JPH0687459A - 異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】サンプリング部５１は所定のサンプリング周期
毎に電流検出回路４７の出力をサンプリングする。サン
プリングされたデータは判別部５２で所定の閾値を超え
ているかどうかが判別される。閾値を超える異常なデー
タについては異常検知信号が出力される。計数部５３は
サンプリング周期よりも充分に長い所定時間にわたって
異常検知信号を計数する。この計数結果が所定値以上で
あるときには、判定部５４は何らかの異常が生じている
ものと判定し、フェイルセーフリレー回路２２を開成さ
せる。 【効果】モータ電流の監視が断続的にしか行えないにも
かかわらず、直流モータ２５の駆動系に生じた異常を確
実に検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、操舵に応答してモータ
を回転させ、このモータの回転力を操舵機構に伝達して
操舵力を補助する電動パワーステアリング装置などにお
いて好適に実施される異常検出装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ステアリングホイールを回転
させて操舵を行ったときに、ステアリングシャフトに加
わるトルクに応じた回転力をモータから操舵機構に与
え、操舵力を補助するようにした電動パワーステアリン
グ装置が用いられている。さらに詳細に説明すると、ス
テアリングシャフトを保持するステアリングコラムには
直流モータが取り付けられており、この直流モータの回
転力はウォームギアを介してステアリングシャフトに伝
達される。ステアリングシャフトの途中部にはトーショ
ンバーが介装されており、ステアリングホイールを操作
すると、トーションバーがわずかにねじれて、トーショ
ンバーにより連結された入力軸と出力軸とに相対変位が
生じる。この相対変位がトルクセンサにより検出され、
その検出結果に基づいて直流モータへの入力電流が制御
される。これにより、ステアリングシャフトに加わるト
ルクに対応して、操舵力を補助することができる。

【０００３】図４は上記の電動パワーステアリング装置
の電気的構成を示すブロック図である。車両に搭載され
たバッテリ１からの電力は、フェイルセーフリレー２を
介してモータ駆動回路３に与えられている。このモータ
駆動回路３には直流モータ４が接続されており、この直
流モータ４の回転力がステアリングシャフトに伝達され
て操舵力が補助される。モータ駆動回路３に対して並列
に大容量の平滑コンデンサ５が接続されており、電源の
平滑化およびノイズの除去が図られている。

【０００４】バッテリ１からの電力はまたシステム電源
回路７に与えられている。このシステム電源回路７は、
イグニッションキースイッチ６が導通したことに応答し
て、車両に搭載された電装品に与えるべき動作電圧を作
成するものである。この動作電圧は、マイクロコンピュ
ータなどを含む制御回路８に与えられている。制御回路
８は、モータ駆動回路３にたとえばパルス幅制御信号を
与えて、直流モータ４の回転を制御するものである。す
なわち、制御回路８は、所定のサンプリング周期毎にト
ルクセンサ９の出力を読み込み、これに基づいてモータ
駆動回路３に与えるべき制御信号を作成する。これによ
り、ステアリングシャフトに加わったトルクに応じて、
操舵力が補助される。

【０００５】イグニッションキースイッチ６が導通させ
られると、制御回路８はトルクセンサ９などに異常がな
いかどうかを調べる異常検出処理を行う。この異常検出
処理の後に、制御回路８はライン１０に切換制御信号を
導出し、これによりフェイルセーフリレー２が閉成す
る。その後、モータ駆動回路３の制御が開始されると、
モータ駆動回路３への給電が開始される。

【０００６】直流モータ４に流れるモータ電流は、直流
モータ４に直列に接続された電流検出用抵抗１１の両端
電圧としてモータ電流検出部１２により検出され、その
検出結果は制御回路８に入力されている。これにより、
直流モータ４への入力電流のフィードバック制御が行わ
れる。制御回路８は所定のサンプリング周期毎にモータ
電流検出部１２の出力を読み込む。

【０００７】電動パワーステアリング装置は、操舵力を
補助する装置であるから、もしも、配線の断線や短絡な
どに起因してトルクセンサ９の出力やモータ電流検出部
１２の出力などに異常が生じると、必要以上の操舵補助
力がステアリングシャフトに加わったりするおそれがあ
り、極めて危険な状態となる。特に、モータ駆動回路３
などで配線の短絡が生じると、大電流が流れるため、火
災のおそれもある。

【０００８】このため、制御回路８では、イグニッショ
ンキースイッチ６が導通させられた直後の期間だけでな
く操舵力の補助が行われている期間においても、異常検
出処理が行われている。この異常検出処理は、トルクセ
ンサ９の出力信号やモータ電流検出部１２の出力信号が
所定範囲を逸脱しているかどうかを監視する処理であ
る。そして、トルクセンサ９などの出力信号が所定範囲
を逸脱した状態が所定時間以上継続した場合には、何ら
かの異常が生じているものとして、制御回路８は、フェ
イルセーフリレー２を開成させる。これにより、モータ
駆動回路３への給電が停止されるから、直流モータ４に
よる操舵力の補助が解除される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構成では、直流モータ４のパルス幅制御とモータ電流検
出検出部１２の出力のサンプリングとが同期する場合な
どには、異常を検出できないおそれがあるという問題が
あった。このことを図５を用いて以下に説明する。

【００１０】直流モータ４がパルス幅制御されると、モ
ータ電流検出部１２の出力は図５に示されているように
パルス状に変化する。たとえば、モータ４の両端子間が
短絡していれば、モータ電流検出部１２の出力は異常検
出のための閾値ｔｈよりも高い値と低い値との間で変化
する。一方、パルス幅制御と、制御回路８におけるモー
タ電流検出部１２の出力のサンプリングとが同期してい
る場合には、サンプリング時点ｆ２，ｆ４，ｆ６ではモ
ータ電流検出部１２の出力は異常値となるが、サンプリ
ング時点ｓ１，ｓ３，ｓ５，ｓ７では、モータ電流検出
部１２の出力は正常値となる。したがって、見かけ上
は、モータ電流検出部１２の出力が異常値となる状態が
継続しないことになる。

【００１１】上記の従来技術では、モータ電流検出部１
２の出力が一定時間以上継続して異常値であった場合に
異常が生じているものと判定するのであるから、結局、
パルス幅制御とサンプリングとがほぼ同期している場合
には、異常の検出が行えない。パルス幅制御とサンプリ
ングとが同期している場合の他にも、異常が断続的に生
じる場合には同様な不具合が生じるおそれがある。結
局、上記の従来技術では、異常の検出が不確実であると
いう問題があった。

【００１２】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、異常の検出を確実に行うことができる異常
検出装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の異常検出装置は、所定の監視対象からのデ
ータを所定のサンプリング周期毎にサンプリングするサ
ンプリング手段と、サンプリングされたデータが所定範
囲を逸脱しているか否かを判別する判別手段と、上記サ
ンプリング周期よりも長い所定時間に渡って、上記サン
プリングされたデータが上記所定範囲を逸脱していると
判別された回数を計数する計数手段と、この計数手段の
計数値が所定値以上であるときに、上記監視対象に異常
が生じているものと判定する判定手段とを含むことを特
徴とする。

【００１４】

【作用】上記の構成によれば、サンプリングされたデー
タが所定範囲を逸脱した回数が、サンプリング周期より
も長い所定時間に渡って計数される。そして、この計数
結果が所定値以上であるときに、監視対象に異常が生じ
ているものと判定される。

【００１５】したがって、監視対象において異常が断続
的に生じる場合や、監視対象の監視が断続的にしか行え
ない場合であっても、監視対象の異常を確実に検出でき
る。

【００１６】

【実施例】以下では、本発明の実施例を、添付図面を参
照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施例の異常
検出装置が適用された電動パワーステアリング装置の電
気的構成を示すブロック図である。車両に搭載されたバ
ッテリ２１からの電力は、フェイルセーフリレー回路２
２を介してモータ駆動回路２３に与えられている。この
モータ駆動回路２３は、ステアリングシャフトを保持し
たステアリングコラム（図示せず。）に取り付けられて
いる直流モータ２５に駆動電流を与えるものである。こ
の直流モータ２５の回転は図外のウォームギアを介し
て、ステアリングシャフトに伝達され、操舵力を補助す
る。

【００１７】フェイルセーフリレー回路２２のモータ駆
動回路２３側には、このモータ駆動回路２３に並列に大
容量の電解コンデンサ４０が接続されている。このコン
デンサ４０は、電源電圧を平滑化するとともに、ノイズ
を抑制する役割を果たす。バッテリ２１からの電力はま
た、装置の動作電圧を作成するシステム電源回路２６に
も与えられている。このシステム電源回路２６は、イグ
ニッションキースイッチ２７が導通したことに応答して
ライン２８に動作電圧を導出する。この動作電圧は、マ
イクロコンピュータ（図示せず。）などを備えた制御回
路３０に与えられている。

【００１８】制御回路３０には、ステアリングシャフト
に加わるトルクを検出するトルクセンサ３３および車両
の速さを検出する車速センサ３４の各出力信号がインタ
フェース回路（Ｉ／Ｆ）３５，３６を介して入力されて
いる。制御回路３０はトルクセンサ３３および車速セン
サ３４の出力信号に基づいて、ライン３７からモータ駆
動回路２３に制御信号を与える。

【００１９】制御回路３０にはまた、イグニッションキ
ースイッチ２７の状態を監視するためのキースイッチ監
視回路２９が接続されている。このキースイッチ監視回
路２９は、イグニッションキースイッチ２７が導通した
ときに所定の検出信号を出力する。この検出信号に応答
して、制御回路３０は、車速センサ３４、トルクセンサ
３３および電流検出回路４７などの出力信号が異常値で
あるか否かを調べる初期異常検出処理などを行う。そし
て、異常が生じていなければ、制御回路３０は、フェイ
ルセーフリレー回路２２を閉成させるための切換制御信
号をライン３１に導出する。

【００２０】モータ駆動回路２３の制御は、基本的には
トルクセンサ３３の検出信号に基づいて行われる。すな
わち、検出されたトルクが大きければ直流モータ２５に
大きな電流が流れるようにモータ駆動回路２３が制御さ
れ、検出されたトルクが小さいときにはモータ電流が小
さくなるようにされる。しかし、車両が高速に走行して
いるときには、小さな操舵力でステアリングシャフトを
回転させることができるから、直流モータ２５による操
舵力の補助はあまり必要ではない。このため、本実施例
では、車速センサ３４の出力をも参照してモータ駆動回
路２３の制御が行われる。

【００２１】具体的には、車速を所定速度幅毎に区分
し、各速度領域毎にトルクセンサ３３の出力信号とモー
タ電流とを対応付けたテーブルが用意される。このテー
ブルは制御回路３０内のメモリ３９内に記憶されてい
る。制御回路３０は、車速センサ３４およびトルクセン
サ３３の各出力信号に基づいてメモリ３９に記憶された
テーブルを参照し、モータ駆動回路２３に与えるべき制
御信号を作成する。

【００２２】モータ駆動回路２３は、４個のトランジス
タＱ１，Ｑ２，Ｑ３およびＱ４をブリッジ接続して構成
されている。すなわち、フェイルセーフリレー回路２２
に対してトランジスタＱ１およびＱ２の直列回路とトラ
ンジスタＱ３およびＱ４の直列回路とが並列接続されて
いる。そして、トランジスタＱ１，Ｑ２の接続点４４
と、トランジスタＱ３，Ｑ４の接続点４５との間に、直
流モータ２５と電流検出用抵抗４６との直列回路が接続
されている。

【００２３】電流検出用抵抗４６の両端電圧は、直流モ
ータ２５に流れる電流を検出する電流検出回路４７で監
視されている。この電流検出回路４７は、電流検出用抵
抗４６の両端電圧に対応した信号を制御回路３０に与え
る。たとえばステアリングホイールを右回転させたとき
には、制御回路３０はトランジスタＱ１，Ｑ４を導通さ
せ、トランジスタＱ３，Ｑ２を遮断状態に保つ。これに
より、フェイルセーフリレー回路２２からの電流は、ト
ランジスタＱ１から直流モータ２５および電流検出用抵
抗４６を介してトランジスタＱ４に流れる。このとき、
制御回路３０は、トルクセンサ３３の出力信号に基づい
て、トランジスタＱ１，Ｑ４にパルス幅変調が施された
制御信号を与える。これにより、ステアリングシャフト
に加わるトルクに対応した電流が直流モータ２５に流
れ、トルクに対応した回転力がステアリングシャフトに
与えられる。

【００２４】一方、電流検出回路４７では直流モータ２
５に流れる電流が検出され、この検出結果が制御回路３
０にフィードバックされる。制御回路３０では、トルク
センサ３３および車速センサ３４の出力信号に基づいて
メモリ３９から読み出したモータ電流と電流検出回路４
７で検出された電流とを比較し、その比較結果に基づい
てトランジスタＱ１，Ｑ４に与えるパルス幅変調信号を
変化させる。

【００２５】ステアリングホイールを左回転させるとき
には、制御回路３０は、トランジスタＱ３，Ｑ２を導通
させ、トランジスタＱ１，Ｑ４を遮断状態に保つ。この
とき、直流モータ２５には、ステアリングホイールを右
回転させたときとは反対方向の電流が流れる。したがっ
て、この直流モータ２５はステアリングホイールを右回
転させたときとは反対方向の回転力を発生する。その他
の動作については、上記の右回転の場合と同様である。

【００２６】制御回路３０には、トルクセンサ３３、車
速センサ３４および電流検出回路４７の出力信号を所定
のサンプリング周期（たとえば５００μsec ）毎にサン
プリングするサンプリング部５１が備えられている。サ
ンプリングされたデータは、判別部５２において所定範
囲を逸脱しているか否かが判別される。そして、サンプ
リングされたデータが上記所定範囲を逸脱しているとき
には、異常検出信号が計数部５３に与えられる。この計
数部５３は、上記のサンプリング周期よりも充分に長い
所定時間ΔＴ（たとえば２５ｍsec ）毎に上記異常検出
信号を計数し、その計数結果を判定部５４に与える。こ
の判定部５４は、与えられた計数結果が所定値Ｋ（たと
えばＫ＝１０）以上であるときに、フェイルセーフリレ
ー回路２２を開成させるための信号を出力する。

【００２７】このような制御回路３０内のサンプリング
部５１、判別部５２、計数部５３および判定部５４の各
機能は、図２に示すソフトウェア処理により実現され
る。すなわち、まず、ステップｎ１で異常検出回数の計
数値Ｃがクリアされ、ステップｎ２で図外のタイマがス
タートされる。次に、ステップｎ３では、入力データの
サンプリングが行われ、ステップｎ４ではサンプリング
されたデータが所定範囲を逸脱しているか否か、すなわ
ち、異常なデータであるかどうかが判別される。

【００２８】異常なデータであると判別されたときに
は、ステップｎ５で計数値Ｃがインクリメントされた後
にステップｎ６に進み、異常なデータでないときには計
数値Ｃをインクリメントすることなくステップｎ６に進
む。ステップｎ６では、ステップｎ２でスタートされた
タイマを参照して、上記の所定時間ΔＴが経過したか否
かが判断される。この所定時間ΔＴの経過前であれば、
ステップｎ３に戻り、所定時間ΔＴが経過したときに
は、ステップｎ７に進む。

【００２９】ステップｎ７では、計数値Ｃが上記の所定
値Ｋ以上であるか否かが判定される。この判定の結果、
計数値Ｃが所定値Ｋ以上であるときには、ステップｎ８
でフェイルセーフリレー回路２２が開成され、モータ駆
動回路２３への給電が停止される。計数値Ｃが所定値Ｋ
未満であれば、ステップｎ１に戻る。このような動作に
より、所定時間ΔＴの間に異常なデータがＫ個以上サン
プリングされたときに、何らかの異常が生じたものとし
て、フェイルセーフリレー回路２２が開成され、操舵力
の補助が解除される。

【００３０】図３は直流モータ２５の駆動系に関連する
異常検出処理を説明するためのタイミングチャートであ
り、電流検出回路４７の出力信号が示されている。上述
のように、制御回路３０はモータ駆動回路２３をパルス
幅制御するから、直流モータ２５にはパルス的に電流が
供給される。その結果、電流検出回路４７の出力信号
は、図３に示すようにパルス状になる。そして、たとえ
ば直流モータ２５の両端子間が短絡しているときには、
電流検出回路４７の出力信号は、所定の閾値ＴＨよりも
高い値と低い値との間でパルス的に変化する。

【００３１】図３には、パルス幅制御と電流検出回路４
７の出力信号のサンプリングとが同期して行われる場合
が図示されており、パルス幅制御の制御周期はサンプリ
ング周期ΔＳのほぼ２倍となっている。電流検出回路４
７の出力がサンプリング周期ΔＳ毎にサンプリングされ
ると、サンプリング時点Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５，・・・・でサン
プリングされたデータは所定値ＴＨ以下であり、したが
って、正常なデータとなる。それに対して、サンプリン
グ時点Ｆ２，Ｆ４，Ｆ６，・・・・でサンプリングされたデ
ータは所定値ＴＨを超えており、したがって、これらの
データは異常なデータである。

【００３２】たとえば、時刻ｔ１からの期間に、異常な
データの個数の計数が始まり、この計数は上記の所定時
間ΔＴに渡って行われる。そして、異常なデータの個数
が所定値Ｋ以上であれば、直流モータ２５の駆動系に異
常が生じたものと判定される。もちろん、時刻ｔ１以前
の期間にも上記の所定時間ΔＴに渡る異常データの計数
および異常の有無の判定処理が行われる。

【００３３】このようにして、本実施例によれば、直流
モータ２５の制御と電流検出回路４７の出力のサンプリ
ングとが同期している場合であっても、直流モータ２５
の駆動系の異常を確実に検出できる。すなわち、直流モ
ータ２５をパルス幅制御しているために、この直流モー
タ２５の駆動系の監視が断続的にしか行えないにもかか
わらず、この駆動系に生じた異常を確実に検出できる。

【００３４】なお、モータ駆動回路２３のパルス幅制御
と電流検出回路４７の出力信号のサンプリングなどと
は、制御回路３０内の１つのマイクロコンピュータ（図
示せず。）で行われるのが一般的であるから、パルス幅
制御とサンプリングとは同期させやすい。そこで、両者
を意図的に同期させることとして、直流モータ２５に電
流を流すべき期間にサンプリングが行われるようにすれ
ば、異常の検出を一層確実に行うことができる。

【００３５】本発明の実施例の説明は以上のとおりであ
るが、本発明は上記の実施例に限定されるものではな
い。たとえば、上記の実施例では、直流モータ２５の駆
動系の異常検出処理を例にとったが、トルクセンサ３３
や車速センサ３４の信号系の異常検出についても同様に
処理できる。すなわち、これらの信号系において、異常
が断続的に生じた場合であっても、この異常を確実に検
出することができる。

【００３６】また、上記の実施例では、電動パワーステ
アリング装置に適用された異常検出装置について説明し
たが、本発明は、たとえば制動時に車輪がロック状態に
至ることを防止するアンチロック制御装置や燃料噴射量
制御装置などように、車両に搭載される他の電子制御装
置にも適用することができる。さらには、車両に搭載さ
れる装置のみならず、監視対象のデータが周期的にサン
プリングされる構成における異常検出処理のために、本
発明は広く適用することができるものである。

【００３７】その他、本発明の要旨を変更しない範囲で
種々の設計変更を施すことが可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、サンプリ
ング周期よりも長い所定時間に、異常なデータが所定個
数以上サンプリングされたことに基づき、監視対象に異
常が生じたものと判定される。このため、監視対象にお
いて異常が断続的に生じる場合や、監視対象の監視が断
続的にしか行えない場合であっても、監視対象の異常を
確実に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の異常検出装置が適用された
電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】異常検出処理を説明するためのフローチャート
である。

【図３】異常検出処理を説明するためのタイミングチャ
ートである。

【図４】従来から用いられている電動パワーステアリン
グ装置の電気的構成を示すブロック図である。

【図５】従来の電動パワーステアリング装置における異
常検出処理を説明するためのタイミングチャートであ
る。

【符号の説明】

２２ フェイルセーフリレー回路 ２３ モータ駆動回路 ２５ 直流モータ ３０ 制御回路 ３３ トルクセンサ ３４ 車速センサ ４６ 電流検出用抵抗 ４７ 電流検出回路 ５１ サンプリング部 ５２ 判別部 ５３ 計数部 ５４ 判定部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 137:00

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の監視対象からのデータを所定のサン
   プリング周期毎にサンプリングするサンプリング手段
   と、 サンプリングされたデータが所定範囲を逸脱しているか
   否かを判別する判別手段と、 上記サンプリング周期よりも長い所定時間に渡って、上
   記サンプリングされたデータが上記所定範囲を逸脱して
   いると判別された回数を計数する計数手段と、 この計数手段の計数値が所定値以上であるときに、上記
   監視対象に異常が生じているものと判定する判定手段と
   を含むことを特徴とする異常検出装置。