JP2009001055A - 電動パワーステアリング装置及び異常検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡素な構成にて精度よく電流センサの異常を検出することのできる電動パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】マイコン（異常判定部）は、各電流センサの何れかにおける故障の発生が検出された場合には、低電位側（下段）のＦＥＴがオフとなるタイミング（ステップ３０１：ＹＥＳ）で各相電流値を取得する（ステップ３０２）。そして、各相毎に、当該取得された相電流値Ｉxと所定の閾値Ｉ２とを比較することにより（ステップ３０３）、電流センサの故障発生相を特定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置及び異常検出方法に関するものである。

従来、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の多くは、電力供給線の断線、駆動回路の接点故障による過電流の発生、或いはトルクセンサや電流センサの故障等、駆動源であるモータに対する駆動電力の供給に関する制御系の異常が生じた場合に、その異常の発生を検出する異常検出手段を備えている。そして、当該異常の発生を検出した場合には、速やかにモータ制御を停止してフェールセーフを図る構成が一般的となっている（例えば、特許文献１参照）。

ところが、上記のようにモータ制御を停止することで、ステアリング特性は大きく変化する。そして、ステアリング操作に大きな操舵力が要求されることで、運転者の負担が増大するという問題がある。

この点を踏まえ、例えば、特許文献２に記載のＥＰＳは、その検出された異常が、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）のモータコイルのうちの何れか一相のみについての通電不良である場合には、当該通電不良発生相以外の二相を通電相として、モータ制御を続行する。そして、これにより、操舵系に対するアシスト力の付与を続行して、フェールセーフ制御に伴う運転者の負担の増大を回避する構成となっている。
特開２０００−１７７６１０号公報 特開２００３−２６０２０号公報

ところで、上記のような通電不良発生時以外にも、その暫定的なアシスト力付与の続行、即ち所謂延命制御を実行することが可能な故障モードがある。例えば、電流センサの何れかに故障が発生した場合には、その故障したセンサの特定が可能であれば、安定性や操舵フィーリングの低下を招くことなく、そのアシスト力付与を続行することができる。しかしながら、一方では、異常検出のための新たな構成の追加、或いは演算処理の強化等は、製造コスト低減の観点から難しいのが実情であり、その高度な延命制御の実現のためにも、簡素な構成にて、より精度よく電流センサの異常を検出することのできる異常検出方法が求められていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、より簡素な構成にて精度よく電流センサの異常を検出することのできる電動パワーステアリング装置及び異常検出方法を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、モータを駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置と、前記モータに対する駆動電力の供給を通じて前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、モータ制御信号を出力するモータ制御信号出力手段と、前記モータ制御信号に基づいて三相の駆動電力を出力する駆動回路と、前記駆動電力の供給に関する制御系の異常を検出可能な異常検出手段とを備え、前記駆動回路は、直列に接続された一対のスイッチング素子を並列接続してなり前記モータ制御信号に基づき前記各スイッチング素子がオン／オフすることにより前記モータに対する通電パターンが切り替わるとともに、前記並列接続された各スイッチング素子対の低電位側には、該各スイッチング素子対に対応する各相の電流値を検出するための電流センサが設けられ、前記モータ制御信号出力手段は、前記各電流センサにより検出される各相電流値に基づいて前記モータ制御信号を生成する電動パワーステアリング装置であって、前記異常検出手段は、前記各電流センサの何れかにおける故障の発生が検出された場合には、前記低電位側のスイッチング素子がオフとなるタイミングで各相電流値を取得し、各相毎に、該取得された相電流値と所定の閾値とを比較することにより、前記電流センサの故障が発生した相を特定すること、を要旨とする。

即ち、駆動回路を構成する各スイッチング素子対の低電位側に設けられた電流センサにより検出される相電流値は、その取得タイミングが低電位側スイッチング素子のオフ時である限り、基本的に「０」となるはずである。従って、各電流センサの何れかにおける故障の発生が検出された場合には、上記構成のように、各相毎に、低電位側スイッチング素子がオフのタイミングに取得された相電流値と閾値とを比較することにより、新たな構成の追加を発生させることなく、極めて簡素な構成にて、容易且つ高精度に、電流センサ故障発生相を特定することができる。その結果、より高度な延命制御を実行して、安定性や操舵フィーリングの低下を招くことなく、そのアシスト力付与を継続することができるようになる。

請求項２に記載の発明は、前記異常検出手段は、検出された各相電流値の合計値と所定の閾値との比較に基づいて前記各電流センサの何れかにおける故障の発生を検出すること、を要旨とする。

即ち、キルヒホッフの法則より、理論上、各相電流値の合計値は「０」となる。そして、当該合計値が「０」とならないケースには、「電流センサ故障時」以外にも、動力線の接触等に起因する「漏れ電流発生時」があるものの、多くの場合、より緊急性の高い過電流の発生が伴うことから、通常、こうした電流センサの故障判定自体、行われることはない。従って、上記構成によれば、新たな構成の追加を発生させることなく、極めて簡素な構成にて、容易に、各電流センサの何れかに発生した故障を検出することができる。

請求項３に記載の発明は、モータを駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置と、前記モータに対する駆動電力の供給を通じて前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、電流センサにより検出される各相電流値に基づいて三相の駆動電力を供給するとともに、前記電流センサの故障を検出可能な異常検出手段とを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記異常検出手段は、前記各相電流値の合計値と所定の閾値との比較に基づいて、前記各電流センサの故障を検出することを、を要旨とする。

上記構成によれば、新たな構成の追加を発生させることなく、極めて簡素な構成にて、容易に、各電流センサの何れかに発生した故障を検出することができる。
請求項４に記載の発明は、直列に接続された一対のスイッチング素子を並列接続してなり該各スイッチング素子のオン／オフに基づき通電パターンが切り替わる駆動回路と、前記並列接続された前記各一対のスイッチング素子の低電位側に設けられた電流センサと、前記各電流センサにより検出される電流値に基づき前記各スイッチング素子をオン／オフするための制御信号を出力する制御信号出力手段とを備えた制御系の異常検出方法であって、前記各電流センサの何れかにおける故障の発生が検出された場合、前記低電位側のスイッチング素子がオフとなるタイミングで各相電流値を取得し、各相毎に、該取得された相電流値と所定の閾値とを比較することにより、前記電流センサの故障が発生した相を特定すること、を要旨とする。

上記構成によれば、新たな構成の追加を発生させることなく、極めて簡素な構成にて、容易且つ高精度に、電流センサ故障発生相を特定することができる。
請求項５に記載の発明は、電流センサにより検出されるモータの各相電流値を合計し、その合計値と所定の閾値との比較に基づいて前記電流センサの故障を検出する異常検出方法。

上記構成によれば、新たな構成の追加を発生させることなく、極めて簡素な構成にて、容易に、各電流センサの何れかに発生した故障を検出することができる。

本発明によれば、より簡素な構成にて精度よく電流センサの異常を検出することのできる電動パワーステアリング装置及び異常検出方法を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態のＥＰＳ１の概略構成図である。同図に示すように、ステアリングホイール（ステアリング）２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック５に連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック５の往復直線運動に変換される。そして、このラック５の往復直線運動により操舵輪６の舵角が変更されるようになっている。

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

本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１０は、その駆動源であるモータ１２がラック５と同軸に配置された所謂ラック型のＥＰＳアクチュエータであり、モータ１２が発生するアシストトルクは、ボールねじ機構（図示略）を介してラック５に伝達される。尚、本実施形態のモータ１２は、ブラシレスモータであり、ＥＣＵ１１から三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力の供給を受けることにより回転する。そして、モータ制御装置としてのＥＣＵ１１は、このモータ１２が発生するアシストトルクを制御することにより、操舵系に付与するアシスト力を制御する（パワーアシスト制御）。

本実施形態では、ＥＣＵ１１には、トルクセンサ１４及び車速センサ１５が接続されている。そして、ＥＣＵ１１は、これらトルクセンサ１４及び車速センサ１５によりそれぞれ検出される操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、ＥＰＳアクチュエータ１０の作動、即ちパワーアシスト制御を実行する。

次に、本実施形態のＥＰＳの電気的構成について説明する。
図２は、本実施形態のＥＰＳの制御ブロック図である。同図に示すように、ＥＣＵ１１は、モータ制御信号を出力するモータ制御信号出力手段としてのマイコン１７と、同マイコン１７の出力するモータ制御信号に基づいてモータ１２に三相の駆動電力を供給する駆動回路１８とを備えている。

本実施形態の駆動回路１８は、スイッチング素子としての複数のＦＥＴ１８ａ〜１８ｆを接続してなる。具体的には、駆動回路１８は、ＦＥＴ１８ａ，１８ｄ、ＦＥＴ１８ｂ，１８ｅ、及びＦＥＴ１８ｃ，１８ｆの各組の直列回路を並列接続してなり、ＦＥＴ１８ａ，１８ｄ、ＦＥＴ１８ｂ，１８ｅ、ＦＥＴ１８ｃ，１８ｆの各接続点１９ｕ，１９ｖ，１９ｗはそれぞれモータ１２の各相モータコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗに接続されている。

即ち、本実施形態の駆動回路１８は、直列に接続された一対のスイッチング素子を基本単位（アーム）として、各相に対応する３つのアームを並列接続してなる周知のＰＷＭインバータであり、マイコン１７の出力するモータ制御信号は、駆動回路１８を構成する各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｆのオンｄｕｔｙ比を規定するものとなっている。そして、それぞれのゲート端子に印加されるモータ制御信号に応答して各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｆがオン／オフし、各相モータコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗへの通電パターンが切り替わることにより、車載電源（バッテリ）２０の直流電圧が三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に変換され、モータ１２へと出力されるようになっている。

また、ＥＣＵ１１には、モータ１２に通電される各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出するための電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗが設けられている。本実施形態では、各電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗは、駆動回路１８内、詳しくは、並列接続されることによりモータ１２の各相に対応する上記３つのアームを構成するスイッチング素子対、即ちＦＥＴ１８ａ，１８ｄ、ＦＥＴ１８ｂ，１８ｅ、及びＦＥＴ１８ｃ，１８ｆの各組の低電位側（接地側、図２中下側）に設けられている。

具体的には、本実施形態の各電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗは、回路に対して直列接続された抵抗（シャント抵抗）の端子間電圧に基づき電流検出を行う公知の構成を有している。そして、本実施形態では、その各抵抗は、上記各相に対応する各スイッチング素子対、即ち各組のＦＥＴ１８ａ，１８ｄ、ＦＥＴ１８ｂ，１８ｅ、及びＦＥＴ１８ｃ，１８ｆを並列接続する接続点１９Ｈ，１９Ｌのうちの接地側の接続点１９Ｌと接地側の各ＦＥＴ１８ｄ，１８ｅ，１８ｆとの間において、回路に対して直列に接続されている。

これら各電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗにより検出される各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwは、上記トルクセンサ１４及び車速センサ１５によりそれぞれ検出される操舵トルクτ及び車速Ｖ、並びにモータ１２に設けられた回転角センサ２２により検出される同モータ１２の回転角（電気角）θとともに、マイコン１７へと入力される。そして、マイコン１７は、これら各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw及び回転角θ、並びに上記操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、上記駆動回路１８に対するモータ制御信号の出力を実行する。

詳述すると、本実施形態のマイコン１７は、上記操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、操舵系に付与すべきアシスト力（目標アシスト力）を決定し、当該アシスト力をモータ１２に発生させるべく、上記検出された各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw及び回転角θに基づく電流制御を実行することにより上記モータ制御信号を生成する。

具体的には、本実施形態のマイコン１７は、操舵系に付与するアシスト力、即ちモータトルクの制御目標値として電流指令値を演算する電流指令値演算手段としての電流指令値演算部２３と、電流指令値演算部２３により算出された電流指令値に基づいてモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成手段としてのモータ制御信号生成部２４とを備えている。

電流指令値演算部２３は、上記トルクセンサ１４及び車速センサ１５により検出された操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、ＥＰＳアクチュエータ１０に発生させるべき目標アシスト力を演算し、それに対応するモータトルクの制御目標値として電流指令値Ｉq*を演算する。具体的には、電流指令値演算部２３は、入力される操舵トルクτが大きいほど、また車速Ｖが小さいほど、より大きな目標アシスト力を演算する。そして、電流指令値演算部２３は、その目標アシスト力に対応する電流指令値Ｉq*をモータ制御信号生成部２４に出力する。

一方、モータ制御信号生成部２４には、電流指令値演算部２３の出力する電流指令値Ｉq*とともに、各電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗにより検出された各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw、及び回転角センサ２２により検出された回転角θが入力される。そして、モータ制御信号生成部２４は、これら各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw、及び回転角θ（電気角）に基づいて、ｄ／ｑ座標系における電流フィードバック制御を実行することによりモータ制御信号を生成する。

即ち、本実施形態のマイコン１７において、電流指令値演算部２３の出力する電流指令値Ｉq*は、ｑ軸電流指令値としてモータ制御信号生成部２４に入力され、当該電流指令値Ｉq*とともにモータ制御信号生成部２４に入力される各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwは、ｄ／ｑ座標系のｄ軸電流値及びｑ軸電流値に変換される。そして、モータ制御信号生成部２４は、その入力されたｑ軸電流指令値としての電流指令値Ｉq*（及びｄ軸電流指令値（Ｉd*＝０））に、実電流であるｑ軸電流値（及びｄ軸電流値）を追従させるべくフィードバック制御を実行する。

そして、マイコン１７は、このモータ制御信号生成部２４において生成されたモータ制御信号を、駆動回路１８を構成する各スイッチング素子（のゲート端子）に出力することにより、同駆動回路１８の作動、即ちモータ１２への駆動電力の供給を制御する構成となっている。

（異常検出及び異常発生時の制御態様）
次に、本実施形態におけるＥＰＳにおける異常検出及び異常発生時の制御態様について説明する。

図２に示すように、本実施形態のＥＣＵ１１では、マイコン１７には、ＥＰＳ１に何らかの異常が生じた場合に、その発生した異常の形態（故障モード）を特定するための異常判定部３１が設けられている。

本実施形態では、この異常判定部３１には、ＥＰＳアクチュエータ１０の機械系統の異常を検出するための異常信号Ｓ_trが入力されるようになっており、同異常判定部３１は、この入力される異常信号Ｓ_trに基づいて、ＥＰＳ１における機械系統の異常を検出する。

また、本実施形態の異常判定部３１には、上記異常信号Ｓ_tr以外にも、複数の状態量及び制御信号が入力されるようになっており、同異常判定部３１は、その入力される状態量及び制御信号に基づいて、上述のようなモータ１２に対する駆動電力の供給に関する制御系に発生した異常を検出する。

具体的には、本実施形態では、上記駆動回路１８と車載電源２０とを接続する電源供給線３３には、電流センサ３４が設けられており、異常判定部３１には、この電流センサ３４により検出される電源電流値Ｉbが入力されるようになっている。そして、異常判定部３１は、その検出される電源電流値Ｉbと所定の閾値との比較に基づいて、モータ１２に対する過大な通電、即ち過電流の発生を検出する。

また、異常判定部３１には、上記各電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗにより検出される各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwが入力されようになっている。そして、異常判定部３１は、その各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwに基づいて、当該各電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗにおける故障の発生を検出する。

本実施形態のマイコン１７は、こうした異常判定部３１における異常検出の結果に基づいてモータ１２の制御モードを切り替える。具体的には、異常判定部３１は、上記異常検出の結果を異常検出信号Ｓ_tmとして、電流指令値演算部２３及びモータ制御信号生成部２４に出力し、電流指令値演算部２３及びモータ制御信号生成部２４は、その入力された異常検出信号Ｓ_tmに応じた電流指令値の演算、及びモータ制御信号の生成を実行する。そして、これにより、当該異常検出の結果、即ちその故障モードに応じたパワーアシスト制御が実行される構成となっている。

詳述すると、図３のフローチャートに示すように、マイコン１７は、何らかの異常が発生したと判定した場合（ステップ１０１：ＹＥＳ）には、先ずその異常が過電流の発生であるか否かを判定する（ステップ１０２）。そして、当該発生た異常が過電流の発生であると判定した場合には（ステップ１０２：ＹＥＳ）、そのモータ制御、即ち操舵系に対するアシスト力付与を停止するための制御を実行する（ステップ１０３）。

一方、上記ステップ１０２において、その発生した異常が過電流の発生ではないと判定した場合には（ステップ１０２：ＮＯ）、マイコン１７は、続いてその異常が電流センサの故障であるか否かを判定する（ステップ１０４）。

ここで、本実施形態のマイコン１７（異常判定部３１）は、各電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗにより検出される各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwの合計値を監視する。そして、その合計値（の絶対値、|Ｉu＋Ｉv＋Ｉw|）と所定の閾値Ｉ１との比較に基づいて、これら各電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗの何れかにおける故障の発生を検出する。

即ち、キルヒホッフの法則より、理論上、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwの合計値は「０」となる。そして、その合計値が「０」とならないケースとしては、「電流センサ故障時」以外にも、動力線の接触等に起因する「漏れ電流発生時」があるものの、その場合には、それに伴い発生する過電流の検出（ステップ１０２：ＹＥＳ）により、アシスト力停止制御の実行が決定されるため（ステップ１０３）、このステップ１０４の判定は行われない。

つまり、過電流の発生が検出されない場合（ステップ１０２：ＮＯ）において、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwの合計値が、「０」に近い値に設定された所定の閾値Ｉ１を超える場合（|Ｉu＋Ｉv＋Ｉw|＞Ｉ１）には、各電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗの何れかに故障が発生した可能性が高い。そして、本実施形態の異常判定部３１は、こうした各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwの合計値が、継続して所定の閾値Ｉ１を超える状態である場合に、各電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗの何れかにおいて故障が発生したものと判定する。

具体的には、図４のフローチャートに示すように、異常判定部３１は、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを取得すると（ステップ２０１）、その合計値（の絶対値）が所定の閾値Ｉ１を超えるか否かを判定する（ステップ２０２）。そして、合計値（の絶対値）が所定の閾値Ｉ１を超える場合（|Ｉu＋Ｉv＋Ｉw|＞Ｉ１、ステップ２０２：ＹＥＳ）には、計測用のカウンタをインクリメントする（ｔa＝ｔa＋１、ステップ２０３）。尚、合計値（の絶対値）が所定の閾値Ｉ１以下である場合（|Ｉu＋Ｉv＋Ｉw|≦Ｉ１、ステップ２０２：ＮＯ）には、当該計測用のカウンタはクリアされる（ｔa＝０、ステップ２０４）。

そして、そのカウンタ値ｔaが所定値ｔ１以上となったか否かを判定し（ステップ２０５）、カウンタ値ｔaが所定値ｔ１以上となった場合（ｔa≧ｔ１、ステップ２０５：ＹＥＳ）には、各電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗの何れかにおいて故障が発生したものと判定する（ステップ２０６）。尚、カウンタ値ｔaが所定値ｔ１に満たない場合（ｔa＜ｔ１、ステップ２０５：ＮＯ）には、このステップ２０６の処理は実行されない。

このように、マイコン１７（異常判定部３１）は、所定周期で上記電流センサの故障判定を実行する。そして、その故障判定により、当該発生した異常が電流センサの故障であると判定した場合（ステップ１０４：ＹＥＳ）には、当該各電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗの何れかに故障が発生する故障モードに対応した電流センサ故障時制御を実行することにより、アシスト力を付与するためのモータ制御信号の出力を続行する（ステップ１０５）。

尚、上記ステップ１０１において、特に異常はないと判定した場合（ステップ１０１：ＮＯ）には、マイコン１７は、上述のような通常のパワーアシスト制御を実行する（通常制御、ステップ１０６）。そして、上記ステップ１０５において、発生した異常が電流センサの故障ではないと判定した場合（ステップ１０４：ＮＯ）、マイコン１７は、その他の故障モード判定、及び当該検出された故障モードに対応する制御を実行する（ステップ１０７）。

（電流センサ故障時制御）
次に、本実施形態における電流センサ故障時制御の態様について説明する。
本実施形態のマイコン１７（異常判定部３１）は、その「電流センサ故障時制御」として、先ず、当該電流センサの故障が発生した相を特定する。そして、その電流センサ故障発生相以外の二相の相電流値に基づいて、演算により当該電流センサ故障発生相の相電流値を算出することによって、上述の通常時と同様のパワーアシスト制御を続行する。

具体的には、本実施形態の異常判定部３１は、上記駆動回路１８を構成する各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｆのうち、下段側、即ち低電位側の各ＦＥＴ１８ｄ，１８ｅ，１８ｆがオフとなるタイミングで、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを取得する。そして、各相毎に、当該取得された相電流値Ｉx（Ｘ＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）と所定の閾値Ｉ２とを比較することにより、その電流センサ故障発生相を特定する。

即ち、各電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗは、駆動回路１８を構成する各スイッチング素子対、即ちＦＥＴ１８ａ，１８ｄ、ＦＥＴ１８ｂ，１８ｅ、及びＦＥＴ１８ｃ，１８ｆの低電位側に設けられており、対応する低電位側の各ＦＥＴがオフとなるタイミングで取得された対象相（Ｘ相）の相電流値Ｉxは、基本的に「０」となるはずである。そして、当該Ｘ相の相電流値Ｉxが「０」とならないケースには、「Ｘ相に対応する電流センサ故障時」以外にも「下段側のＦＥＴのオン固着故障」があるものの、その場合には、それに伴う過電流の発生によりアシスト力停止制御の実行が決定されるため、そもそも、この「電流センサ故障時制御」自体が実行されない（図３参照）。

つまり、その対応する低電位側の各ＦＥＴ１８ｄ，１８ｅ，１８ｆがオフとなるタイミングで取得されたＸ相の相電流値Ｉx（の絶対値）が、「０」に近い値に設定された所定の閾値Ｉ２を超える場合には、当該Ｘ相に対応する電流センサに故障が発生した可能性が高い。そして、本実施形態の異常判定部３１は、このように低電位側の各ＦＥＴ１８ｄ，１８ｅ，１８ｆがオフとなるタイミングで取得された相電流値Ｉx（の絶対値）が、継続して所定の閾値Ｉ２を超える状態である場合に、当該Ｘ相に対応する電流センサに故障が発生したものと判定する。

より具体的には、図５のフローチャートに示すように、先ず、その判定対象となる相（Ｘ相）に対応する低電位側（下段側）のＦＥＴがオフとなるタイミング（ステップ３０１：ＹＥＳ）で、当該Ｘ相の相電流値Ｉxを取得し（ステップ３０２）、その相電流値Ｉx（の絶対値）が、所定の閾値Ｉ２を超えるか否かを判定する（ステップ３０３）。そして、その相電流値Ｉx（の絶対値）が、所定の閾値Ｉ２を超える場合（|Ｉx|＞Ｉ２、ステップ３０３：ＹＥＳ）には、計測用のカウンタをインクリメントする（ｔx＝ｔx＋１、ステップ３０４）。尚、相電流値Ｉx（の絶対値）が、所定の閾値Ｉ２以下である場合（|Ｉx|≦Ｉ２、ステップ３０３：ＮＯ）には、当該計測用のカウンタはクリアされる（ｔx＝０、ステップ３０５）。

そして、そのカウンタ値ｔxが所定値ｔ２以上となったか否かを判定し（ステップ３０６）、カウンタ値ｔxが所定値ｔ２以上となった場合（ｔx≧ｔ２、ステップ３０６：ＹＥＳ）には、当該Ｘ相に対応する電流センサに故障が発生したものと判定する（ステップ３０７）。

尚、本実施形態では、異常判定部３１は、判定対象となる相（Ｘ相）に対応する低電位側（下段側）のＦＥＴがオフとなる所定の周期毎に、上記ステップ３０１〜ステップ３０７に示される判定処理を実行する。つまり、判定対象となる相（Ｘ相）に対応する低電位側（下段側）のＦＥＴがオンである場合（ステップ３０１：ＮＯ）には、上記ステップ３０２〜ステップ３０７の処理は実行されない。そして、上記ステップ３０６において、カウンタ値ｔxが所定値ｔ２に満たない場合（ｔx＜ｔ２、ステップ３０６：ＮＯ）には、ステップ３０７の処理は実行されない。

以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）マイコン１７（異常判定部３１）は、各電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗの何れかにおける故障の発生が検出された場合には、低電位側（下段）の各ＦＥＴがオフとなるタイミング（ステップ３０１：ＹＥＳ）で各相電流値を取得する（ステップ３０２）。そして、各相毎に、当該取得された相電流値Ｉxと所定の閾値Ｉ２とを比較することにより（ステップ３０３）、電流センサの故障発生相を特定する。

即ち、駆動回路１８を構成する各スイッチング素子対、即ちＦＥＴ１８ａ，１８ｄ、ＦＥＴ１８ｂ，１８ｅ、及びＦＥＴ１８ｃ，１８ｆの低電位側に設けられた電流センサにより検出される相電流値Ｉxは、その取得タイミングが低電位側のＦＥＴオフ時である限り、基本的に「０」となるはずである。従って、各電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗの何れかにおける故障の発生が検出された場合には、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相毎に、このような判定処理を実行することで、新たな構成の追加を発生させることなく、極めて簡素な構成にて、容易且つ高精度に、電流センサ故障発生相を特定するこができる。その結果、より高度な延命制御を実行して、安定性や操舵フィーリングの低下を招くことなく、そのアシスト力付与を継続することができるようになる。

（２）マイコン１７（異常判定部３１）は、各電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗにより検出される各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwの合計値を監視する。そして、その合計値（の絶対値、|Ｉu＋Ｉv＋Ｉw|）と所定の閾値Ｉ１との比較に基づいて、これら各電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗの何れかにおける故障の発生を検出する。

即ち、キルヒホッフの法則より、理論上、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwの合計値は「０」となる。そして、当該合計値が「０」とならないケースには、「電流センサ故障時」以外にも、動力線の接触等に起因する「漏れ電流発生時」があるものの、その場合、より緊急性の高い過電流の発生が伴うことから、この電流センサの故障判定自体、行われることはない。従って、上記構成によれば、新たな構成の追加を発生させることなく、極めて簡素な構成にて、容易に、各電流センサ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗの何れかに発生した故障を検出することができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、「電流センサ故障時制御」として、当該電流センサの故障が発生した相を特定し、その電流センサ故障発生相以外の二相の相電流値に基づいて、演算により当該電流センサ故障発生相の相電流値を算出することによって、通常時と同様のパワーアシスト制御を続行することとした。しかし、これに限らず、「電流センサ故障時制御」として、当該電流センサ故障発生相以外の二相を通電相とする二相駆動を行う構成としてもよく、更には検出される各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを用いないオープンループ制御に切り替える構成に具体化してもよい。

・本実施形態では、各所定の閾値Ｉ１，Ｉ２は、「０」に近い値に設定されることとした。しかし、これに限らず、予め電位がオフセットされたものにおいては、当該オフセット値に近い値に設定するとよい。

・また、各閾値Ｉ１，Ｉ２を超える場合の継続条件については（図４参照ステップ２０５、及び図５参照ステップ３０６）、カウント回数ではなく、より直接的に、時間経過を計測してもよい。

・本実施形態では、異常判定部３１は、電源供給線３３に設けられた電流センサ３４により検出される電源電流値Ｉbに基づいて過電流の発生を検出することとした。しかし、これに限らず、電源電圧等、その他の状態量を用いた推定により過電流の発生を検出する構成に具体化してもよい。

電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。 ＥＰＳの電気的構成を示すブロック図。 異常判定及び制御切り替えの処理手順を示すフローチャート。 電流センサ故障検出の処理手順を示すフローチャート。 電流センサ故障相特定の処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、１０…ＥＰＳアクチュエータ、１１…ＥＣＵ、１２…モータ、１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ…モータコイル、１７…マイコン、１８…駆動回路、１８ａ〜１８ｆ…ＦＥＴ、２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ，３４…電流センサ、２３…電流指令値演算部、２４…モータ制御信号生成部、３１…異常判定部、Ｉx，Ｉu，Ｉv，Ｉw…相電流値、Ｉb…電源電流値、Ｉ１，Ｉ２…閾値。

Claims (5)

1. モータを駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置と、前記モータに対する駆動電力の供給を通じて前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、モータ制御信号を出力するモータ制御信号出力手段と、前記モータ制御信号に基づいて三相の駆動電力を出力する駆動回路と、前記駆動電力の供給に関する制御系の異常を検出可能な異常検出手段とを備え、前記駆動回路は、直列に接続された一対のスイッチング素子を並列接続してなり前記モータ制御信号に基づき前記各スイッチング素子がオン／オフすることにより前記モータに対する通電パターンが切り替わるとともに、前記並列接続された各スイッチング素子対の低電位側には、該各スイッチング素子対に対応する各相の電流値を検出するための電流センサが設けられ、前記モータ制御信号出力手段は、前記各電流センサにより検出される各相電流値に基づいて前記モータ制御信号を生成する電動パワーステアリング装置であって、
   前記異常検出手段は、前記各電流センサの何れかにおける故障の発生が検出された場合には、前記低電位側のスイッチング素子がオフとなるタイミングで各相電流値を取得し、各相毎に、該取得された相電流値と所定の閾値とを比較することにより、前記電流センサの故障が発生した相を特定すること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記異常検出手段は、検出された各相電流値の合計値と所定の閾値との比較に基づいて前記各電流センサの何れかにおける故障の発生を検出すること、
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. モータを駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置と、前記モータに対する駆動電力の供給を通じて前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、電流センサにより検出される各相電流値に基づいて三相の駆動電力を供給するとともに、前記電流センサの故障を検出可能な異常検出手段とを備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記異常検出手段は、前記各相電流値の合計値と所定の閾値との比較に基づいて、前記各電流センサの故障を検出することを、特徴とする電動パワーステアリング装置。
4. 直列に接続された一対のスイッチング素子を並列接続してなり該各スイッチング素子のオン／オフに基づき通電パターンが切り替わる駆動回路と、前記並列接続された前記各一対のスイッチング素子の低電位側に設けられた電流センサと、前記各電流センサにより検出される電流値に基づき前記各スイッチング素子をオン／オフするための制御信号を出力する制御信号出力手段とを備えた制御系の異常検出方法であって、
   前記各電流センサの何れかにおける故障の発生が検出された場合、前記低電位側のスイッチング素子がオフとなるタイミングで各相電流値を取得し、各相毎に、該取得された相電流値と所定の閾値とを比較することにより、前記電流センサの故障が発生した相を特定すること、を特徴とする異常検出方法。
5. 電流センサにより検出されるモータの各相電流値を合計し、その合計値と所定の閾値との比較に基づいて前記電流センサの故障を検出する異常検出方法。

Images