車両用操舵装置
【課題】三相ブラシレスモータの駆動回路内の１つのスイッチング素子が短絡故障した場合に、短絡故障が発生したスイッチング素子を特定することが可能となる車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】短絡故障したＦＥＴがローサイドＦＥＴであると特定された場合には、運転者による操舵が行なわれたときに、三相の各相の相電圧最大値を検出し、検出された各相の相電圧最大値を比較することにより、短絡故障相を特定する。一方、短絡故障したＦＥＴがハイサイドＦＥＴであると特定された場合には、運転者による操舵が行なわれたときに、三相の各相の相電圧最小値を検出し、検出された各相の相電圧最小値を比較することにより、短絡故障相を特定する。
【解決手段】短絡故障したＦＥＴがローサイドＦＥＴであると特定された場合には、運転者による操舵が行なわれたときに、三相の各相の相電圧最大値を検出し、検出された各相の相電圧最大値を比較することにより、短絡故障相を特定する。一方、短絡故障したＦＥＴがハイサイドＦＥＴであると特定された場合には、運転者による操舵が行なわれたときに、三相の各相の相電圧最小値を検出し、検出された各相の相電圧最小値を比較することにより、短絡故障相を特定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、三相ブラシレスモータを駆動するためのモータ制御装置を備えた車両用操舵装置に関する。車両用操舵装置の一例は、電動パワーステアリング装置である。三相ブラシレスモータは、たとえば、電動パワーステアリング装置における操舵補助力の発生源として利用される。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置に使用されているブラシレスモータの駆動回路は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）などのスイッチング素子を含んでいる。スイッチング素子に故障が発生すると、ステアリングホイールを操作するときにブラシレスモータが負荷となり、操舵が重くなるおそれがある。このような問題に対処するために、ブラシレスモータと駆動回路との結線にリレーが挿入されている。たとえば、三相ブラシレスモータの場合には、二相のモータ結線にそれぞれリレーを挿入し、無制御時およびスイッチング素子の故障時には、それらのリレーをオフするようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2006-311633号公報
【特許文献２】特開2008-11683号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明の目的は、三相ブラシレスモータの駆動回路内の１つのスイッチング素子が短絡故障した場合に、短絡故障が発生したスイッチング素子を特定することが可能となる車両用操舵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、ロータおよび界磁コイルを有する三相ブラシレスモータ（１８）によって車両の舵取り機構に駆動力を付与する車両用操舵装置であって、２個のスイッチング素子（３１ＵＨ，３１ＵＬ；３１ＶＨ，３１ＶＬ；３１ＷＨ，３１ＷＬ）が直列に接続された直列回路を三相の各相に対応して３組備え、電源（３３）と接地（３４）との間においてそれらの直列回路が並列接続されており、各スイッチング素子に回生ダイオード（３２ＵＨ，３２ＵＬ，３２ＶＨ，３２ＶＬ，３２ＷＨ，３２ＷＬ）が並列に接続されている駆動回路（３０）と、前記複数のスイッチング素子のうちの１つのスイッチング素子が短絡故障したときに、全てのスイッチング素子をオフさせることにより、前記三相ブラシレスモータの駆動を停止させる停止制御手段（４０，Ｓ４）と、前記停止制御手段によって前記三相ブラシレスモータの駆動が停止されている状態において、短絡故障したスイッチング素子がハイサイドのスイッチング素子であるか、ローサイドのスイッチング素子であるかを特定する第１特定手段（４０，Ｓ１３）と、前記第１特定手段によって、短絡故障したスイッチング素子がハイサイドのスイッチング素子であると特定された場合には、前記車両を操向させるための操舵部材（２）が操作されたときに、三相の各相の相電圧最小値を検出し、検出された各相の相電圧最小値を比較することにより、短絡故障したスイッチング素子が三相のうちのいずれの相のスイッチング素子であるかを特定する第２特定手段（４０，Ｓ２５）と、前記第１特定手段によって、短絡故障したスイッチング素子がローサイドのスイッチング素子であると特定された場合には、前記車両を操向させるための操舵部材が操作されたときに、三相の各相の相電圧最大値を検出し、検出された各相の相電圧最大値を比較することにより、短絡故障したスイッチング素子が三相のうちのいずれの相のスイッチング素子であるかを特定する第３特定手段（４０，Ｓ２５）とを含む、車両用操舵装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
【０００６】
この構成では、複数のスイッチング素子のうちの１つのスイッチング素子が短絡故障したときに、三相ブラシレスモータの駆動が停止される。そして、第１特定手段によって、短絡故障したスイッチング素子がハイサイドのスイッチング素子であるか、ローサイドのスイッチング素子であるかが特定される。
第１特定手段によって、短絡故障したスイッチング素子がハイサイドのスイッチング素子であると特定された場合には、第２特定手段によって、短絡故障したスイッチング素子が三相のうちのいずれの相のスイッチング素子であるかが特定される。具体的には、車両を操向させるための操舵部材が操作されたときに、三相の各相の相電圧最小値が検出され、検出された各相の相電圧最小値が比較されることにより、短絡故障したスイッチング素子が三相のうちのいずれの相のスイッチング素子であるかが特定される。これにより、短絡故障したスイッチング素子を特定することができる。
【０００７】
第２特定手段は、例えば、検出された各相の相電圧最小値のうちの最も大きいものに対応する相を、短絡故障したスイッチング素子の相（短絡故障相）として特定するものであってもよい。
一方、第１特定手段によって、短絡故障したスイッチング素子がローサイドのスイッチング素子であると特定された場合には、第３特定手段によって、短絡故障したスイッチング素子が三相のうちのいずれの相のスイッチング素子であるかが特定される。具体的には、車両を操向させるための操舵部材が操作されたときに、三相の各相の相電圧最大値が検出され、検出された各相の相電圧最大値が比較されることにより、短絡故障したスイッチング素子が三相のうちのいずれの相のスイッチング素子であるかが特定される。これにより、短絡故障したスイッチング素子を特定することができる。
【０００８】
第３特定手段は、例えば、検出された各相の相電圧最大値のうちの最も小さいものに対応する相を、短絡故障したスイッチング素子の相（短絡故障相）として特定するものであってもよい。
前記第１特定手段は、各相電圧のうちのいずれかの相電圧が、所定の第１の閾値以下であるという第１条件を満たしているか否かを判別し、前記第１条件を満たしている場合には短絡故障したスイッチング素子がローサイドのスイッチング素子であると判定する手段と、各相電圧のうちのいずれかの相電圧が、前記第１の閾値より大きい所定の第２の閾値以上であるという第２条件を満たしているか否かを判別し、前記第２条件を満たしている場合には短絡故障したスイッチング素子がハイサイドのスイッチング素子であると判定する手段とを含むものであってもよい。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記第２特定手段は、各相の相電圧最小値がそれぞれ検出されたときの３つのロータ回転角に基づいて、相電圧最小値の誤検出があったか否かを判定し、相電圧最小値の誤検出があったと判別した場合には、各相の相電圧最小値を再度検出するための処理を行なう最小値誤検出チェック手段（４０，Ｓ２３，Ｓ２４）を含んでおり、前記第３特定手段は、各相の相電圧最大値がそれぞれ検出されたときの３つのロータ回転角に基づいて、相電圧最大値の誤検出があったか否かを判定し、相電圧最大値の誤検出があったと判別した場合には、各相の相電圧最大値を再度検出するための処理を行なう最大値誤検出チェック手段（４０，Ｓ２３，Ｓ２４）を含んでいる、請求項１に記載の車両用操舵装置である。この構成によれば、短絡故障相の特定精度を向上させることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記最小値誤検出チェック手段は、各相の相電圧最小値がそれぞれ検出されたときの３つのロータ回転角から２つを選択する全ての組合せの中に、その組合せ内の２つのロータ回転角の差の絶対値が所定値以内である組合せが存在する場合に、相電圧最小値の誤検出があったと判別するように構成されており、前記最大値誤検出チェック手段は、各相の相電圧最大値がそれぞれ検出されたときの３つのロータ回転角から２つを選択する全ての組み合わせの中に、その組合せ内の２つのロータ回転角の差の絶対値が所定値以内である組合せが存在する場合に、相電圧最大値の誤検出があったと判別するように構成されている、請求項２に記載の車両用操舵装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、モータ制御装置としてのＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、制御部４０の全体的な動作を示すフローチャートである。
【図４】図４は、ローサイドＦＥＴが短絡故障した場合に負荷電流が流れる閉回路を示す電気回路図である。
【図５】図５は、ハイサイドＦＥＴが短絡故障した場合に負荷電流が流れる閉回路を示す電気回路図である。
【図６】図６は、電動モータを回転させるべき方向と短絡故障が発生したＦＥＴとの組み合わせ毎に、その組合せに対応する「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」を表すマップを示す模式図である。
【図７】図７は、全てのＦＥＴ３１が正常である場合に、全てのＦＥＴ３１がオフの状態で、ロータが正転方向に回転されたときの、ロータ回転角θに対する各相の誘起電圧波形ＶＵ，ＶＶ，ＶＷの理論値を示すグラフである。
【図８Ａ】図８Ａは、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬが短絡故障した場合に、他の全てのＦＥＴがオフの状態で、ロータが正転方向に回転されたときの、ロータ回転角θに対する各相の誘起電圧波形ＶＵ’，ＶＶ’，ＶＷ’の理論値を示すグラフである。
【図８Ｂ】図８Ｂは、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨが短絡故障した場合に、他の全てのＦＥＴがオフの状態で、ロータが正転方向に回転されているときの、ロータ回転角θに対する各相の誘起電圧波形ＶＵ’，ＶＶ’，ＶＷ’の理論値を示すグラフである。
【図９】図９は、図３のステップＳ５の異常時制御処理の詳細な手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、メモリの内容の一部を示す模式図である。
【図１１】図１１は、電動モータ１８が１２０°矩形駆動方式によって正転方向に回転駆動される場合において、各ＦＥＴ３１がオン状態にされるタイミングを説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール２と、このステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して機械的に連結されている。
【００１３】
ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸９とは、トーションバー１０を介して相対回転可能に連結されている。
ステアリングシャフト６の周囲に配置されたトルクセンサ１１は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に与えられた操舵トルクを検出する。トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクは、ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）１２に入力される。また、ＥＣＵ１２には、車速センサ２３によって検出される車速が入力される。
【００１４】
転舵機構４は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪３が連結されている。ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール２の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸１３の先端（図１では下端）には、ピニオン１６が連結されている。
【００１５】
ラック軸１４は、自動車の左右方向（直進方向に直交する方向）に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の中間部には、ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることによって、転舵輪３を転舵することができる。
【００１６】
ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。
操舵補助機構５は、操舵補助用の電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを転舵機構４に伝達するための減速機構１９とを含む。電動モータ１８は、この実施形態では、三相ブラシレスモータからなる。減速機構１９は、ウォーム軸２０と、このウォーム軸２０と噛み合うウォームホイール２１とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機構１９は、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング２２内に収容されている。
【００１７】
ウォーム軸２０は、電動モータ１８によって回転駆動される。また、ウォームホイール２１は、ステアリングシャフト６とは同方向に回転可能に連結されている。ウォームホイール２１は、ウォーム軸２０によって回転駆動される。
電動モータ１８によってウォーム軸２０が回転駆動されると、ウォームホイール２１が回転駆動され、ステアリングシャフト６が回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、電動モータ１８によってウォーム軸２を回転駆動することによって、転舵輪３が転舵されるようになっている。
【００１８】
電動モータ１８は、モータ制御装置としてのＥＣＵ１２によって制御される。ＥＣＵ１２は、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルク、車速センサ２３によって検出される車速等に基づいて、電動モータ１８を制御する。具体的には、ＥＣＵ１２では、操舵トルクと目標アシスト量との関係を車速ごとに記憶したマップを用いて目標アシスト量を決定し、電動モータ１８の発生するアシスト力が目標アシスト量に近づくように制御する。
【００１９】
図２は、モータ制御装置としてのＥＣＵ１２の電気的構成を示す概略図である。電動モータ１８は、Ｕ相界磁コイル１８Ｕ、Ｖ相界磁コイル１８Ｖ、Ｗ相界磁コイル１８Ｗを有するステータと、永久磁石が固定されたロータとを備えている。
ＥＣＵ１２は、電動モータ１８の駆動電力を生成する駆動回路３０と、駆動回路３０を制御するための制御部４０とを備えている。制御部４０は、ＣＰＵとこのＣＰＵの動作プログラム等を記憶したメモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリ等）とを含むマイクロコンピュータで構成されている。
【００２０】
駆動回路３０は、三相ブリッジインバータ回路である。この駆動回路３０では、電動モータ１８のＵ相に対応した一対のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）３１ＵＨ，３１ＵＬの直列回路と、Ｖ相に対応した一対のＦＥＴ３１ＶＨ，３１ＶＬの直列回路と、Ｗ相に対応した一対のＦＥＴ３１ＷＨ，３１ＷＬの直列回路とが、直流電源３３と接地３４との間に並列に接続されている。また、各ＦＥＴ３１ＵＨ〜３１ＷＬには、それぞれ回生ダイオード３２ＵＨ〜３２ＷＬが、接地３４側から直流電源３３側に順方向電流が流れるような向きで、並列に接続されている。
【００２１】
以下において、各相の一対のＦＥＴのうち、電源側のものを「ハイサイドＦＥＴ」または「上段ＦＥＴ」といい、接地３４側のものを「ローサイドＦＥＴ」または「下段ＦＥＴ」という場合がある。また、６つのＦＥＴ３１ＵＨ〜３１ＷＬを総称するときには、「ＦＥＴ３１」ということにする。同様に、６つの回生ダイオード３２ＵＨ〜３２ＷＬを総称するときには、「回生ダイオード３２」ということにする。
【００２２】
電動モータ１８のＵ相界磁コイル１８Ｕは、Ｕ相に対応した一対のＦＥＴ３１ＵＨ，３１ＵＬの間の接続点に接続されている。電動モータ１８のＶ相界磁コイル１８Ｖは、Ｖ相に対応した一対のＦＥＴ３１ＶＨ，３１ＶＬの間の接続点に接続されている。電動モータ１８のＷ相界磁コイル１８Ｗは、Ｗ相に対応した一対のＦＥＴ３１ＷＨ，３１ＷＬの間の接続点に接続されている。各相の界磁コイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗと駆動回路３０とを接続するための各接続線には、各相の相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷを検出するための電流センサ５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗが設けられている。電動モータ１８側には、ロータの回転角（電気角）を検出するためのレゾルバ等の回転角センサ５２が設けられている。
【００２３】
制御部４０には、回転角センサ５２によって検出されるロータ回転角（電気角）と、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクと、車速センサ２３によって検出される車速と、電流センサ５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗによって検出される各相の相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷと、図示しない相電圧検出回路によって検出される各相の相電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷが入力される。
【００２４】
図３は、制御部４０の全体的な動作を示すフローチャートである。
制御部４０は、ＦＥＴ３１に故障が発生しているか否かを監視する（ステップＳ１）。ＦＥＴ３１に故障が発生していないときには（ステップＳ１：ＮＯ）、制御部４０は、通常時制御処理を行なう（ステップＳ２）。つまり、制御部４０は、各ＦＥＴ３１を制御することにより、電動モータ１８を１８０°通電正弦波駆動する。
【００２５】
具体的には、制御部４０は、たとえば、操舵トルクと目標アシスト量（電流目標値）との関係を車速毎に記憶したマップと、トルクセンサ１１によって検出された操舵トルクと、車速センサ２３によって検出された車速とに基づいて、目標アシスト量を決定する。そして、制御部４０は、目標アシスト量と、電流センサ５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗによって検出される各相の相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷと、回転角センサ５２によって検出されるロータ回転角（電気角）とに基づいて、電動モータ１８の発生するアシスト力（トルク）が目標アシスト量に近づくように、各ＦＥＴ３１をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する。
【００２６】
通常時制御処理が行われているときに、電源オフ指令等の制御停止指令が入力されると（ステップＳ３：ＹＥＳ）、制御部４０は通常時制御処理を終了する。
前記ステップＳ２の通常時制御処理が行なわれているときに、ＦＥＴ３１に故障が発生すると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、制御部４０は、全てのＦＥＴ３１をオフにして電動モータ１８の駆動を一旦停止させる（ステップＳ４）。そして、制御部４０は、異常時制御処理を行なう（ステップＳ５）。異常時制御処理が行われているときにおいて、制御停止指令が入力されると（ステップＳ６：ＹＥＳ）、制御部４０は異常時制御処理を終了する。
【００２７】
異常時制御処理は、ＦＥＴ３１のうちの１つに短絡故障が発生しているとき（短絡故障時）に短絡故障したＦＥＴを特定するための処理と、短絡故障時に制御可能領域を特定するための処理と、短絡故障時に制御可能領域においてモータを駆動制御するための処理等を含んでいる。制御可能領域とは、短絡故障時に、電動モータ１８を回転させるべき方向において、電動モータ１８を駆動することが可能なロータ回転角領域（電気角領域）をいう。
【００２８】
異常時制御処理の全体的な動作を説明する前に、制御可能領域を特定するための処理について説明する。以下において、短絡故障した１つのＦＥＴを含む相を短絡故障相といい、短絡故障した１つのＦＥＴを含まない相を正常相という場合がある。６つのＦＥＴ３１ＵＨ〜３１ＷＬのうちの１つのＦＥＴが短絡故障した場合に、他のＦＥＴの全てがオフとなっている状態でロータが回転されたときには、ロータ回転角（電気角）によっては、短絡故障したＦＥＴと、正常なＦＥＴに並列接続された回生ダイオードとによって形成される閉回路に負荷電流が流れる。この実施形態では、制御部４０は、２つの正常相のいずれにも負荷電流が流れない電気角領域を「可能領域」として特定し、２つの正常相のうちのいずれか一方にのみ負荷電流が流れる電気角領域を「不定領域」として特定し、２つの正常相の両方に負荷電流が流れる電気角領域を「不可領域」として特定する。
【００２９】
この実施形態では、「可能領域」と「不定領域」とを合わせた領域が、短絡故障時に電動モータ１８を駆動することが可能な制御可能領域として特定され、「不可領域」が短絡故障時に電動モータ１８を駆動することが不可能な制御不能領域として特定されることになる。なお、「可能領域」のみを制御可能領域として特定し、「不定領域」と「不可領域」とを合わせた領域を制御不能領域として特定するようにしてもよい。
【００３０】
図４に示すように、たとえば、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬが短絡故障した場合に、他のＦＥＴの全てがオフとなっている状態で、運転者による操舵によってロータが回転されたとする。そうすると、電動モータ１８に誘起電圧が発生する。この誘起電圧により、ロータ回転角（電気角）によっては、符号６１で示す第１の閉回路および符号６２で示す第２の閉回路の一方または両方に矢印で示す方向に負荷電流が流れるようになる。
【００３１】
第１の閉回路６１は、短絡故障したＶ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬと、正常相であるＵ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬに並列接続された回生ダイオード３２ＵＬと、Ｕ相界磁コイル１８Ｕと、Ｖ相界磁コイル１８Ｖとを含んでいる。一方、第２の閉回路６２は、短絡故障したＶ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬと、正常相であるＷ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬに並列接続された回生ダイオード３２ＷＬと、Ｗ相界磁コイル１８Ｗと、Ｖ相界磁コイル１８Ｖとを含んでいる。
【００３２】
したがって、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬが短絡故障した場合には、「不可領域」、「可能領域」および「不定領域」は、次のようになる。すなわち、前記第１の閉回路６１および前記第２の閉回路６２の両方に負荷電流が流れる電気角領域が「不可領域」となる。一方、前記第１の閉回路６１および前記第２の閉回路６２のいずれにも負荷電流が流れない電気角領域が「可能領域」となる。そして、前記第１の閉回路６１および前記第２の閉回路６２のいずれか一方にのみ負荷電流が流れる電気角領域が「不定領域」となる。
【００３３】
一方、図５に示すように、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨが短絡故障した場合において、他のＦＥＴの全てがオフとなっている状態で、運転者による操舵操作によってロータが回転されたとする。そうすると、電動モータ１８に誘起電圧が発生する。この誘起電圧により、ロータ回転角（電気角）によっては、符号６３で示す第３の閉回路および符号６４で示す第４の閉回路の一方または両方に矢印で示す方向に負荷電流が流れるようになる。
【００３４】
第３の閉回路６３は、短絡故障したＶ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨと、Ｖ相界磁コイル１８Ｖと、Ｕ相界磁コイル１８Ｕと、正常相であるＵ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨに並列接続された回生ダイオード３２ＵＨとを含んでいる。一方、第４の閉回路６４は、短絡故障したＶ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨと、Ｖ相界磁コイル１８Ｖと、Ｗ相界磁コイル１８Ｗと、正常相であるＷ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨに並列接続された回生ダイオード３２ＷＨとを含んでいる。
【００３５】
したがって、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨが短絡故障した場合には、「不可領域」、「可能領域」および「不定領域」は、次のようになる。すなわち、前記第３の閉回路６３および前記第４の閉回路６４の両方に負荷電流が流れる電気角領域が「不可領域」となる。一方、前記第３の閉回路６３および前記第４の閉回路６４のいずれにも負荷電流が流れない電気角領域が「可能領域」となる。そして、前記第３の閉回路６３および前記第４の閉回路６４のいずれか一方にのみ負荷電流が流れる電気角領域が「不定領域」となる。
【００３６】
図４に示すように、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬが短絡故障している場合において、Ｕ相界磁コイル１８Ｕを含む第１の閉回路６１に矢印で示す方向に負荷電流が流れるためには、短絡故障相であるＶ相の相電圧ＶＶが正常相であるＵ相の相電圧ＶＵより高い（大きい）ことが必要となる。また、この場合、駆動回路３０から電動モータ１８に向かって流れる電流の極性を正とすると、正常相であるＵ相の相電流ＩＵの極性は正となる。同様に、Ｗ相界磁コイル１８Ｗを含む第２の閉回路６２に矢印で示す方向に負荷電流が流れるためには、短絡故障相であるＶ相の相電圧ＶＶが正常相であるＷ相の相電圧ＶＷより高いことが必要となる。また、この場合、正常相であるＷ相の相電流ＩＷの極性は正となる。
【００３７】
図５に示すように、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨが短絡故障している場合において、Ｕ相界磁コイル１８Ｕを含む第３の閉回路６３に矢印で示す方向に負荷電流が流れるためには、短絡故障相であるＶ相の相電圧ＶＶが正常相であるＵ相の相電圧ＶＵより低い（小さい）ことが必要となる。また、この場合、正常相であるＵ相の相電流ＩＵの極性は負となる。同様に、Ｗ相界磁コイル１８Ｗを含む第４の閉回路６４に矢印で示す方向に負荷電流が流れるためには、短絡故障相であるＶ相の相電圧ＶＶが正常相であるＷ相の相電圧ＶＷより低いことが必要となる。また、この場合、正常相であるＷ相の相電流ＩＷの極性は負となる。
【００３８】
以上のように、「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」は、短絡故障したＦＥＴの位置によって異なる。また、電動モータ１８が正転方向に回転される場合と逆転方向に回転される場合とでは、短絡故障したＦＥＴが同じであっても、各相の誘起電圧波形が異なるため、電動モータ１８の回転方向によって、「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」は異なる。
【００３９】
この実施形態では、電動モータ１８を回転させるべき方向（ＣＷ，ＣＣＷ）と短絡故障が発生したＦＥＴとの組み合わせ毎に、その組合せに対応する「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」を表すマップが予め作成されて、制御部４０の不揮発性メモリに格納されている。
図６は、このようなマップの内容例を示している。図６において、ＣＷ（clockwise）およびＣＣＷ（counter clockwise）は、電動モータ１８を回転させるべき回転方向を表しており、ＣＷは正転方向を、ＣＣＷは逆転方向を表している。Ｕ，Ｖ，Ｗ、上段および下段は、短絡故障したＦＥＴの位置を表している。つまり、Ｕ，Ｖ，Ｗは、短絡故障相を表している。上段は、短絡故障したＦＥＴが上段ＦＥＴ（ハイサイドＦＥＴ）であることを表し、下段は、短絡故障したＦＥＴが下段ＦＥＴ（ローサイドＦＥＴ）であることを表している。このようなマップは、理論値または計測データに基づいて作成される。
【００４０】
マップを、理論値に基づいて作成する場合について説明する。図７は、全てのＦＥＴ３１が正常である場合に、全てのＦＥＴ３１がオフの状態で、ロータが正転方向に回転されたときの、ロータ回転角θに対する各相の誘起電圧波形ＶＵ，ＶＶ，ＶＷの理論値（シミュレーション値）を示している。この例では、Ｕ相の誘起電圧波形が正から負へと変化する点がロータ回転角（電気角）θの０°として設定されている。
【００４１】
各相の誘起電圧の理論値ＶＵ，ＶＶ，ＶＷは、振幅をＥとすると、次式(1)で表される。
ＶＵ＝Ｅ・sin（θ−π）
ＶＶ＝Ｅ・sin（θ−π−（２／３）π）
ＶＷ＝Ｅ・sin（θ−π＋（２／３）π） …(1)
図８Ａは、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬが短絡故障した場合に、他の全てのＦＥＴがオフの状態で、ロータが正転方向に回転されたときの、ロータ回転角θに対する各相の誘起電圧波形ＶＵ’，ＶＶ’，ＶＷ’の理論値（シミュレーション値）を示している。Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬが短絡故障した場合の各相の誘起電圧ＶＵ’，ＶＶ’，ＶＷ’の理論値は、全てのＦＥＴ３１が正常である場合における各相の誘起電圧の理論値ＶＵ，ＶＶ，ＶＷを用いて次式(2)で表される。
【００４２】
ＶＵ’＝ＶＵ−ＶＶ
ＶＶ’＝０
ＶＷ’＝ＶＷ−ＶＶ …(2)
図８Ａに示されるような理論値に基づいて、短絡故障したＦＥＴがＶ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬであり、電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向である場合の制御可能領域が特定される。
【００４３】
具体的には、正常相（Ｕ相，Ｖ相）の両方の誘起電圧ＶＵ’，ＶＷ’が、短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧ＶＶ’（図８Ａの例では０）より大きくなる電気角領域（図４の第１および第２の閉回路６１，６２のいずれにも負荷電流が流れない電気角領域）が「可能領域」として特定される。この例では、「可能領域」は１５０°〜２７０°となる。
なお、この実施形態では、短絡故障しているＦＥＴがローサイドＦＥＴである場合には、２つの正常相をＡ，Ｂで表すと、「可能領域」のうち、一方の正常相Ａの相電圧が他方の正常相Ｂの相電圧以上となる電気角領域が「可能領域（Ａ）」として特定され、前記他方の正常相Ｂの相電圧が前記一方の正常相Ａの相電圧より大きくなる電気角領域が「可能領域（Ｂ）」として特定される。上記の例では、「可能領域」のうち、Ｕ相の誘起電圧ＶＵ’がＷ相の誘起電圧ＶＷ’以上となる領域（この例では、２１０°〜２７０°）が「可能領域（Ｕ）」として特定され、Ｗ相の誘起電圧ＶＷ’がＵ相の誘起電圧ＶＵ’より大きくなる領域（この例では、１５０°〜２１０°）が「可能領域（Ｗ）」として特定される。
【００４４】
また、正常相（Ｕ相，Ｖ相）の両方の誘起電圧ＶＵ’，ＶＷ’が、短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧ＶＶ’以下となる電気角領域（図４の第１および第２の閉回路６１，６２のいずれにも負荷電流が流れる電気角領域）が「不可領域」として特定される。この例では、「不可領域」は、３３０°〜９０°となる。
そして、「可能領域」と「不可領域」の中間の電気角領域（図４の第１および第２の閉回路６１，６２のいずれか一方にのみ負荷電流が流れる電気角領域）が「不定領域」として特定される。この例では、「不定領域」は、９０°〜１５０°および２７０°〜３３０°となる。
【００４５】
なお、この実施形態では、短絡故障しているＦＥＴがローサイドＦＥＴである場合には、２つの正常相をＡ，Ｂ、故障相をＣで表すと、「不定領域」のうち、一方の正常相Ａの相電圧が故障相Ｃの相電圧より大きくなる電気角領域が「不定領域（Ａ）」として特定され、他方の正常相Ｂの相電圧が故障相Ｃの相電圧より大きくなる電気角領域が「不定領域（Ｂ）」として特定される。上記の例では、「不定領域」のうち、Ｕ相の誘起電圧ＶＵ’が短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧ＶＶ’より大きくなる電気角領域（２７０°〜３３０°）が「不定領域（Ｕ）」として特定され、Ｗ相の誘起電圧ＶＷ’が短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧ＶＶ’より大きくなる電気角領域（９０°〜１５０°）が「不定領域（Ｗ）」として特定される。
【００４６】
図８Ｂは、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨが短絡故障した場合に、他の全てのＦＥＴがオフの状態で、ロータが正転方向に回転されたときの、ロータ回転角θに対する各相の誘起電圧波形ＶＵ’，ＶＶ’，ＶＷ’の理論値（シミュレーション値）を示している。図８Ｂに示されるような理論値に基づいて、短絡故障したＦＥＴがＶ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨであり、電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向である場合の制御可能領域が特定される。
【００４７】
具体的には、正常相（Ｕ相，Ｖ相）の両方の誘起電圧ＶＵ’，ＶＷ’が、短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧ＶＶ’より小さくなる電気角領域（図５の第３および第４の閉回路６３，６４のいずれにも負荷電流が流れない電気角領域）が「可能領域」として特定される。この例では、「可能領域」は、３３０°〜９０°となる。
なお、この実施形態では、短絡故障しているＦＥＴがハイサイドＦＥＴである場合には、２つの正常相をＡ，Ｂで表すと、「可能領域」のうち、一方の正常相Ａの相電圧が他方の正常相Ｂの相電圧以下となる電気角領域が「可能領域（Ａ）」として特定され、前記他方の正常相Ｂの相電圧が前記一方の正常相Ａの相電圧より小さくなる電気角領域が「可能領域（Ｂ）」として特定される。上記の例では、「可能領域」のうち、Ｕ相の誘起電圧ＶＵ’がＷ相の誘起電圧ＶＷ’以下となる領域（この例では、３０°〜９０°）が「可能領域（Ｕ）」として特定され、Ｗ相の誘起電圧ＶＷ’がＵ相の誘起電圧ＶＵ’より小さくなる領域（この例では、３３０°〜３０°）が「可能領域（Ｗ）」として特定される。
【００４８】
また、正常相（Ｕ相，Ｖ相）の両方の誘起電圧ＶＵ’，ＶＷ’が、短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧ＶＶ’以上となる電気角領域（図５の第３および第４の閉回路６３，６４のいずれにも負荷電流が流れる電気角領域）が「不可領域」として特定される。この例では、「不可領域」は、１５０°〜２７０°となる。
そして、「可能領域」と「不可領域」の中間の電気角領域（図５の第３および第４の閉回路６３，６４のいずれか一方にのみ負荷電流が流れる電気角領域）が「不定領域」として特定される。この例では、「不定領域」は、９０°〜１５０°および２７０°〜３３０°となる。
【００４９】
なお、この実施形態では、短絡故障しているＦＥＴがハイサイドＦＥＴである場合には、２つの正常相をＡ，Ｂ、故障相をＣで表すと、「不定領域」のうち、一方の正常相Ａの相電圧が故障相Ｃの相電圧より小さくなる電気角領域が「不定領域（Ａ）」として特定され、他方の正常相Ｂの相電圧が故障相Ｃの相電圧より小さくなる電気角領域が「不定領域（Ｂ）」として特定される。上記の例では、「不定領域」のうち、Ｕ相の誘起電圧ＶＵ’が短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧ＶＶ’より小さくなる電気角領域（９０°〜１５０°）が「不定領域（Ｕ）」として求められ、Ｗ相の誘起電圧ＶＷ’が短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧ＶＶ’より小さくなる電気角領域（２７０°〜３３０°）が「不定領域（Ｗ）」として求められる。
【００５０】
同様にして、電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向であり、短絡故障したＦＥＴがＵ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬである場合の各領域、電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向であり、短絡故障したＦＥＴがＵ相のハイサイドＦＥＴＵＨである場合の各領域、電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向であり、短絡故障したＦＥＴがＷ相のローサイドＦＥＴＷＬである場合の各領域および電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向であり、短絡故障したＦＥＴがＷ相のローサイドＦＥＴＷＬである場合の各領域が求められる。このようにして求められた各領域に基づいて、電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向(ＣＷ)である場合のマップが予め作成される。また、同様な方法により、電動モータ１８を回転させるべき方向が逆転方向(ＣＣＷ)である場合のマップが予め作成される。これにより、図６に示すようなマップが得られる。
【００５１】
図９は、図３のステップＳ５の異常時制御処理の詳細な手順を示すフローチャートである。図９の処理は、所定の演算周期毎に繰り返し行なわれる。
異常時制御処理では、モード番号を記憶するための変数Ｍ（以下、「モード番号Ｍ」という）と、後述するピーク検出処理（ステップＳ１８参照）において参照されるフラグＦとが用いられる。電源オン時の初期設定において、モード番号Ｍは１に設定されており、フラグＦはリセットされている。
【００５２】
異常時制御処理では、制御部４０は、電動モータ１８を回転させるべき方向を決定する（ステップＳ１１）。電動モータ１８を回転させるべき回転方向は、たとえば、トルクセンサ１１の出力信号に基づいて決定される。具体的には、トルクセンサ１１の出力信号が右方向の操舵トルクを表しているか、左方向の操舵トルクを表しているかに基づいて、電動モータ１８を回転すべき方向が決定される。つまり、トルクセンサ１１の出力信号が右方向の操舵トルクを表している場合には、右方向の操舵を補助するトルクを発生させるための回転方向が電動モータ１８を回転させるべき回転方向として決定される。一方、トルクセンサ１１の出力信号が左方向の操舵トルクを表している場合には、左方向の操舵を補助するトルクを発生させるための回転方向が電動モータ１８を回転させるべき回転方向として決定される。
【００５３】
次に、制御部４０は、モード番号Ｍを判定する（ステップＳ１２）。モード番号Ｍの初期値は１であるので、今回の演算周期が異常時制御処理が開始された後の最初の演算周期である場合には、制御部４０はモード番号Ｍが１であると判定する。したがって、制御部４０は、ステップＳ１３に移行して、故障段特定処理を行なう。故障段特定処理においては、制御部４０は、ＦＥＴに短絡故障が発生しているか否かを判定するとともに、短絡故障が発生している場合には短絡故障したＦＥＴがハイサイドＦＥＴであるかローサイドＦＥＴであるかを特定する。
【００５４】
具体的には、制御部４０は、各相の相電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷを取得する。そして、いずれかの相電圧が所定のグランドレベルＶＧ（第１の閾値；たとえば０．５［Ｖ］）以下であるという第１条件を満たしているか否か、およびいずれかの相電圧が所定の電源レベルＶＢ（第２の閾値；たとえば５．０［Ｖ］）以上であるという第２条件を満たしているか否かを調べる。第１条件を満たしている場合には、制御部４０は、いずれかの相のローサイドＦＥＴが短絡故障であると判定する。第２条件を満たしている場合には、制御部４０は、いずれかの相のハイサイドＦＥＴが短絡故障であると判定する。第１条件および第２条件のいずれをも満たしていない場合には、制御部４０は、短絡故障が発生していないと判別する。
【００５５】
故障段特定処理によって、短絡故障が発生しているＦＥＴがハイサイドＦＥＴであるかローサイドＦＥＴであるかを特定できた場合には（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、制御部４０は、モード番号Ｍを２に更新する（ステップＳ１５）。そして、今回の演算周期での処理を終了する。故障段特定処理によって短絡故障が発生しているＦＥＴがハイサイドＦＥＴであるかローサイドＦＥＴであるかを特定できなかった場合には（ステップＳ１４：ＮＯ）、制御部４０は、今回の演算周期での処理を終了する。この場合には、モード番号Ｍは１のままであるので、次回の演算周期においても、ステップＳ１１の処理が行われた後に、ステップＳ１３の故障段特定処理が行われることになる。
【００５６】
ステップＳ１２において、モード番号Ｍが２であると判定された場合には、制御部４０は、ステップＳ１６に移行して、運転者による操舵が開始されたか否かを判定する。つまり、制御部４０は、運転者によるステアリングホイール２の操作が開始されたか否かを判別する。具体的には、制御部４０は、回転角センサ５２によって検出されるロータ回転角が変化したときに、運転者による操舵が開始されたと判別する。
【００５７】
運転者による操舵が開始されたと判別されたときには（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、制御部４０は、モード番号Ｍを３に更新する（ステップＳ１７）。そして、今回の演算周期での処理を終了する。運転者による操舵が開始されていないと判別されたときには（ステップＳ１６：ＮＯ）、制御部４０は、今回の演算周期での処理を終了する。この場合には、モード番号Ｍは２のままであるので、次回の演算周期においても、ステップＳ１１の処理が行われた後に、操舵が開始されたか否かが判別されることになる。
【００５８】
ステップＳ１２において、モード番号Ｍが３であると判定された場合には、制御部４０は、ステップＳ１８に移行して、ピーク検出処理を行なう。ピーク検出処理は、後述するステップＳ２５において、短絡故障したＦＥＴの相（短絡故障相）を特定するために行われる処理である。
短絡故障相を特定する方法の考え方について説明する。運転者による操舵が開始された後に、各相の相電圧（誘起電圧）を監視する。電動モータ１８のロータが電気角で３６０°以上回転した後、相電圧の変化が最小であった相が短絡故障相である。これは、短絡故障相においては、誘起電圧の発生量が少ないからである。
【００５９】
短絡故障したＦＥＴがローサイドＦＥＴである場合には、短絡故障相の相電圧は、接地電位に近い値に保持される。したがって、ロータが電気角で３６０°以上回転した場合、短絡故障相の相電圧最大値は、正常相の相電圧最大値より小さな値となる。そこで、制御部４０は、ロータが電気角で３６０°以上回転した場合において、各相の相電圧最大値を比較し、相電圧最大値が最も小さい相を短絡故障相として特定する。
【００６０】
一方、短絡故障したＦＥＴがハイサイドＦＥＴである場合には、短絡故障相の相電圧は、電源電圧に近い値に保持される。したがって、ロータが電気角で３６０°以上回転した場合、短絡故障相の相電圧最小値は、正常相の相電圧最小値より大きな値となる。そこで、制御部４０は、ロータが電気角で３６０°以上回転した場合において、各相の相電圧最小値を比較し、相電圧最小値が最も大きい相を短絡故障相として特定する。
【００６１】
ステップＳ１８のピーク検出処理では、短絡故障したＦＥＴがローサイドＦＥＴであると特定されている場合には、各相の相電圧最大値を検出するための処理が行なわれる。一方、短絡故障がしたＦＥＴがハイサイドＦＥＴであると特定されている場合には、ピーク検出処理では、各相の相電圧最小値を検出するための処理が行なわれる。
制御部４０のメモリには、図１０に示すように、Ｕ相のピーク値候補ＶＵＰを記憶するエリアｅ１と、エリアｅ１に記憶されたＵ相のピーク値候補ＶＵＰが検出されたときのロータ回転角θＵを記憶するエリアｅ２と、Ｖ相のピーク値候補ＶＶＰを記憶するエリアｅ３と、エリアｅ３に記憶されたＶ相のピーク値候補ＶＶＰが検出されたときのロータ回転角θＶを記憶するエリアｅ４と、Ｗ相のピーク値候補ＶＷＰを記憶するエリアｅ５と、エリアｅ５に記憶されたＷ相のピーク値候補ＶＷＰが検出されたときのロータ回転角θＷを記憶するエリアｅ６とが設けられている。
【００６２】
なお、各ピーク値候補ＶＵＰ，ＶＶＰ，ＶＷＰは、短絡故障したＦＥＴがローサイドＦＥＴであると特定されている場合には対応する相電圧最大値候補となり、短絡故障したＦＥＴがハイサイドＦＥＴであると特定されている場合には対応する相電圧最小値候補となる。以下の説明においては、短絡故障したＦＥＴがローサイドＦＥＴであると特定されている場合について説明する。
【００６３】
図９に戻り、ステップＳ１８においては、制御部４０は、まず、回転角センサ５２によって検出されるロータ回転角（電気角）を取得するとともに、各相の相電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷを取得する。そして、フラグＦがリセット（Ｆ＝０）されているか否かを判別する。フラグＦは初期状態ではリセットされている。後述するように、フラグＦは、ピーク検出処理が実行された後にセット（Ｆ＝１）される（ステップＳ２０参照）。そして、後述するように、ピーク検出処理が開始されてからロータが３６０°以上回転されたと判定されたときに、リセット（Ｆ＝０）される（ステップＳ２２参照）。
【００６４】
フラグＦがリセットされている場合には、制御部４０は、ピーク検出処理の開始時点であると判別し、今回取得したＵ相の相電圧ＶＵを、Ｕ相の最大値候補ＶＵＰとしてメモリのエリアｅ１に記憶する。また、制御部４０は、今回取得したＶ相の相電圧ＶＶを、Ｖ相の最大値候補ＶＶＰとしてメモリのエリアｅ３に記憶する。また、制御部４０は、今回取得したＷ相の相電圧ＶＷを、Ｗ相の最大値候補ＶＷＰとしてメモリのエリアｅ５に記憶する。また、制御部４０は、メモリのエリアｅ２，ｅ４およびｅ６に、今回取得したロータ回転角を、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の最大値候補検出時のロータ回転角θＵ，θＶ，θＷとしてそれぞれ記憶する。
【００６５】
一方、フラグＦがセット（Ｆ＝１）されている場合には、制御部４０は、ピーク検出処理が開始されてから、２回目以降のピーク検出処理であると判別する。この場合には、制御部４０は、今回取得した各相の相電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷと、メモリのエリアｅ１，ｅ３，ｅ５に記憶されている対応する相の最大値候補ＶＵＰ，ＶＶＰ，ＶＷＰとに基づいて、次のような処理を行なう。
【００６６】
制御部４０は、今回取得したＵ相の相電圧ＶＵと、メモリのエリアｅ１に記憶されているＵ相の最大値候補ＶＵＰとを比較する。今回取得したＵ相の相電圧ＶＵがＵ相の最大値候補ＶＵＰより大きい場合には、制御部４０は、今回取得したＵ相の相電圧ＶＵをＵ相の最大値候補ＶＵＰとしてメモリのエリアｅ１に記憶するとともに、今回取得したロータ回転角をＵ相最大値候補検出時のロータ回転角θＵとしてメモリのエリアｅ２に記憶する。つまり、制御部４０は、エリアｅ１内のＵ相の最大値候補ＶＵＰおよびエリアｅ２内のロータ回転角θＵを更新する。一方、今回取得したＵ相の相電圧ＶＵが、エリアｅ１に記憶されているＵ相の最大値候補ＶＵＰ以下である場合には、制御部４０は、エリアｅ１内のＵ相の最大値候補ＶＵＰおよびエリアｅ２内のロータ回転角θＵを更新しない。
【００６７】
同様に、制御部４０は、今回取得したＶ相の相電圧ＶＶと、メモリのエリアｅ３に記憶されているＶ相の最大値候補ＶＶＰとを比較する。今回取得したＶ相の相電圧ＶＶが、Ｖ相の最大値候補ＶＶＰより大きい場合には、制御部４０は、今回取得したＶ相の相電圧ＶＶをＶ相の最大値候補ＶＶＰとしてメモリのエリアｅ３に記憶するとともに、今回取得したロータ回転角をＶ相最大値候補検出時のロータ回転角θＶとしてメモリのエリアｅ４に記憶する。つまり、制御部４０は、エリアｅ３内のＶ相の最大値候補ＶＶＰおよびエリアｅ４内のロータ回転角θＶを更新する。一方、今回取得したＶ相の相電圧ＶＶが、エリアｅ３に記憶されているＶ相の最大値候補ＶＶＰ以下である場合には、制御部４０は、エリアｅ３内のＶ相の最大値候補ＶＶＰおよびエリアｅ４内のロータ回転角θＶを更新しない。
【００６８】
同様に、制御部４０は、今回取得したＷ相の相電圧ＶＷと、メモリのエリアｅ５に記憶されているＷ相の最大値候補ＶＷＰとを比較する。今回取得したＷ相の相電圧ＶＷが、Ｗ相の最大値候補ＶＷＰより大きい場合には、制御部４０は、今回取得したＷ相の相電圧ＶＷをＷ相の最大値候補ＶＷＰとしてメモリのエリアｅ５に記憶するとともに、今回取得したロータ回転角をＷ相最大値候補検出時のロータ回転角θＷとしてメモリのエリアｅ６に記憶する。つまり、制御部４０は、エリアｅ５内のＷ相の最大値候補ＶＷＰおよびエリアｅ６内のロータ回転角θＷを更新する。一方、今回取得したＷ相の相電圧ＶＷが、エリアｅ５に記憶されているＷ相の最大値候補ＶＷＰ以下である場合には、制御部４０は、エリアｅ５内のＷ相の最大値候補ＶＷＰおよびエリアｅ６内のロータ回転角θＷを更新しない。
【００６９】
なお、短絡故障したＦＥＴがハイサイドＦＥＴである場合には、メモリのエリアｅ１には、Ｕ相電圧の最小値候補が記憶される。この場合には、今回取得したＵ相の相電圧ＶＵが、メモリのエリアｅ１に記憶されているＵ相の最小値候補より小さい場合にのみ、メモリのエリアｅ１内のＵ相の最小値候補およびメモリのエリアｅ２内のロータ回転角が更新される。他の相（Ｖ相およびＷ相）についても、同様である。
【００７０】
以上のようなピーク検出処理が行われると、制御部４０は、ステップＳ１９に移行する。ステップＳ１９では、制御部４０は、ピーク検出処理が開始されてから、電動モータ１８のロータが電気角で３６０°以上回転したか否かを判別する。たとえば、制御部４０は、ステップＳ１８で取得されるロータ回転角の今回値と前回値との差をロータ角変位量とすると、ピーク検出処理が開始されてから現在までのロータ角変位量の累積値を演算し、ロータ角変位量の累積値の絶対値が３６０°以上であるか否かを判別することにより、ロータが電気角で３６０°以上回転したか否かを判別する。
【００７１】
ピーク検出処理が開始されてから、ロータが電気角で３６０°以上回転していないと判別された場合には（ステップＳ１９：ＮＯ）、フラグＦをセット（Ｆ＝１）する（ステップＳ２０）。そして、今回の演算周期での処理を終了する。この場合には、モード番号Ｍは３のままであるので、次回の演算周期においても、ステップＳ１１の処理が行われた後に、ステップＳ１８のピーク検出処理が行なわれることになる。
【００７２】
一方、ステップＳ１９において、ピーク検出処理が開始されてから、ロータが電気角で３６０°以上回転したと判別された場合には（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、制御部４０は、モード番号Ｍを４に更新するとともに（ステップＳ２１）、フラグＦをリセット（Ｆ＝０）する（ステップＳ２２）。そして、今回の演算周期での処理を終了する。
ステップＳ１２において、モード番号Ｍが４であると判定された場合には、制御部４０は、ステップＳ２３に移行して、ピーク値の誤検出があったか否かを判別する。各相の誘起電圧の位相は互いに１２０°ずれているので、各相の相電圧がピーク値（最大値または最小値）であるときのロータ回転角は互いに異なるはずである。そこで、エリアｅ２、ｅ４およびｅ６にそれぞれ記憶されている３つのロータ回転角から２つを選択する全ての組合せ（θＵ，θＶ），（θＶ，θＷ），（θＷ，θＵ）の中に、それらの差の絶対値が所定角度（例えば１°）以内のものが存在するか否かを判定する。制御部４０は、前記全ての組合せの中にそれらの差の絶対値が前記所定角度以内のものが存在する場合にはピーク値の誤検出があったと判別し、前記全ての組合せの中にそれらの差の絶対値が所定角度以内のものが存在しない場合にはピーク値の誤検出がなかったと判別する。
【００７３】
ピーク値の誤検出があったと判別された場合には（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、制御部４０は、モード番号Ｍを３に更新する（ステップＳ２４）。そして、今回の演算周期での処理を終了する。この場合には、次回の演算周期において、ステップＳ１１の処理が行われた後に、ステップＳ１８のピーク検出処理が行われることになる。ただし、この場合には、フラグＦがリセット（Ｆ＝０）されているので（ステップＳ２２参照）、制御部４０は、ピーク検出処理を最初からやり直すことになる。
【００７４】
前記ステップＳ２３において、ピーク値の誤検出がなかったと判別された場合には（ステップＳ２３：ＮＯ）、制御部４０は、故障相特定処理を行なう（ステップＳ２５）。具体的には、制御部４０は、メモリのエリアｅ１、ｅ３およびｅ５に記憶されている最大値候補ＶＵＰ，ＶＶＰ，ＶＷＰのうちの最も小さいものに対応する相を、短絡故障相として特定する。なお、短絡故障したＦＥＴがハイサイドＦＥＴである場合には、制御部４０は、メモリのエリアｅ１、ｅ３およびｅ５に記憶されている最小値候補のうちの最も大きいものに対応する相を、短絡故障相として特定する。このようにして、短絡故障相が特定されると、短絡故障した１つのＦＥＴの位置が特定されることになる。
【００７５】
故障相特定処理が終了すると、制御部４０はモード番号Ｍを５に更新する（ステップＳ２６）。そして、今回の演算周期での処理を終了する。
ステップＳ１２において、モード番号Ｍが５であると判定されると、制御部４０は、領域特定処理を行なう（ステップＳ２７）。具体的には、制御部４０は、回転角センサ５２によって検出されるロータ回転角（電気角）を取得する。そして、制御部４０は、今回の演算周期においてステップＳ１１で決定した電動モータ１８を回転させるべき方向（ＣＷまたはＣＣＷ）と、短絡故障した１つのＦＥＴの位置と、図６に示すマップとから、電動モータ１８を回転させるべき方向および短絡故障した１つのＦＥＴの位置に対応した各領域（「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」）を特定する。そして、制御部４０は、今回取得したロータ回転角（現在のロータ回転角）が、「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」のいずれの領域に属するかを判別する。
【００７６】
次に、制御部４０は、故障時用モータ制御処理を行なった後（ステップＳ２８）、今回の演算周期での処理を終了する。故障時用モータ制御処理においては、制御部４０は、現在のロータ回転角が属している領域（「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」）に応じて、駆動回路３０を制御する。
現在のロータ回転角が「不可領域」に属している場合には、制御部４０は、全てのＦＥＴ３２をオフ状態にする。つまり、この場合には、電動モータ１８は駆動されない。
【００７７】
一方、現在のロータ回転角が「可能領域」に属している場合または「不定領域」に属している場合には、制御部４０は、駆動回路３０を制御することにより、電動モータ１８を駆動する。具体的には、制御部４０は、例えば１２０°矩形駆動方式によって、電動モータ１８を駆動する。
以下、現在の電気角が「可能領域」または「不定領域」に属している場合に、１２０°矩形駆動方式によって、電動モータ１８を駆動する場合について説明する。
【００７８】
図１１は、電動モータ１８が１２０°矩形駆動方式によって正転方向に回転駆動される場合において、各ＦＥＴ３１がオン状態にされるタイミングを説明するための説明図である。図１１には、全てのＦＥＴ３１が正常である場合に電動モータ１８を１８０°通電正弦波駆動させたときのロータ回転角θに対する各相の誘起電圧波形ＶＵ，ＶＶ，ＶＷが示されているとともに、全てのＦＥＴ３１が正常である場合において電動モータ１８を１２０°矩形駆動方式によって正転方向に回転駆動するときのロータ回転角θに対する各ＦＥＴ３１のオン・オフパターン（通電パターン）が示されている。
【００７９】
１２０°矩形駆動方式では、ロータが電気角で６０°回転する毎に、オンされるＦＥＴの組合せが切り替えられる。通電パターンには、６０°毎の各電気角領域において、オンされるＦＥＴが示されている。各電気角領域の上段にはオンされるハイサイドＦＥＴの相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）が示されており、各電気角領域の下段にはオンされるローサイドＦＥＴの相が示されている。
【００８０】
この通電パターンによれば、全てのＦＥＴ３１が正常である場合に１２０°矩形駆動方式で電動モータ１８を正転方向に駆動する場合、６０°毎の各電気角領域とオンされるＦＥＴ３１との関係は、次のようになる。
３３０°〜 ３０°：Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨ，Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬ
３０°〜 ９０°：Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨ，Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬ
９０°〜１５０°：Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨ，Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬ
１５０°〜２１０°：Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨ，Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬ
２１０°〜２７０°：Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨ，Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬ
２７０°〜３３０°：Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨ，Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬ
６個のＦＥＴ３１のうちの１つに短絡故障が発生した場合には、制御部４０は、現在の電気角が「可能領域」または「不定領域」にあるときには、前記通電パターンにおいて現在の電気角に対してオンされるべき２つのＦＥＴをオンさせる。たとえば、短絡故障したＦＥＴがＶ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬである場合には、電動モータ１８を回転させるべき回転方向が正転方向であるとすると、「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」は、次のようになる。
【００８１】
「可能領域（Ｕ）」：２１０°〜２７０°
「可能領域（Ｗ）」：１５０°〜２１０°
「不定領域（Ｕ）」：２７０°〜３３０°
「不定領域（Ｗ）」：９０°〜１５０°
「不可領域」：３３０°〜９０°
したがって、現在の電気角が「不可領域」である３３０°〜９０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は短絡故障したＦＥＴ以外のＦＥＴの全てをオフ状態とする。この場合には、電動モータ１８は駆動されない。
【００８２】
現在の電気角が「不定領域（Ｗ）」である９０°〜１５０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１１の通電パターンに従って、Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨとＵ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬとをオンさせる。この場合には、図２または図３を参照して、電源３３からＷ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｗ，１８Ｕ，１８Ｖ）を経由した後、Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬおよびＶ相のローサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＬを介して接地３４へと流れる。これにより、電動モータ１８が駆動され、アシスト力が発生する。
【００８３】
現在の電気角が「可能領域（Ｗ）」である１５０°〜２１０の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１１の通電パターンに従って、Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨとＶ相のローサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＬとをオンさせる。この場合には、電源３３からＷ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｗ，１８Ｖ）を経由した後、Ｖ相のローサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＬを介して接地３４へと流れる。これにより、電動モータ１８が駆動され、アシスト力が発生する。
【００８４】
現在の電気角が「可能領域（Ｕ）」である２１０°〜２７０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１１の通電パターンに従って、Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨとＶ相のローサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＬとをオンさせる。この場合には、電源３３からＵ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｕ，１８Ｖ）を経由した後、Ｖ相のローサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＬを介して接地３４へと流れる。これにより、電動モータ１８が駆動され、アシスト力が発生する。
【００８５】
現在の電気角が「不定領域（Ｕ）」である２７０°〜３３０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１１の通電パターンに従って、Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨとＷ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬをオンさせる。この場合には、電源３３からＵ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｕ，１８Ｗ，１８Ｖ）を経由した後、Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬおよびＶ相のローサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＬを介して接地３４へと流れる。
【００８６】
一方、短絡故障したＦＥＴがＶ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨである場合には、電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向であるとすると、「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」は、次のようになる。
「可能領域（Ｗ）」：３３０°〜３０°
「可能領域（Ｕ）」：３０°〜９０°
「不定領域（Ｕ）」：９０°〜１５０°
「不定領域（Ｗ）」：２７０°〜３３０°
「不可領域」：１５０°〜２７０°
したがって、現在の電気角が「可能領域（Ｗ）」である３３０°〜３０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１１の通電パターンに従って、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＨとＷ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬとをオンさせる。この場合には、図２または図４を参照して、電源３３からＶ相のハイサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｖ，１８Ｗ）を経由した後、Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬを介して接地３４へと流れる。
【００８７】
現在の電気角が「可能領域（Ｕ）」である３０°〜９０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１１の通電パターンに従って、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＨとＵ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬとをオンさせる。この場合には、電源３３からＶ相のハイサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｖ，１８Ｕ）を経由した後、Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬを介して接地３４へと流れる。
【００８８】
現在の電気角が「不定領域（Ｕ）」である９０°〜１５０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１１の通電パターンに従って、Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨとＵ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬとをオンさせる。この場合には、電源３３からＷ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｗ，１８Ｕを経由した後、Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１Ｕを介して接地３４へと流れるとともに、電源３３からＶ相のハイサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｖ，１８Ｕ）を経由した後、Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１Ｕを介して接地３４へと流れる。
【００８９】
現在の電気角が「不可領域」である１５０°〜２７０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は短絡故障したＦＥＴ以外のＦＥＴの全てをオフ状態とする。
現在の電気角が「不定領域（Ｗ）」である２７０°〜３３０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１１の通電パターンに従って、Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨとＷ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬとをオンさせる。この場合には、電源３３からＵ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｕ，１８Ｗ）を経由した後、Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬを介して接地３４へと流れるとともに、電源３３からＶ相のハイサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｖ，１８Ｗ）を経由した後、Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬを介して接地３４へと流れる。
【００９０】
なお、電動モータ１８を回転させるべき方向が逆転方向である場合には、次のようにして電動モータ１８を駆動制御すればよい。つまり、現在の電気角が「不可領域」に属しているときには、制御部４０は、短絡故障したＦＥＴ以外の全てのＦＥＴ３１をオフ状態とする。一方、現在の電気角が「可能領域」または「不定領域」に属しているときには、制御部４０は、全てのＦＥＴが正常である場合に１２０°矩形駆動方式によって電動モータ１８が逆転方向に回転駆動されるときに現在の電気角に対してオンされるべき２つのＦＥＴをオンさせる。
【００９１】
上記実施形態によれば、駆動回路３０内の６つのＦＥＴ３１のうち、１つのＦＥＴが短絡故障した場合に、短絡故障したＦＥＴを特定することが可能となる。
上記実施形態によれば、運転者がステアリングホイール２を操作することにより電動モータ１８から発生される誘起電圧を利用して、短絡故障相を特定することができる。このため、短絡故障相を特定するために、電動モータ１８に強制的に電流を流す必要がなくなる。また、運転者の操舵によってロータが電気角でほぼ３６０°回転すれば、短絡故障相を特定できるので、比較的短時間の間に短絡故障したＦＥＴを特定することが可能となる。
【００９２】
また、上記実施の形態によれば、各相の相電圧のピーク値がそれぞれ検出されたときロータ回転角に基づいてピーク値の誤検出があったか否かを判定し、ピーク値の誤検出があった場合には、ピーク値検出処理を最初からやり直すようにしているので、短絡故障相の特定精度を向上させることができる。
また、上記実施形態によれば、駆動回路３０内の６つのＦＥＴ３１のうち、１つのＦＥＴに短絡故障が発生した場合において、電動モータ１８を回転させるべき方向に応じて、電動モータ１８を駆動させることが可能な電気角領域（ロータ回転角領域）を、制御可能領域として特定できるようになる。これにより、現在の電気角が制御可能領域に属しているか否かを判定でき、現在の電気角が制御可能領域に属しているときに、電動モータ１８を駆動させることができるようになる。この結果、１つのＦＥＴが゛短絡故障した場合にも、電動モータ１８による操舵のアシストが可能となる。
【００９３】
なお、この発明は、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００９４】
２…ステアリングホイール、１８…電動モータ、３０…駆動回路、３１…ＦＥＴ、３２…回生ダイオード、３３…電源、３４…接地、４０…制御部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、三相ブラシレスモータを駆動するためのモータ制御装置を備えた車両用操舵装置に関する。車両用操舵装置の一例は、電動パワーステアリング装置である。三相ブラシレスモータは、たとえば、電動パワーステアリング装置における操舵補助力の発生源として利用される。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置に使用されているブラシレスモータの駆動回路は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）などのスイッチング素子を含んでいる。スイッチング素子に故障が発生すると、ステアリングホイールを操作するときにブラシレスモータが負荷となり、操舵が重くなるおそれがある。このような問題に対処するために、ブラシレスモータと駆動回路との結線にリレーが挿入されている。たとえば、三相ブラシレスモータの場合には、二相のモータ結線にそれぞれリレーを挿入し、無制御時およびスイッチング素子の故障時には、それらのリレーをオフするようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2006-311633号公報
【特許文献２】特開2008-11683号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明の目的は、三相ブラシレスモータの駆動回路内の１つのスイッチング素子が短絡故障した場合に、短絡故障が発生したスイッチング素子を特定することが可能となる車両用操舵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、ロータおよび界磁コイルを有する三相ブラシレスモータ（１８）によって車両の舵取り機構に駆動力を付与する車両用操舵装置であって、２個のスイッチング素子（３１ＵＨ，３１ＵＬ；３１ＶＨ，３１ＶＬ；３１ＷＨ，３１ＷＬ）が直列に接続された直列回路を三相の各相に対応して３組備え、電源（３３）と接地（３４）との間においてそれらの直列回路が並列接続されており、各スイッチング素子に回生ダイオード（３２ＵＨ，３２ＵＬ，３２ＶＨ，３２ＶＬ，３２ＷＨ，３２ＷＬ）が並列に接続されている駆動回路（３０）と、前記複数のスイッチング素子のうちの１つのスイッチング素子が短絡故障したときに、全てのスイッチング素子をオフさせることにより、前記三相ブラシレスモータの駆動を停止させる停止制御手段（４０，Ｓ４）と、前記停止制御手段によって前記三相ブラシレスモータの駆動が停止されている状態において、短絡故障したスイッチング素子がハイサイドのスイッチング素子であるか、ローサイドのスイッチング素子であるかを特定する第１特定手段（４０，Ｓ１３）と、前記第１特定手段によって、短絡故障したスイッチング素子がハイサイドのスイッチング素子であると特定された場合には、前記車両を操向させるための操舵部材（２）が操作されたときに、三相の各相の相電圧最小値を検出し、検出された各相の相電圧最小値を比較することにより、短絡故障したスイッチング素子が三相のうちのいずれの相のスイッチング素子であるかを特定する第２特定手段（４０，Ｓ２５）と、前記第１特定手段によって、短絡故障したスイッチング素子がローサイドのスイッチング素子であると特定された場合には、前記車両を操向させるための操舵部材が操作されたときに、三相の各相の相電圧最大値を検出し、検出された各相の相電圧最大値を比較することにより、短絡故障したスイッチング素子が三相のうちのいずれの相のスイッチング素子であるかを特定する第３特定手段（４０，Ｓ２５）とを含む、車両用操舵装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
【０００６】
この構成では、複数のスイッチング素子のうちの１つのスイッチング素子が短絡故障したときに、三相ブラシレスモータの駆動が停止される。そして、第１特定手段によって、短絡故障したスイッチング素子がハイサイドのスイッチング素子であるか、ローサイドのスイッチング素子であるかが特定される。
第１特定手段によって、短絡故障したスイッチング素子がハイサイドのスイッチング素子であると特定された場合には、第２特定手段によって、短絡故障したスイッチング素子が三相のうちのいずれの相のスイッチング素子であるかが特定される。具体的には、車両を操向させるための操舵部材が操作されたときに、三相の各相の相電圧最小値が検出され、検出された各相の相電圧最小値が比較されることにより、短絡故障したスイッチング素子が三相のうちのいずれの相のスイッチング素子であるかが特定される。これにより、短絡故障したスイッチング素子を特定することができる。
【０００７】
第２特定手段は、例えば、検出された各相の相電圧最小値のうちの最も大きいものに対応する相を、短絡故障したスイッチング素子の相（短絡故障相）として特定するものであってもよい。
一方、第１特定手段によって、短絡故障したスイッチング素子がローサイドのスイッチング素子であると特定された場合には、第３特定手段によって、短絡故障したスイッチング素子が三相のうちのいずれの相のスイッチング素子であるかが特定される。具体的には、車両を操向させるための操舵部材が操作されたときに、三相の各相の相電圧最大値が検出され、検出された各相の相電圧最大値が比較されることにより、短絡故障したスイッチング素子が三相のうちのいずれの相のスイッチング素子であるかが特定される。これにより、短絡故障したスイッチング素子を特定することができる。
【０００８】
第３特定手段は、例えば、検出された各相の相電圧最大値のうちの最も小さいものに対応する相を、短絡故障したスイッチング素子の相（短絡故障相）として特定するものであってもよい。
前記第１特定手段は、各相電圧のうちのいずれかの相電圧が、所定の第１の閾値以下であるという第１条件を満たしているか否かを判別し、前記第１条件を満たしている場合には短絡故障したスイッチング素子がローサイドのスイッチング素子であると判定する手段と、各相電圧のうちのいずれかの相電圧が、前記第１の閾値より大きい所定の第２の閾値以上であるという第２条件を満たしているか否かを判別し、前記第２条件を満たしている場合には短絡故障したスイッチング素子がハイサイドのスイッチング素子であると判定する手段とを含むものであってもよい。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記第２特定手段は、各相の相電圧最小値がそれぞれ検出されたときの３つのロータ回転角に基づいて、相電圧最小値の誤検出があったか否かを判定し、相電圧最小値の誤検出があったと判別した場合には、各相の相電圧最小値を再度検出するための処理を行なう最小値誤検出チェック手段（４０，Ｓ２３，Ｓ２４）を含んでおり、前記第３特定手段は、各相の相電圧最大値がそれぞれ検出されたときの３つのロータ回転角に基づいて、相電圧最大値の誤検出があったか否かを判定し、相電圧最大値の誤検出があったと判別した場合には、各相の相電圧最大値を再度検出するための処理を行なう最大値誤検出チェック手段（４０，Ｓ２３，Ｓ２４）を含んでいる、請求項１に記載の車両用操舵装置である。この構成によれば、短絡故障相の特定精度を向上させることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記最小値誤検出チェック手段は、各相の相電圧最小値がそれぞれ検出されたときの３つのロータ回転角から２つを選択する全ての組合せの中に、その組合せ内の２つのロータ回転角の差の絶対値が所定値以内である組合せが存在する場合に、相電圧最小値の誤検出があったと判別するように構成されており、前記最大値誤検出チェック手段は、各相の相電圧最大値がそれぞれ検出されたときの３つのロータ回転角から２つを選択する全ての組み合わせの中に、その組合せ内の２つのロータ回転角の差の絶対値が所定値以内である組合せが存在する場合に、相電圧最大値の誤検出があったと判別するように構成されている、請求項２に記載の車両用操舵装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、モータ制御装置としてのＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、制御部４０の全体的な動作を示すフローチャートである。
【図４】図４は、ローサイドＦＥＴが短絡故障した場合に負荷電流が流れる閉回路を示す電気回路図である。
【図５】図５は、ハイサイドＦＥＴが短絡故障した場合に負荷電流が流れる閉回路を示す電気回路図である。
【図６】図６は、電動モータを回転させるべき方向と短絡故障が発生したＦＥＴとの組み合わせ毎に、その組合せに対応する「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」を表すマップを示す模式図である。
【図７】図７は、全てのＦＥＴ３１が正常である場合に、全てのＦＥＴ３１がオフの状態で、ロータが正転方向に回転されたときの、ロータ回転角θに対する各相の誘起電圧波形ＶＵ，ＶＶ，ＶＷの理論値を示すグラフである。
【図８Ａ】図８Ａは、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬが短絡故障した場合に、他の全てのＦＥＴがオフの状態で、ロータが正転方向に回転されたときの、ロータ回転角θに対する各相の誘起電圧波形ＶＵ’，ＶＶ’，ＶＷ’の理論値を示すグラフである。
【図８Ｂ】図８Ｂは、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨが短絡故障した場合に、他の全てのＦＥＴがオフの状態で、ロータが正転方向に回転されているときの、ロータ回転角θに対する各相の誘起電圧波形ＶＵ’，ＶＶ’，ＶＷ’の理論値を示すグラフである。
【図９】図９は、図３のステップＳ５の異常時制御処理の詳細な手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、メモリの内容の一部を示す模式図である。
【図１１】図１１は、電動モータ１８が１２０°矩形駆動方式によって正転方向に回転駆動される場合において、各ＦＥＴ３１がオン状態にされるタイミングを説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール２と、このステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して機械的に連結されている。
【００１３】
ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸９とは、トーションバー１０を介して相対回転可能に連結されている。
ステアリングシャフト６の周囲に配置されたトルクセンサ１１は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に与えられた操舵トルクを検出する。トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクは、ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）１２に入力される。また、ＥＣＵ１２には、車速センサ２３によって検出される車速が入力される。
【００１４】
転舵機構４は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪３が連結されている。ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール２の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸１３の先端（図１では下端）には、ピニオン１６が連結されている。
【００１５】
ラック軸１４は、自動車の左右方向（直進方向に直交する方向）に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の中間部には、ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることによって、転舵輪３を転舵することができる。
【００１６】
ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。
操舵補助機構５は、操舵補助用の電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを転舵機構４に伝達するための減速機構１９とを含む。電動モータ１８は、この実施形態では、三相ブラシレスモータからなる。減速機構１９は、ウォーム軸２０と、このウォーム軸２０と噛み合うウォームホイール２１とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機構１９は、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング２２内に収容されている。
【００１７】
ウォーム軸２０は、電動モータ１８によって回転駆動される。また、ウォームホイール２１は、ステアリングシャフト６とは同方向に回転可能に連結されている。ウォームホイール２１は、ウォーム軸２０によって回転駆動される。
電動モータ１８によってウォーム軸２０が回転駆動されると、ウォームホイール２１が回転駆動され、ステアリングシャフト６が回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、電動モータ１８によってウォーム軸２を回転駆動することによって、転舵輪３が転舵されるようになっている。
【００１８】
電動モータ１８は、モータ制御装置としてのＥＣＵ１２によって制御される。ＥＣＵ１２は、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルク、車速センサ２３によって検出される車速等に基づいて、電動モータ１８を制御する。具体的には、ＥＣＵ１２では、操舵トルクと目標アシスト量との関係を車速ごとに記憶したマップを用いて目標アシスト量を決定し、電動モータ１８の発生するアシスト力が目標アシスト量に近づくように制御する。
【００１９】
図２は、モータ制御装置としてのＥＣＵ１２の電気的構成を示す概略図である。電動モータ１８は、Ｕ相界磁コイル１８Ｕ、Ｖ相界磁コイル１８Ｖ、Ｗ相界磁コイル１８Ｗを有するステータと、永久磁石が固定されたロータとを備えている。
ＥＣＵ１２は、電動モータ１８の駆動電力を生成する駆動回路３０と、駆動回路３０を制御するための制御部４０とを備えている。制御部４０は、ＣＰＵとこのＣＰＵの動作プログラム等を記憶したメモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリ等）とを含むマイクロコンピュータで構成されている。
【００２０】
駆動回路３０は、三相ブリッジインバータ回路である。この駆動回路３０では、電動モータ１８のＵ相に対応した一対のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）３１ＵＨ，３１ＵＬの直列回路と、Ｖ相に対応した一対のＦＥＴ３１ＶＨ，３１ＶＬの直列回路と、Ｗ相に対応した一対のＦＥＴ３１ＷＨ，３１ＷＬの直列回路とが、直流電源３３と接地３４との間に並列に接続されている。また、各ＦＥＴ３１ＵＨ〜３１ＷＬには、それぞれ回生ダイオード３２ＵＨ〜３２ＷＬが、接地３４側から直流電源３３側に順方向電流が流れるような向きで、並列に接続されている。
【００２１】
以下において、各相の一対のＦＥＴのうち、電源側のものを「ハイサイドＦＥＴ」または「上段ＦＥＴ」といい、接地３４側のものを「ローサイドＦＥＴ」または「下段ＦＥＴ」という場合がある。また、６つのＦＥＴ３１ＵＨ〜３１ＷＬを総称するときには、「ＦＥＴ３１」ということにする。同様に、６つの回生ダイオード３２ＵＨ〜３２ＷＬを総称するときには、「回生ダイオード３２」ということにする。
【００２２】
電動モータ１８のＵ相界磁コイル１８Ｕは、Ｕ相に対応した一対のＦＥＴ３１ＵＨ，３１ＵＬの間の接続点に接続されている。電動モータ１８のＶ相界磁コイル１８Ｖは、Ｖ相に対応した一対のＦＥＴ３１ＶＨ，３１ＶＬの間の接続点に接続されている。電動モータ１８のＷ相界磁コイル１８Ｗは、Ｗ相に対応した一対のＦＥＴ３１ＷＨ，３１ＷＬの間の接続点に接続されている。各相の界磁コイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗと駆動回路３０とを接続するための各接続線には、各相の相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷを検出するための電流センサ５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗが設けられている。電動モータ１８側には、ロータの回転角（電気角）を検出するためのレゾルバ等の回転角センサ５２が設けられている。
【００２３】
制御部４０には、回転角センサ５２によって検出されるロータ回転角（電気角）と、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクと、車速センサ２３によって検出される車速と、電流センサ５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗによって検出される各相の相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷと、図示しない相電圧検出回路によって検出される各相の相電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷが入力される。
【００２４】
図３は、制御部４０の全体的な動作を示すフローチャートである。
制御部４０は、ＦＥＴ３１に故障が発生しているか否かを監視する（ステップＳ１）。ＦＥＴ３１に故障が発生していないときには（ステップＳ１：ＮＯ）、制御部４０は、通常時制御処理を行なう（ステップＳ２）。つまり、制御部４０は、各ＦＥＴ３１を制御することにより、電動モータ１８を１８０°通電正弦波駆動する。
【００２５】
具体的には、制御部４０は、たとえば、操舵トルクと目標アシスト量（電流目標値）との関係を車速毎に記憶したマップと、トルクセンサ１１によって検出された操舵トルクと、車速センサ２３によって検出された車速とに基づいて、目標アシスト量を決定する。そして、制御部４０は、目標アシスト量と、電流センサ５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗによって検出される各相の相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷと、回転角センサ５２によって検出されるロータ回転角（電気角）とに基づいて、電動モータ１８の発生するアシスト力（トルク）が目標アシスト量に近づくように、各ＦＥＴ３１をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する。
【００２６】
通常時制御処理が行われているときに、電源オフ指令等の制御停止指令が入力されると（ステップＳ３：ＹＥＳ）、制御部４０は通常時制御処理を終了する。
前記ステップＳ２の通常時制御処理が行なわれているときに、ＦＥＴ３１に故障が発生すると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、制御部４０は、全てのＦＥＴ３１をオフにして電動モータ１８の駆動を一旦停止させる（ステップＳ４）。そして、制御部４０は、異常時制御処理を行なう（ステップＳ５）。異常時制御処理が行われているときにおいて、制御停止指令が入力されると（ステップＳ６：ＹＥＳ）、制御部４０は異常時制御処理を終了する。
【００２７】
異常時制御処理は、ＦＥＴ３１のうちの１つに短絡故障が発生しているとき（短絡故障時）に短絡故障したＦＥＴを特定するための処理と、短絡故障時に制御可能領域を特定するための処理と、短絡故障時に制御可能領域においてモータを駆動制御するための処理等を含んでいる。制御可能領域とは、短絡故障時に、電動モータ１８を回転させるべき方向において、電動モータ１８を駆動することが可能なロータ回転角領域（電気角領域）をいう。
【００２８】
異常時制御処理の全体的な動作を説明する前に、制御可能領域を特定するための処理について説明する。以下において、短絡故障した１つのＦＥＴを含む相を短絡故障相といい、短絡故障した１つのＦＥＴを含まない相を正常相という場合がある。６つのＦＥＴ３１ＵＨ〜３１ＷＬのうちの１つのＦＥＴが短絡故障した場合に、他のＦＥＴの全てがオフとなっている状態でロータが回転されたときには、ロータ回転角（電気角）によっては、短絡故障したＦＥＴと、正常なＦＥＴに並列接続された回生ダイオードとによって形成される閉回路に負荷電流が流れる。この実施形態では、制御部４０は、２つの正常相のいずれにも負荷電流が流れない電気角領域を「可能領域」として特定し、２つの正常相のうちのいずれか一方にのみ負荷電流が流れる電気角領域を「不定領域」として特定し、２つの正常相の両方に負荷電流が流れる電気角領域を「不可領域」として特定する。
【００２９】
この実施形態では、「可能領域」と「不定領域」とを合わせた領域が、短絡故障時に電動モータ１８を駆動することが可能な制御可能領域として特定され、「不可領域」が短絡故障時に電動モータ１８を駆動することが不可能な制御不能領域として特定されることになる。なお、「可能領域」のみを制御可能領域として特定し、「不定領域」と「不可領域」とを合わせた領域を制御不能領域として特定するようにしてもよい。
【００３０】
図４に示すように、たとえば、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬが短絡故障した場合に、他のＦＥＴの全てがオフとなっている状態で、運転者による操舵によってロータが回転されたとする。そうすると、電動モータ１８に誘起電圧が発生する。この誘起電圧により、ロータ回転角（電気角）によっては、符号６１で示す第１の閉回路および符号６２で示す第２の閉回路の一方または両方に矢印で示す方向に負荷電流が流れるようになる。
【００３１】
第１の閉回路６１は、短絡故障したＶ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬと、正常相であるＵ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬに並列接続された回生ダイオード３２ＵＬと、Ｕ相界磁コイル１８Ｕと、Ｖ相界磁コイル１８Ｖとを含んでいる。一方、第２の閉回路６２は、短絡故障したＶ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬと、正常相であるＷ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬに並列接続された回生ダイオード３２ＷＬと、Ｗ相界磁コイル１８Ｗと、Ｖ相界磁コイル１８Ｖとを含んでいる。
【００３２】
したがって、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬが短絡故障した場合には、「不可領域」、「可能領域」および「不定領域」は、次のようになる。すなわち、前記第１の閉回路６１および前記第２の閉回路６２の両方に負荷電流が流れる電気角領域が「不可領域」となる。一方、前記第１の閉回路６１および前記第２の閉回路６２のいずれにも負荷電流が流れない電気角領域が「可能領域」となる。そして、前記第１の閉回路６１および前記第２の閉回路６２のいずれか一方にのみ負荷電流が流れる電気角領域が「不定領域」となる。
【００３３】
一方、図５に示すように、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨが短絡故障した場合において、他のＦＥＴの全てがオフとなっている状態で、運転者による操舵操作によってロータが回転されたとする。そうすると、電動モータ１８に誘起電圧が発生する。この誘起電圧により、ロータ回転角（電気角）によっては、符号６３で示す第３の閉回路および符号６４で示す第４の閉回路の一方または両方に矢印で示す方向に負荷電流が流れるようになる。
【００３４】
第３の閉回路６３は、短絡故障したＶ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨと、Ｖ相界磁コイル１８Ｖと、Ｕ相界磁コイル１８Ｕと、正常相であるＵ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨに並列接続された回生ダイオード３２ＵＨとを含んでいる。一方、第４の閉回路６４は、短絡故障したＶ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨと、Ｖ相界磁コイル１８Ｖと、Ｗ相界磁コイル１８Ｗと、正常相であるＷ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨに並列接続された回生ダイオード３２ＷＨとを含んでいる。
【００３５】
したがって、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨが短絡故障した場合には、「不可領域」、「可能領域」および「不定領域」は、次のようになる。すなわち、前記第３の閉回路６３および前記第４の閉回路６４の両方に負荷電流が流れる電気角領域が「不可領域」となる。一方、前記第３の閉回路６３および前記第４の閉回路６４のいずれにも負荷電流が流れない電気角領域が「可能領域」となる。そして、前記第３の閉回路６３および前記第４の閉回路６４のいずれか一方にのみ負荷電流が流れる電気角領域が「不定領域」となる。
【００３６】
図４に示すように、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬが短絡故障している場合において、Ｕ相界磁コイル１８Ｕを含む第１の閉回路６１に矢印で示す方向に負荷電流が流れるためには、短絡故障相であるＶ相の相電圧ＶＶが正常相であるＵ相の相電圧ＶＵより高い（大きい）ことが必要となる。また、この場合、駆動回路３０から電動モータ１８に向かって流れる電流の極性を正とすると、正常相であるＵ相の相電流ＩＵの極性は正となる。同様に、Ｗ相界磁コイル１８Ｗを含む第２の閉回路６２に矢印で示す方向に負荷電流が流れるためには、短絡故障相であるＶ相の相電圧ＶＶが正常相であるＷ相の相電圧ＶＷより高いことが必要となる。また、この場合、正常相であるＷ相の相電流ＩＷの極性は正となる。
【００３７】
図５に示すように、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨが短絡故障している場合において、Ｕ相界磁コイル１８Ｕを含む第３の閉回路６３に矢印で示す方向に負荷電流が流れるためには、短絡故障相であるＶ相の相電圧ＶＶが正常相であるＵ相の相電圧ＶＵより低い（小さい）ことが必要となる。また、この場合、正常相であるＵ相の相電流ＩＵの極性は負となる。同様に、Ｗ相界磁コイル１８Ｗを含む第４の閉回路６４に矢印で示す方向に負荷電流が流れるためには、短絡故障相であるＶ相の相電圧ＶＶが正常相であるＷ相の相電圧ＶＷより低いことが必要となる。また、この場合、正常相であるＷ相の相電流ＩＷの極性は負となる。
【００３８】
以上のように、「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」は、短絡故障したＦＥＴの位置によって異なる。また、電動モータ１８が正転方向に回転される場合と逆転方向に回転される場合とでは、短絡故障したＦＥＴが同じであっても、各相の誘起電圧波形が異なるため、電動モータ１８の回転方向によって、「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」は異なる。
【００３９】
この実施形態では、電動モータ１８を回転させるべき方向（ＣＷ，ＣＣＷ）と短絡故障が発生したＦＥＴとの組み合わせ毎に、その組合せに対応する「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」を表すマップが予め作成されて、制御部４０の不揮発性メモリに格納されている。
図６は、このようなマップの内容例を示している。図６において、ＣＷ（clockwise）およびＣＣＷ（counter clockwise）は、電動モータ１８を回転させるべき回転方向を表しており、ＣＷは正転方向を、ＣＣＷは逆転方向を表している。Ｕ，Ｖ，Ｗ、上段および下段は、短絡故障したＦＥＴの位置を表している。つまり、Ｕ，Ｖ，Ｗは、短絡故障相を表している。上段は、短絡故障したＦＥＴが上段ＦＥＴ（ハイサイドＦＥＴ）であることを表し、下段は、短絡故障したＦＥＴが下段ＦＥＴ（ローサイドＦＥＴ）であることを表している。このようなマップは、理論値または計測データに基づいて作成される。
【００４０】
マップを、理論値に基づいて作成する場合について説明する。図７は、全てのＦＥＴ３１が正常である場合に、全てのＦＥＴ３１がオフの状態で、ロータが正転方向に回転されたときの、ロータ回転角θに対する各相の誘起電圧波形ＶＵ，ＶＶ，ＶＷの理論値（シミュレーション値）を示している。この例では、Ｕ相の誘起電圧波形が正から負へと変化する点がロータ回転角（電気角）θの０°として設定されている。
【００４１】
各相の誘起電圧の理論値ＶＵ，ＶＶ，ＶＷは、振幅をＥとすると、次式(1)で表される。
ＶＵ＝Ｅ・sin（θ−π）
ＶＶ＝Ｅ・sin（θ−π−（２／３）π）
ＶＷ＝Ｅ・sin（θ−π＋（２／３）π） …(1)
図８Ａは、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬが短絡故障した場合に、他の全てのＦＥＴがオフの状態で、ロータが正転方向に回転されたときの、ロータ回転角θに対する各相の誘起電圧波形ＶＵ’，ＶＶ’，ＶＷ’の理論値（シミュレーション値）を示している。Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬが短絡故障した場合の各相の誘起電圧ＶＵ’，ＶＶ’，ＶＷ’の理論値は、全てのＦＥＴ３１が正常である場合における各相の誘起電圧の理論値ＶＵ，ＶＶ，ＶＷを用いて次式(2)で表される。
【００４２】
ＶＵ’＝ＶＵ−ＶＶ
ＶＶ’＝０
ＶＷ’＝ＶＷ−ＶＶ …(2)
図８Ａに示されるような理論値に基づいて、短絡故障したＦＥＴがＶ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬであり、電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向である場合の制御可能領域が特定される。
【００４３】
具体的には、正常相（Ｕ相，Ｖ相）の両方の誘起電圧ＶＵ’，ＶＷ’が、短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧ＶＶ’（図８Ａの例では０）より大きくなる電気角領域（図４の第１および第２の閉回路６１，６２のいずれにも負荷電流が流れない電気角領域）が「可能領域」として特定される。この例では、「可能領域」は１５０°〜２７０°となる。
なお、この実施形態では、短絡故障しているＦＥＴがローサイドＦＥＴである場合には、２つの正常相をＡ，Ｂで表すと、「可能領域」のうち、一方の正常相Ａの相電圧が他方の正常相Ｂの相電圧以上となる電気角領域が「可能領域（Ａ）」として特定され、前記他方の正常相Ｂの相電圧が前記一方の正常相Ａの相電圧より大きくなる電気角領域が「可能領域（Ｂ）」として特定される。上記の例では、「可能領域」のうち、Ｕ相の誘起電圧ＶＵ’がＷ相の誘起電圧ＶＷ’以上となる領域（この例では、２１０°〜２７０°）が「可能領域（Ｕ）」として特定され、Ｗ相の誘起電圧ＶＷ’がＵ相の誘起電圧ＶＵ’より大きくなる領域（この例では、１５０°〜２１０°）が「可能領域（Ｗ）」として特定される。
【００４４】
また、正常相（Ｕ相，Ｖ相）の両方の誘起電圧ＶＵ’，ＶＷ’が、短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧ＶＶ’以下となる電気角領域（図４の第１および第２の閉回路６１，６２のいずれにも負荷電流が流れる電気角領域）が「不可領域」として特定される。この例では、「不可領域」は、３３０°〜９０°となる。
そして、「可能領域」と「不可領域」の中間の電気角領域（図４の第１および第２の閉回路６１，６２のいずれか一方にのみ負荷電流が流れる電気角領域）が「不定領域」として特定される。この例では、「不定領域」は、９０°〜１５０°および２７０°〜３３０°となる。
【００４５】
なお、この実施形態では、短絡故障しているＦＥＴがローサイドＦＥＴである場合には、２つの正常相をＡ，Ｂ、故障相をＣで表すと、「不定領域」のうち、一方の正常相Ａの相電圧が故障相Ｃの相電圧より大きくなる電気角領域が「不定領域（Ａ）」として特定され、他方の正常相Ｂの相電圧が故障相Ｃの相電圧より大きくなる電気角領域が「不定領域（Ｂ）」として特定される。上記の例では、「不定領域」のうち、Ｕ相の誘起電圧ＶＵ’が短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧ＶＶ’より大きくなる電気角領域（２７０°〜３３０°）が「不定領域（Ｕ）」として特定され、Ｗ相の誘起電圧ＶＷ’が短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧ＶＶ’より大きくなる電気角領域（９０°〜１５０°）が「不定領域（Ｗ）」として特定される。
【００４６】
図８Ｂは、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨが短絡故障した場合に、他の全てのＦＥＴがオフの状態で、ロータが正転方向に回転されたときの、ロータ回転角θに対する各相の誘起電圧波形ＶＵ’，ＶＶ’，ＶＷ’の理論値（シミュレーション値）を示している。図８Ｂに示されるような理論値に基づいて、短絡故障したＦＥＴがＶ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨであり、電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向である場合の制御可能領域が特定される。
【００４７】
具体的には、正常相（Ｕ相，Ｖ相）の両方の誘起電圧ＶＵ’，ＶＷ’が、短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧ＶＶ’より小さくなる電気角領域（図５の第３および第４の閉回路６３，６４のいずれにも負荷電流が流れない電気角領域）が「可能領域」として特定される。この例では、「可能領域」は、３３０°〜９０°となる。
なお、この実施形態では、短絡故障しているＦＥＴがハイサイドＦＥＴである場合には、２つの正常相をＡ，Ｂで表すと、「可能領域」のうち、一方の正常相Ａの相電圧が他方の正常相Ｂの相電圧以下となる電気角領域が「可能領域（Ａ）」として特定され、前記他方の正常相Ｂの相電圧が前記一方の正常相Ａの相電圧より小さくなる電気角領域が「可能領域（Ｂ）」として特定される。上記の例では、「可能領域」のうち、Ｕ相の誘起電圧ＶＵ’がＷ相の誘起電圧ＶＷ’以下となる領域（この例では、３０°〜９０°）が「可能領域（Ｕ）」として特定され、Ｗ相の誘起電圧ＶＷ’がＵ相の誘起電圧ＶＵ’より小さくなる領域（この例では、３３０°〜３０°）が「可能領域（Ｗ）」として特定される。
【００４８】
また、正常相（Ｕ相，Ｖ相）の両方の誘起電圧ＶＵ’，ＶＷ’が、短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧ＶＶ’以上となる電気角領域（図５の第３および第４の閉回路６３，６４のいずれにも負荷電流が流れる電気角領域）が「不可領域」として特定される。この例では、「不可領域」は、１５０°〜２７０°となる。
そして、「可能領域」と「不可領域」の中間の電気角領域（図５の第３および第４の閉回路６３，６４のいずれか一方にのみ負荷電流が流れる電気角領域）が「不定領域」として特定される。この例では、「不定領域」は、９０°〜１５０°および２７０°〜３３０°となる。
【００４９】
なお、この実施形態では、短絡故障しているＦＥＴがハイサイドＦＥＴである場合には、２つの正常相をＡ，Ｂ、故障相をＣで表すと、「不定領域」のうち、一方の正常相Ａの相電圧が故障相Ｃの相電圧より小さくなる電気角領域が「不定領域（Ａ）」として特定され、他方の正常相Ｂの相電圧が故障相Ｃの相電圧より小さくなる電気角領域が「不定領域（Ｂ）」として特定される。上記の例では、「不定領域」のうち、Ｕ相の誘起電圧ＶＵ’が短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧ＶＶ’より小さくなる電気角領域（９０°〜１５０°）が「不定領域（Ｕ）」として求められ、Ｗ相の誘起電圧ＶＷ’が短絡故障相（Ｖ相）の誘起電圧ＶＶ’より小さくなる電気角領域（２７０°〜３３０°）が「不定領域（Ｗ）」として求められる。
【００５０】
同様にして、電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向であり、短絡故障したＦＥＴがＵ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬである場合の各領域、電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向であり、短絡故障したＦＥＴがＵ相のハイサイドＦＥＴＵＨである場合の各領域、電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向であり、短絡故障したＦＥＴがＷ相のローサイドＦＥＴＷＬである場合の各領域および電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向であり、短絡故障したＦＥＴがＷ相のローサイドＦＥＴＷＬである場合の各領域が求められる。このようにして求められた各領域に基づいて、電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向(ＣＷ)である場合のマップが予め作成される。また、同様な方法により、電動モータ１８を回転させるべき方向が逆転方向(ＣＣＷ)である場合のマップが予め作成される。これにより、図６に示すようなマップが得られる。
【００５１】
図９は、図３のステップＳ５の異常時制御処理の詳細な手順を示すフローチャートである。図９の処理は、所定の演算周期毎に繰り返し行なわれる。
異常時制御処理では、モード番号を記憶するための変数Ｍ（以下、「モード番号Ｍ」という）と、後述するピーク検出処理（ステップＳ１８参照）において参照されるフラグＦとが用いられる。電源オン時の初期設定において、モード番号Ｍは１に設定されており、フラグＦはリセットされている。
【００５２】
異常時制御処理では、制御部４０は、電動モータ１８を回転させるべき方向を決定する（ステップＳ１１）。電動モータ１８を回転させるべき回転方向は、たとえば、トルクセンサ１１の出力信号に基づいて決定される。具体的には、トルクセンサ１１の出力信号が右方向の操舵トルクを表しているか、左方向の操舵トルクを表しているかに基づいて、電動モータ１８を回転すべき方向が決定される。つまり、トルクセンサ１１の出力信号が右方向の操舵トルクを表している場合には、右方向の操舵を補助するトルクを発生させるための回転方向が電動モータ１８を回転させるべき回転方向として決定される。一方、トルクセンサ１１の出力信号が左方向の操舵トルクを表している場合には、左方向の操舵を補助するトルクを発生させるための回転方向が電動モータ１８を回転させるべき回転方向として決定される。
【００５３】
次に、制御部４０は、モード番号Ｍを判定する（ステップＳ１２）。モード番号Ｍの初期値は１であるので、今回の演算周期が異常時制御処理が開始された後の最初の演算周期である場合には、制御部４０はモード番号Ｍが１であると判定する。したがって、制御部４０は、ステップＳ１３に移行して、故障段特定処理を行なう。故障段特定処理においては、制御部４０は、ＦＥＴに短絡故障が発生しているか否かを判定するとともに、短絡故障が発生している場合には短絡故障したＦＥＴがハイサイドＦＥＴであるかローサイドＦＥＴであるかを特定する。
【００５４】
具体的には、制御部４０は、各相の相電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷを取得する。そして、いずれかの相電圧が所定のグランドレベルＶＧ（第１の閾値；たとえば０．５［Ｖ］）以下であるという第１条件を満たしているか否か、およびいずれかの相電圧が所定の電源レベルＶＢ（第２の閾値；たとえば５．０［Ｖ］）以上であるという第２条件を満たしているか否かを調べる。第１条件を満たしている場合には、制御部４０は、いずれかの相のローサイドＦＥＴが短絡故障であると判定する。第２条件を満たしている場合には、制御部４０は、いずれかの相のハイサイドＦＥＴが短絡故障であると判定する。第１条件および第２条件のいずれをも満たしていない場合には、制御部４０は、短絡故障が発生していないと判別する。
【００５５】
故障段特定処理によって、短絡故障が発生しているＦＥＴがハイサイドＦＥＴであるかローサイドＦＥＴであるかを特定できた場合には（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、制御部４０は、モード番号Ｍを２に更新する（ステップＳ１５）。そして、今回の演算周期での処理を終了する。故障段特定処理によって短絡故障が発生しているＦＥＴがハイサイドＦＥＴであるかローサイドＦＥＴであるかを特定できなかった場合には（ステップＳ１４：ＮＯ）、制御部４０は、今回の演算周期での処理を終了する。この場合には、モード番号Ｍは１のままであるので、次回の演算周期においても、ステップＳ１１の処理が行われた後に、ステップＳ１３の故障段特定処理が行われることになる。
【００５６】
ステップＳ１２において、モード番号Ｍが２であると判定された場合には、制御部４０は、ステップＳ１６に移行して、運転者による操舵が開始されたか否かを判定する。つまり、制御部４０は、運転者によるステアリングホイール２の操作が開始されたか否かを判別する。具体的には、制御部４０は、回転角センサ５２によって検出されるロータ回転角が変化したときに、運転者による操舵が開始されたと判別する。
【００５７】
運転者による操舵が開始されたと判別されたときには（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、制御部４０は、モード番号Ｍを３に更新する（ステップＳ１７）。そして、今回の演算周期での処理を終了する。運転者による操舵が開始されていないと判別されたときには（ステップＳ１６：ＮＯ）、制御部４０は、今回の演算周期での処理を終了する。この場合には、モード番号Ｍは２のままであるので、次回の演算周期においても、ステップＳ１１の処理が行われた後に、操舵が開始されたか否かが判別されることになる。
【００５８】
ステップＳ１２において、モード番号Ｍが３であると判定された場合には、制御部４０は、ステップＳ１８に移行して、ピーク検出処理を行なう。ピーク検出処理は、後述するステップＳ２５において、短絡故障したＦＥＴの相（短絡故障相）を特定するために行われる処理である。
短絡故障相を特定する方法の考え方について説明する。運転者による操舵が開始された後に、各相の相電圧（誘起電圧）を監視する。電動モータ１８のロータが電気角で３６０°以上回転した後、相電圧の変化が最小であった相が短絡故障相である。これは、短絡故障相においては、誘起電圧の発生量が少ないからである。
【００５９】
短絡故障したＦＥＴがローサイドＦＥＴである場合には、短絡故障相の相電圧は、接地電位に近い値に保持される。したがって、ロータが電気角で３６０°以上回転した場合、短絡故障相の相電圧最大値は、正常相の相電圧最大値より小さな値となる。そこで、制御部４０は、ロータが電気角で３６０°以上回転した場合において、各相の相電圧最大値を比較し、相電圧最大値が最も小さい相を短絡故障相として特定する。
【００６０】
一方、短絡故障したＦＥＴがハイサイドＦＥＴである場合には、短絡故障相の相電圧は、電源電圧に近い値に保持される。したがって、ロータが電気角で３６０°以上回転した場合、短絡故障相の相電圧最小値は、正常相の相電圧最小値より大きな値となる。そこで、制御部４０は、ロータが電気角で３６０°以上回転した場合において、各相の相電圧最小値を比較し、相電圧最小値が最も大きい相を短絡故障相として特定する。
【００６１】
ステップＳ１８のピーク検出処理では、短絡故障したＦＥＴがローサイドＦＥＴであると特定されている場合には、各相の相電圧最大値を検出するための処理が行なわれる。一方、短絡故障がしたＦＥＴがハイサイドＦＥＴであると特定されている場合には、ピーク検出処理では、各相の相電圧最小値を検出するための処理が行なわれる。
制御部４０のメモリには、図１０に示すように、Ｕ相のピーク値候補ＶＵＰを記憶するエリアｅ１と、エリアｅ１に記憶されたＵ相のピーク値候補ＶＵＰが検出されたときのロータ回転角θＵを記憶するエリアｅ２と、Ｖ相のピーク値候補ＶＶＰを記憶するエリアｅ３と、エリアｅ３に記憶されたＶ相のピーク値候補ＶＶＰが検出されたときのロータ回転角θＶを記憶するエリアｅ４と、Ｗ相のピーク値候補ＶＷＰを記憶するエリアｅ５と、エリアｅ５に記憶されたＷ相のピーク値候補ＶＷＰが検出されたときのロータ回転角θＷを記憶するエリアｅ６とが設けられている。
【００６２】
なお、各ピーク値候補ＶＵＰ，ＶＶＰ，ＶＷＰは、短絡故障したＦＥＴがローサイドＦＥＴであると特定されている場合には対応する相電圧最大値候補となり、短絡故障したＦＥＴがハイサイドＦＥＴであると特定されている場合には対応する相電圧最小値候補となる。以下の説明においては、短絡故障したＦＥＴがローサイドＦＥＴであると特定されている場合について説明する。
【００６３】
図９に戻り、ステップＳ１８においては、制御部４０は、まず、回転角センサ５２によって検出されるロータ回転角（電気角）を取得するとともに、各相の相電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷを取得する。そして、フラグＦがリセット（Ｆ＝０）されているか否かを判別する。フラグＦは初期状態ではリセットされている。後述するように、フラグＦは、ピーク検出処理が実行された後にセット（Ｆ＝１）される（ステップＳ２０参照）。そして、後述するように、ピーク検出処理が開始されてからロータが３６０°以上回転されたと判定されたときに、リセット（Ｆ＝０）される（ステップＳ２２参照）。
【００６４】
フラグＦがリセットされている場合には、制御部４０は、ピーク検出処理の開始時点であると判別し、今回取得したＵ相の相電圧ＶＵを、Ｕ相の最大値候補ＶＵＰとしてメモリのエリアｅ１に記憶する。また、制御部４０は、今回取得したＶ相の相電圧ＶＶを、Ｖ相の最大値候補ＶＶＰとしてメモリのエリアｅ３に記憶する。また、制御部４０は、今回取得したＷ相の相電圧ＶＷを、Ｗ相の最大値候補ＶＷＰとしてメモリのエリアｅ５に記憶する。また、制御部４０は、メモリのエリアｅ２，ｅ４およびｅ６に、今回取得したロータ回転角を、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の最大値候補検出時のロータ回転角θＵ，θＶ，θＷとしてそれぞれ記憶する。
【００６５】
一方、フラグＦがセット（Ｆ＝１）されている場合には、制御部４０は、ピーク検出処理が開始されてから、２回目以降のピーク検出処理であると判別する。この場合には、制御部４０は、今回取得した各相の相電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷと、メモリのエリアｅ１，ｅ３，ｅ５に記憶されている対応する相の最大値候補ＶＵＰ，ＶＶＰ，ＶＷＰとに基づいて、次のような処理を行なう。
【００６６】
制御部４０は、今回取得したＵ相の相電圧ＶＵと、メモリのエリアｅ１に記憶されているＵ相の最大値候補ＶＵＰとを比較する。今回取得したＵ相の相電圧ＶＵがＵ相の最大値候補ＶＵＰより大きい場合には、制御部４０は、今回取得したＵ相の相電圧ＶＵをＵ相の最大値候補ＶＵＰとしてメモリのエリアｅ１に記憶するとともに、今回取得したロータ回転角をＵ相最大値候補検出時のロータ回転角θＵとしてメモリのエリアｅ２に記憶する。つまり、制御部４０は、エリアｅ１内のＵ相の最大値候補ＶＵＰおよびエリアｅ２内のロータ回転角θＵを更新する。一方、今回取得したＵ相の相電圧ＶＵが、エリアｅ１に記憶されているＵ相の最大値候補ＶＵＰ以下である場合には、制御部４０は、エリアｅ１内のＵ相の最大値候補ＶＵＰおよびエリアｅ２内のロータ回転角θＵを更新しない。
【００６７】
同様に、制御部４０は、今回取得したＶ相の相電圧ＶＶと、メモリのエリアｅ３に記憶されているＶ相の最大値候補ＶＶＰとを比較する。今回取得したＶ相の相電圧ＶＶが、Ｖ相の最大値候補ＶＶＰより大きい場合には、制御部４０は、今回取得したＶ相の相電圧ＶＶをＶ相の最大値候補ＶＶＰとしてメモリのエリアｅ３に記憶するとともに、今回取得したロータ回転角をＶ相最大値候補検出時のロータ回転角θＶとしてメモリのエリアｅ４に記憶する。つまり、制御部４０は、エリアｅ３内のＶ相の最大値候補ＶＶＰおよびエリアｅ４内のロータ回転角θＶを更新する。一方、今回取得したＶ相の相電圧ＶＶが、エリアｅ３に記憶されているＶ相の最大値候補ＶＶＰ以下である場合には、制御部４０は、エリアｅ３内のＶ相の最大値候補ＶＶＰおよびエリアｅ４内のロータ回転角θＶを更新しない。
【００６８】
同様に、制御部４０は、今回取得したＷ相の相電圧ＶＷと、メモリのエリアｅ５に記憶されているＷ相の最大値候補ＶＷＰとを比較する。今回取得したＷ相の相電圧ＶＷが、Ｗ相の最大値候補ＶＷＰより大きい場合には、制御部４０は、今回取得したＷ相の相電圧ＶＷをＷ相の最大値候補ＶＷＰとしてメモリのエリアｅ５に記憶するとともに、今回取得したロータ回転角をＷ相最大値候補検出時のロータ回転角θＷとしてメモリのエリアｅ６に記憶する。つまり、制御部４０は、エリアｅ５内のＷ相の最大値候補ＶＷＰおよびエリアｅ６内のロータ回転角θＷを更新する。一方、今回取得したＷ相の相電圧ＶＷが、エリアｅ５に記憶されているＷ相の最大値候補ＶＷＰ以下である場合には、制御部４０は、エリアｅ５内のＷ相の最大値候補ＶＷＰおよびエリアｅ６内のロータ回転角θＷを更新しない。
【００６９】
なお、短絡故障したＦＥＴがハイサイドＦＥＴである場合には、メモリのエリアｅ１には、Ｕ相電圧の最小値候補が記憶される。この場合には、今回取得したＵ相の相電圧ＶＵが、メモリのエリアｅ１に記憶されているＵ相の最小値候補より小さい場合にのみ、メモリのエリアｅ１内のＵ相の最小値候補およびメモリのエリアｅ２内のロータ回転角が更新される。他の相（Ｖ相およびＷ相）についても、同様である。
【００７０】
以上のようなピーク検出処理が行われると、制御部４０は、ステップＳ１９に移行する。ステップＳ１９では、制御部４０は、ピーク検出処理が開始されてから、電動モータ１８のロータが電気角で３６０°以上回転したか否かを判別する。たとえば、制御部４０は、ステップＳ１８で取得されるロータ回転角の今回値と前回値との差をロータ角変位量とすると、ピーク検出処理が開始されてから現在までのロータ角変位量の累積値を演算し、ロータ角変位量の累積値の絶対値が３６０°以上であるか否かを判別することにより、ロータが電気角で３６０°以上回転したか否かを判別する。
【００７１】
ピーク検出処理が開始されてから、ロータが電気角で３６０°以上回転していないと判別された場合には（ステップＳ１９：ＮＯ）、フラグＦをセット（Ｆ＝１）する（ステップＳ２０）。そして、今回の演算周期での処理を終了する。この場合には、モード番号Ｍは３のままであるので、次回の演算周期においても、ステップＳ１１の処理が行われた後に、ステップＳ１８のピーク検出処理が行なわれることになる。
【００７２】
一方、ステップＳ１９において、ピーク検出処理が開始されてから、ロータが電気角で３６０°以上回転したと判別された場合には（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、制御部４０は、モード番号Ｍを４に更新するとともに（ステップＳ２１）、フラグＦをリセット（Ｆ＝０）する（ステップＳ２２）。そして、今回の演算周期での処理を終了する。
ステップＳ１２において、モード番号Ｍが４であると判定された場合には、制御部４０は、ステップＳ２３に移行して、ピーク値の誤検出があったか否かを判別する。各相の誘起電圧の位相は互いに１２０°ずれているので、各相の相電圧がピーク値（最大値または最小値）であるときのロータ回転角は互いに異なるはずである。そこで、エリアｅ２、ｅ４およびｅ６にそれぞれ記憶されている３つのロータ回転角から２つを選択する全ての組合せ（θＵ，θＶ），（θＶ，θＷ），（θＷ，θＵ）の中に、それらの差の絶対値が所定角度（例えば１°）以内のものが存在するか否かを判定する。制御部４０は、前記全ての組合せの中にそれらの差の絶対値が前記所定角度以内のものが存在する場合にはピーク値の誤検出があったと判別し、前記全ての組合せの中にそれらの差の絶対値が所定角度以内のものが存在しない場合にはピーク値の誤検出がなかったと判別する。
【００７３】
ピーク値の誤検出があったと判別された場合には（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、制御部４０は、モード番号Ｍを３に更新する（ステップＳ２４）。そして、今回の演算周期での処理を終了する。この場合には、次回の演算周期において、ステップＳ１１の処理が行われた後に、ステップＳ１８のピーク検出処理が行われることになる。ただし、この場合には、フラグＦがリセット（Ｆ＝０）されているので（ステップＳ２２参照）、制御部４０は、ピーク検出処理を最初からやり直すことになる。
【００７４】
前記ステップＳ２３において、ピーク値の誤検出がなかったと判別された場合には（ステップＳ２３：ＮＯ）、制御部４０は、故障相特定処理を行なう（ステップＳ２５）。具体的には、制御部４０は、メモリのエリアｅ１、ｅ３およびｅ５に記憶されている最大値候補ＶＵＰ，ＶＶＰ，ＶＷＰのうちの最も小さいものに対応する相を、短絡故障相として特定する。なお、短絡故障したＦＥＴがハイサイドＦＥＴである場合には、制御部４０は、メモリのエリアｅ１、ｅ３およびｅ５に記憶されている最小値候補のうちの最も大きいものに対応する相を、短絡故障相として特定する。このようにして、短絡故障相が特定されると、短絡故障した１つのＦＥＴの位置が特定されることになる。
【００７５】
故障相特定処理が終了すると、制御部４０はモード番号Ｍを５に更新する（ステップＳ２６）。そして、今回の演算周期での処理を終了する。
ステップＳ１２において、モード番号Ｍが５であると判定されると、制御部４０は、領域特定処理を行なう（ステップＳ２７）。具体的には、制御部４０は、回転角センサ５２によって検出されるロータ回転角（電気角）を取得する。そして、制御部４０は、今回の演算周期においてステップＳ１１で決定した電動モータ１８を回転させるべき方向（ＣＷまたはＣＣＷ）と、短絡故障した１つのＦＥＴの位置と、図６に示すマップとから、電動モータ１８を回転させるべき方向および短絡故障した１つのＦＥＴの位置に対応した各領域（「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」）を特定する。そして、制御部４０は、今回取得したロータ回転角（現在のロータ回転角）が、「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」のいずれの領域に属するかを判別する。
【００７６】
次に、制御部４０は、故障時用モータ制御処理を行なった後（ステップＳ２８）、今回の演算周期での処理を終了する。故障時用モータ制御処理においては、制御部４０は、現在のロータ回転角が属している領域（「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」）に応じて、駆動回路３０を制御する。
現在のロータ回転角が「不可領域」に属している場合には、制御部４０は、全てのＦＥＴ３２をオフ状態にする。つまり、この場合には、電動モータ１８は駆動されない。
【００７７】
一方、現在のロータ回転角が「可能領域」に属している場合または「不定領域」に属している場合には、制御部４０は、駆動回路３０を制御することにより、電動モータ１８を駆動する。具体的には、制御部４０は、例えば１２０°矩形駆動方式によって、電動モータ１８を駆動する。
以下、現在の電気角が「可能領域」または「不定領域」に属している場合に、１２０°矩形駆動方式によって、電動モータ１８を駆動する場合について説明する。
【００７８】
図１１は、電動モータ１８が１２０°矩形駆動方式によって正転方向に回転駆動される場合において、各ＦＥＴ３１がオン状態にされるタイミングを説明するための説明図である。図１１には、全てのＦＥＴ３１が正常である場合に電動モータ１８を１８０°通電正弦波駆動させたときのロータ回転角θに対する各相の誘起電圧波形ＶＵ，ＶＶ，ＶＷが示されているとともに、全てのＦＥＴ３１が正常である場合において電動モータ１８を１２０°矩形駆動方式によって正転方向に回転駆動するときのロータ回転角θに対する各ＦＥＴ３１のオン・オフパターン（通電パターン）が示されている。
【００７９】
１２０°矩形駆動方式では、ロータが電気角で６０°回転する毎に、オンされるＦＥＴの組合せが切り替えられる。通電パターンには、６０°毎の各電気角領域において、オンされるＦＥＴが示されている。各電気角領域の上段にはオンされるハイサイドＦＥＴの相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）が示されており、各電気角領域の下段にはオンされるローサイドＦＥＴの相が示されている。
【００８０】
この通電パターンによれば、全てのＦＥＴ３１が正常である場合に１２０°矩形駆動方式で電動モータ１８を正転方向に駆動する場合、６０°毎の各電気角領域とオンされるＦＥＴ３１との関係は、次のようになる。
３３０°〜 ３０°：Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨ，Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬ
３０°〜 ９０°：Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨ，Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬ
９０°〜１５０°：Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨ，Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬ
１５０°〜２１０°：Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨ，Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬ
２１０°〜２７０°：Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨ，Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬ
２７０°〜３３０°：Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨ，Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬ
６個のＦＥＴ３１のうちの１つに短絡故障が発生した場合には、制御部４０は、現在の電気角が「可能領域」または「不定領域」にあるときには、前記通電パターンにおいて現在の電気角に対してオンされるべき２つのＦＥＴをオンさせる。たとえば、短絡故障したＦＥＴがＶ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬである場合には、電動モータ１８を回転させるべき回転方向が正転方向であるとすると、「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」は、次のようになる。
【００８１】
「可能領域（Ｕ）」：２１０°〜２７０°
「可能領域（Ｗ）」：１５０°〜２１０°
「不定領域（Ｕ）」：２７０°〜３３０°
「不定領域（Ｗ）」：９０°〜１５０°
「不可領域」：３３０°〜９０°
したがって、現在の電気角が「不可領域」である３３０°〜９０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は短絡故障したＦＥＴ以外のＦＥＴの全てをオフ状態とする。この場合には、電動モータ１８は駆動されない。
【００８２】
現在の電気角が「不定領域（Ｗ）」である９０°〜１５０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１１の通電パターンに従って、Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨとＵ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬとをオンさせる。この場合には、図２または図３を参照して、電源３３からＷ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｗ，１８Ｕ，１８Ｖ）を経由した後、Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬおよびＶ相のローサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＬを介して接地３４へと流れる。これにより、電動モータ１８が駆動され、アシスト力が発生する。
【００８３】
現在の電気角が「可能領域（Ｗ）」である１５０°〜２１０の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１１の通電パターンに従って、Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨとＶ相のローサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＬとをオンさせる。この場合には、電源３３からＷ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｗ，１８Ｖ）を経由した後、Ｖ相のローサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＬを介して接地３４へと流れる。これにより、電動モータ１８が駆動され、アシスト力が発生する。
【００８４】
現在の電気角が「可能領域（Ｕ）」である２１０°〜２７０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１１の通電パターンに従って、Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨとＶ相のローサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＬとをオンさせる。この場合には、電源３３からＵ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｕ，１８Ｖ）を経由した後、Ｖ相のローサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＬを介して接地３４へと流れる。これにより、電動モータ１８が駆動され、アシスト力が発生する。
【００８５】
現在の電気角が「不定領域（Ｕ）」である２７０°〜３３０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１１の通電パターンに従って、Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨとＷ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬをオンさせる。この場合には、電源３３からＵ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｕ，１８Ｗ，１８Ｖ）を経由した後、Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬおよびＶ相のローサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＬを介して接地３４へと流れる。
【００８６】
一方、短絡故障したＦＥＴがＶ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨである場合には、電動モータ１８を回転させるべき方向が正転方向であるとすると、「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」は、次のようになる。
「可能領域（Ｗ）」：３３０°〜３０°
「可能領域（Ｕ）」：３０°〜９０°
「不定領域（Ｕ）」：９０°〜１５０°
「不定領域（Ｗ）」：２７０°〜３３０°
「不可領域」：１５０°〜２７０°
したがって、現在の電気角が「可能領域（Ｗ）」である３３０°〜３０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１１の通電パターンに従って、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＨとＷ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬとをオンさせる。この場合には、図２または図４を参照して、電源３３からＶ相のハイサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｖ，１８Ｗ）を経由した後、Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬを介して接地３４へと流れる。
【００８７】
現在の電気角が「可能領域（Ｕ）」である３０°〜９０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１１の通電パターンに従って、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＨとＵ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬとをオンさせる。この場合には、電源３３からＶ相のハイサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｖ，１８Ｕ）を経由した後、Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬを介して接地３４へと流れる。
【００８８】
現在の電気角が「不定領域（Ｕ）」である９０°〜１５０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１１の通電パターンに従って、Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨとＵ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬとをオンさせる。この場合には、電源３３からＷ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｗ，１８Ｕを経由した後、Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１Ｕを介して接地３４へと流れるとともに、電源３３からＶ相のハイサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｖ，１８Ｕ）を経由した後、Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１Ｕを介して接地３４へと流れる。
【００８９】
現在の電気角が「不可領域」である１５０°〜２７０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は短絡故障したＦＥＴ以外のＦＥＴの全てをオフ状態とする。
現在の電気角が「不定領域（Ｗ）」である２７０°〜３３０°の電気角領域に属しているときには、制御部４０は、図１１の通電パターンに従って、Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨとＷ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬとをオンさせる。この場合には、電源３３からＵ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｕ，１８Ｗ）を経由した後、Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬを介して接地３４へと流れるとともに、電源３３からＶ相のハイサイドＦＥＴ（故障ＦＥＴ）３１ＶＨを通過した電流は、電動モータ１８（界磁コイル１８Ｖ，１８Ｗ）を経由した後、Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬを介して接地３４へと流れる。
【００９０】
なお、電動モータ１８を回転させるべき方向が逆転方向である場合には、次のようにして電動モータ１８を駆動制御すればよい。つまり、現在の電気角が「不可領域」に属しているときには、制御部４０は、短絡故障したＦＥＴ以外の全てのＦＥＴ３１をオフ状態とする。一方、現在の電気角が「可能領域」または「不定領域」に属しているときには、制御部４０は、全てのＦＥＴが正常である場合に１２０°矩形駆動方式によって電動モータ１８が逆転方向に回転駆動されるときに現在の電気角に対してオンされるべき２つのＦＥＴをオンさせる。
【００９１】
上記実施形態によれば、駆動回路３０内の６つのＦＥＴ３１のうち、１つのＦＥＴが短絡故障した場合に、短絡故障したＦＥＴを特定することが可能となる。
上記実施形態によれば、運転者がステアリングホイール２を操作することにより電動モータ１８から発生される誘起電圧を利用して、短絡故障相を特定することができる。このため、短絡故障相を特定するために、電動モータ１８に強制的に電流を流す必要がなくなる。また、運転者の操舵によってロータが電気角でほぼ３６０°回転すれば、短絡故障相を特定できるので、比較的短時間の間に短絡故障したＦＥＴを特定することが可能となる。
【００９２】
また、上記実施の形態によれば、各相の相電圧のピーク値がそれぞれ検出されたときロータ回転角に基づいてピーク値の誤検出があったか否かを判定し、ピーク値の誤検出があった場合には、ピーク値検出処理を最初からやり直すようにしているので、短絡故障相の特定精度を向上させることができる。
また、上記実施形態によれば、駆動回路３０内の６つのＦＥＴ３１のうち、１つのＦＥＴに短絡故障が発生した場合において、電動モータ１８を回転させるべき方向に応じて、電動モータ１８を駆動させることが可能な電気角領域（ロータ回転角領域）を、制御可能領域として特定できるようになる。これにより、現在の電気角が制御可能領域に属しているか否かを判定でき、現在の電気角が制御可能領域に属しているときに、電動モータ１８を駆動させることができるようになる。この結果、１つのＦＥＴが゛短絡故障した場合にも、電動モータ１８による操舵のアシストが可能となる。
【００９３】
なお、この発明は、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００９４】
２…ステアリングホイール、１８…電動モータ、３０…駆動回路、３１…ＦＥＴ、３２…回生ダイオード、３３…電源、３４…接地、４０…制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータおよび界磁コイルを有する三相ブラシレスモータによって車両の舵取り機構に駆動力を付与する車両用操舵装置であって、
２個のスイッチング素子が直列に接続された直列回路を三相の各相に対応して３組備え、電源と接地との間においてそれらの直列回路が並列接続されており、各スイッチング素子に回生ダイオードが並列に接続されている駆動回路と、
前記複数のスイッチング素子のうちの１つのスイッチング素子が短絡故障したときに、全てのスイッチング素子をオフさせることにより、前記三相ブラシレスモータの駆動を停止させる停止制御手段と、
前記停止制御手段によって前記三相ブラシレスモータの駆動が停止されている状態において、短絡故障したスイッチング素子がハイサイドのスイッチング素子であるか、ローサイドのスイッチング素子であるかを特定する第１特定手段と、
前記第１特定手段によって、短絡故障したスイッチング素子がハイサイドのスイッチング素子であると特定された場合には、前記車両を操向させるための操舵部材が操作されたときに、三相の各相の相電圧最小値をそれぞれ検出し、検出された各相の相電圧最小値を比較することにより、短絡故障したスイッチング素子が三相のうちのいずれの相のスイッチング素子であるかを特定する第２特定手段と、
前記第１特定手段によって、短絡故障したスイッチング素子がローサイドのスイッチング素子であると特定された場合には、前記車両を操向させるための操舵部材が操作されたときに、三相の各相の相電圧最大値を検出し、検出された各相の相電圧最大値を比較することにより、短絡故障したスイッチング素子が三相のうちのいずれの相のスイッチング素子であるかを特定する第３特定手段とを含む、車両用操舵装置。
【請求項２】
前記第２特定手段は、各相の相電圧最小値がそれぞれ検出されたときの３つのロータ回転角に基づいて、相電圧最小値の誤検出があったか否かを判定し、相電圧最小値の誤検出があったと判別した場合には、各相の相電圧最小値を再度検出するための処理を行なう最小値誤検出チェック手段を含んでおり、
前記第３特定手段は、各相の相電圧最大値がそれぞれ検出されたときの３つのロータ回転角に基づいて、相電圧最大値の誤検出があったか否かを判定し、相電圧最大値の誤検出があったと判別した場合には、各相の相電圧最大値を再度検出するための処理を行なう最大値誤検出チェック手段を含んでいる、請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記最小値誤検出チェック手段は、各相の相電圧最小値がそれぞれ検出されたときの３つのロータ回転角から２つを選択する全ての組合せの中に、その組合せ内の２つのロータ回転角の差の絶対値が所定値以内である組合せが存在する場合に、相電圧最小値の誤検出があったと判別するように構成されており、
前記最大値誤検出チェック手段は、各相の相電圧最大値がそれぞれ検出されたときの３つのロータ回転角から２つを選択する全ての組み合わせの中に、その組合せ内の２つのロータ回転角の差の絶対値が所定値以内である組合せが存在する場合に、相電圧最大値の誤検出があったと判別するように構成されている、請求項２に記載の車両用操舵装置。
【請求項１】
ロータおよび界磁コイルを有する三相ブラシレスモータによって車両の舵取り機構に駆動力を付与する車両用操舵装置であって、
２個のスイッチング素子が直列に接続された直列回路を三相の各相に対応して３組備え、電源と接地との間においてそれらの直列回路が並列接続されており、各スイッチング素子に回生ダイオードが並列に接続されている駆動回路と、
前記複数のスイッチング素子のうちの１つのスイッチング素子が短絡故障したときに、全てのスイッチング素子をオフさせることにより、前記三相ブラシレスモータの駆動を停止させる停止制御手段と、
前記停止制御手段によって前記三相ブラシレスモータの駆動が停止されている状態において、短絡故障したスイッチング素子がハイサイドのスイッチング素子であるか、ローサイドのスイッチング素子であるかを特定する第１特定手段と、
前記第１特定手段によって、短絡故障したスイッチング素子がハイサイドのスイッチング素子であると特定された場合には、前記車両を操向させるための操舵部材が操作されたときに、三相の各相の相電圧最小値をそれぞれ検出し、検出された各相の相電圧最小値を比較することにより、短絡故障したスイッチング素子が三相のうちのいずれの相のスイッチング素子であるかを特定する第２特定手段と、
前記第１特定手段によって、短絡故障したスイッチング素子がローサイドのスイッチング素子であると特定された場合には、前記車両を操向させるための操舵部材が操作されたときに、三相の各相の相電圧最大値を検出し、検出された各相の相電圧最大値を比較することにより、短絡故障したスイッチング素子が三相のうちのいずれの相のスイッチング素子であるかを特定する第３特定手段とを含む、車両用操舵装置。
【請求項２】
前記第２特定手段は、各相の相電圧最小値がそれぞれ検出されたときの３つのロータ回転角に基づいて、相電圧最小値の誤検出があったか否かを判定し、相電圧最小値の誤検出があったと判別した場合には、各相の相電圧最小値を再度検出するための処理を行なう最小値誤検出チェック手段を含んでおり、
前記第３特定手段は、各相の相電圧最大値がそれぞれ検出されたときの３つのロータ回転角に基づいて、相電圧最大値の誤検出があったか否かを判定し、相電圧最大値の誤検出があったと判別した場合には、各相の相電圧最大値を再度検出するための処理を行なう最大値誤検出チェック手段を含んでいる、請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記最小値誤検出チェック手段は、各相の相電圧最小値がそれぞれ検出されたときの３つのロータ回転角から２つを選択する全ての組合せの中に、その組合せ内の２つのロータ回転角の差の絶対値が所定値以内である組合せが存在する場合に、相電圧最小値の誤検出があったと判別するように構成されており、
前記最大値誤検出チェック手段は、各相の相電圧最大値がそれぞれ検出されたときの３つのロータ回転角から２つを選択する全ての組み合わせの中に、その組合せ内の２つのロータ回転角の差の絶対値が所定値以内である組合せが存在する場合に、相電圧最大値の誤検出があったと判別するように構成されている、請求項２に記載の車両用操舵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１３２９７（Ｐ２０１３−１３２９７Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４５９９０（Ｐ２０１１−１４５９９０）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【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１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【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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