JP6194615B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータの駆動を制御するモータ制御装置に関する。

車両のステアリングシャフトやラックシャフトにモータのアシストトルクを付与することにより運転者のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置が知られている。この電動パワーステアリング装置には、操舵機構に付与される操舵トルクに基づいてモータの駆動を制御するモータ制御装置が設けられている。モータ制御装置は、モータの各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の給電経路に配置されるスイッチング素子の開閉に基づいてモータに三相の駆動電力を供給する駆動回路と、駆動回路のスイッチング素子を開閉させる制御信号を生成するマイコンとからなる。マイコンは、操舵トルクに基づいて、モータの目標出力に対応する電流指令値を演算する。そしてマイコンは、この電流指令値にモータの各相電流値を追従させる電流フィードバック制御の実行によりモータの各相電圧指令値を演算し、この各相電圧指令値に基づいて制御信号を生成する。

一方、このようなモータ制御装置には、モータの各相給電経路に断線などの異常が生じたときに二相駆動制御などの各種フェイルセーフ制御を実行するものがある。こうしたフェイルセーフ制御の実行のためには、断線異常が発生したときに、各相給電経路のいずれが故障相であるかを特定する必要がある。そして従来、故障相を検出することが可能なモータ制御装置としては、特許文献１に記載の装置がある。その検出原理は以下の通りである。

各相給電経路のうちのいずれか一つに断線などの異常が生じた場合、異常が生じた故障相の電流値が零に保持されるため、故障相の電流値は電流指令値と乖離し易くなる。そのため故障相の電圧指令値はモータ回転角の変化に対して上限値あるいは下限値に張り付いたまま推移し易くなる。特許文献１に記載のモータ制御装置は、この点に着目し、三相のうちのいずれか一つを特定相とするとき、特定相の電流値が所定の電流判定値未満であって、且つ、特定相の電圧指令値が所定の電圧指令判定値を超えていることを条件に、特定相に通電不良が生じたと判定している。

特許第４３４８８９７号公報

ところで、各相給電経路のうちのいずれか一つに断線などの異常が生じた場合、異常が生じた故障相以外の正常な二相の電流値にも変化が生じるため、正常な二相の電流値も電流指令値と乖離し易くなる。したがって正常な二相の電圧指令値もモータ回転角の変化に対して上限値付近あるいは下限値付近で推移する場合がある。そのため特許文献１に記載のモータ制御装置では、正常相の電圧指令値が上限値付近あるいは下限値付近の値であるときに正常相の電流値が所定値未満になると、正常相を故障相として誤検出するおそれがあり、好ましくない。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より的確に故障相を検出することのできるモータ制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するモータ制御装置は、モータの各相給電経路に配置されるスイッチング素子のスイッチングに基づき前記モータに三相の駆動電力を供給する駆動回路と、前記モータの目標出力に対応する電流指令値に前記モータの各相電流値を追従させる電流フィードバック制御を通じて前記モータの各相電圧指令値を演算し、前記各相電圧指令値に基づいて、前記スイッチング素子をスイッチングさせるための制御信号を生成する制御部と、を備えるモータ制御装置であって、前記三相のうちのいずれか一つを特定相とするとき、前記特定相の電流値の絶対値が所定の第１電流判定値未満であること、前記特定相の電圧指令値の絶対値が前記モータに印加すべき相電圧に対応するデューティ値の上限値又は下限値に応じて設定される電圧指令判定値以上であること、及び前記特定相の電圧指令値が前記特定相以外の二相の電圧指令値と乖離していることの全ての条件が満たされることを条件に、前記特定相の通電不良を検出する異常検出部を備える。

発明者の実験により、故障相の電圧指令値がモータ回転角の変化に対して上限値あるいは下限値に張り付いたまま推移している場合、故障相以外の正常な二相の電圧指令値は次のように変化していることが確認できた。まず故障相の電圧指令値が上限値に張り付いたまま推移している場合、正常な二相の電圧指令値は下限値付近を推移する。また故障相の電圧指令値が下限値に張り付いたまま推移している場合、正常な二相の電圧指令値は上限値付近を推移する。すなわち故障相の電圧指令値が上限値あるいは下限値に張り付いたまま推移している場合、故障相の電圧指令値と正常な二相の電圧指令値とが乖離するように変化する。したがって、三相のうちのいずれか一つを特定相とするとき、特定相の電圧指令値と、それ以外の二相の電圧指令値とが乖離している状況で特定相のみについて通電不良の有無を判定すれば、特定相の通電不良を的確に検出することができるとともに、特定相以外の二相の通電不良を誤検出することもない。よって上記構成によれば、より的確に故障相を検出することができる。

上記モータ制御装置について、前記異常検出部は、前記特定相の電圧指令値の正負の符号と前記特定相以外の二相の電圧指令値のそれぞれの正負の符号とが相違しているか否かに基づいて、前記特定相の電圧指令値が前記特定相以外の二相の電圧指令値と乖離しているか否かを判定することが有効である。

この構成によれば、特定相の電圧指令値と、それ以外の二相の電圧指令値とが乖離しているか否かを容易に判定することができる。
一方、発明者の実験により、特定相の電圧指令値と、それ以外の二相の電圧指令値とが乖離している場合、特定相以外の二相の電流値が零付近の値となることが確認できた。また、特定相の電圧指令値と、それ以外の二相の電圧指令値とが乖離している場合、モータ回転角が所定の範囲で変化している状況であることも確認できた。

そこで上記モータ制御装置について、前記異常検出部は、前記特定相以外の二相の電流値の絶対値が第２電流判定値未満であるか否かに基づいて、前記特定相の電圧指令値が前記特定相以外の二相の電圧指令値と乖離しているか否かを判定することが有効である。

また上記モータ制御装置について、前記異常検出部は、前記モータの回転角が所定の範囲であるか否かに基づいて、前記特定相の電圧指令値が前記特定相以外の二相の電圧指令値と乖離しているか否かを判定することが有効である。

これらの構成によれば、特定相の電圧指令値と、それ以外の二相の電圧指令値とが乖離しているか否かを容易に判定することができる。

このモータ制御装置によれば、より的確に故障相を検出することができる。

電動パワーステアリング装置の概略構成を示すブロック図。 モータ制御装置の一実施形態についてその構成を示すブロック図。 （ａ）は、デューティ値及び三角波の推移を示すタイムチャート。（ｂ）〜（ｇ）は、各相の上側ＦＥＴ及び下側ＦＥＴのスイッチング状態の推移を示すタイムチャート。 各相の給電経路に通電不良が生じていない場合におけるモータ回転角（電気角）と各相電流値との関係を示すグラフ。 Ｕ相の給電経路に通電不良が生じた場合におけるモータ回転角（電気角）と各相電流値との関係を示すグラフ。 Ｕ相の給電経路に通電不良が生じた場合におけるモータ回転角（電気角）と各相デューティ値との関係を示すグラフ。 実施形態のモータ制御装置により実行されるＵ相の通電不良検出処理の手順を示すフローチャート。 モータ制御装置の変形例についてＵ相の通電不良検出処理の手順を示すフローチャート。 モータ制御装置の他の変形例についてＵ相の通電不良検出処理の手順を示すフローチャート。

以下、モータ制御装置の一実施形態について説明する。はじめに、本実施形態のモータ制御装置を適用した電動パワーステアリング装置の概要について説明する。
図１に示すように、この電動パワーステアリング装置は、運転者のステアリングホイール１０の操作に基づき転舵輪３を転舵させる操舵機構１、及び運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構２を備えている。

操舵機構１は、ステアリングホイール１０の回転軸となるステアリングシャフト１１、及びその下端部にラックアンドピニオン機構１２を介して連結されたラックシャフト１３を備えている。操舵機構１では、運転者のステアリングホイール１０の操作に伴いステアリングシャフト１１が回転すると、その回転運動がラックアンドピニオン機構１２を介してラックシャフト１３の軸方向の往復直線運動に変換される。このラックシャフト１３の往復直線運動がその両端に連結されたタイロッド１４を介して転舵輪３に伝達されることにより転舵輪３の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。

アシスト機構２は、ステアリングシャフト１１にアシストトルクを付与するモータ２０を備えている。モータ２０は三相ブラシレスモータからなる。モータ２０の回転が減速機２１を介してステアリングシャフト１１に伝達されることでステアリングシャフト１１にモータトルクが付与され、ステアリング操作が補助される。

この電動パワーステアリング装置には、ステアリングホイール１０の操作量や車両の状態量を検出する各種センサが設けられている。例えばステアリングシャフト１１には、運転者のステアリング操作に際してステアリングシャフト１１に付与されるトルク（操舵トルク）Ｔｈを検出するトルクセンサ５が設けられている。車両には、その走行速度Ｓを検出する車速センサ６、及び車載バッテリの電圧ＶＢを検出する電圧センサ７が設けられている。モータ２０には、その回転角（電気角）θｍを検出する回転角センサ８が設けられている。これらセンサ５〜８の出力はモータ制御装置４に取り込まれる。モータ制御装置４は各センサ５〜８の出力に基づいてモータ２０の駆動を制御する。

図２に示すように、モータ制御装置４は、車載バッテリ（電源電圧＋ＶＢ）から供給される直流電力を三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力に変換する駆動回路４０、及び駆動回路４０をＰＷＭ（パルス幅変調）駆動する制御部としてのマイコン４１を備えている。

駆動回路４０は、それぞれ対をなすＦＥＴ４２ｕとＦＥＴ４３ｕとの直列回路、ＦＥＴ４２ｖとＦＥＴ４３ｖとの直列回路、及びＦＥＴ４２ｗとＦＥＴ４３ｗとの直列回路を並列に接続した構造からなる。ＦＥＴ４２ｕとＦＥＴ４３ｕとの接続点Ｐ１、ＦＥＴ４２ｖとＦＥＴ４３ｖとの接続点Ｐ２、及びＦＥＴ４２ｗとＦＥＴ４３ｗとの接続点Ｐ３には、給電線Ｗｕ〜Ｗｗを介してモータ２０の各相コイル２０ｕ〜２０ｗがそれぞれ接続されている。駆動回路４０では、マイコン４１からの制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６に基づいてＦＥＴ４２ｕ〜４２ｗ，４３ｕ〜４３ｗがそれぞれスイッチングされることにより、電源から供給される直流電力を三相の交流電力に変換する。

詳しくは、図３（ａ）〜（ｇ）に示すように、マイコン４１は、各相モータコイル２０ｕ〜２０ｗに印可すべき相電圧に対応する各デューティ値Ｄｕ〜Ｄｗと、ＰＷＭキャリア（搬送波）である三角波δとの比較に基づいて制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６を生成する。すなわちマイコン４１は、三角波δの値よりも各相デューティ値Ｄｕ〜Ｄｗの方が大きい場合には、対応する相の電源側のＦＥＴ４２ｕ〜４２ｗがオンされ、小さい場合には、対応する相の電源側のＦＥＴ４２ｕ〜４２ｗがオフされる制御信号Ｓｃ１，Ｓｃ３，Ｓｃ５を生成する。またマイコン４１は、三角波δの値よりも各相デューティ値Ｄｕ〜Ｄｗの方が小さい場合には、対応する相の接地側のＦＥＴ４３ｕ〜４３ｗがオンされ、大きい場合には、対応する相の接地側のＦＥＴ４３ｕ〜４３ｗがオフされる制御信号Ｓｃ２，Ｓｃ４，Ｓｃ６を生成する。こうして生成される制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６に基づいてＦＥＴ４２ｕ〜４２ｗ，４３ｕ〜４３ｗがスイッチングされることにより、電源から供給される直流電力が三相交流電力に変換される。

図２に示すように、ＦＥＴ４３ｕ〜４３ｗの接地配線には、各相に対応する電流センサ４４ｕ〜４４ｗがそれぞれ設けられている。電流センサ４４ｕ〜４４ｗは、各ＦＥＴ４３ｕ〜４３ｗに対して直列に接続されたシャント抵抗の端子間電圧を増幅して出力する周知の構成からなる。各電流センサ４４ｕ〜４４ｗの出力信号Ｓｉ＿ｕ〜Ｓｉ＿ｗはマイコン４１に取り込まれる。マイコン４１は、電流センサ４４ｕ〜４４ｗの出力信号Ｓｉ＿ｕ〜Ｓｉ＿ｗを所定のサンプリングタイミングで取得し、各相のモータ電流値Ｉｕ〜Ｉｗを演算する。詳しくは、図３（ａ）に示すように、マイコン４１は、三角波δが谷となるタイミングＴ１及び山となるタイミングＴ２で電流センサ４４ｕ〜４４ｗの出力信号Ｓｉ＿ｕ〜Ｓｉ＿ｗをそれぞれ取得する。なお、「谷となるタイミングＴ１」とは、三角波δの値が最小となるピークタイミング、換言すれば電源側の全てのＦＥＴ４２ｕ〜４２ｗがオン状態となって、且つ、接地側の全てのＦＥＴ４３ｕ〜４３ｗがオフ状態となるタイミングである。これに対し、「山となるタイミングＴ２」とは、三角波δの値が最大となるピークタイミング、換言すれば電源側の全てのＦＥＴ４２ｕ〜４２ｗがオフ状態となって、且つ、接地側の全てのＦＥＴ４３ｕ〜４３ｗがオン状態となるタイミングである。マイコン４１は、三角波δが谷となるタイミングＴ１で取得した出力信号Ｓｉ＿ｕ〜Ｓｉ＿ｗに基づいて谷読み電流値Ｉｖ＿ｕ〜Ｉｖ＿ｗを検出する。また三角波δが山となるタイミングＴ２で取得した出力信号Ｓｉ＿ｕ〜Ｓｉ＿ｗに基づいて山読み電流値Ｉｍ＿ｕ〜Ｉｍ＿ｗを検出する。そしてマイコン４１は、検出した谷読み電流値Ｉｖ＿ｕ〜Ｉｖ＿ｗ及び山読み電流値Ｉｍ＿ｕ〜Ｉｍ＿ｗから次式（１）〜（３）に基づいて各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗを演算する。

Ｉｕ＝Ｉｍ＿ｕ−Ｉｖ＿ｕ ・・・（１）
Ｉｖ＝Ｉｍ＿ｖ−Ｉｖ＿ｖ ・・・（２）
Ｉｗ＝Ｉｍ＿ｗ−Ｉｖ＿ｗ ・・・（３）
そしてマイコン４１は、演算した各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗ、及び各センサ５，６，８により検出される操舵トルクＴｈ、車速Ｓ、及びモータ回転角θｍに基づいて制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６を生成する。すなわちマイコン４１は、モータ回転角θｍに基づいて各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗをｄ／ｑ座標系のｄ軸電流値及びｑ軸電流値に変換する。またマイコン４１は、操舵トルクＴｈ及び車速Ｓに基づいて、モータ２０の目標出力に対応する、換言すれば操舵機構１に付与すべきアシストトルクの目標値に対応するｑ軸電流指令値を演算する。例えばマイコン４１は、操舵トルクＴｈの絶対値が大きくなるほど、また車速Ｓが遅くなるほど、ｑ軸電流指令値の絶対値をより大きい値に設定する。またマイコン４１はｄ軸電流指令値を零に設定する。そしてマイコン４１は、ｄ軸電流値をｄ軸電流指令値に追従させるべく、またｑ軸電流値をｑ軸電流指令値に追従させるべく電流フィードバック制御を行うことによりｄ／ｑ座標系の電圧指令値を演算する。次にマイコン４１は、演算したｄ／ｑ座標系の電圧指令値を逆変換することにより三相座標系の各相電圧指令値Ｖｕ＊〜Ｖｗ＊を演算し、演算した各相電圧指令値Ｖｕ＊〜Ｖｗ＊に基づいて各相デューティ値Ｄｕ〜Ｄｗを求める。なお各相デューティ値Ｄｕ〜Ｄｗはモータ回転角θｍに対して略正弦波形でそれぞれ変化する。またＶ相デューティ値Ｄｖは、Ｕ相デューティ値Ｄｕに対してモータ回転角θｍの位相で１２０°だけ位相がずれている。さらにＷ相デューティ値Ｄｗは、Ｕ相デューティ値Ｄｕに対してモータ回転角θｍの位相で２４０°だけ位相がずれている。そしてマイコン４１は、図３に例示したように各相デューティ値Ｄｕ〜Ｄｗと三角波δとを比較することにより制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６を生成し、生成した制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ６を駆動回路４０に出力する。これにより、目標アシストトルクを発生させるための駆動電力がモータ２０に供給され、アシスト制御が実行される。

一方、マイコン４１は、各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗ及び各相デューティ値Ｄｕ〜Ｄｗに基づいてモータ２０の各相給電経路の通電不良を検出する。このようにマイコン４１は、通電不良を検出する異常検出部としても機能する。なお各相給電経路とは、各相の対をなすＦＥＴの直列回路と給電線とから構成される部分を示す。例えばＵ相の給電経路は、ＦＥＴ４２ｕとＦＥＴ４３ｕとの直列回路、及びＵ相給電線Ｗｕから構成される部分を示す。また、各相給電経路の通電不良とは、例えば各ＦＥＴ４２ｕ〜４２ｗ，４３ｕ〜４３ｗのオープン故障や、給電線Ｗｕ〜Ｗｗの断線などである。次に本実施形態の通電不良の検出原理について説明する。

各相給電経路に通電不良が生じていない場合、各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗは、図４に示すように、モータ回転角θｍに対して１２０°だけ位相がそれぞれずれた正弦波形で変化する。これに対し、例えば図２に示すＵ相のＦＥＴ４３ｕにオープン故障が生じた場合、Ｕ相が通電不良となり、Ｕ相電流値Ｉｕは零に保持される。このとき、正常なＶ相及びＷ相の電流値Ｉｖ，Ｉｗは、図５に示すように、モータ回転角θｍに対して１８０°だけ位相がずれた正弦波形で変化するようになる。そして各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗが図５に示すように変化するようになると、これに起因してｄ軸電流値とｄ軸電流指令値との偏差、及びｑ軸電流値とｑ軸電流指令値との偏差がそれぞれ拡大し易くなるため、各相デューティ値Ｄｕ〜Ｄｗが上限値あるいは下限値に設定され易くなる。詳しくは、図６に示すように、Ｕ相デューティ値Ｄｕは、モータ回転角θｍに対して上限値あるいは下限値に張り付いたまま推移するようになる。またＶ相デューティ値Ｄｖ及びＷ相デューティ値Ｄｗは、Ｕ相デューティ値Ｄｕが上限値に張り付いたまま推移している場合、下限値付近を推移し、Ｕ相デューティ値Ｄｕが下限値に張り付いたまま推移している場合、上限値付近を推移する。したがって従来のモータ制御装置のように、三相のいずれか一つを特定相とするとき、特定相の電流値が所定の電流判定値未満であること、及び特定相のデューティ値が上限値あるいは下限値であることのみを条件として特定相に通電不良が生じていると判定すると、正常な相を故障相と誤検出するおそれがある。すなわち、この判定方法を用いた場合、図５及び図６に示すように、正常なＶ相及びＷ相の電流値Ｉｖ，Ｉｗが共に零近傍の値となるとき、それらの相のデューティ値Ｄｖ，Ｄｗが上限値付近の値あるいは下限値付近の値となるため、それら正常な相を故障相と誤検出するおそれがある。

ところで、図６の各相デューティ値Ｄｕ〜Ｄｗの変化態様に着目すると、故障相に対応したＵ相デューティ値Ｄｕが上限値あるいは下限値に張り付いたまま推移している場合、Ｕ相デューティ値Ｄｕとそれ以外のデューティ値Ｄｖ，Ｄｗとが乖離していることがわかる。したがってＵ相デューティ値Ｄｕとそれ以外のデューティ値Ｄｖ，Ｄｗとが乖離しているときにＵ相についてのみ通電不良の有無を判定すれば、Ｕ相の通電不良を的確に検出することができるとともに、Ｖ相及びＷ相の通電不良を誤検出することもない。同様に、Ｖ相デューティ値Ｄｖとそれ以外のデューティ値Ｄｗ，Ｄｕとが乖離しているときにＶ相についてのみ通電不良の有無を判定すれば、Ｖ相の通電不良を的確に検出することができるとともに、Ｗ相及びＵ相の通電不良を誤検出することもない。Ｗ相の通電不良の検出についても同様である。本実施形態では、この原理を利用して各相の通電不良を検出する。

次に図７を参照して、マイコン４１が行う各相の通電不良検出処理についてその作用とともに説明する。なお、各相の通電不良検出処理は、検出相の違いのみで基本的には類似の処理であるため、以下では便宜上、Ｕ相の通電不良検出処理についてのみ代表して説明する。

図７に示すように、マイコン４１は、はじめに、Ｕ相電流値Ｉｕ及びモータ回転角θｍを検出し（ステップＳ１）、Ｕ相電流値の絶対値｜Ｉｕ｜が所定の電流判定値Ｉ１未満であるか否かを判断する（ステップＳ２）。なお所定の電流判定値Ｉ１は、モータ２０のＮ−Ｔ特性を考慮しつつ、Ｕ相に通電不良が生じていると判定することのできる値に予め実験などにより設定されている。本実施形態では、このＵ相電流値の絶対値｜Ｉｕ｜に対して設定された電流判定値Ｉ１が第１電流判定値となる。そしてマイコン４１は、Ｕ相電流値の絶対値｜Ｉｕ｜が所定の電流判定値Ｉ１未満である場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、その時点での各相デューティ値Ｄｕ〜Ｄｗに基づいて以下の（ａ１）〜（ａ３）の条件のＡＮＤ条件（論理積条件）が満たされているか否かを判断する（ステップＳ３）。

（ａ１）Ｕ相デューティ値Ｄｕが第１デューティ判定値Ｄ１以上であること。なお第１デューティ判定値Ｄ１は、Ｕ相デューティ値Ｄｕが上限値に張り付いていると判定することのできる値（例えば８５［％］）に設定されている。

（ａ２）Ｖ相デューティ値Ｄｖが「５０［％］」未満であること。
（ａ３）Ｗ相デューティ値Ｄｗが「５０［％］」未満であること。
このようにステップＳ３の判断処理は、Ｕ相デューティ値Ｄｕが上限値であって、且つ、Ｕ相デューティ値Ｄｕとそれ以外のデューティ値Ｄｖ，Ｄｗとが乖離しているか否かを判定する処理である。

そして（ａ１）〜（ａ３）の条件のＡＮＤ条件が満たされていない場合には（ステップＳ３：ＮＯ）、以下の（ｂ１）〜（ｂ３）の条件のＡＮＤ条件が満たされているか否かを判断する（ステップＳ４）。

（ｂ１）Ｕ相デューティ値Ｄｕが第２デューティ判定値Ｄ２以下であること。なお第２デューティ判定値Ｄ２は、Ｕ相デューティ値Ｄｕが下限値に張り付いていると判定することのできる値（例えば１５［％］）に設定されている。

（ｂ２）Ｖ相デューティ値Ｄｖが「５０［％］」を超えていること。
（ｂ３）Ｗ相デューティ値Ｄｗが「５０［％］」を超えていること。
このようにステップＳ４の判断処理は、Ｕ相デューティ値Ｄｕが下限値であって、且つ、Ｕ相デューティ値Ｄｕとそれ以外のデューティ値Ｄｖ，Ｄｗとが乖離しているか否かを判定する処理である。

なお、各相デューティ値Ｄｕ〜Ｄｗは各相電圧指令値Ｖｕ＊〜Ｖｗ＊と相関関係があるため、（ａ１）〜（ａ３）の条件はそれぞれ、以下の（ａ１’）〜（ａ３’）の条件に対応する。

（ａ１’）Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊が正の値であって、且つ、その絶対値｜Ｖｕ＊｜が所定の電圧指令判定値（＞０）以上であること。
（ａ２’）Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊が負の値であること。

（ａ３’）Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊が負の値であること。
また（ｂ１）〜（ｂ３）の条件はそれぞれ、以下の（ｂ１’）〜（ｂ３’）の条件に対応する。

（ｂ１’）Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊が負の値であって、且つ、その絶対値｜Ｖｕ｜が所定の電圧指令判定値（＞０）以上であること。
（ｂ２’）Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊が正の値であること。

（ｂ３’）Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊が正の値であること。
このようにステップＳ３及びＳ４の判断処理は、Ｕ相電圧指令値の絶対値｜Ｖｕ＊｜が所定の電圧指令判定値以上であって、且つ、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊の正負の符号とそれ以外の電圧指令値Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の正負の符号とが相違しているか否かを判定する処理に対応する。そして各相電圧指令値Ｖｕ＊〜Ｖｗ＊のそれぞれの正負の符号の比較が、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊とそれ以外の電圧指令値Ｖｖ＊，Ｖｗ＊とが乖離しているか否かを判定する処理に対応する。

そして（ａ１）〜（ａ３）の条件のＡＮＤ条件が成立した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、あるいは（ｂ１）〜（ｂ３）の条件のＡＮＤ条件が成立した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、マイコン４１は、モータ角速度の絶対値｜ω｜が所定の角速度判定値ω１以下であるか否かを判断する（ステップＳ５）。これは以下の理由による。

モータ角速度が速くなるとモータ２０の逆起電力が大きくなる。これは各相電流値の絶対値｜Ｉｕ｜〜｜Ｉｗ｜を小さくさせる要因となる。したがってモータ角速度が速い状況では、Ｕ相の給電経路が断線していないにも関わらずＵ相電流値の絶対値｜Ｉｕ｜が所定の電流判定値Ｉ１未満となる可能性があり、Ｕ相の通電不良を誤検出するおそれがある。こうした誤検出を回避すべく、本実施形態ではステップＳ５の判断処理を行うこととしている。なおマイコン４１は、今回検出したモータ回転角θｍと、前回検出したモータ回転角θｍとの差分値を求め、その差分値を演算周期で除算することによりモータ角速度ωを演算する。また所定の角速度判定値ω１は、モータ角速度ωが、Ｕ相の通電不良を誤検出することのない値であると判定できる値に予め実験などにより設定されている。

そして、モータ角速度の絶対値｜ω｜が所定の角速度判定値ω１以下である場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、マイコン４１は、電圧センサ７により検出されるバッテリ電圧ＶＢが所定の電圧判定値Ｖ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ６）。これは以下の理由による。

例えば車載バッテリの経年劣化などによりバッテリ電圧ＶＢが低下すると、駆動回路４０に供給される電源電圧が低下する。これも各相電流値の絶対値｜Ｉｕ｜〜｜Ｉｗ｜を小さくさせる要因となる。したがってバッテリ電圧ＶＢが低下している状況でも、Ｕ相の給電経路が断線していないにもかかわらずＵ相電流値の絶対値｜Ｉｕ｜が所定の電流判定値Ｉ１未満となる可能性があり、Ｕ相の通電不良を誤検出するおそれがある。こうした誤検出を回避すべく、本実施形態ではステップＳ６の判断処理を行うこととしている。なお所定の電圧判定値Ｖ１は、バッテリ電圧ＶＢが、Ｕ相の通電不良を誤検出することのない電圧であると判定できる値に予め実験などにより設定されている。

そしてマイコン４１は、バッテリ電圧ＶＢが所定の電圧判定値Ｖ１以上である場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、カウンタＣの値をインクリメントした後（ステップＳ７）、カウンタＣの値が所定値Ｃ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ８）。なおカウンタＣの初期値は零に設定されている。マイコン４１は、カウンタＣの値が所定値Ｃ１以上でない場合（ステップＳ８：ＮＯ）、一連の処理を終了する。

その後、マイコン４１が図７に示すステップＳ１〜Ｓ７の処理を所定の演算周期で繰り返し実行すると、カウンタＣの値が所定値Ｃ１に達する。このときマイコン４１は、カウンタＣの値が所定値Ｃ１以上であると判断すると（ステップＳ８：ＹＥＳ）、Ｕ相に通電不良が生じたと判定して（ステップＳ９）、フェイルセーフ制御を実行する（ステップＳ１０）。なおフェイルセーフ制御としては、例えば通電不良が生じたＵ相以外のＶ相及びＷ相の給電経路を介してモータ２０への給電を行うことによりモータ２０の駆動を継続する二相駆動制御や、モータ２０を停止させるモータ停止制御などが実行される。

またマイコン４１は、ステップＳ２，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６のいずれかで否定判断した場合、カウンタＣの値をクリアし（ステップＳ１１）、一連の処理を終了する。
このような構成によれば、Ｕ相に通電不良が生じたときに、これをより的確に検出することができるため、フェイルセーフ制御への移行を的確に行うことが可能となる。

また本実施形態のモータ制御装置４では、図５に示すように、故障相のＵ相の電流値Ｉｕを含め、正常相のＶ相及びＷ相の電流値Ｉｖ，Ｉｗの全てが零近傍の値となるときにＵ相の故障を検出できる点は特に効果が大きい。すなわちＵ相の通電不良に起因して各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗが図５に示すように変化するようになった場合、正常なＶ相及びＷ相の電流値Ｉｖ，Ｉｗが共に零近傍の値となるとき、モータ２０の動作に引っ掛かりが生じる。このようなモータ２０の動作に引っ掛かりが生じるような状況は、正常相が故障相と似たような状態となるため、従来の検出方法では正常相が故障相として誤検出され易い。この点、本実施形態のモータ制御装置４では、このような状況下でもＵ相のみを故障相として検出できる点で特に効果が大きい。

なおＶ相の通電不良検出処理は、図７の処理におけるＵ相、Ｖ相、Ｗ相をそれぞれ、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相に置き換えた処理である。またＷ相の通電不良検出処理は、図７におけるＵ相、Ｖ相、Ｗ相をそれぞれ、Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相に置き換えた処理である。各相の通電不良検出処理で用いられるカウンタＣの値は、マイコン４１により各処理で個別にカウントされる。これらＶ相及びＷ相の通電不良検出処理でも、Ｕ相の通電不良検出処理で述べた効果に準じた効果が得られることは言うまでもない。

以上説明したように、本実施形態のモータ制御装置４によれば以下の効果が得られる。
（１）モータ制御装置４では、Ｕ相電流値の絶対値｜Ｉｕ｜が所定の電流判定値Ｉ１未満であるときに（ａ１）〜（ａ３）の条件のＡＮＤ条件、あるいは（ｂ１）〜（ｂ３）の条件のＡＮＤ条件が満たされることを条件に、Ｕ相に通電不良が生じていると判定することとした。換言すれば、モータ制御装置４は、Ｕ相電流値の絶対値｜Ｉｕ｜が所定の電流判定値Ｉ１未満であるときに（ａ１’）〜（ａ３’）の条件のＡＮＤ条件、あるいは（ｂ１’）〜（ｂ３’）の条件のＡＮＤ条件が満たされることを条件に、Ｕ相に通電不良が生じていると判定することとした。これにより、三相のうちのいずれか一つを特定相とするとき、特定相の通電不良を的確に検出することができるとともに、特定相以外の二相の通電不良を誤検出することもない。よって、より的確に故障相を検出することができる。

（２）モータ制御装置４では、モータ角速度ωが所定の角速度判定値ω１以下であることを更に条件として、特定相に通電不良が生じていると判定することとした。これにより通電不良の誤検出を回避することができる。

（３）モータ制御装置４では、バッテリ電圧ＶＢが所定の電圧判定値Ｖ１以上であることを更に条件として、特定相に通電不良が生じていると判定することとした。これにより通電不良の誤検出を回避することができる。

なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。以下では便宜上、通電不良の検出に関して各相で共通する事項は、Ｕ相についてのみ代表して説明する。
・上記実施形態では、Ｕ相に通電不良が生じていると判定するための条件に、バッテリ電圧ＶＢが所定の電圧判定値Ｖ１以上であることを含めたが、この条件を省略してもよい。すなわち図７に例示した処理においてステップＳ６の処理を省略してもよい。

・上記実施形態では、Ｕ相に通電不良が生じていると判定するための条件に、モータ角速度ωが角速度判定値ω１以下であることを含めた。しかしながら、モータ角速度ωが角速度判定値ω１以下の状況でのみモータ２０が使用される場合には、この条件を省略することも可能である。すなわち図７に例示した処理においてステップＳ５の処理を省略することも可能である。

・図５及び図６に示すように、Ｕ相デューティ値Ｄｕとそれ以外のデューティ値Ｄｖ，Ｄｗとが乖離しているとき、Ｖ相及びＷ相の電流値Ｉｖ，Ｉｗは零付近の値となる。したがってＵ相デューティ値Ｄｕとそれ以外のデューティ値Ｄｖ，Ｄｗとが乖離しているか否かを、Ｖ相及びＷ相の電流値Ｉｖ，Ｉｗが電流判定値Ｉ１未満であるか否かに基づいて判断することも可能である。これを利用し、マイコン４１では、図７に例示したステップＳ１〜Ｓ４の処理に代えて、図８に示すステップＳ１２〜Ｓ１５の処理をそれぞれ実行してもよい。すなわちマイコン４１は、各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗ及びモータ回転角θｍを検出した後（ステップＳ１２）、各相電流値の絶対値｜Ｉｕ｜〜｜Ｉｗ｜の全てが電流判定値Ｉ１未満であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。ここでは、Ｖ相及びＷ相の電流値の絶対値｜Ｉｖ｜，｜Ｉｗ｜に対して設定された電流判定値Ｉ１が第２電流判定値となる。そしてマイコン４１は、各相電流値の絶対値｜Ｉｕ｜〜｜Ｉｗ｜の全てが電流判定値Ｉ１未満の場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、Ｕ相デューティ値Ｄｕが第１デューティ判定値Ｄ１以上であることを条件に（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、ステップＳ５以降の処理を実行する。またマイコン４１は、Ｕ相デューティ値Ｄｕが第１デューティ判定値Ｄ１以上でない場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、Ｕ相デューティ値Ｄｕが第２デューティ判定値Ｄ２以下であることを条件に（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ステップＳ５以降の処理を実行する。このような構成であっても上記実施形態に準じた効果を得ることが可能である。

・図５及び図６に示すように、Ｕ相デューティ値Ｄｕとそれ以外のデューティ値Ｄｖ，Ｄｗとが乖離しているとき、モータ回転角θｍは「６０°≦θｍ≦１２０°」の範囲、あるいは「２４０°≦θｍ≦３００°」の範囲となる。したがってＵ相デューティ値Ｄｕとそれ以外のデューティ値Ｄｖ，Ｄｗとが乖離しているか否かを、モータ回転角θｍに基づいて判断することも可能である。これを利用し、マイコン４１では、図７に例示したステップＳ３，Ｓ４の処理に代えて、図９に示すステップＳ１６，Ｓ１７の処理をそれぞれ実行してもよい。すなわちマイコン４１は、ステップＳ２で肯定判断した場合、Ｕ相デューティ値Ｄｕが第１デューティ判定値Ｄ１以上であって、且つ、モータ回転角θｍが「６０°≦θｍ≦１２０°」内であることを条件に（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ５以降の処理を実行する。またマイコン４１は、ステップＳ１６で否定判断した場合、Ｕ相デューティ値Ｄｕが第２デューティ判定値Ｄ２以下であって、且つ、モータ回転角θｍが「２４０°≦θｍ≦３００°」であることを条件に（ステップＳ１７）、ステップＳ５以降の処理を実行する。このような構成であっても上記実施形態に準じた効果を得ることが可能である。

・上記実施形態では、谷読み電流値Ｉｖ＿ｕ〜Ｉｖ＿ｗ及び山読み電流値Ｉｍ＿ｕ〜Ｉｍ＿ｗに基づいて各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗを検出したが、各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗの検出方法は適宜変更可能である。例えば山読み電流値Ｉｍ＿ｕ〜Ｉｍ＿ｗをそのまま各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗとして用いてもよい。ところで、山読み電流値Ｉｍ＿ｕ〜Ｉｍ＿ｗをそのまま各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗとして用いる場合、各相デューティ値Ｄｕ〜Ｄｗが上限値付近に設定されているときに各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗを適切に検出することができないおそれがある。例えばＵ相デューティ値Ｄｕが上限値付近に設定されている場合、Ｕ相の山読み電流値Ｉｍ＿ｕを検出する直前でＵ相のＦＥＴ４２ｕ，４３ｕのスイッチングが行われるため、検出されるＵ相の山読み電流値Ｉｍ＿ｕにノイズが含まれてしまう。そのため、Ｕ相の山読み電流値Ｉｍ＿ｕをそのままＵ相電流値Ｉｕとして用いると、Ｕ相電流値Ｉｕを適切に検出することができない。そこで、Ｕ相デューティ値Ｄｕが上限値付近に設定されている場合、Ｖ相及びＷ相の山読み電流値Ｉｍ＿ｖ，Ｉｍ＿ｗから次式（４）に基づいてＵ相電流値Ｉｕを推定してもよい。

Ｉｕ＝−Ｉｍ＿ｖ−Ｉｍ＿ｗ ・・・（４）
またＶ相デューティ値ＤｖあるいはＷ相デューティ値Ｄｗが上限値付近に設定されている場合、各相の山読み電流値Ｉｍ＿ｕ〜Ｉｍ＿ｗから次式（５），（６）に基づいてＶ相電流値Ｉｖ及びＷ相電流値Ｉｗを推定してもよい。

Ｉｖ＝−Ｉｍ＿ｗ−Ｉｍ＿ｕ ・・・（５）
Ｉｗ＝−Ｉｍ＿ｕ−Ｉｍ＿ｗ ・・・（６）
これらの式（４）〜（６）に基づいて各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗを推定すれば、各相デューティ値Ｄｕ〜Ｄｗが上限値付近に設定されている場合でも、各相電流値Ｉｕ〜Ｉｗをより高い精度で検出することが可能となる。

・上記実施形態では、各相デューティ値Ｄｕ〜Ｄｗとの比較に用いられる三角波δが一つだけであった。これに代えて、いわゆるアーム短絡による貫通電流の発生を回避すべく、上下にシフトされた位相の等しい２つの三角波を用いることにより、電源側のＦＥＴ４２ｕ〜４２ｗのオン／オフのタイミングと、接地側のＦＥＴ４３ｕ〜４３ｗのオン／オフのタイミングとの間にデッドタイムを設けてもよい。

・上記実施形態では、駆動回路４０のスイッチング素子としてＦＥＴ４２ｕ〜４２ｗ，４３ｕ〜４３ｗを採用したが、それ以外の適宜のスイッチング素子を用いてもよい。
・上記実施形態の電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフト１１にアシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置に限らず、例えばラックシャフト１３にアシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置にも適用可能である。

・上記実施形態のモータ制御装置４は、電動パワーステアリング装置に限らず、適宜のモータ制御装置に適用することが可能である。
＜付記＞
次に、上記実施形態及びその変形例から把握できる技術的思想について追記する。

（イ）前記異常検出部は、前記モータの角速度が所定の角速度判定値未満であることを更に条件として、前記特定相の通電不良を検出することを特徴とするモータ制御装置。モータの角速度が速くなるほど、モータの逆起電力が大きくなるため、各相電流値の絶対値が小さくなる。そのためモータ角速度が速い状況で特定相の電流値に基づいて通電不良を検出すると、その検出が誤検出となるおそれがある。この点、上記構成によれば、モータ角速度が所定の角速度判定値以上の場合、通電不良の検出が行われない。そのため通電不良の誤検出を回避することができる。

（ロ）前記異常検出部は、前記駆動回路の電源電圧が所定の電圧判定値以上であることを更に条件として、前記特定相の通電不良を検出することを特徴とするモータ制御装置。何らかの理由により駆動回路の電源電圧が低下すると、各相電流値が小さくなる。そのため駆動回路の電源電圧が低下している状況で特定相の電流値に基づいて通電不良を検出すると、その検出が誤検出となるおそれがある。この点、上記構成によれば、駆動回路の電源電圧が所定の電圧判定値未満の場合には、通電不良の検出が行われない。そのため通電不良の誤検出を回避することができる。

４…モータ制御装置、２０…モータ、４０…駆動回路、４１…マイコン（制御部）、４２ｕ〜４２ｗ，４３ｕ〜４３ｗ…ＦＥＴ（スイッチング素子）。

Claims (4)

1. モータの各相給電経路に配置されるスイッチング素子のスイッチングに基づき前記モータに三相の駆動電力を供給する駆動回路と、
   前記モータの目標出力に対応する電流指令値に前記モータの各相電流値を追従させる電流フィードバック制御を通じて前記モータの各相電圧指令値を演算し、前記各相電圧指令値に基づいて、前記スイッチング素子をスイッチングさせるための制御信号を生成する制御部と、を備えるモータ制御装置であって、
   前記三相のうちのいずれか一つを特定相とするとき、前記特定相の電流値の絶対値が所定の第１電流判定値未満であること、前記特定相の電圧指令値の絶対値が前記モータに印加すべき相電圧に対応するデューティ値の上限値又は下限値に応じて設定される電圧指令判定値以上であること、及び前記特定相の電圧指令値が前記特定相以外の二相の電圧指令値と乖離していることの全ての条件が満たされることを条件に、前記特定相の通電不良を検出する異常検出部を備えることを特徴とするモータ制御装置。
2. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
   前記異常検出部は、前記特定相の電圧指令値の正負の符号と前記特定相以外の二相の電圧指令値のそれぞれの正負の符号とが相違しているか否かに基づいて、前記特定相の電圧指令値が前記特定相以外の二相の電圧指令値と乖離しているか否かを判定することを特徴とするモータ制御装置。
3. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
   前記異常検出部は、前記特定相以外の二相の電流値の絶対値が所定の第２電流判定値未満であるか否かに基づいて、前記特定相の電圧指令値が前記特定相以外の二相の電圧指令値と乖離しているか否かを判定することを特徴とするモータ制御装置。
4. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
   前記異常検出部は、前記モータの回転角が所定の範囲にあるか否かに基づいて、前記特定相の電圧指令値が前記特定相以外の二相の電圧指令値と乖離しているか否かを判定することを特徴とするモータ制御装置。