JP4267976B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特に、モータ電流制御手段の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、ワイヤハーネス、電流センサ等の故障検出手段を備えた電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動パワーステアリング装置は、ブラシ付きモータやブラシレスモータを動力源とする操舵力倍力装置や、マイクロコンピュータユニットおよびモータ駆動装置等からなる制御装置を備え、ステアリングハンドルに付与される操舵力、車速等を検出し、これらの検出信号に基づいて制御装置によってモータを駆動することにより、補助トルクを発生させ、ハンドル操舵力の軽減を図っている。
【０００３】
図１７は、ブラシレスモータの回転を制御するための従来の制御装置のブロック構成図である。制御装置２００は、操舵トルク検出部２０１からの操舵トルク信号Ｔと車速検出部２０２からの車速信号Ｖを入力として、ブラシレスモータ２０３を制御する装置であり、目標電流決定部２０４と電流制御部２０５と電流センサ２０６，２０７と回転速度算出部２０８から構成される。電流制御部２０５は、偏差演算部２０９，２１０とＰＩ設定部２１１，２１２と２軸３相変換部２１３とモータ駆動部２１４と、演算部２１５と、３相２軸変換部２１６から構成される。ブラシレスモータ２０３には、ブラシレスモータ２０３の回転角を検出するためのレゾルバ等の角度センサ２１７が取り付けられている。
【０００４】
目標電流決定部２０４は、操舵トルク信号Ｔと車速信号Ｖと回転速度算出部２０８から出力されるブラシレスモータ２０３における回転子の固定子に対する回転角速度ωに基づいて、２相目標電流Ｉｄｔ，Ｉｑｔを計算し出力する。目標電流Ｉｄｔ，Ｉｑｔは、ブラシレスモータ２０３の回転子上の永久磁石が作り出す回転磁束と同期した回転座標系において、永久磁石と同一方向のｄ軸およびこれに直交したｑ軸にそれぞれ対応するもので、これらの目標電流Ｉｄｔ，Ｉｑｔをそれぞれ「ｄ軸目標電流」および「ｑ軸目標電流」という。
【０００５】
それらのｄ軸およびｑ軸の目標電流Ｉｄｔ，Ｉｑｔは偏差演算部２０９，２１０において、ｄ軸およびｑ軸の目標電流Ｉｄｔ，Ｉｑｔからｄ軸およびｑ軸の検出電流Ｉｄｒ，Ｉｑｒをそれぞれ減算することにより偏差ＤＩｄ，ＤＩｑを計算して、ＰＩ設定部２１１，２１２に出力する。
【０００６】
ＰＩ設定部２１１，２１２は偏差ＤＩｄ，ＤＩｑを用いた演算の実行により、ｄ軸およびｑ軸の検出電流Ｉｄｒ，Ｉｑｒがｄ軸およびｑ軸の目標電流に追従するようにｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ，Ｖｑをそれぞれ計算する。ｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ，Ｖｑは、２軸３相変換部２１３に出力される。
【０００７】
２軸３相変換部２１３は、ｄ軸およびｑ軸の目標電圧Ｖｄ，Ｖｑを３相目標電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換して、３相目標電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗをモータ駆動部（モータ駆動回路）２１４に出力する。
【０００８】
モータ駆動部２１４は、ＰＷＭ電圧発生部（プリドライブ回路）とインバータ回路を含む。モータ駆動部２１４は、モータ駆動部２１４の中の図示しないＰＷＭ電圧発生部によって３相目標電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに対応したＰＷＭ制御電圧信号（ゲート駆動信号）ＵＵ，ＶＵ，ＷＵを生成してモータ駆動部２１４の中の図示しないインバータ回路に出力する。インバータ回路は、ＰＷＭ制御電圧信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵに対応した３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを発生し、これらを３相の駆動電流路２１８を介してブラシレスモータ２０３にそれぞれ供給する。３相の交流駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗはそれぞれブラシレスモータ２０３をＰＷＭ駆動するための正弦波電流である。
【０００９】
３相の駆動電流路２１８のうちの２つにはモータ電流検出部（電流センサ）２０６，２０７が設けられ、各モータ電流検出部２０６，２０７は、ブラシレスモータ２０３に対し供給される３相の駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのうちの２つの駆動電流Ｉｕ，Ｉｗを検出して３相２軸変換部２１６に出力する。また、演算部２１５では、検出駆動電流Ｉｕ，Ｉｗに基づいて残りの駆動電流Ｉｖが計算され、３相２軸変換部２１６に出力する。３相２軸変換部２１６は、これらの３相検出駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを２相のｄ軸およびｑ軸の検出電流Ｉｄｒ，Ｉｑｒに変換し、出力する。
【００１０】
角度センサ２１７は、ブラシレスモータ２０３における回転子の固定子に対する角度（回転角）θを検出して、検出された角度θに対応する信号を２軸３相変換部２１３と３相２軸変換部２１６に供給する。また、回転速度算出部２０８は、角度センサ２１７からの信号に基づいてブラシレスモータ２０３における回転子の固定子に対する回転角速度ωを計算して、計算された回転角速度ωに対応する信号を目標電流決定部２０４に供給する。
【００１１】
上記のように、従来の制御装置２００においては、操舵トルク検出部２０１から出力される操舵トルク信号Ｔ、車速検出部２０２から出力される車速信号Ｖ等に基づきブラシレスモータ２０３に供給する目標電流を設定する。この目標電流と、モータ電流検出部（電流センサ）２０６，２０７が出力する検出電流との偏差がゼロになるようにＰＩ制御し、ブラシレスモータ２０３をベクトル制御している。
【００１２】
上記のような制御装置において、電流センサが故障したときに検知する装置として、これまで特許文献１で開示されるブラシレスモータの異常検出装置、特許文献２で開示される電気自動車用電動機の制御装置、特許文献３で開示される電動車両の駆動制御装置が知られている。
【００１３】
特許文献１のブラシレスモータの異常検出装置は、３相モータの各相に設けられたモータ巻線の電流を検出する電流センサと、各電流センサの出力値の総和を演算する加算器と、加算値を所定値と比較するコンパレータから構成されており、３相モータに流れる電流の総和がゼロとなることを利用して、総和がゼロにならない場合に故障と判断する。
【００１４】
特許文献２の電気自動車用電動機の制御装置は、モータに流れる電流が電流指令値と一致するように制御する電流制御手段と、電流指令値と実電流の偏差を積分する積分手段と、積分値が所定値以上となった場合に異常と判断する異常判定手段から構成されており、電流制御により電流指令値と実電流が一致することを利用し、これらが一致しなくなった場合に故障と判断する。
【００１５】
特許文献３の電動車両の駆動制御装置は、モータの回転位置を検出する回転位置検出手段と、回転位置に応じてモータ電流を供給するモータ電流制御手段と、モータの相電流を検出する少なくとも２つの電流検出手段と、回転位置といずれかの相の電流値とに基づいて他の相に流れるはずの電流値を推定するモータ電流推定手段と、検出された他の相の電流と推定手段で推定される推定電流を比較して、両者の差が所定値以上の場合故障と判断する故障検出手段から構成されており、３相モータに流れる電流はそれぞれ１２０°の位相差を持って通電されていることを利用し、いずれかの相で検出される電流に対して、位相を１２０°ずらした値から他の相に流れる電流を推定し、推定電流と検出電流を比較して故障検出を行う。
【００１６】
【特許文献１】
特開平６−２５３５８５号公報
【特許文献２】
特開平１１−３３２００２号公報
【特許文献３】
特開２００１−８４８３公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１のブラシレスモータの異常検出装置においては、３相分の電流を検出してその総和により判定を行うため、２個の電流センサで制御できるにもかかわらず、３相電流すべてを検出するために３個の電流センサが必要となり、コスト高になるという問題がある。
【００１８】
また、特許文献２の電気自動車用電動機の制御装置では、実電流が流れないまたはセンサの出力が固着する等の故障であれば検出が可能であるが、電流センサのオフセットずれやゲインずれのように検出値が真値と異なる値で変化するような場合においては、電流制御によって、電流指令値と検出値が一致するように駆動されるため、電流指令値と検出値が一致するか否かというこの手法では電流センサの故障を検出できないという問題がある。
【００１９】
同様に、特許文献３の電動車両の駆動制御装置でも、相電流は電流制御によってそれぞれが１２０°の位相差を持って流れるよう制御されるため、それぞれの相電流の関係が１２０°ずつ位相差を持っているか否かでは電流センサの故障を検出できないという問題がある。
【００２０】
本発明の目的は、上記問題を解決するため、電動パワーステアリング装置のアシスト補助用モータにおける電流センサの故障検出を行うにあたり、低コストで確実に故障を検出できる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
【００２２】
第１の電動パワーステアリング装置（請求項１に対応）は、操舵トルクに基づき目標電流を決定する目標電流決定手段と、アシストトルクを発生する３相ブラシレスモータと、３相ブラシレスモータの３相のうち２相の電流を検出する電流センサと、２相の電流から残る１相の電流を算出する３相目標電流演算手段と、３相ブラシレスモータの回転角度を検出する角度センサと、回転角度と検出された電流と目標電流に基づきモータ電流制御信号を生成する電流制御手段と、３相ブラシレスモータの駆動電圧を監視する駆動電圧監視手段と、３相ブラシレスモータの検出駆動電流を監視する検出電流監視手段と、を備える電動パワーステアリング装置において、駆動電圧監視手段に入力される駆動電圧から第１故障検知電流を算出し、検出電流監視手段に入力される電流から第２故障検知電流を算出し、第１故障検知電流と第２故障検知電流との和により電流センサの故障を判定する故障検出手段を備えたことで特徴づけられる。
【００２３】
第１の電動パワーステアリング装置によれば、操舵トルクに基づき目標電流を決定する目標電流決定手段と、アシストトルクを発生する３相ブラシレスモータと、３相ブラシレスモータの３相のうち２相の電流を検出する電流センサと、２相の電流から残る１相の電流を算出する３相目標電流演算手段と、３相ブラシレスモータの回転角度を検出する角度センサと、回転角度と検出された電流と目標電流に基づきモータ電流制御信号を生成する電流制御手段と、駆動電圧監視手段と、検出電流監視手段と、を備える電動パワーステアリング装置において、駆動電圧監視手段に入力される駆動電圧から第１故障検知電流を算出し、検出電流監視手段に入力される電流から第２故障検知電流を算出し、第１故障検知電流と第２故障検知電流との和により電流センサの故障を判定する故障検出手段を備えたため、目標電流と実電流が一致するように電流制御が働き、目標電流と実電流が一致している場合においては、駆動電圧監視手段により検出される異常信号により故障が判定され、一方、検出トルクの脈動が無くなるように目標電流が設定され、モータを駆動する電圧に異常信号が現れない場合は、検出電流監視手段により検出される異常信号により電流センサの故障が判定されるので、電動パワーステアリング装置における不感帯かどうか、車速応動による制御の強弱などの電動パワーステアリング装置制御の効き具合によらず、すべてのシチュエーションにおいて電流センサの故障検出が可能となる。また、電流により検出される量と電圧により検出される量の単位を統一して合わせることにより、電流センサの故障量を推定することができ、電流センサの故障の程度に合わせたアクションをとることができる。
【００２４】
第２の電動パワーステアリング装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは駆動電圧監視手段は、いずれかの相の駆動電圧とモータの回転角度から他の相の電圧を推定する電圧推定手段と、他の相の駆動電圧と電圧推定手段により推定される推定電圧を比較して駆動電圧の異常信号を生成する駆動電圧異常信号生成手段とから成り、検出電流監視手段は、いずれかの相の検出電流とモータの回転角度から他の相の電流を推定する電流推定手段と、他の相の検出電流と電流推定手段により推定される推定電流を比較して検出電流の異常信号を生成する検出電流異常信号生成手段とから成ることで特徴づけられる。
【００２５】
第２の電動パワーステアリング装置によれば、駆動電圧監視手段は、いずれかの相の駆動電圧とモータの回転角度から他の相の電圧を推定する電圧推定手段と、他の相の駆動電圧と電圧推定手段により推定される推定電圧を比較して駆動電圧の異常信号を生成する駆動電圧異常信号生成手段とから成り、検出電流監視手段は、いずれかの相の検出電流とモータの回転角度から他の相の電流を推定する電流推定手段と、他の相の検出電流と電流推定手段により推定される推定電流を比較して検出電流の異常信号を生成する検出電流異常信号生成手段とから成るため、検出電流監視手段を２相の検出電流から算出される信号を用いて構成していることにより、３個目の電流センサを用いずに済み、コスト高になることがない。
【００２６】
第３の電動パワーステアリング装置（請求項３に対応）は、上記の構成において、好ましくは駆動電圧監視手段は、電流センサの配置されている各々の相の駆動電圧の１周期分のデータの最大値および最小値を検出する電圧最大値最小値検出手段と、電圧最大値最小値検出手段により検出された最大値および最小値から駆動電圧の異常信号を生成する駆動電圧異常信号生成手段とから成り、検出電流監視手段は、電流センサにより検出される各々の相の検出電流の１周期分のデータの最大値および最小値を検出する電流最大値最小値検出手段と、電流最大値最小値検出手段により検出された最大値および最小値から検出電流の異常信号を生成する検出電流異常信号生成手段と、から成ることで特徴づけられる。
【００２７】
第３の電動パワーステアリング装置によれば、駆動電圧監視手段は、電流センサの配置されている各々の相の駆動電圧の１周期分のデータの最大値および最小値を検出する電圧最大値最小値検出手段と、電圧最大値最小値検出手段により検出された最大値および最小値から駆動電圧の異常信号を生成する駆動電圧異常信号生成手段とから成り、検出電流監視手段は、電流センサにより検出される各々の相の検出電流の１周期分のデータの最大値および最小値を検出する電流最大値最小値検出手段と、電流最大値最小値検出手段により検出された最大値および最小値から検出電流の異常信号を生成する検出電流異常信号生成手段と、から成るため、検出電流監視手段を２相の検出電流から算出される信号を用いて構成していることにより、３個目の電流センサを用いずに済み、コスト高になることがない。
【００２８】
第４の電動パワーステアリング装置（請求項４に対応）は、上記の構成において、好ましくは駆動電圧監視手段は、第１の駆動電圧監視手段と第２の駆動電圧監視手段から成り、検出電流監視手段は、第１の検出電流監視手段と第２の検出電流監視手段から成り、第１の駆動電圧監視手段は、いずれかの相の駆動電圧とモータの回転角度から他の相の電圧を推定する電圧推定手段と、他の相の駆動電圧と電圧推定手段により推定される推定電圧を比較して駆動電圧の異常信号を生成する第１の駆動電圧異常信号生成手段とから成り、第２の駆動電圧監視手段は、電流センサの配置されている各々の相の駆動電圧の１周期分のデータの最大値および最小値を検出する電圧最大値最小値検出手段と、電圧最大値最小値検出手段により検出された最大値および最小値から駆動電圧の異常信号を生成する第２の駆動電圧異常信号生成手段とから成り、第１の検出電流監視手段は、いずれかの相の検出電流とモータの回転角度から他の相の電流を推定する電流推定手段と、他の相の検出電流と電流推定手段により推定される推定電流を比較して検出電流の異常信号を生成する第１の検出電流異常信号生成手段とから成り、第２の検出電流監視手段は、電流センサにより検出される各々の相の検出電流の１周期分のデータの最大値および最小値を検出する電流最大値最小値検出手段と、電流最大値最小値検出手段により検出された最大値および最小値から検出電流の異常信号を生成する第２の検出電流異常信号生成手段と、から成り、回転数に応じて第１の駆動電圧監視手段と第１の検出電流監視手段と、第２の駆動電圧監視手段と第２の検出電流監視手段とを切り換える切換手段を備えたことで特徴づけられる。これにより、確実に電流センサの故障を検出することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３０】
図１〜図４を参照して本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体的構成、機械的機構の要部構成、および電子回路ユニットのレイアウトを説明する。
【００３１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図である。電動パワーステアリング装置１０は、ステアリングホイール１１に連結されるステアリング軸１２等に対して補助用の操舵力（操舵トルク）を与えるように構成されている。ステアリング軸１２の上端はステアリングホイール１１に連結され、下端にはピニオンギヤ１３が取り付けられている。ピニオンギヤ１３に対して、これに噛み合うラックギヤ１４ａを設けたラック軸１４が配置されている。ピニオンギヤ１３とラックギヤ１４ａによってラック・ピニオン機構１５が形成される。ラック軸１４の両端にはタイロッド１６が設けられ、各タイロッド１６の外側端には前輪１７が取り付けられる。上記ステアリング軸１２に対し動力伝達機構１８を介してブラシレスモータ１９が設けられている。ブラシレスモータ１９は、操舵トルクを補助する回転力（トルク）を出力し、この回転力を、動力伝達機構１８を経由して、ステアリング軸１２に与える。またステアリング軸１２には操舵トルク検出部２０が設けられている。操舵トルク検出部２０は、運転者がステアリングホイール１１を操作することによって生じる操舵トルクをステアリング軸１２に加えたとき、ステアリング軸１２に加わる当該操舵トルクを検出する。また、２０ｄは舵角を検出する舵角センサであり、２１は車両の車速を検出する車速検出部であり、２２はコンピュータで構成される制御装置である。制御装置２２は、操舵トルク検出部２０から出力される操舵トルク信号Ｔと舵角センサ２０ｄから出力される舵角信号と車速検出部２１から出力される車速信号Ｖを取り入れ、操舵トルクに係る情報と舵角に係る情報と車速に係る情報に基づいて、ブラシレスモータ１９の回転動作を制御する駆動制御信号ＳＧ１を出力する。またブラシレスモータ１９には、レゾルバ等によって構成されるモータ回転角検出部（角度センサ）２３が付設されている。モータ回転角検出部２３の回転角信号ＳＧ２は制御装置２２にフィードバックされている。上記のラック・ピニオン機構１５等は図１中で図示しないギヤボックス２４に収納されている。
【００３２】
上記において電動パワーステアリング装置１０は、通常のステアリング系の装置構成に対し、操舵トルク検出部２０、舵角センサ２０ｄ、車速検出部２１、制御装置２２、ブラシレスモータ１９、動力伝達機構１８を付加することによって構成されている。
【００３３】
上記構成において、運転者がステアリングホイール１１を操作して自動車の走行運転中に走行方向の操舵を行うとき、ステアリング軸１２に加えられた操舵トルクに基づく回転力はラック・ピニオン機構１５を介してラック軸１４の軸方向の直線運動に変換され、さらにタイロッド１６を介して前輪１７の走行方向を変化させようとする。このときにおいて、同時に、ステアリング軸１２に付設された操舵トルク検出部２０は、ステアリングホイール１１での運転者による操舵に応じた操舵トルクを検出して電気的な操舵トルク信号Ｔに変換し、この操舵トルク信号Ｔを制御装置２２へ出力する。また、舵角センサ２０ｄは、舵角を検出し舵角信号を制御装置２２へ出力する。さらに、車速検出部２１は、車両の車速を検出して車速信号Ｖに変換し、この車速信号Ｖを制御装置２２へ出力する。制御装置２２は、操舵トルク信号Ｔ、舵角信号および車速信号Ｖに基づいてブラシレスモータ１９を駆動するためのモータ電流を発生する。モータ電流によって駆動されるブラシレスモータ１９は、動力伝達機構１８を介して補助操舵力をステアリング軸１２に作用させる。以上のごとくブラシレスモータ１９を駆動することにより、ステアリングホイール１１に加えられる運転者による操舵力が軽減される。
【００３４】
図２は、電動パワーステアリング装置１０の機械的機構の要部と電気系の具体的構成を示す。ラック軸１４の左端部および右端部の一部は断面で示されている。ラック軸１４は、車幅方向（図２中左右方向）に配置される筒状ハウジング３１の内部に軸方向へスライド可能に収容されている。ハウジング３１から突出したラック軸１４の両端にはボールジョイント３２がネジ結合され、これらのボールジョイント３２に左右のタイロッド１６が連結されている。ハウジング３１は、図示しない車体に取り付けるためのブラケット３３を備えると共に、両端部にストッパ３４を備えている。
【００３５】
図２において、３５はイグニションスイッチ、３６は車載バッテリ、３７は車両エンジンに付設された交流発電機（ＡＣＧ）である。交流発電機３７は車両エンジンの動作で発電を開始する。制御装置２２に対してバッテリ３６または交流発電機３７から必要な電力が供給される。制御装置２２はブラシレスモータ１９に付設されている。また３８はラック軸の移動時にストッパ３４に当たるラックエンド、３９はギヤボックスの内部を水、泥、埃等から保護するためのダストシール用ブーツである。
【００３６】
図３は図２中のＡ−Ａ線断面図である。図３では、ステアリング軸１２の支持構造、操舵トルク検出部２０、動力伝達機構１８、ラック・ピニオン機構１５の具体的構成と、ブラシレスモータ１９および制御装置２２のレイアウトとが明示される。
【００３７】
図３において、上記ギヤボックス２４を形成するハウジング２４ａにおいてステアリング軸１２は２つの軸受け部４１，４２によって回転自在に支持されている。ハウジング２４ａの内部にはラック・ピニオン機構１５と動力伝達機構１８が収納され、さらに上部には操舵トルク検出部２０が付設されている。ハウジング２４ａの上部開口はリッド４３で塞がれ、リッド４３はボルト４４で固定されている。ステアリング軸１２の下端部に設けられたピニオン１３は軸受け部４１，４２の間に位置している。ラック軸１４は、ラックガイド４５で案内され、かつ圧縮されたスプリング４６で付勢された当て部材４７でピニオン１３側へ押さえ付けられている。動力伝達機構１８は、ブラシレスモータ１９の出力軸に結合される伝動軸４８に固定されたウォームギヤ４９とステアリング軸１２に固定されたウォームホイール５０とによって形成される。操舵トルク検出部２０は、ステアリング軸１２の周りに配置される操舵トルク検出センサ２０ａから出力される検出信号を電気的に処理する電子回路部２０ｂとから構成されている。操舵トルク検出センサ２０ａはリッド４３に取り付けられている。
【００３８】
図４は図３中のＢ−Ｂ線断面図である。図４ではブラシレスモータ１９および制御装置２２の内部の具体的構成が明示される。
【００３９】
ブラシレスモータ１９は、回転軸５１に固定された永久磁石により成る回転子５２と、回転子５２の周囲に配置された固定子５４とを備える。固定子５４は固定子巻線５３を備える。回転軸５１は、２つの軸受け部５５，５６によって回転自在に支持される。回転軸５１の先部はブラシレスモータ１９の出力軸１９ａとなっている。ブラシレスモータ１９の出力軸１９ａは、トルクリミッタ５７を介して、回転動力が伝達されるように伝動軸４８に結合されている。伝動軸４８には前述の通りウォームギヤ４９が固定され、これに噛み合うウォームホイール５０が配置されている。回転軸５１の後端部には、ブラシレスモータ１９の回転子５２の回転角（回転位置）を検出する前述のモータ回転角検出部（角度センサ）２３が設けられる。モータ回転角検出部２３は、回転軸５１に固定された回転子２３ａと、この回転子２３ａの回転角を磁気的な作用を利用して検出する検出素子２３ｂとから構成される。モータ回転角検出部２３には例えばレゾルバが用いられる。固定子５４の固定子巻線５３にはモータ電流が供給される。以上のブラシレスモータ１９の構成要素は、モータケース５８の内部に配置される。
【００４０】
次に制御装置２２について説明する。制御装置２２は、図１７で示した制御装置２００と同様に、目標電流決定部と電流制御部と電流センサと回転速度算出部を備えている。本発明の実施形態では、電流制御部が従来と異なるため、電流制御部について詳細に説明し、目標電流決定部と電流センサと回転速度算出部は従来の制御装置２００と同様であるので説明を省略する。
【００４１】
図５は電流制御部のブロック構成図である。電流制御部１００は、従来の電流制御部２０５と同様の偏差演算部２０９，２１０とＰＩ設定部２１１，２１２と２軸３相変換部２１３とモータ駆動部２１４と、演算部２１５と、３相２軸変換部２１６に加えて、駆動電圧監視部１０１と検出電流監視部１０２と故障検出部１０３を備えている。ブラシレスモータ１９には、ブラシレスモータ１９の回転角を検出するためのレゾルバ等の角度センサ２３が取り付けられている。駆動電圧監視部１０１は、２軸３相変換部２１３から出力される３相目標電圧Ｖｕ，Ｖｗが入力され、Ｕ相の駆動電圧Ｖｕとモータの回転角度からＷ相の駆動電圧Ｖｗを推定する電圧推定部（図示せず）と、Ｗ相の駆動電圧Ｖｗと電圧推定部（図示せず）により推定される推定電圧を比較して、その差の絶対値が所定値以上のとき異常信号を故障検出部１０３に出力する装置である。検出電流監視部１０２は、検出駆動電流Ｉｕ，Ｉｗが入力され、Ｕ相の検出駆動電流Ｉｕとモータの回転角度からＷ相の検出駆動電流Ｉｗを推定する電流推定部（図示せず）と、Ｗ相の検出駆動電流Ｉｗと電流推定部（図示せず）により推定された推定電流を比較して、その差の絶対値が所定値以上のとき異常信号を故障検出部１０３に出力する装置である。故障検出部１０３には、駆動電圧監視部１０１と検出電流監視部１０２からの信号が入力され、電流センサ２０６，２０７の故障を検知するものである。また、故障検出部１０３には、故障表示部１０４が接続されている。そして、故障検出部１０３は、電流センサ２０６，２０７の故障を判断したときは１を、故障を判断しないときはゼロを信号として故障表示部１０４に出力する。偏差演算部２０９，２１０とＰＩ設定部２１１，２１２と２軸３相変換部２１３とモータ駆動部２１４と、演算部２１５と、３相２軸変換部２１６は、基本的には、図１７において説明したものと同様であるので同じ符号を付して説明を省略する。
【００４２】
次に、本発明の制御装置において、駆動電圧および検出電流の両方に対して監視手段を設けた理由について説明する。
【００４３】
図６に電流センサがオフセットずれ、ゲインずれなどの故障をした場合の３相２軸変換前後の波形を示す。３相２軸変換においては、式（１）に従って３相電流Ｉｕ，Ｉｗは２軸電流Ｉｄ，Ｉｑに変換される。
【００４４】
【数１】

【００４５】
図６（ａ）は正常時の３相電流を示し、横軸は電気角を示し、縦軸は３相電流を示す。曲線Ｃ１０は電流Ｉｕ、曲線Ｃ１１は電流Ｉｗを示す。図６（ｂ）は、正常時の２軸電流を示し、横軸は電気角を示し、縦軸は２軸電流を示す。曲線Ｃ１２はｄ軸電流Ｉｄ、曲線Ｃ１３はｑ軸電流Ｉｑを示す。図６（ｃ）は電流センサのオフセットずれ時の３相電流を示し、横軸は電気角を示し、縦軸は３相電流を示す。曲線Ｃ２０は電流Ｉｕ、曲線Ｃ２１は電流Ｉｗを示す。図６（ｄ）は、電流センサのオフセットずれ時の２軸電流を示し、横軸は電気角を示し、縦軸は２軸電流を示す。曲線Ｃ２２はｄ軸電流Ｉｄ、曲線Ｃ２３はｑ軸電流Ｉｑを示す。図６（ｅ）は電流センサのゲインずれ時の３相電流を示し、横軸は電気角を示し、縦軸は３相電流を示す。曲線Ｃ３０は電流Ｉｕ、曲線Ｃ３１は電流Ｉｗを示す。図６（ｆ）は、電流センサのゲインずれ時の２軸電流を示し、横軸は電気角を示し、縦軸は２軸電流を示す。曲線Ｃ３２はｄ軸電流Ｉｄ、曲線Ｃ３３はｑ軸電流Ｉｑを示す。この図より電流センサにオフセットずれが生じた場合は電気角１周期に対して１次の脈動、電流センサにゲインずれが生じた場合は電気角１周期に対して２次の脈動が検出されるｄｑ軸電流に現れることが分かる。
【００４６】
図７は、電動パワーステアリング装置での制御を説明する模式図である。電動パワーステアリング装置における制御は、トルクループ１０５と電流ループ１０６の２重の制御がなされている。すなわち、トルク制御部１０７で設定される目標電流に基づいて電流ループ１０６内の電流制御部１００によって駆動電圧が出力され、それにより、モータ１９が駆動される。その駆動するモータ１９のモータ電流を電流センサ２０６，２０７で検出し、検出電流を電流制御部１００にフィードバックさせている。この電流制御部１００、モータ１９、電流センサ２０６，２０７、電流制御部１００によって形成されるループが電流ループ１０６である。また、モータ１９の駆動によってギアボックス２４内のステアリング軸１２にアシストトルクがかかり、トルクセンサ２０によって検出されたトルク信号がトルク制御部１０７にフィードバックされる。このトルク制御部１０７、電流制御部１００、モータ１９、ギアボックス２４、トルクセンサ２０、トルク制御部１０７によって形成されるループがトルクループ１０５である。このように、電動パワーステアリング装置１０の制御は、モータ１９に流れる電流を検出している検出電流が目標電流と一致するように制御する電流ループ１０６と、操舵補助力を発生するために操舵トルクを検出して目標電流を指示するトルクループ１０５の２重の制御が働き、このうちトルクループ１０５は車速、操舵トルク、操舵速度等により制御の度合いを変化させている。
【００４７】
図７のように構成されている電動パワーステアリング装置１０の制御において、図６で示す電流センサ２０６，２０７の故障が生じた場合の各制御の動作について説明する。
【００４８】
電流センサ２０６，２０７が故障した場合、モータ１９内を流れる２軸電流が図６（ｂ）のように正常時の２軸電流のように流れているにもかかわらず、検出される２軸電流が図６（ｄ）と（ｆ）で示されるように、電流センサのオフセットずれ時、ゲインずれ時の２軸電流のように検出されてしまう。そして、この検出された電流が目標電流と一致するように制御が働く。
【００４９】
仮に目標電流がゼロの場合を考えると、検出される２軸電流は制御によってゼロとなる。このとき、モータ１９内を流れている２軸電流は故障による分だけの脈動が現れ、モータ１９を駆動している駆動電圧にも脈動分が現れる。モータ電流の脈動は、これに応じてモータ１９の発生するトルクも脈動させ、脈動するモータトルクがドライバーに違和感を感じさせたり、操舵できなくさせてしまう。
【００５０】
しかし、電動パワーステアリング装置１０には操舵トルクの脈動を低減させるような効果を持つトルク制御があることにより、操舵トルクに現れた脈動を打ち消すように目標電流が調整される。そこで、仮に操舵トルクに脈動が一切現れないような制御がなされた場合を考えると、モータ１９内を流れている電流も脈動がなくなり、このモータ１９を駆動している駆動電圧の脈動もなくなる。この場合、電流センサ２０６，２０７の故障分は検出電流の脈動として現れることになる。
【００５１】
このようなことから、電動パワーステアリング装置における電流センサ故障時の故障信号は図８に示すように電流制御とトルク制御の働き度合いによって駆動電圧と検出電流の両方に現れ、それらを合わせた分が電流センサの故障分になると考えられる。すなわち、図８の電流センサの故障している分の駆動電圧に現れる割合と検出電流に現れる割合は、図示するように、電流制御が強くなるほど、発生トルクを乱して検出電流を制御し、駆動電圧に現れる割合が大きくなり、逆に、トルク制御が強い場合には、検出電流を乱して発生トルクを制御し、検出電流に現れる割合が大きくなる。
【００５２】
このことに基づき、本発明では、駆動電圧および検出電流の両方に対して監視手段を設け、それらを合わせて故障検出を行うようにしている。ただし、駆動電圧と検出電流では単位が異なるため、単純な加算ができないことから、モータの抵抗値を用いて駆動電圧で検出された成分を電流の単位に換算して処理を行っている。ここで用いるモータの抵抗値は図９に示すような方法で算出され、初期値をモータの設計値、温度変化等に対応するため、保舵時でのｖｑ＝Ｒ×ｉｑが成立する条件において、この関係式から算出した値にローパスフィルタをかけて計測した値を用いている。すなわち、回路方程式は、（２）式で表され、
【００５３】
【数２】

【００５４】
保舵状態ではωｅ＝０，ＰＩｑ＝０よりＶｑ＝ＲＩｑであり、モータ抵抗値の算出のフローチャートは、図９で示すように、まず、Ｉｑ微分処理を行いＩｑの微分値を求め（ステップＳ１０）、Ｉｑローパスフィルタ処理を行いＩｑＬＰＦを求め（ステップＳ１１）、Ｖｑローパスフィルタ処理を行いＶｑＬＰＦを求め（ステップＳ１２）、回転速度がしきい値より小さく、Ｉｑの微分値がしきい値より小さく、ＶｑＬＰＦがしきい値より大きく、ＩｑＬＰＦがしきい値より大きいかどうか判断する（ステップＳ１３）。もし、これが満たされなければ、計算は終了し、満たされれば、Ｒ＝ＶｑＬＰＦ／ＩｑＬＰＦを計算し（ステップＳ１４）、ＲＬＰＦ＝ＲＬＰＦ処理（ステップＳ１５）を行い、終了する。
【００５５】
次に駆動電圧監視部１０１と検出電流監視部１０２の説明をする。駆動電圧監視部１０１は、いずれかの相の駆動電圧とモータ１９の回転角度から他の相の電圧を推定する電圧推定部と、他の相の駆動電圧と電圧推定部により推定される推定電圧を比較して駆動電圧の異常信号を生成する駆動電圧異常信号生成部とから成り、検出電流監視部１０２は、いずれかの相の検出電流とモータの回転角度から他の相の電流を推定する電流推定部と、他の相の検出電流と電流推定部により推定される推定電流を比較して検出電流の異常信号を生成する検出電流異常信号生成部とから成る。
【００５６】
図１０は、駆動電圧監視部１０１と検出電流監視部１０２を示し、駆動電圧監視部１０１は、２軸３相変換部２１３からのＵ相電圧を偏差演算部１０８に入力し、また、Ｕ相電圧を角度センサ２３からのモータ回転角度に基づく係数（ｓｉｎ（θ＋１２０°）／ｓｉｎθ）を掛ける演算部（電圧推定部）１０９を介して、偏差演算部１１０に出力する。また、２軸３相変換部２１３からのＷ相電圧を偏差演算部１１０に出力し、また、Ｗ相電圧に角度センサ２３からのモータ回転角度に基づく係数（ｓｉｎθ／ｓｉｎ（θ＋１２０°））を掛ける演算部（電圧推定部）１１１を介して偏差演算部１０８に出力する。偏差演算部１０８では、偏差信号を駆動電圧異常信号生成部１１２に出力する。また、偏差演算部１１０では、偏差信号を駆動電圧異常信号生成部１１２に出力する。
【００５７】
駆動電圧異常信号生成部１１２は、偏差演算部１０８，１１０からの偏差が所定値より小さければ、正常であることを判断し、正常値信号を故障検出部１０３に出力し、その偏差が所定値より大きければ、故障と判断し、故障信号（異常信号）、例えば１を故障検出部１０３に出力する。
【００５８】
検出電流監視部１０２は、電流センサ２０７からのＵ相電流を偏差演算部１１３に入力し、また、Ｕ相電流を角度センサ２３からのモータ回転角度に基づく係数（ｓｉｎ（θ＋１２０°）／ｓｉｎθ）を掛ける演算部（電流推定部）１１４を介して、偏差演算部１１５に出力する。また、電流センサ２０６からのＷ相電流を偏差演算部１１５に出力し、また、Ｗ相電流に角度センサ２１７からのモータ回転角度に基づく係数（ｓｉｎθ／ｓｉｎ（θ＋１２０°））を掛ける演算部（電流推定部）１１６を介して偏差演算部１１３に出力する。偏差演算部１１３では、偏差信号を検出電流異常信号生成部１１７に出力する。また、偏差演算部１１５では、偏差信号を検出電流異常信号生成部１１７に出力する。
【００５９】
検出電流異常信号生成部１１７は、偏差演算部１１３，１１５から出力される偏差が所定値より小さければ、正常であることを判断し、正常値信号を故障検出部１０３に出力し、その偏差が所定値より大きければ、故障と判断し、故障信号（異常信号）、例えば１を故障検出部１０３に出力する。
【００６０】
故障検出部１０３は、駆動電圧異常信号生成部１１２または検出電流異常信号生成部１１７から異常信号が出力されたとき故障と判断し、故障信号、例えば１を故障表示部１０４に出力する。
【００６１】
故障表示部１０４は、電流センサ２０６，２０７が故障かどうかを表示する装置であり、例えば、故障検出部１０３からの入力信号に基づいて点滅する発光ダイオードなどを設けたものである。その発光ダイオードは、故障検出部１０３からの信号がゼロのときには、点灯しない状態を保ち、故障検出部１０３からの入力が１のとき、点灯するようにすれば良い。それにより、発光ダイオードが点灯したとき、電流センサ２０６，２０７が故障と判断することができる。
【００６２】
図１１は、センサ故障検出のフローチャートである。舵角速度が２０ｄｅｇ／ｓより小さいかどうか判断する（ステップＳ２０）。舵角速度が２０ｄｅｇ／ｓより小さくないときは、リターンし再びステップＳ２０を実行する。舵角速度が２０ｄｅｇ／ｓより小さいときは、モータ回転角度θが０〜６０°、１８０〜２４０°の範囲にあるかどうか判断する（ステップＳ２１）。もし、この範囲にモータ回転角度がなければ、ステップＳ２２を実行する。もし、モータ回転角度θがこの範囲にあるならば、Ｖｕ＊＝Ｖｖ・（ｓｉｎθ／ｓｉｎ（θ−１２０°））を計算する（ステップＳ２３）。次にＩｕ＊＝Ｉｖ・（ｓｉｎθ／ｓｉｎ（θ−１２０°））を計算する（ステップＳ２４）。Ｖｗ＊＝Ｖｕ・（ｓｉｎ（θ＋１２０°）／ｓｉｎ（θ−１２０°））を計算し（ステップＳ２５），Ｉｗ＊＝Ｉｕ・（ｓｉｎ（θ＋１２０°）／ｓｉｎ（θ−１２０°））を計算し（ステップＳ２６）、Ｅｒｒ１＝（Ｖｕ−Ｖｕ＊）／Ｒ＋（Ｉｕ−Ｉｕ＊）とＥｒｒ２＝（Ｖｗ−Ｖｗ＊）／Ｒ＋（Ｉｗ−Ｉｗ＊）とを計算し（ステップＳ２７）、Ｅｒｒ＝Ｍａｘ（Ｅｒｒ１，Ｅｒｒ２）を計算し（ステップＳ２８）、そして故障判定する（ステップＳ２９）。
【００６３】
ステップＳ２１でＮｏならば、ステップＳ２２を実行し、θが６０〜１２０°、２４０〜３００°の範囲内にあるならば、Ｖｗ＊＝Ｖｕ・（ｓｉｎ（θ＋１２０°）／ｓｉｎθを計算し（ステップＳ３０）、Ｉｗ＊＝Ｉｕ・（ｓｉｎ（θ＋１２０°）／ｓｉｎθ）を計算し（ステップＳ３１）、Ｅｒｒ＝（Ｖｗ−Ｖｗ＊）／Ｒ＋（Ｉｗ−Ｉｗ＊）を計算し（ステップＳ３２）、故障判定をする（ステップＳ２９）、ステップＳ２２でＮｏならば、Ｖｕ＊＝Ｖｗ・（ｓｉｎθ／ｓｉｎ（θ＋１２０°））を計算し（ステップＳ３３）、Ｉｕ＊＝Ｉｗ・（ｓｉｎθ／ｓｉｎ（θ＋１２０°））を計算し（ステップＳ３４）、Ｅｒｒ＝（Ｖｕ−Ｖｕ＊）／Ｒ＋（Ｉｕ−Ｉｕ＊）を計算し（ステップＳ３５）、故障判定する（ステップＳ２９）。
【００６４】
このように、３相モータを正弦波通電で使用した場合の駆動電圧波形および電流波形は３相がそれぞれ１２０°ずつの位相差を持った正弦波となる。よってＵ相電流に対して１２０°分の位相を変更する係数を掛けてＷ相電流を推定した値と、検出されるＷ相電流を比較することで、センサにずれが生じているか否かの判定ができると考える。
【００６５】
ただし、推定するための係数はｓｉｎ（θ＋１２０°）／ｓｉｎ（θ）のようになり、θがゼロとなる角度では無限大の値となる等の問題があることからこれを回避するために、図１１に示すように角度により切り換えることで、推定する際の係数は１よりも小さい値となり、推定する際の誤差を低減することができる。
【００６６】
図１２は、他相推定によるセンサ故障量を示すグラフである。図１２（ａ）は、オフセットずれのときの電気角に対する３相電流の変化を示す。横軸は電気角を示し、縦軸は振幅を示す。曲線Ｃ４０はＵ相電流を示し、曲線Ｃ４１はＶ相電流を示し、曲線Ｃ４２はＷ相電流を示す。また、曲線Ｃ４３はＵ相推定電流を示し、曲線Ｃ４５はＷ相推定電流を示す。図１２（ｂ）は、電気角に対するずれ量を示すグラフである。図１２（ｃ）は、ゲインずれのときの電気角に対する３相電流の変化を示す。横軸は電気角を示し、縦軸は振幅を示す。曲線Ｃ５０はＵ相電流を示し、曲線Ｃ５１はＶ相電流を示し、曲線Ｃ５２はＷ相電流を示す。また、曲線Ｃ５３はＵ相推定電流を示し、曲線Ｃ５５はＷ相推定電流を示す。図１２（ｄ）は、電気角に対するずれ量を示すグラフである。
【００６７】
このように角度により推定相手を切り換えることで、図１２に示すようにずれ量が検出され、駆動電圧のずれ分と検出電流のずれ分をそれぞれ算出し、単位をそろえた上で合わせることで、電流センサのずれ量を検出している。このように検出されたずれをチェックし、ずれ量が閾値を越えた時間が規定時間連続した場合に故障であると判断するようになっている。
【００６８】
ただしこの手法では電圧・電流の位相が電気角に対して一致していることが前提となるが、操舵速度が速くなると、駆動電圧の位相が進んでしまうため、操舵速度が充分低い場合に限定して処理を行うようにしている。
【００６９】
次に、本発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を説明する。第２の実施形態では、図１で示した電動パワーステアリング装置の制御装置２２における駆動電圧監視部と検出電流監視部を後に述べるように変更した装置である。他の構成要素は同様なので説明を省略する。
【００７０】
第２の実施形態における駆動電圧監視部と検出電流監視部の説明をする。図１３に示すように駆動電圧監視部１２０は、電流センサ２０６，２０７の配置されている各々の相の駆動電圧の１周期分のデータの最大値および最小値を検出する電圧最大値最小値検出部１２１，１２２と、電圧最大値最小値検出部１２１，１２２により検出された最大値および最小値から駆動電圧の異常信号を生成する駆動電圧異常信号生成部１２３とから成り、検出電流監視部１２４は、電流センサ２０６，２０７により検出される各々の相の検出電流の１周期分のデータの最大値および最小値を検出する電流最大値最小値検出部１２５，１２６と、電流最大値最小値検出部１２５，１２６により検出された最大値および最小値から検出電流の異常信号を生成する検出電流異常信号生成部１２７と、から成る。
【００７１】
駆動電圧監視部１２０は、２軸３相変換部２１３からのＵ相電圧を電圧最大値最小値検出部１２１に入力し、駆動電圧の１周期分のデータの最大値および最小値を検出し、それらの値を駆動電圧異常信号生成部１２３に出力する。駆動電圧異常信号生成部１２３では、最大値最小値を用いてオフセットずれと振幅ずれを算出し、オフセットずれの値が所定値以上の時、あるいは、振幅ずれの値が所定値以上の時には異常信号を故障検出部１０３に出力する。また、２軸３相変換部２１３からのＷ相電圧を電圧最大値最小値検出部１２２に入力し、駆動電圧の１周期分のデータの最大値および最小値を検出し、そららの値を駆動電圧異常信号生成部１２３に出力する。駆動電圧異常信号生成部１２３では、最大値最小値を用いてオフセットずれと振幅ずれを算出し、オフセットずれの値が所定値以上の時、あるいは、振幅ずれの値が所定値以上の時には異常信号を故障検出部１０３に出力する。
【００７２】
検出電流監視部１２４は、電流センサ２０７からのＵ相電流を電流最大値最小値検出部１２５に入力し、検出電流の１周期分のデータの最大値および最小値を検出し、それらの値を検出電流異常信号生成部１２７に出力する。検出電流異常信号生成部１２７では、最大値最小値を用いてオフセットずれと振幅ずれを算出し、オフセットずれの値が所定値以上の時、あるいは、振幅ずれの値が所定値以上の時には異常信号を故障検出部１０３に出力する。また、電流センサ２０６からのＷ相電流を電流最大値最小値検出部１２６に入力し、電流センサ２０６の１周期分のデータの最大値および最小値を検出し、それらの値を検出電流異常信号生成部１２７に出力する。検出電流異常信号生成部１２７では、最大値最小値を用いてオフセットずれと振幅ずれを算出し、オフセットずれの値が所定値以上の時、あるいは、振幅ずれの値が所定値以上の時には異常信号を故障検出部１０３に出力する。
【００７３】
図１４は、駆動電圧異常信号生成部１２３と検出電流異常信号生成部１２４での最大値・最小値からの電流センサ２０６，２０７のオフセットずれとゲインずれの検出の原理を示すグラフである。図１４（ａ）は、オフセットずれでの電流、あるいは電圧の変化を示す。曲線Ｃ６０はＵ相電流あるいは電圧であり、曲線Ｃ６１はＷ相電流あるいは電圧である。横軸は電気角である、縦軸は振幅を示す。オフセットずれはＵ相電流あるいは電圧の最大値ＭＡＸ１０と最小値ＭＩＮ１０の中央値のゼロからのずれとして求められる。また、オフセットずれはＷ相電流あるいは電圧の最大値ＭＡＸ１１と最小値ＭＩＮ１１の中央値のゼロからのずれとして求められる。図１４（ｂ）は、ゲインずれでの電流、あるいは電圧の変化を示す。曲線Ｃ７０はＵ相電流あるいは電圧であり、曲線Ｃ７１はＷ相電流あるいは電圧である。横軸は電気角である、縦軸は振幅を示す。ゲインずれはＵ相電流あるいは電圧の最大値ＭＡＸ２０と最小値ＭＩＮ２０から求まる振幅のＷ相電圧あるいは電流の最大値ＭＡＸ２１と最小値ＭＩＮ２１から求まる振幅の差として求められる。
【００７４】
故障検出部１０３は、駆動電圧異常信号生成部１２３または検出電流異常信号生成部１２７から異常信号が入力されたときは故障と判断し、故障信号、例えば１を故障表示部１０４に出力する。それにより、故障表示部１０４の発光ダイオードが点灯したとき、電流センサ２０６，２０７が故障と判断することができる。
【００７５】
図１５は、センサ故障検出のフローチャートである。舵角速度が５ｄｅｇ／ｓ以上かどうか判断する（ステップＳ４０）。舵角速度が５ｄｅｇ／ｓより小さいときは、リターンしステップＳ４０を実行する。舵角速度が５ｄｅｇ／ｓ以上のときは、電気角１周期分データ収集したかどうか判断する（ステップＳ４１）。もし、１周期分のデータを収集していない場合は、継続してＵ相電圧Ｖｕの最大値ＶｕＭＡＸと最小値ＶｕＭＩＮを検出し（ステップＳ４２）、Ｗ相電圧Ｖｗの最大値ＶｗＭＡＸと最小値ＶｗＭＩＮを検出し（ステップＳ４３）、Ｕ相電流Ｉｕの最大値ＩｕＭＡＸと最小値ＩｕＭＩＮを検出し（ステップＳ４４）、Ｗ相電流Ｉｗの最大値ＩｗＭＡＸと最小値ＩｗＭＩＮを検出する（ステップＳ４５）。ステップＳ４１で電気角１周期分データ収集したならば、Ｕ相電圧Ｖｕの最大値ＶｕＭＡＸと最小値ＶｕＭＩＮを確定し（ステップＳ４６）、Ｗ相電圧Ｖｗの最大値ＶｗＭＡＸと最小値ＶｗＭＩＮを確定し（ステップＳ４７）、Ｕ相電流Ｉｕの最大値ＩｕＭＡＸと最小値ＩｕＭＩＮを確定し（ステップＳ４８）、Ｗ相電流Ｉｗの最大値ＩｗＭＡＸと最小値ＩｗＭＩＮを確定する（ステップＳ４９）。次に、Ｕ相オフセットずれＵｏｆｆｓｅｔ＝｛（ＩｕＭＡＸ＋ＩｕＭＩＮ）−（ＶｕＭＡＸ＋ＶｕＭＩＮ）／Ｒ｝／２を計算し（ステップＳ５０）、Ｗ相オフセットずれＷｏｆｆｓｅｔ＝｛（ＩｗＭＡＸ＋ＩｗＭＩＮ）−（ＶｗＭＡＸ＋ＶｗＭＩＮ）／Ｒ｝／２を計算し（ステップＳ５１）、電圧ゲインずれＶｐｐｅｒｒ＝｛ＶｕＭＡＸ−ＶｕＭＩＮ）−（ＩｗＭＡＸ−ＩｗＭＩＮ）｝／２を計算し（ステップＳ５２）、電流ゲインずれＩｐｐｅｒｒ＝｛（ＩｕＭＡＸ−ＩｕＭＩＮ）−（ＩｗＭＡＸ−ＩｗＭＩＮ）｝／２を計算し（ステップＳ５３）、ゲインずれＰｐｅｒｒ＝Ｖｐｐ／Ｒ＋Ｉｐｐｅｒｒを計算し（ステップＳ５４）、故障判定する（ステップＳ５５）。
【００７６】
このようにして確実に電流センサの故障を検知することができる。
【００７７】
次に、本発明の第３の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を説明する。第３の実施形態では、図１で示した電動パワーステアリング装置の制御装置２２における駆動電圧監視部と検出電流監視部を後に述べるように変更した装置である。他の構成要素は同様なので説明を省略する。
【００７８】
図１６は第３の実施形態での駆動電圧監視部と検出電流監視部を示した図である。第３の実施形態での駆動電圧監視部は、第１の駆動電圧監視部１３０と第２の駆動電圧監視部１３１から成り、検出電流監視部は、第１の検出電流監視部１３２と第２の検出電流監視部１３３から成り、第１の駆動電圧監視部１３０は、いずれかの相の駆動電圧とモータの回転角度から他の相の電圧を推定する電圧推定部１０９，１１１と、他の相の駆動電圧と電圧推定部１０９，１１１により推定される推定電圧を比較して駆動電圧の異常信号を生成する第１の駆動電圧異常信号生成部１１２とから成り、第２の駆動電圧監視部１３１は、電流センサ２０６，２０７の配置されている各々の相の駆動電圧の１周期分のデータの最大値および最小値を検出する電圧最大値最小値検出部１２１，１２２と、電圧最大値最小値検出部１２１，１２２により検出された最大値および最小値から駆動電圧の異常信号を生成する第２の駆動電圧異常信号生成部１２３とから成り、第１の検出電流監視部１３２は、いずれかの相の検出電流とモータの回転角度から他の相の電流を推定する電流推定部１１４，１１６と、他の相の検出電流と電流推定部１１４，１１６により推定される推定電流を比較して検出電流の異常信号を生成する第１の検出電流異常信号生成部１１７とから成り、第２の検出電流監視部１３３は、電流センサ２０６，２０７により検出される各々の相の検出電流の１周期分のデータの最大値および最小値を検出する電流最大値最小値検出部１２５，１２６と、電流最大値最小値検出部１２５，１２６により検出された最大値および最小値から検出電流の異常信号を生成する第２の検出電流異常信号生成部１２７と、から成り、回転数に応じて第１の駆動電圧監視部１３０と第１の検出電流監視部１３２と、第２の駆動電圧監視部１３１と第２の検出電流監視部１３３とを切り換える切換部１３４，１３５を備えた。
【００７９】
この構成において、第１の駆動電圧監視部１３０と第１の検出電流監視部１３２は、第１の実施形態での駆動電圧監視部１０１と検出電流監視部１０２の構成と同様であり、また、第２の駆動電圧監視部１３１と第２の検出電流監視部１３３は、第２の実施形態での駆動電圧監視部１２０と検出電流監視部１２４の構成と同様であるので符号を同じにして説明を省略し、切換部１３４，１３５について説明する。
【００８０】
切換部１３４，１３５は、回転速度算出部２０８からの角速度信号ωを入力し、その角速度信号ωが所定の角速度（例えば、２０ｄｅｇ／ｓ）以下のときには、第１の駆動電圧監視部１３０と第１の検出電流監視部１３２に切り換え、第１の実施形態で説明したように故障検知を行う。また、所定の角速度より大きいときは、第２の駆動電圧監視部１３１と第２の検出電流監視部１３３に切り換え、第２の実施形態で説明したように故障検知を行う。
【００８１】
これにより、第１の実施形態での故障検知では操舵速度が充分低い場合以外では位相ずれの影響により誤検出してしまい、第２の実施形態での回転していない場合などでの１周期分のデータが取得できないことによる検出できなくなってしまうということを解消できる。すなわち、モータの回転速度が低い場合（ハンドル上２０ｄｅｇ／ｓｅｃ以下）には第１の駆動電圧監視部１３０と第１の検出電流監視部１３２により検出し、回転速度が高い場合（ハンドル上５ｄｅｇ／ｓｅｃ以上）には第２の駆動電圧監視部１３１と第２の検出電流監視部１３３により検出する。これにより、すべての回転速度において検出が可能となる。ハンドル上、５ｄｅｇ／ｓｅｃ〜２０ｄｅｇ／ｓｅｃの間では、第１、第２両方で監視し、故障検出中に切り替えが起こり、故障検出の時間が長くなることを防止している。
【００８２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、次の効果を奏する。
【００８３】
目標電流と実電流が一致するように電流制御が働き、目標電流と実電流が一致している場合においては、駆動電圧監視手段により検出される異常信号により故障が判定され、一方、検出トルクの脈動が無くなるように目標電流が設定され、モータを駆動する電圧に異常信号が現れない場合は、検出電流監視手段により検出される異常信号により故障が判定されるので、電動パワーステアリング装置における電動パワーステアリング装置制御の効き具合（不感帯かどうか、車速応動による制御の強弱）によらず、すべてのシチュエーションにおいて故障検出が可能となる。また、電流により検出される量と電圧により検出される量の単位を統一して合わせることにより、電流センサの故障量を推定することができ、センサの故障の程度に合わせたアクションをとることができる。
【００８４】
また、検出電流監視手段を２相の検出電流から算出される信号を用いて構成していることにより、３個目の電流センサを用いずに済み、コスト高になることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の機械的機構の要部と電気系の具体的構成を示す図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図３におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】電流制御部のブロック構成図である。
【図６】電流センサが故障した場合の３相２軸変換前後の波形を示すグラフである。
【図７】電動パワーステアリング装置での制御を説明する模式図である。
【図８】電流センサの故障している分の駆動電圧に現れる割合と検出電流に現れる割合を示す図である。
【図９】モータの抵抗値の算出方法の手順を示す図である。
【図１０】第１の実施形態での駆動電圧監視部と検出電流監視部のブロック構成図である。
【図１１】第１の実施形態での電流センサ故障検出フローチャートである。
【図１２】第１の実施形態での電流センサ故障量の検出を説明するグラフである。
【図１３】第２の実施形態での駆動電圧監視部と検出電流監視部のブロック構成図である。
【図１４】第２の実施形態での電流センサ故障量の検出を説明するグラフである。
【図１５】第２の実施形態での電流センサ故障検出フローチャートである。
【図１６】第３の実施形態での駆動電圧監視部と検出電流監視部のブロック構成図である。
【図１７】従来の電動パワーステアリング装置の制御装置のブロック構成図である。
【符号の説明】
１０ 電動パワーステアリング装置
１１ ステアリングホイール
１２ ステアリング軸
１８ 動力伝達機構
１９ ブラシレスモータ
２０ 操舵トルク検出部
２０ｄ 舵角センサ
２２ 制御装置
２３ モータ回転角検出部（角度センサ）
１００ 電流制御部
１０１ 駆動電圧監視部
１０２ 検出電流監視部
１０３ 故障検出部
１０４ 故障表示部
２０６ 電流センサ
２０７ 電流センサ

Claims (4)

1. 操舵トルクに基づき目標電流を決定する目標電流決定手段と、アシストトルクを発生する３相ブラシレスモータと、前記３相ブラシレスモータの３相のうち２相の電流を検出する電流センサと、前記２相の電流から残る１相の電流を算出する演算手段と、前記３相ブラシレスモータの回転角度を検出する角度センサと、前記回転角度と検出された電流と前記目標電流に基づきモータ電流制御信号を生成する電流制御手段と、前記３相ブラシレスモータの駆動電圧を監視する駆動電圧監視手段と、前記３相ブラシレスモータの検出駆動電流を監視する検出電流監視手段と、を備える電動パワーステアリング装置において、
   前記駆動電圧監視手段に入力される駆動電圧から第１故障検知電流を算出し、前記検出電流監視手段に入力される電流から第２故障検知電流を算出し、前記第１故障検知電流と前記第２故障検知電流との和により前記電流センサの故障を判定する故障検出手段を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記駆動電圧監視手段は、いずれかの相の駆動電圧とモータの回転角度から他の相の電圧を推定する電圧推定手段と、前記他の相の駆動電圧と前記電圧推定手段により推定される推定電圧を比較して駆動電圧の異常信号を生成する駆動電圧異常信号生成手段とから成り、
   前記検出電流監視手段は、いずれかの相の検出電流とモータの回転角度から他の相の電流を推定する電流推定手段と、前記他の相の検出電流と電流推定手段により推定される推定電流を比較して検出電流の異常信号を生成する検出電流異常信号生成手段とから成ることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記駆動電圧監視手段は、前記電流センサの配置されている各々の相の駆動電圧の１周期分のデータの最大値および最小値を検出する電圧最大値最小値検出手段と、前記電圧最大値最小値検出手段により検出された前記最大値および前記最小値から駆動電圧の異常信号を生成する駆動電圧異常信号生成手段とから成り、
   前記検出電流監視手段は、前記電流センサにより検出される各々の相の検出電流の１周期分のデータの最大値および最小値を検出する電流最大値最小値検出手段と、前記電流最大値最小値検出手段により検出された前記最大値および前記最小値から検出電流の異常信号を生成する検出電流異常信号生成手段と、から成ることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記駆動電圧監視手段は、第１の駆動電圧監視手段と第２の駆動電圧監視手段から成り、前記検出電流監視手段は、第１の検出電流監視手段と第２の検出電流監視手段から成り、
   前記第１の駆動電圧監視手段は、いずれかの相の駆動電圧とモータの回転角度から他の相の電圧を推定する電圧推定手段と、前記他の相の駆動電圧と前記電圧推定手段により推定される推定電圧を比較して駆動電圧の異常信号を生成する第１の駆動電圧異常信号生成手段とから成り、
   前記第２の駆動電圧監視手段は、前記電流センサの配置されている各々の相の駆動電圧の１周期分のデータの最大値および最小値を検出する電圧最大値最小値検出手段と、前記電圧最大値最小値検出手段により検出された前記最大値および前記最小値から駆動電圧の異常信号を生成する第２の駆動電圧異常信号生成手段とから成り、
   前記第１の検出電流監視手段は、いずれかの相の検出電流とモータの回転角度から他の相の電流を推定する電流推定手段と、前記他の相の検出電流と前記電流推定手段により推定される推定電流を比較して検出電流の異常信号を生成する第１の検出電流異常信号生成手段とから成り、
   前記第２の検出電流監視手段は、前記電流センサにより検出される各々の相の検出電流の１周期分のデータの最大値および最小値を検出する電流最大値最小値検出手段と、前記電流最大値最小値検出手段により検出された前記最大値および前記最小値から検出電流の異常信号を生成する第２の検出電流異常信号生成手段と、から成り、
   回転数に応じて前記第１の駆動電圧監視手段と前記第１の検出電流監視手段と、前記第２の駆動電圧監視手段と前記第２の検出電流監視手段とを切り換える切換手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。

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