JP2005153570A - Electric power steering device - Google Patents

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Yasuki Shintani
泰規 新谷
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Koyo Seiko Co Ltd
Favess Co Ltd
Toyoda Koki KK
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Koyo Seiko Co Ltd
Favess Co Ltd
Toyoda Koki KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power steering device relatively easy in steering of a steering wheel, even when any two-phase wiring is short-circuited among three-phase wiring between a switching element UU of a control part ECU and an assist generator 4. <P>SOLUTION: When any two-phase wiring is short-circuited among the three-phase wiring, a controllable state of the assist generator is continued, that is, a state of closing an inter-phase relay 16 is continued. When the two-phase wiring is also short-circuited, duty output by a PWM signal generating part 13 for controlling an electric current supplied to the assist generator 4, is set to a predetermined duty upper limit value or less. When the two-phase wiring is further short-circuited, a warning is displayed, and is informed to a driver. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。   The present invention relates to an electric power steering apparatus.

従来、電動パワーステアリング装置を構成するアシスト電動機として、3相電動機であるブラシレスDCモータを使用しているものがある。そして、このブラシレスDCモータに電流供給するために、複数のスイッチング素子からなるインバータ回路を駆動することにより行っている。そして、このインバータを構成するスイッチング素子が短絡した場合には、フェールセーフとして各相に直列接続されたリレーを切断している。すなわち、スイッチング素子が短絡した場合には、制御部(ECU)とブラシレスDCモータとの接続が遮断されている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as an assist motor constituting an electric power steering apparatus, there is one using a brushless DC motor which is a three-phase motor. In order to supply a current to the brushless DC motor, an inverter circuit composed of a plurality of switching elements is driven. And when the switching element which comprises this inverter short-circuits, the relay connected in series with each phase as a fail safe is cut | disconnected. That is, when the switching element is short-circuited, the connection between the control unit (ECU) and the brushless DC motor is interrupted (see, for example, Patent Document 1).

また、スイッチング素子が短絡した場合と同様に、制御部(ECU)とブラシレスDCモータとの間を配線する3相配線のうち何れか2相の配線間が短絡した場合にも上記リレーを切断している。その結果、インバータを構成するスイッチング素子等の故障を防止することができる。
特開2003−81099号公報
Similarly to the case where the switching element is short-circuited, the relay is also disconnected when any two-phase wiring is short-circuited among the three-phase wirings connecting between the control unit (ECU) and the brushless DC motor. ing. As a result, it is possible to prevent a failure of the switching elements constituting the inverter.
JP 2003-81099 A

しかし、リレーとブラシレスDCモータとの間の配線(相間配線)間が短絡した場合に上記リレーを切断した場合にも、ブラシレスDCモータと短絡箇所との間では短絡した2相の配線により閉回路が構成された状態が維持されている。このように閉回路が構成された状態で、ブラシレスDCモータのロータが回転して発電状態となった場合には、ブラシレスDCモータは閉回路によりブレーキトルクが発生する。   However, even when the relay is disconnected when the wiring between the relay and the brushless DC motor (interphase wiring) is short-circuited, the closed circuit is closed by the two-phase wiring short-circuited between the brushless DC motor and the short-circuited portion. Is maintained. In a state where the closed circuit is configured in this way, when the rotor of the brushless DC motor rotates and enters a power generation state, the brushless DC motor generates brake torque by the closed circuit.

つまり、相間配線間が短絡した場合に、運転者がハンドルを操舵するとアシスト電動機であるブラシレスDCモータにブレーキトルクが発生する。その結果、ハンドルの操舵に必要な力が非常に増大し、運転者に大きな負担を与えていた。   That is, when the inter-phase wiring is short-circuited, when the driver steers the steering wheel, brake torque is generated in the brushless DC motor that is an assist electric motor. As a result, the force required for steering the steering wheel has greatly increased, placing a heavy burden on the driver.

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、制御部(ECU)のスイッチング素子とアシスト電動機との間の3相配線のうち何れか2相の配線間が短絡した場合であっても、ハンドルの操舵が比較的容易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。   This invention is made in view of such a situation, and when any two-phase wiring is short-circuited among the three-phase wiring between the switching element of the control unit (ECU) and the assist motor. Even if it exists, it aims at providing the electric power steering device with which steering of a steering wheel is comparatively easy.

本発明の電動パワーステアリング装置は、操舵力を補助するアシスト力を発生する3相電動機からなるアシスト電動機と、各相のスイッチング素子を有し操舵トルクに基づき前記スイッチング素子をデューティ駆動させて前記アシスト電動機を制御する電動機制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置において、前記電動機制御手段は、前記アシスト電動機と前記スイッチング素子との間を配線する3相配線のうち何れか2相の配線間の短絡を検出する相間短絡検出手段と、前記2相の配線間の短絡を検出した際に前記アシスト電動機の制御可能状態を続行させる相間短絡時制御手段と、を備えたことを特徴とする(請求項1)。   The electric power steering apparatus according to the present invention includes an assist motor including a three-phase motor that generates an assist force for assisting a steering force, and a switching element for each phase, and the switching element is duty-driven based on the steering torque to perform the assist. An electric power steering apparatus comprising: an electric motor control unit that controls an electric motor; wherein the electric motor control unit is configured to connect between any two-phase wirings among three-phase wirings that connect between the assist motor and the switching element. An inter-phase short-circuit detecting means for detecting a short-circuit, and an inter-phase short-circuit control means for continuing the controllable state of the assist motor when a short-circuit between the two-phase wirings is detected. Item 1).

例えば、前記電動機制御手段が、さらに、前記アシスト電動機と前記スイッチング素子との間に配設され開閉することにより前記アシスト電動機と前記スイッチング素子との電気的接続を断続切替可能なスイッチ手段を備え、前記相間短絡時制御手段は、前記スイッチ手段を閉成するようにする(請求項2)。   For example, the motor control means further comprises switch means that can be intermittently switched between electrical connection between the assist motor and the switching element by opening and closing between the assist motor and the switching element. The inter-phase short-circuit control means closes the switch means (claim 2).

つまり、本発明の電動パワーステアリング装置によれば、電動機制御手段(ECU)のスイッチング素子とアシスト電動機との間の3相配線のうち2相の配線(相間配線)が短絡した場合であっても、アシスト電動機が制御される。具体的には、電動機制御手段からアシスト電動機へ電流が供給されるようにする。   That is, according to the electric power steering apparatus of the present invention, even when the two-phase wiring (interphase wiring) is short-circuited among the three-phase wirings between the switching element of the motor control means (ECU) and the assist motor. The assist motor is controlled. Specifically, current is supplied from the motor control means to the assist motor.

ここで、従来の電動パワーステアリング装置においては、上述したように、相間配線が短絡した場合に、電動機制御手段(ECU)とアシスト電動機との間に配設されたリレー(スイッチ手段)を開成することにより、電動機制御手段(ECU)とアシスト電動機とを切断していた。これにより、インバータを構成するスイッチング素子が故障するのを防止している。つまり、相間配線が短絡することにより、スイッチング素子に大電流が流れるのを防止している。その結果、アシスト電動機にブレーキトルクが発生して、ハンドルの操舵性が悪化することになっていた。ここで、従来、このように制御していた理由について簡単に説明しておく。相間配線が短絡した場合には、電動機制御手段を必ず修理等する必要がある。従って、相間配線が短絡した場合には、直ちに車両を停止させておけば十分であるので、操舵性が悪化しても問題はないと考えられていた。そこで、相間配線が短絡した場合に故障するおそれがあるスイッチング素子を保護するために、リレー(スイッチ手段)を開成してスイッチング素子に大電流が流れるのを防止していた。   Here, in the conventional electric power steering apparatus, as described above, when the interphase wiring is short-circuited, a relay (switch means) disposed between the motor control means (ECU) and the assist motor is opened. Thus, the motor control means (ECU) and the assist motor are disconnected. This prevents the switching elements constituting the inverter from failing. That is, a short circuit of the interphase wiring prevents a large current from flowing through the switching element. As a result, brake torque is generated in the assist motor, and the steering performance of the steering wheel is deteriorated. Here, the reason for the conventional control will be briefly described. When the interphase wiring is short-circuited, the motor control means must be repaired. Therefore, when the interphase wiring is short-circuited, it is sufficient to stop the vehicle immediately, so it has been considered that there is no problem even if the steering performance is deteriorated. Therefore, in order to protect the switching element that may fail when the interphase wiring is short-circuited, a relay (switch means) is opened to prevent a large current from flowing through the switching element.

しかし、スイッチング素子が故障に至らないのであれば、リレーを開成する必要はない。従って、スイッチング素子が故障しないのであれば、リレーを閉成させてアシスト電動機には電流が供給することにより、ハンドルの操舵性が悪化しないようにすることができるとよりよいことになる。ここで、相間配線が短絡した場合に、アシスト電動機に電流を供給することにより、ハンドルの操舵性が悪化しないか否かが問題となる。なぜなら、リレーを閉成したとしても、相間配線が短絡すると、閉回路が形成されるためアシスト電動機はブレーキトルクを発生するからである。さらに、相間配線が短絡していることにより、電動機制御手段からアシスト電動機に適切な電流を供給することができない。つまり、アシスト電動機を適切に駆動することはできない。従って、アシスト電動機を適切に駆動することができない状態で、閉回路によりアシスト電動機が発生するブレーキトルクに抗することができるか否かも問題である。しかし、発明者は、相間配線が短絡した場合であっても、従来の制御に比べて実際に操舵性が向上したことを証明している。なお、操舵性が向上したことの証明については後述する。つまり、スイッチング素子が故障に至らない範囲であれば、リレーを閉成することにより、フェールセーフ性を維持すると共に操舵性を向上することができる。   However, if the switching element does not cause a failure, it is not necessary to open the relay. Therefore, if the switching element does not break down, it is better that the steering is not deteriorated by closing the relay and supplying current to the assist motor. Here, when the interphase wiring is short-circuited, whether or not the steering performance of the steering wheel is deteriorated by supplying a current to the assist motor becomes a problem. This is because even if the relay is closed, if the interphase wiring is short-circuited, a closed circuit is formed and the assist motor generates brake torque. Furthermore, since the interphase wiring is short-circuited, an appropriate current cannot be supplied from the motor control means to the assist motor. That is, the assist motor cannot be driven appropriately. Therefore, it is also a problem whether or not the brake torque generated by the assist motor can be resisted by the closed circuit in a state where the assist motor cannot be appropriately driven. However, the inventor has proved that the steering performance is actually improved as compared with the conventional control even when the interphase wiring is short-circuited. The proof that the steering performance has been improved will be described later. That is, as long as the switching element does not cause a failure, by closing the relay, the fail-safe property can be maintained and the steering property can be improved.

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。   Next, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments.

前記相間短絡時制御手段は、さらに、前記2相の配線間の短絡を検出した際に前記短絡であることを運転者に警告する警告手段を備えるようにしてもよい(請求項3)。警告手段は、例えば、警告表示(Warning Lamp)を点灯するようにしてもよい。これにより、電動パワーステアリング装置が異常状態であることを運転者に伝達することができる。   The inter-phase short-circuit control means may further comprise warning means for warning the driver that the short circuit is detected when a short-circuit between the two-phase wirings is detected. For example, the warning unit may light a warning display (Warning Lamp). Thereby, it can be transmitted to the driver that the electric power steering apparatus is in an abnormal state.

また、前記相間短絡検出手段は、さらに、前記短絡した前記2相を判定する短絡相判定手段を備え、前記相間短絡時制御手段は、少なくとも前記短絡した前記2相の前記スイッチング素子のデューティを制限するようにしてもよい(請求項4)。ここで、デューティを制限するということは、制限された相のスイッチング素子及びその配線に流れる電流量が制限されることになる。つまり、短絡した2相のスイッチング素子のデューティを制限することにより、短絡した2相のスイッチング素子に大電流が流れるのを防止することができる。その結果、スイッチング素子の故障を防止することができる。   The phase-to-phase short-circuit detecting unit further includes a short-circuited phase determining unit that determines the short-circuited two phases, and the phase-to-phase short-circuit control unit limits the duty of at least the short-circuited switching elements of the two-phases. (Claim 4). Here, limiting the duty limits the amount of current flowing in the switching element and the wiring of the limited phase. That is, by limiting the duty of the short-circuited two-phase switching element, it is possible to prevent a large current from flowing through the short-circuited two-phase switching element. As a result, failure of the switching element can be prevented.

なお、前記相間短絡時制御手段は、前記短絡した前記2相以外の他の1相の前記スイッチング素子のデューティは制限しないようにしてもよい(請求項5)。ここで、短絡していない1相のスイッチング素子には短絡による大電流が流れることはない。そして、短絡していない1相のスイッチング素子のデューティを制限しないので、アシスト電動機の3相のうち少なくとも1相には、他の短絡した2相に供給される電流量に比べると正常時に近い電流量が供給される。その結果、ある程度適切に近い状態で電流が供給される1相により、アシスト電動機により大きなアシストトルクを発生させることができる。つまり、短絡により生じるブレーキトルクに抗するアシストトルクを発生することができるので、操舵性を従来に比べて向上させることができる。   The inter-phase short-circuit control means may not limit the duty of the switching element of one phase other than the short-circuited two phases (Claim 5). Here, a large current due to a short circuit does not flow through a single-phase switching element that is not short-circuited. In addition, since the duty of the one-phase switching element that is not short-circuited is not limited, at least one of the three phases of the assist motor has a current close to normal compared to the amount of current supplied to the other two short-circuited phases. Quantity is supplied. As a result, a large assist torque can be generated by the assist motor by one phase in which current is supplied in a state that is close to a certain degree of appropriateness. That is, the assist torque against the brake torque generated by the short circuit can be generated, so that the steering performance can be improved as compared with the conventional case.

また、前記相間短絡時制御手段は、前記デューティを前記スイッチング素子の発熱の抑制可能な所定デューティ上限値以下とするようにするとよい(請求項6)。スイッチング素子が故障する大きな要因としては、大電流が流れることにより発熱することである。つまり、スイッチング素子の発熱が抑制可能なデューティ上限値以下にデューティを制限することにより、スイッチング素子の故障を確実に防止することができる。   The inter-phase short-circuit control means may set the duty to be equal to or lower than a predetermined duty upper limit value capable of suppressing heat generation of the switching element. A major cause of failure of the switching element is heat generation due to the flow of a large current. That is, by limiting the duty to a value equal to or lower than the duty upper limit value that can suppress the heat generation of the switching element, a failure of the switching element can be reliably prevented.

また、前記スイッチング素子は、3相インバータを構成する上アーム側スイッチング素子及び下アーム側スイッチング素子であり、前記相間短絡時制御手段は、前記デューティを前記短絡した前記2相の前記上アーム側スイッチング素子及び下アーム側スイッチング素子が同時にON状態となることのないデューティとするようにしてもよい(請求項7)。相間配線が短絡した場合に、スイッチング素子に大電流が流れるのは、短絡した2相の上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子とが同時にON状態となる場合である。これは、この上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子との間に、通常は負荷としてアシスト電動機が介在しているが、相間配線の短絡により負荷が介在することなく直結するためである。そこで、短絡した2相の上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子とが同時にON状態とならないようにデューティを制限することにより、スイッチング素子には大電流が流れない。その結果、スイッチング素子の故障を確実に防止することができる。なお、短絡した2相の上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子とは、次のとおりである。例えばU相とV相との間の配線が短絡した場合、U相の上アーム側スイッチング素子とV相の下アーム側スイッチング素子、及び、U相の下アーム側スイッチング素子とV相の上アーム側スイッチング素子である。なお、同一相の上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子とは、元々デッドタイムが設けられており、同時ON状態とはならないようにされている。   Further, the switching element is an upper arm side switching element and a lower arm side switching element constituting a three-phase inverter, and the inter-phase short-circuit control means is configured to control the two-phase upper arm side switching with the duty short-circuited. The duty may be such that the element and the lower arm side switching element are not turned ON at the same time. When the interphase wiring is short-circuited, a large current flows through the switching element when the short-circuited two-phase upper arm side switching element and lower arm side switching element are simultaneously turned on. This is because an assist motor is normally interposed as a load between the upper arm side switching element and the lower arm side switching element, but is directly connected without any load due to a short circuit of the interphase wiring. Therefore, by restricting the duty so that the short-circuited two-phase upper arm side switching element and lower arm side switching element are not simultaneously turned on, a large current does not flow through the switching element. As a result, failure of the switching element can be reliably prevented. The short-circuited two-phase upper arm side switching element and the lower arm side switching element are as follows. For example, when the wiring between the U phase and the V phase is short-circuited, the U-phase upper arm side switching element and the V phase lower arm side switching element, and the U phase lower arm side switching element and the V phase upper arm Side switching element. The upper arm side switching element and the lower arm side switching element of the same phase are originally provided with a dead time so that they are not simultaneously turned on.

前記相間短絡検出手段は、前記3相配線のそれぞれの電圧をフィルタを介在することなく検出する電圧検出手段と、前記3相配線のそれぞれに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記3相配線のそれぞれの電圧のうち何れか2相の電圧差が0であると共に前記3相配線のそれぞれに流れる電流のうち何れか1相の電流が所定電流閾値を超えた場合に前記短絡と判定する短絡判定手段と、を備えるようにしてもよい(請求項8)。   The phase-to-phase short-circuit detection means includes voltage detection means for detecting each voltage of the three-phase wiring without a filter, current detection means for detecting a current flowing through each of the three-phase wiring, and the three-phase wiring. A short circuit that determines that the short circuit occurs when the voltage difference between any two phases of the respective voltages is zero and the current of any one of the currents flowing through the three-phase wirings exceeds a predetermined current threshold. And a determination unit (claim 8).

ここで、一般に、スイッチング素子が短絡した等のフェールセーフ用として各相の電圧を検出する場合には、ローパスフィルタ(LPF)を介在させた電圧値に基づき行っている。これは、インバータのスイッチング素子からアシスト電動機に出力された電圧は、パルス波形の電圧であるため、ローパスフィルタを介在させなければ適切なスイッチング素子の短絡などの判定ができない。しかし、本発明における相間短絡検出においては、フィルタを介在させることなく検出することができる。これは、上述した短絡判定手段により行っているからである。そして、上述した短絡判定手段により判定することにより、スイッチング素子が短絡した場合などと誤検出することなく、確実に相間配線の短絡を検出することができる。   Here, in general, when detecting the voltage of each phase for fail-safe use, such as when the switching element is short-circuited, the detection is performed based on a voltage value with a low-pass filter (LPF) interposed. This is because the voltage output from the switching element of the inverter to the assist motor is a pulse waveform voltage, and therefore it is not possible to determine whether the switching element is short-circuited without a low-pass filter. However, in the interphase short-circuit detection in the present invention, it is possible to detect without interposing a filter. This is because the short-circuit determining means described above is used. And by determining by the short circuit determination means mentioned above, the short circuit of the interphase wiring can be reliably detected without erroneously detecting that the switching element is short circuited.

次に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。   Next, an Example is given and this invention is demonstrated more concretely.

(電動パワーステアリング装置の全体構成)
本実施例における電動パワーステアリング装置の全体構成のブロック図を図1に示す。図1に示すように、電動パワーステアリング装置は、電動パワーステアリング制御部1と、操舵トルクセンサ2と、車速センサ3と、アシスト電動機4と、警告表示部5とから構成される。
(Overall configuration of electric power steering device)
FIG. 1 shows a block diagram of the overall configuration of the electric power steering apparatus in the present embodiment. As shown in FIG. 1, the electric power steering apparatus includes an electric power steering control unit 1, a steering torque sensor 2, a vehicle speed sensor 3, an assist motor 4, and a warning display unit 5.

操舵トルクセンサ2は、ステアリング軸(図示せず)にかかる操舵トルクを検出して、操舵トルク信号を電動パワーステアリング制御部1の目標電流設定部11に出力するセンサである。具体的には、ステアリングホイールにステアリング軸が連結されており、このステアリング軸はトーションバーを備えている。このトーションバーに操舵トルクセンサ2が取り付けられている。そして、ステアリングホイールが回転することによりトーションバーに回転力が加わり、その加わった回転力に応じてトーションバーが捻れる。そして、このトーションバーの捻れに対応するステアリング軸にかかる操舵トルクが、操舵トルクセンサ2により検出される。   The steering torque sensor 2 is a sensor that detects a steering torque applied to a steering shaft (not shown) and outputs a steering torque signal to the target current setting unit 11 of the electric power steering control unit 1. Specifically, a steering shaft is connected to the steering wheel, and the steering shaft includes a torsion bar. A steering torque sensor 2 is attached to the torsion bar. When the steering wheel rotates, a rotational force is applied to the torsion bar, and the torsion bar is twisted according to the applied rotational force. The steering torque applied to the steering shaft corresponding to the twist of the torsion bar is detected by the steering torque sensor 2.

車速センサ3は、車両の走行速度を検出して、車速信号を電動パワーステアリング制御部1の目標電流設定部11に出力するセンサである。この車速センサ3は、車両の前輪に取り付けられている。アシスト電動機4は、電動パワーステアリング制御部1からアシスト電流が供給されることにより、アシストトルクを発生する。アシストトルクとは、操舵力を補助するトルクである。なお、アシスト電動機4は、3相ブラシレスDCモータにより構成される。警告表示部5は、警告表示(Warning Lamp)を点灯させる部分である。具体的には、車両の運転席の前に装備されたインストルメントパネル(図示せず)に警告表示部5が配設されている。すなわち、警告表示部5が点灯した場合には、運転者に直ちに知らせることができる。なお、警告表示部5は、後述する電動パワーステアリング制御部1の相間短絡時制御部21の警告表示指示に基づき、点灯・消灯の作動が行われる。   The vehicle speed sensor 3 is a sensor that detects the traveling speed of the vehicle and outputs a vehicle speed signal to the target current setting unit 11 of the electric power steering control unit 1. The vehicle speed sensor 3 is attached to the front wheel of the vehicle. The assist motor 4 generates assist torque when an assist current is supplied from the electric power steering control unit 1. The assist torque is torque that assists the steering force. The assist motor 4 is constituted by a three-phase brushless DC motor. The warning display part 5 is a part for lighting a warning display (Warning Lamp). Specifically, the warning display unit 5 is disposed on an instrument panel (not shown) installed in front of the driver's seat of the vehicle. That is, when the warning display unit 5 is lit, the driver can be notified immediately. The warning display unit 5 is turned on / off based on a warning display instruction of the phase-short-circuit control unit 21 of the electric power steering control unit 1 described later.

電動パワーステアリング制御部1は、図1に示すように、目標電流設定部11と、減算器12と、PWM信号生成部13と、素子駆動部14と、インバータ回路部15と、相間リレー16と、シャント抵抗Rsと、電流検出部17と、分圧部18と、相間短絡用電圧検出部19と、相間短絡判定部20と、相間短絡時制御部21と、ローパスフィルタ22と、フェール用電圧検出部23と、フェール判定制御部24とから構成される。   As shown in FIG. 1, the electric power steering control unit 1 includes a target current setting unit 11, a subtractor 12, a PWM signal generation unit 13, an element driving unit 14, an inverter circuit unit 15, and an interphase relay 16. The shunt resistor Rs, the current detection unit 17, the voltage dividing unit 18, the phase short-circuit voltage detection unit 19, the phase-to-phase short-circuit determination unit 20, the phase-to-phase short-circuit control unit 21, the low-pass filter 22, and the fail voltage It comprises a detector 23 and a fail determination controller 24.

目標電流設定部11は、まず、操舵トルクセンサ2から入力された操舵トルクの位相補償処理を行う。そして、位相補償処理が行われた操舵トルク信号と車速センサ3から入力された車速信号とに基づき、アシスト電動機4に供給するアシスト電流の目標値である目標電流信号を設定する。この目標電流信号は、予め記憶された操舵トルク信号及び車速信号に対するアシスト電流の目標値の関係を示す目標電流マップに基づき設定される。   The target current setting unit 11 first performs phase compensation processing of the steering torque input from the steering torque sensor 2. Based on the steering torque signal subjected to the phase compensation process and the vehicle speed signal input from the vehicle speed sensor 3, a target current signal that is a target value of the assist current supplied to the assist motor 4 is set. This target current signal is set based on a target current map indicating the relationship between the steering torque signal and the vehicle speed signal stored in advance and the target value of the assist current.

減算器12は、目標電流設定部11にて設定された目標電流信号から後述する電流検出部17にて検出された電流信号を減算した、いわゆる偏差電流信号(偏差)を算出する。   The subtractor 12 calculates a so-called deviation current signal (deviation) obtained by subtracting a current signal detected by a current detection unit 17 described later from a target current signal set by the target current setting unit 11.

PWM信号生成部13は、減算器12にて算出された偏差電流信号に基づきPWM信号を算出して、素子駆動部14に出力する。このPWM信号は、インバータ回路部15のU相,V相,W相の各スイッチング素子UU,UL,VU,VL,WU,WLの駆動信号である。すなわち、PWM信号は、各相毎のデューティからなる信号である。さらに、PWM信号生成部13は、後述する相間短絡時制御部21のPWM上限制御部211からデューティ上限値信号を入力している。そして、減算器12にて算出された偏差電流信号に基づき算出したPWM信号と、PWM上限制御部211から入力したデューティ上限値信号とを比較して、デューティが小さい方が採用されて素子駆動部14に出力される。つまり、偏差電流信号に基づき算出したPWM信号のデューティがデューティ上限値信号のデューティより大きい場合には、素子駆動部14に出力するPWM信号のデューティはデューティ上限値信号のデューティとなる。   The PWM signal generation unit 13 calculates a PWM signal based on the deviation current signal calculated by the subtractor 12 and outputs the PWM signal to the element driving unit 14. This PWM signal is a drive signal for the switching elements UU, UL, VU, VL, WU, WL of the U-phase, V-phase, and W-phase of the inverter circuit unit 15. That is, the PWM signal is a signal having a duty for each phase. Further, the PWM signal generation unit 13 receives a duty upper limit value signal from a PWM upper limit control unit 211 of the phase short-circuit control unit 21 described later. Then, the PWM signal calculated based on the deviation current signal calculated by the subtractor 12 is compared with the duty upper limit value signal input from the PWM upper limit control unit 211, and the one with the smaller duty is adopted and the element driving unit is adopted. 14 is output. That is, when the duty of the PWM signal calculated based on the deviation current signal is larger than the duty of the duty upper limit value signal, the duty of the PWM signal output to the element driving unit 14 becomes the duty of the duty upper limit value signal.

素子駆動部14は、PWM信号生成部13から出力されたPWM信号に基づき、インバータ回路部15の各スイッチング素子UU,UL,VU,VL,WU,WLにゲート電圧を印加することにより、各スイッチング素子UU等を駆動している。   The element drive unit 14 applies each gate voltage to each switching element UU, UL, VU, VL, WU, WL of the inverter circuit unit 15 based on the PWM signal output from the PWM signal generation unit 13, thereby switching each switching. The elements UU and the like are driven.

インバータ回路部(3相インバータ)15は、6個のスイッチング素子UU,UL,VU,VL,WU,WLから構成されている。具体的には、U相上アーム側スイッチング素子UUとU相下アーム側スイッチング素子ULとが直列に接続され、V相上アーム側スイッチング素子VUとV相下アーム側スイッチング素子VLとが直列に接続され、W相上アーム側スイッチング素子WUとW相下アーム側スイッチング素子WLとが直列に接続されている。さらに、各相のスイッチング素子は、並列に接続されている。また、上アーム側はバッテリ(図示せず)の正極側に接続されており、下アーム側は後述するシャント抵抗Rsを介してアース接続されている。さらに、各相の上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子との中間位置が、それぞれアシスト電動機4の各相の巻線に接続されている。つまり、インバータ回路部15の各スイッチング素子UU,UL,VU,VL,WU,WLが素子駆動部14からの駆動信号に基づきON・OFF動作することにより、アシスト電動機4の各相巻線にアシスト電流が供給される。このアシスト電動機4にアシスト電流が供給されることにより、アシストトルクが発生する。なお、スイッチング素子UU,UL,VU,VL,WU,WLは、例えばMOSFETやIGBT等である。   The inverter circuit unit (three-phase inverter) 15 is composed of six switching elements UU, UL, VU, VL, WU, and WL. Specifically, the U-phase upper arm side switching element UU and the U-phase lower arm side switching element UL are connected in series, and the V-phase upper arm side switching element VU and the V-phase lower arm side switching element VL are connected in series. The W-phase upper arm side switching element WU and the W-phase lower arm side switching element WL are connected in series. Furthermore, the switching elements of each phase are connected in parallel. Further, the upper arm side is connected to the positive side of a battery (not shown), and the lower arm side is grounded via a shunt resistor Rs described later. Further, intermediate positions between the upper arm side switching element and the lower arm side switching element of each phase are connected to the windings of the respective phases of the assist motor 4. That is, each switching element UU, UL, VU, VL, WU, WL of the inverter circuit unit 15 is turned on / off based on the drive signal from the element drive unit 14 to assist each phase winding of the assist motor 4. Current is supplied. When assist current is supplied to the assist motor 4, assist torque is generated. The switching elements UU, UL, VU, VL, WU, WL are, for example, MOSFETs, IGBTs, or the like.

相間リレー(スイッチ手段)16は、V相リレー16vとW相リレー16wとからなる。V相リレー16vは、一端側がインバータ回路部15のV相上アーム側スイッチング素子VUとV相下アーム側スイッチング素子VLとの中間位置に接続され、他端側がアシスト電動機4のV相巻線に接続されている。W相リレー16wは、一端側がインバータ回路部15のW相上アーム側スイッチング素子WUとW相下アーム側スイッチング素子WLとの中間位置に接続され、他端側がアシスト電動機4のW相巻線に接続されている。そして、これらの相間リレー16は、後述するフェール判定制御部24の出力信号に基づき、開閉動作を行う。なお、従来は、後述する相間短絡時制御部21に相当する部分に基づき、開閉動作を行っていたが、本実施例においては相間短絡時制御部21に基づいては開閉動作を行わない。   The interphase relay (switch means) 16 includes a V-phase relay 16v and a W-phase relay 16w. One end of the V-phase relay 16v is connected to an intermediate position between the V-phase upper arm side switching element VU and the V-phase lower arm side switching element VL of the inverter circuit unit 15, and the other end is connected to the V-phase winding of the assist motor 4. It is connected. One end side of the W-phase relay 16w is connected to an intermediate position between the W-phase upper arm side switching element WU and the W-phase lower arm side switching element WL of the inverter circuit section 15, and the other end side is connected to the W-phase winding of the assist motor 4. It is connected. These interphase relays 16 perform an opening / closing operation based on an output signal of a failure determination control unit 24 described later. Conventionally, the opening / closing operation is performed based on a portion corresponding to an inter-phase short-circuit control unit 21 described later. However, in the present embodiment, the opening / closing operation is not performed based on the inter-phase short-circuit control unit 21.

シャント抵抗Rsは、インバータ回路部15の各相の下アーム側スイッチング素子UL,VL,WLとアース端子との間にそれぞれ配設されている。このシャント抵抗Rsは、各相に流れる電流を検出するための抵抗である。電流検出部(相間短絡検出手段、電流検出手段)17は、各相のシャント抵抗Rsの両端側の電圧を入力して、この入力電圧に基づき各相に流れる電流Iu,Iv,Iwを検出し、各相の電流信号を生成する。そして、生成した各相の電流信号を減算器12に出力する。   The shunt resistor Rs is disposed between the lower arm side switching elements UL, VL, WL of each phase of the inverter circuit unit 15 and the ground terminal. The shunt resistor Rs is a resistor for detecting a current flowing through each phase. A current detection unit (phase short-circuit detection means, current detection means) 17 inputs voltages at both ends of each phase shunt resistor Rs, and detects currents Iu, Iv, Iw flowing in each phase based on this input voltage. , Generate a current signal for each phase. Then, the generated current signal of each phase is output to the subtractor 12.

分圧部18は、各相毎に配設され、入力側がインバータ回路部15とアシスト電動機4との間に接続されている。そして、この分圧部18は、このインバータ回路部15とアシスト電動機4との間の接続部位の電圧を分圧して降圧された各相の電圧Vu2,Vv2,Vw2を相間短絡用電圧検出部19及びローパスフィルタ22へ出力している。   The voltage dividing unit 18 is provided for each phase, and the input side is connected between the inverter circuit unit 15 and the assist motor 4. Then, the voltage dividing unit 18 divides the voltage at the connection portion between the inverter circuit unit 15 and the assist motor 4 to reduce the voltage Vu2, Vv2, Vw2 of each phase that has been stepped down to the voltage detecting unit 19 for interphase short circuit. And output to the low-pass filter 22.

相間短絡用電圧検出部(相間短絡検出手段、電圧検出手段)19は、分圧部18により出力された各相の電圧Vu2,Vv2,Vw2を直接的に入力している。すなわち、相間短絡用電圧検出部19は、ローパスフィルタを介在することなく、アシスト電動機4に印加される電圧を降圧した電圧がそのまま入力される。つまり、インバータ回路部15のPWMの出力電圧を降圧した電圧がそのまま相間短絡用電圧検出部19に入力される。従って、相間短絡用電圧検出部19に入力される電圧は、パルス波形の電圧となる。そして、この相間短絡用電圧検出部19は、インバータ回路部15の各スイッチング素子とアシスト電動機4との間の3相配線のうち何れかの2相の配線間が短絡したこと(以下、「相間短絡」という)を判定するための相間短絡電圧Vu2,Vv2,Vw2を検出する。なお、相間短絡電圧という表現を使用しているが、これは相間短絡の判定に用いる電圧であることを意味するものであって、相間短絡した場合の電圧を意味するものではない。   An inter-phase short-circuit voltage detection unit (inter-phase short-circuit detection unit, voltage detection unit) 19 directly inputs the voltages Vu2, Vv2, and Vw2 of each phase output by the voltage dividing unit 18. In other words, the interphase short-circuit voltage detection unit 19 receives a voltage obtained by stepping down the voltage applied to the assist motor 4 without using a low-pass filter. That is, the voltage obtained by stepping down the PWM output voltage of the inverter circuit unit 15 is input to the inter-phase short-circuit voltage detection unit 19 as it is. Therefore, the voltage input to the interphase short-circuit voltage detector 19 is a pulse waveform voltage. The inter-phase short-circuit voltage detector 19 detects that any two-phase wirings among the three-phase wirings between the switching elements of the inverter circuit unit 15 and the assist motor 4 are short-circuited (hereinafter referred to as “phase-to-phase”). Inter-phase short-circuit voltages Vu2, Vv2, and Vw2 for determining “short circuit” are detected. In addition, although the expression "phase short circuit voltage" is used, this means that the voltage is used for the determination of the phase short circuit, and does not mean the voltage when the phase is shorted.

相間短絡判定部(相間短絡検出手段、短絡判定手段)20は、電流検出部17から入力された各相の電流Iu,Iv,Iwと、相間短絡用電圧検出部19から入力された各相の相間短絡電圧Vu2,Vv2,Vw2とに基づき、相間短絡したか否かを判定する。ここで、相間短絡の判定処理については後述する。   The phase-to-phase short-circuit determination unit (phase-to-phase short-circuit detection unit, short-circuit determination unit) 20 includes the currents Iu, Iv, and Iw input from the current detection unit 17 and the phases input from the phase-to-phase short-circuit voltage detection unit 19. Based on the interphase short circuit voltages Vu2, Vv2, and Vw2, it is determined whether or not the interphase short circuit has occurred. Here, the inter-phase short-circuit determination process will be described later.

相間短絡時制御部21は、相間短絡判定部20により相間短絡したと判定された場合に、相間短絡時の制御処理を行う。ここで、相間短絡時制御部21の詳細な構成について、図2を参照して説明する。図2に示すように、相間短絡時制御部21は、PWM上限制御部211と警告表示指示部212とから構成される。   When the inter-phase short-circuit control unit 21 determines that the inter-phase short-circuit determination unit 20 determines that the inter-phase short circuit has occurred, the control unit 21 performs a control process during the inter-phase short circuit. Here, a detailed configuration of the inter-phase short-circuit control unit 21 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the inter-phase short-circuit control unit 21 includes a PWM upper limit control unit 211 and a warning display instruction unit 212.

PWM上限制御部211は、相間短絡判定部20から相間短絡したと判定された場合に、PWM信号生成部13が素子駆動部14に出力するPWM信号のデューティを制限する。具体的には、例えばPWM上限制御部211が予めデューティの上限値(デューティ上限値)を記憶しておき、このデューティ上限値の信号をPWM信号生成部13に出力する。そして、上述したように、PWM信号生成部13が、偏差電流信号に基づき算出したPWM信号とデューティ上限値信号とを比較する。   The PWM upper limit control unit 211 limits the duty of the PWM signal output from the PWM signal generation unit 13 to the element drive unit 14 when it is determined from the phase-to-phase short-circuit determination unit 20 that a phase-to-phase short has occurred. Specifically, for example, the PWM upper limit control unit 211 stores an upper limit value (duty upper limit value) of the duty in advance, and outputs a signal of this duty upper limit value to the PWM signal generation unit 13. As described above, the PWM signal generation unit 13 compares the PWM signal calculated based on the deviation current signal with the duty upper limit value signal.

警告表示指示部212は、相間短絡判定部20から相間短絡したと判定された場合に、警告表示部5に警告表示の点灯指令を出力する。つまり、警告表示指示部212から警告表示の点灯指令が出力された警告表示部5は警告表示を点灯させて、運転者に相間短絡して異常状態であることを知らせる。   The warning display instructing unit 212 outputs a warning display lighting command to the warning display unit 5 when it is determined by the phase-to-phase short-circuit determining unit 20 that the phase has been short-circuited. That is, the warning display unit 5 to which the warning display lighting command is output from the warning display instruction unit 212 lights up the warning display to notify the driver that there is an abnormal state due to a short circuit between phases.

ローパスフィルタ22は、分圧部18により出力された各相の電圧を入力して、各相毎に中間電位の電圧Vu1,Vv1,Vw1を出力している。このローパスフィルタ22から出力される電圧Vu1,Vv1,Vw1は、インバータ回路部15のPWMの出力電圧を降圧した電圧そのものではない。つまり、この電圧Vu1,Vv1,Vw1はパルス波形の電圧ではない。   The low-pass filter 22 receives the voltage of each phase output from the voltage divider 18 and outputs voltages Vu1, Vv1, Vw1 of intermediate potential for each phase. The voltages Vu1, Vv1, and Vw1 output from the low-pass filter 22 are not voltages that are obtained by stepping down the PWM output voltage of the inverter circuit unit 15. That is, the voltages Vu1, Vv1, and Vw1 are not pulse waveform voltages.

フェール用電圧検出部23は、ローパスフィルタ22から出力された電圧Vu1,Vv1,Vw1を入力して、フィルタリング電圧Vu1,Vv1,Vw1を検出する。このフィルタリング電圧Vu1,Vv1,Vw1は、例えば、インバータ回路部15のスイッチング素子UU等が短絡したことを判定するために用いられる。   The fail voltage detector 23 receives the voltages Vu1, Vv1, and Vw1 output from the low-pass filter 22 and detects the filtering voltages Vu1, Vv1, and Vw1. The filtering voltages Vu1, Vv1, and Vw1 are used to determine, for example, that the switching element UU of the inverter circuit unit 15 has been short-circuited.

フェール判定制御部24は、電流検出部17から入力された各相の電流Iu,Iv,Iwと、フェール用電圧検出部23から入力された各相のフィルタリング電圧Vu1,Vv1,Vw1とに基づき、例えばインバータ回路部15のスイッチング素子UU等が短絡等のフェール状態であるか否かを判定する。ここで、モータオープンフェール、モータ短絡フェール、リレーオープンフェール等の各種フェールの判定については、例えば、特開平6−298104号公報等に公知となっている。そして、各種フェールが判定された場合には、相間リレー16(V相リレー16v及びW相リレー16w)を開成し、アシスト電動機4の制御を停止する。さらには、バッテリ(図示せず)と電動パワーステアリング制御部1との間に配設されたリレー(図示せず)も開成し、電動パワーステアリング制御部1の駆動を停止させる。   The fail determination control unit 24 is based on the currents Iu, Iv, Iw of each phase input from the current detection unit 17 and the filtering voltages Vu1, Vv1, Vw1 of each phase input from the failure voltage detection unit 23. For example, it is determined whether or not the switching element UU of the inverter circuit unit 15 is in a failure state such as a short circuit. Here, the determination of various failures such as a motor open failure, a motor short-circuit failure, and a relay open failure is known in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-298104. When various failures are determined, the interphase relay 16 (V-phase relay 16v and W-phase relay 16w) is opened, and the control of the assist motor 4 is stopped. Further, a relay (not shown) disposed between a battery (not shown) and the electric power steering control unit 1 is also opened, and driving of the electric power steering control unit 1 is stopped.

(相間短絡判定処理)
次に、相間短絡判定部20における相間短絡判定処理について図3のフローチャートを参照して説明する。
(Interphase short-circuit judgment processing)
Next, the inter-phase short-circuit determination process in the inter-phase short-circuit determination unit 20 will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、電動パワーステアリング制御部1が制御中であるか否かを判定する(ステップS1)。この判定は、例えば、電動パワーステアリング制御部1が制御している制御モードに基づき判定することができる。なお、制御モードについては、公知であるので詳細な説明は省略する。そして、電動パワーステアリング制御部1が制御中でない場合には(ステップS1:No)、相間短絡を起こしていないと判定してリターンする(ステップS11)。   First, it is determined whether or not the electric power steering control unit 1 is under control (step S1). This determination can be made based on, for example, a control mode controlled by the electric power steering control unit 1. Since the control mode is well known, detailed description thereof is omitted. And when the electric power steering control part 1 is not controlling (step S1: No), it determines with having not raise | generated the short circuit between phases and returns (step S11).

一方、電動パワーステアリング制御部1が制御中であると判定された場合には(ステップS1:Yes)、カウンタiを初期化して、1に設定する(ステップS2)。このカウンタiは、相間短絡の誤判定を防止するために用いている。続いて、電流検出部17により検出した各相の電流Iu,Iv,Iwの何れかの絶対値が75Aより大きいか否かを判定する(ステップS3)。詳細には、U相に流れる電流Iuが75Aより大きいか、V相に流れる電流Ivが75Aより大きいか、若しくは、W相に流れる電流Iwが75Aより大きいか否かを判定する。つまり、各相の配線に流れる電流が過電流であるか否かを判定している。ここで、相間短絡を起こした場合には、U,V,W相の3相のうち相間短絡した何れか2相に流れる電流が過電流となる。   On the other hand, when it is determined that the electric power steering control unit 1 is under control (step S1: Yes), the counter i is initialized and set to 1 (step S2). This counter i is used to prevent erroneous determination of a short circuit between phases. Subsequently, it is determined whether or not the absolute value of any of the currents Iu, Iv, and Iw of each phase detected by the current detection unit 17 is greater than 75A (step S3). Specifically, it is determined whether the current Iu flowing in the U phase is larger than 75A, the current Iv flowing in the V phase is larger than 75A, or the current Iw flowing in the W phase is larger than 75A. That is, it is determined whether or not the current flowing through the wiring of each phase is an overcurrent. Here, when a short circuit between phases occurs, a current flowing in any two phases short-circuited among the three phases of the U, V, and W phases becomes an overcurrent.

続いて、各相の電流Iu,Iv,Iwの絶対値の全てが75A以下の場合には(ステップS3:No)、カウンタiを設定してから時間Tが経過したか否かを判定する(ステップS4)。そして、カウンタiを設定してから時間Tが経過していない場合には(ステップS4:No)、ステップS3に戻り処理を繰り返す。つまり、カウンタiを設定してからの経過時間が時間Tを経過するまで各相の電流Iu,Iv,Iwを監視している。   Subsequently, when all the absolute values of the currents Iu, Iv, and Iw of each phase are 75 A or less (step S3: No), it is determined whether or not the time T has elapsed since the counter i was set ( Step S4). If the time T has not elapsed since the counter i was set (step S4: No), the process returns to step S3 and is repeated. That is, the currents Iu, Iv, and Iw of each phase are monitored until the elapsed time after the counter i is set passes the time T.

そして、カウンタiを設定してから時間Tが経過した場合には(ステップS4:Yes)、相間短絡を起こしていないと判定してリターンする(ステップS11)。つまり、時間Tの間各相に流れる電流が過電流になっていない場合には、相間短絡を起こしていないと判定している。   If the time T has elapsed since the counter i was set (step S4: Yes), it is determined that no interphase short-circuit has occurred, and the process returns (step S11). That is, when the current flowing in each phase during the time T is not an overcurrent, it is determined that no phase short-circuit has occurred.

一方、各相の電流Iu,Iv,Iwの何れかの絶対値が75Aより大きい場合には(ステップS3:Yes)、相間電圧を判定する(ステップS5)。この判定は、各相の電圧の差が0であるか否かを判定することにより行う。これは、各相の電圧の差の何れかが0である場合には、相間短絡を起こしていることになるからである。具体的には、分圧部18からローパスフィルタを介在せずに入力したU相電圧Vu2とV相電圧Vv2との差が0であるか否かを判定する。さらに、分圧部18からローパスフィルタを介在せずに入力したV相電圧Vv2とW相電圧Vw2との差が0であるか否かを判定する。さらに、分圧部18からローパスフィルタを介在せずに入力されたW相電圧Vw2とU相電圧Vu2との差が0であるか否かを判定する。   On the other hand, when the absolute value of any of the currents Iu, Iv, and Iw of each phase is greater than 75 A (step S3: Yes), the interphase voltage is determined (step S5). This determination is performed by determining whether or not the voltage difference between the phases is zero. This is because a short circuit between the phases is caused when any of the voltage differences between the phases is zero. Specifically, it is determined whether or not the difference between the U-phase voltage Vu2 and the V-phase voltage Vv2 input from the voltage divider 18 without a low-pass filter is zero. Further, it is determined whether or not the difference between the V-phase voltage Vv2 and the W-phase voltage Vw2 input from the voltage divider 18 without a low-pass filter is zero. Further, it is determined whether or not the difference between the W-phase voltage Vw2 and the U-phase voltage Vu2 input from the voltage divider 18 without a low-pass filter is zero.

そして、各相の電圧の差の全てが0でない場合には(ステップS5:No)、カウンタiを設定してから時間Tが経過したか否かを判定する(ステップS6)。そして、カウンタiを設定してから時間Tが経過していない場合には(ステップS6:No)、ステップS5に戻り処理を繰り返す。つまり、カウンタiを設定してからの経過時間が時間Tを経過するまで各相の電圧Vu2,Vv2,Vw2の差を監視している。   If all the voltage differences of the phases are not 0 (step S5: No), it is determined whether or not the time T has elapsed since the counter i was set (step S6). If the time T has not elapsed since the counter i was set (step S6: No), the process returns to step S5 and is repeated. That is, the difference between the voltages Vu2, Vv2, and Vw2 of each phase is monitored until the elapsed time after the counter i is set passes the time T.

そして、カウンタiを設定してから時間Tが経過した場合には(ステップS6:Yes)、相間短絡を起こしていないと判定してリターンする(ステップS11)。つまり、時間Tの間各相の電圧Vu2,Vv2,Vw2の差が0になっていない場合には、相間短絡を起こしていないと判定している。   If the time T has elapsed since the counter i was set (step S6: Yes), it is determined that no interphase short-circuit has occurred, and the process returns (step S11). That is, when the difference between the voltages Vu2, Vv2, and Vw2 of the respective phases is not zero during the time T, it is determined that no interphase short-circuit has occurred.

続いて、各相の電圧の差の何れかが0である場合には(ステップS5:Yes)、カウンタiが5であるか否かを判定する(ステップS7)。そして、カウンタiが5でない場合には、カウンタiを設定してから時間Tが経過したか否かを判定する(ステップS8)。そして、カウンタiを設定してから時間Tが経過していない場合には(ステップS8:No)、時間Tが経過するまで待機する。そして、カウンタiを設定してから時間Tが経過した場合には(ステップS8:Yes)、カウンタiを1加算した値に設定して、ステップS3に戻り処理を繰り返す(ステップS9)。一方、カウンタiが5である場合には、相間短絡であると判定して、相間短絡判定処理を終了する(ステップS10)。   Subsequently, if any of the voltage differences between the phases is 0 (step S5: Yes), it is determined whether or not the counter i is 5 (step S7). If the counter i is not 5, it is determined whether or not the time T has elapsed since the counter i was set (step S8). If the time T has not elapsed since the counter i was set (step S8: No), the process waits until the time T elapses. If the time T has elapsed since the counter i was set (step S8: Yes), the counter i is set to a value obtained by adding 1, and the process returns to step S3 and is repeated (step S9). On the other hand, if the counter i is 5, it is determined that the phase is short-circuited, and the phase-short-circuit determination process is terminated (step S10).

つまり、処理が開始(カウンタiが初期化)されてから時間T毎に5回連続して、各相に流れる電流の何れかが過電流状態となり、かつ、各相の電圧の差の何れかが0となる場合に、相間短絡であると判定している。例えば、時間Tを5秒とすると、処理が開始されてから最初の5秒の間、さらに次々の合計5回の5秒の間に、過電流状態となりかつ各相の電圧の差の何れかが0となる場合に相間短絡であると判定している。これは、例えば、処理を開始してから最初の5秒の間に過電流状態かつ各相の電圧の差の何れかが0となったとしても、誤検出である場合があるため、複数回連続して判定を行っている。つまり、相間短絡したとの誤検出を防止するために行っている。   In other words, any of the currents flowing in each phase is overcurrent for 5 times every time T since the processing is started (counter i is initialized), and any of the voltage differences in each phase Is determined to be an interphase short circuit. For example, if the time T is 5 seconds, any of the voltage differences between the phases will occur during the first 5 seconds after the start of processing, and during the next 5 seconds in total 5 times. Is determined to be an interphase short circuit. For example, this may be a false detection even if an overcurrent state and any of the voltage differences of each phase become 0 during the first 5 seconds after the start of processing. Judgment is performed continuously. In other words, this is done to prevent erroneous detection of a short circuit between phases.

(相間短絡時における操舵性)
次に、相間短絡時における操舵性について図4を参照して説明する。図4は、経過時間に対する各相に流れる電流Iu,Iv,Iwの値(左縦軸)及び操舵角度(右縦軸)について示す図である。なお、経過時間は、電流及び操舵角度を測定し始めてからの経過時間である。また、操舵角度については、ハンドルが右方向に操舵されている場合に正の値となり、ハンドルが左方向に操舵されている場合に負の値となる。すなわち、操舵角度が0[deg]の場合が、ハンドルが中立状態となる。なお、図4においては、ハンドルを左に操舵している状態から右へ旋回する場合について示している。また、図4においては、経過時間が約0.9secの時に相間短絡を起こした場合について示している。
(Steering performance during short circuit between phases)
Next, the steering property at the time of a short circuit between phases will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing values of currents Iu, Iv, Iw flowing in each phase with respect to elapsed time (left vertical axis) and steering angle (right vertical axis). The elapsed time is the elapsed time from the start of measuring the current and the steering angle. The steering angle is a positive value when the steering wheel is steered in the right direction, and a negative value when the steering wheel is steered in the left direction. That is, when the steering angle is 0 [deg], the steering wheel is in a neutral state. FIG. 4 shows a case where the steering wheel is turned to the right from the state where the steering wheel is steered to the left. FIG. 4 shows a case where an interphase short-circuit occurs when the elapsed time is about 0.9 sec.

図4に示すように、経過時間が約0.9secまでの間は正常な状態である。すなわち、各相の電流Iu,Iv,Iwが、正常時の3相交流波形であって、非常に滑らかに推移している。なお、経過時間が約0.9secまでの間は、ハンドルが左側に操舵されていた状態から中立状態まで旋回している。   As shown in FIG. 4, it is in a normal state until the elapsed time is about 0.9 sec. That is, the currents Iu, Iv, and Iw of the respective phases are normal three-phase AC waveforms and change very smoothly. Note that the steering wheel turns from the state where the steering wheel is steered to the left side to the neutral state until the elapsed time is about 0.9 sec.

そして、経過時間が約0.9secの際にU相電流Iu及びV相電流Ivが急激に増加して、この時のU相電流Iu及びV相電流Ivの絶対値が約60Aを超えていることが分かる。さらに、その後は、約0.4sec間隔でU相電流Iu及びV相電流Ivが急激に増加している。これは、U相上アーム側スイッチング素子UU及びV相下アーム側スイッチング素子VLが同時にON状態となる場合、若しくは、U相下アーム側スイッチング素子UL及びV相上アーム側スイッチング素子VUが同時にON状態となる場合である。つまり、これらの場合には、U相とV相との相間配線が短絡すると、上アーム側スイッチング素子から下アーム側スイッチング素子へアシスト電動機4を介さずに直接接続されているために大電流が流れる。   When the elapsed time is about 0.9 sec, the U-phase current Iu and the V-phase current Iv increase rapidly, and the absolute values of the U-phase current Iu and the V-phase current Iv at this time exceed about 60A. I understand that. Furthermore, thereafter, the U-phase current Iu and the V-phase current Iv increase rapidly at intervals of about 0.4 sec. This is because the U-phase upper arm side switching element UU and the V-phase lower arm side switching element VL are simultaneously turned on, or the U-phase lower arm side switching element UL and the V-phase upper arm side switching element VU are simultaneously turned on. This is a state. That is, in these cases, when the interphase wiring between the U phase and the V phase is short-circuited, a large current is generated because the upper arm side switching element is directly connected to the lower arm side switching element without passing through the assist motor 4. Flowing.

また、急激に電流が増加している時刻の間においても、U相電流Iu及びV相電流Ivの絶対値が約20A付近まで増加しており、正常時に比べると非常に大きな値である。さらに、経過時間が約0.9sec以降におけるU相電流IuとV相電流Ivとは、電流0Aを中心としてほぼ対象となっている。つまり、U相電流IuとV相電流Ivとは、絶対値がほぼ同一であって、符号が異なっている。なお、W相電流Iwは正常時の波形に比べると僅かに乱れてはいるものの、電流の大きさはそれほど変化はない。   In addition, even during the time when the current suddenly increases, the absolute values of the U-phase current Iu and the V-phase current Iv increase to about 20 A, which is a very large value compared to the normal time. Further, the U-phase current Iu and the V-phase current Iv after the elapsed time of about 0.9 sec or more are almost targeted around the current 0A. That is, the U-phase current Iu and the V-phase current Iv have substantially the same absolute value but different signs. Although the W-phase current Iw is slightly disturbed compared to the normal waveform, the magnitude of the current does not change so much.

このように、相間短絡したU相電流Iu及びV相電流Ivは非常に大きな電流である上に、何れの相も電流波形は正常時に比べると非常に乱れている。しかし、この場合であっても、操舵角度は大きく変化している。具体的には、相間短絡した経過時間が約0.9secの時点から2.0secまでの間に約60degの角度が操舵されている。ここで、従来の電動パワーステアリング装置においては、上述したように、アシスト電動機4のブレーキトルクによりハンドルが非常に重くなっていた。そのため、運転者は、ハンドルを操舵するために非常に大きな力を必要としていた。従って、ハンドルを旋回できたとしても、長時間かけて僅かな操舵角度しか旋回することができなかった。しかし、本実施例によれば、ハンドルの操舵角度は非常に短時間で大きな角度が操舵されている。つまり、本実施例のように、相間短絡した場合であっても、相間リレー16を開成しないことでより操舵性が良好となる。ただし、各相の電流が大きく乱れていることからも、正常時に比べると操舵性は劣ることが分かる。   As described above, the U-phase current Iu and the V-phase current Iv that are short-circuited with each other are very large currents, and the current waveforms of both phases are very disturbed as compared with the normal state. However, even in this case, the steering angle changes greatly. Specifically, an angle of about 60 deg is steered between the time when the phase short-circuited is about 0.9 sec and 2.0 sec. Here, in the conventional electric power steering apparatus, as described above, the handle is very heavy due to the brake torque of the assist motor 4. Therefore, the driver needs a very large force to steer the steering wheel. Therefore, even if the steering wheel can be turned, only a slight steering angle can be turned over a long time. However, according to the present embodiment, the steering angle of the steering wheel is steered at a large angle in a very short time. That is, even when the phase is short-circuited as in the present embodiment, the steering performance is improved by not opening the phase relay 16. However, since the current of each phase is greatly disturbed, it can be seen that the steering performance is inferior compared to the normal state.

なお、図4は、PWM信号生成部13が出力するデューティを制限していない場合の図である。従って、PWM信号生成部13が出力するデューティを所定のデューティ上限値以下に制限すると、操舵角度の変化率は少し小さくなる。また、図3のフローチャートにおけるステップS3の判定は、図4の経過時間が約1.3secの時に判定条件を満たしている。これは、経過時間が約1.3secの時にU相電流Iu及びV相電流Ivの絶対値が75Aより大きくなっているからである。   FIG. 4 is a diagram when the duty output by the PWM signal generation unit 13 is not limited. Therefore, if the duty output from the PWM signal generation unit 13 is limited to a predetermined duty upper limit value or less, the change rate of the steering angle is slightly reduced. Further, the determination in step S3 in the flowchart of FIG. 3 satisfies the determination condition when the elapsed time in FIG. 4 is about 1.3 sec. This is because the absolute values of the U-phase current Iu and the V-phase current Iv are larger than 75A when the elapsed time is about 1.3 sec.

本実施例における電動パワーステアリング装置の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the electric power steering apparatus in a present Example. 相間短絡時制御部の詳細構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the control part at the time of a short circuit between phases. 相間短絡判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an interphase short circuit determination process. 相間短絡時における操舵性について説明する図である。It is a figure explaining the steering nature at the time of a phase short circuit.

符号の説明Explanation of symbols

1:電動パワーステアリング制御部(ECU)、 2:操舵トルクセンサ、 3:車速センサ、 4:アシスト電動機、 5:警告表示部、 11:目標電流設定部、 12:減算器 13:PWM信号生成部、 14:素子駆動部、 15:インバータ回路部、 16:相間リレー、 17:電流検出部、 18:分圧部、 19:相間短絡用電圧検出部、 20:相間短絡判定部、 21:相間短絡時制御部、 22:ローパスフィルタ、 23:フェール用電圧検出部、 24:フェール判定制御部 1: Electric power steering control unit (ECU) 2: Steering torque sensor 3: Vehicle speed sensor 4: Assist motor 5: Warning display unit 11: Target current setting unit 12: Subtractor 13: PWM signal generation unit , 14: element drive unit, 15: inverter circuit unit, 16: interphase relay, 17: current detection unit, 18: voltage dividing unit, 19: voltage detection unit for interphase short circuit, 20: interphase short circuit determination unit, 21: interphase short circuit Hour control unit, 22: low-pass filter, 23: fail voltage detection unit, 24: fail determination control unit

Claims (8)

操舵力を補助するアシスト力を発生する3相電動機からなるアシスト電動機と、
各相のスイッチング素子を有し操舵トルクに基づき前記スイッチング素子をデューティ駆動させて前記アシスト電動機を制御する電動機制御手段と、
を備えた電動パワーステアリング装置において、
前記電動機制御手段は、
前記アシスト電動機と前記スイッチング素子との間を配線する3相配線のうち何れか2相の配線間の短絡を検出する相間短絡検出手段と、
前記2相の配線間の短絡を検出した際に前記アシスト電動機の制御可能状態を続行させる相間短絡時制御手段と、
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。
An assist motor composed of a three-phase motor that generates assist force for assisting steering force;
Electric motor control means for controlling the assist electric motor by driving the switching element with a duty based on a steering torque having a switching element of each phase;
In the electric power steering apparatus with
The motor control means includes
An inter-phase short-circuit detecting means for detecting a short circuit between any two-phase wirings among the three-phase wirings wiring between the assist motor and the switching element;
A phase short-circuit control means for continuing the controllable state of the assist motor when a short circuit between the two-phase wirings is detected;
An electric power steering apparatus comprising:
前記電動機制御手段は、さらに、前記アシスト電動機と前記スイッチング素子との間に配設され開閉することにより前記アシスト電動機と前記スイッチング素子との電気的接続を断続切替可能なスイッチ手段を備え、
前記相間短絡時制御手段は、前記スイッチ手段を閉成す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。
The motor control means further includes switch means that can be intermittently switched between electrical connection between the assist motor and the switching element by opening and closing between the assist motor and the switching element.
2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the inter-phase short-circuit control means closes the switch means.
前記相間短絡時制御手段は、さらに、前記2相の配線間の短絡を検出した際に前記短絡であることを運転者に警告する警告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。   2. The electric motor according to claim 1, wherein the inter-phase short-circuit control means further comprises warning means for warning a driver that the short circuit is detected when a short-circuit between the two-phase wirings is detected. Power steering device. 前記相間短絡検出手段は、さらに、前記短絡した前記2相を判定する短絡相判定手段を備え、
前記相間短絡時制御手段は、少なくとも前記短絡した前記2相の前記スイッチング素子のデューティを制限す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。
The phase-to-phase short-circuit detection means further includes a short-circuit phase determination means for determining the short-circuited two phases,
2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the inter-phase short-circuit control means limits at least a duty of the short-circuited switching element of the two phases.
前記相間短絡時制御手段は、前記短絡した前記2相以外の他の1相の前記スイッチング素子のデューティは制限しないことを特徴とする請求項4記載の電動パワーステアリング装置。   5. The electric power steering apparatus according to claim 4, wherein the inter-phase short-circuit control means does not limit a duty of the switching element of one phase other than the short-circuited two phases. 前記相間短絡時制御手段は、前記デューティを前記スイッチング素子の発熱の抑制可能な所定デューティ上限値以下とすることを特徴とする請求項4記載の電動パワーステアリング装置。   5. The electric power steering apparatus according to claim 4, wherein the inter-phase short-circuit control means sets the duty to be equal to or less than a predetermined duty upper limit value capable of suppressing heat generation of the switching element. 前記スイッチング素子は、3相インバータを構成する上アーム側スイッチング素子及び下アーム側スイッチング素子であり、
前記相間短絡時制御手段は、前記デューティを前記短絡した前記2相の前記上アーム側スイッチング素子及び下アーム側スイッチング素子が同時にON状態となることのないデューティとすることを特徴とする請求項4記載の電動パワーステアリング装置。
The switching element is an upper arm side switching element and a lower arm side switching element constituting a three-phase inverter,
5. The inter-phase short-circuit control means sets the duty so that the short-circuited upper arm side switching element and lower arm side switching element of the two phases are not simultaneously turned on. The electric power steering apparatus as described.
前記相間短絡検出手段は、
前記3相配線のそれぞれの電圧をフィルタを介在することなく検出する電圧検出手段と、
前記3相配線のそれぞれに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記3相配線のそれぞれの電圧のうち何れか2相の電圧差が0であると共に前記3相配線のそれぞれに流れる電流のうち何れか1相の電流が所定電流閾値を超えた場合に前記短絡と判定する短絡判定手段と、
を備えた請求項1記載の電動パワーステアリング装置。
The interphase short circuit detecting means is
Voltage detecting means for detecting each voltage of the three-phase wiring without interposing a filter;
Current detection means for detecting a current flowing through each of the three-phase wirings;
The short circuit when the voltage difference between any two phases of the voltages of the three-phase wiring is 0 and the current of any one of the currents flowing through the three-phase wiring exceeds a predetermined current threshold. Short-circuit determining means for determining
The electric power steering apparatus according to claim 1, comprising:
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