JP2006076332A - 電動パワーステアリング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動パワーステアリング制御装置において制御系の故障判定を簡単に実施する具体的な実現手段を提供することを目的としている。
【解決手段】電動パワーステアリング制御装置は、ｄ−ｑ指令値設定手段により設定されたｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値と、モータに実際に流れる三相交流電流を電流検出手段によって検出された三相交流電流をｄ−ｑ座標系変換して得たｄ軸電流検出値およびｑ軸電流検出値に基づいて、モータに印加される電圧を制御する電圧制御手段と、相電流検出値が第１の所定の許容範囲外である場合に故障と判定するための故障判定手段を備えるものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、モータが発生するトルクをステアリング機構に与えて操舵補助を行う電動パワーステアリング制御装置に関する。

従来から、たとえば三相ブラシレスモータなどのモータが発生するトルクをステアリング機構に伝達し、これにより操舵の補助を行う電動パワーステアリング制御装置が知られている。（例えば特許文献１参照）。

特開２００１−１８７５７８号公報

この電動パワーステアリング制御装置を補助するモータＭと、そのモータＭを制御するコントローラＣとの関係を図１４に、従来の電動パワーステアリング制御装置の機能構成を示すブロック図を図１５に示す。

図１４は、電動パワーステアリング制御装置を制御するコントローラＣと、コントローラＣへ入力される値、そして、コントローラＣが制御するモータＭとの関係を示している。モータＭは、この明細書中に図示されないが、電動パワーステアリング制御装置にトルクを補助的に供給するものであり、モータＭは、コントローラＣが制御するモータドライバ５２により駆動される。なお、コントローラＣには、車速センサ４２により取得した自動車の車速Ｖ、トルクセンサ４３で検知され位相補償回路４４を介すことで位相補償された操舵トルクＴ、モータＭに接続されたレゾルバＲとロータ角度検出回路４５により検出されたモータＭのロータ角度θ_ｒｅが入力され、さらにモータＭは、コントローラＣによって電流フィードバック制御されるため、コントローラＣには、モータ電流検出部４１により検出された三相電流検出値が入力されている。

続いて、図１５について説明する。このモータ制御装置では、車速センサ４２で検知された車速Ｖと、トルクセンサ４３で検知され位相補償回路４４を介すことで位相補償された操舵トルクＴが、コントローラＣに入力されている。またモータ制御装置はモータＭに通電される三相電流の指令値となる目標電流指令値Ｉ’_ａ ^＊（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に流す三相電流の実効値）を決定するための目標電流演算部６１を備えており、操舵フィーリングを向上させるために、レゾルバＲとロータ角度検出回路４５で検出されたモータＭのロータ角度θ_ｒｅをロータ角速度演算部６５を介して出力されるロータ角速度ω_ｒｅと車速Ｖとから決まる収斂性補正値Ｉ_ＣＯ ^＊を演算し、その収斂性補正値を加算部６２に与える。加算部６２では、目標電流演算部６１から入力される目標電流指令値Ｉ’_ａ ^＊と収斂性補正部６４から入力される収斂性補正値Ｉ_ＣＯ ^＊が足し合わされ、モータＭのＵ相、Ｖ相およびＷ相に与えるべき三相電流の振幅を示す収斂性補正後目標電流指令値Ｉ_ａ ^＊が設定される。さらに、モータＭのロータ角度θ_ｒｅに無関係な直流量として電流値を扱うことを可能とするために、ｑ軸電流指令値演算部６６で、上述した収斂性補正後目標電流指令値Ｉ_ａ ^＊にｄ−ｑ座標変換を施してｑ軸電流指令値 ｉ_ｑａ ^＊を設定する。一方、ｄ軸電流指令値ｉ_ｄａ ^＊は零に設定される。

ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄａ ^＊およびｑ軸電流指令値Ｉ_ｑａ ^＊は、それぞれ減算部６７ｄ、６７ｑに入力される。これらの減算部６７ｄ、６７ｑには、それぞれ、モータＭのＵ相に実際に通電されるＵ相電流ｉ_ｕａを検出するためのＵ相電流検出部４１ｕ、およびＶ相に実際に流れるＶ相電流ｉ_ｖａを検出するためのＶ相電流検出部４１ｖの出力を三相交流／ｄ−ｑ座標変換部６８を介して求められるｄ軸電流検出値Ｉ_ｄａおよびｑ軸電流検出値Ｉ_ｑａが与えられるようになっている。したがって、減算部６７ｄ、６７ｑからは、それぞれｄ軸電流指令値Ｉ_ｄａ ^＊とｄ軸電流検出値Ｉ_ｄａの偏差およびｑ軸電流指令値Ｉ_ｑａ ^＊とｑ軸電流検出値Ｉ_ｑａの偏差が出力されることになる。

この減算部６７ｄおよび６７ｑから出力される偏差は、それぞれｄ軸電流ＰＩ（比例積分）制御部６９ｄおよびｑ軸電流ＰＩ制御部６９ｑに与えられ、それぞれｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄａ ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑａ ^＊を求める。

ｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄａ ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑａ ^＊は、ｄ−ｑ／三相交流座標変換部７２に入力されるようになっている。このｄ−ｑ／三相交流座標変換部７２にはまた、ロータ角度検出回路４５で検出されるロータ角度θ_ｒｅが入力されており、ｄ−ｑ／三相交流座標変換部７２は、下記第（１）式に従って、ｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄａ ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑａ ^＊を三相交流座標系の指令値Ｖ_ｕａ ^＊、Ｖ_ｖａ ^＊に変換する。そして、その得られたＵ相電圧指令値Ｖ_ｕａ ^＊およびＶ相電圧指令値Ｖ_ｖａ ^＊を、三相ＰＷＭ変調部５１に入力する。

ただし、Ｗ相電圧指令値Ｖ_ｗａ ^＊はｄ−ｑ／三相交流座標変換部７２では算出されず、ｄ−ｑ／三相交流座標変換部７２で算出されたＵ相電圧指令値Ｖ_ｕａ ^＊およびＶ相電圧指令値Ｖ_ｖａ ^＊に基づいて、Ｗ相電圧指令値演算部７３において算出される。すなわち、Ｗ相電圧指令値演算部７３には、ｄ−ｑ／三相交流座標変換部７２からＵ相電圧指令値Ｖ_ｕａ ^＊およびＶ相電圧指令値Ｖ_ｖａ ^＊が入力されており、Ｗ相電圧指令値演算部７３は、零からＵ相電圧指令値Ｖ_ｕａ ^＊およびＶ相電圧指令値Ｖ_ｖａ ^＊を減算することによりＷ相電圧指令値Ｖ_ｗａ ^＊を求める。

Ｗ相電圧指令値演算部７３で算出されたＷ相電圧指令値Ｖ_ｗａ ^＊は、Ｕ相電圧指令値Ｖ_ｕａ ^＊およびＶ相電圧指令値Ｖ_ｖａ ^＊と同様に三相ＰＷＭ変調部５１に与えられる。三相ＰＷＭ変調部５１は、それぞれＵ相電圧指令値Ｖ_ｕａ ^＊、Ｖ相電圧指令値Ｖ_ｖａ ^＊およびＷ相電圧指令値Ｖ_ｗａ ^＊に対応したＰＷＭ信号Ｓ_ｕ、Ｓ_ｖおよびＳ_ｗを作成し、その作成したＰＷＭ信号Ｓ_ｕ、Ｓ_ｖおよびＳ_ｗをモータドライバ５２に向けて出力する。これにより、モータドライバ５２からモータＭのＵ相、Ｖ相およびＷ相に、それぞれＰＷＭ信号Ｓ_ｕ、Ｓ_ｖおよびＳ_ｗに応じた電圧Ｖ_ｕａ、Ｖ_ｖａおよびＶ_ｗａが印加され、モータＭから操舵補助に必要なトルクが発生される。

さらに、上述の特許文献１にはオフセットなどの異常が生じているか否かを判断するための異常判断部７４が備えられており、この異常判断部７４は、三相交流／ｄ−ｑ座標変換部６８から出力されるｄ軸電流検出値ｉ_ｄａおよびｑ軸電流検出値ｉ_ｑａに基づいて異常が生じているか否かを判断する構成になっている。ｄ軸電流検出値ｉ_ｄａおよびｑ軸電流検出値ｉ_ｑａは、Ｕ相電流検出値ｉ_uａ、Ｖ相電流検出値ｉ_vａおよびＷ相電流検出値ｉ_wａの振幅をＩ_ａとすると、下記第（２）式のように示すことができ、ロータ角度θ_ｒｅとは無関係であることが理解できる。したがって、異常判断部７４は、ロータ角度θ_ｒｅと無関係にｄ軸電流検出値ｉ_ｄａおよびｑ軸電流検出値ｉ_ｑａを取得し、その取得したｄ軸電流検出値ｉ_ｄａおよびｑ軸電流検出値ｉ_ｑａに基づいて異常の有無を判断でき、またモータＭに通電される三相電流の実効値を演算する必要もないと記載されている。

上述の特許文献１では、その故障判定の具体的な実現方法、すなわち、どの部分の振幅Ｉ_ａ、ｄ軸電流検出値ｉ_ｄａおよびｑ軸電流検出値ｉ_ｑａを用いるのかなどについては、まったく言及されていない。

そこでこの発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、電動パワーステアリング制御装置において制御系の故障判定を簡単に実施する具体的な実現手段を提供することを目的としている。

第１の発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、前記モータに与えるべき電流として、ｄ−ｑ座標系のｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を設定するｄ−ｑ指令値設定手段と、前記モータに実際に流れる三相交流電流を検出する電流検出手段と、この電流検出手段によって検出される三相交流電流をｄ−ｑ座標系のｄ軸電流検出値、およびｑ軸電流検出値に変換する三相交流／ｄ−ｑ座標変換手段と、前記ｄ−ｑ指令値設定手段により設定されるｄ軸電流指令値ならびにｑ軸電流指令値、および前記三相交流／ｄ−ｑ座標変換手段から出力されるｄ軸電流検出値ならびにｑ軸電流検出値に基づいて、前記モータに印加される電圧を制御するモータドライバ５２と、上述した相電流検出値のうちの少なくとも一つが第１の所定の許容範囲外である場合に故障と判定するための故障判定手段を備えるものである。

第２の発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、上述した相電流検出値のうちの少なくとも一つが第１の所定の許容範囲外の状態が第２の所定時間以上継続する場合に制御系に故障が生じたと判定するものである。

第３の発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、第３の所定時間内に前記電流検出値が第１の所定の許容範囲外である状態が、第２の所定時間以上継続する場合に故障と判定するものである。

第４の発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、見落としすることなく故障判定が可能な上述した第３の所定時間の最大値を決定するものである。

第５の発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、前記電流検出手段を配した通電経路に電流が流れない状態での電流検出値のうちの少なくとも一つが第４の所定の許容範囲外のとき、制御系に故障が発生したと判定するものである。

第６の発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、モータの回転速度が所定値以上の場合に故障判定を禁止するものである。

第７の発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、故障検出時にモータ駆動を停止させるものである。

第８の発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、故障検出時にモータ駆動回路への給電を停止することでモータ駆動を停止させるものである。

第９の発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、故障検出時にモータ駆動回路のプリドライバへの給電を停止することでモータ駆動を停止させるものである。

第１０の発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、故障検出時に前記電流検出手段を配した通電経路への給電を停止することでモータ駆動を停止させるものである。

第１の発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、電動パワーステアリング制御装置の制御系の故障判定を簡単に実施できるという効果を奏するものである。

第２の発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、相電流検出値にノイズなどの誤差が生じた場合をこの制御装置の制御系の故障と判定せずに制御系の正常な動作が可能となるものである。

第３の発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、負荷への配線の地絡などの故障によりモータに流れる負荷電流が発振状態になった場合においても確実に故障判定を行うことが可能となるものである。

第４の発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、相電流検出値の正弦波周波数をｆとした場合、前記第３の所定時間を１／２ｆ以下に設定することで、前記三相電流のピーク値による過電流の誤判定を未然に防止できるものである。

第５の発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、電動パワーステアリング制御装置の制御系の故障判定を簡単に実施できるものである。

第６の発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、モータが外部より高回転で回された際に流れる回生電流による誤判定および前記第３の所定時間以下の周期で入力される正弦波状相電流のピーク値による過電流の誤判定の防止を可能とするものである。

第７の発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、故障時の不要な電力消費を抑制し電動パワーステアリング制御装置の安全性の向上が可能となるものである。

第８の発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、故障時の不要な電力消費を抑制可能となり、モータ駆動回路を構成する半導体素子の入出力端子がショートした場合に発生する大電流通電を回避するものである。

第９の発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、故障時の不要な電力消費を抑制可能となるものである。

第１０の発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、故障時の不要な電力消費を抑制可能となり、モータ駆動回路からモータへの給電線を遮断することで故障検出時の不必要なトルクの発生を回避するものである。

実施の形態１
以下では、この発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、この発明に係る、電動パワーステアリング制御装置を用いるモータＭの機能構成を説明するためのブロック図である。
このモータ制御装置では、モータＭにより操舵アシストトルクを発生するための目標トルク電流指令値Ｉ’_ｂ ^＊を決定するための目標電流演算部８１を備えており、操舵フィーリングを向上させるために、レゾルバＲとロータ角度検出回路４５で検出されたモータＭのロータ角度θ_ｒｅをロータ角速度演算部６５を介して出力されるロータ角速度ω_ｒｅと車速Ｖとから決まる収斂性補正値Ｉ_ＣＯ ^＊を演算し、その収斂性補正値を加算部６２に与える。加算部６２では、目標電流演算部６１から入力される目標電流指令値Ｉ’_ｂ ^＊と収斂性補正部８２から入力される収斂性補正値Ｉ_ＣＯ ^＊が足し合わされ、モータＭに与えるべき収斂性補正後トルク電流指令値（ｑ軸電流指令値） ｉ_ｑａ ^＊を設定する。一方、励磁電流指令値（ｄ軸電流指令値）ｉ_ｄａ ^＊は零に設定される
なお図１中において、図１５と同じ番号を有するブロックは図１５で示したブロックと同等の動作をするものであるため、これらについての詳細な説明は省略するが、モータドライバ５２，三相ＰＷＭ変調部５１、Ｗ相電圧指令値演算部７３、ｄ−ｑ／三相交流座標変換部７２，ｄ軸電流ＰＩ制御部６９ｄ、ｑ軸電流ＰＩ制御部６９ｑ、および減算部６７ｄ、６７ｑを総称して電圧制御手段と言う。

この実施の形態では、目標電流演算部８１で指定された目標電流指令値Ｉ’_ｂ ^＊と収斂性補正値Ｉ_ＣＯ ^＊が加算部６２で足し合わされ算出された収斂性補正後目標電流指定値Ｉ_ｑａ ^＊がモータＭに正確に通電されているか否かを判定するために、このモータ制御装置には三相電流検出値判定部１０１が設置されている。ここで、特許文献１で提案されている従来のモータ制御装置では、モータＭに通電される三相電流検出値の二相分（Ｕ相電流検出値Ｉ_ｕａおよびＶ相電流検出値Ｉ_ｖａ）から三相交流／ｄ−ｑ座標変換部６８を介して算出されたｄ軸電流検出値Ｉ_ｄａおよびｑ軸電流検出値Ｉ_ｑａに基づき判定を行うが、この実施の形態１で提案するモータ制御装置では、モータＭに通電される三相電流検出値の全ての相電流に基づき判定を行う。そのために、Ｕ相電流を検出するＵ相電流検出部４１ｕ、Ｖ相電流を検出するＶ相電流検出部４１ｖおよびＷ相電流を検出するＷ相電流検出部４１ｗで構成されるモータ電流検出部４１が設けられる。

三相電流検出値判定部１０１は、Ｕ相電流検出値Ｉ_ｕａを用いてこのモータ制御装置の故障を判定するためのＵ相電流検出値判定部１０１ｕ、Ｖ相電流検出値Ｉ_ｖａを用いてこのモータ制御装置の故障を判定するためのＶ相電流検出値判定部１０１ｖおよびＷ相電流検出値Ｉ_ｗａを用いてこのモータ制御装置の故障を判定するためのＷ相電流検出値判定部１０１ｗで構成される。三相電流検出値判定部１０１に入力された三相電流検出値ｉ_ｕａ、ｉ_ｖａ、およびｉ_ｗａのうちの少なくとも１つが所定の許容範囲外であることを検知した場合、このモータ制御装置は故障であると判定される。

以下、三相電流検出値判定部１０１の動作について、図２および図３を用いて説明する。
図２および図３は、モータＭに通電されるＵ相電流検出値Ｉ_ｕａ、Ｖ相電流検出値Ｉ_ｖａおよびＷ相電流検出値Ｉ_ｗａと、Ｕ相電流検出値Ｉ_ｕａ、Ｖ相電流検出値Ｉ_ｖａおよびＷ相電流検出値Ｉ_ｗａの状態を示すＵ相電流状態フラグ、Ｖ相電流状態フラグおよびＷ相電流状態フラグの時間変化を示しており、このＵ相電流検出値ｉ_ｕａが過大となる場合の動作を示す。

ここで、Ｕ相電流検出値Ｉ_ｕａが過大であり異常な値をとっていることを判定するために、下記（３）式に示すようにＵ相電流検出値Ｉ_ｕａが正常な値と判定される所定の許容範囲Ｄ_１（Ｉ_ａＭｉｎ〜Ｉ_ａＭａｘの範囲をとる）が予め設定されている。Ｕ相電流検出値Ｉ_ｕａが上述した許容範囲Ｄ_１に包含される場合、Ｕ相電流状態フラグは正常状態を示す‘０’に設定され、このモータ制御装置は正常であると判定される。

このモータ制御装置に例えば前記Ｕ相の電流検出部４１ｕが設けられた通電経路と電源線が短絡する等の故障が発生した場合、図２の時刻Ｔ_ｕ１に示すようにＵ相電流検出値Ｉ_ｕａが最大電流となり、上述した許容範囲Ｄ_１の範囲外となる。そして、その後第２の所定時間Ｔ_ｕ（以下、Ｔ_ｕを故障判定時間と表記）が経過した時刻Ｔ_ｕ２でも継続してＵ相電流検出値Ｉ_ｕａが許容範囲Ｄ_１の範囲外である場合、Ｕ相電流状態フラグが‘１’に設定されこのモータ制御装置の制御系に故障が発生していると判定される。

図３に示すように、例えばノイズ等の雑音が原因でＵ相電流検出値Ｉ_ｕａが許容範囲Ｄ_１の範囲外となったとしてもその状態が故障判定時間Ｔ_ｕだけ継続しない場合、Ｕ相電流検出値Ｉ_ｕａは正常であると判定されＵ相状態フラグは変動せずに‘０’に設定された状態を保つ。このように故障判定時間Ｔ_ｕを設定することで、ノイズ等が原因でＵ相電流検出値Ｉ_ｕａが瞬間的に大きく変動し許容範囲Ｄ_１の範囲外となったとしても、制御系が故障であるとは判定されずモータ制御装置は正常動作を継続することが可能となる。

また、モータの回転速度が所定値以上の場合に故障判定を禁止することにより、モータが外部より回された際に発生する回生電流とモータＭに通電される三相電流とを重畳した電流値に基づき判定を行うことで起こりうる誤判定を防ぎ、モータ制御装置は正常動作を継続することが可能となる。

図４および図５は検出したＶ相電流検出値Ｉ_ｖａを、図６および図７は検出したＷ相電流検出値Ｉ_ｗａを用いた故障判定動作を示しており、その動作は、上述したＵ相電流検出値Ｉ_ｕａの場合と同じであるため、詳細な説明は省略する。さらに、三相電流を構成する各相における電流振幅値は同じであるため、最小許容三相電流検出値Ｉ_ａＭｉｎおよび最大許容三相電流検出値Ｉ_ａＭａｘを用いて各相電流の許容範囲Ｄ_１を決めることが可能である。

実施の形態２
図８は、上述したモータドライバ５２、コントローラＣおよびモータＭの機能構成を説明するための詳細な電気回路図である。コントローラＣから出力されるＰＷＭ信号Ｓ_ｕ、Ｓ_ｖ、Ｓ_ｗは、モータドライバ５２が有するプリドライバ５２ｂを介し、モータＭに通電される三相電流を制御するためのブリッジ回路５２ａを形成する６つの半導体素子のベース端子に送られる。このブリッジ回路５２ａおよびプリドライバ５２ｂおよび有極コンデンサ５２ｃは、同一の電源５３により給電されており、モータドライバ５２への給電の有無を切り替えるためにそれぞれスイッチ５４およびスイッチ５５が、またモータＭへの給電の有無を切り替えるためにスイッチ５６が具備される。

ここで、前記Ｕ相の電流検出部４１ｕが設けられた通電経路が短絡故障を起こした場合の動作について、図９を参照しながら説明する。モータドライバ５２によりモータＭに与えるべきＵ相電圧値に基づいて決定する前記モータＭに通電される目標となるＵ相通電電流（以下、目標電流と表記）は、傾きがモータＭの電気的時定数τで決まり、周波数がＰＷＭ搬送周波数の三角波状となる。ここで、ＰＷＭ搬送波の周期をτよりも十分短く設定すると、正常時におけるＵ相電流検出値Ｉ_ｕａは、図９（ａ）に示すように、ｔ＜ｔｘで、目標電流に等しい一定値とみなせる。ここで、ｔ＝ｔｘで、前記Ｕ相の電流検出部４１ｕが設けられた通電経路に短絡故障が発生したとすると、短絡時には電圧制御手段から見たインダクタンスと抵抗は極めて小さくなるので、実際にモータＭに通電するＵ相通電電流（以下、負荷電流）は急激に増加し、Ｕ相電流検出値Ｉ_ｕａはＩ_ａＭａｘ以上となり、すなわち許容範囲Ｄ_１の範囲外となる。すると、電圧制御手段は負荷電流を減少させるべく作用する。正常時には上記時定数τで減少する負荷電流は、モータドライバ５２からインダクタンスが無視できるため、急速に減少する。従って、このときのＵ相電流検出値Ｉ_ｕａは目標電流を下回るので電圧制御手段は負荷電流を増加すべく作用し、再びＵ相電流検出値Ｉ_ｕａは許容範囲Ｄ_１の範囲外となる。以上の動作を繰り返すため、Ｕ相電流検出値Ｉ_ｕａは、ｔ＝０〜ｔｘでは一定値（目標電流）となるが、ｔ＞ｔｘでは図９（ａ）に示すように、矩形波状の発振波形となる。コントローラＣに具備されるＵ相電流検出値判定部１０１ｕは、図９（ａ）に示すように、所定周期Ｔ_１毎に各Ｕ相電流検出値Ｉ_ｕａに対する判定結果を順次ＲＡＭにストアする。上記例において、判定結果はｔ≦ｔｘで全て正常（０）で、ｔ＞ｔｘでは異常（１）と正常（０）とを繰り返す。そして所定周期Ｔ_３毎にＴ_３期間内の判定結果を調べ、全て正常である場合には故障検出カウンタをクリアし、そうでない場合には故障検出カウンタを１加算する。上記例においては、図９（ｂ）に示すように、ｔ≦ｔｘでは所定周期Ｔ_３毎に故障検出カウンタはクリアされ、ｔ＞ｔｘでは所定周期Ｔ_３毎に故障検出カウンタの値が１ずつ増加し、上記故障検出カウンタのカウント開始時から故障判定時間Ｔ_ｕを経過した際も継続して故障検出カウンタ値が非零の場合故障であると判定され、図９（ｃ）に示すようにＵ相電流状態フラグが１にセットされる。

一方、負荷電流が目標電流の急激な変化等により一時的にオーバーシュートした場合の動作について、図１０を参照して説明する。例えば、目標電流がＩ１からＩ２に上昇した場合、上述した電圧制御手段はＵ相電流を上記目標電流Ｉ２に近づけようと作用する。目標電流の変化幅が小さい場合には、Ｕ相電流は滑らかに上記目標電流に向かって増大するが、目標電流の変化幅が大きい場合には負荷電流は急激に増大し、図１０（ａ）に示すようにオーバーシュートを起こす。しかし、電圧制御手段のフィードバック作用によりＵ相電流は減少させられ目標電流値に収束する。このとき、ＲＡＭに順次ストアされる判定結果は、図１０（ａ）に示すようにＵ相電流検出値Ｉ_ｕａがオーバーシュートした期間内では異常（１）となることがあるが、他は正常（０）である。上記例では、図１０（ｂ）に示すように故障検出カウンタが２となった次の周期Ｔ_３（オーバーシュートが終わった次の期間）で全ての判定結果が正常（０）であるので、上記故障検出カウンタはクリアされる。したがって、この場合は故障と判定されず、図１０（ｃ）に示すようにＵ相電流状態フラグは１にセットされない。すなわち、Ｕ相電流検出値判定部１０１ｕはＵ相電流がある許容範囲Ｄ_１の範囲外となることがあっても、その状態が故障判定時間Ｔ_ｕを超えない場合にはＵ相電流の急増は目標電流の急激な変化等のための一時的なオーバーシュートであって、モータ短絡による許容範囲Ｄ_１の範囲外となる電流ではないと判定するものである。
上記実施例では、Ｕ相電流検出値に基づいた故障判定例を示したが、Ｖ相あるいはＷ相電流検出値に基づいて同様の故障検出を行うことができる。

モータ制御装置の制御系が故障と判定されると、上述したスイッチ５４、スイッチ５５およびスイッチ５６を開放することにより（図１１参照）、モータ駆動回路を構成するブリッジ回路５２ａ、プリドライバ５２ｂまたはモータＭへの通電経路への給電を停止し、モータを使用したパワーステアリング装置の駆動を停止させることで、モータ制御装置の電力消費を抑制することができる。なお、特にスイッチ５４を開放し、ブリッジ回路５２ａへの給電を停止することにより、ブリッジ回路５２ａを構成する半導体素子の入出力端子がショートした場合に発生する大電流通電を回避することが可能となり、またスイッチ５６を開放し、ブリッジ回路５２ａからモータＭへの給電線を遮断することで故障検出時の不必要なトルクの発生を回避することが可能となる。

さらに、故障判定時間Ｔ_ｕを三相電流の周期１／２ｆ以下に設定した場合の状態フラグの変化について、図１２を参照して説明する。
例えば図１２では、上記故障検出カウンタを、Ｕ相電流上限カウンタとＵ相電流下限カウンタに分割しており、許容範囲Ｄ_１の上限値Ｉ_ａＭａｘ以上の値を検出した場合はＵ相電流上限カウンタが、下限値Ｉ_ａＭｉｎ以下の値を検出した場合はＵ相電流下限カウンタがそれぞれ１加算される。モータＭに通電される三相電流は正弦波形状をしているため、相電流検出値の正弦波周波数をｆとした場合、故障判定時間Ｔ_ｕを三相電流の周期１／２ｆ以下に設定することで、前記三相電流のピーク時における過電流状態が連続して検出した場合においても上記双方のカウンタのクリアが可能となり、過電流の誤判定を未然に防止できるものである。

さらにまた、モータの回転速度が所定値以上の場合に故障判定を禁止することにより、モータＭが外部より回された際に発生する回生電流とモータＭに通電される三相電流とを重畳した電流値に基づき判定を行うことで起こりうる誤判定を防ぎ、モータ制御装置は正常動作を継続することが可能となる。

実施の形態３
図１３は、上述したモータドライバ５２、コントローラＣおよびモータＭの機能構成を説明するための詳細な電気回路図である。本例では、ブリッジ回路５２ａを構成する三組のスイッチング素子群のうち、直流電圧の負側に接続されたスイッチング素子のコモン側に電流検出用の抵抗を配置している。電流検出手段としてＵ相電流検出部４１ｕおよびＶ相電流検出部４１ｖが配置され、Ｗ相電流検出値Ｉ_ｗａはＵ相およびＶ相電流検出値Ｉ_ｕａおよびＩ_ｖａに基づいて演算により算出される。例えばＵ相の直流電圧正側に接続されたスイッチング素子がＯＮ、負側に接続されたスイッチング素子がＯＦＦであるとき、Ｕ相電流検出用の抵抗が配置された電流経路には電流が流れない。このときのＵ相電流検出値が０Ａ近傍の所定範囲Ｄ_２の範囲外であることを検知した場合、このモータ制御装置は故障であると判定される。
また、Ｕ相の直流電圧正側に接続されたスイッチング素子がＯＦＦ、負側に接続されたスイッチング素子がＯＮであるとき、Ｕ相電流検出用の抵抗が配置された電流経路にはモータＵ相に流れる電流が流れる。このときのＵ相電流検出値に基づき、実施の形態１ないし実施の形態２記載の故障判定をおこなってもよい。
上記実施例では、Ｕ相電流検出値に基づいた故障判定例を示したが、検出したＶ相電流検出値あるいは算出したＷ相電流検出値に基づいて同様の故障検出を行っても良い。

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制御装置に用いるモータ制御装置の機能構成を示すブロック図である。 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制御装置の動作を示すタイミングチャートである。 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制御装置の動作を示すタイミングチャートである。 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制御装置の動作を示すタイミングチャートである。 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制御装置の動作を示すタイミングチャートである。 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制御装置の動作を示すタイミングチャートである。 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制御装置の動作を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング制御装置を制御するモータと、そのモータを制御するコントローラとの関係を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング制御装置の動作を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング制御装置の動作を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング制御装置の動作を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング制御装置の動作を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態３に係る電動パワーステアリング制御装置を制御するモータと、そのモータを制御するコントローラとの関係を示す図である。 一般的な電動パワーステアリング制御装置を制御するモータと、そのモータを制御するコントローラとの関係を示す図である 従来の電動パワーステアリング制御装置の機能構成を示すブロック図である。

符号の説明

Ｃ コントローラ、
Ｍ モータ、
Ｒ レゾルバ、
４１ モータ電流検出部、
４１ｕ Ｕ相電流検出部、
４１ｖ Ｖ相電流検出部、
４１ｗ Ｗ相電流検出部、
４２ 車速センサ、
４３ トルクセンサ、
４４ 位相補償回路、
４５ ロータ角度検出回路、
５１ 三相ＰＷＭ変調部、
５２ モータドライバ、
５２ａ ブリッジ回路、
５２ｂ プリドライバ、
５２ｃ 有極コンデンサ、
６１、８１ 目標電流演算部、
６４、８２ 収斂値補正部、
６６ ｑ軸電流指令値演算部、
６８ 三相交流／ｄ−ｑ座標変換部、
６９ｄ ｄ軸電流ＰＩ制御部、
６９ｑ ｑ軸電流ＰＩ制御部、
７２ ｄ−ｑ／三相交流座標変換部、
７３ Ｗ相電圧指令値演算部、
１０１ 三相電流検出値判定部、
１０１ｕ Ｕ相電流検出値判定部、
１０１ｖ Ｖ相電流検出値判定部、
１０１ｗ Ｗ相電流検出値判定部

Claims (10)

1. モータが発生するトルクをステアリング機構に与えて操舵補助を行う電動パワーステアリング制御装置に関し、前記モータに与えるべき電流として、ｄ−ｑ座標系のｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を設定するｄ−ｑ指令値設定手段と、前記モータに実際に流れる相電流を検出する電流検出手段と、この電流検出手段によって検出される相電流検出値をｄ−ｑ座標系のｄ軸電流検出値、およびｑ軸電流検出値に変換する三相／ｄ−ｑ軸変換手段と、前記ｄ−ｑ指令値設定手段により設定されるｄ軸電流指令値ならびにｑ軸電流指令値、および前記三相／ｄ−ｑ軸変換手段から出力されるｄ軸電流検出値ならびにｑ軸電流検出値に基づいて、前記モータに印加される電圧を制御する電圧制御手段と、前記相電流検出値が第１の所定の許容範囲外である場合に故障と判定するための故障判定手段を備えることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
2. 前記電流検出値が第１の所定の許容範囲外である状態が第２の所定時間以上継続する場合に故障と判定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制御装置。
3. 第３の所定時間内に前記電流検出値が第１の所定の許容範囲外である状態が第２の所定時間以上継続する場合に故障と判定することを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれか一に記載の電動パワーステアリング制御装置。
4. 三相電流の正弦波周波数をｆとしたとき、上記第３の所定時間を１／２ｆ以下に設定することを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング制御装置。
5. 前記電流検出手段を配した通電経路に電流が流れない場合の電流検出値が第４の所定の許容範囲外である場合に故障と判定することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の電動パワーステアリング制御装置。
6. モータの回転速度が所定値以上の場合に故障判定を禁止することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の電動パワーステアリング制御装置。
7. 故障と判定した場合モータ駆動を停止することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の電動パワーステアリング制御装置。
8. 故障と判定した場合モータ駆動回路への給電を禁止することを特徴とする請求項７に記載の電動パワーステアリング制御装置。
9. 故障と判定した場合モータ駆動回路のプリドライバへの給電を禁止することを特徴とする請求項７に記載の電動パワーステアリング制御装置。
10. 故障と判定した場合モータ駆動回路からモータへの給電を禁止することを特徴とする請求項７に記載の電動パワーステアリング制御装置。
    

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