JP3229519B2 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電動式パワーステア
リング装置に関し、特に、電動機の動力をステアリング
系に作用させて操舵力の軽減を図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】一般に、電動機の動力をステアリング系
に作用させて操舵力の軽減を図る電動式パワーステアリ
ング装置においては、ステアリング操舵トルク検出手段
を備え、このステアリング操舵トルク検出手段により運
転者のステアリング操舵トルクを検出すると共に、同時
に車速検出手段により車速を監視することによって、こ
れらの検出信号に基づき所定補助トルクを発生させるよ
うに電動機への駆動電流を制御し、運転者の操舵力の軽
減を図っている。

【０００３】ところで、電動機からステアリング系への
動力の伝達には一般に歯車機構等の減速装置を設けるこ
とにより、トルク駆動力を得ている。従って高速走行時
に操舵状態から突然手放しを行なった場合や路面反力等
の外力によってステアリング軸が電動機を回転させる場
合には、電動機の回転速度は増大し、大きな慣性モーメ
ントを生じるために、ハンドルのふらつきを生じ、走行
安定性を損なう恐れがある。そこで、従来、例えば特公
平６−６２０９２号公報あるいは特公平６−６７７３８
号公報等に示されているように、電動機が非駆動のとき
ハンドル手放し状態を監視し、手放し戻り条件が成立を
検出すれば、電動機の電機子端子間を短絡させることに
よって電動機に発電制動を行わせ、ハンドル戻り時の収
斂性を向上させる方法が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来法の場合、手放しハンドル戻り条件を検出し電動機
に発電制動をかけることにより、ハンドル戻り時の収斂
性を向上させることができるが、他方では制動動作中に
切り返しの操舵を行った場合、操舵開始時に微妙な引っ
かかり感を伴うというフィーリングの悪化が伴うという
問題点があった。すなわち、ハンドル中立付近での直進
安定性を向上させるために、操舵トルクが所定値以下の
時は電動機を駆動せずアシストトルクを発生させないと
いうトルクの不感帯を設けるため、モータが発電制動状
態にあるときに運転者が切り返しの操舵を行うと、不感
帯内ではステアリング系の反力および慣性に加えてモー
タの回転慣性、さらにモータの発電制動力にも逆らえる
大きさの転舵トルクを運転者に要求する。そのため、瞬
間的な引っかかり感を生じてしまうという問題点をがあ
った。

【０００５】また、電動機の発電制動を行うことによっ
て収斂性を改善させることができるが、この発電制動制
御を行なうためには、電動機の電機子端子を短絡させる
必要がある。発電制動制御を実現する回路構成を簡素に
実現するには、駆動回路を構成しているＦＥＴのＨブリ
ッジ回路の上側（電源側）のＦＥＴ２個または下側（グ
ランド側）のＦＥＴの２個のどちらかをオンさせる手法
によって、新たな短絡回路を追加することなく実現でき
る。しかしながら、このような従来法の場合、発電制動
を行ったとき電機子端子の電位は電源電圧またはＧＮＤ
レベルにほぼ固定されてしまう。従って、制動制御を行
っている間は回路や配線に異常がなくても電動機端子電
圧が電源電圧またはＧＮＤ電圧と同じになり、電機子端
子を監視しフェールを検出している場合電動機とコント
ローラ間の配線の天絡、地絡あるいはオープンモードの
故障、さらにドライブ回路の故障を監視して確実なフェ
ール検出を行うことが困難となるという問題点があっ
た。また、電動機端子が電源電圧またはＧＮＤ電位と接
続されることにより、配線等の短絡時に大電流が流れ、
ハンドルが自転したり、電動機駆動回路を焼損する等の
危険な故障モードを防止できないという問題点があっ
た。

【０００６】この発明は、このような問題点を解消する
ためになされたもので、ハンドル手放し戻り時に制動制
御を行っている状態から転舵を行う際の操舵フィールン
グの改善および制動制御と電動機駆動回路各部の故障検
出の両立によるフェールセーフ性能の改善等を図ること
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
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る電
動式パワーステアリング装置は、電動機の発電電圧を監
視する発電電圧監視手段と、操舵トルクを検出する操舵
トルク検出手段と、この操舵トルク検出手段の出力を微
分する微分手段と、発電電圧監視手段で検出された電動
機の発電電圧、操舵トルク検出手段および微分手段の出
力に基づいて、少なくともハンドルの手放し戻り条件が
成立すれば、電動機を発電制動させる制動制御手段と、
操舵トルク検出手段の出力と微分手段の出力の加算出力
に基づいて電動機の出力トルクを制御し、この電動機の
慣性を補償する微分制御手段とを備え、制動制御手段が
発電制動を実行中においても操舵トルクの検出値の微分
による電動機制御条件が成立した場合には、発電制動を
中止し微分制御を優先させるようにしたものである。

【０００８】請求項２の発明に係る電動式パワーステア
リング装置は、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手
段と、この操舵トルク検出手段の出力を微分する微分手
段と、操舵トルク検出手段および微分手段の出力に基づ
いて、少なくともハンドルの手放し戻り条件が成立すれ
ば、電動機を発電制動させる制動制御手段と、操舵トル
ク検出手段の出力と微分手段の出力の加算出力に基づい
て電動機の出力トルクを制御し、この電動機の慣性を補
償する微分制御手段と、非駆動時の電動機回転方向およ
びステアリング軸回転方向の少なくとも一方の回転方向
と回転速度を検出する回転検出手段とを備え、運転者が
操舵を開始したときの操舵トルク方向が直前までの回転
検出手段で検出された回転方向と不一致のときには電動
機またはステアリング軸の回転速度に応じて補正された
電動機駆動補償電流を出力するようにしたものである。

【０００９】

【００１０】請求項３の発明に係る電動式パワーステア
リング装置は、電動機の発電電圧を監視する発電電圧監
視手段と、この発電電圧監視手段で検出された電動機の
非駆動時の発電電圧に基づいてハンドルの手放し戻り条
件を検出したときには、電動機を発電制動させる制動制
御手段と、電動機が非駆動である時にこの電動機および
その駆動回路間の配線のオープン、天絡、地絡あるいは
駆動回路の故障について検出を行うフェールセーフ手段
とを備え、電動機の制動制御とフェール検出を交互に行
うようにしたものである。

【００１１】請求項４の発明に係る電動式パワーステア
リング装置は、請求項３の発明において、手放し戻り状
態を検出し、制動制御開始後に電動機の発電電圧が第１
のしきい値電圧を連続して第１の規定時間持続すると制
動制御をストップし、さらに第２のしきい値電圧を第２
の規定時間持続するとフェールと判定するものである。

【００１２】請求項５の発明に係る電動式パワーステア
リング装置は、請求項３の発明において、手放し戻り条
件とする電動機の発電電圧のしきい値を時間と共に変更
し、規定時間以上上記手放し戻り条件が持続しないよう
にするものである。

【００１３】請求項６の発明に係る電動式パワーステア
リング装置は、請求項３の発明において、電動機の発電
電圧が第１のしきい値以上で手放し戻り条件であること
を検出して電動機の制動を開始し、制動中の電動機の端
子電圧の変化率が第２のしきい値以下であれば制動制御
を中止するものである。

【００１４】請求項７の発明に係る電動式パワーステア
リング装置は、請求項３の発明において、電動機駆動回
路へ供給される電源電圧を監視する電源電圧監視手段を
備え、発電制動を行っているときと発電制動を停止した
ときの電動機駆動回路への供給電源電圧の差が所定しき
い値以上であれば制動制御を中止するものである。

【００１５】請求項８の発明に係る電動式パワーステア
リング装置は、請求項３の発明において、電動機の両端
子間の電圧差を監視する電動機端子電圧差監視手段を備
え、発電制動を行っているときに電動機の両端子間の電
圧差があるしきい値以上となれば、制動制御を中止する
ものである。

【００１６】請求項９の発明に係る電動式パワーステア
リング装置は、請求項３の発明において、電動機駆動回
路と電動機を駆動する電源供給回路間を流れる短絡電流
を検出する電流検出手段を備え、手放し戻り条件が成立
し、制動制御を行っているときに電流検出手段によって
電流を検出すれば故障と判定し、制動制御を中止するも
のである。

【００１７】請求項１０の発明に係る電動式パワーステ
アリング装置は、請求項９の発明において、制動制御手
段は、少なくともハンドル手放し戻り条件を検出したと
きには電動機駆動用Ｈブリッジ回路の上側２個または下
側２個のどちらかのＦＥＴをオンさせることで電動機に
発電制動をかけ、電流検出手段は電動機電流制御のため
の電流値検出と制動制御中における短絡電流検出を一つ
の電流検出手段で行い、Ｈブリッジ回路の上側２個また
は下側２個で動作する制動制御用ＦＥＴが制動制御を動
作している時に、電動機駆動回路の短絡故障が発生すれ
ば上記制動制御用ＦＥＴを流れる短絡電流を検出するも
のである。

【００１８】

【作用】請求項１の発明においては、電動機が発電制動
状態にあるときにステアリングの回転方向に逆らって切
り返しの操舵を行っても、電動機の制動力を即座に停止
し、さらに慣性感を打ち消す効果を奏するので、手放し
収斂性の向上を実現しつつ、パワーステアリング装置本
来の軽快感を損なわれることがない。

【００１９】請求項２の発明においては、ステアリング
軸及び電動機がハンドル戻りや路面反力等の外力で回転
させられ、大きな慣性モーメントを有する状態から、運
転者がハンドル回転方向と逆向きに転舵操作を行ったと
き、電動機等ステアリング系の有する回転数に応じた慣
性モーメントに打ち勝つ補償トルクを瞬時に発生させる
ことによって、切り返し時の慣性感を打ち消し、軽快な
ハンドル操作を実現できる。

【００２０】

【００２１】請求項３の発明においては、電動機の制動
制御と、電動機端子電圧の監視を一定時間毎に交互に行
うことにより、制動制御動作と、電動機の配線のオープ
ン、天絡、地絡および駆動回路の故障に関するフェール
検出動作の両立を確実に行うことができ、以て、収斂性
の向上と電動機ハーネスの天絡・地絡等に対するフェー
ルセーフ動作による安全性の確保が両立できる。

【００２２】請求項４の発明においては、電動機の制動
制御と、電動機端子電圧の監視を交互に行うことによ
り、電動機端子電圧が第１のしきい値電圧を連続して第
１の規定時間持続すると制動制御をストップし、さらに
第２のしきい値電圧を第２の規定時間持続するとフェー
ルと判定するので、電動機駆動回路系が短絡故障したと
き、制動制御されることで回路の焼損等が発生するとい
った二次故障を防止できる。

【００２３】請求項５の発明においては、手放し戻り条
件とする電動機端子電圧のしきい値を時間と共に変更
し、規定時間以上手放し戻り条件が持続しないようにす
るので、電機子の回転による発電電圧でしきい値を超え
ている場合には制動制御によって発電電圧が低下し、正
常な制動が行える一方、電動機駆動回路の故障あるいは
配線の地絡等により端子電圧がしきい値を超えている場
合は制動制御を停止し、フェール検出に制御を移行する
ことができ、以て、制動制御動作とフェール検出動作の
両立を確実に行うことができる。

【００２４】請求項６の発明においては、電動機端子電
圧が第１のしきい値電圧以上で手放し戻り条件であるこ
とを検出して電動機の制動を開始し、制動中の端子電圧
の時間変化率が第２のしきい値以下であればブレーキ制
御を中止するので、電機子の回転による発電電圧でしき
い値を超えている場合には制動制御によって発電電圧が
低下し、時間変化率はあるしきい値以上となって制動制
御にはいるため正常な制動が行える一方、電動機駆動回
路の故障あるいは配線の地絡等により端子電圧がしきい
値を超えている場合は端子電圧の変動がなく、時間変化
率は０となるため制動制御を停止し、フェール検出に制
御を移行することができ、以て、制動制御動作とフェー
ル検出動作の両立を確実に行うことができる。

【００２５】請求項７の発明においては、ハンドル戻り
条件が成立し発電制動を行っているときと発電制動停止
時の供給電源電圧の差が所定しきい値以上であればブレ
ーキ制御を中止するので、制動制御動作中に電動機駆動
回路の故障あるいは配線の地絡故障が発生しても故障に
よって流れる大電流を監視回路によって検出でき、以
て、回路の焼損を防止し、制動制御動作中のハンドル自
転等の危険な挙動を防止ですることができる。

【００２６】請求項８の発明においては、ハンドル戻り
条件が成立し発電制動を行っているときに電動機の二端
子の監視電圧の差があるしきい値以上となれば異常とし
フェール判定とすることによって制動動作中の電動機の
端子間電圧が制動動作による正しい値かあるいは回路の
値絡故障等による異常値かを判定できるので、制動制御
動作中に電動機駆動回路の故障あるいは配線の地絡故障
が発生しても故障によって流れる大電流を監視回路によ
って検出でき、以て、回路の焼損を防止し、制動制御動
作中のハンドル自転等の危険な挙動を防止することがで
きる。

【００２７】請求項９の発明においては、制動制御中に
おいても制動制御手段内部若しくは電動機の配線で発生
した短絡故障で流れる短絡電流値を電流検出回路によっ
て検出することができるので、その際は制動制御を中止
することによってシステムの保護ができる。

【００２８】請求項１０の発明においては、電動機電流
制御のために電流フィードバック信号として用いる電流
値検出と制動制御中における短絡電流検出を一つの電流
検出手段で行い、新たなハードウェアの追加を要するこ
となく、システムの保護が簡素かつ容易に実現できる。

【００２９】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図を参照して説
明する。 実施例１．図１はこの発明の実施例１を示す構成図であ
る。図において、１は電動機、２は電動機１を駆動する
ための電源、３ａ〜３ｄは電動機１を駆動するための例
えばＨブリッジ接続されたＦＥＴであって、ＦＥＴ３ｂ
と３ｄを動作させたとき電動機１を右側に駆動し、逆に
ＦＥＴ３ａと３ｃを動作させたとき電動機１を左側に駆
動できる。４ａ〜４ｄは各々ＦＥＴ３ａ〜３ｄを駆動す
るためのドライブ回路であって、マイコン１１のポート
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄからの駆動方向指示およびパル
ス幅変調信号（ＰＷＭ信号）出力ポートＰＷＭからの指
示値によってそれぞれＡＮＤゲート５ａ〜５ｄを動作さ
せ、電動機１に対する左右の駆動方向及び出力電流値の
指令を得ている。６は電動機１を流れる電流を検出する
ためのシャント抵抗器、７はマイコン１１にシャント抵
抗器６で得られた電動機１の電流検出値を入力するため
の電流検出回路である。

【００３０】８は電動機１の発電電圧を監視する電動機
発電電圧監視手段であって、ハンドル手放し戻り時の電
動機１の発電電圧の監視、並びに電動機１の非駆動時の
ＦＥＴ等からなる電動機駆動回路と配線のオープン、天
絡、地絡によって生ずる電動機端子の一端とグランド間
の電圧（以下、端子電圧という）の異常を監視する。９
は運転者の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段、
１０は操舵トルク検出手段９の検出値を微分する操舵ト
ルク検出値微分手段である。なお、図１では、操舵トル
ク検出値微分手段１０を独立した１つのブロックで表示
しているが、マイコン１１内で操舵トルク検出手段９の
検出信号をソフトウエアで処理することによっても実現
可能であることは明かである。１２はダイオード、１３
および１４は抵抗器であって、ダイオード１２のアノー
ドはマイコン１１のＡ／Ｄ変換器（図示せず）の例えば
５Ｖの電源電圧ＡＶddが基準電圧として供給される電源
端子１８に接続されている。抵抗器１３及び１４の値を
選ぶことにより、電動機１の非駆動かつ回転停止時の両
端子電圧をほぼＡＶdd／２の値となるように設定する。
ここで、コントローラ１１、ドライブ回路４ａ〜４ｄお
よびＦＥＴ３ａ〜３ｄ等は制動制御手段を構成し、ま
た、コントローラ１１は微分制御手段も兼ねる。

【００３１】次にマイコン１１におけるメインプログラ
ムについて図２を用いて説明する。アシスト制御は、周
期的な割り込み１の駆動によって高速に処理される。先
ず、操舵トルク検出手段９によって得られた運転者の操
舵トルクを取り込む（ステップＳ１）。また、操舵トル
ク検出手段９の出力に基づいて操舵トルク検出値微分手
段１０により微分された操舵トルク微分値を取り込む
（ステップＳ２）。ステップＳ３ではステップＳ１及び
Ｓ２で得られた操舵トルク検出値及び操舵トルク微分値
に基づいて電動機駆動演算を行い、電動機駆動指示値す
なわち電動機駆動目標電流Ｉｒおよび微分電流Ｉｄを決
定する。

【００３２】次に、ステップＳ４によってハンドル手放
し戻り条件が成立しているかどうかを操舵トルク検出値
ＴＲＱと電動機端子電圧（後述のステップＳ１５で取り
込まれて図示しないメモリに記憶されている）によって
チェックし、不成立であればステップＳ５のアシスト制
御に進み、逆に成立しているときは、ステップＳ６にお
いて微分電流Ｉｄが０か否かをチェックする。その結
果、微分電流Ｉｄが０でなければすなわちトルクの変動
が検出されたときには、制動制御を行わず、ステップＳ
７において微分電流Ｉｄを電動機駆動目標電流Ｉｒと
し、ステップ８ｂにおいて制動制御許可フラグをクリア
し、ステップＳ５においてアシスト制御を行う。一方微
分電流Ｉｄが検出されないときはステップＳ８ａにおい
て制動制御許可フラグをセットする。

【００３３】次にステップＳ３における電動機駆動演算
について図４を用いて詳細に説明する。操舵トルク検出
手段９で検出した操舵トルク検出値ＴＲＱから、操舵方
向（右左）と操舵トルク検出値に従って電動機駆動電流
Ｉｔの大きさと駆動方向を求める。電動機駆動電流Ｉｔ
は操舵トルク検出値ＴＲＱの絶対値があるしきい値トル
クＴＭＩＮよりも小さい場合は電動機駆動電流Ｉｔの値
を０とする不感帯を設けることによって、高速走行時の
直進安定性に寄与している。操舵トルク検出値微分手段
１０で得られた操舵トルク微分値ＴＲＱＤに対してその
向きと大きさに対応した微分電流Ｉｄを求める。微分電
流Ｉｄは、電動機駆動電流Ｉｔに加算され、両者の和が
電動機駆動指示値、つまり電動機駆動目標電流Ｉｒとな
る。

【００３４】また、ステップ４における手放し戻り条件
成立チェックについて図５を用いて詳細に説明する。ス
テップＳ１８において、運転者の操舵力に応じて検出さ
れた操舵トルク検出値ＴＲＱの絶対値が図４に示された
あるしきい値トルクＴＭＩＮ以上であれば、電動機１は
アシスト状態であるので手放し戻り条件不成立に分岐す
る。一方、操舵トルク検出値ＴＲＱの絶対値よりも小さ
いとき、すなわちトルクの負感帯にあるときはステップ
Ｓ１９およびＳ２０の判定を行う。この時電動機１はア
シスト力を発生していないので、電動機端子電圧監視値
としての電動機端子電圧Ｖｍが所定のしきい値Ｖ１より
大ならば右回転、所定のしきい値Ｖ２よりも小ならば左
回転の手放し戻り状態と判定し、手放しハンドル戻り成
立に分岐する。この判定に用いた電動機端子電圧Ｖｍは
図３の制動制御内のステップＳ１５で得る。

【００３５】また、ステップＳ５におけるアシスト制御
は、図７に示す制御ブロック、図８に示すフローチャー
トに基づいて行われる。なお、図７において、ＭＤＭは
マイコン１１，ドライブ回路４ａ〜４ｄおよびＦＥＴ３
ａ〜３ｄ等のからなる電動機駆動手段、ＭＣＤＭはシャ
ント抵抗器６，電流検出回路７およびマイコン１１等か
らなる電動機電流検出手段である。すなわち、電動機駆
動指示値Ｉｒに対してステップＳ２１において電動機電
流検出手段ＭＣＤＭにより検出した実際の電動機駆動電
流Ｉｓをフィードバックし、ステップ２２において両者
の偏差によってＰＷＭデューティεＩを求めて電動機駆
動手段ＭＤＭに供給し、ステップＳ２３における駆動方
向に従ってＦＥＴに対するマイコン１１のポートＰａ，
Ｐｃ，Ｐｂ，Ｐｄを左右で切り替え、電動機電流をＰＷ
Ｍ出力する。つまり、左方向に駆動する場合はステップ
Ｓ２４においてＦＥＴ３ａ，３ｃをオフし、ＦＥＴ３
ｂ，３ｄに対して電動機電流をＰＷＭ出力し、右方向に
駆動する場合はステップＳ２５においてＦＥＴ３ｂ，３
ｄをオフし、ＦＥＴ３ａ，３ｃに対して電動機電流をＰ
ＷＭ出力し，電動機１に対して電動機電流を流さない場
合はステップＳ６５においてＦＥＴ３ａ〜３ｄの全てを
オフし、ＰＷＭデューティεＩを０とする。

【００３６】一方、制動制御とフェール検出について図
１の回路及び図３のプログラムを用いて説明する。制御
周期は例えばメインプログラムの数倍の周期で同期して
起動する。ステップＳ９で制動制御カウンタ（図示せ
ず）ＢＲＫＣの値をチェックし、０の時はステップＳ１
２へ進み、それ以外ではステップＳ１０へ進む。ステッ
プＳ１０では制動制御許可フラグをチェックし、その結
果に従って、制動制御許可フラグがセットされていれば
制動制御をＯＮし（ステップＳ１１）、制動制御許可フ
ラグがセットされてなければ制動制御をＯＦＦする（ス
テップＳ７２）。

【００３７】制動制御は、図１のＦＥＴ３ａ、３ｂをオ
ンし３ｃ及び３ｄをオフする方法、若しくは３ａ、３ｂ
をオフし、３ｃ、３ｄをオンする方法のいずれかによっ
て実現できる。例えば、ＦＥＴ３ａ、３ｂをオンする制
動制御において、電動機１がステアリング反力等の外力
で右回転したときは電動機１の発電電流は電動機→ＦＥ
Ｔ３ｂのフライホイールダイオード→ＦＥＴ３ａ→電動
機の経路で短絡された閉回路を流れる。逆に左回転の時
は電動機→ＦＥＴ３ａのフライホイールダイオード→Ｆ
ＥＴ３ｂ→電動機の経路で発電電流が流れる。ＦＥＴ３
ｃ、ＦＥＴ３ｄをオンする制動制御においても前述のＦ
ＥＴ３ａ、３ｂの制動制御と同様に発電電流を流しうる
ことは明らかである。

【００３８】一方、カウンタＢＲＫＣが０でステップ１
２に進むと、カウンタＢＲＫＣは３にリセットされる。
ステップＳ１３で電動機駆動目標電流Ｉｒをチェック
し、非駆動であればステップＳ１４でＦＥＴをオフす
る。この時、図１のＦＥＴ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄはす
べてオフとなり、電動機発電電圧監視手段８には電動機
端子電圧が電動機回転速度と図４の如き関係で入力され
る。従って、この電圧をステップＳ１５で監視すること
によって手放しハンドル戻り状態を判定できる。このよ
うに図２および図３の制動制御方法によれば、例えば制
動制御が３回続いた後には必ず１回の端子電圧監視処理
を設け、各々の動作を同期して行っているので、電動機
端子電圧の監視が正確に行える。

【００３９】ステップＳ１６では電動機端子電圧のフェ
ール判定を行う。この際のプログラムは図８に示す。電
動機端子電圧Ｖｍが所定時間以上連続して図９のしきい
値Ｖ３を超えるか（Ｓ２６，Ｓ２７，Ｓ３０）、もしく
はしきい値Ｖ４に満たないときは（Ｓ２６，Ｓ２７，Ｓ
２８，Ｓ３０）電動機１の発電による端子電圧の変動で
はなく、電動機駆動回路系の故障による電圧と考えられ
るのでフェールとする（Ｓ３１）。そして、電動機端子
電圧ＶｍがしきいＶ３とＶ４の間であれば、フェール判
定タイマー（図示せず）を初期化する。次いで、図３の
ステップＳ１７で制動制御カウンタの値を更新する。

【００４０】このように、本実施例では、手放しハンド
ル戻り条件を検出し、制動制御動作実行中でも一定周期
で電動機端子電圧を監視し、最適な制動制御を行うと共
に配線の短絡等の故障検出も正確に行うことができる。
従ってハンドル戻り時の収斂性の改善とフェールセーフ
動作の両立が可能となる。さらに手放しハンドル戻り状
態から運転者が転舵したことを検出すれば、操舵トルク
が不感帯であっても制動制御を中止し、微分電流を電動
機に与えることによって電動機およびステアリング軸等
の慣性を打ち消し、軽快な操舵フィーリングが得られ
る。

【００４１】実施例２．次にこの発明の実施例２につい
て説明する。本実施例における回路構成は、実施例１に
おける図１と同様の回路構成が用いられ、そのメインプ
ログラムは図１０、制動制御とフェール検出のプログラ
ムは図１１にそれぞれ示すようなフローチャートが用い
られる。先ず、図１０のメインプログラムについて実施
例１の図２のメインプログラムとの相違点である、ステ
ップＳ３２およびＳ４０の回転補償について説明し、続
いて、図１１の制動制御とフェール検出を行うプログラ
ムを説明する。回転補償は手放し戻り状態から転舵する
ときの、電動機およびステアリング軸の回転慣性を打ち
消すために、電動機１の端子電圧から手放し戻り時の電
動機回転数を推定し、図１２のプログラムにより補償電
流を図１３のテーブルから求めて動作する。図１０のス
テップＳ４にて手放し戻り条件が成立し、かつトルク変
動が検出されたときに実質的に回転補償のロジックであ
るステップＳ３２が起動される。

【００４２】このステップＳ３２では、図１２に示すよ
うに、ステップＳ３７で手放し戻り状態から転舵する直
前の電動機端子電圧Ｖｍを取り込み、この電動機端子電
圧Ｖｍから電動機回転数を推定し、電動機およびステア
リングトルクの回転慣性に見合った回転補償電流Ｉｃを
ステップＳ３８で決定する。次いで、ステップＳ３９に
て微分電流Ｉｄと回転補償電流Ｉｃの和を求め、電動機
駆動目標電流Ｉｒとする。この電動機駆動目標電流Ｉｒ
を手放し戻り状態から転舵するときの電動機およびステ
アリング慣性の補償電流として、図１０のステップＳ３
２で与え、切り返し操舵時の電動機およびステアリング
軸の慣性感を打ち消し、軽快なハンドルフィーリングを
得る。なお、回転補償をより効果的に行うために、回転
補償電流Ｉｃをタイマーにより暫減させる制御を追加し
ても良い。具体的には例えば図１０に示すようにステッ
プＳ４とステップＳ８ｂの間にステップＳ４０を挿入
し、回転補償電流Ｉｃの値を暫減しつつ電動機駆動目標
電流Ｉｒに加算する。

【００４３】次に制動制御を図１の回路および図１１の
プログラムを用いて説明する。制動制御は図１１の割り
込み２で起動する。ステップＳ９で制動制御カウンタＢ
ＲＫＣ（図示せず）の値をチェックし、０の時はステッ
プＳ１２へ進み、カウンタＢＲＫＣを３にリセットす
る。次いで、ステップＳ１３で電動機駆動目標電流Ｉｒ
をチェックし、電動機駆動目標電流Ｉｒが０ならば、つ
まり、非駆動であればステップＳ１４でＦＥＴを全てオ
フし、それ以外の時はステップＳ１７へ進む。ステップ
Ｓ９で制動制御カウンタＢＲＫＣが０以外の時はステッ
プＳ１０へ進む。ステップＳ１０では制動制御許可フラ
グをチェックし、クリアされていればステップＳ３３に
進み、制動制御タイマ（図示せず）を初期化する。さら
に、ステップＳ７２で制動制御をオフし、ステップＳ１
７で制動制御カウンタＢＲＫＣの値を１減じてリターン
する。

【００４４】一方、ステップＳ１０でフラグがセットさ
れていれば、ステップＳ３４で制動制御タイマの状態を
判定する。制動制御タイマがタイムアップしていなけれ
ばステップＳ３５で制動制御タイマの値を１減じ、ステ
ップＳ１１の制動制御を行う。この制動制御は、実施例
１と同様に、図１のＦＥＴ３ａ、３ｂをオンし３ｃ及び
３ｄをオフする方法、若しくは３ａ、３ｂをオフし、３
ｃ、３ｄをオンする方法のいずれかによって行う。制動
制御を実行すると、ステップ１７に進む。制動制御が開
始されているときは、ステップＳ３４で制動制御タイマ
がタイムアップすればステップＳ１４に移り制動制御は
中止する。この時は図１のＦＥＴ３ａ、３ｂ，３ｃ，３
ｄをすべてオフとするので電動機端子電圧Ｖｍを読み込
めば、回路正常時の電動機回転数の推定と、短絡故障の
検出が可能となる。ステップＳ１５で電動機端子電圧Ｖ
ｍを読み込む。ステップＳ１６ではフェール判定を行
う。

【００４５】フェール検出のプログラムは、実施例１と
同様に図９で可能である。図１４に示すように、図１１
のステップＳ３３、Ｓ３４、Ｓ３５で用いている制動制
御タイマの設定時間をｔ１（例えば５００ｍｓ）、図８
のフェール判定タイマの設定時間をｔ２（例えば４ｓｅ
ｃ）に設定する。電動機１を非駆動で、電動機端子電圧
が第１のしきい値（右回転の場合Ｖ１、左回転の場合Ｖ
２）を超えた状態が成立すれば手放しハンドル戻りと判
定し、制動制御を開始するが、制動制御中に電動機配線
の地絡故障などで端子電圧がハンドル静止状態の電圧Ａ
Ｖｄｄ／２に復帰しないときは第１の規定時間すなわち
設定時間ｔ１で制動動作を停止し、フェール検出に制御
を移す。

【００４６】このように、本実施例では、手放しハンド
ル戻り状態から切りかえす時の電動機やステアリング軸
系の回転慣性を補償し、操舵時の慣性感を無くする効果
が得られると同時に、コントローラ内部回路や電動機の
配線の短絡故障時の過電流が流れる故障に対しても、過
電流の流れる時間を制限でき、安全性を向上できる。従
って、制動制御動作とフェールセーフ動作が両立でき
る。

【００４７】実施例３．次にこの発明の実施例３につい
て説明する。本実施例における回路構成は、実施例１に
おける図１と同様の回路構成を用い、そのメインプログ
ラムも実施例１の図２と同様のものを用いるので、その
説明を省略する。手放し戻り条件と制動制御の方法につ
いて、図１５に示す手放し戻り条件判定のフローチャー
ト、図１６に示す制動制御のフローチャート、図１７に
示す手放し戻りしきい値変更のフローチャートおよび図
１８に示す動作説明図を参照して説明する。本実施例で
は、上述した図１のメインプログラムの手放し戻り条件
判定を、図５のＶ１、Ｖ２の一定の端子電圧しきい値で
判定する方法に代えて図１７に示すように時間と共に変
化するしきい値ｖ１、ｖ２を用いる方法とする。

【００４８】図１６に示すように制動制御が割り込み２
によって起動する。ステップＳ９で制動制御カウンタＢ
ＲＫＣの値をチェックし、０の時はステップＳ１２へ進
み、それ以外ではステップＳ１０へ進む。制動制御カウ
ンタＢＲＫＣが０でステップ１２に進むと、制動制御カ
ウンタＢＲＫＣは３にリセットされる。ステップＳ１３
で電動機駆動目標電流Ｉｒをチェックし、非駆動であれ
ばステップＳ４３の手放し戻りしきい値変更サブルーチ
ンをコールする。このしきい値変更サブルーチンは、例
えば、図１７に示すように実現できる。しきい値電圧ｖ
１は右回転制動制御しきい値を示し、しきい値電圧ｖ２
は左回転制動制御しきい値を示す。これらの値をステッ
プＳ４４、Ｓ４５において一定時間毎にｖ１は所定量ａ
増加、ｖ２は所定量ａ減少させる。しきい値を変化させ
たとき、ステップＳ４６、Ｓ４７、Ｓ４８およびＳ４９
において、電動機端子電圧の上限値例えばＡＶｄｄ、下
限値例えば０でクリップさせる。また、クリップさせた
ときは制動制御許可フラグをクリアする。

【００４９】その後、図１６のステップＳ１４で制動制
御をオフし、ステップＳ１５で電動機端子電圧Ｖｍを読
み込み、ステップＳ１６でフェール判定を行う。これら
は、実施例１の制御方法と同様である。ステップＳ１０
では制動制御許可フラグをチェックし、その結果、フラ
グがセットされていれば制動制御をＯＮする（ステップ
Ｓ１１）。なお、制動制御方法は実施例１と同様である
ので説明は省略する。もし、ステップＳ１０で制動制御
許可フラグがクリアされていれば、ステップＳ４２にお
いて手放し戻りしきい値を初期化し、ｖ１にＶ１(右回
転制動制御開始しきい値電圧)を、ｖ２にＶ２(左回転制
動制御開始しきい値電圧)をそれぞれセットし、ステッ
プＳ７２で制動制御をオフする。メインプログラムでは
手放し戻り条件判定を図１５のプログラムで行うので、
制動制御を開始すると時間と共に手放し戻り判定しきい
値すなわち制動制御しきい値ｖ１及びｖ２は電動機回転
が高回転数に相当した値に変化する。なお、図１８で
は、しきい値の時間変化率は一定としているが、制動制
御特性を改善するために時間と共にしきい値変化率を暫
増させても良い。

【００５０】このように、本実施例では、電動機の制動
制御が正常に行われているときは制動と共に電動機の回
転数が低下するので発電電圧は低下し、しきい値電圧と
の交点で制動制御が中止される。かくして、右左回転制
御しきい値変化時間Ｔｆ後に制動制御を中止しても、電
動機端子電圧Ｖｍの値が駆動回路天絡故障しきい値電圧
Ｖ３以上もしくは駆動回路地絡故障しきい値電圧Ｖ４以
下であることをステップＳ１６のフェール判定で検出す
れば、電動機駆動回路の天絡もしくは地絡等の故障とし
てフェール処理を移行できる。従って、電動機駆動回路
の故障によって電動機端子電圧の異常が生じている場合
は、図１８に示すハンドル戻り条件しきい値変化時間す
なわち右左回転制御しきい値変化時間Ｔｆで制動制御が
中止される。よって、正常動作中はハンドルの手放し戻
りを検知し、制動制御を行うので収斂性が改善されると
共に制動制御中に天絡や地絡故障が起こった場合にもＴ
ｆなる一定時間経過後は短絡過電流が流れることを防止
でき、安全性を向上できると同時にフェール検出が確実
に行えることがわかる。

【００５１】実施例４．次にこの発明の実施例４につい
て説明する。本実施例における回路構成は、実施例１に
おける図１と同様の回路構成を用いれ、その制動制御の
プログラムも実施例１の図３と同様のものを用いるの
で、その説明を省略する。本実施例では、メインプログ
ラムは、図２のステップＳ４における手放し戻り条件の
み変更したので、その部分について、図１９、図２０お
よび図２１を参照して説明する。これらの図に示すよう
に、電動機端子電圧Ｖｍが第１のしきい値電圧（右回転
の場合Ｖ１、左回転の場合Ｖ２）以上で手放し戻り条件
であることを検出して手放し戻り条件の判定を開始し、
制動中の端子電圧の変化率が第２のしきい値（図２０の
Ｖmpk−ＤＶＭＩＮの特性の勾配における所定の傾き
値）以下であれば手放し戻り条件の成立を中止するもの
とした。

【００５２】割り込み１によって図１９のハンドル手放
し戻り条件判定が起動される。ステップＳ１８で操舵ト
ルク検出値ＴＲＱの絶対値がＴＭＩＮよりも小さいと
き、すなわちトルクの不感帯にあるときはステップＳ５
０で制動中止フラグをチェックし、クリアされていれば
ステップＳ５１で制動制御許可フラグをチェックする。
電動機１がハンドル手放しにより回転を始めるまではこ
の制動制御許可フラグはクリアされているので、ステッ
プＳ１９に進む。ステップＳ１９およびＳ２０において
電動機端子電圧Ｖｍがしきい値電圧Ｖ₁を超えていれば
手放し戻り条件は成立したものと判定され、図２のメイ
ンルーチンで制動制御許可フラグがセットされ（ステッ
プＳ８ａ）、図３の制動制御が実行される。運転者がハ
ンドルを手放し、制動制御が行われている状態で，再び
図１９の手放し戻り条件判定が起動されると、ステップ
Ｓ５１で制動制御許可フラグがセットされているため、
ステップＳ５２の電動機端子電圧Ｖｍ変動判定に進む。
ステップＳ５２では、電動機端子電圧Ｖｍのピーク値Ｖ
mpkを検出し、電動機端子電圧Ｖｍのピーク値Ｖmpkを検
出した時間から一定時間後の電動機端子電圧Ｖｍの変動
を監視する。

【００５３】このステップＳ５２における電動機端子電
圧Ｖｍ変動判定のルーチンを図２１に示す。先ず、ステ
ップＳ５６〜Ｓ５８では、電動機端子電圧Ｖｍをチェッ
クし、電動機端子電圧ＶｍがＡＶｄｄ以上の場合、すな
わち右回転の場合はステップＳ５７において、また、電
動機端子電圧ＶｍがＡＶｄｄ未満の場合、すなわち左回
転の場合にはステップＳ５８において、それぞれ現在の
電動機端子電圧Ｖｍと電動機端子電圧ピーク値Ｖmpkと
に基づいて、実質的にその差である電動機端子電圧変動
値ＤＶを算出し、この電動機端子電圧変動値ＤＶの極性
をステップＳ５９にてチェックする。電動機端子電圧変
動値ＤＶが正の時は電動機端子電圧に比例する電動機回
転数が増加していると推定し、電動機回転数のピーク値
を検出するためステップＳ６０に進み、電動機端子電圧
変動値ＤＶが負の時は電動機回転数が減少または電動機
端子電圧が異常と判定してステップＳ６２に進む。ステ
ップＳ６０に進んだときは、電動機端子電圧ピーク値Ｖ
mpkを更新し、ステップＳ６１で電圧変動監視タイマー
ＴＤＶＭ（図示せず）をリセットして図１９のステップ
Ｓ１９に進む。

【００５４】一方、ステップＳ６２に進むと、電圧変動
監視タイマーＴＤＶＭ（図示せず）を動作させタイムア
ップするまでは（ステップＳ６２，Ｓ６３）、図１９の
ステップＳ１９の変動有りに進むが、ステップＳ６３で
タイムアップしたときに電動機端子電圧変動値ＤＶの絶
対値が所定のしきい値すなわち電動機端子電圧変動しき
い値ＤＶＭＩＮ以内であれば電動機端子電圧Ｖｍの変動
が無いため異常と判断して（ステップＳ６４）、図１９
のステップＳ５３に進み、制動中止フラグをセットす
る。制動中止フラグがセットされると、他の手放し戻り
条件が満たされても制動制御は行わず、フェール判定の
みが行われる。また、制動中止フラグのクリアと電動機
端子電圧ピーク値Ｖmpkの初期化は電動機駆動目標電流
Ｉｒが０でない時（アシスト有り）に実行する（ステッ
プＳ５４，Ｓ５５）。

【００５５】このように、本実施例では、制動制御が正
常に行われ、電動機発電電圧が電動機回転数の低下と共
に小さくなる場合は、図２０に示すように正常に制動制
御が行われるが、制動制御中に電動機駆動回路の故障や
配線の短絡などの異常が発生し、電動機端子電圧Ｖｍが
継続して制動制御しきい値Ｖ３またはＶ４以上となった
場合でも、所定時間経過時の電圧変動をチェックするこ
とによって電動機端子電圧異常の判定ができるので、制
動制御時の電動機駆動回路の故障や天絡、地絡故障によ
る電動機端子電圧異常が判定できる。従って制動制御に
よるハンドル戻り時の収斂性の向上と、安全性の確保が
両立できるという効果が得られる。

【００５６】実施例５．図２２はこの発明の実施例５を
示す構成図である。図において、図１と対応する部分に
は同一符号を付し、その詳細説明を省略する。本実施例
は、図１の構成に加えて電動機駆動回路としてのＦＥＴ
３ａ〜３ｄへの電源供給電圧の監視を行う電源電圧監視
手段１５を備えている。また、１１Ａは本実施例による
マイコンである。本実施例では、電動機駆動回路への電
源供給電圧を監視することによって、制動制御中に過大
な短絡電流が電源２から流れ、供給電圧の変動を検出す
れば制動制御を中止し、フェールセーフ動作に移行する
構成としている。

【００５７】図２３は電源電圧監視手段１５の具体的回
路構成の一例を示すもので、図において、ＺＤ₁はツェ
ナーダイオードである。このツェナーダイオードＺＤ₁
のカソードはライン１６を介して電源２と電動機駆動回
路の接続点に接続され、そのアノードは分圧抵抗器Ｒ₁
およびＲ₂を介して接地される。そして、分圧抵抗器Ｒ₁
およびＲ₂の接続点が抵抗器Ｒ₃を介してライン１７によ
りマイコン１１ＡのＡ／Ｄ５ポートに接続される。Ｃ₁
は抵抗器Ｒ₃の一端（マイコン１１Ａ側）とグランド間
に接続されたフィルタコンデンサ、Ｄ₁およびＤ₂はそれ
ぞれ電源端子１８と抵抗器Ｒ₃の一端および抵抗器Ｒ₃と
グランド間に接続された保護ダイオードである。ここで
は、一例として、電源電圧ＡＶddが５Ｖ、ツェナーダイ
オードＺＤ₁のツェナー電圧が９Ｖ、そしてＲ₁およびＲ
₂の抵抗値がそれぞれ２ｋΩ，２４ｋΩとされている。

【００５８】次に動作について説明する。なお、本実施
例における制動制御のプログラムは図２５である。ま
た、メインプログラムは図２でステップＳ４の手放しハ
ンドル戻り条件判定を図２６に示すようなフローチャー
トとしたほかは実施例１と実質的に同じであるから、こ
こでは、変更点を説明する。いま、図２５における割り
込み２によって制動制御が起動され、制動制御の条件が
成立しているときは、ステップＳ１１でＦＥＴ３ａと３
ｂがＯＮし、電動機１の端子間は短絡され発電制動が実
行される。同時にこの時電動機１の電機子端子対はＦＥ
Ｔ３ａと３ｂを介して電源２と導通する。ステップＳ６
６でこの時の電動機駆動回路に供給されている電圧Ｖ_B
を測定し、Ｖ_BＯＮとしてメモリ（図示せず）に記憶す
る。回路の動作が正常であれば、電動機駆動回路に電源
２から電力は供給されず、電動機駆動回路供給電圧Ｖ_B
は通常の正常値が測定される。

【００５９】一方、電動機駆動回路に地絡故障が起こっ
たときは電源２から短絡電流が流れるので、電源回路の
インピーダンスによって電圧降下が検出される。このた
めの電源電圧監視手段１５は例えば上述した図２３のよ
うに構成すればよく、そのときのマイコン１１Ａのポー
トＡ／Ｄ５での監視結果は図２４の縦軸となる。すなわ
ち、電動機駆動回路供給電圧Ｖ_Bが９Ｖに達するまで
は、ツェナーダイオードＺＤ₁がオフ状態にあるので、
マイコン１１ＡのポートＡ／Ｄ５に供給される電源電圧
ＡＶｄｄは０Ｖであるが、電動機駆動回路供給電圧Ｖ_B
が９Ｖに達すると、ツェナーダイオードＺＤ₁がオンし
て、分圧抵抗器Ｒ₁、Ｒ₂の接続点に現れる電圧が、抵抗
器Ｒ₃およびコンデンサＣ₁の時定数に応じて電動機駆動
回路供給電圧Ｖ_Bの上昇と共に規定の電圧５Ｖまで上昇
し、電源電圧ＡＶｄｄとしてマイコン１１ＡのポートＡ
／Ｄ５に供給される。

【００６０】一方、図２５のステップＳ１４で制動制御
を解除し、ＦＥＴ３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄが全てＯ
ＦＦの時、ステップＳ６７で電動機駆動回路供給電圧Ｖ
_Bを測定すれば、前記の地絡故障の場合にも短絡電流が
流れなくなり、電動機駆動回路供給電圧Ｖ_Bは正常値に
復帰する。従って，ステップＳ６８で制動制御でＦＥＴ
３ａ，３ｂをＯＮしているときと、ＦＥＴが全てＯＦＦ
の時の供給電圧の差をステップＳ６８で監視することに
よって、地絡故障の検出ができる。ステップＳ６８での
監視電圧の差が所定しきい値Ｖbth以上であれば、ステ
ップＳ６９で制動中止フラグをセットする。図２の割り
込み１で起動するメインルーチンにおいて、図２６の手
放し戻り条件判定が起動され、ステップＳ７１で制動中
止フラグがセットされていれば、手放し戻り不成立に分
岐するため制動制御は実行されない。

【００６１】このように、本実施例では、簡単なハード
ウエア構成とソフトウエアを用いて、制動制御中に電動
機駆動回路に短絡電流が流れたとき、故障を検出し制動
制御を中止することができ、電動機駆動回路や配線の加
熱損傷を防止でき、ハンドル戻り時の制動制御による収
斂性の向上と回路の保護を両立できるという優れた効果
を奏する。

【００６２】実施例６．図２７はこの発明の実施例６を
示す構成図である。図において、図１と対応する部分に
は同一符号を付し、その詳細説明を省略する。本実施例
は、図１の構成に加えて電動機端子の両端の端子電圧を
監視する電動機端子電圧差監視手段１９を備え、制動制
御中の電動機駆動回路の短絡故障によって発生する異常
な電動機電機子端子間電圧差、つまり、電動機端子電圧
差を検出する構成としている。また、１１Ｂは本実施例
によるマイコンである。

【００６３】図２９は電動機端子電圧差監視手段１９の
具体的回路構成の一例を示すもので、図において、１９
ａは電動機１の両端に接続され、電動機端子電圧差を整
流する端子電圧差整流回路、１９ｂは端子電圧差整流回
路１９ａの出力側に設けられ、前段の差動増幅回路を保
護するための保護回路、１９ｃは保護回路１９ｂの出力
側に設けられ、入力された整流出力を増幅する差動増幅
回路、１９ｄは差動増幅回路１９ｃの出力側に設けら
れ、前段のマイコン１１Ａを保護するための保護回路で
ある。

【００６４】端子電圧差整流回路１９ａはブリッジ接続
されたダイオードＤ₁₀〜Ｄ₁₃からなり、保護回路１９ｂ
は端子電圧差整流回路１９ａの正の出力側に一端が接続
された抵抗器Ｒ₁₁と、この抵抗器Ｒ₁₁の他端と端子電圧
差整流回路１９ａの負の出力側に並列接続されたツェナ
ーダイオードＺＤ₁₀，コンデンサＣ₁₀および抵抗器₁₁と
からなる。また、差動増幅回路１９ｃは演算増幅器ＩＣ
₁と、この演算増幅器ＩＣ₁の非反転入力端子と抵抗器
_R10の他端に接続された抵抗器Ｒ₁₂と、演算増幅器ＩＣ₁
の反転入力端子と端子電圧差整流回路１９ａの負の出力
側に接続された抵抗器Ｒ₁₃と、演算増幅器ＩＣ₁の非反
転入力端子とグランド間に接続された抵抗器Ｒ₁₄と、演
算増幅器ＩＣ₁の反転入力端子とその出力端子間に接続
された抵抗器Ｒ₁₅とからなる。さらに、保護回路１９ｄ
は演算増幅器ＩＣ₁の出力端子とマイコン１１Ｂのポー
トＡ／Ｄポート間に接続された抵抗器Ｒ₁₆と、抵抗器Ｒ
₁₆の他端（ポートＡ／Ｄ側）とグランド間に接続された
コンデンサＣ₁₁と、抵抗器Ｒ₁₆の他端と電源端子１８お
よびグランド間にそれぞれ接続されたダイオードＤ₁₄お
よびＤ₁₅とらなる。

【００６５】次に動作について説明する。なお、本実施
例における制動制御のプログラムは図２８である。ま
た、メインプログラムは図２、ステップＳ４の手放しハ
ンドル戻り条件判定のプログラムは上述の図２６を用い
ており、これは実施例５と同じであるから変更点の図２
８の制動制御について説明する。いま、図２８の割り込
み２によって制動制御が起動され、制動制御の条件が成
立しているときは、ステップＳ１１で図２７のＦＥＴ３
ａと３ｂがＯＮし、電動機１の電動機端子間は短絡され
発電制動が実行される。同時にこの時電動機１の電機子
端子対はＦＥＴ３ａと３ｂを介して電源２と導通してお
り、この状態では電動機端子間はほぼ短絡状態のため端
子電圧差は小さい。

【００６６】ところが、制動制御が実行されているとき
に、電動機駆動回路の故障または配線の地絡故障が発生
し短絡電流が流れると、電動機１にも短絡電流が流れ、
電動機１の端子間に大きな電圧差が発生する。そこで、
ステップＳ７３で制動制御オンの時の図２９のような構
成の電動機端子電圧差監視手段１９の出力に基づいて電
動機端子両端の電圧差Ｖｍｍを測定し、ステップＳ７４
でその値がしきい値Ｖmthを超えていないかどうかをチ
ェックする。もし、しきい値を超えていればステップＳ
７５に進み、制動中止フラグをセットする。

【００６７】さらに、ステップＳ７６でＦＥＴを全てオ
フし、制動制御を中止する。制動中止フラグがセットさ
れれば、その後は割り込み１のメイン処理ルーチンで起
動する図２６の手放し戻り条件は常にステップＳ７１で
不成立となり、制動制御許可フラグがクリアされるので
以後はフェール検出のみが行われる。電動機端子電圧差
Ｖｍｍの検出は図２８のソフトウエアでは割り込み２の
制動制御ルーチン内で行われているので、電動機端子電
圧差Ｖｍｍがしきい値Ｖmthを超えれば即座に制動制御
を中止することによって、回路の焼損を防止でき安全な
システム構成とすることができる。

【００６８】このように、本実施例では、簡単なハード
ウエア構成とソフトウエアを用いて、制動制御中に電動
機駆動回路に短絡電流が流れたとき、故障を検出し制動
制御を中止することができ、電動機駆動回路や配線の加
熱損傷を防止でき、ハンドル戻り時の制動制御による収
斂性の向上と回路の保護を両立できるという優れた効果
を奏する。

【００６９】実施例７．図３０はこの発明の実施例７を
示す構成図である。図において、図１と対応する部分に
は同一符号を付し、その詳細説明を省略する。本実施例
は、電動機駆動回路の電流検出用のシャント抵抗器６を
電動機駆動回路のプラス電源側に配置しており、電流検
出回路７によって駆動電流はシャント抵抗器６の両端の
検出電圧を電流検出回路７内の差動増幅器（図示せず）
で増幅して検出するものとする。手放し戻り条件が成立
し制動制御を行っているとき、電動機駆動回路あるいは
電動機１への配線で地絡故障が発生し短絡電流が流れる
と、この電流は電流検出回路７で検出できるので、さら
に制動制御を中止しフェールセーフ制御に移行するよう
なソフトウェア／ハードウェア構成としている。

【００７０】次に動作について説明する。なお、本実施
例におけるメインプログラムは図２、ステップＳ４の手
放しハンドル戻り判定条件は図２６を用いており、これ
は実施例５および実施例６と同じであるので、その変更
点の図３１の制動制御について説明する。割り込み２に
よって図３１の制動制御が起動され、制動制御の条件が
成立しているときは、ステップＳ１１でＦＥＴ３ａと３
ｂがＯＮし、電動機１の端子間は短絡され発電制動が実
行される。同時にこの時電動機１の電機子端子対はＦＥ
Ｔ３ａと３ｂを介して電源２と導通している。このよう
に、制動制御が働いているときに、電動機駆動回路の故
障または配線の地絡故障が発生し短絡電流が流れると、
その電流はシャント抵抗器６によって故障による短絡電
流として検出できる。

【００７１】この値を電流検出回路７でマイコン１１に
取り込み、ステップＳ７７で短絡電流Ｉ_STを測定し、ス
テップＳ７８で短絡電流Ｉ_STの有無を監視する。もし、
短絡電流Ｉ_STが流れていればステップＳ７５に進み、制
動中止フラグをセットする。さらに、ステップＳ７６で
ＦＥＴを全てオフし、制動制御を中止する。制動中止フ
ラグがセットされれば、その後は図２の割り込み１の処
理ルーチンで起動する図２６の手放し戻り条件は常にス
テップＳ７１で不成立となり、制動制御許可フラグがク
リアされるので以後はフェール検出のみが行われる。こ
の電動機駆動回路の短絡電流の検出は、図３１のソフト
ウエアでは割り込み２によって周期的に行われているの
で、短絡電流が検出されれば、即座に制動制御を中止す
ることによって、回路の焼損を防止でき安全なシステム
構成とすることができる。

【００７２】このように、本実施例では、簡単なハード
ウエア構成とソフトウエアを用いて、制動制御中に電動
機駆動回路に短絡電流が流れたとき、故障を検出し制動
制御を中止することができ、電動機駆動回路や配線の加
熱損傷を防止でき、ハンドル戻り時の制動制御による収
斂性の向上と回路の保護を両立できるという優れた効果
を奏する。

【００７３】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、電動機の発電
電圧を監視する発電電圧監視手段と、操舵トルクを検出
する操舵トルク検出手段と、この操舵トルク検出手段の
出力を微分する微分手段と、発電電圧監視手段で検出さ
れた電動機の発電電圧、操舵トルク検出手段および微分
手段の出力に基づいて、少なくともハンドルの手放し戻
り条件が成立すれば、電動機を発電制動させる制動制御
手段と、操舵トルク検出手段の出力と微分手段の出力の
加算出力に基づいて電動機の出力トルクを制御し、この
電動機の慣性を補償する微分制御手段とを備え、制動制
御手段が発電制動を実行中においても操舵トルクの検出
値の微分による電動機制御条件が成立した場合には、発
電制動を中止し微分制御を優先させるようにしたので、
手放しハンドル戻り状態を検出し制動制御を行っている
時に運転者が切り替えしを行うことによって発生する操
舵トルクの微分値を検出したときには、即座に制動制御
を中止し、操舵トルクが電動機アシスト制御の不感帯内
であっても微分電流を流すことによって、切り換えし時
のハンドルの引っかかり感を無くし、さらに電動機やス
テアリング軸などの慣性感を打ち消すことが出来、軽快
な操舵フィーリングが得られ、また、検出が容易で、構
成の簡略化を図ることができるという効果がある。

【００７４】請求項２の発明によれば、操舵トルクを検
出する操舵トルク検出手段と、この操舵トルク検出手段
の出力を微分する微分手段と、操舵トルク検出手段およ
び微分手段の出力に基づいて、少なくともハンドルの手
放し戻り条件が成立すれば、電動機を発電制動させる制
動制御手段と、操舵トルク検出手段の出力と微分手段の
出力の加算出力に基づいて電動機の出力トルクを制御
し、この電動機の慣性を補償する微分制御手段と、非駆
動時の電動機回転方向およびステアリング軸回転方向の
少なくとも一方の回転方向と回転速度を検出する回転検
出手段とを備え、運転者が操舵を開始したときの操舵ト
ルク方向が直前までの回転検出手段で検出された回転方
向と不一致のときには電動機またはステアリング軸の回
転速度に応じて補正された電動機駆動補償電流を出力す
るようにしたので、手放しハンドル戻り状態を検出し制
動制御を行っているときに運転者が切り換えしを行う
と、切り換えし直前の電動機回転速度に基づいて回転慣
性電流を補償し、電動機やステアリング軸等の慣性を打
ち消しを行うことができ、以て、ハンドル戻りに起因し
た転舵時の引っかかり感や慣性感を打ち消すことがで
き、手放し戻り状態から転舵したときのステアリング慣
性感がよくなるという効果がある。

【００７５】

【００７６】請求項３の発明によれば、電動機の発電電
圧を監視する発電電圧監視手段と、この発電電圧監視手
段で検出された電動機の非駆動時の発電電圧に基づいて
ハンドルの手放し戻り条件を検出したときには、電動機
を発電制動させる制動制御手段と、電動機が非駆動であ
る時にこの電動機およびその駆動回路間の配線のオープ
ン、天絡、地絡あるいは駆動回路の故障について検出を
行うフェールセーフ手段とを備え、電動機の制動制御と
フェール検出を交互に行うようにしたので、制動制御と
発電電圧の監視を交互に同期して行うことによって制動
制御とフェール検出を両立でき、ハンドル戻り時の収斂
性の向上と電動機およびその駆動回路間の配線のオープ
ン、天絡、地絡および駆動回路の故障に関するフェール
検出の両立が可能となるという効果がある。

【００７７】請求項４の発明によれば、請求項３の発明
において、手放し戻り状態を検出し、制動制御開始後に
電動機の発電電圧が第１のしきい値電圧を連続して第１
の規定時間持続すると制動制御をストップし、さらに第
２のしきい値電圧を第２の規定時間持続するとフェール
と判定するので、電動機駆動回路の故障時にも制動制御
手段や電動機を短絡異常電流の流れる時間を制限でき、
フェールセーフ動作の安全性を増すことができるという
効果がある。

【００７８】請求項５の発明によれば、請求項３の発明
において、手放し戻り条件とする電動機の発電電圧のし
きい値を時間と共に変更し、規定時間以上上記手放し戻
り条件が持続しないようにするので、規定時間以上手放
し戻り条件が持続せず、制動制御の行われる時間が制限
され、以て、電動機駆動回路や配線の短絡故障が発生し
た場合にも制動制御手段や電動機に異常電流が流れる時
間を制限でき、フェールセーフ動作の安全性を増すこと
ができるという効果がある。

【００７９】請求項６の発明によれば、請求項３の発明
において、電動機の発電電圧が第１のしきい値以上で手
放し戻り条件であることを検出して電動機の制動を開始
し、制動中の電動機の端子電圧の変化率が第２のしきい
値以下であれば制動制御を中止するので、制動制御が正
常に動作すれば電動機の回転による発電電圧はやがて０
に収束し、制動制御は必要十分な時間継続する一方、電
動機駆動回路の故障あるいは配線の短絡などによって電
動機の端子電圧が異常な値を保持し続けたときには端子
電圧の時間変化が無いためハンドル手放しではなく回路
の故障と判定でき、制動制御を中止し、フェールセーフ
動作に移行でき、以て、制動制御手段や電動機に短絡電
流の流れる時間を制限できフェールセーフの安全性を増
すことができるという効果がある。

【００８０】請求項７の発明によれば、請求項３の発明
において、電動機駆動回路へ供給される電源電圧を監視
する電源電圧監視手段を備え、発電制動を行っていると
きと発電制動を停止したときの電動機駆動回路への供給
電源電圧の差が所定しきい値以上であれば制動制御を中
止するので、制動制御を行っているときに電動機駆動回
路の故障や配線の短絡などによって大電流が流れると、
電動機駆動回路の電源電圧が低下することを監視し、あ
るしきい値以上の電圧の変動を検出すると制動制御を中
止し、以て、電動機の自転の防止が可能となる他、制動
制御手段や配線の焼損を防止でき、システムの安全性を
確保できるという効果がある。

【００８１】請求項８の発明によれば、請求項３の発明
において、電動機の両端子間の電圧差を監視する電動機
端子電圧差監視手段を備え、発電制動を行っているとき
に電動機の両端子間の電圧差があるしきい値以上となれ
ば、制動制御を中止するので、電動機の両端子間の電圧
差を監視し、発電制動を行っているときに電動機の両端
子間の電圧差があるしきい値以上となれば、制動制御を
中止するため、制動制御を行うことによって電動機端子
間が短絡されているときの電動機端子間の電圧の差を監
視し、電動機駆動回路の故障や配線の短絡などの原因で
大きな短絡電流が流れたときに発生する電動機の両端子
間の電位差を検出でき、以て、端子間電位差があるしき
い値以上のとき制動制御を中止することによって、電動
機を流れる短絡電流によるハンドルの自転を防止できる
ほか、短絡電流による制動制御手段や配線の焼損も防止
でき安全性を高めることができるという効果がある。

【００８２】請求項９の発明によれば、請求項３の発明
において、電動機駆動回路と電動機を駆動する電源供給
回路間を流れる短絡電流を検出する電流検出手段を備
え、手放し戻り条件が成立し、制動制御を行っていると
きに電流検出手段によって電流を検出すれば故障と判定
し、制動制御を中止するので、制動制御を行なっている
ときに電動機駆動回路の故障や配線の短絡などによって
異常な短絡電流が流れた場合には、電流検出手段によっ
てその異常電流を検出でき、短絡電流が検出されれば制
動制御を中止することができ、以て、電動機を流れる短
絡電流によるハンドルの自転や制動制御手段や配線の焼
損を防止でき、安全性を高めることができるという効果
がある。

【００８３】請求項１０の発明によれば、請求項９の発
明において、制動制御手段は、少なくともハンドル手放
し戻り条件を検出したときには電動機駆動用Ｈブリッジ
回路の上側２個または下側２個のどちらかのＦＥＴをオ
ンさせることで電動機に発電制動をかけ、電流検出手段
は電動機電流制御のための電流値検出と制動制御中にお
ける短絡電流検出を一つの電流検出手段で行い、上記Ｈ
ブリッジ回路の上側２個または下側２個で動作する制動
制御用ＦＥＴが制動制御を動作している時に、電動機駆
動回路の短絡故障が発生すれば上記制動制御用ＦＥＴを
流れる短絡電流を検出するので、新たなハードウェアの
追加を要することなく、Ｈブリッジの上側２個で動作す
る制動制御用ＦＥＴとＧＮＤ間を流れる短絡電流を検出
することができ、電動機駆動回路の短絡故障時に制動制
御用ＦＥＴを流れる異常な短絡電流を検出した場合には
制動制御を中止することができる装置を簡素かつ容易に
実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る電動パワーステアリング装置
の一実施例を示す構成図である。

【図２】 この発明に係る電動パワーステアリング装置
の一実施例におけるメインプログラムを示すフローチャ
ートである。

【図３】 この発明に係る電動パワーステアリング装置
の一実施例における制動制御プログラムを示すフローチ
ャートである。

【図４】 この発明に係る電動パワーステアリング装置
の一実施例における電動機駆動演算ステップＳ３の演算
内容を示す図である。

【図５】 この発明に係る電動パワーステアリング装置
の一実施例の手放し戻り条件を与えるフローチャートで
ある。

【図６】 この発明に係る電動パワーステアリング装置
の一実施例におけるアシスト制御を示すステップＳ５の
演算内容を示す図である。

【図７】 この発明に係る電動パワーステアリング装置
の一実施例におけるアシスト制御を示すステップＳ５の
フローチャートである。

【図８】 この発明に係る電動パワーステアリング装置
の一実施例におけるフェール判定を示すステップＳ１６
のフローチャートである。

【図９】 この発明に係る電動パワーステアリング装置
の一実施例における発電電圧監視手段８の出力電圧を示
す特性図である。

【図１０】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例のメインプログラムを示すフローチャー
トである。

【図１１】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例の制動制御を示すフローチャートであ
る。

【図１２】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例の回転補償を示すフローチャートであ
る。

【図１３】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例の回転補償の補償電流を求める補償電流
のマップを示す図である。

【図１４】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例の制動制御の動作時の特性を示す図であ
る。

【図１５】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例の手放しハンドル戻り条件ステップＳ４
を示すフローチャートである。

【図１６】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例の制動制御を示すフローチャートであ
る。

【図１７】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例の手放しハンドル戻り条件ステップＳ４
を示すフローチャートである。

【図１８】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例の制動制御の動作特性を示す図である。

【図１９】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例の手放しハンドル戻り条件を示すフロー
チャートである。

【図２０】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例の手放しハンドル戻り検出条件、制動条
件を示す図である。

【図２１】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例の端子電圧変動検出を示すフローチャー
トである。

【図２２】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例を示す構成図である。

【図２３】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例の電源電圧監視手段の一例を示す構成図
である。

【図２４】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例の電源電圧監視手段 を用いた時の特性
図である。

【図２５】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例の制動制御を表すフローチャートであ
る。

【図２６】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例の手放しハンドル戻り判定を示すフロー
チャートである。

【図２７】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例を示す構成図である。

【図２８】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例を示すフローチャートである。

【図２９】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例の電動機端子電圧差監視手段の一例を示
す構成図である。

【図３０】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例を示す構成図である。

【図３１】 この発明に係る電動パワーステアリング装
置の他の実施例の制動制御を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ 電動機、２ 電源（バッテリー）、３ａ，３ｂ，３
ｃ，３ｄ ＦＥＴ、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ ドライブ
回路、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ ＡＮＤゲート、６ シ
ャント抵抗器、７ 電流検出回路、８ 電動機発電電圧
監視手段、９操舵トルク検出手段、１０ 操舵トルク検
出値微分手段、１１，１１Ａ，１１Ｂマイコン、１２
ダイオード、１３，１４ 抵抗器、１５ 電源電圧監視
手段、１９ 電動機端子電圧差監視手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 俊一 姫路市千代田町840番地 三菱電機株式 会社 姫路製作所内 (72)発明者 三浦 和宣 姫路市千代田町888番地 三菱電機コン トロールソフトウエア株式会社 姫路事 業所内 (56)参考文献 特開 昭63−145172（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−241766（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 5/04 B62D 6/00

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機の動力をステアリング系に作用さ
   せて操舵力の軽減を図る電動式パワーステアリング装置
   において、上記電動機の発電電圧を監視する発電電圧監視手段と、 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の出力を微分する微分手段と、上記発電電圧監視手段で検出された電動機の発電電圧、
   上記操舵トルク検出手段および上記微分手段の出力に基
   づいて、少なくともハンドルの手放し戻り条件が成立す
   れば、上記電動機を発電制動させる制動制御手段と、 上記操舵トルク検出手段の出力と上記微分手段の出力の
   加算出力に基づいて上記電動機の出力トルクを制御し、
   該電動機の慣性を補償する微分制御手段とを備え、上記
   制動制御手段が発電制動を実行中においても上記操舵ト
   ルクの検出値の微分による電動機制御条件が成立した場
   合には、発電制動を中止し微分制御を優先させるように
   した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】 電動機の動力をステアリング系に作用さ
   せて操舵力の軽減を図る電動式パワーステアリング装置
   において、 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の出力を微分する微分手段と、 上記操舵トルク検出手段および上記微分手段の出力に基
   づいて、少なくともハンドルの手放し戻り条件が成立す
   れば、上記電動機を発電制動させる制動制御手段と、 上記操舵トルク検出手段の出力と上記微分手段の出力の
   加算出力に基づいて上記電動機の出力トルクを制御し、
   該電動機の慣性を補償する微分制御手段と、 非駆動時の電動機回転方向およびステアリング軸回転方
   向の少なくとも一方の回転方向と回転速度を検出する回
   転検出手段とを備え、運転者が操舵を開始したときの操
   舵トルク方向が直前までの上記回転検出手段で検出され
   た回転方向と不一致のときには上記電動機または上記ス
   テアリング軸の回転速度に応じて補正された電動機駆動
   補償電流を出力するようにしたことを特徴とする電動式
   パワーステアリング装置。
3. 【請求項３】 電動機の動力をステアリング系に作用さ
   せて操舵力の軽減を図る電動式パワーステアリング装置
   において、 上記電動機の発電電圧を監視する発電電圧監視手段と、 該発電電圧監視手段で検出された上記電動機の非駆動時
   の発電電圧に基づいてハンドルの手放し戻り条件を検出
   したときには、上記電動機を発電制動させる制動制御手
   段と、 上記電動機が非駆動である時に該電動機およびその駆動
   回路間の配線のオープン、天絡、地絡あるいは上記駆動
   回路の故障について検出を行うフェールセーフ手段とを
   備え、上記電動機の制動制御とフェール検出を交互に行
   うようにしたことを特徴とする電動式パワーステアリン
   グ装置。
4. 【請求項４】 手放し戻り状態を検出し、制動制御開始
   後に電動機の発電電圧が第１のしきい値電圧を連続して
   第１の規定時間持続すると制動制御をストップし、さら
   に第２のしきい値電圧を第２の規定時間持続するとフェ
   ールと判定する請求項３記載の電動式パワーステアリン
   グ装置。
5. 【請求項５】 手放し戻り条件とする電動機の発電電圧
   のしきい値を時間と共に変更し、規定時間以上上記手放
   し戻り条件が持続しないようにする請求項３記載の電動
   式パワーステアリング装置。
6. 【請求項６】 電動機の発電電圧が第１のしきい値以上
   で手放し戻り条件であることを検出して上記電動機の制
   動を開始し、制動中の該電動機の端子電圧の変化率が第
   ２のしきい値以下であれば制動制御を中止する請求項３
   記載の電動式パワーステアリング装置。
7. 【請求項７】 電動機駆動回路へ供給される電源電圧を
   監視する電源電圧監視手段を備え、発電制動を行ってい
   るときと発電制動を停止したときの上記電動機駆動回路
   への供給電源電圧の差が所定しきい値以上であれば制動
   制御を中止する請求項３記載の電動式パワーステアリン
   グ装置。
8. 【請求項８】 電動機の両端子間の電圧差を監視する電
   動機端子電圧差監視手段を備え、発電制動を行っている
   ときに上記電動機の両端子間の電圧差があるしきい値以
   上となれば、制動制御を中止する請求項３記載の電動式
   パワーステアリング装置。
9. 【請求項９】 電動機駆動回路と電動機を駆動する電源
   供給回路間を流れる短絡電流を検出する電流検出手段を
   備え、手放し戻り条件が成立し、制動制御を行っている
   ときに上記電流検出手段によって電流を検出すれば故障
   と判定し、制動制御を中止する請求項３記載の電動式パ
   ワーステアリング装置。
10. 【請求項１０】 制動制御手段は、少なくともハンドル
    手放し戻り条件を検出したときには電動機駆動用Ｈブリ
    ッジ回路の上側２個または下側２個のどちらかのＦＥＴ
    をオンさせることで電動機に発電制動をかけ、 電流検出手段は電動機電流制御のための電流値検出と制
    動制御中における短絡電流検出を一つの電流検出手段で
    行い、上記Ｈブリッジ回路の上側２個または下側２個で
    動作する制動制御用ＦＥＴが制動制御を動作している時
    に、電動機駆動回路の短絡故障が発生すれば上記制動制
    御用ＦＥＴを流れる短絡電流を検出する請求項９記載の
    電動式パワーステアリング装置。