電流とする）。
【００４５】
実施例１においては、検出された相電流が、予め設定されている一定の正極側過電流閾値＋ＯＣｔｈよりも大きいときに、「所定の短絡による過電流の状態」であると判定される。また、検出された相電流が、予め設定されている一定の負極側過電流閾値−ＯＣｔｈよりも小さいときに、「負の過電流の状態」であると判定される。正極側過電流閾値＋ＯＣｔｈは０より大きい値である。負極側過電流閾値−ＯＣｔｈは０より小さい値である。検出された相電流が、正極側過電流閾値＋ＯＣｔｈ以下で、且つ負極側過電流閾値−ＯＣｔｈ以上の場合には、正常な電流の範囲である。
【００４６】
次に、制御部５１（図２参照）をマイクロプロセッサによって構成した場合の制御フローについて、図１〜図３を参照しつつ図４に基づいて説明する。図４は、制御部５１によって実行される相間短絡故障判定処理手順の一例を示す制御フローチャートである。
【００４７】
なお、図４に示す制御フローチャートは、ブラシレスモータ４３のＵ相の相間短絡判定処理についてのみ、抜粋して示してある。Ｖ相，Ｗ相についてもＵ相と同時に処理をしており、その内容は同じであるため、ここでは説明を省略してある。
【００４８】
図４に示す制御フローチャートにおいて、制御部５１は、先ずステップＳ１０１において、メモリ８０に、後述する「前回電流値ＩA」及び「今回電流値ＩB」が保持される記憶領域を確保し、この「前回電流値ＩA」、「今回電流値ＩB」、及び後述するフェールセーフカウンタＦＳＣの値を初期化する（ＩA＝０，ＩB＝０，ＦＳＣ＝０）。
【００４９】
一方、制御部５１は、予め設定された一定の時間の間隔（制御周期、サンプリング周期）で相電流を監視している。制御周期が到来すると（ステップＳ１０２）、相電流検出部５４により検出されるＵ相の相電流の値ＩA，ＩBを２回にわたって順次読み出し（ステップＳ１０３）、先に確保した記憶領域に、順次読み出したＵ相の相電流の値ＩA，ＩBを書き込む（ステップＳ１０４）。つまり、ステップＳ１０３では、Ｕ相の相電流の値を微小時間をおいて２回読み出す。先に読み出された相電流の値を「ＩA」とし、その次に読み出された相電流の値を「ＩB」とする。
【００５０】
ここで、ステップＳ１０３において順次読み出された相電流の値ＩA，ＩBのうち、先に読み出された相電流の値ＩAのことを「前回電流値ＩA」といい、その次に読み出された相電流の値ＩBのことを「今回電流値ＩB」ということにする。この書き込みにより、「前回電流値ＩA」及び「今回電流値ＩB」は、制御周期が到来する毎に逐次更新される。
【００５１】
次に、制御部５１は、ステップＳ１０５において、前回電流値ＩAが正極側過電流閾値＋ＯＣｔｈよりも大きいか否かを判定する。ここで、大きい（ＩA＞＋ＯＣｔｈ）と判定した場合には、次にステップＳ１０６において、今回電流値ＩBが負極側過電流閾値−ＯＣｔｈよりも小さいか否かを判定する。ここで、小さい（ＩB＜−ＯＣｔｈ）と判定した場合には、次にステップＳ１１０において、フェールセーフカウンタの値ＦＳＣに１カウント加算することによって、フェールセーフカウンタの値ＦＳＣを更新する（ＦＳＣ＝ＦＳＣ＋１）。
【００５２】
このように、制御部５１は、前回電流値ＩAが正極側過電流閾値＋ＯＣｔｈよりも大きく、且つ、今回電流値ＩBが負極側過電流電流値−ＯＣｔｈよりも小さい場合には、電流値異常を示す電流発振状態が発生していると判定して、フェールセーフカウンタの値ＦＳＣを１カウントだけアップする。
【００５３】
なお、上記ステップＳ１０６において、今回電流値ＩBが負極側過電流閾値−ＯＣｔｈ以上である（ＩB≧−ＯＣｔｈ）と判定した場合、つまり、相間短絡が発生していない正常状態であると判定した場合には、フェールセーフカウンタの値ＦＳＣを０にクリア（リセット）した後に、この図４に示す制御フローの処理を終了する（ステップＳ１０７）。
【００５４】
一方、上記ステップＳ１０５において、前回電流値ＩAが正極側過電流閾値＋ＯＣｔｈ以下である（ＩA≦＋ＯＣｔｈ）と判定した場合には、ステップＳ１０８に進む。このステップＳ１０８では、前回電流値ＩAが負極側過電流閾値−ＯＣｔｈよりも小さいか否かを判定する。ここで、小さい（ＩA＜−ＯＣｔｈ）と判定した場合には、次にステップＳ１０９において、今回電流値ＩBが正極側過電流閾値＋ＯＣｔｈよりも大きいか否かを判定する。ここで、大きい（ＩB＞＋ＯＣｔｈ）と判定した場合には、次にステップＳ１１０において、フェールセーフカウンタの値ＦＳＣを１カウント加算することによって、フェールセーフカウンタの値ＦＳＣを更新する。
【００５５】
このように、制御部５１は、前回電流値ＩAが負極側過電流閾値−ＯＣｔｈよりも小さく、且つ、今回電流値ＩBが正極側過電流電流値＋ＯＣｔｈより大きい場合には、電流値異常を示す電流発振状態が発生していると判定して、フェールセーフカウンタの値ＦＳＣを１カウントだけアップする。
【００５６】
ステップＳ１１０において、フェールセーフカウンタの値ＦＳＣを更新した後には、続いて、ステップＳ１１１において、フェールセーフカウンタの値ＦＳＣがフェールセーフカウンタ閾値ＣＮＴｔｈに達したか否かを判定する。ここで、達していない（ＦＳＣ＜ＣＮＴｔｈ）と判定した場合、つまり、相間短絡の判定処理を継続中である場合には、ステップＳ１０２に戻り、達するまでステップＳ１０２〜Ｓ１１０を繰り返す。ここで、フェールセーフカウンタ閾値ＣＮＴｔｈは、予め設定されている一定の基準値である。
【００５７】
その後、ステップＳ１１１において、達した（ＦＳＣ≧ＣＮＴｔｈ）と判定した場合には、相間短絡が発生したと確定する（判定する）。次に、ステップＳ１１２において、リレー駆動回路部５２を制御することによって、フェールセーフリレー部５５（リレー５５ａ，５５ｂ，５５ｃ）の全部または一部を遮断する。例えば、全てのリレー５５ａ，５５ｂ，５５ｃを遮断することによって、３相ブリッジ回路５３ｂからブラシレスモータ４３へ供給する電流を遮断する。この結果、ブラシレスモータ４３は停止する。または、リレー５５ａ，５５ｂ，５５ｃにおいて、相間短絡を発生している相のリレーだけを遮断する。さらに、ステップＳ１１２では、警報装置９０を駆動して、相間短絡による故障が発生したことを運転者に報知する。その後に、この図４に示す制御フローの処理を終了する。
【００５８】
一方、上記ステップＳ１０８において前回電流値ＩAが負極側過電流閾値−ＯＣｔｈ以上である（ＩA≧−ＯＣｔｈ）と判定した場合、または、上記ステップＳ１０９において今回電流値ＩBが正極側過電流閾値＋ＯＣｔｈ以下である（ＩB≦＋ＯＣｔｈ）と判定した場合、つまり、相間短絡が発生していない正常状態であると判定した場合には、ステップＳ１１３に進む。このステップＳ１１３では、フェールセーフカウンタの値ＦＳＣを０にクリア（リセット）した後に、この図４に示す制御フローの処理を終了する。
【００５９】
実施例１の説明をまとめると、次の通りである。
ステップＳ１０５の条件「ＩA＞＋ＯＣｔｈ」のことを、第１条件という。
ステップＳ１０６の条件「ＩB＜−ＯＣｔｈ」のことを、第２条件という。
ステップＳ１０８の条件「ＩA＜−ＯＣｔｈ」のことを、第３条件という。
ステップＳ１０９の条件「ＩB＞＋ＯＣｔｈ」のことを、第４条件という。
【００６０】
第１条件と第２条件の両方を満足した場合には、フェールセーフカウンタの値ＦＳＣを１だけ加算する（ステップＳ１１０）。
第１条件が不満足であり、且つ、第３条件と第４条件の両方を満足した場合には、フェールセーフカウンタの値ＦＳＣを１だけ加算する（ステップＳ１１０）。
フェールセーフカウンタの値ＦＳＣが、フェールセーフカウンタ閾値ＣＮＴｔｈに達した（ＦＳＣ≧ＣＮＴｔｈ）という条件を満足した場合、つまり、連続して所定回数ＣＮＴｔｈだけカウントされた場合には、相間短絡が発生したと判定する（ステップＳ１１１）。
【００６１】
ステップＳ１０５〜Ｓ１０６及びＳ１０８〜Ｓ１１１の組み合わせからなる構成は、相間短絡判定部５１ａをなす。つまり、制御部５１は相間短絡判定部５１ａを備えている。この相間短絡判定部５１ａは、相電流が、所定の短絡による正の過電流の状態とこの正の過電流の電流値を目標の電流値まで減らそうとする負の過電流の状態とを、交互に繰り返す発振状態に至ったと判定したときに、短絡が発生したと判定する。
【００６２】
（実施例１の効果）
相間短絡判定部５１ａは、各相の配線に流れる相電流が、所定の短絡による正の過電流の状態とこの正の過電流の電流値を目標の電流値まで減らそうとする負の過電流の状態とを、交互に繰り返す発振状態に至ったと判定したときに、各相の配線５７ａ，５７ｂ，５７ｃ同士に短絡が発生したと判定する。このように、電流を検出するだけで、配線５７ａ，５７ｂ，５７ｃ間に短絡（相間短絡）が発生したことを判定できる。つまり、従来のように、ブラシレスモータ４３の端子電圧を監視する必要は無い。このため、相間短絡が発生したことを迅速に判定することができる。また、従来、端子電圧を監視するために必要であった回路部品も不要になるので、部品点数を削減することができる。この結果、ブラシレスモータ制御装置５０のコストダウンを図ることができる。
【００６３】
また、このとき、相間短絡判定部５１ａは、フェールセーフカウンタの値ＦＳＣとフェールセーフカウンタ閾値ＣＮＴｔｈとの比較により、電流発振状態が所定回数ＣＮＴｔｈ連続した場合に相間短絡と判定する。このように短絡判定のための手順が簡略化されるため、判定に要する時間が短縮される。
【００６４】
なお、相間短絡判定部５１ａは、電流の発振状態が所定回数ＣＮＴｔｈ連続した場合に相間短絡と判定したが、短絡による正の過電流とこの正の過電流の電流値を目標の電流値まで減らそうとする負の過電流の各１回の検出を単位に、発振状態が連続して所定回数ＣＮＴｔｈ検出された場合に相間短絡と判定してもよい。
【実施例２】
【００６５】
（実施例２の構成）
実施例２は、電流の発振状態が不連続で発生する場合、例えば、発振状態が一旦収束して相電流ＩA，ＩBが正常状態に復帰した後に、発振状態が発生した場合であっても、相間短絡を正確に検出できるように構成したことを特徴とする。そのために、図４に示す実施例１のステップＳ１１０のＦＳＣクリア処理に、特定のクリア条件を付加することによって、復旧後に発生する相間短絡の判定を可能とした。以下に、この機能を実現することが可能なブラシレスモータ制御装置を、実施例２として説明する。
【００６６】
なお、以下に説明する実施例２でも、実施例１と同様、図１に示す電動パワーステアリング装置の機構部の概略構造、及び図２に示すブラシレスモータ制御装置の内部回路の構成を使用するものとして説明する。但し、制御部５１は、実施例１で説明した相間短絡判定部５１ａとして機能する他に、電流の発振状態が収束して相電流が正常状態に復帰したことを検出した場合に、フェールセーフカウントの値ＦＳＣを初期化する判定解除部としても機能する。
【００６７】
以下に実施例２の制御部５１において、図６〜図７に示す制御フローについて説明する。図６、図７は、制御部５１によって実行される相間短絡チェック、判定解除チェックのそれぞれの処理手順を示す制御フローチャートである。この制御フローチャートを用いた動作説明に先立ち、図５の波形図を用い、相間短絡判定解除の際に使用される判定閾値について説明する。
【００６８】
図５は、正常と判定される相電流の波形図であり、横軸に時間軸（ｍｓｅｃ）、縦軸に相電流検出部５４で検出された相電流、つまり電流（Ａ）として、位相が１２０度ずつずれたＵ，Ｖ，Ｗ各相の相電流の波形を示している。なお、波形は例えば正弦波形である。
【００６９】
実施例２においては、検出された相電流が、予め設定されている一定の正極側正常電流判定閾値＋ＮＣｔｈよりも小さく、且つ、予め設定されている一定の負極側正常電流判定閾値−ＮＣｔｈよりも大きいときには、正常な電流の範囲と判定する。つまり、相間短絡が検出された後、電流発振状態が一旦収束して相電流がこの範囲内にあれば、正常状態に復帰したと判定される。ここで、正極側正常電流判定閾値＋ＮＣｔｈは、０より大きく、且つ、正極側過電流閾値＋ＯＣｔｈ（図３参照）より小さい。負極側正常電流判定閾値−ＮＣｔｈは、０より小さく、且つ、負極側過電流閾値−ＯＣｔｈ（図３参照）より大きい。つまり、−ＮＣｔｈの絶対値は、−ＯＣｔｈの絶対値よりも小さい。
【００７０】
以下、図６，図７のフローチャートを参照しながら、主に実施例１との差異に着目して実施例２の動作説明を行う。
図６に示すステップＳ２０１〜Ｓ２１０，Ｓ２１２，Ｓ２１３における各々の制御内容は、上記図４に示すステップＳ１０１〜Ｓ１１２における各々の制御内容と、それぞれ同じである。つまり、Ｓ２０１はＳ１０１と同じ内容であり、同様にＳ２０２はＳ１０２、Ｓ２０３はＳ１０３、Ｓ２０４はＳ１０４、Ｓ２０５はＳ１０５、Ｓ２０６はＳ１０６、Ｓ２０８はＳ１０８，Ｓ２０９はＳ１０９、Ｓ２１０はＳ１１０と、Ｓ２１２はＳ１１１と、Ｓ２１３はＳ１１２と、それぞれ同じ内容である。
【００７１】
なお、ステップＳ２０１では、正常値カウンタの値ＮＣＣの値も初期化する（ＮＣＣ＝０）。また、図６に示す実施例２においては、ステップＳ２１０を実行した次に、ステップＳ２１１において、正常値カウンタの値ＮＣＣを０にクリア（リセット）した後に、ステップＳ２１２に進む。正常値カウンタの値ＮＣＣの詳細については後述する。
【００７２】
ところで、上記ステップＳ２０６において、今回電流値ＩBが負極側過電流閾値−ＯＣｔｈ以上である（ＩB≧−ＯＣｔｈ）と判定した場合、または、上記ステップＳ２０８において前回電流値ＩAが負極過電流閾値−ＯＣｔｈ以上である（ＩA≧−ＯＣｔｈ）と判定した場合、または、上記ステップＳ２０９において今回電流値ＩBが正極側過電流閾値＋ＯＣｔｈ以下である（ＩB≦＋ＯＣｔｈ）と判定した場合には、後述する図７に示すステップＳ２１４に進む。
【００７３】
このステップＳ２１４では、前回電流値ＩAが正極側正常電流判定閾値＋ＮＣｔｈよりも大きいか否かを判定する。ここで、大きい（ＩA＞＋ＮＣｔｈ）と判定した場合には、ステップＳ２１５において、今回電流値ＩBが正極側正常電流判定閾値＋ＮＣｔｈよりも大きいか否かを判定する。ここで、大きい（ＩB＞＋ＮＣｔｈ）と判定した場合には、次にステップＳ２１６において、正常値カウンタの値ＮＣＣに１カウント加算することによって、正常値カウンタの値ＮＣＣを更新する（ＮＣＣ＝ＮＣＣ＋１）。
【００７４】
このように、制御部５１は、前回電流値ＩAが正極側正常電流判定閾値＋ＮＣｔｈよりも大きく、且つ、今回電流値ＩBが正極側正常電流判定閾値＋ＮＣｔｈよりも大きい場合には、正極側正常電流が連続していると判定して、正常値カウンタの値ＮＣＣを１カウントだけアップする。
【００７５】
一方、上記ステップＳ２１４において、前回電流値ＩAが正極側正常電流判定閾値＋ＮＣｔｈ以下である（ＩA≦＋ＮＣｔｈ）と判定した場合、または、ステップＳ２１５において、今回電流値ＩBが正極側過電流閾値＋ＮＣｔｈ以下である（ＩB≦＋ＮＣｔｈ）と判定した場合には、ステップＳ２１７に進む。
【００７６】
このステップＳ２１７では、前回電流値ＩAが負極側正常電流判定閾値−ＮＣｔｈよりも小さいか否かを判定する。ここで、小さい（ＩA＜−ＮＣｔｈ）と判定した場合には、次にステップＳ２１８において、今回電流値ＩBが負極側正常電流判定閾値−ＮＣｔｈよりも小さいか否かを判定する。ここで、小さい（ＩB＜−ＮＣｔｈ）と判定した場合には、次にステップＳ２１６において、正常値カウンタの値ＮＣＣに１カウント加算することによって、正常値カウンタの値ＮＣＣを更新する（ＮＣＣ＝ＮＣＣ＋１）。
【００７７】
このように、制御部５１は、前回電流値ＩAが負極側正常電流判定閾値−ＮＣｔｈより小さく、且つ、今回電流値ＩBが負極側正常電流判定閾値−ＮＣｔｈより小さいと判定した場合には、負極側正常電流が連続していると判定して、正常値カウンタの値ＮＣＣを１カウントだけアップする。
【００７８】
ステップＳ２１６において、正常値カウンタの値ＮＣＣを更新した後には、続いて、ステップＳ２１９において、正常値カウンタの値ＮＣＣが正常値カウンタ閾値ＣＮＴｔｈｏに達したか否かを判定する。ここで、達していない（ＮＣＣ＜ＣＮＴｔｈｏ）と判定した場合には、図６に示すステップＳ２０２に戻る。ここで、正常値カウンタ閾値ＣＮＴｔｈｏは、予め設定されている一定の基準値である。
【００７９】
その後、ステップＳ２１９において、達した（ＮＣＣ≧ＣＮＴｔｈｏ）と判定した場合には、フェールセーフカウンタの値ＦＳＣのクリア条件が成立したものと確定する（判定する）。次に、ステップＳ２２０において、フェールセーフカウンタの値ＦＳＣを０にクリアする。つまり、制御部５１は、正極側電流、または負極側電流が、所定回数（正常値カウンタ閾値ＣＮＴｔｈｏ）にわたって連続し、発振状態から復帰したと判定した場合に、フェールセーフカウンタの値ＦＳＣを０にクリアする。
【００８０】
なお、制御部５１は、ステップＳ２１７において、前回電流値ＩAが負極側正常電流判定閾値−ＮＣｔｈ以上である（ＩA≧−ＮＣｔｈ）と判定、あるいはステップＳ２１８において、今回電流値ＩBが負極側正常電流判定閾値−ＮＣｔｈ以上である（ＩB≧−ＮＣｔｈ）と判定した場合には、相間短絡解除確定判定処理中であると判定し、図６に示すステップＳ２０２に戻る。
【００８１】
実施例２の説明をまとめると、次の通りである。
ステップＳ２１４の条件「ＩA＞＋ＮＣｔｈ」のことを、第５条件という。
ステップＳ２１５の条件「ＩB＞＋ＮＣｔｈ」のことを、第６条件という。
ステップＳ２１７の条件「ＩA＜−ＮＣｔｈ」のことを、第７条件という。
ステップＳ２１８の条件「ＩB＜−ＮＣｔｈ」のことを、第８条件という。
【００８２】
第５条件と第６条件の両方を満足した場合には、正常値カウンタの値ＮＣＣを１だけ加算する（ステップＳ２１６）。第５条件と第６条件のいずれか一方が不満足であり、且つ、第７条件と第８条件の両方を満足した場合には、正常値カウンタの値ＮＣＣを１だけ加算する（ステップＳ２１６）。
正常値カウンタの値ＮＣＣが、正常値カウンタ閾値ＣＮＴｔｈｏに達した（ＮＣＣ≧ＣＮＴｔｈｏ）という条件を満足した場合、つまり、連続して所定回数ＣＮＴｔｈｏだけカウントされた場合には、発振状態が収束して相電流が正常電流の範囲に復帰したと判定し（ステップＳ２１９）、フェールセーフカウンタの値ＦＳＣを０にクリアする（ステップＳ２２０）。
【００８３】
ステップＳ２１４〜Ｓ２２０の組み合わせからなる構成は、判定解除部５１ｂをなす。つまり、制御部５１は判定解除部５１ｂを備えている。この判定解除部５１ｂは、発振状態が収束して相電流が正常電流の範囲に復帰したと判定した場合に、相間短絡判定部５１ａによる短絡の判定を解除する。
【００８４】
（実施例２の効果）
判定解除部５１ｂは、発振状態が収束して相電流が正常電流の範囲に復帰したと判定した場合に、相間短絡判定部５１ａによる短絡の判定を解除する。このため、電流の発振状態が継続することなく、一旦、発振状態が収束した後、再度、発振状態が検出された場合にも、相間短絡と判定することができる。従って、相間短絡の判定のための信頼性が向上する。
【００８５】
なお、上述した実施例１、実施例２に係るブラシレスモータ制御装置５０によれば、相電流検出部５４（つまり、シャント抵抗ＲSU，ＲSV，ＲSW）は、ブラシレスモータ４３の各相に備わっているものとして説明したが、２相にしか備わっていない場合でも、電流の発振事象が発生している相の組み合わせにより、相間短絡を発生している相の特定が可能である。例えば、Ｕ、Ｖ、Ｗの３相中、Ｕ相とＷ相に相電流検出部５４が備わっており、Ｖ相に備わっていない場合において、Ｕ相だけに電流の発振事象が生じたときには、Ｕ相とＶ相が相間短絡したことになり、Ｕ相とＷ相に発振事象が生じたときには、Ｕ相とＷ相が相間短絡したことになり、Ｗ相だけに発振事象が生じたときには、Ｖ相とＷ相が相間短絡したことになる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明のブラシレスモータ制御装置５０は、車両の電動パワーステアリング装置１０に搭載するのに好適である。
【符号の説明】
【００８７】
１０…電動パワーステアリング装置、４０…アシストトルク機構、４１…トルクセンサ、４３…ブラシレスモータ、５０…ブラシレスモータ制御装置、５１…制御部、５１ａ…相間短絡判定部、５１ｂ…判定解除部、５２…リレー駆動回路部、５３…モータ駆動回路部、５４…相電流検出部、５５…フェールセーフリレー部。
【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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