JP3425806B2 - モータ制御装置 - Google Patents
モータ制御装置Info
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Description
いるモータを駆動するモータ制御装置に関し、例えばス
テアリング操舵を補助付勢する電動パワーステアリング
制御装置に用いるモータ制御装置に関するものである。
するモータ制御装置には、例えばステアリング操舵を補
助付勢する電動パワーステアリング制御装置がある。こ
の電動パワーステアリング制御装置では、モータの回転
量はステアリングの回転角によって決定する。従来、こ
のような制御装置の異常検出手段は、例えば特開平4−
31171号公報等に示されるものが提案されている。
図21は従来の電動パワーステアリング制御装置の概略
構成を示している。この電動パワーステアリング制御装
置は、操舵力を補助するためのモータ6、モータ6とス
テアリング系との間に設けられたクラッチ7、ステアリ
ングシャフトの入力トルクを検出するためのトルクセン
サ4、および、車両の速度を検出する車速センサ5に接
続した制御装置1を備えている。そして、制御装置1
は、バッテリ(主電源)2、および、キースイッチ3に
も接続されている。制御装置1は、4つのパワートラン
ジスタ30,31,32,33からなるブリッジ回路3
4と、ブリッジ回路34の電流流出側に電流検出用抵抗
35を有するモータ駆動回路14を備えており、ブリッ
ジ回路34を構成する各トランジスタ30,31,3
2,33はCPU10によって制御される。また、電流
検出用抵抗35はモータ電流検出手段15を介してCP
U10に接続されている。そして、クラッチ7を駆動す
るクラッチ駆動回路16もCPU10に接続されてい
る。また、モータ6の一方の端子は差動増幅器22の一
方の入力端子に接続され、モータ6の他方の端子はオフ
セット回路23を介して差動増幅器22の他方の入力端
子に接続されている。差動増幅器22の出力端子はCP
U10に接続され、モータ6の両端電圧がモータ6の正
逆転によりオフセット量に対して正および負の値で差動
増幅器22からCPU10に送られる。上記の電動パワ
ーステアリング制御装置では、差動増幅器22からのモ
ータ両端電圧値とCPU10からの制御信号に基づいて
モータ駆動回路14がモータ6に印加するモータ印加電
圧を比較し、これらの偏差に基づいてモータ駆動回路1
4の異常を検出している。そして、異常が検出されたと
きは、図示しないフェイルセーフリレー回路のリレー接
点をオフにするフェイルセーフ処理を行っている。この
ような構成によりモータ駆動回路14の素子の故障およ
び配線部の異常などを検出することができる。
に示すモータ駆動回路14のようにモータ電流の検出を
ブリッジ回路34の電流流出側に設けた電流検出抵抗3
5によって行う電動パワーステアリング制御装置では、
モータ駆動回路14のパワートランジスタ30をPWM
駆動し、パワートランジスタ33をオン固定、パワート
ランジスタ31,32をオフにしてモータ6を駆動して
いるとき、パワートランジスタ32,33間に接続され
ているモータ端子が地絡しても、モータ端子間電圧の検
出値は余り変化しないので異常検出が難しい。また、モ
ータ端子間電圧を検出する回路の検出精度が必要にな
り、検出精度を上げるために精密部品を使用する。その
ため、コストアップする。さらに、上記の状態のときモ
ータ端子が接触抵抗を有して地絡した場合、モータ電流
は電流検出用抵抗35と上記接触抵抗によって分流する
ので、モータ6に流れる電流よりも少ないモータ電流を
検出する。その結果、モータ6により過剰なアシストを
行うため、ステアリング操舵が軽くなる問題点があっ
た。また、図示しないが電流検出用抵抗35をブリッジ
回路34の電流吸入側に設けた場合、モータ駆動回路1
4のパワートランジスタ30をPWM駆動し、パワート
ランジスタ33をオン固定、パワートランジスタ31,
32をオフにしてモータ6を駆動しているとき、パワー
トランジスタ30,31間に接続されているモータ端子
が+電源側に短絡されても(以下天絡という)、上記と
同様にステアリング操舵が軽くなる問題点があった。
になされたもので、信頼性及び安全性の向上を図れるモ
ータ制御装置を提供することを目的とする。本発明の他
の目的はモータ回転速度を検出するセンサ等を不要とし
て安価なシステムを提供し、さらに重大な故障のみモー
タ駆動を停止し、軽微な故障に関しては正常動作を継続
するようにして、より信頼性,安全性を向上し、また、
モータ非駆動時毎にモータの異常判定をしてモータ駆動
を停止するようにして、より信頼性,安全性を向上し、
また電源電圧が低下によるCPUリセットの発生を防止
し、またモータ駆動を所定時間のみ停止するようにする
ことによりシステムの性能低下を防止、またモータ電源
電圧と制御電源電圧とを比較するようにして電源ライン
のノイズ等によるモータ駆動停止を防止し、また、モー
タ端子に付着した水滴等により制御上問題ないレベルの
リークが発生した場合のモータ回転速度は無視するよう
にしてシステムを効率良く制御できるようにして、信頼
性,安全性をさらに向上するものである。
タ制御装置は、モータの非駆動時に外力等によりモータ
が回転した時に上記モータ端子電圧検出手段によって検
出したモータ端子電圧から上記モータの回転速度を推定
するモータ回転速度推定手段と、上記回転速度から上記
モータの回転量を求めるモータ回転量演算手段と、上記
回転量が所定量を超えたときに、モータ線の地絡,天
絡,断線、あるいは上記モータ駆動手段やモータ端子電
圧検出手段の不良等が原因の異常であると判定して上記
モータを駆動しないようにするモータ停止手段とを設け
たことを特徴とするものである。本願請求項2に係るモ
ータ制御装置は、請求項1の構成において、モータの非
駆動時に検出されたモータ端子電圧から推定されたモー
タの回転速度が所定値以上のときモータを駆動しないよ
うにすることを特徴とするものである。本願請求項3に
係るモータ制御装置は、電源電圧検出手段で検出した電
源電圧をフィルタ処理するフィルタ処理手段と、電源電
圧検出手段で検出した電源電圧とフィルタ処理手段でフ
ィルタ処理した電源電圧との偏差が所定値以上のとき、
モータの駆動を所定時間停止させるモータ停止手段とを
設けたことを特徴とするものである。本願請求項4に係
るモータ制御装置は、モータ電源電圧検出手段で検出し
たモータ電源電圧が制御電源電圧検出手段で検出した制
御電源電圧に対し所定値以上のとき、モータの駆動を所
定時間停止させるモータ停止手段を設けたことを特徴と
するものである。本願請求項5に係るモータ制御装置
は、請求項1項又は請求項2の構成において、回転速度
推定手段で推定したモータの回転速度が所定値以上のと
きにモータの回転量を求めることを特徴とするものであ
る。
等によりモータが回転した時にモータ端子電圧検出手段
によって検出されたモータ端子電圧からモータの回転速
度がモータ回転速度推定手段によって推定され、その回
転速度からモータの回転量がモータ回転量演算手段によ
り求められ、その回転量が所定値を越えたときモータ停
止手段によりモータ線の地絡,天絡,断線、あるいは上
記モータ駆動手段やモータ端子電圧検出手段の不良等が
原因の異常であると判定されモータを駆動しないように
する。請求項2では、モータの非駆動時に検出されたモ
ータ端子電圧から推定されたモータの回転速度が所定値
以上のときモータはモータ停止手段により駆動しないよ
うにする。請求項3では、電源電圧検出手段で検出され
た電源電圧はフィルタ処理手段によりフィルタ処理さ
れ、電源電圧検出手段で検出された電源電圧とフィルタ
処理手段でフィルタ処理された電源電圧との偏差が所定
値以上のとき、モータの駆動はモータ停止手段により所
定時間停止される。請求項4では、モータ電源電圧検出
手段で検出されたモータ電源電圧が制御電源電圧検出手
段で検出された制御電源電圧に対し所定値以上のとき、
モータの駆動はモータ停止手段によって所定時間停止さ
れる。請求項5では、モータの回転速度が所定値以上の
ときにモータの回転量が求められる。
電動パワーステアリング制御装置の概略構成を示すブロ
ック図である。この電動パワーステアリング制御装置
は、操舵力を補助するためのモータ6、モータ6とステ
アリング系との間に設けられたクラッチ7、モータ6の
回転速度を検出するモータ回転速度センサ8、ステアリ
ングシャフトの入力トルクを検出するためのトルクセン
サ4、車両の速度を検出する車速センサ5、及び、これ
らに接続された制御装置1を備えている。さらに、制御
装置1には、バッテリ2及びキースイッチ3が接続され
ている。制御装置1は、トルクセンサ4と車速センサ5
の検出信号を入力するインターフェース回路11と、電
源の供給を遮断できるリレー13と、リレー13を駆動
しモータ電源(バッテリ2)をモータ駆動回路14に供
給するリレー駆動回路12と、リレー13を介してモー
タ電源(バッテリ2)が供給されモータ6を駆動するモ
ータ駆動回路14と、モータ6に流れるモータ電流を検
出するモータ電流検出回路15と、クラッチ7を駆動す
るクラッチ駆動回路16と、モータ回転速度センサ8の
信号を入力するモータ回転速度検出回路17と、これら
の入出力信号を制御するCPU(中央処理装置)10を
備えている。リレー駆動回路12はCPU10からの指
示によってリレー13をオン(励磁)したりオフ(励磁
解除)したりし、リレー13がオンすると、電力がバッ
テリ2からモータ駆動回路14を介してモータ6に供給
される。リレー駆動回路12およびリレー13によって
モータ停止手段123が構成される。CPU10内のモ
ータ回転量演算手段10aはモータの回転速度からモー
タの回転量を求めるものである。一般に、電動パワース
テアリング制御装置は、トルクセンサ4で検出したトル
ク値と車速センサ5で検出した車速値からモータ6に流
す目標電流を決定し、モータ6に流れる電流が目標電流
値になるようにする定電流制御を行う。
びモータ回転速度検出回路17の不良判定は次のように
行われる。 (1)CPU10からの指示によってモータ駆動回路1
4がモータ6に電力を供給しモータを駆動する。そし
て、モータ6に流れるモータ電流をモータ電流検出回路
15によって検出し、モータ電流からモータ6の駆動ト
ルクを求め、モータ6が回転するトルクか判定する。そ
して、モータ6の駆動トルクからモータ6が回転してい
ると判定したときのモータ回転速度検出回路17で検出
したモータ回転速度検出値がゼロの場合、モータの回転
速度を検出するセンサあるいはモータ回転速度検出回路
17の異常、あるいはモータ6のロック異常と判断でき
る。 (2)CPU10からモータ駆動回路14へ指示する指
示値からモータ6が回転するか判定し、モータ6が回転
すると判定されたときのモータ回転速度検出回路17で
検出したモータ回転速度検出値がゼロの場合、モータの
回転速度を検出するセンサあるいはモータ回転速度検出
回路17の異常あるいは、モータ6のロック異常と判断
できる。
本実施例1の動作を説明する。トルクセンサ4で検出し
たトルクと車速センサ5で検出した車速をインターフェ
ース回路11を介して入力する(ステップS1,S
2)。次に、入力したトルクと車速に応じて所定のマッ
プに基づく目標電流値を決定する(ステップS3)。そ
して、モータ電流検出回路15で検出したモータ電流を
入力し(ステップS4)、ステップS3で決定した目標
電流値との偏差を求め、この偏差に基づいてモータ印加
電圧を決定する(ステップS5)。その後、モータ回転
速度センサ8の検出信号をモータ回転速度検出回路17
を介して入力し(ステップS6)、モータ回転速度を積
分(演算)してモータ回転角を求める(ステップS
7)。また、ステップS6で入力したモータ回転速度は
回転方向に応じて正負の極性を有している。そして、ス
テップS8でモータ回転角の正常/異常判定を行い、モ
ータ回転角が正常範囲にあるとき(例えば、モータ6の
最大回転角(80回転/28800deg)未満のと
き)、ステップS9でリレー駆動回路12にリレーオン
信号を出力し、ステップS10でクラッチ7をオンし、
ステップS11でステップS5で決定したモータ印加電
圧をモータ駆動回路14に出力する。また、このモータ
回転角が異常判定範囲にあるとき(例えば、モータ6の
最大回転角(80回転/28800deg)以上のと
き)、ステップS12でリレー駆動回路12にリレーオ
フ信号を出力し、電源の供給を遮断する。また、ステッ
プS13でクラッチ7をオフし、モータ6の回転力がス
テアリングシャフトに伝わらないようにする。そして、
ステップS14でモータ駆動回路14へモータ印加電圧
が0Vになるように出力しモータ6の駆動を停止する。
また、ステップS1からステップS14の処理は繰り返
し行われる。尚、ステップS7で求めるモータ回転角を
モータ回転数の極性が変化する毎にゼロクリアしてもよ
い。
7がオフ故障(クラッチ7がオンしない)していると
き、モータ6の一端がモータ電源とショートし、モータ
6の他端が地絡している状態でリレー13がオンすれば
モータ6は自転する。しかし、モータの回転角をステッ
プS7で求めているので、モータ6が80回転以上した
ときステップS8でモータ異常検出し、ステップS12
からS14でリレー13オフ、クラッチ7オフ、モータ
駆動停止するため、システム異常時のフォローが充実
し、処理に対する信頼性が向上する。また、モータ回転
速度を検出するセンサ(例えばタコジェネレータ等)、
およびモータ回転速度検出回路17の不良等も検出でき
る。
電動パワーステアリング制御装置の概略構成を示すブロ
ック図である。図3において、図1に示す構成要素と同
じものは同一の符号を付し、その説明を省略する。図3
において、18はモータ端子間の電圧を検出しモータ6
に印加されているモータ印加電圧を検出するモータ印加
電圧検出回路であり、例えば、図示しないがオペアンプ
等で構成される。CPU10内の回転速度推定手段10
bはモータ電流検出回路(モータ電流検出手段)15で
検出したモータ電流とモータ駆動回路(モータ駆動手
段)14でモータ6に印加したモータ印加電圧とに基づ
いてモータ6の回転速度を推定するものである。また、
CPU10内のモータ印加電圧決定手段10cはモータ
6に印加する電圧を決定するものである。
本実施例2の動作を説明する。図4において、図2に記
載の符号と同じものは同様の動作をするので省略する。
図4では、モータ6の回転速度をモータ6に印加したモ
ータ印加電圧とモータ6に流れる電流からモータ回転速
度を推定する(ステップa1)。また、ここで求めたモ
ータ回転速度の推定値はモータ6の回転方向に応じて正
負の極性を有している。そして、電動パワーステアリン
グシステムでは、モータ6に流れる電流がステップS3
で決定した目標電流となるように制御するので、ステッ
プS5で求めたモータ印加電圧がモータ6に印加してい
る電圧と同じになる。
タ駆動回路14のようなブリッジ回路34の電流流出側
にモータ電流検出用抵抗35を有するモータ電流検出回
路を備えた電動パワーステアリング制御装置において、
モータ端子が地絡等をしている場合モータ印加電圧に対
してモータ電流が少なく検出されるのでモータ回転速度
が高速であると推定される。そのため、ステップS7で
求めるモータ回転角がモータ6の最大回転角を越え、ス
テップS8で異常判定してステップS12からS14の
処理でリレー13がオフ、クラッチ7がオフで、モータ
6の駆動を停止する。また、モータ電流検出用抵抗35
がブリッジ回路34の電流流入側に設けられていても同
様である。その上、この方法ではモータ印加電圧検出回
路18は不要である。また、モータ端子の天絡や断線時
もモータ駆動を停止することができる。例えば、モータ
線が断線したとき、CPU10からのモータ駆動指示を
停止していなければ、断線したモータ線が振動等の要因
により地絡したとき、モータ6が急に駆動される危険が
ある。しかし、モータ線断線時にCPU10からのモー
タ駆動指示を停止していれば、断線したモータ線が振動
等の要因により地絡してもモータ6が急に駆動されない
ので安全性が向上する。
印加電圧検出手段を削除し、CPU10内にモータ印加
電圧決定手段10cを備えたので、トルクセンサ4、車
速センサ5以外のセンサを付加する必要がなくなり、ま
た、センサと制御装置1との間の配線及び配線作業も増
えることがなくなり、したがってコストダウンを図るこ
とができる。
電動パワーステアリング制御装置の動作を示すフローチ
ャートである。なお、この実施例3の電動パワーステア
リング制御装置の構成は図3に示したものと同じであ
る。図5において、図2に記載の符号と同じものは同様
の動作をするので説明を省略する。図5において、図3
に示すモータ印加電圧検出回路18によって検出したモ
ータ印加電圧を入力し(ステップb1)、このステップ
b1で入力したモータ6に印加されているモータ印加電
圧とモータ6に流れる電流からモータ回転速度を推定す
る処理(ステップb2)を設けている。この図5に示す
処理もステップS1からステップS14の処理を繰り返
し行う。また、モータ回転速度は、モータ印加電圧とモ
ータ電流とモータ回転速度の関係から推定している。こ
の処理方法によると、図16に示すモータ駆動回路14
のようなブリッジ回路34の電流流出側にモータ電流検
出用抵抗35を有するモータ電流検出回路15を備えた
電動パワーステアリング制御装置において、モータ端子
が地絡等をしている場合、モータ印加電圧に対してモー
タ電流が少なく検出されるのでモータ回転速度が高速で
あると推定される。そのため、ステップS7で求めるモ
ータ回転角がモータ6の最大回転角を越え、ステップS
8で異常判定してステップS12からS14の処理でリ
レー13オフ、クラッチ7がオフで、モータ6の駆動を
停止する。また、図示しないがモータ電流検出用抵抗3
5がブリッジ回路34の電流吸入側に設けられていても
同様の動作を行う。
印加電圧検出回路18によって検出したモータ印加電圧
を用いてモータ回転量の演算を行い、モータ6へ駆動電
力を供給するか、モータ6への駆動電力の供給を停止す
るかの制御を行う。また、モータ6に印加されているモ
ータ印加電圧をモータ印加電圧検出回路18で検出して
モータ回転角の演算に使用し、モータ回転角の検出精度
の向上を図っている。
電動パワーステアリング制御装置に備えられるモータ端
子電圧検出回路等を含むブロック図である。また、装置
の全体構成は図1又は図3に示す。図6に示すように、
モータ6の一方の端子を抵抗器R1で電源に接続し、他
方の端子を抵抗器R2で接地することにより、モータ6
に電源を抵抗器R1と抵抗器R2で分圧した電圧がバイ
アスされる。抵抗器R1,R2はモータバイアス手段と
して用いられている。そして、19は、そのバイアスし
たモータ6のモータ端子電圧を検出するモータ端子電圧
検出回路である。抵抗器R3の一端は抵抗器R2の一端
に、他端はCPU10にそれぞれ接続されている。その
モータ端子電圧検出回路19でモータ端子電圧を検出す
ると、モータ非駆動時に外力等によりモータ6が回転し
た場合、モータ6の発電電圧によりバイアス電圧が変化
する。そして、このモータ端子電圧検出回路19で検出
したモータ端子電圧とモータ回転速度の関係は図7に示
すようになる。つまり、モータ回転数に応じてモータ端
子電圧が抵抗器R1,R2によってバイアスされた電圧
に対し正負いずれかの方向に変動する。また、この特性
によってモータ6の非駆動時のモータ回転速度を推定す
ることができる。また、モータ端子が短絡または地絡し
ていた場合、モータ端子電圧は0Vまたは電源電圧とな
るので、モータ回転速度が最大回転になっていると判断
される。なお、上記外力とは、例えば電動パワーステア
リング制御装置では、セルファライニングトルクを示
す。走行中にステアリングを切った状態で手を放すと、
セルファライニングトルクにより前輪が直進位置に戻
る。そして、この間にステアリングが自転し、モータ6
は回される。また、ステアリングが手放し状態なので、
トルクセンサ4による検出トルクはゼロになり、モータ
6が非駆動状態になる。また、ステアリングを切り替え
す場合、操舵トルクが一瞬ゼロになり、モータ非駆動状
態が発生する。この時、運転者がステアリングを切るこ
とによりモータ6が回される。
とモータ端子電圧の関係を表しており、CPU10は、
図7に示す特性をマップとして持っていても良い。ま
た、モータ端子電圧から図7に示す特性に沿った演算を
行いモータ回転数を求めても良い。
実施例4の動作を説明する。図8において、図4に記載
の符号と同じものは同様の動作をするので省略する。図
8では、モータ6の回転速度の推定方法をモータ駆動状
態に応じて分けており(ステップc1)、例えば、前回
ステップS1〜S14でモータ6に印加した印加電圧が
0Vのときモータ非駆動と判定し、ステップc2でモー
タ端子電圧検出回路19で検出したモータ端子電圧を入
力し、図7に示すような特性に基づいてモータ回転速度
を求める(ステップc3)。また、前回ステップS1〜
S14でモータ6に印加した印加電圧が0V以外のとき
モータ駆動中と判定しステップa1でモータ回転速度を
推定する。
もモータ回転量の異常を監視できるので、実施例2より
も信頼性が向上する。また、実施例3のモータ印加電圧
を検出するモータ印加電圧検出回路18よりもシンプル
な回路でモータ回転速度を推定することができる。
ータ端子間の電位差(電圧)を検出するためにオペアン
プ等のリニアICを用いる必要があるが、本実施例4に
おける図6に示すモータ端子電圧検出回路19では抵抗
のみで構成できる。
置としての電動パワーステアリング制御装置の動作を示
すフローチャートである。なお、装置構成は図1又は図
3に示す。図10,図11において、図8,図9に記載
の符号と同じものは同様の動作をするので説明を省略す
る。図10,図11において、モータ非駆動時にステッ
プc3で求めたモータ回転速度が所定値以上(例えば1
00r/min以上)であるか否かを判定し(ステップ
d1)、例えば100r/min以上のときステップS
5で決定したモータ印加電圧を0Vにする(ステップd
2)。そして、ステップd3でモータ印加電圧が0Vで
あるか否かを判定し、0VのときステップS14でモー
タ6の駆動をモータ停止手段により停止する。一方、0
VでないときステップS11でモータ6を駆動する。な
お、モータ6が電力供給の停止されたモータ非駆動のと
き、モータ回転速度は時間の経過とともに減速するの
で、モータ回転速度の推定値も減少する。しかし、モー
タ端子等が地絡している場合、ステップc2で入力した
モータ端子電圧からステップc3で推定したモータ回転
速度は高速であると検出する。そこで、モータ回転速度
が所定値以上あるとき、モータの回転速度が減速するま
でモータ駆動を停止することによりモータ端子等が地絡
している場合の安全を確保する。なお、モータ非駆動時
のモータ回転数は、モータ端子電圧より求めているの
で、モータ端子が接触抵抗等を有して地絡した場合、接
触抵抗に応じた一定のモータ回転数を検出する。よっ
て、上記所定値はモータ端子の地絡の度合い(接触抵抗
大小)を示し、例えば、モータ駆動回路14等が破壊す
るレベルの接触抵抗を有した地絡の時に検出するモータ
回転数とする。
プS7でモータ回転角を常に求めるので、ステップS7
で求めるモータ回転角がモータの最大回転角を越える。
そして、ステップS8で異常判定してステップS12か
らステップS14の処理で、リレー13をオフ、クラッ
チ7をオフして、モータ6の駆動を停止する。このよう
な処理により、モータ線地絡等によりモータ駆動回路1
4の素子が破壊する等の2次故障も防止できる。
を決めた要因は、電動パワーステアリング制御装置にお
いて、モータが外力(セルファライニングトルク等)に
よって回される速度及び回された時間を実車にて確認
し、モータ線正常時に異常を誤検出せず、モータ線地絡
時に異常検出する最適値を求めた結果によるものであ
る。
「モータ回転速度が減速か否か」の判定を行うようにし
ても良く、この場合図12に示すフローチャートのステ
ップE1以下のように「モータ駆動中の回転数とモータ
非駆動中のモータ回転数の偏差が所定値以内のときモー
タへの電力供給を停止する。」とする。このようにする
と、モータ非駆動時のモータ回転数がモータ駆動時のモ
ータ回転数より所定値以上減速するまでモータ駆動を停
止するので、モータ端子異常時モータ回転数から求めた
モータ回転角より異常検出し、モータ駆動、クラッチ出
力、リレー出力を停止する。また、モータ端子正常時モ
ータ回転数が所定値以上減速すればよいので、モータ駆
動停止時間が短くなりモータ駆動の再開が素早く行え
る。また、例えば、モータ非駆動時のモータ回転数が、
モータ駆動時のモータ回転数よりもモータ回転数検出誤
差以上減速しないときモータ駆動を停止する。
の電動パワーステアリング制御装置の概略構成を示すブ
ロック図である。図13において、図1、図3、図6に
示す構成要素と同じものには同一の符号を付し、その説
明を省略する。図13において、20はモータ駆動回路
に供給されるモータ電源電圧を検出するモータ電源電圧
検出回路である。
を用いて本実施例6の動作を説明する。図14におい
て、図10,図11に示すステップと同じものには同一
の符号を付し、その説明を省略する。図14,図15に
おいて、ステップS5でモータ印加電圧を決定した後、
モータ電源電圧検出回路20を介してモータ電源電圧を
入力し(ステップe1)、後述するタイマがセットされ
ているか否かを判定する(ステップe2)。タイマがク
リアされているとき、ステップe1で入力したモータ電
源電圧が所定値、例えばクランキング時にバッテリ電圧
が低下するレベル以下の値(6V)以下になったか否か
を判定する(ステップe3)。上記クランキングとはス
タータ等を用いてエンジンを始動するための出力軸を回
すことであり、スタータ等を回している間大電流がスタ
ータに流れるので、バッテリ電圧が低下する。ステップ
e3処理の後、モータ電源電圧が6V以下のときタイマ
を設定する(ステップe4)。ここで設定されたタイマ
はステップS1からステップS14の処理を繰り返す毎
にステップe2でゼロにクリアされるまでカウントダウ
ンする。そして、モータ電源電圧が6V以下のときタイ
マを設定する(ステップe4)。ここで設定されたタイ
マはステップ1からステップS14の処理を繰り返す毎
にステップe2でゼロにクリアされるまでカウントダウ
ンする。そして、ステップS5で決定されたモータ印加
電圧を0Vにする(ステップe5)。また、ステップe
5は、ステップe2の判定処理でタイマに値がセットさ
れている間継続して実行される。また、ステップe3で
モータ電源電圧が6Vよりも大きいときモータ駆動状態
の判定処理(ステップC1)の処理を行う。
タ端子が地絡してモータ電源電圧が低下したと想定され
た場合、タイマで設定される時間モータ6の駆動を停止
する。そして、モータ駆動停止時にモータ端子電圧検出
回路19で検出したモータ端子電圧からモータ回転速度
を推定し、実施例4,5等の方法によりモータ異常を判
定しモータ駆動を停止する。また、モータ6等が正常な
場合、所定時間経過後正常復帰し制御を再開する。さら
に、モータ駆動停止により電源電圧が正常状態に復帰す
るので、電源電圧降下によるCPU10のリセットの発
生を防止できる。また、この方法では、モータ線地絡等
によりモータ駆動回路14の素子が破壊する等の2次故
障も防止できる。
時、モータ6への電力供給を停止することによって次の
ような効果がが得られる。即ち、モータ端子が地絡した
とき過大な電流がモータ端子を介して流れるため、バッ
テリ電圧が低下する場合がある。このとき、モータ駆動
を停止するとモータ端子を介して過大な電流が流れなく
なりバッテリ電圧が正常に復帰する。また、モータ駆動
停止時にモータ端子電圧から求めたモータ回転数が所定
値以上のときモータ駆動停止を継続して行う。そして、
モータ回転角が異常判定レベルを越えたときモータ駆
動、リレー駆動、クラッチ駆動を停止する。このよう
に、モータの電源電圧低下からモータの地絡を検出する
ことができる。
テリ電圧がCPU10のリセット発生レベルまで低下し
たとき発生する。例えば、モータ端子の地絡等によりバ
ッテリ電圧が低下しCPU10のリセットが発生する
と、CPU10のリセットによりリレーがオフしバッテ
リ電圧が正常に復帰する。そして、バッテリ電圧が正常
に復帰するとCPU10がリセットスタートしリレーを
オンする。しかし、リレーオンと同時にモータ線の地絡
等によりバッテリ電圧が低下し再びリセット発生とな
る。このように、CPU10のリセット/リセットスタ
ートの繰り返しによりリレーハンチングが発生する不都
合がある。
置としての電動パワーステアリング制御装置の動作を示
すフローチャートである。なお、装置構成は図1又は図
3又は図11に示す。図16,図17において、図1
4,図15に示すステップと同じものには同一の符号を
付し、その説明を省略する。図16,図17において、
ステップe1でモータ電源電圧を入力した後、モータ電
源電圧をフィルタ処理を行う(ステップf1)。そし
て、ステップe1で入力したモータ電源電圧とステップ
f1で求めたフィルタ処理したモータ電源電圧の偏差を
求める(ステップf2)。そして、ステップe2でタイ
マがセットされているか判定し、タイマがクリアされて
いるとき、ステップf2で求めたモータ電源電圧の偏差
が所定値(例えば、3V)以下になったか判定する(ス
テップf3)。以下実施例6と同様の処理を行う。
定数によって決定する所定時間内にモータ電源電圧の変
動幅が所定値(例えば3V)以上発生したとき、モータ
端子の地絡等の発生が推定できるので、モータ駆動を停
止することにより安全を確保する。また、モータ駆動停
止により電源電圧が正常状態に復帰するので、電源電圧
降下によるCPU10リセットの発生を防止できる。ま
た、この方法では、モータ線地絡等によりモータ駆動回
路14の素子が破壊する等の2次故障も防止できる。
の電動パワーステアリング制御装置の概略構成を示すブ
ロック図である。図18において、図13に示す構成要
素と同じものには同一の符号を付し、その説明を省略す
る。図18において、21は制御装置1に供給されるI
G電源電圧を検出するIG電源電圧検出回路である。ま
た、モータ電源検出回路20とIG電源検出回路の電源
電圧検出ポイント間でインピーダンスが存在するので、
例えばモータ端子地絡等によりモータ電源電圧が低下し
ても、IG電源電圧はモータ電源電圧ほど停止しない。
を用いて本実施例8の動作を説明する。図19,図20
において、図14,図15に示すステップと同じものに
は同一の符号を付し、その説明を省略する。図19,図
20において、ステップe1でモータ電源電圧を入力し
た後、IG電源電圧検出回路21を介してIG電源電圧
を入力し(ステップg1)、モータ電源電圧とIG電源
電圧の偏差を求める(ステップg2)。そして、後述す
るタイマがセットされているか判定する(ステップe
2)。タイマがクリアされているとき、ステップg2で
求めた電源電圧の偏差が所定値(例えば、3V)以上に
なったか判定する(ステップg3)。以下実施例6と同
様の処理を行う。
電圧の偏差が所定値以上発生したとき、モータ端子の地
絡等の発生が推定できるので、モータ駆動を停止するこ
とにより安全を確保する。また、モータ駆動停止により
電源電圧が正常状態に復帰するので、電源電圧降下によ
るCPU10のリセットの発生を防止できる。また、こ
の方法では、モータ線地絡等によりモータ駆動回路14
の素子が破壊する等の2次故障も防止できる。
0r/min)以上のとき、モータ回転量を求めるよう
にする。このようにするとモータ回転速度の推定誤差に
よるモータ回転量の検出誤差を少なくできる。モータ回
転速度が所定値以上の時、モータ回転量を演算すると誤
差が少なくなる理由は、モータ回転速度をモータ端子電
圧、モータ電流、モータ印加電圧等から推定しているの
で、モータ回転数の推定誤差が発生し、モータが回転し
ていなくてもモータが回転していると推定する場合があ
る。つまり、モータの回転速度に関係なく、モータ回転
量を求めるとモータが回転していなくてもモータ回転量
が増減する等の不具合が発生する。しかし、モータ回転
速度が所定値以上のとき、モータ回転角を求めると、少
なくとも、モータは回転しており、モータの回転に応じ
てモータ回転角が増減します。その結果、モータ回転量
の検出誤差が少なくなる。
いは、モータ端子電圧等から推定されるモータ回転速度
が所定値未満のときはモータ回転量を求めないようにし
ているので、モータ端子に付着した水滴等により制御上
問題ないレベルのリークが発生した場合のモータ回転速
度は無視できる。モータ端子に水滴が付着し、水滴を介
してモータ端子が地絡(リーク)しても、水滴による接
触抵抗は十分大きい(数MΩ)ので、モータ電流検出値
に悪影響、例えばモータに流れる電流よりも少なく電流
を検出する等の悪影響を与えない。
よれば、モータの非駆動時に外力等によりモータが回転
した時にモータ端子電圧検出手段によって検出したモー
タ端子電圧からモータの回転速度を推定し、この回転速
度から求めたモータの回転量が所定値を越えたときモー
タ線の地絡,天絡,断線、あるいはモータ駆動手段やモ
ータ端子電圧検出手段の不良等が原因の異常であると判
定して異常と判断しモータを駆動しないように構成した
ので安全性が向上する。また、モータ非駆動時に、モー
タ線の地絡、断線、天絡、またはモータ駆動回路あるい
はモータ端子電圧検出回路の不良(素子破壊)等により
モータ端子電圧がハイまたはロウレベルに偏ると、モー
タが回転していると判断され回転速度を推定する。そし
て、モータ回転速度から求めたモータ回転量が所定値以
上になったとき、モータ異常を判定しモータ駆動を停止
する。したがって、請求項1の発明によれば、モータ非
駆動時にモータ等の異常判定をしてモータ等が異常時モ
ータ駆動を停止してしまうので、システムの安全性、及
び信頼性が向上する。その上モータ回転量により故障判
定しているので、重大な故障に関しては、即モータ駆動
を停止するが、軽微な故障に関しては故障確定(モータ
駆動停止)まで所定の時間が必要であり、この間に正常
状態に復帰すれば正常動作を継続するので、システムの
信頼性、および安全性が向上する。請求項2の発明によ
れば、モータの非駆動時にモータ端子電圧検出手段で検
出したモータ端子電圧からモータの回転速度を推定し、
このモータ回転速度が所定値以上のときモータを駆動し
ないように構成した。つまり、モータ線の地絡、断線、
天絡、またはモータ駆動回路あるいはモータ端子電圧検
出回路の不良(素子破壊)等によりモータ端子電圧がハ
イまたはロウレベルに偏ると、モータが回転していると
判断され回転速度を推定する。そして、推定したモータ
回転速度が所定値以上のときモータ駆動を停止する。そ
の結果、上記のようなモータ線の地絡等の異常が発生し
ていた場合はモータ回転速度から求めたモータ回転量が
所定値以上になり、モータ異常を判定しモータ駆動を停
止する。また、モータ回転速度が所定値未満のときには
モータ駆動が可能になる。したがって、請求項2の発明
によれば、モータ非駆動時毎にモータ等の異常判定をし
てモータ等が異常時モータ駆動を停止してしまうので、
システムの安全性、及び信頼性が向上する。請求項3の
発明によれば、電源電圧検出手段で検出した電源電圧を
フィルタ処理するフィルタ処理手段を設け、電源電圧検
出手段で検出した電源電圧とフィルタ処理手段でフィル
タ処理した電源電圧の偏差が所定値以上のとき、モータ
の駆動を所定時間停止するように構成した。つまり、電
源電圧の変化レベルがフィルタ処理した電源電圧値の変
化幅よりも所定値以上のときモータ駆動を所定時間停止
するので、電源に接続される負荷等の変動による緩慢な
電源変動ではモータ駆動を停止しない。また、モータ線
地絡等による急激な電源変動の場合モータ駆動を停止す
る。そして、モータ停止中に請求項1に記載の発明によ
りモータ異常を検出しモータ駆動を停止する。このよう
に、請求項3の発明は、電源ラインの急激な変化により
モータ駆動を停止するので、モータ線地絡等の異常が発
生した場合のみモータ駆動を停止する。その結果、シス
テムの安全性、および信頼性が向上する。また、電源電
圧が上記判定値以上変化したときモータ駆動を所定時間
停止するので、電源電圧低下によるCPUリセットの発
生を防止できる。さらに、モータ駆動を所定時間のみ停
止しているので、モータ等が正常時のモータ駆動停止に
よるシステムの性能低下を防止できる。請求項4の発明
によれば、モータ電源電圧検出手段で検出したモータ電
源電圧を制御電源電圧検出手段で検出した制御電源電圧
に対し所定値以上のとき、モータの駆動を所定時間停止
するように構成した。つまり、電源電圧を電源供給目的
の異なる2個所でモニタしているので、電源電圧のモニ
タポイント間に存在するインピーダンスにより、一方の
モニタ電圧が地絡等により変化しても他方のモニタ電圧
に与える影響は少ない。そのため、モータ線の地絡等に
よりモータ電源電圧が低下し制御電源電圧との偏差が所
定値以上発生したとき、所定時間モータの駆動を停止す
るので、モータ駆動停止中に請求項1に記載の発明によ
りモータ異常を検出できる。また、所定値以上の電源電
圧偏差が発生したときモータ駆動を所定時間停止するの
で、電源電圧低下によるCPUリセットの発生を防止で
きる。その上、モータ駆動を所定時間のみ停止している
ので、モータ等が正常時のモータ駆動停止によるシステ
ムの性能低下を防止できる。さらに、モータ電源電圧と
制御電源電圧を比較しているので、電源ラインのノイズ
等によるモータ駆動停止を防止でき、システムの信頼性
が向上する。請求項5の発明によれば、モータの回転速
度が所定値以上の時にモータの回転量を求めるように構
成したので、モータ回転量の誤検出を防止でき、システ
ムの信頼性が向上する。また、モータ電流とモータ印加
電圧、あるいは、モータ端子電圧等から推定されるモー
タ回転速度が所定値未満のときモータ回転量をもとめな
い。つまり、モータ端子に付着した水滴等により制御上
問題ないレベルのリーク電流が発生した場合のモータ回
転速度は無視するのでシステムを効率良く制御できる。
ての電動パワーステアリング制御装置の概略構成を示す
ブロック図である。
チャートである。
ての電動パワーステアリング制御装置の概略構成を示す
ブロック図である。
チャートである。
ての電動パワーステアリング制御装置の動作を説明する
ためのフローチャートである。
ての電動パワーステアリング制御装置に備えられるモー
タ端子電圧検出回路を含む概略構成のブロック図であ
る。
タ回転数との関係を説明するための特性を示す図であ
る。
チャートである。
チャートである。
しての電動パワーステアリング制御装置の動作を説明す
るためのフローチャートである。
しての電動パワーステアリング制御装置の動作を説明す
るためのフローチャートである。
である。
しての電動パワーステアリング制御装置の概略構成を示
すブロック図である。
ーチャートである。
ーチャートである。
しての電動パワーステアリング制御装置の動作を説明す
るためのフローチャートである。
しての電動パワーステアリング制御装置の動作を説明す
るためのフローチャートである。
しての電動パワーステアリング制御装置の概略構成を示
すブロック図である。
ーチャートである。
ーチャートである。
概略構成を示すブロック図である。
トルクセンサ、5 車速センサ、6 モータ、7 クラ
ッチ、8 モータ回転速度センサ、10 CPU、10
a モータ回転量演算手段、10b 回転速度推定手
段、10c モータ印加電圧決定手段、11 インター
フェース回路、12 リレー駆動回路、13 リレー、
14 モータ駆動回路(モータ駆動手段)、15 モー
タ電流検出回路(モータ電流検出手段)、16 クラッ
チ駆動回路、17 モータ回転速度検出回路(モータ回
転速度検出手段)、18 モータ印加電圧検出回路(モ
ータ印加電圧検出手段)、19 モータ端子電圧検出回
路、21 IG電源電圧検出回路(制御電源電圧検出手
段)、22 差動増幅器、23 オフセット回路、30
〜33 パワートランジスタ、34 ブリッジ回路、3
5 電流検出用抵抗、123 モータ停止手段、R1,
R2 抵抗器(モータバイアス手段)、R3 抵抗器。
Claims (5)
- 【請求項1】 許容回転量が制限されているモータと、
このモータを一定電圧でバイアスするモータバイアス手
段と、このモータバイアス手段でバイアスされた上記モ
ータの端子電圧を検出するモータ端子電圧検出手段と、
上記モータを駆動するモータ駆動手段とを備えたモータ
制御装置において、上記モータの非駆動時に外力等によ
りモータが回転した時に上記モータ端子電圧検出手段に
よって検出したモータ端子電圧から上記モータの回転速
度を推定するモータ回転速度推定手段と、上記回転速度
から上記モータの回転量を求めるモータ回転量演算手段
と、上記回転量が所定量を超えたときに、モータ線の地
絡,天絡,断線、あるいは上記モータ駆動手段やモータ
端子電圧検出手段の不良等が原因の異常であると判定し
て上記モータを駆動しないようにするモータ停止手段と
を設けたことを特徴とするモータ制御装置。 - 【請求項2】 上記モータの非駆動時に検出されたモー
タ端子電圧から推定されたモータ回転速度が所定値以上
のとき上記モータを駆動しないようにすることを特徴と
する請求項第1項記載のモータ制御装置。 - 【請求項3】 許容回転量が制限されているモータと、
電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、上記モータを
駆動するモータ駆動手段とを備えたモータ制御装置にお
いて、上記電源電圧検出手段で検出した電源電圧をフィ
ルタ処理するフィルタ処理手段と、上記電源電圧検出手
段で検出した電源電圧と上記フィルタ処理手段でフィル
タ処理した電源電圧との偏差が所定値以上のとき、上記
モータの駆動を所定時間停止させるモータ停止手段とを
設けたことを特徴とするモータ制御装置。 - 【請求項4】 許容回転量が制限されているモータと、
このモータの電源電圧を検出するモータ電源電圧検出手
段と、制御装置の電源電圧を検出する制御電源電圧検出
手段と、上記モータを駆動するモータ駆動手段とを備え
たモータ制御装置において、上記モータ電源電圧検出手
段で検出したモータ電源電圧が上記制御電源電圧検出手
段で検出した制御電源電圧に対し所定値以上のとき、上
記モータの駆動を所定時間停止させるモータ停止手段を
設けたことを特徴とするモータ制御装置。 - 【請求項5】 上記回転速度推定手段で推定した上記モ
ータの回転速度が所定値以上のときにモータの回転量を
求めることを特徴とする請求項第1項又は第2項記載の
モータ制御装置。
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