以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置20(車両用電動モータ制御装置の一例)を含む車両用操舵装置10の構成の一例を概略的に示す図である。車両用操舵装置10は、運転者が操作するステアリングホイール11を含むステアリングコラム12を備える。ステアリングコラム12は、ステアリングホイール11の回転軸となるステアリングシャフト14を回転可能に支持する。ステアリングシャフト14は、ゴムカップリング13等を介して中間シャフト(インターミディエイトシャフト)16に接続される。中間シャフト16はピニオンシャフト(出力軸)に接続され、ステアリングギアボックス31内でピニオンシャフトのピニオン17がステアリングラック(ラックバー)18に噛合される。ステアリングラック18の両端には、それぞれタイロッド19の一端が接続されると共に各タイロッド19の他端にはナックルアーム等(図示せず)を介して転舵輪(図示せず)が接続されている。また、中間シャフト16又はステアリングシャフト14には、ステアリングホイール11の操舵角に応じた信号を発生する舵角センサ26や、ステアリングシャフト14に付与される操舵トルクに応じた信号を発生するトルクセンサ15が設けられる。
尚、トルクセンサ15は、例えば、トーションバーで結合された中間シャフト16(入力軸)とピニオンシャフト(出力軸)にそれぞれ設けられ、これらの軸の回転角度差に基づいてトルクを検出する計2個のレゾルバセンサから構成されてもよい。また、図1に示す車両用操舵装置10の構成はあくまで一例であり、車両用操舵装置10の構成自体は、電動パワーステアリング装置20を備える限り、任意であってよい。
電動パワーステアリング装置20は、操舵補助用のアクチュエータ22(以下、アシストモータ22と称する)を含む。アシストモータ22は、例えば3相ブラシレスモータで構成されてよい。アシストモータ22は、ステアリングギアボックス31内にステアリングラック18と同軸に設けられてよい。例えば、アシストモータ22は、ボールねじナットを介してステアリングラック18に噛合されてよい。アシストモータ22は、その駆動力によりステアリングラック18の移動を助勢する。即ち、アシストモータ22の作動時、ロータの回転によりボールねじナットが回転し、これにより、ステアリングラック18を軸方向に移動(助勢)させる。電動パワーステアリング装置20の機械的な構成自体は、アシストモータ22の配置場所を含め、任意であってよい。例えば、アシストモータ22は、ステアリングシャフト(ピニオンシャフト等)に噛合されてもよいし、油圧装置を介して助勢力を伝達してもよい。電動パワーステアリング装置20のアシストモータ22は、後述のECU(Electrical Control Unit)80(図2?図4参照)により制御される。アシストモータ22の制御態様については、後述する。
図2は、電動パワーステアリング装置20の基本的な制御態様の一例を説明する図である。電動パワーステアリング装置20は、以下で説明する各種制御を行うECU80を含む。ECU80は、マイコン81(図3参照)等によって構成されており、例えば、CPU、制御プログラムを格納するROM、演算結果等を格納する読書き可能なRAM、タイマ、カウンタ、入力インターフェイス、及び出力インターフェイス等を有する。
ECU80は、操舵システムを統括する単一のECUにより実現されてもよいし、2つ以上のECUにより協動して実現されてもよい。ECU80には、以下で説明する各種制御を実現するための情報ないしデータが入力される。例えば、ECU80には、トルクセンサ15、回転角センサ24、舵角センサ26、車速センサ50、加速度センサ60(車両の振動状態を検出するセンサの一例)等から各種のセンサ値が所定周期毎に入力されてよい。また、ECU80には、後述するU−V、V−W及びW−U通電経路のそれぞれに流れる電流を検出する電流センサ85、86(図3参照)が内蔵或いは接続される。また、ECU80には、制御対象としてアシストモータ22が接続されている。
尚、加速度センサ60は、車両の振動方向(上下方向)の加速度を検出する。
ECU80は、トルクセンサ15や回転角センサ24等の出力信号に基づいて、アシストモータ22で発生させるべきアシストトルク(アシスト力)に関する目標値を決定する。アシストトルクに関する目標値は、電流や電圧等を含む任意の物理量であってよく、例えば、アシストモータ22に印加するアシストモータ電流値(モータ駆動デューティ)であってよい。また、アシストトルクに関する目標値は、任意の態様で決定されてもよい。例えば、アシストトルクに関する目標値は、運転者による操舵トルクの増加に応じてアシストトルクが大きくなるように決定され、車速が大きい場合は小さい場合よりアシストトルクが小さくなるように決定されてもよい。また、アシストモータ22に印加されるアシストモータ電流値は、アシストモータ22(ロータ)の回転角度を検出する回転角センサ24の出力信号に基づいてフィードバック制御されてよい。
図3は、電動パワーステアリング装置20に係る電力供給系の構成の一例を示す図である。
ECU80は、第1インバータ71、第2インバータ72、第1スイッチ73、第2スイッチ74、開放リレー71u,71v,71w,72u,72v,72w,マイコン81、第1プリドライバIC82、第2プリドライバIC83、電源回路84等を含む。
図3に示すように、アシストモータ22には、第1インバータ71及び第2インバータ72が並列に接続される。第1インバータ71及び第2インバータ72は、それぞれ、アシストモータ22に含まれる2系統の巻線(図4参照)の一方を駆動するための駆動回路の一例である。第1インバータ71及び第2インバータ72は、それぞれ、電源電圧(+B)に接続される。
尚、電源電圧は、車載バッテリやオルタネータ等であってよい。
第1インバータ71は、6個のスイッチング素子S1〜S6で構成される3相ブリッジ回路を含む。スイッチング素子S1〜S6は、トランジスタ等の任意のスイッチング素子であってよい。第1インバータ71に印加される直流電流は、3相ブリッジ回路により3相交流電力に変換される。第1インバータ71のスイッチング素子S1〜S6は、マイコン81(後述する駆動制御部811)及び第1プリドライバIC82により制御される。
同様に、第2インバータ72は、6個のスイッチング素子S7〜S12で構成される3相ブリッジ回路を含む。スイッチング素子S7〜S12は、トランジスタ等の任意のスイッチング素子であってよい。第2インバータ72に印加される直流電流は、3相ブリッジ回路により3相交流電力に変換される。第2インバータ72のスイッチング素子S7〜S12は、マイコン81(駆動制御部811)及び第2プリドライバIC83により制御される。
ここで、図4は、アシストモータ22の構成の一例を、第1インバータ71及び第2インバータ72とアシストモータ22との間の接続態様と共に示す図である。
尚、図4において、一対の端子U1は、互いに電気的に接続されており、一対の端子V1は、互いに電気的に接続されており、一対の端子W1は、互いに電気的に接続されている。同様に、図4において、一対の端子U2は、互いに電気的に接続されており、一対の端子V2は、互いに電気的に接続されており、一対の端子W2は、互いに電気的に接続されている。
アシストモータ22は、図4に示すように、2系統の巻線(2重巻構成)を有する。具体的には、アシストモータ22は、互いに独立した第1系統の巻線と第2系統の巻線とを含む。例えば、第1系統の巻線と第2系統の巻線とは、それぞれ、アシストモータ22のステータに巻回される。
尚、巻線の巻き方は、任意であり、例えば集中巻、分布巻ないし重ね巻のような巻き方が採用されてもよい。
第1系統の巻線は、第1インバータ71を介して通電されるU相コイルU−V−1と、V相コイルV−W−1と、W相コイルW−U−1とを含む。第2系統の巻線は、第2インバータ72を介して通電されるU相コイルU−V−2と、V相コイルV−W−2と、W相コイルW−U−2とを含む。
尚、図4に示す例では、第1系統の巻線と第2系統の巻線は、それぞれ、スター結線で構成されているが、デルタ結線のような他の構成であってもよい。また、U相コイルU−V−1、V相コイルV−W−1、W相コイルW−U−1、及び、U相コイルU−V−2、V相コイルV−W−2、W相コイルW−U−2は、全て同一の特性(例えばインダクタンス等)のコイルから形成されてよい。以下では、U相コイルU−V−1、V相コイルV−W−1、W相コイルW−U−1、及び、U相コイルU−V−2、V相コイルV−W−2、W相コイルW−U−2は、全て同一の特性のコイルである前提で説明を続ける。
図4に示す構成によれば、第1インバータ71及び第2インバータ72がアシストモータ22に並列に接続されているので、第1インバータ71及び第2インバータ72のうちのいずれか一方を作動させるだけで、アシストモータ22を作動させることができる。また、図4に示す構成によれば、第1インバータ71及び第2インバータ72は、双方が同時に作動することも可能である。
尚、第1インバータ71及び第2インバータ72は、好ましくは、同一の定格であり、単独でアシストトルクの最大値(設計で意図される最大値)を発生させることができる能力を備える。即ち、第1インバータ71及び第2インバータ72は、いずれも、単独の作動時に、アシストトルクの最大値を発生させることができる。また、アシストトルクの最大値は、アシストトルクに関する目標値の取りうる最大値に対応する。以下では、第1インバータ71及び第2インバータ72が同一の定格であり、単独でアシストトルクの最大値を発生させることができる能力を備えることを前提に説明を続ける。
図3に戻り、第1スイッチ73は、第1インバータ71と電源電圧の間に設けられる。第1スイッチ73は、図3に示すように、リレー式のスイッチ(機械式のスイッチ)であってよく、或いは、トランジスタ等のような半導体のスイッチング素子であってもよい。
第2スイッチ74は、第2インバータ72と電源電圧の間に設けられる。第2スイッチ74は、図3に示すように、リレー式のスイッチ(機械式のスイッチ)であってよく、或いは、トランジスタ等のような半導体のスイッチング素子であってもよい。
第1スイッチ73及び第2スイッチ74は、第1インバータ71及び第2インバータ72に対応して、電源電圧に並列に接続される。
尚、第1スイッチ73及び第2スイッチ74の開閉状態は、マイコン81により制御される。また、第1スイッチ73及び第2スイッチ74は、省略されてもよい。また、第1インバータ71及び第2インバータ72と電源電圧の間には、任意的な構成としてDC−DCコンバータ90が接続されてもよい。DC−DCコンバータ90は、電源電圧を昇圧して、第1インバータ71及び第2インバータ72に出力する。DC−DCコンバータ90の構成は、任意であってよく、例えば同期整流型の非絶縁型DC/DCコンバータであってよい。
開放リレー71u,71v,71wは、第1インバータ71とアシストモータ22の間に設けられ、第1インバータ71からアシストモータ22への通電を遮断することが可能な機械式リレーである。開放リレー71u,71v,71wは、スイッチング素子S1〜S6の故障等に起因してアシストモータ22への通電停止が不能となった場合に、マイコン81(後述するリレー制御部812)から出力される開放指令に応じて開放される。
開放リレー72u,72v,72wは、第2インバータ72とアシストモータ22の間に設けられ、第2インバータ72からアシストモータ22への通電を遮断することが可能な機械式リレーである。開放リレー72u,72v,72wは、スイッチング素子S7〜S12の故障等に起因してアシストモータ22への通電停止が不能となった場合に、マイコン81(リレー制御部812)から出力される開放指令に応じて開放される。
マイコン81は、ECU80における主たる制御手段であり、各種プログラムをCPU上で実行することにより各種制御処理を実現することができる。マイコン81は、駆動制御部811、リレー制御部812、異常判定部813、記録処理部814、記憶部815を含む。
なお、駆動制御部811、リレー制御部812、異常判定部813、記録処理部814は、CPU上で1つ以上の対応するプログラムを実行することにより実現される。また、記憶部815は、マイコン81内に内臓される不揮発性メモリ等に予め規定される記憶領域により実現される。
駆動制御部811は、第1インバータ71及び第2インバータ72の駆動制御を実行する。具体的には、駆動制御部811は、上述の如く、アシストトルクに関する目標値を決定し、第1プリドライバIC82及び第2プリドライバIC83に駆動指令を出力する。
第1インバータ71だけでアシストモータ22を作動させる場合、駆動制御部811は、上述の如くアシストモータ22で発生させるべきアシストトルクに関する目標値を決定すると、第1スイッチ73をオンとし且つ第2スイッチ74をオフとすると共に、第1プリドライバIC82を介して、目標値に対応するスイッチングパターンをスイッチング素子S1〜S6に印加する。かかるスイッチングパターンがスイッチング素子S1〜S6に印加されると、スイッチング素子S1〜S6がスイッチングパターンに従ってオン/オフし、U−V、V−W及びW−Uの各通電状態が順次切り替わる。
また、第2インバータ72だけでアシストモータ22作動させる場合、駆動制御部811は、上述の如くアシストモータ22で発生させるべきアシストトルクに関する目標値を決定すると、第1スイッチ73をオフとし且つ第2スイッチ74をオンとすると共に、第2プリドライバIC83を介して、目標値に対応するスイッチングパターンをスイッチング素子S7〜S12に印加する。かかるスイッチングパターンがスイッチング素子S7〜S12に印加されると、スイッチング素子S7〜S12がスイッチングパターンに従ってオン/オフし、U−V、V−W及びW−Uの各通電状態が順次切り替わる。
また、第1インバータ71及び第2インバータの双方でアシストモータ22を作動させる場合、駆動制御部811は、第1スイッチ73をオンとし且つ第2スイッチ74をオンとすると共に、アシストトルクに関する目標値を決定し、その目標値を所定比率で分配した分配目標値を、第1プリドライバIC82及び第2プリドライバIC83に与える。例えば、第1インバータ71及び第2インバータ72を1:9の比率で作動させる場合、目標値の10%に対応するスイッチングパターンをスイッチング素子S1〜S6に印加すると共に、目標値の90%に対応するスイッチングパターンをスイッチング素子S7〜S12に印加する。この際、第1インバータ71に係るU−V通電経路、V−W通電経路及びW−U通電経路を流れる電流と、第2インバータ72に係るU−V通電経路、V−W通電経路及びW−U通電経路を流れる電流とは、互いに独立して流されるが、これらが協動して回転磁界を形成する。これにより、全体として、目標値の100%が実現されるような通電が実行される。
また、駆動制御部811は、異常判定部813が後述する異常判定処理(開放リレー71u,71v,71w,72u,72v,72wの何れかがON固着しているか否かを判定する処理)を実行する場合、異常判定対象である開放リレー71u,71v,71w,72u,72v,72wの何れかを通電させるスイッチングパターンを決定し、第1プリドライバIC82又は第2プリドライバIC83に駆動指令を出力する。
また、駆動制御部811は、異常判定部813が開放リレー71u,71v,71w,72u,72v,72wの何れかにON固着が発生していると判定すると、異常判定処理における通電とは反対方向の通電を行うように第1インバータ71、或いは第2インバータ72を駆動制御する(以下、第1駆動制御と称する)。具体的には、第1駆動制御に対応するスイッチングパターンを決定し、第1プリドライバIC82、或いは第2プリドライバIC83に駆動指令(以下、第1駆動指令と称する)出力する。かかる第1駆動制御の詳細については、後述する。
また、駆動制御部811は、異常判定部813が開放リレー71u,71v,71w,72u,72v,72wの何れかにON固着が発生していると判定すると、第1駆動制御を実行した後、ON固着していると判定された開放リレー71u,71v,71w,72u,72v,72wを通じてアシストモータ22に微小電流(予め規定された値より小さい所定電流)が流れるように第1インバータ71、或いは第2インバータ72を駆動制御する(以下、第2駆動制御と称する)。具体的には、第2駆動制御に対応するスイッチングパターンを決定し、第1プリドライバIC82、或いは第2プリドライバIC83に駆動指令(以下、第2駆動指令と称する)を出力する。かかる第2駆動制御の詳細については、後述する。
尚、微小電流(予め規定された値より小さい所定電流)とは、アシストモータ22が第1系統の巻線及び第2系統の巻線のいずれか一方で通常動作(操舵操作のアシストのための動作)行う場合に、他方の巻線に通電しても、かかる通常動作に影響を与えない程度の電流である。また、微小電流は、電流センサ85(85u,85v,85w)、86(86u,86v,86w)におけるノイズレベルより大きな電流(電流センサ85u,85v,85w,86u,86v,86wがノイズ中でも通電の有無を判別可能な程度の電流)である。
リレー制御部812は、開放リレー71u,71v,71w,72u,72v,72wの開閉状態を制御する。開放リレー71u,71v,71w,72u,72v,72wは、常閉型の機械式リレーであり、リレー制御部812は、開放リレー71u,71v,71w,72u,72v,72wの何れかを開放(OFF)させる場合、対象となる開放リレー71u,71v,71w,72u,72v,72wの何れかに開放指令(OFF指令)を出力する。また、リレー制御部812は、開放指令により開放させた開放リレー71u,71v,71w,72u,72v,72wの何れかに対して閉成指令(ON指令)を出力することで、対象となる開放リレー71u,71v,71w,72u,72v,72wの何れかを閉状態に戻すことができる。リレー制御部812は、上述の如く、第1インバータ71或いは第2インバータ72からアシストモータ22への通電停止が不能となった場合に、開放リレー71u,71v,71w、或いは開放リレー72u,72v,72wに開放指令を出力する。また、リレー制御部812は、異常判定部813が後述する異常判定処理を実行する場合に、異常判定処理の対象である開放リレー71u,71v,71w,72u,72v,72wの何れかに開放指令を出力する。また、リレー制御部812は、駆動制御部811が上述した第2駆動制御を実行する場合、第2駆動制御による通電の対象である開放リレー71u,71v,71w,72u,72v,72wの何れかに開放指令を出力する。
異常判定部813は、車両のイグニッションオン(IG−ON)からイグニッションオフ(IG−OFF)までの間における予め規定されたタイミングで、開放リレー71u,71v,71w,72u,72v,72wがON固着しているか否かを判定する処理(異常判定処理)を実行する。開放リレー71u,71v,71w,72u,72v,72wは、通常、閉状態にされる(常閉状態である)ため、何らかの要因によりON固着が発生する可能性がある。ON固着が発生してしまうと、第1インバータ71及び第2インバータ72の何れかに異常が発生した場合に、開放リレー71u,71v,71w,72u,72v,72wを開放することができなくなってしまうため、異常判定部813は、かかる異常判定処理を実行する。
ここで、図5は、開放リレー71u,71v,71w,72u,72v,72wがON固着しているか否かを判定する手法を説明する図である。
図5に示すように、異常判定部813が、開放リレー71u,71v,71wにON固着が発生しているか否かを判定する場合、リレー制御部812は、異常判定対象である開放リレー71u,71v,71wの何れかに開放指令を出力し、駆動制御部811は、かかる開放リレーを通じて第1系統の巻線が通電するように、第1プリドライバIC82を介して、第1インバータ71を駆動制御する。また、異常判定部813が、開放リレー72u,72v,72wがON固着しているか否かを判定する場合、リレー制御部812は、異常判定対象である開放リレー72u,72v,72wの何れかに開放指令を出力すると共に、駆動制御部811は、かかる開放リレーを通じて第2系統の巻線が通電するように、第2プリドライバIC83を介して、第2インバータ72を駆動制御する。異常判定部813は、U−V、V−W及びW−U通電経路のそれぞれに流れる電流を検出する電流センサ85(85u,85v,85w)、86(86u,86v,86w)により通電が検出されない場合、異常判定対象である開放リレーが開放指令に応じて開放されていると判断できるため、ON固着は発生していないと判定する。一方、異常判定部813は、電流センサ85(85u,85v,85w)、86(86u,86v,86w)により通電が検出される場合、かかる開放リレーが開放指令に応じて正常に開放されていない(ON状態のままである)と判断できるため、ON固着が発生していると判定する。
尚、ON固着があると判定された場合、ECU80(マイコン81)は、自身が接続する車載LANにON固着が発生した旨のワーニング情報を出力してよい。これにより、例えば、車載LANに接続するメータECUがワーニング情報を受信してメータ内にON固着が発生した旨の警告を表示することができるため、運転者は、車両をディーラー等に持ち込んで修理してもらうことができる。
図3に戻り、記録処理部814は、異常判定部813により開放リレー71u,71v,71w,72u,72v,72wの何れかがON固着していると判定されると、加速度センサ60から入力される加速度のデータを記憶部815に記録する処理(振動状態記録処理)を開始する。そして、記録処理部814は、ON固着していると判定された開放リレー71u,71v,71w,72u,72v,72wの何れかを通じたアシストモータ22への通電(上述した駆動制御部811の第2駆動制御による通電)がなくなるまで、加速度センサ60から入力される加速度のデータを記憶部815に記録する。記録処理部814は、加速度センサ60から入力される加速度の検出値が記録開始からの最大値である場合に、記憶部815内の最大加速度G1の値を更新して記録する。また、記録処理部814は、駆動制御部811の第2駆動制御による通電がなくなったときに、加速度センサ60から入力される加速度の検出値を最終加速度G2として記録する。
尚、記録処理部814は、例えば、記憶部815の容量に余裕がある場合等、振動状態記録処理中、加速度センサ60から入力される加速度のデータを時系列データとして全て記録してもよい。また、記憶部815に記録された各振動状態記録処理によるデータ(最大加速度G1、最終加速度G2のデータ)は、例えば、DLC3コネクタ等を介して外部から車載LANに接続された故障診断用ツールからECU80にコマンドを送信することにより、外部に取り出すことができる。また、予め規定された時間Tが経過しても、ON固着していると判定された開放リレー71u,71v,71w,72u,72v,72wの何れかを通じたアシストモータ22への通電(駆動制御部811の第2駆動制御による通電)がなくならない場合は、振動状態記録処理を終了する(振動によって、開放リレーのON固着が解消することはなかったとして、最終加速度G2のデータを記録しない)。
第1プリドライバIC82は、駆動制御部811から入力される駆動指令に応じたスイッチングパターンをスイッチング素子S1〜S6に印加する。
第2プリドライバIC83は、駆動制御部811から入力される駆動指令に応じたスイッチングパターンをスイッチング素子S7〜S12に印加する。
電源回路84は、電源電圧からマイコン81、第1プリドライバIC82、第2プリドライバICを駆動するための電力(電源電圧よりも低い駆動電圧)を生成する。
尚、第1プリドライバIC82及び第2プリドライバIC83は、一体化されてもよい。また、図3に示す例では、第1インバータ71、第2インバータ72、マイコン81、第1プリドライバIC82、第2プリドライバIC83及び電源回路84は、ECU80の構成要素であるが、かかる構成には限定されない。即ち、ECU80は、その他の構成要素を含んでもよいし、一部の構成要素が外部に設けられてもよい。例えば、第1インバータ71及び第2インバータ72は、ECU80の外部に設けられてもよい。更に、ECU80は、アシストモータ22と一体的にモジュール化されるものであってもよい。
次に、駆動制御部811による第1駆動制御の手法、即ち、第1系統の巻線と第2系統の巻線のうち、一方の巻線でアシストモータ22の通常動作(運転者による操舵操作をアシストする動作)を実現しつつ、他方の巻線と駆動回路(第1インバータ71及び第2インバータ72の何れか)の間に設けられる開放リレーのON固着判定を行う制御手法の概要について説明する。以下、第1インバータ71を作動させることにより、第1系統の巻線だけでアシストモータ22を作動させつつ、第2系統の巻線と第2インバータ72の間に設けられる開放リレー72u,72v,72wの何れかにON固着が発生しているか否かを判定する場合について説明する。
尚、当然の如く、第1系統の巻線と第2系統の巻線のうち、アシストモータ22の通常動作を実現する巻線と、開放リレーのON固着の有無を判定するために使用される巻線は、入れ替えられてもよい。即ち、第2系統の巻線でアシストモータ22の通常動作を実現しつつ、第1系統の巻線と第1インバータ71の間に設けられる開放リレー71u,71v,71wの何れかにON固着が発生しているか否かを判定してもよい。
図6は、ON固着が発生していると判定された場合におけるアシストモータに流れる電流の態様の一例を表す図である。具体的には、第1系統のU相コイルU−V−1に電流が流れている状態(図中の実線矢印)で、開放リレー72u,72wの何れかにON固着が発生しているか否かを判定し、ON固着が発生していると判定された場合に、第2系統のW相コイルW−U−2に流れる電流(図中の破線矢印及び点線矢印)の態様を表している。
尚、開放リレー72u,72v,72wにおけるON固着の有無の判定は、第1系統のU相コイルU−V−1に電流が流れている状態のみならず、V相コイルV−W−1又はW相コイルW−U−1に電流が流れている状態で行われてもよい。また、開放リレー72u,72v,72wの何れかにON固着が発生しているか否かを判定する場合、駆動制御部811が第2系統のU相コイルU−V−2に電流が流れるように第2インバータ72(第2プリドライバIC83)に駆動指令を出力することにより、開放リレー72u,72vの何れかのON固着の有無を判定してもよい。同様に、駆動制御部811が第2系統のV相コイルV−W−2に電流が流れるように第2インバータ72(第2プリドライバIC83)に駆動指令を出力することにより、開放リレー72v,72wの何れかのON固着の有無を判定してもよい。
図6に示す一例では、第1系統のU相(U1相)からV相(V1相)に向けて電流が流れる状態で、開放リレー72u,72wの何れかに開放指令を出力してかかる開放リレーにON固着が発生しているか否かを判定している。そして、図6の破線矢印に示すように、第2系統のW相コイルW−U−2にW相(W2相)からU相(U2相)に向かう電流が流れるため、異常判定部813は、電流センサ86u、86vの検出信号に基づき、開放リレーにON固着が発生していると判定する。
ここで、アシストモータ22は、第1系統の巻線を用いた通常動作、即ち、運転者による操舵操作をアシストする動作を行っているため、第2系統に破線矢印に示すような電流が流れてしまうと、第1系統の巻線による動作に影響を与えてしまう。そのため、駆動制御部811は、開放リレーにON固着が発生していると判定すると、ON固着判定を行うための第2インバータ72(第2プリドライバIC83)への駆動指令を即座に停止すると共に、第1系統の巻線による動作への影響を抑制する第1駆動指令を第2インバータ72(第2プリドライバIC83)に出力する。具体的には、ON固着判定を行うための駆動指令に対応する電流方向と反対の方向の電流が第2系統の巻線に流れるように、第2インバータ72を制御する(第1駆動制御)。
図6に示す一例では、点線矢印で示すように、駆動制御部811からの第1駆動指令に応じて、ON固着判定時に第2系統のW相コイルW−U−2に流れた電流と反対方向の電流(U2相からW2相に向かう電流)が流れている。
このように、ON固着判定時に第2系統の巻線に流れる電流による磁界を打ち消すように、第2系統の巻線に反対方向の電流を流すため、ON固着判定時に第2系統の巻線に流れる電流による第1系統の巻線による動作への影響を抑制することができる。即ち、第1系統の巻線による動作への影響を抑制しつつ、第2系統の巻線と第2インバータ72の間に設けられる開放リレー72u,72v,72wにON固着が発生しているか否かを判定することができる。
次に、図7を参照して、駆動制御部811による第1駆動制御及び第2駆動制御、及び記録処理部814による振動状態記録処理の詳細について説明する。
図7は、第2系統の巻線と第2インバータ72の間に設けられる開放リレー72uのON固着の有無を判定する際の電動パワーステアリング装置20(ECU80)の動作の一例を示すタイミングチャートである。具体的には、アシストモータ22における第1系統の巻線と第2系統の巻線の双方による合計出力(図7(a))、第1インバータ71(第1プリドライバIC82)への駆動指令(図7(b))、第1系統の巻線に流れる電流の状態を示す電流モニタ(図7(c))、開放リレー72uへの指令(ON指令/OFF指令)の状態(図7(d))、第2インバータ72(第2プリドライバIC83)への駆動指令(図7(e))、第2系統の巻線に流れる電流の状態を示す電流モニタ、(図7(f))、車両振動(加速度センサ60の検出値)、それぞれの時間変化を表している。
尚、図中の時刻t1以前にて、開放リレー72uは、マイコン81(リレー制御部812)からの閉成指令(ON指令)に基づき、閉成状態(ON状態)にある。また、図中の時刻t5(図中、時間軸上の黒塗り矢印)にて、開放リレー72uにON固着が発生している。
図7(a)、(b)に示すように、運転者による操舵操作に応じて、時刻t1から時刻t4までの間、アシストモータ22が作動する。この間、第1系統の巻線と第2系統の巻線のうち、第1系統の巻線のみでアシストモータ22を作動させている。具体的には、駆動制御部811が、時刻t1から時刻t2まで、U1相からV1相に向けてU相コイルU−V−1に電流が流れるように、また、時刻t2から時刻t3まで、V1相からW1相に向けてV相コイルV−W−1に電流が流れるように、更に、時刻t3から時刻t4まで、W1相からU1相に向けてW相コイルW−U−1に電流が流れるように、第1インバータ71(第1プリドライバIC82)に駆動指令を出力している。
一方、図7(d)、(e)、(f)に示すように、時刻t1から時刻t2の間で、異常判定部813は、アシストモータ22の第2系統の巻線を用いて、開放リレー72uのON固着の有無を判定している。
時刻t1にて、リレー制御部812は、開放リレー72uに開放指令(OFF指令)を出力している。そして、時刻t1から時刻t2までの間、駆動制御部811は、U2相からV2相に向けてU相コイルU−V−2に電流が流れるように、第2インバータ72(第2プリドライバIC83)に駆動指令を出力している。この際、時刻t1から時刻t2までの間で、開放リレー72uを通じてU相コイルU−V−2には電流が流れていないため、異常判定部813は、開放リレー72uにON固着が発生していないと判定する。
図7(a)、(b)に示すように、時刻t5にて、開放リレー72uにON固着が発生した後、時刻t6〜時刻t12までの間、運転者による操舵操作に応じて、アシストモータ22が作動する。時刻t1から時刻t4までの間と同様、第1系統の巻線と第2系統の巻線のうち、第1系統の巻線のみでアシストモータ22を作動させている。具体的には、駆動制御部811は、時刻t6から時刻t9まで、U1相からV1相に向けてU相コイルU−V−1に電流が流れるように、また、時刻t9から時刻t10まで、V1相からW1相に向けてV相コイルV−W−1に電流が流れるように、更に、時刻t10から時刻t12まで、W1相からU1相に向けてW相コイルW−U−1に電流が流れるように、第1インバータ71(第1プリドライバIC82)に駆動指令を出力している。また、時刻t6〜時刻t12までの間と同様、駆動制御部811は、時刻t14〜時刻t16までの間、第1系統の巻線のみでアシストモータ22を作動させている。
一方、図7(d)、(e)、(f)に示すように、時刻t6から(時刻t9に到達する前の)時刻t7の間で、異常判定部813は、第2系統の巻線を用いて、開放リレー72uのON固着の有無を判定している。具体的には、駆動制御部811は、時刻t6から時刻t7までの間、マイコン81が、U2相からV2相に向けてU相コイルU−V−2に電流が流れるように、第2インバータ72(第2プリドライバIC83)に駆動指令を出力している。この際、時刻t6から時刻t7までの間で、開放リレー72uを通じてU相コイルU−V−2に電流が流れているため、異常判定部813は、開放リレー72uにON固着が発生していると判定し、駆動制御部811は、U2相からV2相に向けてU相コイルU−V−2に電流を流すための第2インバータ72(第2プリドライバIC83)への駆動指令を停止する。そして、時刻t7から時刻t8までの間(時刻t6から時刻t7までと同じ長さの期間)で、駆動制御部811は、U相コイルU−V−2に反対方向の電流が流れるように(V2相からU2相に向けてU相コイルU−V−2に電流が流れるように)、第2インバータ72を制御する第1駆動制御を行う(第2プリドライバIC83に第1駆動指令を出力する)。そのため、図7(f)に示すように、時刻t7から時刻t8の間で、開放リレー72uを通じてU相コイルU−V−2に反対方向の電流(V2相からU2相に向かう電流)が流れている。
図7(a)に示すように、時刻t6から時刻t7の間で、第2系統のU相コイルU−V−2にU2相からV2相に向けて電流が流れているため、一時的に、アシストモータ22の合計出力が増加する。これに対して、時刻t7から時刻t8の間で第2系統のU相コイルU−V−2にV2相からU2相に向けて反対方向の電流が流れているため、時刻t6から時刻t7における出力増加分を打ち消すように、合計出力が減少している。これにより、時刻t6から時刻t12までのアシストモータ22が作動する期間全体としての出力(積算値)を一定に保持し、アシストモータ22の合計出力を安定させることができる。
また、図7(g)に示すように、時刻t6(実際上は、時刻t6と時刻t7の間)にて、異常判定部813が開放リレー72uがON固着していると判定すると、記録処理部814は、車両の振動状態を表す加速度のデータ(加速度センサ60から入力される加速度のデータ)を記憶部815に記録する処理(振動状態記録処理)を開始する。また、図7(e)に示すように、駆動制御部811は、異常判定部813が開放リレー72uがON固着していると判定すると、(時刻t10と時刻t12の間である)時刻t11にて、U2相からV2相に向けてU相コイルU−V−2に微小電流が流れるように、第2インバータ72を制御する第2駆動制御を開始する(第2プリドライバIC83へ第2駆動指令の出力を開始する)。そのため、図7(f)に示すように、ON固着している開放リレー72uを通じてU相コイルU−V−2に微小電流が流れている。
図7(g)に示すように、車両の振動状態は時々刻々変化するため、車両の振動レベルが強まると、ON固着の程度によっては、固着状態にある開放リレー72uの接点が離れて、ON固着が解消する場合がある。図7(e)に示すように、駆動制御部811は、時刻t15以降も第2駆動制御を継続しているが、時刻t15にて、開放リレー72uを通じたU相コイルU−V−2への通電が検出されなくなっている。これは、車両の振動に起因して開放リレー72uのON固着が解消したことを表している。図7(g)に示すように、記録処理部814は、開放リレー72uにおけるON固着の解消まで、即ち、開放リレー72uを通じたU相コイルU−V−2への通電がなくなる時刻t15までの間で、振動状態記録処理を実行する。
図7(g)に示すように、車両の振動状態に対応する加速度センサ60の検出値は、時刻t6以降、時刻t13まで上昇する。そして、加速度センサ60の検出値は、時刻t13以降、時刻t13における極大値より小さくなるが、時刻t15でON固着が解消する際には、時刻t13の極大値より大きな値になっている。即ち、記録処理部814による振動状態記録処理が実行される期間(時刻t6〜時刻t15)において、時刻t15における加速度センサ60の検出値が最大であるため、かかる振動状態記録処理により記録される最大加速度G1と最終加速度G2は、同じ時刻t15における加速度センサ60の検出値になる。
また、図7(b)、(c)、(f)に示すように、時刻t11から時刻t12の間、及び時刻t14から時刻t15の間では、アシストモータ22が第1系統のみにより作動しながら、第2系統に開放リレー72uを通じて電流が流れている。しかしながら、駆動制御部811の第2駆動制御により、開放リレー72uを通じて流れる電流は、アシストモータ22の通常動作に影響を与えない程度の微小電流である。そのため、図7(a)に示すように、駆動制御部811の第2駆動制御により、ON固着が発生した開放リレー72uを通じて第2系統の巻線に電流が流れても、アシストモータ22の合計出力に影響はない。
このように、第2駆動制御による開放リレー72uを通じた第2系統への通電の有無をモニタリングすることにより、第1系統によるアシストモータ22の通常動作を行いながら、開放リレー72uのON固着の有無を判断することができる。また、第2駆動制御により開放リレー72uを通じて第2系統に流れる電流を微小電流とすることにより、第1系統によるアシストモータ22の通常動作に影響を与えずに開放リレー72uのON固着の有無を判断することができる。また、開放リレー72uのON固着時における車両の振動状態(加速度センサ60の検出値)を記憶部815に記録しておくことにより、事後的にON固着の程度(固着レベル)を把握することが可能となり、ON固着が発生した部品の継続使用の可否判断やON固着の発生原因の究明等に活用することができる。例えば、車両の振動状態が比較的大きい場合でもON固着が解消しなかった場合、強い固着状態であると判断し、車両の振動状態が比較的大きい場合にON固着が解消した場合、弱い固着状態であると判断し、車両の振動状態が比較的小さい場合にON固着が解消した場合、非常に弱い固着状態であると判断することができる。また、最終加速度G2よりも最大加速度G1の方が大きい値である場合、1回の比較的大きな振動(衝撃)では固着が解消しない固着状態である等を、ON固着が発生した部品の継続使用等の判断に考慮することができる。
なお、本実施形態では、異常判定部813により開放リレー72uがON固着していると判定されると、駆動制御部811による第2駆動制御、及び記録処理部814による振動状態記録処理が実行されるが、異常判定部813による異常判定処理は省略されてもよい。例えば、車両のIG−ONからIG−OFFまでの間の予め規定されたタイミングにおいて、駆動制御部811は、リレー制御部812が開放リレー72uに開放指令を出力した状態で、第2駆動制御を行い、記録処理部814は、第2駆動制御に応じて、開放リレー72uを通じたU相コイルU−V−2への通電が検出された場合に、振動状態記録処理を実行する態様であってもよい。かかる態様によっても、開放リレー72uのON固着時における車両の振動状態(加速度センサ60の検出値)を記録することができるため、事後的に固着レベルを把握することが可能となり、同様の効果を奏する。
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。