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】６つのＦＥＴ３１のうちの１つが短絡故障した場合には、制御可能領域特定部４１は、電動モータ１８の駆動を停止させた後、短絡故障が発生しているＦＥＴを特定するための処理を行なう。つまり、制御可能領域特定部４１は、まず、各相の相電圧に基づいて、短絡故障が発生しているＦＥＴの上下段の位置（ハイサイドまたはローサイド）を特定する。次に、制御可能領域特定部４１は、特定された上下段位置と、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の相電流のうちの２つの相電流とに基づいて、電圧短絡故障が発生しているＦＥＴ３１の相を特定する。
【解決手段】６つのＦＥＴ３１のうちの１つが短絡故障した場合には、制御可能領域特定部４１は、電動モータ１８の駆動を停止させた後、短絡故障が発生しているＦＥＴを特定するための処理を行なう。つまり、制御可能領域特定部４１は、まず、各相の相電圧に基づいて、短絡故障が発生しているＦＥＴの上下段の位置（ハイサイドまたはローサイド）を特定する。次に、制御可能領域特定部４１は、特定された上下段位置と、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の相電流のうちの２つの相電流とに基づいて、電圧短絡故障が発生しているＦＥＴ３１の相を特定する。
【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、車両の舵取り機構に駆動力を付与する駆動源として用いられる。
【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】特許第4484320号公報
【特許文献２】特開2008-168728号公報
【特許文献３】特公昭57-46087号公報
【特許文献４】特開平5-137380号公報
【特許文献５】特許第3854190号公報
【特許文献６】特許第3839142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】
上記の目的を達成するための請求項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、前記三相ブラシレスモータに流れる３つの相電流のうち、少なくとも２つの相電流を検出するための電流検出手段（５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗ）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ための制御を行なうことにより、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（４１，４２）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（４１）と、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、前記電流検出手段によって検出される２つの相電流それぞれの符号と、前記第１特定手段による特定結果とに基づいて、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を特定する第２特定手段（４１）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。また、車両を操向させるための操舵部材が操作されたときに、第２特定手段によって、電流検出手段によって検出される２つの相電流それぞれの符号と、第１特定手段による特定結果とに基づいて、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。これにより、短絡故障したスイッチング素子が特定される。
【０００７】
請求項２記載の発明は、前記三相ブラシレスモータに印加される各相電圧を検出する電圧検出手段（４１）をさらに含み、前記第１特定手段は、前記電圧検出手段によって検出される各相電圧に基づいて、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ものである、請求項１に記載の車両用操舵装置である。
【０００８】
この構成では、電圧検出手段によって検出される各相電圧に基づいて、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が特定される。
請求項３記載の発明は、前記第１特定手段は、前記電圧検出手段によって検出される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（Ｓ２２，Ｓ２３）と、前記電圧検出手段によって検出される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（Ｓ２４，Ｓ２５）とを含む、請求項２に記載の車両用操舵装置である。
【０００９】
この構成では、電圧検出手段によって検出される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が判別される。そして、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される。また、電圧検出手段によって検出される各相電圧のうちのいずれかの相電圧が、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が判別され、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される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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】ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】Ｖ相のローサイド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４】Ｖ相のハイサイド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５】Ｕ相のローサイド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６】Ｕ相のハイサイド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７】Ｗ相のローサイド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８】Ｗ相のハイサイド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９】短絡故障しているＦＥＴ３１の位置と各相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷの符号との関係を示す模式図である。
【図１０】短絡故障が発生したときの制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１１】図１０のステップＳ２の詳細な手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１１のステップＳ１２で行なわれる一次判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１１のステップＳ１２で行なわれる二次判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１４】制御可能領域の特定方法を説明するための説明図である。
【図１５】制御可能領域の特定方法を説明するための説明図である。
【図１６Ａ】制御可能領域の特定方法を説明するための説明図である。
【図１６Ｂ】制御可能領域の特定方法を説明するための説明図である。
【図１７】制御可能領域において１２０°矩形駆動方式によって電動モータを駆動するときの、各ＦＥＴのオン・オフの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】
【００１１】
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。
【００１２】
ステアリングシャフト６は、直線状に延びている。また、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を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。すなわち、ステアリングホイール２が回転されると、入力軸８および出力軸９は、互いに相対回転しつつ同一方向に回転するようになっている。
【００１３】
ステアリングシャフト６の周囲には、舵角センサ２４およびトルクセンサ１１が設けられている。舵角センサ２４は、ステアリングシャフト６の回転角である操舵角を検出する。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。舵角センサ２４によって検出される操舵角と、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１３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３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、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、これらの界磁コイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗからの反発磁界を受ける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は、メモリに格納された所定の動作プログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、制御可能領域特定部４１と、正弦波駆動部４２と、短絡故障時用駆動部４３とが含まれる。
正弦波駆動部４２は、各ＦＥＴ３１に故障が発生していない通常時において、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ものである。正弦波駆動部４２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が入力される。
【００２４】
正弦波駆動部４２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、正弦波駆動部４２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。
【００２５】
制御可能領域特定部４１は、電動モータ１８の異常が検出されたときに、電動モータ１８の駆動を停止させるための制御と、ＦＥＴ３１に短絡故障が発生しているか否かの判定と、ＦＥＴ３１に短絡故障が発生している場合に短絡故障が発生しているＦＥＴ（ＦＥＴ位置）の特定と、制御可能領域の特定とを行う。制御可能領域とは、６つのＦＥＴ３１ＵＨ〜３１ＷＬのうちの１つのＦＥＴが短絡故障した場合に、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。制御可能領域特定部４１には、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が入力される。
【００２６】
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、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、制御可能領域特定部４１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。
【００２７】
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、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し、「不定領域」と「不可領域」とを合わせた領域を電動モータ１８を駆動することが不可能な制御不能領域として特定するようにしてもよい。
【００２８】
図３に示すように、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に誘起電圧が発生し、この誘起電圧によって、符号６１で示す第１の閉回路や符号６２で示す第２の閉回路に矢印で示す方向に負荷電流が流れるようになる。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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の極性は正となり、短絡故障相であるＶ相の相電流ＩＶの極性は負となる。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の極性は正となり、短絡故障相であるＶ相の相電流ＩＶの極性は負となる。
【００３２】
図４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に誘起電圧が発生し、この誘起電圧によって、符号６３で示す第３の閉回路や符号６４で示す第４の閉回路に矢印で示す方向に負荷電流が流れるようになる。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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の極性は負となり、短絡故障相であるＶ相の相電流ＩＶの極性は正となる。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の極性は負となり、短絡故障相であるＶ相の相電流ＩＶの極性は正となる。
【００３６】
図５に示すように、Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬ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に誘起電圧が発生し、この誘起電圧によって、符号６５で示す第５の閉回路や符号６６で示す第６の閉回路に矢印で示す方向に負荷電流が流れるようになる。
【００３７】
第５の閉回路６５は、短絡故障したＵ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬと、正常相であるＶ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬに並列接続された回生ダイオード３２ＶＬと、Ｖ相界磁コイル１８Ｖと、Ｕ相界磁コイル１８Ｕとを含んでいる。一方、第６の閉回路６６は、短絡故障したＵ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬ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、Ｕ相界磁コイル１８Ｕとを含んでいる。
【００３８】
したがって、Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬ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５の閉回路６５および前記第６の閉回路６６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５の閉回路６５および前記第６の閉回路６６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５の閉回路６５および前記第６の閉回路６６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。
【００３９】
Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬが短絡故障している場合において、Ｖ相界磁コイル１８Ｖを含む第５の閉回路６５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Ｕ相の相電圧ＶＵが正常相であるＶ相の相電圧ＶＶより高い（大きい）ことが必要となる。また、この場合、正常相であるＶ相の相電流ＩＶの極性は正となり、短絡故障相である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６の閉回路６６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Ｕ相の相電圧ＶＵ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の極性は正となり、短絡故障相であるＵ相の相電流ＩＵの極性は負となる。
【００４０】
図６に示すように、Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨ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に誘起電圧が発生し、この誘起電圧によって、符号６７で示す第７の閉回路や符号６８で示す第８の閉回路に矢印で示す方向に負荷電流が流れるようになる。
【００４１】
第７の閉回路６７は、短絡故障したＵ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨと、Ｕ相界磁コイル１８Ｕと、Ｖ相界磁コイル１８Ｖと、正常相であるＶ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨに並列接続された回生ダイオード３２ＶＨとを含んでいる。一方、第８の閉回路６８は、短絡故障したＵ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨと、Ｕ相界磁コイル１８Ｕ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。
【００４２】
したがって、Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨ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７の閉回路６７および前記第８の閉回路６８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７の閉回路６７および前記第８の閉回路６８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７の閉回路６７および前記第８の閉回路６８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。
【００４３】
Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨが短絡故障している場合において、Ｖ相界磁コイル１８Ｖを含む第７の閉回路６７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Ｕ相の相電圧ＶＵが正常相であるＶ相の相電圧ＶＶ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Ｖ相の相電流ＩＶの極性は負となり、短絡故障相である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８の閉回路６８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Ｕ相の相電圧ＶＵ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の極性は負となり、短絡故障相であるＵ相の相電流ＩＵの極性は正となる。
【００４４】
図７に示すように、Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬ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に誘起電圧が発生し、この誘起電圧によって、符号６９で示す第９の閉回路や符号７０で示す第１０の閉回路に矢印で示す方向に負荷電流が流れるようになる。
【００４５】
第９の閉回路６９は、短絡故障したＷ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬ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、Ｗ相界磁コイル１８Ｗとを含んでいる。一方、第１０の閉回路７０は、短絡故障したＷ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬと、正常相であるＶ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬに並列接続された回生ダイオード３２ＶＬと、Ｖ相界磁コイル１８Ｖと、Ｗ相界磁コイル１８Ｗとを含んでいる。
【００４６】
したがって、Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬ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９の閉回路６９および前記第１０の閉回路７０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９の閉回路６９および前記第１０の閉回路７０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９の閉回路６９および前記第１０の閉回路７０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。
【００４７】
Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬ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９の閉回路６９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Ｗ相の相電圧ＶＷ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、正常相であるＵ相の相電流ＩＵの極性は正となり、短絡故障相であるＷ相の相電流ＩＷの極性は負となる。同様に、Ｖ相界磁コイル１８Ｖを含む第１０の閉回路７０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Ｗ相の相電圧ＶＷが正常相であるＶ相の相電圧ＶＶより高いことが必要となる。また、この場合、正常相であるＶ相の相電流ＩＶの極性は正となり、短絡故障相であるＷ相の相電流ＩＷの極性は負となる。
【００４８】
図８に示すように、Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨ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に誘起電圧が発生し、この誘起電圧によって、符号７１で示す第１１の閉回路や符号７２で示す第１２の閉回路に矢印で示す方向に負荷電流が流れるようになる。
【００４９】
第１１の閉回路７１は、短絡故障したＷ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨと、Ｗ相界磁コイル１８Ｗ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１２の閉回路７２は、短絡故障したＷ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨと、Ｗ相界磁コイル１８Ｗと、Ｖ相界磁コイル１８Ｖと、正常相であるＶ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨに並列接続された回生ダイオード３２ＶＨとを含んでいる。
【００５０】
したがって、Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨ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１１の閉回路７１および前記第１２の閉回路７２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１１の閉回路７１および前記第１２の閉回路７２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１１の閉回路７１および前記第１２の閉回路７２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。
【００５１】
Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨ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１１の閉回路７１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Ｗ相の相電圧ＶＷ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の極性は負となり、短絡故障相であるＷ相の相電流ＩＷの極性は正となる。同様に、Ｖ相界磁コイル１８Ｖを含む第１２の閉回路７２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Ｗ相の相電圧ＶＷが正常相であるＶ相の相電圧ＶＶより低いことが必要となる。また、この場合、正常相であるＶ相の相電流ＩＶの極性は負となり、短絡故障相であるＷ相の相電流ＩＷの極性は正となる。
【００５２】
以上のように、１つのＦＥＴ３１が短絡故障しており、他のＦＥＴ３１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場合には、閉回路に負荷電流が流れる。この場合、短絡故障しているＦＥＴ３１の位置と各相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷの符号との関係は、図９に示すようになる。
短絡故障時用駆動部４３（図２参照）は、制御可能領域特定部４１によって特定された「可能領域」および「不定領域」において、電動モータ１８を駆動するための処理を行なうものである。
【００５３】
図１０は、故障が発生したときの制御部４０の動作を示すフローチャートである。
制御可能領域特定部４１は、電動モータ１８が正弦波駆動部４２によって１８０°通電正弦波駆動されている場合に、電動モータ１８に動作不良（故障）が発生したことを検出すると、正弦波駆動部４２にモータ停止指令に与える（ステップＳ１）。正弦波駆動部４２は、故障判定部４１からのモータ停止指令を受信すると、１８０°通電正弦波駆動を中止して、全てのＦＥＴ３１がオフとなるように、各ＦＥＴ３１を制御する。これにより、電動モータ１８が停止する。
【００５４】
この後、制御可能領域特定部４１および短絡故障時用駆動部４３は、短絡故障時のモータ制御処理を実行する（ステップＳ２）。短絡故障時のモータ制御処理は、電源オフ指令等の制御停止指令が与えられるまで（ステップＳ３:ＹＥＳ）、継続して行われる。
図１１は、図１０のステップＳ２の処理（短絡故障時のモータ制御処理）の手順を示すフローチャートである。
【００５５】
短絡故障時のモータ制御処理においては、制御可能領域特定部４１は、６つのＦＥＴ３１のうちの１つが短絡故障している場合において、短絡故障したＦＥＴ（短絡故障したＦＥＴの位置）が既に特定されているか否かを判別する（ステップＳ１１）。つまり、短絡故障したＦＥＴが、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）のうちのいずれの相のＦＥＴであり、かつハイサイドまたはローサイドのうちのいずれのサイドのＦＥＴであるかが、既に特定されているか否かが判別される。短絡故障したＦＥＴが特定されていない場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、制御可能領域特定部４１は、短絡故障が発生しているか否か、および短絡故障が発生している場合には短絡故障が発生しているＦＥＴを特定するための処理を行なう（ステップＳ１２）。
【００５６】
具体的には、制御可能領域特定部４１は、まず、一次判定処理を行なう。一次判定処理においては、制御可能領域特定部４１は、各相の相電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷに基づいて、短絡故障が発生しているか否か、および短絡故障が発生している場合には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であるかを特定する。一次判定処理によって短絡故障が発生しているＦＥＴ３１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、制御可能領域特定部４１は、二次判定処理を行なう。二次判定処理においては、制御可能領域特定部４１は、一次判定処理結果（短絡故障ＦＥＴの上下段位置）と、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３つの相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷのうちの２つの相電流に基づいて、短絡故障が発生しているＦＥＴ３１の相（短絡故障相）を特定する。これにより、短絡故障が発生している一つのＦＥＴ３１を特定することができる。一次判定処理および二次判定処理の詳細については、後述する。
【００５７】
前記ステップＳ１２の処理によって短絡故障が発生しているＦＥＴを特定できなかった場合（短絡故障が発生していないと判定した場合も含まれる）には（ステップＳ１３：ＮＯ）、図１０のステップＳ３に移行する。ステップＳ３で、制御終了指令が与えられていない場合には、ステップＳ１１に戻る。なお、前記ステップＳ１２の処理の開始時点において短絡故障が発生しているＦＥＴ３１がハイサイドＦＥＴであるかローサイドＦＥＴであるかが既に特定されている場合には、制御可能領域特定部４１は、一次判定処理を行なうことなく、二次判定処理を開始する。
【００５８】
前記ステップＳ１２の処理によって短絡故障が発生しているＦＥＴを特定できた場合には（ステップＳ１３:ＹＥＳ）、制御可能領域特定部４１は、制御可能領域特定処理を行なう（ステップＳ１４）。具体的には、制御可能領域特定部４１は、「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」を特定する。制御可能領域特定処理の詳細については、後述する。
【００５９】
制御可能領域特定処理によって「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」が特定されると、制御可能領域特定部４１および短絡故障時用駆動部４３は、「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」のうち、現在の電気角が属する領域に対応したモータ制御を行なう（ステップＳ１５）。具体的には、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は、短絡故障時用駆動部４３は電動モータ１８を駆動する。現在の電気角が「不可領域」に属している場合には、短絡故障時用駆動部４３は電動モータ１８を駆動しない。ステップＳ１５の処理の詳細については、後述する。
【００６０】
前記ステップＳ１１において、短絡故障したＦＥＴが既に特定されていると判別された場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、制御可能領域特定部４１は、制御可能領域が既に特定されていると判断し、ステップＳ１５に移行する。
前記ステップＳ１２の短絡故障ＦＥＴの特定処理（一次判定処理および二次判定処理）について説明する。
【００６１】
図１２は、一次判定処理の手順を示すフローチャートである。
制御可能領域特定部４１は、各相の相電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷを取得する（ステップＳ２１）。そして、いずれかの相電圧が所定のグランドレベルＶＧ（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を判別する（ステップＳ２２）。第１条件を満たしている場合には（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、制御可能領域特定部４１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（ステップＳ２３）。
【００６２】
第１条件を満たしていないと判別された場合には（ステップＳ２２：ＮＯ）、制御可能領域特定部４１は、いずれかの相電圧が所定の電源レベルＶＢ（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判別する（ステップＳ２４）。第２条件を満たしている場合には（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、制御可能領域特定部４１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（ステップＳ２５）。
【００６３】
第２条件を満たしていないと判別された場合には（ステップＳ２４：ＮＯ）、つまり、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、制御可能領域特定部４１は、短絡故障が発生していないと判別する（ステップＳ２６）。
図１３は、二次判定処理の手順を示すフローチャートである。
制御可能領域特定部４１は、運転者によってステアリングホイール２が操作されるのを待つ（ステップＳ３１）。運転者によってステアリングホイール２が操作されたか否かは、たとえば、回転角センサ５２によって検出される電動モータ１８のロータの回転角（またはロータの回転角から演算される操舵角）が変化しているか否かを監視することによって判別することができる。なお、運転者によってステアリングホイール２が操作されたか否かを、舵角センサ２４によって検出される操舵角が変化しているか否かを監視することによって判別するようにしてもよい。
【００６４】
運転者によってステアリングホイール２が操作されたことが検出されると（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、制御可能領域特定部４１は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷのうちの２つの相電流を取得する（ステップＳ３２）。この実施形態では、制御可能領域特定部４１は、たとえば、Ｕ相とＷ相の相電流ＩＵ，ＩＷを取得するものとする。
この後、制御可能領域特定部４１は、短絡故障が発生しているＦＥＴがハイサイドＦＥＴであると特定されているか、ローサイドＦＥＴであると特定されているかを判別する（ステップＳ３３）。
【００６５】
短絡故障が発生しているＦＥＴがハイサイドＦＥＴであると特定されている場合には、制御可能領域特定部４１は、ステップＳ３４に移行し、２つの相電流ＩＵ，ＩＷの符号の組み合わせに基づいて短絡故障相を特定する（ステップＳ３４〜Ｓ３７）。つまり、制御可能領域特定部４１は、図９に示される短絡故障ＦＥＴの位置と、２つの相電流の符号の組合せとの対応関係とに基づいて、短絡故障相を特定する。
【００６６】
この場合、短絡故障が発生しているＦＥＴがハイサイドＦＥＴであるので、Ｕ相の相電流ＩＵが正でありかつＷ相の相電流ＩＷが負である場合には、制御可能領域特定部４１は、短絡故障相がＵ相であると特定する（ステップＳ３４，Ｓ３５）。Ｕ相の相電流ＩＵが負でありかつＷ相の相電流ＩＷが負である場合には、制御可能領域特定部４１は、短絡故障相がＶ相であると特定する（ステップＳ３４，Ｓ３６）。Ｕ相の相電流ＩＵが負でありかつＷ相の相電流ＩＷが正である場合には、制御可能領域特定部４１は、短絡故障相がＷ相であると特定する（ステップＳ３４，Ｓ３７）。これにより、短絡故障が発生している一つのＦＥＴ３１を特定することができる。
【００６７】
前記ステップＳ３３において、短絡故障が発生しているＦＥＴがローサイドＦＥＴであると特定されている場合には、制御可能領域特定部４１は、ステップＳ３８に移行し、２つの相電流ＩＵ，ＩＷの符号の組み合わせに基づいて短絡故障相を特定する（ステップＳ３８〜Ｓ４１）。
この場合、短絡故障が発生しているＦＥＴがローサイドＦＥＴであるので、Ｕ相の相電流ＩＵが負でありかつＷ相の相電流ＩＷが正である場合には、制御可能領域特定部４１は、短絡故障相がＵ相であると特定する（ステップＳ３８，Ｓ３９）。Ｕ相の相電流ＩＵが正でありかつＷ相の相電流ＩＷが正である場合には、制御可能領域特定部４１は、短絡故障相がＶ相であると特定する（ステップＳ３８，Ｓ４０）。Ｕ相の相電流ＩＵが正でありかつＷ相の相電流ＩＷが負である場合には、制御可能領域特定部４１は、短絡故障相がＷ相であると特定する（ステップＳ３８，Ｓ４１）。これにより、短絡故障が発生している一つのＦＥＴ３１を特定することができる。 前記ステップＳ１４の制御可能領域特定処理について説明する。
【００６８】
電動モータ１８の回転方向には、正転方向（ＣＷ:clockwise）と逆転方向（ＣＣＷ：counter clockwise）とがある。正転方向と逆転方向とでは、短絡故障が発生したＦＥＴが同じであっても各相の誘起電圧波形が異なるために制御可能領域が異なる。
電動モータ１８の回転方向（ＣＷ，ＣＣＷ）およびＦＥＴ別に、各ＦＥＴが短絡故障した場合に対応する「不可領域」、「可能領域」および「不定領域」を記憶したマップがあらかじめ作成されて、不揮発性メモリに格納されている。
【００６９】
図１４は、このようなマップの内容例を示している。図１４において、ＣＷおよびＣＣＷは、ＦＥＴに短絡故障が発生したときの電動モータ１８の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、短絡故障したＦＥＴに対応する相を表している。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。
【００７０】
制御可能領域特定部４１は、電動モータ１８の回転方向と、短絡故障したＦＥＴ３１の位置と、前記マップとに基づいて、制御可能領域を特定する。電動モータ１８の回転方向は、回転角センサ５２によって検出される電気角の変化に基づいて特定することができる。たとえば、電気角が増加する方向に変化しているときには、電動モータ１８の回転方向が正転方向(ＣＷ)であると特定され、電気角が減少している方向に変化しているときには、電動モータ１８の回転方向が逆転方向(ＣＣＷ)であると特定される。
【００７１】
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１５は、通常駆動時の各相の誘起電圧波形ＶＵ，ＶＶ，ＶＷおよび電気角θの理論値（シミュレーション値）を示している。この例では、回転方向は、正転方向(ＣＷ)である。また、この例では、通常駆動時において、Ｕ相の誘起電圧波形が正から負へと変化する点が電気角θの０°として設定されている。
【００７２】
通常駆動時の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・sinθ
ＶＶ＝Ｅ・sin（θ−（２／３）π）
ＶＷ＝Ｅ・sin（θ＋（２／３）π） …(1)
図１６Ａは、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬが短絡故障したと仮定した場合の、電気角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、電動モータ１８の回転方向は、正転方向(ＣＷ)であると仮定している。Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬが短絡故障したと仮定した場合の、各相の誘起電圧ＶＵ’，Ｖ’，ＶＷ’の理論値は、通常駆動時の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。
【００７３】
ＶＵ’＝ＶＵ−ＶＶ
ＶＶ’＝０
ＶＷ’＝ＶＷ−ＶＶ …(2)
図１６Ａに示されるような理論値に基づいて、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬが短絡故障した場合の制御可能領域が予め求められる。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１６Ａの例では０）より大きくなる電気角領域（この例では、１５０°〜２７０°）が「可能領域」として求められる。特に、「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）」として求められ、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）」として求められる。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（この例では、３３０°〜９０°）が「不可領域」として求められる。
【００７４】
そして、「可能領域」と「不可領域」の中間の電気角領域（９０°〜１５０°，２７０°〜３３０°）が「不定領域」として求められる。特に、「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’より大きくなる電気角領域（９０°〜１５０°）が「不定領域（Ｗ）」として求められる。
【００７５】
図１６Ｂは、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨが短絡故障したと仮定した場合の、電気角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、電動モータ１８の回転方向は、正転方向(ＣＷ)であると仮定している。図１６Ｂに示されるような理論値に基づいて、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨが短絡故障した場合の制御可能領域が予め求められる。
【００７６】
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（この例では、３３０°〜９０°）が「可能領域」として求められる。特に、「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）」として求められ、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）」として求められる。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（この例では、１５０°〜２７０°）が「不可領域」として求められる。
【００７７】
「可能領域」と「不可領域」の中間の電気角領域（９０°〜１５０°，２７０°〜３３０°）が「不定領域」として求められる。特に、「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。
【００７８】
同様にして、電動モータ１８の回転方向が正転方向(ＣＷ)である場合において、Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬが短絡故障した場合の各領域、Ｕ相のハイサイドＦＥＴＵＨが短絡故障した場合の各領域、Ｗ相のローサイドＦＥＴＷＬが短絡故障した場合の各領域およびＷ相のローサイドＦＥＴＷＬが短絡故障した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の回転方向が正転方向(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の回転方向が逆転方向(ＣＣＷ)である場合のマップが予め作成される。これにより、図１４に示すようなマップが得られる。
【００７９】
次に、図１１のステップＳ１５のモータ制御処理について説明する。このモータ制御処理においては、制御可能領域特定部４１は、まず、現在の電気角が属している領域（「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」）を判別する。そして、現在の電気角が属している領域に応じて、短絡故障時用駆動部４３を制御する。
現在の電気角が「不可領域」に属している場合には、短絡故障時用駆動部４３は電動モータ１８を駆動しない。現在の電気角が「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、短絡故障時用駆動部４３は、電動モータ１８を駆動する。たとえば、現在の電気角が「可能領域」に属している場合には、短絡故障時用駆動部４３は、１２０°矩形駆動方式、１２０°片側ＰＷＭ駆動方式等によって、電動モータ１８を駆動する。また、現在の電気角が「不定領域」に属している場合には、短絡故障時用駆動部４３は、矩形波駆動方式、１２０°矩形駆動方式等によって、電動モータ１８を駆動する。
【００８０】
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。
図１７は、１２０°矩形駆動方式において各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１７には、通常時において電動モータ１８を駆動した場合の電気角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、通常時において電動モータ１８を１２０°矩形駆動する場合の電気角θに対する各ＦＥＴ３１のオン・オフのタイミングが示されている。図１７では、電動モータ１８の回転方向は正転方向であると仮定している。
【００８１】
各ＦＥＴ３１のオン・オフのタイミングを表す帯状のタイミング図のうち、上段はハイサイドＦＥＴに対するオン・オフのタイミングを表し、下段はローサイドＦＥＴに対するオン・オフのタイミングを表している。３６０゜の電気角範囲が、６０°毎の６つの小領域に分割されている。そして、各小領域には、オン状態にされるＦＥＴに対応する相を表す文字（Ｕ，Ｖ，Ｗ）が記入されている。
【００８２】
このタイミング図によれば、通常時に１２０°矩形駆動方式で電動モータ１８を駆動する場合、各小領域とその小領域においてオンされる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、短絡故障時用駆動部４３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、前記タイミング図において現在の電気角に対してオン状態となるべき２つのＦＥＴをオンさせる。たとえば、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬが短絡故障した場合には、電動モータ１８の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。
【００８３】
「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、短絡故障時用駆動部４３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。
【００８４】
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、短絡故障時用駆動部４３は、図１７のタイミング図に従って、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。
【００８５】
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、短絡故障時用駆動部４３は、図１７のタイミング図に従って、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。
【００８６】
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、短絡故障時用駆動部４３は、図１７のタイミング図に従って、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。
【００８７】
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、短絡故障時用駆動部４３は、図１７のタイミング図に従って、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。
【００８８】
一方、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨが短絡故障した場合には、電動モータ１８の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。
「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、短絡故障時用駆動部４３は、図１７のタイミング図に従って、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。
【００８９】
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、短絡故障時用駆動部４３は、図１７のタイミング図に従って、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。
【００９０】
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、短絡故障時用駆動部４３は、図１７のタイミング図に従って、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。
【００９１】
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、短絡故障時用駆動部４３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、短絡故障時用駆動部４３は、図１７のタイミング図に従って、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。
【００９２】
上記実施の形態によれば、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、短絡故障したＦＥＴを特定することが可能となる。
また、上記実施の形態によれば、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】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、二次判定処理において、制御可能領域特定部４１は、Ｕ相とＷ相の相電流ＩＵ，ＩＷを用いて、短絡故障相を特定しているが、Ｕ相とＷ相の相電流ＩＵ，ＩＷの代わりに、Ｕ相とＶ相の相電流ＩＵ，ＩＶまたはＶ相とＷ相の相電流ＩＶ，ＩＷを用いてもよい。
【００９４】
なお、この発明は、電動パワーステアリング装置以外の用途に使用されている三相ブラシレスモータに対しても、適用することができる。
その他、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】
【００９５】
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、車両の舵取り機構に駆動力を付与する駆動源として用いられる。
【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】特許第4484320号公報
【特許文献２】特開2008-168728号公報
【特許文献３】特公昭57-46087号公報
【特許文献４】特開平5-137380号公報
【特許文献５】特許第3854190号公報
【特許文献６】特許第3839142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】
上記の目的を達成するための請求項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、前記三相ブラシレスモータに流れる３つの相電流のうち、少なくとも２つの相電流を検出するための電流検出手段（５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗ）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ための制御を行なうことにより、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（４１，４２）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（４１）と、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、前記電流検出手段によって検出される２つの相電流それぞれの符号と、前記第１特定手段による特定結果とに基づいて、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を特定する第２特定手段（４１）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。また、車両を操向させるための操舵部材が操作されたときに、第２特定手段によって、電流検出手段によって検出される２つの相電流それぞれの符号と、第１特定手段による特定結果とに基づいて、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。これにより、短絡故障したスイッチング素子が特定される。
【０００７】
請求項２記載の発明は、前記三相ブラシレスモータに印加される各相電圧を検出する電圧検出手段（４１）をさらに含み、前記第１特定手段は、前記電圧検出手段によって検出される各相電圧に基づいて、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ものである、請求項１に記載の車両用操舵装置である。
【０００８】
この構成では、電圧検出手段によって検出される各相電圧に基づいて、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が特定される。
請求項３記載の発明は、前記第１特定手段は、前記電圧検出手段によって検出される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（Ｓ２２，Ｓ２３）と、前記電圧検出手段によって検出される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（Ｓ２４，Ｓ２５）とを含む、請求項２に記載の車両用操舵装置である。
【０００９】
この構成では、電圧検出手段によって検出される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が判別される。そして、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される。また、電圧検出手段によって検出される各相電圧のうちのいずれかの相電圧が、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が判別され、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される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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】ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】Ｖ相のローサイド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４】Ｖ相のハイサイド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５】Ｕ相のローサイド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６】Ｕ相のハイサイド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７】Ｗ相のローサイド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８】Ｗ相のハイサイド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９】短絡故障しているＦＥＴ３１の位置と各相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷの符号との関係を示す模式図である。
【図１０】短絡故障が発生したときの制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１１】図１０のステップＳ２の詳細な手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１１のステップＳ１２で行なわれる一次判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１１のステップＳ１２で行なわれる二次判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１４】制御可能領域の特定方法を説明するための説明図である。
【図１５】制御可能領域の特定方法を説明するための説明図である。
【図１６Ａ】制御可能領域の特定方法を説明するための説明図である。
【図１６Ｂ】制御可能領域の特定方法を説明するための説明図である。
【図１７】制御可能領域において１２０°矩形駆動方式によって電動モータを駆動するときの、各ＦＥＴのオン・オフの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】
【００１１】
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。
【００１２】
ステアリングシャフト６は、直線状に延びている。また、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を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。すなわち、ステアリングホイール２が回転されると、入力軸８および出力軸９は、互いに相対回転しつつ同一方向に回転するようになっている。
【００１３】
ステアリングシャフト６の周囲には、舵角センサ２４およびトルクセンサ１１が設けられている。舵角センサ２４は、ステアリングシャフト６の回転角である操舵角を検出する。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。舵角センサ２４によって検出される操舵角と、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１３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３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、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、これらの界磁コイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗからの反発磁界を受ける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は、メモリに格納された所定の動作プログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、制御可能領域特定部４１と、正弦波駆動部４２と、短絡故障時用駆動部４３とが含まれる。
正弦波駆動部４２は、各ＦＥＴ３１に故障が発生していない通常時において、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ものである。正弦波駆動部４２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が入力される。
【００２４】
正弦波駆動部４２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、正弦波駆動部４２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。
【００２５】
制御可能領域特定部４１は、電動モータ１８の異常が検出されたときに、電動モータ１８の駆動を停止させるための制御と、ＦＥＴ３１に短絡故障が発生しているか否かの判定と、ＦＥＴ３１に短絡故障が発生している場合に短絡故障が発生しているＦＥＴ（ＦＥＴ位置）の特定と、制御可能領域の特定とを行う。制御可能領域とは、６つのＦＥＴ３１ＵＨ〜３１ＷＬのうちの１つのＦＥＴが短絡故障した場合に、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。制御可能領域特定部４１には、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が入力される。
【００２６】
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、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、制御可能領域特定部４１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。
【００２７】
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、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し、「不定領域」と「不可領域」とを合わせた領域を電動モータ１８を駆動することが不可能な制御不能領域として特定するようにしてもよい。
【００２８】
図３に示すように、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に誘起電圧が発生し、この誘起電圧によって、符号６１で示す第１の閉回路や符号６２で示す第２の閉回路に矢印で示す方向に負荷電流が流れるようになる。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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の極性は正となり、短絡故障相であるＶ相の相電流ＩＶの極性は負となる。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の極性は正となり、短絡故障相であるＶ相の相電流ＩＶの極性は負となる。
【００３２】
図４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に誘起電圧が発生し、この誘起電圧によって、符号６３で示す第３の閉回路や符号６４で示す第４の閉回路に矢印で示す方向に負荷電流が流れるようになる。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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の極性は負となり、短絡故障相であるＶ相の相電流ＩＶの極性は正となる。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の極性は負となり、短絡故障相であるＶ相の相電流ＩＶの極性は正となる。
【００３６】
図５に示すように、Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬ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に誘起電圧が発生し、この誘起電圧によって、符号６５で示す第５の閉回路や符号６６で示す第６の閉回路に矢印で示す方向に負荷電流が流れるようになる。
【００３７】
第５の閉回路６５は、短絡故障したＵ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬと、正常相であるＶ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬに並列接続された回生ダイオード３２ＶＬと、Ｖ相界磁コイル１８Ｖと、Ｕ相界磁コイル１８Ｕとを含んでいる。一方、第６の閉回路６６は、短絡故障したＵ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬ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、Ｕ相界磁コイル１８Ｕとを含んでいる。
【００３８】
したがって、Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬ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５の閉回路６５および前記第６の閉回路６６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５の閉回路６５および前記第６の閉回路６６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５の閉回路６５および前記第６の閉回路６６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。
【００３９】
Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬが短絡故障している場合において、Ｖ相界磁コイル１８Ｖを含む第５の閉回路６５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Ｕ相の相電圧ＶＵが正常相であるＶ相の相電圧ＶＶより高い（大きい）ことが必要となる。また、この場合、正常相であるＶ相の相電流ＩＶの極性は正となり、短絡故障相である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６の閉回路６６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Ｕ相の相電圧ＶＵ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の極性は正となり、短絡故障相であるＵ相の相電流ＩＵの極性は負となる。
【００４０】
図６に示すように、Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨ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に誘起電圧が発生し、この誘起電圧によって、符号６７で示す第７の閉回路や符号６８で示す第８の閉回路に矢印で示す方向に負荷電流が流れるようになる。
【００４１】
第７の閉回路６７は、短絡故障したＵ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨと、Ｕ相界磁コイル１８Ｕと、Ｖ相界磁コイル１８Ｖと、正常相であるＶ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨに並列接続された回生ダイオード３２ＶＨとを含んでいる。一方、第８の閉回路６８は、短絡故障したＵ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨと、Ｕ相界磁コイル１８Ｕ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。
【００４２】
したがって、Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨ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７の閉回路６７および前記第８の閉回路６８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７の閉回路６７および前記第８の閉回路６８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７の閉回路６７および前記第８の閉回路６８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。
【００４３】
Ｕ相のハイサイドＦＥＴ３１ＵＨが短絡故障している場合において、Ｖ相界磁コイル１８Ｖを含む第７の閉回路６７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Ｕ相の相電圧ＶＵが正常相であるＶ相の相電圧ＶＶ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Ｖ相の相電流ＩＶの極性は負となり、短絡故障相である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８の閉回路６８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Ｕ相の相電圧ＶＵ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の極性は負となり、短絡故障相であるＵ相の相電流ＩＵの極性は正となる。
【００４４】
図７に示すように、Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬ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に誘起電圧が発生し、この誘起電圧によって、符号６９で示す第９の閉回路や符号７０で示す第１０の閉回路に矢印で示す方向に負荷電流が流れるようになる。
【００４５】
第９の閉回路６９は、短絡故障したＷ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬ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、Ｗ相界磁コイル１８Ｗとを含んでいる。一方、第１０の閉回路７０は、短絡故障したＷ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬと、正常相であるＶ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬに並列接続された回生ダイオード３２ＶＬと、Ｖ相界磁コイル１８Ｖと、Ｗ相界磁コイル１８Ｗとを含んでいる。
【００４６】
したがって、Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬ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９の閉回路６９および前記第１０の閉回路７０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９の閉回路６９および前記第１０の閉回路７０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９の閉回路６９および前記第１０の閉回路７０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。
【００４７】
Ｗ相のローサイドＦＥＴ３１ＷＬ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９の閉回路６９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Ｗ相の相電圧ＶＷ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、正常相であるＵ相の相電流ＩＵの極性は正となり、短絡故障相であるＷ相の相電流ＩＷの極性は負となる。同様に、Ｖ相界磁コイル１８Ｖを含む第１０の閉回路７０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Ｗ相の相電圧ＶＷが正常相であるＶ相の相電圧ＶＶより高いことが必要となる。また、この場合、正常相であるＶ相の相電流ＩＶの極性は正となり、短絡故障相であるＷ相の相電流ＩＷの極性は負となる。
【００４８】
図８に示すように、Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨ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に誘起電圧が発生し、この誘起電圧によって、符号７１で示す第１１の閉回路や符号７２で示す第１２の閉回路に矢印で示す方向に負荷電流が流れるようになる。
【００４９】
第１１の閉回路７１は、短絡故障したＷ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨと、Ｗ相界磁コイル１８Ｗ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１２の閉回路７２は、短絡故障したＷ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨと、Ｗ相界磁コイル１８Ｗと、Ｖ相界磁コイル１８Ｖと、正常相であるＶ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨに並列接続された回生ダイオード３２ＶＨとを含んでいる。
【００５０】
したがって、Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨ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１１の閉回路７１および前記第１２の閉回路７２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１１の閉回路７１および前記第１２の閉回路７２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１１の閉回路７１および前記第１２の閉回路７２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。
【００５１】
Ｗ相のハイサイドＦＥＴ３１ＷＨ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１１の閉回路７１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Ｗ相の相電圧ＶＷ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の極性は負となり、短絡故障相であるＷ相の相電流ＩＷの極性は正となる。同様に、Ｖ相界磁コイル１８Ｖを含む第１２の閉回路７２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Ｗ相の相電圧ＶＷが正常相であるＶ相の相電圧ＶＶより低いことが必要となる。また、この場合、正常相であるＶ相の相電流ＩＶの極性は負となり、短絡故障相であるＷ相の相電流ＩＷの極性は正となる。
【００５２】
以上のように、１つのＦＥＴ３１が短絡故障しており、他のＦＥＴ３１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場合には、閉回路に負荷電流が流れる。この場合、短絡故障しているＦＥＴ３１の位置と各相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷの符号との関係は、図９に示すようになる。
短絡故障時用駆動部４３（図２参照）は、制御可能領域特定部４１によって特定された「可能領域」および「不定領域」において、電動モータ１８を駆動するための処理を行なうものである。
【００５３】
図１０は、故障が発生したときの制御部４０の動作を示すフローチャートである。
制御可能領域特定部４１は、電動モータ１８が正弦波駆動部４２によって１８０°通電正弦波駆動されている場合に、電動モータ１８に動作不良（故障）が発生したことを検出すると、正弦波駆動部４２にモータ停止指令に与える（ステップＳ１）。正弦波駆動部４２は、故障判定部４１からのモータ停止指令を受信すると、１８０°通電正弦波駆動を中止して、全てのＦＥＴ３１がオフとなるように、各ＦＥＴ３１を制御する。これにより、電動モータ１８が停止する。
【００５４】
この後、制御可能領域特定部４１および短絡故障時用駆動部４３は、短絡故障時のモータ制御処理を実行する（ステップＳ２）。短絡故障時のモータ制御処理は、電源オフ指令等の制御停止指令が与えられるまで（ステップＳ３:ＹＥＳ）、継続して行われる。
図１１は、図１０のステップＳ２の処理（短絡故障時のモータ制御処理）の手順を示すフローチャートである。
【００５５】
短絡故障時のモータ制御処理においては、制御可能領域特定部４１は、６つのＦＥＴ３１のうちの１つが短絡故障している場合において、短絡故障したＦＥＴ（短絡故障したＦＥＴの位置）が既に特定されているか否かを判別する（ステップＳ１１）。つまり、短絡故障したＦＥＴが、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）のうちのいずれの相のＦＥＴであり、かつハイサイドまたはローサイドのうちのいずれのサイドのＦＥＴであるかが、既に特定されているか否かが判別される。短絡故障したＦＥＴが特定されていない場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、制御可能領域特定部４１は、短絡故障が発生しているか否か、および短絡故障が発生している場合には短絡故障が発生しているＦＥＴを特定するための処理を行なう（ステップＳ１２）。
【００５６】
具体的には、制御可能領域特定部４１は、まず、一次判定処理を行なう。一次判定処理においては、制御可能領域特定部４１は、各相の相電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷに基づいて、短絡故障が発生しているか否か、および短絡故障が発生している場合には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であるかを特定する。一次判定処理によって短絡故障が発生しているＦＥＴ３１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、制御可能領域特定部４１は、二次判定処理を行なう。二次判定処理においては、制御可能領域特定部４１は、一次判定処理結果（短絡故障ＦＥＴの上下段位置）と、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３つの相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷのうちの２つの相電流に基づいて、短絡故障が発生しているＦＥＴ３１の相（短絡故障相）を特定する。これにより、短絡故障が発生している一つのＦＥＴ３１を特定することができる。一次判定処理および二次判定処理の詳細については、後述する。
【００５７】
前記ステップＳ１２の処理によって短絡故障が発生しているＦＥＴを特定できなかった場合（短絡故障が発生していないと判定した場合も含まれる）には（ステップＳ１３：ＮＯ）、図１０のステップＳ３に移行する。ステップＳ３で、制御終了指令が与えられていない場合には、ステップＳ１１に戻る。なお、前記ステップＳ１２の処理の開始時点において短絡故障が発生しているＦＥＴ３１がハイサイドＦＥＴであるかローサイドＦＥＴであるかが既に特定されている場合には、制御可能領域特定部４１は、一次判定処理を行なうことなく、二次判定処理を開始する。
【００５８】
前記ステップＳ１２の処理によって短絡故障が発生しているＦＥＴを特定できた場合には（ステップＳ１３:ＹＥＳ）、制御可能領域特定部４１は、制御可能領域特定処理を行なう（ステップＳ１４）。具体的には、制御可能領域特定部４１は、「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」を特定する。制御可能領域特定処理の詳細については、後述する。
【００５９】
制御可能領域特定処理によって「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」が特定されると、制御可能領域特定部４１および短絡故障時用駆動部４３は、「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」のうち、現在の電気角が属する領域に対応したモータ制御を行なう（ステップＳ１５）。具体的には、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は、短絡故障時用駆動部４３は電動モータ１８を駆動する。現在の電気角が「不可領域」に属している場合には、短絡故障時用駆動部４３は電動モータ１８を駆動しない。ステップＳ１５の処理の詳細については、後述する。
【００６０】
前記ステップＳ１１において、短絡故障したＦＥＴが既に特定されていると判別された場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、制御可能領域特定部４１は、制御可能領域が既に特定されていると判断し、ステップＳ１５に移行する。
前記ステップＳ１２の短絡故障ＦＥＴの特定処理（一次判定処理および二次判定処理）について説明する。
【００６１】
図１２は、一次判定処理の手順を示すフローチャートである。
制御可能領域特定部４１は、各相の相電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷを取得する（ステップＳ２１）。そして、いずれかの相電圧が所定のグランドレベルＶＧ（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を判別する（ステップＳ２２）。第１条件を満たしている場合には（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、制御可能領域特定部４１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（ステップＳ２３）。
【００６２】
第１条件を満たしていないと判別された場合には（ステップＳ２２：ＮＯ）、制御可能領域特定部４１は、いずれかの相電圧が所定の電源レベルＶＢ（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判別する（ステップＳ２４）。第２条件を満たしている場合には（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、制御可能領域特定部４１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（ステップＳ２５）。
【００６３】
第２条件を満たしていないと判別された場合には（ステップＳ２４：ＮＯ）、つまり、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、制御可能領域特定部４１は、短絡故障が発生していないと判別する（ステップＳ２６）。
図１３は、二次判定処理の手順を示すフローチャートである。
制御可能領域特定部４１は、運転者によってステアリングホイール２が操作されるのを待つ（ステップＳ３１）。運転者によってステアリングホイール２が操作されたか否かは、たとえば、回転角センサ５２によって検出される電動モータ１８のロータの回転角（またはロータの回転角から演算される操舵角）が変化しているか否かを監視することによって判別することができる。なお、運転者によってステアリングホイール２が操作されたか否かを、舵角センサ２４によって検出される操舵角が変化しているか否かを監視することによって判別するようにしてもよい。
【００６４】
運転者によってステアリングホイール２が操作されたことが検出されると（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、制御可能領域特定部４１は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷのうちの２つの相電流を取得する（ステップＳ３２）。この実施形態では、制御可能領域特定部４１は、たとえば、Ｕ相とＷ相の相電流ＩＵ，ＩＷを取得するものとする。
この後、制御可能領域特定部４１は、短絡故障が発生しているＦＥＴがハイサイドＦＥＴであると特定されているか、ローサイドＦＥＴであると特定されているかを判別する（ステップＳ３３）。
【００６５】
短絡故障が発生しているＦＥＴがハイサイドＦＥＴであると特定されている場合には、制御可能領域特定部４１は、ステップＳ３４に移行し、２つの相電流ＩＵ，ＩＷの符号の組み合わせに基づいて短絡故障相を特定する（ステップＳ３４〜Ｓ３７）。つまり、制御可能領域特定部４１は、図９に示される短絡故障ＦＥＴの位置と、２つの相電流の符号の組合せとの対応関係とに基づいて、短絡故障相を特定する。
【００６６】
この場合、短絡故障が発生しているＦＥＴがハイサイドＦＥＴであるので、Ｕ相の相電流ＩＵが正でありかつＷ相の相電流ＩＷが負である場合には、制御可能領域特定部４１は、短絡故障相がＵ相であると特定する（ステップＳ３４，Ｓ３５）。Ｕ相の相電流ＩＵが負でありかつＷ相の相電流ＩＷが負である場合には、制御可能領域特定部４１は、短絡故障相がＶ相であると特定する（ステップＳ３４，Ｓ３６）。Ｕ相の相電流ＩＵが負でありかつＷ相の相電流ＩＷが正である場合には、制御可能領域特定部４１は、短絡故障相がＷ相であると特定する（ステップＳ３４，Ｓ３７）。これにより、短絡故障が発生している一つのＦＥＴ３１を特定することができる。
【００６７】
前記ステップＳ３３において、短絡故障が発生しているＦＥＴがローサイドＦＥＴであると特定されている場合には、制御可能領域特定部４１は、ステップＳ３８に移行し、２つの相電流ＩＵ，ＩＷの符号の組み合わせに基づいて短絡故障相を特定する（ステップＳ３８〜Ｓ４１）。
この場合、短絡故障が発生しているＦＥＴがローサイドＦＥＴであるので、Ｕ相の相電流ＩＵが負でありかつＷ相の相電流ＩＷが正である場合には、制御可能領域特定部４１は、短絡故障相がＵ相であると特定する（ステップＳ３８，Ｓ３９）。Ｕ相の相電流ＩＵが正でありかつＷ相の相電流ＩＷが正である場合には、制御可能領域特定部４１は、短絡故障相がＶ相であると特定する（ステップＳ３８，Ｓ４０）。Ｕ相の相電流ＩＵが正でありかつＷ相の相電流ＩＷが負である場合には、制御可能領域特定部４１は、短絡故障相がＷ相であると特定する（ステップＳ３８，Ｓ４１）。これにより、短絡故障が発生している一つのＦＥＴ３１を特定することができる。 前記ステップＳ１４の制御可能領域特定処理について説明する。
【００６８】
電動モータ１８の回転方向には、正転方向（ＣＷ:clockwise）と逆転方向（ＣＣＷ：counter clockwise）とがある。正転方向と逆転方向とでは、短絡故障が発生したＦＥＴが同じであっても各相の誘起電圧波形が異なるために制御可能領域が異なる。
電動モータ１８の回転方向（ＣＷ，ＣＣＷ）およびＦＥＴ別に、各ＦＥＴが短絡故障した場合に対応する「不可領域」、「可能領域」および「不定領域」を記憶したマップがあらかじめ作成されて、不揮発性メモリに格納されている。
【００６９】
図１４は、このようなマップの内容例を示している。図１４において、ＣＷおよびＣＣＷは、ＦＥＴに短絡故障が発生したときの電動モータ１８の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、短絡故障したＦＥＴに対応する相を表している。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。
【００７０】
制御可能領域特定部４１は、電動モータ１８の回転方向と、短絡故障したＦＥＴ３１の位置と、前記マップとに基づいて、制御可能領域を特定する。電動モータ１８の回転方向は、回転角センサ５２によって検出される電気角の変化に基づいて特定することができる。たとえば、電気角が増加する方向に変化しているときには、電動モータ１８の回転方向が正転方向(ＣＷ)であると特定され、電気角が減少している方向に変化しているときには、電動モータ１８の回転方向が逆転方向(ＣＣＷ)であると特定される。
【００７１】
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１５は、通常駆動時の各相の誘起電圧波形ＶＵ，ＶＶ，ＶＷおよび電気角θの理論値（シミュレーション値）を示している。この例では、回転方向は、正転方向(ＣＷ)である。また、この例では、通常駆動時において、Ｕ相の誘起電圧波形が正から負へと変化する点が電気角θの０°として設定されている。
【００７２】
通常駆動時の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・sinθ
ＶＶ＝Ｅ・sin（θ−（２／３）π）
ＶＷ＝Ｅ・sin（θ＋（２／３）π） …(1)
図１６Ａは、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬが短絡故障したと仮定した場合の、電気角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、電動モータ１８の回転方向は、正転方向(ＣＷ)であると仮定している。Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬが短絡故障したと仮定した場合の、各相の誘起電圧ＶＵ’，Ｖ’，ＶＷ’の理論値は、通常駆動時の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。
【００７３】
ＶＵ’＝ＶＵ−ＶＶ
ＶＶ’＝０
ＶＷ’＝ＶＷ−ＶＶ …(2)
図１６Ａに示されるような理論値に基づいて、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬが短絡故障した場合の制御可能領域が予め求められる。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１６Ａの例では０）より大きくなる電気角領域（この例では、１５０°〜２７０°）が「可能領域」として求められる。特に、「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）」として求められ、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）」として求められる。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（この例では、３３０°〜９０°）が「不可領域」として求められる。
【００７４】
そして、「可能領域」と「不可領域」の中間の電気角領域（９０°〜１５０°，２７０°〜３３０°）が「不定領域」として求められる。特に、「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’より大きくなる電気角領域（９０°〜１５０°）が「不定領域（Ｗ）」として求められる。
【００７５】
図１６Ｂは、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨが短絡故障したと仮定した場合の、電気角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、電動モータ１８の回転方向は、正転方向(ＣＷ)であると仮定している。図１６Ｂに示されるような理論値に基づいて、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨが短絡故障した場合の制御可能領域が予め求められる。
【００７６】
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（この例では、３３０°〜９０°）が「可能領域」として求められる。特に、「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）」として求められ、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）」として求められる。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（この例では、１５０°〜２７０°）が「不可領域」として求められる。
【００７７】
「可能領域」と「不可領域」の中間の電気角領域（９０°〜１５０°，２７０°〜３３０°）が「不定領域」として求められる。特に、「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。
【００７８】
同様にして、電動モータ１８の回転方向が正転方向(ＣＷ)である場合において、Ｕ相のローサイドＦＥＴ３１ＵＬが短絡故障した場合の各領域、Ｕ相のハイサイドＦＥＴＵＨが短絡故障した場合の各領域、Ｗ相のローサイドＦＥＴＷＬが短絡故障した場合の各領域およびＷ相のローサイドＦＥＴＷＬが短絡故障した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の回転方向が正転方向(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の回転方向が逆転方向(ＣＣＷ)である場合のマップが予め作成される。これにより、図１４に示すようなマップが得られる。
【００７９】
次に、図１１のステップＳ１５のモータ制御処理について説明する。このモータ制御処理においては、制御可能領域特定部４１は、まず、現在の電気角が属している領域（「可能領域」、「不定領域」および「不可領域」）を判別する。そして、現在の電気角が属している領域に応じて、短絡故障時用駆動部４３を制御する。
現在の電気角が「不可領域」に属している場合には、短絡故障時用駆動部４３は電動モータ１８を駆動しない。現在の電気角が「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、短絡故障時用駆動部４３は、電動モータ１８を駆動する。たとえば、現在の電気角が「可能領域」に属している場合には、短絡故障時用駆動部４３は、１２０°矩形駆動方式、１２０°片側ＰＷＭ駆動方式等によって、電動モータ１８を駆動する。また、現在の電気角が「不定領域」に属している場合には、短絡故障時用駆動部４３は、矩形波駆動方式、１２０°矩形駆動方式等によって、電動モータ１８を駆動する。
【００８０】
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。
図１７は、１２０°矩形駆動方式において各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１７には、通常時において電動モータ１８を駆動した場合の電気角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、通常時において電動モータ１８を１２０°矩形駆動する場合の電気角θに対する各ＦＥＴ３１のオン・オフのタイミングが示されている。図１７では、電動モータ１８の回転方向は正転方向であると仮定している。
【００８１】
各ＦＥＴ３１のオン・オフのタイミングを表す帯状のタイミング図のうち、上段はハイサイドＦＥＴに対するオン・オフのタイミングを表し、下段はローサイドＦＥＴに対するオン・オフのタイミングを表している。３６０゜の電気角範囲が、６０°毎の６つの小領域に分割されている。そして、各小領域には、オン状態にされるＦＥＴに対応する相を表す文字（Ｕ，Ｖ，Ｗ）が記入されている。
【００８２】
このタイミング図によれば、通常時に１２０°矩形駆動方式で電動モータ１８を駆動する場合、各小領域とその小領域においてオンされる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、短絡故障時用駆動部４３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、前記タイミング図において現在の電気角に対してオン状態となるべき２つのＦＥＴをオンさせる。たとえば、Ｖ相のローサイドＦＥＴ３１ＶＬが短絡故障した場合には、電動モータ１８の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。
【００８３】
「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、短絡故障時用駆動部４３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。
【００８４】
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、短絡故障時用駆動部４３は、図１７のタイミング図に従って、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。
【００８５】
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、短絡故障時用駆動部４３は、図１７のタイミング図に従って、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。
【００８６】
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、短絡故障時用駆動部４３は、図１７のタイミング図に従って、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。
【００８７】
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、短絡故障時用駆動部４３は、図１７のタイミング図に従って、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。
【００８８】
一方、Ｖ相のハイサイドＦＥＴ３１ＶＨが短絡故障した場合には、電動モータ１８の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。
「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、短絡故障時用駆動部４３は、図１７のタイミング図に従って、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。
【００８９】
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、短絡故障時用駆動部４３は、図１７のタイミング図に従って、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。
【００９０】
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、短絡故障時用駆動部４３は、図１７のタイミング図に従って、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。
【００９１】
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、短絡故障時用駆動部４３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、短絡故障時用駆動部４３は、図１７のタイミング図に従って、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。
【００９２】
上記実施の形態によれば、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、短絡故障したＦＥＴを特定することが可能となる。
また、上記実施の形態によれば、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】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、二次判定処理において、制御可能領域特定部４１は、Ｕ相とＷ相の相電流ＩＵ，ＩＷを用いて、短絡故障相を特定しているが、Ｕ相とＷ相の相電流ＩＵ，ＩＷの代わりに、Ｕ相とＶ相の相電流ＩＵ，ＩＶまたはＶ相とＷ相の相電流ＩＶ，ＩＷを用いてもよい。
【００９４】
なお、この発明は、電動パワーステアリング装置以外の用途に使用されている三相ブラシレスモータに対しても、適用することができる。
その他、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】
【００９５】
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、
前記三相ブラシレスモータに流れる３つの相電流のうち、少なくとも２つの相電流を検出するための電流検出手段と、
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ための制御を行なうことにより、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、
前記車両を操向させるための操舵部材が操作されたときに、前記電流検出手段によって検出される２つの相電流それぞれの符号と、前記第１特定手段による特定結果とに基づいて、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を特定する第２特定手段とを含む、車両用操舵装置。
【請求項２】
前記三相ブラシレスモータに印加される各相電圧を検出する電圧検出手段をさらに含み、
前記第１特定手段は、前記電圧検出手段によって検出される各相電圧に基づいて、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ものである、請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記第１特定手段は、
前記電圧検出手段によって検出される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、
前記電圧検出手段によって検出される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、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、
前記三相ブラシレスモータに流れる３つの相電流のうち、少なくとも２つの相電流を検出するための電流検出手段と、
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ための制御を行なうことにより、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、
前記車両を操向させるための操舵部材が操作されたときに、前記電流検出手段によって検出される２つの相電流それぞれの符号と、前記第１特定手段による特定結果とに基づいて、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を特定する第２特定手段とを含む、車両用操舵装置。
【請求項２】
前記三相ブラシレスモータに印加される各相電圧を検出する電圧検出手段をさらに含み、
前記第１特定手段は、前記電圧検出手段によって検出される各相電圧に基づいて、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ものである、請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記第１特定手段は、
前記電圧検出手段によって検出される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、
前記電圧検出手段によって検出される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、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８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１７】
【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１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−８１９３５（Ｐ２０１２−８１９３５Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３１９４１（Ｐ２０１０−２３１９４１）
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【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２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【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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