JP3166397B2

JP3166397B2 - 電動式パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP3166397B2
Application number: JP8759693A
Authority: JP
Inventors: 清竹澤
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1993-04-14
Filing date: 1993-04-14
Publication date: 2001-05-14
Anticipated expiration: 2016-05-14
Also published as: JPH06298104A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両に用いて好適な電
動式パワーステアリング装置に係わり、詳しくはモータ
の回転出力によって操舵力を補助する電動式パワーステ
アリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両のパワーステアリング装置と
して油圧式に代えてモータを用いた電動式のものが使用
されており、モータはアクチュエータとして小型、軽量
等の利点から今後とも増加傾向にある。

【０００３】従来のパワーステアリング装置では、トク
ルセンサによって操舵系の操舵トルクを検出するととも
に、車速センサによって車速を検出し、これらの検出結
果に基づいて操舵系に連結されたモータの駆動力を制御
し、パワーアシストを行っている。そして、一般的には
車速感応型であり、低車速では軽く、高車速では重くな
るようにトルクセンサ入力に応じてアシスト力を制御し
ている。

【０００４】図８は従来の電動式パワーステアリング装
置の機械系の一例を示す構成図であり、この図におい
て、操舵ハンドル１の回転力はハンドル軸を介してピニ
オンギアを含むステアリングギア２に伝達されるととも
に、上記ピニオンギアによりラック軸３に伝達され、さ
らにナックルアーム等を経て車輪４が転向される。ま
た、コントロール装置５により制御駆動される操舵アシ
スト（補助）モータ（ＤＣモータ）６の回転力はピニオ
ンギアを含むステアリングギア７とラック軸３との噛み
合いによりラック軸３に伝達され、ハンドル１による操
舵を補助することになる。

【０００５】ハンドル１とモータ６の回転軸はギア２，
７およびラック軸３により機械的に連結されている。操
舵トルクセンサ１１により、操舵トルク（戻りトルク）
が検出され、車速センサ１２により車速が検出される。
そして、これらの検出トルク、車速等に基づきコントロ
ール装置５によってモータ６が制御される。コントロー
ル装置５およびモータ６には車両に搭載されたバッテリ
８からその動作電力が供給される。

【０００６】コントロール装置５は図９に示すようにモ
ータ電流検出回路２１、モータ６を駆動するモータ駆動
回路２２、モータ６の全体的な制御を統括するＣＰＵ２
３（例えばマイクロプロセッサ）、メモリ２４、コンピ
ュータと上記入／出力機器とのインターフェース回路等
（図示略）を主に構成されている。

【０００７】図９において、操舵トルクセンサ１１によ
って検出された操舵トルクはＡ／Ｄ変換回路２５によっ
てデジタル信号に変換された後にＣＰＵ２３に取り込ま
れる。また、車速センサ１２によって検出された車速は
カウンタ２６によってカウントされ、車速を表すカウン
ト値はＣＰＵ２３に取り込まれる。

【０００８】ＣＰＵ２３は入力された操舵トルクおよび
車速に基づいてアシスト指令を作成し、それに基づく制
御信号をモータ駆動回路２２に出力し、モータ駆動回路
２２によりモータ６が駆動される。この結果、モータ駆
動回路２２から出力されるアシストトルク値は図１０に
示すように、操舵トルクＶ_Tと検出車速Ｖ_Sによって定め
られた値となる。

【０００９】図１０は、操舵トルクＶ_Tに応じて、一定
範囲の操舵トルクＶ_Tに対してはこれにほぼ比例するモ
ータ電流が流れ（アシストトルクが発生し）、上記範囲
を超えるとある一定のモータ電流が流れる（アシストト
ルクが発生する）ように、また車速Ｖ_Sに応じて、車速
Ｖ_Sが速いときにはモータ電流（アシストトルク）を少
なくし、車速Ｖ_Sが遅いときにはモータ電流（アシスト
トルク）を多くするようにモータ６を制御するためのア
シスト指令が発生することを表している。

【００１０】図９に戻り、モータ電流はモータ電流検出
回路２１によって検出され、Ａ／Ｄ変換回路２７によっ
てデジタル信号に変換された後にＣＰＵ２３に取り込ま
れる。メモリ２４はＣＰＵ２３の処理に必要なプログラ
ムやデータを記憶している。

【００１１】上記各要素の他、このコントロール装置５
には何等かの異常が生じた場合にバッテリ８からの電源
を遮断するフェールセーフリレー３６（図１１参照）が
設けられている。また、コントロール装置５は、フェー
ルセーフリレー３６の開放異常および接点溶着検知、モ
ータ６の巻線および結線の断線検知およびモータ地絡検
知を行なう検知機能等を有している。

【００１２】ここで、フェールセーフリレー３６の接点
開放異常（以下リレーオープンフェール）の検知は、フ
ェールセーフリレー３６をオフした状態（すなわち電源
を供給しない状態）で、モータ６の端子電圧またはリレ
ー負荷側端電圧（モータ駆動電圧）を一定時間監視する
ことにより行う。この場合、一定期間内にモータ６の端
子電圧およびリレー負荷側端電圧が検出できなければ、
リレーオープンフェールと判断する。

【００１３】また、フェールセーフリレー３６の接点の
溶着（以下リレー接点溶着フェール）検知は、フェール
セーフリレー３６をオフした状態で、モータ６の端子電
圧またはリレー負荷側端電圧を一定時間監視することに
より行う。この場合、一定期間内にモータ６の端子電圧
またはモータ駆動電圧が検出できれば、リレー接点溶着
フェールと判断する。

【００１４】また、モータ６の巻線および結線の断線
（以下モータオープンフェール）検知は、電流指令値に
対するモータ電流を検出することにより行う。この場
合、モータ電流が零もしくは略零であれば、モータオー
プンフェールと判断する。

【００１５】また、モータ６の地絡（以下モータ地絡フ
ェール）検知は、モータ電流（シャント抵抗３７に流れ
る電流）とＰＷＭ指令値（後述する）とが誤フェールを
起こさない範囲でモータ６の端子電圧を検出することで
行う。この場合、モータ６の端子電圧を検出し、この端
子電圧がモータ６の駆動開始と同時に下がる場合にモー
タ地絡フェールと判断する。

【００１６】図１１はコントロール装置５の一部のより
詳細な構成を示すブロック図である。この図において、
モータ駆動回路２２はＨブリッジ回路３３とＦＥＴ駆動
回路３４とから構成される。ＦＥＴ駆動回路３４にはＣ
ＰＵ２３よりＨブリッジ回路３３をパルス幅変調方式
（ＰＷＭ方式）で制御するための制御値（ＰＷＭ指令
値）が供給される。

【００１７】ここで、再度ＣＰＵ２３の動作を述べる
と、ＣＰＵ２３は検出操舵トルクおよび検出車速等に基
づいてモータ６をアシストするための電流指令値を作成
し、この電流指令値とモータ電流検出回路２１によって
検出されたモータ電流値との偏差、および、電流指令値
の極性に応じてＨブリッジ回路３３を構成する４個のス
イッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４をパルス幅変調方式で制
御するＰＷＭ指令値を求め、このＰＷＭ指令値をＦＥＴ
駆動回路３４に与える。

【００１８】ＣＰＵ２３には上記動作を行う指令プログ
ラムが書込まれた読出し専用メモリ（例えばＲＯＭ）
と、その動作において使用されるワークメモリ（例えば
ＲＡＭ）と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器等が内蔵されている。

【００１９】ＦＥＴ駆動回路３４は、ＣＰＵ２３からの
ＰＷＭ指令値に基づきバッテリ電圧を入力してＰＷＭ方
式によりＨブリッジ回路３３の４個のスイッチング素子
ＳＷ１〜ＳＷ４のゲートを駆動する。Ｈブリッジ回路３
３はモータ６の電流をスイッチング制御する。このＨブ
リッジ回路３３への電源はフェールセーフリレー３６の
接点３６ａを介してバッテリ４１より供給される。

【００２０】モータ電流検出回路２１は、Ｈブリッジ回
路３３の下側に設けられたシャント抵抗３７の両端電圧
からモータ電流を検出し、その検出結果をＣＰＵ２３に
供給する。ＣＰＵ２３はモータ電流検出回路２１によっ
てモータ電流の過電流が検出されると、モータ６の駆動
を停止する処理を行う。すなわち、ＦＥＴ駆動回路３４
に対してＰＷＭ指令値の供給を停止する。なお、図１１
において、符号６０〜６４の各々は抵抗、６５はコンデ
ンサである。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の電動式パワーステアリング装置にあっては次のよう
な問題点があった。リレー接点溶着フェールの検知では、フェールセーフ
リレー３６をオフした状態でモータ６の端子電圧または
リレー負荷側端電圧を一定時間監視するが、操舵アシス
トモータ６が外力で回転していると、フェールセーフリ
レー３６が正常でリレー接点３６ａが溶着していないに
もかかわらず、モータ起電力によりあたかもリレー接点
が溶着しているものと判断をしてしまう。

【００２２】モータオープンフェールの検知では、リ
レーオープンフェール（リレー制御経路やフェールセー
フリレー３６のリレーコイル３６ｂの断線、断線のしか
かり等）が原因でリレー接点３６ａをオンすることがで
きないにもかかわらず、電流指令値に対してモータ電流
が流れないことから、モータ６が正常であるにもかかわ
らずモータ６を交換してしまうことがある。この場合は
モータ６を交換しても正常にならない。

【００２３】モータ地絡フェールの検知では、シャン
ト抵抗３７をＨブリッジ回路３３の上側に設けた場合、
地絡発生時にシャント抵抗３７に過電流が流れることか
ら、容易に検知できるが、モータ電流検出回路２１の電
源電圧をモータ駆動電圧以上に昇圧しないと正常に動作
しないため、正常に動作させるための回路等の追加が必
要であり、コストが嵩む。

【００２４】そこで、コストダウンを図ることから、シ
ャント抵抗３７をＨブリッジ回路３３の下側に設け、モ
ータ電流とＰＷＭ指令値とが誤フェールを起こさない範
囲でモータ６の端子電圧を検出することにより、モータ
地絡フェールの検知を行っている。しかしながら、地絡
の発生から短時間でシャント抵抗３７に流れる電流値が
極端に低下するために、フェール状態が生じているにも
かかわらず、これを検知することができない。

【００２５】モータ６の端子電圧を検出してモータ地
絡フェールを検知する場合、リレーオープンフェールが
原因でもモータ６の端子電圧が低下するので、モータ地
絡フェールとリレーオープンフェールとを判別すること
ができない。このため、モータ６が異常でないにもかか
わらず、モータ６を交換することがある。この場合はモ
ータ６を交換しても正常にならない。

【００２６】そこで本発明は、モータオープンフェール
と、モータ地絡フェールと、リレーオープンフェール
と、リレー接点溶着フェールの各々を確実に検知するこ
とができる電動式パワーステアリング装置を提供するこ
とを目的としている。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明による電動式パワーステアリング
装置は、検出操舵トルク、検出車速等に基づいて電動式
パワーステアリング装置のモータをアシストする電流指
令値を作成する電流指令値作成手段と、前記電流指令値
と検出されたモータ電流値との偏差及び前記電流指令値
の極性に応じて前記モータをパルス幅変調方式で制御す
るＰＷＭ指令値を演算し、このＰＷＭ指令値に基づいて
前記モータを制御する制御手段とを備えた電動式パワー
ステアリング装置において、前記モータの端子電圧を検
出する端子電圧検出手段を設け、前記制御手段は、前記
電流指令値と前記ＰＷＭ指令値と前記端子電圧と前記モ
ータ電流値に基づいて前記モータのコールド側地絡を判
定することを特徴とする。

【００２８】また、請求項２記載の発明による電動式パ
ワーステアリング装置は、検出操舵トルク、検出車速等
に基づいて電動式パワーステアリング装置のモータをア
シストする電流指令値を作成する電流指令値作成手段
と、前記電流指令値と検出されたモータ電流値との偏差
及び前記電流指令値の極性に応じて前記モータをパルス
幅変調方式で制御するＰＷＭ指令値を演算し、このＰＷ
Ｍ指令値に基づいて前記モータを制御する制御手段と、
前記制御手段とバッテリとの間に介挿されるフェールセ
ーフリレーとを備えた電動式パワーステアリング装置に
おいて、前記モータの端子電圧を検出する端子電圧検出
手段と、前記フェールセーフリレーの負荷側電圧を検出
するリレー端子電圧検出手段とを設け、前記制御手段
は、前記電流指令値と前記ＰＷＭ指令値と前記端子電圧
と前記モータ電流値に基づいて前記モータのコールド側
地絡を判定し、その後、前記モータの制御を停止し、検
出操舵トルクの値が零になったときに前記負荷側電圧と
前記端子電圧に基づいてモータ地絡とリレー開放とを判
別することを特徴とする。

【００２９】また、請求項３記載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
置のモータを制御する制御手段と、前記制御手段とバッ
テリとの間に介挿されるフェールセーフリレーとを備え
た電動式パワーステアリング装置において、前記フェー
ルセーフリレーの接点の入出力電圧を検出するリレー端
子電圧検出手段を設け、前記制御手段は、検出操舵トル
クの値が零のときに前記リレー端子電圧検出手段の検出
結果に基づいて前記フェールセーフリレー接点異常を判
定することを特徴とする。

【００３０】

【作用】本発明では、モータをアシストするための電流
指令値と、モータをパルス幅変調方式で制御するための
ＰＷＭ指令値と、モータ端子電圧とに基づいてモータの
コールド側地絡を判定する。この場合、モータ端子電
圧、電流指令値および電流検出値の各々が所定の閾値以
下である場合と、モータ端子電圧が上記閾値以上で、電
流指令値およびＰＷＭ指令値の各々が所定の閾値以下
で、さらに電流指令値に対して電流検出値が過小である
場合には、モータのコールド側地絡が生じているものと
判断する。

【００３１】また、本発明では、モータのコールド側地
絡を判定した後、モータの制御を停止し、その後、検出
操舵トルクの値が零になったときに、フェールセーフリ
レーの負荷側電圧とモータ端子電圧とに基づいてフェー
ルセーフリレーの開放異常を判定する。この場合、フェ
ールセーフリレーの負荷側電圧が所定の閾値以下であれ
ば、フェールセーフリレーの開放異常と判断する。ま
た、フェールセーフリレーの負荷側電圧が所定の閾値以
上で、かつモータ端子電圧が所定の閾値以下であれば、
モータのコールド側地絡と判断する。

【００３２】また、本発明では、操舵トルクの値が零の
ときに、フェールセーフリレーの接点の入出力電圧を検
出し、入力電圧が検出できて、出力電圧が検出できなけ
れば、フェールセーフリレーのオープン（リレーコイル
の断線又はリレー制御経路の断線）と判断する。他方、
入出力電圧が共に検出できた場合で、フェールセーフリ
レーの駆動を行っていなければ、フェールセーフリレー
の接点溶着と判断する。

【００３３】したがって、モータオープンフェール、モ
ータ地絡フェール、リレーオープンフェールおよびリレ
ー接点溶着の各々を確実に検知することができる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１は本発明に係る電動式パワーステアリング装置の実施
例１の構成を示すブロック図である。この図はコントロ
ール装置５Ａの構成のみ示すものである。

【００３５】実施例１．この図において、５０はＣＰＵ
であり、従来例と同様に操舵トルクセンサ１１および車
速センサ１２（図９参照）等の信号を受け入れて、操舵
アシストモータ６の全体的な制御を統括する。具体的に
は検出操舵トルクおよび検出車速等に基づいてモータ６
をアシストする電流指令値を作成する。

【００３６】そして、作成した電流指令値とモータ電流
検出回路３２によって検出されたモータ電流との偏差、
および、電流指令値の極性に応じてＨブリッジ回路３３
を構成する４個のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４をＰ
ＷＭ方式で制御するＰＷＭ指令値を演算し、得られたＰ
ＷＭ指令値をＦＥＴ駆動回路３４に供給する。

【００３７】ＣＰＵ５０には上記動作を行う指令プログ
ラムが書き込まれた読出し専用メモリ（例えばＲＯＭ）
と、その動作において使用されるワークメモリ（例えば
ＲＡＭ）と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器等が内蔵されている。

【００３８】ＦＥＴ駆動回路３４は、ＣＰＵ５０からの
ＰＷＭ指令値に基づきドライブ電源回路３５によって昇
圧されたバッテリ電圧を入力してＰＷＭ方式により４個
のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４のゲートを駆動す
る。Ｈブリッジ回路３３はモータ６の電流をスイッチン
グ制御する。このＨブリッジ回路３３はフェールセーフ
リレー３６を介してバッテリ４１に接続されている。

【００３９】モータ電流検出回路３２はシャント抵抗３
７の両端電圧からモータ電流を検出する。そして、検出
したモータ電流が所定値を超えた場合、過電流としてＣ
ＰＵ５０に供給するとともにＦＥＴ駆動回路３４のハー
ド禁止回路３４Ａに供給する。この場合、過電流が検知
されると、ただちにハード禁止回路３４ＡによってＨブ
リッジ回路３３の動作が停止される。そして、ＣＰＵ５
０によって発光ダイオード３９が駆動され、過電流フェ
ールの報知が行われる。また、モータ電流検出回路３２
は検出したモータ電流を絶対値変換し、電流検出値とし
てＣＰＵ５０に供給する。

【００４０】３８はモータ６の地絡検出を行うハード地
絡・端子電圧検出回路であり、フェールセーフリレー３
６の出力側端の電圧Ｖ_BATと、モータ６の端子電圧Ｖ_a，
Ｖ_bをそれぞれ入力し、これらの値に基づいてモータ地
絡フェールの検知を行う。そして、モータ地絡フェール
を検知すると、その検知結果をハード禁止回路３４Ａに
供給し、Ｈブリッジ回路３３の動作を停止させる。この
処理はハード的であるので、異常が生じたときに即実行
される。この理由はモータ地絡フェールが自動車の運行
上与える影響が大きいからである。

【００４１】ところで、モータ地絡フェールと判断した
としても、実際にはモータオープンフェールまたはリレ
ーオープンフェールである場合がある。しかし、上述の
如くモータ地絡フェールが最も自動車の運行上与える影
響が大きいことからあくまでもモータ地絡フェールと断
定してＨブリッジ回路３３の動作を停止させる。その
後、ＣＰＵ５０によってリレーオープンフェール、モー
タ地絡フェールおよびモータオープンフェールの判別が
行われる。

【００４２】この判別は電流指令値に対する電流検出値
と、モータ端子電圧Ｖ_a，Ｖ_bと、操舵トルクセンサ１１
の出力と、リレー出力電圧Ｖ_BATに基づいて行われる。
この判別の詳細については後述する。なお、モータ６の
端子電圧Ｖ_a，Ｖ_bおよびバッテリ電圧Ｖ_BATはハード地
絡・端子電圧検出回路３８を介してＣＰＵ５０に読み込
まれる。

【００４３】リレーコイル３６ｂはＣＰＵ５０によって
駆動される。上記発光ダイオード３９は装置の機能異常
報知に使用され、その点滅の違いにより上記各異常（モ
ータオープンフェール、モータ地絡フェールおよびリレ
ーオープンフェール等）を報知する。

【００４４】バッテリ４１の出力はダイオード４２を介
して５Ｖ電源回路４３に供給されるとともにイグニショ
ンスイッチ４４、ダイオード４５を介して５Ｖ電源回路
４３に供給され、さらにダイオード４５を介してＩＧ電
圧監視回路４６に供給される。また、バッテリ４１の出
力はフェールセーフリレー３６の端子３６ａにも供給さ
れる。５Ｖ電源回路４３はバッテリ電圧を５Ｖの単一電
圧に変換してＣＰＵ５０に供給し、ＩＧ電圧監視回路４
６はイグニッション電圧を監視してその結果をＣＰＵ５
０に供給する。

【００４５】４７，４８の各々は操舵力の元を作るため
のひずみセンサであり、各可動接点における電圧値がイ
ンタフェース４０₄，４０₅を介してＣＰＵ５０に入力さ
れる。４９はセンサ電源制御／センサ電圧監視回路、５
０，５１の各々は抵抗である。５２は車速スイッチであ
り、その出力がインタフェース４０₆を介してＣＰＵ５
０に取り込まれる。５３はエンジン回転検出回路であ
り、その出力がインタフェース４０₇を介してＣＰＵ５
０に取り込まれる。

【００４６】図２はコントロール装置５Ａの一部のより
詳細な構成を示すブロック図である。なお、この図にお
いて上述した図１１と共通する部分には同一の符号を付
している。図１１に示すコントロール装置５と異なる点
は、リレー接点３６ａの両端電圧を検出するための検出
線Ｌ_d1，Ｌ_d2を有している点にある。

【００４７】上記ＣＰＵ５０は電流指令値作成手段およ
び制御手段に対応する。また、上記ハード地絡・端子電
圧検出回路３８は端子電圧検出手段およびリレー端子電
圧検出手段に対応する。

【００４８】次に、上記構成によるコントロール装置５
Ａの異常処理について図３に示すフローチャートを参照
しながら説明する。この異常処理はメイン処理において
割り込み処理として実行される。また、モータ地絡フェ
ールはモータ６のコールド側を基準としている。

【００４９】まず、ステップＳ１でレジスタ、カウンタ
等の初期処理を行う。次いでステップＳ２でイグニッシ
ョンスイッチがオンになっているか否かの判定を行い、
オンになっていないと判断した場合は、ステップＳ３で
イグニッションスイッチのオン待機処理を行い、ステッ
プＳ２に戻る。

【００５０】イグニッションスイッチがオンになってい
ると判断した場合は、ステップＳ４で発電機電圧が出力
されているか否かの判定を行う。発電機電圧が出力され
ていないと判断した場合はこのステップＳ３を再度実行
する。発電機電圧が出力されていると判断した場合はス
テップＳ５に進み、過電流であるか否かの判定を行い過
電流であると判断した場合はステップＳ７に進み、過電
流ではないと判断した場合はステップＳ６で過電流フェ
ールを示す報知を行う。この場合、発光ダイオード３９
にて過電流フェールを示す点滅を行う。

【００５１】過電流フェールではないと判断した場合
は、ステップＳ７で電流指令値に対する電流検出値の比
較を一定時間以上行う。この場合、リレーオープンのと
きは図４に示すようにリレー接点出力が完全に零になる
まで約５００ｍｓｅｃ以上かかり、モータ地絡フェール
のときは図５に示すように約１０ｍｓｅｃ以上かかる。
したがって、電流指令値に対する電流検出値の比較時間
を少なくとも５００ｍｓｅｃとする。

【００５２】一定時間比較を行った後、電流指令値に対
して電流検出値が小さければ、何等かの異常が生じてい
るものと判断してステップＳ８にてコールド地絡フラグ
をセットする。この後、ステップＳ９でＨブリッジ回路
３３の各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４をオフする。
すなわち、ＦＥＴ駆動回路３４に対するＰＷＭ指令値の
供給を停止する。この段階では、モータコールド地絡フ
ェール以外にモータオープンフェールまたはリレーオー
プンフェールの可能性がある。

【００５３】一方、電流指令値に対して電流検出値が規
定範囲内にあれば、ステップＳ２へ戻る。なお、電流指
令値に対する電流検出値の比較を一定時間以上行う理由
は、ハンドル１を切った後に反対側に回した瞬間や、外
からの力でモータ６が回転した場合に一時的に電流指令
値に対して電流検出値が小さくなるからで、これらによ
る判断ミスを防止するためである。

【００５４】ここで、図６は電流指令値に対する電流検
出値を示すマップであり、この図において、斜線で示す
Ａ領域は電流指令値に対して逆方向の電流が流れている
領域であり、斜線で示すＢ領域は電流指令値に対して同
方向の過小電流が流れている領域である。フェールセー
フリレー３６が異常な場合や、モータ地絡フェールが生
じた場合はこのＢ領域になる。

【００５５】また、斜線で示すＣ領域は電流指令値に対
して同方向の過大電流が流れている領域である。また、
鎖線上は電流指令値に対して電流検出値が１対１の関係
になり、この鎖線の近傍の空白部分は電流指令値に対す
る電流検出値の正常な範囲である。異常が生じた場合は
この正常範囲を外れることになる。

【００５６】図３のフローチャートに戻り、Ｈブリッジ
回路３３の各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４をオフし
た後、ステップＳ１０でトルク入力が中立か否かの判定
を行う。すなわち、操舵トルクセンサ１１の出力が零が
否かの判定を行う。操舵トルクセンサ１１の出力が零以
外の場合は再度このステップＳ１０を実行し、零の場合
はステップＳ１１に進む。この場合。操舵トルクセンサ
１１の出力が零になる時とは、ハンドルを回す力とこれ
に対向する力とが釣り合っている時、すなわちモータ６
が回転していないときのことである。

【００５７】操舵トルクセンサ１１の出力が零になる
と、ステップＳ１１に進み、ハード短絡・端子電圧検出
回路３８からバッテリ電圧Ｖ_BAT1を取り込む。そして、
取り込んだ電圧Ｖ_BAT1が予め定めた閾値以上か否かの判
定を行う。この判定において、閾値以下になっていると
判断すると、ステップＳ１２でリレーオープンフェール
が生じているものとして発光ダイオード３９を点滅させ
る。

【００５８】ここで、リレーオープンフェールおよびモ
ータ地絡フェールのいずれでもなく正常な状態であれ
ば、線路Ｌ_va，Ｌ_vbの電圧は、抵抗６０〜６３によって
分圧された１／２Ｖ_BAT1になる。リレーオープンフェー
ルでは線路Ｌ_va，Ｌ_vbの電圧が１／２Ｖ_BAT1以下になる
ので、上記閾値をこの電圧１／２Ｖ_BAT1以下に設定すれ
ば良い。

【００５９】バッテリ電圧Ｖ_BAT1が閾値以上であれば、
リレーオープンフェールではないので、ステップＳ１３
に進み、モータ端子電圧（すなわち線路Ｌ_va，Ｌ_vbにお
ける電圧）Ｖ_a，Ｖ_bが閾値以上であるか否かの判定を行
う。閾値以下であると判断すると、ステップＳ１４でモ
ータ地絡フェールの報知を行う。この閾値は正常なとき
のモータ端子電圧Ｖ_a，Ｖ_bに基づいて決定する。

【００６０】モータ端子電圧Ｖ_a，Ｖ_bが閾値以上である
と判断すると、モータ地絡フェールではないと判断して
ステップＳ１５でＨブリッジ回路３３の駆動を開始す
る。駆動再開後、ステップＳ１６で電流指令値に対する
電流検出値を一定時間以上検出する。そして、電流指令
値に対して電流検出値が小さければ、モータオープンフ
ェールが生じているものと判断し、ステップＳ１７で発
光ダイオード３９を点滅させる。これに対し、電流指令
値に対して電流検出値が大きければ、ステップＳ２に戻
り、上記同様の処理を繰り返す。

【００６１】このように、過電流を検出しない状態で、
電流指令値に対して電流検出値が小さいときには何等か
の異常が生じたものとして、まずＨブリッジ回路３３の
動作を停止させる（すなわちＥＦＴ駆動回路３４に対し
てＰＷＭ指令値の供給を停止する）。そして、操舵トル
クセンサ１１の出力が零になるのを待った後にリレー端
子３６ａの出力側電圧Ｖ_BATに対応する電圧Ｖ_BAT1を検
出する。

【００６２】そして、この電圧Ｖ_BAT1が所定の閾値以下
であれば、リレーオープンフェールと判断し、閾値以上
であればモータ端子電圧Ｖ_a，Ｖ_bを検出する。そして、
このモータ端子電圧Ｖ_a，Ｖ_bが所定の閾値以下であれば
モータ地絡フェールと判断し、閾値以上であればモータ
地絡フェールではないのでＨブリッジ回路３３の駆動を
再開する。そして、駆動再開後、電流指令値に対して電
流検出値を比較し、電流検出値が小さければモータオー
プンフェールと判断する。

【００６３】実施例２．次に、実施例２について説明す
る。この実施例は異常処理の内容が異なる以外は実施例
１と同様の構成を成しているので、図１および図２を代
用する。この実施例はモータ端子電圧Ｖ_a，Ｖ_bに基づい
てモータコールド側地絡フェールの検出を行う機能を有
するものである。

【００６４】以下、図７に示すフローチャートを参照し
ながら異常処理方法について説明する。なお、このフロ
ーチャートにおいて、ステップＳ３０〜Ｓ３５は実施例
１のステップＳ１〜Ｓ６と同様であるのでその説明を省
略する。

【００６５】ステップＳ３４で過電流が生じていないと
判断した後、ステップＳ３６でモータ端子電圧Ｖ_a，Ｖ_b
が閾値以上であるか否かの判定を行う。閾値以上である
と判断すると、ステップＳ３７に進み、電流指令値が閾
値以上であるか否かの判定を行う。

【００６６】電流指令値が閾値以下であれば異常が無い
ものと判断し、ステップＳ３８に進み、発光ダイオード
３９にて異常がないことを示す点滅を発光ダイオード３
９にて行う。電流指令値が閾値以上であると判断すると
ステップＳ３９に進み、ＰＷＭ指令値が閾値以上である
か否かの判定を行う。なお、電流指令値に対する閾値お
よびＰＷＭ指令値に対する閾値は予め実験等により決定
する。

【００６７】ＰＷＭ指令値が閾値以下であれば異常無し
と判断し、ステップＳ３８に進む。ＰＷＭ指令値が閾値
値以上であると判断すると、ステップＳ４０に進み、電
流指令値に対する電流検出値の比較を一定時間以上行
う。そして、電流指令値に対して電流検出値が小である
と判定すると、ステップＳ４１に進み、モータコールド
側地絡フェールと判断する。

【００６８】これに対し、電流指令値に対して電流検出
値が大であると判定すると、異常無しと判断してステッ
プＳ３８に進む。上記ステップＳ３６，３７，３９，４
０では、モータ６の端子電圧Ｖ_a，Ｖ_bが低くなくても電
流指令値とＰＷＭ指令値が大きく、電流検出値が小さい
ときにはモータコールド側地絡フェールと判断できる。

【００６９】ステップＳ４１でモータコールド側地絡フ
ェールが生じているものと判断すると、ステップＳ４４
でＨブリッジ回路３３の動作を停止させる。そして、ス
テップＳ４５で操舵トルクセンサ１１の出力を取り込
み、その値が零が否かの判定を行う。操舵トルクセンサ
１１の出力が零以外の場合は再度このステップＳ４５を
実行し、零の場合はステップＳ４６に進む。

【００７０】ここで、操舵トルクセンサ１１の出力が零
になる時とは、ハンドルを回す力と、これに対向する力
とが釣り合っている時、すなわちモータ６が回転してい
ないときのことである。なお、外からの力によりモータ
６が強制的に回転されれば操舵トルクセンサ１１の出力
は零以外の値になる。

【００７１】操舵トルクセンサ１１の出力が零になる
と、ステップＳ４６に進み、ハード短絡・端子電圧検出
回路３８を介してフェールセーフリレー３６の出力側の
バッテリ電圧Ｖ_BAT1を取り込む。そして、取り込んだ電
圧Ｖ_BAT1が予め定めた閾値以上か否かの判定を行い、閾
値以下になっていると判断すると、ステップＳ４７でリ
レーオープンフェールが生じているものとして発光ダイ
オード３９を点滅させる。

【００７２】ここで、リレーオープンフェールおよびモ
ータ地絡フェールのいずれでもなく正常な状態であれ
ば、線路Ｌ_va，Ｌ_vbの各電圧が抵抗６０〜６３によって
分圧された１／２Ｖ_BAT1になる。リレーオープンフェー
ルでは線路Ｌ_va，Ｌ_vbの各電圧が１／２Ｖ_BAT1以下にな
るので、上記閾値をこの電圧１／２Ｖ_BAT1以下に設定す
る。

【００７３】バッテリ電圧Ｖ_BAT1が閾値以上であれば、
リレーオープンフェールではないので、ステップＳ４８
に進み、モータ端子電圧Ｖ_a，Ｖ_bが閾値以上であるか否
かの判定を行う。閾値以下であると判断すると、ステッ
プＳ４９でモータ地絡フェールの報知を行う。上記閾値
は正常なときのモータ端子電圧Ｖ_a，Ｖ_bに基づいて決定
する。

【００７４】モータ端子電圧Ｖ_a，Ｖ_bが閾値以上である
と判断すると、モータ地絡フェールではないと判断して
ステップＳ５０でＨブリッジ回路３３の駆動を開始す
る。駆動再開後、ステップＳ５１で電流指令値に対する
電流検出値を一定時間以上検出する。この場合、少なく
とも５００ｍｓｅｃの期間検出を行う。

【００７５】この期間の経過後、電流指令値に対して電
流検出値が小さくなっていればモータオープンフェール
が生じているものと判断し、ステップＳ５２で発光ダイ
オード３９を点滅させる。これに対し、電流指令値に対
して電流検出値が大きければ、ステップＳ３１に戻り、
上記同様の処理を繰り返す。

【００７６】一方、上記ステップＳ３６でモータ端子電
圧Ｖ_a，Ｖ_bが閾値以下であると判断すると、ステップＳ
４２に進み、電流指令値が閾値以上であるか否かの判定
を行う。電流指令値が閾値以上であると判断すると、異
常がないものとしてステップＳ３８に進む。電流指令値
が閾値以下であると判断すると、ステップＳ４３に進
み、電流検出値が閾値以上であるか否かの判定を行う。

【００７７】電流検出値が閾値以上であると判断する
と、異常がないものとしてステップＳ３８に進む。これ
に対し、電流検出値が閾値以下であると判断すると、モ
ータコールド側地絡フェールが生じているものとしてス
テップＳ４１で発光ダイオード３９の点滅を行う。上記
ステップＳ３６，４２，４３から分かるように、モータ
６に電流を多く流していなくてもモータ６の端子電圧Ｖ
_a，Ｖ_bが低いときには、モータコールド側地絡フェール
が生じている。

【００７８】このように、モータ６の端子電圧Ｖ_a，Ｖ_b
を検出し、この端子電圧Ｖ_a，Ｖ_bが低い場合でモータ６
に多くの電流を流していない場合と、端子電圧Ｖ_a，Ｖ_b
が低くない場合で電流指令値およびＰＷＭ指令値が大き
い場合は、モータコールド側地絡フェールが生じている
ものと判断する。そして、モータコールド側地絡フェー
ルと判断すると、まずＨブリッジ回路３３の動作を停止
させる。

【００７９】そして、操舵トルクセンサ１１の出力が零
になるのを待った後に、リレー端子３６ａの出力側電圧
Ｖ_BATに対応する電圧Ｖ_BAT1を検出する。そして、この
出力側電圧Ｖ_BAT1が所定の閾値以下であれば、リレーオ
ープンフェールと判断し、閾値以上であればモータ端子
電圧Ｖ_a，Ｖ_bの検出を行う。

【００８０】モータ端子電圧Ｖ_a，Ｖ_bを検出した後、こ
の値が所定の閾値以下であればモータ地絡フェールと判
断し、閾値以上であればモータ地絡フェールが生じてい
ないのでＨブリッジ回路３３の駆動を再開する。そし
て、駆動再開後、電流指令値に対して電流検出値を比較
し、電流検出値が小さければモータオープンフェールと
判断する。

【００８１】この実施例２では、モータ端子電圧Ｖ_a，
Ｖ_b、電流指令値、電流検出値およびＰＷＭ指令値に基
づいてモータ６のコールド側地絡の検知を行うので、モ
ータ電流検出回路２１が故障してもこれを検知すること
ができるという利点を有している。

【００８２】なお、上記実施例では、モータオープンフ
ェール、モータ地絡フェール、モータコールド側地絡フ
ェールおよびリレーオープンフェールの報知を発光ダイ
オード３９の点滅により知らせるようにしたが、このよ
うな報知の他、通信による報知を行うようにしても良
い。

【００８３】また、上記実施例では、モータオープンフ
ェール、モータ地絡フェール、モータコールド側地絡フ
ェールおよびリレーオープンフェールの判定を行うよう
にしてこれらの判別を可能にしたが、さらにリレー接点
溶着フェールの判定を行うようにして、これを含む上記
各フェールの判別を行うようにしても良い。

【００８４】リレー接点溶着フェールの判定は、フェー
ルセーフリレー３６をオフした後、操舵トルクセンサ１
１の出力が零になった時点でモータ端子電圧Ｖ_a，Ｖ_bま
たはリレー端子３６ａの出力側端電圧Ｖ_BATを一定時間
監視することにより行う。この場合、一定時間経過して
もモータ端子電圧Ｖ_a，Ｖ_bまたはリレー端子３６ａの出
力側端電圧Ｖ_BATが検出されれば、リレー接点溶着フェ
ールが生じているものと判断することができる。

【００８５】また、上記実施例ではパワーステアリング
装置に適用した場合であったが、その他、例えばエンジ
ンコントロール制御、定速走行制御、シフト制御、サス
ペンション制御、４ＷＤ（４輪駆動）制御、４ＷＳ（４
輪操舵）制御、足回り制御に適用できる。

【００８６】

【発明の効果】本発明によれば、モータオープンフェー
ルと、モータ地絡フェールと、リレーオープンフェール
と、リレー接点溶着フェールの各々を確実に検知するこ
とができる。これにより保守にかかる時間が短縮し、作
業効率が向上するという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る電動式パワーステアリ
ング装置のコントロール装置のブロック図である。

【図２】同実施例のコントロール装置の一部分の詳細な
構成を示すブロック図である。

【図３】同実施例のコントロール装置の異常処理を示す
フローチャートである。

【図４】同実施例のコントロール装置における信号波形
を示す図である。

【図５】同実施例のコントロール装置における信号波形
を示す図である。

【図６】同実施例のコントロール装置における異常判別
を説明するための図である。

【図７】本発明の実施例２に係る電動式パワーステアリ
ング装置のコントロール装置のブロック図である。

【図８】従来のパワーステアリング装置の機械系の一例
を示す構成図である。

【図９】従来のパワーステアリング装置のコントロール
装置のブロック図である。

【図１０】従来のパワーステアリング装置のアシストト
ルクの特性を示す図である。

【図１１】従来のパワーステアリング装置の一部分の詳
細な構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

６モータ１１操舵トルクセンサ５０ＣＰＵ（電流指令値作成手段、制御手段）３８ハード地絡・端子電圧検出回路（端子電圧検出手
段、リレー端子電圧検出手段）３６フェールセーフリレー４１バッテリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 5/04 B62D 6/00 - 6/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】検出操舵トルク、検出車速等に基づいて
電動式パワーステアリング装置のモータをアシストする
電流指令値を作成する電流指令値作成手段と、前記電流指令値と検出されたモータ電流値との偏差及び
前記電流指令値の極性に応じて前記モータをパルス幅変
調方式で制御するＰＷＭ指令値を演算し、このＰＷＭ指
令値に基づいて前記モータを制御する制御手段と、を備
えた電動式パワーステアリング装置において、前記モータの端子電圧を検出する端子電圧検出手段を設
け、前記制御手段は、前記電流指令値と前記ＰＷＭ指令値と
前記端子電圧と前記モータ電流値に基づいて前記モータ
のコールド側地絡を判定することを特徴とする電動式パ
ワーステアリング装置。
【請求項２】検出操舵トルク、検出車速等に基づいて
電動式パワーステアリング装置のモータをアシストする
電流指令値を作成する電流指令値作成手段と、前記電流指令値と検出されたモータ電流値との偏差及び
前記電流指令値の極性に応じて前記モータをパルス幅変
調方式で制御するＰＷＭ指令値を演算し、このＰＷＭ指
令値に基づいて前記モータを制御する制御手段と、前記制御手段とバッテリとの間に介挿されるフェールセ
ーフリレーと、を備えた電動式パワーステアリング装置
において、前記モータの端子電圧を検出する端子電圧検出手段と、前記フェールセーフリレーの負荷側電圧を検出するリレ
ー端子電圧検出手段とを設け、前記制御手段は、前記電流指令値と前記ＰＷＭ指令値と
前記端子電圧と前記モータ電流値に基づいて前記モータ
のコールド側地絡を判定し、その後、前記モータの制御
を停止し、検出操舵トルクの値が零になったときに前記
負荷側電圧と前記端子電圧に基づいてモータ地絡とリレ
ー開放とを判別することを特徴とする電動式パワーステ
アリング装置。
【請求項３】電動式パワーステアリング装置のモータ
を制御する制御手段と、前記制御手段とバッテリとの間に介挿されるフェールセ
ーフリレーと、を備えた電動式パワーステアリング装置
において、前記フェールセーフリレーの接点の入出力電圧を検出す
るリレー端子電圧検出手段を設け、前記制御手段は、検出操舵トルクの値が零のときに前記
リレー端子電圧検出手段の検出結果に基づいて前記フェ
ールセーフリレー接点異常を判定することを特徴とする
電動式パワーステアリング装置。