JP4177387B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両用の電動パワーステアリング装置などに用いられるモータ制御装置であって、モータ電流検出値（検出電流）がモータ電流指令値（目標電流）と一致するようにモータ電流をフィードバック制御するモータ制御装置に関し、特に異常判定を効果的に行うための新規な改良技術に関するものである。

従来のモータ制御装置は、測定されたモータ電流検出値と記憶されたモータ電流指令値との電流偏差が所定の判定閾値を超えた場合に異常状態と判定して、モータ電流指令値を「０」に設定してモータ出力を遮断している（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に記載された従来のモータ制御装置において、永久磁石界磁のモータが力行運転する場合には、モータ電流を減少させる方向に逆起電力が発生することから、モータ電流のフィードバック制御がアンダーシュート傾向にあるので、正常運転状態と異常状態（電機子巻線の短絡故障や、制御装置とモータとの間の配線の地絡故障など）との識別は容易である。

特公平６−２９０３１号公報

従来のモータ制御装置では、モータが力行運転する場合には異常判定が可能であるが、たとえばモータを回生運転する場合や、力行指示をしているにも関わらず、モータに加えられるトルク外乱の影響により、モータが出力トルクと反対方向に回転して回生運転する場合には、モータ電流を増加させる方向に逆起電力が発生することから、モータ電流をフィードバック制御しても、モータ電流がオーバシュート傾向となるので、モータ電流の異常を誤判定する可能性があるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、モータの回生運転時などにおける異常の誤判定を防止しつつ、回路要素の適切な保護を実現したモータ制御装置を得ることを目的とする。

この発明によるモータ制御装置は、モータに対してモータ電流を供給するモータ駆動手段と、モータ電流を検出するモータ電流検出手段と、モータ電流検出手段からのモータ電流検出値が入力されるとともに、モータ駆動手段に対する駆動信号を出力するコントローラとを備え、コントローラは、モータ電流の目標値に対応したモータ電流指令値を演算する指令値演算手段と、モータ電流検出値とモータ電流指令値との差が所定の判定閾値以上を示す場合に異常判定信号を生成する異常判定手段とを有し、モータ電流検出値がモータ電流指令値と一致するようにモータ電流をフィードバック制御するモータ制御装置において、コントローラは、モータの回生運転状態を判定する回生運転判定手段をさらに有し、モータの回生運転と判定された場合に、判定閾値をモータの力行運転時の値よりも大きく設定するものである。

この発明によれば、モータの回生運転時などにおける異常の誤判定を防止しつつ、回路要素を適切に保護することができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るモータ制御装置を示す回路ブロック図であり、車両用の電動パワーステアリング装置に適用した場合の構成を示している。
図１において、モータ制御装置１には、操舵トルクセンサ２と、バッテリ３と、直流モータ（以下、単に「モータ」と略称する）４と、車両内ネットワーク８とが接続されている。
モータ４には、必要に応じて回転センサ９が設けられており、回転センサ９の検出信号（回転速度ωに対応）は、車両内ネットワーク８を介してモータ制御装置１に入力されている。

操舵トルクセンサ２は、車両（図示せず）の運転者による操舵力を検出し、操舵トルクＴｓの検出信号をモータ制御装置１に入力する。
バッテリ３は、車載電源として機能しており、モータ制御装置１に電力を供給する。
モータ４は、運転者により操作されるステアリング装置（図示せず）に接続されており、モータ制御装置１からのモータ電流指令値に応じて駆動されることにより、補助トルクを発生して車両の挙動を制御する。
車両内ネットワーク８は、各種センサ（図示せず）から車両の運転状態情報（車速情報などのパルス信号）を取得してモータ制御装置１に入力する。

モータ制御装置１は、マイクロコントローラ５と、モータ駆動手段６と、モータ電流検出手段７とを備えている。マイクロコントローラ５は、モータ電流検出手段７の機能を含んでいてもよい。
マイクロコントローラ５は、ＣＰＵ５０と、ＡＤ変換器５４、５７と、ＣＡＮ５５と、パルス変調回路（以下、「ＰＷＭ回路」と略称する）５６ａ、５６ｂとを備えている。
ＣＰＵ５０は、目標電流演算手段５１（指令値演算手段）と、駆動制御手段５２と、異常判定手段５３と、減算手段５８と、回生運転判定手段５９とを備えており、これらの手段５１〜５３、５８、５９を実現したソフトウェアを実行する。

マイクロコントローラ５内において、ＡＤ変換器５４は、操舵トルクＴｓなどの各種アナログセンサ信号をＡＤ変換してＣＰＵ５０に入力する。
ＣＡＮ５５は、車両内ネットワーク８を介して取り込まれた各種デジタルセンサ信号をＣＰＵ５０に入力する。

ＰＷＭ回路５６ａ、５６ｂは、ＣＰＵ５０の出力信号に基づいて、モータ駆動手段６に対する駆動信号（駆動デューティ比からなるＰＷＭ信号）を生成する。
ＡＤ変換器５７は、モータ電流検出手段７からの検出電流ＩＭＳ（モータ電流検出値）をＡＤ変換してＣＰＵ５０に入力する。

ＣＰＵ５０内において、目標電流演算手段５１は、ＡＤ変換器５４を介した操舵トルクＴｓと、ＣＡＮ５５を介した各種デジタルセンサ信号とに基づいて、モータ４を駆動制御するための目標電流ＩＭＴ（モータ電流指令値）を算出する。
減算手段５８は、目標電流演算手段５１からの目標電流ＩＭＴと、ＡＤ変換器５７を介した検出電流ＩＭＳとの電流偏差ΔＩ（＝ＩＭＴ−ＩＭＳ）を算出する。

異常判定手段５３は、目標電流ＩＭＴと検出電流ＩＭＳとの電流偏差ΔＩを求め、電流偏差ΔＩが所定の判定閾値（後述する）以上を示す場合に、モータ４またはモータ駆動手段６の異常状態と判定（検出）し、異常判定信号を生成する。
駆動制御手段５２は、電流偏差ΔＩに基づいて、モータ駆動手段６に対する駆動信号を生成してモータ４を駆動制御する。また、駆動制御手段５２は、異常判定手段５３からの異常判定信号に応答して、モータ駆動手段６に対する駆動信号の出力を停止する。

回生運転判定手段５９は、各種センサ信号（モータ４または車両の運転状態を示すパラメータ）に基づいてモータ４の回生運転状態を判定し、モータ４の回生運転と判定された場合には、異常判定手段５３の判定条件（判定閾値）を、モータ４の力行運転時の判定条件から変更し、モータの力行運転時の値よりも大きく設定する。
この場合、回生運転判定手段５９は、検出電流ＩＭＳ（モータ電流検出値）の極性が目標電流ＩＭＴ（モータ電流指令値）の極性と異なる場合に、モータ４の回生運転と判定する。

モータ駆動手段６は、ゲート駆動回路６１ａ〜６１ｄと、パワーＭＯＳＦＥＴ６２ａ〜６２ｄと、抵抗６３とにより構成されている。
パワーＭＯＳＦＥＴ６２ａ〜６２ｄは、Ｈブリッジ回路を構成しており、それぞれ、ダイオードが逆並列接続され、各ゲート駆動回路６１ａ〜６１ｄにより個別に駆動される。
抵抗６３は、非常に小さい抵抗値を有し、モータ４への電流供給経路に挿入され、両端がモータ電流検出手段７に接続されている。

モータ電流検出手段７は、モータ４の駆動電流（モータ駆動手段６からモータ４に供給されるモータ電流）を、抵抗６３の両端間の電圧に基づいて検出し、検出電流ＩＭＳとしてマイクロコントローラ５に入力する。
上記構成により、マイクロコントローラ５は、検出電流ＩＭＳ（モータ電流検出値）が目標電流ＩＭＴ（モータ電流指令値）と一致するように、モータ４に供給するモータ電流をフィードバック制御する。

なお、マイクロコントローラ５内のＣＰＵ５０は、車速センサ（図示せず）、操舵トルクセンサ２および回転センサ９を含む各種センサと協働する各種検出手段を備えており、各種検出手段による検出値は、後述するように回生運転判定手段５９の判定条件に関連している。
たとえば、ＣＰＵ５０内のトルク検出手段は、操舵トルクセンサ２と協働して、ステアリング装置に印加される操舵トルクＴｓを検出する。

また、目標電流演算手段５１は、モータ４の力行運転の目標電流ＩＭＴのみを演算し、異常判定手段５３は、力行運転時の力行方向の検出電流ＩＭＳが目標電流ＩＭＴよりも第１の判定閾値ＴＨ１以上大きい値を示す場合、または、回生運転時の回生方向の検出電流ＩＭＳが目標電流ＩＭＴよりも第２の判定閾値ＴＨ２（＞ＴＨ１）以上の値を示す場合に、異常判定信号を生成する。

また、マイクロコントローラ５内のＣＰＵ５０は、回転センサ９と協働してモータ４の回転速度ω［ｒａｄ／ｓｅｃ］を検出する回転検出手段と、モータ４に電力供給する電源（バッテリ３）の電源電圧を検出する電圧検出手段とをさらに有しており、モータ４の回転速度ωおよび電源電圧（バッテリ電圧）に応じて、第１および第２の判定閾値ＴＨ１、ＴＨ２を可変設定する。
さらに、マイクロコントローラ５内のＣＰＵ５０は、モータ４の回転速度ωが所定値以上を示す場合に異常判定手段５３の異常判定処理を禁止する異常判定停止手段（図示せず）を有する。

次に、図２のフローチャートおよび図３〜図６の説明図を参照しながら、この発明の実施の形態１による具体的な動作について説明する。
図２はマイクロコントローラ５の処理ルーチンを示しており、ステップＳ１〜Ｓ４は、モータ４の出力トルク制御用の処理を示し、ステップＳ５〜Ｓ９は、モータ４の異常判定処理を示している。
また、図２内のステップＳ１０は、異常判定処理実行後のステップＳ１へのリターン経路に挿入された待機管理処理である。ステップＳ１０により、ステップＳ１〜Ｓ９の実行後に所定時間待機してからステップＳ１に復帰し、図２の処理ルーチンは所定周期で繰り返し実行される。

図３は目標電流演算手段５１に格納された演算用マップデータを示しており、左右方向の操舵トルクＴｓ（横軸）に対して一義的に決定される左右方向の目標電流ＩＭＴ（縦軸）の特性を示している。
図４はモータ４の簡易モデルを等価回路で示している。
図４において、モータ４の等価回路は、モータ４への印加電圧Ｖａ［Ｖ］と、モータ４の電機子インダクタンスＬａ［Ｈ］、電機子抵抗Ｒａ［Ω］、電機子電流Ｉａ［Ａ］および逆起電力ｖｅ［Ｖ］とにより表される。

図５はモータ４の力行運転および回生運転の領域を左右方向の出力トルクＴo（横軸）および左右方向の回転速度ω（縦軸）に関連付けて示している。
図５において、第１象限および第３象限は力行運転に対応し、第２象限および第４象限は回生運転に対応する。

図２において、まず、ＣＰＵ５０内のトルク検出手段は、操舵トルクセンサ２からの検出信号（操舵トルクＴｓ）を、ＡＤ変換器５４を介して読み込み、目標電流演算手段５１は、たとえば図３の特性にしたがうマップ演算により、目標電流ＩＭＴを設定する（ステップＳ１）。

また、ＣＰＵ５０は、モータ電流検出手段７からの検出電流ＩＭＳを、ＡＤ変換器５４を介して読み込む（ステップＳ２）。
続いて、減算手段５８は、目標電流ＩＭＴと検出電流ＩＭＳとの電流偏差ΔＩを算出し（ステップＳ３）、駆動制御手段５２は、電流偏差ΔＩに基づき、ＰＩ制御などのフィードバック制御アルゴリズムを用いた演算処理を実行し、モータ４に対する印加電圧Ｖａを決定する（ステップＳ４）。
以下、モータ４は、ＣＰＵ５０により算出された印加電圧Ｖａに基づき、ＰＷＭ回路５６ａ、５６ｂおよびモータ駆動手段６を介して駆動される。

次に、ＣＰＵ５０は、回生運転判定手段５９および異常判定手段５３と協働して、目標電流ＩＭＴおよび検出電流ＩＭＳに基づき、モータ制御装置１またはモータ４の異常判定処理（ステップＳ５〜Ｓ９）を実行する。
ここで、図４および図５を用いて、ステップＳ５〜Ｓ９の処理に関連した力行運転時および回生運転時の各検出情報の挙動について詳述する。
図４の簡易モデルにおいて、逆起電力ｖｅは、モータ４の回転速度ωに比例し、回転速度ωを下げる方向に発生する。
また、モータ４の出力トルクＴｏは、電機子電流Ｉａに比例し、電機子電流Ｉａと同じ方向に発生する。

ここで、モータ４への印加電圧Ｖａ［Ｖ］は、電機子インダクタンスＬａ［Ｈ］、電機子抵抗Ｒａ［Ω］、電機子電流Ｉａ［Ａ］、逆起電力ｖｅ［Ｖ］および回転速度ω［ｒａｄ／ｓｅｃ］を用いて、以下の式（１）のように表される。

Ｖａ＝Ｉａ・Ｒａ＋Ｌａ・ｄＩａ／ｄｔ−ｖｅ
＝Ｉａ・Ｒａ＋Ｌａ・ｄＩａ／ｄｔ−Ｋｅ・ω （１）

ただし、式（１）において、Ｋｅはモータ逆起電力定数［Ｖｓ／ｒａｄ］である。
また、モータ４の力行運転および回生運転は図５のように定義されるので、式（１）および図５から、力行運転時におけるモータ４の逆起電力ｖｅは、電機子電流Ｉａを減らす方向、すなわち印加電圧Ｖａとは逆向きに発生することが分かる。

一方、回生運転時におけるモータ４の逆起電力ｖｅは、電機子電流Ｉａを増やす方向、すなわち印加電圧Ｖａと同じ向きに発生することが分かる。
以上のことから、この発明の実施の形態１のように電機子電流Ｉａをフィードバック制御しても、回生運転時における電機子電流Ｉａは、力行運転時と比べて、逆起電力ｖｅの影響によってオーバシュート傾向にあることが分かる。

また、上記フィードバック制御が、回生運転時に電機子電流Ｉａを整定するように作用し、印加電圧Ｖａを逆起電圧ｖｅに対して逆方向に印加しても、モータ回転速度ωが所定値以上を示す（逆起電力ｖｅが電源電圧を超える）場合には、印加電圧Ｖａが電源電圧に達して飽和し、逆起電力ｖｅが印加電圧Ｖａを越えて、電機子電流Ｉａが電源側に向かって逆流することが分かる。

また、目標電流演算手段５１は、図３に示すように、力行運転時のトルク指示としての目標電流ＩＭＴのみを生成するものであり、回生運転の目標電流は生成しない。
しかしながら、モータ４の負荷からのトルク外乱（たとえば、車両の前輪が路面からの反力でステアリング中立方向に戻されるなど）により、モータ４の回転方向が、モータ４の出力トルクＴｏとは逆方向になることが起こり得る。この場合、前述のように駆動制御手段５２の出力信号（モータ４への印加電圧Ｖａ）がバッテリ３の電圧で制限されて飽和すると、目標電流ＩＭＴと検出電流ＩＭＳとの極性が互いに逆向きになる。

したがって、上記回生運転時の動作を考慮して、ＣＰＵ５０内の回生運転判定手段５９および異常判定手段５３は、ステップＳ５〜Ｓ８において、モータ４の回生運転と判定された場合に、判定閾値をモータ４の力行運転時の値（第１の判定閾値ＴＨ１）よりも大きい値（第２の判定閾値ＴＨ２）に設定する。
ここでは、回生運転時および力行運転時の異常判定条件を切り替えるとともに、異常判定閾値を第１の判定閾値ＴＨ１および第２の判定閾値ＴＨ２に切り替える。
すなわち、マイクロコントローラ５は、モータ４の回生運転と判定された場合には、異常判定手段５３の判定条件を、モータ４の力行運転時の判定条件である第１の判定条件から、モータ４の回生運転時の判定条件である第２の判定条件に変更する。また、後述するように、異常判定手段５３は、モータ４の力行運転時には、電流偏差が第１の判定閾値ＴＨ１以上を示す場合に異常判定信号を生成し、モータ４の回生運転時には、モータ電流検出値が第２の判定閾値ＴＨ２（＞ＴＨ１）以上を示す場合に異常判定信号を生成する。

まず、回生運転判定手段５９は、目標電流ＩＭＴと検出電流ＩＭＳとの極性を比較して、両者の極性が同じか否かを判定し（ステップＳ５）、極性が同じ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、力行運転と見なして、力行運転時の異常判定処理（ステップＳ６）に進む。

ステップＳ６において、異常判定手段５３は、検出電流ＩＭＳと目標電流ＩＭＴとを比較し、電流偏差ΔＩの絶対値（＝｜ＩＭＳ−ＩＭＴ｜）が第１の判定閾値ＴＨ１以上であるか否かを判定する。
この場合、検出電流ＩＭＳおよび目標電流ＩＭＴは同一極性なので、以下の式（２）を満たすか否かにより、異常の有無を判定することができる。

｜ＩＭＳ｜−｜ＩＭＴ｜≧ＴＨ１ ・・・（２）

ステップＳ６において、｜ＩＭＳ｜−｜ＩＭＴ｜＜ＴＨ１（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、正常状態なので、ステップＳ１０に進み、所定時間の経過後に図２の処理ルーチンを抜け出てステップＳ１にリターンする。
また、ステップＳ６において、｜ＩＭＳ｜−｜ＩＭＴ｜≧ＴＨ１（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、力行運転時にもかかわらず、検出電流ＩＭＳが目標電流ＩＭＴを第１の判定閾値ＴＨ１以上オーバシュートしている状態なので、モータ４の異常発生状態（地絡故障などの配線異常状態）と見なし、一時的な異常判定信号を生成する。

続いて、モータ４の異常発生状態を保持（継続）したままで所定時間Ｔ１［秒］が経過した時点で、最終的な異常判定状態と見なして故障処理を行う（ステップＳ７）。
このとき、一時的な異常判定信号が所定時間Ｔ１［秒］以上継続した時点で、駆動制御手段５２からの駆動信号の出力を遮断する。

なお、所定時間Ｔ１が経過するまでは、最終的な異常判定信号は生成されることはなく、ステップＳ１０に進み、ステップＳ１にリターンして、以上の処理を所定周期で繰り返し実行する。
このように、ステップＳ７において、所定時間Ｔ１の経過後（異常判定信号が所定時間Ｔ１だけ継続した後）に生成される最終的な異常判定信号は、ノイズなどの影響で一時的に式（２）を満たしたのではなく、確実な異常発生状態と見なすことができる。

ステップＳ７において、異常判定手段５３は、最終的な異常判定信号を生成して、上述のように、たとえば駆動制御手段５２からモータ駆動手段６への駆動出力を遮断し、モータ駆動手段６内のパワーＭＯＳＦＥＴ６２ａ〜６２ｄなどを、過大な地絡電流から保護する。
以下、ステップＳ１０に進み、所定時間経過後に、ステップＳ１にリターンする。

一方、ステップＳ５において、目標電流ＩＭＴおよび検出電流ＩＭＳの極性が互いに異なる（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、回生運転判定手段５９は、回生運転時と見なして異常判定手段５３の判定条件を、力行運転時の異常判定条件（ステップＳ６）から、回生運転時の異常判定条件（ステップＳ８）に切り替えて、故障の有無を判定する。

この場合、モータ４が回生運転状態であることから、前述のように電機子電流Ｉａがオーバシュート傾向にあるか、または、駆動制御手段５２の出力信号（モータ４への印加電圧Ｖａ）が飽和して電機子電流Ｉａのフィードバックが破綻している可能性があり、地絡故障などの異常が発生していなくても、目標電流ＩＭＴと検出電流ＩＭＳとの電流偏差（＝｜ＩＭＳ｜−｜ＩＭＴ｜）が、第１の判定閾値ＴＨ１を超える可能性がある。

したがって、異常判定手段５３は、上記式（２）による異常判定処理（ステップＳ６）を実行せずに、ステップＳ８において、回生運転時の検出電流の絶対値（＝｜ＩＭＳ｜）が第２の判定閾値ＴＨ２（＞ＴＨ１）以上であるか否かの異常判定処理を実行する。
このとき、異常判定手段５３は、以下の式（３）を満たすか否かにより、異常の有無を判定する。

｜ＩＭＳ｜＞ＴＨ２ ・・・（３）

ステップＳ８において、式（３）を満たす（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、回生運転時にあることを考慮しても、なお異常と見なされる状態なので、一時的な異常判定信号を生成して、回生運転時の最終的な故障処理（ステップＳ９）に進む。
すなわち、ステップＳ９において、異常判定手段５３は、一時的な異常判定信号が所定時間Ｔ２［秒］以上継続した時点で最終的な異常判定信号を出力し、駆動制御手段５２からモータ駆動手段６への駆動出力を遮断する。このとき、所定時間Ｔ２が経過するまでは、最終的な異常判定信号は生成されることはなく、ステップＳ１０に進む。
以下、前述と同様に、ステップＳ１０に進み、所定時間の継続後にステップＳ１にリターンする。

このように、ステップＳ９において、一時的な異常判定状態が所定時間Ｔ２だけ継続した時点で最終的な異常判定信号を出力することにより、ノイズなどに起因した一時的な誤判定を防止し、確実に異常と判定された場合のみに、モータ駆動手段６の出力を遮断し、地絡電流からＭＯＳＦＥＴ６２などを保護することができる。

また、上述のように、ステップＳ１へのリターン経路に、ステップＳ１０の待機処理が挿入されているので、上記処理（ステップＳ１〜Ｓ９）が所定周期で実行されるように管理することができる。
図６は上記処理（ステップＳ５〜Ｓ９）における各設定値および検出値を示す説明図であり、目標電流ＩＭＴ、検出電流ＩＭＳ、第１および第２の判定閾値ＴＨ１、ＴＨ２の相互関係を示している。
図６から明らかなように、第１および第２の判定閾値ＴＨ１、ＴＨ２を「ＴＨ１＜ＴＨ２」の関係に設定することにより、回生運転時には、力行運転時と比べて、目標電流ＩＭＴと検出電流ＩＭＳとの差が大きい場合に異常（故障状態）と判定されることが分かる。

以上のように、この発明の実施の形態１によるモータ制御装置によれば、目標電流ＩＭＴと検出電流ＩＭＳとの極性が異なる場合に回生運転状態と判定し、モータ４の回生運転状態が判定された場合には、異常判定手段５３の判定条件を変更するとともに、判定閾値を、力行運転時での第１の判定閾値ＴＨ１よりも大きい第２の判定閾値ＴＨ２に設定するので、モータ４の力行運転時および回生運転時に応じた適切な異常判定を行うことができる。

また、目標電流演算手段５１は、モータ４の力行運転の目標電流ＩＭＴ（モータ電流指令値）のみを演算し、異常判定手段５３は、力行方向の検出電流ＩＭＳ（モータ電流検出値）が目標電流ＩＭＴよりも第１の判定閾値ＴＨ１以上大きい値を示す場合、または、回生方向の検出電流ＩＭＳが第２の判定閾値ＴＨ２以上の値を示す場合に、異常判定信号を生成して駆動制御手段５２の出力を遮断するので、信頼性の高い異常判定を実現することができる。

なお、前述のように、回生運転時に目標電流ＩＭＴと逆方向に流れる検出電流ＩＭＳは、バッテリ３の電圧と、モータ４の回転速度ωに応じて変わるため、異常判定閾値ＴＨ２は、バッテリ３の電圧とモータ４の回転速度ωに応じて変化させてもよい。

たとえば、電源電圧が高い場合には、各判定閾値ＴＨ１、ＴＨ２を増大側に変更することにより、信頼性の高い異常判定を実現することができる。
また、回生運転時にモータ４の回転速度ωが所定値以上に上昇して回生電流が多く流れる場合には、回転速度ωの上昇に応じて異常判定用の第２の判定閾値ＴＨ２を増大側に変更することにより、回生運転時のモータ４の回転上昇時においても、誤判定を防止して信頼性の高い異常判定を実現することができる。

また、モータ４の回転速度ωに応じて異常判定閾値ＴＨ２を変化させない場合には、以下のように異常判定処理を禁止してもよい。
すなわち、モータ４の回生運転時に、モータ４の回転速度ωが所定値以上を示し、駆動制御手段５２のフィードバック制御出力（モータ４への印加電圧Ｖａ）が飽和した場合には、電流フィードバック制御が作用せず、正確に異常判定することが困難になるので、異常判定手段５３による異常判定処理（ステップ５〜Ｓ９）の実行を禁止してもよい。これにより、モータ４の回転上昇時の誤判定を防止して、信頼性の高い異常判定を実現することができる。

実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、目標電流ＩＭＴおよび検出電流ＩＭＳの極性比較（図２内のステップＳ５参照）により力行運転および回生運転を判定したが、ＣＰＵ５０がモータ４の回転速度ωを検出する回転検出手段を備えている場合には、図５の定義を用いて、検出電流ＩＭＳとモータ４の回転速度ωの極性とに基づいて力行運転および回生運転を判定してもよい。

この場合、マイクロコントローラ５内のＣＰＵ５０は、回転センサ９と協働してモータ４の回転方向を検出するモータ回転方向検出手段を有し、回生運転判定手段５９は、モータ４の回転方向が検出電流ＩＭＳ（モータ電流検出値）の方向と異なる場合に、モータ４の回生運転と判定する。
なお、ＣＰＵ５０内のモータ回転方向検出手段は、逆起電力ｖｅ（図４参照）に基づいて回転方向を検出してもよい。

このように、検出電流ＩＭＳおよび回転速度ωに基づく定義（図５）を用いて回生運転時を判定することにより、検出電流ＩＭＳがオーバシュートする以前に、早期に運転状態の切り替わりを判定することができ、たとえば図２内のステップＳ７における異常判定時間をより短く設定することができる。

また、検出電流ＩＭＳに代えて目標電流ＩＭＴを用い、目標電流ＩＭＴの極性と回転速度ωの極性とを比較して、回生運転を判定してもよい。
なぜなら、目標電流ＩＭＴの方向が切り替わってから、検出電流ＩＭＳが整定されて目標電流ＩＭＴに追従するまでの追従時間は、モータ４の回転方向が実際に切り替わるまでの時間に比べて十分に短いので、無視することができるからである。

換言すれば、目標電流ＩＭＴの方向が切り替わって回生運転となり、駆動制御手段５２のフィードバック制御がオーバシュート傾向にある状態でも、モータ４の回転方向が実際に切り替わるまでには、モータ４の電機子の慣性モーメントが影響して長い時間を要するので、これと比べて検出電流ＩＭＳのフィードバック制御の整定時間は十分に短く、無視することができるからである。
このように、目標電流ＩＭＴの極性と回転速度ωの極性とを比較して回生運転を判定した場合には、検出電流ＩＭＳに含まれるノイズの影響を軽減することができる。

実施の形態３．
また、上記実施の形態１のように、モータ制御装置をステアリング装置に適用した場合には、一般的に、目標電流ＩＭＴと操舵トルクＴｓとの関係が図３に示すような単調増加関数で表されるので、回生運転判定手段５９は、操舵トルクセンサ２から検出される操舵トルクＴｓと、電流検出手段７による検出電流ＩＭＳとの各極性が逆極性を示す場合に、回生運転と判定してもよく、これにより、前述と同様の作用効果を奏する。

この場合、モータ４は、車両のステアリング装置に接続されており、ＣＰＵ５０は、ステアリング装置に印加される操舵トルクＴｓを検出するためのトルク検出手段と、モータ４の回転方向を検出するモータ回転方向検出手段とを備えている。
また、目標電流演算手段５１は、操舵トルクＴｓに応じて目標電流ＩＭＴを演算し、回生運転判定手段５９は、操舵トルクＴｓの方向がモータ４の回転方向と異なる場合に、モータ４の回生運転と判定する。

また、前述の実施の形態２と同様に、モータ４の回転速度ωを検出する回転検出手段を備えている場合には、操舵トルクセンサ２からの操舵トルクＴｓの極性と、モータ４の回転速度ωの極性とに基づいて、力行運転および回生運転を判定してもよい。

実施の形態４．
また、上記実施の形態１のように、目標電流演算手段５１が力行運転時の目標電流ＩＭＴ（トルク指示）のみを生成する場合には、フィードバック制御の操作量である印加電圧Ｖａが電源電圧に達して（飽和して）回生運転に至るので、回生運転判定手段５９は、印加電圧Ｖａと電源電圧とがほぼ同一値となって飽和したと見なされる場合に、回生運転と判定してもよい。

この場合、目標電流演算手段５１は、モータ４の力行運転の目標電流ＩＭＴのみを演算し、回生運転判定手段５９は、検出電流ＩＭＳ（モータ電流）のフィードバック制御の操作量が飽和した場合に、モータ４の回生運転と判定する。

また、マイクロコントローラ５内のＣＰＵ５０は、モータ駆動手段６に電力供給する電源（バッテリ３）への電流流入状態を検出する電源電流検出手段（図示せず）をさらに備え、回生運転判定手段５９は、モータ駆動手段６から電源への電流流入状態が検出された場合に、モータ４の回生運転と判定してもよい。
これにより、前述と同様に、モータ４の回生運転時の誤判定時を防止しつつ、適切な保護をすることができる。

なお、電源電流検出手段としては、種々の公知手段が考えられるが、モータ制御装置１の容積に余裕があるならば、たとえばバッテリ３とモータ駆動手段６との間に挿入された追加抵抗（図示せず）を用いてもよい。この場合、追加抵抗を介して、モータ４からバッテリ３への電流の逆流状態が検出された場合に、回生運転と判定することができる。

また、モータ駆動手段６の保護などを目的として、印加電圧Ｖａが電源電圧に至る前に、印加電圧Ｖａを所定の制限値以下に制限する場合には、印加電圧Ｖａと所定の制限値とを比較して、モータ４の回生運転時を判定してもよい。

さらに、上記実施の形態１〜４では、一時的な異常判定信号による誤判定を防止するために、所定時間が経過判定処理（図２内のステップＳ７）を設けたが、ノイズなどの影響が無視できる場合には、直ちに異常と判定してもよい。

この発明の実施の形態１に係るモータ制御装置を示す回路ブロック図である。 この発明の実施の形態１に係るモータ制御装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１による目標電流の演算特性を示す説明図である。 この発明の実施の形態１により制御されるモータの簡易モデルを等価回路で示す説明図である。 この発明の実施の形態１により制御されるモータの力行運転と回生運転との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態１により制御されるモータの力行運転および回生運転の関係と各判定閾値との関係を示す説明図である。

符号の説明

１ モータ制御装置、２ 操舵トルクセンサ、３ バッテリ、４ モータ、５ マイクロコントローラ、６ モータ駆動手段、７ モータ電流検出手段、９ 回転センサ、５０ ＣＰＵ、５１ 目標電流演算手段（指令値演算手段）、５２ 駆動制御手段、５３ 異常判定手段、５６ａ、５６ｂ ＰＷＭ回路、５８ 減算手段、５９ 回生運転判定手段、６２ａ〜６２ｄ パワーＭＯＳＦＥＴ、６３ 抵抗、ＩＭＳ 検出電流（モータ電流検出値）、ＩＭＴ 目標電流（モータ電流指令値）、ΔＩ 電流偏差、ＴＨ１ 第１の判定閾値、ＴＨ２ 第２の判定閾値、Ｔｓ 操舵トルク、ω 回転速度。

Claims (14)

1. モータに対してモータ電流を供給するモータ駆動手段と、
   前記モータ電流を検出するモータ電流検出手段と、
   前記モータ電流検出手段からのモータ電流検出値が入力されるとともに、前記モータ駆動手段に対する駆動信号を出力するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、
   前記モータ電流の目標値に対応したモータ電流指令値を演算する指令値演算手段と、
   前記モータ電流検出値と前記モータ電流指令値との差が所定の判定閾値以上を示す場合に異常判定信号を生成する異常判定手段とを有し、
   前記モータ電流検出値が前記モータ電流指令値と一致するように前記モータ電流をフィードバック制御するモータ制御装置において、
   前記コントローラは、
   前記モータの回生運転状態を判定する回生運転判定手段をさらに有し、
   前記モータの回生運転と判定された場合に、前記判定閾値を前記モータの力行運転時の値よりも大きく設定することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記回生運転判定手段は、前記モータ電流検出値の極性が前記モータ電流指令値の極性と異なる場合に、前記モータの回生運転と判定することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記コントローラは、前記モータの回転方向を検出するモータ回転方向検出手段をさらに有し、
   前記回生運転判定手段は、前記モータの回転方向が前記モータ電流検出値の方向と異なる場合に、前記モータの回生運転と判定することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
4. 前記コントローラは、前記モータの回転方向を検出するモータ回転方向検出手段をさらに有し、
   前記回生運転判定手段は、前記モータの回転方向が前記モータ電流指令値の方向と異なる場合に、前記モータの回生運転と判定することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
5. 前記モータは、車両のステアリング装置に接続され、
   前記コントローラは、前記ステアリング装置に印加される操舵トルクを検出するためのトルク検出手段をさらに有し、
   前記回生運転判定手段は、前記モータ電流検出値の方向が前記操舵トルクの方向と異なる場合に、前記モータの回生運転と判定することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
6. 前記モータは、車両のステアリング装置に接続され、
   前記コントローラは、前記ステアリング装置に印加される操舵トルクを検出するためのトルク検出手段と、前記モータの回転方向を検出するモータ回転方向検出手段とをさらに有し、
   前記回生運転判定手段は、前記前記操舵トルクの方向が前記モータの回転方向と異なる場合に、前記モータの回生運転と判定することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
7. 前記指令値演算手段は、前記モータの力行運転のモータ電流指令値のみを演算し、
   前記回生運転判定手段は、前記モータ電流のフィードバック制御の操作量が飽和した場合に、前記モータの回生運転と判定することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
8. 前記コントローラは、前記モータ駆動手段に電力供給する電源への電流流入状態を検出する電源電流検出手段をさらに有し、
   前記回生運転判定手段は、前記モータ駆動手段から前記電源への電流流入状態が検出された場合に、前記モータの回生運転と判定することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
9. 前記指令値演算手段は、前記モータの力行運転のモータ電流指令値のみを演算し、
   前記異常判定手段は、前記モータの力行運転時に第１の判定閾値を設定し、前記モータの回生運転時に前記第１の判定閾値よりも大きい第２の判定閾値を設定し、力行方向のモータ電流検出値が、前記モータ電流指令値よりも前記第１の判定閾値以上大きい値を示す場合、または、回生方向のモータ電流検出値が、前記モータ電流指令値よりも前記第２の判定閾値以上の値を示す場合に、前記異常判定信号を生成することを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のモータ制御装置。
10. 前記コントローラは、
    前記モータの回転速度を検出する回転検出手段と、
    前記モータに電力供給する電源の電源電圧を検出する電圧検出手段とをさらに有し、
    前記回転速度および前記電源電圧に応じて前記判定閾値、前記第１の判定閾値または前記第２の判定閾値を可変設定することを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のモータ制御装置。
11. 前記コントローラは、前記回転速度が所定値以上を示す場合に前記異常判定手段の異常判定処理を禁止する異常判定停止手段をさらに有することを特徴とする請求項１０に記載のモータ制御装置。
12. 前記駆動制御手段は、前記異常判定信号に応答して前記駆動信号の出力を停止することを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載のモータ制御装置。
13. 前記異常判定手段は、前記異常判定信号が所定時間にわたって継続して生成された時点で最終的な異常判定信号を生成することを特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載のモータ制御装置。
14. 前記コントローラは、
    前記モータ電流指令値と前記モータ電流検出値との電流偏差を算出する減算手段と、
    前記電流偏差に基づいて前記駆動信号を生成する駆動制御手段とをさらに有し、
    前記モータの回生運転と判定された場合には、前記異常判定手段の判定条件を、前記モータの力行運転時の第１の判定条件から第２の判定条件に変更し、
    前記異常判定手段は、
    前記モータの力行運転時に第１の判定閾値を設定し、
    前記モータの回生運転時に前記第１の判定閾値よりも大きい第２の判定閾値を設定し、
    前記モータの力行運転時には、前記電流偏差が前記第１の判定閾値以上を示す場合に前記異常判定信号を生成し、
    前記モータの回生運転時には、前記モータ電流検出値が前記第２の判定閾値以上を示す場合に前記異常判定信号を生成することを特徴とする請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載のモータ制御装置。

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