JP3700434B2 - モータ制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンコーダ等の回転角検出手段を有するモータ制御装置における回転角検出手段の異常検出と、この検出された各異常状態に最適な異常処理手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレス直流モータ等に取り付けられている回転角センサ（エンコーダ等）の異常を検出するために、ホール素子又は光電素子等からなるロータの位置検出装置を使って、回転角センサからの出力値を常時テストする機構を備えたモータ制御装置がある。
【０００３】
一般に知られているこのような従来のモータ制御装置の制御ブロック・ダイアグラムを図１５に示す。本従来技術の最も大きな特徴は、制御ブロック５００（異常検出処理）により、回転角センサＥの検知したモータＭの現在の電気角θが上記の位置検出手段の検知した現在の角度領域上に位置するかを判定し、異常が検知された場合には制御ブロック５５０（異常処理）により、モータＭを停止するなどの緊急処置を採るところにある。
【０００４】
このようなモータＭには、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の出力値を検出するホール素子がそれぞれ設けられている。図１６に、電気角θに対するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各ホール素子の出力値ｕ，ｖ，ｗのグラフ（ａ）、及び、角度領域信号Ｓの定義表（ｂ）を示す。
【０００５】
上記の従来技術においては、例えば、「Ｓ＝４」の場合には、「９０≦θ≦１５０」ならば正常であると判断し、そうでない場合には、回転角センサＥが異常であると判断して所定の異常処理（図１５の制御ブロック５５０のモータ停止処理）を行っていた。
【０００６】
図１７に、上記従来技術のモータ停止処理（制御ブロック５５０）のフローチャートを示す。このように従来は、トルク電流ｉｑ* の係数であるトルク電流調整係数Ｒを０にし（ステップ１７２）、モータＭの駆動電源をＯＦＦ状態にし（ステップ１７５）、所定の警告ランプを点灯（ステップ１７８）して、モータＭを停止するなどの緊急処置を採っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような異常状態には、回転角センサＥが異常であると判断できる異常状態と、ホール素子（位置検出装置）が異常であると判断できる異常状態と、この両者が異常であると判断できる異常状態と、これらの何れとも断定できないが異常があると判断できる異常状態などが考えられるため、上記の様な画一的な緊急処置（制御ブロック５５０の異常処理）が、必ずしも個々の異常状態に対する最適な処置とは言いきれない。
【０００８】
例えば、位置検出装置における１つのホール素子だけが異常であった場合には、回転角センサＥはこの異常検出後も使用に耐えるため、モータＭを停止させる必要はなく、このような場合には、モータＭの回転の制御をそのまま継続することが可能である。
【０００９】
即ち、上記の従来技術によれば、個々の状況に応じた最適な制御を行うことができない恐れがあった。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、回転角センサや位置検出装置に生じ得る個々の異常状態に応じた最適な異常処理を実施するモータ制御装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
【００１２】
即ち、第１の手段は、角度領域単位にモータの回転角を段階的に検出する、ホール素子又は光電素子からなる位置検出手段と、エンコーダ等によりモータの回転角を検出する回転角検出手段と、この位置検出手段の出力値と回転角検出手段の出力値との間の整合性を判定する整合性判定手段とを有するモータ制御装置において、位置検出手段の出力値が規格内のものか否かを判定する規格判定手段と、位置検出手段の前回の出力値から今回の出力値への変化が異常であるか否かを判定する変化異常検出手段と、規格判定手段、変化異常検出手段及び整合性判定手段により、位置検出手段のみの異常が検知された時に実行される位置検出異常処理手段とを備える。
【００１３】
更に、規格判定手段、変化異常検出手段及び整合性判定手段により検出された異常が、位置検出手段の異常によるものか回転角検出手段の異常によるものか不明の場合、或いは、位置検出手段及び回転角検出手段の両者の異常によるものと判断される場合に、モータの回転、モータの制御又はモータへの給電を停止するモータ停止処理手段を備える。
【００１４】
更に、規格判定手段、変化異常検出手段及び整合性判定手段により、回転角検出手段のみの異常が検知された時に実行される回転角検出異常処理手段を備える。
【００１５】
また、第２の手段は、上記の第１の手段において、回転角検出異常処理手段に、モータの通電方法を変更する処理を備えることである。
【００１６】
また、第３の手段は、上記の第１又は第２の手段において、位置検出異常処理手段、又は、回転角検出異常処理手段に、モータの出力トルクを徐々に低減する処理を備えることである。
【００１７】
また、第４の手段は、上記の第１乃至第３のいずれか１つの手段において、モータを自動車のパワー・ステアリング・シャフト又はパワー・ステアリング・ギヤに対して直接又は間接的にアシスト・トルクを与えるモータとし、位置検出異常処理手段、又は、回転角検出異常処理手段に、音声、ランプ、ブザー、又は、画面表示などにより、運転者に対して異常を警告する異常警告手段を起動する処理を備えることである。
以上の手段により、前記の課題を解決することができる。
【００１８】
以上の手段により、前記の課題を解決することができる。
【００１９】
【作用及び発明の効果】
本発明の上記の第１乃至第４の手段によれば、位置検出手段の出力値が規格内のものか否かを判定する規格判定手段、及び、位置検出手段の前回の出力値から今回の出力値への変化が異常であるか否かを判定する変化異常検出手段により、位置検出手段（位置検出装置）の異常を単独でテストし、検出することが可能となる。このため、この規格判定手段、変化異常検出手段及び整合性判定手段により、例えば、位置検出手段のみの異常が検知された場合には、この異常状態に見合った最適な位置検出異常処理手段を実行することが可能となる。
【００２０】
例えば、このような位置検出異常処理手段としては、回転角センサの継続的使用により、モータＭの回転の制御をそのまま継続する処理などが実行できるため、上記のように位置検出手段のみの異常が検知された場合には、モータＭを停止しなくてよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
【００２２】
図１に、本発明の実施例におけるパワー・ステアリング・システム８０のハードウェア構成図を示す。
【００２３】
ステアリングシャフト１０の一端には、ステアリングホイール１１が取り付けられ、他端にはギヤボックス１２に軸承されたピニオン軸１３が結合されている。ピニオン軸１３は、ギヤボックス１２に嵌装されたラック軸１４に噛合され、このラック軸１４の両端は図示していないが、ボールジョイント等を介して操向車輪に連結されている。また、ステアリングシャフト１０には、アシストトルクを発生するブラシレス直流モータＭ（以下、単に「モータＭ」という）が、歯車１７を介して連結されている。この直流モータＭには、駆動回路１１３より電流検出器１１５を介してＵ，Ｖ，Ｗの３相に対する各モータ駆動電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが供給されている。
【００２４】
更に、ステアリングシャフト１０には、運転者からステアリングホイール１１に加えられたマニュアル操舵力の大きさ及びその方向（操舵トルクτ）を検出するためのトルク検出器１５及び、ステアリングシャフト１０の操舵角Θを検出するフォトインタラプタ３０が設けられている。フォトインタラプタ３０の出力はカウンタ３２に入力され、操舵角Θに変換されて出力される。この操舵角Θは、入力インターフェイス（ＩＦ）１１４を介してＣＰＵ１１０に入力され、ＣＰＵ１１０の演算により操舵角速度（ｄΘ／ｄｔ）が検出される。
【００２５】
また、モータ制御装置１００には、モータＭの回転角を検出する回転角センサ（エンコーダ）Ｅが設けられており、ＣＰＵ１１０は、回転角センサＥが出力するモータＭの所定微小回転角の回転回数ｎを入力することにより、モータＭの回転角θを検出する。即ち、回転角センサＥはこの回転回数ｎをカウントする図略のカウンタを内蔵しており、ｎはモータＭが所定方向に回転した際には増加し、その逆方向に回転した際には減少する。
【００２６】
また、その出力部のみが図示されている位置検出装置１６は、上記３相に各々対応するホール素子の出力値ｕ，ｖ，ｗを検出し、ＣＰＵ１１０に入力インターフェイス（ＩＦ）１１４を介して出力する。
【００２７】
モータ制御装置１００は、ＣＰＵ１１０、ＲＯＭ１１１、ＲＡＭ１１２、駆動回路１１３、入力インターフェイス（ＩＦ）１１４、電流検出器１１５等から構成されている。駆動回路１１３は、図略のバッテリー、ＰＷＭ変換器、ＰＭＯＳ駆動回路等から構成され、チョッパ制御により駆動電流を正弦波にしてモータＭに電力を供給する。
【００２８】
モータ制御装置１００は、上記の操舵トルクτ、操舵角Θ及び、車速計５０により検出される車両速度ｃを入力インターフェイス（ＩＦ）１１４を介してＣＰＵ１１０に入力し、これらの入力値から所定のトルク計算により、ｄ軸とｑ軸の各電流指令値（ｉｄ* ，Ｒｉｑ* ）を決定する。ただし、ここで、Ｒはトルク電流ｉｑ* の係数で、以下、トルク電流調整係数という。平常時には、Ｒ＝１である。
【００２９】
図２に、本実施例におけるモータ制御装置１００の制御ブロック・ダイアグラムを示す。制御ブロック２１０（角度検出）では、回転角センサＥが出力するモータＭの所定微小回転角の回転回数ｎを入力し、モータＭの回転角（電気角）θ〔度〕を算出する。
【００３０】
回転角センサＥは、出力値ｎの基準点の設定を適当に行うことによりｎ＞１０を保証している。これは、出力値ｎの出力配線の断線などを検知するためで、断線時にはｎ≒０となることを利用したものである。即ち、制御ブロック２１０（角度検出）では、入力値ｎ≒０の場合には、検出した電気角θを規定外値（例えば、θ＝４００）にして制御ブロック２００（異常検出処理）に出力する。
【００３１】
制御ブロック２００では、後述する図３に示す異常検出処理を実行する。制御ブロック２５０では、制御ブロック２００により異常が検出された際に、その異常状態に従って、後述するモータ停止処理、ホール素子異常処理、又は、回転角センサ異常処理を実行する。
【００３２】
図３に、本実施例における異常検出処理のフローチャートを示す。本異常検出処理は、図２の制御ブロック２００として実行されるものである。
【００３３】
本異常検出処理では、まず最初に、ステップ３０５により後述するステップ３５０のホール素子異常検出処理（図６）においてホール素子異常判定コード（図４（ａ））を設定するフラグ領域Ｆ１を０クリアする。次に、ステップ３１０により後述するステップ３５５の整合性判定処理（図９）において整合性判定コード（図４（ｂ））を設定するフラグ領域Ｆ２を０クリアする。
【００３４】
ステップ３１５では、ｕ，ｖ，ｗの値を位置検出装置１６より入力する。ステップ３２０では、ホール素子異常検出処理（図６）において参照するＢ０の値を次式（１）に従って初期化する。
【００３５】
【数１】
Ｂ０＝８＋４ｕ＋２ｖ＋ｗ …（１）
ステップ３２５では、位置検出装置１６のホール素子の異常によりＢ０の値が規格外である場合（Ｂ０＝８，１５）にはステップ３８５へ、そうでない場合にはステップ３３０へ処理を移す。ステップ３３０では、次回の異常検出処理開始時刻Ｔを設定する。ただし、ここで、ΔＴはｕ，ｖ，ｗのサンプリング間隔であり、角度領域信号Ｓの状態（角度領域）が２区画以上隣へは移動不可能な微小時間である。
【００３６】
ステップ３３５では、現在時刻（タイマ時刻）ｔが異常検出処理開始時刻Ｔに達するまで待つ。ステップ３４０では、θ，ｕ，ｖ，ｗの値を入力する。ステップ３４５では、角度領域信号Ｓの値を図１６（ｂ）の定義に従って決定する。
【００３７】
ステップ３５０では、ホール素子異常検出処理（図６）を実行する。ステップ３５５では、整合性判定処理（図９）を実行する。
【００３８】
ステップ３６０以下の処理では、図４（ｃ）の異常検出処理の判定結果表に従って、正常処理（ステップ３７０）又は、図２の制御ブロック２５０において実行されるべき異常処理を選択する。
【００３９】
即ち、ステップ３６０では、上記のフラグ領域Ｆ１の値が０ならば、ステップ３６５へ、そうでない場合にはステップ３７５へ処理を移す。ステップ３６５では、上記のフラグ領域Ｆ２の値が０ならば、ステップ３７０（正常時処理）へ、そうでない場合にはステップ３９０へ処理を移す。ステップ３７０では、次回の異常検出処理開始時刻Ｔを設定する。
【００４０】
ステップ３７５では、上記のフラグ領域Ｆ２の値が２ならば、ステップ３８０へ、そうでない場合にはステップ３８５へ処理を移す。ステップ３８０では、ホール素子異常処理（図１１）を実行する。ステップ３８５では、前記のモータ停止処理（図１７）を実行する。
【００４１】
一方、ステップ３９０では、フラグ領域Ｆ２の値が４ならば、ステップ３９５へ、そうでない場合にはステップ３８５へ処理を移す。ステップ３９５では、回転角センサ異常処理（図１３）を実行する。
【００４２】
以上の処理により、正常時には、サンプリング間隔ΔＴ毎に回転角センサＥ及び位置検出装置１６のホール素子の出力値（ｕ，ｖ，ｗ）がテストされ、異常が検出された場合には、最適な異常処理が選択・実行される。
【００４３】
図５に、本実施例におけるホール素子異常判定基準表を示す。以下、Ｓ０は、角度領域信号Ｓの前回の値である。本表は、前回の角度領域信号Ｓ０に対する今回の角度領域信号Ｓの値が正常であるか、異常であるかを判定するためのものであり、角度領域信号Ｓの異常値には、規格外のため異常と判定されるもの（規格外値：Ｓ＝０，７）と、微小なサンプリング間隔ΔＴの間には、前回の角度領域からは移動不可能な角度領域を示す角度領域信号Ｓが今回検出されたことを示す値（変化異常値）とがある。
【００４４】
これらの判定基準（図５）に従って、図４（ａ）のホール素子異常判定コードをフラグ領域Ｆ１に設定するホール素子異常検出処理のフローチャートを図６（ａ）に示す。本ホール素子異常検出処理は、図３のステップ３５０で呼び出されることにより実行されるものである。
【００４５】
本ホール素子異常検出処理では、まず最初に、ステップ６２０により図６（ｂ）に示すように角度領域信号Ｓの値を４ビット領域Ｂに左端ビット（以下「ｘビット」という）を空けて格納する。この時、ｘビットには０が格納される。
【００４６】
ステップ６４０では、図３のステップ３２０又は図６（ａ）のステップ６８０により図６（ｂ）に図示する如く設定されたＢ０と、ステップ６２０により設定したＢの各対応ビット同士の排他的論理和の演算結果を変数Ｙに格納する。本演算により、変数Ｙのｘビットは必ず１となる。また、変数Ｙのｕ，ｖ，ｗの各ビットは、前回より変化していれば１となり、変化していなければ０となる。
【００４７】
ステップ６６０では、この変数Ｙと、図７の配列Ａ（Ｓ）の定義表により定義されるＡ（Ｓ）の各対応ビット同士の論理積の演算結果をフラグ領域Ｆ１に格納する。例えば、「Ｓ＝４」の場合には「Ａ（Ｓ）＝＜０１００＞」が選択される。即ち、ｕビットが選択される。図５の判定基準に従えば、「Ｓ＝４」の場合にはＳ０とＳとの間では、ｕビットが不変でなければならないので、ステップ６４０とステップ６６０の作用により、ｕビットが不当に反転した場合には、Ｆ１＝４となり、図４（ａ）のホール素子異常判定コード表に規定した通りにフラグ領域Ｆ１が設定される。
【００４８】
ステップ６８０では、次式（２）に従って、Ｂ０を設定する。
【００４９】
【数２】
Ｂ０＝８＋Ｂ …（２）
以上の処理により、例外なく、図５の判定基準に従って、図４（ａ）のホール素子異常判定コード表に規定した通りにフラグ領域Ｆ１が設定される。
【００５０】
図８に、本実施例における整合性判定基準表を示す。本表は図１６（ａ）に基づいて今回の角度領域信号Ｓに対する今回の電気角θの適正範囲を示したものである。ただし、ここで、δは位置検出装置１６と回転角センサ（エンコーダ）Ｅとの間の同期をとる初期設定の際に生じる設定誤差の最大値である。
【００５１】
この判定基準（図８）に従って、図４（ｂ）の整合性判定コードをフラグ領域Ｆ２に設定する整合性判定処理のフローチャートを図９に示す。本整合性判定処理は、図３のステップ３５５で呼び出されることにより実行されるものである。
【００５２】
本整合性判定処理では、まず最初に、ステップ９１０により電気角θの範囲が所定の規格内のものであるか否かを判定する。例えば、回転角センサＥの出力配線が断線したことにより、出力値ｎが約０を示し続ける場合がある。このような場合（請求項３の「回転角検出手段のみの異常が検知された時」）には、前記の様に図２の制御ブロック２１０（角度検出）により、電気角θには規定外値（例えば、θ＝４００°）が設定される。従って、この場合には、「０°＜θ≦３６０°」が成り立たなくなり、ステップ９１０、ステップ９８０の作用によって、フラグ領域Ｆ２には４（回転角センサ異常（規定外値出力））が設定される。
【００５３】
ステップ９２０では、Ｓ＝１の時ステップ９３０へ、そうでなければステップ９６０へ処理を移す。ステップ９３０では、次式（３）に従って、θを設定し直す。
【００５４】
【数３】
θ＝θ＋３０＋δ …（３）
ステップ９４０では、θ＞３６０°ならばステップ９５０へ、そうでなければステップ９６０へ処理を移す。ステップ９５０では、次式（４）に従って、θを設定し直す。
【００５５】
【数４】
θ＝θ−３６０ …（４）
ステップ９６０では、次式（５）に従って、θが適正範囲に有るか否かを判定し、適正範囲にない場合には、ステップ９７０により、フラグ領域Ｆ２に２を設定する。ただし、Ｓ＝０または７の場合には、図１０の配列Ｃ（Ｓ）の定義によって、フラグ領域Ｆ２に２が設定される。また、例えば、（３）において、δの値が不当に小さく設定されている場合にも、ステップ９６０の作用によりフラグ領域Ｆ２に２が設定される場合が有る。
【００５６】
【数５】
Ｃ（Ｓ）＜θ＜Ｃ（Ｓ）＋６０＋２δ …（５）
ここで、Ｃ（Ｓ）は図１０の配列Ｃ（Ｓ）の定義表によって定義された配列である。
【００５７】
以上の処理により、例外なく、図８の判定基準に従って、図４（ｂ）のホール素子異常判定コード表に規定した通りにフラグ領域Ｆ２が設定される。
【００５８】
従って、以上の処理により、図３のステップ３６０以降の処理により、例外なく、図４（ｃ）の異常検出処理の判定結果表に規定した通りに、各分岐先が決定される。
【００５９】
以下、上記の処理により異常状態が検出された際の、各異常処理について説明する。
【００６０】
図１１は、本実施例におけるホール素子異常処理のフローチャートである。本処理は、図２の制御ブロック２５０において実行されるものであり、図３のステップ３８０によりサブルーチンとして呼び出されることにより実行されるものである。
【００６１】
本ホール素子異常処理では、ステップ１１９において、自動車の運転席のフロントパネルのパワー・ステアリング・システム（ホール素子）の異常を知らせる警告ランプを点灯又は点滅させるための指令をフロントパネルの表示装置に出力する。
【００６２】
図１２に、この時（ホール素子異常検出時）のモータ制御装置１００の制御ブロック・ダイアグラムを示す。以上の様に、制御ブロック２００（図３の異常検出処理）によりホール素子（位置検出装置）の異常が検出された際には、図２の制御ブロック２５０の一部に相当する制御ブロック８００（図１１のホール素子異常処理）の動作により、上記の警告ランプが点灯又は点滅される。
【００６３】
図１３は、本実施例における回転角センサ異常処理のフローチャートである。本処理は、図２の制御ブロック２５０において実行されるものであり、図３のステップ３９５によりサブルーチンとして呼び出されることにより実行されるものである。
【００６４】
本回転角センサ異常処理では、まず最初にステップ１３１において、モータＭの通電方法を矩形波通電方式に変更する。これは、一般に知られている３相ホールモータとしてモータＭを駆動する方式であり、回転角センサ（エンコーダ）Ｅの代わりに、ホール素子（位置検出装置１６）を使用するものである。
【００６５】
次に、ステップ１３３では、図１１のステップ１１９と同様に上記の警告ランプを点灯又は点滅させる。ステップ１３５では、トルク電流調整係数Ｒの値を所定の値ε（０＜ε≦１／２）だけ減少させる。ステップ１３６では、判定処理を行い、この判定により、Ｒの値が０以下で有れば、ステップ１３９によりモータＭの駆動電源をＯＦＦとし、Ｒ＞０ならば、ステップ１３７により所定時間Δｔだけ待った後に、ステップ１３５に処理を戻す。
【００６６】
この処理により、モータＭが出力するアシスト・トルクを徐々に低減することができるため、回転角センサ異常時のマニュアル・ステアリングへの移行が違和感なく円滑に実行できる。例えば、矩形波通電方式により１０分間パワーステアリングを継続し、その間徐々にアシスト・トルクを低減することによりマニュアル・ステアリングへ移行する場合には、例えば、Δｔ＝１／１００〔秒〕ならば、ε＝１／６００００（六万分の一）なる設定を行えばよい。
【００６７】
この時、トルク電流調整係数Ｒは次式（６）により与えられる。
【００６８】
【数６】
Ｒ＝ｆ（ｔ）≡１−ε（ｔ−ｔ0 ）／Δｔ （ｔ＞ｔ0 ） …（６）
ただし、ここで、ｔ0 は、回転角センサ異常が検出された時刻である。
【００６９】
図１４に、この時（回転角センサ異常検出後）のモータ制御装置１００の制御ブロック・ダイアグラムを示す。図１４の制御ブロック４１０の角度領域検出では、図３のステップ３４５と同様に、角度領域信号Ｓの値を図１６（ｂ）の定義に従って決定する。この信号Ｓをｄｑ変換、ｄｑ逆変換時に利用することにより矩形波通電が実現される。
【００７０】
以上の様に、制御ブロック２００（図３の異常検出処理）により回転角センサ（エンコーダ）Ｅの異常が検出された際には、図２の制御ブロック２５０の一部に相当する制御ブロック４００（図１３の回転角センサ異常処理）の動作により、通電方法が矩形波通電方式に変更され、警告ランプが点灯又は点滅され、アシスト・トルクが徐々に低減され、円滑にマニュアル・ステアリングへ移行される。
【００７１】
尚、上記の実施例においては、モータＭにはブラシレス直流モータを用いているが、本発明は、交流同期モータのモータ制御装置に適用することも可能である。
【００７２】
また、上記の実施例においては、モータＭは３相の電流により駆動されているが、本発明は、Ｎ相モータ（Ｎ≧２）のモータ制御装置にも適用することができる。
【００７３】
また、本発明は、パワー・ステアリング・システムに限らず、切削機、研削盤、ＥＨＰＳ、マニュピュレータなどに用いられるモータ制御装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例におけるパワー・ステアリング・システム８０のハードウェア構成図。
【図２】本発明の実施例におけるモータ制御装置１００の制御ブロック・ダイアグラム。
【図３】本発明の実施例における異常検出処理のフローチャート。
【図４】本発明の実施例における（ａ）ホール素子異常判定コード表、（ｂ）整合性判定コード表、及び、（ｃ）異常検出処理の判定結果表。
【図５】本発明の実施例におけるホール素子異常判定基準表。
【図６】本発明の実施例における（ａ）ホール素子異常検出処理のフローチャート、及び、（ｂ）角度領域信号Ｓの詳細を示す図。
【図７】本発明の実施例における配列Ａ（Ｓ）の定義表。
【図８】本発明の実施例における整合性判定基準表。
【図９】本発明の実施例における整合性判定処理のフローチャート。
【図１０】本発明の実施例における配列Ｃ（Ｓ）の定義表。
【図１１】本発明の実施例におけるホール素子異常処理のフローチャート。
【図１２】本発明の実施例におけるモータ制御装置１００の制御ブロック・ダイアグラム（ホール素子異常検出時）。
【図１３】本発明の実施例における回転角センサ異常処理のフローチャート。
【図１４】本発明の実施例におけるモータ制御装置１００の制御ブロック・ダイアグラム（回転角センサ異常検出後）。
【図１５】従来のモータ制御装置の制御ブロック・ダイアグラム。
【図１６】（ａ）電気角θに対する各ホール素子の出力値ｕ，ｖ，ｗのグラフ、及び、（ｂ）角度領域信号Ｓの定義表。
【図１７】従来技術及び、本発明の実施例におけるモータ停止処理のフローチャート。
【符号の説明】
Ｍ … ブラシレス直流モータ
Ｅ … 回転角センサ（エンコーダ）
１５ … トルク検出器
１６ … 位置検出装置
１００ … モータ制御装置
１１３ … 駆動回路
２００ … 異常検出処理の制御ブロック
ｎ … モータＭのロータの微小回転回数
θ … モータＭのロータの回転角（電気角）
τ … 操舵トルク
Θ … 操舵角
ｃ … 車両速度
ｉｄ* … ｄ軸の指令電流
ｉｑ* … ｑ軸の指令電流
ｉｄｆ … ｄ軸の測定電流（フィード・バック電流）
ｉｑｆ … ｑ軸の測定電流（フィード・バック電流）
ΔＩｄ … ｄ軸の電流偏差
ΔＩｑ … ｑ軸の電流偏差
Ｓ … 角度領域信号
ｕ … Ｕ相のホール素子の出力値
ｖ … Ｖ相のホール素子の出力値
ｗ … Ｗ相のホール素子の出力値
Ｒ … トルク電流調整係数
ＡＮＤ … 論理積演算命令
ＸＯＲ … 排他的論理和演算命令
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンコーダ等の回転角検出手段を有するモータ制御装置における回転角検出手段の異常検出と、この検出された各異常状態に最適な異常処理手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレス直流モータ等に取り付けられている回転角センサ（エンコーダ等）の異常を検出するために、ホール素子又は光電素子等からなるロータの位置検出装置を使って、回転角センサからの出力値を常時テストする機構を備えたモータ制御装置がある。
【０００３】
一般に知られているこのような従来のモータ制御装置の制御ブロック・ダイアグラムを図１５に示す。本従来技術の最も大きな特徴は、制御ブロック５００（異常検出処理）により、回転角センサＥの検知したモータＭの現在の電気角θが上記の位置検出手段の検知した現在の角度領域上に位置するかを判定し、異常が検知された場合には制御ブロック５５０（異常処理）により、モータＭを停止するなどの緊急処置を採るところにある。
【０００４】
このようなモータＭには、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の出力値を検出するホール素子がそれぞれ設けられている。図１６に、電気角θに対するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各ホール素子の出力値ｕ，ｖ，ｗのグラフ（ａ）、及び、角度領域信号Ｓの定義表（ｂ）を示す。
【０００５】
上記の従来技術においては、例えば、「Ｓ＝４」の場合には、「９０≦θ≦１５０」ならば正常であると判断し、そうでない場合には、回転角センサＥが異常であると判断して所定の異常処理（図１５の制御ブロック５５０のモータ停止処理）を行っていた。
【０００６】
図１７に、上記従来技術のモータ停止処理（制御ブロック５５０）のフローチャートを示す。このように従来は、トルク電流ｉｑ* の係数であるトルク電流調整係数Ｒを０にし（ステップ１７２）、モータＭの駆動電源をＯＦＦ状態にし（ステップ１７５）、所定の警告ランプを点灯（ステップ１７８）して、モータＭを停止するなどの緊急処置を採っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような異常状態には、回転角センサＥが異常であると判断できる異常状態と、ホール素子（位置検出装置）が異常であると判断できる異常状態と、この両者が異常であると判断できる異常状態と、これらの何れとも断定できないが異常があると判断できる異常状態などが考えられるため、上記の様な画一的な緊急処置（制御ブロック５５０の異常処理）が、必ずしも個々の異常状態に対する最適な処置とは言いきれない。
【０００８】
例えば、位置検出装置における１つのホール素子だけが異常であった場合には、回転角センサＥはこの異常検出後も使用に耐えるため、モータＭを停止させる必要はなく、このような場合には、モータＭの回転の制御をそのまま継続することが可能である。
【０００９】
即ち、上記の従来技術によれば、個々の状況に応じた最適な制御を行うことができない恐れがあった。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、回転角センサや位置検出装置に生じ得る個々の異常状態に応じた最適な異常処理を実施するモータ制御装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
【００１２】
即ち、第１の手段は、角度領域単位にモータの回転角を段階的に検出する、ホール素子又は光電素子からなる位置検出手段と、エンコーダ等によりモータの回転角を検出する回転角検出手段と、この位置検出手段の出力値と回転角検出手段の出力値との間の整合性を判定する整合性判定手段とを有するモータ制御装置において、位置検出手段の出力値が規格内のものか否かを判定する規格判定手段と、位置検出手段の前回の出力値から今回の出力値への変化が異常であるか否かを判定する変化異常検出手段と、規格判定手段、変化異常検出手段及び整合性判定手段により、位置検出手段のみの異常が検知された時に実行される位置検出異常処理手段とを備える。
【００１３】
更に、規格判定手段、変化異常検出手段及び整合性判定手段により検出された異常が、位置検出手段の異常によるものか回転角検出手段の異常によるものか不明の場合、或いは、位置検出手段及び回転角検出手段の両者の異常によるものと判断される場合に、モータの回転、モータの制御又はモータへの給電を停止するモータ停止処理手段を備える。
【００１４】
更に、規格判定手段、変化異常検出手段及び整合性判定手段により、回転角検出手段のみの異常が検知された時に実行される回転角検出異常処理手段を備える。
【００１５】
また、第２の手段は、上記の第１の手段において、回転角検出異常処理手段に、モータの通電方法を変更する処理を備えることである。
【００１６】
また、第３の手段は、上記の第１又は第２の手段において、位置検出異常処理手段、又は、回転角検出異常処理手段に、モータの出力トルクを徐々に低減する処理を備えることである。
【００１７】
また、第４の手段は、上記の第１乃至第３のいずれか１つの手段において、モータを自動車のパワー・ステアリング・シャフト又はパワー・ステアリング・ギヤに対して直接又は間接的にアシスト・トルクを与えるモータとし、位置検出異常処理手段、又は、回転角検出異常処理手段に、音声、ランプ、ブザー、又は、画面表示などにより、運転者に対して異常を警告する異常警告手段を起動する処理を備えることである。
以上の手段により、前記の課題を解決することができる。
【００１８】
以上の手段により、前記の課題を解決することができる。
【００１９】
【作用及び発明の効果】
本発明の上記の第１乃至第４の手段によれば、位置検出手段の出力値が規格内のものか否かを判定する規格判定手段、及び、位置検出手段の前回の出力値から今回の出力値への変化が異常であるか否かを判定する変化異常検出手段により、位置検出手段（位置検出装置）の異常を単独でテストし、検出することが可能となる。このため、この規格判定手段、変化異常検出手段及び整合性判定手段により、例えば、位置検出手段のみの異常が検知された場合には、この異常状態に見合った最適な位置検出異常処理手段を実行することが可能となる。
【００２０】
例えば、このような位置検出異常処理手段としては、回転角センサの継続的使用により、モータＭの回転の制御をそのまま継続する処理などが実行できるため、上記のように位置検出手段のみの異常が検知された場合には、モータＭを停止しなくてよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
【００２２】
図１に、本発明の実施例におけるパワー・ステアリング・システム８０のハードウェア構成図を示す。
【００２３】
ステアリングシャフト１０の一端には、ステアリングホイール１１が取り付けられ、他端にはギヤボックス１２に軸承されたピニオン軸１３が結合されている。ピニオン軸１３は、ギヤボックス１２に嵌装されたラック軸１４に噛合され、このラック軸１４の両端は図示していないが、ボールジョイント等を介して操向車輪に連結されている。また、ステアリングシャフト１０には、アシストトルクを発生するブラシレス直流モータＭ（以下、単に「モータＭ」という）が、歯車１７を介して連結されている。この直流モータＭには、駆動回路１１３より電流検出器１１５を介してＵ，Ｖ，Ｗの３相に対する各モータ駆動電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが供給されている。
【００２４】
更に、ステアリングシャフト１０には、運転者からステアリングホイール１１に加えられたマニュアル操舵力の大きさ及びその方向（操舵トルクτ）を検出するためのトルク検出器１５及び、ステアリングシャフト１０の操舵角Θを検出するフォトインタラプタ３０が設けられている。フォトインタラプタ３０の出力はカウンタ３２に入力され、操舵角Θに変換されて出力される。この操舵角Θは、入力インターフェイス（ＩＦ）１１４を介してＣＰＵ１１０に入力され、ＣＰＵ１１０の演算により操舵角速度（ｄΘ／ｄｔ）が検出される。
【００２５】
また、モータ制御装置１００には、モータＭの回転角を検出する回転角センサ（エンコーダ）Ｅが設けられており、ＣＰＵ１１０は、回転角センサＥが出力するモータＭの所定微小回転角の回転回数ｎを入力することにより、モータＭの回転角θを検出する。即ち、回転角センサＥはこの回転回数ｎをカウントする図略のカウンタを内蔵しており、ｎはモータＭが所定方向に回転した際には増加し、その逆方向に回転した際には減少する。
【００２６】
また、その出力部のみが図示されている位置検出装置１６は、上記３相に各々対応するホール素子の出力値ｕ，ｖ，ｗを検出し、ＣＰＵ１１０に入力インターフェイス（ＩＦ）１１４を介して出力する。
【００２７】
モータ制御装置１００は、ＣＰＵ１１０、ＲＯＭ１１１、ＲＡＭ１１２、駆動回路１１３、入力インターフェイス（ＩＦ）１１４、電流検出器１１５等から構成されている。駆動回路１１３は、図略のバッテリー、ＰＷＭ変換器、ＰＭＯＳ駆動回路等から構成され、チョッパ制御により駆動電流を正弦波にしてモータＭに電力を供給する。
【００２８】
モータ制御装置１００は、上記の操舵トルクτ、操舵角Θ及び、車速計５０により検出される車両速度ｃを入力インターフェイス（ＩＦ）１１４を介してＣＰＵ１１０に入力し、これらの入力値から所定のトルク計算により、ｄ軸とｑ軸の各電流指令値（ｉｄ* ，Ｒｉｑ* ）を決定する。ただし、ここで、Ｒはトルク電流ｉｑ* の係数で、以下、トルク電流調整係数という。平常時には、Ｒ＝１である。
【００２９】
図２に、本実施例におけるモータ制御装置１００の制御ブロック・ダイアグラムを示す。制御ブロック２１０（角度検出）では、回転角センサＥが出力するモータＭの所定微小回転角の回転回数ｎを入力し、モータＭの回転角（電気角）θ〔度〕を算出する。
【００３０】
回転角センサＥは、出力値ｎの基準点の設定を適当に行うことによりｎ＞１０を保証している。これは、出力値ｎの出力配線の断線などを検知するためで、断線時にはｎ≒０となることを利用したものである。即ち、制御ブロック２１０（角度検出）では、入力値ｎ≒０の場合には、検出した電気角θを規定外値（例えば、θ＝４００）にして制御ブロック２００（異常検出処理）に出力する。
【００３１】
制御ブロック２００では、後述する図３に示す異常検出処理を実行する。制御ブロック２５０では、制御ブロック２００により異常が検出された際に、その異常状態に従って、後述するモータ停止処理、ホール素子異常処理、又は、回転角センサ異常処理を実行する。
【００３２】
図３に、本実施例における異常検出処理のフローチャートを示す。本異常検出処理は、図２の制御ブロック２００として実行されるものである。
【００３３】
本異常検出処理では、まず最初に、ステップ３０５により後述するステップ３５０のホール素子異常検出処理（図６）においてホール素子異常判定コード（図４（ａ））を設定するフラグ領域Ｆ１を０クリアする。次に、ステップ３１０により後述するステップ３５５の整合性判定処理（図９）において整合性判定コード（図４（ｂ））を設定するフラグ領域Ｆ２を０クリアする。
【００３４】
ステップ３１５では、ｕ，ｖ，ｗの値を位置検出装置１６より入力する。ステップ３２０では、ホール素子異常検出処理（図６）において参照するＢ０の値を次式（１）に従って初期化する。
【００３５】
【数１】
Ｂ０＝８＋４ｕ＋２ｖ＋ｗ …（１）
ステップ３２５では、位置検出装置１６のホール素子の異常によりＢ０の値が規格外である場合（Ｂ０＝８，１５）にはステップ３８５へ、そうでない場合にはステップ３３０へ処理を移す。ステップ３３０では、次回の異常検出処理開始時刻Ｔを設定する。ただし、ここで、ΔＴはｕ，ｖ，ｗのサンプリング間隔であり、角度領域信号Ｓの状態（角度領域）が２区画以上隣へは移動不可能な微小時間である。
【００３６】
ステップ３３５では、現在時刻（タイマ時刻）ｔが異常検出処理開始時刻Ｔに達するまで待つ。ステップ３４０では、θ，ｕ，ｖ，ｗの値を入力する。ステップ３４５では、角度領域信号Ｓの値を図１６（ｂ）の定義に従って決定する。
【００３７】
ステップ３５０では、ホール素子異常検出処理（図６）を実行する。ステップ３５５では、整合性判定処理（図９）を実行する。
【００３８】
ステップ３６０以下の処理では、図４（ｃ）の異常検出処理の判定結果表に従って、正常処理（ステップ３７０）又は、図２の制御ブロック２５０において実行されるべき異常処理を選択する。
【００３９】
即ち、ステップ３６０では、上記のフラグ領域Ｆ１の値が０ならば、ステップ３６５へ、そうでない場合にはステップ３７５へ処理を移す。ステップ３６５では、上記のフラグ領域Ｆ２の値が０ならば、ステップ３７０（正常時処理）へ、そうでない場合にはステップ３９０へ処理を移す。ステップ３７０では、次回の異常検出処理開始時刻Ｔを設定する。
【００４０】
ステップ３７５では、上記のフラグ領域Ｆ２の値が２ならば、ステップ３８０へ、そうでない場合にはステップ３８５へ処理を移す。ステップ３８０では、ホール素子異常処理（図１１）を実行する。ステップ３８５では、前記のモータ停止処理（図１７）を実行する。
【００４１】
一方、ステップ３９０では、フラグ領域Ｆ２の値が４ならば、ステップ３９５へ、そうでない場合にはステップ３８５へ処理を移す。ステップ３９５では、回転角センサ異常処理（図１３）を実行する。
【００４２】
以上の処理により、正常時には、サンプリング間隔ΔＴ毎に回転角センサＥ及び位置検出装置１６のホール素子の出力値（ｕ，ｖ，ｗ）がテストされ、異常が検出された場合には、最適な異常処理が選択・実行される。
【００４３】
図５に、本実施例におけるホール素子異常判定基準表を示す。以下、Ｓ０は、角度領域信号Ｓの前回の値である。本表は、前回の角度領域信号Ｓ０に対する今回の角度領域信号Ｓの値が正常であるか、異常であるかを判定するためのものであり、角度領域信号Ｓの異常値には、規格外のため異常と判定されるもの（規格外値：Ｓ＝０，７）と、微小なサンプリング間隔ΔＴの間には、前回の角度領域からは移動不可能な角度領域を示す角度領域信号Ｓが今回検出されたことを示す値（変化異常値）とがある。
【００４４】
これらの判定基準（図５）に従って、図４（ａ）のホール素子異常判定コードをフラグ領域Ｆ１に設定するホール素子異常検出処理のフローチャートを図６（ａ）に示す。本ホール素子異常検出処理は、図３のステップ３５０で呼び出されることにより実行されるものである。
【００４５】
本ホール素子異常検出処理では、まず最初に、ステップ６２０により図６（ｂ）に示すように角度領域信号Ｓの値を４ビット領域Ｂに左端ビット（以下「ｘビット」という）を空けて格納する。この時、ｘビットには０が格納される。
【００４６】
ステップ６４０では、図３のステップ３２０又は図６（ａ）のステップ６８０により図６（ｂ）に図示する如く設定されたＢ０と、ステップ６２０により設定したＢの各対応ビット同士の排他的論理和の演算結果を変数Ｙに格納する。本演算により、変数Ｙのｘビットは必ず１となる。また、変数Ｙのｕ，ｖ，ｗの各ビットは、前回より変化していれば１となり、変化していなければ０となる。
【００４７】
ステップ６６０では、この変数Ｙと、図７の配列Ａ（Ｓ）の定義表により定義されるＡ（Ｓ）の各対応ビット同士の論理積の演算結果をフラグ領域Ｆ１に格納する。例えば、「Ｓ＝４」の場合には「Ａ（Ｓ）＝＜０１００＞」が選択される。即ち、ｕビットが選択される。図５の判定基準に従えば、「Ｓ＝４」の場合にはＳ０とＳとの間では、ｕビットが不変でなければならないので、ステップ６４０とステップ６６０の作用により、ｕビットが不当に反転した場合には、Ｆ１＝４となり、図４（ａ）のホール素子異常判定コード表に規定した通りにフラグ領域Ｆ１が設定される。
【００４８】
ステップ６８０では、次式（２）に従って、Ｂ０を設定する。
【００４９】
【数２】
Ｂ０＝８＋Ｂ …（２）
以上の処理により、例外なく、図５の判定基準に従って、図４（ａ）のホール素子異常判定コード表に規定した通りにフラグ領域Ｆ１が設定される。
【００５０】
図８に、本実施例における整合性判定基準表を示す。本表は図１６（ａ）に基づいて今回の角度領域信号Ｓに対する今回の電気角θの適正範囲を示したものである。ただし、ここで、δは位置検出装置１６と回転角センサ（エンコーダ）Ｅとの間の同期をとる初期設定の際に生じる設定誤差の最大値である。
【００５１】
この判定基準（図８）に従って、図４（ｂ）の整合性判定コードをフラグ領域Ｆ２に設定する整合性判定処理のフローチャートを図９に示す。本整合性判定処理は、図３のステップ３５５で呼び出されることにより実行されるものである。
【００５２】
本整合性判定処理では、まず最初に、ステップ９１０により電気角θの範囲が所定の規格内のものであるか否かを判定する。例えば、回転角センサＥの出力配線が断線したことにより、出力値ｎが約０を示し続ける場合がある。このような場合（請求項３の「回転角検出手段のみの異常が検知された時」）には、前記の様に図２の制御ブロック２１０（角度検出）により、電気角θには規定外値（例えば、θ＝４００°）が設定される。従って、この場合には、「０°＜θ≦３６０°」が成り立たなくなり、ステップ９１０、ステップ９８０の作用によって、フラグ領域Ｆ２には４（回転角センサ異常（規定外値出力））が設定される。
【００５３】
ステップ９２０では、Ｓ＝１の時ステップ９３０へ、そうでなければステップ９６０へ処理を移す。ステップ９３０では、次式（３）に従って、θを設定し直す。
【００５４】
【数３】
θ＝θ＋３０＋δ …（３）
ステップ９４０では、θ＞３６０°ならばステップ９５０へ、そうでなければステップ９６０へ処理を移す。ステップ９５０では、次式（４）に従って、θを設定し直す。
【００５５】
【数４】
θ＝θ−３６０ …（４）
ステップ９６０では、次式（５）に従って、θが適正範囲に有るか否かを判定し、適正範囲にない場合には、ステップ９７０により、フラグ領域Ｆ２に２を設定する。ただし、Ｓ＝０または７の場合には、図１０の配列Ｃ（Ｓ）の定義によって、フラグ領域Ｆ２に２が設定される。また、例えば、（３）において、δの値が不当に小さく設定されている場合にも、ステップ９６０の作用によりフラグ領域Ｆ２に２が設定される場合が有る。
【００５６】
【数５】
Ｃ（Ｓ）＜θ＜Ｃ（Ｓ）＋６０＋２δ …（５）
ここで、Ｃ（Ｓ）は図１０の配列Ｃ（Ｓ）の定義表によって定義された配列である。
【００５７】
以上の処理により、例外なく、図８の判定基準に従って、図４（ｂ）のホール素子異常判定コード表に規定した通りにフラグ領域Ｆ２が設定される。
【００５８】
従って、以上の処理により、図３のステップ３６０以降の処理により、例外なく、図４（ｃ）の異常検出処理の判定結果表に規定した通りに、各分岐先が決定される。
【００５９】
以下、上記の処理により異常状態が検出された際の、各異常処理について説明する。
【００６０】
図１１は、本実施例におけるホール素子異常処理のフローチャートである。本処理は、図２の制御ブロック２５０において実行されるものであり、図３のステップ３８０によりサブルーチンとして呼び出されることにより実行されるものである。
【００６１】
本ホール素子異常処理では、ステップ１１９において、自動車の運転席のフロントパネルのパワー・ステアリング・システム（ホール素子）の異常を知らせる警告ランプを点灯又は点滅させるための指令をフロントパネルの表示装置に出力する。
【００６２】
図１２に、この時（ホール素子異常検出時）のモータ制御装置１００の制御ブロック・ダイアグラムを示す。以上の様に、制御ブロック２００（図３の異常検出処理）によりホール素子（位置検出装置）の異常が検出された際には、図２の制御ブロック２５０の一部に相当する制御ブロック８００（図１１のホール素子異常処理）の動作により、上記の警告ランプが点灯又は点滅される。
【００６３】
図１３は、本実施例における回転角センサ異常処理のフローチャートである。本処理は、図２の制御ブロック２５０において実行されるものであり、図３のステップ３９５によりサブルーチンとして呼び出されることにより実行されるものである。
【００６４】
本回転角センサ異常処理では、まず最初にステップ１３１において、モータＭの通電方法を矩形波通電方式に変更する。これは、一般に知られている３相ホールモータとしてモータＭを駆動する方式であり、回転角センサ（エンコーダ）Ｅの代わりに、ホール素子（位置検出装置１６）を使用するものである。
【００６５】
次に、ステップ１３３では、図１１のステップ１１９と同様に上記の警告ランプを点灯又は点滅させる。ステップ１３５では、トルク電流調整係数Ｒの値を所定の値ε（０＜ε≦１／２）だけ減少させる。ステップ１３６では、判定処理を行い、この判定により、Ｒの値が０以下で有れば、ステップ１３９によりモータＭの駆動電源をＯＦＦとし、Ｒ＞０ならば、ステップ１３７により所定時間Δｔだけ待った後に、ステップ１３５に処理を戻す。
【００６６】
この処理により、モータＭが出力するアシスト・トルクを徐々に低減することができるため、回転角センサ異常時のマニュアル・ステアリングへの移行が違和感なく円滑に実行できる。例えば、矩形波通電方式により１０分間パワーステアリングを継続し、その間徐々にアシスト・トルクを低減することによりマニュアル・ステアリングへ移行する場合には、例えば、Δｔ＝１／１００〔秒〕ならば、ε＝１／６００００（六万分の一）なる設定を行えばよい。
【００６７】
この時、トルク電流調整係数Ｒは次式（６）により与えられる。
【００６８】
【数６】
Ｒ＝ｆ（ｔ）≡１−ε（ｔ−ｔ0 ）／Δｔ （ｔ＞ｔ0 ） …（６）
ただし、ここで、ｔ0 は、回転角センサ異常が検出された時刻である。
【００６９】
図１４に、この時（回転角センサ異常検出後）のモータ制御装置１００の制御ブロック・ダイアグラムを示す。図１４の制御ブロック４１０の角度領域検出では、図３のステップ３４５と同様に、角度領域信号Ｓの値を図１６（ｂ）の定義に従って決定する。この信号Ｓをｄｑ変換、ｄｑ逆変換時に利用することにより矩形波通電が実現される。
【００７０】
以上の様に、制御ブロック２００（図３の異常検出処理）により回転角センサ（エンコーダ）Ｅの異常が検出された際には、図２の制御ブロック２５０の一部に相当する制御ブロック４００（図１３の回転角センサ異常処理）の動作により、通電方法が矩形波通電方式に変更され、警告ランプが点灯又は点滅され、アシスト・トルクが徐々に低減され、円滑にマニュアル・ステアリングへ移行される。
【００７１】
尚、上記の実施例においては、モータＭにはブラシレス直流モータを用いているが、本発明は、交流同期モータのモータ制御装置に適用することも可能である。
【００７２】
また、上記の実施例においては、モータＭは３相の電流により駆動されているが、本発明は、Ｎ相モータ（Ｎ≧２）のモータ制御装置にも適用することができる。
【００７３】
また、本発明は、パワー・ステアリング・システムに限らず、切削機、研削盤、ＥＨＰＳ、マニュピュレータなどに用いられるモータ制御装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例におけるパワー・ステアリング・システム８０のハードウェア構成図。
【図２】本発明の実施例におけるモータ制御装置１００の制御ブロック・ダイアグラム。
【図３】本発明の実施例における異常検出処理のフローチャート。
【図４】本発明の実施例における（ａ）ホール素子異常判定コード表、（ｂ）整合性判定コード表、及び、（ｃ）異常検出処理の判定結果表。
【図５】本発明の実施例におけるホール素子異常判定基準表。
【図６】本発明の実施例における（ａ）ホール素子異常検出処理のフローチャート、及び、（ｂ）角度領域信号Ｓの詳細を示す図。
【図７】本発明の実施例における配列Ａ（Ｓ）の定義表。
【図８】本発明の実施例における整合性判定基準表。
【図９】本発明の実施例における整合性判定処理のフローチャート。
【図１０】本発明の実施例における配列Ｃ（Ｓ）の定義表。
【図１１】本発明の実施例におけるホール素子異常処理のフローチャート。
【図１２】本発明の実施例におけるモータ制御装置１００の制御ブロック・ダイアグラム（ホール素子異常検出時）。
【図１３】本発明の実施例における回転角センサ異常処理のフローチャート。
【図１４】本発明の実施例におけるモータ制御装置１００の制御ブロック・ダイアグラム（回転角センサ異常検出後）。
【図１５】従来のモータ制御装置の制御ブロック・ダイアグラム。
【図１６】（ａ）電気角θに対する各ホール素子の出力値ｕ，ｖ，ｗのグラフ、及び、（ｂ）角度領域信号Ｓの定義表。
【図１７】従来技術及び、本発明の実施例におけるモータ停止処理のフローチャート。
【符号の説明】
Ｍ … ブラシレス直流モータ
Ｅ … 回転角センサ（エンコーダ）
１５ … トルク検出器
１６ … 位置検出装置
１００ … モータ制御装置
１１３ … 駆動回路
２００ … 異常検出処理の制御ブロック
ｎ … モータＭのロータの微小回転回数
θ … モータＭのロータの回転角（電気角）
τ … 操舵トルク
Θ … 操舵角
ｃ … 車両速度
ｉｄ* … ｄ軸の指令電流
ｉｑ* … ｑ軸の指令電流
ｉｄｆ … ｄ軸の測定電流（フィード・バック電流）
ｉｑｆ … ｑ軸の測定電流（フィード・バック電流）
ΔＩｄ … ｄ軸の電流偏差
ΔＩｑ … ｑ軸の電流偏差
Ｓ … 角度領域信号
ｕ … Ｕ相のホール素子の出力値
ｖ … Ｖ相のホール素子の出力値
ｗ … Ｗ相のホール素子の出力値
Ｒ … トルク電流調整係数
ＡＮＤ … 論理積演算命令
ＸＯＲ … 排他的論理和演算命令
Claims (4)
- 角度領域単位にモータの回転角を段階的に検出する、ホール素子又は光電素子からなる位置検出手段と、
エンコーダ等により前記モータの回転角を検出する回転角検出手段と、
前記位置検出手段の出力値と前記回転角検出手段の出力値との間の整合性を判定する整合性判定手段とを有するモータ制御装置において、
前記位置検出手段の出力値が規格内のものか否かを判定する規格判定手段と、
前記位置検出手段の前回の出力値から今回の出力値への変化が異常であるか否かを判定する変化異常検出手段と、
前記規格判定手段、前記変化異常検出手段及び前記整合性判定手段により、前記位置検出手段のみの異常が検知された時に実行される位置検出異常処理手段と、
前記規格判定手段、前記変化異常検出手段及び前記整合性判定手段により検出された異常が、前記位置検出手段の異常によるものか前記回転角検出手段の異常によるものか不明の場合、或いは、前記位置検出手段及び前記回転角検出手段の両者の異常によるものと判断される場合に、前記モータの回転、前記モータの制御又は前記モータへの給電を停止するモータ停止処理手段と、
前記規格判定手段、前記変化異常検出手段及び前記整合性判定手段により、前記回転角検出手段のみの異常が検知された時に実行される回転角検出異常処理手段と
を有することを特徴とするモータ制御装置。 - 前記回転角検出異常処理手段は、前記モータの通電方法を変更する処理を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。 - 前記位置検出異常処理手段、又は、前記回転角検出異常処理手段は、前記モータの出力トルクを徐々に低減する処理を有する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。 - 前記モータは、自動車のパワー・ステアリング・シャフト又はパワー・ステアリング・ギヤに対して直接又は間接的にアシスト・トルクを与えるモータであり、
前記位置検出異常処理手段、又は、前記回転角検出異常処理手段は、音声、ランプ、ブザー、又は、画面表示などにより、運転者に対して異常を警告する異常警告手段を起動する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
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