JP5857941B2 - 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する。

従来から、インバータ装置内のスイッチング素子が１個、故障した場合に、二相の出力電流の波形がそれぞれ正弦波に近づくように、残りのスイッチング素子を動作させるインバータ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開2009-071975号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の構成では、スイッチング素子が１個、故障した場合に、アシスト機能を維持できるものの、アシスト能力が大きく低下するという問題がある。

ところで、アシストモータを駆動する駆動回路を２系統で設ける構成が考えられる。かかる構成によれば、一方の系統の異常時に他方の系統に切り換えることで、異常時におけるアシスト能力の低下を低減することが可能となる。しかしながら、この場合も、双方の系統に異常が生じる場合があり、かかる場合にも、アシスト能力が大きく低下するのを低減できれば効果的である。

そこで、本発明は、双方の系統に異常が生じた時のアシスト能力の低下を低減することを可能な電動パワーステアリング装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一局面によれば、電動パワーステアリング装置であって、
アシストトルクを発生するアシストモータと、
前記アシストモータに対して並列に接続され、前記アシストモータに駆動電流を供給する第１系統の駆動回路及び第２系統の駆動回路と、
前記第１系統の駆動回路を介した前記アシストモータに対する複数の第１通電経路であって、通電状態が順次切り替わることで前記アシストモータの回転トルクを発生させる複数の第１通電経路と、
前記第２系統の駆動回路を介した前記アシストモータに対する複数の第２通電経路であって、通電状態が順次切り替わることで前記アシストモータの回転トルクを発生させる複数の第２通電経路と、
前記第１系統の駆動回路及び前記第２系統の駆動回路を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記複数の第１通電経路のいずれかに異常を検出し、且つ、該異常に係る第１通電経路に対応する前記第２通電経路に異常を検出した場合、前記複数の第１通電経路のうちの異常の無い一の前記第１通電経路、及び、該異常の無い第１通電経路に対応する一の前記第２通電経路に対して、アシストトルクに関する目標値よりも高い目標値に対応する通電が足し合わせて実現されるように前記第１系統の駆動回路及び前記第２系統の駆動回路を作動させることを特徴とする、電動パワーステアリング装置が提供される。

本発明によれば、双方の系統に異常が生じた時のアシスト能力の低下を低減することを可能な電動パワーステアリング装置が得られる。

電動パワーステアリング装置に関連した車両用操舵装置１０の一例を概略的に示す全体図である。 ＥＣＵ８０の主要な入出力の一例を示す図である。 電動パワーステアリング装置２０に係る電力供給系の主要部の一例を示す図である。 マイコン８１により実行される主要処理の一例を示すフローチャートである。 上述の図４のステップ４０８で実行されてよい異種異常時通電制御の一例を示す表図である。 上述の図４のステップ４１０で実行されてよい同種異常時通電制御の一例を示す表図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、車両用操舵装置１０の一例を概略的に示す全体図である。車両用操舵装置１０は、運転者が操作するステアリングホイール１１を含むステアリングコラム１２を備える。ステアリングコラム１２は、ステアリングホイール１１の回転軸となるステアリングシャフト１４を回転可能に支持する。ステアリングシャフト１４は、ゴムカップリング１３等を介して中間シャフト（インターミディエイトシャフト）１６に接続される。中間シャフト１６はピニオンシャフト（出力軸）に接続され、ステアリングギアボックス３１内でピニオンシャフトのピニオン１７がステアリングラック（ラックバー）１８に噛合される。ステアリングラック１８の両端には、それぞれタイロッド１９の一端が接続されると共に各タイロッド１９の他端にはナックルアーム等（図示せず）を介して転舵輪（図示せず）が接続されている。また、中間シャフト１６又はステアリングシャフト１４には、ステアリングホイール１１の操舵角に応じた信号を発生する舵角センサ２６や、ステアリングシャフト１４に付与される操舵トルクに応じた信号を発生するトルクセンサ１５が設けられる。尚、トルクセンサ１５は、例えば、トーションバーで結合された中間シャフト１６（入力軸）とピニオンシャフト（出力軸）にそれぞれ設けられ、これらの軸の回転角度差に基づいてトルクを検出する計２個のレゾルバセンサから構成されてもよい。

尚、図1に示す車両用操舵装置１０の構成はあくまで一例であり、車両用操舵装置１０の構成自体は、後述の電動パワーステアリング装置２０を備える限り、任意であってよい。

車両用操舵装置１０は、電動パワーステアリング装置２０を備える。電動パワーステアリング装置２０は、操舵補助用のアクチュエータ２２（以下、「アシストモータ２２」という）を備える。アシストモータ２２は、例えば３相ブラシレスモータで構成されてよい。アシストモータ２２は、ステアリングギアボックス３１内にステアリングラック１８と同軸に設けられてよい。例えば、アシストモータ２２は、ボールねじナットを介してステアリングラック１８に噛合されてよい。アシストモータ２２は、その駆動力によりステアリングラック１８の移動を助勢する。即ち、アシストモータ２２の作動時、ロータの回転によりボールねじナットが回転し、これにより、ステアリングラック１８を軸方向移動に移動（助勢）させる。電動パワーステアリング装置２０の機械的な構成自体は、アシストモータ２２の配置場所を含め、任意であってよい。例えば、アシストモータ２２は、ステアリングシャフト（ピニオンシャフト等）に噛合されてもよいし、油圧装置を介して助成力を伝達してもよい。電動パワーステアリング装置２０のアシストモータ２２は、後述のＥＣＵ８０により制御される。アシストモータ２２の制御態様については、後述する。

図２は、ＥＣＵ８０の主要な入出力の一例を示す図である。車両用操舵装置１０は、以下で説明する各種制御を行うＥＣＵ８０を備える。ＥＣＵ８０は、マイクロコンピュータによって構成されており、例えば、ＣＰＵ、制御プログラムを格納するＲＯＭ、演算結果等を格納する読書き可能なＲＡＭ、タイマ、カウンタ、入力インターフェイス、及び出力インターフェイス等を有する。

ＥＣＵ８０は、操舵システムを統括する単一のＥＣＵにより実現されてもよいし、２つ以上のＥＣＵにより協動して実現されてもよい。ＥＣＵ８０には、以下で説明する各種制御を実現するための情報ないしデータが入力される。例えば、ＥＣＵ８０には、トルクセンサ１５、回転角センサ２４、舵角センサ２６、車速センサ（図示せず）等から各種のセンサ値が所定周期毎に入力されてよい。また、ＥＣＵ８０には、後述するＵ−Ｖ、Ｖ−Ｗ及びＷ−Ｕ通電経路のそれぞれに流れる電流（相電流）を検出する電流センサが接続又は内蔵される。また、ＥＣＵ８０には、制御対象としてアシストモータ２２が接続されている。

ＥＣＵ８０は、トルクセンサ１５や回転角センサ２４等の出力信号に基づいて、アシストモータ２２で発生させるべきアシストトルク（アシスト力）に関する目標値を決定する。アシストトルクに関する目標値は、電流や電圧等を含む任意の物理量であってよく、例えば、アシストモータ２２に印加するアシストモータ電流値(モータ駆動デューティ)であってよい。アシストトルクに関する目標値は、任意の態様で決定されてもよい。例えば、アシストトルクに関する目標値は、運転者による操舵トルクの増加に応じてアシストトルクが大きくなるように決定され、車速が大きい場合は小さい場合よりアシストトルクが小さくように決定されてもよい。また、アシストモータ２２に印加されるアシストモータ電流値は、アシストモータ２２（ロータ）の回転角度を検出する回転角センサ２４の出力信号に基づいてフィードバック制御されてよい。

図３は、電動パワーステアリング装置２０に係る電力供給系の主要部の一例を示す図である。

図３に示すように、アシストモータ２２には、第１インバータ７１及び第２インバータ７２が並列に接続される。尚、第１インバータ７１及び第２インバータ７２は、それぞれ、第１系統の駆動回路及び第２系統の駆動回路の一例である。第１インバータ７１及び第２インバータ７２は、それぞれ、電源電圧（＋Ｂ）に接続される。尚、電源電圧は、車載バッテリやオルタネータ等であってよい。

第１インバータ７１は、６個のスイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ６で構成される３相ブリッジ回路を含んでよい。スイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ６は、トランジスタ等の任意のスイッチング素子であってよい。第１インバータ７１に印加される直流電流は、３相ブリッジ回路により３相交流電力に変換される。第１インバータ７１のスイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ６は、マイコン８１及び第１プリドライバＩＣ８２により制御される。具体的には、マイコン８１は、アシストトルクに関する目標値を決定し、第１プリドライバＩＣ８２は、その目標値に対応するスイッチングパターンをスイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ６に印加する。

同様に、第２インバータ７２は、６個のスイッチング素子Ｓ７乃至Ｓ１２で構成される３相ブリッジ回路を含んでよい。スイッチング素子Ｓ７乃至Ｓ１２は、トランジスタ等の任意のスイッチング素子であってよい。第２インバータ７２に印加される直流電流は、３相ブリッジ回路により３相交流電力に変換される。第２インバータ７２のスイッチング素子Ｓ７乃至Ｓ１２は、マイコン８１及び第２プリドライバＩＣ８３により制御される。具体的には、マイコン８１は、アシストトルクに関する目標値を決定し、第２プリドライバＩＣ８３は、その目標値に対応するスイッチングパターンをスイッチング素子Ｓ７乃至Ｓ１２に印加する。

尚、図３に示す例では、第１インバータ７１、第２インバータ７２、マイコン８１、第１プリドライバＩＣ８２、第２プリドライバＩＣ８３及び電源回路８４は、ＥＣＵ８０の構成要素である。但し、ＥＣＵ８０は、その他の構成要素を含んでもよいし、一部が外部に設けられてもよい。例えば、第１インバータ７１及び第２インバータ７２は、ＥＣＵ８０の外部に設けられてもよい。更に、ＥＣＵ８０は、アシストモータ２２と一体的にモジュール化されるものであってもよい。

第１インバータ７１と電源電圧の間には、第１スイッチ７３が設けられる。第１スイッチ７３は、図３に示すように、リレー式のスイッチ（機械的なスイッチ）であってもよく、或いは、トランジスタ等のような半導体のスイッチング素子であってもよい。

同様に、第２インバータ７２と電源電圧の間には、第２スイッチ７４が設けられる。第２スイッチ７４は、図３に示すように、リレー式のスイッチ（機械的なスイッチ）であってもよく、或いは、トランジスタ等のような半導体のスイッチング素子であってもよい。第１スイッチ７３及び第２スイッチ７４は、第１インバータ７１及び第２インバータ７に対応して、電源電圧に並列に接続される。

尚、第１インバータ７１及び第２インバータ７２と電源電圧の間には、任意的な構成としてＤＣ−ＤＣコンバータ９０が接続されてもよい。ＤＣ−ＤＣコンバータ９０は、電源電圧を昇圧して、第１インバータ７１及び第２インバータ７２側に出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ９０は、任意の構成であってよく、例えば同期整流型の非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータであってよい。

図３に示す構成によれば、第１インバータ７１及び第２インバータ７２がアシストモータ２２に並列に接続されているので、第１インバータ７１及び第２インバータ７２のうちのいずれか一方を作動させるだけで、アシストモータ２２を作動させることができる。

例えば、第１インバータ７１を作動させる場合、マイコン８１は、上述の如くアシストモータ２２で発生させるべきアシストトルクに関する目標値を決定すると、第１スイッチ７３をオンとし且つ第２スイッチ７４をオフとすると共に、第１プリドライバＩＣ８２を介して、目標値に対応するスイッチングパターンをスイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ６に印加する。かかるスイッチングパターンがスイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ６に印加されると、スイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ６がスイッチングパターンに従ってオン／オフし、Ｕ−Ｖ、Ｖ−Ｗ及びＷ−Ｕの各通電状態が順次切り替わる。

例えば、スイッチング素子Ｓ１及びＳ５がオンし、他のスイッチング素子がオフすると、上アームのスイッチング素子Ｓ１からアシストモータ２２のＵ相のモータ巻線、Ｖ相のモータ巻線を通り、下アームのスイッチング素子Ｓ５を通って流れる通電が実現される。尚、以下では、この通電経路を、「Ｕ−Ｖ通電経路」と称する。Ｕ−Ｖ通電経路における異常は、このＵ−Ｖ通電経路を構成する電線の断線やスイッチング素子Ｓ１、Ｓ５の故障等が要因となる。

また、スイッチング素子Ｓ２及びＳ６がオンし、他のスイッチング素子がオフすると、上アームのスイッチング素子Ｓ２からアシストモータ２２のＶ相のモータ巻線、Ｗ相のモータ巻線を通り、下アームのスイッチング素子Ｓ６を通って流れる通電が実現される。尚、以下では、この通電経路を、「Ｖ−Ｗ通電経路」と称する。Ｖ−Ｗ通電経路における異常は、このＶ−Ｗ通電経路を構成する電線の断線やスイッチング素子Ｓ２、Ｓ６の故障等が要因となる。

また、スイッチング素子Ｓ３及びＳ４がオンし、他のスイッチング素子がオフすると、上アームのスイッチング素子Ｓ３からアシストモータ２２のＷ相のモータ巻線、Ｕ相のモータ巻線を通り、下アームのスイッチング素子Ｓ４を通って流れる通電が実現される。尚、以下では、この通電経路を、「Ｗ−Ｕ通電経路」と称する。Ｗ−Ｕ通電経路における異常は、このＷ−Ｕ通電経路を構成する電線の断線やスイッチング素子Ｓ３、Ｓ４の故障等が要因となる。

Ｕ−Ｖ通電経路、Ｕ−Ｖ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路を介した通電は、周期的に順次切り替わる態様で実現され、これにより、アシストモータ２２の回転トルクが発生される。

第２インバータ７２を作動させる場合、マイコン８１は、上述の如くアシストモータ２２で発生させるべきアシストトルクに関する目標値を決定すると、第１スイッチ７３をオフとし且つ第２スイッチ７４をオンとすると共に、第２プリドライバＩＣ８３を介して、目標値に対応するスイッチングパターンをスイッチング素子Ｓ７乃至Ｓ１２に印加する。かかるスイッチングパターンがスイッチング素子Ｓ７乃至Ｓ１２に印加されると、スイッチング素子Ｓ７乃至Ｓ１２がスイッチングパターンに従ってオン／オフし、Ｕ−Ｖ、Ｖ−Ｗ及びＷ−Ｕの各通電状態が順次切り替わる。

同様に、例えば、スイッチング素子Ｓ７及びＳ１１がオンし、他のスイッチング素子がオフすると、上アームのスイッチング素子Ｓ７からアシストモータ２２のＵ相のモータ巻線、Ｖ相のモータ巻線を通り、下アームのスイッチング素子Ｓ１１を通って流れる通電が実現される。尚、以下では、この通電経路を、「Ｕ−Ｖ通電経路」と称する。Ｕ−Ｖ通電経路における異常は、このＵ−Ｖ通電経路を構成する電線の断線やスイッチング素子Ｓ７、Ｓ１１の故障等が要因となる。

また、スイッチング素子Ｓ８及びＳ１２がオンし、他のスイッチング素子がオフすると、上アームのスイッチング素子Ｓ８からアシストモータ２２のＶ相のモータ巻線、Ｗ相のモータ巻線を通り、下アームのスイッチング素子Ｓ１２を通って流れる通電が実現される。尚、以下では、この通電経路を、「Ｖ−Ｗ通電経路」と称する。Ｖ−Ｗ通電経路における異常は、このＶ−Ｗ通電経路を構成する電線の断線やスイッチング素子Ｓ８、Ｓ１２の故障等が要因となる。

また、スイッチング素子Ｓ９及びＳ１０がオンし、他のスイッチング素子がオフすると、上アームのスイッチング素子Ｓ９からアシストモータ２２のＷ相のモータ巻線、Ｕ相のモータ巻線を通り、下アームのスイッチング素子Ｓ１０を通って流れる通電が実現される。尚、以下では、この通電経路を、「Ｗ−Ｕ通電経路」と称する。Ｗ−Ｕ通電経路における異常は、このＷ−Ｕ通電経路を構成する電線の断線やスイッチング素子Ｓ９、Ｓ１０の故障等が要因となる。

Ｕ−Ｖ通電経路、Ｕ−Ｖ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路を介した通電は、周期的に順次切り替わる態様で実現され、これにより、アシストモータ２２の回転トルクが発生される。

また、図３に示す構成によれば、第１インバータ７１及び第２インバータ７２は、双方が同時に作動することも可能である。この場合、マイコン８１は、第１スイッチ７３をオンとし且つ第２スイッチ７４をオンとすると共に、アシストトルクに関する目標値を決定し、その目標値を所定比率で分配した分配目標値を、第１プリドライバＩＣ８２及び第２プリドライバＩＣ８３に与える。例えば、第１インバータ７１及び第２インバータ７２を１：９の比率で作動させる場合、目標値の１０％に対応するスイッチングパターンをスイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ６に印加すると共に、目標値の９０％に対応するスイッチングパターンをスイッチング素子Ｓ７乃至Ｓ１２に印加する。この際、第１インバータ７１に係るＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路を流れる電流は、第２インバータ７２に係るＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路を流れる電流に、それぞれ重畳されることになる。これにより、結果として、目標値の１００％が実現されるような通電が実行されることになる。

尚、第１インバータ７１及び第２インバータ７２は、好ましくは、同一の定格であり、単独でアシストトルクの最大値（設計で意図される最大値）を発生させることができる能力を備える。即ち、第１インバータ７１及び第２インバータ７２は、いずれも、単独の作動時に、アシストトルクの最大値を発生させることができる。尚、アシストトルクの最大値は、アシストトルクに関する目標値の取りうる最大値に対応する。以下では、第１インバータ７１及び第２インバータ７２が同一の定格であり、単独でアシストトルクの最大値を発生させることができる能力を備えることを前提として、説明を続ける。

尚、上述した実施例では、アシストモータ２２の各相のモータ巻線は、一系統であり、同一相の巻線に対して第１インバータ７１及び第２インバータ７２が並列接続されているものとする。但し、モータ巻線も二系統であってもよい。この場合、第１系統の各相のモータ巻線に対して第１インバータ７１が接続され、第２系統の各相のモータ巻線に対して第２インバータ７２が接続される態様で、アシストモータ２２に対して第１インバータ７１及び第２インバータ７２が並列接続されればよい。アシストモータ２２の各相のモータ巻線が一系統である場合、第１インバータ７１に係るＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路は、第２インバータ７２に係るＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路のそれぞれに対して、共通の経路部分（モータ巻線とそれに接続される分岐までの部分）を有する。他方、アシストモータ２２の各相のモータ巻線が二系統である場合、第１インバータ７１に係るＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路は、第２インバータ７２に係るＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路のそれぞれに対して、完全に独立である。尚、モータ巻線が二系統である場合は、６つの電流センサがそれぞれ合計６つの通電経路用に設けられてよい。他方、モータ巻線が一系統である場合は、同様に６つの電流センサが設けられてもよいし、２つのＵ−Ｖ通電経路に対して共通の１つ、２つのＶ−Ｗ通電経路に対して共通の１つ、２つのＷ−Ｕ通電経路に対して共通の１つの合計３つの電流センサが設けられてもよい。合計３つの電流センサの場合、例えば２つのＵ−Ｖ通電経路に異常が検出された場合であっても、いずれのＵ−Ｖ通電経路に異常があるかを特定できない場合（例えば、２つのＵ−Ｖ通電経路の双方に通電を行っている場合）がある。しかしながら、後述の如くいずれかを特定する必要がないので、このことは問題とならない（尚、いずれかを特定したい場合は、一方のみに一時的に通電を行って、その際の電流値を見ればよい）。

図４は、マイコン８１により実行される主要処理の一例を示すフローチャートである。図４に示す処理ルーチンは、例えば、アシストトルクに関する目標値が０より大きい間（即ちアシストトルクを発生させている間）、所定周期毎に繰り返し実行されてよい。尚、ここでは、一例として、第１インバータ７１及び第２インバータ７２のうちの第１インバータ７１が作動されるものとする（第２インバータ７２は非作動状態とされるものとする）。

ステップ４００では、第１インバータ７１に係るＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路のいずれかに異常があるか否かを判定する。この異常判定は、第１インバータ７１の作動中、所定周期毎に繰り返し実行される。異常判定は、Ｕ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路毎の異常を検出できる態様で実行される。この判定方法は、多種多様であるが、例えばＵ−Ｖ通電経路の異常については、Ｕ−Ｖ通電経路に流れるべき電流値（目標値に対応する電流値）と実際の検出値との乖離に基づいて判定されてもよい。この場合、乖離が所定基準より大きい場合に、Ｕ−Ｖ通電経路に異常があると判定することとしてよい。或いは、Ｕ−Ｖ通電経路に流れるべき電流値がゼロよりも有意に大きいのに対して、実際の検出値がゼロで固定されている場合（通電不能となっている場合）に、Ｕ−Ｖ通電経路に異常があると判定することとしてよい。同様に、Ｖ−Ｗ通電経路の異常については、Ｖ−Ｗ通電経路に流れるべき電流値（目標値に対応する電流値）と実際の検出値との乖離等に基づいて判定されてもよい。第１インバータ７１に係るＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路のいずれかに異常が検出された場合には、ステップ４０２に進む。第１インバータ７１に係るＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路のいずれにも異常が検出されない場合は、ステップ４００に戻り、次の処理周期で再度、異常判定が実行される。

ステップ４０２では、第２インバータ７２が作動開始される。この際、第１インバータ７１については停止されてよい。

ステップ４０４では、第２インバータ７２に係るＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路のいずれかに異常があるか否かを判定する。この異常判定は、第２インバータ７２の作動中、所定周期毎に繰り返し実行される。異常判定は、Ｕ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路毎の異常を検出できる態様で実行される。この判定方法は、同様に、例えばＵ−Ｖ通電経路の異常については、Ｕ−Ｖ通電経路に流れるべき電流値（目標値に対応する電流値）と実際の検出値との乖離等に基づいて判定されてもよい。第２インバータ７２に係るＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路のいずれかに異常が検出された場合には、ステップ４０４に進む。第２インバータ７２に係るＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路のいずれにも異常が検出されない場合は、ステップ４０４に戻り、次の処理周期で再度、異常判定が実行される。

ステップ４０６では、上記ステップ４００で検出された第１インバータ７１に係る異常の通電経路が、上記ステップ４０４で検出された第２インバータ７２に係る異常の通電経路と対応するか否かが判定される。例えば、上記ステップ４００で検出された第１インバータ７１に係る異常の通電経路がＵ−Ｖ通電経路であり、上記ステップ４０４で検出された第２インバータ７２に係る異常の通電経路がＵ−Ｖ通電経路である場合、対応する通電経路に異常があることになる。他方、上記ステップ４００で検出された第１インバータ７１に係る異常の通電経路がＵ−Ｖ通電経路であり、上記ステップ４０４で検出された第２インバータ７２に係る異常の通電経路がＶ−Ｗ通電経路又はＷ−Ｕ通電経路である場合、対応する通電経路に異常が無いことになる。上記ステップ４００で検出された第１インバータ７１に係る異常の通電経路が、上記ステップ４０４で検出された第２インバータ７２に係る異常の通電経路と対応する場合には、ステップ４１０に進み、対応しない場合は、ステップ４０８に進む。

ステップ４０８では、異種異常時通電制御が実行される。異種異常時通電制御では、Ｕ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路が、少なくとも第１インバータ７１及び第２インバータ７２のいずれか一方で通電可能であるため、通電可能なＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路に対して通電を実行する。例えば、第１インバータ７１については、上記ステップ４０２で異常が検出されたにも拘らず、Ｕ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路のうちの異常でない通電経路を用いて、通電が実行されてもよい。同様に、第２インバータ７２については、上記ステップ４０４で異常が検出されたにも拘らず、Ｕ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路のうちの異常でない通電経路を用いて、通電が実行されてもよい。異種異常時通電制御の一例は後述する。

ステップ４１０では、同種異常時通電制御が実行される。同種異常時通電制御では、Ｕ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路のうちの同種の通電経路（例えば、２つのＵ−Ｖ通電経路）が、第１インバータ７１及び第２インバータ７２のいずれにおいても通電不能であるため、Ｕ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路のうち通電可能な通電経路に対して、通電量が増加された通電を実行する。異種異常時通電制御の一例は後述する。

図５は、上述の図４のステップ４０８で実行されてよい異種異常時通電制御の一例を示す表図である。ここでは、第１インバータ７１に係るＵ−Ｖ通電経路に異常が検出され、その後、第２インバータ７２に係るＶ−Ｗ通電経路に異常が検出された場合を、一例として想定する。

この場合、図５に示すように、第１インバータ７１に係るＵ−Ｖ通電経路に対する通電は停止状態のままである（通電不能である）。他方、第１インバータ７１に係るＶ−Ｗ通電経路に対して、１００％の通電が実行される。ここで、１００％の通電とは、アシストトルクに関する目標値の１００％が実現されるように第１インバータ７１が作動されるときの通電状態（スイッチングパターン）に対応する。第１インバータ７１に係るＷ−Ｕ通電経路に対して、５０％の通電が実行される。同様に、５０％の通電とは、アシストトルクに関する目標値の５０％が実現されるように第１インバータ７１が作動されるときの通電状態に対応する。

また、第２インバータ７２については、Ｕ−Ｖ通電経路に対して、１００％の通電が実行される。同様に、１００％の通電とは、アシストトルクに関する目標値の１００％が実現されるように第２インバータ７２が作動されるときの通電状態に対応する。第２インバータ７２に係るＶ−Ｗ通電経路に対しては、通電は停止される（通電不能である）。第２インバータ７２に係るＷ−Ｕ通電経路に対して、５０％の通電が実行される。同様に、５０％の通電とは、アシストトルクに関する目標値の５０％が実現されるように第２インバータ７２が作動されるときの通電状態に対応する。

図５に示す例によれば、Ｕ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路の各通電経路に関して、第１インバータ７１及び第２インバータ７２の同時作動により、合計１００％の通電が実現される。これにより、２重異常発生後においても、正常時と同様の態様でアシストトルクを発生させることができる。即ち、第１インバータ７１に続き第２インバータ７１に異常が発生した場合であっても、異常前におけるアシスト能力を維持することができる。

尚、図５に示す例では、第１インバータ７１に係るＵ−Ｖ通電経路に異常が検出され、その後、第２インバータ７２に係るＶ−Ｗ通電経路に異常が検出された場合を想定しているが、第１インバータ７１に係るＵ−Ｖ通電経路に異常が検出され、その後、第２インバータ７２に係るＷ−Ｕ通電経路に異常が検出された場合についても実質的に同様である。

また、図５に示す例では、数値が例示されているが、かかる数値は適切に変更されてもよい。例えば、第１インバータ７１に係るＷ−Ｕ通電経路に対して、１００％の通電が実行され、第２インバータ７２に係るＷ−Ｕ通電経路に対して通電が停止されてもよいし、逆に、第１インバータ７１に係るＷ−Ｕ通電経路に対して通電が停止され、第２インバータ７２に係るＷ−Ｕ通電経路に対して１００％の通電が実行されてもよい。この場合も、Ｕ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路の各通電経路に関して合計１００％の通電が実現される。また、Ｕ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路の各通電経路に関して合計が１００％になる必要は必ずしもなく、１００％より大きくなってもよいし、小さくなってもよい。

また、図５に示す例では、第２インバータ７２に係るＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路のうちの１つの通電経路（Ｕ−Ｖ通電経路）に異常が検出された場合を想定しているが、２つの通電経路に異常が同時に検出された場合も同様に適用可能である。例えば、第２インバータ７１に係るＶ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路に異常が同時に検出された場合、第１インバータ７１に係るＶ−Ｗ通電経路に対して、１００％の通電が実行され、第１インバータ７１に係るＷ−Ｕ通電経路に対して、１００％の通電が実行されてもよい。

図６は、上述の図４のステップ４１０で実行されてよい同種異常時通電制御の一例を示す表図である。ここでは、第１インバータ７１に係るＵ−Ｖ通電経路に異常が検出され、その後、第２インバータ７２に係るＵ−Ｖ通電経路に異常が検出された場合（即ちＵ−Ｖ通電経路の２重異常の場合）を、一例として想定する。

この場合、図６に示すように、第１インバータ７１に係るＵ−Ｖ通電経路に対する通電は停止状態のままである（通電不能である）。他方、第１インバータ７１に係るＶ−Ｗ通電経路に対して、１００％の通電が実行される。また、第１インバータ７１に係るＷ−Ｕ通電経路に対して、１００％の通電が実行される。

また、第２インバータ７２については、Ｕ−Ｖ通電経路に対する通電は停止される（通電不能である）。第２インバータ７２に係るＶ−Ｗ通電経路に対しては、１００％の通電が実行される。第２インバータ７２に係るＷ−Ｕ通電経路に対して、１００％の通電が実行される。

尚、図６に示す例では、第１インバータ７１及び第２インバータ７２の双方でＶ−Ｗ通電経路（Ｗ−Ｕ通電経路についても同じ）に対して１００％の通電が実行されるが、この際の通電は同期されてよい。即ち、第１インバータ７１及び第２インバータ７２に印加されるスイッチングパターンのＶ−Ｗ通電経路に係る部分は実質的に同じであってよい。即ち、スイッチング素子Ｓ２及びＳ６は、スイッチング素子Ｓ８及びＳ１２とそれぞれ同期し、スイッチング素子Ｓ３及びＳ４は、スイッチング素子Ｓ９及びＳ１０とそれぞれ同期して動作してよい。

図６に示す例によれば、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路の各通電経路に関して、第１インバータ７１及び第２インバータ７２の同時作動により、合計２００％の通電が実現される。ここで、図５に示す例では、Ｕ−Ｖ通電経路の２重異常に起因して、Ｕ−Ｖ通電経路の通電が実行されない（通電不能である）ため、アシストトルクの周期的な低下が生じる。即ち、Ｕ−Ｖ通電経路の通電により生じるべきアシストトルクが発生しないので、所定の電気角範囲毎にアシストトルクが低下する。しかしながら、図５に示す例によれば、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路に対して通常時よりも大きい通電が実行されるので、Ｕ−Ｖ通電経路の非通電に起因したアシストトルクの低下を低減することができる。

尚、図６に示す例では、第１インバータ７１に係るＵ−Ｖ通電経路に異常が検出され、その後、第２インバータ７２に係るＵ−Ｖ通電経路に異常が検出された場合を想定しているが、第１インバータ７１に係るＶ−Ｗ通電経路に異常が検出され、その後、第２インバータ７２に係るＶ−Ｗ通電経路に異常が検出された場合や、第１インバータ７１に係るＷ−Ｕ通電経路に異常が検出され、その後、第２インバータ７２に係るＷ−Ｕ通電経路に異常が検出された場合についても実質的に同様である。

また、図６に示す例では、第１インバータ７１に係るＵ−Ｖ通電経路に異常が検出され、その後、第２インバータ７２に係るＵ−Ｖ通電経路に異常が検出された場合を想定しているが、第１インバータ７１に係るＵ−Ｖ通電経路に係る異常と、第２インバータ７２に係るＵ−Ｖ通電経路に係る異常とが同時に検出される場合も同様であってよい。即ち、この場合も、図６に示す通電態様が実現されてもよい。尚、第１インバータ７１に係るＵ−Ｖ通電経路に係る異常と、第２インバータ７２に係るＵ−Ｖ通電経路に係る異常とが同時に検出される場合は、例えば第１インバータ７１及び第２インバータ７２が同時に作動している状況下で生じうる。

また、図６に示す例では、数値が例示されているが、各Ｖ−Ｗ通電経路及び各Ｗ−Ｕ通電経路に関してそれぞれの合計が１００％を越える限り、かかる数値は適切に変更されてもよい。例えば、第１インバータ７１に係るＷ−Ｕ通電経路に対して、１００％の通電が実行され、第２インバータ７２に係るＷ−Ｕ通電経路に対して、５０％の通電が実行されてもよい。或いは、第１インバータ７１に係るＷ−Ｕ通電経路に対して、７５％の通電が実行され、第２インバータ７２に係るＷ−Ｕ通電経路に対して、７５％の通電が実行されてもよい。

また、図６に示す例では、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路の双方について、合計が１００％を越えるような通電を実現しているが、一方のみ（例えば２つのＶ−Ｗ通電経路に対してのみ）合計が１００％を越えるような通電を実現してもよい。例えば、第１インバータ７１に係るＶ−Ｗ通電経路に対して、１００％の通電が実行され、第２インバータ７２に係るＶ−Ｗ通電経路に対して、５０％の通電が実行される一方、第１インバータ７１に係るＷ−Ｕ通電経路に対して、１００％の通電が実行され、第２インバータ７２に係るＷ−Ｕ通電経路に対して通電が停止されてもよい。

また、図６に示す例では、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路の各通電経路に関して、第１インバータ７１及び第２インバータ７２の双方が作動しているが、一方のみが作動してもよい。例えば、第１インバータ７１に係るＷ−Ｕ通電経路に対して通電が停止され、第２インバータ７２に係るＷ−Ｕ通電経路に対して１５０％の通電が実行されてもよい。ここで、１５０％の通電とは、アシストトルクに関する目標値の１５０％が実現されるように第２インバータ７２が作動されるときの通電状態に対応する。即ち、アシストトルクに関する目標値が、１．５倍に嵩上げされたときの通電状態に対応する。このような嵩上げ量は５０％である必要はなく、アシストトルクに関する目標値の１００％よりも大きい通電が実現されれば任意である。但し、かかる嵩上げは、アシストトルクに関する目標値が最大値（取りうる最大値）より小さい場合（即ち操舵角が最大値、即ちエンドに到達していない場合）に可能である。尚、かかる嵩上げは、アシストトルクに関する目標値を最大値へと嵩上げするものであってもよい。或いは、かかる嵩上げは、ＤＣ−ＤＣコンバータ９０の出力電圧を増加させることにより実現されてもよい。

また、図６に示す例では、対応する２つの通電経路（即ち２つのＵ−Ｖ通電経路）の異常時を扱っているが、更に、対応する２つの通電経路（例えば、２つのＶ−Ｗ通電経路）に異常が検出される場合も同様に適用可能である。この場合、例えば、第１インバータ７１に係るＷ−Ｕ通電経路に対して、１００％の通電が実行され、第２インバータ７２に係るＷ−Ｕ通電経路に対して、１００％の通電が実行されてよい。

また、図６に示す例において、Ｕ−Ｖ通電経路の非通電に起因したアシストトルクの低下を低減するために、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路の通電量を増加していているが、これに加えて他の手段を講じてもよい。例えば、上述のような通電量の増加に加えて、異常のない２相の電流が正弦波に近づくようにＶ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路に係るスイッチングパターンを補正してもよい。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した実施例では、第１インバータ７１の作動時に異常が検出された場合に、非作動状態の第２インバータ７２が作動開始するものであるが、逆であってもよい。即ち、第１インバータ７１と第２インバータ７２とを読み替えて実現してもよい。

また、上述した実施例において、異常が検出されない状況下において、第１インバータ７１と第２インバータ７２は、所定の切換条件に基づいて作動が切り換えられてもよい。例えば、第１インバータ７１と第２インバータ７２は、操舵方向（左回転又は右回転）に応じて切り換えられてもよい。この場合、作動中のインバータに対して図４の処理が実行されればよい。

また、上述した実施例において、図４の処理を実行する際、第１インバータ７１と第２インバータ７２とが同時に作動していてもよい。この場合、作動中の全ての通電経路を監視対象として図４の処理が実行されればよい（例えば、ステップ４０２を省略して、ステップ４００，４０４，４０６が同時的に実行されてよい）。この場合、例えば、第１インバータ７１と第２インバータ７２とが同時に作動しているときに、第１インバータ７１に係るＵ−Ｖ通電経路及び第２インバータ７２に係るＵ−Ｖ通電経路に異常が検出された場合に、図６に示す通電態様を実現してもよい。

また、上述した実施例では、第１インバータ７１及び第２インバータ７２が同一の定格であることを前提としたが、第１インバータ７１及び第２インバータ７２は、必ずしも同一の定格である必要はない。例えば、第２インバータ７２が第１インバータ７１の系統の異常時のみに作動される構成の場合、第２インバータ７２は、第１インバータ７１よりも定格が低いものであってもよい。但し、この場合、第１インバータ７１の異常時に上述の異種異常時通電制御を行うと、異常前よりもアシスト能力が低下しうる点で不利な構成となる。

また、上述した実施例では、第１スイッチ７３及び第２スイッチ７４により第１インバータ７１及び第２インバータ７２と電源電圧との接続／遮断状態を形成しているが、第１スイッチ７３及び第２スイッチ７４を省略してもよい。この場合、第１インバータ７１及び第２インバータ７２へ印加されるスイッチングパターンにより同様の状態を形成してもよい。例えば、第１インバータ７１と電源電圧との遮断状態は、第１インバータ７１が作動しないようなスイッチングパターンを第１インバータ７１に印加することで実現されてもよい。

また、上述した実施例では、第１インバータ７１及び第２インバータ７２のそれぞれに対応して第１プリドライバＩＣ８２及び第２プリドライバＩＣ８３が設けられているが、共用のプリドライバＩＣ（単一のプリドライバＩＣ）で置換されてもよい。尚、この場合、第１インバータ７１と第２インバータ７２とを同時に作動させる場合、異なる態様で作動させることができないが、図５及び図６に示すような異常時通電制御は可能である。即ち、図５及び図６に示した％であれば実現できる。例えば、図５の例では、Ｖ−Ｗ通電経路に対しては、第１インバータ７１が１００％であり、第２インバータ７２が通電停止であるが、Ｖ−Ｗ通電経路について第２インバータ７２に１００％に対応するスイッチングパターンを印加しても、第２インバータ７２に係るＶ−Ｗ通電経路については異常により通電がゼロ（通電停止）になるためである。

また、上述した実施例では、アシストモータ２２は、３相であったが、相数は任意である。また、アシストモータ２２の巻線構成についても任意であり、例えばデルタ結線やスター結線であってよい。また、アシストモータ２２は、交流モータである必要もなく、例えば直流ブラシレスモータであってもよい。要するに、アシストモータ２２は、２系統の駆動回路を備え、各駆動回路により、１系統につき２つ以上の通電経路を順次切り換えて通電を行う構成であればよい。

また、上述した実施例では、２系統であったが、３系統以上であってもよい。

また、上述した実施例では、異常とは、完全に通電不能な状態を指しているが、部分的に通電不能な状態（即ち目標値に対応する通電が不能な状態）を含んでもよい。

１０ 車両用操舵装置
１１ ステアリングホイール
１２ ステアリングコラム
１３ ゴムカップリング
１４ ステアリングシャフト
１５ トルクセンサ
１６ 中間シャフト
１７ ピニオン
１８ ステアリングラック
１９ タイロッド
２０ 電動パワーステアリング装置
２２ アシストモータ
２４ 回転角センサ
２６ 舵角センサ
７１ 第１インバータ
７２ 第２インバータ
７３ 第１スイッチ
７４ 第２スイッチ
８０ ＥＣＵ
８１ マイコン
９０ ＤＣ−ＤＣコンバータ

Claims (5)

1. 電動パワーステアリング装置であって、
   アシストトルクを発生するアシストモータと、
   前記アシストモータに対して並列に接続され、前記アシストモータに駆動電流を供給する第１系統の駆動回路及び第２系統の駆動回路と、
   前記第１系統の駆動回路を介した前記アシストモータに対する複数の第１通電経路であって、通電状態が順次切り替わることで前記アシストモータの回転トルクを発生させる複数の第１通電経路と、
   前記第２系統の駆動回路を介した前記アシストモータに対する複数の第２通電経路であって、通電状態が順次切り替わることで前記アシストモータの回転トルクを発生させる複数の第２通電経路と、
   前記第１系統の駆動回路及び前記第２系統の駆動回路を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記複数の第１通電経路のいずれかに異常を検出し、且つ、該異常に係る第１通電経路に対応する前記第２通電経路に異常を検出した場合、前記複数の第１通電経路のうちの異常の無い一の前記第１通電経路、及び、該異常の無い第１通電経路に対応する一の前記第２通電経路に対して、アシストトルクに関する目標値よりも高い目標値に対応する通電が足し合わせて実現されるように前記第１系統の駆動回路及び前記第２系統の駆動回路を作動させることを特徴とする、電動パワーステアリング装置。
2. 前記アシストモータは、３相モータであり、
   前記第１系統の駆動回路は、第１インバータを含み、
   前記第２系統の駆動回路は、第２インバータを含み、
   前記複数の第１通電経路は、前記第１インバータを介して前記アシストモータの各２相の巻線を通るＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路を含み、
   前記複数の第２通電経路は、前記第２インバータを介して前記アシストモータの各２相の巻線を通るＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路を含み、
   前記制御装置は、前記２つのＵ−Ｖ通電経路からなる第１群、前記２つのＶ−Ｗ通電経路からなる第２群、及び、前記２つのＷ−Ｕ通電経路からなる第３群のうちの、一の群の双方の通電経路に異常を検出した場合、他の一の群中の２つの通電経路に対しては、アシストトルクに関する目標値よりも高い目標値に対応する通電が足し合わせて実現されるように前記第１インバータ及び前記第２インバータを作動させる、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 他の更なる一の群中の２つの通電経路に対しても、アシストトルクに関する目標値よりも高い目標値に対応する通電が足し合わせて実現されるように、前記第１インバータ及び前記第２インバータを制御する、請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 電動パワーステアリング装置であって、
   アシストトルクを発生するアシストモータと、
   前記アシストモータに対して並列に接続され、前記アシストモータに駆動電流を供給する第１系統の駆動回路及び第２系統の駆動回路と、
   前記第１系統の駆動回路を介した前記アシストモータに対する複数の第１通電経路であって、通電状態が順次切り替わることで前記アシストモータの回転トルクを発生させる複数の第１通電経路と、
   前記第２系統の駆動回路を介した前記アシストモータに対する複数の第２通電経路であって、通電状態が順次切り替わることで前記アシストモータの回転トルクを発生させる複数の第２通電経路と、
   前記第１系統の駆動回路及び前記第２系統の駆動回路を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記複数の第１通電経路のいずれかに異常を検出し、且つ、該異常に係る第１通電経路に対応する前記第２通電経路に異常を検出した場合、前記複数の第１通電経路のうちの異常の無い一の前記第１通電経路、又は、該異常の無い第１通電経路に対応する一の前記第２通電経路に対して、アシストトルクに関する目標値よりも高い目標値に対応する通電が実現されるように前記第１系統の駆動回路又は前記第２系統の駆動回路を作動させることを特徴とする、電動パワーステアリング装置。
5. 前記アシストモータは、３相モータであり、
   前記第１系統の駆動回路は、第１インバータを含み、
   前記第２系統の駆動回路は、第２インバータを含み、
   前記複数の第１通電経路は、前記第１インバータを介して前記アシストモータの各２相の巻線を通るＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路を含み、
   前記複数の第２通電経路は、前記第２インバータを介して前記アシストモータの各２相の巻線を通るＵ−Ｖ通電経路、Ｖ−Ｗ通電経路及びＷ−Ｕ通電経路を含み、
   前記制御装置は、前記２つのＵ−Ｖ通電経路からなる第１群、前記２つのＶ−Ｗ通電経路からなる第２群、及び、前記２つのＷ−Ｕ通電経路からなる第３群のうちの、一の群の双方の通電経路に異常を検出した場合、他の一の群中の２つの通電経路の一方に対して、アシストトルクに関する目標値よりも高い目標値に対応する通電が実現されるように前記第１インバータ又は前記第２インバータを作動させる、請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。

Images