JP5136283B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転者の操舵操作に基づいて電動モータを駆動制御して操舵アシストトルクを発生する電動パワーステアリング装置に関する。

従来から、電動パワーステアリング装置は、運転者が行った操舵操作に基づいて電動モータの目標アシストトルクを演算し、この目標アシストトルクに対応した目標電流を電動モータに通電することにより、運転者の操舵操作を適切にアシストする。電動モータへの通電量は、コントローラからＨブリッジ回路等のモータ駆動回路にＰＷＭ制御信号を出力することにより制御される。こうした電動パワーステアリング装置においては、異常が検知されたときに操舵アシストを停止することがある。異常の種類によっては、電動モータへの通電量を徐々に減らしていくことにより、操舵感覚を急変させずに操舵アシスト停止状態にスムーズに移行できる。しかし、モータ駆動回路の異常、あるいは、モータ電源系統の異常の場合には、回路損傷を防止するためにモータ駆動回路への電源供給を瞬時に遮断する必要がある。この場合、特に旋回走行中においては、大きなアシストトルクを発生していた電動モータの通電が停止されるため、アシストトルクの消失に伴って路面からの逆入力が急にステアリングシャフトに作用し操舵ハンドルを中立位置に戻そうとする。従って、運転者は、操舵ハンドルの操舵力を急に増加させる必要がある。

こうした問題に対して、特許文献１にて提案された電動パワーステアリング装置においては、異常検出時に、電動モータの回転が停止するまでのあいだモータ駆動回路のスイッチング素子を制御して電動モータの端子間を短絡する。これにより、路面からの逆入力により電動モータが回転しても、電動モータの発電により電動モータに回生制動力が働き、操舵ハンドルに伝達される中立位置への戻り力が抑制される。
特開平９−２９０７６２号

しかしながら、特許文献１のものは、異常検出時に電動モータの端子間を短絡するだけで電動モータに流れる電流量を制御できないため、操舵アシスト状態から操舵アシスト停止状態へのスムーズな移行を図ることができない。また、特許文献１のものは、各種のセンサ故障を想定したものであって、モータ駆動回路の故障を想定していない。このため、仮に、モータ駆動回路のスイッチング素子のデューティ比を制御しても電動モータに流れる電流量を制御できないことがある。

例えば、図１０に示すように、電動モータ２０１を駆動するＨブリッジ回路２００のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の１つがショート故障（遮断不能状態となる故障）した場合を考える。この場合、ショート故障したスイッチング素子Ｓ１と並列に設けられたスイッチング素子Ｓ２によりデューティ比を制御して回生電流を調整しようとしても、スイッチング素子Ｓ２に並列に設けられたフライホイールダイオードＤ２に回生電流が流れてしまうため、スイッチング素子Ｓ２のデューティ比制御では電流量を制御できない。このため、回生制動力の大きさを調整できず、また、電動モータの端子間が常に短絡状態になるため回生制動が働かないようにすることもできない。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、モータ駆動回路(ブリッジ回路）の異常時に電動モータの発電による制動力を適正に働かすことができるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、運転者により操舵操作される操舵ハンドルと、操舵アシストトルクを発生させるための電動モータと、前記電動モータの通電量と回転方向とを制御するブリッジ回路と、前記操舵ハンドルの操舵操作に基づいて、前記ブリッジ回路に制御信号を出力して前記電動モータを駆動制御するモータ制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、前記ブリッジ回路から前記電動モータへの通電ラインに設けられ、その通電ラインを遮断可能かつ通電ラインに流れる電流量の制御可能な半導体素子と、前記ブリッジ回路の異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段により異常を検出したときに、前記ブリッジ回路への電源供給を遮断するとともに、前記電動モータの端子間に前記通電ラインと前記ブリッジ回路とで閉回路を形成して前記電動モータの回転による発電にて前記電動モータに制動力を発生させる制動手段と、前記半導体素子を制御して前記制動力を調整する制動力制御手段とを備えたことにある。

この場合、前記半導体素子は、２つのＭＯＳ−ＦＥＴを、寄生ダイオードが互いに反対方向に向くように直列接続して構成され、前記制動力制御手段は、前記２つのＭＯＳ−ＦＥＴをスイッチング制御することにより前記制動力を調整するとよい。

本発明においては、ブリッジ回路から電動モータへの通電ラインに、電流遮断可能かつ電流量を制御可能な半導体素子が設けられている。この半導体素子としては、例えば、２つのＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍetal Ｏxide Ｓemiconductor Ｆield Ｅffect Ｔransistor）を直列接続して設ける。ＭＯＳ−ＦＥＴには、構造上ダイオードが寄生する（このダイオードは寄生ダイオードと呼ばれる）。このため、２つのＭＯＳ−ＦＥＴを、寄生ダイオードが互いに反対方向に向くように通電ラインに直列接続することで、電動モータのどちらの通電方向に対しても電流遮断が可能であり、また、ＭＯＳ−ＦＥＴのスイッチング制御により電流量調整を行うこともできる。

制動手段は、異常検出手段により異常を検出したときに、ブリッジ回路への電源供給を遮断する。そして、電動モータの端子間に通電ラインとブリッジ回路とで閉回路を形成する。つまり、電動モータと通電ラインとブリッジ回路からなる閉回路を形成する。この状態においては、路面からの逆入力等により電動モータが回転すると、電動モータの発電により閉回路に電流が流れ、電動モータに制動力が発生する。以下、このように電動モータの発電により電動モータに働く制動を回生制動と呼ぶ。制動力制御手段は、半導体素子を制御することにより閉回路の抵抗を変化させて回生制動力を調整する。例えば、ＰＷＭ制御により２つのＭＯＳ−ＦＥＴのデューティ比を制御することにより、モータ発電により閉回路に流れる電流量を調整して回生制動力を調整する。このため、回生制動力を任意に調整することができる。

例えば、ブリッジ回路に異常が発生した直後においては、閉回路の回路抵抗を小さくして（ＭＯＳ−ＦＥＴのオンデューティ比を大きくして）回生電流が流れやすくなるようにし、その後、徐々に閉回路の回路抵抗を大きくして（ＭＯＳ−ＦＥＴのオンデューティ比を小さくして）回生電流が流れにくくなるようにする。この場合、異常発生時において操舵アシストトルクが急に消失しても、強い回生制動力により路面からの逆入力により操舵ハンドルが戻されることを抑制でき、その後は、回生制動力を弱めて運転者の意図する操舵操作を邪魔しなくなるようにすることができる。尚、回生制動力の調整は、時間の経過とともに減少させるものに限らず、例えば、運転者の行う操舵ハンドルの操作に基づいて、運転者の操舵操作を邪魔しないように、かつ、路面反力を抑制するように調整することもできる。

この結果、本発明によれば、ブリッジ回路の異常時に電動モータに適正な制動力を働かせることができる。

本発明の他の特徴は、前記ブリッジ回路は、スイッチング素子を電源に並列に接続した上アーム回路と、スイッチング素子を並列に接地した下アーム回路とを直列に接続して備え、上アーム回路と下アーム回路との間から前記通電ラインを引き出したＨブリッジ回路であり、前記制動手段は、前記ブリッジ回路への電源供給を遮断した後に、前記上アーム回路と前記下アーム回路とにおける全てのスイッチング素子に対してオン指令を出力することにある。

本発明においては、モータ駆動回路としてＨブリッジ回路を備え、異常検出手段により異常を検出したとき、制動手段がブリッジ回路への電源供給を遮断した後、Ｈブリッジ回路の上アーム回路と下アーム回路との全てのスイッチング素子に対してオン指令を出力する。この場合、Ｈブリッジ回路への電源供給は遮断されているため、上下のアーム回路を貫通する電流が流れることはなく、異常となるスイッチング素子を特定しなくても、電動モータの端子間に通電ラインとブリッジ回路とで閉回路を形成することができる。従って、回生制動を行うための閉回路を簡単に形成することができる。

本発明の他の特徴は、前記モータ制御手段による電動モータの駆動制御を開始する前に、前記２つのＭＯＳ−ＦＥＴの個々の異常の有無を診断する初期診断手段を備えたことにある。この場合、前記初期診断手段は、前記上アーム回路と前記下アーム回路との２つの接続部をそれぞれ電圧測定用抵抗を介して接地し、前記２つのＭＯＳ−ＦＥＴと前記ブリッジ回路に予め設定した制御信号を出力したときにおける前記各電圧測定用抵抗の分圧に基づいて、前記２つのＭＯＳ−ＦＥＴの個々の異常の有無を診断するとよい。

本発明においては、モータ制御手段が電動モータの駆動制御を開始する前に、初期診断手段が２つのＭＯＳ−ＦＥＴの個々の異常の有無を診断する。例えば、上アーム回路と下アーム回路との２つの接続部をそれぞれ電圧測定用抵抗を介して接地しておき、ＭＯＳ−ＦＥＴが正常な場合と異常な場合とで電圧測定用抵抗の分圧が相違するように、２つのＭＯＳ−ＦＥＴとブリッジ回路とに予め設定した制御信号を出力する。従って、電圧測定用抵抗の分圧を測定することにより２つのＭＯＳ−ＦＥＴの個々の異常の有無を診断できる。これにより、電動パワーステアリング装置の信頼性が向上する。尚、電圧測定用抵抗の分圧測定は、複数の抵抗体を直列に接続して電圧測定用抵抗を構成し、特定の抵抗体の電圧を検出すればよい。

また、本発明の他の特徴は、前記初期診断手段は、前記２つのＭＯＳ−ＦＥＴにオフ信号を出力するとともに前記Ｈブリッジ回路の上アーム回路の一方のスイッチング素子にオン信号を出力し、そのときの前記各電圧測定用抵抗の分圧を測定することにより、一方のＭＯＳ−ＦＥＴの遮断不良を検出し、前記２つのＭＯＳ−ＦＥＴにオフ信号を出力するとともに前記Ｈブリッジ回路の上アーム回路の他方のスイッチング素子にオン信号を出力し、そのときの前記各電圧測定用抵抗の分圧を測定することにより、他方のＭＯＳ−ＦＥＴの遮断不良を検出することにある。

本発明によれば、モータ制御手段による電動モータの駆動制御を開始する前に、Ｈブリッジ回路に電源を供給した状態で、Ｈブリッジ回路の上アームのスイッチング素子を片側ずつオン／オフを切り替え、そのときの各電圧測定用抵抗の分圧を測定することで、簡単に個々のＭＯＳ−ＦＥＴの遮断不良（ショート故障）を検出できる。

また、本発明の他の特徴は、前記初期診断手段は、一方のＭＯＳ−ＦＥＴにオン信号を出力するとともに前記Ｈブリッジ回路の上アーム回路の一方のスイッチング素子にオン信号を出力し、そのときの前記各電圧測定用抵抗の分圧を測定することにより、前記一方のＭＯＳ−ＦＥＴの導通不良を検出し、他方のＭＯＳ−ＦＥＴにオン信号を出力するとともに前記Ｈブリッジ回路の上アーム回路の他方のスイッチング素子にオン信号を出力し、そのときの前記各電圧測定用抵抗の分圧を測定することにより、前記他方のＭＯＳ−ＦＥＴの導通不良を検出することにある。

本発明によれば、モータ制御手段による電動モータの駆動制御を開始する前に、Ｈブリッジ回路に電源を供給した状態で、Ｈブリッジ回路の上アームのスイッチング素子とＭＯＳ−ＦＥＴとを片側ずつオン／オフを切り替え、そのときの電圧測定用抵抗の分圧を測定することで、簡単に個々のＭＯＳ−ＦＥＴの導通不良（オープン故障）を検出できる。

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、実施形態としての車両の電動パワーステアリング装置を概略的に示し、図２は、その電動パワーステアリング装置における回路構成を概略的に示している。

この車両の電動パワーステアリング装置１は、大別すると、操舵ハンドル１１の操舵により転舵輪を転舵する転舵機構１０と、転舵機構１０に組み付けられ操舵アシストトルクを発生する電動モータ１５と、操舵ハンドル１１の操舵状態に応じて電動モータ１５の作動を制御する電子制御ユニット３０とから構成される。

転舵機構１０は、操舵ハンドル１１の回転操作により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するための機構で、操舵ハンドル１１を上端に一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備える。このステアリングシャフト１２の下端には、ピニオンギヤ１３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ１３は、ラックバー１４に形成されたラック歯と噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー１４の両端には、図示しないタイロッドおよびナックルアームを介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵可能に接続されている。左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、ステアリングシャフト１２の軸線回りの回転に伴うラックバー１４の軸線方向の変位に応じて左右に転舵される。従って、操舵ハンドル１１、ステアリングシャフト１２、ラックアンドピニオン機構１３，１４、タイロッド、ナックルアーム等により転舵機構１０が構成される。

ラックバー１４には、操舵アシスト用の電動モータ１５が組み付けられている。この電動モータ１５としては、ブラシ付モータが使用される。電動モータ１５の回転軸は、ボールねじ機構１６を介してラックバー１４に動力伝達可能に接続されていて、その回転により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵をアシストする。ボールねじ機構１６は、減速機および回転−直線変換器として機能するもので、電動モータ１５の回転を減速するとともに直線運動に変換してラックバー１４に伝達する。また、電動モータ１５をラックバー１４に組み付けるのに代えて、電動モータ１５をステアリングシャフト１２に組み付けて、電動モータ１５の回転を減速機を介してステアリングシャフト１２に伝達して同シャフト１２を軸線周りに駆動するように構成してもよい。

ステアリングシャフト１２には、操舵トルクセンサ２１が設けられる。操舵トルクセンサ２１は、操舵ハンドル１１の回動操作によってステアリングシャフト１２に作用する操舵トルクに応じた信号を出力する。この操舵トルクセンサ２１から出力される信号により検出される操舵トルクの値を、以下、操舵トルクＴｈと呼ぶ。操舵トルクＴｈは、正負の値により操舵ハンドル１１の操作方向が識別される。本実施形態においては、操舵ハンドル１１の右方向への操舵時における操舵トルクＴｈを正の値で、操舵ハンドル１１の左方向への操舵時における操舵トルクＴｈを負の値で示す。従って、操舵トルクＴｈの大きさは、その絶対値の大きさとなる。

電動モータ１５には、回転角センサ２３が設けられる。この回転角センサ２３は、電動モータ１５内に組み込まれ、電動モータ１５の回転子の回転角度位置に応じた検出信号を出力する。この回転角センサ２３の検出信号は、電動モータ１５の回転角および回転角速度の計算に利用される。一方、この電動モータ１５の回転角は、操舵ハンドル１１の操舵角に比例するものであるので、操舵ハンドル１１の操舵角としても共通に用いられる。また、電動モータ１５の回転角を時間微分した回転角速度は、操舵ハンドル１１の操舵角速度に比例するものであるため、操舵ハンドル１１の操舵角速度としても共通に用いられる。

以下、回転角センサ２３の出力信号により検出される操舵ハンドル１１の操舵角の値を操舵角θと呼び、その操舵角θを時間微分して得られる操舵角速度の値を操舵角速度ωと呼ぶ。尚、操舵角θおよび操舵角速度ωは、後述する電子制御回路４０のマイコン４１により演算される。操舵角θは、正負の値により操舵ハンドル１１の中立位置に対する右方向および左方向の舵角をそれぞれ表す。本実施形態においては、操舵ハンドル１１の中立位置を「０」とし、中立位置に対する右方向への舵角を正の値で示し、中立位置に対する左方向への舵角を負の値で示す。

次に、電子制御ユニット３０について図２を用いて説明する。
電子制御ユニット３０（以下、ＥＣＵ３０と呼ぶ）は、電動モータ１５の目標通電制御値を演算し、演算された目標通電制御値にて電動モータ１５を駆動制御する電子制御回路４０と、電子制御回路４０からの制御指令により電動モータ１５を駆動するモータ駆動回路４５とを含んで構成される。電子制御回路４０は本発明におけるモータ制御手段に相当し、モータ駆動回路４５は本発明におけるブリッジ回路に相当する。

電子制御回路４０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータ４１（以下、マイコン４１と呼ぶ）と、入出力インタフェース４２と、マイコン４１から出力されるＰＷＭ（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）制御信号を増幅してモータ駆動回路４５に供給する第１プリドライブ回路４３と、同じくマイコン４１から出力されるＰＷＭ制御信号を増幅して後述の回生電流制御回路７０に供給する第２プリドライブ回路４４とを備える。

入出力インタフェース４２は、バスを介してマイコン４１に接続されるとともに、操舵トルクセンサ２１、車速センサ２２、回転角センサ２３、電流センサ４６、異常検出回路８０からの検出信号を入力し、マイコン４１に対して読み込み可能な信号に変換する。また、入出力インタフェース４２は、常開（ノーマル・オープン）型の電源リレー５７を接続し、マイコン４１からの指令に基づき、電源リレー５７の開閉状態を変更する信号を送出するようになっている。

車速センサ２２は、車両の走行速度に応じた車速信号を出力する。この車速センサ２２から出力される車速信号により検出される車速の値を、以下、車速ｖｘと呼ぶ。電流センサ４６、異常検出回路８０については後述する。

ＥＣＵ３０は、バッテリ５１と、エンジンの回転により発電するオルタネータ５２とからなる電源装置５０から電源供給される。バッテリ５１としては、定格出力電圧が１２Ｖの一般の車載バッテリが用いられる。

この電源装置５０は、電動パワーステアリング装置１だけでなく他の車載電気負荷への電源供給も共通して行う。バッテリ５１の電源端子（＋端子）に接続される電源供給元ライン５３には、イグニッションスイッチ６０が接続される。ＥＣＵ３０は、このイグニッションスイッチ６０の二次側から電子制御回路４０に電源供給する制御電源供給ライン５４と、イグニッションスイッチ６０の一次側（電源側）から主にモータ駆動回路４５に電源供給する駆動電源供給ライン５５とを備える。

制御電源供給ライン５４には、ダイオード５６が設けられる。このダイオード５６は、カソードを電子制御回路４０側、アノードを電源装置５０側に向けて設けられ、電源供給方向にのみ通電可能とする逆流防止素子である。駆動電源供給ライン５５には、その途中に電源リレー５７が設けられる。この電源リレー５７は、電子制御回路４０からの制御信号によりオンして電動モータ１５への電力供給回路を形成するものである。

駆動電源供給ライン５５は、この電源リレー５７よりも負荷側において連結ライン５８により制御電源供給ライン５４と接続される。この連結ライン５８は、制御電源供給ライン５４におけるダイオード５６と電子制御回路４０との間に接続される。連結ライン５８にはダイオード５９が接続される。このダイオード５９は、カソードを制御電源供給ライン５４側、アノードを駆動電源供給ライン５５側に向けて設けられ、駆動電源供給ライン５５から制御電源供給ライン５４に向けてのみ通電可能とする逆流防止素子である。このように構成された電源供給系においては、電源リレー５７がオン状態とされたときには、イグニッションスイッチ６０の状態にかかわらず、電子制御回路４０およびモータ駆動回路４５に電源が供給される構成となっている。

モータ駆動回路４５は、スイッチング素子ＳＬＨとスイッチング素子ＳＲＨとを駆動電源供給ライン５５に並列に接続した上アーム回路４５Ｈと、スイッチング素子ＳＲＬとスイッチング素子ＳＬＬとをグランドに並列に接続した下アーム回路４５Ｌとを直列接続し、上下のアーム回路４５Ｈ，４５Ｌの接続部Ａ，Ｂから電動モータ１５への電源供給を行うための通電ライン４７ａ，４７ｂを引き出したＨブリッジ回路である。このモータ駆動回路４５では、スイッチング素子ＳＬＨとスイッチング素子ＳＲＬとが電源−グランド間に直列接続され、スイッチング素子ＳＲＨとスイッチング素子ＳＬＬとが電源−グランド間に直列接続される。モータ駆動回路４５へ電源を供給する駆動電源供給ライン５５には、ノイズを除去するための電解コンデンサ４８が設けられている。

下アーム回路４５Ｌとグランドとを結ぶ接地ラインには、電流センサ４６が設けられる。電流センサ４６は、電動モータ１５に流れる電流を検出するもので、例えば、モータ駆動回路４５とグランドとの間にシャント抵抗を設け、このシャント抵抗の両端に現れる電圧によりモータ電流値を検出してマイコン４１に供給する。以下、この電流センサ４６から出力される信号により検出される電流の値を、実電流Ｉｘと呼ぶ。

モータ駆動回路４５に設けられるスイッチング素子ＳＬＨ，ＳＲＨ，ＳＲＬ，ＳＬＬとしては、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍetal Ｏxide Ｓemiconductor Ｆield Ｅffect Ｔransistor）が使用される。スイッチング素子ＳＬＨ，ＳＲＨ，ＳＲＬ，ＳＬＬは、各ソース−ドレイン間に電源電圧が印加されるように上下のアーム回路４５Ｈ，４５Ｌに設けられ、また、各ゲートが電子制御回路４０の第１プリドライブ回路４３に接続される。尚、図中に回路記号で示すように、ＭＯＳ−ＦＥＴには構造上ダイオードが寄生している。このダイオードを寄生ダイオードと呼ぶ。

モータ駆動回路４５は、スイッチング素子ＳＬＨとスイッチング素子ＳＬＬとがオンしているときに電動モータ１５に対して左回転トルクを発生させる電流を流し、スイッチング素子ＳＲＨとスイッチング素子ＳＲＬとがオンしているときに電動モータ１５に対して右回転トルクを発生させる電流を流す。そこで、以下、スイッチング素子ＳＬＨを左上アームスイッチと呼び、スイッチング素子ＳＬＬを左下アームスイッチと呼び、スイッチング素子ＳＲＨを右上アームスイッチと呼び、スイッチング素子ＳＲＬを右下アームスイッチと呼び、それらを特定しない場合には単にアームスイッチＳＬＨ，ＳＲＨ，ＳＲＬ，ＳＬＬと呼ぶ。

通電ライン４７ｂには、回生電流制御回路７０が設けられる。回生電流制御回路７０は、半導体スイッチング素子であるＭＯＳ−ＦＥＴを２つ直列に接続して構成される。一方のＭＯＳ−ＦＥＴを第１スイッチＳＷ１と呼び、他方のＭＯＳ−ＦＥＴを第２スイッチＳＷ２と呼ぶ。第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とは、ソース−ドレイン間が通電ライン４７ｂに直列に設けられ、ゲートが電子制御回路４０の第２プリドライブ回路４４に接続される。この場合、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とは、それぞれの寄生ダイオードの向きが互いに反対になるように直列に接続されている。この例では、第１スイッチＳＷ２の寄生ダイオードは、接続部Ｂから電動モータ１５側への電流の流れのみを許容する向きに設けられ、第２スイッチＳＷ２の寄生ダイオードは、電動モータ１５から接続部Ｂ側への電流の流れのみを許容する向きに設けられる。尚、回生電流制御回路７０は、通電ライン４７ａに設けてもよい。以下、通電ライン４７ａ，４７ｂについて総称する場合には、通電ライン４７と呼ぶ。

通電ライン４７には、異常検出回路８０が設けられている。異常検出回路８０は、回生電流制御回路７０の第１スイッチＳＷ１，第２スイッチＳＷ２のオープン故障（オン信号に対して回路を導通できない故障）とショート故障（オフ信号に対して回路を遮断できない故障）とを検出するために設けた回路であって、第１電圧測定部８１と第２電圧測定部８２とから構成される。第１電圧測定部８１は、通電ライン４７ａを抵抗体Ｒ１１，抵抗体Ｒ１２を直列に接続して接地し、抵抗体Ｒ１１と抵抗体Ｒ１２との接続部におけるグランドに対する電位を表す電圧信号を電子制御回路４０の入出力インタフェース４２に供給する。この第１電圧測定部８１により測定される電圧を第１検出電圧Ｖ１と呼ぶ。

第２電圧測定部８２は、接続部Ｂと回生電流制御回路７０との間の通電ライン４７ｂを抵抗体Ｒ２１，抵抗体Ｒ２２を直列に接続して接地し、抵抗体Ｒ２１と抵抗体Ｒ２２との接続部におけるグランドに対する電位を表す電圧信号を電子制御回路４０の入出力インタフェース４２に供給する。この第２電圧測定部８２により測定される電圧を第２検出電圧Ｖ２と呼ぶ。抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２は、全て同一の抵抗値に設定された抵抗体であって、その抵抗値は、電動モータ１５の抵抗値に対して非常に大きな値に設定されている。抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２および抵抗体Ｒ２１，Ｒ２２は、本発明における電圧測定用抵抗に相当し、第１検出電圧Ｖ１および第２検出電圧Ｖ２は、本発明における分圧に相当する。尚、抵抗体Ｒ１１，Ｒ２１の接続位置は、上アーム回路２４Ｈと下アーム回路２４Ｌとの接続部Ａ，Ｂと同電位レベルとなる位置であれば、モータ駆動回路４５内であってもよい。

マイコン４１は、第１プリドライブ回路４３を介してモータ駆動回路４５の各アームスイッチＳＬＨ，ＳＲＨ，ＳＲＬ，ＳＬＬのゲートに独立したＰＷＭ制御信号を出力する。このＰＷＭ制御信号は、オン信号とオフ信号とからなるパルス信号列である。アームスイッチＳＬＨ，ＳＲＨ，ＳＲＬ，ＳＬＬは、ＰＷＭ制御信号におけるオン信号期間中においてオン状態（ソース−ドレイン間が導通状態）となり、ＰＷＭ制御信号におけるオフ信号期間中においてはオフ状態（ソース−ドレイン間が遮断状態）となる。マイコン４１は、ＰＷＭ制御信号におけるデューティ比（オン時間／（オン時間＋オフ時間））を調整することにより電動モータ１５に流す電流値（平均電流値）を制御する。

マイコン４１は、電動モータ１５を左回転させるときには、目標指令電圧に応じたデューティ比のＰＷＭ制御信号をアームスイッチＳＬＨ，ＳＬＬに出力し、電動モータ１５を右回転させるときには、目標指令電圧に応じたデューティ比のＰＷＭ制御信号をアームスイッチＳＲＨ，ＳＲＬに出力する。

マイコン４１は、第２プリドライブ回路４４を介して回生電流制御回路７０の第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２のゲートに独立したＰＷＭ制御信号を出力する。このＰＷＭ制御信号も、オン信号とオフ信号とからなるパルス信号列である。第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とは、ＰＷＭ制御信号におけるオン信号期間中においては、オン状態（ソース−ドレイン間が導通状態）となり、ＰＷＭ制御信号におけるオフ信号期間中においてはオフ状態（ソース−ドレイン間が遮断状態）となる。マイコン４１は、後述する電動モータ１５の回生制動制御を行うときに、ＰＷＭ制御信号におけるデューティ比を調整することにより、通電ライン４７の抵抗を変化させて電動モータ１５に流れる回生電流の大きさを制御する。

次に、ＥＣＵ３０の行う処理について説明する。
まず、ＥＣＵ３０が実行するアシスト制御処理について説明する。図３は、マイコン４１により行われるアシスト制御ルーチンを表す。このアシスト制御ルーチンは、マイコン４１のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶され、イグニッションスイッチ６０がオンされて所定の初期診断が完了すると起動し、短い周期で繰り返し実行される。尚、初期診断が完了したときに、マイコン４１は、電源リレー５７をオン状態にする。また、回生電流制御回路７０の第１スイッチＳＷ１，第２スイッチＳＷ２は、後述する異常が検出されないあいだは、マイコン４１からのオン信号により常時オン状態（デューティ比１００％）に維持される。

本制御ルーチンが起動すると、マイコン４１は、まず、ステップＳ１１において、車速センサ２２によって検出された車速ｖｘと、操舵トルクセンサ２１によって検出した操舵トルクＴｈを読み込む。

続いて、図４に示すアシストトルクテーブルを参照して、入力した車速ｖｘおよび操舵トルクＴｈに応じて設定される基本アシストトルクＴａｓを計算する（Ｓ１２）。アシストトルクテーブルは、マイコン４１のＲＯＭ内に記憶されるもので、操舵トルクＴｈの増加にしたがって増加する基本アシストトルクＴａｓを設定する。この場合、基本アシストトルクＴａｓは、車速ｖｘが低くなるほど大きな値となるように設定される。

尚、図４の特性グラフは、右方向の操舵トルクＴｈに対する基本アシストトルクＴａｓの関係を示しているが、左方向の操舵トルクＴｈに対する基本アシストトルクＴａｓの関係に関しては、図４の特性グラフを原点を中心に点対称の位置に移動した関係になる。また、本実施形態では、基本アシストトルクＴａｓをアシストトルクテーブルを用いて算出するようにしたが、アシストトルクテーブルに代えて操舵トルクＴｈおよび車速ｖｘに応じて変化する基本アシストトルクＴａｓを定義した関数を用意しておき、その関数を用いて基本アシストトルクＴａｓを計算するようにしてもよい。また、基本アシストトルクＴａｓの算出に関しては、必ずしも車速ｖｘと操舵トルクＴｈとの組み合わせから算出する必要はなく、少なくとも操舵状態に応じた検出信号に基づいて行えばよい。

続いて、マイコン４１は、ステップＳ１３において、この基本アシストトルクＴａｓに補償トルクを加算して目標トルクＴ＊を算出する。この補償トルクは、必ずしも必要としないが、例えば、操舵角θに比例して大きくなるステアリングシャフト１２の中立位置への復帰力と、操舵角速度ωに比例して大きくなるステアリングシャフト１２の回転に対向する抵抗力に対応した戻しトルクとの和として計算する。この計算に当たっては、回転角センサ２３にて検出した電動モータ１５の回転角θおよび電動モータ１５の角速度ωを入力して算出する。
次に、マイコン４１は、ステップＳ１４において、目標トルクＴ＊を発生させるために必要な目標電流Ｉ＊を計算する。目標電流Ｉ＊は、目標トルクＴ＊をトルク定数で除算することにより求められる。

続いて、マイコン４１は、その処理をステップＳ１５に進め、目標電流Ｉ＊と実電流Ｉｘとの偏差ΔＩを算出し、この偏差ΔＩに基づくＰＩ制御（比例積分制御）により目標指令電圧Ｖ＊を計算する。ステップＳ１５の演算に用いられる実電流Ｉｘは、電流センサ４６により検出した電動モータ１５に流れる電流値である。
目標指令電圧Ｖ＊は、例えば、下記式により計算する。
Ｖ＊＝Ｋｐ・ΔＩ＋Ｋｉ・∫ΔＩ ｄｔ
ここでＫｐは、ＰＩ制御における比例項の制御ゲイン、Ｋｉは、ＰＩ制御における積分項の制御ゲインである。

そして、マイコン４１は、ステップＳ１６において、目標指令電圧Ｖ＊に応じたＰＷＭ制御信号を第１プリドライブ回路４３を介してモータ駆動回路４５に出力する。この場合、目標指令電圧Ｖ＊に応じたデューティ比のパルス信号列がＰＷＭ制御信号として出力される。例えば、電動モータ１５に左回転トルクを発生させる場合には、アームスイッチＳＬＨとアームスイッチＳＬＬとが目標指令電圧Ｖ＊に応じたデューティ比で同一タイミングでオン・オフ制御される。また、電動モータ１５に右回転トルクを発生させる場合には、アームスイッチＳＲＨとアームスイッチＳＲＬとが目標指令電圧Ｖ＊に応じたデューティ比で同一タイミングでオン・オフ制御される。こうして、電動モータ１５には、操舵方向に回転する向きに目標電流Ｉ＊が流れる。この結果、電動モータ１５は、目標トルクＴ＊に等しいトルクを出力し、運転者の操舵操作をアシストする。

続いて、マイコン４１は、ステップＳ１７において、モータ駆動回路４５およびモータ電源系統の異常チェックを行う。モータ電源系統の異常としては、例えば、駆動電源供給ライン５５の断線、地絡等により電動モータ１５に電源供給できない異常、あるいは、何らかの要因で電源供給電圧が上昇してしまう異常など挙げられる。こうしたモータ電源系統の異常チェックは、例えば、駆動電源供給ライン５５の電圧を検出し、この電圧が規定電圧範囲から外れているときに異常であると判断すればよい。

また、モータ駆動回路４５の異常チェックは、例えば、電流センサ４６にて検出される実電流Ｉｘに基づいて、実電流Ｉｘが目標電流Ｉ＊に対して少なすぎる場合にはオープン故障、実電流Ｉｘが目標電流Ｉ＊に対して多すぎる場合には、ショート故障が発生していると判断する。あるいは、電動モータ１５の端子間電圧をモニタすることによりモータ駆動回路４５の異常検出を行うこともできる。例えば、図９に示すように、通電ライン４７にモータ電圧検出回路１００を設けてモータ駆動回路４５のアームスイッチＳＬＨ，ＳＲＨ，ＳＲＬ，ＳＬＬの故障を検知してもよい。

このモータ電圧検出回路１００は、通電ライン４７ａを抵抗体Ｒａを介して電源（１２Ｖ）と接続し、通電ライン７４ａのグランドに対する電位を表す電圧信号（以下、この電圧値を電圧Ｖａと呼ぶ）を電子制御回路４０の入出力インタフェース４２に供給するＡ電圧検出部１０１と、通電ライン４７ｂを抵抗体Ｒｂを介してグランドと接続し、通電ライン７４ｂのグランドに対する電位を表す電圧信号（以下、この電圧値を電圧Ｖｂと呼ぶ）を電子制御回路４０の入出力インタフェース４２に供給するＢ電圧検出部１０２とを備える。２つの抵抗体Ｒａ，Ｒｂの抵抗値は同一であり、電動モータ１５の抵抗値に対して非常に大きな値に設定されている。

例えば、アームスイッチＳＬＨ，ＳＲＨ，ＳＲＬ，ＳＬＬが全て正常であれば、電動モータ１５に駆動指令が出力されていないときは、電圧Ｖａと電圧Ｖｂとはともに６Ｖ（１２Ｖ／２）となり、電動モータ１５の左回転駆動指令が出力されているときには、左上アームスイッチＳＬＨと左アームスイッチＳＬＬとがオンされため、電圧Ｖａは１２Ｖ、電圧Ｖｂは０Ｖとなり、電動モータ１５の右回転駆動指令が出力されているときには、右上アームスイッチＳＲＨと右下アームスイッチＳＲＬとがオンされため、電圧Ｖａは０Ｖ、電圧Ｖｂは１２Ｖとなる。マイコン４１は、アームスイッチＳＬＨ，ＳＲＨ，ＳＲＬ，ＳＬＬに出力したＰＷＭ制御信号に対して、上記想定される電圧値が検出されないときに、アームスイッチＳＬＨ，ＳＲＨ，ＳＲＬ，ＳＬＬの何れかに故障が生じていると判断する。

例えば、電動モータ１５の左回転駆動指令時において、左上アームスイッチＳＬＨがオープン故障していれば電圧Ｖａが０Ｖとなり正常値１２Ｖと相違する。また、左下アームスイッチＳＬＬがオープン故障していれば電圧Ｖｂが１２Ｖとなり適正値０Ｖと相違する。同様に、電動モータ１５の右回転駆動指令時においても、右上アームスイッチＳＲＨあるいは右下アームスイッチＳＲＬのオープン故障に対して、電圧Ｖａ，電圧Ｖｂが正常値に対して相違する。また、ショート故障に関しても同様であり、上アーム回路４５Ｈの何れかのアームスイッチＳＬＨ、ＳＲＨがショート故障した場合には、電圧Ｖａ，電圧Ｖｂが１２Ｖとなり、下アーム回路４５Ｌの何れかのアームスイッチＳＲＬ，ＳＬＬがショート故障した場合には電圧Ｖａ，電圧Ｖｂが０Ｖとなる。このように、電動モータ１５の制御状態と、モータ電圧検出回路１００で検出される電圧によりモータ駆動回路４５の異常を検出することができる。

このようなステップＳ１７を行うマイコン４１の機能部が本発明の異常検出手段に相当する。こうして、ステップＳ１７において、異常チェック処理が完了すると本アシスト制御ルーチンを一旦終了する。本制御ルーチンは、イグニッションスイッチ６０がオフされるまでのあいだ所定の短い周期で繰り返し実行されるが、ステップＳ１７において異常が検出された場合には、その時点で中止され、代わりに異常時回生制動制御処理が開始される。

異常検出によりアシスト制御ルーチンが中止されると、電動モータ１５で発生していた操舵アシストトルクが急に消失する。このため、運転者が大きく操舵操作していた場合には、車輪を中立位置に戻そうとする路面からの逆入力により操舵ハンドル１１が急に戻される。従って、運転者は、操舵ハンドル１１の操舵力を急に増加させる必要がある。そこで、以下に説明する異常時回生制動制御処理を行うことにより、操舵ハンドル１１に伝達される中立位置への戻り力を抑制して、運転者の負担を軽くする。

異常時回生制動制御処理について説明する。図５は、マイコン４１により行われる異常時回生制動制御ルーチンを表す。この異常時回生制動制御ルーチンは、マイコン４１のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶され、上述したアシスト制御ルーチンのステップＳ１７においてモータ駆動回路４５およびモータ電源系統の異常が検出されたときに起動する。

異常時回生制動制御ルーチンが起動すると、マイコン４１は、ステップＳ２１において、電源リレー５７に対して出力していたオン信号を停止して、電源リレー５７をオフ状態にする。これにより、モータ駆動回路４５への電源供給が遮断される。従って、モータ駆動回路４５や電動モータ１５の損傷防止を図ることができる。

続いて、マイコン４１は、ステップＳ２２において、モータ駆動回路４５の全てのアームスイッチＳＬＨ，ＳＲＨ，ＳＲＬ，ＳＬＬに対してオン信号を出力する。例えば、デューティ比１００％のＰＷＭ制御信号を第１プリドライブ回路４３に出力して、アームスイッチＳＬＨ，ＳＲＨ，ＳＲＬ，ＳＬＬをオン状態にする。このとき、回生電流制御回路７０の第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２は、上述したアシスト制御から引き続きオン状態（デューティ比１００％）に維持されている。従って、電動モータ１５の端子間に通電ライン４７とモータ駆動回路４５（Ｈブリッジ回路）とで閉回路が形成される。つまり、電動モータ１５と通電ライン４７とモータ駆動回路４５とからなる閉回路が形成される。これにより、電動モータ１５の端子間が短絡されるため、路面からの逆入力が車輪に働いた場合には、それに伴って回転する電動モータ１５が発電機となって回生制動力を発生させる。従って、操舵アシストトルクが急に消失しても、電動モータ１５は、操舵ハンドル１１が中立位置へ戻ろうとする力を抑制する。

図７は、一例として、モータ駆動回路４５の左上アームスイッチＳＬＨがオープン故障した場合とショート故障した場合、モータ駆動回路４５の右下アームスイッチＳＲＬがオープン故障した場合とショート故障した場合のそれぞれについて、電動モータ１５の回転方向に応じた回生電流の流れを表した図である。例えば、左上アームスイッチＳＬＨがオープン故障した場合、電動モータ１５の左右どちらの回転に対しても、モータ駆動回路４５の下アーム回路４５Ｌと通電ライン４７とにより、電動モータ１５の端子間を短絡する閉回路が形成される（図７（ａ），（ｂ））。また、右下アームスイッチＳＲＬがオープン故障した場合、電動モータ１５の左右どちらの回転に対しても、モータ駆動回路４５の上アーム回路４５Ｈと通電ライン４７とにより、電動モータ１５の端子間を短絡する閉回路が形成される（図７（ｃ），（ｄ））。

また、左上アームスイッチＳＬＨがショート故障した場合、および、右下アームスイッチＳＲＬがショート故障した場合においては、電動モータ１５の左右どちらの回転に対しても、モータ駆動回路４５の上アーム回路４５Ｈと下アーム回路４５Ｌとの並列回路と通電ライン４７とにより、電動モータ１５の端子間を短絡する閉回路が形成される（図７（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ））。また、他のアームスイッチＳＲＨ，ＳＬＬのオープン故障、ショート故障についても、同様に閉回路が形成される。尚、上アーム回路４５ＨのアームスイッチＳＬＨ（ＳＲＨ）と下アーム回路４５ＬのアームスイッチＳＲＬ（ＳＬＬ）とが同時にオープン故障するケースにおいては閉回路を形成できないが、こうしたケースは非常に稀である。

このように、異常を検出したときに、モータ駆動回路４５の電源を遮断し、その後、モータ駆動回路４５の全てのアームスイッチＳＬＨ，ＳＲＨ，ＳＲＬ，ＳＬＬに対してオン信号を出力することにより電動モータ１５の端子間を短絡する処理（Ｓ２１，Ｓ２２）を行うマイコンの機能部が本発明の制動手段に相当する。

次に、マイコン４１は、ステップＳ２３において、タイマによる計時を開始する。続いて、ステップＳ２４において、回生電流制御回路７０の第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２のデューティ比をタイマ値（経過時間）に応じて設定する。この回生電流制御回路７０の第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２は、上述したアシスト制御中においては、デューティ比１００％にて維持されているが、異常時回生制動制御が開始されると、図６に示すように、時間経過とともにデューティ比が１００％から減少していくように設定される。図６の特性図においては、デューティ比が時間経過に対して曲線状に変化するように設定されているが、これは、デューティ比の減少率に対して回生電流の減少率が相違するためであって、回生電流としては時間経過とともに徐々に減少するように設定されている。尚、タイマ値とデューティ比との関係は、予め参照マップあるいは関数等によりマイコン４１のＲＯＭ内に記憶されている。

続いて、マイコン４１は、ステップＳ２５において、タイマ値に応じて設定されたデューティ比となるＰＷＭ制御信号を第２プリドライブ回路４４に出力する。これにより、回生電流制御回路７０の第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２は、ともに指定されたデューティ比にてオンオフする。次に、マイコン４１は、ステップＳ２６において、タイマ値が予め設定した設定時間に達したか否かを判断する。タイマ値が設定時間に達していないあいだ（Ｓ２６：Ｎｏ）は、その処理がステップＳ２４に戻される。従って、回生電流制御回路７０の第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２は、設定時間のあいだ、時間経過とともに減少するデューティ比にてオンオフする。

回生電流制御回路７０は、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２を、寄生ダイオードの向きが互いに反対方向に向くように通電ライン４７ｂに直列接続して構成されるため、電動モータ１５の回転方向にかかわらず、通電ライン４７に流れる電流量の制御と電流遮断とを行うことができる。この場合、時間経過とともにデューティ比が減少していくため、通電ライン４７の抵抗値が増大し回生電流が流れにくくなっていく。従って、電動モータ１５の回生制動力は徐々に弱まっていく。回生制動力は、路面からの逆入力により操舵ハンドルが中立位置に戻ろうとする力を抑制するが、一方で、運転者の意図した操舵操作を邪魔するものでもある。そこで、本実施形態においては、操舵アシスト停止時に急に加わるハンドル戻り力を抑えた後は、回生制動力を時間経過とともに弱めることにより、操舵感覚を急変させずに運転者の意図した操舵操作を行いやすくしていく。

タイマ値が予め設定した設定時間に達すると（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、マイコン４１は、ステップＳ２７において、モータ駆動回路４５の全てのアームスイッチＳＬＨ，ＳＲＨ，ＳＲＬ，ＳＬＬをオフ状態にするオフ信号を第１プリドライブ回路４３に出力する。このとき、回生電流制御回路７０の第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２もオフ状態とされる。従って、仮に、アームスイッチＳＬＨ，ＳＲＨ，ＳＲＬ，ＳＬＬがショート故障している場合であっても、回生電流制御回路７０により電動モータ１５の端子間が開放される。異常時回生制動制御ルーチンは、ステップＳ２７の処理が完了すると終了する。

このように、回生電流制御回路７０の第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２のデューティ比を制御することにより回生制動力を調整するマイコン４１の機能部（Ｓ２４〜Ｓ２５）が、本発明の制動力制御手段に相当する。

ところで、こうした異常時回生制動制御処理は、回生電流制御回路７０の第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２が故障しているときには適正に行うことができない。そこで、本実施形態の電動パワーステアリング装置においては、回生電流制御回路７０の第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２の故障診断を行う機能を備えている。この故障診断は、イグニッションスイッチ６０がオンされたシステム起動時、つまり、マイコン４１がシステム内の初期診断を行うときに実行される。図８は、マイコン４１により実行される初期故障診断ルーチンを表す。この初期故障診断ルーチンは、マイコン４１のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されている。尚、上述したモータ電圧検出回路１００（図９）を備えている場合には、抵抗体Ｒａ，抵抗体Ｒｂを通電ライン４７ａ，４７ｂから切り離しておくようにする。

故障診断ルーチンが起動すると、マイコン４１は、ステップＳ３１において、回生電流制御回路７０の第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とをオフ状態にするオフ信号を第２プリドライブ回路４４に出力し、ステップＳ３２において、モータ駆動回路４５の全てのアームスイッチＳＬＨ，ＳＲＨ，ＳＲＬ，ＳＬＬをオフ状態にするオフ信号を第１プリドライブ回路４３に出力する。次に、マイコン４１は、ステップＳ３３において、電源リレー５７にオン信号を出力してモータ駆動回路４５に電源を供給する。

続いて、マイコン４１は、ステップＳ３４において、モータ駆動回路４５の左上アームスイッチＳＬＨをオン状態にするオン信号を第１プリドライブ回路４３に出力し、次に、ステップＳ３５において、第１電圧測定部８１から第１検出電圧Ｖ１を表す電圧信号を、第２電圧測定部８２から第２検出電圧Ｖ２を表す電圧信号をそれぞれ読み込む。このとき、回生電流制御回路７０の第１スイッチＳＷ１が正常な電流遮断機能を備えていれば、第１検出電圧Ｖ１はＶ０／２となるはずであり、第２検出電圧Ｖ２は０（グランド電位）となるはずである。尚、Ｖ０は、モータ駆動回路４５に供給される電源電圧である。そこで、マイコン４１は、第１検出電圧Ｖ１がＶ０／２であり、かつ、第２検出電圧Ｖ２が０となっているかについて判定する。判定結果が「Ｎｏ」であれば、マイコン４１は、ステップＳ３６において、第１スイッチＳＷ１がショート故障していると判断して、その処理をステップＳ３７に進める。

一方、判定結果が「Ｙｅｓ」であれば、マイコン４１は、ステップＳ３７において、モータ駆動回路４５の左上アームスイッチＳＬＨをオフ状態にするオフ信号を第１プリドライブ回路４３に出力し、続いて、ステップＳ３８において、右上アームスイッチＳＲＨをオン状態にするオン信号を第１プリドライブ回路４３に出力する。この状態においては、回生電流制御回路７０の第２スイッチＳＷ２が正常な電流遮断機能を備えていれば、第１検出電圧Ｖ１は０、第２検出電圧Ｖ２はＶ０／２となるはずである。そこで、マイコン４１は、ステップＳ３９において、第１検出電圧Ｖ１と第２検出電圧Ｖ２とを読み込み、第１検出電圧Ｖ１が０であり、かつ、第２検出電圧Ｖ２がＶ０／２となっているかについて判定する。判定結果が「Ｎｏ」であれば、マイコン４１は、ステップＳ４０において、第２スイッチＳＷ２がショート故障していると判断して、その処理をステップＳ４１に進める。

一方、判定結果が「Ｙｅｓ」であれば、マイコン４１は、ステップＳ４１において、モータ駆動回路４５の右上アームスイッチＳＲＨをオフ状態にするオフ信号を第１プリドライブ回路４３に出力する。続いて、ステップＳ４２において、モータ駆動回路４５の左上アームスイッチＳＬＨをオン状態にするオン信号を第１プリドライブ回路４３に、回生電流制御回路７０の第１スイッチＳＷ１をオン状態にするオン信号を第２プリドライブ回路４４にそれぞれ出力する。この状態においては、第１スイッチＳＷ１が正常な導通機能を備えていれば、第２スイッチＳＷ２の寄生ダイオードに電流が流れるため、第１電圧測定部８１と第２電圧測定部８２との両方に電源電圧Ｖ０が印加され、第１検出電圧Ｖ１と第２検出電圧Ｖ２は、ともにＶ０／２となるはずである。そこで、マイコン４１は、ステップＳ４３において、第１検出電圧Ｖ１と第２検出電圧Ｖ２とを読み込み、第１検出電圧Ｖ１と第２検出電圧Ｖ２とがともにＶ０／２となっているかについて判定する。判定結果が「Ｎｏ」であれば、マイコンは、ステップＳ４４において、第１スイッチＳＷ１がオープン故障していると判断して、その処理をステップＳ４５に進める。

一方、判定結果が「Ｙｅｓ」であれば、マイコン４１は、ステップＳ４５において、モータ駆動回路４５の左上アームスイッチＳＬＨをオフ状態にするオフ信号を第１プリドライブ回路４３に、回生電流制御回路７０の第１スイッチＳＷ１をオフ状態にするオフ信号を第２プリドライブ回路４４に出力する。続いて、ステップＳ４６において、モータ駆動回路４５の右上アームスイッチＳＲＨをオン状態にするオン信号を第１プリドライブ回路４３に、回生電流制御回路７０の第２スイッチＳＷ２をオン状態にするオン信号を第２プリドライブ回路４４にそれぞれ出力する。この状態においては、第２スイッチＳＷ２が正常な導通機能を備えていれば、第１スイッチＳＷ１の寄生ダイオードに電流が流れるため第１電圧測定部８１と第２電圧測定部８２との両方に電源電圧Ｖ０が印加され、第１検出電圧Ｖ１と第２検出電圧Ｖ２は、ともにＶ０／２となるはずである。そこで、マイコン４１は、ステップＳ４７において、第１検出電圧Ｖ１と第２検出電圧Ｖ２とを読み込み、第１検出電圧Ｖ１と第２検出電圧Ｖ２とがともにＶ０／２となっているかについて判定する。判定結果が「Ｎｏ」であれば、マイコン４１は、ステップＳ４８において、第２スイッチＳＷ２がオープン故障していると判断して、その処理をステップＳ４９に進める。

一方、判定結果が「Ｙｅｓ」であれば、回生電流制御回路７０の第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とは、ともに正常であると判断される。そして、マイコン４１は、ステップＳ４９において、モータ駆動回路４５の右上アームスイッチＳＲＨをオフ状態にするオフ信号を第１プリドライブ回路４３に、回生電流制御回路７０の第２スイッチＳＷ２をオフ状態にするオフ信号を第２プリドライブ回路４４にそれぞれ出力する。

こうして、回生電流制御回路７０の第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２との故障診断が終了すると、マイコン４１は、ステップＳ５０において、故障が検出されなかったか否かを判断し、故障が検出されなかった場合には、ステップＳ５１において、アシスト制御の開始を許可するとともに異常時回生制動制御についても許可する。一方、故障が検出されている場合には（Ｓ５０：Ｎｏ）、ステップＳ５２において、その故障の種類がオープン故障であるか否かを判断する。

オープン故障である場合（Ｓ５２：Ｙｅｓ）には、電動モータ１５を適正に通電できないため、ステップＳ５３において、アシスト制御および異常時回生制動制御を禁止する。同時に、図示しないウォーニングランプを点灯する。また、ショート故障である場合（Ｓ５２：Ｎｏ）には、アシスト制御の実行に関しては支障がないため、ステップＳ５４において、アシスト制御の開始を許可するとともに異常時回生制動制御については禁止する。同時に、図示しないウォーニングランプを点灯する。

こうして、ステップＳ５１，ステップＳ５３，ステップＳ５４の何れかの処理が行われると、初期故障診断ルーチンを終了する。この初期故障診断ルーチンを行うマイコン４１の機能部が本発明の初期診断手段に相当する。尚、ステップＳ３５，Ｓ３９，Ｓ４３，Ｓ４７における電圧測定値（第１検出電圧Ｖ１，第２検出電圧Ｖ２）と設定電圧（Ｖ０／２や０）との比較判定は、完全一致を要求するものではなく、設定電圧に許容範囲を設けるものである。

以上説明した本実施形態における電動パワーステアリング装置によれば、以下の作用効果を奏する。
１．モータ駆動回路４５あるいはモータ電源系統の異常を検知したとき、モータ駆動回路４５の電源を遮断し、電動モータ１５の端子間をモータ駆動回路４５（Ｈブリッジ回路）と通電ライン４７とで短絡した閉回路を形成するため、電動モータ１５に回生制動を働かせることができる。このため、操舵アシストトルクが急に消失しても、路面からの逆入力により操舵ハンドル１１が中立位置に戻ろうとする力を抑制できる。
２．この回生制動時においては、通電ライン４７に設けた回生電流制御回路７０により、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２のデューティ比を時間経過とともに減らして通電ライン４７の抵抗値を増加させ、回生電流を徐々に減少させる。つまり、操舵アシスト停止時に急に加わるハンドル戻り力を抑えた後は、回生制動力を徐々に弱めることにより、操舵感覚を急変させずに運転者の意図した操舵操作を行いやすくする。このため、運転者は、正常時における操舵アシストが働いている状態から操舵アシストが停止された状態への移行に対して、適正に対応することができる。
３．回生電流制御回路７０は、２つのＭＯＳ−ＦＥＴを、その寄生ダイオードが互いに反対方向に向くように直列接続して構成されるため、電流遮断機能と応答性のよい電流制御機能とを兼ね備え、電動モータ１５に流す回生電流を適正に制御することができる。
４．電動パワーステアリング装置のシステム起動時には、毎回、回生電流制御回路７０の故障診断を行い、オープン故障時においてはアシスト制御を禁止するため信頼性が向上する。また、ショート故障時においてはアシスト制御が許可されるためアシスト機能を有効利用することができるとともに、異常時回生制動制御を禁止するため無駄な制御処理を省くことができる。
５．回生電流制御回路７０の故障診断は、モータ駆動回路４５のアームスイッチＳＬＨ，ＳＲＨ，ＳＲＬ，ＳＬＬへの制御信号（オン信号、オフ信号）と回生電流制御回路の第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２への制御信号（オン信号、オフ信号）との組み合わせに対して、第１検出電圧Ｖ１と第２検出電圧Ｖ２とが設定電圧になっているか否かを判断することにより行うため診断が容易である。
６．回生制動力を働かせる場合には、電源リレー５７をオフにした状態で、モータ駆動回路４５の全てのアームスイッチＳＬＨ，ＳＲＨ，ＳＲＬ，ＳＬＬに対してオン信号を出力して、電動モータ１５の端子間を通電ライン４７とモータ駆動回路４５とで短絡して閉回路を形成するため、モータ駆動回路４５の異常箇所や異常内容を特定しなくても回生制動を行うための閉回路を簡単に形成することができる。

以上、本実施形態の電動パワーステアリング装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
例えば、本実施形態においては、異常発生時から（アシスト停止から）の時間経過にあわせて、回生電流制御回路７０の第１スイッチＳＷ１，第２スイッチＳＷ２のデューティ比を減少させて通電ライン４７の抵抗値を増大させることにより回生電流を減少させているが、必ずしも時間経過とともに回生制動力を低下させる必要はない。例えば、運転者の操舵操作に基づいて、運転者の操舵操作を邪魔しないように、かつ、路面反力を抑制するように調整することもできる。

また、本実施形態においては、異常時回生制動制御を行うときに、モータ駆動回路４５の全てのアームスイッチＳＬＨ，ＳＲＨ，ＳＲＬ，ＳＬＬに対してオン信号を出力して閉回路を形成したが、異常の生じているアームスイッチおよび異常の種類（ショート故障あるいはオープン故障）を判別し、それに応じた特定のアームスイッチに対してオン信号を出力して閉回路を形成するようしてもよい。

また、本実施形態においては、モータ駆動回路４５とモータ電源系統との両方の異常チェックを行って、何れか一方でも異常が検出されたときに異常時回生制動制御を実行する構成であるが、モータ駆動回路４５の異常チェックのみに基づいて異常時回生制動制御を実行する構成であってもよい。

また、本実施形態においては、回生電流制御回路７０の第１スイッチＳＷ１，第２スイッチＳＷ２としてＭＯＳ−ＦＥＴを用いたが他の種類のＦＥＴを採用することもできる。また、他の半導体素子を用いても良い。

本発明の電動パワーステアリング装置の全体構成図である。 電動パワーステアリング装置における概略回路構成図である。 アシスト制御ルーチンを表すフローチャートである。 アシストトルクマップを表す特性図である。 異常時回生制動制御ルーチンを表すフローチャートである。 経過時間とデューティ比との関係を表す特性図である。 Ｈブリッジ回路の故障時に回生制動を行う閉回路を表す回路図である。 初期故障診断ルーチンを表すフローチャートの前半部である。 初期故障診断ルーチンを表すフローチャートの後半部である。 モータ電圧検出回路を表す回路図である。 従来技術において回生電流を制御できない状況を説明する回路図である。

符号の説明

１…電動パワーステアリング装置、１５…電動モータ、２１…操舵トルクセンサ、２２…車速センサ、３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、４０…電子制御回路、４１…マイコン、４３…第１プリドライブ回路、４４…第２プリドライブ回路、４５…モータ駆動回路（Ｈブリッジ回路）、４５Ｈ…上アーム回路、４５Ｌ…下アーム回路、ＳＬＨ，ＳＲＨ，ＳＲＬ，ＳＬＬ…アームスイッチ、４７…通電ライン、７０…回生電流制御回路、ＳＷ１…第１スイッチ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）、ＳＷ２…第２スイッチ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）、８０…異常検出回路、８１…第１電圧測定部、８２…第２電圧測定部、１００…モータ電圧検出回路、Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２…抵抗体（電圧測定用抵抗）。

Claims (7)

1. 運転者により操舵操作される操舵ハンドルと、
   操舵アシストトルクを発生させるための電動モータと、
   前記電動モータの通電量と回転方向とを制御するブリッジ回路と、
   前記操舵ハンドルの操舵操作に基づいて、前記ブリッジ回路に制御信号を出力して前記電動モータを駆動制御するモータ制御手段と
   を備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記ブリッジ回路から前記電動モータへの通電ラインに設けられ、その通電ラインを遮断可能かつ通電ラインに流れる電流量の制御可能な半導体素子と、
   前記ブリッジ回路の異常を検出する異常検出手段と、
   前記異常検出手段により異常を検出したときに、前記ブリッジ回路への電源供給を遮断するとともに、前記電動モータの端子間に前記通電ラインと前記ブリッジ回路とで閉回路を形成して前記電動モータの回転による発電にて前記電動モータに制動力を発生させる制動手段と、
   前記半導体素子を制御して前記制動力を調整する制動力制御手段と
   を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記半導体素子は、２つのＭＯＳ−ＦＥＴを、寄生ダイオードが互いに反対方向に向くように直列接続して構成され、
   前記制動力制御手段は、前記２つのＭＯＳ−ＦＥＴをスイッチング制御することにより前記制動力を調整することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記ブリッジ回路は、スイッチング素子を電源に並列に接続した上アーム回路と、スイッチング素子を並列に接地した下アーム回路とを直列に接続して備え、上アーム回路と下アーム回路との間から前記通電ラインを引き出したＨブリッジ回路であり、
   前記制動手段は、前記ブリッジ回路への電源供給を遮断した後に、前記上アーム回路と前記下アーム回路とにおける全てのスイッチング素子に対してオン指令を出力することを特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記モータ制御手段による電動モータの駆動制御を開始する前に、前記２つのＭＯＳ−ＦＥＴの個々の異常の有無を診断する初期診断手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記初期診断手段は、
   前記上アーム回路と前記下アーム回路との２つの接続部をそれぞれ電圧測定用抵抗を介して接地し、
   前記２つのＭＯＳ−ＦＥＴと前記ブリッジ回路に予め設定した制御信号を出力したときにおける前記各電圧測定用抵抗の分圧に基づいて、前記２つのＭＯＳ−ＦＥＴの個々の異常の有無を診断することを特徴とする請求項４記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記初期診断手段は、
   前記２つのＭＯＳ−ＦＥＴにオフ信号を出力するとともに前記Ｈブリッジ回路の上アーム回路の一方のスイッチング素子にオン信号を出力し、そのときの前記各電圧測定用抵抗の分圧を測定することにより、一方のＭＯＳ−ＦＥＴの遮断不良を検出し、
   前記２つのＭＯＳ−ＦＥＴにオフ信号を出力するとともに前記Ｈブリッジ回路の上アーム回路の他方のスイッチング素子にオン信号を出力し、そのときの前記各電圧測定用抵抗の分圧を測定することにより、他方のＭＯＳ−ＦＥＴの遮断不良を検出することを特徴とする請求項５記載の電動パワーステアリング装置。
7. 前記初期診断手段は、
   一方のＭＯＳ−ＦＥＴにオン信号を出力するとともに前記Ｈブリッジ回路の上アーム回路の一方のスイッチング素子にオン信号を出力し、そのときの前記各電圧測定用抵抗の分圧を測定することにより、前記一方のＭＯＳ−ＦＥＴの導通不良を検出し、
   他方のＭＯＳ−ＦＥＴにオン信号を出力するとともに前記Ｈブリッジ回路の上アーム回路の他方のスイッチング素子にオン信号を出力し、そのときの前記各電圧測定用抵抗の分圧を測定することにより、前記他方のＭＯＳ−ＦＥＴの導通不良を検出することを特徴とする請求項５または６記載の電動パワーステアリング装置。

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