JP2002067985A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

電動パワーステアリング装置

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JP2002067985A JP2000256659A JP2000256659A JP2002067985A JP 2002067985 A JP2002067985 A JP 2002067985A JP 2000256659 A JP2000256659 A JP 2000256659A JP 2000256659 A JP2000256659 A JP 2000256659A JP 2002067985 A JP2002067985 A JP 2002067985A
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秀樹 天草
Atsushi Sato
敦 佐藤
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    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/0487Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures detecting motor faults

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータ4の駆動制御中でもFET6のオン故
障及びモータ4の端子故障を検出できること。 【解決手段】 CPU7は、モータ駆動回路5を構成す
るFET6のオン故障及びモータ4の端子故障を検出す
るための異常検出回路を構成している。その異常検出回
路は、電源電圧検出回路9、モータ左端子電圧検出回路
11、及びモータ右端子電圧検出回路12から、それぞ
れモータ電源電圧、モータ左端子電圧、及びモータ右端
子電圧を取り込み、予め設定された閾値V1 に対し、以
下の検出ロジックによってFET6のオン故障及びモー
タ4の端子故障による異常を判定する。 |モータ電源電圧−モータ右端子電圧−モータ左端子電
圧|>V1 即ち、CPU7に取り込んだモータ電源電圧、モータ右
端子電圧、及びモータ左端子電圧によって上記ロジック
が成立すれば正常であり、上記ロジックから外れた時は
異常と判定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータによってス
テアリングの操舵力を補助する電動式パワーステアリン
グ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術として、特許第3034508
号公報に開示された電動機駆動装置がある。この装置
は、ブリッジ回路(モータ駆動回路)を構成するFET
のオン故障を検出するための故障検出手段を有してい
る。故障検出手段は、各FETと並列に接続される高抵
抗と、ブリッジ回路の出力端子間に接続される電圧検出
手段とを有し、非駆動時に電圧検出手段でモータの端子
電圧を検出し、その検出値に基づいてFETのオン故障
を判定している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の故障
検出装置は、各FETに対しオフ信号が印加された状態
(非駆動時)で故障判定を行うため、モータの駆動制御
中にFETのオン故障を検出できないと言う問題があっ
た。このため、モータの駆動制御中にFETのオン故障
が発生した場合に、その故障に対応できないと、ステア
リングがセルフステア(自転する)となり、安全性を確
保できなくなる。本発明は、上記事情に基づいて成され
たもので、その目的は、モータの駆動制御中でもFET
のオン故障及びモータの端子故障を検出できる電動パワ
ーステアリング装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】(請求項1の手段)本発
明のモータ制御装置は、ブリッジ回路を構成するFET
のオン故障及びモータの端子故障を検出する異常検出回
路を具備し、その異常検出回路は、モータ電源電圧と、
モータ右端子電圧と、モータ左端子電圧とを取り込み、
閾値V1 に対し、以下の検出ロジックによって異常検出
を行う。 |モータ電源電圧−モータ右端子電圧−モータ左端子電
圧|>V1 この構成によれば、モータの非駆動時のみならず、モー
タの駆動制御中であっても、FETのオン故障及びモー
タの端子故障を検出することができる。
【0005】(請求項2の手段)請求項1に記載した電
動パワーステアリング装置において、異常検出回路は、
モータ電源電圧に応じた複数の閾値に対する検出ロジッ
クを有している。この検出ロジックは、ばらつきによる
誤検出を考慮して、ある閾値(V1 >0)を持つが、故
障に至った場合、回路に大電流が流れることによって、
配線抵抗によるモータ電源電圧の低下を誘発する。この
場合、モータ電源電圧自体が下がるので、故障となった
場合でも閾値V1 を上回らないことがあるため、モータ
電源電圧に応じた複数の閾値を設定する。
【0006】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は電動パワーステアリング装置
の制御系統を示す構成図であり、図2は電動パワーステ
アリング装置の全体構成図である。本実施例の電動パワ
ーステアリング装置は、図2に示す様に、ステアリング
1の操舵によってステアリングシャフト2に発生する操
舵トルクを検出するトルクセンサ3、操舵機構に動力を
与えてステアリング1の操舵力を補助するモータ4、こ
のモータ4を駆動するモータ駆動回路5、及びこのモー
タ駆動回路5を介してモータ4の作動を制御するモータ
制御装置(後述する)等より構成される。
【0007】トルクセンサ3は、操舵トルクを電気信号
に変換して検出するもので、例えばポテンショメータに
よって構成され、ステアリングシャフト2に発生する操
舵トルクの大きさに応じて出力電圧が変化する。モータ
駆動回路5は、図1に示す様に、4個のFET6(第1
FET6a、第2FET6b、第3FET6c、第4F
ET6d)で構成されるH型のブリッジ回路であり、モ
ータ制御装置より出力されるモータ駆動信号(PWM信
号)に基づいて、モータ4をPWM駆動する。
【0008】モータ制御装置は、図1に示す様に、マイ
クロプロセッサ(以下CPU7と呼ぶ)、駆動信号出力
回路8、電源電圧検出回路9、モータ電流検出回路1
0、モータ左端子電圧検出回路11、及びモータ右端子
電圧検出回路12等より構成される。CPU7は、トル
クセンサ3から入力するトルク信号Tと車速センサ13
(図2参照)から入力する車速信号Vとに基づいてモー
タ4を駆動するための電流指令値(アシスト電流値)を
演算する。また、CPU7は、モータ駆動回路5を構成
するFET6の故障及びモータ4の端子故障を検出する
ための異常検出回路を構成している。
【0009】駆動信号出力回路8は、CPU7で演算さ
れた電流指令値に基づいてPWM信号を出力する。電源
電圧検出回路9は、バッテリ14からモータ駆動回路5
へ供給されるモータ電源電圧を検出し、その電圧値に対
応する電圧信号をCPU7に出力する。モータ電流検出
回路10は、モータ駆動回路5の低位側に接続された抵
抗15の両端の電圧からモータ4に流れる電流を検出
し、その電流値に対応するモータ電流信号をCPU7に
出力する。
【0010】モータ左端子電圧検出回路11は、モータ
駆動回路5(第1FET6aのソースと第3FET6c
のドレインとの接続点)に接続されるモータ左端子4a
の電圧を検出し、その電圧値に対応する電圧信号をCP
U7に出力する。モータ右端子電圧検出回路12は、モ
ータ駆動回路5(第2FET6bのソースと第4FET
6dのドレインとの接続点)に接続されるモータ右端子
4bの電圧を検出し、その電圧値に対応する電圧信号を
CPU7に出力する。
【0011】上記の異常検出回路(CPU7)は、電源
電圧検出回路9、モータ左端子電圧検出回路11、及び
モータ右端子電圧検出回路12から、それぞれモータ電
源電圧、モータ左端子電圧、及びモータ右端子電圧を取
り込み、予め設定された閾値V1 に対し、以下の検出ロ
ジックによってFET6の故障及びモータ4の端子故障
による異常を判定する。 |モータ電源電圧−モータ右端子電圧−モータ左端子電
圧|>V1
【0012】上記の検出ロジックは、正常時のモータ電
源電圧、モータ左端子電圧、及びモータ右端子電圧から
導き出すことができる。即ち、駆動時には、図3に示す
回路構成において、VB(電源電圧)に対して駆動電圧
相当の電圧Vm1 、Vm2 がモータの両端子に発生す
る。この電圧Vm1 、Vm2 は、例えばVB=12Vで
あれば、6Vを中心に上下に発生する。従って、モータ
駆動電圧が2Vであれば、高電位側は7Vで底電位側は
5Vになる。この特性を利用して以下のロジックを構成
すれば、FET6の故障とモータ4の端子故障を検出す
ることができる。 |モータ電源電圧−Vm1 −Vm2 |≒0V……
【0013】また、非駆動時には、図3に示す回路構成
において、VB(電源電圧)に対して抵抗R1 、R2
(R1 =R2 )の分圧電圧Vm1 、Vm2 がモータの両
端子に発生する。例えば、VB=12Vであれば、Vm
1 、Vm2 は、12V/2=6Vになる(モータ抵抗は
ばらつき範囲内とする)。この特性を利用して以下のロ
ジックを構成すれば、FET6の故障とモータ4の端子
故障を検出することができる。 |モータ電源電圧−Vm1 −Vm2 |≒0V
【0014】次に、異常検出を行う異常検出回路(CP
U7)の動作について説明する。 (1)モータ右端子4bがGND短絡した時。 図4に示す様に、モータ電源電圧に対し、モータ右端子
4bがGND近くになるため、モータ電源電圧とモータ
右端子電圧とモータ左端子電圧との関係は、|12V−
7V−0V|>0Vとなり、上記に示すロジックから
外れるため、異常と判定される。
【0015】(2)第4FET6dがオン故障した時。 図5に示す様に、モータ電源電圧に対し、モータ両端子
がGND近くになるため、モータ電源電圧とモータ右端
子電圧とモータ左端子電圧との関係は、 |12V−0V−0V|>0V となり、上記に示すロジックから外れるため、異常と
判定される。
【0016】(3)モータ右端子4bがモータ電源短絡
した時。 図6に示す様に、モータ電源電圧に対し、モータ両端子
がモータ電源近くになるため、モータ電源電圧とモータ
右端子電圧とモータ左端子電圧との関係は、 |12V−12V−12V|>0V となり、上記に示すロジックから外れるため、異常と
判定される。
【0017】(4)第2FET6bがオン故障した時。 上記(3)と同様の検出になり、異常と判定される。 (5)正常時の非駆動時にモータ両端子にかかる電圧
は、図7に示す様に、 |12V−6V−6V|≒0V となり、上記に示すロジックと一致する。
【0018】(6)非駆動時にモータ右端子4bがGN
D短絡した時(第4FET6dのオン故障)。 図8に示す様に、モータ電源電圧に対し、モータ両端子
がGND近くになるため、モータ電源電圧とモータ右端
子電圧とモータ左端子電圧との関係は、 |12V−0V−0V|>0V となり、上記に示すロジックから外れるため、異常と
判定される。
【0019】(本実施例の効果)本実施例の電動パワー
ステアリング装置は、モータ4の非駆動時のみならず、
駆動制御中でも異常検出回路による異常判定を行うこと
ができ、FET6のオン故障及びモータ4の端子故障を
確実に検出することができる。また、異常状態が一定時
間継続して検出された時は、システムを停止することに
より、FET6あるいはモータ端子4a、4bの異常に
よるステアリング操舵への悪影響を防止して安全性を確
保できる。
【0020】なお、異常検出回路は、検出ロジックのば
らつきによる誤検出を考慮して、ある閾値(V1 >0)
を持つが、故障に至った場合、回路に大電流が流れるこ
とによって、配線抵抗によるモータ電源電圧の低下を誘
発する。この場合、モータ電源電圧自体が下がるので、
故障となった場合でも閾値V1 を上回らないことがある
ため、モータ電源電圧に応じた複数の閾値を設定しても
良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】電動パワーステアリング装置の制御系統を示す
構成図である。
【図2】電動パワーステアリング装置の全体構成図であ
る。
【図3】モータ駆動回路の電気回路図である。
【図4】モータ右端子GND短絡時のモータ電源電圧と
モータ両端子電圧を示す図である。
【図5】第4FETオン故障時のモータ電源電圧とモー
タ両端子電圧を示す図である。
【図6】モータ右端子電源短絡時及び第2FETオン故
障時のモータ電源電圧とモータ両端子電圧を示す図であ
る。
【図7】非駆動時(正常時)のモータ電源電圧とモータ
両端子電圧を示す図である。
【図8】非駆動時モータ右端子GND短絡時のモータ電
源電圧とモータ両端子電圧を示す図である。
【符号の説明】
1 ステアリング 4 モータ 5 モータ駆動回路 6 FET 7 CPU(異常検出回路/モータ制御装置)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3D033 CA03 CA13 CA16 CA20 CA21 CA31 CA32 5H571 AA03 BB08 CC04 DD01 EE02 GG04 HA09 HC01 HD02 JJ03 LL22 LL23 MM08 MM20

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ステアリングの操舵機構に動力を与えて前
    記ステアリングの操舵力を補助するモータと、 ブリッジ回路を構成する少なくとも4個のFETを有
    し、各FETのオンオフ状態に応じて前記モータを駆動
    するモータ駆動回路と、 このモータ駆動回路を介して前記モータの作動を制御す
    るモータ制御装置とを備えた電動パワーステアリング装
    置において、 前記モータ制御装置は、前記FETのオン故障及び前記
    モータの端子故障を検出する異常検出回路を具備し、そ
    の異常検出回路は、モータ電源電圧と、モータ右端子電
    圧と、モータ左端子電圧とを取り込み、閾値V1 に対
    し、以下の検出ロジックによって異常検出を行うことを
    特徴とする電動パワーステアリング装置。 |モータ電源電圧−モータ右端子電圧−モータ左端子電
    圧|>V1
  2. 【請求項2】請求項1に記載した電動パワーステアリン
    グ装置において、 前記異常検出回路は、前記モータ電源電圧に応じた複数
    の閾値に対する検出ロジックを有していることを特徴と
    する電動パワーステアリング装置。
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