JP2019054612A

JP2019054612A - モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2019054612A
Application number: JP2017176504A
Authority: JP
Inventors: 友博三浦; Tomohiro Miura
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2017-09-14
Filing date: 2017-09-14
Publication date: 2019-04-04
Anticipated expiration: 2037-09-14
Also published as: JP6944657B2

Abstract

【課題】２系統巻線を有するモータを２系統制御系のインバータで駆動する構成において、一方の制御系のインバータが異常となった場合に、モータ高回転時にも、異常な制御系のインバータのＦＥＴ及びモータリレーのＦＥＴが破壊されないモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】２系統巻線と２系統インバータとの間に、それぞれＦＥＴで成るモータリレー１２２が介挿され、インバータのいずれか一方の異常が検出されたとき、異常が検出された系統のインバータの上段ＦＥＴ及び下段ＦＥＴをＯＦＦすると共に、異常が検出された系統のモータリレーのＦＥＴを全てＯＦＦし、モータ回転数判定部１４０によりモータ回転数が所定回転数以上であることが判定されたときに、異常な系統のインバータの上段ＦＥＴ又は下段ＦＥＴをＯＮすると共に、異常な系統のモータリレーのＦＥＴを全てＯＮする制御機能を具備している。【選択図】図７

Description

本発明は、２系統巻線を有するモータをＦＥＴで成るインバータで駆動制御する２系統制御のモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置に関し、特に２系統制御の一方が異常若しくは故障となって片方制御系でアシスト制御を行っているときに、外力によってモータが高速回転しても過電圧によって、正常系統のインバータ（ＦＥＴ）が破損することを防止するようにしたモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置に関する。

モータ制御装置を搭載し、車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力（アシスト力）を付与する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値（電流指令値）とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御のデューティの調整で行っている。

電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ(Electronic Control Unit)）３０には、電源としてのバッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｓとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、演算された電流指令値に補償等を施した電圧制御値Ｖｒｅｆによってモータ２０に供給する電流を制御する。舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良く、モータ２０に連結された回転センサから得ることもできる。

コントロールユニット３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller Area Network）４０が接続されており、車速ＶｓはＣＡＮ４０から受信することも可能である。また、コントロールユニット３０には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１も接続されている。

このような電動パワーステアリング装置において、コントロールユニット３０は主としてＭＣＵ(Micro Controller Unit)（ＣＰＵ(Central Processing Unit)やＭＰＵ(Micro Processing Unit)等を含む）の制御部で構成されるが、制御部でプログラムにより実行される一般的な機能を示すと、例えば図２に示されるような構成となっている。

図２を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０からの操舵トルクＴｈ及び車速センサ１２からの車速Ｖｓは電流指令値演算部３１に入力され、電流指令値演算部３１は操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｓに基づいてアシストマップ等を用いて電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。演算された電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａで、特性を改善するための補償部３４からの補償信号ＣＭと加算され、加算された電流指令値Ｉｒｅｆ２が電流制限部３３で最大値を制限され、最大値を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、モータ電流検出値Ｉｍと減算される。

減算部３２Ｂでの減算結果Ｉ（＝Ｉｒｅｆｍ−Ｉｍ）はＰＩ制御部３５でＰＩ（Proportional-Integral）制御され、ＰＩ制御された電圧制御値Ｖｒｅｆが変調信号ＣＦと共にＰＷＭ制御部３６に入力されてデューティを演算され、デューティを演算されたＰＷＭ信号でインバータ３７を介してモータ２０をＰＷＭ駆動する。モータ２０のモータ電流値Ｉｍはモータ電流検出手段３８で検出され、減算部３２Ｂに入力されてフィードバックされる。

補償部３４は、検出若しくは推定されたセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を加算部３４４で慣性補償値３４２と加算し、その加算結果に更に加算部３４５で収れん性制御値３４１を加算し、その加算結果を補償信号ＣＭとして加算部３２Ａに入力し、特性改善する。

モータ２０が３相ブラシレスモータの場合、ＰＷＭ制御部３６及びインバータ３７の詳細は例えば図３に示すような構成となっており、ＰＷＭ制御部３６は、電圧制御値Ｖｒｅｆを所定式に従って３相分のＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６を演算するデューティ演算部３６Ａと、ＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６で駆動素子としてのＦＥＴのゲートを駆動すると共に、デッドタイムの補償をしてＯＮ／ＯＦＦするゲート駆動部３６Ｂとで構成されている。デューティ演算部３６Ａには変調信号ＣＦが入力されており、デューティ演算部３６Ａは変調信号ＣＦに同期してＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６を演算する。インバータ３７はＦＥＴの３相ブリッジで構成されており、各ＦＥＴがＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６でＯＮ／ＯＦＦされることによってモータ２０を駆動する。

なお、インバータ３７とモータ２０との間には、アシスト制御停止時等にモータ２０への電流の供給を遮断するためのモータリレー２３が介挿されている。モータリレー２３は、各相に介挿された寄生ダイオード付きのＦＥＴで構成されている。

このような電動パワーステアリング装置では、近年、安全性の面から操舵系の冗長化が要請され、アシスト制御用のモータも２系統モ−タ巻線を有するモータが使用される。例えば図４はスター結線（Ｙ結線）の２系統巻線を有する３相モータを示しており、１系統がＵ相巻線ＵＷ１、Ｖ相巻線ＶＷ１、Ｗ相巻線ＷＷ１で構成され、他の１系統がＵ相巻線ＵＷ２、Ｖ相巻線ＶＷ２、Ｗ相巻線ＷＷ２で構成されている。巻線ＵＷ１〜ＷＷ１及び巻線ＵＷ２〜ＷＷ２に３相電流を流すことによってモータが駆動される。また、図５はデルタ結線（Δ結線）の２系統巻線を有する３相モータを示しており、１系統がＵ相巻線ＵＷ１、Ｖ相巻線ＶＷ１、Ｗ相巻線ＷＷ１で構成され、他の１系統がＵ相巻線ＵＷ２、Ｖ相巻線ＶＷ２、Ｗ相巻線ＷＷ２で構成されている。巻線ＵＷ１〜ＷＷ１及び巻線ＵＷ２〜ＷＷ２に３相電流を流すことによってモータが駆動される。

このような２系統モータ巻線を有するモータのモータ制御装置の構成例は図６に示すようになっており、全体の制御や演算等を行うＭＣＵ２１０ＳがＥＣＵ２００Ｓ内に設けられ、モータ１２０の第１系統の巻線＃１は、ＦＥＴＵ１，Ｖ１，Ｗ１で成るモータリレー１２２Ａを介してインバータ１２１Ａで駆動され、モータ１２０の第２系統の巻線＃２は、ＦＥＴＵ２，Ｖ２，Ｗ２で成るモータリレー１２２Ｂを介してインバータ１２１Ｂで駆動される。インバータ１２１Ａには、逆接保護ＦＥＴ１１Ａ及び電源遮断ＦＥＴ１０Ａで成る電源リレー１２３Ａを介して電源（バッテリ）ＶＲＢ１から電力が供給され、インバータ１２１Ｂには、逆接保護ＦＥＴ１１Ｂ及び電源遮断ＦＥＴ１０Ｂで成る電源リレー１２３Ｂを介して電源ＶＲＢ２（バッテリ）から電力が供給される。インバータ１２１Ａ及び１２１Ｂの各上下段ＦＥＴは、ＭＣＵ２１０Ｓで演算されたＰＷＭデューティ値ＤＳＡ及びＤＳＢでＯＮ／ＯＦＦされ、モータ１２０が駆動制御される。また、電源リレー１２３Ａ及び１２３ＢはＭＣＵ２１０Ｓからの切換信号ＢＬＡ１及びＢＬＢ１によってＯＮ／ＯＦＦされ、モータリレー１２２Ａ及び１２２ＢはＭＣＵ２１０Ｓからの切換信号ＢＬＡ２及びＢＬＢ２によってＯＮ／ＯＦＦされる。なお、図６では異常（故障を含む）検出手段の表示を省略している。

一方の制御系統が異常となり、異常系統の電源リレー、モータリレーをＯＦＦした状態で、片方の制御系でアシスト制御しているとき、走行中にタイヤが縁石等に乗り上げる等の理由から、モータ１２０の回転数が大きくなり、それに従って大きな誘起電圧（逆起電圧）が発生することがある。通常この逆起電圧はバッテリに回生されるのであるが、異常系統は電源リレー、モータリレーがＯＦＦしているため回生ができない。このため、誘起電圧が過電圧になると、回生経路の回路素子であるＦＥＴが破損する恐れがある。

このような電動パワーステアリング装置において、例えば特開２０１３−２１５０４０号公報（特許文献１）では２系統のいずれかのインバータが故障したとき、故障系統のインバータに接続する電源リレーのうち、電源遮断ＦＥＴのみを遮断して電力供給を停止し、外力による回転でモータが発生する誘起電圧によって故障系統の回路素子が破損することを防止するモータ制御装置が開示されている。即ち、第１系統にて故障検出手段がインバータ１２１Ａの故障を検出すると、ＭＣＵ２１０Ｓはインバータ１２１Ａの駆動を停止すると共に、電源遮断ＦＥＴ１０ＡをＯＦＦして逆接保護ＦＥＴ１１ＡをＯＮする。インバータ１２１Ａの駆動が停止した状態で、外力による回転でモータ１２０の第１系統の巻線＃１に発生した誘起電圧は、インバータ１２１Ａから逆接保護ＦＥＴ１１Ａを通り、さらに電源遮断ＦＥＴ１０Ａの寄生ダイオードを通ってバッテリへ回生するようにして、故障系統の回路素子の破損を防止している。

特開２０１３−２１５０４０号公報特開２０１６−１６７９７１号公報

しかしながら、特許文献１の装置では、以下のような問題点がある。逆接保護ＦＥＴ１１ＡのＯＮ操作の場合、回生電流は電源へと回生される。電源回生の場合、バッテリの内部抵抗及びバッテリ-ＥＣＵ間の配線抵抗によって、ＥＣＵの端子間電圧が上昇する可能性がある。バッテリが弱っている等の状況下でバッテリの内部抵抗が大きい場合を考えると、電源電圧は上昇し過ぎる可能性がある。例えば、回生電流を７０［Ａ］と仮定し、配線抵抗+バッテリ内部抵抗が１００ｍΩと仮定すると、電源電圧が７［Ｖ］程度上昇し、正常な電源電圧を１２［Ｖ］としても１９［Ｖ］まで上昇することになる。

一般的に電動パワーステアリングのＥＣＵは、一定の電圧以上では、ＥＣＵは素子保護のためＦＥＴの駆動を停止す制御を行っているので、この様に電源回生により電源電圧が上昇し、ＦＥＴの駆動が停止されてしまうと逆接保護ＦＥＴもＯＦＦとなってしまい、所望のＦＥＴ保護効果が得られないといった問題がある。

また、電源リレーのＦＥＴを過電圧から保護するために、モータ回転数を基に電源リレーＦＥＴを通電して誘起電圧を回生させる経路を設けるモータ制御装置が、特開２０１６−１６７９７１号公報（特許文献２）に開示されている。しかしながら、特許文献２は２系統モータ巻線を有する２系統制御ではなく、２系統の一方が故障した場合の対策を想定したものではない。

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、２系統巻線を有するモータを２系統制御系のインバータで駆動し、２系統制御系とモータとの間にモータリレーが接続されている構成であり、一方の制御系のインバータが異常（故障を含む）となり、電源リレーが遮断状態となった場合に、他方の正常な制御系のインバータでＥＰＳ制御を続けているときに、タイヤが縁石に乗り上げる等の理由からモータに大きな逆起電圧が発生し、停止している異常系統の回路素子であるＦＥＴの破損を防止するため、異常系統の上段ＦＥＴ若しくは下段ＦＥＴとモータリレーをＯＮにして、回生電流経路を形成するモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明は、ＥＣＵで演算された電流指令値に基づくデューティ値により、上段ＦＥＴ及び下段ＦＥＴのブリッジ回路で成る２系統のインバータを介して、２系統モータ巻線を有するモータを駆動制御するモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記２系統巻線と前記２系統の前記インバータとの間に、それぞれＦＥＴで成るモータリレーが介挿されると共に、前記モータの回転数を検出して、前記回転数が所定回転数以上であるか否かを判定するモータ回転数判定部が設けられており、前記インバータのいずれか一方の異常が検出されたとき、前記異常が検出された系統のインバータの上段ＦＥＴ及び下段ＦＥＴをＯＦＦすると共に、記異常が検出された系統のモータリレーのＦＥＴを全てＯＦＦし、前記モータ回転数判定部により前記モータ回転数が前記所定回転数以上であることが判定されたときに、異常な系統のインバータの上段ＦＥＴ又は下段ＦＥＴをＯＮすると共に、前記異常な系統のモータリレーのＦＥＴを全てＯＮする制御機能を具備していることにより達成される。

上記モータ制御装置を搭載し、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された電流指令値により、車両の操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置により上記目的は達成される。

本発明のモータ制御装置によれば、片側制御において、異常系統のモータで発生した逆起電圧を閉回路の回生電流経路の形成によって確実に回生することができるため、ＦＥＴの耐圧を超えて異常系統のＦＥＴの２次的な破損を防止することができる。インバータの下段ＦＥＴ若しくは上段ＦＥＴとモータリレーのＯＮでインバータ内での回生電流経路となるため、電源への回生は行われず、電源電圧の上昇によるＦＥＴの駆動不可というリスクが低減されるというメリットがある。

上記機能を有するモータ制御装置を電動パワーステアリング装置に搭載することにより、信頼性高いＥＣＵを具備した電動パワーステアリング装置を提供できる。

電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。電動パワーステアリング装置の制御系の構成例を示すブロック図である。ＰＷＭ制御部及びインバータの構成例を示す結線図である。２系統巻線（スター結線、Ｙ結線）を有するモータの巻線模式図である。２系統巻線（デルタ結線、Δ結線）を有するモータの巻線模式図である。２系統巻線（スター結線、Ｙ結線）を有するモータの２系統制御の構成例を示す結線図である。本発明の構成作例を示す結線図であるモータ回転数と逆起電圧の特性例を示す特性図である。本発明の動作例を示すフローチャートである電流経路の一例を示す結線図である。本発明の動作を従来例と比較して示す図である。

本発明は冗長系の２系統制御システムを前提としているため、一方の制御系統のインバータが異常となったが、他方の制御系統のインバータは正常という片系統制御の状況を考慮する必要がある。これは、一方のインバータが異常停止状態のまま、他方の正常な制御系統のみでアシスト制御（車両走行）が継続的に行われることを意味する。そして、一方の制御系統が異常停止状態でアシスト制御が継続的に行われている場合、車両の縁石乗り上げ等の過大な外力によって、モータが高速回転することがあり得る。本発明は、このような２系統制御の内の一方の制御系統が異常停止しているときに、過大な外力によってモータが高速回転すると、その異常系統内のＦＥＴが過電圧により破損してしまうので、モータの高速回転を検出したときに、異常系統のＦＥＴを再度ＯＮしてＦＥＴの破損を防止するようにしている。

そのため、モータ回転数がＦＥＴの耐圧近くの所定回転数になったことを判定し、モータ回転数が所定回転数以上となったときに関連するＦＥＴをＯＮして、閉回路の回生電流経路を形成してモータ誘起電圧（逆起電圧）に基づく電流をインバータ内で回生している。

本発明では片側異常時に、異常系統のインバータ及び電源リレー、モータリレーをＯＦＦする。縁石乗り上げ等の高速回転時は、インバータ、モータリレー及び電源リレーがＯＦＦのために異常系統の誘起逆起電圧を回生できない。そのため、異常系統のＦＥＴが破壊されてしまう恐れがある。異常系統のＦＥＴの破壊が問題となる理由は、停止させている系統はモータリレーのＯＦＦによってこのモータを停止させており、逆起電圧によってモータリレーが短絡故障を起こしてしまうと、モータの停止機能が確保できなくなるためである。このため、異常系統のＦＥＴが逆起電圧によって破壊されないようにするため、高速回転時のみ、異常系統のモータリレーとインバータ下段ＦＥＴ若しくは下段ＦＥＴとをＯＮさせ、逆起電圧を回生させる。高速回転時のみに実行するのは、低速回転で同じ動作をさせると電磁ブレーキになってしまうからである。高速回転時に電磁ブレーキが許容されるのは、ＦＥＴが破壊される程の高速回転は、通常の制御では使用されないからである。

以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図７は本発明の実施形態を図６に対応させて示しており、インバータ１２１Ａの異常（故障を含む）を検出する異常検出手段２０１Ａが設けられており、異常検出手段２０１Ａが異常を検出したときに異常検出信号ＡＬＡが出力され、異常検出信号ＡＬＡはＥＣＵ２００内のＭＣＵ２１０に入力される。同様に、インバータ１２１Ｂの異常（故障を含む）を検出する異常検出手段２０１Ｂが設けられており、異常検出手段２０１Ｂが異常を検出したときに異常検出信号ＡＬＢが出力され、異常検出信号ＡＬＢはＭＣＵ２１０に入力される。また、２系統巻線（巻線＃１及び巻線＃２）を有するモータ１２０の出力軸１２０Ｓには、レゾルバ等のモータ回転センサ１３０が設けられており、モータ回転センサ１３０からのモータ回転数ｒｐｍはモータ回転数判定部１４０に入力される。モータ回転数判定部１４０はモータ回転数ｒｐｍを設定された所定回転数ｒｐｍ１と比較し、モータ回転数ｒｐｍが所定回転数ｒｐｍ１以上となったときに、回転数判定信号ＲＶを出力する。回転数判定信号ＲＶはＭＣＵ２１０に入力される。

モータ回転数ｒｐｍとモータ１２０の誘起電圧（逆起電圧）ＥＭＦの関係は、例えば図８に示すような特性であるので、ＦＥＴを破損する寸前の逆起電圧ＥＭＦ１に対応するモータ回転数ｒｐｍ１を所定回転数とする。図８では、ＦＥＴを破損する逆起電圧がＥＭＦ２となっており、逆起電圧がＥＭＦ２より小さい逆起電圧に対応するモータ回転数を所定回転数ｒｐｍ１として設定する。

ＭＣＵ２１０は、モータ回転数判定部１４０からｒｐｍ１以上の回転数判定信号ＲＶが入力されたときに、例えば第１系統が異常のときは、切換信号ＢＬＡ１による電源リレー１２３Ａの電源遮断ＦＥＴ１０Ａ及び逆接保護ＦＥＴ１１ＡのＯＦＦを継続し、切換信号ＢＬＡ２によりモータリレー１２２ＡのＦＥＴＵ１〜Ｗ１をＯＮすると共に、切換信号ＭＲＡによりインバータ１２１Ａの下段ＦＥＴ４Ａ〜６ＡをＯＮする。また、第２系統が異常のときは、切換信号ＢＬＢ１による電源リレー１２３Ｂの電源遮断ＦＥＴ１０Ｂ及び逆接保護ＦＥＴ１１ＢのＯＦＦを継続し、切換信号ＢＬＢ２によりモータリレー１２２ＢのＦＥＴＵ２〜Ｗ２をＯＮすると共に、切換信号ＭＲＢによりインバータ１２１Ｂの下段ＦＥＴ４Ｂ〜６ＢをＯＮする。

このような構成において、本発明の動作例を図９のフローチャートを参照して説明する。

動作がスタートすると操舵トルクＴｈ及び車速ＶｓがＥＣＵ２００内のＭＣＵ２１０に入力され（ステップＳ１０）、ＭＣＵ２１０は操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｓに基づいて電流指令値を演算すると共に、電流指令値からＰＷＭ制御のデューティ値ＤＳＡ及びＤＳＢを演算する（ステップＳ１１）。演算されたデューティ値ＤＳＡ及びＤＳＢに基づいて２系統巻線を有するモータ１２０が駆動されてアシスト制御が行われ（ステップＳ１２）、異常検出手段２０１Ａ又は２０１Ｂがインバータ１２１Ａ又は１２１Ｂの異常を検出するまで上記動作が繰り返される（ステップＳ１３）。

そして、異常検出手段２０１Ａ又は２０１Ｂがインバータ１２１Ａ又は１２１Ｂの異常を検出すると（ステップＳ１３）、正常系統のＦＥＴはそのままで、異常系統のＦＥＴをＯＦＦにする（ステップＳ２０）。

例えば第１系統の異常検出手段２０１Ａがインバータ１２１Ａの異常を検出したとすると、異常検出手段２０１Ａからの異常検出信号ＡＬＡがＭＣＵ２１０に入力されるので、ＭＣＵ２１０は第１系統が異常になったことを把握し、切換信号ＢＬＡ１で電源リレー１２３Ａの電源遮断ＦＥＴ１０Ａ及び逆接保護ＦＥＴ１１ＡをＯＦＦすると共に、切換信号ＢＬＡ２でモータリレー１２２Ａの全てのＦＥＴＵ１，Ｖ１，Ｗ１をＯＦＦする。これにより異常となった第１系統の駆動は停止される。同様に、第２系統の異常検出手段２０１Ｂがインバータ１２１Ｂの異常を検出した場合には、ＭＣＵ２１０は切換信号ＢＬＢ１で電源リレー１２３Ｂの電源遮断ＦＥＴ１０Ｂ及び逆接保護ＦＥＴ１１ＢをＯＦＦすると共に、切換信号ＢＬＢ２でモータリレー１２２Ｂの全てのＦＥＴＵ２，Ｖ２，Ｗ２をＯＦＦする。

異常が検出されるとモータ回転数判定部１４０はモータ１２０のモータ回転数ｒｐｍを監視し（ステップＳ２１）、モータ回転数ｒｐｍが設定されている所定回転数ｒｐｍ１以上となったときに回転数判定信号ＲＶを出力し（ステップＳ２２）、回転数判定信号ＲＶはＭＣＵ２１０に入力される。これにより、ＭＣＵ２１０は異常な系統のインバータの下段ＦＥＴ及びモータリレーの全てのＦＥＴをＯＮする（ステップＳ２３）。例えば第１系統が異常で、第２系統が正常な場合には、インバータ１２１Ａの下段ＦＥＴ４Ａ，５Ａ，６Ａを切換信号ＭＲＡによりＯＮにすると共に、切換信号ＢＬＡ２によりモータリレー１２２Ａの全てのＦＥＴＵ１，Ｖ１，Ｗ１をＯＮする。

下段ＦＥＴ４Ａ，５Ａ，６ＡのＯＮは、切換信号ＭＲＡに代えて、デューティ値ＤＳＡを下段ＦＥＴが１００％ＯＮとなる値に設定することでも可能である。

これにより、例えば図１０に示すように、巻線＃１の巻線ＵＷ１からの電流Ｉ_１は、モータリレー１２２ＡのＦＥＴＵ１を経て流れ（電流Ｉ_２）、ＦＥＴＵ１からの電流Ｉ_３はインバータ１２１Ａの下段ＦＥＴ４Ａに入力される。そして、ＦＥＴ４Ａからの電流Ｉ_４は電流Ｉ_５及びＩ_１０に分流され、電流Ｉ_５はインバータ１２１Ａの下段ＦＥＴ５Ａに入力され、その出力電流Ｉ_６がモータリレー１２２ＡのＦＥＴＶ１を経て流れ（電流Ｉ_７）、巻線＃１の巻線ＶＷ１に電流Ｉ_８として流れる。また、分流された電流Ｉ_１０はインバータ１２１Ａの下段ＦＥＴ６Ａに入力され、その出力電流Ｉ_１１がモータリレー１２２ＡのＦＥＴＷ１を経て流れ（電流Ｉ_１２）、巻線＃１の巻線ＷＷ１に電流Ｉ_１３として流れる。その結果、Ｉ_１＝Ｉ_８＋Ｉ_１３となる。このように外力で発生された電流は、モータ１２０、モータリレー１２２Ａ、インバータ１２１Ａの下段ＦＥＴの間で閉回路を形成して回生される。

なお、上述ではインバータ１２１Ａの下段ＦＥＴ４Ａ〜６ＡをＯＮして閉回路の回生電流経路を形成する例を説明しているが、インバータ１２１Ａの上段ＦＥＴ１Ａ〜３ＡをＯＮして閉回路の回生電流経路を形成することも可能である。また、モータ１２０がデルタ結線の２系統巻線を有する場合も、全く同様な閉回路の回生電流経路を形成することができる。

上述のように閉回路の回生電流経路が形成されるため、ＦＥＴのソース（Ｓ）−ドレイン（Ｄ）間の電圧は略０［Ｖ］となり、ＦＥＴの耐圧を超えることがなくなる。外力が低下し、モータ回転数ｒｐｍが所定回転数ｒｐｍ１より小さくなると（ステップＳ２４）、回生電力によるＦＥＴの破損の可能性がない状態となるので、再度異常系統のＦＥＴをＯＦＦとし（ステップＳ２５）、正常系統のＦＥＴによりアシスト制御を継続する。

本発明の動作と特許文献１及び特許文献２を比較すると図１１に示すようになっており、図１１は第１系統に異常が発生した場合を示している。本発明は２系統システムを前提としており、正常時にはモータリレー１２２ＡのＦＥＴＵ１，Ｖ１，Ｗ１はＯＮ、電源リレー１２３Ａの電源遮断ＦＥＴ１０Ａ及び逆接保護ＦＥＴ１１ＡはＯＮであり、インバータ１２１ＡのＦＥＴ１Ａ〜６Ａはデューティ値に従ってＯＮ／ＯＦＦ制御されている。そして本発明は、片系統のインバータが異常（例えば第１系統）で、他系統（例えば第２系統）は正常という状況を考慮しており、片系統（本例では第１系統）が異常停止しているときに、過大な外力によってモータが高速回転すると、その異常系統内のＦＥＴが逆起電圧の過電圧により破壊されてしまうので、モータ１２０の高速回転を検出したときに、異常系統（本例では第１系統）のＦＥＴ（本例ではＦＥＴ４Ａ〜６Ａ）を再度ＯＮしてＦＥＴの故障を防ぐようにしている。

これに対して、特許文献１も２系統制御であるがモータリレーを開示していないと共に、モータ回転数の監視については全く言及していない。本発明の電源リレー１２３Ａの逆接保護ＦＥＴ１１Ａに相当するＦＥＴをＯＮしている。そして、インバータについては上下段の全てのＦＥＴをＯＦＦしている。また、特許文献２は単一系統のインバータを前提としている。異常が発生したときに、モータ回転数が高い状態でモータリレーのＦＥＴがＯＦＦしてしまうと回生電流を流すことができず、ＦＥＴが破壊してしまう。これを防ぐため、回転数を監視してモータ回転数が下がった時点でＯＦＦするようにしているが、故障発生時点にのみ言及しており、本発明のように故障発生後に、正常系統によるアシスト継続中に、モータが外力で回されることで、ＦＥＴが破損するという事象を想定していない。

上述ではＥＣＵ内の１個のＭＣＵで２系統を駆動制御しているが、系統毎に別個のＭＣＵを設けても良い。

１ハンドル
２コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
１０トルクセンサ
１２車速センサ
１３バッテリ
２０、１２０モータ
２３、１２２、１２２Ａ、１２２Ｂモータリレー
３０，２００、２００Ｓコントロールユニット（ＥＣＵ）
３７、１２１Ａ、１２１Ｂインバータ
２１０、２１０ＳＭＣＵ
１２０Ｓモータ出力軸
１３０モータ回転センサ
１４０モータ回転数判定部
２０１Ａ，２０１Ｂ異常検出手段

Claims

ＥＣＵで演算された電流指令値に基づくデューティ値により、上段ＦＥＴ及び下段ＦＥＴのブリッジ回路で成る２系統のインバータを介して、２系統モータ巻線を有するモータを駆動制御するモータ制御装置において、
前記２系統巻線と前記２系統の前記インバータとの間に、それぞれＦＥＴで成るモータリレーが介挿されると共に、前記モータの回転数を検出して、前記回転数が所定回転数以上であるか否かを判定するモータ回転数判定部が設けられており、
前記インバータのいずれか一方の異常が検出されたとき、前記異常が検出された系統のインバータの上段ＦＥＴ及び下段ＦＥＴをＯＦＦすると共に、前記異常が検出された系統のモータリレーのＦＥＴを全てＯＦＦし、前記モータ回転数判定部により前記モータ回転数が前記所定回転数以上であることが判定されたときに、異常な系統のインバータの上段ＦＥＴ又は下段ＦＥＴをＯＮすると共に、前記異常な系統のモータリレーのＦＥＴを全てＯＮする制御機能を具備していることを特徴とするモータ制御装置。
前記２系統のインバータには、それぞれＦＥＴの寄生ダイオード付きの電源遮断用ＦＥＴ及び逆接保護ＦＥＴで成る電源リレーが接続されており、前記電源リレーを介して電源から前記２系統のインバータに電力が供給されている請求項１に記載のモータ制御装置。
前記異常が検出されたときに、前記制御機能が、前記異常が検出された系統の電源リレーをＯＦＦするようになっている請求項２に記載のモータ制御装置。
前記制御機能がＭＣＵによって実行される請求項１乃至３のいずれかに記載のモータ制御装置。
前記モータがスター結線の２系統巻線である請求項１乃至４のいずれかに記載のモータ制御装置。
前記モータがデルタ結線の２系統巻線である請求項１乃至４のいずれかに記載のモータ制御装置。
請求項１乃至６のいずれかに記載のモータ制御装置を搭載した電動パワーステアリング装置。