モータ制御装置及び車両用操舵装置
【課題】回生制御の実行時においてもモータの各相電流値を検出することができるモータ制御装置を提供すること。
【解決手段】マイコンは、三角波δが山となるタイミングＴｂで上段側の各ＦＥＴを全てオンにするような制御信号を出力する第１周期Ｃ１、及び下段側の各ＦＥＴを全てオンにするような制御信号を出力する第２周期Ｃ２を交互に繰り返すことにより、その回生制御を実行する。そして、この回生制御の実行時、マイコンは、第１周期Ｃ１において三角波δが山となるタイミングＴｂで取得された各電流センサの出力値をオフセット電流値Ｉx０として、第２周期Ｃ２において第１周期Ｃ１と同じタイミングＴｂで取得された補正前電流値Ｉx１を補正することにより、モータの各相電流値を検出する。
【解決手段】マイコンは、三角波δが山となるタイミングＴｂで上段側の各ＦＥＴを全てオンにするような制御信号を出力する第１周期Ｃ１、及び下段側の各ＦＥＴを全てオンにするような制御信号を出力する第２周期Ｃ２を交互に繰り返すことにより、その回生制御を実行する。そして、この回生制御の実行時、マイコンは、第１周期Ｃ１において三角波δが山となるタイミングＴｂで取得された各電流センサの出力値をオフセット電流値Ｉx０として、第２周期Ｃ２において第１周期Ｃ１と同じタイミングＴｂで取得された補正前電流値Ｉx１を補正することにより、モータの各相電流値を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置及び車両用操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動回路を構成する各相のスイッチングアームにおける上段側（電源側）のスイッチング素子又は下段側（接地側）のスイッチング素子の何れか一方を全てオン（他方は全オフ）することによって、モータの回転に制動力を与える回生制御が知られている。そして、例えば、電動パワーステアリング装置等のように、操舵系の構成要素を駆動するモータを備えた車両操舵装置では、その回生制御の実行によって、操舵系に作用する外乱（悪路走行時や縁石衝突時等）を抑える構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、多くのモータ制御装置は、三角波を搬送波とした周知のＰＷＭ制御を実行することにより、そのモータ制御を実行する。また、モータの各相電流値を検出するための電流センサについては、各スイッチングアームの低電位側（接地側）に設ける構成が知られている。そして、モータの各相電流値は、その三角波に基づくタイミングで周期的に取得される各電流センサの出力値に基づいて検出される。
【０００４】
例えば、図５に示すように、各相の基準信号（ＤＵＴＹ指示値Ｓｄ）が三角波δよりも上にある場合には、各相スイッチングアームにおける上段側のスイッチング素子がオン、及び下段側のスイッチング素子がオフとなる。そして、ＤＵＴＹ指示値Ｓｄが三角波δよりも下にある場合には、各スイッチングアームにおける下段側のスイッチング素子がオン、及び上段側のスイッチング素子がオフとなる。
【０００５】
また、各電流センサの出力値は、三角波δが谷となるタイミングＴａ及び山となるタイミングＴｂで周期的に取得される。タイミングＴａにおいては、各スイッチングアームにおける上段側のスイッチング素子が全てオン、及び下段側のスイッチング素子が全てオフとなるため、各電流センサの出力値は、オフセット電流値Ｉx０として検出される。また、タイミングＴｂにおいては、各スイッチングアームにおける下段側のスイッチング素子が全てオン、及び上段側のスイッチング素子が全てオフとなるため、各電流センサの出力値は、補正前電流値Ｉx１として検出される。そして、補正前電流値Ｉx１をオフセット電流値Ｉx０で補正することにより各相電流値が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６５６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来の電流検出方法では、上記回生制御の実行時には、その各相電流値の検出ができなくなる。
例えば、図６に示すように、上段側のスイッチング素子を全てオフし、三角波δに基づいて下段側のスイッチング素子を全てオンすることにより回生制御を行う場合、三角波δが谷となるタイミングＴａでは全てのスイッチング素子がオフとなる。従って、このタイミングＴａで取得される各電流センサの出力値は、各スイッチング素子の寄生ダイオードを介して電源に帰還する回生電流値となるため、オフセット電流値Ｉx０に用いることができない。また、図７に示すように、下段側のスイッチング素子を全てオフし、三角波δに基づいて上段側のスイッチング素子を全てオンとすることにより回生制御を行う場合、その三角波δが山となるタイミングＴｂで、上段側のスイッチング素子が全てオン、及び下段側のスイッチング素子が全てオフとなるため、各電流センサの出力値をオフセット電流値Ｉx０に用いることができる。しかし、この場合もまた、その三角波δが谷となるタイミングＴａでは全てのスイッチング素子がオフとなる。従って、このタイミングＴａで取得される各電流センサの出力値は、各スイッチング素子の寄生ダイオードを介して電源に帰還する回生電流値となるため、補正前電流値Ｉx１にはなり得ない。そして、このように各相電流値の検出が不能となることで、回生制御の実行時には、その各相電流値の監視、例えば、過電流の有無や各相電流の総和等に基づく異常検出ができなくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、回生制御の実行時においてもモータの各相電流値を検出することができるモータ制御装置及び車両用操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、搬送波に基づくＰＷＭ制御を実行することにより制御信号を出力する制御手段と、前記制御信号に基づきオン／オフする複数のスイッチング素子を備えた駆動回路とを備え、前記駆動回路は、一対のスイッチング素子を直列に接続してなるスイッチングアームをモータの各相に対応して並列に接続してなるとともに、前記各スイッチングアームの低電位側又は高電位側のいずれかには、電流センサが設けられ、前記制御手段は、前記搬送波に基づくタイミングで周期的に前記各電流センサの出力値を取得する電流取得手段を備えたモータ制御装置であって、前記制御手段は、前記各スイッチングアームにおける下段側のスイッチング素子を全てオフするとともに前記搬送波に基づき上段側のスイッチング素子を全てオンするような前記制御信号を生成する第１周期、及び前記上段側のスイッチング素子を全てオフするとともに前記搬送波に基づき下段側のスイッチング素子を全てオンするような前記制御信号を生成する第２周期、を交互に繰り返す回生制御手段と、前記各電流センサの出力値に基づき前記モータの各相電流値を検出する回生時相電流検出手段とを備えること、を要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、第１周期においては、上段側の各スイッチング素子を全てオンする従来の回生制御と同様の回生ブレーキ作用が得られ、第２周期においては、下段側の各スイッチングを全てオンする従来の回生制御と同様の回生ブレーキ作用が得られる。また、三角波に基づく同じタイミングで、第１周期では上段側の各スイッチング素子が全てオン且つ下段側の各スイッチング素子が全てオフとなり、第２周期では下段側の各スイッチング素子が全てオン且つ上段側の各スイッチング素子が全てオフとなる。そのため、請求項１のモータ制御手段は、各電流センサがスイッチングアームの低電位側に設けられる場合には、第１周期において上段側のスイッチング素子が全てオンとなるタイミングで取得される各電流センサの出力値をオフセット電流値として、第２周期において下段側のスイッチング素子が全てオンとなるタイミングで取得される各電流センサの出力値を補正することにより、モータの各相電流値を検出することができる。また、各電流センサがスイッチングアームの高電位側に設けられる場合、請求項１のモータ制御手段は、第２周期において下段側のスイッチング素子が全てオンとなるタイミングで取得される各電流センサの出力値をオフセット電流値として、第１周期において上段側のスイッチング素子が全てオンとなるタイミングで取得される各電流センサの出力値を補正することにより、モータの各相電流値を検出することができる。従って、請求項１のモータ制御手段は、新たな部品を追加することなく、これら第１周期及び第２周期に取得される各電流センサの出力値に基づいて、回生制御の実行時におけるモータの各相電流値を検出することができる。その結果、回生制御の実行中であっても各相電流値に基づく異常検出の実行が可能となることで、高い信頼性を確保することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、前記第１周期と第２周期とが切り替わり全てのスイッチング素子がオフとなるタイミングで取得される前記各電流センサの出力値に基づいて、前記各スイッチング素子の寄生ダイオードを介して電源に帰還する回生電流値を検出する回生電流検出手段を備えること、を要旨とする。
【００１２】
第１周期と第２周期とが切り替わるタイミングでは、上段側及び下段側の各スイッチング素子が全てオフとなる。従って、このタイミングで取得される各電流センサの出力値に基づいて、各スイッチング素子の寄生ダイオードを介して電源に帰還する回生電流値を検出することができる。そして、その回生電流値に基づき過電流の発生を検知することで、回生制御の実行により生ずる電力供給系の過熱（例えば、コイルやバッテリ等の過熱）を未然に防止することができる。その結果、より高い信頼性を確保することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記モータ制御装置に制御されて操舵系の構成要素を駆動するモータと、を備え、前記制御手段は、前記操舵系に作用する外乱を検知する外乱検出手段を有し、前記外乱検出手段により外乱が検知された場合に、前記回生制御を実行すること、を要旨とする。
【００１４】
上記構成によれば、回生制御の実行により操舵系に制動力を付与することができる。これにより、例えば、操舵系に作用する外乱の影響を抑える等の効果を得ることができる。そして、その回生制御の実行中においても、モータの各相電流値の検出、及びその各相電流値に基づく異常検出を実行することができる。その結果、より優れた操舵フィーリング及び高い信頼性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、回生制御の実行時においてもモータの各相電流値を検出することが可能なモータ制御装置及び車両用操舵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明が適用される車両用操舵装置の概略構成図。
【図２】本発明が適用される車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】モータ制御及び電流検出の切替判定処理を示すフローチャート。
【図４】本発明の回生制御及び回生時電流検出の態様を示すタイミングチャート。
【図５】ＰＷＭ制御及び電流検出の態様を示すタイミングチャート。
【図６】従来の回生制御の態様を示すタイミングチャート。
【図７】従来の回生制御の態様を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、車両用操舵装置１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。尚、ステアリングシャフト３は、コラムシャフト３ａ、インターミディエイトシャフト３ｂ、及びピニオンシャフト３ｃを備えた周知の構成を有している。そして、ステアリングシャフト３の回転がラック軸５の軸方向移動に変換され、ラック軸５の両端に連結されたタイロッド６を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪７の舵角が変更される。
【００１８】
また、車両用操舵装置１は、モータ駆動により操舵系にアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ１０と、ＥＰＳアクチュエータ１０の作動を制御するＥＣＵ１１とを備えた電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）として構成されている。
【００１９】
具体的には、ＥＰＳアクチュエータ１０は、駆動源であるモータ１２と、モータ１２の回転を減速してコラムシャフト３ａに伝達する減速機構１３とを備えている。また、ＥＣＵ１１には、トルクセンサ１４及び車速センサ１５が接続されている。そして、ＥＣＵ１１は、これらの各センサにより検出される操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、ＥＰＳアクチュエータ１０の作動を制御する（パワーアシスト制御）。
【００２０】
図２に示すように、ＥＣＵ１１は、制御信号を出力する制御手段としてのマイコン１７と、マイコン１７が出力する制御信号に基づいてモータ１２に三相の駆動電力を供給する駆動回路１８とを備えている。
【００２１】
詳述すると、マイコン１７は、操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、操舵系に付与すべきアシスト力（目標アシスト力）を決定する。そして、マイコン１７は、この目標アシスト力に対応するモータトルクをモータ１２に発生させるべく、駆動回路１８に対して制御信号を出力する。
【００２２】
また、モータ１２には、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に基づき回転するブラシレスモータが採用されている。そして、駆動回路１８は、制御信号に基づきオン／オフする複数のＦＥＴ１８ａ〜１８ｆを接続することにより形成されている。
【００２３】
具体的には、駆動回路１８は、３組のスイッチングアーム１９ｕ，１９ｖ，１９ｗを並列に接続することにより形成されている。スイッチングアーム１９ｕは、一対のスイッチング素子としてのＦＥＴ１８ａ，１８ｄを接続点２０ｕで直列に接続して構成される。接続点２０ｕは、動力線２１ｕを介して、モータ１２のＵ相モータコイル１２ｕに接続されている。同様に、スイッチングアーム１９ｖは、一対のスイッチング素子としてのＦＥＴ１８ｂ，１８ｅを接続点２０ｖで直列に接続して構成され、接続点２０ｖは、動力線２１ｖを介して、モータ１２のＶ相モータコイル１２ｖに接続されている。また、スイッチングアーム１９ｗは、一対のスイッチング素子としてのＦＥＴ１８ｃ，１８ｆを接続点２０ｗで直列に接続して構成され、接続点２０ｗは、動力線２１ｗを介して、モータ１２のＷ相モータコイル１２ｗに接続されている。
【００２４】
尚、以下、説明の便宜のため、各スイッチングアーム１９ｕ，１９ｖ，１９ｗにおける電源Ｖｂ側（高電位側：同図中、上側）の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃを「上段側」とし、接地端子Ｇｎｄ側（低電位側：同図中、下側）の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆを「下段側」とする。
【００２５】
また、各スイッチングアーム１９ｕ，１９ｖ，１９ｗの低電位側には、それぞれシャント抵抗を用いた周知の電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗが設けられている。そして、マイコン１７は、これら各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値に基づいて、モータ１２の各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出する。
【００２６】
さらに詳述すると、マイコン１７は、回転角センサ２３の出力信号に基づいてモータ回転角θを検出する。そして、マイコン１７は、図５に示すような三角波δを搬送波とした周知のＰＷＭ制御を実行することにより、そのモータ回転角θに応じた制御信号を出力する。
【００２７】
また、電流取得手段としてのマイコン１７は、三角波δが谷となるタイミングＴａ及び山となるタイミングＴｂで周期的に各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値を取得する。そして、マイコン１７は、三角波δが谷となるタイミングＴａで取得される各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値をオフセット電流値として、三角波δが山となるタイミングＴｂで取得される各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値を補正することにより、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出する。
【００２８】
マイコン１７は、このようにして検出される各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw及びモータ回転角θに基づいて、目標アシスト力に対応するモータトルクを発生させるべく電流フィードバック制御を実行する。そして、これにより得られる各相のＤＵＴＹ指示値Ｓｄに基づいて、上記ＰＷＭ制御を実行する。
【００２９】
また、マイコン１７は、検出される各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwの監視に基づく異常検出を実行する。具体的には、異常検出手段としてのマイコン１７は、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwに基づいて過電流の有無を判定する。また、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwの総和が「０」に対応する値であるか否かを判定する。尚、何れかの相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwに過電流が検出された場合には、例えば、各スイッチングアーム１９ｕ，１９ｖ，１９ｗにおいてショート故障（所謂アーム短絡）が発生した可能性があり、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwの総和が「０」に対応する値ではない場合には、例えば、各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗに異常が発生した可能性がある。そして、マイコン１７は、このような異常が検出された場合には、モータ１２に対する電力供給を速やかに停止させるべく、その駆動回路１８に対する制御信号の出力を実行する（フェールセーフ制御）。
【００３０】
（回生制御及び回生時電流検出）
次に、マイコン１７が実行する回生制御及び回生制御時の電流検出の態様について説明する。
【００３１】
また、マイコン１７は、操舵系に作用する外乱、詳しくは、例えば、縁石衝突のような、転舵輪７に対する衝撃的な逆入力応力の印加を検知する。そして、外乱検出手段としてのマイコン１７は、このような逆入力応力の印加が検知された場合には、そのモータ制御の態様を回生制御に切り替える。
【００３２】
詳述すると、図３のフローチャートに示すように、マイコン１７は、モータ回転角速度ωの絶対値が所定の閾値ω０以下であるか否かを判定する（ステップ１０１）。尚、モータ回転角速度ωは、モータ回転角θと同様、回転角センサ２３の出力信号に基づいて検出される。また、閾値ω０は、逆入力応力の印加時に発生するモータ回転角速度ωの絶対値に対応した値に設定されている。そして、マイコン１７は、モータ回転角速度ωの絶対値が閾値ω０以下である場合（ステップ１０１：ＹＥＳ）には、図５に示されるような通常の電流検出、及び通常のモータ制御を実行する（ステップ１０２）。
【００３３】
一方、ステップ１０１において、モータ回転角速度ωの絶対値が閾値ω０を超えた場合（ステップ１０１：ＮＯ）には、マイコン１７は、転舵輪７に対する逆入力応力の印加が発生したものと判定して回生制御を実行する。そして、その制御態様の変更に合わせて、電流検出の態様を変更する（ステップ１０３）。
【００３４】
さらに詳述すると、図４に示すように、回生制御手段としてのマイコン１７は、三角波δの一周期に対応して信号レベル（Ｈｉ／Ｌｏ）が反転する切替信号Ｓｒを生成する。そして、この切替信号Ｓｒに基づいて、駆動回路１８の各スイッチングアーム１９ｕ，１９ｖ，１９ｗにおける上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃを全てオンにする第１周期Ｃ１、及び下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆを全てオンにする第２周期Ｃ２を交互に繰り返す。
【００３５】
具体的には、マイコン１７は、第１周期Ｃ１（切替信号Ｓｒ＝「Ｈｉ」）においては、下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆを全てオフし、ＤＵＴＹ指示値Ｓｄが三角波δよりも上側にある場合に上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃを全てオンするような制御信号を出力する。そして、第２周期Ｃ２（切替信号Ｓｒ＝「Ｌｏ」）においては、上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃを全てオフし、ＤＵＴＹ指示値Ｓｄが三角波δよりも上側にある場合に下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆを全てオンするような制御信号を出力する。
【００３６】
ここで、このような回生制御の実行時、マイコン１７は、第１周期Ｃ１において上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃが全てオンとなるタイミングで取得される各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値をオフセット電流値Ｉx０とする。さらに、マイコン１７は、第２周期Ｃ２において下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆが全てオンとなるタイミングで取得される各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値を補正前電流値Ｉx１とする。そして、回生時相電流検出手段としてのマイコン１７は、その第１周期Ｃ１において三角波δが山となるタイミングＴｂで取得されたオフセット電流値Ｉx０に基づいて、第２周期Ｃ２において第１周期Ｃ１と同じ三角波δが山となるタイミングＴｂで取得された補正前電流値Ｉx１を補正することにより、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出する。
【００３７】
また、回生電流検出手段としてのマイコン１７は、三角波δが谷となるタイミングＴａ、即ち第１周期Ｃ１と第２周期Ｃ２とが切り替わるタイミングに取得される各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値に基づいて、各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｆの寄生ダイオードＤを介して電源Ｖｂに帰還する回生電流値Ｉrgを検出する。さらに、異常検出手段としてのマイコン１７は、その検出される回生電流値Ｉrgに基づいて過電流の発生を検知する。そして、マイコン１７は、過電流の発生が検知された場合には、その回生制御を停止して、通常のモータ制御に移行する。
【００３８】
尚、検出される回生電流値Ｉrgに異常がない場合、マイコン１７は、このような回生制御及び回生時電流検出を、予め設定された所定時間に亘って継続する。また、この間、マイコン１７は、上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃ（第１周期Ｃ１）又は下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆ（第２周期Ｃ２）の全オン時間ｔ０が徐々に短くなるように、そのＤＵＴＹ指示値Ｓｄを変更する。そして、マイコン１７は、その所定時間の経過後、再び、図３のフローチャートに示されるような逆入力応力の検知に基づいたモータ制御及び電流検出の切替判定処理を実行する。
【００３９】
（作用）
次に、上記のように構成されたモータ制御装置としてのＥＣＵ１１の作用について説明する。
【００４０】
ＥＣＵ１１による回生制御の実行時には、下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆが全てオフするとともに三角波δに基づき上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃが全てオンとなる第１周期Ｃ１と、上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃが全てオフするとともに三角波δに基づき下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆが全てオンとなる第２周期Ｃ２とが繰り返される。
【００４１】
これにより、第１周期Ｃ１においては、上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃを全てオンする従来の回生制御（図６参照）と同様の回生ブレーキ作用が得られ、第２周期Ｃ２においては、下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆを全てオンする従来の回生制御（図７参照）と同様の回生ブレーキ作用が得られる。
【００４２】
また、第１周期Ｃ１においては、三角波δが山となるタイミングＴｂで、上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃは全てオン、且つ下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆは全てオフとなる。これに対し、第２周期Ｃ２においては、同じく三角波δが山となるタイミングＴｂで、上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃは全てオフ、且つ下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆは全てオフとなる。従って、それぞれタイミングＴｂで取得される各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値が、第１周期Ｃ１においてはオフセット電流値Ｉx０となり、第２周期Ｃ２においては補正前電流値Ｉx１となる。
【００４３】
さらに、三角波δが谷となるタイミングＴａでは、第１周期Ｃ１と第２周期Ｃ２とが切り替わり、上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃ及び下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆが全てオフとなる。従って、このタイミングＴｂで取得される各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値は、各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｆの寄生ダイオードＤを介して電源Ｖｂに帰還する回生電流値Ｉrgに対応するものとなる。
【００４４】
以上、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記構成によれば、従来の回生制御と同様の回生ブレーキ作用を得ることができる。そして、その回生制御の実行により、例えば、転舵輪７に対する逆入力応力の印加等のような外乱の影響を抑え、良好な操舵フィーリングを確保することができる。
【００４５】
また、三角波δに基づくタイミングで周期的に取得される各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値から各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwの検出に必要となるオフセット電流値Ｉx０及び補正前電流値Ｉx１を得ることができる。従って、新たな部品を追加することなく、回生制御の実行時においても各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出することができる。
【００４６】
さらに、その検出される各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwに基づいて異常検出を行うことにより、回生制御の実行中であっても、速やかにフェールセーフ制御に移行することができる。その結果、高い信頼性を確保することができる。
【００４７】
（２）また、回生電流値Ｉrgを検出し、その回生電流値Ｉrgに基づいて過電流の発生を検知することで、回生制御の実行により生ずる電力供給系（例えば、バッテリやコイル等）の過熱を未然に防止することができる。その結果、より高い信頼性を確保することができる。
【００４８】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、本発明をコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）として構成された車両用操舵装置１に具体化した。しかし、これに限らず、ラックアシスト型やピニオンアシスト型等、コラムアシスト型以外のＥＰＳに適用してもよい。また、例えば伝達比可変装置等、操舵系の構成要素を駆動するモータを備えた車両用操舵装置に適用してもよい。そして、車両用操舵装置以外に用いられるモータ制御装置に適用してもよい。
【００４９】
・上記実施形態では、切替信号Ｓｒが「Ｈｉ」である場合を第１周期Ｃ１、切替信号Ｓｒが「Ｌｏ」である場合を第２周期Ｃ２としたが、切替信号Ｓｒが「Ｌｏ」である場合を第１周期Ｃ１、切替信号Ｓｒが「Ｈｉ」である場合を第２周期Ｃ２としてもよい。
【００５０】
・上記実施形態では、モータ回転角速度ωの絶対値が所定の閾値ω０を超えた場合に逆入力応力の印加が発生したものと判定して回生制御を実行することとした。しかし、逆入力応力の検知方法は、これに限るものではない。また、本発明は、逆入力応力以外の外乱発生時に適用してもよく、さらには外乱抑制以外の用途に適用してもよい。
【００５１】
・上記実施形態では、回生制御及び回生時電流検出を予め設定された所定時間に亘って継続することとした。しかし、これに限らず、例えば、逆入力応力の検知に用いたモータ回転角速度ωの絶対値に応じて継続時間を決定する等としてもよい。また、ＤＵＴＹ指示値Ｓｄは固定としてもよい。
【００５２】
・上記実施形態では、回生電流値Ｉrgに基づいて過電流の発生が検知された場合には、回生制御を停止して、通常のモータ制御に移行することとしたが、駆動回路１８とモータ１２とを接続する動力線２１ｕ，２１ｖ，２１ｗを遮断する構成としてもよい。このような構成とすることで、より効果的に電力供給系の過熱を抑えることができる。
【００５３】
・上記実施形態では、本発明を電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗが各スイッチングアーム１９ｕ，１９ｖ，１９ｗの低電位側に設けられた構成に具体化したが、電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗが各スイッチングアーム１９ｕ，１９ｖ，１９ｗの高電位側に設けられた構成に適用してもよい。
【００５４】
具体的には、上記実施形態と同様、マイコン１７は、図４に示すように、上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃを全てオンにする第１周期Ｃ１、及び下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆを全てオンにする第２周期Ｃ２を交互に繰り返すものとする。この場合、マイコン１７は、第２周期Ｃ２において下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆが全てオンとなるタイミングで取得される各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値をオフセット電流値Ｉx０とする。さらに、マイコン１７は、第１周期Ｃ１において上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃが全てオンとなるタイミングで取得される各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値を補正前電流値Ｉx１とする。そして、マイコン１７は、その補正前電流値Ｉx１をオフセット電流値Ｉx０で補正することにより、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出する構成とすればよい。
【００５５】
次に、以上の実施形態から把握することのできる技術的思想を効果とともに記載する。
（イ）前記各相電流値に基づいて異常を検出する異常検出手段を備えること、を要旨とする。
【００５６】
（ロ）前記回生電流値に基づいて異常を検出する異常検出手段を備えること、を要旨とする。
（ハ）前記モータ制御装置に制御されるモータを駆動源として操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置。これにより、その回生ブレーキ作用を有効に活用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１…車両用操舵装置、３…ステアリングシャフト、３ａ…コラムシャフト、１０…ＥＰＳアクチュエータ、１１…ＥＣＵ、１２…モータ、１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ…モータコイル、１７…マイコン、１８…駆動回路、１８ａ〜１８ｆ…ＦＥＴ、Ｄ…寄生ダイオード、１９ｕ，１９ｖ，１９ｗ…スイッチングアーム、２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ…動力線、２２ｕ，２２ｖ，２２ｗ…電流センサ、δ…三角波、Ｔａ，Ｔｂ…タイミング、Ｓｄ…ＤＵＴＹ指示値、ｔ０…全オン時間、Ｃ１…第１周期、Ｃ２…第２周期、Ｓｒ…切替信号、Ｉu，Ｉv，Ｉw…相電流値、Ｉx０…オフセット電流値、Ｉx１…補正前電流値、Ｉrg…回生電流値、ω…モータ回転角速度、ω０…閾値、Ｖｂ…電源。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置及び車両用操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動回路を構成する各相のスイッチングアームにおける上段側（電源側）のスイッチング素子又は下段側（接地側）のスイッチング素子の何れか一方を全てオン（他方は全オフ）することによって、モータの回転に制動力を与える回生制御が知られている。そして、例えば、電動パワーステアリング装置等のように、操舵系の構成要素を駆動するモータを備えた車両操舵装置では、その回生制御の実行によって、操舵系に作用する外乱（悪路走行時や縁石衝突時等）を抑える構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、多くのモータ制御装置は、三角波を搬送波とした周知のＰＷＭ制御を実行することにより、そのモータ制御を実行する。また、モータの各相電流値を検出するための電流センサについては、各スイッチングアームの低電位側（接地側）に設ける構成が知られている。そして、モータの各相電流値は、その三角波に基づくタイミングで周期的に取得される各電流センサの出力値に基づいて検出される。
【０００４】
例えば、図５に示すように、各相の基準信号（ＤＵＴＹ指示値Ｓｄ）が三角波δよりも上にある場合には、各相スイッチングアームにおける上段側のスイッチング素子がオン、及び下段側のスイッチング素子がオフとなる。そして、ＤＵＴＹ指示値Ｓｄが三角波δよりも下にある場合には、各スイッチングアームにおける下段側のスイッチング素子がオン、及び上段側のスイッチング素子がオフとなる。
【０００５】
また、各電流センサの出力値は、三角波δが谷となるタイミングＴａ及び山となるタイミングＴｂで周期的に取得される。タイミングＴａにおいては、各スイッチングアームにおける上段側のスイッチング素子が全てオン、及び下段側のスイッチング素子が全てオフとなるため、各電流センサの出力値は、オフセット電流値Ｉx０として検出される。また、タイミングＴｂにおいては、各スイッチングアームにおける下段側のスイッチング素子が全てオン、及び上段側のスイッチング素子が全てオフとなるため、各電流センサの出力値は、補正前電流値Ｉx１として検出される。そして、補正前電流値Ｉx１をオフセット電流値Ｉx０で補正することにより各相電流値が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６５６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来の電流検出方法では、上記回生制御の実行時には、その各相電流値の検出ができなくなる。
例えば、図６に示すように、上段側のスイッチング素子を全てオフし、三角波δに基づいて下段側のスイッチング素子を全てオンすることにより回生制御を行う場合、三角波δが谷となるタイミングＴａでは全てのスイッチング素子がオフとなる。従って、このタイミングＴａで取得される各電流センサの出力値は、各スイッチング素子の寄生ダイオードを介して電源に帰還する回生電流値となるため、オフセット電流値Ｉx０に用いることができない。また、図７に示すように、下段側のスイッチング素子を全てオフし、三角波δに基づいて上段側のスイッチング素子を全てオンとすることにより回生制御を行う場合、その三角波δが山となるタイミングＴｂで、上段側のスイッチング素子が全てオン、及び下段側のスイッチング素子が全てオフとなるため、各電流センサの出力値をオフセット電流値Ｉx０に用いることができる。しかし、この場合もまた、その三角波δが谷となるタイミングＴａでは全てのスイッチング素子がオフとなる。従って、このタイミングＴａで取得される各電流センサの出力値は、各スイッチング素子の寄生ダイオードを介して電源に帰還する回生電流値となるため、補正前電流値Ｉx１にはなり得ない。そして、このように各相電流値の検出が不能となることで、回生制御の実行時には、その各相電流値の監視、例えば、過電流の有無や各相電流の総和等に基づく異常検出ができなくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、回生制御の実行時においてもモータの各相電流値を検出することができるモータ制御装置及び車両用操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、搬送波に基づくＰＷＭ制御を実行することにより制御信号を出力する制御手段と、前記制御信号に基づきオン／オフする複数のスイッチング素子を備えた駆動回路とを備え、前記駆動回路は、一対のスイッチング素子を直列に接続してなるスイッチングアームをモータの各相に対応して並列に接続してなるとともに、前記各スイッチングアームの低電位側又は高電位側のいずれかには、電流センサが設けられ、前記制御手段は、前記搬送波に基づくタイミングで周期的に前記各電流センサの出力値を取得する電流取得手段を備えたモータ制御装置であって、前記制御手段は、前記各スイッチングアームにおける下段側のスイッチング素子を全てオフするとともに前記搬送波に基づき上段側のスイッチング素子を全てオンするような前記制御信号を生成する第１周期、及び前記上段側のスイッチング素子を全てオフするとともに前記搬送波に基づき下段側のスイッチング素子を全てオンするような前記制御信号を生成する第２周期、を交互に繰り返す回生制御手段と、前記各電流センサの出力値に基づき前記モータの各相電流値を検出する回生時相電流検出手段とを備えること、を要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、第１周期においては、上段側の各スイッチング素子を全てオンする従来の回生制御と同様の回生ブレーキ作用が得られ、第２周期においては、下段側の各スイッチングを全てオンする従来の回生制御と同様の回生ブレーキ作用が得られる。また、三角波に基づく同じタイミングで、第１周期では上段側の各スイッチング素子が全てオン且つ下段側の各スイッチング素子が全てオフとなり、第２周期では下段側の各スイッチング素子が全てオン且つ上段側の各スイッチング素子が全てオフとなる。そのため、請求項１のモータ制御手段は、各電流センサがスイッチングアームの低電位側に設けられる場合には、第１周期において上段側のスイッチング素子が全てオンとなるタイミングで取得される各電流センサの出力値をオフセット電流値として、第２周期において下段側のスイッチング素子が全てオンとなるタイミングで取得される各電流センサの出力値を補正することにより、モータの各相電流値を検出することができる。また、各電流センサがスイッチングアームの高電位側に設けられる場合、請求項１のモータ制御手段は、第２周期において下段側のスイッチング素子が全てオンとなるタイミングで取得される各電流センサの出力値をオフセット電流値として、第１周期において上段側のスイッチング素子が全てオンとなるタイミングで取得される各電流センサの出力値を補正することにより、モータの各相電流値を検出することができる。従って、請求項１のモータ制御手段は、新たな部品を追加することなく、これら第１周期及び第２周期に取得される各電流センサの出力値に基づいて、回生制御の実行時におけるモータの各相電流値を検出することができる。その結果、回生制御の実行中であっても各相電流値に基づく異常検出の実行が可能となることで、高い信頼性を確保することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、前記第１周期と第２周期とが切り替わり全てのスイッチング素子がオフとなるタイミングで取得される前記各電流センサの出力値に基づいて、前記各スイッチング素子の寄生ダイオードを介して電源に帰還する回生電流値を検出する回生電流検出手段を備えること、を要旨とする。
【００１２】
第１周期と第２周期とが切り替わるタイミングでは、上段側及び下段側の各スイッチング素子が全てオフとなる。従って、このタイミングで取得される各電流センサの出力値に基づいて、各スイッチング素子の寄生ダイオードを介して電源に帰還する回生電流値を検出することができる。そして、その回生電流値に基づき過電流の発生を検知することで、回生制御の実行により生ずる電力供給系の過熱（例えば、コイルやバッテリ等の過熱）を未然に防止することができる。その結果、より高い信頼性を確保することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記モータ制御装置に制御されて操舵系の構成要素を駆動するモータと、を備え、前記制御手段は、前記操舵系に作用する外乱を検知する外乱検出手段を有し、前記外乱検出手段により外乱が検知された場合に、前記回生制御を実行すること、を要旨とする。
【００１４】
上記構成によれば、回生制御の実行により操舵系に制動力を付与することができる。これにより、例えば、操舵系に作用する外乱の影響を抑える等の効果を得ることができる。そして、その回生制御の実行中においても、モータの各相電流値の検出、及びその各相電流値に基づく異常検出を実行することができる。その結果、より優れた操舵フィーリング及び高い信頼性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、回生制御の実行時においてもモータの各相電流値を検出することが可能なモータ制御装置及び車両用操舵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明が適用される車両用操舵装置の概略構成図。
【図２】本発明が適用される車両用操舵装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】モータ制御及び電流検出の切替判定処理を示すフローチャート。
【図４】本発明の回生制御及び回生時電流検出の態様を示すタイミングチャート。
【図５】ＰＷＭ制御及び電流検出の態様を示すタイミングチャート。
【図６】従来の回生制御の態様を示すタイミングチャート。
【図７】従来の回生制御の態様を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、車両用操舵装置１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。尚、ステアリングシャフト３は、コラムシャフト３ａ、インターミディエイトシャフト３ｂ、及びピニオンシャフト３ｃを備えた周知の構成を有している。そして、ステアリングシャフト３の回転がラック軸５の軸方向移動に変換され、ラック軸５の両端に連結されたタイロッド６を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪７の舵角が変更される。
【００１８】
また、車両用操舵装置１は、モータ駆動により操舵系にアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ１０と、ＥＰＳアクチュエータ１０の作動を制御するＥＣＵ１１とを備えた電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）として構成されている。
【００１９】
具体的には、ＥＰＳアクチュエータ１０は、駆動源であるモータ１２と、モータ１２の回転を減速してコラムシャフト３ａに伝達する減速機構１３とを備えている。また、ＥＣＵ１１には、トルクセンサ１４及び車速センサ１５が接続されている。そして、ＥＣＵ１１は、これらの各センサにより検出される操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、ＥＰＳアクチュエータ１０の作動を制御する（パワーアシスト制御）。
【００２０】
図２に示すように、ＥＣＵ１１は、制御信号を出力する制御手段としてのマイコン１７と、マイコン１７が出力する制御信号に基づいてモータ１２に三相の駆動電力を供給する駆動回路１８とを備えている。
【００２１】
詳述すると、マイコン１７は、操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、操舵系に付与すべきアシスト力（目標アシスト力）を決定する。そして、マイコン１７は、この目標アシスト力に対応するモータトルクをモータ１２に発生させるべく、駆動回路１８に対して制御信号を出力する。
【００２２】
また、モータ１２には、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に基づき回転するブラシレスモータが採用されている。そして、駆動回路１８は、制御信号に基づきオン／オフする複数のＦＥＴ１８ａ〜１８ｆを接続することにより形成されている。
【００２３】
具体的には、駆動回路１８は、３組のスイッチングアーム１９ｕ，１９ｖ，１９ｗを並列に接続することにより形成されている。スイッチングアーム１９ｕは、一対のスイッチング素子としてのＦＥＴ１８ａ，１８ｄを接続点２０ｕで直列に接続して構成される。接続点２０ｕは、動力線２１ｕを介して、モータ１２のＵ相モータコイル１２ｕに接続されている。同様に、スイッチングアーム１９ｖは、一対のスイッチング素子としてのＦＥＴ１８ｂ，１８ｅを接続点２０ｖで直列に接続して構成され、接続点２０ｖは、動力線２１ｖを介して、モータ１２のＶ相モータコイル１２ｖに接続されている。また、スイッチングアーム１９ｗは、一対のスイッチング素子としてのＦＥＴ１８ｃ，１８ｆを接続点２０ｗで直列に接続して構成され、接続点２０ｗは、動力線２１ｗを介して、モータ１２のＷ相モータコイル１２ｗに接続されている。
【００２４】
尚、以下、説明の便宜のため、各スイッチングアーム１９ｕ，１９ｖ，１９ｗにおける電源Ｖｂ側（高電位側：同図中、上側）の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃを「上段側」とし、接地端子Ｇｎｄ側（低電位側：同図中、下側）の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆを「下段側」とする。
【００２５】
また、各スイッチングアーム１９ｕ，１９ｖ，１９ｗの低電位側には、それぞれシャント抵抗を用いた周知の電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗが設けられている。そして、マイコン１７は、これら各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値に基づいて、モータ１２の各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出する。
【００２６】
さらに詳述すると、マイコン１７は、回転角センサ２３の出力信号に基づいてモータ回転角θを検出する。そして、マイコン１７は、図５に示すような三角波δを搬送波とした周知のＰＷＭ制御を実行することにより、そのモータ回転角θに応じた制御信号を出力する。
【００２７】
また、電流取得手段としてのマイコン１７は、三角波δが谷となるタイミングＴａ及び山となるタイミングＴｂで周期的に各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値を取得する。そして、マイコン１７は、三角波δが谷となるタイミングＴａで取得される各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値をオフセット電流値として、三角波δが山となるタイミングＴｂで取得される各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値を補正することにより、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出する。
【００２８】
マイコン１７は、このようにして検出される各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw及びモータ回転角θに基づいて、目標アシスト力に対応するモータトルクを発生させるべく電流フィードバック制御を実行する。そして、これにより得られる各相のＤＵＴＹ指示値Ｓｄに基づいて、上記ＰＷＭ制御を実行する。
【００２９】
また、マイコン１７は、検出される各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwの監視に基づく異常検出を実行する。具体的には、異常検出手段としてのマイコン１７は、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwに基づいて過電流の有無を判定する。また、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwの総和が「０」に対応する値であるか否かを判定する。尚、何れかの相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwに過電流が検出された場合には、例えば、各スイッチングアーム１９ｕ，１９ｖ，１９ｗにおいてショート故障（所謂アーム短絡）が発生した可能性があり、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwの総和が「０」に対応する値ではない場合には、例えば、各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗに異常が発生した可能性がある。そして、マイコン１７は、このような異常が検出された場合には、モータ１２に対する電力供給を速やかに停止させるべく、その駆動回路１８に対する制御信号の出力を実行する（フェールセーフ制御）。
【００３０】
（回生制御及び回生時電流検出）
次に、マイコン１７が実行する回生制御及び回生制御時の電流検出の態様について説明する。
【００３１】
また、マイコン１７は、操舵系に作用する外乱、詳しくは、例えば、縁石衝突のような、転舵輪７に対する衝撃的な逆入力応力の印加を検知する。そして、外乱検出手段としてのマイコン１７は、このような逆入力応力の印加が検知された場合には、そのモータ制御の態様を回生制御に切り替える。
【００３２】
詳述すると、図３のフローチャートに示すように、マイコン１７は、モータ回転角速度ωの絶対値が所定の閾値ω０以下であるか否かを判定する（ステップ１０１）。尚、モータ回転角速度ωは、モータ回転角θと同様、回転角センサ２３の出力信号に基づいて検出される。また、閾値ω０は、逆入力応力の印加時に発生するモータ回転角速度ωの絶対値に対応した値に設定されている。そして、マイコン１７は、モータ回転角速度ωの絶対値が閾値ω０以下である場合（ステップ１０１：ＹＥＳ）には、図５に示されるような通常の電流検出、及び通常のモータ制御を実行する（ステップ１０２）。
【００３３】
一方、ステップ１０１において、モータ回転角速度ωの絶対値が閾値ω０を超えた場合（ステップ１０１：ＮＯ）には、マイコン１７は、転舵輪７に対する逆入力応力の印加が発生したものと判定して回生制御を実行する。そして、その制御態様の変更に合わせて、電流検出の態様を変更する（ステップ１０３）。
【００３４】
さらに詳述すると、図４に示すように、回生制御手段としてのマイコン１７は、三角波δの一周期に対応して信号レベル（Ｈｉ／Ｌｏ）が反転する切替信号Ｓｒを生成する。そして、この切替信号Ｓｒに基づいて、駆動回路１８の各スイッチングアーム１９ｕ，１９ｖ，１９ｗにおける上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃを全てオンにする第１周期Ｃ１、及び下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆを全てオンにする第２周期Ｃ２を交互に繰り返す。
【００３５】
具体的には、マイコン１７は、第１周期Ｃ１（切替信号Ｓｒ＝「Ｈｉ」）においては、下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆを全てオフし、ＤＵＴＹ指示値Ｓｄが三角波δよりも上側にある場合に上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃを全てオンするような制御信号を出力する。そして、第２周期Ｃ２（切替信号Ｓｒ＝「Ｌｏ」）においては、上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃを全てオフし、ＤＵＴＹ指示値Ｓｄが三角波δよりも上側にある場合に下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆを全てオンするような制御信号を出力する。
【００３６】
ここで、このような回生制御の実行時、マイコン１７は、第１周期Ｃ１において上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃが全てオンとなるタイミングで取得される各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値をオフセット電流値Ｉx０とする。さらに、マイコン１７は、第２周期Ｃ２において下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆが全てオンとなるタイミングで取得される各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値を補正前電流値Ｉx１とする。そして、回生時相電流検出手段としてのマイコン１７は、その第１周期Ｃ１において三角波δが山となるタイミングＴｂで取得されたオフセット電流値Ｉx０に基づいて、第２周期Ｃ２において第１周期Ｃ１と同じ三角波δが山となるタイミングＴｂで取得された補正前電流値Ｉx１を補正することにより、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出する。
【００３７】
また、回生電流検出手段としてのマイコン１７は、三角波δが谷となるタイミングＴａ、即ち第１周期Ｃ１と第２周期Ｃ２とが切り替わるタイミングに取得される各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値に基づいて、各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｆの寄生ダイオードＤを介して電源Ｖｂに帰還する回生電流値Ｉrgを検出する。さらに、異常検出手段としてのマイコン１７は、その検出される回生電流値Ｉrgに基づいて過電流の発生を検知する。そして、マイコン１７は、過電流の発生が検知された場合には、その回生制御を停止して、通常のモータ制御に移行する。
【００３８】
尚、検出される回生電流値Ｉrgに異常がない場合、マイコン１７は、このような回生制御及び回生時電流検出を、予め設定された所定時間に亘って継続する。また、この間、マイコン１７は、上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃ（第１周期Ｃ１）又は下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆ（第２周期Ｃ２）の全オン時間ｔ０が徐々に短くなるように、そのＤＵＴＹ指示値Ｓｄを変更する。そして、マイコン１７は、その所定時間の経過後、再び、図３のフローチャートに示されるような逆入力応力の検知に基づいたモータ制御及び電流検出の切替判定処理を実行する。
【００３９】
（作用）
次に、上記のように構成されたモータ制御装置としてのＥＣＵ１１の作用について説明する。
【００４０】
ＥＣＵ１１による回生制御の実行時には、下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆが全てオフするとともに三角波δに基づき上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃが全てオンとなる第１周期Ｃ１と、上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃが全てオフするとともに三角波δに基づき下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆが全てオンとなる第２周期Ｃ２とが繰り返される。
【００４１】
これにより、第１周期Ｃ１においては、上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃを全てオンする従来の回生制御（図６参照）と同様の回生ブレーキ作用が得られ、第２周期Ｃ２においては、下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆを全てオンする従来の回生制御（図７参照）と同様の回生ブレーキ作用が得られる。
【００４２】
また、第１周期Ｃ１においては、三角波δが山となるタイミングＴｂで、上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃは全てオン、且つ下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆは全てオフとなる。これに対し、第２周期Ｃ２においては、同じく三角波δが山となるタイミングＴｂで、上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃは全てオフ、且つ下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆは全てオフとなる。従って、それぞれタイミングＴｂで取得される各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値が、第１周期Ｃ１においてはオフセット電流値Ｉx０となり、第２周期Ｃ２においては補正前電流値Ｉx１となる。
【００４３】
さらに、三角波δが谷となるタイミングＴａでは、第１周期Ｃ１と第２周期Ｃ２とが切り替わり、上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃ及び下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆが全てオフとなる。従って、このタイミングＴｂで取得される各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値は、各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｆの寄生ダイオードＤを介して電源Ｖｂに帰還する回生電流値Ｉrgに対応するものとなる。
【００４４】
以上、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記構成によれば、従来の回生制御と同様の回生ブレーキ作用を得ることができる。そして、その回生制御の実行により、例えば、転舵輪７に対する逆入力応力の印加等のような外乱の影響を抑え、良好な操舵フィーリングを確保することができる。
【００４５】
また、三角波δに基づくタイミングで周期的に取得される各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値から各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwの検出に必要となるオフセット電流値Ｉx０及び補正前電流値Ｉx１を得ることができる。従って、新たな部品を追加することなく、回生制御の実行時においても各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出することができる。
【００４６】
さらに、その検出される各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwに基づいて異常検出を行うことにより、回生制御の実行中であっても、速やかにフェールセーフ制御に移行することができる。その結果、高い信頼性を確保することができる。
【００４７】
（２）また、回生電流値Ｉrgを検出し、その回生電流値Ｉrgに基づいて過電流の発生を検知することで、回生制御の実行により生ずる電力供給系（例えば、バッテリやコイル等）の過熱を未然に防止することができる。その結果、より高い信頼性を確保することができる。
【００４８】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、本発明をコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）として構成された車両用操舵装置１に具体化した。しかし、これに限らず、ラックアシスト型やピニオンアシスト型等、コラムアシスト型以外のＥＰＳに適用してもよい。また、例えば伝達比可変装置等、操舵系の構成要素を駆動するモータを備えた車両用操舵装置に適用してもよい。そして、車両用操舵装置以外に用いられるモータ制御装置に適用してもよい。
【００４９】
・上記実施形態では、切替信号Ｓｒが「Ｈｉ」である場合を第１周期Ｃ１、切替信号Ｓｒが「Ｌｏ」である場合を第２周期Ｃ２としたが、切替信号Ｓｒが「Ｌｏ」である場合を第１周期Ｃ１、切替信号Ｓｒが「Ｈｉ」である場合を第２周期Ｃ２としてもよい。
【００５０】
・上記実施形態では、モータ回転角速度ωの絶対値が所定の閾値ω０を超えた場合に逆入力応力の印加が発生したものと判定して回生制御を実行することとした。しかし、逆入力応力の検知方法は、これに限るものではない。また、本発明は、逆入力応力以外の外乱発生時に適用してもよく、さらには外乱抑制以外の用途に適用してもよい。
【００５１】
・上記実施形態では、回生制御及び回生時電流検出を予め設定された所定時間に亘って継続することとした。しかし、これに限らず、例えば、逆入力応力の検知に用いたモータ回転角速度ωの絶対値に応じて継続時間を決定する等としてもよい。また、ＤＵＴＹ指示値Ｓｄは固定としてもよい。
【００５２】
・上記実施形態では、回生電流値Ｉrgに基づいて過電流の発生が検知された場合には、回生制御を停止して、通常のモータ制御に移行することとしたが、駆動回路１８とモータ１２とを接続する動力線２１ｕ，２１ｖ，２１ｗを遮断する構成としてもよい。このような構成とすることで、より効果的に電力供給系の過熱を抑えることができる。
【００５３】
・上記実施形態では、本発明を電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗが各スイッチングアーム１９ｕ，１９ｖ，１９ｗの低電位側に設けられた構成に具体化したが、電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗが各スイッチングアーム１９ｕ，１９ｖ，１９ｗの高電位側に設けられた構成に適用してもよい。
【００５４】
具体的には、上記実施形態と同様、マイコン１７は、図４に示すように、上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃを全てオンにする第１周期Ｃ１、及び下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆを全てオンにする第２周期Ｃ２を交互に繰り返すものとする。この場合、マイコン１７は、第２周期Ｃ２において下段側の各ＦＥＴ１８ｄ〜１８ｆが全てオンとなるタイミングで取得される各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値をオフセット電流値Ｉx０とする。さらに、マイコン１７は、第１周期Ｃ１において上段側の各ＦＥＴ１８ａ〜１８ｃが全てオンとなるタイミングで取得される各電流センサ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの出力値を補正前電流値Ｉx１とする。そして、マイコン１７は、その補正前電流値Ｉx１をオフセット電流値Ｉx０で補正することにより、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを検出する構成とすればよい。
【００５５】
次に、以上の実施形態から把握することのできる技術的思想を効果とともに記載する。
（イ）前記各相電流値に基づいて異常を検出する異常検出手段を備えること、を要旨とする。
【００５６】
（ロ）前記回生電流値に基づいて異常を検出する異常検出手段を備えること、を要旨とする。
（ハ）前記モータ制御装置に制御されるモータを駆動源として操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置。これにより、その回生ブレーキ作用を有効に活用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１…車両用操舵装置、３…ステアリングシャフト、３ａ…コラムシャフト、１０…ＥＰＳアクチュエータ、１１…ＥＣＵ、１２…モータ、１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ…モータコイル、１７…マイコン、１８…駆動回路、１８ａ〜１８ｆ…ＦＥＴ、Ｄ…寄生ダイオード、１９ｕ，１９ｖ，１９ｗ…スイッチングアーム、２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ…動力線、２２ｕ，２２ｖ，２２ｗ…電流センサ、δ…三角波、Ｔａ，Ｔｂ…タイミング、Ｓｄ…ＤＵＴＹ指示値、ｔ０…全オン時間、Ｃ１…第１周期、Ｃ２…第２周期、Ｓｒ…切替信号、Ｉu，Ｉv，Ｉw…相電流値、Ｉx０…オフセット電流値、Ｉx１…補正前電流値、Ｉrg…回生電流値、ω…モータ回転角速度、ω０…閾値、Ｖｂ…電源。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送波に基づくＰＷＭ制御を実行することにより制御信号を出力する制御手段と、
前記制御信号に基づきオン／オフする複数のスイッチング素子を備えた駆動回路とを備え、
前記駆動回路は、一対のスイッチング素子を直列に接続してなるスイッチングアームをモータの各相に対応して並列に接続してなるとともに、
前記各スイッチングアームの低電位側又は高電位側のいずれかには、電流センサが設けられ、
前記制御手段は、前記搬送波に基づくタイミングで周期的に前記各電流センサの出力値を取得する電流取得手段を備えたモータ制御装置であって、
前記制御手段は、
前記各スイッチングアームにおける下段側のスイッチング素子を全てオフするとともに前記搬送波に基づき上段側のスイッチング素子を全てオンするような前記制御信号を生成する第１周期、及び前記上段側のスイッチング素子を全てオフするとともに前記搬送波に基づき下段側のスイッチング素子を全てオンするような前記制御信号を生成する第２周期、を交互に繰り返す回生制御手段と、
前記各電流センサの出力値に基づき前記モータの各相電流値を検出する回生時相電流検出手段とを備えること、を特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記制御手段は、前記第１周期と第２周期とが切り替わり全てのスイッチング素子がオフとなるタイミングで取得される前記各電流センサの出力値に基づいて、前記各スイッチング素子の寄生ダイオードを介して電源に帰還する回生電流値を検出する回生電流検出手段を備えること、を特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置と、
前記モータ制御装置に制御されて操舵系の構成要素を駆動するモータと、を備え、
前記制御手段は、
前記操舵系に作用する外乱を検知する外乱検出手段を有し、
前記外乱検出手段により外乱が検知された場合に、前記回生制御を実行すること、
を特徴とする車両用操舵装置。
【請求項１】
搬送波に基づくＰＷＭ制御を実行することにより制御信号を出力する制御手段と、
前記制御信号に基づきオン／オフする複数のスイッチング素子を備えた駆動回路とを備え、
前記駆動回路は、一対のスイッチング素子を直列に接続してなるスイッチングアームをモータの各相に対応して並列に接続してなるとともに、
前記各スイッチングアームの低電位側又は高電位側のいずれかには、電流センサが設けられ、
前記制御手段は、前記搬送波に基づくタイミングで周期的に前記各電流センサの出力値を取得する電流取得手段を備えたモータ制御装置であって、
前記制御手段は、
前記各スイッチングアームにおける下段側のスイッチング素子を全てオフするとともに前記搬送波に基づき上段側のスイッチング素子を全てオンするような前記制御信号を生成する第１周期、及び前記上段側のスイッチング素子を全てオフするとともに前記搬送波に基づき下段側のスイッチング素子を全てオンするような前記制御信号を生成する第２周期、を交互に繰り返す回生制御手段と、
前記各電流センサの出力値に基づき前記モータの各相電流値を検出する回生時相電流検出手段とを備えること、を特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記制御手段は、前記第１周期と第２周期とが切り替わり全てのスイッチング素子がオフとなるタイミングで取得される前記各電流センサの出力値に基づいて、前記各スイッチング素子の寄生ダイオードを介して電源に帰還する回生電流値を検出する回生電流検出手段を備えること、を特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置と、
前記モータ制御装置に制御されて操舵系の構成要素を駆動するモータと、を備え、
前記制御手段は、
前記操舵系に作用する外乱を検知する外乱検出手段を有し、
前記外乱検出手段により外乱が検知された場合に、前記回生制御を実行すること、
を特徴とする車両用操舵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−５９２０９（Ｐ２０１３−５９２０９Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９６３１７（Ｐ２０１１−１９６３１７）
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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