(57)【要約】電力変換装置は、直列接続される第１巻線部分と第２巻線部分とを有する各相の巻線を備えたモータに供給される電力に電源からの電力を変換する電力変換装置であって、上記第１巻線部分の一端に駆動電圧を印加する第１インバータと、上記第２巻線部分の一端に駆動電圧を印加する第２インバータと、上記第１巻線部分の他端から上記第２巻線部分の他端に至るいずれかの箇所で上記各相の巻線を接続した中性点機構と、上記第１インバータおよび上記第２インバータによる上記駆動電圧を、上記各相の巻線が上記中性点機構に接続された箇所における上記各相の巻線の電位が互いに同電位となる駆動電圧に制御する制御部と、を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続される第１巻線部分と第２巻線部分とを有する各相の巻線を備えたモータに供給される電力に電源からの電力を変換する電力変換装置であって、
前記第１巻線部分の一端に駆動電圧を印加する第１インバータと、
前記第２巻線部分の一端に駆動電圧を印加する第２インバータと、
前記第１巻線部分の他端から前記第２巻線部分の他端に至るいずれかの箇所で前記各相の巻線を接続した中性点機構と、
前記第１インバータおよび前記第２インバータによる前記駆動電圧を、前記各相の巻線が前記中性点機構に接続された箇所における前記各相の巻線の電位が互いに同電位となる駆動電圧に制御する制御部と、
を備える電力変換装置。
【請求項２】
前記中性点機構はバスバーである請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記電力変換装置が基板を備え、
前記中性点機構は、前記基板上に設けられた中性点回路である請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第１巻線部分の前記一端と前記第１インバータとの接続・非接続を切替える第１開放リレーと、  前記第２巻線部分の前記一端と前記第２インバータとの接続・非接続を切替える第２開放リレーと、
を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記第１インバータと前記第１開放リレーとを制御する第１制御部と、
前記第２インバータと前記第２開放リレーとを制御する第２制御部と、
を備える請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第１巻線部分の前記他端と前記第２巻線部分の前記他端との接続・非接続を切替える中間開放リレーを備える請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記中間開放リレーとして、互いに直列に接続される、前記第１インバータ側の第１中間開放リレーと前記第２インバータ側の第２中間開放リレーとを備える請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記第１インバータと前記第１中間開放リレーとを制御する第１制御部と、
前記第２インバータと前記第２中間開放リレーとを制御する第２制御部と、
を備える請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記電源は、それぞれ独立した第１電源および第２電源を備え、
前記第１インバータおよび前記第１制御部は前記第１電源から電力を供給され、
前記第２インバータおよび前記第２制御部は前記第２電源から電力を供給される請求項５または８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記第１インバータが実装された第１実装基板と、
前記第２インバータが実装された第２実装基板と、
を備える請求項１から９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の電力変換装置と、
前記電力変換装置に接続され、前記電力変換装置によって変換された電力が供給されるモータと、
を備える駆動装置。
【請求項１２】
前記電力変換装置は、前記第１インバータが実装された第１実装基板と、前記第２インバータが実装された第２実装基板とを備え、
前記モータは、前記第１巻線部分の前記一端と前記第２巻線部分の前記一端との双方が、前記第１実装基板および前記第２実装基板の一方に接続されると共に、前記双方が前記一方を貫通して他方に接続される請求項１１に記載の駆動装置。
【請求項１３】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の電力変換装置と、
前記電力変換装置に接続され、前記電力変換装置によって変換された電力が供給されるモータと、
前記モータにより駆動されるパワーステアリング機構と、
を備えるパワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置、駆動装置およびパワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２つのインバータによりモータの電力を変換するインバータ駆動システムが知られている。また、モータの各巻線の両端それぞれにインバータが接続され各巻線について独立に電力を供給するタイプのインバータ駆動システムも知られている。  【０００３】
例えば特許文献１には２つのインバータ部を有する電力変換装置が開示されている。特許文献１では、故障検出手段によりスイッチング素子の故障が検出される。そして、スイッチング素子に故障が生じた場合、回転電機(モータ)の駆動継続のため、スイッチング素子のオンオフ作動制御が正常時制御から故障時制御に切り替えられて回転電機が駆動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１９２９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、電力変換装置、駆動装置およびパワーステアリング装置における電力供給について、電源および制御回路を含んだ駆動系の全部あるいは一部の冗長化による電力供給の継続性の向上が求められる。特に、駆動系における故障などによって２つのインバータの一方側について制御あるいは動作が不能となった場合に、もう一方側で電力供給を継続することができる装置が望まれる。  【０００６】
そこで本発明は、２つのインバータの一方側について制御あるいは動作が不能となった場合であっても他方のインバータで電力供給を継続することが可能な電力変換装置、駆動装置および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】
【０００７】
本発明に係る電力変換装置の一態様は、直列接続される第１巻線部分と第２巻線部分とを有する各相の巻線を備えたモータに供給される電力に電源からの電力を変換する電力変換装置であって、上記第１巻線部分の一端に駆動電圧を印加する第１インバータと、上記第２巻線部分の一端に駆動電圧を印加する第２インバータと、上記第１巻線部分の他端から上記第２巻線部分の他端に至るいずれかの箇所で上記各相の巻線を接続した中性点機構と、上記第１インバータおよび上記第２インバータによる上記駆動電圧を、上記各相の巻線が上記中性点機構に接続された箇所における上記各相の巻線の電位が互いに同電位となる駆動電圧に制御する制御部と、を備える。  【０００８】
また、本発明に係る駆動装置の一態様は、上記電力変換装置と、上記電力変換装置に接続され、上記電力変換装置によって変換された電力が供給されるモータと、を備える。  【０００９】
また、本発明に係るパワーステアリング装置の一態様は、上記電力変換装置と、上記電力変換装置に接続され、上記電力変換装置によって変換された電力が供給されるモータと、上記モータにより駆動されるパワーステアリング機構と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、２つのインバータの一方側について制御あるいは動作が不能となった場合であっても他方のインバータで電力供給を継続することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施形態によるモータ駆動ユニットのブロック構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、本実施形態によるモータ駆動ユニットの回路構成を模式的に示す図である。
【図３】図３は、正常時におけるモータの各相の各コイルに流れる電流値を示す図である。
【図４】図４は、モータ駆動ユニットのハードウェア構成を模式的に示す図である。
【図５】図５は、本実施形態の変形例によるモータ駆動ユニットのハードウェア構成を模式的に示す図である。
【図６】図６は、回路構造が異なる変形例を示す図である。
【図７】図７は、回路構造が異なる別の変形例を示す図である。
【図８】図８は、中性点機構として中性点スイッチが採用された変形例を示す図である。
【図９】図９は、制御回路の構成が異なる変形例を示す図である。
【図１０】図１０は、図９に示す変形例によるモータ駆動ユニットのハードウェア構成を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、本実施形態によるパワーステアリング装置の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の電力変換装置、駆動装置およびパワーステアリング装置の実施形態を詳細に説明する。但し、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするため、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。  
【００１３】
本明細書において、電源からの電力を、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線（「コイル」と表記する場合がある。）を有する三相モータに供給する電力に変換する電力変換装置を例にして、本開示の実施形態を説明する。ただし、電源からの電力を、四相または五相などのｎ相（ｎは４以上の整数）の巻線を有するｎ相モータに供給する電力に変換する電力変換装置も本開示の範疇である。
（モータ駆動ユニット１０００の構造）
図１は、本実施形態によるモータ駆動ユニット１０００のブロック構成を模式的に示す図である。  モータ駆動ユニット１０００は、電力供給装置１０１、１０２、モータ２００および制御回路３０１、３０２を備える。  
【００１４】
本明細書では、構成要素としてモータ２００を備えるモータ駆動ユニット１０００を説明する。モータ２００を備えるモータ駆動ユニット１０００は、本発明の駆動装置の一例に相当する。ただし、モータ駆動ユニット１０００は、構成要素としてモータ２００が省かれた、モータ２００を駆動するための装置であってもよい。モータ２００が省かれたモータ駆動ユニット１０００は、本発明の電力変換装置の一例に相当する。  
【００１５】
第１の電力供給装置１０１は、第１インバータ１１１、電流センサ４０１および電圧センサ４１１を備える。第２の電力供給装置１０２は、第２インバータ１１２、電流センサ４０２および電圧センサ４１２を備える。  
【００１６】
モータ駆動ユニット１０００は、２つの電力供給装置１０１、１０２によって、電源（図２の符号４０３，４０４）からの電力をモータ２００に供給する電力に変換することが可能である。例えば、第１および第２インバータ１１１、１１２は、直流電力を、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の擬似正弦波である三相交流電力に変換することが可能である。  
【００１７】
モータ２００は、例えば三相交流モータである。モータ２００は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイルを有する。コイルの巻き方は、例えば集中巻きまたは分布巻きである。各相のコイルは互いに直列接続される第１コイル部２０１と第２コイル部２０２とを有する。但し、第１コイル部２０１と第２コイル部２０２は、３個以上備えられたコイル部のうちの２つであってもよい。  
【００１８】
第１インバータ１１１は、第１コイル部２０１の一端に駆動電圧を印加し、第２インバータ１１２は、第２コイル部２０２の一端に駆動電圧を印加する。第１コイル部２０１と第２コイル部２０２は他端同士が接続されており、第１コイル部２０１と第２コイル部２０２との接続箇所で各相のコイルがバスバー１２０によって互いに接続される。本明細書において、部品（構成要素）同士の「接続」とは、特に断らない限り電気的な接続を意味する。バスバー１２０は、第１コイル部２０１の他端から第２コイル部２０２の他端に至るいずれかの箇所で各相のコイルを接続した中性点機構の一例に相当する。  
【００１９】
制御回路３０１、３０２は、後で詳述するようにマイクロコントローラ３４１、３４２などを備える。制御回路３０１、３０２は、電流センサ４０１、４０２および角度センサ３２１、３２２からの入力信号に基づいて第１インバータ１１１および第２インバータ１１２の駆動電圧を制御する。具体的な駆動電圧については後述する。制御回路３０１、３０２によるインバータ１１１、１１２の制御手法として、例えばベクトル制御、直接トルク制御（ＤＴＣ）から選択された制御手法が用いられる。  図２を参照して、モータ駆動ユニット１０００の具体的な回路構成を説明する。  図２は、本実施形態によるモータ駆動ユニット１０００の回路構成を模式的に示す図である。  
【００２０】
モータ駆動ユニット１０００は電源に接続される。電源はそれぞれ独立した第１電源４０３および第２電源４０４を備える。電源４０３、４０４は所定の電源電圧（例えば１２Ｖ）を生成する。電源４０３、４０４として、例えば直流電源が用いられる。ただし、電源４０３、４０４は、ＡＣ−ＤＣコンバータまたはＤＣ―ＤＣコンバータであってもよいし、バッテリー（蓄電池）であってもよい。図２では、一例として、第１インバータ１１１用の第１電源４０３および第２インバータ１１２用の第２電源４０４が示されるが、モータ駆動ユニット１０００は、第１インバータ１１１および第２インバータ１１２に共通の単一電源に接続されてもよい。また、モータ駆動ユニット１０００は、内部に電源を備えていてもよい。  モータ駆動ユニット１０００は、第１インバータ１１１、第２インバータ１１２、モータ２００および制御回路３０１、３０２を備える。  
【００２１】
モータ駆動ユニット１０００は、モータ２００の第１コイル部２０１側に対応した第１系統と、モータ２００の第２コイル部２０２側に対応した第２系統とを備える。第１系統には、第１インバータ１１１と第１の制御回路３０１が含まれる。第２系統には、第２インバータ１１２と第２の制御回路３０２が含まれる。第１系統のインバータ１１１および制御回路３０１は第１電源４０３から電力を供給される。第２系統のインバータ１１２および制御回路３０２は第２電源４０４から電力を供給される。電源と制御回路を含んだ駆動系が、電源も含めて冗長化されるので、後述するように、一方の系統における電源の異常時にも、他方の系統によって電力供給が継続される。  
【００２２】
第１インバータ１１１は、３個のレグを有するブリッジ回路を備える。各レグは、電源とモータ２００の第１コイル部２０１との間に接続されたハイサイドスイッチ素子およびモータ２００の第１コイル部２０１とグランドとの間に接続されたローサイドスイッチ素子を備える。具体的には、Ｕ相用レグは、ハイサイドスイッチ素子１１３Ｈおよびローサイドスイッチ素子１１３Ｌを備える。Ｖ相用レグは、ハイサイドスイッチ素子１１４Ｈおよびローサイドスイッチ素子１１４Ｌを備える。Ｗ相用レグは、ハイサイドスイッチ素子１１５Ｈおよびローサイドスイッチ素子１１５Ｌを備える。スイッチ素子としては、例えば電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴなど）または絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴなど）が用いられる。なお、スイッチ素子がＩＧＢＴである場合には、スイッチ素子と逆並列にダイオード（フリーホイール）が接続される。  
【００２３】
第１インバータ１１１は、例えば、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各相の巻線に流れる電流を検出するための電流センサ４０１（図１を参照）として、シャント抵抗１１３Ｒ、１１４Ｒおよび１１５Ｒをそれぞれ各レグに備える。電流センサ４０１は、各シャント抵抗に流れる電流を検出する電流検出回路（不図示）を備える。例えば、シャント抵抗は、ローサイドスイッチ素子１１３Ｌ、１１４Ｌおよび１１５Ｌとグランドとの間に接続され得る。シャント抵抗の抵抗値は、例えば０．５ｍΩ〜１．０ｍΩ程度である。  
【００２４】
シャント抵抗の数は３つ以外でもよい。例えば、Ｕ相、Ｖ相用の２つのシャント抵抗１１３Ｒ、１１４Ｒ、Ｖ相、Ｗ相用の２つのシャント抵抗１１４Ｒ、１１５Ｒ、または、Ｕ相、Ｗ相用の２つのシャント抵抗１１３Ｒ、１１５Ｒが用いられてもよい。使用されるシャント抵抗の数およびシャント抵抗の配置は、製品コストおよび設計仕様などが考慮されて適宜決定される。  
【００２５】
第２インバータ１１２は、３個のレグを有するブリッジ回路を備える。第２インバータ１１２の各レグは、電源とモータ２００の第２コイル部２０２との間に接続されたハイサイドスイッチ素子およびモータ２００の第２コイル部２０２とグランドとの間に接続されたローサイドスイッチ素子を備える。具体的には、Ｕ相用レグは、ハイサイドスイッチ素子１１６Ｈおよびローサイドスイッチ素子１１６Ｌを備える。Ｖ相用レグは、ハイサイドスイッチ素子１１７Ｈおよびローサイドスイッチ素子１１７Ｌを備える。Ｗ相用レグは、ハイサイドスイッチ素子１１８Ｈおよびローサイドスイッチ素子１１８Ｌを備える。第１インバータ１１１と同様に、第２インバータ１１２は、例えば、シャント抵抗１１６Ｒ、１１７Ｒおよび１１８Ｒを備える。
【００２６】
再び図１を参照する。制御回路３０１、３０２は、例えば、電源回路３１１、３１２と、角度センサ３２１、３２２と、入力回路３３１、３３２と、マイクロコントローラ３４１、３４２と、駆動回路３５１、３５２と、ＲＯＭ３６１、３６２とを備える。制御回路３０１、３０２は電力供給装置１０１、１０２に接続される。そして、制御回路３０１、３０２は第１インバータ１１１および第２インバータ１１２を制御する。  
【００２７】
制御回路３０１、３０２は、目的とするロータの位置（回転角）、回転速度、および電流などを制御してクローズドループ制御を実現することができる。回転速度は、例えば、回転角（ｒａｄ）を時間微分することにより得られ、単位時間（例えば１分間）にロータが回転する回転数（ｒｐｍ）で表される。制御回路３０１、３０２は、目的とするモータトルクを制御することも可能である。制御回路３０１、３０２は、トルク制御のためにトルクセンサを備えてもよいがトルクセンサが省かれていてもトルク制御は可能である。また、角度センサに変えてセンサレスアルゴリズムを備えてもよい。また、２つの制御回路３０１、３０２は、各々がモータの回転に同期して制御を行うことで相互の制御動作を同期させる。  電源回路３１１、３１２は、制御回路３０１、３０２内の各ブロックに必要なＤＣ電圧（例えば３Ｖ、５Ｖ）を生成する。  
【００２８】
角度センサ３２１、３２２は、例えばレゾルバまたはホールＩＣである。角度センサ３２１、３２２は、磁気抵抗（ＭＲ）素子を有するＭＲセンサとセンサマグネットとの組み合わせによっても実現される。角度センサ３２１、３２２は、モータ２００のロータの回転角を検出し、検出した回転角を表した回転信号をマイクロコントローラ３４１、３４２に出力する。モータ制御手法（例えばセンサレス制御）によっては、角度センサ３２１、３２２は省かれる場合がある。  
【００２９】
電圧センサ４１１、４１２は、モータ２００のコイルの各相間における電圧を、インバータ１１１、１１２と第１コイル部２０１および第２コイル部２０２との接続箇所で検出し、検出した電圧値を入力回路３３１、３３２に出力する。  
【００３０】
入力回路３３１、３３２は、電流センサ４０１、４０２によって検出されたモータ電流値（以下、「実電流値」と表記する。）と電圧センサ４１１、４１２によって検出された電圧値を受け取る。入力回路３３１、３３２は、マイクロコントローラ３４１、３４２の入力レベルに実電流値および電圧値のレベルを必要に応じて変換し、実電流値および電圧値をマイクロコントローラ３４１、３４２に出力する。入力回路３３１、３３２は、アナログデジタル変換回路である。  
【００３１】
マイクロコントローラ３４１、３４２は、角度センサ３２１、３２２によって検出されたロータの回転信号を受信するとともに、入力回路３３１、３３２から出力された実電流値および電圧値を受信する。マイクロコントローラ３４１、３４２は、実電流値およびロータの回転信号などに従って目標電流値を設定してＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号を駆動回路３５１、３５２に出力する。例えば、マイクロコントローラ３４１、３４２は、電力供給装置１０１、１０２のインバータ１１１、１１２における各スイッチ素子のスイッチング動作（ターンオンまたはターンオフ）を制御するためのＰＷＭ信号を生成する。  
【００３２】
また、マイクロコントローラ３４１、３４２は、第１インバータ１１１および第２インバータ１１２を制御する制御方式を、受信した電流値および電圧値に基づいて決定することが可能である。  
【００３３】
駆動回路３５１、３５２は、典型的にはゲートドライバである。駆動回路３５１、３５２は、第１インバータ１１１および第２インバータ１１２における各スイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御信号（例えば、ゲート制御信号）をＰＷＭ信号に従って生成し、生成した制御信号を各スイッチ素子に与える。  マイクロコントローラ３４１、３４２は、駆動回路３５１、３５２の機能を有していてもよい。その場合、駆動回路３５１、３５２は省かれる。  
【００３４】
ＲＯＭ３６１、３６２は、例えば書き込み可能なメモリ（例えばＰＲＯＭ）、書き換え可能なメモリ（例えばフラッシュメモリ）または読み出し専用のメモリである。ＲＯＭ３６１、３６２は、マイクロコントローラ３４１、３４２に電力供給装置１０１、１０２（主としてインバータ１１１、１１２）を制御させるための命令群を含む制御プログラムを格納する。例えば、制御プログラムはブート時にＲＡＭ（不図示）に一旦展開される。  制御回路３０１、３０２（主としてマイクロコントローラ３４１、３４２）によるインバータ１１１、１１２の制御には正常時および異常時の制御がある。  以下、モータ駆動ユニット１０００の動作の具体例を説明し、主としてインバータ１１１、１１２の動作の具体例を説明する。
（正常時の制御）
【００３５】
インバータ１１１、１１２の正常時の制御方法の具体例を説明する。正常とは、２つの電源４０３、４０４と、２つのインバータ１１１、１１２と、２つの制御回路３０１、３０２のいずれもが正しく動作する状態を指す。  
【００３６】
正常時において、制御回路３０１、３０２は、第１インバータ１１１および第２インバータ１１２の両方を用いて三相通電制御することによってモータ２００を駆動する。具体的に、制御回路３０１、３０２は、第１インバータ１１１のスイッチ素子と第２インバータ１１２のスイッチ素子とをスイッチング制御することにより三相通電制御を行う。  
【００３７】
また、三相通電制御に際して制御回路３０１、３０２は、第１インバータ１１１および第２インバータ１１２による駆動電圧を、モータ２００の各相のコイルがバスバー１２０に接続された箇所における各相のコイルの電位が互いに同電位となる駆動電圧に制御する。  
【００３８】
例えば、ハイサイドスイッチ素子１１３Ｈ、１１６Ｈおよびローサイドスイッチ素子１１３Ｌ、１１６Ｌを含むＵ相用レグに着目すると、制御回路３０１、３０２は、各ハイサイドスイッチ素子１１３Ｈ、１１６Ｈを、所望の駆動電圧が得られるデューティでスイッチング制御する。  
【００３９】
具体的には、バスバー１２０に接続された箇所における各相のコイルの電位として例えば６Ｖが必要な場合には、制御回路３０１、３０２はハイサイドスイッチ素子１１３Ｈ、１１６Ｈを、各相のコイルの両端で例えば２Ｖと１０Ｖの駆動電圧が得られるデューティでスイッチング制御する。コイルの両端の電位差は、コイルに流れる電流値の変化に従って変化するが、バスバー１２０に接続された箇所における各相のコイルの電位は各相間の共通電位に保たれる。但し、各相のコイルの電位が互いに同電位であれば、共通電位は時間的に変動してもよい。  
【００４０】
このように、バスバー１２０に接続された箇所における各相のコイルの電位が互いに同電位となることにより、各相のコイルが互いに絶縁される場合と同様の電流が各相のコイルに流れることになる。即ち、バスバー１２０で各相のコイルが相互に接続されても、各相の電流はいわば独立して流れ、各相のコイル相互で電流が混じることが防がれる。従って、各相のコイルを互いに切り離すためのスイッチは不要である。  図３は、正常時におけるモータ２００の各相の各コイルに流れる電流値を示す図である。  
【００４１】
図３には、正常時の三相通電制御に従って第１インバータ１１１および第２インバータ１１２が制御されたときにモータ２００のＵ相、Ｖ相およびＷ相の各コイルに流れる電流値をプロットして得られる電流波形（正弦波）が例示されている。図３の横軸は、モータ電気角（ｄｅｇ）を示し、縦軸は電流値（Ａ）を示す。Ｉpkは各相の最大電流値（ピーク電流値）を表す。なお、電力供給装置１０１、１０２は、図３に例示した正弦波以外に、例えば矩形波を用いてモータ２００を駆動することも可能である。  
【００４２】
表１は、図３の正弦波において電気角毎に各インバータの端子に流れる電流値を示す。表１は、具体的に、第１インバータ１１１とＵ相、Ｖ相およびＷ相それぞれのコイルの第１コイル部２０１との接続点に流れる電気角３０°毎の電流値を示す。表１は、第２インバータ１１２とＵ相、Ｖ相およびＷ相それぞれのコイルの第２コイル部２０２との接続点に流れる、電気角３０°毎の電流値を示す。ここで、第１インバータ１１１に対しては、モータ２００の第１コイル部２０１側から第２コイル部２０２側に流れる電流方向を正の方向と定義する。第２インバータ１１２に対しては、モータ２００の第２コイル部２０２側から第１コイル部２０１側に流れる電流方向を正の方向と定義する。従って、第１インバータ１１１の電流と第２インバータ１１２の電流との位相差は１８０°となる。表１において、電流値Ｉ1の大きさは〔（３）1/2／２〕＊Ｉpkであり、電流値Ｉ2の大きさはＩpk／２である。  
【００４３】
【表１】
2019159835.tif 000003
【００４４】
電気角０°において、Ｕ相のコイルは電流が「０」となる。電気角０°において、Ｖ相のコイルには第２インバータ１１２から第１インバータ１１１に大きさＩ1の電流が流れ、Ｗ相のコイルには第１インバータ１１１から第２インバータ１１２に大きさＩ1の電流が流れる。  
【００４５】
電気角３０°において、Ｕ相のコイルには第１インバータ１１１から第２インバータ１１２に大きさＩ2の電流が流れ、Ｖ相のコイルには第２インバータ１１２から第１インバータ１１１に大きさＩpkの電流が流れ、Ｗ相のコイルには第１インバータ１１１から第２インバータ１１２に大きさＩ2の電流が流れる。  
【００４６】
電気角６０°において、Ｕ相のコイルには第１インバータ１１１から第２インバータ１１２に大きさＩ1の電流が流れ、Ｖ相のコイルには第２インバータ１１２から第１インバータ１１１に大きさＩ1の電流が流れる。電気角６０°において、Ｗ相のコイルは電流が「０」となる。  
【００４７】
電気角９０°において、Ｕ相のコイルには第１インバータ１１１から第２インバータ１１２に大きさＩpkの電流が流れ、Ｖ相のコイルには第２インバータ１１２から第１インバータ１１１に大きさＩ2の電流が流れ、Ｗ相のコイルには第２インバータ１１２から第１インバータ１１１に大きさＩ2の電流が流れる。  
【００４８】
電気角１２０°において、Ｕ相のコイルには第１インバータ１１１から第２インバータ１１２に大きさＩ1の電流が流れ、Ｗ相のコイルには第２インバータ１１２から第１インバータ１１１に大きさＩ1の電流が流れる。電気角１２０°において、Ｖ相のコイルは電流が「０」となる。  
【００４９】
電気角１５０°において、Ｕ相のコイルには第１インバータ１１１から第２インバータ１１２に大きさＩ2の電流が流れ、Ｖ相のコイルには第１インバータ１１１から第２インバータ１１２に大きさＩ2の電流が流れ、Ｗ相のコイルには第２インバータ１１２から第１インバータ１１１に大きさＩpkの電流が流れる。  
【００５０】
電気角１８０°において、Ｕ相のコイルは電流が「０」となる。電気角１８０°において、Ｖ相のコイルには第１インバータ１１１から第２インバータ１１２に大きさＩ1の電流が流れ、Ｗ相のコイルには第２インバータ１１２から第１インバータ１１１に大きさＩ1の電流が流れる。  
【００５１】
電気角２１０°において、Ｕ相のコイルには第２インバータ１１２から第１インバータ１１１に大きさＩ2の電流が流れ、Ｖ相のコイルには第１インバータ１１１から第２インバータ１１２に大きさＩpkの電流が流れ、Ｗ相のコイルには第２インバータ１１２から第１インバータ１１１に大きさＩ2の電流が流れる。  
【００５２】
電気角２４０°において、Ｕ相のコイルには第２インバータ１１２から第１インバータ１１１に大きさＩ1の電流が流れ、Ｖ相のコイルには第１インバータ１１１から第２インバータ１１２に大きさＩ1の電流が流れる。電気角２４０°において、Ｗ相のコイルは電流が「０」となる。  
【００５３】
電気角２７０°において、Ｕ相のコイルには第２インバータ１１２から第１インバータ１１１に大きさＩpkの電流が流れ、Ｖ相のコイルには第１インバータ１１１から第２インバータ１１２に大きさＩ2の電流が流れ、Ｗ相のコイルには第１インバータ１１１から第２インバータ１１２に大きさＩ2の電流が流れる。  
【００５４】
電気角３００°において、Ｕ相のコイルには第２インバータ１１２から第１インバータ１１１に大きさＩ1の電流が流れ、Ｗ相のコイルには第１インバータ１１１から第２インバータ１１２に大きさＩ1の電流が流れる。電気角３００°において、Ｖ相のコイルは電流が「０」となる。  
【００５５】
電気角３３０°において、Ｕ相のコイルには第２インバータ１１２から第１インバータ１１１に大きさＩ2の電流が流れ、Ｖ相のコイルには第２インバータ１１２から第１インバータ１１１に大きさＩ2の電流が流れ、Ｗ相のコイルには第１インバータ１１１から第２インバータ１１２に大きさＩpkの電流が流れる。  
【００５６】
図３に示される電流波形において、電流の向きを考慮した三相のコイルに流れる電流の総和は電気角毎に「０」となる。ただし、電力供給装置１０１、１０２の回路構成によれば、三相のコイルに流れる電流は独立に制御される。このため、制御回路３０１、３０２は電流の総和が「０」以外の値となる制御を行うことも可能である。
（異常時の制御）
異常時における第１インバータ１１１および第２インバータ１１２の制御方法の具体例を説明する。  
【００５７】
異常とは、２つの電源４０３、４０４と、２つのインバータ１１１、１１２と、２つの制御回路３０１、３０２の１つ以上に故障が生じた状態を指す。異常には、大きく分けて第１系統の異常と第２系統の異常とがある。各系統の異常としては、インバータ１１１、１１２の故障による異常と、電源４０３、４０４および制御回路３０１、３０２を含む上流部の異常がある。  
【００５８】
「上流部の異常」は、電源４０３、４０４のみの異常、制御回路３０１、３０２のみの異常、電源４０３、４０４と制御回路３０１、３０２との両方における異常、電源４０３、４０４の異常に伴い制御回路３０１、３０２も動作停止した状態などといった各種の異常状態を含む。また、インバータ１１１、１１２の故障は、インバータ回路内における断線、ショート、スイッチ素子の故障などを含む。  
【００５９】
インバータ１１１、１１２の故障による異常時における制御方法としては、例えば特開２０１４−１９２９５０号公報に記載された制御方法などが用いられる。以下では、上流部の異常時における制御方法について説明する。  
【００６０】
異常検知の一例として、制御回路３０１、３０２（主としてマイクロコントローラ３４１、３４２）は、電圧センサ４１１、４１２によって検出された電圧値と、電流センサ４０１、４０２によって検出された実電流値とを解析することで、２つの系統のうち自己が所属する系統に対する相手側の系統における異常を検知する。  
【００６１】
制御回路３０１、３０２は、自分の制御下にある電圧センサ４１１、４１２および電流センサ４０１、４０２を介して相手側のインバータ１１１、１１２における挙動を確認することができる。具体的には、自分の制御下にあるインバータ１１１、１１２とモータ２００との接続点における電圧は、自分側のインバータ１１１、１１２の挙動だけでなく、相手側のインバータ１１１、１１２の挙動にも影響される。また、自分の制御下にあるインバータ１１１、１１２の下アームからグランドへと流れる電流も、自分側のインバータ１１１、１１２の挙動だけでなく、相手側のインバータ１１１、１１２の挙動にも影響される。電圧センサ４１１、４１２は上記のように影響される電圧を上記接続点で検出し、電流センサ４０１、４０２は上記のように影響される電流を図２のシャント抵抗１１３Ｒ、……、１１８Ｒで検出する。  
【００６２】
異常検知の他の一例として、マイクロコントローラ３４１、３４２は、モータの実電流値と目標電流値との差などを解析することで異常を検知することも可能である。ただし、制御回路３０１、３０２は、これらの手法に限られず、異常検知に関する公知の手法を広く用いることができる。  
【００６３】
制御回路３０１、３０２は、マイクロコントローラ３４１、３４２で異常を検知すると、インバータ１１１、１１２の制御を正常時の制御から異常時の制御に切替える。例えば、正常時から異常時に制御を切替えるタイミングは、異常が検知されてから１０ｍｓｅｃ〜３０ｍｓｅｃ程度である。  
【００６４】
制御回路３０１、３０２は、異常時には、自分側のインバータ１１１、１１２のみを用いて、バスバー１２０を中性点として利用した駆動制御を行う。例えば第１の制御回路３０１が異常を検知した場合には、第１の制御回路３０１は第１インバータ１１１を三相通電制御することでモータ２００のコイルの第１コイル部２０１を通電する。  
【００６５】
上述したように、正常時には、各相のコイルの電流がバスバー１２０を介して混じることの回避のために、バスバー１２０に各コイルが接続される各箇所における電位が共通電位に制御される。このため、バスバー１２０は正常時も各相のコイルを接続し、異常時への移行に際してもコイル相互の接続変更は不要である。  
【００６６】
第１の制御回路３０１が異常を検知した場合には、第２系統で異常が生じたことになる。そして、第２系統の異常が上流部の異常である場合、第２インバータ１１２は、動作不能あるいは制御不能な状態である。このような場合でも、バスバー１２０が中性点として利用可能であるので、第１系統側のインバータ１１１でモータ２００に対する電力供給が継続される。  
【００６７】
第２の制御回路３０２が異常を検知した場合には、第２の制御回路３０２は第２インバータ１１２を三相通電制御することでモータ２００のコイルの第２コイル部２０２を通電する。  
【００６８】
第２の制御回路３０２が異常を検知した場合には、第１系統で異常が生じたことになる。そして、第１系統の異常が駆動系の異常である場合、第１インバータ１１１は、動作不能あるいは制御不能な状態である。このような場合でも、バスバー１２０が中性点として利用可能であるので、第２系統側のインバータ１１２でモータ２００に対する電力供給が継続される。  
【００６９】
なお、本実施形態では、第１インバータ１１１に含まれる各スイッチは、第１の制御回路３０１による制御が失陥した場合に自ずとオフとなるスイッチであり、第２インバータ１１２に含まれる各スイッチは、第２の制御回路３０２による制御が失陥した場合に自ずとオフとなるスイッチである。このようなスイッチがインバータ１１１，１１２に用いられることにより、制御回路３０１，３０２の一方が故障した場合に故障側のインバータ１１１，１１２が自ずとモータのコイルから電気的に切り離される。  
【００７０】
異常時における具体的な三相通電制御として、制御回路３０１、３０２は、例えば図３に示される電流波形と同様の波形が得られるようなＰＷＭ制御によってインバータ１１１、１１２の各スイッチング素子におけるスイッチング動作を制御する。  
【００７１】
表２は、図３に示される電流波形と同様の波形が得られるような三相通電制御で例えば第２インバータ１１２が制御された場合に第２インバータ１１２の端子に流れる電流値を電気角毎に例示する。表２は、具体的に、第２インバータ１１２とＵ相、Ｖ相およびＷ相それぞれの第２コイル部２０２との接続点に流れる、電気角３０°毎の電流値を示す。電流方向の定義は上述したとおりである。  
【００７２】
【表２】
2019159835.tif 000004
【００７３】
例えば、電気角３０°において、Ｕ相のコイルには第１インバータ１１１から第２インバータ１１２に大きさＩ2の電流が流れ、Ｖ相のコイルには第２インバータ１１２から第１インバータ１１１に大きさＩpkの電流が流れ、Ｗ相のコイルには第１インバータ１１１から第２インバータ１１２に大きさＩ2の電流が流れる。電気角６０°において、Ｕ相のコイルには第１インバータ１１１から第２インバータ１１２に大きさＩ1の電流が流れ、Ｖ相のコイルには第２インバータ１１２から第１インバータ１１１に大きさＩ1の電流が流れる。電気角６０°において、Ｗ相のコイルは電流が「０」となる。中性点に流れ込む電流と中性点から流れ出る電流との総和は電気角毎に常に「０」になる。  
【００７４】
表１および表２に示されるように、正常時および異常時の制御の間でモータ２００に流れるモータ電流は電気角毎に同一である。但し、異常時には第１コイル部２０１と第２コイル部２０２とのうち一方のみに電流が流れるので異常時のモータトルクは正常時のモータトルクより小さい。  
【００７５】
なお、異常時の異常箇所が、インバータ１１１、１１２内の１つのスイッチ素子である場合には、例えば特開２０１４−１９２９５０号公報に記載された制御手法によるインバータ１１１、１１２の中性点化が可能である。但し、この制御手法の実現に際しては、制御信号の電圧が正常時とは異なる特殊なゲートドライバが必要とされる。このような制御手法に対し、バスバー１２０が中性点として用いられる制御は、正常時と同じ電圧の制御信号で実行可能であるため、特殊なゲートドライバが不要である。  
【００７６】
また、故障を生じたスイッチ素子を含んだインバータ１１１、１１２の使用は避けることが望ましいので、この点でも、バスバー１２０が中性点として用いられる制御の方が優れる。
（モータ駆動ユニット１０００のハードウェア構成）
次に、モータ駆動ユニット１０００のハードウェア構成について説明する。  図４は、モータ駆動ユニット１０００のハードウェア構成を模式的に示す図である。  
【００７７】
モータ駆動ユニット１０００は、ハードウェア構成として、上述したモータ２００と、第１実装基板１００１と、第２実装基板１００２と、ハウジング１００３と、コネクタ１００４、１００５とを備える。  
【００７８】
モータ２００からは、第１コイル部２０１の一端２１０と第２コイル部２０２の一端２２０が突き出し実装基板１００１、１００２に向かって延びる。第１コイル部２０１の一端２１０と第２コイル部２０２の一端２２０との双方は、第１実装基板１００１および第２実装基板１００２の一方に接続されると共に、第１コイル部２０１の一端２１０と第２コイル部２０２の一端２２０との双方が第１実装基板１００１および第２実装基板１００２の当該一方を貫通して他方に接続される。具体的には、第１コイル部２０１の一端２１０と第２コイル部２０２の一端２２０との双方が例えば第２実装基板１００２に接続される。また、第１コイル部２０１の一端２１０と第２コイル部２０２の一端２２０との双方が、第２実装基板１００２を貫通して第１実装基板１００１に接続される。
【００７９】
モータ２００からは、第１コイル部２０１の他端２３０と第２コイル部２０２の他端２４０も突き出す。第１コイル部２０１の他端２３０は第２コイル部２０２の他端２４０に接続され、各相の接続箇所が互いにバスバー１２０によって接続される。本発明の駆動装置の実施形態としては、バスバー１２０がモータ２００内部に設けられてもよいし、モータ２００の出力側(図４の下側）に設けられてもよい。中性点機構がバスバー１２０であると、中性点機構の配置の自由度が高く、延いては駆動装置の設計の自由度が高い。  
【００８０】
第１実装基板１００１と第２実装基板１００２とは基板面が互いに対向する。基板面が対向した方向に、モータ２００の回転軸が延びる。第１実装基板１００１と第２実装基板１００２とモータ２００は、ハウジング１００３内に収容されることで互いの位置が固定される。  
【００８１】
第１実装基板１００１には、第１電源４０３からの電源コードが接続されるコネクタ１００４が取り付けられる。第２実装基板１００２には、第２電源４０４からの電源コードが接続されるコネクタ１００５が取り付けられる。  
【００８２】
第１実装基板１００１には、第１インバータ１１１が実装され、第２実装基板１００２には、第２インバータ１１２が実装される。２枚の実装基板１００１、１００２に対するこのような素子の振り分けにより、第１コイル部２０１の一端２１０および第２コイル部２０２の一端２２０に対するインバータ１１１、１１２の配線が簡略化されて効率的な素子配置が可能となる。  
【００８３】
第１実装基板１００１には、第１の制御回路３０１も実装される。第２実装基板１００２には、第２の制御回路３０２も実装される。各制御回路３０１、３０２が、各制御回路３０１、３０２による制御対象の素子と同一の実装基板上に実装されるので制御のための配線が基板内に納まる。よって効率的な素子配置が可能である。  
【００８４】
第１実装基板１００１と第２実装基板１００２との対向方向で見た場合に、第１実装基板１００１上の第１インバータ１１１と第２実装基板１００２上の第２インバータ１１２とは互いに対称な配置である。また、第１実装基板１００１と第２実装基板１００２との対向方向で見た場合に、第１実装基板１００１上の制御回路３０１と第２実装基板１００２上の制御回路３０２とは互いに対称な配置である。このような対称な配置により、２枚の実装基板１００１、１００２について基板設計が共通化できる。
(変形例)
図５は、本実施形態の変形例によるモータ駆動ユニット１０００のハードウェア構成を模式的に示す図である。  
【００８５】
図５に示された変形例は、第１コイル部２０１の他端２３０から第２コイル部２０２の他端２４０に至るいずれかの箇所で各相のコイルを接続した中性点機構の一例として、基板上に設けられた中性点回路１２５を備える。具体的には、中性点回路１２５は、第２実装基板１００２上に配線パターンによって形成される。なお、中性点回路１２５は第１実装基板１００１上に形成されてもよいし、第１実装基板１００１および第２実装基板１００２とは別の基板上に形成されてもよい。中性点機構が基板上の中性点回路であると、モータ２００外に中性点機構が形成されるのでモータ２００の小型化が図られる。また、中性点機構が基板上の中性点回路であると、第１コイル部２０１の一端２１０および第２コイル部２０２の一端２２０における実装基板１００１、１００２への接続と同様に、第１コイル部２０１の他端２３０および第２コイル部２０２の他端２４０が中性点回路１２５に接続されるので組み立て工程が容易となる。  
【００８６】
なお、中性点機構は、バスバー、中性点回路以外の構造でもよい。中性点機構として繋がっていれば、例えば、コイルの引出線同士が溶接された構造などでもよい。  図６は、回路構造が異なる変形例を示す図である。  
【００８７】
図６に示す変形例では、第１コイル部２０１の一端と第１インバータ１１１との間に第１開放リレー１３１が備えられ、第２コイル部２０２の一端と第２インバータ１１２との間に第２開放リレー１３２が備えられる。第１開放リレー１３１は、第１コイル部２０１の一端と第１インバータ１１１との接続・非接続を切替える。第２開放リレー１３２は、第２コイル部２０２の一端と第２インバータ１１２との接続・非接続を切替える。また、第１の制御回路３０１が第１インバータ１１１と第１開放リレー１３１とを制御し、第２の制御回路３０２が第２インバータ１１２と第２開放リレー１３２とを制御する。  
【００８８】
開放リレー１３１、１３２は、制御信号が止まった場合には自ずとオフ状態になる。開放リレー１３１、１３２が備えられることにより、異常が生じた系統のインバータ１１１、１１２はモータ２００から切り離される。この結果、電力損失が抑制される。また、２つの制御回路３０１，３０２によってインバータ１１１、１１２および開放リレー１３１、１３２の制御が分担されることで、制御回路３０１，３０２の一方に異常が生じた場合であっても他方の制御回路３０１、３０２によって電力供給の継続が可能となる。  図７は、回路構造が異なる別の変形例を示す図である。  
【００８９】
図７に示す変形例では、第１コイル部２０１の他端から第２コイル部２０２の他端に至るいずれかの箇所で各相のコイルを接続した中性点機構として２つのバスバー１２１、１２２が備えられる。第１のバスバー１２１は第１コイル部２０１の各相の他端同士を接続する。第２のバスバー１２２は第２コイル部２０２の各相の他端同士を接続する。第１のバスバー１２１と第２のバスバー１２２との間には、第１コイル部２０１の他端と第２コイル部２０２の他端との接続・非接続を切替える中間開放リレー１３３、１３４が備えられる。中間開放リレーは１つでもよいが、図７に示す変形例では、中間開放リレーとして、互いに直列に接続される、第１インバータ１１１側の第１中間開放リレー１３３と第２インバータ１１２側の第２中間開放リレー１３４が備えられる。  
【００９０】
中間開放リレー１３３、１３４がオンすると、第１コイル部２０１と第２コイル部２０２は直列接続されるので、図７に示す回路構造は、電気的には、図２に示す回路構造と同等になる。異常時には中間開放リレー１３３、１３４によって第１コイル部２０１と第２コイル部２０２が切り離される。この結果、電力損失が抑制される。  
【００９１】
なお、図７に示す変形例の場合でも、正常時には、バスバー１２０に接続された箇所における各相のコイルの電位は各相間の共通電位に保たれ、各相コイルの相互間で電流が混じることが防がれる。この結果、図７に示す変形例の場合でも、正常時と異常時とでコイル相互の接続状態を切替えるスイッチは不要である。  
【００９２】
図７に示す変形例では、第１の制御回路３０１が第１インバータ１１１と第１中間開放リレー１３３とを制御し、第２の制御回路３０２が第２インバータ１１２と第２中間開放リレー１３４とを制御する。２つの制御回路３０１，３０２によってインバータ１１１、１１２および中間開放リレー１３３、１３４の制御が分担されることで、制御回路３０１，３０２の一方に異常が生じた場合であっても他方の制御回路３０１，３０２によって電力供給の継続が可能となる。  
【００９３】
中性点機構としては、図４に示すバスバー１２０や図５に示す中性点回路１２５などのように結線された中性点結線の他に、コイル相互の接続・非接続が切り替え可能な中性点スイッチが採用されてもよい。  図８は、中性点機構として中性点スイッチが採用された変形例を示す図である。  
【００９４】
図８に示す変形例では、第１コイル部２０１の他端から第２コイル部２０２の他端に至るいずれかの箇所で各相の巻線（コイル）同士の接続・非接続を切替える中性点スイッチとして、３つのスイッチ素子からなる中性点スイッチ１２７が備えられる。このような中性点スイッチ１２７は、上述した正常時には開放されてモータのコイル同士を非接続とし、上述した異常時には閉鎖されてモータのコイル同士を接続する。このため、正常時には、モータ２００のコイル同士の電位が異なる制御であってもコイル相互間の電流漏洩が防がれ制御の自由度が高い。また、異常時には、上述した中性点結線と同様に機能して、第１系統と第２系統とのうち正常な一方によるモータ２００の駆動継続が可能となる。  
【００９５】
第１コイル部２０１の他端と第２コイル部２０２の他端とは同じ相同士が導線で結線される。このため、第１コイル部２０１の他端と第２コイル部２０２の他端とは、同じ相で常時導通する。従って、第１コイル部２０１と第２コイル部２０２とを切り離す分離スイッチが省かれ、回路構成が簡素である。  
【００９６】
中性点スイッチ１２７には、２つの制御回路３０１，３０２の双方から制御信号が入力され、中性点スイッチ１２７はそれらの制御信号の一方のみで制御可能である。即ち、中性点スイッチ１２７は、第１制御回路３０１と前記第２制御回路３０２の各々が制御可能である。このような制御により、２つの制御回路３０１，３０２の一方が故障した場合でも中性点スイッチ１２７が制御可能である。図９は制御回路の構成が異なる変形例を示す。  
【００９７】
図９に示す変形例では、中性点スイッチ１２７を制御する第３の制御回路３０３が備えられる。インバータ１１１、１１２を制御する制御回路３０１，３０２と中性点スイッチ１２７を制御する制御回路３０３とが別であることにより、中性点スイッチの制御が簡素化される。  図１０は、図９に示す変形例によるモータ駆動ユニット１０００のハードウェア構成を模式的に示す図である。  
【００９８】
中性点スイッチ１２７は、例えば第２実装基板１００２上に備えられ、中性点スイッチ１２７を制御する第３の制御回路３０３も第２実装基板１００２上に備えられる。  なお、中性点スイッチ１２７は第１実装基板１００１上に形成されてもよいし、第１実装基板１００１および第２実装基板１００２とは別の基板上に形成されてもよい。また、中性点スイッチ１２７と第３の制御回路３０３は、同一の実装基板上に備えられると配線などが簡素化されて好ましいが、別々の基板上に備えられてもよい。
（パワーステアリング装置の実施形態）
【００９９】
自動車等の車両は一般的に、パワーステアリング装置を備える。パワーステアリング装置は、運転者がステアリングハンドルを操作することによって発生するステアリング系の操舵トルクを補助するための補助トルクを生成する。補助トルクは、補助トルク機構によって生成され、運転者の操作の負担を軽減することができる。例えば、補助トルク機構は、操舵トルクセンサ、ＥＣＵ、モータおよび減速機構などから構成される。操舵トルクセンサは、ステアリング系における操舵トルクを検出する。ＥＣＵは、操舵トルクセンサの検出信号に基づいて駆動信号を生成する。モータは、駆動信号に基づいて操舵トルクに応じた補助トルクを生成し、減速機構を介してステアリング系に補助トルクを伝達する。  
【０１００】
上記実施形態のモータ駆動ユニット１０００は、パワーステアリング装置に好適に利用される。図１１は、本実施形態によるパワーステアリング装置２０００の構成を模式的に示す図である。  電動パワーステアリング装置２０００は、ステアリング系５２０および補助トルク機構５４０を備える。  
【０１０１】
ステアリング系５２０は、例えば、ステアリングハンドル５２１、ステアリングシャフト５２２（「ステアリングコラム」とも称される。）、自在軸継手５２３Ａ、５２３Ｂ、および回転軸５２４（「ピニオン軸」または「入力軸」とも称される。）を備える。  
【０１０２】
また、ステアリング系５２０は、例えば、ラックアンドピニオン機構５２５、ラック軸５２６、左右のボールジョイント５５２Ａ、５５２Ｂ、タイロッド５２７Ａ、５２７Ｂ、ナックル５２８Ａ、５２８Ｂ、および左右の操舵車輪（例えば左右の前輪）５２９Ａ、５２９Ｂを備える。
【０１０３】
ステアリングハンドル５２１は、ステアリングシャフト５２２と自在軸継手５２３Ａ、５２３Ｂとを介して回転軸５２４に連結される。回転軸５２４にはラックアンドピニオン機構５２５を介してラック軸５２６が連結される。ラックアンドピニオン機構５２５は、回転軸５２４に設けられたピニオン５３１と、ラック軸５２６に設けられたラック５３２とを有する。ラック軸５２６の右端には、ボールジョイント５５２Ａ、タイロッド５２７Ａおよびナックル５２８Ａをこの順番で介して右の操舵車輪５２９Ａが連結される。右側と同様に、ラック軸５２６の左端には、ボールジョイント５５２Ｂ、タイロッド５２７Ｂおよびナックル５２８Ｂをこの順番で介して左の操舵車輪５２９Ｂが連結される。ここで、右側および左側は、座席に座った運転者から見た右側および左側にそれぞれ一致する。  
【０１０４】
ステアリング系５２０によれば、運転者がステアリングハンドル５２１を操作することによって操舵トルクが発生し、ラックアンドピニオン機構５２５を介して左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂに伝わる。これにより、運転者は左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂを操作することができる。  
【０１０５】
補助トルク機構５４０は、例えば、操舵トルクセンサ５４１、ＥＣＵ５４２、モータ５４３、減速機構５４４および電力供給装置５４５を備える。補助トルク機構５４０は、ステアリングハンドル５２１から左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂに至るステアリング系５２０に補助トルクを与える。なお、補助トルクは「付加トルク」と称されることがある。  
【０１０６】
ＥＣＵ５４２としては、例えば図１などに示された制御回路３０１、３０２が用いられる。また、電力供給装置５４５としては、例えば図１などに示された電力供給装置１０１、１０２が用いられる。また、モータ５４３としては、例えば図１などに示されたモータ２００が用いられる。ＥＣＵ５４２、モータ５４３および電力供給装置５４５が、一般的に「機電一体型モータ」と称されるユニットを構成する場合には、当該ユニットとしては、例えば図４、５に示されたハードウェア構成のモータ駆動ユニット１０００が好適に用いられる。図１１に示された各要素のうち、ＥＣＵ５４２、モータ５４３および電力供給装置５４５を除いた要素で構成された機構は、モータ５４３によって駆動されるパワーステアリング機構の一例に相当する。  
【０１０７】
操舵トルクセンサ５４１は、ステアリングハンドル５２１によって付与されたステアリング系５２０の操舵トルクを検出する。ＥＣＵ５４２は、操舵トルクセンサ５４１からの検出信号（以下「トルク信号」と表記する。）に基づいてモータ５４３を駆動するための駆動信号を生成する。モータ５４３は、操舵トルクに応じた補助トルクを駆動信号に基づいて発生する。補助トルクは減速機構５４４を介してステアリング系５２０の回転軸５２４に伝達される。減速機構５４４は、例えばウォームギヤ機構である。補助トルクはさらに、回転軸５２４からラックアンドピニオン機構５２５に伝達される。  
【０１０８】
パワーステアリング装置２０００は、補助トルクがステアリング系５２０に付与される箇所によって、ピニオンアシスト型、ラックアシスト型、およびコラムアシスト型等に分類される。図１１には、ピニオンアシスト型のパワーステアリング装置２０００が示される。ただし、パワーステアリング装置２０００は、ラックアシスト型、コラムアシスト型等にも適用される。  
【０１０９】
ＥＣＵ５４２には、トルク信号だけでなく、例えば車速信号も入力され得る。ＥＣＵ５４２のマイクロコントローラは、トルク信号や車速信号などに基づいてモータ５４３をベクトル制御またはＰＷＭ制御することができる。  
【０１１０】
ＥＣＵ５４２は、少なくともトルク信号に基づいて目標電流値を設定する。ＥＣＵ５４２は、車速センサによって検出された車速信号を考慮し、さらに角度センサによって検出されたロータの回転信号を考慮して、目標電流値を設定することが好ましい。ＥＣＵ５４２は、電流センサ（図１参照）によって検出された実電流値が目標電流値に一致するように、モータ５４３の駆動信号、つまり、駆動電流を制御することができる。  
【０１１１】
パワーステアリング装置２０００によれば、運転者の操舵トルクにモータ５４３の補助トルクを加えた複合トルクを利用してラック軸５２６によって左右の操舵車輪５２９Ａ、５２９Ｂを操作することができる。特に、上述した機電一体型モータに、上記実施形態のモータ駆動ユニット１０００が利用されることにより、正常時および異常時のいずれにおいても適切な電流制御が可能となる。この結果、正常時および異常時のいずれにおいてもパワーステアリング装置におけるパワーアシストが継続される。  
【０１１２】
なお、ここでは、本発明の電力変換装置および駆動装置における使用方法の一例としてパワーステアリング装置が挙げられるが、本発明の電力変換装置および駆動装置の使用方法は上記に限定されず、ポンプ、コンプレッサなど広範囲に使用可能である。  
【０１１３】
上述した実施形態及び変形例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【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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【国際調査報告】
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