JP2002178945A - 電動パワーステアリング機構の制御装置 - Google Patents

電動パワーステアリング機構の制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動パワーステアリング機構が故障している
か否かを確実に判定することができる電動パワーステア
リング機構の制御装置Ｄの提供。 【解決手段】 電動パワーステアリング機構の制御装置
Ｄは、モータ電流指示値演算手段３が演算したモータ電
流指示値とモータ電流検出値５１との電流偏差から駆動
信号を駆動信号演算回路７が演算して求め、電動パワー
ステアリング機構が異常であるか正常であるかをＣＰＵ
８の異常検出手段がサンプリング時間毎に検出し、異常
検出手段が異常を検出する毎にＣＰＵ８の故障判定手段
が異常カウンタを加算していき、異常カウンタが故障判
定値に達すると電動パワーステアリング機構が故障して
いると判定し、異常検出手段が一旦、異常を検出して
も、所定のサンプリング回数、連続して異常検出手段が
正常を検出すると、故障判定手段が保持中の異常カウン
タをゼロに戻す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動パワーステア
リング機構の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】異常検出回路が電動パワーステアリング
機構の故障を判定する論理は、異常が続く場合を想定し
ている（特開平９- １１９２０号公報、特開平１０- ２
４４９５０号公報）。このため、異常を検知する毎に異
常カウンタを加算していき、故障判定値に達すると電動
パワーステアリング機構が故障していると判定して、電
動モータへの通電を遮断している。また、異常カウンタ
が故障判定値に達する前に異常を検知できなかった場合
には、即正常であると判定して異常カウンタをゼロに戻
している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術は、以
下の課題を有する。上記の様な故障を判定する論理で
は、故障によって異常の検知が続く場合には、故障状態
であると判定できるが、電動パワーステアリング機構の
駆動回路系の異常（モータ端子の天絡や地絡、端子間短
絡、電流検出回路の故障）においては、操舵トルク値や
電流検出値が制御系とステアリング系によるハンチング
を起して異常が継続して検知されないため、故障が確定
できない場合がある。
【０００４】本発明の目的は、電動パワーステアリング
機構が故障しているか否かを確実に判定することができ
る電動パワーステアリング機構の制御装置の提供にあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】［請求項１について］ス
テアリングシャフトにトルクセンサが配され、操舵トル
ク信号を検出する。指示値演算手段は、トルクセンサが
検出する操舵トルク信号と、車速センサからの車速値と
に基づいてモータ電流指示値を演算する。
【０００６】ステアリングシャフトに操舵補助力を与え
るための電動モータに流れるモータ電流をモータ電流検
出回路が検出する。駆動信号演算回路は、モータ電流指
示値とモータ電流検出値との電流偏差から駆動信号を演
算して求め、モータ駆動回路に駆動信号を送出する。
【０００７】異常検出手段は、電動パワーステアリング
機構が異常であるか正常であるかをサンプリング時間毎
に検出する。そして、異常検出手段が異常を検出する毎
に異常カウンタを加算していく。なお、異常検出手段が
サンプリング時間に異常を検出しなかった場合には異常
カウンタを保持する。この構成により、電動パワーステ
アリング機構が故障している場合には異常カウンタが容
易にリセットされず、着実にカウントアップされてい
く。
【０００８】そして、異常カウンタが故障判定値に達す
ると、電動パワーステアリング機構が故障していると故
障判定手段が判定する。また、異常検出手段が一旦、異
常を検出しても、所定のサンプリング回数、連続して異
常検出手段が正常を検出すると、保持中の異常カウンタ
をゼロに戻し、誤判定されるのを防止する。よって、電
動パワーステアリング機構が故障しているか否かを確実
に判定することができる。
【０００９】［請求項２について］異常検出手段は、電
動パワーステアリング機構が異常であるか正常であるか
の検出にヒステリシスを持ち、電動パワーステアリング
機構が異常であるか正常であるかをサンプリング時間毎
に検出する。そして、異常検出手段が異常を検出する毎
に異常カウンタを加算していく。なお、異常検出手段が
正常を検出した場合、或いは異常でも正常でもない不定
状態を検出した場合には、異常カウンタを保持する。
【００１０】この構成により、電動パワーステアリング
機構が故障或いは故障の疑いが強い場合には異常カウン
タが容易にリセットされず、着実にカウントアップされ
ていく。
【００１１】［請求項３について］異常検出手段は、モ
ータ電流検出値、モータ電圧検出値、バッテリ電圧検出
値、またはモータ電流指示値の内、一つ以上のデータに
基づいて、電動パワーステアリング機構が正常であるか
異常であるかを検出する。これにより、電動パワーステ
アリング機構が正常であるか異常であるかを異常検出手
段が精度良く検出することができる。
【００１２】［請求項４について］異常検出手段は、モ
ータ電流検出値が正常範囲内であり、且つモータ電圧検
出値が正常範囲内であり、且つバッテリ電圧検出値が正
常範囲内であり、且つモータ電流指示値が正常範囲内の
場合に電動パワーステアリング機構が正常であると検出
する。また、モータ電流検出値が正常範囲外、モータ電
圧検出値が正常範囲外、バッテリ電圧検出値が正常範囲
外、またはモータ電流指示値が正常範囲外の場合に電動
パワーステアリング機構が異常であると検出する。これ
により、電動パワーステアリング機構が正常であるか異
常であるかを精度良く検出することができる。
【００１３】［請求項５について］電動パワーステアリ
ング機構の制御装置は、異常検出手段が一旦、異常を検
出した後、異常検出手段が正常を連続して検出した場合
に、保持中の異常カウンタをゼロに戻すサンプリング回
数に要する時間を、制御系およびステアリング系によっ
て起きるハンチングの周期よりも長い時間に設定してい
る。このため、制御系およびステアリング系によってハ
ンチングが起きる、電動パワーステアリング機構の故障
も故障であると判定することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例（請求項１、
２、３、５に対応）を図１〜図３に基づいて説明する。
図１に示す様に、電動パワーステアリング機構の制御装
置Ｄは、トルクセンサ１と、アシスト電流演算手段２
と、モータ電流指示値演算手段３と、電動モータ４と、
モータ電流検出回路５と、モータ駆動回路６と、駆動信
号演算回路７と、異常検出手段と故障判定手段とを有す
るＣＰＵ８とを備える。
【００１５】トルクセンサ１は、ステアリングシャフト
１１に配され、操舵トルク信号１２を検出する。アシス
ト電流演算手段２は、操舵トルク検出回路１３およびフ
ィルタ１４を経て処理された操舵トルク信号に基づい
て、操舵トルクに応じたアシスト電流を演算する。
【００１６】モータ電流指示値演算手段３は、車両が走
行中には或る程度の手応え感をハンドルに持たせるた
め、アシスト電流演算手段２が演算したアシスト電流
と、車速センサ２１からの車速値とに基づいてモータ電
流指示値を演算する。
【００１７】電動モータ４は、回転軸が減速機構（図示
せず）を介してステアリングシャフト１１に連結され、
ステアリングシャフト１１に操舵補助力を与える。モー
タ電流検出回路５は、電動モータ４に流れるモータ電流
を検出（モータ電流検出値５１）する。
【００１８】モータ駆動回路６は、四個のパワーＭＯＳ
- ＦＥＴ６１〜６４およびＣＲ部品（図示せず）により
構成され、電動モータ４を駆動する。駆動信号演算回路
７は、モータ電流指示値演算手段３が演算したモータ電
流指示値と、モータ電流検出回路５が検出したモータ電
流検出値５１との電流偏差から駆動信号を演算して求
め、パワーＭＯＳ- ＦＥＴ６１〜６４を駆動するための
駆動Ｄｕｔｙ７１〜７４をモータ駆動回路６に送出す
る。
【００１９】なお、パワーＭＯＳ- ＦＥＴ６１〜６４を
駆動する方向は、駆動トルク或いはモータ電流指示値の
符号によって決まり、例えば、右操舵の場合はパワーＭ
ＯＳ- ＦＥＴ６１、６４がＤｕｔｙ駆動され、左操舵の
場合はパワーＭＯＳ- ＦＥＴ６２、６３がＤｕｔｙ駆動
される。これにより、操舵方向に合った向きにアシスト
がなされる。
【００２０】ＣＰＵ８の異常検出手段は、後述する異常
検出条件や正常検出条件が成立するか否かに基づいて、
電動パワーステアリング機構が異常であるか正常である
かを、ＣＰＵ８のサンプリング時間（サンプリング周期
４ｍｓ）毎に検出する。
【００２１】ＣＰＵ８の故障判定手段は、下記の様に作
動して故障判定を行う。 ・異常検出手段が異常を検出する（異常検出条件が成
立）と正常カウンタをゼロに戻し、異常を検出する毎に
異常カウンタを加算する。
【００２２】・異常検出後（１回≦異常カウンタ≦５０
回）に異常検出手段が正常を検出する（正常検出条件が
成立）と異常カウンタを保持し、正常を検出する毎に正
常カウンタを加算する。
【００２３】・異常検出後（１回≦異常カウンタ≦５０
回）に異常検出手段が、正常でも異常でもない不定状態
を検出する（正常検出条件、異常検出条件が共に不成
立）と異常カウンタを保持し、正常判定カウンタを保持
するかゼロに戻す。
【００２４】・正常カウンタ≧１００回になると、異常
カウンタをゼロに戻す。なお、保持中の異常カウンタを
ゼロに戻すサンプリング回数に要する時間（ＣＰＵ８の
サンプリング周期４ｍｓ×１００回＝４００ｍｓ）は、
制御系およびステアリング系によるハンチングの周期よ
りも長い時間である。
【００２５】・異常カウンタが故障判定値（５０回；Ｃ
ＰＵのサンプリング周期４ｍｓ×５０回＝２００ｍｓ）
に達すると電動パワーステアリング機構が故障している
と判定し、故障であることを表示器等で報知するととも
に、電動モータ４への通電を遮断する。
【００２６】《異常検出条件》 モータ電流検出値＜１Ａ 、且つ モータ電流指示値＞１Ａ 、且つ モータ端子間電圧検出値＞２Ｖ
【００２７】《正常検出条件》 モータ電流検出値≧１Ａ
【００２８】例えば、モータ電流検出回路５が故障し
て、モータ電流が流れていてもモータ電流検出値５１が
０Ａである場合には、下記の(1) 〜(7) の様に挙動し
て、図２に示す様にステアリングシャフト１１のハンチ
ングが起きる。
【００２９】(1) モータ電流検出値５１＝０Ａ (2) モータ電流指示値とモータ電流検出値５１との偏差
が大 (3) パワーＭＯＳ- ＦＥＴ６１〜６４の駆動Ｄｕｔｙ７
１〜７４が上昇する。 (4) 実際に流れるモータ電流が増加して、電動モータ４
によってステアリングシャフト１１が回る。 (5) 操舵している方向と反対方向にトルクセンサ１が捻
られ、トルクの方向が変わる。 (6) パワーＭＯＳ- ＦＥＴ６１〜６４の駆動方向が変わ
り、実際に流れるモータ電流の方向が逆転する。 (7) 上記(5) に対して、再度トルクの方向が変わる（元
のトルク方向）。
【００３０】この様なハンチングが発生する故障に対し
て、従来の技術では、異常カウンタが故障判定値に達す
る前に異常が検知されない場合には正常であると判定さ
れてしまう。
【００３１】しかし、電動パワーステアリング機構の制
御装置Ｄは、異常検出後（１回≦異常カウンタ≦５０
回）に異常検出手段が正常或いは不定状態を検出すると
異常カウンタを保持し、次に異常を検出する（異常検出
条件が成立）と、異常を検出する毎に異常カウンタをそ
の保持値から加算していく構成である（図３参照）。こ
のため、制御系およびステアリング系によってステアリ
ングシャフト１１のハンチングが起きる、電動パワース
テアリング機構の故障であっても故障であると確実に判
定することができる。
【００３２】本発明は、上記実施例以外に、つぎの実施
態様を含む。異常検出手段は、モータ電流検出値５１が
正常範囲内であり、且つモータ電圧検出値が正常範囲内
であり、且つバッテリ電圧検出値が正常範囲内であり、
且つモータ電流指示値が正常範囲内の場合に電動パワー
ステアリング機構が正常であると検出し、モータ電流検
出値５１が正常範囲外、モータ電圧検出値が正常範囲
外、バッテリ電圧検出値が正常範囲外、またはモータ電
流指示値が正常範囲外の場合に電動パワーステアリング
機構が異常であると検出する構成であっても良い（請求
項４に対応）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る電動パワーステアリン
グ機構の制御装置の説明図である。
【図２】モータ電流検出回路が故障してステアリングシ
ャフトがハンチングする状態を示す波形図である。
【図３】モータ電流検出回路が故障した場合、本発明と
従来技術において、異常カウンタ値が変化していく様子
を示す波形図である。
【符号の説明】
Ｄ 電動パワーステアリング機構の制御装置 １ トルクセンサ ３ モータ電流指示値演算手段（指示値演算手段） ４ 電動モータ ５ モータ電流検出回路 ６ モータ駆動回路 ７ 駆動信号演算回路 ８ ＣＰＵ（異常検出手段、故障判定手段） １１ ステアリングシャフト １２ 操舵トルク信号 ２１ 車速センサ ５１ モータ電流検出値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６２Ｄ 137:00 Ｂ６２Ｄ 137:00 Ｆターム(参考） 3D032 CC26 CC34 CC39 CC40 CC42 DA15 DA24 DA64 DA65 DC09 DC33 EC23 EC24 3D033 CA03 CA13 CA16 CA20 CA28 CA31 CA32 5H570 AA21 CC02 HA08 JJ12 JJ26 KK06 LL02 LL12 LL32 LL33 MM07

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ステアリングシャフトに配され、操舵ト
    ルク信号を検出するトルクセンサと、 該トルクセンサが検出する操舵トルク信号と、車速セン
    サからの車速値とに基づいてモータ電流指示値を演算す
    る指示値演算手段と、 前記ステアリングシャフトに操舵補助力を与えるための
    電動モータと、 該電動モータに流れるモータ電流を検出するモータ電流
    検出回路と、 前記電動モータを駆動するためのモータ駆動回路と、 モータ電流指示値とモータ電流検出値との電流偏差から
    駆動信号を演算して求め、前記モータ駆動回路に前記駆
    動信号を送出する駆動信号演算回路と、 電動パワーステアリング機構が異常であるか正常である
    かをサンプリング時間毎に検出する異常検出手段と、 該異常検出手段が異常を検出する毎に異常カウンタを加
    算していき、該異常カウンタが故障判定値に達すると前
    記電動パワーステアリング機構が故障していると判定す
    る故障判定手段とを備える電動パワーステアリング機構
    の制御装置であって、 前記故障判定手段は、前記異常検出手段が一旦、異常を
    検出しても、所定のサンプリング回数、連続して前記異
    常検出手段が正常を検出すると、保持中の前記異常カウ
    ンタをゼロに戻すことを特徴とする電動パワーステアリ
    ング機構の制御装置。
  2. 【請求項２】 前記異常検出手段は、前記電動パワース
    テアリング機構が異常であるか正常であるかの検出にヒ
    ステリシスを持ち、異常でも正常でもない不定状態を検
    出した場合には、前記異常カウンタを保持することを特
    徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング機構の
    制御装置。
  3. 【請求項３】 前記異常検出手段は、前記モータ電流検
    出値、モータ電圧検出値、バッテリ電圧検出値、または
    前記モータ電流指示値の内、一つ以上のデータに基づい
    て、前記電動パワーステアリング機構の状態を検出する
    ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電動パ
    ワーステアリング機構の制御装置。
  4. 【請求項４】 前記異常検出手段は、前記モータ電流検
    出値が正常範囲内であり、且つ前記モータ電圧検出値が
    正常範囲内であり、且つ前記バッテリ電圧検出値が正常
    範囲内であり、且つ前記モータ電流指示値が正常範囲内
    の場合に前記電動パワーステアリング機構が正常である
    と検出し、 前記モータ電流検出値が正常範囲外、前記モータ電圧検
    出値が正常範囲外、前記バッテリ電圧検出値が正常範囲
    外、または前記モータ電流指示値が正常範囲外の場合に
    前記電動パワーステアリング機構が異常であると検出す
    ることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記
    載の電動パワーステアリング機構の制御装置。
  5. 【請求項５】 前記異常検出手段が一旦、異常を検出し
    た後、前記異常検出手段が正常を連続して検出した場合
    に、保持中の前記異常カウンタをゼロに戻すサンプリン
    グ回数に要する時間を、 制御系およびステアリング系によって起きるハンチング
    の周期よりも長く設定したことを特徴とする請求項１乃
    至請求項４の何れかに記載の電動パワーステアリング機
    構の制御装置。
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