JPH118992A - 多相電気モータのコイル異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３相電気モ−タの各相コイルの断線，短絡等
のコイル異常をモ−タ運転中に監視する。３相ブラシレ
スモ−タのＰＷＭパルス駆動においても、モ−タ運転中
に各相コイルの断線，短絡等のコイル異常を監視する。 【解決手段】 モ−タドライバ５，１にて、一時点には
２相のコイルがＰＷＭ通電され通電コイルが順次切換え
られる（図６）３相電気モ−タ１２の、各相コイル通電
端子Ｕ，Ｖ，ＷにＰＷＭパルス対応の電圧出力があるか
否かを電圧変換回路６ｕ〜ｗおよびフィルタ７ｕ〜７ｗ
で検出し、通電モ−ドＡ〜Ｆと、各相通電端子Ｕ，Ｖ，
Ｗの電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが表わすレベルとの組合せに
従がい、各相コイルの断線，短絡を検出する（表６，図
１４）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多相電気モ−タの
コイル断線およびコイル短絡の検出に関し、特に、これ
に限定する意図ではないが、多相ブラシレスモ−タの各
相巻線の、モ−タ運転中の断線および短絡の監視に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電気モータの断線異常は一般に、モ−タ
ドライバに通電を指示し、モ−タに電流が流れるか否か
をチェックして行なっている。例えば、特開平６−２６
１５８８号公報は、３相ブラシレスモータの励磁コイル
に所定順に電流を通電すると同時に通電電流を検出し、
検出電流値が所定値以上であれば正常と判定し、所定値
未満であると断線ありと判定する断線検出方法を提案し
ている。しかし、断線検出のための通電は、ロ−タに回
転を行なわせるための相切換通電ではないので、ロ−タ
に実質上の回転をもたらさないが、ロ−タが数ステップ
分（小角度）は動く。例えばこの３相ブラシレスモ−タ
を車両の後輪ステアリング機構に組込んでいる場合、こ
の動きが車体にひびく耳ざわりな音を発生する。これを
防止するため本発明者等は、モ−タにＰＷＭパルス通電
しそのオン（通電）デュ−ティ比を次第に高くし、この
過程で電流センサがコイル電流を検出するとそこで通電
を止め、必要に応じて回生通電に切換える断線，短絡検
出装置を開発した（特開平８−１６３８８９号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来例（特開平
６−２６１５８８号公報，特開平８−１６３８８９号公
報）のいずれも、モ−タコイルの電流を検知する電流セ
ンサを備え、モ−タの停止中（運転休止中）に、ロ−タ
が実質上回転しない相順で順次にモ−タコイルに通電す
る。これらの断線，短絡検出は、モ−タ停止中に限ら
れ、また、モ−タ印加電圧は可及的に低く抑えられる。
モ−タ運転中には実施できない。ところが、モ−タ停止
中には断線，短絡は非検出であっても、コイル印加電圧
が高くコイル電流値が大きいモ−タ運転中にはモ−タコ
イルに通電不良，リ−クあるいは間欠的な断線又は短絡
が現われることもある。したがって、モ−タ運転中、特
にモ−タ運転が長時間に及ぶ使用態様では、モ−タ運転
中にも断線，短絡を監視するのが好ましい。

【０００４】本発明は、多相電気モ−タの各相コイルの
断線，短絡等のコイル異常をモ−タ運転中に監視するこ
とを第１の目的とし、多相ブラシレスモ−タのＰＷＭパ
ルス駆動においても、モ−タ運転中に各相コイルの断
線，短絡等のコイル異常を監視することを第２の目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

（１）本発明の多相電気モータのコイル異常検出装置
は、ｍ＞ｎ≧２なるｎ相の電気コイルに直列にＰＷＭパ
ルス通電し時系列で通電コイルを切換えるモ−タドライ
バ(5,1)が回転駆動する、相互に接続されたｍ≧３なる
ｍ相電気モ−タ(12)の、ｍ相の電気コイルのそれぞれの
通電端子(U,V,W)のパルス出力(Vu,Vv,Vw)を検出する通
流検出手段(6u〜w,7u〜w)；および、前記電気モ−タ(1
2)を回転駆動する通電中に、どこかの相にパルス出力が
あるか否かの前記通電検出手段(6u〜w,7u〜w)の検出に
基づいて、通電中コイルの断線又は短絡を判定するコイ
ル異常監視手段(1)；を備える。なお、理解を容易にす
るためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対
応要素又は対応事項の符号を、参考までに付記した。

【０００６】上記電気モ−タ(12)は、モ−タドライバ
(5,1)が通電モ−ド(A〜F)を、所定順で順次に切換える
ことにより、回転駆動される。各時刻において、そのと
きの通電モ−ド(A〜F)により、通電されている相コイル
と通電方向が分かる。通電がパルス通電の場合には、通
電中の相コイル(例えばU,V)に断線，短絡などのコイル
異常がないときには、通電中の相コイル(U,V)がパルス
的に電源ラインに接続されるので、通電端子(V,W)にパ
ルス電圧が現われる。

【０００７】しかし通電中の相コイル(U)が断線したと
きにはこのパルス電圧が途断え、通電中および非通電中
の相コイル(U,V)の通電端子(U,V)が電源の負側電位(L)
になる。したがって、通電端子(U,V)が負側電位(L:パル
ス電圧Vipwm＆Vpwm/2なし)か否(パルス電圧Vipwm＆Vpwm
/2あり)かを、通電端子(U,V)の電圧(Vv,Vw)に基づいて
判定して相コイル(U)が断線(L)か否かを判定することが
でき、また、非通電中の相コイル(W)の通電端子(W)が正
側電位(Vpn:パルス電圧Vpwm/2なし)か否(パルス電圧Vpw
m/2あり)かを、通電端子(W)の電圧(Vw)に基づいて判定
して相コイル(U)が短絡か否かを判定することができ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】

（２）前記コイル異常監視手段(1)は、通電中のｎ相の
電気コイルと通電方向の組合せすなわち通電モ−ド(A〜
F:例えばA)に対応して、該通電モ−ド(A)に予め定めら
れた通電端子(V,W)の、前記通流検出手段(6v,7v)が検出
したパルス出力有無に基づいて、通電中コイル(U)の断
線又は短絡を判定する。

【０００９】すなわち、コイル異常監視手段(1)が、通
電モ−ド(A〜F:例えばA)より通電されている相コイル
(U,V)と通電方向（UからV)を特定して、該通電モ−ド
(A)に予め定められた通電端子(V,W)の、前記通流検出手
段(6v,7v,6w,7w)が検出したパルス出力有無に基づい
て、上述のように、通電中コイル(U)の断線および短絡
を判定する。したがって電気モ−タ(12)の運転中に、そ
の回転駆動を乱すことなく、コイル断線又は短絡の有無
を監視することができる。

【００１０】通流検出手段(6v,7v,6w,7w)によるパルス
電圧の有無検出は、通電端子(V,W)の電位を２値化し
て、２値信号の周期をクロックパルスのカウント又はＦ
／Ｖ変換により検出し該周期がコイル通電のＰＷＭパル
スの周期と合致する（パルス出力あり）か否（パルス出
力なし）かを判定する態様，２値信号のオン（コイル通
電）区間幅をクロックパルスのカウント又はパルス幅／
電圧変換により検出し、これがコイル通電のＰＷＭパル
スのオンデュ−ティ比相当値（パルス出力あり）か否
（パルス出力なし）かを判定する態様、２値信号のパル
ス周期およびオン区間幅を検出しこれらからオンデュ−
ティ比を算出してコイル通電のＰＷＭパルスのオンデュ
−ティ比に相当する値（パルス出力あり）か否（パルス
出力なし）かを判定する態様、通電端子(V,W)の電圧
を、コイル通電のＰＷＭパルスの周波数を通過域とする
フィルタを通して直流電圧に変換してそれがパルス出力
対応レベル（パルス出力あり）か否（パルス出力なし）
かを判定する態様、また前述のように、通電端子(V,W)
の電圧を検出して、それが電源の負側電位(L)あるいは
正側電位(Vpn)であるかを判定する態様のいずれであっ
てもよい。

【００１１】後述の実施例では、パルス電圧の有無検出
処理を簡単にするために、電圧変換回路(6u〜w)にて、
通電端子(U,V,W)の電圧を、降圧検出して２値化し、フ
ィルタ(7u〜w)を用いてＰＷＭパルスの周波数帯より高
い高周波ノイズを除去しかつ２値信号を平滑化（パルス
幅／電圧変換）して端子電圧信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変
換するようにした。

【００１２】（３）コイル異常監視手段(1)は、現通電
モ−ド(例えばA)でパルス出力を発生する通電中の相コ
イル(V)の通電端子(V)のパルス出力を前記通流検出手段
(6v,7v)が検出しないとき、（U相)コイル断線を表わす
情報を発生する。後述の実施例では、断線コイル(U相)
を一意的に特定するために、通電中の相コイル(V)の通
電端子(V)のパルス出力を通流検出手段(6v,7v)が検出せ
ず、しかも、非通電中の相コイル(W)の通電端子(W)のパ
ルス出力を通流検出手段(6w,7w)が検出しないときに、
特定(U相)のコイルの断線を表わす情報(Fcabｕ＝１）を
発生する。

【００１３】すなわち、通電端子(V)が負側電位(L:パル
ス電圧Vipwmなし)か否(パルス電圧Vipwmあり)かを、通
電端子(V)の電圧(Vv)に基づいて判定して相コイル(V)が
断線(Vv＝L)か否(Vv＝Vipwm)かを判定し、かつ、通電端
子(W)が正側電位(Vpn:パルス電圧Vpwm/2なし)か否(パル
ス電圧Vpwm/2あり)かを、通電端子(W)の電圧(Vw)に基づ
いて判定して、相コイル(U)が断線か否かを判定する。
したがって電気モ−タ(12)の運転中に、その回転駆動を
乱すことなく、コイル断線の有無を監視することができ
る。

【００１４】（４）コイル異常監視手段(1)は、現通電
モ−ド(例えばA)でパルス出力を発生する非通電中の相
コイル(W)の通電端子(W)のパルス出力を前記通流検出手
段(6w,7w)が検出しないとき、(U相)コイル短絡を表わす
情報(Fsabｕ＝１)を発生する。後述の実施例では、前述
のように、非通電中の相コイル(W)の通電端子(W)が正側
電位(Vpn:パルス電圧Vpwm/2なし)か否(パルス電圧Vpwm/
2あり)を通電端子(W)の電圧(Vw)に基づいて判定して相
コイル(U)が短絡(Vw＝Vpn)か否(Vw＝Vpwm/2)かを判定す
る。したがって電気モ−タ(12)の運転中に、その回転駆
動を乱すことなく、コイル短絡の有無を監視することが
できる。

【００１５】（５）ｍ＞ｎ≧２なるｎ相の電気コイルに
直列に通電し時系列で通電コイルを切換えるモ−タドラ
イバ(5,1)が回転駆動する、相互に接続されたｍ≧３な
るｍ相の電気コイルを有する電気モ−タ(12)の、各相コ
イルの通電端子(U,V,W)の電圧(Vu,Vv,Vw)を検出する電
圧検出手段(6u〜w,7u〜w)；および、通電中のｎ相の電
気コイル(例えばU,V)と通電方向(UからV)の組合せすな
わち通電モ−ド(例えばA)に対応して、該通電モ−ド(A)
に予め定められた通電端子(V,W)の、前記電圧検出手段
(6u,6v,7u,7v)が検出した電圧(Vv,Vw)に基づいて、通電
中コイル(U,V)の断線又は短絡を判定するコイル異常監
視手段(1)；を備える多相電気モータのコイル異常検出
装置。

【００１６】通電中の相コイル(U)が断線したときには
通電端子(V,W)のパルス電圧が途断え、通電中の相コイ
ル(V)の通電端子(V)と非通電中の相コイル(W)の通電端
子(W)が共に電源の負側電位(L)になる。したがって、通
電端子(V,W)が負側電位(L:パルス電圧Vipwm＆Vpwm/2な
し)か否(パルス電圧Vipwm＆Vpwm/2あり)かを、通電端子
(V,W)の電圧(Vv,Vw)に基づいて判定して相コイル(U)が
断線か否かを判定することができる。

【００１７】通電中の相コイル(U)が短絡したときには
非通電中の相コイル(W)の通電端子(W)のパルス電圧が途
断え、電源の正側電位(Vpn)になる。したがって、通電
端子(W)が正側電位(Vpn:パルス電圧Vpwm/2なし)か否(パ
ルス電圧Vpwm/2あり)を通電端子(W)の電圧に基づいて判
定して相コイル(U)が短絡(Vpn)か否(Vpwm/2)かを判定す
ることができる。

【００１８】本実施態様では、これに従って、コイル異
常監視手段(1)が、通電中のｎ相の電気コイル(U,V)と通
電方向(UからV)の組合せすなわち通電モ−ド(A)に対応
して、該通電モ−ド(A)に予め定められた通電端子(V,W)
の、前記電圧検出手段(6v,6w,7v,7w)が検出した電圧(V
v,Vw)に基づいて、通電中コイル(U)の断線又は短絡を判
定する。したがって電気モ−タ(12)の運転中に、その回
転駆動を乱すことなく、コイル断線又は短絡の有無を監
視することができる。

【００１９】本実施態様は、通電端子(V,W)の電圧(Vv,V
w)に基づいてコイル異常を判定するので、コイル通電が
ＰＷＭパルス通電でなくても適用できる。例えば、パワ
−トランジスタによってコイル通電レベルを制御する、
アナログ電流値制御を行なうモ−タドライバが用いられ
ている場合にも適用できる。

【００２０】（６）コイル異常監視手段(1)は、現通電
モ−ド(A)で第１所定電圧(Vipwm)を発生する通電中の相
コイル(V)の通電端子(V)で第１所定電圧(Vipwm)を前記
電圧検出手段(6v,7v)が検出しない(Vv＝L)とき、コイル
断線を表わす情報(Fcabｕ＝１)を発生する。後述の実施
例では、断線コイル(U相)を一意的に特定するために、
通電中の相コイル(V)の通電端子(V)の第１所定電圧(Vip
wm)を通流検出手段(6v,7v)が検出せず、しかも、非通電
中の相コイル(W)の通電端子(W)の第２所定電圧(Vpwm/2)
を通流検出手段(6w,7w)が検出しないときに、特定(U相)
のコイルの断線を表わす情報(Fcabｕ＝１）を発生す
る。

【００２１】すなわち、通電端子(V)が負側電位(L:パル
ス電圧Vipwmなし)か否(パルス電圧Vipwmあり)かを、通
電端子(V)の電圧(Vv)に基づいて判定して相コイル(V)が
断線(Vv＝L)か否(Vv＝Vipwm)かを判定し、かつ、通電端
子(W)が正側電位(Vpn:パルス電圧Vpwm/2なし)か否(パル
ス電圧Vpwm/2あり)かを、通電端子(W)の電圧(Vw)に基づ
いて判定して、相コイル(U)が断線か否かを判定する。
したがって電気モ−タ(12)の運転中に、その回転駆動を
乱すことなく、コイル断線の有無を監視することができ
る。

【００２２】（７）コイル異常監視手段(1)は、現通電
モ−ド(A)で第２所定電圧(Vpwm/2)を発生する非通電中
の相コイル(W)の通電端子(W)で第２所定電圧(Vpwm/2)を
前記電圧検出手段(6w,7w)が検出しない(Vw＝Vpn)とき、
コイル短絡を表わす情報(Fsabｕ＝１)を発生する。後述
の実施例では、前述のように、非通電中の相コイル(W)
の通電端子(W)が正側電位(Vpn:パルス電圧Vpwm/2なし)
か否(パルス電圧Vpwm/2あり)を通電端子(W)の電圧(Vw)
に基づいて判定して相コイル(U)が短絡(Vw＝Vpn)か否(V
w＝Vpwm/2)かを判定する。したがって電気モ−タ(12)の
運転中に、その回転駆動を乱すことなく、コイル短絡の
有無を監視することができる。

【００２３】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の、実施例の説明より明らかになろう。

【００２４】

【実施例】図１に、本発明の一実施例を搭載した車両の
前後輪操舵系の構成を示す。前輪１３，１４は前輪操舵
装置１０によりステアリングホイール１９の回動操作に
応じて操舵される。前輪の操舵量は、前輪操舵装置１０
のラック（前輪の操舵駆動のための操作軸）の移動量を
検出する第１前輪舵角センサ１７とステアリングホイー
ル１９が取り付けられた操舵軸に設けられた第２前輪舵
角センサ２０により検出される。第１前輪舵角センサ１
７には、例えばポテンショメータ等のようなリニアセン
サを用い、第２前輪舵角センサ２０には、回転時にパル
スを発するロータリエンコーダ等のようなステアリング
センサを用いている。

【００２５】後輪１５，１６は、後輪操舵機構１１によ
り操舵される。後輪操舵機構１１は、ブラシレスモータ
１２の動力で動作する。モータ１２の内部には、モータ
１２の回転角度を検出する磁極センサ１８（図２）が設
けられている。また、後輪１５，１６の実際の舵角を検
出するための後輪操舵センサ２１が後輪を操舵駆動する
操作軸２５に結合されている。

【００２６】車両には、他に、車両の速度を検出する２
系統の第１車速センサ２２，第２車速センサ２３および
車両のヨーレートを測定するヨーレートセンサ２４が備
わっている。

【００２７】モータ１２は、電子制御装置９からの信号
により制御される。電子制御装置９は、第１前輪舵角セ
ンサ１７，第２前輪舵角センサ２０，磁極センサ１８，
後輪操舵センサ２１，第１車速センサ２２，第２車速セ
ンサ２３，ヨーレートセンサ２４の各センサ出力を受
け、前輪の舵角および車両の走行状態に対応した後輪の
所要舵角を算出し、該所要舵角を実現するようにモータ
１２を駆動する。

【００２８】後輪操舵機構１１の主要部を図２に示す。
車両の進行方向に対して直角に設けられている操作軸２
５の両端部には、ボールジョイント５３を介して後輪の
ナックルアーム（図示せず）が接続されている。操作軸
２５の両端部はブーツ２８により保護されている。

【００２９】操作軸２５は、ブラシレスモ−タ１２の中
空回転軸２７を貫通している。操作軸２５には略円筒状
の雄ねじ部材２６が固着されている。中空回転軸２７の
大径に膨出した箇所の内周面には台形雌ねじが刻まれて
おり、雄ねじ部材２６の大径に膨出した箇所の外周面に
は、台形雌ねじに螺合する台形雄ねじが刻まれており、
これらの台形雌ねじおよび台形雄ねじが図２に示すＥ２
の箇所で螺合している。

【００３０】操作軸２５に一体に固着された雌ねじ部材
２６には、ロ−タリポテンショメ−タでなる後輪舵角セ
ンサ２１の回転軸に一端が固着された、半径方向に延び
るア−ムの先端が係合している。操作軸２５の軸心に対
して後輪舵角センサ２１の回転軸は、図２紙面に垂直な
方向に、略該ア−ムの長さ分ずれている。これにより、
操作軸２５がその軸心が延びる方向（操舵駆動方向）に
往，復動すると、後輪舵角センサ２１の回転軸が正，逆
回転し、後輪舵角センサ２１の出力信号レベルが、操作
軸２５の位置（後輪舵角）に対応する。

【００３１】モータ１２の中空回転軸２７は、４極の円
筒状の磁石４２を貫通しかつそれに固着されている。磁
石４２の側周面を略円筒状の磁性体ヨ−ク４３が取り囲
んでおり、磁性体ヨ−ク４３より磁石４２に向けて磁極
４３ａ（図３）が突出しており、磁極４３ａにモータ巻
線４４が巻かれている。

【００３２】図３に、図２の３Ａ−３Ａ線断面を示す。
ヨ−ク４３からは磁石４２に向けて１２本の磁極４３ａ
が突出しており、モータ巻線４４の各コイルは、３本の
突起を一単位にした磁極グル−プのそれぞれに巻かれて
いる。モータ巻線４４の巻き方を図４に示す。図４は磁
極センサ１８（図２）側からモータ巻線４４を見た図で
ある。モータ巻線４４は６相に巻かれており、巻線４４
ａと４４ｄの一端は端子Ｕに接続され、巻線４４ｂと４
４ｅの一端は端子Ｖに接続されており、また巻線４４ｃ
と４４ｆの一端は端子Ｕに接続されている。巻線４４ａ
と４４ｄ、巻線４４ｂと４４ｅおよび巻線４４ｃと４４
ｆの他端は結線されている。モータ巻線４４はそれぞれ
の系統ごとに、ターミナルおよびワイヤーハーネスを介
して、モ−タドライバ５（図８）に接続されている。

【００３３】図２に示す磁極センサ１８を図５に示す。
基板４９のホルダ４７は、モータハウジングに固定され
ている。基板４９上には３個のホールＩＣ５０が設けら
れている。基板４９には、図５に示すように、３個のホ
ールＩＣ５０が、それぞれ６０度ずつずれて配置されて
いる。３個のホールＩＣ５０の出力は、後述の電子制御
装置９において、磁極信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣとして使用
される。

【００３４】モ−タ１２の中空回転軸２７（以下モ−タ
軸２７と称す）が回転すると、図６の磁石４２の回転状
態に示すようにホールＩＣ（図示Ａ，Ｂ，Ｃ）に対して
磁石４２が回転し、磁極センサ１８の３本の出力である
磁極信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣが図示のようにハイレベル
（Ｈ）とローレベル（Ｌ）間で変化する。図６はモータ
が時計回り（ＣＷ）に回転している状態を示す。モータ
が反時計回り（ＣＣＷ）に回転するときには図示右から
左へ向かう方向に磁極センサ１８の磁極信号ＨＡ，Ｈ
Ｂ，ＨＣが切り換わる。この磁極信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣ
の切り換わりに同期してモータ巻線４４の各巻線の電流
を切り換えれば、磁石４２すなわちロ−タが回転する。
ロ−タを回転駆動する時の電流方向については後述す
る。

【００３５】図７に、図１に示す電子制御装置９の構成
を示す。電子制御装置９は車載のバッテリー５９に接続
されている。バッテリー５９は、ヒューズおよびリレー
７７を介して電源端子ＰＩＧＡに接続され、リレー７７
はリレー駆動回路７９により開閉される。また、バッテ
リー５９は、ヒューズおよびイグニッションスイッチＩ
ＧＳＷを介して電源端子ＩＧＡに接続されている。電源
端子ＩＧＡは定電圧レギュレータ５５に接続されてお
り、定電圧レギュレータ５５は定電圧Ｖｃｃ１を出力す
る。

【００３６】電子制御装置９は、主制御手段であるマイ
クロプロセッサ１を備える。マイクロプロセッサ１は、
定電圧Ｖｃｃ１により作動する。前述した第１前輪舵角
センサ１７，第２前輪舵角センサ２０，後輪舵角センサ
２１，第１車速センサ２２，第２車速センサ２３，ヨー
レートセンサ２４および磁極センサ１８の出力はインタ
ーフェース５７を介してそれぞれマイクロプロセッサ１
に入力されている。ここでは、第１前輪舵角センサ１７
の出力をθｆ１，第２前輪舵角センサ２０の出力をθｆ
２，第１車速センサ２２の出力をＶ１，第２車速センサ
２３の出力をＶ２，ヨーレートセンサ２４の出力をγ，
磁極センサ１８の３本の出力を磁極信号ＨＡ，ＨＢ，Ｈ
Ｃ，後輪舵角センサ２１の出力をθｒとしている。

【００３７】モータ１２の各相の端子Ｕ，Ｖ，Ｗは電子
制御装置９のモータドライバ５に接続されている。

【００３８】電気モ−タの各相コイルの通電端子Ｕ，Ｖ
およびＷには、それぞれ、電圧変換回路６ｕ，６ｖおよ
び６ｗが接続されている。各電圧変換回路６ｕ〜６ｗ
は、抵抗分圧回路および２値化回路を含み、各通電端子
Ｕ〜Ｗに表われる電圧を降圧して２値化（パルス整形）
する。２値信号（パルス）は各ロ−パスフィルタ７ｕ〜
７ｗに与えられる。各ロ−パスフィルタ７ｕ〜７ｗは、
ＰＷＭパルスＰＷＭ１のパルス周波数（固定値）の帯域
より高い高周波ノイズを遮断し、低周波信号を平滑化し
て２値信号の高レベルＨ（ＰＷＭ１のモ−タコイルオン
レベル対応）の区間幅に比例するレベルの直流電圧Ｖｕ
〜Ｖｗを、インタ−フェ−ス５７を介してマイクロプロ
セッサ１のＡ／Ｄ変換ポ−トに与える。

【００３９】ここで、モータドライバ５の詳細を図８を
参照して説明する。モータドライバ５は、相切換信号Ｌ
Ａ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，Ｌ
Ｃ２１からなる相切換信号群Ｌ１とパルス幅変調（Puls
e Width Modulation）信号ＰＷＭ１により制御される。
ハイサイド側を制御するための相切換信号ＬＡ１１，Ｌ
Ｂ１１，ＬＣ１１は、異常電流制限回路８８を介してゲ
ート駆動回路Ｇ１１に入力される。異常電流制限回路８
８は、通常は入力信号をそのまま出力側から出力する。
ゲート駆動回路Ｇ１１はパワーＭＯＳＦＥＴであるトラ
ンジスタＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１をオン／オフ駆
動する。また、ゲート駆動回路Ｇ１１は昇圧も行い、ト
ランジスタＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１のゲートに昇
圧した電圧を与える。同時に、ゲート駆動回路Ｇ１１は
昇圧電圧を昇圧電圧値ＲＶ１として出力する。トランジ
スタＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１は、電源端子ＰＩＧ
ＡからパターンヒューズＰＨ，チョークコイルＴＣおよ
び抵抗Ｒｓを介して得られる高電圧を、それぞれモータ
１２の３相の各端子Ｕ，Ｖ，Ｗに供給可能に配置されて
いる。尚、トランジスタＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１
１，ＴＡ２１，ＴＢ２１，ＴＣ２１のゲートとソース間
には、ツェナーダイオードが挿入されており、パワーＭ
ＯＳＦＥＴの保護を行っている。これは、電源電圧が何
らかの原因で２０Ｖを越えると、パワーＭＯＳＦＥＴの
ゲート／ソース間電圧が２０Ｖを越え、パワーＭＯＳＦ
ＥＴが破壊されるので、これを防ぐためである。尚、こ
の場合には、リレー７７のオフとトランジスタの駆動信
号をオフする処理も行い、回路の保護を行っている。

【００４０】一方、ローサイド側を制御するための相切
換信号ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１は、パルス幅変調
信号合成回路８９および異常電流制限回路８８を介して
ゲート駆動回路Ｇ２１に接続されている。パルス幅変調
信号合成回路８９は相切換信号ＬＡ２１，ＬＢ２１，Ｌ
Ｃ２１をそれぞれパルス幅変調信号ＰＷＭ１と合成す
る。ゲート駆動回路Ｇ２１は、ＭＯＳＦＥＴであるトラ
ンジスタＴＡ２１，ＴＢ２１，ＴＣ２１をオン／オフ駆
動する。これらのトランジスタＴＡ２１，ＴＢ２１，Ｔ
Ｃ２１は、モータ１２の３相の各端子Ｕ，Ｖ，Ｗとバッ
テリー５９のグランド間を接続可能に配置されている。
各トランジスタＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１，ＴＡ２
１，ＴＢ２１，ＴＣ２１には保護用のダイオードＤ３〜
８がそれぞれ接続されている。トランジスタＴＡ１１，
ＴＢ１１，ＴＣ１１に与えられる電圧は電圧ＰＩＧＭ１
として出力される。この電圧ＰＩＧＭ１と、ゲート駆動
回路Ｇ１１の昇圧電圧値ＲＶ１との差が２Ｖ程度に下が
ると、ＭＯＳＦＥＴであるトランジスタＴＡ１１，ＴＢ
１１，ＴＣ１１，ＴＡ２１，ＴＢ２１，ＴＣ２１のオン
抵抗が増え、異常発熱をおこす場合がある。したがっ
て、電圧ＰＩＧＭ１と、ゲート駆動回路Ｇ１１の昇圧電
圧値ＲＶ１との差が所定値以下となったら全トランジス
タＴＡ１１，ＴＢ１１，ＴＣ１１，ＴＡ２１，ＴＢ２
１，ＴＣ２１をオフさせるようにするとよい。尚、グラ
ンドに接続されるトランジスタＴＡ２１，ＴＢ２１，Ｔ
Ｃ２１のソースには大電流が流れるので、マイクロプロ
セッサ等の弱電回路部のグランドとは別系統でグランド
を配線するのがよい。

【００４１】抵抗Ｒｓの両端には、電流検出回路８６が
設けられており、抵抗Ｒｓに流れる電流値を検出する。
更に、電流検出回路８６は抵抗Ｒｓに流れる電流値が１
８Ａ以上のとき過電流と判定し、出力信号ＭＯＣ１から
過電流信号を出力する。また、電流検出回路８６は抵抗
Ｒｓに流れる電流値が２５Ａ以上のとき異常電流と判定
し、出力信号ＭＳ１から異常電流信号を出力する。過電
流が発生したときにはパルス幅変調信号合成回路８９に
過電流信号を与え、ローサイド側で制限をかける。ま
た、異常電流が発生した場合には異常電流制限回路８８
に異常電流信号を与え、ハイサイドおよびローサイド側
で制限をかける。この場合、全てのトランジスタＴＡ１
１，ＴＢ１１，ＴＣ１１，ＴＡ２１，ＴＢ２１，ＴＣ２
１を異常電流検出時から一定時間オフさせてやればよ
い。この一定時間は、予想される最大電流に対してＦＥ
Ｔの安全動作領域内となるように設定するとよい。

【００４２】電流検出回路８６により検出された電流値
はピークホールド回路１０１に与えられる。ピークホー
ルド回路１０１は電流値のピーク値をピーク信号ＭＩ１
として出力する。ピークホールド回路１０１はリセット
信号ＤＲ１が切り替わるタイミングでリセットされる。

【００４３】次に、再び図６を参照してモータ１２の回
転動作について説明する。磁極信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣの
状態に応じて相切換信号のパターンを表１のように設定
するとモータ１２は回転する。時計方向の回転（ＣＷ）
は右切り、反時計方向の回転（ＣＣＷ）は左切りに設定
してある。表１における右回転の順１のように、磁極信
号が（ＨＡ，ＨＢ，ＨＣ）＝（Ｈ，Ｌ，Ｈ）の場合を想
定する。このとき、相切換信号に（ＬＡ１１，ＬＢ１
１，ＬＣ１１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１）＝
（Ｈ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｌ）が出力される。この状態は
図６の図示Ａの範囲の状態を示す。磁石４２の回転状態
に示すように、３つのホールＩＣの内、磁極信号ＨＡと
ＨＣがハイレベルとなっている。巻線電流の方向はＵか
らＶとなり、このときモータが回転し磁石４２は図示時
計方向に回転する。磁石４２が３０度回転すると、磁極
信号ＨＡがハイレベルからローレベルに切り換わる。こ
れに合わせて相切換信号を（ＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ
１１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１）＝（Ｈ，Ｌ，
Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｌ）に切り換えるとモータは連続して回転
するようになる。このように、時計方向の回転（ＣＷ）
または反時計方向の回転（ＣＣＷ）をモータに与えるに
は、表１の順にしたがって相切換信号のパターンを切り
換えればよい。

【００４４】

【表１】

【００４５】このモータ１２の故障は上記の異常電流値
の他に、ピークホールド回路１０１のピークホールド値
によっても検出することができる。モータ１２では、Ｕ
相−Ｖ相間，Ｖ相−Ｗ相間，または、Ｗ相−Ｕ相間のい
ずれかに電流が流れるので、相切換毎にモータに流れる
電流をピークホールドすれば、ピーク値は常に同じレベ
ルになるはずである。ここで、例えば、Ｕ相が断線する
と、Ｕ相−Ｖ相間またはＷ相−Ｕ相間では電流が流れ
ず、Ｖ相−Ｗ相間に流れるときだけ、電流のピーク値が
高くなる。また、Ｕ相が短絡すると、Ｕ相−Ｖ相間また
はＷ相−Ｕ相間では電流が倍増し、Ｖ相−Ｗ相間に流れ
るときだけ、電流のピーク値が低くなる。したがって、
相切換毎のピーク値が３回連続して同じレベルでなけれ
ば、いずれかの相が異常であると判断できる。また、モ
ータ回転速度とＰＷＭ１からモータ電流を推測すること
ができる。電流のピークホールド値がこの推測値に対し
てずれた場合にもモータの異常と判断することができ
る。

【００４６】定電圧Ｖｃｃ１、マイクロプロセッサ１等
のシステムが正常のときには、モータドライバ５はマイ
クロプロセッサ１からの相切換信号群Ｌ１およびパルス
幅変調信号ＰＷＭ１に応じてモータ１２を回転させる。

【００４７】図９に、マイクロプロセッサ１の機能構成
を示す。マイクロプロセッサ１の制御はブロック図で表
すと、目標舵角演算６０、モータサーボ制御６１、相切
換制御６２、磁極センサ異常判定６３、オープン制御６
４、短絡，断線異常判定６５，スイッチＳＷ１からな
る。

【００４８】次に、マイクロプロセッサ１の制御機能に
ついて説明する。目標舵角演算６０は、ヨーレート値
γ，車速Ｖおよびステアリング角θｓから目標舵角値を
求める。図示していないが、車速Ｖは２つの車速センサ
２２、２３の出力値Ｖ１，Ｖ２から求める。このとき、
２つの車速値の平均を車速Ｖとしてもよいし、２つの車
速値の内最大値を車速Ｖとしてもよい。車速を２系統で
検出することにより、車速センサの異常を検出すること
ができる。また、図示していないが、前輪舵角θｓは２
つの前輪舵角センサ１７，２０の出力値θｆ１，θｆ２
から求める。通常は第１前輪舵角センサ１７にポテンシ
ョメータを用いるが、ポテンショメータは精度が粗い。
また、第２前輪舵角センサ２０にロータリエンコーダを
用いると、舵角量を精度よく検出できるが、初期舵角量
を検出することができない。そこで、第１前輪舵角セン
サ１７で第２舵角センサ２０の出力の絶対値を求め、絶
対値を求めた後は第２前輪舵角センサ２０の出力をステ
アリング角θｓとする。

【００４９】モータサーボ制御６１では、目標舵角値を
微分し、微分値得て、該微分値の絶対値から微分ゲイン
を求める。微分値の絶対値が４ｄｅｇ／ｓｅｃ以下の場
合には微分ゲインは０に、微分値の絶対値が１２ｄｅｇ
／ｓｅｃ以上の場合には微分ゲインは４に設定し、微分
値の絶対値が４〜１２ｄｅｇ／ｓｅｃの場合には微分ゲ
インは０〜４の値に設定する。モータ１２の回転角度θ
ｍは磁極センサ１８の出力から得る。図示していない
が、モータ回転角度θｍは磁極センサ１８の出力値Ｈ
Ａ，ＨＢ，ＨＣと後輪舵角センサ２１の出力値θｒから
求める。通常は後輪舵角センサ２１にポテンショメータ
を用いるが、ポテンショメータは精度が粗い。また、磁
極センサ１８は舵角量を精度よく検出できるが、初期舵
角量を検出することができない。そこで、後輪舵角セン
サ２１で磁極センサ１８の絶対値を求め、絶対値を求め
た後は磁極センサ１８の出力変化からモータ回転角度θ
ｍを求めている。回転角度θｍはバッファ１００を介し
て実舵角値として、目標舵角値から実舵角値を減算し、
舵角偏差を求める。舵角偏差の絶対値が所定値Ｅ２ＰＭ
ＡＸ以下の場合には舵角偏差微分値は０に変更して、制
御を停止させる。

【００５０】舵角偏差を所定の比例ゲインだけ積算し、
比例項を得る。また、舵角偏差を微分し、舵角偏差微分
値を得る。舵角偏差微分値と前述の微分ゲインとの積す
なわち微分項を得る。比例項と微分項を加算して舵角値
を得て、舵角値に偏差舵角リミッタにより舵角制限か
け、制御量（舵角値）を１．５ｄｅｇ以下、−１．５ｄ
ｅｇ以上の範囲内とする。制御量はパルス幅変調変換に
てパルス幅変調信号ＰＷＭ１に変換して、モータドライ
バ５に送る。モータドライバ５はパルス幅変調信号ＰＷ
Ｍ１に応じてモータ１２を回転させる。このように、モ
ータ１２はサーボ制御される。

【００５１】マイクロプロセッサ１の磁極信号ＨＡ，Ｈ
Ｂ，ＨＣの入力端子には、マイクロプロセッサ１の割込
み端子と通常入力端子を使用している。磁極信号ＨＡ，
ＨＢのイクスクルーシブＯＲ結果と磁極信号ＨＣとのイ
クスクルーシブＯＲの結果がクイクロプロセッサ１の割
込端子に印加される。磁極信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣのうち
いずれか１つに変化があると割込端子の信号レベルが変
化し、マイクロプロセッサ１は、図１０に示すような、
磁極信号エッジ割り込みルーチンを実行する。この磁極
信号エッジ割り込みルーチンは磁極信号を認識するとと
もに、図９の磁極センサ異常判定６３の機能を果たして
いる。ここでは、割り込みがある度に、磁極信号の状態
を読み、今回値として記憶すると共に、今まで記憶して
いた今回値を前回値として更新する処理を行う。

【００５２】図１０において、ステップ２００では、今
まで記憶していた磁極信号を前回値として更新する。次
に、ステップ２０１にて、磁極信号ＨＡ，ＨＢ，ＨＣの
入力端子の状態を読み、今回値として記憶する。次に、
ステップ２０２にて、表２に示すマップから前回予測値
を読みだす。磁極センサ１８は、磁極信号ＨＡ，ＨＢ，
ＨＣのうちいずれか１つが順に変化するよう構成されて
いる。したがって、前回値と今回値に対して、ＨＡ，Ｈ
Ｂ，ＨＣのうちのいずれか１つの極性が変化したものに
なるはずである。表２のマップの前回予測値には今回値
に対してありうる状態の全て記憶されている。具体的に
は、今回値が（ＨＡ，ＨＢ，ＨＣ）＝（Ｌ，Ｌ，Ｈ）で
あったとき、前回予測値は（Ｈ，Ｌ，Ｈ）または（Ｌ，
Ｈ，Ｈ）となる。図１０のステップ２０３ではこの前回
予測値と実際の前回値とを比較する。磁極センサ１８が
正常に機能しておれば、前回予測値と前回値は一致する
はずである。前回予測値と前回値が一致しておれば、ス
テップ２０４で異常フラグＦａｂｎを０とする。また、
前回予測値と前回値は一致していなければ、ステップ２
０５で異常フラグＦａｂｎを１とする。

【００５３】この後、磁極信号エッジ割り込みルーチン
を終了する。これにより、以後の処理においては、異常
フラグＦａｂｎが１となっていれば、磁極センサ１８に
異常があったことがわかる。

【００５４】

【表２】

【００５５】図１１に、図９に示す相切換制御６２の動
作を示す。ステップ２１０では、後述の短絡異常フラグ
Ｆsab（Ｆsabｕ〜ｗ：表６，図１３）または断線異常フ
ラグＦcab（Ｆcabｕ〜ｗ）の何れかが１となっている場
合、つまり、短絡，異常判定６５において短絡あるいは
断線が検出された時には、相切換制御ルーチン（ステッ
プ２１１〜２１５）を実施せずに、ステップ２１６にお
いて相切換制御信号ＬＡ１１〜ＬＣ２１を全てローレベ
ルにセットする。ステッフ２１０において、異常が検出
されない（Ｆsab＝０なおかつＦcab＝０である）場合に
は、ステップ２１１で、前述の磁極信号のエッジ割り込
みがあったか否かを判定する。割り込みがあった場合、
ステップ２１２〜２１４にて、時計方向の回転をすべき
であれば方向フラグＤＩに値ＣＷをセットし、反時計方
向の回転をすべきであれば方向フラグＤＩに値ＣＣＷを
セットする。回転方向は前述の舵角値ＨＰＩＤが正か負
かで判断する。ＨＰＩＤ＞０であれば方向フラグＤＩ＝
ＣＣＷ，ＨＰＩＤ＜０であれば方向フラグＤＩ＝ＣＷと
する。次に、ステップ２１５にて、下記の表３のマップ
に基づき相切換信号パターンをセットする。

【００５６】相切換信号は６ビット信号であり、各ビッ
トは下記の表４のように定められている。各ビットはハ
イレベル「Ｈ」とローレベル「Ｌ」を取りうる。ステッ
プ２１５では、今まで出力していた相切換パターンと方
向フラグＤＩの状態から次回の相切換パターンを設定す
る。例えば、現状値が（ＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１
１，ＬＡ２１，ＬＢ２１，ＬＣ２１）＝（Ｈ，Ｌ，Ｌ，
Ｌ，Ｈ，Ｌ）であって、ＤＩ＝ＣＷ（時計方向の回転）
であれば、次回値として（Ｈ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｈ）を
セットする。設定された相切換パターンはマイクロプロ
セッサ１においては相切換信号群Ｌ１として演算され
る。ここで、制御サイクルが早い場合には、この相切換
制御のルーチンを前述の磁極信号エッジ割り込みルーチ
ン内で行うとよい。尚、方向フラグの設定の際、舵角値
ＨＰＩＤがゼロの場合には相切換はストップモードと
し、（ＬＡ１１，ＬＢ１１，ＬＣ１１，ＬＡ２１，ＬＢ
２１，ＬＣ２１）＝（Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ）を出力
すればよい。

【００５７】

【表３】

【００５８】

【表４】

【００５９】図１２に、図９におけるオープン制御６４
の動作を示す。ステップ２２０では、前述の異常フラグ
Ｆａｂｎが０となっていれば以下の処理をスキップす
る。つまり、磁極センサ１８の正常時にはオープン制御
ルーチンを実施しない。したがって、磁極センサ１８の
正常時には上述の相切換制御ルーチンが実施され、磁極
センサ１８の異常時には本オープン制御ルーチンが実施
される。このオープン制御ルーチンではオープン制御実
施中フラグＦｏｐｌおよびタイマーＴを使用する。タイ
マーＴに所定時間をセットすると、その後タイマーＴは
次第にデクリメントされ、所定時間後に０となる。オー
プン制御実施中フラグＦｏｐｌは初期状態で０にセット
されている。ステップ２２１では、オープン制御実施中
フラグＦｏｐｌの状態を判断し、オープン制御実施中フ
ラグＦｏｐｌが０であると、次にステップ２２２にて、
タイマーＴを所定時間（例えば１秒）にセットする。そ
して、タイマーＴが０以下になるまでの間、ステップ２
２４にて、相切換パターンにモータブレーキパターンが
セットされる。モータブレーキパターンは、 (LA11,LB11,LC11,LA21,LB21,LC21)＝(L,L,L,H,H,H) に設定される。所定時間を経過すると、ステップ２２５
にて、オープン制御実施中フラグＦｏｐｌが１にセット
される。次に、この状態でタイマーＴは０以下であるの
で、ステップ２２７にて表５に示すマップから次回の相
切換パターンをセットする。次に、ステップ２２８にて
タイマーＴを再びセットする。ステップ２２６ではタイ
マーＴが０以下のときのみステップ２２７を実行させる
ので、ステップ２２７はタイマーＴに設定された所定時
間毎に実行される。ステップ２２７において、次回値は
現状の相切換パターン及び後輪舵角センサ２１の出力す
る後輪舵角値θｒと所定値Ａ１との比較結果に応じて設
定される。Ａ１は零に近い値（例えば０．５度）に設定
してある。例えば、現状の相切換パターンが、 (LA11,LB11,LC11,LA21,LB21,LC21)＝(H,L,L,L,H,L) であり、後輪舵角値θｒが−１度であった場合には、次
回の相切換パターンは（Ｈ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｈ）とな
る。

【００６０】表５のマップは、後輪舵角値が負の場合は
右回転するように、後輪舵角値が正の場合は左回転する
ように、設定してある。いずれの場合にも後輪舵角の絶
対値が零に近づくように作用する。後輪舵角の絶対値が
所定値Ａ１以下となると、相切換パターンは（Ｌ，Ｌ，
Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ）となる。このパターンの場合、モータ
１２は停止する。よって、オープン制御ルーチンでは、
後輪舵角が零になり中立復帰するように相切換パターン
を制御する。

【００６１】

【表５】

【００６２】図１３に、図９の断線，短絡判定６５の動
作を示す。断線，短絡判定６５においては、表６のロジ
ックに従った断線判定および短絡判定を行なう。この断
線，短絡判定６５（図１３）は、モ−タ１２運転中に、
所定のチェック周期で繰返し実行される。すなわち、所
定時限のチェックタイマがタイムオ−バする毎に、図１
３に示すチェックタイマ割り込みを実行しその中で再度
チェックタイマをスタ−トする。そしてこの割り込み処
理を終了した後、チェックタイマがタイムオ−バする
と、また図１３に示すチェックタイマ割り込みを実行す
る。

【００６３】

【表６】

【００６４】チェックタイマ割り込みの先頭では、チェ
ックタイマを再スタ−トする（２３０）。そしてＰＷＭ
１のオンデュ−ティ比ｐｗｍが設定下限値ＰＷＭα以
上、設定上限値ＰＷＭβ以下の範囲内であるかをチェッ
クして（２３１）、該範囲内であると、ロ−パスフィル
タ７ｕ〜７ｗの出力電圧すなわちコイル通電端子Ｕ〜Ｗ
の電圧Ｖｕ〜Ｖｗをデジタル変換して読込む（２３
２）。そして通電モ−ドがＡ〜Ｆ（図６＆表６）のいず
れであるかを相切換信号ＬＡ１１〜ＬＣ２１から判定し
て、通電モ−ドＡ〜Ｆに対応した断線，短絡判定Ａ〜Ｆ
（２３５〜２４０）を行ない、これを終了するとメイン
ル−チン（割り込みに進む直前の処理）に復帰する。

【００６５】ここで、コイル通電端子Ｕ〜Ｗの電圧Ｖｕ
〜Ｖｗの値を説明する。例えば通電モ−ドＡのときに
は、ＰＷＭ１（そのＨ幅が図８のＴＢ２のオン区間：Ｕ
相コイルとＶ相コイルの直列通電期間内のＰＷＭ１の一
周期内のコイル通電区間）のオンデュ−ティ比ｐｗｍに
比例する電圧（時系列平均値）Ｖpwm＝Ｖpn×ｐｗｍ
が、Ｕ相コイルとＶ相コイルとの直列回路に加わり、こ
れらのコイルのそれぞれにはその半分の電圧Ｖpwm／２
が加わる。

【００６６】Ｖpnは、電源電圧より電流検出用抵抗Ｒｓ
（図８）の電圧降下分（微小値）を減算した値であり、
以下においてはＶpnは単に、電源の正側電圧と称す。こ
れは、抵抗Ｒｓの抵抗値が小さくその電圧降下量が小さ
いので、略電源電圧値である。モ−タ１２においては、
３相コイルの一端がスタ−結線により共通接続されてい
るので、通電モ−ドＡにおいては、通電がないＷ相コイ
ルの電圧Ｖｗは、Ｖpwm／２である。ところが、ＰＷＭ
１に同期して電源の負側電圧（機器ア−スＬ）に接続さ
れるＶ相コイルの通電端子Ｖは、ＰＷＭ１のオン（Ｈ）
区間でＬ、オフ（Ｌ）区間でＶpnとなり、通電端子Ｖの
電圧（時系列平均値）Ｖｖ＝Ｖpn×（１−ｐｗｍ）とな
る。ここでＰＷＭ１のオフデュ−ティをｉｐｗｍと表わ
すと、 ｉｐｗｍ＝１−ｐｗｍ であり、％表記では、 ｉｐｗｍ＝１００−ｐｗｍ （％） である。

【００６７】 Ｖpn×（１−ｐｗｍ）＝Ｖpn×ｉｐｗｍ＝Ｖipwm と表現すると、 Ｖｖ＝Ｖipwm である。

【００６８】図１４に、上述の、Ｕ相コイルとＶ相コイ
ルとの直列回路に加わる電圧Ｖpwm(ＰＷＭ１のオンデュ
−ティ比ｐｗｍが表わす電圧），Ｗ相コイルの通電端子
に現われる電圧（各相コイルの共通接続点の電圧）Ｖｗ
＝Ｖpwm／２、および、Ｖ相コイルの通電端子に現われ
る電圧Ｖｖ＝Ｖipwm、を示す。

【００６９】以上は、各相コイルのいずれにもコイル断
線，短絡等のコイル異常が無い場合である。コイル異常
があるときと無いときには、各相コイルの通電端子の電
圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、次のようになる（通電モ−ドＡ
の場合）。

【００７０】 (0)全コイルが正常のとき： Ｖｕ＝Ｖpn， Ｖｖ＝Ｖipwm， Ｖｗ＝Ｖpwm/2 Ｕ相コイル断線のとき： Ｖｕ＝Ｖpn， Ｖｖ＝Ｌ， Ｖｗ＝Ｌ Ｕ相コイル短絡のとき： Ｖｕ＝Ｖpn， Ｖｖ＝Ｖipwm， Ｖｗ＝Ｖpn Ｖ相コイル断線のとき： Ｖｕ＝Ｖpn， Ｖｖ＝Ｌ， Ｖｗ＝Ｖpn Ｖ相コイル短絡のとき： Ｖｕ＝Ｖpn， Ｖｖ＝Ｖipwm， Ｖｗ＝Ｖipwm Ｗ相コイル断線のとき： Ｖｕ＝Ｖpn， Ｖｖ＝Ｖipwm， Ｖｗ＝？ Ｗ相コイル短絡のとき： Ｖｕ＝Ｖpn， Ｖｖ＝Ｖipwm， Ｖｗ＝Ｖpwm/2 上記のＵ相コイル断線は、Ｖｖの値がＬかつＶｗの値
がＬであるかをチェックすることにより検出しうる。た
だし、ＰＷＭ１のオンデュ−ティ比ｐｗｍが１００％近
くでは、Ｖ相コイルが正常でもその通電端子の電圧Ｖｖ
＝Ｖipwmが略Ｌであり、これとの識別が難かしいので、
Ｖｖの値がＬか否の判定は、ＰＷＭ１が、ＶipwmがＬで
はないと明確かつ確実に検出しうるオンデュ−ティ比Ｐ
ＷＭβ以下のときに限定する必要がある。図１４上のＶ
odmは、ＶipwmがＬではないと明確かつ確実に検出しう
る余裕代である。

【００７１】また、正常時はＶｗ＝Ｖpwm/2でありこれ
がＰＷＭ１のオンデュ−ティ比ｐｗｍが０のときＬで、
該比が小さい領域でＬ近くであるので、Ｖｗの値がＬか
否の判定は、ＰＷＭ１が、Ｖpwm/2がＬではないと明確
かつ確実に検出しうるオンデュ−ティ比ＰＷＭα以上の
ときに限定する必要がある。図１４上のＶfdmは、Ｖpwm
/2がＬではないと明確かつ確実に検出しうる余裕代であ
る。

【００７２】上記のＵ相コイル短絡は、Ｖｗ＝Ｖpnと
コイル正常時のＶｗ＝Ｖpwm/2との差がＶsdm以上と大き
いので、Ｖｗ＝Ｖpnであるかをチェックすることにより
検出しうる。この場合には、ＰＷＭ１のオンデュ−ティ
比ｐｗｍに制限は不要である。

【００７３】上記のＶ相コイル断線は、Ｖｖの値がＬ
であるかをチェックすることにより検出しうる。ただ
し、ＰＷＭ１のオンデュ−ティ比ｐｗｍが１００％近く
では、Ｖ相コイルが正常でもＶipwmが略Ｌであり、それ
との識別が難かしいので、ＰＷＭ１のオンデュ−ティ比
ｐｗｍが、ＶipwmがＬではないと明確かつ確実に検出し
うるオンデュ−ティ比ＰＷＭβ以下のときに限定する必
要がある。図１４上のＶodmは、ＶipwmがＬではないと
明確かつ確実に検出しうる余裕代である。

【００７４】上記のＶ相コイル短絡は、Ｖｗ＝Ｖipwm
をチェックすることにより検出しうる可能性はあるが、
Ｖ相コイル短絡時のＶipwmが正常時のＶpwm／２と交わ
るので、ＰＷＭ１のオンデュ−ティ比ｐｗｍを、該交点
から離れた非常に狭い範囲に限定しなければならない。

【００７５】上記およびのＷ相コイルの断線および
短絡のときは、コイル正常時との電圧差が少いあるいは
全く無いので、検出しえない。

【００７６】以上のように、通電モ−ドＡにおいては、
Ｕ相コイルの断線＆短絡を検出することができる。Ｖ相
コイルの断線＆短絡を検出することもできるが、Ｖ相コ
イルの短絡検出は、前述のように、ＰＷＭ１のオンデュ
−ティ比ｐｗｍがある特定の狭い範囲内にあるときに限
らなければならない。

【００７７】そこでこの実施例では、通電モ−ドＡのと
きには、上記のＵ相コイル断線であるか否かを、Ｖｖ
＝Ｌ＆Ｖｗ＝Ｌ、か否かをチェックすることにより検出
し、かつ、上記のＵ相コイル短絡であるか否かを、Ｖ
ｗ＝Ｖpnであるかをチェックすることにより検出する
（図１３の２３５）。すなわち、通電モ−ドＡのときに
は、上記のＶｖ＝Ｌ＆Ｖｗ＝Ｌが成立するか否かをチ
ェックして（Ａａ）、それが成立すると、Ｕ相コイルが
断線しているとして、レジスタＦcabｕに１を書込む
（Ａｂ）。Ｖｖ＝Ｌ＆Ｖｗ＝Ｌが不成立であると、上記
のＶｗ＝Ｖpnが成立するか否かをチェックして（Ａ
ｃ）、成立するとＵ相コイルが短絡しているとして、レ
ジスタＦsabｕに１を書込む（Ａｄ）。Ｖｖ＝Ｌ＆Ｖｗ
＝Ｌが成立せず、しかもＶｗ＝Ｖpnも成立しないと、コ
イル異常情報を格納するレジスタＦcabｕ（コイル断線
情報格納用）およびＦsabｕ（コイル短絡情報格納用）
をクリアする（Ａｅ）。

【００７８】上記のＵ相コイル断線の判定において
は、判定の確実性を保障するためには上述のように、Ｐ
ＷＭ１のオンデュ−ティ比ｐｗｍはＰＷＭα以上ＰＷＭ
β以下である必要がある。そこでステップ２３１にて、
ＰＷＭ１のオンデュ−ティ比ｐｗｍがＰＷＭα以上ＰＷ
Ｍβ以下であるかをチェックし、これが成立しないとき
にはコイル断線，短絡判定Ａ〜Ｆ（２３５〜２４０）は
実行せず、そこで割り込み処理を終了する。

【００７９】他の通電モ−ドＢ〜Ｆであるときには、断
線，短絡判定Ｂ〜Ｆ（２３６〜２４０）を実行する。こ
れらの断線，短絡判定Ｂ〜Ｆ（２３６〜２４０）の内容
も、上述の断線，短絡判定Ａ（２３５）の内容（Ａａ〜
Ａｄ）と同様である。ただし、通電コイルと通電方向
（すなわち通電モ−ド）が異なるので、参照電圧（Ｖ
ｖ，Ｖｗ）およびコイル異常情報格納用のレジスタ（Ｆ
cadｕ，Ｆsabｕ）は、断線，短絡判定Ａ（２３５）のも
のとは別のものに読み替える必要がある。例えば、断
線，短絡判定Ｂ（２３６）は、断線，短絡判定Ａ（２３
５）のブロック内の、「ｕ」を「ｗ」に、「ｗ」を
「ｕ」に読み替えたものとなる。表６に示すように、Ｕ
相コイルの断線，短絡判定は通電モ−ドＡとＦで、Ｖ相
コイルの断線，短絡判定は通電モ−ドＤとＥで、また、
Ｗ相コイルの断線，短絡判定は通電モ−ドＢとＣで行な
われる（ただし、ＰＷＭ１のオンデュ−ティ比ｐｗｍが
ＰＷＭα以上ＰＷＭβ以下である場合）。また、簡易的
に見るには、通電中か否かの判定をし、通電中であれば
どこかの相にパルス出力があるか否かを見る手段もあ
る。

【００８０】モ−タ１２の運転中は、通電モ−ドＡ，
Ｂ，Ｃ，・・・Ｆ，Ａ，・・・の順又はその逆の順に相
切換えが連続して行なわれ、この切換え速度（周期）は
モ−タ１２の回転速度に比例（反比例）する。通電モ−
ドの切換わり速度がモ−タ速度に比例するので、モ−タ
速度に反比例する周期で図１３に示すコイル断線，短絡
判定を行なうようにしてもよい。例えば、図１１の「相
切換制御」のステップ２１１と２１３の間に図１３に示
すコイル断線，短絡判定の処理を移すことにより、通電
モ−ドが切換わる直前に、コイル断線，短絡判定が行な
われる。この場合、図１１のステップ２３０は削除す
る。この実施態様では、ＰＷＭ１のオンデュ−ティ比ｐ
ｗｍがＰＷＭα以上ＰＷＭβ以下である限り、各通電モ
−ドにつき１回の断線，短絡判定が行なわれる。

【００８１】いずれにしても上述のように、コイル断
線，短絡判定の処理をモ−タ運転中に連続的に繰返すこ
とにより、モ−タ１２運転中のコイル異常の連続監視が
実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を組込んだ後輪操舵システ
ムの構成を示すブロック図である。

【図２】 図１に示す後輪操舵機構主要部の縦断面図で
ある。

【図３】 図２の３Ａ−３Ａ線拡大断面図である。

【図４】 図３に示すモータ１２の電気コイル４４の分
布を示す、図２の６Ａ−６Ａ線の、矢印方向とは逆方向
に見た横断面図である。

【図５】 図２の５Ａ−５Ａ線拡大断面図である。

【図６】 図１に示すブラシレスモータ１２の磁石４２
の回転角と電気コイル通電信号の関係を示すタイムチャ
−トである。

【図７】 図１に示す電子制御装置９の構成を示すブロ
ック図である。

【図８】 図７に示すドライバ５の構成を示すブロック
図である。

【図９】 図７に示すマイクロプロセッサ１機能構成を
示すブロック図である。

【図１０】 図９に示す磁極センサ異常判定６３の内容
を示すフロートチャートである。

【図１１】 図９に示す相切換制御６２の内容を示すフ
ロートチャートである。

【図１２】 図９に示すオープン制御６４の内容を示す
フロートチャートである。

【図１３】 図９に示す断線，短絡異常判定６５の処理
内容を示すフロートチャートである。

【図１４】 図７に示す電気モ−タ１２の通電端子Ｕ，
Ｖ，Ｗに現われる電圧Ｖpn，Ｖipwm，Ｖpwm/2を示すグ
ラフである。

【符号の説明】 １：マイクロプロセッサ ５：モータドラ
イバ ９：電子制御装置 １０：前輪操舵装
置 １１：後輪操舵機構 １２：モータ １３，１４：前輪 １５，１６：後輪 １７，２０：第１，第２前輪舵角センサ １８：磁極センサ １９：ステアリン
グホイール ２１：後輪舵角センサ ２２，２３：第
１，第２車速センサ ２４：ヨーレートセンサ ２５：操作軸 ２６：雄ねじ部材 ２７：回転軸 ２８：ブーツ ４２：磁石 ４３：コア ４３ａ：突起 ４４：モータ巻線 ４４a,４４b,４４c,４４d,４４e,４４ｆ：巻線 ４７：ホルダ ４９：基板 ５０：ホールＩＣ ５３：ボールジョ
イント ５５：定電圧レギュレータ ５７：インターフ
ェース ５９：バッテリー ８６：電流検出回
路 ８８：異常電流制限回路 ８９：パルス幅変
調信号合成回路 １０１：ピークホールド回路 G11,G21：ゲート
駆動回路 HA,HB,HC：磁極信号 IGA：電源端子 IGSW：イグニッションスイッチ Ｌ１：相切換信号
群 LA11,LB11,LC11,LA21,LB21,LC21:相切換信号 MI1：ピーク信号 MOC1,MS1：出力信
号 PWM1：パルス幅変調信号 Rs：抵抗 SW1：スイッチ TC：チョークコイ
ル TA11,TB11,TC11,TA21,TB21,TC21：トランジスタ U,V,W：通電端子

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ｍ＞ｎ≧２なるｎ相の電気コイルに直列に
   ＰＷＭパルス通電し時系列で通電コイルを切換えるモ−
   タドライバが回転駆動する、相互に接続されたｍ≧３な
   るｍ相の電気コイルを有する電気モ−タの、各相コイル
   の通電端子のパルス出力を検出する通流検出手段；およ
   び、 前記電気モ−タを回転駆動する通電中に、どこかの相に
   パルス出力があるか否かの前記通電検出手段の検出に基
   づいて、通電中コイルの断線又は短絡を判定するコイル
   異常監視手段；を備える多相電気モータのコイル異常検
   出装置。
2. 【請求項２】前記コイル異常監視手段は、通電中のｎ相
   の電気コイルと通電方向の組合せすなわち通電モ−ドに
   対応して、該通電モ−ドに予め定められた通電端子の、
   前記通流検出手段が検出したパルス出力有無に基づい
   て、通電中コイルの断線又は短絡を判定する、請求項１
   記載のコイル異常検出装置。
3. 【請求項３】コイル異常監視手段は、現通電モ−ドでパ
   ルス出力を発生する通電中の相コイルの通電端子のパル
   ス出力を前記通流検出手段が検出しないとき、コイル断
   線を表わす情報を発生する、請求項２記載の多相電気モ
   ータのコイル異常検出装置。
4. 【請求項４】コイル異常監視手段は、現通電モ−ドでパ
   ルス出力を発生する非通電中の相コイルの通電端子のパ
   ルス出力を前記通流検出手段が検出しないとき、コイル
   短絡を表わす情報を発生する、請求項２又は請求項３記
   載の、多相電気モータのコイル異常検出装置。
5. 【請求項５】ｍ＞ｎ≧２なるｎ相の電気コイルに直列に
   通電し時系列で通電コイルを切換えるモ−タドライバが
   回転駆動する、相互に接続されたｍ≧３なるｍ相の電気
   コイルを有する電気モ−タの、各相コイルの通電端子の
   電圧を検出する電圧検出手段；および、 通電中のｎ相の電気コイルと通電方向の組合せすなわち
   通電モ−ドに対応して、該通電モ−ドに予め定められた
   通電端子の、前記電圧検出手段が検出した電圧に基づい
   て、通電中コイルの断線又は短絡を判定するコイル異常
   監視手段；を備える多相電気モータのコイル異常検出装
   置。
6. 【請求項６】コイル異常監視手段は、現通電モ−ドで第
   １所定電圧を発生する通電中の相コイルの通電端子で第
   １所定電圧を前記電圧検出手段が検出しないとき、コイ
   ル断線を表わす情報を発生する、請求項５記載の多相電
   気モータのコイル異常検出装置。
7. 【請求項７】コイル異常監視手段は、現通電モ−ドで第
   ２所定電圧を発生する非通電中の相コイルの通電端子で
   第２所定電圧を前記電圧検出手段が検出しないとき、コ
   イル短絡を表わす情報を発生する、請求項５又は請求項
   ６記載の、多相電気モータのコイル異常検出装置。