JP2008099394A

JP2008099394A - Motor controller and motor-driven power steering system

Info

Publication number: JP2008099394A
Application number: JP2006276369A
Authority: JP
Inventors: Noboru Niiguchi; 昇新口; Takeshi Ueda; 武史上田; Takashi Horikawa; 傑堀川; Motoo Nakai; 基生中井
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2008-04-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor controller that is compact, cost-effective, and highly fault-tolerable. <P>SOLUTION: A motor drive circuit 12 incorporating three MOS-FETs is used to drive a brushless motor 10 whose neutral point Q of Y connection is connected to a power source. Each teeth of a stator of the brushless motor 10 has windings of two phases wound in reverse direction to each other. A drive control section 13 controls the three MOS-FETs in such a way that magnetic flux generated in each teeth changes in the shape of a sine wave. This motor controller is used for a motor-driven power steering system and the like. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、モータ制御装置、および、モータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a motor control device and an electric power steering device including the motor control device.

従来から、運転者がハンドル（ステアリングホイール）に加える操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。電動パワーステアリング装置の電動モータには従来からブラシモータが広く使用されているが、信頼性および耐久性の向上や慣性の低減などの観点から、近年ではブラシレスモータも使用されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electric power steering device that applies a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle by driving an electric motor according to a steering torque applied to a steering wheel (steering wheel) by a driver has been used. Conventionally, a brush motor has been widely used as an electric motor of an electric power steering apparatus. However, a brushless motor has also been used in recent years from the viewpoint of improving reliability and durability and reducing inertia.

図１３は、従来の電動パワーステアリング装置に含まれるモータ制御装置の構成を示す図である。図１３では、車両のステアリング機構に与えられる操舵補助力を発生させるために、３相ブラシレスモータ９０が用いられる。また、ブラシレスモータ９０に３相の駆動電流（Ｕ相電流、Ｖ相電流およびＷ相電流）を供給するために、６個のＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ）を含むモータ駆動回路９２が用いられる。電源リレー９１は、モータ駆動回路９２を電源に接続するか否かを切り替え、モータリレー９３ａ、９３ｂは、モータ駆動回路９２とブラシレスモータ９０を接続するか否かを切り替える。電源リレー９１とモータリレー９３ａ、９３ｂは、電動パワーステアリング装置の動作時にはオン状態、停止時にはオフ状態となる。 FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a motor control device included in a conventional electric power steering device. In FIG. 13, a three-phase brushless motor 90 is used to generate a steering assist force applied to the steering mechanism of the vehicle. In addition, in order to supply the brushless motor 90 with three-phase drive currents (U-phase current, V-phase current and W-phase current), a motor drive circuit 92 including six MOS-FETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors). Is used. The power relay 91 switches whether the motor drive circuit 92 is connected to the power source, and the motor relays 93a, 93b switch whether the motor drive circuit 92 and the brushless motor 90 are connected. The power supply relay 91 and the motor relays 93a and 93b are turned on when the electric power steering apparatus is operating and turned off when the electric power steering apparatus is stopped.

図１４は、ブラシレスモータ９０の内部構造を示す模式図である。ブラシレスモータ９０は、２極のロータ９８と、３個のティース９９ａ〜ｃを有するステータとを備えている。ティース９９ａ〜ｃには、３相巻線（Ｕ相巻線、Ｖ相巻線およびＷ相巻線）のいずれかが巻かれる。 FIG. 14 is a schematic diagram showing the internal structure of the brushless motor 90. The brushless motor 90 includes a two-pole rotor 98 and a stator having three teeth 99a to 99c. Teeth 99a-c are wound with any of three-phase windings (U-phase winding, V-phase winding and W-phase winding).

モータ駆動回路９２に含まれる６個のＭＯＳ−ＦＥＴは、駆動制御部９４から出力されたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を用いて制御され、モータ駆動回路９２からは、位相が２π／３ずつ異なり正弦波状に変化する３相の駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが出力される（図１５（ａ）を参照）。ブラシレスモータ９０にこのような駆動電流を供給すると、ティース９９ａ〜ｃに発生する磁束Φ１〜Φ３は、図１５（ｂ）に示すように正弦波状に変化する。磁束Φ１〜Φ３はロータ９８に一定のトルクを与え、これによりブラシレスモータ９０は回転する。 The six MOS-FETs included in the motor drive circuit 92 are controlled using a PWM (Pulse Width Modulation) signal output from the drive control unit 94, and the phase differs from the motor drive circuit 92 by 2π / 3. Three-phase drive currents Iu, Iv, and Iw that change sinusoidally are output (see FIG. 15A). When such a drive current is supplied to the brushless motor 90, the magnetic fluxes Φ1 to Φ3 generated in the teeth 99a to 99c change in a sine wave shape as shown in FIG. The magnetic fluxes Φ1 to Φ3 give a constant torque to the rotor 98, whereby the brushless motor 90 rotates.

なお、本発明に関連する先行技術として、特許文献１には、ブラシレスモータの中性点に閉ループ開放用のスイッチ手段を接続した電動パワーステアリング装置が記載されている。
特許第３４２７８７６号明細書 As a prior art related to the present invention, Patent Document 1 describes an electric power steering device in which a switch means for opening a closed loop is connected to a neutral point of a brushless motor.
Japanese Patent No. 3427876

上述したように従来のモータ制御装置では、ブラシレスモータ９０は、６個のＭＯＳ−ＦＥＴを含むモータ駆動回路９２を用いて駆動される。このため、電動パワーステアリング装置の動作中、６個のＭＯＳ−ＦＥＴはすべて常に正常に動作する必要がある。ところが、実際には、ごく稀ではあるが、ＭＯＳ−ＦＥＴが故障することがある。ＭＯＳ−ＦＥＴが故障したときには、モータ駆動回路９２に過電流が流れる。そこで、従来の多くのモータ制御装置は、過電流を検知したときには電源リレー９１とモータリレー９３ａ、９３ｂをオフ状態にする制御を行う。 As described above, in the conventional motor control device, the brushless motor 90 is driven by using the motor drive circuit 92 including six MOS-FETs. For this reason, all six MOS-FETs must always operate normally during operation of the electric power steering apparatus. However, actually, although rare, the MOS-FET may fail. When the MOS-FET fails, an overcurrent flows through the motor drive circuit 92. Therefore, many conventional motor control devices perform control to turn off the power supply relay 91 and the motor relays 93a and 93b when an overcurrent is detected.

しかしながら、ＭＯＳ−ＦＥＴが故障したときに電源リレー９１をオフ状態にして電源の供給を遮断すると、それ以降はブラシレスモータ９０を駆動できなくなる。このため、電動パワーステアリング装置では、モータ駆動回路９２に含まれる１個のＭＯＳ−ＦＥＴが故障しただけでも、車両のステアリング機構に操舵補助力を与えることができなくなり、運転者のハンドル操作に支障が生じる。一方、ＭＯＳ−ＦＥＴが故障したときに電源の供給を遮断するだけでよいのであれば、モータ駆動回路として必ずしも６個のＭＯＳ−ＦＥＴを含むものを使用する必要はなく、より少ないＭＯＳ−ＦＥＴを用いてモータ駆動回路を構成することもできる。このように、従来のモータ制御装置には、モータ駆動回路に含まれるＭＯＳ−ＦＥＴの個数が多く、また、１個のＭＯＳ−ＦＥＴが故障しただけでもブラシレスモータを駆動できなくなるという問題がある。 However, if the power supply relay 91 is turned off when the MOS-FET fails and the supply of power is cut off, the brushless motor 90 cannot be driven thereafter. For this reason, in the electric power steering apparatus, even if one MOS-FET included in the motor drive circuit 92 breaks down, the steering assist force cannot be applied to the steering mechanism of the vehicle, which hinders the driver's steering operation. Occurs. On the other hand, if it is only necessary to cut off the power supply when a MOS-FET fails, it is not always necessary to use a motor drive circuit including six MOS-FETs. A motor drive circuit can also be comprised using. As described above, the conventional motor control device has a problem that the number of MOS-FETs included in the motor drive circuit is large, and the brushless motor cannot be driven even if one MOS-FET fails.

それ故に、本発明の第１の目的は、モータ駆動回路に含まれるＭＯＳ−ＦＥＴの個数を減らし、小型・低コストのモータ制御装置と電動パワーステアリング装置を提供することである。また、本発明の第２の目的は、モータ駆動回路に含まれるＭＯＳ−ＦＥＴの個数を増やすことなく、ＭＯＳ−ＦＥＴが故障したときでもブラシレスモータを駆動できるモータ制御装置と電動パワーステアリング装置を提供することである。 Therefore, a first object of the present invention is to provide a small and low-cost motor control device and electric power steering device by reducing the number of MOS-FETs included in the motor drive circuit. A second object of the present invention is to provide a motor control device and an electric power steering device that can drive a brushless motor even when the MOS-FET fails without increasing the number of MOS-FETs included in the motor drive circuit. It is to be.

第１の発明は、モータ制御装置であって、
Ｙ結線された３相巻線を含む３相ブラシレスモータと、
複数のスイッチング素子を含み、前記モータに駆動電流を供給するモータ駆動回路と、
前記スイッチング素子を制御する駆動制御部とを備え、
前記Ｙ結線の中性点から電源電流が流入または流出可能であることを特徴とする。 1st invention is a motor control apparatus, Comprising:
A three-phase brushless motor including a Y-connected three-phase winding;
A motor drive circuit including a plurality of switching elements and supplying a drive current to the motor;
A drive control unit for controlling the switching element,
A power supply current can flow in or out from a neutral point of the Y connection.

第２の発明は、第１の発明において、
前記モータは、複数の極を有するロータと、少なくとも２相の巻線が互いに逆向きに巻かれた複数のティースを有するステータとを含み、
前記モータ駆動回路は、一方の導通端子が共通の節点に接続され、他方の導通端子が前記３相巻線のいずれかの一端に接続された３個のスイッチング素子を含み、
前記節点と前記Ｙ結線の中性点との間に電源電圧が印加され、
前記駆動制御部は、前記ステータの各ティースに発生する磁束が正弦波状に変化するように前記スイッチング素子を制御することを特徴とする。 According to a second invention, in the first invention,
The motor includes a rotor having a plurality of poles and a stator having a plurality of teeth in which at least two-phase windings are wound in opposite directions.
The motor drive circuit includes three switching elements in which one conduction terminal is connected to a common node and the other conduction terminal is connected to one end of any of the three-phase windings;
A power supply voltage is applied between the node and the neutral point of the Y connection,
The drive control unit controls the switching element so that a magnetic flux generated in each tooth of the stator changes in a sine wave shape.

第３の発明は、第１の発明において、
前記モータは、複数の極を有するロータと、少なくとも２相の巻線が互いに逆向きに巻かれた複数のティースを有するステータとを含み、
前記モータ駆動回路は、一方の導通端子が第１の節点に共通に接続され、他方の導通端子が前記３相巻線のいずれかの一端に接続された３個の高電位側スイッチング素子と、一方の導通端子が第２の節点に共通に接続され、他方の導通端子が前記３相巻線のいずれかの一端に接続された３個の低電位側スイッチング素子とを含み、
前記第１の節点に高電源電位を印加するか否かを切り替える第１の電源スイッチと、
前記第２の節点に低電源電位を印加するか否かを切り替える第２の電源スイッチと、
前記Ｙ結線の中性点に前記高電源電位を印加するか否かを切り替える第３の電源スイッチと、
前記Ｙ結線の中性点に前記低電源電位を印加するか否かを切り替える第４の電源スイッチとをさらに備え、
前記駆動制御部は、前記ステータの各ティースに発生する磁束が正弦波状に変化するように前記スイッチング素子を制御することを特徴とする。 According to a third invention, in the first invention,
The motor includes a rotor having a plurality of poles and a stator having a plurality of teeth in which at least two-phase windings are wound in opposite directions.
The motor drive circuit includes three high-potential side switching elements in which one conduction terminal is commonly connected to the first node and the other conduction terminal is connected to one end of the three-phase winding; Three low-potential side switching elements having one conduction terminal connected in common to the second node and the other conduction terminal connected to one end of any of the three-phase windings;
A first power switch for switching whether to apply a high power supply potential to the first node;
A second power switch for switching whether to apply a low power supply potential to the second node;
A third power switch for switching whether to apply the high power supply potential to the neutral point of the Y connection;
A fourth power switch for switching whether to apply the low power supply potential to the neutral point of the Y connection;
The drive control unit controls the switching element so that a magnetic flux generated in each tooth of the stator changes in a sine wave shape.

第４の発明は、第３の発明において、
通常動作時には前記第１および第４の電源スイッチまたは前記第２および第３の電源スイッチのいずれか一方の組が導通状態となり、故障発生時には他方の組が導通状態となることを特徴とする。 According to a fourth invention, in the third invention,
One set of the first and fourth power switches or the second and third power switches is turned on during normal operation, and the other set is turned on when a failure occurs.

第５の発明は、第２〜第４のいずれかの発明において、
前記駆動制御部は、前記モータに駆動電流として、電気角θが０以上２π／３未満のときには最大値のｓｉｎθ倍、電気角θが２π／３以上４π／３未満のときには最大値のｓｉｎ（θ−π／３）倍、電気角θが４π／３以上２π未満のときにはゼロとなる第１の電流と、前記第１の電流よりも電気角θで２π／３遅れた第２の電流と、前記第１の電流よりも電気角θで４π／３遅れた第３の電流とが供給されるように、前記スイッチング素子を制御することを特徴とする。 In a fifth invention according to any one of the second to fourth inventions,
When the electrical angle θ is greater than or equal to 0 and less than 2π / 3, the drive control unit is configured to have a maximum value of sin θ, and when the electrical angle θ is greater than or equal to 2π / 3 and less than 4π / 3, the maximum value sin ( a first current that is zero when the electrical angle θ is greater than or equal to 4π / 3 and less than 2π, and a second current that is delayed by 2π / 3 by the electrical angle θ from the first current. The switching element is controlled so that a third current delayed by an electrical angle θ of 4π / 3 from the first current is supplied.

第６の発明は、第１の発明において、
前記モータは、Ｙ結線された第１の３相巻線と、別個にＹ結線された第２の３相巻線と、複数の極を有するロータと、前記第１の３相巻線が巻かれた部分および前記第２の３相巻線が巻かれた部分を有するステータとを含み、
前記モータ駆動回路は、一方の導通端子に高電源電位が印加され、他方の導通端子が前記第１の３相巻線のいずれかの一端に接続された３個の高電位側スイッチング素子と、一方の導通端子に低電源電位が印加され、他方の導通端子が前記第２の３相巻線のいずれかの一端に接続された３個の低電位側スイッチング素子とを含み、
前記第１の３相巻線の中性点に前記低電源電位を印加するか否かを切り替える第１の電源スイッチと、
前記第２の３相巻線の中性点に前記高電源電位を印加するか否かを切り替える第２の電源スイッチとをさらに備える。 According to a sixth invention, in the first invention,
The motor includes a Y-connected first three-phase winding, a separate Y-connected second three-phase winding, a rotor having a plurality of poles, and the first three-phase winding. And a stator having a portion around which the second three-phase winding is wound,
The motor drive circuit has three high-potential side switching elements in which a high power supply potential is applied to one conduction terminal and the other conduction terminal is connected to one end of any of the first three-phase windings; A low power supply potential is applied to one conduction terminal, and the other conduction terminal includes three low-potential side switching elements connected to one end of the second three-phase winding,
A first power switch for switching whether to apply the low power supply potential to a neutral point of the first three-phase winding;
And a second power switch for switching whether to apply the high power supply potential to a neutral point of the second three-phase winding.

第７の発明は、第６の発明において、
前記第１および第２の電源スイッチは、通常動作時には両方とも導通状態となり、故障発生時には一方のみが導通状態となることを特徴とする。 A seventh invention is the sixth invention, wherein
The first and second power switches are both in a conducting state during normal operation, and only one of them is in a conducting state when a failure occurs.

第８の発明は、第１〜第７のいずれかの発明に係るモータ制御装置を備えた、電動パワーステアリング装置である。 An eighth invention is an electric power steering device including the motor control device according to any one of the first to seventh inventions.

上記第１の発明によれば、Ｙ結線の中性点から電源電流が流入または流出するので、モータ駆動回路では、モータへ電流を流すための回路（電流ソース回路）と、モータから電流を引き抜くための回路（電流シンク回路）とが常に共に動作する必要はない。したがって、電流ソース回路または電流シンク回路の一方だけを備えたモータ駆動回路を用いれば、モータ駆動回路に含まれるスイッチング素子の個数を減らし、モータ制御装置を小型・低コスト化することができる。また、通常動作時には電流ソース回路と電流シンク回路の両方または一方が動作し、故障発生時には正常な回路だけが動作するモータ駆動回路を用いれば、モータ駆動回路に含まれるスイッチング素子の個数を増やすことなく、スイッチング素子が故障したときでもブラシレスモータを駆動することができる。 According to the first aspect of the invention, since the power source current flows in or out from the neutral point of the Y connection, the motor drive circuit draws the current from the motor and the circuit for passing the current to the motor (current source circuit). Therefore, it is not always necessary to operate together with a circuit for current (current sink circuit). Therefore, if a motor driving circuit including only one of the current source circuit and the current sink circuit is used, the number of switching elements included in the motor driving circuit can be reduced, and the motor control device can be reduced in size and cost. In addition, if a motor drive circuit is used in which either or both of the current source circuit and current sink circuit operate during normal operation and only normal circuits operate when a failure occurs, the number of switching elements included in the motor drive circuit is increased. The brushless motor can be driven even when the switching element fails.

上記第２の発明によれば、モータ駆動回路は電流ソース回路または電流シンク回路のいずれか一方しか備えていないが、駆動制御部の作用によって、ステータの各ティースに発生する磁束は正弦波状に変化し、ブラシレスモータは回転する。したがって、モータ駆動回路に含まれるスイッチング素子の個数を減らし、モータ制御装置を小型・低コスト化することができる。 According to the second aspect of the invention, the motor drive circuit includes only one of the current source circuit and the current sink circuit, but the magnetic flux generated in each tooth of the stator changes in a sine wave shape by the action of the drive control unit. However, the brushless motor rotates. Therefore, the number of switching elements included in the motor drive circuit can be reduced, and the motor control apparatus can be reduced in size and cost.

上記第３の発明によれば、第１〜第４の電源スイッチを制御して電流ソース回路と電流シンク回路のうちいずれか一方だけを動作させたときでも、駆動制御部の作用によって、ステータの各ティースに発生する磁束は正弦波状に変化し、ブラシレスモータは回転する。したがって、モータ駆動回路に含まれるスイッチング素子の個数を増やすことなく、スイッチング素子が故障したときでも、正常な回路だけを用いてブラシレスモータを駆動することができる。 According to the third aspect of the invention, even when only one of the current source circuit and the current sink circuit is operated by controlling the first to fourth power switches, the action of the drive control unit causes the stator to The magnetic flux generated in each tooth changes in a sine wave shape, and the brushless motor rotates. Therefore, the brushless motor can be driven using only a normal circuit even when the switching element fails without increasing the number of switching elements included in the motor drive circuit.

上記第４の発明によれば、第１〜第４の電源スイッチを制御することにより、通常動作時には電流ソース回路または電流シンク回路のいずれか一方を動作させ、故障発生時には他方の回路を動作させることができる。したがって、モータ駆動回路に含まれるスイッチング素子の個数を増やすことなく、スイッチング素子が故障したときでも、それまで停止していた回路を用いてブラシレスモータを駆動することができる。 According to the fourth aspect of the invention, by controlling the first to fourth power switches, one of the current source circuit and the current sink circuit is operated during normal operation, and the other circuit is operated when a failure occurs. be able to. Therefore, the brushless motor can be driven using a circuit that has been stopped up to now even when the switching element fails without increasing the number of switching elements included in the motor drive circuit.

上記第５の発明によれば、ブラシレスモータに駆動電流として第１〜第３の電流を供給したとき、ステータの各ティースに発生する磁束は正弦波状に変化する。したがって、ブラシレスモータを回転させることができる。 According to the fifth aspect, when the first to third currents are supplied as the drive current to the brushless motor, the magnetic flux generated in each tooth of the stator changes in a sine wave shape. Therefore, the brushless motor can be rotated.

上記第６の発明によれば、第１および第２の電源スイッチを制御して電流ソース回路と電流シンク回路のうち一方だけを動作させたときでも、ステータのうち第１の３相巻線が巻かれた部分（または、第２の３相巻線が巻かれた部分）に駆動電流が流れ、ブラシレスモータは回転する。したがって、モータ駆動回路に含まれるスイッチング素子の個数を増やすことなく、スイッチング素子が故障したときでも、正常な回路だけを用いてブラシレスモータを駆動することができる。 According to the sixth aspect, even when only one of the current source circuit and the current sink circuit is operated by controlling the first and second power switches, the first three-phase winding of the stator is A drive current flows through the wound portion (or the portion where the second three-phase winding is wound), and the brushless motor rotates. Therefore, the brushless motor can be driven using only a normal circuit even when the switching element fails without increasing the number of switching elements included in the motor drive circuit.

上記第７の発明によれば、第１および第２の電源スイッチを制御することにより、通常動作時には電流ソース回路と電流シンク回路の両方を動作させ、故障発生時には正常な回路だけを動作させることができる。したがって、モータ駆動回路に含まれるスイッチング素子の個数を増やすことなく、スイッチング素子が故障したときでも、正常な回路だけを用いてブラシレスモータを駆動することができる。 According to the seventh aspect of the invention, by controlling the first and second power switches, both the current source circuit and the current sink circuit are operated during normal operation, and only a normal circuit is operated when a failure occurs. Can do. Therefore, the brushless motor can be driven using only a normal circuit even when the switching element fails without increasing the number of switching elements included in the motor drive circuit.

上記第８の発明によれば、小型・低コストの電動パワーステアリング装置や、故障発生時にも操舵補助を行える電動パワーステアリング装置を提供することができる。 According to the eighth aspect of the invention, it is possible to provide a small and low-cost electric power steering device and an electric power steering device capable of assisting steering even when a failure occurs.

図１は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車両の構成と共に示す概略図である。図１に示す電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータ１、減速機２、トルクセンサ３、車速センサ４、位置検出センサ５、および、電子制御ユニット（Electronic Control Unit ：以下、ＥＣＵという）６を備えたコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention, together with the configuration of a vehicle related thereto. The electric power steering apparatus shown in FIG. 1 includes a brushless motor 1, a speed reducer 2, a torque sensor 3, a vehicle speed sensor 4, a position detection sensor 5, and an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 6. This is a column assist type electric power steering device.

図１に示すように、ステアリングシャフト１０２の一端にはハンドル（ステアリングホイール）１０１が固着されており、ステアリングシャフト１０２の他端はラックピニオン機構１０３を介してラック軸１０４に連結されている。ラック軸１０４の両端は、タイロッドおよびナックルアームからなる連結部材１０５を介して車輪１０６に連結されている。運転者がハンドル１０１を回転させると、ステアリングシャフト１０２は回転し、これに伴いラック軸１０４は往復運動を行う。ラック軸１０４の往復運動に伴い、車輪１０６の向きが変わる。 As shown in FIG. 1, a steering wheel (steering wheel) 101 is fixed to one end of the steering shaft 102, and the other end of the steering shaft 102 is connected to a rack shaft 104 via a rack and pinion mechanism 103. Both ends of the rack shaft 104 are connected to a wheel 106 via a connecting member 105 composed of a tie rod and a knuckle arm. When the driver rotates the handle 101, the steering shaft 102 rotates, and the rack shaft 104 reciprocates accordingly. As the rack shaft 104 reciprocates, the direction of the wheels 106 changes.

電動パワーステアリング装置は、運転者の負荷を軽減するために、以下に示す操舵補助を行う。トルクセンサ３は、ハンドル１０１の操作によってステアリングシャフト１０２に加えられる操舵トルクＴを検出する。車速センサ４は、車速Ｓを検出する。位置検出センサ５は、ブラシレスモータ１のロータの回転位置（角度）θを検出する。位置検出センサ５は、例えばレゾルバで構成される。 The electric power steering device performs the following steering assistance in order to reduce the driver's load. The torque sensor 3 detects a steering torque T applied to the steering shaft 102 by operating the handle 101. The vehicle speed sensor 4 detects the vehicle speed S. The position detection sensor 5 detects the rotational position (angle) θ of the rotor of the brushless motor 1. The position detection sensor 5 is composed of, for example, a resolver.

ＥＣＵ６は、車載バッテリ１００から電力の供給を受け、操舵トルクＴ、車速Ｓおよび角度θに基づきブラシレスモータ１を駆動する。ブラシレスモータ１は、ＥＣＵ６によって駆動されると、操舵補助力を発生させる。減速機２は、ブラシレスモータ１とステアリングシャフト１０２との間に設けられる。ブラシレスモータ１で発生した操舵補助力は、減速機２を介して、ステアリングシャフト１０２を回転させるように作用する。 The ECU 6 is supplied with electric power from the in-vehicle battery 100 and drives the brushless motor 1 based on the steering torque T, the vehicle speed S, and the angle θ. The brushless motor 1 generates a steering assist force when driven by the ECU 6. The speed reducer 2 is provided between the brushless motor 1 and the steering shaft 102. The steering assist force generated by the brushless motor 1 acts to rotate the steering shaft 102 via the speed reducer 2.

この結果、ステアリングシャフト１０２は、ハンドル１０１に加えられる操舵トルクと、ブラシレスモータ１で発生した操舵補助力の両方によって回転する。このように電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータ１で発生した操舵補助力を車両のステアリング機構に与えることにより操舵補助を行う。 As a result, the steering shaft 102 is rotated by both the steering torque applied to the handle 101 and the steering assist force generated by the brushless motor 1. As described above, the electric power steering apparatus performs steering assist by applying the steering assist force generated by the brushless motor 1 to the steering mechanism of the vehicle.

本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータ１の制御装置（モータ制御装置）に特徴がある。そこで以下では、各実施形態に係る電動パワーステアリング装置に含まれるモータ制御装置について説明する。なお、本発明は、上述したコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置だけでなく、ピニオンアシスト型やラックアシスト型の電動パワーステアリング装置にも適用できる。 The electric power steering device according to the embodiment of the present invention is characterized by a control device (motor control device) for the brushless motor 1. Therefore, hereinafter, a motor control device included in the electric power steering device according to each embodiment will be described. The present invention can be applied not only to the above-described column assist type electric power steering apparatus but also to a pinion assist type or rack assist type electric power steering apparatus.

（第１の実施形態）
図２は、本発明の第１の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示す図である。図２に示すモータ制御装置は、３相ブラシレスモータ１０、電源リレー１１、モータ駆動回路１２、および、駆動制御部１３を備えている。３相ブラシレスモータ１０は、図１ではブラシレスモータ１に相当する。 (First embodiment)
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the motor control device according to the first embodiment of the present invention. The motor control device shown in FIG. 2 includes a three-phase brushless motor 10, a power supply relay 11, a motor drive circuit 12, and a drive control unit 13. The three-phase brushless motor 10 corresponds to the brushless motor 1 in FIG.

図２に示すように、ブラシレスモータ１０は、Ｙ結線された３相巻線（Ｕ相巻線、Ｖ相巻線およびＷ相巻線）を含んでいる。モータ駆動回路１２は、スイッチング素子として３個のＭＯＳ−ＦＥＴを含んでいる。３個のＭＯＳ−ＦＥＴのドレイン端子は共通の節点Ｐに接続され、ソース端子は３相巻線のいずれかの一端に接続される。３相巻線の他端は共通の節点（中性点Ｑ）に接続され、中性点Ｑは電源１００のマイナス極に接続される。 As shown in FIG. 2, the brushless motor 10 includes Y-connected three-phase windings (U-phase winding, V-phase winding and W-phase winding). The motor drive circuit 12 includes three MOS-FETs as switching elements. The drain terminals of the three MOS-FETs are connected to a common node P, and the source terminal is connected to one end of any of the three-phase windings. The other end of the three-phase winding is connected to a common node (neutral point Q), and the neutral point Q is connected to the negative pole of the power supply 100.

電源リレー１１は、モータ駆動回路１２を電源１００に接続するか否かを切り替える電源スイッチである。電源リレー１１の一端は電源１００のプラス極に接続され、他端は節点Ｐに接続される。電源リレー１１は、電動パワーステアリング装置の動作時にはオン状態、停止時にはオフ状態となる。これにより、電源電圧は節点Ｐと中性点Ｑとの間に印加される。なお、図２に示すモータ制御装置は、ブラシレスモータ１０とモータ駆動回路１２を接続する３本の信号線上にそれぞれモータリレーを備えていてもよい。 The power relay 11 is a power switch that switches whether the motor driving circuit 12 is connected to the power source 100. One end of the power relay 11 is connected to the positive pole of the power source 100, and the other end is connected to the node P. The power relay 11 is turned on when the electric power steering apparatus is in operation, and is turned off when the electric power steering apparatus is stopped. Thereby, the power supply voltage is applied between the node P and the neutral point Q. The motor control device shown in FIG. 2 may include a motor relay on each of three signal lines connecting the brushless motor 10 and the motor drive circuit 12.

駆動制御部１３は、モータ駆動回路１２に含まれる３個のＭＯＳ−ＦＥＴを制御する。より詳細には、駆動制御部１３には、操舵トルクＴ、車速Ｓおよび角度θが入力される。駆動制御部１３は、これらのデータに基づき、ブラシレスモータ１０に供給すべき３相の駆動電流（Ｕ相電流、Ｖ相電流およびＷ相電流）の目標値（目標電流）を決定し、測定した電流（測定電流）を目標電流に一致させるためのＰＷＭ信号を出力する。駆動制御部１３から出力された３本のＰＷＭ信号は、モータ駆動回路１２に含まれる３個のＭＯＳ−ＦＥＴのゲート端子にそれぞれ供給される。上記ＰＷＭ信号は、目標電流を決定し、測定電流を目標電流に一致させるための制御値を求め、求めた制御値をＰＷＭ変換することにより得られる。 The drive control unit 13 controls three MOS-FETs included in the motor drive circuit 12. More specifically, the steering torque T, the vehicle speed S, and the angle θ are input to the drive control unit 13. Based on these data, the drive control unit 13 determines and measures a target value (target current) of the three-phase drive current (U-phase current, V-phase current, and W-phase current) to be supplied to the brushless motor 10. A PWM signal for matching the current (measurement current) with the target current is output. The three PWM signals output from the drive control unit 13 are respectively supplied to the gate terminals of the three MOS-FETs included in the motor drive circuit 12. The PWM signal is obtained by determining a target current, obtaining a control value for making the measured current coincide with the target current, and performing PWM conversion on the obtained control value.

モータ駆動回路１２に含まれる３個のＭＯＳ−ＦＥＴは、駆動制御部１３から出力されたＰＷＭ信号に応じて、ＰＷＭ信号が第１のレベル（例えば、ハイレベル）のときにはオン状態、ＰＷＭ信号が第２のレベル（例えば、ローレベル）のときにはオフ状態となる。このように３本のＰＷＭ信号を用いて３個のＭＯＳ−ＦＥＴを制御することにより、ブラシレスモータ１０に対して所望の駆動電流を供給することができる。ただし、モータ駆動回路１２から供給可能な駆動電流は、モータ駆動回路１２からブラシレスモータ１０に向かって流れる電流に限られる。 The three MOS-FETs included in the motor drive circuit 12 are turned on when the PWM signal is at the first level (for example, high level) according to the PWM signal output from the drive control unit 13, and the PWM signal is At the second level (for example, low level), it is in the off state. In this way, a desired drive current can be supplied to the brushless motor 10 by controlling the three MOS-FETs using the three PWM signals. However, the drive current that can be supplied from the motor drive circuit 12 is limited to the current that flows from the motor drive circuit 12 toward the brushless motor 10.

図３は、ブラシレスモータ１０の内部構造を示す模式図である。ブラシレスモータ１０は、２極のロータ１８と、第１〜第３のティース１９ａ〜ｃを有するステータとを備えている。一般的な３相ブラシレスモータでは、各ティースには１相の巻線が特定の方向に巻かれる（図１４を参照）。これとは異なりブラシレスモータ１０では、各ティースには２相の巻線が互いに逆向きに巻かれる。具体的には、図３に示すように、第１のティース１９ａにはＵ相巻線とＶ相巻線が互いに逆向きに巻かれ、第２のティース１９ｂにはＶ相巻線とＷ相巻線が互いに逆向きに巻かれ、第３のティース１９ｃにはＷ相巻線とＵ相巻線が互いに逆向きに巻かれる。なお、第１のティース１９ａのＵ相巻線と第２のティース１９ｂのＶ相巻線と第３のティース１９ｃのＷ相巻線とは、同じ方向に巻かれる。 FIG. 3 is a schematic diagram showing the internal structure of the brushless motor 10. The brushless motor 10 includes a two-pole rotor 18 and a stator having first to third teeth 19a to 19c. In a general three-phase brushless motor, a single-phase winding is wound around each tooth in a specific direction (see FIG. 14). In contrast, in the brushless motor 10, two-phase windings are wound around each tooth in opposite directions. Specifically, as shown in FIG. 3, a U-phase winding and a V-phase winding are wound in opposite directions on the first tooth 19a, and a V-phase winding and a W-phase are wound on the second tooth 19b. The windings are wound in opposite directions, and the W-phase winding and the U-phase winding are wound in opposite directions on the third tooth 19c. Note that the U-phase winding of the first tooth 19a, the V-phase winding of the second tooth 19b, and the W-phase winding of the third tooth 19c are wound in the same direction.

図２に示すように、第１のティース１９ａのＵ相巻線と第３のティース１９ｃのＵ相巻線とは直列に接続され、第２のティース１９ｂのＶ相巻線と第１のティース１９ａのＶ相巻線とは直列に接続され、第３のティース１９ｃのＷ相巻線と第２のティース１９ｂのＷ相巻線とは直列に接続される。各相の巻線を直列に接続した回路の一端は、３個のＭＯＳ−ＦＥＴのソース端子にそれぞれ接続され、他端は中性点Ｑに共通に接続される。 As shown in FIG. 2, the U-phase winding of the first tooth 19a and the U-phase winding of the third tooth 19c are connected in series, and the V-phase winding of the second tooth 19b and the first tooth The V-phase winding 19a is connected in series, and the W-phase winding of the third tooth 19c and the W-phase winding of the second tooth 19b are connected in series. One end of the circuit in which the windings of each phase are connected in series is connected to the source terminals of the three MOS-FETs, and the other end is commonly connected to the neutral point Q.

モータ駆動回路１２を用いてブラシレスモータ１０を駆動するために、駆動制御部１３は、以下に示す３相の駆動電流がブラシレスモータ１０に供給されるように、３個のＭＯＳ−ＦＥＴを制御する。図４（ａ）は、ブラシレスモータ１０に供給される駆動電流の波形図である。図４（ａ）において、Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗは、それぞれ、Ｕ相電流、Ｖ相電流およびＷ相電流を表す。駆動電流の振幅（最大値）をＡ、ロータ１８の回転位置（電気角）をθとしたとき、Ｕ相電流Ｉｕは次式（１）〜（３）で表される。また、Ｖ相電流ＩｖはＵ相電流Ｉｕから電気角で２π／３遅れて変化し、Ｗ相電流ＩｗはＵ相電流Ｉｕから電気角で４π／３遅れて変化する。
Ｉｕ＝Ａｓｉｎθ （０≦θ＜２π／３のとき） …（１）
Ｉｕ＝Ａｓｉｎ（θ−π／３）（２π／３≦θ＜４π／３のとき）…（２）
Ｉｕ＝０（４π／３≦θ＜２πのとき） …（３） In order to drive the brushless motor 10 using the motor drive circuit 12, the drive control unit 13 controls the three MOS-FETs so that the following three-phase drive current is supplied to the brushless motor 10. . FIG. 4A is a waveform diagram of the drive current supplied to the brushless motor 10. In FIG. 4A, Iu, Iv, and Iw represent a U-phase current, a V-phase current, and a W-phase current, respectively. When the amplitude (maximum value) of the drive current is A and the rotational position (electrical angle) of the rotor 18 is θ, the U-phase current Iu is expressed by the following equations (1) to (3). Further, the V-phase current Iv changes with a delay of 2π / 3 in electrical angle from the U-phase current Iu, and the W-phase current Iw changes with a delay of 4π / 3 in electrical angle from the U-phase current Iu.
Iu = Asin θ (when 0 ≦ θ <2π / 3) (1)
Iu = Asin (θ−π / 3) (when 2π / 3 ≦ θ <4π / 3) (2)
Iu = 0 (when 4π / 3 ≦ θ <2π) (3)

第１のティース１９ａにはＵ相巻線とＶ相巻線が互いに逆向きに巻かれるので、第１のティース１９ａに発生する磁束Φ１は、Ｕ相電流がＵ相巻線に流れたときに発生する磁束から、Ｖ相電流がＶ相巻線に流れたときに発生する磁束を引いたものとなる。したがって、ティースに発生する磁束の最大値をＢとしたとき、第１のティース１９ａに発生する磁束Φ１は、Φ１＝Ｂｓｉｎθとなる。また、第２のティース１９ｂに発生する磁束Φ２は磁束Φ１から電気角で２π／３遅れて変化し、第３のティース１９ｃに発生する磁束Φ３は磁束Φ１から電気角で４π／３遅れて変化する（図４（ｂ）を参照）。 Since the U-phase winding and the V-phase winding are wound in opposite directions around the first tooth 19a, the magnetic flux Φ1 generated in the first tooth 19a is generated when the U-phase current flows through the U-phase winding. The magnetic flux generated when the V-phase current flows through the V-phase winding is subtracted from the generated magnetic flux. Therefore, when the maximum value of the magnetic flux generated in the teeth is B, the magnetic flux Φ1 generated in the first tooth 19a is Φ1 = Bsinθ. Further, the magnetic flux Φ2 generated in the second tooth 19b changes with a delay of 2π / 3 in electrical angle from the magnetic flux Φ1, and the magnetic flux Φ3 generated in the third tooth 19c changes with a delay of 4π / 3 in electrical angle from the magnetic flux Φ1. (See FIG. 4B).

このように、磁束Φ１〜Φ３はいずれも正弦波状に変化し、磁束Φ１〜Φ３の位相は２π／３ずつ異なる。磁束Φ１〜Φ３はロータ１８に一定のトルクを与え、これによりブラシレスモータ１０は回転する。なお、図４（ａ）に示す３相の駆動電流は、図４（ｂ）に示す磁束Φ１〜Φ３を発生させるための電流を逆算して求めたものである。 As described above, the magnetic fluxes Φ1 to Φ3 all change in a sine wave shape, and the phases of the magnetic fluxes Φ1 to Φ3 differ by 2π / 3. The magnetic fluxes Φ1 to Φ3 give a constant torque to the rotor 18, and the brushless motor 10 thereby rotates. Note that the three-phase drive current shown in FIG. 4A is obtained by back-calculating the current for generating the magnetic fluxes Φ1 to Φ3 shown in FIG. 4B.

以上に示すように、本実施形態に係るモータ制御装置では、モータ駆動回路１２は、ブラシレスモータ１０へ電流を流すための回路（以下、電流ソース回路という）を備えているが、ブラシレスモータ１０から電流を引き抜くための回路（以下、電流シンク回路という）を備えていない。また、ブラシレスモータ１０のＹ結線の中性点Ｑは電源１００のマイナス極に接続されており、電源電流はＹ結線の中性点Ｑから流出する。このようなモータ制御装置においても、駆動制御部１３の作用によりステータの各ティース１９ａ〜ｃに発生する磁束は正弦波状に変化するので、ブラシレスモータ１０は回転する。 As described above, in the motor control device according to the present embodiment, the motor drive circuit 12 includes a circuit (hereinafter referred to as a current source circuit) for causing a current to flow to the brushless motor 10. There is no circuit for drawing out current (hereinafter referred to as current sink circuit). Further, the neutral point Q of the Y connection of the brushless motor 10 is connected to the negative pole of the power supply 100, and the power source current flows out from the neutral point Q of the Y connection. Also in such a motor control device, the magnetic flux generated in each of the teeth 19a to 19c of the stator is changed in a sine wave shape by the action of the drive control unit 13, so that the brushless motor 10 rotates.

したがって、本実施形態に係るモータ制御装置によれば、モータ駆動回路１２に含まれるスイッチング素子の個数を６個から３個に減らし、モータ制御装置を小型・低コスト化することができる。また、このモータ制御装置を用いれば、電動パワーステアリング装置を小型・低コスト化することができる。 Therefore, according to the motor control device according to the present embodiment, the number of switching elements included in the motor drive circuit 12 can be reduced from six to three, and the motor control device can be reduced in size and cost. Further, if this motor control device is used, the electric power steering device can be reduced in size and cost.

本実施形態に係るモータ制御装置については、以下のような変形例を構成することができる。まず、モータ駆動回路は、ドレイン端子が電源１００のプラス極に接続される３個のＭＯＳ−ＦＥＴに代えて、ソース端子が電源１００のマイナス極に接続される３個のＭＯＳ−ＦＥＴを含むこととしてもよい。この場合、ブラシレスモータのＹ結線の中性点は電源１００のプラス極に接続され、電源電流は中性点に流入する。 About the motor control apparatus which concerns on this embodiment, the following modifications can be comprised. First, the motor drive circuit includes three MOS-FETs whose source terminals are connected to the negative pole of the power supply 100, instead of the three MOS-FETs whose drain terminals are connected to the positive pole of the power supply 100. It is good. In this case, the neutral point of the Y connection of the brushless motor is connected to the positive pole of the power source 100, and the power source current flows into the neutral point.

また、ステータの各ティースに３相の巻線を巻いてもよい。例えば、第１のティースにはＵ相巻線を時計回りで１ターン、Ｖ相巻線とＷ相巻線を反時計回りで０．５ターンずつ巻き、第２のティースにはＶ相巻線を時計回りで１ターン、Ｗ相巻線とＵ相巻線を反時計回りで０．５ターンずつ巻き、第３のティース１９ｃにはＷ相巻線を時計回りで１ターン、Ｕ相巻線とＶ相巻線を反時計回りで０．５ターンずつ巻いてもよい。 Further, a three-phase winding may be wound around each tooth of the stator. For example, the U-phase winding is wound on the first tooth by one turn clockwise, the V-phase winding and the W-phase winding are wound by 0.5 turns counterclockwise, and the V-phase winding is wound on the second tooth. 1 turn clockwise, W-phase winding and U-phase winding are wound 0.5 turns counterclockwise, W-phase winding is turned 1 turn clockwise on the third tooth 19c, U-phase winding And the V-phase winding may be wound by 0.5 turns counterclockwise.

このブラシレスモータに図４（ａ）に示す３相の駆動電流を供給すると、第１のティースに発生する磁束Φ１は、Φ１＝Ｂｓｉｎ（θ−π／６）となる。また、第２および第３のティースに発生する磁束Φ２、Φ３は、磁束Φ１から電気角でそれぞれ２π／３、４π／３遅れて変化する（図５を参照）。したがって、この場合も、ブラシレスモータは回転する。よって、各ティースに３相の巻線（このうち、２相の巻線は１相の巻線に対して逆向きに巻かれる）を巻いた場合でも、ＭＯＳ−ＦＥＴの個数を６個から３個に減らし、モータ制御装置を小型・低コスト化することができる。 When the three-phase drive current shown in FIG. 4A is supplied to the brushless motor, the magnetic flux Φ1 generated in the first tooth is Φ1 = Bsin (θ−π / 6). Further, the magnetic fluxes Φ2 and Φ3 generated in the second and third teeth change with an electrical angle of 2π / 3 and 4π / 3, respectively, from the magnetic flux Φ1 (see FIG. 5). Therefore, also in this case, the brushless motor rotates. Therefore, even when three-phase windings (of which two-phase windings are wound in the opposite direction to one-phase winding) are wound around each tooth, the number of MOS-FETs is reduced from six to three. The number of motor control devices can be reduced and the cost can be reduced.

また、ブラシレスモータ１０は、２極３スロット以外の構成を有していてもよい。一般に、任意の極数と任意のスロット数を有するブラシレスモータがあり、ステータの各ティースに３相巻線のいずれかが巻かれている場合には、Ｕ相巻線が巻かれたティースにはＶ相巻線を、Ｖ相巻線が巻かれたティースにはＷ相巻線を、Ｗ相巻線が巻かれたティースにはＵ相巻線を逆向きに（例えば、元の巻線が時計回りであれば反時計回りに）追加して巻けばよい。 The brushless motor 10 may have a configuration other than the 2-pole 3-slot. In general, there is a brushless motor having an arbitrary number of poles and an arbitrary number of slots, and when one of the three-phase windings is wound around each tooth of the stator, the teeth around which the U-phase winding is wound V-phase winding, W-phase winding on teeth wound with V-phase winding, U-phase winding on teeth wound with W-phase winding (for example, the original winding is You can add additional rolls (clockwise if it is clockwise).

例えば、１０極１２スロット構成のブラシレスモータに上記の方法で巻線を追加すると、図６に示す内部構造を有するブラシレスモータが得られる。図６において、記号「＋Ｕ」は時計回りに巻かれたＵ相巻線を表し、記号「−Ｕ」は反時計回りに巻かれたＵ相巻線を表す。他の記号もこれと同様である。このブラシレスモータは、図４（ａ）に示す３相の駆動電流の供給を受けると回転する。 For example, when a winding is added to a brushless motor having a 10 pole 12 slot configuration by the above method, a brushless motor having the internal structure shown in FIG. 6 is obtained. In FIG. 6, the symbol “+ U” represents a U-phase winding wound clockwise, and the symbol “−U” represents a U-phase winding wound counterclockwise. The same applies to other symbols. The brushless motor rotates when supplied with a three-phase drive current shown in FIG.

これら変形例に係るモータ制御装置も、第１の実施形態に係るモータ制御装置と同様の効果を奏する。 The motor control devices according to these modified examples also have the same effects as the motor control device according to the first embodiment.

（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示す図である。図７に示すモータ制御装置は、３相ブラシレスモータ１０、第１〜第４の電源リレー２１〜２４、モータ駆動回路２５、および、駆動制御部１３を備えている。本実施形態の構成要素のうち、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。 (Second Embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a motor control device according to the second embodiment of the present invention. The motor control device shown in FIG. 7 includes a three-phase brushless motor 10, first to fourth power supply relays 21 to 24, a motor drive circuit 25, and a drive control unit 13. Among the constituent elements of the present embodiment, the same constituent elements as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図７に示すように、モータ駆動回路２５は、スイッチング素子として６個のＭＯＳ−ＦＥＴを備えている。６個のＭＯＳ−ＦＥＴは、３個の高電位側ＦＥＴと３個の低電位側ＦＥＴとに分けられる。３個の高電位側ＦＥＴのドレイン端子は共通の節点Ｐ１に接続され、ソース端子はブラシレスモータ１０の３相巻線のいずれかの一端に接続される。３個の低電位側ＦＥＴのソース端子は共通の節点Ｐ２に接続され、ドレイン端子はブラシレスモータ１０の３相巻線のいずれかの一端に接続される。３相巻線の他端は、第１の実施形態と同様に、中性点Ｑに接続される。高電位側ＦＥＴのゲート端子には駆動制御部１３から出力された３本のＰＷＭ信号のいずれかが与えられ、低電位側ＦＥＴのゲート端子には駆動制御部１３から出力された３本のＰＷＭ信号のいずれかの否定信号が与えられる。 As shown in FIG. 7, the motor drive circuit 25 includes six MOS-FETs as switching elements. The six MOS-FETs are divided into three high potential side FETs and three low potential side FETs. The drain terminals of the three high potential side FETs are connected to a common node P1, and the source terminal is connected to one end of any of the three-phase windings of the brushless motor 10. The source terminals of the three low potential side FETs are connected to a common node P2, and the drain terminals are connected to one end of any of the three-phase windings of the brushless motor 10. The other end of the three-phase winding is connected to the neutral point Q as in the first embodiment. One of the three PWM signals output from the drive control unit 13 is given to the gate terminal of the high potential side FET, and the three PWM signals output from the drive control unit 13 are supplied to the gate terminal of the low potential side FET. A negative signal of any of the signals is given.

第１〜第４の電源リレー２１〜２４は、モータ駆動回路２５を電源１００に接続するか否かを切り替える電源スイッチである。第１の電源リレー２１は、電源１００のプラス極と節点Ｐ１との間に設けられ、節点Ｐ１に高電源電位（プラス側電源電位）を印加するか否かを切り替える。第２の電源リレー２２は、電源１００のマイナス極と節点Ｐ２との間に設けられ、節点Ｐ２に低電源電位（マイナス側電源電位）を印加するか否かを切り替える。第３の電源リレー２３は、電源１００のプラス極とＹ結線の中性点Ｑとの間に設けられ、中性点Ｑに高電源電位を印加するか否かを切り替える。第４の電源リレー２４は、電源１００のマイナス極とＹ結線の中性点Ｑとの間に設けられ、中性点Ｑに低電源電位を印加するか否かを切り替える。 The first to fourth power relays 21 to 24 are power switches that switch whether the motor drive circuit 25 is connected to the power source 100. The first power supply relay 21 is provided between the positive pole of the power supply 100 and the node P1, and switches whether to apply a high power supply potential (positive power supply potential) to the node P1. The second power supply relay 22 is provided between the negative pole of the power supply 100 and the node P2, and switches whether to apply a low power supply potential (negative power supply potential) to the node P2. The third power supply relay 23 is provided between the positive pole of the power supply 100 and the neutral point Q of the Y connection, and switches whether to apply a high power supply potential to the neutral point Q. The fourth power supply relay 24 is provided between the negative pole of the power supply 100 and the neutral point Q of the Y connection, and switches whether to apply a low power supply potential to the neutral point Q.

通常動作時には、第１および第４の電源リレー２１、２４はオン状態となり、第２および第３の電源リレー２２、２３はオフ状態となる。このとき、図７に示すモータ制御装置は、図２に示すモータ制御装置において電源リレー１１をオン状態にしたときと同じ動作を行う。すなわち、通常動作時には、電源電圧は節点Ｐ１とＹ結線の中性点Ｑとの間に印加され、駆動制御部１３は、図８（ａ）に示す駆動電流がブラシレスモータ１０に供給されるように３個の高電位側ＦＥＴを制御する。これにより、ブラシレスモータ１０のステータの各ティースに発生する磁束は図８（ｃ）に示すように変化し、ブラシレスモータ１０は回転する。 During normal operation, the first and fourth power relays 21 and 24 are turned on, and the second and third power relays 22 and 23 are turned off. At this time, the motor control device shown in FIG. 7 performs the same operation as when the power supply relay 11 is turned on in the motor control device shown in FIG. That is, during normal operation, the power supply voltage is applied between the node P1 and the neutral point Q of the Y connection, and the drive control unit 13 is supplied with the drive current shown in FIG. Three high-potential side FETs are controlled. As a result, the magnetic flux generated in each tooth of the stator of the brushless motor 10 changes as shown in FIG. 8C, and the brushless motor 10 rotates.

通常動作中に３個の高電位側ＦＥＴのいずれかが故障すると、モータ駆動回路２５に過電流が流れる。過電流が検知されると、第１および第４の電源リレー２１、２４はオフ状態となり、第２および第３の電源リレー２２、２３はオン状態となる。これ以降、電源電圧はＹ結線の中性点Ｑと節点Ｐ２との間に印加され、駆動制御部１３は、図８（ｂ）に示す駆動電流がブラシレスモータ１０に供給されるように３個の低電位側ＦＥＴを制御する。これにより、ブラシレスモータ１０のステータの各ティースに発生する磁束は、通常動作時と同様に図８（ｃ）に示すように変化し、ブラシレスモータ１０は通常動作時と同様に回転する。 If any of the three high potential side FETs fails during normal operation, an overcurrent flows through the motor drive circuit 25. When an overcurrent is detected, the first and fourth power relays 21 and 24 are turned off, and the second and third power relays 22 and 23 are turned on. Thereafter, the power supply voltage is applied between the neutral point Q of the Y connection and the node P2, and the drive control unit 13 is supplied with the three drive currents shown in FIG. The low potential side FET is controlled. As a result, the magnetic flux generated in each tooth of the stator of the brushless motor 10 changes as shown in FIG. 8C as in the normal operation, and the brushless motor 10 rotates as in the normal operation.

このように、通常動作時には高電位側ＦＥＴが選択的にオン状態になり、駆動電流はモータ駆動回路２５からブラシレスモータ１０に向かって流れる。故障発生時には低電位側ＦＥＴが選択的にオン状態になり、駆動電流はブラシレスモータ１０からモータ駆動回路２５に向かって流れる。なお、図８（ａ）および（ｂ）では、モータ駆動回路２５からブラシレスモータ１０に向かう電流は正の電流として、ブラシレスモータ１０からモータ駆動回路２５に向かう電流は負の電流として記載されている。 Thus, during normal operation, the high potential side FET is selectively turned on, and the drive current flows from the motor drive circuit 25 toward the brushless motor 10. When a failure occurs, the low potential FET is selectively turned on, and the drive current flows from the brushless motor 10 toward the motor drive circuit 25. 8A and 8B, the current from the motor drive circuit 25 to the brushless motor 10 is described as a positive current, and the current from the brushless motor 10 to the motor drive circuit 25 is described as a negative current. .

以上に示すように、本実施形態に係るモータ制御装置では、モータ駆動回路２５は電流ソース回路と電流シンク回路の両方を備え、ブラシレスモータ１０のＹ結線の中性点Ｑは電源１００のプラス極またはマイナス極に接続される。通常動作時には、電流ソース回路が動作し、電源電流は電流ソース回路と３相巻線を通ってＹ結線の中性点Ｑから流出する。故障発生時には、電流シンク回路が動作し、電源電流はＹ結線の中性点Ｑから流入して、３相巻線と電流シンク回路を流れる。通常動作時でも故障発生時でも、駆動制御部１３の作用により、ブラシレスモータ１０のステータの各ティースに発生する磁束は正弦波状に変化し、これによりブラシレスモータ１０は回転する。 As described above, in the motor control device according to the present embodiment, the motor drive circuit 25 includes both the current source circuit and the current sink circuit, and the neutral point Q of the Y connection of the brushless motor 10 is the positive pole of the power supply 100. Or connected to the negative pole. During normal operation, the current source circuit operates, and the power source current flows out from the neutral point Q of the Y connection through the current source circuit and the three-phase winding. When a failure occurs, the current sink circuit operates and the power source current flows from the neutral point Q of the Y connection and flows through the three-phase winding and the current sink circuit. During normal operation and when a failure occurs, the magnetic flux generated in each tooth of the stator of the brushless motor 10 changes in a sine wave shape due to the action of the drive control unit 13, whereby the brushless motor 10 rotates.

したがって、本実施形態に係るモータ制御装置によれば、モータ駆動回路２５に含まれるＭＯＳ−ＦＥＴの個数を増やすことなく、ＭＯＳ−ＦＥＴが故障したときでも、それまで停止していた電流シンク回路を用いてブラシレスモータを駆動することができる。また、このモータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置によれば、ＭＯＳ−ＦＥＴが故障したときでも操舵補助を継続することができる。 Therefore, according to the motor control apparatus according to the present embodiment, the current sink circuit that has been stopped up to now even when the MOS-FET fails without increasing the number of MOS-FETs included in the motor drive circuit 25. It can be used to drive a brushless motor. Moreover, according to the electric power steering apparatus provided with this motor control apparatus, the steering assist can be continued even when the MOS-FET fails.

なお、以上の説明では、通常動作時には電流ソース回路が動作し、故障発生時には電流シンク回路が動作することとしたが、通常動作時には電流シンク回路が動作し、故障発生時には電流ソース回路が動作することとしてもよい。このためには、通常動作時には第１および第４の電源リレー２１、２４をオフ状態、第２および第３の電源リレー２２、２３をオン状態とし、故障発生時には第１〜第４の電源リレー２１〜２４を逆の状態に切り替えればよい。 In the above description, the current source circuit operates during normal operation and the current sink circuit operates when a failure occurs. However, the current sink circuit operates during normal operation and the current source circuit operates when a failure occurs. It is good as well. For this purpose, the first and fourth power relays 21 and 24 are turned off during normal operation, the second and third power relays 22 and 23 are turned on, and the first to fourth power relays when a failure occurs. What is necessary is just to switch 21-24 to a reverse state.

（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示す図である。図９に示すモータ制御装置は、３相ブラシレスモータ３０、第１の電源リレー３１、第２の電源リレー３２、モータ駆動回路３３、および、駆動制御部３４を備えている。３相ブラシレスモータ３０は、図１ではブラシレスモータ１に相当する。 (Third embodiment)
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a motor control device according to the third embodiment of the present invention. The motor control device shown in FIG. 9 includes a three-phase brushless motor 30, a first power relay 31, a second power relay 32, a motor drive circuit 33, and a drive control unit 34. The three-phase brushless motor 30 corresponds to the brushless motor 1 in FIG.

図９に示すように、ブラシレスモータ３０は、Ｙ結線された第１の３相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１と、別個にＹ結線された第２の３相巻線Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２とを含んでいる。ブラシレスモータ３０の詳細は後述する。 As shown in FIG. 9, the brushless motor 30 includes the first three-phase windings U1, V1, and W1 that are Y-connected, and the second three-phase windings U2, V2, and W2 that are separately Y-connected. Contains. Details of the brushless motor 30 will be described later.

モータ駆動回路３３は、スイッチング素子として６個のＭＯＳ−ＦＥＴを含んでいる。６個のＭＯＳ−ＦＥＴは、３個の高電位側ＦＥＴと３個の低電位側ＦＥＴに分けられる。３個の高電位側ＦＥＴのドレイン端子は共通の節点Ｐ１に接続され、ソース端子は第１の３相巻線のいずれかの一端に接続される。３個の低電位側ＦＥＴのソース端子は共通の節点Ｐ２に接続され、ドレイン端子は第２の３相巻線のいずれかの一端に接続される。第１の３相巻線の他端は中性点Ｑ１に接続され、第２の３相巻線の他端は中性点Ｑ２に接続される。高電位側ＦＥＴのゲート端子には駆動制御部３４から出力された３本のＰＷＭ信号のいずれかが与えられ、低電位側ＦＥＴのゲート端子には駆動制御部３４から出力された３本のＰＷＭ信号のいずれかの否定信号が与えられる。 The motor drive circuit 33 includes six MOS-FETs as switching elements. The six MOS-FETs are divided into three high potential side FETs and three low potential side FETs. The drain terminals of the three high potential side FETs are connected to a common node P1, and the source terminal is connected to one end of one of the first three-phase windings. The source terminals of the three low potential side FETs are connected to a common node P2, and the drain terminals are connected to one end of any of the second three-phase windings. The other end of the first three-phase winding is connected to the neutral point Q1, and the other end of the second three-phase winding is connected to the neutral point Q2. One of the three PWM signals output from the drive control unit 34 is given to the gate terminal of the high potential side FET, and the three PWM signals output from the drive control unit 34 are supplied to the gate terminal of the low potential side FET. A negative signal of any of the signals is given.

節点Ｐ１は電源１００のプラス極に接続され、節点Ｐ１には高電源電位（プラス側電源電位）が印加される。節点Ｐ２は電源１００のマイナス極に接続され、節点Ｐ２には低電源電位（マイナス側電源電位）が印加される。第１および第２の電源リレー３１、３２は、ブラシレスモータ３０を電源１００に接続するか否かを切り替える電源スイッチである。第１の電源リレー３１は、電源１００のマイナス極と第１のＹ結線の中性点Ｑ１との間に設けられ、中性点Ｑ１に低電源電位を印加するか否かを切り替える。第２の電源リレー３２は、電源１００のプラス極と第２のＹ結線の中性点Ｑ２との間に設けられ、中性点Ｑ２に高電源電位を印加するか否かを切り替える。 The node P1 is connected to the positive pole of the power supply 100, and a high power supply potential (plus power supply potential) is applied to the node P1. The node P2 is connected to the negative pole of the power supply 100, and a low power supply potential (negative power supply potential) is applied to the node P2. The first and second power relays 31 and 32 are power switches that switch whether or not the brushless motor 30 is connected to the power source 100. The first power supply relay 31 is provided between the negative pole of the power supply 100 and the neutral point Q1 of the first Y connection, and switches whether to apply a low power supply potential to the neutral point Q1. The second power supply relay 32 is provided between the positive pole of the power supply 100 and the neutral point Q2 of the second Y connection, and switches whether to apply a high power supply potential to the neutral point Q2.

図１０は、ブラシレスモータ３０の内部構造を、その周辺回路と共に示す斜視図である。図１０に示すように、ブラシレスモータ３０は、２極のロータ３８と、第１〜第３のティース３９ａ〜ｃを有するステータとを備えている。ステータは、図１０に示すように２つの部分（以下、上半分および下半分という）に分けられ、ステータの上半分と下半分には別個に３相巻線が巻かれる。具体的には、第１〜第３のティース３９ａ〜ｃの下半分には第１の３相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１が巻かれ、第１〜第３のティース３９ａ〜ｃの上半分には下半分とは別個に第２の３相巻線Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２が巻かれる。 FIG. 10 is a perspective view showing the internal structure of the brushless motor 30 together with its peripheral circuits. As shown in FIG. 10, the brushless motor 30 includes a two-pole rotor 38 and a stator having first to third teeth 39a to 39c. As shown in FIG. 10, the stator is divided into two parts (hereinafter referred to as an upper half and a lower half), and three-phase windings are wound separately on the upper half and the lower half of the stator. Specifically, the first three-phase windings U1, V1, and W1 are wound on the lower half of the first to third teeth 39a to 39c, and the upper half of the first to third teeth 39a to 39c is wound on the lower half. The second three-phase windings U2, V2, and W2 are wound separately from the lower half.

通常動作時には、第１および第２の電源リレー３１、３２はオン状態となる。このとき、電源電圧は、節点Ｐ１と第１の３相巻線の中性点Ｑ１との間、および、第２の３相巻線の中性点Ｑ２と節点Ｐ２との間の両方に印加される。駆動制御部３４は、第１の３相巻線に図１１（ａ）に示す３相の駆動電流が流れるように３個の高電位側ＦＥＴを制御すると共に、第２の３相巻線に図１１（ｂ）に示す３相の駆動電流が流れるように３個の低電位側ＦＥＴを制御する。 During normal operation, the first and second power supply relays 31 and 32 are turned on. At this time, the power supply voltage is applied both between the node P1 and the neutral point Q1 of the first three-phase winding and between the neutral point Q2 and the node P2 of the second three-phase winding. Is done. The drive control unit 34 controls the three high-potential side FETs so that the three-phase drive current shown in FIG. 11A flows in the first three-phase winding, and the second three-phase winding. The three low potential side FETs are controlled so that the three-phase drive current shown in FIG. 11B flows.

ブラシレスモータ３０とモータ駆動回路３３の間では、３個の高電位側ＦＥＴから第１の３相巻線に向かう駆動電流と、第２の３相巻線から３個の低電位側ＦＥＴに向かう駆動電流とが独立した経路で流れる。なお、図１１（ａ）および（ｂ）では、モータ駆動回路３３からブラシレスモータ３０に向かう電流は正の電流として、ブラシレスモータ３０からモータ駆動回路３３に向かう電流は負の電流として記載されている。図１１（ａ）に示す３相の駆動電流は第１のＹ結線の中性点Ｑ１から流出し、図１１（ｂ）に示す３相の駆動電流は第２のＹ結線の中性点Ｑ２から流入する。 Between the brushless motor 30 and the motor drive circuit 33, the drive current is directed from the three high-potential side FETs to the first three-phase winding, and the second three-phase winding is directed to the three low-potential side FETs. The drive current flows through an independent path. 11A and 11B, the current from the motor drive circuit 33 to the brushless motor 30 is described as a positive current, and the current from the brushless motor 30 to the motor drive circuit 33 is described as a negative current. . The three-phase drive current shown in FIG. 11 (a) flows out from the neutral point Q1 of the first Y connection, and the three-phase drive current shown in FIG. 11 (b) is the neutral point Q2 in the second Y connection. Inflow from.

ステータの上半分と下半分には、下半分に巻かれた第１の３相巻線に発生する磁束と、上半分に巻かれた第２の３相巻線に発生する磁束とがロータ３８に同じ回転方向のトルクを与えるように、巻線が巻かれる。また、上述したように、第１の３相巻線には図１１（ａ）に示す駆動電流が流れ、第２の３相巻線には図１１（ｂ）に示す駆動電流が流れる。図１１（ａ）に示す駆動電流に図１１（ｂ）に示す駆動電流を加えると、ブラシレスモータの駆動に一般的に用いられる３相の駆動電流（図１５（ａ））に等しくなる。したがって、ロータ３８には一定のトルクが与えられ、これによりブラシレスモータ３０は回転する。 In the upper half and the lower half of the stator, the magnetic flux generated in the first three-phase winding wound in the lower half and the magnetic flux generated in the second three-phase winding wound in the upper half are rotor 38. The winding is wound so as to give the same torque in the direction of rotation. Further, as described above, the drive current shown in FIG. 11A flows through the first three-phase winding, and the drive current shown in FIG. 11B flows through the second three-phase winding. When the drive current shown in FIG. 11 (b) is added to the drive current shown in FIG. 11 (a), it becomes equal to the three-phase drive current (FIG. 15 (a)) generally used for driving a brushless motor. Therefore, a constant torque is applied to the rotor 38, and thereby the brushless motor 30 rotates.

なお、一般的なブラシレスモータでは、３相巻線には両方向に電流が流れ、ステータの各ティースはＮ極およびＳ極として機能する。これに対して本実施形態に係るブラシレスモータ３０では、第１の３相巻線には一方向にしか電流は流れず、ステータの各ティースの下半分はＮ極またはＳ極のいずれか一方（図１０ではＮ極）として機能する。第２の３相巻線とステータの各ティースの上半分についても、これと同様である。 In a typical brushless motor, a current flows in both directions in the three-phase winding, and each tooth of the stator functions as an N pole and an S pole. On the other hand, in the brushless motor 30 according to the present embodiment, the current flows through the first three-phase winding only in one direction, and the lower half of each tooth of the stator is either N-pole or S-pole ( In FIG. 10, it functions as N pole). The same applies to the upper half of each tooth of the second three-phase winding and the stator.

通常動作中に３個の低電位側ＦＥＴのいずれかが故障すると、低電位側ＦＥＴとブラシレスモータ３０の第２のＹ結線との間に過電流が流れる。このような過電流が検知されると、第２の電源リレー３２はオフ状態となる。これ以降、第２のＹ結線の中性点Ｑ２と節点Ｐ２との間に電源電圧は印加されないので、第２の３相巻線には駆動電流が流れず、第２の３相巻線に発生する磁束はゼロとなる。第１の電源リレー３１はオン状態を保ち、節点Ｐ１と第１のＹ結線の中性点Ｑ１との間には電源電圧が引き続き印加される。 If any of the three low potential side FETs fails during normal operation, an overcurrent flows between the low potential side FET and the second Y connection of the brushless motor 30. When such an overcurrent is detected, the second power supply relay 32 is turned off. Thereafter, since the power supply voltage is not applied between the neutral point Q2 of the second Y connection and the node P2, no driving current flows in the second three-phase winding, and the second three-phase winding does not flow. The generated magnetic flux is zero. The first power supply relay 31 is kept on, and the power supply voltage is continuously applied between the node P1 and the neutral point Q1 of the first Y connection.

低電位側ＦＥＴで故障が発生した後は、駆動制御部３４は、３個の高電位側ＦＥＴだけを制御する。より詳細には、駆動制御部３４は、３個の低電位側ＦＥＴをオフ状態に固定した上で、第１の３相巻線に図１２（ａ）に示す駆動電流が流れるように３個の高電位側ＦＥＴを制御する。図１２（ａ）に示す駆動電流は、第２の３相巻線に駆動電流が流れないときに、ロータ３８に与えられるトルクが通常動作時の半分で一定となるように決定されている。したがって、低電位側ＦＥＴで故障が発生した後は、ステータの下半分で発生する磁束による一定のトルクがロータ３８に与えられ、これによりブラシレスモータ３０は回転する。 After a failure occurs in the low potential side FET, the drive control unit 34 controls only the three high potential side FETs. More specifically, the drive control unit 34 fixes the three low-potential side FETs in the OFF state, and the three drive currents shown in FIG. 12A flow through the first three-phase winding. The high-potential side FET is controlled. The drive current shown in FIG. 12A is determined such that when the drive current does not flow through the second three-phase winding, the torque applied to the rotor 38 is constant at half of the normal operation. Therefore, after a failure occurs in the low-potential side FET, a constant torque due to the magnetic flux generated in the lower half of the stator is applied to the rotor 38, whereby the brushless motor 30 rotates.

なお、第２の３相巻線に駆動電流が流れないときに、第１の３相巻線に図１１（ａ）に示す駆動電流を流すと、ロータ３８に与えられるトルクは電気角θに応じて変化し、ブラシレスモータ３０は脈動しながら回転する。この現象を防止するために、低電位側ＦＥＴで故障が発生した後は、図１１（ａ）に示す駆動電流に代えて、図１２（ａ）に示す駆動電流がブラシレスモータ３０に供給される。 Note that when the drive current shown in FIG. 11 (a) is passed through the first three-phase winding when no drive current flows through the second three-phase winding, the torque applied to the rotor 38 becomes the electrical angle θ. Accordingly, the brushless motor 30 rotates while pulsating. In order to prevent this phenomenon, after a failure occurs in the low potential side FET, the drive current shown in FIG. 12A is supplied to the brushless motor 30 instead of the drive current shown in FIG. .

通常動作中に３個の高電位側ＦＥＴのいずれかが故障したときには、第１の電源リレー３１はオフ状態となり、駆動制御部３４は、３個の高電位側ＦＥＴをオフ状態に固定した上で、第２の３相巻線に図１２（ｂ）に示す駆動電流が流れるように３個の低電位側ＦＥＴを制御する。ステータの上半分で発生した磁束による一定のトルクがロータ３８に与えられ、これによりブラシレスモータ３０は回転する。 When one of the three high-potential side FETs fails during normal operation, the first power supply relay 31 is turned off, and the drive control unit 34 fixes the three high-potential side FETs in the off state. Thus, the three low potential side FETs are controlled so that the drive current shown in FIG. 12B flows through the second three-phase winding. A constant torque due to the magnetic flux generated in the upper half of the stator is applied to the rotor 38, whereby the brushless motor 30 rotates.

以上に示すように、本実施形態に係るモータ制御装置では、モータ駆動回路３３は電流ソース回路と電流シンク回路の両方を備え、ブラシレスモータ３０の第１のＹ結線の中性点Ｑ１と第２のＹ結線の中性点Ｑ２は別個に電源１００に接続される。通常動作時には、電流ソース回路と電流シンク回路の両方が動作し、電流ソース回路と第１の３相巻線を通って第１のＹ結線の中性点Ｑ１から流出する電流と、第２のＹ結線の中性点Ｑ２から流入し、第２の３相巻線と電流シンク回路を通る電流とが流れる。故障発生時には、電流ソース回路と電流シンク回路のうち正常な回路のみが動作し、駆動制御部３４の作用により、ステータの上半分または下半分で発生した磁束による一定のトルクがロータ３８に与えられ、これによりブラシレスモータ３０は回転する。 As described above, in the motor control device according to the present embodiment, the motor drive circuit 33 includes both the current source circuit and the current sink circuit, and the neutral point Q1 and the second point Y1 of the first Y connection of the brushless motor 30. The neutral point Q2 of the Y connection is separately connected to the power supply 100. During normal operation, both the current source circuit and the current sink circuit operate, the current flowing out from the neutral point Q1 of the first Y connection through the current source circuit and the first three-phase winding, and the second The current flows from the neutral point Q2 of the Y connection, and the current passing through the second three-phase winding and the current sink circuit flows. When a failure occurs, only a normal circuit of the current source circuit and the current sink circuit operates, and a constant torque due to the magnetic flux generated in the upper half or the lower half of the stator is given to the rotor 38 by the action of the drive control unit 34. As a result, the brushless motor 30 rotates.

したがって、本実施形態に係るモータ制御装置によれば、モータ駆動回路３３に含まれるＭＯＳ−ＦＥＴの個数を増やすことなく、ＭＯＳ−ＦＥＴが故障したときでも、正常な回路だけを用いてブラシレスモータを駆動することができる。また、このモータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置によれば、ＭＯＳ−ＦＥＴが故障したときでも操舵補助を継続することができる。 Therefore, according to the motor control device according to the present embodiment, the brushless motor can be operated using only a normal circuit even when the MOS-FET fails without increasing the number of MOS-FETs included in the motor drive circuit 33. Can be driven. Moreover, according to the electric power steering apparatus provided with this motor control apparatus, the steering assist can be continued even when the MOS-FET fails.

また、従来のモータ制御装置（図１３を参照）では、電源とモータ駆動回路９２とブラシレスモータ９０とを電気的に切り離すために、３個の電源スイッチ（電源リレー９１およびモータリレー９３ａ、９３ｂ）が設けられる。これに対して、本実施形態に係るモータ制御装置では、第１および第２の電源リレー３１、３２を用いて、電源１００とモータ駆動回路３３とブラシレスモータ３０とを電気的に切り離すことができる。したがって、本実施形態に係るモータ制御装置によれば、電源スイッチの個数を減らすこともできる。 In the conventional motor control device (see FIG. 13), three power switches (power relay 91 and motor relays 93a and 93b) are used to electrically disconnect the power source, the motor drive circuit 92, and the brushless motor 90. Is provided. On the other hand, in the motor control device according to the present embodiment, the power supply 100, the motor drive circuit 33, and the brushless motor 30 can be electrically disconnected using the first and second power supply relays 31 and 32. . Therefore, according to the motor control device of the present embodiment, the number of power switches can be reduced.

また、従来のモータ制御装置では、モータ駆動回路９２に含まれる６個のＭＯＳ−ＦＥＴは２個ずつ直列に接続される。直列に接続された２個のＭＯＳ−ＦＥＴが同時にオン状態になると、貫通電流が流れる。そこで、ＭＯＳ−ＦＥＴを制御するときには、直列に接続された２個のＭＯＳ−ＦＥＴを同時にオン状態にしないための余裕時間（デッドタイムと呼ばれる）が設けられる。本実施形態に係るモータ制御装置では、モータ駆動回路３３は直列に接続された２個のＭＯＳ−ＦＥＴを含まないので、貫通電流が流れることはない。したがって、本実施形態に係るモータ制御装置によれば、ＭＯＳ−ＦＥＴを制御するときにデッドタイムを設ける必要がないので、その分だけ電力効率が高くなる。 In the conventional motor control device, two six MOS-FETs included in the motor drive circuit 92 are connected in series. When two MOS-FETs connected in series are simultaneously turned on, a through current flows. Therefore, when controlling the MOS-FET, an allowance time (referred to as a dead time) is provided so as not to simultaneously turn on two MOS-FETs connected in series. In the motor control apparatus according to the present embodiment, the motor drive circuit 33 does not include two MOS-FETs connected in series, so that no through current flows. Therefore, according to the motor control device according to the present embodiment, it is not necessary to provide a dead time when controlling the MOS-FET, so that the power efficiency is increased accordingly.

このように本発明の各実施形態に係るモータ制御装置は、ブラシレスモータのＹ結線の中性点から電源電流が流入または流出するので、モータ駆動回路では電流ソース回路と電流シンク回路とが常に共に動作する必要はない。したがって、電流ソース回路と電流シンク回路の一方だけを備えたモータ駆動回路（図２）を用いれば、モータ駆動回路に含まれるＭＯＳ−ＦＥＴの個数を減らし、モータ制御装置を小型・低コスト化することができる。また、通常動作時には電流ソース回路と電流シンク回路の両方または一方が動作し、故障発生時には正常な回路だけが動作するモータ駆動回路（図７、図９）を用いれば、モータ駆動回路に含まれるＭＯＳ−ＦＥＴの個数を増やすことなく、ＭＯＳ−ＦＥＴが故障したときでもブラシレスモータを駆動することができる。さらに、これらのモータ制御装置を使用すれば、小型・低コストの電動パワーステアリング装置や、故障発生時にも操舵補助を行える電動パワーステアリング装置を提供することができる。 As described above, in the motor control device according to each embodiment of the present invention, the power source current flows in or out from the neutral point of the Y connection of the brushless motor. Therefore, in the motor drive circuit, the current source circuit and the current sink circuit are always both together. There is no need to work. Therefore, if the motor driving circuit (FIG. 2) having only one of the current source circuit and the current sink circuit is used, the number of MOS-FETs included in the motor driving circuit is reduced, and the motor control device is reduced in size and cost. be able to. In addition, if a motor driving circuit (FIGS. 7 and 9) in which either or both of the current source circuit and the current sink circuit operate during normal operation and only a normal circuit operates when a failure occurs is included in the motor driving circuit. The brushless motor can be driven even when the MOS-FET fails without increasing the number of MOS-FETs. Furthermore, by using these motor control devices, it is possible to provide a small and low-cost electric power steering device and an electric power steering device capable of assisting steering even when a failure occurs.

本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the electric power steering apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the motor control apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図２に示すモータ制御装置に含まれるブラシレスモータの内部構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the internal structure of the brushless motor contained in the motor control apparatus shown in FIG. 図２に示すモータ制御装置における駆動電流と各ティースに発生する磁束を示す図である。It is a figure which shows the drive current in the motor control apparatus shown in FIG. 2, and the magnetic flux which generate | occur | produces in each teeth. 本発明の第１の実施形態の変形例に係るモータ制御装置において各ティースに発生する磁束を示す図である。It is a figure which shows the magnetic flux which generate | occur | produces in each teeth in the motor control apparatus which concerns on the modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態の変形例に係るモータ制御装置に含まれるブラシレスモータの内部構造の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the internal structure of the brushless motor contained in the motor control apparatus which concerns on the modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the motor control apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図７に示すモータ制御装置における駆動電流と各ティースに発生する磁束を示す図である。It is a figure which shows the drive current and the magnetic flux which generate | occur | produce in each teeth in the motor control apparatus shown in FIG. 本発明の第３の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the motor control apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図９に示すモータ制御装置に含まれるブラシレスモータの内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the brushless motor contained in the motor control apparatus shown in FIG. 図９に示すモータ制御装置における通常動作時の駆動電流の波形図である。FIG. 10 is a waveform diagram of drive current during normal operation in the motor control device shown in FIG. 9. 図９に示すモータ制御装置における故障発生時の駆動電流の波形図である。FIG. 10 is a waveform diagram of drive current when a failure occurs in the motor control device shown in FIG. 9. 従来のモータ制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional motor control apparatus. 従来のモータ制御装置に含まれるブラシレスモータの内部構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the internal structure of the brushless motor contained in the conventional motor control apparatus. 従来のモータ制御装置における駆動電流の波形図である。It is a wave form diagram of the drive current in the conventional motor control apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１、１０、３０…ブラシレスモータ、１１、２１〜２４、３１、３２…電源リレー、１２、２５、３３…モータ駆動回路、１３、３４…駆動制御部、１８、３８…ロータ、１９ａ〜ｃ、３９ａ〜ｃ…ティース DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 10, 30 ... Brushless motor, 11, 21-24, 31, 32 ... Power relay, 12, 25, 33 ... Motor drive circuit, 13, 34 ... Drive control part, 18, 38 ... Rotor, 19a-c, 39a-c ... Teeth

Claims

Ｙ結線された３相巻線を含む３相ブラシレスモータと、
複数のスイッチング素子を含み、前記モータに駆動電流を供給するモータ駆動回路と、
前記スイッチング素子を制御する駆動制御部とを備え、
前記Ｙ結線の中性点から電源電流が流入または流出可能であることを特徴とする、モータ制御装置。 A three-phase brushless motor including a Y-connected three-phase winding;
A motor drive circuit including a plurality of switching elements and supplying a drive current to the motor;
A drive control unit for controlling the switching element,
A motor control device, wherein a power supply current can flow in or out from a neutral point of the Y connection.

前記モータは、複数の極を有するロータと、少なくとも２相の巻線が互いに逆向きに巻かれた複数のティースを有するステータとを含み、
前記モータ駆動回路は、一方の導通端子が共通の節点に接続され、他方の導通端子が前記３相巻線のいずれかの一端に接続された３個のスイッチング素子を含み、
前記節点と前記Ｙ結線の中性点との間に電源電圧が印加され、
前記駆動制御部は、前記ステータの各ティースに発生する磁束が正弦波状に変化するように前記スイッチング素子を制御することを特徴とする、請求項１に記載のモータ制御装置。 The motor includes a rotor having a plurality of poles and a stator having a plurality of teeth in which at least two-phase windings are wound in opposite directions.
The motor drive circuit includes three switching elements in which one conduction terminal is connected to a common node and the other conduction terminal is connected to one end of any of the three-phase windings;
A power supply voltage is applied between the node and the neutral point of the Y connection,
The motor control device according to claim 1, wherein the drive control unit controls the switching element so that a magnetic flux generated in each tooth of the stator changes in a sine wave shape.

前記モータは、複数の極を有するロータと、少なくとも２相の巻線が互いに逆向きに巻かれた複数のティースを有するステータとを含み、
前記モータ駆動回路は、一方の導通端子が第１の節点に共通に接続され、他方の導通端子が前記３相巻線のいずれかの一端に接続された３個の高電位側スイッチング素子と、一方の導通端子が第２の節点に共通に接続され、他方の導通端子が前記３相巻線のいずれかの一端に接続された３個の低電位側スイッチング素子とを含み、
前記第１の節点に高電源電位を印加するか否かを切り替える第１の電源スイッチと、
前記第２の節点に低電源電位を印加するか否かを切り替える第２の電源スイッチと、
前記Ｙ結線の中性点に前記高電源電位を印加するか否かを切り替える第３の電源スイッチと、
前記Ｙ結線の中性点に前記低電源電位を印加するか否かを切り替える第４の電源スイッチとをさらに備え、
前記駆動制御部は、前記ステータの各ティースに発生する磁束が正弦波状に変化するように前記スイッチング素子を制御することを特徴とする、請求項１に記載のモータ制御装置。 The motor includes a rotor having a plurality of poles and a stator having a plurality of teeth in which at least two-phase windings are wound in opposite directions.
The motor drive circuit includes three high-potential side switching elements in which one conduction terminal is commonly connected to the first node, and the other conduction terminal is connected to one end of the three-phase winding; Three low-potential side switching elements having one conduction terminal connected in common to the second node and the other conduction terminal connected to one end of any of the three-phase windings;
A first power switch for switching whether to apply a high power supply potential to the first node;
A second power switch for switching whether to apply a low power supply potential to the second node;
A third power switch for switching whether to apply the high power supply potential to the neutral point of the Y connection;
A fourth power switch for switching whether to apply the low power supply potential to the neutral point of the Y connection;
The motor control device according to claim 1, wherein the drive control unit controls the switching element so that a magnetic flux generated in each tooth of the stator changes in a sine wave shape.

通常動作時には前記第１および第４の電源スイッチまたは前記第２および第３の電源スイッチのいずれか一方の組が導通状態となり、故障発生時には他方の組が導通状態となることを特徴とする、請求項３に記載のモータ制御装置。 One set of the first and fourth power switches or the second and third power switches is in a conductive state during normal operation, and the other set is in a conductive state when a failure occurs, The motor control device according to claim 3.

前記駆動制御部は、前記モータに駆動電流として、電気角θが０以上２π／３未満のときには最大値のｓｉｎθ倍、電気角θが２π／３以上４π／３未満のときには最大値のｓｉｎ（θ−π／３）倍、電気角θが４π／３以上２π未満のときにはゼロとなる第１の電流と、前記第１の電流よりも電気角θで２π／３遅れた第２の電流と、前記第１の電流よりも電気角θで４π／３遅れた第３の電流とが供給されるように、前記スイッチング素子を制御することを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載のモータ制御装置。 When the electrical angle θ is greater than or equal to 0 and less than 2π / 3, the drive control unit is configured to have a maximum value of sin θ, and when the electrical angle θ is greater than or equal to 2π / 3 and less than 4π / 3, the maximum value sin ( a first current that is zero when the electrical angle θ is greater than or equal to 4π / 3 and less than 2π, and a second current that is delayed by 2π / 3 by the electrical angle θ from the first current. The switching element is controlled so as to be supplied with a third current delayed by 4π / 3 with respect to the first current by an electrical angle θ. The motor control apparatus described.

前記モータは、Ｙ結線された第１の３相巻線と、別個にＹ結線された第２の３相巻線と、複数の極を有するロータと、前記第１の３相巻線が巻かれた部分および前記第２の３相巻線が巻かれた部分を有するステータとを含み、
前記モータ駆動回路は、一方の導通端子に高電源電位が印加され、他方の導通端子が前記第１の３相巻線のいずれかの一端に接続された３個の高電位側スイッチング素子と、一方の導通端子に低電源電位が印加され、他方の導通端子が前記第２の３相巻線のいずれかの一端に接続された３個の低電位側スイッチング素子とを含み、
前記第１の３相巻線の中性点に前記低電源電位を印加するか否かを切り替える第１の電源スイッチと、
前記第２の３相巻線の中性点に前記高電源電位を印加するか否かを切り替える第２の電源スイッチとをさらに備えた、請求項１に記載のモータ制御装置。 The motor includes a Y-connected first three-phase winding, a separate Y-connected second three-phase winding, a rotor having a plurality of poles, and the first three-phase winding. And a stator having a portion around which the second three-phase winding is wound,
The motor drive circuit has three high-potential side switching elements in which a high power supply potential is applied to one conduction terminal and the other conduction terminal is connected to one end of any of the first three-phase windings; A low power supply potential is applied to one conduction terminal, and the other conduction terminal includes three low-potential side switching elements connected to one end of the second three-phase winding,
A first power switch for switching whether to apply the low power supply potential to a neutral point of the first three-phase winding;
The motor control device according to claim 1, further comprising: a second power switch that switches whether to apply the high power supply potential to a neutral point of the second three-phase winding.

前記第１および第２の電源スイッチは、通常動作時には両方とも導通状態となり、故障発生時には一方のみが導通状態となることを特徴とする、請求項６に記載のモータ制御装置。 7. The motor control device according to claim 6, wherein both of the first and second power switches are in a conductive state during normal operation, and only one of them is in a conductive state when a failure occurs.

請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ制御装置を備えた、電動パワーステアリング装置。 An electric power steering device comprising the motor control device according to claim 1.