JP4899662B2 - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特に電源電圧の異常高電圧により操舵補助を停止するときに、タイヤの捩れ力が急に開放されることによるドライバへの負担を軽減し、ドライバが違和感を感じないように改善した高性能な電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。

自動車や車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢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補助負荷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（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１５に示して説明すると、操向ハンドル１のコラム軸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を経て操向車輪のタイロッド６に連結されている。コラム軸２には、操向ハンドル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、操向ハンドル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。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３０にはバッテリ１４から電力が供給されると共に、イグニションキー１１からイグニション信号が入力され、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Ｔと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基づいてアシスト指令の操舵補助指令値Ｉｒｅｆの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉｒｅｆに基づいてモータ２０に供給する電流を制御する。

コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（又はＭＰＵ(Micro Processor Unit)やＭＣＵ(Micro Controller Unit)）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１６のようになっている。

図１６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で検出されて入力される操舵トルクＴは、操舵系の安定性を高めるために位相補償部３１で位相補償され、位相補償された操舵トルクＴＡが操舵補助指令値演算部３２に入力される。又、車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算部３２に入力される。操舵補助指令値演算部３２は、入力された操舵トルクＴＡ及び車速Ｖに基づいてアシストマップ（ルックアップテーブル）３３を参照して、モータ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉｒｅｆを決定する。
操舵補助指令値Ｉｒｅｆは減算部３０Ａに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償部３４に入力され、減算部３０Ａで求められる偏差（Ｉｒｅｆ−ｉ）は比例演算部３５に入力されると共に、フィードバック系の特性を改善するための積分演算部３６に入力される。比例演算部３５の比例出力及び積分演算部３６の出力は加算部３０Ｂに入力され、微分補償部３４の出力も加算部３０Ｂに加算され、加算部３０Ｂでの加算結果である電流指令値Ｅが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路３７に入力される。モータ２０のモータ電流値ｉはモータ電流検出回路３８で検出され、モータ電流検出値ｉは減算部３０Ａに入力されてフィードバックされる。モータ駆動回路３７は、ＦＥＴ(Field Effect Transistor)やＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)等で成る駆動素子のＨブリッジ（２相モータの場合）又は３相ブリッジ（３相モータの場合）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は、イグニションキー１１をオン状態からオフ状態とした場合や、制御装置の故障を検出する故障診断手段（図示せず）から停止信号が発生された場合などには、モータ制御によりアシストを停止させている。このようなアシスト停止時にはタイヤの捩れ力が急に開放され、ドライバの操舵への負担が増加し、操舵に違和感を生じさせることになる。

また、電源電圧が異常高電圧となった場合に、モータ駆動回路３７を駆動するゲート駆動回路の出力電圧が駆動素子（ＦＥＴやＩＧＢＴ等）のゲート・ソース間耐圧（例えば±２０Ｖ）を超えてしまうため、モータ駆動を継続することができず、操舵補助が停止してしまうという問題がある。例えばバッテリ端子が外れた場合は、オルタネータの発電電圧を平滑する機能が喪失するため、高電圧サージ（ロードダンプサージ）が発生するが、その際に、操舵補助が急に停止するとタイヤの捩れ力が急に開放され、ドライバが違和感を感じるといった問題がある。

アシスト停止によってモータを停止した場合の対策として、特許第３３９９２２６号公報（特許文献１）に示される電動パワーステアリング装置がある。特許文献１に示されている電動パワーステアリング装置は、操舵補助トルクを発生中にモータを停止させるとき、モータの端子間を所定時間短絡する短絡手段を設け、当該短絡手段が操舵系の捩じれの戻り力を推定する戻り力推定手段を有し、戻り力が所定値以上であるときにモータ端子間を短絡するようにしている。
特許第３３９９２２６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置では、短絡手段及び戻り力推定手段を設けているので、構成及び制御が複雑であると共に、コストアップになる。また、電源電圧が異常な高電圧となった場合にはＦＥＴのゲート・ソース間電圧が大きくなり、ＦＥＴの駆動が不可能になるという問題がある。更に、モータ端子間が短絡した場合には完全な電磁ブレーキとなってしまうため、ブレーキ量の調整ができず、モータ端子間短絡の場合は回転方向によって電磁ブレーキ量の調整ができないという問題がある。

本発明は上述のような事情からなされたものであり、本発明の目的は、電源電圧が異常高電圧になっても、モータによる電磁ブレーキを活用するようにして、操舵補助を停止した際のドライバへの負担を軽減し、ドライバに違和感も与えない安価な構成の電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。

本発明は、操舵補助力を付与するモータと、前記モータを駆動する駆動制御装置とを具備した電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記駆動制御装置が、コンピュータの指令に基づいてモータ駆動用ブリッジ回路を駆動するゲート駆動回路を有し、前記ゲート駆動回路の電源部は電圧制限機能を有しており、前記電圧制限機能が電源電圧の異常高電圧を検知したときに、前記モータのグランド側に接続された、前記モータ駆動用ブリッジ回路のグランド側駆動素子を駆動する機能を具備し、前記電源電圧の異常高電圧が検知されたとき、前記モータの電源側に接続された、前記モータ駆動用ブリッジ回路の電源側駆動素子は全てオフ固定のままで、前記グランド側駆動素子をオン駆動し、前記モータを電磁ブレーキとして動作させることにより達成される。

また、本発明の上記目的は、前記電磁ブレーキの必要性をＳＡＴ（セルフアライニングトルク）に基づいて判定することにより、或いは前記電源電圧の異常高電圧が検知される直前の操舵状態を記憶する機能を設け、前記電源電圧の異常高電圧が検知されたとき、前記操舵状態に応じて前記グランド側駆動素子をオンオフ制御して前記電磁ブレーキを制御することにより、或いは操舵トルクの方向に基づいて前記電磁ブレーキを作用させる方向を判断する機能を有し、前記判断された前記電磁ブレーキの作用方向に従ってオンすべき前記グランド側駆動素子を選択することにより、より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の制御装置によれば、モータ駆動用ブリッジ回路を駆動するゲート駆動回路の電源部に電圧を制限する電圧制限機能を設けることで、電源電圧が異常高電圧となってもモータ駆動用の駆動素子（ＦＥＴやＩＧＢＴ等）のゲート・ソース間耐圧を超えることを防止できるため、高電圧時においてもモータ駆動用ブリッジ回路の下側駆動素子の駆動が可能となる。その結果、従来は操舵補助を停止するしかなかった高電圧時においても、モータによる電磁ブレーキを効かせることが可能となり、ドライバへの負担を軽減でき、違和感を与えることもない。

また、本発明では、モータ駆動用ブリッジ回路の下側駆動素子のオンオフデューティを調節することで、モータを電磁ブレーキ状態（下側駆動素子のデューティ＝１００％）からモータの開放状態（下側駆動素子のデューティ＝０％）までを無段階で制御できるため、タイヤの捩れによるキックバックを電磁ブレーキ状態で回避した後、徐々にモータを開放状態へと推移できる効果がある。

更に、電源電圧が異常高電圧となった際、モータ駆動用ブリッジ回路の下側駆動素子のデューティをコンピュータ（ＣＰＵ，ＭＰＵ，ＭＣＵ等）によって制御することで、モータの回転方向に応じて電磁ブレーキをかけるように制御している。例えばタイヤの捩れによる不意のキックバックには電磁ブレーキをかけ、ドライバがハンドルの切増しを行った場合には電磁ブレーキをかけないといった制御を行う。これにより、より安全なマニュアルステア運転に円滑に切替えることが可能となる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置は、電源電圧が異常高電圧となってもモータ駆動素子（ＦＥＴやＩＧＢＴ等）のゲート・ソース間耐圧を超えることを防止するため、ゲート駆動回路の電源部に電圧制限機能を設けている。これにより、高電圧時においても下側駆動素子の駆動が可能となり、電磁ブレーキを効かせることができるのでドライバの負担を軽減でき、違和感を与えることもない。

また、電源電圧が異常高電圧となった際、操舵状態に応じて電磁ブレーキをかけるようにしているので、キックバックを解消できると共に、より安全なマニュアルステア運転に円滑に切替えることが可能となる。

以下に本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。本発明の実施の形態では、操舵補助用のモータとして３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）ブラシレスモータを用いた例を説明する。

図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置の構成例を示しており、トルクセンサ１０１からの操舵トルクＴ及び車速センサ１０２からの車速Ｖは、コンピュータ（ＣＰＵ，ＭＰＵ，ＭＣＵ等）で成る制御演算装置１００に入力され、制御演算装置１００で演算された操舵補助指令値がゲート駆動回路１２０に入力され、ゲート駆動回路１２０は操舵補助指令値に基づいてモータ駆動用ブリッジ回路１１０の駆動素子であるＦＥＴ（Ｔｒ１〜Ｔｒ６）をオンオフ制御し、これにより操舵補助指令値の方向及び大きさでモータ１３０が駆動される。モータ駆動用ブリッジ回路１１０とモータ１３０との間には遮断装置１１１が介挿されており、モータ１３０にはロータ位置検出回路１０４が接続され、モータ駆動用ブリッジ回路１１０にはモータ電流を検出する電流検出回路１０３が設けられている。

なお、制御演算装置１００は電源電圧を監視し、電源電圧が所定閾値を超えて異常高電圧となったことを検知する機能を有すると共に、異常高電圧検知の直前の操舵状態を記憶して制御する機能を有している。制御演算装置１００は更にＳＡＴを推定（若しくは検出）するＳＡＴ推定部を有すると共に、推定されたＳＡＴ値を規定値（例えばステアリングトルクで１０Ｎ程度）と比較して、電磁ブレーキの必要性を判定する機能を有している。また、本例ではＦＥＴＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５がブリッジ回路の上側駆動素子（上側ＦＥＴ）となり、ＦＥＴＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６がブリッジ回路の下側駆動素子（下側ＦＥＴ）となる。遮断装置１１１は例えばリレーＲＬＹ１，ＲＬＹ２で成り、本例では３相のうちのＵ相及びＶ相を遮断するようになっている。

ゲート駆動回路１２０は図２に示すように、ブリッジ回路の上側ＦＥＴＴｒ１のゲート駆動素子１２３には昇圧回路１２１を介して電源電圧ＶＢが供給され、下側ＦＥＴＴｒ２のゲート駆動素子１２４には電圧制限機能を有する電圧クランプ回路１２２を介して電源電圧ＶＢが供給されている。従来は図３に示すように、下側ＦＥＴＴｒ２のゲート駆動素子１２４に電圧クランプ回路は介挿されていない。なお、図２及び図３の昇圧回路１２１は、３倍ＣＰ(Charge Pump)で最大値３２Ｖの例を示している。

ここにおいて、ゲート駆動回路１２０は本発明では図２に示す構成であるが、従来は図３に示すように電源電圧ＶＢがそのまま下側ＦＥＴＴｒ２の出力バッファの電源として使用されているため、電源電圧ＶＢが高電圧となった場合、ＦＥＴＴｒ２のゲート・ソース間耐圧（例えばＶｇｓ＝±２０Ｖ）を超えてしまうので、ＦＥＴＴｒ２を駆動できなくなってしまう。一方、上側ＦＥＴＴｒ１のゲート駆動用の出力バッファの電源には、電源電圧ＶＢを昇圧回路１２１で昇圧した電圧が供給されている。そして、昇圧回路１２１には過電圧保護用の電圧制限回路が内蔵されており、そのため電源電圧ＶＢが高電圧となったとき、ＦＥＴＴｒ１を駆動するために必要なゲート・ソース間耐圧が確保できなくなり、ＦＥＴＴｒ１を駆動できなくなる問題があった。本発明では下側ＦＥＴＴｒ２に電圧クランプクラ回路１２２が介挿されているため、下側ＦＥＴＴｒ２の動作範囲が広がる。

図４は、電源電圧ＶＢに対する上側ＦＥＴの動作可能電圧範囲を説明するものであり、例えばソース電位＝電源電圧、ゲート電圧＝電圧制限値、ＦＥＴのオン電圧＝５Ｖとすれば、電源電圧ＶＢ＝２７Ｖ以上では上側ＦＥＴをオンすることができない。つまり、図３に示す従来のゲート駆動回路においては、電源電圧ＶＢの高電圧時に下側ＦＥＴ及び上側ＦＥＴを共に駆動できない状態になってしまう。なお、図４におけるＶｇｓは、ゲート・ソース間電圧を示している。

本発明のゲート駆動回路１２０は図２に示すように、電源電圧ＶＢと下側ＦＥＴＴｒ２のゲート駆動用の出力バッファの電源との間に、電圧を制限する電圧クランプ回路１２２を介挿しているので、電源電圧ＶＢが異常高電圧になった場合でもＦＥＴＴｒ２のゲート・ソース間耐圧を超えることなくＦＥＴＴｒ２の駆動を継続することができる。

また、図５は電源電圧ＶＢに対する下側ＦＥＴの動作可能電圧範囲を説明するものであり、電源電圧ＶＢが高電圧になっても最大ゲート・ソース間電圧が一定値以上大きくならないので、下側ＦＥＴＴｒ２の動作可能範囲が広くなる。

このような構成において、本発明の動作例を図６のフローチャート及び図７のタイムチャートを参照して説明する。なお、図７（Ａ）は上側ＦＥＴ（Ｔｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５）のオンオフ状態を示し、図７（Ｂ）は下側ＦＥＴ（Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６）のオンオフ状態を示し、図７（Ｃ）は電源電圧ＶＢと制御可能閾値との関係を示し、図７（Ｄ）はドライバに与える影響を示している。

制御演算装置１００は常時操舵状態を検知して記憶していると共に（ステップＳ１）、電源電圧監視機能で電源電圧ＶＢが制御可能閾値を超えた異常高電圧か否かを判定しており（ステップＳ２）、異常高電圧でない通常状態（図７の時点ｔ０〜ｔ１）では操舵トルクＴ及び車速Ｖに基づいて操舵補助指令値を演算し（ステップＳ３）、更に操舵補助指令値とモータ電流及びロータ位置とに基づいて電流指令値を演算し（ステップＳ４）、この電流指令値に基づいてゲート駆動回路１２０及びモータ駆動用ブリッジ回路１１０を介してモータ１３０を駆動することによってアシストを実行する（ステップＳ５）。その後、上記ステップＳ１にリターンする動作を繰り返す。

一方、上記ステップＳ１で、電源電圧ＶＢが制御可能閾値を超えた異常高電圧であると判定された場合（図７の時点ｔ１）、例えばドライバが操舵中にバッテリ端子抜けなどによってロードダンプサージ等によって電源電圧ＶＢが上昇した場合、制御演算装置１００は異常高電圧となる直前の操舵状態（例えば操舵角度や操舵速度、操舵補助指令値）に基づいてタイヤからの反力であるＳＡＴを推定し（ステップＳ１０）、推定されたＳＡＴに基づいて必要な電磁ブレーキ量を算出する（ステップＳ１１）。

なお、ＳＡＴの推定は、例えば特開２００２−３６９５６５に開示されている方法で行う。即ち、路面からステアリングまでの間に発生するトルクの様子は、ドライバがハンドルを操舵することによって操舵トルクＴが発生し、その操舵トルクＴに従ってモータがアシストトルクＴｍを発生する。その結果、車輪が転舵され、反力としてＳＡＴが発生する。また、その際、モータの慣性Ｊ及び摩擦（静摩擦）Ｆｒによってハンドル操舵の抵抗となるトルクが生じる。これらの力の釣り合いを考えると、下記数１のような運動方程式が得られる。
（数１）
Ｊ・ω_a + Ｆｒ・sign(ω) + ＳＡＴ ＝ Ｔｍ + Ｔ

ここで、上記数１を初期値ゼロとしてラプラス変換し、ＳＡＴについて解くと下記数２が得られる。
（数２）
ＳＡＴ(s) ＝ Ｔｍ(s) + Ｔ(s) − Ｊ・ω_a(s) + Ｆｒ・sign(ω(s))

上記数２から分かるように、モータの慣性Ｊ及び静摩擦Ｆｒを定数として予め求めておくことで、モータ回転角速度ω、回転角加速度ω_a、操舵補助力及び操舵信号よりＳＡＴを推定することができる。ＳＡＴの推定に代えて、センサで検出したＳＡＴ値を用いることも可能である。

その後、モータ１３０に対して電磁ブレーキをかける必要があるか否かの判定を、推定されたＳＡＴ値を規定値（例えば）と比較して行う（ステップＳ１２）。即ち、
（１）ＳＡＴ＞規定値の場合は電磁ブレーキが必要と判定し、
（２）ＳＡＴ≦規定値の場合は電磁ブレーキは不要と判定して直ちにアシストを停止する。

上述のようにして電磁ブレーキが必要であると判定された場合には、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように直ちに上側ＦＥＴ（Ｔｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５）を全てオフ、下側ＦＥＴ（Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６）を全てオンにして固定する（ステップＳ１３）。これによって電磁ブレーキを発生させ、タイヤの捩れによるキックバックを抑え、ドライバへ与える違和感を軽減できる。下側ＦＥＴ（Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６）を全てオンにすることにより、モータ１３０は電磁ロック状態となり、急激なハンドル戻りを防ぐことができる。この時、アラームを出力して、視覚や聴覚でドライバに通報する（ステップＳ１４）。

その後（図７の時点ｔ２）、図７（Ｂ）に示すように下側ＦＥＴ（Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６）を徐々にオフさせ（ステップＳ１５）、電磁ブレーキ状態からマニュアルステア状態に安全にかつ円滑に移行させる（ステップＳ２１）。図７（Ｄ）では、時点ｔ４にマニュアルステア状態となっている。また、上記ステップＳ１２において電磁ブレーキが必要でないと判定された場合には、上側ＦＥＴ（Ｔｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５）及び下側ＦＥＴ（Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６）を共にオフすることにより、速やかにマニュアルステア状態に移行させる（ステップＳ２０）。

なお、上述では３相ブラシレスモータ１３０でアシストする場合の構成及び動作について説明したが、全く同様にブラシ付きモータにも適用することができる。図８は２相のブラシ付きモータ１４０を駆動制御する構成例を図１に対応させて示している。モータ駆動用ブリッジ回路１１０Ａは２相に対応してＨブリッジとなっており、モータ駆動用ブリッジ回路１１０Ａとブラシ付きモータ１４０との間には１相のみの遮断装置１１１Ａが介挿されている。また、ブラシ付きモータ１４０であるため、ロータ位置検出回路１０４は不要となっている。本例によっても、上述と同様な制御が可能であり、同様な効果が得られる。

ところで、ステアリンングにおけるドライバに対する違和感の原因はキックバック現象が主なものであり、図９に示すようにドライバの操舵トルクとは反対方向に、路面からのキックバックによりアシスト用モータが回転することである。つまり、ドライバは操向ハンドル１にキックバックによる反力を受ける。かかるキックバックの影響を除去するためには、ロータの回転センサの微分値とトルクセンサ１０１からの操舵トルクＴとが逆方向を示す場合は電磁ブレーキの制御を行い、順方向であれば電磁ブレーキをゼロ、つまり電磁ブレーキをかけないようにすれば良い。この結果、ドライバは異常高電圧の発生時、キックバックに対するステアリングの違和感を軽減した上、ステアリングが入力トルクと同一方向に回転する場合には直ちにマニュアルステアリング状態へ移行することができる。

上述したようなキックバックの影響を除去する場合の動作例を、図１０のフローチャート及び図１１のタイムチャートを参照して説明する。なお、図１１（Ａ）はトルクセンサ１０１の出力である操舵トルクＴ、図１１（Ｂ）はモータ角速度、図１１（Ｃ）は上側ＦＥＴ（Ｔｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５）のオンオフ状態を示し、図１１（Ｄ）は下側ＦＥＴ（Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６）のオンオフ状態を示し、図１１（Ｅ）は電源電圧ＶＢと制御可能閾値との関係を示し、図１１（Ｆ）はドライバに与える影響を示している。

制御演算装置１００は電源電圧監視機能で電源電圧ＶＢが異常高電圧となったとき（ステップＳ３０、時点ｔ１１）、モータ１３０（又は１４０）の回転角度を取得し（ステップＳ３１）、回転角度から回転速度を演算すると共に（ステップＳ３２）、入力トルクを演算する（ステップＳ３３）。その後、モータ回転方向と入力トルクの方向とが一致するか否かを判定し（ステップＳ３５）、両者が不一致であれば回転速度とトルクセンサの入力値（操舵トルクＴ）に応じて、前述と同様に電磁ブレーキ量を算出して指令する（ステップＳ３６）。

その後、モータ駆動用ブリッジ回路１１０の下側ＦＥＴ（Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６）のデューティを指令して上記ステップＳ３１にリターンする。また、上記ステップＳ３４でモータ回転方向と入力トルクの方向が一致した場合には、モータ駆動用ブリッジ回路１１０の下側ＦＥＴ（Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６）に対してオフを指令して上記ステップＳ３７に進む。

図１１の例では、時点ｔ１１〜ｔ１２ではモータの回転方向と入力トルクによって電磁ブレーキの効きを徐々に小さくし、時点ｔ１２においてモータの回転方向と入力トルクの方向が一致するので、以降は電磁ブレーキをかけない。同図（Ｂ）では、時点ｔ１２以降においてモータの回転方向と入力トルクの方向が同一になり、このために以降は電磁ブレーキをオフとしている。図１１（Ａ）の破線は、電磁ブレーキがない場合の手入力トルクの特性（キックバック）を示している。保舵時等の手入力が一定のときにアシストがオフになると、ハンドルは急激に戻ろうとするため、手入力信号は相対的に大きくなると考えられる。

ここで、電磁ブレーキのかけ方を図に示して説明する。

図１２は３相ブラシレスモータ１３０で右回転にのみ電磁ブレーキをかける場合を示しており、図１２のＵ相誘起電圧では、網掛け領域は、右回転で誘起電圧がプラスとなる電気角０〜１８０度でＦＥＴＴｒ２をオンすることで、右回転時のみブレーキ電流が流れ、白領域は、右回転で誘起電圧がマイナスとなる電気角０〜１８０度でＦＥＴＴｒ２をオフすることで、左回転時はブレーキ電流が流れないことを示している。Ｖ相及びＷ相についても同様である。なお、図１３はＵ相の右回転時と左回転時の波形（位相）を示しているが、Ｖ相及びＷ相についても同様に左右回転では逆位相となっている。

図１４はブラシ付きモータ１４０に対して電磁ブレーキをかける方向と駆動するＦＥＴＴｒ１〜Ｔｒ４の関係を示しており、モータ１４０を右回転するには右回転トルクを発生する電流Ｉ１を流す必要があり、このときモータ右回転に対してブレーキを発生する電流Ｉ２が流れる。また、右回転時の誘起電圧の方向は図示Ａのようになるので、ＦＥＴＴｒ２をオンすることで、誘起電圧により流れるブレーキ電流とその方向は破線Ｂとなる。

なお、上述では３相ブラシレスモータを例に挙げて説明したが、３以上の多相モータであっても、ブラシ付きモータであっても適用可能である。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置の構成例（３相ブラシレスモータ）を示すブロック図である。 本発明に係るゲート駆動回路の構成例の一部を示す結線図である。 従来のゲート駆動回路の構成例の一部を示す結線図である。 上側ＦＥＴの動作可能電圧範囲を説明するための図である。 下側ＦＥＴの動作可能電圧範囲を説明するための図である。 本発明（第１実施例）の動作例を示すフローチャートである。 本発明（第１実施例）の動作例を示すタイムチャートである。 本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置の他の構成例（ブラシ付きモータ）を示すブロック図である。 キックバックの発生とドライバの入力トルクの関係を説明するための図である。 本発明（第２実施例）の動作例を示すフローチャートである。 本発明（第２実施例）の動作例を示すタイムチャートである。 ブラシレスモータの電磁ブレーキを説明するための図である。 ブラシレスモータの電磁ブレーキを説明するための図である。 ブラシ付きモータの電磁ブレーキを説明するための図である。 電動パワーステアリング装置の一般的な構成例を示す図である。 コントロールユニットの構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 操向ハンドル
２ コラム軸
３ 減速ギア
１０、１０１ トルクセンサ
１２、１０２ 車速センサ
１４ バッテリ
２０ モータ
３０ コントロールユニット
３１ 操舵補助指令値演算部
３２ 位相補償部
３５ 微分補償部
３６ ＰＩ制御部
３７ ＰＷＭ制御部
３８ インバータ
１００ 制御演算装置
１０３ 電流検出回路
１０４ ロータ位置検出回路
１１０、１１０Ａ モータ駆動用ブリッジ回路
１１１、１１１Ａ 遮断装置
１２０ ゲート駆動回路
１３０ ３相ブラシレスモータ
１４０ ブラシ付きモータ

Claims (4)

1. 操舵補助力を付与するモータと、前記モータを駆動する駆動制御装置とを具備した電動パワーステアリング装置の制御装置において、
   前記駆動制御装置は、コンピュータの指令に基づいてモータ駆動用ブリッジ回路を駆動するゲート駆動回路を有し、
   前記ゲート駆動回路の電源部は電圧制限機能を有しており、
   前記電圧制限機能が電源電圧の異常高電圧を検知したときに、前記モータのグランド側に接続された、前記モータ駆動用ブリッジ回路のグランド側駆動素子を駆動する機能を具備し、
   前記電源電圧の異常高電圧が検知されたとき、前記モータの電源側に接続された、前記モータ駆動用ブリッジ回路の電源側駆動素子は全てオフ固定のままで、前記グランド側駆動素子をオン駆動し、前記モータを電磁ブレーキとして動作させることを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
2. 前記電磁ブレーキの必要性をＳＡＴに基づいて判定する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
3. 前記電源電圧の異常高電圧が検知される直前の操舵状態を記憶する機能を設け、前記電源電圧の異常高電圧が検知されたとき、前記操舵状態に応じて前記グランド側駆動素子をオンオフ制御して前記電磁ブレーキを制御する請求項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制御装置。
4. 操舵トルクの方向に基づいて前記電磁ブレーキを作用させる方向を判断する機能を有し、前記判断された前記電磁ブレーキの作用方向に従ってオンすべき前記グランド側駆動素子を選択するようになっている請求項３に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。

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