JP5664447B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転者の操舵操作に基づいてモータを駆動して操舵アシストトルクを発生する電動パワーステアリング装置に関する。

電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドルの操舵操作を補助する操舵アシストトルクを発生するモータと、このモータの通電を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵと呼ぶ）とを備える。ＥＣＵは、スイッチング素子で構成したモータ駆動回路と、操舵トルクに応じた目標アシストトルクが発生するようにモータの制御量を演算するマイコンと、マイコンにより演算された制御量にしたがってモータ駆動回路のスイッチング素子にＰＷＭ制御によるゲート信号を出力するスイッチ駆動回路とを備える。

このような電動パワーステアリング装置には、例えば、特許文献１に示されるように、モータ駆動回路からモータへ電流を流す通電路に開閉リレーを直列に備えたタイプのものがある。この開閉リレーは、モータ駆動回路のスイッチング素子がショート故障したときに、モータとモータ駆動回路とで閉回路が形成されないようにするものである。モータ駆動回路は、複数のスイッチング素子を備えたブリッジ回路（例えば、Ｈブリッジ回路、三相ブリッジインバータ回路）で構成されているため、スイッチング素子の１つがショート故障すると、モータとモータ駆動回路とにより閉回路が形成される。つまり、モータの端子間が短絡状態となる。従って、操舵アシストを中止しても、ハンドル操作によりモータが回されるため閉回路に発電電流が流れる。これにより、モータを停止させようとする制動力が発生する。そこで、モータの通電路に開閉リレーを設け、開閉リレーを開くことで、こうした事態を回避できるようにしている。

特開２００２−２０４５９３号公報

ところで、開閉リレーが溶着等により閉状態に固着されてしまうという問題が考えられる。こうした問題に対して、従来装置では、開閉リレーの閉故障を検出した時点で、操舵アシストを中止するという手法を採用している。つまり、操舵アシストを継続できる状況であっても、単に、開閉リレーが閉故障したということで、操舵アシストを中止している。このため、開閉リレーの閉故障が検出された時点からハンドル操作が重くなってしまい、運転者にとって不便を感じる。

本発明の目的は、上記問題に対処するためになされたもので、開閉リレーが閉故障した場合でも、安全に操舵アシストを継続して、運転者の感じる不便を軽減することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、操舵ハンドルから入力された操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段（２１）と、ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生するためのモータ（２０）と、複数のスイッチング素子によりブリッジ回路を構成して前記モータの通電を制御するモータ駆動回路（４０）と、前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに基づいて前記モータの制御量を演算し、前記演算した制御量にしたがって前記モータ駆動回路のスイッチング素子に制御信号を出力することにより前記モータを駆動制御するモータ制御手段（７０）と、前記モータ駆動回路から前記モータへ電流を流す通電路を開閉する開閉リレー（４８）と、前記開閉リレーが閉状態に固着されてしまう閉故障を検出するリレー故障検出手段（６１）とを備え、前記モータ制御手段は、前記リレー故障検出手段により前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記モータ駆動回路のスイッチング素子が故障しにくくなるように前記モータの制御態様を変更して、前記モータの駆動制御を継続するリレー故障時制御態様変更手段（８０）を備えたことにある。

本発明においては、モータ制御手段が、操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに基づいてモータの制御量を演算し、演算した制御量にしたがってモータ駆動回路のスイッチング素子に制御信号を出力することによりモータを駆動制御する。これにより、モータは、操舵トルクに応じた操舵アシストトルクを発生する。

モータ駆動回路は、複数のスイッチング素子を備えたブリッジ回路（例えば、Ｈブリッジ回路、三相ブリッジインバータ回路）で構成されているため、スイッチング素子がショート故障すると、モータとモータ駆動回路とにより閉回路が形成される。従って、操舵アシスト（モータ制御）を中止しても、ハンドル操作によりモータが回されると、閉回路に発電電流が流れてモータを停止させようとする制動力が発生する。そこで、モータ駆動回路からモータへ電流を流す通電路には、開閉リレーが直列に設けられている。これにより、開閉リレーを開くことで閉回路が形成されないようにすることができる。

開閉リレーが溶着等により閉状態に固着された場合、それ自体では操舵アシストを継続しても問題はないが、その状態から、更に、モータ駆動回路のスイッチング素子がショート故障すると、上述したように閉回路が形成されて操舵操作に対して制動力が発生する。しかし、スイッチング素子が正常であるのに開閉リレーが閉状態に固着されたということだけで、操舵アシストを中止してしまうと、その時点からハンドル操作が重くなってしまう。

そこで、本発明においては、リレー故障検出手段とリレー故障時制御態様変更手段とを備えている。リレー故障検出手段は、開閉リレーの閉故障、つまり、リレー接点を開くための制御信号を出力しても、リレー接点が開かなくなる故障を検出する。

リレー故障時制御態様変更手段は、開閉リレーの閉故障が検出された場合、閉故障が検出されていない正常時に比べて、モータ駆動回路のスイッチング素子が故障しにくくなるようにモータの制御態様を変更してモータの駆動制御を継続する。例えば、モータ駆動回路から電力供給される電気負荷を正常時に比べて軽くする。これにより、スイッチング素子の故障を抑制して、安全に操舵アシストを継続させることができる。この結果、運転者の感じる不便を低減することができる。

本発明の他の特徴は、前記リレー故障時制御態様変更手段は、前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記モータの制御量を低減することにある。

本発明においては、開閉リレーの閉故障が検出された場合には、モータの制御量を低減する。これにより、スイッチング素子に流れる電流が低減され、スイッチング素子の電気的負担が少なくなる。

モータの制御量とは、例えば、モータに流す電流の目標値であってもよいし、モータに印加する電圧の目標値であってもよい。モータの制御量を低減するに当たっては、常にモータの制御量が低減されるものに限らず、制御量の上限値が低減されて大きな制御量が演算されないように制限するものであってもよい。例えば、モータに流す電流の上限値（最大供給電流）を正常時に比べて低下させるようにしてもよい。また、例えば、モータに印加する電圧の上限値（最大印加電圧）を正常時に比べて低下させるようにしてもよい。また、例えば、モータに供給する電力の上限値（最大供給電力）を正常時に比べて低下させるようにしてもよい。また、例えば、スイッチング素子をＰＷＭ制御する構成においては、デューティ比の可変幅を正常時に比べて狭くして、モータに印加する電圧の上限値を下げるようにしてもよい。また、例えば、操舵トルクに基づいてモータ制御量を演算する場合に使用する操舵トルクに対するモータ制御量の関係を、正常時に比べて、操舵トルクに対するモータ制御量が小さくなるように設定した関係に変更するようにしてもよい。また、例えば、正常時のモータ制御量に低減係数（＜１）を乗じるようにしてもよい。

本発明の他の特徴は、前記モータ制御手段は、前記モータ駆動回路のスイッチング素子をＰＷＭ制御して前記モータの通電を制御するものであり、前記リレー故障時制御態様変更手段は、前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記スイッチング素子のスイッチング周波数を低減することにある。

本発明においては、開閉リレーの閉故障が検出された場合には、スイッチング素子のスイッチング周波数（キャリア周波数）を低減する。これにより、スイッチング素子のオンオフする回数が減り、スイッチング素子の耐用期間を長くすることができる。従って、スイッチング素子の故障を抑制しつつ操舵アシストを継続することができる。尚、例えば、正常時におけるスイッチング周波数を人の可聴帯域外に設定し、開閉リレーの閉故障が検出された場合のスイッチング周波数を人の可聴帯域に入るように設定すれば、モータ駆動音により運転者に対して故障を知らせることができる。

本発明の他の特徴は、前記リレー故障時制御態様変更手段は、前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記モータ駆動回路の短絡を防止するために設定されたデッドタイムを長くすることにある。

ブリッジ回路でモータを駆動する場合、高電位側のスイッチング素子（一般に上アームと呼ばれる）と低電位側のスイッチング素子（一般に下アームと呼ばれる）とを交互にオンしてモータに電流を流すが、上アームと下アームとが同時にオンして短絡電流（一般に、貫通電流と呼ばれる）が流れないように、上アームと下アームとを同時にオフ状態にする期間であるデッドタイムが設けられている。デッドタイムが長いと操舵フィーリングが低下するが、短いと貫通電流が流れてスイッチング素子が故障する頻度が増加する。このため、一般に、貫通電流が流れない程度の短いデッドタイムが設定される。

本発明においては、開閉リレーの閉故障が検出された場合には、このデッドタイムを正常時に比べて長くする。従って、貫通電流が流れることを確実に回避することができ、スイッチング素子の故障を抑制しつつ操舵アシストを継続することができる。

本発明の他の特徴は、前記リレー故障時制御態様変更手段は、前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記モータの制御応答性を低下させることにある。

モータを目標制御量にしたがって駆動制御する場合、制御応答性が高いほど操舵フィーリングが向上するが、騒音が発生しやすい。このため、一般に、騒音が発生しない程度の高い制御応答性が設定されている。制御応答性は、モータの制御状態を目標制御量に追従させる応答性であり、制御ゲイン等により調整できる。

本発明においては、開閉リレーの閉故障が検出された場合には、この制御応答性を正常時に比べて低下させる。従って、操舵トルク等、制御量を演算するために必要な検出値の検出過程におけるノイズの影響で、モータの制御量が変動してしまうことを抑制することができる。この結果、スイッチング素子の電気的負荷が軽減され、スイッチング素子の故障を抑制しつつ操舵アシストを継続することができる。

例えば、モータ制御手段が比例積分を使ったフィードバック制御を用いて制御量を演算する場合には、リレー故障時制御態様変更手段は、目標制御量と実制御量との偏差に対する比例制御ゲイン、積分制御ゲインの少なくとも一方を正常時に比べて小さくする。また、例えば、モータ制御手段がフィードフォワード制御を用いて制御量を演算する場合には、フィードフォワード制御の応答目標時定数を大きくする。

本発明の他の特徴は、前記モータ駆動回路の温度を検出する温度検出手段（３２）と、前記温度検出手段により検出された前記モータ駆動回路の温度が基準温度よりも高くなると、前記モータの制御量の上限値を通常上限値よりも小さくして前記モータ駆動回路の過熱防止を行う発熱時上限値低減手段（Ｓ１４）とを備え、前記リレー故障時制御態様変更手段は、前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記基準温度を低くすることにある。

本発明においては、モータ駆動回路（スイッチング素子）の過熱防止を図るために、温度検出手段と発熱時上限値低減手段とを備えている。温度検出手段は、モータ駆動回路の温度、つまり、スイッチング素子の温度を検出する。この場合、温度センサにより直接的にモータ駆動回路の温度を測定してもよいし、モータ駆動回路に流れる電流を測定し、測定した電流に基づいて推定により温度検出するようにしてもよい。発熱時上限値低減手段は、モータ駆動回路の温度が基準温度よりも高くなると、モータの制御量の上限値を通常上限値よりも小さくしてモータ駆動回路の過熱防止を行う。例えば、モータに流す電流の上限値を下げることにより過熱防止を図る。

本発明においては、開閉リレーの閉故障が検出された場合には、この基準温度を正常時に比べて低くする。従って、モータ駆動回路のスイッチング素子が発熱した場合には、早い段階（発熱が少ない段階）から制御量の上限値制限が働きやすくなる。これにより、正常時に比べて、スイッチング素子の温度を低く抑えることができる。この結果、スイッチング素子の故障を抑制しつつ操舵アシストを継続することができる。

本発明の他の特徴は、前記モータの回転角速度を検出する回転角速度検出手段（７２３）と、前記回転角速度検出手段により検出された回転角速度に基づいて、前記モータで発生する逆起電圧による印加電圧不足を補償するための逆起電圧補償制御量を演算し、前記逆起電圧補償制御量をモータの制御量に含める逆起電圧補償手段（７２４，７２５）とを備え、前記リレー故障時制御態様変更手段は、前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記逆起電圧補償制御量を増加させることにある。

操舵ハンドルを最大舵角（ステアリング機構におけるストロークエンド）にまで操舵すると、ストッパにより、それ以上の操舵操作が機械的に規制される。この機械的に規制された状態をストッパ当たりと呼ぶ。強い操舵操作によりストッパ当たりが発生すると、モータの回転が急激に停止状態となり、それまで発生していた逆起電圧が急激に消滅する。このとき、逆起電圧の変化量や変化速度が大きくなりすぎると、モータに過電流が流れてスイッチング素子の耐久性能を低下させてしまう。

モータで発生する逆起電圧は、モータの回転角速度に比例する。従って、モータの制御量に、モータの回転角速度に応じた制御量を含めておくことで、ストッパ当たりにより過電流が流れることを抑制することができる。そこで、本発明においては、回転角速度検出手段と逆起電圧補償手段とを備え、モータの回転角速度に基づいて、モータで発生する逆起電圧による印加電圧不足を補償するための逆起電圧補償制御量を演算し、この逆起電圧補償制御量をモータの制御量に含める。従って、ストッパ当たりが発生した場合には、逆起電圧補償制御量が急激に減るため、モータの制御量を急激に下げることができ、スイッチング素子に過電流が流れることを抑制できる。

逆起電圧補償制御量を、モータで発生する逆起電圧と同程度の値に設定すると過電流防止に対しては好ましいが操舵フィーリングが低下する。このため、実際の逆起電圧よりも小さな電圧相当の逆起電圧補償制御量を設定するとよい。本発明においては、開閉リレーの閉故障が検出された場合には、逆起電圧補償制御量を正常時に比べて増加させる。これにより、正常時には、操舵フィーリングが低下しない程度の逆起電圧補償制御量を設定し、開閉リレーの閉故障が検出された場合には、ストッパ当たり時の過電流防止能力を高めた逆起電圧補償制御量を設定することができる。この結果、ストッパ当たりに伴うスイッチング素子の故障を抑制しつつ操舵アシストを継続することができる。

尚、リレー故障時制御態様変更手段は、閉故障が検出されていない正常時には逆起電圧補償制御量をゼロに設定し、つまり、逆起電圧補償制御を行わず、開閉リレーの閉故障が検出された場合に、逆起電圧補償制御を行うようにしても良い。

本発明の他の特徴は、舵角を検出する舵角検出手段（２２）を備え、前記リレー故障時制御態様変更手段は、前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記舵角が舵角範囲の両端となる最大舵角に近い大舵角領域に入っている場合において、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記モータの制御量を低減することにある。

舵角が最大舵角に近い場合には、ストッパ当たりが発生する可能性がある。そこで、本発明においては、開閉リレーの閉故障が検出された場合には、舵角が大舵角領域に入っている場合に、正常時に比べて、モータの制御量を低減する。これにより、ストッパ当たりが発生する前から操舵アシストが弱められてハンドル操作が重くなり、操舵速度が遅くなって、ストッパ当たり発生時におけるモータ回転の急変が抑制される。この結果、ストッパ当たりに伴うスイッチング素子の故障を抑制しつつ操舵アシストを継続することができる。また、ストッパ当たりが発生しない状況では、適切な操舵アシストが得られ、快適な操舵フィーリングが得られる。

本発明の他の特徴は、舵角を検出する舵角検出手段（２２）を備え、前記リレー故障時制御態様変更手段は、前記舵角が舵角範囲の両端となる最大舵角に近い大舵角領域に入っている場合において、前記舵角が前記大舵角領域に入っていない場合に比べて、前記モータの制御量を低減する度合を増やすことにある。

本発明においては、開閉リレーの閉故障が検出された場合には、モータの制御量を正常時に比べて低減するが、制御量を低減する度合いを、舵角が大舵角領域に入っている場合に増やす。つまり、ストッパ当たりが発生する可能性がある状況においては、制御量の低減度合を増やしておく。これにより、開閉リレーの閉故障が検出された場合には、特に、最大舵角近傍において操舵アシストが弱められるため、操舵速度が遅くなってストッパ当たり発生時におけるモータ回転の急変が抑制される。この結果、ストッパ当たりに伴うスイッチング素子の故障を抑制しつつ操舵アシストを継続することができる。

本発明の他の特徴は、前記リレー故障時制御態様変更手段は、前記開閉リレーの閉故障の検出により前記モータの制御量を低減した後、前記モータの制御量を低減する度合いを徐々に増やしていくことにある。

開閉リレーの閉故障の検出に基づいてモータの制御量を低減しても、長時間の使用によりスイッチング素子が劣化する可能性がある。そこで、本発明においては、開閉リレーの閉故障の検出によりモータの制御量を低減した後、モータの制御量を低減する度合いを徐々に増やしていく。例えば、開閉リレーの閉故障が検出されてからの時間経過、あるいは、開閉リレーの閉故障が検出されてからの車両の使用量にしたがって低減度合を増加する。車両の使用量は、例えば、イグニッションスイッチがオンしている積算時間、イグニッションスイッチのオン回数（オフ回数）、車両の走行時間、車両の走行距離、エネルギー補給（給油、充電）回数、エネルギー補給量（給油量、充電量）、操舵回数、モータに流れる電流の絶対値の積算値、モータに印加する電圧の絶対値の積算値、モータに供給する電力の絶対値の積算値、操舵トルクの絶対値の積算値などを表す値を用いて検出することができる。

この結果、本発明によれば、操舵アシストを徐々に低下させることができるため、運転者に対して、安全に、故障を認識させることができ、早期の修理を促すことができる。尚、モータの制御量は、最終的にゼロにして、操舵アシストを停止するようにしてもよい

尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。

本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。 アシストＥＣＵの機能ブロック図である。 目標電流演算ルーチンを表すフローチャートである。 アシストマップを表すグラフである。 上限電流マップを表すグラフである。 電圧指令値演算ルーチンを表すフローチャートである。 リレー故障診断ルーチンを表すフローチャートである。 制御態様指令ルーチンを表すフローチャートである。 通常操舵アシスト用のアシストマップと、回路故障抑制用のアシストマップとを表すグラフである。 実施形態１−８にかかるモータ制御部の機能ブロックである。 低減係数マップを表すグラフである。 変形例の低減係数マップを表すグラフである。 電流応答性を表すグラフである。 変形例の電圧指令値演算部の機能ブロック図である。 通常制御用上限電流マップと、回路故障時用上限電流マップとを表すグラフである。 実施形態６にかかる電圧指令値演算部７２の機能ブロック図である。 実施形態７にかかるモータ制御部の機能ブロック図である。 実施形態７にかかる制御量制限マップを表すグラフである。

以下、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置について図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係る車両の電動パワーステアリング装置の概略構成を表している。

この電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドル１１の操舵操作により転舵輪を転舵するステアリング機構１０と、ステアリング機構１０に組み付けられ操舵アシストトルクを発生するモータ２０と、操舵ハンドル１１の操作状態に応じてモータ２０の作動を制御する電子制御ユニット１００とを主要部として備えている。以下、電子制御ユニット１００をアシストＥＣＵ１００と呼ぶ。

ステアリング機構１０は、操舵ハンドル１１の回転操作により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するための機構で、操舵ハンドル１１を上端に一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備える。このステアリングシャフト１２の下端には、ピニオンギヤ１３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ１３は、ラックバー１４に形成されたギヤ部１４ａと噛み合って、ラックバー１４とともにラックアンドピニオン機構を構成する。

ラックバー１４は、ギヤ部１４ａがラックハウジング１６内に収納され、その左右両端がラックハウジング１６から露出してタイロッド１７と連結される。このラックバー１４のタイロッド１７との連結部には、ストロークエンドを構成するストッパ１８が形成され、このストッパ１８とラックハウジング１６の端部との当接によりラックバー１４の左右動ストロークが機械的に規制されている。左右のタイロッド１７の他端は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２２に設けられたナックル１９に接続される。こうした構成により、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、ステアリングシャフト１２の軸線回りの回転に伴うラックバー１４の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。

ステアリングシャフト１２には減速ギヤ２５を介してモータ２０が組み付けられている。モータ２０は、その回転により減速ギヤ２５を介してステアリングシャフト１２をその軸中心に回転駆動して、操舵ハンドル１１の回動操作に対してアシスト力を付与する。このモータ２０は、ブラシ付直流モータである。

ステアリングシャフト１２には、操舵ハンドル１１と減速ギヤ２５とのあいだに操舵トルクセンサ２１が組みつけられている。操舵トルクセンサ２１は、例えば、ステアリングシャフト１２の中間部に介装されたトーションバー（図示略）の捩れ角度をレゾルバ等により検出し、この捩れ角に基づいてステアリングシャフト１２に働いた操舵トルクｔｒを検出する。操舵トルクｔｒは、正負の値により操舵ハンドル１１の操作方向が識別される。例えば、操舵ハンドル１１の左方向への操舵時における操舵トルクｔｒを正の値で、操舵ハンドル１１の右方向への操舵時における操舵トルクｔｒを負の値で示す。尚、本実施形態においては、トーションバーの捩れ角度を、トーションバーの両端に設けた２つのレゾルバにより検出するが、エンコーダ等の他の回転角センサにより検出することもできる。

また、ステアリングシャフト１２には、操舵ハンドル１１と操舵トルクセンサ２１とのあいだに舵角センサ２２が組み付けられている。舵角センサ２２は、ステアリングシャフト１２の回転角度に基づいて、舵角ゼロとなる中立位置からの回転角度を表す舵角θを検出する。舵角θは、正負の値により中立位置からの操舵方向が識別される。例えば、中立位置から左方向の舵角θを正の値で、中立位置から右方向の舵角θを負の値で示す。尚、操舵トルクｔｒ、舵角θについて、その大きさを論じる場合には、絶対値を用いる。

舵角センサ２２は、後述する複数の実施形態の一部において使用するものである。また、舵角センサ２２を用いなくても舵角θに相当する値を検出できる場合には、舵角センサ２２を設けなくても良い。例えば、操舵トルクセンサ２１がトーションバーの両端の回転角度（絶対角度）を検出して、両端の回転角度差から操舵トルクｔｒを検出する構成のものであれば、トーションバーの片側の回転角度の検出値を利用して舵角θを検出するようにしてもよい。

次に、アシストＥＣＵ１００について図２を用いて説明する。アシストＥＣＵ１００は、モータ２０の目標制御量を演算し、演算された目標制御量に応じたスイッチ駆動信号を出力する電子制御回路５０と、電子制御回路５０から出力されたスイッチ駆動信号にしたがってモータ２０に通電するモータ駆動回路４０とを含んで構成される。

電子制御回路５０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる演算回路と入出力インタフェースを備えたマイクロコンピュータ６０（以下、マイコン６０と呼ぶ）と、マイコン６０から出力されるスイッチ制御信号を増幅してモータ駆動回路４０に供給するスイッチ駆動回路５１と、マイコン６０から出力されるリレー制御信号を増幅して後述する開閉リレー４８に供給するリレー駆動回路５２とを備える。

アシストＥＣＵ１００は、電源装置２００から電力供給される。この電源装置２００は、図示しないバッテリと、エンジンの回転により発電するオルタネータとから構成される。この電源装置２００の定格出力電圧は、例えば１２Ｖに設定されている。尚、図中においては、電源装置２００からモータ駆動回路４０への電源供給ラインである電源ライン２１０のみを示しているが、電子制御回路５０の作動電源も電源装置２００から供給される。

モータ駆動回路４０は、電源ライン２１０とグランドライン２２０との間に設けられる。モータ駆動回路４０は、スイッチング素子Ｑ１Ｈとスイッチング素子Ｑ２Ｈとを並列にして電源ライン２１０に接続した上アーム回路４５Ｈと、スイッチング素子Ｑ１Ｌとスイッチング素子Ｑ２Ｌとを並列にしてグランドライン２２０に接続した下アーム回路４５Ｌとを直列に接続し、上アーム回路４５Ｈと下アーム回路４５Ｌとの接続部から、モータ２０への電力供給を行うための通電ライン４７ａ，４７ｂを引き出したＨブリッジ回路である。このモータ駆動回路４０では、スイッチング素子Ｑ１Ｈとスイッチング素子Ｑ１Ｌとが電源−グランド間に直列接続され、スイッチング素子Ｑ２Ｈとスイッチング素子Ｑ２Ｌとが電源−グランド間に直列接続される。

モータ駆動回路４０に設けられるスイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌとしては、例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍetal Ｏxide Ｓemiconductor Ｆield Ｅffect Ｔransistor）が使用される。スイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌは、各ソース−ドレイン間に電源電圧が印加されるように上下のアーム回路４５Ｈ，４５Ｌに設けられ、また、各ゲートが電子制御回路５０のスイッチ駆動回路５１に接続される。以下、スイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌについて、その何れかを特定しない場合には、単に、スイッチング素子Ｑと呼ぶ。

尚、図中に回路記号で示すように、ＭＯＳ−ＦＥＴには構造上、ダイオードが寄生している。このダイオードを寄生ダイオードと呼ぶ。各スイッチング素子Ｑの寄生ダイオードは、電源ライン２１０からグランドライン２２０への電流の流れを遮断し、グランドライン２２０から電源ライン２１０へ向かう電流のみを許容する逆導通ダイオードである。また、モータ駆動回路４０は、寄生ダイオードとは別の逆導通ダイオード（電流遮断方向は寄生ダイオードと同じであって、電源電圧方向に対して逆方向にのみ導通するダイオード）をスイッチング素子Ｑに並列に接続した構成であってもよい。また、スイッチング素子Ｑは、ＭＯＳ−ＦＥＴに限るものではない。

マイコン６０は、スイッチ駆動回路５１を介してモータ駆動回路４０の各スイッチング素子Ｑのゲートに独立した駆動信号を出力する。この駆動信号により、各スイッチング素子Ｑのオン状態とオフ状態とが切り替えられる。

モータ駆動回路４０においては、スイッチング素子Ｑ２Ｈとスイッチング素子Ｑ１Ｌとがオフに維持された状態でスイッチング素子Ｑ１Ｈとスイッチング素子Ｑ２Ｌとがオンすると、図中の（＋）方向に電流が流れる。これにより、モータ２０は、正回転方向のトルクを発生する。また、スイッチング素子Ｑ１Ｈとスイッチング素子Ｑ２Ｌとがオフに維持された状態でスイッチング素子Ｑ２Ｈとスイッチング素子Ｑ１Ｌとがオンすると、図中の（−）方向に電流が流れる。これにより、モータ２０は、逆回転方向のトルクを発生する。

モータ駆動回路４０からモータ２０への電力供給を行うための通電ライン４７ａ（通電ライン４７ｂでもよい）には、開閉リレー４８が介装されている。開閉リレー４８は、電子制御回路５０のリレー駆動回路５２に接続され、リレー駆動回路５２から出力されるリレー制御信号により開閉制御される。

アシストＥＣＵ１００は、モータ２０に流れる電流を検出する電流センサ３１を備えている。この電流センサ３１は、下アーム回路４５Ｌとグランドとを接続するグランドライン２２０に設けられる。電流センサ３１は、例えば、グランドライン２２０にシャント抵抗（図示略）を設け、このシャント抵抗の両端に現れる電圧をアンプ（図示略）で増幅し、増幅した電圧をＡ／Ｄコンバータ（図示略）によりデジタル信号に変換してマイコン６０に供給する。以下、電流センサ３１により検出されるモータ２０に流れる電流の値を、モータ実電流Ｉｍと呼ぶ。尚、モータ実電流Ｉｍの検出にあたっては、電流センサ３１側にＡ／Ｄコンバータを設けずに、マイコン６０側にＡ／Ｄコンバータを設けた構成であってもよい。つまり、電流センサ３１でアナログ電圧信号を出力し、マイコン６０でデジタル信号に変換する構成であってもよい。また、電流センサ３１を設ける位置は、グランドライン２００に限らず、例えば、電源ライン２１０でも良いし、通電ライン４７ａ（または４７ｂ）でもよい。

また、アシストＥＣＵ１００は、モータ駆動回路４０の温度を検出する基板温度センサ３２を備えている。基板温度センサ３２は、モータ駆動回路４０におけるスイッチング素子Ｑが設けられる基板の温度を表す信号をマイコン６０に供給する。基板温度センサ３２により検出される温度の値を、基板温度Ｔｂと呼ぶ。基板温度Ｔｂは、スイッチング素子Ｑの発熱状態に応じた温度を表す。従って、基板温度Ｔｂを検出することで、スイッチング素子Ｑの発熱状態を検出することができる。

また、アシストＥＣＵ１００は、車速センサ３３を接続している。車速センサ３３は、車速ｖｘを表す検出信号をアシストＥＣＵ１００に出力する。また、アシストＥＣＵ１００は、ウォーニングランプ３４を接続している。ウォーニングランプ３４は、アシストＥＣＵ１００から出力される故障検出信号により点灯する。

次に、マイコン６０の制御処理について説明する。図２は、マイコン６０の機能ブロックを表している。マイコン６０は、その機能に着目すると、モータ制御部７０と、リレー故障検出部６１と、リレー制御部６２とを備えている。各機能部における処理は、マイコン６０に記憶された制御プログラムを所定の周期で繰り返し実行することにより行われる。

モータ制御部７０は、モータ２０の目標制御量を演算し、その目標制御量に応じたスイッチ駆動信号を出力するブロックである。モータ制御部７０は、目標電流演算部７１と、電圧指令値演算部７２と、ＰＷＭ制御部７３と、制御態様変更部８０とを備えている。

図３は、目標電流演算部７１の行う目標電流演算ルーチンを表すフローチャートである。目標電流演算ルーチンは、所定の短い周期で繰り返し実行される。目標電流演算ルーチンが起動すると、目標電流演算部７１は、ステップＳ１１において、車速センサ３３よって検出された車速ｖｘと、操舵トルクセンサ２１によって検出された操舵トルクｔｒと、基板温度センサ３２により検出された基板温度Ｔｂとを読み込む。続いて、ステップＳ１２において、図４に示すアシストマップを参照して、車速ｖｘおよび操舵トルクｔｒに応じて設定される目標アシストトルクｔｒ＊を計算する。

アシストマップは、代表的な複数の車速ｖｘごとに、操舵トルクｔｒと目標アシストトルクｔｒ＊との関係を設定した関係付けデータであり、目標電流演算部７１に記憶されている。アシストマップは、操舵トルクｔｒが大きくなるにしたがって目標アシストトルクｔｒ＊が増加し、車速ｖｘが低くなるにしたがって目標アシストトルクｔｒ＊が増加する特性を有している。尚、図４は、左方向の操舵時におけるアシストマップであって、右方向の操舵時におけるアシストマップは、左方向のものに対して操舵トルクｔｒと目標アシストトルクｔｒ＊の符号をそれぞれ反対（つまり負）にしたものとなる。

続いて、目標電流演算部７１は、ステップＳ１３において、目標アシストトルクｔｒ＊を発生させるために必要な電流である基本目標電流Ｉ＊０を計算する。基本目標電流Ｉ＊０は、目標アシストトルクｔｒ＊をトルク定数で除算することにより求められる。続いて、目標電流演算部７１は、ステップＳ１４において、目標電流Ｉ＊に上限制限を加えるための上限値である上限電流Ｉmaxを設定する。

目標電流演算部７１は、図５に示すような上限電流マップを記憶しており、この上限電流マップを参照して、基板温度Ｔｂに応じて定められる上限電流Ｉmaxを設定する。上限電流マップは、基板温度Ｔｂが基準温度Ｔ１以下の場合には、上限電流Ｉmaxを一定の通常上限電流Ｉmax０に設定し、基板温度Ｔｂが基準温度Ｔ１よりも高い範囲においては、基板温度Ｔｂの上昇にともなって上限電流Ｉmaxが通常上限電流Ｉmax０から低下し、基板温度Ｔｂが最大温度Ｔ１maxを超えると上限電流Ｉmaxをゼロに設定する特性を有する。この最大温度Ｔ１maxは、モータ駆動回路４０のスイッチング素子Ｑの許容温度よりもやや低い温度に設定されている。

続いて、目標電流演算部７１は、ステップＳ１５において、基本目標電流Ｉ＊０が上限電流Ｉmaxよりも大きいか否かを判断し、基本目標電流Ｉ＊０が上限電流Ｉmaxよりも大きい場合には、ステップＳ１６において、上限電流Ｉmaxを目標電流Ｉ＊に設定する（Ｉ＊←Ｉmax）。また、基本目標電流Ｉ＊０が上限電流Ｉmax以下となる場合には、ステップＳ１７において、基本目標電流Ｉ＊０を目標電流Ｉ＊に設定する（Ｉ＊←Ｉ＊０）。尚、本明細書において、方向（符号）により方向を表す検出値について大きさを論じる場合には、その絶対値を用いる。従って、ここでは、電流の流す向きに関係しない絶対値の比較となる。

目標電流演算部７１は、目標電流Ｉ＊を計算すると、ステップＳ１８において、目標電流Ｉ＊を電圧指令値演算部７２に出力して、目標電流演算ルーチンを一旦終了する。

次に、電圧指令値演算部７２の処理について説明する。図６は、電圧指令値演算部７２の行う電圧指令値演算ルーチンを表すフローチャートである。電圧指令値演算ルーチンは、所定の短い周期で繰り返し実行される。電圧指令値演算ルーチンが起動すると、電圧指令値演算部７２は、ステップＳ２１において、電流センサ３１により検出されるモータ実電流Ｉｍと、目標電流演算部７１の出力した目標電流Ｉ＊とを読み込む。

続いて、ステップＳ２２において、目標電流Ｉ＊からモータ実電流Ｉｍを減算した偏差ΔＩを算出し、この偏差ΔＩを使ったＰＩ制御（比例積分制御）により、モータ実電流Ｉｍが目標電流Ｉ＊に追従するようにモータ２０に印加する目標電圧を表す基本電圧Ｖ＊０を計算する。つまり、電流フィードバック制御により基本電圧Ｖ＊０を計算する。基本電圧Ｖ＊０は、例えば、下記式（１）により計算する。
Ｖ＊０＝Ｋｐ・ΔＩ＋Ｋｉ・∫ΔＩ ｄｔ ・・・（１）
ここでＫｐは、ＰＩ制御における比例項の制御ゲイン、Ｋｉは、ＰＩ制御における積分項の制御ゲインである。

続いて、電圧指令値演算部７２は、ステップＳ２３において、基本電圧Ｖ＊０が上限電圧Ｖmaxよりも大きいか否かを判断する。この上限電圧Ｖmaxは、電圧指令値Ｖ＊の上限制限値である。基本電圧Ｖ＊０が上限電圧Ｖmaxよりも大きい場合には、ステップＳ２４において、上限電圧Ｖmaxを電圧指令値Ｖ＊に設定する（Ｖ＊←Ｖmax）。また、基本電圧Ｖ＊０が上限電圧Ｖmax以下となる場合には、ステップＳ２５において、基本電圧Ｖ＊０を電圧指令値Ｖ＊に設定する（Ｖ＊←Ｖ＊０）。このステップＳ２３〜Ｓ２５の処理は、電圧指令値Ｖ＊の上限制限処理である。

続いて、電圧指令値演算部７２は、ステップＳ２６において、モータ供給電力Ｐが上限電力Ｐmaxより大きいか否かを判断する。モータ供給電力Ｐは、目標電流Ｉ＊と電圧指令値Ｖ＊とを乗算（Ｉ＊・Ｖ＊）して求めてもよいし、目標電流Ｉ＊にモータ回転速度ωを乗算（Ｉ＊・ω）して求めてもよい。この上限電力Ｐmaxは、モータ供給電力の上限制限値である。モータ供給電力Ｐが上限電力Ｐmaxよりも大きい場合には、ステップＳ２７において、上限電力Ｐmaxを目標電流Ｉ＊で除算した値を最終的な電圧指令値Ｖ＊に設定する（Ｖ＊←Ｐmax／Ｉ＊）。また、モータ供給電力Ｐが上限電力Ｐmax以下となる場合には、ステップＳ２７の処理をスキップする。このステップＳ２６〜Ｓ２７の処理は、供給電力の上限制限処理である。

電圧指令値演算部７２は、電圧指令値Ｖ＊を計算すると、ステップＳ２８において、電圧指令値Ｖ＊をＰＷＭ制御部７３に出力して、電圧指令値演算ルーチンを一旦終了する。

ＰＷＭ制御部７３は、電圧指令値演算部７２から出力された電圧指令値Ｖ＊を入力し、電圧指令値Ｖ＊で表される電圧がモータ２０に印加されるようなデューティ比を設定したＰＷＭ（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）制御信号をスイッチ駆動回路５１に出力する。

スイッチ駆動回路５１は、入力したＰＷＭ制御信号を増幅してモータ駆動回路４０に出力する。これにより、モータ制御部７０にて計算された電圧指令値Ｖ＊に応じたデューティ比のパルス信号列がＰＷＭ制御信号としてモータ駆動回路４０に出力される。このＰＷＭ制御信号により、各スイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌのデューティ比が制御され、モータ２０の駆動電圧が電圧指令値Ｖ＊に調整される。こうして、モータ２０には、操舵操作方向に回転する向きに電流が流れ、モータ２０が操舵トルクを発生して運転者の操舵操作をアシストする。

ＰＷＭ制御部７３は、正回転用のスイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｌと、逆回転用のスイッチング素子Ｑ２Ｈ，Ｑ１ＬとにＰＷＭ制御信号を交互に出力することによりモータ２０を駆動する。例えば、電圧指令値Ｖ＊がゼロ、つまり、モータに通電しないときには、５０％のデューティ比のＰＷＭ制御信号を、正回転用のスイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｌと、逆回転用のスイッチング素子Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌとに交互に出力する。この場合、モータ２０には電流が流れない。そして、モータ２０を正回転駆動する場合には、正回転用のスイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｌに出力するＰＷＭ制御信号のデューティ比を逆回転用のスイッチング素子Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌに出力するＰＷＭ制御信号のデューティ比よりも大きくする。例えば、正回転用のスイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｌに出力するＰＷＭ制御信号のデューティ比を６０％、逆回転用のスイッチング素子Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌに出力するＰＷＭ制御信号のデューティ比を４０％にする。逆に、モータ２０を逆回転駆動する場合には、正回転用のスイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｌに出力するＰＷＭ制御信号のデューティ比を逆回転用のスイッチング素子Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌに出力するＰＷＭ制御信号のデューティ比よりも小さくする。例えば、正回転用のスイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｌに出力するＰＷＭ制御信号のデューティ比を４０％、逆回転用のスイッチング素子Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌに出力するＰＷＭ制御信号のデューティ比を６０％にする。そして、電圧指令値Ｖ＊が大きい（絶対値）ほど、５０％から離れたデューティ比のＰＷＭ制御信号を出力することにより、モータ２０に印加する電圧を増大させる。

ＰＷＭ制御部７３は、ＰＷＭ制御信号のデューティ比の可変幅が予め決められており、その制限内でデューティ比を設定する。デューティ比の可変幅は、例えば、１０％〜９０％に設定されている。

制御態様変更部８０は、後述するリレー故障検出部６１により開閉リレー４８の閉故障が検出されている場合に、目標電流演算部７１、電流指令値演算部７２、ＰＷＭ制御部７３のうちの１つに対して、あるいは、任意の組み合わせに対して、制御態様の変更を指令するブロックである。この制御態様変更部８０によって変更される制御態様については後述する。

次に、リレー制御部６２について説明する。リレー制御部６２は、イグニッションスイッチ（図示略）の信号ＩＧを入力し、イグニッションスイッチがオンされると、リレー駆動回路５２にリレーオン信号を出力する。尚、イグニッションスイッチがオンされた時には、マイコン６０の初期診断部（図示略）が制御システム内の診断を行う。リレー制御部６２は、この初期診断時が行われて操舵アシスト制御が許可されると、リレー駆動回路５２にリレーオン信号を出力する。また、リレー制御部６２は、イグニッションスイッチがオフされると、リレー駆動回路５２にリレーオフ信号を出力する。

リレー駆動回路５２は、リレー制御部６２、リレー故障検出部６１、あるいは、初期診断部からリレー制御信号を入力し、リレー制御信号がリレーオン信号であれば、開閉リレー４８を閉状態にするリレー駆動信号を出力し、リレー制御信号がリレーオフ信号であれば、開閉リレー４８を開状態にするリレー駆動信号を出力する。開閉リレー４８は、リレー駆動信号により、閉状態と開状態とが選択的に切り替えられ、閉状態であれば、モータ駆動回路４０からモータ２０への通電路を形成し、開状態であれば、モータ駆動回路４０からモータ２０への通電路を遮断する。

リレー故障検出部６１は、開閉リレー４８の故障を検出するブロックで、イグニッションスイッチがオンすると初期診断の一部として作動し、開閉リレー４８の故障の有無を判定する。図７は、リレー故障検出部６１の実行するリレー故障診断ルーチンを表すフローチャートである。リレー故障検出部６１は、イグニッションスイッチがオンすると、リレー故障診断ルーチンを実行する。つまり、車両の起動時において、毎回、リレー故障診断ルーチンを実行する。

リレー故障診断ルーチンは、故障診断の一部として作動するため、この時点では、操舵アシスト制御が開始されていない。リレー故障診断ルーチンが起動すると、リレー故障検出部６１は、ステップＳ３１において、リレー駆動回路５２に対してリレーオフ信号を出力する。尚、開閉リレー４８は、イグニッションスイッチがオフされたときに開成されるため、本ルーチンの起動時には開状態となっているはずであるが、ここでは、開閉リレー４８の故障を正確に検出するためにリレーオフ信号を出力する。

続いて、リレー故障検出部６１は、ステップＳ３２において、ＰＷＭ制御部７３に対して、予め設定された故障診断用の電圧指令値Ｖtestを出力する。この電圧指令値Ｖtestは、モータ２０に微弱な電流を流す程度の電圧値に設定されている。

続いて、リレー故障検出部６１は、ステップＳ３３において、電流センサ３１により検出されたモータ実電流Ｉｍを読み込み、モータ実電流Ｉｍがゼロである（Ｉｍ＝０）か否かを判断する。開閉リレー４８が溶着等により閉状態に固着されていればモータ２０に電流が流れ、閉状態に固着されていなければモータ２に電流が流れない。リレー故障検出部６１は、モータ実電流Ｉｍがゼロでない場合には（Ｓ３３：Ｎｏ）、ステップＳ３４において、開閉リレー４８が閉故障をしていると判定し、ステップＳ３５において、故障判定フラグＦfailを「１」に設定する。閉故障とは、リレーオフ信号を出力しても、開閉リレー４８が開成しない故障をいう。つまり、開閉リレー４８を開成するための信号を出力しても、開閉リレー４８が開成しなく閉状態を維持してしまう故障をいう。

一方、モータ実電流Ｉｍがゼロである場合には（Ｓ３３：Ｙｅｓ）、続くステップＳ３６において、リレー駆動回路５２に対してリレーオン信号を出力する。開閉リレー４８が正常であれば、この時点からモータ２０に微弱な電流が流れる。リレー故障検出部６１は、ステップＳ３７において、電流センサ３１により検出されたモータ実電流Ｉｍを読み込み、モータ実電流Ｉｍがゼロでない（Ｉｍ≠０）か否かを判断する。

リレー故障検出部６１は、モータ実電流Ｉｍがゼロでない場合には（Ｓ３７：Ｙｅｓ）、ステップＳ３８において開閉リレー４８が正常であると判定し、ステップＳ３９において、故障判定フラグＦfailを「０」に設定する。一方、モータ実電流Ｉｍがゼロである場合には（Ｓ３７：Ｎｏ）、ステップＳ４０において開閉リレー４８が開故障をしている判定し、ステップＳ４１において、故障判定フラグＦfailを「２」に設定する。開故障とは、リレーオン信号を出力しても、開閉リレー４８が閉成しない故障をいう。つまり、開閉リレー４８を閉成するための信号を出力しても、開閉リレー４８が閉成しなく開状態を維持してしまう故障をいう。

リレー故障検出部６１は、故障判定フラグＦfailを設定すると、ステップＳ４２において、ＰＷＭ制御部７３に対して出力していた電圧指令値Ｖtestを停止してモータ２０への通電を停止する。続いて、ステップＳ４３において、故障判定フラグＦfailをモータ制御部７０の制御態様変更部８０に出力してリレー故障診断ルーチンを終了する。

尚、リレー故障検出部６１は、開閉リレー４８の開故障、あるいは、閉故障を検出した場合には、ウォーニングランプ３４を点灯して運転者に異常を知らせる。

次に、制御態様変更部８０について説明する。制御態様変更部８０は、リレー故障検出部６１により得られたリレー故障診断結果に基づいて、目標電流演算部７１、電流指令値演算部７２、ＰＷＭ制御部７３に対して制御態様を指令する。図８は、制御態様変更部８０の実行する制御態様指令ルーチンを表すフローチャートである。制御態様指令ルーチンは、リレー故障診断ルーチンが終了すると起動する。

制御態様変更部８０は、ステップＳ５１において、リレー故障検出部６１から出力される故障判定フラグＦfailを読み込む。続いて、ステップＳ５２において、故障判定フラグＦfailを確認し、故障判定フラグＦfailが「０」（Ｆfail＝０）の場合、つまり、開閉リレー４８の故障が検出されなかった場合には、ステップＳ５３において、目標電流演算部７１、電流指令値演算部７２、ＰＷＭ制御部７３に対して、通常操舵アシスト制御を実行する指令を出力する。この通常操舵アシスト制御は、上述した図３の目標電流演算ルーチンと図６の電圧指令値演算ルーチンを実行するものである。これにより、モータ制御部７０は、通常操舵アシスト制御を実行する。

また、故障判定フラグＦfailが「２」（Ｆfail＝２）の場合、つまり、開閉リレー４８の開故障が検出されている場合には、モータ２０に通電することができないため、制御態様変更部８０は、ステップＳ５４において、目標電流演算部７１、電流指令値演算部７２、ＰＷＭ制御部７３に対して、操舵アシスト制御を停止する指令を出力する。これにより、モータ制御部７０は、操舵アシスト制御を停止する。

また、故障判定フラグＦfailが「１」（Ｆfail＝１）の場合、つまり、開閉リレー４８の閉故障が検出されている場合には、制御態様変更部８０は、ステップＳ５５において、目標電流演算部７１、電流指令値演算部７２、ＰＷＭ制御部７３に対して、回路故障抑制操舵アシスト制御を実行する指令を出力する。これにより、モータ制御部７０は、回路故障抑制操舵アシスト制御を実行する。尚、回路故障抑制操舵アシスト制御を実行する指令は、後述する回路故障抑制操舵アシスト制御に態様に応じて、目標電流演算部７１、電流指令値演算部７２、ＰＷＭ制御部７３の何れか１つに対して、あるいは、任意の組み合わせにて出力される。

制御態様変更部８０は、制御態様の指令を出力すると本ルーチンを終了する。

ここで、回路故障抑制操舵アシスト制御について説明する。回路故障抑制操舵アシスト制御は、開閉リレー４８が閉故障しているときに実行される制御態様で、モータ駆動回路の各スイッチング素子Ｑが、通常時の操作アシスト制御に比べて故障しにくくなる制御態様である。以下、回路故障抑制操舵アシスト制御の実施形態を複数挙げて説明する。回路故障抑制操舵アシスト制御は、通常操舵アシスト制御（図３，図６）に対して一部が相違するのみであるため、その相違する部分についてのみ、通常操舵アシスト制御と対比して説明する。

まず、回路故障抑制操舵アシスト制御を行う必要性について説明する。マイコン６０は、スイッチング素子Ｑのショート故障、オープン故障を検出する回路故障検出部（図示略）を備えており、スイッチング素子Ｑの故障を検出した場合には、その時点で操舵アシストを停止する。また、同時に、開閉リレー４８を開成する。従って、スイッチング素子Ｑがショート故障しても、開閉リレー４８が開成されるため、モータ２０とモータ駆動回路４０とを切り離すことができる。

しかし、スイッチング素子Ｑのショート故障が発生する前から開閉リレー４８が閉故障している場合には、それ自体では操舵アシストを継続しても問題はないが、その状態から、更に、モータ駆動回路４０の４つのスイッチング素子Ｑの何れかがショート故障すると、開閉リレー４８を開成することができないため、モータ２０とモータ駆動回路４０とにより閉回路が形成される。つまり、モータ２０の端子間が短絡状態となる。これにより、運転者がハンドル操作を行うと、それによりモータ２０が回されモータ２０が発電する。従って、閉回路に発電電流が流れてモータを停止させようとする制動力が発生し、ハンドル操作にブレーキがかかる。

一方、スイッチング素子Ｑが正常であるのに、開閉リレー４８が閉状態に固着されたということだけで、操舵アシストを中止してしまうと、その時点からハンドル操作が重くなってしまう。

そこで、回路故障抑制操舵アシスト制御は、開閉リレー４８が閉故障している場合には、
モータ駆動回路４０の４つのスイッチング素子Ｑが通常時に比べて故障しにくくなるようにして、操舵アシストを継続して運転者の不便を解消する。

尚、４つのスイッチング素子Ｑの故障検出を行う回路故障検出部は、例えば、操舵アシスト制御中において、電流センサ３１にて検出されるモータ実電流Ｉｍと目標電流Ｉ＊とを比較し、モータ実電流Ｉｍが目標電流Ｉ＊に対して少なすぎる状態が続く場合にはオープン故障と判定し、モータ実電流Ｉｍが目標電流Ｉ＊に対して多すぎる状態が続く場合にはショート故障と判定する。あるいは、モータ２０の２つの端子電圧を測定して、その電圧に基づいて回路故障を検出することもできる。

＜実施形態１：制御量の低減＞
スイッチング素子Ｑに流れる電流を低減してスイッチング素子Ｑの電気的負担を軽減すれば、モータ駆動回路４０の故障を抑制することができる。そこで、この実施形態１では、モータ２０の制御量を低減する例を挙げる。
＜実施形態１−１：上限電流の低減＞
実施形態１−１における回路故障抑制操舵アシスト制御は、通常操舵アシスト制御に比べて上限電流Ｉmaxを低下させたものである。この上限電流Ｉmaxは、図３の目標電流演算ルーチンのステップＳ１４〜Ｓ１６で使用するものである。モータ制御部７０の目標電流演算部７１は、制御態様変更部８０から回路故障抑制操舵アシスト制御の実行を指令された場合、通常操舵アシスト制御で使用する上限電流Ｉmax（ステップＳ１４で設定された上限電流Ｉmax）に低減係数Ｋimax（＜１）を乗じ、この乗算結果（Ｋimax・Ｉmax）を目標電流Ｉ＊の上限値Ｉmaxとして設定する（Ｉmax←Ｋimax・Ｉmax）。これにより、モータ２０の制御量の上限制限が厳しくなり、モータ２０に大電流が流れなくなる。この結果、モータ駆動回路４０の故障を抑制することができる。

＜実施形態１−２：上限電圧の低減＞
実施形態１−２における回路故障抑制操舵アシスト制御は、通常操舵アシスト制御に比べて上限電圧Ｖmaxを低下させたものである。この上限電圧Ｖmaxは、図６の電圧指令値演算ルーチンのステップＳ２３〜Ｓ２４で使用するものである。モータ制御部７０の電圧指令値演算部７２は、制御態様変更部８０から回路故障抑制操舵アシスト制御の実行を指令された場合、通常操舵アシスト制御で使用する上限電圧Ｖmaxに低減係数Ｋvmax（＜１）を乗じた値を、電圧指令値Ｖ＊の上限値Ｖmaxとして設定する（Ｖmax←Ｋvmax・Ｖmax）。これにより、モータ２０の制御量の上限制限が厳しくなり、モータ２０に大電流が流れなくなる。この結果、モータ駆動回路４０の故障を抑制することができる。

＜実施形態１−３：上限電力の低減＞
実施形態１−３における回路故障抑制操舵アシスト制御は、通常操舵アシスト制御に比べて上限電力Ｐmaxを低下させたものである。この上限電力Ｐmaxは、図６の電圧指令値演算ルーチンのステップＳ２６〜Ｓ２７で使用するものである。モータ制御部７０の電圧指令値演算部７２は、制御態様変更部８０から回路故障抑制操舵アシスト制御の実行を指令された場合、通常操舵アシスト制御で使用する上限電力Ｐmaxに低減係数Ｋpmax（＜１）を乗じた値を、モータ供給電力Ｐの上限値Ｐmaxとして設定する（Ｐmax←Ｋpmax・Ｐmax）。これにより、モータ２０の制御量の上限制限が厳しくなり、モータ２０に大電流が流れなくなる。この結果、モータ駆動回路４０の故障を抑制することができる。

＜実施形態１−４：目標電流の低減＞
実施形態１−４における回路故障抑制操舵アシスト制御は、通常操舵アシスト制御に比べて目標電流Ｉ＊を低下させたものである。モータ制御部７０の目標電流演算部７１は、制御態様変更部８０から回路故障抑制操舵アシスト制御の実行を指令された場合、図３の目標電流演算ルーチンのステップＳ１８で計算された目標電流Ｉ＊に低減係数Ｋi*（＜１）を乗じ、この乗算結果（Ｋi*・Ｉ＊）を最終的な目標電流Ｉ＊に設定して（Ｉ＊←Ｋi*・Ｉ＊）、この目標電流Ｉ＊を電圧指令値演算部７２に出力する。これにより、モータ２０の制御量が低減されてモータ２０に流れる電流が少なくなる。この結果、モータ駆動回路４０の故障を抑制することができる。

＜実施形態１−５：電圧指令値の低減＞
実施形態１−５における回路故障抑制操舵アシスト制御は、通常操舵アシスト制御に比べて、電圧指令値Ｖ＊を低下させたものである。モータ制御部７０の電圧指令値演算部７２は、制御態様変更部８０から回路故障抑制操舵アシスト制御の実行を指令された場合、図６の電圧指令値演算ルーチンのステップＳ２８で計算された電圧指令値Ｖ＊に低減係数Ｋv*（＜１）を乗じ、この乗算結果（Ｋv*・Ｖ＊）を最終的な電圧指令値Ｖ＊に設定して（Ｖ＊←Ｋv*・Ｖ＊）、この電圧指令値Ｖ＊をＰＷＭ制御部７３に出力する。これにより、モータ２０の制御量が低減されてモータ２０に流れる電流が少なくなる。この結果、モータ駆動回路４０の故障を抑制することができる。

＜実施形態１−６：低アシスト特性への変更＞
実施形態１−６における回路故障抑制操舵アシスト制御は、通常操舵アシスト制御に比べて低アシスト特性となるアシストマップを使ったものである。モータ制御部７０の目標電流演算部７１は、図９に示すように、実線で示した通常操舵アシスト用のアシストマップと、破線で示した回路故障抑制用のアシストマップとを記憶しており、制御態様変更部８０からの指令に応じて、アシストマップを選択する。回路故障抑制用のアシストマップは、通常操舵アシスト用のアシストマップに比べて、操舵トルクｔｒに対する目標操舵アシストトルクｔｒ＊が小さくなる特性に設定される。目標電流演算部７１は、制御態様変更部８０から回路故障抑制操舵アシスト制御の実行を指令された場合、この回路故障抑制用のアシストマップを使用して目標操舵アシストトルクｔｒ＊を計算する。これにより、モータ２０の制御量が低減されてモータ２０に流れる電流が少なくなる。この結果、モータ駆動回路４０の故障を抑制することができる。

＜実施形態１−７：デューティ比の可変幅の縮小＞
実施形態１−７における回路故障抑制操舵アシスト制御は、通常操舵アシスト制御に比べてＰＷＭ制御のデューティ比の可変幅を狭くしたものである。モータ制御部７０のＰＷＭ制御部７３は、通常操舵アシスト制御において、スイッチング素子ＱをＰＷＭ制御するときのデューティ比の可変幅を１０％〜９０％に制限する。一方、制御態様変更部８０から回路故障抑制操舵アシスト制御の実行を指令された場合、デューティ比の可変幅を正常時に比べて狭くする。例えば、デューティ比の可変幅を３０％〜７０％に制限する。

上述したように、ＰＷＭ制御部７３は、正回転用のスイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｌと、逆回転用のスイッチング素子Ｑ２Ｈ，Ｑ１ＬとにＰＷＭ制御信号を交互に出力する。この場合、デューティ比５０％を基準として、例えば、モータ２０を正回転駆動する場合には、この基準に対してＡ％を加算したデューティ比のＰＷＭ制御信号を正回転用のスイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｌに出力し、同じＡ％を基準に対して減算したデューティ比のＰＷＭ制御信号を逆回転用のスイッチング素子Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌに出力する。従って、デューティ比が基準（５０％）から離れるほど、つまり、Ａ％が大きくなるほど、大きな電圧をモータ２０に印加することができる。

そこで、回路故障抑制操舵アシスト制御時においては、通常操舵アシスト制御に比べてＰＷＭ制御のデューティ比の可変幅を狭くすることで、モータ２０の印加電圧が低減されてモータ２０に流れる電流が少なくなる。この結果、モータ駆動回路４０の故障を抑制することができる。

＜実施形態１−８：ストッパ当たりおけるモータ回転変動の抑制＞
操舵ハンドル１１をストロークエンドまで回すと、ストッパ１８とラックハウジング１６の端部との当接によりラックバー１４の左右動ストロークが機械的に規制される。この状態をストッパ当たりと呼ぶ。操舵ハンドル１１を速く回して舵角位置がストロークエンドに達すると、ストッパ当たりにより、モータ２０の回転が急激に停止状態となるためモータ２０の逆起電圧が急激に消滅し、その影響でモータ２０に流れる電流が急増してスイッチング素子Ｑに過電流が流れることがある。そのため、スイッチング素子Ｑの耐久性能を低下させてしまう。

そこで、実施形態１−８における回路故障抑制操舵アシスト制御は、舵角θが大舵角領域に入るときに、モータ２０の制御量を通常操舵アシスト制御に比べて低減する。モータの制御量を低減するに当たっては、上述の実施形態１−１〜１−７を適用すればよい。つまり、通常操舵アシスト制御に比べて、上限電流Ｉmax、上限電圧Ｖmax、上限電力Ｐmax、目標電流Ｉ＊、電圧指令値Ｖ＊の何れかを、または、それらを任意に組み合わせて低減する、あるいは、低アシスト特性のアシストマップを使用する、あるいは、デューティ比の可変幅を狭くするようにすればよい。

図１０は、実施形態１−８におけるモータ制御部７０の構成である。このモータ制御部７０は、上述した目標電流演算部７１、電圧指令値演算部７２、ＰＷＭ制御部７３、制御態様変更部８０に加えて、舵角対応制限指令部７４を備えている。舵角対応制限指令部７４は、図１１に示すような低減係数マップを記憶している。低減係数マップは、舵角｜θ｜（舵角θの絶対値を表す）がゼロから設定角度θ１までの範囲において低減係数Ｋθを「１」に設定し、舵角舵角｜θ｜が設定角度θ１からストロークエンドθend近傍の設定角度θ２（＞θ１）までの範囲において、舵角｜θ｜の増加にしたがって減少する低減係数Ｋθを設定し、舵角｜θ｜が設定角度θ２より大きくなる範囲において、低減係数Ｋθを最小値Ｋθminに設定する特性を有している。従って、低減係数マップは、舵角｜θ｜が設定角度θ１より大きくなる領域を大舵角領域として設定し、舵角｜θ｜が大舵角領域に入る場合には、大舵角領域に入らない場合に比べて低減係数を小さくするように設定する。

舵角対応制限指令部７４は、制御態様変更部８０から回路故障抑制操舵アシスト制御の実行指令を入力した場合、舵角センサ２２により検出される舵角θを読み込み、低減係数マップを参照して、低減係数Ｋθを計算する。そして、舵角対応制限指令部７４は、計算した低減係数Ｋθを、目標電流演算部７１、電圧指令値演算部７２、ＰＷＭ制御部７３の何れか１つ、あるいは、複数に出力する。

例えば、目標電流演算部７１は、通常操舵アシスト制御で使用する上限電流Ｉmaxに低減係数Ｋθを乗じた値を目標電流Ｉ＊の上限値（Ｉmax）として設定する。例えば、電圧指令値演算部７２は、通常操舵アシスト制御で使用する上限電圧Ｖmaxに低減係数Ｋθを乗じた値を電圧指令値Ｖ＊の上限値（Ｖmax）として設定する。例えば、電圧指令値演算部７２は、通常操舵アシスト制御で使用する上限電力Ｐmaxに低減係数Ｋθを乗じた値をモータ供給電力Ｐの上限値（Ｐmax）として設定する。例えば、目標電流演算部７１は、目標電流Ｉ＊に低減係数Ｋθを乗じた値を最終的な目標電流Ｉ＊に設定する。例えば、電圧指令値演算部７２は、目標電流演算部７１は、電圧指令値Ｖ＊に低減係数Ｋθを乗じた値を最終的な電圧指令値Ｖ＊に設定する。例えば、目標電流演算部７１は、低減係数Ｋθが１未満であれば、回路故障抑制用のアシストマップを選択して目標操舵アシストトルクｔｒ＊を計算する。例えば、ＰＷＭ制御部７３は、低減係数Ｋθが小さいほど、デューティ比の可変幅を通常時に比べて狭くするように設定する。

また、舵角対応制限指令部７４は、制御態様変更部８０から通常操舵アシスト制御の実行指令を入力した場合、低減係数Ｋθを「１」に設定して目標電流演算部７１、電圧指令値演算部７２、ＰＷＭ制御部７３に出力する。また、舵角対応制限指令部７４は、制御態様変更部８０から操舵アシスト制御の停止指令を入力した場合、目標電流演算部７１、電圧指令値演算部７２、ＰＷＭ制御部７３に作動停止指令を出力する。

この実施形態１−８によれば、舵角θがストロークエンドθend近傍となる大舵角領域に入る場合に、モータ２０の制御量を通常時に比べて制限する。これにより、ストッパ当たりが発生する前から操舵アシストが弱められてハンドル操作が重くなり、操舵速度が遅くなる。従って、ストッパ当たり発生時におけるモータ回転の急変が抑制される。この結果、ストッパ当たりに伴ってスイッチング素子Ｑに過電流が流れることが抑制され、モータ駆動回路４０の故障を抑制することができる。

尚、上述した例では、舵角θが大舵角領域に入らなければ、モータ２０の制御量の低減を行っていないが、舵角θに関係なくモータ２０の制御量の低減を行い、更に、舵角θが大舵角領域に入る場合には、制御量の低減度合を大きくするようにしてもよい。この場合、例えば、図１２に示すような低減係数マップを使って、舵角｜θ｜が大舵角領域に入らないθ１以下の範囲においては、低減係数Ｋθを１より小さな値（例えば、０．８）に設定し、大舵角領域に入る場合には、低減係数Ｋθをさらに小さくするように設定すればよい。

＜実施形態２：スイッチング回数の低減＞
実施形態２における回路故障抑制操舵アシスト制御は、通常操舵アシスト制御に比べてスイッチング素子ＱをＰＷＭ制御するときのキャリア周波数を低くしたものである。モータ制御部７０のＰＷＭ制御部７３は、通常操舵アシスト制御においては、例えば、２０ｋＨｚのキャリア周波数でスイッチング素子ＱをＰＷＭ制御する。一方、制御態様変更部８０から回路故障抑制操舵アシスト制御の実行を指令された場合、例えば、５ｋＨｚのキャリア周波数でスイッチング素子ＱをＰＷＭ制御する。これにより、スイッチング素子Ｑのオンオフする回数が減り（この例では１／４）、スイッチング素子Ｑの耐用期間を長くすることができる。従って、モータ駆動回路４０の故障を抑制することができる。

また、キャリア周波数は、通常操舵アシスト制御時においては、上記のように例えば２０ｋＨｚという人の可聴帯域外に設定し、回路故障抑制操舵アシスト制御時においては、上記のように例えば５ｋＨｚという人の可聴帯域に入るように設定すると良い。これによれば、開閉リレー４８の閉故障時において、モータ駆動音が可聴帯域に入るため、その駆動音により運転者に対して故障を知らせることができる。

＜実施形態３：デッドタイムの拡大＞
ブリッジ回路で構成されたモータ駆動回路４０を使ってモータ２０を駆動する場合、正回転用のスイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｌと、逆回転用のスイッチング素子Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌとに交互にＰＷＭ制御信号を出力してモータ２０に電流を流すが、ＰＷＭ制御信号を出力するスイッチング素子Ｑを切り替えるときに、上アームのスイッチング素子Ｑ１Ｈと下アームのスイッチング素子Ｑ１Ｌ、あるいは、上アームのスイッチング素子Ｑ２Ｈと下アームスイッチング素子Ｑ２Ｌが同時にオンして貫通電流（アーム短絡電流）が流れないように、上アームのスイッチング素子Ｑと下アームのスイッチング素子Ｑを同時にオフにする期間が設定される。この期間をデッドタイムと呼ぶ。デッドタイムが長いと操舵フィーリングが低下するが、短いと貫通電流が流れてスイッチング素子Ｑが故障する頻度が増加する。

そこで、実施形態３における回路故障抑制操舵アシスト制御は、通常操舵アシスト制御に比べて、スイッチング素子ＱをＰＷＭ制御するときのデッドタイムを長くする。ＰＷＭ制御部７３は、良好な操舵フィーリングが得られ、かつ、貫通電流の流れない程度の長さに設定した第１デッドタイムと、第１デッドタイムよりも長い時間に設定された第２デッドタイムとを記憶し、制御態様変更部８０から通常操舵アシスト制御の実行が指令された場合には、第１デッドタイムを選択し、制御態様変更部８０から回路故障抑制操舵アシスト制御の実行を指令された場合、第２デッドタイムを選択する。これにより、回路故障抑制操舵アシスト制御においては、モータ駆動回路４０に貫通電流が流れることが確実に防止される。この結果、モータ駆動回路４０の故障を抑制することができる。

＜実施形態４：電流応答性の低減＞
一般に、電流応答性が高いほど、操舵フィーリングが向上するため、騒音が出ない程度に応答性を高く設定することが多い。しかし、モータ２０の電流応答性が高いと、操舵トルクセンサ２１の検出ノイズや電流センサ３１の検出ノイズの影響で、電圧指令値Ｖ＊の変動が大きくなる。例えば、図１３に実線にて示すように、操舵トルクセンサ２１により検出した操舵トルクｔｒが、その検出過程におけるノイズにより大きく変動した場合には、それに応答して電圧指令値Ｖ＊も大きく変動する。従って、スイッチング素子Ｑの通電量も大きく変動し、スイッチング素子Ｑの電気的負担が大きい。

そこで、実施形態４における回路故障抑制操舵アシスト制御は、通常操舵アシスト制御に比べて電流応答性を低く設定する。モータ制御部７０の電圧指令値演算部７２は、制御態様変更部８０から回路故障抑制操舵アシスト制御の実行を指令された場合、電流フィードバック制御により基本電圧Ｖ＊０（上限制限をしない場合は、電圧指令値Ｖ＊）を演算するにあたって、上記（１）式における比例制御ゲインＫｐと積分制御ゲインＫｉとの両方あるいは一方を通常時に比べて小さくする。これにより、図１３に破線で示すように、電圧指令値Ｖ＊の変動は抑制される。従って、回路故障抑制操舵アシスト制御においては、スイッチング素子Ｑの通電量の変動も小さくなり、スイッチング素子Ｑの電気的負担が軽減される。この結果、モータ駆動回路４０の故障を抑制することができる。

尚、電圧指令値演算部７２は、図１４に示すように、フィードバック制御部７２ＦＢにフィードフォワード制御部７２ＦＦを組み合わせて構成することもできる。この場合、フィードフォワード制御部７２ＦＦは、例えば、下記式（２）により、フィードフォワード電圧成分ＶFFを計算する。
ＶFF＝Ｋ１・Ｉ＊＋Ｋ２・ｄＩ＊／ｄｔ ・・・（２）

電圧指令値演算部７２は、フィードバック制御部７２ＦＢにより計算されたフィードバック電圧成分ＶFBと、フィードフォワード制御部７２ＦＦにより計算されたフィードフォワード電圧成分ＶFFを加算することにより電圧指令値Ｖ＊（あるいは基本電圧Ｖ＊０）を計算する。そして、電圧指令値演算部７２は、回路故障抑制操舵アシスト制御時においては、通常時に比べて、フィードバック制御式における比例制御ゲインＫｐと積分制御ゲインＫｉとの少なくとも一方を小さくするとともに、フィードフォワード制御式における目標電流Ｉ＊の微分項のゲインＫ２を小さくする（換言すれば、応答目標時定数を大きくする）ことにより電流応答性を低くする。

＜実施形態５：過熱防止開始温度の引き下げ＞
一般に、スイッチング素子Ｑは、過熱により故障しやすい。そこで、実施形態５における回路故障抑制操舵アシスト制御は、通常操舵アシスト制御に比べて、上限電流Ｉmaxの低減を開始する基準温度を低く設定する。モータ制御部７０の目標電流演算部７１は、図１５に示すように、実線で示した通常制御用上限電流マップと、破線で示した回路故障時用上限電流マップとを記憶している。目標電流演算部７１は、制御態様変更部８０から通常操舵アシスト制御の実行を指令された場合、通常制御用上限電流マップを選択し、回路故障抑制操舵アシスト制御の実行を指令された場合、回路故障時用上限電流マップを選択する。そして、選択した上限電流マップを使って、基板温度Ｔｂに応じた上限電流Ｉmaxを設定する。

回路故障時用上限電流マップは、基板温度Ｔｂが基準温度Ｔ２以下の場合には、上限電流Ｉmaxを一定の通常上限電流Ｉmax０に設定し、基板温度Ｔｂが基準温度Ｔ２よりも高い範囲においては、基板温度Ｔｂの上昇にともなって上限電流Ｉmaxが通常上限電流Ｉmax０から低下し、基板温度Ｔｂが最大温度Ｔ２maxを超えると上限電流Ｉmaxをゼロに設定する特性を有する。この回路故障時用上限電流マップでは、通常制御用上限電流マップに比べて、基準温度が低く（Ｔ２＜Ｔ１），且つ、基板温度Ｔｂが基準温度Ｔ２より高くなる範囲においては、基板温度Ｔｂに対する上限電流Ｉmaxが小さく設定される。

これにより、回路故障抑制操舵アシスト制御時においては、モータ駆動回路４０のスイッチング素子Ｑが発熱した場合には、早い段階（発熱が少ない段階）から目標電流Ｉ＊のの上限制限が働きやすくなる。これにより、通常時に比べてスイッチング素子Ｑの温度を低く抑えることができる。この結果、モータ駆動回路４０の故障を抑制することができる。

＜実施形態６：逆起電圧補償の拡大＞
上述したように、ストッパ当たりによりモータ２０の回転が急激に停止した場合には、逆起電圧が急激に消滅するため、スイッチング素子Ｑに過電流が流れることがある。これは、電流フィードバック制御により、実際に過電流が流れてから電流を下げるように電圧指令値Ｖ＊が計算されるからである。そこで、この実施形態６においては、モータ２０で発生する逆起電圧を推定し、その逆起電圧による印加電圧不足を補償するための逆電圧補償制御量を電圧指令値に含めるようにしておくことで、ストッパ当たりが発生して逆起電圧が急激に低下しても、その低下にあわせて電圧指令値Ｖ＊を応答性よく低減することができるようにする。これにより、スイッチング素子Ｑに過電流が流れることを抑制する。

図１６は、実施形態６にかかる電圧指令値演算部７２の構成を表す。尚、ここでは、上限電圧Ｖmaxおよび上限電力Ｐmaxによる電圧指令値Ｖ＊の制限処理については省略している。電圧指令値演算部７２は、偏差演算部７２１と、電流フォードバック制御部７２２と、回転角速度検出部７２３と、逆起電圧補償部７２４と、制御量加算部７２５とを備えている。偏差演算部７２１は、目標電流演算部７１から出力された目標電流Ｉ＊と電流センサ３１により検出されたモータ実電流Ｉｍとの偏差ΔＩ（Ｉ＊−Ｉｍ）を計算する。電流フォードバック制御部７２２は、上記式（１）に示すように、偏差ΔＩを使ったＰＩ制御（比例積分制御）により、モータ実電流Ｉｍが目標電流Ｉ＊に追従するようにモータ２０に印加する目標電圧を表す基本電圧Ｖ＊０を計算する。

回転角速度検出部７２３は、舵角センサ２２により検出される舵角θを入力し、舵角θを微分演算することにより、モータ２０の回転角速度ωを検出する。微分演算に当たっては、例えば、次式（３）の伝達関数Ｈ（ｓ）を使って演算する。
Ｈ（ｓ）＝Ｋ（ｓ／（１＋τｓ）） ・・・（３）
ここで、ｓはラプラス演算子、τは時定数、Ｋはゲインを表す。

逆起電圧補償部７２４は、回転角速度検出部７２３により検出された回転角速度ωに基づいて逆起電圧Ｅを推定し、この推定逆起電圧Ｅに補償係数Ｋｘを乗じて逆起電圧補償制御量Ｖｅ（＝Ｋｘ・Ｅ）を計算する。推定逆起電圧Ｅは、回転角速度ωに、モータ特性から分かる逆起電圧定数を乗算することにより演算することができる。

制御量加算部７２５は、電流フォードバック制御部７２２にて計算された基本電圧Ｖ＊０と、逆起電圧補償部７２４で計算された逆起電圧補償制御量Ｖｅとを加算して、その加算結果（Ｖ＊０＋Ｖｅ）を電圧指令値Ｖ＊に設定する。この電圧指令値Ｖ＊は、ＰＷＭ制御部７３に出力される。この場合、電流フォードバック制御部７２２により演算される制御量（基本電圧Ｖ＊０）は、逆起電圧補償を行わない場合に比べて小さくなる。

この実施形態６においては、回路故障抑制操舵アシスト制御を実行する場合には、通常操舵アシスト制御を実行する場合に比べて逆起電圧補償制御量Ｖｅを大きくする。つまり、電圧指令値演算部７２の逆起電圧補償部７２４が、制御態様変更部８０から回路故障抑制操舵アシスト制御の実行を指令された場合、逆起電圧補償制御量Ｖｅを通常時に比べて大きくする。逆起電圧補償制御量Ｖｅは、補償係数Ｋｘにより増減することができる。

補償係数Ｋｘを「１」に設定すれば、推定逆起電圧Ｅに相当する大きさの補償制御量を設定することができる。この場合には、ストッパ当たり時における過電流防止に対しては良好であるが、操舵フィーリングが低下する。そこで、逆起電圧補償部７２４は、操舵フィーリングを重視した低い値に設定された補償係数Ｋｘlowと、ストッパ当たり時における過電流防止を重視した高い値に設定された補償係数Ｋｘhigh（＞Ｋｘlow）とを記憶し、制御態様変更部８０から通常操舵アシスト制御の実行を指令された場合、補償係数ＫｘとしてＫｘlowを選択し、回路故障抑制操舵アシスト制御の実行を指令された場合、補償係数ＫｘとしてＫｘhighを選択する。

ストッパ当たりが発生した場合には、逆起電圧補償制御量Ｖｅが瞬時に低下し、電流フィードバック制御量のみが電圧指令値Ｖ＊に残る。このため、電圧指令値Ｖ＊に含まれる逆起電圧補償制御量Ｖｅの比率を大きくするほど、ストッパ当たりが発生したときの電圧指令値Ｖ＊が小さくなる。そこで、この実施形態６においては、回路故障抑制操舵アシスト制御時には、通常操舵アシスト制御時に比べて逆起電圧補償制御量Ｖｅを大きくすることにより、ストッパ当たりが発生した瞬時に電圧指令値Ｖ＊を小さくすることができ、スイッチング素子Ｑの過電流が流れることを抑制することができる。この結果、モータ駆動回路４０の故障を抑制することができる。

尚、上記の例において、補償係数Ｋｘlowをゼロに設定してもよい。つまり、通常操舵アシスト制御時には、逆起電圧補償を行わず、回路故障抑制操舵アシスト制御時においてのみ、逆起電圧補償を行う構成であってもよい。

また、上記の例においては、補償係数Ｋｘを切り替えて逆起電圧補償制御量Ｖｅの大きさを可変しているが、補償係数Ｋｘに代えて、回転角速度検出部７２３が回転角速度ωを演算するときに用いる上記式（３）の時定数τを切り替えるようにしてもよい。この場合、時定数τを短くすることで、逆起電圧補償部７２４で演算される逆起電圧補償制御量Ｖｅが大きくなる。従って、回路故障抑制操舵アシスト制御時には、通常操舵アシスト制御時に比べて時定数τを短くすればよい。

＜実施形態７：制御量の漸減＞
開閉リレー４８が閉故障した場合に、上述の実施形態１（実施形態１−１〜１−８）のようにモータ２０の制御量を低減しても、どうしても長時間の使用によりスイッチング素子Ｑが劣化していく可能性がある。そこで、実施形態７においては、開閉リレー４８が閉故障された後は、開閉リレー４８の閉故障が検出されてからの時間経過、あるいは、開閉リレー４８の閉故障が検出されてからの車両の使用量にしたがって、実施形態１（実施形態１−１〜１−８）における制御量の低減度合を徐々に増加する。

図１７は、実施形態７におけるモータ制御部７０の構成である。このモータ制御部７０は、上述した目標電流演算部７１、電圧指令値演算部７２、ＰＷＭ制御部７３、制御態様変更部８０に加えて、制御量漸減部７５を備えている。制御量漸減部７５は、図１８に示すような制御量制限マップを記憶している。この制御量制限マップは、カウント値Ｎに応じてモータ２０の制御量の最大値を設定するものである。カウント値Ｎは、開閉リレー４８の閉故障が検出されてからの時間経過、あるいは、開閉リレー４８の閉故障が検出されてからの車両の使用量を表すものである。モータ２０の制御量の低減度合を変更するにあたっては、例えば、上限電流Ｉmax、上限電圧Ｖmax、上限電力Ｐmax、目標電流Ｉ＊、電圧指令値Ｖ＊の何れかを、あるいは、それらを任意に組み合わせて、その最大値を変更する。

この制御量制限マップは、カウント値Ｎが大きくなるにしたがって、モータ２０の制御量の最大値を低下させる特性を有する。この例では、カウント値ＮがＮmaxとなる時点で、モータ２０の制御量はゼロ、つまり、操舵アシストが停止されるが、必ずしも操舵アシストを停止しなくてもよい。

例えば、制御量漸減部７５は、タイマー機能を備え、開閉リレー４８の閉故障が検出されてからの時間経過をカウント値Ｎとしてカウントする。また、例えば、制御量漸減部７５は、各種のセンサ信号Ｓを入力し、センサ信号に基づいて車両の使用量を検出し、使用量に相当するカウント値Ｎを設定する。車両の使用量は、例えば、イグニッションスイッチがオンしている積算時間、イグニッションスイッチのオン回数（オフ回数）、車両の走行時間、車両の走行距離、エネルギー補給（給油、充電）回数、エネルギー補給量（給油量、充電量）、操舵回数、モータ２０に流れる電流の絶対値の積算値、モータ２０に印加する電圧の絶対値の積算値、モータ２０に供給する電力の絶対値の積算値、操舵トルクｔｒの絶対値の積算値などを表す値を用いて検出することができる。

制御量漸減部７５は、制御態様変更部８０から回路故障抑制操舵アシスト制御の実行指令を入力した場合、制御量制限マップを参照して、カウント値Ｎからモータ２０の最大制御量を計算する。そして、計算した最大制御量を目標電流演算部７１、電圧指令値演算部７２、ＰＷＭ制御部７３の何れか１つに対して、あるいは、任意の組み合わせで出力する。目標電流演算部７１、電圧指令値演算部７２、ＰＷＭ制御部７３は、最大制御量を入力すると、その最大制御量に基づいた制限を使って演算を行う。

この実施形態７によれば、回路故障抑制操舵アシスト制御を開始した後に、操舵アシストを徐々に低下させることができるため、運転者に対して、安全に、故障を認識させることができ、早期の修理を促すことができる。

以上、いくつかの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、基板温度センサ３２により検出された基板温度Ｔｂに基づいて上限電流Ｉmaxを設定しているが、基板温度Ｔｂは、電流センサ３１により検出されるモータ実電流Ｉｍの二乗積算値を使って、演算により検出（推定）する構成であってもよい。

また、複数の実施形態を任意に組み合わせて、モータ駆動回路４０の故障を抑制するようにしてもよい。

また、本実施形態では、モータ２０の発生するトルクをステアリングシャフト１２に付与するコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置について説明したが、モータの発生するトルクをラックバー１４に付与するラックアシスト式の電動パワーステアリング装置であってもよい。

また、本実施形態では、ブラシ付モータ２０をＨブリッジ回路４０にて駆動する方式の電動パワーステアリング装置について説明したが、例えば、ブラシレスモータを３相ブリッジインバータ回路にて駆動する方式の電動パワーステアリング装置であってもよい。

１０…ステアリング機構、１１…操舵ハンドル、１２…ステアリングシャフト、１８…ストッパ、２０…モータ、２１…操舵トルクセンサ、２２…舵角センサ、３１…電流センサ、３２…基板温度センサ、３３…車速センサ、４０…モータ駆動回路、４５Ｈ…上アーム回路、４５Ｌ…下アーム回路、４７ａ，４７ｂ…通電ライン、４８…開閉リレー、５０…電子制御回路、５１…スイッチ駆動回路、５２…リレー駆動回路、６０…マイコン、６１…リレー故障検出部、６２…リレー制御部、７０…モータ制御部、７１…目標電流演算部、７２…電圧指令値演算部、７３…ＰＷＭ制御部、７４…舵角対応制限指令部、７５…制御量漸減部、８０…制御態様変更部、１００…電子制御ユニット、７２１…偏差演算部、７２２…電流フォードバック制御部、７２３…回転角速度検出部、７２４…逆起電圧補償部、７２５…制御量加算部、Ｑ１Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｈ，Ｑ２Ｌ…スイッチング素子。

Claims (10)

1. 操舵ハンドルから入力された操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生するためのモータと、
   複数のスイッチング素子によりブリッジ回路を構成して前記モータの通電を制御するモータ駆動回路と、
   前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに基づいて前記モータの制御量を演算し、前記演算した制御量にしたがって前記モータ駆動回路のスイッチング素子に制御信号を出力することにより前記モータを駆動制御するモータ制御手段と、
   前記モータ駆動回路から前記モータへ電流を流す通電路を開閉する開閉リレーと、
   前記開閉リレーが閉状態に固着されてしまう閉故障を検出するリレー故障検出手段と
   を備え、
   前記モータ制御手段は、前記リレー故障検出手段により前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記モータ駆動回路のスイッチング素子が故障しにくくなるように前記モータの制御態様を変更して、前記モータの駆動制御を継続するリレー故障時制御態様変更手段を備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記モータ制御手段は、前記モータ駆動回路のスイッチング素子をＰＷＭ制御して前記モータの通電を制御するものであり、
   前記リレー故障時制御態様変更手段は、前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記スイッチング素子のスイッチング周波数を低減することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 操舵ハンドルから入力された操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生するためのモータと、
   複数のスイッチング素子によりブリッジ回路を構成して前記モータの通電を制御するモータ駆動回路と、
   前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに基づいて前記モータの制御量を演算し、前記演算した制御量にしたがって前記モータ駆動回路のスイッチング素子に制御信号を出力することにより前記モータを駆動制御するモータ制御手段と、
   前記モータ駆動回路から前記モータへ電流を流す通電路を開閉する開閉リレーと、
   前記開閉リレーが閉状態に固着されてしまう閉故障を検出するリレー故障検出手段と
   を備え、
   前記モータ制御手段は、前記リレー故障検出手段により前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記モータ駆動回路のスイッチング素子が故障しにくくなるように前記モータの制御態様を変更して、前記モータの駆動制御を継続するリレー故障時制御態様変更手段を備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記リレー故障時制御態様変更手段は、前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記モータ駆動回路の短絡を防止するために設定されたデッドタイムを長くすることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 操舵ハンドルから入力された操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生するためのモータと、
   複数のスイッチング素子によりブリッジ回路を構成して前記モータの通電を制御するモータ駆動回路と、
   前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに基づいて前記モータの制御量を演算し、前記演算した制御量にしたがって前記モータ駆動回路のスイッチング素子に制御信号を出力することにより前記モータを駆動制御するモータ制御手段と、
   前記モータ駆動回路から前記モータへ電流を流す通電路を開閉する開閉リレーと、
   前記開閉リレーが閉状態に固着されてしまう閉故障を検出するリレー故障検出手段と
   を備え、
   前記モータ制御手段は、前記リレー故障検出手段により前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記モータ駆動回路のスイッチング素子が故障しにくくなるように前記モータの制御態様を変更して、前記モータの駆動制御を継続するリレー故障時制御態様変更手段を備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記リレー故障時制御態様変更手段は、前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記モータの制御応答性を低下させることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
4. 操舵ハンドルから入力された操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生するためのモータと、
   複数のスイッチング素子によりブリッジ回路を構成して前記モータの通電を制御するモータ駆動回路と、
   前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに基づいて前記モータの制御量を演算し、前記演算した制御量にしたがって前記モータ駆動回路のスイッチング素子に制御信号を出力することにより前記モータを駆動制御するモータ制御手段と、
   前記モータ駆動回路から前記モータへ電流を流す通電路を開閉する開閉リレーと、
   前記開閉リレーが閉状態に固着されてしまう閉故障を検出するリレー故障検出手段と
   を備え、
   前記モータ制御手段は、前記リレー故障検出手段により前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記モータ駆動回路のスイッチング素子が故障しにくくなるように前記モータの制御態様を変更して、前記モータの駆動制御を継続するリレー故障時制御態様変更手段を備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記モータ駆動回路の温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段により検出された前記モータ駆動回路の温度が基準温度よりも高くなると、前記モータの制御量の上限値を通常上限値よりも小さくして前記モータ駆動回路の過熱防止を行う発熱時上限値低減手段とを備え、
   前記リレー故障時制御態様変更手段は、前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記基準温度を低くすることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
5. 操舵ハンドルから入力された操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生するためのモータと、
   複数のスイッチング素子によりブリッジ回路を構成して前記モータの通電を制御するモータ駆動回路と、
   前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに基づいて前記モータの制御量を演算し、前記演算した制御量にしたがって前記モータ駆動回路のスイッチング素子に制御信号を出力することにより前記モータを駆動制御するモータ制御手段と、
   前記モータ駆動回路から前記モータへ電流を流す通電路を開閉する開閉リレーと、
   前記開閉リレーが閉状態に固着されてしまう閉故障を検出するリレー故障検出手段と
   を備え、
   前記モータ制御手段は、前記リレー故障検出手段により前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記モータ駆動回路のスイッチング素子が故障しにくくなるように前記モータの制御態様を変更して、前記モータの駆動制御を継続するリレー故障時制御態様変更手段を備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記モータの回転角速度を検出する回転角速度検出手段と、
   前記回転角速度検出手段により検出された回転角速度に基づいて、前記モータで発生する逆起電圧による印加電圧不足を補償するための逆起電圧補償制御量を演算し、前記逆起電圧補償制御量をモータの制御量に含める逆起電圧補償手段とを備え、
   前記リレー故障時制御態様変更手段は、前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記逆起電圧補償制御量を増加させることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
6. 操舵ハンドルから入力された操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生するためのモータと、
   複数のスイッチング素子によりブリッジ回路を構成して前記モータの通電を制御するモータ駆動回路と、
   前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに基づいて前記モータの制御量を演算し、前記演算した制御量にしたがって前記モータ駆動回路のスイッチング素子に制御信号を出力することにより前記モータを駆動制御するモータ制御手段と、
   前記モータ駆動回路から前記モータへ電流を流す通電路を開閉する開閉リレーと、
   前記開閉リレーが閉状態に固着されてしまう閉故障を検出するリレー故障検出手段と
   を備え、
   前記モータ制御手段は、前記リレー故障検出手段により前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記モータ駆動回路のスイッチング素子が故障しにくくなるように前記モータの制御態様を変更して、前記モータの駆動制御を継続するリレー故障時制御態様変更手段を備えた電動パワーステアリング装置において、
   舵角を検出する舵角検出手段を備え、
   前記リレー故障時制御態様変更手段は、前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記舵角が舵角範囲の両端となる最大舵角に近い大舵角領域に入っている場合において、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記モータの制御量を低減することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
7. 操舵ハンドルから入力された操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生するためのモータと、
   複数のスイッチング素子によりブリッジ回路を構成して前記モータの通電を制御するモータ駆動回路と、
   前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに基づいて前記モータの制御量を演算し、前記演算した制御量にしたがって前記モータ駆動回路のスイッチング素子に制御信号を出力することにより前記モータを駆動制御するモータ制御手段と、
   前記モータ駆動回路から前記モータへ電流を流す通電路を開閉する開閉リレーと、
   前記開閉リレーが閉状態に固着されてしまう閉故障を検出するリレー故障検出手段と
   を備え、
   前記モータ制御手段は、前記リレー故障検出手段により前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記モータ駆動回路のスイッチング素子が故障しにくくなるように前記モータの制御態様を変更して、前記モータの駆動制御を継続するリレー故障時制御態様変更手段を備えた電動パワーステアリング装置において、
   舵角を検出する舵角検出手段を備え、
   前記リレー故障時制御態様変更手段は、前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記モータの制御量を低減し、かつ、前記舵角が舵角範囲の両端となる最大舵角に近い大舵角領域に入っている場合において、前記舵角が前記大舵角領域に入っていない場合に比べて、前記モータの制御量を低減する度合を増やすことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
8. 操舵ハンドルから入力された操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生するためのモータと、
   複数のスイッチング素子によりブリッジ回路を構成して前記モータの通電を制御するモータ駆動回路と、
   前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに基づいて前記モータの制御量を演算し、前記演算した制御量にしたがって前記モータ駆動回路のスイッチング素子に制御信号を出力することにより前記モータを駆動制御するモータ制御手段と、
   前記モータ駆動回路から前記モータへ電流を流す通電路を開閉する開閉リレーと、
   前記開閉リレーが閉状態に固着されてしまう閉故障を検出するリレー故障検出手段と
   を備え、
   前記モータ制御手段は、前記リレー故障検出手段により前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記モータ駆動回路のスイッチング素子が故障しにくくなるように前記モータの制御態様を変更して、前記モータの駆動制御を継続するリレー故障時制御態様変更手段を備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記リレー故障時制御態様変更手段は、前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記モータの制御量を低減し、かつ、前記開閉リレーの閉故障の検出により前記モータの制御量を低減した後、前記モータの制御量を低減する度合いを徐々に増やしていくことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
9. 前記リレー故障時制御態様変更手段は、前記開閉リレーの閉故障の検出により前記モータの制御量を低減した後、前記モータの制御量を低減する度合いを徐々に増やしていくことを特徴とする請求項４または請求項６または請求項７記載の電動パワーステアリング装置。
10. 前記リレー故障時制御態様変更手段は、前記開閉リレーの閉故障が検出された場合には、前記閉故障が検出されていない正常時に比べて、前記モータの制御量を低減することを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか一項記載の電動パワーステアリング装置。

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