JPH01278882A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、自動車等の電動式パワーステアリング装置
に関する。

従来技術および発明の課題 第７図は、従来の電動式パワーステアリング装置を示し
ている。この装置は、操舵力を補助するための電動モー
タ（１）と、モータ駆動回路（３）と、電動モータ（１
）とステアリング系統との間に設けられた電磁クラッチ
（４）と、クラッチ駆動回路（５）と、モータ駆動回路
（３）と主電源（バッテリー）（６）との間に設けられ
たキースイッチ（７）およびフェイルリレー回路（８）
と、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（９）と、車速を検出するための車速セ
ンサ（ｌＯ）と、トルクセンサ（９）の検出トルク、車
速センサ（１０）の検出速度等にもとづいてモータ（１
）およびフェイルリレー回路（８）を制御する制御装置
（１１）とを備えている。

モータ駆動回路（３）は、第８図（ａ）に示すように、
四ツノパワートランジスタ（２ａ）　（２ｂ）　（２ｃ
）（２ｄ）からなるブリッジ回路で構成されている。

モータ（１）は、省電力化を図るため、ＰＷＭ駆動すれ
ている。制御装置（１１）は、トルクセンサ（９）、車
速センサ（ＬＱ）、モータ駆動回路（３）等のパワース
テアリング装置各部の異常を常時監視している。そして
、トルクセンサ（９）の検出トルクおよび車速センサ（
１０）の検出速度等にもとづいてモータ（１）の操舵力
補助量を制御する操舵力補助量制御を行うとともにパワ
ーステアリング装置各部の異常を検出したときにフェイ
ルリレー回路（８）のリレー接点をオフにするフエイセ
ーフ制御を行う。

第８図（ａ）に矢印で示すようにモータ（１）に電流が
流れている場合に、第８図（ｂ）に示すように、モータ
線の地絡が発生すると、同図に矢印で示すように、パワ
ートランジスタ（２ａ）に大電流が流れ、パワートラン
ジスタ（２ａ）が破壊したり、火災が発生したりするお
それがある。また、第８図（ａ）に矢印で示すようにモ
ータ（１）に電流が流れている場合に、第８図（ｅ）に
示すように、モータ線の地絡が発生すると、同図に矢印
で示すように、モータ（１）に大電流が流れ、運転者の
意図する以上の操舵力補助が働き、非常に危険である。

そこで、これを防止するために、従来においては、第７
図に示すように、モータ駆動回路（３）から流れ出る電
流を電流検出回路（１２）で検出し、この検出電流と、
制御装置（１１）で演算された電流指令値とを比較する
ことにより、モータ線の地絡を検出するようにしている
。

しかしながら、従来の異常検出方法では、モータ線の地
絡等のモータ駆動回路の異常を検出するのに時間がかか
るという問題がある。すなわち、急操舵時には、モータ
（１）の回転速度が大きくなり、これに伴ってモータ（
１）に誘導される逆起電力も大きくなり、モータ線の地
絡等の異常が発生していないにもかかわらず、モータ（
１）に流れる電流が電流指令値より小さくなる。従来の
異常検出方法では、このような場合を異常と誤判定しな
いように、異常検出判定時間を長くとる必要がある。

この発明は上記問題を解消した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。

課題を解決するための手段 この発明による電動式パワーステアリング装置は、操舵
力を補助するための電動モータの駆動回路に流入する電
流を検出する流入電流検出回路、電動モータの駆動回路
から流出する電流を検出する流出電流検出回路、両電流
検出回路によって検出された電流の差に基づいて、モー
タ駆動回路の異常を検出する異常検出手段、および異常
検出手段によって異常が検出されたときに、電動モータ
による操舵力補助を禁止する手段を備えていることを特
徴とする。

発明の作用 操舵力を補助するための電動モータの駆動回路に流入す
る電流を検出する流入電流検出回路と、電動モータの駆
動回路から流出する電流を検出する流出電流検出回路と
によってそれぞれ検出された電流の差に基づいて、モー
タ線の地絡等のモータ駆動回路の異常が検出されると、
その異常検出に基づいて、電動モータによる操舵力補助
が禁止される。

実施例 以下、第１図〜第６図を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。

第１図は、電動式パワーステアリング装置の全体の概略
構成を示している。この装置は、操舵力を補助するため
の電動モータ（１）と、モータ駆動回路（３）と、電動
モータ（１）とステアリング系統との間に設けられた電
磁クラッチ（４）と、クラッチ駆動回路（５）と、モー
タ駆動回路（３）と主電源（６）との間に設けられたキ
ースイッチ（７）およびフェイルリレー回路（８）と、
ステアリングシャフトの入力トルクを検出するトルクセ
ンサ（９）と、車速を検出する車速センサ（１０）と、
トルクセンサ（９）の検出トルク、車速センサ（１０）
の検出速度等に基づいてモータ（１）を制御するととも
にフェイルリレー回路（８）を制御する制御装置（１１
）とを備えている。

モータ（１）は、ステアリングシャフトの出力軸または
ステアリングギア等の適当箇所に減速機、クラッチ等を
介して連結されている。トルクセンサ（９）は、たとえ
ば、ステアリングシャフトの入力軸と出力軸との間に設
けられたトーションバーのねじれを検出するポテンショ
メータからなる。

モータ駆動回路（３）は、第２図に示すように、二つの
正転用パワートランジスタ（２ａ）　（２ｂ）と、二つ
の逆転用パワートランジスタ（２ｃ）　（２ｄ）とから
なるブリッジ回路で構成されている。正転用パワートラ
ンジスタ（２ａ）と逆転用パワートランジスタ（２ｄ）
とは、直列に接続され、逆転用パワートランジスタ（２
ｃ）と正転用パワートランジスタ（２ｂ）とは直列に接
続されており、両直列回路が並列に接続されている。そ
して、正転用パワートランジスタ（２ａ）と逆転用パワ
ートランジスタ（２ｄ）との接続点と、逆転用パワート
ランジスタ（２ｃ）と正転用パワートランジスタ（２ｂ
）との接続点との間に電動モータ（１）が接続されてい
る。

各パワートランジスタ（２ａ）　（２ｂ）　（２ｃ）　
（２ｄ）のベースは、制御装置（１１）にそれぞれ接続
されている。

フェイルリレー回路（８）とモータ駆動回路（３）との
間には、駆動回路（３）に流入する電流を検出するため
の流入電流検出回路（２１）が設けられている。モータ
駆動回路（３）と接地との間には、駆動回路（３）から
流出する電流を検出するための流出電流検出回路（２２
）が設けられている。

これらの電流検出回路（２１）（２２）によって検出さ
れた電流は、制御装置（１１）にそれぞれ送られる。

流入電流検出回路（２１）は、例えば、第２図に示すよ
うに、フェイルリレー回路（８）とモータ駆動回路（３
）との間に接続された電流検出用抵抗（２３）と、その
端子間電圧を検出するとともに増幅する差動増幅回路（
２４）とからなる。流出電流検出回路（２２）は、例え
ば、第２図に示すように、モータ駆動回路（３）と接地
との間に接続された電流検出用抵抗（２５）と、その正
側端子電圧を増幅する差動増幅回路（２Ｂ）とからなる
。

図示は、省略したが、クラッチ駆動回路（５）、トルク
センサ（９）、車速センサ（１０）等のパワーステアリ
ング装置各部の異常を検出するための異常検出回路が設
けられている。各異常検出回路からの異常検出信号も制
御装置（１１）に送られる。

制御装置（１１）は、トルクセンサ（９）の検出トルク
および車速センサ（１０）の検出速度等にもとづいてモ
ータ（１）の操舵力補助量を演算する操舵力補助量制御
を行うとともにトルクセンサ（９）、車速センサ（１０
）、モータ駆動回路（３）等のパワーステアリング装置
各部の異常を検出したときにフェイルリレー回路（６）
のリレー接点をオフにするフェイルセーフ制御を行うマ
イクロコンピュータと、マイクロコンピュータ（図示路
）によって求められた操舵力補助量に応じたＰＷＭ出力
を得るＰＷＭ変調回路（図示路）とを備えている。

ＰＷＭ変調回路から出力されるモータ制御用ＰＷＭ信号
は、モータ（１）を正転させる場合には、各正転用パワ
ートランジスタ（２ａ）　（２ｂ）のベースに送られる
。従って、この場合は、各正転用パワートランジスタ（
２ａ）　（２ｂ）がＰＷＭ信号に応じてオンされるごと
に、電源（６）、キースイッチ（７）、フェイルリレー
回路（８）、抵抗（２３）、正転用パワートランジスタ
（２ａ）、モータ（１）、正転用パワートランジスタ（
２ｂ）、抵抗（２５）、ｍ源（６）の順に電流が流れ、
モータ（１）が正転駆動される。

モータ（１）を逆転させる場合には、モータ制御用ＰＷ
Ｍ信号は、各逆転用パワートランジスタ（２ｃ）　（２
ｄ）のベースに送られる。従って、この場合は、各逆転
用パワートランジスタ（２ｃ）　（２ｄ）がＰ　Ｗ　Ｍ
信号に応じてオンされるごとに、電源（６）、キースイ
ッチ（７）、抵抗（２３）、フェイルリレー回路（８）
、逆転用パワートランジスタ（２ｃ）、モータ（１）、
逆転用パワートランジスタ（２ｄ）、抵抗（２５）、電
源（６）の順に電流が流れ、モータ（１）が逆転駆動さ
れる。

第３図を参照して、今、モータ（１）が正常に駆動され
ているとすると、モータ駆動回路（３）に流入する電流
Ｉａと、モータ駆動回路（３）から流出する電流Ｉｂと
は、はぼ等しくなる。したがって、モータ（１）が正常
に駆動されているときには、流入電流Ｉａと流出電流Ｉ
ｂとの差ΔＩ（−Ｉａ−１ｂ）は、はぼ零となる。

時点Ｔ１で、第８図（ｂ）　（ｃ）に示すようなモータ
線の地絡が発生すると、流入電流Ｉａは急激に増大し、
流出電流１ｂは零まで急激に減少する。したがって、流
入電流１ａと流出電流Ｉｂとの差ΔＩは、時点Ｔ１にお
いて急激に増大する。制御装置（１１）は、流入電流検
出回路（２１）および流出電流検出回路（２２）の出力
に基づいて、流入電流Ｉａと流出電流Ｉｂとの差Δ■を
算出し、算出したΔ■に基づいて、モータ線の地絡等の
モータ駆動回路（３）の異常を即座に検出してフェイル
セーフ処理を行う。

第４図〜第６図は、制御装置（１１）による処理を示し
ている。制御装置（１１）による処理には、主処理と、
割り込み処理とがある。

第４図は、主処理の手順を示している。まず、初期化処
理が行われる（ステップ３１）。この初期化処理では、
この後に行われる障害監視処理でカウンタとして用いら
れる異常検出時間計時用レジスタのクリア等が行われる
。

初期化処理の後、障害監視処理（ステ・ツブ３２）およ
び車速°センサ（１０）の検出信号に基づく車速計算な
どの処理（ステ・ツブ３３）が行われる。この後、プロ
グラムの暴走を検出するために用いられるウォッチドッ
グパルスが出力され（ステップ３４）、ステップ３２に
戻る。

第５図は、割り込み処理の手順を示している。

この割り込み処理は、割り込み信号に基づ０て、一定時
間間隔で実行される。この処理にお０ては、まず、トル
クセンサ（９）によって検出されたステアリングシャフ
トの入力トルクが読み込まれる（ステップ４１）。また
、トルクセンサ（９）からの入力信号に基づいて操舵方
向が判定される。そして、読み込まれた人力トルクと、
主処理のステップ３３で求められた最新の車速とに基づ
いて、操舵力補助量の目標値が算出される（ステップ４
２）。

この後、算出された目標値を表す操舵力補助量制御信号
および操舵方向に応じた回転方向制御信号が、モータ駆
動回路（３）に出力され（ステップ４３）、この割り込
み処理は終了する。

上記ステップ４３で、モータ駆動回路（３）に操舵力補
助量制御信号および回転方向制御信号が送られることに
より、モータ（１）は、回転トルクが操舵力補助量制御
信号に応じた大きさになるようにかつ回転方向が回転方
向制御信号に応じた方向になるように駆動される。

第６図は、主処理の障害監視処理の詳細を示している。

この障害監視処理においては、トルクセンサ（９）、車
速センサ（１０）、クラッチ駆動回路（５）等の異常検
出回路に基づく障害監視処理（ステップ５１）の他に、
電流検出回路（２１）（２２）の検出電流に基づいて行
われるモータ駆動回路障害監視処理（ステップ５２）が
行われる。

モータ駆動回路障害監視処理（ステップ５２）において
は、まず、流入電流検出回路（２１）および流出電流検
出回路（２２）の出力に基づいて、流入電流Ｉａと流出
電流１ｂとの差ΔＩが算出される（ステップ６１）。次
に、算出されたΔＩが予め定められた異常判別用基準値
ΔＩＯより大きいか否かが判定される（ステ・ツブ６２
）。

ΔＩが基準値Δ■０以下である場合には、異常検出時間
計時用レジスタがクリアされ（ステップ６６）、主処理
のステップ３３に移る。ΔＩが基準値ΔＩＯより大きけ
れば、検出時間計時用レジスタの内容Ｋが＋１された後
（ステップ６３）、レジスタの内容Ｋが予め定められた
異常判別用検出時間に対応する基準１ｉ］ｉＴｏを越え
たか否かが判定される（ステップ６４）。

レジスタの内容ＫがＴｏを越えていれば、モータ駆動回
路（３）に地絡等の異常が発生したと判断され、フェイ
ルリレー回路（８）のリレー接点をオフにする等のフェ
イルセーフ処理が行われる（ステップ６５）。上記ステ
ップ６４においてカウンタの内容ＫがＴｏ以下である場
合には、主処理のステップ３３に移る。

発明の効果 この発明による電動式パワーステアリング装置は、操舵
力を補助するための電動モータの駆動回路に流入する電
流と、電動モータの駆動回路から流出する電流との差に
基づいて、モータ駆動回路の異常を検出しているので、
モータ線の地絡等のモータ駆動回路の異常を短時間に検
出することができ１．このような異常発生に対して、迅
速に電動モータによる操舵力補助を禁止できる。このた
め、モータ線の地絡等のモータ駆動回路の異常が発生し
ても、モータ駆動素子が破壊したり、運転者の予期しな
い操舵力補助が働いたりすることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図はこの発明の実施例を示し、第１図は電
動式パワーステアリング装置全体の概略構成を示す電気
ブロック図、第２図はモータ駆動回路、流入電流検出回
路および流出電流検出回路の具体例を示す電気回路図、
第３図はモータ駆動回路に流入する電流１ａ、モータ駆
動回路から流出電流１ｂおよび両型流の差Δ■を示すタ
イムチャート、第４図は制御装置による主処理の手順を
示すフローチャート、第５図は制御装置による割込処理
の手順を示すフローチャート、第６図は障害監視処理の
手順を示すフローチャート、第７図は従来例を示す電気
ブロック図、第８図はモータ線の地絡が発生した場合の
電流の流れを示す図である。 （１）・・・電動モータ、（３）・・・モータ駆動回路
、（２ａ）　（２ｂ）　（２ａ＞　（２ｄ）−・・パワ
ートランジスタ、（８）・・・電源、（８）・・・フェ
イルリレー回路、（１１）・・・制御装置、（２１）・
・・流入電流検出回路、（２２）・・・流出電流検出回
路。 以上 特　許　出　願　人　　光洋精工株式会社第３　ｋ＝’
：、１ Ｌ’；：Ｊ　５　”ｉＬ！ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 操舵力を補助するための電動モータの駆動回路に流入す
   る電流を検出する流入電流検出回路、電動モータの駆動
   回路から流出する電流を検出する流出電流検出回路、 両電流検出回路によって検出された電流の差に基づいて
   、モータ駆動回路の異常を検出する異常検出手段、およ
   び 異常検出手段によって異常が検出されたときに、電動モ
   ータによる操舵力補助を禁止する手段を備えていること
   を特徴とする電動式パワーステアリング装置。