(57)【要約】【課題】多系統モータ巻線を有するモータの駆動回路のスイッチング素子のオープン故障若しくはショート故障、コイル巻線の断線故障若しくはショート故障、その他の駆動回路内の断線やショート等の故障を確実に検出して処理する信頼性の高いモータ制御装置、故障検出方法並びにそれを搭載した電動パワーステアリング装置及び車両を提供する。【解決手段】多系統モータ巻線を有する３相モータを、電流指令値に基づいて巻線系統毎のモータ駆動回路を介して制御するモータ制御装置において、多系統モータ巻線毎に３相モータの各相電流を検出する電流検出回路と、検出された各相電流を多系統モータ巻線毎に２相に変換する３相／２相変換部と、２相電流を多系統モータ巻線毎に電流演算し、多系統モータ巻線間の電流演算結果の差及びその積算値をそれぞれ故障判定閾値と比較して故障診断を行う故障診断部とを具備する。３相電流についても同様な処理演算が可能である。【選択図】図７
2016035783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多系統モータ巻線を有する３相モータを、電流指令値に基づいて巻線系統毎のモータ駆動回路を介して制御するモータ制御装置において、
前記多系統モータ巻線毎に前記３相モータの少なくとも２相以上の電流を検出する電流検出回路と、
前記検出された各相電流を前記多系統モータ巻線毎に２相に変換する３相／２相変換部と、
前記２相変換された２相電流を前記多系統モータ巻線毎に電流演算し、前記多系統モータ巻線間の電流演算結果の差と、前記差の積算値とをそれぞれ故障判定閾値と比較して故障診断を行う故障診断部と、
を具備したモータ制御装置。
【請求項２】
前記電流演算が、前記２相電流の加算若しくは減算である請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記電流演算が、前記２相電流の２乗和である請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記電流演算がと、前記２相電流の２乗和の平方根である請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記故障判定閾値が前記電流指令値に基づいて定められる請求項１乃至４のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記故障診断部が故障を検出した場合、前記故障が発生したことを上位システムに伝達し、故障系統の駆動をＯＦＦし、正常系統のみで駆動するようになっている請求項１乃至５のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記故障診断部が故障を検出する場合、前記故障判定閾値に基づいて継続駆動可能域値内の差異を判定し、前記差異の程度を上位システムに伝達し、引き続き故障した系統を含めた多系統で継続して駆動を継続するようになっている請求項１乃至５のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項８】
多系統モータ巻線を有する３相モータを、電流指令値に基づいて巻線系統毎のモータ駆動回路を介して制御するモータ制御装置において、
前記多系統モータ巻線毎に前記３相モータの少なくとも２相以上の電流を検出する電流検出回路と、
前記３相電流を前記多系統モータ巻線毎に電流演算し、前記多系統モータ巻線間の電流演算結果の差と、前記差の積算値とをそれぞれ故障判定閾値と比較して故障診断を行う故障診断部と、
を具備したモータ制御装置。
【請求項９】
前記電流演算が、前記３相電流の２乗和である請求項８に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記電流演算がと、前記３相電流の２乗和の平方根である請求項８に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
前記故障判定閾値が前記電流指令値に基づいて定められる請求項８乃至１０のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項１２】
前記故障診断部が故障を検出した場合、前記故障が発生したことを上位システムに伝達し、故障系統の駆動をＯＦＦし、正常系統のみで駆動するようになっている請求項８乃至１０のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項１３】
前記故障診断部が故障を検出する場合、前記故障判定閾値に基づいて継続駆動可能域値内の差異を判定し、前記差異の程度を上位システムに伝達し、引き続き故障した系統を含めた多系統で継続して駆動を継続するようになっている請求項８乃至１１のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかに記載のモータ制御装置を搭載し、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された電流指令値により、車両の操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の電動パワーステアリング装置を搭載している車両。
【請求項１６】
モータの巻線が多系統で構成され、系統毎に駆動回路が接続されたシステムにおいて、前記各系統内の故障を検出する方法であり、
前記多系統の３相電流 (Iun,Ivn,Iwn, n=1,2,3,・・・) を検出し、前記３相電流の二乗和（In2=Iun2+Ivn2+Iwn2）を計算し、前記各系統毎の二乗和In2 及びIm2 (n,m=1,2,3, ・・・，ただしn≠m) の差分（εd=In2-Im2）が、前記モータの電流指令値から決定される閾値（εdref ）に達したことを判定し、前記各系統内の故障発生を検出する故障検出方法。
【請求項１７】
前記系統内の故障が、前記駆動回路を構成するパワースイッチング素子の破断又は短絡、前記モータのモータ巻線及びバスバーの断線又は短絡である請求項１６に記載の故障検出方法。
【請求項１８】
前記差分（εd = In2-Im2）の時間積分(εi=∫(εd)dt)が前記閾値(εiref）に達したことで前記系統内の故障発生を検出する請求項１６又は１７に記載の故障検出方法。
【請求項１９】
モータの巻線が多系統で構成され、系統毎に駆動回路が接続されたシステムにおいて、前記各系統内の故障を検出する方法であり、
前記多系統の３相電流 (Iun,Ivn,Iwn, n=1,2,3,・・・) を検出し、前記３相電流の二乗和(In2=Iun2+Ivn2+Iwn2)の平方根(In=√Iun2+Ivn2+Iwn2)を計算し、前記各系統毎の二乗和の平方根In 及びIm (n,m=1, 2, 3, ・・・，ただしn≠m) の差分(ε’d =In-Im) が、前記モータの電流指令値から決定される閾値（ε’dref）に達したことを判定、前記各系統内の故障発生を検出する故障検出方法。
【請求項２０】
前記系統内の故障が、前記駆動回路を構成するパワースイッチング素子の破断又は短絡、前記モータのモータ巻線及びバスバーの断線又は短絡である請求項１９に記載の故障検出方法。
【請求項２１】
前記差分（ε’d = In2-Im2）の時間積分(ε’i=∫(εd)dt)が前記閾値(ε’iref）に達したことで前記系統内の故障発生を検出する請求項１９又は２０に記載の故障検出方法。
【請求項２２】
モータの巻線が多系統で構成され、系統毎に駆動回路が接続されたシステムにおいて、前記各系統内の故障を検出する方法であり、
前記多系統のＵＶＷ３相電流(Iun,Ivn,Iwn, n=1,2,3,・・・) を検出し、前記各系統毎の３相電流のＵ相の差（εdu=Iun-Ium）、Ｖ相の差（εdv=Ivn-Ivm）、Ｗ相の差（εdw=Iwn-Iwm）を比較(ただしn≠m)し、前記各差が前記モータの電流指令値から決定される閾値（εdc）に達したことを判定し、前記各系統内の故障発生を検出する故障検出方法。
【請求項２３】
前記系統内の故障が、前記駆動回路を構成するパワースイッチング素子の破断又は短絡、前記モータのモータ巻線及びバスバーの断線又は短絡である請求項２２に記載の故障検出方法。
【請求項２４】
前記各差（εdu=Iun-Ium, εdv=Ivn-Ivm, εdw=Iwn-Iwm）の時間積分(εiu=∫(εdu)dt, εiv=∫(εdv)dt, εiw=∫(εdw)dt)が、前記モータの電流指令値から決定される閾値(εi）に達したことで前記系統内の故障発生を検出する請求項２２又は２３に記載の故障検出方法。
【請求項２５】
請求項１６乃至２４のいずれかに記載の故障検出方法を実施する故障診断部を搭載し、前記故障発生時、継続駆動が可能であると判定された場合、前記故障発生を上位システムに伝達し、故障した系統も含めた多系統で継続するモータ制御装置。
【請求項２６】
請求項１６乃至２４のいずれかに記載の故障検出方法を実施する故障診断部を搭載し、前記故障発生時に前記故障を検出して上位システムに伝達し、前記故障が発生した系統の駆動を停止し、前記故障が発生していない正常な系統のみで駆動を継続するモータ制御装置。
【請求項２７】
請求項１６乃至２４のいずれかに記載の故障検出方法を実施する故障診断部を搭載し、前記故障発生時、システムの動作可能領域を超える故障が発生したことを上位システムに伝達し、全系統を駆動停止させるモータ制御装置。
【請求項２８】
請求項２５乃至２７のいずれかに記載の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。
【請求項２９】
請求項２８に記載の電動パワーステアリング装置を搭載した車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流制御部を備えた３相電流フィードバック方式により、多系統モータ巻線を有する３相モータを、電流指令値に基づいて巻線系統毎のモータ駆動回路を介して制御するモータ制御装置、故障検出方法並びにそれらを搭載した電動パワーステアリング装置及び車両に関し、特に多系統モータ巻線を有する３相モータの駆動回路のスイッチング素子のオープン故障若しくはショート故障、コイル巻線の断線故障若しくはショート故障、その他の駆動回路内の断線やショート等の故障を確実に検出して処理する信頼性の高いモータ制御装置、故障検出方法並びにそれを搭載した電動パワーステアリング装置及び車両に関する。車両に搭載される電動パワーステアリング装置は、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された電流指令値により、車両の操舵系にモータ（例えばブラシレス３相モータ）によるアシスト力を付与するものであり、パワースイッチング素子（例えばＦＥＴ）のブリッジ回路で成るインバータによって駆動制御される。
【背景技術】
【０００２】
モータを制御するモータ制御装置を搭載した装置として電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）があり、電動パワーステアリング装置は、車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力（アシスト力）を付与するものであり、インバータから供給される電力で制御されるモータの駆動力を、ギア等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与する。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値（電流指令値）とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティの調整で行っており、モータとしては保守性に優れたブラシレスモータが一般的に使用されている。【０００３】
電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速部内の減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θを検出する舵角センサ１４が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｓと車速センサ１２で検出された車速Ｖｓとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによって、ＥＰＳ用モータ２０に供給する電流を制御する。【０００４】
なお、舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良く、また、モータ２０に連結されたレゾルバ等の回転位置センサから操舵角を取得することも可能である。【０００５】
コントロールユニット３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller Area Network）４０が接続されており、車速ＶｓはＣＡＮ４０から受信することも可能である。また、コントロールユニット３０には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１も接続可能である。【０００６】
コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（ＭＣＵ、ＭＰＵ、マイコン等も含む）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図２のようになる。【０００７】
図２を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｓ及び車速センサ１２で検出された（若しくはＣＡＮ５０からの）車速Ｖｓは、電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する電流指令値演算部３１に入力される。電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａを経て電流制限部３３に入力され、最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの偏差Ｉ（Ｉｒｅｆｍ−Ｉｍ）が演算され、その偏差Ｉが操舵動作の特性改善のためのＰＩ制御部３５に入力される。ＰＩ制御部３５で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力され、更に駆動部としてのインバータ３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０の電流値Ｉｍはモータ電流検出器３８で検出され、減算部３２Ｂにフィードバックされる。インバータ３７は駆動素子としてＦＥＴが用いられ、ＦＥＴのブリッジ回路で構成されている。【０００８】
加算部３２Ａには補償信号生成部３４からの補償信号ＣＭが加算されており、補償信号ＣＭの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部３４は、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）３４−３と慣性３４−２を加算部３４−４で加算し、その加算結果に更に収れん性３４−１を加算部３４−５で加算し、加算部３４−５の加算結果を補償信号ＣＭとしている。【０００９】
このような電動パワーステアリング装置において、モータ故障（異常を含む）が発生しても、モータ動作を継続できる構成の多系統モータ巻線を有するモータが使用されるケースが増加している。例えば２系統の巻線を有するモータは、ステータのコイルが２系統（Ｕ１〜Ｗ１相とＵ２〜Ｗ２相）に分けられ、１系統が失陥しても残りの１系統でロータを回転させることができ、アシスト制御の継続が可能となる。【００１０】
多系統モータ巻線を有するモータの例として、２系統モータ巻線を有する３相モータを図３及び図４に示して説明する。【００１１】
３相モータ２００は図３に示すように、内周面に内方に突出形成されてスロットＳＬを形成する磁極となるティースＴを有するステータ１２Ｓと、このステータ１２Ｓの内周側にティースＴと対向して回転自在に配置された永久磁石ＰＭを表面に配置した８極の表面磁石型のロータ１２Ｒとを有するＳＰＭモータの構成である。ここで、ステータ１２ＳのティースＴの数を相数×２ｎ（ｎは２以上の整数）で、例えばｎ＝２に設定して、８極、１２スロットの構成としている。【００１２】
そして、ステータ１２ＳのスロットＳＬに、図４に示す２系統で、その各々の同相の磁極がロータ磁石に対し同位相となる多相モータ巻線となる、第１系統の３相モータ巻線Ｌ１と第２系統の３相モータ巻線Ｌ２とが巻回されている。第１系統の３相モータ巻線Ｌ１は、Ｕ相コイルＬ１ｕ、Ｖ相コイルＬ１ｖ及びＷ相コイルＬ１ｗの一端が互いに接続されてスター結線とされ、各相コイルＬ１ｕ、Ｌ１ｖ及びＬ１ｗの他端がモータ制御装置に接続され、個別にモータ駆動電流Ｉｕ１、Ｉｖ１及びＩｗ１が供給されている。【００１３】
各相コイルＬ１ｕ、Ｌ１ｖ及びＬ１ｗには、それぞれ２つのコイル部Ｕａ１，Ｕｂ１、Ｖａ１，Ｖｂ１及びＷａ１，Ｗｂ１が形成されている。これらコイル部Ｕａ１，Ｖａ１及びＷａ１は、時計方向のティースＴ１、Ｔ２及びＴ３に集中巻きで巻回されている。また、コイル部Ｕｂ１，Ｖｂ１及びＷｂ１はティースＴ１、Ｔ２及びＴ３とは、ロータ１２Ｒを挟んで対角となる時計方向のティースＴ７、Ｔ８及びＴ９に集中巻きで巻回されている。【００１４】
また、第２系統の３相モータ巻線Ｌ２は、Ｕ相コイルＬ２ｕ、Ｖ相コイルＬ２ｖ及びＷ相コイルＬ２ｗの一端が互いに接続されてスター結線とされ、各相コイルＬ２ｕ、Ｌ２ｖ及びＬ２ｗの他端がモータ制御装置に接続され、個別にモータ駆動電流Ｉｕ２、Ｉｖ２及びＩｗ２が供給されている。【００１５】
各相コイルＬ２ｕ、Ｌ２ｖ及びＬ２ｗには、それぞれ２つのコイル部Ｕａ２，Ｕｂ２、Ｖａ２，Ｖｂ２及びＷａ２，Ｗｂ２が形成されている。これらコイル部Ｕａ２，Ｖａ２及びＷａ２は、時計方向のティースＴ４、Ｔ５及びＴ６に集中巻きで巻回されている。また、コイル部Ｕｂ２，Ｖｂ２及びＷｂ２はティースＴ４、Ｔ５及びＴ６とは、ロータ１２Ｒを挟んで対角となる時計方向のティースＴ１０、Ｔ１１及びＴ１２に集中巻きで巻回されている。【００１６】
そして、各相コイルＬ１ｕ〜Ｌ１ｗのコイル部Ｕａ１，Ｕｂ１、Ｖａ１，Ｖｂ１及びＷａ１，Ｗｂ１及び各相コイルＬ２ｕ〜Ｌ２ｗのコイル部Ｕａ２，Ｕｂ２、Ｖａ２，Ｖｂ２及びＷａ２，Ｗｂ２は、各ティースＴを挟むスロットＳＬに通電電流の方向が同一方向となるように巻回されている。【００１７】
このように第１系統の３相モータ巻線Ｌ１の各相コイルＬ１ｕ〜Ｌ１ｗのコイル部Ｕａ１，Ｕｂ１、Ｖａ１，Ｖｂ１及びＷａ１，Ｗｂ１と、第２系統の３相モータ巻線Ｌ２の各相コイルＬ２ｕ〜Ｌ２ｗのコイル部Ｕａ２，Ｕｂ２、Ｖａ２，Ｖｂ２及びＷａ２，Ｗｂ２とが、互いに異なる１２本のティースに巻回されている。即ち、１２本のティースＴに、順次第１系統となる相コイルＵａ１、Ｖａ１、Ｗａ１を時計方向に順に同一の巻回方向で巻装し、次いで、第２系統となる相コイルＵａ２、Ｖａ２及びＷａ２を時計方向に順に同一の巻回方向で巻装し、更に第１系統となる相コイルＵｂ１、Ｖｂ１、Ｗｂ１を時計方向に順に同一の巻回方向で巻装し、最後に、第２系統となる相コイルＵｂ２、Ｖｂ２及びＷｂ２を時計方向に順に同一の巻回方向で巻装している。このため、第１系統の多相モータ巻線Ｌ１及び第２系統のモータ巻線Ｌ２の同相のコイル部が、ロータ１２Ｒの各磁極の永久磁石ＰＭで形成される同一の磁束に、同時に鎖交することがないように巻装されている。従って、第１系統の３相モータ巻線Ｌ１の各コイル部と、第２系統の３相モータ巻線Ｌ２の各コイル部とで、互いの磁気的な干渉を最小限に抑制する磁気回路を構成している。【００１８】
かかる多系統モータ巻線を備えたモータのモータ制御装置において、モータ巻線は、正常時には図５（Ａ）に示す結線であるが、１次故障（例えば１巻線のショート）が生じると図５（Ｂ）となり、２次故障（例えば２巻線のショート）では図５（Ｃ）に示す結線となる。図５は第１系統のＵ相について示しているが、他の系統、他の相においても同様である。【００１９】
このようなモータ巻線、或いはインバータの故障を検出する対策手段が、例えば特開２０１３−３８９５０号公報（特許文献１）に開示されている。即ち、特許文献１の装置は、相電流検出値のみを用いて、インバータ又は巻線組の故障を検出するものであり、２つの故障判定手段は、互いに他系統の３相電流検出値に基づいて自系統の相電流推定値を算出し、電流検出値と比較することにより、相電流検出値のみを用いて、インバータ又は巻線組の故障を検出するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２０１３−３８９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかし、特許文献１に開示された装置では、他系統の３相電流検出値に基づいて自系統の相電流推定値を算出し、電流検出値と比較するようになっており、ｄｑ回転座標軸上の電圧指令値となっている。そのため、故障により生じる電流変化が故障の程度により小さい場合には、故障検出ができない可能性がある。また、特許文献１の装置では、ｄｑ軸回転座標軸上のｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑ、及びｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑの値は個別に検出、比較される。そのため、故障によって生じる電圧ないし電流が小さい場合、電圧（Ｖｄ，Ｖｑ）、電流（Ｉｄ，Ｉｑ）はＰＷＭ動作や、電流センサのオフセットによるノイズに埋もれ、故障起因の電圧や電流を検出できない可能性がある。【００２２】
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、静止座標上の電流指令値と電流検出値とを比較すると共に、誤差の積算値についても故障（異常を含む）検出の判定値とすることで、多系統モータ巻線を有するモータの駆動回路のスイッチング素子のオープン故障若しくはショート故障、コイル巻線の断線故障若しくはショート故障、その他の駆動回路内の断線やショート等の故障を確実に検出して処理する信頼性の高いモータ制御装置、故障検出方法並びにそれを搭載した電動パワーステアリング装置及び車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、多系統モータ巻線を有する３相モータを、電流指令値に基づいて巻線系統毎のモータ駆動回路を介して制御するモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記多系統モータ巻線毎に前記３相モータの少なくとも２相以上の電流を検出する電流検出回路と、前記検出された各相電流を前記多系統モータ巻線毎に２相に変換する３相／２相変換部と、前記２相変換された２相電流を前記多系統モータ巻線毎に電流演算し、前記多系統モータ巻線間の電流演算結果の差と、前記差の積算値とをそれぞれ故障判定閾値と比較して故障診断を行う故障診断部とを具備することにより、或いは、前記多系統モータ巻線毎に前記３相モータの少なくとも２相以上の電流を検出する電流検出回路と、前記３相電流を前記多系統モータ巻線毎に電流演算し、前記多系統モータ巻線間の電流演算結果の差と、前記差の積算値とをそれぞれ故障判定閾値と比較して故障診断を行う故障診断部とを具備ことにより達成される。【００２４】
また、本発明は、モータの巻線が多系統で構成され、系統毎に駆動回路が接続されたシステムにおいて、前記各系統内の故障を検出する方法であり、本発明の上記目的は、前記多系統の３相電流 (Iun,Ivn,Iwn, n=1,2,3,・・・) を検出し、前記３相電流の二乗和（In2=Iun2+Ivn2+Iwn2）を計算し、前記各系統毎の二乗和In2 及びIm2 (n,m=1,2,3, ・・・，ただしn≠m) の差分（εd=In2-Im2）が、前記モータの電流指令値から決定される閾値（εdref ）に達したことを判定し、前記各系統内の故障発生を検出することにより、或いは記多系統の３相電流 (Iun,Ivn,Iwn, n=1,2,3,・・・) を検出し、前記３相電流の二乗和(In2=Iun2+Ivn2+Iwn2)の平方根(In=√Iun2+Ivn2+Iwn2)を計算し、前記各系統毎の二乗和の平方根In 及びIm (n,m=1, 2, 3, ・・・，ただしn≠m) の差分(ε’d =In-Im) が、前記モータの電流指令値から決定される閾値（ε’dref）に達したことを判定し，前記各系統内の故障発生を検出することにより、或いは前記多系統のＵＶＷ３相電流(Iun,Ivn,Iwn, n=1,2,3,・・・) を検出し、前記各系統毎の３相電流のＵ相の差（εdu=Iun-Ium）、Ｖ相の差（εdv=Ivn-Ivm）、Ｗ相の差（εdw=Iwn-Iwm）を比較(ただしn≠m)し、前記各差が前記モータの電流指令値から決定される閾値（εdc）に達したことを判定し、前記各系統内の故障発生を検出することにより達成される。【００２５】
電流の検出は、前記３相電流 (Iun,Ivn,Iwn, n=1,2,3,・・・)のうち、少なくとも２相分の２乗和（例えばIn2=Iun2+Ivn2）で求めても良い。任意の２相で良い。【００２６】
更に、前記故障発生時、継続駆動が可能であると判定された場合、前記故障発生を上位システム（若しくは上位コントローラ）に伝達し、故障した系統も含めた多系統で継続するモータ制御装置により、或いは前記故障発生時に前記故障を検出して上位システム（若しくは上位コントローラ）に伝達し、前記故障が発生した系統の駆動を停止し、前記故障が発生していない正常な系統のみで駆動を継続するモータ制御装置により、或いは前記故障発生時、システムの動作可能領域を超える故障が発生したことを上位システム（若しくは上位コントローラ）に伝達し、全系統を駆動停止させるモータ制御装置により、或いは上記いずれかの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より、或いは上記電動パワーステアリング装置を搭載した車両により、本発明の上記目的は達成される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のモータ制御装置によれば、多系統モータ巻線毎に前記３相モータの各相電流を検出する電流検出回路と、各相電流を多系統モータ巻線毎に２相に変換する３相／２相変換部と、２相電流を多系統モータ巻線毎に電流演算し、多系統モータ巻線間の電流演算結果の差及びその積算（時間積分）値をそれぞれ故障判定閾値と比較して故障診断を行う故障診断部を備え、或いは、前記多系統モータ巻線毎に前記３相モータの各相電流を検出する電流検出回路と、前記３相電流を前記多系統モータ巻線毎に電流演算し、前記多系統モータ巻線間の電流演算結果の差と、前記差の積算値とをそれぞれ故障判定閾値と比較して故障診断を行う故障診断部とを備え、静止座標上の電流指令値と電流検出値とを比較すると共に、誤差の積算値についても故障（異常を含む）検出の判定値としている。本発明の故障検出方法によれば、多系統モータ巻線を有するモータの駆動回路のパワースイッチング素子（ＦＥＴ）のオープン故障若しくはショート故障、コイル巻線の断線故障若しくはショート故障、その他の駆動回路内の断線やショート等の故障を確実に検出することができる。故障が検出された場合には、その系統を遮断して正常な系統で継続動作が可能である。【００２８】
上記モータ制御装置及び故障診断部を電動パワーステアリング装置に適用することにより信頼性を向上することができ、かかる電動パワーステアリング装置を車両に搭載することにより、車両の一層の信頼性向上を図ることがきる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。
【図２】動パワーステアリング装置のコントロールユニット（ＥＣＵ）の構成例を示すブロック図である。
【図３】多系統モータの構造例を示す断面図である。
【図４】多系統モータの巻線構造を示す模式図である。
【図５】モータコイル１相について、正常時と故障発生時の結線状態例を示す模式図である。
【図６】本発明のモータ制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明に係る故障診断部の構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。
【図８】本発明の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。
【図９】電流指令値に基づいて閾値を設定する特性例を示す特性図である。
【図１０】本発明に係るモータ制御装置の構成例（第３実施形態）を示すブロック図である。
【図１１】本発明に係るモータ制御装置の構成例（第４実施形態）を示すブロック図である。
【図１２】本発明の動作例（低速操舵）を示すタイムチャートである。
【図１３】本発明の動作例（高速操舵）を示すタイムチャートである。
【図１４】本発明に係るモータ制御装置の構成例（第５実施形態）を示すブロック図である。
【図１５】本発明に係るモータ制御装置の構成例（第６実施形態）を示すブロック図である。
【図１６】本発明に係るモータ制御装置の構成例（第７実施形態）を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明では、多系統モータ巻線毎に３相モータの各相電流を検出する電流検出回路と、検出された各相電流を多系統モータ巻線毎に互いに直交する２相（α、βの静止座標系）に変換する３相／２相変換部と、２相変換された２相電流を多系統モータ巻線毎に電流演算し、多系統モータ巻線間の電流演算結果の差及びその積算（時間積分）値をそれぞれ故障判定閾値と比較して故障診断を行う故障診断部とを備えている。或いは、多系統モータ巻線毎に３相モータの各相電流を検出する電流検出回路と、３相電流を多系統モータ巻線毎に電流演算し、多系統モータ巻線間の電流演算結果の差と、差の積算値とをそれぞれ故障判定閾値と比較して故障診断を行う故障診断部とを備えている。
【００３１】
これにより、多系統モータ巻線を有するモータの駆動回路のスイッチング素子のオープン故障若しくはショート故障、コイル巻線の断線故障若しくはショート故障、その他の駆動回路内の断線やショート等の故障（異常を含む）を確実に検出することができる。
【００３２】
故障診断部における本発明の故障検出方法では、モータ巻線が多系統で構成され、系統毎に駆動回路が接続されたシステムにおいて、ある系統内の故障、例えば駆動回路を構成するパワースイッチング素子の破断又は短絡、モータ巻線やバスバーの断線又は短絡を検出する方法として、多系統の３相電流 (Iun、Ivn、Iwn, n=1,2,3,・・・) を検出し、３相電流の二乗和In2=Iun2+Ivn2+Iwn2 を計算し、系統毎の二乗和In2及びIm2 (n,m=1, 2, 3, ・・・，ただしn≠m) の差分εd  In2-Im2 ないしはその時間積分εi =∫(εd ) dt を、モータの電流指令値から決定される閾値εdref ないしはεiref と比較し、各系統内で発生した故障を検出している。或いは、３相電流を２相に変換して二乗和を演算し、その差若しくは平方根の差を閾値と比較して、故障を検出する。
【００３３】
従来では、故障により生じる電流変化が小さい場合の検出が難しいが、本発明では、各３相電流の二乗和I１2=Iu１2+Iv１2+Iw１2 、I２2=Iu２2+Iv２2+Iw２2、或いは３相／２相変換した２相電流の二乗和I１2=Iα2+Ｉβ2、或いは３相のうちの少なくとも２相以上（任意の２相）の電流の二乗和を計算し、系統毎の二乗和I１2 及びI２2の差分εd =I１2-I２2 の他に、特に、その時間積分ε =∫(εd ) dtも判定要因としているので、故障により生じる電流変化の非常に小さい動作領域でも、故障検出が可能となる。特許文献１における故障検出の座標系はｄｑ軸回転座標系であるのに対し、本発明ではＵＶＷ静止座標系であり、故障検出の物理量が、特許文献１ではｄｑ軸回転座標軸上の電圧指令値及び電流検出値であるのに対し、本発明ではＵＶＷ座標軸上の電流指令値及び電流検出値である。
【００３４】
なお，上記冪数は２以上の自然数でもよい。この場合、２乗の場合よりも正常時と故障時の差異が大きくなり，故障検出感度を向上させることができる。
【００３５】
電流演算としては、２相電流の加算若しくは減算、２相電流の２乗和、２相電流の２乗和の平方根があり、故障検出を上位ソシテム若しくは上位コントローラに伝達し、故障系統の駆動をＯＦＦし、正常系統のみで駆動する。また、継続駆動可能値内の差異を判定し、差異の程度を上位システム若しくは上位コントローラに伝達し、引き続き故障した系統を含めた多系統で継続して駆動を継続するようにしている。
【００３６】
このような故障診断部を具備するモータ制御装置の一例を、図６に示して説明する。
【００３７】
２系統モータ巻線を有するモータ２００を駆動するモータ制御装置１００は故障診断部３００を含み、モータを駆動するための電流指令値を演算して補償や制御等を行う制御演算部（ＥＣＵに相当）１１０と、制御演算部１１０から出力される電圧指令値Ｖ１＊及びＶ２＊が個別に入力されるモータ駆動回路１２０Ａ及び１２０Ｂと、これらモータ駆動回路１２０Ａ及び１２０Ｂの出力側と３相モータ２００の第１系統のモータ巻線Ｌ１及び第２系統のモータ巻線Ｌ２との間に介挿されたモータ電流遮断回路１３０Ａ及び１３０Ｂとを備えている。
【００３８】
３相モータ２００は、ロータの回転位置を検出するレゾルバ、ＭＲ素子、ロータリエンコーダ、ホール素子などの回転位置センサ１０１を備えており、回転位置センサ１０１からの検出値がロータ回転角検出回路１０２に入力され、ロータ回転角検出回路１０２でロータ回転角θｍが検出される。モータ制御装置１００内の制御演算部１１０には、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｓ及び車速センサ１２で検出された車速Ｖｓが入力されると共に、ロータ回転角検出回路１０２から出力されるロータ回転角θｍが入力される。更に、モータ駆動回路１２０Ａ及び１２０Ｂ内の電流検出回路１２１Ａ及び１２１Ｂから出力される、モータ２００の第１系統のモータ巻線Ｌ１及び第２系統のモータ巻線Ｌ２の各相コイルから出力されるモータ電流Ｉ１ｄ（Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１）及びＩ２ｄ（Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２）が制御演算部１１０に入力されている。また、モータ駆動回路１２０Ａ及び１２０Ｂには、直流電源としてのバッテリ１０３からノイズフィルタ１０４を経て直流電流が供給されている。
【００３９】
制御演算部１１０では、モータ駆動回路１２０Ａ及び１２０Ｂの正常時には操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓを基に、予め設定されたマップＡを参照して電流指令値（Ｉ１＊及びＩ２＊）を算出し、モータ駆動回路１２０Ａ及び１２０Ｂの異常時には操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓを基に、予め設定されたマップＢを参照して電流指令値（Ｉ１＊及びＩ２＊）を算出する。
【００４０】
また、制御演算部１１０では、算出した電流指令値（Ｉ１＊及びＩ２＊）とロータ回転角θｍとに基づいて、ベクトル制御のｄ−ｑ座標系のｄ軸電流指令値（Ｉｄ＊）及びｑ軸電流指令値（Ｉｑ＊）を算出し、算出したｄ軸電流指令値（Ｉｄ＊）及びｑ軸電流指令値（Ｉｑ＊）をロータ回転角θｍに従って２相/３相変換し、Ｕ相電流指令値（Ｉｕ＊）、Ｖ相電流指令値（Ｉｖ＊）及びＷ相電流指令値（Ｉｗ＊）を算出する。そして、算出したＵ相電流指令値（Ｉｕ＊）、Ｖ相電流指令値（Ｉｖ＊）及びＷ相電流指令値（Ｉｗ＊）と、電流検出回路１２１Ａ及び１２１Ｂで検出した電流検出値Ｉ１ｄ（Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１）及びＩ２ｄ（Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２）の相毎の電流偏差（ΔＩｕ、ΔＩｖ及びΔＩｗ）を算出し、これら電流偏差（ΔＩｕ、ΔＩｂ及びΔＩｗ）についてＰＩ制御演算等を行い、モータ駆動回路１２０Ａ及び１２０Ｂに対する３相の電圧指令値Ｖ１＊及びＶ２＊を算出し、算出した３相の電圧指令値Ｖ１＊及びＶ２＊をモータ駆動回路１２０Ａ及び１２０Ｂに入力する。
【００４１】
モータ駆動回路１２０Ａ及び１２０Ｂのそれぞれは、制御演算部１１０から出力される３相の電圧指令値Ｖ１＊及びＶ２＊が入力されてゲート信号を形成すると共に、異常時電流制御部を兼ねるゲート駆動回路１２３Ａ及び１２３Ｂと、これらゲート駆動回路１２３Ａ及び１２３Ｂから出力されるゲート信号が入力されるインバータ１２２Ａ及び１２２Ｂとを備えている。
【００４２】
ゲート駆動回路１２３Ａ及び１２３Ｂのそれぞれは、制御演算部１１０から電圧指令値Ｖ１＊及びＶ２＊が入力されると、これら電圧指令値Ｖ１＊及びＶ２＊と、三角波のキャリア信号とを基に６つのＰＷＭ信号を形成し、これらＰＷＭ信号をインバータ１２２Ａ及び１２２Ｂに入力する。
【００４３】
また、ゲート駆動回路１２３Ａは、制御演算部１１０から異常検出信号ＳＡａが入力されていない正常であるときには、モータ電流遮断回路１３０Ａに対して「Ｈ」の３つのゲート信号を出力してＯＮすると共に、電源遮断回路１２４Ａに対して「Ｈ」の２つのゲート信号を出力してＯＮし、異常検出信号ＳＡａが入力された異常であるときには、モータ電流遮断回路１３０Ａに対して「Ｌ」の３つのゲート信号を同時に出力してＯＦＦし、モータ電流を遮断すると共に、電源遮断回路１２４Ａに対して「Ｌ」の２つのゲート信号を同時に出力してＯＦＦし、バッテリ電力の供給を遮断する。
【００４４】
同様に、ゲート駆動回路１２３Ｂは、制御演算部１１０から異常検出信号ＳＡｂが入力されていない正常であるときには、モータ電流遮断回路１３０Ｂに対して「Ｈ」の３つのゲート信号を出力してＯＮすると共に、電源遮断回路１２４Ｂに対して「Ｈ」の２つのゲート信号を出力してＯＮし、異常検出信号ＳＡｂが入力された異常であるときには、モータ電流遮断回路１３０Ｂに対して「Ｌ」の３つのゲート信号を同時に出力してＯＦＦし、モータ電流を遮断すると共に、電源遮断回路１２４Ｂに対して「Ｌ」の２つのゲート信号を同時に出力してＯＦＦし、バッテリ電力の供給を遮断する。
【００４５】
インバータ１２２Ａ及び１２２Ｂには、ノイズフィルタ１０４及び電源遮断回路１２４Ａ及び１２４Ｂを介してバッテリ１０３からバッテリ電流が供給され、入力側に平滑用の電解コンデンサＣＡ及びＣＢが接続されている。
【００４６】
インバータ１２２Ａ及び１２２Ｂはスイッチング素子としてのＦＥＴＱ１〜Ｑ６を有し、２つのＦＥＴを直列に接続した３つのスイッチングアームＳＡｕ、ＳＡｖ及びＳＡｗを並列に接続したブリッジ構成を有する。そして、各ＦＥＴＱ１〜Ｑ６のゲートにゲート駆動回路１２３Ａ及び１２３Ｂからのゲート信号が入力されることにより、各スイッチングアームＳＡｕ、ＳＡｖ及びＳＡｗのＦＥＴ間から、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗがモータ電流遮断回路１３０Ａ及び１３０Ｂを介して、モータ２００の第１系統巻線Ｌ１及び第２系統巻線Ｌ２に供給される。
【００４７】
モータ電流遮断回路１３０Ａは電流遮断用のＦＥＴＱＡ１、ＱＡ２及びＱＡ３を有し、モータ電流遮断回路１３０Ｂは電流遮断用のＦＥＴＱＢ１、ＱＢ２及びＱＢ３を有する。そして、モータ電流遮断回路１３０Ａ及び１３０ＢのＦＥＴＱＡ１〜ＱＡ３及びＱＢ１〜ＱＢ３がそれぞれの寄生ダイオードＤのカソードをインバータ１２２Ａ及び１２２Ｂ側として、各々が同一向きに接続されている。
【００４８】
また、電源遮断回路１２４Ａ及び１２４Ｂのそれぞれは、２つのＦＥＴＱＣ１，ＱＣ２及びＱＤ１，ＱＤ２がソース同士を接続して寄生ダイオードが逆向きとなる直列回路構成を有する。そして、ＦＥＴＱＣ１及びＱＤ１のドレインが互いに接続されてノイズフィルタ１０４の出力側に接続され、ＦＥＴＱＣ２及びＱＤ２のドレインがインバータ１２２Ａ及び１２２Ｂの各ＦＥＴＱ１，Ｑ２及びＱ３のソースに接続されている。
【００４９】
このようなモータ制御装置１００において、制御演算部１１０内の故障診断部３００は、例えば図７に示す構成（第１実施形態）となっている。
【００５０】
電流検出回路１２１Ａで検出されたモータ２００の第１系統巻線Ｌ１の各相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１は３相／２相変換部３２０に入力され、電流検出回路１２１Ｂで検出されたモータ２００の第２系統巻線Ｌ２の各相電流Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２は３相／２相変換部３３０に入力される。３相／２相変換部３２０で、互いに直交するα−β静止座標系の２相に変換された電流Ｉα１及びＩβ１は電流演算部３２１に入力されて加算され、３相／２相変換部３３０で互いに直交するα−β静止座標系の２相に変換された電流Ｉα２及びＩβ２は電流演算部３３１に入力されて加算される。電流演算部３２１で加算演算された電流Ｉ１１（＝Ｉα１＋Ｉβ１）は減算部３０１に加算入力され、電流演算部３３１で加算演算された電流Ｉ２２（＝Ｉα２＋Ｉβ２）は減算部３０１に減算入力される。
【００５１】
減算部３０１で減算された減算値Ｄｆ（＝Ｉ１１−Ｉ２２）は故障判定部３５０及び積算部３０２に入力され、積算部３０２の積算（時間積分）値ＴＤｆは故障判定部３５０に入力される。故障判定部３５０には故障判定閾値設定部３１０か故障判定閾値ＴＨｄ及びＴＨＴＤが入力されている。故障判定閾値ＴＨｄは減算値Ｄｆに対する値で、操舵速度が速い（モータ回転速度が速い）場合、若しくはアシスト力が大きい（モータ相電流が大きい）場合、両系統間の差分である減算値Ｄｆが故障判定閾値ＴＨｄ以上となったときに、故障と判定して故障信号ＤＳを出力する。また、故障判定閾値ＴＨＴＤは積算値ＴＤｆに対する値で、操舵速度が遅い（モータ回転速度が遅い）場合、若しくはアシスト力が小さい（モータ相電流が小さい）場合、両系統間の差分の積算（時間積分）値である積算値ＴＤｆが故障判定閾値ＴＨＴＤ以上となったときに、故障と判定して故障信号ＤＳを出力する。
【００５２】
なお、故障判定閾値ＴＨｄ及び故障判定閾値ＴＨＴＤは、モータ２００の電流指令値から決定される。
【００５３】
故障を検出した場合、故障が発生したことを故障信号ＤＳによって上位システム若しくは上位コントローラに伝達し、故障側の駆動をＯＦＦし、正常側系統のみで駆動する。例えば第１系統が故障した場合、異常検出信号ＳＡａをゲート駆動回路１２３Ａに入力し、ゲート駆動回路１２３Ａが電源遮断回路１２４ＡをＯＦＦし、以後は第２系統でアシスト制御を継続する。また、各系統巻線間の差、又は差の積算値を故障判定閾値と比較し、各差が継続駆動可能域値内の差異の場合、故障が発生したことを故障信号ＤＳによって上位システム若しくは上位コントローラに伝達し、引き続き故障した系統を含めた多系統で継続して駆動を継続することも可能である。
【００５４】
このような構成において、その動作例を図８のフローチャートを参照して説明する。
【００５５】
電流検出回路１２１Ａが第１系統の３相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１を検出して制御演算部１１０に入力し（ステップＳ１）、電流検出回路１２１Ｂが第２系統の３相電流Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２を検出して制御演算部１１０に入力する（ステップＳ２）。故障判定閾値設定部３１０は電流指令値に基づき、図９に示すような特性で故障判定閾値ＴＨｄ及びＴＨＴＤを設定する（ステップＳ３）。なお、これら工程の順番は適宜変更可能である。
【００５６】
第１系統の３相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１は３相／２相変換部３２０でα−β静止座標系の２相の電流Ｉα１及びＩβ１に変換され（ステップＳ１０）、電流演算部３２１で２相電流Ｉα１、Ｉβ１の加算演算が行われ、電流Ｉ１１が求められる（ステップＳ１１）。電流Ｉ１１は減算部３０１に加算入力される。同様に、第２系統の３相電流Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２は３相／２相変換部３３０でα−β静止座標系の２相の電流Ｉα２及びＩβ２に変換され（ステップＳ１２）、電流演算部３３１で２相電流Ｉα２、Ｉβ２の加算演算が行われ、電流Ｉ２２が求められる（ステップＳ１３）。電流Ｉ２２は減算部３０１に減算入力される。なお、これら工程の順番も適宜変更可能である。
【００５７】
次に、減算部３０１は、上記ステップＳ１１で求められた電流Ｉ１１から、上記ステップＳ１３で求められた電流Ｉ２２を減算して減算値Ｄｆを求め（ステップＳ１４）、積算部３０２は減算値Ｄｆを積算する（ステップＳ１５）。減算値Ｄｆは故障判定部３５０に入力されて故障判定閾値ＴＨｄと比較され（ステップＳ２０）、故障判定部３５０は、減算値Ｄｆが故障判定閾値ＴＨｄ以上である場合には、故障と判定して故障信号ＤＳを出力する（ステップＳ２１）。また、積算値ＴＤｆも故障判定部３５０に入力されて故障判定閾値ＴＨＴＤと比較され（ステップＳ２０）、故障判定部３５０は、積算値ＴＤｆが故障判定閾値ＴＨＴＤ以上である場合には、故障と判定して故障信号ＤＳを出力する（ステップＳ２１）。故障信号ＤＳには異常判定信号ＳＡａ，ＳＡｂが含まれ、インバータ１２２Ａ、１２２Ｂの停止、電源遮断回路１２４Ａ及び１２４Ｂを遮断する。
【００５８】
上記動作を終了判定まで繰り返す（ステップＳ２２）。
【００５９】
なお、上述の電流演算部３２１及び３３１は２相電流の加算演算を行っているが、減算演算であっても良いが（第２実施形態）、基本的に加算が良い。
【００６０】
次に、故障診断部３００の他の実施形態（第３実施形態）を説明する。図７に対応させて図１０に示す第３実施形態では、第１系統の２相電流Ｉα１、Ｉβ１と、第２系統の２相電流Ｉα２、Ｉβ２の各加算若しくは各減算の代わりに、第１系統の２相電流Ｉα１、Ｉβ１と、第２系統の２相電流Ｉα２、Ｉβ２の各２乗和を電流演算している。
【００６１】
即ち、第１系統の２相電流Ｉα１、Ｉβ１は電流２乗和演算部３２２に入力され、２乗和電流Ｉ１２（＝Ｉα１２＋Ｉβ１２）が演算される。また、第２系統の２相電流Ｉα２、Ｉβ２は電流２乗和演算部３３２に入力され、２乗和電流Ｉ２２（＝Ｉα２２＋Ｉβ２２）が演算される。電流２乗和演算部３２２で演算された２乗和電流Ｉ１２は減算部３０１に加算入力され、電流２乗和演算部３３２で演算された２乗和電流Ｉ２２は減算部３０１に減算入力される。減算部３０１での減算結果εａ（＝Ｉ１２−Ｉ２２）は故障判定部３５０に入力されて故障判定閾値ＴＨεａと比較されると共に、積算部３０２に入力されて積算され、積算値ＴＧεａが故障判定部３５０に入力されて故障判定閾値ＴＨＴＧａと比較される。減算結果εａが故障判定閾値ＴＨεａ以上の場合には故障判定信号ＤＳが出力され、また、積算値ＴＧεａが故障判定閾値ＴＨＴＧａ以上の場合にも故障判定信号ＤＳが出力される。
【００６２】
更に、故障診断部３００の他の実施形態（第４実施形態）を説明する。図１０に対応させて図１１に示す第４実施形態では、電流２乗和演算部３２２で演算された２乗和電流Ｉ１２（＝Ｉα１２＋Ｉβ１２）を平方根演算部３２３で平方根電流Ｉ１（＝√Ｉα１２＋Ｉβ１２）とし、電流２乗和演算部３３２で演算された２乗和電流Ｉ２２（＝Ｉα２２＋Ｉβ２２）を平方根演算部３３３で平方根電流Ｉ２（＝√Ｉα２２＋Ｉβ２２）としている。そして、電流演算された平方根電流Ｉ１は減算部３０１に加算入力され、平方根電流Ｉ２は減算部３０１に減算入力される。減算部３０１での減算値εｂ（＝Ｉ１−Ｉ２）は故障判定部３５０に入力されて故障判定閾値ＴＨεｂと比較されると共に、積算部３０２に入力されて積算され、積算値ＴＧεｂが故障判定部３５０に入力されて故障判定閾値ＴＨＴＧｂと比較される。減算値εｂが故障判定閾値ＴＨεｂ以上の場合には故障判定信号ＤＳが出力され、また、積算値ＴＧεｂが故障判定閾値ＴＨＴＧｂ以上の場合にも故障判定信号ＤＳが出力される。
【００６３】
図１２は高速操舵、高アシスト力の場合の特性例を示すタイムチャートであり、時間０．１秒に１次故障が発生し、時間０．２秒に２次故障が発生した場合を示している。また、図１２（Ａ）は２相電流の２乗和の平方根電流の差（図１１のεｂ）であり、図１２（Ｂ）は差の積算値（図１１のＴＧεｂ）である。この図から、両系統の差分の増加から、レイヤショートの１次故障を検出できることが分かる。また、差分の積算値からも検出することができる。
【００６４】
図１３は低速操舵、低アシスト力の場合の特性例を示すタイムチャートであり、時間０．１秒に１次故障が発生し、時間０．２秒に２次故障が発生した場合を示している。また、図１３（Ａ）は２相電流の２乗和の平方根電流の差（図１１のεｂ）であり、図１３（Ｂ）は差の積算値（図１１のＴＧεｂ）である。この図から、両系統の差分の増加量が小さいため、レイヤショートの１次故障の検出は困難であることが分かる。一方、差分の積算値は単調に増加するため、ある時間経過後に必ず閾値以上となるため、故障検出が可能であることが分かる。
【００６５】
上述の実施形態（第１〜第４実施形態）では２系統巻線の３相モータについて説明したが、３系統以上の多系統モータ巻線を有するモータにも同様に適用することができる。
【００６６】
上記実施形態では３相／２相電流の変換を行い２相電流について演算処理しているが、図１４に示すように（第５実施形態）、第１系統の３相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１の二乗和Ｉ１２＝Ｉｕ１２＋Ｉｖ１２＋Ｉｗ１２を電流２乗和演算部３２４で演算し、第２系統の３相電流Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２の二乗和Ｉ２２＝Ｉｕ２２＋Ｉｖ２２＋Ｉｗ２２を電流２乗和演算部３３４で演算し、各二乗和Ｉ１２、Ｉ２２の差分εａを減算部３０１で求めるようにしても良い。この場合、故障判定部３５０は、操舵速度が速い（モータ回転速度が速い）場合、若しくはアシスト力が大きい（モータ相電流が大きい）場合、両系統間の差分εａが閾値ＴＨεａを超えたか否かで故障を判定する。また、故障判定部３５０は、操舵速度が遅い（モータ回転速度が遅い）場合、若しくはアシスト力が小さい（モータ相電流が小さい）場合、両系統間の差分εａの積分値ＴＧεａが閾値ＴＨＴεａを超えたか否かで故障を判定する。
【００６７】
上記第５実施形態では３相電流の二乗和を演算しているが、少なくとも２相（任意の２相）以上の電流の二乗和を演算しても良い。
【００６８】
また、図１５の第６実施形態は、図１５における電流２乗和演算部３２４及び３３４の出力Ｉ１２及びＩ２２を、それぞれ平方根部３２５及び３３５で平方根Ｉ１及びＩ２を演算し、方根Ｉ１及びＩ２の差分εｂを求めるようにしている。この場合にも、故障判定部３５０は、操舵速度が速い（モータ回転速度が速い）場合、若しくはアシスト力が大きい（モータ相電流が大きい）場合、両系統間の差分εｂが閾値ＴＨεｂを超えたか否かで故障を判定する。また、故障判定部３５０は、操舵速度が遅い（モータ回転速度が遅い）場合、若しくはアシスト力が小さい（モータ相電流が小さい）場合、両系統間の差分εｂの積分値ＴＧεｂが閾値ＴＨＴεｂを超えたか否かで故障を判定する。
【００６９】
上記第６実施形態においても、少なくとも２相（任意の２相）以上の電流の二乗和を演算し、それぞれ平方根を求めるようにしても良い。
【００７０】
図１６は３系統巻線を有するモータについて、故障診断を行う場合の一例を示している。図１６の例は電流２乗和について、図１０に対応させて示しており、第１系統と第２系統の電流演算、比較と共に、第２系統と第３系統の電流演算、比較を行うようにする。即ち、図１０における第１系統と第２系統の電流演算、比較に加え、本第７実施形態では、第３系統の３相電流Ｉｕ３，Ｉｖ３，Ｉｗ３を３相／２相変換部３４０で互いに直交するα−β静止座標系の２相の電流Ｉα３及びＩβ３に変換する。変換された２相電流Ｉα３及びＩβ３は電流２乗和演算部３４２に入力され、２乗和電流Ｉ３２（＝Ｉα３２＋Ｉβ３２）が演算される。演算された２乗和電流Ｉ３２は減算部３０１Ａに減算入力され、電流２乗和演算部３３２で演算された２乗和電流Ｉ２２が減算部３０１Ａに加算入力される。減算部３０１Ａでの減算値εａ２（＝Ｉ２２−Ｉ３２）は故障判定部３５０Ａに入力されて故障判定閾値ＴＨεａと比較されると共に、積算部３０２Ａに入力されて積算され、積算値ＴＧεａ２が故障判定部３５０Ａに入力されて故障判定閾値ＴＨＴＧａと比較される。減算値εａ２が故障判定閾値ＴＨεａ以上の場合には故障判定信号ＤＳが出力され、また、積算値ＴＧεａ２が故障判定閾値ＴＨＴＧａ以上の場合にも故障判定信号ＤＳが出力される。
【００７１】
ここでは第１系統と第２系統の差及び差の積算値、第２系統と第３系統の差及び差の積算値を各故障判定閾値と比較判定しているが、更に第３系統と第１系統の差及び差の積算値を故障判定閾値と比較判定する構成を追加しても良い。電流演算については、第１〜第４実施形態のいずれであっても良い。また、３相／２相変換しない３相電流の演算処理でも良い。
【００７２】
更に４系統以上の多系統モータについても、同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１                        ハンドル
２                        コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
１０                      トルクセンサ
１２                      車速センサ
１４                      舵角センサ
２０                      モータ
３０                      コントロールユニット（ＥＣＵ）
１００                    モ−タ制御装置
１０１                    回転位置センサ
１０３                    バッテリ
１１０                    制御演算部（ＥＣＵ）
１２０Ａ，１２０Ｂ        モータ駆動回路
１２１Ａ，１２１Ｂ        電流検出回路
１２２Ａ，１２２Ｂ        インバータ
１２３Ａ，１２３Ｂ        ゲート駆動回路
１２４Ａ，１２４Ｂ        電源遮断回路
１３０Ａ，１３０Ｂ        モータ電流遮断回路
２００                    ２系統巻線モータ（３相モータ）
３００                    故障診断部
３０２，３０２Ａ          積算部
３１０                    故障判定閾値設定部
３２０、３３０、３４０    ３相／２相変換部
３２１，３３１            電流演算部
３２２，３３２，３４２    電流２乗和演算部
３２３，３３３            平方根演算部
３５０，３５０Ａ          故障判定部
【図１】
2016035783.tif 000003
【図２】
2016035783.tif 000004
【図３】
2016035783.tif 000005
【図４】
2016035783.tif 000006
【図５】
2016035783.tif 000007
【図６】
2016035783.tif 000008
【図７】
2016035783.tif 000009
【図８】
2016035783.tif 000010
【図９】
2016035783.tif 000011
【図１０】
2016035783.tif 000012
【図１１】
2016035783.tif 000013
【図１２】
2016035783.tif 000014
【図１３】
2016035783.tif 000015
【図１４】
2016035783.tif 000016
【図１５】
2016035783.tif 000017
【図１６】
2016035783.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月5日(2016.10.5)
【手続補正１】
【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】
多系統モータ巻線を有する３相モータを、電流指令値に基づいて巻線系統毎のモータ駆動回路を介して制御するモータ制御装置において、
前記多系統モータ巻線毎に前記３相モータの少なくとも２相以上の電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路で検出された３相電流を前記多系統モータ巻線毎に２相に変換する３相／２相変換部と、
前記３相／２相変換部で２相変換された２相電流を前記多系統モータ巻線毎に電流演算し、前記多系統モータ巻線間の電流演算結果の差と、前記差の積算値とをそれぞれ故障判定閾値と比較して故障診断を行う故障診断部と、
を具備し、
前記故障判定閾値が前記電流指令値に基づいて定められるようになっており、
前記故障診断部が故障を検出する場合、前記故障判定閾値に基づいて継続駆動可能域値内の差異を判定し、前記差異の程度を上位システム若しくは上位コントローラに伝達し、引き続き故障した系統を含めた多系統で継続して駆動を継続するようになっているモータ制御装置。
【請求項２】
前記電流演算が、前記２相電流の加算若しくは減算である請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記電流演算が、前記２相電流の２乗和である請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記電流演算が、前記２相電流の２乗和の平方根である請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
多系統モータ巻線を有する３相モータを、電流指令値に基づいて巻線系統毎のモータ駆動回路を介して制御するモータ制御装置において、
前記多系統モータ巻線毎に前記３相モータの少なくとも２相以上の電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路で検出された３相電流を前記多系統モータ巻線毎に電流演算し、前記多系統モータ巻線間の電流演算結果の差と、前記差の積算値とをそれぞれ故障判定閾値と比較して故障診断を行う故障診断部と、
を具備し、
前記故障判定閾値が前記電流指令値に基づいて定められるようになっており、
前記故障診断部が故障を検出する場合、前記故障判定閾値に基づいて継続駆動可能域値内の差異を判定し、前記差異の程度を上位システム若しくは上位コントローラに伝達し、引き続き故障した系統を含めた多系統で継続して駆動を継続するようになっているモータ制御装置。
【請求項６】
前記電流演算が、前記３相電流の２乗和である請求項５に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記電流演算が、前記３相電流の２乗和の平方根である請求項５に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
多系統モータ巻線を有する３相モータを、電流指令値に基づいて巻線系統毎のモータ駆動回路を介して制御するモータ制御装置において、
前記多系統モータ巻線毎に前記３相モータの少なくとも２相以上の電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路で検出された３相電流を前記多系統モータ巻線毎に２相に変換する３相／２相変換部と、
前記３相／２相変換部で２相変換された２相電流を前記多系統モータ巻線毎に電流演算し、前記多系統モータ巻線間の電流演算結果の差と、前記差の積算値とをそれぞれ故障判定閾値と比較して故障診断を行う故障診断部と、
を具備し、
前記故障判定閾値が前記電流指令値に基づいて定められるようになっており、
前記故障診断部が故障を検出した場合、前記故障が発生したことを上位システム若しくは上位コントローラに伝達し、故障系統の駆動をＯＦＦし、正常系統のみで駆動するようになっているモータ制御装置。
【請求項９】
多系統モータ巻線を有する３相モータを、電流指令値に基づいて巻線系統毎のモータ駆動回路を介して制御するモータ制御装置において、
前記多系統モータ巻線毎に前記３相モータの少なくとも２相以上の電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路で検出された３相電流を前記多系統モータ巻線毎に電流演算し、前記多系統モータ巻線間の電流演算結果の差と、前記差の積算値とをそれぞれ故障判定閾値と比較して故障診断を行う故障診断部と、
を具備し、
前記故障判定閾値が前記電流指令値に基づいて定められるようになっており、
前記故障診断部が故障を検出した場合、前記故障が発生したことを上位システム若しくは上位コントローラに伝達し、故障系統の駆動をＯＦＦし、正常系統のみで駆動するようになっているモータ制御装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載のモータ制御装置を搭載し、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された電流指令値により、車両の操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電動パワーステアリング装置を搭載している車両。
【請求項１２】
モータの巻線が多系統で構成され、系統毎に駆動回路が接続されたシステムにおいて、前記各系統内の故障を検出する方法であり、
前記多系統の３相電流 (Iun,Ivn,Iwn,n=1,2,3,・・・)を検出し、前記３相電流の二乗和（In2=Iun2+Ivn2+Iwn2）を計算し、前記各系統毎の二乗和In2及びIm2(n,m=1,2,3,・・・，ただしn≠m)の差分（εd=In2-Im2）の時間積分(εi=∫(εd)dt)が、前記モータの電流指令値から決定される閾値（εdref）に達したことを判定し、前記各系統内の故障発生を検出する故障検出方法。
【請求項１３】
前記系統内の故障が、前記駆動回路を構成するパワースイッチング素子の破断又は短絡、前記モータのモータ巻線及びバスバーの断線又は短絡である請求項１２に記載の故障検出方法。
【請求項１４】
モータの巻線が多系統で構成され、系統毎に駆動回路が接続されたシステムにおいて、前記各系統内の故障を検出する方法であり、
前記多系統の３相電流(Iun,Ivn,Iwn,n=1,2,3,・・・)を検出し、前記３相電流の二乗和(In2=Iun2+Ivn2+Iwn2)の平方根(In=√Iun2+Ivn2+Iwn2)を計算し、前記各系統毎の二乗和の平方根In及びIm(n,m=1,2,3,・・・，ただしn≠m)の差分(ε’d=In-Im)の時間積分(ε’i=∫(εd)dt)が、前記モータの電流指令値から決定される閾値（ε’dref）に達したことを判定、前記各系統内の故障発生を検出する故障検出方法。
【請求項１５】
前記系統内の故障が、前記駆動回路を構成するパワースイッチング素子の破断又は短絡、前記モータのモータ巻線及びバスバーの断線又は短絡である請求項１４に記載の故障検出方法。
【請求項１６】
モータの巻線が多系統で構成され、系統毎に駆動回路が接続されたシステムにおいて、前記各系統内の故障を検出する方法であり、
前記多系統のＵＶＷ３相電流(Iun,Ivn,Iwn,n=1,2,3,・・・)を検出し、前記各系統毎の３相電流のＵ相の差（εdu=Iun-Ium）、Ｖ相の差（εdv=Ivn-Ivm）、Ｗ相の差（εdw=Iwn-Iwm）を比較(ただしn≠m)し、前記各差（εdu=Iun-Ium,εdv=Ivn-Ivm,εdw=Iwn-Iwm）の時間積分(εiu=∫(εdu)dt,εiv=∫(εdv)dt,
εiw=∫(εdw)dt)が前記モータの電流指令値から決定される閾値（εdc）に達したことを判定し、前記各系統内の故障発生を検出する故障検出方法。
【請求項１７】
前記系統内の故障が、前記駆動回路を構成するパワースイッチング素子の破断又は短絡、前記モータのモータ巻線及びバスバーの断線又は短絡である請求項１６に記載の故障検出方法。
【請求項１８】
請求項１２乃至１７のいずれかに記載の故障検出方法を実施する故障診断部を搭載し、前記故障発生時、継続駆動が可能であると判定された場合、前記故障発生を上位システム若しくは上位コントローラに伝達し、故障した系統も含めた多系統で継続するモータ制御装置。
【請求項１９】
請求項１２乃至１７のいずれかに記載の故障検出方法を実施する故障診断部を搭載し、前記故障発生時に前記故障を検出して上位システム若しくは上位コントローラに伝達し、前記故障が発生した系統の駆動を停止し、前記故障が発生していない正常な系統のみで駆動を継続するモータ制御装置。
【請求項２０】
請求項１２乃至１７のいずれかに記載の故障検出方法を実施する故障診断部を搭載し、前記故障発生時、システムの動作可能領域を超える故障が発生したことを上位システム若しくは上位コントローラに伝達し、全系統を駆動停止させるモータ制御装置。
【請求項２１】
請求項１８乃至２０のいずれかに記載の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。
【請求項２２】
請求項２１に記載の電動パワーステアリング装置を搭載した車両。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本発明は、多系統モータ巻線を有する３相モータを、電流指令値に基づいて巻線系統毎のモータ駆動回路を介して制御するモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記多系統モータ巻線毎に前記３相モータの少なくとも２相以上の電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路で検出された３相電流を前記多系統モータ巻線毎に２相に変換する３相／２相変換部と、前記３相／２相変換部で２相変換された２相電流を前記多系統モータ巻線毎に電流演算し、前記多系統モータ巻線間の電流演算結果の差と、前記差の積算値とをそれぞれ故障判定閾値と比較して故障診断を行う故障診断部とを具備し、前記故障判定閾値が前記電流指令値に基づいて定められるようになっており、前記故障診断部が故障を検出する場合、前記故障判定閾値に基づいて継続駆動可能域値内の差異を判定し、前記差異の程度を上位システム若しくは上位コントローラに伝達し、引き続き故障した系統を含めた多系統で継続して駆動を継続するようになっていることにより、
或いは、
前記多系統モータ巻線毎に前記３相モータの少なくとも２相以上の電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路で検出された３相電流を前記多系統モータ巻線毎に電流演算し、前記多系統モータ巻線間の電流演算結果の差と、前記差の積算値とをそれぞれ故障判定閾値と比較して故障診断を行う故障診断部とを具備し、前記故障判定閾値が前記電流指令値に基づいて定められるようになっており、前記故障診断部が故障を検出する場合、前記故障判定閾値に基づいて継続駆動可能域値内の差異を判定し、前記差異の程度を上位システム若しくは上位コントローラに伝達し、引き続き故障した系統を含めた多系統で継続して駆動を継続するようになっていることにより、
或いは、
前記多系統モータ巻線毎に前記３相モータの少なくとも２相以上の電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路で検出された３相電流を前記多系統モータ巻線毎に２相に変換する３相／２相変換部と、前記３相／２相変換部で２相変換された２相電流を前記多系統モータ巻線毎に電流演算し、前記多系統モータ巻線間の電流演算結果の差と、前記差の積算値とをそれぞれ故障判定閾値と比較して故障診断を行う故障診断部とを具備し、前記故障判定閾値が前記電流指令値に基づいて定められるようになっており、前記故障診断部が故障を検出した場合、前記故障が発生したことを上位システム若しくは上位コントローラに伝達し、故障系統の駆動をＯＦＦし、正常系統のみで駆動するようになっていることにより、
或いは、
前記多系統モータ巻線毎に前記３相モータの少なくとも２相以上の電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路で検出された３相電流を前記多系統モータ巻線毎に電流演算し、前記多系統モータ巻線間の電流演算結果の差と、前記差の積算値とをそれぞれ故障判定閾値と比較して故障診断を行う故障診断部とを具備し、前記故障判定閾値が前記電流指令値に基づいて定められるようになっており、前記故障診断部が故障を検出した場合、前記故障が発生したことを上位システム若しくは上位コントローラに伝達し、故障系統の駆動をＯＦＦし、正常系統のみで駆動するようになっていることにより達成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
また、本発明は、モータの巻線が多系統で構成され、系統毎に駆動回路が接続されたシステムにおいて、前記各系統内の故障を検出する方法であり、本発明の上記目的は、前記多系統の３相電流(Iun,Ivn,Iwn,n=1,2,3,・・・)を検出し、前記３相電流の二乗和（In2=Iun2+Ivn2+Iwn2）を計算し、前記各系統毎の二乗和In2及びIm2(n,m=1,2,3,・・・，ただしn≠m)の差分（εd=In2-Im2）の時間積分(εi=∫(εd)dt)が、前記モータの電流指令値から決定される閾値（εdref）に達したことを判定し、前記各系統内の故障発生を検出することにより、
或いは、
前記多系統の３相電流(Iun,Ivn,Iwn,n=1,2,3,・・・)を検出し、前記３相電流の二乗和(In2=Iun2+Ivn2+Iwn2)の平方根(In=√Iun2+Ivn2+Iwn2)を計算し、前記各系統毎の二乗和の平方根In 及びIm(n,m=1,2,3,・・・，ただしn≠m)の差分(ε’d=In-Im)の時間積分(ε’i=∫(εd)dt)が、前記モータの電流指令値から決定される閾値（ε’dref）に達したことを判定、前記各系統内の故障発生を検出することにより、
或いは、
前記多系統のＵＶＷ３相電流(Iun,Ivn,Iwn,n=1,2,3,・・・)を検出し、前記各系統毎の３相電流のＵ相の差（εdu=Iun-Ium）、Ｖ相の差（εdv=Ivn-Ivm）、Ｗ相の差（εdw=Iwn-Iwm）を比較(ただしn≠m)し、前記各差（εdu=Iun-Ium,εdv=Ivn-Ivm,εdw=Iwn-Iwm）の時間積分(εiu=∫(εdu)dt,εiv=∫(εdv)dt,εiw=∫(εdw)dt)が前記モータの電流指令値から決定される閾値（εdc）に達したことを判定し、前記各系統内の故障発生を検出することにより達成される。
【国際調査報告】
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2016035783.tif 000021
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