JP5754088B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。

従来、車両用のパワーステアリング装置には、モータを駆動源とした電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）があり、このようなＥＰＳは、レイアウト自由度が高く、且つエネルギー消費量が小さいという特徴を有している。そのため、近年では、小型車両から大型車両までの幅広い車種において、その採用が進められている。

さて、従来、ＥＰＳでは、そのパワーアシスト制御を実行する情報処理装置（マイコン等の電子制御装置）において、数多くの異常判定処理（診断処理）が行なわれている。例えば、マイコンは、ＣＰＵ及びメモリ（ＲＡＭ及びＲＯＭ）、並びに各種の電子回路（Ａ／Ｄ変換等）により構成されるが、その起動時（イグニッションＯＮ時）には、実行プログラム及びその作業データの格納領域となるメモリが正常であることを確認するためのイニシャルチェックが行なわれる（例えば、特許文献１参照）。また、起動後においても、同マイコン及びその制御下にある各種電子回路が正常に機能しているか否かが監視される。そして、その異常判定処理において、何らかの異常を検知した場合には、速やかにフェールセーフを図ることにより、高い信頼性及び安全性を確保する構成となっている。

特開２００６−３３１０８６号公報

しかしながら、近年、ＥＰＳにおいては、より優れた操舵フィーリングの実現を図るべく、様々な補償制御が実行されるようになっており、これに伴うメモリの大容量化によって、上記イニシャルチェックに要する時間が長くなっている。また、起動後の機能チェックは、例えば、パワーアシスト制御を実行するマイコン（メインマイコン）から独立した監視用マイコンを設けることで行なわれるが、この場合、メインマイコンは、その監視用マイコンから送られる試験演算をリアルタイムで実行しなければならない。そして、更に、このような監視用マイコンを含め、新たな監視回路（異常判定回路）を設けることで、メインマイコンには、その監視回路が正常に機能しているか否かを監視する必要性が生ずる等、その異常判定を実行するために要求される処理能力は増大の一途を辿っており、これが製造コストを押し上げる一因にもなっている。

加えて、数多くの監視回路を設けることで、その構成要素の増加に伴う故障発生率の上昇が顕著になるとともに、ひいては、その多岐にわたる異常判定の実行により、本来、ＥＰＳの運用上、何ら影響のない些細な事象をも異常と判定してしまう可能性がある。そして、これが故障としてカウントされることにより、その故障発生率が更に引き上げられる等といった問題を抱えており、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、構成簡素且つ信頼性の高い異常判定を行なうことのできる電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、モータを駆動源として操舵系にアシスト力を付与する操舵力補助装置と、前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記アシスト力に対応したモータトルクを発生させるべくモータ制御信号を出力する制御信号出力手段と、前記モータ制御信号に基づく駆動電力を前記モータに供給する駆動回路とを備えてなり、前記制御信号出力手段は、検出される操舵トルクに基づき目標アシスト力に相当する電流指令値を演算して電流フィードバック演算を実行することにより前記モータ制御信号を生成する電動パワーステアリング装置において、前記モータは、三相のモータコイルとして、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、及びＷ相コイルを有しており、前記Ｕ相コイル、前記Ｖ相コイル、及び前記Ｗ相コイルが互いに結線されていない非結線のブラシレスモータであるとともに、前記制御手段は、前記Ｕ相コイル、前記Ｖ相コイル、及び前記Ｗ相コイルに対応して独立に設けられた三つの駆動回路と、同一の前記電流フィードバック演算を実行する独立した二つの前記制御信号出力手段とを備え、前記駆動回路は、前記モータ制御信号に基づきオン／オフする一対のスイッチング素子を直列に接続してなる二つのスイッチングアームを並列に接続することにより形成されるものであって、前記各スイッチングアームは、それぞれ対応する前記各制御信号出力手段の出力する前記モータ制御信号に基づき独立に作動するとともに、前記各制御信号出力手段における前記電流フィードバック演算の演算結果が同一である場合に同期して作動し、前記各制御信号出力手段は、前記各制御信号出力手段における前記電流フィードバック演算の演算結果に相違が生じた場合に前記電流フィードバック演算の基礎となる電流偏差が上昇することにより発生する過大偏差を監視することにより異常判定を行うこと、を要旨とする。

即ち、各制御信号出力手段の実行する電流フィードバック演算は同一、且つその基礎となる状態量の検出対象物も共通であることから、二つの制御系に異常がない限り、その演算結果もまた同一である。従って、上記構成によっても、各制御信号出力手段が単独で制御を行なう場合と同様に、各スイッチングアームを同期して作動させることができる。

一方、これら二つの制御系に何らかの異常が発生した場合には、各制御信号出力手段の実行する電流フィードバック演算の結果に相違が生ずることになる。これにより、各駆動回路の動作は、その正誤を問わず、少ない通電量を示す側のモータ制御信号に従うことになり、その結果、より大きな通電量を示すモータ制御信号を出力した側においては、その電流フィードバック演算の基礎となる電流偏差が上昇することになる。従って、その過大な電流偏差の発生を監視することにより、簡素な構成にて、信頼性の高い異常判定を行なうことができる。

とりわけ、各制御信号出力手段において生じた異常が、そのパワーアシスト制御の実行に影響を与えるような場合、その影響は、必ず、少なくとも何れか一方の電流偏差に現れる。従って、その異常の検知後、パワーアシスト制御の実行を停止するならば、上述のような起動時におけるメモリのイニシャルチェック等、各制御信号出力手段を構成する情報処理装置（マイコン等の電子制御装置）に関するその他の異常判定制御（監視回路）を廃して、この電流偏差に基づく異常判定に代えることが可能になる。その結果、その起動時間の短縮のみならず、その情報処理装置に要求される処理能力が低下することによるコストダウン、及び回路規模の縮小による故障発生率の低減を図ることができるようになる。

加えて、上記のように、異常発生時においても、各駆動回路の動作は、より少ない通電量を示す方のモータ制御信号に従うため、これにより、その異常時における過大アシストの発生を防止することができる。特に、一方のモータ制御信号が、逆方向にアシスト力を付与させるべき旨を示すものとなった場合には、各スイッチングアームにおける電源側のスイッチング素子、及び接地側のスイッチング素子が、それぞれ同時にオン／オフする、即ち、所謂「上段全オン」「下段全オン」となる。従って、上記構成によれば、逆アシストの発生を防止して、より高い信頼性及び安全性を確保することができるようになる。

請求項２に記載の発明は、前記各制御信号出力手段のそれぞれに対応して独立に設けられた二系統の電流センサを備えること、を要旨とする。
上記構成によれば、その電流検出過程において生じた異常もまた上記電流偏差として現れる。従って、当該電流検出過程の異常判定についても、その電流偏差に基づく異常判定に代えることが可能となり、その結果、更なる構成の簡素化及び信頼性の向上を図ることができる。

請求項３に記載の発明は、前記制御手段には、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出可能な独立した二系統のセンサ信号が入力されるとともに、前記各制御信号出力手段は、それぞれに対応する前記センサ信号により検出される操舵トルクに基づいて、それぞれが独立して電流指令値を演算すること、を要旨とする。

上記構成によれば、操舵トルク検出過程において生じた異常もまた上記電流偏差として現れる。従って、当該操舵トルク検出過程の異常判定についても、その電流偏差に基づく異常判定に代えることが可能となり、その結果、更なる構成の簡素化及び信頼性の向上を図ることができる。

請求項４に記載の発明は、前記各制御信号出力手段のそれぞれに対応して独立に設けられた二つのモータ回転角センサを備えること、を要旨とする。
上記構成によれば、モータ回転角検出過程において生じた異常もまた上記電流偏差として現れる。従って、当該モータ回転角検出過程の異常判定についても、その電流偏差に基づく異常判定に代えることが可能となり、その結果、更なる構成の簡素化及び信頼性の向上を図ることができる。

請求項５に記載の発明は、前記制御手段は、前記異常判定により異常と判定した場合には、前記操舵系にアシスト力を付与するためのパワーアシスト制御を停止すること、を要旨とする。

上記構成によれば、速やかにモータを停止させてフェールセーフを図ることができる。

本発明によれば、構成簡素且つ信頼性の高い異常判定を行なうことが可能な電動パワーステアリング装置を提供することにある。

電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。 ＥＰＳの電気的構成を示すブロック図。 各マイコンによるモータ制御及び異常判定の態様を示す制御ブロック図。 異常判定の処理手順を示すフローチャート。 別例の異常判定の処理手順を示すフローチャート。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。そして、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、コラムシャフト３ａ、インターミディエイトシャフト３ｂ、及びピニオンシャフト３ｃを連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド６を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪７の舵角、即ち車両の進行方向が変更されるようになっている。

また、ＥＰＳ１は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ１０と、該ＥＰＳアクチュエータ１０の作動を制御する制御手段としてのＥＣＵ１１とを備えている。

本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１０は、駆動源であるモータ１２が減速機構１３を介してコラムシャフト３ａと駆動連結された所謂コラム型のＥＰＳアクチュエータとして構成されている。尚、本実施形態では、減速機構１３には、周知のウォーム＆ホイールが採用されている。そして、ＥＰＳアクチュエータ１０は、モータ１２の回転を減速してコラムシャフト３ａに伝達することにより、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。

一方、ＥＣＵ１１には、トルクセンサ１４及び車速センサ１５が接続されている。本実施形態では、トルクセンサ１４は、コラムシャフト３ａの途中に設けられたトーションバー１６と、同トーションバー１６の捩れに基づいて、ステアリングシャフト３を介して伝達される操舵トルクτを検出可能なセンサ信号（Ｓa，Ｓb）を出力する独立した二つのセンサユニット１４ａ，１４ｂとを備えて構成されている。

尚、このようなトルクセンサは、例えば、トーションバー１６の捩れに基づき磁束変化を生ずるセンサコア（図示略）の径方向外側に、検出要素となる各センサユニット１４ａ，１４ｂとして、複数個のホールＩＣを配置することにより形成可能である（例えば、特開２００３−１４９０６２号公報参照）。そして、本実施形態のＥＣＵ１１は、このトルクセンサ１４により検出される操舵トルクτ（τa，τb）、及び車速センサ１５により検出される車速Ｖに基づいて、ＥＰＳアクチュエータ１０の駆動源であるモータ１２が発生するアシストトルクを制御することにより、そのパワーアシスト制御を実行する。

次に、本実施形態のＥＰＳの電気的構成について説明する。
図２に示すように、本実施形態では、ＥＰＳアクチュエータ１０の駆動源であるモータ１２には、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の各モータコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗが互いに結線されていない非結線のブラシレスモータが採用されている。そして、ＥＣＵ１１は、その各相のモータコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗに対して、それぞれ独立に正弦波通電を行なうことにより、同モータ１２に三相の駆動電力を供給する構成となっている。

詳述すると、本実施形態のＥＣＵ１１は、制御信号出力手段として独立に設けられた二つのマイコン２１（２１ａ，２１ｂ）と、各相のモータコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗに対応してそれぞれ独立に設けられた３つの駆動回路２２ｕ，２２ｖ，２２ｗとを備えている。

本実施形態では、各駆動回路２２ｕ，２２ｖ，２２ｗには、４つのスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４をＨブリッジ状に接続してなる周知のＰＷＭインバータが採用されている。そして、これらの各駆動回路２２ｕ，２２ｖ，２２ｗが、上記各マイコン２１（２１ａ，２１ｂ）の出力するモータ制御信号Ｓmcu，Ｓmcv，Ｓmcwに基づいて車載電源（バッテリー）の直流電力を三相の駆動電力に変換し、モータ１２へと出力する構成となっている。

具体的には、各駆動回路２２ｕ，２２ｖ，２２ｗは、直列に接続された一対のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３及びＳＷ２，ＳＷ４を基本単位（スイッチングアーム）として、その二つのスイッチングアームＳＡ１，ＳＡ２を並列に接続することにより形成される。尚、本実施形態では、これらの各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４には、パワーＭＯＳＦＥＴが用いられている。そして、各スイッチングアームＳＡ１，ＳＡ２は、当該各スイッチングアームＳＡ１，ＳＡ２を構成する二つのスイッチング素子の接続点、即ちスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３の接続点Ｐ１及びＳＷ２，ＳＷ４の接続点Ｐ２を出力部として、その対応する各相のモータコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗに接続されている。

即ち、上記各マイコン２１（２１ａ，２１ｂ）の出力するモータ制御信号Ｓmcu，Ｓmcv，Ｓmcwは、各駆動回路２２ｕ，２２ｖ，２２ｗを構成する各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフ状態（各スイッチングアームＳＡ１，ＳＡ２のＤｕｔｙ）を規定するものとなっている。そして、そのモータ制御信号Ｓmcu，Ｓmcv，Ｓmcwに応答して各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４がオン／オフすることにより、各相のモータコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗに対し、その位相が２／３πずつずれた三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の正弦波通電が行われる。

さらに詳述すると、本実施形態では、各マイコン２１（２１ａ，２１ｂ）は、上記トルクセンサ１４を構成する二つのセンサユニット１４ａ，１４ｂの出力するセンサ信号Ｓa，Ｓbに基づいて（図１参照）、それぞれ独立に、その操舵系（ステアリングシャフト３）を介して伝達される操舵トルクτを検出する。具体的には、マイコン２１ａは、センサユニット１４ａのセンサ信号Ｓaに基づいて操舵トルクτaを検出し、マイコン２１ｂは、センサユニット１４ｂのセンサ信号Ｓbに基づいて操舵トルクτbを検出する。

また、本実施形態では、各相のモータコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗと各駆動回路２２ｕ，２２ｖ，２２ｗとの間の電力供給経路には、各マイコン２１ａ，２１ｂに対応する独立した二系統の電流センサが設けられている。そして、各マイコン２１ａ，２１ｂは、その対応する電流センサを用いて、それぞれ独立に各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出する。

具体的には、マイコン２１ａは、電流センサ２３ｕａ，２３ｖａ，２３ｗａの出力信号に基づいて各相電流値Ｉu_a，Ｉv_a，Ｉw_aを検出する。そして、マイコン２１ｂは、電流センサ２３ｕｂ，２３ｖｂ，２３ｗｂの出力信号に基づいて各相電流値Ｉu_b，Ｉv_b，Ｉw_bを検出する。

更に、本実施形態のモータ１２には、各マイコン２１ａ，２１ｂに対応する独立した二つのモータ回転角センサ（モータレゾルバ２４ａ，２４ｂ）が設けられている。そして、各マイコン２１ａ，２１ｂは、その対応するモータレゾルバ２４ａ，２４ｂを用いて、それぞれ独立にモータ回転角θm（θm_a，θm_b）を検出する。

具体的には、マイコン２１ａは、モータレゾルバ２４ａの出力信号に基づいてモータ回転角θm_aを検出する。そして、マイコン２１ｂは、モータレゾルバ２４ｂの出力信号に基づいてモータ回転角θm_bを検出する。

また、本実施形態では、各マイコン２１（２１ａ，２１ｂ）は、上記のように独立して検出した操舵トルクτ（τa、τb）、及び車速Ｖに基づいて、それぞれ独立に、その目標アシスト力に対応する電流指令値を演算する。尚、本実施形態では、車速Ｖについては、車内ネットワーク（図示略）を介して共通の値が各マイコン２１（２１ａ，２１ｂ）に入力される。更に、各マイコン２１（２１ａ，２１ｂ）は、その独立に演算した電流指令値、及び上記独立に検出した各相電流値Ｉu（Ｉu_a，Ｉu_b），Ｉv（Ｉv_ａ，Ｉv_b），Ｉw（Ｉw_a，Ｉw_b）並びにモータ回転角θm（θm_a，θm_b）に基づいて、電流フィードバック演算を実行する。そして、その電流フィードバック演算の実行により生成したモータ制御信号Ｓmcu（Ｓmcu_a，Ｓmcu_b），Ｓmcv（Ｓmcv_a，Ｓmcv_b），Ｓmcw（Ｓmcw_a，Ｓmcw_b）を各駆動回路２２ｕ，２２ｖ，２２ｗに出力する。

具体的には、図３に示すように、各マイコン２１は、その電流指令値演算部３１において、上記操舵トルクτ及び車速Ｖに基づき目標アシスト力に対応する電流指令値Ｉq*を演算すると、次に二相／三相変換部３２において、その電流指令値Ｉq*に基づきＵ，Ｖ，Ｗの各相電流指令値Ｉu*，Ｉv*，Ｉw*を生成する。そして、各相に対応して設けられた３つの減算器３３ｕ，３３ｖ，３３ｗにおいて、それぞれ、その対応する各相電流指令値Ｉu*，Ｉv*，Ｉw*から実際の相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを減算することにより、各相の電流偏差ΔＩu，ΔＩv，ΔＩwを演算する。

尚、本実施形態では、上記電流指令値Ｉq*は、ｄ／ｑ座標系のｑ軸電流指令値として演算される（ｄ軸電流指令値はゼロ）。そして、本実施形態の電流指令値演算部３１は、操舵トルクτが大きいほど、また車速Ｖが小さいほど、より大きなアシスト力を発生させるような電流指令値Ｉq*を演算する。

次に、上記各減算器３３ｕ，３３ｖ，３３ｗにおいて演算された各相の電流偏差ΔＩu，ΔＩv，ΔＩwは、それぞれ、その対応する相のＦ／Ｂ制御部（フィードバック制御部）３４ｕ，３４ｖ，３４ｗに入力される。そして、各Ｆ／Ｂ制御部３４ｕ，３４ｖ，３４ｗは、その入力される電流偏差ΔＩu，ΔＩv，ΔＩw及び所定のフィードバックゲイン（比例：Ｐ、積分：Ｉ）に基づくフィードバック演算を実行することにより、各相の相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を演算する。

具体的には、各Ｆ／Ｂ制御部３４ｕ，３４ｖ，３４ｗは、それぞれ、その入力される電流偏差ΔＩu，ΔＩv，ΔＩwに比例ゲインを乗ずることにより得られる比例成分、及び当該電流偏差ΔＩu，ΔＩv，ΔＩwの積分値に積分ゲインを乗ずることにより得られる積分成分を演算する。そして、これらの比例成分及び積分成分を加算することにより、各相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を演算する。

次に、これら各相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*は、各相に対応して設けられたモータ制御信号出力部（３５ｕ，３５ｖ，３５ｗ）に入力される。具体的には、Ｕ相の相電圧指令値Ｖu*はＵ相モータ制御信号出力部３５ｕに入力され、Ｖ相の相電圧指令値Ｖv*はＶ相モータ制御信号出力部３５ｖに入力され、Ｗ相の相電圧指令値Ｖw*はＷ相モータ制御信号出力部３５ｗに入力される。そして、各マイコン２１は、これら各相モータ制御信号出力部（３５ｕ，３５ｖ，３５ｗ）において生成した各相のモータ制御信号Ｓmcu，Ｓmcv，Ｓmcwを出力する構成となっている。

図２に示すように、本実施形態のＥＣＵ１１には、上記各駆動回路２２ｕ，２２ｖ，２２ｗに対応する３つのプリドライバ３６（３６ｕ，３６ｖ，３６ｗ）が設けられており、上記各マイコン２１（２１ａ，２１ｂ）が出力するモータ制御信号Ｓmcu（Ｓmcu_a，Ｓmcu_b），Ｓmcv（Ｓmcv_a，Ｓmcv_b），Ｓmcw（Ｓmcw_a，Ｓmcw_b）は、それぞれ、これらの各プリドライバ３６に入力される。そして、各プリドライバ３６（３６ｕ，３６ｖ，３６ｗ）は、その入力されるモータ制御信号Ｓmcu（Ｓmcu_a，Ｓmcu_b），Ｓmcv（Ｓmcv_a，Ｓmcv_b），Ｓmcw（Ｓmcw_a，Ｓmcw_b）に基づいて、その対応する各駆動回路２２ｕ，２２ｖ，２２ｗを構成する各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４にゲート駆動電圧を印加する。

ここで、本実施形態では、上記のように各駆動回路２２ｕ，２２ｖ，２２ｗを構成する二列のスイッチングアームＳＡ１，ＳＡ２は、それぞれ、上記各マイコン２１ａ，２１ｂの何れかと関連付けられている。具体的には、スイッチングアームＳＡ１は、マイコン２１ａに関連付けられており、スイッチングアームＳＡ２は、マイコン２１ｂに関連付けられている。そして、上記各プリドライバ３６（３６ｕ，３６ｖ，３６ｗ）は、それぞれ、その各スイッチングアームＳＡ１，ＳＡ２に関連付けられた各マイコン２１ａ，２１ｂが出力するモータ制御信号Ｓmcu（Ｓmcu_a，Ｓmcu_b），Ｓmcv（Ｓmcv_a，Ｓmcv_b），Ｓmcw（Ｓmcw_a，Ｓmcw_b）のみに基づいて、当該各スイッチングアームＳＡ１，ＳＡ２を構成する各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４に対するゲート駆動電圧の出力を実行する。

詳述すると、Ｕ相プリドライバ３６ｕは、マイコン２１ａの出力するモータ制御信号Ｓmcu_aに基づいて、その対応する駆動回路２２ｕのスイッチングアームＳＡ１（を構成する各スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３）にゲート駆動電圧を出力する。そして、マイコン２１ｂの出力するモータ制御信号Ｓmcu_bに基づいて、同駆動回路２２ｕのスイッチングアームＳＡ２（を構成する各スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４）にゲート駆動電圧を出力する。

同様に、Ｖ相プリドライバ３６ｖは、マイコン２１ａの出力するモータ制御信号Ｓmcv_aに基づいて、その対応する駆動回路２２ｖのスイッチングアームＳＡ１にゲート駆動電圧を出力し、マイコン２１ｂの出力するモータ制御信号Ｓmcv_bに基づいて、同駆動回路２２ｖのスイッチングアームＳＡ２にゲート駆動電圧を出力する。そして、Ｗ相プリドライバ３６ｗは、マイコン２１ａの出力するモータ制御信号Ｓmcw_aに基づいて、その対応する駆動回路２２ｗのスイッチングアームＳＡ１にゲート駆動電圧を出力し、マイコン２１ｂの出力するモータ制御信号Ｓmcw_bに基づいて、同駆動回路２２ｗのスイッチングアームＳＡ２にゲート駆動電圧を出力する。

そして、本実施形態では、これにより、上記各駆動回路２２ｕ，２２ｖ，２２ｗを構成する二列のスイッチングアームＳＡ１，ＳＡ２が、それぞれ、その対応するマイコン２１ａ，２１ｂの出力するモータ制御信号Ｓmcu_a，Ｓmcv_a，Ｓmcw_a、又はモータ制御信号Ｓmcu_b，Ｓmcv_b，Ｓmcw_bに基づいて、独立に作動する構成となっている。

即ち、本実施形態のＥＰＳ１では、そのパワーアシスト制御を実行するための電流フィードバック演算に用いる主な状態量（操舵トルクτ、相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw、モータ回転角θm）の検出及び同電流フィードバック演算の実行、並びに各相のモータコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗに対する電圧印加までの各過程が独立した二重系となっている。また、これら二つの制御系は、それぞれ独立ではあるものの、その基礎となる状態量の検出対象物（トーションバー１６及びモータ１２）が共通であり、且つその実行する電流フィードバック演算は同一である。

従って、その各制御系が正常である限り、各マイコン２１ａ，２１ｂの制御対象を、それぞれ、各駆動回路２２ｕ，２２ｖ，２２ｗを構成する二列のスイッチングアームＳＡ１，ＳＡ２の一方のみに限定しても、正常に当該各駆動回路２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの作動を制御することが可能である。

つまり、二つのマイコン２１ａ，２１ｂが実行する電流フィードバック演算は同一、且つその基礎となる状態量の検出対象物も共通であることから、これら二つの制御系に異常がない限り、その演算結果は同一となる。そして、本実施形態では、これら各マイコン２１ａ，２１ｂに対応する各スイッチングアームＳＡ１，ＳＡ２が、その入力されるモータ制御信号（Ｓmcu_a，Ｓmcv_a，Ｓmcw_a又はＳmcu_b，Ｓmcv_b，Ｓmcw_b）に基づき同期して作動することにより、当該各マイコン２１ａ，２１ｂが単独で制御する場合と同様の電力供給を行う構成となっている。

一方、これら二つの制御系に何らかの異常が発生し、各マイコン２１ａ，２１ｂの実行する電流フィードバック演算の結果に相違が生じた場合、各駆動回路２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの動作は、その正誤を問わず、より小さな通電量を発生させるべきモータ制御信号を出力する側に従うことになる。

即ち、各駆動回路２２ｕ，２２ｖ，２２ｗによる電力供給は、その二つのスイッチングアームＳＡ１，ＳＡ２の一方において電源側のスイッチング素子がオンとなり、他方において接地側のスイッチング素子（例えば、スイッチング素子ＳＷ１）がオンとなることにより行われる（図２参照、例えば、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３がオン）。従って、その通電時間は、これら二つのスイッチングアームＳＡ１，ＳＡ２のうち、よりオン時間が短い方に従うことになり、その結果、より長くスイッチングアームＳＡ１，ＳＡ２をオン作動させるべき旨のモータ制御信号を出力した側では、当該電流フィードバック演算の基礎となる電流偏差（ΔＩu，ΔＩv，ΔＩw）が上昇することになる。

そして、本実施形態では、各マイコン２１ａ，２１ｂが、その過大な電流偏差の発生を監視することにより、システム（上記二つの制御系により実現されたＥＰＳシステム）の異常判定を実行する。

詳述すると、図３に示すように、各マイコン２１（２１ａ，２１ｂ）には、異常判定部４０が設けられており、同異常判定部４０には各マイコン２１が実行する電流フィードバック演算の基礎となる各相の電流偏差ΔＩu，ΔＩv，ΔＩwが入力される。そして、本実施形態の異常判定部４０は、これら各相の電流偏差ΔＩu，ΔＩv，ΔＩwの過大を監視することにより、その異常判定を実行する。

また、異常判定部４０は、その異常判定によりシステムの異常を検知した場合には、同異常判定部４０が存在する側のマイコン２１（例えば、マイコン２１ａ）及び他方側のマイコン２１（例えば、マイコン２１ｂ）の双方の各相モータ制御信号出力部（３５ｕ，３５ｖ，３５ｗ）に対し、その異常の発生を示す異常検知信号Ｓ_trを出力する。そして、本実施形態では、この異常検知信号Ｓ_trに基づいて、各相モータ制御信号出力部（３５ｕ，３５ｖ，３５ｗ）が、モータ駆動を停止すべきモータ制御信号を出力、即ちそのパワーアシスト制御を停止することにより、速やかに、フェールセーフを図る構成となっている。

具体的には、図４のフローチャートに示すように、各マイコン２１（２１ａ，２１ｂ）は、上記電流フィードバック演算の基礎となる各相の電流偏差ΔＩu，ΔＩv，ΔＩwを所定の閾値Ｉ１と比較することにより、その過大偏差の発生を監視する（ステップ１０１〜ステップ１０３）。更に、これらの各ステップにおいて、過大偏差が生じていないと判定した場合（ステップ１０１〜ステップ１０３：全てＮＯ）には、続いて、他のマイコン２１から異常検知信号Ｓ_trの入力があるか否かを判定する（ステップ１０４）。そして、異常検知信号Ｓ_trの入力がない場合（ステップ１０４：ＮＯ）には、システムは正常であると判定して、そのモータ駆動を継続する（ステップ１０５）。

一方、上記ステップ１０１〜ステップ１０３の何れかにおいて、過大偏差の発生を検出した場合（ΔＩu＞Ｉ１，ステップ１０１：ＹＥＳ、又はΔＩv＞Ｉ１，ステップ１０２：ＹＥＳ、若しくはΔＩw＞Ｉ１，ステップ１０３：ＹＥＳ）には、システムに異常が発生したと判定する。そして、その異常の発生を示す異常検知信号Ｓ_trを他のマイコン２１に出力して（ステップ１０６）、モータ駆動を停止、即ちパワーアシスト制御の実行を停止する（ステップ１０７）。同様に、上記ステップ１０４において、他のマイコン２１から異常検知信号Ｓ_trの入力があった場合（ステップ１０４：ＹＥＳ）にも、モータ駆動を停止する（ステップ１０７）。

以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）ＥＣＵ１１は、モータ制御信号出力手段として、同一の電流フィードバック演算を実行する独立した二つのマイコン２１ａ，２１ｂを備える。また、各駆動回路２２ｕ，２２ｖ，２２ｗを構成する二列のスイッチングアームＳＡ１，ＳＡ２は、それぞれ、上記各マイコン２１ａ，２１ｂの何れかと関連付けられるとともに、その関連付けられた各マイコン２１ａ，２１ｂの出力するモータ制御信号Ｓmcu（Ｓmcu_a，Ｓmcu_b），Ｓmcv（Ｓmcv_a，Ｓmcv_b），Ｓmcw（Ｓmcw_a，Ｓmcw_b）のみに基づいて、独立に作動する。そして、各マイコン２１ａ，２１ｂは、その電流フィードバック演算における過大な電流偏差の発生を監視することにより、システムの異常判定を実行する。

即ち、各マイコン２１ａ，２１ｂの実行する電流フィードバック演算は同一、且つその基礎となる状態量の検出対象物も共通であることから、二つの制御系に異常がない限り、その演算結果もまた同一である。従って、上記構成によっても、各マイコン２１ａ，２１ｂが単独で制御を行なう場合と同様に、各スイッチングアームＳＡ１，ＳＡ２を同期して作動させることができる。

一方、これら二つの制御系に何らかの異常が発生した場合には、各マイコン２１ａ，２１ｂの実行する電流フィードバック演算の結果に相違が生ずることになる。これにより、各駆動回路２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの動作は、その正誤を問わず、少ない通電量を示す側のモータ制御信号に従うことになり、その結果、より大きな通電量を示すモータ制御信号を出力した側においては、その電流フィードバック演算の基礎となる電流偏差が上昇することになる。従って、その過大な電流偏差の発生を監視することにより、簡素な構成にて、信頼性の高い異常判定を行なうことができる。

とりわけ、各マイコン２１ａ，２１ｂにおいて生じた異常が、そのパワーアシスト制御の実行に影響を与えるような場合、その影響は、必ず、少なくとも何れか一方の上記電流偏差に現れる。従って、その異常の検知後、パワーアシスト制御の実行を停止するならば、上述のような起動時におけるメモリのイニシャルチェック等、各マイコン２１ａ，２１ｂに関するその他の異常判定制御（監視回路）を廃して、この電流偏差に基づく異常判定に代えることが可能になる。その結果、その起動時間の短縮のみならず、各マイコン２１ａ，２１ｂに要求される処理能力が低下することによるコストダウン、及び回路規模の縮小による故障発生率の低減を図ることができるようになる。

加えて、上記のように、異常発生時においても、各駆動回路２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの動作は、より少ない通電量を示す方のモータ制御信号に従うため、これにより、その異常時における過大アシストの発生を防止することができる。特に、一方のモータ制御信号が、逆方向にアシスト力を付与させるべき旨を示すものとなった場合には、各スイッチングアームＳＡ１，ＳＡ２の電源側のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２、及び接地側のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２が、それぞれ同時にオン／オフする、即ち、所謂「上段全オン」「下段全オン」となる。従って、上記構成によれば、逆アシストの発生を防止して、より高い信頼性及び安全性を確保することができるようになる。

（２）各相のモータコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗと各駆動回路２２ｕ，２２ｖ，２２ｗとの間の電力供給経路には、各マイコン２１ａ，２１ｂに対応する独立した二系統の電流センサが設けられる。そして、各マイコン２１ａ，２１ｂは、その対応する電流センサを用いて、それぞれ独立に各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出する。

上記構成によれば、その電流検出過程において生じた異常もまた上記電流偏差として現れる。従って、当該電流検出過程の異常判定についても、その電流偏差に基づく異常判定に代えることが可能となり、その結果、更なる構成の簡素化及び信頼性の向上を図ることができる。

（３）各マイコン２１ａ，２１ｂは、トルクセンサ１４から入力される独立した二系統のセンサ信号Ｓa，Ｓbに基づいて、それぞれ独立に操舵トルクτa，τbを検出する。そして、その操舵トルクτ（τa，τb）に基づいて、目標アシスト力に相当する電流指令値Ｉq*を演算する。

上記構成によれば、操舵トルク検出過程において生じた異常もまた上記電流偏差として現れる。従って、当該操舵トルク検出過程の異常判定についても、その電流偏差に基づく異常判定に代えることが可能となり、その結果、更なる構成の簡素化及び信頼性の向上を図ることができる。

（４）モータ１２には、各マイコン２１ａ，２１ｂに対応する独立した二つのモータ回転角センサ（モータレゾルバ２４ａ，２４ｂ）が設けられる。そして、各マイコン２１ａ，２１ｂは、その対応するモータレゾルバ２４ａ，２４ｂを用いて、それぞれ独立にモータ回転角θm（θm_a，θm_b）を検出する。

上記構成によれば、モータ回転角検出過程において生じた異常もまた上記電流偏差として現れる。従って、当該モータ回転角検出過程の異常判定についても、その電流偏差に基づく異常判定に代えることが可能となり、その結果、更なる構成の簡素化及び信頼性の向上を図ることができる。

なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、本発明を所謂コラム型のＥＰＳに具体化した。しかし、これに限らず、所謂ピニオン型やラックアシスト型のＥＰＳに具体化してもよい。

・上記実施形態では、操舵トルクτを検出可能なセンサ信号Ｓa，Ｓbを出力する独立した二つのセンサユニット１４ａ，１４ｂを備えたトルクセンサ１４を用いることとした。しかし、これに限らず、独立した二つのトルクセンサを設けて、それぞれの信号を対応する各マイコン２１ａ，２１ｂに入力する構成としてもよい。

・上記実施形態では、独立した二系統の電流センサを設け、各マイコン２１ａ，２１ｂが、その対応する電流センサを用いて、それぞれ独立に各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出することとした。しかし、これに限らず、各マイコン２１ａ，２１ｂが共通の相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを用いる構成としてもよい。

・また、上記実施形態では、各マイコン２１ａ，２１ｂは、トルクセンサ１４から入力される独立した二系統のセンサ信号Ｓa，Ｓbに基づいて、それぞれ独立に操舵トルクτ（τa，τb）を検出することとした。しかし、これに限らず、各マイコン２１ａ，２１ｂが操舵トルクτとして共通の値を用いる構成としてもよい。

・更に、上記実施形態では、モータ１２には、各マイコン２１ａ，２１ｂに対応する独立した二つのモータ回転角センサ（モータレゾルバ２４ａ，２４ｂ）が設けられ、各マイコン２１ａ，２１ｂは、その対応するモータレゾルバ２４ａ，２４ｂを用いて、それぞれ独立にモータ回転角θm（θm_a，θm_b）を検出することとした。しかし、これに限らず、各マイコン２１ａ，２１ｂがモータ回転角θmとして共通の値を用いる構成としてもよい。

ただし、電流偏差に基づく異常判定をもってシステムの異常判定とするならば、上記実施形態に示されるように、二系統の独立した電流センサ、独立した二つのモータ回転角センサを設けるとともに、操舵トルクτを検出可能な独立した二系統のセンサ信号Ｓa，Ｓbが入力されるようにする。そして、各マイコン２１ａ，２１ｂが、それぞれ独立に各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw（Ｉu_a，Ｉv_a，Ｉw_a及びＩu_b，Ｉv_b，Ｉw_b）並びにモータ回転角θm（θm_a，θm_b）、モータ回転角θm（θm_a，θm_b）、及び操舵トルクτ（τa，τb）を検出する方が望ましい。

即ち、このように、パワーアシスト制御を実行するための電流フィードバック演算に用いる主な状態量の検出、及びその実行、並びにモータ１２への電圧印加までの各過程を独立した二重系とすることで、アシスト力付与を実行する上で主要となる構成に生じた異常は、全て電流偏差として現れることになる。その結果、その他の異常判定制御（監視回路）を廃止して構成簡素を図りつつ、高い信頼性を確保することができるのである。

・上記実施形態では、各マイコン２１（２１ａ，２１ｂ）におけるモータ制御信号出力部（３５ｕ，３５ｖ，３５ｗ）を各相毎に設けることとしたが（図３参照）、これらを一つにまとめた構成に具体化してもよい。

・また、上記実施形態では、各マイコン２１（２１ａ，２１ｂ）と各駆動回路２２ｕ，２２ｖ，２２ｗとの間に介在されるプリドライバ３６（３６ｕ，３６ｖ，３６ｗ）を各相毎に設けることとした（図２参照）。しかし、これに限らず、各マイコン２１ａ，２１ｂと当該各マイコン２１ａ，２１ｂに関連付けられた各スイッチングアームＳＡ１，ＳＡ２に対応して２つのプリドライバを用いる構成としてもよく、最小公倍数である６つのプリドライバを用いる構成としてもよい。

・上記実施形態では、各マイコン２１は、目標アシスト力に対応する電流指令値Ｉq*を三相の各相電流指令値Ｉu*，Ｉv*，Ｉw*に変換することで、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相毎に、その電流フィードバック演算の実行によるモータ制御信号の出力、及びその電流偏差ΔＩu，ΔＩv，ΔＩwの監視に基づく異常判定を実行することとした。しかし、これに限らず、ｄ／ｑ座標系における電流フィードバック演算の結果に基づいて、各相のモータ制御信号を生成する。そして、図５に示すように、そのｄ／ｑ座標系における電流フィードバック演算の基礎となるｑ軸電流偏差ΔＩqを所定の閾値Ｉ２と比較し（ステップ２０１）、その過大偏差の発生を監視することにより、そのシステムの異常判定を実行する構成としてもよい。このような構成としても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。尚、同図中、ステップ２０２〜ステップ２０５の処理内容は、図４中、ステップ１０４〜ステップ２０７の処理内容と同一であるため、その説明は省略する。

・上記実施形態では、各マイコン２１（２１ａ，２１ｂ）に異常判定部４０を設けることで同マイコン２１が異常判定手段を構成することとした。しかし、これに限らず、その異常判定手段を独立に設ける構成としてもよい。但し、構成の簡素化及びそれに伴う利益の享受（回路規模縮小による故障発生率の低減等）という観点からみた場合、上記実施形態に示される構成の方が、より好適であることはいうまでもない。

１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２…ステアリング、３…ステアリングシャフト、１０…ＥＰＳアクチュエータ、１１…ＥＣＵ、１２…モータ、１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ…モータコイル、１４…トルクセンサ、１４ａ，１４ｂ…センサユニット、２１（２１ａ，２１ｂ）…マイコン、２２ｕ，２２ｖ，２２ｗ…駆動回路、ＳＷ１〜ＳＷ４…スイッチング素子、ＳＡ１，ＳＡ２…スイッチングアーム、２３ｕａ，２３ｕｂ、２３ｖａ，２３ｖｂ、２３ｗａ，２３ｗｂ…電流センサ、２４ａ，２４ｂ…モータレゾルバ、３１…電流指令値演算部、３２…二相／三相変換部、３３ｕ，３３ｖ，３３ｗ…減算器、３４ｕ，３４ｖ，３４ｗ…Ｆ／Ｂ制御部、３５ｕ…Ｕ相モータ制御信号出力部、３５ｖ…Ｖ相モータ制御信号出力部、３５ｗ…Ｗ相モータ制御信号出力部、３６…プリドライバ、３６ｕ…Ｕ相プリドライバ、３６ｖ…Ｖ相プリドライバ、３６ｗ…Ｗ相プリドライバ、４０…異常判定部、Ｓa，Ｓb…センサ信号、τ（τa，τb）…操舵トルク、θm（θa，θb）…モータ回転角、Ｉq*…電流指令値、Ｉu*，Ｉv*，Ｉw*…相電流指令値、Ｉu（Ｉu_a，Ｉu_b），Ｉv（Ｉv_a，Ｉv_b），Ｉw（Ｉw_a，Ｉw_b）…相電流値、Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*…相電圧指令値、ΔＩu，ΔＩv，ΔＩw，ΔＩq…電流偏差、Ｉ１，Ｉ２…閾値、Ｓmcu（Ｓmcu_a，Ｓmcu_b），Ｓmcv（Ｓmcv_a，Ｓmcv_b），Ｓmcw（Ｓmcw_a，Ｓmcw_b）…モータ制御信号、Ｓ_tr…異常検知信号。

Claims (5)

1. モータを駆動源として操舵系にアシスト力を付与する操舵力補助装置と、前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記アシスト力に対応したモータトルクを発生させるべくモータ制御信号を出力する制御信号出力手段と、前記モータ制御信号に基づく駆動電力を前記モータに供給する駆動回路とを備えてなり、前記制御信号出力手段は、検出される操舵トルクに基づき目標アシスト力に相当する電流指令値を演算して電流フィードバック演算を実行することにより前記モータ制御信号を生成する電動パワーステアリング装置において、
   前記モータは、三相のモータコイルとして、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、及びＷ相コイルを有しており、前記Ｕ相コイル、前記Ｖ相コイル、及び前記Ｗ相コイルが互いに結線されていない非結線のブラシレスモータであるとともに、
   前記制御手段は、前記Ｕ相コイル、前記Ｖ相コイル、及び前記Ｗ相コイルに対応して独立に設けられた三つの駆動回路と、同一の前記電流フィードバック演算を実行する独立した二つの前記制御信号出力手段とを備え、
   前記駆動回路は、前記モータ制御信号に基づきオン／オフする一対のスイッチング素子を直列に接続してなる二つのスイッチングアームを並列に接続することにより形成されるものであって、
   前記各スイッチングアームは、それぞれ対応する前記各制御信号出力手段の出力する前記モータ制御信号に基づき独立に作動するとともに、前記各制御信号出力手段における前記電流フィードバック演算の演算結果が同一である場合に同期して作動し、
   前記各制御信号出力手段は、前記各制御信号出力手段における前記電流フィードバック演算の演算結果に相違が生じた場合に前記電流フィードバック演算の基礎となる電流偏差が上昇することにより発生する過大偏差を監視することにより異常判定を行うこと、を特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記各制御信号出力手段のそれぞれに対応して独立に設けられた二系統の電流センサを備えること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記制御手段には、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出可能な独立した二系統のセンサ信号が入力されるとともに、
   前記各制御信号出力手段は、それぞれに対応する前記センサ信号により検出される操舵トルクに基づいて、それぞれが独立して電流指令値を演算すること、
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記各制御信号出力手段のそれぞれに対応して独立に設けられた二つのモータ回転角センサを備えること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記制御手段は、前記異常判定により異常と判定した場合には、前記操舵系にアシスト力を付与するためのパワーアシスト制御を停止すること、
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。

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