JP2811018B2 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents
電動式パワーステアリング装置Info
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- JP2811018B2 JP2811018B2 JP929590A JP929590A JP2811018B2 JP 2811018 B2 JP2811018 B2 JP 2811018B2 JP 929590 A JP929590 A JP 929590A JP 929590 A JP929590 A JP 929590A JP 2811018 B2 JP2811018 B2 JP 2811018B2
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- back electromotive
- electromotive force
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、自動車などの電動式パワーステアリング
装置に関する。
装置に関する。
従来の技術および発明の課題 自動車の電動式パワーステアリング装置として、操舵
力を補助するための電動モータと、ステアリングホイー
ルに加えられる操舵力に基いてモータを制御する制御装
置とを備えているものが知られている。
力を補助するための電動モータと、ステアリングホイー
ルに加えられる操舵力に基いてモータを制御する制御装
置とを備えているものが知られている。
このようなパワーステアリング装置においては、各種
のセンサおよびアクチュエータの故障を判断して装置を
停止させるような安全対策が必要であり、そのために、
各センサの出力を検出し、故障診断を行なっている。
のセンサおよびアクチュエータの故障を判断して装置を
停止させるような安全対策が必要であり、そのために、
各センサの出力を検出し、故障診断を行なっている。
センサについては、その出力を検出し、信号の有無や
通常域からの逸脱により、故障の判断ができる。しか
し、とくに電動モータなどのアクチュエータについて
は、断線などの明確な故障しか判断できず、細部につい
ての故障を見逃し、装置が正常に作動しないというクレ
ームにつながるばかりでなく、その原因追求についても
多大な時間を要するという問題がある。
通常域からの逸脱により、故障の判断ができる。しか
し、とくに電動モータなどのアクチュエータについて
は、断線などの明確な故障しか判断できず、細部につい
ての故障を見逃し、装置が正常に作動しないというクレ
ームにつながるばかりでなく、その原因追求についても
多大な時間を要するという問題がある。
この発明の目的は、上記の問題を解決し、電動モータ
の故障を確実に判断できる電動式パワーステアリング装
置を提供することにある。
の故障を確実に判断できる電動式パワーステアリング装
置を提供することにある。
課題を解決するための手段 この発明による電動式パワーステアリング装置は、 操舵力を補助するための電動モータと、ステアリング
ホイールに加えられる操舵力に基いてモータを制御する
制御装置とを備えている電動式パワーステアリング装置
において、 制御装置が、モータの逆起電圧係数を演算するモータ
特性演算手段と、逆起電圧係数の演算値よりモータの故
障を診断する故障診断手段とを備えているものである。
ホイールに加えられる操舵力に基いてモータを制御する
制御装置とを備えている電動式パワーステアリング装置
において、 制御装置が、モータの逆起電圧係数を演算するモータ
特性演算手段と、逆起電圧係数の演算値よりモータの故
障を診断する故障診断手段とを備えているものである。
好ましくは、制御装置が、モータの逆起電圧係数およ
び電機子抵抗を演算するモータ特性演算手段と、逆起電
圧係数および電機子抵抗の演算値よりモータの故障を診
断する故障診断手段とを備えている。
び電機子抵抗を演算するモータ特性演算手段と、逆起電
圧係数および電機子抵抗の演算値よりモータの故障を診
断する故障診断手段とを備えている。
作用 モータの逆起電圧係数および電機子抵抗は、モータ電
流の実測値などに基き、演算で求めることができる。
流の実測値などに基き、演算で求めることができる。
モータに故障が生じていない場合、温度を一定とした
とき、逆起電圧係数はほぼ一定であり、モータにある故
障が生じると、逆起電圧係数は変化する。そして、モー
タの使用温度範囲における温度変化に起因する逆起電圧
係数の最大変化量あるいは実験的に検証し設定した値以
上に逆起電圧係数が変化した場合は、たとえば電機子巻
線あるいはマグネットの何らかの故障であると判断でき
る。
とき、逆起電圧係数はほぼ一定であり、モータにある故
障が生じると、逆起電圧係数は変化する。そして、モー
タの使用温度範囲における温度変化に起因する逆起電圧
係数の最大変化量あるいは実験的に検証し設定した値以
上に逆起電圧係数が変化した場合は、たとえば電機子巻
線あるいはマグネットの何らかの故障であると判断でき
る。
モータに故障が生じていない場合、温度を一定とした
とき、電機子抵抗はほぼ一定であり、モータにある故障
が生じると、電機子抵抗は変化する。そして、モータの
使用温度範囲における温度変化に起因する電機子抵抗の
最大変化量あるいは実験的に検証し設定した値以上に電
機子抵抗が変化した場合は、たとえば電機子巻線の何ら
かの故障であると判断できる。
とき、電機子抵抗はほぼ一定であり、モータにある故障
が生じると、電機子抵抗は変化する。そして、モータの
使用温度範囲における温度変化に起因する電機子抵抗の
最大変化量あるいは実験的に検証し設定した値以上に電
機子抵抗が変化した場合は、たとえば電機子巻線の何ら
かの故障であると判断できる。
したがって、モータの逆起電圧係数の演算値より、モ
ータの故障が診断できる。
ータの故障が診断できる。
また、モータの逆起電圧係数と電機子抵抗より、モー
タの故障が診断できる。
タの故障が診断できる。
実 施 例 以下、図面を参照して、この発明の実施例を説明す
る。
る。
第１図は、電動式パワーステアリング装置のうち、こ
の発明に関係する部分の電気的構成を概略的に示してい
る。
の発明に関係する部分の電気的構成を概略的に示してい
る。
パワーステアリング装置は、操舵力を補助するための
直流モータ（１）、モータ駆動回路（２）、モータ
（１）に流れる電流を検出する電流検出回路（３）、ス
テアリングホイールに加えられる操舵力（トルク）を検
出するトルクセンサ（４）、自動車の車速を検出する車
速センサ（５）、ならびにトルクセンサ（４）、車速セ
ンサ（５）および電流検出回路（３）の出力に基いてモ
ータ駆動回路（２）を制御する制御装置（６）を備えて
いる。制御装置（６）はたとえばマイクロコンピュータ
によって構成されており、トルクセンサ（４）および車
速センサ（５）の出力に基いてモータ（１）の電流の目
標値を演算する目標値演算手段（７）、この電流目標値
と電流検出回路（３）で検出された電流の実測値に基い
てモータ制御信号を出力する制御要素演算手段（８）、
ならびにこの制御信号をPWM変換してPWM信号をモータ駆
動回路（２）に出力するPWM変換手段（９）を備えてい
る。なお、これまでのパワーステアリング装置の構成は
公知のものであるから、詳細な説明は省略する。
直流モータ（１）、モータ駆動回路（２）、モータ
（１）に流れる電流を検出する電流検出回路（３）、ス
テアリングホイールに加えられる操舵力（トルク）を検
出するトルクセンサ（４）、自動車の車速を検出する車
速センサ（５）、ならびにトルクセンサ（４）、車速セ
ンサ（５）および電流検出回路（３）の出力に基いてモ
ータ駆動回路（２）を制御する制御装置（６）を備えて
いる。制御装置（６）はたとえばマイクロコンピュータ
によって構成されており、トルクセンサ（４）および車
速センサ（５）の出力に基いてモータ（１）の電流の目
標値を演算する目標値演算手段（７）、この電流目標値
と電流検出回路（３）で検出された電流の実測値に基い
てモータ制御信号を出力する制御要素演算手段（８）、
ならびにこの制御信号をPWM変換してPWM信号をモータ駆
動回路（２）に出力するPWM変換手段（９）を備えてい
る。なお、これまでのパワーステアリング装置の構成は
公知のものであるから、詳細な説明は省略する。
パワーステアリング装置には、モータ（１）の故障を
診断するために、電源電圧センサ（10）、モータ回転速
度センサ（11）、モータ特性演算手段（12）および故障
診断手段（13）が付加されている。
診断するために、電源電圧センサ（10）、モータ回転速
度センサ（11）、モータ特性演算手段（12）および故障
診断手段（13）が付加されている。
電源電圧センサ（10）は、モータ（１）の電源電圧す
なわちバッテリ電圧を検出するものである。回転速度セ
ンサ（11）は、モータ（１）の回転速度を検出するもの
である。
なわちバッテリ電圧を検出するものである。回転速度セ
ンサ（11）は、モータ（１）の回転速度を検出するもの
である。
モータ特性演算手段（12）および故障診断手段（13）
は、制御装置（６）に設けられている。モータ特性演算
手段（12）は、後に詳述するように、モータ（１）の電
源電圧、回転速度および電機子電流の実測値などからモ
ータ（１）の逆起電圧係数および電機子抵抗を演算す
る。故障診断手段（13）は、逆起電圧係数および電機子
抵抗の演算値よりモータ（１）の故障を診断する。すな
わち、逆起電圧係数の演算値が所定の許容範囲から外れ
たとき、または、電機子抵抗の演算値が所定の許容範囲
から外れたときに、故障と判断する。
は、制御装置（６）に設けられている。モータ特性演算
手段（12）は、後に詳述するように、モータ（１）の電
源電圧、回転速度および電機子電流の実測値などからモ
ータ（１）の逆起電圧係数および電機子抵抗を演算す
る。故障診断手段（13）は、逆起電圧係数および電機子
抵抗の演算値よりモータ（１）の故障を診断する。すな
わち、逆起電圧係数の演算値が所定の許容範囲から外れ
たとき、または、電機子抵抗の演算値が所定の許容範囲
から外れたときに、故障と判断する。
モータ（１）に故障が生じていない場合、温度を一定
としたとき、逆起電圧係数はほぼ一定であり、モータ
（１）にある故障が生じると、逆起電圧係数は変化す
る。そして、モータ（１）の使用温度範囲における温度
変化に起因する逆起電圧係数の最大変化量あるいは実験
的に検証し設定した値以上に逆起電圧係数が変化した場
合は、たとえば電機子巻線あるいはマグネットの何らか
の故障であると判断できる。
としたとき、逆起電圧係数はほぼ一定であり、モータ
（１）にある故障が生じると、逆起電圧係数は変化す
る。そして、モータ（１）の使用温度範囲における温度
変化に起因する逆起電圧係数の最大変化量あるいは実験
的に検証し設定した値以上に逆起電圧係数が変化した場
合は、たとえば電機子巻線あるいはマグネットの何らか
の故障であると判断できる。
モータ（１）に故障が生じていない場合、温度を一定
としたとき、電機子抵抗はほぼ一定であり、モータ
（１）にある故障が生じると、電機子抵抗は変化する。
そして、モータ（１）の使用温度範囲における温度変化
に起因する電機子抵抗の最大変化量あるいは実験的に検
証し設定した値以上に電機子抵抗が変化した場合は、た
とえば電機子巻線の何らかの故障であると判断できる。
としたとき、電機子抵抗はほぼ一定であり、モータ
（１）にある故障が生じると、電機子抵抗は変化する。
そして、モータ（１）の使用温度範囲における温度変化
に起因する電機子抵抗の最大変化量あるいは実験的に検
証し設定した値以上に電機子抵抗が変化した場合は、た
とえば電機子巻線の何らかの故障であると判断できる。
したがって、モータ（１）の逆起電圧係数と電機子抵
抗が許容範囲内にあるかどうかを調べることにより、モ
ータ（１）の故障が診断できる。
抗が許容範囲内にあるかどうかを調べることにより、モ
ータ（１）の故障が診断できる。
次に、第２図および第３図を参照して、逆起電圧係数
および電機子抵抗の演算について説明する。
および電機子抵抗の演算について説明する。
第２図は、直流モータ（１）の近似回路を示してい
る。第３図（ａ）はPWM信号を示し、同図（ｂ）はモー
タ（１）に流れる電機子電流を示している。なお、モー
タインダクタンスをＬ、モータ電機子抵抗をＲ、モータ
（１）にかかる電圧をＶ、モータ（１）の電源電圧すな
わちバッテリ電圧をＥ、電機子電流をie、逆起電圧係数
をＫω、回転角をθ、回転速度をω、逆起電力をｅ
ω（＝Ｋω×ω）とする。また、時間をｔ、PWM周期を
Ｔ、１周期の間にPWM信号がオンになっている領域を
A1、オフになっている領域をA2、オンになっている時間
すなわちPWMデューティをΔｔとする。
る。第３図（ａ）はPWM信号を示し、同図（ｂ）はモー
タ（１）に流れる電機子電流を示している。なお、モー
タインダクタンスをＬ、モータ電機子抵抗をＲ、モータ
（１）にかかる電圧をＶ、モータ（１）の電源電圧すな
わちバッテリ電圧をＥ、電機子電流をie、逆起電圧係数
をＫω、回転角をθ、回転速度をω、逆起電力をｅ
ω（＝Ｋω×ω）とする。また、時間をｔ、PWM周期を
Ｔ、１周期の間にPWM信号がオンになっている領域を
A1、オフになっている領域をA2、オンになっている時間
すなわちPWMデューティをΔｔとする。
領域A1では、電機子電流は次のようになる。
なお、Ｂ＝R/Lであり、Ie1（０）は時間ｔ＝０のとき
の電機子電流である。
の電機子電流である。
領域A2では、電機子電流は次のようになる。
なお、Ie1（Δｔ）は時間ｔ＝Δｔのときの電機子電
流である。
流である。
したがって、領域A1およびA2での平均電流Iaは、式
（１）および（２）より、次のようになる。
（１）および（２）より、次のようになる。
一般に、時定数L/RはPWM周期に比べて十分大きいもの
とするから、 e-Bx≒１ ……（４） となり、Iaは次のようになる。
とするから、 e-Bx≒１ ……（４） となり、Iaは次のようになる。
モータ特性演算手段（12）は、式（５）に基いて逆起
電圧係数および電機子抵抗を演算する。式（５）におい
て、Ia、Ｅ、Δt/T（負荷時間率）およびωは、時間に
よって変化する。また、Iaは電流検出回路（３）から、
Ｅは電源電圧センサ（10）から、ωは回転速度センサ
（11）から、Δt/TはPWM変換手段（９）の出力から知る
ことができる。したがって、２つの異なる状態におい
て、式（５）から２つの連立方程式を作り、これを解く
ことによって、ＫωおよびＲを求めることができる。ま
た、特定の項が打消される特別な条件下においてＫωお
よびＲを求めることもできる。
電圧係数および電機子抵抗を演算する。式（５）におい
て、Ia、Ｅ、Δt/T（負荷時間率）およびωは、時間に
よって変化する。また、Iaは電流検出回路（３）から、
Ｅは電源電圧センサ（10）から、ωは回転速度センサ
（11）から、Δt/TはPWM変換手段（９）の出力から知る
ことができる。したがって、２つの異なる状態におい
て、式（５）から２つの連立方程式を作り、これを解く
ことによって、ＫωおよびＲを求めることができる。ま
た、特定の項が打消される特別な条件下においてＫωお
よびＲを求めることもできる。
Ｒはモータの特性を表わす構成要素のうちで、非常に
重要な要素であり、変化が大きければ、電機子巻線の何
らかの故障と判断できる。また、Ｋωは、モータの磁極
数を2P、毎極の磁束をΦ、電機子導体としての総数を
ｚ、ブラシ間の内部並列回路数を2aとしたとき、一般
に、 Ｋω＝PzΦ/a で表わされる。したがって、Ｋωの変化が大きければ、
たとえば電機子巻線あるいはマグネットの何らかの故障
と判断できる。
重要な要素であり、変化が大きければ、電機子巻線の何
らかの故障と判断できる。また、Ｋωは、モータの磁極
数を2P、毎極の磁束をΦ、電機子導体としての総数を
ｚ、ブラシ間の内部並列回路数を2aとしたとき、一般
に、 Ｋω＝PzΦ/a で表わされる。したがって、Ｋωの変化が大きければ、
たとえば電機子巻線あるいはマグネットの何らかの故障
と判断できる。
故障診断は、一定周期ごとに行なうようにしてもよい
し、簡易的なシステムではシステム始動時のみに行なう
ようにしてもよい。また、近似による誤差を含めても、
十分に効果があげられる。
し、簡易的なシステムではシステム始動時のみに行なう
ようにしてもよい。また、近似による誤差を含めても、
十分に効果があげられる。
上記実施例では、逆起電圧係数と電機子抵抗の演算値
でモータの故障を診断しているが、逆起電圧係数の演算
値だけで診断することもできる。
でモータの故障を診断しているが、逆起電圧係数の演算
値だけで診断することもできる。
発明の効果 この発明のパワーステアリング装置によれば、上述の
ように、モータの故障を確実に判断することができる。
ように、モータの故障を確実に判断することができる。
第１図はこの発明の実施例を示すパワーステアリング装
置の主要部の電気ブロック図、第２図は直流モータの近
似回路を示す回路図、第３図はPWM信号およびモータ電
機子電流を示すグラフである。 （１）……直流モータ、（６）……制御装置、（12）…
…モータ特性演算手段、（13）……故障診断手段。
置の主要部の電気ブロック図、第２図は直流モータの近
似回路を示す回路図、第３図はPWM信号およびモータ電
機子電流を示すグラフである。 （１）……直流モータ、（６）……制御装置、（12）…
…モータ特性演算手段、（13）……故障診断手段。
Claims (2)
- 【請求項１】操舵力を補助するための電動モータと、ス
テアリングホイールに加えられる操舵力に基いてモータ
を制御する制御装置とを備えている電動式パワーステア
リング装置において、 制御装置が、モータの逆起電圧係数を演算するモータ特
性演算手段と、逆起電圧係数の演算値よりモータの故障
を診断する故障診断手段とを備えている電動式パワース
テアリング装置。 - 【請求項２】制御装置が、モータの逆起電圧係数および
電機子抵抗を演算するモータ特性演算手段と、逆起電圧
係数および電機子抵抗の演算値よりモータの故障を診断
する故障診断手段とを備えている請求項（１）の電動式
パワーステアリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP929590A JP2811018B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 電動式パワーステアリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP929590A JP2811018B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 電動式パワーステアリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03213465A JPH03213465A (ja) | 1991-09-18 |
| JP2811018B2 true JP2811018B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=11716483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP929590A Expired - Fee Related JP2811018B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 電動式パワーステアリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2811018B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3661671B2 (ja) * | 2002-09-03 | 2005-06-15 | 日産自動車株式会社 | 車両の駆動制御装置 |
| JP5664448B2 (ja) * | 2011-05-11 | 2015-02-04 | トヨタ自動車株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
-
1990
- 1990-01-17 JP JP929590A patent/JP2811018B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03213465A (ja) | 1991-09-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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