JP5338969B2 - 電源状態診断方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に設けられている電動パワーステアリング装置等の電気制御システムに電力を供給する電源（バッテリ）の状態を診断する電源状態診断方法及びそのための装置に関し、特にベクトル制御方式でモータを制御する電気制御システムの電源状態を、ｄ軸電流と共にｑ軸電流を漸増的に印加して診断する電源状態診断方法及び装置に関する。

従来から、電源としての車載バッテリから電力供給される電気制御システムの一例として、電動パワーステアリング装置が知られている。この電動パワーステアリング装置は、ハンドルの操舵状態に応じてモータへの通電量を制御して操舵補助トルク（アシスト）を付与する装置であるが、電力消費量がかなり高い。そのため、バッテリの能力が低下した場合（以下、「劣化」と呼ぶ）には、操舵トルクを発生させるモータへの通電量が制限されて所定の操舵トルクが得られなくなったり、同時に作動する他の電気制御システムへの電源電圧の低下を招く恐れがある。従って、こうした状況になる前にバッテリ劣化を事前に検知し、ドライバに対してバッテリ交換を促すようにすることが重要である。

ここで、電気制御システムの一例として、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４Ａ及び４Ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッド６に連結されている。コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクＴｒを検出するトルクセンサ１０が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。パワーステアリング装置等を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００にはバッテリ１４から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニション信号ＩＧが入力され、ＥＣＵ１００内の演算制御部１１０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｒと車速センサ１２で検出された車速Ｖｒとに基づいてアシスト指令の電流指令値Ｉの演算を行い、演算された電流指令値Ｉに基づいてモータ２０を制御する。ベクトル制御の場合の電流指令値Ｉは、ロータマグネットの座標軸であるトルクを制御するｑ軸に対するｑ軸電流指令値Ｉｑと、磁界の強さを制御するｄ軸に対するｄ軸電流指令値Ｉｄとになっており、各軸が９０度の関係にあることから、そのベクトルで各軸に相当する電流を制御している。
また、車速ＶｒはＣＡＮ（Controller Area Network）から得て入力することも可能であり、電流指令値Ｉの演算には更に舵角センサからの舵角θを用いることも可能である。

モータ２０を駆動制御するＥＣＵ１００の構成及び動作を、ベクトル制御について説明する。
ベクトル制御の場合、モータ２０はブラシレスＤＣモータ（本例では３相）であり、制御にモータ２０の回転角度（舵角）θ及びモータ角速度ωを必要とするため、モータ２０に角度検出素子としてレゾルバ２１が連結されており、交流のレゾルバ検出信号ＲＳをディジタルの舵角θ及びモータ角速度ωに変換するレゾルバ／ディジタル変換回路（ＲＤＣ）１０１がＥＣＵ１００内に設けられている。ＥＣＵ１００は、主としてＣＰＵ（ＭＰＵ（Micro
Processor Unit）やＭＣＵ（Micro Controller Unit）等も含む）の機能（ソフトウェア）で構成され、必要な演算処理や全体の制御を行う演算制御部１１０を備え、トルクセンサ１０からの操舵トルクＴｒ、車速センサ１２（若しくはＣＡＮ）からの車速Ｖｒ、ＲＤＣ１０１からの舵角θ及びモータ角速度ωに基づく演算でｑ軸電流指令値Ｉｑ及びｄ軸電流指令値Ｉｄを求め、ベクトル制御のためにｑ軸電流指令値Ｉｑ及びｄ軸電流指令値Ｉｄをモータ駆動制御部１２０に入力する。演算制御部１１０には、イグニションキー１１からのイグニション信号ＩＧ、バッテリ電圧検出部１０２で検出されたバッテリ電圧Ｂｖ、モータ相電流検出部１０３で検出されたモータ２０の相電流ｉｐ、モータ全電流検出部１０４で検出されたモータ２０の全電流ｉｔが入力されている。モータ駆動制御部１２０にはバッテリ１４から電源リレー１０５を経て電力が供給され、バッテリ電圧検出部１０２で検出されたバッテリ電圧Ｂｖは演算制御部１１０に入力されている。
ｑ軸電流指令値Ｉｑ及びｄ軸電流指令値Ｉｄを入力するモータ駆動制御部１２０は、ＰＩ制御、ＰＷＭ制御等の制御後にモータ２０を駆動するＦＥＴブリッジ回路のインバータ回路等を具備しており、３相の駆動電流はモータリレー１０５及び１０６を経てモータ２０に供給され、各相電流ｉｐはモータ相電流検出部１０３で検出され、検出された相電流ｉｐは演算制御部１１０及びモータ駆動制御部１２０に入力される。モータリレー１０６及び１０７はモータ駆動制御部１２０からの駆動信号ＤＳでＯＮ／ＯＦＦ制御され、モータ２０に供給される全電流ｉｔはモータ全電流検出部１０４で検出され、検出された全電流ｉｔは演算制御部１１０に入力される。

モータ駆動制御部１２０は図３に示すようにＰＷＭ制御の電流フィードバック制御となっており、操舵トルクＴｒ、車速Ｖｒ、舵角θ及びモータ角速度ωに基づいて演算制御部１１０で演算されたｑ−ｄ軸の電流指令値Ｉｑ及びＩｄに対して、モータ２０の実際のモータ相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃをモータ相電流検出部１０３で検出してベクトル制御のために２相でフィードバックする必要がある。そのため、モータ相電流検出部１０３でモータ相電流Ｉａ，Ｉｃを検出し、モータ相電流がＩａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＝０の関係にあることから、減算部１０３ＡにおいてＩｂ＝−（Ｉａ＋Ｉｃ）として算出し、３相／２相変換部１２１で舵角θと協働して２相のフィードバック制御用のモータ電流ｉｑ、ｉｄに変換する。モータ電流ｉｑ及びｉｄはそれぞれ減算部１２２ｑ及び１２２ｄにフィードバックされ、減算部１２２ｑでｑ軸電流指令値Ｉｑとモータ電流ｉｑとの偏差ΔＩｑ（＝Ｉｑ−ｉｑ）が算出され、減算部１２２ｄでｄ軸電流指令値Ｉｄ（通常はＩｄ０である）とモータ電流ｉｄとの偏差ΔＩｄ（＝Ｉｄ−ｉｄ）が算出される。

減算部１２２ｄ及び１２２ｑからの偏差ΔＩｑ及びΔＩｄを“０”とするように電流制御され、偏差ΔＩｑ及びΔＩｄは比例積分（ＰＩ）制御部１２３に入力され、ＰＩ制御部１２３からＰＩ制御された電圧指令値Ｖｑ及びＶｄが出力される。そして、実際のモータ２０は３相の電流を供給する必要があるので、電圧指令値Ｖｑ及びＶｄは２相／３相変換部１２４で舵角θと協働して３相の電圧指令値Ｖａｒｅｆ，Ｖｂｒｅｆ，Ｖｃｒｅｆに変換され、ＰＷＭ制御部１２５に入力される。ＰＷＭ制御部１２５は電圧指令値Ｖａｒｅｆ，Ｖｂｒｅｆ，Ｖｃｒｅｆに基づいてデューティを制御されたＰＷＭ制御信号を発生し、ＦＥＴのブリッジ回路で成るインバータ回路１２６はＰＷＭ制御信号に基づいてモータ２０に電流を供給し、電流指令値Ｉｑ及びＩｄとの偏差が“０”となるようにモータ電流Ｉａ、Ｉｂ，Ｉｃを供給してモータ２０を駆動する。インバータ回路１２６とモータ２０との間にはモータリレー１０６及び１０７が接続されており、モータリレー１０６及び１０７はイグニションキー１１により演算制御部１１０を介してＯＮ／ＯＦＦされる。
このような電動パワーステアリング装置等の電気制御システムに給電するバッテリ１４は、ドライバの操舵操作を正常に安定してアシストするために、バッテリ１４の電源電圧を所定の安定範囲（例えば１０〜１５Ｖ）に維持することが必要である。しかしながら、様々な原因でバッテリの劣化（電圧の低下）等の不具合が発生する。従って、バッテリ１４が車両の正常運転に差し支える程度に劣化する前に、バッテリの劣化を検知してバッテリの状態を診断できる診断方法や装置が提案されている。
車載バッテリの劣化を検出する装置として、例えば特開２００５−２８９００号公報（特許文献１）に示される電動ステアリング装置では、車輪を転舵する２組の電動モータを備え、バッテリからこの電動モータに大電流を流したときのバッテリ端子電圧の降下量に基づいてバッテリ状態を診断するようにしている。また、複数のアクチュエータの少なくとも１つを右転舵方向に駆動すると共に他の少なくとも１つを左転舵方向に駆動し、且つその左，右転舵方向にそれぞれ駆動するアクチュエータの出力トルクを車輪が転舵されないように制御して、それらアクチュエータの駆動の間に電圧センサが出力する端子電圧の下降量に基づいてバッテリの状態を判定するようになっている。

また、特許第４２７０１９６号公報（特許文献２）に示されるバッテリ状態診断装置は、ブラシレスＤＣモータの回転子の永久磁石が作り出す磁束の作用軸となるｄ軸及びｄ軸に直交したｑ軸から成るｄ−ｑ座標系におけるｄ軸電機子電流のみを所定の上限電流値以下に制限して流し、ｑ軸電機子電流を流さないように通電するｄ軸通電制御手段を備えている。

特開２００５−２８９００号公報 特許第４２７０１９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置では複数のアクチュエータの少なくとも２つを左右に駆動して診断しており、複数のアクチュエータを具備しなければならないという問題があり、かかる構成を有さない一般的なシステムには適用できないという問題がある。また、特許文献２に示される装置ではｄ軸電流のみを流すようにしており、電流制御の制御周期を早くすると、高価なＭＣＵ若しくは専用のＭＣＵを必要とする問題があり、電流制御のノイズ抑制効果と応答性の相反する要求から応答性を上げることが困難で、ｑ軸電流が流れてモータトルクが発生する。そのため、ドライバに違和感を与えることになり、ドライバが居ないタイミングを検知して診断する機能が必要になってしまう。また、ｄ軸に電流を流しても磁界の指向性の限界によりｑ軸電流が流れてしまうことから、問題の発生しないレベルのｄ軸電流まで制限する必要がある。

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、モータのベクトル制御において、ステアリング挙動が発生しない電流値まで、ｄ軸電流及びｑ軸電流を流して徐々に増加（漸増）させて電源診断を行い、ドライバに違和感を与えることなく、ドライバが居ないタイミングを検知しなくても良く、複数のアクチュエータを具備する必要もなく、簡易な手法で確実に電源の劣化、正常及び診断未完了を判定する電源診断方法及び装置を提供することにある。

本発明は、電源から電力を供給される電気制御システムを有し、ベクトル制御方式で制御されるモータを備えた車両の電源状態を診断する電源状態診断方法に関し、本発明の上記目的は、ステアリング挙動が発生しない電流値まで、ｄ軸電流を徐々に増加させて印加すると共に、正負矩形波のｑ軸電流を徐々に増加させて印加し、前記電源の電圧値が電源閾値以下で、所定時間Ｔ１を経過したときに前記電源の劣化を判定することにより達成される。
本発明の上記目的は、前記電源の電圧が、更に前記診断を継続するに必要な診断可能電圧以上の場合に前記劣化を判定することにより、或いは前記モータの舵角若しくはモータ角速度が各々の閾値以上となったときに前記診断を中止して診断未完了を判定することにより、或いは前記ｄ軸電流及びｑ軸電流の印加より所定時間Ｔ２が経過したときに前記ｄ軸電流を一定とし、所定時間Ｔ３（＞Ｔ２）が経過したときに前記ｑ軸電流を一定とすることにより、或いは前記電気制御システムが、少なくともトルクセンサからの操舵トルクから演算された前記ｄ軸電流及びｑ軸電流に基づいて前記モータを駆動してアシスト力を操舵系に付与するようになっている電動パワーステアリング装置であることにより、より効果的に達成される。

また、本発明は、電源から電力を供給される電気制御システムを有し、ベクトル制御方式で制御されるモータを備えた車両の電源状態を診断する電源状態診断装置に関し、本発明の上記目的は、ステアリング挙動が発生しない電流値までｄ軸電流を徐々に増加させて印加するｄ軸電流生成部と、前記電流値まで正負矩形波のｑ軸電流を徐々に増加させて印加するｑ軸電流生成部と、前記電源の電圧値が電源閾値以下であるか否かを判定する電源電圧判定部と、時間の経過を判定する時間判定部と、前記電源電圧判定部が電源閾値以下であると判定し、かつ前記時間判定部が、前記電圧値が電源閾値以下となってから時間Ｔ１を経過したことを判定したときに前記電源の劣化を判定する診断判定部とを具備することにより達成され、前記電源の電圧が、前記診断を継続するに必要な診断可能電圧以上であるか否かを判定する診断可能電圧判定部を具備し、前記診断可能電圧判定部により前記電源の電圧が前記診断可能電圧以上を判定したときに、前記劣化を判定することにより、或いは前記モータの舵角が閾値θ１以上であるか否かを判定する舵角判定部と、モータ角速度が閾値ω１以上であるか否かを判定するモータ角速度判定部とを更に具備し、前記舵角判定部により前記モータの舵角が前記閾値θ１以上と判定されたとき、若しくは前記モータ角速度判定部により前記モータ角速度が前記閾値ω１以上と判定されたときに前記診断を中止し、前記診断判定部が診断未完了を判定することにより、或いは前記電気制御システムが、少なくともトルクセンサからの操舵トルクから演算された前記ｄ軸電流及びｑ軸電流に基づいて前記モータを駆動してアシスト力を操舵系に付与するようになっている電動パワーステアリング装置であることにより、より効果的に達成される。

本発明の電源状態診断方法及び装置によれば、電源状態の検出にｄ軸電流だけではなくｑ軸電流をも用いていると共に、ｑ軸には正負方向（交流）の矩形波電流を流し、ステアリング挙動が発生しない電流値まで増加させることで最大限の検出効果を得ることができる。
モータ回転角（舵角）若しくはモータ回転速度が予め定めた閾値を超えた場合には診断を中止し、診断未完了を判定する機能を有しているので、ドライバに対する異音や微振動の発生を抑制することができる。また、正常の場合には所定時間が経過したときに診断を停止するようにしているので、経済的で効率的である。

一般的なステアリング機構を示す構成図である。 従来の制御装置の構成例を示すブロック図である。 ベクトル制御によるモータ駆動制御部の構成例を示すブロック図である。 本発明が有する機能構成の一例を示すブロック図である。 本発明の動作例を示すフローチャートである。 本発明の動作例（第１実施形態：バッテリ劣化）を示すタイムチャートである。 本発明の動作例（第２実施形態：バッテリ正常）を示すタイムチャートである。 本発明の動作例（第３実施形態：診断未完了）を示すタイムチャートである。 本発明を適用することができる電気自動車の構成例を示すブロック図である。

本発明は、ｄ軸電流指令値Ｉｄとしてのｄ軸電流の印加だけでは検出精度に制限があった電源の状態検出に、ｑ軸電流指令値Ｉｑとしてのｑ軸電流の印加を追加し、ステアリング挙動が発生しない電流値まてｄ軸電流及びｑ軸電流を徐々に増加させながら印加することにより、最大限の検出効果を得ることができるようにしている。その際、ｑ軸には正負方向（交流）の矩形波電流を流すようにしているので、一方向だけのステアリング挙動が発生することはない。ドライバに対して、異音や微振動という現象が発生する可能性があるが、これをできるだけ制限するため、モータ回転角（舵角）若しくはモータ回転速度が予め定めた数値（閾値）以上となった場合には、電源診断を中止して診断未完了を判定する機能を有する。
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図４は、本発明に関連する演算制御部１１０の機能構成の一例を示しており、全体の制御や演算処理を行うＣＰＵ１１１を備え、ＣＰＵ１１１には入力部１１２−１及び出力部１１２−２が接続されており、入力部１１２−１には車速Ｖｒ、操舵トルクＴｒ、イグニション信号ＩＧ、バッテリ電圧Ｂｖ、モータ全電流ｉｔ、モータ相電流ｉｐ、舵角θ及びモータ角速度ωが入力され、出力部１１２−２からはｑ軸電流指令値Ｉｑ（診断用のｑ軸電流を含む）、ｄ軸電流指令値Ｉｄ（診断用のｄ軸電流を含む）及び駆動信号ＤＳが出力される。入力部１１２−１にイグニション信号ＩＧが入力されると、出力部１１２−２から駆動信号ＤＳが出力されてモータリレー１０６及び１０７がＯＮされる。
ＣＰＵ１１１には、更にイグニションキー１１がＯＮされたときに、所定時間内に初期診断を行う初期診断部１１３、ｄ軸電流指令値Ｉｄとして電源診断用のｄ軸電流を生成するｄ軸電流生成部１１４、ｑ軸電流指令値Ｉｑとして電源診断用のｑ軸電流を生成するｑ軸電流生成部１１５、バッテリ電圧Ｂｖが所定の閾値Ｂｖ１以下であるか否かを比較して判定するバッテリ電圧判定部１１６−１、舵角θが所定の閾値θ１以下であるか否かを比較して判定する舵角判定部１１７−１、モータ角速度ωが所定の閾値ω１以下であるか否かを比較して判定するモータ角速度判定部１１７−２、所定時点から計時して一定時間が経過したか否かを判定する時間判定部１１７−３、種々のデータや情報を記憶するメモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）、バッテリ電圧Ｂｖが診断可能電圧Ｂｖ２以上であるか否かを比較して判定する診断可能電圧判定部１１６−２、正常、診断未完了、劣化の診断状態を判定する診断判定部１１９が相互に接続されている。なお、ｄ軸電流生成部１１４とｑ軸電流生成部１１５は、単一の電流生成部でｄ軸電流及びｑ軸電流を別個に生成して出力する構成でも良い。
バッテリ電圧Ｂｖの閾値Ｂｖ１は、バッテリ１４が劣化していることが確認でき、これ以上バッテリ電圧Ｂｖを下げないように電流値を調整するための閾値であり、電圧レベルが下がり過ぎると電流制御を維持することができない。また、診断可能電圧Ｂｖ２は、バッテリレベルが下がり過ぎると電流制御を維持できないため、正常な診断を維持させるために設定する電圧値であり、上記閾値Ｂｖ１より小さな値になっている。即ち、Ｂｖ１＞Ｂｖ２である。ｄ軸電流生成部１１４は直流電流を徐々に線形的に増加させ、所定値に達して後は一定電流を出力するものであり、積分器等で構成できるがソフトウェアでも可能である。ｑ軸電流生成部１１５は交流の矩形波の振幅を徐々に増加させ、所定時間が経過したときなどに一定振幅の矩形波を出力するものであり、出力可変型の発振器、増幅器等で構成できるがソフトウェアでも可能である。

図５は本発明の全体動作例を示しており、イグニションキー１１がＯＮになると（ステップＳ１）、初期診断部１１３はアシストに必要な所定の初期診断（モータ温度や断線、短絡等）を実行する（ステップＳ２）。初期診断で正常、異常を判定し（ステップＳ３）、初期診断で正常でないと判定された場合には診断を中止し（ステップＳ４）、診断判定部１１９は診断未完了を判定し（ステップＳ５）、メモリ１１８に記憶した舵角θ_０であるかを確認し（ステップＳ３４）、判定状態をメモリ１１８に記憶し（ステップＳ３５）、終了する。
上記ステップＳ３において初期診断が正常と判定された場合には、ＲＤＣ１０１からの舵角θを入力部１１２−１を経てメモリ１１８に記憶し（ステップＳ１０）、ｄ軸電流生成部１１４は線形に漸増するｄ軸電流を生成してモータ駆動制御部１２０に印加し、ｑ軸電流生成部１１５は交流の正負矩形波で漸増するｑ軸電流を生成してモータ駆動制御部１２０に印加する（ステップＳ１１）。ｄ軸電流生成及びｑ軸電流生成の漸増はステアリング挙動が発生しない電流値まで行われ、ｑ軸電流については交流の正負矩形波になっているため、仮に挙動を発生する状態であっても一方向のステアリング挙動が発生することはない。
ｄ軸電流及びｑ軸電流が印加されている状態で、バッテリ電圧判定部１１６−１はバッテリ電圧Ｂｖが所定の閾値Ｂｖ１以下であるか否かを判定し（ステップＳ１２）、バッテリ電圧Ｂｖが閾値Ｂｖ１以上の場合には正常であるので、モータ角速度判定部１１７−２はＲＤＣ１０１からのモータ角速度ωが所定の閾値ω１以下であるか否かを判定し（ステップＳ１３）、モータ角速度ωが所定の閾値ω１以下である場合には、更に舵角判定部１１７−１は舵角θが所定の範囲（−θ１＜θ＜θ１）内であるか否かを判定し（ステップＳ１４）、舵角θが所定の範囲（−θ１＜θ＜θ１）内である場合には、時間判定部１１７−３によるｄ軸電流及びｑ軸電流の印加時からの計時により、一定時間Ｔ１が経過するまで上記ステップＳ１１にリターンして上記動作を繰り返す（ステップＳ１５）。また、上記ステップＳ１３でモータ角速度判定部１１７−２がモータ角速度ωが所定の閾値ω１を超えていると判定した場合、上記ステップＳ１４で舵角判定部１１７−１が舵角θが所定の範囲（−θ１＜θ＜θ１）を外れていると判定した場合には、いずれも上記ステップＳ４にスキップして診断中止となる。

一方、上記ステップＳ１５において、時間判定部１１７−３が、一定時間Ｔ１が経過したと判定した場合には、ｄ軸電流は予め定められた限界の電流値に到達し、その後は一定値を継続するが（ステップＳ１５）、ｑ軸電流は正負矩形波の漸増印加を継続する（ステップＳ２０）。その後、モータ角速度判定部１１７−２はＲＤＣ１０１からのモータ角速度ωが所定の閾値ω１以下であるか否かを判定し（ステップＳ２１）、モータ角速度ωが閾値ω１以下である場合には、更に舵角判定部１１７−１は舵角θが所定の範囲（−θ１＜θ＜θ１）内であるか否かを判定し（ステップＳ２２）、舵角θが所定の範囲（−θ１＜θ＜θ１）内である場合には、バッテリ電圧判定部１１６−１はバッテリ電圧Ｂｖが閾値電圧Ｂｖ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。そして、バッテリ電圧Ｂｖが閾値電圧Ｂｖ１以上である場合には、更に時間判定部１１７−３は、ｄ軸電流及びｑ軸電流の印加時からの経過時間が時間Ｔ２を経過するまで上記ステップＳ１１にリターンして上記動作を繰り返す（ステップＳ２４）。

上記ステップＳ２４において時間判定部１１７−３により時間Ｔ２が経過したと判定された場合には、診断判定部１１９はバッテリ１４が正常であると判定し（ステップＳ２５）、メモリ１１８に記憶した舵角θ_０に戻し（ステップＳ３４）、判定状態をメモリ１１８に記憶し（ステップＳ３５）、終了する。また、上記ステップＳ２１でモータ角速度判定部１１７−２がモータ角速度ωが閾値ω１を超えていると判定した場合、上記ステップＳ２２で舵角判定部１１７−１が舵角θが所定の範囲（−θ１＜θ＜θ１）を外れていると判定した場合には、いずれも上記ステップＳ４にスキップして診断中止となる。

一方、上記ステップＳ１２及びＳ２３において、バッテリ電圧判定部１１６−１がバッテリ電圧Ｂｖが閾値Ｂｖ１より小さいと判定した場合には、診断可能電圧判定部１１６−２はバッテリ電圧Ｂｖが診断可能電圧Ｂｖ２以上であるか否かを判定し（ステップＳ３１）、バッテリ電圧Ｂｖが診断可能電圧Ｂｖ２以上である場合には、時間判定部１１７−３は一定時間Ｔ３が経過したか否かを判定し（ステップＳ３２）、一定時間Ｔ３が経過したと判定した場合には、診断判定部１１９はバッテリ１４が劣化したと判定し（ステップＳ３３）、メモリ１１８に記憶した舵角θ_０に戻し（ステップＳ３4）、その後判定状態をメモリ１１８に記憶し（ステップＳ３５）、終了する。上記ステップＳ３１でバッテリ電圧Ｂｖが診断可能電圧Ｂｖ２よりも小さい場合には診断中止となり（ステップＳ４）、上記ステップＳ３２で一定時間Ｔ３を経過していない場合には上記ステップＳ１１にリターンして上記動作を繰り返す。

以上が全体の処理フローであるが、次に具体的な実施形態をタイムチャートに示して説明する。
図６はバッテリ劣化を判定する動作例を示すタイムチャートであり、図６（Ａ）はイグニションキー１１のＯＮ／ＯＦＦ若しくはイグニション信号ＩＧを示し、図６（Ｂ）はｄ軸電流Ｉｄを示し、図６（Ｃ）はｑ軸電流Ｉｑを示し、図６（Ｄ）はバッテリ１４の全消費電流を示し、図６（Ｅ）はバッテリ電圧Ｂｖを示し、図６（Ｆ）はモータ角速度ωを示し、図６（Ｇ）は舵角θを示している。
図６（Ａ）に示すように時点ｔ１にイグニションキー１１がＯＮされると、バッテリ電圧Ｂｖも所定値となって電力が供給される（図６（Ｅ）参照）。そして、図６（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、時点ｔ２にｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑが生成されて印加されるが、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑ共に徐々に増加（漸増）され、時点ｔ３にｄ軸電流Ｉｄは一定となるが、ｑ軸電流Ｉｑはその後も徐々に増加する。そして、本例では時点ｔ４以降バッテリ電圧Ｂｖが低下し、閾値Ｂｖ１より小さくなるとこれがバッテリ電圧判定部１１６−１で検出され、時点ｔ５以降ｑ軸電流生成部１１５によってｑ軸電流Ｉｑも一定となり、以後時点ｔ６までｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを一定として電源診断を行い、時点ｔ６までバッテリ電圧Ｂｖは閾値Ｂｖ１より小さくなっているので、診断判定部１１９は時点ｔ６にバッテリ劣化を判定して、以後ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑの印加を停止している。本例では、舵角θ及びモータ角速度ωはいずれも閾値θ１及びω１よりも小さくなっており、舵角θは所定の範囲（−θ１＜θ＜θ１）内に収まっている。

ｄ軸電流のみの場合には、ｄ軸電流の制限により、時点ｔ４以降バッテリ電圧Ｂｖの劣化を確認できる消費電流が不足することも考えられるが、本発明によればｑ軸電流も印加しているので確実な判定を行うことができる。

図７はバッテリ電圧Ｂｖが正常の場合の動作例を示しており、図７（Ａ）に示すように時点ｔ１０にイグニションキー１１がＯＮされると、バッテリ電圧Ｂｖも所定値となって電力が供給される（図７（Ｅ）参照）。そして、図７（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、時点ｔ１１にｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑが印加されて徐々に増加（漸増）され、時点ｔ１２以降はｄ軸電流Ｉｄが一定となるが、ｑ軸電流Ｉｑは時点ｔ１２後も徐々に増加する。時点ｔ１２以降バッテリ電圧Ｂｖが低下するが、閾値Ｂｖ１より小さくならず、時点ｔ１３以降ｑ軸電流Ｉｑも一定となり、以後ｔ１４までｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを一定として電源診断を行うが、本例では時点ｔ１３〜ｔ１４の一定時間（Ｔ２）にバッテリ電圧Ｂｖが閾値Ｂｖ１よりも小さくならず、モータ角速度ωは閾値ω１よりも小さく、かつ舵角θは所定の範囲（−θ１＜θ＜θ１）内に収まっているので、診断判定部１１９は時点ｔ１４にバッテリ正常を判定し、以後ｄ軸電流生成部１１４及びｑ軸電流生成部１１５はｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑの生成、印加を停止している。

また、図８は診断未完了の場合の動作例を示しており、図８（Ａ）に示すように時点ｔ２０にイグニションキー１１がＯＮされると、バッテリ電圧Ｂｖも所定値となって電力が供給される（図８（Ｅ）参照）。そして、図８（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、時点ｔ２１にｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑが生成されて印加されると共に、徐々に増加されて印加され、時点ｔ２２にｄ軸電流Ｉｄが一定となるが、ｑ軸電流Ｉｑはその後も増加する。時点ｔ２１以降バッテリ電圧Ｂｖが低下するが、閾値Ｂｖ１より小さくなっていない。しかしながら、時点ｔ２３にモータ角速度ωが閾値ω１以上になっているので、これをモータ角速度判定部１１７−２が検出し、所定時間経過後の時点ｔ２４にｄ軸電流生成部１１４及びｑ軸電流生成部１１５はｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑの生成、印加を停止している。そして、診断判定部１１９は診断未完了を判定して出力する。本例ではモータ角速度ωが閾値ω１以上になった場合を示しているが、舵角θが所定の範囲（−θ１＜θ＜θ１）以外になった場合も同様に、その発生後、所定時間経過後にｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑの生成、印加を停止し、診断未完了を判定して出力する。

図９は電気自動車の構成例を示しており、かかる電気自動車に対しても本発明を適用することができる。即ち、電気自動車に搭載されたバッテリ１４はメインバッテリ１４−１と補助バッテリ１４−３とを有しており、メインバッテリ１４−１の電圧は電圧監視部１４−４で監視されている。そして、通常時には電源切換部１４−２を介してメインバッテリ１４−１から電源供給され、電圧監視部１４−４がメインバッテリ１４−１の電圧異常を検出した時に電源切換部１４−２を切り換え、補助バッテリ１４−３から電源を供給するような電源供給構成、つまりメインバッテリ１４−１の異常時に補助バッテリ１４−３でバックアップ可能に切り換える複数電源による電源供給構成になっている。ここで、一般的にメインバッテリ１４−１は、更に多数に分割される構成をとっているものもある。

通常状態では、メインバッテリ１４−１は車両駆動用モータシステム、車両電装品、電動パワーステアリング装置を駆動しているが、メインバッテリ１４−１の電圧異常により補助バッテリ１４−３に切り換えられた時には、車両電装品、電動パワーステアリング装置のみが駆動できるようになっている。そのため、通常時に、補助バッテリ１４−３に異常が生じたまま、メインバッテリ１４−１の電圧異常により切り換えられた場合は、車両電装品及び電動パワーステアリング装置が動作できないことから、常時、補助バッテリ１４−３の電圧についてもバッテリ状態診断を行う必要がある。

上記実施形態では、イグニションキー１１がＯＮされたときの診断事例について説明したが、イグニションキー１１がＯＦＦの状態で、タイマー等による時間の計測で自動的に診断を行っても同様の効果が得られる。

１ ハンドル
２ コラム軸
３ 減速ギア
１０ トルクセンサ
１１ イグニションキー
１２ 車速センサ
１４ バッテリ
２０ モータ
２１ レゾルバ
１００ ＥＣＵ
１０１ レゾルバ／ディジタル変換回路（ＲＤＣ）
１０２ バッテリ電圧検出部
１０３ モータ相電流検出部
１０４ モータ全電流検出部
１０５ 電源リレー
１０６、１０７ モータリレー
１１０ 演算制御部
１１１ ＣＰＵ
１１２−１ 入力部
１１２−２ 出力部
１１３ 初期診断部
１１４ ｄ軸電流生成部
１１５ ｑ軸電流生成部
１１６−１ バッテリ電圧判定部
１１６−２ 診断可能電圧判定部
１１７−１ 舵角判定部
１１７−２ モータ角速度判定部
１１７−３ 時間判定部
１１８ メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）
１１９ 診断判定部
１２０ モータ駆動制御部
１２１ ３相／２相変換部
１２３ ＰＩ制御部
１２４ ２相／３相制御部
１２５ ＰＷＭ制御部
１２６ インバータ回路

Claims (9)

1. 電源から電力を供給される電気制御システムを有し、ベクトル制御方式で制御されるモータを備えた車両の電源状態を診断する電源状態診断方法において、ステアリング挙動が発生しない電流値まで、ｄ軸電流を徐々に増加させて印加すると共に、正負矩形波のｑ軸電流を徐々に増加させて印加し、前記電源の電圧値が電源閾値以下で、所定時間Ｔ１を経過したときに前記電源の劣化を判定することを特徴とする電源状態診断方法。
2. 前記電源の電圧が、更に前記診断を継続するに必要な診断可能電圧以上の場合に前記劣化を判定する請求項１に記載の電源状態診断方法。
3. 前記モータの舵角若しくはモータ角速度が各々の閾値以上となったときに前記診断を中止して診断未完了を判定する請求項１又は２に記載の電源状態診断方法。
4. 前記ｄ軸電流及びｑ軸電流の印加より所定時間Ｔ２が経過したときに前記ｄ軸電流を一定とし、所定時間Ｔ３（＞Ｔ２）が経過したときに前記ｑ軸電流を一定とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電源状態診断方法。
5. 前記電気制御システムが、少なくともトルクセンサからの操舵トルクから演算された前記ｄ軸電流及びｑ軸電流に基づいて前記モータを駆動してアシスト力を操舵系に付与するようになっている電動パワーステアリング装置である請求項1乃至４のいずれかに記載の電源状態診断方法。
6. 電源から電力を供給される電気制御システムを有し、ベクトル制御方式で制御されるモータを備えた車両の電源状態を診断する電源状態診断装置において、ステアリング挙動が発生しない電流値までｄ軸電流を徐々に増加させて印加するｄ軸電流生成部と、前記電流値まで正負矩形波のｑ軸電流を徐々に増加させて印加するｑ軸電流生成部と、前記電源の電圧値が電源閾値以下であるか否かを判定する電源電圧判定部と、時間の経過を判定する時間判定部と、前記電源電圧判定部が電源閾値以下であると判定し、かつ前記時間判定部が、前記電圧値が電源閾値以下となってから時間Ｔ１を経過したことを判定したときに前記電源の劣化を判定する診断判定部とを具備したことを特徴とする電源状態診断装置。
7. 前記電源の電圧が、前記診断を継続するに必要な診断可能電圧以上であるか否かを判定する診断可能電圧判定部を具備し、前記診断可能電圧判定部により前記電源の電圧が前記診断可能電圧以上を判定したときに、前記劣化を判定する請求項６に記載の電源状態診断装置。
8. 前記モータの舵角が閾値θ１以上であるか否かを判定する舵角判定部と、モータ角速度が閾値ω１以上であるか否かを判定するモータ角速度判定部とを更に具備し、前記舵角判定部により前記モータの舵角が前記閾値θ１以上と判定されたとき、若しくは前記モータ角速度判定部により前記モータ角速度が前記閾値ω１以上と判定されたときに前記診断を中止し、前記診断判定部が診断未完了を判定する請求項６又は７に記載の電源状態診断装置。
9. 前記電気制御システムが、少なくともトルクセンサからの操舵トルクから演算された前記ｄ軸電流及びｑ軸電流に基づいて前記モータを駆動してアシスト力を操舵系に付与するようになっている電動パワーステアリング装置である請求項６乃至８のいずれかに記載の電源状態診断装置。
   

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