JP2018183016A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より的確に電力供給経路の断線故障を検出できるモータ制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵは、各相電流値Ｉｘの絶対値が各相電流値閾値Ｉｘ０よりも小さく、かつ位相補償後の各相電圧指令値Ｖｘｐ＊の絶対値が各相電圧指令値閾値Ｖｘ０＊よりも大きく、かつ回転速度ωの絶対値が回転速度閾値ω０以下であり、かつ電源電圧値Ｖｐが電源電圧値閾値Ｖｐ０以上である場合（ステップＳ１〜Ｓ４）、故障検出カウントＣＮＴを加算し（ステップＳ７）、故障検出カウントＣＮＴが故障検出カウント閾値Ｔｈ以上である場合（ステップＳ８のＹＥＳ）、電力供給経路の断線故障を検出する（ステップＳ９）。【選択図】図４

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。

従来、車両の操舵機構にモータの駆動力を付与することにより、運転者のステアリング操作をアシストするステアリング装置が知られている。たとえば、特許文献１には、運転者のステアリング操作に応じて、モータの駆動を制御するモータ制御装置が開示されている。モータ制御装置は、操舵トルクに基づいて操舵機構に付与するアシスト力の目標値として電流指令値を演算し、当該電流指令値に基づいて駆動回路を制御することにより、モータに付与される電流を制御する。

モータ制御装置は、電流指令値がより大きな値に設定されているにも関わらず、モータに実際に流れる実電流値がより小さな値である場合、モータと駆動回路との間の電力供給経路に断線故障が発生したことを検出する。

特開２００７−２４４０２８号公報

ところで、電力供給経路を介して、バッテリからモータへと供給される電力には、交流電力が用いられる。交流電力の周波数が小さいときには（低周波数）、モータに印加される電圧の位相は、モータに流れる電流の位相とほとんど一致する。これに対し、交流電力の周波数が大きいときには（高周波数）、モータに印加される電圧の位相は、モータに流れる電流の位相とずれてしまう。これにより、実際には、モータと駆動回路との間の電力供給経路に断線故障が生じていないにも関わらず、電流指令値がより大きな値に設定されるタイミングで、モータに流れる実電流値がより小さな値であるため、誤って断線故障を検出してしまうおそれがあった。

本発明は、より的確に電力供給経路の断線故障を検出できるモータ制御装置を提供することにある。

上記目的を達成しうるモータ制御装置は、操舵機構に動力を付与するモータを制御するモータ制御装置において、操舵状態に応じて前記モータに対する給電を制御するための指令値（相電圧指令値）を演算する指令値演算部と、前記指令値がより大きな値に設定されているにも関わらず、前記モータへ供給される実電流値（相電流値）がより小さな値である状況が一定時間継続されたか否かに基づいて前記モータへの電力供給経路の断線故障を判定する故障判定処理を実行する故障判定部と、前記故障判定部で用いられる前記指令値あるいは前記実電流値を位相補償する位相補償制御部と、を備える。

モータに供給される交流電力の周波数が大きいときには、モータに供給される実電流値と相電圧値との間に位相差が生じてしまうため、正常時であるにも関わらず、誤って電力供給経路の断線故障が発生していると判定されやすい。

さらに、たとえば悪路走行時に発生する振動などの外乱が車両に作用するときには、路面反力によって予期せず指令値が正負に変動してしまうおそれがあるため、実電流値と指令値との間に位相差が生じると、誤って電力供給経路の断線故障を判定しやすい。

この点、実電流値と電圧値との間の位相差を考慮して位相補償された指令値あるいは実電流値を用いて、故障判定処理を実行することにより、より的確に電力供給経路の断線故障を検出できる。

上記のモータ制御装置において、前記位相補償制御部は、前記モータのインダクタンスおよび抵抗値により演算される位相差を用いて、前記指令値あるいは前記実電流値を位相補償することが好ましい。

この構成によれば、モータのインダクタンスおよび抵抗値に基づいて演算された位相差を用いて位相補償を行うことにより、実電流値と電圧値との間の位相差を考慮して、指令値あるいは実電流値の位相補償を行うことができる。

上記のモータ制御装置において、前記モータの回転軸の回転速度を演算する回転速度演算部を備え、前記故障判定部は、前記故障判定処理として、前記指令値がより大きな値に設定されているにも関わらず、前記実電流値がより小さな値であることに加えて、前記回転速度が回転速度閾値以下であることが一定時間継続されたことを条件に、断線故障を判定することが好ましい。

この構成によれば、モータの回転速度が増大するほど、実電流値が流れるのを妨げる、より大きな逆起電力が発生するため、電力供給経路に何ら断線故障が発生していない正常時であっても、指令値がより大きな値に設定されているにも関わらず、実電流値がより小さな値である状況が一時的に発生してしまう。この点、故障判定処理として、指令値がより大きな値に設定されているにも関わらず、実電流値がより小さな値であることに加えて、回転速度が回転速度閾値以下であることを条件に加えることにより、より的確に電力供給経路の断線故障を検出することができる。

上記のモータ制御装置において、前記故障判定部は、前記故障判定処理として、前記指令値がより大きな値に設定されているにも関わらず、前記実電流値がより小さな値であることに加えて、前記モータに付与される電力の供給源であるバッテリの駆動電圧が適正な電圧値であることが一定時間継続されたことを条件に、断線故障を判定することが好ましい。

この構成によれば、バッテリの駆動電圧が適正な電圧値である場合にのみ、断線故障を判定することにより、より的確に電力供給経路の断線故障を検出することができる。バッテリの駆動電圧が適正な電圧値でない場合には、電力供給経路に断線故障が発生していない場合であっても、指令値がより大きな値に設定されているにも関わらず、実電流値がより小さな値である状況になるおそれがあるためである。

本発明のモータ制御装置によれば、より的確に電力供給経路の断線故障を検出できる。

第１実施形態のモータ制御装置が搭載される電動パワーステアリング装置の概略構成図。 第１実施形態のモータ制御装置における制御ブロック図。 （ａ）は、低周波数の交流電力において、モータに印加される電圧値と、流れる電流値の時間変化を示すグラフ、（ｂ）は、高周波数の交流電力において、モータに印加される電圧値と、流れる電流値の時間変化を示すグラフ。 第１実施形態のモータ制御装置において、駆動回路の故障検出方法を示すフローチャート。 モータの回転軸が回転しないようにモータロックされている場合に電流指令値の符号が変化するときにおいて、（ａ）は、ｑ軸電流値の時間変化を示すグラフ、（ｂ）は、回転速度の時間変化を示すグラフ、（ｃ）は、電圧値と電流値の時間変化を示すグラフ。 ステアリング操作に伴って生成された電流指令値によりモータが回転しているときにおいて、（ａ）は、ｑ軸電流値の時間変化を示すグラフ、（ｂ）は、回転速度の時間変化を示すグラフ、（ｃ）は、電圧値と電流値の時間変化を示すグラフ。

以下、モータ制御装置を電動パワーステアリング装置に適用した一実施形態について説明する。
図１に示すように、ＥＰＳ１（電動パワーステアリング装置）は、運転者のステアリングホイール１０の操作に基づいて転舵輪１８を転舵させる操舵機構２、運転者のステアリング操作を補助するＥＰＳアクチュエータ３、およびＥＰＳアクチュエータ３を制御するモータ制御装置としてのＥＣＵ３０（電子制御装置）を備えている。

操舵機構２は、ステアリングホイール１０およびステアリングホイール１０と一体回転するステアリングシャフト１１を備えている。ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール１０と連結されたコラムシャフト１２、コラムシャフト１２の下端部に連結されたインターミディエイトシャフト１３、およびインターミディエイトシャフト１３の下端部に連結されたピニオンシャフト１４を有している。ピニオンシャフト１４の下端部はラックアンドピニオン機構１６を介してラックシャフト１５に連結されている。したがって、操舵機構２では、ステアリングシャフト１１の回転運動は、ピニオンシャフト１４の先端に設けられたピニオンと、ラックシャフト１５に設けられたラックからなるラックアンドピニオン機構１６を介してラックシャフト１５の軸方向（図１の左右方向）の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動は、ラックシャフト１５の両端にそれぞれ連結されたタイロッド１７を介して左右の転舵輪１８にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪１８の転舵角が変更される。

ＥＰＳアクチュエータ３は、ステアリングシャフト１１にアシスト力を付与するモータ２０を備えている。モータ２０には、たとえばブラシレスモータが採用される。モータ２０の回転軸２１は、減速機２２を介してコラムシャフト１２に連結されている。減速機２２は、モータ２０のモータトルク（回転力）をコラムシャフト１２へと伝達する。減速機２２によって、モータ２０の回転が減速されて、その減速されたモータ２０の回転力がアシスト力としてステアリングシャフト１１に伝達されることにより、運転者のステアリング操作が補助される。

ＥＣＵ３０は、バッテリＢから電力が供給されることにより動作する。ＥＣＵ３０は、車両に設けられる各種の検出結果に基づいてモータ２０を制御する。各種のセンサとしては、たとえばトルクセンサ４０、回転角センサ４１、および車速センサ４２が採用される。トルクセンサ４０は、コラムシャフト１２に設けられている。また、回転角センサ４１は、モータ２０に設けられている。トルクセンサ４０は、運転者のステアリング操作に伴いステアリングシャフト１１に付与される操舵トルクτを検出する。回転角センサ４１は、モータ２０の回転軸２１の回転角θを検出する。車速センサ４２は、車両の走行速度である車速Ｖを検出する。ＥＣＵ３０は、各センサの出力に基づいて、操舵機構２に付与する目標のモータトルクを設定し、実際のモータトルクが目標のモータトルクとなるように、モータ２０に供給される電流を制御する。

つぎに、ＥＣＵ３０について詳細に説明する。
図２に示すように、ＥＣＵ３０は、モータ制御信号Ｓｍを駆動回路３２に出力するマイコン３１（マイクロコンピュータ）と、そのモータ制御信号Ｓｍに基づいてモータ２０に駆動電力を供給する駆動回路３２とを備えている。

マイコン３１は、電流指令値演算部５０、フィードバック制御部５１，５２（Ｆ／Ｂ制御部）、２相／３相変換部５３、ＰＷＭ指令値生成部５４（指令値演算部）、ＰＷＭ出力部５５、３相／２相変換部５６、回転速度演算部５７、位相差演算部５８、位相補償制御部５９、減算器６０，６１、および故障判定部７０を備えている。

電流指令値演算部５０は、トルクセンサ４０から得られる操舵トルクτおよび車速センサ４２から得られる車速Ｖに基づいて、ｄ／ｑ座標系のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を演算する。なお、通常、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊はゼロである。また、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は、ｄ／ｑ座標系におけるモータ２０へ供給する電流の目標値に対応する。

減算器６０は、電流指令値演算部５０により演算されたｄ軸電流指令値Ｉｄ＊から、３相／２相変換部５６により演算されたｄ軸電流値Ｉｄを減算することにより、ｄ軸電流偏差ｄＩｄを演算する。

減算器６１は、電流指令値演算部５０により演算されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊から、３相／２相変換部５６により演算されたｑ軸電流値Ｉｑを減算することにより、ｑ軸電流偏差ｄＩｑを演算する。

フィードバック制御部５１は、ｄ軸電流値Ｉｄをｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に追従させるべく、ｄ軸電流偏差ｄＩｄに基づく電流フィードバック制御を行うことにより、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を演算する。すなわち、フィードバック制御部５１は、ｄ軸電流偏差ｄＩｄに所定のフィードバックゲイン（ＰＩゲイン）を乗算することにより、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を演算する。

フィードバック制御部５２は、ｑ軸電流値Ｉｑをｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に追従させるべく、ｑ軸電流偏差ｄＩｑに基づく電流フィードバック制御（ＰＩ制御）を行うことにより、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を演算する。すなわち、フィードバック制御部５２は、ｑ軸電流偏差ｄＩｑに所定のフィードバックゲイン（ＰＩゲイン）を乗算することにより、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を演算する。

２相／３相変換部５３は、回転角θを用いて、２相（ｄ／ｑ）座標系のｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を、３相（ｕ，ｖ，ｗ）座標系に写像することにより、３相座標系における各相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換する。

ＰＷＭ指令値生成部５４は、各相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊（指令値）に基づいて、駆動回路３２の図示しないスイッチング素子をオンオフするためのｄｕｔｙ指令値αｕ＊，αｖ＊，αｗ＊を生成する。

ＰＷＭ出力部５５は、ｄｕｔｙ指令値αｕ＊，αｖ＊，αｗ＊に対応した各相のＰＷＭ信号として、モータ制御信号Ｓｍを生成する。なお、駆動回路３２は、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相に対応した３相インバータ回路である。駆動回路３２に設けられるスイッチング素子が、ＰＷＭ出力部５５から与えられるモータ制御信号Ｓｍによって制御されることにより、モータ２０に駆動電力（各相電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）が供給される。駆動回路３２は、バッテリＢから供給される直流電力を３相の交流電力に変換する。

また、駆動回路３２とモータ２０との間には、各相を流れる各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ（実電流値）を検出する電流センサ４３ｕ，４３ｖ，４３ｗが設けられている。電流センサ４３ｕ，４３ｖ，４３ｗは、これらの各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを３相／２相変換部５６に出力する。

３相／２相変換部５６は、回転角θを用いて、３相（ｕ，ｖ，ｗ）の各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、２相（ｄ／ｑ）座標系に写像することにより、ｄ／ｑ座標系におけるモータ２０に実際に流れる電流値であるｄ軸電流値Ｉｄおよびｑ軸電流値Ｉｑを演算する。３相／２相変換部５６は、ｄ軸電流値Ｉｄを減算器６０に出力し、ｑ軸電流値Ｉｑを減算器６１に出力する。

回転速度演算部５７は、回転角センサ４１により検出された回転角θを微分することにより、モータ２０の回転速度ωを演算する。
位相差演算部５８は、モータ２０の各相に発生する各相電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの位相と、各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの位相との差である位相差ｐｈを演算する。

位相補償制御部５９は、位相差演算部５８により演算される位相差ｐｈ、および２相／３相変換部５３により演算される各相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を取り込む。位相補償制御部５９は、位相差ｐｈを用いて各相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を位相補償することにより、位相補償後の各相電圧指令値Ｖｕｐ＊，Ｖｖｐ＊，Ｖｗｐ＊を演算する。位相補償後の各相電圧指令値Ｖｕｐ＊，Ｖｖｐ＊，Ｖｗｐ＊は、各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの位相とほとんど一致する。

故障判定部７０は、モータ２０への電力供給経路の断線故障を検出する故障判定処理を実行する。電力供給経路は、たとえば駆動回路３２や、駆動回路３２とモータ２０との間の供給線である。故障判定部７０は、位相補償制御部５９により演算される位相補償後の各相電圧指令値Ｖｕｐ＊，Ｖｖｐ＊，Ｖｗｐ＊、および電流センサ４３ｕ，４３ｖ，４３ｗにより検出される各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを取り込む。また、故障判定部７０は、回転速度演算部５７により演算される回転速度ω、およびバッテリＢから駆動回路３２に供給される電力の電源電圧値Ｖｐを取り込む。故障判定部７０は、各相電流値閾値Ｉｕ０，Ｉｖ０，Ｉｗ０、各相電圧指令値閾値Ｖｕ０＊，Ｖｖ０＊，Ｖｗ０＊、回転速度閾値ω０、および電源電圧値閾値Ｖｐ０を、メモリより取り込む。故障判定部７０は、各相電圧指令値Ｖｕｐ＊，Ｖｖｐ＊，Ｖｗｐ＊、各相電圧指令値閾値Ｖｕ０＊，Ｖｖ０＊，Ｖｗ０＊、各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ、各相電流値閾値Ｉｕ０，Ｉｖ０，Ｉｗ０、回転速度ω、回転速度閾値ω０、電源電圧値Ｖｐ、および電源電圧値閾値Ｖｐ０に基づいて、断線故障を検出する故障判定処理を実行する。

なお、回転速度閾値ω０は、一例としては、モータ２０の回転軸２１がほとんど回転していないと考えられる程度の回転速度である。また、電源電圧値閾値Ｖｐ０は、この値以上であれば、バッテリＢの適正な電圧値だと考えられる電圧値程度に設定される。

故障判定部７０は、電力供給経路の断線故障を判定した場合、たとえば電流指令値演算部５０によるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の演算を停止させるための信号を生成することにより、ＥＰＳ１におけるアシスト機能を停止する。

なお、以下では、各相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をまとめて各相電圧指令値Ｖｘ＊と表記する。「ｘ」は、ｕ，ｖ，ｗの３相のいずれかの相を表している。
電圧値および電流値の位相差について説明する。

まず、一例として電気回路中には抵抗のみが設けられ、この抵抗のみに交流電力を供給した場合には、抵抗に印加される電圧値と電流値とは同位相になるので、電圧値の時間変化の波形と電流値の時間変化の波形との間のずれはない。

これに対し、電気回路中にモータ２０が設けられた場合には、モータ２０の内部のコイルのインダクタンスにより、モータ２０に印加される電圧値と電流値とは別位相となる。この場合、電圧値の時間変化の波形に対して、電流値の時間変化の波形は遅れた位相となる。なお、電気回路中にコイルが設けられた場合、流れる交流電力の周波数が小さいほど、より電流が流れやすくなり、流れる電気回路の周波数が大きいほど、より電流が流れにくくなる。

つぎに、モータに低周波数の交流電力が供給されるとき、およびモータに高周波数の交流電力が供給されるときにおける、モータに印加される電圧値およびモータに流れる電流値の時間変化について、図３（ａ），（ｂ）を用いて説明する。なお、図３（ａ），（ｂ）では、実線が電圧値の時間変化を、破線が電流値の時間変化を表している。また、以下では、「ｕ，ｖ，ｗ」をまとめて「ｘ」と表記する。このため、たとえば各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、Ｉｘと表記する。

図３（ａ）に示すように、モータ２０に低周波数の交流電力が供給されているとき、各相電圧値Ｖｘと各相電流値Ｉｘとは、ほとんど同位相となる。ここで、各相電圧値Ｖｘと各相電流値Ｉｘとの間の位相差ｐｈは、モータ２０のインダクタンスを「Ｌ」、抵抗を「Ｒ」、交流電力の周波数を「ｆ」とすると、次式（１）により表すことができる。なお、角周波数ωａは、交流電力の周波数ｆに「２π」を乗算したものである。

ｐｈ＝ａｒｃｔａｎ（２πｆＬ／Ｒ）＝ａｒｃｔａｎ（ωａＬ／Ｒ） …（１）
このため、低周波数の交流電流の場合には、位相差ｐｈは小さい。たとえば、交流電流の周波数が数ヘルツ程度の場合、位相差ｐｈはほとんど０度になる。

これに対し、図３（ｂ）に示すように、モータ２０に高周波数の交流電力が供給されているとき、各相電圧値Ｖｘと各相電流値Ｉｘとの位相は互いにずれてしまう。たとえば、交流電流の周波数が数キロ〜数十キロヘルツ程度の場合、位相差ｐｈは数度〜数十度ずれるおそれがある。

ところで、各相電圧値Ｖｘと各相電流値Ｉｘとの間に位相差ｐｈが発生した場合には、故障判定部７０で行われる各相電圧値Ｖｘおよび各相電流値Ｉｘに基づく、電力供給経路の断線故障の判定処理が、的確に行えない場合がある。たとえば、断線故障の判定処理では、各相電圧指令値Ｖｘ＊がより大きな値に設定されているにも関わらず、各相電流値Ｉｘがより小さな値である場合に、断線故障を検出することが考えられる。しかし、各相電圧値Ｖｘと各相電流値Ｉｘとの間の位相がずれてしまうと、断線故障が生じていない正常な場合であっても、各相電圧指令値Ｖｘ＊がより大きな値に設定されているにも関わらず、各相電流値Ｉｘがより小さな値となる場合が生じてしまう。このため、断線故障が生じていない正常な場合であっても、故障判定部７０により断線故障が生じていると判定されてしまうおそれがある。特に外乱が車両に作用したときには、誤って断線故障が生じていると判定されやすい。

このため、故障判定部７０では、各相電圧値Ｖｘと各相電流値Ｉｘとの間の位相差ｐｈを考慮して断線故障を判定するために、各相電圧指令値Ｖｘ＊を位相差ｐｈに応じて位相補償することにより、位相補償後の各相電圧指令値Ｖｘｐ＊に基づいて断線故障の判定を行っている。

つぎに、ＥＣＵ３０（故障判定部７０）により行われる電力供給経路の断線故障の判定方法について説明する。なお、電力供給経路に故障が発生していない場合を正常時、故障が発生している場合を異常時とする。

図４のフローチャートに示すように、ＥＣＵ３０は、各相電流値Ｉｘの絶対値が各相電流値閾値Ｉｘ０よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１）。
ＥＣＵ３０は、各相電流値Ｉｘの絶対値が各相電流値閾値Ｉｘ０よりも小さい場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、位相補償後の各相電圧指令値Ｖｘｐ＊の絶対値が各相電圧指令値閾値Ｖｘ０＊よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２）。

ＥＣＵ３０は、位相補償後の各相電圧指令値Ｖｘｐ＊の絶対値が各相電圧指令値閾値Ｖｘ０＊よりも大きい場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、モータ２０の回転速度ωの絶対値が回転速度閾値ω０以下であるか否かを判定する（ステップＳ３）。なお、回転速度閾値ω０は、モータ２０の逆起電力の影響によって、誤って電力供給経路が断線故障していると判定されない程度の回転速度に設定されている。モータ２０が高速回転した場合、モータ２０に発生する逆起電力が大きくなるため、正常時であっても、各相電圧指令値Ｖｘ＊（位相補償後の各相電圧指令値Ｖｘｐ＊）がより大きな値に設定されているにも関わらず、各相電流値Ｉｘがより小さな値となる場合が生じるためである。

ＥＣＵ３０は、モータ２０の回転速度ωの絶対値が回転速度閾値ω０以下である場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、電源電圧値Ｖｐが電源電圧値閾値Ｖｐ０以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。

ＥＣＵ３０は、電源電圧値Ｖｐが電源電圧値閾値Ｖｐ０以上である場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、故障検出カウントＣＮＴを加算し（ステップＳ５）、故障検出カウントＣＮＴが故障検出カウント閾値Ｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ６）。

ＥＣＵ３０は、故障検出カウントＣＮＴが故障検出カウント閾値Ｔｈ以上である場合（ステップＳ６のＹＥＳ）、電力供給経路の断線故障を検出し（ステップＳ７）、処理を終了する。

これに対し、ＥＣＵ３０は、故障検出カウントＣＮＴが故障検出カウント閾値Ｔｈ未満である場合（ステップＳ６のＮＯ）、処理を終了する。この場合、ＥＣＵ３０は、まだ電力供給経路の断線故障が発生していることを確定できないためである。

つぎに、ＥＣＵ３０は、各相電流値Ｉｘの絶対値が各相電流値閾値Ｉｘ０以上である場合（ステップＳ１のＮＯ）、故障検出カウントＣＮＴをリセットし（ステップＳ８）、処理を終了する。

また、ＥＣＵ３０は、位相補償後の各相電圧指令値Ｖｘｐ＊の絶対値が各相電圧指令値閾値Ｖｘ０＊以下である場合（ステップＳ２のＮＯ）、故障検出カウントＣＮＴをリセットし（ステップＳ９）、処理を終了する。

また、ＥＣＵ３０は、回転速度ωの絶対値が回転速度閾値ω０未満である場合（ステップＳ３のＮＯ）、故障検出カウントＣＮＴをリセットし（ステップＳ８）、処理を終了する。

また、ＥＣＵ３０は、電源電圧値Ｖｐが電源電圧値閾値Ｖｐ０未満である場合（ステップＳ４のＮＯ）、故障検出カウントＣＮＴをリセットし（ステップＳ８）、処理を終了する。

本実施形態の作用および効果を説明する。
（１）故障判定部７０は、４つの故障判定条件により電力供給経路の断線故障を検出する故障判定処理を実行している。４つの条件は、以下の第１〜第４の条件の４つである。

・第１の条件：各相電流値Ｉｘの絶対値が各相電流値閾値Ｉｘ０よりも小さいこと。
・第２の条件：位相補償後の各相電圧指令値Ｖｘｐ＊の絶対値が各相電圧指令値閾値Ｖｘ０＊よりも大きいこと。

・第３の条件：回転速度ωの絶対値が回転速度閾値ω０以下であること。
・第４の条件：電源電圧値Ｖｐが電源電圧値閾値Ｖｐ０以上であること。
本実施形態では、故障判定部７０は、これらの第１〜第４の条件のうち、第２の条件で用いられる各相電圧指令値Ｖｘｐ＊は位相差ｐｈを考慮したものとなっている。各相電圧指令値Ｖｘｐ＊は、位相補償制御部５９により位相差ｐｈに対応した位相補償が行われることにより演算される。位相補償後の各相電圧指令値Ｖｘｐ＊に基づいて第２の条件が判定されることにより、より的確に第１〜第４の条件が満たされたか否かを判定できるので、より的確に電力供給経路の断線故障を検出できる。

たとえば、図５（ａ）〜（ｃ）のように、モータ２０の回転軸２１の回転がロックされている場合に、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の符号が正負に変化するときであっても、より的確に電力供給経路の断線故障を検出することができる。なお、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の符号が正負に変化するような状況は、たとえば凹凸の激しい悪路を車両が走行しているときに発生する振動などの外乱が車両に作用したときに生じる。凹凸の激しい悪路を車両が走行しているときには、ステアリングホイール１０は路面反力によって微振動してしまうので、操舵トルクτが正負に変化するからである。

図５（ａ）に示すように、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が正負に変化するのに対応して、ｑ軸電流値Ｉｑは時間の経過に伴って正負に変化する。
これに対し、図５（ｂ）に示すように、モータ２０の回転軸２１の回転がロックされているため、回転速度ωは回転速度閾値ω０よりも小さくなる（ほとんど「０」である）。

このとき、図５（ｃ）に示すように、各相電圧値Ｖｘと各相電流値Ｉｘとは、互いに位相差がある状態で、時間の経過に伴って正負に変化する。
この点、比較例として、位相補償を行っていない各相電圧指令値Ｖｘ＊を用いて第２の条件を判定する場合には、何ら断線故障の生じていない正常時であるにも関わらず、第１〜第４の条件を満たしてしまうため、断線故障と判定されるおそれがある。この場合、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊がより大きな値に設定されるタイミングで、ｑ軸電流値Ｉｑがより小さい値となると、第１の条件および第２の条件を満たす。また、モータ２０の回転軸２１の回転がロックされているため、回転速度ωは回転速度閾値ω０よりも小さくなるので、第３の条件も満たす。また、バッテリＢに何ら異常が生じていない場合、電源電圧値Ｖｐも電源電圧値閾値Ｖｐ０以上になるので、第４の条件も満たす。特に悪路走行時には、予期しない路面反力によって各相電圧値Ｖｘおよび各相電流値Ｉｘが発生してしまうので、この予期しない各相電圧値Ｖｘおよび各相電流値Ｉｘの変動に加えて、各相電圧値Ｖｘと各相電流値Ｉｘとの間の位相のずれも加わると、誤って第１〜第４の条件を満たして断線故障が検出されるおそれがある。特に悪路走行時には、路面反力に応じて高周波のｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が生成されることがあり、この場合には、各相電圧値Ｖｘと各相電流値Ｉｘとの間により大きな位相差が生じてしまうので、誤って第１〜第４の条件を満たして断線故障が検出されるおそれが高かった。

これに対して、本実施形態では、第１〜第４の条件のうち第２の条件において、各相電圧値Ｖｘと各相電流値Ｉｘとの間の位相のずれを考慮して位相補償が行われた各相電圧指令値Ｖｘｐ＊を用いて、電力供給経路の断線故障を判定している。このため、第１の条件および第２の条件が誤って満たされにくくなる。これにより、各相電圧値Ｖｘと各相電流値Ｉｘとが位相差のある状態の正常時であっても、誤って断線故障であると判定しにくくなる分、より的確に電力供給経路の断線故障を検出することができる。

また、外乱（路面反力）によってｑ軸電流値Ｉｑが変動した場合であっても、誤検出を抑制できるので、より的確に電力供給経路の断線故障を検出することができる。また、ＥＣＵ３０の外乱に対するロバスト性を向上させることもできる。

（２）図６（ａ）〜図６（ｃ）のように、運転者がステアリング操作することにより生じる操舵トルクτに対応して、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が正または負の値で維持されるときにも、的確に電力供給経路の断線故障を検出することができる。

図６（ａ）に示すように、操舵トルクτに対応してモータ２０を回転させる際に、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊（ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊）が正または負の値のまま維持されると、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊もｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に追従して正または負の値のまま維持される。

図６（ｂ）に示すように、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が正または負の値のまま維持されると、モータ２０の回転軸２１は回転するので、回転速度ωは回転速度閾値ω０よりも大きくなる。

このとき、図６（ｃ）に示すように、各相電圧値Ｖｘと各相電流値Ｉｘとは、時間の経過に伴って正弦波状に正負に変化する。
この場合にも、各相電圧値Ｖｘと各相電流値Ｉｘとの位相差によって、第１および第２の条件が満たされる場合がある。しかし、モータ２０が回転する際には、回転速度ωが回転速度閾値ω０よりも大きくなるので、第３の条件を満たさない。これにより、各相電圧値Ｖｘの位相と各相電流値Ｉｘの位相とがずれる場合であっても、モータ２０が回転する際には、電力供給経路の断線故障が発生していると判定されることはない。

なお、本実施形態は次のように変更してもよい。また、以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・本実施形態では、故障判定部７０は、電力供給経路の断線故障を判定した場合、電流指令値演算部５０によるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の演算を停止することにより、ＥＰＳ１におけるアシスト機能を停止したが、これに限らない。たとえば、故障判定部７０は、電力供給経路の断線故障を判定した場合、電流指令値演算部５０により演算されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を打ち消すような補正量を演算することにより、ＥＰＳ１におけるアシスト機能を停止してもよい。また、アシスト機能の停止に限らず、アシスト力を低減してもよい。

・本実施形態では、第３の条件として、図４のステップＳ３において、モータ２０の回転速度ωの絶対値が回転速度閾値ω０以下であるか否かを判定したが、判定しなくてもよい。すなわち、ステップＳ３を行わず、ステップＳ２でＹＥＳの場合に、ステップＳ４を実行するようにしてもよい。

・本実施形態では、第４の条件として、図４のステップＳ４において、電源電圧値Ｖｐが電源電圧値閾値Ｖｐ０以上であるか否かを判定したが、判定しなくてもよい。すなわち、ステップＳ４を行わず、ステップＳ３でＹＥＳの場合に、ステップＳ５実行するようにしてもよい。

・本実施形態では、故障判定処理の故障判定条件には、第１の条件〜第４の条件が含まれていたが、少なくとも第１の条件および第２の条件が含まれていればよい。
・本実施形態では、第１の条件として、図４のステップＳ１において、各相電流値Ｉｘの絶対値が各相電流値閾値Ｉｘ０よりも小さいか否かを判定したが、これに限らない。たとえば、電力供給経路を介してモータ２０に実際に電流が流れていることが判別できれば、どのような状態量であってもよい。

・本実施形態では、第２の条件として、図４のステップＳ２において、位相補償後の各相電圧指令値Ｖｘｐ＊の絶対値が各相電圧指令値閾値Ｖｘ０＊よりも大きいか否かを判定したが、これに限らない。たとえば、位相補償後の各相電圧指令値Ｖｘｐ＊の代わりに、各相電流指令値Ｉｘ＊を位相補償した値である位相補償後の各相電流指令値を用いてもよいし、ｄｕｔｙ指令値αｘ＊を位相補償した値である位相補償後のｄｕｔｙ指令値を用いてもよい。

・本実施形態では、第２の条件で用いられる各相電圧指令値Ｖｘ＊を位相補償したが、これに限らない。たとえば、第１の条件で用いられる各相電流値Ｉｘを位相補償し、位相補償後の各相電流値に基づいて第１の条件を判定するようにしてもよい。

・本実施形態では、図４のステップＳ８において、故障検出カウントＣＮＴをリセットしたが、低減するようにしてもよいし、加算せずにそのまま維持してもよい。
・各実施形態のＥＣＵ３０は、運転者のステアリング操作をアシストするＥＰＳ１に具体化したが、これに限らない。たとえばステアバイワイヤに適用してもよい。すなわち、ＥＣＵ３０はどのようなステアリング装置に応用してもよい。

１…ＥＰＳ、２…操舵機構、３…ＥＰＳアクチュエータ、１０…ステアリングホイール、１１…ステアリングシャフト、１２…コラムシャフト、１３…インターミディエイトシャフト、１４…ピニオンシャフト、１５…ラックシャフト、１６…ラックアンドピニオン機構、１７…タイロッド、１８…転舵輪、２０…モータ、２１…回転軸、２２…減速機、３０…ＥＣＵ（モータ制御装置）、３１…マイコン、３２…駆動回路、４０…トルクセンサ、４１…回転角センサ、４２…車速センサ、４３ｕ，４３ｖ，４３ｗ…電流センサ、５０…電流指令値演算部、５１，５２…フィードバック制御部、５３…２相／３相変換部、５４…ＰＷＭ指令値生成部（指令値演算部）、５５…ＰＷＭ出力部、５６…３相／２相変換部、５７…回転速度演算部、５８…位相差演算部、５９…位相補償制御部、６０，６１…減算器、７０…故障判定部、θ…回転角、τ…操舵トルク、ω…回転速度、Ｂ…バッテリ、ＣＮＴ…故障検出カウント、Ｖ…車速、ω０…回転速度閾値、Ｉｄ…ｄ軸電流値、Ｉｑ…ｑ軸電流値、Ｉｕ，Ｉｖ、Ｉｗ，Ｉｘ…相電流値（実電流値）、Ｉｄ＊…ｄ軸電流指令値、Ｉｑ＊…ｑ軸電流指令値、Ｉｕ０，Ｉｖ０，Ｉｗ０，Ｉｘ０…相電流値閾値、ｄＩｄ…ｄ軸電流偏差、ｄＩｑ…ｑ軸電流偏差、ｐｈ…位相差、Ｓｍ…モータ制御信号、Ｔｈ…故障検出カウント閾値、Ｖｐ…電源電圧値、Ｖｄ＊…ｄ軸電圧指令値、Ｖｑ＊…ｑ軸電圧指令値、Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊，Ｖｘ＊…相電圧指令値（指令値）、Ｖｕｐ＊，Ｖｖｐ＊，Ｖｗｐ＊，Ｖｘｐ＊…（位相補償後の）相電圧指令値、Ｖｕ０＊，Ｖｖ０＊，Ｖｗ０＊，Ｖｘ０＊…相電圧指令値閾値、αｕ＊，αｖ＊，αｗ＊，αｘ＊…ｄｕｔｙ指令値。

Claims (4)

1. 操舵機構に動力を付与するモータを制御するモータ制御装置において、
   操舵状態に応じて前記モータに対する給電を制御するための指令値を演算する指令値演算部と、
   前記指令値がより大きな値に設定されているにも関わらず、前記モータへ供給される実電流値がより小さな値である状況が一定時間継続されたか否かに基づいて前記モータへの電力供給経路の断線故障を判定する故障判定処理を実行する故障判定部と、
   前記故障判定部で用いられる前記指令値あるいは前記実電流値を位相補償する位相補償制御部と、を備えるモータ制御装置。
2. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
   前記位相補償制御部は、前記モータのインダクタンスおよび抵抗値により演算される位相差を用いて、前記指令値あるいは前記実電流値を位相補償するモータ制御装置。
3. 請求項１または２に記載のモータ制御装置において、
   前記モータの回転軸の回転速度を演算する回転速度演算部を備え、
   前記故障判定部は、前記故障判定処理として、前記指令値がより大きな値に設定されているにも関わらず、前記実電流値がより小さな値であることに加えて、前記回転速度が回転速度閾値以下であることが一定時間継続されたことを条件に、断線故障を判定するモータ制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
   前記故障判定部は、前記故障判定処理として、前記指令値がより大きな値に設定されているにも関わらず、前記実電流値がより小さな値であることに加えて、前記モータに付与される電力の供給源であるバッテリの駆動電圧が適正な電圧値であることが一定時間継続されたことを条件に、断線故障を判定するモータ制御装置。