(57)【要約】【課題】本発明は、モータ制御演算装置の異常検出装置及び異常検出方法に関し、モータ制御演算装置の異常の検出を適切にかつ簡素な構成で実現することを目的とする。【解決手段】三相の交流モータを実電流が目標電流に一致するようにフィードバック制御するモータ制御演算装置の制御マイコンは、交流モータの三相の実電流を二相にｄｑ変換する電流三相−二相変換部、交流モータに供給すべきｑ軸の目標電流ｉｑ＊を算出するアシスト電流演算部、及び、目標電流ｉｑ＊と実電流ｉｑとの偏差に基づいて交流モータに印加すべきｑ軸の電圧指令値Ｖｑ＊を演算する電流フィードバック制御演算部を有する。また、監視用マイコンは、ｑ軸の目標電流ｉｑ＊の符号と電圧指令値Ｖｑ＊の符号とを比較した結果に基づいて電流三相−二相変換部および電流フィードバック制御演算部の異常を検出する比較・異常検出部を有する。【選択図】        図１
2004312931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流モータに流れる実電流が目標電流に一致するように該交流モータをフィードバック制御するモータ制御演算装置の異常を検出する異常検出装置であって、
前記目標電流の符号と、該目標電流と前記実電流との偏差に基づいて算出される前記交流モータに印加すべき電圧指令値又は前記交流モータに作用する実電圧の符号とが一致するか否かを判別する符号判別手段と、
前記符号判別手段の判別結果に基づいて前記モータ制御演算装置の異常を検出する演算装置異常検出手段と、
を備えることを特徴とするモータ制御演算装置の異常検出装置。
【請求項２】
前記交流モータは、三相交流モータであり、
前記モータ制御演算装置は、前記交流モータの各相に流れる実電流を直交する二相電流に座標変換する電流三相−二相変換部と、前記電流三相−二相変換部の変換結果に基づいて得られた二相の実電流と二相の前記目標電流との偏差に基づいて二相の前記電圧指令値を算出する電流フィードバック演算部と、を有し、
前記符号判別手段は、二相の前記目標電流の符号と前記電流フィードバック演算部により算出された二相の前記電圧指令値の符号とが一致するか否かを判別すると共に、
前記演算装置異常検出手段は、前記符号判別手段の判別結果に基づいて前記電流三相−二相変換部および前記電流フィードバック演算部の異常を検出することを特徴とする請求項１記載のモータ制御演算装置の異常検出装置。
【請求項３】
前記モータ制御演算装置は、また、前記電流フィードバック演算部により算出された二相の前記電圧指令値を三相の前記電圧指令値に座標変換して前記交流モータの各相に印加する電圧二相−三相変換部を有し、
前記交流モータの各相に作用する実電圧を直交する二相電圧に座標変換する電圧三相−二相変換部と、
前記電流フィードバック演算部により算出された二相の前記電圧指令値と、前記電圧三相−二相変換部の変換結果に基づいて得られた二相の実電圧とを比較する電圧比較手段と、を備えると共に、
前記演算装置異常検出手段は、また、前記電圧比較手段の比較結果に基づいて前記モータ制御演算装置の有する前記電圧二相−三相変換部の異常を検出することを特徴とする請求項２記載のモータ制御演算装置の異常検出装置。
【請求項４】
前記交流モータは、三相交流モータであり、
前記モータ制御演算装置は、前記交流モータの各相に流れる実電流を直交する二相電流に座標変換する電流三相−二相変換部と、前記電流三相−二相変換部の変換結果に基づいて得られた二相の実電流と二相の前記目標電流との偏差に基づいて二相の前記電圧指令値を算出する電流フィードバック演算部と、を有し、
前記交流モータの各相に作用する実電圧を直交する二相電圧に座標変換する電圧三相−二相変換部を備え、
前記符号判別手段は、二相の前記目標電流の符号と前記電圧三相−二相変換部の変換結果に基づいて得られた二相の実電圧の符号とが一致するか否かを判別すると共に、
前記演算装置異常検出手段は、前記符号判別手段の判別結果に基づいて前記電流三相−二相変換部および前記電流フィードバック演算部の異常を検出することを特徴とする請求項１記載のモータ制御演算装置の異常検出装置。
【請求項５】
前記モータ制御演算装置は、また、前記電流フィードバック演算部により算出された二相の前記電圧指令値を三相の前記電圧指令値に座標変換して前記交流モータの各相に印加する電圧二相−三相変換部を有し、
前記電流フィードバック演算部により算出された二相の前記電圧指令値と、前記電圧三相−二相変換部の変換結果に基づいて得られた二相の実電圧とを比較する電圧比較手段を備えると共に、
前記演算装置異常検出手段は、また、前記電圧比較手段の比較結果に基づいて前記モータ制御演算装置の有する前記電圧二相−三相変換部の異常を検出することを特徴とする請求項４記載のモータ制御演算装置の異常検出装置。
【請求項６】
前記モータ制御演算装置は、更に、前記交流モータの回転角を検出して該回転角の情報を前記電流三相−二相変換部及び前記電圧二相−三相変換部に供給する回転角検出部を有し、
前記交流モータの回転角を検出して該回転角の情報を前記電圧三相−二相変換部に供給する監視用回転角検出部と、
前記回転角検出部により検出された回転角と前記監視用回転角検出部により検出された回転角とを比較する回転角比較手段と、を備えると共に、
前記演算装置異常検出手段は、更に、前記回転角比較手段の比較結果に基づいて前記モータ制御演算装置の有する前記回転角検出部の異常を検出することを特徴とする請求項３又は５記載のモータ制御演算装置の異常検出装置。
【請求項７】
前記演算装置異常検出手段により前記モータ制御演算装置の異常が検出された場合に前記交流モータのフィードバック制御を中止するＦＢ制御中止手段を備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項記載のモータ制御演算装置の異常検出装置。
【請求項８】
交流モータに流れる実電流が目標電流に一致するように該交流モータをフィードバック制御するモータ制御演算装置の異常を検出する異常検出方法であって、
前記目標電流の符号と、該目標電流と前記実電流との偏差に基づいて算出される前記交流モータに印加すべき電圧指令値又は前記交流モータに作用する実電圧の符号とが一致するか否かを判別する符号判別ステップと、
前記符号判別ステップによる判別結果に基づいて前記モータ制御演算装置の異常を検出する演算装置異常検出ステップと、
を備えることを特徴とするモータ制御演算装置の異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ制御演算装置の異常検出装置及び異常検出方法に係り、特に、実電流が目標電流に一致するように交流モータをフィードバック制御する装置の異常を検出するうえで好適なモータ制御演算装置の異常検出装置及び異常検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、三相交流モータを実際に流れる電流量が目標電流量に一致するようにフィードバック制御するモータ制御演算装置の有する電流検出センサ等の異常を検出する異常検出装置が知られている。電流検出センサは、三相交流モータの各相に流れる電流をそれぞれ検出する。また、モータ制御演算装置は、電流検出センサにより検出された相電流検出値と相電流指令値とに基づいて三相交流モータに印加すべき相電圧指令値を算出する。上記従来の異常検出装置は、三相交流モータに印加すべき三相の電圧指令値に基づいて電流検出センサの異常を判定する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１７２７０３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したモータ制御演算装置の異常には、電流検出センサの異常以外に、三相交流モータに印加すべき相電圧指令を算出する部位等の異常がある。かかる異常が生ずると、三相交流モータのフィードバック制御を行ううえで演算が誤って行われることとなるので、モータが所望の方向とは逆方向に回転する等、適正なフィードバック制御が実行されない事態が生じ得る。
【０００５】
そこで、かかる不都合を回避すべく、上記したモータ制御演算装置の異常を検出する手法として、このモータ制御演算装置とは別にこの演算装置と同一の演算を行う監視用の装置を設け、両装置の演算結果を比較することが考えられる。しかしながら、交流モータのフィードバック制御時における演算量は多く、また演算周期も短いため、監視用の装置にモータ制御演算装置と全く同一の演算を行わせる場合には、そのモータ制御演算装置と同一の演算能力が要求され、制御演算装置の異常を検出するうえでの設計上の制約が過大となり、また、多大なコストが費やされることとなる。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、交流モータをフィードバック制御するモータ制御演算装置の異常の検出を適切にかつ簡素な構成で実現することが可能なモータ制御演算装置の異常検出装置及び異常検出方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、交流モータに流れる実電流が目標電流に一致するように該交流モータをフィードバック制御するモータ制御演算装置の異常を検出する異常検出装置であって、
前記目標電流の符号と、該目標電流と前記実電流との偏差に基づいて算出される前記交流モータに印加すべき電圧指令値又は前記交流モータに作用する実電圧の符号とが一致するか否かを判別する符号判別手段と、
前記符号判別手段の判別結果に基づいて前記モータ制御演算装置の異常を検出する演算装置異常検出手段と、
を備えるモータ制御演算装置の異常検出装置により達成される。
【０００８】
また、上記の目的は、請求項８に記載する如く、交流モータに流れる実電流が目標電流に一致するように該交流モータをフィードバック制御するモータ制御演算装置の異常を検出する異常検出方法であって、
前記目標電流の符号と、該目標電流と前記実電流との偏差に基づいて算出される前記交流モータに印加すべき電圧指令値又は前記交流モータに作用する実電圧の符号とが一致するか否かを判別する符号判別ステップと、
前記符号判別ステップによる判別結果に基づいて前記モータ制御演算装置の異常を検出する演算装置異常検出ステップと、
を備えるモータ制御演算装置の異常検出方法により達成される。
【０００９】
本発明において、フィードバックのための目標電流の符号と、交流モータに印加すべき電圧指令値又は交流モータに実際に作用する実電圧の符号とが一致するか否かが判別される。目標電流の符号が正符号である場合は、交流モータは一の方向に回転すべきである。一方、目標電流の符号が負符号である場合は、交流モータは正符号の場合の回転方向とは逆方向に回転すべきである。この点、目標電流の符号と交流モータに印加すべき或いは現に作用している電流の符号とが互いに一致する場合は、モータ制御演算装置に異常は生じていないと判定できる。一方、それらの符号が互いに一致しない場合は、モータ制御演算装置に異常が生じていると判定できる。従って、本発明によれば、上記した両符号の判別結果に基づいてモータ制御演算装置の異常を適切に検出することができる。また、本発明においては、モータ制御演算装置の異常を検出するうえで、目標電流の符号と交流モータに印加すべき或いは現に作用している電流の符号とを比較するだけで十分であるので、その異常検出を簡素な構成で実現することができる。
【００１０】
この場合、請求項２に記載する如く、請求項１記載のモータ制御演算装置の異常検出装置において、
前記交流モータは、三相交流モータであり、
前記モータ制御演算装置は、前記交流モータの各相に流れる実電流を直交する二相電流に座標変換する電流三相−二相変換部と、前記電流三相−二相変換部の変換結果に基づいて得られた二相の実電流と二相の前記目標電流との偏差に基づいて二相の前記電圧指令値を算出する電流フィードバック演算部と、を有し、
前記符号判別手段は、二相の前記目標電流の符号と前記電流フィードバック演算部により算出された二相の前記電圧指令値の符号とが一致するか否かを判別すると共に、
前記演算装置異常検出手段は、前記符号判別手段の判別結果に基づいて前記電流三相−二相変換部および前記電流フィードバック演算部の異常を検出することとすれば、モータ制御演算装置の有する電流三相−二相変換部および電流フィードバック演算部の異常の検出を適切にかつ簡素な構成で実現することができる。
【００１１】
尚、請求項３に記載する如く、請求項２記載のモータ制御演算装置の異常検出装置において、
前記モータ制御演算装置は、また、前記電流フィードバック演算部により算出された二相の前記電圧指令値を三相の前記電圧指令値に座標変換して前記交流モータの各相に印加する電圧二相−三相変換部を有し、
前記交流モータの各相に作用する実電圧を直交する二相電圧に座標変換する電圧三相−二相変換部と、
前記電流フィードバック演算部により算出された二相の前記電圧指令値と、前記電圧三相−二相変換部の変換結果に基づいて得られた二相の実電圧とを比較する電圧比較手段と、を備えると共に、
前記演算装置異常検出手段は、また、前記電圧比較手段の比較結果に基づいて前記モータ制御演算装置の有する前記電圧二相−三相変換部の異常を検出することとすれば、モータ制御演算装置が更に有する電圧二相−三相変換部の異常の検出を適切に行うことができる。
【００１２】
また、請求項４に記載する如く、請求項１記載のモータ制御演算装置の異常検出装置において、
前記交流モータは、三相交流モータであり、
前記モータ制御演算装置は、前記交流モータの各相に流れる実電流を直交する二相電流に座標変換する電流三相−二相変換部と、前記電流三相−二相変換部の変換結果に基づいて得られた二相の実電流と二相の前記目標電流との偏差に基づいて二相の前記電圧指令値を算出する電流フィードバック演算部と、を有し、
前記交流モータの各相に作用する実電圧を直交する二相電圧に座標変換する電圧三相−二相変換部を備え、
前記符号判別手段は、二相の前記目標電流の符号と前記電圧三相−二相変換部の変換結果に基づいて得られた二相の実電圧の符号とが一致するか否かを判別すると共に、
前記演算装置異常検出手段は、前記符号判別手段の判別結果に基づいて前記電流三相−二相変換部および前記電流フィードバック演算部の異常を検出することとすれば、モータ制御演算装置の有する電流三相−二相変換部および電流フィードバック演算部の異常の検出を適切にかつ簡素な構成で実現することができる。
【００１３】
尚、請求項５に記載する如く、請求項４記載のモータ制御演算装置の異常検出装置において、
前記モータ制御演算装置は、また、前記電流フィードバック演算部により算出された二相の前記電圧指令値を三相の前記電圧指令値に座標変換して前記交流モータの各相に印加する電圧二相−三相変換部を有し、
前記電流フィードバック演算部により算出された二相の前記電圧指令値と、前記電圧三相−二相変換部の変換結果に基づいて得られた二相の実電圧とを比較する電圧比較手段を備えると共に、
前記演算装置異常検出手段は、また、前記電圧比較手段の比較結果に基づいて前記モータ制御演算装置の有する前記電圧二相−三相変換部の異常を検出することとすれば、モータ制御演算装置が更に有する電圧二相−三相変換部の異常の検出を適切に行うことができる。
【００１４】
また、請求項６に記載する如く、請求項３又は５記載のモータ制御演算装置の異常検出装置において、
前記モータ制御演算装置は、更に、前記交流モータの回転角を検出して該回転角の情報を前記電流三相−二相変換部及び前記電圧二相−三相変換部に供給する回転角検出部を有し、
前記交流モータの回転角を検出して該回転角の情報を前記電圧三相−二相変換部に供給する監視用回転角検出部と、
前記回転角検出部により検出された回転角と前記監視用回転角検出部により検出された回転角とを比較する回転角比較手段と、を備えると共に、
前記演算装置異常検出手段は、更に、前記回転角比較手段の比較結果に基づいて前記モータ制御演算装置の有する前記回転角検出部の異常を検出することとすれば、モータ制御演算装置が更に有する回転角検出部の異常の検出を適切に行うことができる。
【００１５】
ところで、モータ制御演算装置の異常が生じた場合は、以後、交流モータのフィードバック制御を中止することがその誤動作を回避するうえで適切である。
【００１６】
従って、請求項７に記載する如く、請求項１乃至６の何れか一項記載のモータ制御演算装置の異常検出装置おいて、
前記演算装置異常検出手段により前記モータ制御演算装置の異常が検出された場合に前記交流モータのフィードバック制御を中止するＦＢ制御中止手段を備えることとすれば、モータ制御演算装置の異常が生じた後に交流モータが誤って作動する事態を回避することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例であるモータ制御演算装置を搭載するシステムの構成図を示す。図１に示す如く、本実施例のシステムは、三相交流ブラシレスモータ（以下、単に交流モータと称す）１０を備えている。交流モータ１０は、車両の有する電動パワーステアリング装置に搭載されている。電動パワーステアリング装置は、運転者のステアリング操作の負担を軽減させるべく、運転者によるステアリング操作時に必要な操舵トルクを交流モータ１０を用いて電気的にアシストするシステムである。
【００１８】
交流モータ１０は、電動パワーステアリング装置の有する車輪に連結するラックに係合している。交流モータ１０は、その一方向への回転駆動によりラックを車幅方向に沿って右方向へ変位させるトルクを発生し、その一方向とは逆方向への回転駆動によりラックを車幅方向に沿って左方向へ変位させるトルクを発生する。
【００１９】
本実施例のシステムは、交流モータ１０に流れる電流が目標電流に一致するように交流モータ１０のフィードバック制御を行うモータ制御演算装置１２を備えている。モータ制御演算装置１２は、直流の車載バッテリを用いて交流モータ１０を駆動する駆動回路１４、及び、駆動回路１４のスイッチングを制御することにより交流モータ１０を制御する制御マイコン１６を備えている。
【００２０】
図２は、本実施例の駆動回路１４及び交流モータ１０の模式的な構成を表した図を示す。また、図３は、交流モータ１０の回転角（電気角）θと交流モータ１０の各相に流れる電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗとの関係を表した図を示す。上記した駆動回路１４は、図２に示す如く、インバータ回路により構成されており、交流モータ１０のＵ相，Ｖ相，Ｗ相にそれぞれ対応して三対のパワースイッチング素子２０，２２，２４を有している。各一対のパワースイッチング素子２０，２２，２４は、電源−接地間で直列接続された２つの素子により構成されている。駆動回路１４の各パワースイッチング素子２０，２２，２４はそれぞれ、制御マイコン１６の有する後述のＰＷＭ指令部の指令に従ってＰＷＭ駆動され、交流モータ１０の対応する相に電圧を印加する。
【００２１】
交流モータ１０は、上記の如く、三相交流のブラシレスモータであり、各相のステータコイルが図２に示す如く電気角１２０°間隔で配置された構成となっている。交流モータ１０の各相には、互いに１２０°ずつ位相のずれた電圧が駆動回路１４のＰＷＭ駆動により印加される。かかる構成において、交流モータ１０の各相には、図３に示す如く、互いに１２０°ずつ位相のずれた電流が流れる。
【００２２】
交流モータ１０と駆動回路１４との間には、各相それぞれに対応して電流検出回路２６，２８，３０が設けられている。電流検出回路２６，２８，３０はそれぞれ、自己の相に実際に流れる電流（以下、この電流を実電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗと称す）を検出する。尚、本実施例において、駆動回路１４から交流モータ１０へ流れる電流を＋側の電流とし、それとは逆に交流モータ１０から駆動回路１４へ流れる電流を−側の電流とする。電流検出回路２６，２８，３０はそれぞれ、検出した実電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに応じた信号を出力する。具体的には、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に流れる−側から＋側までのアナログの実電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを例えば“０”Ｖ〜“５”Ｖのレンジの電圧にＡ／Ｄ変換して出力する。
【００２３】
また、交流モータ１０には、回転角センサ３２が配設されている。回転角センサ３２は、互いに９０°だけ位相のずれた２つの信号（ｓｉｎ信号及びｃｏｓ信号）を出力するレゾルバ式の回転角度センサであり、交流モータ１０におけるロータに対するステータの回転角（電気角）θに応じた信号を出力する。
【００２４】
電流検出回路２６〜３０及び回転角センサ３２には共に、上記した制御マイコン１６が接続されている。制御マイコン１６は、電流三相−二相変換部３４及び回転角検出部３６を有している。上記した電流検出回路２６，２８，３０の各出力信号は、電流三相−二相変換部３４に供給される。また、上記した回転角センサ３２の出力信号は、回転角検出部３６に供給される。
【００２５】
回転角検出部３６は、回転角センサ３２の出力信号に基づいて交流モータ１０の実際の回転角θ１を検出する。回転角検出部３６の検出したモータ回転角θ１の情報は、電流三相−二相変換部３４に供給される。電流三相−二相変換部３４は、供給された交流モータ１０の三相の実電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、その交流モータ１０の回転角θ１に応じた直交する二相のｄ軸電流（磁化電流）ｉｄ及びｑ軸電流（トルク電流）ｉｑに座標変換（ｄｑ変換）する処理を実行する。尚、このｑ軸電流ｉｑの符号は、交流モータ１０が一の方向に回転する場合に正となり、交流モータ１０がその一の方向とは逆方向に回転する場合に負となる。
【００２６】
制御マイコン１６は、また、アシスト電流演算部３８を有している。アシスト電流演算部３８には、車両運転者のステアリング操作によりステアリングホイールに加わる操舵トルクの情報が供給される。アシスト電流演算部３８は、供給された操舵トルクに基づいて、予め定められた所定のマップ等を参照することにより、その操舵トルクに応じたアシストトルクを交流モータ１０が発生するように該交流モータ１０に供給すべき目標のｑ軸電流ｉｑ＊及び目標のｄ軸電流ｉｄ＊を算出する。尚、この目標電流ｉｄ＊及びｉｑ＊は、車両の速度に応じて可変されるのがよい。また、ｑ軸の目標電流ｉｑ＊の符号は、交流モータ１０を一の方向に回転させる場合に正とされ、交流モータ１０をその一の方向とは逆方向に回転させる場合に負とされる。
【００２７】
制御マイコン１６は、また、電流フィードバック制御演算部４０を有している。電流フィードバック制御演算部４０には、アシスト電流演算部３８の算出した目標電流ｉｑ＊と電流三相−二相変換部３４の変換した結果得られたｑ軸電流ｉｑとの偏差の情報が供給されると共に、目標電流ｉｄ＊とｄ軸電流ｉｄとの偏差の情報が供給される。電流フィードバック制御演算部４０は、ｑ軸電流の目標値と実値との偏差（ｉｑ＊−ｉｑ）及びｄ軸電流の目標値と実値との偏差（ｉｄ＊−ｉｄ）に基づいて、交流モータ１０に流れる電流を目標電流に一致させるために交流モータ１０に印加すべき直交する二相の電圧指令値Ｖｑ＊及びＶｄ＊を演算する。尚、上記したｑ軸の電圧指令値Ｖｑ＊の符号は、交流モータ１０を一の方向に回転させる場合に正とされ、交流モータ１０をその一の方向とは逆方向に回転させる場合に負とされる。
【００２８】
制御マイコン１６は、更に、電圧二相−三相変換部４２及びＰＷＭ指令部４４を有している。電圧二相−三相変換部４２には、上記した電流フィードバック制御演算部４０の演算した二相のｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊の情報及びｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊の情報が供給されると共に、回転角検出部３６の検出したモータ回転角θ１の情報が供給される。電圧二相−三相変換部４２は、供給された交流モータ１０に印加すべき二相の電圧指令値Ｖｑ＊及びＶｄ＊を、その交流モータ１０の回転角θ１に応じた三相の電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に座標変換（ｄｑ逆変換）する処理を実行する。
【００２９】
電圧二相−三相変換部４２の変換した結果得られた三相の電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊は、ＰＷＭ指令部４４に供給される。ＰＷＭ指令部４４は、供給された電圧二相−三相変換部４２による三相の電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊が交流モータ１０に実際に発生するように駆動回路１４の各パワースイッチング素子をＰＷＭでデューティ駆動する。
【００３０】
上記の構成において、運転者によりステアリングホイールが操作されると、その操舵トルクに応じたアシストトルクが交流モータ１０により発生される。この際、交流モータ１０の駆動は、操舵トルクが大きいほど大きなアシストトルクが発生するように行われる。従って、本実施例の電動パワーステアリング装置によれば、交流モータ１０を用いて運転者によるステアリング操作の負担を軽減することが可能となる。
【００３１】
ところで、本実施例において、モータ制御演算装置１２は、交流モータ１０をそれに流れる電流が目標電流に一致するようにフィードバック制御するが、この場合、モータ制御演算装置１２は、制御マイコン１６を用いて、▲１▼回転角検出部３６で交流モータ１０の回転角θの演算を行い、▲２▼電流三相−二相変換部３４で電流のｄｑ変換を行い、▲３▼電流フィードバック制御演算部４０で指令電圧値を演算し、また、▲４▼電圧二相−三相変換部４２で指令電圧値のｄｑ逆変換を行うことが必要である。これらの演算が各部の異常に起因して誤って行われると、交流モータ１０が所望の方向とは逆方向に回転する等、適正な交流モータ１０のフィードバック制御が行われないこととなってしまう。従って、かかる不都合を回避するうえでは、制御マイコン１６の有する各部の演算異常を的確に検出することが必要である。
【００３２】
そこで、かかる異常を検出する手法としては、モータ制御演算装置１２とは別にこの装置１２と同一の演算を行う監視用の装置を設け、両装置の演算結果を比較することが考えられる。しかしながら、モータ制御演算装置１２における演算量は多く、また演算周期も短いため、監視用の装置にモータ制御演算装置１２と全く同一の演算を行わせるものとすると、その監視用の装置に高い演算能力が要求され、制御演算装置の異常を検出するうえでの設計上の制約が過大となり、また、多大なコストが費やされる不都合が生ずる。この点、モータ制御演算装置１２の異常を検出する手法として、そのモータ制御演算装置１２と全く同一の演算を行わせる監視用の装置を設けることは適切でない。
【００３３】
本実施例のシステムは、モータ制御演算装置１２と全く同一の演算を行わせることなく適切にかつ簡素な構成でその装置１２の異常を検出する点に特徴を有している。以下、本実施例の特徴部について説明する。
【００３４】
本実施例のシステムにおいて、制御マイコン１６は、出力ポート４６を有している。出力ポート４６には、回転角検出部３６の検出したモータ回転角θ１の情報、アシスト電流演算部３８の算出した交流モータ１０に供給すべき目標のｑ軸電流ｉｑ＊の情報、及び、電流フィードバック制御演算部４０の演算した二相の電圧指令値Ｖｑ＊の情報がそれぞれ供給される。
【００３５】
本実施例のシステムは、モータ制御演算装置１２の主要部を構成する制御マイコン１６とは別に、制御マイコン１６の各部の異常を監視する監視用マイコン５０を備えている。監視用マイコン５０は、上記した制御マイコン１６の出力ポート４６に接続する入力ポート５２を有している。入力ポート５２には、制御マイコン１６の演算したモータ回転角θ１の情報並びにｑ軸の目標電流ｉｑ＊の情報及び電圧指令値Ｖｑ＊の情報がそれぞれ入力される。
【００３６】
監視用マイコン５０は、回転角検出部５４及びその回転角検出部５４に接続する入力ポート５６を有している。回転角検出部５４には、入力ポート５６を介して、制御マイコン１６の回転角検出部３６と同様に、回転角センサ３２の出力信号が供給される。回転角検出部５４は、回転角センサ３２の出力信号に基づいて交流モータ１０に生じている実際の回転角θ２を検出する。尚、以下では、この回転角検出部５４を監視用回転角検出部５４と称す。
【００３７】
監視用マイコン５０は、また、電圧三相−二相変換部５８及びその電圧三相−二相変換部５８に接続する入力ポート６０を有している。入力ポート６０には、交流モータ１０の各相に実際に生じている端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗがそれぞれ入力される。電圧三相−二相変換部５８には、入力ポート６０を介して各相の端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗがそれぞれ供給されると共に、監視用回転角検出部５４の検出したモータ回転角θ２の情報が供給される。電圧三相−二相変換部５８は、供給された交流モータ１０の三相に実際に生じている実電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを、その交流モータ１０の回転角θ２に応じた直交する二相のｄ軸電圧（磁化電圧）Ｖｄ及びｑ軸電圧（トルク電圧）Ｖｑに座標変換する処理を実行する。尚、このｑ軸電圧Ｖｑの符号は、交流モータ１０が一の方向に回転する場合に正となり、交流モータ１０がその一の方向とは逆方向に回転する場合に負となる。
【００３８】
監視用マイコン５０は、更に、比較・異常検出部６２を有している。比較・異常検出部６２には、監視用回転角検出部５４の検出したモータ回転角θ２の情報が供給されると共に、電圧三相−二相変換部５８の変換した結果得られたｑ軸電圧Ｖｑの情報が供給される。また、比較・異常検出部６２には、上記した入力ポート５２が接続されている。このため、比較・異常検出部６２には、入力ポート５２に入力されたモータ回転角θ１の情報並びにｑ軸の目標電流ｉｑ＊の情報及び電圧指令値Ｖｑ＊の情報がそれぞれ供給される。
【００３９】
比較・異常検出部６２は、まず、入力ポート５２に入力されたモータ回転角θ１を監視用回転角検出部５４の検出したモータ回転角θ２と比較する。回転角θ１とθ２とは、互いに同一の回転角センサ３２から供給されたものであるので、制御マイコン１６の正常時にはほぼ一致する筈である。すなわち、両回転角θ１とθ２とが一致すれば、制御マイコン１６の回転角検出部３６に異常は生じていないと判断できるが、両回転角θ１とθ２とが異なれば、その回転角検出部３６に異常が生じていると判断することができる。従って、かかるモータ回転角θ１とθ２とを比較することとすれば、制御マイコン１６の有する回転角検出部３６の演算異常を検出することが可能となる。
【００４０】
本実施例において、交流モータ１０の回転角θ１は電圧二相−三相変換部４２及び電流三相−二相変換部３４の処理に用いられる。このため、回転角θ１が回転角θ２に一致せず、回転角検出部３６に異常が生じている場合は、電圧二相−三相変換部４２のｄｑ逆変換および電流三相−二相変換部３４のｄｑ変換が共に適正に行われないこととなる一方、回転角θ１が回転角θ２に一致し、回転角検出部３６に異常が生じていない場合は、電圧二相−三相変換部４２のｄｑ逆変換および電流三相−二相変換部３４のｄｑ変換が共に適正に行われ得る。従って、電圧二相−三相変換部４２の異常検出および電流三相−二相変換部３４の異常検出は、回転角検出部３６に異常が生じていない場合にのみ行うことが適切である。
【００４１】
比較・異常検出部６２は、回転角検出部３６に異常が生じていないと判定した後、電流フィードバック制御演算部４０が演算し電圧二相−三相変換部４２に供給されるｑ軸の電圧指令値Ｖｑ＊を、電圧三相−二相変換部５８の変換した結果得られたｑ軸の実電圧Ｖｑと比較する。ｑ軸の電圧指令値Ｖｑ＊と実電圧Ｖｑとは、駆動回路１４等のハードウエアが正常に機能していれば、電圧二相−三相変換部４２の正常時にはほぼ一致する筈である。すなわち、電圧指令値Ｖｑ＊と実電圧Ｖｑとが一致すれば、制御マイコン１６の電圧二相−三相変換部４２に異常は生じていないと判断できるが、電圧指令値Ｖｑ＊と実電圧Ｖｑとが異なれば、その電圧二相−三相変換部４２に異常が生じていると判断することができる。従って、かかる電圧指令値Ｖｑ＊と実電圧Ｖｑとを比較することとすれば、制御マイコン１６の有する電圧二相−三相変換部４２の演算異常を検出することが可能となる。
【００４２】
また、比較・異常検出部６２は、回転角検出部３６に異常が生じていないと判定した後、アシスト電流演算部３８が算出し電流フィードバック制御演算部４０に供給される交流モータ１０に供給すべきｑ軸の目標電流ｉｑ＊の符号を、電流フィードバック制御演算部４０が演算し電圧二相−三相変換部４２に供給されるｑ軸の電圧指令値Ｖｑ＊の符号と比較する。又は、その目標電流ｉｑ＊の符号を、電圧三相−二相変換部５８の変換した結果得られたｑ軸の実電圧Ｖｑの符号と比較する。
【００４３】
ｑ軸の目標電流ｉｑ＊の符号と電圧指令値Ｖｑ＊又は実電圧Ｖｑの符号とは、両者ともに交流モータ１０が一の方向に回転する場合に正となり、交流モータ１０がその一の方向とは逆方向に回転させる場合に負となるように設定されているので、電流三相−二相変換部３４及び電流フィードバック制御演算部４０の正常時には一致すべきである。すなわち、両符号が互いに一致すれば、制御マイコン１６の電流三相−二相変換部３４及び電流フィードバック制御演算部４０に異常は生じていないと判断できるが、両符号が互いに異なれば、それらの電流三相−二相変換部３４及び電流フィードバック制御演算部４０の少なくとも何れか一方に異常が生じていると判断することができる。従って、このようにｑ軸の目標電流ｉｑ＊の符号と電圧指令値Ｖｑ＊又は実電圧Ｖｑの符号とを比較することとすれば、制御マイコン１６の有する電流三相−二相変換部３４及び電流フィードバック制御演算部４０の演算異常を検出することが可能となる。
【００４４】
比較・異常検出部６２は、上記した比較結果に基づいて、制御マイコン５０の有する回転角検出部３６、電圧二相−三相変換部４２、電流三相−二相変換部３４、及び電流フィードバック制御演算部４０の演算異常を検出する。比較・異常検出部６２は、制御マイコン５０の演算異常を検出した場合に、交流モータ１０のフィードバック制御を停止するための信号（制御停止信号）を出力する。
【００４５】
監視用マイコン５０は、比較・異常検出部６２に接続する出力ポート６４を有している。出力ポート６４には、比較・異常検出部６２の出力する制御停止信号が供給される。出力ポート６４には、制御マイコン５０のアシスト電流演算部３８、又は、交流モータ１０と駆動回路１４との間の電流経路を導通・遮断を切り替えるスイッチ（図示せず）が接続されている。比較・異常検出部６２の出力した制御停止信号は、アシスト電流演算部３８又は上記したスイッチに供給される。制御停止信号が出力されると、交流モータ１０のフィードバック制御が停止されるように、アシスト電流演算部３８はｑ軸の目標電流ｉｑ＊を“０”にし、或いは、上記したスイッチは交流モータ１０と駆動回路１４との間の電流経路を遮断する。
【００４６】
図４は、上記の機能を実現すべく、本実施例において監視用マイコン５０が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図４に示すルーチンは、所定時間ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図４に示すルーチンが起動されると、まずステップ１００の処理が実行される。
【００４７】
ステップ１００では、回転角センサ３２の出力する交流モータ１０の回転角に応じたｓｉｎ信号及びｃｏｓ信号を共に回転角検出部５４に入力する処理が実行される。ステップ１０２では、交流モータ１０の各相に実際に生じている端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗをすべて電圧三相−二相変換部５８に入力する処理が実行される。
【００４８】
ステップ１０４では、制御マイコン１６の演算した結果、具体的には、モータ回転角θ１の情報並びにｑ軸の目標電流ｉｑ＊の情報及び電圧指令値Ｖｑ＊の情報を入力ポート５２を介して比較・異常検出部６２に入力する処理が実行される。
【００４９】
ステップ１０６では、上記ステップ１００における入力信号に基づいて回転角検出部５４において交流モータ１０の回転角θ２を演算検出する処理が実行される。本ステップ１０６の処理が実行されると、その演算結果は比較・異常検出部６２に供給される。ステップ１０８では、上記ステップ１０２における入力信号に基づいて電圧三相−二相変換部５８において三相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを二相の電圧Ｖｄ，Ｖｑに座標変換する処理が実行される。本ステップ１０８の処理が実行されると、その変換結果は比較・異常検出部６２に供給される。
【００５０】
ステップ１１０では、比較・異常検出部６２において以下の▲１▼〜▲３▼に示す比較演算を行う処理が実行される。
【００５１】
▲１▼制御マイコン１６の回転角検出部３６の検出したモータ回転角θ１と監視用マイコン５０の監視用回転角検出部５４の検出したモータ回転角θ２との比較
▲２▼電圧二相−三相変換部４２に供給されるｑ軸の電圧指令値Ｖｑ＊と電圧三相−二相変換部５８の変換した結果得られたｑ軸の実電圧Ｖｑとの比較
▲３▼電圧二相−三相変換部４２に供給されるｑ軸の電圧指令値Ｖｑ＊又は電圧三相−二相変換部５８の変換した結果得られたｑ軸の実電圧Ｖｑの符号と電流フィードバック制御演算部４０に供給されるｑ軸の目標電流ｉｑ＊の符号との比較
ステップ１１２では、上記ステップ１１０における上記した▲１▼〜▲３▼の比較結果に基づいて、それらのパラメータが一致するか否かが判別される。その結果、上記した▲１▼〜▲３▼の比較結果のすべてにおいてパラメータが一致すると判別された場合は、今回のルーチンは終了される。一方、▲１▼〜▲３▼の比較結果のうち一つでもパラメータが一致しないと判別された場合は、次にステップ１１４の処理が実行される。
【００５２】
ステップ１１４では、制御マイコン１６に演算異常が生じたとして、交流モータ１０のフィードバック制御を停止させるべく、制御停止信号を出力する処理が実行される。本ステップ１１４の処理が実行されると、以後、目標電流ｉｑ＊が“０”にされ、或いは、交流モータ１０への電流経路が遮断されることで、駆動回路１４による交流モータ１０の駆動が停止され、運転者によるステアリング操作をアシストする制御が中止されることとなる。尚、本ステップ１１４の処理が実行されると、制御マイコン１６の演算異常に起因して電動パワーステアリング装置による操舵アシスト制御が中止される旨が車両運転者に対してスピーカや音声案内で知らされる。本ステップ１１４の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００５３】
上記図４に示すルーチンによれば、制御マイコン１６によるモータ回転角θ１が監視用マイコン５０によるモータ回転角θ２に一致しない場合、制御マイコン１６によるｑ軸の電圧指令値Ｖｑ＊が監視用マイコン５０によるｑ軸の実電圧Ｖｑに一致しない場合、及び、ｑ軸の目標電流ｉｑ＊の符号とそのｑ軸の電圧指令値Ｖｑ＊又は実電圧Ｖｑの符号とが一致しない場合に、モータ制御演算装置１２の有する制御マイコン１６に演算異常が生じたと判定することができる。
【００５４】
上述の如く、ｑ軸の目標電流ｉｑ＊の符号と電圧指令値Ｖｑ＊又は実電圧Ｖｑの符号とは、両者ともに交流モータ１０が一の方向に回転する場合に正となり、交流モータ１０がその一の方向とは逆方向に回転させる場合に負となるように設定されている。このため、ｑ軸の目標電流ｉｑ＊の符号が正である場合には、ｑ軸の電圧指令値Ｖｑ＊の符号も正であるべきであり、また、交流モータ１０に実際に作用するｑ軸の実電圧Ｖｑの符号も正であるべきである。一方、ｑ軸の目標電流ｉｑ＊の符号が負である場合には、ｑ軸の電圧指令値Ｖｑ＊の符号及び実電圧Ｖｑの符号は共に負であるべきである。従って、本実施例の構成によれば、これらの符号の比較により、制御マイコン１６の有する電流三相−二相変換部３４及び電流フィードバック制御演算部４０の演算異常が適切に検出されることとなる。
【００５５】
また、本実施例においては、電流三相−二相変換部３４及び電流フィードバック制御演算部４０の演算異常を検出する手法として、ｑ軸の目標電流ｉｑ＊の符号とｑ軸の電圧指令値Ｖｑ＊又はその実電圧Ｖｑの符号とが比較により一致するか否かが判別される。かかる構成においては、監視用マイコン５０に、それらの電流三相−二相変換部３４及び電流フィードバック制御演算部４０と同一の部位を設ける必要はなく、それらと全く同一の演算を行わせる必要はない。このため、電流三相−二相変換部３４及び電流フィードバック制御演算部４０の演算異常を検出するうえで過大な設計上の制約が生ずるのを防止することができ、その検出を簡素な構成で行うことができる。
【００５６】
従って、本実施例のシステムによれば、モータ制御演算装置１２が交流モータ１０のフィードバック制御を行ううえで必要な構成である制御マイコン１６の有する電流三相−二相変換部３４及び電流フィードバック制御演算部４０の演算異常の検出を適切にかつ簡素な構成で実現することが可能となっている。
【００５７】
また、本実施例のシステムにおいて、監視用マイコン５０は、交流モータ１０の回転角θ２を検出する監視用回転角検出部５４、及び、その回転角θ２と制御マイコン１６の回転角検出部３６の検出する交流モータ１０の回転角θ１とを比較する比較・異常検出部６２を有し、その回転角検出部３６の演算異常の有無を判定する。制御マイコン１６の回転角検出部３６および監視用マイコン５０の監視用回転角検出部５４にはそれぞれ、同一の回転角センサ３２から交流モータ１０の回転角の情報が供給される。このため、回転角検出部３６による回転角θ１と監視用回転角検出部５４による回転角θ２とは互いに一致すべきである。従って、本実施例のシステムによれば、制御マイコン１６の有する回転角検出部３６の演算異常を適切に行うことが可能となっている。
【００５８】
また、本実施例のシステムにおいて、監視用マイコン５０は、交流モータ１０に実際に作用しているｑ軸の実電圧Ｖｑを得る電圧三相−二相変換部５８、及び、その実電圧Ｖｑと制御マイコン１６の電圧二相−三相変換部４２に供給されるｑ軸の電圧指令値Ｖｑ＊とを比較する比較・異常検出部６２を有し、その電圧二相−三相変換部４２の演算異常の有無を判定する。交流モータ１０に印加すべき電圧指令値Ｖｑ＊と実際に作用している実電圧Ｖｑとは互いに一致すべきである。従って、本実施例のシステムによれば、制御マイコン１６の有する電圧二相−三相変換部４２の演算異常を適切に行うことが可能となっている。
【００５９】
尚、本実施例において、電流三相−二相変換部３４の演算異常の検出および電圧二相−三相変換部４２の演算異常の検出は共に、回転角検出部３６に異常が生じていないと判定された後に行われる。回転角検出部３６による回転角θ１は電流三相−二相変換部３４の演算および電圧二相−三相変換部４２の演算にそれぞれ用いられるため、回転角検出部３６の異常の有無は電流三相−二相変換部３４の異常検出の結果および電圧二相−三相変換部４２の異常検出の結果に大きく影響する。従って、本実施例のシステムの異常検出順序によれば、電流三相−二相変換部３４の演算異常の検出および電圧二相−三相変換部４２の演算異常の検出を共に適正に行うことが可能となる。
【００６０】
更に、本実施例のシステムにおいて、監視用マイコン５０は、制御マイコン１６の演算異常を検出した場合、交流モータ１０のフィードバック制御を停止するための制御停止信号を出力すると共に、電動パワーステアリング装置による操舵アシスト制御を中止する旨を車両運転者に知らせる処理を実行する。この場合には、ｑ軸の目標電流ｉｑ＊が“０”にされ、又は、交流モータ１０と駆動回路１４との間の電流経路が遮断されることで、交流モータ１０のフィードバック制御が停止される。また、電動パワーステアリング装置による操舵アシスト制御を中止する旨が車両運転者に知らされる。このため、本実施例のシステムによれば、モータ制御演算装置１２の制御マイコン１６における演算異常が生じた際に交流モータ１０が誤って作動する事態を回避すると共に、運転者に電動パワーステアリング装置による操舵アシスト制御が行われないことを認識させることが可能となっている。
【００６１】
尚、上記の実施例においては、電流フィードバック制御演算部４０が特許請求の範囲に記載した「電流フィードバック演算部」に相当している。また、上記の実施例においては、監視用マイコン５０が、上記図４に示すルーチン中ステップ１１０，１１２においてｑ軸の目標電流ｉｑ＊の符号と電圧指令値Ｖｑ＊又は実電圧Ｖｑの符号との一致・不一致を判別することにより特許請求の範囲に記載した「符号判別手段」及び「符号判別ステップ」が、ステップ１１２の結果に基づいて制御マイコン１６の演算異常を検出することにより特許請求の範囲に記載した「演算装置異常検出手段」及び「演算装置異常検出ステップ」が、ステップ１１０，１１２においてｑ軸の電圧指令値Ｖｑ＊と実電圧Ｖｑとを比較することにより特許請求の範囲に記載した「電圧比較手段」が、ステップ１１０，１１２においてモータ回転角θ１とθ２とを比較することにより特許請求の範囲に記載した「回転角比較手段」が、ステップ１１４の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「ＦＢ制御中止手段」が、それぞれ実現されている。
【００６２】
ところで、上記の実施例においては、交流モータ１０を三相交流のモータとしているが、三相に限らず、二相および四相以上の多相の交流モータに適用することも可能である。
【００６３】
また、上記の実施例においては、車両の搭載する電動パワーステアリング装置に用いる交流モータ１０の電流検出を行うこととしているが、電動パワーステアリング装置に限定されるものではなく、他の用途のモータに適用することも可能である。
【００６４】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１及び８記載の発明によれば、モータ制御演算装置の異常の検出を適切にかつ簡素な構成で実現することができる。
【００６５】
請求項２及び４記載の発明によれば、モータ制御演算装置の有する電流三相−二相変換部および電流フィードバック演算部の異常の検出を適切にかつ簡素な構成で実現することができる。
【００６６】
請求項３及び５記載の発明によれば、モータ制御演算装置が更に有する電圧二相−三相変換部の異常の検出を適切に行うことができる。
【００６７】
請求項６記載の発明によれば、モータ制御演算装置が更に有する回転角検出部の異常の検出を適切に行うことができる。
【００６８】
また、請求項７記載の発明によれば、モータ制御演算装置の異常が生じた後にモータが誤って作動する事態を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるモータ制御演算装置を搭載するシステムの構成図である。
【図２】本実施例のシステムが備える駆動回路およびモータの模式的な構成を表した図である。
【図３】モータの回転角θと各相に流れる電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗとの関係を表した図である。
【図４】本実施例の監視用マイコンにおいて実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０  交流モータ
１２  モータ制御演算装置
１６  制御マイコン
３４  電流三相−二相変換部
３６  回転角検出部
４０  電流フィードバック制御演算部
４２  電圧二相−三相変換部
５０  監視用マイコン
５４  監視用回転角検出部
５８  電圧三相−二相変換部
６２  比較・異常検出部
ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ  三相の実電流
ｉｄ，ｉｑ  二相の実電流
ｉｄ＊，ｉｑ＊  二相の目標電流
Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ  三相の実電圧
Ｖｄ＊，Ｖｑ＊  二相の電圧指令値
Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊  三相の電圧指令値
Ｖｄ，Ｖｑ  二相の実電圧
θ１，θ２  回転角
【図１】
2004312931.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004312931.tif 000005
【図４】
2004312931.tif 000006