(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を回転自在に支持するハウジングと、
前記ハウジングの内部に設けられ金属製の巻線を有する第１のモータステータと、
前記ハウジングの内部に設けられ金属製の巻線を有する第２のモータステータと、
前記ハウジングの内部に設けられ前記回転軸と共に回転するモータロータと、
前記第１のモータステータへ供給される電力の制御を行う第１のインバータと、
前記第２のモータステータへ供給される電力の制御を行う第２のインバータと、
前記第１のインバータおよび前記第２のインバータへの電流供給を導通、遮断状態に切り替える１組のフェイルセーフリレーと、
演算回路を有するコントロールユニット部と、
前記コントロールユニット部に設けられ、前記第１のインバータを駆動制御する制御信号を出力する第１のインバータ制御部と、
前記コントロールユニット部に設けられ、前記第２のインバータを駆動制御する制御信号を出力する第２のインバータ制御部と、
前記コントロールユニット部に設けられ、前記第１のインバータ制御部または前記第２のインバータ制御部によって、前記フェイルセーフリレーを制御することにより前記第１のインバータまたは前記第２のインバータの一方のみに電力が供給されるとき、前記第１のインバータまたは前記第２のインバータのうちの他方のインバータによって制御される前記第１のモータステータと前記第２のモータステータのうちの他方のモータステータの導通状態に基づき前記第１のモータステータと前記第２のモータステータとの間の短絡の有無を判断する短絡判断部と、
を有することを特徴とするモータアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータアクチュエータであって、
前記短絡判断部は、前記第１のインバータ制御部が前記第１のインバータの駆動制御を開始してから所定時間経過後に前記第２のインバータ制御部が前記第２のインバータの駆動制御を開始するとき、前記所定時間の間に前記短絡の有無を判断することを特徴とするモータアクチュエータ。
【請求項３】
請求項２に記載のモータアクチュエータであって、
前記コントロールユニット部は、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの異常の有無を診断する初期診断を実行する初期診断部を備え、
前記短絡判断部は、前記初期診断の終了後に前記短絡の有無を判断することを特徴とするモータアクチュエータ。
【請求項４】
請求項３に記載のモータアクチュエータであって、
前記コントロールユニット部は、前記第１のモータステータおよび前記第２のモータステータへの電力の供給量の上限値を制限するリミッタ処理を行う供給電力制限部を備え、
前記短絡判断部は、前記供給電力制限部が前記リミッタ処理を実行中に、前記短絡の有無を判断し、かつ完了することを特徴とするモータアクチュエータ。
【請求項５】
請求項１に記載のモータアクチュエータであって、
前記第１のモータステータおよび前記第２のモータステータの夫々は、複数の通電相を有し、
前記第１のインバータ制御部と前記第２のインバータ制御部の夫々は、前記第１のインバータと前記第２のインバータの夫々が、前記複数の通電相に対し選択的に電力を供給するように前記第１のインバータと前記第２のインバータの夫々を駆動制御し、
前記短絡判断部は、前記他方の前記通電相の電圧に基づき前記短絡の有無を判断することを特徴とするモータアクチュエータ。
【請求項６】
請求項５に記載のモータアクチュエータであって、
前記第１のインバータと前記第２のインバータの夫々は、前記複数の通電相への電力の供給を制御する駆動素子を備え、
前記短絡判断部は、前記第１のインバータと前記第２のインバータのうち前記他方のインバータの駆動素子の全てがオフ状態となっているとき、前記短絡の有無を判断することを特徴とするモータアクチュエータ。
【請求項７】
請求項１に記載のモータアクチュエータであって、
前記第１のインバータの直流母線電流を検出する第１の電流検出部と、前記第２のインバータの直流母線電流を検出する第２の電流検出部を備え、
前記第１のモータステータおよび前記第２のモータステータの夫々は、複数の通電相を有し、
前記第１のインバータ制御部と前記第２のインバータ制御部の夫々は、前記第１のインバータと前記第２のインバータの夫々が、前記複数の通電相に対し選択的に電力を供給するように前記第１のインバータと前記第２のインバータの夫々を駆動制御し、
前記第１のインバータと前記第２のインバータの夫々は、前記複数の通電相への電力の供給を制御する駆動素子を備え、
前記駆動素子は、前記複数の通電相の夫々に対し上流側駆動素子と下流側駆動素子を備え、前記第１のインバータと前記第２のインバータの夫々でブリッジ回路を構成し、前記上流側駆動素子と前記下流側駆動素子のオン、オフ状態を切り替えることにより前記複数の通電相の通電状態を切り換え制御し、
前記短絡判断部は、前記第１のインバータと前記第２のインバータのうち他方のインバータの前記下流側駆動素子がオン状態のとき、前記第１の電流検出部と前記第２の電流検出部のうち前記他方のインバータの直流母線電流を検出する側の電流検出部の検出結果に基づき前記短絡の有無を判断することを特徴とするモータアクチュエータ。
【請求項８】
請求項７に記載のモータアクチュエータであって、
前記短絡判断部は、前記第１のインバータと前記第２のインバータのうち一方のインバータの前記上流側駆動素子がオン、下流側駆動素子がオフ状態のとき、前記短絡の有無を判断することを特徴とするモータアクチュエータ。
【請求項９】
請求項８に記載のモータアクチュエータであって、
前記第１のインバータおよび前記第２のインバータは、ＰＷＭ制御によって駆動制御され、
前記短絡判断部は、前記第１のインバータと前記第２のインバータのうち前記他方のインバータのＰＷＭデューティ値が前記一方のインバータのＰＷＭデューティ値よりも小さいとき、前記短絡の有無を判断することを特徴とするモータアクチュエータ。
【請求項１０】
ステアリングホイールの操舵操作に応じて転舵輪を転舵させる操舵機構と、
ハウジングと、前記ハウジングの内部に設けられ金属製の巻線を有する第１のモータステータと、前記ハウジングの内部に設けられ金属製の巻線を有する第２のモータステータと、前記ハウジングの内部に設けられたモータロータと、前記モータロータと共に回転するモータシャフトと、を備え、前記モータシャフトを介して前記操舵機構に操舵力を付与するモータと、
前記モータを駆動制御するモータ制御装置と、
前記モータ制御装置に設けられ、前記第１のモータステータへ供給される電力の制御を行う第１のインバータおよび前記第２のモータステータへ供給される電力の制御を行う第２のインバータと、
前記モータ制御装置に設けられ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータへの電流供給を導通、遮断状態に切り替える１組のフェイルセーフリレーと、
前記モータ制御装置に設けられ、演算回路を有するコントロールユニット部と、
前記コントロールユニット部に設けられ、前記第１のインバータを駆動制御する制御信号を出力する第１のインバータ制御部と、
前記コントロールユニット部に設けられ、前記第２のインバータを駆動制御する制御信号を出力する第２のインバータ制御部と、
前記コントロールユニット部に設けられ、前記第１のインバータ制御部または前記第２のインバータ制御部によって、前記フェイルセーフリレーを制御することにより前記第１のインバータまたは前記第２のインバータの一方のみに電力が供給されるとき、前記第１のインバータまたは前記第２のインバータのうちの他方のインバータによって制御される前記第１のモータステータと前記第２のモータステータのうちの他方のモータステータの導通状態に基づき前記第１のモータステータと前記第２のモータステータとの間の短絡の有無を判断する短絡判断部と、
を有することを特徴とする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、パワーステアリング装置に係り、特にそれに用いるモータアクチュエータの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動パワーステアリング装置(以降ＥＰＳ（Electric Power Steering）と称す)の普及に伴い、更なる商品力の向上が望まれるようになってきている。その様な中で、システム故障時のアシスト機能の残存に関しては、時間限定でも良いので機能の盛り込みの要望がある。これに対応させるために、インバータ系、モータ系を冗長にし、その故障が発生した時に片系統のみで制御をバックアップするEPSも市場に投入し始めている。
【０００３】
本技術分野の背景技術として、特開２０１１−１４２７４４号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、電動機の駆動開始直後であっても電動機を適切に制御可能な電動機駆動装置を提供することを目的に、複数の相に対応し電動機を駆動する巻線及び前記巻線へ電流を供給するインバータ部を有する第１から第ｎ（ｎは２以上の自然数）までの複数の電動機駆動部と、前記第１から第ｎまでの各電動機駆動部において異常が生じているか否かを判定し、前記電動機駆動部の前記インバータ部を介した前記巻線への電流供給を制御する判定制御部と、を備える電動機駆動装置であって、前記判定制御部は、前記第１から第ｎまでの各電動機駆動部においてｍ（ｍは自然数）個の一連の故障検出処理を実行可能であり、前記第１から第ｎまでの各電動機駆動部において実行されるｍ個の前記故障検出処理の全ての終了を待って、前記第１から第ｎまでの電動機駆動部の各巻線へ電流供給を開始することを特徴とする電動機駆動装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１４２７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、２つの駆動系及び２系統のモータコイルを持つEPSの初期診断法が記載されており、駆動回路の診断がすべてOKとなった後、2系統のモータに対し同時に駆動を開始するものである。これによると、すべての初期診断が正常に判断された後、2系統同時にモータを駆動させるため、開始初期のハンドルの重さや、違和感が発生することなくアシストが開始できるとあるが、2系統モータのコイルが各系統間でショート（短絡）を起こしていた場合の異常検知に関しては言及がないため、モータ駆動させた場合、モータへの電流バランスが崩れハンドル振動が発生する可能性がある。
【０００６】
本発明はこの冗長系のモータの冗長系間ショート異常を検出する技術に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、その一例を挙げるならば、モータアクチュエータであって、回転軸を回転自在に支持するハウジングと、ハウジングの内部に設けられ金属製の巻線を有する第１のモータステータと、ハウジングの内部に設けられ金属製の巻線を有する第２のモータステータと、ハウジングの内部に設けられ前記回転軸と共に回転するモータロータと、第１のモータステータへ供給される電力の制御を行う第１のインバータと、第２のモータステータへ供給される電力の制御を行う第２のインバータと、演算回路を有するコントロールユニット部と、コントロールユニット部に設けられ、第１のインバータを駆動制御する制御信号を出力する第１のインバータ制御部と、コントロールユニット部に設けられ、第２のインバータを駆動制御する制御信号を出力する第２のインバータ制御部と、コントロールユニット部に設けられ、第１のインバータ制御部または第２のインバータ制御部によって、第１のインバータまたは第２のインバータの一方のみに電力が供給されるとき、第１のインバータまたは第２のインバータのうちの他方のインバータによって制御される第１のモータステータと第２のモータステータのうちの他方のモータステータの導通状態に基づき第１のモータステータと第２のモータステータとの間の短絡の有無を判断する短絡判断部とを有する構成とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、冗長系モータ間でショート故障が発生した場合に速やかにその異常が検出出来ると共に、ドライバーへ適切に警告を出すと共に、最適なシステム状態に遷移が可能なモータアクチュエータ、及びそれを用いたパワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１におけるEPSを構成する主要ユニットのEPSシステム構成図である。
【図２】実施例１におけるEPSシステムの、１CPU、２インバータ＆モータの場合のモータ及びECUのブロック構成図である。
【図３】実施例１におけるシステム起動時からフルアシスト制御開始までの診断シーケンスを示すタイミング構成図である。
【図４】実施例１における３相電圧モニタによる異常検出メカニズムを示したモータ及びＥＣＵのブロック構成図である。
【図５】実施例１におけるモータ電流モニタによる異常検出メカニズムを示したモータ及びECUのブロック構成図である。
【図６Ａ】実施例１における図３（A）の診断シーケンスでの図４の３相電圧モニタによる異常検出メカニズムの処理フローチャートの前半部分である。
【図６Ｂ】実施例１における図３（A）の診断シーケンスでの図４の３相電圧モニタによる異常検出メカニズムの処理フローチャートの後半部分である。
【図７】実施例１における図３（A）の診断シーケンスでの図５のモータ電流モニタによる異常検出メカニズムの処理フローチャートの後半部分である。
【図８】実施例２におけるEPSシステムの、２CPU、２インバータ＆モータの場合のモータ及びECUのブロック構成図である。
【図９】実施例２におけるシステム起動時からフルアシスト制御開始までの診断シーケンスを示すタイミング構成図である。
【図１０】実施例３におけるシステム起動時からフルアシスト制御開始までの診断シーケンスを示すタイミング構成図である。
【図１１】実施例３における３相電圧モニタによる異常検出メカニズムを示したモータ及びECUのブロック構成図である。
【図１２】実施例３におけるモータ電流モニタによる異常検出メカニズムを示したモータ及びＥＣＵのブロック構成図である。
【図１３】実施例４における異常検出メカニズムの処理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は本実施例におけるEPSを構成する主要ユニットのEPSシステム構成図である。図１において、１０は操舵トルクセンサ、１１は舵角センサであって、図示しないステアリングホイールの回転により接続されたステアリングシャフトが回転し、その操舵トルクの検出と、回転角を検出する。１２はラック＆ピニオンギア、１３はモータ、１４はＥＣＵ（Electronic Control Unit）、及び、１５はモータのトルクを増幅し回転方向の力をラック軸方向の力に変換する減速器、１６はラックハウジング、１７はタイロッドである。ラック軸の両端に、タイロッド等を介して図示しない一対のタイヤが連結される。これにより、運転者がステアリングホイールを回転させると、ステアリングシャフトの回転運動は、ラック＆ピニオンギア１２によってラック軸の直線運動に変換され、ラック軸の直線運動変位に応じた角度分、一対のタイヤが転舵される。また、補助操舵トルクを発生するモータ１３によって減速器１５を正逆回転させ、ステアリングホイールの操舵方向および操舵トルクに応じた力がラック軸の直線運動に変換されタイヤの転舵の補助操舵となる。なお、以降、モータ１３とＥＣＵ１４でモータアクチュエータと称す。
【００１２】
図２は、本実施例におけるEPSシステムにおいて、１つのCPUと２つのインバータ＆モータで構成した場合のモータ及びECUのブロック構成図である。
【００１３】
図２において、モータは、回転軸を回転自在に支持するハウジングと、ハウジングの内部に設けられ金属製の巻線を有する第１のモータステータと、ハウジングの内部に設けられ金属製の巻線を有する第２のモータステータと、ハウジングの内部に設けられ回転軸と共に回転するモータロータとを有している。すなわち、モータは１つの筐体に、２組のスター結線又はΔ結線からなる巻線コイル１（２１），巻線コイル２（２２）を有し各相を形成する。以降、それぞれをモータ１（２１）、モータ２（２２）と称する。そして、ECUは、これらモータに対応する１組のモータ駆動回路であるインバータ１（２３）、インバータ２（２４）を有し、モータ１（２１）、モータ２（２２）の各相への電流供給を制御する。インバータ１（２３）、インバータ２（２４）は、複数の駆動素子（ＦＥＴ）から形成される。そして、インバータ１（２３）、インバータ２（２４）は、ＣＰＵ２９によって、駆動制御される。さらに、バッテリ２０からの電流供給を導通、遮断状態に切り替える１組のフェイルセール（FS）リレー１（２５）、フェイルセール（FS）リレー２（２６）を持つと共に、モータ１（２１）、モータ２（２２）のモータ巻線の各相とインバータ１（２３）、インバータ２（２４）間で導通、遮断状態を作り出す１組のモータリレー１（２７）、モータリレー２（２８）を、それぞれの組の各相で設定する構成をとる。
【００１４】
ＥＣＵ内のCPU２９は、以下の判断情報を取り込み、異常検出を行う。判断情報としては、２つのFSリレー中間電圧モニタ１（３１）、FSリレー中間電圧モニタ２（３２）、バッテリの電圧を監視できるバッテリ電圧モニタ３３、及び、インバータの上アーム（上流）側駆動素子の上流部の電圧計測する１組のインバータ１上流電圧モニタ（３４）、インバータ２上流電圧モニタ（３５）、さらに１組の３相電圧モニタ１（３６），３相電圧モニタ２（３７）、１組のモータに流れる電流、すなわちインバータの直流母線電流を計測する為のモータ電流センサ１（３８），モータ電流センサ２（３９）と、その出力を計測するモータ１電流モニタ（４０），モータ２電流モニタ（４１）である。
【００１５】
FSリレー中間電圧モニタは、FSリレー１（２５）、FSリレー２（２６）が半導体タイプの場合必要となり、半導体内にある寄生ダイオードによる電源の遮断不能を回避するための構成であり、寄生ダイオードの向きを２個の半導体リレー間で外向きに配置させる。FSリレーがメカニカルタイプの場合は本モニタは存在しない。
【００１６】
図３は、本実施例におけるシステム起動時からフルアシスト制御開始までの診断シーケンスを示すタイミング構成図である。図３において、横軸は時間であり、３つの診断シーケンス例を示している。図３（Ａ）は、図２の１CPU、２インバータ＆モータのシステムの場合の、各診断をシリーズに行う場合を示している。すなわち、システム起動すると、まずＣＰＵの自己診断を行い、次いで、電源系診断、センサ系診断、リレー系１，２の診断、インバータ１，２の診断をシリーズに行い、その後、モータ１、２間のショート診断を行う。ショート診断の詳細については後述するが、ショート診断の際には、まずモータ１側のインバータ１によりモータ１のＰＷＭ駆動を開始し、モータ２側のインバータ２は駆動しないようにする。これにより、もし、コイル間のショートがあった場合は、モータ２側の３相電圧モニタの電圧が上昇するので、ショートを検出することができる。
【００１７】
以上の処理でモータ１、２間のショート診断が完了すると、初期診断が終了となる。ここで、ＥＣＵは、モータへの電力の供給量の上限値を制限するリミッタ処理を行なう供給電力制限部を有しており、ショート診断は、リミッタ処理において上限値０、すなわちアシスト０の実行中に、ショート診断を完了させる。そしてショート診断終了後は、モータ２側のインバータ２によりモータ２のＰＷＭ駆動を開始し、EPSシステムのアシストを漸増させ、フルアシスト制御を開始する。これにより、電力制限部がリミッタ処理を終了した後、フル通電可能な状態ではショート診断が終了しているため、フル通電可能状態における適切なモータ制御を行うことができる。
【００１８】
図３（Ａ）の診断シーケンスにおいては、インバータ１がモータ１のＰＷＭ駆動を開始してから所定時間経過後にインバータ２モータ２のＰＷＭ駆動を開始するとき、その所定時間の間にモータ１、２間のショート診断を行う。言い換えれば、インバータ１と２でモータ１と２のＰＷＭ駆動の時間差制御を行う場合、この時間差の間にモータ１、２間のショート診断を行うことができる。
【００１９】
また、インバータ１，２診断が行われた後にモータ１，２への通電が開始されるため、装置の安全性を向上させることができる。
【００２０】
図３（Ｂ）は、図２の１CPU、２インバータ＆モータシステムの場合の、リレー系１，２の診断を平行して行い、インバータ１，２の診断も平行して行なう場合を示している。これにより、図３（Ａ）の場合に比べて、短時間でショートの有無の判断を行うことができる。
【００２１】
図４は、本実施例における３相電圧モニタによる異常検出メカニズムを示したモータ及びＥＣＵのブロック構成図である。図４において、モータ間のショート診断を行う場合、まず、FSリレー１（２５）をＯＮにしてインバータ１（２３）へのバッテリ２０からの電流供給を導通状態にし、モータリレー１（２７）をＯＮとして、ＣＰＵ２９によるインバータ制御でインバータ１（２３）によるモータ１のＰＷＭ駆動を開始する。
【００２２】
一方、FSリレー２（２６）はＯＦＦのままとし、インバータ２（２４）には電流供給がない状態とする。また、モータリレー２（２８）もＯＦＦとする。これは、モータ２の通電相へのインバータ２からの電圧がかからないため、適切なショート有無判断を行うことができるためである。
【００２３】
ここで、モータ間のショートが無く正常時の場合は、モータ２側の３相電圧モニタ２（３７）には電圧は発生しないが、モータ間がショートしている場合、モータ２側にも電力供給がなされ、３相電圧モニタ２（３７）の電圧は上昇する。よって、この３相電圧モニタ２（３７）を観察することでモータ間のショート診断を行うことができる。すなわち、モータ１、２はそれぞれ複数の通電相を有しているので、インバータ１，２は複数の通電相に対し選択的に電力を供給するように制御することで、モータの一方側の選択相のみに電力が供給されるとき、正常時は他方側には導通が無いが、モータ間でショートが生じている場合、他方側にも導通が発生し電力供給状態となる。この導通状態を３相電圧モニタで検知することにより、モータ間のショートの有無を判断することができる。
【００２４】
以上のように、インバータの一方側のみが一方のモータのみを駆動制御しているとき、他方のモータからの３相電圧モニタの電圧値が検出されるとき、すなわち他方のモータにも電力供給されている状態であることを検知することにより、モータ間のショートの有無を判断することができる。
【００２５】
なお、本実施例では、モータおよびインバータを２つ有する場合について説明したが、それ以上有するものであってもよい。
【００２６】
また、インバータ１と２は、同一のプロセッサコア内に設けられてもよいし、別々のプロセッサコア内に設けられてもよい。
【００２７】
また、異常検出をＣＰＵによるソフト処理で行うとして説明したが、ハードウェアで構成しても良い。
【００２８】
図５は、本実施例におけるモータ電流モニタによる異常検出メカニズムを示したモータ及びECUのブロック構成図である。図５において、モータ間のショート診断を行う場合、まず、FSリレー１（２５）をＯＮにしてインバータ１（２３）へのバッテリ２０からの電流供給を導通状態にし、モータリレー１（２７）をＯＮとして、インバータ１（２３）でモータ１のＰＷＭ駆動を開始する。一方、モータリレー２（２８）はＯＮとする。ここで、モータ間のショートが無く正常時の場合は、モータ２はインバータ２（２４）で駆動されていないため、モータ２電流モニタ４１には電流は検出されない。一方、モータ間がショートしている場合、モータ２側にも電流が流れ、インバータ２（２４）側の下アーム（下流）側駆動素子をＰＷＭ駆動することでモータ電流センサ２（３９）により電流を検出し、モータ２電流モニタ４１の電流は上昇する。よって、このモータ２電流モニタ４１を観察することでモータ間のショート診断を行うことができる。
【００２９】
すなわち、インバータ１とインバータ２の夫々は、モータ１、２それぞれが有している複数の通電相への電力の供給を制御する駆動素子を備え、その駆動素子は、複数の通電相の夫々に対し上流側駆動素子と下流側駆動素子を備え、インバータ１とインバータ２の夫々でブリッジ回路を構成し、上流側駆動素子と下流側駆動素子のオン、オフ状態を切り替えることにより複数の通電相の通電状態を切り換え制御し、インバータ１とインバータ２のうち他方のインバータの下流側駆動素子がオン状態のとき、モータ電流センサ１（３８）とモータ電流センサ２（３９）のうち他方のインバータの直流母線電流を検出する側のモータ電流センサの検出結果に基づきモータ間のショートの有無を判断する。
【００３０】
図６Ａ、図６Ｂは、本実施例における図３（A）の診断シーケンスでの図４の３相電圧モニタによる異常検出メカニズムの処理フローチャートである。ここで、図６Ａ、図６Ｂは紙面の都合上分割しているが、符号Ａで連続している。図６Ａにおいて、ステップＳ１０１からＳ１０８までは、図３（A）で説明したように、ＣＰＵの自己診断、電源系診断、センサ系診断、リレー系１，２の診断、インバータ１，２の診断をシリーズに行なう。
【００３１】
ＣＰＵの自己診断で異常となった場合は、CPU監視機能によるシステム遮断Ｓ１０９とCPUによるシステム遮断Ｓ１１０を2重で行う。これは、CPUの故障部位によっては自分で処理できない事があるためである。その後、ワ―ニングランプの点灯（Ｓ１１１）と所定の故障コードの記録を行い（Ｓ１１２）、処理を終了する。
【００３２】
ステップＳ１０２からＳ１０８までの診断で異常となった場合は、Ｓ１１３にてCPUによるシステム遮断を行う。その後、ワ―ニングランプの点灯（Ｓ１１４）と所定の故障コードの記録を行い（Ｓ１１５）、処理を終了する。
【００３３】
ステップＳ１０１からＳ１０８まで正常の場合は、図４で説明したように、Ｓ１１６にてFSリレー１（２５）をＯＮにしてインバータ１（２３）へのバッテリ２０からの電流供給を導通状態にし、モータリレー１（２７）をＯＮとして、Ｓ１１７にてインバータ１（２３）でモータ１のＰＷＭ駆動を開始する。一方、FSリレー２（２６）はＯＦＦのままとし、インバータ２（２４）には電流供給がない状態とする。また、モータリレー２（２８）もＯＦＦとする。次に、Ｓ１１８で、転舵速度が所定値よりも小さいかを判断する。ここで、転舵速度を確認するのは、モータが回ると逆起電圧が生じる為、監視精度を向上させるために、ほぼ止まっているとき監視を実行するためである。よって、転舵速度が所定値よりも大きい場合は、処理を終了する。
【００３４】
転舵速度が所定値よりも小さい場合は、Ｓ１１９にて、モニタ２側の３相電圧モニタ２（３７）が所定値を超えているか判断する。所定値よりも大きい場合は、モータ間がショートしていると判断しＳ１２１にてモータ１−２間ショート異常カウンタを+１して、Ｓ１２２にてモータ１−２間ショート正常カウンタをクリアし、その後、Ｓ１２８でモータ１−２間ショート異常カウンタ値が所定値を超えているか判断し、超えていれば、Ｓ１２９でCPUによるシステム遮断を行う。その後、ワ―ニングランプの点灯（Ｓ１３０）とモータ１−２間ショート故障のコード記録を行い（Ｓ１３１）、処理を終了する。Ｓ１２８でモータ１−２間ショート異常カウンタ値が所定値を超えていなければ異常検出中として処理を終了する。
【００３５】
Ｓ１１９にて、モニタ２側の３相電圧モニタ２（３７）が所定値を超えていない場合は、正常と判断しＳ１２０でモータ１−２間ショート正常カウンタを+１して、モータ１−２間ショート正常カウンタ値が所定値を超えているか判断し、超えていなければ、正常検知中として処理を終了する。一方、超えていれば正常と判断し、Ｓ１２４でモータ１−２間ショート異常カウンタをクリアし、ショート診断は終了する。その後は、Ｓ１２５でリレー系２をＯＮとして、Ｓ１２６でモータ２側のインバータ２によりモータ２のＰＷＭ駆動を開始し、Ｓ１２７でEPSシステムのアシストを許可し、リミッタ処理の制限値を漸増させ、アシストを漸増開始する。
【００３６】
このように、片系統のPWM駆動時に、他系統側の３相電圧モニタで、モータの系間ショートを検出することが出来る。
【００３７】
図７は本実施例における図３（A）の診断シーケンスでの図５のモータ電流モニタによる異常検出メカニズムの処理フローチャートの後半部分である。図７は、図６ＡのＳ１１８で、転舵速度が所定値よりも小さいかを判断し、転舵速度が所定値よりも小さい場合の符号Ａ以降を示したフローであり、それ以前は図６Ａと同様であるので、その説明は省略する。
【００３８】
図７において、Ｓ１４１でインバータ２側の下アーム側の駆動素子をPWM駆動開始する。そして、Ｓ１４２でモータ２側のモータ電流値が所定値よりも大きいか判断する。所定値よりも大きい場合は、モータ間がショートしていると判断し、Ｓ１４３、Ｓ１４４、Ｓ１５１−Ｓ１５４の処理を行う。これは、図６ＢのＳ１２１，Ｓ１２２，Ｓ１２８―Ｓ１３１と同様であるのでその説明は省略する。また、Ｓ１４２にて、モニタ２側のモータ電流値が所定値を超えていない場合は、正常と判断し、Ｓ１４５−Ｓ１５０の処理を行う。これは、図６ＢのＳ１２０、Ｓ１２３−Ｓ１２７と同様であるのでその説明は省略する。
【００３９】
なお、電流センサで検出するときは、検出側の系のインバータの下アーム側の駆動素子の駆動PWMはモータ系間ショートによる過電流の発生を防止するために、微少Dutyで駆動するのが望ましい。言い換えれば、他方のインバータのＰＷＭデューティ値が一方のインバータのＰＷＭデューティ値よりも小さいとき、短絡の有無を判断するようにすれば、他方側のインバータに過電流が流れてインバータが損傷することを抑制することができる。
【００４０】
このように、片系統のPWM駆動時に、他系統側の導通状態をモータ電流センサのモニタ値で検出し、モータの系間ショートを検出することが出来る。これによりモータ電流センサで微少電流を検出することにより、ショート判断精度を向上させることができる。
【００４１】
以上のように、本実施例は、モータアクチュエータであって、回転軸を回転自在に支持するハウジングと、ハウジングの内部に設けられ金属製の巻線を有する第１のモータステータと、ハウジングの内部に設けられ金属製の巻線を有する第２のモータステータと、ハウジングの内部に設けられ前記回転軸と共に回転するモータロータと、第１のモータステータへ供給される電力の制御を行う第１のインバータと、第２のモータステータへ供給される電力の制御を行う第２のインバータと、演算回路を有するコントロールユニット部と、コントロールユニット部に設けられ、第１のインバータを駆動制御する制御信号を出力する第１のインバータ制御部と、コントロールユニット部に設けられ、第２のインバータを駆動制御する制御信号を出力する第２のインバータ制御部と、コントロールユニット部に設けられ、第１のインバータ制御部または第２のインバータ制御部によって、第１のインバータまたは第２のインバータの一方のみに電力が供給されるとき、第１のインバータまたは第２のインバータのうちの他方のインバータによって制御される第１のモータステータと第２のモータステータのうちの他方のモータステータの導通状態に基づき第１のモータステータと第２のモータステータとの間の短絡の有無を判断する短絡判断部とを有する構成とする。
【００４２】
よって、冗長系モータ間でショート故障が発生した場合に速やかにその異常が検出出来ると共に、ドライバーへ適切に警告を出すことでパワーステアリング装置の安全性を向上させることができる。よって、最適なシステム状態に遷移が可能なモータアクチュエータ、及びそれを用いたパワーステアリング装置を提供することができる。
【実施例２】
【００４３】
本実施例は、EPSシステムにおいて、２CPU、２インバータ＆モータの場合について説明する。
【００４４】
図８は本実施例におけるEPSシステムの、２CPU、２インバータ＆モータの場合のモータ及びECUのブロック構成図である。図８において、図２と同じ符号を付した構成要件は同じ機能を有し、その説明は省略する。図２と異なる点は、ＣＰＵ２（３０）が追加され、ＣＰＵ１（２９）でモータ１（２１）、インバータ１（２３）の電圧、電流をモニタし、ＣＰＵ２（３０）で、モータ２（２２）、インバータ２（２４）の電圧、電流を個別にモニタし、ＣＰＵ１（２９）とＣＰＵ２（３０）間でＣＰＵ間通信４２を行う点である。
【００４５】
図９は、本実施例におけるシステム起動時からフルアシスト制御開始までの診断シーケンスを示すタイミング構成図である。図９において、システム起動すると、まずＣＰＵ１、２がそれぞれの自己診断を平行して行い、次いで、ＣＰＵ１、２がそれぞれ、電源系診断、センサ系診断、リレー系診断、インバータの診断をシリーズに行い、その後、モータ１、２間のショート診断を行う。ショート診断の詳細については実施例１と同様であり、ショート診断の際には、まずモータ１側のインバータ１によりモータ１のＰＷＭ駆動を開始し、モータ２側のインバータ２は駆動しないようにする。これにより、もし、コイル間のショートがあった場合は、モータ２側の３相電圧モニタの電圧が上昇するので、ショートを検出することができる。以上の処理でモータ１、２間のショート診断が完了すると、モータ２側のインバータ２によりモータ２のＰＷＭ駆動を開始し、EPSシステムのアシストを漸増させ、フルアシスト制御を開始する。
【００４６】
このように、インバータ１がモータ１のＰＷＭ駆動を開始してから所定時間経過後にインバータ２モータ２のＰＷＭ駆動を開始するとき、その所定時間の間にモータ１、２間のショート診断を行う。ここで、インバータ１と２でモータ１と２のＰＷＭ駆動の時間差制御を行う際には、ＣＰＵ１（２９）とＣＰＵ２（３０）間でＣＰＵ間通信４２を行うことで実現可能である。
【実施例３】
【００４７】
本実施例は、モータ１、２間のショート診断をインバータ１，２の診断時に、平行して行う場合について説明する。
【００４８】
図１０は、本実施例におけるシステム起動時からフルアシスト制御開始までの診断シーケンスを示すタイミング構成図である。図１０において（Ａ）は１ＣＰＵの場合、（Ｂ）は２ＣＰＵの場合を示している。図１０（Ａ）（Ｂ）ともに、リレー系診断までは、図３、図９で説明した内容と同様であるのでその説明は省略する。本実施例の特徴は、インバータ１，２の診断時に平行してモータ１、２間のショート診断を行う点である。これにより、図３（Ｂ）や図９の場合に比べて、さらに短時間でショートの有無の判断を行うことができる。また、モータ制御開始前の初期診断の実行期間中に短絡の有無の判断を実施することにより、安全性を向上させることができる。
【００４９】
図１１は、本実施例における３相電圧モニタによる異常検出メカニズムを示したモータ及びECUのブロック構成図である。図１１は実施例２の２ＣＰＵの場合を示している。図１１において、インバータ１，２の診断を行うために、FSリレー１（２５）、FSリレー２（２６）をそれぞれＯＮにして、インバータ１（２３）、インバータ２（２４）へのバッテリ２０からの電流供給を導通状態にし、まずインバータ１（２３）の上アーム側をＰＷＭ駆動する。そしてモータリレー１（２７）をＯＮとして、モータ１（２１）に電圧のかかった状態で、インバータ２（２４）はＰＷＭ駆動せずモータ２（２２）の通電相へは電圧がかからない状態とする。ここで、モータ間のショートが無く正常時の場合は、モータ２側の３相電圧モニタ２（３７）には電圧は発生しないが、モータ間がショートしている場合、モータ２側にも電力供給がなされ、３相電圧モニタ２（３７）の電圧は上昇する。よって、この３相電圧モニタ２（３７）を観察することでモータ間のショート診断を行うことができる。
【００５０】
以上のように、インバータの診断時に、インバータの一方側のみの上アーム側をＰＷＭ駆動しているとき、他方のモータからの３相電圧モニタの電圧値が検出されるとき、すなわち他方のモータにも電力供給されている状態であることを検知することにより、モータ間のショートの有無を判断することができる。
【００５１】
なお、インバータ１（２３）の上アーム側をＰＷＭ駆動し、下アーム側のＰＷＭ駆動をＯＦＦとすることで、他方側のインバータに回り込む通電量が多くなり、短絡判断精度を向上させることができる。
【００５２】
図１２は、本実施例におけるモータ電流モニタによる異常検出メカニズムを示したモータ及びＥＣＵのブロック構成図である。図１２は実施例２の２ＣＰＵの場合を示している。図１２において、インバータ１，２の診断を行うために、FSリレー１（２５）、FSリレー２（２６）をそれぞれＯＮにして、インバータ１（２３）、インバータ２（２４）へのバッテリ２０からの電流供給を導通状態にし、まずインバータ１（２３）の上アーム側をＰＷＭ駆動する。ここで、モータ間のショートが無く正常時の場合は、モータ２はインバータ２（２４）で駆動されていないため、モータ２電流モニタ４１には電流は検出されない。一方、モータ間がショートしている場合、モータ２側にも電流が流れ、インバータ２（２４）側の下アーム駆動素子をＰＷＭ駆動することでモータ電流センサ２（３９）により電流を検出し、モータ２電流モニタ４１の電流は上昇する。よって、このモータ２電流モニタ４１を観察することでモータ間のショート診断を行うことができる。
【００５３】
以上のように、インバータの診断時に、インバータの一方側のみの上アーム側をＰＷＭ駆動し、インバータの他方側の下アーム側をＰＷＭ駆動して、モータ２電流モニタ４１を検知することにより、モータ間のショート診断を行うことができる。
【実施例４】
【００５４】
本実施例は、既に、故障が発生して、片系統のインバータ＆モータが遮断状態にあるとき、残存系統でバックアップの制御中であってもモータ間のショートの検出が可能な例について説明する。
【００５５】
図１３は、本実施例における異常検出メカニズムの処理フローチャートである。図１３において、まず、Ｓ２０１でCPU間通信により他系統側の状態を取り込む。なお、この処理は、２CPUの場合のみであり、１ＣＰＵの場合は必要ない。そして、Ｓ２０２で片系統が故障で片側インバータがＯＦＦ状態かどうか判断し、ＯＦＦでなければ処理を終了する。ＯＦＦであれば、Ｓ２０３で、転舵速度が所定値よりも小さいかを判断する。そして、転舵速度が所定値よりも大きい場合は、モータの回転により逆起電圧が生じていると判断し、モータ間のショート診断に不敵として処理を終了する。
【００５６】
また、転舵速度が所定値よりも小さい場合は、Ｓ２０４でＯＦＦ系統側の３相電圧モニタ値が所定値を超えているか判断する。所定値よりも大きい場合は、モータ間がショートしていると判断し、Ｓ２０６にてモータ１−２間ショートカウンタが所定値を超えているか判断し、超えていれば、Ｓ２０７でモータ１−２間ショート異常の故障コード記録を行い、処理を終了する。Ｓ２０６にて、モータ１−２間ショートカウンタが所定値を超えていなかったら、異常検出中としてＳ２０８でモータ１−２間ショートカウンタを＋１して、処理を終了する。
【００５７】
Ｓ２０４でＯＦＦ系統側の３相電圧モニタ値が所定値を超えていない場合は、正常と判断し、Ｓ２０５でモータ１−２間ショートカウンタをクリアし処理を終了する。
【００５８】
このように、残存系統でバックアップの運転制御中であってもモータ間のショートの検出が可能となる。
【００５９】
以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０：操舵トルクセンサ、１１：舵角センサ、１２：ラック＆ピニオンギア（R&Pギア）、１３：モータ、１４：ＥＣＵ（Electronic Control Unit）、１５：減速器、１６：ラックハウジング、１７：タイロッド、２０：バッテリ、２１：モータ１（巻線コイル１）、２２：モータ２（巻線コイル２）、２３：インバータ１、２４：インバータ２、２５：フェイルセーフ（FS）リレー１、２６：フェイルセーフ（FS）リレー２、２７：モータリレー１，２８：モータリレー２、２９：ＣＰＵ１（ＣＰＵ）、３０：ＣＰＵ２、３１：FSリレー１中間電圧モニタ、３２：FSリレー２中間電圧モニタ、３３：バッテリ電圧モニタ、３４：インバータ１上流電圧モニタ、３５：インバータ２上流電圧モニタ、３６：３相電圧モニタ１、３７：３相電圧モニタ２、３８：モータ電流センサ１、３９：モータ電流センサ２、４０：モータ１電流モニタ、４１：モータ２電流モニタ、４２：CPU間通信
【図１】
0006669540.tif 000002
【図２】
0006669540.tif 000003
【図３】
0006669540.tif 000004
【図４】
0006669540.tif 000005
【図５】
0006669540.tif 000006
【図６Ａ】
0006669540.tif 000007
【図６Ｂ】
0006669540.tif 000008
【図７】
0006669540.tif 000009
【図８】
0006669540.tif 000010
【図９】
0006669540.tif 000011
【図１０】
0006669540.tif 000012
【図１１】
0006669540.tif 000013
【図１２】
0006669540.tif 000014
【図１３】
0006669540.tif 000015