(57)【要約】【課題】操舵力を補助するＤＣモータを駆動するＨブリッジ回路の電力損失を低減し、またＤＣモータの電流方向を検出するとともに、ＤＣモータの駆動系の異常を検出することのできる電動パワーステアリング装置を得る。【解決手段】運転者の操舵力Ｔｑを検出するトルクセンサ１０と、操舵力Ｔｑを補助するための補助トルクを発生するＤＣモータ２０と、ＤＣモータ２０を駆動するＨブリッジ回路２１と、Ｈブリッジ回路２１を制御する制御装置２２〜２４とを備えている。制御装置を構成するＣＰＵ２４は、Ｈブリッジ回路２１内の上段の２つのＦＥＴ１、ＦＥＴ２と、下段の２つのＦＥＴ３、ＦＥＴ４とを相補ＰＷＭ駆動する。【選択図】図１
2007276586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の運転者による操舵力を検出するトルクセンサと、
前記操舵力を補助するＤＣモータと、
前記ＤＣモータを駆動するためのＨブリッジ回路と、
前記Ｈブリッジ回路を制御するためのＣＰＵを有する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記Ｈブリッジ回路を介して、前記操舵力に応じた電流を前記ＤＣモータに通電することにより、前記操舵力に対する補助トルクを発生させるＤＣモータ式電動パワーステアリング装置において、
前記Ｈブリッジ回路は、上段の２つのＦＥＴと下段の２つのＦＥＴとからなる４つのＦＥＴを有し、
前記ＣＰＵは、前記上段の２つのＦＥＴと下段の２つのＦＥＴとを相補ＰＷＭ駆動す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】
前記制御装置は、前記ＤＣモータに流れるモータ電流を検出するモータ電流検出手段を備え、
前記モータ電流検出手段は、
前記下段の２つのＦＥＴのソースとグランドとの間に挿入された２つのシャント抵抗と、
前記２つのシャント抵抗の各両端の電圧差をそれぞれ差動増幅する２つの差動増幅器と、
前記２つの差動増幅器により増幅された２つの電圧値を、前記相補ＰＷＭ駆動のタイミングに同期して、かつ前記下段の２つのＦＥＴがともにＯＮ状態にある区間に、サンプルホールドするサンプルホールド部と、
前記サンプルホールド部からの２つの出力電圧値をそれぞれＡ／Ｄ変換する２つのＡ／Ｄ変換部と、
前記２つのＡ／Ｄ変換部からの２つのＡ／Ｄ変換値を減算して前記モータ電流の値を算出する減算部と
を有することを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記モータ電流検出手段は、前記２つのＡ／Ｄ変換部と前記減算部との間にそれぞれ挿入された２つの補正部を有し、
前記２つの補正部は、前記２つのＡ／Ｄ変換値に対して、前記２つのシャント抵抗の特性に応じてあらかじめ定められた所定のオフセット値を加算するとともに、あらかじめ定められた所定の係数を乗じた値を前記減算部に入力す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】
前記制御装置は、前記ＤＣモータの異常を判定する異常判定手段を備え、
前記異常判定手段は、
前記２つのＡ／Ｄ変換値を加算する加算部と、
前記加算部の加算結果に基づいて前記ＤＣモータの駆動状態が異常であることを判定する異常判定部とを有し、
前記異常判定部は、前記加算結果が所定の閾値以上を示す状態が所定時間以上継続した場合に前記ＤＣモータの駆動状態が異常であると判定することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記閾値は、前記ＤＣモータの電流制御用の目標電流値に応じて可変設定されることを特徴とする請求項４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、自動車の運転者による操舵力をＤＣモータから発生する補助トルクにより補助する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】
一般に、ＤＣモータを用いた自動車の電動パワーステアリング装置においては、ＤＣモータをＨブリッジ回路にて駆動し、Ｈブリッジ回路を構成する４つの電界効果型トランジスタ（以下、「ＦＥＴ」と略称する）のうちの１つをＰＷＭ駆動している。また、Ｈブリッジ回路の所定の個所にシャント抵抗を挿入して、シャント抵抗の電圧降下値からＤＣモータに流れるモータ電流を検出している。
【０００３】
従来の電動パワーステアリング装置の制御装置として、Ｈブリッジ回路を構成する４つのＦＥＴのうちの上段ＦＥＴの１つをＰＷＭ駆動するとともに、Ｈブリッジ回路の電源ラインにシャント抵抗を挿入して、モータ電流を検出する方式が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、従来の電動パワーステアリング装置の制御装置として、Ｈブリッジ回路を構成する４つのＦＥＴのうちの上段ＦＥＴの１つをＰＷＭ駆動するとともに、下段の２つのＦＥＴのソースとグランドとの間にシャント抵抗を挿入して、シャント抵抗の電圧降下からモータ電流を求める方式も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００５】
図１１〜図１３は上記特許文献１、２におけるＰＷＭ駆動動作を示す説明図である。
図１１はＨブリッジ回路に対するＰＷＭ信号の１周期Ｔｐｗｍ内のＯＮ／ＯＦＦタイミングを示している。
また、図１２および図１３はＰＷＭ駆動時の電流経路（破線矢印参照）を示し、Ｈブリッジ回路を構成する４つのＦＥＴ１〜ＦＥＴ４のうち、上段側の１つのＦＥＴ１がＰＷＭ駆動される一例を示している。各ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４には、寄生ダイオードＤ１〜Ｄ４が逆並列接続されている。
【０００６】
図１２はＦＥＴ１がＯＮ期間での電流経路、図１３はＦＥＴ１がＯＦＦ期間での電流経路をそれぞれ示しており、各ＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦ状態は、スイッチの接点を用いて模式的に表し、ＯＮ状態の接点を黒塗りで示している。また、ＤＣモータ２０は、「Ｍ」の文字を付した丸印で記している。
なお、他のＦＥＴ２〜ＦＥＴ４のうち、ＦＥＴ２およびＦＥＴ３は常時ＯＦＦ状態、ＦＥＴ４は常時ＯＮ状態である。
【０００７】
図１１〜図１３に示す従来のＰＷＭ駆動においては、多くの場合、２０ＫＨｚの周波数でチョッピングされる。
したがって、図１１において、１周期Ｔｐｗｍは２０μｓｅｃであり、ＦＥＴ１は、１周期Ｔｐｗｍのうちの所定期間Ｔ１でＯＮされ、残りの所定期間Ｔ２でＯＦＦされる。
ＦＥＴ１がＯＮされている期間では、モータ電流は、図１２内の破線矢印で示す経路で、ＤＣモータ２０の陽極端子（Ｍ＋）から陰極端子（Ｍ−）へと流れる。
【０００８】
次に、所定期間Ｔ２でＦＥＴ１がＯＦＦされると、モータ電流は、図１３内の破線矢印で示す経路で、ＦＥＴ３の寄生ダイオードＤ３を流れて循環する。
図１３のモータ電流によって生じる寄生ダイオードＤ３での電圧降下は、通常０．７Ｖ程度であり、ＦＥＴ１のＯＦＦ期間に流れるモータ電流は大きな電力損失を招くことが分かる。
【０００９】
以上、Ｈブリッジ回路の上段側の一方のＦＥＴ１をＰＷＭ駆動した場合について説明したが、上段側の他方のＦＥＴ２をＰＷＭ駆動した場合も同様の動作が行われ、モータ電流は、ＦＥＴ１をＰＷＭ駆動した場合（図１２、図１３）とは逆に、ＤＣモータ２０の陰極端子（Ｍ−）から陽極端子（Ｍ＋）へと流れる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−３５９９１９号公報
【特許文献２】特開平８−１５０９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の電動パワーステアリング装置では、特許文献１または特許文献２のいずれの場合も、ＰＷＭ駆動されるＦＥＴがＯＦＦの期間において、ＯＦＦ状態のＦＥＴと対をなす他方のＦＥＴの寄生ダイオードにモータ電流が流れるので、このダイオードによる電圧降下によって大きな電力損失を生じるという課題があった。
【００１２】
また、特許文献１においては、Ｈブリッジ回路の電源ラインに挿入された１個のシャント抵抗からモータ電流を求める構成となっているが、この構成ではモータ電流の方向を検出することができないという課題があった。
一方、特許文献２においては、下段の２つのＦＥＴのソースとグランドとの間にそれぞれシャント抵抗を挿入してモータ電流の方向の検出しているものの、たとえばＤＣモータの配線が地絡したような場合には、地絡による異常電流がシャント抵抗に流れないので、異常を確実に検出することができないという課題があった。
【００１３】
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、Ｈブリッジ回路の電力損失を低減しつつ、ＤＣモータの電流方向を検出することのできる電動パワーステアリング装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、モータの駆動系の異常を確実に検出することのできる電動パワーステアリング装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明による電動パワーステアリング装置は、自動車の運転者による操舵力を検出するトルクセンサと、操舵力を補助するＤＣモータと、ＤＣモータを駆動するためのＨブリッジ回路と、Ｈブリッジ回路を制御するためのＣＰＵを有する制御装置とを備え、制御装置は、Ｈブリッジ回路を介して、操舵力に応じた電流をＤＣモータに通電することにより、操舵力に対する補助トルクを発生させるＤＣモータ式電動パワーステアリング装置において、Ｈブリッジ回路は、上段の２つのＦＥＴと下段の２つのＦＥＴとからなる４つのＦＥＴを有し、ＣＰＵは、上段の２つのＦＥＴと下段の２つのＦＥＴとを相補ＰＷＭ駆動するものである。
【００１５】
この発明による電動パワーステアリング装置の制御装置は、ＤＣモータの異常を判定する異常判定手段を備え、異常判定手段は、２つのＡ／Ｄ変換値を加算する加算部と、加算部の加算結果に基づいてＤＣモータの駆動状態が異常であることを判定する異常判定部とを有し、異常判定部は、加算結果が所定の閾値以上を示す状態が所定時間以上継続した場合にＤＣモータの駆動状態が異常であると判定するものである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、操舵力を補助するＤＣモータを駆動するＨブリッジ回路の電力損失を低減し、またＤＣモータの電流方向を検出することができる。
また、この発明によれば、ＤＣモータの駆動系の異常を確実に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置を示す回路ブロック図である。
図１において、電動パワーステアリング装置は、自動車の運転者による操舵力Ｔｑを検出するトルクセンサ１０と、操舵力Ｔｑを補助するための補助トルクを発生するＤＣモータ２０と、ＤＣモータ２０を駆動するためのＨブリッジ回路２１と、Ｈブリッジ回路２１を構成する４つのＦＥＴ１〜ＦＥＴ４を駆動するゲートドライバ２２と、ＦＥＴ３、ＦＥＴ４のソース電流を検出する電流検出回路２３と、ゲートドライバ２２を介してＤＣモータ２０の電流制御を行うＣＰＵ２４とを備えている。
【００１８】
ゲートドライバ２２、電流検出回路２３およびＣＰＵ２４は、Ｈブリッジ回路２１に対する制御装置を構成しており、Ｈブリッジ回路２１を介して、操舵力Ｔｑに応じた電流をＤＣモータ２０に通電することにより、操舵力Ｔｑに対する補助トルクを発生させるようになっている。
【００１９】
ＣＰＵ２４は、Ｈブリッジ回路２１内の上段の２つのＦＥＴ１およびＦＥＴ２と、下段の２つのＦＥＴ３およびＦＥＴ４とを、後述するように相補ＰＷＭ駆動する。
電流検出回路２３は、下段の２つのＦＥＴ３およびＦＥＴ４のソースとグランドとの間に挿入された２つのシャント抵抗Ｒａ、Ｒｂと、シャント抵抗Ｒａ、Ｒｂの各両端の電圧差をそれぞれ差動増幅する２つの差動増幅器Ｑａ、Ｑｂとを有する。
【００２０】
ＣＰＵ２４は、電流検出回路２３と協働してＤＣモータ２０に流れるモータ電流ｉｍを検出するモータ電流検出手段として、サンプルホールド部２５ａ、２５ｂと、Ａ／Ｄ変換部２６ａ、２６ｂと、補正部２７ａ、２７ｂと、減算部２８とを備えている。
２つのサンプルホールド部２５ａ、２５ｂは、２つの差動増幅器Ｑａ、Ｑｂにより増幅された２つの電圧値ｉｏ＋、ｉｏ−を、Ｈブリッジ回路２１に対する相補ＰＷＭ駆動のタイミングに同期して、かつ下段の２つのＦＥＴ３およびＦＥＴ４がともにＯＮ状態にある区間に、サンプルホールドする。
【００２１】
２つのＡ／Ｄ変換部２６ａ、２６ｂは、各サンプルホールド部２５ａ、２６ｂからの２つの出力電圧値をそれぞれＡ／Ｄ変換する。
減算部２８は、補正部２７ａ、２７ｂを介して、２つのＡ／Ｄ変換部２６ａ、２７ｂからの２つのＡ／Ｄ変換値を取り込み、２つのＡ／Ｄ変換値を減算してモータ電流ｉｍの値を算出する。
【００２２】
２つのＡ／Ｄ変換部２６ａ、２６ｂと減算部２８との間にそれぞれ挿入された２つの補正部２７ａ、２７ｂは、２つのＡ／Ｄ変換値に対して、２つのシャント抵抗Ｒａ、Ｒｂの特性に応じてあらかじめ定められた所定のオフセット値を加算するとともに、あらかじめ定められた所定の係数を乗じた値を減算部に入力する。
【００２３】
また、ＣＰＵ２４は、ＤＣモータ２０の異常を判定する異常判定手段として、２つのＡ／Ｄ変換値を加算する加算部２９と、加算部２９の加算結果に基づいてＤＣモータ２０の駆動状態が異常であることを判定する異常判定部３０とを備えている。
異常判定部３０は、加算部２９の加算結果が所定の閾値以上を示す状態が所定時間以上継続した場合に、ＤＣモータ２０の駆動状態が異常であると判定する。
なお、異常判定用の閾値は、ＤＣモータ２０の電流制御用の目標電流ｉｔの値に応じて可変設定されるようになっている。
【００２４】
さらに、ＣＰＵ２４は、トルクセンサ１０により検出された操舵力Ｔｑに基づいてＤＣモータ２０に対する目標電流ｉｔを設定する目標電流設定部３１と、目標電流ｉｔからモータ電流ｉｍを減算して電流偏差Δｉを算出する減算器３２と、電流偏差Δｉに基づいてモータ電流をフィードバック制御する電流制御部３３と、電流制御部３３からの制御指令に基づくＰＷＭ信号をゲートドライバ２２に出力する相補ＰＷＭ駆動部３４とを備えている。
【００２５】
上記構成からなるＣＰＵ２４は、ゲートドライバ２２および電流検出回路３３と協働して、Ｈブリッジ回路２１内の上段ＦＥＴ（ＦＥＴ１、ＦＥＴ２）と下段ＦＥＴ（ＦＥＴ３、ＦＥＴ４）とを相補ＰＷＭ駆動するとともに、シャント抵抗Ｒａ、Ｒｂの電圧降下値を求めて各電圧降下値を増幅、Ａ／Ｄ変換および補正後に減算し、モータ電流ｉｍを検出して電流制御部３３にフィードバックする。
また、ＣＰＵ２４は、２つの電圧降下値（後述する電流値ｉ＋、ｉ−）の加算結果に基づいてＤＣモータ２０の駆動状態の異常を検出する。
【００２６】
次に、図２（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、この発明の実施の形態１によるＨブリッジ回路２１の相補ＰＷＭ駆動動作について説明する。
図２（ａ）〜（ｃ）は、相補ＰＷＭ駆動の１周期Ｔｐｗｍ内の各ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４のＯＮ／ＯＦＦ動作を示すタイミングチャートである。
なお、ＰＷＭ周期については、前述（図１１参照）の従来装置の場合と同様であり、通常は１周期Ｔｐｗｍが２０μｓｅｃである。
【００２７】
図２（ａ）〜（ｃ）において、区間Ｍ０は、下段の２つのＦＥＴ３、ＦＥＴ４がＯＮ状態で、上段の２つのＦＥＴ１、ＦＥＴ２がＯＦＦ状態にある区間である。
また、区間Ｍ１は、左アームの上段ＦＥＴ１と右アームの下段ＦＥＴ４とがＯＮ状態にある区間であり、区間Ｍ２は、上段のＦＥＴ１、ＦＥＴ２がＯＮ状態、下段のＦＥＴ３、ＦＥＴ４がＯＦＦ状態にある区間である。
さらに、各タイミング波形は、区間Ｍ２の中心（２点鎖線参照）に関して対象となる。
【００２８】
相補ＰＷＭ駆動においては、Ｈブリッジ回路２１内の左右のアームを構成する上下のＦＥＴ対（ＦＥＴ１、ＦＥＴ３の対と、ＦＥＴ２、ＦＥＴ４の対）のＯＮ／ＯＦＦ状態が互いに逆となる。
すなわち、左アームにおいて、上段のＦＥＴ１がＯＮの区間では、下段のＦＥＴ３がＯＦＦとなり、上段のＦＥＴ１がＯＦＦの区間では、下段のＦＥＴ３がＯＮとなるように駆動される。
同様に、右アームにおいて、上段のＦＥＴ２がＯＮの区間では、下段のＦＥＴ４がＯＦＦとなり、上段のＦＥＴ２がＯＦＦの区間では、下段のＦＥＴ４がＯＮとなるように駆動される。
【００２９】
また、通常、左右の各アームは、図２（ｂ）に示す５０％のデューティ比を中点として、図２（ａ）、（ｃ）に示すように、左右のアームが逆のデューティ比で駆動される。
たとえば、図２（ａ）に示すように、左のアーム（ＦＥＴ１、ＦＥＴ３）を５０％よりもαだけ大きいデューティ比（＋α）で駆動する場合、右のアーム（ＦＥＴ２、ＦＥＴ４）は５０％よりもαだけ小さいデューティ比（−α）で駆動される。
図２（ａ）の駆動デューティ比の場合、左アーム（ＦＥＴ１、ＦＥＴ３）のデューティ比が右アーム（ＦＥＴ２、ＦＥＴ４）のデューティ比よりも高いので、ＤＣモータ２０の電流は、陽極端子（Ｍ＋）から陰極端子（Ｍ−）へと流れる。
【００３０】
逆に、図２（ｃ）に示すように、左アーム（ＦＥＴ１、ＦＥＴ３）を５０％よりもαだけ小さいデューティ比（−α）で駆動する場合、右アーム（ＦＥＴ２、ＦＥＴ４）は５０％よりもαだけ大きいデューティ比（＋α）で駆動される。
図２（ｃ）の駆動デューティ比の場合、左アーム（ＦＥＴ１、ＦＥＴ３）のデューティ比が右アーム（ＦＥＴ２、ＦＥＴ４）のデューティ比よりも低いのでＤＣモータ２０の電流は、陰極端子（Ｍ−）から陽極端子（Ｍ＋）へと流れる。
【００３１】
なお、相補ＰＷＭ駆動では、各ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４のＯＮからＯＦＦへの過渡時、またはＯＦＦからＯＮへの過渡時に、各ＦＥＴ素子の動作遅れに起因して、短時間だけ上下のＦＥＴがともにＯＮとなり、上下に大きな貫通電流が流れてＦＥＴ素子を破損する可能性がある。
したがって、これを回避するために、ＯＮ／ＯＦＦの過渡時には、上下ＦＥＴをともにＯＦＦとなる区間（一般に、「デッドタイム」と呼ばれる）が設定されている。
【００３２】
次に、図３〜図５を参照しながら、図２内の各区間Ｍ０〜Ｍ２におけるＨブリッジ回路２１内の電流経路の変化について説明する。
図３〜図５はこの発明の実施の形態１によるモータ電流ｉｍの電流経路（破線矢印参照）を示す説明図であり、前述（図１２、図１３参照）と同様に、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４のＯＮ／ＯＦＦ動作をスイッチの接点記号を用いて模式的に示している。
【００３３】
また、ここでは、一例として、図２（ａ）に示すデューティ比で各ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４を駆動した場合について説明する。
図２（ａ）内の区間Ｍ０においては、下段のＦＥＴ３、ＦＥＴ４がＯＮ状態にあり、上段のＦＥＴ１、ＦＥＴ２がＯＦＦ状態にあるので、モータ電流ｉｍは、図３内の破線矢印で示すように、Ｈブリッジ回路２１の下段ループを循環する。
【００３４】
次に、図２（ａ）内の区間Ｍ１においては、左アームの上段のＦＥＴ１と右アームの下段のＦＥＴ４とがＯＮ状態にあるので、モータ電流ｉｍは、図４内の破線矢印で示すように、ＤＣモータ２０の陽極端子（Ｍ＋）から陰極端子（Ｍ−）に向かってながれる。
【００３５】
次に、図２（ａ）内の区間Ｍ２においては、上段のＦＥＴ１、ＦＥＴ２がＯＮ状態で、下段のＦＥＴ３、ＦＥＴ４がＯＦＦ状態にあるので、モータ電流ｉｍは、図５内の破線矢印で示すように、Ｈブリッジ回路２１の上段ループを循環する。
【００３６】
以上のように、この発明の実施の形態１の相補ＰＷＭ駆動によれば、上下一対のＦＥＴ（ＦＥＴ１、ＦＥＴ３の対、ＦＥＴ２、ＦＥＴ４の対）に関し、いずれか一方が常にＯＮ状態にあるので、モータ電流ｉｍがＦＥＴ１〜ＦＥＴ４に付随した寄生ダイオードＤ１〜Ｄ４を流れることは無く、したがって、寄生ダイオードＤ１〜Ｄ４の電圧降下にともなう電力損失も生じない。
【００３７】
なお、ここでは、図２（ａ）に示すデューティ比で駆動した場合を一例として説明したが、図２（ｃ）に示すデューティ比で駆動した場合も同様に動作し、この場合には、モータ電流ｉｍが図２（ａ）の場合とは逆に、ＤＣモータ２０の陰極端子（Ｍ−）から陽極端子（Ｍ＋）へと流れる。
【００３８】
次に、図２〜図５とともに、図６〜図８のタイミングチャートを参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１によるモータ電流ｉｍの検出動作について説明する。
図６はＣＰＵ２４の処理周期を示し、図７は補正部２７ａ、２７ｂから出力される補正後の電流値ｉ＋、ｉ−を示し、図８は減算部２８から出力されるモータ電流ｉｍの値（＝ｉ＋ｉ）を示している。
【００３９】
前述したように、下段の２つのＦＥＴ３、ＦＥＴ４がともにＯＮ状態にある区間Ｍ０においては、モータ電流ｉｍがＨブリッジ回路２１の下段のループを循環し、ＦＥＴ３、ＦＥＴ４には互いに逆方向の同一電流が流れる（図３参照）。
したがって、図１のように、ＦＥＴ３、ＦＥＴ４のソースとグランドとの間にシャント抵抗Ｒａ、Ｒｂを挿入し、シャント抵抗Ｒａ、Ｒｂの両端の電圧差を差動増幅することにより、差動増幅器Ｑ１、Ｑ２からは、モータ電流値に対応して、互いに逆極性で同一絶対値の差動増幅後の電圧値ｉｏ＋、ｉｏ−が得られる。
【００４０】
次に、ＣＰＵ２４は、差動増幅後の電圧値ｉｏ＋、ｉｏ−を取り込み、以下の処理手順に基づき、モータ電流ｉｍの値を算出する。
まず、ＣＰＵ２４内のサンプルホールド部２５ａ、２５ｂは、差動増幅された各電圧値ｉｏ＋、ｉｏ−を、ＰＷＭの１周期Ｔｐｗｍごとに、相補ＰＷＭ駆動と同期してＦＥＴ３のＯＮ区間の中心点（図６内の１点鎖線参照）のタイミング（丸印参照）で、サンプルホールドする。
続いて、Ａ／Ｄ変換部２６ａ、２６ｂは、各サンプルホールド部２５ａ、２５ｂのホールド値をＡ／Ｄ変換する。
【００４１】
ところで、モータ電流ｉｍを検出するための２つのシャント抵抗Ｒａ、Ｒｂは、理想的には互いに全く同一の特性であることが好ましいが、実際には互いに特性差を有するものと考えられるので、各々に同一値の電流が流れても検出値には差が生じる可能性がある。
したがって、補正部２７ａ、２７ｂにより、Ａ／Ｄ変換値に対し、各々のシャント抵抗Ｒａ、Ｒｂの特性に応じて、あらかじめ定められたオフセット値を加算するとともに、あらかじめ定められた所定の係数を乗じることにより、特性差を相殺するように補正する。
この結果、図７に示すように、互いに逆極性で同一値の電流値ｉ＋、ｉ−が得られる。
【００４２】
次に、減算部２８は、電流値ｉ＋と電流値ｉ−との差（＝（ｉ＋）−（ｉ−））を求め、実質的に電流値ｉ＋の絶対値を２回加算して、図８に示すように、ＰＷＭの１周期Ｔｐｗｍごとに、モータ電流ｉｍの値を取得する。
このように、２つの電流値ｉ＋、ｉ−を減算してモータ電流ｉｍの値を算出することにより、Ａ／Ｄ変換値のデータ長が２倍になるので、モータ電流ｉｍの検出分解能が２倍に向上する。
【００４３】
次に、図１に示したこの発明の実施の形態１によるモータ電流ｉｍの制御動作について説明する。
まず、ＣＰＵ２４内の目標電流設定部３１は、トルクセンサ１０で検出された運転者の操舵力Ｔｑに応じて、ＤＣモータ２０に通電すべき目標電流ｉｔの値を設定する。
【００４４】
続いて、減算器３２は、目標電流値ｉｔと減算部２８からのモータ電流ｉｍ（検出値）とを減算して電流偏差Δｉを求め、電流制御部３３は、電流偏差Δｉが零となるように、たとえば比例積分制御の手法によりモータ電流ｉｍをフィードバック制御する。
【００４５】
以下、相補ＰＷＭ駆動部３４は、電流制御部３３の演算結果（制御指令）に基づいて、Ｈブリッジ回路２１内の各ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４に対するＰＷＭ信号（駆動パルス）を生成する。
これにより、ＤＣモータ２０には、ＣＰＵ２４の制御下で、運転者の操舵力Ｔｑに応じたモータ電流ｉｍが通電され、ＤＣモータ２０は、操舵力Ｔｑに対する適正な補助トルクを発生することができる。
【００４６】
次に、図９および図１０の説明図を参照しながら、この発明の実施の形態１によるＤＣモータ２０の駆動系の異常状態検出動作について説明する。
図９は地絡異常発生時（ＤＣモータ２０の配線の一端がグランドに短絡した場合）の電流経路を示し、図１０は天絡異常発生時（ＤＣモータ２０の配線の一端が電源に短絡した場合）の電流経路を示す。
【００４７】
まず、ＤＣモータ２０の駆動系が正常の場合には、モータ電流ｉｍは、図３内の破線矢印で示すように、下段の２つのＦＥＴ３、ＦＥＴ４がＯＮしている区間Ｍ０において、Ｈブリッジ回路２１の下段ループを循環する。
したがって、正常時には、ＦＥＴ３、ＦＥＴ４に流れるモータ電流ｉｍは、互いに逆極性の同一値となっており、Ａ／Ｄ変換後の電流値ｉ＋、ｉ−を加算部２９で加算した値は「０」となる。
【００４８】
ここで、図９に示すように、地絡異常（ＤＣモータ２０の配線の一端がグランドに短絡）が発生した場合を考えると、ＦＥＴ３に流れるモータ電流ｉｍは、ＦＥＴ４への経路とグランドへの経路とに分岐するので、各電流値ｉ＋、ｉ−は同一値にならず、加算部２９での加算値は「０」とはならずに正または負の値をもつことになる。
【００４９】
また、図１０に示すように、天絡異常（ＤＣモータ２０の配線の一端が電源に短絡）が発生した場合には、ＦＥＴ４には、ＦＥＴ３を流れたモータ電流ｉｍに加えて、さらに電源からの供給電流が流れるので、各電流値ｉ＋、ｉ−は同一値にならず、加算部２９での加算値は「０」とはならずに正または負の値を示すことになる。
【００５０】
したがって、異常判定部３０は、加算部２９による加算値の絶対値を加算結果として求め、加算結果を異常判定用の閾値と比較して、加算結果≧閾値を示す状態が所定時間以上継続した場合に、ＤＣモータ２０の駆動状態が異常であると判定する。
なお、所定時間は、ノイズなどの影響による誤判定を排除できる時間であれば、任意に設定され得る。
また、異常判定部３０の異常判定結果は、たとえば警報手段（図示せず）に出力されて、警報報知やＤＣモータ２０の駆動停止などの処理に寄与する。
【００５１】
このように、ＤＣモータ２０の駆動系に異常が生じた場合には、電流値ｉ＋、ｉ−の加算値が「０」とならずに正または負の値を示すことに注目することにより、加算結果（加算値の絶対値）から異常を検出することができる。
ところで、加算結果の大きさは、モータ電流ｉｍに比例するので、異常判定用の閾値は、モータ電流制御用の目標電流ｉｔの値に比例して設定することが望ましい。よって、目標電流ｉｔの値に応じて、閾値を可変設定することにより、異常判定の信頼性をさらに向上させることができる。
【００５２】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、操舵力Ｔｑを補助するためのＤＣモータ２０を駆動するＨブリッジ回路２１を、上下一対のＦＥＴの一方が常にＯＮするように相補ＰＷＭ駆動するとともに、Ｈブリッジ回路２１を構成する４つのＦＥＴ１〜ＦＥＴ４のうちの下段の２つのＦＥＴ３、ＦＥＴ４の各ソースとグランドとの間に挿入したシャント抵抗Ｒａ、Ｒｂの各電圧降下値を求め、２つの電圧降下値に基づく電流値ｉ＋、ｉ−を減算してモータ電流ｉｍを検出してフィードバック制御するようにしたので、Ｈブリッジ回路２１の電力損失を低減しつつ、ＤＣモータ２０の電流方向を確実に検出することができる。
また、２つの電流値ｉ＋、ｉ−の加算結果に基づいてＤＣモータ２０の駆動状態の異常を検出するようにしたので、ＤＣモータ２０の配線異常を確実に検出することのできる電動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】
【００５３】
【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を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるＰＷＭ駆動動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１によるＰＷＭ駆動時の電流経路を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるＰＷＭ駆動時の電流経路を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるＰＷＭ駆動時の電流経路を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１によるモータ電流検出動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１によるモータ電流検出動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１によるモータ電流検出動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】この発明の実施の形態１によるモータ駆動系異常検出時の電流経路を示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態１によるモータ駆動系異常検出時の電流経路を示す説明図である。
【図１１】従来装置におけるＰＷＭ駆動時の電流経路を示す説明図である。
【図１２】従来装置におけるＰＷＭ駆動時の電流経路を示す説明図である。
【図１３】従来装置におけるＰＷＭ駆動時の電流経路を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  トルクセンサ、２０  ＤＣモータ、２１  Ｈブリッジ回路、２２  ゲートドライバ、２３  電流検出回路、２４  ＣＰＵ、２５ａ、２５ｂ  サンプルホールド部、２６ａ、２６ｂ  Ａ／Ｄ変換部、２７ａ、２７ｂ  補正部、２８  減算部、２９  加算部、３０  異常判定部、３１  目標電流設定部、３２  減算器、３３  電流制御部、３４  相補ＰＷＭ駆動部、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４  ＦＥＴ、ｉｍ  モータ電流、ｉｔ  目標電流、Ｒａ、Ｒｂ  シャント抵抗、Ｔｑ  操舵力。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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