JP3812739B2 - モータ異常検出装置及び電動パワーステアリング制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ブラシレスモータの異常検出に用いられるモータ異常検出装置及びそのモータ異常検出装置を備えた電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ブラシレスモータは、電動パワーステアリング装置等に用いられている。この電動パワーステアリング装置等においては、操舵アシストトルクの異常、すなわちブラシレスモータの出力トルクが異常となるのを防ぐ為、常にモータ動力線の断線等の故障検出を行う必要がある。
【０００３】
ブラシレスモータ制御装置は、指令トルクに基づくｄｑ軸目標電流の演算、モータの各相の電流検出（例えば、ｕ相、ｖ相、ｗ相）、電流のｄｑ変換、電流偏差演算、指令電圧値演算、ｄｑ逆変換、ＰＷＭ制御パターン出力の各演算を行うようになっている。検出された各相電流が三相−二相変換（ｄｑ変換）され、そのｄ軸成分とｑ軸成分とが、各軸の目標電流に等しくなるよう電流がフィードバック制御されている。
【０００４】
電流のｄ軸成分は無効電流を意味し、ｑ軸成分はモータが同期モータであり励磁磁界の大きさが一定である場合には、モータのトルクに比例する。従って、一般的に、電流のフィードバック制御は、同期モータの場合には、検出された電流のｄ軸成分が零となり、ｑ軸成分が出力トルクの目標値に等しくなるように制御される。
【０００５】
例えば、特開２０００−１８４７７２号公報に開示されている装置においては、ブラシレスモータのｄ軸に電流を流すことにより異常判定を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した装置ではモータの異常検出を行う為に、通常、０に制御されるｄ軸電流を流すため効率が低下する。また、効率低下を避ける為に、一定時間間隔で異常検出処理を行うと、異常検出に遅れが生じる。
【０００７】
この発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、異常検出のために特別な電流を流すことなく、通常の制御状態でモータの異常検出を行うことができるモータ異常検出装置及びそのモータ異常検出装置を備えた電動パワーステアリング装置を得ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るモータ異常検出装置は、界磁電流の方向をｄ軸方向、このｄ軸と直交する方向をｑ軸方向に持つ二相回転磁束座標系で記述されるベクトル制御によりモータ制御を行うモータ制御装置において、モータへ印加する目標印加電圧に基づいてモータの異常判定を行う異常検出部を備えるものである。
【０００９】
また、前記モータ異常検出部は、前記モータへの目標印加電圧のｄ軸目標電圧とｑ軸目標電圧の二乗和に基づいてモータの異常検出を行うものである。
【００１０】
また、前記モータ異常検出部は、ｄ軸目標電圧とｑ軸目標電圧の二乗和が予め定めた所定値以上の時に異常と判断するものである。
【００１１】
また、前記モータ異常検出部は、ｄ軸目標電圧とｑ軸目標電圧の合成電圧ベクトルが、電圧制限円上の動作点となった時に異常と判断するものである。
【００１２】
また、前記モータ異常検出部は、前記モータへの目標印加電圧のうちｄ軸目標電圧に基づいてモータの異常判定を行うものである。
【００１３】
また、前記モータ異常検出部は、前記ｄ軸目標電圧が予め定めた所定範囲外の時に異常と判断するものである。
【００１４】
また、前記モータ異常検出部は、前記ｄ軸目標電圧が飽和したときに異常と判断するものである。
【００１５】
また、前記モータ異常検出部は、前記ｄ軸目標電圧と次式に示すｄ軸電機子電圧Ｖｄ
【数３】
（なお、Ｒ：電機子抵抗、Ｉｄ：ｄ軸電機子電流、ωｅ：電気角速度、Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス、Ｉｑ：ｑ軸電機子電流である）
との偏差が所定値以上のとき異常と判断するものである。
【００１６】
また、前記モータ異常検出部は、前記モータへの目標印加電圧のうちｑ軸目標電圧に基づいてモータの異常判定を行うものである。
【００１７】
また、前記モータ異常検出部は、前記ｑ軸目標電圧が予め定めた所定範囲外の時に異常と判断するものである。
【００１８】
また、前記モータ異常検出部は、前記ｑ軸目標電圧が飽和したときに異常と判断するものである。
【００１９】
また、前記モータ異常検出部は、前記ｑ軸目標電圧と次式に示すｑ軸電機子電圧Ｖｑ
【数４】
（なお、ωｅ：電気角速度、Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス、Ｉｄ：ｄ軸電機子電流、Ｒ：電機子抵抗、Ｉｑ：ｑ軸電機子電流、Φａ：√（３／２）・Φ’ａ、Φ’ａ：電機子巻線鎖交磁束最大値である）
との偏差が所定値以上のとき異常と判断するものである。
【００２０】
また、モータの角速度を検出する手段をさらに備え、前記モータ異常検出部は、モータの角速度が所定回転数以下の場合のみ異常判定を行うものである。
【００２１】
また、前記モータ異常検出部は、前記モータの角速度に代わり、舵角速度を用いるものである。
【００２２】
さらに、この発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、前述した各種形態のモータ異常検出装置を備えるものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るモータ異常検出装置が適用される電動パワーステアリング制御装置を示す構成図である。図１に示すように、操舵アシストトルクを発生するモータ５は、減速ギア４を介してステアリングシャフト２の一端に接続されており、ステアリングシャフト２の他端にはステアリングホイール１が接続されている。また、ステアリングシャフト２には、ステアリングホイール１の操舵トルクを検出するトルクセンサ３が接続されている。
【００２４】
コントローラ１００は、トルクセンサ３のトルク検出値と車速センサ６の車速検出値とに基づいて操舵アシストトルクを決定し、モータ５を駆動することにより、ステアリングホイール１の操舵をアシストする。なお、図１において、７はバッテリ、８はイグニッションスイッチを示す。
【００２５】
次に、図２は、実施の形態１に係る電動パワーステアリング制御装置の操舵アシストモータとして永久磁石ブラシレスモータ（以下ＰＭブラシレスモータ）を用いた制御ブロックの例を機能的に示している。図中、１００は、図１に示すコントローラ１００に対応するもので、操舵補助制御を行うマイクロコンピュータでなり、このマイクロコンピュータ１００内にはそのソフトウェア構成を機能ブロックで表してある。図２において、マイクロコンピュータ１００は、ｑ軸目標電流演算部１００ａと、ｄ軸目標電流設定部１００ｂと、位置演算部１００ｃと、ｄｑ変換部１００ｄと、電流制御部１００ｅと、ｄｑ逆変換部１００ｆと、角速度演算部１００ｇと、モータ異常検出部１００ｈとを備える。
【００２６】
ｑ軸目標電流演算部１００ａは、操舵トルクを検出するトルクセンサ３のトルク検出信号および車速を検出する車速センサ６の車速検出信号に基づき所定の演算を行ってＰＭブラシレスモータ５を駆動するためのｑ軸目標電流値Ｉｑ＊を決定し、決定したｑ軸目標電流値を電流制御部１００ｅに供給する。
【００２７】
ｄ軸目標電流設定部１００ｂは、ｄ軸目標電流Ｉｄ＊を０として電流制御部１００ｅに供給する。
【００２８】
位置演算部１００ｃは、位置センサ１０３の位置検出信号に基づき、電気角θを演算により求め、前記電気角θを角速度演算部１００ｇとｄｑ変換部１００ｄとｄｑ逆変換部１００ｆとにそれぞれ供給する。
【００２９】
角速度演算部１００ｇは、電気角θに基づき、モータ電気角速度ωｅを演算により求め、モータ異常検出部１００ｈに供給する。
【００３０】
ｄｑ変換部１００ｄは、電流センサ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃにより検出した相電流値（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）と前記電気角θとに基づき下式（１）を用いることにより三相−二相変換（ｄｑ変換）を行い、変換後のｄｑ軸電流（Ｉｄ、Ｉｑ）を電流制御部１００ｅに供給する。
【００３１】
【数５】
【００３２】
電流制御部１００ｅは、ｄｑ軸目標電流（Ｉｄ＊、Ｉｑ＊）と検出したｄｑ軸電流（Ｉｄ、Ｉｑ）との偏差に基づきＰＩ制御を行い、ｄｑ軸目標印加電圧（Ｖｄ＊、Ｖｑ＊）を生成する。
【００３３】
ｄｑ逆変換部１００ｆは、ｄｑ軸目標印加電圧（Ｖｄ＊、Ｖｑ＊）と前記電気角θとに基づき下式（２）を用いることにより二相−三相変換（ｄｑ逆変換）を行い三相目標印加電圧（Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊）を駆動部１０１に供給する。
【数６】
【００３４】
次に、モータの異常検出方法について説明する。ｄ−ｑ座標で表したモータ５の回路方程式（式（３））は公知である。ただし、Ｖｄ：ｄ軸電機子電圧、Ｖｑ：ｑ軸電機子電圧、Ｒ：電機子抵抗、Φａ：√（３／２）・Φ’ａ、Φ’ａ：電機子巻線鎖交磁束最大値、ｐ：微分演算子（ｄ／ｄｔ）、Ｉｄ：ｄ軸電機子電流、 Ｉｑ：ｑ軸電機子電流、ωｅ：電気角速度、Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス、Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス。
【数７】
【００３５】
ここで、図３は、式（３）のベクトル図である。所定回転数以下では、図３（ａ）のベクトル図に示すように、ｄ軸電機子電圧Ｖｄとｑ軸電機子電圧Ｖｑの合成電圧ベクトルＶａは電圧制限円内の動作点となる。
【００３６】
また、図３（ａ）の状態からモータ角速度が増加すると、図３（ｂ）のベクトル図に示すように、合成電圧ベクトルＶａは電圧制限円上の動作点となる。
【００３７】
さらに、図３（ｂ）の状態からモータ角速度が増加すると、図３（ｃ）のベクトル図に示すように、ｑ軸電流が減少（モータ出力トルクが減少）し、合成電圧ベクトルＶａは電圧制限円上の動作点となる。
【００３８】
電動パワーステアリング制御装置において、モータ５は減速ギア４を介してステアリングホイール１に直結されている為、モータ５の回転はそのほとんどが停止ないし低速回転であり、合成電圧ベクトルＶａは電圧制限円内の動作点となる。ただし、緊急回避動作等の急操舵時には、モータ５は無負荷回転数以上にまで外力により回される為、合成電圧ベクトルＶａは電圧制限円上の動作点となる。
【００３９】
よって、電動パワーステアリング制御装置においては、所定のモータ角速度以下において、ｄ軸電機子電圧Ｖｄとｑ軸電機子電圧Ｖｑの合成電圧ベクトルＶａが電圧制限円上の動作点となるか否か判定することにより、正確に異常検出することが出来る。
【００４０】
ここで、電動パワーステアリング制御装置では、モータ５の回転はそのほとんどが停止ないし低速回転であることから、所定のモータ角速度以下でのみ異常判定を行うように構成した場合でも、緊急回避動作等の急操舵時を除く通常の操舵状態において常時異常検出することが出来る。
【００４１】
本実施の形態１においては、所定のモータ角速度以下において、合成電圧ベクトルＶａの大きさが所定電圧未満であるか否かにより異常判定を行う。
【００４２】
図４は、モータ異常検出部１００ｈで行われる処理を説明するためのフローチャートである。ステップＳ１０は、電流制御部１００ｅの出力であるｄ軸目標電圧Ｖｄ＊とｑ軸目標電圧Ｖｑ＊と角速度演算部１００ｇの出力であるモータ電気角速度ωｅを読み込みステップＳ１１の処理に進む。ステップＳ１１は、ｄ-ｑ軸目標電圧の二乗和Ｖａ＊を演算により求め、ステップＳ１２の処理に進む。ステップＳ１２は、モータ電気角速度ωｅが予め定めた所定回転数未満か否か判断し、所定回転数未満の場合にはステップＳ１３の処理に進み、所定回転数以上の場合にはステップＳ１０の処理に戻る。
【００４３】
ステップＳ１３は、ｄ-ｑ軸目標電圧の二乗和Ｖａ＊が予め定めた所定値以上か否か判断し、所定値以上の場合には異常タイマをカウントアップし（ステップＳ１４）、所定値未満の場合には異常タイマをリセットする（ステップＳ１５）。
【００４４】
次に、異常状態が所定時間継続しているか、即ち異常タイマのカウント値が所定値となったか否かの判断を行い（ステップＳ１６）、異常タイマのカウント値が所定値に達していない場合にはステップＳ１０に戻る。
【００４５】
ステップＳ１０〜ステップＳ１６の処理を繰り返すことにより、ステップＳ１６において、異常状態が所定時間継続している、即ち異常タイマのカウント値が所定値となったと判断した場合には、異常があるとしてブラシレスモータの制御を中止する（ステップＳ１７）。
【００４６】
以上の如き構成の電動パワーステアリング制御装置では、モータ異常検出部１００ｈを設けたので、モータ動力線の断線、駆動部１０１の故障、電流センサ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの故障等の異常を通常の制御状態で検出することが出来る。
【００４７】
また、所定のモータ電気角速度以下でのみ異常判定を行うので、電動パワーステアリング制御装置のように正常な動作状態においてｄ-ｑ軸合成電圧ベクトルＶａが電圧制限円上の動作点を取りうる場合において、誤判定を防止できる。
【００４８】
なお、上記の実施の形態１においては、ｄ-ｑ軸目標電圧の二乗和Ｖａ＊が予め定めた所定値以上の場合に異常と判断するよう構成されているが、ｄ-ｑ軸目標電圧の合成電圧ベクトルが電圧制限円上の動作点になったとき異常と判断しても良い。
【００４９】
本実施の形態１においては、電動パワーステアリング制御装置のモータ異常検出について説明したが、電動パワーステアリング制御装置以外のモータの異常検出に用いることも可能である。
【００５０】
正常時、ｄ-ｑ軸電圧の合成電圧ベクトルが電圧制限円上の動作点となり得ないシステムのモータ異常検出に用いる場合には、モータ角速度によらず常時異常検出が可能である。
【００５１】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２の電動パワーステアリング制御装置について、図面を参照しながら説明する。実施の形態２は、モータ異常検出部１００ｈにより、電流制御部１００ｅの出力であるｄ軸目標電圧Ｖｄ＊に基づいてモータの異常判定を行うものである。
【００５２】
図５は、実施の形態２に係る電動パワーステアリング制御装置の操舵アシストモータとしてＰＭブラシレスモータを用いた例を機能的に示している。図５において、図２に示す実施の形態１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、９は舵角センサ、１００ｉは舵角センサ９により検出した舵角から舵角速度ωを演算してモータ異常検出部１００ｈに供給する舵角速度演算部である。
【００５３】
ここで、式（３）より、Ｉｄ＝０に制御されている場合のｄ軸電機子電圧は、式（４）で表される。
【数８】
【００５４】
図６は、モータ異常検出部１００ｈで行われる処理を説明するためのフローチャートである。ステップＳ２０は、電流制御部１００ｅの出力であるｄ軸目標電圧Ｖｄ＊と舵角速度演算部１００ｉの出力である舵角速度ωを読み込みステップＳ２１の処理に進む。ステップＳ２１は、舵角速度ωが予め定めた所定回転数未満か否か判断し、所定回転数未満の場合にはステップＳ２２の処理に進み、所定回転数以上の場合にはステップＳ２０の処理に戻る。
【００５５】
ステップＳ２２は、ｄ軸目標電圧Ｖｄ＊が予め定めた所定範囲外か否か判断し、所定範囲外の場合には異常タイマをカウントアップし（ステップＳ２３）、所定範囲内の場合には異常タイマをリセットする（ステップＳ２４）。ここで、前記予め定めた所定範囲は、誤検出防止の為、舵角速度ωが前記所定回転数未満の条件下で式（４）により求まるＶｄが取りうる電圧範囲よりも広い範囲として与える。
【００５６】
次に、異常状態が所定時間継続しているか、即ち異常タイマのカウント値が所定値となったか否かの判断を行い（ステップＳ２５）、異常タイマのカウント値が所定値に達していない場合にはステップＳ２０に戻る。
【００５７】
ステップＳ２０〜ステップＳ２５の処理を繰り返すことにより、ステップＳ２５において、異常状態が所定時間継続している、即ち異常タイマのカウント値が所定値となったと判断した場合には、異常があるとしてブラシレスモータの制御を中止する（ステップＳ２６）。
【００５８】
以上の如き構成の電動パワーステアリング制御装置では、モータ異常検出部１００ｈを設けたので、モータ動力線の断線、駆動部１０１の故障、電流センサ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの故障等の異常を常時検出することが出来る。
【００５９】
また、所定の舵角速度以下でのみ異常判定を行うので、電動パワーステアリング制御装置のように外力によりモータが無負荷回転数以上に回されるような特殊な場合において、誤検出を防止できる。
【００６０】
なお、上述の実施の形態２においては、ｄ軸目標電圧Ｖｄ＊が予め定めた所定範囲外のとき異常タイマをカウントアップする処理を行っているが、ｄ軸目標電圧Ｖｄ＊が飽和したとき異常タイマをカウントアップするように構成しても良い。
【００６１】
本実施の形態２においては、電動パワーステアリング制御装置のモータ異常検出について説明したが、電動パワーステアリング制御装置以外のモータの異常検出に用いることも可能である。
【００６２】
実施の形態３．
この発明の第３の実施の形態の電動パワーステアリング制御装置について、図面を参照しながら説明する。実施の形態３は、モータ異常検出部１００ｈにより、電流制御部１００ｅの出力であるｄ軸目標電圧Ｖｄ＊とモータ電気角速度ωｅとｑ軸電流Ｉｑから式（４）により求まるｄ軸電機子電圧Ｖｄとの偏差が所定値以上のとき異常と判断するものである。
【００６３】
図７は、実施の形態３に係る電動パワーステアリング制御装置の操舵アシストモータとしてＰＭブラシレスモータを用いた例を機能的に示している。
【００６４】
図８は、モータ異常検出部１００ｈで行われる処理を説明するためのフローチャートである。ステップＳ３０は、電流制御部１００ｅの出力であるｄ軸目標電圧Ｖｄ＊と角速度演算部１００ｇの出力であるモータ電気角速度ωｅとｄｑ変換部１００ｄの出力であるｑ軸電流Ｉｑとを読み込みステップＳ３１の処理に進む。
【００６５】
ステップＳ３１は、式（４）を満たすｄ軸電機子電圧Ｖｄを演算により求める。
【００６６】
ステップＳ３２は、電流制御部１００ｅの出力であるｄ軸目標電圧Ｖｄ＊とステップＳ３１で求めたｄ軸電機子電圧Ｖｄとの偏差ΔＶｄを求める。
【００６７】
ステップＳ３３は、偏差ΔＶｄの絶対値|ΔＶｄ|が判定閾値よりも大きいか否かの判断を行い、大きい場合には異常タイマをカウントアップし（ステップＳ３４）、小さい場合には異常タイマをリセットする（ステップＳ３５）。
【００６８】
次に、異常状態が所定時間継続しているか、即ち異常タイマのカウント値が所定値となったか否かの判断を行い（ステップＳ３６）、異常タイマのカウント値が所定値に達していない場合にはステップＳ３０に戻る。
【００６９】
ステップＳ３０〜ステップＳ３６の処理を繰り返すことにより、ステップＳ３６において異常状態が所定時間継続している、即ち異常タイマのカウント値が所定値となったと判断した場合には、異常があるとしてブラシレスモータの制御を中止する（ステップＳ３７）。
【００７０】
以上の如き構成の電動パワーステアリング制御装置では、モータ異常検出部１００ｈを設けたので、モータ動力線の断線、駆動部１０１の故障、電流センサ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの故障等の異常を常時検出することが出来る。
【００７１】
本実施の形態３においては、電動パワーステアリング制御装置のモータ異常検出について説明したが、電動パワーステアリング制御装置以外のモータの異常検出に用いることも可能である。
【００７２】
なお、この実施の形態３では、モータ異常検出部１００ｈにより、電流制御部１００ｅの出力であるｄ軸目標電圧Ｖｄ＊と式（４）により求まるｄ軸電機子電圧Ｖｄとの偏差が所定値以上のとき異常と判断するものであるが、式（３）からｄ軸電機子電流Ｉｄも考慮して下式（５）に示すｄ軸電機子電圧Ｖｄを求め、ｄ軸目標電圧Ｖｄ＊との偏差が所定値以上のとき異常と判断するようにしてもよく、より精度の高い異常判断を行うことができる。
【数９】
（なお、Ｒ：電機子抵抗、Ｉｄ：ｄ軸電機子電流、ωｅ：電気角速度、Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス、Ｉｑ：ｑ軸電機子電流である）
この場合、図７に示すモータ異常検出部１００ｈは、ｄｑ変換部１００ｄからｄ軸電流Ｉｄも入力する必要がある。
【００７３】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４の電動パワーステアリング制御装置について、図面を参照しながら説明する。実施の形態４は、モータ異常検出部１００ｈにより、電流制御部１００ｅの出力であるｑ軸目標電圧Ｖｑ＊に基づいてモータの異常判定を行うものである。
【００７４】
図９は、実施の形態４に係る電動パワーステアリング制御装置の操舵アシストモータとしてＰＭブラシレスモータを用いた例を機能的に示している。
【００７５】
ここで、式（３）より、Ｉｄ＝０に制御されている場合のｑ軸電機子電圧Ｖｑは式（６）で表される。
【数１０】
【００７６】
図１０は、モータ異常検出部１００ｈで行われる処理を説明するためのフローチャートである。ステップＳ４０は、電流制御部１００ｅの出力であるｑ軸目標電圧Ｖｑ＊と角速度演算部１００ｇの出力であるモータ電気角速度ωｅを読み込みステップＳ４１の処理に進む。ステップＳ４１は、モータ電気角速度が予め定めた所定回転数未満か否か判断し、所定回転数未満の場合にはステップＳ４２の処理に進み、所定回転数以上の場合にはステップＳ４０の処理に戻る。
【００７７】
ステップＳ４２は、ｑ軸目標電圧Ｖｑ＊が予め定めた所定範囲外か否か判断し、所定範囲外の場合には異常タイマをカウントアップし（ステップＳ４３）、所定範囲内の場合には異常タイマをリセットする（ステップＳ４４）。ここで、前記予め定めた所定範囲は、誤検出防止の為、モータ電気角速度ωｅが前記所定回転数未満の条件下で式（５）により求まるＶｑが取りうる電圧範囲よりも広い範囲として与える。
【００７８】
次に、異常状態が所定時間継続しているか、即ち異常タイマのカウント値が所定値となったか否かの判断を行い（ステップＳ４５）、異常タイマのカウント値が所定値に達していない場合にはステップＳ４０に戻る。
【００７９】
ステップＳ４０〜ステップＳ４５の処理を繰り返すことにより、ステップＳ４５において異常状態が所定時間継続している、即ち異常タイマのカウント値が所定値となったと判断した場合には、異常があるとしてブラシレスモータの制御を中止する（ステップＳ４６）。
【００８０】
以上の如き構成の電動パワーステアリング制御装置では、モータ異常検出部１００ｈを設けたので、モータ動力線の断線、駆動部１０１の故障、電流センサ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの故障等の異常を常時検出することが出来る。
【００８１】
また、所定のモータ電気角速度以下でのみ異常判定を行うので、誤検出を防止できる。
【００８２】
なお、上述の実施の形態４においては、ｑ軸目標電圧Ｖｑ＊が予め定めた所定範囲外のとき異常タイマをカウントアップする処理を行っているが、ｑ軸目標電圧Ｖｑ＊が飽和したとき異常タイマをカウントアップするように構成しても良い。
【００８３】
本実施の形態４においては、電動パワーステアリング制御装置のモータ異常検出について説明したが、電動パワーステアリング制御装置以外のモータの異常検出に用いることも可能である。
【００８４】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５の電動パワーステアリング制御装置について、図面を参照しながら説明する。実施の形態５は、モータ異常検出部１００ｈにより、ｑ軸目標電圧Ｖｑ＊と、モータ電気角速度ωｅとｑ軸電流Ｉｑから式（６）により求まるｑ軸電圧Ｖｑとの偏差が所定値以上のとき異常と判断するものである。
【００８５】
図１１は、実施の形態５に係る電動パワーステアリング制御装置の操舵アシストモータとしてＰＭブラシレスモータを用いた例を機能的に示している。
【００８６】
図１２は、モータ異常検出部１００ｈで行われる処理を説明するためのフローチャートである。ステップＳ５０は、電流制御部１００ｅの出力であるｑ軸目標電圧Ｖｑ＊と角速度演算部１００ｇの出力であるモータ電気角速度ωｅとｄｑ変換部１００ｄの出力であるｑ軸電流Ｉｑとを読み込みステップＳ５１の処理に進む。
【００８７】
ステップＳ５１は、式（６）を満たすｑ軸電圧Ｖｑを演算により求める。
【００８８】
ステップＳ５２は、電流制御部１００ｅの出力であるｑ軸目標電圧Ｖｑ＊とステップＳ５１で求めたｑ軸電圧Ｖｑとの偏差ΔＶｑを求める。
【００８９】
ステップＳ５３は、偏差ΔＶｑの絶対値|ΔＶｑ|が判定閾値よりも大きいか否かの判断を行い、大きい場合には異常タイマをカウントアップし（ステップＳ５４）、小さい場合には異常タイマをリセットする（ステップＳ５５）。
【００９０】
次に、異常状態が所定時間継続しているか、即ち異常タイマのカウント値が所定値となったか否かの判断を行い（ステップＳ５６）、異常タイマのカウント値が所定値に達していない場合にはステップＳ５０に戻る。
【００９１】
ステップＳ５０〜ステップＳ５６の処理を繰り返すことにより、ステップＳ５６において異常状態が所定時間継続している、即ち異常タイマのカウント値が所定値となったと判断した場合には、異常があるとしてブラシレスモータの制御を中止する（ステップＳ５７）。
【００９２】
以上の如き構成の電動パワーステアリング制御装置では、モータ異常検出部１００ｈを設けたので、モータ動力線の断線、駆動部１０１の故障、電流センサ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの故障等の異常を常時検出することが出来る。
【００９３】
本実施の形態５においては、電動パワーステアリング制御装置のモータ異常検出について説明したが、電動パワーステアリング制御装置以外のモータの異常検出に用いることも可能である。
【００９４】
なお、この実施の形態５では、モータ異常検出部１００ｈにより、電流制御部１００ｅの出力であるｑ軸目標電圧Ｖｑ＊と式（６）により求まるｑ軸電機子電圧Ｖｑとの偏差が所定値以上のとき異常と判断するものであるが、式（３）からｄ軸電機子電流Ｉｄも考慮して下式（７）に示すｑ軸電機子電圧Ｖｑを求め、ｑ軸目標電圧Ｖｑ＊との偏差が所定値以上のとき異常と判断するようにしてもよく、より精度の高い異常判断を行うことができる。
【数１１】
（なお、Ｒ：電機子抵抗、Ｉｄ：ｄ軸電機子電流、ωｅ：電気角速度、Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス、Ｉｑ：ｑ軸電機子電流である）
この場合、図１１に示すモータ異常検出部１００ｈは、ｄｑ変換部１００ｄからｄ軸電流Ｉｄも入力する必要がある。
【００９５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、通常の制御状態でモータの異常検出を行うことが出来る。
【００９６】
また、通常の制御状態でモータの異常検出を行うことができるモータ異常検出装置を備えた電動パワーステアリング装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係るモータ異常検出装置を備える電動パワーステアリング制御装置を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング制御装置の操舵アシストモータとして永久磁石ブラシレスモータ（以下ＰＭブラシレスモータ）を用いた制御ブロックの例を機能的に示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１の動作説明に用いるベクトル図である。
【図４】 この発明の実施の形態１の動作説明に用いるもので、図２のモータ異常検出部１００ｈで行われる処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング制御装置の操舵アシストモータとしてＰＭブラシレスモータを用いた例を機能的に示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態２の動作説明に用いるもので、図５のモータ異常検出部１００ｈで行われる処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】 この発明の実施の形態３に係る電動パワーステアリング制御装置の操舵アシストモータとしてＰＭブラシレスモータを用いた例を機能的に示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態３の動作説明に用いるもので、図７のモータ異常検出部１００ｈで行われる処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】 この発明の実施の形態４に係る電動パワーステアリング制御装置の操舵アシストモータとしてＰＭブラシレスモータを用いた例を機能的に示す図である。
【図１０】 この発明の実施の形態４の動作説明に用いるもので、図９のモータ異常検出部１００ｈで行われる処理を説明するためのフローチャートである。
【図１１】 この発明の実施の形態５に係る電動パワーステアリング制御装置の操舵アシストモータとしてＰＭブラシレスモータを用いた例を機能的に示す図である。
【図１２】 この発明の実施の形態５の動作説明に用いるもので、図１１のモータ異常検出部１００ｈで行われる処理を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ ステアリングホイール、２ ステアリングシャフト、３ トルクセンサ、４ 減速ギア、５ モータ、６ 車速センサ、７ バッテリ、８ イグニッションスイッチ、９ 舵角センサ、１００ コントローラ（マイクロコンピュータ）、１００ａ ｑ軸目標電流演算部、１００ｂ ｄ軸目標電流設定部、１００ｃ 位置演算部、１００ｄ ｄｑ変換部、１００ｅ 電流制御部、１００ｆ ｄｑ逆変換部、１００ｇ 角速度演算部、１００ｈ モータ異常検出部、１００ｉ 舵角速度演算部、１０１ 駆動部、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ 電流センサ。
【発明の属する技術分野】
この発明は、ブラシレスモータの異常検出に用いられるモータ異常検出装置及びそのモータ異常検出装置を備えた電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ブラシレスモータは、電動パワーステアリング装置等に用いられている。この電動パワーステアリング装置等においては、操舵アシストトルクの異常、すなわちブラシレスモータの出力トルクが異常となるのを防ぐ為、常にモータ動力線の断線等の故障検出を行う必要がある。
【０００３】
ブラシレスモータ制御装置は、指令トルクに基づくｄｑ軸目標電流の演算、モータの各相の電流検出（例えば、ｕ相、ｖ相、ｗ相）、電流のｄｑ変換、電流偏差演算、指令電圧値演算、ｄｑ逆変換、ＰＷＭ制御パターン出力の各演算を行うようになっている。検出された各相電流が三相−二相変換（ｄｑ変換）され、そのｄ軸成分とｑ軸成分とが、各軸の目標電流に等しくなるよう電流がフィードバック制御されている。
【０００４】
電流のｄ軸成分は無効電流を意味し、ｑ軸成分はモータが同期モータであり励磁磁界の大きさが一定である場合には、モータのトルクに比例する。従って、一般的に、電流のフィードバック制御は、同期モータの場合には、検出された電流のｄ軸成分が零となり、ｑ軸成分が出力トルクの目標値に等しくなるように制御される。
【０００５】
例えば、特開２０００−１８４７７２号公報に開示されている装置においては、ブラシレスモータのｄ軸に電流を流すことにより異常判定を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した装置ではモータの異常検出を行う為に、通常、０に制御されるｄ軸電流を流すため効率が低下する。また、効率低下を避ける為に、一定時間間隔で異常検出処理を行うと、異常検出に遅れが生じる。
【０００７】
この発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、異常検出のために特別な電流を流すことなく、通常の制御状態でモータの異常検出を行うことができるモータ異常検出装置及びそのモータ異常検出装置を備えた電動パワーステアリング装置を得ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るモータ異常検出装置は、界磁電流の方向をｄ軸方向、このｄ軸と直交する方向をｑ軸方向に持つ二相回転磁束座標系で記述されるベクトル制御によりモータ制御を行うモータ制御装置において、モータへ印加する目標印加電圧に基づいてモータの異常判定を行う異常検出部を備えるものである。
【０００９】
また、前記モータ異常検出部は、前記モータへの目標印加電圧のｄ軸目標電圧とｑ軸目標電圧の二乗和に基づいてモータの異常検出を行うものである。
【００１０】
また、前記モータ異常検出部は、ｄ軸目標電圧とｑ軸目標電圧の二乗和が予め定めた所定値以上の時に異常と判断するものである。
【００１１】
また、前記モータ異常検出部は、ｄ軸目標電圧とｑ軸目標電圧の合成電圧ベクトルが、電圧制限円上の動作点となった時に異常と判断するものである。
【００１２】
また、前記モータ異常検出部は、前記モータへの目標印加電圧のうちｄ軸目標電圧に基づいてモータの異常判定を行うものである。
【００１３】
また、前記モータ異常検出部は、前記ｄ軸目標電圧が予め定めた所定範囲外の時に異常と判断するものである。
【００１４】
また、前記モータ異常検出部は、前記ｄ軸目標電圧が飽和したときに異常と判断するものである。
【００１５】
また、前記モータ異常検出部は、前記ｄ軸目標電圧と次式に示すｄ軸電機子電圧Ｖｄ
【数３】
との偏差が所定値以上のとき異常と判断するものである。
【００１６】
また、前記モータ異常検出部は、前記モータへの目標印加電圧のうちｑ軸目標電圧に基づいてモータの異常判定を行うものである。
【００１７】
また、前記モータ異常検出部は、前記ｑ軸目標電圧が予め定めた所定範囲外の時に異常と判断するものである。
【００１８】
また、前記モータ異常検出部は、前記ｑ軸目標電圧が飽和したときに異常と判断するものである。
【００１９】
また、前記モータ異常検出部は、前記ｑ軸目標電圧と次式に示すｑ軸電機子電圧Ｖｑ
【数４】
との偏差が所定値以上のとき異常と判断するものである。
【００２０】
また、モータの角速度を検出する手段をさらに備え、前記モータ異常検出部は、モータの角速度が所定回転数以下の場合のみ異常判定を行うものである。
【００２１】
また、前記モータ異常検出部は、前記モータの角速度に代わり、舵角速度を用いるものである。
【００２２】
さらに、この発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、前述した各種形態のモータ異常検出装置を備えるものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るモータ異常検出装置が適用される電動パワーステアリング制御装置を示す構成図である。図１に示すように、操舵アシストトルクを発生するモータ５は、減速ギア４を介してステアリングシャフト２の一端に接続されており、ステアリングシャフト２の他端にはステアリングホイール１が接続されている。また、ステアリングシャフト２には、ステアリングホイール１の操舵トルクを検出するトルクセンサ３が接続されている。
【００２４】
コントローラ１００は、トルクセンサ３のトルク検出値と車速センサ６の車速検出値とに基づいて操舵アシストトルクを決定し、モータ５を駆動することにより、ステアリングホイール１の操舵をアシストする。なお、図１において、７はバッテリ、８はイグニッションスイッチを示す。
【００２５】
次に、図２は、実施の形態１に係る電動パワーステアリング制御装置の操舵アシストモータとして永久磁石ブラシレスモータ（以下ＰＭブラシレスモータ）を用いた制御ブロックの例を機能的に示している。図中、１００は、図１に示すコントローラ１００に対応するもので、操舵補助制御を行うマイクロコンピュータでなり、このマイクロコンピュータ１００内にはそのソフトウェア構成を機能ブロックで表してある。図２において、マイクロコンピュータ１００は、ｑ軸目標電流演算部１００ａと、ｄ軸目標電流設定部１００ｂと、位置演算部１００ｃと、ｄｑ変換部１００ｄと、電流制御部１００ｅと、ｄｑ逆変換部１００ｆと、角速度演算部１００ｇと、モータ異常検出部１００ｈとを備える。
【００２６】
ｑ軸目標電流演算部１００ａは、操舵トルクを検出するトルクセンサ３のトルク検出信号および車速を検出する車速センサ６の車速検出信号に基づき所定の演算を行ってＰＭブラシレスモータ５を駆動するためのｑ軸目標電流値Ｉｑ＊を決定し、決定したｑ軸目標電流値を電流制御部１００ｅに供給する。
【００２７】
ｄ軸目標電流設定部１００ｂは、ｄ軸目標電流Ｉｄ＊を０として電流制御部１００ｅに供給する。
【００２８】
位置演算部１００ｃは、位置センサ１０３の位置検出信号に基づき、電気角θを演算により求め、前記電気角θを角速度演算部１００ｇとｄｑ変換部１００ｄとｄｑ逆変換部１００ｆとにそれぞれ供給する。
【００２９】
角速度演算部１００ｇは、電気角θに基づき、モータ電気角速度ωｅを演算により求め、モータ異常検出部１００ｈに供給する。
【００３０】
ｄｑ変換部１００ｄは、電流センサ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃにより検出した相電流値（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）と前記電気角θとに基づき下式（１）を用いることにより三相−二相変換（ｄｑ変換）を行い、変換後のｄｑ軸電流（Ｉｄ、Ｉｑ）を電流制御部１００ｅに供給する。
【００３１】
【数５】
電流制御部１００ｅは、ｄｑ軸目標電流（Ｉｄ＊、Ｉｑ＊）と検出したｄｑ軸電流（Ｉｄ、Ｉｑ）との偏差に基づきＰＩ制御を行い、ｄｑ軸目標印加電圧（Ｖｄ＊、Ｖｑ＊）を生成する。
【００３３】
ｄｑ逆変換部１００ｆは、ｄｑ軸目標印加電圧（Ｖｄ＊、Ｖｑ＊）と前記電気角θとに基づき下式（２）を用いることにより二相−三相変換（ｄｑ逆変換）を行い三相目標印加電圧（Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊）を駆動部１０１に供給する。
【数６】
次に、モータの異常検出方法について説明する。ｄ−ｑ座標で表したモータ５の回路方程式（式（３））は公知である。ただし、Ｖｄ：ｄ軸電機子電圧、Ｖｑ：ｑ軸電機子電圧、Ｒ：電機子抵抗、Φａ：√（３／２）・Φ’ａ、Φ’ａ：電機子巻線鎖交磁束最大値、ｐ：微分演算子（ｄ／ｄｔ）、Ｉｄ：ｄ軸電機子電流、 Ｉｑ：ｑ軸電機子電流、ωｅ：電気角速度、Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス、Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス。
【数７】
ここで、図３は、式（３）のベクトル図である。所定回転数以下では、図３（ａ）のベクトル図に示すように、ｄ軸電機子電圧Ｖｄとｑ軸電機子電圧Ｖｑの合成電圧ベクトルＶａは電圧制限円内の動作点となる。
【００３６】
また、図３（ａ）の状態からモータ角速度が増加すると、図３（ｂ）のベクトル図に示すように、合成電圧ベクトルＶａは電圧制限円上の動作点となる。
【００３７】
さらに、図３（ｂ）の状態からモータ角速度が増加すると、図３（ｃ）のベクトル図に示すように、ｑ軸電流が減少（モータ出力トルクが減少）し、合成電圧ベクトルＶａは電圧制限円上の動作点となる。
【００３８】
電動パワーステアリング制御装置において、モータ５は減速ギア４を介してステアリングホイール１に直結されている為、モータ５の回転はそのほとんどが停止ないし低速回転であり、合成電圧ベクトルＶａは電圧制限円内の動作点となる。ただし、緊急回避動作等の急操舵時には、モータ５は無負荷回転数以上にまで外力により回される為、合成電圧ベクトルＶａは電圧制限円上の動作点となる。
【００３９】
よって、電動パワーステアリング制御装置においては、所定のモータ角速度以下において、ｄ軸電機子電圧Ｖｄとｑ軸電機子電圧Ｖｑの合成電圧ベクトルＶａが電圧制限円上の動作点となるか否か判定することにより、正確に異常検出することが出来る。
【００４０】
ここで、電動パワーステアリング制御装置では、モータ５の回転はそのほとんどが停止ないし低速回転であることから、所定のモータ角速度以下でのみ異常判定を行うように構成した場合でも、緊急回避動作等の急操舵時を除く通常の操舵状態において常時異常検出することが出来る。
【００４１】
本実施の形態１においては、所定のモータ角速度以下において、合成電圧ベクトルＶａの大きさが所定電圧未満であるか否かにより異常判定を行う。
【００４２】
図４は、モータ異常検出部１００ｈで行われる処理を説明するためのフローチャートである。ステップＳ１０は、電流制御部１００ｅの出力であるｄ軸目標電圧Ｖｄ＊とｑ軸目標電圧Ｖｑ＊と角速度演算部１００ｇの出力であるモータ電気角速度ωｅを読み込みステップＳ１１の処理に進む。ステップＳ１１は、ｄ-ｑ軸目標電圧の二乗和Ｖａ＊を演算により求め、ステップＳ１２の処理に進む。ステップＳ１２は、モータ電気角速度ωｅが予め定めた所定回転数未満か否か判断し、所定回転数未満の場合にはステップＳ１３の処理に進み、所定回転数以上の場合にはステップＳ１０の処理に戻る。
【００４３】
ステップＳ１３は、ｄ-ｑ軸目標電圧の二乗和Ｖａ＊が予め定めた所定値以上か否か判断し、所定値以上の場合には異常タイマをカウントアップし（ステップＳ１４）、所定値未満の場合には異常タイマをリセットする（ステップＳ１５）。
【００４４】
次に、異常状態が所定時間継続しているか、即ち異常タイマのカウント値が所定値となったか否かの判断を行い（ステップＳ１６）、異常タイマのカウント値が所定値に達していない場合にはステップＳ１０に戻る。
【００４５】
ステップＳ１０〜ステップＳ１６の処理を繰り返すことにより、ステップＳ１６において、異常状態が所定時間継続している、即ち異常タイマのカウント値が所定値となったと判断した場合には、異常があるとしてブラシレスモータの制御を中止する（ステップＳ１７）。
【００４６】
以上の如き構成の電動パワーステアリング制御装置では、モータ異常検出部１００ｈを設けたので、モータ動力線の断線、駆動部１０１の故障、電流センサ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの故障等の異常を通常の制御状態で検出することが出来る。
【００４７】
また、所定のモータ電気角速度以下でのみ異常判定を行うので、電動パワーステアリング制御装置のように正常な動作状態においてｄ-ｑ軸合成電圧ベクトルＶａが電圧制限円上の動作点を取りうる場合において、誤判定を防止できる。
【００４８】
なお、上記の実施の形態１においては、ｄ-ｑ軸目標電圧の二乗和Ｖａ＊が予め定めた所定値以上の場合に異常と判断するよう構成されているが、ｄ-ｑ軸目標電圧の合成電圧ベクトルが電圧制限円上の動作点になったとき異常と判断しても良い。
【００４９】
本実施の形態１においては、電動パワーステアリング制御装置のモータ異常検出について説明したが、電動パワーステアリング制御装置以外のモータの異常検出に用いることも可能である。
【００５０】
正常時、ｄ-ｑ軸電圧の合成電圧ベクトルが電圧制限円上の動作点となり得ないシステムのモータ異常検出に用いる場合には、モータ角速度によらず常時異常検出が可能である。
【００５１】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２の電動パワーステアリング制御装置について、図面を参照しながら説明する。実施の形態２は、モータ異常検出部１００ｈにより、電流制御部１００ｅの出力であるｄ軸目標電圧Ｖｄ＊に基づいてモータの異常判定を行うものである。
【００５２】
図５は、実施の形態２に係る電動パワーステアリング制御装置の操舵アシストモータとしてＰＭブラシレスモータを用いた例を機能的に示している。図５において、図２に示す実施の形態１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、９は舵角センサ、１００ｉは舵角センサ９により検出した舵角から舵角速度ωを演算してモータ異常検出部１００ｈに供給する舵角速度演算部である。
【００５３】
ここで、式（３）より、Ｉｄ＝０に制御されている場合のｄ軸電機子電圧は、式（４）で表される。
【数８】
図６は、モータ異常検出部１００ｈで行われる処理を説明するためのフローチャートである。ステップＳ２０は、電流制御部１００ｅの出力であるｄ軸目標電圧Ｖｄ＊と舵角速度演算部１００ｉの出力である舵角速度ωを読み込みステップＳ２１の処理に進む。ステップＳ２１は、舵角速度ωが予め定めた所定回転数未満か否か判断し、所定回転数未満の場合にはステップＳ２２の処理に進み、所定回転数以上の場合にはステップＳ２０の処理に戻る。
【００５５】
ステップＳ２２は、ｄ軸目標電圧Ｖｄ＊が予め定めた所定範囲外か否か判断し、所定範囲外の場合には異常タイマをカウントアップし（ステップＳ２３）、所定範囲内の場合には異常タイマをリセットする（ステップＳ２４）。ここで、前記予め定めた所定範囲は、誤検出防止の為、舵角速度ωが前記所定回転数未満の条件下で式（４）により求まるＶｄが取りうる電圧範囲よりも広い範囲として与える。
【００５６】
次に、異常状態が所定時間継続しているか、即ち異常タイマのカウント値が所定値となったか否かの判断を行い（ステップＳ２５）、異常タイマのカウント値が所定値に達していない場合にはステップＳ２０に戻る。
【００５７】
ステップＳ２０〜ステップＳ２５の処理を繰り返すことにより、ステップＳ２５において、異常状態が所定時間継続している、即ち異常タイマのカウント値が所定値となったと判断した場合には、異常があるとしてブラシレスモータの制御を中止する（ステップＳ２６）。
【００５８】
以上の如き構成の電動パワーステアリング制御装置では、モータ異常検出部１００ｈを設けたので、モータ動力線の断線、駆動部１０１の故障、電流センサ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの故障等の異常を常時検出することが出来る。
【００５９】
また、所定の舵角速度以下でのみ異常判定を行うので、電動パワーステアリング制御装置のように外力によりモータが無負荷回転数以上に回されるような特殊な場合において、誤検出を防止できる。
【００６０】
なお、上述の実施の形態２においては、ｄ軸目標電圧Ｖｄ＊が予め定めた所定範囲外のとき異常タイマをカウントアップする処理を行っているが、ｄ軸目標電圧Ｖｄ＊が飽和したとき異常タイマをカウントアップするように構成しても良い。
【００６１】
本実施の形態２においては、電動パワーステアリング制御装置のモータ異常検出について説明したが、電動パワーステアリング制御装置以外のモータの異常検出に用いることも可能である。
【００６２】
実施の形態３．
この発明の第３の実施の形態の電動パワーステアリング制御装置について、図面を参照しながら説明する。実施の形態３は、モータ異常検出部１００ｈにより、電流制御部１００ｅの出力であるｄ軸目標電圧Ｖｄ＊とモータ電気角速度ωｅとｑ軸電流Ｉｑから式（４）により求まるｄ軸電機子電圧Ｖｄとの偏差が所定値以上のとき異常と判断するものである。
【００６３】
図７は、実施の形態３に係る電動パワーステアリング制御装置の操舵アシストモータとしてＰＭブラシレスモータを用いた例を機能的に示している。
【００６４】
図８は、モータ異常検出部１００ｈで行われる処理を説明するためのフローチャートである。ステップＳ３０は、電流制御部１００ｅの出力であるｄ軸目標電圧Ｖｄ＊と角速度演算部１００ｇの出力であるモータ電気角速度ωｅとｄｑ変換部１００ｄの出力であるｑ軸電流Ｉｑとを読み込みステップＳ３１の処理に進む。
【００６５】
ステップＳ３１は、式（４）を満たすｄ軸電機子電圧Ｖｄを演算により求める。
【００６６】
ステップＳ３２は、電流制御部１００ｅの出力であるｄ軸目標電圧Ｖｄ＊とステップＳ３１で求めたｄ軸電機子電圧Ｖｄとの偏差ΔＶｄを求める。
【００６７】
ステップＳ３３は、偏差ΔＶｄの絶対値|ΔＶｄ|が判定閾値よりも大きいか否かの判断を行い、大きい場合には異常タイマをカウントアップし（ステップＳ３４）、小さい場合には異常タイマをリセットする（ステップＳ３５）。
【００６８】
次に、異常状態が所定時間継続しているか、即ち異常タイマのカウント値が所定値となったか否かの判断を行い（ステップＳ３６）、異常タイマのカウント値が所定値に達していない場合にはステップＳ３０に戻る。
【００６９】
ステップＳ３０〜ステップＳ３６の処理を繰り返すことにより、ステップＳ３６において異常状態が所定時間継続している、即ち異常タイマのカウント値が所定値となったと判断した場合には、異常があるとしてブラシレスモータの制御を中止する（ステップＳ３７）。
【００７０】
以上の如き構成の電動パワーステアリング制御装置では、モータ異常検出部１００ｈを設けたので、モータ動力線の断線、駆動部１０１の故障、電流センサ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの故障等の異常を常時検出することが出来る。
【００７１】
本実施の形態３においては、電動パワーステアリング制御装置のモータ異常検出について説明したが、電動パワーステアリング制御装置以外のモータの異常検出に用いることも可能である。
【００７２】
なお、この実施の形態３では、モータ異常検出部１００ｈにより、電流制御部１００ｅの出力であるｄ軸目標電圧Ｖｄ＊と式（４）により求まるｄ軸電機子電圧Ｖｄとの偏差が所定値以上のとき異常と判断するものであるが、式（３）からｄ軸電機子電流Ｉｄも考慮して下式（５）に示すｄ軸電機子電圧Ｖｄを求め、ｄ軸目標電圧Ｖｄ＊との偏差が所定値以上のとき異常と判断するようにしてもよく、より精度の高い異常判断を行うことができる。
【数９】
この場合、図７に示すモータ異常検出部１００ｈは、ｄｑ変換部１００ｄからｄ軸電流Ｉｄも入力する必要がある。
【００７３】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４の電動パワーステアリング制御装置について、図面を参照しながら説明する。実施の形態４は、モータ異常検出部１００ｈにより、電流制御部１００ｅの出力であるｑ軸目標電圧Ｖｑ＊に基づいてモータの異常判定を行うものである。
【００７４】
図９は、実施の形態４に係る電動パワーステアリング制御装置の操舵アシストモータとしてＰＭブラシレスモータを用いた例を機能的に示している。
【００７５】
ここで、式（３）より、Ｉｄ＝０に制御されている場合のｑ軸電機子電圧Ｖｑは式（６）で表される。
【数１０】
図１０は、モータ異常検出部１００ｈで行われる処理を説明するためのフローチャートである。ステップＳ４０は、電流制御部１００ｅの出力であるｑ軸目標電圧Ｖｑ＊と角速度演算部１００ｇの出力であるモータ電気角速度ωｅを読み込みステップＳ４１の処理に進む。ステップＳ４１は、モータ電気角速度が予め定めた所定回転数未満か否か判断し、所定回転数未満の場合にはステップＳ４２の処理に進み、所定回転数以上の場合にはステップＳ４０の処理に戻る。
【００７７】
ステップＳ４２は、ｑ軸目標電圧Ｖｑ＊が予め定めた所定範囲外か否か判断し、所定範囲外の場合には異常タイマをカウントアップし（ステップＳ４３）、所定範囲内の場合には異常タイマをリセットする（ステップＳ４４）。ここで、前記予め定めた所定範囲は、誤検出防止の為、モータ電気角速度ωｅが前記所定回転数未満の条件下で式（５）により求まるＶｑが取りうる電圧範囲よりも広い範囲として与える。
【００７８】
次に、異常状態が所定時間継続しているか、即ち異常タイマのカウント値が所定値となったか否かの判断を行い（ステップＳ４５）、異常タイマのカウント値が所定値に達していない場合にはステップＳ４０に戻る。
【００７９】
ステップＳ４０〜ステップＳ４５の処理を繰り返すことにより、ステップＳ４５において異常状態が所定時間継続している、即ち異常タイマのカウント値が所定値となったと判断した場合には、異常があるとしてブラシレスモータの制御を中止する（ステップＳ４６）。
【００８０】
以上の如き構成の電動パワーステアリング制御装置では、モータ異常検出部１００ｈを設けたので、モータ動力線の断線、駆動部１０１の故障、電流センサ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの故障等の異常を常時検出することが出来る。
【００８１】
また、所定のモータ電気角速度以下でのみ異常判定を行うので、誤検出を防止できる。
【００８２】
なお、上述の実施の形態４においては、ｑ軸目標電圧Ｖｑ＊が予め定めた所定範囲外のとき異常タイマをカウントアップする処理を行っているが、ｑ軸目標電圧Ｖｑ＊が飽和したとき異常タイマをカウントアップするように構成しても良い。
【００８３】
本実施の形態４においては、電動パワーステアリング制御装置のモータ異常検出について説明したが、電動パワーステアリング制御装置以外のモータの異常検出に用いることも可能である。
【００８４】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５の電動パワーステアリング制御装置について、図面を参照しながら説明する。実施の形態５は、モータ異常検出部１００ｈにより、ｑ軸目標電圧Ｖｑ＊と、モータ電気角速度ωｅとｑ軸電流Ｉｑから式（６）により求まるｑ軸電圧Ｖｑとの偏差が所定値以上のとき異常と判断するものである。
【００８５】
図１１は、実施の形態５に係る電動パワーステアリング制御装置の操舵アシストモータとしてＰＭブラシレスモータを用いた例を機能的に示している。
【００８６】
図１２は、モータ異常検出部１００ｈで行われる処理を説明するためのフローチャートである。ステップＳ５０は、電流制御部１００ｅの出力であるｑ軸目標電圧Ｖｑ＊と角速度演算部１００ｇの出力であるモータ電気角速度ωｅとｄｑ変換部１００ｄの出力であるｑ軸電流Ｉｑとを読み込みステップＳ５１の処理に進む。
【００８７】
ステップＳ５１は、式（６）を満たすｑ軸電圧Ｖｑを演算により求める。
【００８８】
ステップＳ５２は、電流制御部１００ｅの出力であるｑ軸目標電圧Ｖｑ＊とステップＳ５１で求めたｑ軸電圧Ｖｑとの偏差ΔＶｑを求める。
【００８９】
ステップＳ５３は、偏差ΔＶｑの絶対値|ΔＶｑ|が判定閾値よりも大きいか否かの判断を行い、大きい場合には異常タイマをカウントアップし（ステップＳ５４）、小さい場合には異常タイマをリセットする（ステップＳ５５）。
【００９０】
次に、異常状態が所定時間継続しているか、即ち異常タイマのカウント値が所定値となったか否かの判断を行い（ステップＳ５６）、異常タイマのカウント値が所定値に達していない場合にはステップＳ５０に戻る。
【００９１】
ステップＳ５０〜ステップＳ５６の処理を繰り返すことにより、ステップＳ５６において異常状態が所定時間継続している、即ち異常タイマのカウント値が所定値となったと判断した場合には、異常があるとしてブラシレスモータの制御を中止する（ステップＳ５７）。
【００９２】
以上の如き構成の電動パワーステアリング制御装置では、モータ異常検出部１００ｈを設けたので、モータ動力線の断線、駆動部１０１の故障、電流センサ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの故障等の異常を常時検出することが出来る。
【００９３】
本実施の形態５においては、電動パワーステアリング制御装置のモータ異常検出について説明したが、電動パワーステアリング制御装置以外のモータの異常検出に用いることも可能である。
【００９４】
なお、この実施の形態５では、モータ異常検出部１００ｈにより、電流制御部１００ｅの出力であるｑ軸目標電圧Ｖｑ＊と式（６）により求まるｑ軸電機子電圧Ｖｑとの偏差が所定値以上のとき異常と判断するものであるが、式（３）からｄ軸電機子電流Ｉｄも考慮して下式（７）に示すｑ軸電機子電圧Ｖｑを求め、ｑ軸目標電圧Ｖｑ＊との偏差が所定値以上のとき異常と判断するようにしてもよく、より精度の高い異常判断を行うことができる。
【数１１】
この場合、図１１に示すモータ異常検出部１００ｈは、ｄｑ変換部１００ｄからｄ軸電流Ｉｄも入力する必要がある。
【００９５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、通常の制御状態でモータの異常検出を行うことが出来る。
【００９６】
また、通常の制御状態でモータの異常検出を行うことができるモータ異常検出装置を備えた電動パワーステアリング装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係るモータ異常検出装置を備える電動パワーステアリング制御装置を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング制御装置の操舵アシストモータとして永久磁石ブラシレスモータ（以下ＰＭブラシレスモータ）を用いた制御ブロックの例を機能的に示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１の動作説明に用いるベクトル図である。
【図４】 この発明の実施の形態１の動作説明に用いるもので、図２のモータ異常検出部１００ｈで行われる処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング制御装置の操舵アシストモータとしてＰＭブラシレスモータを用いた例を機能的に示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態２の動作説明に用いるもので、図５のモータ異常検出部１００ｈで行われる処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】 この発明の実施の形態３に係る電動パワーステアリング制御装置の操舵アシストモータとしてＰＭブラシレスモータを用いた例を機能的に示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態３の動作説明に用いるもので、図７のモータ異常検出部１００ｈで行われる処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】 この発明の実施の形態４に係る電動パワーステアリング制御装置の操舵アシストモータとしてＰＭブラシレスモータを用いた例を機能的に示す図である。
【図１０】 この発明の実施の形態４の動作説明に用いるもので、図９のモータ異常検出部１００ｈで行われる処理を説明するためのフローチャートである。
【図１１】 この発明の実施の形態５に係る電動パワーステアリング制御装置の操舵アシストモータとしてＰＭブラシレスモータを用いた例を機能的に示す図である。
【図１２】 この発明の実施の形態５の動作説明に用いるもので、図１１のモータ異常検出部１００ｈで行われる処理を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ ステアリングホイール、２ ステアリングシャフト、３ トルクセンサ、４ 減速ギア、５ モータ、６ 車速センサ、７ バッテリ、８ イグニッションスイッチ、９ 舵角センサ、１００ コントローラ（マイクロコンピュータ）、１００ａ ｑ軸目標電流演算部、１００ｂ ｄ軸目標電流設定部、１００ｃ 位置演算部、１００ｄ ｄｑ変換部、１００ｅ 電流制御部、１００ｆ ｄｑ逆変換部、１００ｇ 角速度演算部、１００ｈ モータ異常検出部、１００ｉ 舵角速度演算部、１０１ 駆動部、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ 電流センサ。
Claims (14)
- 界磁電流の方向をｄ軸方向、このｄ軸と直交する方向をｑ軸方向に持つ二相回転磁束座標系で記述されるベクトル制御によりモータ制御を行うモータ制御装置において、モータへ印加する目標印加電圧に基づいてモータの異常判定を行う異常検出部と、モータの角速度を検出する手段とを備え、
前記モータ異常検出部は、モータの角速度が所定回転数以下の場合のみ異常判定を行う
ことを特徴とするモータ異常検出装置。 - 請求項１に記載のモータ異常検出装置において、
前記モータ異常検出部は、前記モータへの目標印加電圧のｄ軸目標電圧とｑ軸目標電圧の二乗和に基づいてモータの異常検出を行う
ことを特徴とするモータ異常検出装置。 - 請求項２に記載のモータ異常検出装置において、
前記モータ異常検出部は、ｄ軸目標電圧とｑ軸目標電圧の二乗和が予め定めた所定値以上の時に異常と判断する
ことを特徴とするモータ異常検出装置。 - 請求項２に記載のモータ異常検出装置において、
前記モータ異常検出部は、ｄ軸目標電圧とｑ軸目標電圧の合成電圧ベクトルが、電圧制限円上の動作点となった時に異常と判断する
ことを特徴とするモータ異常検出装置。 - 請求項１に記載のモータ異常検出装置において、
前記モータ異常検出部は、前記モータへの目標印加電圧のうちｄ軸目標電圧に基づいてモータの異常判定を行う
ことを特徴とするモータ異常検出装置。 - 請求項５に記載のモータ異常検出装置において、
前記モータ異常検出部は、前記ｄ軸目標電圧が予め定めた所定範囲外の時に異常と判断する
ことを特徴とするモータ異常検出装置。 - 請求項５に記載のモータ異常検出装置において、
前記モータ異常検出部は、前記ｄ軸目標電圧が飽和したときに異常と判断する
ことを特徴とするモータ異常検出装置。 - 請求項５に記載のモータ異常検出装置において、
前記モータ異常検出部は、前記ｄ軸目標電圧と次式に示すｄ軸電機子電圧Ｖｄとの偏差が所定値以上のとき異常と判断する
ことを特徴とするモータ異常検出装置。 - 請求項１に記載のモータ異常検出装置において、
前記モータ異常検出部は、前記モータへの目標印加電圧のうちｑ軸目標電圧に基づいてモータの異常判定を行う
ことを特徴とするモータ異常検出装置。 - 請求項９に記載のモータ異常検出装置において、
前記モータ異常検出部は、前記ｑ軸目標電圧が予め定めた所定範囲外の時に異常と判断する
ことを特徴とするモータ異常検出装置。 - 請求項９に記載のモータ異常検出装置において、
前記モータ異常検出部は、前記ｑ軸目標電圧が飽和したときに異常と判断する
ことを特徴とするモータ異常検出装置。 - 請求項９に記載のモータ異常検出装置において、
前記モータ異常検出部は、前記ｑ軸目標電圧と次式に示すｑ軸電機子電圧Ｖｑとの偏差が所定値以上のとき異常と判断する
ことを特徴とするモータ異常検出装置。 - 請求項１に記載のモータ異常検出装置において、
前記モータ異常検出部は、前記モータの角速度に代わり、舵角速度を用いる
ことを特徴とするモータ異常検出装置。 - 請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のモータ異常検出装置を備えた電動パワーステアリング制御装置。
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