JP2013034319A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電流検出回路に故障が発生した場合でも、モータ制御の正常な動作を維持することができるモータ制御装置を提供する。
【解決手段】モータ制御装置は、インバータ回路１と、シャント抵抗Ｒｓに流れるモータ電流を検出する第１電流検出回路１０および第２電流検出回路２０と、電流検出回路１０、２０の出力に基づいてモータ電流の検出値を算出するとともに、目標値のモータ電流を流すための指令値をＰＷＭ回路２へ出力する制御部３とを備える。第１電流検出回路１０は正の第１ゲインを有し、第２電流検出回路２０は第１ゲインを反転した負の第２ゲインを有する。制御部３は、第１電流検出回路１０の出力に基づき算出した第１検出値と、第２電流検出回路２０の出力に基づき算出した第２検出値とを用いて、電流検出回路の異常有無と、いずれの電流検出回路が異常であるかの判定を行い、正常な電流検出回路の検出値に基づいてモータ制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータに流れる電流を検出し、その検出値に基づいてフィードバック制御を行うモータ制御装置に関する。

車両の電動パワーステアリング装置においては、ハンドルの操舵トルクに応じた操舵補助力をステアリング機構に与えるために、ブラシレスモータなどの電動式モータが設けられる。このモータを制御する装置として、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）方式によるモータ制御装置が知られている（例えば、特許文献１、３参照）。

一般に、ＰＷＭ方式のモータ制御装置は、インバータ回路と、このインバータ回路を駆動するＰＷＭ回路と、このＰＷＭ回路を制御する制御部とを備えている。インバータ回路には、上アームと下アームにそれぞれスイッチング素子を有する上下一対のアームが複数組（３相モータの場合は３組）設けられている。制御部は、トルクセンサで検出された操舵トルクに基づいて、モータに流すべき電流の目標値を算出する。そして、モータに実際に流れる電流の検出値と目標値との偏差に基づいて、モータ４に目標値のモータ電流を流すための指令値を生成し、ＰＷＭ回路へ出力する。ＰＷＭ回路は、この指令値に基づいて、所定のデューティを持ったＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号によりインバータ回路を駆動する。この結果、各スイッチング素子がＯＮ・ＯＦＦ動作を行い、これに応じて電源からインバータ回路を介してモータへ電流が供給され、モータが回転する。

上記のようなモータ制御装置において、モータに流れる電流（以下、「モータ電流」という。）は、シャント抵抗と呼ばれる電流検出用の抵抗を用いて検出される。特許文献１に記載されているモータ制御装置では、シャント抵抗が各相の下アームにそれぞれ設けられており、各シャント抵抗の両端電圧を測定することにより、モータ電流が検出される。しかし、この構成では、シャント抵抗が相の数だけ必要となり、コストが増加する。そこで、単一のシャント抵抗を用いてモータ電流を検出できるようにしたモータ制御装置が実用化されている。

図５は、単一のシャント抵抗を用いたモータ制御装置の一例を示している。モータ制御装置は、モータ１０４へ電流を供給するインバータ回路１０１と、インバータ回路１０１を駆動するＰＷＭ回路１０２と、ＰＷＭ回路１０２を制御する制御部１０３と、インバータ回路１０１に流れる電流を検出するシャント抵抗Ｒｓと、シャント抵抗Ｒｓの両端電圧に基づいて、モータ電流に応じた電圧を出力する電流検出回路１０５とを備えている。モータ１０４は、例えば、車両の電動パワーステアリング装置に用いられる３相ブラシレスモータである。

インバータ回路１０１は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を有する３相ブリッジ回路から構成される。ＰＷＭ回路１０２は、インバータ回路１０１のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれにＰＷＭ信号を与え、各スイッチング素子を駆動する。制御部１０３は、図示しないトルクセンサから取得した操舵トルクに基づいて、モータ１０４に流す電流の目標値を算出するとともに、電流検出回路１０５の出力からモータ電流の検出値を算出する。さらに、制御部１０３は、目標値と検出値との偏差に基づいて、モータ１０４に流れる電流の値が目標値となるように指令値を演算し、この指令値をＰＷＭ回路１０２へ出力する。ＰＷＭ回路１０２は、制御部１０３からの指令値に応じたデューティを持つ６種類のＰＷＭ信号を生成し、これらのＰＷＭ信号によりスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をＯＮ・ＯＦＦ動作させる。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のＯＮ・ＯＦＦにより、電源Ｂからインバータ回路１０１を介してモータ１０４に電流が流れ、モータ１０４が回転する。モータ１０４の回転数は、ＰＷＭ信号のデューティにより制御することができる。

電流検出回路１０５は、差動増幅器ＯＰおよび抵抗Ｒ１０６〜Ｒ１０９からなり、シャント抵抗Ｒｓの両端電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとに基づいて、シャント抵抗Ｒｓに流れるモータ電流に比例した電圧を出力する。

図６は、電流検出回路１０５の入出力特性を示している。横軸は、電流検出回路１０５の入力電圧、すなわちシャント抵抗Ｒｓに流れるモータ電流（実モータ電流）を表している。縦軸は、電流検出回路１０５の出力電圧、すなわち実モータ電流に比例した電圧を表している。実モータ電流がゼロのときに、出力電圧は基準電圧Ｖｒｅｆとなる。実モータ電流がゼロより大きくなると（電流方向が正の場合）、それに応じて出力電圧も基準電圧Ｖｒｅｆより大きくなる。一方、実モータ電流がゼロより小さくなると（電流方向が負の場合）、それに応じて出力電圧も基準電圧Ｖｒｅｆより小さくなる。特許文献２には、このような特性を有する電流検出回路が記載されている。

ところで、近年、電動パワーステアリングシステムにおいては、自動車の電子制御システムに関する機能安全規格（ISO26262）への対応を踏まえ、回路部品の故障を速やかに検出し、さらにシステムを継続的に動作させたいという要望が高まりつつある。しかしながら、上述した単一のシャント抵抗を用いた電流検出方法では、電流検出回路１０５が１つしか設けられていないため、以下のような問題点がある。

電流検出回路１０５が故障した場合、当該回路の異常を判断する方法として、例えば、制御部１０３からＰＷＭ回路１０２へ与えられるモータ電流の指令値と、電流検出回路１０５の出力に基づいて算出されるモータ電流の検出値との乖離を検証する方法がある。この方法では、指令値と検出値との乖離量を予め設定された閾値と比較し、乖離量が閾値以上である場合に、電流検出回路１０５が異常であると判断する。

しかし、上記方法によると、外乱等に応じて乖離量が変動するため、回路異常の検出精度が悪く、異常を正確に判断することが困難である。また、異常を検出できたとしても、正しい電流値を取得することはできず、電流値を算出するための別の手段が必要となる。なお、モータの端子電圧等から電流を推定してモータを制御する方法はあるが、この方法ではインバータ回路に流れる電流を直接検出することはできない。したがって、電流を正確に検出して正常な操舵システム状態を確保することが困難であった。

特開平９−２４８４６号公報 特開２００９−５２９９２号公報 特開２００８−３０７９７５号公報

本発明の課題とするところは、電流検出回路に故障が発生した場合でも、モータ制御の正常な動作を維持することができるモータ制御装置を提供することにある。

本発明に係るモータ制御装置は、モータを駆動するモータ駆動回路と、モータ駆動回路を通して流れるモータ電流を検出する電流検出回路と、電流検出回路の出力に基づいてモータ電流の検出値を算出し、当該検出値をモータ電流の目標値と比較し、その偏差に基づいてモータに目標値のモータ電流を流すための指令値を生成し、当該指令値をモータ駆動回路へ出力する制御手段とを備える。電流検出回路は、正の第１ゲインを有する第１電流検出回路と、第１ゲインを反転した負の第２ゲインを有する第２電流検出回路とから構成される。制御手段は、第１電流検出回路の出力に基づいて、モータ電流の第１検出値を算出するとともに、第２電流検出回路の出力に基づいて、モータ電流の第２検出値を算出する。そして、制御手段は、第１検出値と第２検出値との和が第１の条件を満たす場合は、第１検出値または第２検出値をモータ電流の検出値として採用する。また、制御手段は、第１検出値と第２検出値との和が第１の条件を満たさず、かつ、第１検出値と指令値とが第２の条件を満たす場合は、第１検出値をモータ電流の検出値として採用する。さらに、制御手段は、第１検出値と第２検出値との和が第１の条件を満たさず、かつ、第２検出値と指令値とが第２の条件を満たす場合は、第２検出値をモータ電流の検出値として採用する。

このようにすると、電流検出回路の２重化により、一方の電流検出回路が故障した場合でも、他方の電流検出回路によりモータ電流を検出できるため、電流検出の信頼性が向上する。また、第２電流検出回路の出力は、第１電流検出回路の出力を反転したものとなるので、第１検出値と第２検出値との和に基づいて電流検出回路の異常を判定することで、外乱等に左右されずに異常を精度良く検出することができる。さらに、第１検出値および第２検出値と指令値とに基づいて、いずれの電流検出回路が異常であるかの判断が可能となるので、異常の発生していない電流検出回路の出力から、正確な電流値を取得することができる。このため、電流検出回路の一方が故障しても、モータ制御の正常な動作を維持することができる。

本発明において、制御手段は、第１検出値と第２検出値との和が第１の条件を満たさず、かつ、第１検出値または第２検出値と指令値とが第２の条件を満たす場合は、一定の制限の下でモータの制御を実行するようにしてもよい。

また、本発明において、制御手段は、第１検出値と第２検出値との和が第１の条件を満たさず、かつ、第１検出値および第２検出値と指令値とが第２の条件を満たさない場合は、モータの制御を停止するようにしてもよい。

本発明によれば、電流検出回路に故障が発生した場合でも、モータ制御の正常な動作を維持することができるモータ制御装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るモータ制御装置の回路図である。 オフセット異常を説明するための電流検出回路の特性図である。 ゲイン異常を説明するための電流検出回路の特性図である。 電流検出の手順を示すフローチャートである。 モータ制御装置の従来例を示す回路図である。 従来例における電流検出回路の特性図である。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一部分または対応部分には、同一符号を付してある。

図１は、本実施形態に係るモータ制御装置の一例を示している。モータ制御装置は、モータ４へ電流を供給するインバータ回路１と、インバータ回路１を駆動するＰＷＭ回路２と、ＰＷＭ回路２を制御する制御部３と、インバータ回路１に流れる電流を検出するシャント抵抗Ｒｓと、シャント抵抗Ｒｓの両端電圧に基づいて、モータ電流に応じた電圧を出力する第１電流検出回路１０および第２電流検出回路２０とを備えている。電源Ｂは、スイッチ接点ＸおよびコンデンサＣ１を介して、インバータ回路１へ電源電圧を供給する。モータ４は、例えば車両の電動パワーステアリング装置に用いられる３相ブラシレスモータである。

インバータ回路１は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して上下一対のアームが３組設けられた３相ブリッジから構成されている。Ｕ相の上アームＡ１はスイッチング素子Ｑ１を有し、Ｕ相の下アームＡ４はスイッチング素子Ｑ４を有している。Ｖ相の上アームＡ２はスイッチング素子Ｑ２を有し、Ｖ相の下アームＡ５はスイッチング素子Ｑ５を有している。Ｗ相の上アームＡ３はスイッチング素子Ｑ３を有し、Ｗ相の下アームＡ６はスイッチング素子Ｑ６を有している。これらのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）からなる。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートは、それぞれ抵抗Ｒ１〜Ｒ６を介して、ＰＷＭ回路２に接続されている。インバータ回路１は、ＰＷＭ回路２とともに、本発明におけるモータ駆動回路を構成している。

モータ４に流れる電流（モータ電流）を検出するためのシャント抵抗Ｒｓは、単一の抵抗からなり、インバータ回路１とグランドとの間に接続されている。シャント抵抗Ｒｓの両端の電圧は、第１電流検出回路１０に与えられるとともに、第２電流検出回路２０に与えられる。

第１電流検出回路１０は、差動増幅器ＯＰ１および抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４から構成され、シャント抵抗Ｒｓの両端電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとに基づいて、シャント抵抗Ｒｓに流れるモータ電流に比例した電圧を出力する。差動増幅器ＯＰ１の一方の入力端子には、抵抗Ｒ１１の一端が接続されているとともに、抵抗Ｒ１３の一端が接続されている。抵抗Ｒ１１の他端は、シャント抵抗Ｒｓの一端に接続されている。抵抗Ｒ１３の他端には、基準電圧Ｖｒｅｆが印加されている。Ｖｒｅｆの値は、例えば２．５〔Ｖ〕である。差動増幅器ＯＰ１の他方の入力端子には、抵抗Ｒ１２の一端が接続されているとともに、抵抗Ｒ１４の一端が接続されている。抵抗Ｒ１２の他端は、シャント抵抗Ｒｓの他端（グランド）に接続されている。抵抗Ｒ１４の他端は、差動増幅器ＯＰ１の出力端子に接続されている。差動増幅器ＯＰ１の出力端子は、抵抗Ｒ１５およびコンデンサＣ１１からなるフィルタ回路を介して、制御部３に接続されている。

第２電流検出回路２０は、差動増幅器ＯＰ２と、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４から構成され、後述するように、第１電流検出回路１０の出力を反転した信号を出力する。差動増幅器ＯＰ２の一方の入力端子には、抵抗Ｒ２１の一端が接続されているとともに、抵抗Ｒ２３の一端が接続されている。抵抗Ｒ２１の他端は、シャント抵抗Ｒｓの他端（グランド）に接続されている。抵抗Ｒ２３の他端には、基準電圧Ｖｒｅｆが印加されている。Ｖｒｅｆの値は、例えば２．５〔Ｖ〕である。差動増幅器ＯＰ２の他方の入力端子には、抵抗Ｒ２２の一端が接続されているとともに、抵抗Ｒ２４の一端が接続されている。抵抗Ｒ２２の他端は、シャント抵抗Ｒｓの一端に接続されている。抵抗Ｒ２４の他端は、差動増幅器ＯＰ２の出力端子に接続されている。差動増幅器ＯＰ２の出力端子は、抵抗Ｒ２５およびコンデンサＣ２１からなるフィルタ回路を介して、制御部３に接続されている。

第１電流検出回路１０のゲインをＧとしたとき、第２電流検出回路２０のゲインは−Ｇとなっている。すなわち、第１電流検出回路１０は、正の第１ゲインＧを有しており、第２電流検出回路２０は、第１ゲインＧを反転した負の第２ゲイン−Ｇを有している。したがって、第２電流検出回路２０の出力は、第１電流検出回路１０の出力を反転したものとなる。

制御部３は、ＣＰＵやメモリからなり、本発明における制御手段を構成している。制御部３には、第１電流検出回路１０および第２電流検出回路２０の出力が入力され、また、操舵トルクを検出する図示しないトルクセンサからトルク値が入力される。制御部３は、第１電流検出回路１０および第２電流検出回路２０の出力に基づいて、モータ電流の検出値を算出するとともに、トルク値に基づいてモータ４に流す電流の目標値を算出する。そして、算出した検出値と目標値とを比較し、その偏差に基づいて、モータ４に目標値のモータ電流を流すための指令値を生成する。この指令値は、ＰＷＭ回路２へ与えられる。

ＰＷＭ回路２は、制御部３から与えられた指令値に基づいて、所定のデューティを持った６種類のＰＷＭ信号を生成する。そして、これらのＰＷＭ信号を、抵抗Ｒ１〜Ｒ６を介してインバータ回路１のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲートに供給する。これにより、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、ＯＮ・ＯＦＦ動作を行い、電源Ｂからインバータ回路１を介してモータ４へ電流が供給され、モータ４が回転する。モータ４の回転数は、ＰＷＭ信号のデューティにより制御することができる。このようにして、シャント抵抗Ｒｓで検出された電流に基づくフィードバック制御が行われる。

次に、上述したモータ制御装置において、電流検出回路１０、２０の異常を検出する方法につき説明する。以下では、電流検出回路１０、２０の異常として、オフセット異常とゲイン異常を例に挙げる。

（１）オフセット異常の場合
図２は、オフセット異常を説明するための電流検出回路の入出力特性を示している。横軸は、電流検出回路１０、２０の入力電圧、すなわちシャント抵抗Ｒｓに流れるモータ電流（実モータ電流）を表している。縦軸は、電流検出回路１０、２０の出力電圧、すなわち実モータ電流に比例した電圧を表している。実線で示すＡは、第１電流検出回路１０の正常時の出力電圧であり、実線で示すＢは、第２電流検出回路２０の正常時の出力電圧である。出力電圧Ｂは、出力電圧Ａを反転したものとなっている。

正常時においては、実モータ電流がゼロのとき（シャント抵抗Ｒｓに電流が流れないとき）に、第１電流検出回路１０の出力電圧Ａは基準電圧Ｖｒｅｆとなり、第２電流検出回路２０の出力電圧Ｂも基準電圧Ｖｒｅｆとなる。シャント抵抗Ｒｓに正方向の電流が流れて、実モータ電流がゼロより大きくなると、それに応じて、第１電流検出回路１０の出力電圧Ａは基準電圧Ｖｒｅｆより大きくなり、第２電流検出回路２０の出力電圧Ｂは基準電圧Ｖｒｅｆより小さくなる。一方、シャント抵抗Ｒｓに負方向の電流が流れて、実モータ電流がゼロより小さくなると、それに応じて、第１電流検出回路１０の出力電圧Ａは基準電圧Ｖｒｅｆより小さくなり、第２電流検出回路２０の出力電圧Ｂは基準電圧Ｖｒｅｆより大きくなる。したがって、正常時には、出力電圧Ａと出力電圧Ｂとの和は、理論上、常に２×Ｖｒｅｆとなる。

図２の破線Ａ’は、第１電流検出回路１０の故障により、正常時の出力電圧Ａがシフトした状態を示している。すなわち、実モータ電流がゼロのときでも、第１電流検出回路１０の出力電圧Ａ’は基準電圧Ｖｒｅｆとならず、オフセットが発生している（オフセット異常）。この状態では、出力電圧Ａ’と出力電圧Ｂとの和は、２×Ｖｒｅｆよりも小さくなる。したがって、電流検出回路１０、２０の各出力の加算値と２×Ｖｒｅｆとの差（絶対値）を閾値と比較し、この差が閾値以上であれば、電流検出回路に異常が発生したと判断することができる。但し、第１電流検出回路１０が正常で、第２電流検出回路２０にオフセット異常が発生した場合にも、同様の現象が生じるので、上記方法のみでは、電流検出回路１０、２０のいずれに異常が発生したかを判別することはできない。異常が発生した電流検出回路を判別する方法については、後で詳しく説明する。

（２）ゲイン異常の場合
図３は、ゲイン異常を説明するための電流検出回路の入出力特性を示している。横軸と縦軸については、図２と同じである。また、実線で示すＡ（第１電流検出回路１０の正常時の出力電圧）と、実線で示すＢ（第２電流検出回路２０の正常時の出力電圧）についても、図２と同じである。すなわち、出力電圧Ｂは、出力電圧Ａを反転したものとなっており、正常時には、出力電圧Ａと出力電圧Ｂとの和は、理論上、常に２×Ｖｒｅｆとなる。

図２の破線Ｂ’は、第２電流検出回路２０の故障により、出力電圧の特性が変化した状態を示している。すなわち、第２電流検出回路２０の異常のため第２ゲインが増大した結果、出力電圧Ｂ’の傾きが正常時の出力電圧Ｂの傾きよりも大きくなっている（ゲイン異常）。この状態では、実モータ電流がゼロより大きいときは、出力電圧Ａと出力電圧Ｂ’との和は、２×Ｖｒｅｆよりも小さくなり、実モータ電流がゼロより小さいときは、出力電圧Ａと出力電圧Ｂ’との和は、２×Ｖｒｅｆよりも大きくなる。したがって、いずれの場合も、電流検出回路１０、２０の各出力の加算値と２×Ｖｒｅｆとの差（絶対値）を閾値と比較し、この差が閾値以上であれば、電流検出回路に異常が発生したと判断することができる。但し、第２電流検出回路２０が正常で、第１電流検出回路１０にゲイン異常が発生した場合にも、同様の現象が生じるので、上記方法のみでは、電流検出回路１０、２０のいずれに異常が発生したかを判別することはできない。異常が発生した電流検出回路を判別する方法については、後で詳しく説明する。

次に、図４のフローチャートを参照しながら、本発明における電流検出の手順を詳細に説明する。図４の各ステップは、制御部３を構成するＣＰＵにより実行される。

ステップＳ１では、制御部３が所定のタイミングで、第１電流検出回路１０および第２電流検出回路２０の各出力を読み込む。

ステップＳ２では、ステップＳ１で読み込んだ各電流検出回路の出力に基づいて、モータ電流の検出値を算出する。すなわち、制御部３は、第１電流検出回路１０の出力をＡ／Ｄ変換して、モータ電流の第１検出値を算出するとともに、第２電流検出回路２０の出力をＡ／Ｄ変換して、モータ電流の第２検出値を算出する。

ステップＳ３では、ステップＳ２で算出した第１検出値と第２検出値とを加算して、両者の和を演算するとともに、この和と２×Ｖｒｅｆとの差の絶対値（以下、「加算値偏差」という。）が、予め決められた閾値α未満であるか否かを判定する。このステップＳ３の判定内容は、本発明における第１の条件に相当する。判定の結果、加算値偏差がα未満であれば（ステップＳ３；ＹＥＳ）、ステップＳ４へ進む。なお、αの値は、ゼロより若干大きな値に設定されるが、ゼロであってもよい。α＝０の場合は、ステップＳ３では、｜（第１検出値＋第２検出値）−（２・Ｖｒｅｆ）｜＝０であるか否かが判定される。

ステップＳ４では、ステップＳ３で加算値偏差がα未満と判定されたことを受けて、電流検出回路１０、２０のいずれにも異常がないと判断し、第１検出値または第２検出値のいずれかをモータ電流の検出値として採用する。

ステップＳ５では、ステップＳ４で採用した検出電流値を用いて、通常のフィードバック制御に従って、モータ４の制御を行う。

一方、ステップＳ３において、加算値偏差がα以上であれば（ステップＳ３；ＮＯ）、ステップＳ６へ進む。

ステップＳ６では、ステップＳ３で加算値偏差がα以上と判定されたことを受けて、電流検出回路１０、２０のいずれかに異常があると判断し、制御部３は警報を出力する。この警報は、例えば車室前方のダッシュボードに備わる表示器（図示省略）に表示される。

続くステップＳ７〜Ｓ１０では、第１電流検出回路１０と第２電流検出回路２０のいずれに異常が発生したかが検証される。

ステップＳ７では、第１検出値と前述の指令値との差の絶対値（以下、「第１乖離量」という。）が、予め決められた閾値β未満であるか否かを判定する。このステップＳ７の判定内容は、後述のステップＳ９の判定内容とともに、本発明における第２の条件に相当する。判定の結果、第１乖離量がβ未満であれば（ステップＳ７；ＹＥＳ）、ステップＳ８へ進む。なお、βの値は、ゼロより若干大きな値に設定されるが、ゼロであってもよい。β＝０の場合は、ステップＳ７では、｜（第１検出値−指令値）｜＝０であるか否かが判定される。

ステップＳ８では、ステップＳ７で第１乖離量がβ未満と判定されたことを受けて、第１電流検出回路１０が正常で、第２電流検出回路２０に異常があると判断し、第１検出値をモータ電流の検出値として採用する。

一方、ステップＳ７において、第１乖離量がβ以上であれば（ステップＳ７；ＮＯ）、ステップＳ９へ進む。

ステップＳ９では、第２検出値と前述の指令値との差の絶対値（以下、「第２乖離量」という。）が、予め決められた閾値β未満であるか否かを判定する。そして、第２乖離量がβ未満であれば（ステップＳ９；ＹＥＳ）、ステップＳ１０へ進む。なお、ステップＳ７と同様に、β＝０の場合は、ステップＳ９では、｜（第２検出値−指令値）｜＝０であるか否かが判定される。

ステップＳ１０では、ステップＳ９で第２乖離量がβ未満と判定されたことを受けて、第２電流検出回路２０が正常で、第１電流検出回路１０に異常があると判断し、第２検出値をモータ電流の検出値として採用する。

ステップＳ１１では、ステップＳ８で採用された第１検出値、またはステップＳ１０で採用された第２検出値を用いて、一定の制限の下でモータ４の制御を実行する。ここで、一定の制限とは、例えば、モータ４に流れる電流を通常より少なくして、操舵補助力を制限することなどを意味する。このような制限を加えるのは、異常が発生しているにもかかわらず通常と同じ電流を流し続けると、異常がさらに助長される可能性があるためである。

一方、ステップＳ９において、第２乖離量がβ以上であれば（ステップＳ９；ＮＯ）、ステップＳ１２へ進む。

ステップＳ１２では、ステップＳ７、Ｓ９で第１乖離量と第２乖離量のいずれもがβ以上と判定されたことを受けて、第１電流検出回路１０と第２電流検出回路２０のいずれにも異常があると判断し、モータ４の制御を停止する。このようにするのは、双方の電流検出回路１０、２０に異常があれば、第１検出値と第２検出値にはいずれも信頼性がなく、これらの検出値に基づいてモータ４を正確に制御することができないためである。

以上のように、本実施形態では、第１電流検出回路１０と第２電流検出回路２０とを設けて、電流検出回路を２重化している。このため、一方の電流検出回路が故障した場合でも、他方の電流検出回路によりモータ電流を検出することができ、電流検出の信頼性が向上する。

なお、電流検出回路を２重化するにあたって、第１電流検出回路１０と第２電流検出回路２０のゲインを共に正のゲインとし、各電流検出回路１０、２０の出力の差に基づいて異常判定を行うことも考えられる。しかし、そのようにすると、基準電圧Ｖｒｅｆが故障した場合に、各電流検出回路１０、２０の出力に差が出ないため、正常と誤判定してしまう問題がある。これに対して、本実施形態では、第２電流検出回路２０のゲインを、第１電流検出回路１０のゲインを反転した負のゲインとし、第１検出値と第２検出値との和に基づいて電流検出回路の異常を判定するようにしている。このため、基準電圧Ｖｒｅｆが故障した場合には、各電流検出回路１０、２０の出力に差が発生するので、電流検出回路の異常を正確に検出することができる。さらに、外乱等に左右されずに異常を精度良く検出することができる。

また、本実施形態では、第１検出値および第２検出値と指令値との比較結果に基づいて、電流検出回路１０、２０のうちのいずれが異常であるかを判断することができる。このため、異常の発生していない電流検出回路の出力から、正確な電流値を取得することができる。これによって、電流検出回路１０、２０の一方が故障しても、操舵システムの正常な動作を維持することができる。

本発明では、以上述べた以外にも種々の実施形態を採用することができる。例えば、前記実施形態では、図４のステップＳ１１において制限付きのモータ制御を行ったが、ステップＳ１１では、ステップＳ１２と同様に、モータ制御を停止してもよい。あるいは、ステップＳ１１で、ステップＳ５と同様の通常のモータ制御を行ってもよい。

また、前記実施形態では、図２でオフセット異常の場合を例に挙げ、図３でゲイン異常の場合を例に挙げたが、オフセット異常とゲイン異常が同時に発生した場合にも、本発明は有用である。

また、前記実施形態では、図４のステップＳ３において、第１検出値＋第２検出値と２×Ｖｒｅｆとの差の絶対値を閾値αと比較したが、これに代えて、第１検出値＋第２検出値と２×Ｖｒｅｆとの比を、所定の閾値と比較してもよい。

同様に、前記実施形態では、図４のステップＳ７、Ｓ９において、第１検出値または第２検出値と指令値との差を閾値βと比較したが、これに代えて、第１検出値または第２検出値と指令値との比を、所定の閾値と比較してもよい。

また、前記実施形態では、インバータ回路１のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６としてＦＥＴを使用したが、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラモードトランジスタ）のような他のスイッチング素子を使用してもよい。

また、前記実施形態では、モータ４として３相モータを例に挙げたが、本発明は、２相モータや、４相以上の多相モータを制御する場合にも適用することができる。

また、前記実施形態では、モータ４としてブラシレスモータを例に挙げたが、本発明は、誘導モータや同期モータなどを制御する装置にも適用することができる。

さらに、前記実施形態では、車両の電動パワーステアリング装置に本発明を適用した例を挙げたが、本発明は、電動パワーステアリング装置以外の装置にも適用することができる。

１ インバータ回路
２ ＰＷＭ回路
３ 制御部
４ モータ
１０ 第１電流検出回路
２０ 第２電流検出回路
Ｒｓ シャント抵抗

Claims (4)

1. モータを駆動するモータ駆動回路と、
   前記モータ駆動回路を通して流れるモータ電流を検出する電流検出回路と、
   前記電流検出回路の出力に基づいて前記モータ電流の検出値を算出し、当該検出値を前記モータ電流の目標値と比較し、その偏差に基づいて前記モータに前記目標値のモータ電流を流すための指令値を生成し、当該指令値を前記モータ駆動回路へ出力する制御手段と、を備えたモータ制御装置において、
   前記電流検出回路は、正の第１ゲインを有する第１電流検出回路と、前記第１ゲインを反転した負の第２ゲインを有する第２電流検出回路とから構成され、
   前記制御手段は、
   前記第１電流検出回路の出力に基づいて、前記モータ電流の第１検出値を算出するとともに、前記第２電流検出回路の出力に基づいて、前記モータ電流の第２検出値を算出し、
   前記第１検出値と前記第２検出値との和が第１の条件を満たす場合は、前記第１検出値または前記第２検出値を前記モータ電流の検出値として採用し、
   前記第１検出値と前記第２検出値との和が第１の条件を満たさず、かつ、前記第１検出値と前記指令値とが第２の条件を満たす場合は、前記第１検出値を前記モータ電流の検出値として採用し、
   前記第１検出値と前記第２検出値との和が第１の条件を満たさず、かつ、前記第２検出値と前記指令値とが第２の条件を満たす場合は、前記第２検出値を前記モータ電流の検出値として採用することを特徴とするモータ制御装置。
2. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記第１検出値と前記第２検出値との和が第１の条件を満たさず、かつ、前記第１検出値または前記第２検出値と前記指令値とが第２の条件を満たす場合は、一定の制限の下で前記モータの制御を実行することを特徴とするモータ制御装置。
3. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記第１検出値と前記第２検出値との和が第１の条件を満たさず、かつ、前記第１検出値および前記第２検出値と前記指令値とが第２の条件を満たさない場合は、前記モータの制御を停止することを特徴とするモータ制御装置。
4. モータを駆動するモータ駆動回路と、
   前記モータ駆動回路を通して流れるモータ電流を検出する電流検出回路と、
   前記電流検出回路の出力に基づいて前記モータ電流の検出値を算出し、当該検出値を前記モータ電流の目標値と比較し、その偏差に基づいて前記モータに前記目標値のモータ電流を流すための指令値を生成し、当該指令値を前記モータ駆動回路へ出力する制御手段と、を備えたモータ制御装置において、
   前記電流検出回路は、正の第１ゲインを有する第１電流検出回路と、前記第１ゲインを反転した負の第２ゲインを有する第２電流検出回路とから構成され、
   前記制御手段は、前記第１電流検出回路および前記第２電流検出回路のそれぞれの出力に基づいて、前記モータ電流の検出値を算出することを特徴とするモータ制御装置。

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