JP4348897B2 - 電動パワーステアリング装置のモータ制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の操舵系に対する操舵を電動モータの動力でアシストする電動パワーステアリング装置のモータ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータの動力によってステアリングホイールの操舵を補助する電動式パワーステアリング装置では、例えば、トルクセンサによって検出する操舵トルクと、車速センサによって検出する車速とに基づいて、モータがアシストするアシストトルクを決定する操舵アシスト制御が行われる。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置は、図９に示すように、三相モータのｕ相、ｖ相及びｗ相励磁電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを帰還させ、モータが発生するアシストトルクのフィードバック制御を行うモータ制御装置５０が採用されている。
【０００４】
このモータ制御装置では、基本アシスト力演算部３０が操舵トルクτ及び車速ｖとに基づいて指令トルクτ＊を設定し、指令電流設定部３１がこの指令トルクτ＊を得るためのｄ軸及びｑ軸指令電流ｉｄ＊，ｉｑ＊を生成する。
【０００５】
一方、電流センサ１７ａ，１７ｂが、三相ブラシレスモータのｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖを検出し、演算部３７が、両励磁電流ｉｕ，ｉｖからｗ相励磁電流ｉｗを求める。そして、三相／ｄ−ｑ変換部３４が、モータの回転子の回転角θに基づき、ｕ相、ｖ相及びｗ相励磁電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗをｄ軸及びｑ軸検出電流ｉｄ，ｉｑに変換して帰還させる。
【０００６】
減算部３６ａは、ｄ軸指令電流ｉｄ＊とｄ軸検出電流ｉｄとからｄ軸差分値Δｉｄを生成し、減算部３６ｂは、ｑ軸指令電流ｉｑ＊とｑ軸検出電流ｉｑとからｑ軸差分値Δｉｑを生成する。
【０００７】
次に、ＰＩ制御部５１ａがｄ軸差分値Δｉｄからｄ軸指令電圧ｖｄ＊を生成し、また、ＰＩ制御部５１ｂがｑ軸差分値Δｉｑからｑ軸指令電圧ｖｑ＊を生成する。
【０００８】
次に、ｄ−ｑ／三相変換部３３が、回転子の回転角θに基づき、ｄ軸指令電圧ｖｄ＊及びｑ軸指令電圧ｖｑ＊をｕ相、ｖ相及びｗ相指令電圧ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に変換する。
【０００９】
次に、ＰＷＭ制御部３５が、ｕ相、ｖ相及びｗ相指令電圧ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊からｕ相、ｖ相及びｗ相ＰＷＭ制御信号ｕｕ，ｖｕ，ｗｕを生成し、モータ駆動装置１２に供給する。
【００１０】
すると、インバータ回路からなるモータ駆動装置１２が、ｕ相、ｖ相及びｗ相ＰＷＭ制御信号ｕｕ，ｖｕ，ｗｕによってデューティ駆動され、ｕ相、ｖ相及びｗ相励磁電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを生成してモータに供給する。
【００１１】
ところで、このモータ制御装置５０において、電流センサ１７ａ，１７ｂが故障すると、ｕ相、ｖ相及びｗ相励磁電流ｉｕ，ｉｖ，Ｉｗに基づいてモータのアシストトルクをフィードバック制御することができなくなり、操舵アシスト制御における応答性や制御精度が悪化する。
【００１２】
このため、このモータ制御装置５０では、センサ異常検出部５２が、ｄ軸及びｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑを監視し、そのいずれかが所定の差分判定値を越えたときに、電流センサ１７ａ，１７ｂが故障したと判定する。
【００１３】
即ち、電流センサ１７ａ，１７ｂが故障すると、その出力値が例えば「０」Ｖに固定された状態となり、ｄ軸及びｑ軸検出電流ｉｄ，ｉｑの電流値が「０」となる。すると、ｄ軸及びｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑが、通常生成されるｄ軸及びｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑの最大値よりも大きくなる。そこで、このような過大なｄ軸及びｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑが生成されたことをもって、電流センサ１７ａ，１７ｂの出力値が「０」に固定されたこと、即ち、電流センサ１７ａ，１７ｂが故障したことを検出する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記モータ制御装置５０におけるセンサ異常検出部５２のように、電流センサ１７ａ，１７ｂの異常をｄ軸又はｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑから判断する場合には、通常生成されるｄ軸又はｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑの最大値よりも差分判定値を大きな値とする必要がある。
【００１５】
このため、電流センサ１７ａ，１７ｂが故障している状態のときに、例えば急激な操舵に伴って比較的大きな指令トルクτ＊が設定され、ｄ軸又はｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑが比較的大きな値となったときにのみ、電流センサ１７ａ，１７ｂの検出値が異常であると判断できる。
【００１６】
しかしながら、比較的小さい指令トルクτ＊が設定される状態が続いた場合、電流センサ１７ａ，１７ｂが故障してその電流検出値が「０」となっていても、そのｄ軸又はｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑが差分判定値を越えない場合が発生する。
【００１７】
この場合、ＰＩ制御部５１ａ，５１ｂのＩゲインによって、ｄ軸及びｑ軸指令電圧ｖｄ＊，ｖｑ＊が次第に大きくなり、ｖ相、ｕ相及びｗ相指令電圧ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊が次第に大きくなる。
【００１８】
その結果、電流センサ１７ａ，１７ｂの故障が検出されないままでｕ相、ｖ相及びｗ相励磁電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが過大となり、モータ１３がロックしたり、又、過熱して発火したりする虞があった。
【００１９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、指令トルクの大きさに関係なく、電流センサの異常をより確実に検出することができる電動パワーステアリング装置のセンサ異常検出装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、電動モータが発生するアシストトルクを、操舵トルクの検出値に対して設定された指令トルクに制御するためのモータ指令電圧を、電流センサが検出するモータ励磁電流を用いて生成する電動パワーステアリング装置のモータ制御装置であって、モータ指令電圧とモータ回転速度とに基づいて前記モータ励磁電流の検出値が異常であるか否かを判断し、この判断結果に基づいて前記電流センサの異常を検出する電流センサ異常検出手段を備え、前記電流センサ異常検出手段は、前記モータ指令電圧が所定の信号判定値を越え、かつ、前記モータ回転速度が所定の回転速度判定値未満であるモータの制御状態において前記モータ励磁電流が所定の電流判定値未満であったときにモータ励磁電流が異常であると判断することを特徴とする。
【００２１】
請求項１に記載の発明によれば、モータの制御特性により、あるモータ指令電圧及びモータ回転速度に対するモータ励磁電流が一義的に決定される。このため、電流センサが異常となると、モータ励磁電流の検出値が本来のモータ励磁電流でない異常な値となる。従って、あるモータ指令電圧及びモータ回転速度で特定されるモータの制御状態におけるモータ励磁電流の検出値が、その制御状態での正常な値であるかそれとも異常な値であるかを判定することにより、電流センサの異常を検出できる。
【００２３】
また、ＤＣモータ及びブラシレスモータでは、モータ回転速度とモータ励磁電流との関係が負の勾配をもった直線状となり、かつ、モータ指令電圧が大きいほどモータ励磁電流に対するモータ回転速度が大きい特性となる。それぞれの調節範囲において、モータ回転速度が小さい領域にあり、かつ、モータ指令電圧が大きい領域にあるときには、モータ励磁電流が大きい領域にある。ここで、電流センサが故障してモータ励磁電流の検出値が「０」に近い値に固定されると、モータ励磁電流が異常であると判断でき、電流センサが異常であると判断できる。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記モータは、ＤＣモータ又はブラシレスモータであることを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、ＤＣモータ又はブラシレスモータのモータ励磁電流を検出する電流センサの異常が検出される。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記モータは、三相ブラシレスモータであって、前記電流センサは、三相の内から二相のモータ励磁電流を検出することを特徴とする。
【００２６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加えて、三相ブラシレスモータの二相のモータ励磁電流を検出する電流センサの異常が検出される。従って、検出された二相のモータ励磁電流から残りの一相のモータ励磁電流を求め、この三相のモータ励磁電流に基づいてフィードバック制御を行うモータ制御装置において、三相それぞれに電流センサを設けることなく各電流センサの異常を検出できる。その結果、部品点数が少なくてすむ。
【００２７】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記センサ異常検出手段は、所定時間経過した時点毎に前記モータ励磁電流の検出値が異常であるか否かを判断し、その検出値が異常である状態が所定回数を越えたときに電流センサが異常であると判断することを特徴とする。
【００２８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、モータ励磁電流の検出値が異常であると判断した一回毎の判断結果に誤りがあっても、電流センサの異常をより確実に検出できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図７に従って説明する。
図２に示すように、電動パワーステアリング装置１０は、モータ制御装置１１、モータ駆動装置１２、三相ブラシレスモータ（以下、単にモータという。）１３、トルクセンサ１４、車速センサ１５、回転角センサ１６、電流センサ１７ａ，１７ｂ等によって構成されている。
【００３０】
トルクセンサ１４は、ステアリングシャフト１８に設けられたトーションバー１９に装着され、ステアリングホイール２０に加えられる操舵力に応じた操舵トルクτを検出し、モータ制御装置１１に出力する。
【００３１】
車速センサ１５は、前輪２８の回転数から車速ｖを検出し、モータ制御装置１１に出力する。
モータ制御装置１１はマイクロコンピュータからなり、図３に示すように、操舵トルクτ及び車速ｖに基づいてｕ相ＰＷＭ制御信号ｕｕ、ｖ相ＰＷＭ制御信号ｖｕ及びｗ相ＰＷＭ制御信号ｗｕを生成し、モータ駆動装置１２に出力する。
【００３２】
モータ駆動装置１２はインバータ回路からなり、ｕ相、ｖ相及びｗ相ＰＷＭ制御信号ｕｕ，ｖｕ，ｗｕに基づいてｕ相励磁電流ｉｕ、ｖ相励磁電流ｉｖ及びｗ相励磁電流ｉｗを生成し、モータ１３に出力する。本実施形態では、ｕ相励磁電流ｉｕ、ｖ相励磁電流ｉｖ及びｗ相励磁電流ｉｗがモータ励磁電流である。
【００３３】
モータ１３は三相同期式永久磁石モータであって、モータ駆動装置１２が出力するｕ相、ｖ相及びｗ相励磁電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗによって運転制御される。
図２に示すように、モータ１３は、ステアリングシャフト１８に固定された減速ギヤ２１を、その回転軸に固着された駆動ギヤ２２で駆動する。ステアリングホイール２０の操舵に伴ってステアリングシャフト１８が回転すると、減速ギヤ２１に固着されたピニオンシャフト２３が一体回転し、ピニオンシャフト２３の先端に固着されたピニオンギヤ２４がラック２５を作動させる。ラック２５は、タイロッド２６を介してナックル２７を回動させ、ナックル２７に支持されている前輪２８を操舵する。
【００３４】
また、モータ１３が回転すると、その回転は減速ギヤ２１を介してピニオンシャフト２３に伝達され、ピニオンギヤ２４を介してラック２５に伝達される。
そして、ステアリングホイール２０が操舵されるときにモータ１３が運転されると、ステアリングホイール２０に加わる操舵トルクτによる操舵力に加え、モータ１３からのアシストトルク（即ち、指令トルクτ＊）による操舵力によって前輪２８が操舵される。
【００３５】
図３に示すように、電流センサ１７ａは、モータ１３のｕ相励磁電流ｉｕを検出してモータ制御装置１１に出力する。電流センサ１７ｂは、同じくｖ相励磁電流ｉｖを検出してモータ制御装置１１に出力する。
【００３６】
回転角センサ１６は、モータ１３の回転子の回転角θ（回転子の電気角に相当）を検出し、モータ制御装置１１に出力する。
モータ制御装置１１は、電流センサ１７ａ，１７ｂから入力するｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖに基づくフィードバック制御を行い、モータ１３が発生するトルクを指令トルクτ＊に制御する。
【００３７】
次に、モータ制御装置１１を、図４のブロック線図を用いて詳述する。
モータ制御装置１１は、基本アシスト力演算部３０、指令電流設定部３１、ＰＩＤ制御部３２ａ，３２ｂ、ｄ−ｑ／三相変換部３３、三相／ｄ−ｑ変換部３４、ＰＷＭ制御部３５、減算部３６ａ，３６ｂ及び演算部３７を備え、公知のベクトル制御を行う。また、モータ制御装置１１は、新たにセンサ異常検出部３８を備えている。本実施形態では、センサ異常検出部３８が電流センサ異常検出手段である。
【００３８】
基本アシスト力演算部３０は、操舵トルクτ及び車速ｖから、予め記憶されているアシストマップを用いて指令トルクτ＊を求める。
指令電流設定部３１は、指令トルクτ＊に基づき、ｄ軸指令電流ｉｄ＊及びｑ軸指令電流ｉｑ＊を設定する。
【００３９】
一方、演算部３７は、電流センサ１７ａが出力するｕ相励磁電流ｉｕと、電流センサ１７ｂが出力するｖ相励磁電流ｉｖとからｗ相励磁電流ｉｗを生成する。
三相／ｄ−ｑ変換部３４は、回転角センサ１６が検出する回転角θに基づき、ｕ相、ｖ相及びｗ相励磁電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、ｄ軸及びｑ軸検出電流ｉｄ，ｉｑに変換する。
【００４０】
減算部３６ａは、ｄ軸指令電流ｉｄ＊とｄ軸検出電流ｉｄとのｄ軸差分値Δｉｄを生成し、減算部３６ｂは、ｑ軸指令電流ｉｑ＊とｑ軸検出電流ｉｑとのｑ軸差分値Δｉｑを生成する。
【００４１】
ＰＩＤ制御部３２ａは、ｄ軸差分値Δｉｄに基づき、ｄ軸検出電流をｄ軸指令電流に近づけるためのｄ軸指令電圧ｖｄ＊を生成する。ＰＩＤ制御部３２ｂは、ｑ軸差分値Δｉｑに基づき、ｑ軸検出電流をｑ軸指令電流に近づけるためのｑ軸指令電圧ｖｑ＊を生成する。
【００４２】
ｄ−ｑ／三相変換部３３は、回転角センサ１６が検出する回転角θに基づき、ｄ軸及びｑ軸指令電圧ｖｄ＊，ｖｑ＊を、ｕ相指令電圧ｖｕ＊、ｖ相指令電圧ｖｖ＊及びｗ相指令電圧ｖｗ＊に変換する。本実施形態では、ｄ軸指令電圧ｖｄ＊及びｑ軸指令電圧ｖｑ＊と、ｕ相指令電圧ｖｕ＊、ｖ相指令電圧ｖｖ＊及びｗ相指令電圧ｖｗ＊とがいずれもモータ制御信号である。
【００４３】
ＰＷＭ制御部３５は、ｕ相、ｖ相及びｗ相指令電圧ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊を、それぞれｕ相ＰＷＭ制御信号ｕｕ、ｖ相ＰＷＭ制御信号ｖｕ、ｗ相ＰＷＭ制御信号ｗｕに変換する。ｕ相、ｖ相及びｗ相ＰＷＭ制御信号ｕｕ，ｖｕ，ｗｕはデューティ信号であって、モータ駆動装置１２に出力される。
【００４４】
次に、ＰＩＤ制御部３２ａ，３２ｂについて詳述する。
図５に示すように、ＰＩＤ制御部３２ａは、比例動作部４０ａ、積分動作部４１ａ及び微分動作部４２ａとからなる。ＰＩＤ制御部３２ａは、センサ異常検出部３８が出力するモード切替信号ＳＣにより、比例動作部４０ａ及び積分動作部４１ａだけが動作するＰＩ制御モードと、比例動作部４０ａ、積分動作部４１ａ及び微分動作部４２ａが動作するＰＩＤ制御モードとのいずれか一方に切り替わる。さらに、ＰＩ制御モードとＰＩＤ制御モードとでは、比例動作部４０ａと積分動作部４１ａの各ゲインが各モードの設定値に切り換わる。
【００４５】
そして、ＰＩ制御モードにおいては、電流センサ１７ａ，１７ｂが正しく検出するｕ相、ｖ相及びｗ相励磁電流ｕｕ，ｖｕ，ｗｕに基づくフィードバック制御を行う。
【００４６】
一方、ＰＩＤ制御モードにおいては、ｄ軸及びｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑが積分動作部４１ａのゲインによって蓄積されないようにし、操舵トルクτ及び車速ｖに基づき、実質的にオープンループとなる制御を行う。
【００４７】
ＰＩＤ制御部３２ｂは、比例動作部４０ｂ、積分動作部４１ｂ及び微分動作部４２ｂとからなり、ＰＩＤ制御部３２ａと同様、モード切替信号ＳＣによってＰＩ制御モードとＰＩＤ制御モードとのいずれか一方に切り替わる。そして、ＰＩ制御モードにおいてはフィードバック制御を行い、ＰＩＤ制御モードにおいては実質的にオープンループとなる制御を行う。
【００４８】
センサ異常検出部３８は、電流センサ１７ａ，１７ｂの少なくとも一方が故障したか否かを判断するセンサ異常検出処理を行う。センサ異常検出処理は、所定の時間Δｔ経過毎に繰り返し実行される。
【００４９】
次に、センサ異常検出処理について説明する。
図１に示すように、センサ異常検出処理として、先ずステップ（以下、Ｓと記す。）１００で、ｕ相励磁電流ｉｕ、ｖ相励磁電流ｉｖ、回転角θ及びｕ相指令電圧ｖｕ＊の各検出値を取得する。
【００５０】
次に、Ｓ１０１で、ｕ相指令電圧ｖｕ＊の電圧値が、所定の電圧判定値（信号判定値）αを越えているか否かを判断する。この電圧判定値αは、ｕ相指令電圧ｖｕ＊の調節範囲において、大きな領域の値に設定されている。
【００５１】
Ｓ１０１で、肯定判定したときには、次に、Ｓ１０２で、前回の処理で取得した回転角θの検出値と、今回の処理で取得した回転角θの検出値との差分Δθを求め、この差分Δθから回転角速度（モータ回転速度）ω（＝Δθ／Δｔ）を求める。そして、この回転角速度ωが、所定の回転角速度判定値（回転速度判定値）β未満であるか否かを判断する。この回転角速度判定値βは、ほぼ「０」に近い値に設定されている。
【００５２】
このＳ１０２での判定処理により、モータ１３の制御状態が、ｕ相指令電圧ｖｕ＊が電圧判定値αを越え、かつ、回転角速度ωが回転角速度判定値β未満である制御状態であるか否かを判断する。
【００５３】
Ｓ１０２で肯定判定したときには、次に、Ｓ１０３で、ｕ相励磁電流ｉｕの検出値と、ｖ相励磁電流ｉｖの検出値とが、共に所定の電流判定値γ未満であるか否かを判断する。この電流判定値γは、ほぼ「０」に近い値に設定されている。
【００５４】
このＳ１０３での判定処理により、ｕ相指令電圧ｖｕ＊が電圧判定値αを越え、かつ、回転角速度ωが回転速度判定値β未満であるモータ１３の制御状態において、電流センサ１７ａ，１７ｂが検出するｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖの検出値の少なくとも一方が異常な値であるか否かを判断する。
【００５５】
即ち、図７に示すように、電流判定値γは、ｕ相指令電圧ｖｕ＊が電圧判定値αを越え、かつ、回転角速度ωが回転速度判定値β未満である制御状態では、モータ１３の特性上、ｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖが共に電流判定値γ未満の値をとることがない値に設定されている。
【００５６】
従って、ｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖの検出値が電流判定値γ未満の異常な値となったときには、電流センサ１７ａ，１７ｂが故障した可能性が高いと判断する。
【００５７】
Ｓ１０３で肯定判定したときには、次に、Ｓ１０４で、カウンタのカウント値Ｃをカウントアップした後にＳ１０５を実行する。
一方、Ｓ１０１，Ｓ１０２又はＳ１０３で否定判定したときには、Ｓ１０６で、カウンタをクリアした後、Ｓ１０７で、ＰＩＤ制御部３２ａ，３２ｂをＰＩ制御モードとするモード切替信号ＳＣを出力した後に本処理を終了する。
【００５８】
Ｓ１０５では、カウント値Ｃが所定のカウント判定値Ｃ０を越えたか否かを判定する。
Ｓ１０５で肯定判定したときには、次に、Ｓ１０８で、ＰＩＤ制御部をＰＩＤ制御モードとするモード切替信号ＳＣを出力した後に本処理を終了する。
【００５９】
一方、Ｓ１０５で否定判定したときには、次に、Ｓ１０７を実行する。
以上のセンサ異常検出処理により、電流センサ１７ａ，１７ｂが検出するｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖの検出値のいずれかが異常であるか否かを判定し、検出値が異常であったときには電流センサ１７ａ，１７ｂのいずれかが異常であると判断する。
【００６０】
また、この状態が所定時間（Δｔ×Ｃ０）を越えて継続したことを判定することで、電流センサ１７ａ又は１７ｂの異常をより確実に検出する。
電流センサ１７ａ，１７ｂの異常を検出したときには、ＰＩＤ制御部３２ａ，３２ｂがＰＩＤ制御モードとなり、電流センサ１７ａ，１７ｂの間違った検出値から得られるｄ軸及びｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑが積分動作部４１ａ，４１ｂによって蓄積されないようにする。そして、操舵トルクτ及び車速ｖに基づき実質的にオープンループの制御が行われる。このため、電流センサ１７ａ，１７ｂが故障しても、操舵トルクτ及び車速ｖに応じて適切なアシストトルクが供給される。
【００６１】
次に、以上詳述した本実施形態が有する作用・効果を列記する。
（１） ｕ相指令電圧ｖｕ＊と回転角速度ωとに基づいて、電流センサ１７ａ，１７ｂが検出するｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖの検出値が異常であるか否かを判断し、この判断結果に基づいて電流センサ１７ａ，１７ｂの異常を検出するようにした。
【００６２】
従って、電流センサ１７ａ，１７ｂが異常となり、ｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖの検出値が異常となったことに基づいて電流センサ１７ａ，１７ｂの異常が検出されるので、指令トルクτ＊の大きさに関係なく、電流センサ１７ａ，１７ｂの異常をより確実に検出できる。
【００６３】
（２） ブラシレスモータ１３において、ｕ相指令電圧ｖｕ＊が電圧判定値αを越え、かつ、回転角速度ωが回転速度判定値β未満である制御状態において、ｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖの検出値が異常な値となったことに基づいて電流センサ１７ａ，１７ｂの異常を検出する。
【００６４】
従って、回転角速度ωと、ｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖとの関係が負の勾配をもった直線状となり、かつ、ｕ相指令電圧ｖｕ＊が大きいほどｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖに対する回転角速度ωが大きくなるブラシレスモータ１３において、電流センサ１７ａ，１７ｂの異常をより確実に検出できる。
【００６５】
（３） 三相ブラシレスモータ１３の三相の内からニ相のｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖを検出する電流センサ１７ａ，１７ｂの異常を検出するようにした。
【００６６】
従って、検出されたニ相のｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖから残りの一相のｗ相励磁電流ｉｗを求め、この三相の励磁電流ｉｕ．ｉｖ，ｉｗを用いてフィードバック制御を行うモータ制御装置１１において、三相それぞれに電流センサを設けることなく各電流センサ１７ａ，１７ｂの異常を検出できる。その結果、部品点数が少なくなる。
【００６７】
（４） 繰り返し実行するセンサ異常検出処理により、ｕ相又はｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖの検出値が異常であるか否かを所定時間Δｔ経過毎に判断し、その検出値が異常である状態がカウント判定値Ｃ０を越えたときに、電流センサ１７ａ，１７ｂのいずれかが異常であると判断する。
【００６８】
従って、ｕ相又はｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖの検出値が異常であると判断した一回のセンサ異常検出処理に誤りがあっても、電流センサ１７ａ，１７ｂの異常をより確実に検出できる。
【００６９】
（５） 電流センサ１７ａ，１７ｂの異常を検出したときは、センサ異常検出部３８が出力するモード切替信号ＳＣに基づいて、ＰＩＤ制御部３２ａ，３２ｂが、ＰＤ制御モードからＰＩＤ制御モードに切り替わる。そして、操舵トルクτ及び車速ｖに基づき実質的にオープンループの制御を行う。このため、比較的小さい指令トルクτ＊が設定される状態が続いても、ＰＩＤ制御モードの積分動作部４１ａ，４１ｂによってｄ軸及びｑ軸指令電流ｉｄ＊，ｉｑ＊が蓄積されることがなく、ｄ軸及びｑ軸指令電圧ｖｄ＊，ｖｑ＊が過度に増大することがない。従って、ｄ軸及びｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑに基づくＰＩ制御を行ってｄ軸及びｑ軸指令電圧ｖｄ＊，ｖｑ＊を生成するモータ制御装置１１において、電流センサ１７ａ，１７ｂが故障しても、操舵アシスト制御を継続することができる。
【００７０】
次に、上記一実施形態以外の実施形態を列記する。
・ 前記一実施形態で、モータ制御信号が、ｖ相又はｗ相指令電圧ｖｖ＊，ｖｗ＊、あるいは、ｄ軸又はｑ軸指令電圧ｖｄ＊，ｖｑ＊である構成としてもよい。
【００７１】
・ 前記一実施形態で、一回のセンサ異常検出処理での判断結果に基づいて、電流センサ１７ａ，１７ｂが異常であると判断する構成とする。
・ 前記一実施形態で、図８に示すように、ｕ相指令電圧ｖｕ＊が所定の電圧判定値αを越え、かつ、回転角速度ωが所定の回転角速度判定値εを超える制御状態において、ｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖの検出値が所定の電流判定値ζを越える例えば「１０」Ａの異常な値となっているか否かを判定する。そして、異常な値であったときに、電流センサ１７ａ，１７ｂが異常であると判定する構成とする。この場合にも、前記一実施形態の（１）〜（５）に記載した各効果がある。
【００７２】
・ 前記一実施形態で、モータ制御装置１１が、三相ブラシレスモータ１３に代えてＤＣモータをトルク制御する構成とする。この場合にも、前記一実施形態の（１），（２），（４），（５）に記載した各効果がある。
【００７３】
以下、前記各実施形態から把握される技術的思想を記載する。
（１） 前記電動パワーステアリング装置のモータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１〜請求項４に記載の発明によれば、指令トルクの大きさに関係なく、電流センサの異常をより確実に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態の電動パワーステアリング装置のモータ制御装置が行うセンサ異常検出処理のフローチャート。
【図２】 電動パワーステアリング装置の模式構成図。
【図３】 同じく電気ブロック図。
【図４】 モータ制御装置のブロック線図。
【図５】 ＰＩＤ制御部を示す電気ブロック図。
【図６】 同じくＰＩＤ制御部を示す電気ブロック図。
【図７】 ブラシレスモータの相励磁電流−回転角速度特性を示すグラフ。
【図８】 他の実施形態での相励磁電流−回転角速度特性を示すグラフ。
【図９】 従来の電動パワーステアリング装置のモータ制御装置を示すブロック線図。
【符号の説明】
１０…電動パワーステアリング装置、１１…モータ制御装置、１２…モータ駆動装置、１３…三相ブラシレスモータ、１７ａ，１７ｂ…電流センサ、３８…電流センサ異常検出手段としての電流センサ異常検出部、ｉｄ＊…ｄ軸指令電流、ｉｑ＊…ｑ軸指令電流、ｉｕ…モータ励磁電流としてのｕ相励磁電流、ｉｖ…同じくｖ相励磁電流、ｉｗ…同じくｗ相励磁電流、ｖｄ＊…モータ制御信号としてのｄ軸指令電圧、ｖｑ＊…同じくｑ軸指令電圧、ｖｕ＊…同じくｕ相指令電圧、ｖｖ＊…同じくｖ相指令電圧、ｖｗ＊…同じくｗ相指令電圧、α…信号判定値としての電圧判定値、β…回転速度判定値としての回転角速度判定値、γ…電流判定値、Δｉｄ…ｄ軸差分値、Δｉｑ…ｑ軸差分値、ε…回転速度判定値としての回転角速度判定値、ζ…電流判定値、τ…操舵トルク、τ＊…指令トルク、ω…モータ回転速度としての回転角速度。
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の操舵系に対する操舵を電動モータの動力でアシストする電動パワーステアリング装置のモータ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータの動力によってステアリングホイールの操舵を補助する電動式パワーステアリング装置では、例えば、トルクセンサによって検出する操舵トルクと、車速センサによって検出する車速とに基づいて、モータがアシストするアシストトルクを決定する操舵アシスト制御が行われる。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置は、図９に示すように、三相モータのｕ相、ｖ相及びｗ相励磁電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを帰還させ、モータが発生するアシストトルクのフィードバック制御を行うモータ制御装置５０が採用されている。
【０００４】
このモータ制御装置では、基本アシスト力演算部３０が操舵トルクτ及び車速ｖとに基づいて指令トルクτ＊を設定し、指令電流設定部３１がこの指令トルクτ＊を得るためのｄ軸及びｑ軸指令電流ｉｄ＊，ｉｑ＊を生成する。
【０００５】
一方、電流センサ１７ａ，１７ｂが、三相ブラシレスモータのｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖを検出し、演算部３７が、両励磁電流ｉｕ，ｉｖからｗ相励磁電流ｉｗを求める。そして、三相／ｄ−ｑ変換部３４が、モータの回転子の回転角θに基づき、ｕ相、ｖ相及びｗ相励磁電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗをｄ軸及びｑ軸検出電流ｉｄ，ｉｑに変換して帰還させる。
【０００６】
減算部３６ａは、ｄ軸指令電流ｉｄ＊とｄ軸検出電流ｉｄとからｄ軸差分値Δｉｄを生成し、減算部３６ｂは、ｑ軸指令電流ｉｑ＊とｑ軸検出電流ｉｑとからｑ軸差分値Δｉｑを生成する。
【０００７】
次に、ＰＩ制御部５１ａがｄ軸差分値Δｉｄからｄ軸指令電圧ｖｄ＊を生成し、また、ＰＩ制御部５１ｂがｑ軸差分値Δｉｑからｑ軸指令電圧ｖｑ＊を生成する。
【０００８】
次に、ｄ−ｑ／三相変換部３３が、回転子の回転角θに基づき、ｄ軸指令電圧ｖｄ＊及びｑ軸指令電圧ｖｑ＊をｕ相、ｖ相及びｗ相指令電圧ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に変換する。
【０００９】
次に、ＰＷＭ制御部３５が、ｕ相、ｖ相及びｗ相指令電圧ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊からｕ相、ｖ相及びｗ相ＰＷＭ制御信号ｕｕ，ｖｕ，ｗｕを生成し、モータ駆動装置１２に供給する。
【００１０】
すると、インバータ回路からなるモータ駆動装置１２が、ｕ相、ｖ相及びｗ相ＰＷＭ制御信号ｕｕ，ｖｕ，ｗｕによってデューティ駆動され、ｕ相、ｖ相及びｗ相励磁電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを生成してモータに供給する。
【００１１】
ところで、このモータ制御装置５０において、電流センサ１７ａ，１７ｂが故障すると、ｕ相、ｖ相及びｗ相励磁電流ｉｕ，ｉｖ，Ｉｗに基づいてモータのアシストトルクをフィードバック制御することができなくなり、操舵アシスト制御における応答性や制御精度が悪化する。
【００１２】
このため、このモータ制御装置５０では、センサ異常検出部５２が、ｄ軸及びｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑを監視し、そのいずれかが所定の差分判定値を越えたときに、電流センサ１７ａ，１７ｂが故障したと判定する。
【００１３】
即ち、電流センサ１７ａ，１７ｂが故障すると、その出力値が例えば「０」Ｖに固定された状態となり、ｄ軸及びｑ軸検出電流ｉｄ，ｉｑの電流値が「０」となる。すると、ｄ軸及びｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑが、通常生成されるｄ軸及びｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑの最大値よりも大きくなる。そこで、このような過大なｄ軸及びｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑが生成されたことをもって、電流センサ１７ａ，１７ｂの出力値が「０」に固定されたこと、即ち、電流センサ１７ａ，１７ｂが故障したことを検出する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記モータ制御装置５０におけるセンサ異常検出部５２のように、電流センサ１７ａ，１７ｂの異常をｄ軸又はｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑから判断する場合には、通常生成されるｄ軸又はｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑの最大値よりも差分判定値を大きな値とする必要がある。
【００１５】
このため、電流センサ１７ａ，１７ｂが故障している状態のときに、例えば急激な操舵に伴って比較的大きな指令トルクτ＊が設定され、ｄ軸又はｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑが比較的大きな値となったときにのみ、電流センサ１７ａ，１７ｂの検出値が異常であると判断できる。
【００１６】
しかしながら、比較的小さい指令トルクτ＊が設定される状態が続いた場合、電流センサ１７ａ，１７ｂが故障してその電流検出値が「０」となっていても、そのｄ軸又はｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑが差分判定値を越えない場合が発生する。
【００１７】
この場合、ＰＩ制御部５１ａ，５１ｂのＩゲインによって、ｄ軸及びｑ軸指令電圧ｖｄ＊，ｖｑ＊が次第に大きくなり、ｖ相、ｕ相及びｗ相指令電圧ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊が次第に大きくなる。
【００１８】
その結果、電流センサ１７ａ，１７ｂの故障が検出されないままでｕ相、ｖ相及びｗ相励磁電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが過大となり、モータ１３がロックしたり、又、過熱して発火したりする虞があった。
【００１９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、指令トルクの大きさに関係なく、電流センサの異常をより確実に検出することができる電動パワーステアリング装置のセンサ異常検出装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、電動モータが発生するアシストトルクを、操舵トルクの検出値に対して設定された指令トルクに制御するためのモータ指令電圧を、電流センサが検出するモータ励磁電流を用いて生成する電動パワーステアリング装置のモータ制御装置であって、モータ指令電圧とモータ回転速度とに基づいて前記モータ励磁電流の検出値が異常であるか否かを判断し、この判断結果に基づいて前記電流センサの異常を検出する電流センサ異常検出手段を備え、前記電流センサ異常検出手段は、前記モータ指令電圧が所定の信号判定値を越え、かつ、前記モータ回転速度が所定の回転速度判定値未満であるモータの制御状態において前記モータ励磁電流が所定の電流判定値未満であったときにモータ励磁電流が異常であると判断することを特徴とする。
【００２１】
請求項１に記載の発明によれば、モータの制御特性により、あるモータ指令電圧及びモータ回転速度に対するモータ励磁電流が一義的に決定される。このため、電流センサが異常となると、モータ励磁電流の検出値が本来のモータ励磁電流でない異常な値となる。従って、あるモータ指令電圧及びモータ回転速度で特定されるモータの制御状態におけるモータ励磁電流の検出値が、その制御状態での正常な値であるかそれとも異常な値であるかを判定することにより、電流センサの異常を検出できる。
【００２３】
また、ＤＣモータ及びブラシレスモータでは、モータ回転速度とモータ励磁電流との関係が負の勾配をもった直線状となり、かつ、モータ指令電圧が大きいほどモータ励磁電流に対するモータ回転速度が大きい特性となる。それぞれの調節範囲において、モータ回転速度が小さい領域にあり、かつ、モータ指令電圧が大きい領域にあるときには、モータ励磁電流が大きい領域にある。ここで、電流センサが故障してモータ励磁電流の検出値が「０」に近い値に固定されると、モータ励磁電流が異常であると判断でき、電流センサが異常であると判断できる。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記モータは、ＤＣモータ又はブラシレスモータであることを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、ＤＣモータ又はブラシレスモータのモータ励磁電流を検出する電流センサの異常が検出される。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記モータは、三相ブラシレスモータであって、前記電流センサは、三相の内から二相のモータ励磁電流を検出することを特徴とする。
【００２６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加えて、三相ブラシレスモータの二相のモータ励磁電流を検出する電流センサの異常が検出される。従って、検出された二相のモータ励磁電流から残りの一相のモータ励磁電流を求め、この三相のモータ励磁電流に基づいてフィードバック制御を行うモータ制御装置において、三相それぞれに電流センサを設けることなく各電流センサの異常を検出できる。その結果、部品点数が少なくてすむ。
【００２７】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記センサ異常検出手段は、所定時間経過した時点毎に前記モータ励磁電流の検出値が異常であるか否かを判断し、その検出値が異常である状態が所定回数を越えたときに電流センサが異常であると判断することを特徴とする。
【００２８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、モータ励磁電流の検出値が異常であると判断した一回毎の判断結果に誤りがあっても、電流センサの異常をより確実に検出できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図７に従って説明する。
図２に示すように、電動パワーステアリング装置１０は、モータ制御装置１１、モータ駆動装置１２、三相ブラシレスモータ（以下、単にモータという。）１３、トルクセンサ１４、車速センサ１５、回転角センサ１６、電流センサ１７ａ，１７ｂ等によって構成されている。
【００３０】
トルクセンサ１４は、ステアリングシャフト１８に設けられたトーションバー１９に装着され、ステアリングホイール２０に加えられる操舵力に応じた操舵トルクτを検出し、モータ制御装置１１に出力する。
【００３１】
車速センサ１５は、前輪２８の回転数から車速ｖを検出し、モータ制御装置１１に出力する。
モータ制御装置１１はマイクロコンピュータからなり、図３に示すように、操舵トルクτ及び車速ｖに基づいてｕ相ＰＷＭ制御信号ｕｕ、ｖ相ＰＷＭ制御信号ｖｕ及びｗ相ＰＷＭ制御信号ｗｕを生成し、モータ駆動装置１２に出力する。
【００３２】
モータ駆動装置１２はインバータ回路からなり、ｕ相、ｖ相及びｗ相ＰＷＭ制御信号ｕｕ，ｖｕ，ｗｕに基づいてｕ相励磁電流ｉｕ、ｖ相励磁電流ｉｖ及びｗ相励磁電流ｉｗを生成し、モータ１３に出力する。本実施形態では、ｕ相励磁電流ｉｕ、ｖ相励磁電流ｉｖ及びｗ相励磁電流ｉｗがモータ励磁電流である。
【００３３】
モータ１３は三相同期式永久磁石モータであって、モータ駆動装置１２が出力するｕ相、ｖ相及びｗ相励磁電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗによって運転制御される。
図２に示すように、モータ１３は、ステアリングシャフト１８に固定された減速ギヤ２１を、その回転軸に固着された駆動ギヤ２２で駆動する。ステアリングホイール２０の操舵に伴ってステアリングシャフト１８が回転すると、減速ギヤ２１に固着されたピニオンシャフト２３が一体回転し、ピニオンシャフト２３の先端に固着されたピニオンギヤ２４がラック２５を作動させる。ラック２５は、タイロッド２６を介してナックル２７を回動させ、ナックル２７に支持されている前輪２８を操舵する。
【００３４】
また、モータ１３が回転すると、その回転は減速ギヤ２１を介してピニオンシャフト２３に伝達され、ピニオンギヤ２４を介してラック２５に伝達される。
そして、ステアリングホイール２０が操舵されるときにモータ１３が運転されると、ステアリングホイール２０に加わる操舵トルクτによる操舵力に加え、モータ１３からのアシストトルク（即ち、指令トルクτ＊）による操舵力によって前輪２８が操舵される。
【００３５】
図３に示すように、電流センサ１７ａは、モータ１３のｕ相励磁電流ｉｕを検出してモータ制御装置１１に出力する。電流センサ１７ｂは、同じくｖ相励磁電流ｉｖを検出してモータ制御装置１１に出力する。
【００３６】
回転角センサ１６は、モータ１３の回転子の回転角θ（回転子の電気角に相当）を検出し、モータ制御装置１１に出力する。
モータ制御装置１１は、電流センサ１７ａ，１７ｂから入力するｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖに基づくフィードバック制御を行い、モータ１３が発生するトルクを指令トルクτ＊に制御する。
【００３７】
次に、モータ制御装置１１を、図４のブロック線図を用いて詳述する。
モータ制御装置１１は、基本アシスト力演算部３０、指令電流設定部３１、ＰＩＤ制御部３２ａ，３２ｂ、ｄ−ｑ／三相変換部３３、三相／ｄ−ｑ変換部３４、ＰＷＭ制御部３５、減算部３６ａ，３６ｂ及び演算部３７を備え、公知のベクトル制御を行う。また、モータ制御装置１１は、新たにセンサ異常検出部３８を備えている。本実施形態では、センサ異常検出部３８が電流センサ異常検出手段である。
【００３８】
基本アシスト力演算部３０は、操舵トルクτ及び車速ｖから、予め記憶されているアシストマップを用いて指令トルクτ＊を求める。
指令電流設定部３１は、指令トルクτ＊に基づき、ｄ軸指令電流ｉｄ＊及びｑ軸指令電流ｉｑ＊を設定する。
【００３９】
一方、演算部３７は、電流センサ１７ａが出力するｕ相励磁電流ｉｕと、電流センサ１７ｂが出力するｖ相励磁電流ｉｖとからｗ相励磁電流ｉｗを生成する。
三相／ｄ−ｑ変換部３４は、回転角センサ１６が検出する回転角θに基づき、ｕ相、ｖ相及びｗ相励磁電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、ｄ軸及びｑ軸検出電流ｉｄ，ｉｑに変換する。
【００４０】
減算部３６ａは、ｄ軸指令電流ｉｄ＊とｄ軸検出電流ｉｄとのｄ軸差分値Δｉｄを生成し、減算部３６ｂは、ｑ軸指令電流ｉｑ＊とｑ軸検出電流ｉｑとのｑ軸差分値Δｉｑを生成する。
【００４１】
ＰＩＤ制御部３２ａは、ｄ軸差分値Δｉｄに基づき、ｄ軸検出電流をｄ軸指令電流に近づけるためのｄ軸指令電圧ｖｄ＊を生成する。ＰＩＤ制御部３２ｂは、ｑ軸差分値Δｉｑに基づき、ｑ軸検出電流をｑ軸指令電流に近づけるためのｑ軸指令電圧ｖｑ＊を生成する。
【００４２】
ｄ−ｑ／三相変換部３３は、回転角センサ１６が検出する回転角θに基づき、ｄ軸及びｑ軸指令電圧ｖｄ＊，ｖｑ＊を、ｕ相指令電圧ｖｕ＊、ｖ相指令電圧ｖｖ＊及びｗ相指令電圧ｖｗ＊に変換する。本実施形態では、ｄ軸指令電圧ｖｄ＊及びｑ軸指令電圧ｖｑ＊と、ｕ相指令電圧ｖｕ＊、ｖ相指令電圧ｖｖ＊及びｗ相指令電圧ｖｗ＊とがいずれもモータ制御信号である。
【００４３】
ＰＷＭ制御部３５は、ｕ相、ｖ相及びｗ相指令電圧ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊を、それぞれｕ相ＰＷＭ制御信号ｕｕ、ｖ相ＰＷＭ制御信号ｖｕ、ｗ相ＰＷＭ制御信号ｗｕに変換する。ｕ相、ｖ相及びｗ相ＰＷＭ制御信号ｕｕ，ｖｕ，ｗｕはデューティ信号であって、モータ駆動装置１２に出力される。
【００４４】
次に、ＰＩＤ制御部３２ａ，３２ｂについて詳述する。
図５に示すように、ＰＩＤ制御部３２ａは、比例動作部４０ａ、積分動作部４１ａ及び微分動作部４２ａとからなる。ＰＩＤ制御部３２ａは、センサ異常検出部３８が出力するモード切替信号ＳＣにより、比例動作部４０ａ及び積分動作部４１ａだけが動作するＰＩ制御モードと、比例動作部４０ａ、積分動作部４１ａ及び微分動作部４２ａが動作するＰＩＤ制御モードとのいずれか一方に切り替わる。さらに、ＰＩ制御モードとＰＩＤ制御モードとでは、比例動作部４０ａと積分動作部４１ａの各ゲインが各モードの設定値に切り換わる。
【００４５】
そして、ＰＩ制御モードにおいては、電流センサ１７ａ，１７ｂが正しく検出するｕ相、ｖ相及びｗ相励磁電流ｕｕ，ｖｕ，ｗｕに基づくフィードバック制御を行う。
【００４６】
一方、ＰＩＤ制御モードにおいては、ｄ軸及びｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑが積分動作部４１ａのゲインによって蓄積されないようにし、操舵トルクτ及び車速ｖに基づき、実質的にオープンループとなる制御を行う。
【００４７】
ＰＩＤ制御部３２ｂは、比例動作部４０ｂ、積分動作部４１ｂ及び微分動作部４２ｂとからなり、ＰＩＤ制御部３２ａと同様、モード切替信号ＳＣによってＰＩ制御モードとＰＩＤ制御モードとのいずれか一方に切り替わる。そして、ＰＩ制御モードにおいてはフィードバック制御を行い、ＰＩＤ制御モードにおいては実質的にオープンループとなる制御を行う。
【００４８】
センサ異常検出部３８は、電流センサ１７ａ，１７ｂの少なくとも一方が故障したか否かを判断するセンサ異常検出処理を行う。センサ異常検出処理は、所定の時間Δｔ経過毎に繰り返し実行される。
【００４９】
次に、センサ異常検出処理について説明する。
図１に示すように、センサ異常検出処理として、先ずステップ（以下、Ｓと記す。）１００で、ｕ相励磁電流ｉｕ、ｖ相励磁電流ｉｖ、回転角θ及びｕ相指令電圧ｖｕ＊の各検出値を取得する。
【００５０】
次に、Ｓ１０１で、ｕ相指令電圧ｖｕ＊の電圧値が、所定の電圧判定値（信号判定値）αを越えているか否かを判断する。この電圧判定値αは、ｕ相指令電圧ｖｕ＊の調節範囲において、大きな領域の値に設定されている。
【００５１】
Ｓ１０１で、肯定判定したときには、次に、Ｓ１０２で、前回の処理で取得した回転角θの検出値と、今回の処理で取得した回転角θの検出値との差分Δθを求め、この差分Δθから回転角速度（モータ回転速度）ω（＝Δθ／Δｔ）を求める。そして、この回転角速度ωが、所定の回転角速度判定値（回転速度判定値）β未満であるか否かを判断する。この回転角速度判定値βは、ほぼ「０」に近い値に設定されている。
【００５２】
このＳ１０２での判定処理により、モータ１３の制御状態が、ｕ相指令電圧ｖｕ＊が電圧判定値αを越え、かつ、回転角速度ωが回転角速度判定値β未満である制御状態であるか否かを判断する。
【００５３】
Ｓ１０２で肯定判定したときには、次に、Ｓ１０３で、ｕ相励磁電流ｉｕの検出値と、ｖ相励磁電流ｉｖの検出値とが、共に所定の電流判定値γ未満であるか否かを判断する。この電流判定値γは、ほぼ「０」に近い値に設定されている。
【００５４】
このＳ１０３での判定処理により、ｕ相指令電圧ｖｕ＊が電圧判定値αを越え、かつ、回転角速度ωが回転速度判定値β未満であるモータ１３の制御状態において、電流センサ１７ａ，１７ｂが検出するｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖの検出値の少なくとも一方が異常な値であるか否かを判断する。
【００５５】
即ち、図７に示すように、電流判定値γは、ｕ相指令電圧ｖｕ＊が電圧判定値αを越え、かつ、回転角速度ωが回転速度判定値β未満である制御状態では、モータ１３の特性上、ｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖが共に電流判定値γ未満の値をとることがない値に設定されている。
【００５６】
従って、ｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖの検出値が電流判定値γ未満の異常な値となったときには、電流センサ１７ａ，１７ｂが故障した可能性が高いと判断する。
【００５７】
Ｓ１０３で肯定判定したときには、次に、Ｓ１０４で、カウンタのカウント値Ｃをカウントアップした後にＳ１０５を実行する。
一方、Ｓ１０１，Ｓ１０２又はＳ１０３で否定判定したときには、Ｓ１０６で、カウンタをクリアした後、Ｓ１０７で、ＰＩＤ制御部３２ａ，３２ｂをＰＩ制御モードとするモード切替信号ＳＣを出力した後に本処理を終了する。
【００５８】
Ｓ１０５では、カウント値Ｃが所定のカウント判定値Ｃ０を越えたか否かを判定する。
Ｓ１０５で肯定判定したときには、次に、Ｓ１０８で、ＰＩＤ制御部をＰＩＤ制御モードとするモード切替信号ＳＣを出力した後に本処理を終了する。
【００５９】
一方、Ｓ１０５で否定判定したときには、次に、Ｓ１０７を実行する。
以上のセンサ異常検出処理により、電流センサ１７ａ，１７ｂが検出するｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖの検出値のいずれかが異常であるか否かを判定し、検出値が異常であったときには電流センサ１７ａ，１７ｂのいずれかが異常であると判断する。
【００６０】
また、この状態が所定時間（Δｔ×Ｃ０）を越えて継続したことを判定することで、電流センサ１７ａ又は１７ｂの異常をより確実に検出する。
電流センサ１７ａ，１７ｂの異常を検出したときには、ＰＩＤ制御部３２ａ，３２ｂがＰＩＤ制御モードとなり、電流センサ１７ａ，１７ｂの間違った検出値から得られるｄ軸及びｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑが積分動作部４１ａ，４１ｂによって蓄積されないようにする。そして、操舵トルクτ及び車速ｖに基づき実質的にオープンループの制御が行われる。このため、電流センサ１７ａ，１７ｂが故障しても、操舵トルクτ及び車速ｖに応じて適切なアシストトルクが供給される。
【００６１】
次に、以上詳述した本実施形態が有する作用・効果を列記する。
（１） ｕ相指令電圧ｖｕ＊と回転角速度ωとに基づいて、電流センサ１７ａ，１７ｂが検出するｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖの検出値が異常であるか否かを判断し、この判断結果に基づいて電流センサ１７ａ，１７ｂの異常を検出するようにした。
【００６２】
従って、電流センサ１７ａ，１７ｂが異常となり、ｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖの検出値が異常となったことに基づいて電流センサ１７ａ，１７ｂの異常が検出されるので、指令トルクτ＊の大きさに関係なく、電流センサ１７ａ，１７ｂの異常をより確実に検出できる。
【００６３】
（２） ブラシレスモータ１３において、ｕ相指令電圧ｖｕ＊が電圧判定値αを越え、かつ、回転角速度ωが回転速度判定値β未満である制御状態において、ｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖの検出値が異常な値となったことに基づいて電流センサ１７ａ，１７ｂの異常を検出する。
【００６４】
従って、回転角速度ωと、ｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖとの関係が負の勾配をもった直線状となり、かつ、ｕ相指令電圧ｖｕ＊が大きいほどｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖに対する回転角速度ωが大きくなるブラシレスモータ１３において、電流センサ１７ａ，１７ｂの異常をより確実に検出できる。
【００６５】
（３） 三相ブラシレスモータ１３の三相の内からニ相のｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖを検出する電流センサ１７ａ，１７ｂの異常を検出するようにした。
【００６６】
従って、検出されたニ相のｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖから残りの一相のｗ相励磁電流ｉｗを求め、この三相の励磁電流ｉｕ．ｉｖ，ｉｗを用いてフィードバック制御を行うモータ制御装置１１において、三相それぞれに電流センサを設けることなく各電流センサ１７ａ，１７ｂの異常を検出できる。その結果、部品点数が少なくなる。
【００６７】
（４） 繰り返し実行するセンサ異常検出処理により、ｕ相又はｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖの検出値が異常であるか否かを所定時間Δｔ経過毎に判断し、その検出値が異常である状態がカウント判定値Ｃ０を越えたときに、電流センサ１７ａ，１７ｂのいずれかが異常であると判断する。
【００６８】
従って、ｕ相又はｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖの検出値が異常であると判断した一回のセンサ異常検出処理に誤りがあっても、電流センサ１７ａ，１７ｂの異常をより確実に検出できる。
【００６９】
（５） 電流センサ１７ａ，１７ｂの異常を検出したときは、センサ異常検出部３８が出力するモード切替信号ＳＣに基づいて、ＰＩＤ制御部３２ａ，３２ｂが、ＰＤ制御モードからＰＩＤ制御モードに切り替わる。そして、操舵トルクτ及び車速ｖに基づき実質的にオープンループの制御を行う。このため、比較的小さい指令トルクτ＊が設定される状態が続いても、ＰＩＤ制御モードの積分動作部４１ａ，４１ｂによってｄ軸及びｑ軸指令電流ｉｄ＊，ｉｑ＊が蓄積されることがなく、ｄ軸及びｑ軸指令電圧ｖｄ＊，ｖｑ＊が過度に増大することがない。従って、ｄ軸及びｑ軸差分値Δｉｄ，Δｉｑに基づくＰＩ制御を行ってｄ軸及びｑ軸指令電圧ｖｄ＊，ｖｑ＊を生成するモータ制御装置１１において、電流センサ１７ａ，１７ｂが故障しても、操舵アシスト制御を継続することができる。
【００７０】
次に、上記一実施形態以外の実施形態を列記する。
・ 前記一実施形態で、モータ制御信号が、ｖ相又はｗ相指令電圧ｖｖ＊，ｖｗ＊、あるいは、ｄ軸又はｑ軸指令電圧ｖｄ＊，ｖｑ＊である構成としてもよい。
【００７１】
・ 前記一実施形態で、一回のセンサ異常検出処理での判断結果に基づいて、電流センサ１７ａ，１７ｂが異常であると判断する構成とする。
・ 前記一実施形態で、図８に示すように、ｕ相指令電圧ｖｕ＊が所定の電圧判定値αを越え、かつ、回転角速度ωが所定の回転角速度判定値εを超える制御状態において、ｕ相及びｖ相励磁電流ｉｕ，ｉｖの検出値が所定の電流判定値ζを越える例えば「１０」Ａの異常な値となっているか否かを判定する。そして、異常な値であったときに、電流センサ１７ａ，１７ｂが異常であると判定する構成とする。この場合にも、前記一実施形態の（１）〜（５）に記載した各効果がある。
【００７２】
・ 前記一実施形態で、モータ制御装置１１が、三相ブラシレスモータ１３に代えてＤＣモータをトルク制御する構成とする。この場合にも、前記一実施形態の（１），（２），（４），（５）に記載した各効果がある。
【００７３】
以下、前記各実施形態から把握される技術的思想を記載する。
（１） 前記電動パワーステアリング装置のモータ制御装置を備えた電動パワーステアリング装置。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１〜請求項４に記載の発明によれば、指令トルクの大きさに関係なく、電流センサの異常をより確実に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態の電動パワーステアリング装置のモータ制御装置が行うセンサ異常検出処理のフローチャート。
【図２】 電動パワーステアリング装置の模式構成図。
【図３】 同じく電気ブロック図。
【図４】 モータ制御装置のブロック線図。
【図５】 ＰＩＤ制御部を示す電気ブロック図。
【図６】 同じくＰＩＤ制御部を示す電気ブロック図。
【図７】 ブラシレスモータの相励磁電流−回転角速度特性を示すグラフ。
【図８】 他の実施形態での相励磁電流−回転角速度特性を示すグラフ。
【図９】 従来の電動パワーステアリング装置のモータ制御装置を示すブロック線図。
【符号の説明】
１０…電動パワーステアリング装置、１１…モータ制御装置、１２…モータ駆動装置、１３…三相ブラシレスモータ、１７ａ，１７ｂ…電流センサ、３８…電流センサ異常検出手段としての電流センサ異常検出部、ｉｄ＊…ｄ軸指令電流、ｉｑ＊…ｑ軸指令電流、ｉｕ…モータ励磁電流としてのｕ相励磁電流、ｉｖ…同じくｖ相励磁電流、ｉｗ…同じくｗ相励磁電流、ｖｄ＊…モータ制御信号としてのｄ軸指令電圧、ｖｑ＊…同じくｑ軸指令電圧、ｖｕ＊…同じくｕ相指令電圧、ｖｖ＊…同じくｖ相指令電圧、ｖｗ＊…同じくｗ相指令電圧、α…信号判定値としての電圧判定値、β…回転速度判定値としての回転角速度判定値、γ…電流判定値、Δｉｄ…ｄ軸差分値、Δｉｑ…ｑ軸差分値、ε…回転速度判定値としての回転角速度判定値、ζ…電流判定値、τ…操舵トルク、τ＊…指令トルク、ω…モータ回転速度としての回転角速度。
Claims (4)
- 電動モータが発生するアシストトルクを、操舵トルクの検出値に対して設定された指令トルクに制御するためのモータ指令電圧を、電流センサが検出するモータ励磁電流を用いて生成する電動パワーステアリング装置のモータ制御装置であって、
モータ指令電圧とモータ回転速度とに基づいて前記モータ励磁電流の検出値が異常であるか否かを判断し、この判断結果に基づいて前記電流センサの異常を検出する電流センサ異常検出手段を備え、
前記電流センサ異常検出手段は、前記モータ指令電圧が所定の信号判定値を越え、かつ、前記モータ回転速度が所定の回転速度判定値未満であるモータの制御状態において前記モータ励磁電流が所定の電流判定値未満であったときにモータ励磁電流が異常であると判断することを特徴とする電動パワーステアリング装置のモータ制御装置。 - 前記モータは、ＤＣモータ又はブラシレスモータであることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置のモータ制御装置。
- 前記モータは、三相ブラシレスモータであって、前記電流センサは、三相の内から二相のモータ励磁電流を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置のモータ制御装置。
- 前記センサ異常検出手段は、所定時間経過した時点毎に前記モータ励磁電流の検出値が異常であるか否かを判断し、その検出値が異常である状態が所定回数を越えたときに電流センサが異常であると判断することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置のモータ制御装置。
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