JP2003237609A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両の操舵系に対して操舵補助力を発生する
アシストモータを有した電動パワーステアリング装置に
おいて、アシストモータの配線が逆向きに接続されてい
た場合に操舵アシスト方向を正常に修正し、またその他
の異常発生時に速やかにその装置が異常であると判断で
きるようにする。 【解決手段】 電流方向フラグを逆転させて操舵アシス
ト方向を反転させた事実を書き込んだ電流方向フラグ書
き込み回数が、規定値未満であるときは、トルク変化率
ΔＴｒｑを算出する（Ｓ₂₁，Ｓ₂₂）。前記ΔＴｒｑが規
定値以上である場合（Ｓ₂₃）はアシストモータの端子の
配線が逆接続であると断定し、電流方向フラグを逆転さ
せてモータ駆動電流の方向を逆転させる（Ｓ₂₄）。また
前記Ｓ₂₁の判定結果がＹＥＳの場合は、他の原因による
異常発生とみなして、Ｓ₂₅において電流方向異常フラグ
をセットし、この場合は、装置の動作を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の操舵系に対
して操舵補助力を発生する電動機（アシストモータ）を
有した電動パワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電動パワーステアリング装置は例
えば図５のように構成されていた。図５において、ステ
アリングホィール１は第１のステアリングシャフト２ａ
およびユニバーサルジョイント３を介して第２のステア
リングシャフト２ｂに連結されている。

【０００３】この第２のステアリングシャフト２ｂは、
ピニオン４およびラック５を介して操向車輪のタイロッ
ド６に結合されている。第２のステアリングシャフト２
ｂにはステアリングホィール１の操舵トルクを検出する
トルクセンサ７が設けられ、ステアリングホィール１の
操舵力を補助するアシストモータ（電動機）８が減速ギ
ヤ９を介して第２のステアリングシャフト２ｂに結合さ
れている。１０はセンサによりエンジン回転数、車速、
操舵輪荷重等の車両の走行状態を検出する車両状態検出
装置である。

【０００４】１１は、車両状態検出装置１０の検出出
力、トルクセンサ７の検出トルク、図示省略の電流検出
器、電圧検出器から得た検出電流、検出電圧等からモー
タ駆動電流（目標電流指令値）を求め、該目標電流指令
値に基づいてアシストモータ８に供給する電流を制御す
るコントローラであり、例えばマイクロコンピュータで
構成されている。

【０００５】１２は、イグニッションキーのキースイッ
チ投入によりオンとなり、例えば誤動作時にオフとなる
リレーである。コントローラ１１およびアシストモータ
８は、リレー１２を介して供給されるバッテリ１３の電
源によって駆動される。

【０００６】上記のように構成された装置では、コント
ローラ１１のモータ駆動制御部によってアシストモータ
８を駆動し、操舵トルクにアシストトルクを付加してス
テアリングホィール１の操作性を向上させている。

【０００７】上記のように構成された電動パワーステア
リング装置において、装置の異常を判定するとともに装
置異常時に操舵アシストが継続されることを防ぐには、
例えば特開平７−２５３４４号公報に示すような手段が
講じられていた。

【０００８】すなわち操舵トルクを監視し、この操舵ト
ルクが所定値を超えるような場合に装置の異常と判断
し、クラッチを解放することによりフェールセーフを行
うものであった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の電動パワーステ
アリング装置において、アシストモータの配線が正常な
状態とは逆向きに接続されたような場合においては、ア
シストモータが操舵補助力としてトルクを与える方向
と、本来操舵補助力が与えられるべき方向とが一致しな
いため、トルクセンサが異常値（通常では出力されない
ような大きな値）を示す。

【００１０】すなわち図６（ａ）のように、トルク信号
とモータ電流方向との関係が逆転するため加速度的にト
ルクが立ち上がる。尚アシストモータの配線が正常であ
る場合は、図６（ｂ）のようにトルク信号とモータ電流
方向の関係が合うためトルクは急変しない。

【００１１】前記図６（ａ）のようにトルクセンサ出力
が異常値となると、装置はフェールセーフ制御により操
舵補助を中止してしまうため、修理するまで、以後の操
舵補助が行われないといった問題があった。

【００１２】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、アシストモータ（電動機）の配線が逆向き
に接続されていた場合であっても、操舵アシスト方向を
正常に修正することができるとともに、その他の異常発
生時に速やかにその装置が異常であると判断することが
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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の電動パワーステアリング装置は、操舵軸にか
かる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、該操
舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクに応じ
て操舵アシスト方向を決定する操舵アシスト方向決定手
段および操舵アシスト量を演算する操舵アシスト量演算
手段と、前記操舵アシスト方向および操舵アシスト量に
基づいて前記操舵軸に操舵アシスト力を与える電動機と
を有する電動パワーステアリング装置において、前記操
舵アシスト方向決定手段は、前記操舵トルク又は電動機
駆動電流が所定値以上又は所定変化率以上のとき、操舵
アシスト方向を反転させる操舵アシスト方向反転手段を
備えたことを特徴としている。

【００１４】また前記操舵アシスト方向反転手段は、操
舵アシスト方向の反転を所定回数以上繰り返した場合に
は装置の異常と判断することを特徴としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら本発明の
一実施形態例を説明する。図１は、本発明を前記図５の
電動式パワーステアリング装置に適用した実施形態例を
示している。図１において図５と同一部分は同一符号を
もって示している。

【００１６】図１において、バッテリ１３の正極側はリ
レー回路１２ａおよび電流検出用抵抗２１を介して、電
界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと称する）２２ａ〜
２２ｄをブリッジ接続して成るブリッジ回路２２に接続
されている。

【００１７】ＦＥＴ２２ａおよび２２ｃの共通接続点Ｐ
₁とＦＥＴ２２ｂおよび２２ｄの共通接続点Ｐ₂との間に
は、アシストモータ８が接続されている。ＦＥＴ２２ｃ
および２２ｄの共通接続点は接地されている（バッテリ
１３の負極側に接続されている）。

【００１８】２４_Mは、前記電流検出用抵抗２１に流れ
る電流により検出した電圧をオペアンプ２５を介して取
り込んだ電圧や、トルクセンサ７のトルク検出信号等か
らモータ駆動電流（目標電流指令値）を演算し、該目標
電流指令値に基づいてアシストモータ８に供給する電流
を制御するメインマイクロコンピュータである。

【００１９】このメインマイクロコンピュータ２４
_Mは、トルクセンサ７で検出された操舵トルクに応じて
操舵アシスト方向を決定したり操舵アシスト量を演算す
る機能や、該アシスト方向およびアシスト量に基づいて
操舵アシスト力を付与する機能や、前記操舵トルク又は
モータ駆動電流が所定値以上又は所定変化率以上のとき
操舵アシスト方向を反転させる機能や、該操舵アシスト
方向の反転を所定回数以上繰り返したときに装置の異常
と判断する機能等を有している。

【００２０】２４_Sは、例えば図５の車両状態検出装置
１０から検出した車両の走行状態に基づいて装置の異常
を判断する機能を備えたサブマイクロコンピュータであ
る。

【００２１】２６はメインマイクロコンピュータ２４_M
およびサブマイクロコンピュータ２４_Sからアンドゲー
ト２７ａを介して導入される制御信号に基づいて、リレ
ー回路１２ａのコイルを励磁してその接点をオンした
り、該コイルを非励磁としてその接点をオフするリレー
駆動回路である。

【００２２】メインマイクロコンピュータ２４_Mおよび
サブマイクロコンピュータ２４_Sからは、イネーブル信
号用の制御信号がアンドゲート２７ｂに入力され、該ア
ンドゲート２７ｂのゲート出力（イネーブル信号）はア
ンドゲート２７ｃ，２７ｄの各一方の入力端子に入力さ
れる。

【００２３】前記アンドゲート２７ｃ，２７ｄの各他方
の入力端子には、メインマイクロコンピュータ２４_Mか
らの目標電流指令信号が供給され、各出力端子はプリド
ライバ２８ａ，２８ｂに接続されている。

【００２４】前記２８ａ，２８ｂおよび２８ｃ，２８ｄ
はメインマイクロコンピュータ２４ _Mで演算された目標
電流指令値に基づいて決定されるデューティ比のパルス
幅変調（ＰＷＭ）信号を、前記ブリッジ回路２２のＦＥ
Ｔ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの各ゲートに供給し
て該ＦＥＴをオン、オフ制御するプリドライバである。

【００２５】尚メインマイクロコンピュータ２４_Mとサ
ブマイクロコンピュータ２４_Sは、合体させて単体で構
成しても良く、該コンピュータとその周辺回路との信号
の授受は図示省略のインターフェースを介して行われる
ものである。

【００２６】上記のように構成された装置において、通
常運転時は、メインマイクロコンピュータ２４_Mおよび
サブマイクロコンピュータ２４_Sからアンドゲート２７
ａに例えばハイレベル信号が供給されており、リレー駆
動回路２６から出力されるリレー駆動信号によってリレ
ー回路１２ａのコイルが励磁状態にされ、その接点がオ
ンとなり、バッテリ１３からブリッジ回路２２へ電源が
供給されている。

【００２７】またメインマイクロコンピュータ２４_Mお
よびサブマイクロコンピュータ２４_Sからアンドゲート
２７ｂには、ともにハイレベル信号が供給され、該アン
ドゲート２７ｂの出力信号（ハイレベルのイネーブル信
号）によってアンドゲート２７ｃ，２７ｄの各一方の入
力ゲートにはハイレベル信号が入力されている。

【００２８】ブリッジ回路２２は、例えば上下段同時Ｐ
ＷＭ駆動方式の場合、右回転であれば、一方の対を成す
ＦＥＴ２２ａ，２２ｄが、プリドライバ２８ａ，２８ｄ
によってパルス幅変調制御され、左回転であれば、他方
の対を成すＦＥＴ２２ｂ，２２ｃがプリドライバ２８
ｂ，２８ｃによってパルス幅変調制御される。

【００２９】また、これに限らず上段（又は下段）のＦ
ＥＴのみをＰＷＭ駆動し、下段（又は上段）のＦＥＴを
常時オン駆動する方式も適用される。

【００３０】このためバッテリ１３からリレー回路１２
ａおよび電流検出用抵抗２１を介してブリッジ回路２２
に供給される電流は、ＦＥＴ２２ａ（又は２２ｂ）→ア
シストモータ８→ＦＥＴ２２ｄ（又は２２ｃ）→接地な
る経路で流れ、アシストモータ８は右回転（又は左回
転）する。これによって、ステアリングホィール１によ
り操舵操作されている方向へ回転して、操舵力を補助す
る。

【００３１】次にメインマイクロコンピュータ２４_M、
サブマイクロコンピュータ２４_Sで実行されるモータ駆
動方向判定処理を図２のフローチャートとともに、また
駆動方向異常時の駆動方向修正処理を図３のフローチャ
ートとともに述べる。

【００３２】まず図２のステップＳ₁において、イグニ
ッションキースイッチがオンされているか否かを判定
し、ＹＥＳの場合はステップＳ₂においてコンピュータ
内のメモリ等を初期化する。

【００３３】次にステップＳ₃においてトルクセンサ７
の出力からトーションバートルクを読み込み、それに基
づいて、アシストトルクを算出し（ステップＳ₄）、モ
ータ目標電流を算出する（ステップＳ₅）。

【００３４】次にステップＳ₆においてモータ電流を読
み込み（図１のオペアンプ２５の出力による）、それに
基づいて、モータ電圧を算出し（ステップＳ₇）、その
モータ電圧に応じたＰＷＭ制御信号を出力する（ステッ
プＳ₈）。

【００３５】次にステップＳ₉において駆動方向異常判
定処理（図３のフローチャート）を実行し、ステップＳ
₁₀において異常を判断する。

【００３６】そしてステップＳ₁₁において異常無しか否
かを判定し、ＮＯの場合（すなわち異常有り）はステッ
プＳ₁₂においてイネーブル信号をオフとして図１のブリ
ッジ回路２２の駆動を停止させる。

【００３７】すなわち、具体的には、サブマイクロコン
ピュータ２４_Sからアンドゲート２７ｂに供給する制御
信号レベルをハイレベルからローレベルに切り換えてア
ンド条件を不成立とし（イネーブル信号がハイレベルか
らローレベルとなる）、アンドゲート２７ｃ，２７ｄの
出力ゲート信号もローレベルとし、プリドライバ２８
ａ，２８ｂの駆動を停止させて、ＦＥＴ２２ａ，２２ｂ
をオフ状態とする。

【００３８】次にステップＳ₁₃において規定時間経過し
たか否かを判定し、規定時間経過後に図１のリレー駆動
信号をオフとする（ステップＳ₁₄）。具体的には、サブ
マイクロコンピュータ２４_Sからアンドゲート２７ａに
供給される制御信号レベルをハイレベルからローレベル
に切り換えてアンド条件を不成立としリレー駆動回路２
６の動作をオフとし、リレー回路１２ａのコイルの励磁
電流を遮断してその接点をオフとし、これによってブリ
ッジ回路２２への電流の供給を断つ。

【００３９】次にステップＳ₁₅においてイグニッション
キースイッチがオフとなったか否かを判定し、オフとな
った場合に処理を終了する。

【００４０】また前記ステップＳ₁₁において異常無しと
判定された場合はステップＳ₁₆においてイグニッション
キースイッチがオフされたか否かを判定する。そしてイ
グニッションキースイッチがオフされていないときは前
記ステップＳ₃〜Ｓ₁₁の処理を繰り返し実行し、オフさ
れたときは処理を終了する。

【００４１】また図３では、まずステップＳ₂₁において
電流方向フラグ書き込み回数が規定値以上であるか否か
を判定する。この電流方向フラグ書き込み回数とは、後
述（ステップＳ₂₄）する、電流方向フラグを逆転させて
操舵アシスト方向を反転させ、その事実をメモリに書き
込んだ回数である。

【００４２】そしてその判定結果がＮＯである場合は、
ステップＳ₂₂において現在のトルク値とｎ個前のトルク
値との差分ΔＴｒｑを算出する（すなわちトルク変化率
を求める）。

【００４３】次にステップＳ₂₃において、前記トルク値
の差分ΔＴｒｑが規定値以上であるか否かを判定し、Ｙ
ＥＳである場合はアシストモータ８の端子の配線が逆接
続であると断定し、電流方向フラグを逆転させてモータ
駆動電流の方向を逆転させる（ステップＳ₂₄）。

【００４４】この際、コンピュータ内の不揮発性メモリ
（ＥＥＰ−ＲＯＭ）にその事実を電流方向データととも
に書き込む。これによって操舵アシスト方向は正常な方
向に修正される。

【００４５】このようにトルク変化率（ΔＴｒｑ）が規
定値以上であることが判明したときにモータ駆動電流の
方向を逆転させ、その逆転させた電流方向データ（正し
い電流方向データ）を不揮発性メモリに記憶させている
ので、次回電源をオンして運転を行うときは、アシスト
モータ８の配線が逆向きに接続されているにもかかわら
ず、前記メモリ内の正しい電流方向データに基づいてモ
ータ電流が供給されるので、何ら問題は発生しない。

【００４６】尚前記ステップＳ₂₃の判定結果がＮＯの場
合はそのまま図３の処理を終了する。また前記ステップ
Ｓ₂₁の判定結果がＹＥＳの場合は、他の原因による異常
発生とみなして、ステップＳ₂₅において電流方向異常フ
ラグをセットし、処理を終了する。

【００４７】すなわち、電流方向異常フラグがセットさ
れる条件は図４に示すＮＧエリアのように、トルク変化
率が規定値以上であり、トルク変化率の異常継続時間が
規定時間以上となる範囲である。

【００４８】この電流方向異常フラグがセットされた場
合は、図２のステップＳ₁₁の判定結果がＮＯとなり、前
述したようにブリッジ回路２２の駆動をオフするととも
にリレー駆動回路２６をオフして装置の動作を停止させ
る。

【００４９】このようにアシストモータ８の配線の逆向
き接続以外の原因で操舵トルクが異常値となった場合に
は、速やかに装置の異常と判断することができる。

【００５０】前記のようにアシストモータ８の配線が逆
接続されている場合、操舵トルクは特有の変化を示す。
このため本実施形態例のように、単に操舵トルクの大き
さを検出するだけでなく操舵トルクの変化率を監視する
ことにより、モータの配線の逆接続の場合と、他の原因
により操舵トルクが異常値を示した場合とを区別するこ
とができる。

【００５１】尚操舵アシスト方向を反転させるためのデ
ータとして操舵トルクを用いていたが、これに限らずア
シストモータ８の駆動電流の大きさや変化率を用いても
良く、その場合も前記と同様の作用、効果を奏する。

【００５２】尚前記ブリッジ回路を構成する半導体素子
は、ＦＥＴに限らず他の半導体素子で構成されても良
い。

【００５３】

【発明の効果】（１）以上のように請求項１に記載の本
発明によれば、電動機の配線を単純に正、負極を逆に接
続したような場合に、修理（配線をやり直す）をしなく
ても何ら問題なく正しい方向に操舵アシストすることが
できる。 （２）また請求項２に記載の本発明によれば、電動機の
配線の逆向き接続以外の原因で操舵トルク又は駆動電流
が異常値となった場合に、速やかに装置の異常と判断す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例を示すモータ制御ブロッ
ク図。

【図２】本発明の一実施形態例における、モータ駆動方
向判定処理を示すフローチャート。

【図３】本発明の一実施形態例における、駆動方向修正
処理を示すフローチャート。

【図４】本発明の一実施形態例を示し、装置異常の判断
条件を説明するためのグラフ。

【図５】電動パワーステアリング装置の一例を示す構成
図。

【図６】電動パワーステアリング装置における、トルク
およびモータ電流の変化を示し、（ａ）はモータ端子が
逆に接続されている場合の特性図、（ｂ）はモータ端子
が正常に接続されている場合の特性図。

【符号の説明】

１…ステアリングホィール ７…トルクセンサ ８…アシストモータ １２ａ…リレー回路 １３…バッテリ ２１…電流検出用抵抗 ２２…ブリッジ回路 ２２ａ〜２２ｄ…ＦＥＴ ２４_M…メインマイクロコンピュータ ２４_S…サブマイクロコンピュータ ２５…オペアンプ ２６…リレー駆動回路 ２７ａ〜２７ｄ…アンドゲート ２８ａ〜２８ｄ…プリドライバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D032 CC26 CC28 CC32 CC33 CC34 CC35 CC36 CC37 CC38 DA15 DA64 DA92 DB11 DC09 DC32 DC33 DD02 DE06 DE09 DE20 EB01 EC22 EC25 GG01 3D033 CA16 CA20 CA21 CA31

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵軸にかかる操舵トルクを検出する操
   舵トルク検出手段と、該操舵トルク検出手段によって検
   出された操舵トルクに応じて操舵アシスト方向を決定す
   る操舵アシスト方向決定手段および操舵アシスト量を演
   算する操舵アシスト量演算手段と、前記操舵アシスト方
   向および操舵アシスト量に基づいて前記操舵軸に操舵ア
   シスト力を与える電動機とを有する電動パワーステアリ
   ング装置において、 前記操舵アシスト方向決定手段は、前記操舵トルク又は
   電動機駆動電流が所定値以上又は所定変化率以上のと
   き、操舵アシスト方向を反転させる操舵アシスト方向反
   転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。
2. 【請求項２】 前記操舵アシスト方向反転手段は、操舵
   アシスト方向の反転を所定回数以上繰り返した場合には
   装置の異常と判断することを特徴とする請求項１に記載
   の電動パワーステアリング装置。