JP6439631B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

従来から、２系統の巻線を含む二重冗長構成の電動モータと、２系統の巻線のそれぞれを通電させる駆動回路を備える電動パワーステアリング装置が知られている。これにより、１系統の巻線に断線等の異常が発生した場合であっても、残り１系統の巻線で電動パワーステアリング装置における操舵力のアシストを継続することができる。

特開２０１４−２０１１９９号公報

ところで、電動モータの１系統の巻線に異常が発生した場合、残り１系統の巻線のみで操舵力のアシストを行う必要があるため、２系統の巻線の双方がより高い出力（望ましくは、設計上のアシストトルクの最大値）で駆動可能であることが望ましい。

しかしながら、電動モータにおける２系統の巻線の双方がより高い出力で駆動可能な構成を採用すると、駆動回路が電動モータの２系統の巻線のそれぞれに供給可能な出力を増加させる必要がある。従って、駆動回路で想定される発熱量が増加し、かかる発熱量の増加に対応する放熱構造や冷却構造を実装するために、駆動回路を含む電動パワーステアリング装置が大型化してしまうおそれがある。

そこで、上記課題に鑑み、駆動回路から操舵力をアシストする電動モータの２系統の巻線のそれぞれに供給可能な出力を増加させることなく、電動モータの２系統の巻線の何れかに異常が発生した場合における電動モータの高出力化を実現することが可能な電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、一実施形態において、電動パワーステアリング装置は、
２系統の巻線を含み、操舵力をアシストする電動モータと、前記２系統の巻線のうちの一方の系統の巻線を駆動する第１駆動回路と、前記２系統の巻線のうちの他方の系統の巻線を駆動する第２駆動回路と、を備える電動パワーステアリング装置であって、
各前記２系統の巻線の両端間を分割した複数の区間のそれぞれに並列接続される複数のバイパスリレーを備える。

本実施の形態によれば、駆動回路から操舵力をアシストする電動モータの２系統の巻線のそれぞれに供給可能な出力を増加させることなく、電動モータの２系統の巻線の何れかに異常が発生した場合における電動モータの高出力化を実現することが可能な電動パワーステアリング装置を提供することができる。

電動パワーステアリング装置を含む車両用操舵装置の構成の一例を概略的に示す図である。 電動パワーステアリング装置の基本的な制御態様の一例を説明する図である。 電動パワーステアリング装置における電力供給系の構成の一例を示す図である。 アシストモータの構成の一例を、第１インバータ及び第２インバータとアシストモータとの間の接続態様と共に示す図である。 バイパスリレーの配置態様の一例を概略的に示す図である。 バイパスリレー制御部によるバイパスリレーの制御態様の一例を説明する図である。 第１系統の巻線に異常が発生した場合おける第１系統の巻線の通電状態の一例を表す図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置２０を含む車両用操舵装置１０の構成の一例を概略的に示す図である。車両用操舵装置１０は、運転者が操作するステアリングホイール１１を含むステアリングコラム１２を備える。ステアリングコラム１２は、ステアリングホイール１１の回転軸となるステアリングシャフト１４を回転可能に支持する。ステアリングシャフト１４は、ゴムカップリング１３等を介して中間シャフト（インターミディエイトシャフト）１６に接続される。中間シャフト１６はピニオンシャフト（出力軸）に接続され、ステアリングギアボックス３１内でピニオンシャフトのピニオン１７がステアリングラック（ラックバー）１８に噛合される。ステアリングラック１８の両端には、それぞれタイロッド１９の一端が接続されると共に各タイロッド１９の他端にはナックルアーム等（図示せず）を介して転舵輪（図示せず）が接続されている。また、中間シャフト１６又はステアリングシャフト１４には、ステアリングホイール１１の操舵角に応じた信号を発生する舵角センサ２６や、ステアリングシャフト１４に付与される操舵トルクに応じた信号を発生するトルクセンサ１５が設けられる。

尚、トルクセンサ１５は、例えば、トーションバーで結合された中間シャフト１６（入力軸）とピニオンシャフト（出力軸）にそれぞれ設けられ、これらの軸の回転角度差に基づいてトルクを検出する計２個のレゾルバセンサから構成されてもよい。また、図１に示す車両用操舵装置１０の構成はあくまで一例であり、車両用操舵装置１０の構成自体は、電動パワーステアリング装置２０を備える限り、任意であってよい。

電動パワーステアリング装置２０は、操舵補助用のアクチュエータ２２（以下、アシストモータ２２と称する）を含む。アシストモータ２２は、例えば３相ブラシレスモータで構成されてよい。アシストモータ２２は、ステアリングギアボックス３１内にステアリングラック１８と同軸に設けられてよい。例えば、アシストモータ２２は、ボールねじナットを介してステアリングラック１８に噛合されてよい。アシストモータ２２は、その駆動力によりステアリングラック１８の移動を助勢する。即ち、アシストモータ２２の作動時、ロータの回転によりボールねじナットが回転し、これにより、ステアリングラック１８を軸方向に移動（助勢）させる。電動パワーステアリング装置２０の機械的な構成自体は、アシストモータ２２の配置場所を含め、任意であってよい。例えば、アシストモータ２２は、ステアリングシャフト（ピニオンシャフト等）に噛合されてもよいし、油圧装置を介して助成力を伝達してもよい。電動パワーステアリング装置２０のアシストモータ２２は、後述のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）８０（図２?図４参照）により制御される。アシストモータ２２の制御態様については、後述する。

図２は、電動パワーステアリング装置２０の基本的な制御態様の一例を説明する図である。電動パワーステアリング装置２０は、以下で説明する各種制御を行うＥＣＵ８０を含む。ＥＣＵ８０は、マイコン８１（図３参照）等によって構成されており、例えば、ＣＰＵ、制御プログラムを格納するＲＯＭ、演算結果等を格納する読書き可能なＲＡＭ、タイマ、カウンタ、入力インターフェイス、及び出力インターフェイス等を有する。

ＥＣＵ８０は、操舵システムを統括する単一のＥＣＵにより実現されてもよいし、２つ以上のＥＣＵにより協動して実現されてもよい。ＥＣＵ８０には、以下で説明する各種制御を実現するための情報ないしデータが入力される。例えば、ＥＣＵ８０には、トルクセンサ１５、回転角センサ２４、舵角センサ２６、車速センサ（不図示）等から各種のセンサ値が所定周期毎に入力されてよい。また、ＥＣＵ８０には、後述するＵ−Ｖ、Ｖ−Ｗ及びＷ−Ｕ通電経路のそれぞれに流れる電流を検出する電流センサ（不図示）が内蔵或いは接続される。また、ＥＣＵ８０には、制御対象としてアシストモータ２２が接続されている。

ＥＣＵ８０は、トルクセンサ１５や回転角センサ２４等の出力信号に基づき、アシストモータ２２で発生させるべきアシストトルク（アシスト力）に関する目標値を決定する。アシストトルクに関する目標値は、電流や電圧等を含む任意の物理量であってよく、例えば、アシストモータ２２に印加するアシストモータ電流値（モータ駆動デューティ）であってよい。また、アシストトルクに関する目標値は、任意の態様で決定されてもよい。例えば、アシストトルクに関する目標値は、運転者による操舵トルクの増加に応じてアシストトルクが大きくなるように決定され、車速が大きい場合は小さい場合よりアシストトルクが小さくなるように決定されてもよい。また、アシストモータ２２に印加されるアシストモータ電流値は、アシストモータ２２（ロータ）の回転角度を検出する回転角センサ２４の出力信号に基づいてフィードバック制御されてよい。

図３は、電動パワーステアリング装置２０に係る電力供給系の構成の一例を示す図である。

ＥＣＵ８０は、第１インバータ７１、第２インバータ７２、第１スイッチ７３、第２スイッチ７４、開放リレー７１ｕ，７１ｖ，７１ｗ，７２ｕ，７２ｖ，７２ｗ，マイコン８１、第１プリドライバＩＣ８２、第２プリドライバＩＣ８３、電源回路８４等を含む。

図３に示すように、アシストモータ２２には、第１インバータ７１及び第２インバータ７２が並列に接続される。第１インバータ７１及び第２インバータ７２は、それぞれ、アシストモータ２２に含まれる２系統の巻線（図４参照）のそれぞれを通電させるための駆動回路の一例である。第１インバータ７１及び第２インバータ７２は、それぞれ、電源電圧（＋Ｂ）に接続される。

尚、電源電圧は、車載バッテリやオルタネータ等であってよい。

第１インバータ７１は、６個のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６で構成される３相ブリッジ回路を含む。スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６は、トランジスタ等の任意のスイッチング素子であってよい。第１インバータ７１に印加される直流電流は、３相ブリッジ回路により３相交流電力に変換される。第１インバータ７１のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６は、マイコン８１（後述する駆動制御部８１１）及び第１プリドライバＩＣ８２により制御される。

同様に、第２インバータ７２は、６個のスイッチング素子Ｓ７〜Ｓ１２で構成される３相ブリッジ回路を含む。スイッチング素子Ｓ７〜Ｓ１２は、トランジスタ等の任意のスイッチング素子であってよい。第２インバータ７２に印加される直流電流は、３相ブリッジ回路により３相交流電力に変換される。第２インバータ７２のスイッチング素子Ｓ７〜Ｓ１２は、マイコン８１（駆動制御部８１１）及び第２プリドライバＩＣ８３により制御される。

ここで、図４は、アシストモータ２２の構成の一例を、第１インバータ７１及び第２インバータ７２とアシストモータ２２との間の接続態様と共に示す図である。

尚、図４において、一対の端子Ｕ１は、互いに電気的に接続されており、一対の端子Ｖ１は、互いに電気的に接続されており、一対の端子Ｗ１は、互いに電気的に接続されている。同様に、図４において、一対の端子Ｕ２は、互いに電気的に接続されており、一対の端子Ｖ２は、互いに電気的に接続されており、一対の端子Ｗ２は、互いに電気的に接続されている。

アシストモータ２２は、図４に示すように、２系統の巻線（２重巻構成）を有する。具体的には、アシストモータ２２は、互いに独立した第１系統の巻線と第２系統の巻線とを含む。例えば、第１系統の巻線と第２系統の巻線とは、それぞれ、アシストモータ２２のステータに巻回される。

尚、巻線の巻き方は、任意であり、例えば集中巻、分布巻ないし重ね巻のような巻き方が採用されてもよい。

第１系統の巻線は、第１インバータ７１を介して通電されるＵ相コイルＵ−Ｖ−１と、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−１と、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−１とを含む。第２系統の巻線は、第２インバータ７２を介して通電されるＵ相コイルＵ−Ｖ−２と、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−２と、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−２とを含む。

尚、図４に示す例では、第１系統の巻線と第２系統の巻線は、それぞれ、スター結線で構成されているが、デルタ結線のような他の構成であってもよい。また、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−１、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−１、及び、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−２、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−２は、全て同一の特性（例えばインダクタンス等）のコイルから形成されてよい。以下では、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−１、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−１、及び、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−２、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−２は、全て同一の特性のコイルである前提で説明を続ける。

図４に示す構成によれば、第１インバータ７１及び第２インバータ７２がアシストモータ２２に並列に接続されているので、第１インバータ７１及び第２インバータ７２のうちのいずれか一方を作動させるだけで、アシストモータ２２を作動させることができる。また、図４に示す構成によれば、第１インバータ７１及び第２インバータ７２は、双方が同時に作動することも可能である。

第１インバータ７１及び第２インバータ７２は、好ましくは、同一の定格であり、それぞれが、単独でアシストトルクの最大値（設計で意図される最大値）の半分（５０％）を発生させることができる能力を備える。即ち、第１インバータ７１及び第２インバータ７２は、双方が作動する時に、アシストトルクの最大値（１００％）を発生させることができる。また、アシストトルクの最大値は、アシストトルクに関する目標値の取りうる最大値に対応する。以下では、第１インバータ７１及び第２インバータ７２が同一の定格であり、単独でアシストトルクの最大値の半分（５０％）を発生させることができる能力を備えることを前提に説明を続ける。

図３に戻り、第１スイッチ７３は、第１インバータ７１と電源電圧の間に設けられる。第１スイッチ７３は、図３に示すように、リレー式のスイッチ（機械式のスイッチ）であってよく、或いは、トランジスタ等のような半導体のスイッチング素子であってもよい。

第２スイッチ７４は、第２インバータ７２と電源電圧の間に設けられる。第２スイッチ７４は、図３に示すように、リレー式のスイッチ（機械式のスイッチ）であってよく、或いは、トランジスタ等のような半導体のスイッチング素子であってもよい。

第１スイッチ７３及び第２スイッチ７４は、第１インバータ７１及び第２インバータ７２に対応して、電源電圧に並列に接続される。

尚、第１スイッチ７３及び第２スイッチ７４の開閉状態は、マイコン８１により制御される。また、第１スイッチ７３及び第２スイッチ７４は、省略されてもよい。また、第１インバータ７１及び第２インバータ７２と電源電圧の間には、任意的な構成としてＤＣ−ＤＣコンバータ９０が接続されてもよい。ＤＣ−ＤＣコンバータ９０は、電源電圧を昇圧して、第１インバータ７１及び第２インバータ７２に出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ９０の構成は、任意であってよく、例えば同期整流型の非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータであってよい。

開放リレー７１ｕ，７１ｖ，７１ｗは、第１インバータ７１とアシストモータ２２の間に設けられ、第１インバータ７１からアシストモータ２２への通電を遮断することが可能な機械式リレーである。開放リレー７１ｕ，７１ｖ，７１ｗは、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６の故障等に起因してアシストモータ２２への通電停止が不能となった場合に、マイコン８１から出力される開放指令に応じて開放される。

開放リレー７２ｕ，７２ｖ，７２ｗは、第２インバータ７２とアシストモータ２２の間に設けられ、第２インバータ７２からアシストモータ２２への通電を遮断することが可能な機械式リレーである。開放リレー７２ｕ，７２ｖ，７２ｗは、スイッチング素子Ｓ７〜Ｓ１２の故障等に起因してアシストモータ２２への通電停止が不能となった場合に、マイコン８１から出力される開放指令に応じて開放される。

マイコン８１は、ＥＣＵ８０における主たる制御手段であり、各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより各種制御処理を実現することができる。マイコン８１は、駆動制御部８１１、異常判定部８１２、バイパスリレー制御部８１３を含む。

なお、駆動制御部８１１、異常判定部８１２、バイパスリレー制御部８１３は、ＣＰＵ上で１つ以上の対応するプログラムを実行することにより実現される。

駆動制御部８１１は、第１インバータ７１及び第２インバータ７２の駆動制御を実行する。具体的には、駆動制御部８１１は、上述の如く、アシストトルクに関する目標値を決定し、第１プリドライバＩＣ８２及び第２プリドライバＩＣ８３に駆動指令を出力する。

第１インバータ７１だけでアシストモータ２２を作動させる場合、駆動制御部８１１は、上述の如くアシストモータ２２で発生させるべきアシストトルクに関する目標値を決定すると、第１スイッチ７３をオンとし且つ第２スイッチ７４をオフとすると共に、第１プリドライバＩＣ８２を介して、目標値に対応するスイッチングパターンをスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に印加する。かかるスイッチングパターンがスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に印加されると、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６がスイッチングパターンに従ってオン／オフし、Ｕ−Ｖ、Ｖ−Ｗ及びＷ−Ｕの各通電状態が順次切り替わる。

また、第２インバータ７２だけでアシストモータ２２作動させる場合、駆動制御部８１１は、上述の如くアシストモータ２２で発生させるべきアシストトルクに関する目標値を決定すると、第１スイッチ７３をオフとし且つ第２スイッチ７４をオンとすると共に、第２プリドライバＩＣ８３を介して、目標値に対応するスイッチングパターンをスイッチング素子Ｓ７〜Ｓ１２に印加する。かかるスイッチングパターンがスイッチング素子Ｓ７〜Ｓ１２に印加されると、スイッチング素子Ｓ７〜Ｓ１２がスイッチングパターンに従ってオン／オフし、Ｕ−Ｖ、Ｖ−Ｗ及びＷ−Ｕの各通電状態が順次切り替わる。

また、第１インバータ７１及び第２インバータの双方でアシストモータ２２を作動させる場合、駆動制御部８１１は、第１スイッチ７３をオンとし且つ第２スイッチ７４をオンとすると共に、アシストトルクに関する目標値を決定し、その目標値を所定比率で分配した分配目標値を、第１プリドライバＩＣ８２及び第２プリドライバＩＣ８３に与える。例えば、第１インバータ７１及び第２インバータ７２を１：９の比率で作動させる場合、目標値の１０％に対応するスイッチングパターンをスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に印加すると共に、目標値の９０％に対応するスイッチングパターンをスイッチング素子Ｓ７〜Ｓ１２に印加する。この際、第１インバータ７１に係るＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路を流れる電流と、第２インバータ７２に係るＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路を流れる電流とは、互いに独立して流されるが、これらが協動して回転磁界を形成する。これにより、全体として、目標値の１００％が実現されるような通電が実行される。

異常判定部８１２は、第１系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−１、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−１）及び第２系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−２、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−２）における異常（断線等の非導通状態）の有無を判定する。異常判定部８１２は、駆動制御部８１１から第１インバータ７１（第１プリドライバＩＣ８２）に出力される駆動指令と電流センサの検出値に基づき、第１系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−１、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−１）が導通しているか否かを判定する。異常判定部８１２は、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１が導通していない場合、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１に異常があると判定し、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−１が導通していない場合、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−１に異常があると判定し、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−１が導通していない場合、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−１に異常があると判定する。また、異常判定部８１２は、駆動制御部８１１から第２インバータ７２（第２プリドライバＩＣ８３）に出力される駆動指令と電流センサの検出値に基づき、第２系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−２、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−２）が導通しているか否かを判定する。異常判定部８１２は、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２が導通していない場合、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２に異常があると判定し、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−２が導通していない場合、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−２に異常があると判定し、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−２が導通していない場合、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−２に異常があると判定する。

バイパスリレー制御部８１３は、バイパスリレー８５，８６（図５参照）の開閉状態を制御する。以下、図５を参照して、バイパスリレー８５，８６及びバイパスリレー制御部８１３について説明する。

図５は、バイパスリレー８５，８６の配置態様の一例を示す図である。

なお、本例と同様、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−１，Ｖ−Ｗ−２及びＷ相コイルＷ−Ｕ−１，Ｗ−Ｕ−２についても同様の配置態様でバイパスリレー８５（バイパスリレー８５ｖｗ１，８５ｖｗ２、及びバイパスリレー８５ｗｕ１，８５ｗｕ２）と、バイパスリレー８６（バイパスリレー８６ｖｗ１，８６ｖｗ２、及びバイパスリレー８６ｗｕ１，８６ｗｕ２）が設けられる。また、図中にて、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１、及びＵ相コイルＵ−Ｖ−２は、便宜上、直列接続される第１Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１１並びに第２Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１２、及び直列接続される第１Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２１並びに第２Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２２に分割されているが、実際に分割されていることを意味しない。即ち、第１Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１１及び第２Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１２は、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１の全区間を任意の分割点で２分割した各区間部分を意味し、第１Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２１及び第２Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２２についても同様である。また、本実施形態では、第１Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１１と第２Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１２は、同一の特性（インダクタンス等）を有し、第１Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２１と第２Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２２は、同一の特性（インダクタンス等）を有する前提で説明を行う。

バイパスリレー８５は、バイパスリレー８５ｕｖ１，８５ｕｖ２を含む。

バイパスリレー８５ｕｖ１は、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１のうち、Ｕ１端子側に位置する第１Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１１の両端間に並列接続される常開型のリレーである。バイパスリレー８５ｕｖ１は、バイパスリレー制御部８１３からの閉成指令に応じて、閉成状態（ＯＮ状態）に移行することで、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１のうちの第１Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１１の部分に流れる電流をバイパスさせることができる。

バイパスリレー８５ｕｖ２は、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１のうち、Ｖ１端子側に位置する第２Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１２の両端間に並列接続される常開型のリレーである。バイパスリレー８５ｕｖ２は、バイパスリレー制御部８１３からの閉成指令に応じて、閉成状態（ＯＮ状態）に移行することで、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１のうちの第２Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１２の部分に流れる電流をバイパスさせることができる。

バイパスリレー８６は、バイパスリレー８６ｕｖ１，８６ｕｖ２を含む。

バイパスリレー８６ｕｖ２は、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２のうち、Ｕ２端子側に位置する第１Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２１の両端間に並列接続される常開型のリレーである。バイパスリレー８６ｕｖ１は、バイパスリレー制御部８１３からの閉成指令に応じて、閉成状態（ＯＮ状態）に移行することで、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２のうちの第１Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２１の部分に流れる電流をバイパスさせることができる。

バイパスリレー８６ｕｖ２は、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２のうち、Ｖ２端子側に位置する第２Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２２の両端間に並列接続される常開型のリレーである。バイパスリレー８６ｕｖ２は、バイパスリレー制御部８１３からの閉成指令に応じて、閉成状態（ＯＮ状態）に移行することで、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２のうちの第２Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２２の部分に流れる電流をバイパスさせることができる。

なお、バイパスリレー８５（８５ｕｖ１，８５ｕｖ２，８５ｖｗ１，８５ｖｗ２，８５ｗｕ１，８５ｗｕ２），８６（８６ｕｖ１，８６ｕｖ２，８６ｖｗ１，８６ｖｗ２，８６ｗｕ１，８６ｗｕ２）は、機械式リレーであっても、半導体リレーであってもよい。

このように、バイパスリレー８５は、第１系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−１、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−１）の両端間を複数（本実施形態では、２つ）に分割した各通電区間の電流をバイパス可能に設けられる。また、バイパスリレー８６は、第２系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−２、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−２）の両端間を複数（本実施形態では、２つ）に分割した各通電区間の電流をバイパス可能に設けられる。

図５に示すように、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１に異常がない場合（異常判定部８１２がＵ相コイルＵ−Ｖ−１に異常がないと判定している場合）、バイパスリレー８５ｕｖ１，８５ｕｖ２は、常開型で開放状態（ＯＦＦ状態）であるため、第１Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１１及び第２Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１２を通じた通電が行われる。同様に、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２に異常がない場合（異常判定部８１２がＵ相コイルＵ−Ｖ−２に異常がないと判定している場合）、バイパスリレー８６ｕｖ１，８６ｕｖ２は、常開型で開放状態（ＯＦＦ状態）にあるため、第１Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２１及び第２Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２２を通じた通電が行われる。

一方、バイパスリレー制御部８１３は、異常判定部８１２がＵ相コイルＵ−Ｖ−１に異常があると判定すると、バイパスリレー８５ｕｖ１，８５ｕｖ２の何れか１つに閉成指令（ＯＮ指令）を出力した上で、電流センサの検出値に基づき、第１インバータ７１のＵ−Ｖ通電経路に通電があるか否かの判定を行う。バイパスリレー制御部８１３は、通電がある場合、バイパスリレー８５ｕｖ１，８５ｕｖ２の何れかと並列接続される通電経路（第１Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１２或いは第２Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１２）が非導通状態であると判断することができる。そして、バイパスリレー制御部８１３は、かかるバイパスリレー８５ｕｖ１，８５ｕｖ２の何れか１つに対する閉成指令（ＯＮ指令）を継続させる。これにより、非導通状態にあるＵ相コイルＵ−Ｖ−１のうち、実際に非導通状態になっている部分をバイパスして、非導通状態にない部分を通電させることができる。そのため、第１系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１）の異常時において、第２系統の巻線への通電によるアシストトルクに加えて、第１系統の一部の巻線への通電によるアシストトルクを発生させることが可能になる。

同様に、バイパスリレー制御部８１３は、異常判定部８１２がＵ相コイルＵ−Ｖ−２に異常があると判定すると、バイパスリレー８６ｕｖ１，８６ｕｖ２の何れか１つに閉成指令（ＯＮ指令）を出力した上で、電流センサの検出値に基づき、第２インバータ７２のＵ−Ｖ通電経路に通電が有るか否かの判定を行う。バイパスリレー制御部８１３は、通電がある場合、バイパスリレー８６ｕｖ１，８６ｕｖ２の何れかと並列接続される通電経路（第１Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２２或いは第２Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２２）が非導通状態であると判断することができる。そして、バイパスリレー制御部８１３は、かかるバイパスリレー８６ｕｖ１，８６ｕｖ２の何れか１つに対する閉成指令（ＯＮ指令）を継続させる。これにより、非導通状態にあるＵ相コイルＵ−Ｖ−２のうち、実際に非導通になっている部分をバイパスして、非導通状態にない部分を通電させることができる。そのため、第２系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２）の異常時において、第１系統の巻線への通電によるアシストトルクに加えて、第２系統の一部の巻線への通電によるアシストトルクを発生させることが可能になる。

なお、バイパスリレー制御部８１３は、異常判定部８１２がＶ相コイルＶ−Ｗ−１，Ｖ−Ｗ−２、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−１，Ｗ−Ｕ−２の何れかに異常があると判定した場合についても、同様の態様で、バイパスリレー８５ｖｗ１，８５ｖｗ２，８６ｖｗ１，８６ｖｗ２，８５ｗｕ１，８５ｗｕ２，８６ｗｕ１，８６ｗｕ２の開閉制御を行う。

図３に戻り、第１プリドライバＩＣ８２は、駆動制御部８１１から入力される駆動指令に応じたスイッチングパターンをスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に印加する。

第２プリドライバＩＣ８３は、駆動制御部８１１から入力される駆動指令に応じたスイッチングパターンをスイッチング素子Ｓ７〜Ｓ１２に印加する。

電源回路８４は、電源電圧からマイコン８１、第１プリドライバＩＣ８２、第２プリドライバＩＣ８３を駆動するための電力（電源電圧よりも低い駆動電圧）を生成する。

尚、第１プリドライバＩＣ８２及び第２プリドライバＩＣ８３は、一体化されてもよい。また、図３に示す例では、第１インバータ７１、第２インバータ７２、マイコン８１、第１プリドライバＩＣ８２、第２プリドライバＩＣ８３及び電源回路８４は、ＥＣＵ８０の構成要素であるが、かかる構成には限定されない。即ち、ＥＣＵ８０は、その他の構成要素を含んでもよいし、一部の構成要素が外部に設けられてもよい。例えば、第１インバータ７１及び第２インバータ７２は、ＥＣＵ８０の外部に設けられてもよい。更に、ＥＣＵ８０は、アシストモータ２２と一体的にモジュール化されるものであってもよい。

次に、図６、図７を参照して、バイパスリレー制御部８１３の制御態様の具体例について説明する。

図６は、バイパスリレー制御部８１３によるバイパスリレー８５、８６の制御態様の一例を説明する図である。具体的には、図６（ａ）は、通常時、即ち、第１系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−１、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−１）及び第２系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−２、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−２）の双方に異常がない場合の本実施形態における第１系統の巻線及び第２系統の巻線の導通状態、バイパスリレー８５、８６の動作状態（ＯＮ／ＯＦＦ状態）、及び最大出力（設計で意図されるアシストトルクの最大値に対する比率）を表す図である。図６（ｂ）は、第１系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１）に異常が発生した場合の比較例（バイパスリレー８５、８６を有さない構成の電動パワーステアリング装置）における第１系統の巻線及び第２系統の巻線の導通状態、及び最大出力を表す図である。図６（ｃ）は、第１系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１）に異常が発生した場合の本実施形態における第１系統の巻線及び第２系統の巻線の導通状態、バイパスリレー８５、８６の動作状態（ＯＮ／ＯＦＦ状態）、及び最大出力を表す図である。また、図７は、第１系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１）に異常が発生した場合における第１系統の巻線及び第２系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１及びＵ相コイルＵ−Ｖ−２）の通電状態の一例を表す図である。

なお、図中、"第１巻線"、"第２巻線"は、各コイル（Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１，Ｕ−Ｖ−２、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−１，Ｖ−Ｗ−２、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−１，Ｗ−Ｕ−２）のうち、バイパスリレー８５、８６がバイパスする通電区間（２区間）を便宜的に指す。例えば、"第１巻線"は、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１における第１Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１１、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２における第１Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２１であり、"第２巻線"は、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１における第２Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１２、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２における第２Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２２である。また、図中、"第１リレー"は、バイパスリレー８５ｕｖ１，８５ｖｗ１，８５ｗｕ１，８６ｕｖ１，８６ｖｗ１，８６ｗｕ１を指し、"第２リレー"は、バイパスリレー８５ｕｖ２，８５ｖｗ２，８５ｗｕ２，８６ｕｖ２，８６ｖｗ２，８６ｗｕ２を指す。

図６（ａ）に示すように、第１系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−１、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−１）及び第２系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−２、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−２）の双方に異常がない場合、常開型のバイパスリレー８５、８６は、全て、開放状態（ＯＦＦ状態）にある。そして、第１系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−１、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−１）及び第２系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ−２、Ｖ相コイルＶ−Ｗ−２、Ｗ相コイルＷ−Ｕ−２）の最大出力は、アシストトルクの最大値の５０％ずつとなり、合計最大出力として、アシストトルクの最大値（１００％）を発生させることができる。

ここで、第１系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１の第１Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１１の部分）に異常が発生し、非導通状態になった場合、図６（ｂ）に示すように、バイパスリレー８５、８６を有さない構成の電動パワーステアリング装置では、第１系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１）を通電させることができない。そのため、第１系統の巻線によりアシストトルクを発生させることができず（アシストトルクの最大値の０％）、アシストモータ２２全体としての最大出力がアシストトルクの最大値の５０％まで低下する。そのため、運転者の操舵操作や、電動パワーステアリング装置２０を用いた各種制御（例えば、ＬＫＡ（Ｌａｎｅ Ｋｅｅｐｉｎｇ Ａｓｓｉｓｔ）等）に影響を与える可能性がある。

これに対して、本実施形態では、Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１の第１Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１１の部分に異常が発生し、非導通状態になった場合、図６（ｃ）に示すように、バイパスリレー制御部８１３が、第１Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１１をバイパスするバイパスリレー８５ｕｖ１に閉成指令（ＯＮ指令）を出力する。これにより、図７に示すように、バイパスリレー８５ｕｖ１が閉成状態（ＯＮ状態）になり、バイパスリレー８５ｕｖ１を経由してＵ相コイルＵ−Ｖ−１の第２Ｕ相コイルＵ−Ｖ−１２を通電させること可能になる。そのため、図６（ｃ）に示すように、第１系統の巻線の一部への通電による最大出力は、本例の場合、アシストトルクの最大値の２５％となり、第２系統の巻線への通電による最大出力と合わせた合計最大出力は、アシストトルクの最大値の７５％になり、最大出力の低下を抑制することができる。

このように、本実施形態では、第１系統の巻線及び第２系統の巻線の何れかが非導通状態になった場合でも、常開型のバイパスリレー８５，８６を用いることで、非導通部分をバイパスさせて、非導通状態になった一方の系統の巻線の一部を通電させることができる。これにより、第１インバータ７１及び第２インバータ７２から第１系統の巻線及び第２系統の巻線に供給可能な出力を高めることなく、２系統の巻線の何れかに異常が発生した場合におけるアシストモータ２２の高出力化を実現することができる。

以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ 車両用操舵装置
２０ 電動パワーステアリング装置
２２ アシストモータ（電動モータ）
７１ 第１インバータ（第１駆動回路）
７２ 第２インバータ（第２駆動回路）
８０ ＥＣＵ
８１ マイコン
８１１ 駆動制御部
８１２ 異常判定部
８１３ バイパスリレー制御部
８５ バイパスリレー
８５ｕｖ１，８５ｕｖ２ バイパスリレー
８５ｖｗ１，８５ｖｗ２ バイパスリレー
８５ｗｕ１，８５ｗｕ２ バイパスリレー
８６ バイパスリレー
８６ｕｖ１，８６ｕｖ２ バイパスリレー
８６ｖｗ１，８６ｖｗ２ バイパスリレー
８６ｗｕ１，８６ｗｕ２ バイパスリレー
Ｕ−Ｖ−１ Ｕ相コイル（巻線）
Ｕ−Ｖ−２ Ｕ相コイル（巻線）
Ｖ−Ｗ−１ Ｖ相コイル（巻線）
Ｖ−Ｗ−２ Ｖ相コイル（巻線）
Ｗ−Ｕ−１ Ｗ相コイル（巻線）
Ｗ−Ｕ−２ Ｗ相コイル（巻線）

Claims (1)

1. ２系統の巻線を含み、操舵力をアシストする電動モータと、前記２系統の巻線のうちの一方の系統の巻線を駆動する第１駆動回路と、前記２系統の巻線のうちの他方の系統の巻線を駆動する第２駆動回路と、を備える電動パワーステアリング装置であって、
   各前記２系統の巻線の両端間を分割した複数の区間のそれぞれに並列接続される複数のバイパスリレーを備える、
   電動パワーステアリング装置。

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