JP2817556B2 - 電気式パワーステアリング装置における電動モータの異常検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動モータの回転駆動
力によってハンドルの回動操作をアシストする電気式パ
ワーステアリング装置に設けられて、電動モータの異常
を検出する電気式パワーステアリング装置における電動
モータの異常検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置は、例えば実開昭６
１−２４３７１号公報に示されているように、電動モー
タに駆動電流が供給されかつ同モータの回転速度が
「０」のとき、同モータに異常が発生したと判定してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置においては、操舵輪が縁石などに当接して操舵不能に
なった場合には、電動モータには大きな駆動電流が流れ
るが、同モータは回転しないため、同モータが正常であ
るにもかかわらず、電動モータに異常が発生したと誤判
定されてしまう。

【０００４】本発明は上記問題に対処するためになされ
たもので、その目的は操舵輪が縁石などに当接して操舵
不能になった場合にも電動モータの異常発生を誤判定し
ないようにした電気式パワーステアリング装置における
電動モータの異常検出装置を提供しようとするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構成上の特徴は、操舵ハンドルに付与され
る操舵トルクを検出するトルク検出手段と、電動モータ
への駆動電流の供給を一時的に遮断する電流遮断手段
と、電流遮断手段による電動モータへの駆動電流の供給
の遮断前と遮断後とでトルク検出手段により検出された
操舵トルクに変動がないとき電動モータに異常が発生し
たと判定する異常判定手段とを備えたことにある。

【０００６】

【発明の作用・効果】上記のように構成した本発明にお
いては、電流遮断手段によって電動モータへの駆動電流
の供給が一時的に遮断され、この駆動電流の遮断前と遮
断後とにトルク検出手段によって検出された操舵トルク
に変動がないとき、異常判定手段が電動モータに異常が
発生したと判定する。これは、電動モータが正常に作動
していて操舵ハンドルの回動操作が同モータによってア
シストされていた場合には、電動モータの駆動停止時に
操舵トルクが増大するはずで、一方、電動モータが断
線、機械的なロックなどの理由によって作動していなか
った場合には、電動モータを駆動停止しても操舵トルク
が変動しないことに基づくものである。そして、操舵輪
が縁石などに当たって操舵不能な場合でも、電動モータ
はタイヤの弾性に基づく反力に対抗しているので、前記
駆動電流の遮断の前後における操舵トルクは変動するは
ずである。その結果、本発明によれば、操舵輪が縁石な
どに当たって操舵不能な場合には電動モータが異常であ
ると判定されず、同モータの異常を常に正確に検出でき
るようになる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
すると、図１は本発明に係る車両の電気式パワーステア
リング装置を概略的に示している。

【０００８】この電気式パワーステアリング装置におい
ては、ハンドル１１を上端に接続した操舵軸１２はステ
アリングギヤボックス１３内にてラックバー１４に噛合
しており、ラックバー１４の両端には操舵輪としての前
輪ＦＷ１，ＦＷ２が操舵可能に連結されている。操舵軸
１２の中間部にはギヤ１５が固定されており、同ギヤ１
５にはギヤ１６が噛合している。ギヤ１６には、電動モ
ータ１７の回転力が通常接続状態にある電磁クラッチ１
８を介して伝達されるようになっている。

【０００９】次に、電動モータ１７及び電磁クラッチ１
８を電気的に制御する電気制御装置２０について説明す
る。電気制御装置２０は操舵角センサ２１、トルクセン
サ２２及び車速センサ２３を有する。操舵角センサ２１
は操舵軸１２の中間部に組み付けられた回転角センサで
構成され、前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵角θs を検出して
同操舵角θs を表す検出信号を出力する。トルクセンサ
２２は歪ゲージで構成され、操舵軸１２に作用する操舵
トルクＴsを検出して同トルクＴsを表す検出信号を出力
する。なお、操舵角θs及び操舵トルクＴsはハンドル１
１の左回転方向を正で表し、右回転方向を負で表す。車
速センサ２３は当該車両の車速Ｖを検出して同車速Ｖを
表す検出信号を出力する。これらの操舵角センサ２１、
トルクセンサ２２及び車速センサ２３はマイクロコンピ
ュータ２４に接続されている。マイクロコンピュータ２
４はＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ、タイマなどから
なり、図２に示すフローチャートに対応した「メインプ
ログラム」を繰り返し実行して電動モータ１７の回転を
制御するとともに、図７に示すフローチャートに対応し
た「異常チェックプログラム」を所定の短時間毎に割り
込み実行して電動モータ１７の異常の有無を検出し、異
常検出時には電磁クラッチ１８をオフ制御する。また、
マイクロコンピュータ２４の出力には電動モータ１７に
駆動電流を流すための駆動回路２５が接続されている。

【００１０】次に、上記のように構成した実施例の動作
を説明する。イグニッションスイッチ（図示しない）が
投入されると、マイクロコンピュータ２４は図２のステ
ップ１００にて「メインプログラム」の実行を開始し
て、ステップ１０２にて第１〜３フラグFLG1〜FLG3を”
０”に初期設定した後、ステップ１０４〜１２６からな
る循環処理を繰り返し実行する。この循環処理において
は、ステップ１０４にて第３フラグFLG3が”０”である
か否かを判定する。この第３フラグFLG3は電動モータ１
７に異常が発生したことを表すもので、前記ステップ１
０２の初期設定により”０”に設定されている状態で
は、ステップ１０４にて「ＹＥＳ」と判定されてプログ
ラムはステップ１０６以降へ進められる。ステップ１０
６においては、操舵角センサ２１、トルクセンサ２２及
び車速センサ２３から操舵角θs 、操舵トルクＴs およ
び車速Ｖが読み込まれ、ステップ１０８にて操舵角θs
を微分演算（dθs/dt） することによって操舵角速度θ
m が計算され、ステップ１１０，１１２にてハンドル１
１が戻し状態にあるか否かが判定される。

【００１１】この場合、ハンドル１１が中立位置へ戻し
状態にあることは、ステップ１１０，１１２の各処理に
それぞれ対応した下記の条件によって判定される。 ハンドル１１が中立位置に対して左回転位置にあるこ
とを操舵角θs が表し（θs＞０） 、かつハンドル１１
が右回転方向に回動していることを操舵速度θmが表す
（θm≦０）。 ハンドル１１が中立位置に対して右回転位置にあるこ
とを操舵角θs が表し（θs＜０） 、かつハンドル１１
が左回転方向に回動していることを操舵速度θmが表す
（θm≧０）。

【００１２】いま、ハンドル１１が戻し状態になけれ
ば、すなわち前輪ＦＷ１，ＦＷ２を左右に操舵している
状態にあれば、ステップ１１０，１１２にて共に「Ｎ
Ｏ」と判定され、ステップ１１４にて前記検出された操
舵トルクＴs に基づいてアシストトルクＴa のマップ
（図３参照）が参照されて同操舵トルクＴs に対応した
アシストトルクＴa が決定され、ステップ１１６にて車
速Ｖに基づいて第１車速係数Ｋv1のマップ（図４参照）
が参照されて同車速Ｖに対応した第１車速係数Ｋv1が決
定される。次に、ステップ１１８にて前記決定したアシ
ストトルクＴa に前記決定した第１車速係数Ｋv1 を乗
算することによって出力トルク値Ｔ0（ ＝Ｋv1・Ｔa）が
計算される。

【００１３】また、ハンドル１１が戻し状態にあれば、
ステップ１１０，１１２のいずれかにて「ＹＥＳ」と判
定され、ステップ１２０にて前記検出された操舵角θs
に基づいて戻しトルクＴr のマップ（図５参照）が参照
されて同操舵角θs に対応した戻しトルクＴr が決定さ
れ、ステップ１２２にて車速Ｖに基づいて第２車速係数
Ｋv2のマップ（図６参照）が参照されて同車速Ｖに対応
した第２車速係数Ｋv2が決定される。次に、ステップ１
２４にて前記決定した戻しトルクＴr に前記決定した第
２車速係数Ｋv2を乗算することによって出力トルク値Ｔ
0（ ＝−Ｋv2・Ｔr）が計算される。なお、前記出力トル
ク値Ｔ0 の計算において、負号（−）を付したのは、ハ
ンドル１１の回転位置と反対方向の回転トルクを操舵軸
１２に付与するためである。

【００１４】そして、ステップ１２６にて前記のように
して計算した出力トルク値Ｔ0 を表す制御信号が駆動回
路２５に出力される。駆動回路２５はこの制御信号に対
応した駆動電流を電動モータ１７に流して同モータ１７
の回転を制御する。したがって、電動モータ１７は前記
駆動電流により駆動されて回転し、その回転方向は前記
出力トルク値Ｔ0 の正負に対応するとともに、その出力
トルクの大きさは前記出力トルク値Ｔ0の絶対値｜Ｔ0｜
に対応する。この電動モータ１７の回転駆動力は接続状
態にある電磁クラッチ１８及びギヤ１５，１６を介して
操舵軸１２に伝達され、同軸１２は前記回転駆動力によ
って駆動される。その結果、ハンドル１１が戻し状態に
なければ、同ハンドル１１の回動操作は操舵軸１２に付
与される操舵トルクＴs 及び車速Ｖに応じてアシストさ
れる。また、ハンドル１１が戻し状態にあれば、同ハン
ドル１１は操舵角θs 及び車速Ｖに応じた復元力で中立
位置に付勢される。前記１２６の処理後、マイクロコン
ピュータ２４は前記ステップ１０４〜１２６からなる循
環処理を繰り返し実行して、ハンドル１１の回動操作を
アシスト制御する。

【００１５】前記ステップ１０４〜１２６からなる循環
処理中、マイクロコンピュータ２４は図７に示す「異常
チェックプログラム」を短時間毎に割り込み実行する。
この「異常チェックプログラム」の実行はステップ２０
０にて開始され、ステップ２０２にて第１フラグFLG1
が”１”であるか否かを判定する。この第１フラグFLG1
は電動モータ１７の異常をチェック中（電動モータ１７
への駆動電流の供給を停止中）であることを表すもの
で、前記ステップ１０２の初期設定により”０”に設定
されているときには、ステップ２０２にて「ＮＯ」と判
定してプログラムをステップ２０４に進める。ステップ
２０４においては、第１タイマTIM1が異常チェック周期
に対応した所定時間T1（例えば数１００ミリ秒）の時間
計測を終了したか否かを判定する。なお、この第１タイ
マTIM1及び後述する第２，３タイマTIM2,3は共に所定時
間毎にカウントアップして常に時間計測を行っているも
のである。この場合、第１タイマTIM1が所定時間T1の計
測を終了していなければ、ステップ２０４にて「ＮＯ」
と判定してプログラムをステップ２４４に進め、同ステ
ップ２４４にてこの「異常チェックプログラム」の実行
を終了する。

【００１６】一方、第１タイマTIM1が所定時間T1の計測
を終了していれば（TIM1≧T1）、ステップ２０４にて
「ＹＥＳ」と判定してプログラムをステップ２０６〜２
１２に進める。ステップ２０６においてはトルクセンサ
２２から現在の操舵トルクＴsを入力してＲＡＭ内に操
舵トルクＴsmとして記憶し、ステップ２０８においては
駆動回路２５を制御して電動モータ１７への駆動電流の
供給を停止する。これにより、この時点から、電動モー
タ１７はハンドル１１の回動操作に対するアシストを停
止する。次に、ステップ２１０にて第１フラグFLG1を”
１”に変更し、ステップ２１２にて電動モータ１７の異
常チェック時間（電動モータ１７への駆動電流の供給停
止時間）を測定するための第２タイマTIM2を「０」に初
期設定して、ステップ２４４にてこの「異常チェックプ
ログラム」を終了する。

【００１７】そして、この「異常チェックプログラム」
の実行が再度開始されると、第１フラグFLG1は”１”に
設定されているので、ステップ２０２にて「ＹＥＳ」と
判定してプログラムをステップ２１４以降へ進める。ス
テップ２１４においては第２タイマTIM2が所定時間T2
（例えば数ミリ秒）の計測を終了したか否かを判定す
る。この場合、電動モータ１７への駆動電流の供給停止
から短時間しか経過していなくて第２タイマTIM2が所定
時間T2の計測を終了していなければ（TIM2＜T2）、ステ
ップ２１４にて「ＮＯ」と判定し、ステップ２１６〜２
３６からなる電動モータ１７の異常チェック処理ルーチ
ンを実行して、ステップ２４４にてこの「異常チェック
プログラム」を終了する。また、電動モータ１７への駆
動電流の供給停止から所定時間T2が経過して第２タイマ
TIM2が所定時間T2（例えば数ミリ秒）の計測を終了した
ときには、ステップ２１４にて「ＹＥＳ」と判定してプ
ログラムをステップ２３８〜２４２に進める。ステップ
２３８においては電動モータ１７への駆動電流の供給を
再開し、ステップ２４０においては第１タイマTIM1を
「０」に初期設定し、ステップ２４２においては第１フ
ラグFLG1を”０”に初期設定する。これらのステップ２
３８〜２４２の処理後、ステップ２４４にて「異常チェ
ックプログラム」を終了する。これにより、電動モータ
１７の作動が再開されて、ハンドル１１の回動操作に対
して電動モータ１７によるアシスト制御が再開される。

【００１８】そして、この「異常チェックプログラム」
の実行が再度開始されると、第１フラグFLG1は”０”に
戻されているので、ステップ２０２にて「ＮＯ」と判定
してプログラムをステップ２０４に進める。この場合、
前述のように、第１タイマTIM1が所定時間T1の計測を終
了するまで、ステップ２０４にて「ＮＯ」と判定され続
けてステップ２４４にてこの「異常チェックプログラ
ム」を終了する。そして、第１タイマTIM1が所定時間T1
の計測を終了した時点では、前述のように、ステップ２
０４における「ＹＥＳ」との判定の基に、ステップ２０
６〜２１２の処理により、電動モータ１７への駆動電流
の供給が停止され、同停止前の操舵トルクＴs がＲＡＭ
内に操舵トルクＴsmとして記憶され、第１フラグFLG1
は”１”に変更され、第２タイマTIM2が「０」に初期設
定される。したがって、所定時間T1の経過毎に電動モー
タ１７への駆動電流の供給が所定時間T2だけ停止され、
この所定時間T2の間にステップ２１６〜２３６からなる
電動モータ１７の異常チェック処理ルーチンが繰り返し
実行されることになる。

【００１９】次に、これらのステップ２１６〜２３６か
らなる電動モータ１７の異常チェック処理ルーチンにつ
いて詳しく説明する。ステップ２１６においては、トル
クセンサ２２から現在の操舵トルクＴs を入力して、同
入力した操舵トルクＴs と前記ステップ２０６の処理に
よりＲＡＭ内に記憶されていて電動モータ１７への駆動
電流の供給停止直前の操舵トルクＴsmとを比較し、両操
舵トルクＴs,Ｔsm間に差があるか否かを判定する。すな
わち、電動モータ１７による操舵アシスト停止直前と停
止後におけるハンドル１１に付与される操舵トルクＴs
に変動があるか否かを判定する。この判定は、電動モー
タ１７が正常であって同モータ１７がハンドル１１の回
動操作をアシストしていたならば、電動モータ１７によ
るアシストを解除した時点でハンドル１１に付与される
操舵トルクＴs は変動することに基づいている。したが
って、電動モータ１７が正常であって操舵トルクＴs が
変動していれば、ステップ２１６にて「ＹＥＳ」と判定
して、ステップ２１８にて第２フラグFLG2を”０”に設
定した後、ステップ２４４にてこの「異常チェックプロ
グラム」を終了する。なお、この第２フラグFLG2は、電
動モータ１７の異常を最終的に決定する前に、同モータ
１７に異常が発生している可能性のある場合に”１”に
設定しておくものである。

【００２０】一方、前記ステップ２１６にて「ＮＯ」す
なわち操舵トルクＴs に変動がないと判定されると、プ
ログラムはステップ２２０，２２２へ進められる。ステ
ップ２２０においては操舵角センサ２１から操舵角θs
を入力して同操舵角θsが最大であるか否かを判定し、
ステップ２２２においてはトルクセンサ２２から操舵ト
ルクＴsを入力して同トルクＴsが最大であるか否かを判
定する。これらの判定は、ハンドル１１が最大まで回動
操舵されていれば（ステアリングエンドにてロックして
いれば）、たとえ電動モータ１７が正常であっても、同
モータ１７による操舵アシストの解除時に操舵トルクＴ
s が変動しない可能性が極めて高く、この状態を電動モ
ータ１７の異常検出から除外しようとするためである。
したがって、操舵角θs 及び操舵トルクＴs が最大であ
れば、ステップ２２０，２２２にて共に「ＹＥＳ」と判
定してプログラムを前記ステップ２１８に進める。

【００２１】また、操舵角θs及び操舵トルクＴsのいず
れか一方が最大でなければ、ステップ２２０，２２２の
いずれか一方にて「ＮＯ」と判定してプログラムをステ
ップ２２４に進める。ステップ２２４においてはトルク
センサ２２から操舵トルクＴsを入力して同トルクＴsが
「０」であるか否かを判定する。この判定は、ハンドル
１１が中立状態にあってハンドル１１には操舵力がなん
ら付与されていないときには、たとえ電動モータ１７が
正常であっても、同モータ１７による操舵アシスト力は
元々「０」であって操舵アシストの解除時に操舵トルク
Ｔs が変動しないので、この状態を電動モータ１７の異
常検出から除外しようとするためである。したがって、
操舵トルクＴs が「０」であれば、ステップ２２４にて
「ＹＥＳ」と判定してプログラムを前記ステップ２１８
に進める。

【００２２】一方、操舵トルクＴs が「０」でない場合
には、ステップ２２４にて「ＮＯ」と判定してプログラ
ムをステップ２２６に進める。ステップ２２６において
は第２フラグFLG2が”１”であるか否かを判定する。第
２フラグFLG2が”１”でなければ、ステップ２２６にて
「ＮＯ」と判定し、ステップ２２８にて第２フラグFLG2
を”１”に設定し、ステップ２３０にて第３タイマTIM3
を「０」に初期設定して、ステップ２４４にてこの「異
常チェックプログラム」の実行を終了する。一方、第２
フラグFLG2が前記ステップ２２８の処理によって”１”
に設定されたままであれば、ステップ２２６にて「ＹＥ
Ｓ」と判定してプログラムをステップ２３２に進める。
ステップ２３２においては第３タイマTIM3が所定時間T3
（例えば数秒〜数１０秒）の計測を終了したか否かを判
定する。この場合、第３タイマTIM3が所定時間T3の計測
を終了していなければ、ステップ２３２にて「ＮＯ」と
判定してステップ２４４にて「異常チェックプログラ
ム」を終了する。一方、第２フラグFLG2が所定時間T3以
上”１”に保たれていれば、ステップ２３２にて「ＹＥ
Ｓ」と判定してプログラムをステップ２３４に進め、同
ステップ２３４にてフェイル処理を実行する。このフェ
イル処理においては、電磁クラッチ１８を制御して同ク
ラッチをオフしたり、警告ランプを点灯したりする。こ
れにより、以降、電動モータ１７の回転ロックした状態
は操舵軸１２に伝達されなくなる。前記ステップ２３４
の処理後、ステップ２３６にて第３フラグFLG3を”１”
に設定して、ステップ２４４にてこの「異常チェックプ
ログラム」を終了する。このようにして、第３フラグFL
G3が”１”に設定されると、「メインプログラム」（図
２）のステップ１０４にて「ＮＯ」と判定し続けて上述
したステップ１０６〜１２６の処理を実行しないように
なる。

【００２３】上記作動説明からも理解できるとおり、上
記実施例によれば、電動モータ１７への駆動電流の供給
が所定時間T2（例えば数ミリ秒）だけ一時的に遮断さ
れ、この駆動電流の遮断前と遮断後とにおける操舵トル
クＴs に変動がない場合に同モータ１７が異常であると
判定され、かつ前記操舵トルクＴs に変動がある場合に
同モータ１７が異常でないと判定される。これにより、
電動モータ１７が機械的なロックなどの理由によって作
動していなくて、ハンドル１１の回動操作をアシストし
ていなかった場合には、前記操舵トルクＴs は変動しな
いために同モータ１７の異常が検出される。一方、前輪
ＦＷ１，ＦＷ２が縁石などに当たって操舵不能になって
いる場合には、電動モータ１７はタイヤの弾性に基づく
反力に対抗したアシスト力を発生しているので、前記駆
動電流の遮断の前後において、操舵トルクＴs は変動す
るために電動モータ１７の異常は検出されない。また、
この異常検出においては、所定時間T3（例えば数秒〜数
１０秒）に渡って前記異常が検出され続けたとき、電動
モータ１７が異常であると最終的に決定される。その結
果、上記実施例によれば、電動モータ１７の異常を正確
に検出できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す電気式パワーステア
リング装置の全体概略図である。

【図２】 図１のマイクロコンピュータにて実行される
「メインプログラム」のフローチャートである。

【図３】 操舵トルクＴs に対するアシストトルクＴa
の変化特性グラフである。

【図４】 車速Ｖに対する第１車速係数Ｋv1の変化特性
グラフである。

【図５】 操舵角θs に対する戻しトルクＴr の変化特
性グラフである。

【図６】 車速Ｖに対する第２車速係数Ｋv2の変化特性
グラフである。

【図７】 図１のマイクロコンピュータにて割り込み実
行される「異常チェックプログラム」のフローチャート
である。

【符号の説明】

ＦＷ１，ＦＷ２…前輪、１１…ハンドル、１２…操舵
軸、１４…ラックバー、１５，１６…ギヤ、１７…電動
モータ、１８…電磁クラッチ、２０…電気制御装置、２
１…操舵角センサ、２２…トルクセンサ、２３……車速
センサ、２４…マイクロコンピュータ。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B62D 5/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動電流の供給により回転駆動される電
   動モータを有し、同モータの回転駆動力によって操舵ハ
   ンドルの回動操作をアシストする電気式パワーステアリ
   ング装置に設けられて、 操舵ハンドルに付与される操舵トルクを検出するトルク
   検出手段と、 前記電動モータへの駆動電流の供給を一時的に遮断する
   電流遮断手段と、 前記電流遮断手段による前記電動モータへの駆動電流の
   供給の遮断前と遮断後とで前記トルク検出手段により検
   出された操舵トルクに変動がないとき電動モータに異常
   が発生したと判定する異常判定手段とを備えたことを特
   徴とする電気式パワーステアリング装置における電動モ
   ータの異常検出装置。