(57)【要約】【課題】電圧検出部と制御部とを接続する複数の信号線間の短絡を検出することができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】このモータ制御装置４は、ブラシレスモータ２０の各相端子電圧を検出する電圧センサ４２ｕ〜４２ｗ、及び駆動回路４０を介してモータ２０の駆動を制御するマイコン４１を備えている。マイコン４１は、各電圧センサ４２ｕ〜４２ｗの検出信号Ｓｕ〜Ｓｗを別々の信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗを介して取り込んでいる。ここでは、マイコン４１が、各電圧センサ４２ｕ〜４２ｗの検出信号Ｓｕ〜Ｓｗから得られる各相端子電圧の検出値のうち、いずれか２つの値が等しいことを条件に信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗ間の短絡を検出する。【選択図】図２
2014135866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレスモータの各相端子電圧を検出する複数の電圧検出部と、
前記ブラシレスモータの駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記各電圧検出部の検出信号を別々の信号線を介して取り込むモータ制御装置において、
前記制御部は、前記各電圧検出部の検出信号から得られる各相端子電圧検出値のうち、いずれか２つの値が等しい状態が継続することを条件に前記電圧検出部の信号線間の短絡を検出することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記制御部は、前記各相端子電圧検出値のうち、いずれか２つの値が等しい状態が継続すること、及び前記ブラシレスモータが駆動していることの両方の条件が満たされることを条件に前記電圧検出部の信号線間の短絡を検出することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のモータ制御装置において、
前記制御部は、前記各電圧検出部の検出信号から得られる各相端子電圧検出値に基づいて前記ブラシレスモータの誘起電圧値を演算して、前記誘起電圧値に基づいて前記ブラシレスモータの角速度の推定値を演算し、演算した推定モータ角速度に基づいて前記ブラシレスモータの回転角を推定して、推定した回転角に基づいて前記ブラシレスモータの駆動を制御することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載のモータ制御装置と、
車両の操舵機構にアシストトルクを付与するブラシレスモータと、
前記操舵機構に付与される操舵トルクを検出するトルク検出部と、を備え、
前記制御部は、
前記誘起電圧値の絶対値が所定の閾値よりも大きい場合、前記推定モータ角速度に基づいて前記ブラシレスモータの回転角を推定して、推定した回転角及び前記操舵トルクに基づいて前記ブラシレスモータの駆動を制御し、
前記誘起電圧値の絶対値が前記所定の閾値以下である場合、前記操舵トルクに基づいて前記ブラシレスモータの回転角を推定して、推定した回転角及び前記操舵トルクに基づいて前記ブラシレスモータの駆動を制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
請求項２に記載のモータ制御装置において、
前記制御部は、前記ブラシレスモータの回転角が変化していることを条件に、前記ブラシレスモータが駆動していると判定することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項６】
請求項２に記載のモータ制御装置と、
車両の操舵機構にアシストトルクを付与するブラシレスモータと、
前記操舵機構に付与される操舵トルクを検出するトルク検出部と、を備え、
前記制御部は、
前記操舵トルク及び前記ブラシレスモータの回転角に基づいて前記ブラシレスモータの電流指令値及び電圧指令値を演算して、これら電流指令値及び電圧指令値に基づいて前記ブラシレスモータの駆動を制御し、
前記電流指令値の絶対値又は前記電圧指令値の絶対値が所定値よりも大きいことを条件に、前記ブラシレスモータが駆動していると判定することを特徴とする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、モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の操舵機構にブラシレスモータの駆動力を付与することにより運転者のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置が知られている。この電動パワーステアリング装置には、モータ回転角を検出する回転角センサ、及びその検出値に基づいてモータの駆動を制御するモータ制御装置が設けられている。このようなモータ制御装置では、回転角センサに何らかの異常が生じるとモータの駆動制御を適切に行うことができなくなる。そのような状況に対応した対策の一つとして、回転角センサに異常が生じた場合、モータに発生する誘起電圧（逆起電力）に基づいてモータ回転角（電気角）を推定し、この推定モータ回転角に基づいてモータの駆動を制御する、いわゆる回転角センサレス制御が提案されている。従来、回転角センサレス制御を実行するモータ制御装置としては、例えば特許文献１に記載の装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載のモータ制御装置は、モータの各相端子電圧を検出する複数の電圧検出部、及びモータの駆動を制御する制御部を備えている。制御部は、各電圧検出部の検出信号を別々の信号線を介して取り込む。制御部は、各電圧検出部の検出信号に基づいてモータの各相端子電圧の検出値を演算し、その値に基づいてモータの誘起電圧値を演算する。次に制御部は、誘起電圧値に基づいてモータ角速度の推定値を演算するとともに、演算した推定モータ角速度と演算周期とに基づいて一演算周期当たりの回転角変化量を演算する。また制御部は、演算した回転角変化量を一演算周期前の推定モータ回転角の値に積算することにより現時点の推定モータ回転角を演算する。そして制御部は、演算された推定モータ回転角に基づいてモータの駆動を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−４６２５１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、特許文献１に記載のモータ制御装置では、各電圧検出部の信号線のうち、いずれか２つの信号線間が短絡した場合、それらの信号線を介して制御部に取り込まれる検出信号が平均化される。この場合、それらの検出信号から得られる２相の端子電圧検出値が異常値を示すため、制御部が回転角センサレス制御を適切に実行することができなくなるという問題がある。
【０００６】
また、このような課題は、回転角センサレス制御を実行するモータ制御装置に限らず、各相端子電圧検出値に基づいて各種制御を行うモータ制御装置に共通する課題である。例えば各相端子電圧検出値に基づいてモータ制御装置の異常を検出し、異常が検出されたときにモータを停止させるフェールセーフ制御を実行するモータ制御装置でも、各相端子電圧検出値が異常値を示すと、フェールセーフ制御を適切に実行することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電圧検出部と制御部とを接続する複数の信号線間の短絡を検出することのできるモータ制御装置、及び電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、ブラシレスモータの各相端子電圧を検出する複数の電圧検出部と、前記ブラシレスモータの駆動を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記各電圧検出部の検出信号を別々の信号線を介して取り込むモータ制御装置において、前記制御部は、前記各電圧検出部の検出信号から得られる各相端子電圧検出値のうち、いずれか２つの値が等しい状態が継続することを条件に前記電圧検出部の信号線間の短絡を検出する。
【０００９】
各電圧検出部の信号線のうち、いずれか２つの信号線間が短絡すると、それらの信号線を介して制御部に取り込まれる２つの検出信号が平均化される。その結果、それらの検出信号からそれぞれ得られる２相の端子電圧検出値が同一の値となり、その状態が継続する。よって上記構成によれば、電圧検出部の信号線間の短絡を検出することができる。
【００１０】
ところで、各相端子電圧検出値はモータ回転角に対してそれぞれ位相の異なる正弦波形で変化する。したがって電圧検出部と制御部とを接続する複数の信号線間が短絡していない正常な場合でも、モータ回転角によっては、２相の端子電圧検出値が等しくなることがある。このため上記のような方法で短絡を検出すると、２相の端子電圧検出値が等しくなる状態でモータ回転角が固定された場合に、制御部が短絡を誤検出するおそれがある。またモータが停止状態である場合には、モータへの電圧供給が無くなるため、各相端子電圧検出値の全てが同一の値になる。したがってこの場合にも制御部が短絡を誤検出するおそれがある。
【００１１】
そこで上記モータ制御装置について、前記制御部は、前記各相端子電圧検出値のうち、いずれか２つの値が等しい状態が継続すること、及び前記ブラシレスモータが駆動していることの両方の条件が満たされることを条件に前記電圧検出部の信号線間の短絡を検出することが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、上記のような短絡の誤検出を的確に回避することができる。
そして上記のようなモータ制御装置は、回転角センサレス制御を実行するモータ制御装置に適用することが好ましい。すなわち上記モータ制御装置について、前記制御部は、前記各電圧検出部の検出信号から得られる各相端子電圧検出値に基づいて前記ブラシレスモータの誘起電圧値を演算して、前記誘起電圧値に基づいて前記ブラシレスモータの角速度の推定値を演算し、演算した推定モータ角速度に基づいて前記ブラシレスモータの回転角を推定して、推定した回転角に基づいて前記ブラシレスモータの駆動を制御することが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、電圧検出部と制御部とを接続する複数の信号線間の短絡を誤りなく検出することができるため、回転角センサレス制御を適切に実行することができる。
また上記課題を解決する電動パワーステアリング装置は、前記モータ制御装置と、車両の操舵機構にアシストトルクを付与するブラシレスモータと、前記操舵機構に付与される操舵トルクを検出するトルク検出部と、を備え、前記制御部は、前記誘起電圧値の絶対値が所定の閾値よりも大きい場合、前記推定モータ角速度に基づいて前記ブラシレスモータの回転角を推定して、推定した回転角及び前記操舵トルクに基づいて前記ブラシレスモータの駆動を制御し、前記誘起電圧値の絶対値が前記所定の閾値以下である場合、前記操舵トルクに基づいて前記ブラシレスモータの回転角を推定して、推定した回転角及び前記操舵トルクに基づいて前記ブラシレスモータの駆動を制御する。
【００１４】
電動パワーステアリング装置では、運転者がステアリングホイールを保舵した場合、モータに誘起電圧がほとんど発生しなくなる。ここで回転角センサレス制御では、モータの誘起電圧値に基づいてモータ角速度の推定値が演算されるため、モータに誘起電圧が発生しなくなると、モータ角速度の推定値及びモータ回転角の変化量を演算できない。そのため、推定モータ回転角の演算値が変化せずに固定されるおそれがある。このように推定モータ回転角の演算値が固定されると、運転者が保舵状態を解除しようとしてステアリングホイールを操作した際に引っ掛かり感が生じるおそれがある。この点、上記構成によれば、制御部は、モータの誘起電圧値が所定の閾値以下となり、推定モータ回転角が固定されそうになると、操舵トルクに基づいて推定モータ回転角を演算する。ここで運転者がステアリングホイールを中立位置以外の位置で保舵しているような場合、ステアリングホイールには操舵トルクが作用するため、操舵トルクに基づいて推定モータ回転角を演算すれば、その値が固定されることはない。したがって運転者が保舵状態を解除する際に発生する引っかかり感を解消することができる。
【００１５】
また、このような回転角センサレス制御を行うのであれば、ステアリングホイールの回転位置が中立位置以外である場合には、操舵トルクが作用しているため推定モータ回転角が固定されることはない。そのため、上記のような短絡の誤検出は発生しないと言える。ただし、ステアリングホイールが中立位置に位置してモータが停止すると、各相端子電圧検出値の全てが同一の値になるため、このような状況では制御部が短絡を誤検出するおそれがある。この点、上記構成によれば、モータが駆動していない状況では制御部が短絡の検出を行わないため、モータの停止に起因する短絡の誤検出を回避することができる。これにより電圧検出部の信号線間の短絡をより的確に検出することができる。
【００１６】
上記モータ制御装置について、前記制御部は、前記ブラシレスモータの回転角が変化していることを条件に、前記ブラシレスモータが駆動していると判定することが好ましい。
この構成によれば、モータが駆動しているか否かを容易に判定することができる。
【００１７】
また上記電動パワーステアリング装置について、車両の操舵機構にアシストトルクを付与するブラシレスモータと、前記操舵機構に付与される操舵トルクを検出するトルク検出部と、を備え、前記制御部は、前記操舵トルク及び前記ブラシレスモータの回転角に基づいて前記ブラシレスモータの電流指令値及び電圧指令値を演算して、これら電流指令値及び電圧指令値に基づいて前記ブラシレスモータの駆動を制御し、前記電流指令値の絶対値又は前記電圧指令値の絶対値が所定値よりも大きいことを条件に、前記ブラシレスモータが駆動していると判定することが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、モータが駆動しているか否かを容易に判定することができる。
【発明の効果】
【００１９】
これらのモータ制御装置及び電動パワーステアリング装置によれば、電圧検出部と制御部とを接続する複数の信号線間の短絡を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電動パワーステアリング装置の概要を示すブロック図。
【図２】モータ制御装置の第１実施形態についてその構成を示すブロック図。
【図３】第１実施形態のモータ制御装置についてそのマイコンの構成を示す制御ブロック図。
【図４】第１実施形態のモータ制御装置についてそのモータ回転角推定部の構成を示す制御ブロック図。
【図５】第１実施形態のモータ制御装置についてモータが駆動状態であるときの推定モータ回転角と各相端子電圧検出値との関係を示すグラフ。
【図６】第１実施形態のモータ制御装置について短絡検出部により実行される短絡検出処理の手順を示すフローチャート。
【図７】モータ制御装置の第２実施形態についてそのマイコンの構成を示す制御ブロック図。
【図８】第２実施形態のモータ制御装置について短絡検出部により実行される短絡検出処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜第１実施形態＞
はじめに、電動パワーステアリング装置の概要について説明する。
図１に示すように、この電動パワーステアリング装置は、運転者のステアリングホイール１０の操作に基づき転舵輪３を転舵させる操舵機構１、及び運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構２を備えている。
【００２２】
操舵機構１は、ステアリングホイール１０の回転軸となるステアリングシャフト１１、及びその下端部にラックアンドピニオン機構１２を介して連結されたラックシャフト１３を備えている。操舵機構１では、運転者のステアリングホイール１０の操作に伴いステアリングシャフト１１が回転すると、その回転運動がラックアンドピニオン機構１２を介してラックシャフト１３の軸方向の往復直線運動に変換される。このラックシャフト１３の往復直線運動がその両端に連結されたタイロッド１４を介して転舵輪３に伝達されることにより転舵輪３の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。
【００２３】
アシスト機構２は、ステアリングシャフト１１にアシストトルクを付与するモータ２０を備えている。モータ２０は三相ブラシレスモータである。モータ２０の回転がギア機構２１を介してステアリングシャフト１１に伝達されることでステアリングシャフト１１にモータトルクが付与され、ステアリング操作が補助される。
【００２４】
この電動パワーステアリング装置には、ステアリングホイール１０の操作量や車両の状態量を検出する各種センサが設けられている。例えばステアリングシャフト１１には、運転者のステアリング操作に際してステアリングシャフト１１に付与されるトルク（操舵トルク）τを検出するトルクセンサ（トルク検出部）５が設けられている。モータ２０には、その回転角（電気角）θｍａを検出する回転角センサ６が設けられている。車両には、その走行速度Ｖを検出する車速センサ７が設けられている。これらセンサ５〜７の出力はモータ制御装置４に取り込まれている。モータ制御装置４は各センサ５〜７の出力に基づいてモータ２０の駆動を制御する。
【００２５】
図２に示すように、モータ制御装置４は、モータ２０に三相交流電圧を供給する駆動回路４０、及び駆動回路４０をＰＷＭ（パルス幅変調）駆動するマイコン４１を備えている。本実施形態ではマイコン４１が制御部となる。
【００２６】
駆動回路４０は、トランジスタＴ１及びＴ２の直列回路、トランジスタＴ３及びＴ４の直列回路、並びにトランジスタＴ５及びＴ６の直列回路を並列に接続して構成されている。トランジスタＴ１，Ｔ２の中点Ｐｕ、トランジスタＴ３，Ｔ４の中点Ｐｖ、及びトランジスタＴ５，Ｔ６の中点Ｐｗは、給電線Ｗ１ｕ〜Ｗ１ｗを介してモータ２０の各相コイル２０ｕ〜２０ｗにそれぞれ接続されている。この駆動回路４０では、マイコン４１からのＰＷＭ駆動信号α１〜α６に基づいてトランジスタＴ１〜Ｔ６がスイッチングされることにより、車載バッテリなどの電源（電源電圧「＋Ｖｃｃ」）から供給される直流電圧が三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電圧に変換される。この変換された三相交流電圧が給電線Ｗ１ｕ〜Ｗ１ｗを介して各相モータコイル２０ｕ〜２０ｗに供給されることによりモータ２０が駆動する。
【００２７】
トランジスタＴ１〜Ｔ６のそれぞれの中点Ｐｕ〜Ｐｗには、モータ２０の各相端子電圧を検出する電圧センサ（電圧検出部）４２ｕ〜４２ｗがそれぞれ接続されている。電圧センサ４２ｕ〜４２ｗは、各相モータ端子電圧を分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を通じてそれぞれ分圧し、それらの分圧値を検出信号Ｓｕ〜Ｓｗとして信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗからそれぞれ出力する。各信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗはマイコン４１に接続されており、マイコン４１は、各電圧センサ４２ｕ〜４２ｗの検出信号Ｓｕ〜Ｓｗを信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗを介して取り込む。
【００２８】
給電線Ｗ１ｕ〜Ｗ１ｗには、各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗを検出する電流センサ４３ｕ〜４３ｗがそれぞれ設けられている。電流センサ４３ｕ〜４３ｗの出力はマイコン４１に取り込まれている。またマイコン４１にはトルクセンサ５、車速センサ７、及び回転角センサ６のそれぞれの出力も取り込まれている。
【００２９】
図３に示すように、マイコン４１は、目標アシストトルクに対応する電流指令値を演算する電流指令値演算部５０、及び電流指令値に対応するＰＷＭ駆動信号α１〜α６を生成する制御信号生成部６０を有している。
【００３０】
電流指令値演算部５０は、車速Ｖ及び操舵トルクτに基づいてｄ／ｑ座標系におけるｑ軸上の電流指令値であるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を演算する。具体的には、例えば操舵トルクτの絶対値が大きくなるほど、また車速Ｖが遅くなるほどｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の絶対値をより大きい値に設定する。なおマイコン４１では、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が「０」に固定されている。
【００３１】
制御信号生成部６０には各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗ及びモータ回転角（電気角）θｍも入力される。なおモータ回転角θｍは、回転角選択部７３によって、回転角センサ６の検出モータ回転角θｍａ、及び回転角推定部７１で演算される推定モータ回転角（電気角）θｍｂのいずれか一方に設定される。制御信号生成部６０は、それらの入力情報に基づいてｄ／ｑ座標系における電流フィードバック制御を実行することによりＰＷＭ駆動信号α１〜α６を生成する。
【００３２】
詳しくは、各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗ及びモータ回転角θｍはｄ／ｑ変換部６１に入力されている。ｄ／ｑ変換部６１は、モータ回転角θｍに基づいて各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗをｄ／ｑ座標上に写像することにより、ｄ／ｑ座標系におけるモータ２０の実電流値であるｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑを演算する。そしてｄ軸電流値Ｉｄとｄ軸電流指令値Ｉｄ＊との偏差ΔＩｄが演算され、その値がＦ／Ｂ（フィードバック）制御部６２に入力される。またｑ軸電流値Ｉｑとｑ軸電流指令値Ｉｑ＊との偏差ΔＩｑも演算され、その値がＦ／Ｂ制御部６２に入力される。
【００３３】
Ｆ／Ｂ制御部６２は、ｄ軸電流値Ｉｄをｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に追従させるべく、ｄ軸電流偏差ΔＩｄに基づく電流フィードバック制御を行うことにより、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を演算する。またＦ／Ｂ制御部６２は、ｑ軸電流値Ｉｑをｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に追従させるべく、ｑ軸電流偏差ΔＩｑに基づく電流フィードバック制御を行うことにより、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊も演算する。Ｆ／Ｂ制御部６２は、演算したｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊をｄ／ｑ逆変換部６３に出力する。
【００３４】
ｄ／ｑ逆変換部６３にはモータ回転角θｍも入力される。ｄ／ｑ逆変換部６３は、モータ回転角θｍに基づいてｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を三相の交流座標系上に写像することにより、三相の交流座標系における各相電圧指令値Ｖｕ＊〜Ｖｗ＊を演算する。ｄ／ｑ逆変換部６３は、演算した各相電圧指令値Ｖｕ＊〜Ｖｗ＊をＰＷＭ変換部６４に出力する。
【００３５】
ＰＷＭ変換部６４は、各相電圧指令値Ｖｕ＊〜Ｖｗ＊をＰＷＭ変換することによりＰＷＭ駆動信号α１〜α６を生成する。そして図２に示すように、マイコン４１は、これらＰＷＭ駆動信号α１〜α６を駆動回路４０の各トランジスタＴ１〜Ｔ６のゲート端子に印加する。これによりＰＷＭ駆動信号α１〜α６に応じた駆動電力がモータ２０に供給され、モータトルクをステアリングシャフト１１に付与するアシスト制御が実行される。
【００３６】
またマイコン４１は、回転角センサ６に何らかの異常が生じた場合、電圧センサ４２ｕ〜４２ｗを利用してモータ２０の駆動制御を継続する、いわゆる回転角センサレス制御を実行する。次に回転角センサレス制御について詳述する。
【００３７】
図３に示すように、マイコン４１は、電圧センサ４２ｕ〜４２ｗの検出信号Ｓｕ〜Ｓｗに基づいてモータ２０の各相端子電圧（より正確には、その検出値）Ｖｕ〜Ｖｗを演算する端子電圧値演算部７０を有している。端子電圧値演算部７０は、演算した各相端子電圧検出値Ｖｕ〜Ｖｗを回転角推定部７１に出力する。
【００３８】
回転角推定部７１には操舵トルクτ及び各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗも入力されている。回転角推定部７１は、それらの入力情報に基づいてモータ回転角の推定値θｍｂを演算し、演算した推定モータ回転角θｍｂを回転角選択部７３に出力する。
【００３９】
またマイコン４１は、回転角センサ６の検出モータ回転角θｍａに基づいて回転角センサ６の異常を検出する異常検出部７２を有している。異常検出部７２は、回転角センサ６の異常を検出すると、その旨を示す異常検出信号Ｓｅを回転角選択部７３に出力する。
【００４０】
回転角選択部７３には、回転角センサ６の検出モータ回転角θｍａも入力される。回転角選択部７３は、回転角センサ６が正常な場合、回転角センサ６の検出モータ回転角θｍａをモータ回転角θｍとして制御信号生成部６０に出力する。また回転角選択部７３は、異常検出部７２から出力される異常検出信号Ｓｅを受信した場合、推定モータ回転角θｍｂをモータ回転角θｍとして制御信号生成部６０に出力する。このようにマイコン４１では、回転角センサ６が正常な場合には、回転角センサ６を用いてモータ２０の駆動制御が実行され、回転角センサ６に何らかの異常が生じた場合には、回転角センサ６を用いずにモータ２０の駆動制御が継続される。
【００４１】
次に回転角推定部７１について詳述する。
図４に示すように、回転角推定部７１は、各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗ及び各相端子電圧検出値Ｖｕ〜Ｖｗに基づいて各相誘起電圧値ｅｕ，ｅｖ，ｅｗを演算する相誘起電圧値演算部８０を有している。相誘起電圧値演算部８０は、以下の（１）〜（３）式を用いることにより三相交流座標系における各相誘起電圧値ｅｕ，ｅｖ，ｅｗを演算する。なお、「Ｒｕ」、「Ｒｖ」、「Ｒｗ」は、各相モータコイル２０ｕ〜２０ｗの抵抗値をそれぞれ示す。また「Ｖｍ」は中点電圧を示し、Ｖｍ＝（Ｖｕ＋Ｖｖ＋Ｖｗ）／３とすることができる。
【００４２】
ｅｕ＝Ｖｕ−Ｉｕ・Ｒｕ−Ｖｍ  ・・・（１）
ｅｖ＝Ｖｖ−Ｉｖ・Ｒｖ−Ｖｍ  ・・・（２）
ｅｗ＝Ｖｗ−Ｉｗ・Ｒｗ−Ｖｍ  ・・・（３）
そして相誘起電圧値演算部８０は、演算した各相誘起電圧値ｅｕ，ｅｖ，ｅｗを誘起電圧値演算部８１に出力する。
【００４３】
誘起電圧値演算部８１には、一演算周期前に演算された推定モータ回転角θｍｂも入力されている。誘起電圧値演算部８１は、推定モータ回転角θｍｂに基づいて３相の誘起電圧値ｅｕ，ｅｖ，ｅｗを２相のｄ／ｑ座標系における誘起電圧値ｅｄ，ｅｑに変換する。そして誘起電圧値演算部８１は、以下の（４）式を用いることによりモータ２０の誘起電圧値Ｅを演算する。
【００４４】
Ｅ＝√（ｅｄ２＋ｅｑ２）  ・・・（４）
そして誘起電圧値演算部８１は、演算したモータ２０の誘起電圧値Ｅを変化量演算部８２に出力する。
【００４５】
変化量演算部８２には操舵トルクτも入力される。変化量演算部８２は、それらの入力情報に基づいてモータ回転角変化量Δθｍを演算する。
詳しくは、変化量演算部８２は、誘起電圧値Ｅに基づいてモータ角速度の推定値ωｅを演算する角速度演算部８３を有している。角速度演算部８３は、以下の（５）式を用いることにより推定モータ角速度ωｅを演算する。なお、「Ｋｅ」は誘起電圧定数（逆起定数）を示す。
【００４６】
ωｅ＝Ｅ／Ｋｅ  ・・・（５）
そして角速度演算部８３は、演算した推定モータ角速度ωｅを第１変化量演算部８４に出力する。
【００４７】
第１変化量演算部８４は、推定モータ角速度ωｅに演算周期を乗算することにより、演算周期毎のモータ回転角変化量を示す第１変化量Δθｍ１を演算する。なお第１変化量演算部８４には操舵トルクτも入力されており、操舵トルクτの正負の符号をモータ２０の回転方向とみなし、第１変化量Δθｍ１の正負の符号を決定する。
【００４８】
一方、変化量演算部８２は、演算周期毎のモータ回転角変化量を示す第２変化量Δθｍ２を操舵トルクτに基づいてマップ演算する第２変化量演算部８５を有している。操舵トルクτと第２変化量Δθｍ２との関係を示すマップは、実験などを通じて予め作成される。
【００４９】
また変化量演算部８２は、その出力であるモータ回転角変化量Δθｍを第１変化量Δθｍ１及び第２変化量Δθｍ２のいずれかに設定する切り替え部８６を有している。切り替え部８６には、誘起電圧値演算部８１で演算される誘起電圧値Ｅが入力される。切り替え部８６は、誘起電圧値Ｅが所定の閾値Ｅａ（＞０）よりも大きい場合、モータ回転角変化量Δθｍを第１変化量Δθｍ１に設定する。また誘起電圧値Ｅが所定の閾値Ｅａ以下である場合、モータ回転角変化量Δθｍを第２変化量Δθｍ２に設定する。変化量演算部８２は、こうして設定されるモータ回転角変化量Δθｍを積算部８７に出力する。
【００５０】
積算部８７は、一演算周期前の推定モータ回転角θｍｂの値を記憶するためのメモリ８７ａを有している。積算部８７は、メモリ８７ａに記憶された一演算周期前の推定モータ回転角θｍｂにモータ回転角変化量Δθｍを積算することにより推定モータ回転角θｍｂを演算し、それを出力する。
【００５１】
回転角推定部７１をこのように構成すれば、誘起電圧値Ｅが所定の閾値Ｅａよりも大きい場合には、モータ２０の誘起電圧値Ｅに基づいて推定モータ回転角θｍｂが演算される。ところで、電動パワーステアリング装置では、運転者がステアリングホイール１０を保舵した場合、モータ２０に誘起電圧がほとんど発生しなくなる。この場合、誘起電圧値Ｅに基づいて第１変化量Δθｍ１を演算できないため、推定モータ回転角θｍｂの値が変化せずに固定される。このように推定モータ回転角θｍｂが一旦固定されてしまうと、運転者が保舵状態を解除しようとしてステアリングホイール１０を操舵した際に引っ掛かり感が生じるおそれがある。この点、回転角推定部７１では、誘起電圧値Ｅが所定の閾値Ｅａ以下となり、推定モータ回転角が固定されそうになると、操舵トルクτに基づいてモータ回転角変化量Δθｍが演算される。ここで運転者がステアリングホイール１０を中立位置以外の位置で保舵している場合、ステアリングホイール１０には操舵トルクが作用している。そのため、操舵トルクτに基づいてモータ回転角変化量Δθｍを演算すれば、中立位置以外の位置で保舵している場合に、推定モータ回転角θｍｂの値が固定されることはない。したがって運転者が保舵状態を解除する際に発生する引っかかり感を解消することができる。
【００５２】
一方、図３に示すように、マイコン４１は、回転角センサレス制御の実行中に電圧センサ４２ｕ〜４２ｗの信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗ間の短絡を検出する短絡検出部７４を有している。次に、この短絡検出部７４による短絡の検出原理について説明する。
【００５３】
例えば図２に二点鎖線で示すように、電圧センサ４２ｕの信号線Ｗ２ｕと電圧センサ４２ｖの信号線Ｗ２ｖとの間が短絡すると、それらの信号線Ｗ２ｕ，Ｗ２ｖを通じてマイコン４１に取り込まれる検出信号Ｓｕ，Ｓｖが平均化される。このため、図３に示す端子電圧値演算部７０で演算される２相の端子電圧検出値Ｖｕ，Ｖｖが同一の値となり、その状態が継続する。
【００５４】
そこで短絡検出部７４では、２相の端子電圧検出値Ｖｕ，Ｖｖが等しい状態が継続することを条件に信号線Ｗ２ｕ，Ｗ２ｖ間の短絡を検出する。具体的には、検出誤差などを考慮して、２相の端子電圧検出値Ｖｕ，Ｖｖが所定値Ｖａ（＞０）に対して「｜Ｖｕ−Ｖｖ｜＜Ｖａ」なる関係を満たしているか否かを判断することにより、２相の端子電圧検出値Ｖｕ，Ｖｖが等しいか否かを判断する。なお所定値Ｖａは、２相の端子電圧検出値Ｖｕ，Ｖｖが等しいか否かを判断することができるように実験などを通じて設定される。そして、「｜Ｖｕ−Ｖｖ｜＜Ｖａ」なる関係を満たしている状態が所定時間Ｔａ以上継続することを条件に信号線Ｗ２ｕ，Ｗ２ｖ間の短絡を検出する。なお、信号線Ｗ２ｖ，Ｗ２ｗ間の短絡、及び信号線Ｗ２ｗ，Ｗ２ｕ間の短絡についても同様に検出する。
【００５５】
一方、このような方法で短絡を検出すると、推定モータ回転角θｍｂの値によっては、短絡検出部７４が短絡を誤検出するおそれがある。詳しくは図５に示すように、各相端子電圧検出値Ｖｕ〜Ｖｗは推定モータ回転角θｍｂに対してそれぞれ位相の異なる正弦波形で変化する。したがって短絡が生じていない正常な場合でも、推定モータ回転角θｍｂが図中の所定角θ１〜θ６のいずれかの値であるとき、２相の端子電圧検出値が等しくなる。このため上記のような方法で短絡を検出すると、推定モータ回転角θｍｂが所定角θ１〜θ６のいずれかで固定されたときに短絡検出部７４が短絡を誤検出するおそれがある。
【００５６】
しかしながら、上記のような回転角センサレス制御を行えば、ステアリングホイール１０の回転位置が中立位置以外である場合、モータ回転角変化量Δθｍが演算されるため、推定モータ回転角θｍｂの値が固定されることはない。このため短絡検出部７４が短絡を誤検出することはない。
【００５７】
ただし、ステアリングホイール１０が中立位置に位置してモータ２０が停止すると、各相端子電圧検出値Ｖｕ〜Ｖｗの全ての値が同一の値（例えば「０［Ｖ］」）になる。したがってこの場合にも短絡を誤検出するおそれがある。
【００５８】
そこで短絡検出部７４では、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊に基づいて、モータ２０が駆動しているか否かを判定し、モータ２０が駆動していることを条件に短絡の検出を行う。
【００５９】
次に図６を参照して、短絡検出部７４により実行される短絡検出処理の手順をその作用とともに説明する。なお図６に示す処理は、回転角センサレス制御の実行中に所定の演算周期をもって繰り返し実行される。
【００６０】
短絡検出部７４は、まず、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊が所定値Ｖｂ（＞０）に対して「Ｖｄ＊２＋Ｖｑ＊２＞Ｖｂ」なる関係を満たしているか否かを判断する（ステップＳ１）。なお所定値Ｖｂは、モータ２０が駆動しているか否かを判断することができるように予め実験などにより設定される。短絡検出部７４は、ステップＳ１で肯定判断をした場合、モータ２０が駆動していると判定し、２相の端子電圧検出値Ｖｕ，Ｖｖが「｜Ｖｕ−Ｖｖ｜＜Ｖａ」なる関係を満たしている状態が所定時間Ｔａ以上継続しているか否かを判断する（ステップＳ２）。またステップＳ２で否定判断をした場合には、２相の端子電圧検出値Ｖｖ，Ｖｗが「｜Ｖｖ−Ｖｗ｜＜Ｖａ」なる関係を満たしている状態が所定時間Ｔａ以上継続しているか否かを判断する（ステップＳ３）。さらにステップＳ３で否定判断をした場合には、２相の端子電圧検出値Ｖｗ，Ｖｕが「｜Ｖｗ−Ｖｕ｜＜Ｖａ」なる関係を満たしている状態が所定時間Ｔａ以上継続しているか否かを判断する（ステップＳ４）。そして短絡検出部７４は、ステップＳ２〜Ｓ４のいずれかで肯定判断した場合には、電圧センサ４２ｕ〜４２ｗの信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗ間の短絡を検出する（ステップＳ５）。
【００６１】
例えば電圧センサ４２ｕ，４２ｖの信号線Ｗ２ｕ，Ｗ２ｖ間が短絡することにより２相の端子電圧検出値Ｖｕ，Ｖｖが等しくなった場合、ステップＳ２で肯定判断がなされるため、短絡検出部７４は信号線Ｗ２ｕ，Ｗ２ｖ間の短絡を検出することができる。また、電圧センサ４２ｖ，４２ｗの信号線Ｗ２ｖ，Ｗ２ｗ間が短絡した場合、あるいは電圧センサ４２ｗ，４２ｕの信号線Ｗ２ｗ，Ｗ２ｕ間が短絡した場合にも、短絡検出部７４は同様に短絡を検出することができる。
【００６２】
なお図３に示すように、短絡検出部７４は、電圧センサ４２ｕ〜４２ｗの信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗ間の短絡を検出した場合、その旨を示す短絡検出信号Ｓｓを制御信号生成部６０に出力する。制御信号生成部６０は、短絡検出部７４から出力される短絡検出信号Ｓｓを受信した場合、例えばＰＷＭ駆動信号α１〜α６の生成を中断することによりモータ２０を停止させるフェールセーフ制御を実行する。
【００６３】
一方、図６に示すように、短絡検出部７４はステップＳ４で否定判断をした場合、すなわち電圧センサ４２ｕ〜４２ｗの信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗ間に短絡が生じていない場合には、一連の処理を終了する。
【００６４】
また短絡検出部７４はステップＳ１で否定判断をした場合、すなわちモータ２０が駆動していない場合にも一連の処理を終了する。これによりモータの停止により各相端子電圧検出値Ｖｕ〜Ｖｗの全ての値が同一の値となる状況における短絡の誤検出を的確に回避することができる。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態の電動パワーステアリング装置によれば以下の効果が得られる。
（１）マイコン４１では、各相端子電圧検出値Ｖｕ〜Ｖｗのうち、いずれか２つの値が等しい状態が継続すること、及びモータ２０が駆動していることの両方の条件が満たされることを条件に電圧センサ４２ｕ〜４２ｗの信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗ間の短絡を検出することとした。これにより回転角センサレス制御の実行中に信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗ間の短絡を的確に検出することができる。
【００６６】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態の電動パワーステアリング装置では、マイコン４１が回転角センサレス制御を実行するよりも前に、すなわち回転角センサ６が正常な状態であるときに電圧センサ４２ｕ〜４２ｗの信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗ間の短絡を検出する点で第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６７】
図７に示すように、マイコン４１は、回転角センサ６の検出モータ回転角θｍａに基づいてモータ角速度ωｍを演算する角速度演算部７５を有している。角速度演算部７５は、例えば検出モータ回転角θｍａを所定の検出周期で取り込むとともに、検出周期における検出モータ回転角θｍａの変化量を検出周期で除算することによりモータ角速度ωｍを演算する。角速度演算部７５は、演算したモータ角速度ωｍを短絡検出部７４に出力する。
【００６８】
短絡検出部７４は、モータ角速度ωｍ及び各相端子電圧検出値Ｖｕ〜Ｖｗに基づいて電圧センサ４２ｕ〜４２ｗの信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗ間の短絡を検出する。
次に図８を参照して、短絡検出部７４により実行される短絡検出処理の手順を説明する。なお図８に示す処理は、回転角センサ６が正常であるときに実行される。
【００６９】
短絡検出部７４は、モータ角速度ωｍが所定値ωａ（＞０）に対して「｜ωｍ｜＞ωａ」なる関係を満たすか否かを判断する（ステップＳ６）。なお所定値ωａは、モータ回転角が変化しているか否かを判定することができるように実験などを通じて設定される。マイコン４１は、ステップＳ６で肯定判断をした場合には、モータ回転角が変化しており、モータ２０が駆動していると判定し、第１実施形態の図６の処理と同様に、ステップＳ２〜Ｓ５に示す各相端子電圧検出値Ｖｕ〜Ｖｗの比較に基づく短絡判定処理を実行する。一方、ステップＳ６で否定判断をした場合には、モータ回転角が変化していないと判定し、一連の処理を終了する。
【００７０】
次に図５を参照して本実施形態の電動パワーステアリング装置の作用を説明する。なお、図５における横軸の推定モータ回転角θｍｂを、回転角センサ６の検出モータ回転角θｍａに置き換えて説明する。
【００７１】
各相端子電圧検出値Ｖｕ〜Ｖｗの比較に基づき短絡判定を行うと、検出モータ回転角θｍａが図５に示す所定角θ１〜θ６のいずれかで固定されたとき、あるいはモータ２０の停止に伴い各相端子電圧検出値Ｖｕ〜Ｖｗの全ての値が同一の値となったとき、短絡検出部７４が短絡を誤検出するおそれがある。
【００７２】
この点、本実施形態では、検出モータ回転角θｍａの固定、あるいはモータ２０の停止に伴い、モータ角速度の絶対値｜ωｍ｜が所定値ωａ以下になると、短絡検出部７４が各相端子電圧検出値Ｖｕ〜Ｖｗの比較に基づく短絡判定を行わない。このため電圧センサ４２ｕ〜４２ｗの信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗ間の短絡を誤検出することなくより的確に検出することができる。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態の電動パワーステアリング装置によれば、第１実施形態による（１）の効果に代えて、以下の（２）の効果が得られる。
（２）マイコン４１では、各相端子電圧検出値Ｖｕ〜Ｖｗのうち、いずれか２つの値が等しい状態が継続すること、及びモータ回転角が変化していることの両方の条件が満たされることを条件に電圧センサ４２ｕ〜４２ｗの信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗ間の短絡を検出することとした。これにより回転角センサ６が正常な状態であるときに電圧センサ４２ｕ〜４２ｗの信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗ間の短絡を早期に検出することができる。
【００７４】
＜他の実施形態＞
なお、各実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・第１実施形態では、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊が所定値Ｖｂに対して「Ｖｄ＊２＋Ｖｑ＊２＞Ｖｂ」なる関係を満たしていることを条件に、モータ２０が駆動していると判定した。これに代えて、例えば各相電圧指令値Ｖｕ＊〜Ｖｗ＊が所定値Ｖｃに対して「Ｖｕ＊２＋Ｖｖ＊２＋Ｖｗ＊２＞Ｖｃ」なる関係を満たすことを条件に、モータ２０が駆動していると判定してもよい。またｄ軸電圧指令値の絶対値｜Ｖｄ＊｜及びｑ軸指令電圧値の絶対値｜Ｖｑ＊｜のいずれか一方が所定値よりも大きいことを条件に、モータ２０が駆動していると判定してもよい。さらに各相電圧指令値の絶対値｜Ｖｕ＊｜，｜Ｖｖ＊｜，｜Ｖｗ＊｜のいずれかが所定値よりも大きいことを条件に、モータ２０が駆動していると判定してもよい。またｑ軸電流指令値の絶対値｜Ｉｑ＊｜が所定値よりも大きいことを条件に、モータ２０が駆動していると判定してもよい。
【００７５】
・第２実施形態では、モータ角速度ωｍに基づいてモータ回転角が変化しているか否かを判定したが、例えばステアリングシャフト１１の角速度に基づいてモータ回転角が変化しているか否かを判定してもよい。
【００７６】
・第２実施形態のようにモータ角速度ωｍに基づいて電圧センサ４２ｕ〜４２ｗの信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗ間の短絡を検出するという方法であれば、モータ制御装置４による回転角センサレス制御の実施の有無に関わらず、信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗ間の短絡を的確に検出することができる。したがって第２実施形態に例示したモータ制御装置４を、回転角センサレス制御を実行しないモータ制御装置に適用してもよい。また、電動パワーステアリング装置に設けられるモータ制御装置に限らず、適宜の機器に設けられるモータ制御装置に適用してもよい。
【００７７】
・各実施形態では、各相端子電圧検出値Ｖｕ〜Ｖｗのうち、いずれか２つの値が等しい状態が継続することのみを条件として、電圧センサ４２ｕ〜４２ｗの信号線Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗ間の短絡を検出してもよい。すなわち第１実施形態では、図６に例示した短絡検出処理においてステップＳ１の処理を省略してもよい。また第２実施形態では図８に例示した短絡検出処理においてステップＳ６の処理を省略してもよい。
【符号の説明】
【００７８】
τ…操舵トルク、Ｅ…誘起電圧値、ωｅ…推定モータ角速度、Ｖｕ〜Ｖｗ…各相端子電圧検出値、Ｉｄ＊…ｄ軸電流指令値、Ｉｑ＊…ｑ軸電流指令値、Ｖｄ＊…ｄ軸電圧指令値、Ｖｑ＊…ｑ軸電圧指令値、Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗ…信号線、Ｓｕ〜Ｓｗ…検出信号、Ｖｕ〜Ｖｗ…各相端子電圧検出値、Ｖｕ＊〜Ｖｗ＊…各相電圧指令値、Ｗ２ｕ〜Ｗ２ｗ…信号線、１…操舵機構、４…モータ制御装置、５…トルクセンサ（トルク検出部）、２０…ブラシレスモータ、４１…マイコン（制御部）、４２ｕ〜４２ｗ…電圧センサ（電圧検出部）。
【図１】
2014135866.tif 000003
【図２】
2014135866.tif 000004
【図３】
2014135866.tif 000005
【図４】
2014135866.tif 000006
【図５】
2014135866.tif 000007
【図６】
2014135866.tif 000008
【図７】
2014135866.tif 000009
【図８】
2014135866.tif 000010