WO2017159160A1 - モータアクチュエータ、及びそれを用いたパワーステアリング装置 - Google Patents

モータアクチュエータ、及びそれを用いたパワーステアリング装置 Download PDF

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佐々木　光雄
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults

Definitions

  • the present invention relates to a power steering apparatus, and more particularly to control of a motor actuator used for the power steering apparatus.
  • EPS Electric Power Steering
  • Patent Document 1 JP 2011-142744 A (Patent Document 1) as background art in this technical field.
  • Patent Document 1 for the purpose of providing an electric motor driving device capable of appropriately controlling an electric motor even immediately after the driving of the electric motor is started, a winding for driving the electric motor corresponding to a plurality of phases and the above-described winding are disclosed.
  • n-th a natural number of 2 or more
  • motor drive units having inverter units for supplying current and each of the first to n-th motor drive units
  • a determination control unit that controls current supply to the windings via the inverter of the motor drive unit, wherein the determination control unit includes the first to the second control units.
  • a series of m (m is a natural number) fault detection processes can be executed in each of the motor drive sections up to n, and the m fault detection processes are executed in each of the first to nth motor drive sections. Wait for the end of all before Motor driving apparatus is disclosed which is characterized by starting the current supply from the first to the winding of the motor drive unit up to the n.
  • Patent Document 1 describes an initial diagnosis method for EPS having two drive systems and two motor coils. After all of the drive circuit diagnoses are OK, driving of two motors is started simultaneously. To do. According to this, after all initial diagnoses have been judged normally, the motors are driven simultaneously for the two systems, so the assist can be started without any initial handle weight or discomfort. Since there is no mention of abnormality detection when the coil of this system is short-circuited between the systems, there is a possibility that when the motor is driven, the current balance to the motor is lost and handle vibration occurs.
  • the present invention relates to a technique for detecting a short circuit abnormality between redundant systems of the redundant motor.
  • a motor actuator includes a housing that rotatably supports a rotating shaft, a first motor stator that is provided in the housing and has a metal winding, and a first motor stator that is provided in the housing and has a metal winding.
  • a second inverter circuit for controlling electric power and a control unit having an arithmetic circuit.
  • the control unit unit includes a first inverter control unit that outputs a control signal for driving and controlling the first inverter circuit, a second inverter control unit that outputs a control signal for driving and controlling the second inverter circuit, When power is supplied only to one inverter circuit of the first inverter circuit and the second inverter circuit by one inverter control unit or the second inverter control unit, the other inverter circuit is turned on. And a short-circuit determining unit that determines whether or not there is a short circuit between the first motor stator and the second motor stator.
  • the abnormality when a short-circuit failure occurs between redundant motors, the abnormality can be detected promptly, a warning is appropriately given to the driver, and a motor actuator capable of transitioning to an optimum system state And a power steering device using the same.
  • FIG. 3 is a block configuration diagram of a motor and an ECU illustrating an abnormality detection mechanism by a three-phase voltage monitor in the first embodiment.
  • 1 is a block configuration diagram of a motor and an ECU illustrating an abnormality detection mechanism by a motor current monitor in Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a first half of a processing flowchart of an abnormality detection mechanism by the three-phase voltage monitor of FIG.
  • FIG. 4 in the diagnosis sequence of FIG. 4 is a second half of a processing flowchart of an abnormality detection mechanism by the three-phase voltage monitor of FIG. 4 in the diagnosis sequence of FIG. 6 is a second half of the processing flowchart of the abnormality detection mechanism by the motor current monitor of FIG. 5 in the diagnosis sequence of FIG.
  • FIG. 10 is a timing configuration diagram illustrating a diagnostic sequence from when the system is started to when full assist control is started in the third embodiment.
  • FIG. 10 is a timing configuration diagram illustrating a diagnostic sequence from when the system is started to when full assist control is started in the third embodiment.
  • FIG. 6 is a block configuration diagram of a motor and an ECU showing an abnormality detection mechanism by a three-phase voltage monitor in Embodiment 3. It is the block block diagram of the motor and ECU which showed the abnormality detection mechanism by the motor current monitor in Example 3.
  • FIG. 10 is a process flowchart of an abnormality detection mechanism in the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is an EPS system configuration diagram of main units constituting the EPS in this embodiment.
  • 10 is a steering torque sensor
  • 11 is a steering angle sensor
  • a steering shaft connected by rotation of a steering wheel (not shown) rotates to detect the steering torque and the rotation angle.
  • 12 is a rack and pinion gear
  • 13 is a motor
  • 14 is an ECU (Electronic Control Unit)
  • 15 is a speed reducer that amplifies the torque of the motor and converts rotational force into rack axial force
  • 16 is a rack housing.
  • 17 are tie rods.
  • a pair of tires (not shown) are connected to both ends of the rack shaft via tie rods or the like.
  • the rotational motion of the steering shaft is converted into the linear motion of the rack shaft by the rack and pinion gear 12, and a pair of tires corresponding to the angle corresponding to the linear motion displacement of the rack shaft. Is steered.
  • the speed reducer 15 is rotated forward and backward by the motor 13 that generates the auxiliary steering torque, and the force corresponding to the steering direction and the steering torque of the steering wheel is converted into the linear motion of the rack shaft to become the auxiliary steering of the tire turning.
  • the motor 13 and the ECU 14 are referred to as a motor actuator.
  • FIG. 2 is a block diagram of the motor and ECU when the EPS system in this embodiment is configured with one CPU and two inverters & motors.
  • a motor in FIG. 2, includes a housing that rotatably supports a rotating shaft, a first motor stator that is provided inside the housing and having a metal winding, and a metal winding that is provided inside the housing.
  • motor 1 (21) and motor 2 (22) are referred to as motor 1 (21) and motor 2 (22), respectively.
  • the ECU has an inverter 1 (23) and an inverter 2 (24) which are a set of motor drive circuits corresponding to these motors, and the current to each phase of the motor 1 (21) and the motor 2 (22). Control the supply.
  • the inverter 1 (23) and the inverter 2 (24) are formed of a plurality of drive elements (FETs).
  • the inverter 1 (23) and the inverter 2 (24) are driven and controlled by the CPU 29.
  • FS fail-sail
  • FS fail-sail
  • FS fail-sail
  • the CPU 29 in the ECU captures the following judgment information and performs abnormality detection.
  • the determination information includes two FS relay intermediate voltage monitors 1 (31), FS relay intermediate voltage monitor 2 (32), a battery voltage monitor 33 that can monitor the battery voltage, and an upper arm (upstream) side drive element of the inverter.
  • the FS relay intermediate voltage monitor is required when the FS relay 1 (25) and the FS relay 2 (26) are of a semiconductor type, and is a configuration for avoiding the inability to shut off the power supply due to the parasitic diode in the semiconductor. Are arranged outwardly between the two semiconductor relays. This monitor does not exist when the FS relay is a mechanical type.
  • FIG. 3 is a timing configuration diagram showing a diagnostic sequence from the system startup to the start of full assist control in the present embodiment.
  • the horizontal axis represents time, and three diagnostic sequence examples are shown.
  • FIG. 3A shows the case where each diagnosis is performed in series in the case of the 1 CPU, 2 inverter & motor system of FIG. That is, when the system is started, first the CPU self-diagnosis is performed, then the power supply system diagnosis, sensor system diagnosis, relay system 1 and 2 diagnosis, and inverter 1 and 2 diagnosis are performed in series. Perform a short diagnosis.
  • the short diagnosis when the short diagnosis is performed, first, the PWM drive of the motor 1 is started by the inverter 1 on the motor 1 side, and the inverter 2 on the motor 2 side is not driven. Thereby, if there is a short circuit between the coils, the voltage of the three-phase voltage monitor on the motor 2 side rises, so that the short circuit can be detected.
  • the ECU has a supply power limiting unit that performs a limiter process for limiting the upper limit value of the amount of power supplied to the motor, and the short diagnosis is performed when the upper limit value 0, that is, assist 0 is being executed in the limiter process.
  • PWM drive of the motor 2 is started by the inverter 2 on the motor 2 side, the assist of the EPS system is gradually increased, and full assist control is started.
  • the power limiting unit finishes the limiter process the short diagnosis is completed in a state where full power supply is possible, and therefore appropriate motor control in a state where full power supply is possible can be performed.
  • the motors 1 and 2 are energized after the inverters 1 and 2 are diagnosed, the safety of the device can be improved.
  • FIG. 3B shows a case where the diagnosis of the relay systems 1 and 2 is performed in parallel and the diagnosis of the inverters 1 and 2 is performed in parallel in the case of the 1CPU, 2 inverter & motor system of FIG. .
  • FIG. 4 is a block configuration diagram of the motor and ECU showing an abnormality detection mechanism by the three-phase voltage monitor in the present embodiment.
  • the FS relay 1 (25) is turned ON to turn on the current supply from the battery 20 to the inverter 1 (23), and the motor relay 1 (27) is turned on.
  • the inverter turned on by the CPU 29, the PWM drive of the motor 1 by the inverter 1 (23) is started.
  • the FS relay 2 (26) remains off and the inverter 2 (24) is not supplied with current.
  • the motor relay 2 (28) is also turned off. This is because the voltage from the inverter 2 to the energized phase of the motor 2 is not applied, so that it is possible to appropriately determine whether or not a short circuit has occurred.
  • inverters 1 and 2 may be provided in the same processor core, or may be provided in separate processor cores.
  • the abnormality detection is performed by software processing by the CPU, it may be configured by hardware.
  • FIG. 5 is a block configuration diagram of the motor and ECU showing an abnormality detection mechanism by the motor current monitor in the present embodiment.
  • the FS relay 1 (25) is turned on to turn on the current supply from the battery 20 to the inverter 1 (23), and the motor relay 1 (27) is turned on.
  • the inverter 1 (23) is turned on, and the PWM drive of the motor 1 is started.
  • the motor relay 2 (28) is turned ON.
  • the motor 2 is not driven by the inverter 2 (24), and therefore no current is detected by the motor 2 current monitor 41.
  • each of the inverter 1 and the inverter 2 includes a drive element that controls supply of electric power to the plurality of energized phases of the motors 1 and 2, and the drive element is provided for each of the plurality of energized phases.
  • an upstream drive element and a downstream drive element are provided, and a bridge circuit is formed by each of the inverter 1 and the inverter 2, and a plurality of energized phases are switched by switching on and off states of the upstream drive element and the downstream drive element.
  • FIG. 6A and 6B are process flowcharts of the abnormality detection mechanism by the three-phase voltage monitor of FIG. 4 in the diagnosis sequence of FIG. 3A in the present embodiment.
  • FIG. 6A and FIG. 6B are divided for the sake of space, they are continuous by the symbol A. 6A, in steps S101 to S108, as described in FIG. 3A, the CPU self-diagnosis, power supply system diagnosis, sensor system diagnosis, relay system 1 and 2 diagnosis, and inverter 1 and 2 diagnosis are performed. To the series.
  • the system shutdown S109 by the CPU monitoring function and the system shutdown S110 by the CPU are performed twice. This is because depending on the CPU failure part, it may not be possible to process by yourself. Thereafter, the warning lamp is turned on (S111) and a predetermined failure code is recorded (S112), and the process is terminated.
  • step S102 If there is an abnormality in the diagnosis from step S102 to S108, the system is shut down by the CPU in S113. Thereafter, the warning lamp is turned on (S114) and a predetermined failure code is recorded (S115), and the process is terminated.
  • the FS relay 1 (25) is turned on in S116 to turn on the current supply from the battery 20 to the inverter 1 (23), and the motor The relay 1 (27) is turned on, and the PWM drive of the motor 1 is started by the inverter 1 (23) in S117.
  • the FS relay 2 (26) remains off, and the inverter 2 (24) is not supplied with current.
  • the motor relay 2 (28) is also turned off.
  • S118 it is determined whether the turning speed is smaller than a predetermined value.
  • the reason why the turning speed is confirmed is that a counter electromotive voltage is generated when the motor rotates, so that monitoring is executed when the motor is almost stopped in order to improve monitoring accuracy. Therefore, when the turning speed is greater than the predetermined value, the process is terminated.
  • the turning speed is smaller than the predetermined value, it is determined in S119 whether the three-phase voltage monitor 2 (37) on the monitor 2 side exceeds the predetermined value. If it is greater than the predetermined value, it is determined that the motor is short-circuited, the motor 1-2 short-circuit abnormality counter is incremented by 1 in S121, and the motor 1-2 short-circuit normal counter is cleared in S122. Thereafter, in S128, it is determined whether or not the motor 1-2 short circuit abnormality counter value exceeds a predetermined value. If it exceeds, the system is shut down by the CPU in S129. Thereafter, the lighting of the warning lamp (S130) and the code recording of the short fault between the motor 1-2 are performed (S131), and the process is terminated. If the motor 1-2 short-circuit abnormality counter value does not exceed the predetermined value in S128, it is determined that the abnormality is being detected and the processing is terminated.
  • the three-phase voltage monitor 2 (37) on the monitor 2 side does not exceed the predetermined value in S119, it is determined to be normal, and the short normal counter between the motor 1-2 is incremented by 1 in S120, and the motor 1-2. It is determined whether or not the short-circuit normal counter value exceeds a predetermined value. On the other hand, if it exceeds, it is determined to be normal, and the motor 1-2 short circuit abnormality counter is cleared in S124, and the short diagnosis ends. Thereafter, the relay system 2 is turned on in S125, the PWM drive of the motor 2 is started by the inverter 2 on the motor 2 side in S126, the EPS system assist is permitted in S127, the limit value of the limiter process is gradually increased, and the assist is performed. Start gradually increasing.
  • FIG. 7 is a second half of the processing flowchart of the abnormality detection mechanism by the motor current monitor of FIG. 5 in the diagnosis sequence of FIG.
  • FIG. 7 is a flow that shows whether or not the turning speed is smaller than the predetermined value in S118 of FIG. 6A, and shows the code A and subsequent cases when the turning speed is lower than the predetermined value. Before that, FIG. Since this is the same, the description thereof is omitted.
  • PWM driving of the drive element on the lower arm side of the inverter 2 is started in S141.
  • S142 it is determined whether the motor current value on the motor 2 side is larger than a predetermined value. If it is larger than the predetermined value, it is determined that the motors are short-circuited, and the processes of S143, S144, S151-S154 are performed. This is the same as S121, S122, and S128-S131 in FIG. If the motor current value on the monitor 2 side does not exceed the predetermined value in S142, it is determined as normal and the processes of S145 to S150 are performed. This is the same as S120 and S123-S127 of FIG.
  • the drive PWM of the drive element on the lower arm side of the inverter on the detection side should be driven with a very small duty to prevent the occurrence of overcurrent due to a short circuit between the motor systems.
  • the PWM duty value of the other inverter is smaller than the PWM duty value of one inverter, if the presence or absence of a short circuit is judged, an overcurrent will flow through the other inverter and the inverter will be damaged. Can be suppressed.
  • the conduction state on the other system side can be detected by the monitor value of the motor current sensor, and a short circuit between the motor systems can be detected.
  • the short-circuit determination accuracy can be improved by detecting a minute current with the motor current sensor.
  • this embodiment is a motor actuator, which is a housing that rotatably supports a rotating shaft, a first motor stator that is provided inside the housing and has a metal winding, and an interior of the housing.
  • a second motor stator having a metal winding, a motor rotor which is provided inside the housing and rotates together with the rotary shaft, and a first inverter which controls electric power supplied to the first motor stator
  • a second inverter for controlling the power supplied to the second motor stator
  • a control unit having an arithmetic circuit, and a control signal provided in the control unit for driving the first inverter.
  • Provided in the first inverter control section and the control unit section for outputting a control signal for driving and controlling the second inverter.
  • the first inverter control unit or the second inverter control unit supplies electric power to only one of the first inverter and the second inverter.
  • the first motor stator and the first motor stator are controlled based on the conduction state of the other motor stator of the first motor stator and the second motor stator controlled by the other inverter of the first inverter or the second inverter. It is set as the structure which has a short circuit judgment part which judges the presence or absence of the short circuit between 2 motor stators.
  • FIG. 8 is a block diagram of the motor and ECU in the case of 2 CPU, 2 inverter & motor of the EPS system in this embodiment.
  • the constituent elements having the same reference numerals as those in FIG. 2 have the same functions, and the description thereof is omitted.
  • 2 differs from FIG. 2 in that a CPU 2 (30) is added, the voltage and current of the motor 1 (21) and the inverter 1 (23) are monitored by the CPU 1 (29), and the motor 2 (22) is monitored by the CPU 2 (30).
  • the voltage and current of the inverter 2 (24) are individually monitored, and the inter-CPU communication 42 is performed between the CPU 1 (29) and the CPU 2 (30).
  • FIG. 9 is a timing configuration diagram showing a diagnosis sequence from the system startup to the start of full assist control in the present embodiment.
  • CPUs 1 and 2 when the system is started, CPUs 1 and 2 perform self-diagnosis in parallel, and then CPUs 1 and 2 perform power supply system diagnosis, sensor system diagnosis, relay system diagnosis, and inverter diagnosis in series, respectively. Thereafter, a short diagnosis between the motors 1 and 2 is performed.
  • the details of the short diagnosis are the same as those in the first embodiment.
  • the PWM drive of the motor 1 is started by the inverter 1 on the motor 1 side, and the inverter 2 on the motor 2 side is not driven. .
  • the inverter 2 on the motor 2 side starts PWM driving of the motor 2, gradually increases the assist of the EPS system, and starts full assist control.
  • the inverter 1 starts the PWM drive of the motor 2 after a predetermined time has elapsed since the inverter 1 started the PWM drive of the motor 1, a short diagnosis between the motors 1 and 2 is performed during the predetermined time.
  • the time difference control of the PWM drive of the motors 1 and 2 is performed by the inverters 1 and 2, it can be realized by performing inter-CPU communication 42 between the CPU 1 (29) and the CPU 2 (30).
  • FIG. 10 is a timing configuration diagram showing a diagnostic sequence from the system startup to the start of full assist control in the present embodiment.
  • (A) shows the case of 1 CPU
  • (B) shows the case of 2 CPU.
  • 10A and 10B are the same as the contents described with reference to FIGS. 3 and 9 until the relay system diagnosis, and therefore the description thereof is omitted.
  • a feature of this embodiment is that a short diagnosis between the motors 1 and 2 is performed in parallel with the diagnosis of the inverters 1 and 2. Thereby, it is possible to determine whether or not there is a short circuit in a shorter time than in the case of FIG. 3B or FIG. Moreover, safety can be improved by performing the determination of the presence or absence of a short circuit during the execution period of the initial diagnosis before the start of motor control.
  • FIG. 11 is a block configuration diagram of a motor and an ECU showing an abnormality detection mechanism by a three-phase voltage monitor in the present embodiment.
  • FIG. 11 shows the case of 2 CPUs in the second embodiment.
  • the FS relay 1 (25) and the FS relay 2 (26) are turned on, and the battery 20 to the inverter 1 (23) and the inverter 2 (24) is turned on.
  • the upper arm side of the inverter 1 (23) is PWM driven.
  • the motor relay 1 (27) is turned on, and the voltage is applied to the motor 1 (21), and the inverter 2 (24) is not PWM driven and no voltage is applied to the energized phase of the motor 2 (22). .
  • FIG. 12 is a block configuration diagram of the motor and ECU showing an abnormality detection mechanism by the motor current monitor in the present embodiment.
  • FIG. 12 shows the case of 2 CPUs in the second embodiment.
  • the FS relay 1 (25) and the FS relay 2 (26) are turned on, and the battery 20 to the inverter 1 (23) and the inverter 2 (24) is turned on.
  • the upper arm side of the inverter 1 (23) is PWM driven.
  • the motor 2 is not driven by the inverter 2 (24), and therefore no current is detected by the motor 2 current monitor 41.
  • the upper arm side only on one side of the inverter is PWM driven, the lower arm side on the other side of the inverter is PWM driven, and the motor 2 current monitor 41 is detected. A short diagnosis can be performed.
  • This embodiment will describe an example in which a short circuit between motors can be detected even when a failure has already occurred and one of the inverters and motors is in a cut-off state, even during backup control in the remaining system. .
  • FIG. 13 is a process flowchart of the abnormality detection mechanism in the present embodiment.
  • the state on the other system side is captured by inter-CPU communication in S201. This process is only for 2 CPUs and is not necessary for 1 CPU.
  • S202 it is determined whether one system is faulty and the one-side inverter is in an OFF state. If it is OFF, it is determined in S203 whether the turning speed is smaller than a predetermined value. If the steered speed is greater than the predetermined value, it is determined that a counter electromotive voltage is generated by the rotation of the motor, and the process is terminated as inadequate for the short diagnosis between the motors.
  • the turning speed is smaller than the predetermined value, it is determined in S204 whether the three-phase voltage monitor value on the OFF system side exceeds the predetermined value. If it is greater than the predetermined value, it is determined that the motor is short-circuited.
  • S206 it is determined whether the motor 1-2 short counter exceeds a predetermined value. If it exceeds, the motor 1-2 is determined in S207. Record the fault code of the short-circuit abnormality and finish the process. If the motor 1-2 short counter does not exceed the predetermined value in S206, the abnormality is being detected and the motor 1-2 short counter is incremented by 1 in S208, and the process is terminated.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.
  • any combination or omission of each constituent element described in the claims and the specification is possible within a range where at least a part of the above-described problems can be solved or a range where at least a part of the effect is achieved. It is.

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Abstract

冗長系のモータの冗長系間ショート異常を検出する。　モータアクチュエータは、第1のモータステータへ供給される電力の制御を行う第1のインバータ回路と、第2のモータステータへ供給される電力の制御を行う第2のインバータ回路と、演算回路を有するコントロールユニット部と、を備える。コントロールユニット部は、第1のインバータ回路を駆動制御する制御信号を出力する第1のインバータ制御部と、第2のインバータ回路を駆動制御する制御信号を出力する第2のインバータ制御部と、第1のインバータ制御部または前記第2のインバータ制御部によって、第1のインバータ回路および第2のインバータ回路のうちの一方のインバータ回路のみに電力が供給されるとき、他方のインバータ回路の導通状態に基づき第1のモータステータと第2のモータステータとの間の短絡の有無を判断する短絡判断部と、を備える。

Description

モータアクチュエータ、及びそれを用いたパワーステアリング装置
　本発明は、パワーステアリング装置に係り、特にそれに用いるモータアクチュエータの制御に関する。
　近年、電動パワーステアリング装置(以降ＥＰＳ（Electric Power Steering）と称す)の普及に伴い、更なる商品力の向上が望まれるようになってきている。その様な中で、システム故障時のアシスト機能の残存に関しては、時間限定でも良いので機能の盛り込みの要望がある。これに対応させるために、インバータ系、モータ系を冗長にし、その故障が発生した時に片系統のみで制御をバックアップするEPSも市場に投入し始めている。
　本技術分野の背景技術として、特開２０１１－１４２７４４号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、電動機の駆動開始直後であっても電動機を適切に制御可能な電動機駆動装置を提供することを目的に、複数の相に対応し電動機を駆動する巻線及び前記巻線へ電流を供給するインバータ部を有する第１から第ｎ（ｎは２以上の自然数）までの複数の電動機駆動部と、前記第１から第ｎまでの各電動機駆動部において異常が生じているか否かを判定し、前記電動機駆動部の前記インバータ部を介した前記巻線への電流供給を制御する判定制御部と、を備える電動機駆動装置であって、前記判定制御部は、前記第１から第ｎまでの各電動機駆動部においてｍ（ｍは自然数）個の一連の故障検出処理を実行可能であり、前記第１から第ｎまでの各電動機駆動部において実行されるｍ個の前記故障検出処理の全ての終了を待って、前記第１から第ｎまでの電動機駆動部の各巻線へ電流供給を開始することを特徴とする電動機駆動装置が開示されている。
特開２０１１－１４２７４４号公報
　特許文献１では、２つの駆動系及び２系統のモータコイルを持つEPSの初期診断法が記載されており、駆動回路の診断がすべてOKとなった後、2系統のモータに対し同時に駆動を開始するものである。これによると、すべての初期診断が正常に判断された後、2系統同時にモータを駆動させるため、開始初期のハンドルの重さや、違和感が発生することなくアシストが開始できるとあるが、2系統モータのコイルが各系統間でショート（短絡）を起こしていた場合の異常検知に関しては言及がないため、モータ駆動させた場合、モータへの電流バランスが崩れハンドル振動が発生する可能性がある。
　本発明はこの冗長系のモータの冗長系間ショート異常を検出する技術に関する。
　本発明の一実施形態によれば、モータアクチュエータが提供される。このモータアクチュエータは、回転軸を回転自在に支持するハウジングと、ハウジング内に設けられ、金属製の巻線を有する第1のモータステータと、ハウジング内に設けられ、金属製の巻線を有する第2のモータステータと、ハウジング内に設けられ、回転軸と共に回転するモータロータと、第1のモータステータへ供給される電力の制御を行う第1のインバータ回路と、第2のモータステータへ供給される電力の制御を行う第2のインバータ回路と、演算回路を有するコントロールユニット部と、を備える。コントロールユニット部は、第1のインバータ回路を駆動制御する制御信号を出力する第1のインバータ制御部と、第2のインバータ回路を駆動制御する制御信号を出力する第2のインバータ制御部と、第1のインバータ制御部または第2のインバータ制御部によって、第1のインバータ回路および前記第2のインバータ回路のうちの一方のインバータ回路のみに電力が供給されるとき、他方のインバータ回路の導通状態に基づき第1のモータステータと第2のモータステータとの間の短絡の有無を判断する短絡判断部と、を備える。
　本発明の実施形態によれば、冗長系モータ間でショート故障が発生した場合に速やかにその異常が検出出来ると共に、ドライバーへ適切に警告を出すと共に、最適なシステム状態に遷移が可能なモータアクチュエータ、及びそれを用いたパワーステアリング装置を提供することができる。
実施例１におけるEPSを構成する主要ユニットのEPSシステム構成図である。 実施例１におけるEPSシステムの、１CPU、２インバータ＆モータの場合のモータ及びECUのブロック構成図である。 実施例１におけるシステム起動時からフルアシスト制御開始までの診断シーケンスを示すタイミング構成図である。 実施例１における３相電圧モニタによる異常検出メカニズムを示したモータ及びＥＣＵのブロック構成図である。 実施例１におけるモータ電流モニタによる異常検出メカニズムを示したモータ及びECUのブロック構成図である。 実施例１における図３（A）の診断シーケンスでの図４の３相電圧モニタによる異常検出メカニズムの処理フローチャートの前半部分である。 実施例１における図３（A）の診断シーケンスでの図４の３相電圧モニタによる異常検出メカニズムの処理フローチャートの後半部分である。 実施例１における図３（A）の診断シーケンスでの図５のモータ電流モニタによる異常検出メカニズムの処理フローチャートの後半部分である。 実施例２におけるEPSシステムの、２CPU、２インバータ＆モータの場合のモータ及びECUのブロック構成図である。 実施例２におけるシステム起動時からフルアシスト制御開始までの診断シーケンスを示すタイミング構成図である。 実施例３におけるシステム起動時からフルアシスト制御開始までの診断シーケンスを示すタイミング構成図である。 実施例３における３相電圧モニタによる異常検出メカニズムを示したモータ及びECUのブロック構成図である。 実施例３におけるモータ電流モニタによる異常検出メカニズムを示したモータ及びＥＣＵのブロック構成図である。 実施例４における異常検出メカニズムの処理フローチャートである。
　以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
　図１は本実施例におけるEPSを構成する主要ユニットのEPSシステム構成図である。図１において、１０は操舵トルクセンサ、１１は舵角センサであって、図示しないステアリングホイールの回転により接続されたステアリングシャフトが回転し、その操舵トルクの検出と、回転角を検出する。１２はラック＆ピニオンギア、１３はモータ、１４はＥＣＵ（Electronic Control Unit）、及び、１５はモータのトルクを増幅し回転方向の力をラック軸方向の力に変換する減速器、１６はラックハウジング、１７はタイロッドである。ラック軸の両端に、タイロッド等を介して図示しない一対のタイヤが連結される。これにより、運転者がステアリングホイールを回転させると、ステアリングシャフトの回転運動は、ラック＆ピニオンギア１２によってラック軸の直線運動に変換され、ラック軸の直線運動変位に応じた角度分、一対のタイヤが転舵される。また、補助操舵トルクを発生するモータ１３によって減速器１５を正逆回転させ、ステアリングホイールの操舵方向および操舵トルクに応じた力がラック軸の直線運動に変換されタイヤの転舵の補助操舵となる。なお、以降、モータ１３とＥＣＵ１４でモータアクチュエータと称す。
　図２は、本実施例におけるEPSシステムにおいて、１つのCPUと２つのインバータ＆モータで構成した場合のモータ及びECUのブロック構成図である。
　図２において、モータは、回転軸を回転自在に支持するハウジングと、ハウジングの内部に設けられ金属製の巻線を有する第１のモータステータと、ハウジングの内部に設けられ金属製の巻線を有する第２のモータステータと、ハウジングの内部に設けられ回転軸と共に回転するモータロータとを有している。すなわち、モータは１つの筐体に、２組のスター結線又はΔ結線からなる巻線コイル１（２１），巻線コイル２（２２）を有し各相を形成する。以降、それぞれをモータ１（２１）、モータ２（２２）と称する。そして、ECUは、これらモータに対応する１組のモータ駆動回路であるインバータ１（２３）、インバータ２（２４）を有し、モータ１（２１）、モータ２（２２）の各相への電流供給を制御する。インバータ１（２３）、インバータ２（２４）は、複数の駆動素子（ＦＥＴ）から形成される。そして、インバータ１（２３）、インバータ２（２４）は、ＣＰＵ２９によって、駆動制御される。さらに、バッテリ２０からの電流供給を導通、遮断状態に切り替える１組のフェイルセール（FS）リレー１（２５）、フェイルセール（FS）リレー２（２６）を持つと共に、モータ１（２１）、モータ２（２２）のモータ巻線の各相とインバータ１（２３）、インバータ２（２４）間で導通、遮断状態を作り出す１組のモータリレー１（２７）、モータリレー２（２８）を、それぞれの組の各相で設定する構成をとる。
　ＥＣＵ内のCPU２９は、以下の判断情報を取り込み、異常検出を行う。判断情報としては、２つのFSリレー中間電圧モニタ１（３１）、FSリレー中間電圧モニタ２（３２）、バッテリの電圧を監視できるバッテリ電圧モニタ３３、及び、インバータの上アーム（上流）側駆動素子の上流部の電圧計測する１組のインバータ１上流電圧モニタ（３４）、インバータ２上流電圧モニタ（３５）、さらに１組の３相電圧モニタ１（３６），３相電圧モニタ２（３７）、１組のモータに流れる電流、すなわちインバータの直流母線電流を計測する為のモータ電流センサ１（３８），モータ電流センサ２（３９）と、その出力を計測するモータ１電流モニタ（４０），モータ２電流モニタ（４１）である。
　FSリレー中間電圧モニタは、FSリレー１（２５）、FSリレー２（２６）が半導体タイプの場合必要となり、半導体内にある寄生ダイオードによる電源の遮断不能を回避するための構成であり、寄生ダイオードの向きを２個の半導体リレー間で外向きに配置させる。FSリレーがメカニカルタイプの場合は本モニタは存在しない。
　図３は、本実施例におけるシステム起動時からフルアシスト制御開始までの診断シーケンスを示すタイミング構成図である。図３において、横軸は時間であり、３つの診断シーケンス例を示している。図３（Ａ）は、図２の１CPU、２インバータ＆モータのシステムの場合の、各診断をシリーズに行う場合を示している。すなわち、システム起動すると、まずＣＰＵの自己診断を行い、次いで、電源系診断、センサ系診断、リレー系１，２の診断、インバータ１，２の診断をシリーズに行い、その後、モータ１、２間のショート診断を行う。ショート診断の詳細については後述するが、ショート診断の際には、まずモータ１側のインバータ１によりモータ１のＰＷＭ駆動を開始し、モータ２側のインバータ２は駆動しないようにする。これにより、もし、コイル間のショートがあった場合は、モータ２側の３相電圧モニタの電圧が上昇するので、ショートを検出することができる。
　以上の処理でモータ１、２間のショート診断が完了すると、初期診断が終了となる。ここで、ＥＣＵは、モータへの電力の供給量の上限値を制限するリミッタ処理を行なう供給電力制限部を有しており、ショート診断は、リミッタ処理において上限値０、すなわちアシスト０の実行中に、ショート診断を完了させる。そしてショート診断終了後は、モータ２側のインバータ２によりモータ２のＰＷＭ駆動を開始し、EPSシステムのアシストを漸増させ、フルアシスト制御を開始する。これにより、電力制限部がリミッタ処理を終了した後、フル通電可能な状態ではショート診断が終了しているため、フル通電可能状態における適切なモータ制御を行うことができる。
　図３（Ａ）の診断シーケンスにおいては、インバータ１がモータ１のＰＷＭ駆動を開始してから所定時間経過後にインバータ２モータ２のＰＷＭ駆動を開始するとき、その所定時間の間にモータ１、２間のショート診断を行う。言い換えれば、インバータ１と２でモータ１と２のＰＷＭ駆動の時間差制御を行う場合、この時間差の間にモータ１、２間のショート診断を行うことができる。
　また、インバータ１，２診断が行われた後にモータ１，２への通電が開始されるため、装置の安全性を向上させることができる。
　図３（Ｂ）は、図２の１CPU、２インバータ＆モータシステムの場合の、リレー系１，２の診断を平行して行い、インバータ１，２の診断も平行して行なう場合を示している。これにより、図３（Ａ）の場合に比べて、短時間でショートの有無の判断を行うことができる。
　図４は、本実施例における３相電圧モニタによる異常検出メカニズムを示したモータ及びＥＣＵのブロック構成図である。図４において、モータ間のショート診断を行う場合、まず、FSリレー１（２５）をＯＮにしてインバータ１（２３）へのバッテリ２０からの電流供給を導通状態にし、モータリレー１（２７）をＯＮとして、ＣＰＵ２９によるインバータ制御でインバータ１（２３）によるモータ１のＰＷＭ駆動を開始する。
　一方、FSリレー２（２６）はＯＦＦのままとし、インバータ２（２４）には電流供給がない状態とする。また、モータリレー２（２８）もＯＦＦとする。これは、モータ２の通電相へのインバータ２からの電圧がかからないため、適切なショート有無判断を行うことができるためである。
　ここで、モータ間のショートが無く正常時の場合は、モータ２側の３相電圧モニタ２（３７）には電圧は発生しないが、モータ間がショートしている場合、モータ２側にも電力供給がなされ、３相電圧モニタ２（３７）の電圧は上昇する。よって、この３相電圧モニタ２（３７）を観察することでモータ間のショート診断を行うことができる。すなわち、モータ１、２はそれぞれ複数の通電相を有しているので、インバータ１，２は複数の通電相に対し選択的に電力を供給するように制御することで、モータの一方側の選択相のみに電力が供給されるとき、正常時は他方側には導通が無いが、モータ間でショートが生じている場合、他方側にも導通が発生し電力供給状態となる。この導通状態を３相電圧モニタで検知することにより、モータ間のショートの有無を判断することができる。
　以上のように、インバータの一方側のみが一方のモータのみを駆動制御しているとき、他方のモータからの３相電圧モニタの電圧値が検出されるとき、すなわち他方のモータにも電力供給されている状態であることを検知することにより、モータ間のショートの有無を判断することができる。
　なお、本実施例では、モータおよびインバータを２つ有する場合について説明したが、それ以上有するものであってもよい。
　また、インバータ１と２は、同一のプロセッサコア内に設けられてもよいし、別々のプロセッサコア内に設けられてもよい。
　また、異常検出をＣＰＵによるソフト処理で行うとして説明したが、ハードウェアで構成しても良い。
　図５は、本実施例におけるモータ電流モニタによる異常検出メカニズムを示したモータ及びECUのブロック構成図である。図５において、モータ間のショート診断を行う場合、まず、FSリレー１（２５）をＯＮにしてインバータ１（２３）へのバッテリ２０からの電流供給を導通状態にし、モータリレー１（２７）をＯＮとして、インバータ１（２３）でモータ１のＰＷＭ駆動を開始する。一方、モータリレー２（２８）はＯＮとする。ここで、モータ間のショートが無く正常時の場合は、モータ２はインバータ２（２４）で駆動されていないため、モータ２電流モニタ４１には電流は検出されない。一方、モータ間がショートしている場合、モータ２側にも電流が流れ、インバータ２（２４）側の下アーム（下流）側駆動素子をＰＷＭ駆動することでモータ電流センサ２（３９）により電流を検出し、モータ２電流モニタ４１の電流は上昇する。よって、このモータ２電流モニタ４１を観察することでモータ間のショート診断を行うことができる。
　すなわち、インバータ１とインバータ２の夫々は、モータ１、２それぞれが有している複数の通電相への電力の供給を制御する駆動素子を備え、その駆動素子は、複数の通電相の夫々に対し上流側駆動素子と下流側駆動素子を備え、インバータ１とインバータ２の夫々でブリッジ回路を構成し、上流側駆動素子と下流側駆動素子のオン、オフ状態を切り替えることにより複数の通電相の通電状態を切り換え制御し、インバータ１とインバータ２のうち他方のインバータの下流側駆動素子がオン状態のとき、モータ電流センサ１（３８）とモータ電流センサ２（３９）のうち他方のインバータの直流母線電流を検出する側のモータ電流センサの検出結果に基づきモータ間のショートの有無を判断する。
　図６Ａ、図６Ｂは、本実施例における図３（A）の診断シーケンスでの図４の３相電圧モニタによる異常検出メカニズムの処理フローチャートである。ここで、図６Ａ、図６Ｂは紙面の都合上分割しているが、符号Ａで連続している。図６Ａにおいて、ステップＳ１０１からＳ１０８までは、図３（A）で説明したように、ＣＰＵの自己診断、電源系診断、センサ系診断、リレー系１，２の診断、インバータ１，２の診断をシリーズに行なう。
　ＣＰＵの自己診断で異常となった場合は、CPU監視機能によるシステム遮断Ｓ１０９とCPUによるシステム遮断Ｓ１１０を2重で行う。これは、CPUの故障部位によっては自分で処理できない事があるためである。その後、ワ―ニングランプの点灯（Ｓ１１１）と所定の故障コードの記録を行い（Ｓ１１２）、処理を終了する。
　ステップＳ１０２からＳ１０８までの診断で異常となった場合は、Ｓ１１３にてCPUによるシステム遮断を行う。その後、ワ―ニングランプの点灯（Ｓ１１４）と所定の故障コードの記録を行い（Ｓ１１５）、処理を終了する。
　ステップＳ１０１からＳ１０８まで正常の場合は、図４で説明したように、Ｓ１１６にてFSリレー１（２５）をＯＮにしてインバータ１（２３）へのバッテリ２０からの電流供給を導通状態にし、モータリレー１（２７）をＯＮとして、Ｓ１１７にてインバータ１（２３）でモータ１のＰＷＭ駆動を開始する。一方、FSリレー２（２６）はＯＦＦのままとし、インバータ２（２４）には電流供給がない状態とする。また、モータリレー２（２８）もＯＦＦとする。次に、Ｓ１１８で、転舵速度が所定値よりも小さいかを判断する。ここで、転舵速度を確認するのは、モータが回ると逆起電圧が生じる為、監視精度を向上させるために、ほぼ止まっているとき監視を実行するためである。よって、転舵速度が所定値よりも大きい場合は、処理を終了する。
　転舵速度が所定値よりも小さい場合は、Ｓ１１９にて、モニタ２側の３相電圧モニタ２（３７）が所定値を超えているか判断する。所定値よりも大きい場合は、モータ間がショートしていると判断しＳ１２１にてモータ１－２間ショート異常カウンタを+１して、Ｓ１２２にてモータ１－２間ショート正常カウンタをクリアし、その後、Ｓ１２８でモータ１－２間ショート異常カウンタ値が所定値を超えているか判断し、超えていれば、Ｓ１２９でCPUによるシステム遮断を行う。その後、ワ―ニングランプの点灯（Ｓ１３０）とモータ１－２間ショート故障のコード記録を行い（Ｓ１３１）、処理を終了する。Ｓ１２８でモータ１－２間ショート異常カウンタ値が所定値を超えていなければ異常検出中として処理を終了する。
　Ｓ１１９にて、モニタ２側の３相電圧モニタ２（３７）が所定値を超えていない場合は、正常と判断しＳ１２０でモータ１－２間ショート正常カウンタを+１して、モータ１－２間ショート正常カウンタ値が所定値を超えているか判断し、超えていなければ、正常検知中として処理を終了する。一方、超えていれば正常と判断し、Ｓ１２４でモータ１－２間ショート異常カウンタをクリアし、ショート診断は終了する。その後は、Ｓ１２５でリレー系２をＯＮとして、Ｓ１２６でモータ２側のインバータ２によりモータ２のＰＷＭ駆動を開始し、Ｓ１２７でEPSシステムのアシストを許可し、リミッタ処理の制限値を漸増させ、アシストを漸増開始する。
　このように、片系統のPWM駆動時に、他系統側の３相電圧モニタで、モータの系間ショートを検出することが出来る。
　図７は本実施例における図３（A）の診断シーケンスでの図５のモータ電流モニタによる異常検出メカニズムの処理フローチャートの後半部分である。図７は、図６ＡのＳ１１８で、転舵速度が所定値よりも小さいかを判断し、転舵速度が所定値よりも小さい場合の符号Ａ以降を示したフローであり、それ以前は図６Ａと同様であるので、その説明は省略する。
　図７において、Ｓ１４１でインバータ２側の下アーム側の駆動素子をPWM駆動開始する。そして、Ｓ１４２でモータ２側のモータ電流値が所定値よりも大きいか判断する。所定値よりも大きい場合は、モータ間がショートしていると判断し、Ｓ１４３、Ｓ１４４、Ｓ１５１－Ｓ１５４の処理を行う。これは、図６ＢのＳ１２１，Ｓ１２２，Ｓ１２８―Ｓ１３１と同様であるのでその説明は省略する。また、Ｓ１４２にて、モニタ２側のモータ電流値が所定値を超えていない場合は、正常と判断し、Ｓ１４５－Ｓ１５０の処理を行う。これは、図６ＢのＳ１２０、Ｓ１２３－Ｓ１２７と同様であるのでその説明は省略する。
　なお、電流センサで検出するときは、検出側の系のインバータの下アーム側の駆動素子の駆動PWMはモータ系間ショートによる過電流の発生を防止するために、微少Dutyで駆動するのが望ましい。言い換えれば、他方のインバータのＰＷＭデューティ値が一方のインバータのＰＷＭデューティ値よりも小さいとき、短絡の有無を判断するようにすれば、他方側のインバータに過電流が流れてインバータが損傷することを抑制することができる。
　このように、片系統のPWM駆動時に、他系統側の導通状態をモータ電流センサのモニタ値で検出し、モータの系間ショートを検出することが出来る。これによりモータ電流センサで微少電流を検出することにより、ショート判断精度を向上させることができる。
　以上のように、本実施例は、モータアクチュエータであって、回転軸を回転自在に支持するハウジングと、ハウジングの内部に設けられ金属製の巻線を有する第１のモータステータと、ハウジングの内部に設けられ金属製の巻線を有する第２のモータステータと、ハウジングの内部に設けられ前記回転軸と共に回転するモータロータと、第１のモータステータへ供給される電力の制御を行う第１のインバータと、第２のモータステータへ供給される電力の制御を行う第２のインバータと、演算回路を有するコントロールユニット部と、コントロールユニット部に設けられ、第１のインバータを駆動制御する制御信号を出力する第１のインバータ制御部と、コントロールユニット部に設けられ、第２のインバータを駆動制御する制御信号を出力する第２のインバータ制御部と、コントロールユニット部に設けられ、第１のインバータ制御部または第２のインバータ制御部によって、第１のインバータまたは第２のインバータの一方のみに電力が供給されるとき、第１のインバータまたは第２のインバータのうちの他方のインバータによって制御される第１のモータステータと第２のモータステータのうちの他方のモータステータの導通状態に基づき第１のモータステータと第２のモータステータとの間の短絡の有無を判断する短絡判断部とを有する構成とする。
　よって、冗長系モータ間でショート故障が発生した場合に速やかにその異常が検出出来ると共に、ドライバーへ適切に警告を出すことでパワーステアリング装置の安全性を向上させることができる。よって、最適なシステム状態に遷移が可能なモータアクチュエータ、及びそれを用いたパワーステアリング装置を提供することができる。
　本実施例は、EPSシステムにおいて、２CPU、２インバータ＆モータの場合について説明する。
　図８は本実施例におけるEPSシステムの、２CPU、２インバータ＆モータの場合のモータ及びECUのブロック構成図である。図８において、図２と同じ符号を付した構成要件は同じ機能を有し、その説明は省略する。図２と異なる点は、ＣＰＵ２（３０）が追加され、ＣＰＵ１（２９）でモータ１（２１）、インバータ１（２３）の電圧、電流をモニタし、ＣＰＵ２（３０）で、モータ２（２２）、インバータ２（２４）の電圧、電流を個別にモニタし、ＣＰＵ１（２９）とＣＰＵ２（３０）間でＣＰＵ間通信４２を行う点である。
　図９は、本実施例におけるシステム起動時からフルアシスト制御開始までの診断シーケンスを示すタイミング構成図である。図９において、システム起動すると、まずＣＰＵ１、２がそれぞれの自己診断を平行して行い、次いで、ＣＰＵ１、２がそれぞれ、電源系診断、センサ系診断、リレー系診断、インバータの診断をシリーズに行い、その後、モータ１、２間のショート診断を行う。ショート診断の詳細については実施例１と同様であり、ショート診断の際には、まずモータ１側のインバータ１によりモータ１のＰＷＭ駆動を開始し、モータ２側のインバータ２は駆動しないようにする。これにより、もし、コイル間のショートがあった場合は、モータ２側の３相電圧モニタの電圧が上昇するので、ショートを検出することができる。以上の処理でモータ１、２間のショート診断が完了すると、モータ２側のインバータ２によりモータ２のＰＷＭ駆動を開始し、EPSシステムのアシストを漸増させ、フルアシスト制御を開始する。
　このように、インバータ１がモータ１のＰＷＭ駆動を開始してから所定時間経過後にインバータ２モータ２のＰＷＭ駆動を開始するとき、その所定時間の間にモータ１、２間のショート診断を行う。ここで、インバータ１と２でモータ１と２のＰＷＭ駆動の時間差制御を行う際には、ＣＰＵ１（２９）とＣＰＵ２（３０）間でＣＰＵ間通信４２を行うことで実現可能である。
　本実施例は、モータ１、２間のショート診断をインバータ１，２の診断時に、平行して行う場合について説明する。
　図１０は、本実施例におけるシステム起動時からフルアシスト制御開始までの診断シーケンスを示すタイミング構成図である。図１０において（Ａ）は１ＣＰＵの場合、（Ｂ）は２ＣＰＵの場合を示している。図１０（Ａ）（Ｂ）ともに、リレー系診断までは、図３、図９で説明した内容と同様であるのでその説明は省略する。本実施例の特徴は、インバータ１，２の診断時に平行してモータ１、２間のショート診断を行う点である。これにより、図３（Ｂ）や図９の場合に比べて、さらに短時間でショートの有無の判断を行うことができる。また、モータ制御開始前の初期診断の実行期間中に短絡の有無の判断を実施することにより、安全性を向上させることができる。
　図１１は、本実施例における３相電圧モニタによる異常検出メカニズムを示したモータ及びECUのブロック構成図である。図１１は実施例２の２ＣＰＵの場合を示している。図１１において、インバータ１，２の診断を行うために、FSリレー１（２５）、FSリレー２（２６）をそれぞれＯＮにして、インバータ１（２３）、インバータ２（２４）へのバッテリ２０からの電流供給を導通状態にし、まずインバータ１（２３）の上アーム側をＰＷＭ駆動する。そしてモータリレー１（２７）をＯＮとして、モータ１（２１）に電圧のかかった状態で、インバータ２（２４）はＰＷＭ駆動せずモータ２（２２）の通電相へは電圧がかからない状態とする。ここで、モータ間のショートが無く正常時の場合は、モータ２側の３相電圧モニタ２（３７）には電圧は発生しないが、モータ間がショートしている場合、モータ２側にも電力供給がなされ、３相電圧モニタ２（３７）の電圧は上昇する。よって、この３相電圧モニタ２（３７）を観察することでモータ間のショート診断を行うことができる。
　以上のように、インバータの診断時に、インバータの一方側のみの上アーム側をＰＷＭ駆動しているとき、他方のモータからの３相電圧モニタの電圧値が検出されるとき、すなわち他方のモータにも電力供給されている状態であることを検知することにより、モータ間のショートの有無を判断することができる。
　なお、インバータ１（２３）の上アーム側をＰＷＭ駆動し、下アーム側のＰＷＭ駆動をＯＦＦとすることで、他方側のインバータに回り込む通電量が多くなり、短絡判断精度を向上させることができる。
　図１２は、本実施例におけるモータ電流モニタによる異常検出メカニズムを示したモータ及びＥＣＵのブロック構成図である。図１２は実施例２の２ＣＰＵの場合を示している。図１２において、インバータ１，２の診断を行うために、FSリレー１（２５）、FSリレー２（２６）をそれぞれＯＮにして、インバータ１（２３）、インバータ２（２４）へのバッテリ２０からの電流供給を導通状態にし、まずインバータ１（２３）の上アーム側をＰＷＭ駆動する。ここで、モータ間のショートが無く正常時の場合は、モータ２はインバータ２（２４）で駆動されていないため、モータ２電流モニタ４１には電流は検出されない。一方、モータ間がショートしている場合、モータ２側にも電流が流れ、インバータ２（２４）側の下アーム駆動素子をＰＷＭ駆動することでモータ電流センサ２（３９）により電流を検出し、モータ２電流モニタ４１の電流は上昇する。よって、このモータ２電流モニタ４１を観察することでモータ間のショート診断を行うことができる。
　以上のように、インバータの診断時に、インバータの一方側のみの上アーム側をＰＷＭ駆動し、インバータの他方側の下アーム側をＰＷＭ駆動して、モータ２電流モニタ４１を検知することにより、モータ間のショート診断を行うことができる。
　本実施例は、既に、故障が発生して、片系統のインバータ＆モータが遮断状態にあるとき、残存系統でバックアップの制御中であってもモータ間のショートの検出が可能な例について説明する。
　図１３は、本実施例における異常検出メカニズムの処理フローチャートである。図１３において、まず、Ｓ２０１でCPU間通信により他系統側の状態を取り込む。なお、この処理は、２CPUの場合のみであり、１ＣＰＵの場合は必要ない。そして、Ｓ２０２で片系統が故障で片側インバータがＯＦＦ状態かどうか判断し、ＯＦＦでなければ処理を終了する。ＯＦＦであれば、Ｓ２０３で、転舵速度が所定値よりも小さいかを判断する。そして、転舵速度が所定値よりも大きい場合は、モータの回転により逆起電圧が生じていると判断し、モータ間のショート診断に不敵として処理を終了する。
　また、転舵速度が所定値よりも小さい場合は、Ｓ２０４でＯＦＦ系統側の３相電圧モニタ値が所定値を超えているか判断する。所定値よりも大きい場合は、モータ間がショートしていると判断し、Ｓ２０６にてモータ１－２間ショートカウンタが所定値を超えているか判断し、超えていれば、Ｓ２０７でモータ１－２間ショート異常の故障コード記録を行い、処理を終了する。Ｓ２０６にて、モータ１－２間ショートカウンタが所定値を超えていなかったら、異常検出中としてＳ２０８でモータ１－２間ショートカウンタを＋１して、処理を終了する。
　Ｓ２０４でＯＦＦ系統側の３相電圧モニタ値が所定値を超えていない場合は、正常と判断し、Ｓ２０５でモータ１－２間ショートカウンタをクリアし処理を終了する。
　このように、残存系統でバックアップの運転制御中であってもモータ間のショートの検出が可能となる。
　以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
　本願は、２０１６年３月１４日出願の日本特許出願番号２０１６－４９２１９号に基づく優先権を主張する。２０１６年３月１４日出願の日本特許出願番号２０１６－４９２１９号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示内容は、参照により全体として本願に組み込まれる。
　１０：操舵トルクセンサ、１１：舵角センサ、１２：ラック＆ピニオンギア（R&Pギア）、１３：モータ、１４：ＥＣＵ（Electronic Control Unit）、１５：減速器、１６：ラックハウジング、１７：タイロッド、２０：バッテリ、２１：モータ１（巻線コイル１）、２２：モータ２（巻線コイル２）、２３：インバータ１、２４：インバータ２、２５：フェイルセーフ（FS）リレー１、２６：フェイルセーフ（FS）リレー２、２７：モータリレー１，２８：モータリレー２、２９：ＣＰＵ１（ＣＰＵ）、３０：ＣＰＵ２、３１：FSリレー１中間電圧モニタ、３２：FSリレー２中間電圧モニタ、３３：バッテリ電圧モニタ、３４：インバータ１上流電圧モニタ、３５：インバータ２上流電圧モニタ、３６：３相電圧モニタ１、３７：３相電圧モニタ２、３８：モータ電流センサ１、３９：モータ電流センサ２、４０：モータ１電流モニタ、４１：モータ２電流モニタ、４２：CPU間通信

Claims (20)

  1. 　モータアクチュエータであって、
    　回転軸を回転自在に支持するハウジングと、
    　前記ハウジング内に設けられ、金属製の巻線を有する第1のモータステータと、
    　前記ハウジング内に設けられ、金属製の巻線を有する第2のモータステータと、
    　前記ハウジング内に設けられ、前記回転軸と共に回転するモータロータと、
    　前記第1のモータステータへ供給される電力の制御を行う第1のインバータ回路と、
    　前記第2のモータステータへ供給される電力の制御を行う第2のインバータ回路と、
    　演算回路を有するコントロールユニット部と、
    　を備え、
    　前記コントロールユニット部は、
    　前記第1のインバータ回路を駆動制御する制御信号を出力する第1のインバータ制御部と、
    　前記第2のインバータ回路を駆動制御する制御信号を出力する第2のインバータ制御部と、
    　前記第1のインバータ制御部または前記第2のインバータ制御部によって、前記第1のインバータ回路および前記第2のインバータ回路のうちの一方のインバータ回路のみに電力が供給されるとき、他方のインバータ回路の導通状態に基づき前記第1のモータステータと前記第2のモータステータとの間の短絡の有無を判断する短絡判断部と、
    　を備える
    　モータアクチュエータ。
  2. 　請求項１に記載のモータアクチュエータであって、
    　前記短絡判断部は、前記第1のインバータ制御部が前記第1のインバータ回路の駆動制御を開始してから所定時間経過後に前記第2のインバータ制御部が前記第2のインバータ回路の駆動制御を開始するとき、前記所定時間の間に前記短絡の有無を判断する
    　モータアクチュエータ。
  3. 　請求項２に記載のモータアクチュエータであって、
    　前記コントロールユニット部は、前記第1のインバータ回路および前記第2のインバータ回路の異常の有無を診断する初期診断を実行する初期診断部を備え、
    　前記短絡判断部は、前記初期診断終了後に前記短絡の有無を判断する
    　モータアクチュエータ。
  4. 　請求項３に記載のモータアクチュエータであって、
    　前記コントロールユニット部は、前記第1のモータステータおよび前記第2のモータステータへの電力の供給量の上限値を制限するリミッタ処理を行う供給電力制限部を備え、
    　前記短絡判断部は、前記電力制限部が前記リミッタ処理を実行中に、前記短絡の有無の判断する
    　モータアクチュエータ。
  5. 　請求項１に記載のモータアクチュエータであって、
    　前記第1のモータステータおよび前記第2のモータステータの夫々は、複数の通電相を有し、
    　前記第1のインバータ制御部と前記第2のインバータ制御部の夫々は、前記第1のインバータ回路と前記第2のインバータ回路の夫々が、前記複数の通電相に対し選択的に電力を供給するように、前記第1のインバータ回路と前記第2のインバータ回路の夫々を駆動制御し、
    　前記短絡判断部は、前記他方のインバータ回路の前記通電相の電圧に基づき前記短絡の有無を判断する
    　モータアクチュエータ。
  6. 　請求項５に記載のモータアクチュエータであって、
    　前記第1のインバータ回路と前記第2のインバータ回路の夫々は、前記複数の通電相への電力の供給を制御するスイッチング素子を備え、
    　前記短絡判断部は、前記他方のインバータ回路の前記スイッチング素子の全てがオフ状態となっているとき、前記短絡の有無を判断する
    　モータアクチュエータ。
  7. 　請求項１に記載のモータアクチュエータであって、
    　前記第1のインバータ回路の直流母線電流を検出する第1の電流検出部と、
    　前記第2のインバータ回路の直流母線電流を検出する第2の電流検出部と、
    　を備え、
    　前記第1のモータステータおよび前記第2のモータステータの夫々は、複数の通電相を有し、
    　前記第1のインバータ制御部と前記第2のインバータ制御部の夫々は、前記第1のインバータ回路と前記第2のインバータ回路の夫々が、前記複数の通電相に対し選択的に電力を供給するように前記第1のインバータ回路と前記第2のインバータ回路の夫々を駆動制御し、
    　前記第1のインバータ回路と前記第2のインバータ回路の夫々は、前記複数の通電相への電力の供給を制御するスイッチング素子を備え、
    　前記スイッチング素子は、前記複数の通電相の夫々に対して、上流側スイッチング素子と下流側スイッチング素子とを備え、
    　前記第1のインバータ回路および前記第2のインバータ回路は、ブリッジ回路を構成し、
    　前記スイッチング素子は、前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子のオン、オフ状態を切り替えることにより前記複数の通電相の通電状態を切り換え制御し、
    　前記短絡判断部は、前記他方のインバータ回路の前記下流側スイッチング素子がオン状態のとき、前記第1の電流検出部と前記第2の電流検出部とのうちの、前記他方のインバータ回路の直流母線電流を検出する電流検出部の検出結果に基づき前記短絡の有無を判断する
    　モータアクチュエータ。
  8. 　請求項７に記載のモータアクチュエータであって、
    　前記短絡判断部は、前記一方のインバータ回路の前記上流側スイッチング素子がオン、かつ、前記一方のインバータ回路の前記下流側スイッチング素子がオフのとき、前記短絡の有無を判断する
    　モータアクチュエータ。
  9. 　請求項８に記載のモータアクチュエータであって、
    　前記第1のインバータ回路および前記第2のインバータ回路は、ＰＷＭ制御によって駆動制御され、
    　前記短絡判断部は、前記他方のインバータ回路のＰＷＭデューティ値が前記一方のインバータ回路のＰＷＭデューティ値よりも小さいとき、前記短絡の有無を判断する
    　モータアクチュエータ。
  10. 　請求項１に記載のモータアクチュエータであって、
    　前記コントロールユニット部は、前記第1のインバータ回路および前記第2のインバータ回路の異常の有無を診断する初期診断を実行する初期診断部を備え、
    　前記短絡判断部は、前記初期診断中に前記第1のモータステータおよび前記第2のモータステータに電圧が印加された状態で前記短絡の有無を判断する
    　モータアクチュエータ。
  11. 　パワーステアリング装置であって、
    　ステアリングホイールの操舵操作に応じて転舵輪を転舵させる操舵機構と、
    　ハウジングと、前記ハウジング内に設けられ金属製の巻線を有する第1のモータステータと、前記ハウジング内に設けられ、金属製の巻線を有する第2のモータステータと、前記ハウジング内に設けられたモータロータと、前記モータロータと共に回転するモータシャフトと、を備え、前記モータシャフトを介して前記操舵機構に操舵力を付与する電動モータと、
    　前記電動モータを駆動制御するモータ制御装置と、
    　を備え、
    　前記モータ制御装置は、前記第1のモータステータへ供給される電力の制御を行う第1のインバータ回路と、
    　前記第2のモータステータへ供給される電力の制御を行う第2のインバータ回路と、
    　演算回路を有するコントロールユニット部と、
    　を備え、
    　前記コントロールユニット部は、
    　前記第1のインバータ回路を駆動制御する制御信号を出力する第1のインバータ制御部と、
    　前記第2のインバータ回路を駆動制御する制御信号を出力する第2のインバータ制御部と、
    　前記第1のインバータ制御部または前記第2のインバータ制御部によって、前記第1のインバータ回路および前記第2のインバータ回路のうちの一方のインバータ回路のみに電力が供給されるとき、他方のインバータ回路の導通状態に基づき前記第1のモータステータと前記第2のモータステータとの間の短絡の有無を判断する短絡判断部と、
    　を備える
    　パワーステアリング装置。
  12. 　請求項１１に記載のパワーステアリング装置であって、
    　前記短絡判断部は、前記第1のインバータ制御部が前記第1のインバータ回路の駆動制御を開始してから所定時間経過後に前記第2のインバータ制御部が前記第2のインバータ回路の駆動制御を開始するとき、前記所定時間の間に前記短絡の有無を判断する
    　パワーステアリング装置。
  13. 　請求項１２に記載のパワーステアリング装置であって、
    　前記コントロールユニット部は、前記第1のインバータ回路および前記第2のインバータ回路の異常の有無を診断する初期診断を実行する初期診断部を備え、
    　前記短絡判断部は、前記初期診断終了後に前記短絡の有無を判断する
    　パワーステアリング装置。
  14. 　請求項１３に記載のパワーステアリング装置であって、
    　前記コントロールユニット部は、前記第1のモータステータおよび前記第2のモータステータへの電力の供給量の上限値を制限するリミッタ処理を行う供給電力制限部を備え、
    　前記短絡判断部は、前記電力制限部が前記リミッタ処理を実行中に、前記短絡の有無の判断する
    　パワーステアリング装置。
  15. 　請求項１１に記載のパワーステアリング装置であって、
    　前記第1のモータステータおよび前記第2のモータステータの夫々は、複数の通電相を有し、
    　前記第1のインバータ制御部と前記第2のインバータ制御部の夫々は、前記第1のインバータ回路と前記第2のインバータ回路の夫々が、前記複数の通電相に対し選択的に電力を供給するように、前記第1のインバータ回路と前記第2のインバータ回路の夫々を駆動制御し、
    　前記短絡判断部は、前記他方のインバータ回路の前記通電相の電圧に基づき前記短絡の有無を判断する
    　パワーステアリング装置。
  16. 　請求項１５に記載のパワーステアリング装置であって、
    　前記第1のインバータ回路と前記第2のインバータ回路の夫々は、前記複数の通電相への電力の供給を制御するスイッチング素子を備え、
    　前記短絡判断部は、前記他方のインバータ回路の前記スイッチング素子の全てがオフ状態となっているとき、前記短絡の有無を判断する
    　パワーステアリング装置。
  17. 　請求項１１に記載のパワーステアリング装置であって、
    　前記第1のインバータ回路の直流母線電流を検出する第1の電流検出部と、
    　前記第2のインバータ回路の直流母線電流を検出する第2の電流検出部と、
    　を備え、
    　前記第1のモータステータおよび前記第2のモータステータの夫々は、複数の通電相を有し、
    　前記第1のインバータ制御部と前記第2のインバータ制御部の夫々は、前記第1のインバータ回路と前記第2のインバータ回路の夫々が、前記複数の通電相に対し選択的に電力を供給するように前記第1のインバータ回路と前記第2のインバータ回路の夫々を駆動制御し、
    　前記第1のインバータ回路と前記第2のインバータ回路の夫々は、前記複数の通電相への電力の供給を制御するスイッチング素子を備え、
    　前記スイッチング素子は、前記複数の通電相の夫々に対して、上流側スイッチング素子と下流側スイッチング素子とを備え、
    　前記第1のインバータ回路および前記第2のインバータ回路は、ブリッジ回路を構成し、
    　前記スイッチング素子は、前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子のオン、オフ状態を切り替えることにより前記複数の通電相の通電状態を切り換え制御し、
    　前記短絡判断部は、前記他方のインバータ回路の前記下流側スイッチング素子がオン状態のとき、前記第1の電流検出部と前記第2の電流検出部とのうちの、前記他方のインバータ回路の直流母線電流を検出する電流検出部の検出結果に基づき前記短絡の有無を判断する
    　パワーステアリング装置。
  18. 　請求項１７に記載のパワーステアリング装置であって、
    　前記短絡判断部は、前記一方のインバータ回路の前記上流側スイッチング素子がオン、かつ、前記一方のインバータ回路の下流側スイッチング素子がオフのとき、前記短絡の有無を判断する
    　パワーステアリング装置。
  19. 　請求項１８に記載のパワーステアリング装置であって、
    　前記第1のインバータ回路および前記第2のインバータ回路は、ＰＷＭ制御によって駆動制御され、
    　前記短絡判断部は、前記他方のインバータ回路のＰＷＭデューティ値が前記一方のインバータ回路のＰＷＭデューティ値よりも小さいとき、前記短絡の有無を判断する
    　パワーステアリング装置。
  20. 　請求項１１に記載のパワーステアリング装置であって、
    　前記コントロールユニット部は、前記第1のインバータ回路および前記第2のインバータ回路の異常の有無を診断する初期診断を実行する初期診断部を備え、
    　前記短絡判断部は、前記初期診断中に前記第1のモータステータおよび前記第2のモータステータに電圧が印加された状態で前記短絡の有無を判断する
    　パワーステアリング装置。
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