JP2007295658A - モータ制御装置及びこれを用いた電動パワーステアリング制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】意図しない閉回路の形成を確実に回避し、信頼性を向上させる。
【解決手段】スター結線された３相ブラシレスモータ１２の各励磁コイルＬｕ〜Ｌｗとその中性点との間に、炭化珪素を素材とした低オン抵抗特性を有する電界効果トランジスタＦＥＴとこれに逆並列に接続したダイオードとからなる閉回路開放用のスイッチ回路ＳＷｕ〜ＳＷｗを設け、且つこのスイッチ回路ＳＷｕ〜ＳＷｗをモータハウジング１０１内の、前記中性点を形成した回路基板１０２上に配置する。スイッチ回路ＳＷｕ〜ＳＷｗを、低オン抵抗特性を有する素子で形成したから発熱量等の点で何ら問題はなく、また、３相ブラシレスモータ１２とインバータ２４との間で地絡やライン間ショート等により、意図しない閉回路が形成される場合であっても、これら異常の発生位置に関わらず、閉回路の形成を確実に回避することができる。
【選択図】 図２
【解決手段】スター結線された３相ブラシレスモータ１２の各励磁コイルＬｕ〜Ｌｗとその中性点との間に、炭化珪素を素材とした低オン抵抗特性を有する電界効果トランジスタＦＥＴとこれに逆並列に接続したダイオードとからなる閉回路開放用のスイッチ回路ＳＷｕ〜ＳＷｗを設け、且つこのスイッチ回路ＳＷｕ〜ＳＷｗをモータハウジング１０１内の、前記中性点を形成した回路基板１０２上に配置する。スイッチ回路ＳＷｕ〜ＳＷｗを、低オン抵抗特性を有する素子で形成したから発熱量等の点で何ら問題はなく、また、３相ブラシレスモータ１２とインバータ２４との間で地絡やライン間ショート等により、意図しない閉回路が形成される場合であっても、これら異常の発生位置に関わらず、閉回路の形成を確実に回避することができる。
【選択図】 図２
Description
本発明は、ブラシレスモータを駆動制御するモータ制御装置及びこれを用いた電動パワーステアリング制御装置に関し、特に、その動作の信頼性を向上させるようにしたものである。
従来、この種のモータ制御装置を用いた電動パワーステアリング制御装置においては、電動パワーステアリング装置の動作を常時監視し、万が一電動パワーステアリング装置の故障を検出したときには、モータの駆動を停止すると共に、前記モータを駆動するためのブリッジ回路と電源との間に介挿されたリレーを開放状態に切り換え、ブリッジ回路への給電を停止することによって、前記モータから意図しない操舵補助力が発生されることを回避している（例えば、特許文献１参照）。
また、モータを駆動するためのブリッジ回路を構成するスイッチング素子の異常や、ブリッジ回路とモータとの間での短絡や地絡等によって、前記モータを含む意図しない閉回路が形成され、これによって、モータから意図しない操舵補助力が発生したり、逆に、モータが電磁ブレーキとして動作し運転者の操舵操作を妨げる方向に作用したりすることを回避するために、前記モータとブリッジ回路とを接続するラインに、前記モータ及びブリッジ回路間の接続を遮断するためのリレー回路を設け、短絡、地絡等を検出した場合には、リレー回路を開放状態に切り換えるようにしたもの、また、励磁コイルがスター結線されたモータの中性点に閉回路開放用のスイッチング手段を接続し、モータ駆動回路に閉回路が形成された場合には、このスイッチング手段を開放状態に切り換え中性点を開放することにより、異常な閉回路の形成を回避するようにしたもの等も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特許第３３７５５０２号明細書
特許第３４２７８７６号明細書
しかしながら、上記従来例のように、電源とブリッジ回路との間に設けたリレー回路により、モータへの電力供給を遮断するようにした方法、或いは、ブリッジ回路とモータとの間に設けたリレー回路により、モータへの電力供給を遮断するようにした方法にあっては、例えばリレー回路とモータとの間で短絡や地絡が生じた場合等、意図しない閉回路の形成を回避することができない可能性がある。このようなモータとブリッジ回路との間の接続ラインにおける短絡や地絡によりモータの励磁コイルを含んで形成される閉回路は、上述のように、モータの中性点に設けたリレー回路を開放することにより回避することができる。
ここで、近年、電動パワーステアリング制御装置の大出力化に伴い、モータの大電流化も進んでいる。このため、上述のようにモータの中性点にリレー回路を設けた場合、リレー回路も大型化することになる。リレー回路は、その大型化に伴ってその作動音も大きくなるため、電動パワーステアリング制御装置の起動時等といったリレー回路動作時に、その作動音が発生するため、この電動パワーステアリング制御装置が搭載された車両の商品性を損ねる可能性がある。また、機械式接点を有するリレー回路においては、リレー回路自体は正常であったとしても、リレー回路の固定接点と可動接点との間に異物が混入することによる導通異常や、固定接点と可動接点とが溶着することにより開放状態とならない溶着異常等が生じる可能性がある。
また、このようにリレー回路を設けることは、モータの低抵抗化に伴い、モータライン上のリレー回路の抵抗や、モータに対して無視できない抵抗値のためその発熱の点でも改善が望まれていた。
そこで、この発明は、上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、意図しない閉回路の形成を確実に回避し且つ、これを、発熱或いは動作音、ライン抵抗の増加等を伴うことなく実現することの可能なモータ制御装置及びこれを用いた電動パワーステアリング制御装置を提供することを目的としている。
そこで、この発明は、上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、意図しない閉回路の形成を確実に回避し且つ、これを、発熱或いは動作音、ライン抵抗の増加等を伴うことなく実現することの可能なモータ制御装置及びこれを用いた電動パワーステアリング制御装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るモータ制御装置は、ブラシレスモータと、当該ブラシレスモータ及び電源間に接続され且つ複数のスイッチング素子から構成されるインバータを備えたモータ駆動回路と、当該モータ駆動回路を制御し前記ブラシレスモータを駆動制御する制御手段と、を備えたモータ制御装置において、前記ブラシレスモータの励磁コイル毎に設けられ且つ前記ブラシレスモータのハウジング内部に配置される、低オン抵抗型の半導体素子からなる閉回路開放用のスイッチング手段と、当該モータ制御装置の異常を検出する異常検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記異常検出手段で異常を検出したとき前記スイッチング手段を開放状態に切り換えることを特徴としている。
この請求項１記載の発明では、ブラシレスモータの励磁コイル毎に閉回路開放用のスイッチング手段が設けられ、異常検出手段で、インバータを構成するスイッチング素子の異常や、地絡、ライン間ショート等、モータ制御装置の異常が検出されたときには、スイッチング手段が開放状態に切り換えられ、各励磁コイルに電流が流れることが回避されるから、異常の発生によって、励磁コイルを含んだ閉回路の形成が回避されることになる。このとき、スイッチング手段は、低オン抵抗型の半導体素子から構成されその発熱量の影響を考慮する必要がないからこのスイッチング手段をブラシレスモータのハウジング内に設けたとしても何ら問題はない。また、スイッチング手段を短絡や地絡等の発生する可能性が低いハウジング内に設けているから、ブラシレスモータとモータ駆動回路との間でライン間ショートや地絡等が発生しこれによって閉回路が形成されたとしても、その発生位置に関わらず、励磁コイルに設けたスイッチング手段を開放状態にすることによって閉回路の形成が確実に回避される。
また、請求項２に係るモータ制御装置は、前記ブラシレスモータは、励磁コイルがスター結線されたブラシレスモータであって、前記スイッチング手段を前記ブラシレスモータの中性点と前記励磁コイルとの間に設け、且つ当該スイッチング手段を、前記中性点を形成した回路基板上に配置したことを特徴としている。
この請求項２に係る発明では、スター結線されたブラシレスモータの、各励磁コイルにおいて、ブラレシレスモータの中性点と各励磁コイルとの間に前記スイッチング手段を設け、さらに、このスイッチング手段を、前記中性点を形成した回路基板上に配置したから、スイッチング手段を開放状態に切り換えて中性点を開放することで励磁コイルを含んだ閉回路の形成を回避することが可能となる。また、スイッチング手段を、中性点を形成した回路基板上に配置し、既存の回路基板上に配置したから大幅な変更を伴うことなくスイッチング手段をハウジング内に配置することが可能となる。
この請求項２に係る発明では、スター結線されたブラシレスモータの、各励磁コイルにおいて、ブラレシレスモータの中性点と各励磁コイルとの間に前記スイッチング手段を設け、さらに、このスイッチング手段を、前記中性点を形成した回路基板上に配置したから、スイッチング手段を開放状態に切り換えて中性点を開放することで励磁コイルを含んだ閉回路の形成を回避することが可能となる。また、スイッチング手段を、中性点を形成した回路基板上に配置し、既存の回路基板上に配置したから大幅な変更を伴うことなくスイッチング手段をハウジング内に配置することが可能となる。
また、請求項３に係るモータ制御装置は、前記スイッチング手段は、前記半導体素子及びこの半導体素子に逆並列に接続されたダイオードで構成され、前記半導体素子は、全ての励磁コイルにおいて、前記半導体素子を流れる電流方向が、前記ブラシレスモータの中性点に対して同一となるように設けられ、前記制御手段は、前記異常検出手段で異常を検出したとき、全ての励磁コイルの前記スイッチング手段を開放状態に切り換えることを特徴としている。
この請求項３に係る発明では、半導体素子とこの半導体素子に逆並列に接続されたダイオードとでスイッチング手段を構成し、且つ、スイッチング手段の半導体素子を流れる中性点に対する電流方向が、各励磁コイルに設けた全てのスイッチング手段間で同一となるようにスイッチング手段を設けている。このため、各励磁コイルに設けられたスイッチング手段を全て開放状態とすることによって、半導体素子及びダイオードの何れかによって電流の流れが阻止されるから、各励磁コイルを流れる電流の向きに関わらず、全ての励磁コイルにおける電流の流れが遮断されることになる。
また、請求項４に係るモータ制御装置は、前記制御手段は、前記異常検出手段で検出した異常の内容に基づいて、各励磁コイルに設けられた前記スイッチング手段のうちの何れかを開放状態に切り換えることにより前記異常の発生に伴う意図しない閉回路の形成を回避し、且つ前記スイッチング手段を開放状態に切り換えた状態で前記ブラシレスモータを制御可能かどうか判定する制御継続判定手段と、当該制御継続判定手段で前記ブラシレスモータを継続制御可能と判定されるとき、前記ブラシレスモータを継続制御可能とし得るスイッチング手段を開放状態に切り換えると共に、当該スイッチング手段を開放状態に切り換えた状態で前記ブラシレスモータを駆動するための継続制御を行う継続制御手段と、を備えることを特徴としている。
この請求項４に係る発明では、異常検出手段で異常が検出されたとき、何れかのスイッチング手段を開放状態に切り換えることにより、前記異常の発生による意図しない閉回路の形成を回避することができ、且つスイッチング手段を開放状態に切り換えた状態でブラシレスモータを引き続き駆動制御することが可能かどうかの判定が行われる。そして、スイッチング手段を開放状態に切り換えることによって、閉回路の形成を回避し且つブラシレスモータの継続制御が可能と判定されるとき、該当するスイッチング手段を開放状態に切り換え、このスイッチング手段を開放状態にした状態で、ブラシレスモータを駆動するための継続制御が行われる。したがって、ブラシレスモータを滑らかに制御することは困難ではあるものの、意図しない閉回路が形成されることによるブラシレスモータの誤動作を回避しつつ、ブラシレスモータを引き続き駆動することが可能となる。
また、請求項５に係るモータ制御装置は、前記スイッチング手段は、前記半導体素子及びこの半導体素子に逆並列に接続されたダイオードからなる第１のスイッチ回路及びこれと同一構成を有する第２のスイッチ回路で構成され、且つ前記第１のスイッチ回路及び第２のスイッチ回路はその半導体素子どうしの電流の流れる方向が逆向きとなるように直列に接続され、前記制御手段は、前記異常検出手段で検出した異常の内容に基づいて、各励磁コイルに設けられた前記スイッチング手段のうちの何れかを開放状態に切り換えることにより前記異常の発生に伴う意図しない閉回路の形成を回避し、且つ前記スイッチング手段を開放状態に切り換えた状態で前記ブラシレスモータを制御可能かどうか判定する制御継続判定手段と、当該制御継続判定手段で前記ブラシレスモータを継続制御可能と判定されるとき、前記ブラシレスモータを継続制御可能とし得るスイッチング手段を開放状態に切り換えると共に、当該スイッチング手段を開放状態に切り換えた状態で前記ブラシレスモータを駆動するための継続制御を行う継続制御手段と、を備えることを特徴としている。
この請求項５に係る発明では、半導体素子とこの半導体素子と逆並列に接続されたダイオードからなる第１のスイッチ回路と、同様に半導体素子及びダイオードとからなる第２のスイッチ回路とでスイッチング手段を構成し、これらの半導体素子どうしを、その電流の流れる向きが逆となるように直列に接続する。
異常検出手段で異常が検出されたとき、何れかのスイッチング手段を開放状態に切り換えることにより、前記異常の発生による意図しない閉回路の形成を回避することができ、且つスイッチング手段を開放状態に切り換えた状態でブラシレスモータを引き続き駆動制御することが可能かどうかが判定され、スイッチング手段を開放状態に切り換えることによって、閉回路の形成を回避し且つブラシレスモータの継続制御が可能と判定されるとき、該当するスイッチング手段を開放状態に切り換え、このスイッチング手段を開放状態にした状態で、ブラシレスモータを駆動するための継続制御が行われる。したがって、ブラシレスモータを滑らかに制御することは困難ではあるものの、意図しない閉回路が形成されることによるブラシレスモータの誤動作を回避しつつ、ブラシレスモータを引き続き駆動することが可能となる。また、このとき、各励磁コイルに、逆向きに接続された２つの半導体素子を備えたスイッチング手段が設けられているから、２つの半導体素子を共に開放状態とすることによって、この励磁コイルを流れる双方向の電流を確実に遮断することができ、より確実に不要な閉回路の形成を回避することができる。
また、請求項６に係るモータ制御装置は、前記低オン抵抗型の半導体素子は、炭化珪素を素材とする素子であることを特徴としている。
この請求項６に係る発明では、炭化珪素を素材とする半導体素子を用いることによって、低オン抵抗型の半導体素子を容易に実現することが可能となる。
さらに、本発明の請求項７に係る電動パワーステアリング制御装置は、上記請求項１から請求項６の何れか１項に記載のモータ制御装置を、操舵系に操舵補助力を付与するためのモータ制御装置として用いたことを特徴としている。
この請求項６に係る発明では、炭化珪素を素材とする半導体素子を用いることによって、低オン抵抗型の半導体素子を容易に実現することが可能となる。
さらに、本発明の請求項７に係る電動パワーステアリング制御装置は、上記請求項１から請求項６の何れか１項に記載のモータ制御装置を、操舵系に操舵補助力を付与するためのモータ制御装置として用いたことを特徴としている。
この請求項７に係る発明では、上記請求項１から請求項６の何れか１項に記載のモータ制御装置を、操舵系に操舵補助力を付与する電動パワーステアリング制御装置に適用したから、短絡や地絡等による閉回路の形成をより確実に回避し且つ、この閉回路の形成を回避するためのスイッチング手段を設けることによる作動音や、抵抗、発熱量等による影響をより低減することが可能となり、システムの信頼性を向上させることが可能となる。
本発明の請求項１に係るモータ制御装置によれば、ブラシレスモータの励磁コイル毎に、閉回路開放用のスイッチング手段を設け、モータ制御装置の異常を検出したときには、このスイッチング手段を開放状態にして各励磁コイルに電流が流れることを回避するから、閉回路の形成を容易に回避することができる。また、スイッチング手段は、低オン抵抗型の半導体素子で構成しているからこのスイッチング手段を設けることによる抵抗の増加や発熱量、さらに作動音等の発生を伴うことなく実現することができ、発熱量を考慮する必要がないからこのスイッチング手段をブラシレスモータのハウジング内に設けても何ら問題はなく、このスイッチング手段を設けることによる配線の細線化や簡素化を図ることができる。
また、請求項２に係るモータ制御装置によれば、励磁コイルがスター結線されたブラシレスモータにおいて、スイッチング手段を、ブラシレスモータの中性点と各励磁コイルとの間に設け、さらに、このスイッチング手段を、中性点を形成した回路基板上に配置したから、スイッチング手段を開放状態に切り換えて中性点を開放することで励磁コイルを含んだ閉回路の形成を確実に回避することができると共に、スイッチング手段を既存の回路基板上に配置したから、大幅な変更を伴うことなくスイッチング手段をハウジング内に配置することができる。
また、請求項３に係るモータ制御装置によれば、半導体素子とこれに逆並列に接続されたダイオードとでスイッチング手段を構成し、且つ、各励磁コイルに設けられたスイッチング手段は、中性点に対して半導体素子の電流の流れる方向が同一となるように設けられるから、各励磁コイルに設けられたスイッチング手段を全て開放状態とすることによって、各励磁コイルを流れる電流の向きに関わらず、両方向の電流の流れを確実に遮断することができる。
また、請求項４に係るモータ制御装置によれば、異常検出手段で異常が検出された場合であっても、何れかのスイッチング手段を開放状態に切り換えることにより、この異常による閉回路の形成を回避することができ且つブラシレスモータを制御可能な場合には、該当するスイッチング手段を開放状態に切り換え、この状態でブラシレスモータの継続制御を行うから、滑らかに駆動させることはできないものの、ブラシレスモータを引き続き駆動することができる。
また、請求項５に係るモータ制御装置によれば、スイッチング手段を、半導体素子とこの半導体素子と逆並列に接続されたダイオードからなる第１のスイッチ回路と同様に構成された第２のスイッチ回路とで構成し、異常が発生した場合でも、何れかのスイッチング手段を開放状態に切り換えることによりこの異常による閉回路の形成を回避することができ且つこの状態でブラシレスモータを制御可能な場合には、該当するスイッチング手段を開放状態に切り換えこの状態でブラシレスモータを駆動制御するから、励磁コイルを流れる双方向の電流を確実に遮断し、ブラシレスモータが意図しない動作をすることを確実に回避しつつ、可能な範囲でブラシレスモータを駆動制御することができる。
また、請求項６に係るモータ制御装置によれば、炭化珪素を素材とする半導体素子を用いることによって、低オン抵抗型の半導体素子を容易に実現することができる。
さらに、本発明の請求項７に係る電動パワーステアリング制御装置によれば、上記請求項１から請求項６の何れか１項に記載のモータ制御装置を、操舵系に操舵補助力を付与するためのモータ制御装置として用いたから、短絡や地絡等による閉回路の形成を確実に回避し且つ、この閉回路の形成を回避するためのスイッチング手段を設けることによる作動音や、抵抗、発熱量等による影響をより低減することができる。
さらに、本発明の請求項７に係る電動パワーステアリング制御装置によれば、上記請求項１から請求項６の何れか１項に記載のモータ制御装置を、操舵系に操舵補助力を付与するためのモータ制御装置として用いたから、短絡や地絡等による閉回路の形成を確実に回避し且つ、この閉回路の形成を回避するためのスイッチング手段を設けることによる作動音や、抵抗、発熱量等による影響をより低減することができる。
以下、本発明の実施の形態を説明する。
まず、第１の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す概略構成図であって、図中、１はステアリングホイールであり、このステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力がステアリングシャフト２に伝達される。このステアリングシャフト２は、入力軸２ａと出力軸２ｂとを有し、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ３を介して出力軸２ｂの一端に連結されている。
まず、第１の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す概略構成図であって、図中、１はステアリングホイールであり、このステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力がステアリングシャフト２に伝達される。このステアリングシャフト２は、入力軸２ａと出力軸２ｂとを有し、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ３を介して出力軸２ｂの一端に連結されている。
そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント４を介してロアシャフト５に伝達され、さらにユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。
このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ８を介してタイロッド９に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ８は、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ａとこのピニオン８ａに噛合するラック８ｂとを有するラックアンドピニオン機構に構成され、ピニオン８ａに伝達された回転運動をラック８ｂで直進運動に変換している。
このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ８を介してタイロッド９に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ８は、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ａとこのピニオン８ａに噛合するラック８ｂとを有するラックアンドピニオン機構に構成され、ピニオン８ａに伝達された回転運動をラック８ｂで直進運動に変換している。
ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、補助操舵力を出力軸２ｂに伝達する減速ギヤ１０が連結されており、この減速ギヤ１０には、操舵系に対して補助操舵力を発生する３相ブラシレスモータ１２の出力軸が連結されている。
この３相ブラシレスモータ１２は、図２に示すように、Ｕ相励磁コイルＬｕ、Ｖ相励磁コイルＬｖ及びＷ相励磁コイルＬｗの一端が互いに接続されてスター結線とされ、各コイルの他端がコントローラ２０に接続されて個別にモータ駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗが供給されると共に、図示しないロータの回転位置を検出するホール素子、レゾルバ等で構成されるロータ位置検出回路１３を備えている。
この３相ブラシレスモータ１２は、図２に示すように、Ｕ相励磁コイルＬｕ、Ｖ相励磁コイルＬｖ及びＷ相励磁コイルＬｗの一端が互いに接続されてスター結線とされ、各コイルの他端がコントローラ２０に接続されて個別にモータ駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗが供給されると共に、図示しないロータの回転位置を検出するホール素子、レゾルバ等で構成されるロータ位置検出回路１３を備えている。
また、各励磁コイルＬｕ〜Ｌｗには、それぞれ、３相ブラシレスモータ１２の中性点と励磁コイルＬｕ〜Ｌｗとの間に、閉回路開放用のスイッチ回路ＳＷｕ〜ＳＷｗが接続される。この閉回路開放用のスイッチ回路ＳＷｕ〜ＳＷｗは、それぞれ電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗと、これと逆並列に接続されたダイオードＤｕ〜Ｄｗとで構成される。前記電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗは、低オン抵抗特性を有する低オン抵抗型の電界効果トランジスタで形成され、例えば、パワー素子として広く使用されているＳｉ−ＩＧＢＴや、Ｓｉを用いた場合よりもオン抵抗値の低い、炭化珪素を素材とする電界効果トランジスタで構成される。
また、これら電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗは、これらを流れる電流が、中性点から流れ出る方向となる向きに設けられている。なお、ここでは、中性点から電流が流れ出る方向と、電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗを流れる電流の方向とが一致するようにこれら電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗを設けた場合について説明したが、電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗを流れる電流の向きが、中性点に向かって流れる方向となるように配設してもよく、中性点に対して、電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗを流れる電流の向きが同一方向であれば、何れの向きであってもよい。
これら閉回路開放用のスイッチ回路ＳＷｕ〜ＳＷｗは、図３の３相ブラシレスモータ１２の概略構造を示す断面図に示すモータハウジング１０１内に設けられ、具体的には、各励磁コイルＬｕ〜Ｌｗが接続されて３相ブラシレスモータ１２の中性点が形成される回路基板１０２上に配置される。なお、図３において、１０３は、回路基板１０２を保持すると共に、ロータ１０４の回転位置を検出するためのレゾルバやホール素子等のロータ回転角検出用のセンサ１０５を保持するためのセンサホルダ、１０６及び１０７はロータ１０４を、モータハウンジング１０１に対して回転自在に指示するための転がり軸受、１０８はロータ１０４と一体に回転するように固定されたロータコア、１０９はロータ１０４の回転駆動用のロータマグネット（永久磁石）、１１０はロータマグネット１１０から僅かな隙間を介してモータハウジング１０１の内周面に固定されるモータステータである。
一方、前記操舵トルクセンサ３は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を例えばポテンショメータで検出するように構成されている。この操舵トルクセンサ３から出力されるトルク検出値Ｔは、コントローラ２０に入力される。
このコントローラ２０には、操舵トルクセンサ３から出力されるトルク検出値Ｔや、ロータ位置検出回路１３で検出されたロータ回転角θが入力されると共に、さらに、３相ブラシレスモータ１２の各励磁コイルＬｕ〜Ｌｗに供給されるモータ駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗのうち、何れか２つ、例えば、Ｉｕ及びＩｗを検出するモータ電流検出回路２２から出力されるモータ駆動電流検出値Ｉｕｄ及びＩｗｄが入力される。
コントローラ２０は、トルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖとモータ電流検出値Ｉｕｄ及びＩｗｄとロータ回転角θとに基づいて操舵補助電流目標値を演算し、これを電流指令値Ｉｕｔ、Ｉｖｔ及びＩｗｔとし、この電流指令値Ｉｕｔ、Ｉｖｔ及びＩｗｔに基づいて決定したデューティ比Ｄｕ、Ｄｖ及びＤｗのＰＷＭ（パルス幅変調）信号を出力する制御演算装置２３と、３相ブラシレスモータ１２を駆動する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）で構成されるインバータ２４と、制御演算装置２３から電流指令値Ｉｕｔ、Ｉｖｔ及びＩｗｔに基づいてインバータ２４の電界効果トランジスタのゲート電流を制御するＦＥＴゲート駆動回路２６と、前記３相ブラシレスモータ１２の閉回路開放用の電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗのゲート電流を制御する開放用ＦＥＴ駆動回路２７と、を備えている。
前記インバータ２４は、直列に接続された２つの電界効果トランジスタＱｕａ及びＱｕｂと、同様に直列に接続された２つの電界効果トランジスタＱｖａ及びＱｖｂと、直列に接続された電界効果トランジスタＱｗａ及びＱｗｂとを備え、これら直列に接続された電界効果トランジスタが並列に接続されて構成される。なお、各電界効果トランジスタＱｕａ〜Ｑｗｂにはそれぞれ図示しないダイオードが逆並列に接続されている。
このインバータ２４の電界効果トランジスタＱｕａ及びＱｕｂの接続点、電界効果トランジスタＱｖａ及びＱｖｂの接続点並びに電界効果トランジスタＱｗａ及びＱｗｂの接続点が電動モータ１２のスター結線された各励磁コイルＬｕ〜Ｌｗに接続される。
また、ＦＥＴゲート駆動回路２６は、インバータ２４の各電界効果トランジスタＱｕａ〜Ｑｗｂを、後述する制御演算装置２３から出力される電流指令値Ｉｕｔ、Ｉｖｔ及びＩｗｔに基づいて決定される相毎のデューティ比のＰＷＭ（パルス幅変調）信号によってＯＮ／ＯＦＦさせ、これによって、実際に３相ブラシレスモータ１２に流れる電流Ｉｍｕ、Ｉｍｖ及びＩｍｗの大きさが制御される。
また、ＦＥＴゲート駆動回路２６は、インバータ２４の各電界効果トランジスタＱｕａ〜Ｑｗｂを、後述する制御演算装置２３から出力される電流指令値Ｉｕｔ、Ｉｖｔ及びＩｗｔに基づいて決定される相毎のデューティ比のＰＷＭ（パルス幅変調）信号によってＯＮ／ＯＦＦさせ、これによって、実際に３相ブラシレスモータ１２に流れる電流Ｉｍｕ、Ｉｍｖ及びＩｍｗの大きさが制御される。
また、制御演算装置２３は、操舵トルクセンサ３で検出したトルク検出値Ｔ、車速検出値Ｖ、モータ電流検出値Ｉｕｄ及びＩｗｄ、及びロータ回転角θに基づいて、公知の操舵補助制御処理を実行し、トルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖに応じた操舵補助力を３相ブラシレスモータ１２で発生させるためのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を形成し、これらをＦＥＴゲート駆動回路２６に出力する。例えば、トルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖに応じた操舵補助力を３相ブラシレスモータ１２で発生するための操舵補助指令値ＩM *を公知の手順で算出し、モータ電流検出回路２２で検出したＵ相及びＷ相の相電流であるモータ電流検出値Ｉｕｄ及びＩｗｄに基づいて、相電流Ｉｖｄを算出し、操舵補助指令値ＩM *とロータ回転角θとに基づいて３相ブラシレスモータ１２のＵ相、Ｖ相及びＷ相の目標相電流値Ｉｕｄ*、Ｉｖｄ*及びＩｗｄ*に変換する三相分相処理を行う。そして、モータ電流検出回路２２で検出したモータ電流検出値Ｉｕｄ及びＩｗｄ及びこれに基づき算出したＩｖｄと、目標相電流Ｉｕｄ*、Ｉｖｄ*及びＩｗｄ*に基づいて両者の偏差にＰＩＤ処理を行って電流指令値Ｉｕｔ、Ｉｖｔ及びＩｗｔを算出する電流フィードバック処理を行い、算出した各相の電流指令値Ｉｕｔ、Ｉｖｔ及びＩｗｔに対応するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を形成する。
また、制御演算装置２３は、インバータ２４の各電界効果トランジスタＱｕａ〜Ｑｗｂが正常に動作しているかどうか、また、インバータ２４及び３相ブラシレスモータ１２間の接続ラインにおいて地絡故障や、ライン間ショートが生じていないかどうか等を公知の手順で監視し、異常が発生した場合には、３相ブラシレスモータ１２を停止させると共に、前記３相ブラシレスモータ１２の各励磁コイルＬｕ〜Ｌｗに設けた閉回路開放用の電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗを開放状態に制御する。
次に、上記第１の実施の形態の動作を、図４の制御演算装置２３で実行される演算処理の処理手順の一例を示すフローチャートに基づいて説明する。
制御演算装置２３では、まず、インバータ２４の各電界効果トランジスタＱｕａ〜Ｑｗｂが正常に動作しているかどうか、また、インバータ２４及び３相ブラシレスモータ１２間の接続ラインにおいて地絡やライン間ショートが生じていないか等の異常監視を行うための監視処理を、公知の手順（例えば、特許第３５５０９７８号明細書に記載された異常検出処理の処理手順）で行う（ステップＳ１）。なお、前記閉回路開放用の電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗは起動時に導通状態に制御される。
制御演算装置２３では、まず、インバータ２４の各電界効果トランジスタＱｕａ〜Ｑｗｂが正常に動作しているかどうか、また、インバータ２４及び３相ブラシレスモータ１２間の接続ラインにおいて地絡やライン間ショートが生じていないか等の異常監視を行うための監視処理を、公知の手順（例えば、特許第３５５０９７８号明細書に記載された異常検出処理の処理手順）で行う（ステップＳ１）。なお、前記閉回路開放用の電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗは起動時に導通状態に制御される。
ステップＳ１での監視処理の結果、異常が検出されなければ、ステップＳ２からステップＳ３に移行し、上述の公知の手順で操舵補助制御処理を実行する。そして、異常が検出されない間は、ステップＳ１からステップＳ２、ステップＳ３の処理を繰り返し行って、３相ブラシレスモータ１２を駆動制御し、運転者により入力される操舵トルクに応じた操舵補助力を操舵系に付与し、運転者の操舵操作の操舵アシストを行い、運転者の操舵負荷の軽減を図る。
一方、ステップＳ１での監視処理の結果、短絡異常、或いは、電界効果トランジスタＱｕａ〜Ｑｗｂのオン異常等、何らかの異常を検出した場合には、ステップＳ２からステップＳ４に移行し、３相ブラシレスモータ１２を停止させ、操舵アシストを停止する。また、開放用ＦＥＴ駆動回路２７に、３相ブラシレスモータ１２の各励磁コイルＬｕ〜Ｌｗに設けた閉回路開放用の電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗを開放状態に切り換えるための制御信号を出力する。これによって、開放用ＦＥＴ駆動回路２７は、前記電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗに対して、これを開放状態に切り換えるためのゲート電流を出力し、電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗは開放状態に切り換わる。
ここで、例えば、図５の概略図に示すように、インバータ２４と３相ブラシレスモータ１２のＷ相の励磁コイルＬｗとの間を接続する接続ラインの途中で地絡故障が生じた場合、Ｗ相の励磁コイルＬｗ、Ｖ相の励磁コイルＬｖ、インバータ２４の電界効果トランジスタＱｖｂ及びこれと逆並列に接続されたダイオードがアースを介して導通される閉回路が形成されることになる。
この地絡異常を検出したときには、制御演算装置２３では、図４のステップＳ１からステップＳ２を経てステップＳ４に移行し、３相ブラシレスモータ１２の制御を停止すると共に、３相ブラシレスモータ１２の閉回路開放用の電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗを開放状態に切り換える。このため、励磁コイルＬｗから中性点に流れ込む電流はダイオードＤｗを介して流れるが、中性点から励磁コイルＬｖに流れ出る電流はダイオードＤｖによって阻止される。逆に、励磁コイルＬｖから中性点に流れ込む電流はダイオードＤｖを介して流れるが、中性点から励磁コイルＬｗに流れ出る電流はダイオードＤｗによって阻止される。したがって、閉回路の形成が回避されることになる。
また、例えば図６の概略図に示すように、インバータ２４及び３相ブラシレスモータ１２のＶ相及びＷ相の励磁コイルＬｖ及びＬｗとの間を接続する接続ライン間でライン間ショートが発生した場合、Ｗ相の励磁コイルＬｗ及びＶ相の励磁コイルＬｖが、ショートした接続ラインを介して導通される閉回路が形成されることになる。しかしながら、この場合も３相ブラシレスモータ１２の開回路開放用の電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗを開放状態に切り換えることにより、ダイオードＤｖ、Ｄｗによって電流の流れが阻止されることから閉回路の形成を回避することができる。
ここで、インバータ２４と３相ブラシレスモータ１２とを接続するための接続ラインにおいてライン間ショートが発生した場合、例えば、ライン間ショートの発生地点とインバータ２４との間に閉回路開放用のスイッチ回路を設けた場合には、接続ラインそれぞれにスイッチ回路を設けたとしても、閉回路の形成を回避することはできない。しかしながら、上記第１の実施の形態においては、閉回路開放用のスイッチ回路ＳＷｕ〜ＳＷｗを、３相ブラシレスモータ１２のモータハウジング１０１内に設けているから、インバータ２４と３相ブラシレスモータ１２とを接続するための接続ラインにおいてライン間ショートが発生した場合であっても、確実に閉回路の形成を回避することができる。
また、上述のように、ライン間ショートや地絡等の発生位置よりもインバータ２４側に閉回路開放用のスイッチ回路を設けた場合には、これらスイッチ回路を作動させたとしても閉回路の形成を回避することができない可能性があるが、３相ブラシレスモータ１２のモータハウジング１０１内においては、ライン間ショートや、地絡異常等が生じ難い環境にあるから、３相ブラシレスモータ１２のモータハウジング１０１内に、閉回路開放用のスイッチ回路ＳＷｕ〜ＳＷｗを設けることによって、閉回路の形成を確実に回避することができる。
また、上述のように、閉回路開放用の電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗを、その電流の流れが中性点に対して同一方向となる向きに配置し、且つ電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗのそれぞれにダイオードＤｕ〜Ｄｗを逆並列に接続している。したがって、各励磁コイルにおいては、一方向の電流の流れのみ阻止し、他方向の電流の流れは許容するが、この許容した電流の流れは、他の励磁コイルのダイオードによって阻止することができるため、３つの電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗと、３つのダイオードとで両方向の電流の流れを阻止することができる。つまり、３つの制御素子（電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗ）を用いることで双方向の電流の流れを確実に遮断することができるから、その分、制御素子を駆動するための駆動回路を簡素化することができ、部品点数やコストの削減等を図ることができる。また、スイッチ回路ＳＷｕ〜ＳＷｗをモータハウジング１０１内部に設けるという点からも、熱源となる電界効果トランジスタＦＥＴの数を低減できるということは効果的である。
また、上述のように、異常を検出した場合には、各励磁コイルに設けた閉回路開放用の電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗを全て開放状態に切り換えて中性点を開放しているから、どのような閉回路が形成される場合であってもこの閉回路の形成を確実に回避することができる。
また、上述のように、電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗは、低オン抵抗特性を有する炭化珪素を素材とした電界効果トランジスタであり、その発熱量は比較的小さく、また耐熱性にも優れていることから、電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗを３相ブラシレスモータ１２のモータハウジング１０１内に設けた場合であっても何ら問題ない。
また、上述のように、電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗは、低オン抵抗特性を有する炭化珪素を素材とした電界効果トランジスタであり、その発熱量は比較的小さく、また耐熱性にも優れていることから、電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗを３相ブラシレスモータ１２のモータハウジング１０１内に設けた場合であっても何ら問題ない。
また、このように、閉回路開放用の電界効果トランジスタは、モータコイルの過熱や、電界効果トランジスタの発熱量等に対し、ある程度許容することができるから、この閉回路開放用の電界効果トランジスタをモータハウジング内に設けた場合であっても、その熱対策のための放熱構造を設ける必要はない。
また、閉回路開放用のスイッチ回路ＳＷｕ〜ＳＷｗを、既存の回路基板１０２上に設けているから、大幅な変更を伴うことなく容易に実現することができる。
また、閉回路開放用のスイッチ回路ＳＷｕ〜ＳＷｗを、既存の回路基板１０２上に設けているから、大幅な変更を伴うことなく容易に実現することができる。
また、スイッチ回路ＳＷｕ〜ＳＷｗを、機械的接点を持たないスイッチング手段で構成しているから、起動時や、地絡、短絡異常発生時等、電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗを動作させた場合であってもその動作音が発生することはない。また、機械的接点を用いた場合の異物混入による導通異常や、溶着等が発生することはないから、機械的接点を用いた場合に比較して、より確実に閉回路の形成を回避することができ、電動パワーステアリング制御装置の信頼性を向上させることができる。
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、前記制御演算装置２３において実行される演算処理の処理手順が異なること以外は同様であるので、同一部の詳細な説明は省略する。
この第２の実施の形態では、制御演算装置２３は、図７のフローチャートに示す手順で演算処理を行う。
この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、前記制御演算装置２３において実行される演算処理の処理手順が異なること以外は同様であるので、同一部の詳細な説明は省略する。
この第２の実施の形態では、制御演算装置２３は、図７のフローチャートに示す手順で演算処理を行う。
まず、上記第１の実施の形態と同様に、インバータ２４の各電界効果トランジスタＱｕａ〜Ｑｗｂが正常に動作しているかどうか、また地絡、短絡異常等が生じていないかどうかの監視を行い（ステップＳ１）、異常がなければステップＳ２からステップＳ３に移行し、公知の手順で通常の操舵補助制御処理を実行し、運転者の操舵トルクに応じて３相ブラシレスモータ１２を駆動させ、操舵トルクに応じた操舵補助力を発生させて運転者の操舵アシストを行い、運転者の操舵負荷の軽減を図る。
一方、監視処理で何らかの異常を検出した場合には、ステップＳ１からステップＳ２を経てステップＳ１１に移行し、操舵アシストが継続可能かどうかを判断する。
つまり、図８の概略図に示すように、３相ブラシレスモータ１２のＷ相の励磁コイルＬｗとインバータ２４との間で地絡異常が発生した場合、上述のように、Ｗ相の励磁コイルＬｗ、Ｖ相の励磁コイルＬｖ、インバータ２４の電界効果トランジスタＱｖｂ及びこれと逆並列に接続されたダイオードが、アースを介して導通されて閉回路が形成されることになる。この閉回路は、励磁コイルＬｗの電界効果トランジスタＦＥＴｗを開放状態にすることによってその形成を回避することができ、Ｕ相及びＶ相の励磁コイルＬｕ、Ｌｖの電界効果トランジスタＦＥＴｕ及びＦＥＴｖを導通状態のままとすることで、制御精度は低下するものの３相ブラシレスモータ１２を駆動制御することができる。そこで、このように、何らかの異常が発生しているため制御精度は低下するものの、３相ブラシレスモータ１２を引き続き駆動制御することができる状態にある場合には、操舵アシストを継続可能と判断する。
つまり、図８の概略図に示すように、３相ブラシレスモータ１２のＷ相の励磁コイルＬｗとインバータ２４との間で地絡異常が発生した場合、上述のように、Ｗ相の励磁コイルＬｗ、Ｖ相の励磁コイルＬｖ、インバータ２４の電界効果トランジスタＱｖｂ及びこれと逆並列に接続されたダイオードが、アースを介して導通されて閉回路が形成されることになる。この閉回路は、励磁コイルＬｗの電界効果トランジスタＦＥＴｗを開放状態にすることによってその形成を回避することができ、Ｕ相及びＶ相の励磁コイルＬｕ、Ｌｖの電界効果トランジスタＦＥＴｕ及びＦＥＴｖを導通状態のままとすることで、制御精度は低下するものの３相ブラシレスモータ１２を駆動制御することができる。そこで、このように、何らかの異常が発生しているため制御精度は低下するものの、３相ブラシレスモータ１２を引き続き駆動制御することができる状態にある場合には、操舵アシストを継続可能と判断する。
この判断は、例えば発生すると予測される異常について、この異常が発生したときに操舵アシストを継続可能であるかどうかを予め検出しておき、これに基づき、実際に発生した異常が、操舵アシストは継続可能として設定されているかどうかを判断することで、操舵アシストが継続可能かどうかを判断する。
そして、操舵アシストの継続は不可と判断される場合には、ステップＳ１１からステップＳ４に移行し、上記第１の実施の形態と同様にアシスト停止処理を行って３相ブラシレスモータ１２を停止させると共に、各励磁コイルＬｕ〜Ｌｗに設けた閉回路開放用の電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗを開放状態に切り換える。これによって、各励磁コイルＬｕ〜Ｌｗの中性点が開放されるから、どのような閉回路が形成される場合であってもその形成を回避することができる。
そして、操舵アシストの継続は不可と判断される場合には、ステップＳ１１からステップＳ４に移行し、上記第１の実施の形態と同様にアシスト停止処理を行って３相ブラシレスモータ１２を停止させると共に、各励磁コイルＬｕ〜Ｌｗに設けた閉回路開放用の電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗを開放状態に切り換える。これによって、各励磁コイルＬｕ〜Ｌｗの中性点が開放されるから、どのような閉回路が形成される場合であってもその形成を回避することができる。
一方、前記ステップＳ１の監視処理で検出された異常が、すなわち図８に示すように、３相ブラシレスモータ１２のＷ相の励磁コイルＬｗとインバータ２４とを接続する接続ラインの途中での地絡異常の場合には、励磁コイルＬｗの閉回路開放用の電界効果トランジスタＦＥＴｗを開放状態に切り換えることによって、閉回路の形成を回避することができ、さらに、励磁コイルＬｕ及びＬｖを用いることで、３相ブラシレスモータ１２を継続して駆動制御することができる。
したがって、図８に示すような地絡異常が発生した場合には、操舵アシストを継続可能と判断し、ステップＳ１１からステップＳ１２に移行し、発生した異常による閉回路の形成を回避し得る、開放状態に制御すべき閉回路開放用の電界効果トランジスタを特定する。
この開放状態に制御すべき電界効果トランジスタの特定は、発生すると予測される異常のうち、この異常が発生しても操舵アシストを継続可能な異常について、どの励磁コイルを開放状態にすれば、閉回路の形成を回避し且つ操舵アシストを継続することが可能であるかを予め検出しておき、これに基づき、実際に発生した異常に対応する、閉回路開放用の電界効果トランジタを検索すればよい。
この開放状態に制御すべき電界効果トランジスタの特定は、発生すると予測される異常のうち、この異常が発生しても操舵アシストを継続可能な異常について、どの励磁コイルを開放状態にすれば、閉回路の形成を回避し且つ操舵アシストを継続することが可能であるかを予め検出しておき、これに基づき、実際に発生した異常に対応する、閉回路開放用の電界効果トランジタを検索すればよい。
図８の地絡異常の場合には、開放状態（オフ状態）に制御すべき閉回路開放用の電界効果トランジスタとして、励磁コイルＬｗの電界効果トランジスタＦＥＴｗが特定される。
次いで、ステップＳ１３に移行し、ステップＳ１２で特定した電界効果トランジスタを開放状態に切り換えた状態で３相ブラシレスモータ１２の駆動制御を行う、アシスト継続処理を実行する。
次いで、ステップＳ１３に移行し、ステップＳ１２で特定した電界効果トランジスタを開放状態に切り換えた状態で３相ブラシレスモータ１２の駆動制御を行う、アシスト継続処理を実行する。
つまり、ステップＳ１２で特定した電界効果トランジスタ、図８の地絡異常の場合には電界効果トランジスタＦＥＴｗのみを開放状態に切り換える制御信号を、開放用ＦＥＴ駆動回路２７に出力する。
これによって、開放用ＦＥＴ駆動回路２７が動作し、Ｕ相及びＶ相の励磁コイルＬｕ及Ｌｖの電界効果トランジスタＦＥＴｕ及びＦＥＴｖは導通状態のまま、Ｗ相の励磁コイルＬｗの電界効果トランジスタＦＥＴｗのみが開放状態となる。
これによって、開放用ＦＥＴ駆動回路２７が動作し、Ｕ相及びＶ相の励磁コイルＬｕ及Ｌｖの電界効果トランジスタＦＥＴｕ及びＦＥＴｖは導通状態のまま、Ｗ相の励磁コイルＬｗの電界効果トランジスタＦＥＴｗのみが開放状態となる。
また、制御演算装置２３は、閉回路開放用の電界効果トランジスタＦＥＴｗが開放状態に制御された励磁コイルを除いた残りの励磁コイルを用いて３相ブラシレスモータ１２を駆動制御する。
つまり、図８に示す地絡異常の場合には、上述のように、励磁コイルＬｕ及びＬｖを用いることで、３相ブラシレスモータ１２を駆動制御することが可能であるから、励磁コイルＬｕ及びＬｖのみを用いた、３相ブラシレスモータ１２の駆動制御を行う。
つまり、図８に示す地絡異常の場合には、上述のように、励磁コイルＬｕ及びＬｖを用いることで、３相ブラシレスモータ１２を駆動制御することが可能であるから、励磁コイルＬｕ及びＬｖのみを用いた、３相ブラシレスモータ１２の駆動制御を行う。
この駆動制御は、例えば、発生すると予測される異常のうち、この異常が発生しても操舵アシストを継続可能な異常について、この操舵アシストを行う際のインバータ２４の制御手順を予め設定しておき、発生した異常に対応する制御手順を用いてインバータ２４を駆動制御すればよい。
図８の地絡異常が発生した場合には、励磁コイルＬｕ及びＬｖのみを用いた制御を行うことから、インバータ２４の電界効果トランジスタＱｗａ及びＱｗｂは開放状態に維持し、電界効果トランジスタＱｕａ、Ｑｕｂ、Ｑｖａ、Ｑｖｂを、トルク検出値Ｔに応じて、アシスト力を正常時より抑えてＰＷＭ制御する。
図８の地絡異常が発生した場合には、励磁コイルＬｕ及びＬｖのみを用いた制御を行うことから、インバータ２４の電界効果トランジスタＱｗａ及びＱｗｂは開放状態に維持し、電界効果トランジスタＱｕａ、Ｑｕｂ、Ｑｖａ、Ｑｖｂを、トルク検出値Ｔに応じて、アシスト力を正常時より抑えてＰＷＭ制御する。
これによって、３相ブラシレスモータ１２が駆動制御されることから、十分な操舵補助力を発生することができなかったり、また、滑らかな駆動制御を行うことができなかったりするものの、引き続き操舵補助力を発生することができ、運転者の操舵負荷の軽減を図ることができる。
特に、電動パワーステアリング制御装置はその大出力化が進んでいるため、電動パワーステアリング制御装置による操舵アシストが停止すると運転者の負担がかなり大きくなるが、上述のように、多少アシスト力が小さい状態であっても操舵アシストを継続することができるから有効である。
特に、電動パワーステアリング制御装置はその大出力化が進んでいるため、電動パワーステアリング制御装置による操舵アシストが停止すると運転者の負担がかなり大きくなるが、上述のように、多少アシスト力が小さい状態であっても操舵アシストを継続することができるから有効である。
なお、閉回路の形成の回避に必要な閉回路開放用の電界効果トランジスタのみを開放状態に切り換え、引き続き操舵アシストを継続する場合、例えば、図８に示すように、励磁コイルＬｗの閉回路開放用の電界効果トランジスタＦＥＴｗを開放状態に切り換えたとしても、励磁コイルＬｖの閉回路開放用の電界効果トランジスタＦＥＴｖは導通状態のままであることから、励磁コイルＬｗのダイオードＤｗを経由した閉回路は形成されたままとなり、ダイオードＤｗを介して意図しない電流が流れる可能性がある。
しかしながら、このようにダイオードＤｗを経由して閉回路に電流が流れる状況は、例えば、急操舵して３相ブラシレスモータ１２が発電機として動作する場合等に発生するが、必要最小限の操舵アシスト力となるように正常時よりも抑えてアシストを継続するため急操舵が困難となる。したがって、ダイオードＤｗを経由した電流は流れにくいことから、実際の運用上は何ら問題ない。
なお、このダイオードを介して閉回路に電流が流れることを回避するためには、例えば、図９に示すように、閉回路開放用スイッチ回路ＳＷｕを、ドレイン側どうし又はソース側どうしが接続された２つの閉回路開放用の電界効果トランジスタＦＥＴｕ１及びＦＥＴｕ２と、これらそれぞれに逆並列に接続されたダイオードＤｕ１及びＤｕ２とで構成し、同様に、閉回路開放用スイッチ回路ＳＷｖ及びＳＷｗも、ドレイン側どうし又はソース側どうしが接続された２つの閉回路開放用の電界効果トランジスタＦＥＴｖ１及びＦＥＴｖ２、ＦＥＴｗ１及びＦＥＴｗ２と、これらそれぞれに逆並列に接続されたダイオードＤｖ１及びＤｖ２、ダイオードＤｗ１及びＤｗ２とで構成し、これら閉回路開放用スイッチ回路ＳＷｕ〜ＳＷｗを、各励磁コイルＬｕ〜Ｌｗと３相ブラシレスモータ１２の中性点との間に設ければよい。そいて、各励磁コイルＬｕ〜Ｌｗに設けられた２つの閉回路開放用の電界効果トランジスタを共に開放状態に切り換えることによって、この励磁コイルの双方向の電流の流れを阻止することができる。
したがって、図８に示す地絡異常が発生した場合、励磁コイルＬｗの閉回路開放用の電界効果トランジスタＦＥＴｗ１及びＦＥＴｗ２を共に開放状態に切り換えることによって、励磁コイルＬｕ及びＬｖは双方向の電流の流れを許容したまま、励磁コイルＬｗのみが他の励磁コイルＬｕ及びＬｖから切り離されることになる。
このため、急操舵時等、３相ブラシレスモータ１２が発電機として動作した場合であっても、不要な電流が閉回路を流れ、３相ブラシレスモータ１２が電磁ブレーキとして動作することを確実に回避することができる。
このため、急操舵時等、３相ブラシレスモータ１２が発電機として動作した場合であっても、不要な電流が閉回路を流れ、３相ブラシレスモータ１２が電磁ブレーキとして動作することを確実に回避することができる。
なお、上記各実施の形態においては、スター結線の３相ブラシレスモータにおいて、閉回路開放用の電界効果トランジスタをそのモータハウジング１０１内に設けた場合について説明したが、３相に限らず、単相、或いは多相のブラシレスモータ、また、Δ結線されたブラシレスモータにおいて、閉回路開放用の電界効果トランジスタをそのモータハウジング内に設けることも可能である。この場合も、上述のように、より確実に閉回路の形成を回避することができると共に、機械的接点を用いる場合に比較して、その作動音や抵抗等の影響の少ない、ブラシレスモータを実現することができる。
また、上記実施の形態においては、電動パワーステアリング制御装置において操舵系に操舵補助力を付与するための３相ブラシレスモータに適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、ブラシレスモータを用い、これを駆動制御するような制御装置であれば適用することができる。
ここで、上記実施の形態において、インバータ２４及びＦＥＴゲート駆動回路２６がモータ駆動回路に対応し、制御演算装置２３が制御手段に対応し、スイッチ回路ＳＷｕ〜ＳＷｗがスイッチング手段に対応し、図４及び図７のステップＳ１の処理が異常検出手段に対応している。
ここで、上記実施の形態において、インバータ２４及びＦＥＴゲート駆動回路２６がモータ駆動回路に対応し、制御演算装置２３が制御手段に対応し、スイッチ回路ＳＷｕ〜ＳＷｗがスイッチング手段に対応し、図４及び図７のステップＳ１の処理が異常検出手段に対応している。
また、図７のステップＳ１１の処理が制御継続判定手段に対応し、ステップＳ１２及びステップＳ１３の処理が継続制御手段に対応している。
また、図９のＦＥＴｕ１及びＤｕ１が第１のスイッチ回路に対応し、ＦＥＴｕ２及びＤｕ２が第２のスイッチ回路に対応している。同様に、ＦＥＴｖ１及びＤｖ１が第１のスイッチ回路に対応し、ＦＥＴｖ２及びＤｖ２が第２のスイッチ回路に対応し、ＦＥＴｗ１及びＤｗ１が第１のスイッチ回路に対応し、ＦＥＴｗ２及びＤｗ２が第２のスイッチ回路に対応している。
また、図９のＦＥＴｕ１及びＤｕ１が第１のスイッチ回路に対応し、ＦＥＴｕ２及びＤｕ２が第２のスイッチ回路に対応している。同様に、ＦＥＴｖ１及びＤｖ１が第１のスイッチ回路に対応し、ＦＥＴｖ２及びＤｖ２が第２のスイッチ回路に対応し、ＦＥＴｗ１及びＤｗ１が第１のスイッチ回路に対応し、ＦＥＴｗ２及びＤｗ２が第２のスイッチ回路に対応している。
１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ 操舵トルクセンサ
８ ステアリングギヤ
１２ ３相ブラシレスモータ
１５ 車速センサ
２０ コントローラ
２２ モータ電流検出回路
２３ 制御演算装置
２４ インバータ
２６ ＦＥＴゲート駆動回路
２７ 開放用ＦＥＴ駆動回路
１０２ 回路基板
２ ステアリングシャフト
３ 操舵トルクセンサ
８ ステアリングギヤ
１２ ３相ブラシレスモータ
１５ 車速センサ
２０ コントローラ
２２ モータ電流検出回路
２３ 制御演算装置
２４ インバータ
２６ ＦＥＴゲート駆動回路
２７ 開放用ＦＥＴ駆動回路
１０２ 回路基板
Claims (7)
- ブラシレスモータと、
当該ブラシレスモータ及び電源間に接続され且つ複数のスイッチング素子から構成されるインバータを備えたモータ駆動回路と、
当該モータ駆動回路を制御し前記ブラシレスモータを駆動制御する制御手段と、を備えたモータ制御装置において、
前記ブラシレスモータの励磁コイル毎に設けられ且つ前記ブラシレスモータのハウジング内部に配置される、低オン抵抗型の半導体素子からなる閉回路開放用のスイッチング手段と、
当該モータ制御装置の異常を検出する異常検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記異常検出手段で異常を検出したとき前記スイッチング手段を開放状態に切り換えることを特徴とするモータ制御装置。 - 前記ブラシレスモータは、励磁コイルがスター結線されたブラシレスモータであって、
前記スイッチング手段を前記ブラシレスモータの中性点と前記励磁コイルとの間に設け、且つ当該スイッチング手段を、前記中性点を形成した回路基板上に配置したことを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。 - 前記スイッチング手段は、前記半導体素子及びこの半導体素子に逆並列に接続されたダイオードで構成され、
前記半導体素子は、全ての励磁コイルにおいて、前記半導体素子を流れる電流方向が、前記ブラシレスモータの中性点に対して同一となるように設けられ、
前記制御手段は、前記異常検出手段で異常を検出したとき、全ての励磁コイルの前記スイッチング手段を開放状態に切り換えることを特徴とする請求項２記載のモータ制御装置。 - 前記制御手段は、前記異常検出手段で検出した異常の内容に基づいて、各励磁コイルに設けられた前記スイッチング手段のうちの何れかを開放状態に切り換えることにより前記異常の発生に伴う意図しない閉回路の形成を回避し、且つ前記スイッチング手段を開放状態に切り換えた状態で前記ブラシレスモータを制御可能かどうか判定する制御継続判定手段と、
当該制御継続判定手段で前記ブラシレスモータを継続制御可能と判定されるとき、前記ブラシレスモータを継続制御可能とし得るスイッチング手段を開放状態に切り換えると共に、当該スイッチング手段を開放状態に切り換えた状態で前記ブラシレスモータを駆動するための継続制御を行う継続制御手段と、を備えることを特徴とする請求項３記載のモータ制御装置。 - 前記スイッチング手段は、前記半導体素子及びこの半導体素子に逆並列に接続されたダイオードからなる第１のスイッチ回路及びこれと同一構成を有する第２のスイッチ回路で構成され、且つ前記第１のスイッチ回路及び第２のスイッチ回路はその半導体素子どうしの電流の流れる方向が逆向きとなるように直列に接続され、
前記制御手段は、前記異常検出手段で検出した異常の内容に基づいて、各励磁コイルに設けられた前記スイッチング手段のうちの何れかを開放状態に切り換えることにより前記異常の発生に伴う意図しない閉回路の形成を回避し、且つ前記スイッチング手段を開放状態に切り換えた状態で前記ブラシレスモータを制御可能かどうか判定する制御継続判定手段と、
当該制御継続判定手段で前記ブラシレスモータを継続制御可能と判定されるとき、前記ブラシレスモータを継続制御可能とし得るスイッチング手段を開放状態に切り換えると共に、当該スイッチング手段を開放状態に切り換えた状態で前記ブラシレスモータを駆動するための継続制御を行う継続制御手段と、を備えることを特徴とする請求項２記載のモータ制御装置。 - 前記低オン抵抗型の半導体素子は、炭化珪素を素材とする素子であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載のモータ制御装置。
- 上記請求項１から請求項６の何れか１項に記載のモータ制御装置を、操舵系に操舵補助力を付与するためのモータ制御装置として用いたことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
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