JP2005039899A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置において、電流センサ等の装置の故障が検出された場合において、運転者にシステムの異常を伝え、かつ電動パワーステアリングシステムの作動を継続させることができる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】ステアリング系に補助トルクを付加するブラシレスモータ１９と、操舵トルク検出手段２０と、操舵トルク検出手段２０からの操舵トルク信号に基づいてモータ１９への通電を行うモータ駆動手段１０５と、モータ１９に流れる電流を検出する電流センサ１０３，１０４と、電流センサ１０３，１０４の異常を検出する電流センサ異常検出手段１０１と、を備えた電動パワーステアリング装置１０において、電流センサ異常検出手段１０１が電流センサ１０３，１０４の異常を検出した際に、通常の通電と異なる第２通電方法によって通電を行う。
【選択図】 図５
【解決手段】ステアリング系に補助トルクを付加するブラシレスモータ１９と、操舵トルク検出手段２０と、操舵トルク検出手段２０からの操舵トルク信号に基づいてモータ１９への通電を行うモータ駆動手段１０５と、モータ１９に流れる電流を検出する電流センサ１０３，１０４と、電流センサ１０３，１０４の異常を検出する電流センサ異常検出手段１０１と、を備えた電動パワーステアリング装置１０において、電流センサ異常検出手段１０１が電流センサ１０３，１０４の異常を検出した際に、通常の通電と異なる第２通電方法によって通電を行う。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特に、自動車のステアリング装置において、モータの動力をステアリング系に付与して、運転者の操舵力負担を軽減する電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動パワーステアリング装置は、ブラシ付きモータやブラシレスモータを動力源とする操舵力倍力装置や、マイクロコンピュータユニットおよびモータ駆動装置等からなる制御装置を備え、ステアリングハンドルに付与される操舵力、車速等を検出し、これらの検出信号に基づいて制御装置によってモータを駆動することにより、補助トルクを発生させ、ハンドル操舵力の軽減を図っている。
【０００３】
図１４は、ブラシレスモータの回転を制御するための従来の制御装置のブロック構成図である。制御装置２００は、操舵トルク検出部２０１からの操舵トルク信号Ｔと車速検出部２０２からの車速信号Ｖを入力として、ブラシレスモータ２０３を制御する装置であり、目標電流設定部２０４と偏差演算部２０５，２０６とＰＩ設定部２０７，２０８と演算部２０９，２１０とｄｑ−３相変換部２１１とモータ駆動部２１２と、電流センサ２１３，２１４と、３相−ｄｑ変換部２１５と減衰部２１６，２１７と非干渉化制御部２１８とＲＤ（レゾルバデジタル）変換部２１９から構成される。ブラシレスモータ２０３には、ブラシレスモータ２０３の回転角を検出するためのレゾルバ２２０が取り付けられている。
【０００４】
目標電流設定部２０４は、操舵トルク信号Ｔと車速信号ＶとＲＤ変換部２１９から出力されるブラシレスモータ２０３における回転子の固定子に対する回転角速度ωに基づいて、２相目標電流Ｉｄ１，Ｉｑ１を計算し出力する。目標電流Ｉｄ１，Ｉｑ１は、ブラシレスモータ２０３の回転子上の永久磁石が作り出す回転磁束と同期した回転座標系において、永久磁石と同一方向のｄ軸およびこれに直交したｑ軸にそれぞれ対応するもので、これらの目標電流Ｉｄ１，Ｉｑ１をそれぞれ「ｄ軸目標電流」および「ｑ軸目標電流」という。
【０００５】
それらのｄ軸およびｑ軸の目標電流Ｉｄ１，Ｉｑ１は偏差演算部２０５，２０６において、ｄ軸およびｑ軸の目標電流Ｉｄ１，Ｉｑ１からｄ軸およびｑ軸の検出電流Ｉｄ，Ｉｑをそれぞれ減算することにより偏差ＤＩｄ，ＤＩｑを計算して、ＰＩ設定部２０７，２０８に出力する。
【０００６】
ＰＩ設定部２０７，２０８は偏差ＤＩｄ，ＤＩｑを用いた演算の実行により、ｄ軸およびｑ軸の検出電流Ｉｄ，Ｉｑがｄ軸およびｑ軸の目標電流に追従するようにｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ，Ｖｑをそれぞれ計算する。ｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ，Ｖｑは、非干渉化制御部２１８および演算部２０９，２１０により、ｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ’，Ｖｑ’に補正されてｄｑ−３相変換部２１１に出力される。
【０００７】
非干渉化制御部２１８は、ｄ軸およびｑ軸の検出電流Ｉｄ，Ｉｑおよび回転子の回転角速度ωに基づいて、ｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ，Ｖｑのための非干渉化制御補正値を計算する。
【０００８】
演算部２０９，２１０は、ｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ，Ｖｑから非干渉化制御補正値をそれぞれ減算することにより、ｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ’，Ｖｑ’を算出して、ｄｑ−３相変換部２１１に出力する。
【０００９】
ｄｑ−３相変換部２１１は、ｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ’，Ｖｑ’を３相目標電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換して、３相目標電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をモータ駆動部（モータ駆動回路）２１２に出力する。
【００１０】
モータ駆動部２１２は、ＰＷＭ電圧発生部（プリドライブ回路）とインバータ回路を含む。モータ駆動部２１２は、モータ駆動部２１２の中の図示しないＰＷＭ電圧発生部によって３相目標電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に対応したＰＷＭ制御電圧信号（ゲート駆動信号）ＵＵ，ＶＵ，ＷＵを生成してモータ駆動部２１２の中の図示しないインバータ回路に出力する。インバータ回路は、ＰＷＭ制御電圧信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵに対応した３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを発生し、これらを３相の駆動電流路２２１を介してブラシレスモータ２０３にそれぞれ供給する。３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，ＩｗはそれぞれブラシレスモータをＰＷＭ駆動するための正弦波電流である。
【００１１】
３相の駆動電流路２２１のうちの２つにはモータ電流検出部２１３，２１４が設けられ、各モータ電流検出部２１３，２１４は、ブラシレスモータ２０３に対し供給される３相の駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのうちの２つの駆動電流Ｉｕ，Ｉｗを検出して３相−ｄｑ変換部２１５に出力する。この３相−ｄｑ変換部２１５では、検出駆動電流Ｉｕ，Ｉｗに基づいて残りの駆動電流Ｉｖも計算される。３相−ｄｑ変換部２１５は、これらの３相検出駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを２相のｄ軸およびｑ軸の検出電流Ｉｄ，Ｉｑに変換し、減衰部２１６，２１７を通して出力する。
【００１２】
レゾルバ２２０からの信号は、ＲＤ（レゾルバデジタル）変換部２１９に連続的に供給されている。ＲＤ変換部２１９は、ブラシレスモータ２０３における回転子の固定子に対する角度（回転角）θを計算して、計算された角度θに対応する信号をｄｑ−３相変換部２１１と３相−ｄｑ変換部２１５に供給する。また、ＲＤ変換部２１９は、ブラシレスモータ２０３における回転子の固定子に対する回転角速度ωを計算して、計算された回転角速度ωに対応する信号を目標電流設定部２０４と非干渉化制御部２１８に供給する。上記のレゾルバ２２０とＲＤ変換部２１９によってモータ回転角検出部２２０Ａが形成される。
【００１３】
図１５は、モータ駆動回路（モータ駆動部）を備えた電動パワーステアリング装置の制御装置の回路図である。図１５において、インターフェース回路２２３は、操舵トルク検出部２０１によって得られる操舵トルク信号Ｔと車速検出部２０２からの車速信号Ｖとエンジン回転検出部２２４からのエンジン回転信号ｒのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータを備え、入力されたそれらのアナログ信号をデジタル信号に変換してマイクロコンピュータ２２２に入力する。
【００１４】
インターフェース回路２２５は、モータ電流検出部２１３，２１４によって検出される駆動電流Ｉｕ，Ｉｗをデジタル信号に変換してマイクロコンピュータ２２２に入力する。インターフェース回路２２６は、ＲＤコンバータ２２７からの励磁電流をレゾルバ２２０に送り、レゾルバ２２０からの出力信号をＲＤコンバータ２２７に送る。ＲＤコンバータ２２７は、レゾルバ２２０からの出力信号から角度信号を出力し、マイクロコンピュータ２２２に送る。モータ駆動回路２１２は、プリドライブ回路２２８と、６つのパワーＦＥＴを備えたインバータ回路からなる。また、プリドライブ回路２２８は、電源２２９の電圧を昇圧する昇圧回路２３０によって、電源電圧を昇圧して高電位側のＦＥＴに駆動信号を供給している。
【００１５】
マイクロコンピュータ２２２には、水晶発振子２３１とコンデンサ２３２，２３３が外付けで接続されており、マイクロコンピュータ２２２では、水晶発振子２３１の発振周波数が分周され、ブラシレスモータ２０１を駆動するためのＰＷＭ信号の周波数（ＰＷＭ周波数）ｆＰＷＭが生成される。
【００１６】
ＲＤコンバータ２２７にも、水晶発振子２３１とコンデンサ２３２，２３３が接続されており、ＲＤコンバータ２２７でも、水晶発振子２３１の発振周波数が分周され、ＶＲレゾルバ２２０の励磁信号の周波数（励磁周波数）ｆＲＥＳが生成される。
【００１７】
上記のように、従来の制御装置２００においては、操舵トルク検出部２０１から出力される操舵トルク信号Ｔ、車速検出部２０２から出力される車速信号Ｖ等に基づきブラシレスモータ２０３に供給する目標電流を設定する。この目標電流と、モータ電流検出部２１３，２１４が出力する検出電流との偏差がゼロになるようにＰＩ制御し、ブラシレスモータ２０３をベクトル制御している（例えば、特許文献１参照）。
【００１８】
万が一、電流センサ２１３，２１４等の装置の故障が検出された場合においても、正常な部分でモータの駆動制御を行い、操舵補助力の供給を続けることが望ましい。このような制御を行っている公知例は、特許文献２に開示されている。特許文献２に開示された装置の動作は、正常時には操舵トルクに基づき演算した目標電流とモータ電流の偏差がゼロになるようフィードバック制御によりモータを駆動制御し、電流検出手段の故障が検出された場合には、操舵トルクに応じて設定された目標電流に基づいて生成された第２駆動制御信号によってフィードフォワード制御によりモータを駆動制御するものであった。特許文献２で開示された装置では、モータはブラシ付きモータであったため、故障時に目標電流に基づきモータを制御していた。
【００１９】
【特許文献１】
特開２００２−３３１９４６公報
【特許文献２】
特許第３０６３８９６号
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置では、電流は交流のため、ベクトル制御を用い、ブラシレスモータが発生するｄ軸目標電流、ｑ軸目標電流のそれぞれとｄ軸実電流（ｄ軸検出電流）、ｑ軸実電流（ｑ軸検出電流）それぞれを一致させる制御を行っている。よって、ブラシレスモータを用いた場合には、電流検出手段が故障したときには、特許文献２で開示される従来の技術のようなハンドルトルク等により設定した目標電流に基づいて生成された制御信号によるフィードフォワード制御は困難であり、正常な部分でモータの駆動制御を行い、操舵補助力を供給し続けることは困難であった。
【００２１】
本発明の目的は、上記問題を解決するため、ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置において、電流センサ等の装置の故障が検出された場合において、運転者にシステムの異常を伝え、かつ電動パワーステアリングシステムの作動を継続させることが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。
【００２２】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
【００２３】
第１の電動パワーステアリング装置（請求項１に対応）は、ステアリング系に補助トルクを付加するブラシレスモータと、ステアリング系への操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも操舵トルク検出手段からの操舵トルク信号に基づいてブラシレスモータへの通電を行うモータ駆動手段と、ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流センサと、電流センサの異常を検出する電流センサ異常検出手段と、を備えた電動パワーステアリング装置において、モータ駆動手段は、電流センサ異常検出手段が電流センサの異常を検出した際に、通常の通電と異なる第２通電方法によって通電を行うことで特徴づけられる。
【００２４】
第１の電動パワーステアリング装置によれば、モータ駆動手段は、電流センサ異常検出手段が電流センサの異常を検出した際に、通常の通電と異なる第２通電方法によって通電を行うため、ブラシレスモータに交流電流を通電することが可能となり、電流センサの故障が検出された場合においても操舵補助力の供給を続けることができる。また、操舵フィーリングに変化が生じるので、装置の故障を運転者に警告することができる。
【００２５】
第２の電動パワーステアリング装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくはモータ駆動手段での第２通電方法は矩形波通電であることで特徴づけられる。
【００２６】
第２の電動パワーステアリング装置によれば、モータ駆動手段の第２通電方法は矩形波通電であるため、ブラシレスモータに交流電流を通電することが可能となり、装置の故障が検出された場合においても、操舵補助力の供給を続けることができる。また、操舵フィーリングに変化が生じるので、電流センサの故障を運転者に警告することができる。
【００２７】
第３の電動パワーステアリング装置（請求項３に対応）は、上記の構成において、好ましくはモータ駆動手段は、電流センサ異常検出手段が電流センサの異常を検出した際にモータへの通電を低減させることで特徴づけられる。
【００２８】
第３の電動パワーステアリング装置によれば、モータ駆動手段は、電流センサ異常検出手段が電流センサの異常を検出した際にモータへの通電を低減させるため、電流センサの故障が検出された場合においても、操舵補助力の供給を続けることができるとともに、操舵フィーリングの変化によって装置の故障を運転者に警告することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３０】
図１〜図４を参照して本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体的構成、機械的機構の要部構成、および電子回路ユニットのレイアウトを説明する。
【００３１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る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１０は、ステアリングホイール１１に連結されるステアリング軸１２等に対して補助用の操舵力（操舵トルク）を与えるように構成されている。ステアリング軸１２の上端はステアリングホイール１１に連結され、下端にはピニオンギヤ１３が取り付けられている。ピニオンギヤ１３に対して、これに噛み合うラックギヤ１４ａを設けたラック軸１４が配置されている。ピニオンギヤ１３とラックギヤ１４ａによってラック・ピニオン機構１５が形成される。ラック軸１４の両端にはタイロッド１６が設けられ、各タイロッド１６の外側端には前輪１７が取り付けられる。上記ステアリング軸１２に対し動力伝達機構１８を介してブラシレスモータ１９が設けられている。ブラシレスモータ１９は、操舵トルクを補助する回転力（トルク）を出力し、この回転力を、動力伝達機構１８を経由して、ステアリング軸１２に与える。またステアリング軸１２には操舵トルク検出部２０が設けられている。操舵トルク検出部２０は、運転者がステアリングホイール１１を操作することによって生じる操舵トルクをステアリング軸１２に加えたとき、ステアリング軸１２に加わる当該操舵トルクを検出する。また、２０ｄは舵角を検出する舵角センサであり、２１は車両の車速を検出する車速検出部であり、２２はコンピュータで構成される制御装置である。制御装置２２は、操舵トルク検出部２０から出力される操舵トルク信号Ｔと舵角センサ２０ｄから出力される舵角信号と車速検出部２１から出力される車速信号Ｖを取り入れ、操舵トルクに係る情報と舵角に係る情報と車速に係る情報に基づいて、ブラシレスモータ１９の回転動作を制御する駆動制御信号ＳＧ１を出力する。またブラシレスモータ１９には、レゾルバ等によって構成されるモータ回転角検出部２３が付設されている。モータ回転角検出部２３の回転角信号ＳＧ２は制御装置２２にフィードバックされている。上記のラック・ピニオン機構１５等は図１中で図示しないギヤボックス２４に収納されている。
【００３２】
上記において電動パワーステアリング装置１０は、通常のステアリング系の装置構成に対し、操舵トルク検出部２０、舵角センサ２０ｄ、車速検出部２１、制御装置２２、ブラシレスモータ１９、動力伝達機構１８を付加することによって構成されている。
【００３３】
上記構成において、運転者がステアリングホイール１１を操作して自動車の走行運転中に走行方向の操舵を行うとき、ステアリング軸１２に加えられた操舵トルクに基づく回転力はラック・ピニオン機構１５を介してラック軸１４の軸方向の直線運動に変換され、さらにタイロッド１６を介して前輪１７の走行方向を変化させようとする。このときにおいて、同時に、ステアリング軸１２に付設された操舵トルク検出部２０は、ステアリングホイール１１での運転者による操舵に応じた操舵トルクを検出して電気的な操舵トルク信号Ｔに変換し、この操舵トルク信号Ｔを制御装置２２へ出力する。また、舵角センサ２０ｄは、舵角を検出し舵角信号を制御装置２２へ出力する。さらに、車速検出部２１は、車両の車速を検出して車速信号Ｖに変換し、この車速信号Ｖを制御装置２２へ出力する。制御装置２２は、操舵トルク信号Ｔ、舵角信号および車速信号Ｖに基づいてブラシレスモータ１９を駆動するためのモータ電流を発生する。モータ電流によって駆動されるブラシレスモータ１９は、動力伝達機構１８を介して補助操舵力をステアリング軸１２に作用させる。以上のごとくブラシレスモータ１９を駆動することにより、ステアリングホイール１１に加えられる運転者による操舵力が軽減される。
【００３４】
図２は、電動パワーステアリング装置１０の機械的機構の要部と電気系の具体的構成を示す。ラック軸１４の左端部および右端部の一部は断面で示されている。ラック軸１４は、車幅方向（図２中左右方向）に配置される筒状ハウジング３１の内部に軸方向へスライド可能に収容されている。ハウジング３１から突出したラック軸１４の両端にはボールジョイント３２がネジ結合され、これらのボールジョイント３２に左右のタイロッド１６が連結されている。ハウジング３１は、図示しない車体に取り付けるためのブラケット３３を備えると共に、両端部にストッパ３４を備えている。
【００３５】
図２において、３５はイグニションスイッチ、３６は車載バッテリ、３７は車両エンジンに付設された交流発電機（ＡＣＧ）である。交流発電機３７は車両エンジンの動作で発電を開始する。制御装置２２に対してバッテリ３６または交流発電機３７から必要な電力が供給される。制御装置２２はブラシレスモータ１９に付設されている。また３８はラック軸の移動時にストッパ３４に当たるラックエンド、３９はギヤボックスの内部を水、泥、埃等から保護するためのダストシール用ブーツである。
【００３６】
図３は図２中のＡ−Ａ線断面図である。図３では、ステアリング軸１２の支持構造、操舵トルク検出部２０、動力伝達機構１８、ラック・ピニオン機構１５の具体的構成と、ブラシレスモータ１９および制御装置２２のレイアウトとが明示される。
【００３７】
図３において、上記ギヤボックス２４を形成するハウジング２４ａにおいてステアリング軸１２は２つの軸受け部４１，４２によって回転自在に支持されている。ハウジング２４ａの内部にはラック・ピニオン機構１５と動力伝達機構１８が収納され、さらに上部には操舵トルク検出部２０が付設されている。ハウジング２４ａの上部開口はリッド４３で塞がれ、リッド４３はボルト４４で固定されている。ステアリング軸１２の下端部に設けられたピニオン１３は軸受け部４１，４２の間に位置している。ラック軸１４は、ラックガイド４５で案内され、かつ圧縮されたスプリング４６で付勢された当て部材４７でピニオン１３側へ押さえ付けられている。動力伝達機構１８は、ブラシレスモータ１９の出力軸に結合される伝動軸４８に固定されたウォームギヤ４９とステアリング軸１２に固定されたウォームホイール５０とによって形成される。操舵トルク検出部２０は、ステアリング軸１２の周りに配置される操舵トルク検出センサ２０ａから出力される検出信号を電気的に処理する電子回路部２０ｂとから構成されている。操舵トルク検出センサ２０ａはリッド４３に取り付けられている。
【００３８】
図４は図３中のＢ−Ｂ線断面図である。図４ではブラシレスモータ１９および制御装置２２の内部の具体的構成が明示される。
【００３９】
ブラシレスモータ１９は、回転軸５１に固定された永久磁石により成る回転子５２と、回転子５２の周囲に配置された固定子５４とを備える。固定子５４は固定子巻線５３を備える。回転軸５１は、２つの軸受け部５５，５６によって回転自在に支持される。回転軸５１の先部はブラシレスモータ１９の出力軸１９ａとなっている。ブラシレスモータ１９の出力軸１９ａは、トルクリミッタ５７を介して、回転動力が伝達されるように伝動軸４８に結合されている。伝動軸４８には前述の通りウォームギヤ４９が固定され、これに噛み合うウォームホイール５０が配置されている。回転軸５１の後端部には、ブラシレスモータ１９の回転子５２の回転角（回転位置）を検出する前述のモータ回転角検出部（位置検出部）２３が設けられる。モータ回転角検出部２３は、回転軸５１に固定された回転子２３ａと、この回転子２３ａの回転角を磁気的な作用を利用して検出する検出素子２３ｂとから構成される。モータ回転角検出部２３には例えばレゾルバが用いられる。固定子５４の固定子巻線５３にはモータ電流が供給される。以上のブラシレスモータ１９の構成要素は、モータケース５８の内部に配置される。
【００４０】
図５は、前述の制御装置２２のブロック構成図である。制御装置２２は、モータ制御部１００と故障検知部（電流センサ異常検出手段）１０１を備えている。故障検知部１０１には、電流センサ１０３，１０４からの信号が入力され、電流センサ１０３，１０４の故障を検知するものである。また、故障検知部１０１には、故障表示部１０２が接続されている。モータ制御部１００は、基本的には、図１４，１５において説明したものと同様である。そして、故障検知部１０１は、電流センサ１０３，１０４の故障を判断したときは１を、故障を判断しないときはゼロを信号としてモータ駆動部１０５に出力するが、モータ駆動部１０５は、その故障検知部１０１からの信号がゼロのときには、第１の通電状態（例えば、正弦波）を保ち、故障検知部１０１からの入力が１のときには、第２の通電状態（例えば、矩形波）により制御がなされるように切り換えられる通電状態切換部１０６を備えている。
【００４１】
モータ駆動部１０５は、ＰＷＭ電圧発生部（プリドライブ回路）とインバータ回路を含む。モータ駆動部１０５は、モータ駆動部１０５の中の図示しないＰＷＭ電圧発生部によって３相目標電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に対応したＰＷＭ制御電圧信号（ゲート駆動信号）ＵＵ，ＶＵ，ＷＵを生成してモータ駆動部１０５の中の図示しないインバータ回路に出力する。インバータ回路は、ＰＷＭ制御電圧信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵに対応した３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを発生し、これらを３相の駆動電流路１０７を介してブラシレスモータ１９にそれぞれ供給する。３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは電流センサが正常のときはそれぞれブラシレスモータをＰＷＭ駆動するための正弦波電流であり、電流センサが異常のときは矩形波電流となるように制御する。
【００４２】
図６は、具体的なモータ駆動部のブロック構成図である。モータ駆動部１０５は、目標電流に基づく３相目標電圧が与えられ、三相正弦波を発生させ出力する三相正弦波発生器１１０と、目標電流に基づく３相目標電圧が与えられ、三相矩形波を発生させ出力する三相矩形波発生器１１１と、故障検知部１０１からの切り換え信号によって三相正弦波と三相矩形波を切り換える通電状態切換部１０６と、通電状態切換部１０６を通して出力される各相正弦波電圧あるいは各相矩形波電圧および３相目標電圧を乗算して出力する乗算器１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃと、三角波発生器１１３が発生させた三角波電圧、および乗算器１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの各出力電圧をそれぞれ比較し、その比較結果をＰＷＭ信号（ＵＵ，ＶＵ，ＷＵ）として出力する比較器１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃと、比較器１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃが出力した各ＰＷＭ信号（ＵＵ，ＶＵ，ＷＵ）が与えられるゲート制御回路１１５とを備えている。
【００４３】
ゲート制御回路１１５は、比較器１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃから与えられた各ＰＷＭ信号（ＵＵ，ＶＵ，ＷＵ）に応じて、トランジスタＱ１−Ｑ６の各ゲートをオンオフし、ブラシレスモータ１９のステータに流れる電流の経路を切り換え、回転磁界を発生させる。
【００４４】
ブラシレスモータ１９のロータは、永久磁石を備えており、この回転磁界から回転力を受け回転する。ゲート制御回路１１５は、また、目標電流にしたがって、トランジスタＱ１−Ｑ６のオンオフをＰＷＭ制御することにより、ブラシレスモータの回転トルクを増減制御する。
【００４５】
三相正弦波発生器１１０は、通常の三相正弦波Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを発生させ、通電状態切換部１０６が正弦波通電状態のときには、その出力を乗算器１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃに出力する。そして、乗算器１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃにおいて３相目標電圧と乗算され、比較器１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃに出力される。その後、比較器１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃにより、三角波発生器１１３からの三角波とそれぞれ比較され、その比較結果はＰＷＭ信号（ＵＵ，ＶＵ，ＷＵ）としてそれぞれゲート制御回路１１５に与えられる。ゲート制御回路１１５は、比較器１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃから与えられた各ＰＷＭ信号（ＵＵ，ＶＵ，ＷＵ）に応じて、トランジスタＱ１−Ｑ６の各ゲートをオンオフしてブラシレスモータのステータに回転磁界を発生させ、ブラシレスモータのロータを回転駆動させる。
【００４６】
三相矩形波発生器１１１は、三相矩形波Ｖｕ’，Ｖｖ’，Ｖｗ’を発生させ、通電状態切換部１０６が矩形波通電状態のときには、その出力を乗算器１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃに出力する。そして、乗算器１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃにおいて３相目標電圧と乗算され、比較器１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃに出力される。その後、比較器１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃにより、三角波発生器１１３からの三角波とそれぞれ比較され、その比較結果はＰＷＭ信号（ＵＵ，ＶＵ，ＷＵ）としてそれぞれゲート制御回路１１５に与えられる。ゲート制御回路１１５は、比較器１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃから与えられた各ＰＷＭ信号（ＵＵ，ＶＵ，ＷＵ）に応じて、トランジスタＱ１−Ｑ６の各ゲートをオンオフしてブラシレスモータのステータに回転磁界を発生させ、ブラシレスモータのロータを回転駆動させる。
【００４７】
図７は、故障検知部を示すブロック構成図である。故障検知部１０１は、入力部１２０、出力部１２１、ＣＰＵ１２２、記憶部１２３を備えている。この故障検知部１０１では、記憶部１２３内の記憶領域１２４には、電流センサが異常かどうか判定するための所定値が記憶されている。また、記憶領域１２５には、故障検知処理プログラムが記憶されている。故障検知部１０１は、電流センサ１０３，１０４からの検出電流の絶対値を求め、その絶対値が所定値より小さければ、正常であることを判断し、正常値信号、例えばゼロをモータ制御部１００と故障表示部１０２に出力し、その絶対値が所定値より大きければ、故障と判断し、故障信号、例えば１をモータ制御部１００と故障表示部１０２に出力する。
【００４８】
故障表示部１０２は、電流センサ１０３，１０４が故障かどうかを表示する装置であり、例えば、故障検知部１０１からの入力信号に基づいて点滅する発光ダイオードなどを設けたものである。その発光ダイオードは、故障検知部１０１からの信号がゼロのときには、点灯しない状態を保ち、故障検知部１０１からの入力が１のとき、点灯するようにすれば良い。それにより、発光ダイオードが点灯したとき、電流センサが故障と判断することができる。
【００４９】
次に本実施形態の作用について故障検知部１０１の記憶領域１２５に記憶される故障検知処理プログラムに対応する図８のフローチャートを用いて説明する。処理プログラムはイグニッションスイッチオンとともにスタートし、電流センサ１０３，１０４からの信号を入力する（ステップＳＴ１０）。次に、電流センサからの検出電流値の絶対値を求める（ステップＳＴ１１）。その絶対値と記憶部の記憶領域１１０に記憶された所定値とＣＰＵにより比較する（ステップＳＴ１２）。その結果、絶対値が所定値より小さいときは、ゼロをモータ制御部１００と故障表示部１０２に出力する（ステップＳＴ１３）。そのとき、モータ制御部１００はその状態を保つ。また、故障表示部１０２は、発光ダイオードは点灯しない。そして、再び、ステップＳＴ１０に戻り、処理を行う。
【００５０】
図９は、この正弦波通電時でのロータ角度に対するトルクの変化を示すグラフである。曲線Ｃ１０はＵ相トルク、曲線Ｃ１１はＶ相トルク、曲線Ｃ１２はＷ相トルクを示し、曲線Ｃ１３は合成トルクを示す。このときには、トルクリップルは発生していない状態である。
【００５１】
また、ＣＰＵにより比較した結果、絶対値が所定値以上のときには、信号１をモータ制御部１００と故障表示部１０２に出力する（ステップＳＴ１４）。そのとき、モータ制御部１００は通電切換部１０４が作動し、正弦波発生器１１０から矩形波発生器１１１の信号による制御に切り替わる（ステップＳＴ１５）。また、故障表示部１０３では、発光ダイオードが点灯する（ステップＳＴ１６）。
【００５２】
図１０は、この矩形波通電時でのロータ角度に対するトルクの変化を示すグラフである。曲線Ｃ２０はＵ相トルク、曲線Ｃ２１はＶ相トルク、曲線Ｃ２２はＷ相トルクを示し、曲線Ｃ２３は合成トルクを示す。このときには、トルクリップルは発生している状態である。このとき、トルクリップルが生じているため、操舵フィーリングが変化する。
【００５３】
このように、ブラシレスモータに交流電流を通電することが可能となり、電流センサの故障が検出された場合においても操舵補助力の供給を続けることができる。また、操舵フィーリングに変化が生じるので、装置の故障を運転者に警告することができる。
【００５４】
次に、本発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を説明する。第２の実施形態では、図１で示した電動パワーステアリング装置の制御装置におけるモータ駆動部に３相目標電圧低減部を設けた装置である。それに従って、制御装置２２は、次に述べるように一部変更される。
【００５５】
図１１は、制御装置２２の一部を変更した制御装置２２Ｂのブロック構成図である。制御装置２２Ｂは、制御装置２２のモータ駆動部１０５に３相目標電圧低減部１３０を設けた以外は同様の構成をしているため、同じ構成要素には同一の符号を付してある。故障検知部１０１には、電流センサ１０３，１０４からの信号が入力され、電流センサ１０３，１０４の故障を検出するものである。また、故障検知部１０１には、故障表示部１０２が接続されている。モータ制御部１００は、基本的には、図５において説明したものと同様である。そして、故障検知部１０１は、電流センサ１０３，１０４の故障を判断したときは１を、故障を判断しないときはゼロを信号としてモータ駆動部１０５Ｂに出力するが、モータ駆動部１０５Ｂは、その故障検知部１０１からの信号がゼロのときには、第１の通電状態（例えば、正弦波）を保ち、故障検知部１０１からの入力が１のときには、第２の通電状態（例えば、矩形波）により制御がなされるように切り換えられる通電状態切換部１０６と、３相目標電圧を所定の比率で低減して乗算部に出力する３相目標電圧低減部１３０を備えている。
【００５６】
モータ駆動部１０５Ｂは、ＰＷＭ電圧発生部（プリドライブ回路）とインバータ回路を含む。モータ駆動部１０５は、モータ駆動部１０５の中の図示しないＰＷＭ電圧発生部によって３相目標電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に対応したＰＷＭ制御電圧信号（ゲート駆動信号）ＵＵ，ＶＵ，ＷＵを生成してモータ駆動部１０５の中の図示しないインバータ回路に出力する。インバータ回路は、ＰＷＭ制御電圧信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵに対応した３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを発生し、これらを３相の駆動電流路７７を介してブラシレスモータ１９にそれぞれ供給する。３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは電流センサが正常のときはそれぞれブラシレスモータをＰＷＭ駆動するための正弦波電流であり、電流センサが異常のときは矩形波電流となり、３相目標電圧を低減し、ブラシレスモータへの通電を低減するように制御する。
【００５７】
図１２は、具体的なモータ駆動部のブロック構成図である。モータ駆動部１０５Ｂは、乗算器の前段に３相目標電圧低減部１３０を設けた以外は、第１の実施形態の図６と同様であるので、３相目標電圧低減部１３０の機能を説明し、その他の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
３相目標電圧低減部１３０は、故障検知部１０１からの信号により３相目標電圧をそのまま乗算器に出力するか、所定の比率で低減させて出力する。３相目標電圧低減部１３０は、故障検知部１０１から入力される信号がゼロである場合、３相目標電圧をそのまま出力する。故障検知部１０１から入力される信号が１である場合、入力される３相目標電圧に所定の係数を乗算し、所定の比率で低減した３相目標電圧を乗算器に出力する。例えば、所定の係数を０．５とし、入力される３相目標電圧を２分の１の値で出力する。
【００５９】
次に本実施形態の作用について図１３のフローチャートを用いて説明する。電流センサ１０３，１０４からの信号を入力する（ステップＳＴ２０）。次に、電流センサからの検出電流値の絶対値を求める（ステップＳＴ２１）。その絶対値と記憶部の記憶領域１１０に記憶された所定値とＣＰＵにより比較する（ステップＳＴ２２）。その結果、絶対値が所定値より小さいときは、ゼロをモータ制御部１００と故障表示部１０３に出力する（ステップＳＴ２３）。そのとき、モータ制御部１００はその状態を保つ。また、故障表示部１０２は、発光ダイオードは点灯しない。そして、再び、ステップＳＴ２０に戻り、処理を行う。
【００６０】
また、ＣＰＵにより比較した結果、絶対値が所定値以上のときには、信号１をモータ制御部１００と故障表示部１０２に出力する（ステップＳＴ２４）。そのとき、モータ制御部１００は通電状態切換部１０６が作動し、正弦波発生器１１０から矩形波発生器１１１の信号による制御に切り替わる（ステップＳＴ２５）。また、３相目標電圧低減部１３０により３相目標電圧が所定の比率で低減して乗算部に出力され、ブラシレスモータへの通電が低減される。さらに、故障表示部１０３では、発光ダイオードが点灯する（ステップＳＴ１６）。
【００６１】
これにより、ブラシレスモータに交流電流を通電することが可能となり、電流センサの故障が検出された場合においても操舵補助力の供給を続けることができる。また、操舵フィーリングに変化が生じるので、装置の故障を運転者に警告することができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、第２通電用に矩形波発生器を設けたが、正弦波発生器の発生する正弦波に高次の高調波を重量させて第２通電波形とする構成にしても良い。また、本実施形態では、電動パワーステアリング装置の操舵補助力を付与するモータとしてのブラシレスモータのベクトル制御に、ｄｑ制御を用いたものについて述べたが、本発明の範囲は上記のようなｄｑ制御に限定されるわけではなく、交流電流が通電されるブラシレスモータをトルク制御する他のベクトル制御に関してもおよぶことは言うまでもない。
【００６３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、次の効果を奏する。
【００６４】
電流センサ異常検出手段が電流センサの異常を検出した際に、通常の通電と異なる第２通電方法によって通電を行うため、ブラシレスモータに交流電流を通電することが可能となり、装置の故障が検出された場合においても操舵補助力の供給を続けることができる。また、操舵フィーリングに変化が生じるので、装置の故障を運転者に警告することができる。
【００６５】
第２通電方法は矩形波通電であるため、ブラシレスモータに交流電流を通電することが可能となり、装置の故障が検出された場合においても、操舵補助力の供給を続けることができる。また、操舵フィーリングに変化が生じるので、装置の故障を運転者に警告することができる。
【００６６】
電流センサ異常検出手段が電流センサの異常を検出した際にモータへの通電を低減させるため、装置の故障が検出された場合においても、操舵補助力の供給を続けることができるとともに、操舵フィーリングの変化によって装置の故障を運転者に警告することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の機械的機構の要部と電気系の具体的構成を示す図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図３におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】制御装置のブロック構成図である。
【図６】モータ駆動部のブロック構成図である。
【図７】故障検知部を示すブロック構成図である。
【図８】第１の実施形態の作用を説明するフローチャートである。
【図９】正弦波通電時でのロータ角度に対するトルクの変化を示すグラフである。
【図１０】矩形波通電時でのロータ角度に対するトルクの変化を示すグラフである。
【図１１】制御装置２２Ｂのブロック構成図である。
【図１２】モータ駆動部のブロック構成図である。
【図１３】第２の実施形態の作用を説明するフローチャートである。
【図１４】従来の電動パワーステアリング装置の制御装置のブロック構成図である。
【図１５】従来の電動パワーステアリング装置の制御装置の回路図である。
【符号の説明】
１０ 電動パワーステアリング装置
１１ ステアリングホイール
１２ ステアリング軸
１８ 動力伝達機構
１９ ブラシレスモータ
２０ 操舵トルク検出部
２０ｄ 舵角センサ
２２ 制御装置
２３ モータ回転角検出部（レゾルバ）
１００ モータ制御部
１０１ 故障検知部
１０２ 故障表示部
１０３ 電流センサ
１０４ 電流センサ
１０５ モータ駆動部
１０６ 通電状態切換部
１０７ 駆動電流路
１１０ 三相正弦波発生器
１１１ 三相矩形波発生器
１３０ 三相目標電圧低減部
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特に、自動車のステアリング装置において、モータの動力をステアリング系に付与して、運転者の操舵力負担を軽減する電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動パワーステアリング装置は、ブラシ付きモータやブラシレスモータを動力源とする操舵力倍力装置や、マイクロコンピュータユニットおよびモータ駆動装置等からなる制御装置を備え、ステアリングハンドルに付与される操舵力、車速等を検出し、これらの検出信号に基づいて制御装置によってモータを駆動することにより、補助トルクを発生させ、ハンドル操舵力の軽減を図っている。
【０００３】
図１４は、ブラシレスモータの回転を制御するための従来の制御装置のブロック構成図である。制御装置２００は、操舵トルク検出部２０１からの操舵トルク信号Ｔと車速検出部２０２からの車速信号Ｖを入力として、ブラシレスモータ２０３を制御する装置であり、目標電流設定部２０４と偏差演算部２０５，２０６とＰＩ設定部２０７，２０８と演算部２０９，２１０とｄｑ−３相変換部２１１とモータ駆動部２１２と、電流センサ２１３，２１４と、３相−ｄｑ変換部２１５と減衰部２１６，２１７と非干渉化制御部２１８とＲＤ（レゾルバデジタル）変換部２１９から構成される。ブラシレスモータ２０３には、ブラシレスモータ２０３の回転角を検出するためのレゾルバ２２０が取り付けられている。
【０００４】
目標電流設定部２０４は、操舵トルク信号Ｔと車速信号ＶとＲＤ変換部２１９から出力されるブラシレスモータ２０３における回転子の固定子に対する回転角速度ωに基づいて、２相目標電流Ｉｄ１，Ｉｑ１を計算し出力する。目標電流Ｉｄ１，Ｉｑ１は、ブラシレスモータ２０３の回転子上の永久磁石が作り出す回転磁束と同期した回転座標系において、永久磁石と同一方向のｄ軸およびこれに直交したｑ軸にそれぞれ対応するもので、これらの目標電流Ｉｄ１，Ｉｑ１をそれぞれ「ｄ軸目標電流」および「ｑ軸目標電流」という。
【０００５】
それらのｄ軸およびｑ軸の目標電流Ｉｄ１，Ｉｑ１は偏差演算部２０５，２０６において、ｄ軸およびｑ軸の目標電流Ｉｄ１，Ｉｑ１からｄ軸およびｑ軸の検出電流Ｉｄ，Ｉｑをそれぞれ減算することにより偏差ＤＩｄ，ＤＩｑを計算して、ＰＩ設定部２０７，２０８に出力する。
【０００６】
ＰＩ設定部２０７，２０８は偏差ＤＩｄ，ＤＩｑを用いた演算の実行により、ｄ軸およびｑ軸の検出電流Ｉｄ，Ｉｑがｄ軸およびｑ軸の目標電流に追従するようにｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ，Ｖｑをそれぞれ計算する。ｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ，Ｖｑは、非干渉化制御部２１８および演算部２０９，２１０により、ｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ’，Ｖｑ’に補正されてｄｑ−３相変換部２１１に出力される。
【０００７】
非干渉化制御部２１８は、ｄ軸およびｑ軸の検出電流Ｉｄ，Ｉｑおよび回転子の回転角速度ωに基づいて、ｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ，Ｖｑのための非干渉化制御補正値を計算する。
【０００８】
演算部２０９，２１０は、ｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ，Ｖｑから非干渉化制御補正値をそれぞれ減算することにより、ｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ’，Ｖｑ’を算出して、ｄｑ−３相変換部２１１に出力する。
【０００９】
ｄｑ−３相変換部２１１は、ｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ’，Ｖｑ’を３相目標電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換して、３相目標電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をモータ駆動部（モータ駆動回路）２１２に出力する。
【００１０】
モータ駆動部２１２は、ＰＷＭ電圧発生部（プリドライブ回路）とインバータ回路を含む。モータ駆動部２１２は、モータ駆動部２１２の中の図示しないＰＷＭ電圧発生部によって３相目標電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に対応したＰＷＭ制御電圧信号（ゲート駆動信号）ＵＵ，ＶＵ，ＷＵを生成してモータ駆動部２１２の中の図示しないインバータ回路に出力する。インバータ回路は、ＰＷＭ制御電圧信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵに対応した３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを発生し、これらを３相の駆動電流路２２１を介してブラシレスモータ２０３にそれぞれ供給する。３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，ＩｗはそれぞれブラシレスモータをＰＷＭ駆動するための正弦波電流である。
【００１１】
３相の駆動電流路２２１のうちの２つにはモータ電流検出部２１３，２１４が設けられ、各モータ電流検出部２１３，２１４は、ブラシレスモータ２０３に対し供給される３相の駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのうちの２つの駆動電流Ｉｕ，Ｉｗを検出して３相−ｄｑ変換部２１５に出力する。この３相−ｄｑ変換部２１５では、検出駆動電流Ｉｕ，Ｉｗに基づいて残りの駆動電流Ｉｖも計算される。３相−ｄｑ変換部２１５は、これらの３相検出駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを２相のｄ軸およびｑ軸の検出電流Ｉｄ，Ｉｑに変換し、減衰部２１６，２１７を通して出力する。
【００１２】
レゾルバ２２０からの信号は、ＲＤ（レゾルバデジタル）変換部２１９に連続的に供給されている。ＲＤ変換部２１９は、ブラシレスモータ２０３における回転子の固定子に対する角度（回転角）θを計算して、計算された角度θに対応する信号をｄｑ−３相変換部２１１と３相−ｄｑ変換部２１５に供給する。また、ＲＤ変換部２１９は、ブラシレスモータ２０３における回転子の固定子に対する回転角速度ωを計算して、計算された回転角速度ωに対応する信号を目標電流設定部２０４と非干渉化制御部２１８に供給する。上記のレゾルバ２２０とＲＤ変換部２１９によってモータ回転角検出部２２０Ａが形成される。
【００１３】
図１５は、モータ駆動回路（モータ駆動部）を備えた電動パワーステアリング装置の制御装置の回路図である。図１５において、インターフェース回路２２３は、操舵トルク検出部２０１によって得られる操舵トルク信号Ｔと車速検出部２０２からの車速信号Ｖとエンジン回転検出部２２４からのエンジン回転信号ｒのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータを備え、入力されたそれらのアナログ信号をデジタル信号に変換してマイクロコンピュータ２２２に入力する。
【００１４】
インターフェース回路２２５は、モータ電流検出部２１３，２１４によって検出される駆動電流Ｉｕ，Ｉｗをデジタル信号に変換してマイクロコンピュータ２２２に入力する。インターフェース回路２２６は、ＲＤコンバータ２２７からの励磁電流をレゾルバ２２０に送り、レゾルバ２２０からの出力信号をＲＤコンバータ２２７に送る。ＲＤコンバータ２２７は、レゾルバ２２０からの出力信号から角度信号を出力し、マイクロコンピュータ２２２に送る。モータ駆動回路２１２は、プリドライブ回路２２８と、６つのパワーＦＥＴを備えたインバータ回路からなる。また、プリドライブ回路２２８は、電源２２９の電圧を昇圧する昇圧回路２３０によって、電源電圧を昇圧して高電位側のＦＥＴに駆動信号を供給している。
【００１５】
マイクロコンピュータ２２２には、水晶発振子２３１とコンデンサ２３２，２３３が外付けで接続されており、マイクロコンピュータ２２２では、水晶発振子２３１の発振周波数が分周され、ブラシレスモータ２０１を駆動するためのＰＷＭ信号の周波数（ＰＷＭ周波数）ｆＰＷＭが生成される。
【００１６】
ＲＤコンバータ２２７にも、水晶発振子２３１とコンデンサ２３２，２３３が接続されており、ＲＤコンバータ２２７でも、水晶発振子２３１の発振周波数が分周され、ＶＲレゾルバ２２０の励磁信号の周波数（励磁周波数）ｆＲＥＳが生成される。
【００１７】
上記のように、従来の制御装置２００においては、操舵トルク検出部２０１から出力される操舵トルク信号Ｔ、車速検出部２０２から出力される車速信号Ｖ等に基づきブラシレスモータ２０３に供給する目標電流を設定する。この目標電流と、モータ電流検出部２１３，２１４が出力する検出電流との偏差がゼロになるようにＰＩ制御し、ブラシレスモータ２０３をベクトル制御している（例えば、特許文献１参照）。
【００１８】
万が一、電流センサ２１３，２１４等の装置の故障が検出された場合においても、正常な部分でモータの駆動制御を行い、操舵補助力の供給を続けることが望ましい。このような制御を行っている公知例は、特許文献２に開示されている。特許文献２に開示された装置の動作は、正常時には操舵トルクに基づき演算した目標電流とモータ電流の偏差がゼロになるようフィードバック制御によりモータを駆動制御し、電流検出手段の故障が検出された場合には、操舵トルクに応じて設定された目標電流に基づいて生成された第２駆動制御信号によってフィードフォワード制御によりモータを駆動制御するものであった。特許文献２で開示された装置では、モータはブラシ付きモータであったため、故障時に目標電流に基づきモータを制御していた。
【００１９】
【特許文献１】
特開２００２−３３１９４６公報
【特許文献２】
特許第３０６３８９６号
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置では、電流は交流のため、ベクトル制御を用い、ブラシレスモータが発生するｄ軸目標電流、ｑ軸目標電流のそれぞれとｄ軸実電流（ｄ軸検出電流）、ｑ軸実電流（ｑ軸検出電流）それぞれを一致させる制御を行っている。よって、ブラシレスモータを用いた場合には、電流検出手段が故障したときには、特許文献２で開示される従来の技術のようなハンドルトルク等により設定した目標電流に基づいて生成された制御信号によるフィードフォワード制御は困難であり、正常な部分でモータの駆動制御を行い、操舵補助力を供給し続けることは困難であった。
【００２１】
本発明の目的は、上記問題を解決するため、ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置において、電流センサ等の装置の故障が検出された場合において、運転者にシステムの異常を伝え、かつ電動パワーステアリングシステムの作動を継続させることが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。
【００２２】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
【００２３】
第１の電動パワーステアリング装置（請求項１に対応）は、ステアリング系に補助トルクを付加するブラシレスモータと、ステアリング系への操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも操舵トルク検出手段からの操舵トルク信号に基づいてブラシレスモータへの通電を行うモータ駆動手段と、ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流センサと、電流センサの異常を検出する電流センサ異常検出手段と、を備えた電動パワーステアリング装置において、モータ駆動手段は、電流センサ異常検出手段が電流センサの異常を検出した際に、通常の通電と異なる第２通電方法によって通電を行うことで特徴づけられる。
【００２４】
第１の電動パワーステアリング装置によれば、モータ駆動手段は、電流センサ異常検出手段が電流センサの異常を検出した際に、通常の通電と異なる第２通電方法によって通電を行うため、ブラシレスモータに交流電流を通電することが可能となり、電流センサの故障が検出された場合においても操舵補助力の供給を続けることができる。また、操舵フィーリングに変化が生じるので、装置の故障を運転者に警告することができる。
【００２５】
第２の電動パワーステアリング装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくはモータ駆動手段での第２通電方法は矩形波通電であることで特徴づけられる。
【００２６】
第２の電動パワーステアリング装置によれば、モータ駆動手段の第２通電方法は矩形波通電であるため、ブラシレスモータに交流電流を通電することが可能となり、装置の故障が検出された場合においても、操舵補助力の供給を続けることができる。また、操舵フィーリングに変化が生じるので、電流センサの故障を運転者に警告することができる。
【００２７】
第３の電動パワーステアリング装置（請求項３に対応）は、上記の構成において、好ましくはモータ駆動手段は、電流センサ異常検出手段が電流センサの異常を検出した際にモータへの通電を低減させることで特徴づけられる。
【００２８】
第３の電動パワーステアリング装置によれば、モータ駆動手段は、電流センサ異常検出手段が電流センサの異常を検出した際にモータへの通電を低減させるため、電流センサの故障が検出された場合においても、操舵補助力の供給を続けることができるとともに、操舵フィーリングの変化によって装置の故障を運転者に警告することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３０】
図１〜図４を参照して本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体的構成、機械的機構の要部構成、および電子回路ユニットのレイアウトを説明する。
【００３１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る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１０は、ステアリングホイール１１に連結されるステアリング軸１２等に対して補助用の操舵力（操舵トルク）を与えるように構成されている。ステアリング軸１２の上端はステアリングホイール１１に連結され、下端にはピニオンギヤ１３が取り付けられている。ピニオンギヤ１３に対して、これに噛み合うラックギヤ１４ａを設けたラック軸１４が配置されている。ピニオンギヤ１３とラックギヤ１４ａによってラック・ピニオン機構１５が形成される。ラック軸１４の両端にはタイロッド１６が設けられ、各タイロッド１６の外側端には前輪１７が取り付けられる。上記ステアリング軸１２に対し動力伝達機構１８を介してブラシレスモータ１９が設けられている。ブラシレスモータ１９は、操舵トルクを補助する回転力（トルク）を出力し、この回転力を、動力伝達機構１８を経由して、ステアリング軸１２に与える。またステアリング軸１２には操舵トルク検出部２０が設けられている。操舵トルク検出部２０は、運転者がステアリングホイール１１を操作することによって生じる操舵トルクをステアリング軸１２に加えたとき、ステアリング軸１２に加わる当該操舵トルクを検出する。また、２０ｄは舵角を検出する舵角センサであり、２１は車両の車速を検出する車速検出部であり、２２はコンピュータで構成される制御装置である。制御装置２２は、操舵トルク検出部２０から出力される操舵トルク信号Ｔと舵角センサ２０ｄから出力される舵角信号と車速検出部２１から出力される車速信号Ｖを取り入れ、操舵トルクに係る情報と舵角に係る情報と車速に係る情報に基づいて、ブラシレスモータ１９の回転動作を制御する駆動制御信号ＳＧ１を出力する。またブラシレスモータ１９には、レゾルバ等によって構成されるモータ回転角検出部２３が付設されている。モータ回転角検出部２３の回転角信号ＳＧ２は制御装置２２にフィードバックされている。上記のラック・ピニオン機構１５等は図１中で図示しないギヤボックス２４に収納されている。
【００３２】
上記において電動パワーステアリング装置１０は、通常のステアリング系の装置構成に対し、操舵トルク検出部２０、舵角センサ２０ｄ、車速検出部２１、制御装置２２、ブラシレスモータ１９、動力伝達機構１８を付加することによって構成されている。
【００３３】
上記構成において、運転者がステアリングホイール１１を操作して自動車の走行運転中に走行方向の操舵を行うとき、ステアリング軸１２に加えられた操舵トルクに基づく回転力はラック・ピニオン機構１５を介してラック軸１４の軸方向の直線運動に変換され、さらにタイロッド１６を介して前輪１７の走行方向を変化させようとする。このときにおいて、同時に、ステアリング軸１２に付設された操舵トルク検出部２０は、ステアリングホイール１１での運転者による操舵に応じた操舵トルクを検出して電気的な操舵トルク信号Ｔに変換し、この操舵トルク信号Ｔを制御装置２２へ出力する。また、舵角センサ２０ｄは、舵角を検出し舵角信号を制御装置２２へ出力する。さらに、車速検出部２１は、車両の車速を検出して車速信号Ｖに変換し、この車速信号Ｖを制御装置２２へ出力する。制御装置２２は、操舵トルク信号Ｔ、舵角信号および車速信号Ｖに基づいてブラシレスモータ１９を駆動するためのモータ電流を発生する。モータ電流によって駆動されるブラシレスモータ１９は、動力伝達機構１８を介して補助操舵力をステアリング軸１２に作用させる。以上のごとくブラシレスモータ１９を駆動することにより、ステアリングホイール１１に加えられる運転者による操舵力が軽減される。
【００３４】
図２は、電動パワーステアリング装置１０の機械的機構の要部と電気系の具体的構成を示す。ラック軸１４の左端部および右端部の一部は断面で示されている。ラック軸１４は、車幅方向（図２中左右方向）に配置される筒状ハウジング３１の内部に軸方向へスライド可能に収容されている。ハウジング３１から突出したラック軸１４の両端にはボールジョイント３２がネジ結合され、これらのボールジョイント３２に左右のタイロッド１６が連結されている。ハウジング３１は、図示しない車体に取り付けるためのブラケット３３を備えると共に、両端部にストッパ３４を備えている。
【００３５】
図２において、３５はイグニションスイッチ、３６は車載バッテリ、３７は車両エンジンに付設された交流発電機（ＡＣＧ）である。交流発電機３７は車両エンジンの動作で発電を開始する。制御装置２２に対してバッテリ３６または交流発電機３７から必要な電力が供給される。制御装置２２はブラシレスモータ１９に付設されている。また３８はラック軸の移動時にストッパ３４に当たるラックエンド、３９はギヤボックスの内部を水、泥、埃等から保護するためのダストシール用ブーツである。
【００３６】
図３は図２中のＡ−Ａ線断面図である。図３では、ステアリング軸１２の支持構造、操舵トルク検出部２０、動力伝達機構１８、ラック・ピニオン機構１５の具体的構成と、ブラシレスモータ１９および制御装置２２のレイアウトとが明示される。
【００３７】
図３において、上記ギヤボックス２４を形成するハウジング２４ａにおいてステアリング軸１２は２つの軸受け部４１，４２によって回転自在に支持されている。ハウジング２４ａの内部にはラック・ピニオン機構１５と動力伝達機構１８が収納され、さらに上部には操舵トルク検出部２０が付設されている。ハウジング２４ａの上部開口はリッド４３で塞がれ、リッド４３はボルト４４で固定されている。ステアリング軸１２の下端部に設けられたピニオン１３は軸受け部４１，４２の間に位置している。ラック軸１４は、ラックガイド４５で案内され、かつ圧縮されたスプリング４６で付勢された当て部材４７でピニオン１３側へ押さえ付けられている。動力伝達機構１８は、ブラシレスモータ１９の出力軸に結合される伝動軸４８に固定されたウォームギヤ４９とステアリング軸１２に固定されたウォームホイール５０とによって形成される。操舵トルク検出部２０は、ステアリング軸１２の周りに配置される操舵トルク検出センサ２０ａから出力される検出信号を電気的に処理する電子回路部２０ｂとから構成されている。操舵トルク検出センサ２０ａはリッド４３に取り付けられている。
【００３８】
図４は図３中のＢ−Ｂ線断面図である。図４ではブラシレスモータ１９および制御装置２２の内部の具体的構成が明示される。
【００３９】
ブラシレスモータ１９は、回転軸５１に固定された永久磁石により成る回転子５２と、回転子５２の周囲に配置された固定子５４とを備える。固定子５４は固定子巻線５３を備える。回転軸５１は、２つの軸受け部５５，５６によって回転自在に支持される。回転軸５１の先部はブラシレスモータ１９の出力軸１９ａとなっている。ブラシレスモータ１９の出力軸１９ａは、トルクリミッタ５７を介して、回転動力が伝達されるように伝動軸４８に結合されている。伝動軸４８には前述の通りウォームギヤ４９が固定され、これに噛み合うウォームホイール５０が配置されている。回転軸５１の後端部には、ブラシレスモータ１９の回転子５２の回転角（回転位置）を検出する前述のモータ回転角検出部（位置検出部）２３が設けられる。モータ回転角検出部２３は、回転軸５１に固定された回転子２３ａと、この回転子２３ａの回転角を磁気的な作用を利用して検出する検出素子２３ｂとから構成される。モータ回転角検出部２３には例えばレゾルバが用いられる。固定子５４の固定子巻線５３にはモータ電流が供給される。以上のブラシレスモータ１９の構成要素は、モータケース５８の内部に配置される。
【００４０】
図５は、前述の制御装置２２のブロック構成図である。制御装置２２は、モータ制御部１００と故障検知部（電流センサ異常検出手段）１０１を備えている。故障検知部１０１には、電流センサ１０３，１０４からの信号が入力され、電流センサ１０３，１０４の故障を検知するものである。また、故障検知部１０１には、故障表示部１０２が接続されている。モータ制御部１００は、基本的には、図１４，１５において説明したものと同様である。そして、故障検知部１０１は、電流センサ１０３，１０４の故障を判断したときは１を、故障を判断しないときはゼロを信号としてモータ駆動部１０５に出力するが、モータ駆動部１０５は、その故障検知部１０１からの信号がゼロのときには、第１の通電状態（例えば、正弦波）を保ち、故障検知部１０１からの入力が１のときには、第２の通電状態（例えば、矩形波）により制御がなされるように切り換えられる通電状態切換部１０６を備えている。
【００４１】
モータ駆動部１０５は、ＰＷＭ電圧発生部（プリドライブ回路）とインバータ回路を含む。モータ駆動部１０５は、モータ駆動部１０５の中の図示しないＰＷＭ電圧発生部によって３相目標電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に対応したＰＷＭ制御電圧信号（ゲート駆動信号）ＵＵ，ＶＵ，ＷＵを生成してモータ駆動部１０５の中の図示しないインバータ回路に出力する。インバータ回路は、ＰＷＭ制御電圧信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵに対応した３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを発生し、これらを３相の駆動電流路１０７を介してブラシレスモータ１９にそれぞれ供給する。３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは電流センサが正常のときはそれぞれブラシレスモータをＰＷＭ駆動するための正弦波電流であり、電流センサが異常のときは矩形波電流となるように制御する。
【００４２】
図６は、具体的なモータ駆動部のブロック構成図である。モータ駆動部１０５は、目標電流に基づく３相目標電圧が与えられ、三相正弦波を発生させ出力する三相正弦波発生器１１０と、目標電流に基づく３相目標電圧が与えられ、三相矩形波を発生させ出力する三相矩形波発生器１１１と、故障検知部１０１からの切り換え信号によって三相正弦波と三相矩形波を切り換える通電状態切換部１０６と、通電状態切換部１０６を通して出力される各相正弦波電圧あるいは各相矩形波電圧および３相目標電圧を乗算して出力する乗算器１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃと、三角波発生器１１３が発生させた三角波電圧、および乗算器１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの各出力電圧をそれぞれ比較し、その比較結果をＰＷＭ信号（ＵＵ，ＶＵ，ＷＵ）として出力する比較器１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃと、比較器１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃが出力した各ＰＷＭ信号（ＵＵ，ＶＵ，ＷＵ）が与えられるゲート制御回路１１５とを備えている。
【００４３】
ゲート制御回路１１５は、比較器１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃから与えられた各ＰＷＭ信号（ＵＵ，ＶＵ，ＷＵ）に応じて、トランジスタＱ１−Ｑ６の各ゲートをオンオフし、ブラシレスモータ１９のステータに流れる電流の経路を切り換え、回転磁界を発生させる。
【００４４】
ブラシレスモータ１９のロータは、永久磁石を備えており、この回転磁界から回転力を受け回転する。ゲート制御回路１１５は、また、目標電流にしたがって、トランジスタＱ１−Ｑ６のオンオフをＰＷＭ制御することにより、ブラシレスモータの回転トルクを増減制御する。
【００４５】
三相正弦波発生器１１０は、通常の三相正弦波Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを発生させ、通電状態切換部１０６が正弦波通電状態のときには、その出力を乗算器１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃに出力する。そして、乗算器１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃにおいて３相目標電圧と乗算され、比較器１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃに出力される。その後、比較器１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃにより、三角波発生器１１３からの三角波とそれぞれ比較され、その比較結果はＰＷＭ信号（ＵＵ，ＶＵ，ＷＵ）としてそれぞれゲート制御回路１１５に与えられる。ゲート制御回路１１５は、比較器１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃから与えられた各ＰＷＭ信号（ＵＵ，ＶＵ，ＷＵ）に応じて、トランジスタＱ１−Ｑ６の各ゲートをオンオフしてブラシレスモータのステータに回転磁界を発生させ、ブラシレスモータのロータを回転駆動させる。
【００４６】
三相矩形波発生器１１１は、三相矩形波Ｖｕ’，Ｖｖ’，Ｖｗ’を発生させ、通電状態切換部１０６が矩形波通電状態のときには、その出力を乗算器１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃに出力する。そして、乗算器１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃにおいて３相目標電圧と乗算され、比較器１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃに出力される。その後、比較器１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃにより、三角波発生器１１３からの三角波とそれぞれ比較され、その比較結果はＰＷＭ信号（ＵＵ，ＶＵ，ＷＵ）としてそれぞれゲート制御回路１１５に与えられる。ゲート制御回路１１５は、比較器１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃから与えられた各ＰＷＭ信号（ＵＵ，ＶＵ，ＷＵ）に応じて、トランジスタＱ１−Ｑ６の各ゲートをオンオフしてブラシレスモータのステータに回転磁界を発生させ、ブラシレスモータのロータを回転駆動させる。
【００４７】
図７は、故障検知部を示すブロック構成図である。故障検知部１０１は、入力部１２０、出力部１２１、ＣＰＵ１２２、記憶部１２３を備えている。この故障検知部１０１では、記憶部１２３内の記憶領域１２４には、電流センサが異常かどうか判定するための所定値が記憶されている。また、記憶領域１２５には、故障検知処理プログラムが記憶されている。故障検知部１０１は、電流センサ１０３，１０４からの検出電流の絶対値を求め、その絶対値が所定値より小さければ、正常であることを判断し、正常値信号、例えばゼロをモータ制御部１００と故障表示部１０２に出力し、その絶対値が所定値より大きければ、故障と判断し、故障信号、例えば１をモータ制御部１００と故障表示部１０２に出力する。
【００４８】
故障表示部１０２は、電流センサ１０３，１０４が故障かどうかを表示する装置であり、例えば、故障検知部１０１からの入力信号に基づいて点滅する発光ダイオードなどを設けたものである。その発光ダイオードは、故障検知部１０１からの信号がゼロのときには、点灯しない状態を保ち、故障検知部１０１からの入力が１のとき、点灯するようにすれば良い。それにより、発光ダイオードが点灯したとき、電流センサが故障と判断することができる。
【００４９】
次に本実施形態の作用について故障検知部１０１の記憶領域１２５に記憶される故障検知処理プログラムに対応する図８のフローチャートを用いて説明する。処理プログラムはイグニッションスイッチオンとともにスタートし、電流センサ１０３，１０４からの信号を入力する（ステップＳＴ１０）。次に、電流センサからの検出電流値の絶対値を求める（ステップＳＴ１１）。その絶対値と記憶部の記憶領域１１０に記憶された所定値とＣＰＵにより比較する（ステップＳＴ１２）。その結果、絶対値が所定値より小さいときは、ゼロをモータ制御部１００と故障表示部１０２に出力する（ステップＳＴ１３）。そのとき、モータ制御部１００はその状態を保つ。また、故障表示部１０２は、発光ダイオードは点灯しない。そして、再び、ステップＳＴ１０に戻り、処理を行う。
【００５０】
図９は、この正弦波通電時でのロータ角度に対するトルクの変化を示すグラフである。曲線Ｃ１０はＵ相トルク、曲線Ｃ１１はＶ相トルク、曲線Ｃ１２はＷ相トルクを示し、曲線Ｃ１３は合成トルクを示す。このときには、トルクリップルは発生していない状態である。
【００５１】
また、ＣＰＵにより比較した結果、絶対値が所定値以上のときには、信号１をモータ制御部１００と故障表示部１０２に出力する（ステップＳＴ１４）。そのとき、モータ制御部１００は通電切換部１０４が作動し、正弦波発生器１１０から矩形波発生器１１１の信号による制御に切り替わる（ステップＳＴ１５）。また、故障表示部１０３では、発光ダイオードが点灯する（ステップＳＴ１６）。
【００５２】
図１０は、この矩形波通電時でのロータ角度に対するトルクの変化を示すグラフである。曲線Ｃ２０はＵ相トルク、曲線Ｃ２１はＶ相トルク、曲線Ｃ２２はＷ相トルクを示し、曲線Ｃ２３は合成トルクを示す。このときには、トルクリップルは発生している状態である。このとき、トルクリップルが生じているため、操舵フィーリングが変化する。
【００５３】
このように、ブラシレスモータに交流電流を通電することが可能となり、電流センサの故障が検出された場合においても操舵補助力の供給を続けることができる。また、操舵フィーリングに変化が生じるので、装置の故障を運転者に警告することができる。
【００５４】
次に、本発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を説明する。第２の実施形態では、図１で示した電動パワーステアリング装置の制御装置におけるモータ駆動部に３相目標電圧低減部を設けた装置である。それに従って、制御装置２２は、次に述べるように一部変更される。
【００５５】
図１１は、制御装置２２の一部を変更した制御装置２２Ｂのブロック構成図である。制御装置２２Ｂは、制御装置２２のモータ駆動部１０５に３相目標電圧低減部１３０を設けた以外は同様の構成をしているため、同じ構成要素には同一の符号を付してある。故障検知部１０１には、電流センサ１０３，１０４からの信号が入力され、電流センサ１０３，１０４の故障を検出するものである。また、故障検知部１０１には、故障表示部１０２が接続されている。モータ制御部１００は、基本的には、図５において説明したものと同様である。そして、故障検知部１０１は、電流センサ１０３，１０４の故障を判断したときは１を、故障を判断しないときはゼロを信号としてモータ駆動部１０５Ｂに出力するが、モータ駆動部１０５Ｂは、その故障検知部１０１からの信号がゼロのときには、第１の通電状態（例えば、正弦波）を保ち、故障検知部１０１からの入力が１のときには、第２の通電状態（例えば、矩形波）により制御がなされるように切り換えられる通電状態切換部１０６と、３相目標電圧を所定の比率で低減して乗算部に出力する３相目標電圧低減部１３０を備えている。
【００５６】
モータ駆動部１０５Ｂは、ＰＷＭ電圧発生部（プリドライブ回路）とインバータ回路を含む。モータ駆動部１０５は、モータ駆動部１０５の中の図示しないＰＷＭ電圧発生部によって３相目標電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に対応したＰＷＭ制御電圧信号（ゲート駆動信号）ＵＵ，ＶＵ，ＷＵを生成してモータ駆動部１０５の中の図示しないインバータ回路に出力する。インバータ回路は、ＰＷＭ制御電圧信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵに対応した３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを発生し、これらを３相の駆動電流路７７を介してブラシレスモータ１９にそれぞれ供給する。３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは電流センサが正常のときはそれぞれブラシレスモータをＰＷＭ駆動するための正弦波電流であり、電流センサが異常のときは矩形波電流となり、３相目標電圧を低減し、ブラシレスモータへの通電を低減するように制御する。
【００５７】
図１２は、具体的なモータ駆動部のブロック構成図である。モータ駆動部１０５Ｂは、乗算器の前段に３相目標電圧低減部１３０を設けた以外は、第１の実施形態の図６と同様であるので、３相目標電圧低減部１３０の機能を説明し、その他の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
３相目標電圧低減部１３０は、故障検知部１０１からの信号により３相目標電圧をそのまま乗算器に出力するか、所定の比率で低減させて出力する。３相目標電圧低減部１３０は、故障検知部１０１から入力される信号がゼロである場合、３相目標電圧をそのまま出力する。故障検知部１０１から入力される信号が１である場合、入力される３相目標電圧に所定の係数を乗算し、所定の比率で低減した３相目標電圧を乗算器に出力する。例えば、所定の係数を０．５とし、入力される３相目標電圧を２分の１の値で出力する。
【００５９】
次に本実施形態の作用について図１３のフローチャートを用いて説明する。電流センサ１０３，１０４からの信号を入力する（ステップＳＴ２０）。次に、電流センサからの検出電流値の絶対値を求める（ステップＳＴ２１）。その絶対値と記憶部の記憶領域１１０に記憶された所定値とＣＰＵにより比較する（ステップＳＴ２２）。その結果、絶対値が所定値より小さいときは、ゼロをモータ制御部１００と故障表示部１０３に出力する（ステップＳＴ２３）。そのとき、モータ制御部１００はその状態を保つ。また、故障表示部１０２は、発光ダイオードは点灯しない。そして、再び、ステップＳＴ２０に戻り、処理を行う。
【００６０】
また、ＣＰＵにより比較した結果、絶対値が所定値以上のときには、信号１をモータ制御部１００と故障表示部１０２に出力する（ステップＳＴ２４）。そのとき、モータ制御部１００は通電状態切換部１０６が作動し、正弦波発生器１１０から矩形波発生器１１１の信号による制御に切り替わる（ステップＳＴ２５）。また、３相目標電圧低減部１３０により３相目標電圧が所定の比率で低減して乗算部に出力され、ブラシレスモータへの通電が低減される。さらに、故障表示部１０３では、発光ダイオードが点灯する（ステップＳＴ１６）。
【００６１】
これにより、ブラシレスモータに交流電流を通電することが可能となり、電流センサの故障が検出された場合においても操舵補助力の供給を続けることができる。また、操舵フィーリングに変化が生じるので、装置の故障を運転者に警告することができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、第２通電用に矩形波発生器を設けたが、正弦波発生器の発生する正弦波に高次の高調波を重量させて第２通電波形とする構成にしても良い。また、本実施形態では、電動パワーステアリング装置の操舵補助力を付与するモータとしてのブラシレスモータのベクトル制御に、ｄｑ制御を用いたものについて述べたが、本発明の範囲は上記のようなｄｑ制御に限定されるわけではなく、交流電流が通電されるブラシレスモータをトルク制御する他のベクトル制御に関してもおよぶことは言うまでもない。
【００６３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、次の効果を奏する。
【００６４】
電流センサ異常検出手段が電流センサの異常を検出した際に、通常の通電と異なる第２通電方法によって通電を行うため、ブラシレスモータに交流電流を通電することが可能となり、装置の故障が検出された場合においても操舵補助力の供給を続けることができる。また、操舵フィーリングに変化が生じるので、装置の故障を運転者に警告することができる。
【００６５】
第２通電方法は矩形波通電であるため、ブラシレスモータに交流電流を通電することが可能となり、装置の故障が検出された場合においても、操舵補助力の供給を続けることができる。また、操舵フィーリングに変化が生じるので、装置の故障を運転者に警告することができる。
【００６６】
電流センサ異常検出手段が電流センサの異常を検出した際にモータへの通電を低減させるため、装置の故障が検出された場合においても、操舵補助力の供給を続けることができるとともに、操舵フィーリングの変化によって装置の故障を運転者に警告することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の機械的機構の要部と電気系の具体的構成を示す図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図３におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】制御装置のブロック構成図である。
【図６】モータ駆動部のブロック構成図である。
【図７】故障検知部を示すブロック構成図である。
【図８】第１の実施形態の作用を説明するフローチャートである。
【図９】正弦波通電時でのロータ角度に対するトルクの変化を示すグラフである。
【図１０】矩形波通電時でのロータ角度に対するトルクの変化を示すグラフである。
【図１１】制御装置２２Ｂのブロック構成図である。
【図１２】モータ駆動部のブロック構成図である。
【図１３】第２の実施形態の作用を説明するフローチャートである。
【図１４】従来の電動パワーステアリング装置の制御装置のブロック構成図である。
【図１５】従来の電動パワーステアリング装置の制御装置の回路図である。
【符号の説明】
１０ 電動パワーステアリング装置
１１ ステアリングホイール
１２ ステアリング軸
１８ 動力伝達機構
１９ ブラシレスモータ
２０ 操舵トルク検出部
２０ｄ 舵角センサ
２２ 制御装置
２３ モータ回転角検出部（レゾルバ）
１００ モータ制御部
１０１ 故障検知部
１０２ 故障表示部
１０３ 電流センサ
１０４ 電流センサ
１０５ モータ駆動部
１０６ 通電状態切換部
１０７ 駆動電流路
１１０ 三相正弦波発生器
１１１ 三相矩形波発生器
１３０ 三相目標電圧低減部
Claims (3)
- ステアリング系に補助トルクを付加するブラシレスモータと、
前記ステアリング系への操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
少なくとも前記操舵トルク検出手段からの操舵トルク信号に基づいて前記ブラシレスモータへの通電を行うモータ駆動手段と、
前記ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流センサと、
前記電流センサの異常を検出する電流センサ異常検出手段と、を備えた電動パワーステアリング装置において、
前記モータ駆動手段は、前記電流センサ異常検出手段が前記電流センサの異常を検出した際に、通常の通電と異なる第２通電方法によって通電を行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記モータ駆動手段での前記第２通電方法は矩形波通電であ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。
- 前記モータ駆動手段は、前記電流センサ異常検出手段が前記電流センサの異常を検出した際に前記ブラシレスモータへの通電を低減させることを特徴とする請求項１または２記載の電動パワーステアリング装置。
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-
2003
- 2003-07-16 JP JP2003198019A patent/JP2005039899A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
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| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051202 |
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| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070807 |