特許 6137414 モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置並びに車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6137414

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置並びに車両

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/028 20160101AFI20170522BHJP

【ＦＩ】

   H02P29/028

【請求項の数】10

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2016-546677(P2016-546677)

(86)(22)【出願日】2015年9月2日

(86)【国際出願番号】JP2015074974

(87)【国際公開番号】WO2016035826

(87)【国際公開日】20160310

【審査請求日】2016年8月5日

(31)【優先権主張番号】特願2014-177942(P2014-177942)

(32)【優先日】2014年9月2日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2015-169716(P2015-169716)

(32)【優先日】2015年8月28日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2015-169745(P2015-169745)

(32)【優先日】2015年8月28日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078776

【弁理士】

【氏名又は名称】安形 雄三

(72)【発明者】

【氏名】瓜生 恭正

(72)【発明者】

【氏名】吹抜 茂

【審査官】 上野 力

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２２４０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１９３７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１４３０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１５１３６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０７３３３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／１０２０２８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２９／０２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源から電源電圧を供給されるＭＣＵの演算指令値に基づき、モータ駆動回路を介してモータを駆動するモータ制御装置において、
前記モータ駆動回路に供給するモータ駆動電圧の電荷を充電して放電する大容量コンデンサと、
前記ＭＣＵによりＯＮ／ＯＦＦ制御され、ＯＦＦ時に前記大容量コンデンサを前記電源から分離する寄生ダイオード付きの第１のＦＥＴと、
前記電源と前記第１のＦＥＴの間に介挿された緊急遮断用の寄生ダイオード付きの第２のＦＥＴと、
前記電源電圧を検出して前記ＭＣＵに入力する電圧検出部と、
を備え、
前記第１のＦＥＴの寄生ダイオードの順方向と前記第２のＦＥＴの寄生ダイオードの順方向は逆になっており、
前記電源電圧はノイズフィルタを経て前記ＭＣＵに供給されると共に、前記電源電圧から前記ＭＣＵへの電流供給経路と、前記大容量コンデンサから前記ＭＣＵへの電流供給経路とにそれぞれ逆流防止ダイオードが介挿されており、
前記ＭＣＵが、前記電圧検出部が検出した電圧が所定の閾値より低くなったときを、前記電源電圧のリミット低下として認識して前記第１のＦＥＴをＯＦＦし、前記第１のＦＥＴの寄生ダイオードにより前記電源電圧に逆流することなく、前記大容量コンデンサを前記電源電圧から分離すると共に、前記大容量コンデンサから前記ＭＣＵに電圧を印加して前記ＭＣＵの電源リセットを回避し、
前記ＭＣＵが前記電源電圧の復帰を認識したときに前記第１のＦＥＴをＯＮし、前記大容量コンデンサを前記電源電圧に接続すると共に、前記電源電圧から前記ＭＣＵに電圧を印加し、かつ前記第１のＦＥＴが完全にＯＮしていない場合にも、前記第２のＦＥＴ及び前記第１のＦＥＴの寄生ダイオードにより自動的に前記モータ駆動回路及び前記大容量コンデンサに前記電源電圧が供給されるようになっていることを特徴とするモータ制御装置。

【請求項2】

前記ＭＣＵは、エンジンの始動を通知するエンジン始動通知信号を受信したときを、前記電源電圧のリミット低下として認識する請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記ＭＣＵは、前記電圧検出部が前記閾値より高い電圧を検出したときを、前記電源電圧の復帰として認識する請求項１又は２に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記ＭＣＵは、エンジン回転数が所定の規定値を満たしたときを、前記電源電圧の復帰として認識する請求項１又は２に記載のモータ制御装置。

【請求項5】

前記電圧検出部が、前記第１のＦＥＴの前記電源側の電圧を検出する請求項１乃至４のいずれかに記載のモータ制御装置。

【請求項6】

前記電圧検出部が、前記第１のＦＥＴの前記大容量コンデンサ側の電圧を検出する請求項１乃至４のいずれかに記載のモータ制御装置。

【請求項7】

前記モータを駆動する電流が所定の上限を超えないように制限するモータ電流制限部を備え、前記上限が前記電源電圧の値に応じて設定されている請求項１乃至６のいずれかに記載のモータ制御装置。

【請求項8】

電源から電源電圧を供給されるＭＣＵの演算指令値に基づき、インバータを備えた２系統のモータ駆動回路を介して、２系統モータ巻線を有するモータを駆動するモータ制御装置において、
前記２系統のモータ駆動回路に供給する各モータ駆動回路電圧の電荷を充電して放電する２系統の大容量コンデンサと、前記２系統の大容量コンデンサを前記電源から分離する２系統の第１のＦＥＴと、
前記電源と前記第１のＦＥＴの各間に介挿された緊急遮断用の２系統の第２のＦＥＴとを備え、
前記２系統の第１のＦＥＴの各寄生ダイオードの順方向と前記２系統の第２のＦＥＴの各寄生ダイオードの順方向が逆になっており、
前記電源電圧はノイズフィルタを経て前記ＭＣＵに供給されると共に、前記電源電圧から前記ＭＣＵへの電流供給経路と、前記２系統の大容量コンデンサから前記ＭＣＵへの電流供給経路とにそれぞれ逆流防止ダイオードが介挿されており、
エンジンの始動を通知するエンジン始動通知信号が前記ＭＣＵに入力されたとき、前記２系統の第１のＦＥＴのＯＦＦにより、前記２系統の第１のＦＥＴの寄生ダイオードにより前記電源電圧に逆流することなく、前記２系統の大容量コンデンサを前記電源電圧から分離すると共に、前記２系統の大容量コンデンサから前記ＭＣＵに電圧を印加して前記ＭＣＵの電源リセットを回避し、かつ電源復帰時は前記２系統の第１のＦＥＴをＯＮし、前記２系統の第１のＦＥＴが完全にＯＮしていない場合にも、前記２系統の第２のＦＥＴ及び前記２系統の第１のＦＥＴの寄生ダイオードにより自動的に前記２系統のモータ駆動回路及び前記２系統の大容量コンデンサに前記電源電圧が供給されるようになっていることを特徴とするモータ制御装置。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれかに記載のモータ制御装置を搭載し、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された電流指令値により、車両の操舵系にアシスト力を付与することを特徴とする電動パワーステアリング装置。

【請求項10】

請求項９に記載の電動パワーステアリング装置を搭載している車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ（多系統巻線を有するモータも含む）を制御部（ＭＣＵ、ＣＰＵ，ＭＰＵ、マイコン等）で駆動制御するモータ制御装置の電源電圧が低下しても、簡易で安価な構成で制御部の電源リセットを確実に回避できるようにしたモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置並びに車両に関する。

【背景技術】

【0002】

モータ制御装置を搭載し、車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力（アシスト力）を付与する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値（電流指令値）とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ制御のデューティの調整で行っている。

【0003】

電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、電源としてのバッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｅｌとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、演算された電流指令値に補償等を施した電圧制御値Ｖｒｅｆによってモータ２０に供給する電流を制御する。舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良く、モータ２０に連結された回転センサから得ることもできる。

【0004】

コントロールユニット３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller Area Network）４０が接続されており、車速ＶｅｌはＣＡＮ４０から受信することも可能である。また、コントロールユニット３０には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１も接続されている。

【0005】

このような電動パワーステアリング装置において、コントロールユニット３０は主としてＭＣＵ（ＣＰＵやＭＣＵ等を含む）の制御部で構成されるが、制御部でプログラムにより実行される一般的な機能を示すと、例えば図２に示されるような構成となっている。

【0006】

図２を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０からの操舵トルクＴｈ及び車速センサ１２からの車速Ｖｅｌは電流指令値演算部３１に入力され、電流指令値演算部３１は操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｅｌに基づいてアシストマップ等を用いて電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。演算された電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａで、特性を改善するための補償部３４からの補償信号ＣＭと加算され、加算された電流指令値Ｉｒｅｆ２が電流制限部３３で最大値を制限され、最大値を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、モータ電流検出値Ｉｍと減算される。

【0007】

減算部３２Ｂでの減算結果Ｉ（＝Ｉｒｅｆｍ−Ｉｍ）はＰＩ制御部３５でＰＩ（比例積分）制御され、ＰＩ制御された電圧制御値Ｖｒｅｆが変調信号（キャリア）ＣＦと共にＰＷＭ制御部３６に入力されてデューティを演算され、デューティを演算されたＰＷＭ信号でインバータ３７を介してモータ２０をＰＷＭ駆動する。モータ２０のモータ電流値Ｉｍはモータ電流検出手段３８で検出され、減算部３２Ｂに入力されてフィードバックされる。

【0008】

補償部３４は、検出若しくは推定されたセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を加算部３４４で慣性補償値３４２と加算し、その加算結果に更に加算部３４５で収れん性制御値３４１を加算し、その加算結果を補償信号ＣＭとして加算部３２Ａに入力し、特性改善する。

【0009】

モータ２０が３相ブラシレスモータの場合、ＰＷＭ制御部３６及びインバータ３７の詳細は例えば図３に示すような構成となっており、ＰＷＭ制御部３６は、電圧制御値Ｖｒｅｆを所定式に従って３相分のＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６を演算するデューティ演算部３６Ａと、ＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６で駆動素子としてのＦＥＴのゲートを駆動すると共に、デッドタイムの補償をしてＯＮ／ＯＦＦするゲート駆動部３６Ｂとで構成されている。デューティ演算部３６Ａには変調信号（キャリア）ＣＦが入力されており、デューティ演算部３６Ａは変調信号ＣＦに同期してＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６を演算する。インバータ３７はＦＥＴの３相ブリッジで構成されており、各ＦＥＴがＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６でＯＮ／ＯＦＦされることによってモータ２０を駆動する。

【0010】

なお、インバータ３７とモータ２０との間には、アシスト制御停止時等に電流の供給を遮断するためのモータ開放スイッチ２３が介挿されている。モータ開放スイッチ２３は、各相に介挿された寄生ダイオード付きのＦＥＴで構成されている。

【0011】

このような電動パワーステアリング装置では、近年、燃料消費量の節減及びエミッション（廃棄物）の低減を目的として、アイドルストップやセーリングファンクション等が搭載された車両が実用化されている。このような車両で、エンジン再始動時にクランキングする際のスタータは、一般に相当の電力を消費するため、特に停車及び発進を頻繁に繰り返す市街地走行などでは、エンジンの始動頻度の増加と共に、電源であるバッテリの消耗が甚だしくなる。この種のアイドルストップ車両では、エンジン自動停止中においても、電動パワーステアリング装置やエアコンディショナのファンの作動を継続させており、このような制御もバッテリの消耗を促進させる要因となっている。このため、エンジンのクランキングの瞬間にバッテリ電圧が一時的に大きく低下する現象が発生し、ＥＣＵやＭＣＵが電源リセットされて、その時点までの学習内容等が消失してしまったりする不具合があった。

【0012】

また、上述のようなエンジンの始動頻度増加による低電圧対応のみならず、ＥＣＵやＭＣＵといった制御部への低電圧における機能継続は、安全上きわめて高い要求となってきている。

【0013】

このような問題を解決するものとして、特開２００２−３８９８４号公報（特許文献１）のアイドルストップ車両が提案されている。特許文献１に開示されたアイドルストップ車両は、電圧補償コントローラと電圧補償回路で構成されており、通常のエンジン運転時においては、電圧補償コントローラは電圧補償回路の放電用スイッチ及び充電用スイッチを共に開放しており、エンジン停止信号が入力されると、電圧補償コントローラは充電用スイッチを閉じ、バッテリからの電流が電圧補償回路のコンデンサに供給されてコンデンサが充電される。エンジン始動条件の成立に従ってスタートが作動されると、バッテリの消耗によりスタータ作動時に入力電圧が第１の設定値を下回ったときには、電圧補償コントローラは電圧補償回路内の充電用スイッチを開き、放電用スイッチを閉じてコンデンサに溜まった電荷を放電し、バッテリからの入力電圧が第２の設定値異常になると放電用スイッチを開いて初期の状態に復帰する。このように、エンジン始動前にコンデンサへ充電を行い、エンジン始動に同期させて電圧補償回路を作動させている。

【0014】

また、特開２００５−２５６６４３号公報（特許文献２）の駆動電圧供給装置は、上記特許文献１の内容に加え、後段の装置の発熱に考慮しつつ、電気負荷への駆動電圧の供給を制御する駆動電圧供給方法であり、常時バッテリの電圧を監視し、最小電圧よりも低下したときに、制御装置と昇圧回路により電圧を昇圧している。特開２００９−２５５７４２号公報（特許文献３）の装置は、スタータ駆動時のバッテリの状態を即座に判定して、電動パワーステアリングの機構のアクチュエータのアシスト力を減少させるなどを行っている。

【0015】

更に、特開２０１３−２２４０９７号公報（特許文献４）の車両用モータ制御装置は、バッテリとモータ駆動回路のコンデンサとの間にリレースイッチを設け、アイドリングストップからの復帰（スタータ始動）信号を受信すると、所定の時間だけリレーをオフにし、バッテリが低電圧になった場合にコンデンサからバッテリに放電する経路を絶ち、コンデンサから制御部への電源供給経路を介して制御部へ電源を供給することにより制御部のリセットを防ぐ。所定の時間が経過してリレーをオンにすると、モータ駆動制御を直ちに開始し、これによりエンジン再始動からモータ駆動までの時間の短縮を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0016】

【特許文献1】特開２００２−３８９８４号公報

【特許文献2】特開２００５−２５６６４３号公報

【特許文献3】特開２００９−２５５７４２号公報

【特許文献4】特開２０１３−２２４０９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

しかしながら、特許文献１の装置では、電圧補償コントローラと電圧補償回路を設けて制御しているため、構成が複雑で高価となる。

【0018】

特許文献２の方式は、昇圧動作時間が所定の時間を経過したとき、電源電圧の昇圧を停止する制御、前回昇圧動作終了時からの経過時間に基づいて所定時間を決める等の微細な制御と昇圧回路を設けるなど、ハードウェア構成の追加とソフトウェア組込みの両面でコストアップとなり、構成が複雑である。

【0019】

また、特許文献３の装置は、クランキング時のバッテリ劣化の判定を低コストで実現することができる電池状態判定装置ではあるが、電動パワーステアリング機構のアクチュエータのアシスト力を減少させる等を行う警告に留まるため、電動パワーステアリング機能の一部が制限される可能性がある。特許文献３は、電圧低下状態を検出した後の処理について開示していない。

【0020】

更に、特許文献４の装置では、リレーをオフにしている所定の時間を、スタータ始動時のバッテリ電圧低下により電圧がリセット電圧以下となっている時間よりも長く設定しなければならず、余裕をもたせた時間を設定すると、モータ駆動までの時間が長くなってしまう。

【0021】

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、電源（バッテリ）電圧の低下を生じても、簡易かつ安価な構成で確実に制御部（ＭＣＵ、マイコン等）の電源リセットを回避できる信頼性の高いモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置並びに車両を提供することにある。モ−タは、多系統巻線を有するモータの制御装置に対しても要請される。

【課題を解決するための手段】

【0022】

本発明は、電源から電源電圧を供給されるＭＣＵの演算指令値に基づき、モータ駆動回路を介してモータを駆動するモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記モータ駆動回路に供給するモータ駆動電圧の電荷を充電して放電する大容量コンデンサと、前記ＭＣＵによりＯＮ／ＯＦＦ制御され、ＯＦＦ時に前記大容量コンデンサを前記電源から分離する寄生ダイオード付きの第１のＦＥＴと、前記電源と前記第１のＦＥＴの間に介挿された緊急遮断用の寄生ダイオード付きの第２のＦＥＴと、前記電源電圧を検出して前記ＭＣＵに入力する電圧検出部とを備え、前記第１のＦＥＴの寄生ダイオードの順方向と前記第２のＦＥＴの寄生ダイオードの順方向は逆になっており、前記電源電圧はノイズフィルタを経て前記ＭＣＵに供給されると共に、前記電源電圧から前記ＭＣＵへの電流供給経路と、前記大容量コンデンサから前記ＭＣＵへの電流供給経路とにそれぞれ逆流防止ダイオードが介挿されており、前記ＭＣＵが、前記電圧検出部が検出した電圧が所定の閾値より低くなったときを、前記電源電圧のリミット低下として認識して前記第１のＦＥＴをＯＦＦし、前記第１のＦＥＴの寄生ダイオードにより前記電源電圧に逆流することなく、前記大容量コンデンサを前記電源電圧から分離すると共に、前記大容量コンデンサから前記ＭＣＵに電圧を印加して前記ＭＣＵの電源リセットを回避し、前記ＭＣＵが前記電源電圧の復帰を認識したときに前記第１のＦＥＴをＯＮし、前記大容量コンデンサを前記電源電圧に接続すると共に、前記電源電圧から前記ＭＣＵに電圧を印加し、かつ前記第１のＦＥＴが完全にＯＮしていない場合にも、前記第２のＦＥＴ及び前記第１のＦＥＴの寄生ダイオードにより自動的に前記モータ駆動回路及び前記大容量コンデンサに前記電源電圧が供給されるようになっていることにより達成される。
また、本発明は、電源から電源電圧を供給されるＭＣＵの演算指令値に基づき、インバータを備えた２系統のモータ駆動回路を介して、２系統モータ巻線を有するモータを駆動するモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記２系統のモータ駆動回路に供給する各モータ駆動回路電圧の電荷を充電して放電する２系統の大容量コンデンサと、前記２系統の大容量コンデンサを前記電源から分離する２系統の第１のＦＥＴと、前記電源と前記第１のＦＥＴの各間に介挿された緊急遮断用の２系統の第２のＦＥＴとを備え、前記２系統の第１のＦＥＴの各寄生ダイオードの順方向と前記２系統の第２のＦＥＴの各寄生ダイオードの順方向が逆になっており、前記電源電圧はノイズフィルタを経て前記ＭＣＵに供給されると共に、前記電源電圧から前記ＭＣＵへの電流供給経路と、前記２系統の大容量コンデンサから前記ＭＣＵへの電流供給経路とにそれぞれ逆流防止ダイオードが介挿されており、エンジンの始動を通知するエンジン始動通知信号が前記ＭＣＵに入力されたとき、前記２系統の第１のＦＥＴのＯＦＦにより、前記２系統の第１のＦＥＴの寄生ダイオードにより前記電源電圧に逆流することなく、前記２系統の大容量コンデンサを前記電源電圧から分離すると共に、前記２系統の大容量コンデンサから前記ＭＣＵに電圧を印加して前記ＭＣＵの電源リセットを回避し、かつ電源復帰時は前記２系統の第１のＦＥＴをＯＮし、前記２系統の第１のＦＥＴが完全にＯＮしていない場合にも、前記２系統の第２のＦＥＴ及び前記２系統の第１のＦＥＴの寄生ダイオードにより自動的に前記２系統のモータ駆動回路及び前記２系統の大容量コンデンサに前記電源電圧が供給されるようになっていることにより達成される。

【0023】

前記警告信号がＣＡＮから前記制御部（ＭＣＵ）に入力されるようになっている上記モータ制御装置を搭載し、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された電流指令値により、車両の操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置、或いはそれを搭載した車両により上記目的は達成される。

【発明の効果】

【0024】

本発明の電源リセット回避機能を有するモータ制御装置によれば、クランキング等でバッテリ電圧が低下した場合にも、大容量の電解コンデンサからの放電によって電圧を維持でき、制御部（ＭＣＵ、マイコン等）の電源リセットを回避することができる。多系統モータ巻線を有するモータの制御装置に対しても、同様な効果が得られる。

【0025】

上記電源リセット回避機能を有するモータ制御装置を電動パワーステアリング装置に搭載することにより、信頼性高いＥＣＵを具備した電動パワーステアリング装置を提供でき、それを搭載した車両を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。

【図2】電動パワーステアリング装置の制御系の構成例を示すブロック図である。

【図3】ＰＷＭ制御部及びインバータの構成例を示す結線図である。

【図4】本発明の構成例（第１実施形態）を示す結線図である。

【図5】本発明の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである

【図6】本発明の構成例（第２実施形態）を示す結線図である。

【図7】本発明の動作例（第２実施形態）を示すフローチャートである

【図8】本発明の構成例（第３実施形態）を示す結線図である。

【図9】本発明の動作例（第３実施形態）を示すフローチャートである

【図10】本発明の構成例（第４実施形態）を示す結線図である。

【図11】本発明の構成例（第５実施形態）を示す結線図である。

【図12】電流上限の設定例を示す特性図である。

【図13】本発明の動作例（第５実施形態）を示すフローチャートである

【図14】従来例の動作例を示すタイムチャートである。

【図15】本発明の動作例（実施例１）を示すタイムチャートである。

【図16】従来例の他の動作例を示すタイムチャートである。

【図17】本発明の動作例（実施例２）を示すタイムチャートである。

【図18】本発明の動作例（実施例３）を示すタイムチャートである。

【図19】２系統モータの巻線構造（スター結線）を示す模式図である。

【図20】２系統モータの巻線構造（デルタ結線）を示す模式図である。

【図21】本発明の構成例（第６実施形態）を示す結線図である。

【図22】本発明の動作例（第６実施形態）を示すフローチャートである

【発明を実施するための形態】

【0027】

本発明は、クランキング等によるＣＡＮからのバッテリ電圧低下の警告信号の受信により、新たな昇圧回路等を追加することなく、現状の回路構成のまま制御部（ＭＣＵ、マイコン等）への電源供給経路を変更し、制御部の電源リセットを回避する。従って、低コスト対応が可能で、構成も簡易である。

【0028】

実際には現状のインバータに搭載の大容量電解コンデンサに溜まった電荷を制御部の電源へ一時的に供給するため、バッテリからの電源供給ラインのＦＥＴスイッチをＯＮからＯＦＦに切り換えることにより、電源供給ラインを電解コンデンサへの変更が実現される。この切換中は、電解コンデンサからの供給が数百ｍｓ〜数秒可能（アシストの制限量によって変化）であり、他方のクランキングによるバッテリ電圧降下の時間は数十ｍｓ〜百ｍｓなので、供給は安定して実施される。また、バッテリ電圧降下の間はアシスト制限又はＯＦＦとなるものの、クランキングに起因するバッテリ電圧降下による制御部の電源リセットが回避されて、その時点までの学習内容等が消失してしまったりする不具合がなくなり、電動パワーステアリング装置の動作を安定させることができる。

【0029】

また、本発明は、バッテリ電圧（電源電圧）のリミット低下を認識したとき、即ち、車両からのスタータ始動（クランキング）等のエンジンの始動を事前に通知する信号（以下、「スタータ通知信号」とする）を受信してバッテリ電圧が低下する状況を認識したときや、バッテリが所定の電圧（モータ駆動可能電圧）より低下したことを検出したとき等に、バッテリからの電源供給ラインに設置された逆流保護用のＦＥＴを一時的に遮断することにより、制御部への電源供給ラインを変更し、電源リセットを回避する。ＦＥＴの遮断（ＯＦＦ）により、モータ駆動電源ラインがバッテリから切り離され、モータ駆動回路に付属する大容量電解コンデンサに蓄えられた電荷を、ＭＣＵを含む制御部の電源に一時的に供給することで、バッテリ電圧低下による制御部電源の電圧低下時間を遅延させる。新たな昇圧回路等を追加することなく、電解コンデンサ及び逆流保護用のＦＥＴをそれぞれ充放電機構及び分離手段として使用するので、低コスト対応が可能で、構成も簡易である。

【0030】

バッテリ電圧が復帰し、バッテリが所定の電圧（モータ駆動許可電圧）より高くなったときや、エンジン回転数が所定の規定値を満たしたとき等に、ＦＥＴをＯＮにし、バッテリから電源供給されるようにする。

【0031】

上述のように、電解コンデンサに蓄えられた電荷のバッテリ側への放電の防止を逆流保護用のＦＥＴの遮断により行っているので、バッテリ電圧が復帰した場合にはＦＥＴをＯＮにしなくても、寄生ダイオードを通してモータ駆動回路側への充電が可能であるから、電解コンデンサが充電され、さらに、モータを駆動制御するために必要最小限の電圧にモータ駆動許可電圧を設定すること等により、迅速にモータ駆動制御を開始することができる。また、バッテリへの逆流防止措置の開始条件に、スタータ通知信号だけではなく、バッテリがモータ駆動可能電圧より低下した場合という条件を加えることにより、低電圧時のリセット耐性を向上させることができる。

【0032】

以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

【0033】

図４は本発明の第１実施形態を示しており、ＥＣＵに内臓された制御部としてのＭＣＵ１００はアシスト指令ＡＣによりインバータ１２１を介してモータ１２０を駆動制御する。インバータ１２１とモータ１２０との間にはモータ開放スイッチ１２２が介挿されており、インバータ１２１にはインバータ電源ＶＲが供給される。モータ開放スイッチ１２２は、各相に介挿されたＦＥＴで構成されており、各ＦＥＴには寄生ダイオードが接続されている。インバータ電源ＶＲは、逆流防止用のダイオードＤ２を経てＭＣＵ１００の電源１１０に供給されると共に、大容量の電解コンデンサＣ１を充電するようになっている。電解コンデンサＣ１は、通常インバータ１２１の電源平滑用コンデンサとして機能する。

【0034】

電源としてのバッテリ１０１の電圧Ｖｂａｔは、コモンモードやノーマルモードのＥＭＣ（electromagnetic compatibility）ノイズ対策としてノイズフィルタ１０２を経て、更に逆流防止用のダイオードＤ１を経て電源１１０に供給される。電源１１０とダイオードＤ１，Ｄ２の接続点には、システム電源のバイパスコンデンサとして用いられるコンデンサＣ２が接続されている。

【0035】

ＭＣＵ１００には、ＣＡＮよりバッテリ電圧Ｖｂａｔの降下（解除を含む）を報知する警告信号ＶＦがＣＡＮより入力され、インバータ電源ＶＲとバッテリ１０１との間には、ＦＥＴ１１及びＦＥＴ１２がＯＮ／ＯＦＦスイッチとして接続され、ＦＥＴ１１及びＦＥＴ１２はＭＣＵ１００からのスイッチ信号ＳＷ１及びＳＷ２によってＯＮ／ＯＦＦされる。また、ＦＥＴ１１及びＦＥＴ１２にはそれぞれ、寄生ダイオードｐｄ１１及びｐｄ１２が接続されている。

【0036】

ＦＥＴ１１は緊急遮断用のＯＮ／ＯＦＦスイッチであり、ＦＥＴ１２は逆流保護の機能を有すると共に、分離手段としてのＯＮ／ＯＦＦスイッチであり、ＦＥＴ１２が警告信号ＶＦのＭＣＵ１００への入力に基づき、スイッチ信号ＳＷ２によってＯＮ／ＯＦＦされる。

【0037】

このような構成において、その動作例（第１実施形態）を図５のフローチャートを参照して説明する。

【0038】

動作がスタートすると通常時はＦＥＴ１１はＯＮとなっており、スイッチ信号ＳＷ２によってＦＥＴ１２がＯＮされ（ステップＳ１）、図示経路１による電源がＭＣＵ１００に供給される（ステップＳ２）。即ち、バッテリ１０１のバッテリ電圧Ｖｂａｔはノイズフィルタ１０２を経て、更にダイオードＤ１を経て電源１１０に供給される。なお、インバータ電圧ＶＲは、バッテリ電圧Ｖｂａｔがノイズフィルタ１０２、ＦＥＴ１１、ＦＥＴ１２を経て電解コンデンサＣ１を充電した結果の電圧となっている。

【0039】

そして、ＭＣＵ１００がアシスト指令ＡＣを出力すれば（ステップＳ３）、モータ１２０は別途演算された電流指令値によりインバータ１２１で駆動される（ステップＳ４）。そして、クランキング等によりバッテリ電圧が低下して、ＣＡＮより警告信号ＶＦがＭＣＵ１００に入力されるまでステップＳ１にリターンし（ステップＳ５）、上記動作を繰り返す。

【0040】

上記ステップＳ５において、ＣＡＮより警告信号ＶＦが入力されると、ＭＣＵ１００はスイッチ信号ＳＷ２を出力して分離手段としてのＦＥＴ１２をＯＦＦする（ステップＳ１０）。ＦＥＴ１２がＯＦＦされることによりバッテリ１０１が電解コンデンサＣ１に充電されている電荷、つまりインバータ電圧ＶＲと一時的に分離され、電解コンデンサＣ１に充電されていた電荷がダイオードＤ２を経て経路２で電源１１０に供給される（ステップＳ１１）。この際、ＦＥＴ１２の寄生ダイオードｐｄ１２により、バッテリ１０１側に逆流することはない。ＭＣＵ１００がアシスト指令ＡＣを出力すれば（ステップＳ１２）、モータ１２０は別途演算された電流指令値によりインバータ１２１で駆動され（ステップＳ１３）、ＣＡＮより警告解除の信号ＶＦが入力されるまで上記ステップＳ１１にリターンして上記動作を繰り返す（ステップＳ１４）。

【0041】

バッテリ電圧が復旧し、警告解除の信号ＶＦが入力された場合には、上記ステップＳ１にリターンし、スイッチ信号ＳＷ２によってＦＥＴ１２がＯＮされる（ステップＳ１）。このとき、ＦＥＴ１２が完全にＯＮしていない場合にも、寄生ダイオードｐｄ１２を介してインバータ電源ＶＲ側に電源供給が可能となり、即座にアシスト制御が可能である。

【0042】

また、上記ステップＳ３及びＳ１２においてアシスト指令ＡＣが出力されない場合には、いずれも終了となる。

【0043】

図６は第２実施形態を図４に対応させて示しており、ＥＣＵ内の制御部１２３はＭＣＵ１００、電源生成部１１０及び電圧検出部１３０を備えている。ＭＣＵ１００は、アシスト指令ＡＣによりモータ駆動回路１２１を介してモータ１２０を駆動制御する。電源生成部１１０は、外部から供給される電源を基にしてＭＣＵ１００に電源を供給する。電圧検出部１３０は、ＦＥＴのドレイン端の電圧ＶＢＡＴ０をバッテリ電圧として検出し、検出された値をバッテリ電圧検出値ＶＢＤとしてＭＣＵ１００に出力する。モータ駆動回路１２１とモータ１２０との間にはモータリレー１２２が介挿されており、モータ駆動回路１２１にはモータ駆動電圧ＶＲが供給される。モータリレー１２２は、各相に介挿されたＦＥＴで構成されており、各ＦＥＴには寄生ダイオードが接続されている。

【0044】

制御部１２３及びモータ駆動回路１２１には、バッテリ１０１（電圧ＶＢ）からノイズフィルタ１０２を経て（電圧ＶＢＡＴ０）、電源供給される。ノイズフィルタ１０２を経た後、制御部１２３には逆流保護用のダイオードＤ１を介して電源生成部１１０に電源供給され、モータ駆動回路にはＦＥＴ１１及びＦＥＴ１２を通して電源供給される。なお、ＦＥＴ１１は必要に応じて削除可能である。

【0045】

モータ駆動回路１２１には大容量の電解コンデンサＣ１が接続されており、通常、モータ駆動回路１２１の電源平滑用として使用される。

【0046】

モータ駆動電圧ＶＲラインから制御部供給電圧ＶＢＡＴ１ラインには順方向でダイオードＤ２が介挿されており、供給電圧ＶＢＡＴ１がモータ駆動電圧ＶＲよりも低い電圧の場合、モータ駆動電圧ＶＲから供給電圧ＶＢＡＴ１に電源供給可能な構成になっている。このルートは、制御部１２３への電源供給ルートに設けられた逆流保護用のダイオードＤ１がオープン故障したときにモータ駆動回路１２１からも制御部１２３に電源供給できるように構成されたものである。

【0047】

制御部１２３の電源生成部１１０とダイオードＤ１及びＤ２の接続点には、電源生成部１１０のバイパスコンデンサとして用いられる電解コンデンサＣ２が接続されている。

【0048】

このような構成において、その動作例を図７のフローチャートを参照して説明する。

【0049】

動作がスタートすると、通常時はＦＥＴ１１がＯＮとなっており、スイッチ信号ＳＷ２によってＦＥＴ１２がＯＮされ（ステップＳ２０）、図６に示される経路１により電源が制御部１２３に供給される（ステップＳ２１）。即ち、バッテリ１０１のバッテリ電圧ＶＢはノイズフィルタ１０２を経て、更にダイオードＤ１を経て制御部１２３の電源生成部１１０に供給される。なお、モータ駆動電圧ＶＲは、バッテリ電圧ＶＢがノイズフィルタ１０２、ＦＥＴ１１及びＦＥＴ１２を経て電解コンデンサＣ１を充電した結果の電圧となっている。

【0050】

制御部１２３のＭＣＵ１００がアシスト指令ＡＣを出力すれば（ステップＳ２２）、モータ１２０は別途演算された電流指令値によりモータ駆動回路１２１で駆動される（ステップＳ２３）。電圧検出部１３０はバッテリ電圧を検出し（ステップＳ２４）、バッテリ電圧検出値ＶＢＤとしてＭＣＵ１００に出力する。

【0051】

バッテリ電圧検出値ＶＢＤがモータ駆動可能電圧以上の間はステップＳ２０にリターンし（ステップＳ２５）、上記動作を繰り返す。

【0052】

上記ステップＳ２５において、クランキング等によりバッテリ電圧が低下し、バッテリ電圧検出値ＶＢＤがモータ駆動可能電圧より低下したことをＭＣＵ１００が検知した場合、モータ１２０の駆動を停止し（ステップＳ２６）、スイッチ信号ＳＷ２により分離手段としてのＦＥＴ１２をＯＦＦにする（ステップＳ２７）。ＦＥＴ１２がＯＦＦされることにより、バッテリ電圧が低下しても、モータ駆動電圧ＶＲ側の電解コンデンサＣ１からバッテリ１０１側に電流が流れることを防ぐことができる。制御部１２３では、制御部供給電圧ＶＢＡＴ１がモータ駆動電圧ＶＲ以上のときは（ステップＳ２８）、供給電圧ＶＢＡＴ１側の電解コンデンサＣ２に蓄えられた電荷が消費され（ステップＳ３０）、供給電圧ＶＢＡＴ１がモータ駆動電圧ＶＲよりも低下したときに（ステップＳ２８）、図６に示される経路２で、電解コンデンサＣ１に蓄えられた電荷がダイオードＤ２を経て電源生成部１１０に供給される（ステップＳ３１）。小容量の電解コンデンサＣ２だけでは制御部１２３の駆動のために必要な電力がすぐに消費され、ＭＣＵが電源リセットとなる電圧（以下、「リセット電圧」とする）まで供給電圧ＶＢＡＴ１が低下するが、大容量の電解コンデンサＣ１から補完する形で電源供給することにより、供給電圧ＶＢＡＴ１の低下時間を緩やかにすることができ、供給電圧ＶＢＡＴ１をリセット電圧以上に保つことができる。供給電圧ＶＢＡＴ１の低下時間は、電解コンデンサＣ１の容量を大きくすることで、より緩やかにすることができるので、想定されるバッテリ電圧の低下時間に応じて電解コンデンサＣ１の容量を調整すればよい。

【0053】

その後、バッテリ電圧が復帰し、モータ駆動電圧ＶＲよりも高くなると、ＯＦＦとなっているＦＥＴ１２の寄生ダイオードｐｄ１２を通して電解コンデンサＣ１が充電される。電圧検出部１３０はバッテリ電圧の検出を継続しており（ステップＳ３２）、電圧検出部１３０からのバッテリ電圧検出値ＶＢＤがモータ駆動許可電圧以下のときは（ステップＳ３３）、ステップＳ２８にリターンし、上記動作を繰り返すが、モータ駆動許可電圧より高くなったことをＭＣＵ１００が検知したときは（ステップＳ３３）、ステップＳ２０にリターンし、スイッチ信号ＳＷ２によりＦＥＴ１２をＯＮにする動作（ステップＳ２０）から繰り返すことにより、モータ１２０が駆動される。なお、モータ駆動許可電圧はモータ駆動可能電圧と同じ値でも異なる値でも良い。

【0054】

上記ステップＳ２２においてアシスト指令ＡＣが出力されない場合には、終了となる。

【0055】

また、図８は他の構成例（第３実施形態）を示しており、図６に示される第２実施形態と比べると、制御部２２３が、ＭＣＵ１００、電源生成部１１０及び電圧検出部１３０の他に、通信部１４０を備えている。通信部１４０は、スタータ通知信号、エンジン回転数、ステアリング速度等の信号を車両との間で送受信する。これらの信号は、図１に示されているＣＡＮ４０との間で送受信するが、非ＣＡＮ４１との間での送受信も可能である。通信部１４０は、受信した信号のうち、スタータ通知信号ＥＳ及びエンジン回転数ＥＲをＭＣＵ２００に出力する。ＭＣＵ２００は、スタータ通知信号ＥＳの入力によりバッテリ電圧ＶＢが低下する状況であることを認識する。また、ＭＣＵ２００は、エンジン回転数ＥＲが所定の規定値を満たしたとき、具体的にはエンジンの最大許容回転数に対するエンジン回転数ＥＲの割合［％］が所定の規定値を超えたときに、スイッチ信号ＳＷ２によりＦＥＴ１２をＯＦＦからＯＮにする。即ち、第２実施形態では、バッテリ電圧検出値ＶＢＤがモータ駆動可能電圧より低下したとき（以下、「ＯＦＦ条件１」とする）をバッテリ電圧のリミット低下と認識しているが、第３実施形態ではスタータ通知信号ＥＳを入力したとき（以下、「ＯＦＦ条件２」とする）をバッテリ電圧のリミット低下と認識する。また、バッテリ電圧が復帰し、ＯＦＦとなっているＦＥＴ１２をＯＮにするタイミングを、第２実施形態ではバッテリ電圧検出値ＶＢＤがモータ駆動許可電圧より高くなったとき（以下、「ＯＮ条件１」とする）としているが、第３実施形態ではエンジン回転数ＥＲが所定の規定値を満たしたとき（以下、「ＯＮ条件２」とする）とする。

【0056】

なお、エンジン回転数ＥＲに対する所定の規定値を上記のような割合ではなく、回転数そのものを対象として設定しても良い。即ち、エンジン回転数ＥＲが所定の回転数を超えたときに、ＦＥＴ１２をＯＦＦからＯＮにしても良い。

【0057】

第３実施形態での動作例を図９のフローチャートを参照して説明する。

【0058】

図７に示される第２実施形態での動作例と比べると、電圧検出部１３０から出力されるバッテリ電圧検出値ＶＢＤが使用されないので、ステップＳ２４及びＳ３２がなく、ステップＳ２５の代わりにステップＳ２５Ａが、ステップＳ３３の代わりにステップＳ３３Ａがそれぞれ実行されている。それ以外の動作は第２実施形態の動作例と同一であり、説明は省略する。

【0059】

ステップＳ２５Ａにおいて、通信部１４０がＣＡＮ４０よりスタータ通知信号ＥＳを受信し、ＭＣＵ２００に出力し、ＭＣＵ２００がスタータ通知信号ＥＳを入力したら、モータ１２０の駆動を停止し（ステップＳ２６）、スイッチ信号ＳＷ２によりＦＥＴ１２をＯＦＦにする（ステップＳ２７）。スタータ通知信号ＥＳを受信する前は、ステップＳ２０にリターンし、それ以降の動作を繰り返す。

【0060】

ステップＳ３３Ａにおいては、通信部１４０がＣＡＮ４０からエンジン回転数ＥＲを受信し、ＭＣＵ２００に出力し、ＭＣＵ２００はエンジンの最大許容回転数に対するエンジン回転数ＥＲの割合を算出し、その割合が所定の規定値を超えていたとき、ステップＳ２０にリターンし、スイッチ信号ＳＷ２によりＦＥＴ１２をＯＮにする動作（ステップＳ２０）から繰り返すことにより、モータ１２０を駆動する。エンジン回転数ＥＲの割合が所定の規定値以下のときは、ステップＳ２８にリターンする。

【0061】

なお、第２実施形態ではＯＦＦ条件２及びＯＮ条件２の組合せを採用しているが、ＯＦＦ条件１及びＯＮ条件２の組合せ又はＯＦＦ条件２及びＯＮ条件１の組合せを採用しても良い。或いは、どちらかの条件が成立したときに所定の動作を実行するということにしても良い。即ち、ＯＦＦ条件１又はＯＦＦ条件２が成立したときにバッテリ電圧のリミット低下と認識しても良く、ＯＮ条件１又はＯＮ条件２が成立したときにＦＥＴ１２をＯＮにしても良い。さらに、両方の条件が成立したときに所定の動作を実行するということにしても良い。即ち、ＯＦＦ条件１及びＯＦＦ条件２の両方が成立したときにバッテリ電圧のリミット低下と認識しても良く、ＯＮ条件１及びＯＮ条件２の両方が成立したときにＦＥＴ１２をＯＮにしても良い。条件の組合せを変更可能とすることにより、より柔軟な対応をとることができる。

【0062】

図１０は本発明の第４実施形態を示しており、図６に示される第２実施形態と比べると、制御部３２３の電圧検出部３３０は、ＦＥＴのドレイン端の電圧ＶＢＡＴ０ではなく、ソース端の電圧をバッテリ電圧として検出している。ドレイン端の電圧ＶＢＡＴ０とソース端の電圧とは連動して変化するので、ドレイン端の電圧ＶＢＡＴ０の代わりに、ソース端の電圧をバッテリ電圧として検出することが可能である。

【0063】

第４実施形態での動作例は、電圧検出部３３０がソース端の電圧をバッテリ電圧として検出する以外は、図７に示される第２実施形態での動作例と同一である。

【0064】

更に、図１１は本発明の第５実施形態を示しており、図６に示される第２実施形態と比べると、制御部４２３のＭＣＵ４００がモータ電流制限部４１０を備えている。モータ電流制限部４１０は、モータを駆動する電流の上限（以下、「電流上限」とする）をバッテリ電圧の値に応じて設定しており、電圧検出部１３０から出力されるバッテリ電圧検出値ＶＢＤを入力し、バッテリ電圧検出値ＶＢＤに基づいて電流上限を決定し、モータを駆動する電流を制限する。本構成例では、モータを駆動する電流として電流指令値を使用し、電流指令値の最大許容値に対する割合［％］を電流上限の対象とする。例えば、電流指令値に制限を設けず、最大許容値まで値を取り得る場合、電流上限は１００％となる。これにより、バッテリ電圧が低下し、モータ駆動回路１２１内のＦＥＴを駆動する電圧が低下した状態で、モータ１２０に大電流が流れた場合のＦＥＴの発熱故障を防止する。モータ電流制限部４１０は、第２実施形態の動作例で説明した、バッテリ電圧検出値ＶＢＤとモータ駆動可能電圧との比較並びにバッテリ電圧検出値ＶＢＤとモータ駆動許可電圧との比較も実行する。なお、モータ電流制限部４１０を、図２に示される電流制限部３３との共用としても良い。

【0065】

電流上限の設定例を図１２に示して説明する。

【0066】

図１２に示されるように、バッテリ電圧がＶ１未満では電流上限を０％、即ち電流指令値を０とし、バッテリ電圧がＶ１以上Ｖ２未満ではＡ％〜１００％の範囲でバッテリ電圧に比例するように電流上限を設定し、バッテリ電圧がＶ２以上Ｖ３未満では電流上限を１００％とし、バッテリ電圧がＶ３以上では再度電流上限を０％、即ち電流指令値を０とする。バッテリ電圧が高電圧時にはスイッチングサージ等によるＦＥＴ故障が発生する恐れがあるので、それを防ぐためにＶ３以上では電流上限を０％とする。Ａの値は、必要に応じて０％〜１００％の範囲で設定する。また、モータ駆動可能電圧及びモータ駆動許可電圧をＶ１とすることにより、ＭＣＵへの電源供給ラインの変更と連動して、電流指令値の制限を行うことができる。

【0067】

第５実施形態での動作例を図１３のフローチャートを参照して説明する。

【0068】

図７に示される第２実施形態での動作例と比べると、電流指令値に制限をかけるステップＳ２４Ａが追加されている。それ以外の動作は第２実施形態の動作例と同一であるから、説明は省略する。なお、ステップＳ２５及びＳ３３はモータ電流制限部４１０で実行される。

【0069】

電流指令値はモータ１２０を駆動するために使用され、電流上限はバッテリ電圧検出値ＶＢＤに基づいて決定されるので、電流指令値の制限（ステップＳ２４Ａ）はモータ駆動（ステップＳ２３）及びバッテリ電圧検出（ステップＳ２４）の後に実行される。ステップＳ２４Ａでは、電圧検出部１３０から出力されたバッテリ電圧検出値ＶＢＤを用いて、図１２に示される特性に基づいてモータ電流制限部４１０が電流上限を決定し、決定された電流上限により電流指令値に制限がかけられる。即ち、電流指令値の最大許容値に電流上限の値を乗算し、その乗算値より電流指令値が大きい場合はその乗算値を電流指令値とし、乗算値以下の場合は電流指令値はそのままとする。

【0070】

なお、電流上限を設定する対象を、電流指令値の最大許容値に対する割合ではなく、電流指令値そのものにしても良い。

【0071】

ここで、タイムチャートを用いて、本発明による動作例を、電源供給ラインの変更を行わない従来例と比較して説明する。

【0072】

まず、スタータ通知信号の入力をバッテリ電圧のリミット低下と認識し（ＯＦＦ条件２）、バッテリ電圧検出値がモータ駆動許可電圧より高くなったときにＦＥＴ１２をＯＮにし（ＯＮ条件１）、モータ電流制限部４１０による電流指令値の制限を実行し、モータ駆動可能電圧及びモータ駆動許可電圧をＶ１とした場合の動作例（実施例１）について説明する。なお、従来例においても電流指令値の制限を実行する。

【0073】

図１４は従来例でのタイムチャート、図１５は実施例１でのタイムチャートである。図１４において、図１４（Ａ）にはバッテリ電圧ＶＢ（又はバッテリ電圧検出値ＶＢＤ）、モータ駆動電圧ＶＲ及び制御部供給電圧ＶＢＡＴ１の変化の様子を、ＶＢ（ＶＢＤ）は実線で、モータ駆動電圧ＶＲは破線で、供給電圧ＶＢＡＴ１は一点鎖線でそれぞれ示している。なお、通常時のバッテリ電圧は１２Ｖとし、Ｖ１及びＶ２は図１２に示されるＶ１及びＶ２で、Ｖ０はリセット電圧である。図１４（Ｂ）にはＥＣＵの状態を、図１４（Ｃ）にはＦＥＴ１１のＯＮ／ＯＦＦの状態を、図１４（Ｄ）にはＦＥＴ１２のＯＮ／ＯＦＦの状態を、図１４（Ｅ）にはスタータ通知信号の受信状態を、図１４（Ｆ）には電流上限をそれぞれ示している。図１５も同様である。なお、図１４（Ｆ）に示されている電流上限は、電流上限が有効に使用されているときのデータを示しており、モータ駆動が開始されていないときは０としている。

【0074】

図１４に示されるように、従来例では、時点ｔ_１１でスタータが始動すると、スタータ通知信号を受信する構成となっていないので、スタータ通知信号は通知無しだが（図１４（Ｅ）参照）、バッテリ電圧ＶＢ（バッテリ電圧検出値ＶＢＤ）が急激に低下し始める（図１４（Ａ）参照）。時点ｔ_１２でバッテリ電圧検出値ＶＢＤがＶ２以下になると、電流上限が減少し始め（図１４（Ｆ）参照）、電流指令値の制限が始まる（図１４（Ｂ）参照）。時点ｔ_１３でバッテリ電圧検出値ＶＢＤがＶ１より低くなると、電流上限は０％となり（図１４（Ｆ）参照）、モータ駆動は停止する（図１４（Ｂ）参照）。その後もバッテリ電圧検出値ＶＢＤは下がり、制御部供給電圧ＶＢＡＴ１も下がる。時点ｔ_１４で制御部供給電圧ＶＢＡＴ１がリセット電圧Ｖ０を下回ると、制御部にリセットがかかる（図１４（Ｂ）参照）。このとき、ＦＥＴ１１及びＦＥＴ１２をＯＦＦにする（図１４（Ｃ）、（Ｄ）参照）。バッテリ電圧が復帰し、制御部供給電圧ＶＢＡＴ１が上がり、時点ｔ_１５で制御部供給電圧ＶＢＡＴ１がリセット電圧Ｖ０を上回ると、制御部のリセットが解除される（図１２（Ｂ）参照）。リセット解除後は、初期診断が始まり（図１４（Ｂ）参照）、初期診断中の時点ｔ_１６でＦＥＴ１１及びＦＥＴ１２をＯＮにする（図１２（Ｃ）、（Ｄ）参照）。そして、初期診断が時点ｔ_１７で終了すると、モータ駆動が正常に実行される（図１４（Ｂ）参照）。

【0075】

このように、従来例では、スタータ始動によりバッテリ電圧が降下すると制御部にリセットがかかり、さらにモータ駆動が開始されるまでに時間がかかる。

【0076】

一方、図１５に示されるように、実施例１では、スタータ始動前の時点ｔ_２１でスタータ通知信号が通知され（図１５（Ｅ）参照）、時点ｔ_２２においてモータ駆動が停止し、ＦＥＴ１２をＯＦＦにする（図１５（Ｂ）、（Ｄ）参照）。なお、ＦＥＴ１１はＯＮのままとする（図１５（Ｃ）参照）。時点ｔ_２３でスタータが始動すると、バッテリ電圧ＶＢ（バッテリ電圧検出値ＶＢＤ）が急激に低下し始めるが、電解コンデンサＣ１からの電源供給により制御部供給電圧ＶＢＡＴ１はリセット電圧Ｖ０を下回らずにすむ（図１５（Ａ）参照）。そして、バッテリ電圧が復帰し、時点ｔ_２４でバッテリ電圧検出値ＶＢＤがＶ１を上回る、即ちモータ駆動許可電圧を上回ると、ＦＥＴ１２をＯＮにし、モータ駆動が開始される（図１５（Ｂ）、（Ｄ）参照）。この段階では電流指令値には制限がかかっているが、時点ｔ_２５でバッテリ電圧検出値ＶＢＤがＶ２を上回ると、電流指令値に対する制限が解除され、モータはフル稼働可能となる（図１５（Ｂ）参照）。

【0077】

このように、実施例１では、ＦＥＴ１２及び電解コンデンサＣ１の活用により、スタータ始動でバッテリ電圧が降下しても制御部にリセットがかからず、モータ駆動が開始されるまでの時間も短縮することができる。

【0078】

次に、バッテリ電圧のリミット低下と認識するタイミングがＯＦＦ条件２ではなくＯＦＦ条件１、即ちバッテリ電圧検出値がモータ駆動可能電圧より低下したときとした場合の動作例（実施例２）について説明する。他の条件は実施例１と同じである。

【0079】

図１６は従来例でのタイムチャート、図１７は実施例２でのタイムチャートである。図１６及び図１７に示されているデータは、図１４及び図１５と同様である。

【0080】

図１６に示される従来例での各データの変化は、バッテリ電圧降下から復帰までの間での各電圧値の変化に多少の違いはあるが、基本的には図１４に示されている変化と同じ変化をする。なお、実施例２では、バッテリ電圧の降下は、必ずしもスタータ始動によってでなくても良い。

【0081】

図１７に示されるように、実施例２では、バッテリ電圧ＶＢ（バッテリ電圧検出値ＶＢＤ）が低下し、時点ｔ_３１でバッテリ電圧検出値ＶＢＤがＶ２以下になると、電流上限が減少し始め（図７５（Ｆ）参照）、電流指令値の制限が始まる（図１７（Ｂ）参照）。さらにバッテリ電圧検出値ＶＢＤが下がり、時点ｔ_３２でＶ１より低く、即ちモータ駆動可能電圧より低くなると、モータ駆動を停止し、ＦＥＴ１２をＯＦＦにする（図１７（Ｂ）、（Ｄ）参照）。なお、ＦＥＴ１１はＯＮのままとする（図１７（Ｃ）参照）。その後もバッテリ電圧検出値ＶＢＤは下がるが、電解コンデンサＣ１からの電源供給により制御部供給電圧ＶＢＡＴ１はリセット電圧Ｖ０を下回らずに済む（図１７（Ａ）参照）。そして、バッテリ電圧が復帰し、時点ｔ_３３でバッテリ電圧検出値ＶＢＤがＶ１を上回る、即ちモータ駆動許可電圧を上回ると、ＦＥＴ１２をＯＮにし、モータ駆動が開始される（図１７（Ｂ）、（Ｄ）参照）。この段階では電流指令値には制限がかかっているが、時点ｔ_３４でバッテリ電圧検出値ＶＢＤがＶ２を上回ると、電流指令値に対する制限が解除され、モータはフル稼働可能となる（図１７（Ｂ）参照）。

【0082】

このように、実施例２でも、ＦＥＴ１２及び電解コンデンサＣ１の活用により、バッテリ電圧が降下しても制御部にリセットがかからず、さらにモータ駆動が開始されるまでの時間を短縮することができる。

【0083】

次に、ＦＥＴ１２をＯＮにするタイミングがＯＮ条件１ではなくＯＮ条件２、即ちエンジン回転数が所定の規定値を満たしたときとした場合の動作例（実施例３）について説明する。他の条件は実施例１と同じである。

【0084】

従来例は図１４に示されるものと同じであるから、実施例３でのタイムチャートのみを図１８に示す。図１８には、図１５に示されているデータの他に、エンジンの最大許容回転数に対するエンジン回転数の割合を図１８（Ｇ）に示す。

【0085】

図１８において、時点ｔ_２３までは図１５に示されるタイミングチャートと同じ変化をする。時点ｔ_２３以降、バッテリ電圧が復帰し、時点ｔ_２４でバッテリ電圧検出値ＶＢＤがＶ１を上回ると、電流指令値への制限状態になり、さらに時点ｔ_２５でバッテリ電圧検出値ＶＢＤがＶ２を上回ると電流指令値への制限解除状態になるが、エンジン回転数の割合が規定値を超えていないので、電流指令値は０で、モータ駆動は開始されない（図１８（Ｂ）、（Ｇ）参照）。そして、時点ｔ_２６でエンジン回転数の割合が規定値を超えると、ＦＥＴ１２をＯＮにし、モータ駆動が開始される（図１８（Ｂ）、（Ｄ）参照）。

【0086】

実施例３においても、ＦＥＴ１２及び電解コンデンサＣ１の活用により、実施例１及び２と同等の効果を得ることができる。

【0087】

上述の実施形態では、ＦＥＴ１１及び１２としてＮ型（Ｎチャネル）ＦＥＴを使用しているが、Ｐ型（Ｐチャネル）ＦＥＴを使用しても良い。また、モータを駆動するためにＭＣＵからモータ駆動回路にアシスト指令を出力しているが、電流指令値にアシスト指令の機能を持たせても良い。

【0088】

近年、操舵系の冗長化が要請され、アシスト制御用のモータも多系統モ−タ巻線を有するモータが使用される。例えば図１９はスター結線の３相モータを示しており、１系統がＵ相巻線ＵＷ１、Ｖ相巻線ＶＷ１、Ｗ相巻線ＷＷ１で構成され、他の１系統がＵ相巻線ＵＷ２、Ｖ相巻線ＶＷ２、Ｗ相巻線ＷＷ２で構成されている。巻線ＵＷ１〜ＷＷ１又は巻線ＵＷ２〜ＷＷ２に３相電流を流すことによってモータが駆動される。また、図２０はデルタ結線の３相モータを示しており、１系統がＵ相巻線ＵＷ１、Ｖ相巻線ＶＷ１、Ｗ相巻線ＷＷ１で構成され、他の１系統がＵ相巻線ＵＷ２、Ｖ相巻線ＶＷ２、Ｗ相巻線ＷＷ２で構成されている。巻線ＵＷ１〜ＷＷ１又は巻線ＵＷ２〜ＷＷ２に３相電流を流すことによってモータが駆動される。このような多系統モータ巻線を有するモータの制御に対しても、制御部（ＭＣＵ、マイコン）の電源リセットをできるだけ回避することが望まれている。

【0089】

図２１は、多系統モータ巻線を有するモータ１５０に対する制御装置の構成例（第６実施形態）を示しており、本実施形態では、図１９又は図２０に示すような２系統モータ巻線を有するモータ１５０を例に挙げた二重化を説明する。そのため、インバータも二重化（１２１Ａ，１２１Ｂ）されている。

【0090】

通常の制御部への電源供給は、バッテリ１０１（Ｖｂａｔ）から供給される。ＥＣＵに内臓されたＭＣＵ１００はアシスト指令ＡＣにより、モータ１２０の第１系統巻線をインバータ１２１Ａを介して駆動制御し、モータ１５０の第２系統巻線をインバータ１２１Ｂを介して駆動制御する。インバータ１２１Ａとモータ１５０の第１系統巻線との間にはモータ開放スイッチ１２２Ａが介挿され、インバータ１２１Ｂとモータ１５０の第２系統巻線との間にはモータ開放スイッチ１２２Ｂが介挿されており、インバータ１２１Ａにはインバータ電源ＶＲ１が供給され、インバータ１２１Ｂにはインバータ電源ＶＲ２が供給される。モータ開放スイッチ１２２Ａ及び１２２Ｂは、それぞれ各相（Ｕ１〜Ｗ１，Ｕ２〜Ｗ２）に介挿されたＦＥＴで構成されており、各ＦＥＴには寄生ダイオードが接続されている。

【0091】

インバータ電源ＶＲ１は、逆流防止用のダイオードＤ２を経てＭＣＵ１００の電源１１０に供給されると共に、大容量の電解コンデンサＣ２を充電するようになっている。また、インバータ電源ＶＲ２は、逆流防止用のダイオードＤ３を経てＭＣＵ１００の電源１１０に供給されると共に、大容量の電解コンデンサＣ３を充電するようになっている。電解コンデンサＣ２及びＣ３は、それぞれ通常インバータ１２１Ａ及び１２１Ｂの電源平滑用コンデンサとして機能する。電源１１０に接続されている電解コンデンサＣ１は、システム電源のバイパスコンデンサとして機能する。

【0092】

電源としてのバッテリ１０１の電圧Ｖｂａｔはノイズフィルタ１０２を経て、更に逆流防止用のダイオードＤ１を経て電源１１０に供給される。電源１１０とダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の接続点には、システム電源のバイパスコンデンサとして用いられるコンデンサＣ１が接続されている。

【0093】

ＭＣＵ１００には、ＣＡＮよりバッテリ電圧Ｖｂａｔの降下（解除を含む）を報知する警告信号ＶＦがＣＡＮより入力され、インバータ電源ＶＲ１とバッテリ１０１との間には、ＦＥＴ１１及びＦＥＴ１２がアシストＯＮ／ＯＦＦスイッチとして接続され、ＦＥＴ１１及びＦＥＴ１２はＭＣＵ１００からのスイッチ信号ＳＷ１及びＳＷ２によってＯＮ／ＯＦＦされる。同様に、インバータ電源ＶＲ２とバッテリ１０１との間には、ＦＥＴ１３及びＦＥＴ１４がアシストＯＮ／ＯＦＦスイッチとして接続され、ＦＥＴ１３及びＦＥＴ１４はＭＣＵ１００からのスイッチ信号ＳＷ３及びＳＷ４によってＯＮ／ＯＦＦされる。

【0094】

ＦＥＴ１１及びＦＥＴ１３は緊急遮断用のＯＮ／ＯＦＦスイッチであり、ＦＥＴ１２及びＦＥＴ１４は逆流保護の機能を有すると共に、分離手段としてのＯＮ／ＯＦＦスイッチであり、ＦＥＴ１２及びＦＥＴ１４が警告信号ＶＦのＭＣＵ１００への入力に基づき、スイッチ信号ＳＷ２及びＳＷ４によってＯＮ／ＯＦＦされる。

【0095】

なお、ＦＥＴ１１〜ＦＥＴ１４はＮチャネルタイプで構成されており、Ｐチャネルタイプも可能ではあるが、部品追加等が必要となり、搭載性、コスト面で現実的ではない。

【0096】

このような構成において、その動作例を図２２のフローチャートを参照して説明する。

【0097】

動作がスタートすると通常時はＦＥＴ１１及びＦＥＴ１３はＯＮとなっており、スイッチ信号ＳＷ２及びＳＷ４によってＦＥＴ１２及びＦＥＴ１４がＯＮされ（ステップＳ４０）、図示経路１→経路１→経路１による電源がＭＣＵ１００に供給される（ステップＳ４１）。即ち、バッテリ１０１のバッテリ電圧Ｖｂａｔはノイズフィルタ１０２を経て、更にダイオードＤ１を経て電源１１０に供給される。なお、インバータ電圧ＶＲ１は、バッテリ電圧Ｖｂａｔがノイズフィルタ１０２、ＦＥＴ１１、ＦＥＴ１２を経て電解コンデンサＣ２を充電した結果の電圧となっており、インバータ電圧ＶＲ２は、バッテリ電圧Ｖｂａｔがノイズフィルタ１０２、ＦＥＴ１３、ＦＥＴ１４を経て電解コンデンサＣ３を充電した結果の電圧となっている。

【0098】

そして、ＭＣＵ１００がアシスト指令ＡＣを出力すれば（ステップＳ４２）、モータ１２０は別途演算された電流指令値によりインバータ１２１Ａ及び１２１Ｂで駆動される（ステップＳ４３）。そして、クランキング等によりバッテリ電圧Ｖｂａｔが低下して、ＣＡＮより警告信号ＶＦがＭＣＵ１００に入力されるまでステップＳ４０にリターンし（ステップＳ４４）、上記動作を繰り返す。

【0099】

上記ステップＳ４４において、ＣＡＮより警告信号ＶＦが入力されるとＭＣＵ１００はアシストをＯＮからＯＦＦ（若しくは制限）する。そして、ＭＣＵ１００は、スイッチ信号ＳＷ２及びＳＷ４を出力して分離手段としてのＦＥＴ１２及び１４をＯＮからＯＦＦする（ステップＳ５０）。ＦＥＴ１２がＯＦＦされることによりバッテリ１０１が電解コンデンサＣ２に充電されている電荷、つまりインバータ電圧ＶＲ１と一時的に分離され、電解コンデンサＣ２に充電されていた電荷がダイオードＤ２を経て経路２→経路４で電源１１０に供給される（ステップＳ５１）。また、ＦＥＴ１４がＯＦＦされることによりバッテリ１０１が電解コンデンサＣ３に充電されている電荷、つまりインバータ電圧ＶＲ２と一時的に分離され、電解コンデンサＣ３に充電されていた電荷がダイオードＤ３を経て経路５→経路３→経路６で電源１１０に供給される（ステップＳ５１）。これにより、ＭＣＵ１００の電源リセットが回避される。この際、ＦＥＴ１２の寄生ダイオードｐｄ１２により、バッテリ１０１側に逆流することはなく、ＦＥＴ１４の寄生ダイオードｐｄ１４により、バッテリ１０１側に逆流することはない。

【0100】

その後、電源復帰（バッテリ電圧ＶｂａｔがＭＣＵリセット電圧以上）したか否かを判定し（ステップＳ６０）、電源復帰した場合にはスイッチ信号ＳＷ２及びＳＷ４によりＦＥＴ１２及びＦＥＴ１４をＯＮにし（ステップＳ６１）、アシストＯＦＦからＯＮにする。このとき、ＦＥＴ１２及びＦＥＴ１４が完全にＯＮしていなくても、ＦＥＴ１２及びＦＥＴ１４の寄生ダイオードｐｄ１２及びｐｄ１４を介して自動的に（スイッチの制御を必要とすることなく）、電源ＶＲ１及びＶＲ２側に電源供給が可能になり、即座にアシストを開始することができる。

【0101】

そして、ＭＣＵ１００がアシスト指令ＡＣを出力すれば（ステップＳ６２）、モータ１２０は別途演算された電流指令値によりインバータ１２１Ａ及び１２１Ｂで駆動され（ステップＳ６３）、ＣＡＮより警告解除の信号ＶＦが入力されるまで上記ステップＳ５１にリターンして上記動作を繰り返す（ステップＳ６４）。バッテリ電圧が復旧し、警告解除の信号ＶＦが入力された場合には、上記ステップＳ４１にリターンする。

【0102】

バッテリ電圧Ｖｂａｔが復帰した場合には、再度ＦＥＴ１２及びＦＥＴ１４をＯＮしなくても、瞬時にＦＥＴの寄生ダイオードを通してモータ駆動回路側に充電可能である。また、ＦＥＴをＯＦＦした後に再度ＯＮするタイミングを所定時間ではなく、モータ駆動可能電圧が検出されたタイミングとしているため、迅速にモータ駆動制御を開始することが可能となる。

【0103】

また、上記ステップＳ４２及びＳ６２においてアシスト指令ＡＣが出力されない場合には、いずれも終了となる。

【0104】

なお、上記実施形態では２系統巻線を有するモータの２重化装置の場合を説明しているが、３重化以上の多重化についても同様な適用が可能である。また、多系統巻線を有するモータ１５０は、前述した第２実施形態〜第５実施形態についても同様に適用することができる。

【符号の説明】

【0105】

１ ハンドル
２ コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
１０ トルクセンサ
１２ 車速センサ
１３、１０１ バッテリ
２０、１２０、１５０ モータ
２３、１２２、１２２Ａ、１２２Ｂ モータ開放スイッチ
３０ コントロールユニット（ＥＣＵ）
３１ 電流指令値演算部
３７、１２１、１２１Ａ、１２１Ｂ インバータ
１００、２００、４００ ＭＣＵ
１０２ ノイズフィルタ
１１０ 電源
１２３ 制御部
１４０ 通信部
４１０ モータ電流制限部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】