JPH07149247A - 電磁クラッチ制御装置および電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

電磁クラッチ制御装置および電動式パワーステアリング装置

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JPH07149247A
JPH07149247A JP5300034A JP30003493A JPH07149247A JP H07149247 A JPH07149247 A JP H07149247A JP 5300034 A JP5300034 A JP 5300034A JP 30003493 A JP30003493 A JP 30003493A JP H07149247 A JPH07149247 A JP H07149247A
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裕史 西村
Takayuki Kifuku
隆之 喜福
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電磁クラッチの故障検出を簡易な構成で、電
磁クラッチの天絡、地絡、断線の全ての故障モードを検
出できるようにすること。 【構成】 所定のデューティ比をもつ原制御信号Sco
に応じた制御信号Scを制御手段8から電磁クラッチ駆
動手段9へ送出し、この制御信号で電磁クラッチ6をオ
ン/オフ制御し、一方、電磁クラッチ6の端子の電圧を
モニタし、このモニタ信号Smを故障検出手段7へ入力
し、この信号が故障を表す信号Sfであれば電磁クラッ
チ6をオフにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電磁クラッチ制御装
置と、これを用いた、自動車の舵取装置をモータの回転
力で補助負荷付勢する電動式パワーステアリング装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電磁クラッチ制御装置としては、
例えば特開平4−110271号公報に開示のものがあ
る。図11に、この公報に記載された電磁クラッチ制御
装置の構成を示す。この電磁クラッチ制御装置は車載用
の電源電圧を発生させるバッテリ31と、このバッテリ
31に直列に接続され電磁コイルを有する電磁クラッチ
32と、電磁クラッチ32によって図示しないモータと
ステアリング系を接続または離脱させる指令を発生する
マイクロコンピュータ(以下、マイコンという)33
と、このマイコン33からの指令に基づき前記電磁クラ
ッチ32を接続、離脱させるクラッチ駆動回路34と、
前記電磁クラッチ32の接地側の端子電圧が入力され、
この電圧をデジタル値に変換して前記マイコン33に与
えるアナログ/デジタル変換器(以下、A/D変換器と
いう)35とからなる。
【0003】前記バッテリ31と電磁クラッチ32との
間にはリレー36が設けられている。電磁コイル32に
はフライホイールダイオード37が並列接続されてい
る。前記クラッチ駆動回路34はMOSFET38を有
し、そのゲート側が抵抗39を介してマイコン33の出
力ポートに接続され、ソース側が接地され、ドレイン側
が電磁クラッチ32に接続されている。前記ゲートは抵
抗40を介して接地されている。前記電磁クラッチ32
とA/D変換器35との間には抵抗41と、A/D変換
器35の入力端子35aを接地するダイオード42、コ
ンデンサ43と、A/D変換器35に制御電圧Vcを供
給する経路中に設けられたダイオード44を有してい
る。前記抵抗41とコンデンサ43はノイズ除去回路を
構成しており、またダイオード42、44は電磁クラッ
チ32への電力供給の入断による負側サージを吸収す
る。前記マイコン33にはカウンタ、タイマおよびメモ
リが備えられており、メモリ内にはMOSFET38が
ONの時の電磁クラッチ32端子電圧の下限値である第
一所定値、上限値である第二所定値、MOSFET38
がOFFの時の電磁クラッチ32のMOSFET38側
の端子電圧に相応する第三所定値およびこれら所定値が
発生する回数の条件である所定回数を格納している。
【0004】次に、この従来の電磁クラッチ制御装置の
動作を説明する。マイコン33には図示しない車速セン
サ等からの信号が入力され、この信号に基づき電磁クラ
ッチ32によってモータとステアリングシャフトを接続
または遮断する信号を発生する。マイコンから電磁クラ
ッチONの信号が発生されると、このON信号によって
MOSFET38が導通して電磁クラッチ32が接続さ
れる。また、センサ信号に基づきマイコン33からOF
Fの信号が出力されると、MOSFET38によって電
磁クラッチ32が遮断されるようになっている。そし
て、マイコン33の動作中は電磁クラッチの端子電圧を
検出することによって電磁クラッチ32に異常がないか
否かを検出している。
【0005】この異常検出の状態を場合分けして説明す
る。まず電磁クラッチ32はマイコン33の出力ポート
Poutからの信号をHにし、MOSFET38をON
することによってON状態(モータの動力がステアリン
グシャフトに伝達される状態)となる。ここで電磁クラ
ッチの故障検出は端子電圧VCLの変動をモニタ電圧V
の変動としてとらえA/D変換器35を介してマイコ
ン33で監視することによってなされる。抵抗41の抵
抗値をR、MOSFET38のソース・ドレイン間の
ON抵抗値をRON、電磁クラッチ32の端子間の抵抗
値をRCLとし、A/D変換器35の入力インピーダン
スがRONに比べ非常に大きいとすると、A/D変換器
35に入力されるモニタ電圧Vは、V=(RON
ON+RCL)Vとなる。但し、ダイオード44に
よる電圧損失分をVとしたとき、VCL<V
、V=VCLであるとする。
【0006】ここで、接地側の端子が電源電圧Vと短
絡(以下、電源電圧との短絡を天絡という)した場合
は、V=Vとなる。またVがV>V+V
ときでもV=V+VとなりVは変化するので故
障は検出できる。また、電磁クラッチ32の電源側端子
または接地側端子が地絡した場合は、V=0となり、
は変動するので故障は検出できる。次に電磁クラッ
チを遮断するOFF制御はマイコン33の出力信号をL
にしMOSFET38をOFFすることによりなされ
る。したがって、正常時のVは、V=Vとなる。
またV>V+Vのときには、V=V+V
なる。ここで電磁クラッチ32の電源側端子または接地
側端子が地絡した場合は、V=0となり、Vは変動
するので故障は検出できる。以上述べた異常な端子電圧
CLが発生していると場合は、この異常が発生した回
数をカウンタで数えると共にメモリ内に設定した所定回
数よりも越えるとリレー36を開いて電磁クラッチ32
にバッテリ31からの電圧が供給されないようにしてフ
ェールセーフを図る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の電磁クラッ
チの故障検出装置には次に述べる課題があった。すなわ
ち、電磁クラッチ32のON時に電磁クラッチ32の電
源側の端子が天絡した場合はVは変動しないので、こ
の場合を故障として検出できなかった。また電磁クラッ
チ32のOFF時に、電磁クラッチ32の電源側端子ま
たは接地側端子が天絡した場合、Vは変動しないの
で、この場合も故障として検出できなかった。さらに電
磁クラッチ32の電源側端子または接地側端子が断線し
たときはVは不定となり、この断線を故障として検出
できないことがあった。一方、故障検出のための回路に
A/D変換器を用いているため、電磁クラッチ全体が高
価になるという課題があった。この発明はこれらの課題
を解決する手めになされたもので、電磁クラッチの故障
検出回路を簡素にしながら、常時電磁クラッチの全ての
故障モードを検出することのできる電磁クラッチの故障
検出装置を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明では、基本的
に、所定のデューティ比をもつ制御信号で電磁クラッチ
を制御する電磁クラッチ制御手段と、前記制御信号に応
じて電磁クラッチをオン/オフする電磁クラッチ駆動手
段と、電磁クラッチの端子の電圧を検出しこの電圧と前
記制御電圧を比較することにより電磁クラッチの故障を
検出する電磁クラッチ故障検出手段とを有することによ
って上記課題を解決する。
【0009】
【作用】請求項1の発明では、所定のデューティ比をも
つ制御信号を制御手段から出力し、この信号で電磁クラ
ッチ駆動手段に対し周期的にオン/オフの切換をなし、
電磁クラッチ駆動手段がオンのときは電磁クラッチの端
子の電圧から地絡の検出を、またオフのときは天絡また
は断線の検出を行う。請求項2の発明によれば、断線検
出用の抵抗によって電磁クラッチ遮断時にも電磁クラッ
チ駆動手段をオンさせるのに充分な電圧を発生させるこ
とが可能となり、これにより電磁クラッチ遮断時の断線
や天絡が確実に検出される。請求項3の発明では、電磁
クラッチに故障が発生して検出信号がHまたはLに固定
した場合に故障検出手段の微分回路から二進カウンタを
クリアする信号が発生されず、これにより二進カウンタ
によって切換手段から故障を表す信号が出るようにさ
れ、この故障を表す信号がOR回路に入力されることに
より、制御信号がHとされて電磁クラッチがオフとされ
る。請求項4の発明では、故障検出がなされた場合遮断
手段によって電源電圧が電磁クラッチに与えられないよ
うにされる。請求項5の発明では、ハンドルの操舵トル
クをトルク検出手段で検出し、ここで検出されたトルク
に応じてモータ駆動手段によつてモータの回転数等が制
御され、モータによるステアリング系の補助負荷付勢が
なされ、一方、請求項1に記載の電磁クラッチ制御装置
によって電磁クラッチの制御および故障検出がなされ
る。
【0010】
【実施例】以下、図面に基づきこの発明の実施例を説明
する。 実施例1 図1はこの発明に係る電動式パワーステアリング装置の
概要図である。図において1はハンドル、2はステアリ
ング軸、3はステアリング軸のねじれトルク量を検出す
るためのトルク検出手段であるトルクセンサ、4はステ
アリング系、5は運転者の操舵力を補助するためのモー
タ、6はモータ5とステアリング系4間の動力の伝達を
ON,OFFするための電磁クラッチであり、電磁コイ
ルを備えている。7は電磁クラッチの故障検出手段であ
り、電磁クラッチ6のON・OFF制御信号である原制
御信号Scoと電磁クラッチ6の駆動状況をモニタする
モニタ信号Smにより電磁クラッチ6の故障の検出を行
なう。8は電磁クラッチ制御手段であり、正常時は原制
御信号Scoの出力にしたがった制御をするデューティ
比を持つ制御信号Scを出力し、前記故障検出手段7か
らの信号Sfが故障を表している場合にはOFF信号を
出力する。9は電磁クラッチ駆動手段であり、前記制御
信号によって電磁クラッチ6の電磁コイルをON/OF
Fさせる。10はモータ駆動手段であり、前記トルクセ
ンサ3から入力されるトルク信号Stに従いモータ電流
Imをモータ5に供給する。
【0011】図2には図1の電動式パワーステアリング
装置における電磁クラッチの駆動回路を示す。図におい
て11は電磁クラッチ6の故障検出と制御を行なうマイ
クロコンピュータ(以下、マイコンという)、12は制
御信号Scに従って電磁クラッチ6にクラッチ電流Ic
を供給するスイッチング素子である電磁クラッチ駆動ト
ランジスタ、13は電磁クラッチ6が断線した場合も故
障検出することを可能にする抵抗、14は電磁クラッチ
6の電源側端子の電位VCLをモニタするモニタ信号S
mを出力するトランジスタである。前記モニタ信号Sm
はマイコン11の入力ポートPinに入力される電圧信
号であり、制御信号Scはマイコン11の出力ポートP
outから出力される電圧信号であり、これらはその電
圧値によってH(ハイ)、L(ロー)の二値で表される
ディジタル信号である。そして、この図2は図1の電動
式パワーステアリング装置の、特に電磁クラッチの故障
検出手段7、制御手段8、駆動手段9の回路を示すが、
故障検出手段7と制御手段8はマイコン11により実現
している。
【0012】図3は原制御信号Scoに対し、電磁クラ
ッチ6の各故障モードにおけるモニタ信号Smの様子を
示したものである。原制御信号Scoは所定のデューテ
ィ比の出力しており、正常時にはモニタ信号Smもこれ
に応じたデューティ比となるが電磁クラッチ6の断線、
天絡時はモニタ信号Smは常にHとなり、また地絡時に
はモニタ信号Smは常にLとなる。
【0013】次に図2の回路の動作を説明する。図2に
おいて、制御信号ScをLにして電磁クラッチ駆動トラ
ンジスタ12をONしたとき、トランジスタ12のコレ
クタ・エミッタ間の飽和電圧をVON、電源電圧をV
とすると、電磁クラッチ6の端子電圧VCLは、 VCL=V−VON≒V であるので、モニタ信号SmはHになる。ここで、電磁
クラッチ6の電源側端子または接地側端子が天絡した場
合はVCLの電位が下がらないのでモニタ信号SmはH
となる。また、電磁クラッチ6が断線した場合も同様に
CLの電位は下がらないのでモニタ信号SmはHであ
る。従ってこれらの場合に故障と判断できる。しかし、
電磁クラッチ6の電源側端子が地絡した場合はVCL
0となるのでモニタ信号SmはLになる。したがって、
トランジスタ12のON時には電磁クラッチ6の電源側
端子が地絡した場合の故障が検出できる。
【0014】次に、制御信号ScがHでトランジスタ1
2をOFFしたとき、抵抗13の抵抗値をR1、電磁ク
ラッチ6の抵抗値をRCLとすると、 VCL=(Rm1+Rm2)RCL/(Rm1+Rm2+R1)RCL+(R m1+Rm2)R1 となる。RCLがR1、Rm1、Rm2に対して非常に
小さいとすると、VCL≒0となり、モニタ信号Smは
Lになる。ここで、電磁クラッチ6の電源側端子が天絡
した場合は、 VCL=V となり、また接地側端子が天絡(但し、同時にグランド
とは断線)した場合は
【数1】 となるが、RCLがR1に比べ非常に小さいとすると、 VCL≒V とすることができ、いずれの場合もモニタ信号SmはH
になる。また、電磁クラッチ6の電源側端子が地絡した
ときは、 VCL=0 となりモニタ信号SmはLになる。さらに、電磁クラッ
チ6が断線したときは、 VCL=(Rm1+Rm2/R1+Rm1+Rm2)V となるが、ここでVCLがトランジスタ31をONする
のに充分な電位になるような関係がR1、Rm1、Rm
2の間にあるとすると、モニタ信号SmはHとなる。従
って、トランジスタ14のOFF時には天絡時と断線時
の故障が検出できる。以上の結果により、図2の回路
は、トランジスタ14、31のON時とOFF時の故障
検出の結果を組み合せると、電磁クラッチ6のすべての
故障モード(天絡、地絡、断線)の検出ができる。
【0015】図5はマイコン11内に記憶され、タイマ
割込によって周期的に呼び出される電磁クラッチ6の駆
動制御および故障検出を行なうプログラムのフローチャ
ートである。なお、電動式パワーステアリング装置の起
動時において故障信号SfはLに初期化される。また、
本プログラムが最初に呼び出された際は、原制御信号S
coとモニタ信号Smが不定であり故障検出を行なえな
いので例外的にステップ4から実行する。図1における
電磁クラッチ故障検出手段7の機能はステップ1〜3に
て実行される。ステップ1ではモニタ信号Smをマイコ
ン11に入力する処理を行なう。このモニタ信号Smは
前回の制御信号Scに対する電磁クラッチ6の動作をモ
ニタするものである。ステップ2では、前回プログラム
が実行されたときの原制御信号Scoの値とステップ1
にて得られたモニタ信号Smの値を比較することにより
故障の発生を検出する。図3に示すように、電磁クラッ
チ6が正常なときは、原制御信号Scoの値とモニタ信
号Smの値は論理的に等しいため、比較の結果、Sco
≠Smとなれば故障が発生したことになりステップ3に
分岐する。
【0016】ステップ3ではモニタ信号Sfに電磁クラ
ッチ6の故障を表すHを代入する。図1における電磁ク
ラッチ制御手段8の機能はステップ4〜8にて実現され
る。ステップ4では、原制御信号を論理的に反転する処
理を行なう。ステップ5では、故障信号Sfにより電磁
クラッチ6の故障が検出されたかを調べ、その結果によ
り分岐する処理を行なう。ステップ6では、電磁クラッ
チ6の故障が検出されていないので、制御信号Scに原
制御信号Scoの値を代入する。ステップ5で電磁クラ
ッチ6の故障が検出された場合は、ステップ7で電磁ク
ラッチ6をOFF制御するために制御信号ScにHを代
入する。これにより、モータ5の動力はステアリング系
より切り離され、フェールセーフ機能が実現される。ス
テップ8では、制御信号Scをマイコン11から出力す
る処理を行なう。
【0017】ステップ9では、次回このプログラムを実
行する割込が発生するまでの時間を設定する。この時間
は電磁クラッチ6をON制御する場合と、OFF制御す
る場合では異なり、OFF制御時は図4(A)に示すよ
うに原制御信号ScoがHのときはT、LのときはT
になり、ON制御時は図4(B)に示すように原制御
信号ScoがHのときはT、LのときはTになる。
なお、時間TおよびTは電磁クラッチ6のOFF制
御時には図4(A)に示すように励磁電流Icがしきい
値TONを越えないように、電磁クラッチ6のON制御
時には図4(B)に示すように励磁電流Icがしきい値
Toffを越えるように設定される。また、制御信号S
cの出力がモニタ信号Smに反映されるまでに遅れが生
じるが、TsおよびTはこの遅れの影響を受けない充
分な長さに設定する必要がある。ステップ9が終わると
割込が解除され、タイマ割込が発生した時点のプログラ
ムの処理が再開される。なお、原制御信号Scoの値と
故障信号Sfの値は次回のタイマ割込により本プログラ
ムを実行する際に用いるため保持しておく。以上のプロ
グラム処理により、電磁クラッチ6のOFF制御時にお
いてもON制御時においてもトランジスタ12はON、
OFFを繰り返すので、常時電磁クラッチ6の全ての故
障モードが検出できる。
【0018】実施例2 上記実施例1では、電磁クラッチ故障検出手段7の機能
を果たすステップ1〜3を実行した後、電磁クラッチ制
御手段8の機能を果たすステップ4〜8を実行していた
が、この順序を逆にしても同等の処理を行なうプログラ
ムが実現できる。この実施例のフローチャートを図6に
示す。図6において、ステップ10は待ち時間処理で、
制御信号Scを出力してからモニタ信号Smを入力する
までの時間が、制御信号Scの出力がモニタ信号Smに
反映されるのに充分になるようにしている。なお、本実
施例では上記実施例1のように最初の呼出の際にステッ
プ4から実行を開始するという例外処理は行なわなくて
よい。
【0019】実施例3 上記実施例1、2では原制御信号Scoとモニタ信号S
mを比較し、論理的に異なれば直ちに故障が発生したと
して故障信号SfをHにしてフェールセーフ処理を開始
しているが、マイコン11に内蔵されたメモリを利用し
てある期間の間に、原制御信号Scoとモニタ信号Sm
が異なる回数をカウントし、それがあるしきい値以上に
なったときに故障信号SfをHにすることにして故障検
出確定時間に余裕を持たせてもよい。これにより、電気
的ノイズ等により発生する誤検出を減らすことができ
る。
【0020】実施例4 上記実施例1では、電磁クラッチ6の故障検出をマイコ
ン11で行なっているが、本実施例では図7に示すよう
にマイコンを使わずに同様の機能を果たすようにしたも
のである。図7において、15は二進カウンタでclo
ck端子に入力される原制御信号Scoのパルス数をカ
ウントし出力端子Q1〜Q8を用いて二進数で表現す
る。また、clear端子の入力電圧がLになるとカウ
ンタ値は0にクリアされる。なお、二進カウンタ15の
出力端子Q1〜Q8はQ1を最下位ビット、Q8は最上
位ビットとして1バイト分の値を表す。16は切換手段
であるD型フリップフロップであり、CL端子の入力電
圧の立上りによって故障信号SfをHにする。ここで原
制御信号Scoは上記実施例1と同様、デューティ比を
持つものであり、故障信号SfはLのとき電磁クラッチ
6が正常であることを表し、Hのとき電磁クラッチ6が
故障していることを表すものとする。なお、初期状態に
おいてD型フリップフロップ16の出力端子QがLにな
るように設定する。
【0021】次に動作について説明する。モニタ信号S
mは微分回路17とダイオード18とトランジスタ19
を介することによって、図8に示すように通常はHであ
るが、モニタ信号Smの立上りに対してLのパルスを発
生するモニタパルス信号Smpとなる。電磁クラッチ6
が正常である場合はモニタパルス信号SmpのLのパル
スによりカウンタの値がクリアされ、二進カウンタ15
の出力端子Q8の出力は常にLとなる。そのため、D型
フリップフロップ16のCL端子には立上りの信号が入
力されず故障信号SfはLのままであるので、故障信号
Sfと原制御信号ScoのOR論理により制御信号Sc
は原制御信号Scoと論理的に等しくなる。従って、電
磁クラッチ6は原制御信号Scoにより制御されること
になる。一方、電磁クラッチ6に故障が発生してモニタ
信号SmがHあるいはLに固定した場合はモニタパルス
信号SmpはLのパルスを発生せず、常にHとなるため
カウンタの値はクリアされず、二進カウンタ15の出力
端子Q8に立上りが生じる。これがDフリップフロップ
のCL端子に入力され、故障信号SfはHとなるので、
故障信号Sfと原制御信号ScoのOR論理により制御
信号Scは常にHとなる。したがって、電磁クラッチ6
は強制的にOFFに制御されることになる。以上のよう
にハードウエアで電磁クラッチ6の故障検出を行なうと
マイコン11の負担を減らすことができるという利点が
ある。
【0022】実施例5 上記実施例4では二進カウンタ15の出力端子Q8がD
型フリップフロップ16のCL端子に接続されている
が、二進カウンタ15の出力端子はQ2〜Q8であれば
任意のものを用いてよい。また、出力端子によって故障
発生時において出力の立上りが発生するまでの時間が異
なるため、出力端子を変えることで故障検出確定時間を
変更できる。
【0023】実施例6 上記実施例1はモニタ信号Smと原制御信号Scoの値
が論理的に異なる場合に電磁クラッチ6の故障を検出す
るが、図9の電磁クラッチの駆動回路の回路図に示すよ
うにトランジスタ21を追加することで回路を変更する
ことによりモニタ信号Smと原制御信号Scoの値が論
理的に等しい場合に電磁クラッチ6の故障を検出しても
よい。
【0024】実施例7 上記実施例1〜6では、フェールセーフ機能は電磁クラ
ッチ6をOFF制御する制御信号Smを出力することに
よって行なわれているが、図10に示すように電源V
とトランジスタ12のエミッタ端子間に遮断手段である
フェールセーリレー20を設けることとしてもよい。こ
の場合、故障が検出された際にフェールセーフリレー2
0をOFF制御すると電磁クラッチ6への電流の供給は
強制的にOFFされるので、電磁クラッチ6の故障、特
に電磁クラッチ6が天絡した際に対する安全性が高まる
という利点がある。
【0025】尚、以上の実施例では図1における実施例
では、モータ駆動手段10はトルクセンサ3により入力
されるトルク信号Stに従ってモータ電流を出力する
が、より操舵感覚や安全性を向上させるために車両速度
や操舵角度などを表す信号をモータ駆動手段10に入力
してもよい。
【0026】
【発明の効果】請求項1の発明では、電磁クラッチ制御
手段からのデューティ比をもつ制御信号によって電磁ク
ラッチの通常の制御を行い、この制御信号と電磁クラッ
チの端子の電圧を検出することにより故障検出を行うよ
うにしたので、電磁クラッチの故障検出が簡易な構成で
なし得、また電磁クラッチ天絡をも確実に検出できると
いう効果を奏する。請求項2の発明では、断線検出用の
抵抗を配することによって、請求項1での故障検出に加
え、電磁クラッチのオフ時の断線をも検出でき、電磁ク
ラッチ故障の全てのモードを確実に検出できる。請求項
3の発明では、電磁クラッチの故障検出を二進カウンタ
と切換手段と微分回路とOR回路で行うようにしたの
で、マイクロコンピュータの負担量を減らすことができ
る。請求項4の発明では、故障の際には遮断手段によっ
て強制的に、電源電圧が電磁クラッチに供給されないよ
うにするので、故障時のフェールセーフが確実になされ
る。請求項5に記載の発明では、請求項1の電磁クラッ
チ制御装置を電動式パワーステアリング装置に備えるこ
とによって、安全性を特に保証する必要のある自動車等
に対し適したパワーステアリング装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る電動式パワーステアリング装置
の概要図である。
【図2】この発明の実施例1乃至3に係る電磁クラッチ
制御装置の回路図である。
【図3】この発明の電磁クラッチ制御装置の動作状態で
の、正常時と異常時での原制御信号とモニタ信号との関
係を信号の波形を示す図である。
【図4】電磁クラッチの制御の割り込み時間設定の具体
例を示す図であり、(A)は電磁クラッチのオフ時、
(B)はオン時である。
【図5】この発明に係る電磁クラッチ制御の流れを示す
フローチャートである。
【図6】この発明に係る電磁クラッチ制御の流れの他の
例を示すフローチャートである。
【図7】この発明の実施例4、5に係る電磁クラッチ制
御装置の要部を示す回路図である。
【図8】実施例4、5でのモニタ信号とモニタパルス信
号の波形を示す図である。
【図9】この発明の実施例6に係る電磁クラッチ制御装
置の回路図である。
【図10】この発明の実施例7に係る電磁クラッチ制御
装置の回路図である。
【図11】従来の電磁クラッチ制御装置の回路図であ
る。
【符号の説明】
1 ハンドル 3 トルクセンサ 4 ステアリング系 5 モータ 6 電磁クラッチ 7 電磁クラッチ故障検出手段 8 電磁クラッチ制御手段 9 電磁クラッチ駆動手段 10 モータ駆動手段 11 マイクロコンピュータ 12 電磁クラッチ駆動用のトランジスタ 13 断線検出用の抵抗 15 二進カウンタ 16 フリップフロップ回路(切換手段) 17 微分回路 20 リレー(遮断手段)
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年1月21日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項3
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】この異常検出の状態を場合分けして説明す
る。まず電磁クラッチ32はマイコン33の出力ポート
Poutからの信号をHにし、MOSFET38をON
することによってON状態(モータの動力がステアリン
グシャフトに伝達される状態)となる。ここで電磁クラ
ッチの故障検出は端子電圧VCLの変動をモニタ電圧V
の変動としてとらえA/D変換器35を介してマイコ
ン33で監視することによってなされる。抵抗41の抵
抗値をR、MOSFET38のソース・ドレイン間の
ON抵抗値をRON、電磁クラッチ32の端子間の抵抗
値をRCLとし、A/D変換器35の入力インピーダン
スがRONに比べ非常に大きいとすると、A/D変換器
35に入力されるモニタ電圧Vは、V(RON
/RON+RCLとなる。但し、ダイオード4
4による電圧損失分をVとしたとき、VCL<V
、V=VCLであるとする。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の電磁クラッ
チの故障検出装置には次に述べる課題があった。すなわ
ち、電磁クラッチ32のON時に電磁クラッチ32の電
源側の端子が天絡した場合はVは変動しないので、こ
の場合を故障として検出できなかった。また電磁クラッ
チ32のOFF時に、電磁クラッチ32の電源側端子ま
たは接地側端子が天絡した場合、Vは変動しないの
で、この場合も故障として検出できなかった。さらに電
磁クラッチ32の電源側端子または接地側端子が断線し
たときはVは不定となり、この断線を故障として検出
できないことがあった。一方、故障検出のための回路に
A/D変換器を用いているため、電磁クラッチ全体が高
価になるという課題があった。この発明はこれらの課題
を解決するめになされたもので、電磁クラッチの故障
検出回路を簡素にしながら、常時電磁クラッチの全ての
故障モードを検出することのできる電磁クラッチの故障
検出装置を得ることを目的とする。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】
【作用】請求項1の発明では、所定のデューティ比をも
つ制御信号を制御手段から出力し、この信号で電磁クラ
ッチ駆動手段に対し周期的にオン/オフの切換をなし、
電磁クラッチ駆動手段がオンのときは電磁クラッチの端
子の電圧から地絡の検出を、またオフのときは天絡また
は断線の検出を行う。請求項2の発明によれば、断線検
出用の抵抗によって電磁クラッチの断線を確実に検出で
きる。請求項3の発明では、電磁クラッチに故障が発生
して検出信号がHまたはLに固定した場合に故障検出手
段の微分回路からカウンタをクリアする信号が発生され
ず、これにより上記カウンタの出力信号から故障の検出
を行なう。請求項4の発明では、故障検出がなされた場
合遮断手段によって電源電圧が電磁クラッチに与えられ
ないようにされる。請求項5の発明では、ハンドルの操
舵トルクをトルク検出手段で検出し、ここで検出された
トルクに応じてモータ駆動手段によつてモータのトルク
等が制御され、モータによるステアリング系の補助負荷
付勢がなされ、一方、請求項1に記載の電磁クラッチ制
御装置によって電磁クラッチの制御および故障検出がな
される。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】次に、制御信号ScがHでトランジスタ1
2をOFFしたとき、抵抗13の抵抗値をR1、電磁ク
ラッチ6の抵抗値をRCLとすると、 VCL=(Rm1+Rm2)RCL(Rm1+Rm2+R1)RCL+( Rm1+Rm2)R1 となる。RCLがR1、Rm1、Rm2に対して非常に
小さいとすると、VCL≒0となり、モニタ信号Smは
Lになる。ここで、電磁クラッチ6の電源側端子が天絡
した場合は、 VCL=V となり、また接地側端子が天絡(但し、同時にグランド
とは断線)した場合は
【数1】 となるが、RCLがR1に比べ非常に小さいとすると、 VCL≒V とすることができ、いずれの場合もモニタ信号SmはH
になる。また、電磁クラッチ6の電源側端子が地絡した
ときは、 VCL=0 となりモニタ信号SmはLになる。さらに、電磁クラッ
チ6が断線したときは、 VCL(Rm1+Rm2/R1+Rm1+Rm2) となるが、ここでVCLがトランジスタ14をONする
のに充分な電位になるような関係がR1、Rm1、Rm
2の間にあるとすると、モニタ信号SmはHとなる。従
って、トランジスタ1のOFF時には天絡時と断線時
の故障が検出できる。以上の結果により、図2の回路
は、トランジスタ12のON時とOFF時の故障検出の
結果を組み合せると、電磁クラッチ6のすべての故障モ
ード(天絡、地絡、断線)の検出ができる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0026
【補正方法】変更
【補正内容】
【0026】
【発明の効果】請求項1の発明では、電磁クラッチ制御
手段からのデューティ比をもつ制御信号によって電磁ク
ラッチの通常の制御を行い、この制御信号と電磁クラッ
チの端子の電圧を検出することにより故障検出を行うよ
うにしたので、電磁クラッチの故障検出が簡易な構成で
なし得、また電磁クラッチ天絡をも確実に検出できると
いう効果を奏する。請求項2の発明では、断線検出用の
抵抗を配することによって、請求項1での故障検出に加
え、電磁クラッチのオフ時の断線をも検出でき、電磁ク
ラッチ故障の全てのモードを確実に検出できる。請求項
3の発明では、電磁クラッチの端子電圧の監視をハード
ウェアで行うようにしたので、マイクロコンピュータの
負担量を減らすことができる。請求項4の発明では、故
障の際には遮断手段によって強制的に、電源電圧が電磁
クラッチに供給されないようにするので、故障時のフェ
ールセーフが確実になされる。請求項5に記載の発明で
は、請求項1の電磁クラッチ制御装置を電動式パワース
テアリング装置に備えることによって、安全性を特に保
証する必要のある自動車等に対し適したパワーステアリ
ング装置が実現できる。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定のデューティ比をもつ制御信号で電
    磁クラッチを制御する電磁クラッチ制御手段と、前記制
    御信号に応じて電磁クラッチをオン/オフする電磁クラ
    ッチ駆動手段と、電磁クラッチの端子の電圧を検出しこ
    の電圧と前記制御電圧を比較することにより電磁クラッ
    チの故障を検出する電磁クラッチ故障検出手段とを有す
    ることを特徴とする電磁クラッチ制御装置。
  2. 【請求項2】 電磁クラッチ駆動手段はスイッチング素
    子を有し、このスイッチング素子は電源に接続されると
    共に電磁クラッチ制御手段からの信号に応じてオン/オ
    フされ、このスイッチング素子と電磁クラッチの電磁コ
    イルとの間には断線検出用の抵抗が配されている請求項
    1に記載の電磁クラッチ制御装置。
  3. 【請求項3】 電磁クラッチ制御手段はマイクロコンピ
    ュータ内に備えられ、電磁クラッチ故障検出手段は前記
    マイクロコンピュータからの制御信号が入力される二進
    カウンタと、この二進カウンタからの信号に応じて出力
    信号を切換える切換手段と、この切換手段からの信号と
    前記電磁クラッチ制御手段との信号とが入力されるOR
    回路と、電磁クラッチの端子の電圧を微分して前記二進
    カウンタに入力する微分回路とを備えた請求項1に記載
    の電磁クラッチ制御装置。
  4. 【請求項4】 電磁クラッチと電源との間に遮断手段が
    設けられ、電磁クラッチ故障検出手段で電磁クラッチの
    故障が検出されると前記遮断手段によって電源電圧が電
    磁クラッチへ与えられることを遮断する請求項1に記載
    の電磁クラッチ制御装置。
  5. 【請求項5】 ハンドルの操舵トルクを検出するトルク
    検出手段と、ステアリング系を補助負荷付勢するモータ
    と、少なくとも前記トルク検出手段で検出されたトルク
    に応じて前記モータの回転を制御するモータ駆動手段
    と、請求項1に記載の電磁クラッチ制御装置とを有する
    電動式パワーステアリング装置。
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