(57)【要約】【課題】同期モータが静止状態にある間に、同期モータの回転子の電気角を測定するセンサの異常を検出する。【解決手段】異常検出装置は、複数のホールセンサの出力状態から同期モータ３１の回転子の電気角を測定する第１測定部７０と、ホールセンサとは異なる方法で電気角を測定する第２測定部（７２、４６、４８）と、同期モータ３１が静止状態にある時に、第２測定部（７２、４６、４８）で測定した電気角から複数のホールセンサの出力状態を推定し、この推定結果と第１測定部７０で測定した出力状態とを比較することにより、第１測定部７０が出力する電気角に異常があることを検出する異常検出処理を行う異常検出部４８と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のホールセンサの出力状態から同期モータの回転子の電気角を測定する第１測定部と、
前記ホールセンサとは異なる方法で前記電気角を測定する第２測定部と、
前記同期モータが静止状態にある時に、前記第２測定部で測定した電気角から前記複数のホールセンサの出力状態を推定し、前記推定結果と第１測定部で測定した出力状態とを比較することにより、前記第１測定部が出力する電気角に異常があることを検出する異常検出処理を行う異常検出部と、
を備えることを特徴とするモータの異常検出装置。
【請求項２】
前記異常検出部は、前記異常検出処理によって、正常もしくは異常であると判断できない未定状態であると検出された場合に、前記ホールセンサの出力状態に変化が生じる所定の電気角分、前記回転子を回転させて静止させた後に、前記異常検出処理を再度行う追加異常検出処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の異常検出装置。
【請求項３】
前記異常検出部は、正常もしくは異常であると判断できるまで、前記追加異常検出処理を繰り返すことを特徴とする請求項２に記載の異常検出装置。
【請求項４】
前記同期モータは、車両のステアリング機構に加える操舵補助力を油圧で発生させる電動油圧パワーステアリング装置における、油圧ポンプを駆動するモータであり、
前記異常検出部は、前記車両の電源起動時における前記同期モータの静止状態には、前記未定状態であると判定された場合に前記追加異常検出処理を行うが、前記車両の電源起動後に前記同期モータの制御状態が回転駆動状態から停止状態に移行したことによる、前記同期モータの静止状態には、前記未定状態であると判定された場合に前記追加異常検出処理を行わないことを特徴とする請求項２または３に記載の異常検出装置。
【請求項５】
前記第２測定部は、
前記同期モータの相コイルに発生させる磁束の方向を決定する方向決定部と、
前記同期モータに流れる駆動電流を検出する電流検出部と、
前記磁束を、前記方向決定部が順次決定する複数の方向へそれぞれ方向付けるように前記相コイルを励磁した場合に、各方向での励磁開始時の前記駆動電流の増加率の相違に応じて、前記同期モータの電気角を特定する電気角特定部と、
を備え、
前記方向決定部は、連続する２回の励磁における前記磁束の方向の変化が６０度より大きくなるように前記磁束の方向を定めることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の異常検出装置。
【請求項６】
複数のホールセンサの出力状態を検出する出力検出部と、
前記出力検出部の検出結果に基づいて、同期モータの回転子の電気角を検出する回転状態検出部と、
前記ホールセンサの出力とは異なる測定値から、前記複数のホールセンサの出力状態を推定する出力推定部と、
前記同期モータが静止状態にある時に、前記出力検出部で検出した前記複数のホールセンサの出力状態と、前記出力推定部で推定した前記複数のホールセンサの出力状態とを比較することによって、前記回転状態検出部が検出する電気角に異常があることを検出する異常検出部と、
前記回転状態検出部によって検出された電気角に基づいて前記同期モータを制御するモータ制御部と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で論じられる実施態様は、同期モータの回転子の電気角を検出するセンサに発生した異常の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
同期モータの回転子の電気角を検出するセンサとして、ホール素子を用いたホールセンサが知られている。ホールセンサは回転子磁石の電気角に応じた出力信号を生成する。このため、モータの回転に伴うホールセンサの出力信号の変化が所定の順序に従っているか否かによってホールセンサの異常を検出できる。
【０００３】
なお、モータのロータの回転位置に応じて位置検出信号を出力するホールセンサと、モータの逆起電圧に基づいてモータの推定モータ角度を算出する角度推定部と、ホールセンサから出力される位置検出信号の組み合わせに基づいてモータの回転角度を検出するとともに、その検出した回転角度と推定モータ角度とを比較する比較演算部と、比較演算部の比較結果に基づいてホールセンサの異常を検出するフェールセーフ演算部とを備える、電動式パワーステアリング装置が知られている。
【０００４】
また、モータが所定回転数以下で回転する場合に、回転子の角度による各相間のインダクタンスの相違を利用して電気角を求める電気角検出装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３３５５９１号公報
【特許文献２】特開平７−１７７７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、同期モータの回転子の電気角の検出に使用されるセンサの異常検出は、同期モータが回転している間に行われていた。この場合、同期モータが停止すると回転を再開するまでセンサの異常検出ができないため、センサの異常検出が遅れるという問題があった。
【０００７】
実施態様に係る装置及び方法は、同期モータが静止状態にある間に、同期モータの回転子の電気角を測定するセンサの異常を検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ある実施形態による異常検出装置は、複数のホールセンサの出力状態から同期モータの回転子の電気角を測定する第１測定部と、ホールセンサとは異なる方法で電気角を測定する第２測定部と、同期モータが静止状態にある時に、第２測定部で測定した電気角から複数のホールセンサの出力状態を推定し、この推定結果と第１測定部で測定した出力状態とを比較することにより、第１測定部が出力する電気角に異常があることを検出する異常検出処理を行う異常検出部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本件開示の装置又は方法によれば、同期モータが静止状態にある間に、同期モータの回転子の電気角を測定するセンサの異常を検出することが可能となる。このため、センサの異常の検出遅れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電動油圧パワーステアリング装置の構成図である。
【図２】電動油圧パワーステアリング装置の制御系の構成図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、モータ制御の説明図である。
【図４】モータ制御の状態遷移図である。
【図５】図４の状態遷移により制御された場合の回転速度の変化の説明図である。
【図６】モータ制御の第１例の状態遷移図である。
【図７】図６の状態遷移により制御された場合の回転速度の変化の説明図である。
【図８】ホールセンサの説明図である。
【図９】ホールセンサ出力と電気角との関係の一例を示す図である。
【図１０】故障検出方法の処理の第１例の説明図である。
【図１１】故障検出方法の処理の第２例の説明図である。
【図１２】固定子コイルに流れる電流の説明図である。
【図１３】（Ａ）〜（Ｆ）は、各駆動パターンにおける各コイル電流の向きと、Ｕ相磁極、Ｖ相磁極及びＷ相磁極の極性の説明図である。
【図１４】（Ａ）〜（Ｃ）はＵ相ローサイド素子、Ｖ相ローサイド素子及びＷ相ローサイド素子の駆動信号のタイムチャートであり、（Ｄ）はモータの駆動電流のタイムチャートである。
【図１５】回転子の電気角の決定方法の説明図である。
【図１６】故障検出方法の処理の第３例の説明図である。
【図１７】モータ制御の第２例の状態遷移図である。
【図１８】（Ａ）〜（Ｃ）は、図１２の状態遷移によるモータ制御の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付する図面を参照して本発明の実施例について説明する。以下の説明では、実施形態による異常検出装置が、電動油圧パワーステアリング装置に適用される場合について説明する。しかし、実施形態による異常検出装置は、例えば電動パワーステアリング装置に適用されてもよい。実施形態による異常検出装置は、同期モータの回転子の電気角を測定する測定センサを使用する様々な装置に適用することが可能である。
【００１２】
図１は、電動油圧パワーステアリング装置の構成図である。参照符号４は、車両の前輪を示す。参照符号２、３、５及び６は、それぞれ前輪４の転舵機構のステアリングホイール、コラムシャフト、ラック及びピニオンを示す。また、参照符号２３〜２５及び３０は、それぞれ車速センサ、エンジン制御装置（ＥＦＩ−ＥＣＵ：Electric Fuel Injection - Electronic Control Unit）、警報出力部及び電源を示す。
【００１３】
電動油圧パワーステアリング装置１は、制御部１０と、トルクセンサ２１と、舵角センサ２２と、モータ３１と、ポンプ３２と、パワーシリンダ３３と、位置センサ７０を備える。
【００１４】
トルクセンサ２１及び舵角センサ２２は、それぞれステアリングホイール２の操舵力及び操舵角を検出する。車速センサ２３は、車両の速度を検出する。また、エンジン制御装置２４は、車両に設けられたエンジンを制御する電子制御装置であって、エンジンの制御を行う際にエンジン回転数を検出する。
【００１５】
制御部１０は、トルクセンサ２１、舵角センサ２２、車速センサ２３及びエンジン制御装置２４によってそれぞれ検出された操舵力、操舵角、車両速度及びエンジン回転数にしたがって、モータ３１を駆動する。また、制御部１０には、エンジン制御装置２４からイグニッションスイッチの状態も送られてくる。
【００１６】
モータ３１は、ポンプ３２に動力を供給する三相同期モータ（直流ブラシレスモータ）である。ポンプ３２は、パワーシリンダ３３の油室に油圧を供給することによって、前輪４の転舵機構のラック５に、運転者の操舵力を補助する補助力を加える。
【００１７】
制御部１０は、処理部４０と、プリドライバ５０と、パワー部６０と、増幅器７１と、リレー８０を備える。処理部４０は、トルクセンサ２１、舵角センサ２２、車速センサ２３及びエンジン制御装置２４によってそれぞれ検出された操舵力、操舵角、車両速度及びエンジン回転数にしたがって、モータ３１の制御信号を生成する。
【００１８】
位置センサ７０は、モータ３１の回転子の回転位置の電気角を検出する。本明細書において、回転子の回転位置の電気角を「回転子の電気角」と表記することがある。位置センサ７０は、例えば同期モータの回転子の電気角を検出するホールセンサやレゾルバを備えていたよい。
【００１９】
モータ３１の制御信号を生成する際、処理部４０は、位置センサ７０の検出信号に従って、通電する相コイルを決定する。処理部４０は、モータ３１の各相コイルへ流れる相電流を制御するスイッチング素子をオンオフする相電流制御信号を出力する。
【００２０】
プリドライバ５０は、処理部４０から出力される相電流制御信号を増幅してパワー部６０に供給する。パワー部６０は、増幅された相電流制御信号に従って、電源３０からモータ３１の各相コイルへ流れる相電流を制御するスイッチング素子を駆動する。
【００２１】
処理部４０は、パワー部６０にて検出される温度信号、モータ３１の各相電流、すなわち駆動電流の検出値を示す電流検出信号、及び電源３０の電圧に従って、電動油圧パワーステアリング装置１の異常を検出する。増幅器７１は、電流検出信号を増幅して処理部４０へ供給する。
【００２２】
また、処理部４０は、電流検出信号を利用してモータ３１の回転子の電気角を特定し、位置センサ７０の検出信号によって定まる検出角度の異常を検出する。
【００２３】
処理部４０は、リレー８０を駆動するリレー駆動信号を生成する。処理部４０は、所定の異常を検出した場合、リレー８０を制御して電源３０からパワー部６０への電流の供給を停止する。
【００２４】
また処理部４０は、警報出力部２５を経由して異常を知らせる警報を運転者に出力する。警報出力部２５は、車両のメータでもよくナビゲーション装置でもよい。処理部４０は、警報出力部２５を経由して、例えば位置センサ７０の異常を知らせる警報を出力してよい。
【００２５】
図２は、電動油圧パワーステアリング装置１の制御系の構成図である。処理部４０は、流量指令値演算部４１と、回転数指令値演算部４２と、減算部４３と、フィードバック（ＦＢ）制御部４４と、デューティ演算部４５と、駆動素子決定部４６と、回転数演算部４７と、位置センサ故障検出部４８と、判定部４９を備える。
【００２６】
また、パワー部６０は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６と、電流センサ７２と、温度センサ７３を備える。
【００２７】
流量指令値演算部４１は、トルクセンサ２１、舵角センサ２２、車速センサ２３によってそれぞれ検出された操舵力、操舵角、車両速度にしたがって、ポンプ３２から吐出される作動油の流量の指令値を算出する。
この流量指令値演算部４１では、操舵力や操舵角によって検出するステアリングホイール２の操舵状態に基づいて流量の基本量を算出し、この算出した流量を車速に基づいて、車速が高くなるほど流量が小さくなるように補正することで、作動油の流量の指令値を算出する。
また、流量指令値演算部４１は、エンジン制御装置２４から送られてくるエンジン回転数から判断したエンジンの駆動状態に基づいて、ポンプ３２を駆動させることによる操舵補助制御の実施可否を判断する。詳細には、エンジンが駆動していない状態にあると判断したときには、ポンプ３２を駆動するための電力を供給する電源３０への充電を行う、図示しないオルタネータが発電を行っていない状態にあると判断し、電源３０の充電率の低下を防ぐために操舵補助制御を行わないようにする。
なお、作動油の流量の指令値を生成する際に、ステアリングホイール２の操作状態を検出するためのセンサとしては、トルクセンサ２１と舵角センサ２２の一方のみを用いる構成でも良い。
回転数指令値演算部４２は、流量指令値演算部４１により算出される作動油の流量の指令値に従って、モータ３１の回転数の指令値である回転数指令値を算出する。
【００２８】
減算部４３は、回転数指令値と、回転数演算部４７により算出されたモータ３１の現在の回転数との差分を算出する。フィードバック制御部４４は、差分に応じて、モータ３１の回転数の操作量を決定する。デューティ演算部４５は、フィードバック制御部４４により決定された操作量に応じてモータ３１を駆動する駆動電力のデューティ比を算出する。
【００２９】
駆動素子決定部４６は、位置センサ７０の出力信号によって定まるモータ３１の回転子の現在の電気角と、デューティ演算部４５が算出したデューティ比に応じて、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオンオフさせる相電流制御信号を生成する。駆動素子決定部４６は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオンオフを切り替えることにより、電源３０からモータ３１の各相コイルへ流れる相電流を制御する。
【００３０】
なお、以下の説明では、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３を、それぞれモータ３１のＵ相、Ｖ相及びＷ相のコイルと電源３０との接続をオンオフするハイサイド素子とする。また、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６を、それぞれモータ３１のＵ相、Ｖ相及びＷ相のコイルとグラウンドとの接続をオンオフするローサイド素子とする。
【００３１】
回転数演算部４７は、位置センサ７０の出力信号により定める電気角の変化に従って、モータ３１の回転数（すなわち回転速度）を算出する。電流センサ７２は、モータ３１の全相電流を検出し、検出値を示す電流検出信号を出力する。温度センサ７３は、パワー部６０の温度を検出し、検出値を示す温度信号を出力する。
【００３２】
判定部４９は、温度信号、電流検出信号、電源３０の電圧、回転数演算部４７により算出されるモータ３１の回転数に従って、電動油圧パワーステアリング装置１に生じた異常を検出する。判定部４９は、リレー８０を駆動するリレー駆動信号を生成する。判定部４９は、所定の異常を検出した場合、リレー８０を制御して電源３０からパワー部６０への電流の供給を停止する。
【００３３】
判定部４９は、モータ３１の回転を停止させる停止信号及び／又はモータ３１の回転を制限する制限信号を生成する。回転数指令値演算部４２は、停止信号及び／又は制限信号に従って、モータ３１の回転を停止させ及び／又は制限する。また判定部４９は、警報出力部２５を経由して異常を知らせる警報を運転者に出力する。位置センサ故障検出部４８の処理については後述する。
【００３４】
続いて、制御部１０によるモータ３１の制御について説明する。図３は、制御部１０によるモータ制御の一例の説明図である。図３の（Ａ）は、車両のイグニッションスイッチのオンオフ状態のタイムチャートを示し、図３の（Ｂ）は、電動油圧パワーステアリング装置１の制御状態のタイムチャートであり、図３の（Ｃ）はモータ３１の回転速度のタイムチャートである。
【００３５】
時刻ｔ０においてイグニッションスイッチをオンに切り替えると、電動油圧パワーステアリング装置１は、所定時間が経過するか、トルクセンサ２１又は舵角センサ２２によって操舵状態が検出されるまで、モータ３１を所定のアイドリング回転数で駆動するアイドリング回転制御を開始する。
なお、このアイドリング回転制御は、ポンプ３２を駆動することで油の温度を上昇させる等して、実際に運転者による操舵が行われた際にスムーズに操舵補助が行われるようにするための制御であるので、通常、アイドリング回転数は、実際に運転者による操舵が行われて操舵補助を行う場合の回転数よりも低い回転数に設定されている。
【００３６】
時刻ｔ１においてアイドリング回転が終了した時に運転者による操舵が行われていない場合、制御部１０はモータ３１の回転を停止する。その後時刻ｔ２において操舵が行われると、制御部１０は、モータ３１を、操舵力や操舵角及び車速等に応じた回転速度で回転させる。
【００３７】
その後、時刻ｔ３において操舵が停止すると、制御部１０はモータ３１の回転を再び停止する。このように、制御部１０は、操舵補助の必要があるときだけモータ３１を駆動することによって消費電力を節約する。
【００３８】
図４は、図３に示すモータ制御を実現する状態遷移図の一例である。イグニッションスイッチをオンにすることにより、電動油圧パワーステアリング装置１の現在状態は、待機状態ＳＴ０からアイドリング回転制御が行われるアイドル回転状態ＳＴ１へ遷移する。アイドル回転状態ＳＴ１では、モータ３１は、動作開始直後の所定のアイドル回転を行う。
【００３９】
アイドル回転が実施される所定時間が経過してアイドル回転が終了する時点で操舵が行われていなければ、現在状態は停止状態ＳＴ２へ遷移する。停止状態ＳＴ２では、モータ３１は停止する。アイドル回転が終了する時点で操舵が行われていれば、現在状態は通常制御状態ＳＴ３へ遷移する。通常制御状態ＳＴ３では、モータ３１は操舵力や操舵角及び車速等に応じた回転速度で回転する。その後、停止状態ＳＴ２で操舵が行われれば現在状態は通常制御状態ＳＴ３へ遷移する。また、操舵が停止すれば、現在状態は停止状態ＳＴ２へ遷移する。
【００４０】
アイドル回転状態ＳＴ１及び通常制御状態ＳＴ３で、位置センサ７０の異常、すなわち故障が発生すると、現在状態は、フェールセーフモードＳＴ４へ遷移する。フェールセーフモードＳＴ４では、制御部１０は、延命制御と呼ばれる通常制御とは異なる制御方法でモータ３１を回転させる。
【００４１】
位置センサ７０が故障した場合、図２の駆動素子決定部４６は、現在のモータ３１の回転子の正確な電気角を取得することができない。したがってこの場合には、駆動素子決定部４６は、通常時と異なる制御方法で相電流制御信号を生成する。
【００４２】
例えば、位置センサ７０がホールセンサを備える場合に、Ｕ相ホール素子、Ｖ相ホール素子及びＷ相ホール素子のいずれかの出力が固着する異常が生じた場合を想定する。フェールセーフモードＳＴ４において駆動素子決定部４６は、異常でないホール素子の出力変化に基づいてモータ３１の回転子の電気角を推定し、推定された電気角に応じて相電流制御信号を生成する。
【００４３】
フェールセーフモードＳＴ４でモータ３１の駆動中に操舵が停止すると、現在状態は停止状態ＳＴ２へ遷移する。また、フェールセーフモードＳＴ４においてイグニッションスイッチがオフに切り換えられると、現在状態は待機状態ＳＴ０へ遷移する。
【００４４】
図５は、図４の状態遷移により制御された場合の回転速度の変化の説明図である。時刻ｔ１においてアイドリング回転が停止した後に、位置センサ７０に異常が発生した場合を想定する。その後、時刻ｔ２において操舵が行われることにより現在状態が通常制御状態ＳＴ３へ遷移し、モータの回転が開始する。
【００４５】
このとき、モータ３１の回転が開始してから位置センサ７０の異常検出を行うと、フェールセーフモードＳＴ４への遷移が遅れる。この結果、通常制御状態ＳＴ３への遷移時刻ｔ２からフェールセーフモードＳＴ４への遷移時刻ｔ４までの間、モータ３１の回転速度が不足する。点線９０は本来のモータ回転速度のグラフを示し、実線９１は位置センサ７０の異常により低下したモータ回転速度のグラフを示す。
【００４６】
このように、操舵補助の必要があるときだけモータ３１を駆動する電動油圧パワーステアリング装置１の場合、モータ３１の回転が開始してから位置センサ７０の異常検出を行うと、モータが停止する都度、操舵補助の遅れが生じる。
【００４７】
この問題を解決するため、図２に示す位置センサ故障検出部４８は、モータ３１が静止状態にある時に位置センサ７０に発生した異常を検出する。
【００４８】
位置センサ故障検出部４８は、停止状態ＳＴ２において位置センサ７０の出力状態を検出する。以下、位置センサ７０の出力状態から測定されるモータ３１の回転子の電気角を「電気角Ａ」と表記する。
【００４９】
また、位置センサ故障検出部４８は、停止状態ＳＴ２において、位置センサ７０とは異なる他の測定手段によって、モータ３１の回転子の電気角を測定する。この測定手段による測定値を「電気角Ｂ」と表記する。電気角Ｂを測定するこの測定手段の一例については後述する。
【００５０】
なお、位置センサ７０及び電気角Ｂを測定する測定手段は、それぞれ第１測定部及び第２測定部の一例である。また、位置センサ故障検出部４８は異常検出部の一例である。また、電気角Ａ及び電気角Ｂは、それぞれ第１測定角及び第２測定角の一例である。
【００５１】
位置センサ故障検出部４８は、電気角Ｂから位置センサ７０の出力状態を推定する。例えば、位置センサ故障検出部４８は、位置センサ７０の出力状態が、モータ３１の回転子が電気角Ｂにあるときに予定される出力状態と同じであると推定してよい。位置センサ故障検出部４８は、電気角Ｂから推定した出力状態と位置センサ７０の実際の出力状態とを比較し、両者が異なる場合に位置センサ７０による電気角Ａの異常や位置センサ７０の異常を検出する。
【００５２】
位置センサ故障検出部４８は、電気角Ａや位置センサ７０の異常が検出されたことを示す異常検出信号を、駆動素子決定部４６及び回転数演算部４７へ出力する。なお、位置センサ故障検出部４８は、電気角Ａを測定し、電気角Ａと電気角Ｂとを比較し、電気角Ａと電気角Ｂとが異なる場合に、電気角Ａや位置センサ７０の異常を検出してもよい。
【００５３】
異常検出信号を受信した場合、駆動素子決定部４６及び回転数演算部４７は、フェールセーフモードＳＴ４で動作する。フェールセーフモードＳＴ４において駆動素子決定部４６及び回転数演算部４７は、予め定められた所定の延命制御処理によって、相電流制御信号の生成及び回転数の算出を行う。
【００５４】
図６は、モータ制御の第１例の状態遷移図である。図４の状態遷移図に、停止状態ＳＴ２において位置センサの故障が検出された場合にフェールセーフモードＳＴ４へ遷移する辺が加えられている。
【００５５】
すなわち、停止状態ＳＴ２において位置センサ７０の故障が検出された場合には、操舵補助の必要が生じたとき、現在状態は、フェールセーフモードＳＴ４へ直接遷移する。言い換えれば、停止状態ＳＴ２において位置センサ７０の故障が検出された場合には、操舵補助の必要が生じたとき、制御部１０は、延命制御によるモータ３１の駆動を直接開始する。
【００５６】
図７は、図６の状態遷移により制御された場合の回転速度の変化の説明図である。時刻ｔ２においてアイドリング回転が停止して停止状態ＳＴ２へ遷移した後に、位置センサ７０に異常が発生した場合を想定する。
【００５７】
位置センサ故障検出部４８は、停止状態ＳＴ２において位置センサ７０の出力状態及び電気角Ｂを取得し、位置センサ７０の異常を検出する。その後、時刻ｔ５において操舵補助の必要が生じたとき、現在状態はフェールセーフモードＳＴ４へ直接遷移する。
【００５８】
この結果、制御部１０は、モータ３１の回転開始直後から、本来予定される回転速度と同様の回転速度でモータ３１を駆動することができる。このため回転開始からモータ３１の回転速度が不足しないため、操舵補助の遅れが生じない。
【００５９】
このように、本実施例によれば、操舵補助の必要があるときだけモータ３１を駆動する電動油圧パワーステアリング装置１の場合に、モータ停止中に位置センサ７０の異常が発生しても、操舵補助の遅れを防止することができる。
【００６０】
以下、位置センサ７０がホールセンサを備える場合の実施例について説明する。図８は、ホールセンサを備える位置センサ７０の説明図である。参照符号３４及び３５は、それぞれモータ３１の回転子と固定子を模式的に示す。参照符号３４Ｓ及び３４Ｎは、それぞれ回転子３４のＳ極及びＮ極である。参照符号３５Ｕ、３５Ｖ及び３５Ｗは、それぞれ固定子３５のＵ相磁極、Ｖ相磁極及びＷ相磁極を示す。参照符号３６Ｕ、３６Ｖ及び３６Ｗは、それぞれ固定子３５のＵ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルを示す。
【００６１】
位置センサ７０は、回転子３４の磁極の位置を検出するためのＵ相ホール素子７１Ｕ、Ｖ相ホール素子７１Ｖ及びＷ相ホール素子７１Ｗを備える。Ｕ相ホール素子７１Ｕ、Ｖ相ホール素子７１Ｖ及びＷ相ホール素子７１Ｗを総称して「ホール素子７１」と表記することがある。各ホール素子７１は、１２０度の間隔の間隔を隔てた電気角において回転子３４の磁極の種類を検出する。例えば、ある実施例ではホール素子７１に対応する回転子３４のＳ極３４Ｓに近接すると「Ｈ」レベルを出力し、Ｎ極３４Ｎに近接すると「Ｌ」レベルを出力する。
【００６２】
ある実施例では、回転子３４の正回転の向きが反時計回りであると定め、Ｕ相ホール素子７１Ｕに近接する磁極がＮ極３４ＮからＳ極３４Ｓに変化する時の回転子の電気角を「０」度と定める。図８は、このように電気角の回転方向及び位相を決定した場合における電気角「０」度の回転子の状態を示す。また、同様の場合のホールセンサの出力と電気角との関係の一例を図９に示す。
【００６３】
例えばＵ相ホール素子は、電気角が０〜１８０度の間に「Ｈ」レベルを出力し、電気角が１８０〜３６０度の間に「Ｌ」レベルを出力する。Ｖ相ホール素子は、電気角が１２０〜３００度の間に「Ｈ」レベルを出力し、電気角が０〜１２０度及び３００〜３６０度の間に「Ｌ」レベルを出力する。Ｗ相ホール素子は、電気角が０〜６０度及び２４０〜３６０度の間に「Ｈ」レベルを出力し、電気角が６０〜２４０度の間に「Ｌ」レベルを出力する。
【００６４】
この例の場合、位置センサ故障検出部４８は、Ｕ相ホール素子、Ｖ相ホール素子及びＷ相ホール素子の出力がそれぞれ「Ｈ」レベル、「Ｌ」レベル及び「Ｈ」レベルである場合、電気角が０〜６０度であると判定する。また、位置センサ故障検出部４８は、Ｕ相ホール素子、Ｖ相ホール素子及びＷ相ホール素子の出力がそれぞれ「Ｈ」レベル、「Ｌ」レベル及び「Ｌ」レベルである場合、電気角が６０〜１２０度であると判定する。また、位置センサ故障検出部４８は、Ｕ相ホール素子、Ｖ相ホール素子及びＷ相ホール素子の出力がそれぞれ「Ｈ」レベル、「Ｈ」レベル及び「Ｌ」レベルである場合、電気角が１２０〜１８０度であると判定する。
【００６５】
同様に、位置センサ故障検出部４８は、Ｕ相ホール素子、Ｖ相ホール素子及びＷ相ホール素子の出力がそれぞれ「Ｌ」レベル、「Ｈ」レベル及び「Ｌ」レベルである場合、電気角が１８０〜２４０度であると判定する。また、位置センサ故障検出部４８は、Ｕ相ホール素子、Ｖ相ホール素子及びＷ相ホール素子の出力がそれぞれ「Ｌ」レベル、「Ｈ」レベル及び「Ｈ」レベルである場合、電気角が２４０〜３００度であると判定する。また、位置センサ故障検出部４８は、Ｕ相ホール素子、Ｖ相ホール素子及びＷ相ホール素子の出力がそれぞれ「Ｌ」レベル、「Ｌ」レベル及び「Ｈ」レベルである場合、電気角が３００〜３６０度であると判定する。
【００６６】
図８を参照する。ホール素子７１が回転子の磁極を検出する角度位置は、固定子３５の各磁極３５Ｕ、３５Ｖ及び３５Ｗの方向とは異なっていてよい。ホール素子７１が回転子の磁極を検出する角度位置を、ホール素子の「取付角度」と表記することがある。図８において参照符号３８はＵ相ホール素子７１Ｕの取付角度を示す。
【００６７】
図８の例では、Ｕ相ホール素子７１Ｕ、Ｖ相ホール素子７１Ｖ及びＷ相ホール素子７１Ｗの取付角度は、Ｕ相磁極３５Ｕ、Ｖ相磁極３５Ｖ及びＷ相磁極３５Ｗの方向よりもずれ角Ａｈ分だけ進んでいる。例えば、デルタ結線のモータの場合ずれ角Ａｈは３０度であってよく、Ｙ結線のモータの場合ずれ角Ａｈは０度であってよい。ずれ角Ａｈは他の角度でもよい。
【００６８】
位置センサ故障検出部４８は、ホール素子７１の出力状態と、その他の測定手段により測定された電気角Ｂから推定されるホール素子７１の出力状態とが異なる場合に、位置センサ７０の異常を検出する。
【００６９】
ホール素子７１の出力状態と電気角Ｂから推定される出力状態とが異なる場合、位置センサ故障検出部４８は、電気角Ｂから推定される出力状態の方が正しいと仮定して、Ｕ相ホール素子７１Ｕ、Ｖ相ホール素子７１Ｖ及びＷ相ホール素子７１Ｖの中から誤った信号を出力している素子を選択する。位置センサ故障検出部４８は、選択した素子を故障素子として特定する故障素子特定信号を生成する。
【００７０】
位置センサ故障検出部４８は、位置センサ７０の異常が検出されたことを示す異常検出信号とともに、故障素子特定信号を回転数演算部４７及び駆動素子決定部４６へ出力する。異常検出信号の受信によって、回転数演算部４７及び駆動素子決定部４６はフェールセーフモードＳＴ４で動作する。
【００７１】
フェールセーフモードＳＴ４において回転数演算部４７は、例えば、故障素子以外の素子の出力信号を用いてモータ３１の回転数を算出する。また、駆動素子決定部４６は、例えば故障素子以外の素子の出力信号を用いて判定したモータ３１の回転周期と、故障素子以外の素子の出力信号に従って、モータ３１の回転子の電気角を推定する。推定した電気角に応じて、相電流制御信号を生成する。
【００７２】
続いて、位置センサ７０としてホールセンサが使用される場合の故障検出方法の例を説明する。図１０は、故障検出方法の処理の第１例の説明図である。なお、他の実施態様においては、下記のオペレーションＡＡ〜ＡＮの各オペレーションはステップであってもよい。
【００７３】
オペレーションＡＡにおいて位置センサ故障検出部４８は、変数ｉに値「０」を代入する。オペレーションＡＢにおいて位置センサ故障検出部４８は、変数ｉが所定数Ｎより小さいか否かを判定する。変数ｉが所定数Ｎよりも小さい場合（オペレーションＡＢ：Ｙ）には、オペレーションＡＣへ処理が移行する。変数ｉが所定数Ｎよりも小さくない場合（オペレーションＡＢ：Ｎ）には、オペレーションＡＬへ処理が移行する。
【００７４】
オペレーションＡＣにおいて位置センサ故障検出部４８は、ホールセンサ７０の出力状態を測定する。測定されたホールセンサ７０の出力状態を「出力状態Ａ」と表記する。オペレーションＡＤにおいて、ホールセンサ７０の出力状態から電気角Ａが求められる。電気角Ａの決定は位置センサ７０において実行してもよく、ホールセンサ７０の測定結果を利用する駆動素子決定部４６は回転数演算部４７にて行ってもよい。位置センサ故障検出部４８が電気角Ａを求めてもよい。
【００７５】
なお、オペレーションＡＣ及びＡＤは通常制御状態ＳＴ３にあるときに行われる処理であってよい。駆動素子決定部４６は、オペレーションＡＤで決定された電気角Ａに応じて相電流制御信号を生成してよい。また、回転数演算部４７は、オペレーションＡＤで決定された電気角Ａの変化に応じてモータ３１の回転数を算出してよい。また、異常検出処理としては、オペレーションＡＤにおける電気角Ａの決定を省いてもよい。
【００７６】
オペレーションＡＥにおいて、ホールセンサ７０以外の他の測定手段は、モータ３１が静止したそのままの状態で電気角Ｂを測定する。オペレーションＡＦにおいて位置センサ故障検出部４８は、電気角Ｂに基づいてホールセンサ７０から出力することが予定される出力状態を推定する。電気角Ｂに基づいて推定された出力状態を「出力状態Ｂ」と表記する。
【００７７】
オペレーションＡＧにおいて位置センサ故障検出部４８は、出力状態Ａと出力状態Ｂを比較する。出力状態Ａと出力状態Ｂが等しい場合（オペレーションＡＧ：Ｙ）には、オペレーションＡＨへ処理が移行する。出力状態Ａと出力状態Ｂが異なる場合（オペレーションＡＧ：Ｎ）には、オペレーションＡＩへ処理が移行する。なお、オペレーションＡＧにおいて位置センサ故障検出部４８は、電気角Ａと電気角Ｂとを比較してもよい。そして電気角Ａと電気角Ｂが等しい場合（オペレーションＡＧ：Ｙ）には、オペレーションＡＨへ処理が移行してもよい。電気角Ａと電気角Ｂが異なる場合（オペレーションＡＧ：Ｎ）には、オペレーションＡＩへ処理が移行してもよい。
【００７８】
オペレーションＡＨにおいて位置センサ故障検出部４８は、第ｉ番目の状態変数ｓｔａｔｕｓ［ｉ］に値「正常」を代入するその後、オペレーションＡＪに処理が移行する。
【００７９】
オペレーションＡＩにおいて位置センサ故障検出部４８は、第ｉ番目の状態変数ｓｔａｔｕｓ［ｉ］に値「異常」を代入する。その後、オペレーションＡＪに処理が移行する。
【００８０】
オペレーションＡＪにおいて位置センサ故障検出部４８は、変数ｉの値を１つ増加させる。オペレーションＡＫにおいて位置センサ故障検出部４８は、ホールセンサの出力状態に変化が生じる所定の回転角度分だけモータを回転させることにより、モータの回転位置を、次にホールセンサ７０の検出信号を取得する電気角へ位置付けて静止させる。
【００８１】
なお、電動油圧パワーステアリング装置１では、上述のようにラック５がモータ３１の動力で直接駆動されるものではなく、運転者が操舵を行った場合にステアリングホイールに加える駆動力を、モータで駆動される油圧ポンプにより生じる動力で補助する。このため、運転者が操舵操作を行わない限り、オペレーションＡＫにおいてモータを駆動しても、運転者の意思に関係なく操舵が行われることはない。
【００８２】
オペレーションＡＫにおいて位置センサ故障検出部４８は、次にホールセンサ７０の検出信号を取得する電気角へモータ３１の回転位置を位置付けるための指示信号を、駆動素子決定部４６に出力する。
【００８３】
この指示信号を生成するため、位置センサ故障検出部４８は、例えば、Ｕ相ホール素子７１Ｕ、Ｖ相ホール素子７１Ｖ及びＷ相ホール素子７１Ｗの出力値の組み合わせが互いに異なる電気角の組み合わせと順序を予め定めておく。
【００８４】
例えば、１〜６０度の電気角をＡ１、６１〜１２０度の電気角をＡ２、１２１〜１２０度の電気角をＡ３、１８１〜２４０度の電気角をＡ４、２４１〜３００度の電気角をＡ５、３０１〜３６０度の電気角をＡ６と表記する。位置センサ故障検出部４８には、予め定めた電気角Ａ１〜Ａ６を含む電気角の組み合わせを記憶する。各電気角Ａ１〜Ａ６における各ホール素子７１の出力値の組み合わせ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）は、それぞれ（Ｈ，Ｌ，Ｈ）、（Ｈ，Ｌ，Ｌ）、（Ｈ，Ｈ，Ｌ）、（Ｌ，Ｈ，Ｌ）、（Ｌ，Ｈ，Ｈ）及び（Ｌ，Ｌ，Ｈ）となり、互いに異なる。
【００８５】
また位置センサ故障検出部４８には、予め定めた電気角Ａ１〜Ａ６間の順序を記憶しておく。位置センサ故障検出部４８は、この順序において、オペレーションＡＣで測定した電気角Ａの次に指定された電気角を、次にホールセンサ７０の検出信号を取得する電気角として決定する。
【００８６】
オペレーションＡＫの後、処理はオペレーションＡＢへ戻る。
【００８７】
オペレーションＡＬにおいて位置センサ故障検出部４８は、状態変数ｓｔａｔｕｓ［ｉ］（ｉは０〜（Ｎ−１）の自然数）のいずれかの値が「異常」であるか否かを判定する。状態変数ｓｔａｔｕｓ［ｉ］のいずれの値も「異常」でない場合（オペレーションＡＬ：Ｎ）、オペレーションＡＭへ処理は移行する。状態変数ｓｔａｔｕｓ［ｉ］のいずれかの値が「異常」である場合（オペレーションＡＬ：Ｙ）、オペレーションＡＮへ処理は移行する。
【００８８】
オペレーションＡＭにおいて位置センサ故障検出部４８は、ホールセンサ７０の出力信号により測定される電気角Ａが異常でないと判定する。その結果、回転数演算部４７及び駆動素子決定部４６は、操舵補助を行う際に通常制御状態ＳＴ３で動作する。その後処理は終了する。
【００８９】
オペレーションＡＮにおいて位置センサ故障検出部４８は、ホールセンサ７０の出力信号により測定される電気角Ａが異常であると判定する。その結果、回転数演算部４７及び駆動素子決定部４６は、操舵補助を行う際にフェールセーフモードＳＴ４で動作する。その後処理は終了する。
【００９０】
本実施例によれば、位置センサ故障検出部４８は、所定数Ｎ個の電気角におけるセンサの検出結果に基づいてホールセンサ７０の出力により測定される電気角の異常を検出する。１つの電気角の検出結果では、ホールセンサ７０に生じる全ての故障内容を検出することはできないため、所定数Ｎを１よりも大きな数に指定することによって、検出できる故障内容を増やすことが可能となる。
【００９１】
以下、表１に各電気角において検出可能な故障内容を示す。
【００９２】
【表１】
2012182929.tif 000003
【００９３】
例えば、１度〜６０度の電気角の範囲では、Ｕ相ホール素子７１Ｕ及びＷ相ホール素子７１ＷがＬレベル側に固着する故障を検出できるが、Ｈレベル側に固着する故障を検出できない。また、Ｖ相ホール素子７１ＶがＨレベル側に固着する故障を検出できるが、Ｌレベル側に固着する故障を検出できない。
【００９４】
同様に、６１度〜１２０度の電気角の範囲では、Ｕ相ホール素子７１ＵがＬレベル側に固着する故障を検出できるが、Ｈレベル側に固着する故障を検出できない。また、Ｖ相ホール素子７１Ｖ及びＷ相ホール素子７１ＷがＨレベル側に固着する故障を検出できるが、Ｌレベル側に固着する故障を検出できない。
【００９５】
表１より、４個以上の電気角におけるセンサの検出結果に基づいてホールセンサ７０の異常を検出すれば、ホールセンサ７０に生じうる全ての故障内容を検出することが可能である。したがって、上記の所定数Ｎは「３」より大きいことが好適である。
【００９６】
次に、他の検出方法の処理の例を示す。図１１は、故障検出方法の処理の第２例の説明図である。なお、他の実施態様においては、下記のオペレーションＡＡ〜ＡＧ及びＡＰ〜ＡＴの各オペレーションはステップであってもよい。
【００９７】
オペレーションＡＡ及びオペレーションＡＦの各処理は、図１０を参照して説明した各々の処理と同様である。オペレーションＡＧにおいて位置センサ故障検出部４８は、出力状態Ａと出力状態Ｂを比較する。出力状態Ａと出力状態Ｂが等しい場合（オペレーションＡＧ：Ｙ）には、オペレーションＡＱへ処理が移行する。出力状態Ａと出力状態Ｂが異なる場合（オペレーションＡＧ：Ｎ）には、オペレーションＡＯへ処理が移行する。なお、上述と同様にオペレーションＡＧにおいて位置センサ故障検出部４８は、出力状態Ａと出力状態Ｂの比較に代えて電気角Ａと電気角Ｂとを比較してもよい。
【００９８】
オペレーションＡＯにおいて位置センサ故障検出部４８は、ホールセンサ７０の出力信号により測定される電気角Ａが異常であると判定する。オペレーションＡＰにおいて回転数演算部４７及び駆動素子決定部４６は、操舵補助を行う際にフェールセーフモードＳＴ４で動作する。その後処理は終了する。
【００９９】
オペレーションＡＧにおいて出力状態Ａと出力状態Ｂが等しいと判断された状態（オペレーションＡＧ：Ｙ）は、位置センサ故障検出部４８が、電気角Ａが異常であるか否か判定できない未定状態である。オペレーションＡＱにおいて位置センサ故障検出部４８は、変数ｉの値を１つ増加させる。オペレーションＡＲにおいて位置センサ故障検出部４８は、モータの回転位置を、次にホールセンサ７０の検出信号を取得する電気角へ位置付けて静止させる。オペレーションＡＲの後、処理はオペレーションＡＢへ戻る。
【０１００】
続いて、オペレーションＡＳ以降の処理を説明する。位置センサ故障検出部４８は、Ｎ個の電気角における異常検出処理において電気角Ａの異常が検出されなかったため、オペレーションＡＳにおいて位置センサ故障検出部４８は電気角Ａが正常であると判定する。オペレーションＡＴにおいて回転数演算部４７及び駆動素子決定部４６は、操舵補助を行う際に通常制御状態ＳＴ３で動作する。その後処理は終了する。
【０１０１】
本実施例によれば、オペレーションＡＯにおいて異常が検出され次第、異常検出処理を終了するので、異常検出処理の処理量を低減し、消費電力を低減することができる。
【０１０２】
次に、電気角Ｂを測定する測定手段の例について説明する。本例では、相コイルが発生させる磁界の向きと回転子の磁極の向きとの関係によって相コイルに流れる電流の流れ易さが異なることを利用して、回転子の電気角を検出する。
【０１０３】
すなわち、固定子磁極のコイルが発生させる磁界の向きと回転子の磁極の向きとがより近い場合には、両者の発生磁場の合成が大きくなるため固定子のコアが磁気飽和しやすくなる。このため相コイルのインダクタンスがより小さくなって電流が流れやすくなるため、励磁開始時に流れる相電流、すなわち駆動電流の電流変化がより大きくなる。
【０１０４】
位置センサ故障検出部４８は、モータ３１の相コイルが、複数の異なる電気角の方向の磁束を順次発生するように、駆動素子決定部４６にスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を駆動させる指示信号を出力する。
【０１０５】
以下の表２に、６つの異なる電気角の方向の磁束を発生させるためのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の駆動パターンの例を示す。
【０１０６】
【表２】
2012182929.tif 000004
【０１０７】
駆動パターン１では、Ｕ相ハイサイド素子Ｑ１、Ｖ相ハイサイド素子Ｑ２及びＷ相ローサイド素子Ｑ６をオフ状態にし、Ｕ相ローサイド素子Ｑ４、Ｖ相ローサイド素子Ｑ５及びＷ相ハイサイド素子Ｑ３をオン状態にする。
【０１０８】
駆動パターン２では、Ｕ相ハイサイド素子Ｑ１、Ｖ相ハイサイド素子Ｑ２及びＷ相ローサイド素子Ｑ６をオン状態にし、Ｕ相ローサイド素子Ｑ４、Ｖ相ローサイド素子Ｑ５及びＷ相ハイサイド素子Ｑ３をオフ状態にする。
【０１０９】
駆動パターン３では、Ｕ相ハイサイド素子Ｑ１、Ｖ相ローサイド素子Ｑ５及びＷ相ハイサイド素子Ｑ３をオン状態にし、Ｕ相ローサイド素子Ｑ４、Ｖ相ハイサイド素子Ｑ２及びＷ相ローサイド素子Ｑ６をオフ状態にする。
【０１１０】
駆動パターン４では、Ｕ相ハイサイド素子Ｑ１、Ｖ相ローサイド素子Ｑ５及びＷ相ハイローサイド素子Ｑ３をオフ状態にし、Ｕ相ローサイド素子Ｑ４、Ｖ相ハイサイド素子Ｑ２及びＷ相ローサイド素子Ｑ６をオン状態にする。
【０１１１】
また例えば、駆動パターン５では、Ｕ相ハイサイド素子Ｑ１、Ｖ相ローサイド素子Ｑ５及びＷ相ローサイド素子Ｑ６をオン状態にし、Ｕ相ローサイド素子Ｑ４、Ｖ相ハイサイド素子Ｑ２及びＷ相ハイサイド素子Ｑ３をオフ状態にする。
【０１１２】
また例えば、駆動パターン６では、Ｕ相ハイサイド素子Ｑ１、Ｖ相ローサイド素子Ｑ５及びＷ相ローサイド素子Ｑ６をオフ状態にし、Ｕ相ローサイド素子Ｑ４、Ｖ相ハイサイド素子Ｑ２及びＷ相ハイサイド素子Ｑ３をオン状態にする。
【０１１３】
次に、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の駆動パターンにおいてモータ３１の固定子に発生する磁束について説明する。以下の説明では、モータ３１の構成を説明する説明図として図８を参照する。また、以下の説明は、モータ３１は固定子コイル３６Ｕ、３６Ｖ及び３６Ｗがデルタ結線によって接続されている例について説明する。しかしモータ３１は、Ｙ結線のモータであってもよい。
【０１１４】
図１２は、デルタ結線によって接続されている固定子コイル３６Ｕ、３６Ｖ及び３６Ｗに流れる電流の説明図である。参照符号３７Ｕは、Ｕ相ハイサイド素子Ｑ１及びＵ相ローサイド素子Ｑ４の接続点が接続されるモータ３１のＵ端子である。同様に参照符号３７Ｖは、Ｖ相ハイサイド素子Ｑ２及びＶ相ローサイド素子Ｑ５の接続点が接続されるＶ端子である。参照符号３７Ｗは、Ｗ相ハイサイド素子Ｑ３及びＷ相ローサイド素子Ｑ６の接続点が接続されるＶ端子である。
【０１１５】
Ｕ相ハイサイド素子Ｑ１、Ｖ相ハイサイド素子Ｑ２及びＷ相ハイサイド素子Ｑ３がオン状態になると、それぞれＵ端子３７Ｕ、Ｖ端子３７Ｖ及びＷ端子３７Ｗへ相電流が流れ込む。一方で、Ｕ相ローサイド素子Ｑ４、Ｖ相ローサイド素子Ｑ５及びＷ相ローサイド素子Ｑ６がオン状態になると、それぞれＵ端子３７Ｕ、Ｖ端子３７Ｖ及びＷ端子３７Ｗから相電流が流れ出す。図１２は、Ｗ相ハイサイド素子Ｑ３がオン状態であり、Ｕ相ローサイド端子Ｑ４及びＶ相ローサイド端子Ｑ５がオン状態である場合の相電流を示す。Ｗ相コイル３６Ｗの相電流はＷ相端子３７ＷからＵ相端子３７Ｕへ流れる。Ｖ相コイル３６Ｖの相電流はＷ相端子３７ＷからＶ相端子３７Ｖへ流れる。
【０１１６】
図１３の（Ａ）〜図１３の（Ｆ）は、表２の駆動パターン１〜６における各コイル電流の向きと、Ｕ相磁極３５Ｕ、Ｖ相磁極３５Ｖ及びＷ相磁極３５Ｗの極性との関係の一例を示す説明図である。各コイル電流の向きと各磁極の極性との間の関係は、モータ３１の構成によって異なっていてよい。図示の通り、Ｕ相コイル３６Ｕは、Ｕ端子３７ＵからＶ端子３７Ｖに相電流が流れるときにＵ相磁極３５ＵがＮ極になり、Ｖ端子３７ＶからＵ端子３７Ｕに相電流が流れるときにＵ相磁極３５ＵがＳ極になるように巻かれている。Ｖ相コイル３６Ｖは、Ｖ端子３７ＶからＷ端子３７Ｗに相電流が流れるときにＶ相磁極３５ＶがＮ極になり、Ｗ端子３７ＷからＶ端子３７Ｖに相電流が流れるときにＶ相磁極３５ＶがＳ極になるように巻かれている。Ｗ相コイル３６Ｗは、Ｗ端子３７ＷからＵ端子３７Ｕに相電流が流れるときにＷ相磁極３５ＷがＮ極になり、Ｕ端子３７ＵからＷ端子３７Ｗに相電流が流れるときにＷ相磁極３５ＷがＳ極になるように巻かれている。
【０１１７】
この結果、図１３の（Ａ）に示すように、駆動パターン１の場合にはＷ相磁極３５ＷがＮ極となりＶ相磁極３６ＶがＳ極となる。図１３の（Ｂ）に示すように、駆動パターン２の場合にはＶ相磁極３５ＶがＮ極となりＷ相磁極３６ＷがＳ極となる。図１３の（Ｃ）に示すように、駆動パターン３の場合にはＵ相磁極３５ＵがＮ極となりＶ相磁極３６ＶがＳ極となる。
【０１１８】
図１３の（Ｄ）に示すように、駆動パターン４の場合にはＶ相磁極３５ＶがＮ極となりＵ相磁極３６ＵがＳ極となる。図１３の（Ｅ）に示すように、駆動パターン５の場合にはＵ相磁極３５ＵがＮ極となりＷ相磁極３６ＷがＳ極となる。図１３の（Ｆ）に示すように、駆動パターン６の場合にはＷ相磁極３５ＷがＮ極となりＵ相磁極３６ＵがＳ極となる。
【０１１９】
位置センサ故障検出部４８は、各駆動パターン１〜６により相コイルに駆動電流を流している間に、電流センサ７２によって検出されるモータ３１の駆動電流の変化を検出する。位置センサ故障検出部４８は、各駆動パターン１〜６における励磁開始の駆動電流の変化率の大小関係にしたがって電気角Ｂを決定する。
【０１２０】
図１４の（Ａ）〜図１４の（Ｃ）はＵ相ローサイド素子Ｑ４、Ｖ相ローサイド素子Ｑ５及びＷ相ローサイド素子Ｑ６の駆動信号のタイムチャートである。図１４の（Ｄ）は電流センサ７２によって検出されるモータ３１の駆動電流のタイムチャートである。時刻ｔ１、ｔ２…ｔ６において、それぞれ駆動パターン１、２…６の駆動電流が印加されている。例えば、位置センサ故障検出部４８は、駆動電流の値が所定の閾値に至るまでの時間がより短い場合ほど、駆動電流の変化率がより大きいと判定してよい。例えば、図１４の（Ｄ）に示す時間Δｔは、駆動パターン１が印加された時刻ｔ１から、駆動電流の値が所定の閾値Ｖｔに至るまでの時間を示している。
【０１２１】
位置センサ故障検出部４８は、他の時刻ｔ２〜ｔ６においても、駆動パターン２〜６が印加された時刻から駆動電流の値が所定の閾値Ｖｔに至るまでの時間Δｔをそれぞれ決定する。位置センサ故障検出部４８は、各駆動パターンで決定されたΔｔの長短に応じて、各駆動パターンにおける駆動電流の変化率の大小を決定する。また、例えば位置センサ故障検出部４８は、所定期間に変化した駆動電流がより大きい場合ほど、駆動電流の変化率がより大きいと判定してもよい。
【０１２２】
回転子の電気角がある角度のとき、各駆動パターンにおける駆動電流の変化率の大小関係がどうなるかは、コイルの結合方式やコイル巻線の方向などといったモータの構成の相違や、ホール素子７１の取付角度によって異なる。以下の説明では、モータ３１はデルタ結線のコイルであり、ホール素子の取付角度と固定子磁極の方向とのずれ角Ａｈが３０°であり、コイル巻線の方向が図１３の（Ａ）〜図１３の（Ｆ）に示す通りである場合における電気角Ｂを決定方法の一例を説明する。
【０１２３】
位置センサ故障検出部４８は、駆動電流の変化が最も大きい駆動パターンと、２番目に大きい駆動パターンを決定する。位置センサ故障検出部４８は、駆動電流の変化が最も大きい駆動パターンと２番目に大きい駆動パターンとの組合わせに応じて電気角Ｂを決定する。例えば、位置センサ故障検出部４８は、予め決定された、電気角Ｂと駆動電流の変化が最も大きい駆動パターン及び２番目に大きい駆動パターンの各組合わせとの対応関係を記憶する。下の表３は、この対応関係を示す表である。
【０１２４】
【表３】
2012182929.tif 000005
【０１２５】
例えば表３は、駆動パターン２において駆動電流の変化が最も大きく、駆動パターン５において２番目に駆動電流の変化が大きい場合には、回転子の電気角Ｂは０°〜３０°の範囲であることを示している。また例えば表３は、駆動パターン２において駆動電流の変化が最も大きく、駆動パターン４において２番目に駆動電流の変化が大きい場合には、回転子の電気角Ｂは３０°〜６０°の範囲であることを示している。
【０１２６】
位置センサ故障検出部４８は、最も大きい駆動電流の変化と２番目に大きな駆動電流の変化が検出された駆動パターンの組み合わせを決定し、この組合わせに対応する電気角を、電気角Ｂとして表３から読み出す。
【０１２７】
例えば、駆動電流が図１４の（Ｄ）に示すように変化した場合、駆動パターン３において駆動電流の変化が最も大きく、駆動パターン１において２番目に駆動電流の変化が大きい。すなわち、このような駆動電流の変化が発生する回転子の電気角Ｂの状態を図１５に示す。回転子の電気角Ｂは２１０°〜２４０°の範囲にある。この状態では、Ｕ相磁極３５ＵがＮ極でありＶ相磁極３５ＶがＳ極であるとき、固定子磁極のコイルが発生させる磁界の向きと回転子の磁極の向きが最も近くなる。このため、駆動パターン３において駆動電流の変化が最も大きくなる。また、Ｗ相磁極３５ＷがＮ極でありＶ相磁極３５ＶがＳ極であるとき、固定子磁極のコイルが発生させる磁界の向きと回転子の磁極の向きが２番目に最も近くなる。このため、駆動パターン１において駆動電流の変化が最も大きくなる。位置センサ故障検出部４８は、表３に従って、電気角Ｂが２１０°〜２４０°の範囲にあると判断する。
【０１２８】
なお、駆動パターン１及び２によりそれぞれ発生する磁束同士は、磁束の向きが６０度以上離れている。駆動パターン２及び３によりそれぞれ発生する磁束同士、駆動パターン３及び４によりそれぞれ発生する磁束同士、駆動パターン４及び５によりそれぞれ発生する磁束同士、駆動パターン５及び６によりそれぞれ発生する磁束同士も同様である。
【０１２９】
したがって、位置センサ故障検出部４８が駆動パターン１、２、３、４、５及び６の順序で駆動パターンを変化させた場合、連続して発生する２回の磁束の向きの変化量は６０度よりも大きい。このような順序で駆動パターンを印加することにより、通常の回転制御よりもモータ３１は回転しにくくなる。
【０１３０】
さらに、駆動パターン１及び２によりそれぞれ発生する磁束同士、駆動パターン３及び４によりそれぞれ発生する磁束同士、駆動パターン５及び６によりそれぞれ発生する磁束同士は、磁束の方向が１８０度異なる。このように、連続して発生する２回の磁束の向きを１８０度変化させることにより、さらにモータ３１が回転しにくくなる。
【０１３１】
続いて、制御部１０によるモータ３１の制御の他の例について説明する。モータ３１の消費電力を節約する観点からは、モータ３１を回転させる処理、もしくはモータ３１の回転位置を変更させる処理の発生回数は少ない方が望ましい。また、一度、位置センサ７０が正常と判定された後は、すぐに故障が発生する頻度は低いと考えられる。
【０１３２】
そこで、以下に示す実施例では、電動油圧パワーステアリング装置１が動作開始した後に、制御部１０が図１０又は図１１を参照して説明した異常検出処理を実施する。図１０又は図１１に示す異常検出処理で位置センサ７０の異常が検出されなかった場合、制御部１０は、その後に電動油圧パワーステアリング装置１が停止状態ＳＴ２になったとき、図１０又は図１１に示す異常検出処理よりも簡易な異常検出処理によって位置センサ７０の異常検出処理を行う。
【０１３３】
簡易な異常検出処理では、位置センサ故障検出部４８は、所定数Ｎ個よりも少ない数の電気角におけるセンサの検出結果に基づいてホールセンサ７０の異常を検出する。このように、ホールセンサ７０の異常検出処理を行う電気角の数を減らすことによって、モータ３１の回転子の回転位置を変更する回数を減らし、モータ３１の消費電力を節約する。
【０１３４】
例えば、簡易な異常検出処理では、位置センサ故障検出部４８は、１個の電気角におけるセンサの検出結果に基づいてホールセンサ７０の異常を検出する。この場合、位置センサ故障検出部４８は、モータ３１の回転子の回転位置を変更しない。
【０１３５】
図１６は、簡易な故障検出処理の説明図である。なお、他の実施態様においては、下記のオペレーションＢＡ〜ＢＧの各オペレーションはステップであってもよい。オペレーションＢＡにおいて位置センサ故障検出部４８は、ホールセンサ７０の出力状態を測定する。測定されたホールセンサ７０の出力状態を「出力状態Ａ」と表記する。
【０１３６】
オペレーションＢＢにおいて、ホールセンサ７０の出力状態から電気角Ａが求められる。電気角Ａの決定は位置センサ７０において実行してもよく、ホールセンサ７０の測定結果を利用する駆動素子決定部４６は回転数演算部４７にて行ってもよい。位置センサ故障検出部４８が電気角Ａを求めてもよい。なお、オペレーションＢＡ及びＢＢは通常制御状態ＳＴ３にあるときに行われる処理であってよい。駆動素子決定部４６は、オペレーションＢＢで決定された電気角Ａに応じて相電流制御信号を生成してよい。また、回転数演算部４７は、オペレーションＢＢで決定された電気角Ａの変化に応じてモータ３１の回転数を算出してよい。また、異常検出処理としては、オペレーションＢＢにおける電気角Ａの決定を省いてもよい。
【０１３７】
オペレーションＢＣにおいて、ホールセンサ７０以外の他の測定手段は、モータ３１が静止したそのままの状態で電気角Ｂを測定する。オペレーションＢＤにおいて位置センサ故障検出部４８は、電気角Ｂに基づいてホールセンサ７０から出力することが予定される出力状態Ｂを推定する。
【０１３８】
オペレーションＢＥにおいて位置センサ故障検出部４８は、出力状態Ａと出力状態Ｂを比較する。出力状態Ａと出力状態Ｂが等しい場合（オペレーションＢＥ：Ｙ）には、オペレーションＢＦへ処理が移行する。出力状態Ａと出力状態Ｂが異なる場合（オペレーションＢＥ：Ｎ）には、オペレーションＢＧへ処理が移行する。なお、オペレーションＢＥにおいて位置センサ故障検出部４８は、出力状態Ａと出力状態Ｂの比較に代えて電気角Ａと電気角Ｂとを比較してもよい。
【０１３９】
オペレーションＢＦにおいて位置センサ故障検出部４８は、ホールセンサ７０の出力信号により測定される電気角Ａが異常でないと判定する。その結果、回転数演算部４７及び駆動素子決定部４６は、操舵補助を行う際に通常制御状態ＳＴ３で動作する。オペレーションＢＧにおいて位置センサ故障検出部４８は、ホールセンサ７０の出力信号により測定される電気角Ａが異常であると判定する。その結果、回転数演算部４７及び駆動素子決定部４６は、操舵補助を行う際にフェールセーフモードＳＴ４で動作する。その後処理は終了する。
【０１４０】
上述の簡易な異常検出処理が実施される場合の、モータ制御の第３例の状態遷移図を図１７に示す。イグニッションスイッチをオンにすることにより、電動油圧パワーステアリング装置１の現在状態は、待機状態ＳＴ０から一時的な停止状態ＳＴ５へ遷移する。停止状態ＳＴ５では、モータ３１は停止する。停止状態ＳＴ５では、図１０又は図１１に示す異常検出処理が実施される。異常検出処理が終了すると、現在状態はアイドル回転状態ＳＴ１へ遷移する。アイドル回転状態ＳＴ１では、モータ３１はアイドル回転を行う。
【０１４１】
アイドル回転が実施される所定時間が経過してアイドル回転が終了する時点で操舵が行われていなければ、現在状態は停止状態ＳＴ２へ遷移する。停止状態ＳＴ２では、モータ３１は停止する。停止状態ＳＴ２では、図１６に示す簡易な異常検出処理が実施される。
【０１４２】
アイドル回転が終了する時点で操舵が行われていれば、現在状態は通常制御状態ＳＴ３へ遷移する。通常制御状態ＳＴ３では、モータ３１は操舵力や操舵角及び車速等に応じた回転速度で回転する。その後、停止状態ＳＴ２で操舵が行われれば現在状態は通常制御状態ＳＴ３へ遷移する。また、操舵が停止すれば、現在状態は停止状態ＳＴ２へ遷移する。
【０１４３】
通常制御状態ＳＴ３でホールセンサ７０の異常、すなわち故障が検知されると、現在状態はフェールセーフモードＳＴ４へ遷移する。また停止状態ＳＴ２においてホールセンサ７０の故障が検出された場合には、以後に操舵補助の必要が生じたとき、現在状態がフェールセーフモードＳＴ４へ直接遷移する。
【０１４４】
また、停止状態ＳＴ５においてホールセンサ７０の故障が検出された場合には、制御部１０は、アイドリング回転をフェールセーフモードで実施する。フェールセーフモードＳＴ４でモータ３１を駆動中に操舵が停止すると、現在状態は停止状態ＳＴ２へ遷移する。また、フェールセーフモードＳＴ４においてイグニッションスイッチがオフに切り換えられると、現在状態は待機状態ＳＴ０へ遷移する。
【０１４５】
図１８の（Ａ）〜図１８の（Ｃ）は、図１１の状態遷移によるモータ制御の説明図である。図１８の（Ａ）は、車両のイグニッションスイッチのオンオフ状態のタイムチャートを示し、図１８の（Ｂ）は、電動油圧パワーステアリング装置１の状態のタイムチャートであり、図１８の（Ｃ）はモータ３１の回転速度のタイムチャートである。
【０１４６】
時刻ｔ０においてイグニッションスイッチをオンに切り替えると、停止状態ＳＴ５へ遷移する。この間、モータ３１は停止する。停止状態ＳＴ５において制御部１０は、図１０又は図１１に示す異常検出処理を実施する。
【０１４７】
その後、時刻ｔ１において現在状態はアイドル回転状態ＳＴ１へ遷移する。停止状態ＳＴ５においてホールセンサ７０の異常が検出されたとき、制御部１０は、フェールセーフモードでアイドル回転を実施する。ホールセンサ７０の異常が検出されないとき、制御部１０は、通常のアイドル回転を実施する。
【０１４８】
時刻ｔ２において現在状態は停止状態ＳＴ２へ遷移する。停止状態ＳＴ２ではモータ３１は停止する。停止状態ＳＴ５において制御部１０は、図１６に示す簡易な異常検出処理を実施する。簡易な異常検出処理によってホールセンサ７０の異常が検出された場合、時刻ｔ３において操舵補助の必要が生じたとき、現在状態はフェールセーフモードＳＴ４へ直接遷移する。この結果、モータ３１は延命制御によって駆動される。
【０１４９】
簡易な異常検出処理によってホールセンサ７０の異常が検出されない場合には、時刻ｔ３において操舵補助の必要が生じたとき、現在状態は通常制御状態ＳＴ３へ遷移する。
【０１５０】
本実施例によれば、電動油圧パワーステアリング装置１が動作開始した後に、図１０又は図１１に示す異常検出処理でホールセンサ７０の異常検出処理を行った後は、モータ３１の消費電力がより少ない簡易な異常検出処理にてホールセンサ７０の異常検出を行う。このため本実施例は、ホールセンサ７０の異常の早期発見という目的を達成しつつ、モータ３１の消費電力を節約することができる。
【符号の説明】
【０１５１】
１    電動油圧パワーステアリング装置
２    ステアリングホイール
３    コラムシャフト
４    前輪
５    ラック
６    ピニオン
３０    電源
３３    パワーシリンダ
４６    駆動素子決定部
４８    位置センサ故障検出部
７０    位置センサ
７２    電流センサ
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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