WO2017150652A1

WO2017150652A1 - モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置

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Publication number: WO2017150652A1
Application number: PCT/JP2017/008227
Authority: WO
Inventors: 光義小暮; 嶋川　茂; 紳熊谷; 鈴木　良一
Original assignee: 日本精工株式会社
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2017-03-02
Publication date: 2017-09-08
Also published as: JP6699704B2; JPWO2017150652A1; JP6702391B2; JP2019054721A; JP6421894B2; CN108702113B; JP6699703B2; JP2019071775A; US20190092382A1; JP2019054722A; US10604174B2; CN108702113A

Abstract

【課題】新たなデバイス部品を追加することなく、半導体スイッチング素子で小型に構成されたモータ開放スイッチの保護を、温度にも関連させて、異常モードに応じて確実に信頼性高く行うことができるモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】インバータとモータとの間にＦＥＴで成るモータ開放スイッチが接続されているモータ制御装置において、アシスト状態を検出し、インバータの制御をＯＮ／ＯＦＦすると共に、異常の有無を検出する制御部と、モータ回転数を検出するモータ回転数検出部と、モータ回転数に基づいてエネルギーを演算するエネルギー演算部と、エネルギーが安全動作領域の領域内になったときに、モータ開放スイッチの全てのＦＥＴをＯＦＦする判定部と、異常検出部と異常検出部からの情報に基づいて異常の有無を検出する状態検出部とを具備し、状態検出部が異常を検出していないときにインバータの制御をＯＮにし、異常を検出したときにインバータの制御をＯＦＦする。

Description

モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置

　本発明は、モータが外力によって回転したとき、モータ回転に伴う回生電力（逆起電圧と回生電流によって求まる）のエネルギー（電力）及び温度から、モータを駆動するインバータに接続された半導体スイッチング素子（例えばＦＥＴ：Field　Effect　Transistor）で成るモータ開放スイッチを、回生電力により生じるスイッチング素子遮断時のスイッチング損失が安全動作領域内である回転数以下の状態が所定時間継続したときにＯＦＦして、半導体スイッチング素子を確実に保護するモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置に関する。また、本発明は、モータ開放スイッチを異常モードに応じて保護するか、或いは回生電力が安全動作領域内になったときにモータ開放スイッチをＯＦＦ又はＯＮして保護するモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置に関する。

　電動パワーステアリング装置は、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された電流指令値により、車両の操舵系にモータによるアシスト力を付与するものであり、半導体スイッチング素子のブリッジ回路で成るインバータによりモータが駆動制御される。

　モータ制御装置を搭載した装置として電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ：Electric　Power　Steering）があり、電動パワーステアリング装置は、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）を付与するものであり、インバータから供給される電力で制御されるモータの駆動力を、ギア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。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、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（Pulse　Width　Modulation）（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：Electronic　Control　Unit）１００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１００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Ｖｓ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、ＥＰＳ用モータ２０に供給する電流を制御する。

　なお、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く、また、モータ２０に連結されたレゾルバ等の回転センサから操舵角を取得することも可能である。

　コントロールユニット１００には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller　Area　Network）４０が接続されており、車速ＶｓはＣＡＮ４０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１００には、ＣＡＮ４０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ＣＡＮ４１も接続可能である。

　コントロールユニット１００は主としてＣＰＵ（Central　Processing　Unit）（ＭＰＵ：Micro　Processing　UnitやＭＣＵ：Micro　Control　Unit等も含む）で構成されるが、そのＣＰＵ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１００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ＣＡＮ４０からの）車速Ｖｓは、電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する電流指令値演算部１０１に入力される。電流指令値演算部１０１は、入力された操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｓ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１０２Ａを経て電流制限部１０３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１０２Ｂ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ΔＩ（＝Ｉｒｅｆｍ－Ｉｍ）が演算され、その偏差ΔＩが操舵動作の特性改善のためのＰＩ制御部１０４に入力される。ＰＩ制御部１０４で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部１０５に入力され、更にインバータ１０６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１０７で検出され、減算部１０２Ｂにフィードバックされる。インバータ１０６は、半導体スイッチング素子としてのＦＥＴのブリッジ回路で構成されている。

　モータ２０にはレゾルバ等の回転センサ２１が連結されており、回転センサ２１からモータ回転角度θが出力され、更にモータ速度ωがモータ速度演算部２２で演算される。

　また、加算部１０２Ａには、補償信号生成部１１０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１１０は、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ：Self-Aligning　Torque）１１３と慣性１１２を加算部１１４で加算し、その加算結果に更に収れん性１１１を加算部１１５で加算し、加算部１１５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１０５及びインバータ１０６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１０５は、電圧制御指令値Ｖｒｅｆを所定式に従って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１０５Ａ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１０５Ｂとで構成されている。インバータ１０６は半導体スイッチング素子としてのＦＥＴの３相ブリッジ（ＦＥＴ１～ＦＥＴ６）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。また、インバータ１０６とモータ２０との間の電力供給線には、電力供給を行い（ＯＮ）又は遮断（ＯＦＦ）するためのモータリレー２３が各相に接続されている。

　このような電動パワーステアリング装置について、システム異常検出時（例えばトルクセンサの断線、モータ制御段ＦＥＴの短絡事故等）の予期しない事態に遭遇する場合がある。この場合の対応として、電動パワーステアリング装置のアシスト制御を即座に中止し、駆動制御系とモータとの接続を遮断することが最優先に行われる。

　一般に、図３に示すように、モータ２０と、モータ２０に流れる電流を制御するインバータ１０６との間には、モータ電流を供給／遮断するためのモータリレー２３が介挿されている。モータリレー２３には安価な有接点のリレーが使用され、電磁的に有接点を開放してモータ２０に流れる電流をハード的に遮断するようになっている（例えば特開２００５－１９９７４６号公報（特許文献１））。

　しかし、近年では小型化や信頼性の向上、更にコストの低減化を図るべく、有接点の電磁的なモータリレーに代えて無接点の半導体スイッチング素子（アナログスイッチ）、例えばＦＥＴで成るモータ開放スイッチに置換されている。しかし、システム異常によりアシスト継続不可能になると、インバータを停止してもモータは回転している場合、そのモータ回転中にモータ開放スイッチをＯＦＦすると、モータの回生電力がモータ開放スイッチの安全動作領域を逸脱してしまい、モータ開放スイッチが破損したり、破壊したりすることがある。この問題は電源遮断などにより、ＭＣＵにリセットが発生してモータ開放スイッチが一旦ＯＦＦした後に電圧が復帰し、スイッチが再ＯＮするときにも同様に発生する。

　モータリレーに半導体スイッチング素子を使用した装置として、例えば特開２０１３－１８３４６２号公報（特許文献２）に開示されたものがある。特許文献２の装置では、電力変換器（インバータ）の故障が検出されるとインバータの駆動を停止し、第１電源リレーをＯＦＦし、第２電源リレーをＯＮする。そして、インバータの駆動が停止した状態で、モータが外力によって回転して回生電圧が発生すると、回生電圧はインバータからＯＮ状態の第２電源リレー及び第１電源リレーの寄生ダイオードを通って電源（バッテリ）に回生される。

　電動パワーステアリング装置では、モータ回転に伴う逆起電圧の発生やモータ回生電流によるモータリレーをＯＦＦしたときのスイッチング損失による半導体素子の安全動作領域の逸脱による素子破壊に特に注意する必要があり、車載素子の破壊対策はできるだけハード部品を追加することなく安価に、かつ確実に行うことが強く望まれる。

　また、特許第５１２００４１号公報（特許文献３）では、全ての相開放手段（モータリレー）が開作動し、かつ特定の１相についてのみ電圧が印加されている場合に、その特定相以外の相において電圧の印加に基づく端子電圧が検出される場合には、上記特定相に設けられた相開放手段に短絡故障が発生したと判定している。従って、特許文献３の装置は相開放手段自体の故障を検出するものであり、積極的に半導体スイッチング素子のデバイス保護を図るものではない。

特開２００５－１９９７４６号公報特開２０１３－１８３４６２号公報特許第５１２００４１号公報特開２０１１－２３９４８９号公報特開２００８－１４１８６８号公報

　半導体スイッチング素子を保護するモータ装置として、特開２０１１－２３９４８９号公報（特許文献４）や特開２００８－１４１８６８号公報（特許文献５）に示されるものが提案されている。特許文献４では、回路異常検出からＯＦＦ処理のＰＷＭ制御を、ある所定時間（アバランシェエネルギー放出の間）行うことでスイッチング素子を保護するようになっている。また、特許文献５では、異常検出からのＯＦＦ処理において、回路遮断条件にモータ回転数とモータ温度が低温側のときに相対的に閾値を高回転側に設定するようにしている。

　しかしながら、特許文献４の装置では、インバータの各半導体スイッチング素子のＯＦＦ後に、所定時間が経過したときに、安全動作領域を考慮することなく一様にモータ開放スイッチの半導体スイッチング素子をＯＦＦしているので、素子保護の確実性に問題がある。また、特許文献５のモータシステムは、高回転状態中に弱め界磁制御による交流モータの駆動制御を継続することにより、モータに誘起される過大な逆起電圧がインバータに印加されて機器損傷が発生することを防止しており、モータ開放スイッチの半導体スイッチング素子を保護することを開示していないし、半導体スイッチング素子の再ＯＮについての記載もない。

　また、いずれの装置でも異常（故障を含む）モードを判定しておらず、異常モードによって、発生する回生電流が異なることへの対応がなされておらず、最適な制御が実施できていない問題がある。

　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、新たなデバイス部品を追加することなく、半導体スイッチング素子で小型に構成されたモータ開放スイッチの保護を、温度にも関連させて、異常モードに応じて確実に信頼性高く行うことができるモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置を提供することにある。また、半導体スイッチング素子の再ＯＮにおける保護を、確実に信頼性高く行うことも目的とする。

　本発明は、トルクセンサから操舵トルクで演算された電流指令値に基づいてインバータによってモータを駆動制御し、前記インバータと前記モータとの間にＦＥＴで成るモータ開放スイッチが接続されているモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記トルクセンサを含むセンサ類及びインバータのアシスト状態を検出し、検出結果に基づいて前記インバータの制御をＯＮ／ＯＦＦすると共に、異常の有無を検出する制御部と、前記モータのモータ回転数を検出するモータ回転数検出部と、前記モータ回転数に基づいて、データテーブルによりモータ逆起電圧及び回生電流を選択し、それらを用いてエネルギーを演算するエネルギー演算部と、前記エネルギーを前記ＦＥＴの安全動作領域と比較し、前記エネルギーが前記安全動作領域の領域内になったときに、前記モータ開放スイッチの全てのＦＥＴをＯＦＦする判定部と、異常検出部と前記異常検出部からの情報に基づいて異常の有無を検出する状態検出部とを具備し、前記制御部は、前記状態検出部が異常を検出していないときに前記インバータの制御をＯＮにし、前記状態検出部が異常を検出したときに前記インバータの制御をＯＦＦすることにより達成される。

　また、本発明は、少なくともトルクセンサからの操舵トルクを用いて演算された電流指令値に墓づいて、第１のＦＥＴで成るインバータによってモー夕を駆動制御し、前記インバータと前記モータとの間に第２のＦＥＴで成るモータ開放スイッチが接続されているモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記トルクセンサを含むセンサ類の状態及び前記インバータのアシスト状態を検出し、検出結果に基づいて前記インバータの制御をＯＮ／ＯＦＦすると共に、異常の有無を検出する制御部と、前記モータのモータ回転数を検出するモータ回転数検出部と、前記モータ回転数に基づいて、データテーブルによりモータ逆起電圧及び回生電流のエネルギーを演算するエネルギー演算部と、前記エネルギーを前記第２のＦＥＴの安全動作領域と比較し、前記エネルギーが前記安全動作領域の領域内になったときに、前記第２のＦＥＴの全てをＯＦＦする判定部と、前記センサ類及び前記インバータの異常を検出する異常検出部からの情報に基づいて異常モードを検出する状態検出部とを備し、前記制御部は、前記状態検出部が異常を検出していないときに前記インバータの制御をＯＮにし、前記状態検出部が異常を検出したときに前記インパータの制御をＯＦＦすると共に、前記状態検出部で検出された前記異常モードに応じて前記回生電流を複数の中から選択し、選択された回生電流に基づいて前記エネルギーを演算することにより達成される。

　また、本発明はモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記状態検出部で検出された異常モードに応じて、前記エネルギーを演算する回生電流を複数の中から選択するようになっており、例えば前記状態検出部で検出された異常が、前記インバータの短絡故障が疑われる異常の場合には、前記回生電流としてより大きいものが選択され、それ以外の異常の場合には、前記回生電流としてより小さいものが選択され、それら異常モードに応じて選択された回生電流により演算された、より正確なエネルギーに基づいて判定することにより、より効果的に達成される。

　更に本発明は、少なくともトルクセンサから操舵トルクで演算された電流指令値に基づいて、第１のＦＥＴで成るインバータによってモータを駆動制御し、前記インバータと前記モータとの間に第２のＦＥＴで成るモータ開放スイッチが接続されているモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、ＭＣＵを含み、前記トルクセンサを含むセンサ類の状態及び前記インバータのアシスト状態を検出し、検出結果に基づいて前記インバータの制御をＯＮ／ＯＦＦすると共に、異常の有無を検出する制御部と、前記モータのモータ回転数を検出するモータ回転数検出部と、前記モータ回転数に基づいて、データテーブルによりモータ逆起電圧及び回生電流を選択し、それらを用いてエネルギーを演算するエネルギー演算部と、前記エネルギーを前記第２のＦＥＴの安全動作領域と比較し、前記エネルギーが前記安全動作領域の領域内になったときに、前記第２のＦＥＴ全てをＯＦＦする判定部と、前記センサ類及び前記インバータの異常を検出する異常検出部からの情報に基づいて異常の有無を検出する状態検出部と、前記第１のＦＥＴの温度若しくはその周辺の温度を検出する温度検出部と、少なくとも前記温度検出部で検出された温度、前記状態検出部の異常検出及び前記ＭＣＵのリセット発生の日時情報を記録する記録装置とを具備し、前記制御部は、前記状態検出部が異常を検出していないときに前記インバータの制御をＯＮし、前記状態検出部が異常を検出したときに前記インバータの制御をＯＦＦすることにより達成される。

　本発明に係るモータ制御装置（第１実施形態）によれば、モータ回転数が高い（モータ逆起電圧及び回生電流のエネルギー（回生電力）が安全動作領域を超える）場合には、モータ開放スイッチＯＮを継続して回生電流を電源に戻す制御を行い、回転中のモータにブレーキ力を与え、このブレーキ力によりモータ回転数が徐々に低下し安全領域（モータ逆起電圧及び回生電流のエネルギー（回生電力）が安全動作領域の領域内）に入ったときに直ぐにではなく、安全動作領域に入ったとき以降の時間経過を計測し、所定時間連続して経過したときにモータ開放スイッチの全ての半導体スイッチング素子（ＦＥＴ）をＯＦＦするようにしている。また、第２実施形態によれば、モータ開放スイッチＯＮを継続して回生電流を電源に戻す制御を行うと共に、異常モードに応じて演算に用いるパラメータ（回生電流量）を変更することで、より正確な回生エネルギーを算出できるようにし、モータ回転数が徐々に低下し安全領域に入った以降の確実な時期に、モータ開放スイッチをＯＦＦしている。更に、第３実施形態では、モータ開放スイッチのＯＦＦ後、或いはＭＣＵリセットによりＯＦＦされた後、故障などの異常が検出されず、正常だと判断された場合、パワー基板上の温度検出素子の温度情報と、モータ回転数と、ＯＦＦ後の経過時間を監視しながら、逆起電圧と回生電流から算出される回生電力により生じるＯＮ時のスイッチング損失が、安全動作領域に収まるモータ回転数になった時点で、半導体スイッチング素子を再ＯＮするようにしている。

　このため、本発明によれば新たなデバイス部品を付加することなく、また、新たな保護回路を付加することなく安価な構成で、半導体スイッチング素子で成るモータ開放スイッチを一層確実に保護することができる。

　また、安全動作領域の演算に、保護対象となるモータ開放スイッチの温度若しくはその周辺温度を加味しているので、モータ開放スイッチの温度特性に合致したＯＮ／ＯＦＦ制御の保護を実現することができる。

　本発明に係るモータ制御装置を搭載した電動パワーステアリング装置によれば、モータとインバータとの間に介挿されたモータ開放スイッチの半導体スイッチング素子の保護を確実かつ容易に図ることができ、操舵の安全性及び信頼性を一層向上することができる。

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コントロールユニット（ＥＣＵ）の構成例を示すブロック図である。電動パワーステアリング装置のモータ制御部の構成例を示す線図である。ＦＥＴのドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓとドレイン電流Ｉｄの特性例を示す特性図である。ＦＥＴの許容損失Ｐｄの温度特性の例を示す特性図である。本発明の構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。データテーブルの特性例を示す特性図である。モータ回転数の変動によるリレー故障の一例を示すタイミングチャートである。モータ回転数の変動に対する本発明の動作例を示すタイミングチャートである。本発明の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。本発明の構成例（第２実施形態）を示すブロック図である。異常モードによる電流経路の相違を説明するための線図である。本発明の動作例（第２実施形態）を示すフローチャートである。本発明の構成例（第３実施形態）を示すブロック図である。本発明（第３実施形態）の原理を示すタイミングチャートである。本発明の動作例（第３実施形態）を示すフローチャートである。

　本発明では、モータ開放スイッチ（モータリレー）の小型化、信頼性の向上、コストの低減化のために、モータ開放スイッチを半導体スイッチング素子（例えばＦＥＴ）で構成する。そして、トルクセンサなどのセンサ類やインバータ等の異常（故障を含む）発生によってアシスト制御の継続が不可能となったとき（モータ回転中にイグニションキーをＯＦＦとした場合も含む）に、外力によるモータの回転時に発生するモータ回生電力（逆起電圧と回生電流から算出される）によってモータ開放スイッチのデバイス破壊を保護するために、モータ回転数からデータテーブル等に基づいて、モータ逆起電圧及び回生電流のエネルギーを演算すると共に、モータ開放スイッチの温度若しくは周辺の温度に基づいてモータ開放スイッチの安全動作領域を演算し、モータ回転数が高い（モータ逆起電圧及び回生電流のエネルギーが安全動作領域を超えている）場合には、モータ開放スイッチのＯＮを継続して、回生電流を電源に戻す制御を行う。回生電流の電源への戻し制御によって回転中のモータにブレーキ力を与え、モータ回転数が徐々に低下し、安全動作領域（モータ逆起電圧及び回生電流のエネルギーが安全動作領域の領域内）に入った以降で所定時間連続したときに、モータ開放スイッチの全ての半導体スイッチング素子をＯＦＦする。その後、アシスト制御停止に必要な処理を行う。

　本発明の第２実施形態では特に、異常モードによりモータの回生電流が異なることに着目し、回生電力演算時の電流を異常モードにより変更することで、より正確に回生電力を算出し、より最適な時期にＯＦＦすることで安全に半導体スイッチング素子を保護する。モータ制御段ＦＥＴの短絡故障が疑われる異常検出時に、演算に用いる回生電流を高めにセットする。例えば、モータ制御段のＬｏｗ側ＦＥＴが短絡故障を起こした場合、モータ端子間で発生した逆起電圧は短絡故障を起こしたＦＥＴを経由して地絡することになるため、回生電流が増える。また、モータ制御段ＦＥＴの短絡故障以外の異常検出時（センサ断線等）には、演算に用いる回生電流を低めにセットする。このように異常モードで回生電流に差異が生じるので、異常モードを判定部に取り込み、異常モードに応じて演算に用いるパラメータ（回生電流量）を変更することにより、より正確な回生電力を算出することができ、モータリレーに相当するＦＥＴをより安全なタイミングでＯＦＦすることが可能となる。

　本発明の第３実施形態は、ＥＰＳなどに使用されるモータ開放スイッチの半導体スイッチング素子（ＦＥＴ）について、ＭＣＵのリセット等による強制ＯＦＦ状態から復帰して再ＯＮするときに、モータの回転によって発生する回生電力（逆起電圧と回生電流によるエネルギー）から、半導体スイッチング素子を安全かつ確実に保護する。第３実施形態では、モータ開放スイッチの全ての半導体スイッチング素子をＯＦＦした後、或いはＭＣＵリセットによってＯＦＦした後、故障などの異常が検出されず、正常だと判断されて再度ＯＮする場合に、エネルギー（回生電力）と安全動作領域を比較し、エネルギーが安全動作領域外となってデバイス破壊を起こすと判断された時はＦＥＴをＯＦＦ状態のままとし、エネルギーが安全動作領域内に入り、デバイス破壊の可能性がなくなった以降にモータ開放スイッチのＦＥＴを再ＯＮする。

　このように温度情報及びモータ回転数をモニターしながら、逆起電圧と回生電流から算出される回生電力により生じるＦＥＴ遮断時のスイッチング損失が安全動作領域内に入るモータ回転数になった時点以降、安全動作領域内に連続して留まっている時間が所定時間を超えたときに、モータ開放スイッチの半導体スイッチング素子を全てＯＦＦするか、或いはそのＯＦＦ後、又は異常発生以外の理由でＭＣＵがリセットされた後に復帰する時にも、エネルギーが安全動作領域内に入り、デバイス破壊の可能性がなくなった以降に半導体スイッチング素子を全て再ＯＮようにしている。このため、半導体スイッチング素子のＯＦＦ時及びＯＮ時のエネルギーによる安全動作領域逸脱による破損や破壊もなく、半導体スイッチング素子を確実に保護することができ、信頼性の高いモータ制御装置及び電動パワーステアリング装置を提供することができる。

　一般に、動作中のＦＥＴの安全動作領域（ＡＯＳ：Area　Of　Safety　operation）は、図４に示すようなドレイン電流Ｉｄとドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓの関係と、図５に示すような最大許容損失Ｐｄの温度特性によって決まる。しかし、実際に使用される動作条件（ＦＥＴケース温度Ｔｃ、動作周波数ｆ、オン幅ｔなど）で変化する。特に最大許容損失Ｐｄは、ケース温度が上がると低下するため、正確な安全動作領域を求めるには温度情報は重要であり、パワー基板上の温度検出素子による温度を知ることができれば、ＦＥＴのケース温度Ｔｃが推定できるので、温度に対応した最大許容電力Ｐｄを算出することができる。

　よって、本発明ではモータ回転数による（回生電力）判断だけでなく、（パワー基板上の）半導体スイッチング素子（ＦＥＴ）の温度若しくはその周辺の温度情報を判断条件に加味することにより、更に日時情報（タイムスタンプ）を考慮して、正確な安全動作領域の内外を判断しているので、モータ単体の回転数による判定よりも、より安全かつ確実に半導体スイッチング素子（ＦＥＴ）をスイッチＯＦＦ及びスイッチＯＮすることができる。

　なお、緊急のアシストＯＦＦ時にはモータはフリーランとなる。また、アシストＯＦＦの要因には、インバータの異常、イグニションキーのＯＦＦ、ソフト・ハードの異常検出、センサ類の異常等がある。

　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。

　図６は本発明の構成例（第１実施形態）を図３に対応させて示しており、本発明では制御部１２０に、エネルギー演算部１２１、判定部１２２、データテーブル１２３、電流制御部１２４、状態検出部１２５、安全動作領域演算部１２６を設けている。判定部１２２はタイマー１２２Ａを具備しており、以下で説明する時間の経過を計測し、所定時間を経過したときにモータ開放スイッチ１４０のＦＥＴＵ～ＦＥＴＷを全てＯＦＦするＦＥＴ－ＯＦＦ信号を出力する。データテーブル１２３はモータ回転数ｒｐｍに対応したエネルギーＷ、つまりモータ回転数ｒｐｍに対するモータ逆起電圧及び回生電流のエネルギーＷを予め求めてテーブル化しており、例えば図７に示すような特性を有している。従って、モータ回転数ｒｐｍを検出することによって、モータ逆起電圧及び回生電流のエネルギーＷを演算することができる。図７では、例えばモータ回転数ｒｐｍがω１のとき、エネルギーＷはＷ１と演算される。

　なお、データテーブル１２３として、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically　Erasable　Programmable　Read-Only　Memory）などの不揮発性メモリに格納するようにしても良い。

　また、トルクセンサ等のセンサ類の異常（故障を含む）を検出するセンサ異常検出部１３１と、インバータ１０６の異常（故障を含む）を検出するインバータ異常検出部１３５と、センサ異常検出部１３１及びインバータ異常検出部１３５などに基づいて異常その他の状態を検出し、必要な処理を行う状態検出部１２５とが設けられている。状態検出部１２５はアシストＯＦＦ指令を入力し、アシストＯＦＦ動作の全てを対象にして検出しており、例えばモータ回転中にイグニションキーがＯＦＦされたような状態も検出する。

　更に、制御部１２０内の電流制御部１２４で制御されるインバータ１０６とモータ２０との間の電力供給線（Ｕ相，Ｖ相、Ｗ相）に、半導体スイッチング素子としてのＦＥＴで成るモータ開放スイッチ１４０（１４０Ｕ、１４０Ｖ、１４０Ｗ）が介挿され、モータ開放スイッチ１４０は制御部１２０で制御されるモータ開放スイッチ制御部１３３でＯＮ／ＯＦＦされる。また、モータ開放スイッチ１４０（１４０Ｕ、１４０Ｖ、１４０Ｗ）の温度若しくはその周辺温度を検出するための温度検出部の温度センサとしてサーミスタ１４１が配設されており、電気的に検出された温度情報Ｔｐは制御部１２０に入力される。サーミスタ１４１の配設は、モータ開放スイッチ１４０（１４０Ｕ、１４０Ｖ、１４０Ｗ）が装着されているパワー基板上であっても良い。インバータ１０６のＦＥＴ１～ＦＥＴ６と、モータ開放スイッチ１４０のＦＥＴ（１４０Ｕ～１４０Ｗ）とは、同一基板に装着されている。

　安全動作領域演算部１２６は、サーミスタ１４１からの温度情報Ｔｐに基づいて安全動作領域を演算する。演算された安全動作領域は判定部１２２に入力される。

　更に、回転センサ２１からの回転角度θに基づいてモータ回転数ｒｐｍを検出するモータ回転数検出部１３２が設けられている。

　モータ逆起電圧及び回生電流のエネルギーが安全動作領域に入って直ぐに、モータ開放スイッチ１４０のＦＥＴをＯＦＦしてしまうと、その後にモータ回転数ｒｐｍが再上昇した場合にデバイスが破壊されることがある。図８のタイミングチャートはその様子を示しており、時点ｔ２にインバータ停止となり、以降ＰＷＭ駆動信号が停止されるため、図８（Ａ）に示すようにモータ回転数ｒｐｍがランプダウンする。そして、時点ｔ３にモータ回転数ｒｐｍが閾値に達して、図８（Ｃ）に示すようにモータ開放スイッチ１４０の駆動信号をＯＦＦにすると、図８（Ａ）に示すように外的要因によりモータ回転数ｒｐｍが変動する場合がある。電動パワーステアリング装置では、道路の状況により操舵輪のタイヤが受ける力によりハンドルが回されることも推測される。一例としては、そのタイミング時に、操舵輪タイヤが路肩に接触するようなことが考えられる。このようにモータ回転数ｒｐｍが再上昇した場合、ＦＥＴが破壊される恐れがある。

　そこで、本発明では図９に示すように、インバータ停止（時点ｔ１１）後、モータ回転数ｒｐｍがランプダウンして閾値に達した時点ｔ１２以降、所定時間が経過した時点ｔ１３にモータ開放スイッチ１４０の駆動信号をＯＦＦする。駆動信号のＯＦＦは、図９（Ｄ）に示すようにタイマーカウントのカウント値が閾値になったときに行う。これにより、より安全にモータ開放スイッチ１４０のＦＥＴをＯＦＦすることが可能となる。

　このような構成において、その動作例を図１０のフローチャートを参照して説明する。

　制御動作がスタートすると、先ずモータ開放スイッチ１４０（１４０Ｕ，１４０Ｖ，１４０Ｗ）が、制御部１２０を介してモータ開放スイッチ制御部１３３によりＯＮされ（ステップＳ１）、制御部１２０内の電流制御部１２４によりインバータ１０６の制御をＯＮにしてアシスト制御がスタートする（ステップＳ２）。状態検出部１２５は、センサ異常検出部１３１やインバータ異常検出部１３５において異常（故障を含む）が検出されているか否かを判定し（ステップＳ３）、異常が検出されていない場合には、アシスト制御をそのまま継続する。

　また、上記ステップＳ３で異常が検出された場合には、アシスト制御の継続が不可能と判断し、制御部１２０によりインバータ１０６の制御をＯＦＦにする（ステップＳ２０）。インバータ１０６の制御がＯＦＦにされると、モータ回転数検出部１３２は外力で回転されるモータ２０のモータ回転数ｒｐｍを検出し（ステップＳ２１）、制御部１２０内のエネルギー演算部１２１はモータ回転数ｒｐｍに基づいて、モータ逆起電圧Ｅ及び回生電流のエネルギーＷを、データテーブル１２３を用いて演算する（ステップＳ２２）。モータ逆起電圧Ｅは下記数１に従って求められ、回生電流の計測と共に予め実測してテーブル化してある。
（数１）
Ｅ＝ｋ・単位時間当たりモータ回転数
　　ただし、ｋは、モータ２０の磁束密度やロータ径等によって定まるモータ定数である。

　サーミスタ１４１によりモータ開放スイッチ１４０の温度（若しくはその周辺温度）Ｔｐが検出され（ステップＳ２３）、更に最大許容損失Ｐｄが演算され（ステップＳ２４）、制御部１２０に入力される。制御部１２０内の安全動作領域演算部１２６は、温度Ｔｐ及び最大許容損失Ｐｄに基づいてモータ開放スイッチ１４０の安全動作領域を演算する（ステップＳ２５）。

　演算された安全動作領域は判定部１２２に入力され、判定部１２２は演算されたエネルギーＷがモータ開放スイッチ１４０を構成するＦＥＴの安全動作領域を逸脱しているか否かを判定する（ステップＳ３０）。つまり、“エネルギー演算結果＞安全動作領域”であるか否かを判定し、演算されたエネルギーＷが、演算された安全動作領域を逸脱している場合、つまりモータ回転数ｒｐｍが高い場合は回生電力がＦＥＴ破壊を起こす危険領域であり、また、回生電流によるスイッチング損失が安全動作領域以上であり、ＯＦＦタイマーをリセットしてモータ開放スイッチ１４０のＯＮ動作を継続する。これにより回生電流を電源に戻す制御が行われ、回転中のモータにブレーキ力を与える。

　そして、ブレーキ力によってモータ回転数ｒｐｍが徐々に低下し、モータ開放スイッチ１４０の安全遮断領域、つまりエネルギーＷが、回生電流によるスイッチング損失が安全動作領域の領域内に入った以降に、ＯＦＦタイマーをカウントアップし（ステップＳ３１）、ＯＦＦタイマーのカウント値がスイッチＯＦＦ判定用閾値以上となったか否かを判定する（ステップＳ３２）。そして、ＯＦＦタイマーのカウント値がスイッチＯＦＦ判定用閾値以上となったときに、モータ開放スイッチ１４０をＯＦＦすると共に、ＯＦＦタイマーをリセットする（ステップＳ３３）。ＯＦＦタイマーのカウント値がスイッチＯＦＦ判定用閾値未満のときは、上記ステップＳ２１にリターンして上記動作を繰り返す。

　これにより、モータ開放スイッチ１４０を構成するＦＥＴが破壊されることはなく、モータ開放スイッチ１４０のＯＦＦの後にアシスト制御停止に必要な処理を実行する。

　次に、本発明の第２実施形態の構成を図１１に示して説明する。

　図１１は図６に対応させて示しており、本実施形態においても制御部１２０に、エネルギー演算部１２１、判定部１２２、データテーブル１２３、電流制御部１２４、状態検出部１２５、安全動作領域演算部１２６を設けている。例えば不揮発性メモリのデータテーブル１２３はモータ回転数ｒｐｍに対応したエネルギーＷを予め求めてテーブル化しており、例えば図７に示すような特性を有している。

　また、図６で説明したセンサ異常検出部１３１と、インバータ異常検出部１３５と、状態検出部１２５とが設けられている。制御部１２０内の電流制御部１２４で制御されるインバータ１０６とモータ２０との間の電力供給線にモータ開放スイッチ１４０が介挿され、モータ開放スイッチ１４０はモータ開放スイッチ制御部１３３でＯＮ／ＯＦＦされる。また、モータ開放スイッチ１４０の温度若しくはその周辺温度である温度情報Ｔｐは制御部１２０に入力される。

　図１２は、異常モードによる回生電流経路の違いを示す線図であり、異常を検出した際、インバータ１０６の制御信号はＯＦＦされるが、その際、モータ２０が外力などによって回転された場合、モータ端子間には逆起電圧ＶＭが発生する。なお、逆起電圧ＶＭは、数１で示されるようにモータ回転数に比例する。

　この時、異常モードによって回生電流の経路はＡとＢの２つに変化する。
（１）経路Ａ：インバータＦＥＴ短絡故障以外の異常
　回生電圧が電源電圧（＋インバータの内部寄生ダイオードの順方向電圧）を超えたとき、回生電流は、インバータ１０６のＨｉｇｈ側ＦＥＴ（ＦＥＴ１～ＦＥＴ３）の内部寄生ダイオードを通って電源電圧に向かって流れる。この時の電流量Ｉｒ１は、数２で求められる。
（数２）
　　Ｉｒ１＝（ＶＭ－ＶＲ－Ｖｆ）／Ｒ
ただし、ＶｆはＦＥＴの内部寄生ダイオードの順方向電圧、Ｒは回生電流が流れる回路抵抗である。
（２）経路Ｂ：インバータＦＥＴ短絡故障の異常
　一方、インバータ１０６のＬｏｗ側ＦＥＴ（ＦＥＴ４～ＦＥＴ６）が短絡故障を起こした場合、回生電流は短絡故障を起こしたＦＥＴと電流検出回路１３３を通ってＧＮＤ（接地）に流れる。この時の電流量Ｉｒ２は、数３で求められる。
（数３）
　　　Ｉｒ２＝ＶＭ／（Ｒ＋Ｒｓｈ）
ただし、Ｒｓｈは電流検出回路１３３内の抵抗であり、一般的に極小抵抗が用いられる。

上記２種類の回生電流Ｉｒ１及びＩｒ２を比較すると、同一の逆起電圧ＶＭが発生した場合において、一般的に数４となる。
（数４）
Ｉｒ２＞Ｉｒ１
　この回生電流Ｉｒ１，Ｉｒ２をモータ回転数に応じて事前に計測し、テーブルとしてＥＣＵ等のメモリに格納して、回生電力の算出に用いる。

　このような構成において、その動作例を図１３のフローチャートを参照して説明する。図１３のフローチャートは図１０に対応しており、同一動作には同一のステップ番号が付されている。

　制御動作がスタートすると、ステップＳ１からステップＳ３までは、前述の第１実施形態と同一であり、本実施形態ではステップＳ３において異常が検出された場合、異常モードを判定する（ステップＳ１０）。即ち、状態検出部１２５はセンサ異常検出部１３１やインバータ異常検出部１３５の検出結果に基づいて、制御段ＦＥＴの短絡が疑われる異常であるか、それ以外の異常であるかを判定し、制御段ＦＥＴの短絡が疑われる異常である場合にはパラメータ１をセットし、それ以外の異常である場合にはパラメータ２をセットする。ただし、パラメータ１＞パラメータ２とする。即ち、下記数５に従ってパラメータ１及び２をセットする。
（数５）
　　（ａ）制御段ＦＥＴの短絡が疑われる異常　→　パラメータ１をセット
　　（ｂ）上記以外の異常　→　パラメータ２（＜パラメータ１）をセット

　そして、異常が検出された場合には、いずれもアシスト制御の継続が不可能と判断し、制御部１２０によりインバータ１０６の制御をＯＦＦにし（ステップＳ３０）、以降は前述の第１実施形態と同一である。ただし、第２実施形態では異常に応じてパラメータ１及び２がセットされているので、ステップＳ２２におけるエネルギー演算では、同一のモータ回転数でも異なるエネルギー値が演算される。

　次に、本発明の第３実施形態を図１４に示して説明する。

　図１４は図６及び図１１に対応しており、第３実施形態では制御部１２０に、エネルギー演算部１２１、判定部１２２、データテーブル１２３、電流制御部１２４、状態検出部１２５、安全動作領域演算部１２６、記録装置１２７、各部全体の制御を行うＭＣＵ１２８を設けており、制御部１２０には日時データ（タイムスタンプ）も入力されている。データテーブル１２３はモータ回転数ｒｐｍに対応したエネルギーＷを予め求めてテーブル化しており、図７に示すような特性を有している。また、前述と同様にセンサ異常検出部１３１と、インバータ異常検出部１３５と、状態検出部１２５とが設けられている。

　記録装置１２７は、異常検出時やＭＣＵ１２８のリセット発生時に、少なくとも温度情報Ｔｐ及び発生日時の情報（タイムスタンプ）を記録し、判定部１２２は、ＭＣＵ１２８のリセット時に記録された温度情報及び発生日時と、リセット復帰時の温度検出値及び復帰日時の比較を行い、発生日時と復帰日時との差分、温度情報と温度検出値との差分がいずれも各所定範囲内にあるか否かを判定するようになっている。

　クランキング等による予期せぬＭＣＵリセットの発生要因としては、（１）信号停止等によるアイドリングストップからのエンジン再スタート時、（２）長い下り坂走行検出によるエンジン停止（燃費改善のため）からのエンジン再スタート時、（３）所定速度（例えば１４ｋｍ／ｈ程度）以下の走行検出によるエンジン停止（燃費改善のため）からのトルク要求によるエンジン再スタート時、（４）ノイズやデバイスのラッチアップ等の影響、などが考えられる。このうち、要因（１）～（３）については、バッテリの劣化が重なった時に、ＭＣＵリセットが発生することがある。

　ＭＣＵ１２８の瞬停リセット時の割込み処理では、温度検出部のサーミスタ１４１からの温度情報とモータ推定温度情報、及びタイムスタンプ情報（△年△月△日、○時○分○秒）を記録装置１２７に記録する。

　また、モータ開放スイッチのＦＥＴ再ＯＮの条件は、以下の通りである。
ＭＣＵ１２８の再スタート（リセット解除）後、モータ２０の回転数ｒｐｍからエネルギーを、サーミスタ１４１の温度情報Ｔｐから最大許容損失を演算してより正確にエネルギーを算出し、エネルギーが安全動作領域内となった以降にモータ開放スイッチ１４０のＦＥＴＵ～ＦＥＴＷを再ＯＮすることで、安全に保護することが可能である。更に、ＭＣＵ１２８の瞬停リセットに伴い、モータ推定温度は一旦リセットされるが、万が一温度が一定温度以上に上昇していた場合、そのまま電流を通電すると、モータコイル焼損などの異常が発生する恐れがある。

　そこで、本実施形態では、モータ開放スイッチのＦＥＴ再ＯＮ後、タイムスタンプ情報（日時情報）を読み込み、以下の処理を行う。ただし、サーミスタ１４１の温度情報Ｔｐがあまり変化しない任意の時間をＴａとする。下記数６のときは、温度変化は殆どないと判断して、記録したモータ推定温度情報を用いて制御を継続する。
（数６）
現在のタイムスタンプ－記録したタイムスタンプ　＜　Ｔａ
（数７）
現在のタイムスタンプ－記録したタイムスタンプ　≧　Ｔａ

　また、上記数７のときで、「現在の温度情報≒記録した温度情報」の場合には温度変化は殆どないと判断して、記録したモータ推定温度情報を用いて制御を継続し、「現在の温度情報≠記録した温度情報」の場合にはモータの温度情報不確定と判断して、トルク制限（電流制限）を行い、温度上昇を抑える制御を実行する。

　図１５（Ｄ）に示すように時点ｔ２０にＭＣＵ１２８がリセットされると、図１５（Ｂ）に示すようにインバータ停止（ＯＦＦ）となると共に、図１５（Ｃ）に示すようにモータ開放スイッチ１４０の駆動信号がＯＦＦされる。このようにＭＣＵ１２８のリセットにより、インバータ１０６及びモータ開放スイッチ１４０は一旦停止（ＯＦＦ）するが、図１５（Ｄ）に示すようにＭＣＵ１２８のリセット復帰後（時点ｔ２１以降）、特に異常がなければ再起動する必要がある。その際、モータ開放スイッチ１４０を再ＯＮするときに、図１５（Ａ）に示すように外力などでモータ２０が回転し、その時の回生電力（逆起電圧と回生電流）がＦＥＴの安全動作領域を超えていた場合、ＯＦＦ時と同様にデバイス破壊の恐れがある。

　そのため、本実施形態では、回生電力（エネルギー）と安全動作領域を比較し、回生電力が安全動作領域外となってデバイス破壊を起こすと判断された場合は、図１５（Ｃ）に示すようにＦＥＴをＯＦＦ状態のままとし（時点ｔ２２近辺）、回生電力が安全動作領域内に入り、デバイス破壊の可能性がなくなった以降（時点ｔ２３）にモータ開放スイッチ１４０のＦＥＴを再ＯＮする。
更に、インバータ１０６を再駆動する際には、下記の条件（ａ）～（ｃ）が必要となる。
（ａ）サーミスタ１４１の温度を正常に測定できること。
（ｂ）リセット期間が所定の時間内であること。
（ｃ）リセット発生時に記録した温度情報とリセット解除後に取得した温度情報が所定の温度差内であること。

　もし上記条件（ａ）～（ｃ）が整わない場合は、モータ２０のトルク制限を設定後（記録した温度情報と検出した温度情報の差に応じて制限は可変とする）、インバータ１０６を駆動する。トルク制限する理由は、動作時のモータ温度はＥＣＵ内部の温度情報とモータ制御電流の積算値などから推定するのが一般的であるが、ＭＣＵリセットなどにより積算情報がクリアされると、温度推定が正確にできなくなり、推定温度が実モータ温度より低いまま通常の制御を行った場合、モータのコイル損傷が発生する恐れがあるため電流制限を行い、モータを保護する必要があるからである。

　このような構成において、その動作例を図１６のフローチャートを参照して説明する。

　アシスト制御が実施されている段階（モータ開放スイッチ１４０（１４０Ｕ，１４０Ｖ，１４０Ｗ）はＯＮ）でＭＣＵ１２８をリセットする要因が検出されると（ステップＳ４０）、ＭＣＵ１２８がリセットされると共に（ステップＳ４１）、インバータ制御及びモータ開放スイッチ１４０がＯＦＦされる（ステップＳ４２）。リセット時に、日時情報（タイムスタンプ）とサーミスタ１４１からの温度情報が記録装置１２７に記録される。そして、ＭＣＵ１２８のリセットが解除されるまで（ステップＳ４３）、リセット状態が継続される（ステップＳ４４）。

　上記ステップＳ４３でリセット解除となると復帰制御となり、モータ回転数検出部１３２はモータ２０のモータ回転数ｒｐｍを検出し（ステップＳ５０）、制御部１２０内のエネルギー演算部１２１はモータ回転数ｒｐｍに基づいて、モータ逆起電圧Ｅ及び回生電流のエネルギーＷを、データテーブル１２３を用いて演算する（ステップＳ５１）。モータ逆起電圧Ｅは前記数１に従って求められ、回生電流の計測と共に予め実測してテーブル化してある。

　サーミスタ１４１によりモータ開放スイッチ１４０の温度（若しくはその周辺温度）Ｔｐが検出され（ステップＳ５２）、更に最大許容損失Ｐｄが演算され（ステップＳ５３）、制御部１２０に入力される。制御部１２０内の安全動作領域演算部１２６は、温度Ｔｐ及び最大許容損失Ｐｄに基づいてモータ開放スイッチ１４０の安全動作領域を演算する（ステップＳ５４）。

　演算された安全動作領域は判定部１２２に入力され、判定部１２２は演算されたエネルギーＷがモータ開放スイッチ１４０を構成するＦＥＴの安全動作領域を逸脱しているか否かを判定する（ステップＳ６０）。つまり、“エネルギー演算結果＞安全動作領域”であるか否かを判定し、演算されたエネルギーＷが、演算された安全動作領域を逸脱している場合、つまりモータ回転数ｒｐｍが高い場合は回生電力がＦＥＴ破壊を起こす危険領域であり、モータ開放スイッチ１４０のＯＦＦ動作を継続する。これにより回生電流を電源に戻す制御が行われ、回転中のモータにブレーキ力を与える。

　そして、ブレーキ力によってモータ回転数ｒｐｍが徐々に低下し、モータ開放スイッチ１４０の安全遮断領域、つまりエネルギーＷが、回生電流によるスイッチング損失が安全動作領域の領域内に入ったとき（図１５の時点ｔ２３）に、モータ開放スイッチ１４０をＯＮする（ステップＳ６１）。その後、上述した数６若しくは数７の成立を判断し（ステップＳ６２）、数７が成立する場合には温度変化の可能性があり、更に「現在の温度≒記録した温度」であるか否かを判断し（ステップＳ６３）、「現在の温度≒記録した温度」ではない場合は、温度変化が大きい可能性があるのでモータ電流を制限する設定を行い（ステップＳ６４）、インバータ制御をＯＮして制限された電流でアシストする（ステップＳ６５）。

　上記ステップＳ６２において数６が成立する場合は温度変化が小さく、上記ステップＳ６３において「現在の温度≒記録した温度」の場合も温度変化は僅かであり、いずれの場合もインバータ制御をＯＮしてアシストする（ステップＳ６５）。

　なお、判定部１２２が判定する耐電圧データや安全動作領域等の数値は、耐電圧データや安全動作領域等と比較してモータ開放スイッチをＯＦＦするモータ回転数は、使用するモータの種類やＦＥＴ、配線抵抗などで大きく変動するので、実機での計測等によって導き出す。また、モータ電流を制限した場合の電流制限解除は、イグニションキーをＯＦＦして通常の状態に復帰したことを確認して行われる。

　なお、上述の実施形態では回転センサ（レゾルバ）に基づいてモータ回転数を検出しているが、モータ端子電圧、シャント抵抗による電流検出によってもモータ回転数を推定することができる。

　また、上述の実施形態では温度センサとしてサーミスタを例に挙げているが、測温抵抗体、熱電対、トランジスタの温度特性を利用したＩＣ化温度センサ、水晶のＹカットを利用した水晶温度計等を利用することも可能である。

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
２０　　　　　　　　　モータ
１００　　　　　　　　コントロールユニット（ＥＣＵ）
１０６　　　　　　　　インバータ
１２０　　　　　　　　制御部
１２１　　　　　　　　エネルギー演算部
１２２　　　　　　　　判定部
１２２Ａ　　　　　　　タイマー
１２３　　　　　　　　データテーブル
１２５　　　　　　　　状態検出部
１２６　　　　　　　　安全動作領域演算部
１２７　　　　　　　　記録装置
１２８　　　　　　　　ＭＣＵ
１３１　　　　　　　　センサ異常検出部
１３２　　　　　　　　モータ回転数検出部
１３３　　　　　　　　モータ開放スイッチ制御部
１４０　　　　　　　　モータ開放スイッチ
１４１　　　　　　　　サーミスタ

Claims

トルクセンサから操舵トルクで演算された電流指令値に基づいてインバータによってモータを駆動制御し、前記インバータと前記モータとの間にＦＥＴで成るモータ開放スイッチが接続されているモータ制御装置において、
前記トルクセンサを含むセンサ類の状態及び前記インバータのアシスト状態を検出し、検出結果に基づいて前記インバータの制御をＯＮ／ＯＦＦすると共に、異常の有無を検出する制御部と、
前記モータのモータ回転数を検出するモータ回転数検出部と、
前記モータ回転数に基づいて、データテーブルによりモータ逆起電圧及び回生電流を選択し、それらを用いてエネルギーを演算するエネルギー演算部と、
前記エネルギーを前記ＦＥＴの安全動作領域と比較し、前記エネルギーが前記安全動作領域の領域内になったときに、前記モータ開放スイッチの全てのＦＥＴをＯＦＦする判定部と、
前記センサ類及び前記インバータの異常を検出する異常検出部からの情報に基づいて異常の有無を検出する状態検出部と、
を具備し、
前記制御部は、前記状態検出部が異常を検出していないときに前記インバータの制御をＯＮし、前記状態検出部が異常を検出したときに前記インバータの制御をＯＦＦすることを特徴とするモータ制御装置。
前記ＦＥＴの温度若しくはその周辺の温度を検出する温度検出部が設けられ、前記制御部で、前記温度検出部で検出された温度検出値に基づいて前記安全動作領域を演算することで、前記温度に応じてより正確な安全動作領域を演算する請求項１に記載のモータ制御装置。
前記判定部にタイマーが設けられており、前記タイマーにより前記エネルギーが前記安全動作領域内にある時間を計測し、所定時間継続したときにＦＥＴ－ＯＦＦ信号を出力するようになっている請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
前記状態検出部で検出された異常モードに応じて、前記エネルギーを演算する回生電流を複数の中から選択するようになっている請求項１に記載のモータ制御装置。
前記判定部では、前記状態検出部で検出された異常が、前記インバータの短絡故障が疑われる異常の場合には、前記回生電流としてより大きいものを選択し、それ以外の異常の場合には、前記回生電流としてより小さいものを選択する請求項４に記載のモータ制御装置。
前記判定部では、前記異常モードに応じて選択された回生電流により演算された、より正確なエネルギーに基づいて判定することにより、前記ＦＥＴをより安全に保護することができる請求項４又は５に記載のモータ制御装置。
少なくともトルクセンサからの操舵トルクを用いて演算された電流指令値に墓づいて、第１のＦＥＴで成るインバータによってモー夕を駆動制御し、前記インバータと前記モータとの間に第２のＦＥＴで成るモータ開放スイッチが接続されているモータ制御装置において、
前記トルクセンサを含むセンサ類の状態及び前記インバータのアシスト状態を検出し、検出結果に基づいて前記インバータの制御をＯＮ／ＯＦＦすると共に、異常の有無を検出する制御部と、
前記モータのモータ回転数を検出するモータ回転数検出部と、
前記モータ回転数に基づいて、データテーブルによりモータ逆起電圧及び回生電流のエネルギーを演算するエネルギー演算部と、
前記エネルギーを前記第２のＦＥＴの安全動作領域と比較し、前記エネルギーが前記安全動作領域の領域内になったときに、前記第２のＦＥＴの全てをＯＦＦする判定部と、
前記センサ類及び前記インバータの異常を検出する異常検出部からの情報に基づいて異常モードを検出する状態検出部と、
を具備し、
前記制御部は、前記状態検出部が異常を検出していないときに前記インバータの制御をＯＮし、前記状態検出部が異常を検出したときに前記インパータの制御をＯＦＦすると共に、
前記状態検出部で検出された前記異常モードに応じて前記回生電流を複数の中から選択し、選択された回生電流に基づいて前記エネルギーを演算することを特徴とするモータ制御装置。
前記第１のＦＥＴの温度若しくはその周辺の温度を検出する温度検出部が設けられ、前記制御部で、前記温度検出部で検出された温度検出値に基づいて前記安全動作領域を演算する請求項７に記載のモータ制御装置。
前記異常モードは、前記インバータの異常とそれ以外の異常とに区分されている請求項７又は８に記載のモータ制御装置。
前記異常モードが前記インバータの異常である場合には、前記回生電流としてより大きいものが選択され、前記それ以外の異常の場合には、前記回生電流としてより小さいものが選択される請求項９に記載のモータ制御装置。
少なくともトルクセンサからの操舵トルクを用いて演算された電流指令値に基づいて、第１のＦＥＴで成るインバータによってモー夕を駆動制御し、前記インバータと前記モータとの間に第２のＦＥＴで成るモータ開放スイッチが接続されているモータ制御装置において、
ＭＣＵを含み、前記トルクセンサを含むセンサ類の状態及び前記インバータのアシスト状態を検出し、検出結果に基づいて前記インバータの制御をＯＮ／ＯＦＦすると共に、異常の有無を検出する制御部と、
前記モータのモータ回転数を検出するモータ回転数検出部と、
前記モータ回転数に基づいて、データテーブルによりモータ逆起電圧及び回生電流を選択し、それらを用いてエネルギーを演算するエネルギー演算部と、
前記エネルギーを前記第２のＦＥＴの安全動作領域と比較し、前記エネルギーが前記安全動作領域の領域内になったときに、前記第２のＦＥＴの全てをＯＦＦする判定部と、
前記センサ類及び前記インバータの異常を検出する異常検出部からの情報に基づいて異常の有無を検出する状態検出部と、
前記第１のＦＥＴの温度若しくはその周辺の温度を検出する温度検出部と、
少なくとも前記温度検出部で検出された温度、前記状態検出部の異常検出及び前記ＭＣＵのリセット発生の日時情報を記録する記録装置と、
を具備し、
前記制御部は、前記状態検出部が異常を検出していないときに前記インバータの制御をＯＮし、前記状態検出部が異常を検出したときに前記インバータの制御をＯＦＦすることを特徴とするモータ制御装置。
前記判定部は、前記ＭＣＵのリセット時に記録された温度情報及び発生日時と、リセット復帰時の温度検出値及び復帰日時の比較を行い、前記発生日時と前記復帰日時との差分、前記温度情報と前記温度検出値との差分がいずれも各所定範囲内にあるか否かを判定するようになっている請求項１１に記載のモータ制御装置。
前記ＭＣＵのリセット解除後、前記エネルギーが前記安全動作領域の領域内となったとき以降に前記第２のＦＥＴを再ＯＮするようになっている請求項１１又は１２に記載のモータ制御装置。
前記第２のＦＥＴを再ＯＮ後、前記日時情報を読み込み、現在の日時情報１と記録した日時情報２との差を求め、前記差が所定値より小さい場合には前記モータの制御を継続し、前記差が所定値以上の場合には前記モータに対して電流制限を行うようになっている請求項１３に記載のモータ制御装置。
請求項１乃至１４のいずれかのモータ制御装置を搭載したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。