(57)【要約】  電動機を制御する制御量を演算するＣＰＵは、電動機の制御に関連する部位の異常を検知したとき、正常時とは異なる制御量を算出して電動機の制御を継続すると共に、異常を検知するためのしきい値を正常時とは異なる値に変更するように構成されている。
2018179197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の運転者による操舵トルクに基づきアシストトルクを発生する電動機と、前記電動機を制御する制御ユニットとを備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記制御ユニットは、
前記電動機の制御に用いる情報が入力される入力回路と、
前記電動機に電流を供給するインバータ回路と、
前記入力回路に入力された前記情報に基づいて前記電動機を制御する制御量を演算し、前記制御量に基づく指令信号を出力するＣＰＵと、
前記ＣＰＵから出力された前記指令信号に基づいて前記インバータ回路を駆動する駆動回路と、
を備え、
前記ＣＰＵは、
前記電動機の制御に関連する部位の異常を検知したとき、前記異常が発生した部位及び前記異常の内容に応じて、少なくとも正常時とは異なる制御量を算出して前記電動機の制御を継続する異常制御モードを有し、前記異常制御モードにより前記電動機の制御を継続しているときは、前記異常制御モードによる前記制御の内容に応じて、前記異常を検知するためのしきい値を正常時とは異なる値に変更するように構成されている、
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】
車両の運転者による操舵トルクに基づきアシストトルクを発生する電動機と、前記電動機を制御する制御ユニットとを備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記電動機は、実質的の同一構成の第１の電機子巻線と第２の電機子巻線からなる２組の電機子巻線を備え、
前記制御ユニットは、前記第１の電機子巻線を独立に制御可能に構成された第１の制御ユニットと、前記第２の電機子巻線を独立に制御可能に構成された第２の制御ユニットからなる実質的に同一構成の２組の制御ユニットにより構成され、
前記第１の制御ユニットと前記第２の制御ユニットは、それぞれ、
複数のセンサからの情報が入力される入力回路と、
前記電動機を駆動する駆動信号を発生する駆動回路と、
前記駆動信号により制御されるインバータ回路と、
前記入力回路に入力された前記情報に基づき前記電動機を制御するための指令信号を前記駆動回路へ出力するＣＰＵを備えた制御回路部と、を備え、
前記ＣＰＵは、
前記複数のセンサのうちの一部のセンサの異常を検知したとき、前記異常が発生したセンサ及び前記異常の内容に応じて、少なくとも正常時とは異なる制御量を算出して前記電動機の制御を継続する異常制御モードを有し、前記異常制御モードにより前記電動機の制御を継続しているときは、前記異常制御モードによる前記制御の内容に応じて、前記異常を検知するためのしきい値を正常時とは異なる値に変更するように構成されている、
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記ＣＰＵは、前記第１の電機子巻線と前記第２の電機子巻線との間の相互インダクタンスに基づいて、前記変更するしきい値を演算するように構成されている、
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】
前記しきい値は、ヒステリシスを備えている、
ことを特徴とする請求項１から３のうちの何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】
前記ＣＰＵは、前記異常を検知するための異常判定時間を変更し得るように構成されている、
ことを特徴とする請求項１から４のうちの何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】
前記異常判定時間は、ヒステリシスを備えている、
ことを特徴とする請求項５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】
この発明は、電動機により車両の運転者の操舵トルクを補助するアシストトルクを発生するようにした電動パワーステアリング装置に関し、更に詳しくは、電動機を制御する制御ユニットにフェールセーフ機能を備えるようにした電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、電動機により車両の運転者の操舵トルクを補助するアシストトルクを発生するようにした電動パワーステアリング装置は、各種のセンサからの信号に基づいて電動機を制御するように構成されている。【０００３】
従来、センサの異常時に制御の継続を確保するためのバックアップ制御手段を備え、センサの検出値の１種類に異常が生じていると判断された場合に、バックアップ制御手段により異常が生じている値を除く他の値を用いて電動機を制御するようにした電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献1参照）。【０００４】
特許文献１に開示された従来の電動パワーステアリング装置は、センサによる検出値の１種類に異常が生じたときには異常が生じている値を除く他の値を用いて正常時とは異なるバックアップ制御を行って電動機の制御を継続し、更に、２種類以上の検出値の異常時には電動機の制御を停止し、若しくは更なるバックアップ制御を行なおうとするものである。【０００５】
特許文献１に開示された従来の電動パワーステアリング装置によれば、センサの故障により検出値に異常が生じても、異常が生じている検出値を用いずに電動機の駆動が継続され、操舵のアシストを継続することができ、又、運転者に故障発生を適切に感知させることができるので、装置の故障に気づかずに使用を継続している間に、他の箇所も故障し、電動機の駆動ができなくなることによって操舵のアシストができなくなるという状況を回避することができるとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５９２００５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の従来の電動パワーステアリング装置によれば、センサに異常発生したとしてもできるかぎり電動機の制御を継続することができるが、センサの異常時には、バックアップ制御によりセンサの正常時とは異なる制御を行うようにしているが、バックアップ制御時に於ける更なる異常の検知を正常時の異常検知のための閾値と同一の閾値を用いて行なうと、正常であるにもかかわらず異常であると判定し、若しくは異常であるにもかかわらず正常であると判定する可能性がある。従って、バックアップ制御時に於ける更なる異常の検知には、異常判定の内容を見直す必要があった。【０００８】
この発明は、従来の電動パワーステアリング装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたもので、電動機の制御に関連する部位の異常を検知して電動機の制御を継続している場合に、更なる異常の検知を誤判定することなく判定することができる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】
【０００９】
この発明による電動パワーステアリング装置は、
車両の運転者による操舵トルクに基づきアシストトルクを発生する電動機と、前記電動機を制御する制御ユニットとを備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記制御ユニットは、
前記電動機の制御に用いる情報が入力される入力回路と、
前記電動機に電流を供給するインバータ回路と、
前記入力回路に入力された前記情報に基づいて前記電動機を制御する制御量を演算し、前記制御量に基づく指令信号を出力するＣＰＵと、
前記ＣＰＵから出力された前記指令信号に基づいて前記インバータ回路を駆動する駆動回路と、
を備え、
前記ＣＰＵは、
前記電動機の制御に関連する部位の異常を検知したとき、前記異常が発生した部位及び前記異常の内容に応じて、少なくとも正常時とは異なる制御量を算出して前記電動機の制御を継続する異常制御モードを有し、前記異常制御モードにより前記電動機の制御を継続しているときは、前記異常制御モードによる前記制御の内容に応じて、前記異常を検知するためのしきい値を正常時とは異なる値に変更するように構成されている、
ことを特徴とする。【００１０】
又、この発明による電動パワーステアリング装置は、
車両の運転者による操舵トルクに基づきアシストトルクを発生する電動機と、前記電動機を制御する制御ユニットとを備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記電動機は、実質的の同一構成の第１の電機子巻線と第２の電機子巻線からなる２組の電機子巻線を備え、
前記制御ユニットは、前記第１の電機子巻線を独立に制御可能に構成された第１の制御ユニットと、前記第２の電機子巻線を独立に制御可能に構成された第２の制御ユニットからなる実質的に同一構成の２組の制御ユニットにより構成され、
前記第１の制御ユニットと前記第２の制御ユニットは、それぞれ、
複数のセンサからの情報が入力される入力回路と、
前記電動機を駆動する駆動信号を発生する駆動回路と、
前記駆動信号により制御されるインバータ回路と、
前記入力回路に入力された前記情報に基づき前記電動機を制御するための指令信号を前記駆動回路へ出力するＣＰＵを備えた制御回路部と、を備え、
前記ＣＰＵは、
前記複数のセンサのうちの一部のセンサの異常を検知したとき、前記異常が発生したセンサ及び前記異常の内容に応じて、少なくとも正常時とは異なる制御量を算出して前記電動機の制御を継続する異常制御モードを有し、前記異常制御モードにより前記電動機の制御を継続しているときは、前記異常制御モードによる前記制御の内容に応じて、前記異常を検知するためのしきい値を正常時とは異なる値に変更するように構成されている、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明による電動パワーステアリング装置は、前記電動機の制御に関連する部位の異常を検知したとき、前記異常が発生した部位及び前記異常の内容に応じて、少なくとも正常時とは異なる制御量を算出して前記電動機の制御を継続する異常制御モードを有し、前記異常制御モードにより前記電動機の制御を継続しているときは、前記異常制御モードによる前記制御の内容に応じて、前記異常を検知するためのしきい値を正常時とは異なる値に変更するように構成されているので、異常制御モードでの制御の継続中に於ける異常の誤判定を防止することが可能となる。【００１２】
又、この発明による電動パワーステアリング装置は、前記複数のセンサのうちの一部のセンサの異常を検知したとき、前記異常が発生したセンサ及び前記異常の内容に応じて、少なくとも正常時とは異なる制御量を算出して前記電動機の制御を継続する異常制御モードを有し、前記異常制御モードにより前記電動機の制御を継続しているときは、前記異常制御モードによる前記制御の内容に応じて、前記異常を検知するためのしきい値を正常時とは異なる値に変更するように構成されているので、異常制御モードでの制御の継続中に於ける異常の誤判定を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の全体回路図である。
【図２】この発明の基礎となる電動パワーステアリング装置に於ける、制御ユニットのブロック図である。
【図３Ａ】この発明の基礎となる電動パワーステアリング装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図３Ｂ】この発明の基礎となる電動パワーステアリング装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】この発明の基礎となる電動パワーステアリング装置の動作を説明するフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける、制御ユニットのブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の動作を説明するフローチャートである。
【図７Ａ】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図７Ｂ】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図８】この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置の動作を説明するフローチャートである。
【図９Ａ】この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図９Ｂ】この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の全体回路図である。図１に於いて、車両の運転者の操舵トルクを補助するアシストトルクを発生する電動機２は、３相の第１の電機子巻線２ａと３相の第２の電機子巻線２ｂからなる２組の電機子巻線を備えている。第１の電機子巻線２ａと第２の電機子巻線２ｂは、実質的に同一構成とされているが、互いに電気角１２０度ずれて配置されている。以下、第１の電機子巻線２ａに流れるモータ電流を制御する制御系を「第１群」、第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流を制御する制御系を「第２群」と称することがある。
【００１５】
第１の制御ユニット１ａと第２の制御ユニット１ｂからなる２組の制御ユニットは、それぞれ同一の構成部材により構成されており、実質的に同一の構成である。第１の制御ユニット１ａは、独立して第１の電機子巻線２ａに電力を供給することができ、第２の制御ユニット１ｂは、独立して第２の電機子巻線２ｂに電力を供給することができる。
【００１６】
先ず、２組の制御ユニットのうち、第１の制御ユニット１ａについて説明する。第１の制御ユニット１ａは、第１のＣＰＵ１０ａを搭載した第１の制御回路部４ａと、電動機２の第１の電機子巻線２ａにモータ電流を供給する第１のインバータ回路３ａと、第１の電源リレー５ａと、第１のフィルタ６ａを備えている。第１の制御ユニット１ａの一対の電源端子は、車両に搭載されたバッテリ９の正極側端子に接続される＋Ｂ電源と、バッテリ９の負極側端子であるグランド端子ＧＮＤにそれぞれ接続されている。又、第１の制御ユニット１ａは、イグニッションスイッチ７により第１の制御回路部４ａに＋Ｂ電源が投入されるように構成され、更に、例えば車両のハンドルの近傍に搭載された操舵トルクを検出するトルクセンサや、車両の走行速度を検出する速度センサ等の情報がセンサ類８から入力されるように構成されている。
【００１７】
第１の制御回路部４ａは、第１の電源回路１３ａと、第１の入力回路１２ａと、第１のＣＰＵ１０ａと、第１の駆動回路１１ａと備えている。第１の電源回路１０ａは、バッテリ９からの電源供給を受けて第１の制御回路部４ａの各構成要素に供給するための電源を生成する。
【００１８】
センサ類８からの情報は、第１の制御回路部４ａに設けられた第１の入力回路１２ａを介して第１のＣＰＵ１０ａに伝達される。第１のＣＰＵ１０ａは、伝達されたそれらの情報から電動機２を回転させるための制御量である電流値を演算し、その演算値に相当する出力信号を出力する。第１のＣＰＵ１０ａからの出力信号は、第１の出力回路を構成する第１の駆動回路１１ａと第１のインバータ回路３ａへ伝達される。第１の駆動回路１１ａは、第１のＣＰＵ１０ａからの出力信号である第１の指令信号を受け、第１のインバータ回路３ａの後述する各スイッチング素子を駆動する第１の駆動信号を出力する。第１の駆動回路１１ａには小電流しか流れないため、実施の形態１では第１の制御回路部４ａに搭載されているが、第１のインバータ回路３ａに配置することもできる。
【００１９】
第１のインバータ回路３ａは、３相ブリッジ回路により構成され、互いに直列接続されたＵ相上アームスイッチング素子３１ＵａとＵ相下アームスイッチング素子３２ＵａとからなるＵ相アームと、互いに直列接続されたＶ相上アームスイッチング素子３１ＶａとＶ相下アームスイッチング素子３２ＶａとからなるＶ相アームと、互いに直列接続されたＷ相上アームスイッチング素子３１ＷａとＷ相下アームスイッチング素子３２ＷａとからなるＷ相アームとを備えている。
【００２０】
Ｕ相上アームスイッチング素子３１ＵａとＵ相下アームスイッチング素子３２Ｕａとの直列接続部は、Ｕ相電動機リレー用スイッチング素子３４Ｕａを介して、第１の電機子巻線２ａのＵ相巻線Ｕ１とＶ相巻線Ｖ１との接続部に接続されている。Ｖ相上アームスイッチング素子３１ＶａとＶ相下アームスイッチング素子３２Ｖａとの直列接続部は、Ｖ相電動機リレー用スイッチング素子３４Ｖａを介して、第１の電機子巻線２ａのＶ相巻線Ｖ１とＷ相巻線Ｗ１との接続部に接続されている。Ｗ相上アームスイッチング素子３１ＷａとＷ相下アームスイッチング素子３２Ｗａとの直列接続部は、Ｗ相電動機リレー用スイッチング素子３４Ｗａを介して、第１の電機子巻線２ａのＷ相巻線Ｗ１とＵ相巻線Ｕ１との接続部に接続されている。
【００２１】
Ｕ相電流検出用のＵ相シャント抵抗３３Ｕａは、Ｕ相下アームスイッチング素子３２Ｕａに直列接続され、Ｖ相電流検出用のＶ相シャント抵抗３３Ｖａは、Ｖ相下アームスイッチング素子３２Ｖａに直列接続され、Ｗ相電流検出用のＷ相シャント抵抗３３Ｗａは、Ｗ相下アームスイッチング素子３２Ｗａに直列接続されている。
【００２２】
Ｕ相ノイズ抑制用コンデンサ３０Ｕａは、Ｕ相上アームスイッチング素子３１ＵａとＵ相下アームスイッチング素子３２ＵａとからなるＵ相アームに並列接続されている。Ｖ相ノイズ抑制用コンデンサ３０Ｖａは、Ｖ相上アームスイッチング素子３１ＶａとＶ相下アームスイッチング素子３２ＶａとからなるＶ相アームに並列接続されている。そしてＷ相ノイズ抑制用コンデンサ３０Ｗａは、Ｗ相上アームスイッチング素子３１ＷａとＷ相下アームスイッチング素子３２ＷａとからなるＷ相アームに並列接続されている。
【００２３】
Ｕ相シャント抵抗３３Ｕａ、Ｖ相シャント抵抗３３Ｖａ、及びＷ相シャント抵抗３３Ｗａの両端間の電位差、及び、第１の電機子巻線２ａの各巻線端子の電圧は、第１の制御回路部４ａに伝達されて第１のＣＰＵ１０ａに入力される。第１のＣＰＵ１０ａは、運転者の操舵トルク等に基づいて自身が演算した電流指令値と、入力された各シャント抵抗３３Ｕａ、３３Ｖａ、３３Ｗａの両端間の電位差に基づいて算出した電流検出値との偏差を演算し、その偏差を零とする第１の駆動指令を第１の駆動回路１１ａに与える。
【００２４】
第１の駆動回路１１ａは、第１のＣＰＵ１０ａからの第１の駆動指令に基づいて、第１のインバータ回路３ａのＵ相上アームスイッチング素子３１ＵａとＵ相下アームスイッチング素子３２Ｕａ、及びＶ相上アームスイッチング素子３１ＶａとＶ相下アームスイッチング素子３２Ｖａ、及びＷ相上アームスイッチング素子３１ＷａとＷ相下アームスイッチング素子３２Ｗａ、の各ゲート電極に駆動信号を与え、これらのスイッチング素子をＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）制御する。
【００２５】
このように、第１の制御ユニット１ａは、電流指令値と電流検出値との偏差を零とするようにフィードバック制御を行うことで、所望の電動機電流を第１の電機子巻線２ａに供給し、運転者の操舵トルクをアシストするアシストトルクを電動機２に発生させるように構成されている。
【００２６】
更に、第１の制御ユニット１ａには、バッテリ９の＋Ｂ電源から第１のインバータ回路３ａへの電源の供給をオン／オフする第１の電源リレー５ａが設けられている。第１の電源リレー５ａは、互いに直列接続された電源リレー用スイッチング素子Ｑａ１と電源リレー用スイッチング素子Ｑａ２により構成されている。電源リレー用スイッチング素子Ｑａ１と電源リレー用スイッチング素子Ｑａ２は、それぞれ並列接続された寄生ダイオードを備え、電源リレー用スイッチング素子Ｑａ１に並列接続された寄生ダイオードと、電源リレー用スイッチング素子Ｑａ２に並列接続された寄生ダイオードとは、互いに逆極性となるように接続されている。
【００２７】
第１の電源リレー５ａは、第１の制御回路部４ａからの駆動信号により電源リレー用スイッチング素子Ｑａ１、Ｑａ２がオン／オフされることにより、電動機２の第１の電機子巻線２ａへ供給する電流をオン／オフすることができる。尚、第１の電源リレー５ａの電源リレー用スイッチング素子Ｑａ１、Ｑａ２は大電流が流れるため発熱を伴うので、第１のインバータ回路３ａに包含させるようにしてもよい。
【００２８】
第１のインバータ回路３ａに設けられたＵ相電動機リレー用スイッチング素子３４Ｕａ、Ｖ相電動機リレー用スイッチング素子３４Ｖａ、Ｗ相電動機リレー用スイッチング素子３４Ｗａは、第１の制御回路部４ａからの駆動信号によりオン／オフされることにより、第１のインバータ回路３ａから第１の電機子巻線２ａのＵ相巻線Ｕ１、Ｖ相巻線Ｖ１、Ｗ相巻線Ｗ１へ供給する電流を、個別にオン／オフすることができる。
【００２９】
第１のＣＰＵ１０ａは、入力されたセンサ類８からの操舵トルク検出値や車速等の各種情報のほか、第１の駆動回路１１ａ、第１のインバータ回路３ａ、第１の電機子巻線２ａ等の異常を検出する異常検出機能を有し、これらの異常を検出した場合には、その異常に応じて例えば所定の相のみへの電流供給を遮断するために、異常を検出した相に於ける、上アームスイッチング素子、下アームスイッチング素子、電動機リレー用スイッチング素子をオフすることができる。或いは、前述の異常を検出した場合に、第１の制御ユニット１ａに供給する電源自体を遮断するために、第１の電源リレー５ａをオフすることも可能である。
【００３０】
又、前述のように、第１のインバータ回路３ａは、第１のＣＰＵ１０ａからの第１の駆動指令に基づいて第１の駆動回路１１ａから与えられる駆動信号により、ＰＷＭ駆動されるが、このＰＷＭ駆動による第１のインバータ回路３ａの各スイッチング素子のオン／オフによりスイッチングノイズが発生してしまう。そこで、このスイッチングノイズの放出を抑制する目的で、フィルタコンデンサＣａとフィルタコイルＣＬａからなる第１のフィルタ６ａが、第１の電源リレー５ａを介して第１のインバータ回路３ａの入力側に配置されている。
【００３１】
次に、第２の制御ユニット１ｂについて説明する。第２の制御ユニット１ｂは、第２のＣＰＵ１０ｂを搭載した第２の制御回路部４ｂと、電動機２の第２の電機子巻線２ｂにモータ電流を供給する第２のインバータ回路３ｂと、第２の電源リレー５ｂと、第２のフィルタ６ｂを備えている。第２の制御ユニット１ｂの一対の電源端子は、車両に搭載されたバッテリ９の正極側端子に接続される＋Ｂ電源と、バッテリ９の負極側端子であるグランド端子ＧＮＤにそれぞれ接続されている。又、第２の制御ユニット１ｂは、イグニッションスイッチ７により第２の制御回路部４ｂに＋Ｂ電源が投入されるように構成され、更に、例えば車両のハンドルの近傍に搭載された操舵トルクを検出するトルクセンサや、車両の走行速度を検出する速度センサ等の情報がセンサ類８から入力されるように構成されている。
【００３２】
第２の制御回路部４ｂは、第２の電源回路１３ｂと、第２の入力回路１２ｂと、第２のＣＰＵ１０ｂと、第２の駆動回路１１ｂと備えている。第２の電源回路１０ｂは、バッテリ９からの電源供給を受けて第２の制御回路部４ｂの各構成要素に供給するための電源を生成する。
【００３３】
センサ類８からの情報は、第２の制御回路部４ｂに設けられた第２の入力回路１２ｂを介して第２のＣＰＵ１０ｂに伝達される。第２のＣＰＵ１０ｂは、伝達されたそれらの情報から電動機２を回転させるための制御量である電流値を演算し、その演算値に相当する出力信号を出力する。第２のＣＰＵ１０ｂからの出力信号は、第２の出力回路を構成する第２の駆動回路１１ｂと第２のインバータ回路３ｂへ伝達される。第２の駆動回路１１ｂは、第２のＣＰＵ１０ｂからの出力信号である第２の指令信号を受け、第２のインバータ回路３ｂの後述する各スイッチング素子を駆動する第２の駆動信号を出力する。第２の駆動回路１１ｂには小電流しか流れないため、実施の形態１では第２の制御回路部４ｂに搭載されているが、第２のインバータ回路３ｂに配置することもできる。
【００３４】
第２のインバータ回路３ｂは、３相ブリッジ回路により構成され、互いに直列接続されたＵ相上アームスイッチング素子３１ＵｂとＵ相下アームスイッチング素子３２ＵｂとからなるＵ相アームと、互いに直列接続されたＶ相上アームスイッチング素子３１ＶｂとＶ相下アームスイッチング素子３２ＶｂからなるＶ相アームと、互いに直列接続されたＷ相上アームスイッチング素子３１ＷｂとＷ相下アームスイッチング素子３２ＷｂとからなるＷ相アームとを備えている。
【００３５】
Ｕ相上アームスイッチング素子３１ＵｂとＵ相下アームスイッチング素子３２Ｕｂとの直列接続部は、Ｕ相電動機リレー用スイッチング素子３４Ｕｂを介して、第２の電機子巻線２ｂのＵ相巻線Ｕ２とＶ相巻線Ｖ２との接続部に接続されている。Ｖ相上アームスイッチング素子３１ＶｂとＶ相下アームスイッチング素子３２Ｖｂとの直列接続部は、Ｖ相電動機リレー用スイッチング素子３４Ｖｂを介して、第２の電機子巻線２ｂのＶ相巻線Ｖ２とＷ相巻線Ｗ２との接続部に接続されている。Ｗ相上アームスイッチング素子３１ＷｂとＷ相下アームスイッチング素子３２Ｗｂとの直列接続部は、Ｗ相電動機リレー用スイッチング素子３４Ｗｂを介して、第２の電機子巻線２ｂのＷ相巻線Ｗ２とＵ相巻線Ｕ２との接続部に接続されている。
【００３６】
Ｕ相電流検出用のＵ相シャント抵抗３３Ｕｂは、Ｕ相下アームスイッチング素子３２Ｕｂに直列接続され、Ｖ相電流検出用のＶ相シャント抵抗３３Ｖｂは、Ｖ相下アームスイッチング素子３２Ｖｂに直列接続され、Ｗ相電流検出用のＷ相シャント抵抗３３Ｗｂは、Ｗ相下アームスイッチング素子３２Ｗｂに直列接続されている。
【００３７】
Ｕ相ノイズ抑制用コンデンサ３０Ｕｂは、Ｕ相上アームスイッチング素子３１ＵｂとＵ相下アームスイッチング素子３２ＵｂとからなるＵ相アームに並列接続されている。Ｖ相ノイズ抑制用コンデンサ３０Ｖｂは、Ｖ相上アームスイッチング素子３１ＶｂとＶ相下アームスイッチング素子３２ＶｂとからなるＶ相アームに並列接続されている。そしてＷ相ノイズ抑制用コンデンサ３０Ｗｂは、Ｗ相上アームスイッチング素子３１ＷｂとＷ相下アームスイッチング素子３２ＷｂとからなるＷ相アームに並列接続されている。
【００３８】
Ｕ相シャント抵抗３３Ｕｂ、Ｖ相シャント抵抗３３Ｖｂ、及びＷ相シャント抵抗３３Ｗｂの両端間の電位差、及び、第２の電機子巻線２ｂの各巻線端子の電圧は、第２の制御回路部４ｂに伝達されて第２のＣＰＵ１０ｂに入力される。第２のＣＰＵ１０ｂは、運転者の操舵トルク等に基づいて自身が演算した電流指令値と、入力された各シャント抵抗３３Ｕｂ、３３Ｖｂ、３３Ｗｂの両端間の電位差に基づいて算出した電流検出値との偏差を演算し、その偏差を零とする第２の駆動指令を第２の駆動回路１１ｂに与える。
【００３９】
第２の駆動回路１１ｂは、第２のＣＰＵ１０ｂからの第２の駆動指令に基づいて、第２のインバータ回路３ｂのＵ相上アームスイッチング素子３１ＵｂとＵ相下アームスイッチング素子３２Ｕｂ、及びＶ相上アームスイッチング素子３１ＶｂとＶ相下アームスイッチング素子３２Ｖｂ、及びＷ相上アームスイッチング素子３１ＷｂとＷ相下アームスイッチング素子３２Ｗｂ、の各ゲート電極に駆動信号を与え、これらのスイッチング素子をＰＷＭ制御する。
【００４０】
このように、第２の制御ユニット１ｂは、電流指令値と電流検出値との偏差を零とするようにフィードバック制御を行うことで、所望の電動機電流を第１の電機子巻線２ｂに供給し、運転者の操舵トルクをアシストするアシストトルクを電動機２に発生させるように構成されている。
【００４１】
更に、第２の制御ユニット１ｂには、バッテリ９の＋Ｂ電源から第２のインバータ回路３ｂへの電源の供給をオン／オフする第２の電源リレー５ｂが設けられている。第２の電源リレー５ｂは、互いに直列接続された電源リレー用スイッチング素子Ｑｂ１と電源リレー用スイッチング素子Ｑｂ２により構成されている。電源リレー用スイッチング素子Ｑｂ１と電源リレー用スイッチング素子Ｑｂ２は、それぞれ並列接続された寄生ダイオードを備え、電源リレー用スイッチング素子Ｑｂ１に並列接続された寄生ダイオードと、電源リレー用スイッチング素子Ｑｂ２に並列接続された寄生ダイオードとは、互いに逆極性となるように接続されている。
【００４２】
第２の電源リレー５ｂは、第２の制御回路部４ｂからの駆動信号により電源リレー用スイッチング素子Ｑｂ１、Ｑｂ２がオン／オフされることにより、電動機２の第２の電機子巻線２ｂへ供給する電流をオン／オフすることができる。尚、第２の電源リレー５ｂの電源リレー用スイッチング素子Ｑｂ１、Ｑｂ２は大電流が流れるため発熱を伴うので、第２のインバータ回路３ｂに包含させるようにしてもよい。
【００４３】
第２のインバータ回路３ｂに設けられたＵ相電動機リレー用スイッチング素子３４Ｕｂ、Ｖ相電動機リレー用スイッチング素子３４Ｖｂ、Ｗ相電動機リレー用スイッチング素子３４Ｗｂは、第２の制御回路部４ｂからの駆動信号によりオン／オフされることにより、第２のインバータ回路３ｂから第２の電機子巻線２ｂのＵ相巻線Ｕ２、Ｖ相巻線Ｖ２、Ｗ相巻線Ｗ２へ供給する電流を、個別にオン／オフすることができる。
【００４４】
第２のＣＰＵ１０ｂは、入力されたセンサ類８からの操舵トルク検出値や車速等の各種情報のほか、第２の駆動回路１１ｂ、第２のインバータ回路３ｂ、第２の電機子巻線２ｂ等の異常を検出する異常検出機能を有し、これらの異常を検出した場合には、その異常に応じて例えば所定の相のみへの電流供給を遮断するために、異常を検出した相に於ける、上アームスイッチング素子、下アームスイッチング素子、電動機リレー用スイッチング素子をオフすることができる。或いは、前述の異常を検出した場合に、第２の制御ユニット１ｂに供給する電源自体を遮断するために、第２の電源リレー５ｂをオフすることも可能である。
【００４５】
又、前述のように、第２のインバータ回路３ｂは、第２のＣＰＵ１０ｂからの第２の駆動指令に基づいて第２の駆動回路１１ｂから与えられる駆動信号により、ＰＷＭ駆動されるが、このＰＷＭ駆動による第２のインバータ回路３ｂの各スイッチング素子のオン／オフによりスイッチングノイズが発生してしまう。そこで、このスイッチングノイズの放出を抑制する目的で、フィルタコンデンサＣｂとフィルタコイルＣＬｂからなる第２のフィルタ６ｂが、第２の電源リレー５ｂを介して第２のインバータ回路３ｂの入力側に配置されている。
【００４６】
電動機２は、前述のように３相の第１の電機子巻線２ａと３相の第２の電機子巻線２ｂからなる２組の電機子巻線が、それぞれデルタ結線されたブラシレス電動機により構成されている。ブラシレス電動機のためにロータの回転位置を検出するために、第１の回転センサ１７ａと第２の回転センサ１７ｂが搭載されている。このように、冗長性を確保するために、実質的に同一構成の２組の回転センサが搭載されている。第１の回転センサ１７ａが検出したロータの回転位置を示す情報は、第１の制御回路部４ａに伝達され、第１の入力回路１２ａに入力される。第２の回転センサ１７ｂが検出したロータの回転位置を示す情報は、第２の制御回路部４ｂに伝達され、第２の入力回路１２ｂに入力される。
【００４７】
なお、電動機２は、３相デルタ結線のブラシレス電動機でなくても、スター結線であっても、或いは２極２対のブラシ付き電動機であってもよい。又、電機子巻線の巻線仕様は、従来の装置と同様に、分布巻き、集中巻きのいずれでもあってもよい。さらに、いわゆる２個のステータを有するタンデム電動機であってもよい。この場合、１組の電機子巻線のみであってもよく、或いは、２組の電機子巻線を設けてこれらの電機子巻線の協働により駆動するように構成されていてもよく、要は、所望の電動機回転数、トルクが出力できる構成であればよい。
【００４８】
報知手段１５は、例えばランプを点灯できるように構成されており、第１のＣＰＵ１０ａが前述の異常を検出した場合に、第１のＣＰＵ１０ａから第１の出力回路１６ａを介して出力される警報信号に基づいてランプを点灯するなどの動作を行って運転者に以上を報知し、あるいは、第２のＣＰＵ１０ｂが前述の異常を検出した場合に、第２のＣＰＵ１０ｂから第２の出力回路１６ｂを介して出力される警報信号に基づいてランプを点灯するなどの動作を行って運転者に異常を報知するように構成されている。
【００４９】
以上述べたように、第１の制御ユニット１ａと第２の制御ユニット１ｂは、それぞれ独立に入力情報、制御量の演算値を使用して、独立に電動機２を駆動できる構成となっている。又、第１の制御ユニット１ａと第２の制御ユニット１ｂは、相手側のデータ、情報を授受できるように通信ライン１４により相互に接続されている。この通信ライン１４は、第１のＣＰＵ１０ａと第２のＣＰＵ１０ｂの間を相互に接続することにより、相手方の状況を把握することができる。例えば第１のＣＰＵ１０ａが前述の異常を検出し、その結果、前述の所定のスイッチング素子をオフにしたとすると、異常検知の内容、異常部品、電動機駆動内容等を第２のＣＰＵ１０ｂへ伝達することができる。もし、ＣＰＵ自体に異常を発生した場合は、所定のフォーマットによる定期的な通信信号を授受することができなくなり、これにより一方のＣＰＵが他方ＣＰＵ自体の異常発生を検知することもできる。
【００５０】
ここで、先ず、この発明の基礎となる電動パワーステアリング装置に於ける、制御ユニットについて説明する。図２は、この発明の基礎となる電動パワーステアリング装置に於ける、制御ユニットを説明する制御ブロック図であって、図１に示す第１の制御回路部４ａの第１のＣＰＵ１０ａと、第２の制御回路部４ｂの第２のＣＰＵ１０ｂと、電動機２を示している。
【００５１】
図２に於いて、ブラシレス電動機としての電動機２は、第１の電機子巻線２ａに対応する制御要素として、ｑ軸自己インダクタンスＬｑ及び電機子抵抗Ｒからなる第１の制御ブロック２２ａと、第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流から相互インダクタンスＭｑにより制御対象に影響を与える第１の干渉ブロック２３ａを備える。更に、電動機２は、第２の電機子巻線２ｂに対応する制御要素として、ｑ軸自己インダクタンスＬｑ及び電機子抵抗Ｒからなる第２の制御ブロック２２ｂと、第１の電機子巻線２ａに流れるモータ電流から相互インダクタンスＭｑにより制御対象に影響を与える第２の干渉ブロック２３ｂを備える。
【００５２】
第１の制御回路部４ａに於ける第１のＣＰＵ１０ａは、第１のＰＩ制御器２１ａと、後述する第１の過電流判定器２４ａを有する。第１のＰＩ制御器２１ａに於いて、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲイン、ｓはラプラス演算子を示す。同様に、第２の制御回路部４ｂに於ける第２のＣＰＵ１０ｂは、第２のＰＩ制御器２１ｂと、後述する第２の過電流判定器２４ｂを有する。第２のＰＩ制御器２１ｂに於いて、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲイン、ｓはラプラス演算子を示す。
【００５３】
第１の電機子巻線２ａのモータ電流を制御する第１のＣＰＵ１０ａは、第１の電機子巻線２ａに流れるモータ電流の検出電流Ｉｑ１と目標電流Ｉｑ１０とを比較し、検出電流Ｉｑ１が目標電流Ｉｑ１０に追従するようにＰＩ制御器２１ａにより第１の電機子巻線２ａのモータ電流をフィードバック制御する。又、過電流判定器２４ａにより、第１の電機子巻線２ａに流れるモータ電流の検出電流Ｉｑ１が過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈを越えたとき、第１の電機子巻線２ａに対応するモータ駆動系が故障若しくは異常であると判定する。
【００５４】
同様に、第２の電機子巻線２ｂのモータ電流を制御する第２のＣＰＵ１０ｂは、第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流の検出電流Ｉｑ２と目標電流Ｉｑ２０とを比較し、検出電流Ｉｑ２が目標電流Ｉｑ２０に追従するようにＰＩ制御器２１ｂにより第２の電機子巻線２ｂのモータ電流をフィードバック制御する。又、過電流判定器２４ｂにより、第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流の検出電流Ｉｑ２が過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈを越えたとき、第２の電機子巻線２ｂに対応するモータ駆動系が故障若しくは異常であると判定する。
【００５５】
この発明の基礎となる電動パワーステアリング装置では、後述するように異常判定しきい値としての過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈは固定値に設定されている。図２に於いて、いま、「Ｋｐ＝０．４」、「Ｋｉ＝７５」、「Ｌｑ＝１００[ｕＨ]」、「Ｒ＝０．０２[Ω]」、「Ｍｑ＝５０[ｕＨ]」とし、第１の電機子巻線２ａに於ける目標電流Ｉｑ１を定格電流１００［Ａｒｍｓ］にて固定とし、回路の異常等により第２の電機子巻線２ｂの目標電流Ｉｑ２が「１００［Ａｒｍｓ］から「０［Ａｒｍｓ］」に変化したとすれば、相互インダクタンスＭｑによる第１の電機子巻線２ａのモータ電流の検出電流Ｉｑ１は、図３Ａ、図３Ｂに示すようにシミュレーションされる。
【００５６】
即ち、図３Ａは、この発明の基礎となる電動パワーステアリング装置の動作を説明するタイミングチャートであって、縦軸は第１の電機子巻線２ａの目標電流Ｉｑ１０［Ａｒｍｓ］、検出電流Ｉｑ１［Ａｒｍｓ］、異常判定しきい値としての過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈ［Ａｒｍｓ］を示し、横軸は時間ｔｉｍｅ［ｓｅｃ］を示す。ここで、過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈ［Ａｒｍｓ］は、前述したように所定の固定値に設定されている。図３Ｂは、この発明の基礎となる電動パワーステアリング装置の動作を説明するタイミングチャートであって、縦軸は第２の電機子巻線２ｂの目標電流Ｉｑ２０［Ａｒｍｓ］、検出電流Ｉｑ２［Ａｒｍｓ］を示し、横軸は時間ｔｉｍｅ［ｓｅｃ］を示す。
【００５７】
図３Ａ、図３Ｂに示すように、第１の電機子巻線２ａに流れるモータ電流の検出電流Ｉｑ１は、第１の干渉ブロック２３ａにより、時刻「０．１」に於ける第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流の検出電流Ｉｑ２の急減に伴い、検出電流Ｉｑ２の微分成分に相互インダクタンスＭｑを乗じた影響が生じるため、第１の電機子巻線２ａの制御ブロック２２ａが正常であるにもかかわらず、時刻「０．１」に於いてモータ電流の検出電流Ｉｑ１が目標電流Ｉｑ１０に対してオーバーシュートが発生する。
【００５８】
図４は、この発明の基礎となる電動パワーステアリング装置の動作を説明するフローチャートであって、モータの過電流を検出することにより、図１に示す第１のインバータ回路３ａ、及び第２のインバータ回路３ｂの短絡故障や各相の線間短絡時の故障を判定する過電流検出異常判定の動作を示している。この図４に示すフローチャートは、第１のＣＰＵ１０ａ及び第２のＣＰＵ１０ｂにより周期的に実行される。第１のＣＰＵ１０ａと第２のＣＰＵ１０ｂは同じ処理を実行するため、ここでは、第１のＣＰＵ１０ａにより実行する処理の内容を説明する。
【００５９】
図４に於いて、ステップＳ１０１にて、図１に示すＵ相シャント抵抗３３Ｕａ、Ｖ相シャント抵抗３３Ｕｂ、Ｗ相シャント抵抗３３Ｕｃにより検出されたＵ相モータ電流Ｉｕ１、Ｖ相モータ電流Ｉｖ１、Ｗ相モータ電流Ｉｗ１は、第１の入力回路１２ａを介して第１のＣＰＵ１０ａにより取得される。
【００６０】
次に、ステップＳ１０２へ進む。３相モータ電流制御では、一般的にトルクの電流成分であるｑ軸電流Ｉｑ、及び界磁磁束方向の電流成分であるd軸電流Ｉｄを用いて電流制御するため、ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で検出したＵ相モータ電流Ｉｕ１、Ｖ相モータ電流Ｉｖ１、Ｗ相モータ電流Ｉｗ１を、それぞれ[ｄ−ｑ]軸電流に変換する。尚、以下の説明では、説明を簡単にするために界磁磁束方向の電流成分であるｄ軸電流の制御は行なわないものとし、検出したＵ相モータ電流Ｉｕ１、Ｖ相モータ電流Ｉｖ１、Ｗ相モータ電流Ｉｗ１から３相交流／ｄ−ｑ変換されたｑ軸電流を、ここでは検出電流Ｉｑ１と称する。
【００６１】
ステップ１０２からステップＳ１０３に進み、検出電流Ｉｑ１が過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈより大きいか否かを判定する。検出電流Ｉｑ１が過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈより大きい場合に過電流が検出されたと判定して（Ｙ）、ステップＳ１０４に進んで過電流判定時間（Ｉｑ1_ｔｉｍｅｒ）をインクリメントし、ステップＳ１０６へ進む。
【００６２】
尚、ここでは説明のため、検出したＵ相モータ電流Ｉｕ１、Ｖ相モータ電流Ｉｖ１、Ｗ相モータ電流Ｉｗ１から３相交流／ｄ−ｑ変換されたｑ軸電流の値を検出電流Ｉｑ１としてモータの過電流を判定しているが、検出したＵ相モータ電流Ｉｕ１、Ｖ相モータ電流Ｉｖ１、Ｗ相モータ電流Ｉｗ１をそのまま用いてモータの過電流を判定するようにしても同様である。
【００６３】
一方、ステップＳ１０３での判定の結果、検出電流Ｉｑ１が過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈ以下の場合に過電流が検出されていないと判定し（Ｎ）、ステップＳ１０５に進んで過電流判定時間Ｉｑ1_ｔｉｍｅｒをクリアする。ここで、過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈは、例えば、図３Ａに示すように定格電流の１０［％］増しの一定値とする。
【００６４】
以上述べたこの発明の基礎となる技術の場合、図３Ａに示すように、過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈを一定値とした場合、図２に第２の制御ブロック２２ｂとして示される第２の電機子巻線２ｂのモータ電流の変動成分に、図２に第１の干渉ブロック２３ａとして示される相互インダクタンスＭｑを乗じた値が、第１の電機子巻線２ａのモータ電流の制御に影響する。このため、第１の電機子巻線２ａに対応するモータ駆動系が正常であるにもかかわらず、第１の電機子巻線２ａのモータ電流が過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈを越えてしまうため、上述したステップＳ１０４にて、過電流判定時間Ｉｑ1_ｔｉｍｅｒがインクリメントされてしまう。
【００６５】
一方、図２に第１の制御ブロック２２ａとして示される第1の電機子巻線２ａのモータ電流の変動成分に、図２に第２の干渉ブロック２３ｂとして示される相互インダクタンスＭｑを乗じた値が、第２の電機子巻線２ｂのモータ電流の制御に影響する。このため、第２の電機子巻線２ｂに対応するモータ駆動系が正常であるにもかかわらず、第２の電機子巻線２ｂのモータ電流が過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈを越えてしまうため、前述のステップＳ１０４にて、過電流判定時間Ｉｑ1_ｔｉｍｅｒがインクリメントされてしまう。
【００６６】
図４に於いて、ステップＳ１０４にて過電流判定時間Ｉｑ1_ｔｉｍｅｒがインクリメントされ、ステップＳ１０６に進むと、過電流判定時間Ｉｑ1_ｔｉｍｅｒが、判定時間しきい値Ｉｑ1_ｔｉｍｅｒ_ｔｈより大きいか否かを判定し、過電流判定時間Ｉｑ1_ｔｉｍｅｒが、判定時間しきい値Ｉｑ1_ｔｉｍｅｒ_ｔｈより大きければ（Ｙ）、ステップＳ１０７に進んで故障確定とし、処理を終了する。ステップＳ１０６での判定の結果、過電流判定時間Ｉｑ1_ｔｉｍｅｒが、判定時間しきい値Ｉｑ1_ｔｉｍｅｒ_ｔｈ以下であれば（Ｎ）処理を終了する。
【００６７】
以上述べたように、この発明の基礎となる技術に於いては、過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈが一定値とされているので、第１の電機子巻線２ａに対するモータ駆動系が正常であるにもかかわらず、第１の電機子巻線２ａのモータ電流が過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈを越えてしまうため、上述したステップＳ１０４にて、過電流判定時間Ｉｑ1_ｔｉｍｅｒがインクリメントされ、第１の電機子巻線２ａに対応するモータ駆動系が故障若しくは異常であると判定され、同様に、第２の電機子巻線２ｂに対するモータ駆動系が正常であるにもかかわらず、第２の電機子巻線２ｂのモータ電流が過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈを越えてしまうため、前述のステップＳ１０４にて、過電流判定時間Ｉｑ1_ｔｉｍｅｒがインクリメントされてしまい、第２の電機子巻線２ｂに対応するモータ駆動系が故障若しくは異常であると判定されてしまう課題が存在する。
【００６８】
次に、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置について説明する。図５は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける、制御ユニットのブロック図であって、図１に示す第１の制御回路部４ａの第１のＣＰＵ１０ａと、第２の制御回路部４ｂの第２のＣＰＵ１０ｂと、電動機２を示している。
【００６９】
この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置は、図５に示すように、第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流を第１の電機子巻線２ａに流れるモータ電流を制御する第１のＣＰＵ１０ａに取り込み、予め設定していた電動機の相互インダクタンスＭｑと電動機の自己インダクタンスＬｑと電動機の電機子抵抗Ｒによる第１の電機子巻線２ａに流れるモータ電流への影響を演算し、もともと設定していた過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈより大きい場合には、過電流判定しきい値を置き換えるように構成された第１の過電流判定器２４ａにより、第２の電機子巻線２ｂのモータ電流の影響による誤判定を抑制する。
【００７０】
又、同様に、第１の電機子巻線２ａに流れるモータ電流を第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流を制御する第２のＣＰＵ１０ｂに取り込み、予め設定していた電動機の相互インダクタンスＭｑと電動機の自己インダクタンスＬｑと電動機の電機子抵抗Ｒによる第１の電機子巻線２ａに流れるモータ電流への影響を演算し、もともと設定していた過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈより大きい場合には、過電流判定しきい値を置き換えるように構成された第２の過電流判定器２４ｂにより、第１の電機子巻線２ａのモータ電流の影響による誤判定を抑制する。
【００７１】
図５に於いて、ブラシレス電動機としての電動機２は、第１の電機子巻線２ａに対応する制御要素として、ｑ軸自己インダクタンスＬｑ及び電機子抵抗Ｒからなる第１の制御ブロック２２ａと、第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流から相互インダクタンスＭｑにより制御対象に影響を与える第１の干渉ブロック２３ａを備える。更に、電動機２は、第２の電機子巻線２ｂに対応する制御要素として、ｑ軸自己インダクタンスＬｑ及び電機子抵抗Ｒからなる第２の制御ブロック２２ｂと、第１の電機子巻線２ａに流れるモータ電流から相互インダクタンスＭｑにより制御対象に影響を与える第２の干渉ブロック２３ｂを備える。
【００７２】
第１の制御回路部４ａに於ける第１のＣＰＵ１０ａは、第１のＰＩ制御器２１ａと、第１の過電流判定器２４ａを有する。第１のＰＩ制御器２１ａに於いて、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲイン、ｓはラプラス演算子を示す。同様に、第２の制御回路部４ｂに於ける第２のＣＰＵ１０ｂは、第２のＰＩ制御器２１ｂと、第２の過電流判定器２４ｂを有する。第２のＰＩ制御器２１ｂに於いて、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲイン、ｓはラプラス演算子を示す。
【００７３】
第１の電機子巻線２ａのモータ電流を制御する第１のＣＰＵ１０ａは、第１の電機子巻線２ａに流れるモータ電流の検出電流Ｉｑ１と目標電流Ｉｑ１０とを比較し、検出電流Ｉｑ１が目標電流Ｉｑ１０に追従するようにＰＩ制御器２１ａにより第１の電機子巻線２ａのモータ電流をフィードバック制御する。同様に、第２の電機子巻線２ｂのモータ電流を制御する第２のＣＰＵ１０ｂは、第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流の検出電流Ｉｑと目標電流Ｉｑ２０とを比較し、検出電流Ｉｑ２が目標電流Ｉｑ２０に追従するようにＰＩ制御器２１ｂにより第２の電機子巻線２ｂのモータ電流をフィードバック制御する。
【００７４】
第１のＣＰＵ１０ａに於ける第１の過電流判定器２４ａは、過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈと、第１の電機子巻線２ａのモータ電流の検出電流Ｉｑ１と、第２の電機子巻線２ｂのモータ電流の検出電流Ｉｑ２と、が入力されており、予め設定していた電動機の相互インダクタンスＭｑと電動機の自己インダクタンスＬｑと電動機の電機子抵抗Ｒによる第１の電機子巻線２ａに流れるモータ電流への影響を演算し、もともと設定していた過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈより大きい場合には、過電流判定しきい値を置き換えるように構成されている。
【００７５】
同様に、第２のＣＰＵ１０ｂに於ける第２の過電流判定器２４ｂは、過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈと、第２の電機子巻線２ｂのモータ電流の検出電流Ｉｑ１と、第１の電機子巻線２ａのモータ電流の検出電流Ｉｑ１と、が入力されており、予め設定していた電動機の相互インダクタンスＭｑと電動機の自己インダクタンスＬｑと電動機の電機子抵抗Ｒによる第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流への影響を演算し、もともと設定していた過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈより大きい場合には、過電流判定しきい値を置き換えるように構成されている。
【００７６】
図６は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の動作を説明するフローチャートである。図６に示すフローチャートは、前述の図４に示すフローチャートに於けるステップＳ１０１をステップＳ１１０に置き換え、図４に示すフローチャートに於けるステップＳ１０２とステップＳ１０３との間に、ステップＳ１１１とステップＳ１１２を挿入したものであり、それ以外は図４に示すフローチャートと実質的に同様である。以下の説明では、図４のフローチャートと異なる点を主体に説明する。この図６に示すフローチャートは、第１のＣＰＵ１０ａ及び第２のＣＰＵ１０ｂにより周期的に実行される。第１のＣＰＵ１０ａと第２のＣＰＵ１０ｂは同じ処理を実行するため、ここでは、第１のＣＰＵ１０ａにより実行する処理の内容を主体に説明する。
【００７７】
図６に於いて、先ず、ステップＳ１１０にて、第１の電機子巻線２ａに流れるモータ電流としてのＵ相モータ電流Ｉｕ１、Ｖ相モータ電流Ｉｖ１、Ｗ相モータ電流Ｉｗ１、及び第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流としてのＵ相モータ電流Ｉｕ２、Ｖ相モータ電流Ｉｖ２、Ｗ相モータ電流Ｉｗ２を取得する。尚、第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流の取得に関しては、第２のＣＰＵ１０ｂでも第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流を検出しているため、第１のＣＰＵ１０ａと第２のＣＰＵ１０ｂとの間の通信で第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流を取得してもよい。
【００７８】
次にステップＳ１０２にて、ステップＳ１０１で検出したＵ相モータ電流Ｉｕ１、Ｖ相モータ電流Ｉｖ１、Ｗ相モータ電流Ｉｗ１、及び第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流としてのＵ相モータ電流Ｉｕ２、Ｖ相モータ電流Ｉｖ２、Ｗ相モータ電流Ｉｗ２を、それぞれ[ｄ−ｑ]軸電流への変換に基づいて、第１の電機子巻線２ａに流れるモータ電流の検出電流Ｉｑ１、及び第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流の検出電流Ｉｑ２に変換する。
【００７９】
尚、説明を簡単にするために界磁磁束方向の電流成分であるｄ軸電流の制御は行なわないものとし、検出したＵ相モータ電流Ｉｕ１、Ｖ相モータ電流Ｉｖ１、Ｗ相モータ電流Ｉｗ１から３相交流／ｄ−ｑ変換されたｑ軸電流をここでは検出電流Ｉｑ１と称し、Ｕ相モータ電流Ｉｕ２、Ｖ相モータ電流Ｉｖ２、Ｗ相モータ電流Ｉｗ２から３相交流／ｄ−ｑ変換されたｑ軸電流をここでは検出電流Ｉｑ２と称する。
【００８０】
次に、ステップＳ１１１に進み、図５に示す第１のＣＰＵ１０ａに於いて第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流の変化により検出電流Ｉｑ１に与える影響を、第１の干渉ブロック２３ａ及び、第１の制御ブロック２２ａを用いて下記の式（１）に基づいて演算する。
【数１】
2018179197.tif 000003
【００８１】
尚、ここで、図５に於いて、「Ｋｐ＝０．４」、「Ｋｉ＝７５」、「Ｌｑ＝１００[ｕＨ]」、「Ｒ＝０．０２[Ω]」、「Ｍｑ＝５０[ｕＨ]」とし、第１の電機子巻線２ａに於ける目標電流Ｉｑ１を定格電流１００［Ａｒｍｓ］にて固定とし、回路の異常等により第２の電機子巻線２ｂの目標電流Ｉｑ２が「１００［Ａｒｍｓ］から「０［Ａｒｍｓ］」に変化したとして以下説明する。
【００８２】
前述の式（１）により演算された値に、定格電流Ｉｑ_ｔｙｐである「１００[Ａｒｍｓ]）を加算した値が、予め設定した過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈ、つまり実施の形態１の例では、定格電流Ｉｑ_ｔｙｐ×１．１（＝定格電流の１０％増しの１１０[Ａｒｍｓ]）より大きい場合には、第1の電機子巻線２ａに流れるモータ電流に対する第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流の変化及び相互インダクタンスによる影響が大きいと判断して、ステップＳ１１２にて過電流判定しきい値を下記の式（２）に示す値に置き換え、ステップＳ１０３へ進む。
【数２】
2018179197.tif 000004
【００８３】
一方、前述の式（１）による演算結果が、予め設定した過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈ以下であれば、第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流の変化の影響が無視できるぐらい小さいものとして、ステップＳ１０３へ進む。
【００８４】
式（２）に基づいて演算した値に置き換えた過電流判定しきい値に置き換えたときのタイミングチャートを図７Ａ、図７Ｂに示す。即ち、図７Ａ、及び図７Ｂは、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の動作を説明するタイミングチャートであって、図７Ａの縦軸は、第１の電機子巻線２ａの目標電流Ｉｑ１０［Ａｒｍｓ］、検出電流Ｉｑ１［Ａｒｍｓ］、異常判定しきい値としての過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈ［Ａｒｍｓ］を示し、横軸は時間ｔｉｍｅ［ｓｅｃ］を示す。図３Ｂの縦軸は、第２の電機子巻線２ｂの目標電流Ｉｑ２０［Ａｒｍｓ］、検出電流Ｉｑ２［Ａｒｍｓ］を示し、横軸は時間ｔｉｍｅ［ｓｅｃ］を示す。
【００８５】
図７Ａ、図７Ｂに示すように、第１の電機子巻線２ａに流れるモータ電流の検出電流Ｉｑ１は、第１の干渉ブロック２３ａにより、時刻「０．１」に於ける第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流の検出電流Ｉｑ２が急変して１群のモータ電流に影響を与える場合でも過電流判定電流のしきい値を超えることなく、従って、故障の誤検出を抑制することができる。
【００８６】
前述の式（２）に関しては、ラプラス演算子sを用いて連続系として記載したが、ＣＰＵを用いて演算する場合、離散系のため、例えば下記の式（３）に示す双１次変換を用いて、離散系に変換してもよい。ここで、Ｔはサンプリング時間とする。
【数３】
2018179197.tif 000005
【００８７】
式（３）を式（２）に代入すると、下記の式（４）となり、式（４）を逆z変換して、Ｉｑ１_ｔｈｈ（ｎ）に関して整理すると下記の式（５）に示すようになる。ここで、nは今回値、［ｎ−1］は前回演算値を示す。
【数４】
2018179197.tif 000006
【数５】
2018179197.tif 000007
【００８８】
図６のステップＳ１０３以降は、前述の図４で説明したフローチャートと同様であるため、説明を相略する。
【００８９】
以上のように、３相２組の電機子巻線のうちの一方の電機子巻線に流れるモータ電流が、回路の異常等で急変した場合でも、正常群の他方の電機子巻線側の過電流判定しきい値を変更することにより、故障の誤判定を抑制することができ、又、他群の影響がない場合には、従来からの過電流判定しきい値を変更することなく構成することができる。
【００９０】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置について説明する。この発明の実施の形態２では、前述の実施の形態１に於ける式（２）又は式（５）による過電流判定しきい値の演算が、過電流を判定できるような周期で演算することが難しい場合、式（２）でラプラス演算子sによる微分成分が、式（５）で検出電流[Ｉｑ２（ｎ）−Ｉｑ２（ｎ−１）]に置き換わっていることを利用し、この差分値が大きい場合には過電流判定しきい値を大きくして、前述の差分が小さくなった場合には過電流判定しきい値を元に戻すことにより、故障判定するようにしたものである。
【００９１】
図８は、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置の動作を説明するフローチャートである。図８に示すフローチャートは、図６に示す実施の形態１の場合のフローチャートに対して、過電流判定の判定ロジックのみが異なるものであり、前述の実施の形態の図１の全体回路図、及び図５に示す制御ユニットのブロック図は実施の形態２に於いても同様であるので、それらの説明は省略し、図８に示すフローチャートを主体に説明する。
【００９２】
図８に示すフローチャートは、図６に示すフローチャートのステップＳ１１１及びステップＳ１１２を、ステップＳ１２０、ステップＳ１２１、ステップＳ１２２、及びステップＳ１２３に置き換えたものであり、その他のステップは、図６に示すフローチャート実質的に同じであるため説明を省略する。
【００９３】
図８に於いて、ステップＳ１２０にて、図５に示す第１の干渉ブロック２３ａに於ける相互インダクタンスによる影響が大きく、２群つまり第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流の検出電流の今回値と２群の検出電流の前回値との偏差が、第１の過電流偏差切替判定しきい値Ｉｑ_ｔｈｈ１より大きい場合、ステップＳ１２１に進み、過電流判定しきい値を誤判定しないように大きくするように、例えば過電流判定しきい値を［Ｉｑ１_ｔｈｈ＝Ｉｑ_ｔｙｐ×１．３］に設定し、ステップＳ１２２へ進む。
【００９４】
一方、２群の検出電流今回値と２群の検出電流前回値の偏差が過電流偏差切替判定しきい値Ｉｑ_ｔｈｈ１以下である場合、過電流判定しきい値を変更せず、ステップＳ１２２へ進む。
【００９５】
ステップＳ１２２では、２群の検出電流の今回値と２群の検出電流の前回値との偏差が、２群のモータ電流による相互インダクタンスによる影響が小さいと判定できる第２の過電流偏差切替判定しきい値Ｉｑ_ｔｈｈ２より小さい場合、ステップＳ１２３に進み、過電流判定しきい値を前述のこの発明の基礎となる技術と同じように、例えば［Ｉｑ１_ｔｈｈ＝Ｉｑ_ｔｙｐ×１．１］に設定し、ステップＳ１０３へ進む。
【００９６】
一方、２群の検出電流の今回値と２群の検出電流の前回値との偏差が、第２の過電流偏差切替判定しきい値Ｉｑ_ｔｈｈ２以上の場合、過電流判定しきい値を変更せず、ステップＳ１０３へ進む。
【００９７】
上記の判定を実施したときのタイミングチャートを図９Ａ、及び図９Ｂに示す。即ち、図９Ａ、及び図９Ｂは、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置の動作を説明するタイミングチャートであって、図９Ａの縦軸は、第１の電機子巻線２ａの目標電流Ｉｑ１０［Ａｒｍｓ］、検出電流Ｉｑ１［Ａｒｍｓ］、異常判定しきい値としての過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈ［Ａｒｍｓ］を示し、横軸は時間ｔｉｍ［ｓｅｃ］を示す。図３Ｂの縦軸は、第２の電機子巻線２ｂの目標電流Ｉｑ２０［Ａｒｍｓ］、検出電流Ｉｑ２［Ａｒｍｓ］を示し、横軸は時間ｔｉｍ［ｓｅｃ］を示す。
【００９８】
図９Ａに示すように、２群のモータ電流の今回値と前回値の偏差が大きいときには過電流判定しきい値を「Ｘ」で示すように大きくすることにより、正常である群の異常の誤判定を防止し、２群のモータ電流の今回値と前回値の偏差が小さいときには、過電流判定しきい値を小さくすることにより、この発明の基礎となる技術と同様に過電流判定を実施することができる。ステップＳ１０３以降は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００９９】
図５に示す第１の干渉ブロック２３ａ、又は第２の干渉ブロック２３ｂによる他群のモータ電流の変化の影響を式（２）に示す複雑な演算をすることなく、他群のモータ電流の前回値と今回値を用いて、故障判定しきい値をヒステリシスをつけて切り替えることにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１００】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置について説明する。この実施の形態３では、実施の形態１に於いて、２群のモータ電流が振動するような場合に、過電流判定時間を切り替えることにより、モータ電流振動時に過電流判定しきい値が振動的になるのを防止することができるようにしたものである。
【０１０１】
図１０は、この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置の動作を説明するフローチャートである。図１０に示すフローチャートは、図６に示すフローチャートに対してステップＳ１０２以降が変更されている。前述の実施の形態の図１の全体回路図、及び図５に示す制御ユニットのブロック図は実施の形態３に於いても同様であるので、それらの説明は省略し、図１０に示すフローチャートのみについて説明する。
【０１０２】
図１０に於いて、ステップＳ１３０にて、経過タイマ（ｓｗ１_ｔｉｍｅｒ）をインクリメントする。この経過タイマは、一旦、フェイル判定時間を延ばした場合には、誤判定を防止するため少なくとも、所定時間、フェイル判定時間を短くすることを防ぐためのタイマである。ステップＳ１３０にて経過タイマをインクリメントした後、ステップＳ１２０に進む。
【０１０３】
ステップＳ１２０にて、２群の検出電流の今回値と２群の検出電流の前回値との偏差が第１の過電流偏差切替判定しきい値Ｉｑ_ｔｈｈ１より大きく、図５に示す第１の干渉ブロック２３ａに於ける相互インダクタンスによる影響が大きいと判定できる場合（Ｙ）、ステップＳ１３１に進み、過電流判定時間を式（１）に示す演算式から計算された時定数（Ｌｑ／Ｒ）を、例えば時間が短すぎて誤判定しないように通常の時定数の３倍に設定する。演算式から計算された時定数（Ｌｑ／Ｒ）を通常の時定数の３倍としたのは、時定数など安定性を確保するために誤判定しないような時間に設定したものであり、一般的にセンサの出力の変化が９５［％］に到達するまでの時間とすればよい。
【０１０４】
ステップＳ１３１に於いて、過電流判定時間を設定した後、ステップＳ１３２にて、一旦過電流判定しきい値を切り替えた後、所定時間は過電流判定時間を短くしないように経過タイマｓｗ１＿ｔｉｍｅｒをクリアし、ステップＳ１３３へ進む。
【０１０５】
一方、ステップＳ１２０にて、２群の検出電流の今回値と２群の検出電流の前回値との偏差が、第１の過電流偏差切替判定しきい値Ｉｑ_ｔｈｈ１以下の場合、過電流判定時間を切り替えずにステップＳ１３３へ進む。
【０１０６】
ステップＳ１３３にて、２群の検出電流の今回値と２群の検出電流の前回値の偏差が、第２の過電流偏差切替判定しきい値Ｉｑ_ｔｈｈ２より小さく、図５に示す第１の干渉ブロック２３ａの相互インダクタンスによる影響が小さいと判定でき、又、過電流判定時間が切り替わってから所定時間ｓｗ１_ｔｈが経過した場合に（Ｙ）、２群のモータ電流の変動により１群の過電流異常判定が誤判定することがないと判断して、ステップＳ１３４へ進み、過電流判定時間をこの発明の基礎となる技術と同様に短くなるように［Ｉｑ１_ｔｉｍｅｒ_ｔｈ２］に切り替えてステップＳ１０３へ進む。
【０１０７】
一方、ステップＳ１３３にて、２群の検出電流の今回値と２群の検出電流の前回値の偏差が、第２の過電流偏差切替判定しきい値Ｉｑ_ｔｈｈ２以上と判定した場合（Ｎ）には、過電流判定時間を切り替えることなく、ステップＳ１０３へ進む。ステップＳ１０３以降は実施の形態１の場合と同様であるため、説明を省略する。
【０１０８】
以上のように、他群のモータ電流の変化により、自群の過電流異常判定時間を変化させることにより、他群のモータ電流が変動した場合でも、過電流異常を抑制することができる。
【０１０９】
実施の形態４．
次にこの発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置について説明する。この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置では、第１のＣＰＵ１０ａ、第２のＣＰＵ１０ｂは、検知したモータ電流の異常に応じてその後の制御内容が異なる。その制御内容は次の３種類に大別することができる。
（１）正常時とほとんど変わらない制御量を出力するケース。
（２）例えば、インバータの一部を非作動とし、残りで制御を継続するもので、正常時と比較し制御量が明らかに異なるケース。
（３）全制御を停止するケース。
【０１１０】
前記ケース（１）としては、例えば図１の第１の回転センサ１７ａと第２の回転センサ１７ｂとして同一のセンサを２個設置しているとすると、両センサの検出値はほぼ同一値であるので一方の回転センサの異常時に他方の回転センサを使用したとしても演算される制御量としては、正常時と異常時でほとんど差異がなく、回転センサの機差レベル程度の誤差しかない。異常時に正常時と実質的に同等の制御量を出力するときは、過電流判定しきい値を変更する必要性は少ないので敢えて変更しない。
【０１１１】
又、前述のケース（３）では、制御自体を停止するので制御量に差異があったとしても、又、新たに次の異常が発生したとしても装置として対応する必要性がなく、従って、このような場合もしきい値の変更は無駄である。しかし前述のケース（２）では制御を継続するものであって、正常時とは異なる制御量であり、前述のケース（１）と比べてもハンドル操舵力、フィーリングに差異が出るので、しきい値が同一であると誤判定の可能性がある。もし誤判定により異常と判断したとすると、２重故障となり、制御自体を停止せざるを得ない状況に陥ることがある。一方、正常と誤判定すると、その制御性が悪化する方向になり、車両の操舵性能に影響を及ぼす可能性がある。
【０１１２】
そのため、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置は、特に前述のケース（２）のように、制御継続中に於ける異常検知のための過電流判定しきい値を、その時の制御内容に応じて可変にするようにしたものである。
【０１１３】
次に、この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置の具体例について説明する。図１のセンサ類８に含まれるトルクセンサとして、同等の機能を有するものが２個設置され、一方のトルクセンサの異常時に他方のトルクセンサで制御を継続することは可能であるが、重要なセンサが１個しか存在しない場合、もしそのセンサが出力の固着異常を発生するとセンサからの出力の検知が不可能となる。そのためセンサの正常時と同等な制御量を第１のＣＰＵ１０ａは算出するが、この算出した制御量に対して周期的に所定値を加減算して出力する。これによりトルクセンサにこの加減した値の影響が生じ、トルク値が変動するようになる。これにより正常であった筈のセンサの異常を判定することが可能となる。
【０１１４】
このように正常時とは異なる制御量を出力して制御を継続しているときは、トルクセンサの固着異常を検知するために、加減算された値に見合ったトルク値の変動幅を設定し、しきい値以上の変動が発生している場合はセンサが正常であると判定し、逆に加減制御をしているにもかかわらずトルク値に変動が検知できない場合はセンサが異常であると判定する。２個のトルクセンサを、正常時と比較して固着異常を判定するためのトルク変動幅、更には固着判定時間等を可変にして利用するものである。
【０１１５】
以上のように1個のセンサの異常時に制御を継続中であり、かつその制御が正常時と異なる制御である場合、その制御内容に応じてセンサの異常しきい値を可変にすることで、誤判定を防止するように作用する。
【０１１６】
又、同様な具体的として、第１の回転センサ１７ａ、及び第２の回転センサ１７ｂを備える場合のように、同一機能のセンサを２個設置し、一方のセンサの異常時に他方のセンサの値を用いて正常時と同様に制御を継続することが可能である。この場合であっても正常なセンサの異常判定の正確性を期するために、通常時の回転角に対して所定角ずらした制御を行うことができる。このように「ずれ」を有した制御により、正常時の目標とするトルク値よりも例えば小さ目、つまり操舵力を軽めにすること、又は逆に重めにすることができる。このような制御内容であれば、回転センサの異常閾値ではなく、例えば電流センサの閾値を変更することで、「ずれ」制御に合致したしきい値とすることができ、電流センサの異常判定の正確性をアップすることができる。
【０１１７】
以上のように２個のセンサのうち１個のセンサが異常であるとき制御を継続し、その制御中にその制御が正常時と異なる制御である場合に、その制御内容に応じて別のセンサの異常しきい値を可変とすることで、別のセンサの誤判定を防止するように作用する。以上の２つの具体例によれば、図１のように２つの第１の制御ユニット１ａと第２の制御ユニット１ｂを備えなくても１つの制御ユニットで対応することができる。
【０１１８】
次に異常時の継続制御が正常時とほとんど同等である具体例について説明する。図１には記載していないが、スイッチング素子、又は電動機２の電機子巻線等の温度を検出するための温度センサを搭載している場合、この温度センサは、高温時の電動機２へ電流供給最大値を制限する際に使用される。この温度センサの異常により電流値制限ができないため、電流の大きさ、その供給時間等から温度を推定し、最大値制限を温度センサ利用の場合より低めに設定して安全性を確保することがある。このような場合であっては電流制限が機能するまでは正常時と異常時の制御量はほとんど差異はない。
【０１１９】
つまり大電流領域が正常時と異常時で差異があるような場合、異常時に於ける例えばシャント抵抗の端子電圧による電流検知の閾値を可変することもできる。異常時には電流センサとしてのシャント抵抗の異常しきい値を正常時と比べ低めに設定することで、異常判定のみならず、温度推定の制限にも寄与することにより、ひいては装置全体の機能性劣化を防止する効果もある。
【０１２０】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置について説明する。図１に於いて、第１のインバータ回路３ａ、第２のインバータ回路３ｂ、第１の駆動回路１１ａ、第２の駆動回路１１ｂのいずれかの一部の部品の故障、又は電動機２の１相の巻線の断線等のように電動機２の１相又は２相の系統が故障し、第１のＣＰＵ１０ａ、又は第２のＣＰＵ１０ｂの制御指令どおり制御できないような異常を考える。各回路の部品、例えばスイッチング素子の異常、オープン故障、シャント抵抗の断線等が発生した場合、第１のＣＰＵ１０ａ、又は第２のＣＰＵ１０ｂは，各部位の電圧監視によりこの異常を検知することが可能である。又、エンジン始動直後に各部品、各接続が正常が否か初期チェックにより事前に検知することもできる。ＣＰＵが異常を検知し、その異常内容が、１相のみの異常であれば、残りの２相と、正常な電機子巻線の３相で制御を継続することができる。又、異常が発生した電機子巻線は、制御を停止し、正常な電機子巻線のみで制御を継続することも可能である。
【０１２１】
いずれにしても、全回路が正常で２組の電機子巻線による６相駆動とした場合と、５相以下の駆動とで同一の制御量を算出して出力しようとしても６相駆動とは異なる制御とならざるを得ない。このような異常時の継続制御では、１相、又は２相が駆動されていない、又は１組のみの駆動であるため、例えば電動機の回転のスムーズ性が低下しトルクリップル、ハンドル振動、音が発生することもある。ドライバーには異常発生をランプ１５で報知してはいるが、振動、音で異常が発生していることを実感することになる。
【０１２２】
以上述べたこの発明の各実施の形態による電動パワーステアリング装置は、下記（１）から（６）に記載の発明のうち、少なくとも何れかの発明を具体化したものである。
（１）車両の運転者による操舵トルクに基づきアシストトルクを発生する電動機と、前記電動機を制御する制御ユニットとを備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記制御ユニットは、
前記電動機の制御に用いる情報が入力される入力回路と、
前記電動機に電流を供給するインバータ回路と、
前記入力回路に入力された前記情報に基づいて前記電動機を制御する制御量を演算し、前記制御量に基づく指令信号を出力するＣＰＵと、
前記ＣＰＵから出力された前記指令信号に基づいて前記インバータ回路を駆動する駆動回路と、
を備え、
前記ＣＰＵは、
前記電動機の制御に関連する部位の異常を検知したとき、前記異常が発生した部位及び前記異常の内容に応じて、少なくとも正常時とは異なる制御量を算出して前記電動機の制御を継続する異常制御モードを有し、前記異常制御モードにより前記電動機の制御を継続しているときは、前記異常制御モードによる前記制御の内容に応じて、前記異常を検知するためのしきい値を正常時とは異なる値に変更するように構成されている、
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【０１２３】
（２）車両の運転者による操舵トルクに基づきアシストトルクを発生する電動機と、前記電動機を制御する制御ユニットとを備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記電動機は、実質的の同一構成の第１の電機子巻線と第２の電機子巻線からなる２組の電機子巻線を備え、
前記制御ユニットは、前記第１の電機子巻線を独立に制御可能に構成された第１の制御ユニットと、前記第２の電機子巻線を独立に制御可能に構成された第２の制御ユニットからなる実質的に同一構成の２組の制御ユニットにより構成され、
前記第１の制御ユニットと前記第２の制御ユニットは、それぞれ、
複数のセンサからの情報が入力される入力回路と、
前記電動機を駆動する駆動信号を発生する駆動回路と、
前記駆動信号により制御されるインバータ回路と、
前記入力回路に入力された前記情報に基づき前記電動機を制御するための指令信号を前記駆動回路へ出力するＣＰＵを備えた制御回路部と、を備え、
前記ＣＰＵは、
前記複数のセンサのうちの一部のセンサの異常を検知したとき、前記異常が発生したセンサ及び前記異常の内容に応じて、少なくとも正常時とは異なる制御量を算出して前記電動機の制御を継続する異常制御モードを有し、前記異常制御モードにより前記電動機の制御を継続しているときは、前記異常制御モードによる前記制御の内容に応じて、前記異常を検知するためのしきい値を正常時とは異なる値に変更するように構成されている、
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【０１２４】
（３）前記ＣＰＵは、前記第１の電機子巻線と前記第２の電機子巻線との間の相互インダクタンスに基づいて、前記変更するしきい値を演算するように構成されている、
ことを特徴とする上記（２）に記載の電動パワーステアリング装置。
【０１２５】
（４）前記しきい値は、ヒステリシスを備えている、
ことを特徴とする上記（１）から（３）のうちの何れかに記載の電動パワーステアリング装置。
【０１２６】
（５）前記ＣＰＵは、前記異常を検知するための異常判定時間を変更し得るように構成されている、
ことを特徴とする上記（１）から（４）のうちの何れか一つに記載の電動パワーステアリング装置。
【０１２７】
（６）前記異常判定時間は、ヒステリシスを備えている、
ことを特徴とする上記（５）に記載の電動パワーステアリング装置。
【０１２８】
尚、この発明は前述の各実施の形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各実施の形態を適宜組み合わせたり、その構成に一部変形を加えたり、構成を一部省略することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
この発明は、電動パワーステアリング装置の分野、ひいては電動パワーステアリング装置を搭載する自動車等の車両の分野に利用することができる。
【符号の説明】
【０１３０】
１ａ  第１の制御ユニット、１ｂ  第２の制御ユニット、２  電動機、３ａ  第１のインバータ回路、３ｂ  第２のインバータ回路、５ａ  第１の電源リレー、５ｂ  第２の電源リレー、８  センサ類、１０ａ  第１のＣＰＵ、１０ｂ  第２のＣＰＵ、１１ａ  第１の駆動回路、１１ｂ  第２の駆動回路、１２ａ  第１の入力回路、１２ｂ  第２の入力回路、１３ａ第１の電源回路、１３ｂ  第２の電源回路、１４  通信ライン、１５  報知手段、１７ａ  第１の回転センサ、１７ｂ  第２の回転センサ。
【図１】
2018179197.tif 000008
【図２】
2018179197.tif 000009
【図３Ａ】
2018179197.tif 000010
【図３Ｂ】
2018179197.tif 000011
【図４】
2018179197.tif 000012
【図５】
2018179197.tif 000013
【図６】
2018179197.tif 000014
【図７Ａ】
2018179197.tif 000015
【図７Ｂ】
2018179197.tif 000016
【図８】
2018179197.tif 000017
【図９Ａ】
2018179197.tif 000018
【図９Ｂ】
2018179197.tif 000019
【図１０】
2018179197.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月9日(2019.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
第１の制御回路部４ａは、第１の電源回路１３ａと、第１の入力回路１２ａと、第１のＣＰＵ１０ａと、第１の駆動回路１１ａと備えている。第１の電源回路１３ａは、バッテリ９からの電源供給を受けて第１の制御回路部４ａの各構成要素に供給するための電源を生成する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
第１のＣＰＵ１０ａは、入力されたセンサ類８からの操舵トルク検出値や車速等の各種情報に基づく前述の電動機を回転させるための制御量である電流値の演算のほか、第１の駆動回路１１ａ、第１のインバータ回路３ａ、第１の電機子巻線２ａ等の異常を検出する異常検出機能を有し、これらの異常を検出した場合には、その異常に応じて例えば所定の相のみへの電流供給を遮断するために、異常を検出した相における、上アームスイッチング素子、下アームスイッチング素子、電動機リレー用スイッチング素子をオフすることができる。あるいは、前述の異常を検出した場合に、第１の制御ユニット１ａに供給する電源自体を遮断するために、第１の電源リレー５ａをオフすることも可能である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
第２の制御回路部４ｂは、第２の電源回路１３ｂと、第２の入力回路１２ｂと、第２のＣＰＵ１０ｂと、第２の駆動回路１１ｂと備えている。第２の電源回路１３ｂは、バッテリ９からの電源供給を受けて第２の制御回路部４ｂの各構成要素に供給するための電源を生成する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
このように、第２の制御ユニット１ｂは、電流指令値と電流検出値との偏差を零とするようにフィードバック制御を行うことで、所望の電動機電流を第２の電機子巻線２ｂに供給し、運転者の操舵トルクをアシストするアシストトルクを電動機２に発生させるように構成されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
第１の電機子巻線２ａのモータ電流を制御する第１のＣＰＵ１０ａは、第１の電機子巻線２ａに流れるモータ電流の検出電流Ｉｑ１と目標電流Ｉｑ１０とを比較し、検出電流Ｉｑ１が目標電流Ｉｑ１０に追従するようにＰＩ制御器２１ａにより第１の電機子巻線２ａのモータ電流をフィードバック制御する。又、第１の過電流判定器２４ａにより、第１の電機子巻線２ａに流れるモータ電流の検出電流Ｉｑ１が過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈを越えたとき、第１の電機子巻線２ａに対応するモータ駆動系が故障若しくは異常であると判定する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
同様に、第２の電機子巻線２ｂのモータ電流を制御する第２のＣＰＵ１０ｂは、第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流の検出電流Ｉｑ２と目標電流Ｉｑ２０とを比較し、検出電流Ｉｑ２が目標電流Ｉｑ２０に追従するように第２のＰＩ制御器２１ｂにより第２の電機子巻線２ｂのモータ電流をフィードバック制御する。又、第２の過電流判定器２４ｂにより、第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流の検出電流Ｉｑ２が過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈを越えたとき、第２の電機子巻線２ｂに対応するモータ駆動系が故障若しくは異常であると判定する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
この発明の基礎となる電動パワーステアリング装置では、後述するように異常判定しきい値としての過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈは固定値に設定されている。図２に於いて、いま、「Ｋｐ＝０．４」、「Ｋｉ＝７５」、「Ｌｑ＝１００[ｕＨ]」、「Ｒ＝０．０２[Ω]」、「Ｍｑ＝５０[ｕＨ]」とし、第１の電機子巻線２ａに於ける目標電流Ｉｑ１０を定格電流１００［Ａｒｍｓ］にて固定とし、回路の異常等により第２の電機子巻線２ｂの検出電流Ｉｑ２が「１００［Ａｒｍｓ］から「０［Ａｒｍｓ］」に変化したとすれば、相互インダクタンスＭｑによる第１の電機子巻線２ａのモータ電流の検出電流Ｉｑ１は、図３Ａ、図３Ｂに示すようにシミュレーションされる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
図３Ａ、図３Ｂに示すように、第１の電機子巻線２ａに流れるモータ電流の検出電流Ｉｑ１は、第１の干渉ブロック２３ａにより、時刻「０．１」に於ける第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流の検出電流Ｉｑ２の急減に伴い、検出電流Ｉｑ２の微分成分に相互インダクタンスＭｑを乗じた影響が生じるため、第１の電機子巻線２ａの第１の制御ブロック２２ａが正常であるにもかかわらず、時刻「０．１」に於いてモータ電流の検出電流Ｉｑ１が目標電流Ｉｑ１０に対してオーバーシュートが発生する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
図４に於いて、ステップＳ１０１にて、図１に示すＵ相シャント抵抗３３Ｕａ、Ｖ相シャント抵抗３３Ｖａ、Ｗ相シャント抵抗３３Ｗａにより検出されたＵ相モータ電流Ｉｕ１、Ｖ相モータ電流Ｉｖ１、Ｗ相モータ電流Ｉｗ１は、第１の入力回路１２ａを介して第１のＣＰＵ１０ａにより取得される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
ステップＳ１０２からステップＳ１０３に進み、検出電流Ｉｑ１が過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈより大きいか否かを判定する。検出電流Ｉｑ１が過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈより大きい場合に過電流が検出されたと判定して（Ｙ）、ステップＳ１０４に進んで過電流判定時間（Ｉｑ1_ｔｉｍｅｒ）をインクリメントし、ステップＳ１０６へ進む。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
第１の電機子巻線２ａのモータ電流を制御する第１のＣＰＵ１０ａは、第１の電機子巻線２ａに流れるモータ電流の検出電流Ｉｑ１と目標電流Ｉｑ１０とを比較し、検出電流Ｉｑ１が目標電流Ｉｑ１０に追従するようにＰＩ制御器２１ａにより第１の電機子巻線２ａのモータ電流をフィードバック制御する。同様に、第２の電機子巻線２ｂのモータ電流を制御する第２のＣＰＵ１０ｂは、第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流の検出電流Ｉｑ２と目標電流Ｉｑ２０とを比較し、検出電流Ｉｑ２が目標電流Ｉｑ２０に追従するように第２のＰＩ制御器２１ｂにより第２の電機子巻線２ｂのモータ電流をフィードバック制御する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
同様に、第２のＣＰＵ１０ｂに於ける第２の過電流判定器２４ｂは、過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈと、第２の電機子巻線２ｂのモータ電流の検出電流Ｉｑ２と、第１の電機子巻線２ａのモータ電流の検出電流Ｉｑ１と、が入力されており、予め設定していた電動機の相互インダクタンスＭｑと電動機の自己インダクタンスＬｑと電動機の電機子抵抗Ｒによる第２の電機子巻線２ｂに流れるモータ電流への影響を演算し、もともと設定していた過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈより大きい場合には、過電流判定しきい値を置き換えるように構成されている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
尚、ここで、図５に於いて、「Ｋｐ＝０．４」、「Ｋｉ＝７５」、「Ｌｑ＝１００[ｕＨ]」、「Ｒ＝０．０２[Ω]」、「Ｍｑ＝５０[ｕＨ]」とし、第１の電機子巻線２ａに於ける目標電流Ｉｑ１０を定格電流１００［Ａｒｍｓ］にて固定とし、回路の異常等により第２の電機子巻線２ｂの検出電流Ｉｑ２が「１００［Ａｒｍｓ］から「０［Ａｒｍｓ］」に変化したとして以下説明する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
図８に示すフローチャートは、図６に示すフローチャートのステップＳ１１１及びステップＳ１１２を、ステップＳ１２０、ステップＳ１２１、ステップＳ１２２、及びステップＳ１２３に置き換えたものであり、その他のステップは、図６に示すフローチャートと実質的に同じであるため説明を省略する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
上記の判定を実施したときのタイミングチャートを図９Ａ、及び図９Ｂに示す。即ち、図９Ａ、及び図９Ｂは、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置の動作を説明するタイミングチャートであって、図９Ａの縦軸は、第１の電機子巻線２ａの目標電流Ｉｑ１０［Ａｒｍｓ］、検出電流Ｉｑ１［Ａｒｍｓ］、異常判定しきい値としての過電流判定しきい値Ｉｑ１_ｔｈｈ［Ａｒｍｓ］を示し、横軸は時間ｔｉｍｅ［ｓｅｃ］を示す。図９Ｂの縦軸は、第２の電機子巻線２ｂの目標電流Ｉｑ２０［Ａｒｍｓ］、検出電流Ｉｑ２［Ａｒｍｓ］を示し、横軸は時間ｔｉｍｅ［ｓｅｃ］を示す。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１６】
又、同様な具体例として、第１の回転センサ１７ａ、及び第２の回転センサ１７ｂを備える場合のように、同一機能のセンサを２個設置し、一方のセンサの異常時に他方のセンサの値を用いて正常時と同様に制御を継続することが可能である。この場合であっても正常なセンサの異常判定の正確性を期するために、通常時の回転角に対して所定角ずらした制御を行うことができる。このように「ずれ」を有した制御により、正常時の目標とするトルク値よりも例えば小さ目、つまり操舵力を軽めにすること、又は逆に重めにすることができる。このような制御内容であれば、回転センサの異常閾値ではなく、例えば電流センサの閾値を変更することで、「ずれ」制御に合致したしきい値とすることができ、電流センサの異常判定の正確性をアップすることができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２１】
いずれにしても、全回路が正常で２組の電機子巻線による６相駆動とした場合と、５相以下の駆動とで同一の制御量を算出して出力しようとしても６相駆動とは異なる制御とならざるを得ない。このような異常時の継続制御では、１相、又は２相が駆動されていない、又は１組のみの駆動であるため、例えば電動機の回転のスムーズ性が低下しトルクリップル、ハンドル振動、音が発生することもある。ドライバーには異常発生を報知手段１５で報知してはいるが、振動、音で異常が発生していることを実感することになる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３０】
１ａ  第１の制御ユニット、１ｂ  第２の制御ユニット、２  電動機、３ａ  第１のインバータ回路、３ｂ  第２のインバータ回路、５ａ  第１の電源リレー、５ｂ  第２の電源リレー、８  センサ類、１０ａ  第１のＣＰＵ、１０ｂ  第２のＣＰＵ、１１ａ  第１の駆動回路、１１ｂ  第２の駆動回路、１２ａ  第１の入力回路、１２ｂ  第２の入力回路、１３ａ  第１の電源回路、１３ｂ  第２の電源回路、１４  通信ライン、１５  報知手段、１７ａ  第１の回転センサ、１７ｂ  第２の回転センサ。
【国際調査報告】
2018179197.tif 000021
2018179197.tif 000022
2018179197.tif 000023