JP7231107B2 - ３相交流モータの診断方法及び診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、３相交流モータの診断方法及び診断装置に関する。

下記特許文献１には、３相交流モータの巻線に、異常判別のための検査用電流を通電させ、各相の巻線の抵抗値が正常であるか否かを判定する異常判別方法が記載されている。

特開２００１‐２１８４９９号公報

３相交流モータの各相巻線の抵抗値は３相の巻線のうちいずれか２相の巻線に、それぞれ抵抗検出用の電流を印加した時の電流値と端子間電圧値とにより算出できる。すなわち、第１相（例えばＵ相）巻線と第２相（例えばＶ相）巻線、第２相巻線と第３相（例えばＷ相）巻線、第３相巻線と第１相巻線に、それぞれ抵抗検出用の電流を印加した時の電流値と巻線の電圧値とにより算出できる。
しかしながら、３相の巻線のうちいずれか２相の巻線のみに電流を印加するとベクトル制御ができないため、３相交流モータが大きく動いてしまうことがある。このため、例えば停止中の３相交流モータに抵抗検出用の電流を流したときに３相交流モータが大きく動くと、ユーザに違和感を与えるおそれがある。
本発明は、３相交流モータの第１相巻線と第２相巻線、第２相巻線と第３相巻線、第３相巻線と第１相巻線に電流を印加して３相交流モータを診断する際の３相交流モータの回転を抑制することを目的とする。

本発明の一態様によれば、第１相巻線、第２相巻線及び第３相巻線を有する３相交流モータの診断方法が与えられる。診断方法は、第１相巻線から中性点を介して第２相巻線へ電流を流す電流経路と、第２相巻線から中性点を介して第３相巻線へ電流を流す電流経路と、第３相巻線から中性点を介して第１相巻線へ電流を流す電流経路と、からなる３つの電流経路のうち、第１電流経路、第２電流経路及び第３電流経路の順に、所定電圧を所定時間印加することと、所定電圧を印加したときに第１電流経路、第２電流経路及び第３電流経路に流れる電流値に基づいて、第１相巻線、第２相巻線及び第３相巻線の異常を検出することと、を含む。
第２電流経路は、３つの電流経路のうち、３相交流モータの現在の回転角における回転角変化に対する発生トルクの変化率が最も大きな電流経路であり、第１電流経路に通電したときの３相交流モータの回転方向は、第２電流経路に通電を開始した時に生じる発生トルクの絶対値が減少する方向である。

本発明の一態様によれば、３相交流モータの第１相巻線と第２相巻線、第２相巻線と第３相巻線、第３相巻線と第１相巻線に電流を印加して３相交流モータを診断する際の３相交流モータの回転を抑制できる。
本発明の目的及び利点は、特許請求の範囲に示した要素及びその組合せを用いて具現化され達成される。前述の一般的な記述及び以下の詳細な記述の両方は、単なる例示及び説明であり、特許請求の範囲のように本発明を限定するものでないと解するべきである。

実施形態の操舵装置の一例の概略構成図である。 （ａ）～（ｃ）は、診断用電流を印加する電流経路の説明図である。 コントローラの機能構成例のブロック図である。 （ａ）は電流経路に電流を印加したときの３相交流モータの回転角と発生トルクの特性曲線を示し、（ｂ）は３相交流モータの回転角の角度範囲Ｒ１～Ｒ４における電流経路Ｐａ～Ｐｃの設定例の説明図である。 実施形態の３相交流モータの診断方法の一例のフローチャートである。 図５の印加順序決定処理の一例のフローチャートである。

図１は、車両に搭載される実施形態の操舵装置の一例の概略構成図である。
実施形態の操舵装置は、運転者の操舵入力を受け付ける操舵部３１と、操向輪である左右前輪３４ＦＬ、３４ＦＲを転舵する転舵部３２と、バックアップクラッチ３３と、コントローラ１１を備える。
この操舵装置は、バックアップクラッチ３３が解放状態になると、操舵部３１と転舵部３２とが機械的に分離されるステアバイワイヤ（ＳＢＷ）システムを採用している。以下の説明において左右前輪３４ＦＬ、３４ＦＲを「操向輪３４」と表記することがある。

操舵部３１のステアリングホイール３１ａは、反力モータ３１ｃによって操舵反力トルクが付与されると共に、運転者によって付与される操舵トルクの入力を受けて回転する。
反力モータ３１ｃは３相交流モータであって、ステアリングホイール３１ａと一体に回転するコラムシャフト３１ｂと同軸上に配置された回転軸（出力軸）を有する。反力モータ３１ｃは、コントローラ１１から出力される反力電流Ｉｓｍにより駆動され、ステアリングホイール３１ａに付与する回転トルクをコラムシャフト３１ｂに出力する。回転トルクを付与することにより、ステアリングホイール３１ａに操舵反力トルクが付与される。

操舵角センサ３１ｅは、コラムシャフト回転角、すなわち、ステアリングホイール３１ａの操舵角θｓ（ハンドル角度）を検出する。電流センサ３１ｆは、反力モータ３１ｃの駆動電流である反力電流を検出し、検出反力電流Ｉｓｄとしてコントローラ１１に入力する。モータ回転角センサ３１ｇは、反力モータ３１ｃの回転軸の回転角θｍｒを検出してコントローラ１１に入力する。例えばモータ回転角センサ３１ｇは、反力モータ３１ｃの回転軸の電気角を回転角θｍｒとして検出する。

一方で、転舵部３２のステアリングギア３２ｂは、ラックギア３２ｃと歯合し、ピニオンシャフト３２ａの回転に応じて操向輪３４を転舵する。ステアリングギア３２ｂとして、例えば、ラック・アンド・ピニオン式のステアリングギア等を採用してよい。バックアップクラッチ３３は、コラムシャフト３１ｂとピニオンシャフト３２ａとの間に設けられる。そして、バックアップクラッチ３３は、解放状態になると操舵部３１と転舵部３２とを機械的に切り離し、締結状態になると操舵部３１と転舵部３２とを機械的に接続する。なお、バックアップクラッチ３３はステアバイワイヤシステムに何らかの異常が発生していない場合には解放状態とされ、以下に記載する診断処理を実行する際においてもバックアップクラッチ３３は解放状態とされる。
転舵モータ３２ｅは、コントローラ１１から出力される転舵電流Ｉｔｍにより駆動され、操向輪３４を転舵するための転舵トルクをステアリングラック３２ｄに出力する。転舵モータ３２ｅは、減速機を介してラックギア３２ｃと接続される出力軸を有する。転舵角センサ３２ｇは、操向輪３４の実際の転舵角である実転舵角θｔを検出する。

電流センサ３２ｈは、転舵モータ３２ｅの駆動電流である転舵電流を検出し、検出転舵電流Ｉｔｄとしてコントローラ１１に入力する。モータ回転角センサ３２ｉは、転舵モータ３２ｅの回転軸の回転角θｍｔを検出し、回転角θｍｔの検出値をコントローラ１１に入力する。
コントローラ１１は、反力モータ３１ｃによりステアリングホイール３１ａに与える操舵反力トルクの制御と、操向輪の転舵制御とを行う電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）である。
コントローラ１１は、プロセッサ２０と、記憶装置２１と、駆動回路２２等を含む。
プロセッサ２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、やＭＰＵ（Micro-Processing Unit）であってよい。記憶装置２１は、半導体記憶装置、磁気記憶装置及び光学記憶装置を備えてよい。記憶装置２１は、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるメモリを含んでよい。

コントローラ１１により実行される以下に説明する情報処理は、例えば、コントローラ１１の記憶装置２１に格納されたコンピュータプログラムを、プロセッサ２０が実行することによって実現されてよい。また、コントローラ１１により実行される以下に説明する情報処理を、汎用の半導体集積回路中に設定される機能的な論理回路で実行してもよい。例えば、コントローラ１１はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ等のプログラマブル・ロジック・デバイス等を有していてもよい。
さらにコントローラ１１は、反力モータ３１ｃを駆動する反力電流Ｉｓｍと、転舵モータ３２ｅを駆動する転舵電流Ｉｔｍとを生成するための駆動回路２２を備える。駆動回路２２は、例えば、反力電流Ｉｓｍ及び転舵電流Ｉｔｍを制御するためのスイッチング素子を備えてもよい。

コントローラ１１は、実転舵角θｔに応じた操舵反力指令値を算出する。コントローラ１１は、例えば実転舵角θｔに応じて発生するセルフアライニングトルクを模擬した操舵反力指令値として、実転舵角θｔが大きいほど大きくなる操舵反力指令値を算出する。コントローラ１１は、操舵反力指令値に応じた操舵反力トルクを発生させる反力電流を反力モータ３１ｃに出力し、操舵反力トルクをステアリングホイール３１ａに付与する。
また、コントローラ１１は、操舵角θｓに応じて、操向輪３４の目標転舵角を算出する。コントローラ１１は、転舵力指令値に応じた転舵トルクを発生させる転舵電流Ｉｔｍを転舵モータ３２ｅに出力し、操向輪３４を転舵する。

さらに、コントローラ１１は、反力モータ３１ｃの３相巻線に生じる異常の有無を判定する診断処理を行う。診断処理においてコントローラ１１は、診断用電流を３相巻線に印加して（流して）、巻線に流れる電流と印加電圧に基づいて３相巻線の抵抗値を測定する。コントローラ１１は、測定した抵抗値に基づいて、３相巻線の温度異常、断線及び短絡といった異常の有無を判定する。例えば、コントローラ１１はイグニッションスイッチがオフからオンに変化した直後に、反力モータ３１ｃの診断処理を行ってよい。またはコントローラ１１は、イグニッションスイッチがオンである間に周期的に診断処理を行ってもよい。
図２（ａ）～図２（ｃ）を参照する。反力モータ３１ｃは、Ｕ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ及びＷ相巻線Ｌｗからなる３つの巻線を有する。診断処理の際にコントローラ１１は、図示の電流経路Ｐ１、Ｐ２及びＰ３を流れる診断用電流を流す。

電流経路Ｐ１は、Ｗ相巻線Ｌｗを通らずにＵ相巻線Ｌｕから中性点Ｐｎを介してＶ相巻線Ｌｖへ診断用電流を流す電流経路であり、電流経路Ｐ２は、Ｕ相巻線Ｌｕを通らずにＶ相巻線Ｌｖから中性点Ｐｎを介してＷ相巻線Ｌｗへ診断用電流を流す電流経路であり、電流経路Ｐ３は、Ｖ相巻線Ｌｖを通らずにＷ相巻線Ｌｗから中性点Ｐｎを介してＵ相巻線Ｌｕへ診断用電流を流す電流経路である。コントローラ１１は、所定電圧（例えば電源電圧Ｖｂ）を所定時間印加して、電流経路Ｐ１～Ｐ３に診断用電流を流す。
電流経路Ｐ１～Ｐ３を流れる診断用電流の電流値をそれぞれＩ１～Ｉ３とし、Ｕ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ、Ｗ相巻線Ｌｗの抵抗値をそれぞれＲｕ、Ｒｖ、Ｒｗとし、Ｕ相端子電圧、Ｖ相端子電圧、Ｗ相端子電圧をそれぞれＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗとすると、連立方程式（１）～（３）が成立する。
Ｉ１（Ｒｕ＋Ｒｖ）＝Ｖｕ－Ｖｖ ... （１）
Ｉ２（Ｒｖ＋Ｒｗ）＝Ｖｖ－Ｖｗ ... （２）
Ｉ３（Ｒｕ＋Ｒｗ）＝Ｖｗ－Ｖｕ ... （３）
コントローラ１１は、連立方程式（１）～（３）を解くことにより、抵抗値Ｒｕ、Ｒｖ及びＲｗを測定する。

このように、３相の巻線のうちいずれか２相の巻線のみに電流を印加するとベクトル制御ができないため、診断用電流によって反力モータ３１ｃが大きく回転してしまうことがある。このため、例えばユーザがステアリングホイール３１ａを動かしていないのに、反力モータ３１ｃが大きく回転するとユーザに違和感を与えるおそれがある。
ここで、反力モータ３１ｃの回転角θｍｒの変化量は、通電により反力モータ３１ｃに生ずる発生トルクの時間積分に比例し、発生トルクは、反力モータ３１ｃの回転角θｍｒに依存する。
そこで、コントローラ１１は、電流経路Ｐ１～Ｐ３の各々に診断用電流を印加する印加順序を反力モータ３１ｃの回転角θｍｒに応じて設定することにより、診断用電流による反力モータ３１ｃの発生トルクの積分量を低減することによって回転量を抑制する。
例えば、電流経路Ｐ１～Ｐ３に診断用電流が順次流れると反力モータ３１ｃの回転角θｍｒは増減するので、反力モータ３１ｃの回転角θｍｒの最大値と最小値の間の差（振幅）を抑制する。

このためコントローラ１１は、電流経路Ｐ１～Ｐ３のうち、現在の回転角θｍｒにおける回転角変化に対する発生トルクの変化率が最も大きな電流経路に、２番目に診断用電流を印加する。
以下、２番目に診断用電流が印加される電流経路を「第２電流経路」と表記することがある。また、第２電流経路よりも先に診断用電流を印加する電流経路を「第１電流経路」と表記することがある。第２電流経路よりも後に診断用電流を印加する電流経路を「第３電流経路」と表記することがある。
コントローラ１１は、第１電流経路に診断用電流を印加することにより、第２電流経路に通電を開始した時に生じる発生トルクが低減する方向に反力モータ３１ｃを回転させる。上記のとおり第２電流経路は、回転角変化に対する発生トルクの変化率が３つの電流経路Ｐ１～Ｐ３のうちで最大となるように選ばれる。
したがって、第１電流経路に診断用電流を流すことによって、その後に第２電流経路に通電した際に発生する発生トルクの絶対値が減少する方向に反力モータ３１ｃを回転させることにより、２番目に診断用電流を印加した時に発生する発生トルクを最も減少させることができる。これにより、電流経路Ｐ１～Ｐ３の各々に診断用電流を印加した時の発生トルクの積分値の合計を効率よく抑制できる。

以下、図３を参照してコントローラ１１の機能構成を説明する。コントローラ１１は、電流取得部４０と、反力指令値算出部４１と、指令電流設定部４２と、電流制御部４３と、デューティ演算部４４と、ＰＷＭ制御部４５と、温度推定実施判断部４６と、印加順序設定部４７と、デューティ設定部４８と、抵抗演算部４９と、診断部５０と、過熱保護部５１と、異常処理部５２を備える。なお、図３においてデューティを「DUTY」と表記する。
電流取得部４０は、電流センサ３１ｆから検出反力電流Ｉｓｄを取得する。検出反力電流Ｉｓｄは、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のうち２相の相電流の検出値を含んでよい。本例では、検出反力電流Ｉｓｄは、Ｕ相電流Ｉｕ及びＷ相電流Ｉｗの検出値を含む。電流取得部４０は、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｗ相電流ＩｗからＶ相電流Ｉｖを算出し、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗを、抵抗演算部及４９び電流制御部４３に出力する。

コントローラ１１は、少なくとも車両走行時に実施する通常モードと、診断処理を実施する際の初期診断モードとで動作する。通常モードにおいて反力指令値算出部４１は、実転舵角θｔに基づいて操舵反力指令値Ｆｒを算出する。指令電流設定部４２は、操舵反力指令値Ｆｒと反力モータ３１ｃの回転角θｍｒに基づいて反力モータ３１ｃの電流指令値Ｉｒを算出する。電流制御部４３は、電流指令値ＩｒとＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗに基づく電流フィードバック制御により、電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを算出する。デューティ演算部４４は、電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに基づいて反力モータ３１ｃを駆動するスイッチング操作のデューティを演算する。
通常モードにおいてＰＷＭ制御部４５は、デューティ演算部４４が演算したデューティに基づいて、駆動回路２２のスイッチング素子のゲート電圧を生成する。

一方で、初期診断モードでは、コントローラ１１は、反力モータ３１ｃの３相巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗの断線及び短絡の判定処理と、巻線温度の推定処理を行う。温度推定実施判断部４６は、コントローラ１１の通常モードと初期診断モードを切り換える動作モードフラグＦｐを出力する。動作モードフラグＦｐの値が「Ｔｒｕｅ」であるとき、コントローラ１１は初期診断モードで動作し、動作モードフラグＦｐの値が「Ｆａｌｓｅ」であるとき、コントローラ１１は通常モードで動作する。
初期診断モードでは、イグニッションスイッチの状態がオン又はオフのいずれであるかを示すイグニッション信号ＩＧＮを受信する。また、温度推定実施判断部４６は、コントローラ１１の内部状態である温度推定完了フラグＦｔを参照する。温度推定完了フラグＦｔの値は、イグニッションスイッチの状態がオフからオンに変化してから、巻線温度の推定処理が完了するまで「Ｆａｌｓｅ」であり、推定処理が完了すると「Ｔｒｕｅ」に変化する。
温度推定実施判断部４６は、イグニッションスイッチの状態がオンからオフに変化すると、温度推定完了フラグＦｔが「Ｔｒｕｅ」になるまで動作モードフラグＦｐを「Ｔｒｕｅ」に設定する。温度推定完了フラグＦｔが「Ｔｒｕｅ」に変化すると、温度推定実施判断部４６は、動作モードフラグＦｐを「Ｆａｌｓｅ」に設定する。

初期診断モードでは、印加順序設定部４７は、診断用電流を電流経路Ｐ１～Ｐ３に印加する順序を設定する。
図４（ａ）は、回転角θｍｒと、電流経路Ｐ１～Ｐ３に一定電流を流した時に発生する発生トルクとの関係を示す特性曲線である。実線、破線及び１点鎖線は、電流経路Ｐ１、Ｐ２及びＰ３に一定電流を印加したときの発生トルクの特性曲線を示す。この例では、反力モータ３１ｃの回転方向のいずれかを正方向と定めて、電流経路Ｐ２に電流を印加したときの発生トルクが正の最大値（ピーク）となるときの回転角θｍｒを０［ｄｅｇ］に設定している。
図４（ａ）に示すように、電流経路Ｐ１～Ｐ３の特性曲線は互いに１２０［ｄｅｇ］ずれており、例えば１２０～２４０［ｄｅｇ］における電流経路Ｐ２の特性曲線の波形は、０～１２０［ｄｅｇ］における電流経路Ｐ１の特性曲線の波形と等しい。このため、電流経路Ｐ１～Ｐ３に電流を印加した場合の発生トルクの特性は、１２０［ｄｅｇ］の周期で電流経路Ｐ１～Ｐ３の中で入れ替わる。

そこで図４（ｂ）に示すように、周期１２０［ｄｅｇ］の回転角θｍｒの角度範囲（Ｎ×１２０～（Ｎ＋１）×１２０［ｄｅｇ］）において、３つの電流経路Ｐ１～Ｐ３の各々を電流経路Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃのいずれかに指定する。１点鎖線、破線及び実線は、それぞれ電流経路Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃに一定電流を印加したときの発生トルクの特性曲線を示す。

また、ある電流経路Ｐｘに流した診断用電流によって反力モータ３１ｃが回転することにより、電流経路Ｐｙの通電時の発生トルクが減少するか否かは、電流経路Ｐｘの特性曲線上の発生トルクの符号が現在の回転角θｍｒにおいて正負のいずれかであるかと、現在の回転角θｍｒにおける電流経路Ｐｙの特性曲線の傾きの方向に依存する。
電流経路Ｐｘの発生トルクが正である場合には反力モータ３１ｃが正方向に回転するので回転角θｍｒが増加する。このため、電流経路Ｐｙの傾きが正であれば電流経路Ｐｙの通電時の発生トルクは増加し、傾きが負であれば電流経路Ｐｙの通電時の発生トルクは減少する。反対に電流経路Ｐｘの発生トルクが負である場合には、電流経路Ｐｙの傾きが正であれば電流経路Ｐｙの通電時の発生トルクは減少し、傾きが負であれば電流経路Ｐｙの通電時の発生トルクは増加する。
例えばＮ×１２０＜回転角θｍｒ≦Ｎ×１２０＋３０の範囲では、電流経路Ｐｂ（破線）の発生トルクは正であり、電流経路Ｐａ（１点鎖線）の傾きは正であり、電流経路Ｐｂの傾きは負であり、電流経路Ｐｃ（実線）の傾きは負である。このため、電流経路Ｐｂに電流を印加することにより反力モータ３１ｃが正方向に回転すると、電流経路Ｐａの通電時の発生トルクは増加して発生トルクの絶対値は減少する。一方で、電流経路Ｐｃの通電時の発生トルクは減少して発生トルクの絶対値は増加する。また、電流経路Ｐｂの通電時の発生トルクは減少する。

そして図４（ａ）に示すように、特性曲線の符号と傾きの関係は３０[ｄｅｇ]毎に変化する。
そこで、周期１２０［ｄｅｇ］の回転角θｍｒの角度範囲（Ｎ×１２０～（Ｎ＋１）×１２０［ｄｅｇ］）を、幅３０[ｄｅｇ]の角度範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４に分割する。角度範囲Ｒ１は、回転角θｍｒがＮ×１２０より大きくＮ×１２０＋３０以下の範囲であり、角度範囲Ｒ２は、回転角θｍｒがＮ×１２０＋３０より大きくＮ×１２０＋６０以下の範囲であり、角度範囲Ｒ３は、回転角θｍｒがＮ×１２０＋６０より大きくＮ×１２０＋９０以下の範囲であり、角度範囲Ｒ４は、回転角θｍｒがＮ×１２０＋９０より大きく（Ｎ＋１）×１２０以下の範囲である。

そして、電流経路Ｐａ、Ｐｂ及びＰｃを、以下のように設定する。
電流経路Ｐａ：角度範囲Ｒ１及びＲ２で最も発生トルクの絶対値が小さく、角度範囲Ｒ３及びＲ４で大きな正方向のトルクを発生する電流経路。
電流経路Ｐｂ：角度範囲Ｒ３及びＲ４で最も発生トルクの絶対値が小さく、角度範囲Ｒ１及びＲ２で大きな正方向のトルクを発生する電流経路。
電流経路Ｐｃ：角度範囲Ｒ１～Ｒ４の全てで、負方向のトルクを発生する電流経路。

印加順序設定部４７は、回転角θｍｒが角度範囲Ｒ１内である場合、診断用電流を印加する順序を、電流経路Ｐｂ、Ｐａ、Ｐｃの順序に設定する。回転角θｍｒが角度範囲Ｒ２内である場合、診断用電流を流す順序を、電流経路Ｐｃ、Ｐａ、Ｐｂの順序に設定する。回転角θｍｒが角度範囲Ｒ３内である場合、診断用電流を流す順序を、電流経路Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃの順序に設定する。回転角θｍｒが角度範囲Ｒ４内である場合、診断用電流を流す順序を、電流経路Ｐｃ、Ｐｂ、Ｐａの順序に設定する。
このように印加順序を設定することにより、現在の回転角θｍｒにおける回転角θｍｒに対する発生トルクの変化率が最も大きな電流経路に、２番目に診断用電流を印加することができる。

また、１番目の診断用電流の印加により、２番目に診断用電流の印加開始時に発生するトルクの絶対値が減少する方向に反力モータ３１ｃを回転させることができ、さらに、２番目の診断用電流の印加により、３番目に診断用電流の印加開始時に発生するトルクの絶対値が減少する方向に反力モータ３１ｃを回転させることができる。例えば、回転角θｍｒが角度範囲Ｒ１内である場合、電流経路Ｐｂの発生トルクは正であり、電流経路Ｐａの発生トルクは負であり、電流経路Ｐａの傾きは正であり、電流経路Ｐｃの傾きは負である。したがって、電流経路Ｐｂに診断用電流を流すと、次に電流経路Ｐａに診断用電流の印加開始時に発生するトルクの絶対値が減少する。また、電流経路Ｐaに診断用電流を流すと、次に電流経路Ｐｃに診断用電流の印加開始時に発生するトルクの絶対値が減少する。

ただし、例外処理として回転角θｍｒが、角度範囲Ｒ１及びＲ２の境界付近の場合には、最も発生トルクの絶対値が小さい電流経路Ｐａに最初に診断用電流を流し、残りの電流経路Ｐｂ、Ｐｃには２番目と３番目に診断用電流を流す。電流経路Ｐａに診断用電流を流してもほとんどトルクが発生しないため、電流経路Ｐ１～Ｐ３の各々に診断用電流を印加した時の発生トルクの積分値の合計を抑制できる。同様の理由により、角度範囲Ｒ３及びＲ４の境界付近の場合には、最も発生トルクの絶対値が小さい電流経路Ｐｂに最初に診断用電流を流す。

また、２つの電流経路の発生トルクが等しくなる回転角θｍｒ（例えば、角度範囲Ｒ２及びＲ３の境界付近）では、これら２つの電流経路のうち一方に電流を印加した時の発生トルクの絶対値が減少する方向に反力モータ３１ｃを回転させる他方の電流経路に１番目に診断用電流を印加し、２つの電流経路のうち残りの一方に２番目に診断用電流を印加する。例えば、回転角θｍｒが角度範囲Ｒ２及びＲ３の境界付近の場合には、電流経路Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃの順序に設定する。

図３を参照する。デューティ設定部４８は、印加順序設定部４７が設定した順序で診断用電流を流すようにデューティを設定する。
初期診断モードにおいてＰＷＭ制御部４５は、デューティ設定部４８が設定したデューティに基づいて、駆動回路２２のスイッチング素子のゲート電圧を生成する。
抵抗演算部４９は、電流経路Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に診断用電流を印加したときに流れたＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗを電流取得部４０から取得するとともに、反力モータ３１ｃに印加された電源電圧Ｖｂをアナログディジタル変換器（ＡＤＣ）３５から取得する。抵抗演算部４９は、相電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗと電源電圧Ｖｂとに基づいてＵ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ、Ｗ相巻線Ｌｗの抵抗値Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗを演算する。例えば、抵抗演算部４９は、上式（１）～（３）の電流値Ｉ１～Ｉ３に相電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗをそれぞれ代入し、電源電圧Ｖｂを端子間電圧（Ｖｕ－Ｖｖ）、（Ｖｖ－Ｖｗ）及び（Ｖｗ－Ｖｕ）として算出する。
以下、Ｕ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ、Ｗ相巻線Ｌｗを総称して「巻線Ｌ」と表記し、その抵抗値Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗを総称して「抵抗値Ｒ」と表記することがある。

診断部５０は、抵抗値Ｒが断線閾値Ｔｂより大きいと判定した場合に、巻線Ｌの断線が発生したと判定し、断線検出フラグＦｂを「Ｔｒｕｅ」に設定する。断線検出フラグＦｂの「Ｔｒｕｅ」は断線の検出を示し、「Ｆａｌｓｅ」は断線の未検出を示す。
診断部５０は、抵抗値Ｒが短絡閾値Ｔｓより小さいと判定した場合に、巻線Ｌの短絡が発生したと判定し、短絡検出フラグＦｓを「Ｔｒｕｅ」に設定する。短絡検出フラグＦｓの「Ｔｒｕｅ」は短絡の検出を示し、「Ｆａｌｓｅ」は短絡の未検出を示す。
診断部５０は、抵抗値Ｒに基づいてＵ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ、Ｗ相巻線Ｌｗの温度Ｔｕ、Ｔｖ、Ｔｗを推定する。温度Ｔｕ、Ｔｖ、Ｔｗを総称して「温度Ｔ」と表記することがある。温度Ｔを推定する場合、診断部５０は、温度推定完了フラグＦｔを「Ｔｒｕｅ」に設定する。

過熱保護部５１は、初期診断モードにおいて診断部５０が推定した巻線Ｌの温度Ｔを初期値として、巻線Ｌに流れる相電流の履歴に基づいて通常モードにおける巻線Ｌの温度Ｔを推定する。過熱保護部５１は、推定した温度Ｔが閾値を超えると、遮断器３６を開放して電源と反力モータ３１ｃとを遮断するともに、バックアップクラッチを接続する異常処理を実行する。過熱保護部５１は、異常処理を実行する前に電流指令値Ｉｒを制限して巻線Ｌの温度上昇を抑制してもよい。
異常処理部５２は、断線検出フラグＦｂ又は短絡検出フラグＦｓのいずれかが「Ｔｒｕｅ」である場合、遮断器３６を開放して電源と反力モータ３１ｃとを遮断するともに、バックアップクラッチを接続する異常処理を実行する。

次に、図５を参照して実施形態の３相交流モータの診断方法の一例を説明する。
ステップＳ１では反力モータ３１ｃの回転角θｍｒを検出する。ステップＳ２では診断用電流を電流経路Ｐｂ、Ｐａ、Ｐｃに印加する順序を決定する印加順序決定処理を実行する。印加順序決定処理は、図６を参照して後述する。ステップＳ３ではステップＳ２で決定した順序で診断用電流を流すようにデューティを設定する。ステップＳ４ではステップＳ３で設定したデューティに基づいて診断用電流を印加する。なお、診断用電流を流す期間は、巻線に流れる電流値と電圧値を精度良く検出できる程度の、巻線のインダクタンス等に応じた予め定められた極短時間で良い。

ステップＳ５では診断用電流を印加した時の相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗと電源電圧Ｖｂに基づいて巻線Ｌの抵抗Ｒを算出する。ステップＳ６では抵抗Ｒが断線閾値Ｔｂより大きいか否かを判定する。抵抗Ｒが断線閾値Ｔｂより大きい場合（Ｓ６：Ｙ）処理はステップＳ７に進む。抵抗Ｒが断線閾値Ｔｂ以下の場合（Ｓ６：Ｎ）処理はステップＳ８へ進む。ステップＳ７では断線検出フラグＦｂを「Ｔｒｕｅ」に設定する。また、温度推定完了フラグＦｔを「Ｆａｌｓｅ」に設定する。
ステップＳ８では抵抗Ｒが短絡閾値Ｔｓより小さいか否かを判定する。抵抗Ｒが短絡閾値Ｔｓより小さい場合（Ｓ８：Ｙ）処理はステップＳ９に進む。抵抗Ｒが短絡閾値Ｔｓより小さくない場合（Ｓ８：Ｎ）処理はステップＳ１０へ進む。ステップＳ９では短絡検出フラグＦｓを「Ｔｒｕｅ」に設定する。また、温度推定完了フラグＦｔを「Ｆａｌｓｅ」に設定する。
ステップＳ１０では温度推定完了フラグＦｔを「Ｔｒｕｅ」に設定する。ステップＳ１１では巻線Ｌの温度Ｔを推定する。

次に、図６を参照して印加順序決定処理の一例を説明する。
ステップＳ１０では条件式０＜θｍｒ≦１２０を満たすか否かを判定する。条件式０＜θｍｒ≦１２０を満たす場合（Ｓ１０：Ｙ）に処理はステップＳ１１へ進む。条件式００＜θｍｒ≦１２０を満たさない場合（Ｓ１０：Ｎ）に処理はステップＳ１２へ進む。ステップＳ１１では、電流経路Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３をそれぞれ電流経路Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃに設定する。その後に処理はステップＳ１５へ進む。
ステップＳ１２では条件式１２０＜θｍｒ≦２４０を満たすか否かを判定する。条件式１２０＜θｍｒ≦２４０を満たす場合（Ｓ１２：Ｙ）に処理はステップＳ１３へ進む。条件式１２０＜θｍｒ≦２４０を満たさない場合（Ｓ１２：Ｎ）に処理はステップＳ１４へ進む。ステップＳ１３では電流経路Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３をそれぞれ電流経路Ｐｃ、Ｐａ、Ｐｂに設定する。その後に処理はステップＳ１５へ進む。
ステップＳ１４では電流経路Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３をそれぞれ電流経路Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐａに設定する。その後に処理はステップＳ１５へ進む。

ステップＳ１５ではＮを０以上の整数として、条件式０＜（θｍｒ－Ｎ×１２０）≦３０を満たすか否かを判定する。条件式０＜（θｍｒ－Ｎ×１２０）≦３０を満たす場合（Ｓ１５：Ｙ）に処理はステップＳ１６へ進む。条件式０＜（θｍｒ－Ｎ×１２０）≦３０を満たさない場合（Ｓ１５：Ｎ）に処理はステップＳ１７へ進む。ステップＳ１６では診断用電流を流す順序を電流経路Ｐｂ、Ｐａ、Ｐｃの順序に設定する。
ステップＳ１７では条件式３０＜（θｍｒ－Ｎ×１２０）≦６０を満たすか否かを判定する。条件式３０＜（θｍｒ－Ｎ×１２０）≦６０を満たす場合（Ｓ１７：Ｙ）に処理はステップＳ１８へ進む。条件式３０＜（θｍｒ－Ｎ×１２０）≦６０を満たさない場合（Ｓ１７：Ｎ）に処理はステップＳ１９へ進む。ステップＳ１８では診断用電流を流す順序を電流経路Ｐｃ、Ｐａ、Ｐｂの順序に設定する。

ステップＳ１９では条件式６０＜（θｍｒ－Ｎ×１２０）≦９０を満たすか否かを判定する。条件式６０＜（θｍｒ－Ｎ×１２０）≦９０を満たす場合（Ｓ１９：Ｙ）に処理はステップＳ２０へ進む。条件式６０＜（θｍｒ－Ｎ×１２０）≦９０を満たさない場合（Ｓ１９：Ｎ）に処理はステップＳ２１へ進む。ステップＳ２０では診断用電流を流す順序を電流経路Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃの順序に設定する。
ステップＳ２１では診断用電流を流す順序を電流経路Ｐｃ、Ｐｂ、Ｐａの順序に設定する。

実施形態の効果
（１）反力モータのＵ相巻線Ｌｕから中性点Ｐｎを介してＶ相巻線Ｌｖへ電流を流す電流経路Ｐ１と、Ｖ相巻線Ｌｖから中性点Ｐｎを介してＷ相巻線Ｌｗへ電流を流す電流経路Ｐ２と、Ｗ相巻線Ｌｗから中性点Ｐｎを介してＵ相巻線へ電流を流す電流経路Ｐ３と、からなる３つの電流経路のうち、第１電流経路、第２電流経路及び第３電流経路の順に、所定電圧Ｖｂを所定時間印加し、所定電圧Ｖｂを印加したときに第１電流経路、第２電流経路及び第３電流経路に流れる電流値に基づいて、Ｕ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ及びＷ相巻線Ｌｗの異常を検出する。第２電流経路は、電流経路Ｐ１～Ｐ３のうち、反力モータ３１ｃの現在の回転角θｍｒにおける、回転角変化に対する発生トルクの変化率が最も大きな電流経路であり、第１電流経路に通電したときの反力モータ３１ｃの回転方向は、第２電流経路に通電を開始した時に生じる発生トルクの絶対値が減少する方向である。
これにより、診断用電流を２番目に印加した時に発生する発生トルクの絶対値を最も減少させることができる。このため、電流経路Ｐ１～Ｐ３の各々に診断用電流を印加した時の発生トルクの積分値の合計を効率よく抑制できる。

（２）所定電圧Ｖｂを印加したときに第１電流経路、第２電流経路及び第３電流経路に発生する電圧値と、所定電圧に基づいて、Ｕ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ及びＷ相巻線Ｌｗの抵抗値Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗを算出し、算出した抵抗値に基づいて、Ｕ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ及びＷ相巻線Ｌｗの異常を検出してよい。
これにより、Ｕ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ及びＷ相巻線Ｌｗの抵抗値Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗに基づく異常検出が可能になる。
（３）算出した抵抗値Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗが所定範囲にない場合に、Ｕ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ及びＷ相巻線Ｌｗに異常が発生したと判定してよい。
これにより、Ｕ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ及びＷ相巻線Ｌｗの抵抗値Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗに基づく異常検出が可能になる。

（４）算出した抵抗値Ｒｕ、Ｒｖ、Ｒｗに基づいて、Ｕ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ及びＷ相巻線Ｌｗの温度、断線又は短絡を検出してよい。
これにより、Ｕ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ及びＷ相巻線Ｌｗの温度、断線又は短絡を検出できる。
（５）第２電流経路は、３つの電流経路のうち通電開始時の発生トルクの絶対値が最も小さな電流経路である。
これにより、回転角の変化に対する発生トルクの変化率が最も大きな電流経路へ、２番目に診断用電流を印加できる。

（６）反力モータ３１ｃの回転方向の一方及び他方それぞれを正方向及び負方向とし、３つの電流経路のうち何れかの電流経路に通電したときの発生トルクが正方向のピーク値となる３相交流モータの電気角を０度とし、Ｎを０以上の整数としたとき、反力モータ３１ｃの電気角がＮ×１２０～Ｎ×１２０＋３０度の範囲又はＮ×１２０＋６０～Ｎ×１２０＋９０度の範囲にある場合には、３つの電流経路のうち正方向の発生トルクが最も大きな電流経路を第１電流経路とし、反力モータ３１ｃの電気角がＮ×１２０＋３０～Ｎ×１２０＋６０度の範囲又はＮ×１２０＋９０～（Ｎ＋１）×１２０度の範囲にある場合には、３つの電流経路のうち負方向の発生トルクが最も大きな電流経路を第１電流経路としてよい。
これにより、第１電流経路に診断用電流を流したときに、第２電流経路に通電して発生する発生トルクの絶対値が減少する方向に、反力モータ３１ｃを回転させることができ、第２電流経路に診断用電流を流したときに、第３電流経路に通電して発生する発生トルクの絶対値が減少する方向に、反力モータ３１ｃを回転させることができる。

３１...操舵部、３１ａ...ステアリングホイール、３１ｂ...コラムシャフト、３１ｃ...反力モータ、３１ｅ...操舵角センサ、３１ｆ...電流センサ、３１ｇ...モータ回転角センサ、３２...転舵部、３２ａ...ピニオンシャフト、３２ｂ...ステアリングギア、３２ｃ...ラックギア、３２ｄ...ステアリングラック、３２ｅ...転舵モータ、
３２ｇ...転舵角センサ、３２ｈ...電流センサ、３２ｉ...モータ回転角センサ、３３...バックアップクラッチ、
３４...操向輪、３４ＦＬ...左前輪、３４ＦＲ...右前輪、

Claims (8)

1. 第１相巻線、第２相巻線及び第３相巻線を有する３相交流モータの診断方法であって、
   前記第１相巻線から中性点を介して前記第２相巻線へ電流を流す電流経路と、前記第２相巻線から中性点を介して前記第３相巻線へ電流を流す電流経路と、前記第３相巻線から中性点を介して前記第１相巻線へ電流を流す電流経路と、からなる３つの電流経路のうち、第１電流経路、第２電流経路及び第３電流経路の順に、所定電圧を所定時間印加することと、
   前記所定電圧を印加したときに前記第１電流経路、前記第２電流経路及び前記第３電流経路に流れる電流値に基づいて、前記第１相巻線、前記第２相巻線及び前記第３相巻線の異常を検出することと、を含み、
   前記第２電流経路は、前記３つの電流経路のうち、前記３相交流モータの現在の回転角における前記回転角変化に対する発生トルクの変化率が最も大きな電流経路であり、
   前記第１電流経路に通電したときの前記３相交流モータの回転方向は、前記第２電流経路に通電を開始した時に生じる発生トルクの絶対値が減少する方向である、
   ことを特徴とする３相交流モータの診断方法。
2. 前記所定電圧を印加したときに前記第１電流経路、前記第２電流経路及び前記第３電流経路に発生する電圧値と、前記所定電圧に基づいて、前記第１相巻線、前記第２相巻線及び前記第３相巻線の抵抗値を算出し、
   算出した前記抵抗値に基づいて、前記第１相巻線、前記第２相巻線及び前記第３相巻線の異常を検出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の３相交流モータの診断方法。
3. 前記算出した抵抗値が所定範囲にない場合に、前記第１相巻線、前記第２相巻線及び前記第３相巻線に異常が発生したと判定することを特徴とする請求項２に記載の３相交流モータの診断方法。
4. 前記算出した抵抗値に基づいて、前記第１相巻線、前記第２相巻線及び前記第３相巻線の温度、断線又は短絡を検出することを特徴とする請求項２又は３に記載の３相交流モータの診断方法。
5. 前記第２電流経路は、前記３つの電流経路のうち通電開始時の発生トルクの絶対値が最も小さな電流経路であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の３相交流モータの診断方法。
6. 前記３相交流モータの回転方向の一方及び他方それぞれを正方向及び負方向とし、前記３つの電流経路のうち何れかの電流経路に通電したときの発生トルクが正方向のピーク値となる前記３相交流モータの電気角を０度とし、Ｎを０以上の整数としたとき、
   前記３相交流モータの電気角がＮ×１２０～Ｎ×１２０＋３０度の範囲又はＮ×１２０＋６０～Ｎ×１２０＋９０度の範囲にある場合には、前記３つの電流経路のうち正方向の発生トルクが最も大きな電流経路を前記第１電流経路とし、
   前記３相交流モータの電気角がＮ×１２０＋３０～Ｎ×１２０＋６０度の範囲又はＮ×１２０＋９０～（Ｎ＋１）×１２０度の範囲にある場合には、前記３つの電流経路のうち負方向の発生トルクが最も大きな電流経路を前記第１電流経路とする、
   ことを特徴とする請求項５に記載の３相交流モータの診断方法。
7. 前記３相交流モータは、車両のステアリングに操舵反力を付与する反力モータであることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の３相交流モータの診断方法。
8. 第１相巻線、第２相巻線及び第３相巻線を有する３相交流モータの診断装置であって、
   前記第１相巻線から中性点を介して前記第２相巻線へ電流を流す電流経路と、前記第２相巻線から中性点を介して前記第３相巻線へ電流を流す電流経路と、前記第３相巻線から中性点を介して前記第１相巻線へ電流を流す電流経路と、からなる３つの電流経路のうち、少なくとも２つの電流経路に流れる電流を検出する電流センサと、
   前記３つの電流経路のうち、第１電流経路、第２電流経路及び第３電流経路の順に、所定電圧を所定時間印加し、前記所定電圧を印加したときに前記第１電流経路、前記第２電流経路及び前記第３電流経路に流れる電流値に基づいて、前記第１相巻線、前記第２相巻線及び前記第３相巻線の異常を検出するコントローラと、を含み、
   前記第２電流経路は、前記３つの電流経路のうち、前記３相交流モータの現在の回転角における前記回転角変化に対する発生トルクの変化率が最も大きな電流経路であり、
   前記第１電流経路に通電したときの前記３相交流モータの回転方向は、前記第２電流経路に通電を開始した時に生じる発生トルクの絶対値が減少する方向である、
   ことを特徴とする３相交流モータの診断装置。

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