WO2015129271A1 - モータ制御装置、これを使用した電動パワーステアリング装置および車両 - Google Patents

モータ制御装置、これを使用した電動パワーステアリング装置および車両 Download PDF

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motor
drive circuit
backup
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motor drive
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堅吏 森
剛 仙波
茂雄 篠原
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日本精工株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/0484—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures for reaction to failures, e.g. limp home
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D5/0487—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures detecting motor faults
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/028—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the motor continuing operation despite the fault condition, e.g. eliminating, compensating for or remedying the fault
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/032—Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions

Definitions

  • the above-described conventional example requires a configuration for outputting two motor winding terminals from the motor, which complicates the internal connection of the motor, increases the number of components necessary for the connection processing, and increases the size of the motor.
  • the ECU constituting the drive device has unsolved problems that the motor interface unit is complicated, the number of components is increased, and the size is increased. Therefore, the present invention has been made paying attention to the above-mentioned unsolved problems of the conventional example, and even when a short circuit failure occurs in the motor drive circuit using a normal motor with a simple configuration, the electromagnetic brake can be used. It is an object of the present invention to provide a motor control device capable of continuing drive control of an electric motor without occurrence, an electric power steering device using the same, and a vehicle.
  • the motor control apparatus is applied to a motor control apparatus including an electric motor that generates a steering assist force in a steering mechanism.
  • a motor control apparatus including an electric motor that generates a steering assist force in a steering mechanism.
  • the vehicle according to the present invention includes the motor control device described above.
  • the steering torque sensor 13 converts the steering torque into a torsion angle displacement of a torsion bar (not shown) interposed between the input shaft 12a and the output shaft 12b, and converts the torsion angle displacement into a resistance change or a magnetic change. It is configured to detect.
  • the gate drive circuit 41A stops the supply of the gate signal to the field effect transistors Qk and Qk + 1 constituting the switching arm SWAj that has become abnormal. .
  • a gate signal for turning off is supplied to the field effect transistor QAj of the main motor current cutoff unit 33A corresponding to the abnormal switching arm SWAj.
  • the gate drive circuit 41B of the backup motor drive circuit 32B performs pulse width modulation based on the voltage command value V2 * and the triangular wave carrier signal Sc.
  • Each of the main inverter circuit 42A and the backup inverter circuit 42B receives the battery current of the battery 27 via the noise filter 43, the power shut-off units 44A and 44B, and the current detection circuits 39A1 and 39B1, and smoothes the input side.
  • the electrolytic capacitors CA and CB are connected.
  • the main inverter circuit 42A and the backup inverter circuit 42B have field effect transistors (FETs) Q1 to Q6 as six switching elements, and three switching arms SWAa, SWAb in which two field effect transistors are connected in series. SWAc and SWBa, SWBb, and SWBc are connected in parallel.
  • the gate signals output from the gate drive circuits 41A and 41B are input to the gates of the field effect transistors Q1 to Q6.
  • the A-phase motor drive current Ia, the B-phase motor drive current Ib, and the C-phase motor drive current Ic are changed from the connection points between the field effect transistors of the switching arms SWAa, SWAb, SWAc and SWBa, SWBb, SWBc to the main motor.
  • the three-phase motor windings La, Lb, and Lc of the three-phase electric motor 22 are energized via the current interrupters 33A and 33B.
  • the switching arms SWAa, SWAb, SWAc and SWBa, SWBb, SWBc of the main inverter circuits 42A and 42B have one shunt resistor with the sources of the field effect transistors Q2, Q4, and Q6 serving as the lower arms connected to each other.
  • the current detection circuits 39A2 and 39B2 are grounded. Thereby, motor currents I1a to I1c and I2a to I2c are detected by these current detection circuits 39A and 39B.
  • Each of the current detection circuits 39A1, 39A2 and 39B1, 39B2 is configured as shown in FIGS. 7 (a) and (b). That is, current detection circuits 39A1 and 39B1 are inserted between the power supply sides of switching arms SWAa to SWAc and SWBa to SWBc and power supply cutoff units 44A and 44B, as shown in FIGS. 4 and 7A.
  • Current detection shunt resistors 51A and 51B As shown in FIG. 7A, each of the current detection circuits 39A1 and 39B1 has an operational amplifier 39a to which the voltage across the shunt resistors 51A and 51B is input via the resistors R2 and R3, and an output signal of the operational amplifier 39a.
  • the sample hold circuit 39s is mainly composed of a noise filter to be supplied.
  • the current detection circuits 39A2 and 39B2 are for current detection inserted between the ground sides of the switching arms SWAa to SWAc and SWBa to SWBc. It has shunt resistors 52A and 52B.
  • each of these current detection circuits 39A2 and 39B2 includes an operational amplifier 39a to which the voltage across the shunt resistors 52A and 52B is input via the resistors R2 and R3, and an output signal of the operational amplifier 39a.
  • the lower current detection values IA2d and IB2d of each phase output from the sample hold circuit 39s and the peak values IA3d and IB3d output from the peak hold circuit 39p are supplied to the A / D converter 31c of the control arithmetic unit 31.
  • the Control arithmetic unit 31 supplies lower voltage detection values IA2d and IB2d, peak values IA3d and IB3d, voltage command value V1 * for setting the duty ratio of the pulse width modulation signals of gate drive circuits 41A and 41B, and Based on V2 * , current detection values Iad, Ibd, and Icd of each phase are calculated.
  • the main motor current cut-off section 33A has three current cut-off field effect transistors QAa, QAb, and QAc.
  • the source of the field effect transistor QAa is connected to the connection point of the field effect transistors Q1 and Q2 of the switching arm SWAa of the main inverter circuit 42A via the motor voltage detection circuit 40A, and the drain is the A phase motor winding of the three phase motor winding L1. It is connected to the line La.
  • the source of the field effect transistor QAb is connected to the connection point of the field effect transistors Q3 and Q4 of the switching arm SWAb of the main inverter circuit 42A via the motor voltage detection circuit 40A, and the drain is connected to the three-phase motor winding Lb. ing.
  • the source of the field effect transistor QAc is connected to the connection point of the field effect transistors Q5 and Q6 of the switching arm SWAc of the main inverter circuit 42A via the motor voltage detection circuit 40A, and the drain is connected to the three-phase motor winding Lc. ing.
  • the backup motor current cutoff unit 33B includes three current cutoff field effect transistors QBa, QBb, and QBc.
  • the source of the field effect transistor QBa is connected to the connection point of the field effect transistors Q1 and Q2 of the switching arm SWBa of the backup inverter circuit 42B via the motor voltage detection circuit 40B, and the drain is connected to the three-phase motor winding La.
  • the source of the field effect transistor QBb is connected to the connection point of the field effect transistors Q3 and Q4 of the switching arm SWBb of the backup inverter circuit 42B via the motor voltage detection circuit 40B, and the drain is connected to the three-phase motor winding Lb. ing.
  • the source of the field effect transistor QBc is connected to the connection point of the field effect transistors Q5 and Q6 of the switching arm SWBc of the backup inverter circuit 42B via the motor voltage detection circuit 40B, and the drain is connected to the three-phase motor winding Lc. ing.
  • the steering assist current command value calculator 34 calculates a steering assist current command value I * that is a current command value with reference to the steering assist current command value calculation map shown in FIG. 6 based on the steering torque Ts and the vehicle speed Vs. .
  • This steering assist current command value calculation map is a characteristic diagram represented by a parabolic curve in which the horizontal axis represents the steering torque Ts and the vertical axis represents the steering assist current command value I *, as shown in FIG. It is configured.
  • the main motor drive circuit 32A and the backup motor drive circuit 32B are normal, steering assist is made with reference to the normal current command value calculation curve Lno shown in FIG. 6 which is preset based on the steering torque Ts and the vehicle speed Vs.
  • the current command value I * is calculated.
  • the dq-axis current command value calculation unit 37 includes a d-axis target current calculation unit 37a, an induced voltage model calculation unit 37b, a q-axis target current calculation unit 37c, and a 2-phase / 3-phase conversion unit 37d.
  • the d-axis target current calculation unit 37a calculates the d-axis target current Id * based on the post-compensation steering assist current command value I * ′ and the motor angular velocity ⁇ e.
  • the q-axis target current Iq * is calculated based on the target current Id * , the post-compensation steering assist current command value I * ′, and the motor angular velocity ⁇ e.
  • the two-phase / three-phase conversion unit 37d converts the d-axis target current Id * output from the d-axis target current calculation unit 37a and the q-axis target current Iq * output from the q-axis target current calculation unit 37c into a three-phase current.
  • the command values are converted to Ia * , Ib * and Ic * .
  • the control arithmetic unit 31 also determines the voltage command value V1 * for the main motor drive circuits 32A and 32B based on the calculated A-phase current command value Ia * , B-phase current command value Ib *, and C-phase current command value Ic *.
  • a voltage command value calculation unit 38 for calculating V2 * is provided.
  • the voltage command value calculation unit 38 detects the lower current detection value IA2d detected by the current detection circuits 39A2 and 39B2 from the A phase current command value Ia * , the B phase current command value Ib *, and the C phase current command value Ic *. Current detection values Iad, Ibd, and Icd calculated based on IB2d are subtracted.
  • the voltage command value calculation unit 38 performs, for example, a PI control calculation or a PID control calculation on the calculated current deviations ⁇ Ia, ⁇ Ib, and ⁇ Ic. Thereby, three-phase voltage command values V1 * and V2 * for the main motor drive circuit 32A and the backup motor drive circuit 32B are calculated. Then, the calculated three-phase voltage command values V1 * and V2 * are output to the main motor drive circuit 32A and the backup motor drive circuit 32B. Here, the three-phase voltage command values V1 * and V2 * are output as the same value.
  • control arithmetic unit 31 is provided between the main motor drive circuit 32A and the backup motor drive circuit 32B and the main motor current cutoff unit 33A and the backup motor current cutoff unit 33B.
  • the motor phase voltages V1ma, V1mb, V1mc and V2ma, V2mb, V2mc detected by the motor voltage detection circuits 40A and 40B are input.
  • the control arithmetic unit 31 includes an upper current detection value IA1d output from current detection circuits 39A1 and 39B1 for detecting a direct current supplied to the main inverter circuit 42A and the backup inverter circuit 42B, and IB1d is input.
  • control arithmetic unit 31 has lower current detection values IA2d and IB2d output from current detection circuits 39A2 and 39B2 that detect a DC current flowing from the main inverter circuit 42A and the backup inverter circuit 42B to the ground as a motor current. Have been entered.
  • the abnormality detection unit 31a outputs an abnormality detection signal SAb to the gate drive circuit 41B of the backup motor drive circuit 32B.
  • the gate drive circuit 41B the field effect transistors Qk and Qk + 1 of the switching arm SWAj that becomes abnormal with respect to the switching arm SWBj in phase with the switching arm SWAj of the main motor drive circuit 32A that interrupts the current of the backup motor drive circuit 32B.
  • the same gate signal as the gate signal supplied to the gates is supplied.
  • a gate signal for turning on the field effect transistor QBj corresponding to the switching arm SWBj of the backup motor current cutoff unit 33B is supplied.
  • the output of the operational amplifier 39a obtained by amplifying the voltage across the shunt resistors 51A and 51B, as shown in FIG.
  • the pulse width modulation signal is supplied to a peak hold circuit 39p that holds the pulse width modulation signal for about one period or more.
  • the peak (maximum) values IA3d and IB3d of the respective phases of the lower current detection values IA2d and IB2d can be detected quickly and accurately.
  • gate signals for the field effect transistors Q1 to Q6 of the backup inverter circuit 42B are formed based on the voltage command value V2 * , and the formed gate signals are supplied to the gates of the field effect transistors Q1 to Q6.
  • a gate signal that is turned on is supplied to the field effect transistor QD of the power cutoff unit 44B.
  • the backup motor drive is performed at the same timing as the gate drive circuit 41A of the main motor drive circuit 32A supplies the gate signal for turning off the field effect transistors QAa to QAc of the main motor current cut-off section 33A.
  • a gate signal for turning on the field effect transistors QBa to QBc of the backup motor current cutoff unit 33B is supplied from the gate drive circuit 41B of the circuit 32B.
  • the drive of the three-phase electric motor 22 is instantaneously switched from the main motor drive circuit 32A to the backup motor drive circuit 32B, and in this state, the abnormality detection unit 31a causes a short circuit abnormality in each of the switching arms SWBa to SWBc of the backup inverter circuit 42B.
  • the open abnormality is detected by the same method as the abnormality detection of the main inverter circuit 42A.
  • the abnormality detection unit 31a detects a short-circuit failure or an open abnormality of the backup inverter circuit 42B, alarm information that prompts the alarm circuit 50 to repair the backup inverter circuit 42B is output.
  • the abnormality detection unit 31a When the abnormality detection of the backup inverter circuit 42B is completed, the abnormality detection unit 31a outputs an abnormality detection end signal Sae to the main motor drive circuit 32A and the gate drive circuits 41A and 41B of the backup motor drive circuit 32B.
  • the gate drive circuit 41B supplies the gate signal for turning off to the field effect transistors QBa to QBc of the backup motor current cutoff unit 33B, and at the same time, the gate drive circuit 41A supplies the main motor current.
  • a gate signal for turning on is supplied to each of the field effect transistors QAa to QAc of the blocking unit 33A. Thereby, the drive of the three-phase electric motor 22 is returned from the backup motor drive circuit 32B to the main motor drive circuit 32A.
  • the gate drive circuit 41B of the backup motor drive circuit 32B when the abnormality detection end signal Sae is input, the field effect transistors QBa to QBc of the backup motor current cutoff unit 33B are turned off and the backup inverter The gate signal supply to each of the field effect transistors Q1 to Q6 of the circuit 42B is stopped, and the gate signal for turning off the power supply cut-off unit 44B is supplied to stop the drive of the backup motor drive circuit 32B.
  • Current deviations ⁇ Ia, ⁇ Ib and ⁇ Ic are calculated, and the calculated current deviations ⁇ Ia, ⁇ Ib and ⁇ Ic are subjected to PI control processing or PID control processing to calculate target voltage command values Va * , Vb * and Vc * .
  • the calculated target voltage command values Va * , Vb *, and Vc * are output as voltage command values V1 * to the gate drive circuit 41A of the main motor drive circuit 32A.
  • the control arithmetic unit 31 outputs the abnormality detection signals SAa and SAb having the logical value “0” to the gate drive circuits 41A and 41B.
  • the gate drive circuit 41A outputs three high-level gate signals to the main motor current cutoff unit 33A. Therefore, the field effect transistors QAa to QAc of the main motor current cutoff unit 33A are turned on, and the main inverter circuit 42A and the three-phase motor windings L1 and L2 of the three-phase electric motor 22 are brought into conduction. The energization control for the three-phase electric motor 22 is possible.
  • a high-level gate signal is output from the gate drive circuit 41A to the power cutoff unit 44A. Therefore, the field effect transistor QC of the power cutoff unit 44A is turned on, and the DC power from the battery 27 is supplied to the main inverter circuit 42A via the noise filter 43. Further, the gate drive circuit 41A forms a gate signal by performing a pulse width modulation process based on the voltage command value V1 * inputted from the control arithmetic unit 31, and the formed gate signal is used for each field effect of the main inverter circuit 42A. This is supplied to the gates of the transistors Q1 to Q6.
  • the steering torque Ts is “0”, so the steering assist current command value I * is also “0” and is output from the main inverter circuit 42A.
  • the A-phase to C-phase motor drive currents Ia to Ic are all “0”, and the three-phase electric motor 22 maintains the stopped state.
  • the steering torque Ts increases, so that a large steering assist current command value I is obtained with reference to FIG. * Is calculated, and a large voltage command value V1 * corresponding to this is supplied to the gate drive circuit 41A of the main motor drive circuit 32A. Therefore, a gate signal having a duty ratio corresponding to the large voltage command value V1 * is output from the gate drive circuit 41A to the main inverter circuit 42A.
  • IAb and C-phase motor drive current IAc are output. These are supplied to the three-phase motor windings La to Lc of the three-phase electric motor 22 through the field effect transistors QAa to QAc corresponding to the respective phases of the main motor current cutoff unit 33A.
  • A is added to the sign of the current.
  • B is added to the sign for the motor drive current output from the backup inverter circuit 42B.
  • the three-phase electric motor 22 is rotationally driven to generate a large steering assist force corresponding to the target steering assist current command value I * corresponding to the steering torque Ts, and this steering assist force is transmitted via the reduction gear 21. Is transmitted to the output shaft 12b. For this reason, the steering wheel 11 can be steered with a light steering force. Thereafter, when the vehicle speed Vs increases, the steering assist current command value I * calculated accordingly decreases compared to when the vehicle is stationary, and the three-phase electric motor 22 moderately decreases according to the steering torque Ts and the vehicle speed Vs. Generated steering assist force.
  • the abnormality detection process is always performed by the abnormality detection unit 31a for the main inverter circuit 42A.
  • the gate signal is not supplied to the backup inverter circuit 42B, and the field effect transistors QBa to QBc of the backup motor current cut-off unit 33B and the field effect transistor QD of the power cut-off unit 44B are controlled to be turned off.
  • An abnormality diagnosis cannot be performed because the drive is stopped. For this reason, there is no guarantee that the steering assist control can be continued when an abnormality occurs in the main inverter circuit 42A and the main inverter circuit 42A is switched to the backup inverter circuit 42B.
  • a gate signal for turning on is supplied to each of the field effect transistors QBa to QBc of the backup motor current cutoff unit 33B, and a cutoff signal Sch is output to the gate drive circuit 41A of the main motor drive circuit 32A. For this reason, when the field effect transistors QBa to QBc of the backup motor current cutoff unit 33B are controlled to be turned on, the field effect transistors QAa to QAc of the main motor current cutoff unit 33A are controlled to be turned off almost simultaneously. .
  • the field effect transistors Q1 to Q6 of the backup inverter circuit 42B of the backup motor drive circuit 32B are driven by the gate signal that is a pulse width modulation signal.
  • an abnormality diagnosis state is reached in which the rotational drive of the three-phase electric motor 22 is continued by the respective phase motor drive currents IBa to IBc output from the backup inverter circuit 42B.
  • the field effect transistors Q1 to Q6 of the backup inverter circuit 42B are turned on / off.
  • the abnormality detection unit 31a can detect the short circuit abnormality and the open abnormality of each of the switching arms SWBa to SWBc.
  • the abnormality detection end signal Sae is input to the gate drive circuits 41A and 41B.
  • the field effect transistors QBa to QBc of the backup motor current cutoff unit 33B are controlled to be turned off, the field effect transistors QAa to QAc of the main motor current cutoff unit 33A are returned to the on state at substantially the same time. For this reason, the three-phase electric motor 22 returns from the drive state by the backup motor drive circuit 32B to the normal drive state by the main motor drive circuit 32A.
  • abnormality information indicating that there is an abnormality in the backup system is output from the abnormality detection unit 31a to the alarm circuit 50, and the abnormality type and the location where the abnormality has occurred are stored in, for example, a nonvolatile memory connected to the control arithmetic unit 31.
  • the abnormality type and the location where the abnormality has occurred can be immediately recognized from the abnormality information stored in the nonvolatile memory.
  • the abnormality detection signal SAa indicating the switching arm SWAj in which an abnormality has occurred is supplied to the gate drive circuit 41A of the main motor drive circuit 32A.
  • this gate drive circuit 41A as shown in FIG. 10, for example, if an abnormality occurs in the switching arm SWAa, supply of the gate signal to the field effect transistors Q1, Q2 of the switching arm SWAa is stopped. At the same time, a gate signal for turning off the field effect transistor QAa is supplied to the corresponding field effect transistor QAa of the main motor current cutoff unit 33A.
  • the A-phase drive signal is supplied to the three-phase electric motor 22 from the switching arm SWBa of the backup inverter circuit 42B of the backup motor drive circuit 32B.
  • the B-phase drive signal and the C-phase drive signal are supplied from the switching arms SWAb and SWAc of the main inverter circuit 42A of the main motor drive circuit 32A as in the normal state. For this reason, it is possible to drive and control the three-phase electric motor 22 in exactly the same way as when the main inverter circuit 42A is normal. It is assumed that an abnormality has occurred in any one of the other switching arms SWAb and SWAc of the main inverter circuit 42A, or any two or three of the switching arms SWAa to SWAc. Also in this case, it is possible to drive the switching arm corresponding to the switching arm in which an abnormality has occurred by the backup motor drive circuit 32B to supply each phase drive signal to the three-phase electric motor 22.
  • the main motor is between the switching arm SWAj where the abnormality has occurred and the J-phase coil of the three-phase electric motor 22. It is interrupted by the field effect transistor QAj of the current interrupting part 33A.
  • the brake torque does not act, and the driving of the three-phase electric motor 22 can be continued satisfactorily.
  • each phase drive signal of the three-phase electric motor 22 is switched from the main motor drive circuit 32A to the backup motor drive circuit 32B.
  • the present invention is not limited to the above-described configuration, and when performing abnormality detection processing of the backup inverter circuit 42B of the backup motor drive circuit 32B, the above-described FIG.
  • the in-phase components of the main inverter circuit 42A and the backup inverter circuit 42B may be switched one by one in order from the A-phase switching arms SWAa and SWBa, for example, and the abnormality detection processing of each switching arm SWBa to SWBc may be performed.
  • the influence of delay and phase shift at the time of current switching may be reduced. it can.
  • each phase switching arm SWAa to SWAc and SWBa to SWBc of the main motor driving circuits 32A and 32B is individually inserted with a shunt resistor to detect the motor current of each phase, One of the shunt resistors may be omitted and the motor current of the omitted phase may be calculated by calculation.
  • control arithmetic unit 31 incorporated the A / D conversion part 31c was demonstrated, it is not limited to this, Current detection circuit 39A1, 39A2 and 39B1, 39B2 An A / D conversion unit may be provided on the output side.
  • an electric motor was a three-phase electric motor was demonstrated, it is not limited to this, This invention is applicable also to a polyphase electric motor more than four phases.
  • the motor control device according to the present invention is applied to the electric power steering device has been described.
  • the present invention is not limited to this, and the electric brake device, the steer-by-wire system, and the motor for vehicle traveling are used.
  • the present invention can be applied to any system that uses an electric motor such as a driving device.
  • SYMBOLS 1 ... Vehicle, 3 ... Electric power steering apparatus, 11 ... Steering wheel, 12 ... Steering shaft, 13 ... Steering torque sensor, 13a ... Torsion bar, 13b ... Input side rotation angle sensor, 13c ... Output side rotation angle sensor, 18 ... Steering gear, 20 ... steering assist mechanism, 22 ... 3-phase electric motor, La ... A-phase motor winding, Lb ... B-phase motor winding, Lc ... C-phase motor winding, L1-L3 ... coil section, 25 ... motor Control device, 26 ... Vehicle speed sensor, 27 ... Battery, 31 ... Control operation device, 32A ... Main motor drive circuit, 32B ...
  • Backup motor drive circuit 33A, 33B ... Motor current cut-off unit, 34 ... Steering auxiliary current command value calculation unit 35 ... compensation control calculation unit, 36 ... adder, 37 ... dq-axis current command value calculation unit, 38 ... voltage command value calculation unit, 39A , 39A2, 39B1, 39B2 ... current detection circuit, 40A, 40B ... voltage detection circuit, 41A, 41B ... gate drive circuit, 42A ... main inverter circuit, 42B ... backup inverter circuit, 44A, 44B ... power cut-off unit, 50 ... alarm circuit

Abstract

　モータ駆動回路に異常が発生した場合でも多相電動モータに電磁ブレーキが作用することなく電動モータの駆動制御を継続することが可能とする。多相電動モータを駆動制御するメインモータ駆動回路と、該メインモータ駆動回路に異常が発生したときに前記多相電動モータを駆動制御するバックアップモータ駆動回路と、前記メインモータ駆動回路及び前記バックアップモータ駆動回路の異常診断を行う異常診断部とを備え、前記メインモータ駆動回路のみで前記多相電動モータを駆動する正常駆動状態と、該正常駆動状態で前記メインモータ駆動回路の前記異常診断部による診断結果が異常であるときに、異常となった相出力部のモータ電流を遮断するとともに、遮断した相出力部を同相の前記バックアップモータ駆動回路の相出力部に切り換えて前記多相電動モータを駆動するバックアップ駆動状態と、を備えている。

Description

モータ制御装置、これを使用した電動パワーステアリング装置および車両
　本発明は、多相電動モータを駆動制御するモータ制御装置、これを使用した電動パワーステアリング装置および車両に関する。
　車両に搭載する電動パワーステアリング装置の電動モータや、電動ブレーキ装置の電動モータ、電気自動車やハイブリッド車の走行用電動モータ等を駆動制御するモータ制御装置は、モータ制御系に異常が発生した場合でも電動モータの駆動を継続できることが望まれている。
　上記要望に応えるために、多相電動モータの多相モータ巻線を例えば二重化し、二重化した多相モータ巻線に対して個別のインバータ部から電流を供給し、一方のインバータ部のスイッチング手段に導通不可となるオフ故障すなわちオープン故障が生じた場合に、故障が生じた故障スイッチング手段を特定し、故障スイッチング手段を除くスイッチング手段を制御するとともに、故障スイッチング手段を含む故障インバータ部以外の正常インバータ部を制御する故障時制御手段を有する多相回転機の制御装置およびこれを用いた電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第４９９８８３６号公報
　ところで、前述した特許文献１に記載された従来例にあっては、二重化したインバータ部の一方に、スイッチング手段のオフ故障が発生した場合に、オフ故障した故障スイッチング手段を除くスイッチング手段を制御するとともに、故障スイッチング手段を含む故障インバータ部を制御することによるトルクの低下分を正常なインバータ部におけるｑ軸電流指令値を補正することにより、トルクの低下を抑制しながら多相回転機の駆動制御を継続するようにしている。
　しかしながら、上記従来例では、インバータ部のスイッチング手段にオフ故障が生じた場合には、十分なトルクを発生することができるが、インバータ部のスイッチング手段にてオン故障（ショート故障）が発生した場合には、モータが発電機となって電磁ブレーキが発生する。異常となったスイッチング手段を除いて正常なスイッチング手段の指令値を補正してモータ駆動してもブレーキトルクによって出力トルクが減少する。すると、運転者の操舵に対するステアリングアシストが低下するため、大きな操舵違和感を与える可能性がある。また、ブレーキトルクを打ち消すために大きな電流をインバータやモータに流す必要があるため、モータ及びインバータの過熱を招きショート故障発生時のアシスト継続時間が短くなるという未解決の課題がある。
　また、上記従来例では、モータから２系統のモータ巻線ターミナルを出力する構成が必要であり、モータ内部結線の複雑化、結線処理に必要な構成部品が増えサイズアップとなり、モータを駆動するモータ駆動装置を構成するＥＣＵも同様にモータインタフェース部の複雑化、構成部品の増加、サイズアップとなるという未解決の課題がある。
　そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、簡易な構成で、通常のモータを使用してモータ駆動回路にショート故障が生じた場合でも電磁ブレーキが発生することなく電動モータの駆動制御を継続することが可能なモータ制御装置、これを使用した電動パワーステアリング装置および車両を提供することを目的としている。
　上記目的を解決するために、本発明に係るモータ制御装置の一態様は、多相電動モータを駆動制御するメインモータ駆動回路と、多相電動モータにメインモータ駆動回路と並列に接続されこのメインモータ駆動回路に異常が発生したときに多相電動モータを駆動制御するバックアップモータ駆動回路と、メインモータ駆動回路及びバックアップモータ駆動回路の異常診断を行う異常診断部とを備え、メインモータ駆動回路のみで多相電動モータを駆動する正常駆動状態と、この正常駆動状態でメインモータ駆動回路の異常診断部による診断結果が異常であるときに、異常となった相出力部のモータ電流を遮断するとともに、遮断した相出力部を同相のバックアップモータ駆動回路の相出力部に切り換えて前記多相電動モータを駆動するバックアップ駆動状態とを備えている。
　また、本発明に係る電動パワーステアリング装置の一態様は、上記モータ制御装置をステアリング機構に操舵補助力を発生させる電動モータを含むモータ制御装置に適用している。
　さらに、本発明に係る車両の一態様は、上述したモータ制御装置を備えている。
　本発明によれば、メインモータ駆動回路のみで多相電動モータを駆動している正常駆動状態と、この正常駆動状態でメインモータ駆動回路の異常診断部による診断結果が異常であるときに、異常となった相出力部のモータ電流を遮断するとともに、遮断した相出力部を同相のバックアップモータ駆動回路の相出力部に切り換えて前記多相電動モータを駆動するバックアップ駆動状態とを備えている。このため、異常となった相出力部のモータ電流が遮断されるので、多相電動モータが発電機として作動して電磁ブレーキを発生させることを確実に防止、例えばモータ駆動回路等で構成されるハードウェアにオープン故障やショート故障が発生した場合でも多相電動モータの駆動を継続することができる。
　また、上記効果を有するモータ制御装置を含んで電動パワーステアリング装置を構成するので、多重系統の多相モータ駆動電流の一方に異常が発生した場合でも多相モータ駆動電流を多相電動モータに供給することができ電動パワーステアリング装置の操舵補助機能の継続が可能となる。
　さらに、上記効果を有するモータ制御装置を含んで車両を構成するので、多相電動モータの少なくとも多重系統のモータ駆動回路の一つに異常が発生した場合でも多相モータ駆動電流を電動モータに供給して電動モータでのトルク発生を継続することができ、電動モータの信頼性を向上させる車両を提供することができる。
本発明に係るモータ制御装置を有する電動パワーステアリング装置を搭載した車両を示すシステム構成図である。 第１の実施形態における３相電動モータの構成を示す断面図である。 図２の３相電動モータの巻線構造を示す模式図である。 第１の実施形態におけるモータ制御装置の具体的構成を示す回路図である。 図４の制御演算装置の具体的構成を示すブロック図である。 操舵トルクと操舵補助電流指令値との関係の一例を示す特性線図である。 図４の電流検出回路の具体的構成を示すブロック図である。 正常駆動状態を示すブロック図である。 診断駆動状態を示すブロック図である。 異常駆動状態を示すブロック図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を伴って説明する。
　本発明に係る車両１は、図１に示すように、左右の転舵輪となる前輪２ＦＲ及び２ＦＬと後輪２ＲＲ及び２ＲＬを備えている。前輪２ＦＲ及び２ＦＬは、電動パワーステアリング装置３によって転舵される。
　電動パワーステアリング装置３は、ステアリングホイール１１を有し、このステアリングホイール１１に運転者から作用される操舵力がステアリングシャフト１２に伝達される。このステアリングシャフト１２は、入力軸１２ａと出力軸１２ｂとを有する。入力軸１２ａの一端はステアリングホイール１１に連結され、他端は操舵トルクセンサ１３を介して出力軸１２ｂの一端に連結されている。
　そして、出力軸１２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント１４を介してロアシャフト１５に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント１６を介してピニオンシャフト１７に伝達される。このピニオンシャフト１７に伝達された操舵力はステアリングギヤ１８を介してタイロッド１９に伝達され、転舵輪としての前輪２ＦＲ及び２ＦＬを転舵させる。ここで、ステアリングギヤ１８は、ピニオンシャフト１７に連結されたピニオン１８ａとこのピニオン１８ａに噛合するラック１８ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成されている。そして、ピニオン１８ａに伝達された回転運動がラック１８ｂで車幅方向の直進運動に変換される。
　ステアリングシャフト１２の出力軸１２ｂには、操舵補助力を出力軸１２ｂに伝達する操舵補助機構２０が連結されている。この操舵補助機構２０は、出力軸１２ｂに連結した例えばウォームギヤ機構で構成される減速ギヤ２１と、この減速ギヤ２１に連結された操舵補助力を発生する例えば３相ブラシレスモータで構成される多相電動モータとしての３相電動モータ２２とを備えている。
　操舵トルクセンサ１３は、ステアリングホイール１１に付与されて入力軸１２ａに伝達された操舵トルクを検出する。この操舵トルクセンサ１３は、例えば、操舵トルクを入力軸１２ａ及び出力軸１２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を抵抗変化や磁気変化に変換して検出する構成とされている。
　また、３相電動モータ２２は、図２に示すように、内周面に内方に突出形成されてスロットＳＬを形成する磁極となる例えば９本のティースＴｅを有するステータ２２Ｓと、このステータ２２Ｓの内周側にティースＴｅと対向して回転自在に配置された例えば６極の表面磁石型のロータ２２Ｒとを有する表面磁石型（ＳＰＭ）モータの構成を有する。
　そして、ステータ２２ＳのスロットＳＬに、３相を構成するＡ相、Ｂ相およびＣ相の多相モータ巻線Ｌａ、ＬｂおよびＬｃが巻装されている。これら多相モータ巻線Ｌａ、ＬｂおよびＬｃのそれぞれは、図３に示すように、例えば３つのコイル部Ｌ１、Ｌ２およびＬ３が並列に接続された構成を有し、これらコイル部Ｌ１～Ｌ３がスロットＳＬに３層に巻装されている。各相モータ巻線Ｌａ、ＬｂおよびＬｃは、一端が互いに接続されてスター結線とされ、他端がモータ制御装置２５に接続されて個別にＡ相モータ駆動電流Ｉａ、Ｂ相モータ駆動電流ＩｂおよびＣ相モータ駆動電流Ｉｃが供給されている。
　さらに、３相電動モータ２２は、図４に示すように、モータの回転位置を検出するレゾルバなどの回転位置センサ２３ａを備えている。この回転位置センサ２３ａからの検出値がモータ回転角検出回路２３に供給されてこのモータ回転角検出回路２３でモータ回転角θｍを検出する。
　モータ制御装置２５には、操舵トルクセンサ１３で検出された操舵トルクＴｓおよび車速センサ２６で検出された車速Ｖｓが入力されるとともに、モータ回転角検出回路２３から出力されるモータ回転角θｍが入力される。
　また、モータ制御装置２５には、直流電圧源としてのバッテリー２７から直流電力が入力されている。
　モータ制御装置２５の具体的構成は、図４に示すように構成されている。すなわち、モータ制御装置２５は、モータ電流指令値を演算する制御演算装置３１と、この制御演算装置３１から出力される３相の電圧指令値Ｖ１＊およびＶ２＊が個別に入力されるメインモータ駆動回路３２Ａおよびバックアップモータ駆動回路３２Ｂとを備えている。加えて、これらメインモータ駆動回路３２Ａおよびバックアップモータ駆動回路３２Ｂの出力側と３相電動モータ２２の３相モータ巻線Ｌａ～Ｌｃとの間に介挿されたメイン用モータ電流遮断部３３Ａおよびバックアップ用モータ電流遮断部３３Ｂを備えている。
　メインモータ駆動回路３２Ａおよびバックアップモータ駆動回路３２Ｂのそれぞれは、制御演算装置３１から出力される３相の電圧指令値Ｖ１＊およびＶ２＊が入力されてゲート信号を形成するゲート駆動回路４１Ａおよび４１Ｂを備えている。加えて、これらゲート駆動回路４１Ａおよび４１Ｂから出力されるゲート信号が入力されるメインインバータ回路４２Ａおよびバックアップインバータ回路４２Ｂを備えている。
　ゲート駆動回路４１Ａは、制御演算装置３１から電圧指令値Ｖ１＊が入力されると、これら電圧指令値Ｖ１＊と三角波のキャリア信号Ｓｃとをもとにパルス幅変調（ＰＷＭ）した６つのゲート信号を形成し、これらゲート信号をメインインバータ回路４２Ａに出力する。また、ゲート駆動回路４１Ａは、電圧指令値Ｖ１＊が入力されると電源遮断部４４Ａの電界効果トランジスタＱＣをオン状態とするゲート信号を供給する。さらに、ゲート駆動回路４１Ａは、電圧指令値ＶＩ＊が入力されると、メイン用モータ電流遮断部３３Ａの各電界効果トランジスタＱＡａ～ＱＡｃをオン状態とするゲート信号を供給する。
　また、ゲート駆動回路４１Ａは、異常検出部３１ａから異常検出信号ＳＡａが入力されたときに、異常となったスイッチングアームＳＷＡｊを構成する各電界効果トランジスタＱｋ及びＱｋ＋１へのゲート信号の供給を停止する。これとともに、異常となったスイッチングアームＳＷＡｊに対応するメイン用モータ電流遮断部３３Ａの電界効果トランジスタＱＡｊに対してオフ状態とするゲート信号を供給する。
　一方、バックアップモータ駆動回路３２Ｂのゲート駆動回路４１Ｂは、制御演算装置３１から電圧指令値Ｖ２＊が入力されると、これら電圧指令値Ｖ２＊と三角波のキャリア信号Ｓｃとをもとにパルス幅変調（ＰＷＭ）した６つのゲート信号を形成し、これらゲート信号をバックアップインバータ回路４２Ｂに出力する。また、ゲート駆動回路４１Ｂは、電圧指令値Ｖ２＊が入力されると電源遮断部４４Ｂの電界効果トランジスタＱＤに対して該電界効果トランジスタＱＤをオン状態とするゲート信号を供給する。さらに、ゲート駆動回路４１Ｂは、電圧指令値Ｖ２＊が入力されると、バックアップ用モータ電流遮断部３３Ｂの各電界効果トランジスタＱＢａ～ＱＢｃに対して、各電解効果トランジスタＱＢａ～ＱＢｃをオン状態とするゲート信号を供給する。
　また、ゲート駆動回路４１Ｂは、異常検出部３１ａから異常検出信号ＳＡｂが入力されたときに、異常となったスイッチングアームＳＷＡｊに対応する同相のスイッチングアームＳＷＢｊを構成する各電界効果トランジスタＱｋ及びＱｋ＋１へのゲート信号の供給を開始する。これとともに、スイッチングアームＳＷＢｊに対応するメイン用モータ電流遮断部３３Ａの電界効果トランジスタＱＡｊに対してオン状態とするゲート信号を供給する。
　なお、６つのＰＷＭゲート信号を制御演算装置３１で共通生成してメインインバータ回路４２Ａおよびバックアップインバータ回路４２Ｂに入力する構成としてもよい。
　メインインバータ回路４２Ａおよびバックアップインバータ回路４２Ｂのそれぞれは、ノイズフィルタ４３と、電源遮断部４４Ａおよび４４Ｂと、電流検出回路３９Ａ１および３９Ｂ１とを介してバッテリー２７のバッテリー電流が入力され、入力側に平滑用の電解コンデンサＣＡおよびＣＢが接続されている。
　これらメインインバータ回路４２Ａおよびバックアップインバータ回路４２Ｂは、６個のスイッチング素子としての電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１～Ｑ６を有し、２つの電界効果トランジスタを直列に接続した３つのスイッチングアームＳＷＡａ、ＳＷＡｂ、ＳＷＡｃおよびＳＷＢａ、ＳＷＢｂ、ＳＷＢｃを並列に接続した構成を有する。
　メインインバータ回路４２Ａおよびバックアップインバータ回路４２Ｂは、各電界効果トランジスタＱ１～Ｑ６のゲートにゲート駆動回路４１Ａおよび４１Ｂから出力されるゲート信号が入力される。これにより、各スイッチングアームＳＷＡａ、ＳＷＡｂ、ＳＷＡｃおよびＳＷＢａ、ＳＷＢｂ、ＳＷＢｃの電界効果トランジスタ間の接続点からＡ相モータ駆動電流Ｉａ、Ｂ相モータ駆動電流Ｉｂ、Ｃ相モータ駆動電流Ｉｃがメイン用モータ電流遮断部３３Ａおよび３３Ｂを介して３相電動モータ２２の３相モータ巻線Ｌａ、ＬｂおよびＬｃに通電される。
　また、メインインバータ回路４２Ａおよび４２Ｂの各スイッチングアームＳＷＡａ、ＳＷＡｂ、ＳＷＡｃおよびＳＷＢａ、ＳＷＢｂ、ＳＷＢｃは、下アームとなる電界効果トランジスタＱ２、Ｑ４およびＱ６のソースが互いに接続されて１つのシャント抵抗を有する電流検出回路３９Ａ２および３９Ｂ２を介して接地されている。これにより、これら電流検出回路３９Ａおよび３９Ｂでモータ電流Ｉ１ａ～Ｉ１ｃおよびＩ２ａ～Ｉ２ｃが検出される。
　電流検出回路３９Ａ１，３９Ａ２および３９Ｂ１，３９Ｂ２のそれぞれは、図７（ａ）および（ｂ）に示すように構成されている。すなわち、電流検出回路３９Ａ１および３９Ｂ１は、図４および図７（ａ）に示すように、各スイッチングアームＳＷＡａ～ＳＷＡｃおよびＳＷＢａ～ＳＷＢｃの電源側と電源遮断部４４Ａおよび４４Ｂとの間に介挿された電流検出用のシャント抵抗５１Ａおよび５１Ｂを有する。電流検出回路３９Ａ１および３９Ｂ１のそれぞれは、図７（ａ）に示すように、シャント抵抗５１Ａおよび５１Ｂの両端電圧が抵抗Ｒ２およびＲ３を介して入力されるオペアンプ３９ａと、このオペアンプ３９ａの出力信号が供給される主にノイズフィルタで構成されるサンプルホールド回路３９ｓとで構成されている。
　そして、サンプルホールド回路３９ｓから出力される上側電流検出値ＩＡ１ｄおよびＩＢ１ｄが制御演算装置３１のＡ／Ｄ変換部３１ｃに供給される。
　また、電流検出回路３９Ａ２および３９Ｂ２は、図４および図７（ｂ）に示すように、各スイッチングアームＳＷＡａ～ＳＷＡｃおよびＳＷＢａ～ＳＷＢｃの接地側と接地との間に介挿された電流検出用のシャント抵抗５２Ａおよび５２Ｂを有する。これら電流検出回路３９Ａ２および３９Ｂ２のそれぞれは、図７（ｂ）に示すように、シャント抵抗５２Ａおよび５２Ｂの両端電圧が抵抗Ｒ２およびＲ３を介して入力されるオペアンプ３９ａと、このオペアンプ３９ａの出力信号が供給されるノイズフィルタを含むピークホールド回路３９ｐと、オペアンプ３９ａの出力信号が供給される主にノイズフィルタで構成されるサンプルホールド回路３９ｓとで構成されている。
　そして、サンプルホールド回路３９ｓから出力される各相の下側電流検出値ＩＡ２ｄおよびＩＢ２ｄとピークホールド回路３９ｐから出力されるピーク値ＩＡ３ｄおよびＩＢ３ｄが制御演算装置３１のＡ／Ｄ変換部３１ｃに供給される。制御演算装置３１は、供給された、下側電流検出値ＩＡ２ｄおよびＩＢ２ｄと、ピーク値ＩＡ３ｄおよびＩＢ３ｄと、ゲート駆動回路４１Ａおよび４１Ｂのパルス幅変調信号のデューティ比を設定する電圧指令値Ｖ１＊およびＶ２＊とに基づいて各相の電流検出値Ｉａｄ、Ｉｂｄ及びＩｃｄを算出する。
　メイン用モータ電流遮断部３３Ａは、３つの電流遮断用の電界効果トランジスタＱＡａ、ＱＡｂおよびＱＡｃを有する。電界効果トランジスタＱＡａのソースがモータ電圧検出回路４０Ａを介してメインインバータ回路４２ＡのスイッチングアームＳＷＡａの電界効果トランジスタＱ１およびＱ２の接続点に接続され、ドレインが３相モータ巻線Ｌ１のＡ相モータ巻線Ｌａに接続されている。
　また、電界効果トランジスタＱＡｂのソースがモータ電圧検出回路４０Ａを介してメインインバータ回路４２ＡのスイッチングアームＳＷＡｂの電界効果トランジスタＱ３およびＱ４の接続点に接続され、ドレインが３相モータ巻線Ｌｂに接続されている。
　さらに、電界効果トランジスタＱＡｃのソースがモータ電圧検出回路４０Ａを介してメインインバータ回路４２ＡのスイッチングアームＳＷＡｃの電界効果トランジスタＱ５およびＱ６の接続点に接続され、ドレインが３相モータ巻線Ｌｃに接続されている。
　また、バックアップ用モータ電流遮断部３３Ｂは、３つの電流遮断用の電界効果トランジスタＱＢａ、ＱＢｂおよびＱＢｃを有する。ここで、電界効果トランジスタＱＢａのソースがモータ電圧検出回路４０Ｂを介してバックアップインバータ回路４２ＢのスイッチングアームＳＷＢａの電界効果トランジスタＱ１およびＱ２の接続点に接続され、ドレインが３相モータ巻線Ｌａに接続されている。
　また、電界効果トランジスタＱＢｂのソースがモータ電圧検出回路４０Ｂを介してバックアップインバータ回路４２ＢのスイッチングアームＳＷＢｂの電界効果トランジスタＱ３およびＱ４の接続点に接続され、ドレインが３相モータ巻線Ｌｂに接続されている。
　さらに、電界効果トランジスタＱＢｃのソースがモータ電圧検出回路４０Ｂを介してバックアップインバータ回路４２ＢのスイッチングアームＳＷＢｃの電界効果トランジスタＱ５およびＱ６の接続点に接続され、ドレインが３相モータ巻線Ｌｃに接続されている。
　そして、メイン用モータ電流遮断部３３Ａおよびバックアップ用モータ電流遮断部３３Ｂの電界効果トランジスタＱＡａ～ＱＡｃおよびＱＢａ～ＱＢｃは寄生ダイオードＤのアノードをメインインバータ回路４２Ａおよびバックアップインバータ回路４２Ｂ側として各々が同一向きに接続されている。
　また、電源遮断部４４Ａおよび４４Ｂのそれぞれは、１つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）ＱＣおよびＱＤと寄生ダイオードとの並列回路で構成されている。加えて、電界効果トランジスタＱＣおよびＱＤのドレインがノイズフィルタ４３を介してバッテリー２７に接続され、ソースがメインインバータ回路４２Ａおよびバックアップインバータ回路４２Ｂに接続されている。
　制御演算装置３１には、図５には図示を省略しているが、図１に示す操舵トルクセンサ１３で検出した操舵トルクＴｓおよび車速センサ２６で検出した車速Ｖｓが入力されているとともに、図４に示すように、モータ回転角検出回路２３から出力されるモータ回転角θｍが入力されている。
　この制御演算装置３１は、図５に示すように、操舵補助電流指令値Ｉ＊を算出する操舵補助電流指令値演算部３４と、この操舵補助電流指令値演算部３４で算出した操舵補助電流指令値Ｉ＊に対して入力されるモータ角速度ωｅおよびモータ角加速度αに基づいて補償を行う補償制御演算部３５とを有する。加えて、この補償制御演算部３５で補償された補償後操舵補助電流指令値Ｉ＊′に基づいてｄ－ｑ軸電流指令値を算出し、これを３相電流指令値に変換するｄ－ｑ軸電流指令値演算部３７を有する。
　操舵補助電流指令値演算部３４は、操舵トルクＴｓおよび車速Ｖｓをもとに図６に示す操舵補助電流指令値算出マップを参照して電流指令値でなる操舵補助電流指令値Ｉ＊を算出する。この操舵補助電流指令値算出マップは、同図に示すように、横軸に操舵トルクＴｓをとり、縦軸に操舵補助電流指令値Ｉ＊をとる放物線状の曲線で表される特性線図で構成されている。
　そして、メインモータ駆動回路３２Ａおよびバックアップモータ駆動回路３２Ｂの正常時には操舵トルクＴｓおよび車速Ｖｓをもとに予め設定された図６で実線図示の正常時電流指令値算出曲線Ｌｎｏを参照して操舵補助電流指令値Ｉ＊を算出する。
　補償制御演算部３５は、例えばモータ角速度ωｅに基づいてヨーレートの収斂性を補償する収斂性補償値と、モータ角加速度αに基づいて３相電動モータ２２の慣性により発生するトルク相当分を補償して慣性感又は制御応答性の悪化を防止するトルク補償値とを算出する。さらに、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を推定して補償するセルフアライニングトルク補償値を算出し、これら収斂性補償値、トルク補償値およびセルフアライニングトルク補償値を足し合わせて指令値補償値Ｉｃｏｍを算出する。
　そして、補償制御演算部３５は、算出した指令値補償値Ｉｃｏｍを操舵補助電流指令値演算部３４から出力される操舵補助電流指令値Ｉ＊に加算器３６で加算することにより、補償後操舵補助電流指令値Ｉ＊′を算出し、この補償後操舵補助電流指令値Ｉ＊′をｄ－ｑ軸電流指令値演算部３７に出力する。
　また、ｄ－ｑ軸電流指令値演算部３７は、ｄ軸目標電流算出部３７ａ、誘起電圧モデル算出部３７ｂ、ｑ軸目標電流算出部３７ｃ及び２相／３相変換部３７ｄを備えている。
　ｄ軸目標電流算出部３７ａは、補償後操舵補助電流指令値Ｉ＊′とモータ角速度ωｅとに基づいてｄ軸目標電流Ｉｄ＊を算出する。
　誘起電圧モデル算出部３７ｂは、モータ回転角θおよびモータ角速度ωｅに基づいてｄ－ｑ軸誘起電圧モデルＥＭＦ（Electro Magnetic Force）のｄ軸ＥＭＦ成分ｅｄ（θ）およびｑ軸ＥＭＦ成分ｅｑ（θ）を算出する。
　ｑ軸目標電流算出部３７ｃは、誘起電圧モデル算出部３７ｂから出力されるｄ軸ＥＭＦ成分ｅｄ（θ）およびｑ軸ＥＭＦ成分ｅｑ（θ）とｄ軸目標電流算出部３７ａから出力されるｄ軸目標電流Ｉｄ＊と補償後操舵補助電流指令値Ｉ＊′とモータ角速度ωｅとに基づいてｑ軸目標電流Ｉｑ＊を算出する。
　２相／３相変換部３７ｄは、ｄ軸目標電流算出部３７ａから出力されるｄ軸目標電流Ｉｄ＊とｑ軸目標電流算出部３７ｃから出力されるｑ軸目標電流Ｉｑ＊とを３相電流指令値Ｉａ＊、Ｉｂ＊およびＩｃ＊に変換する。
　また、制御演算装置３１は、算出したＡ相電流指令値Ｉａ＊、Ｂ相電流指令値Ｉｂ＊およびＣ相電流指令値Ｉｃ＊に基づいてメインモータ駆動回路３２Ａおよび３２Ｂに対する電圧指令値Ｖ１＊およびＶ２＊を算出する電圧指令値演算部３８を備えている。この電圧指令値演算部３８は、Ａ相電流指令値Ｉａ＊、Ｂ相電流指令値Ｉｂ＊およびＣ相電流指令値Ｉｃ＊から、電流検出回路３９Ａ２および３９Ｂ２で検出した下側電流検出値ＩＡ２ｄおよびＩＢ２ｄに基づいて算出される電流検出値Ｉａｄ、ＩｂｄおよびＩｃｄを減算する。これにより、電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂおよびΔＩｃを算出する。また、電圧指令値演算部３８は、算出した電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂおよびΔＩｃについて例えばＰＩ制御演算又はＰＩＤ制御演算を行う。これにより、メインモータ駆動回路３２Ａおよびバックアップモータ駆動回路３２Ｂに対する３相の電圧指令値Ｖ１＊およびＶ２＊を算出する。そして、算出した３相の電圧指令値Ｖ１＊およびＶ２＊をメインモータ駆動回路３２Ａおよびバックアップモータ駆動回路３２Ｂに出力する。ここで、３相の電圧指令値Ｖ１＊およびＶ２＊は、互いに同一の値として出力される。
　また、制御演算装置３１には、図４に示すように、メインモータ駆動回路３２Ａおよびバックアップモータ駆動回路３２Ｂとメイン用モータ電流遮断部３３Ａおよびバックアップ用モータ電流遮断部３３Ｂとの間に設けられたモータ電圧検出回路４０Ａおよび４０Ｂで検出した各モータ相電圧Ｖ１ｍａ、Ｖ１ｍｂ、Ｖ１ｍｃおよびＶ２ｍａ、Ｖ２ｍｂ、Ｖ２ｍｃが入力されている。
　さらに、制御演算装置３１には、図４に示すように、メインインバータ回路４２Ａおよびバックアップインバータ回路４２Ｂに供給される直流電流を検出する電流検出回路３９Ａ１および３９Ｂ１から出力される上側電流検出値ＩＡ１ｄおよびＩＢ１ｄが入力されている。なおさらに、制御演算装置３１には、メインインバータ回路４２Ａおよびバックアップインバータ回路４２Ｂから接地に流れる直流電流をモータ電流として検出する電流検出回路３９Ａ２および３９Ｂ２から出力される下側電流検出値ＩＡ２ｄおよびＩＢ２ｄが入力されている。
　そして、制御演算装置３１は、各モータ相電圧Ｖｍ１ａ、Ｖｍ１ｂ、Ｖｍ１ｃおよびＶｍ２ａ、Ｖｍ２ｂ、Ｖｍ２ｃと、上側電流検出値ＩＡ１ｄ，ＩＢ１ｄ、下側電流検出値ＩＡ２ｄ，ＩＢ２ｄとがＡ／Ｄ変換部３１ｃに入力されて、メインインバータ回路４２Ａおよびバックアップインバータ回路４２Ｂを構成するスイッチング素子としての電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１～Ｑ６の上アームのオープン故障および下アームのショート故障等を検出する異常検出部３１ａを有する異常診断部３１ｂを備えている。
　異常検出部３１ａでは、以下のようにして異常検出を行う。
　メインインバータ回路４２Ａにおける例えば下アーム側の電界効果トランジスタＱ２、Ｑ４及びＱ６の何れか１つにショート故障が発生すると、ショート故障を生じたスイッチングアームＳＷＡｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ）からメイン用モータ電流遮断部３３Ａに出力されるモータ駆動電流Ｉｉが流れなくなる。このことから、モータ電圧検出回路４０Ａで検出される相検出電圧Ｖｉが接地電位近くまで低下し、ショート故障の発生による異常と判断することができる。
　同様に、メインインバータ回路４２Ａの上アームを構成する電界効果トランジスタＱ１、Ｑ３及びＱ５の何れか１つにオープン故障が発生した場合も同様に検出することができる。
　さらには、メインインバータ回路４２Ａの上アームを構成する電界効果トランジスタＱ１、Ｑ３及びＱ５の何れか１つにショート故障が発生した場合には、該当する電圧検出回路Ｖ１ｍｉの電圧が高い状態を維持する。このことからこの検出電圧から上アームのショート故障を判別することができる。
　メインインバータ回路４２Ａを構成する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のオープン故障又はショート故障を検出したときに、異常が発生した相のスイッチングアームＳＷＡｊ（ｊ＝ａ、ｂ及びｃ）の電界効果トランジスタＱｋ（ｋ＝１、３、５）及びＱｋ＋１のゲートへのゲート信号の供給を停止させる異常検出信号ＳＡａをゲート駆動回路４１Ａに出力する。これとともに、該当するメイン用モータ電流遮断部３３Ａの電流遮断用の電界効果トランジスタＱＡｋに対してオフ信号を出力する。
　また、異常検出部３１ａでは、バックアップモータ駆動回路３２Ｂのゲート駆動回路４１Ｂに対して異常検出信号ＳＡｂを出力する。このため、ゲート駆動回路４１Ｂでは、バックアップモータ駆動回路３２Ｂの電流遮断したメインモータ駆動回路３２ＡのスイッチングアームＳＷＡｊと同相のスイッチングアームＳＷＢｊに対して異常となったスイッチングアームＳＷＡｊの電界効果トランジスタＱｋ及びＱｋ＋１のゲートに供給するゲート信号と同じゲート信号を供給する。さらに、バックアップ用モータ電流遮断部３３ＢのスイッチングアームＳＷＢｊに対応する電界効果トランジスタＱＢｊに対して、これをオン状態とするゲート信号を供給する。
　なお、電流検出回路３９Ａ２及び３９Ｂ２で検出される検出信号は、メインインバータ回路４２Ａおよびバックアップインバータ回路４２Ｂの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のゲートにパルス幅変調（ＰＷＭ）信号が入力される。このことから、メインインバータ回路４２Ａおよびバックアップインバータ回路４２Ｂから出力されるＡ相～Ｃ相モータ駆動電流Ｉａ～Ｉｃはデューティ比が制御される矩形波信号となる。このため、単純にＡ相～Ｃ相モータ駆動電流Ｉａ～Ｉｃの瞬時値を検出したときに矩形波信号がオフとなっているときに検出すると正規のモータ電流値を表さないことになる。
　このため、下側電流検出値ＩＡ２ｄおよびＩＢ２ｄを正確に検出するためには、図７（ｂ）に示すように、シャント抵抗５１Ａおよび５１Ｂの両端電圧を増幅したオペアンプ３９ａの出力を、ピーク値をパルス幅変調信号の１周期程度の時間以上保持するピークホールド回路３９ｐに供給する。このようにして、ピーク値を保持することにより、下側電流検出値ＩＡ２ｄおよびＩＢ２ｄの各相のピーク（最大）値ＩＡ３ｄおよびＩＢ３ｄを素早く正確に検出することができる。
　また、異常検出部３１ａでは、メインインバータ回路４２Ａが正常である状態で、制御開始後の所定時間毎に、メインモータ駆動回路３２Ａによる３相電動モータ２２の回転駆動状態から、バックアップモータ駆動回路３２Ｂによる３相電動モータ２２の回転駆動状態に切り換えて、バックアップモータ駆動回路３２Ｂのバックアップインバータ回路４２Ｂの異常診断を行う。
　この場合には、制御演算装置３１は、メインモータ駆動回路３２Ａに電圧指令値Ｖ１＊を出力している状態で、バックアップモータ駆動回路３２Ｂに対して電圧指令値Ｖ１＊と同じ値の電圧指令値Ｖ２＊をバックアップモータ駆動回路３２Ｂのゲート駆動回路４１Ｂに出力する。このゲート駆動回路４１Ｂでは、電圧指令値Ｖ２＊に基づいてバックアップインバータ回路４２Ｂの各電界効果トランジスタＱ１～Ｑ６に対するゲート信号を形成し、形成したゲート信号を各電界効果トランジスタＱ１～Ｑ６のゲートに供給するととともに、電源遮断部４４Ｂの電界効果トランジスタＱＤに対してオン状態となるゲート信号を供給する。この状態で、メインモータ駆動回路３２Ａのゲート駆動回路４１Ａでメイン用モータ電流遮断部３３Ａの各電界効果トランジスタＱＡａ～ＱＡｃに対してオフ状態とするゲート信号を供給するタイミングと同一タイミングでバックアップモータ駆動回路３２Ｂのゲート駆動回路４１Ｂからバックアップ用モータ電流遮断部３３Ｂの各電界効果トランジスタＱＢａ～ＱＢｃに対してオン状態とするゲート信号を供給する。
　これによって、３相電動モータ２２の駆動をメインモータ駆動回路３２Ａからバックアップモータ駆動回路３２Ｂに瞬時に切り換え、この状態で、異常検出部３１ａによってバックアップインバータ回路４２Ｂの各スイッチングアームＳＷＢａ～ＳＷＢｃのショート異常及びオープン異常を、メインインバータ回路４２Ａの異常検出と同様の手法で検出する。異常検出部３１ａでバックアップインバータ回路４２Ｂのショート故障又はオープン異常を検出した場合には、警報回路５０にバックアップインバータ回路４２Ｂの修理を促す警報情報を出力する。
　異常検出部３１ａでは、バックアップインバータ回路４２Ｂの異常検出が終了すると、メインモータ駆動回路３２Ａとバックアップモータ駆動回路３２Ｂの各ゲート駆動回路４１Ａ及び４１Ｂとに対して異常検出終了信号Ｓａｅを出力する。このようにすることで、ゲート駆動回路４１Ｂでバックアップ用モータ電流遮断部３３Ｂの各電界効果トランジスタＱＢａ～ＱＢｃに対してオフ状態とするゲート信号を供給すると同時に、ゲート駆動回路４１Ａでメイン用モータ電流遮断部３３Ａの各電界効果トランジスタＱＡａ～ＱＡｃに対してオン状態とするゲート信号を供給する。これにより、３相電動モータ２２の駆動をバックアップモータ駆動回路３２Ｂからメインモータ駆動回路３２Ａに戻す。
　なお、バックアップモータ駆動回路３２Ｂのゲート駆動回路４１Ｂでは、異常検出終了信号Ｓａｅが入力されたときに、バックアップ用モータ電流遮断部３３Ｂの各電界効果トランジスタＱＢａ～ＱＢｃをオフ状態とするとともに、バックアップインバータ回路４２Ｂの各電界効果トランジスタＱ１～Ｑ６へのゲート信号の供給を停止するとともに、電源遮断部４４Ｂへオフ状態とするゲート信号を供給して、バックアップモータ駆動回路３２Ｂの駆動を停止する。
　次に、上記実施形態の動作を説明する。
　図示しないイグニッションスイッチがオフ状態であって車両が停止していると共に、操舵補助制御処理も停止している作動停止状態であるときには、モータ制御装置２５の制御演算装置３１が非作動状態となっている。このため、制御演算装置３１で実行される操舵補助制御処理および異常監視処理は停止されている。したがって、３相電動モータ２２は作動を停止しており、操舵補助機構１０への操舵補助力の出力を停止している。
　この作動停止状態からイグニッションスイッチをオン状態とすると、制御演算装置３１が作動状態となり、操舵補助制御処理および異常監視処理を開始する。このとき、メインモータ駆動回路３２Ａおよびバックアップモータ駆動回路３２Ｂのメインインバータ回路４２Ａおよびバックアップインバータ回路４２Ｂにおける各電界効果トランジスタＱ１～Ｑ６にオープン故障およびショート故障が発生していない正常状態であるものとする。このときには、ステアリングホイール１１を操舵していない非操舵状態では、制御演算装置３１で実行する操舵補助制御処理で操舵トルクＴｓが“０”であり、車速Ｖｓも“０”であるので、図６の電流指令値算出マップにおける実線図示の正常時電流指令値算出曲線Ｌｎｏを参照して操舵補助電流指令値Ｉ＊を算出する。
　そして、算出された操舵補助電流指令値Ｉ＊とモータ回転角検出回路２３から入力されるモータ電気角θｅとに基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を算出し、算出したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をｄｑ二相－三相変換処理を行ってＡ相電流指令値Ｉａ＊、Ｂ相電流指令値Ｉｂ＊およびＣ相電流指令値Ｉｃ＊を算出する。
　さらに、各相電流指令値Ｉａ＊、Ｉｂ＊およびＩｃ＊と、電流検出回路３９Ａ２で検出した各相電流検出値ＩＡａｄ、ＩＡｂｄおよびＩＡｃｄから算出される各相電流検出値Ｉａｄ、ＩｂｄおよびＩｂｃとの電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂおよびΔＩｃを算出し、算出した電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂおよびΔＩｃをＰＩ制御処理又はＰＩＤ制御処理を行って目標電圧指令値Ｖａ＊、Ｖｂ＊およびＶｃ＊を算出する。
　そして、算出した目標電圧指令値Ｖａ＊、Ｖｂ＊およびＶｃ＊を電圧指令値Ｖ１＊としてメインモータ駆動回路３２Ａのゲート駆動回路４１Ａに出力する。また、制御演算装置３１は、メインインバータ回路４２Ａが正常であるので、論理値“０”の異常検出信号ＳＡａおよびＳＡｂをゲート駆動回路４１Ａおよび４１Ｂに出力する。
　このため、ゲート駆動回路４１Ａでは、メイン用モータ電流遮断部３３Ａに対してハイレベルの３つのゲート信号を出力する。したがって、メイン用モータ電流遮断部３３Ａの電界効果トランジスタＱＡａ～ＱＡｃがオン状態となって、メインインバータ回路４２Ａと３相電動モータ２２の３相モータ巻線Ｌ１およびＬ２との間が導通状態となり、３相電動モータ２２に対する通電制御が可能な状態となる。
　これと同時に、ゲート駆動回路４１Ａから電源遮断部４４Ａに対してハイレベルのゲート信号を出力する。このため、電源遮断部４４Ａの電界効果トランジスタＱＣがオン状態となってバッテリー２７からの直流電力がノイズフィルタ４３を介してメインインバータ回路４２Ａに供給される。
　さらに、ゲート駆動回路４１Ａでは、制御演算装置３１から入力される電圧指令値Ｖ１＊に基づいてパルス幅変調処理を行ってゲート信号を形成し、形成したゲート信号をメインインバータ回路４２Ａの各電界効果トランジスタＱ１～Ｑ６のゲートに供給する。
　したがって、車両が停止状態で、ステアリングホイール１１を操舵していない状態では、操舵トルクＴｓが“０”であるので、操舵補助電流指令値Ｉ＊も“０”となってメインインバータ回路４２Ａから出力されるＡ相～Ｃ相モータ駆動電流Ｉａ～Ｉｃが全て“０”となって３相電動モータ２２は停止状態を維持する。
　しかしながら、車両の停止状態または車両の走行開始状態でステアリングホイール１１を操舵して所謂据え切りを行うと、操舵トルクＴｓが大きくなることにより、図６を参照して、大きな操舵補助電流指令値Ｉ＊が算出され、これに応じた大きな電圧指令値Ｖ１＊がメインモータ駆動回路３２Ａのゲート駆動回路４１Ａに供給される。このため、ゲート駆動回路４１Ａから大きな電圧指令値Ｖ１＊に応じたデューティ比のゲート信号がメインインバータ回路４２Ａに出力される。
　したがって、メインインバータ回路４２Ａから、図８に示すように、操舵補助電流指令値Ｉ＊に応じたパルス幅変調信号でなる１２０度の位相差を有するＡ相モータ駆動電流ＩＡａ、Ｂ相モータ駆動電流ＩＡｂ、Ｃ相モータ駆動電流ＩＡｃが出力される。そして、これらがメイン用モータ電流遮断部３３Ａの各相に対応する電界効果トランジスタＱＡａ～ＱＡｃを通って３相電動モータ２２の３相モータ巻線Ｌａ～Ｌｃに供給される。なお、メインインバータ回路４２Ａから出力されるモータ駆動電流とバックアップインバータ回路４２Ｂから出力されるモータ駆動電流とを区別するために電流の符号にＡを加えている。また、バックアップインバータ回路４２Ｂから出力されるモータ駆動電流については符号にＢを加える。
　これにより、３相電動モータ２２が回転駆動されて、操舵トルクＴｓに応じた目標の操舵補助電流指令値Ｉ＊に対応する大きな操舵補助力を発生し、この操舵補助力が減速ギヤ２１を介して出力軸１２ｂに伝達される。このため、ステアリングホイール１１を軽い操舵力で操舵することができる。
　その後、車速Ｖｓが増加すると、これに応じて算出される操舵補助電流指令値Ｉ＊が据え切り時に比較して低下して３相電動モータ２２で操舵トルクＴｓおよび車速Ｖｓに応じて適度に減少させた操舵補助力を発生する。
　このように、メインインバータ回路４２Ａが正常である状態で、メインインバータ回路４２Ａについては常時異常検出部３１ａによる異常検出処理が行われる。ところが、バックアップインバータ回路４２Ｂについてはゲート信号が供給されていないとともに、バックアップ用モータ電流遮断部３３Ｂの各電界効果トランジスタＱＢａ～ＱＢｃ及び電源遮断部４４Ｂの電界効果トランジスタＱＤがオフ状態に制御されて、駆動停止状態にあるので、異常診断を行うことができない。このため、メインインバータ回路４２Ａに異常が発生してバックアップインバータ回路４２Ｂに切り換えたときに、操舵補助制御を継続できる保証がない。
　そこで、本実施形態では、異常診断部３１ｂが、操舵補助制御開始後に、所定時間間隔でバックアップインバータ回路４２Ｂの異常検出処理を実行する。
　この異常検出処理では、メインモータ駆動回路３２Ａのゲート駆動回路４１Ａに出力されている電圧指令値Ｖ１＊と同一値の電圧指令値Ｖ２＊をバックアップモータ駆動回路３２Ｂのゲート駆動回路４１Ｂに出力することにより開始する。
　バックアップモータ駆動回路３２Ｂのゲート駆動回路４１Ｂでは電圧指令値Ｖ２＊が入力されることにより、前述したメインモータ駆動回路３２Ａのゲート駆動回路４１Ａと同様に、電圧指令値Ｖ２＊に基づいてバックアップインバータ回路４２Ｂの各電界効果トランジスタＱ１～Ｑ６に対するゲート信号を形成する。そして、形成したゲート信号を各電界効果トランジスタＱ１～Ｑ６に出力するとともに、電源遮断部４４Ｂの電界効果トランジスタＱＤに対してオン状態とするゲート信号を供給する。
　バックアップ用モータ電流遮断部３３Ｂの各電界効果トランジスタＱＢａ～ＱＢｃに対してオン状態とするゲート信号を供給するとともに、メインモータ駆動回路３２Ａのゲート駆動回路４１Ａに対して遮断信号Ｓｃｈを出力する。
　このため、バックアップ用モータ電流遮断部３３Ｂの各電界効果トランジスタＱＢａ～ＱＢｃがオン状態に制御されると略同時にメイン用モータ電流遮断部３３Ａの各電界効果トランジスタＱＡａ～ＱＡｃがオフ状態に制御される。
　したがって、バックアップモータ駆動回路３２Ｂのバックアップインバータ回路４２Ｂの各電界効果トランジスタＱ１～Ｑ６がパルス幅変調信号でなるゲート信号によって駆動される。これにより、図９に示すように、バックアップインバータ回路４２Ｂから出力される各相モータ駆動電流ＩＢａ～ＩＢｃによって３相電動モータ２２の回転駆動が継続される異常診断状態となる。
　この異常診断状態となると、バックアップインバータ回路４２Ｂの各電界効果トランジスタＱ１～Ｑ６がオン・オフ駆動される。これにより、前述したメインモータ駆動回路３２Ａのメインインバータ回路４２Ａと同様に、異常検出部３１ａで各スイッチングアームＳＷＢａ～ＳＷＢｃのショート異常及びオープン異常を検出することができる。
　スイッチングアームＳＷＢａ～ＳＷＢｃが正常であるときには、異常検出終了信号Ｓａｅが各ゲート駆動回路４１Ａ及び４１Ｂに入力される。これにより、バックアップ用モータ電流遮断部３３Ｂの各電界効果トランジスタＱＢａ～ＱＢｃがオフ状態に制御されると略同時にメイン用モータ電流遮断部３３Ａの各電界効果トランジスタＱＡａ～ＱＡｃがオン状態に復帰する。
　このため、３相電動モータ２２がバックアップモータ駆動回路３２Ｂによる駆動状態からメインモータ駆動回路３２Ａによる正常駆動状態に復帰する。
　なお、異常診断状態で、バックアップモータ駆動回路３２Ｂのバックアップインバータ回路４２Ｂの各スイッチングアームＳＷＢａ～ＳＷＢｃの何れかにショート異常やオープン異常を検出したとする。この場合には、異常検出部３１ａからバックアップ系統に異常がある旨の異常情報を警報回路５０に出力するとともに、異常種別と異常発生個所とを例えば制御演算装置３１に接続された不揮発性メモリに記憶する。
　このため、車両をサービスステーション等に持って行くことにより、不揮発性メモリに記憶された異常情報から異常種別と異常発生個所とを直ちに認識することができる。
　この正常状態から、メインモータ駆動回路３２Ａのメインインバータ回路４２Ａの例えば下アーム側の電界効果トランジスタＱ２、Ｑ４およびＱ６の何れか１つ又は複数にショート故障が発生すると、ショート故障を生じたスイッチングアームＳＷＢｊ（ｊ＝ａ，ｂ，ｃ）からメイン用モータ電流遮断部３３Ａに出力されるモータ駆動電流Ｉｊが流れなくなる。このことから、モータ電圧検出回路４０Ａでの電圧検出値が所定の電圧とならず異常を検出することができる。
　このように、メインモータ駆動回路３２Ａのメインインバータ回路４２Ａにショート故障が発生すると、異常が発生したスイッチングアームＳＷＡｊを表す異常検出信号ＳＡａがメインモータ駆動回路３２Ａのゲート駆動回路４１Ａに供給される。
　このゲート駆動回路４１Ａでは、図１０に示すように、例えばスイッチングアームＳＷＡａに異常が発生したものとすると、スイッチングアームＳＷＡａの各電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２に対するゲート信号の供給を停止する。これとともに、メイン用モータ電流遮断部３３Ａの該当する電界効果トランジスタＱＡａに対して該電界効果トランジスタＱＡａをオフするゲート信号を供給する。
　このため、メインインバータ回路４２ＡのスイッチングアームＳＷＡａから出力されるＡ相モータ駆動電流ＩＡａが遮断される。これと同時に制御演算装置３１からバックアップモータ駆動回路３２Ｂのゲート駆動回路４１Ｂに対して、異常となったメインインバータ回路４２ＡのスイッチングアームＳＷＡａに対応する同相のスイッチングアームＳＷＢａを駆動する旨を表す異常検出信号ＳＡｂと電圧指令値Ｖ２＊を出力する。
　これによって、図１０に示すように、バックアップインバータ回路４２ＢのＡ相に対応するスイッチングアームＳＷＢａの電界効果トランジスタＱ１及びＱ２に今までメインモータ駆動回路３２Ａのメインインバータ回路４２ＡのスイッチングアームＳＷＡａの電界効果トランジスタＱ１及びＱ２と同じゲート信号が供給される。これと同時に、電源遮断部４４Ｂの電界効果トランジスタＱＤがオン状態に制御され、さらにバックアップ用モータ電流遮断部３３Ｂの電界効果トランジスタＱＢａがオン状態に制御される。これによって、スイッチングアームＳＷＢａによって形成されるＡ相モータ駆動電流ＩＢａが３相電動モータ２２のＡ相モータ巻線Ｌａに供給される。
　したがって、３相電動モータ２２には、Ａ相駆動信号がバックアップモータ駆動回路３２Ｂのバックアップインバータ回路４２ＢのスイッチングアームＳＷＢａから供給される。Ｂ相駆動信号及びＣ相駆動信号については正常時と同様にメインモータ駆動回路３２Ａのメインインバータ回路４２ＡのスイッチングアームＳＷＡｂ及びＳＷＡｃから供給される。
　このため、３相電動モータ２２をメインインバータ回路４２Ａが正常である場合と全く同様に駆動制御することができる。
　なお、メインインバータ回路４２Ａの他のスイッチングアームＳＷＡｂ及びＳＷＡｃの何れか一方、又はスイッチングアームＳＷＡａ～ＳＷＡｃの何れか２つ又は３つに異常が発生したとする。この場合にも、バックアップモータ駆動回路３２Ｂによって異常を生じたスイッチングアームに相当するスイッチングアームを駆動して各相駆動信号を３相電動モータ２２に供給することができる。
　ここで、メインインバータ回路４２Ａの何れか１つでも異常が起これば、電界効果トランジスタＱＣ，ＱＡａ～ＱＡｃを含めて全てオフし、バックアップインバータ回路４２Ｂで駆動する形態としてもよい。
　なお、メインインバータ回路４２Ａに異常が発生した場合も、警報回路５０で警報を発してサービスステーションへの立ち寄りを促すとともに、その異常種別と異常発生個所とを制御演算装置３１に接続した不揮発性メモリに記憶しておく。これにより、サービスステーションでの修理作業を容易に行うことができる。
　このように、メインインバータ回路４２ＡのスイッチングアームＳＷＡａ～ＳＷＡｃの少なくとも１つに異常が発生したときに、異常が発生したスイッチングアームＳＷＡｊと３相電動モータ２２のＪ相コイルとの間がメイン用モータ電流遮断部３３Ａの電界効果トランジスタＱＡｊで遮断される。これにより、３相電動モータ２２が発電機として作動して電磁ブレーキを発生することを確実に阻止することができる。この結果、メインインバータ回路４２Ａにショート異常やオープン異常が発生した場合に、ブレーキトルクが作用することはなく、３相電動モータ２２の駆動を良好に継続することができる。
　また、上記実施形態では、メインインバータ回路４２ＡのスイッチングアームＳＷＡａ～ＳＷＡｃの異常のみならず、バックアップインバータ回路４２ＢのスイッチングアームＳＷＢａ～ＳＷＢｃの異常も診断するようにしている。これにより、バックアップインバータ回路４２Ｂでの代替ができない状態が生じることを確実に防止することができる。
　しかも、正常なメインモータ駆動回路３２Ａと同様のモータ駆動信号をバックアップモータ駆動回路３２Ｂから供給することができ、正常時と遜色ない操舵補助制御を継続することができる。このとき、運転者には警報を発して修理点検ステーションへの立ち寄りを促すことができる。
　なお、上記実施形態においては、バックアップインバータ回路４２Ｂの異常検出を行う場合に、３相電動モータ２２の各相駆動信号をメインモータ駆動回路３２Ａからバックアップモータ駆動回路３２Ｂに切り換えた状態で行う場合について説明した。
　しかしながら、本発明は、上記構成に限定されるものではなく、バックアップモータ駆動回路３２Ｂのバックアップインバータ回路４２Ｂの異常検出処理を行う場合に、３相分同時に切り換える場合に代えて、前述した図１０に示すように、メインインバータ回路４２Ａ及びバックアップインバータ回路４２Ｂの同相分を、例えばＡ相スイッチングアームＳＷＡａ及びＳＷＢａから順に一相ずつ切り換えて各スイッチングアームＳＷＢａ～ＳＷＢｃの異常検出処理を行うようにしてもよい。
　この場合には、３相電動モータ２２に対するメインインバータ回路４２Ａのスイッチングアーム及びバックアップインバータ回路４２Ｂのスイッチングアームが１つずつであるので、電流切り換え時の遅れや位相ずれの生じる影響を少なくすることができる。
　また、上記実施形態においては、電流検出回路３９Ａおよび３９Ｂをインバータ回路毎に２つのシャント抵抗５１Ａ，５２Ａおよび５１Ｂ，５２Ｂを使用してモータ電流の検出を行う場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、本発明では、メインモータ駆動回路３２Ａおよび３２Ｂの各相スイッチングアームＳＷＡａ～ＳＷＡｃ及びＳＷＢａ～ＳＷＢｃの接地側に個別にシャント抵抗を介挿して、各相のモータ電流を検出したり、３つのシャント抵抗のうち一つを省略して省略した相のモータ電流を演算で算出したりするようにしてもよい。
　また、上記実施形態においては、制御演算装置３１がＡ／Ｄ変換部３１ｃを内蔵している場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電流検出回路３９Ａ１，３９Ａ２および３９Ｂ１，３９Ｂ２の出力側にＡ／Ｄ変換部を設けるようにしてもよい。
　また、上記実施形態においては、電動モータが３相電動モータである場合について説明したが、これに限定されるものではなく、４相以上の多相電動モータにも本発明を適用することができる。
　また、上記実施形態においては、本発明によるモータ制御装置を電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動ブレーキ装置、ステアバイワイヤシステム、車両走行用のモータ駆動装置等の電動モータを使用する任意のシステムに本発明を適用することができる。
　以上、本願が優先権を主張する日本国特許出願Ｐ２０１４－３８４２４（２０１４年２月２８日出願）の全内容は、ここに引用例として包含される。
　ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明のことである。
　１…車両、３…電動パワーステアリング装置、１１…ステアリングホイール、１２…ステアリングシャフト、１３…操舵トルクセンサ、１３ａ…トーションバー、１３ｂ…入力側回転角センサ、１３ｃ…出力側回転角センサ、１８…ステアリングギヤ、２０…操舵補助機構、２２…３相電動モータ、Ｌａ…Ａ相モータ巻線、Ｌｂ…Ｂ相モータ巻線、Ｌｃ…Ｃ相モータ巻線、Ｌ１～Ｌ３…コイル部、２５…モータ制御装置、２６…車速センサ、２７…バッテリー、３１…制御演算装置、３２Ａ…メインモータ駆動回路、３２Ｂ…バックアップモータ駆動回路、３３Ａ，３３Ｂ…モータ電流遮断部、３４…操舵補助電流指令値演算部、３５…補償制御演算部、３６…加算器、３７…ｄ－ｑ軸電流指令値演算部、３８…電圧指令値演算部、３９Ａ１，３９Ａ２，３９Ｂ１，３９Ｂ２…電流検出回路、４０Ａ，４０Ｂ…電圧検出回路、４１Ａ，４１Ｂ…ゲート駆動回路、４２Ａ…メインインバータ回路、４２Ｂ…バックアップインバータ回路、４４Ａ，４４Ｂ…電源遮断部、５０…警報回路

Claims (7)

  1. 　多相電動モータを駆動制御するメインモータ駆動回路と、
    　該メインモータ駆動回路に異常が発生したときに前記多相電動モータを駆動制御する前記多相電動モータに前記メインモータ駆動回路と並列に接続されたバックアップモータ駆動回路と、
    　前記メインモータ駆動回路及び前記バックアップモータ駆動回路の異常診断を行う異常診断部とを備え、
    　前記メインモータ駆動回路のみで前記多相電動モータを駆動する正常駆動状態と、該正常駆動状態で前記メインモータ駆動回路の前記異常診断部による診断結果が異常であるときに、異常となった相出力部のモータ電流を遮断するとともに、遮断した相出力部を同相の前記バックアップモータ駆動回路の相出力部に切り換えて前記多相電動モータを駆動するバックアップ駆動状態とを備えているモータ制御装置。
  2. 　前記メインモータ駆動回路の多相出力側と前記多相電動モータとの間にメイン用モータ電流遮断部が設けられ、前記バックアップモータ駆動回路の多相出力側と前記多相電動モータとの間にバックアップ用電流遮断部が設けられている請求項１に記載のモータ制御装置。
  3. 　前記異常診断部は、前記メインモータ駆動回路の異常診断を、当該メインモータ駆動回路で前記多相電動モータを駆動している正常駆動状態であるときに行い、前記バックアップモータ駆動回路の異常診断を、前記メインモータ駆動回路で前記多相電動モータを駆動しているときに、当該メインモータ駆動回路及び前記バックアップモータ駆動回路の互いに同相の出力部の少なくとも一部を切り換えることにより行う請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
  4. 　前記異常診断部は、前記バックアップモータ駆動回路の異常診断を、前記メインモータ駆動回路で前記多相電動モータを駆動しているときに、当該メインモータ駆動回路及び前記バックアップモータ駆動回路の互いの同相出力を全て切り換えることにより行う請求項３に記載のモータ制御装置。
  5. 　前記異常診断部は、前記バックアップモータ駆動回路の異常診断を、前記メインモータ駆動回路で前記多相電動モータを駆動しているときに、当該メインモータ駆動回路及び前記バックアップモータ駆動回路の互いの同相出力を１相ずつ切り換えながら行う請求項３に記載のモータ制御装置。
  6. 　ステアリング機構に操舵補助力を発生させる電動モータを含むモータ制御装置を前記請求項１から５の何れか１項に記載のモータ制御装置で構成した電動パワーステアリング装置。
  7. 　前記請求項１から５の何れか１項に記載のモータ制御装置を備えた車両。
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