(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象に流れる電流を第１の所定値以下の領域内において検出可能な第１の電流検出回路と、
前記対象に流れる電流を前記第１の所定値よりも小さい第２の所定値以下の領域内において検出可能な、前記第１の電流検出回路のものに比して高い分解能を有する第２の電流検出回路と、
検出値が前記対象の電流量として用いられる電流検出回路として、該対象に流れる電流が前記第２の所定値を上回る際には前記第１の電流検出回路を、一方、該対象に流れる電流が前記第２の所定値以下である際には前記第２の電流検出回路を、それぞれ設定する検出回路設定手段と、
前記検出回路設定手段により設定された電流検出回路の検出値に基づいて所定の制御を実行する制御実行手段を備え、
前記制御実行手段は、前記第１の電流検出回路の異常が検知された場合には、前記所定の制御を、前記第２の電流検出回路の検出可能領域である前記第２の所定値以下の領域の検出値に基づくものに制限することを特徴とする電流検出装置を用いた制御装置。
【請求項２】
前記第１の電流検出回路の検出値に基づくパラメータと前記第２の電流検出回路の検出値に基づくパラメータとを比較することにより該第１および第２の検出回路の異常を検知する異常検知手段を備えることを特徴とする請求項１記載の電流検出装置を用いた制御装置。
【請求項３】
前記異常検知手段は、前記対象に流れる電流が前記第２の所定値以下である状況下において異常検知処理を行うことを特徴とする請求項２記載の電流検出装置を用いた制御装置。
【請求項４】
前記対象は、多相モータであると共に、
前記第１及び第２の電流検出回路はそれぞれ、前記多相モータの各相にそれぞれ対応して設けられ、該相に流れる電流量を検出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の電流検出装置を用いた制御装置。
【請求項５】
前記対象は、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されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の電流検出装置を用いた制御装置。
【請求項６】
前記対象は、車両のステアリング系に設けられた、運転者によるステアリング操作に対してアシスト力を発生させる補助モータであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載の電流検出装置を用いた制御装置。
【請求項７】
前記検出回路設定手段は、前記第２の電流検出回路の異常が検知された場合には、前記対象に流れる電流が前記第２の所定値以下である際にも、前記第１の電流検出回路を、検出値が前記対象の電流量として用いられる電流検出回路として設定することを特徴とする請求項１記載の電流検出装置を用いた制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流検出装置およびこの装置を用いた制御装置に係り、特に、例えばモータ等の対象に流れる電流量を検出するうえで好適な電流検出装置およびこの装置を用いた制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば実開平３−１１２４７２号公報に開示される如く、モータに流れる電流量を検出する電流検出回路を備える電流検出装置が知られている。この装置は、モータに接続する一の経路上に流れる電流量を一の電流検出回路を用いて検出する。すなわち、モータに流れる電流の大きさに関係なく、所望の電流検出レンジ内の電流量を検出することができる程度の一定の分解能で電流量を検出する。そして、モータは、検出した電流量に基づいて、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される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電流検出装置においては、モータに接続する一の経路上に流れる電流量を一定の分解能で検出するため、電流量が大電流である場合にはその電流量を精度よく検出することができる一方で、電流量が“０”近傍の微小電流である場合にはその微小電流の検出精度が低下する事態が生ずる。このため、上記従来の電流検出装置では、微小電流が流れる際にモータの電流フィードバックの制御性が悪化し、モータのトルクリップルや軸の振動が発生することとなる。
【０００４】
尚、かかる不都合を回避し、モータの微小電流の検出精度を高く維持するうえでは、電流検出回路の出力値に基づいて電流量を演算する演算側（例えばマイコン）の性能を上げることが考えられる。しかしながら、かかる構成では、高性能化に伴うコストの上昇を招くので、モータに流れる電流の検出精度の向上を低廉なシステムで実現することは困難となる。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、演算側の性能を上げることなく、モータ等の対象に流れる微小電流を検出する際の検出精度を向上させることが可能な電流検出装置およびこの装置を用いた制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、対象に流れる電流を第１の所定値以下の領域内において検出可能な第１の電流検出回路と、
前記対象に流れる電流を前記第１の所定値よりも小さい第２の所定値以下の領域内において検出可能な、前記第１の電流検出回路のものに比して高い分解能を有する第２の電流検出回路と、
検出値が前記対象の電流量として用いられる電流検出回路として、該対象に流れる電流が前記第２の所定値を上回る際には前記第１の電流検出回路を、一方、該対象に流れる電流が前記第２の所定値以下である際には前記第２の電流検出回路を、それぞれ設定する検出回路設定手段と、
前記検出回路設定手段により設定された電流検出回路の検出値に基づいて所定の制御を実行する制御実行手段を備え、
前記制御実行手段は、前記第１の電流検出回路の異常が検知された場合には、前記所定の制御を、前記第２の電流検出回路の検出可能領域である前記第２の所定値以下の領域の検出値に基づくものに制限する電流検出装置を用いた制御装置により達成される。
【０００７】
本発明において、対象に流れる電流量が第２の所定値を上回る際には、第２の所定値よりも大きい第１の所定値以下の電流を検出し得る第１の電流検出回路の検出値が、一方、対象に流れる電流量が第２の所定値以下である際には、第２の所定値以下の電流を検出し得る、第１の電流検出回路のものに比して高い分解能を有する第２の電流検出回路の検出値が、対象の電流量として用いられる。かかる構成においては、対象の電流量が第２の所定値以下である場合、第２の所定値を上回る場合に比して高い分解能でその電流量が検出される。このため、対象に第２の所定値以下の微小電流が流れる際の電流の検出精度が向上する。また、かかる構成においては、対象の微小電流の検出精度を向上させるうえで、電流検出回路の出力値に基づいて電流量を演算する演算側の性能を高く上げることは不要である。
更に、第１の電流検出回路に異常が生ずると、第１の電流検出回路による第１の所定値以下の電流の検出が不可能となる。一方、かかる場合においても第２の電流検出回路が正常である場合には、第２の所定値以下の電流は第２の電流検出回路を用いて検出可能である。この点、かかる事態が生じた場合、所定の制御を第２の電流検出回路の検出可能領域内に制限すれば、その制御を続行することが可能となる。
【０００８】
ところで、第１の電流検出回路による電流値と第２の電流検出回路による電流値との差は、両回路が正常にある場合には多くても検出精度の誤差分だけである一方、両回路の少なくとも何れか一方に異常が生じている場合にはその検出精度の誤差分を超えて大きくなる。
【０００９】
従って、請求項２に記載する如く、請求項１記載の電流検出装置において、前記第１の電流検出回路の検出値に基づくパラメータと前記第２の電流検出回路の検出値に基づくパラメータとを比較することにより該第１および第２の電流検出回路の異常を検知する異常検知手段を備えることとすれば、第１及び第２の電流検出回路の検出異常を正確に検知することができる。
【００１０】
尚、第２の電流検出回路は、第２の所定値以下のレンジの電流量しか検出することができず、第２の所定値を上回る電流量を検出することはできない。
【００１１】
従って、請求項３に記載する如く、請求項２記載の電流検出装置において、前記異常検知手段は、前記対象に流れる電流が前記第２の所定値以下である状況下において異常検知処理を行うこととすれば、電流量が第２の所定値を上回る場合には電流検出回路の異常検知処理が行われないので、電流検出回路の異常検知の精度が低下するのを防止することができる。
【００１２】
これらの場合、請求項４に記載する如く、請求項１乃至３の何れか一項記載の電流検出装置において、前記対象は、多相モータであると共に、前記第１及び第２の電流検出回路はそれぞれ、前記多相モータの各相にそれぞれ対応して設けられ、該相に流れる電流量を検出することとしてもよい。
【００１３】
また、請求項５に記載する如く、請求項１乃至４の何れか一項記載の電流検出装置において、前記対象は、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されることとしてもよい。
【００１４】
更に、請求項６に記載する如く、請求項１乃至５の何れか一項記載の電流検出装置において、前記対象は、車両のステアリング系に設けられた、運転者によるステアリング操作に対してアシスト力を発生させる補助モータであることとしてもよい。
【００１５】
ところで、第２の電流検出回路に異常が生ずると、第２の電流検出回路による第２の所定値以下の電流の検出が不可能となる。第２の所定値は、第１の電流検出回路の検出可能領域の上限である第１の所定値よりも小さい値である。この点、第２の所定値以下の電流の検出を第２の電流検出回路を用いて行うことが不可能であっても、第１の電流検出回路を用いてその検出を行うことは可能である。
【００１６】
従って、請求項７に記載する如く、請求項１記載の電流検出装置において、前記検出回路設定手段は、前記第２の電流検出回路の異常が検知された場合には、前記対象に流れる電流が前記第２の所定値以下である際にも、前記第１の電流検出回路を、検出値が前記対象の電流量として用いられる電流検出回路として設定することとすれば、第２の電流検出回路の異常時にも、第２の所定値以下の微小な電流を検出することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例である電流検出装置を備えるシステムの構成図を示す。本実施例のシステムは、車両に搭載される電動パワーステアリング装置（以下、単にステアリング装置と称す）１０のシステムである。ステアリング装置１０は、ラック＆ピニオン式のステアリング装置であり、運転者が車両を操舵させるために操作するステアリングホイール（図示せず）に接続するステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２に設けられたピニオン１４と、ピニオン１４に係合するラック１６と、を備えている。ラック１６の両端には、ボールジョイント、タイロッド、及びナックルアームを介して操舵用車輪（図示せず）が連結されている。
【００２２】
上記の構成において、ステアリングホイールが操作されると、それに伴ってピニオン１４が回転し、ラック１６が車幅方向に沿って長手方向に変位する。ラック１６が車幅方向に沿って変位すると、タイロッド及びナックルアームが動作し、車輪が転舵される。すなわち、ステアリング装置１０は、ピニオン１４の回転運動をラック１６の長手方向の直進運動に変換することで、運転者によるステアリング操作により車輪を転舵させる機能を有している。
【００２３】
本実施例において、ステアリング装置１０は、後述するモータを用いて運転者によるステアリング操作の負担を軽減させるべく、運転者が車輪を転舵させる際に必要な操舵トルクをアシストする車速感応型のパワーステアリング装置である。ステアリングシャフト１２には、トルクセンサ２０が配設されている。トルクセンサ２０は、運転者による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Ｔに応じた信号を出力する。トルクセンサ２０の出力信号は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）２２に供給されている。ＥＣＵ２２は、トルクセンサ２０の出力信号に基づいてステアリングホイールに加わる操舵トルクＴを検出する。
【００２４】
ステアリング装置１０は、また、ラック１６に係合する三相交流ブラシレスモータ（以下、単にモータと称す）２４を備えている。モータ２４は、ラック１６を覆う車体側のハウジングに固定されたステータ２６と、ラック１６に係合しそのラック１６を囲む筒状の部材であり、ハウジングにベアリングを介して回転可能に支持されたロータ２８と、を有している。ステータ２６は、コイルとコアとにより構成されている。ロータ２８には、マグネットが取り付けられている。ステータ２６の励磁によりロータ２８が回転すると、ラック１６が車幅方向に沿って長手方向に変位する。すなわち、ステアリング装置１０において、モータ２４は、その回転駆動によりラック１６を車幅方向に沿って変位させるトルクを発生する。
【００２５】
モータ２４のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相にはそれぞれ、ＥＣＵ２２が接続されている。ＥＣＵ２２は、バッテリ３０を電源としてモータ２４の各相にそれぞれ電力を供給する駆動回路３２を有している。駆動回路３２は、各相にそれぞれ対応して三対のパワースイッチング素子を有している。駆動回路３２の各パワースイッチング素子は、ＥＣＵ２２によりＰＷＭ駆動され、モータ２４に電圧を印加する。
【００２６】
ＥＣＵ２２には、車速センサ３４が接続されている。車速センサ３４は、車両の速度に応じた周期でパルス信号を出力する。ＥＣＵ２２は、車速センサ３４の出力信号に基づいて車速ＳＰＤを検出する。ＥＣＵ２２は、アシスト電流演算部３６を有し、アシスト電流演算部３６を用いて、トルクセンサ２０による操舵トルクＴと車速センサ３４による車速ＳＰＤとの関係に基づいてラック１６に付与すべきアシスト力を演算し、そのアシスト力がラック１６に付与されるようにモータ２４を駆動するために必要な目標アシスト電流量を演算する。
【００２７】
ＥＣＵ２２は、駆動回路３２とモータ２４のＵ相，Ｖ相，Ｗ相との間の各電流経路に対応して設けられた電流検出回路４０〜４４を有している。電流検出回路４０〜４４はそれぞれ、自己に対応する電流経路を流れる電流量、すなわち、駆動回路３２からモータ２４の各相に流れる電流量ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに応じた信号を出力する。尚、本実施例において、駆動回路３２からモータ２４へ流れる電流を＋の電流とし、逆方向に流れる電流を−の電流とする。
【００２８】
具体的には、電流検出回路４０，４１はＵ相に流れる−側から＋側までのアナログの電流量ｉｕを、電流検出回路４２，４３はＶ相に流れる−側から＋側までのアナログの電流量ｉｖを、また、電流検出回路４４はＷ相に流れる−側から＋側までのアナログの電流量ｉｗを、例えば“０”Ｖ〜“５”Ｖのレンジの電圧にそれぞれＡ／Ｄ変換し出力する。電流検出回路４０，４２，４４はそれぞれ、モータ２４に流れ得る最大の電流量を検出することができる程度の分解能を有しており、−側の最大値から＋側の最大値までの電流量に対応してＡ／Ｄ変換処理を行うことができるように構成されている。また、電流検出回路４１，４３はそれぞれ、“０”近傍の所定値以下の微小電流を検出するだけの分解能を有しており、上記した電流検出回路４０，４２，４４の電流検出レンジよりも狭いレンジ内の電流量に対応してＡ／Ｄ変換処理を行うことができるように構成されている。以下、電流検出回路４０，４２，４４を大電流用検出回路４０，４２，４４と、電流検出回路４１，４３を小電流用検出回路４１，４３と、それぞれ称す。
【００２９】
電流検出回路４０〜４４には、モータ２４の制御方式の簡素化を図るべく、三相交流の電流，電圧を２軸直流で表すｄｑ変換を行う三相−二相変換回路４６が接続されている。ステアリング装置１０は、モータ２４に配設された回転角センサ４８を備えている。回転角センサ４８は、モータ２４におけるロータ２８のステータ２６に対する回転角度位置δに応じた信号を出力する。回転角センサ４８の出力信号は、ＥＣＵ２２に供給されている。ＥＣＵ２２は、回転角センサ４８の出力信号に基づいてモータ２４の回転角度位置δを検出する。上記した電流検出回路４０〜４４の各出力信号および回転角センサ４８の出力信号は共に、三相−二相変換回路４６に供給されている。三相−二相変換回路４６は、電流検出回路４０〜４４の各出力信号に基づいてロータ２８の回転角度位置δに従ったｑ軸電流Ｉqおよびｄ軸電流Ｉdに応じた信号を出力する。
【００３０】
アシスト電流演算部３６および三相−二相変換回路４６には、電流フィードバック演算部５０が接続されている。アシスト電流演算部３６の出力信号および三相−二相変換回路４６の出力信号は共に、電流フィードバック演算部５０に供給されている。ＥＣＵ２２は、モータ２４の各相に流れる電流量が目標アシスト電流量に一致するようにモータ２４をフィードバック制御する。電流フィードバック演算部５０は、三相−二相変換回路４６によるｑ軸電流Ｉqおよびｄ軸電流Ｉdをアシスト電流演算部３６による目標のｑ軸電流およびｄ軸電流と比較することにより、それらの偏差に基づいて２軸の電流指令値を演算する。
【００３１】
電流フィードバック演算部５０には、２軸直流を三相の交流電圧，電流で表すｄｑ逆変換を行う二相−三相変換回路５２が接続されている。電流フィードバック演算部５０による２軸の電流指令値および上記の回転角センサ４８の出力信号は共に、二相−三相変換回路５２に供給されている。二相−三相変換回路５２は、電流フィードバック演算部５０の出力信号に基づいてロータ２８の回転角度位置δに従った三相交流電流に応じた信号を出力する。
【００３２】
二相−三相変換回路５２には、ＰＷＭ指令部５４が接続されている。二相−三相変換回路５２の出力信号は、ＰＷＭ指令部５４に供給されている。ＰＷＭ指令部５４は、二相−三相変換回路５２の出力信号に基づいて駆動回路３２の各パワースイッチング素子をＰＷＭ駆動し、モータ２４の各相に目標のアシスト電流が流れるようにモータ２４への電圧印加を指令する。
【００３３】
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Ｔに応じたアシスト力がラック１６に付与されるようにモータ２４が駆動される。具体的には、モータ２４の駆動は、操舵トルクＴが大きいほど大きなアシスト力が発生するように行われる。また、このアシスト力は、車両の車速ＳＰＤに応じた値である。従って、本実施例のステアリング装置１０によれば、モータ２４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できる。
【００３４】
ところで、モータ２４の各相に流れる電流量をそれぞれ一の電流検出回路により検出することとすると、その電流検出回路は、電流検出のための分解能が一定である状況下で、モータ２４に流れ得る最小電流（電流量＝“０”）から最大の電流量までを検出すべき状態となるため、実際に流れる電流量が“０”近傍の微小電流である際にはその微小電流の検出精度が低下することとなる。このため、かかる構成では、微小電流が流れる際にモータ２４の電流フィードバックの制御性が悪化し、モータ２４のトルクリップルや軸の振動が生じ、運転者のステアリング操作に対する操舵フィーリングが低下してしまう。
【００３５】
尚、かかる不都合を回避し、モータ２４の微小電流の検出精度を高く維持するうえでは、電流検出回路の分解能を高くし、ＥＣＵ２２の性能を上げることが考えられる。しかしながら、かかる構成では、ＥＣＵ２２の高性能化に伴うコストの上昇が招来するので、モータ２４に流れる電流の検出精度の向上を低廉なシステムで実現することは困難となる。
【００３６】
そこで、本実施例のシステムは、ＥＣＵ２２の演算性能を上げることなく、モータ２４に流れ得る最大の電流量の検出を確実に行いつつ、微小電流が流れる際のその微小電流の検出精度を向上させる点に第１の特徴を有している。以下、図２および図３を参照して、その特徴部について説明する。
【００３７】
図２は、本実施例の電流検出回路４０〜４４の特性を表した図を示す。本実施例において、大電流用検出回路４０，４２，４４はそれぞれ、図２に示す如く、モータ２４の各相に流れ得る−側の最大値から＋側の最大値までの電流量に対応して、アナログ電流量を“０”Ｖ〜電源電圧“５”Ｖのレンジの電圧にＡ／Ｄ変換する。一方、小電流用検出回路４１，４３はそれぞれ、図２に示す如く、大電流用検出回路４０，４２，４４の電流検出レンジよりも狭い−γから＋γまでの電流量（尚、γはモータ２４に流れる電流の最大値よりも小さい所定の電流量）に対応して、アナログ電流量を“０”Ｖ〜電源電圧“５”Ｖのレンジの電圧にＡ／Ｄ変換する。
【００３８】
かかる構成において、−γと＋γとの間の電流量は、図２に示す如く、大電流用検出回路４０，４２，４４によるＡ／Ｄ変換後の出力値としてはα１とβ１との間の比較的狭いレンジ内にしか現れない一方、小電流用検出回路４１，４３によるＡ／Ｄ変換後の出力値としてはα１よりも小さいα２とβ１よりも大きいβ２との間の比較的広いレンジ内に現れる。すなわち、小電流用検出回路４１，４３は、大電流用検出回路４０，４２，４４のものに比して高い分解能を有し、−γと＋γとの間の電流量を大電流用検出回路４０，４２，４４よりも木目細かく電圧に変換して出力することができる。
【００３９】
このため、モータ２４のＵ相又はＶ相に流れる電流量が−γと＋γとの間の値である状況下においては小電流用検出回路４１，４３によるＡ／Ｄ出力値に基づいてその電流量を検出することとすれば、−γから＋γの微小電流がモータ２４に流れる際のその微小電流の検出精度を、大電流用検出回路４０，４２によるＡ／Ｄ出力値に基づいて検出する場合に比して向上させることが可能となる。この場合には、モータ２４に流れる微小電流の検出精度の向上が、ＥＣＵ２２の演算性能を上げることなく実現される。また、モータ２４のＵ相又はＶ相に流れる電流量が−γと＋γとの間の値でない状況下においては大電流用検出回路４０，４２によるＡ／Ｄ出力値に基づいてその電流量を検出することとすれば、モータ２４に流れ得る最大の電流が流れたとしても、その電流量を確実に検出することが可能となる。従って、かかる構成によれば、ＥＣＵ２２の演算性能を上げることなく、モータ２４に流れ得る最大の電流量の検出を確実に行いつつ、微小電流の検出精度を向上させることが可能となる。
【００４０】
図３は、上記の機能を実現すべく、本実施例においてＥＣＵ２２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３に示すルーチンは、所定時間（例えば５ｍｓ）ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図３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。
【００４１】
ステップ１００では、大電流用検出回路４０，４２によるＡ／Ｄ変換後の出力値および小電流用検出回路４１，４３によるＡ／Ｄ変換後の出力値をそれぞれ取り込む処理が実行される。
【００４２】
ステップ１０２では、上記ステップ１００で取り込んだ小電流用検出回路４１，４３によるＡ／Ｄ出力値が所定値α２と所定値β２との間にあるか否かが判別される。尚、所定値α２は、小電流用検出回路４１，４３により検出すべき最小の電流（＝−γ）に対応したＡ／Ｄ出力値であり、所定値β２は、小電流用検出回路４１，４３により検出すべき最大の電流（＝＋γ）に対応したＡ／Ｄ出力値である。その結果、肯定判定がなされた場合は、次にステップ１０４の処理が実行される。一方、否定判定がなされた場合は、次にステップ１０６の処理が実行される。
【００４３】
ステップ１０４では、小電流用検出回路４１，４３によるＡ／Ｄ出力値に基づいて上記図２に示すマップに従って把握される電流量（以下、小電流用検出値と称す；ｆ（Ａ／Ｄ出力値））を、モータ２４のＵ相又はＶ相における検出電流ｉt（ｔ＝ｕ，ｖ）として設定する処理が実行される。本ステップ１０４の処理が実行されると、以後、モータ２４の電流フィードバック制御においては、大電流用検出回路４０，４２による検出電流ｉｕ，ｉｖではなく、小電流用検出回路４１，４３による検出電流ｉｕ，ｉｖが用いられることとなる。
【００４４】
また、ステップ１０６では、大電流用検出回路４０，４２によるＡ／Ｄ出力値に基づいて上記図２に示すマップに従って把握される電流量（以下、大電流用検出値と称す；ｇ（Ａ／Ｄ出力値））を、モータ２４のＵ相又はＶ相における検出電流ｉtとして設定する処理が実行される。本ステップ１０４の処理が実行されると、以後、モータ２４の電流フィードバックにおいては、小電流用検出回路４１，４３による検出電流ｉｕ，ｉｖではなく、大電流用検出回路４０，４２による検出電流ｉｕ，ｉｖが用いられることとなる。ステップ１０４又は１０６の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００４５】
上記図３に示すルーチンによれば、小電流用検出回路４１，４３によるＡ／Ｄ出力値がα２とβ２との間にあり、モータ２４に−γと＋γとの間の微小電流が流れる場合には、小電流用検出回路４１，４３のＡ／Ｄ出力値に基づく小電流用検出値を検出電流として設定することができ、一方、小電流用検出回路４１，４３によるＡ／Ｄ出力値がα２を下回り或いはβ２を上回り、モータ２４に流れる電流の絶対値がγを上回る場合には、大電流用検出回路４０，４２のＡ／Ｄ出力値に基づく大電流用検出値を検出電流として設定することができる。
【００４６】
上記の如く、小電流用検出回路４１，４３は、大電流用検出回路４０，４２のものに比して高い分解能を有し、−γと＋γとの間の電流量を大電流用検出回路４０，４２，４４よりも木目細かく電圧に変換する。このため、上記の構成によれば、モータ２４に大電流が流れる際には大電流用検出回路４０，４２を用いてその電流量を確実に検出することができると共に、モータ２４に−γから＋γの微小電流が流れる際にはその微小電流の検出精度を大電流用検出回路４０，４２によるＡ／Ｄ出力値に基づいて検出する場合に比して向上させることが可能となっている。
【００４７】
このため、本実施例のステアリング装置１０によれば、モータ２４に微小電流が流れても、その微小電流を精度よく検出することができるため、その電流フィードバックの制御性を高く維持することができ、これにより、モータ２４のトルクリップルや軸の振動の発生を回避することができ、運転者のステアリング操作に対する操舵フィーリングの低下を防止することが可能となる。
【００４８】
また、本実施例の構成においては、モータ２４に流れる電流を検出するための電流検出回路として大電流用検出回路４０，４２と共に、分解能が比較的高い小電流用検出回路４１，４３を備えるので、微小電流の検出精度を向上させるうえで、電流検出回路４０〜４４によるＡ／Ｄ変換後の出力値を電流量に変換するＥＣＵ２２のマイコン側の性能を上げることは不要である。従って、本実施例によれば、ＥＣＵ２２のマイコン側の性能を上げることなく、モータ２４に微小電流が流れる際のその微小電流の検出精度を向上させることが可能となっている。
【００４９】
尚、本実施例において、モータ２４のＷ相には、大電流用検出回路４４は設けられている一方で、小電流用検出回路は設けられていない。すなわち、モータ２４のＷ相に流れる電流は、大電流検出回路４４を用いて検出される一方で、Ｕ相およびＶ相の電流と異なり、小電流用検出回路を用いて検出されない。
【００５０】
図４は、本実施例のシステムが備える駆動回路３２およびモータ２４の模式的な構成を表した図を示す。また、図５は、モータ２４のロータ２８の回転角度位置δと各相に流れる電流量ｉｕ，ｉｖ，ｉｗとの関係を表した図を示す。本実施例のシステムにおいては、モータ２４は上記の如く三相交流ブラシレスモータであるので、モータ２４の３つのステータコイルが電気角１２０°間隔で配置される。この点、図４及び図５に示す如く、同時刻、すなわち、同一の回転角度位置δにおいてはＵ相，Ｖ相，Ｗ相に流れる電流量の和は次式（１）に示す如くゼロである。この電流量の和がゼロとなる状態は、回転角度位置δにかかわらず不変である。
【００５１】
ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０                                    ・・・（１）
従って、モータ２４の各相に流れる電流量のすべてを検出しなくても、同一のタイミングにおける２つの相の電流量を検出することとすれば、上記（１）式に従ってそのタイミングにおける残りの一相の電流量を検出することができる。この場合、モータ２４の２つの相には電流を検出するための電流検出回路を設けることは必要であるが、残りの一相には電流検出回路を設けることは不要である。
【００５２】
そこで、本実施例においては、大電流用検出回路４０又は小電流用検出回路４１を用いて検出されたモータ２４のＵ相に流れる電流量ｉｕと、大電流用検出回路４２又は小電流用検出回路４３を用いて検出されたＶ相に流れる電流量ｉｖとに基づいて、上記（１）式に従って、Ｗ相に流れる電流量ｉｗが算出される。この場合、その算出されたＷ相の電流量ｉｗは、小電流用検出回路４１，４３によるＵ相の電流量ｉｕおよびＶ相の電流量ｉｖを考慮した値となり得る。このため、本実施例においては、モータ２４のＷ相に小電流用検出回路が設けられていなくても、Ｗ相に微小電流が流れる際のその微小電流を正確に把握することが可能となる。この点、部品点数の削減およびコストの低減を図りつつ、微小電流の検出精度の向上を図ることが可能となっている。
【００５３】
尚、上記の如く、モータ２４のＷ相には、大電流用検出回路４４が設けられている。ＥＣＵ２２は、大電流用検出回路４４の出力信号に基づいてＷ相に流れる電流量を検出する。この点、大電流用検出回路４０，４２によるＵ相の電流量ｉｕおよびＶ相の電流量ｉｖに基づいて上記（１）式に従って算出されたＷ相の電流量ｉｗと大電流用検出回路４４を用いて検出されたＷ相の電流量ｉｗとを比較することにより、大電流検出回路４０，４２，４４の少なくとも何れか一に生じた検出異常を検知できる。両者間に生じている電流量の差が所定値以上となっている場合には大電流検出回路４０，４２，４４の少なくとも何れか一に検出異常が生じたと判断でき、一方、その差が所定値を下回る場合には何れの回路４０，４２，４４にも検出異常が生じていないと判断できる。
【００５４】
そこで、本実施例のシステムは、大電流用検出回路４０，４２によるＵ相の電流量ｉｕおよびＶ相の電流量ｉｖに基づいて上記（１）式に従って算出されたＷ相の電流量ｉｗと大電流用検出回路４４を用いて検出されたＷ相の電流量ｉｗとを比較し、大電流検出回路４０，４２，４４の少なくとも何れか一に検出異常が生じているか否かを検知する。
【００５５】
ところで、大電流用検出回路４０と小電流用検出回路４１とは共に、モータ２４のＵ相に流れる電流を検出する。また、大電流用検出回路４２と小電流用検出回路４３とは共に、モータ２４のＶ相に流れる電流を検出する。従って、大電流用検出回路４０による電流量と小電流用検出回路４１による電流量との差、及び、大電流用検出回路４２による電流量と小電流用検出回路４３による電流量との差は共に、電流検出回路４０〜４３が正常にある場合にはほとんどなく、多くても検出精度の誤差分だけである。一方、それらの差が検出精度の誤差分を超えて大きくなっている場合には、大電流用検出回路４０，４２と小電流用検出回路４１，４３との少なくとも何れか一の電流検出回路４０〜４３に検出異常が生じていると判断できる。
【００５６】
そこで、本実施例のシステムは、大電流用検出回路４０，４２による電流量と小電流用検出回路４１，４３による電流量とを比較することにより電流検出回路４０〜４３の検出異常を検知する点に第２の特徴を有している。以下、図６を参照して、その特徴部について説明する。
【００５７】
図６は、電流検出回路４０〜４３の検出異常を検知すべく、本実施例においてＥＣＵ２２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６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６に示すルーチンが起動されると、まずステップ２００の処理が実行される。
【００５８】
ステップ２００では、大電流用検出回路４０，４２のＡ／Ｄ出力値に基づいて把握される電流量（大電流用検出値）の絶対値がγ以下であるか否かが判別される。その結果、肯定判定がなされる場合は、小電流用検出回路４１，４３を用いても検出することが可能な電流がモータ２４に流れていることとなるので、かかる判別がなされた場合は、次にステップ２０２の処理が実行される。
【００５９】
ステップ２０２では、小電流用検出回路４１，４３のＡ／Ｄ出力値に基づいて把握される電流量（小電流用検出値）と大電流用検出回路４０，４２のＡ／Ｄ出力値に基づく大電流用検出値との差が、所定値Ａ以上であるか否かが判別される。尚、所定値Ａは、電流検出回路４０〜４３に異常が生じていると判断できる最小の電流量差である。その結果、肯定判定がなされた場合は、次にステップ２０４の処理が実行される。一方、否定判定がなされた場合は、次にステップ２０８の処理が実行される。
【００６０】
ステップ２０４では、異常カウンタＣＮＴを“１”だけインクリメントする処理が実行される。異常カウンタＣＮＴは、上記ステップ２０２の条件が成立する継続時間を計数するためのカウンタである。ステップ２０６では、異常カウンタＣＮＴの計数値が所定値ＣＮＴ０に達しているか否かが判別される。尚、所定値ＣＮＴ０は、電流検出回路４０〜４３に確実に異常が生じていると判断できる最小の時間である。その結果、ＣＮＴ≧ＣＮＴ０が成立しないと判別された場合は、再び上記ステップ２００の処理が実行される。一方、ＣＮＴ≧ＣＮＴ０が成立すると判別された場合は、次にステップ２１０の処理が実行される。
【００６１】
一方、上記ステップ２００において、｜大電流用検出値｜≦γが成立しない否定判定がなされた場合は、小電流用検出回路４１，４３を用いて検出することが不可能な電流がモータ２４に流れていることとなる。従って、かかる判別がなされた場合は、次にステップ２０８の処理が実行される。ステップ２０８では、上記の異常カウンタＣＮＴを“０”にリセットする処理が実行される。本ステップ２０８の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００６２】
また、ステップ２１０では、電流検出回路４０〜４３に検出異常が生じたとして、モータ２４の電流フィードバック制御を中止し、ステアリング操作をアシストするアシスト制御を中止すると共に、その旨を運転者にスピーカや音声案内で知らせる異常確定処理が実行される。本ステップ２１０の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００６３】
上記図６に示すルーチンによれば、モータ２４の同一の相に設けられている大電流用検出回路４０，４２および小電流用検出回路４１，４３による大電流用検出値と小電流用検出値との差が所望の範囲内にある場合には、電流検出回路４０〜４３に検出異常が生じていないとして、通常どおりそれらの検出値に基づいてモータ２４の電流フィードバック制御を実行し、一方、上記大電流用検出値と小電流用検出値との差が所望の範囲を超えて大きくなっている場合には、その相の電流検出回路４０〜４３に検出異常が生じたとして、その異常確定処理を実行することができる。
【００６４】
モータ２４に流れる電流が小電流用検出回路４１，４３の電流検出レンジ内にあれば、電流検出回路４０〜４３のすべてが正常にある場合には、大電流用検出回路４０による電流量と小電流用検出回路４１による電流量との差、及び、大電流用検出回路４２による電流量と小電流用検出回路４３による電流量との差は共にほとんどなく、多くても検出精度の誤差分だけである。従って、本実施例によれば、電流検出回路４０〜４３に生ずる検出異常を正確に検知することができる。
【００６５】
また、上記の手法により電流検出回路４０〜４３の検出異常が検知された場合には、異常確定処理として、モータ２４の電流フィードバック制御が中止され、ステアリング操作をアシストするアシスト制御が中止されると共に、その旨が運転者にスピーカや音声案内で知らされる。このため、本実施例においては、電流検出回路４０〜４３の検出異常に起因してアシスト制御が誤制御されるのを回避することができると共に、運転者にアシスト制御が行われなくなったことを認識させることができ、これにより、電流検出回路４０〜４３の検出異常に対する処置を速やかに行うことが可能となっている。
【００６６】
更に、本実施例において、小電流用検出回路４１，４３は、“０”近傍の微小電流（所定値γ以下）を検出するだけの電流検出レンジしか有しておらず、所定値γを超える電流量を検出することはできない。すなわち、モータ２４に所定値γを超える電流量が流れる場合には、その電流量の大きさにかかわらず小電流用検出回路４１，４３のＡ／Ｄ出力値は“０”Ｖ又は“５”Ｖ近傍に維持される。従って、モータ２４に所定値γを超える電流が流れる際にそのＡ／Ｄ出力値に基づいて把握される小電流用検出値を用いて、上記の手法による電流検出回路４０〜４３の検出異常が生じているか否かの検知処理が行われるものとすると、その検知処理の精度が低下することとなる。
【００６７】
そこで、本実施例においては、小電流用検出値と大電流用検出値との比較による電流検出回路４０〜４３の検出異常が生じているか否かの検知処理が、モータ２４に流れる電流量が小電流用検出回路４１，４３の電流検出レンジ内、具体的には、所定値γ以下である場合（図６に示すルーチンのステップ２００における肯定判定時）にのみ行われる一方、その所定値γを超える場合には行われない。このため、本実施例のシステムによれば、小電流用検出値と大電流用検出値との比較による電流検出回路４０〜４３の検出異常が生じているか否かの検知処理の精度が低下する事態を防止することが可能となっている。
【００６８】
尚、上記の実施例においては、大電流用検出回路４０，４２が特許請求の範囲に記載した「第１の電流検出回路」に、小電流用検出回路４１，４３が特許請求の範囲に記載した「第２の電流検出回路」に、大電流用検出回路４０，４２の電流検出レンジの最大電流値が特許請求の範囲に記載した「第１の所定値」に、所定値γが特許請求の範囲に記載した「第２の所定値」に、それぞれ相当している。
【００６９】
また、上記の実施例においては、ＥＣＵ２２が、上記図３に示すルーチン中ステップ１０４，１０６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「検出回路設定手段」が、上記図６に示すルーチン中ステップ２０２〜２０６の処理結果に従ってステップ２１０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「異常検知手段」が、それぞれ実現されている。
【００７０】
ところで、上記の実施例においては、電流検出を行うモータ２４を三相のブラシレス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モータに適用することも可能であり、また、ブラシレスに限らず、ブラシ付きのモータに適用することも可能である。
【００７１】
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１０に用いるモータ２４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１０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。
【００７２】
また、上記の実施例においては、モータ２４に流れる電流量が−γと＋γとの間の微小電流であるか否かの判別を、図３に示すルーチンでは小電流用検出回路４１，４３のＡ／Ｄ出力値がα２とβ２との間にあるか否かに基づいて、また、図６に示すルーチンでは大電流用検出回路４０，４２のＡ／Ｄ出力値から把握される電流量（すなわち、大電流用検出値）自体が−γと＋γとの間にあるか否かに基づいて行うこととしているが、小電流用検出回路４１，４３のＡ／Ｄ出力値から把握される電流量（すなわち、小電流用検出値）自体が−γと＋γとの間にあるか否かに基づいて行うこととしてもよいし、或いは、大電流用検出回路４０，４２のＡ／Ｄ出力値がα１とβ１との間にあるか否かに基づいて行うこととしてもよい。更に、かかる判別を図３に示すルーチンと図６に示すルーチンとで同一のパラメータを用いて行うこととしてもよい。
【００７３】
また、上記の実施例においては、電流検出回路４０〜４３に検出異常が生じているか否かの検知を、大電流用検出回路４０，４２のＡ／Ｄ出力値から把握される大電流用検出値と小電流用検出回路４１，４３のＡ／Ｄ出力値から把握される小電流用検出値とを比較することにより行うこととしているが、Ａ／Ｄ出力値同士を比較することとしてもよい。この場合には、異常判別を行うための両者の差のしきい値は電流量に応じて変動し、“０”から（α１−α２）又は（β２−β１）までの適当な値に誤差分を加えた値となる。
【００７４】
更に、上記の実施例においては、小電流用検出値と大電流用検出値とを比較することにより電流検出回路４０〜４３に検出異常が生じているか否かの検知を行うと共に、その検出異常が生じていると判断された場合にはモータ２４の電流フィードバック制御の中止等の異常確定処理を行うこととしているが、かかる異常が検知された状況下において小電流用検出回路４１，４３のＡ／Ｄ出力値が“０”Ｖ又は“５”Ｖに維持・固定される場合には、大電流用検出回路４０，４２のＡ／Ｄ出力値に基づく大電流用検出値を用いて通常どおりモータ２４の電流フィードバックやアシスト制御を続行することとしてもよい。
【００７５】
すなわち、小電流用検出回路４１，４３のＡ／Ｄ出力値が接地電圧“０”Ｖ又は電源電圧“５”Ｖに維持・固定される場合には、その経路に断線やショートが生じていると判断できる。かかる異常が生じた場合は、小電流用検出回路４１，４３を用いて−γから＋γまでの電流量の検出を正確に行うことができなくなる。一方、大電流用検出回路４０，４２は、小電流用検出回路４１，４３の電流検出レンジである−γから＋γまでの領域を完全に包含するモータ２４に流れ得る−側の最大値から＋側の最大値までを電流検出レンジとする回路である。このため、上記の如く小電流用検出回路４１、４３に異常が生じても、その電流検出レンジである−γから＋γまでの微小電流を大電流用検出回路４０，４２を用いて検出することは可能である。
【００７６】
そこで、小電流用検出回路４１，４３に検出異常が生じた場合には、常に、大電流用検出回路４０，４２を用いてモータ２４に流れる電流量が検出される。かかる構成によれば、小電流用検出回路４１，４３に検出異常が生じても、−γから＋γまでの微小電流を検出することができ、その結果、モータ２４に流れる電流量が−γから＋γまでの値であっても、大電流用検出回路４０，４２を用いて検出した検出値に基づいてモータ２４の電流フィードバック制御やアシスト制御を続行することができる。このため、かかる構成によれば、小電流用検出回路４１，４３の検出異常に起因して上記の制御が全く行われなくなる事態を回避することができ、運転者のステアリング操作負担が過大となるのを抑制することが可能となる。
【００７７】
尚、この場合、ＥＣＵ２２が、大電流用検出回路４０，４２を用いて検出した検出値に基づいてモータ２４の電流フィードバック制御やアシスト制御を続行することにより特許請求の範囲の請求項８に記載した「制御実行手段」が実現される。
【００７８】
また、上記の実施例においては、モータ２４のＵ相、Ｖ相、及びＷ相にそれぞれ流れる電流量を検出する大電流用検出回路４０，４２，４４が設けられている。モータ２４の各相に流れる電流の和は常にゼロであるので、大電流用検出回路４０，４２，４４のＡ／Ｄ出力値に基づく大電流用検出値の和も、それらの検出回路４０，４２，４４が正常にある場合には、上記（１）式に従って常に“０”の筈である。すなわち、それら大電流用検出値の和がゼロでない場合には、少なくとも何れかの検出回路４０，４２，４４に検出異常が生じていると判断できる。かかる異常が生ずると、大電流用検出回路４０，４２，４４を用いてモータ電流の検出を正確に行うことができなくなる。一方、小電流用検出回路４１，４３は、−γから＋γまでの電流量の電流検出レンジを有している。このため、モータ２４に流れる電流量がその−γから＋γまでの電流量となれば、その電流検出を行うことは可能である。
【００７９】
そこで、大電流用検出回路４０，４２，４４に検出異常が生じた場合には、モータ２４に流通させる目標アシスト電流量が、小電流用検出回路４１，４３の検出可能領域である−γから＋γの領域内に収まるように、アシスト制御におけるラック１６に付与すべき目標アシスト力を所定の領域内に制限する。この場合、モータ２４に流れる電流量が−γから＋γの領域を超えて大きくなることは回避される。このため、かかる構成によれば、大電流用検出回路４０，４２，４４に検出異常が生じた場合にも、小電流用検出回路４１，４３を用いて電流フィードバック制御やアシスト制御を続行することができる。このため、かかる構成によれば、大電流用検出回路４０，４２，４４の検出異常に起因して上記の制御が全く行われなくなる事態を回避することができ、運転者のステアリング操作負担が過大となるのを抑制することが可能となる。
【００８０】
尚、この場合、ＥＣＵ２２が、小電流用検出回路４１，４３を用いて検出した検出値に基づいてモータ２４の電流フィードバック制御やアシスト制御を続行することにより特許請求の範囲の請求項９に記載した「制御実行手段」が実現される。
【００８１】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、電流検出回路の出力値に基づいて電流量を演算する演算側の性能を上げることなく、対象に所定値以下の微小電流が流れる際の電流の検出精度を向上させることができる。また、第１の電流検出回路に異常が生じた場合も、所定の制御を、第２の電流検出回路の検出可能領域である第２の所定値以下の領域内において続行することができる。
【００８２】
請求項２記載の発明によれば、大電流用検出回路と小電流用検出回路とを備える電流検出回路の検出異常を正確に検知することができる。
【００８３】
請求項３記載の発明によれば、対象の電流量が所定値を上回る場合には電流検出回路の異常検知処理を行わないので、電流検出回路の異常検知の精度が低下するのを防止することができる。
【００８４】
請求項７記載の発明によれば、第２の所定値以下の領域における電流を検出可能な第２の電流検出回路に異常が生じた場合にも、第１の電流検出回路を用いてその第２の所定値以下の微小電流を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である電流検出装置を備え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電流検出装置の特性を表した図である。
【図３】本実施例において、検出値をモータの電流量として用いる電流検出回路を決定すべく実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【図４】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５】モータの回転角度位置δと各相に流れる電流量ｉｕ，ｉｖ，ｉｗとの関係を表した図である。
【図６】本実施例において、電流検出回路の検出異常を検知すべく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  電動パワーステアリング装置
２２  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２４  三相交流ブラシレスモータ（モータ）
４０，４２，４４  大電流用検出回路
４１，４３  小電流用検出回路
【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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