JP3989351B2 - 操舵装置の故障検出方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は操舵装置の故障検出方法に関し、特に、ステアリング系に２つのモータを設け、当該ステアリング系に対して例えば操舵力補助を行う操舵装置の故障検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
操舵装置として電動パワーステアリング装置やステアバイワイヤシステムなどがある（例えば、特許文献１参照）。例えば電動パワーステアリング装置は、自動車を運転中、運転者がステアリングホイール（操舵輪）を操作するときに、モータを連動させて操舵力を補助する支援装置である。電動パワーステアリング装置では、運転者のハンドル操作によりステアリング軸に生じる操舵トルクを検出する操舵トルク検出部からの操舵トルク信号、および、車速を検出する車速検出部からの車速信号を利用し、モータ制御部（ＥＣＵ）の制御動作に基づいて補助操舵力を出力する支援用モータを駆動制御し、運転者の手動による操舵力を軽減している（例えば、特許文献２参照）。モータ制御部の制御動作では、上記の操舵トルク信号と車速信号に基づきモータに通電するモータ電流の目標電流値を設定し、この目標電流値に係る信号（目標電流信号）と、モータに実際に流れるモータ電流を検出するモータ電流検出部からフィードバックされるモータ電流信号との差を求め、この偏差信号に対して比例・積分の補償処理（ＰＩ制御）を行い、モータを駆動制御するＰＷＭ信号を発生させている。
【０００３】
従来では電動パワーステアリング装置は主に小型車用に開発されてきたが、特に近年、省燃費や車両制御範囲の拡大等の観点から大型車（２０００ｃｃクラス以上の乗用車等）にも装備する必要性が生じてきた。大型車に電動パワーステアリング装置を適用する場合には、車両重量が大きいため、１つのモータを用いる構成では、大きな補助力を出力する大型のモータが要求される。このため、モータのサイズが大きくなり、実車への取付けレイアウト性（搭載性）が悪化し、さらに規格品以外の専用の大型モータとそのモータ制御駆動部が必要となり、製作コストが上昇することになる。そこで、従来、上記のような大型車の電動パワーステアリング装置に適した構成として、２つの支援用モータを用いた構成が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特表２００１−５２５２９２号公報（第１図）
【特許文献２】
特開２００１−２６０９０８号公報（段落００４０，００４１、第１図）
【特許文献３】
特開２００１−１５１１２５号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように電動パワーステアリング装置に２つの支援用モータを備えた場合、一方のモータが故障した場合であっても、他方のモータによって運転者の手動による操舵力を、モータによる補助操舵力が全くないよりも軽減することが可能であるため、この点においてもメリットがある。ここで、操舵装置の故障検出が問題となる。
【０００６】
図１２は従来の１つのモータを備える電動パワーステアリング装置におけるモータ駆動制御部１００の内部構成を示すブロック図である。モータ駆動制御部１００はゲート駆動回路１１０とモータ駆動回路１２０と端子間差動電圧出力アンプ１３０から構成される。ゲート駆動回路１１０は、ＰＷＭ信号のデューティ値に基づいてモータ駆動回路１２０をスイッチング動作させる。モータ端子間電圧Vmは、モータ駆動制御部１００とモータ１４０を接続する部位から測定した電圧である。測定されたモータ端子間電圧Vmは端子間差動電圧出力アンプ１３０を介してゲート駆動回路１１０へ入力される。従来の１つのモータ１４０を備える電動パワーステアリング装置では、以下の関係式が成り立つことから、モータ端子間電圧Vmを測ることによって故障を検出していた。
【０００７】
【数１】
Vm＝Im・Rm＋Nm・Ke
【０００８】
なお、モータ端子間電圧Vmはモータ駆動回路１２０の電圧Vddとモータ駆動回路１２０に与えられるＰＷＭ信号dutyのデューティ値Dとの積である。また、Imはモータ電流、Rmはモータ内部抵抗、Nmはモータの回転数、Keはモータの誘起電圧定数である。モータを１つ備える電動パワーステアリング装置では、上記式が成り立つか否かによって、装置の故障を判定していた。しかし、モータ端子間電圧Vmはマイコンによって１次フィルタを介して測定するので精度の高い検出が困難であり、また回転数Nmは直接測定していないパラメータであったため、回転数Nmを考慮した故障判定が困難であった。
【０００９】
一方で、上述したように近年、大型車等における運転者の操舵負担を軽くするために、２つのモータを備えた電動パワーステアリングが開発されているが、２つのモータを備えた電動パワーステアリングにおいて、従来の１つのモータを備えた電動パワーステアリングにおける故障検出のように行う限り、モータ端子間電圧Vmと回転数Nmに基づく問題を有効に解決することは容易なことではない。そこで、２つのモータに対しても上記関係式が成り立つという知見から、正確さを欠くモータ端子間電圧Vmと回転数Nmを用いずに故障を検出する方法が考えられる。
【００１０】
本発明の目的は、上記の問題に鑑み、これを有効に解決することにあり、モータ端子間電圧Vmと回転数Nmを用いずに、簡素に、かつ正確に操舵装置の故障を検出することが可能な操舵装置の故障検出方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明に係る操舵装置の故障検出方法は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
【００１２】
第１の操舵装置の故障検出方法（請求項１に対応）は操舵輪を転舵する方向に力を付与する２つのモータと、２つのモータのそれぞれの電流値を検出するモータ電流値検出装置とを備える操舵装置に適用され、２つのモータは異なる性能・特性を有しかつＰＷＭ駆動されるモータであり、２つのモータのそれぞれに与えられる２つのＰＷＭ信号のそれぞれについての第１および第２のデューティ値を求め、第１のデューティ値とモータ電流値検出装置で検出された２つのモータのそれぞれの電流値に基づいて推定された第２のデューティ値と、実際の第２のデューティ値とに基づいてモータが故障したことを検出することを特徴とする。
【００１３】
上記の操舵装置の故障検出方法では、２つのモータに与えられるＰＷＭ信号のデューティ値を求め、求められた２つのデューティ値に基づいて操舵装置の故障を検出するので、モータ端子間電圧Vmと回転数Nmを用いずに、ＰＷＭ信号のデューティ値によるデジタル要素で操舵装置の故障を検出することが可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】
なお、実施形態で説明される構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、以下に説明される実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【００１６】
図１，２を参照して本発明に係る操舵装置の一例として電動パワーステアリング装置の代表的構成を説明する。図１は２モータ形式の電動パワーステアリング装置の基本的な構成部分（２モータのうち１つのモータのみを示している）を概念的に示す図であり、図２は２つのモータおよびギヤボックスを備えたラック軸の実際の装置の外観レイアウトを示す図である。
【００１７】
電動パワーステアリング装置１０は例えば乗用車両に装備される。電動パワーステアリング装置１０は、ステアリングホイール１１に連結されるステアリング軸１２等に対して補助用の操舵トルクを与えるように構成されている。ステアリング軸１２の上端はステアリングホイール１１に連結され、下端にはピニオンギヤ（またはピニオン）１３が取り付けられている。ここで、ステアリング軸１２の下端のピニオンギヤ１３を取りつけた部分をピニオン軸１２ａと呼ぶこととする。実際には、上側のステアリング軸１２と下側のピニオン軸１２ａとは図示しない自在継手で連結されている。ピニオンギヤ１３に対して、これに噛み合うラックギヤ１４ａを設けたラック軸１４が配置されている。ピニオンギヤ１３とラックギヤ１４ａによってラック・ピニオン機構１５が形成される。
【００１８】
ピニオン軸１２ａとラック軸１４の間で形成されるラック・ピニオン機構１５は第１のギヤボックス２４Ａ内に収容されている。ギヤボックス２４Ａの外観は図２に示される。
【００１９】
ラック軸１４の両端にはタイロッド１６が設けられ、各タイロッド１６の外側端には前輪１７が取り付けられる。前輪１７は車両の転舵輪として機能する。
【００２０】
上記ピニオン軸１２ａに対しては、さらに、動力伝達機構１８を介してモータ１９Ａが付設されている。動力伝達機構１８は、モータ１９Ａの出力軸（ウォーム軸）１９Ａ−１に設けられたウォームギヤと、ピニオン軸１２ａに固定されたウォームホイールとによって構成される。動力伝達機構１８はギヤボックス２４Ａの中に組み込まれている。
【００２１】
ステアリング軸１２には操舵トルク検出部２０が設けられている。操舵トルク検出部２０は、運転者がステアリングホイール１１を操作することによって生じる操舵トルクをステアリング軸１２に加えたとき、ステアリング軸１２に加わる操舵トルクを検出する。操舵トルク検出部２０もギヤボックス２４Ａ内に組み込まれている。２１は車両の車速を検出する車速検出部であり、２２はマイクロコンピュータ等を利用したコンピュータシステムで構成される制御装置（ＥＣＵ）である。制御装置２２は、操舵トルク検出部２０から出力される操舵トルク信号Ｔと車速検出部２１から出力される車速信号Ｖ等を取り入れ、操舵トルクや車速等に係る情報に基づいて、モータ１９Ａ等の回転動作を制御する駆動制御信号ＳＧ１を出力する。またモータ１９Ａ等にはモータ回転角検出部２３が付設されている。モータ回転角検出部２３の回転角（電気角）に係る信号ＳＧ２は制御装置２２に入力されている。
【００２２】
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置では、モータ１９Ａと同一性能を有する他のモータ（図２の１９Ｂ）が付設され、２モータ形式で構成されている。他のモータ１９Ｂは図２に示されている。モータ１９Ｂは、モータ１９Ａと同じ構成を有し、制御装置２２によって制御される。
【００２３】
上記のラック軸１４には、図２に示すごとく、前述の第１のギヤボックス２４Ａに加えて、さらに第２のギヤボックス２４Ｂが設けられている。ギヤボックス２４Ｂには、第１のギヤボックス２４Ａと同様に、ラック軸１４に形成されたラックギヤと、このラックギヤに噛み合うピニオンギヤと、このピニオンギヤが固定されかつ回転自在に支持されたピニオン軸とが内蔵されている。上記の第２のギヤボックス２４Ｂには動力伝達機構１８を介して他のモータ１９Ｂが付設されている。モータ１９Ｂの出力軸は前述したように伝動軸（ウォーム軸）を有し、この伝動軸にはウォームギヤが設けられ、他方、上記ピニオン軸には、ウォームギヤに噛み合うウォームホイールが固定されている。
【００２４】
ギヤボックス２４Ｂの構成は基本的にギヤボックス２４Ａと同じ構成である。モータ１９Ｂが駆動されると、出力軸、ウォームギヤ、ウォームホイール、ピニオン軸、ピニオンギヤ、ラックギヤを介して駆動力がラック軸１４に伝達される。
【００２５】
以上のように本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０は、２つのモータ１９Ａ，１９Ｂを支援用モータとして備え、手動操舵力のアシストを行うように構成されている。上記において電動パワーステアリング装置１０は、通常のステアリング系の装置構成に対し、操舵トルク検出部２０、車速検出部２１、制御装置２２、第１と第２の２つのギヤボックス２４Ａ，２４Ｂ、２つのモータ１９Ａ，１９Ｂ、２つの動力伝達機構１８を付設することによって構成されている。
【００２６】
上記構成において、運転者がステアリングホイール１１を操作して自動車の走行運転中に走行方向の操舵を行うとき、ステアリング軸１２に加えられた操舵トルクに基づく回転力は下部のピニオン軸１２ａとラック・ピニオン機構１５を介してラック軸１４の軸方向の直線運動に変換され、さらにタイロッド１６を介して前輪１７の走行方向を変化（転舵）させようとする。このときにおいて、同時に、ピニオン軸１２ａに付設された操舵トルク検出部２０は、ステアリングホイール１１での運転者による操舵に応じた操舵トルクを検出して電気的な操舵トルク信号Ｔに変換し、この操舵トルク信号Ｔを制御装置２２へ出力する。また車速検出部２１は、車両の車速を検出して車速信号Ｖに変換し、この車速信号Ｖを制御装置２２へ出力する。制御装置２２は、操舵トルク信号Ｔおよび車速信号Ｖに基づいて２つのモータ１９Ａ，１９Ｂを駆動するためのモータ電流を発生する。このモータ電流によって駆動されるモータ１９Ａ，１９Ｂは、それぞれ、各動力伝達機構１８およびギヤボックス２４Ａ，２４Ｂを介して補助の操舵トルクをラック軸１４に作用させる。以上のごとく、２つのモータ１９Ａ，１９Ｂを駆動することにより、ステアリングホイール１１に加えられる運転者の操舵力を軽減する。
【００２７】
図３は制御装置の内部構成を示すブロック図である。制御装置２２はモータ１９Ａに対するモータ駆動制御部３１Ａとモータ１９Ｂに対するモータ駆動制御部３１Ｂと故障検出部４０と操舵トルク信号Ｔおよび車速信号Ｖに基づいて目標電流を設定し、目標電流信号MA,MBを出力する目標電流設定部５０から構成される。モータ駆動制御部３１Ａはゲート駆動回路３２Ａとモータ駆動回路３３Ａから構成され、モータ駆動制御部３１Ｂはゲート駆動回路３２Ｂとモータ駆動回路３３Ｂから構成される。前述したモータ電流は、目標電流設定部５０で設定された目標電流に係る目標電流信号MAに基づいてモータ駆動制御部３１Ａからモータ１９Ａへ与えられる。モータ駆動制御部３１Ａのゲート駆動回路３２Ａは、操舵トルク信号Ｔおよび車速信号Ｖに基づいて設定された目標電流に係る目標電流信号MAに応じてＰＷＭ信号を出力し、このＰＷＭ信号のデューティ値に基づいてモータ駆動回路３３Ａをスイッチング動作させる。これにより、モータ１９Ａへモータ電流が供給される。モータ１９Ｂに対するモータ駆動制御部３１Ｂにおいても、ゲート駆動回路３２Ｂとモータ駆動回路３３Ｂが同様に操舵トルク信号Ｔおよび車速信号Ｖに基づいて設定された目標電流に係る目標電流信号MBに応じて動作する。
【００２８】
ここで、一般にモータについて成り立つ式（上述の数１の式）が、２つのモータ１９Ａ，１９Ｂに対して、独立に成り立つとすると、以下の式となる。
【００２９】
【数２】
D1＝Im1・a1＋Nm1・b1
D2＝Im2・a2＋Nm2・b2
【００３０】
ここで、（Rm1／Vdd）をa1とし、（Ke1／Vdd）をb1とした。D1はゲート駆動回路３２Ａから出力されるＰＷＭ信号duty1のデューティの値、Im1はモータ１９Ａを流れるモータ電流値、Rm1はモータ１９Ａのモータ内部抵抗値、Nm1はモータ１９Ａのモータの回転数、Ke1はモータ１９Ａの誘起電圧定数である。モータ１９Ｂに対応する式も同様である。モータ内部抵抗Rm、誘起電圧定数Keはモータに依存するものであり、以下モータ特性という。なお、ＰＷＭ信号のデューティの値は、ＰＷＭ信号の一周期のオン時間またはオフ時間を一周期の時間であるオン時間とオフ時間の和で割った値である。
【００３１】
さらに、２つのモータのギヤ比が下記の式で表せる。
【００３２】
【数３】
Nm1＝cNm2
【００３３】
回転数についての上記関係式から、ゲート駆動回路３２Ｂから出力されるＰＷＭ信号のデューティ値D2の理論デューティ値D2'が、デューティ値D1に応じて以下の式で表すことができる。
【００３４】
【数４】
D2'＝Im2・a2＋（b2／b1）・c・D1−a1（b2／b1）・c・Im1）
【００３５】
この一般式は、２つのモータ１９Ａ，１９Ｂが独立であることを前提としているので、２つのモータ特性（モータ内部抵抗Rm、誘起電圧定数Ke等）が異なる場合にも適用可能である。さらに、同一の性能、特性を持つモータを使用し（a1とa2が同一、b1とb2が同一）、２つのモータが同じラック軸に補助操舵力を与えるとすると（cが１）、以下の式で理論デューティ値D2'を表すことができる。
【００３６】
【数５】
D2'＝D1＋a・（Im2−Im1）
【００３７】
ここで、モータ特性が同一であることから、a1とa2をaとした。次に上記した理論デューティ値D2'の式を前提に、第１実施例として２つのモータにかかる負荷トルクが同一の場合での故障検出方法について、第２実施例として２つのモータにかかる負荷トルクが異なる場合での故障検出方法について説明する。図４は負荷トルクとモータ電流の関係を示す図である。縦軸がモータ電流、横軸が負荷トルクを示す。MB1、MB2はそれぞれ、負荷トルクの値を示す。負荷トルクが異なる場合、モータ電流も異なることがわかる。
【００３８】
以下に図３〜図６を参照し、第１実施例である２つのモータにかかる負荷トルクが同一の場合での故障検出方法について説明する。第１実施例では２つのモータにかかる負荷トルクが同一であるため、図４に示されるように、モータ電流が同じである。したがって、上記の数５の式より、２つのモータ１９Ａ，１９Ｂが正常に動作していれば、理論デューティ値D2'とデューティ値D1とが常に同一となる。ここで、どちらかのモータに故障が発生すると、モータにかかる負荷トルクが変化し、モータ電流も変化する。この結果、モータ電流をフィードバックして決定されるＰＷＭ信号のデューティ値も変化する。従って、モータに故障が発生すると、理論デューティ値D2'とデューティ値D1とが異なってしまう。このことから、ＰＷＭ信号のデューティ値の関係を見れば、故障判定を行うことができることがわかる。
【００３９】
図５は故障検出部４０の内部構成ブロック図である。故障検出部４０は、ゲート駆動回路３２ＡからのＰＷＭ信号duty1を受信する受信部４１と、受信したＰＷＭ信号duty1からデューティ値D1を算出するD1算出部４２と、ゲート駆動回路３２ＢからのＰＷＭ信号duty2を受信する受信部４３と、受信したＰＷＭ信号duty2からデューティ値D2を算出するD2算出部４４と、デューティ値D1,D2の比較を行う比較部４５と、比較部４５の結果に基づいて故障の判定を行う判定部４６から構成される。受信部４１はＰＷＭ信号duty1をD1算出部４２へ送信する。D1算出部４２は、ＰＷＭ信号duty1からデューティ値D1を算出し、比較部４５へ送信する。ここで、２つのモータにかかる負荷トルクが同一であるため、デューティ値D1は、数５の式より、上述の理論デューティ値D2'と同じ意味を持つことになる。受信部４３はＰＷＭ信号duty2をD2算出部４４へ送信する。D2算出部４４は、ＰＷＭ信号duty2からデューティ値D2を算出し、比較部４５へ送信する。比較部４５では、デューティ値D1とデューティ値D2を比較し、比較結果に係る信号Hを判定部４６へ送信する。判定部４６では、受信した比較結果に係る信号Hに応じて操舵装置の故障の判定を行う。
【００４０】
図６は、故障検出部４０の動作フロー図である。故障検出部４０は、ゲート駆動回路３２ＡからのＰＷＭ信号duty1とゲート駆動回路３２ＢからのＰＷＭ信号duty2を受信する（ステップＳ１０１）。D1算出部４２においてＰＷＭ信号からデューティD1が算出され、D2算出部４４においてＰＷＭ信号からデューティD2が算出される（ステップＳ１０２）。故障検出部４０の比較部４５において、デューティ値D1とデューティ値D2の差の絶対値がとられ、所定値αと比較される（ステップＳ１０３）。デューティ値D1とデューティ値D2の差が所定値α以下の場合には、故障判定とする程の差でないとして、再びＰＷＭ信号duty1とＰＷＭ信号duty2の受信が行われる（ステップＳ１０３でNO）。デューティ値D1とデューティ値D2の差が所定値αより大きい場合に（ステップＳ１０３でYES）、判定部４６において操舵装置の故障と判定される（ステップＳ１０４）。
【００４１】
次に、比較による値が所定範囲からはずれた時間が所定時間以上となったときに、操舵装置の故障と判定する故障判定方法について説明する。この故障判定は図５で示した構成と同一の構成で行われる。図７は、デューティ値の比較による値が所定範囲からはずれた時間が所定時間以上となったときに、操舵装置の故障と判定する故障判定方法における故障検出部４０の動作フロー図である。故障検出部４０が動作すると、最初に故障判定回数Ｓをゼロにする（ステップＳ２０１）。次に故障検出部４０は、ゲート駆動回路３２ＡからのＰＷＭ信号duty1とゲート駆動回路３２ＢからのＰＷＭ信号duty2を受信する（ステップＳ２０２）。D1算出部４２においてＰＷＭ信号からデューティD1が算出され、D2算出部４４においてＰＷＭ信号からデューティD2が算出される（ステップＳ２０３）。故障検出部４０の比較部４５において、デューティ値D1とデューティ値D2の差の絶対値がとられ、所定値αと比較される（ステップＳ２０４）。デューティ値D1とデューティ値D2の差が所定値α以下の場合には、故障判定とする程の差でないとして、故障判定回数Ｓをゼロにした後、再びＰＷＭ信号duty1とＰＷＭ信号duty2の受信が行われる（ステップＳ２０４でNO）。デューティ値D1とデューティ値D2の差が所定値αより大きい場合には（ステップＳ２０４でYES）、比較による値が所定範囲からはずれた故障判定回数Ｓに１回分加算される（ステップＳ２０５）。加算後の故障判定回数Ｓが所定回数βと比較される（ステップＳ２０６）。故障判定回数Ｓが所定回数β以下である場合には、再びＰＷＭ信号duty1とＰＷＭ信号duty2の受信が行われる（ステップＳ２０６でNO）。故障判定回数Ｓが所定回数βより大きい場合に（ステップＳ２０６でYES）、判定部４６において操舵装置の故障と判定される（ステップＳ２０７）。なお、ここで、回数Ｓを使用しているが、回数は時間に対応するものであり、所定回数は所定時間に対応するものである。従って、１回分の加算は一定の時間が経ったことを意味する。
【００４２】
次に図８〜図１１を参照し、第２実施例である２つのモータにかかる負荷トルクが異なる場合での故障検出方法について説明する。第２実施例では２つのモータにかかる負荷トルクが異なるため、図４に示されるように、モータ電流も異なる。したがって、上述した数５の式より、２つのモータ１９Ａ，１９Ｂが正常に動作していれば、理論デューティ値D2'はデューティ値D1とa・（Im2−Im1）の和となる。つまり、他方のモータ１９Ｂに係る理論デューティ値D2'は、一方のモータ１９Ａに係るデューティ値D1と、モータ特性に依る定数であるaに他方のモータ１９Ｂに供給される電流値Im2と一方のモータ１９Ａに供給される電流値Im1の差をかけた値との和になっている。したがって、一方のモータ１９Ａに係るデューティ値D1と他方のモータ１９Ｂに供給される電流値Im2と一方のモータ１９Ａに供給される電流値Im1を見れば、故障判定を行うことができることがわかる。
【００４３】
図８は制御装置２２の内部構成を示すブロック図である。なお、第１実施例の制御装置２２の図３で示した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。第２実施例である２つのモータ１９Ａ，１９Ｂにかかる負荷トルクが異なる場合での故障検出方法では、モータ１９Ａに流れる電流の電流値Im1とモータ１９Ｂに流れる電流の電流値Im2を見る必要があるため、モータ１９Ａ，１９Ｂへ流れる電流を検出する電流値検出部３４Ａ，３４Ｂが設けられている。検出された、モータ１９Ａ，１９Ｂに流れる電流の電流値Im1,Im2は故障検出部４０へ入力される。
【００４４】
図９は故障検出部４０の内部構成ブロック図である。なお、第１実施例の故障検出部４０の図５で示した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。故障検出部４０は、ゲート駆動回路３２ＡからのＰＷＭ信号duty1を受信する受信部４１と、電流値Im1と電流値Im2を受信し、ＰＷＭ信号duty1から算出されたD1と電流値Im1,Im2とから理論デューティ値D2'を算出する理論D2算出部４７と、ゲート駆動回路３２ＢからのＰＷＭ信号duty2を受信する受信部４３と、ＰＷＭ信号duty2からD2を算出するD2算出部４４と、デューティ値D1,D2の比較を行う比較部４５と、比較部４５の結果に基づいて故障の判定を行う判定部４６から構成される。理論D2算出部４７では、デューティ値D1と電流値Im1と電流値Im2から、数５の式によって理論デューティ値D2'を算出する。
【００４５】
算出された理論デューティ値D2'は比較部４５に入力される。D2算出部４７は受信部４３で受信されたＰＷＭ信号duty2からD2を算出し、比較部４５に出力する。比較部４５は、理論デューティ値D2'とデューティ値D2を比較し、比較結果に係る信号Hを判定部４６へ送信する。判定部４６では、受信した比較結果に係る信号Hに応じて操舵装置の故障の判定を行う。
【００４６】
図１０は、故障検出部４０の動作フロー図である。故障検出部４０は、ゲート駆動回路３２ＡからのＰＷＭ信号duty1とゲート駆動回路３２ＢからのＰＷＭ信号duty2を受信する（ステップＳ３０１）。理論D2算出部４７において、ＰＷＭ信号duty1から算出されたデューティ値D1から理論デューティ値D2'を算出する（ステップＳ３０２）。故障検出部４０の比較部４５において、デューティ値D2と理論デューティ値D2'の差の絶対値がとられ、所定値αと比較される（ステップＳ３０３）。デューティ値D2と理論デューティ値D2'の差が所定値α以下の場合には、故障判定とする程の差でないとして、再びＰＷＭ信号duty1とＰＷＭ信号duty2の読込みが行われる（ステップＳ３０３でNO）。デューティ値D2と理論デューティ値D2'の差が所定値αより大きい場合に（ステップＳ３０３でYES）、判定部４６において操舵装置の故障と判定される（ステップＳ３０４）。
【００４７】
次に、比較による値が所定範囲からはずれた時間が所定時間以上となったときに、操舵装置の故障と判定する故障判定方法について説明する。この故障判定は図９で示した構成と同一の構成で行われる。図１１は、比較による値が所定範囲からはずれた時間が所定時間以上となったときに、操舵装置の故障と判定する故障判定方法における故障検出部４０の動作フロー図である。故障検出部４０が動作すると、最初に故障判定回数Ｓをゼロにする（ステップＳ４０１）。次に故障検出部４０は、ゲート駆動回路３２ＡからのＰＷＭ信号duty1とゲート駆動回路３２ＢからのＰＷＭ信号duty2を受信する（ステップＳ４０２）。理論D2算出部４７においてデューティ値D1から理論デューティ値D2'を算出する（ステップＳ４０３）。故障検出部４０の比較部４５において、デューティ値D2と理論デューティ値D2'の差の絶対値がとられ、所定値αと比較される（ステップＳ４０４）。デューティ値D2と理論デューティ値D2'の差が所定値α以下の場合には、故障判定とする程の差でないとして、故障判定回数Ｓをゼロにした後、再びＰＷＭ信号duty1とＰＷＭ信号duty2の受信が行われる（ステップＳ４０４でNO）。デューティ値D2と理論デューティ値D2'の差が所定値αより大きい場合には（ステップＳ４０４でYES）、比較による値が所定範囲からはずれた故障判定回数Ｓに１回分加算される（ステップＳ４０５）。加算後の故障判定回数Ｓが所定回数βと比較される（ステップＳ４０６）。故障判定回数Ｓが所定回数β以下である場合には、再びＰＷＭ信号duty1とＰＷＭ信号duty2の読込みが行われる（ステップＳ４０６でNO）。故障判定回数Ｓが所定回数βより大きい場合に（ステップＳ４０６でYES）、判定部４６において操舵装置の故障と判定される（ステップＳ４０７）。ここでの回数は上述したように、時間に対応する。
【００４８】
以上の実施形態の説明に基づけば、本発明に係る操舵装置の故障検出方法の主題は、さらに次のように把握することもできる。
【００４９】
第１の操舵装置の故障検出方法は、操舵輪を転舵する方向に力を付与するモータが２つ設けられている操舵装置において、２つのモータはＰＷＭ駆動されるモータであり、各モータに対する負荷トルクが同一である場合は、一方のモータに与えられるＰＷＭ信号の第１デューティ値を求めるステップと、他方のモータに与えられるＰＷＭ信号の第２デューティ値を求めるステップと、第１デューティと第２デューティの差の絶対値を求めるステップと、差の絶対値が所定値よりも大きいことを条件に故障と判定するステップによって操舵装置の故障を検出する方法である。
【００５０】
第２の操舵装置の故障検出方法は、操舵輪を転舵する方向に力を付与するモータが２つ設けられている操舵装置において、２つのモータはＰＷＭ駆動されるモータであり、各モータに対する負荷トルクが異なる場合は、一方のモータに与えられるＰＷＭ信号の第１デューティ値に応じて理論第２デューティ値を求めるステップと、他方のモータに与えられるＰＷＭ信号の第２デューティ値を求めるステップと、理論第２デューティ値と第２デューティ値の差の絶対値を求めるステップと、差の絶対値が所定値よりも大きいことを条件に故障と判定するステップによって操舵装置の故障を検出する方法である。
【００５１】
第３の操舵装置の故障検出方法は、第２の操舵装置の故障検出方法において、理論第２デューティ値を求めるステップが、一方のモータに与えられるＰＷＭ信号の第１デューティ値および一方のモータに与えられる第１電流値および他方のモータに与えられる第２電流値から求める方法である。
【００５２】
第４の操舵装置の故障検出方法は、第１から第３の操舵装置の故障検出方法において、差の絶対値が所定値より大きくなった時間が所定時間以上となったときに、操舵装置の故障と判定するステップを有する方法である。
【００５３】
上記発明によれば、２つのモータに対する負荷トルクが同一である場合には、一方のモータに与えられるＰＷＭ信号の第１デューティ値と、他方のモータに与えられるＰＷＭ信号の第２デューティ値とを求め、第１デューティ値と第２デューティ値の差の絶対値が所定値より大きいときに操舵装置の故障と判定するので、２つのモータに与えられるＰＷＭ信号のデューティ値によるデジタル要素の比較のみで操舵装置の故障判定ができる。
【００５４】
また、２つのモータに対する負荷トルクが異なる場合には、一方のモータに与えられるＰＷＭ信号の第１デューティ値に応じて理論第２デューティ値を求め、他方のモータに与えられるＰＷＭ信号の第２デューティ値との差の絶対値を求める。この差の絶対値が所定値よりも大きいときに操舵装置の故障と判定するので、２つのモータに対する負荷トルクが異なる場合であってもモータ端子間電圧Vmと回転数Nmを用いずに、デューティ値によるデジタル要素で操舵装置の故障を検出することができ、正確な故障判定ができる。
【００５５】
さらに、差の絶対値値が所定値よりも大きくなった時間が所定時間以上となったときに、操舵装置の故障と判定するので、所定時間の判定結果に基づいて操舵装置の故障判定ができ、信頼性が高い。
【００５６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、次の効果を奏する。
【００５７】
以上説明したように本発明の操舵装置の故障検出方法によれば、操舵輪を転舵する方向に力を付与する２つモータに与えられるＰＷＭ信号のデューティ値を求め、このデューティ値に基づいて操舵装置の故障を検出するので、正確さを欠くモータ端子間電圧Vmと回転数Nmを用いずに故障を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成を示す構成図基本的な構成部分を概念的に示す図である。
【図２】モータおよびギヤボックスを備えたラック軸の実際の装置の外観レイアウトを示す図である。
【図３】制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図４】負荷トルクとモータ電流の関係を示す図である。
【図５】故障検出部の内部構成ブロック図である。
【図６】故障検出部の動作フロー図である。
【図７】故障検出部の動作フロー図である。
【図８】制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図９】故障検出部の内部構成ブロック図である。
【図１０】故障検出部の動作フロー図である。
【図１１】故障検出部の動作フロー図である。
【図１２】従来の１つのモータを備える電動パワーステアリング装置におけるモータ駆動制御部の内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ 電動パワーステアリング装置
１８ 動力伝達機構
１９Ａ，１９Ｂ モータ
２２ 制御装置
２４Ａ，２４Ｂ ギヤボックス
３１Ａ，３１Ｂ モータ駆動制御部
３２Ａ，３２Ｂ ゲート駆動回路
３３Ａ，３３Ｂ モータ駆動回路
３４Ａ，３４Ｂ 電流値検出部
４０ 故障検出部
４１，４３ 受信部
４２ D1算出部
４４ D2算出部
４５ 比較部
４６ 判定部
４７ 理論D2'算出部

Claims (1)

1. 操舵輪を転舵する方向に力を付与する２つのモータと、前記２つのモータのそれぞれの電流値を検出するモータ電流値検出装置とを備える操舵装置において、
   前記２つのモータは異なる性能・特性を有しかつＰＷＭ駆動されるモータであり、
   前記２つのモータのそれぞれに与えられる２つのＰＷＭ信号のそれぞれについての第１および第２のデューティ値を求め、
   前記第１のデューティ値と前記モータ電流値検出装置で検出された前記２つのモータのそれぞれの前記電流値に基づいて推定された第２のデューティ値と、実際の前記第２のデューティ値とに基づいて前記モータが故障したことを検出することを特徴とする操舵装置の故障検出方法。

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