JP2013162621A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラシレスモータの駆動回路内の１つのスイッチング素子が短絡故障した場合に、ブラシレスモータを駆動できるとともに、ブラシレスモータの低速域において運転者がアシスト力不足を感じにくくなる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】駆動回路３０内の１つのＦＥＴ３１が短絡故障した場合には、制御部４０は短絡故障が発生しているＦＥＴを特定する。そして、制御部４０は、検出操舵トルクに基づいて電動モータ１８に供給すべき電流に対応した電圧指令値を設定する。この後、制御部４０は、モータ回転数に基づいて、電圧指令値を補正する。つまり、制御部４０は、モータ回転数が所定の閾値以下である場合に、電圧指令値を増加補正する。
【選択図】図２

Description

この発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

電動パワーステアリング装置に使用されているブラシレスモータの駆動回路は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）などのスイッチング素子を含んでいる。スイッチング素子に故障が発生すると、ステアリングホイールを操作するときにブラシレスモータが負荷となり、操舵が重くなるおそれがある。このような問題に対処するために、ブラシレスモータと駆動回路との結線にリレーが挿入されている。たとえば、三相ブラシレスモータの場合には、二相のモータ結線にそれぞれリレーを挿入し、無制御時およびスイッチング素子の故障時には、それらのリレーをオフするようにしている。

特開2010-246210号公報

前述した従来技術では、モータ駆動回路内の１つのスイッチング素子が短絡故障した時には、三相ブラシレスモータを駆動することができなくなり、操舵補助力（アシストトルク）を発生させることができなくなる。
そこで、本願発明者は、三相ブラシレスモータの駆動回路内の１つのスイッチング素子が短絡故障した場合に、三相ブラシレスモータの駆動が可能となるロータ回転角領域を制御可能領域として特定する制御可能領域特定手段と、三相ブラシレスモータのロータ回転角が制御可能領域にあるときに、三相ブラシレスモータを駆動するモータ制御手段とを含む電動パワーステアリング装置を開発した。この場合、三相ブラシレスモータは、例えば、１２０°矩形波駆動方式で駆動される。

制御可能領域特定手段は、たとえば、短絡故障したスイッチング素子以外の全てのスイッチング素子がオフとなっている状態において三相ブラシレスモータのロータが回転されたときに、２つの正常相のいずれにも負荷電流が流れないロータ回転角領域を可能領域とし、２つの正常相のうちのいずれか一方にのみ負荷電流が流れるロータ回転角領域を不定領域とし、２つの正常相の両方に負荷電流が流れるロータ回転角領域を不可領域とすると、可能領域および不定領域からなる領域を制御可能領域として特定し、不可領域を制御不能領域として特定する。

三相ブラシレスモータの駆動回路内の１つのスイッチング素子が短絡故障した場合に、前述したようなモータ制御を行なうと、制御可能領域では三相ブラシレスモータが駆動されるが、制御不能領域では三相ブラシレスモータは駆動されないため、アシストトルクが発生されない制御不能領域において運転者は操舵方向と反対方向の抵抗を感じるおそれがある。特に、操舵開始時等のように三相ブラシレスモータが低速で回転されている場合には、三相ブラシレスモータが高速で回転されている場合に比べて、ロータ回転角が制御不能領域内に入る回転角度となってから制御不能領域を脱出する回転角度になるまでの時間が長くなるため、運転者は制御不能領域において抵抗を感じやすくなる。このため、三相ブラシレスモータが低速で回転されている場合には、運転者はアシスト力不足を感じる。

この発明の目的は、ブラシレスモータの駆動回路内の１つのスイッチング素子が短絡故障した場合に、ブラシレスモータを駆動できるとともに、ブラシレスモータの低速域において運転者がアシスト力不足を感じにくくなる電動パワーステアリング装置を提供することである。

請求項１に記載の発明は、ブラシレスモータ（１８）によって転舵機構（４）に駆動力を付与する電動パワーステアリング装置（１）であって、前記ブラシレスモータの回転数を検出する回転数検出手段（２３，４０）と、複数のスイッチング素子（３１_ＵＨ，３１_ＵＬ；３１_ＶＨ，３１_ＶＬ；３１_ＷＨ，３１_ＷＬ）を含み、前記ブラシレスモータを駆動するための駆動回路（３０）と、前記駆動回路内の１つのスイッチング素子に短絡故障が発生した場合に、短絡故障したスイッチング素子を特定するとともに、前記ブラシレスモータを駆動することが可能なロータ回転角領域である制御可能領域を特定する手段（４０，Ｓ２２，Ｓ２９，Ｓ３０）と、前記制御可能領域において、前記駆動回路を介して、前記ブラシレスモータを駆動制御する故障時モータ制御手段（４０，Ｓ２６，Ｓ２７，Ｓ２８，Ｓ３１）とを含み、前記故障時モータ制御手段は、前記ブラシレスモータに供給すべき電流に対応した制御指令値を設定する制御指令値設定算手段（４０，Ｓ２６）と、前記回転数検出手段によって検出されるモータ回転数に基づいて、前記制御指令値設定算手段によって設定された制御指令値を補正する指令値補正手段（４０，Ｓ２７，Ｓ２８）と、前記制御可能領域において、前記指令値補正手段による補正後の制御指令値に基づいて、前記駆動回路を制御する制御手段（４０，Ｓ３１）とを含み、前記指令値補正手段は、前記回転数検出手段によって検出されるモータ回転数が所定の閾値以下であるときに、前記制御指令値設定算手段によって設定された制御指令値を増加補正するように構成されている、電動パワーステアリング装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。

この発明によれば、ブラシレスモータの駆動回路内の１つのスイッチング素子が短絡故障した場合に、ブラシレスモータを駆動できる。また、この発明では、モータ回転数が所定の閾値以下であるときに、制御指令値が増加補正されるから、モータ回転数の低速域において、平均的なアシストトルクを増加させることができる。これにより、モータ回転数の低速域において、運転者がアシスト力不足を感じにくくなる。

なお、前記制御指令値設定手段は、たとえば、トルクセンサによって検出される検出操舵トルクを少なくとも含む検出値に基づいて、制御指令値を設定するものであってもよい。
請求項２記載の発明は、前記指令値補正手段は、前記回転数検出手段によって検出されるモータ回転数に基づいて、補正ゲインを設定する補正ゲイン設定手段（４０，Ｓ２７）と、前記制御指令値設定算手段によって設定された制御指令値に、前記補正ゲイン設定手段によって設定された補正ゲインを乗算することにより、最終的な制御指令値を演算する乗算手段（４０，Ｓ２８）とを含み、前記補正ゲイン設定手段は、前記回転数検出手段によって検出されるモータ回転数が前記閾値より大きいときには補正ゲインを１に設定し、前記回転数検出手段によって検出されるモータ回転数が前記閾値以下であるときには補正ゲインを１より大きな所定値に設定するように構成されている、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置である。

請求項３記載の発明は、ブラシレスモータ（１８）によって転舵機構（４）に駆動力を付与する電動パワーステアリング装置（１）であって、前記ブラシレスモータの回転数を検出する回転数検出手段（２３，４０）と、複数のスイッチング素子（３１_ＵＨ，３１_ＵＬ；３１_ＶＨ，３１_ＶＬ；３１_ＷＨ，３１_ＷＬ）を含み、前記ブラシレスモータを駆動するための駆動回路（３０）と、前記駆動回路内の１つのスイッチング素子に短絡故障が発生した場合に、短絡故障したスイッチング素子を特定するとともに、前記ブラシレスモータを駆動することが可能なロータ回転角領域である制御可能領域を特定する手段（４０，Ｓ２２，Ｓ２９，Ｓ３０）と、前記制御可能領域において、前記駆動回路を介して、前記ブラシレスモータを駆動制御する故障時モータ制御手段（４０，Ｓ２６，Ｓ２７，Ｓ２８，Ｓ３１）とを含み、前記故障時モータ制御手段は、前記ブラシレスモータに供給すべき電流に対応した制御指令値を設定する制御指令値設定算手段（４０，Ｓ２６）と、前記回転数検出手段によって検出されるモータ回転数に基づいて、前記制御指令値設定算手段によって設定された制御指令値を補正する指令値補正手段（４０，Ｓ２７，Ｓ２８）と、前記制御可能領域において、前記指令値補正手段による補正後の制御指令値に基づいて、前記駆動回路を制御する制御手段（４０，Ｓ３１）とを含んでおり、前記指令値補正手段は、前記回転数検出手段によって検出されるモータ回転数が所定値以下であり、かつ切り込み方向に操舵が行なわれているときに、前記制御指令値設定算手段によって設定された制御指令値を増加補正するように構成されている、電動パワーステアリング装置である。

この発明によれば、モータ回転数が所定値以下であり、かつ切り込み方向に操舵が行なわれているときには、平均的なアシストトルクを増加させることができるから、運転者がアシスト力不足を感じにくくなる。
請求項４記載の発明は、前記閾値が２５０［rpm］である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置である。

図１は、この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、モータ制御装置としてのＥＣＵ１２の電気的構成を示すブロック図である。 図３は、制御部４０の全体的な動作を示すフローチャートである。 図４は、ローサイドＦＥＴが短絡故障した場合に負荷電流が流れる閉回路を示す電気回路図である。 図５は、ハイサイドＦＥＴが短絡故障した場合に負荷電流が流れる閉回路を示す電気回路図である。 図６は、電動モータを回転させるべき方向と短絡故障が発生したＦＥＴとの組み合わせ毎に、その組合せに対応する「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」を表すマップを示す模式図である。 図７は、全てのＦＥＴ３１が正常である場合に、全てのＦＥＴ３１がオフの状態で、ロータが正転方向に回転されたときの、ロータ回転角θに対する各相の誘起電圧波形Ｖ_Ｕ，Ｖ_Ｖ，Ｖ_Ｗの理論値を示すグラフである。 図８Ａは、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１_ＶＬが短絡故障した場合に、他の全てのＦＥＴがオフの状態で、ロータが正転方向に回転されたときの、ロータ回転角θに対する各相の誘起電圧波形Ｖ_Ｕ’，Ｖ_Ｖ’，Ｖ_Ｗ’の理論値を示すグラフである。 図８Ｂは、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＶＨが短絡故障した場合に、他の全てのＦＥＴがオフの状態で、ロータが正転方向に回転されているときの、ロータ回転角θに対する各相の誘起電圧波形Ｖ_Ｕ’，Ｖ_Ｖ’，Ｖ_Ｗ’の理論値を示すグラフである。 図９は、図３のステップＳ５の異常時制御処理において実行されるモータ回転数演算処理を示すフローチャートである。 図１０は、図３のステップＳ５の異常時制御処理において実行されるメイン処理を示すフローチャートである。 図１１は、検出操舵トルクに対する電圧指令値の設定例を示すグラフである。 図１２は、モータ回転数ｎに対する補正ゲインＧ（ｎ）の設定例を示すグラフである。 図１３は、全てのＦＥＴ３１が正常である場合に１２０°矩形波駆動方式によって電動モータ１８を正転方向に回転駆動するときの通電パターンを示す模式図である。

以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール２と、このステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して機械的に連結されている。

ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸９とは、トーションバー１０を介して相対回転可能に連結されている。
ステアリングシャフト６の周囲には、トルクセンサ１１が配置されている。トルクセンサ１１は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に与えられた操舵トルクＴを検出する。この実施形態では、トルクセンサ１１の出力信号は、ステアリングホイール２が左方向（正転方向）に操舵された場合には、零以上の値となり、ステアリングホイール２に加えられた操舵トルクが大きいほど大きくなるように変化する。また、トルクセンサ１１の出力信号は、ステアリングホイール２が右方向（逆転方向）に操舵された場合には、零未満の値となり、ステアリングホイール２に加えられた操舵トルクが大きいほど小さくなるように変化する。

転舵機構４は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪３が連結されている。ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール２の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸１３の先端には、ピニオン１６が連結されている。

ラック軸１４は、自動車の左右方向（直進方向に直交する方向）に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の中間部には、ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることによって、転舵輪３を転舵することができる。

ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。
操舵補助機構５は、操舵補助用の電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを転舵機構４に伝達するための減速機構１９とを含む。電動モータ１８は、この実施形態では、三相ブラシレスモータからなる。電動モータ１８の近傍には、電動モータ１８のロータの回転角θ（電気角）を検出するための、例えばレゾルバからなる回転角センサ２３が配置されている。減速機構１９は、ウォーム軸２０と、このウォーム軸２０と噛み合うウォームホイール２１とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機構１９は、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング２２内に収容されている。

ウォーム軸２０は、電動モータ１８によって回転駆動される。また、ウォームホイール２１は、ステアリングシャフト６とは同方向に回転可能に連結されている。ウォームホイール２１は、ウォーム軸２０によって回転駆動される。
電動モータ１８によってウォーム軸２０が回転駆動されると、ウォームホイール２１が回転駆動され、ステアリングシャフト６が回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、電動モータ１８によってウォーム軸２０を回転駆動することによって、転舵輪３が転舵されるようになっている。

電動モータ１８は、モータ制御装置としてのＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）１２によって制御される。ＥＣＵ１２には、トルクセンサ１１の出力信号、回転角センサ２３の出力信号等が入力されている。ＥＣＵ１２は、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴに基づいて電圧指令値（制御指令値）を設定し、設定された電圧指令値に応じて、電動モータ１８をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する。

図２は、モータ制御装置としてのＥＣＵ１２の電気的構成を示す概略図である。電動モータ１８は、Ｕ相界磁コイル１８Ｕ、Ｖ相界磁コイル１８Ｖ、Ｗ相界磁コイル１８Ｗを有するステータと、永久磁石が固定されたロータとを備えている。
ＥＣＵ１２は、電動モータ１８の駆動電力を生成する駆動回路３０と、駆動回路３０を制御するための制御部４０とを備えている。制御部４０は、ＣＰＵとこのＣＰＵの動作プログラム等を記憶したメモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリ等）とを含むマイクロコンピュータで構成されている。

駆動回路３０は、三相ブリッジインバータ回路である。この駆動回路３０では、電動モータ１８のＵ相に対応した一対のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）３１_ＵＨ，３１_ＵＬの直列回路と、Ｖ相に対応した一対のＦＥＴ３１_ＶＨ，３１_ＶＬの直列回路と、Ｗ相に対応した一対のＦＥＴ３１_ＷＨ，３１_ＷＬの直列回路とが、直流電源３３と接地３４との間に並列に接続されている。また、各ＦＥＴ３１_ＵＨ〜３１_ＷＬには、それぞれ回生ダイオード３２_ＵＨ〜３２_ＷＬが、接地３４側から直流電源３３側に順方向電流が流れるような向きで、並列に接続されている。

以下において、各相の一対のＦＥＴのうち、電源側のものを「ハイサイドＦＥＴ」または「上段ＦＥＴ」といい、接地３４側のものを「ローサイドＦＥＴ」または「下段ＦＥＴ」という場合がある。また、６つのＦＥＴ３１_ＵＨ〜３１_ＷＬを総称するときには、「ＦＥＴ３１」ということにする。同様に、６つの回生ダイオード３２_ＵＨ〜３２_ＷＬを総称するときには、「回生ダイオード３２」ということにする。

電動モータ１８のＵ相界磁コイル１８Ｕは、Ｕ相に対応した一対のＦＥＴ３１_ＵＨ，３１_ＵＬの間の接続点に接続されている。電動モータ１８のＶ相界磁コイル１８Ｖは、Ｖ相に対応した一対のＦＥＴ３１_ＶＨ，３１_ＶＬの間の接続点に接続されている。電動モータ１８のＷ相界磁コイル１８Ｗは、Ｗ相に対応した一対のＦＥＴ３１_ＷＨ，３１_ＷＬの間の接続点に接続されている。

制御部４０には、回転角センサ２３の出力信号と、トルクセンサ１１の出力信号と、図示しない相電圧検出回路によって検出される各相の相電圧Ｖ_Ｕ，Ｖ_Ｖ，Ｖ_Ｗが入力される。
図３は、制御部４０の全体的な動作を示すフローチャートである。
制御部４０は、ＦＥＴ３１に故障が発生しているか否かを監視する（ステップＳ１）。ＦＥＴ３１に故障が発生していないときには（ステップＳ１：ＮＯ）、制御部４０は、通常時制御処理を行なう（ステップＳ２）。つまり、制御部４０は、各ＦＥＴ３１を制御することにより、電動モータ１８を１８０°通電正弦波駆動する。

具体的には、制御部４０は、たとえば、トルクセンサ１１によって検出された操舵トルクに基づいて正弦波駆動のための電圧指令値を生成し、生成した電圧指令値に応じて各ＦＥＴ３１をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する。
通常時制御処理が行われているときに、電源オフ指令等の制御停止指令が入力されると（ステップＳ３：ＹＥＳ）、制御部４０は通常時制御処理を終了する。

前記ステップＳ２の通常時制御処理が行なわれているときに、ＦＥＴ３１に故障が発生すると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、制御部４０は、全てのＦＥＴ３１をオフにして電動モータ１８の駆動を一旦停止させる（ステップＳ４）。そして、制御部４０は、異常時制御処理を行なう（ステップＳ５）。異常時制御処理が行われているときにおいて、制御停止指令が入力されると（ステップＳ６：ＹＥＳ）、制御部４０は異常時制御処理を終了する。

異常時制御処理は、短絡故障時に制御可能領域を特定するための処理を含んでいる。制御可能領域とは、短絡故障時に、電動モータ１８を回転させるべき方向において、電動モータ１８を駆動することが可能なロータ回転角領域（電気角領域）をいう。なお、電動モータ１８を回転させるべき方向は、たとえば、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクの方向に基づいて決定される。具体的には、検出操舵トルクの方向が左方向であれば、左方向の操舵を補助するモータトルクを発生させるための回転方向（正転方向）が電動モータ１８を回転させるべき回転方向として決定され、検出操舵トルクの方向が右方向であれば、右方向の操舵を補助するモータトルクを発生させるための回転方向（逆転方向）が電動モータ１８を回転させるべき回転方向として決定される。

異常時制御処理の全体的な動作を説明する前に、制御可能領域を特定するための処理について説明する。以下において、短絡故障した１つのＦＥＴを含む相を短絡故障相といい、短絡故障した１つのＦＥＴを含まない相を正常相という場合がある。６つのＦＥＴ３１_ＵＨ〜３１_ＷＬのうちの１つのＦＥＴが短絡故障した場合に、他のＦＥＴの全てがオフとなっている状態でロータが回転されたときには、ロータ回転角（電気角）によっては、短絡故障したＦＥＴと、正常なＦＥＴに並列接続された回生ダイオードとによって形成される閉回路に負荷電流が流れる。この実施形態では、制御部４０は、２つの正常相のいずれにも負荷電流が流れない電気角領域を「可能領域」として特定し、２つの正常相のうちのいずれか一方にのみ負荷電流が流れる電気角領域を「不定領域」として特定し、２つの正常相の両方に負荷電流が流れる電気角領域を「不可領域」として特定する。

この実施形態では、「可能領域」と「不定領域」とを合わせた領域が、短絡故障時に電動モータ１８を駆動することが可能な「制御可能領域」として特定され、「不可領域」が短絡故障時に電動モータ１８を駆動することが不可能な「制御不能領域」として特定される。なお、「可能領域」のみを「制御可能領域」として特定し、「不定領域」と「不可領域」とを合わせた領域を「制御不能領域」として特定するようにしてもよい。

図４に示すように、たとえば、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１_ＶＬが短絡故障した場合に、他のＦＥＴの全てがオフとなっている状態で、運転者による操舵操作によってロータが回転されたとする。そうすると、電動モータ１８に誘起電圧が発生する。この誘起電圧により、ロータ回転角（電気角）によっては、符号６１で示す第１の閉回路および符号６２で示す第２の閉回路の一方または両方に矢印で示す方向に負荷電流が流れるようになる。

第１の閉回路６１は、短絡故障したＶ相のローサイドＦＥＴ３１_ＶＬと、正常相であるＵ相のローサイドＦＥＴ３１_ＵＬに並列接続された回生ダイオード３２_ＵＬと、Ｕ相界磁コイル１８Ｕと、Ｖ相界磁コイル１８Ｖとを含んでいる。一方、第２の閉回路６２は、短絡故障したＶ相のローサイドＦＥＴ３１_ＶＬと、正常相であるＷ相のローサイドＦＥＴ３１_ＷＬに並列接続された回生ダイオード３２_ＷＬと、Ｗ相界磁コイル１８Ｗと、Ｖ相界磁コイル１８Ｖとを含んでいる。

したがって、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１_ＶＬが短絡故障した場合には、「不可領域」、「可能領域」および「不定領域」は、次のようになる。すなわち、前記第１の閉回路６１および前記第２の閉回路６２の両方に負荷電流が流れる電気角領域が「不可領域」となる。一方、前記第１の閉回路６１および前記第２の閉回路６２のいずれにも負荷電流が流れない電気角領域が「可能領域」となる。そして、前記第１の閉回路６１および前記第２の閉回路６２のいずれか一方にのみ負荷電流が流れる電気角領域が「不定領域」となる。

一方、図５に示すように、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＶＨが短絡故障した場合において、他のＦＥＴの全てがオフとなっている状態で、運転者による操舵操作によってロータが回転されたとする。そうすると、電動モータ１８に誘起電圧が発生する。この誘起電圧により、ロータ回転角（電気角）によっては、符号６３で示す第３の閉回路および符号６４で示す第４の閉回路の一方または両方に矢印で示す方向に負荷電流が流れるようになる。

第３の閉回路６３は、短絡故障したＶ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＶＨと、Ｖ相界磁コイル１８Ｖと、Ｕ相界磁コイル１８Ｕと、正常相であるＵ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＵＨに並列接続された回生ダイオード３２_ＵＨとを含んでいる。一方、第４の閉回路６４は、短絡故障したＶ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＶＨと、Ｖ相界磁コイル１８Ｖと、Ｗ相界磁コイル１８Ｗと、正常相であるＷ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＷＨに並列接続された回生ダイオード３２_ＷＨとを含んでいる。

したがって、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＶＨが短絡故障した場合には、「不可領域」、「可能領域」および「不定領域」は、次のようになる。すなわち、前記第３の閉回路６３および前記第４の閉回路６４の両方に負荷電流が流れる電気角領域が「不可領域」となる。一方、前記第３の閉回路６３および前記第４の閉回路６４のいずれにも負荷電流が流れない電気角領域が「可能領域」となる。そして、前記第３の閉回路６３および前記第４の閉回路６４のいずれか一方にのみ負荷電流が流れる電気角領域が「不定領域」となる。

図４に示すように、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１_ＶＬが短絡故障している場合において、Ｕ相界磁コイル１８Ｕを含む第１の閉回路６１に矢印で示す方向に負荷電流が流れるためには、短絡故障相であるＶ相の相電圧Ｖ_Ｖが正常相であるＵ相の相電圧Ｖ_Ｕより高い（大きい）ことが必要となる。また、この場合、駆動回路３０から電動モータ１８に向かって流れる電流の極性を正とすると、正常相であるＵ相の相電流Ｉ_Ｕの極性は正となる。同様に、Ｗ相界磁コイル１８Ｗを含む第２の閉回路６２に矢印で示す方向に負荷電流が流れるためには、短絡故障相であるＶ相の相電圧Ｖ_Ｖが正常相であるＷ相の相電圧Ｖ_Ｗより高いことが必要となる。また、この場合、正常相であるＷ相の相電流Ｉ_Ｗの極性は正となる。

図５に示すように、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＶＨが短絡故障している場合において、Ｕ相界磁コイル１８Ｕを含む第３の閉回路６３に矢印で示す方向に負荷電流が流れるためには、短絡故障相であるＶ相の相電圧Ｖ_Ｖが正常相であるＵ相の相電圧Ｖ_Ｕより低い（小さい）ことが必要となる。また、この場合、正常相であるＵ相の相電流Ｉ_Ｕの極性は負となる。同様に、Ｗ相界磁コイル１８Ｗを含む第４の閉回路６４に矢印で示す方向に負荷電流が流れるためには、短絡故障相であるＶ相の相電圧Ｖ_Ｖが正常相であるＷ相の相電圧Ｖ_Ｗより低いことが必要となる。また、この場合、正常相であるＷ相の相電流Ｉ_Ｗの極性は負となる。

以上のように、「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」は、短絡故障したＦＥＴの位置によって異なる。また、電動モータ１８が正転方向に回転される場合と逆転方向に回転される場合とでは、短絡故障したＦＥＴが同じであっても、各相の誘起電圧波形が異なるため、電動モータ１８の回転方向によって、「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」は異なる。

この実施形態では、電動モータ１８を回転させるべき方向（ＣＷ（clockwise），ＣＣＷ（counter clockwise））と短絡故障が発生したＦＥＴとの組み合わせ毎に、その組合せに対応する「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」を表すマップが予め作成されて、制御部４０の不揮発性メモリに格納されている。
図６は、このようなマップの内容例を示している。図６において、ＣＷおよびＣＣＷは、電動モータ１８を回転させるべき回転方向を表しており、ＣＷは正転方向を、ＣＣＷは逆転方向を表している。Ｕ，Ｖ，Ｗ、上段および下段は、短絡故障したＦＥＴの位置を表している。つまり、Ｕ，Ｖ，Ｗは、短絡故障相を表している。上段は、短絡故障したＦＥＴが上段ＦＥＴ（ハイサイドＦＥＴ）であることを表し、下段は、短絡故障したＦＥＴが下段ＦＥＴ（ローサイドＦＥＴ）であることを表している。このようなマップは、理論値または計測データに基づいて作成される。

マップを、理論値に基づいて作成する場合について説明する。図７は、全てのＦＥＴ３１が正常である場合に、全てのＦＥＴ３１がオフの状態で、ロータが正転方向に回転されたときの、ロータ回転角θに対する各相の誘起電圧波形Ｖ_Ｕ，Ｖ_Ｖ，Ｖ_Ｗの理論値（シミュレーション値）を示している。この例では、Ｕ相の誘起電圧波形が正から負へと変化する点がロータ回転角（電気角）θの０°として設定されている。

各相の誘起電圧の理論値Ｖ_Ｕ，Ｖ_Ｖ，Ｖ_Ｗは、振幅をＥとすると、次式(1)で表される。
Ｖ_Ｕ＝Ｅ・sin（θ−π）
Ｖ_Ｖ＝Ｅ・sin（θ−π−（２／３）π）
Ｖ_Ｗ＝Ｅ・sin（θ−π＋（２／３）π） …(1)
図８Ａは、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１_ＶＬが短絡故障した場合に、他の全てのＦＥＴがオフの状態で、ロータが正転方向に回転されたときの、ロータ回転角θに対する各相の誘起電圧波形Ｖ_Ｕ’，Ｖ_Ｖ’，Ｖ_Ｗ’の理論値（シミュレーション値）を示している。Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１_ＶＬが短絡故障した場合の各相の誘起電圧Ｖ_Ｕ’，Ｖ_Ｖ’，Ｖ_Ｗ’の理論値は、全てのＦＥＴ３１が正常である場合における各相の誘起電圧の理論値Ｖ_Ｕ，Ｖ_Ｖ，Ｖ_Ｗを用いて次式(2)で表される。

Ｖ_Ｕ’＝Ｖ_Ｕ−Ｖ_Ｖ
Ｖ_Ｖ’＝０
Ｖ_Ｗ’＝Ｖ_Ｗ−Ｖ_Ｖ …(2)
図８Ａに示されるような理論値に基づいて、短絡故障したＦＥＴがＶ相のローサイドＦＥＴ３１_ＶＬであり、電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向である場合の制御可能領域が特定される。

具体的には、正常相（Ｕ相，Ｖ相）の両方の誘起電圧Ｖ_Ｕ’，Ｖ_Ｗ’が、短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧Ｖ_Ｖ’（図８Ａの例では０）より大きくなる電気角領域（図４の第１および第２の閉回路６１，６２のいずれにも負荷電流が流れない電気角領域）が「可能領域」として特定される。この例では、「可能領域」は１５０°〜２７０°となる。
なお、この実施形態では、短絡故障しているＦＥＴがローサイドＦＥＴである場合には、２つの正常相をＡ，Ｂで表すと、「可能領域」のうち、一方の正常相Ａの相電圧が他方の正常相Ｂの相電圧以上となる電気角領域が「可能領域（Ａ）」として特定され、前記他方の正常相Ｂの相電圧が前記一方の正常相Ａの相電圧より大きくなる電気角領域が「可能領域（Ｂ）」として特定される。上記の例では、「可能領域」のうち、Ｕ相の誘起電圧Ｖ_Ｕ’がＷ相の誘起電圧Ｖ_Ｗ’以上となる領域（この例では、２１０°〜２７０°）が「可能領域（Ｕ）」として特定され、Ｗ相の誘起電圧Ｖ_Ｗ’がＵ相の誘起電圧Ｖ_Ｕ’より大きくなる領域（この例では、１５０°〜２１０°）が「可能領域（Ｗ）」として特定される。

また、正常相（Ｕ相，Ｖ相）の両方の誘起電圧Ｖ_Ｕ’，Ｖ_Ｗ’が、短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧Ｖ_Ｖ’以下となる電気角領域（図４の第１および第２の閉回路６１，６２のいずれにも負荷電流が流れる電気角領域）が「不可領域」として特定される。この例では、「不可領域」は、３３０°〜９０°となる。
そして、「可能領域」と「不可領域」の中間の電気角領域（図４の第１および第２の閉回路６１，６２のいずれか一方にのみ負荷電流が流れる電気角領域）が「不定領域」として特定される。この例では、「不定領域」は、９０°〜１５０°および２７０°〜３３０°となる。

なお、この実施形態では、短絡故障しているＦＥＴがローサイドＦＥＴである場合には、２つの正常相をＡ，Ｂ、故障相をＣで表すと、「不定領域」のうち、一方の正常相Ａの相電圧が故障相Ｃの相電圧より大きくなる電気角領域が「不定領域（Ａ）」として特定され、他方の正常相Ｂの相電圧が故障相Ｃの相電圧より大きくなる電気角領域が「不定領域（Ｂ）」として特定される。上記の例では、「不定領域」のうち、Ｕ相の誘起電圧Ｖ_Ｕ’が短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧Ｖ_Ｖ’より大きくなる電気角領域（２７０°〜３３０°）が「不定領域（Ｕ）」として特定され、Ｗ相の誘起電圧Ｖ_Ｗ’が短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧Ｖ_Ｖ’より大きくなる電気角領域（９０°〜１５０°）が「不定領域（Ｗ）」として特定される。

図８Ｂは、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＶＨが短絡故障した場合に、他の全てのＦＥＴがオフの状態で、ロータが正転方向に回転されたときの、ロータ回転角θに対する各相の誘起電圧波形Ｖ_Ｕ’，Ｖ_Ｖ’，Ｖ_Ｗ’の理論値（シミュレーション値）を示している。図８Ｂに示されるような理論値に基づいて、短絡故障したＦＥＴがＶ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＶＨであり、電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向である場合の制御可能領域が特定される。

具体的には、正常相（Ｕ相，Ｖ相）の両方の誘起電圧Ｖ_Ｕ’，Ｖ_Ｗ’が、短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧Ｖ_Ｖ’より小さくなる電気角領域（図５の第３および第４の閉回路６３，６４のいずれにも負荷電流が流れない電気角領域）が「可能領域」として特定される。この例では、「可能領域」は、３３０°〜９０°となる。
なお、この実施形態では、短絡故障しているＦＥＴがハイサイドＦＥＴである場合には、２つの正常相をＡ，Ｂで表すと、「可能領域」のうち、一方の正常相Ａの相電圧が他方の正常相Ｂの相電圧以下となる電気角領域が「可能領域（Ａ）」として特定され、前記他方の正常相Ｂの相電圧が前記一方の正常相Ａの相電圧より小さくなる電気角領域が「可能領域（Ｂ）」として特定される。上記の例では、「可能領域」のうち、Ｕ相の誘起電圧Ｖ_Ｕ’がＷ相の誘起電圧Ｖ_Ｗ’以下となる領域（この例では、３０°〜９０°）が「可能領域（Ｕ）」として特定され、Ｗ相の誘起電圧Ｖ_Ｗ’がＵ相の誘起電圧Ｖ_Ｕ’より小さくなる領域（この例では、３３０°〜３０°）が「可能領域（Ｗ）」として特定される。

また、正常相（Ｕ相，Ｖ相）の両方の誘起電圧Ｖ_Ｕ’，Ｖ_Ｗ’が、短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧Ｖ_Ｖ’以上となる電気角領域（図５の第３および第４の閉回路６３，６４のいずれにも負荷電流が流れる電気角領域）が「不可領域」として特定される。この例では、「不可領域」は、１５０°〜２７０°となる。
そして、「可能領域」と「不可領域」の中間の電気角領域（図５の第３および第４の閉回路６３，６４のいずれか一方にのみ負荷電流が流れる電気角領域）が「不定領域」として特定される。この例では、「不定領域」は、９０°〜１５０°および２７０°〜３３０°となる。

なお、この実施形態では、短絡故障しているＦＥＴがハイサイドＦＥＴである場合には、２つの正常相をＡ，Ｂ、故障相をＣで表すと、「不定領域」のうち、一方の正常相Ａの相電圧が故障相Ｃの相電圧より小さくなる電気角領域が「不定領域（Ａ）」として特定され、他方の正常相Ｂの相電圧が故障相Ｃの相電圧より小さくなる電気角領域が「不定領域（Ｂ）」として特定される。上記の例では、「不定領域」のうち、Ｕ相の誘起電圧Ｖ_Ｕ’が短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧Ｖ_Ｖ’より小さくなる電気角領域（９０°〜１５０°）が「不定領域（Ｕ）」として求められ、Ｗ相の誘起電圧Ｖ_Ｗ’が短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧Ｖ_Ｖ’より小さくなる電気角領域（２７０°〜３３０°）が「不定領域（Ｗ）」として求められる。

同様にして、電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向であり、短絡故障したＦＥＴがＵ相のローサイドＦＥＴ３１_ＵＬである場合の各領域、電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向であり、短絡故障したＦＥＴがＵ相のハイサイドＦＥＴ_ＵＨである場合の各領域、電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向であり、短絡故障したＦＥＴがＷ相のローサイドＦＥＴ_ＷＬである場合の各領域および電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向であり、短絡故障したＦＥＴがＷ相のローサイドＦＥＴ_ＷＬである場合の各領域が求められる。このようにして求められた各領域に基づいて、電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向(ＣＷ)である場合のマップが予め作成される。また、同様な方法により、電動モータ１８を回転させるべき方向が逆転方向(ＣＣＷ)である場合のマップが予め作成される。これにより、図６に示すようなマップが得られる。

以下、図３のステップＳ５の異常時制御処理について説明する。この異常時制御処理においては、メイン処理とモータ回転数演算処理とが実行される。
図９は、図３のステップＳ５の異常時制御処理において実行されるモータ回転数演算処理を示すフローチャートである。図９の処理は、図３のステップＳ６で制御停止指令が与えられるまで、所定の第１の演算周期毎に繰り返し実行される。

制御部４０は、回転角センサ２３の出力信号に基づいて、ロータ回転角θを演算する（ステップＳ１１）。次に、制御部４０は、今回演算されたロータ回転角θ_ｎから前回演算されたロータ回転角θ_ｎ−１を減算することにより、ロータ角速度ωを演算する（ステップＳ１２）。そして、制御部４０は、ロータ角速度ωをモータ回転数ｎ［rpm］に換算する（ステップＳ１３）。

図１０は、図３のステップＳ５の異常時制御処理において実行されるメイン処理を示すフローチャートである。図１０の処理は、図３のステップＳ６で制御停止指令が与えられるまで、所定の第２の演算周期毎に繰り返し実行される。
制御部４０は、短絡故障した１つのＦＥＴ（短絡故障したＦＥＴの位置）が既に特定されているか否かを判別する（ステップＳ２１）。短絡故障したＦＥＴが特定されていない場合には（ステップＳ２１：ＮＯ）、制御部４０は、短絡故障が発生しているか否か、および短絡故障が発生している場合には短絡故障が発生しているＦＥＴを特定するための処理を行なう（ステップＳ２２）。

具体的には、制御部４０は、まず、一次判定処理を行なう。一次判定処理では、制御部４０は、各相の相電圧Ｖ_Ｕ，Ｖ_Ｖ，Ｖ_Ｗを取得する。そして、いずれかの相電圧が所定のグランドレベルＶＧ（たとえば０．５［Ｖ］）以下であるという第１条件を満たしているか否か、およびいずれかの相電圧が所定の電源レベルＶＢ（たとえば５．０［Ｖ］）以上であるという第２条件を満たしているか否かを調べる。第１条件を満たしている場合には、制御部４０は、いずれかの相のローサイドＦＥＴが短絡故障であると判定する。第２条件を満たしている場合には、制御部４０は、いずれかの相のハイサイドＦＥＴが短絡故障であると判定する。第１条件および第２条件のいずれをも満たしていない場合には、制御部４０は、短絡故障が発生していないと判別する。

一次判定処理によって短絡故障が発生しているＦＥＴがハイサイドＦＥＴであるかローサイドＦＥＴであるかを特定できた場合には、制御部４０は、二次判定処理を行なう。二次判定処理においては、制御部４０は、電気角に応じて各ＦＥＴ３１を制御することにより、電動モータ１８に電流を流す（強制転流制御）。そして、制御部４０は、各相の相電圧Ｖ_Ｕ，Ｖ_Ｖ，Ｖ_Ｗを監視し、それらの電圧波形に基づいて、短絡故障が発生しているＦＥＴの相（短絡故障相）を特定する。これにより、短絡故障が発生している一つのＦＥＴを特定することができる。なお、前述した方法以外の方法によって、短絡故障が発生しているＦＥＴを特定してもよい。

前記ステップＳ２２の処理によって短絡故障が発生しているＦＥＴを特定できなかった場合（短絡故障が発生していないと判定した場合も含まれる）には（ステップＳ２３：ＮＯ）、今回の演算周期での処理を終了する。なお、前記ステップＳ２２の処理の開始時点において短絡故障が発生しているＦＥＴがハイサイドＦＥＴであるかローサイドＦＥＴであるかが既に特定されている場合には、制御部４０は、一次判定処理を行なうことなく、二次判定処理を開始する。

前記ステップＳ２２の処理によって短絡故障が発生しているＦＥＴを特定できた場合には（ステップＳ２３:ＹＥＳ）、制御部４０は、ステップＳ２４に移行する。また、前記ステップＳ２１において、短絡故障したＦＥＴの位置が既に特定されている場合には（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、制御部４０は、ステップＳ２４に移行する。
ステップＳ２４では、制御部４０は、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルク（検出操舵トルク）Ｔ、前述のモータ回転数演算処理（図９参照）によって演算された最新のロータ回転角θおよびモータ回転数ｎを取得する。そして、制御部４０は、前述したように、取得した検出操舵トルクの方向に基づいて、電動モータ１８を回転させるべき方向を決定する（ステップＳ２５）。

次に、制御部４０は、取得した検出操舵トルクＴに基づいて電動モータ１８に供給すべき電流に対応した電圧指令値（制御指令値）Ｐを設定する（ステップＳ２６）。この実施形態では、制御部４０は、図１１に示すように、検出操舵トルクＴに比例した電圧指令値Ｐを設定する。
この後、制御部４０は、前記ステップＳ２４で取得したモータ回転数ｎに基づいて、電圧指令値Ｐを補正するための補正ゲインＧ（ｎ）を設定する（ステップＳ２７）。そして、制御部４０は、設定された補正ゲインＧ（ｎ）を用いて、前記ステップＳ２６で設定された電圧指令値（電圧指令値の基本値）を補正する（ステップＳ２８）。

この補正は、後述する故障時用モータ制御処理が行なわれるときに、モータ回転数が低速域にある場合に運転者がアシスト力不足を感じないようにするために行われる。つまり、制御部４０は、モータ回転数ｎが所定の閾値α以下である場合に、電圧指令値Ｐを増加補正する。この閾値αは、たとえば、２５０［ｒｐｍ］に設定される。
より具体的には、制御部４０は、次式(2)に基づいて、電圧指令値Ｐを補正する。

Ｐ←Ｐ×Ｇ（ｎ） …(2)
図１２は、閾値αが２５０［rpm］である場合のモータ回転数ｎに対する補正ゲインＧ（ｎ）の設定例を示している。図１２の例では、補正ゲインＧ（ｎ）は、モータ回転数ｎが閾値αに相当する２５０［rpm］より大きい領域では１．０に固定され、モータ回転数ｎが２５０［rpm］以下の領域では１．２に固定される。したがって、モータ回転数が２５０［rpm］より大きい場合には、電圧指令値は実質的には補正されず、補正後の電圧指令値は電圧指令値の基本値と同じ値となる。一方、モータ回転数が２５０［rpm］以下の低速域では、補正後の電圧指令値は電圧指令値の基本値の１．２倍となる。つまり、モータ回転数が２５０［rpm］以下の低速域においては、電圧指令値Ｐが増加補正される。

次に、制御部４０は、制御可能領域特定処理を行なう（ステップＳ２９）。具体的には、制御部４０は、前記ステップＳ２５で決定した電動モータ１８を回転させるべき方向（ＣＷまたはＣＣＷ）と、短絡故障した１つのＦＥＴの位置と、図６に示すマップとから、電動モータ１８を回転させるべき方向および短絡故障した１つのＦＥＴの位置に対応した各領域（「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」）を特定する。そして、制御部４０は、前記ステップＳ２４で取得したロータ回転角（現在のロータ回転角）θが、「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」のいずれの領域に属するかを判別する（ステップＳ３０）。

次に、制御部４０は、故障時用モータ制御処理を行なう（ステップＳ３１）。そして、今回の演算周期での処理を終了する。故障時用モータ制御処理においては、制御部４０は、現在のロータ回転角が属している領域（「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」）に応じて、駆動回路３０を制御する。
現在のロータ回転角が「不可領域」に属している場合、つまり、現在のロータ回転角が「制御不能領域」に属している場合には、制御部４０は、全てのＦＥＴ３２をオフ状態にする。つまり、この場合には、電動モータ１８は駆動されない。一方、現在のロータ回転角が「可能領域」に属している場合または「不定領域」に属している場合、つまり、現在のロータ回転角が「制御可能領域」に属している場合には、制御部４０は、駆動回路３０を制御することにより、電動モータ１８を駆動する。具体的には、制御部４０は、補正後の電圧指令値Ｐを用いて、例えば１２０°矩形波駆動方式によって、電動モータ１８を駆動する。

以下、故障時用モータ制御処理について、より具体的に説明する。まず、全てのＦＥＴ３１が正常である場合に１２０°矩形波駆動方式によって電動モータ１８を回転駆動するときの制御方法について説明する。
図１３は、全てのＦＥＴ３１が正常である場合に１２０°矩形波駆動方式によって電動モータ１８を正転方向に回転駆動するときの通電パターンを示す模式図である。図１３には、全てのＦＥＴ３１が正常である場合に電動モータ１８を１８０°通電正弦波駆動させたときのロータ回転角θに対する各相の誘起電圧波形Ｖ_Ｕ，Ｖ_Ｖ，Ｖ_Ｗが示されているとともに、全てのＦＥＴ３１が正常である場合において電動モータ１８を１２０°矩形波駆動方式によって正転方向に回転駆動するときの通電パターンが示されている。

図１３に示される通電パターン図の上段は、各相のハイサイドＦＥＴ３１_ＵＨ，３１_ＶＨ，３１_ＷＨがＰＷＭ制御される期間（電気角）をそれぞれ示している。通電パターン図の上段のＵ，ＶおよびＷは、それぞれＵ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＵＨ、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＶＨおよびＷ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＷＨを表している。通電パターン図の下段は、各相のローサイドＦＥＴ３１_ＵＬ，３１_ＶＬ，３１_ＷＬがオン状態にされる期間（電気角）をそれぞれ示している。通電パターン図の下段のＵ，ＶおよびＷは、それぞれＵ相のローサイドＦＥＴ３１_ＵＬ、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１_ＶＬおよびＷ相のローサイドＦＥＴ３１_ＷＬを表している。

全てのＦＥＴ３１が正常である場合において、１２０°矩形波駆動方式によって電動モータ１８を正転方向に回転駆動する場合を想定する。この場合には、各相のハイサイドＦＥＴ３１_ＵＨ，３１_ＶＨ，３１_ＷＨに対して、それぞれ１２０度の電気角の期間に渡って、ＰＷＭパルスからなる矩形波駆動信号が出力されることになる。この矩形波駆動信号は、電圧指令値に応じたデューティでパルス変調された矩形波駆動信号である。各相のハイサイドＦＥＴ３１_ＵＨ，３１_ＶＨ，３１_ＷＨにＰＷＭパルスが与えられる１２０度の期間は、１２０度ずつ位相がずれている。つまり、ハイサイドＦＥＴ３１_ＵＨ，３１_ＶＨ，３１_ＷＨは、１２０度ずつ位相がずらされた各１２０度の期間に、循環的にＰＷＭ制御される。このＰＷＭ制御される各１２０度の期間に、ＰＷＭデューティに応じた電圧が電動モータ１８の各相に印加される。

一方、各相のローサイドＦＥＴ３１_ＵＬ，３１_ＶＬ，３１_ＷＬは、各相のハイサイドＦＥＴ３１_ＵＨ，３１_ＶＨ，３１_ＷＨがＰＷＭ制御される期間から電気角で６０度シフトされた１２０度の期間に渡ってオン状態とされ、残余の期間はオフ状態とされる。つまり、ローサイドＦＥＴ３１_ＵＬ，３１_ＶＬ，３１_ＷＬがオン状態となる１２０度の期間は、１２０度ずつ位相がすれている。つまり、ローサイドＦＥＴ３１_ＵＬ，３１_ＶＬ，３１_ＷＬは、１２０度ずつ位相がすらされた各１２０度の期間に、循環的にオン状態となる。

したがって、ロータが電気角で６０度回転する毎に、ＰＷＭ制御されるハイサイドＦＥＴとオン状態とされるローサイドＦＥＴの組合せが切り替えられる。電気角の３６０度の期間を、図１３の通電パターンにしたがって、６０度ずつの６つの制御区間に区切ることにする。すなわち、３３０度〜３０度の制御区間を第１制御区間、３０度〜９０度の制御区間を第２制御区間、９０度〜１５０度の制御区間を第３制御区間、１５０度〜２１０度の制御区間を第４制御区間、２１０度〜２７０度の制御区間を第５制御区間、２７０度〜３３０度の制御区間を第６制御区間とする。

第１制御区間および第２制御区間ではＶ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＶＨがＰＷＭ制御され、第３制御区間および第４制御区間ではＷ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＷＨがＰＷＭ制御され、第５制御区間および第６制御区間ではＵ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＵＨがＰＷＭ制御される。また、第６制御区間および第１制御区間では、Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１_ＷＬがオン状態にされ、第２制御区間および第３制御区間では、Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１_ＵＬがオン状態にされ、第４制御区間および第５制御区間では、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１_ＶＬがオン状態にされる。

次に、６個のＦＥＴ３１のうちの１つに短絡故障が発生している場合に、１２０°矩形波駆動方式によって電動モータ１８を駆動する場合の制御部４０の動作（故障時用モータ制御処理）について説明する。
制御部４０は、図１０のステップＳ２８で演算された補正後の電圧指令値Ｐに応じたデューティでパルス変調された矩形波駆動信号を生成する。そして、現在の電気角が「可能領域」または「不定領域」にあるときには、第１〜第６の制御区間のうち現在の電気角が属する制御区間においてＰＷＭ制御されるべきハイサイドＦＥＴに前記矩形波駆動信号を与えるとともに、当該制御区間においてオン状態にされるべきローサイドＦＥＴをオン状態にさせる。

たとえば、短絡故障したＦＥＴがＶ相のローサイドＦＥＴ３１_ＶＬであり、電動モータ１８を回転させるべき回転方向が正転方向であるとすると、「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」は、次のようになる。
「可能領域（Ｕ）」：２１０°〜２７０°
「可能領域（Ｗ）」：１５０°〜２１０°
「不定領域（Ｕ）」：２７０°〜３３０°
「不定領域（Ｗ）」：９０°〜１５０°
「不可領域」：３３０°〜９０°
したがって、現在の電気角が「不可領域」である３３０°〜９０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は短絡故障したＦＥＴ以外のＦＥＴの全てをオフ状態とする。この場合には、電動モータ１８は駆動されない。

現在の電気角が「不定領域（Ｗ）」である９０°〜１５０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１３の通電パターンに従って、Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＷＨをＰＷＭ制御するとともにＵ相のローサイドＦＥＴ３１_ＵＬをオン状態にさせる。Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＷＨがオンされている期間においては、図２または図３を参照して、電源３３からＷ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＷＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｗ，１８Ｕ，１８Ｖ）を経由した後、Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１_ＵＬおよびＶ相のローサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１_ＶＬを介して接地３４へと流れる。これにより、電動モータ１８が駆動され、アシストトルクが発生する。

現在の電気角が「可能領域（Ｗ）」である１５０°〜２１０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１３の通電パターンに従って、Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＷＨをＰＷＭ制御するとともにＶ相のローサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１_ＶＬをオン状態にさせる。Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＷＨがオンされている期間においては、電源３３からＷ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＷＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｗ，１８Ｖ）を経由した後、Ｖ相のローサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１_ＶＬを介して接地３４へと流れる。これにより、電動モータ１８が駆動され、アシストトルクが発生する。

現在の電気角が「可能領域（Ｕ）」である２１０°〜２７０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１３の通電パターンに従って、Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＵＨをＰＷＭ制御するとともにＶ相のローサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１_ＶＬをオン状態にさせる。Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＵＨがオンされている期間においては、電源３３からＵ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＵＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｕ，１８Ｖ）を経由した後、Ｖ相のローサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１_ＶＬを介して接地３４へと流れる。これにより、電動モータ１８が駆動され、アシストトルクが発生する。

現在の電気角が「不定領域（Ｕ）」である２７０°〜３３０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１３の通電パターンに従って、Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＵＨをＰＷＭ制御するとともにＷ相のローサイドＦＥＴ３１_ＷＬをオン状態にさせる。この場合、Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＵＨがオンされている期間においては、電源３３からＵ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＵＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｕ，１８Ｗ，１８Ｖ）を経由した後、Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１_ＷＬおよびＶ相のローサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１_ＶＬを介して接地３４へと流れる。これにより、電動モータ１８が駆動され、アシストトルクが発生する。

一方、短絡故障したＦＥＴがＶ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＶＨである場合には、電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向であるとすると、「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」は、次のようになる。
「可能領域（Ｗ）」：３３０°〜３０°
「可能領域（Ｕ）」：３０°〜９０°
「不定領域（Ｕ）」：９０°〜１５０°
「不定領域（Ｗ）」：２７０°〜３３０°
「不可領域」：１５０°〜２７０°
したがって、現在の電気角が「可能領域（Ｗ）」である３３０°〜３０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１３の通電パターンに従って、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１_ＶＨをＰＷＭ制御するとともにＷ相のローサイドＦＥＴ３１_ＷＬをオン状態にさせる。ただし、この場合には、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ_ＶＨは短絡故障しているため常時オン状態となる。この場合には、図２または図４を参照して、電源３３からＶ相のハイサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１_ＶＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｖ，１８Ｗ）を経由した後、Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１_ＷＬを介して接地３４へと流れる。

現在の電気角が「可能領域（Ｕ）」である３０°〜９０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１３の通電パターンに従って、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１_ＶＨをＰＷＭ制御するとともにＵ相のローサイドＦＥＴ３１_ＵＬをオン状態にさせる。ただし、この場合には、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ_ＶＨは短絡故障しているため常時オン状態となる。この場合には、電源３３からＶ相のハイサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１_ＶＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｖ，１８Ｕ）を経由した後、Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１_ＵＬを介して接地３４へと流れる。

現在の電気角が「不定領域（Ｕ）」である９０°〜１５０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１３の通電パターンに従って、Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＷＨをＰＷＭ制御するとともにＵ相のローサイドＦＥＴ３１_ＵＬをオン状態にさせる。Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＷＨがオンされている期間においては、電源３３からＷ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＷＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｗ，１８Ｕを経由した後、Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１_Ｕを介して接地３４へと流れるとともに、電源３３からＶ相のハイサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１_ＶＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｖ，１８Ｕ）を経由した後、Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１_Ｕを介して接地３４へと流れる。

現在の電気角が「不可領域」である１５０°〜２７０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は短絡故障したＦＥＴ以外のＦＥＴの全てをオフ状態とする。
現在の電気角が「不定領域（Ｗ）」である２７０°〜３３０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１３の通電パターンに従って、Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＵＨをＰＷＭ制御するとともにＷ相のローサイドＦＥＴ３１_ＷＬをオン状態にさせる。Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＵＨがオンしている期間においては、電源３３からＵ相のハイサイドＦＥＴ３１_ＵＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｕ，１８Ｗ）を経由した後、Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１_ＷＬを介して接地３４へと流れるとともに、電源３３からＶ相のハイサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１_ＶＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｖ，１８Ｗ）を経由した後、Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１_ＷＬを介して接地３４へと流れる。

なお、電動モータ１８を回転させるべき方向が逆転方向である場合には、次のようにして電動モータ１８を駆動制御すればよい。つまり、現在の電気角が「不可領域」に属しているときには、制御部４０は、短絡故障したＦＥＴ以外の全てのＦＥＴ３１をオフ状態とする。一方、現在の電気角が「可能領域」または「不定領域」に属しているときには、制御部４０は、全てのＦＥＴが正常である場合に１２０°矩形波駆動方式によって電動モータ１８が逆転方向に回転駆動されるときに現在の電気角に対してＰＷＭ制御されるべきハイサイドＦＥＴをＰＷＭ制御するとともにオン状態にされるべきローサイドＦＥＴをオン状態にさせる。

上記実施形態では、１つのＦＥＴが短絡故障した場合には、ロータ回転角が制御可能領域にあるときに、１２０°矩形波駆動方式によって電動モータ１８が駆動される。したがって、１つのＦＥＴが短絡故障した場合にも、電動モータ１８によって操舵補助力を発生させることができる。
また、このようなモータ制御が行なわれる場合、モータ回転数ｎが閾値α以下であるときには電圧指令値（制御指令値）Ｐが増加補正され、補正後の電圧指令値Ｐに基づいて、ＰＷＭ信号からなる矩形波駆動信号が生成される。したがって、モータ回転数が低速である場合には、平均的なアシストトルクが増加するから、運転者がアシスト力不足を感じにくくなる。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴに基づいて電圧指令値Ｐが演算されているが、検出操舵トルクＴと車速とに基づいて電圧指令値Ｐを演算するようにしてもよい。
また、前述の実施形態では、電動モータ１８がトルクセンサ１１によって検出される操舵トルクに基づいてフィードフォワード制御される場合について説明したが、電動モータが電流フィードバック制御される場合にもこの発明を適用することができる。具体的には、モータ電流を検出する電流センサを設け、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルク、車速等に基づいて電流指令値を設定し、設定された電流指令値と電流センサによって検出されるモータ電流との偏差を演算し、その偏差に基づいて電圧指令値を演算し、得られた電圧指令値に基づいてＰＷＭ信号を生成するような電動パワーステアリング装置にもこの発明を適用することができる。１つのＦＥＴが短絡故障した場合に、このようなフィードバック制御によって電流指令値および電圧指令値が演算される場合には、電流指令値または電圧指令値を制御指令値として、制御指令値をモータ回転数に応じて補正すればよい。より具体的には、モータ回転数が閾値α以下である場合に電流指令値または電圧指令値を増加補正する。

また、前述の実施形態では、モータ回転数が閾値α以下である場合に、電圧指令値（制御指令値）を増加補正しているが、モータ回転数が閾値α以下であり、かつ切り込み方向に操舵が行なわれているときに、電圧指令値を増加補正するようにしてもよい。これは、切り戻し方向に操舵が行なわれている場合には、切り戻し方向にセルフアライニングトルクが作用するため、アシスト力不足が起こりにくいと考えられるからである。切り込み方向に操舵が行なわれている場合には操舵トルクの方向とステアリングシャフト６の回転方向が同じ方向となるため、例えば、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴの方向とロータ角速度ωの方向とに基づいて、切り込み方向に操舵が行なわれているか否かを判定することができる。

また、前述の実施形態では、駆動回路３０を構成するスイッチング素子としてＦＥＴが用いられているが、スイッチング素子としてＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のＦＥＴ以外のスイッチング素子を用いてもよい。
なお、この発明は、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

２…ステアリングホイール、１８…電動モータ、２３…回転角センサ、３０…駆動回路、３１…ＦＥＴ、３２…回生ダイオード、３３…電源、３４…接地、４０…制御部

Claims (4)

1. ブラシレスモータによって転舵機構に駆動力を付与する電動パワーステアリング装置であって、
   前記ブラシレスモータの回転数を検出する回転数検出手段と、
   複数のスイッチング素子を含み、前記ブラシレスモータを駆動するための駆動回路と、
   前記駆動回路内の１つのスイッチング素子に短絡故障が発生した場合に、短絡故障したスイッチング素子を特定するとともに、前記ブラシレスモータを駆動することが可能なロータ回転角領域である制御可能領域を特定する手段と、
   前記制御可能領域において、前記駆動回路を介して、前記ブラシレスモータを駆動制御する故障時モータ制御手段とを含み、
   前記故障時モータ制御手段は、
   前記ブラシレスモータに供給すべき電流に対応した制御指令値を設定する制御指令値設定手段と、
   前記回転数検出手段によって検出されるモータ回転数に基づいて、前記制御指令値設定手段によって設定された制御指令値を補正する指令値補正手段と、
   前記制御可能領域において、前記指令値補正手段による補正後の制御指令値に基づいて、前記駆動回路を制御する制御手段とを含んでおり、
   前記指令値補正手段は、前記回転数検出手段によって検出されるモータ回転数が所定の閾値以下であるときに、前記制御指令値設定手段によって設定された制御指令値を増加補正するように構成されている、電動パワーステアリング装置。
2. 前記指令値補正手段は、
   前記回転数検出手段によって検出されるモータ回転数に基づいて、補正ゲインを設定する補正ゲイン設定手段と、
   前記制御指令値設定手段によって設定された制御指令値に、前記補正ゲイン設定手段によって設定された補正ゲインを乗算することにより、最終的な制御指令値を演算する乗算手段とを含み、
   前記補正ゲイン設定手段は、前記回転数検出手段によって検出されるモータ回転数が前記閾値より大きいときには補正ゲインを１に設定し、前記回転数検出手段によって検出されるモータ回転数が前記閾値以下であるときには補正ゲインを１より大きな所定値に設定するように構成されている、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. ブラシレスモータによって転舵機構に駆動力を付与する電動パワーステアリング装置であって、
   前記ブラシレスモータの回転数を検出する回転数検出手段と、
   複数のスイッチング素子を含み、前記ブラシレスモータを駆動するための駆動回路と、
   前記駆動回路内の１つのスイッチング素子に短絡故障が発生した場合に、短絡故障したスイッチング素子を特定するとともに、前記ブラシレスモータを駆動することが可能なロータ回転角領域である制御可能領域を特定する手段と、
   前記制御可能領域において、前記駆動回路を介して、前記ブラシレスモータを駆動制御する故障時モータ制御手段とを含み、
   前記故障時モータ制御手段は、
   前記ブラシレスモータに供給すべき電流に対応した制御指令値を設定する制御指令値設定手段と、
   前記回転数検出手段によって検出されるモータ回転数に基づいて、前記制御指令値設定手段によって設定された制御指令値を補正する指令値補正手段と、
   前記制御可能領域において、前記指令値補正手段による補正後の制御指令値に基づいて、前記駆動回路を制御する制御手段とを含んでおり、
   前記指令値補正手段は、前記回転数検出手段によって検出されるモータ回転数が所定値以下であり、かつ切り込み方向に操舵が行なわれているときに、前記制御指令値設定手段によって設定された制御指令値を増加補正するように構成されている、電動パワーステアリング装置。
4. 前記閾値が２５０［rpm］である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。

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