JP4539218B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特に、モータ電流を検出する電流検出器が故障しても運転継続できる電動パワーステアリング装置に関するものである。

自動車や車両のステアリング装置をモータの回転力でアシストする電動パワーステアリング装置は、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アシスト力を付勢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、アシストトルク（操舵補助トルク）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、電流制御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（パルス幅変調）制御のデュ−ティ比の調整で行っている。

ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図７に示して説明すると、操向ハンドル１０１の軸１０２は減速ギア１０３、ユニバーサルジョイント１０４ａ及び１０４ｂ、ピニオンラック機構１０５を経て操向車輪のタイロッド１０６に結合されている。軸１０２には、操向ハンドル１０１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１１０が設けられており、操向ハンドル１０１の操舵力をアシストするモータ１０８が減速ギア１０３を介して軸１０２に結合されている。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１３０には、バッテリ１１４からイグニションキー１１１及び電源リレー１１３を経て電力が供給され、コントロールユニット１３０は、トルクセンサ１１０で検出された操舵トルクＴと車速センサ１１２で検出された車速Ｖとに基いてアシスト指令の電流指令値Ｉｒｅｆの演算を行い、演算された電流指令値Ｉｒｅｆに基いてモータ１０８に供給する電流を制御する。

コントロールユニット１３０は主としてＣＰＵで構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図８のようになる。例えば電流指令値演算部２０４独立したハードウェアとしての電流指令値演算器を示すものではなく、ＣＰＵで実行される電流指令値演算機能を示している。

コントロールユニット１３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１１０で検出されて入力される操舵トルクＴと、車速センサ１１２で検出された車速Ｖとが電流指令値演算部２０４に入力され、電流指令値Ｉｒｅｆが算出される。一方、電流検出器２０５で検出されたモータ電流Ｉが、減算部２０７にフィードバックされ、前記電流指令値Ｉｒｅｆとの偏差ΔＩ＝Ｉｒｅｆ−Ｉが算出される。次に、偏差ΔＩは、電流制御器の一例である比例積分制御部（ＰＩ制御部）２０８に入力され、電圧指令値Ｖｒｅｆが算出される。ＰＷＭ制御部２１０は、電圧指令値Ｖｒｅｆを入力として、インバータ回路２１１に電圧指令値Ｖｒｅｆに基いて決定されるＰＷＭ信号を伝達する。インバータ回路２１１は、そのＰＷＭ信号に基きモータ１０８にモータ電流Ｉを供給する。

以上説明したように、電動パワーステアリング装置のモータに対するフィードバック制御（以下ＦＢ制御と記す）の基本的な制御方式である。このＦＢ制御では、モータ電流を正しく検出できることが制御の重要な要件となっている。しかし、車輌の大型化に伴い、人力によるハンドル操舵が困難となってきており、電流検出器が故障した場合でも、電動パワーステアリング装置のアシストを継続することが望まれている。そこで、アシストを継続するための制御方式として、電流検出器が故障した場合には、電流検出器で検出したモータ電流を使用しないフィードフォワード制御（以下ＦＦ制御と記す）に切り替えてハンドル操舵のアシストを継続する制御方式をとることが、特許文献１、特許文献２、特許文献３などに開示されている。

特開平１０−１６７０８６号公報 特開平１１−４９００２号公報 特開２００２−８７３０４号公報

しかし、上記従来のアシストを継続するための制御方式は、ＦＢ制御を断念してＦＦ制御に切り替えるものであるが、ＦＦ制御はＦＢ制御と比較して操舵フィーリングの良さやモータなどに定格電流以上の過電流が流れる恐れがあるなどの問題がある。

本発明は上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、電流検出器が故障しても、操舵フィーリングが良く、安全なＦＢ制御でアシストを継続できる、また、例え、ＦＦ制御に切り替えても定格電流以上の電流が流れない安全な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、車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにした３相モータと、ハンドルに作用する操舵力を検出するトルクセンサと、前記３相モータの各相電流を検出する電流検出器を少なくとも２個備え、前記トルクセンサの出力値に基いて決定される電流指令値と、前記３相モータの電流とに基いて前記３相モータの電流を制御する電動パワーステアリング装置に関するものであり、本発明の上記目的は、前記電流検出器が故障し、且つ１つの前記電流検出器しか正常に検出できない場合、故障した電流検出器と正常な電流検出器とを特定する電流検出器故障特定手段と、前記正常な電流検出器が検出した１相分の検出電流から前記３相モータの各相電流を算出する第１の電流算出手段とを備え、前記算出された各相電流に基いて前記モータの電流の制御を継続することによって達成される。
また、上記目的は、前記第１の電流算出手段は、前記正常な電流検出器より検出された１相分の検出電流と前記故障した電流検出器の検出電流に代わる少なくとも１相分の推定電流とを入力とする３相／２相変換手段と、前記３相／２相変換手段の出力に配した２個のローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力を入力とする２相／３相変換手段とを備え、前記２相／３相変換手段の出力である３相電流の中の前記推定電流に相当する電流を前記推定電流としてフィードバックすることによってさらに効果的に達成される。
本発明は、車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにした３相モータと、ハンドルに作用する操舵力を検出するトルクセンサと、前記３相モータの各相電流を検出する電流検出器を少なくとも２個備え、前記トルクセンサの出力値に基いて決定される電流指令値と、前記３相モータの電流とに基いて前記３相モータの電流を制御する電動パワーステアリング装置に関するものであり、本発明の上記目的は、前記電流検出器の全てが故障した場合、前記３相モータを駆動するためのバッテリ電源から供給する電流を検出するためのバッテリ電流検出器と、前記バッテリ電流から前記３相モータの各相電流を算出する第２の電流算出手段とを備え、前記第２の電流算出手段により算出された３相の各相電流に基いて前記３相モータの電流を制御することを継続することによって達成される。
また、上記目的は、前記第２の電流算出手段は、前記バッテリ電流をｑ軸電流とし、ｄ軸電流を零として入力する２相／３相変換手段であることによってさらに効果的に達成される。
また、上記目的は、前記電流検出器が故障した場合には、前記電流検出器が正常に検出できる場合の前記モータの最大出力電流値より最大出力電流値を小さく制限することによってさらに効果的に達成される。
また、本発明は、車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにした３相モータと、ハンドルに作用する操舵力を検出するトルクセンサと、前記モータの各相電流を検出する電流検出器を少なくとも２個備え、前記トルクセンサの出力値に基いて決定される電流指令値と、前記３相モータの電流とに基いて前記モータの電流をフィードバック制御するに関するものであり、上記目的は、前記電流検出器が故障し、且つ１つの前記電流検出器しか正常に検出できない場合、故障した電流検出器と正常な電流検出器とを特定する電流検出器故障特定手段と、前記正常な電流検出器が検出した１相分の検出電流から前記３相モータの各相電流を算出する第１の電流算出手段とを備え、前記算出された各相電流に基いて前記モータの電流の制御を継続し、
前記電流検出器の全てが故障した場合、前記３相モータを駆動するためのバッテリ電源から供給する電流を検出するためのバッテリ電流検出器と、前記バッテリ電流から前記３相モータの各相電流を算出する第２の電流算出手段とを備え、前記第２の電流算出手段により算出された３相の各相電流に基いて前記３相モータの電流を制御することを継続し、
前記３相モータの電流検出器及び前記バッテリ電流検出器の全てが正常と判断できない場合、前記フィードバック制御から前記電流指令値に基いたフィードフォワード制御に切り替えることによって達成される。
また、上記目的は、前記フィードフォワード制御する場合には、前記３相モータの各相電流を電流検出器で検出してフィードバック制御する場合の前記３相モータの最大出力電流値より最大出力電流値を小さく制限することによってさらに効果的に達成される。

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、３相モータの各相電流を１個の正常な電流検出器で検出した１相分の相電流から算出し、電動パワーステアリング装置の制御を継続できるので、比較的操舵フィーリングが良く、安全な電動パワーステアリング装置を提供できる。
また、３相モータの各相電流をバッテリ電流から算出できるので、電動パワーステアリング装置の制御を継続でき、比較的操舵フィーリングが良く、安全な電動パワーステアリング装置を提供できる。
また、電流検出器が全て正常と判断できない場合は、フィードバック制御からフィードフォワード制御に切り替えても最大出力電流を制限するのでモータなどに過電流が流れることがなく安全な電動パワーステアリング装置を提供できる。

本発明は、一部の電流検出器が故障しても、残りの電流検出器が検出した電流から各相電流を算出でき、その算出した各相電流に基いて電動パワーステアリング装置の制御を継続するところに特徴がある。以下図面を参照して実施例について説明する。

図１を参照して実施例１について説明する。まず、電動パワーステアリング装置のＦＢ制御の基本を説明し、その後で本発明の要部について説明する。
トルクセンサ１１０で検出されて入力されるトルクＴと、車速センサ１１２で検出された車速Ｖとが電流指令値演算部２０４に入力され、各相の電流指令値Ｉａｒｅｆ、Ｉｂｒｅｆ，Ｉｃｒｅｆが算出される。一方、電流検出器２０５−１で３相モータ１０８のａ相電流Ｉａ、電流検出器２０５−２でｃ相電流Ｉｃが検出される。ここで、電流検出器２０５−１，２０５−２が故障していなければ、ｂ相電流ＩｂはＩｂ＝−（Ｉａ＋Ｉｃ）として算出され、検出電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは、減算部２０７−１，２０７−２，２０７−３にフィードバックされ、偏差ΔＩａ＝Ｉａｒｅｆ−Ｉａ、ΔＩｂ＝Ｉｂｒｅｆ−Ｉｂ、ΔＩｃ＝Ｉｃｒｅｆ−Ｉｃとして算出される。

次に、各相偏差ΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃは、ＰＩ制御部２０８に入力され、各相の電圧指令値Ｖａｒｅｆ，Ｖｂｒｅｆ，Ｖｃｒｅｆが出力される。ＰＷＭ制御部２１０は、各相の電圧指令値Ｖａｒｅｆ，Ｖｂｒｅｆ，Ｖｃｒｅｆを入力として、インバータ回路２１１に各相の電圧指令値Ｖａｒｅｆ，Ｖｂｒｅｆ，Ｖｃｒｅｆに基いて決定されるＰＷＭ信号を伝達する。インバータ回路２１１は、そのＰＷＭ信号に基き３相モータ１０８にモータ電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを供給する。

なお、インバータ回路２１１には、バッテリ電源１１４から電力が供給されており、そのバッテリ電流Ｉｄｃは、バッテリ電流検出器１８によって検出されている。図１においては、バッテリ電源１１４の流出側に配されているバッテリ電流検出器１８−２とバッテリ電源１１４の流入側に配されているバッテリ電流検出器１８−１が存在するが、どちらか１つが配されていれば良い。この実施例では、バッテリ電流検出器１８−１が配されている場合について説明する。以上が、電動パワーステアリング装置のＦＢ制御の基本に関する説明である。

ここで、一例としてｃ相の電流検出器２０５−２が故障した場合のＦＢ制御について説明する。まず、電流検出器２０５−１の検出電流Ｉａと電流検出器２０５−２の検出電流Ｉｃとバッテリ電流検出器１８−１で検出された電流Ｉｄｃが電流検出器故障特定手段１０に入力され、各電流検出器２０５−１，２０５−２，１８−１のどれが故障したかが特定される。特定する方法は、例えば、特開２００２−２３４４５７で開示されている電流検出器で検出されるモータ電流値と電流指令値から算出されるモータ電流値とを各相毎に比較して故障を特定する方法がある。

また別の方法として、バッテリ電流Ｉｄｃは、必ず、各相のモータ電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃのどれかの経路を経由してバッテリ電源から供給されているという特徴を利用すれば、どの電流検出器が故障したかを特定できる。例えば、バッテリ電流Ｉｄｃが、ａ相電流Ｉａとして３相モータ１０８へ流入してｃ相電流Ｉｃとしてバッテリ電源に戻ってくるとすると、インバータ回路２１１のスイッチングモードのあるモードにおいて、Ｉｄｃ＝Ｉａ＝−Ｉｃが成立する。或いは、ａ相電流Ｉａとして３相モータ１０８に流入してｂ相電流Ｉｂとｃ相電流Ｉｃとを経由してバッテリ電源に戻ってくるとすると、Ｉｄｃ＝Ｉａ＝−（Ｉｂ＋Ｉｃ）が成立する。この関係を利用すれば、どの電流検出器が故障したかを特定できる。

さらに、簡単な方法としては、検出電流が最大電流値や零電流に長い間維持されて変化がない場合などは、その電流検出器は故障として特定できる。この方法は、故障として特定する判定時間が長くなるところが短所となる。

次に、ｃ相電流検出器２０５−２が故障してｃ相電流Ｉｃが正確に検出できなかった場合、ａ相電流検出器２０５−１で検出したａ相電流Ｉａを基に各相電流ｉａ，ｉｂ，ｉｃの算出手段について説明する。まず、上述した電流検出器特定手段１０で電流検出器２０５−２が故障したと特定される。

次に、図１の破線Ａで囲まれた部分である第１の電流算出手段Ａに、電流検出器故障特定手段１０の特定信号に基いて電流検出器特定手段１０で正常と特定されたａ相電流検出器２０５−１で検出されたａ相電流Ｉａが入力され、それを基に各相電流ｉａ，ｉｂ，ｉｃが算出される。

第１の電流算出手段Ａの構成は、電流検出手段２０５−１で検出されたａ相電流Ｉａを入力とする３相／２相変換手段である３相／２相変換部１２が配されている。３相／２相変換部１２の残り入力であるｂ相電流Ｉｂの初期値，及びｃ相電流Ｉｃの推定電流であるｉｃの初期値は仮の電流値として零電流を入力しておく。また、Ｉｄ及びＩｑの初期値もを零に設定しておく。次に、３相／２相変換部１２の出力であるｑ軸電流Ｉｑ及びｄ軸電流Ｉｄを入力とするローパスフィルタ（ＬＰＦ）１４−１，１４−２がそれぞれ配置されている。ＬＰＦ１４−１，１４−２を経由したｑ軸電流Ｉｑ’及びｄ軸電流Ｉｄ’が２相／３相変換手段である２相／３相変換部１６に入力され、各相の算出電流ｉａ，ｉｂ，ｉｃが出力される。そして、ｃ相の算出電流ｉｃが推定電流としてフィードバックされ、３相／２相変換部１２に入力され、ｃ相検出電流Ｉｃの代わりに推定電流ｉｃが入力される。一方、ｂ相電流Ｉｂは、演算（Ｉｂ＝−（Ｉａ＋Ｉｃ））により符号反転加算部１１で算出される。

このような第１の電流算出手段が各相電流ｉａ，ｉｂ，ｉｃを正しく算出できる理由は、３相のモータ電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃはモータ１０８の電気角速度と同じ周波数帯の信号であるが、ｄ−ｑ軸上の電流Ｉｄ，Ｉｑは電気角に関係なくＤｃモータと同様に取り扱うことができる直流で、トルク指令値Ｔｒｅｆと同じ周波数帯である。従って、３相電流に比べ、ｄ軸電流Ｉｄ，ｑ軸電流Ｉｑは変化が遅く、短時間なら一定値と考えても問題ない。そこで、ａ相電流検出値であるＩａと１サンプル（例えば、２５０μｓ）前のｃ相電流算出値であるｉｃとを入力してｄ軸電流、ｑ軸電流Ｉｑを算出し、ＬＰＦを通過させてＩｄ，Ｉｑを平滑化してから２相／３相変換させて各相電流ｉａ，ｉｂ，ｉｃを算出できる。代替制御への切替え直後は、過渡現象が発生するが、モータが電気角で１回転（ハンドル操舵で３度程度）すれば検出値と算出値とはほぼ一致するので電動パワーステアリング装置の制御では問題ない。この様にして算出された各相電流ｉａ，ｉｂ，ｉｃが、電流検出器２０５−２が正常の場合の検出電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃに代わって減算部２０７−１，２０７−２，２０７−３に入力されＦＢ制御が継続できる。

なお、ｃ相電流検出器２０５−２が故障して、ａ相電流検出器の検出電流ＩａだけでＦＢ制御する場合のモータの出力の制御について図２を参照して説明する。図２において、電流検出器２０５−２が故障するまでは、例えば、最大出力の５０％程度を出力していたとすると、電流検出器２０５−１の故障が発生すると、安全のため一度出力を零にして、その間に故障電流検出器を特定する。故障電流検出器を電流検出器２０５−２と特定できたならば、正常な電流検出器である電流検出器２０５−１の検出電流Ｉａに基いて第１の電流算出手段で各相電流を算出してＦＢ制御を再開する。

その場合、出力を徐々に大きくしていく。これは、電動パワーステアリング装置のアシストが一度停止されたので、突然大きなアシストが加わるのはハンドル操舵にとって危険なため、徐々にアシスト力を大きくしていく。なお、算出した各相電流でＦＢ制御する場合、ｃ相電流検出器２０５−２が故障してｃ相電流Ｉｃが過電流保護にも使用していた場合、保護手段の一部が欠落して危険なので、安全のため最大出力を電流検出器が正常の場合の１００％出力に対して、一例として、８０％程度に制限しておけば、過電流を防ぐことができ安全である。

その結果、ｃ相電流検出器が故障しても、ａ相電流検出器が正常であれば、ＦＢ制御を継続でき比較的操舵フィーリングが良く、安全な電動パワーステアリング装置を提供できる。

また、一旦電動パワーステアリング装置の出力を零にする理由として、出力が零になった時のハンドル操舵の違和感により、電動パワーステアリング装置の故障をドライバーに気づかせて修理工場で当該故障を修理させることを促す効果がある。

上述した実施例では、ｃ相の電流検出器２０５−２が故障した場合について説明したが、ａ相の電流検出器２０５−１が故障した場合にも同じように本発明を適用できることは言うまでもない。また、３相モータの各相に電流検出器が３個設置されている場合において、１個故障した場合は、他の正常な２相の検出電流と関係式（Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＝０）から算出して制御を継続し、２個故障して正常な電流検出器が１個になった場合に、本発明を適用して制御を継続できる。

次に、実施例１の変形例として、３相モータを各相制御する場合以外に、ｄ、ｑ軸制御にも本発明を適用できる。図３は、その実施例を示した図である。図３において、電流指令値演算部２０４−１からｄ、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒｅｆ，Ｉｄｒｅｆが算出される。一方、ＬＰＦ１４−１、１４−２から電流Ｉｑ’，Ｉｄ’が出力され、減算部２０７−１，２０７−２で偏差ΔＩｑ，ΔＩｄが算出される。ＰＩ制御部２０８は、偏差ΔＩｑ，ΔＩｄを入力として電圧指令値Ｖｑｒｅｆ，Ｖｄｒｅｆを算出する。電圧指令値Ｖｑｒｅｆ，Ｖｄｒｅｆを２相３相変換部１６−２で各相電圧指令値Ｖａｒｅｆ，Ｖｂｒｅｆ，Ｖｃｒｅｆが算出される。各相電圧指令値Ｖａｒｅｆ，Ｖｂｒｅｆ，Ｖｃｒｅｆに基いてインバータ回路２１１はＰＷＭ制御される。

このように、本発明は、ｄ、ｑ軸制御の場合にも適用可能で、同じ効果が得られる。

次に、バッテリ電流を用いてＦＢ制御を継続する場合について図４を参照して説明する。図４において、バッテリ電流検出器１８−１で検出されたバッテリ電流Ｉｄｃが、破線Ｂで囲まれた部分である第２の電流算出手段Ｂに入力される。第２の電流算出手段Ｂは、符号化したバッテリ電流Ｉｄｃをｑ軸電流Ｉｑとする、即ち、Ｉｑ＝ｓｉｇｎ（ω）・｜Ｉｄｃ｜を算出するｑ軸電流算出部１７と、ｄ軸電流を零（Ｉｄ＝０）として、そのＩｑとＩｄを入力とする２相／３相変換手段である２相／３相変換部１６とから構成されている。ここで、ｑ軸電流算出部１７では、モータ１０８の回転方向に応じて符号化されるバッテリ電流Ｉｄｃを求めており、モータの回転方向を示す符号ｓｉｇｎ（ω）とバッテリ電流Ｉｄの大きさ｜Ｉｄｃ｜とが算出された後に、それらが乗算され、ｑ軸電流Ｉｑ＝ｓｉｇｎ（ω）・｜Ｉｄｃ｜が出力される。なお、モータ１０８の回転方向は、モータ１０８の角速度ωを、回転速度検出手段としてのレゾルバ１９（或いはホールセンサ、ホールＩＣなど）で検出して、その符号ｓｉｇｎ（ω）を求めれば良い。そして、ｑ軸電流Ｉｑとｄ軸電流Ｉｄを入力とする２相／３相変換部１６からは、算出各相電流であるｉａ，ｉｂ，ｉｃが算出される。

このような構成の第２の電流算出手段で各相電流が算出できる理由は、バッテリ電流は直流電流であり、ｑ軸電流はモータの出力トルクを形成する電流である。弱め界磁制御などを実行しなければｄ軸電流は零電流であるから、Ｉｄｃ＝Ｉｑ、Ｉｄ＝０と関係づけることが可能となる。

２相／３相変換部１６で算出された各相電流ｉａ，ｉｂ，ｉｃが、電流検出器２０５−２が正常の場合の検出電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃに代わって減算部２０７−１，２０７−２，２０７−３に入力されＦＢ制御が継続できる。

なお、バッテリ電流を用いてＦＢ制御する場合で、特に、電流検出器２０５−１や２０５−２が故障した結果、バッテリ電流によるＦＢ制御に切り替えるのであれば、上述した図２に示す制御方式である出力停止後に、徐々に出力を大きくし、最大電流を制限するようにすれば電動パワーステアリング装置の安全をより確保できる。

モータの各相電流検出器２０５−１，２０５−２及びバッテリ電流検出器１８−１の全ての電流検出器が正常でないと判断した場合は、、ＦＢ制御を継続することができないので、その場合は、ＦＦ制御に切り替える。その実施例として図５を参照して説明する。図５において、電流指令値Ｉｒｅｆを進み遅れ関数部２０に入力し、電圧指令値Ｖｒｅｆを算出する。ここで、その関数の一例として、（Ｌ・ｓ＋Ｒ）／（Ｔ・ｓ＋ａ）を用いる。ここで、Ｌはモータ１０８のインダクタンス値、Ｒはモータ１０８の抵抗値、１／Ｔは折点周波数、ａは定数である。スイッチ２２は、モータの各相電流検出器２０５−１，２０５−２及びバッテリ電流検出器１８−１の全てが故障した場合、電流検出器特定手段１０からの特定信号によりに切り替わり、ＦＢ制御からＦＦ制御になる。

このように構成すれば、ＦＦ制御の場合、電流検出器の検出電流を必要とせず制御できるのでアシストを継続できる。しかし、各電流をモニターしていないので装置の安全の面からも、図２に示す出力特性とすべきである。即ち、ＦＢ制御からＦＦ制御に切り替える際に、一度出力を零にして徐々に出力を大きくし、最大出力を電流検出器が正常の場合の最大出力より制限した最大出力とすべきである。

図６は、ＦＦ制御及び外乱オブザーバ構成の電動パワーステアリング装置においては、全ての電流検出器が正常でないと判断した場合は、外乱オブザーバを切り離せば、制御を継続できる。

図６において、電流指令値演算部２０４から出力された電流指令値Ｉａｒｅｆ，Ｉｂｒｅｆ，Ｉｃｒｅｆを進み遅れ演算部２０に入力する。一方、外乱オブザーバに関しては、電流検出器２０５−１，２０５−２で検出されたモータ電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃをモータ１０８のモデルである巻線抵抗値Ｒとインダクタンス値Ｌとで構成される伝達関数（Ｌ・ｓ＋Ｒ）をもつ伝達関数部３０から各相のモータ電圧Ｖｍが出力される。そして、減算部３２において、後述する各相電圧指令値Ｖａｒｅｆ，Ｖｂｒｅｆ，Ｖｃｒｅｆと、各相のモータ電圧Ｖｍとの各相偏差ΔＶが出力される。次に、その各相偏差ΔＶは、一次遅れ関数（１／（Ｔ２・ｓ＋１））をもつ伝達関数部３４に入力され、その各相出力は、電流検出器故障特定手段１０の特定信号によって制御されるスイッチ３６を介して加算部３８に送られる。そして、加算部３８において、伝達関数部３４の各相出力と、進み遅れ演算部２０の各相出力とが加算されて、各相電圧指令値Ｖａｒｅｆ，Ｖｂｒｅｆ，Ｖｃｒｅｆが算出される。そして、各相電圧指令値Ｖａｒｅｆ，Ｖｂｒｅｆ，Ｖｃｒｅｆに基いてＰＷＭ制御されたインバータ回路２１１はモータ１０８にモータ電流を供給する。

このように構成された制御ブロック図で、電流検出器２０５−１，２０５−２，１８−１において、電流検出器２０５−１、或いは、電流検出器２０５−２のどちらかが故障した場合は、実施例１に基いて、各相電流ｉａ，ｉｂ，ｉｃを算出して外乱オブザーバ制御を継続できる。また、電流検出器２０５−１，２０５−２が故障しても電流検出器１８−１又は１８−２が正常であれば、この場合も、実施例２に基いて、各相電流を算出でき、それらの算出電流を利用して、外乱オブザーバ制御を継続できる。しかし、電流検出器２０５−１，２０５−２，１８−１、１８−２の全ての電流検出器が故障した場合は、スイッチ３６を開放して外乱オブザーバ制御を断念してＦＦ制御だけで制御を継続する。

このように、ＦＦ制御と外乱オブザーバ制御との組み合わせ制御においても、本発明を適用でき、一部の電流検出器が故障しても、各相電流を算出して、その各相電流を利用した制御を継続できる。

以上説明したように、本発明を用いれば、一部の電流検出器が故障しても、残りの正常な電流検出器で検出した電流から各相電流を算出して電動パワーステアリング装置の制御を継続できるので、比較的操舵フィーリングが良く、安全な電動パワーステアリング装置を提供できる。また、フィードバック制御している場合において、電流検出器が全て正常と判定できない場合には、フィードバック制御からフィードフォワード制御に切り替えても最大出力電流を制限するのでモータなどに過電流が流れることがなく安全な電動パワーステアリング装置を提供できる。

本発明の一実施例を示す各相フィードバック制御ブロック図である。 実施例による電流検出器の故障前後のモータ出力を示す図である。 本発明の一実施例を示すｄ、ｑ制御フィードバック制御ブロック図である。 本発明の他の一実施例を示すフィードバック制御ブロック図である。 本発明の他の一実施例を示すフィードフォワード制御ブロック図である。 本発明の他の一実施例を示す外乱オブザーバを付加したフィードフォワード制御ブロック図である。 電動パワーステアリング装置の構成図である。 電動パワーステアリング装置のフィードバック制御ブロック図である。

符号の説明

１０ 電流検出器故障特定手段
１１ 符号反転加算部
１２ ３相／２相変換部
１４−１，１４−２ ＬＰＦ
１６ ２相／３相変換部
１７ ｑ軸電流算出部
１８−１，１８−２ バッテリ電流検出器
１９ レゾルバ
２０ 進み遅れ関数部
２２ スイッチ
３０ 伝達関数部
３２ 減算部
３４ 伝達関数部
３６ スイッチ
３８ 加算部
Ａ 第１の電流算出部
Ｂ 第２の電流算出部

Claims (7)

1. 車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにした３相モータと、ハンドルに作用する操舵力を検出するトルクセンサと、前記３相モータの各相電流を検出する電流検出器を少なくとも２個備え、前記トルクセンサの出力値に基いて決定される電流指令値と、前記３相モータの電流とに基いて前記３相モータの電流を制御する電動パワーステアリング装置において、
   前記電流検出器が故障し、且つ１つの前記電流検出器しか正常に検出できない場合、故障した電流検出器と正常な電流検出器とを特定する電流検出器故障特定手段と、前記正常な電流検出器が検出した１相分の検出電流から前記３相モータの各相電流を算出する第１の電流算出手段とを備え、前記算出された各相電流に基いて前記モータの電流の制御を継続することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記第１の電流算出手段は、前記正常な電流検出器より検出された１相分の検出電流と前記故障した電流検出器の検出電流に代わる少なくとも１相分の推定電流とを入力とする３相／２相変換手段と、前記３相／２相変換手段の出力に配した２個のローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力を入力とする２相／３相変換手段とを備え、前記２相／３相変換手段の出力である３相電流の中の前記推定電流に相当する電流を前記推定電流としてフィードバックする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにした３相モータと、ハンドルに作用する操舵力を検出するトルクセンサと、前記３相モータの各相電流を検出する電流検出器を少なくとも２個備え、前記トルクセンサの出力値に基いて決定される電流指令値と、前記３相モータの電流とに基いて前記３相モータの電流を制御する電動パワーステアリング装置において、
   前記電流検出器の全てが故障した場合、前記３相モータを駆動するためのバッテリ電源から供給する電流を検出するためのバッテリ電流検出器と、前記バッテリ電流から前記３相モータの各相電流を算出する第２の電流算出手段とを備え、前記第２の電流算出手段により算出された３相の各相電流に基いて前記３相モータの電流を制御することを継続することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
4. 前記第２の電流算出手段は、前記バッテリ電流をｑ軸電流とし、ｄ軸電流を零として入力する２相／３相変換手段である請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記電流検出器が故障した場合には、前記電流検出器が正常に検出できる場合の前記モータの最大出力電流値より最大出力電流値を小さく制限する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
6. 車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにした３相モータと、ハンドルに作用する操舵力を検出するトルクセンサと、前記モータの各相電流を検出する電流検出器を少なくとも２個備え、前記トルクセンサの出力値に基いて決定される電流指令値と、前記３相モータの電流とに基いて前記モータの電流をフィードバック制御する電動パワーステアリング装置において、
   前記電流検出器が故障し、且つ１つの前記電流検出器しか正常に検出できない場合、故障した電流検出器と正常な電流検出器とを特定する電流検出器故障特定手段と、前記正常な電流検出器が検出した１相分の検出電流から前記３相モータの各相電流を算出する第１の電流算出手段とを備え、前記算出された各相電流に基いて前記モータの電流の制御を継続し、
   前記電流検出器の全てが故障した場合、前記３相モータを駆動するためのバッテリ電源から供給する電流を検出するためのバッテリ電流検出器と、前記バッテリ電流から前記３相モータの各相電流を算出する第２の電流算出手段とを備え、前記第２の電流算出手段により算出された３相の各相電流に基いて前記３相モータの電流を制御することを継続し、
   前記３相モータの電流検出器及び前記バッテリ電流検出器の全てが正常と判断できない場合、前記フィードバック制御から前記電流指令値に基いたフィードフォワード制御に切り替える電動パワーステアリング装置。
7. 前記フィードフォワード制御する場合には、前記３相モータの各相電流を電流検出器で検出してフィードバック制御する場合の前記３相モータの最大出力電流値より最大出力電流値を小さく制限する請求項６に記載の電動パワーステアリング装置。

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