(57)【要約】【課題】１系統に異常が発生した場合にも、車両の操縦性が低下することを抑制可能な電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】本発明に係る電動パワーステアリング装置は、第１の３相巻線（１２１）及び第２の３相巻線（１２１）を有するモータ（１２）と、第１及び第２の３相巻線に電力をそれぞれ供給する第１及び第２のインバータ回路（１０７）と、第１及び第２のインバータ回路のそれぞれに供給する電力の電圧を変更可能な昇圧回路（１０３）と、第１の３相巻線と第１のインバータ回路とを含む第１系統（１５）、及び第２の３相巻線と第２のインバータ回路とを含む第２系統（１６）のうちの何れかに異常が発生した場合に、異常が発生していない正常系統に含まれるインバータ回路に対し、異常が発生する前より高い電圧の電力を昇圧回路に供給させて駆動する駆動部（１１０、１１１）と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の３相巻線及び第２の３相巻線を有し、車両の操舵トルクを補助する補助トルクを発生させる動力源として用いられるモータと、
前記第１の３相巻線に電力を供給する第１のインバータ回路と、
前記第２の３相巻線に電力を供給する第２のインバータ回路と、
前記第１のインバータ回路及び前記第２のインバータ回路のそれぞれに供給する電力の電圧を変更可能な昇圧回路と、
前記第１の３相巻線と前記第１のインバータ回路とを含む第１系統、及び前記第２の３相巻線と前記第２のインバータ回路とを含む第２系統のうちの何れかに異常が発生した場合に、前記第１系統、及び前記第２系統のうちで前記異常が発生していない系統である正常系統に含まれるインバータ回路に対し、前記異常が発生する前より高い電圧の電力を前記昇圧回路に供給させ、前記インバータ回路を駆動する駆動部と、
を備える電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記昇圧回路は、前記第１系統及び前記第２系統にそれぞれ設けられている、
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】
前記昇圧回路は、前記異常が発生する前の電圧と比較し、１倍より大きく、且つ２倍以下の電圧の電力を供給する、
請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記駆動部は、前記異常が発生した場合に、前記正常系統に含まれる前記インバータ回路の駆動に用いるｄ軸電流指令値の最大値を前記異常が発生する前よりも小さくする、
請求項１〜３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記駆動部として、前記第１系統用の第１の駆動部、及び前記第２系統用の第２の駆動部を備え、
前記第１の駆動部、及び前記第２の駆動部は、それぞれ、前記第１のインバータ回路、及び前記第２のインバータ回路を駆動するための処理装置を備え、
前記第１の駆動部、及び前記第２の駆動部が備える各処理装置は、自身の系統に異常が発生した場合に、自身の系統に含まれるインバータ回路の駆動を停止させ、前記異常の発生を他の系統の前記処理装置に通知し、前記異常の発生が通知された場合に、前記異常の発生が通知される前より高い電圧の電力を前記昇圧回路に供給させて、自身の系統に含まれるインバータ回路を駆動させる、
請求項１〜４の何れか１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、車両の操舵トルクを補助する補助トルクを発生させる電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、自動車等の車両の多くには、電動パワーステアリング装置が搭載されている。電動パワーステアリング装置は、車両のハンドルを運転者が操作することによって操舵トルクを発生させた場合に、操舵トルクを補助する補助トルクを発生させる。すなわち、電動パワーステアリング装置は、運転手のハンドル操作をアシストする。
【０００３】
電動パワーステアリング装置がアシストを停止した場合、必要な操舵力は、より大きくなる。この結果、ハンドルの操作性は、低下する。このような操作性の低下は、車両が大型になるほど、顕著になる。これは、車両が大型になるほど、必要な補助トルクが大きくなるためである。このことから、近年、電動パワーステアリング装置がアシストを停止してしまう恐れを低減できるように、補助トルクを発生させる動力源として、冗長設計を行った回転電機が採用されている。このような冗長設計が行われた回転電機としては、３相巻線、及びインバータ回路をそれぞれ２組、つまり駆動用の系統を２つ有する、３相２重化モータがある。
【０００４】
このような３相２重化モータを採用した場合、一方の系統に故障等の異常が発生した場合にも、正常な他方の系統により、補助トルクの発生を継続させることができる。そのため、電動パワーステアリング装置が完全にアシストを停止する恐れは、低減する。
【０００５】
しかし、１系統に異常が発生することにより、この異常が発生した系統で発生させていた補助トルクが出力できなくなる。このことから、従来の電動パワーステアリング装置のなかには、一方の系統に異常が発生した場合には、正常な他の系統に供給する駆動電流を増加させることにより、補助トルクの低下を抑制するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−７８２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
駆動電流を増加させた場合、３相巻線の発熱量が増大し、その３相巻線の温度が許容温度を超えやすくなる。そのため、アシストを継続できる時間が短くなる恐れがある。電動パワーステアリング装置によるアシストができなくなった場合、操縦性は、大きく低下する。
【０００８】
また、駆動電流を増加させた場合、ロータの磁石を減磁させる方向に作用する磁界が増大する。磁石の減磁に伴い、発生させるトルクに対する回転速度の最高速度が低下する。そのため、運転者がハンドルを操舵する速度が速い場合、その操舵に適切な回転速度でトルクを供給することが困難となり、操縦性が低下する。
【０００９】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、１系統に異常が発生した場合にも、車両の操縦性が低下することを抑制可能な電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、第１の３相巻線及び第２の３相巻線を有し、車両の操舵トルクを補助する補助トルクを発生させる動力源として用いられるモータと、第１の３相巻線に電力を供給する第１のインバータ回路と、第２の３相巻線に電力を供給する第２のインバータ回路と、第１のインバータ回路及び第２のインバータ回路のそれぞれに供給する電力の電圧を変更可能な昇圧回路と、第１の３相巻線と第１のインバータ回路とを含む第１系統、及び第２の３相巻線と第２のインバータ回路とを含む第２系統のうちの何れかに異常が発生した場合に、第１系統、及び第２系統のうちで異常が発生していない系統である正常系統に含まれるインバータ回路に対し、異常が発生する前より高い電圧の電力を昇圧回路に供給させ、インバータ回路を駆動する駆動部と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、１系統に異常が発生した場合の車両の操縦性の低下をより抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置の回路構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置に採用された回転電機を示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置に採用された回転電機の反出力軸側を示す端面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置の全体構成例を示すブロック図である。
【図５】インバータ回路に印加する電圧を変化させない条件でモータ部を駆動した場合の系統数別の特性例を説明する図である。
【図６】１系統の異常発生時に、インバータ回路に印加する電圧を増大させた１系統でモータ部を駆動した場合の特性例を説明する図である。
【図７】インバータ回路に印加する電圧を増大させると共に、ｄ軸電流指令値の最大値とｑ軸電流指令値の最大値との関係を操作した１系統でモータ部を駆動した場合の特性例を説明する図である。
【図８】１系統の異常発生時に、インバータ回路に供給する電流を増大させた１系統でモータ部を駆動した場合の特性例を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置の回路構成例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置に採用された回転電機の反出力軸側を示す端面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置の全体構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る電動パワーステアリング装置の各実施の形態を、図を参照して説明する。各図では、同一または対応する要素には、同一符号を付している。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置の回路構成例を示すブロック図、図２は、本発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置に採用された回転電機を示す側面図、図３は、本発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置に採用された回転電機の反出力軸側を示す端面図、図４は、本発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置の全体構成例を示すブロック図である。
【００１５】
本実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置は、図４に示すように、自動車等の車両に搭載され、運転者が行うハンドル４１の操舵をアシストする。そのアシストは、車両のハンドル４１を操作して運転者が操舵トルクを発生させた場合に、その操舵トルクを補助する補助トルクを発生させることにより行われる。この補助トルクは、図１に示す３相巻線１２１を２つ備えた回転電機である３相２重化モータ１０を動力源として発生される。
【００１６】
図４に示すように、運転者が操作するハンドル４１にはステアリングシャフト４４が連結されている。ステアリングシャフト４４には、ハンドル４１の操舵角、及び運転者がハンドル４１の操作のために発生させた操舵トルクを検知する２つの操舵センサ２ａ、２ｂが取り付けられている。
【００１７】
例えば前輪４２ａ、４２ｂは、操向輪であり、それぞれナックルアーム４３ａ、４３ｂに保持されている。ナックルアーム４３ａ、４３ｂには、タイロッド４５ａ、４５ｂがそれぞれ連結されている。タイロッド４５ａ、４５ｂは、ラック軸４６に連結されている。それにより、ハンドル４１への操作は、ステアリングシャフト４４、ラック軸４６、タイロッド４５ａ、４５ｂ、ナックルアーム４３ａ、４３を介して、前輪４２ａ、４２ｂに伝達される。このため、ハンドル４１への操作に応じて、前輪４２ａ、４２ｂが操向される。
【００１８】
ラック軸４６には、転舵モータとして、上記３相２重化モータ１０が連結されている。それにより、３相２重化モータ１０が発生させる動力は、ラック軸４６に伝達され、補助トルクとして利用される。
【００１９】
３相２重化モータ１０は、図示しないロータを回転させるモータ部１２と、そのモータ部１２を駆動する駆動部１３とを備えた回転電機である。モータ部１２は、１つのモータ、例えば永久磁石同期モータである。駆動部１３は、図４に示すように、上記２つの操舵センサ２ａ、２ｂ、ＥＣＵ（Engine Control Unit）３、２つの車両電源１ａ、１ｂが接続されている。
【００２０】
３相２重化モータ１０では、図２に示すように、モータ部１２からシャフト２１が外部に突出している。このシャフト２１は、モータ部１２のロータを構成する部品である。ラック軸４６への動力は、シャフト２１を介して伝達される。
【００２１】
シャフト２１が突出した側の反対側である反出力軸側の端面には、図２及び図３に示すように、２つの電源コネクタ１０１、２つの信号コネクタ１０２が設けられている。２つの電源コネクタ１０１は、２つの車両電源１ａ、１ｂと個別に接続するためのコネクタであり、２つの信号コネクタ１０２は、２つの操舵センサ２ａ、２ｂのうちの１つと、ＥＣＵ３とをそれぞれ接続するためのコネクタである。本実施の形態１では、電源コネクタ１０１、信号コネクタ１０２も２重化されている。
【００２２】
モータ部１２は、図１に示すように、２つの３相巻線１２１、２つの回転センサ１２２を備える。駆動部１３は、昇圧回路１０３、フィルタ回路１０４、リレー部１０５、コンデンサ１０６、インバータ回路１０７、電源回路１０８、入力回路１０９、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）駆動回路１１０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１、及び３つの電流センサ１１２が２重化されている。図１では、ＣＰＵ１１１が実行するプログラム等を格納した不揮発性のメモリ、及びワーク用のメモリは省略している。このＣＰＵ１１１は、本実施の形態１における処理装置に相当する。
【００２３】
このように、３相２重化モータ１０は、電源コネクタ１０１、信号コネクタ１０２、モータ部１２、及び駆動部１３がそれぞれ２重化されることにより、第１系統１５、及び第２系統１６が構築されている。第１系統１５及び第２系統１６は同じ構成であることから、ここでは第１系統１５に着目し、更に詳細を説明する。
【００２４】
昇圧回路１０３は、電源コネクタ１０１と接続されており、車両電源１ａから電力が電源コネクタ１０１を介して供給される。昇圧回路１０３は、供給された電力の電圧をより高くする昇圧が可能な電力変換回路である。本実施の形態１では、昇圧回路１０３は、通常は動作せず、車両電源１ａから供給された電力を単に出力するようになっている。なお、昇圧回路１０３は、昇圧のレベルが任意に変更可能なものでも良い。つまり昇圧回路１０３は、常に動作させるものであっても良い。
【００２５】
フィルタ回路１０４は、昇圧回路１０３の出力側に接続されている。このフィルタ回路１０４は、高周波成分を除去するための回路であり、インダクタ、及びコンデンサを備えている。フィルタ回路１０４の出力側は、リレー部１０５、及び電源回路１０８に接続されている。
【００２６】
リレー部１０５は、インバータ回路１０７への電力供給を制御するためのスイッチとして機能し、フィルタ回路１０４とインバータ回路１０７との間の電気的な接続／遮断を可能にする。本実施の形態１では、２つのパワーＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）ＦＥＴを直列に接続した構成となっている。この２つのパワーＭＯＳＦＥＴのゲートは、ＦＥＴ駆動回路１１０と接続されている。
【００２７】
コンデンサ１０６は、フィルタ回路１０４の出力側とグランドとの間に接続されており、インバータ回路１０７の動作時等に発生する高周波成分を除去するハイパスフィルタとして機能する。
【００２８】
インバータ回路１０７は、３相巻線１２１に電力を供給するための回路であり、スイッチング素子として、パワーＭＯＳＦＥＴが採用されている。相毎に、３つのパワーＭＯＳＦＥＴが用いられている。各パワーＭＯＳＦＥＴのゲートは、ＦＥＴ駆動回路１１０に接続されている。
【００２９】
電流センサ１１２は、インバータ回路１０７が相毎に出力する電流の検出用である。そのため、相毎に、インバータ回路１０７と３相巻線１２１との間に配置されている。
【００３０】
電源回路１０８は、フィルタ回路１０４を介して昇圧回路１０３から供給された電力を変換し、変換後の電力を入力回路１０９、ＦＥＴ駆動回路１１０、及びＣＰＵ１１１に供給する。昇圧回路１０３からＣＰＵ１１１へは、車両電源１ａからの電力がそのまま供給される。
【００３１】
入力回路１０９は、ＣＰＵ１１１に各種情報を提供するための回路である。操舵センサ２ａ、ＥＣＵ３は、信号コネクタ１０２を介して、入力回路１０９に接続されている。回転センサ１２２及び各電流センサ１１２は直接、入力回路１０９に接続されている。それにより、ＣＰＵ１１１は、入力回路１０９から、操舵センサ２ａの検出結果、具体的には操舵トルク値、及び操舵角度、ＥＣＵ３が出力する車両情報、回転センサ１２２によって検出されたロータの回転角度、各電流センサ１１２によって検出された各相の電流値を入力する。ＥＣＵ３が出力する車両情報には、車両速度が含まれる。
【００３２】
ＣＰＵ１１１は、入力回路１０９から入力した各種情報を処理して、インバータ回路１０７を構成する各パワーＭＯＳＦＥＴのオン／オフを切り換えるタイミングを特定し、ＦＥＴ駆動回路１１０を制御する。この結果、各パワーＭＯＳＦＥＴがオン／オフ駆動され、３相巻線１２１に各相の電流が供給される。ＣＰＵ１１１及びＦＥＴ駆動回路１１０は、本実施の形態１における狭義の駆動部に相当する。
【００３３】
操舵トルク値、及び車両速度は、例えば回転座標上の２相の電流指令値、つまりｄ軸上の電流指令値、及びｑ軸上の電流指令値の算出に用いられる。各電流センサ１１２によって検出された各相の電流値は、回転座標上の２相の検出電流値、つまりｄ軸上の検出電流値、ｑ軸上の検出電流値の算出に用いられる。回転センサ１２２によって検出されたロータの回転角度は、角周波数の算出に用いられる。
【００３４】
回転座標上の２相の電圧指令値、つまりｄ軸上の電圧指令値、及びｑ軸上の電圧指令値は、回転座標上の２相の電流指令値、及び回転座標上の２相の検出電流値を用いて算出される。静止座標上の３相、つまりＵ、Ｖ、Ｗの各相の電圧指令値は、回転座標上の２相の電圧指令値を用いて生成される。静止座標上の３相の電圧指令値、及び角周波数を用いて、静止座標上の別の３相の電圧指令値が生成される。各パワーＭＯＳＦＥＴのオン／オフのタイミングは、この３相の電圧指令値を用いて決定される。ＣＰＵ１１１は、例えばこのような処理を行い、その処理結果を用いてＦＥＴ駆動回路１１０を制御する。
【００３５】
各電流センサ１１２によって検出された各相の電流値、及び回転センサ１２２によって検出されたロータの回転角度は、第１系統１５に発生する異常の検出に用いられる。ＣＰＵ１１１は、これらの値の変化を監視し、異常が発生したか否かの判定を行う。それにより、検出された電流値が正常時と比較して大きく異なる相が存在する、ロータが正常に回転しない、といった場合、異常が発生したと判定される。
【００３６】
異常が発生したと判定した場合、ＣＰＵ１１１は、第２系統１６のＣＰＵ１１１に、異常が発生した旨を通知し、第１系統１５での３相巻線１２１への通電を停止する。それにより、本実施の形態１では、第１系統１５及び第２系統１６のうちの何れかに異常、つまり故障が発生した場合、異常が発生した系統は停止させ、正常な系統のみを動作させ、補助トルクの供給を継続させるようにしている。これは、第２系統に異常が発生した場合も同様である。以降、異常が発生した系統は「故障系統」、正常な系統は「正常系統」と表記する。第１系統１５における３相巻線１２１への通電の停止時には、例えばインバータ回路１０７を構成する各パワーＭＯＳＦＥＴはオフにされ、リレー部１０５を介したインバータ回路１０７への通電も遮断される。
【００３７】
次に、何れかの系統に異常が発生した場合に、正常系統のＣＰＵ１１１が行う制御について詳細に説明する。
【００３８】
正常系統のＣＰＵ１１１は、異常系統のＣＰＵ１１１から異常の発生が通知された場合、昇圧回路１０３の設定を変更し、昇圧を行わせる。それにより、ＣＰＵ１１１は、昇圧回路１０３に、通常時、つまり第１系統１５及び第２系統１６の両方に異常が発生していないときよりも高い電圧の電力を供給させる。この電力の電流値は、通常時と同じとしている。このため、正常系統によりモータ部１２が発生させるトルクの値は変わらない。異常系統が停止していることから、モータ部１２全体で発生されるトルクの値は、異常系統の発生により、１／２となる。なお、電源回路１０８には、昇圧回路１０３を介して車両電源１ａからの電力が供給されることから、電力の電圧の昇圧に合わせた制御は電源回路１０８には行われない。
【００３９】
しかし、車両の操舵時に電動パワーステアリング装置の正常時の最大トルクが必要となる状況は稀である。例えば車庫入れ時の据え切り操舵時でも正常時の最大トルクの５０％程度のトルクがあれば十分であるのが実状である。車両の走行時には、必要とされるトルクは更に小さくなる。このようなことから、事実上、正常時の最大トルクの１／２以下の領域を実使用域と考えることができる。したがって、１つの系統の異常により、発生可能なトルクが正常時の最大トルクの１／２となっても、実使用においては十分なトルクを供給することができる。
【００４０】
ただし、１／２になっても不具合が生じないのはトルクであって、モータ部１２の回転速度が低下すると運転者がハンドル４１を操舵する速度、つまり角速度が制限されることになる。操舵速度が制限されることは、車両の操縦性が低下し、危険回避等のための適切な操舵を運転者が行うのを困難にさせる。本実施の形態１では、この回転速度の低下を、インバータ回路１０７に供給する電力の電圧の増大によって回避している。昇圧回路１０３は、その電圧の増大のために設けている。
【００４１】
ここで、モータ部１２の特性について、図５〜図８を参照し、具体的に説明する。図５〜図８は、何れもシミュレーションの結果の例を示している。図５〜図８の何れも、縦軸にトルク、横軸に回転速度をそれぞれとっている。
【００４２】
図５は、インバータ回路に印加する電圧を変化させない条件でモータ部を駆動した場合の系統数別の特性例を説明する図である。図５において、曲線Ａは、２系統でモータ部１２を駆動した場合の例、つまり正常時の例を示し、Ｔ１は、この場合の最大トルク値を示している。曲線Ｂ１は、１系統のみでモータ部１２を駆動した場合の例を示し、Ｔ２は、この場合の最大トルク値を示している。同じ電圧とした場合、上記のように、Ｔ１＝２×Ｔ２、の関係となる。
【００４３】
トルク値Ｔ１の１／２以下の領域を実使用域と想定する場合、図５に示すように、トルク値Ｔ２を示す点線、曲線Ａ、及び曲線Ｂ１で囲まれた領域Ｃ１が存在する。この領域Ｃ１では、１系統のみでモータ部１２を駆動する場合、トルク、及び回転速度が共に不十分となる。そのため、領域Ｃ１では、２系統でモータ部１２を駆動する正常時と比較し、操縦性が大きく低下する。このような領域Ｃ１が生じるのは、１系統の停止により、モータ部１２に供給される電流量が１／２となって電力が減少するためである。
【００４４】
図６は、１系統の異常発生時に、インバータ回路に印加する電圧を増大させた１系統でモータ部を駆動した場合の特性例を説明する図である。図６において、曲線Ｂ２は、インバータ回路１０７に印加する電圧を単に増大させた１系統のみでモータ部１２を駆動した場合の例を示している。ここでは、比較のために、曲線Ａを合わせて示している。供給する電流量は変化させないため、発生可能な最大トルクの値はＴ２である。
【００４５】
永久磁石同期モータであるモータ部１２は、電圧に応じて回転速度が略線形に変化する特性を有している。そのため、電圧の増大により、１系統で駆動しても、２系統で駆動するより回転速度が大きくなる領域Ｄ、つまり曲線Ａと曲線Ｂ２とで囲まれた領域Ｄが生じる。しかし、この領域Ｄでは、領域Ｃ１とは逆に、トルク、及び回転速度が共に過剰となり、操縦性が低下する。
【００４６】
図６に示す曲線Ｂ２は、最大トルク値Ｔ２と曲線Ａとが交差する点Ｅで回転速度を一致させることを想定した場合のものである。この例では、正常時、つまり曲線Ａが得られる電圧が１２Ｖであり、昇圧後の電圧、つまり１系統のみで駆動する際の電圧は２０Ｖである。
【００４７】
電圧の昇圧レベルをより抑えることにより、領域Ｄの広さは狭くさせることができる。曲線Ａより回転速度の低域側での領域、つまりトルク値Ｔ２を示す点線、曲線Ａ、及び曲線Ｂ１で囲まれた領域は、領域Ｃ１と比較し、非常に狭くさせることができる。このようなことから、異常時に電圧を昇圧させた場合、従来と比較し、供給するトルクと回転速度との関係を正常時により近づけることができ、車両の操縦性の低下は抑えられる。
【００４８】
昇圧後の電圧をさらに大きくすることにより、点Ｅより回転速度の大きい領域において、よりトルクが大きい側に曲線Ｂ２をシフトさせることができる。それにより、より高速な回転速度領域でのアシストが可能となる。しかし、正常時よりもアシスト可能な回転速度領域を高速側に広げる必要はない。これは、正常時と比較し、運転者にとっての操舵感覚を大きく変化させて、適切な操縦を困難にさせるからである。
【００４９】
そのような操縦性の低下に加え、電圧を大きくすることに伴い、パワーＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子に求められる耐圧が大きくなるという不具合もある。その不具合により、スイッチング素子のコストが増大する。更には、最大回転速度を大きくすることに伴い、その回転に耐えられるように、ロータ等の回転する部分の強度を上げなければならないという不具合もある。それらの不具合により、３相２重化モータ１０、更には電動パワーステアリング装置の製造コストが上昇し、重量も増大する。このような不具合、及びモータ部１２に供給する電力量の面から、昇圧後の電圧は正常時の２倍以下とするのが好ましい。
【００５０】
図６に示す曲線Ｂ２のような高回転域での回転速度の増大を回避するため、本実施の形態１では、電圧の昇圧に加え、ｄ軸電流指令値の最大値とｑ軸電流指令値の最大値との関係を操作している。具体的には、１系統のみで駆動する異常時には、ｄ軸電流指令値の最大値をｑ軸電流指令値の最大値の３４％としている。２系統で駆動する正常時は、ｄ軸電流指令値の最大値はｑ軸電流指令値の最大値の６０％である。
【００５１】
最大トルク値Ｔ２は変化させないため、ｑ軸電流指令値の最大値は、異常時、正常時で同じ値である。したがって、異常時、ｄ軸電流指令値の最大値は、正常時の約半分（＝３４／６０）となる。
【００５２】
ｄ軸電流指令値は、発生させる磁束の大きさを決定する制御値である。そのｄ軸電流指令値の最大値をより小さくすることにより、発生する磁束が小さくなり、回転速度はより抑えられることとなる。
【００５３】
図７は、インバータ回路に印加する電圧を増大させると共に、ｄ軸電流指令値の最大値とｑ軸電流指令値の最大値との関係を操作した１系統でモータ部を駆動した場合の特性例を説明する図である。図７において、曲線Ｂ３は、インバータ回路１０７に印加する電圧を増大させると共に、ｄ軸電流指令値の最大値とｑ軸電流指令値の最大値との関係を操作した１系統でモータ部１２を駆動した場合の例を示しており、本実施の形態１に相当する。ここでも比較のために、曲線Ａを合わせて示している。供給する電流量は変化させないため、発生される最大トルク値はＴ２である。
【００５４】
ｄ軸電流指令値の最大値とｑ軸電流指令値の最大値との関係を適切に操作することにより、図７に示すように、最大トルク値Ｔ２以下の領域において、曲線Ｂ３は曲線Ａと良く一致している。そのため、１系統のみでモータ部１２を駆動しても、操縦性の低下は回避されるか、例え低下しても僅かなレベルとなる。したがって、運転者にとっては、１系統のみの駆動であっても、２系統で駆動している場合と同じ、或いは略同じ操舵感覚で運転することができる。
【００５５】
図８は、１系統の異常発生時に、インバータ回路に供給する電流を増大させた１系統でモータ部を駆動した場合の特性例を説明する図である。図８において、曲線Ｂ４は、インバータ回路１０７に供給する電流を増大させた１系統のみでモータ部１２を駆動した場合の例を示している。ここでも比較のために、曲線Ａを合わせて示している。Ｔ２は、インバータ回路１０７に供給する電流を増大させない場合に、１系統の駆動時に得られる最大トルク値である。
【００５６】
インバータ回路１０７に供給する電流を大きくすることにより、最大トルク値Ｔ１を得ることは可能である。しかし、トルク値Ｔ２以下の領域では、図８に示すように、必要な回転速度が得られる範囲は非常に狭くなる。それにより、トルク値Ｔ２を示す破線、曲線Ｂ４、及び曲線Ａに囲まれた領域Ｃ２が存在し、その領域Ｃ２内では、トルク、及び回転速度が共に不十分となるため、操縦性は低下する。
【００５７】
図８に曲線Ｂ４で示す例は、電流量を正常時の２倍とした場合の例である。電流量を増大させることにより回転速度が遅くなるのは、電流量の２乗に比例して損失が増大し、有効電力が目減りすることなどの理由からである。
【００５８】
損失の増大は、３相巻線１２１の温度をより高くする。そのため、モータ部１２の駆動が可能な駆動継続時間をより短くさせる原因となり得る。この点からも、インバータ回路１０７に供給する電流量を増大させることは留意する必要がある。
【００５９】
なお本実施の形態１では、第１系統１５、第２系統１６にそれぞれ昇圧回路１０３を配置しているが、この昇圧回路１０３は、必要に応じて、第１系統１５、第２系統１６に接続させるようにしても良い。３相２重化モータ１０は、昇圧回路１０３を第１系統１５、第２系統１６に含む構成となっているが、この昇圧回路１０３は３相２重化モータ１０に含めなくとも良い。つまり、例えば昇圧回路１０３を車両電源１ａ、１ｂの代わりに３相２重化モータ１０に接続させても良い。３相２重化モータ１０は、モータ部１２だけを備えたものであっても良い。つまり、駆動部１３は、３相２重化モータ１０とは別に用意しても良い。
【００６０】
このように構成された電動パワーステアリング装置では、上記のように、１系統に異常が発生したとしても、十分な補助トルクを正常時と同じ、或いは略同じ回転速度で供給を安定的に継続させることができる。そのため、１系統に異常が発生したか否かに係わらず、車両の操縦性を常に維持させることができる。
【００６１】
実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置の回路構成例を示すブロック図、図１０は、本発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置に採用された回転電機の反出力軸側を示す端面図、図１１は、本発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置の全体構成例を示すブロック図である。なお、本発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置に採用された回転電機を示す側面図は、図２と同じである。
【００６２】
上記実施の形態１では、図１に示すように、昇圧回路１０３を第１系統１５、第２系統１６にそれぞれ含めている。しかし、１系統に異常が発生した場合にのみ動作させる昇圧回路１０３は、ＣＰＵ１１１、ＦＥＴ駆動回路１１０等の制御回路、インバータ回路１０７等と比較し、故障確率が低い。このことから、本実施の形態２では、図９に示すように、３相２重化モータ１０に１つの昇圧回路１０３のみを設け、その昇圧回路１０３を第１系統１５、第２系統１６で共通としている。それにより、３相２重化モータ１０には、図９、図１０に示すように、電源コネクタ１０１が一つのみ設けられ、図９、図１１に示すように、車両電源１ａのみが接続される。
【００６３】
昇圧回路１０３の故障確率は、他の構成要素と比較して低いことから、昇圧回路１０３を１つのみとしても、十分な信頼性を維持させることができる。つまり、上記実施の形態１と同様に、車両の操縦性を常に維持させることができる。昇圧回路１０３の数を減らしたことにより、上記実施の形態１と比較し、３相２重化モータ１０、更には電動パワーステアリング装置の製造コスト、及び重量を共により抑えることができる。
【００６４】
上記実施の形態１及び２では、第１系統１５、第２系統１６のそれぞれに、電源回路１０８、入力回路１０９、ＦＥＴ駆動回路１１０、及びＣＰＵ１１１を含めているが、それらのうちの１つ以上を共通化しても良い。つまり、第１系統１５、第２系統１６の２つのインバータ回路１０７を１つの駆動部に駆動させても良い。電動パワーステアリング装置の構成も、図４、或いは図１１に示す構成に限定されない。
【符号の説明】
【００６５】
１ａ、１ｂ  車両電源、２ａ、２ｂ  操舵センサ、３  ＥＣＵ、４１  ハンドル、１０  ３相２重化モータ（回転電機）、１２  モータ部、１３  駆動部、１５  第１系統、１６  第２系統、１０１  電源コネクタ、１０２  信号コネクタ、１０３  昇圧回路、１０７  インバータ回路、１０９  入力回路、１１０  ＦＥＴ駆動回路、１１１  ＣＰＵ、１１２  電流センサ、１２１  ３相巻線、１２２  回転センサ。
【図１】
2019213426.tif 000003
【図２】
2019213426.tif 000004
【図３】
2019213426.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019213426.tif 000007
【図６】
2019213426.tif 000008
【図７】
2019213426.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年2月22日(2019.2.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、第１の３相巻線及び第２の３相巻線を有し、車両の操舵トルクを補助する補助トルクを発生させる動力源として用いられるモータと、第１の３相巻線に電力を供給する第１のインバータ回路と、第２の３相巻線に電力を供給する第２のインバータ回路と、第１のインバータ回路及び第２のインバータ回路のそれぞれに供給する電力の電圧を変更可能な昇圧回路と、第１のインバータ回路、及び第２のインバータ回路を共に駆動し、第１の３相巻線と第１のインバータ回路とを含む第１系統、及び第２の３相巻線と第２のインバータ回路とを含む第２系統のうちの何れかに異常が発生した場合に、第１系統、及び第２系統のうちで異常が発生していない系統である正常系統に含まれるインバータ回路に対し、異常が発生する前より高い電圧の電力を昇圧回路に供給させ、インバータ回路を駆動する駆動部と、を備える。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の３相巻線及び第２の３相巻線を有し、車両の操舵トルクを補助する補助トルクを発生させる動力源として用いられるモータと、
前記第１の３相巻線に電力を供給する第１のインバータ回路と、
前記第２の３相巻線に電力を供給する第２のインバータ回路と、
前記第１のインバータ回路及び前記第２のインバータ回路のそれぞれに供給する電力の電圧を変更可能な昇圧回路と、
前記第１のインバータ回路、及び前記第２のインバータ回路を共に駆動し、前記第１の３相巻線と前記第１のインバータ回路とを含む第１系統、及び前記第２の３相巻線と前記第２のインバータ回路とを含む第２系統のうちの何れかに異常が発生した場合に、前記第１系統、及び前記第２系統のうちで前記異常が発生していない系統である正常系統に含まれるインバータ回路に対し、前記異常が発生する前より高い電圧の電力を前記昇圧回路に供給させ、前記インバータ回路を駆動する駆動部と、
を備える電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記昇圧回路は、前記第１系統及び前記第２系統にそれぞれ設けられている、
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】
前記昇圧回路は、前記異常が発生する前の電圧と比較し、１倍より大きく、且つ２倍以下の電圧の電力を供給する、
請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記駆動部は、前記異常が発生した場合に、前記正常系統に含まれる前記インバータ回路の駆動に用いるｄ軸電流指令値の最大値を前記異常が発生する前よりも小さくする、
請求項１〜３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記駆動部として、前記第１系統用の第１の駆動部、及び前記第２系統用の第２の駆動部を備え、
前記第１の駆動部、及び前記第２の駆動部は、それぞれ、前記第１のインバータ回路、及び前記第２のインバータ回路を駆動するための処理装置を備え、
前記第１の駆動部、及び前記第２の駆動部が備える各処理装置は、自身の系統に異常が発生した場合に、自身の系統に含まれるインバータ回路の駆動を停止させ、前記異常の発生を他の系統の前記処理装置に通知し、前記異常の発生が通知された場合に、前記異常の発生が通知される前より高い電圧の電力を前記昇圧回路に供給させて、自身の系統に含まれるインバータ回路を駆動させる、
請求項１〜４の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。