JP2002359919A - 負荷電流検出方法および装置と電動パワーステアリング装置 - Google Patents

負荷電流検出方法および装置と電動パワーステアリング装置

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JP2002359919A
JP2002359919A JP2001162957A JP2001162957A JP2002359919A JP 2002359919 A JP2002359919 A JP 2002359919A JP 2001162957 A JP2001162957 A JP 2001162957A JP 2001162957 A JP2001162957 A JP 2001162957A JP 2002359919 A JP2002359919 A JP 2002359919A
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    • H02H7/0838—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors for electric motors with control arrangements with H-bridge circuit

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷の短絡ないしは負荷駆動端子の地絡故障
を検出することができ、過渡的な過電流による故障の誤
検出を防止することができる負荷短絡故障検出方法およ
び装置と電動パワーステアリング装置を提供することを
目的とする。 【解決手段】 負荷電流駆動手段８と、負荷電流制御手
段７と、負荷電流検出手段６と、電流検出値と目標電流
値の偏差が所定値を越えたことを判定する電流偏差判定
手段９０ａ、前記偏差に応じてパルス幅変調制御される
負荷電流のパルス幅が所定値以下になることを判定する
パルス幅判定手段９０ｂ、これらの短絡判定結果を所定
時間保持する判定結果保持手段９０ｃ、保持された短絡
判定結果が所定時間継続して負荷の短絡故障を示す場合
に負荷の短絡故障であると判定する短絡継続時間判定手
段９０ｄを有する負荷短絡故障判定手段９０とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電気的負荷の故
障検出に関するものであり、特に電動パワーステアリン
グ装置等の負荷の短絡故障を検出する負荷短絡故障検出
方法および装置と電動パワーステアリング装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、電動パワーステアリング装置にけ
る負荷短絡故障検出方法としては、例えば特開平２−１
６２１５９号公報に開示されているように、モータ駆動
回路内に電流検出手段を設け、ステアリングモータの駆
動電流（負荷電流）を検出し、検出された電流値が設定
された所定の範囲内にあるかどうかを判別することで、
負荷であるステアリングモータが短絡状態になったかど
うかを判定する方法が用いられれている。
【０００３】また、特開平３−２５６５１４号公報に
は、前記モータと同じ誘導性負荷である電気駆動型のア
クチュエータの短絡状態を検知する方法として、アクチ
ュエータ駆動回路内に負荷電流検出手段を設けて負荷電
流を検出し、検出された電流値と予め設定された駆動電
流の最小値及び最大値とを比較することにより前記アク
チュエータの短絡状態を検知する方法が開示されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の負荷短絡故障検出方法においては、例えば、急激な
ステアリング操作等によって一時的に過大な負荷電流が
流れた場合でも、モータ（またはアクチュエータ）が短
絡状態になったと誤検出してしまい、装置に異常がない
にもかかわらず、装置を停止するなどの誤動作が行われ
てしまうという欠点があった。
【０００５】ところで、特開昭６１−１６９３６６号公
報には、電動パワーステアリング装置において、負荷
（モータ）の短絡故障を検出する際に、短絡判定時間を
設定することにより前記誤検出を防止する方法が開示さ
れている。
【０００６】図１３は、前記電動パワーステアリング装
置の構成を示す図である。図１３において、１はステア
リングホイール、２は操舵トルクを検出するトルクセン
サ、３はタイヤ、４は短絡故障の検出対象としての電気
的負荷であるモータ、５はモータ４に電流を供給する電
源、６はモータ４に流れる電流を検出する負荷電流検出
手段、７はトルクセンサ２による操舵トルク検出値と負
荷電流検出手段６による負荷電流検出値に基づいてモー
タ駆動電流（負荷電流）を制御する負荷電流制御手段、
８は負荷電流制御手段７の出力に応じて負荷としてのモ
ータ４を駆動する負荷駆動手段である。
【０００７】また、同図において、９は前記モータ４の
短絡故障を判定するとともに、モータ４が短絡故障であ
ると判定した場合に、モータ４への電源の供給を遮断す
るフェールセーフ処置を講ずる負荷短絡故障判定手段、
１０は負荷電流検出手段６による負荷電流検出値が、負
荷の短絡と考えられる所定の電流値を越えているか否か
を判定する短絡電流判定手段、１１は短絡故障判定のた
めのプログラムが格納されたマイクロコンピュータ、１
２は負荷短絡故障判定手段９が故障と判定した場合に、
モータ４への電源５の供給を遮断するための電源スイッ
チ手段である。
【０００８】次に、前記構成の電動パワーステアリング
装置における負荷短絡故障の検出方法について説明す
る。まず、負荷駆動手段８により駆動されるモータ４に
流れる負荷電流は、負荷電流検出手段６によって検出さ
れて短絡電流判定手段１０に入力される。短絡電流判定
手段１０は、入力された負荷電流の検出値が所定の設定
値（短絡電流判定値）を越えているか否かを判定し、こ
の判定結果をマイクロコンピュータ１１に入力する。
【０００９】ここで、モータ４が短絡故障の状態で駆動
されているときには、モータ４には過大な負荷電流（短
絡電流）が流れるため、前記短絡電流判定値を短絡電流
に相当する値に設定することによって、マイクロコンピ
ュータ１１は短絡故障を検知することができる。このと
き、マイクロコンピュータ１１は、前記短絡電流が継続
する時間を計測し、この継続時間が所定の設定時間（短
絡判定時間）を越える場合にはモータ４が短絡故障であ
ると判断する。
【００１０】マイクロコンピュータ１１は、短絡故障と
判断すると、電源スイッチ手段１２を開き、電源５とモ
ータ４の接続を遮断するフェールセーフ処置を講ずる。
一方、負荷電流の検出値が短絡判定時間に至る前に短絡
電流判定値を下回った場合には、前記過大な負荷電流
は、目標電流の急激な変化等による過渡的な大電流であ
り、短絡故障によるものではないと判断し、フェールセ
ーフ処置を講ずることなく、電動パワーステアリングの
制御を続行する。
【００１１】しかしながら、従来の負荷短絡制御装置
は、上述したように、負荷電流検出手段６により検出さ
れた負荷電流を負荷電流制御手段７にフィードバックし
て、負荷駆動手段８を保護せしめるように、モータ４の
駆動電流を制御するように構成されているので、負荷の
短絡や負荷への配線の地絡といった負荷短絡故障時にモ
ータ４へ流れる負荷電流（短絡電流）は発振状態にな
る。
【００１２】したがって、前記短絡電流は、単にその振
幅が急増するのではなく、その振幅が前記短絡電流判定
値の前後で変動するため、計測された短絡電流の継続時
間は前記短絡判定時間に至らないので、前記従来の負荷
短絡制御装置では、負荷短絡故障を検出することができ
ず、したがって、警報等のフェールセーフ処置を講ずる
ことができないという問題点があった。
【００１３】この欠点を解決するために、本出願人は、
特開平１０−１９１５５１号公報に示すように、負荷電
流駆動手段８と、負荷電流制御手段７と、負荷電流検出
手段６と、負荷短絡故障判定手段９とを備え、負荷電流
の検出値が、第１の所定時間内に所定値を越える状態
が、第２の所定時間継続した場合に負荷の短絡故障であ
ると判定するようにした発明を出願している。
【００１４】しかしながら、上述の負荷電流検出手段６
により検出された負荷電流を負荷電流制御手段７にフィ
ードバックして、負荷駆動手段８を保護せしめるよう
に、モータ４の駆動電流を制御するように構成されてい
るので、負荷の短絡や負荷への配線の地絡といった負荷
短絡故障時に、モータ４へ流れる負荷電流（短絡電流）
が発振状態になり、目標電流が小さい時や、大電流であ
ってもフィードバック制御の性能によっては、発振状態
であっても確実に短絡電流が所定値を超える状態が安定
しては継続せず、このため負荷短絡故障を検出すること
ができず、したがって、警報等のフェールセーフ処置を
講ずることができないという問題点があった。
【００１５】この発明は、前記問題点を解決するために
なされたもので、負荷の短絡ないしは負荷駆動端子の地
絡故障時には負荷短絡故障を確実に検出するとともに、
目標電流の急激な変化等によって過渡的に過大な負荷電
流が流れた場合には誤検出することのない負荷短絡故障
検出方および装置を提供することを目的とする。また、
この発明は、負荷短絡故障判定後も確実に負荷駆動手段
を保護するとともに、負荷短絡故障判定結果を運転者等
に警告することのできる負荷短絡故障検出装置を提供す
ることを目的とする。さらに、この発明は、前記負荷短
絡故障検出装置を具備する電動パワーステアリング装置
を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明に係る負荷短絡
故障検出方法は、負荷電流の検出値と目標値との偏差
が、第１の所定時間内に所定値を越え、かつ前記偏差に
応じてパルス幅変調制御される負荷電流のパルス幅が所
定値以下となる状態が、第２の所定時間継続した場合に
負荷の短絡故障であると判定するものである。
【００１７】また、この発明に係る負荷短絡故障検出装
置は、負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、前記負
荷電流検出手段による負荷電流の検出値と目標値との偏
差が、第１の所定時間内に所定値を越え、かつ前記偏差
に応じてパルス幅変調制御される負荷電流のパルス幅が
所定値以下となる状態が、第２の所定時間継続した場合
に負荷の短絡故障であると判定する負荷短絡故障判定手
段とを備えたものである。
【００１８】また、前記負荷短絡故障判定手段は、前記
負荷電流検出手段による電流検出値と目標電流値との偏
差が所定値を越えているか否かを判定する電流偏差判定
手段と、前記偏差に応じてパルス幅変調制御される負荷
電流のパルス幅が所定値以下になっているか否かを判定
するパルス幅判定手段と、前記電流偏差判定手段および
前記パルス幅判定手段の短絡判定結果を所定時間保持す
る判定結果保持手段と、前記判定結果保持手段により保
持された短絡判定結果が前記第２の所定時間継続して負
荷の短絡故障を示す場合に負荷の短絡故障であると判定
する短絡継続時間判定手段とを備えたものである。
【００１９】また、前記負荷短絡故障判定手段は、前記
負荷電流検出手段による電流検出値と目標電流値との所
定時間の期間における最大電流偏差を保持する最大電流
偏差保持手段と、前記負荷電流検出手段による電流検出
値と目標電流値との偏差に応じてパルス幅変調制御され
る負荷電流の所定時間の期間における最小パルス幅を保
持する最小パルス幅保持手段と、前記最大電流偏差保持
手段に保持された最大電流偏差が所定値を越えているか
否かを判定する電流偏差判定手段と、前記最小パルス幅
保持手段に保持された最小パルス幅が所定値以下になっ
ているか否かを判定するパルス幅判定手段と、前記電流
偏差判定手段および前記パルス幅判定手段の短絡判定結
果が前記第２の所定時間継続して負荷の短絡故障を示す
場合に負荷の短絡故障であると判定する短絡継続時間判
定手段とを備えたものである。
【００２０】また、前記負荷電流検出手段による電流検
出値をサンプリングして得ると共に前記負荷短絡故障判
定手段をソフトウエアで構成し、前記判定結果保持手段
による短絡判定結果の保持時間を、短絡継続時間の計測
周期と等しいかまたはそれ以上とするものである。
【００２１】また、前記負荷電流検出手段による負荷電
流の検出値と目標値との偏差に応じてパルス幅変調制御
駆動波形の負荷電流のパルス幅を制御する負荷電流制御
手段をさらに備え、前記負荷電流検出手段による電流検
出値をサンプリングして得ると共に前記負荷電流制御手
段と前記負荷短絡故障判定手段をソフトウエアで構成
し、負荷短絡故障判定に用いる負荷電流のサンプリング
周期を、負荷電流の制御周期と等しいかまたはそれ以下
とするものである。
【００２２】また、前記負荷短絡故障判定手段は、前記
負荷電流制御手段の出力に基づいて負荷電流のパルス幅
の判定を行うものである。
【００２３】また、前記負荷短絡故障判定手段により負
荷短絡故障と判定した場合には、負荷の駆動を停止する
負荷駆動手段をさらに備えたものである。
【００２４】また、電源または接地と前記負荷駆動手段
との間にスイッチ手段を設け、前記負荷短絡故障判定手
段により、負荷短絡故障と判定した場合に、前記スイッ
チ手段を開き、その状態を保持するものである。
【００２５】また、前記スイッチ手段は、前記負荷駆動
手段と負荷が成す閉回路中に設けられたものである。
【００２６】また、前記負荷短絡故障判定手段が故障と
判定した場合に警報を発する警報装置をさらに備えたも
のである。
【００２７】また、この発明に係る電動パワーステアリ
ング装置は、前記負荷駆動手段により駆動され、操舵力
を補助するモータをさらに備え、前記負荷電流検出手段
は、前記モータに流れる電流を検出し、前記負荷電流制
御手段は、モータ電流を制御し、前記負荷短絡故障判定
手段は、前記モータの短絡故障を検出するものである。
【００２８】また、前記モータは、前記スイッチ手段の
代わりに、前記負荷短絡故障判定手段が故障と判定した
場合に前記モータを操舵系から機械的に切り離し、その
状態を保持するクラッチ手段を備えたものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の各実施の形態に
ついて図面に基づき説明する。なお、以下の説明中、従
来例と共通する部分については同一符号を用いて説明す
る。
【００３０】実施の形態１．図１は、この発明の実施の
形態１に係る負荷短絡故障検出装置の機能ブロック図で
ある。図１において、４は短絡故障の検出対象としての
電気的負荷であるモータ、６はモータ４に流れる電流を
検出する負荷電流検出手段、７は目標電流（指示値）と
負荷電流検出手段６による負荷電流検出値との偏差に基
づいて負荷電流を目標電流に追従させるようにＰＷＭ駆
動波形の駆動パルス幅を計算し負荷電流（モータ駆動電
流）を制御する負荷電流制御手段、８は負荷電流制御手
段７の出力に応じて負荷としてのモータ４を駆動する負
荷駆動手段である。
【００３１】また、同図において、９０は前記モータ４
の短絡故障を判定する負荷短絡故障判定手段であり、こ
の負荷短絡故障判定手段９０は、負荷電流検出手段６に
よる負荷電流検出値と目標電流値との偏差が負荷短絡と
考えられる所定の電流値（短絡電流）を越えているか否
かを判定する電流偏差判定手段９０ａと、負荷電流制御
手段７によるＰＷＭ駆動波形の駆動パルス幅が負荷短絡
と考えられる所定のパルス幅（短絡パルス幅値）以下に
なっているか否かを判定するパルス幅判定手段９０ｂ
と、電流偏差判定手段９０ａ及びパルス幅判定手段９０
ｂの判定結果を所定時間保持する判定結果保持手段９０
ｃと、判定結果保持手段９０ｃによって保持されている
短絡判定結果が所定時間以上継続して負荷の短絡故障を
示す場合に、負荷駆動手段８による負荷の駆動を禁止さ
せると共に、警報手段１５によって警報を発するように
する短絡継続時間判定手段９０ｄとを備えている。
【００３２】また、図２は、前記実施の形態１の負荷短
絡故障検出装置の一回路例を示すものである。図２にお
いて、４は負荷としてのモータ、５はモータ４等の負荷
に電流を供給する電源、６は負荷電流検出手段であり、
ここでは、モータ４と直列に接続されている抵抗器Ｒに
流れる電流を検出している。また、８はブリッジ回路を
構成する４個のＭＯＳＦＥＴ２４（２４ａ〜２４ｄ）か
ら成る負荷駆動手段である。１１はマイクロコンピュー
タであり、ＣＰＵ１６と、制御プログラム等が格納され
ているＲＯＭ１７と、負荷電流のデータ等を一時的に保
持するＲＡＭ１８ａおよび１８ｂと、プログラムの実行
周期の管理を行うためのタイマ１９と、負荷電流検出手
段６による負荷電流検出値をＣＰＵ１６に読み込むため
のＡ／Ｄ変換器２０と、モータ４を駆動する電流のデュ
ーテイ比を設定するためのＰＷＭタイマ２１と、Ｉ／Ｏ
ポート２２とを内蔵している。
【００３３】なお、前記マイクロコンピュータ１１は、
図１に示される負荷電流制御手段７と、電流偏差判定手
段９０ａ、パルス幅判定手段９０ｂ、判定結果保持手段
９０ｃ、および短絡継続時間判定手段９０ｄから成る負
荷短絡故障判定手段９０の機能を達成するものである。
【００３４】また、１２は負荷駆動手段８と電源５との
接続または遮断を行う電源スイッチ手段であり、ここで
はリレーを用いている。１５は警報手段であり、ここで
はランプを用いている。なお、負荷駆動手段８のＭＯＳ
ＦＥＴ２４ａ、２４ｂは、マイクロコンピュータ１１の
ＰＷＭタイマ２１にバッファ２３を介して接続されてお
り、負荷駆動手段８のＭＯＳＦＥＴ２４ｃ、２４ｄと電
源スイッチ手段１２と警報手段１５は、マイクロコンピ
ュータ１１のＩ／Ｏポート２２にバッファ２３を介して
接続されている。
【００３５】次に、前記回路の負荷電流制御手段７と負
荷短絡故障判定手段９０の基本動作について説明する。
まず、負荷電流制御手段７として機能するＣＰＵ１６
は、負荷電流検出手段６によって検出された検出電流を
Ａ／Ｄ変換器２０を介して所定時間毎に読み込み、与え
られた所定の目標電流（指示値）と前記検出電流とを一
致させるように偏差からモータ４の駆動電流のデューテ
ィ比（パルス幅）を演算する。
【００３６】次に、負荷短絡故障判定手段９０としして
機能するＣＰＵ１６は、負荷短絡故障か否かを判定し、
正常である場合には、前記デューティ比と所望の通電方
向に応じて、ＰＷＭタイマ２１とＩ／Ｏポート２２を設
定し、バッファ２３と負荷駆動手段８を介してモータ４
をＰＷＭ駆動する。
【００３７】ここで、モータ４のＰＷＭ駆動は、例え
ば、ＭＯＳＦＥＴ２４ａのデューティ比が所定の値に設
定され、ＭＯＳＦＥＴ２４ｂのデューティ比が０％（Ｍ
ＯＳＦＥＴ２４ｂはオフ）に設定され、同時に、Ｉ／Ｏ
ポート２２によってＭＯＳＦＥＴ２４ｃはオフで、ＭＯ
ＳＦＥＴ２４ｄはオンに設定されると、モータ４の駆動
電流が、ＭＯＳＦＥＴ２４ａがオンのときには、図２の
実線に示すような経路Ｉａに従って流れるものである。
また、ＭＯＳＦＥＴ２４ａがオフのときには、モータ４
の駆動電流は、図２の点線に示すような経路Ｉｂに従っ
て流れるものである。
【００３８】一方、負荷短絡故障判定手段９０として機
能するＣＰＵ１６は、短絡故障と判定した場合には、負
荷駆動手段８のＭＯＳＦＥＴ２４を全てオフにするよう
にＰＷＭタイマ２１とＩ／Ｏポート２２とを設定すると
ともに、警報手段１５を作動させ警報し、電源スイッチ
手段１２を開きモータ４と電源５の接続を遮断するよう
にＩ／Ｏポート２２を設定する。
【００３９】以上の基本動作の中で、負荷短絡故障判定
手段９０の電流偏差判定手段９０ａ、パルス幅判定手段
９０ｂ、判定結果保持手段９０ｃの動作を、図３に示す
フローチャートに基づき詳細に説明する。なお、このフ
ローチャートに示される処理は、負荷短絡故障判定手段
９０をソフトウエアで構成した場合に、一定周期Ｔ１で
呼び出されて実行されるものであり、その周期Ｔ１は、
モータ４の駆動電流の制御周期である。
【００４０】まず、ＣＰＵ１６は、負荷電流検出手段６
によって検出された負荷電流検出値をＡ／Ｄ変換器２０
を介して一定のサンプリング時間Ｔ１毎に読み込み（ス
テップＳ３１）、指示値との偏差（△Ｉ）を求めると共
に、モータ電流をフィードバック制御すべくモータ４の
駆動電流のデューティ比（パルス幅Ｔｐｗｍ）を演算す
る（ステップＳ３２，Ｓ３３）。
【００４１】次に、ＣＰＵ１６は、ステップＳ３２にお
いて読み込んだ電流偏差の値が、短絡電流が流れている
と考えられる第１の判定値以上か否かを判定し（ステッ
プＳ３４ａ）、電流偏差の値が短絡電流が流れていると
考えられる第１の判定値を超える場合には、ＲＡＭ１８
ａに「１」をストアし（ステップＳ３５ａ）、負荷電流
検出値が正常と考えられる場合には、ＲＡＭ１８ｂに
「０」をストアする（ステップＳ３６ａ）。但し、前記
ＲＡＭ１８ａには、現在から予め設定された保持時間Ｔ
２前までの期間の判定結果がストアされ、古い判定結果
は順次抹消されるものとする。なお、前記ステップＳ３
５ａとＳ３６ａは判定結果保持手段９０ｃに相当する。
【００４２】また、ＣＰＵ１６は、ステップＳ３３にお
いて計算したモータ４の駆動電流のデューティ比（パル
ス幅Ｔｐｗｍ）値が、負荷短絡と考えられるデューティ
比（パルス幅Ｔｐｗｍ）値以下か否かを判定し（ステッ
プＳ３４ｂ）、デューティ比（パルス幅Ｔｐｗｍ）が負
荷短絡と考えられる場合には、ＲＡＭ１８ｂに「１」を
ストアし（ステップＳ３５ｂ）、デューティ比（パルス
幅Ｔｐｗｍ）が正常と考えられる場合には、ＲＡＭ１８
ｂに「０」をストアする（ステップＳ３６ｂ）。但し、
前記ＲＡＭ１８ｂには、現在から予め設定された保持時
間Ｔ２前までの期間の判定結果がストアされ、古い判定
結果は順次抹消されるものとする。なお、前記ステップ
Ｓ３５ｂとＳ３６ｂは判定結果保持手段９０ｃに相当す
る。
【００４３】続いて、後述するような負荷短絡故障判定
手段９０の短絡継続時間判定手段９０ｄにより決定され
る故障フラグの状態を調べ（ステップＳ３７）、故障フ
ラグが「０」（負荷短絡故障判定手段９０からの判断結
果が正常）であった場合にはステップＳ３３で演算され
たデューティ比に従って負荷駆動手段８によりモータ４
をＰＷＭ駆動する（ステップＳ３８）。また、故障フラ
グが「１」（負荷短絡故障判定手段９０からの判断結果
が負荷短絡故障）である場合には、負荷駆動手段８のＭ
ＯＳＦＥＴ２４を全てオフにし、モータ４の駆動を停止
する（ステップＳ３９）。前記ステップＳ３７〜Ｓ３９
は負荷駆動手段８に相当する。
【００４４】次に、前記ステップＳ３５ａまたはＳ３６
ａによりＲＡＭ１８ａに、前記ステップＳ３５ｂまたは
Ｓ３６ｂによりＲＡＭ１８ｂに順次ストアされた保持時
間Ｔ２の期間の判定結果を用いて負荷短絡故障を判定す
るプログラム、すなわち、負荷短絡故障判定手段９０の
短絡継続時間判定手段９０ｄをソフトウエアで構成した
場合の動作について、図４に示すフローチャートに基づ
き詳細に説明する。
【００４５】短絡継続時間判定手段９０ｄは、ＲＡＭ１
８ａ及び１８ｂに順次ストアされた保持時間Ｔ２の期間
の判定結果を調べ（ステップＳ４１）、過去Ｔ２時間の
判定結果が全て正常（すべて「０」がストア）であった
場合には、短絡継続時間計測用のカウンタをクリアし
（ステップＳ４２）、判定結果が１回でも短絡と判定さ
れている場合には、前記カウンタを「１」増し（ステッ
プＳ４３）、短絡継続時間の計測を続行する。そして、
前記カウンタによる短絡継続時間の計測結果が所定の短
絡判定時間Ｔｚを越えているか否かを判定し（ステップ
Ｓ４４）、越えている場合は故障フラグに「１」をセッ
トする（ステップＳ４５）。
【００４６】最後に、前記故障フラグの状態を調べ（ス
テップＳ４６）、故障と判定されている場合には、警報
手段１５で警報し、電源スイッチ手段１２を開き、負荷
駆動手段８への電源供給を遮断する（ステップＳ４
７）。正常と判定されている場合には、警報手段１５を
消灯し、電源スイッチ手段１２を閉じ、負荷駆動手段８
へ電源を供給する（ステップＳ４８）。
【００４７】なお、図３に示すフローチャートにおける
ステップＳ３７の故障フラグの状態は、前記ステップＳ
４４の判定結果に基づき決定されるので、故障と判定さ
れている場合には、上述したように、負荷駆動手段８の
ＭＯＳＦＥＴ２４は全てオフになり、モータ４の駆動は
停止される。
【００４８】ここで、前記故障フラグは、マイクロコン
ピュータ１１のパワーオンリセット後に「０」に初期化
し、「１」をセット後はマイクロコンピュータ１１の電
源が遮断されるまで「１」の状態を保持するものとす
る。また、以上のステップＳ４１からＳ４８までの処理
は一定周期Ｔ３で呼び出されて実行される（この周期Ｔ
３を短絡継続時間の計測周期という）。
【００４９】ここで、負荷が短絡故障を起こした場合の
動作について、図５を参照しながら詳細に説明する。負
荷電流制御手段７により誘導負荷であるモータ４をＰＷ
Ｍ駆動すると、負荷電流は、目標電流を中心とし、傾き
が負荷の電気的時定数τで定まり、周波数がＰＷＭの搬
送周波数の三角波状となる。
【００５０】ＰＷＭの搬送波の周期を時定数τよりも十
分短く設定すると、正常時における負荷電流検出値は目
標値に等しい一定値と見做せるが、図５（ａ）に示すよ
うに、ｔ＝ｔxで、モータ４に短絡故障が発生したとす
ると、短絡時には負荷駆動手段８から見たインダクタン
スと抵抗は極めて小さくなるので、負荷電流は急激に増
加し、負荷電流検出値は目標電流に対して過大となり偏
差が大きくなる。すると、負荷電流制御手段７は、負荷
電流を減少させるべく作用するので、ＰＷＭデューティ
比の演算結果は０％近傍になる。
【００５１】モータ４がデューティ比０％近傍で駆動さ
れると、正常時には前記時定数τで減少する負荷電流
は、負荷駆動手段８から見たインダクタンスが無視でき
るため、急速に減少する。したがって、このときの負荷
電流検出値は目標電流を下回るので、負荷電流制御手段
７は負荷電流を増加すべくＰＷＭデューティ比の演算結
果を増加させるため、負荷電流検出値は再び目標電流に
対して過大となる。以上の動作を繰り返すため、負荷電
流の検出値及び偏差は、ｔ＝０〜ｔxでは一定値（目標
電流）となるが、ｔ＞ｔxでは、図５（ａ）に示すよう
に、矩形波状の発振波形となると同時に、ＰＷＭデュー
ティ比の演算結果も０％近傍と大きな値の繰り返し（発
振）状態となる。
【００５２】電流偏差判定手段９０ａ及びパルス幅判定
手段９０ｂは、図５（ａ）に示すように、各検出電流値
に対する判定結果を順次ＲＡＭ１８ａ及び１８ｂにスト
アする。前記例において、判定結果はｔ＜ｔxでは全て
正常「０」で、ｔ＞ｔxでは短絡「１」と正常「０」と
を繰り返す。
【００５３】そして、短絡継続時間判定手段９０ｄは、
判定結果保持手段９０ｃに保持された保持時間Ｔ２の期
間の判定結果を調べ、短絡継続時間をカウントまたはカ
ウントクリアする。前記例においては、図５（ｂ）に示
すように、ｔ＜ｔxでは短絡継続時間の計測周期Ｔ３ご
とに計測カウンタはクリアされ、ｔ＞ｔxでは周期Ｔ３
毎に計測カウンタの値が「１」ずつ増加し、前記計測カ
ウンタの値が短絡判定時間Ｔｚを越えると、短絡継続時
間判定手段９０ｄは、負荷短絡故障と判定し、図５
（ｃ）に示すように、故障フラグに「１」がセットされ
る。
【００５４】故障フラグに「１」がセットされると、図
３に示すフローチャートにおけるステップＳ３９及び図
４に示すフローチャートにおけるステップＳ４７で示し
たように、負荷駆動手段８によるモータ４の駆動が停止
されるとともに、電源スイッチ手段１２が開かれ、警報
手段１５より警報が発せられる。なお、上述したような
短絡故障の場合でも、負荷電流制御手段７のフィードバ
ック作用により、負荷駆動手段８の負荷電流の平均値は
制限されるので、負荷駆動手段８は焼損に至ることなく
保護される。
【００５５】一方、負荷電流が目標電流の急激な変化等
のために一時的にオーバーシュートした場合の動作につ
いて、図６を参照して説明する。例えば、目標電流がＩ
１からＩ２に上昇した場合、負荷電流制御手段７は、負
荷電流を前記目標電流Ｉ２に近づけようと、ＰＷＭデュ
ーティ比の演算結果を増加させる。目標電流の変化幅が
小さい場合には、前記デューティ比の変化も小さいの
で、負荷電流は滑らかに前記目標電流Ｉ２に向かって増
大するが、目標電流の変化幅が大きい場合には、前記デ
ューティ比の変化も大きいので、負荷電流は急激に増大
し、図６（ａ）に示すように、オーバーシュートを起こ
す。しかし、負荷電流制御手段７のフィードバック作用
により負荷電流は減少させられ目標電流値に戻る。
【００５６】また、電流偏差判定手段９０ａによりＲＡ
Ｍ１８ａに順次ストアされる判定結果は、図６（ａ）に
示すように、負荷電流検出値がオーバーシュートした期
間内では、短絡「１」となることがあるが、他は正常
「０」である。一方、パルス幅判定手段９０ｂによりＲ
ＡＭ１８ｂに順次ストアされる判定結果は、図６（ｄ）
に示すように、短絡「１」になることは無い。
【００５７】短絡継続時間判定手段９０ｄは、前記ＲＡ
Ｍ１８ａ及び１８ｂの両方の判定結果を周期Ｔ３毎に読
み込み短絡継続時間をカウントまたはカウントクリアす
る。前記例では、図６（ｂ）に示すように、計測カウン
タの値は、全ての判定結果が正常「０」であるので、前
記計測カウンタは常にクリアされる。したがって、この
場合は負荷短絡故障とは判定されず、図６（ｃ）に示す
ように、故障フラグは「１」にセットされない。すなわ
ち、負荷短絡故障判定手段９０は、負荷電流値がある期
間短絡判定電流偏差値を越えることがあっても、短絡判
定パルス幅が判定値を下回らない場合には、負荷電流の
急増は目標電流の急激な変化等のための一時的にオーバ
ーシュートであって、負荷短絡による過大な電流ではな
いと判定するものである。
【００５８】このように、本実施の形態１によれば、過
大な負荷電流が流れた場合、負荷電流制御手段７のフィ
ードバック作用により負荷駆動手段８を保護するととも
に、それが負荷短絡故障か否かを適切に判断し、負荷短
絡故障であれば早急にモータ４の駆動を停止し、モータ
４を電源から切り離し、警報を発するようにすることが
できる。
【００５９】なお、短絡判定を行うための偏差を判定す
る電流値としては、前記本実施の形態１に示したよう
に、負荷電流のフィードバック制御のために読み込んだ
負荷電流検出値そのものを用いると処理が簡単になる。
また、短絡故障時の短絡電流の発振周期は負荷電流制御
手段７の制御周期Ｔ１より短くは成り得ないので、短絡
故障判定のための負荷電流のサンプリング周期は、前記
制御周期Ｔ１以下であれば十分である。一方、故障の誤
検出を防ぐためには、短絡判定時間Ｔｚは電流制御の整
定時間よりも十分長く、かつ、危険に至る前にフェール
セーフ処置を講ずることのできる時間（例えば、数１０
ｍｓｅｃ）に設定すればよい。
【００６０】また、前記制御周期Ｔ１は、負荷の電気的
時定数よりも十分短く（例えば、数１００ｍｓｅｃ）と
するのが一般的である。更に、短絡継続時間の計測周期
Ｔ３は、前記短絡判定時間Ｔｚより十分短く（例えば、
数ｍｓｅｃ）に設定するのが望ましい。また、短絡判定
結果の保持時間Ｔ２は、少なくとも前記計測周期Ｔ３よ
りも長くしておけば確実に短絡故障を検出することがで
きる。
【００６１】実施の形態２．図７は、この発明の実施の
形態２に係る負荷短絡故障検出装置の機能ブロック図で
ある。図７に示す実施の形態２では、図１に示す判定結
果保持手段９０ｃに代えて、最大電流偏差保持手段９０
ｅと最小パルス幅保持手段９０ｆとを備え、電流偏差検
出値の判定結果をＲＡＭ１８ａに、パルス幅判定値の判
定結果をＲＡＭ１８ｂにそれぞれストアし、所定時間Ｔ
２保持する代わりに、所定時間Ｔ２内の最大電流偏差と
最小パルス幅を保持し、モータ４の負荷短絡故障の判定
を行うものである。
【００６２】また、回路例としては、図２に示す実施の
形態１と同一であり、マイクロコンピュータ１１は、図
７に示される負荷電流制御手段７と、最大電流偏差保持
手段９０ｅ、最小パルス幅保持手段９０ｆ、電流偏差判
定手段９０ａ、パルス幅判定手段９０ｂ、短絡継続時間
判定手段９０ｄから成る負荷短絡故障判定手段９０の機
能を達成するものである。
【００６３】次に、最大電流偏差保持手段９０ｅと最小
パルス幅保持手段９０ｆの動作について、図８に示すフ
ローチャートに基づいて詳細に説明する。なお、図８に
示すフローチャートの処理は、負荷電流制御手段７と負
荷短絡故障判定手段９０ヲソフトウエアで構成した場合
に一定周期Ｔ１で呼び出されて実行される。（この周期
Ｔ１は、モータ４の駆動電流の制御周期である。）
【００６４】まず、ＣＰＵ１６は、負荷電流検出手段６
によって検出された負荷電流検出値をＡ／Ｄ変換器２０
を介して一定のサンプリング時間Ｔ１毎に読み込み（ス
テップＳ８１）、指示値との偏差を求めると共に、モー
タ電流をフィードバック制御すべくモータ４の駆動電流
のデューティ比を演算する（ステップＳ８２，Ｓ８
３）。
【００６５】次に、ＣＰＵ１６は、ＲＡＭ１８ａにスト
アされている最大電流偏差値の保持時間ｔpが前記所定
時間Ｔ２を越えているかどうかを判断し（ステップＳ８
４ａ）、ｔp＜Ｔ２であれば、最新入力の電流偏差検出
値と前記最大電流偏差値とを比較する（ステップＳ８５
ａ）。そして、前記最新入力の電流偏差検出値が前記最
大電流偏差値を越えている場合には、最大電流値の保持
時間計測カウンタをクリアする（ステップＳ８６ａ）と
共に、この最新入力の負荷電流検出値を最大電流偏差値
とする（ステップＳ８７ａ）。なお、ｔp＞Ｔ２であっ
ても、最大電流値の保持時間計測カウンタをクリアする
（ステップＳ８６ａ）と共に（前記比較をする事な
く）、最新入力の負荷電流検出値を最大電流偏差値とす
る（ステップＳ８７ａ）。また、前記ステップＳ８５ａ
において、最新入力の電流偏差検出値が最大電流偏差値
を越えていない場合には、最大電流値の保持時間計測カ
ウンタを「１」増加させる（ステップＳ８８ａ）。ここ
で、前記ステップＳ８４ａからＳ８８ａは、最大電流偏
差保持手段９０ｅに相当する。
【００６６】また、ＣＰＵ１６は、ＲＡＭ１８ｂにスト
アされている最小パルス幅値の保持時間ｔpが前記所定
時間Ｔ２を越えているかどうかを判断し（ステップＳ８
４ｂ）、ｔp＜Ｔ２であれば、最新入力の電流偏差検出
値と前記最大電流偏差値とを比較する（ステップＳ８５
ｂ）。そして、前記最新入力のモータ駆動パルス幅値が
前記最小パルス幅値を下回っている場合には、最小パル
ス幅値の保持時間計測カウンタをクリアする（ステップ
Ｓ８６ｂ）と共に、この最新入力のパルス幅値をパルス
幅値とする（ステップＳ８７ｂ）。なお、ｔp＞Ｔ２で
あっても、パルス幅値の保持時間計測カウンタをクリア
する（ステップＳ８６ｂ）と共に（前記比較をする事な
く）、最新入力のパルス幅値をパルス幅値とする（ステ
ップＳ８７ｂ）。また、前記ステップＳ８５ｂにおい
て、最新入力のパルス幅値がパルス幅値を下回っていな
い場合には、パルス幅値の保持時間計測カウンタを１増
加させる（ステップＳ８８ｂ）。ここで、前記ステップ
Ｓ８４ｂからＳ８８ｂは最小パルス幅保持手段９０ｆに
相当する。
【００６７】続いて、後述するような負荷短絡故障判定
手段９０の短絡継続時間判定手段９０ｄにより決定され
る故障フラグの状態を調べ（ステップＳ８９）、故障フ
ラグが「０」（負荷短絡故障判定手段９０からの判断結
果が正常）であった場合にはステップＳ８３で演算され
たデューティ比に従って負荷駆動手段８によりモータ４
をＰＷＭ駆動する（ステップＳ９１）。また、故障フラ
グが「１」（負荷短絡故障判定手段９０からの判断結果
が負荷短絡故障）である場合には、負荷駆動手段８のＭ
ＯＳＦＥＴ２４を全てオフにし、モータ４の駆動を停止
する（ステップＳ９０）。
【００６８】次に、前記ステップＳ８４ａ〜Ｓ８８ａに
よりＲＡＭ１８ａにストアされた保持時間Ｔ２の期間の
最大電流偏差値と前記ステップＳ８４ｂ〜Ｓ８８ｂによ
りＲＡＭ１８ｂにストアされた保持時間Ｔ２の期間の最
小パルス幅値を用いて負荷短絡故障を判定するプログラ
ム、すなわち、負荷短絡故障判定手段９０の短絡継続時
間判定手段９０ｄをソフトウエアで構成した場合の動作
について、図９に示すフローチャートに基づき詳細に説
明する。
【００６９】短絡継続時間判定手段９０ｄは、ＲＡＭ１
８ａにストアされた保持時間Ｔ２の期間の最大電流偏差
値と短絡電流偏差判定値とを比較し（ステップＳ９
２）、前記最大偏差が短絡電流偏差判定値に満たない場
合には正常と見做し、短絡継続時間計測カウンタをクリ
アし（ステップＳ９４）、前記最大電流が短絡電流判定
値以上の場合には、ＲＡＭ１８ｂにストアされた保持時
間Ｔ２の期間の最小パルス幅値と短絡判定パルス幅判定
値とを比較し（ステップＳ９３）、前記最小パルス幅値
が短絡判定パルス幅判定値を下回らない場合には正常と
見做し、短絡継続時間計測カウンタをクリアし（ステッ
プＳ９４）、前記最小パルス幅値が短絡判定パルス幅判
定値を下回る場合は、前記カウンタを「１」増し（ステ
ップＳ９５）短絡継続時間の計測を続行する。
【００７０】そして、前記カウンタによる短絡継続時間
の計測結果が所定の短絡判定時間Ｔｚを越えているか否
かを判定し（ステップＳ９６）、越えている場合は故障
フラグに「１」をセットする（ステップＳ９７）。最後
に、前記故障フラグの状態を調べ（ステップＳ９８）、
故障と判定されている場合には、警報手段１５で警報
し、電源スイッチ手段１２を開き、負荷駆動手段８への
電源供給を遮断する（ステップＳ９９）。正常と判定さ
れている場合には、警報手段１５を消灯し、電源スイッ
チ手段１２を閉じ、負荷駆動手段８へ電源を供給する
（ステップＳ１００）。
【００７１】なお、図８に示すフローチャートのステッ
プＳ８９の故障フラグの状態は、前記ステップＳ８９６
判定結果に基づき決定されるので、故障と判定されてい
る場合には、上述したように、負荷駆動手段８のＭＯＳ
ＦＥＴ２４は全てオフになり、モータ４の駆動は停止さ
れる。また、以上のステップＳ９２からＳ１００までの
処理は一定周期Ｔ３で呼び出されて実行される（この周
期Ｔ３を短絡継続時間の計測周期という）。
【００７２】ここで、負荷が短絡故障を起こした場合の
動作について、図１０を参照しながら詳細に説明する。
負荷電流制御手段７により誘導負荷であるモータ４をＰ
ＷＭ駆動すると、正常時における負荷電流検出値は、図
１０（ａ）に示すように、目標値に等しい一定値とな
る。ここで、ｔ＝ｔxで、モータ４に短絡故障が発生し
たとすると、負荷電流検出値は矩形波状の発振波形とな
る。したがって、ＲＡＭ１８ａにストアされる最大電流
偏差値は、ｔ＜ｔxでは目標電流に一致しゼロ値であ
り、ｔ＞ｔxでは短絡電流判定値よりも大きな偏差の値
になる。したがって、ＲＡＭ１８ａに順次ストアされる
最大電流偏差値は、図１０（ｂ）に示すように、ｔ＝ｔ
xで階段状に増加する。
【００７３】次に、ＲＡＭ１８ｂにストアされる最小パ
ルス幅値は、ｔ＜ｔxでは目標電流に一致し所定値であ
り、ｔ＞ｔxでは短絡電流を抑える為、約ゼロと別の値
の発振（振動）した値になる。したがって、ＲＡＭ１８
ｂに順次ストアされる最小パルス幅値は、図１０（ｆ）
に示すように、ｔ＝ｔxで階段状に減少する。そして、
短絡継続時間判定手段９０ｄは、最大電流偏差保持手段
９０ｅに保持された保持時間Ｔ２の期間の最大電流偏差
とパルス幅最小値の両方を調べ、短絡継続時間をカウン
トまたはカウントクリアする。
【００７４】前記例においては、図１０（ｃ）に示すよ
うに、ｔ＜ｔxでは短絡継続時間の計測周期Ｔ３ごとに
計測カウンタはクリアされ、ｔ＞ｔxでは周期Ｔ３毎に
計測カウンタの値が１ずつ増加し、前記計測カウンタの
値が短絡判定時間Ｔｚを越えると、短絡継続時間判定手
段９０ｄは負荷短絡故障と判定し、図１０（ｄ）に示す
ように、故障フラグに「１」がセットされる。
【００７５】故障フラグに「１」がセットされると、図
８に示すステップＳ９０及び図９に示すステップＳ９９
で示したように、負荷駆動手段８によるモータ４の駆動
が停止されるとともに、電源スイッチ手段１２が開か
れ、警報手段１５より警報が発せられる。なお、上述し
たような短絡故障の場合でも、負荷電流制御手段７のフ
ィードバック作用により、負荷駆動手段８の負荷電流の
平均値は制限されるので、負荷駆動手段８は焼損に至る
ことなく保護される。
【００７６】一方、負荷電流が目標電流の急激な変化等
のために一時的にオーバーシュートした場合の動作につ
いて、図１１を参照して説明する。同図（ａ）に示すよ
うに、負荷電流が、オーバーシュートを起こしたとき、
ＲＡＭ１８ａに順次ストアされる最大電流偏差値は、図
１１（ｂ）に示すように、負荷電流検出値がオーバーシ
ュートした期間のみ短絡電流判定値を越えている。次
に、ＲＡＭ１８ｂにストアされる最小パルス幅値は、ｔ
＜ｔxでは目標電流に一致し所定値であり、ｔ＞ｔxでは
オーバーシュート電流を抑える為、短時間新しい目標値
を中心とした振動した値になる。したがって、ＲＡＭ１
８に順次ストアされる最小パルス幅値は、図１１（ｆ）
に示すように、ｔ＝ｔxで階段状に微小変動するが、判
定値は下回らない。
【００７７】短絡継続時間判定手段９０ｄは、前記最大
電流偏差値と最小パルス幅値を周期Ｔ３毎に読み込み短
絡継続時間をカウントまたはカウントクリアする。前記
例では、図１１（ｃ）に示すように、計測カウンタの値
は、負荷電流検出値がオーバーシュートした期間も、次
の周期Ｔ３（オーバーシュートが終わった最初の区間）
も短絡判定値に満たないので、前記計測カウンタは常に
クリアされる。したがって、この場合は負荷短絡故障と
は判定されず、図１１（ｄ）に示すように、故障フラグ
は１にセットされない。すなわち、負荷短絡故障判定手
段９０は、負荷電流値の最大値がある期間短絡電流判定
値を越えることがあっても、最小パルス幅値が判定値を
下まわら無い場合には、負荷電流の急増は目標電流の急
激な変化等による一時的にオーバーシュートであって、
負荷短絡による過大な電流ではないと判定するものであ
る。
【００７８】このように、本実施の形態２によれば、過
大な負荷電流が流れた場合、負荷電流制御手段７のフィ
ードバック作用により負荷駆動手段８を保護するととも
に、それが負荷短絡故障か否かを適切に判断し、負荷短
絡故障であれば早急にモータ４の駆動を停止し、モータ
４を電源から切り離し、警報を発するようにすることが
できる。また、最大電流偏差値を用いることにより、短
絡故障判定のための負荷電流のサンプリング周期を長く
設定できるため、ＣＰＵ１６の負荷を軽減することがで
きる。
【００７９】また、前記例においては、最大偏差電流保
持手段２５は最大偏差電流が保持されてＴ２経過する
か、最新入力の負荷電流検出値からの偏差値が保持され
ている最大偏差電流よりも大きい場合に最大電流偏差値
を最新入力の偏差値に更新していたが、過去Ｔ２時間分
の負荷電流検出値を保持し、そのうち最大のものを最大
電流として、負荷短絡故障の判定を行うこともできる。
ところで、前記実施の形態２においては、最大電流偏差
保持手段９０ｅをソフトウエアで構成していたが、ホー
ルド時間がＴ２のピークホールド回路を用いて最大電流
偏差値を検出して、負荷短絡故障の判定を行っても、同
様の効果が得られることは言うまでもない。
【００８０】実施の形態３．図１２は、この発明の実施
の形態３に係る電動パワーステアリング装置の構成を示
す図である。図１２において、１はステアリングホイー
ル、２は操舵トルクを検出するトルクセンサ、３はタイ
ヤ、４は短絡故障の検出対象としての電気的負荷である
モータ、２６はモータ４の出力トルクを操舵系に伝達す
る減速器、５はモータ４に電流を供給する電源、２９は
前記実施の形態１または実施の形態２に示した負荷短絡
故障検出装置を備えた電動パワーステアリングのコント
ロールユニット、２７は前記負荷短絡故障検出装置の負
荷駆動手段８とモータ４が成す閉回路中に挿入されたモ
ータスイッチ手段、２８はイグニッションスイッチ、１
５はモータ４の短絡故障時に警報を発する警報手段であ
る。
【００８１】次に、前記構成の電動パワーステアリング
装置の動作について説明する。正常時にはコントロール
ユニット２９は、トルクセンサ２が検出した操舵トルク
と車速信号に応じて、運転者が適切な操舵力でステアリ
ングホイール１の操作ができるように、モータ４からト
ルクを発生させており、モータ４の出力トルクは、減速
器２６を介して操舵系に伝達されている。
【００８２】また、モータ４の端子間の短絡故障が発生
した場合、モータスイッチ手段２７は負荷短絡故障検出
装置により故障を検出し、モータ４の駆動を停止し、コ
ントロールユニット２９の負荷短絡故障検出装置に内蔵
された電源スイッチ手段１２を開き、警報手段１５によ
り運転者に警報する。
【００８３】ここで、モータ４は、短絡すると回転速度
に比例した制動力を発生する（発電ブレーキ）。したが
って、この故障の場合には、速く操舵すると操舵力が増
加することになる。そこで、本実施の形態においては、
負荷駆動手段８とモータ４が成す閉回路中にモータスイ
ッチ手段２７を挿入し、コントロールユニット２９が負
荷の短絡故障を検出すると、前記フェールセーフ処置に
加え、モータスイッチ手段２７を開き負荷短絡故障時の
発電ブレーキを防止する。以上のフェールセーフ処置
は、イグニッションスイッチ２８が開放されエンジンが
停止するまで保持される。
【００８４】このように、本実施の形態３によれば、電
動パワーステアリング装置における負荷の短絡故障を検
出し、速やかにフェールセーフ処置を講ずることができ
る。なお、モータスイッチ手段２７はコントロールユニ
ット２９内に設けてもよいが、前記例の如く、モータ４
とモータスイッチ手段２７を一体化しておけば、モータ
４とコントロールユニット２９間の配線の短絡故障によ
るモータ４の発電ブレーキをも防止することができる。
【００８５】実施の形態４．なお、実施の形態３では、
モータ４内にモータスイッチ手段２７を設けていたが、
モータスイッチ手段２７の代わりにクラッチを設け、モ
ータ４の短絡故障時には、前記クラッチを制御し、モー
タ４をステアリングから切り離すようにしてもよい。こ
の場合には、モータ４の短絡故障のみならず、モータ４
内部の機械的な故障によって操舵力が増加する場合にモ
ータ４をステアリングから切り離す用途にも前記クラッ
チ３０を使用することができ、より安全な電動パワース
テアリング装置を構築することができる。
【００８６】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る負荷短絡
故障検出方法によれば、負荷電流の検出値と目標値との
偏差が、第１の所定時間内に所定値を越え、かつ前記偏
差に応じてパルス幅変調制御される負荷電流のパルス幅
が所定値以下となる状態が、第２の所定時間継続した場
合に負荷の短絡故障であると判定することにより、負荷
の短絡ないしは負荷駆動端子の地絡故障時には負荷短絡
故障を確実に検出するとともに、目標電流の急激な変化
等によって過渡的に過大な負荷電流が流れた場合にも誤
検出することがないという効果を奏する。
【００８７】また、この発明に係る負荷短絡故障検出装
置は、負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、前記負
荷電流検出手段による負荷電流の検出値と目標値との偏
差が、第１の所定時間内に所定値を越え、かつ前記偏差
に応じてパルス幅変調制御される負荷電流のパルス幅が
所定値以下となる状態が、第２の所定時間継続した場合
に負荷の短絡故障であると判定する負荷短絡故障判定手
段とを備えることにより、負荷の短絡ないしは負荷駆動
端子の地絡故障時には負荷短絡故障を確実に検出すると
ともに、目標電流の急激な変化等によって過渡的に過大
な負荷電流が流れた場合にも誤検出することがないとい
う効果を奏する。
【００８８】また、前記負荷短絡故障判定手段は、前記
負荷電流検出手段による電流検出値と目標電流値との偏
差が所定値を越えているか否かを判定する電流偏差判定
手段と、前記偏差に応じてパルス幅変調制御される負荷
電流のパルス幅が所定値以下になっているか否かを判定
するパルス幅判定手段と、前記電流偏差判定手段および
前記パルス幅判定手段の短絡判定結果を所定時間保持す
る判定結果保持手段と、前記判定結果保持手段により保
持された短絡判定結果が前記第２の所定時間継続して負
荷の短絡故障を示す場合に負荷の短絡故障であると判定
する短絡継続時間判定手段とを備えることにより、負荷
の短絡ないしは負荷駆動端子の地絡故障時には負荷短絡
故障を確実に検出するとともに、目標電流の急激な変化
等によって過渡的に過大な負荷電流が流れた場合にも誤
検出することがないという効果を奏する。
【００８９】また、前記負荷短絡故障判定手段は、前記
負荷電流検出手段による電流検出値と目標電流値との所
定時間の期間における最大電流偏差を保持する最大電流
偏差保持手段と、前記負荷電流検出手段による電流検出
値と目標電流値との偏差に応じてパルス幅変調制御され
る負荷電流の所定時間の期間における最小パルス幅を保
持する最小パルス幅保持手段と、前記最大電流偏差保持
手段に保持された最大電流偏差が所定値を越えているか
否かを判定する電流偏差判定手段と、前記最小パルス幅
保持手段に保持された最小パルス幅が所定値以下になっ
ているか否かを判定するパルス幅判定手段と、前記電流
偏差判定手段および前記パルス幅判定手段の短絡判定結
果が前記第２の所定時間継続して負荷の短絡故障を示す
場合に負荷の短絡故障であると判定する短絡継続時間判
定手段とを備えることにより、負荷の短絡ないしは負荷
駆動端子の地絡故障時には負荷短絡故障を確実に検出す
るとともに、目標電流の急激な変化等によって過渡的に
過大な負荷電流が流れた場合にも誤検出することがない
という効果を奏する。
【００９０】また、前記負荷電流検出手段による電流検
出値をサンプリングして得ると共に前記負荷短絡故障判
定手段をソフトウエアで構成し、前記判定結果保持手段
による短絡判定結果の保持時間を、短絡継続時間の計測
周期と等しいかまたはそれ以上とすることにより、負荷
電流のサンプリング周期を長く設定でき、ソフトウエア
処理する際のデータ処理の負荷を軽減できる。
【００９１】また、前記負荷電流検出手段による負荷電
流の検出値と目標値との偏差に応じてパルス幅変調制御
駆動波形の負荷電流のパルス幅を制御する負荷電流制御
手段をさらに備え、前記負荷電流検出手段による電流検
出値をサンプリングして得ると共に前記負荷電流制御手
段と前記負荷短絡故障判定手段をソフトウエアで構成
し、負荷短絡故障判定に用いる負荷電流のサンプリング
周期を、負荷電流の制御周期と等しいかまたはそれ以下
とすることにより、負荷電流のサンプリング周期を長く
設定でき、ソフトウエア処理する際のデータ処理の負荷
を軽減できる。
【００９２】また、前記負荷短絡故障判定手段は、前記
負荷電流制御手段の出力に基づいて負荷電流のパルス幅
の判定を行うことにより、過渡的な過電流による短絡故
障の誤検出を防止し確実に短絡故障を検出できる。
【００９３】また、前記負荷短絡故障判定手段により負
荷短絡故障と判定した場合には、負荷の駆動を停止する
負荷駆動手段をさらに備えることにより、負荷を保護す
ることができる。
【００９４】また、電源または接地と前記負荷駆動手段
との間にスイッチ手段を設け、前記負荷短絡故障判定手
段により、負荷短絡故障と判定した場合に、前記スイッ
チ手段を開き、その状態を保持することにより、負荷駆
動手段に短絡故障があっても負荷電流を遮断することが
できる。
【００９５】また、前記スイッチ手段を、前記負荷駆動
手段と負荷が成す閉回路中に設けることにより、負荷が
モータの場合には、短絡故障に伴う発電ブレーキを防ぐ
ことができる。
【００９６】また、前記負荷短絡故障判定手段が故障と
判定した場合に警報を発する警報装置をさらに備えるこ
とにより、負荷短絡故障判定後も確実に負荷駆動手段を
保護するとともに、負荷短絡故障判定結果を運転者等に
警告することができる。
【００９７】また、この発明に係る電動パワーステアリ
ング装置は、前記負荷駆動手段により駆動され、操舵力
を補助するモータをさらに備え、前記負荷電流検出手段
は、前記モータに流れる電流を検出し、前記負荷電流制
御手段は、モータ電流を制御し、前記負荷短絡故障判定
手段は、前記モータの短絡故障を検出することにより、
モータの駆動回路を保護しながらモータの短絡故障を行
うことができ、過渡的な過電流によるモータの短絡故障
の誤検出を防止できる。
【００９８】また、前記モータは、前記スイッチ手段の
代わりに、前記負荷短絡故障判定手段が故障と判定した
場合に前記モータを操舵系から機械的に切り離し、その
状態を保持するクラッチ手段を備えることにより、負荷
短絡故障判定手段が故障と判定した場合には前記クラッ
チ手段によって前記モータを操舵系から機械的に切り離
し、その状態を保持することで、より安全な電動パワー
ステアリングを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る負荷短絡故障
検出装置の機能ブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る負荷短絡故障
検出装置の一回路例を示す図である。
【図３】 図１の負荷短絡故障判定手段９０における電
流偏差判定手段９０ａ、パルス幅判定手段９０ｂ、判定
結果保持手段９０ｃの動作を説明するフローチャートで
ある。
【図４】 図１の負荷短絡故障判定手段９０における短
絡継続時間判定手段９０ｄの動作を説明するフローチャ
ートである。
【図５】 この発明の実施の形態１における負荷短絡故
障時の動作を説明する図である。
【図６】 この発明の実施の形態１における負荷電流が
オーバーシュートした場合の動作を説明する図である。
【図７】 この発明の実施の形態２に係る負荷短絡故障
検出装置の機能ブロック図である。
【図８】 図７の負荷短絡故障判定手段９０における最
大電流偏差保持手段９０ｅ、電流偏差判定手段９０ａ、
最小パルス幅保持手段９０ｆ、パルス幅判定手段９０
ｂ、判定結果保持手段９０ｃの動作を説明するフローチ
ャートである。
【図９】 図７の負荷短絡故障判定手段９０における短
絡継続時間判定手段９０ｄの動作を説明するフローチャ
ートである。
【図１０】 この発明の実施の形態２における負荷短絡
故障時の動作を説明する図である。
【図１１】 この発明の実施の形態２における負荷電流
がオーバーシュートした場合の動作を説明する図であ
る。
【図１２】 この発明の実施の形態２に係る電動パワー
ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】 従来の電動パワーステアリング装置の構成
を示すブロック図である。
【符号の説明】
４ モータ、５ 電源、６ 負荷電流検出手段、７ 負
荷電流制御手段、８負荷駆動手段、１１ マイクロコン
ピュータ、１２ 電源スイッチ手段、１５警報手段、１
６ ＣＰＵ、１７ ＲＯＭ、１８ａ，１８ｂ ＲＡＭ、
１９ タイマ、２０ Ａ／Ｄ変換器、２１ ＰＷＭタイ
マ、２２ Ｉ／Ｏポート、２３ バッファ、２４ ＭＯ
ＳＦＥＴ、２７ モータスイッチ手段、９０ 負荷短絡
故障判定手段、９０ａ 電流偏差判定手段、９０ｂ パ
ルス幅判定手段、９０ｃ 判定結果保持手段、９０ｄ
短絡継続時間判定手段。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｍ ５Ｈ５７１ Ｈ０２Ｐ 7/06 Ｈ０２Ｐ 7/06 Ｇ (72)発明者 永井 勇 兵庫県神戸市兵庫区浜山通６丁目１番２号 三菱電機コントロールソフトウエア株式 会社内 Ｆターム(参考） 2G014 AA03 AB07 AC16 2G035 AA21 AB02 AC02 AD28 AD65 3D033 CA03 CA20 CA33 5G004 AA04 AA05 AB03 BA01 BA03 CA02 CA04 DA02 DB04 DC01 DC04 DC14 EA01 5H007 AA17 BB06 CA02 CB05 DA05 DB01 DB07 DB13 DC02 EA02 FA03 FA14 5H571 AA03 BB08 BB09 CC01 CC05 EE02 GG04 HA09 JJ03 JJ16 JJ17 JJ18 LL22 MM02 MM08

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 負荷電流の検出値と目標値との偏差が、
    第１の所定時間内に所定値を越え、かつ前記偏差に応じ
    てパルス幅変調制御される負荷電流のパルス幅が所定値
    以下となる状態が、第２の所定時間継続した場合に負荷
    の短絡故障であると判定する負荷短絡故障検出方法。
  2. 【請求項２】 負荷電流を検出する負荷電流検出手段
    と、 前記負荷電流検出手段による負荷電流の検出値と目標値
    との偏差が、第１の所定時間内に所定値を越え、かつ前
    記偏差に応じてパルス幅変調制御される負荷電流のパル
    ス幅が所定値以下となる状態が、第２の所定時間継続し
    た場合に負荷の短絡故障であると判定する負荷短絡故障
    判定手段とを備えた負荷短絡故障検出装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の負荷短絡故障検出装置
    において、 前記負荷短絡故障判定手段は、 前記負荷電流検出手段による電流検出値と目標電流値と
    の偏差が所定値を越えているか否かを判定する電流偏差
    判定手段と、 前記偏差に応じてパルス幅変調制御される負荷電流のパ
    ルス幅が所定値以下になっているか否かを判定するパル
    ス幅判定手段と、 前記電流偏差判定手段および前記パルス幅判定手段の短
    絡判定結果を所定時間保持する判定結果保持手段と、 前記判定結果保持手段により保持された短絡判定結果が
    前記第２の所定時間継続して負荷の短絡故障を示す場合
    に負荷の短絡故障であると判定する短絡継続時間判定手
    段とを備えたことを特徴とする負荷短絡故障検出装置。
  4. 【請求項４】 請求項２に記載の負荷短絡故障検出装置
    において、 前記負荷短絡故障判定手段は、 前記負荷電流検出手段による電流検出値と目標電流値と
    の所定時間の期間における最大電流偏差を保持する最大
    電流偏差保持手段と、 前記負荷電流検出手段による電流検出値と目標電流値と
    の偏差に応じてパルス幅変調制御される負荷電流の所定
    時間の期間における最小パルス幅を保持する最小パルス
    幅保持手段と、 前記最大電流偏差保持手段に保持された最大電流偏差が
    所定値を越えているか否かを判定する電流偏差判定手段
    と、 前記最小パルス幅保持手段に保持された最小パルス幅が
    所定値以下になっているか否かを判定するパルス幅判定
    手段と、 前記電流偏差判定手段および前記パルス幅判定手段の短
    絡判定結果が前記第２の所定時間継続して負荷の短絡故
    障を示す場合に負荷の短絡故障であると判定する短絡継
    続時間判定手段とを備えたことを特徴とする負荷短絡故
    障検出装置。
  5. 【請求項５】 請求項２ないし４のいずれかに記載の負
    荷短絡故障検出装置において、 前記負荷電流検出手段による電流検出値をサンプリング
    して得ると共に前記負荷短絡故障判定手段をソフトウエ
    アで構成し、 前記判定結果保持手段による短絡判定結果の保持時間
    を、短絡継続時間の計測周期と等しいかまたはそれ以上
    とすることを特徴とする負荷短絡故障検出装置。
  6. 【請求項６】 請求項２ないし５のいずれかに記載の負
    荷短絡故障検出装置において、 前記負荷電流検出手段による負荷電流の検出値と目標値
    との偏差に応じてパルス幅変調制御駆動波形の負荷電流
    のパルス幅を制御する負荷電流制御手段をさらに備え、 前記負荷電流検出手段による電流検出値をサンプリング
    して得ると共に前記負荷電流制御手段と前記負荷短絡故
    障判定手段をソフトウエアで構成し、 負荷短絡故障判定に用いる負荷電流のサンプリング周期
    を、負荷電流の制御周期と等しいかまたはそれ以下とす
    ることを特徴とする負荷短絡故障検出装置。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の負荷短絡故障検出装置
    において、 前記負荷短絡故障判定手段は、前記負荷電流制御手段の
    出力に基づいて負荷電流のパルス幅の判定を行うことを
    特徴とする負荷短絡故障検出装置。
  8. 【請求項８】 請求項２ないし６のいずれかに記載の負
    荷短絡故障検出装置において、 前記負荷短絡故障判定手段により負荷短絡故障と判定し
    た場合には、負荷の駆動を停止する負荷駆動手段をさら
    に備えたことを特徴とする負荷短絡故障検出装置。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の負荷短絡故障検出装置
    において、 電源または接地と前記負荷駆動手段との間にスイッチ手
    段を設け、前記負荷短絡故障判定手段により、負荷短絡
    故障と判定した場合に、前記スイッチ手段を開き、その
    状態を保持することを特徴とする負荷短絡故障検出装
    置。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載の負荷短絡故障検出装
    置において、 前記スイッチ手段は、前記負荷駆動手段と負荷が成す閉
    回路中に設けられたことを特徴とする負荷短絡故障検出
    装置。
  11. 【請求項１１】 請求項２ないし１０のいずれかに記載
    の負荷短絡故障検出装置において、 前記負荷短絡故障判定手段が故障と判定した場合に警報
    を発する警報装置をさらに備えたことを特徴とする負荷
    短絡故障検出装置。
  12. 【請求項１２】 請求項８ないし１１のいずれかに記載
    の負荷短絡故障検出装置において、 前記負荷駆動手段により駆動され、操舵力を補助するモ
    ータをさらに備え、 前記負荷電流検出手段は、前記モータに流れる電流を検
    出し、 前記負荷電流制御手段は、モータ電流を制御し、 前記負荷短絡故障判定手段は、前記モータの短絡故障を
    検出することを特徴とする電動パワーステアリング装
    置。
  13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の電動パワーステア
    リング装置において、 前記モータは、前記スイッチ手段の代わりに、前記負荷
    短絡故障判定手段が故障と判定した場合に前記モータを
    操舵系から機械的に切り離し、その状態を保持するクラ
    ッチ手段を備えた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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