JP2694609B2 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、電動式パワーステアリング装置に関す
る。

従来技術 電動式パワーステアリング装置は、一般に電動式パワ
ーステアリング装置の各機器の故障による誤動作を防止
するために、各機器の故障を検出して、操舵力を補助す
るための電動モータへの電力供給を停止させるフェイル
セーフ機能を有している。各機器の故障検出は、ノイズ
等による誤検知を防止するため、各機器についての異常
が、所定の故障判定時間連続して検出されたときに、そ
の機器が故障したと判定している。故障判定時間は、従
来は、常に一定の値に設定されている。

発明が解決しようとする 課題 従来では、車両状態にすなわち車速や発電機の状態に
かかわらず、故障判定時間を一定にしているため、ある
機器については、車両状態によって故障ではないのに故
障と誤判定されたり、故障が発生しても故障判定に時間
がかかりすぎて、対応が遅れてしまうという問題があ
る。

たとえば、操舵力を補助するための電動モータの駆動
電圧の変動を監視して電動モータの駆動回路の故障を判
定する場合を考えると、発電機が無発電状態であるクラ
ンキング時には、長時間にわたってモータ駆動電圧が変
動するのでモータ駆動回路に故障が発生していなくても
異常が検出される。したがって、モータ駆動回路用故障
判定時間が短く設定されていると、クランキング時に、
故障が発生していなくても故障と誤判定されてしまうこ
とがある。この誤判定を防止するために、故障判定時間
を長く設定すると、クランキング時以外の車両状態での
故障判定が遅れてしまう。

また、トルクセンサの故障を判定する場合を考える
と、クランキング時には、クランキングによる供給電圧
の低下によって、センサ内部回路が正常に動作しなくな
るので、センサが故障していなくても異常が検出され
る。したがって、モータ駆動回路の故障判定と同様な不
都合が生じる。

操舵力を補助するための電動モータとステアリング系
との間に設けられているクラッチの故障を判定する場合
を考えると、車速が一定以上になるとステアリング系に
電動モータの慣性モーメントの影響が及ばないようにク
ラッチを切る制御を行うことがあるが、車速が一定以上
のときに、クラッチの故障によってクラッチが接続され
ると、運転者によって急にステアリング系が変化するこ
とになり、操舵中には衝撃と感じられ非常に危険であ
る。このような危険の発生を未然に防止するためには、
車速が一定以上のときに、クラッチ用故障判定時間をで
きるだけ短くすることが好ましい。

この発明は、車速や発電機の状態に応じて、適正な故
障判定が行える電動式パワーステアリング装置を提供す
ることを目的とする。

課題を解決するための手段 第１の発明による電動式パワーステアリング装置は、
電動式パワーステアリング装置の所要機器について、異
常が発生しているか否かをそれぞれ検出する手段、およ
び所定の故障判定時間連続して異常が検出されたとき
に、その機器が故障したと判定して操舵力を補助するた
めの電動モータへの電力供給を停止させる手段を備えた
電動式パワーステアリング装置において、車速を監視
し、故障判定時間を車速が所定速度以上のときは所定速
度未満のときより短く設定する手段を備えていることを
特徴とするものである。

第２の発明による電動式パワーステアリング装置は、
電動式パワーステアリング装置の所要機器について、異
常が発生しているか否かをそれぞれ検出する手段、およ
び所定の故障判定時間連続して異常が検出されたとき
に、その機器が故障したと判定して操舵力を補助するた
めの電動モータへの電力供給を停止させる手段を備えた
電動式パワーステアリング装置において、発電機の状態
を監視し、故障判定時間を発電機が発電状態であるとき
は無発電状態であるときより短く設定する手段を備えて
いることを特徴とするものである。

作用 第１の発明においては、車速が監視され、異常状態が
比較的短時間であっても故障であると判定しなければな
らない車速が所定速度以上のときは、故障判定時間が短
く設定され、異常状態が比較的長時間連続したときに故
障であると判定すべきである車速が所定速度未満のとき
は、故障判定時間が長く設定される。したがって、車速
に応じて、適正な故障判定が行われる。

第２の発明においては、発電機の状態すなわち発電機
が発電状態であるか無発電状態であるかが監視され、異
常状態が比較的時間であっても故障であると判定しなけ
ればならない発電機が発電状態であるときは、故障判定
時間が短く設定され、異常状態が比較的長時間連続した
ときに故障であると判定すべきである発電機が無発電状
態であるときは、故障判定時間が長く設定される。した
がって、発電機の状態に応じて、適正な故障判定が行わ
れる。

実施例 以下図面を参照して、この発明の実施例について説明
する。

第１図は、電動式パワーステアリング装置の全体の概
略構成を示している。この装置は、操舵力を補助するた
めの電動モータ（１）と、モータ駆動回路（２）と、電
動モータ（１）とステアリング系との間に設けられたク
ラッチ（３）と、クラッチ駆動回路（４）と、モータ駆
動回路（２）と主電源（バッテリー）（５）との間に設
けられたキースイッチ（６）およびフェイルリレー回路
（７）と、ステアリングシャフトの入力トルクを検出す
るトルクセンサ（８）、車速を検出する車速センサ
（９）、トルクセンサ（８）の検出トルク、車速センサ
（９）の検出速度等に基づいてモータ（１）およびクラ
ッチ（３）を制御するとともにフェイルリレー回路
（７）を制御する制御装置（10）とを備えている。

図示は省略したが、モータ駆動回路（２）、トルクセ
ンサ（８）、車速センサ（９）、クラッチ駆動回路
（４）等のパワーステアリング装置各部の異常を検知す
るための異常検知回路が設けられており、各異常検知回
路からの検知信号が制御装置（10）に送られる。

また、オイルネータ（発電機）が発電状態にあるか無
発電状態にあるのかを判別する発電状態検知回路が設け
られており、この回路からの発電状態検知信号が制御装
置（10）に送られる。

モータ（１）は、ステアリングシャフトの出力軸また
はステアリングギア等の適当箇所に減速機、クラッチ
（３）等を介して連結されている。トルクセンサ（８）
は、たとえば、ステアリングシャフトの入力軸と出力軸
との間に設けられたトーションバーのねじれを検出する
ポテンショメータからなる。

制御装置（10）は、マイクロコンピュータを備えてお
り、トルクセンサ（８）の検出トルクおよび車速センサ
（９）の検出速度等にもとづいてモータ（１）の操舵力
補助量を制御する操舵力補助量制御処理を行うとともに
パワーステアリング装置各部の故障を判定してフェイル
リレー回路（６）のリレー接点をオフにする等の障害監
視処理を行う。

第２図〜第４図は、制御装置（10）による処理を示し
ている。制御装置（10）による処理には、主処理と、割
り込み処理とがある。

第２図は、主処理の手順を示している。まず、初期化
処理が行われる（ステップ21）。この初期化処理では、
この後に行われる障害監視処理でカウンタとして用いら
れる各種レジスタのクリア等が行われる。初期化処理の
後、後述する割り込み処理のステップ31のタイマ処理に
おいて内容が＋１される主処理実行間隔規定用レジスタ
の内容が所定値に達したか否かを判定することによっ
て、所定の主処理実行間隔が経過したか（タイムアップ
か）否かが判定される（ステップ22）。

所定の主処理実行間隔が経過していれば、障害監視処
理（ステップ23）および車速センサ（９）の検出信号に
基づく車速計算などの処理（ステップ24）が行われる。
この後、プログラムの暴走を検出するために用いられる
ウオッチドッグパルスが出力され（ステップ25）、ステ
ップ22に戻る。

上記ステップ22において、所定の主処理実行間隔が経
過していなければ、ステップ23および24の処理を行うこ
となくステップ25に進み、ウォッチドッグパルスが出力
される。

第３図は、割り込み処理の手順を示している。この割
り込み処理は、割り込み信号に基づいて、一定時間間隔
で実行される。この処理においては、まず、タイマ処理
が行われる（ステップ31）。このタイマ処理において
は、主処理実行間隔規定用レジスタの内容が＋１され
る。

次に、トルクセンサ（８）によって検出されたステア
リングシャフトの入力トルクが読み込まれる（ステップ
32）。また、トルクセンサ（８）からの入力信号に基づ
いて操舵方向が判定される。そして、読み込まれた入力
トルクと、主処理のステップ24で求められた最新の車速
とに基づいて、操舵力補助量の目標値が算出される（ス
テップ33）。

この後、算出された目標値を表す操舵力補助量制御信
号および操舵方向に応じた回転方向制御信号が、モータ
駆動回路（２）に出力され（ステップ34）、この割り込
み処理は終了する。

上記ステップ34で、モータ駆動回路（２）に操舵力補
助量制御信号および回転方向制御信号が送られることに
より、モータ（１）は、回転トルクが操舵力補助量制御
信号に応じた大きさになるようにかつ回転方向が回転方
向制御信号に応じた方向になるように駆動される。

第４図は、主処理の障害監視処理の詳細を示してい
る。ここでは説明の便宜上、パワーステアリング装置各
部のうちモータ駆動回路（２）のモータ駆動電圧、トル
クセンサ（８）およびクラッチ駆動回路（４）の故障に
基づく処理だけを示し、他の機器に基づく処理は省略す
る。障害監視処理では、モータ駆動回路（２）の故障に
対するモータ障害監視処理（ステップ41）、トルクセン
サ障害監視処理（ステップ42）、クラッチ駆動回路
（４）の故障に対するクラッチ障害監視処理（ステップ
43）、発電状態による故障判定時間設定処理（ステップ
44）および走行状態による故障判定時間設定処理（ステ
ップ45）が順次行われる。

モータ障害監視処理（ステップ41）においては、ま
ず、モータ駆動電圧を監視し、モータ駆動電圧を検知す
るモータ異常検知回路からの検知信号に基づいて、モー
タ駆動回路（２）のモータ駆動電圧に異常が発生してい
るか否かが判定される（ステップ51）。モータ駆動電圧
に異常が発生していないと判定されたときには、モータ
駆動電圧の異常検知時間を計時するためのカウンタとし
て用いられているモータ故障判定用レジスタ（内容NA）
がクリアされ（ステップ55）、ステップ42のトルクセン
サ障害監視処理に移る。

上記ステップ51で、モータ駆動電圧に異常が発生して
いると判定されたときには、モータ故障判定用レジスタ
の内容NAが＋１される（ステップ52）。そして、更新さ
れたレジスタの内容NAとモータ故障判定時間を表す故障
判定用基準値TAとが比較される（ステップ53）。

この基準値TAの初期値は、主処理のステップ21の初期
化処理において次のように設定される。すなわち、初期
化処理において、オルタネータの発電状態が調べられ、
無発電状態であれば、比較的大きな値TA（Ｈ）に、発電
状態であれば比較的小さな値TA（Ｌ）にそれぞれ設定さ
れる。車両の初期状態においては、オルタネータは無発
電状態であると考えて、初期化処理において、基準値TA
の初期値をTA（Ｈ）に設定するようにしてもよい。

レジスタの内容NAが基準値TA異常であれば、異常検知
が故障判定時間以上継続したと判断され、すなわちモー
タ駆動回路（２）に断線等の故障が発生したと判断さ
れ、フェイルリレー回路（７）のリレー接点をオフにす
るなどのフェイルセーフ処理が行われる（ステップ5
4）。レジスタの内容NAが基準値TAより小さいときに
は、フェイルセーフ処理を行うことなく、ステップ42の
トルクセンサ障害監視処理に移る。

トルクセンサ障害監視処理（ステップ42）において
は、まず、トルクセンサ異常検知回路からの検知信号に
基づいて、トルクセンサ（８）に異常が発生しているか
否かが判定される（ステップ61）。トルクセンサ（８）
に異常が発生していないと判定されたときは、トルクセ
ンサ（８）の異常検知時間を計時するためのカウンタと
して用いられているトルクセンサ故障判定用レジスタ
（内容NB）がクリアされ（ステップ65）、ステップ43の
クラッチ障害監視処理に移る。

上記ステップ61で、トルクセンサ（８）に異常が発生
していると判定されたときには、トルクセンサ故障判定
用レジスタの内容NBが＋１される（ステップ62）。そし
て、更新されたレジスタの内容NBとトルクセンサ故障判
定時間を表す故障判定用基準値TBとが比較される（ステ
ップ63）。

この基準値TBの初期値は、主処理のステップ21の初期
化処理において次のように設定される。すなわち、初期
化処理において、オルタネータの発電状態が調べられ、
無発電状態であれば、比較的大きな値TB（Ｈ）に、発電
状態であれば比較的小さな値TB（Ｌ）にそれぞれ、設定
される。車両の初期状態においては、オルタネータは無
発電状態であると考えて、初期化処理において、基準値
TBの初期値をTB（Ｈ）に設定するようにしてもよい。

レジスタの内容NBが基準値TB以上であれば、トルクセ
ンサ（８）に故障が発生したと判断され、フェイルセー
フ処理が行われる（ステップ64）。レジスタの内容NBが
基準値TBより小さいときには、フェイルセーフ処理を行
うことなく、ステップ43のクラッチ障害監視処理に移
る。

クラッチ障害監視処理（ステップ43）においては、ま
ず、クラッチ異常検知回路からの検知信号に基づいて、
クラッチ駆動回路（４）に異常が発生しているか否かが
判定される（ステップ71）。クラッチ駆動回路（４）に
異常が発生していないと判定されたときは、クラッチ駆
動回路（４）の異常検知時間を計時するためのカウンタ
として用いられているクラッチ故障判定用レジスタ（内
容NC）がクリアされ（ステップ75）、ステップ44の発電
状態による故障判定時間設定処理に移る。

上記ステップ71で、クラッチ駆動回路（４）に異常が
発生していると判定されたときには、クラッチ故障判定
用レジスタの内容NCが＋１される（ステップ72）。そし
て、更新されたレジスタの内容NCとクラッチ故障判定時
間を表す故障判定用基準値TCとが比較される（ステップ
73）。

この基準値TCの初期値は、主処理のステップ21の初期
化処理において次のように設定される。すなわち、初期
化初期において、クラッチ（３）が自動的に切られる所
定速度（走行状態判別速度）より車速が小さい（この場
合の走行状態を低速走行状態という）か、または車速が
走行状態判別速度以上である（この場合の走行状態を高
速走行状態という）かが判定される。そして、走行状態
が低速走行状態であるときには、比較的位大きな値TC
（Ｈ）に、高速走行状態であれば比較的小さな値TC
（Ｌ）にそれぞれ設定される。車両の初期状態において
は、低速走行状態であると考えて、初期化処理におい
て、基準値TCの初期値をTC（Ｈ）に設定するようにして
もよい。

レジスタの内容NCが基準値TC以上であれば、クラッチ
駆動回路（４）に故障が発生したと判断され、フェイル
セーフ処理が行われる（ステップ74）。レジスタの内容
NCが基準値TCより小さいときには、フェイルセーフ処理
を行うことなく、ステップ44の発電状態による故障判定
時間設定処理に移る。

発電状態による故障判定時間設定処理（ステップ44）
においては、まず、オルタネータの発電状態検知回路か
らの検知信号に基づいて、オルタネータが発電状態にあ
るか無発電状態にあるのかが判定される（ステップ8
1）。オルタネータが無発電状態であると判定されたと
きは、発電有状態の検知時間を計時するためのカウンタ
として用いられている発電有検知時間計時用レジスタ
（内容NDH）がクリアされる（ステップ82）。

そして、発電無状態の検知時間を計時するためのカウ
ンタとして用いられている発電無検知時間計時用レジス
タの内容NDLが＋１される（ステップ83）。次に、上記
ステップ81の判定結果の信頼性を確認するために、発電
無検知時間計時用レジスタの内容NDLと、予め定められ
た発電状態判定時間を表す発電状態判定用基準値TDとが
比較される（ステップ84）。

発電無検知時間計時用レジスタの内容NDLが発電状態
判定用基準値TD以上であれば、無発電状態であることが
確認され、モータ障害監視処理で用いられるモータ故障
判定時間を表す故障判定用基準値TAが予め定められた比
較的大きな値TA（Ｈ）にセットされるとともにトルクセ
ンサ障害監視処理で用いられるトルクセンサ故障判定時
間を表す故障判定用基準値TBが予め定められた比較的大
きな値TB（Ｈ）にセットされる（ステップ85）。この結
果、クランキング時のようにオルタネータが無発電状態
である場合には、モータ故障判定時間およびトルクセン
サ故障判定時間が比較的長い時間に設定される。

上記ステップ84において、発電無検知時間計時用レジ
スタの内容NDLが発電状態判定用基準値TDより小さいと
きには、上記ステップ85による基準値TAおよびTBの設定
変更が行われることなく、ステップ45の走行状態による
故障判定時間設定処理に移る。

上記ステップ81において、オルタネータが発電状態で
あると判定されたときは、発電無検知時間計時用レジス
タ（内容NDL）がクリアされる（ステップ86）。そし
て、発電有検知時間計時用レジスタの内容NDHが＋１さ
れる（ステップ87）。次に、発電有検知時間計時用レジ
スタの内容NDHと、予め定められた発電状態判定時間を
表す発電状態判定用基準値TDとが比較される（ステップ
88）。

発電有検知時間計時用レジスタの内容NDHが故障判定
用基準値TD以上であれば、モータ故障判定時間を表す故
障判定用基準値TAが予め定められた比較的小さな値TA
（Ｌ）にセットされるとともにトルクセンサ故障判定時
間を表す故障判定用基準値TBが予め定められた比較的小
さな値TB（Ｌ）にセットされる（ステップ89）。この結
果、オルタネータが発電状態である場合には、モータ故
障判定時間およびトルクセンサ故障判定時間が比較的短
い時間に設定される。

上記ステップ88において、発電有検知時間計時用レジ
スタの内容NDHが発電状態判定用基準値TDより小さいと
きには、上記ステップ89のよる基準値TAおよびTBの設定
変更が行われることなく、ステップ45の走行状態による
故障判定時間設定処理に移る。

走行状態による故障判定時間設定処理（ステップ45）
においては、クラッチ（３）が自動的に切られる所定速
度より車速が小さいか、または車速が走行状態判別速度
以上であるかが判定される（ステップ91）。走行状態が
低速走行状態であるときには、高速走行状態検知時間を
計時するためのカウンタとして用いられている高速走行
検知時間計時用レジスタ（内容NEH）がクリアされる
（ステップ92）。

そして、低速走行状態検知時間を計時するためのカウ
ンタとして用いられている低速走行検知時間計時用レジ
スタの内容NELが＋１される（ステップ93）。次に、上
記ステップ91の判定結果の信頼性を確認するために、低
速走行検知時間計時用レジタの内容NELと、予め定めら
れた走行状態判定時間を表す走行状態判定用基準値TEと
が比較される（ステップ94）。

低速走行検知時間計時用レジスタの内容NELが走行状
態判定用基準値TE以上であれば、低速走行状態であるこ
とが確認され、クラッチ障害監視処理で用いられるクラ
ッチ故障判定時間を表す故障判定用基準値TCが予め定め
られた比較的大きな値TC（Ｈ）にセットされる（ステッ
プ95）。この結果、走行状態が低速走行状態である場合
には、クラッチ故障判定時間が比較的長い時間に設定さ
れる。

上記ステップ94において、低速走行検知時間計時用レ
ジスタの内容NELが走行状態判定用基準値TEより小さい
ときには、上記ステップ95による基準値TCの設定変更が
行われることなく、障害監視処理が終了し、ステップ24
の車速計算処理に移る。

上記ステップ91において、走行状態が高速走行状態で
あると判定されたときは、低速走行検知時間計時用レジ
スタ（内容NEL）がクリアされる（ステップ96）。そし
て、高速走行検知時間計時用レジスタの内容NEHが＋１
された値に更新される（ステップ97）。次に、高速走行
検知時間計時用レジスタの内容NEHと、予め定められた
走行状態判定時間を表す走行状態判定用基準値TEとが比
較される（ステップ99）。

高速走行検知時間計時用レジスタの内容NEHが走行状
態判定用基準値TE以上であれば、クラッチ故障判定時間
を表す故障判定用基準値TCが予め定められた比較的小さ
な値TC（Ｌ）にセットされる（ステップ99）。この結
果、走行状態が高速走行状態である場合には、クラッチ
故障判定時間が比較的短い時間に設定される。

上記ステップ98において、高速走行検知時間計時用レ
ジスタの内容NEHが走行状態判定用基準値TEより小さい
ときには、上記ステップ99による基準値TCの設定変更が
行われることなく、障害監視処理が終了し、ステップ24
の車速計算処理に移る。

発明の効果 第１の発明によれば、車速に応じて、適正な故障判定
が行える。したがって、従来のように、車速によって故
障ではないのに故障と誤判定されたり、故障が発生して
も故障判定に時間がかかりすぎて、対応が遅れたりする
といったことが回避される。

第２の発明によれば、発電機の状態に応じて、適正な
故障判定が行える。したがって、従来のように、発電機
の状態によって故障ではないのに故障と誤判定された
り、故障が発生しても故障判定に時間がかかりすぎて、
対応が遅れたりするといったことが回避される。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示し、第１図は電動式パワー
ステアリング装置電気的構成を示す電気ブロック図、第
２図は制御装置による主処理の手順を示すフローチャー
ト、第３図は制御装置による割り込み処理の手順を示す
フローチャート、第４図は主処理で実行される障害監視
処理の手順を示すフローチャートである。 （１）……モータ、（５）……主電源、（７）……フェ
イルリレー回路、（10）……制御装置。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動式パワーステアリング装置の所要機器
   について、異常が発生しているか否かをそれぞれ検出す
   る手段、および所定の故障判定時間連続して異常が検出
   されたときに、その機器が故障したと判定して操舵力を
   補助するための電動モータへの電力供給を停止させる手
   段を備えた電動式パワーステアリング装置において、車
   速を監視し、故障判定時間を車速が所定速度以上のとき
   は所定速度未満のときより短く設定する手段を備えてい
   ることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
2. 【請求項２】電動式パワーステアリング装置の所要機器
   について、異常が発生しているか否かをそれぞれ検出す
   る手段、および所定の故障判定時間連続して異常が検出
   されたときに、その機器が故障したと判定して操舵力を
   補助するための電動モータへの電力供給を停止させる手
   段を備えた電動式パワーステアリング装置において、発
   電機の状態を監視し、故障判定時間を発電機が発電状態
   であるときは無発電状態であるときより短く設定する手
   段を備えていることを特徴とする電動式パワーステアリ
   ング装置。