JP2015015790A - 回転電機制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機に通電されているときに変化するパラメータに係る電圧検出値の異常を適切に判定可能な回転電機制御装置を提供する。【解決手段】回転電機制御装置１は、運転者がハンドルを操舵することにより入力された操舵トルクに応じた補助トルクを出力するモータ１０の駆動を制御する。異常判定部６０では、モータ１０に通電されているときに変化するパラメータに係る電圧検出値を取得する。異常判定部６０では、モータ１０に通電しようとしている状態であり、かつ、ハンドル９１が操舵されている状態である場合、所定期間に亘る電圧検出値の挙動に基づき、電圧検出値の異常を判定する。これにより、誤判定することなく、モータ１０に通電されているときに変化するパラメータに係る電圧検出値の異常を適切に判定することができる。【選択図】 図１

Description

本発明は、回転電機制御装置に関する。

従来、回転電機の制御装置において、相電圧や相電流等に係る情報をＡＤ変換してＡＤ値として取得し、取得されたＡＤ値に基づいて回転電機の駆動を制御している。ＡＤ値は、入力端子等を経由して取得される。このとき、例えば隣り合う入力端子から取得されるＡＤ値の特性が近い場合、正常であって一時的にＡＤ値が一致しているのか、入力端子が短絡しているのかの切り分けが困難である。そこで特許文献１では、隣り合う入力端子に互いに異なる特性のＡＤ値が入力されるように構成している。

特開２００５−２４５０５３号公報

しかしながら、特許文献１では、例えば回転電機の各相端子電圧を取得する入力端子を隣り合わせに配置できない等、ハード構成に制約が生じる。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転電機に電流が通電されているときに変化するパラメータに係る電圧検出値の異常を適切に判定可能な回転電機制御装置を提供することにある。

本発明は、運転者が操舵部材を操舵することにより入力される操舵トルクに応じた補助トルクを出力する回転電機の駆動を制御する回転電機制御装置であって、電圧信号取得手段と、通電判断手段と、操舵判断手段と、異常判定手段と、を備える。
電圧信号取得手段は、回転電機に通電されているときに変化するパラメータに係る電圧検出値を取得する。通電判断手段は、回転電機に通電しようとしている状態か否かを判断する。操舵判断手段は、操舵部材が操舵されている状態か否かを判断する。
異常判定手段は、回転電機に通電しようとしている状態であり、かつ、操舵部材が操舵されている状態である場合、所定期間に亘る電圧検出値の挙動に基づき、電圧検出値の異常を判定する。

本発明では、回転電機に通電しようとしている状態であり、かつ、操舵部材が操舵されている状態であれば、正常時には、回転電機に通電されているときに変化するパラメータに係る電圧検出値は変化する。そこで本発明では、回転電機に通電しようとしている状態であり、かつ、操舵部材が操舵されている状態であるときに、所定期間に亘る電圧検出値の挙動に基づき、電圧検出値の異常判定を行っている。換言すると、正常時と異常時とで電圧検出値が所定期間に亘って同様の挙動を示す可能性がある場合、電圧検出値の異常判定を行っていない。
これにより、正常であるにも関わらず異常であると誤判定することなく、回転電機に通電されているときに変化するパラメータに係る電圧検出値の異常を適切に判定することができる。

本発明の第１実施形態による回転電機制御装置を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態の回転電機制御装置を適用した電動パワーステアリング装置を示す模式図である。 本発明の第１実施形態の各相端子電圧を説明する説明図である。 本発明の第１実施形態による異常判定処理を説明するフローチャートである。 本発明の第２実施形態による異常判定処理を説明するフローチャートである。

以下、本発明による回転電機制御装置を図面に基づいて説明する。なお、以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による回転電機制御装置を図１に示す。回転電機制御装置１は、回転電機としてのモータ１０を駆動制御するものである。回転電機制御装置１は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成され、モータ１０とともに、例えば車両のステアリング操作を補助するための電動パワーステアリング装置１００（図２参照）に適用される。

図２は、電動パワーステアリング装置１００を備えるステアリングシステム９０の全体構成を示すものである。ステアリングシステム９０は、操舵部材としてのハンドル（ステアリングホイール）９１、ステアリングシャフト９２、ピニオンギア９６、ラック軸９７、車輪９８、および、電動パワーステアリング装置１００等から構成される。

ハンドル９１は、ステアリングシャフト９２と接続される。ステアリングシャフト９２には、運転者がハンドル９１を操作することにより入力される操舵トルクを検出するトルクセンサ９４が設けられる。トルクセンサ９４は、操舵トルクに応じたトルク信号ＴＲＱを制御部４０（図１参照）に出力する。
また、ステアリングシャフト９２には、ハンドル９１の操舵角θｈを検出する操舵角センサ９５が設けられる。操舵角センサ９５は、操舵角θｈに係る操舵角信号を制御部４０（図１参照）に出力する。
ステアリングシャフト９２の先端には、ピニオンギア９６が設けられ、ピニオンギア９６はラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪９８が連結されている。

これにより、運転者がハンドル９１を操舵すると、ハンドル９１に接続されたステアリングシャフト９２が回転する。ステアリングシャフト９２の回転運動は、ピニオンギア９６によってラック軸９７の直線運動に変換され、ラック軸９７の変位量に応じた角度に一対の車輪９８が転舵される。

電動パワーステアリング装置１００は、運転者によるハンドル９１の操舵を補助する補助トルクは発生するモータ１０、モータ１０の駆動を制御する回転電機制御装置１、モータ１０の回転を減速してステアリングシャフト９２またはラック軸９７に伝達する減速ギア９３等を備える。モータ１０は、減速ギア９３を正逆回転させる。これにより、電動パワーステアリング装置１００は、ハンドル９１の操舵を補助する補助トルクをモータ１０から発生し、減速ギア９３を介してステアリングシャフト９２またはラック軸９７に補助トルクを伝達する。

本実施形態のモータ１０は、３相ブラシレスモータであり、図示しないバッテリの電力により駆動される。なお、モータ１０は、３相ブラシレスモータ以外のモータであってもよい。モータ１０は、図示しないロータおよびステータを有している。ロータは、円筒状の部材であり、その表面または内部に永久磁石が貼り付けられ、磁極を有している。ステータは、径方向内側へ所定角度毎に突出する突出部を有し、この突出部にＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルが巻回される。また、モータ１０には、ロータの回転位置である電気角θｍを検出する回転角センサ１５が設けられる。回転角センサ１５は、増幅回路１６を経由して電気角θｍに係る回転信号ＳＩＮ、ＣＯＳを制御部４０（図１参照）に出力する。

図１に示すように、回転電機制御装置１は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成され、インバータ部２０、電流センサ３０、制御部４０、および、外部との接続に用いられる図示しないコネクタ等を備える。
インバータ部２０は、３相インバータであり、６つのスイッチング素子がブリッジ接続されている。スイッチング素子は、例えば電界効果トランジスタの一種であるＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）である。スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴに限らず、ＩＧＢＴやサイリスタ等であってもよい。２つのスイッチング素子は、一方が高電位側、他方が低電位側に接続され、１つのスイッチング素子対（アーム）を構成している。３つのスイッチング素子対は、それぞれ、モータ１０のＵ相コイル、Ｖ相コイル、および、Ｗ相コイルに接続される。

インバータ部２０は、プリドライバ２５を介し、後述する制御部４０によりスイッチング素子のオンオフ作動が制御され、図示しないバッテリから供給される電力を変換し、モータ１０に供給する。また、バッテリとインバータ部２０との間には、バッテリからインバータ部２０への電力の供給を遮断可能な図示しない電源リレーが設けられる。

電流センサ３０は、例えばシャント抵抗により構成され、各スイッチング素子対とグランドとの間に設けられる。シャント抵抗の両端電圧は、増幅回路３１を経由し、制御部４０へ出力される。

制御部４０は、回転電機制御装置１全体の制御を司るものであって、各種演算を実行するマイクロコンピュータにより構成される。
制御部４０は、３相／２相変換部４５、減算器５１、５２、ＰＩ制御部５３、５４、２相／３相変換部５５、ＰＷＭ変換部５６、異常判定部６０、および、操舵角速度演算部６５等を有する。３相／２相変換部４５、減算器５１、５２、ＰＩ制御部５３、５４、２相／３相変換部５５、ＰＷＭ変換部５６、異常判定部６０、および、操舵角速度演算部６５は、いずれもソフトウェアにより構成してもよいし、ハードウェアにより構成してもよいし、ソフトウェアおよびハードウェアの組み合わせにより構成してもよい。

３相／２相変換部４５は、増幅回路３１を経由して電流センサ３０から取得されたＵ相電流Ｉｕに係るＵ相電流信号、Ｖ相電流Ｉｖに係るＶ相電流信号およびＷ相電流Ｉｗに係るＷ相電流信号を取得する。以下、Ｕ相電流信号、Ｖ相電流信号およびＷ相電流信号を、適宜単にＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗという。また、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗを、適宜、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗともいう。

３相／２相変換部４５では、電気角θｍに基づき、ｄｑ変換により、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗをｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに変換する。これにより、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗは、３相座標からｄｑ座標に変換される。

減算器５１は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*とｄ軸電流Ｉｄとの差分であるｄ軸電流偏差ΔＩｄを演算する。減算器５２は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^*とｑ軸電流Ｉｑとの差分であるｑ軸電流偏差ΔＩｑを演算する。ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^*は、操舵トルクや車速等に応じ、図示しない指令演算部にて演算される。

ＰＩ制御部５３は、減算器５１から入力されたｄ軸電流偏差ΔＩｄに基づき、実電流であるｄ軸電流Ｉｄをｄ軸電流指令値Ｉｄ^*に追従させるべく、ＰＩ演算によりｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*を演算する。ＰＩ制御部５４は、減算器５２から入力されたｑ軸電流偏差ΔＩｑに基づき、実電流であるｑ軸電流Ｉｑをｑ軸電流指令値Ｉｑ^*に追従させるべく、ＰＩ演算によりｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*を演算する。

２相／３相変換部５５は、電気角θｍに基づき、逆ｄｑ変換により、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*を３相の電圧指令値であるＵ相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ^*およびＷ相電圧指令値Ｖｗ^*に変換する。
ＰＷＭ変換部５６では、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ^*およびＷ相電圧指令値Ｖｗ^*に基づき、各相のスイッチング素子のオン期間の割合に対応するＵ相デューティ指令値Ｄｕ、Ｖ相デューティ指令値ＤｖおよびＷ相デューティ指令値Ｄｗを演算する。

ＰＷＭ変換部５６から出力されたＵ相デューティ指令値Ｄｕ、Ｖ相デューティ指令値ＤｖおよびＷ相デューティ指令値Ｄｗは、プリドライバ２５にて駆動信号に変換される。そして、当該駆動信号に基づき、インバータ部２０のスイッチング素子のオン／オフ作動が制御される。
これにより、制御部４０は、インバータ部２０を介してモータ１０をＰＷＭ制御する。

異常判定部６０では、制御部４０にて取得される電圧検出値の異常判定を行う。
ここで、制御部４０にて取得される電圧検出値について説明する。本実施形態では、回転電機制御装置１のコネクタに形成されるコネクタ端子をＴｅ、制御部４０に形成される入力端子をＴｍで表す。

制御部４０は、コネクタ端子Ｔｅ１および入力端子Ｔｍ１を経由してＵ相端子電圧Ｖｕを取得し、コネクタ端子Ｔｅ２および入力端子Ｔｍ２を経由してＶ相端子電圧Ｖｖを取得し、コネクタ端子電圧Ｔｅ３および入力端子Ｔｍ３を経由してＷ相端子電圧Ｖｗを取得する。

制御部４０は、回転角センサ１５から、コネクタ端子Ｔｅ４、Ｔｅ５、増幅回路１６、および、入力端子Ｔｍ４、Ｔｍ５を経由し、電気角θｍに係る回転信号ＳＩＮ、ＣＯＳを取得する。取得された回転信号ＳＩＮ、ＣＯＳを用い、図示しない角度演算部にて電気角θｍを演算する。電気角θｍは、３相／２相変換部４５におけるｄｑ変換、および、２相／３相変換部５５における逆ｄｑ変換等に用いられる。

制御部４０は、トルクセンサ９４から、コネクタ端子Ｔｅ６および入力端子Ｔｍ６を経由し、トルク信号ＴＲＱを取得する。トルク信号ＴＲＱは、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^*の演算等に用いられる。
また、制御部４０は、操舵角センサ９５から、コネクタ端子Ｔｅ７および入力端子Ｔｍ７を経由し、操舵角θｈに係る操舵角信号を取得する。操舵角速度演算部６５では、操舵角θｈに基づき、操舵角速度ωを演算する。

制御部４０は、入力端子Ｔｍ８を経由してＵ相電流Ｉｕに係るＵ相電流信号を取得し、入力端子Ｔｍ９を経由してＶ相電流Ｉｖに係るＶ相電流信号を取得し、入力端子Ｔｍ１０を経由してＷ相電流Ｉｗに係るＷ相電流信号を取得する。なお、本実施形態では、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに係る各相電流信号は、回転電機制御装置１にて内部的に取得されるので、各相電流信号に係るコネクタ端子は設けられていない。

本実施形態では、コネクタ端子Ｔｅ１〜Ｔｅ７がこの順で隣り合って配列されるものとする。また、入力端子Ｔｍ１〜Ｔｍ１０がこの順で隣り合って配列されるものとする。
また、Ｕ相端子電圧Ｖｕ、Ｖ相端子電圧Ｖｖ、Ｗ相端子電圧Ｖｗ、Ｕ相電流信号、Ｖ相電流信号、Ｗ相電流信号、回転信号ＳＩＮ、ＣＯＳ、トルク信号ＴＲＱ、操舵角信号は、いずれもＡＤ変換されたＡＤ値であって、「回転電機に電流が通電されているときに変化するパラメータに係る電圧検出値」に対応する。

ここで、各相端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを図３に基づいて説明する。
図３に示すように、各相端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、正常時、位相の異なる正弦波状となる。また、Ｕ相端子電圧ＶｕとＶ相端子電圧Ｖｖとは、電気角θｍ１、θｍ２において、等しくなる。

本実施形態では、Ｕ相端子電圧Ｖｕを取得する入力端子Ｔｍ１と、Ｖ相端子電圧Ｖｖを取得する入力端子Ｔｍ２とが隣り合って配置される。そのため、入力端子Ｔｍ１と入力端子Ｔｍ２とが短絡すると、図３中に二点鎖線Ｖｓで示すように、電気角θｍによらず、Ｕ相端子電圧ＶｕとＶ相端子電圧Ｖｖとが一致する。ここでは、制御部４０の入力端子の短絡について説明したが、入力端子およびコネクタ端子を含むＵ相端子電圧Ｖｕの取得経路とＶ相端子電圧Ｖｖの取得経路とが短絡した場合も同様である。以下、「端子間短絡」には、このような取得経路の短絡も含むものとする。

すなわち、Ｕ相端子電圧ＶｕとＶ相端子電圧Ｖｖとは、端子間短絡した場合に一致する。また、Ｕ相端子電圧ＶｕとＶ相端子電圧Ｖｖとは、正常時であっても電気角によっては一致する場合がある。そのため、例えば電気角θｍ１にてモータ１０が停止している状態である場合、正常であってもＵ相端子電圧ＶｕとＶ相端子電圧Ｖｖとが一致する状態が継続されるため、正常であるか、端子間短絡異常が生じているのかを切り分けることが困難であり、端子間短絡異常を適切に検出することができない。

ここで、Ｕ相端子電圧ＶｕとＶ相端子電圧Ｖｖのように、正常時であっても電圧値が一致することがある２つの電圧検出値を「特性が近い電圧検出値」とすると、特性の近い電圧検出値が入力される入力端子が隣り合わないよう物理的に離して配置し、端子間短絡異常が生じた場合の電圧検出値と正常時の電圧検出値とを異ならせることにより、端子間短絡異常を検出することは可能である。しかしながら、例えば、Ｕ相端子電圧Ｖｕの取得に係る端子とＶ相端子電圧Ｖｖの取得に係る端子とを隣り合わせて配置することができない、といったように、端子配列設計に係る自由度が低下してしまう。

そこで本実施形態では、隣り合う入力端子に特性の近い電圧検出値が入力される場合であっても、端子間短絡異常を検出可能な異常判定処理を行っている。ここでは、Ｕ相端子電圧ＶｕおよびＶ相端子電圧Ｖｖを例に説明するが、Ｗ相端子電圧Ｖｗ等、他の電圧検出値についても同様の処理にて端子間短絡異常を判定可能である。

異常判定処理を図４に示すフローチャートに基づいて説明する。異常判定処理は、例えばイグニッション電源がオンされているとき、異常判定部６０にて所定の間隔で実行される。
最初のステップＳ１０１（以下、「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」で示す。）では、ＰＩ制御部５３、５４にて演算されるｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*を取得する。

Ｓ１０２では、操舵角速度演算部６５にて演算される操舵角速度ωを取得する。
Ｓ１０３では、Ｕ相端子電圧ＶｕおよびＶ相端子電圧Ｖｖを取得する。
Ｓ１０４では、モータ１０に通電しようとしている状態か否かを判断する。本実施形態では、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*の２乗和が通電判定閾値Ｘｉ以上である場合、すなわち（Ｖｄ^*）²＋（Ｖｑ^*）²≧Ｘｉである場合、モータ１０に通電しようとしている状態であると判断する。ここでは、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*の２乗和が略ゼロか否かを判断するため、通電判定閾値Ｘｉは、センサ誤差等を考慮したゼロに近い値に設定される。モータ１０に通電しようとしている状態でないと判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、すなわち（Ｖｄ^*）²＋（Ｖｑ^*）²＜Ｘｉである場合、Ｓ１０５〜Ｓ１０９の処理を行わない。モータ１０に通電しようとしている状態であると判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、すなわち（Ｖｄ^*）²＋（Ｖｑ^*）²≧Ｘｉである場合、Ｓ１０５へ移行する。

Ｓ１０５では、ハンドル９１が操舵されている状態か否かを判断する。本実施形態では、操舵角速度ωに基づき、操舵角速度ωが操舵判定閾値Ｘω以上である場合、ハンドル９１が操舵されている状態であると判断する。ここでは、操舵角速度ωが略ゼロか否かを判断するため、操舵判定閾値Ｘωは、センサ誤差等を考慮したゼロに近い値に設定される。ハンドル９１が操舵されている状態でないと判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、すなわち操舵角速度ωが操舵判定閾値Ｘωより小さい場合、Ｓ１０６〜Ｓ１０９の処理を行わない。ハンドル９１が操舵されている状態であると判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、すなわち操舵角速度ωが操舵判定閾値Ｘω以上である場合、Ｓ１０６へ移行する。

Ｓ１０６では、Ｕ相端子電圧ＶｕとＶ相端子電圧Ｖｖとが一致するか否かを判断する。本実施形態では、Ｕ相端子電圧ＶｕとＶ相端子電圧Ｖｖとの差の絶対値が短絡判定閾値Ｘｓ以下である場合、Ｕ相端子電圧ＶｕとＶ相端子電圧Ｖｖとが一致すると判断する。短絡判定閾値Ｘｓは、センサ誤差等を考慮し、ゼロに近い値に設定される。Ｕ相端子電圧ＶｕとＶ相端子電圧Ｖｖとが一致しないと判断された場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、すなわちＵ相端子電圧ＶｕとＶ相端子電圧Ｖｖとの差の絶対値が短絡判定閾値Ｘｓより大きい場合、Ｓ１０７〜Ｓ１０９の処理を行わない。Ｕ相端子電圧ＶｕとＶ相端子電圧Ｖｖとが一致すると判断された場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、すなわちＵ相端子電圧ＶｕとＶ相端子電圧Ｖｖとの差の絶対値が短絡判定閾値Ｘｓ以下である場合、Ｓ１０７へ移行する。
なお、Ｓ１０４〜Ｓ１０６にて否定判断される場合、後述のカウント値Ｃをリセットする。

Ｓ１０７では、カウンタのカウント値Ｃをインクリメントする。
Ｓ１０８では、Ｕ相端子電圧ＶｕとＶ相端子電圧Ｖｖとが一致した状態が所定時間に亘って継続したか否かを判断する。本実施形態では、カウント値Ｃがカウント判定閾値Ｘｃより大きい場合、Ｕ相端子電圧ＶｕとＶ相端子電圧Ｖｖとが一致した状態が所定時間に亘って継続した、と判断する。カウント判定閾値Ｘｃは、異常判定に係る所定時間に対応する値として設定される。Ｕ相端子電圧ＶｕとＶ相端子電圧Ｖｖとが一致した状態が所定時間に亘って継続していないと判断された場合（Ｓ１０８：ＮＯ）、すなわちカウント値Ｃがカウント判定閾値Ｘｃ以下である場合、Ｓ１０９の処理を行わない。Ｓ１０８にて否定判断された場合、カウント値Ｃはリセットせずに維持する。Ｕ相端子電圧ＶｕとＶ相端子電圧Ｖｖとが一致した状態が所定時間に亘って継続したと判断された場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、すなわちカウント値Ｃがカウント判定閾値Ｘｃより大きい場合、Ｓ１０９へ移行する。
Ｓ１０９では、Ｕ相端子電圧ＶｕとＶ相端子電圧Ｖｖとが異常であると判定する。具体的には、Ｕ相端子電圧Ｖｕを取得する取得経路と、Ｖ相端子電圧Ｖｖを取得する取得経路とが短絡する端子間短絡異常が生じていると判定する。

すなわち、本実施形態では、モータ１０に通電しようとしていない状態である場合、または、ハンドル９１が操舵されていない状態である場合、Ｕ相端子電圧ＶｕおよびＶ相端子電圧Ｖｖは、変化しない。そのため、電気角θｍによっては、端子間短絡が生じていなくても、Ｕ相端子電圧ＶｕおよびＶ相端子電圧Ｖｖが一致する状態が継続される。したがって、モータ１０に通電しようとしていない状態、または、ハンドル９１が操舵されていない状態にて、Ｕ相端子電圧ＶｕとＶ相端子電圧Ｖｖとの一致により端子間短絡を判定すると、電気角θｍによっては、正常であるにも関わらず、端子間短絡異常が生じていると誤判定する虞がある。

そこで本実施形態では、モータ１０に通電しようとしていない状態である場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、または、ハンドル９１が操舵されていない状態である場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、端子間短絡異常の判定を行わない。これにより、端子間短絡が生じていないにも関わらず、端子間短絡が生じていると誤判定されることを回避することができ、端子間短絡異常を適切に判定することができる。

以上詳述したように、回転電機制御装置１は、運転者がハンドル９１を操舵することにより入力される操舵トルクに応じた補助トルクを出力するモータ１０の駆動を制御する。異常判定部６０では、モータ１０に電流が通電されているときに変化するパラメータに係る電圧検出値を取得する。

異常判定部６０では、モータ１０に通電しようとしている状態か否かを判断する（Ｓ１０４）。また異常判定部６０では、ハンドル９１が操舵されている状態か否かを判断する（Ｓ１０５）。
そして、モータ１０に通電しようとしている状態であり、かつ、ハンドル９１が操舵されている状態である場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ、かつ、Ｓ１０５：ＹＥＳ）、所定期間に亘る電圧検出値の挙動に基づき、電圧検出値の異常を判定する。

モータ１０に通電しようとしている状態であり、かつ、ハンドル９１が操舵されている状態であれば、モータ１０に電流が通電されているときに変化するパラメータ（例えば、各相端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ等）に係る電圧検出値は変化する。そこで本実施形態では、モータ１０に通電しようとしている状態であり、かつ、ハンドル９１が操舵されている状態であるときに、所定期間に亘る電圧検出値の挙動に基づき、電圧検出値の異常判定を行っている。換言すると、所定期間に亘り、正常時と異常時とで電圧検出値が同様の挙動を示す可能性がある場合、電圧検出値の異常判定を行っていない。
これにより、正常であるにも関わらず異常であると誤判定することなく、モータ１０に電流が通電されているときに変化するパラメータに係る電圧検出値の異常を適切に判定することができる。

具体的には、異常判定部６０は、電圧検出値として、第１電圧検出値、および、第２電圧検出値を取得する。本実施形態では、第１電圧検出値をＵ相端子電圧Ｖｕ、第２電圧検出値をＶ相端子電圧Ｖｖとする。

異常判定部６０では、所定期間に亘り、第１電圧検出値であるＵ相端子電圧Ｖｕと第２電圧検出値であるＶ相端子電圧Ｖｖとが一致する場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ、Ｓ１０８：ＹＥＳ）、Ｕ相端子電圧ＶｕおよびＶ相端子電圧Ｖｖが異常であると判定する。具体的には、Ｕ相端子電圧Ｖｕを取得する経路とＶ相端子電圧Ｖｖを取得する経路とが短絡する短絡異常が生じていると判定する。換言すると、所定期間に亘り、第１電圧検出値と第２電圧検出値とが一致する場合、第１電圧検出値を取得する経路と第２電圧検出値を取得する経路とが短絡する短絡異常が生じていると判定する、ということである。

これにより、例えばＵ相端子電圧ＶｕとＶ相端子電圧Ｖｖのように、正常であっても一時的に値が一致するような特性の近い２つの電圧検出値について、正常であるにも関わらず端子間短絡異常が生じている、と誤判定するのを避けることができ、電圧検出値の異常を適切に判定することができる。また、端子配列によらず端子間短絡を異常判定処理にて適切に判定可能であるので、特性の近い２つの電圧検出値を、隣り合う端子から取得するように構成することができ、端子配列等の設計の自由度を高めることができる。
ここで、「第１電圧検出値と第２電圧検出値とが一致する」とは、完全に一致している場合に限らず、例えばセンサ誤差や演算誤差程度の差異は許容されるものとする。

異常判定部６０では、モータ１０の駆動制御に係るｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*の２乗和が通電判定閾値Ｘｉ以上である場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、モータ１０に通電しようとしている状態であると判断する。これにより、少ない演算にて適切にモータ１０に通電しようとしている状態か否かを適切に判断することができる。

異常判定部６０では、ハンドル９１が操舵される操舵角速度ωが操舵判定閾値Ｘω以上である場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、ハンドル９１が操舵されている状態であると判断する。これにより、ハンドル９１が操舵されている状態か否かを適切に判断することができる。

本実施形態では、制御部４０の異常判定部６０が「電圧信号取得手段」、「通電判断手段」、「操舵判断手段」および「異常判定手段」を構成する。また、図４中のＳ１０３が「電圧信号取得手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１０４が「通電判断手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１０５が「操舵判断手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１０９が「異常判定手段」の機能としての処理に対応する。
また本実施形態では、Ｕ相が「第１相」に対応し、Ｖ相が「第２相」に対応する。もちろん、Ｕ相を第１相とし、Ｗ相を第２相としてもよいし、Ｖ相を第１相とし、Ｕ相またはＷ相を第２相としてもよいし、Ｗ相を第１相とし、Ｕ相またはＶ相を第２相としてもよい。

（第２実施形態）
上記実施形態では、Ｕ相端子電圧ＶｕとＶ相端子電圧Ｖｖとの端子間短絡異常を中心に説明した。
本実施形態では、例えば、Ｕ相端子電圧Ｖｕを取得する入力端子Ｔｍ１の隣に、レギュレータ等を経由した電源電圧が入力される入力端子Ｔｍ０が設けられているとする。入力端子Ｔｍ０から入力される電圧を入力電圧（例えば５［Ｖ］）とすると、入力端子Ｔｍ０、Ｔｍ１で端子間短絡が生じると、Ｕ相端子電圧Ｖｕが入力電圧に固着する固着異常が生じる虞がある。

そこで本実施形態では、一定値が入力される入力端子と、モータ１０に通電されているときに経時的に変化する電圧検出値が入力される入力端子とが短絡する場合の固着異常を検出可能な異常判定処理を行っている。ここでは、電圧検出値の一例として、Ｕ相端子電圧Ｖｕについて説明する。また、ここでいう固着異常は、端子間短絡異常の概念に含まれる、と捉えてもよい。

本実施形態における異常判定処理を図５に示すフローチャートに基づいて説明する。異常判定処理は、イグニッション電源がオンされているとき、異常判定部６０にて所定の間隔で実行される。
Ｓ２０１〜Ｓ２０５の処理は、図４中のＳ１０１〜Ｓ１０５と略同様である。本実施形態では、Ｓ２０４またはＳ２０５にて否定判断された場合、カウント値Ｃをリセットし、Ｓ２０９へ移行する。

Ｓ２０６では、今回取得されたＵ相端子電圧Ｖｕである今回値Ｖｕ（ｎ）と前回取得されたＵ相端子電圧Ｖｕである前回値Ｖｕ（ｎ−１）とが一致するか否かを判断する。本実施形態では、今回値Ｖｕ（ｎ）と前回値Ｖ（ｎ−１）との差の絶対値が固着判定閾値Ｘｆ以下である場合、今回値Ｖｕ（ｎ）と前回値Ｖｕ（ｎ−１）とが一致すると判断する。固着判定閾値Ｘｆは、センサ誤差等を考慮し、ゼロに近い値に設定される。今回値Ｖ（ｎ）と前回値Ｖｕ（ｎ−１）とが一致しないと判断された場合（Ｓ２０６：ＮＯ）、すなわち今回値Ｖｕ（ｎ）と前回値Ｖ（ｎ−１）との差の絶対値が固着判定閾値Ｘｆより大きい場合、カウンタのカウント値Ｃをリセットし、Ｓ２０９へ移行する。今回値Ｖ（ｎ）と前回値Ｖｕ（ｎ−１）とが一致すると判断された場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、すなわち今回値Ｖｕ（ｎ）と前回値Ｖ（ｎ−１）との差の絶対値が固着判定閾値Ｘｆ以下である場合、Ｓ２０７へ移行する。

Ｓ２０７の処理は、図４中のＳ１０７の処理と同様である。
Ｓ２０８では、今回値Ｖｕ（ｎ）と前回値Ｖｕ（ｎ−１）とが一致した状態が所定時間に亘って継続したか否かを判断する。本実施形態では、図４中のＳ１０８と同様、カウント値Ｃに基づき、カウント値Ｃがカウント判定閾値Ｘｃより大きい場合、今回値Ｖｕ（ｎ）と前回値Ｖｕ（ｎ−１）とが一致した状態が所定時間に亘って継続した、と判断する。今回値Ｖｕ（ｎ）と前回値Ｖｕ（ｎ−１）とが一致した状態が所定時間に亘って継続していないと判断された場合（Ｓ２０８：ＮＯ）、すなわちカウント値Ｃがカウント判定閾値Ｘｃ以下である場合、Ｓ２０９へ移行する。ここでは、カウント値Ｃはリセットせずに維持する。今回値Ｖｕ（ｎ）と前回値Ｖｕ（ｎ−１）とが一致した状態が所定時間に亘って継続したと判断された場合（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、すなわちカウント値Ｃがカウント判定閾値Ｘｃよりも大きいと判断された場合、Ｓ２１０へ移行する。

Ｓ２０４、Ｓ２０５、Ｓ２０６またはＳ２０８にて否定判断されて移行するＳ２０９では、今回値Ｖｕ（ｎ）を保持する。保持された今回値Ｖｕ（ｎ）は、次回の処理にて、前回値Ｖｕ（ｎ−１）として用いられる。
Ｓ２０８にて肯定判断された場合、すなわち今回値Ｖｕ（ｎ）と前回値Ｖｕ（ｎ−１）とが一致した状態が所定時間に亘って継続したと判断された場合に移行するＳ２１０では、Ｕ相端子電圧Ｖｕに固着異常が生じていると判定する。

本実施形態では、１つの電圧検出値（この例では、Ｕ相端子電圧Ｖｕ）の今回値Ｖｕ（ｎ）と前回値Ｖｕ（ｎ−１）とを比較することにより、固着異常を検出している。これにより、複数の電圧検出値を用いることなく、固着異常を検出可能である。

本実施形態では、異常判定部６０では、所定期間に亘り、電圧検出値であるＵ相端子電圧Ｖｕの今回値Ｖｕ（ｎ）と前回値Ｖｕ（ｎ−１）とが一致すると判断された場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ、Ｓ２０８：ＹＥＳ）、Ｕ相端子電圧Ｖｕが異常であると判定する。これにより、例えばＵ相端子電圧Ｖｕを取得する電圧取得経路と電源ラインまたはグランドラインとの短絡等による固着異常を適切に判定することができる。
ここで、「電圧検出値の今回値と前回値とが一致する」とは、完全に一致している場合に限らず、例えばセンサ誤差や演算誤差程度の差異は許容されるものとする。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。

本実施形態では、図５中のＳ２０３が「電圧信号取得手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ２０４が「通電判断手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ２０５が「操舵判断手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ２０９が「異常判定手段」の機能としての処理に対応する。

（他の実施形態）
（ア）電圧検出値
上記実施形態では、「電圧検出値」がＵ相端子電圧ＶｕおよびＶ相端子電圧Ｖｖであり、「第１電圧検出値」がＵ相端子電圧Ｖｕであり、「第２電圧検出値」がＶ相端子電圧Ｖｖである例を中心に説明した。

他の実施形態では、上記実施形態にて電圧検出値として例示したモータ１０のＵ相電流検出信号、Ｖ相電流検出信号、Ｗ相電流検出信号、回転信号ＳＩＮ、ＣＯＳ、トルク信号ＴＲＱ、および、操舵角信号を「電圧検出値」とし、上記実施形態と同様の異常判定処理を行うことができる。

また、回転電機に電流が流れているとき、スイッチング素子のオン／オフの切り替えがなされるので、スイッチング損失によりスイッチング素子の温度が上昇する。したがって、スイッチング素子の温度を「回転電機に通電されているときに変化するパラメータ」と捉え、スイッチング素子の温度を検出する温度検出素子（例えばサーミスタ）の検出値を「電圧検出値」としてもよい。
その他、電圧検出値は、回転電機に通電されているときに変化するパラメータに係る検出値であれば、どのようなものでもよい。
また、各種電圧検出値の取得に係る端子の配列は、上記実施形態の順に限らず、どのような順序で配列してもよい。

（イ）異常判定処理
入力端子またはコネクタ端子が隣り合う全ての電圧検出値について、上記実施形態と同様の異常判定処理を行ってもよい。また、隣り合う端子から取得される電圧検出値の特性が近い場合に上記実施形態の異常判定処理を行い、電圧検出値の特性が異なる場合には、例えば図４中のＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０５の処理を省略する等、別処理にて異常判定処理を行ってもよい。

上記実施形態では、カウンタのカウント値Ｃに基づき、所定期間の経過を判断した。他の実施形態では、カウンタに替えて、タイマ等を用いて所定期間の経過を判断してもよい。
また、図４中のＳ１０１〜Ｓ１０６は、Ｓ１０４の前段にてＳ１０１が実行され、Ｓ１０５の前段にてＳ１０２が実行され、Ｓ１０６の前段にてＳ１０３が実行されれば、処理の順番を入れ替えてもよい。
同様に、図５中のＳ２０１〜Ｓ２０６は、Ｓ２０４の前段にてＳ２０１が実行され、Ｓ２０５の前段にてＳ２０２が実行され、Ｓ２０６の前段にてＳ２０３が実行されれば、処理の順番を入れ替えてもよい。

さらにまた、異常判定処理の最初のステップに、電源リレーがオンされているか否かを判断するステップを追加してもよい。電源リレーがオンされていると判断された場合、図４のＳ１０１に移行し、電源リレーがオンされていないと判断された場合、異常判定処理を実行しないようにしてもよい。図５の処理についても同様である。

（ウ）通電判定手段
上記実施形態では、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*の２乗和に基づき、当該２乗和が通電判定閾値Ｘｉ以上である場合、回転電機に通電しようとしている状態であると判断する。他の実施形態では、各相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*の絶対値が、いずれも通電判定閾値Ｘｉ２以上である場合、すなわち｜Ｖｕ^*｜≧Ｘｉ２、｜Ｖｖ^*｜≧Ｘｉ２かつ｜Ｖｗ^*｜≧Ｘｉ２である場合、回転電機に通電しようとしている状態であると判断するように構成してもよい。この場合、図４中のＳ１０１にて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*に替えて、各相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*を取得する。図５中のＳ２０１についても同様である。

また、５０から各相デューティ指令値Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗを除した値の絶対値が通電判定閾値Ｘｉ３以上である場合、すなわち｜５０−Ｄｕ｜≧Ｘｉ３、｜５０−Ｄｖ｜≧Ｘｉ３かつ｜５０−Ｄｗ｜≧Ｘｉ３である場合、回転電機に通電しようとしている状態であると判断するようにしてもよい。この場合、図４中のＳ１０１にて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*に替えて、各相デューティ指令値Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗを取得する。図５中のＳ２０１についても同様である。
通電判定閾値Ｘｉ２、Ｘｉ３は、通電判定閾値Ｘｉと同様、センサ誤差等を考慮し、０に近い値とする。

（エ）操舵判定手段
上記実施形態では、操舵角速度ωは、操舵角センサから取得される操舵角θｈに基づいて演算される。他の実施形態では、操舵角θｈに基づいて演算される操舵角速度ωに替えて、例えば回転電機の電気角θｍ等に基づいて演算される推定操舵角速度ωｅとしてもよい。

（オ）電流センサ
上記実施形態では、電流センサは、シャント抵抗により構成され、スッチング素子対とグランドとの間に設けられる。他の実施形態では、電流センサは、スイッチング素子対と高電位ラインとの間に設けてもよいし、スイッチング素子対と回転電機の巻線との間に設けてもよい。また、電流センサは、シャント抵抗に限らず、例えばホール素子等であってもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１・・・回転電機制御装置
１０・・・モータ（回転電機）
２０・・・インバータ
４０・・・制御部
６０・・・異常判定部（電圧信号取得手段、通電判断手段、操舵判断手段、異常判定手段）
９１・・・ハンドル（操舵部材）

Claims (6)

1. 運転者が操舵部材（９１）を操舵することにより入力される操舵トルクに応じた補助トルクを出力する回転電機（１０）の駆動を制御する回転電機制御装置（１）であって、
   前記回転電機に通電されているときに変化するパラメータに係る電圧検出値を取得する電圧信号取得手段（Ｓ１０３、Ｓ２０３）と、
   前記回転電機に通電しようとしている状態か否かを判断する通電判断手段（Ｓ１０４、Ｓ２０４）と、
   前記操舵部材が操舵されている状態か否かを判断する操舵判断手段（Ｓ１０５、Ｓ２０５）と、
   前記回転電機に通電しようとしている状態であり、かつ、前記操舵部材が操舵されている状態である場合（Ｓ１０４：ＹＥＳかつＳ１０５：ＹＥＳ、Ｓ２０４：ＹＥＳかつＳ２０５：ＹＥＳ）、所定期間に亘る前記電圧検出値の挙動に基づき、前記電圧検出値の異常を判定する異常判定手段（Ｓ１０９、Ｓ２１０）と、
   を備えることを特徴とする回転電機制御装置。
2. 前記電圧信号取得手段（Ｓ１０３）は、前記電圧検出値として、第１電圧検出値、および、第２電圧検出値を取得し、
   前記異常判定手段（Ｓ１０９）は、前記所定期間に亘り、前記第１電圧検出値と前記第２電圧検出値とが一致すると判断された場合、前記第１電圧検出値および前記第２電圧検出値が異常であると判定することを特徴とする請求項１に記載の回転電機制御装置。
3. 前記第１電圧検出値は、前記回転電機の第１相の端子電圧であり、
   前記第２電圧検出値は、前記回転電機の前記第１相とは異なる第２相の端子電圧であることを特徴とする請求項２に記載の回転電機制御装置。
4. 前記異常判定手段（Ｓ２１０）は、前記所定期間に亘り、前記電圧検出値の今回値と前回値とが一致すると判断された場合、前記電圧検出値が異常であると判定することを特徴とする請求項１に記載の回転電機制御装置。
5. 前記通電判断手段は、前記回転電機の駆動制御に係るｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値の２乗和が通電判定閾値以上である場合、前記回転電機に通電しようとしている状態であると判断することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
6. 前記操舵判断手段は、前記操舵部材が操舵される操舵角速度が操舵判定閾値以上である場合、前記操舵部材が操舵されている状態であると判断することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。

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