JP2014201198A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２系統間で発熱を分散させつつ、２系統間の切り換え時の通電の途切れを低減することができる電動パワーステアリング装置の提供。
【解決手段】電動パワーステアリング装置は、第１系統の巻線と、第２系統の巻線とを備え、アシストトルクを発生するアシストモータと、前記アシストモータの第１系統の巻線を通電する第１系統の駆動回路と、前記アシストモータの第２系統の巻線を通電する第２系統の駆動回路と、前記第１系統の巻線に対する第１通電パターン及び前記第２系統の巻線に対する第２通電パターンとが互いにオーバーラップしつつ交互に発生する態様で、前記第１系統の駆動回路及び前記第２系統の駆動回路を制御する制御装置とを含む。
【選択図】図３

Description

本開示は、電動パワーステアリング装置に関する。

従来から、複数対の磁極をもつロータと、夫々電気角で６０度離れて円周上に巻装された２組の３相巻線をもつステータを有するＡＣサーボモータと、前記各３相巻線に夫々、個別に３相交流電流を供給する制御装置一式を２台用いて二重冗長構成としたことを特徴とするＡＣサーボモータ駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、通常運転時は、２組の３相巻線に通電して、それらによる合成トルクをモータに発生させている。また、モータを定格運転中に、一方の制御装置、あるいは、ステータ３相巻線が故障して、一方の３相巻線が形成する回転磁界が消滅するような場合は、他方の制御装置が定格電力を出力し、モータの定格運転を継続させている。

特開2003-102189号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載の構成では、通常運転時に、２組の３相巻線に常時通電するため、２組のスイッチングパワー素子ブリッジ（インバータ）及び２組の３相巻線の双方が常時発熱した状態となる。他方、発熱を分散させるために、２組の３相巻線に交互に通電を行う構成も考えられうるが、かかる場合には、２組の３相巻線間の通電の切り換えの際に通電の途切れ（無通電期間）が生じ、モータの駆動力の平滑性が損なわれる虞がある。

そこで、本開示は、２系統間で発熱を分散させつつ、２系統間の切り換え時の通電の途切れを低減することができる電動パワーステアリング装置の提供を目的とする。

本開示の一局面によれば、第１系統の巻線と、第２系統の巻線とを備え、アシストトルクを発生するアシストモータと、
前記アシストモータの第１系統の巻線を通電する第１系統の駆動回路と、
前記アシストモータの第２系統の巻線を通電する第２系統の駆動回路と、
前記第１系統の巻線に対する第１通電パターン及び前記第２系統の巻線に対する第２通電パターンとが互いにオーバーラップしつつ交互に発生する態様で、前記第１系統の駆動回路及び前記第２系統の駆動回路を制御する制御装置とを含む、電動パワーステアリング装置が提供される。

本開示によれば、２系統間で発熱を分散させつつ、２系統間の切り換え時の通電の途切れを低減することができる電動パワーステアリング装置が得られる。

電動パワーステアリング装置に関連した車両用操舵装置１０の一例を概略的に示す全体図である。 ＥＣＵ８０における入出力の一例を示す図である。 電動パワーステアリング装置２０に係る電力供給系の概要の一例を示す図である。 アシストモータ２２の構成の一例と共に、第１インバータ７１及び第２インバータ７２とアシストモータ２２との間の接続態様の一例を示す図である。 アシストモータ２２の巻線全体に対する通電パターンの一例を示す図である。 実施例１によるアシストモータ２２の第１系統の巻線に対する通電パターンの一例を示す図である。 実施例１によるアシストモータ２２の第２系統の巻線に対する通電パターンの一例を示す図である。 マイコン８１により実行される処理の一例を示すフローチャートである。 非オーバーラップ区間中に異常が発生する場合のアシストモータ２２の第１系統の巻線に対する通電パターンの一例を示す図である。 非オーバーラップ区間中に異常が発生する場合のアシストモータ２２の第２系統の巻線に対する通電パターンの一例を示す図である。 オーバーラップ区間中に異常が発生する場合のアシストモータ２２の第１系統の巻線に対する通電パターンの一例を示す図である。 オーバーラップ区間中に異常が発生する場合のアシストモータ２２の第２系統の巻線に対する通電パターンの一例を示す図である。 実施例２によるアシストモータ２２の第１系統の巻線に対する通電パターンの一例を示す図である。 実施例２によるアシストモータ２２の第２系統の巻線に対する通電パターンの一例を示す図である。 実施例２によるマイコン８１により実行される処理の一例を示すフローチャートである。 第１系統の巻線に対する通電中に異常が発生する場合のアシストモータ２２の第１系統の巻線に対する通電パターンの一例を示す図である。 第１系統の巻線に対する通電中に異常が発生する場合のアシストモータ２２の第２系統の巻線に対する通電パターンの一例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。

図１は、車両用操舵装置１０の一例を概略的に示す全体図である。車両用操舵装置１０は、運転者が操作するステアリングホイール１１を含むステアリングコラム１２を備える。ステアリングコラム１２は、ステアリングホイール１１の回転軸となるステアリングシャフト１４を回転可能に支持する。ステアリングシャフト１４は、ゴムカップリング１３等を介して中間シャフト（インターミディエイトシャフト）１６に接続される。中間シャフト１６はピニオンシャフト（出力軸）に接続され、ステアリングギアボックス３１内でピニオンシャフトのピニオン１７がステアリングラック（ラックバー）１８に噛合される。ステアリングラック１８の両端には、それぞれタイロッド１９の一端が接続されると共に各タイロッド１９の他端にはナックルアーム等（図示せず）を介して転舵輪（図示せず）が接続されている。また、中間シャフト１６又はステアリングシャフト１４には、ステアリングホイール１１の操舵角に応じた信号を発生する舵角センサ２６や、ステアリングシャフト１４に付与される操舵トルクに応じた信号を発生するトルクセンサ１５が設けられる。尚、トルクセンサ１５は、例えば、トーションバーで結合された中間シャフト１６（入力軸）とピニオンシャフト（出力軸）にそれぞれ設けられ、これらの軸の回転角度差に基づいてトルクを検出する計２個のレゾルバセンサから構成されてもよい。

尚、図1に示す車両用操舵装置１０の構成はあくまで一例であり、車両用操舵装置１０の構成自体は、後述の電動パワーステアリング装置２０を備える限り、任意であってよい。

車両用操舵装置１０は、電動パワーステアリング装置２０を備える。電動パワーステアリング装置２０は、操舵補助用のアクチュエータ２２（以下、「アシストモータ２２」という）を備える。アシストモータ２２は、例えば３相ブラシレスモータで構成されてよい。アシストモータ２２は、ステアリングギアボックス３１内にステアリングラック１８と同軸に設けられてよい。例えば、アシストモータ２２は、ボールねじナットを介してステアリングラック１８に噛合されてよい。アシストモータ２２は、その駆動力によりステアリングラック１８の移動を助勢する。即ち、アシストモータ２２の作動時、ロータの回転によりボールねじナットが回転し、これにより、ステアリングラック１８を軸方向移動に移動（助勢）させる。電動パワーステアリング装置２０の機械的な構成自体は、アシストモータ２２の配置場所を含め、任意であってよい。例えば、アシストモータ２２は、ステアリングシャフト（ピニオンシャフト等）に噛合されてもよいし、油圧装置を介して助成力を伝達してもよい。電動パワーステアリング装置２０のアシストモータ２２は、後述のＥＣＵ８０により制御される。アシストモータ２２の制御態様については、後述する。

図２は、ＥＣＵ８０における入出力の一例を示す図である。車両用操舵装置１０は、以下で説明する各種制御を行うＥＣＵ８０を備える。ＥＣＵ８０は、マイクロコンピュータによって構成されており、例えば、ＣＰＵ、制御プログラムを格納するＲＯＭ、演算結果等を格納する読書き可能なＲＡＭ、タイマ、カウンタ、入力インターフェイス、及び出力インターフェイス等を有する。

ＥＣＵ８０は、操舵システムを統括する単一のＥＣＵにより実現されてもよいし、２つ以上のＥＣＵにより協動して実現されてもよい。ＥＣＵ８０には、以下で説明する各種制御を実現するための情報ないしデータが入力される。例えば、ＥＣＵ８０には、トルクセンサ１５、回転角センサ２４、舵角センサ２６、車速センサ（図示せず）等から各種のセンサ値が所定周期毎に入力されてよい。また、ＥＣＵ８０には、後述するＵ−Ｖ、Ｖ−Ｗ及びＷ−Ｕ通電経路のそれぞれに流れる電流を検出する電流センサが接続又は内蔵される。また、ＥＣＵ８０には、制御対象としてアシストモータ２２が接続されている。

ＥＣＵ８０は、トルクセンサ１５や回転角センサ２４等の出力信号に基づいて、アシストモータ２２で発生させるべきアシストトルク（アシスト力）に関する目標値を決定する。アシストトルクに関する目標値は、電流や電圧等を含む任意の物理量であってよく、例えば、アシストモータ２２に印加するアシストモータ電流値(モータ駆動デューティ)であってよい。アシストトルクに関する目標値は、任意の態様で決定されてもよい。例えば、アシストトルクに関する目標値は、運転者による操舵トルクの増加に応じてアシストトルクが大きくなるように決定され、車速が大きい場合は小さい場合よりアシストトルクが小さくなるように決定されてもよい。また、アシストモータ２２に印加されるアシストモータ電流値は、アシストモータ２２（ロータ）の回転角度を検出する回転角センサ２４の出力信号に基づいてフィードバック制御されてよい。

図３は、電動パワーステアリング装置２０に係る電力供給系の概要の一例を示す図である。

図３に示すように、アシストモータ２２には、第１インバータ７１及び第２インバータ７２が並列に接続される。尚、第１インバータ７１及び第２インバータ７２は、それぞれ、第１系統の駆動回路及び第２系統の駆動回路の一例である。第１インバータ７１及び第２インバータ７２は、それぞれ、電源電圧（＋Ｂ）に接続される。尚、電源電圧は、車載バッテリやオルタネータ等であってよい。

第１インバータ７１は、６個のスイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ６で構成される３相ブリッジ回路を含んでよい。スイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ６は、トランジスタ等の任意のスイッチング素子であってよい。第１インバータ７１に印加される直流電流は、３相ブリッジ回路により３相交流電力に変換される。第１インバータ７１のスイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ６は、マイコン８１及び第１プリドライバＩＣ８２により制御される。具体的には、マイコン８１は、アシストトルクに関する目標値を決定し、第１プリドライバＩＣ８２は、その目標値に対応するスイッチングパターン（目標値に対応するデューティのスイッチングパターン）をスイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ６に印加する。

同様に、第２インバータ７２は、６個のスイッチング素子Ｓ７乃至Ｓ１２で構成される３相ブリッジ回路を含んでよい。スイッチング素子Ｓ７乃至Ｓ１２は、トランジスタ等の任意のスイッチング素子であってよい。第２インバータ７２に印加される直流電流は、３相ブリッジ回路により３相交流電力に変換される。第２インバータ７２のスイッチング素子Ｓ７乃至Ｓ１２は、マイコン８１及び第２プリドライバＩＣ８３により制御される。具体的には、マイコン８１は、アシストトルクに関する目標値を決定し、第２プリドライバＩＣ８３は、その目標値に対応するスイッチングパターンをスイッチング素子Ｓ７乃至Ｓ１２に印加する。尚、第１プリドライバＩＣ８２及び第２プリドライバＩＣ８３は、一体化されてもよい。

尚、図３に示す例では、第１インバータ７１、第２インバータ７２、マイコン８１、第１プリドライバＩＣ８２、第２プリドライバＩＣ８３及び電源回路８４は、ＥＣＵ８０の構成要素である。但し、ＥＣＵ８０は、その他の構成要素を含んでもよいし、一部が外部に設けられてもよい。例えば、第１インバータ７１及び第２インバータ７２は、ＥＣＵ８０の外部に設けられてもよい。更に、ＥＣＵ８０は、アシストモータ２２と一体的にモジュール化されるものであってもよい。

第１インバータ７１と電源電圧の間には、第１スイッチ７３が設けられる。第１スイッチ７３は、図３に示すように、リレー式のスイッチ（機械的なスイッチ）であってもよく、或いは、トランジスタ等のような半導体のスイッチング素子であってもよい。

同様に、第２インバータ７２と電源電圧の間には、第２スイッチ７４が設けられる。第２スイッチ７４は、図３に示すように、リレー式のスイッチ（機械的なスイッチ）であってもよく、或いは、トランジスタ等のような半導体のスイッチング素子であってもよい。第１スイッチ７３及び第２スイッチ７４は、第１インバータ７１及び第２インバータ７に対応して、電源電圧に並列に接続される。尚、第１スイッチ７３及び第２スイッチ７４は、省略されてもよい。

尚、第１インバータ７１及び第２インバータ７２と電源電圧の間には、任意的な構成としてＤＣ−ＤＣコンバータ９０が接続されてもよい。ＤＣ−ＤＣコンバータ９０は、電源電圧を昇圧して、第１インバータ７１及び第２インバータ７２側に出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ９０は、任意の構成であってよく、例えば同期整流型の非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータであってよい。

また、第１インバータ７１とアシストモータ２２の間には、開放リレー７１ｕ，７１ｖ，７１ｗが設けられてよい。また、第２インバータ７２とアシストモータ２２の間には、開放リレー７２ｕ，７２ｖ，７２ｗが設けられてよい。

図４は、アシストモータ２２の構成の一例と共に、第１インバータ７１及び第２インバータ７２とアシストモータ２２との間の接続態様の一例を示す図である。尚、図４においては、電源回路８４等の図示が省略されている。また、図４において、各端子Ｕ１は、互いに電気的に接続されており、各端子Ｖ１は、互いに電気的に接続されており、各端子Ｗ１は、互いに電気的に接続されている。同様に、図４において、各端子Ｕ２は、互いに電気的に接続されており、各端子Ｖ２は、互いに電気的に接続されており、各端子Ｗ２は、互いに電気的に接続されている。

アシストモータ２２は、図４に示すように、２系統の巻線（２重巻構成）を有する。具体的には、アシストモータ２２は、互いに独立した第１系列の巻線と第２系統の巻き線とを含む。例えば、第１系列の巻線と第２系統の巻き線とは、それぞれ、アシストモータ２２のステータに巻回される。尚、巻き方は、任意であり、例えば集中巻、分布巻ないし重ね巻のような巻き方が採用されてもよい。

第１系列の巻線は、第１インバータ７１を介して通電されるＵ相コイルＵ−Ｖ１と、Ｖ相コイルＶ−Ｗ１と、Ｗ相コイルＷ−Ｕ１とを含む。第２系列の巻線は、第２インバータ７２を介して通電されるＵ相コイルＵ−Ｖ２と、Ｖ相コイルＶ−Ｗ２と、Ｗ相コイルＷ−Ｕ２とを含む。尚、図４に示す例では、第１系列の巻線と第２系統の巻き線は、それぞれ、スター結線で構成されているが、デルタ結線のような他の構成であってもよい。Ｕ相コイルＵ−Ｖ１、Ｖ相コイルＶ−Ｗ１、Ｗ相コイルＷ−Ｕ１、及び、Ｕ相コイルＵ−Ｖ２、Ｖ相コイルＶ−Ｗ２、Ｗ相コイルＷ−Ｕ２は、全て同一の特性（例えばインダクタンス等）のコイルから形成されてよい。

図４に示す構成によれば、第１インバータ７１及び第２インバータ７２がアシストモータ２２に並列に接続されているので、第１インバータ７１及び第２インバータ７２のうちのいずれか一方を作動させるだけで、アシストモータ２２を作動させることができる。

第１インバータ７１を作動させる場合、マイコン８１は、上述の如くアシストモータ２２で発生させるべきアシストトルクに関する目標値を決定すると、第１スイッチ７３をオンとし且つ第２スイッチ７４をオフとすると共に、第１プリドライバＩＣ８２を介して、目標値に対応するスイッチングパターンをスイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ６に印加する。かかるスイッチングパターンがスイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ６に印加されると、スイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ６がスイッチングパターンに従ってオン／オフし、Ｕ−Ｖ、Ｖ−Ｗ及びＷ−Ｕの各通電状態が順次切り替わる。

第２インバータ７２を作動させる場合、マイコン８１は、上述の如くアシストモータ２２で発生させるべきアシストトルクに関する目標値を決定すると、第１スイッチ７３をオフとし且つ第２スイッチ７４をオンとすると共に、第２プリドライバＩＣ８３を介して、目標値に対応するスイッチングパターンをスイッチング素子Ｓ７乃至Ｓ１２に印加する。かかるスイッチングパターンがスイッチング素子Ｓ７乃至Ｓ１２に印加されると、スイッチング素子Ｓ７乃至Ｓ１２がスイッチングパターンに従ってオン／オフし、Ｕ−Ｖ、Ｖ−Ｗ及びＷ−Ｕの各通電状態が順次切り替わる。

また、図４に示す構成によれば、第１インバータ７１及び第２インバータ７２は、双方が同時に作動することも可能である。この場合、マイコン８１は、第１スイッチ７３をオンとし且つ第２スイッチ７４をオンとすると共に、アシストトルクに関する目標値を決定し、その目標値を所定比率で分配した分配目標値を、第１プリドライバＩＣ８２及び第２プリドライバＩＣ８３に与える。例えば、第１インバータ７１及び第２インバータ７２を１：９の比率で作動させる場合、目標値の１０％に対応するスイッチングパターンをスイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ６に印加すると共に、目標値の９０％に対応するスイッチングパターンをスイッチング素子Ｓ７乃至Ｓ１２に印加する。この際、第１インバータ７１に係るＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路を流れる電流と、第２インバータ７２に係るＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路を流れる電流とは、互いに独立して流されるが、これらが協動して回転磁界を形成する。これにより、全体として、目標値の１００％が実現されるような通電が実行されることになる。

尚、第１インバータ７１及び第２インバータ７２は、好ましくは、同一の定格であり、単独でアシストトルクの最大値（設計で意図される最大値）を発生させることができる能力を備える。即ち、第１インバータ７１及び第２インバータ７２は、いずれも、単独の作動時に、アシストトルクの最大値を発生させることができる。尚、アシストトルクの最大値は、アシストトルクに関する目標値の取りうる最大値に対応する。以下では、第１インバータ７１及び第２インバータ７２が同一の定格であり、単独でアシストトルクの最大値を発生させることができる能力を備えることを前提として、説明を続ける。

図５は、アシストモータ２２のＵ相コイルと、Ｖ相コイルと、Ｗ相コイルに対する通電パターンの一例を示す図である。ここでは、Ｕ相コイルとは、Ｕ相コイルＵ−Ｖ１及びＵ相コイルＵ−Ｖ２の全体（合計）を指し、Ｖ相コイル及びＷ相コイルについても同様である。

図５に示す例では、Ｕ相コイルの通電パターンは、機械角で０〜３６０度の範囲で示され、１２０度の正方向通電と、６０度の非通電と、１２０度の負方向通電と、６０度の非通電の繰り返しからなる。Ｖ相コイル及びＷ相コイルの通電パターンについても同様である。但し、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルの通電パターンは、互いに対して１２０度ずつずらされる。

尚、図５において、期間ｔ１においては、Ｕ相端子からＶ相端子方向の通電が実現され、期間ｔ２においては、Ｕ相端子からＷ相端子方向の通電が実現され、期間ｔ３においては、Ｖ相端子からＷ相端子方向の通電が実現され、期間ｔ４においては、Ｖ相端子からＵ相端子方向の通電が実現され、期間ｔ５においては、Ｗ相端子からＵ相端子方向の通電が実現され、期間ｔ６においては、Ｗ相端子からＶ相端子方向の通電が実現される。

図６は、アシストモータ２２の第１系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ１、Ｖ相コイルＶ−Ｗ１及びＷ相コイルＷ−Ｕ１）に対する通電パターンの一例を示す図である。図７は、アシストモータ２２の第２系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ２、Ｖ相コイルＶ−Ｗ２及びＷ相コイルＷ−Ｕ２）に対する通電パターンの一例を示す図である。アシストモータ２２の第１系統の巻線に対する通電パターンは、スイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ６にスイッチングパターンを印加することにより発生される。換言すると、スイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ６に印加されるスイッチングパターンは、以下で説明する第１系統の巻線に対する通電パターンが実現されるように決定される。同様に、アシストモータ２２の第２系統の巻線に対する通電パターンは、スイッチング素子Ｓ７乃至Ｓ１２にスイッチングパターンを印加することにより発生される。換言すると、スイッチング素子Ｓ７乃至Ｓ１２に印加されるスイッチングパターンは、以下で説明する第２系統の巻線に対する通電パターンが実現されるように決定される。尚、第１系統の巻線に対する通電パターンと第２系統の巻線に対する通電パターンとを足し合わせると、図５に示した通電パターン（合計の通電パターン）になる。尚、図６及び図７に示す通電パターン（図５に示す通電パターンについても同様）は、機械角で０〜３６０度の範囲で示されており、機械角３６０度毎に同一のパターンが周期的に発生するものとする。

アシストモータ２２の第１系統の巻線に対する通電パターンと、アシストモータ２２の第２系統の巻線に対する通電パターンとは、図６及び図７に示すように、互いにオーバーラップしつつ交互に発生する。図６及び図７に示す例では、第１系統の巻線は、アシストモータ２２のロータの機械角０〜１８０度の範囲を受け持ち、第２系統の巻線は、アシストモータ２２のロータの機械角１８０〜３６０度の範囲を受け持つ。

より具体的には、第１系統の巻線に対する通電パターンについて、期間ｔ１においては、Ｕ相端子（Ｕ１）からＶ相端子（Ｖ１）方向の通電が実現され、期間ｔ２においては、Ｕ相端子（Ｕ１）からＷ相端子（Ｗ１）方向の通電が実現され、期間ｔ３においては、Ｖ相端子（Ｖ１）からＷ相端子（Ｗ１）方向の通電が実現され、期間ｔ４においては、Ｖ相端子（Ｖ１）からＵ相端子（Ｕ１）方向の通電が実現され、期間ｔ５においては、Ｗ相端子（Ｗ１）からＵ相端子（Ｕ１）方向の通電が実現され、期間ｔ６においては、Ｗ相端子（Ｗ１）からＶ相端子（Ｖ１）方向の通電が実現される。期間ｔ２〜ｔ６における第１系統の巻線に対する通電パターンは、目標値（アシストモータ２２で発生させるべきアシストトルクに関する目標値）の１００％が実現されるような通電パターンとされる。期間ｔ８〜ｔ１２までは、第１系統の巻線には通電が実行されない。但し、例えば異常検知用に非常に僅かな通電が維持されてもよい。

第２系統の巻線に対する通電パターンについて、期間ｔ２〜ｔ６までは、第２系統の巻線には通電が実行されない。但し、例えば異常検知用に非常に僅かな通電が維持されてもよい。期間ｔ７においては、Ｕ相端子（Ｕ２）からＶ相端子（Ｖ２）方向の通電が実現され、期間ｔ８においては、Ｕ相端子（Ｕ２）からＷ相端子（Ｗ２）方向の通電が実現され、期間ｔ９においては、Ｖ相端子（Ｖ２）からＷ相端子（Ｗ２）方向の通電が実現され、期間ｔ１０においては、Ｖ相端子（Ｖ２）からＵ相端子（Ｕ２）方向の通電が実現され、期間ｔ１１においては、Ｗ相端子（Ｗ２）からＵ相端子（Ｕ２）方向の通電が実現され、期間ｔ１２においては、Ｗ相端子（Ｗ２）からＶ相端子（Ｖ２）方向の通電が実現される。期間ｔ８〜ｔ１２における第１系統の巻線に対する通電パターンは、目標値（アシストモータ２２で発生させるべきアシストトルクに関する目標値）の１００％が実現されるような通電パターンとされる。

また、第１系統の巻線に対する通電パターンと、アシストモータ２２の第２系統の巻線に対する通電パターンとは、区間ｔ１（機械角０〜３０度）と区間ｔ７（機械角１８０〜２１０度）でオーバーラップしている。即ち、区間ｔ１及び区間ｔ７においては、第１系統の巻線及び第２系統の巻線の双方に同時に通電が実行される。このオーバーラップ区間においては、好ましくは、双方で目標値（アシストモータ２２で発生させるべきアシストトルクに関する目標値）の１００％が実現されるような通電パターンとされる。この際の第１系統及び第２系統間の分配比率は、任意であってよく、例えば図６に示すように、５０％であってもよい。

このようにして図６及び図７に示す例では、アシストモータ２２の第１系統の巻線に対する通電と、アシストモータ２２の第２系統の巻線に対する通電とは、実質的に（オーバーラップ区間を除いて）機械角１８０度毎に交互に実行される。従って、図６及び図７に示す例によれば、アシストモータ２２の第１系統の巻線と第２系統の巻線が交互に通電されるので、発熱を分散することができる。また、アシストモータ２２の第１系統の巻線と第２系統の巻線への各通電は、オーバーラップ区間を介して切り替わるので、アシストモータ２２の巻線全体に対する通電の途切れ（無通状態）の発生を防止することができる。これにより、アシストモータ２２の駆動力の平滑性を維持することができる。

尚、図６及び図７に示す例では、アシストモータ２２の第１系統の巻線と第２系統の巻線に対する通電の切り替え周期は、機械角で１８０度毎であるが、切り替え周期は、１８０度に限定されず、任意である。また、切り替え周期は、動的に可変されてもよい。また、第１系統の巻線に対する通電時間と第２系統の巻線に対する通電時間とが周期的に同一である必要は無く、一方が他方より長く通電される態様で切換えが実現されてもよい。

また、図６及び図７に示す例では、オーバーラップ区間は、機械角で３０度であるが、オーバーラップ区間の長さは任意である。また、図６及び図７に示す例では、オーバーラップ区間内における通電パターンは、一定であるが、オーバーラップ区間内で可変されてもよい。

次に、アシストモータ２２の第１系統の巻線に対する通電と第２系統の巻線に対する通電のうちに一方の通電が不能となった場合の制御方法について説明する。以下では、主に、第１系統の巻線に対する通電が不能となった場合について説明するが、第２系統の巻線に対する通電が不能となった場合も同様である。尚、第１系統の巻線に対する通電が不能になる場合は、第１系統の巻線の断線や第１インバータ７１の故障（スイッチング素子Ｓ１等の故障）、第１プリドライバＩＣ８２の故障等の異常が生じた場合に発生しうる。尚、このような異常は、例えば、第１系統の巻線の各相を流れる電流（相電流）を検出する電流センサの出力値を監視することで検出可能である。

図８は、マイコン８１により実行される処理の一例を示すフローチャートである。図８に示す処理ルーチンは、アシストトルクに関する目標値がゼロより大きい間、所定周期毎に繰り返し実行されてよい。

ステップ８００では、アシストモータ２２の第１系統の巻線又は第２系統の巻線に対する通電が不可となったか否か、即ち通電が不可となる異常が発生したか否かを判定する。尚、このような異常は、例えば、第１系統又は第２系統の巻線の各相を流れる電流（相電流）を検出する電流センサの出力値を監視することで検出されてよい。アシストモータ２２の第１系統の巻線又は第２系統の巻線に対する通電が不可となった場合には、ステップ８０２に進む。アシストモータ２２の第１系統の巻線又は第２系統の巻線に対する通電が不可でない場合、即ち正常である場合は、今回周期の処理はそのまま終了する（即ち、所定周期毎に異常発生を監視する状態のままとなる）。

ステップ８０２では、現時点がオーバーラップ区間内であるか否か、即ちオーバーラップ区間で異常が発生したか否かを判定する。現時点がオーバーラップ区間内である場合は、ステップ８０４に進み、現時点がオーバーラップ区間内でない場合（現時点が非オーバーラップ区間内である場合）は、ステップ８０６に進む。

ステップ８０４では、第１系統及び第２系統の巻線のうちの、正常な方の系統の巻線への通電を維持し、その後、正常な方の系統の巻線への常時通電を実行する。即ち、現時点がオーバーラップ区間内である場合は、現時点で正常な方の系統の巻線への通電が実行されているので、当該通電が維持される。但し、この場合、正常な方の系統の巻線への通電パターンは、目標値（アシストモータ２２で発生させるべきアシストトルクに関する目標値）の１００％が実現されるような通電パターンに変更されてもよい。正常な方の系統の巻線への常時通電は、同様に、目標値の１００％が実現されるような通電パターン（図５参照）に基づいて実行される。

ステップ８０６では、第１系統及び第２系統の巻線のうちの、正常な方の系統の巻線への通電を開始し、その後、正常な方の系統の巻線への常時通電を実行する。即ち、現時点が非オーバーラップ区間内である場合は、現時点で正常な方の系統の巻線への通電が実行されていないので、正常な方の系統の巻線への通電が即座に開始される。この結果、正常な方の系統の巻線への通電パターンが変更される（通電開始タイミングが早められる）。この場合、正常な方の系統の巻線への通電は、目標値の１００％が実現されるような通電パターン（図５参照）に基づいて実行される。

図８に示す処理によれば、アシストモータ２２の第１系統の巻線又は第２系統の巻線に対する通電が不可となる異常発生時においても、正常な方の系統の巻線への通電を行うことで、異常前におけるアシスト能力を維持することができる。また、異常発生時がオーバーラップ区間であるか否かに応じて、正常な方の系統の巻線への通電の仕方を可変することで、アシスト能力の一時的な低下を抑制しつつ、正常な方の系統の巻線に対する通電状態に切り換えることができる。

図９乃至図１２は、図８に示した処理の説明図である。図９及び図１０は、第１系統の巻線に対する通電中に（非オーバーラップ区間において）第１系統の巻線に対する通電が不能となった場合の制御方法の説明図であり、図９は、非オーバーラップ区間中に異常が発生する場合のアシストモータ２２の第１系統の巻線に対する通電パターンを示し、図１０は、非オーバーラップ区間中に異常が発生する場合のアシストモータ２２の第２系統の巻線に対する通電パターンを示す。図１１及び図１２は、第１系統の巻線に対する通電中に（オーバーラップ区間において）第１系統の巻線に対する通電が不能となった場合の制御方法の説明図であり、図１１は、オーバーラップ区間中に異常が発生する場合のアシストモータ２２の第１系統の巻線に対する通電パターンを示し、図１２は、オーバーラップ区間中に異常が発生する場合のアシストモータ２２の第２系統の巻線に対する通電パターンの一例を示す図である。尚、図９及び図１１において、点線の通電パターンの部分は、異常が発生しなかった場合に本来発生していたはずの通電パターンの部分（通電不能となった部分）を示す。尚、ここでは、第１系統の巻線に対する通電が不能となった場合を説明するが、第２系統の巻線に対する通電が不能となった場合についても同様である。

図９に示す例では、非オーバーラップ区間中である期間ｔ５の途中で異常が発生し、それ以後、第１系統の巻線に対する通電が不能となっている。この場合、図８に示したステップ８０６の処理が実行される。この結果、図１０に示すように、非オーバーラップ区間中である期間ｔ５の途中（異常発生時点又はその直後）から第２系統の巻線に対する通電が開始される。尚、図１０には、期間ｔ１２以降の通電パターン（機械角０からの通電パターン）が図示されていないが、期間ｔ１２以降の第２系統の巻線に対する通電パターンは、図５に示した通電パターンと同一となる。

図１１に示す例では、オーバーラップ区間中である期間ｔ７の途中で異常が発生し、それ以後、第１系統の巻線に対する通電が不能となっている。この場合、図８に示したステップ８０４の処理が実行される。この結果、図１２に示すように、オーバーラップ区間中である期間ｔ７において既に実行されている第２系統の巻線に対する通電が維持される。この際、図１２に示す例では、第２系統の巻線に対する通電パターンは、期間ｔ７の途中から、目標値の１００％が実現されるような通電パターンに変更されている。但し、かかる変更は実行されて無くてもよい。尚、図１２には、期間ｔ１２以降の第２系統の巻線に対する通電パターン（機械角０からの通電パターン）が図示されていないが、期間ｔ１２以降の通電パターンは、図５に示した通電パターンと同一となる。

次に、上述した実施例（以下、実施例１ともいう）によるオーバーラップ区間を設けない構成を実施例２として説明する。尚、以下では、実施例２に特有の構成を主に説明し、他の構成は、上述した実施例１と同様であってよい。

図１３は、実施例２によるアシストモータ２２の第１系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ１、Ｖ相コイルＶ−Ｗ１及びＷ相コイルＷ−Ｕ１）に対する通電パターンの一例を示す図である。図１４は、実施例２によるアシストモータ２２の第２系統の巻線（Ｕ相コイルＵ−Ｖ２、Ｖ相コイルＶ−Ｗ２及びＷ相コイルＷ−Ｕ２）に対する通電パターンの一例を示す図である。尚、第１系統の巻線に対する通電パターンと第２系統の巻線に対する通電パターンとを足し合わせると、図５に示した通電パターン（合計の通電パターン）になる。尚、図１３及び図１４に示す通電パターンは、機械角で０〜３６０度の範囲で示されており、機械角３６０度毎に同一のパターンが周期的に発生するものとする。

アシストモータ２２の第１系統の巻線に対する通電パターンと、アシストモータ２２の第２系統の巻線に対する通電パターンとは、図１３及び図１４に示すように、互いにオーバーラップせず交互に発生する。図１３及び図１４に示す例では、第１系統の巻線は、アシストモータ２２のロータの機械角０〜１８０度の範囲を受け持ち、第２系統の巻線は、アシストモータ２２のロータの機械角１８０〜３６０度の範囲を受け持つ。

より具体的には、第１系統の巻線に対する通電パターンについて、期間ｔ１においては、Ｕ相端子（Ｕ１）からＶ相端子（Ｖ１）方向の通電が実現され、期間ｔ２においては、Ｕ相端子（Ｕ１）からＷ相端子（Ｗ１）方向の通電が実現され、期間ｔ３においては、Ｖ相端子（Ｖ１）からＷ相端子（Ｗ１）方向の通電が実現され、期間ｔ４においては、Ｖ相端子（Ｖ１）からＵ相端子（Ｕ１）方向の通電が実現され、期間ｔ５においては、Ｗ相端子（Ｗ１）からＵ相端子（Ｕ１）方向の通電が実現され、期間ｔ６においては、Ｗ相端子（Ｗ１）からＶ相端子（Ｖ１）方向の通電が実現される。期間ｔ１〜ｔ６における第１系統の巻線に対する通電パターンは、目標値（アシストモータ２２で発生させるべきアシストトルクに関する目標値）の１００％が実現されるような通電パターンとされる。期間ｔ７〜ｔ１２までは、第１系統の巻線には通電が実行されない。但し、例えば異常検知用に非常に僅かな通電が維持されてもよい。

第２系統の巻線に対する通電パターンについて、期間ｔ１〜ｔ６までは、第２系統の巻線には通電が実行されない。但し、例えば異常検知用に非常に僅かな通電が維持されてもよい。期間ｔ７においては、Ｕ相端子（Ｕ２）からＶ相端子（Ｖ２）方向の通電が実現され、期間ｔ８においては、Ｕ相端子（Ｕ２）からＷ相端子（Ｗ２）方向の通電が実現され、期間ｔ９においては、Ｖ相端子（Ｖ２）からＷ相端子（Ｗ２）方向の通電が実現され、期間ｔ１０においては、Ｖ相端子（Ｖ２）からＵ相端子（Ｕ２）方向の通電が実現され、期間ｔ１１においては、Ｗ相端子（Ｗ２）からＵ相端子（Ｕ２）方向の通電が実現され、期間ｔ１２においては、Ｗ相端子（Ｗ２）からＶ相端子（Ｖ２）方向の通電が実現される。期間ｔ７〜ｔ１２における第１系統の巻線に対する通電パターンは、目標値（アシストモータ２２で発生させるべきアシストトルクに関する目標値）の１００％が実現されるような通電パターンとされる。

次に、アシストモータ２２の第１系統の巻線に対する通電と第２系統の巻線に対する通電のうちに一方の通電が不能となった場合の制御方法について説明する。

図１５は、実施例２によるマイコン８１により実行される処理の一例を示すフローチャートである。図１５に示す処理ルーチンは、アシストトルクに関する目標値がゼロより大きい間、所定周期毎に繰り返し実行されてよい。

ステップ１５００では、アシストモータ２２の第１系統の巻線又は第２系統の巻線に対する通電が不可となったか否か、即ち通電が不可となる異常が発生したか否かを判定する。尚、このような異常は、例えば、第１系統又は第２系統の巻線の各相を流れる電流（相電流）を検出する電流センサの出力値を監視することで検出されてよい。アシストモータ２２の第１系統の巻線又は第２系統の巻線に対する通電が不可となった場合には、ステップ１５０２に進む。アシストモータ２２の第１系統の巻線又は第２系統の巻線に対する通電が不可でない場合、即ち正常である場合は、今回周期の処理はそのまま終了する（即ち、所定周期毎に異常発生を監視する状態のままとなる）。

ステップ１５０２では、第１系統及び第２系統の巻線のうちの、正常な方の系統の巻線への通電を開始し、その後、正常な方の系統の巻線への常時通電を実行する。即ち、現時点（異常発生時点）では正常な方の系統の巻線への通電が実行されていないので、正常な方の系統の巻線への通電が即座に開始される。この結果、正常な方の系統の巻線への通電パターンが変更される（通電開始タイミングが早められる）。この場合、正常な方の系統の巻線への通電は、目標値の１００％が実現されるような通電パターン（図５参照）に基づいて実行される。

図１５に示す処理によれば、アシストモータ２２の第１系統の巻線又は第２系統の巻線に対する通電が不可となる異常発生時においても、正常な方の系統の巻線への通電を行うことで、異常前におけるアシスト能力を維持することができる。また、正常な方の系統の巻線への通電開始タイミングを早めることで、アシスト能力の一時的な低下を抑制しつつ、正常な方の系統の巻線に対する通電状態に切り換えることができる。

図１６及び図１７は、図１５に示した処理の説明図である。図１６及び図１７は、第１系統の巻線に対する通電中に第１系統の巻線に対する通電が不能となった場合の制御方法の説明図であり、図１６は、アシストモータ２２の第１系統の巻線に対する通電パターンを示し、図１７は、アシストモータ２２の第２系統の巻線に対する通電パターンを示す。尚、図１６において、点線の通電パターンの部分は、異常が発生しなかった場合に本来発生していたはずの通電パターンの部分を示す。尚、ここでは、第１系統の巻線に対する通電が不能となった場合を説明するが、第２系統の巻線に対する通電が不能となった場合についても同様である。

図１６に示す例では、第１系統の巻線に対する通電中の期間ｔ５の途中で異常が発生し、それ以後、第１系統の巻線に対する通電が不能となっている。この場合、図１５に示したステップ１５０２の処理が実行される。この結果、図１７に示すように、期間ｔ５の途中（異常発生時点又はその直後）から第２系統の巻線に対する通電が開始される。尚、図１７には、期間ｔ１２以降の通電パターン（機械角０からの通電パターン）が図示されていないが、期間ｔ１２以降の第２系統の巻線に対する通電パターンは、図５に示した通電パターンと同一となる。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

例えば、上述した実施例１では、好ましい実施例として、非オーバーラップ区間において異常が発生した場合に、正常な方の系統の巻線への通電が開始されているが、正常な方の系統の巻線への通電は、ノミナルの開始タイミングで開始されてもよい（例えば図１０に示す例では、期間ｔ７から開始されてもよい）。

また、図５乃至図７及び図９乃至図１６に示す例では、簡易的に矩形波形の通電パターンを示しているが、アシストモータ２２のＵ相コイルと、Ｖ相コイルと、Ｗ相コイルの各相電流が互いに１２０度位相がずれた正弦波波形となるような通電パターンが使用されてもよい。

また、図５乃至図７及び図９乃至図１６に示すパターンは、通電パターンとして説明したが、スイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ６、及び、スイッチング素子Ｓ７乃至Ｓ１２に対して印加されるスイッチングパターンと考えることもできる。この場合、プラス側のパルス波形は、上アームのスイッチング素子のオン信号と考え、マイナス側のパルス波形は、下アームのスイッチング素子のオン信号と考えてよい。この際、パルス波形の高さ（振幅）は、目標値の１００％が実現されるようなデューティに対する割合を表すものと考えてよい。例えば、図６において、振幅が半分の期間ｔ１は、目標値の１００％が実現されるようなデューティに対して５０％のデューティで駆動されることを意味する。

１０ 車両用操舵装置
１１ ステアリングホイール
１２ ステアリングコラム
１３ ゴムカップリング
１４ ステアリングシャフト
１５ トルクセンサ
１６ 中間シャフト
１７ ピニオン
１８ ステアリングラック
１９ タイロッド
２０ 電動パワーステアリング装置
２２ アシストモータ
２４ 回転角センサ
２６ 舵角センサ
７１ 第１インバータ
７２ 第２インバータ
７３ 第１スイッチ
７４ 第２スイッチ
８０ ＥＣＵ
８１ マイコン
９０ ＤＣ−ＤＣコンバータ

Claims (6)

1. 第１系統の巻線と、第２系統の巻線とを備え、アシストトルクを発生するアシストモータと、
   前記アシストモータの第１系統の巻線を通電する第１系統の駆動回路と、
   前記アシストモータの第２系統の巻線を通電する第２系統の駆動回路と、
   前記第１系統の巻線に対する第１通電パターン及び前記第２系統の巻線に対する第２通電パターンとが互いにオーバーラップしつつ交互に発生する態様で、前記第１系統の駆動回路及び前記第２系統の駆動回路を制御する制御装置とを含む、電動パワーステアリング装置。
2. 前記制御装置は、前記第１通電パターンと前記第２通電パターンとがオーバーラップする区間において、アシストトルクに関する目標値の１００％に対応する通電が前記第１通電パターンと前記第２通電パターンの合計により実現される態様で、前記第１通電パターンと前記第２通電パターンを発生する、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記制御装置は、前記第１通電パターンと前記第２通電パターンとがオーバーラップしない区間において、アシストトルクに関する目標値の１００％に対応する通電が前記第１通電パターン又は前記第２通電パターンにより実現される態様で、前記第１通電パターンと前記第２通電パターンを発生する、請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記制御装置は、前記第１通電パターンと前記第２通電パターンとがオーバーラップする区間において、異常に起因して前記第１系統の巻線への通電が不能となった場合、前記第２系統の巻線に対する通電を維持しつつ、アシストトルクに関する目標値の１００％に対応する通電が常時実現されるように前記第２通電パターンを変更する、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記制御装置は、前記第１通電パターンと前記第２通電パターンとがオーバーラップしない区間において、異常に起因して前記第１系統の巻線への通電が不能となった場合、アシストトルクに関する目標値の１００％に対応する通電が常時実現されるように前記第２通電パターンを変更して、前記第２系統の巻線に対する通電を開始する、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 第１系統の巻線と、第２系統の巻線とを備え、アシストトルクを発生するアシストモータと、
   前記アシストモータの第１系統の巻線を通電する第１系統の駆動回路と、
   前記アシストモータの第２系統の巻線を通電する第２系統の駆動回路と、
   前記第１系統の巻線に対する第１通電パターン及び前記第２系統の巻線に対する第２通電パターンとが交互に発生する態様で、前記第１系統の駆動回路及び前記第２系統の駆動回路を制御する制御装置とを含み、
   前記制御装置は、前記第１系統の巻線への通電中において、異常に起因して前記第１系統の巻線への通電が不能となった場合、前記第２通電パターンを変更して、前記第２系統の巻線に対する通電の開始タイミングを早める、電動パワーステアリング装置。

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