(57)【要約】【課題】  インバータ等の駆動制御部でスイッチング素子のオン異常やモータハーネスの天絡、地絡等が発生した場合でも、ブラシレスモータの駆動を継続して所定トルクを発生させる。【解決手段】  永久磁石を配設したロータと、該ロータと対向して複数Ｎ相の電機子巻線を互いに結線することなく独立して配設したステータとを有する無結線式ブラシレスモータと、各電機子巻線の両端に夫々個別に接続され当該各電機子巻線に駆動信号を供給するインバータ回路と、該インバータ回路を駆動制御する駆動制御部と、前記各電機子巻線の電流異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で１つの電機子巻線の電流異常を検出したときに、前記無結線式ブラシレスモータを、当該無結線式ブラシレスモータで発生する制動力を抑制しながら駆動する異常時制御部とを備えている。【選択図】  図１０
2006149146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を配設したロータと、該ロータと対向して複数Ｎ相の電機子巻線を互いに結線することなく独立して配設したステータとを有する無結線式ブラシレスモータと、各電機子巻線の両端に夫々個別に接続され当該各電機子巻線に駆動信号を供給するインバータ回路と、該インバータ回路を駆動制御する駆動制御部と、前記各電機子巻線の電流・電圧異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で１つの電機子巻線の電流・電圧異常を検出したときに、前記無結線式ブラシレスモータを、当該無結線式ブラシレスモータで発生する制動力を抑制しながら駆動する異常時制御部とを備えていることを特徴とする無結線式モータの駆動制御装置。
【請求項２】
永久磁石を配設したロータと、該ロータと対向して複数Ｎ相の電機子巻線を互いに結線することなく独立して配設したステータとを有する無結線式ブラシレスモータと、各電機子巻線の両端に夫々個別に接続され当該各電機子巻線に駆動信号を供給するインバータ回路と、該インバータ回路を駆動制御する駆動制御部と、前記各電機子巻線の電流・電圧異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で１つの電機子巻線の電流・電圧異常を検出したときに、前記無結線式ブラシレスモータを、当該無結線式ブラシレスモータで発生する制動力を抑制しながら駆動する異常時制御部と、前記無結線式ブラシレスモータの回転速度を検出する回転速度検出部と、前記異常検出回路で電機子巻線の電流・電圧異常を検出した場合、前記回転速度検出部で検出したモータ回転速度が設定速度以上であるときに前記無結線式ブラシレスモータの回転速度を抑制するモータ速度抑制部とを備えていることを特徴とする無結線式モータの駆動制御装置。
【請求項３】
前記異常時制御部は、前記異常検出部で１つの電機子巻線の電流・電圧異常を検出したときに、当該電機子巻線に対応するインバータ回路の駆動素子の駆動制御のみを停止するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の無結線式モータの駆動制御装置。
【請求項４】
前記異常検出部は、インバータ回路を構成する駆動素子の異常及び当該インバータ回路と前記無結線式ブラシレスモータの電機子巻線との間のモータハーネスの異常を検出するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の無結線式モータの駆動制御装置。
【請求項５】
前記駆動制御部は、前記無結線式モータの各電機子巻線に対する相電流指令値に高調波成分を重畳して補正した電流指令値に基づいて前記インバータ回路に対する制御信号を形成するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の無結線式モータの駆動制御装置。
【請求項６】
前記請求項１乃至５の何れか１項に記載の無結線式モータの駆動制御装置を使用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７】
操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、永久磁石を配設したロータ及び該ロータと対向して複数Ｎ相の電機子巻線を互いに結線することなく独立して配設したステータを有し、操舵系に対して操舵補助力を発生する無結線式ブラシレスモータと、各電機子巻線の両端に夫々個別に接続され当該各電機子巻線に駆動信号を供給するインバータ回路と、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいて前記インバータ回路を駆動制御する駆動制御部と、前記各電機子巻線の電流・電圧異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で１つの電機子巻線の電流・電圧異常を検出したときに、前記無結線式ブラシレスモータを、当該無結線式ブラシレスモータで発生する制動力を抑制しながら駆動する異常時制御部とを備えてい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８】
操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、永久磁石を配設したロータと、該ロータと対向して複数Ｎ相の電機子巻線を互いに結線することなく独立して配設したステータとを有する無結線式ブラシレスモータと、各電機子巻線の両端に夫々個別に接続され当該各電機子巻線に駆動信号を供給するインバータ回路と、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいて前記インバータ回路を駆動制御する駆動制御部と、前記各電機子巻線の電流・電圧異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で１つの電機子巻線の電流・電圧異常を検出したときに、前記無結線式ブラシレスモータを、当該無結線式ブラシレスモータで発生する制動力を抑制しながら駆動する異常時制御部と、前記無結線式ブラシレスモータの回転速度を検出する回転速度検出部と、前記異常検出回路で電機子巻線の電流・電圧異常を検出した場合、前記回転速度検出部で検出したモータ回転速度が設定速度以上であるときに無結線式ブラシレスモータの回転速度を抑制するモータ速度抑制部とを備えてい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９】
前記駆動制御部は、前記操舵トルクに基づいて前記各電機子巻線に対する相電流指令値を算出する相電流指令値演算部と、前記各電機子巻線の相電流を検出するモータ電流検出部と、前記相電流指令値及び前記相電流に基づいて各電機子巻線に対する駆動電流を制御する電流制御部とを備えていることを特徴とする請求項７又は８に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１０】
前記無結線式モータの電気角を検出する電気角検出回路を有し、前記相電流指令値演算部は、前記電気角に基づいて前記無結線式モータの各電機子巻線に対応する高調波を含む逆起電圧に対応する相電流指令値を算出する相電流指令値算出部と、前記相電流指令値と前記操舵トルク検出値とに基づいて各電機子巻線に対する相電流目標値を算出する相電流目標値算出部とを備えていることを特徴とする請求項９に記載の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、ステータの電機子巻線を結線することなく独立させた無結線式モータの駆動制御装置及びこれを使用した電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電動パワーステアリング装置は、操舵系に対して操舵補助力を発生するモータとして、永久磁石をモータに使用するブラシ付きＤＣモータやブラシレスＤＣモータなどを使用し、これらＤＣモータをモータ駆動回路で駆動制御するようにしている。
ここで、ブラシ付きＤＣモータの場合モータ駆動回路を構成するスイッチング素子の１つがオン異常を継続する状態となると、ブラシ付きＤＣモータＢＭの両端がオン異常となったスイッチング素子及び正常なスイッチング素子と並列に介挿されたフライホイールダイオードを介して接続された閉ループ回路が形成されることにより、ＤＣモータが外力によって回転されることで、誘導起電力による電流が閉ループ回路に流れ、この電流がＤＣモータを制動する電磁ブレーキとして作用することになるため、これを防止するために、電動機駆動手段と電動機との間にスイッチ手段を介装し、スイッチング素子のオン異常が検出されたときにスイッチ手段をオフ状態としてマニュアル操舵状態に復帰させることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ブラシレスモータの各励磁コイルの１つが不導通状態である異常を検出したときに、ブラシレスモータを操舵系から切り離すことなく、ブラシレスモータに流れる駆動電流を、正常時に比べて小さくすることにより、操舵補助トルクの付与を継続することも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特公平７−９６３８７号公報（第１頁、第１図）
【特許文献２】特開平１０−１８１６１７号公報（第１頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、モータ駆動回路のスイッチング素子のオン異常時に形成される閉ループ回路を遮断するために電動機駆動手段と電動機との間にリレー回路等のスイッチ手段を形成する必要があり、構成が複雑となると共に、スイッチ手段を開放した場合に、ＤＣモータの駆動制御が停止されるため、今までＤＣモータが発生していた操舵補助力が付与されない状態となり、特に大型車両では、ステアリングホイールを操舵する際に大きな操舵力を必要として、運転者に大きな負担を与えてしまうという未解決の課題がある。
【０００５】
また、上記特許文献２に記載の従来例にあっては、モータ駆動回路のスイッチング素子のオフ異常については、モータ駆動を継続できるが、スイッチング素子のオン異常の場合又はモータハーネスに天絡、地絡異常が発生したときには、閉ループ回路が形成されて電磁ブレーキが発生してしまい制動トルクの発生を回避できないという未解決の課題がある。
【０００６】
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、インバータ等の駆動制御部でスイッチング素子のオン異常やモータハーネスの天絡、地絡等が発生した場合でも、ブラシレスモータの駆動を継続して所定トルクを発生することができる無結線式モータの制御装置及びこれを使用した電動パワーステアリング装置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】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る無結線モータの駆動制御装置は、永久磁石を配設したロータと、該ロータと対向して複数Ｎ相の電機子巻線を互いに結線することなく独立して配設したステータとを有する無結線式ブラシレスモータと、各電機子巻線の両端に夫々個別に接続され当該各電機子巻線に駆動信号を供給するインバータ回路と、該インバータ回路を駆動制御する駆動制御部と、前記各電機子巻線の電流・電圧異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で１つの電機子巻線の電流・電圧異常を検出したときに、前記無結線式ブラシレスモータを、当該無結線式ブラシレスモータで発生する制動力を抑制しながら駆動する異常時制御部とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２に係る無結線式モータの駆動制御装置は、永久磁石を配設したロータと、該ロータと対向して複数Ｎ相の電機子巻線を互いに結線することなく独立して配設したステータとを有する無結線式ブラシレスモータと、各電機子巻線の両端に夫々個別に接続され当該各電機子巻線に駆動信号を供給するインバータ回路と、該インバータ回路を駆動制御する駆動制御部と、前記各電機子巻線の電流・電圧異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で１つの電機子巻線の電流・電圧異常を検出したときに、前記無結線式ブラシレスモータを、当該無結線式ブラシレスモータで発生する制動力を抑制しながら駆動する異常時制御部と、前記無結線式ブラシレスモータの回転速度を検出する回転速度検出部と、前記異常検出回路で電機子巻線の電流・電圧異常を検出した場合、前記回転速度検出部で検出したモータ回転速度が設定速度以上であるときに前記無結線式ブラシレスモータの回転速度を抑制するモータ速度抑制部とを備えていることを特徴としている。
【０００９】
さらに、請求項３に係る無結線式モータの駆動制御装置は、請求項１又は２に係る発明において、前記異常時制御部は、前記異常検出部で１つの電機子巻線の電流・電圧異常を検出したときに、当該電機子巻線に対応するインバータ回路の駆動素子の駆動制御のみを停止するように構成されていることを特徴としている。
さらにまた、請求項４に係る無結線式モータの駆動制御装置は、請求項１乃至３の何れか１項の発明において、前記異常検出部は、インバータ回路を構成する駆動素子の異常及び当該インバータ回路と前記無結線式ブラシレスモータの電機子巻線との間のモータハーネスの異常を検出するように構成されていることを特徴としている。
【００１０】
なおさらに、請求項５に係る無結線式モータの駆動制御装置は、請求項１乃至４の何れか１つの発明において、前記駆動制御部は、前記無結線式モータの各電機子巻線に対する相電流指令値に高調波成分を重畳して補正した電流指令値に基づいて前記インバータ回路に対する制御信号を形成するように構成されていることを特徴としている。
また、請求項６に係る電動パワーステアリング装置は、前記請求項１乃至５の何れか１項に記載の無結線式モータの駆動制御装置を使用したことを特徴としている。
【００１１】
さらに、請求項７に係る電動パワーステアリング装置は、操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、永久磁石を配設したロータ及び該ロータと対向して複数Ｎ相の電機子巻線を互いに結線することなく独立して配設したステータを有し、操舵系に対して操舵補助力を発生する無結線式ブラシレスモータと、各電機子巻線の両端に夫々個別に接続され当該各電機子巻線に駆動信号を供給するインバータ回路と、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいて前記インバータ回路を駆動制御する駆動制御部と、前記各電機子巻線の電流・電圧異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で１つの電機子巻線の電流・電圧異常を検出したときに、前記無結線式ブラシレスモータを、当該無結線式ブラシレスモータで発生する制動力を抑制しながら駆動する異常時制御部とを備えていることを特徴としている。
【００１２】
さらにまた、請求項８に係る電動パワーステアリング装置は、操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、永久磁石を配設したロータと、該ロータと対向して複数Ｎ相の電機子巻線を互いに結線することなく独立して配設したステータとを有する無結線式ブラシレスモータと、各電機子巻線の両端に夫々個別に接続され当該各電機子巻線に駆動信号を供給するインバータ回路と、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいて前記インバータ回路を駆動制御する駆動制御部と、前記各電機子巻線の電流・電圧異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で１つの電機子巻線の電流・電圧異常を検出したときに、前記無結線式ブラシレスモータを、当該無結線式ブラシレスモータで発生する制動力を抑制しながら駆動する異常時制御部と、前記無結線式ブラシレスモータの回転速度を検出する回転速度検出部と、前記異常検出回路で電機子巻線の電流・電圧異常を検出した場合、前記回転速度検出部で検出したモータ回転速度が設定速度以上であるときに無結線式ブラシレスモータの回転速度を抑制するモータ速度抑制部とを備えていることを特徴としている。
【００１３】
なおさらに、請求項９に係る無結線モータの駆動制御装置は、請求項７又は８に係る発明において、前記駆動制御部は、前記操舵トルクに基づいて前記各電機子巻線に対する相電流指令値を算出する相電流指令値演算部と、前記各電機子巻線の相電流を検出するモータ電流検出部と、前記相電流指令値及び前記相電流に基づいて各電機子巻線に対する駆動電流を制御する電流制御部とを備えていることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項１０に係る電動パワーステアリング装置は、請求項９に係る発明において、前記無結線式モータの電気角を検出する電気角検出回路を有し、前記相電流指令値演算部は、前記電気角に基づいて前記無結線式モータの各電機子巻線に対応する高調波を含む逆起電圧に対応する相電流指令値を算出する相電流指令値算出部と、前記相電流指令値と前記操舵トルク検出値とに基づいて各電機子巻線に対する相電流目標値を算出する相電流目標値算出部とを備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、永久磁石を配設したロータと、複数Ｎ相の電機子巻線を互いに結線することなく独立して配設したステータとを有する無結線式ブラシレスモータの各電子機巻線の電流異常を異常検出回路で個別に検出し、１つの電機子巻線に天絡、地絡等の電流・電圧異常を検出したときに、異常時制御部で、無結線式ブラシレスモータを、その各電流・電圧異常を生じた電機子巻線で生じる誘導起電力によって流れる電流による制動力を抑制しながら駆動するので、電流・電圧異常が発生した状態でも、駆動トルクを出力することができるという効果が得られる。
【００１６】
また、異常時制御部に加えて無結線式ブラシレスモータの回転速度が設定速度以上であるときに無結線式ブラシレスモータの回転速度を抑制することにより、誘導起電力による制動力の発生を抑制して駆動トルクを確保することができるという効果が得られる。
さらに、１つの電機子巻線に電流異常が発生したときに、残りの正常な電機子巻線に２次、３次……の高調波成分を重畳して正常な電機子巻線に疑似矩形波電流を流すことにより、駆動トルクの脈動を低減することができるという効果が得られる。
【００１７】
さらにまた、上記効果を有する無結線式モータの駆動制御装置を使用して電動パワーステアリング装置を構成することにより、無結線式ブラシレスモータの１つの電子機巻線に電流・電圧異常が発生した場合でも無結線式ブラシレスモータで操舵補助トルクを発生し、これを操舵系に伝達することができるので、電流・電圧異常発生時に大きな操舵補助力の変動を生じることがなく、大きな違和感を与えることなく操舵補助制御を継続することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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、本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合の一実施形態を示す全体構成図であって、図中、１は、ステアリングホイールであり、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入力軸２ａと出力軸２ｂとを有する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の一端がステアリングホイール１に連結され、他端は操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ３を介して出力軸２ｂの一端に連結されている。
【００１９】
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で直進運動に変換している。
【００２０】
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に連結した減速ギヤ１１と、この減速ギヤ１０に連結された操舵補助力を発生する電動機としての無結線式モータ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、この捩れ角変位をポテンショメータで検出するように構成されている。この操舵トルクセンサ３は、図２に示すように、入力される操舵トルクが零のときには、所定の中立電圧Ｖ0 となり、この状態から右切りすると、操舵トルクの増加に応じて中立電圧Ｖ0 より増加する電圧となり、操舵トルクが零の状態から左切りすると操舵トルクの増加に応じて中立電圧Ｖ0 より減少する電圧となるトルク検出値Ｔを出力するように構成されている。
【００２１】
また、無結線式モータ１２は、図３に示すように、ハウジング２１に対して一対の軸受２２，２３を介して回転軸２４が回転可能に支持されている。一対の軸受２２，２３間で回転軸２４の周囲には、円板状の複数枚の電磁鋼板２５，２６を積層して形成されるロータコア２７が装着され、このロータコア２７の外周面には、ロータマグネット２８が固定されている。ロータマグネット２８は、界磁発生用永久磁石としてセグメントマグネットが使用されている。また、図４に示すように、ロータマグネット１８の外側には、一端に形成されたフランジ部２９ａをロータマグネット２８の端面と当接させ、ロータマグネット２８の飛散及びずれを防止する円筒状のマグネットカバー２９が設けられている。そして、これら回転軸２４、ロータコア２７、ロータマグネット２８及びマグネットカバー２９はロータ２０を構成している。
【００２２】
ハウジング２１内には、ロータ２０と半径方向に対向するようにしてステータ３１が配設されており、ハウジング２１の内周面に固定された環状のステータコア３２と、ステータコア３２に巻回された電機子巻線としての励磁コイル３３とを有する。この励磁コイル３３は、図５に示すように、例えば三相の励磁コイルＬｕ、Ｌｖ及びＬｗで構成され、これら励磁コイルＬｕ〜Ｌｗは、互いに結線されることなく独立して巻装されて無結線型（開放型）のブラシレスモータ配線とされ、各励磁コイルＬｕ、Ｌｖ及びＬｗの両端間にインバータ回路３４ｕ、３４ｖ及び３４ｗが接続されて、個別に駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗが供給される。
【００２３】
インバータ回路３４ｊ（ｊ＝ｕ，ｖ，ｗ）は、図５に示すように、例えばＮチャンネルＭＯＳＦＥＴで構成される４つスイッチング素子Ｔｒｊ１〜Ｔｒｊ４を有し、スイッチング素子Ｔｒｊ１及びＴｒｊ２が直列に接続された直列回路と、スイッチング素子Ｔｒｊ３及びＴｒｊ４が直列に接続された直列回路とが並列に接続されてＨブリッジ回路Ｈｊが構成されている。このＨブリッジ回路Ｈｊのスイッチング素子Ｔｒｊ１及びＴｒｊ３の接続点がリレー回路ＲＹを介してバッテリーＢに接続され、スイッチング素子Ｔｒｊ２及びＴｒｊ４の接続点が電流検出用のシャント抵抗Ｒｊを介して接地され、さらにスイッチング素子Ｔｒｊ１及びＴｒｊ２の接続点が無結線式ブラシレスモータ１２における励磁コイルＬｊの一方の端子ｔｊａに接続され、スイッチング素子Ｔｒｊ３及びＴｒｊ４の接続点が励磁コイルＬｊの他方の端子ｔｊｂに接続されている。なお、各スイッチング素子Ｔｒｊ１〜Ｔｒｊ４には、そのソース及びドレイン間にフライホイールダイオードＤが順方向に接続されている。
【００２４】
そして、各インバータ回路３４ｊのスイッチング素子Ｔｒｊ１及びＴｒｊ４に駆動制御回路１５から出力されるＰＷＭ（パルス幅変調）信号Ｐｊ１が供給され、スイッチング素子Ｔｒｊ２及びＴｒｊ３に駆動制御回路１５からＰＷＭ（パルス幅変調）信号Ｐｊ１と逆位相即ちオン・オフを反転させたＰＷＭ（パルス幅変調）信号Ｐｊ２が供給される。
ここで、各励磁コイルＬｕ、Ｌｖ及びＬｗの等価回路は、図６に示すように、励磁コイルＬｕについては、端子ｔｕａ及びｔｕｂ間に抵抗Ｒ0′、インダクタンスＬ0′、逆起電圧ｅｕ（＝ω×Ｋｔ′×ｓｉｎ（ωｔ））が直列に配列されたものとなり、端子ｔｕａの端子電圧ＶｕａはＶｕａ＝Ｖ0×ｓｉｎ（ωｔ＋α）、端子ｔｕｂの端子電圧ＶｕｂはＶｕｂ＝Ｖ0×ｓｉｎ（ωｔ−π＋α）であり、端子間電圧ＶｕａｂはＶｕａｂ＝２×Ｖ0×ｓｉｎ（ωｔ＋α）となり、相電流ＩｕはＩｕ＝Ｉ0′×ｓｉｎ（ωｔ）となる。
【００２５】
同様に、励磁コイルＬｖについては、端子ｔｖａ及びｔｖｂ間に抵抗Ｒ0′、インダクタンスＬ0′、逆起電圧ｅｕ（＝ω×Ｋｔ′×ｓｉｎ（ωｔ−２π／３））が直列に配列されたものとなり、端子ｔｖａの端子電圧ＶｖａはＶｖａ＝Ｖ0×ｓｉｎ（ωｔ−２π／３＋α）、端子ｔｕｂの端子電圧ＶｖｂはＶｖｂ＝Ｖ0×ｓｉｎ（ωｔ−２π／３−π＋α）であり、端子間電圧ＶｖａｂはＶｖａｂ＝２×Ｖ0×ｓｉｎ（ωｔ−２π／３＋α）となり、相電流ＩｖはＩｖ＝Ｉ0′×ｓｉｎ（ωｔ−２π／３）となる。
【００２６】
同様に、励磁コイルＬｗについては、端子ｔｗａ及びｔｗｂ間に抵抗Ｒ0′、インダクタンスＬ0′、逆起電圧ｅｕ（＝ω×Ｋｔ′×ｓｉｎ（ωｔ−４π／３））が直列に配列されたものとなり、端子ｔｗａの端子電圧ＶｗａはＶｗａ＝Ｖ0×ｓｉｎ（ωｔ−４π／３＋α）、端子ｔｕｂの端子電圧ＶｗｂはＶｗｂ＝Ｖ0×ｓｉｎ（ωｔ−４π／３−π＋α）であり、端子間電圧ＶｗａｂはＶｗａｂ＝２×Ｖ0×ｓｉｎ（ωｔ−４π／３＋α）となり、相電流ＩｗはＩｗ＝Ｉ0′×ｓｉｎ（ωｔ−４π／３）となる。
【００２７】
また、モータ定数としては従来のＹ結線式モータのモータ定数、従来のΔ結線式モータのモータ定数、要求性能を満たすような独自のモータ定数の何れかに設計されて、無結線式の３相ブラシレスモータが構成されている。
ここで、無結線式モータ１２の誘起電圧波形は、後述するように正弦波にその３次高調波、５次高調波を重畳した疑似矩形波となるように、ロータ２０の磁石の着磁、ステータ３１の巻線の巻き方が設定されている。
【００２８】
さらに、一方の軸受２２の近傍には、ロータ２０の位相検知部３５が配置されている。この位相検知部３５は、回転軸２４に取付けられた環状の位相検出用永久磁石３６と、この永久磁石３６と対向し、ハウジング２１側に固定された位相検出素子３７とから構成されている。この位相検知部３５は、モータ１２が機械的な整流子（ブラシとコンミテータ）を含まないブラシレスモータであるため、ロータ２０の位相を検知して、駆動回路１５の制御により位相に応じて励磁コイル３３に通電するためのものである。また、位相検知部としては、レゾルバやエンコーダなどを用いることもできる。
【００２９】
そして、操舵トルクセンサ３から出力される操舵トルク検出値Ｔは、図１に示すようにバッテリーＢからイグニッションスイッチＩＧを介して電力が供給される駆動制御回路１５に入力される。この駆動制御回路１５には、トルク検出値Ｔの他に車速センサ１６で検出した車速検出値Ｖと、モータ電流検出部１７ｕ〜１７ｗで検出した無結線式ブラシレスモータ１２の各励磁コイルＬｕ〜Ｌｗに流れるモータ電流Ｉｄｕ〜Ｉｄｗと、位相検知部３４で検出したロータ２０の位相検知信号が入力される。ここで、モータ電流検出部１７ｕ〜１７ｗの夫々は、シャント抵抗Ｒｕ〜Ｒｗの端子間電圧を演算増幅器ＯＰで検出するように構成されている。
【００３０】
さらに、インバータ回路３４ｕ〜３４ｗと無結線式ブラシレスモータ１２の各電機子巻線Ｌｕ〜Ｌｗの各端子ｔｕａ〜ｔｗｂとの間を結ぶモータハーネスＭＨ１〜ＭＨ６の電圧即ち無結線式ブラシレスモータ１２の両端電圧を個別に検出する異常検出回路４１が設けられ、この異常検出回路４１から出力される異常検出信号ＡＳが駆動制御回路１５に入力される。
【００３１】
この異常検出回路４１は、図７に示すように、モータハーネスＭＨ１及びＭＨ２に一端が接続された抵抗Ｒ１及びＲ２の他端を互いに接続して構成される加算回路４２ｕと、モータハーネスＭＨ３及びＭＨ４に一端が接続された抵抗Ｒ３及びＲ４の他端を互いに接続して構成される加算回路４２ｖと、モータハーネスＭＨ５及びＭＨ６に一端が接続された抵抗Ｒ５及びＲ６の他端を互いに接続して構成される加算回路４２ｗと、各加算回路４２ｕ〜４２ｗの各抵抗Ｒ１〜Ｒ６とモータハーネスＭＨ１〜ＭＨ６との間にバッテリー電圧Ｖｂを検出対象となるスイッチング素子のオン抵抗、天絡・地絡の抵抗値、モータの励磁コイル抵抗値に比較して高インピーダンスの抵抗ＲＨ１及びＲＨ２で分圧してＶｂ／２の電圧をバイアス電圧として印加するバイアス回路４３と、加算回路４２ｕ〜４２ｗから出力される加算出力を分圧すると共に、フィルタ処理する加算出力と接地との間に接続された抵抗Ｒｄ及びコンデンサＣｆの並列回路で構成される分圧兼フィルタ回路４４とで構成されている。
【００３２】
この異常検出回路４１で、インバータ回路３４ｕ〜３４ｗのスイッチング素子Ｔｒｕ１〜Ｔｒｗ４のオン異常及びモータハーネスＭＨ１〜ＭＨ６の異常を検出することができる理由は、後述するように、例えば正常なインバータ回路３４ｗのスイッチング素子Ｔｒｗ１及びＴｒｗ４に供給されるＰＷＭ信号Ｐｗ１とスイッチング素子Ｔｒｗ２及びＴｒｗ３に供給されるＰＷＭ信号Ｐｗ２は、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ＰＷＭ信号Ｐｗ１がオン状態である区間でＰＷＭ信号Ｐｗ２がオフ状態であり、両信号間に同時にオン状態となることを回避するためのデッドタイムＴｄが設けられている。このとき、ＰＷＭ信号Ｐｗ１及びＰｗｕ２のデューティ比が、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、Ｐｗ１＞Ｐｗ２であるときには、インバータ回路３４ｗに図８（ａ）に示すように、バッテリーＢの正極側端子からスイッチング素子Ｔｒｗ１、端子ｔｗａ、励磁コイルＬｗ、端子ｔｗｂ、スイッチング素子Ｔｒｗ４を経て接地に電流が流れる。
【００３３】
このため、例えばモータハーネスＭＨ５で検出される無結線式ブラシレスモータ１２の励磁コイルＬｗの端子ｔｗａにおける端子電圧Ｖｗａは、図８（ｄ）に示すように、ＰＷＭ信号Ｐｗ１がオン状態の区間で約バッテリー電圧Ｖｂ〔Ｖ〕正確にはバッテリー電圧Ｖｂからスイッチング素子Ｔｒｕ１のオン抵抗Ｒｏｎにモータ電流Ｉｍを乗算した電圧Ｒｏｎ×Ｉｍを減算した電圧Ｖｂ−Ｒｏｎ×Ｉｍとなり、ＰＷＭ信号Ｐｗ１がオン状態からオフ状態に切換わったデッドタイムＴｄ区間で僅かに負値となる−Ｖｆとなり、その後のＰＷＭ信号Ｐｗ２がオン状態を維持する区間で約０〔Ｖ〕正確には−Ｒｏｎ×Ｉｍとなり、次のデッドタイムＴｄ区間で再度負値となる−ＶｆとなってからＰＷＭ信号Ｐｗ１がオン状態に復帰すると再度約バッテリー電圧Ｖｂ正確にはＶｂ−Ｒｏｎ×Ｉｍとなることを繰り返す。
【００３４】
これに対して、モータハーネスＭＨ６で検出される無結線式ブラシレスモータ１２の励磁コイルＬｗの端子ｔｗｂにおける端子電圧Ｖｗｂは、図８（ｅ）に示すように、ＰＷＭ信号Ｐｗ２がオン状態である区間で約バッテリー電圧正確にはバッテリー電圧Ｖｂにオン抵抗Ｒｏｎにモータ電流Ｉｍを乗算した電圧Ｒｏｎ×Ｉｍを加算した電圧となり、ＰＷＭ信号Ｐｗ２がオン状態からオフ状態に切換わったデッドタイムＴｄ区間で、バッテリー電圧Ｖｂに僅かな電圧Ｖｆを加算した値となり、その後ＰＷＭ信号Ｐｗ１がオン状態を維持する区間で約０〔Ｖ〕正確にはＲｏｎ×Ｉｍとなる。
【００３５】
このため、スイッチング素子Ｔｒｗ１〜Ｔｒｗ４が正常であり、モータハーネスＭＨ５及びＭＨ６に天絡及び地絡が発生していない正常状態では加算回路４２ｗで端子電圧Ｖｗａ及びＶｗｂを加算して異常検出回路４１から出力される加算電圧Ｖｗｓは、図８（ｆ）に示すように、ＰＷＭ信号Ｐｗ１及びＰｗ２のデューティ比にかかわらずバッテリー電圧Ｖｂと一致する。
【００３６】
ところが、図９（ａ）に示すように、インバータ回路３４ｗのスイッチング素子Ｔｒｗ４がオン状態を継続するオン異常が発生した場合には、端子電圧Ｖｗａについてはスイッチング素子Ｔｒｗ１が正常であるので、図９（ｄ）に示すように、図８（ｄ）と同様に略バッテリー電圧Ｖｂ〔Ｖ〕と略０〔Ｖ〕との間で交互に変化するが、端子電圧Ｖｗｂについては図９（ｅ）に示すように略０〔Ｖ〕に固定される。
このため、加算回路４２ｗから出力され分圧された加算電圧Ｖｗｓは図９（ｆ）に示すように、端子電圧Ｖｗａがそのまま現れることになる。
したがって、加算電圧の平均値を算出するか又は波形のレベル変化を計測することにより、端子電圧異常を正確に検出することが可能となる。
【００３７】
駆動制御回路１５は、図５及び図７に示すように、入力信号に対してＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換入力端子を有するマイクロコンピュータ１８と、このマイクロコンピュータ１８から出力されるＰＷＭデューティ指令値Ｄｕ、Ｄｖ及びＤｗが入力されて各インバータ回路３４ｕ、３４ｖ及び３４ｗのスイッチング素子Ｔｒｕ１〜Ｔｒｗ４に対するＰＷＭデューティ指令値Ｄｕ、Ｄｖ及びＤｗに応じたデューティ比のＰＷＭ信号Ｐｕ１、Ｐｖ１、Ｐｗ１及びそのオン・オフが反転されたＰＷＭ信号Ｐｕ２、Ｐｖ２、Ｐｗ２を出力するＦＥＴゲート駆動回路１９とで構成されている。
【００３８】
マイクロコンピュータ１８にはそのＡ／Ｄ変換入力端子にモータ電流検出部１７ｕ〜１７ｗで検出したモータ電流Ｉｄｕ〜Ｉｄｗが入力されると共に、操舵トルクセンサ３から出力される操舵トルク検出値Ｔ及び異常検出回路４１から出力される加算電圧Ｖｕｓ〜Ｖｗｓが入力されている。また、マイクロコンピュータ１８の他の入力端子に車速センサ１６で検出した車速検出値Ｖと、位相検知部３４で検出した位相検知信号が電気角変換部５０で電気角θに変換されて入力されると共に、回転速度検出部としてモータ角速度変換部５１で電気角θを微分して算出したモータ角速度ωが入力されている。
【００３９】
そして、マイクロコンピュータ１８では、図１０に示す操舵制御処理を実行すると共に、図１３に示す異常検出処理を実行する。
操舵制御処理は、図１０に示すように、先ず、ステップＳ１で、操舵トルクセンサ３で検出したトルク検出値Ｔを読込み、次いでステップＳ２に移行して、トルク検出値Ｔから中立電圧Ｖ0 を減算して操舵トルクＴｓ（＝Ｔ−Ｖ0 ）を算出する。次いで、ステップＳ３に移行して、車速センサ１６で検出した車速検出値Ｖを読込み、次いでステップＳ４に移行して、操舵トルクＴｓ及び車速検出値Ｖに基づいて図１１に示す操舵補助指令値算出マップを参照して、モータ電流指令値となる操舵補助指令値ＩTを算出する。
【００４０】
ここで、操舵補助指令値算出マップは、図１１に示すように、横軸に操舵トルク検出値Ｔをとり、縦軸に操舵補助指令値ＩTをとり、車速検出値Ｖをパラメータとした特性線図で構成され、操舵トルクＴｓが“０”から正方向に増加して第１の設定値Ｔｓ１に達するまでの間は車速検出値Ｖにかかわらず比較的緩い勾配で延長する直線部Ｌ１と、操舵トルクＴａが第１の設定値Ｔｓ１より増加したときに、車速検出値Ｖが比較的速い状態では、比較的緩やかな勾配で延長する直線部Ｌ２及びＬ３と操舵トルク検出値Ｔｓが第１の設定値Ｔｓ１より大きい第２の設定値Ｔｓ２に近傍で横軸と平行となる直線部Ｌ４及びＬ５と、車速検出値Ｖが遅い状態では、比較的勾配の大きい直線部Ｌ６及びＬ７と、これら直線部Ｌ６及びＬ７より勾配の大きい直線部Ｌ８及びＬ９と、直線部Ｌ８より勾配の大きい直線部Ｌ１０と、直線部Ｌ９及びＬ１０の終端から横軸と平行に延長する直線部Ｌ１１及びＬ１２とで構成される４本の特性線が形成され、同様に操舵トルクＴｓが負方向に増加する場合には、上記と原点を挟んで点対象となる４本の特性線が形成された構成を有する。
【００４１】
次いで、ステップＳ５に移行して、モータ角速度変換部５１で算出したモータ加速度ωを読込み、次いでステップＳ６に移行して、モータ角速度ωに慣性ゲインＫi を乗算して、モータ慣性を加減速させるトルクを操舵トルクＴｓから排除し、慣性感のない操舵感覚を得るための慣性補償制御用の慣性補償値Ｉi (＝Ｋi ・ω)を算出すると共に、操舵補助指令値ＩTの絶対値に摩擦係数ゲインＫf を乗算して、動力伝達部や電動モータの摩擦が操舵力に影響することを排除するため摩擦補償制御用の摩擦補償値Ｉf (＝Ｋf ・｜ＩT｜)を算出する。ここで、摩擦補償値Ｉf の符号は操舵トルクＴｓの符号とこの操舵トルクＴｓにより操舵の切り増し／切り戻しを判定する操舵方向信号とに基づいて決定する。
【００４２】
次いで、ステップＳ７に移行して、操舵トルクＴｓを微分演算処理してアシスト特性不感帯での安定性確保、静摩擦の補償を行うセンタ応答性改善指令値Ｉｒを算出し、次いでステップＳ８に移行して、算出した慣性補償値Ｉi 、摩擦補償値Ｉf 及びセンタ応答性改善指令値Ｉｒを操舵補助指令値ＩTに加算して操舵補助補償値ＩT′(＝ＩT＋Ｉi ＋Ｉf ＋Ｉｒ)を算出してからステップＳ９に移行する。
【００４３】
このステップＳ９では、電気角変換部５０で変換したモータ電気角θを読込み、次いでステップＳ１０に移行して、モータ電気角θをもとに図１２（ａ）〜（ｃ）に示すＵ〜Ｗ相電流算出マップを参照してＵ〜Ｗ相の相電流指令値Ｉｕ〜Ｉｗを算出する。
ここで、相電流算出マップは、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、正弦波に３次、５次高調波を重畳して角を丸くした台形波状の疑似矩形波に形成された無結線式ブラシレスモータ１２の電機子巻線Ｌｕ〜Ｌｗの誘起電圧波形と同一波形となる相電流指令値Ｉｕ〜Ｉｗと電気角θとの関係が表され、各相電流指令値Ｉｕ〜Ｉｗは互いに１２０°位相がずれている。
【００４４】
次いで、ステップＳ１１に移行して、操舵補助補償値ＩT′と相電流指令値Ｉｕ〜Ｉｗとを乗算して相電流目標値ＩTU* 〜ＩTW* を算出し、次いでステップＳ１２に移行して、モータ電流検出部１７ｕ〜１７ｗからモータ電流Ｉｄｕ〜Ｉｄｗを読込み、次いでステップＳ１３に移行して、相電流目標値ＩTU* 〜ＩTW* からモータ電流Ｉｄｕ〜Ｉｄｗを減算して電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗを算出してからステップＳ１４に移行する。
【００４５】
このステップＳ１４では、下記（１）〜（３）式のＰＩ演算を行って電圧指令値Ｖｖ〜Ｖｗを算出する。
Ｖｕ＝Ｋｐ×ΔＩｕ＋Ｋｉ∫ΔＩｕｄｔ      …………（１）
Ｖｖ＝Ｋｐ×ΔＩｖ＋Ｋｉ∫ΔＩｖｄｔ      …………（２）
Ｖｗ＝Ｋｐ×ΔＩｗ＋Ｋｉ∫ΔＩｗｄｔ      …………（３）
ここで、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲインである。
【００４６】
次いで、ステップＳ１５に移行して、ステップＳ１４で算出した電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗの夫々を正及び負のバッテリー電圧±Ｖｂで制限する電圧制限処理を行ってからステップＳ１６に移行する。
このステップＳ１６では、電圧制限された電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗに基づいて下記（４）〜（６）式の演算を行ってＵ〜Ｗ相のデューティ指令値Ｄｕ〜Ｄｗを算出する。
Ｄｕ＝５０＋（Ｖｕ／２Ｖｂ）×１００      …………（４）
Ｄｖ＝５０＋（Ｖｖ／２Ｖｂ）×１００      …………（５）
Ｄｗ＝５０＋（Ｖｗ／２Ｖｂ）×１００      …………（６）
【００４７】
次いで、ステップＳ１７に移行して、後述する異常検出処理で設定される異常フラグＡＦが“０”以外の値に設定されているか否かを判定し、異常フラグＡＦが“０”に設定されているときにはインバータ回路３４ｕ〜３４ｗ、モータハーネスＭＨ１〜ＭＨ６、電機子巻線Ｌｕ〜Ｌｗのモータ駆動系に異常がないものと判断してステップＳ１８に移行して、前記ステップＳ１６で算出したデューティ指令値Ｄｕ〜Ｄｗをゲート駆動回路１９に出力してから前記ステップＳ１に戻る。
【００４８】
一方、ステップＳ１７の判定結果が、異常フラグＡＦが“０”以外の“１”〜“３”であるときには、インバータ回路３４ｕ〜３４ｗ、モータハーネスＭＨ１〜ＭＨ６、電機子巻線Ｌｕ〜Ｌｗのモータ駆動系に異常が発生したものと判断して、ステップＳ１９に移行して、異常フラグＡＦが“１”であるときにはＵ相駆動系の異常であると判断して、Ｕ相ＰＷＭ信号Ｐｕ１及びＰｕ２の出力を停止させるＰＷＭ信号出力停止指令をゲート駆動回路１９に出力してからステップＳ２０に移行する。
【００４９】
このステップＳ２０では、モータ角速度ωの絶対値｜ω｜が予め設定した駆動トルクが発生できない電気角区間が生じる高速転舵であることを判定する各設定値ωｓを超えているか否かを判定し、ω≦ωｓであるときには、全ての電気角区間で駆動トルクを発生することができる低速回転領域であると判断して、ステップＳ２１に移行し、正常な２相分の前記ステップＳ１６で設定されたデューティ指令値をゲート駆動回路１９に出力してから前記ステップＳ１に戻り、｜ω｜＞ωｓであるときには、高速転舵領域であるものと判断して、ステップＳ２２に移行し、正常な２相のデューティ指令値を低速転舵領域の最大速度近傍に対応する５０％を挟んで対称的なデューティ指令値ＤＬ〜ＤＨの範囲に制限し、制限したデューティ指令値をゲート駆動回路１９に出力してから前記ステップＳ１に戻る。
【００５０】
この図１０の処理で、ステップＳ１〜ステップＳ１８の処理が駆動制御部に対応し、ステップＳ１９〜Ｓ２１の処理が異常時制御部に対応し、ステップＳ２０及びＳ２２の処理がモータ速度抑制部に対応している。
また、マイクロコンピュータ１８では、インバータ回路３４ｕ〜３４ｗスイッチング素子異常、モータハーネスＭＨ１〜ＭＨ６及び電機子巻線Ｌｕ〜Ｌｗの天絡、地絡による異常を検出する図１３に示す異常検出処理を実行する。
【００５１】
この異常検出処理は、図１３に示すように、所定時間例えば１０ｍｓｅｃ毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ３１で、異常検出回路４１から出力される現在の加算電圧Ｖｕｓ(n)〜Ｖｗｓ(n)を読込み、次いでステップＳ３２に移行して、読込んだ加算電圧Ｖｕｓ(n)〜Ｖｗｓ(n)に基づいて下記（７）〜（９）式の移動平均演算を行って移動平均値Ｖｕｓｍ(n)〜Ｖｗｓｍ(n)を算出する。
Ｖｕｓｍ(n)＝（１−ａ）Ｖｕｓｍ(n-1)＋ａ・Ｖｕｓ(n)    …………（７）
Ｖｖｓｍ(n)＝（１−ａ）Ｖｖｓｍ(n-1)＋ａ・Ｖｖｓ(n)    …………（８）
Ｖｗｓｍ(n)＝（１−ａ）Ｖｗｓｍ(n-1)＋ａ・Ｖｗｓ(n)    …………（９）
ここで、  ｎ＝１，２，３……、初期値Ｖｕｓｍ(0)＝Ｖｖｓｍ(0)＝Ｖｗｓｍ(0)＝Ｖｂ、ａはデータの重み係数であり、０＜ａ＜１、Ｖｕｓｍ(n-1)は前回の移動平均値である。
【００５２】
次いで、ステップＳ３３に移行して、移動平均値Ｖｕｓｍ(n)からバッテリー電圧Ｖｂを減算した値（Ｖｕｓｍ(n)−Ｖｂ）の絶対値が予め設定した閾値Ｖｍｓを超えているか否かを判定し、｜Ｖｕｓｍ(n)−Ｖｂ｜＞Ｖｍｓであるときには、Ｕ相にインバータ回路３４ｕのスイッチング素子Ｔｒｕ１〜Ｔｒｕ４がオン状態に固定されるオン異常、モータハーネスＭＨ１，ＭＨ２及び電機子巻線Ｌｕに天絡、地絡が発生したＵ相駆動系の異常と判断してステップＳ３４に移行し、異常フラグＡＦをＵ相の異常であることを表す“１”に設定してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【００５３】
また、ステップＳ３３の判定結果が、｜Ｖｕｓｍ(n)−Ｖｂ｜≦Ｖｍｓであるときには、Ｕ相駆動系が正常であると判断してステップＳ３５に移行し、移動平均値Ｖｖｓｍ(n)からバッテリー電圧Ｖｂを減算した値（Ｖｖｓｍ(n)−Ｖｂ）の絶対値が予め設定した閾値Ｖｍｓを超えているか否かを判定し、｜Ｖｖｓｍ(n)−Ｖｂ｜＞Ｖｍｓであるときには、Ｖ相にインバータ回路３４ｖのスイッチング素子Ｔｒｖ１〜Ｔｒｖ４がオン状態に固定されるオン異常、モータハーネスＭＨ３，ＭＨ４及び電機子巻線Ｌｖに天絡、地絡が発生したＶ相駆動系の異常と判断してステップＳ３６に移行し、異常フラグＡＦをＶ相の異常であることを表す“２”に設定してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【００５４】
さらに、ステップＳ３７の判定結果が、｜Ｖｖｓｍ(n)−Ｖｂ｜≦Ｖｍｓであるときには、Ｖ相駆動系が正常であると判断してステップＳ３７に移行し、移動平均値Ｖｗｓｍ(n)からバッテリー電圧Ｖｂを減算した値（Ｖｗｓｍ(n)−Ｖｂ）の絶対値が予め設定した閾値Ｖｍｓを超えているか否かを判定し、｜Ｖｗｓｍ(n)−Ｖｂ｜＞Ｖｍｓであるときには、Ｗ相にインバータ回路３４ｖのスイッチング素子Ｔｒｗ１〜Ｔｒｗ４がオン状態に固定されるオン異常、モータハーネスＭＨ５，ＭＨ６及び電機子巻線Ｌｗに天絡、地絡が発生したＷ相駆動系の異常と判断してステップＳ３８に移行し、異常フラグＡＦをＷ相の異常であることを表す“３”に設定してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【００５５】
さらにまた、ステップＳ３７の判定結果が、｜Ｖｗｓｍ(n)−Ｖｂ｜≦Ｖｍｓであるときには、Ｕ相駆動系〜Ｗ相駆動系の全てが正常であるものと判断して、ステップＳ３９に移行して、異常フラグＡＦを“０”にリセットしてからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
この図１３の処理と異常検出回路４１とで異常検出部に対応している。
【００５６】
次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
今、車両が停車していると共に、無結線式モータ１２も停止しており、ステアリングホイール１が操舵されておらず、操舵トルクセンサ３で検出される操舵トルク検出値Ｔが電圧Ｖ0であるものとする。
この状態で、マイクロコンピュータ１８で図１０に示す操舵制御処理を実行すると、操舵トルク検出値Ｔが電圧Ｖ0であるので、ステップＳ２で算出される操舵トルクＴｓが“０”となり、車両が停車していて車速検出値Ｖも“０”であるので、図１１の制御マップを参照して算出される操舵補助指令値ＩTも“０”となり、各種補償値Ｉi、Ｉf及びＩｒも“０”となるので、操舵補助補償値ＩT′も“０”となる。
【００５７】
このとき、無結線式モータ１２の位相検知部３５で検出されるロータ２０の位相が電気角変換部５０に供給されて、このときの電気角θが例えば０°であるものとすると、図１２（ａ）〜（ｃ）に示す相電流指令値算出マップを参照して算出されるＵ相の相電流指令値Ｉｕは“０”、Ｖ相の相電流指令値Ｉｖは相電流指令値Ｉｕに対して位相が１２０°遅れているので−Ｉｍａｘとなり、Ｗ相の相電流指令値Ｉｗは相電流指令値Ｉｕに対して位相が１２０°進んでいるので＋Ｉｍａｘとなっている。
そして、これら相電流指令値Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗと操舵補助指令値ＩTとが乗算されて相電流目標値ＩTU* 、ＩTV* 及びＩTW* が算出されるが、これらも全て“０”となる(ステップＳ１１)。
【００５８】
また、モータ電流検出部１７ｕ、１７ｖ及び１７ｗで検出されるモータ電流Ｉｄｕ、Ｉｄｖ及びＩｄｗも“０”となっているので、電流偏差ΔＩｕ、ΔＩｖ及びΔＩｗも“０”となり、これらに基づいて算出される電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗも“０”となって、デューティ指令値Ｄｕ、Ｄｖ及びＤｗが全て５０％となり、無結線式ブラシレスモータ１２及びその駆動系が正常であるものとすると、５０％のデューティ指令値Ｄｕ、Ｄｖ及びＤｗがゲート駆動回路１９に出力される。
【００５９】
このため、ゲート駆動回路１９から出力されるＰＷＭ信号Ｐｕ１，Ｐｖ１，Ｐｗ１及びＰｕ２，Ｐｖ２，Ｐｗ２のオン・オフ比が略等しくなり、例えばインバータ回路３４ｕでみると、スイッチング素子Ｔｒｕ１及びＴｒｕ４がオン状態となる時間とスイッチング素子Ｔｒｕ２及びＴｒｕ３がオン状態となる時間とが等しくこれらが交互に行われるので、電子機巻線Ｌｕには電流が流れず、他のインバータ回路３４ｖ及び３４ｗでも同様に電機子巻線Ｌｖ及びＬｗに電流が流れないので、無結線式ブラシレスモータ１２が停止状態を維持する。
【００６０】
この車両の停車状態での無結線式ブラシレスモータ１２の停止状態から運転者がステアリングホイール１を例えば右操舵する所謂据え切りを行うと、これに応じて操舵トルクセンサ３から運転者の操舵トルクに対応する操舵トルク検出値Ｔが電圧Ｖ0より高くなり、操舵トルクＴｓが正の大きな値となる。
このため、図１１の操舵補助指令値算出マップを参照して算出される操舵補助指令値ＩTが正の比較的大きな値となり、これに補償値Ｉi、Ｉf、Ｉｒを加算した操舵補助補償値ＩT′が算出され（ステップＳ８）、これに図１２（ａ）〜（ｃ）に示す相電流算出マップを参照して算出される正の相電流指令値Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗが乗算されるので、振幅を操舵補助指令値ＩTとする相電流目標値ＩTU* 、ＩTV* 及びＩTW* が算出される（ステップＳ１１）。
【００６１】
このとき、モータ電流Ｉｄｕ、Ｉｄｖ及びＩｄｗは“０”を維持しているので、電流偏差ΔＩｕ、ΔＩｖ及びΔＩｗは、相電流目標値ＩTU* 、ＩTV* 及びＩTW* がそのまま算出されることなり、これに基づいて正の比較的大きな電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗが算出され、このときの電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗがバッテリー電圧＋Ｖｂを超える場合にはバッテリー電圧＋Ｖｂに制限される（ステップＳ１５）。
【００６２】
そして、制限された電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗに基づいてデューティ指令値Ｄｕ、Ｄｖ及びＤｗが算出されるので、これらデューティ指令値Ｄｕ、Ｄｖ及びＤｗが５０％より大きい値となり、これがゲート駆動回路１９に出力されるので、図８（ａ）に示すようにインバータ回路３４ｕ〜３４ｗでスイッチング素子Ｔｒｊ１から端子ｔｊａ、電機子巻線Ｌｊ、端子ｔｊｂ、スイッチング素子Ｔｒｊ４を通じて接地に電流が１２０°位相が異なり、無結線式ブラシレスモータ１２の誘起電圧波形と等しく、正弦波に３次高調波及び５次高調波を重畳した角が丸みを帯びた台形波状態の疑似矩形波電流が流れ、無結線式ブラシレスモータ１２が例えば時計方向に回転駆動される。このため、無結線式モータ１２で操舵トルクＴに基づく目標補助操舵トルクＴｔに応じた補助操舵力を発生し、この補助操舵力を、減速ギヤ１１を介してステアリングシャフト２に伝達することができ、運転者が軽い操舵を行うことができる。
【００６３】
同様に、運転者がステアリングホイール１を据え切り状態で左操舵した場合には、操舵補助指令値ＩTが負値となるので、図１０の操舵制御処理におけるステップＳ１６で算出されるデューティ指令値Ｄｕ、Ｄｖ及びＤｗが５０％より小さく０％に近い値となり、励磁コイルＬｕ〜Ｌｗに流れる電流が上述とは逆に流れることになり、無結線式ブラシレスモータ１２が例えば反時計方向に逆転駆動される。
【００６４】
一方、図１３に示す異常検出処理では、異常検出回路４１から出力される加算電圧Ｖｕｓ〜Ｖｗｓを所定時間毎に読込み、これらを移動平均処理することにより、平均値Ｖｕｓｍ(n)〜Ｖｗｓｍ(n)を算出しており、インバータ回路３４ｕ〜３４ｗ、モータハーネスＭＨ１〜ＭＨ６及び励磁コイルＬｕ〜Ｌｗが正常である場合には、前述したように、インバータ回路３４ｊの端子電圧Ｖｊａ及びＶｊｂがデューティ指令値Ｄｕ〜Ｄｗに応じたデューティ比で交互にオン・オフを繰り返しており、両端子電圧Ｖｊａ及びＶｊｂの加算値は、図８（ｆ）に示すように、ＰＷＭ信号Ｐｊ１及びＰｊ２のデューティ比にかかわらずバッテリー電圧Ｖｂに略一致する。
【００６５】
このため、移動平均値Ｖｊｓｍ(n)からバッテリー電圧Ｖｂを減算した絶対値｜Ｖｊｓｍ(n)−Ｖｂ｜は、略“０”となって、閾値Ｖｍｓより小さい値となるので、図１３の処理において、ステップＳ３３からステップＳ３５、ステップＳ３７を経てステップＳ３９に移行して、異常フラグＡＦを正常であることを表す“０”にリセットする。
【００６６】
しかしながら、前述したように、据え切り状態でステアリングホイール１を右操舵している状態で、インバータ回路３４ｗのスイッチング素子Ｔｒｗ４がＰＷＭ信号Ｐｗ２がオフ状態となってもオン状態を継続するオン異常となったときには、端子電圧Ｖｗｂが常時略接地電位即ちスイッチング素子Ｔｒｗ４のオン抵抗Ｒ0にモータ電流Ｉｍを乗算した電位を継続することになるため、異常検出回路４１の加算回路４２ｗから出力される加算電圧Ｖｗｓが図９（ｆ）に示すように、略バッテリー電圧Ｖｂと略零接地電圧とを繰り返すことになり、加算電圧Ｖｗｓの移動平均値Ｖｗｓｍ(n)がバッテリー電圧Ｖｂより大幅に小さくなる。このため、図１３のステップＳ３３で、｜Ｖｕｓｍ(n)−Ｖｂ｜＞Ｖｍｓとなって、ステップＳ３４に移行し、異常フラグＡＦが“１”にセットされる。
【００６７】
このため、図１０の操舵制御処理におけるステップＳ１７でからステップＳ１９に移行し、ゲート駆動回路１９に対してＵ相のインバータ回路３４ｗを駆動するＰＷＭ信号Ｐｗ１及びＰｗ２の出力を停止させるＰＷＭ信号出力停止指令を出力する。このため、インバータ回路３４ｗの駆動が停止されて、励磁コイルＬｗに対する通電制御が停止される。
しかしながら、残りの正常な２つのＶ相及びＷ相のインバータ回路３４ｕ及び３４ｖについては、無結線式ブラシレスモータ１２が低速回転領域にある状態では、ステップＳ１６で算出されるデューティ指令値Ｄｕ及びＤｖに基づくＰＷＭ信号Ｐｕ１，Ｐｕ２及びＰｖ１，Ｐｖ２の出力が継続される。
【００６８】
このときの、励磁コイルＬｕ〜Ｌｗに通電されるＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流は、説明を簡単にするためにＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流が正弦波であるものとすると、図１４（ａ）に示すようになり、異常が発生したＷ相電流についてはスイッチング素子Ｔｒｗ２と並列なフライホイールダイオードＤ−端子ｔｗａ−電機子巻線Ｌｗ−端子ｔｗｂ−スイッチング素子Ｔｒｗ４−フライホイールダイオードＤの閉ループが形成されるので、ロータ２０の回転に伴う誘導起電力による電流が流れ、この電流によってモータを制動させる方向のモータ制動トルクを発生させる。
【００６９】
しかしながら、無結線式ブラシレスモータ１２が低速転舵領域で回転駆動されている状態では、異常となったＷ相で発生するモータ制動トルクは図１４（ｂ）において曲線Ｌａで示すように僅かなものであり、正常なＵ相及びＶ相で発生するモータ駆動トルクは図１４（ｂ）において曲線Ｌｎで示すように脈動するが駆動トルクを発生できない電気角区間はなく、ステアリングホイール１が振動することにはなるが操舵補助力を十分に発揮することができる。
【００７０】
ところが、ステアリングホイール１が急操舵される高速転舵領域で無結線式ブラシレスモータ１２が駆動される状態では、上記と同様にＷ相のインバータ３４ｗにおけるスイッチング素子Ｔｒｗ４がオン異常になった場合には、インバータ３４ｗに形成される閉ループによって発生する誘導起電力に基づくＷ相電流が図１５（ａ）に示すように負方向の振幅が大きくなり、これによって図１５（ｂ）に示すようにＷ相によるモータ制動トルクが増加し、これによって正常なＵ相及びＶ相によって発生されるモータ駆動トルクが相殺されて駆動トルクを発揮できない電気角区間が存在することになり、ステアリングホイール１に引っ掛かり感が発生し、運転者に違和感を与えることなる。
【００７１】
このため、本実施形態では、無結線式ブラシレスモータ１２のモータ角速度ωを検出し、このモータ角速度ωの絶対値が低速転舵領域の上限近傍のモータ角速度に対応する設定値ωｓを超えたときに、図１０の処理において、ステップＳ２０からステップＳ２２に移行して、そのときの正常なＵ相及びＶ相のデューティ指令値Ｄｕ及びＤｖを低速転舵領域の上限近傍のモータ角速度となるデューティ指令値を、５０％を挟んで対称なデューティ指令値ＤＬ〜ＤＨの範囲に制限することにより、無結線式ブラシレスモータ１２が高速転舵領域で回転することを抑制し、低速転舵領域で駆動して操舵補助力の発生状態を継続させる。
【００７２】
また、モータハーネスＭＨ６や励磁コイルＬｗが地絡した場合も上記と同様に検出することができ、バッテリー電源側のスイッチング素子Ｔｊ１がオン異常となった場合には、端子電圧Ｖｊａが略バッテリー電圧Ｖｂを維持することになるので、端子電圧Ｖｊｂは略接地電圧と略バッテリー電圧Ｖｂとを繰り返すので、加算電圧がバッテリーＶｂとその２倍の状態とを繰り返すことになり、移動平均値Ｖｊｓｍ(n)がバッテリー電圧Ｖｂより高くなることにより、｜Ｖｊｓｍ(n)−Ｖｂ｜＞Ｖｍｓとなって異常状態と判断することができる。さらに、他のＵ相又はＶ相で異常が発生した場合も上記と同様に検出することができる。
【００７３】
また、上記実施形態のように、ベクトル制御を用いることなく、無結線式ブラシレスモータ１２を駆動制御することにより、演算処理を簡略化してシンプルな駆動制御部を形成することができる。
また、本実施形態では、モータが従来のＹ結線式モータやΔ結線式モータのように励磁コイルの一端又は両端を互いに接続したものではなく、３相ブラシレスモータを形成する各励磁コイルＬｕ〜Ｌｗが互いに結線されることなく独立して巻装された無結線式ブラシレスモータ１２であるので、各励磁コイルＬｕ〜Ｌｗで個別に通電制御を行うことが可能であることから、３次及び５次高調波を含む疑似矩形波電流を、何ら制限を受けることなく通電することができる。したがって、モータ電流波形は、逆起電圧波形と同様の正弦波に対して幅広で角を落として丸みのある疑似矩形波としている。
【００７４】
このため、無結線式モータ１２の出力は、出力＝電流×電圧＝トルク×回転速度であるので、正弦波の逆起電圧及び駆動電流を使用する場合に比較して実効値を格段に向上させることができ、大きな出力を得ることができると共に、トルクリップルのない一定出力を得ることができると共に、インバータ回路、モータハーネス、電機子巻線の駆動系に異常が発生したときのモータ駆動トルクの脈動をモータ電流波形が正弦波である場合に比較して低減させることができる。
【００７５】
これに対して、従来の結線式ブラシレスモータでは、逆起電圧波形は、本実施形態と略同様の疑似矩形波とすることができるが、モータの電機子巻線に３次高調波成分を流すことができないので、電流波形は図１６（ａ）に示すように、幅狭の疑似矩形波となり、面積が小さくなって実効値が正弦波よりは良いが本実施形態に比較すると低下することになり、出力もその分減少することになる。
【００７６】
なお、従来の結線式ブラシレスモータで３次高調波成分を電機子巻線に流すことができない理由は、以下の通りである。
すなわち、励磁コイルがＹ結線又はΔ結線された３相モータでは、各相に電流を流すためには各励磁コイルの各端子に電圧を印加する必要があり、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相に１次成分（正弦波）の電流を流すための各端子電圧は以下のようになる。
【００７７】
Ｉｕ＝Ｉ0ｓｉｎθ                  Ｖｕ＝Ｖ0ｓｉｎθ
Ｉｖ＝Ｉ0ｓｉｎ（θ−２π／３）    Ｖｖ＝Ｖ0ｓｉｎ（θ−２π／３）
Ｉｗ＝Ｉ0ｓｉｎ（θ＋２π／３）    Ｖｗ＝Ｖ0ｓｉｎ（θ＋２π／３）
そして、３次高調波を重畳した電流を印加するための各端子電圧は以下のようになる。
Ｖｕ＝Ｖ0ｓｉｎθ＋Ｖ1ｓｉｎ３θ
Ｖｖ＝Ｖ0ｓｉｎ（θ−２π／３）＋Ｖ1ｓｉｎ｛３（θ−２π／３）｝
＝Ｖ0ｓｉｎ（θ−２π／３）＋Ｖ1ｓｉｎ（３θ−２π）
＝Ｖ0ｓｉｎ（θ−２π／３）＋Ｖ1ｓｉｎ３θ
Ｖｗ＝Ｖ0ｓｉｎ（θ＋２π／３）＋Ｖ1ｓｉｎ｛３（θ＋２π／３）｝
＝Ｖ0ｓｉｎ（θ＋２π／３）＋Ｖ1ｓｉｎ（３θ＋２π）
＝Ｖ0ｓｉｎ（θ＋２π／３）＋Ｖ1ｓｉｎ３θ
【００７８】
このように、各端子にＶ1ｓｉｎ３θという同じ電圧を印加することになるため、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相に３次高調波電流を流すことができない。同様に５相モータでは各相に５次高調波電流を流すことはできない。
ここで、正弦波に３次高調波及び５次高調波を重畳した相電流指令値Ｉｕ〜Ｉｗを算出するためには、入力を操舵補助指令値ＩTと、無結線式モータ１２の電気角θとし、これらに基づいて内部演算で出力の式（出力＝トルク×回転速度＝電流×電圧）を満たすように各相電流目標値Ｉｕ〜Ｉｗを演算する。
【００７９】
ところで、無結線式モータの性能を最大限に引き出すには、正弦波に３次高調波を重畳する必要があるが、従来のベクトル制御では、３相モータで３ｎ次成分の電流を流すことができないように、従来の２相／３相変換を有するベクトル制御では３ｎ相次成分の電流指令値を算出することができない。
そこで、モータの出力はトルク×回転速度＝電流×電圧であるので、逆起電圧波形と電流波形との正弦波に３次高調波及び５次高調波を重畳した疑似矩形波は以下のように表される。
【００８０】
Eu＝E1*sin(θ)+E3*sin(3*θ)+E5*sin(5*θ)
Ev＝E1*sin(θ-2/3*PI)+E3*sin(3*(θ-2/3*PI))+E5*sin(5*(θ-2/3*PI))
Ew＝E1*sin(θ+2/3*PI)+E3*sin(3*(θ+2/3*PI))+E5*sin(5*(θ+2/3*PI))
Iu＝I1*sin(θ)+I3*sin(3*θ)+I5*sin(5*θ)
Iv＝I1*sin(θ-2/3*PI)+I3*sin(3*(θ-2/3*PI))+I5*sin(5*(θ-2/3*PI))
Iw＝I1*sin(θ+2/3*PI)+I3*sin(3*(θ+2/3*PI))+I5*sin(5*(θ+2/3*PI))
一方、モータの出力は、
【００８１】
【数１】
2006149146.tif 000003
となる。出力が一定値であればトルクリップルがない。つまり、cos(6θ)を含む項が“０”になればトルクリップルのない一定出力が得られる。
【００８２】
逆起電圧波形はモータを設計する時点で決定するため、逆起電圧の１，３，５次成分Ｅ１，Ｅ３，Ｅ５は既知である。
したがって、cos(6θ)を含む項を“０”にするように電流の１，３，５次成分Ｉ１，Ｉ３，Ｉ５を決めれば、トルクリップルのない相電流指令値を算出することができる。
相電流指令値の１，３，５次成分Ｉ１，Ｉ３，Ｉ５の振幅は操舵補助指令値ＩTによって決まるが、その比Ｉ１：Ｉ３：Ｉ５は逆起電圧の１，３，５次成分Ｅ１，Ｅ３，Ｅ５とcos(6θ)を含む項を“０”にする条件より、予め求めることができる。
【００８３】
具体例として、図１６（ｂ）は図１６（ｃ）に示す３次及び５次高調波を含む逆起電圧波形に対してトルクリップルのない電流波形を予め求めた例であり、前述した図１２（ａ）〜（ｃ）に示す相電流指令値算出マップに記憶されている特性線と同一波形である。
より具体的に説明すると、cos(6θ)を含む項を“０”にする条件、Ｅ１・Ｅ３＋Ｅ３・Ｉ３＋Ｅ５・Ｉ１＝０を満たす相電流目標値は一意に求まらない。
そこで、電流波形と逆起電圧波形とを同一形状にするという条件で拘束する。
すなわち、Ｉ１＝ａＥ１，Ｉ３＝ａＥ３，Ｉ５＝ａＥ５として、
ａＥ１・Ｅ５＋ａＥ３・Ｅ３＋ａＥ５・Ｅ１＝０
Ｅ３2＝−２Ｅ１・Ｅ５
【００８４】
上記関係式を満足するようにモータの逆起電圧波形を設計し、これと同じ電流波形を出力すれば、トルクリップルのない相電流目標値を得ることができる。
逆起電圧Ｅ１〜Ｅ５はモータ回転速度ωに比例するので、モータの出力の式は以下のように表すことができる。
Ｔ＝Ｋ１・Ｉ１＋Ｋ３・Ｉ３＋Ｋ５・Ｉ５
ここで、Ｋ１〜Ｋ５は上述の手順で予め求められる定数である。
【００８５】
このように、第１の実施形態では、無結線モータ２０の励磁コイルＬｕ〜Ｌｗの逆起電圧波形及び駆動電流波形を共に３次高調波を含む疑似矩形波とすることができ、実効値を向上させて、大きな出力を得ることができる。すなわち、３次高調波は、疑似矩形波をフーリエ級数展開した際の係数が１次成分の次に大きいので、正弦波にその３次高調波を重畳することにより、実効値を上げるための効率が最もよくなり、大きな出力を得ることができる。
【００８６】
また、無結線式ブラシレスモータ１２を使用して、各励磁コイルの両端に夫々インバータ回路３４ｕ、３４ｖ及び３４ｗを接続し、これら励磁コイルＬｕ、Ｌｖ及びＬｗの両端を逆位相駆動することにより、前述したように各励磁コイルの端子間電圧Ｖｕａｂ、Ｖｖａｂ及びＶｗａｂは、下記（１０）式、（１１）式及び（１２）式で表される。
Ｖｕｎ＝２×Ｖ0×ｓｉｎ（ωｔ＋α）            …………（１０）
Ｖｖｎ＝２×Ｖ0×ｓｉｎ（ωｔ−２π／３＋α）  …………（１１）
Ｖｗｎ＝２×Ｖ0×ｓｉｎ（ωｔ−２π／３＋α）  …………（１２）
【００８７】
一方、同一構成のＹ結線モータの場合は等価回路が図１７に示すように、各励磁コイルＬｕ、Ｌｖ及びＬｗの一端が互いに接続された中性点の電圧ＶｎがＶｎ＝０（Ｖ）であるので、各励磁コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの端子間電圧Ｖｕｎ、Ｖｖｎ及びＶｗｎは下記（１３）式、（１４）式及び（１５）式で表される。
Ｖｕｎ＝Ｖ0×ｓｉｎ（ωｔ＋α）            …………（１３）
Ｖｖｎ＝Ｖ0×ｓｉｎ（ωｔ−２π／３＋α）  …………（１４）
Ｖｗｎ＝Ｖ0×ｓｉｎ（ωｔ−２π／３＋α）  …………（１５）
【００８８】
このため、励磁コイルＬｕを例にとると、本発明による無結線式モータ１２の端子電圧Ｖｕａ、Ｖｕｂ、端子間電圧Ｖｕａｂは図１８（ａ）に示すようになり、従来のＹ結線式モータの場合の端子電圧Ｖｕ、端子電圧Ｖｖ、端子間電圧Ｖｕｖ及び中性点電圧Ｖｎは図１８（ｂ）に示すようになる。一方、本発明による無結線式モータ１２の端子間電圧Ｖｕａｂ、Ｖｖａｂ、Ｖｗａｂは図１９（ａ）に示すようになり、従来のＹ結線式モータの場合のコイル両端電圧Ｖｕｎ、Ｖｖｎ、Ｖｗｎは図１９（ｂ）に示すようになる。
【００８９】
これら図１８及び図１９から明らかなように、励磁コイルの両端に印加できる電圧振幅を比較した場合、無結線式モータ１２はＹ結線式モータを２倍の電源電圧で駆動した場合と同等の効果が得られる。したがって、バッテリー電圧Ｖｂを同一とした場合、無結線式モータでは励磁コイルＬｕ〜Ｌｗの駆動電圧を向上できるので、ステアリングホイール１を急操舵した場合に、電圧不足を生じることなく、最適な操舵補助力を発生させて円滑な操舵を行うことができる。
【００９０】
同様に、従来のΔ結線式モータの場合は、等価回路が図２０に示すようになり、端子間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕはＹ結線式モータの√３倍となるが、端子間電流が１／√３となり、本発明による無結線式モータ１２の励磁コイルＬｕ〜Ｌｗのコイル電流が図２１（ａ）に示すように規定電流を有効に使用できるのに対し、Δ結線式モータのコイル電流Ｉｕｖ、Ｉｖｗ、Ｉｗｕ及び相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは図２１（ｂ）に示すようになり、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが規定電流の１／√３となり、結局無結線式モータ１２ではΔ結線式モータを√３倍のモータ電流で通電したことと同等の効果が得られる。この結果、無結線式モータは励磁コイルのコイル電流を向上できるので、高トルク化を図ることができる。
したがって、Ｙ結線式モータとΔ結線式モータとを等価変換すると下記表１に示す関係式で表すことができる。
【００９１】
【表１】
2006149146.tif 000004
【００９２】
この関係式を用いて、等価交換されたＹ結線式モータ及びΔ結線式モータを、無結線式モータとした場合のモータ出力と電流特性は、Ｙ結線式モータのモータ定数で、無結線式モータに変更した場合のモータ出力特性は、図２２に示すように、破線図示のＹ結線式モータの回転速度に対して無結線式モータの回転速度は実線図示のように最大電流で規制された最大トルクからトルクが減少するに応じて回転速度の増加分が多くなることになり、回転速度を向上させることができる。
【００９３】
また、Δ結線モータのモータ定数で、無結線式モータに変更した場合のモータ出力特性は、図２３に示すように、破線図示のΔ結線式モータのトルク特性に対して、無結線式モータでは回転数が最大回転数から減少するに応じてトルクの増加分が多くなることになり、この分トルクを向上させることができる。
さらに、Ｙ結線式モータとΔ結線式モータの中間モータ定数で、無結線式モータに変更した場合のモータ出力特性は図２４に示すように、破線図示の従来モータの回転速度特性に対して、無結線式モータの場合には実線図示のように回転速度及びトルクの双方を向上させることができる。
【００９４】
このため、電動パワーステアリング装置に無結線式モータ１２を適用した場合に、必要とする特性に合わせてモータ定数を設定することにより、必要とする任意のモータ出力特性を得ることができる。
なお、上記実施形態においては、インバータ回路３４ｕ〜３４ｗを使用して無結線式ブラシレスモータ１２の励磁コイルＬｕ〜Ｌｗを通電制御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、図２５に示すように、励磁コイルＬｕ〜Ｌｗの両端側に個別にインバータ回路３４ａ及び３４ｂを接続するようにしても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００９５】
また、上記実施形態においては、異常検出回路４１として、加算回路４２ｕ〜４２ｗ、バイアス回路４３及び分圧兼フィルタ回路４４を設けた場合について説明したが、分圧兼フィルタ回路４４を省略し、これに代えて図１３の異常検出処理の閾値Ｖｍｓの値を変更するようにしてもよく、さらに、始動時の異常検出を行わない場合には、バイアス回路４３を省略するようにしてもよい。
【００９６】
さらに、上記実施形態では、図１３の異常検出処理で、加算電圧Ｖｊｓの移動平均値を算出するように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、所定個数の加算電圧を平均する単純平均処理を行うようしてもよい。
さらにまた、上記実施形態では、異常検出処理で、平均値を算出することなく、加算電圧Ｖｊｓのタイマ割込周期（サンプリング周期）毎の変化量を算出し、この変化量が所定値以上であるときには、異常であると判断するようにしてもよい。
【００９７】
なおさらに、上記実施形態においては、無結線式モータの誘起電圧波形と駆動電流波形とを同一の疑似矩形波状と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、誘起電圧波形又は駆動電流波形を位相及び形状は変化させず、振幅のみを変化させるようにしても上記第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、上記実施形態においては、疑似矩形波を正弦波に３次及び５次高調波を重畳して形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、２次以上の高次高調波を任意の組合せで重畳するようにしても良く、高調波を重畳しない正弦波のみの電流波形としてもよく、この場合には、相電流算出用マップを３相正弦波とすればよい。
【００９８】
さらに、上記実施形態においては、駆動制御部を簡易な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、ベクトル制御の優れた特性を利用してベクトル制御ｄ、ｑ成分の電流指令値を決定した後、この電流指令値を各励磁コイルＬｕ〜Ｌｗに対応した各相電流指令値に変換することにより、相電流目標値ＩTU* 、ＩTV* 及びＩTW* を算出するようにしてもよく、さらには全てをベクトル制御で行うようにしてもよい。
【００９９】
なおさらに、上記各実施形態においては、本発明を無結線式の３相ブラシレスモータ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、複数Ｎ（Ｎは３以上の整数）相のブラシレスモータ又は他のモータに適用することもできる。
また、上記各実施形態においては、本発明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、他の駆動モータを有する任意の装置に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合の第１の実施形態を示すシステム構成図である。
【図２】操舵トルクセンサから出力される操舵トルク検出値の出力特性を示す特性図である。
【図３】無結線式モータを示す断面図である。
【図４】図３のロータを示す斜視図である。
【図５】無結線式モータの駆動回路を示すブロック図である。
【図６】無結線式モータの等価回路を示す回路図である。
【図７】無結線式モータの異常検出回路を示すブロック図である。
【図８】インバータ回路が正常時における異常検出回路の動作の説明に供するタイムチャートである。
【図９】インバータ回路のオン異常時における異常検出回路の動作の説明に供するタイムチャートである。
【図１０】マイクロコンピュータで実行する操舵制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１１】操舵補助指令値算出マップを示す特性線図である。
【図１２】相電流指令値算出マップを示す特性線図である。
【図１３】マイクロコンピュータで実行する異常検出処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１４】低速操舵領域での相電流及びトルクを示すタイムチャートである。
【図１５】高速操舵領域での相電流及びトルクを示すタイムチャートである。
【図１６】モータ電流波形及び逆起電圧波形を示すタイムチャートである。
【図１７】従来のＹ結線式モータの等価回路を示す回路図である。
【図１８】無結線式モータの端子電圧とＹ結線式モータの端子電圧とを示す特性線図である。
【図１９】無結線式モータのコイル両端電圧とＹ結線モータのコイル両端電圧とを示す特性線図である。
【図２０】従来のΔ結線式モータの等価回路を示す回路図である。
【図２１】無結線式モータのコイル電流とΔ結線式モータの相電流及コイル電流とを示す特性線図である。
【図２２】無結線式モータのモータ定数をＹ結線式モータのモータ定数に設定した場合のモータ特性を示す特性線図である。
【図２３】無結線式モータのモータ定数をΔ結線式モータのモータ定数に設定した場合のモータ特性を示す特性線図である。
【図２４】無結線式モータのモータ定数をＹ結線式モータ及びΔ結線式モータのモータ定数の中間に設定した場合のモータ特性を示す特性線図である。
【図２５】インバータ回路の他の例を示す回路図である。
【符号の説明】
【０１０１】
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…無結線式モータ、１５…駆動制御回路、Ｂ…バッテリー、ＩＧ…イグニッションキー、１６…車速センサ、１７ｕ〜１７ｗ…モータ電流検出部、１８…マイクロコンピュータ、１９…ゲート駆動回路、２０…ロータ、２１…ハウジング、２７…ロータコア、２８…ロータマグネット、３１…ステータ、３３…励磁コイル、Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ…三相励磁コイル、３４ｕ〜３４ｗ，３４ａ，３４ｂ…インバータ回路、３５…位相検知部、４１…異常検出回路、４２ｕ〜４２ｗ…加算回路、４３…バイアス回路、４４…分圧兼フィルタ回路、５０…電気角変換部、５１…モータ角速度変換部
【図１】
2006149146.tif 000005
【図２】
2006149146.tif 000006
【図３】
2006149146.tif 000007
【図４】
2006149146.tif 000008
【図５】
2006149146.tif 000009
【図６】
2006149146.tif 000010
【図７】
2006149146.tif 000011
【図８】
2006149146.tif 000012
【図９】
2006149146.tif 000013
【図１０】
2006149146.tif 000014
【図１１】
2006149146.tif 000015
【図１２】
2006149146.tif 000016
【図１３】
2006149146.tif 000017
【図１４】
2006149146.tif 000018
【図１５】
2006149146.tif 000019
【図１６】
2006149146.tif 000020
【図１７】
2006149146.tif 000021
【図１８】
2006149146.tif 000022
【図１９】
2006149146.tif 000023
【図２０】
2006149146.tif 000024
【図２１】
2006149146.tif 000025
【図２２】
2006149146.tif 000026
【図２３】
2006149146.tif 000027
【図２４】
2006149146.tif 000028
【図２５】
2006149146.tif 000029