JP6065998B2

JP6065998B2 - 電動パワーステアリング装置

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Publication number: JP6065998B2
Application number: JP2016029791A
Authority: JP
Inventors: 恭正瓜生; 紳熊谷
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2034-09-17
Also published as: JP2016120913A

Description

本発明は、電流指令値に基づいてインバータにより３相モータをＰＷＭ制御すると共に、３相モータの電流を検出してフィードバックすることにより操舵系をアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置に関し、特にインバータの下流３シャントに基づく３相電流検出値により３シャントＰＷＭ制御を行う３シャント制御機能と、下流１シャントに基づく３相電流検出値により１シャントＰＷＭ制御を行う１シャント制御機能とを有し、電流検出回路系の異常が検出されたときに、３シャント制御機能から１シャント制御機能に切替える機能を備えた、信頼性の高い電動パワーステアリング装置に関する。

車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力（アシスト力）を付与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構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操舵補助力を付与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（ＥＰＳ）は、操舵補助力の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、操舵補助指令値（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）制御のデューティの調整で行っている。

電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）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、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θを検出する舵角センサ１４が設けられており、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。電動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（ＥＣＵ）３０には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。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Ｔｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｅｌとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによってモータ２０に供給する電流を制御する。舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良い。

コントロールユニット３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller Area Network）５０が接続されており、車速ＶｅｌはＣＡＮ５０から受信することも可能である。また、コントロールユニット３０には、ＣＡＮ５０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ５１も接続されている。

コントロールユニット３０は主としてＭＣＵ（ＭＰＵ等も含む）で構成されるが、そのＭＣＵ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２のようになる。

図２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で検出された操舵トルクＴｈ及び車速センサ１２で検出された（若しくはＣＡＮ５０からの）車速Ｖｅｌは、電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する電流指令値演算部３１に入力される。電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｅｌに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａを経て電流制限部３３に入力され、最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの偏差Ｉ（Ｉｒｅｆｍ−Ｉｍ）が演算され、その偏差Ｉが操舵動作の特性改善のためのＰＩ制御部３５に入力される。ＰＩ制御部３５で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力され、更に駆動部としてのインバータ３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０の電流値Ｉｍはモータ電流検出器３８で検出され、減算部３２Ｂにフィードバックされる。インバータ回路３７は駆動素子としてＦＥＴが用いられ、ＦＥＴのブリッジ回路で構成されている。

また、加算部３２Ａには補償信号生成部３４からの補償信号ＣＭが加算されており、補償信号ＣＭの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部３４は、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）３４３と慣性３４２を加算部３４４で加算し、その加算結果に更に収れん性３４１を加算部３４５で加算し、加算部３４５の加算結果を補償信号ＣＭとしている。

モータ２０が３相ブラシレスモータの場合、ＰＷＭ制御部３６及びインバータ３７の詳細は例えば図３に示すような構成となっており、ＰＷＭ制御部３６は、電圧制御指令値Ｖｒｅｆを所定式に従って、ＰＷＭキャリアに同期して３相分のＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６を演算するデューティ演算部３６Ａと、ＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６で駆動素子としてのＦＥＴのゲートを駆動すると共に、デッドタイムの補償をしてＯＮ／ＯＦＦするゲート駆動部３６Ｂとで構成されている。また、インバータ３７は、Ｕ相の上段ＦＥＴ１及び下段ＦＥＴ４で成る上下アームと、Ｖ相の上段ＦＥＴ２及び下段ＦＥＴ５で成る上下アームと、Ｗ相の上段ＦＥＴ３及び下段ＦＥＴ６で成る上下アームとで成る３相ブリッジで構成されており、ＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６でＯＮ／ＯＦＦされることによってモータ２０を駆動する。

このような電動パワーステアリング装置では、モータ２０の各相電流を検出してフィードバックする必要があるが、コントロールユニットのコンパクト化、軽量化、コストダウンの要求項目の１つとして、電流検出回路の単一化（１シャント式電流検出回路）がる。電流検出回路の単一化として１シャント式電流検出回路が知られており、例えば特開２００９−１３１０６４号公報（特許文献１）やＷＯ２０１３／０７７２４１（特許文献２）に開示されている。

一方で、電動パワーステアリング装置では、コストアップを生じてでも装置の信頼性を高めると共にフェールセーフや安定性のために、多重系が要求される車種もある。モータの各相電流を検出する電流検出系においても同様である。

特開２００９−１３１０６４号公報ＷＯ２０１３／０７７２４１特開２００７−１１２４１６号公報

特許文献１及び２に記載の制御装置は、ＦＥＴブリッジの底部（ＧＮＤ）と接地との間にシャント抵抗を備えた単一の電流検出手段を用いて、制御周期毎に精度良く各相の電流値を検出することができる。しかし、いずれも各アーム電流検出器を持たず、信頼性や安定性が要求される多重系に対応できない問題がある。また、特開２００７−１１２４１６号公報（特許文献３）にも単一の電流センサによって、３相のモータ電流を検出することが開示されている。しかしながら、特許文献３に開示された操舵装置も各アーム電流検出器を持たず、常に１シャント電流制御を実行している。

また、３シャント電流検出方式の場合、検出電流の３相和による異常検出手段が広く用いられているが、どの相が異常であるかを判定できない。そのため、電動パワーステアリング装置の場合、異常が検出されたときにアシスト制御を停止するなどの処置がとられ、運転者に負担がかかるという問題があった。

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、装置の信頼性を高めると共に安定性を図った３シャントＰＷＭ制御を行う３シャント制御機能と、３シャント制御機能が損なわれたときにもアシスト制御を継続できるように、１シャントＰＷＭ制御を行う１シャント制御機能を具備した高機能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、少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいて、Ｕ相アーム、Ｖ相アーム及びＷ相アームで成るインバータにより３相モータをＰＷＭ制御すると共に、前記３相モータの電流を検出してフィードバックすることにより操舵系をアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記インバータの下流３シャントに基づく３相電流検出値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗにより３シャントＰＷＭ制御を行う３シャント制御機能と、前記インバータの下流１シャントに基づく３相電流検出値Ｉｕ’、Ｉｖ’、Ｉｗ’により１シャントＰＷＭ制御を行う１シャント制御機能と、前記３シャント制御機能と前記１シャント制御機能を切替える切替機能と、を具備し、｜Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ｜＜閾値Ａである場合には正常として前記３シャントＰＷＭ制御を行い、｜Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ｜≧閾値Ａである場合は異常として前記切替機能により、前記３シャントＰＷＭ制御から前記１シャントＰＷＭ制御に切替えることにより達成される。

本発明の上記目的は、前記３シャントＰＷＭ制御から前記１シャントＰＷＭ制御に切替えられたときに、｜Ｉｕ−Ｉｕ’｜＜閾値ＢならばＵ相アーム電流検出系は正常、｜Ｉｖ−Ｉｖ’｜＜閾値ＢならばＶ相アーム電流検出系は正常、｜Ｉｗ−Ｉｗ’｜＜閾値ＢならばＷ相アーム電流検出系は正常の判定を実施する正常判定と、｜Ｉｕ−Ｉｕ’｜≧閾値ＢならばＵ相アーム電流検出系は異常、｜Ｉｖ−Ｉｖ’｜≧閾値ＢならばＶ相アーム電流検出系は異常、｜Ｉｗ−Ｉｗ’｜≧閾値ＢならばＷ相アーム電流検出系は異常の判定を実施する異常判定とを行い、前記正常判定と前記異常判定により、異常相が無いと判定された場合に、前記切替機能により前記１シャントＰＷＭ制御から前記３シャントＰＷＭに切替えることにより、或いは前記異常判定により異常相有りと判定され、異常相数が１相のみの場合には前記１シャントＰＷＭ制御を継続し、異常相数が２以上の場合にはアシスト制御停止とすることにより、より効果的に達成される。

本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、インバータの下流３シャントに基づく３相電流検出値により３シャントＰＷＭ制御を行う３シャント制御機能と、インバータの下流１シャントに基づく３相電流検出値により１シャントＰＷＭ制御を行う１シャント制御機能とを具備し、３相電流の電流検出回路系の異常（故障を含む）を検出したときに、３シャント制御機能から１シャント制御機能に切替えるようになっている。このため、コストアップになるにも拘わらず、それ以上の効果として装置の信頼性を高めると共に安定性を図ることができ、アシスト制御の継続機能においても優れている。

また、電動パワーステアリング装置の場合、異常（故障を含む）を検出したとき、アシスト制御を停止するか、フィードバック制御からオープンループ制御に切替えることでアシスト制御を継続していたため、運転者の操舵操作の負荷が軽減されないとか、或いは運転者に違和感を与えかねなかった。しかし、本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、電流検出回路系の異常を検出した場合であっても、継続して信頼性の高い操舵アシストを付与できる利点がある。

電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。電動パワーステアリング装置の制御系の構成例を示すブロック図である。ＰＷＭ制御部及びインバータの構成例を示すブロック線図である。本発明の構成例を示すブロック線図である。本発明に係る電流検出信号処理部の構成例を示すブロック図である。本発明の動作例を示すフローチャートである。

本発明は、電動パワーステアリング装置の信頼性を高めると共に安定性を図った３シャントＰＷＭ制御を行う３シャント制御機能と、３シャント制御機能が損なわれたときにもアシスト制御を継続できるように、１シャントＰＷＭ制御を行う１シャント制御機能とを具備し、両機能を所定条件で切替えるようにし、３シャント制御機能特長と１シャント制御機能の特長とを融合し、信頼性の高い操舵性能を実現している。

本発明では、電流検出の信頼性を高めるため、各ＦＥＴブリッジ下段の３シャント抵抗に加え、インバータ底部と接地（ＧＮＤ）の間に１シャント抵抗を設け、ＦＥＴブリッジの合成電流を検出できる構成にする。かかる構成で、全ての電流検出回路系が正常と判定された場合は、各アーム電流検出回路の検出電流に従って３相ＰＷＭ制御を実行する。アーム電流検出回路の異常診断はアーム電流検出値の総和がおよそゼロ付近を示すことから、所定の閾値と比較することによって判定する。アーム電流（３相電流）のいずれかの電流検出回路系に異常が発生したと判定された場合は、１シャントＰＷＭ制御に切替え、インバータ底部と接地（ＧＮＤ）の間に接続された１シャント抵抗による検出電流に基づいた電流制御を実行することで、アシスト制御（モータ駆動制御）を継続する。アーム電流検出回路が異常となった場合に、１シャントＰＷＭ制御に切替えることでアシスト制御を継続することが可能となる。

また、１シャント電流制御に切替えた後に、１シャント電流検出方式で検出した各アーム電流値と実際にアーム電流検出回路で検出した検出電流値とを比較し、異常なアーム電流検出回路を判別する。異常なアーム電流検出回路の判別後、１シャント電流検出方式による各アームの電流値と、正常なアーム電流検出値とを比較することにより、信頼性の高いアシスト制御（モータ駆動制御）を継続することが可能となる。

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

本発明では、インバータの各アーム下段に３シャント抵抗ＲＳＵ〜ＲＳＷが接続され、これら３シャント抵抗ＲＳＵ〜ＲＳＷに流れる電流により発生するシャント抵抗両端の電圧差（降下電圧）を増幅する３相の電流検出回路と、インバータ３７の底部と接地（ＧＮＤ）との間に１シャント抵抗ＲＳ１が接続され、そのシャント抵抗ＲＳ１に流れる電流により発生するシャント抵抗両端の電圧差（降下電圧）を増幅する１相の電流検出回路とを具備している。３相の電流検出回路及び１相の電流検出回路からの電流検出信号はいずれも電流検出信号処理部１００に入力されて処理される。

図４は本発明の構成例を図３に対応させて示しており、インバータ３７の３相下流側に３相のシャント抵抗ＲＳＵ〜ＲＳＷが接続され、これらシャント抵抗ＲＳＵ〜ＲＳＷにそれぞれ電流検出回路が接続されている。また、３相のシャント抵抗ＲＳＵ〜ＲＳＷの接地側接続点（インバータ３７の底部）と接地（ＧＮＤ）との間に１シャントのシャント抵抗ＲＳ１が接続されている。シャント抵抗ＲＳ１にも電流検出回路が接続されている。

シャント抵抗ＲＳＵ、ＲＳＶ、ＲＳＷの各両端部に、流れる電流によって降下する降下電圧を電流値に換算して検出する演算増幅器（差動増幅器）ＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰ３がそれぞれ入力抵抗Ｒ１，Ｒ２と、Ｒ３，Ｒ４と、Ｒ５，Ｒ６とを経て接続されている。また、演算増幅器ＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰ３にはそれぞれフィードバック抵抗Ｒ１０、Ｒ１１，Ｒ１２が接続され、入力端子にはそれぞれ電源（＋２．５Ｖ）に接続されたバランス抵抗Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９が接続されている。演算増幅器ＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰ３と接続抵抗の演算動作によって、シャント抵抗ＲＳＵ〜ＲＳＷを流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが検出される。

また、シャント抵抗ＲＳ１の両端部に、流れる電流によって降下する降下電圧を電流値に換算して検出する演算増幅器（差動増幅器）ＯＰ１０が入力抵抗Ｒ２１，Ｒ２２を経て接続されおり、演算増幅器ＯＰ１０にはフィードバック抵抗Ｒ２４が接続され、入力端子にはそれぞれ電源（＋２．５Ｖ）に接続されたバランス抵抗Ｒ２３が接続されている。演算増幅器ＯＰ１０と接続抵抗の演算動作によって、シャント抵抗ＲＳ１を流れる電流が検出される。

各電流検出回路の出力部には、それぞれ抵抗Ｒ１１及びコンデンサＣ１、抵抗Ｒ１３及びコンデンサＣ２、抵抗Ｒ１５及びコンデンサＣ３、抵抗Ｒ２５及びコンデンサＣ１０で成るＬＰＦが配設されており、各電流検出回路から出力される電流検出信号Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ及びＩｓは各ＬＰＦを経て電流検出信号処理部１００に入力される。ノイズの除去された電流検出信号Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ及びＩｓが電流検出信号処理部１００に入力される。

電流検出信号処理部１００は図５に示すような構成（機能）となっており、全体を制御するＣＰＵ（又はＭＣＵ）１１０が設けられており、ＣＰＵ１１０には、３シャント抵抗ＲＳＵ〜ＲＳＷを流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ及び１シャント抵抗ＲＳ１を流れる電流Ｉｓを入力（Ａ／Ｄを含めて）する入力部１１１と、電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの総和値等の絶対値を求める絶対値部１１２と、以下に説明する比較を行う比較部１１３と、モータ相及び電流検出系の異常（故障を含めて）を検出する異常検出部１１４と、１シャント抵抗ＲＳ１を流れる電流Ｉｓに基づいて３相電流Ｉｕ’、Ｉｖ’，Ｉｗ’を演算する電流演算部１１５とが相互に接続されている。

また、ＣＰＵ１１０には、後述する閾値Ａ及びＢ等のパラメータを格納すると共に、演算や処理に必要な記憶機能を有するメモリ１０１と、３シャント制御機能と１シャント制御機能を切替える切替部１２０と、異常が検出されたときに、その異常相数を検出する異常相数判定部１２１と、アシスト制御を停止するための処理を行うアシスト停止部１２２と、ＰＩ制御部、ＰＷＭ制御部、インバータ等の駆動制御部１３１を介して、モータ２０を駆動制御する電流制御部１３０とが接続されている。

このような構成において、その動作例を図６のフローチャートを参照して説明する。

本発明は、インバータ３７の下流３シャント（シャント抵抗ＲＳＵ〜ＲＳＷ）に基づく３相電流検出値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗにより３シャントＰＷＭ制御を行う３シャント制御機能と、インバータ３７の下流１シャント（シャント抵抗ＲＳ１)に基づく３相電流検出値により１シャントＰＷＭ制御を行う１シャント制御機能とを具備しているが、通常時は３シャント制御機能の３シャントＰＷＭ制御を行う。３シャントＰＷＭ制御でインバータ３７が駆動されると（ステップＳ１）、インバータ３７の下流側に接続されたシャント抵抗ＲＳＵ〜ＲＳＷに電流が流れるので、各相電流検出回路で電流検出信号Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが検出され、入力部１１１を経て電流検出信号処理部１００に入力される。電流検出信号処理部１００内の絶対値部１１２は、３相電流検出回路の異常を検出するために、入力された電流検出信号Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの総和の絶対値｜Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ｜を求める（ステップＳ２）。

比較部１１３は、絶対値部１１２で求められた電流検出信号Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの総和の絶対値｜Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ｜をメモリ１０１に予め格納されている閾値Ａ（≒０）と比較し、｜Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ｜＜Ａであるか否かを判定する（ステップＳ３）。通常、３相電流和の絶対値｜Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ｜はゼロ付近を示して閾値Ａを超えないが、異常の場合はゼロ付近を示さずに閾値Ａを超える。従って、比較部１１３は、下記数１によって異常の有無を判定する。
（数１）
｜Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ｜＜Ａである場合には正常
｜Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ｜≧Ａである場合は異常

正常と判定された場合には、３シャントＰＷＭ制御を継続し、シャント抵抗ＲＳＵ〜ＲＳＷにより検出された電流検出信号Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを基に電流制御を実行し、アシスト制御を継続する。

また、｜Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ｜≧Ａであり、比較部１１３で異常と判定された場合には、切替部１２０を介して制御機能を切替え（ステップＳ１０）、３シャント制御機能の３シャントＰＷＭ制御から１シャント制御機能の１シャントＰＷＭ制御に切替える（ステップＳ１１）。１シャントＰＷＭ制御ではシャント抵抗ＲＳ１による電流検出回路で検出された電流検出信号Ｉｓを入力部１１０より入力し、特開２００９−１３１０６４号公報（特許文献１）やＷＯ２０１３／０７７２４１（特許文献２）に開示されている手法（２相検出・１相推定方式、ＰＷＭモードは鋸波ＰＷＭ）で３相電流Ｉｕ’、Ｉｖ’、Ｉｗ’を検出する。

１シャントＰＷＭ制御に切替え後、異常相判定部１１４は、異常を示すアーム電流検出回路を判定する（ステップＳ１２）。即ち、先ず絶対値部１１２は、１シャント電流検出方式により検出された電流検出信号Ｉｕ’、Ｉｖ’、Ｉｗ’と３シャント電流検出方式により検出された電流検出信号Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗとの差の絶対値を求め、次いで異常相判定部１１４は、それら絶対値とメモリ１０１に予め格納されている閾値Ｂとを比較して正常、異常を判定する。正常判定条件は下記数２であり、異常判定条件は数３である。
（数２）
｜Ｉｕ−Ｉｕ’｜＜ＢならばＵ相アーム電流検出系は正常
｜Ｉｖ−Ｉｖ’｜＜ＢならばＶ相アーム電流検出系は正常
｜Ｉｗ−Ｉｗ’｜＜ＢならばＷ相アーム電流検出系は正常
（数３）
｜Ｉｕ−Ｉｕ’｜≧ＢならばＵ相アーム電流検出系は異常
｜Ｉｖ−Ｉｖ’｜≧ＢならばＶ相アーム電流検出系は異常
｜Ｉｗ−Ｉｗ’｜≧ＢならばＷ相アーム電流検出系は異常

上記数２及び数３によって異常相が無いと判定された場合（ステップＳ１３）、切替部１２０は制御機能を切替え（ステップＳ５）、１シャント制御機能の１シャントＰＷＭ制御から３シャント制御機能の３シャントＰＷＭ制御に切替える。つまり、通常の３相ＰＷＭ制御に変更し、電流検出信号Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを基に電流制御を実行し、アシスト制御を実行する。

ここで、上記ステップＳ１３で異常相有りと判断された場合は、異常相数判定部１２１は異常相の数を判定し（ステップＳ１４）、１相のみの異常である場合は他の２相の電流検出が可能であり（ステップＳ１６）、１シャントＰＷＭ制御の電流検出方式にてアシスト制御を継続する（ステップＳ１７）。また、異常相の数が２以上の場合には電流を検出することができないので、アシスト制御停止となる（ステップＳ２０）。

１シャントＰＷＭ制御の電流検出方式にてアシスト制御を継続中の場合は、１シャント電流検出回路の異常判定のために正常と判定されたアーム電流検出回路によって検出された電流、Ｕ相の電流検出信号Ｉｕ及びＶ相の電流検出信号Ｉｖが正常と判定された場合、１シャント電流検出方式によって得られた電流値Ｉｕ’，Ｉｖ’を周期的に比較することで、１シャント電流検出回路、Ｕ相及びＶ相のアーム電流検出回路のいずれかが異常となった場合に瞬間に判断でき、信頼性を保ったままアシスト制御を継続することができる。

なお、下流３シャントの電流検出方式では、ＬｏｗサイドＦＥＴがＯＮしているタイミングで、少なくとも２相の電流を同時サンプリングで検出する必要がある。２相の電流を検出できれば、Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０の関係から残り１相の電流を検出することができる。また、デューティ飽和時（ＬｏｗサイドＦＥＴのＯＮ時間が極小）の場合には、Ｌｏｗサイドのシャント抵抗に電流が流れないことにより、その相の電流検出が不可能になる可能性があるため、デューティ飽和時の検出性を考慮し、３相のうち、モータ回転中に変化するデューティが飽和している相を判断して、デューティが飽和していない少なくとも２相の電流を検出する必要がある。

１ハンドル
２コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
１０トルクセンサ
１２車速センサ
１４舵角センサ
２０モータ
３０コントロールユニット（ＥＣＵ）
３１電流指令値演算部
３３電流制限部
３４補償信号生成部
３５ＰＩ制御部
３６ＰＷＭ制御部
３７インバータ
５０ＣＡＮ
１００電流検出信号処理部
１０１メモリ
１１０ＣＰＵ（ＭＣＵ）
１１１入力部
１１２絶対値部
１１３比較部
１１４異常判定部
１１５電流演算部
１２０切替部
１２１異常相数判定部
１２２アシスト停止部
１３０電流制御部
１３１駆動制御部

Claims

少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいて、Ｕ相アーム、Ｖ相アーム及びＷ相アームで成るインバータにより３相モータをＰＷＭ制御すると共に、前記３相モータの電流を検出してフィードバックすることにより操舵系をアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置において、
前記インバータの下流３シャントに基づく３相電流検出値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗにより３シャントＰＷＭ制御を行う３シャント制御機能と、
前記インバータの下流１シャントに基づく３相電流検出値Ｉｕ’、Ｉｖ’、Ｉｗ’により１シャントＰＷＭ制御を行う１シャント制御機能と、
前記３シャント制御機能と前記１シャント制御機能を切替える切替機能と、
を具備し、
｜Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ｜＜閾値Ａである場合には正常として前記３シャントＰＷＭ制御を行い、｜Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ｜≧閾値Ａである場合は異常として前記切替機能により、前記３シャントＰＷＭ制御から前記１シャントＰＷＭ制御に切替えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記３シャントＰＷＭ制御から前記１シャントＰＷＭ制御に切替えられたときに、
｜Ｉｕ−Ｉｕ’｜＜閾値ＢならばＵ相アーム電流検出系は正常
｜Ｉｖ−Ｉｖ’｜＜閾値ＢならばＶ相アーム電流検出系は正常
｜Ｉｗ−Ｉｗ’｜＜閾値ＢならばＷ相アーム電流検出系は正常
の判定を実施する正常判定と、
｜Ｉｕ−Ｉｕ’｜≧閾値ＢならばＵ相アーム電流検出系は異常
｜Ｉｖ−Ｉｖ’｜≧閾値ＢならばＶ相アーム電流検出系は異常
｜Ｉｗ−Ｉｗ’｜≧閾値ＢならばＷ相アーム電流検出系は異常
の判定を実施する異常判定とを行い、
前記正常判定と前記異常判定により、異常相が無いと判定された場合に、前記切替機能により前記１シャントＰＷＭ制御から前記３シャントＰＷＭに切替える請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
前記異常判定により異常相有りと判定され、異常相数が１相のみの場合には前記１シャントＰＷＭ制御を継続し、異常相数が２以上の場合にはアシスト制御停止とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。