JP2013236486A - モータ制御装置およびそれを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの巻線またはインバータの開放系故障が発生した場合において、簡単な構成でトルク脈動を抑制し、かつ、十分な出力トルクを得ることができるモータ制御装置およびそれを用いた電動パワーステアリング装置を得る。
【解決手段】複数系統の巻線組を有するモータに対し、電源から供給される電流および印加電圧を制御するモータ制御装置において、故障判別手段３１が開放系故障を判別した場合に、故障が発生した側の巻線への電流の供給を、故障側のインバータ内のスイッチング素子の制御で停止し、故障が発生していない正常側の巻線への電流の供給を継続する。
【選択図】図２

Description

この発明は、複数組の巻線を備えた多相モータを制御するモータ制御装置およびそれを用いた電動パワーステアリング装置に関するものである。

従来の電動パワーステアリング装置として、モータに２組の巻線と、各巻線に流れる電流を制御する２組のインバータと、各インバータに電源から電力を供給する個別の電源リレーとを備え、各巻線を個別に電流制御可能に構成したものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に記載の従来装置は、片方の巻線やインバータに故障が発生した場合に、故障が発生した側の電源リレーを開放し、電源との接続を断ち、正常な側のインバータを制御して、モータからトルク出力を継続させるように構成されている。

上記のように、多相モータを制御するモータ制御装置においては、モータの巻線またはインバータの故障として、スイッチング素子の短絡故障、１相の巻線の地絡故障、インバータと巻線を繋ぐ配線の地絡故障、２相間の短絡故障などの短絡系故障（ショート故障、オン故障ともいう）と、巻線またはインバータの配線の断線、またはインバータ内のスイッチング素子の開放故障などの開放系故障と、が生じる可能性がある。
このような短絡系故障や開放系故障が発生した場合、故障発生側の巻線駆動系では、トルク脈動が生じる

特開２０１１−１３１８６０号公報

従来のモータ制御装置およびそれを用いた電動パワーステアリング装置は、上記特許文献１のように多相モータを制御する場合、短絡系故障と開放系故障の区別はしておらず、何らかの故障が発生した際に、短絡故障などで発生する過大電流やブレーキ電流が流れている可能性があることから、故障側の巻線駆動系を停止するための電源リレーを設けて、電源から故障したインバータおよび巻線への電流供給を停止する必要があるうえ、電源リレーを複数のインバータに対応して複数個備える必要があるので、部品点数が多くなって小型化が困難なうえ、電源リレーのオンオフのための制御システムが追加されて、システムが複雑化するという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、モータの巻線またはインバータの故障が発生した場合に、トルク脈動を抑制するとともに、部品点数を減らして、低コスト、小型化および簡素化を実現したモータ制御装置およびそれを用いた電動パワーステアリング装置を得ることを目的とする。

この発明に係るモータ制御装置は、複数相の巻線からなる巻線組を複数系統有するモータに対し、電源から供給される電流および印加電圧を制御するモータ制御装置であって、複数系統の巻線組の各相に対する印加電圧を制御する複数のスイッチング素子を有し、電源から複数系統の巻線組の各相に供給する電流を制御する複数系統のインバータと、複数系統のインバータの各々に印加電圧に対応した複数組の電圧指令を生成し、複数系統の巻線組の各相に流す電流を制御する電流制御手段と、を備え、電流制御手段は、複数系統の巻線組の各相または複数系統のインバータのいずれかの配線の断線、または、複数のスイッチング素子のいずれかの開放故障を検知するとともに、故障検知時に、巻線またはインバータの開放系故障と短絡系故障との判別を行う故障判別手段を含み、故障判別手段が開放系故障を判別した場合には、開放系故障が発生した側の巻線への電流の供給を停止するとともに、開放系故障が発生していない正常側の巻線への電流の供給を継続するものである。

この発明によれば、故障検知時に故障内容が開放系故障であると判別して、故障側を停止するので、短絡系故障の場合と区別することができ、開放系故障に対応した停止処理を行うことが可能になり、トルク脈動を抑制するとともに、正常側のみで、正常時に近いトルクを実現することができる。
また、トルク脈動など弊害となるトルクを故障側から発生させる可能性がないうえ、簡素な構成で脈動を抑制するので、低コストかつ小型化を実現することができる。

この発明の実施の形態１に係るモータ制御装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。 この発明の実施の形態１による電流制御手段の機能構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２による電流制御手段の機能構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態５に係るモータ制御装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。 この発明の実施の形態６に係る電動パワーステアリング装置を概略的に示すブロック構成図である。

実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係るモータ制御装置１０の全体構成を概略的に示すブロック図である。

図１においては、モータ制御装置１０のみならず、モータ制御装置１０に関連する周辺構成として、電源４（たとえば、車載バッテリ）と、モータ５と、モータ５の回転角度を検出するモータ回転角度センサ６と、を示している。

図１において、モータ５は、Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１相の３相からなる第１巻線組１５と、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２相の３相からなる第２巻線組１６を備えており、第１、第２系統に対応した巻線組１５、１６は、それぞれスター型結線で相を結合している。

モータ５においては、複数の巻線組１５、１６によりステータ（図示せず）が構成されており、モータ５は、ステータと、ステータに対向するロータ（図示せず）と、ロータに固定された回転軸（図示せず）と、により構成されている。

なお、以下においては、各巻線組１５、１６が３相で、ロータに永久磁石を配置した永久磁石同期モータに適用した場合を例にとって説明するが、これに限定されるものではなく、この発明は、３相以上の多相交流により回転駆動するモータに対して使用可能なことは言うまでもない。

モータ制御装置１０は、総合トルク電流要求値Ｉｑｓｕｍ＊を入力情報として、モータ５内の各巻線組１５、１６に印加する電圧を制御することにより、電源４からの供給電力をモータ５に供給し、巻線組１５、１６の各巻線に流す電流を制御し、電流にほぼ比例するモータの出力トルクを制御する。

モータ制御装置１０は、２系統の巻線組１５、１６を有するモータ５に対する供給電流および印加電圧を制御するために、巻線組１５、１６ごとの各相に印加する電圧を制御するインバータ２１、２２およびスイッチング素子駆動回路２４、２５と、総合トルク電流要求値Ｉｑｓｕｍ＊に応じて、スイッチング素子駆動回路２４、２５に対する相電圧指令Ｖ１＊、Ｖ２＊を生成する電流制御手段２３と、モータ回転角度センサ６に接続されたモータ回転角度検出手段２６と、を備えている。

第１、第２系統に対応したインバータ２１、２２は、それぞれ、各相の印加電圧を制御するスイッチング素子ＵＰ１、ＵＮ１、ＶＰ１、ＶＮ１、ＷＰ１、ＷＮ１、ＵＰ２、ＵＮ２、ＶＰ２、ＶＮ２、ＷＰ２、ＷＮ２と、各スイッチング素子に逆並列接続されたダイオードＤＵＰ１、ＤＵＮ１、ＤＶＰ１、ＤＶＮ１、ＤＷＰ１、ＤＷＮ１、ＤＵＰ２、ＤＵＮ２、ＤＶＰ２、ＤＶＮ２、ＤＷＰ２、ＤＷＮ２と、相電流検出値Ｉ１ｄｔｃ、Ｉ２ｄｔｃを生成する電流検出回路ＣＴ１１、ＣＴ２１、ＣＴ３１、ＣＴ１２、ＣＴ２２、ＣＴ３２と、を各相に有し、巻線組１５、１６ごとの各相への供給電流を制御する。

モータ制御装置１０において、モータ回転角度検出手段２６は、モータ回転角度センサ６からの検出値からモータ回転角度信号θを算出して電流制御手段２３に入力する。
なお、ここでは、モータ回転角度信号θを得るために、モータ回転角度センサ６およびモータ回転角度検出手段２６を設けたが、一般に行われる推定演算手段により、推定したモータ回転角度に基づいてモータ回転角度信号θを得てもよい。

また、モータ制御装置１０において、各インバータ２１、２２内の電流検出回路ＣＴ１１、ＣＴ２１、ＣＴ３１、ＣＴ１２、ＣＴ２２、ＣＴ３２は、モータ５の各相に流れる相電流を検出し、相電流検出値Ｉｕ１ｄｔｃ、Ｉｖ１ｄｔｃ、Ｉｗ１ｄｔｃ、Ｉｕ２ｄｔｃ、Ｉｖ２ｄｔｃ、Ｉｗ２ｄｔｃを得る。

図１においては、第１巻線組１５側の相電流検出値Ｉｕ１ｄｔｃ、Ｉｖ１ｄｔｃ、Ｉｗ１ｄｔｃを、総称的な相電流検出値Ｉ１ｄｔｃとして示している。
同様に、第２巻線組１６側の相電流検出値Ｉｕ２ｄｔｃ、Ｉｖ２ｄｔｃ、Ｉｗ２ｄｔｃを、総称的な相電流検出値Ｉ２ｄｔｃとして示している。

電流制御手段２３は、詳細については後述するが、モータ５の発生トルク目標値に相当する総合トルク電流要求値Ｉｑｓｕｍ＊と、モータ５の各相の相電流検出値Ｉ１ｄｔｃ、Ｉ２ｄｔｃと、モータ回転角度信号θに応じて、相電圧指令Ｖ１＊、Ｖ２＊を決定する。

第１系統側のスイッチング素子駆動回路２４は、相電圧指令Ｖ１＊をＰＷＭ変調してインバータ２１に対してスイッチング操作を指示する。
これにより、インバータ２１は、スイッチング操作信号に応答して、スイッチング素子ＵＰ１、ＶＰ１、ＷＰ１、ＵＮ１、ＶＮ１、ＷＮ１のチョッパ制御を実現し、電源４から供給される電力により、モータ５内の第１巻線組１５の各相Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１に電流を流す。

同様に、第２系統側のスイッチング素子駆動回路２５およびインバータ２２は、相電圧指令Ｖ２＊に応じて、モータ５内の第２巻線組１６の各相Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２に電流を流す。なお、インバータ２１、２２は、第１巻線組１５および第２巻線組１６にそれぞれに対応している。

次に、図２を参照しながら、この発明の実施の形態１による電流制御手段２３について説明する。
図２はこの発明の実施の形態１による電流制御手段２３の機能構成を示すブロック図である。

電流制御手段２３は、トルク電流分配手段３０と、故障判別手段３１と、第１、第２系統に対応した正常時電流制御手段３２、３３と、故障時故障側電流制御手段３４と、２入力端子および１出力端子を有する切替手段３６、３７、４０と、を備えている。

トルク電流分配手段３０は、総合トルク電流要求値Ｉｑｓｕｍ＊を、第１系統側（インバータ２１、第１巻線組１５）と、第２系統側（インバータ２２、第２巻線組１６）とに分配する。

故障判別手段３１は、各インバータ２１、２２または各巻線組１５、１６の故障を検知するとともに故障内容（後述する）の判別を行い、故障系統判別結果や短絡故障箇所特定結果など（後述する）を、判別結果（破線矢印）として出力する。
なお、ここでは、煩雑さを回避するために図示を省略するが、故障判別手段３１には、故障判別用の入力情報として、電源４の電圧信号、モータ回転角度信号θ、相電流検出値Ｉ１ｄｔｃ、Ｉ１ｄｔｃ、相電圧指令Ｖ１＊、Ｖ２＊などが入力されている。

正常時電流制御手段３２、３３は、正常時に使用する通常の電流制御を行い、故障時故障側電流制御手段３４は、故障発生時における故障側のインバータおよび巻線組に対して使用される。

切替手段３６、３７は、相電圧指令Ｖ１＊、Ｖ２＊の各出力端子側に挿入されており、故障判別手段３１からの判別結果に応じて、正常時相電圧指令Ｖｎ１＊、Ｖｎ２＊、または故障時故障側相電圧指令Ｖｆ＊を選択して、相電圧指令Ｖ１＊、Ｖ２＊として出力する。

切替手段４０は、故障時故障側電流制御手段３４の入力端子側に挿入されており、故障判別手段３１からの判別結果に応じて、相電流検出値Ｉ１ｄｔｃ、Ｉ１ｄｔｃの一方を選択して故障時故障側電流制御手段３４に入力する。

これにより、電流制御手段２３は、故障発生時において、第１、第２巻線組１５、１６およびインバータ２１、２２からなる２系統の各組（以下、「第１、第２巻線駆動系」ともいう）のうち、故障が発生した側の巻線駆動系に対し、故障時故障側電流制御手段３４を用いて制御を行う。

総合トルク電流要求値Ｉｑｓｕｍ＊は、トルク電流分配手段３０において、第１巻線駆動系と第２巻線駆動系とのそれぞれに発生させたいトルク要求値として、トルク電流指令値Ｉｑ１＊、Ｉｑ２＊に分配される。
この場合、各トルク電流指令値Ｉｑ１＊、Ｉｑ２＊は、それぞれ、総合トルク電流要求値Ｉｑｓｕｍ＊の２分の１の値に設定されるものとする。すなわち、各系統で等しいトルクを発生し、その合計で目標出力トルクを得るような設定とする。

次に、第１巻線駆動系の正常時電流制御手段３２は、トルク電流指令値Ｉｑ１＊および相電流検出値Ｉ１ｄｔｃに基づき、正常時相電圧指令Ｖｎ１＊を生成して切替手段３６の一方の入力端子に入力する。
切替手段３６は、正常時においては、正常時相電圧指令Ｖｎ１＊を選択し、相電圧指令Ｖ１＊として、スイッチング素子駆動回路２４に入力する。

同様に、第２巻線駆動系の正常時電流制御手段３３は、トルク電流指令値Ｉｑ２＊および相電流検出値Ｉ２ｄｔｃに基づき、正常時相電圧指令Ｖｎ２＊を生成して切替手段３７の一方の入力端子に入力する。
切替手段３７は、正常時においては、正常時相電圧指令Ｖｎ２＊を選択し、相電圧指令Ｖ２＊として、スイッチング素子駆動回路２５に入力する。

なお、正常時電流制御手段３２、３３は、たとえば公知文献（国際公開ＷＯ２００５／０９１４８８号公報、図１９）に参照される構成からなり、正常時において周知のｄｑ制御を行うことにより、滑らかなモータトルクの発生を実現する。

分配されたトルク電流指令値Ｉｑ１＊は、ｑ軸電流指令としてｄｑ制御に用いられる。
ここで、ｑ軸電流とは、トルクに比例する電流成分であり、ここでは、トルク電流とも呼ぶ。
他方の界磁磁束を制御するｄ軸電流については、ここでは零に制御するが、他の値を用いてもよい。

なお、図２においては、モータ回転角度信号θが正常時電流制御手段３２、３３に入力されていないが、ｄｑ制御において通常行う座標変換に用いるために、モータ回転角度信号θを正常時電流制御手段３２、３３に入力するよう構成してもよい。同様に、モータ回転角度信号θが故障時故障側電流制御手段３４に入力されていないが、入力するよう構成してもよい。

このように、正常時電流制御手段３２、３３および切替手段３６、３７を介して、正常時においては、トルク電流指令値Ｉｑ１＊、Ｉｑ２＊に追従するように、第１、第２巻線駆動系のトルク電流がそれぞれ実現され、所望の出力トルクを得ることができる。

次に、故障判別手段３１について説明する。
故障判別手段３１は、第１、第２巻線組１５、１６またはインバータ２１、２２の故障が発生した際に、開放系故障であるか、または短絡系故障であるか、を判別する。
ここで、開放系故障とは、第１、第２巻線組１５、１６またはインバータ２１、２２の配線の断線、またはインバータ２１、２２内のスイッチング素子の開放故障を指す。

一方、短絡系故障とは、インバータ２１、２２内のスイッチング素子の短絡故障、または、第１、第２巻線組１５、１６内の１相の巻線の地絡故障、または、インバータ２１、２２と第１、第２巻線組１５、１６とを繋ぐ配線の地絡故障、または、２相間の短絡故障を指す。

なお、故障判別手段３１による開放系故障の判別機能を実現するためには、たとえば、公知文献（特開２００７−２４４０２８号公報、図２）に参照される構成を適用すればよい。
これにより、２系統のうちの故障側の巻線駆動系を特定することができ、さらに、その故障が、開放系故障によって発生していることを特定することができる。

このようにして、故障判別手段３１は、故障を検知するとともに、開放系故障が発生した場合に、その開放系故障の発生源が、第１巻線駆動系または第２巻線駆動系のいずれであるかを示す故障系統判別結果（破線矢印）を出力する。

次に、開放系故障発生時の概略動作について説明する。なお、以下では、代表的に第１巻線駆動系の開放系故障が発生した場合を例にとって説明するが、第２巻線駆動系の開放系故障が発生した場合も、各切替手段が選択する信号が切替わるのみであり、同様の動作が行われる。

いま仮に、第１巻線駆動系において開放系故障が発生したとすると、故障判別手段３１は、第１巻線駆動系が開放系故障であることを示す故障系統判別結果を出力する。

続いて、故障時故障側電流制御手段３４は、設定された故障時故障側指令電流Ｉｑ０ｆ＊と、故障系統判別結果に応答して切替手段４０により選択された故障側の巻線駆動系の故障側相電流検出値Ｉｆｄｔｃと、モータ回転角度信号θとを入力情報として、これらの入力情報に基づき、故障側の巻線駆動系（第１巻線駆動系）のｑ軸電流が故障時故障側指令電流Ｉｑ０ｆ＊に追従するように、故障時故障側相電圧指令Ｖｆ＊を演算して切替手段３６の他方の入力端子に入力する。

切替手段３６は、故障系統判別結果に応答して、接点を図２に示す位置に切り替え、故障時故障側電流制御手段３４で演算された故障時故障側相電圧指令Ｖｆ＊を、故障側の相電圧指令Ｖ１＊として、故障側の巻線駆動系（第１巻線駆動系）のスイッチング素子駆動回路２４に入力する。

この場合、故障時故障側指令電流Ｉｑ０ｆ＊は零に設定されているものとする。
この結果、故障側の巻線駆動系の各相電流は、零に制御されるので、故障側の巻線駆動系において、モータ５の回転角全領域において、モータトルクを発生させない制御が可能となる。

一方、正常側の巻線駆動系（第２巻線駆動系）に対しては、トルク電流分配手段３０で分配されたトルク電流指令値Ｉｑ２＊に第２巻線駆動系のｑ軸電流が追従するように、正常時電流制御手段３３において正常時相電圧指令Ｖｎ２＊が演算される。

このとき、切替手段３７は、図２の接点位置にあるので、正常時相電圧指令Ｖｎ２＊を相電圧指令Ｖ２＊として選択し、正常側の巻線駆動系のスイッチング素子駆動回路２５に入力する。
この結果、正常側においては、トルク電流指令値Ｉｑ２＊に対して高精度にトルク電流が追従する。

次に、短絡系故障発生時の動作について説明する。
なお、故障判別手段３１による短絡系故障の判別機能を実現するためには、たとえば、公知文献（国際公開ＷＯ／２００８／１２９６５８号公報）に参照される異常検出手段および短絡箇所特定手段の構成を適用すればよい。

上記公知文献に記載の技術によれば、異常検出手段によって、インバータまたはモータに何らかの異常が発生したと判別された場合に、短絡箇所特定手段が、短絡故障した箇所を特定する。

このとき、短絡箇所特定手段は、インバータ内のスイッチング素子をＯＮする所定の組合せを示すテストパターンを記憶しており、テストパターンと、モータ端子の平均電圧と、テストパターンを実行した際に応答として流れる各相の検出電流とに基づき、短絡故障したスイッチング素子や、地絡故障または天絡故障した相を特定する。

なお、上記公知文献に記載の技術は、単一の巻線駆動系に用いられているが、複数の巻線駆動系の場合には、各巻線駆動系に対して異常検出手段による処理を行い、異常が検出された巻線駆動系に対して、短絡箇所特定手段を用いて、短絡箇所を特定するようにすればよい。

故障判別手段３１は、短絡系故障が発生した場合には、その短絡系故障が、第１巻線駆動系に起因するものか、第２巻線駆動系に起因するものかを示す故障系統判別結果と、故障側の巻線駆動系において、短絡故障が生じたのはどのスイッチング素子か、または、天絡もしくは地絡が生じたのはどの相か、または、相間の短絡故障が生じたのはどこの相間か、ということを示す短絡故障箇所特定結果と、を判別結果として出力する。

いま仮に、第１巻線駆動系において短絡系故障が発生したとすると、故障判別手段３１は、第１巻線駆動系が短絡系故障であることを示す故障系統判別結果と、故障側の巻線駆動系において、短絡故障が生じたのはインバータ２１内のどのスイッチング素子か、または、天絡もしくは地絡が生じたのはどの相か、相間の短絡故障が生じたのはどこの相間か、ということを示す短絡故障箇所特定結果と、を判別結果として出力する。

続いて、故障時故障側電流制御手段３４は、短絡系故障であると判別された巻線駆動系（第１巻線駆動系）のスイッチング素子駆動回路２４に対して、短絡系故障が発生している相に対応するインバータ２１内の相のスイッチング素子をオープンするように指示を行う（破線矢印参照）。
具体例として、第１巻線駆動系のＵ相が短絡している場合には、インバータ２１内のスイッチング素子ＵＰ１、ＵＮ１のオープン指示を行う。

さらに、電流制御手段２３は、故障側の巻線駆動系において、ブレーキトルクを抑制したトルク、または、ブレーキトルクが発生する回転角度範囲を加速して速く脱出するようなトルク、を発生させるための故障時故障側指令電流Ｉｑ０ｆ＊を設定する。

続いて、故障時故障側電流制御手段３４は、故障時故障側指令電流Ｉｑ０ｆ＊と、故障系統判別結果に応答して切替手段４０により選択された故障側の巻線駆動系の故障側相電流検出値Ｉｆｄｔｃと、モータ回転角度信号θとを入力情報として、これらの入力情報に基づき、故障側の巻線駆動系（第１巻線駆動系）のｑ軸電流が故障時故障側指令電流Ｉｑ０ｆ＊に追従するように、故障時故障側相電圧指令Ｖｆ＊を演算して切替手段３６に入力する。

切替手段３６は、故障系統判別結果に応答して、接点位置を図２のように切り替え、故障時故障側電流制御手段３４により演算された故障時故障側相電圧指令Ｖｆ＊を、故障側の相電圧指令Ｖ１＊として、故障側の巻線駆動系のスイッチング素子駆動回路２４に入力する。

これにより、短絡系故障であると判別された第１巻線駆動系のスイッチング素子駆動回路２４は、相電圧指令Ｖ１＊に基づき、インバータ２１内において短絡故障が発生していない相のスイッチング素子のチョッパ制御を行う。
具体例として、第１巻線駆動系のＵ相が短絡している場合には、インバータ２１内のスイッチング素子ＶＰ１、ＷＰ１、ＶＮ１、ＷＮ１のチョッパ制御を行う。

次に、この発明の実施の形態１に係るモータ制御装置１０による効果について、具体的に説明する。
多相モータを制御するモータ制御装置１０において、巻線またはインバータ２１、２２の配線の断線、またはインバータ２１、２２内のスイッチング素子の開放故障が発生した場合、モータ５がトルクを発生できない回転角領域が生じて、トルク脈動が発生する。
特に、モータ制御装置１０を電動パワーステアリング装置に適用した場合には、運転者にトルク脈動が伝わり、不快感を与えるという問題がある。

図１、図２に示したこの発明の実施の形態１によれば、電流制御手段２３内の故障判別手段３１は、巻線駆動系の開放系故障および故障側を判別し、故障時故障側電流制御手段３４は、判別結果に応じて故障側の巻線駆動系の各相電流を零に制御するので、モータ５の回転角全領域において、モータトルクを発生させない制御（モータトルク＝０）が可能となり、故障側の巻線駆動系のトルク脈動を防止することができる。

この結果、特に、この発明の実施の形態１に係るモータ制御装置１０を、電動パワーステアリング装置のモータ制御に適用した場合には、運転者にトルク脈動が伝わる不快感を防止するという効果を奏することができる。

また、前述の従来装置のように、開放系故障と短絡系故障とが区別不可能な構成においては、短絡故障などで発生する過大電流やブレーキ電流が流れている可能性があり、故障側の巻線駆動系を停止するための電源リレーを設け、電源から故障したインバータおよび巻線への電流供給を停止する必要があった。

すなわち、従来装置では、短絡系故障時においても相電流を零に制御することから、スイッチング素子を用いて各相電流を零に制御しようとした場合に、短絡箇所を経由した閉回路が形成されるので、誘起電力による相電流が流れてブレーキトルクが発生し、大きなトルク脈動を発生することになる。

一方、この発明の実施の形態１によれば、短絡系故障と区別して開放系故障を判別することにより、開放系故障では過大電流が流れないことを見込んで、相電流を零に制御するための処理を実行するので、電源リレーを用いずに、スイッチング素子の制御のみで故障側の巻線駆動系の各相電流供給を零にしている。

この結果、電源４とインバータ２１、２２との間、または、モータ５とインバータ２１、２２との間に、電源リレーを設ける必要が無く、低コスト、小型化および簡素化が可能となり、かつ、開放故障に対するトルク脈動を防止することができる。

また、正常側の巻線駆動系においては、正常時の制御を継続することができるので、故障側のトルク脈動を抑制しながら、モータトルクを出力することが可能となる。
特に、モータ制御装置１０を電動パワーステアリング装置のモータ制御に適用した場合には、正常側の巻線駆動系のモータトルクが継続して出力されるので、運転者の操舵アシストを継続することが可能になる。

また、短絡系故障が発生したインバータ内において、短絡系故障が発生している相に対応するスイッチング素子をオープンするように指示をすることにより、短絡に起因した過大電流の発生を防止することが可能となる。

さらに、故障側の巻線駆動系において、ブレーキトルクを抑制したトルクや、ブレーキトルクが発生する回転角度範囲を加速して速く脱出するようなトルクを発生させるための故障時故障側指令電流Ｉｑ０ｆ＊を設定し、短絡故障が発生していない相のスイッチング素子のチョッパ制御を行うことにより、短絡箇所を経由して形成される閉回路に対し、誘起電力に起因したブレーキ電流が流れることを防止することができ、ブレーキトルクを抑制することが可能となる。

したがって、故障側の巻線駆動系のトルク脈動を防止することができ、この結果、モータ制御装置１０を電動パワーステアリング装置のモータ制御に適用した場合には、運転者にトルク脈動が伝わる不快感を防止することができる。

なお、電源リレーを用いずに故障側の巻線駆動系の各相電流供給を零にする手段として、故障時故障側電流制御手段３４に入力される故障時故障側指令電流Ｉｑ０ｆ＊を零に設定したが、この手段に限定されることはない。
たとえば、故障時故障側電流制御手段３４をｄｑ制御で構成せずに、各相個別の制御とし、各相の指令電流を零に設定としてもよい。この場合も、制御構造に依存することなく同様に電流を零に制御することができる。

また、短絡系故障の発生時（チョッパ制御用の故障時故障側指令電流Ｉｑ０ｆ＊の設定時）においても、故障時故障側電流制御手段３４をｄｑ制御で構成せずに、各相個別制御としてもよい。

また、故障判別手段３１において開放系故障および故障側が判別された際に、故障時故障側電流制御手段３４は、開放系故障であると判別された巻線駆動系のスイッチング素子駆動回路に対して、故障側の巻線駆動系のスイッチング素子をオープンにするよう指示してもよい（破線矢印参照）。
この場合、短絡系故障ではなく開放系故障と判別されているので、誘起電力を含む閉回路が生じる可能性がないので、故障側の巻線駆動系の各相電流供給を零にすることができる。

上記構成においても、電源リレーを用いずに、故障側の巻線駆動系の各相電流供給を零にしているので、電源４とインバータ２１、２２との間、または、モータ５とインバータ２１、２２との間に電源リレーを設ける必要が無く、低コストで開放故障に対するトルク脈動を防止することが可能になる。

また、図１においては、第１、第２巻線組１５、１６の各巻線をスター結線としたが、デルタ結線を適用してもよい。また、複数の巻線駆動系として２系統の場合を例にとり、各系統が３相巻線の例を示したが、これに限定されることはなく、巻線駆動系を３系統以上としてもよく、４相以上の巻線構成としてもよい。
なお、電源４とインバータ２１、２２との間（または、モータ５とインバータ２１、２２との間）に電源リレーを複数個備える必要は無いが、電源４側に１個の電源リレーのみを設け、通常時において、巻線駆動系の起動／停止用のスイッチとして利用してもよい。この場合も、単一の電源リレーで済むので、低コスト化を実現することができる。

以上のように、この発明の実施の形態１（図１、図２）に係るモータ制御装置は、複数相の巻線からなる巻線組１５、１６を複数系統有するモータ５に対し、電源４から供給される電流および印加電圧を制御するために、複数系統の巻線組１５、１６の各相に対する印加電圧を制御する複数のスイッチング素子ＵＰ１、ＵＮ１、ＶＰ１、ＶＮ１、ＷＰ１、ＷＮ１、ＵＰ２、ＵＮ２、ＶＰ２、ＶＮ２、ＷＰ２、ＷＮ２を有し、電源４から複数系統の巻線組１５、１６の各相に供給する電流を制御する複数系統のインバータ２１、２２と、モータ５の発生トルク目標値となる、複数系統の巻線組１５、１６の各相に供給する電流に対応した複数組のトルク電流指令値Ｉｑ１＊、Ｉｑ２＊に応じて、複数系統のインバータ２１、２２の各々に印加電圧に対応した複数組の相電圧指令Ｖ１＊、Ｖ２＊を生成し、複数系統の巻線組１５、１６の各相に流す電流を制御する電流制御手段２３と、を備えている。

電流制御手段２３は、複数系統の巻線組１５、１６の各相または複数系統のインバータ２１、２２のいずれかの配線の断線、または、複数のスイッチング素子ＵＰ１、ＵＮ１、ＶＰ１、ＶＮ１、ＷＰ１、ＷＮ１、ＵＰ２、ＵＮ２、ＶＰ２、ＶＮ２、ＷＰ２、ＷＮ２のいずれかの開放故障を検知するとともに、故障検知時に、巻線またはインバータ２１、２２の開放系故障と短絡系故障との判別を行う故障判別手段３１を備えている。
電流制御手段２３は、故障判別手段３１が開放系故障を判別した場合には、開放系故障が発生した側の巻線への電流の供給を停止するとともに、開放系故障が発生していない正常側の巻線への電流の供給を継続する。

このように、故障発生時に故障内容を判別し、短絡系故障ではなく開放系故障であると判別された場合には、開放系故障に対応した故障側の停止処理を行うことにより、トルク脈動を抑制することができる。

また、電源４とインバータ２１、２２との間、または、モータ５とインバータ２１、２２との間に電源リレーを設けなくても、弊害となるトルク（トルク脈動など）を故障側から発生させることがなく、低コストで、小型かつ簡素な構成で実現することができる。
さらに、故障時においても、正常側のみにおいて正常時に近いモータトルクを発生させることができる。

また、この発明の実施の形態１による電流制御手段２３は、故障判別手段３１が開放系故障を判別した場合には、故障側のインバータのスイッチング素子をオフするか、または、故障側の巻線の電流を零に制御することにより、故障側の巻線への電流の供給を停止する。
すなわち、電流制御手段２３は、短絡系故障とは区別して開放系故障を判別し、過大電流が流れないことを見込んで、故障した片側系統のみをスイッチングをオフすることにより、安全にかつ簡素な構成で停止可能とし、同時に、正常な片側のみで制御を継続することができる。

また、短絡系故障とは区別して開放系故障に対応した停止処理を行い、スイッチング素子のオフ制御（または、巻線電流の零制御）のみで故障側の巻線駆動系の各相電流供給を零にしているので、電源４とインバータ２１、２２との間、または、モータ５とインバータ２１、２２との間に電源リレーを設ける必要が無く、低コストで、小型かつ簡素な構成で、開放故障に対するトルク脈動を防止することができる。

さらに、正常側の巻線駆動系においては、正常時の制御を継続することができるので、モータ制御装置１０を電動パワーステアリング装置に適用した場合には、正常側の巻線駆動系のモータトルクが継続して出力されることから、運転者の操舵アシストを継続することができる。

また、この発明の実施の形態１による電流制御手段２３は、故障判別手段３１が短絡系故障を判別した場合には、少なくとも短絡系故障が発生した相に対応するスイッチング素子をオフするための指示を行う。

このように、故障箇所を特定した後に安全な相のみを制御継続して、ブレーキトルクの抑制制御により対応するか、または、発生するブレーキトルクを正常側の巻線駆動系で補償することにより、短絡系故障によって発生するトルク脈動を防止することができる。
また、正常側の巻線駆動系においては、正常時の制御を継続することができる。電動パワーステアリング装置においては、正常側の巻線駆動系のモータトルクが継続して出力されるため、運転者の操舵アシストを継続することができる。

実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図２）では、故障発生時における正常側電流を、正常時電流制御手段３２、３３を用いて制御したが、図３のように、故障時正常側電流制御手段３５を新たに設け、故障発生時における正常側電流を、正常時電流制御手段３２、３３から切り離して、故障時正常側電流制御手段３５により、正常時とは異なるように制御してもよい。

図３はこの発明の実施の形態２による電流制御手段２３Ａの機能構成を示すブロック図であり、前述（図２参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。
また、この発明の実施の形態１に係るモータ制御装置（図示せず）の全体構成は、図１に示した通りである。

以下、図２において、前述の実施の形態１との相違点に注目して説明する。
この場合、電流制御手段２３Ａは、前述（図２）の構成に加えて、正常時電流制御手段３３に対して並列配置された故障時正常側電流制御手段３５と、故障時正常側電流制御手段３５および切替手段３６の出力側に挿入された切替手段３８と、故障時正常側電流制御手段３５および切替手段３７の出力側に挿入された切替手段３９と、故障時正常側電流制御手段３５の入力側に挿入された切替手段４１、４２と、を備えている。

故障時正常側電流制御手段３５は、故障発生時において、正常時電流制御手段３３に代わって、正常側のインバータおよび巻線組の電流制御に使用される。
すなわち、開放系故障または短絡系故障の発生時において、故障発生側の巻線駆動系に対しては、故障時故障側電流制御手段３４を用いて電流制御し、正常側の巻線駆動系に対しては、故障時正常側電流制御手段３５を用いて電流制御する構成となっている。

図３において、電流制御手段２３Ａ内に追加された切替手段３８、３９、４１、４２は、前述の切替手段３６、３７、４０と同様に、故障判別手段３１からの判別結果（破線矢印）に応答して、２つの入力信号のうちの一方を選択して出力する。

次に、この発明の実施の形態２による電流制御手段２３Ａの動作について説明する。
まず、正常時において、第１巻線駆動系側の正常時電流制御手段３２は、前述と同様に、トルク電流指令値Ｉｑ１＊および相電流検出値Ｉ１ｄｔｃに基づき、正常時相電圧指令Ｖｎ１＊を出力する。
正常時相電圧指令Ｖｎ１＊は、切替手段３６、３８を介して、相電圧指令Ｖ１＊として選択され、第１巻線駆動系側のスイッチング素子駆動回路２４に入力される。

同様に、第２巻線駆動系側の正常時電流制御手段３３は、トルク電流指令値Ｉｑ２＊および相電流検出値Ｉ２ｄｔｃに基づき、正常時相電圧指令Ｖｎ２＊を出力する。
正常時相電圧指令Ｖｎ２＊は、切替手段３７、３９を介して、相電圧指令Ｖ２＊として選択され、第２巻線駆動系側のスイッチング素子駆動回路２５に入力される。

次に、第１巻線駆動系側での開放系故障発生時における動作について説明する。
この場合、前述と同様に、故障時故障側電流制御手段３４は、故障時故障側指令電流Ｉｑ０ｆ＊と、故障判別手段３１の故障系統判別結果に応答して切替手段４０により選択された故障側の巻線駆動系の故障側相電流検出値Ｉｆｄｔｃと、モータ回転角度信号θとを入力情報として、これら入力情報に基づき、故障側の巻線駆動系のｑ軸電流が故障時故障側指令電流Ｉｑ０ｆ＊に追従するように、故障時故障側相電圧指令Ｖｆ＊を演算して切替手段３６に入力する。

切替手段３６、３８は、故障系統判別結果に応答して、図３に示す接点位置に切り替え、故障時故障側電流制御手段３４で演算された故障時故障側相電圧指令Ｖｆ＊を、故障側の相電圧指令Ｖ１＊として、故障側の巻線駆動系（第１巻線駆動系）のスイッチング素子駆動回路２４に入力する。

この場合、故障時故障側指令電流Ｉｑ０ｆ＊は零に設定され、故障側の巻線駆動系の各相電流は零に制御されるので、故障側の巻線駆動系において、モータ５の回転角全領域において、モータトルクを発生させない制御が可能となる。

一方、正常側の巻線駆動系（第２巻線駆動系）に関しては、故障判別手段３１からの故障系統判別結果に応答して、切替手段４１が図３の接点位置に切替えられるので、正常側のトルク電流指令値Ｉｑ２＊が選択されて故障時正常側電流制御手段３５に入力される。
また、故障系統判別結果に応答して、切替手段４２が図３の接点位置に切替えられるので、正常側の相電流検出値Ｉ２ｄｔｃが選択されて故障時正常側電流制御手段３５に入力される。

故障時正常側電流制御手段３５は、トルク電流指令値補正手段（図示せず）を有しており、トルク電流指令値補正手段は、正常側のトルク電流指令値Ｉｑ２＊を補正して、補正後のトルク電流指令値を生成する。

これにより、故障時正常側電流制御手段３５は、補正後のトルク電流指令値と正常側の相電流検出値Ｉ２ｄｔｃとを用いて、正常時電流制御手段３２、３３と同様にｄｑ制御を行い、正常側の巻線駆動系のｑ軸電流が補正後のトルク電流指令値に追従するように、故障時正常側相電圧指令Ｖｎ＊を演算して切替手段３８、３９に入力する。
切替手段３９は、故障時正常側相電圧指令Ｖｎ＊を正常側の相電圧指令Ｖ２＊として、正常側のスイッチング素子駆動回路２５に入力する。

次に、故障時正常側電流制御手段３５内のトルク電流指令値補正手段の具体的な補正動作について説明する。
トルク電流指令値補正手段は、制御対象となる巻線駆動系の定格電流に対して、正常側のトルク電流指令値に余裕がある場合には、定格電流に対する余裕量に応じて、増幅率Ｇを１≦Ｇ≦２の範囲内の値に設定し、正常側のトルク電流指令値を増幅して、補正後のトルク電流指令値とする。

一方、制御対象となる巻線駆動系の定格電流に対して、正常側のトルク電流指令値の余裕がない（正常側のトルク電流指令値が巻線駆動系の定格電流よりも大きくなる可能性がある）場合には、トルク電流指令値補正手段は、増幅率Ｇを０≦Ｇ＜１の範囲内の値に設定し、正常側のトルク電流指令値を減少させて、補正後のトルク電流指令値とする。

次に、第１巻線駆動系での短絡系故障発生時における電流制御手段２３Ａの動作について説明する。
この場合、故障判別手段３１は、第１巻線駆動系が短絡系故障であるという故障系統判別結果と、故障側の巻線駆動系において、短絡故障が生じたのはインバータ２１内のどのスイッチング素子か、または、天絡もしくは地絡が生じたのはどの相か、または、相間の短絡故障が生じたのはどこの相間か、ということを示す短絡故障箇所特定結果と、を判別結果として出力する。

故障時故障側電流制御手段３４は、短絡系故障であると判別された第１巻線駆動系のスイッチング素子駆動回路２４に対し、短絡系故障が発生している相に対応するインバータ２１内の相のスイッチング素子をオープンするように指示を行う（破線矢印参照）。
具体例として、第１巻線駆動系のＵ相が短絡している場合は、インバータ２１内のスイッチング素子ＵＰ１、ＵＮ１のオープン指示を行う。

また、故障時故障側電流制御手段３４は、前述と同様に、故障時故障側指令電流Ｉｑ０ｆ＊と、故障判別手段３１の故障系統判別結果に応答して切替手段４０により選択される故障側の巻線駆動系の故障側相電流検出値Ｉｆｄｔｃと、モータ回転角度信号θとに基づき、故障側の巻線駆動系のｑ軸電流が故障時故障側指令電流Ｉｑ０ｆ＊に追従するように、故障時故障側相電圧指令Ｖｆ＊を算出する。

切替手段３６、３８は、故障系統判別結果にしたがい、図３の接点位置に切り替え、故障時故障側電流制御手段３４で演算された故障時故障側相電圧指令Ｖｆ＊を、故障側の相電圧指令Ｖ１＊として、故障側の第１巻線駆動系のスイッチング素子駆動回路２４に入力する。

なお、故障時故障側指令電流Ｉｑ０ｆ＊は、故障側の巻線駆動系において、ブレーキトルクを抑制したトルクや、ブレーキトルクが発生する回転角度範囲を加速して速く脱出するようなトルクを発生させるように設定される。

一方、正常側の巻線駆動系に関しては、故障判別手段３１からの故障系統判別結果に応答して、切替手段４１は、正常側のトルク電流指令値Ｉｑ２＊を選択して故障時正常側電流制御手段３５に入力し、切替手段４２は、正常側の相電流検出値Ｉ２ｄｔｃを選択して故障時正常側電流制御手段３５に入力する。

なお、故障時正常側電流制御手段３５の動作は、開放系故障検知時の動作と同じであるが、さらに、故障側の第１巻線駆動系で発生するブレーキトルクをキャンセルするトルクを発生させるように、トルク電流指令値を補正する。

以下、故障時正常側電流制御手段３５は、補正後のトルク電流指令値と正常側の相電流検出値Ｉ２ｄｔｃとを用い、正常時電流制御手段３２、３３と同様のｄｑ制御を行い、正常側の巻線駆動系のｑ軸電流が補正後のトルク電流指令値に追従するように、故障時正常側相電圧指令Ｖｎ＊を算出する。
故障時正常側相電圧指令Ｖｎ＊は、切替手段３９を介して、正常側の相電圧指令Ｖ２＊として、正常側のスイッチング素子駆動手段に入力される。

次に、この発明の実施の形態２に係るモータ制御装置の電流制御手段２３Ａによる効果について、具体的に説明する。
図３のように、電流制御手段２３Ａ内の故障時正常側電流制御手段３５を設け、故障発生時（開放系故障時および短絡系故障時）においては、トルク電流指令値補正手段により、正常側のトルク電流指令値を補正する。

これにより、巻線駆動系の定格電流に対してトルク電流指令値に余裕がある場合には、定格電流に対する余裕度に応じて、正常側のトルク電流指令値を増幅率Ｇ（≧１）により増幅補正し、故障前の正常時の正常時の総合トルク電流要求値Ｉｑｓｕｍ＊に近い電流を正常側の巻線駆動系で実現することができる。

逆に、巻線駆動系の定格電流に対して正常側のトルク電流指令値に余裕が無い場合には、余裕度の少なさに応じた増幅率Ｇ（＜１）により、正常側のトルク電流指令値を減少補正することにより、定格電流の範囲内で、最大限、正常側の巻線駆動系のモータトルクを活用することが可能となる。

次に、この発明の実施の形態２（図２）による電流制御手段２３Ａを備えたモータ制御装置を電動パワーステアリング装置に適用した場合を例にとって説明する。
電動パワーステアリング装置においては、車速零での操舵時に最もモータアシストトルクを必要とし、モータ電流（巻線電流）が定格電流近くに達する。逆に、高車速域では、アシストトルクを小さく抑える傾向にあり、モータ電流は定格電流よりも小さくなるので余裕がある。

よって、車速零を含む低車速域においては、定格電流を超えない範囲内で、正常時に近いアシストトルクが発生するように、余裕度に応じた増幅率Ｇ（＜１）で正常側のトルク電流指令値を減少させる。これにより、定格電流を超えない範囲内で、正常時に近いアシストトルクを継続することができる。

一方、高車速域においては、定格電流を超えない範囲内で、正常時に近いアシストトルクが発生するように、余裕度に応じた増幅率Ｇ（≧１）で正常側のトルク電流指令値を増幅させる。これにより、定格電流を超えない範囲内で、正常時に近いアシストトルクを継続することができる。
たとえば、増幅率Ｇ＝２に設定すれば、正常時と同等のアシストトルクを、正常側の巻線駆動系のみで継続可能となる。

さらに、正常側の巻線駆動系を用いて、故障側の巻線駆動系で発生するブレーキトルクをキャンセルするトルクを発生させるので、トルク脈動を低減することができる。
この結果、この発明の実施の形態２に係るモータ制御装置を電動パワーステアリング装置におけるモータ制御に適用した場合には、運転者にトルク脈動が伝わる不快感を防止することができる。

なお、上記説明では、巻線駆動系を２系統とし、各系統を３相巻線とした構成例を示したが、これに限定されることはなく、巻線駆動系を３系統以上とし、４相以上の巻線構成としてもよい。

たとえば、ｍ系統のうちのｎ相が故障した場合には、正常側のｍ−ｎ系統で電流制御を継続するために、正常側の増幅率Ｇをｍ／（ｍ−ｎ）に設定すれば、正常時と同様のモータトルクを発生することが可能となる。
すなわち、定格電流に基づき、増幅率Ｇを０≦Ｇ≦ｍ／（ｍ−ｎ）の範囲内に設定し、正常側のトルク電流指令値を補正することにより、定格電流を超えない範囲内で、正常時に近いモータトルクを実現することが可能である。

また、故障時正常側電流制御手段３５におけるトルク電流指令値の補正手段としては、トルク電流指令値補正手段を用いることに限定されるものではない。
たとえば、正常時電流制御手段３２、３３および故障時正常側電流制御手段３５において、電流の大きさを許容電流値に制限する電流制限手段（図示せず）を設け、正常時電流制御手段３２、３３に対して、故障時正常側電流制御手段３５の許容電流値を変更するように構成してもよい。これにより、正常側の巻線駆動系の電流の最大値を確実に許容電流値以内に抑えることが可能となる。

また、トルク電流指令値補正手段と電流制御手段２３Ａとを併用してもよい。これにより、正常側の巻線駆動系の電流の最大値を確実に許容電流値以内に抑えつつ、正常時に近いモータトルクを実現することが可能となる。

さらに、この発明の実施の形態２に係るモータ制御装置を電動パワーステアリング装置におけるモータ制御に適用した場合、総合トルク電流要求値Ｉｑｓｕｍ＊は、車速と、ステアリング軸に配置されたトルクセンサ（図示せず）の検出値とに基づく、マップ値として設定される。このマップは、一般的にアシストマップと呼ばれている。

この場合、巻線駆動系の開放故障検知時に、アシストマップを補正してもよい。
たとえば、車速に応じて設定した増幅率Ｇでアシストマップを補正することにより、各車速に応じて、適切に、かつ定格電流を超えない範囲内で、正常時に近いアシストトルクを継続することができる。

以上のように、この発明の実施の形態２（図３）による電流制御手段２３Ａは、トルク電流指令値補正手段を有する故障時正常側電流制御手段３５を備えており、故障判別手段３１による故障検知時に、補正用の増幅率Ｇを１以上に設定することにより、正常側の巻線に供給する電流を、正常時の電流値よりも大きい値に設定する。
このように、正常側のトルク電流指令値を増幅させることにより、正常側の巻線駆動系の定格電流の範囲内で、最大限にモータトルクを活用することができる。

また、電流制御手段２３Ａ内の故障時正常側電流制御手段３５は、故障判別手段３１による故障検知時に、補正用の増幅率Ｇを１未満に設定することにより、正常側の巻線に供給する電流を、正常時の電流値以下に設定する。
このように、故障発生時に正常側のトルク電流指令値を減少させて、正常側の巻線に供給する電流を小さくすることにより、正常側の巻線駆動系の定格電流の範囲内で、最大限にモータトルクを活用することが可能となる。

実施の形態３．
なお、上記実施の形態２（図３）では、特に言及しなかったが、電流制御手段２３Ａ内の故障時正常側電流制御手段３５は、故障判別手段３１による故障検知時に、正常側の巻線に供給する電流に、低レベルまたは高周波数の脈動成分を付加してもよい。
以下、図３を参照しながら、正常側の巻線に供給する電流に脈動成分を付加したこの発明の実施の形態３について説明する。

この場合、正常側の制御電流に脈動成分を付加する脈動付加手段は、たとえば図３内の故障時正常側電流制御手段３５内に設けることができる。
すなわち、図３において、故障時正常側電流制御手段３５に入力された故障時正常側指令電流（Ｉｑ１＊またはＩｑ２＊）に、運転者の操舵に不快感を与えない程度のレベルで、かつ運転者が知覚可能なレベルの小さい脈動を付加し、新たな故障時故障側指令電流とする。

脈動としては、時間関数の脈動とし、脈動周期および振幅を運転者の操舵に不快感を与えず、かつ運転者が知覚できる範囲内に調整する。
以上の構成により、開放系故障または短絡系故障が発生していることを人に認知させることが可能となる。

たとえば、前述の実施の形態１、２に係るモータ制御装置を電動パワーステアリング装置に適用した場合には、開放系故障時に、故障側の巻線駆動系で生じる脈動を防止して、正常側の巻線駆動系で制御を継続するので、運転者が開放系故障の発生を認識できない可能性が生じる。

しかし、この発明の実施の形態３に係るモータ制御装置を電動パワーステアリング装置に適用した場合には、運転者は、特に不快感を受けずに、故障発生を認知することが可能になる。また、短絡系故障についても、同様の効果を奏する。

また、上記説明では、運転者への知覚方法として、微小レベルの脈動トルクを付加したが、これに限定されることはなく、たとえば、周期の短い高周波数（５０Ｈｚ以上）の脈動としてもよい。

この場合、運転者が操舵するステアリングホイールに対しては、脈動トルクが十分減衰しており、脈動トルクとして運転者が認知できないレベルとなるが、脈動によって発生するノイズ音によって運転者が認知することができる。
上記構成によれば、運転者への認知方法として音を活用する場合に、ブザーを必要としないので、コストを安くすることが可能になる。

以上のように、この発明の実施の形態３（図３）による電流制御手段２３Ａ内の故障時正常側電流制御手段３５は、故障検知時において、正常側の巻線に供給する電流に、高周波数（５０Ｈｚ以上）の脈動成分を付加する。
これにより、モータ制御装置を電動パワーステアリング装置に適用した場合に、運転者は、不快感を受けずに故障を認知することができる。また、ブザーなどの設備を必要としないので、低コストの構成で故障報知手段を実現することができる。

実施の形態４．
なお、上記実施の形態２、３（図３）では、故障時正常側電流制御手段３５において、正常時電流制御手段３２、３３と同様のｄｑ制御を用いて故障時正常側相電圧指令Ｖｎ＊を演算したが、正常時電流制御手段３２、３３のｄｑ制御とは異なる電流制御方式を用いてもよい。
以下、図３を参照しながら、正常側の巻線に供給する電流を、ｄｑ制御とは異なる電流制御方式を用いて決定したこの発明の実施の形態４について説明する。

この場合、前述との相違点は、故障時正常側電流制御手段３５において、正常時電流制御手段３２、３３で用いている電流制御方式とは異なる電流制御方式を用いる点である。
故障時正常側電流制御手段３５は、電流制御方式として、各相に対する個別制御を用いて故障時正常側相電圧指令Ｖｎ＊（故障時電圧指令）を演算する。

すなわち、故障時正常側電流制御手段３５は、正常側のトルク電流指令値を、各相のトルク電流指令値に変換し、相電流検出値が各相のトルク電流指令値に追従するように、故障時正常側相電圧指令Ｖｎ＊を演算する。

これにより、各相個別で制御が可能となるので、各相の故障検知がしやすくなる。よって、開放系故障における正常側の巻線駆動系の制御時に、正常側の巻線駆動系で発生する２次故障を検知しやすくなるという効果がある。

以上のように、この発明の実施の形態４（図３）による電流制御手段２３Ａ内の故障時正常側電流制御手段３５は、故障時に適した故障時電圧指令を正常側の巻線に対応したインバータに対して出力し、故障判別手段３１による故障検知時に、故障時電圧指令を正常側の巻線に対応したインバータに対する電圧指令とする。

このように、開放系故障における正常側の巻線駆動系の制御時に、相電流検出値が各相のトルク電流指令値に追従するような故障時正常側相電圧指令Ｖｎ＊（故障時電圧指令）を用いて、各相個別で制御することにより、各相の故障検知がしやすくなり、開放系故障の発生時において、正常側の巻線駆動系で発生する２次故障を検知しやすくなる。

実施の形態５．
なお、上記実施の形態１〜４（図１〜図３）では、電源リレーを不要としたモータ制御装置１０について説明したが、図４のように、電源４とインバータ２１、２２との間に電源リレー４３、４４を挿入した構成のモータ制御装置１０Ｂとしてもよい。

図４はこの発明の実施の形態５に係るモータ制御装置１０Ｂの全体構成を概略的に示すブロック図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｂ」を付して詳述を省略する。

この場合、電源４とモータ制御装置１０Ｂとの間において、電源４とインバータ２１との間に電源リレー４３が挿入され、電源４とインバータ２２との間に電源リレー４４が挿入された点のみが、図１と異なる。

また、モータ制御装置１０Ｂ内の電流制御手段２３の機能構成は、図２に示した通りであるが、図３に示した電流制御手段２３Ａの構成であってもよい。
ただし、この場合、電流制御手段２３は、電源リレー４３、４４のうちのいずれか一方のみを開放制御する電源リレー開放手段（図示せず）を備えている。

電流制御手段２３内の電源リレー開放手段は、故障判別手段３１の判別結果に応じて、電源リレー４３、４４のうちの故障側に対応した一方のみを開放制御する。
すなわち、電流制御手段２３内の故障判別手段３１（図２参照）が、開放系故障または短絡系故障を検知した際に、故障側の巻線駆動系の電源リレーを開放して、電流の供給を遮断する。
なお、電源リレー４３、４４は、インバータ２１、２２とモータ５（巻線）との間に配置されてもよく、同様の開放制御により電流供給を遮断することができる。

図４の回路構成により、開放系故障または短絡系故障が判別された際に、故障側の電流制御方式の変更処置（実施の形態４）などが不要となり、簡素なソフトウェアで電流を遮断することが可能となり、トルク脈動を抑制することができる。
また、短絡系故障時に、故障判別手段３１が開放系故障と誤判別した場合であっても、電源リレー４３、４４のいずれか一方の遮断操作により、電源４からモータ５（巻線）までの回路が開放されるので、確実に電流を遮断してトルク脈動を抑制することができる。

なお、開放系故障の検知時に、故障側の巻線駆動系の電源リレーを開放することに加えて、前述の実施の形態１と同様に、スイッチング素子の制御により故障側の巻線駆動系の各相電流を零に制御するよう構成してもよい。
これにより、電源リレーのみで電流供給を遮断していた従来装置の場合と比べて、電源リレーの固着故障という２次故障に対しても、スイッチング素子の制御により故障側の巻線駆動系の各相電流供給を零にできるので、トルク脈動を抑制することができる。

以上のように、この発明の実施の形態５（図４）に係るモータ制御装置１０Ｂは、電源４とインバータ２１、２２との間（または、巻線組１５、１６とインバータ２１、２２との間）に、複数系統ごとに個別に挿入された電源リレー４３、４４を備えている。

電流制御手段２３は、故障判別手段３１の故障検知に応答して、電源リレー４３、４４のうち、故障側の巻線に対応した電源リレーを開放制御する電源リレー開放手段を含み、故障判別手段３１による故障検知時に、電源リレー４３、４４のいずれかを開放状態にすることにより、故障側の巻線への電流の供給を停止する。

これにより、電流供給を遮断方法の２重化を実現することが可能となるので、信頼性を向上させることができる。
また、電源リレー４３、４４を備えたモータ制御装置１０Ｂを、電動パワーステアリング装置に適用した場合も、電流供給の遮断方法を２重化することにより、信頼性を向上させることができる。

また、仮に電源リレーのみで２重化を実現しようとした場合には、図４と比べて、２倍の電源リレーを設ける必要があり、複雑化および高コスト化を招くが、この発明の実施の形態５によれば、部品点数を少なくして、低コストで、小型かつ簡素に２重化を実現することができる。

さらに、電源リレーを、巻線組１５、１６とインバータ２１、２２との間に配置してもよく、同様に、電流供給の遮断方法を２重化することができ、信頼性を向上させることができる。

実施の形態６．
なお、上記実施の形態１〜５（図１〜図４）では、モータ制御装置１０のみに注目し、モータ制御装置１０を用いた電動パワーステアリング装置の具体的構成について言及しなかったが、電動パワーステアリング装置を図５のように構成してもよい。

図５はこの発明の実施の形態６に係る電動パワーステアリング装置を概略的に示すブロック構成図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号が付されている。
この場合、モータ５を操舵アシストモータに適用し、モータ制御装置１０を車両の電動パワーステアリング装置に適用している。モータ制御装置１０としては、前述の実施の形態１〜５のうちのいずれであっても適用可能である。

図５において、電動パワーステアリング装置は、モータトルクＴｍ（補助力）を発生するモータ５と、モータ回転角度センサ６と、電源４と、車両の運転者が操作するステアリングホイール２と、ステアリングホイール２に連結されたステアリングシャフト３と、ステアリングホイール２に加わる運転者の操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ７と、モータ５とステアリングシャフト３との間に介在されたモータ減速ギヤ８と、ステアリングシャフト３の先端部に設けられたラック・ピニオンギヤ９と、ラック・ピニオンギヤ９を介してステアリングシャフト３からの操舵力が伝達される左右の車輪１１と、モータ５の状態量および各センサ６、７からの入力情報に基づきモータ５を制御するコントロールユニット１２と、を備えている。

トルクセンサ７は、運転者がステアリングホイール２を操舵したときに、ステアリングホイール２からステアリングシャフト３に加わった操舵トルクＴｓを検出し、コントロールユニット１２に入力する。

モータ回転角度センサ６は、モータ回転角度の検出値をコントロールユニット１２に入力する。
モータ回転角度の検出値は、コントロールユニット１２内のモータ制御装置１０（図１、図４参照）に入力されて、モータ回転角度信号θとなり、前述と同様に、電流制御手段２３における３相電圧指令Ｖ＊の決定に用いられるとともに、モータ回転速度ωの演算に用いられる。

コントロールユニット１２は、モータ制御装置１０と、操舵トルクＴｓに基づきモータトルクＴｍの目標値に相当するトルク電流指令（ｑ軸電流指令Ｉｑ＊）を算出するマップ１３と、を備えている。
コントロールユニット１２内のマップ１３は、モータ５から出力すべきモータトルクＴｍの目標値をあらかじめ記憶しており、トルクセンサ７からの操舵トルクＴｓに応じたモータトルクＴｍの方向と大きさを決定し、モータ５を制御するためのトルク電流指令を算出する。

運転者からステアリングホイール２に加えられた操舵トルクＴｓは、ステアリングシャフト３からラック・ピニオンギヤ９を介してラックに伝達され、車輪１１を転舵させる。
モータ５は、モータ減速ギヤ８を介してステアリングシャフト３と連結しており、モータ５から発生する補助力（モータトルクＴｍ）は、モータ減速ギヤ８を介してステアリングシャフト３に伝達され、操舵時に運転者が加える操舵トルクＴｓを軽減させるように作用する。

コントロールユニット１２内のモータ制御装置１０は、トルクセンサ７からの操舵トルクＴｓに応じて、マップ１３からモータ５が出力すべき目標補助力の方向と大きさを決定し、目標補助力を発生させるために、電源４からモータ５に供給する電流を制御する。
すなわち、モータ制御装置１０は、トルク電流指令（ｑ軸電流指令Ｉｑ＊）を実現するように、モータ５に流れる電流を制御する。
この電流により、モータ５からは、目標補助力と一致した補助力が発生する。

図１、図４の電動パワーステアリング装置においては、車両の走行中に故障が発生した場合に直ちに制御を停止すると、運転者の感じる違和感が大きくなるので、可能な限り制御を継続させることにより違和感を低減することが望ましい。

したがって、コントロールユニット１２において、モータ制御装置１０内の電流制御手段２３は、故障判別手段３１により何らかの故障が発生したことが検知された場合には、可能な限り良好な制御を継続させるために、故障した箇所と故障内容を短時間に特定し、故障箇所および故障内容に応じたモータ５の制御を行う。

たとえば、モータ５のＵ相に開放状態の故障が特定された場合には、他のＶ相、Ｗ相のみの電流を制御することにより、モータ５の制御を継続する。
また、短時間で故障箇所と故障内容を特定することにより、故障発生後に早く故障状態に対応した制御に移行することが可能となる。

以上のように、この発明の実施の形態６（図５）に係る電動パワーステアリング装置は、前述のモータ制御装置１０を含むコントロールユニット１２と、コントロールユニット１２に電力を供給する電源４と、車両の運転者により操作されるステアリングホイール２と、ステアリングホイール２に連結されたステアリングシャフト３と、ステアリングホイール２からステアリングシャフト３に加わる操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ７と、ステアリングシャフト３に接続されて操舵トルクＴｓを軽減するためのモータトルクＴｍ（補助力）を発生するモータ５と、を備えている。

コントロールユニット１２は、操舵トルクＴｓの検出値に基づき目標補助力を発生させるようにモータ５の電流を制御するとともに、モータ制御装置１０からモータ５までの経路の開放故障が検知された場合には、故障検知内容に応じた制御により、モータ５の制御を継続させる。

これにより、たとえば、モータ５の１相が開放状態になる故障を、短い時間で正確に特定することができるので、正確に、故障状態に対応した制御に移行することができ、運転者の感じる違和感を低減することができる。

２ ステアリングホイール、３ ステアリングシャフト、４ 電源、５ モータ、６ モータ回転角度センサ、７ トルクセンサ、１０、１０Ｂ モータ制御装置、１１ 車輪、１２ コントロールユニット、１３ マップ、１５ 第１巻線組、１６ 第２巻線組、２１、２２ インバータ、２３、２３Ａ 電流制御手段、２４、２５ スイッチング素子駆動回路、２６ モータ回転角度検出手段、 （ＣＴ１１、ＣＴ２１、ＣＴ３１、ＣＴ１２、ＣＴ２２、ＣＴ３２）電流検出回路、３０ トルク電流分配手段、３１ 故障判別手段、３２、３３ 正常時電流制御手段、３４ 故障時故障側電流制御手段、３５ 故障時正常側電流制御手段、３６〜４２ 切替手段、４３、４４ 電源リレー、Ｉ１ｄｔｃ、Ｉ２ｄｔｃ 相電流検出値、Ｉｆｄｔｃ 故障側相電流検出値、Ｉｑ０ｆ＊ 故障時故障側指令電流、Ｉｑ１＊、Ｉｑ２＊ トルク電流指令値、Ｉｑｓｕｍ＊ 総合トルク電流要求値、ＵＰ１、ＶＰ１、ＷＰ１、ＵＮ１、ＶＮ１、ＷＮ１、ＵＰ２、ＶＰ２、ＷＰ２、ＵＮ２、ＶＮ２、ＷＮ２ スイッチング素子、Ｖ１＊、Ｖ２＊ 相電圧指令、Ｖｆ＊ 故障時故障側相電圧指令、Ｖｎ＊ 故障時正常側相電圧指令、Ｖｎ１＊、Ｖｎ２＊ 正常時相電圧指令、θ モータ回転角度信号。

Claims (9)

1. 複数相の巻線からなる巻線組を複数系統有するモータに対し、電源から供給される電流および印加電圧を制御するモータ制御装置であって、
   前記複数系統の巻線組の各相に対する印加電圧を制御する複数のスイッチング素子を有し、前記電源から前記複数系統の巻線組の各相に供給する電流を制御する複数系統のインバータと、
   前記複数系統のインバータの各々に前記印加電圧に対応した複数組の電圧指令を生成し、前記複数系統の巻線組の各相に流す電流を制御する電流制御手段と、を備え、
   前記電流制御手段は、
   前記複数系統の巻線組の各相または前記複数系統のインバータのいずれかの配線の断線、または、前記複数のスイッチング素子のいずれかの開放故障を検知するとともに、故障検知時に、前記巻線または前記インバータの開放系故障と短絡系故障との判別を行う故障判別手段を含み、
   前記故障判別手段が前記開放系故障を判別した場合には、前記開放系故障が発生した側の巻線への電流の供給を停止するとともに、前記開放系故障が発生していない正常側の巻線への電流の供給を継続することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記電流制御手段は、前記故障判別手段が前記開放系故障を判別した場合には、故障側のインバータのスイッチング素子をオフするか、または、前記故障側の巻線の電流を零に制御することにより、前記故障側の巻線への電流の供給を停止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。
3. 前記電流制御手段は、前記故障判別手段が前記短絡系故障を判別した場合には、少なくとも前記短絡系故障が発生した相に対応するスイッチング素子をオフするための指示を行うことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
4. 前記電源と前記インバータとの間、または前記巻線組と前記インバータとの間に、前記複数系統ごとに個別に挿入された電源リレーを備え、
   前記電流制御手段は、
   前記故障判別手段の故障検知に応答して、前記複数の電源リレーのうち、故障側の巻線に対応した電源リレーを開放制御する電源リレー開放手段を含み、
   前記故障判別手段による故障検知時に、前記複数の電源リレーのいずれかを開放状態にすることにより、前記故障側の巻線への電流の供給を停止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。
5. 前記電流制御手段は、前記故障判別手段による故障検知時に、前記正常側の巻線に供給する電流を、正常時の電流値よりも大きい値に設定することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のモータ制御装置。
6. 前記電流制御手段は、前記故障判別手段による故障検知時に、前記正常側の巻線に供給する電流を、正常時の電流値以下に設定することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のモータ制御装置。
7. 前記電流制御手段は、前記故障判別手段による故障検知時に、前記正常側の巻線に供給する電流に、脈動成分を付加することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のモータ制御装置。
8. 前記電流制御手段は、
   故障時に適した故障時電圧指令を前記正常側の巻線に対応したインバータに対して出力する故障時正常側電流制御手段を含み、
   前記故障判別手段による故障検知時に、前記故障時電圧指令を前記正常側の巻線に対応したインバータに対する前記電圧指令と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。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のモータ制御装置を含むコントロールユニットと、
   前記コントロールユニットに電力を供給する電源と、
   車両の運転者により操作されるステアリングホイールと、
   前記ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフトと、
   前記ステアリングホイールから前記ステアリングシャフトに加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、
   前記ステアリングシャフトに接続されて前記操舵トルクを軽減するための補助力を発生するモータと、
   を備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記コントロールユニットは、
   前記操舵トルクの検出値に基づき目標補助力を発生させるように前記モータの電流を制御するとともに、
   前記モータ制御装置から前記モータまでの経路の開放故障が検知された場合には、前記モータの制御を継続させることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

Images