(57)【要約】【課題】電力変換器又は巻線の故障時に、運転者の操舵力を安全かつ継続して補助する電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】複数のインバータ１３、１４は、バッテリー１８から供給される電流を電動機駆動制御装置６が設定した電流指令値に基づく電流Ｉａ、Ｉｂに変換し、その電流Ｉａ、Ｉｂをそれぞれに対応する三相巻線１１、１２に供給する。故障検出装置１５は、インバータ１３、１４または三相巻線１１、１２の故障を検出する。この故障検出装置１５が一方のインバータ１３または三相巻線１１の故障検出をした場合、電動機駆動制御装置６は、電流指令値を正常時よりも低減する。これにより、他方の正常なインバータ１４から対応する三相巻線１２に供給される電流Ｉｂが低下するので、運転者の操舵を補助する電動機の駆動力が低下する。このため、運転者の操舵力に変化を与え、運転者に故障の発生を気付かせることができる。【選択図】図１
2011131860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者の操舵力を電動機の駆動力により補助する電動パワーステアリング装置であって、
電力供給源と、
前記電動機の駆動力に必要な電流指令値を設定する制御手段と、
前記電力供給源から供給される電流を前記電流指令値に基づく電流に変換する複数の電力変換器と、
複数の前記電力変換器に対応して設けられ、複数の前記電力変換器からそれぞれ電流を供給されることで電動機の駆動力を発生する複数組の巻線と、
前記電力変換器または前記巻線に流れる電流を検出することで、前記電力変換器または前記巻線の故障を検出する故障検出手段とを備え、
前記制御手段は、前記故障検出手段が故障検出をした場合、前記電流指令値を正常時よりも低減し、正常な前記電力変換器から対応する前記巻線へ電流を継続して供給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２】
前記故障検出手段が故障検出をした場合、前記制御手段は複数の前記電力変換器に指令する最大電流指令値を、故障した前記電力変換器を除く正常な前記電力変換器が故障検出以前に巻線に供給していた最大電流供給値と同等にすることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記最大電流指令値は、故障した前記電力変換器を除く正常な前記電力変換器に実装される半導体素子及び電子部品が所定時間の耐熱性を維持可能な電流供給値以下、かつ、故障した前記電力変換器を除く正常な前記電力変換器が故障検出以前に巻線に供給していた最大電流供給値以上であることを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記故障検出手段が故障検出をした場合、前記制御手段は複数の前記電力変換器に指令する前記電流指令値を、故障した前記電力変換器を除く正常な前記電力変換器が故障検出以前に巻線に供給していた電流供給値に低減することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
複数の前記巻線と複数の前記電力変換器とを接続する分路に設けられることなく、前記電力供給源と複数の前記電力変換器とを接続する分路にそれぞれの前記電力変換器に対応して設けられ、前記故障検出手段が故障検出した場合、故障した前記電力変換器と前記電力供給源との間に流れる電流を遮断する複数の電流遮断手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記故障検出手段が故障検出をした場合、車両に搭載されるコンビネーションメータまたはナビゲーションディスプレイに配設されたウォーニングランプの点灯及びブザー音の少なくとも一方により運転者に注意喚起を行う注意喚起手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項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、電動パワーステアリング装置に関し、詳しくは、多系統の駆動回路により電動機を駆動する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、運転者の操舵力を電動機の駆動力により補助する電動パワーステアリング装置が公知である。この電動パワーステアリング装置は、種々のフェールセーフ機能を備えている。
特許文献１によると、電動機に複数組の三相巻線が設けられ、この三相巻線に電流を供給するインバータが各組の三相巻線に対応して設けられている。いずれかの組のインバータまたは三相巻線が故障した場合、故障したインバータから対応する三相巻線への電流供給を開閉器によって停止し、正常なインバータから対応する三相巻線への電流供給を行っている。
特許文献１では、１組の三相巻線は、各相ごとに複数の巻線から構成されている。そして一つの相を構成する複数の巻線は、それぞれ機械的な位相差が周方向に同一となるよう配置されている。このように巻線の配置による磁束分布を考慮することで、故障していない正常なインバータだけで電動機を駆動する場合、固定子と回転子との間に生じる径方向の電磁吸引力を相殺し、電動機を安定して駆動している。
【０００３】
また、特許文献２によると、電動機に１組の三相巻線が設けられ、この三相巻線に電流を供給する１個のインバータが設けられている。また、インバータと三相巻線との間には、各相ごとに電流を遮断可能なリレーが配設されている。
特許文献２では、インバータ又は三相巻線が故障した場合、故障した相を故障検出手段によって特定し、その相に流れる電流をリレーによって遮断するとともに、正常な２相のみで電動機を駆動制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０４１１９号公報
【特許文献２】特開２００９−６９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１の明細書の段落「００３０」では、１組のインバータ又は三相巻線に故障が発生し、故障していない他の正常な１組のインバータと三相巻線だけで電動機を駆動する場合、インバータから三相巻線に供給する電流を２倍にすることが望ましいと記載されている。このようにすれば、固定子に生じる磁束密度が通常運転時とほぼ同じになり、故障前と故障後で電動機の駆動力を同等に維持することが可能となる。しかしながら、電動機の駆動力を同等に維持すると、運転者はステアリングホイールの操舵に違和感を感じることなく運転することになるので、故障の発生に気付くことができず、危険な状態で運転を継続するおそれがある。
また、インバータから三相巻線に供給する電流を２倍にすると、インバータに実装される半導体素子及び電子部品の耐熱性の向上を招くことになる。このため、電動機の駆動回路を多系統にしたことによる利点であるインバータ内の半導体素子及び電子部品のコスト低減を妨げることになる。
【０００６】
一方、特許文献２では、電流を遮断するリレーをインバータと三相巻線との間の各相ごとに設けている。これを仮にＮ系統の駆動回路により電動機を駆動する電動パワーステアリング装置に適用すると、３×Ｎ個のリレーを設けることになる。このため、部品点数が増加し、製造コストが増加することが懸念される。
また、インバータ又は三相巻線が故障した場合、正常な２相によって電動機を駆動しているので、電磁吸引力が不平衡となり、電動機が振動するおそれがある。この振動が運転者の操作するステアリングホイールに伝わり、運転者に不安を与えることが懸念される。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、電力変換器又は巻線の故障時に、運転者の操舵力を安全に、かつ継続して補助することの可能な電動パワーステアリング装置を提供することにある。
また、他の目的は、製造コストを低減することの可能な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】
【０００７】
請求項１に記載の発明によると、運転者の操舵力を補助する電動機の駆動力に必要な電流指令値を制御手段が設定する。複数の電力変換器は電力供給源から供給される電流を電流指令値に基づく電流に変換する。複数の電力変換器に対応して設けられた複数組の巻線は、複数の電力変換器からそれぞれ電流を供給されることで電動機の駆動力を発生する。故障検出手段は、電力変換器または巻線に流れる電流を検出することで、電力変換器または巻線の故障を検出する。この故障検出手段が故障検出をした場合、制御手段は、電流指令値を正常時よりも低減し、正常な電力変換器から対応する巻線へ電流を継続して供給する。
これにより、電力変換器又は巻線の故障時に、電力変換器から対応する巻線に供給される電流が低下するので、運転者の操舵を補助する電動機の駆動力が低下する。このため、運転者の操舵力に変化を与え、運転者に故障の発生を気付かせることができる。したがって、電動パワーステアリング装置は、電力変換器又は巻線の故障時に、運転者の操舵力を安全に、かつ継続して補助することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明によると、故障検出手段が故障検出をした場合、制御手段は複数の電力変換器に指令する最大電流指令値を、故障した電力変換器を除く正常な電力変換器が故障検出以前に巻線に供給していた最大電流供給値と同等にする。なお、最大電流指令値とは電流指令値の最大値をいう。
これにより、正常な電力変換器から対応する巻線への最大電流供給値は、故障検出以前の最大電流供給値とほぼ変わらず通電が継続される。このため、電力変換器に実装される半導体素子及び電子部品の温度上昇が抑制されるので、これらの部品の耐熱性能を低下することができる。したがって、製造コストを低減することができる。
なお、「最大電流供給値と同等」とは、最大電流供給値と同一、又は電力変換器に実装される半導体素子及び電子部品の耐熱性を超えない程度の電流供給値をいう。
また、一般に、電動パワーステアリング装置は、電力変換器の半導体素子及び電子部品が高温になったときに電力供給源から供給される電流を低減する保護機能を備えている。そこで請求項２に記載の発明では、制御手段が最大電流指令値を低減することで、電力変換器の半導体素子及び電子部品の温度上昇が抑制される。これにより、半導体素子及び電子部品が高温となる時間が遅くなり、保護機能の作用が抑制される。したがって、運転者は自らの操舵力に依存する割合の大きな運転に切り換えることなく、例えば自動車ディーラーなどの故障を修理する場所まで、車両を安全に運転することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明によると、最大電流指令値は、故障した電力変換器を除く正常な電力変換器に実装される半導体素子及び電子部品が所定時間の耐熱性を維持可能な電流供給値以下、かつ、故障した電力変換器を除く正常な電力変換器が故障検出以前に巻線に供給していた最大電流供給値以上である。
これにより、保護機能の作用が所定時間抑制され、運転者が自らの操舵力に依存する割合の大きな運転に切り換える時期を遅らすことができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明によると、故障検出手段が故障検出をした場合、制御手段は複数の電力変換器に指令する電流指令値を、故障した電力変換器を除く正常な電力変換器が故障検出以前に巻線に供給していた電流供給値に低減する。これにより、電動機の駆動力を常に低下させ、運転者に故障の発生を容易に気付かせることができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明によると、故障検出手段が故障検出した場合、故障した電力変換器と電力供給源との間に流れる電流を遮断する複数の電流遮断手段が電力供給源と複数の電力変換器とを接続する分路に各電力変換器に対応して設けられる。
仮に、複数の巻線と複数の電力変換器との間に電流遮断手段を設けると、（電力変換器の数）×（巻線の数）の電流遮断手段が必要となる。これに対し、請求項３に記載の発明では、電力供給源と複数の電力変換器との間に電流遮断手段が設けられるので、電力変換器と同数の電流遮断手段によって故障電力変換器及び巻線への電流供給を停止することができる。このため、電流遮断手段を多数配設すること無く、製造コストを低減することができる。
また、電流遮断手段により、故障した系統の電力変換器及び巻線の電流供給を停止することで、他の正常な電力変換器及び巻線によって電動機を駆動することが可能となる。このため、電動機の固定子と回転子の電磁吸引力が安定し、電動機の振動を抑制することができる。したがって、運転者の操作するステアリングホイールに振動が伝わることなく、ステアリング操作を継続して滑らかにアシストすることができる。
【００１２】
請求項６に記載の発明によると、故障検出手段が故障検出をした場合、車両に搭載されるコンビネーションメータまたはナビゲーションディスプレイに配設されたウォーニングランプの点灯及びブザー音の少なくとも一方により運転者に注意喚起を行う注意喚起手段をさらに備える。
これにより、運転者の視覚又は聴覚に注意喚起し、電動パワーステアリング装置の故障を気付かせることができる。なお、例えば聴覚などに障害がある運転者が運転している場合、聴覚又は視覚への注意喚起に気付かなくとも、上述した電動機の駆動力の低下により操舵力が明らかに変化するので、運転者は故障に気付くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態による電動パワーステアリング装置の回路図。
【図２】本発明の第１実施形態による電動パワーステアリング装置の概略構成図。
【図３】本発明の第１実施形態による電動パワーステアリング装置の電動機の巻線の配置図。
【図４】本発明の第１実施形態による電動パワーステアリング装置の故障時のフローチャート。
【図５】本発明の第２実施形態による電動パワーステアリング装置の電動機の巻線の配置図。
【図６】本発明の第３実施形態による電動パワーステアリング装置の回路図。
【図７】本発明の第３実施形態による電動パワーステアリング装置の故障時のフローチャート。
【図８】本発明の比較例の電動パワーステアリング装置の回路図。
【図９】本発明の比較例の電動パワーステアリング装置の故障時のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明による複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による電動パワーステアリング装置を図１〜図４に示す。
まず、電動パワーステアリング装置１の概略構成を図２に基づいて説明する。運転者の操舵するステアリングホイール２にステアリングシャフト３が接続されている。ステアリングシャフト３に加わる操舵トルクをトルクセンサ５が検出する。
【００１５】
トルクセンサ５から出力される操舵トルク信号、電動機の回転位置検出信号、及び図示しないＣＡＮ等により伝送される車速信号などに基づき、制御手段としての電動機駆動制御装置６が電動機７の回転方向と駆動力を決定し、この回転方向と駆動力を電動機７が出力することの可能な電流指令値を設定する。
電動機駆動制御装置６の設定した電流指令値に基づく電流が後述する電力変換器から電動機７に供給されると、電動機７が回転駆動する。電動機７の駆動力がギア８を経由してステアリングシャフト３に伝達されることで、運転者の操舵力が補助され、操舵輪９が操舵される。
【００１６】
次に、電動パワーステアリング装置１の回路構成と巻線の配置を図１及び図３に基づき説明する。
電動パワーステアリング装置１は、電動機７に設けられた複数組の三相巻線１１、１２、電動機駆動制御装置６、電力変換器としてのインバータ１３、１４、故障検出装置１５及び電流遮断手段としてのリレー１６、１７などを備えている。
本実施形態の電動機７は、三相ブラシレスモータである。電動機７は、図３に示す固定子７１の突極に巻回される２組の三相巻線１１、１２を備えている。
一組の三相巻線１１は、デルタ結線されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線を有している。他組の三相巻線は、デルタ結線されたＸ相、Ｙ相、Ｚ相の巻線を有している。これら２組の三相巻線１１、１２は、回転軸Ｏを含む仮想平面Ｐを挟んで対称に配置されている。また、Ｕ相の巻線とＸ相の巻線、Ｖ相の巻線とＹ相の巻線、Ｗ相の巻線とＺ相の巻線は、それぞれ同時に通電されるように制御されており、これらの巻線は、回転軸Ｏを挟んで対称に配置されている。
三相巻線１１、１２は、通電により回転磁界を発生する。この回転磁界が回転子７２を回転させる電動機７の駆動力となる。
【００１７】
電動機駆動制御装置６は、上述したように、回転角信号、操舵トルク信号及び車速信号などに基づき、予めメモリに格納されたアシストマップにより電動機７の駆動に必要な電流指令値を設定する。電動機駆動制御装置６は、それぞれのインバータ１３、１４が電流指令値の１／２の電流を各三相巻線１１、１２に供給することの可能なパルス信号を図示しないＰＷＭ回路によってつくる。ここで、電流指令値の１／２の電流とするのは、２組の三相巻線１１、１２に対応して２個のインバータ１３、１４が設けられ、２系統の駆動回路で電動機７を駆動するからである。つまり、電動機駆動制御装置６の設定する電流指令値は、２個のインバータ１３、１４が２組の三相巻線１１、１２に供給する電流の合計値である。
インバータ１３、１４は、例えば半導体素子としてのパワーＭＯＳＦＥＴ３０〜３５、４０〜４５、並びに、フライホイールダイオード、シャント抵抗３６〜３８、４６〜４８、及び図示しないコンデンサなどの電子部品から構成されている。
それぞれのインバータ１３、１４は、ＰＷＭ回路によって作られたパルス信号がパワーＭＯＳＦＥＴ３０〜３５、４０〜４５にスイッチング信号として印加されることにより、電力供給源としてのバッテリー１８から供給される電流を電流指令値の１／２の電流Ｉａ、Ｉｂに変換し、その電流Ｉａ、Ｉｂをそれぞれに対応する三相巻線１１、１２に供給する。
【００１８】
故障検出手段としての故障検出装置１５は、シャント抵抗３６〜３８、４６〜４８によりインバータ１３、１４または三相巻線１１、１２に流れる電流を検出することで、インバータ１３、１４または三相巻線１１、１２の故障を検出する。なお、シャント抵抗３６〜３８、４６〜４８によって検出される電流値は、フィードバック制御にも用いられる。
バッテリー１８とインバータ１３、１４とを接続する分路に、各インバータ１３、１４に対応して電流遮断手段としてのリレー１６、１７が設けられている。２個のリレー１６、１７は、故障検出装置１５が故障検出をした場合、電路を開くことで、故障したインバータ１３、１４とバッテリー１８との間に流れる電流を遮断する。
注意喚起手段１９は、故障検出装置１５が故障検出をした場合、車両に搭載されるコンビネーションメータまたはナビゲーションディスプレイに配設されたウォーニングランプの点灯及びブザー音の少なくとも一方により運転者に注意喚起を行う。
【００１９】
続いて、電動パワーステアリング装置１の故障時の作動を図４のフローチャートに基づき説明する。
電動パワーステアリング装置１の電動機７が駆動しているとき、故障検出装置１５は、インバータ１３、１４または三相巻線１１、１２に流れる電流Ｉａ、Ｉｂの信号を電動機駆動制御装置６に伝達している（Ｓ１）。
電動機駆動制御装置６がインバータ１３、１４または三相巻線１１、１２の故障検出がされていないとき（Ｓ２：ＮＯ）、電動機駆動制御装置６は通常通り２系統の駆動回路により電動機７を駆動する（Ｓ３）。
一方、電動機駆動制御装置６がインバータ１３、１４または三相巻線１１、１２の故障を検出したとき（Ｓ２：ＹＥＳ）、電動機駆動制御装置６は故障系統および故障相を特定する（Ｓ４）。また、電動機駆動制御装置６は、注意喚起手段１９により運転者に注意喚起を行う。
以下、一方のインバータ１３が故障したものとして説明する。
【００２０】
次に電動機駆動制御装置６は、故障した系統に対応するリレー１６によりその電路を開き、電流を遮断する。これにより、故障したインバータ１３及び巻線１１へ電流の供給が停止される（Ｓ５）。
続いて電動機駆動制御装置６は、インバータ１３、１４へ指令する最大電流指令値を故障したインバータ１３を除く正常なインバータ１４が故障検出以前に三相巻線１２に供給していた最大電流供給値と同等にする（Ｓ６）。このとき、一方の系統が故障しているので、フィードバック制御において、２個のインバータ１３、１４を流れる電流Ｉａ、Ｉｂの合計は、電流指令値の約１／２として検出される。このため、フィードバック制御によって、正常なインバータ１４に流れる電流が増加することになる。しかし、電動機駆動制御装置６が最大電流指令値を低減するので、正常なインバータ１４から三相巻線１２に供給される電流Ｉｂは、故障検出以前の正常なインバータ１４の最大電流供給値と同等またはそれ以下に維持される。
【００２１】
また、電動機駆動制御装置６はインバータ１３、１４へ指令する電流指令値を、故障したインバータ１３を除く正常なインバータ１４が故障検出以前に三相巻線１２に供給していた電流供給値となるように低減してもよい。つまり、電動機駆動制御装置６は、操舵トルク信号及び車速信号などに基づき電動機７が出力する駆動力を決定し、その駆動力を電動機７が出力可能な電流値を演算する。次にその演算した電流値の１／２を電流指令値として設定してもよい。なお、本実施形態では、２個のインバータのうち１個が故障したものとして説明をしているので正常時の駆動力に必要な電流値の１／２を電流指令値として設定するが、仮に３個のインバータのうち１個が故障したとき、電動機駆動制御装置６は、正常時の駆動力に必要な電流値の２／３を電流指令値として設定する。この場合であっても、電流指令値の最大値である最大電流指令値は、故障したインバータ１３を除く正常なインバータ１４が故障検出以前に三相巻線１２に供給していた最大電流供給値と同等に制限される。
その後、電動機駆動制御装置６は、正常なインバータ１４から対応する三相巻線１２へ電流供給を継続させ、正常な系統のみで電動機７を駆動制御する（Ｓ７）。
【００２２】
（比較例）
次に、比較例の電動パワーステアリング装置を図８及び図９に基づいて説明する。
比較例の電動パワーステアリング装置２０は、特許文献２に記載の電動パワーステアリング装置に対応するものである。
図８に示すように、電動パワーステアリング装置２０は１系統の駆動回路により電動機２８を駆動している。電動機２８は、スター結線された１組の三相巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗを有している。この三相巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗに１個のインバータ２４から電流が供給される。
各相の巻線に供給される電流を遮断するリレーＲＬＹ１、ＲＬＹ２、ＲＬＹ３は、それぞれインバータ２４の各相のトランジスタと各相の巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗとを接続する分路に設けられている。また、インバータ２４と各相の巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗとの間に各相の故障を検出する異常検出回路２７が設けられている。
【００２３】
比較例の電動パワーステアリング装置２０の故障時の作動を図９に示す。
電動パワーステアリング装置２０の電動機２８が駆動しているとき、異常検出回路２７は、インバータ２４と各巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗに流れる電流の信号を制御演算装置２３に伝達している（Ｓ１１）。
制御演算装置２３がインバータ２４又は各巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗの故障検出がされていないとき（Ｓ１２：ＮＯ）、制御演算装置２３は三相で電動機２８を駆動する（Ｓ１３）。
一方、制御演算装置２３がインバータ２４又は各巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗの故障を検出したとき（Ｓ１２：ＹＥＳ）、異常検出回路２７から伝達される信号により制御演算装置２３が故障相を特定する（Ｓ１４）。以下、Ｗ相のトランジスタＱｗａ、Ｑｗｂが故障したものとして説明する。
【００２４】
制御演算装置２３は、故障したＷ相に対応するリレーＲＬＹ３に停止命令を出し、故障したＷ相のトランジスタＱｗａ、Ｑｗｂ及び巻線Ｌｗへの電流の供給を停止する（Ｓ１５）。
次に、制御演算装置２３は、正常なＵ相とＶ相で電動機２８を駆動できるようＦＥＴゲート駆動回路２５へ通電指令を出し（Ｓ１６）、ＦＥＴゲート駆動回路２５（ＰＷＭ回路）が通電指令に基づくパルス信号を出力し、正常な２相のみで電動機２８を駆動する（Ｓ１７）。
【００２５】
上述の通り、比較例では、各相ごとにリレーＲＬＹ１、ＲＬＹ２、ＲＬＹ３を設けている。これを仮にＮ系統の駆動回路により電動機を駆動する電動パワーステアリング装置に適用すると、３×Ｎ個のリレーを設けることになる。このため、部品点数が増加し、製造コストが増加することが懸念される。
また、比較例では、１つの相に故障が発生した場合、残りの正常な２相によって電動機２８を駆動する。このため、電動機の固定子と回転子の電磁吸引力が不平衡となり、電動機２８が振動するおそれがある。この振動が運転者の操作するステアリングホイールに伝わると、運転者に不安を与えることが懸念される。
【００２６】
さらに、制御装置は一般に、インバータ内のトランジスタ及び電子部品が高温になったときにバッテリーから供給される電流を低減する保護機能を備えている。比較例では、故障時に電動機２８を２相によって駆動する。このため、インバータ内のトランジスタＱｕａ、Ｑｕｂ、Ｑｖａ、Ｑｖｂ及び電子部品が短時間で高温となり、保護機能の作用する時間が早くなる。したがって、電動機２８の駆動力が低下する時間が早まり、運転者が自らの操舵力に依存する割合の大きな運転に切り換えることになる。
【００２７】
（本実施形態の効果）
本実施形態では、各インバータ１３、１４に対応してバッテリー１８と各インバータ１３、１４とを接続する分路にそれぞれリレー１６、１７が設けられている。これにより、リレー及びその回路を多数配設すること無く、故障した系統への電流供給を１個のリレーで停止することができるので、製造コストを低減することができる。
また、本実施形態では、電動機駆動制御装置６は、リレー１６により、故障した系統のインバータ１３及び三相巻線１１の電流供給を停止し、他の正常なインバータ１４及び三相巻線１２によって電動機７を継続して駆動する。正常な系統の三相巻線１２の各相の巻線は、仮想平面Ｐの一方に均等に配置されているので、固定子７１と回転子７２に生じる電磁吸引力が安定する。このため、故障時に電動機７の振動を抑制することができる。したがって、運転者の操作するステアリングホイール２に振動が伝わることなく、運転者は継続して滑らかなステアリング操舵を行うことができる。
【００２８】
さらに、電動機駆動制御装置６は、複数のインバータ１３，１４に指令する最大電流指令値を、故障したインバータ１３を除く正常なインバータ１４が故障検出以前に三相巻線１２に供給していた最大電流供給値と同等にする。このため、インバータ１４内のパワーＭＯＳＦＥＴ４０〜４５及び電子部品の温度上昇が抑制され、保護機能の作動開始時期が遅くなる。したがって、運転者は自らの操舵力に依存する割合の大きな運転に切り換える時間が遅くなり、例えば自動車ディーラーなどの故障を修理する場所まで、車両を安全に運転することができる。
【００２９】
ところで、多系統の駆動回路により電動機を駆動する利点として、インバータに実装されるパワーＭＯＳＦＥＴ及び電子部品の耐熱性能を低下させることが挙げられる。例えばＮ個のインバータを備えた電動パワーステアリング装置で、１個のインバータを備えた電動パワーステアリング装置と同等のトルクを発生させる場合、１個のインバータに流れる電流を１／Ｎとすることができるからである。
しかしながら、従来技術で述べた特許文献１の記載のように、故障時にインバータから三相巻線に供給する電流を２倍にすると、インバータに実装される半導体素子及び電子部品の耐熱性能の向上を招くことになる。このため、電動機の駆動回路を多系統にしたことによる利点であるインバータ内の半導体素子及び電子部品の低コスト化を妨げることになる。
また、故障時にインバータから三相巻線に供給する電流を２倍にすると、故障前と故障後で電動機の駆動力が同等に維持される。このため、運転者は故障の発生に気付くことなく運転を継続するおそれがある。
【００３０】
これに対し、本実施形態では、電動機駆動制御装置６が最大電流指令値を制限するので、故障時に正常なインバータ１４から対応する三相巻線１２への最大電流供給値は、故障検出以前の最大電流供給値とほぼ変わることなく通電が継続される。このため、インバータ１３、１４の内部のパワーＭＯＳＦＥＴ３０〜３５、４０〜４５及び電子部品の温度上昇が抑制される。したがって、これらの部品の耐熱性を低下することで、製造コストを低減することができる。
さらに、電動機駆動制御装置６は、故障時に注意喚起手段１９により運転者の聴覚又は視覚に注意喚起すると共に、電流指令値を低下する。このため、例えば聴覚などに障害がある運転者が運転している場合、聴覚又は視覚能力に注意喚起する機能に気付かなくとも、電流指令値の低下に伴う電動機７の駆動力の低下により、ステアリングホイールの操舵力が明らかに変化するので、運転者は故障の発生に気付くことができる。したがって、電動パワーステアリング装置１は、故障時に、運転者の操舵力を安全に、かつ継続して補助することができる。
【００３１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による電動パワーステアリング装置の電動機の巻線の配置を図５に示す。第２実施形態では、固定子７３の突極に巻回される各相の巻線がそれぞれ機械的な位相差が周方向に同一となるように配置されている。つまり、破線Ｑに示すように、一方の駆動系統のＵ相の巻線と、Ｖ相の巻線と、Ｗ相の巻線は、機械的な位相差を１２０°とするように配置されている。同様に、破線Ｒに示すように、他方の駆動系統のＸ相の巻線と、Ｙ相の巻線と、Ｚ相の巻線は、機械的な位相差を１２０°とするように配置されている。
【００３２】
本実施形態では、一方の系統のインバータ又は三相巻線が故障し、他方の系統により電動機を駆動するとき、固定子７３と回転子７４の電磁吸引力が回転子７４の回転方向に均衡になり、電動機の振動を抑制することができる。したがって、電動パワーステアリング装置は、運転者の操舵力を滑らかにアシストすることができる。
【００３３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による電動パワーステアリング装置の回路構成を図６に示す。
本実施形態の電動パワーステアリング装置の備える電動機は、ブラシ付き電動機である。このブラシ付き電動機は、回転子に２組の巻線５１、５２を有している。２組の巻線５１、５２には、それぞれ２個の電力変換器であるＨブリッジ回路５３、５４から電流Ｉａ、Ｉｂが供給される。
なお、２組の巻線５１、５２は、例えば、回転子の回転軸を含む仮想平面を挟んで対称に配置されている。また、各巻線５１、５２を構成する各相の巻線がそれぞれ機械的な位相差を周方向に同一とするように配置されていてもよい。
本実施形態の電動パワーステアリング装置の故障時の作動は、図７のフローチャートに示す通り、第１実施形態の故障時の作動と実質的に同一であるので、説明を省略する。
【００３４】
本実施形態においても、第１、第２実施形態と同様に、Ｈブリッジ回路５３、５４のスイッチング素子６０〜６３、７０〜７３及び電子部品の温度上昇が抑制され、保護機能の作動開始時間が遅延する。したがって、運転者が自らの操舵力に依存する割合の大きな運転に切り換える時間を遅くすることができる。
また、故障時に正常なＨブリッジ回路５４から対応する巻線５２への最大電流供給値は、故障検出以前の最大電流供給値とほぼ変わることなく通電が継続される。これにより、多系統の駆動回路により電動機を駆動することによるＨブリッジ回路５３、５４のスイッチング素子６０〜６３、７０〜７３及び電子部品の耐熱性低下の利点を生かし、製造コストを低減することができる。
さらに、一方の系統の故障時に、電動機駆動制御装置６が電流指令値を低下することで、電動機の駆動力が低下し、操舵力が明らかに変化する。このため、運転者は故障の発生に気付くことができる。したがって、電動パワーステアリング装置は、Ｈブリッジ回路５３、５４又は巻線５１、５２の故障時に、運転者の操舵力を安全に、かつ継続して補助することができる。
【００３５】
（他の実施形態）
上述した複数の実施形態では、電動機駆動制御装置６は、故障検出時に電流指令値を低減した。これに対し、電動機駆動制御装置６は、故障検出時に電圧指令値を低減してもよい。この場合、電力変換器は、電力供給源から供給される電力を電圧指令値に基づく電圧に変換し、電動機の巻線に印加する。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００３６】
７：電動機、１：電動パワーステアリング装置、６：電動機駆動制御装置（制御手段）、１１、１２、５１、５２：巻線、１３、１４：インバータ（電力変換器）、１５：故障検出装置（故障検出手段）、１６、１７：リレー（電流遮断手段）、１８：バッテリー（電力供給源）、１９：注意喚起手段、５３、５４：Ｈブリッジ回路（電力変換器）
【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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