JPH0446867A - 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、自動車などの電動式パワーステアリング装
置に関する。

従来の技術 この種の電動式パワーステアリング装置として、４個の
パワー素子て構成されたブリッジ回路により電動モータ
を駆動す′るモータ駆動回路を備えたものが知られてい
る。

ところが、このようなパワーステアリング装置において
は、モータ線か地絡した場合や、モータ駆動回路のパワ
ー素子が短絡した場合に、モータやパワー素子に短絡電
流が流れ、ハンドル（ステアリングホイール）が勝手に
回ったり、パワー素子が破壊したりするおそれがあり、
非常に危険である。

このため、モータ駆動回路に流れる電流を監視し、一定
値以上の過電流が流れたときに異常として検出するよう
にしたパワーステアリング装置が提案されている。

発明が解決しようとする課題 上記のようなパワーステアリングｇＷても、制御を始め
てからでなければ異常の検出ができず、電源を切ってい
る間に発生した故障を制御を始める前に検出することは
できない。

この発明の目的は、上記の問題を解決し、電源投入前に
発生した故障を電源投入後に直ちに検出できる電動式パ
ワーステアリング装置を提供することにある。

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、 ４個のパワー素子で構成されたブリッジ回路により電動
モータを駆動するモータ駆動回路、モータ駆動回路のブ
リッジ回路に流れる電流を検出するための電流検出回路
、 および電源投入時に上記パワー素子を１個ずつ個別に駆
動してそのときにブリッジ回路に流れる電流に基づき異
常を検出する監視手段を備えているものである。

作　　　用 ブリッジ回路のパワー素子を１個ずつ駆動すると、モー
タ線の地絡やパワー素子の短絡がある場合、ブリッジ回
路に過電流が流れる。したがって、パワー素子を１個ず
つ個別に駆動してそのときにブリッジ回路に流れる電流
を調べることにより、これらの故障を検出することかで
きる。

実　　施　　例 以下、図面を参照して、この発明の詳細な説明する。

第１図は、電動式パワーステアリング装置の概略構成を
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）
、モータ（１）とステアリング系との間に設けられた電
磁クラッチ（２）　　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（３）、車速を検出す
るための車速センサ（４）、ならびにこれらのセンサ（
３）（４＞の出力に基づいてモータ（１）およびクラッ
チ（２）を制御する制御装置（５）を備えている。

制御装置（５）はマイクロコンピュータによって構成さ
れ、操舵力補助量制御手段（６）、第１監視手段（７）
、第２監視手段（８）およびフェイルセーフ手段（９）
を備えている。制御装置（５）の電源回路（ｌＯ）が、
キースイッチ（１１）を介してバッテリ（主電源）　（
１２）に接続されている。

モータ（１）は、モータ駆動回路（１３）を介して、ク
ラッチ（２）はクラッチ駆動回路（１４）を介してそれ
ぞれ制御装置（５）に接続されている。モータ駆動回路
（１３）は、第１電流検出回路（１５）およびフェイル
リレー（１６）を介してバッテリ（１２）に接続されて
おり、フェイルリレー（１６）はリレー駆動回路（１７
）を介して制御装置（５）に接続されている。また、モ
ータ駆動回路（１３）とモータ（１）の間に、第２電流
検出回路（１８）か設けられている。第１および第２電
流検出回路（１５）　（１ｇ）は、制御装置（５）に接
続されている。

キースイッチ（１１）、トルクセンサ（３）および車速
センサ（４）は、インタフェース（１９）を介して制御
装置（５）に接続されている。

第２図に詳細に示すように、モータ駆動回路（１３）は
４個のパワー素子（パワートランジスタ）すなわち第１
パワー素子（Ｐｌ）、第２パワー素子（Ｐ２）、第３パ
ワー素子（Ｐ３）および第４パワー素子（Ｐ４）からな
るブリッジ回路（２０）を備えており、各パワー素子（
Ｐｌ）〜（Ｐ４）が制御装置によって制御される。第１
および第４パワー素子（Ｐｉ）（Ｐ４）は正転用、第２
および第３パワー素子（Ｐ２）　（Ｐ３）は逆転用であ
る。モータ（１）は、省電力化を図るため、ＰＷＭ制御
されている。

第１電流検出回路（１５）は異常検出用のものであり、
ブリッジ回路（２０）の電流流入側に設けられた電流検
出用の第１抵抗（２１）の端子間電圧を検出することに
よりブリッジ回路（２０）に流れる電流を検出する。

第２電流検出回路（１８）は操舵力補助量制御用のもの
であり、ブリッジ回路（２０）とモータ（１）の間に設
けられた電流検出用の第２抵抗（２２）の端子間電圧を
検出することによりモータ（１）に流れる電流を検出す
る。

操舵力補助量制御手段（６）は、トルクセンサ（３）の
検出トルク、車速センサ（４）の検出車速などに基づい
てモータ駆動回路（■３）などを制御し、これによって
モータ（１）による操舵力補助量を制御する。

第１監視手段（７）は、キースイ・ソチ（１１）がオン
になって電源が投入された直後に１回だけ、次のように
、モータ線の地絡およびノくワー素子（ｐｔ）〜（Ｐ４
）の短絡などの異常の検出を行なう。

すなわち、電源が投入されると、４個のノくワー素子（
Ｐｌ）〜（Ｐ４）を順に１個ずつ個別に駆動し、そのと
きにブリッジ回路（２０）に流れる電流を第１電流検出
回路（１５）によって検出し、一定値以上の過電流が流
れると、モータ線の地絡またはパワー素子（Ｐｌ）〜（
Ｐ４）の短絡が生じていると判断する。ブリッジ回路（
２０）のパワー素子（Ｐｌ）〜（Ｐ４）を１個ずつ駆動
すると、モータ線の地絡やパワー素子（Ｐｌ）〜（Ｐ４
）の短絡がある場合、ブリッジ回路に過電流が流れる。

したがって、ノくワー素子（Ｐｌ）〜（Ｐ４）を１個ず
つ個別に駆動してそのときにブリッジ回路（２０）に流
れる電流を調べることにより、これらの故障を検出する
ことができる。そして、第１監視手段（７）により異常
が検出されると、フェイルセーフ手段（９）により、モ
ータ（１）による操舵力補助を禁止するフェイルセーフ
処理が行なわれる。

第２監視手段（８）は、制御を行なっている間は常に、
第１電流検出回路（１５）によってブリッジ回路（２０
）に流れる電流を監視し、一定値以上の過電流が流れる
と、モータ線の地絡またはパワー素子（Ｐｌ）〜（Ｐ４
）の短絡が生じていると判断する。そして、第２監視手
段（８）によって異常が検出されると、上記同様、フェ
イルセーフ手段（９）によってフェイルセーフ処理が行
なわれる。

次に、第３図のフローチャートを参照して、上記の第１
監視手段（７）の異常検出処理の１例を説明する。なお
、このプログラムは、電源が投入されたのち、一連の処
理が終わるまでの間、一定の時間間隔で繰返し実行され
る。

第３図において、まず、タイマがタイムアツプしたかど
うかを調べる（ステップ１０１）。このタイマは異常検
出処理の時間間隔を定めるためのものであり、これがタ
イムアツプしていなければ、異常検出処理の時間が到来
していないことになり、そのまま処理を終了し、タイマ
がタイムアンプしていれば、ステップ１０２以下の異常
検出処理を行なう。

ステップ１０２においては、第１カウンタＣＴＩを１イ
ンクリメント（増加）する。ＣＴＩは、パワー素子（Ｐ
ｌ）〜（Ｐ４）のオン、オフのタイミングを決めるため
のものである。次に、ＣＴＩが設定値１以上であるかど
うかを調べ（ステップ１０３）そうでなければ、第１〜
第４パワー素子（Ｐｌ）〜（Ｐ４）をすべてオフにして
（ステップ１０４）処理を終了する。したがって、ＣＴ
Ｉが設定値１になるまでは、４個のパワー素子（Ｐｉ）
〜（Ｐ４）はすべてオフのままである。

ステップ１０３においてＣＴＩが設定値１以上になると
、ＣＴＩが設定値２以上であるかどうかを調べ（ステッ
プ１０５）　　そうでなければ、第１パワー素子（Ｐｌ
）をオンする（ステップ１０６）。

次に、第１電流検出回路（１５）から電流検出値１１を
読込み（ステップ１０７　）　、この１１が一定のしき
い値Ｉ　ＩＩａｘより小さいかどうかを調べる（ステッ
プ１０８）。１１がＩ　ｆｆ１ａｘより小さければ、異
常ではないと判断して、第２カウンタＣＴ２をクリアし
くステップ１０９　）　、処理を終了する。このＣ７０
は、後述するように、１１がＩＩａｘ以上である状態の
継続時間を調べるためのものである。ステップ１０８に
おいて工１かＩ　ｍａｘより小さくなければ、異常の可
能性があると判断し、Ｃ７０を１インクリメントする（
ステップ１１Ｏ）。次に、Ｃ７０がタイムアツプして設
定値を越えたかどうかを調べ（ステップ１１１　）　、
越えていなければ、そのまま処理を終了する。ステップ
１１１においてＣ７０が設定値を越えた場合は、１１が
Ｉ　ｍａｘ以上である状態が一定時間以上継続したこと
になるので、異常であると判断し、フェイルセーフ処理
を行なう（ステップ１１２）。

このように、ＣＴＩが設定値１になってから設定値２に
なるまでの間は、第１パワー素子（Ｐｌ）だけがオンさ
れ、ブリッジ回路（２０）に流れる電流１１がしきい値
１　ｍａｘ以上である状態が一定時間以上継続すると、
異常であると判断して、フェイルセーフ処理を行なう。

ステップ１０５においてＣＴＩが設定値２以上になると
、ＣＴＩが設定値３以上であるかどうかを調べ（ステッ
プ１１３　）　、そうでなければ、ステップ１０４に進
む。したがって、ＣＴＬが設定値２になってから設定値
３になるまでの間は、４個のパワー素子（Ｐｌ）〜（Ｐ
４）がすべて−旦オフになる。

ステップ１１３においてＣＴＩが設定値３以上になると
、ＣＴＩが設定値４以上であるかどうかを調べ（ステッ
プ１１４　）　、そうでなければ、第２パワー素子（Ｐ
２）をオンしくステップ１１５）。ステップ１０７に進
む。したがって、ＣＴＩが設定値３になってから設定値
４になるまでの間は、第２パワー素子（Ｐ２）だけがオ
ンされ、第１パワー素子（Ｐｌ）の場合と同様に、異常
の検出が行なわれる。

ステップ１１４においてＣＴＩが設定値４以上になると
、ＣＴＩが設定値５以上であるかどうかを調べ（ステッ
プ１１Ｂ　）　、そうでなければ、ステップ１０４に進
む。したがって、ＣＴＩが設定値４になってから設定値
５になるまでの間は、４個のパワー素子（Ｐｌ）〜（Ｐ
４）がすべて−具オフになる。

ステップ１１６においてＣＴＩが設定値５以上になると
、ＣＴＩが設定値６以上であるかどうかを調べ（ステッ
プ１１７　）　、そうでなければ、第３パワー素子（Ｐ
３）をオンしくステップ１１８）。ステップ１０７に進
む。したがって、ＣＴ１が設定値５になってから設定値
６になるまでの間は、第３パワー素子（Ｐ３）だけがオ
ンされ、第１パワー素子（Ｐｌ）の場合と同様に、異常
の検出が行なわれる。

ステップ１１７においてＣＴＩが設定値６以上になると
、ＣＴＩが設定値７以上であるかどうかを調べ（ステッ
プ１１９　）　、そうでなければ、ステップ１０４に進
む。したがって、ＣＴ１が設定値６になってから設定値
７になるまでの間は、４個のパワー素子（ＰＩ）〜（Ｐ
４）がすべて−旦オフになる。

ステップ１１９においてＣＴＩが設定値７以上になると
、ＣＴＩが設定値８以上であるかどうかを調べ（ステッ
プ１２０　）　、そうでなければ、第４パワー素子（Ｐ
４）をオンしくステップ１２１）。ステップ１０７に進
む。したがって、ＣＴＩか設定値７になってから設定値
８になるまでの間は、第４パワー素子（Ｐ４）だけがオ
ンされ、第１パワー素子（Ｐｉ）の場合と同様に、異常
の検出が行なわれる。

ステップ１２０においてＣＴＩが設定値８以上になると
、ステップ１０４に進み、４個のパワー素子（Ｐｌ）〜
（Ｐ４）をすべてオフにする。なお、ステップ１２０か
らステップ１０４に進むと、一連の異常検出処理が終了
し、以後は、再度電源が投入されるまで、第３図のプロ
グラムは実行されないようになっている。

ステップ１１２のフェイルセーフ処理の１例が、第４図
に示されている。

第４図において、まず、フェイルリレ＝（１６）をオフ
する（ステップ２０１）。次に、クラッチ（２）をオフ
する（ステップ２０２）。次に、モータ（１）への出力
をオフする（ステップ２０３）。

そして、図示しないアラームランプをオンしくステップ
２０４　）　、ステップ２０１に戻る。

次に、第５図のフローチャートを参照して、上記の第２
監視手段（８）の異常検出処理の１例を説明する。なお
、このプログラムは、上記の第１監視手段（７）による
異常検出処理が終了したのち、一定の時間間隔で繰返し
実行される。

第５図において、まず、タイマがタイムアツプしたかど
うかを調べる（ステップ３０１）。このタイマは、第１
監視手段（ア）による異常検出処理の場合のタイマと同
様、異常検出処理の時間間隔を定めるためのものであり
、これがタイムアツプしていなければ、そのまま処理を
終了し、タイマがタイムアツプしていれば、ステップ３
０２以下の異常検出処理を行なう。

ステップ３０２においては、第１電流検出回路（１５）
から電流検出値■１を読込み、この１１が一定のしきい
値１　ｗａｘより小さいかどうかを調べる（ステップ３
０３）。１１がＩ　ｗａｘより小さければ、異常ではな
いと判断して、カウンタＣＴをクリアしくステップ３０
４　）　、処理を終了する。

このＣＴは、後述するように、１１が１１ａＸ以上であ
る状態の継続時間を調べるためのものである。ステップ
３０３において１１がＩ　ｗａｘより小さくなければ、
異常の可能性があると判断し、ＣＴを１インクリメント
する（ステップ３０５）。

次に、ＣＴがタイムアツプして設定値を越えたかどうか
を調べ（ステップ３０Ｂ　）　、越えていなければ、そ
のまま処理を終了する。ステップ３０６においてＣＴが
設定値を越えた場合は、１１が１＋１２Ｘ以上である状
態が一定時間以上継続したことになるので、異常である
と判断して、前記同様のフェイルセーフ処理を行なう（
ステップ３０７）。

発明の効果 この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、上
述のように、電源投入前に発生したモータ線の地絡やパ
ワー素子の短絡などの故障を電源投入後に直ちに検出す
ることかでき、このような異常による事故を未然に防止
して、装置の安全性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す電動式パワーステアリ
ング装置のブロック図、第２図は第１図の要部を詳細に
示すブロック図、第３図は異常検出処理の１例を示すフ
ローチャート、第４図はフェイルセーフ処理の１例を示
すフローチャート、第５図は他の異常検出処理の１例を
示すフローチャートである。 （１）・・・電動モータ、（７）・・・第１監視手段、
（１３）・・・モータ駆動回路、（１５）・・・第１電
流検出回路、（２０）・・・ブリッジ回路、（ＰＬ）　
（Ｐ２）　（Ｐ３）（Ｐ４）・・・パワー素子（パワー
トランジスタ）。 以　　上 第４図 第５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、 ４個のパワー素子で構成されたブリッジ回路により電動
   モータを駆動するモータ駆動回路、モータ駆動回路のブ
   リッジ回路に流れる電流を検出するための電流検出回路
   、 および電源投入時に上記パワー素子を１個ずつ個別に駆
   動してそのときにブリッジ回路に流れる電流に基づき異
   常を検出する監視手段を備えている電動式パワーステア
   リング装置