JPH09301200A

JPH09301200A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JPH09301200A
Application number: JP12190996A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Fukuyama; 雄一福山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-05-16
Filing date: 1996-05-16
Publication date: 1997-11-25
Anticipated expiration: 2016-05-16
Also published as: JP3572801B2

Abstract

(57)【要約】【課題】特に制御回路の異常発生時に操舵補助中の電動
機を停止させる場合、操舵系の捩じれの戻り力がステア
リングホイールに与える影響を軽減する。【解決手段】制御回路２０の異常を検出したときにリレ
ーＲ₁を作動してモータ９とブリッジ回路３６とを遮断
し、リレーＲ₃を所定時間作動してモータ９の両端子間
を短絡し、この短絡によりモータ９が回生制動状態とな
ったときに生じる起電力によりリレーＲ₂が作動してモ
ータ９を短絡するようにリレーＲ₁〜Ｒ₃を設ける。操
舵補助中にモータ９を停止させる場合には、モータ９が
回生制動状態となり操舵系の捩じれの戻り力が抑制さ
れ、操舵補助中でない場合には、モータ９が短絡されて
も起電力は生じないからリレーＲ₂が作動せず、リレー
Ｒ₃への励磁が停止された時点で短絡が開放され、この
時点で操舵が行われてもモータ９が負荷となることはな
く、容易に操舵を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電動機の出力で
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
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電動パワーステアリング装置に
あっては、ステアリングホイールが固定された入力軸に
操舵トルクを検出するトルクセンサを取り付け、このト
ルクセンサのトルク検出値に応じて電動機を駆動するこ
とによって、操舵力に応じた操舵補助トルクを発生さ
せ、操舵力のアシストを行うようにしている。

【０００３】このような電動パワーステアリング装置に
おいては、制御装置において、トルクセンサのトルク検
出値等、各種検出信号をもとに、電動機で発生する操舵
補助トルクを制御するようにしている。そのため、トル
クセンサ等の各種センサ或いは制御装置自体に異常が発
生した場合等には、電動機に対して正確な制御を行うこ
とができなくなるため、各種センサ或いは制御装置等の
異常監視を行い、異常を検出した場合には、装置を停止
させるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の電動パワー
ステアリング装置においては、各種センサ或いは制御装
置等、装置に何らかの異常が発生した場合には、電動機
への電流供給を即座に停止するようにしている。そのた
め、例えば、電動パワーステアリング装置での操舵補助
トルクによるアシストを伴ってステアリングホイールを
据え切りロック付近まで操舵している状態で、制御装置
或いは各種センサに異常が発生した場合には、電動機へ
の電流供給を停止して操舵補助トルクによるアシストを
停止させるが、このとき、電動機による操舵補助トルク
が急になくなるため、タイヤの捩じれ力等、操舵系の弾
性変形の戻り力により、ステアリングシャフトに対して
これを中立位置に戻そうとする力が働き、ステアリング
ホイールが中立位置方向に戻ろうとし、ドライバに負担
がかかるという問題がある。

【０００５】そこで、この発明は上記従来の未解決の課
題に着目してなされたものであり、電動パワーステアリ
ングによるアシスト中に電動機を停止させるときに発生
する、ステアリングホイールを中立状態に戻そうとする
力を抑制することのできる電動パワーステアリング装置
を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング装
置は、車両の操舵系に連結され操舵補助トルクを発生す
る電動機と、前記操舵系の操舵トルクを検出する操舵ト
ルク検出手段と、当該操舵トルク検出手段で検出した操
舵トルクに応じて前記電動機を駆動する電動機駆動手段
と、を備えた電動パワーステアリング装置において、前
記電動機と前記電動機駆動制御手段との間を遮断する遮
断手段と、当該遮断手段の作動と共に前記電動機の端子
間を所定時間短絡する第１の短絡手段と、当該第１の短
絡手段での短絡により前記電動機が回生制動状態となっ
て生じる起電力に応じて作動し、且つ前記電動機の端子
間を所定時間短絡する第２の短絡手段と、を備えること
を特徴としている。

【０００７】この請求項１の発明では、車両の操舵系の
操舵トルクに応じて電動機駆動手段により電動機が駆動
されて、操舵系に対して電動機が操舵補助トルクを発生
し、これによりドライバの操舵操作が容易に行われる。
そして、例えば電動機駆動手段に異常が発生した場合
等、電動機を停止させる場合には、遮断手段によって電
動機と電動機駆動手段との間が遮断状態に制御されると
共に第１の短絡手段により電動機の端子間が短絡され
る。このとき、操舵系の弾性変形等による捩じれの戻り
力が大きい場合には、電動機が回生制動状態となって起
電力が発生するからこれにより第２の短絡手段が作動
し、例えば捩じれの戻り力による影響をステアリングホ
イールがうけなくなるとみなすことができるまで短絡を
行うようにすれば、電動機の回生制動により捩じれの戻
り力が確実に抑制される。

【０００８】逆に、捩じれの戻り力が小さい場合には、
電動機が発生する起電力が小さいから第２の短絡手段は
作動せずに、第１の短絡手段の短絡が開放された時点で
電動機の短絡が開放される。よって、前記第２の短絡手
段が作動するのに充分な時間だけ第１の短絡手段により
電動機９の端子間の短絡を行うようにすれば、捩じれの
戻り力が小さく第２の短絡手段が作動しないと判断され
る時点で電動機の短絡が開放され、短絡状態で操舵され
ることにより電動機が負荷となることが回避される。

【０００９】また、請求項２に係る電動パワーステアリ
ング装置によれば、前記第２の短絡手段は、自己保持リ
レーで構成され、そのコイル部は前記第１の短絡手段と
前記電動機との間に介挿され、前記第２の短絡手段は、
前記第１の短絡手段が作動状態となったときに前記コイ
ル部を励磁する前記起電力に応じて作動するようにした
ことを特徴としている。

【００１０】この請求項２の発明によれば、前記第１の
短絡手段が作動して電動機の端子間を短絡したときに、
電動機が回生制動状態となることによって第２の短絡手
段を形成するコイル部が励磁される。このとき、電動機
が発生する起電力が大きい場合にはコイル部が励磁され
ることによって第２の短絡手段が作動して電動機の端子
間が短絡され、起電力が小さい場合には第２の短絡手段
は作動しないから、第２の短絡手段は、操舵系の捩じれ
の戻り力の大きさに応じて作動制御される。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
の電動パワーステアリング装置によれば、電動機を停止
させるときには、第１の短絡手段により電動機の端子間
を所定時間短絡し、この短絡に伴って電動機が回生制動
状態となって発生する起電力が大きいとき、すなわち、
操舵系の捩じれの戻り力が大きいときに第２の短絡手段
を作動させて引き続き電動機の端子間の短絡を行うよう
にしたから、操舵系の捩じれの戻り力が大きい場合に
は、電動機が回生制動状態となって捩じれの戻り力を抑
制することができ、捩じれの戻り力が小さい場合には、
第１の短絡手段の短絡が終了した時点で電動機の端子間
の短絡が開放されるから、電動機を短絡している状態で
操舵することにより電動機が負荷として作動すること
を、より早い段階で回避することができ、操舵操作を容
易に行うことができる。

【００１２】また、請求項２の電動パワーステアリング
装置によれば、前記第１の短絡手段が作動して電動機の
端子間を短絡したときに、第２の短絡手段を形成するコ
イル部が励磁されるようにしたから、操舵系の捩じれの
戻り力の大きさに応じて第２の短絡手段を容易に作動制
御することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態を示
す概略構成図である。図中、１はステアリングシャフト
であり、このステアリングシャフト１は自在継手２を介
して連結されたアッパシャフト１ａとロアシャフト１ｂ
とから構成されている。アッパシャフト１ａの上端には
ステアリングホイール３が固定されていると共に、ロア
シャフト１ｂの下端には、自在継手４を介してピニオン
シャフト５が連結されていて、このピニオンシャフト５
の下端に設けたピニオンがステアリングギヤボックス６
の内部でラック軸７のラックと噛合している。上記ステ
アリングホイール３、ステアリングシャフト１、自在継
手２，４、ピニオンシャフト５及びラック軸７によって
操舵系を構成している。

【００１４】上記ピニオンシャフト５は、減速ギヤ機構
８を介してモータ９の回転軸９ａに連結されている。こ
の減速ギヤ機構８は、ケーシング８ａ内で互いに噛合す
る駆動ギヤ８ｂと従動ギヤ８ｃとからなり、従動ギヤ８
ｃがピニオンシャフト５に固定されていると共に、駆動
ギヤ８ｂが回転軸９ａに固定されている。モータ９は、
例えば直流サーボ電動機で構成され、電磁クラッチ９ｂ
及び回転軸９ａを介して、その回転力が減速ギヤ機構８
へと伝達される。

【００１５】また、ステアリングシャフト１には、ステ
アリングホイール３に付与されてステアリングシャフト
１に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手
段としての操舵トルクセンサ１０が設けられている。こ
の操舵トルクセンサ１０は、例えば、同一の作用構成を
有する図示しない、メインポテンショメータとサブポテ
ンショメータとから構成され、操舵トルクをアッパシャ
フト１ａに設けたトーションバーの捩じれ角変位に変換
し、この捩じれ角変位をボールねじ部材により直進運動
に変換し、ポテンショメータの摺動接触子に連結された
レバーをボールねじ部材により可動させ、摺動接触子か
ら出力される抵抗値を可変するように構成されている。
そして、ドライバがステアリングホイール３を操舵する
ことによって、各ポテンショメータで検出されるステア
リングシャフト１に生じる捩じれの大きさと方向とに応
じたアナログ電圧からなる操舵トルク検出信号Ｔ_M，Ｔ
_Sを出力し、例えば、ステアリングホイール３が非操舵
状態であり中立状態にある場合には、所定の中立電圧を
操舵トルク検出信号Ｔ_M，Ｔ_Sとして出力し、これより
ステアリングホイール３を右切りするとそのときの操舵
トルクに応じて中立電圧より増加する電圧を、左切りす
るとそのときの操舵トルクに応じて中立電圧より減少す
る電圧を出力するようになっている。

【００１６】１１は、車速を検出するための車速検出セ
ンサであり、例えば変速機の出力軸の回転数を検出し
て、これに対応した周期のパルス信号からなる車速検出
信号Ｖを出力する。

【００１７】１２は、モータ９の駆動制御を行う電動機
駆動手段としての制御装置であり、バッテリ等の電源１
３に接続されている。この制御装置１２には、図２に示
すように、前記操舵トルクセンサ１０からの操舵トルク
検出信号Ｔ_M，Ｔ_Sと、車速センサ１１からの車速検出
信号Ｖと、が供給される。そして、制御装置１２は、こ
れら入力信号に基づき前記モータ９の回転方向及びその
駆動量を指定するモータ制御信号Ｚ_M，電磁クラッチ９
ｂを制御するクラッチ制御信号Ｚ_C及び電源１３からの
供給電源を供給又は遮断制御する電源制御信号Ｚ_Rを出
力する制御回路２０と、前記モータ制御信号Ｚ_Mが供給
されこれに基づきモータ９を駆動制御するモータ駆動回
路３０と、前記電源制御信号Ｚ_Rが供給されこれに基づ
き電源１３からモータ駆動回路３０への供給電源を供給
又は遮断制御する遮断回路６１と、前記制御回路２０か
らの後述の異常検出信号Ｚ_Eを入力したとき所定の処理
を行って前記モータ９を停止させる故障監視回路６５と
から構成されている。

【００１８】前記制御回路２０は、Ａ／Ｄ変換器２
１_M，２１_S及び２２と、マイクロコンピュータ２４と
を備えている。このマイクロコンピュータ２４は、入力
インタフェース回路２４ａ及び出力インタフェース回路
２４ｂと、演算処理装置２４ｃと、記憶装置２４ｄとを
少なくとも有し、入力インタフェース回路２４ａには上
記操舵トルクセンサ１０の操舵トルク検出信号Ｔ_M，Ｔ
_SがそれぞれＡ／Ｄ変換器２１_M，２１_Sを介して供給
されると共に、車速センサ１１の車速検出信号ＶがＡ／
Ｄ変換器２２を介して供給される。また、出力インタフ
ェース回路２４ｂからは操舵補助トルクに応じて形成さ
れた、モータ９を駆動制御するモータ制御信号Ｚ_Mが直
接出力されると共に、電磁クラッチ９ｂへのクラッチ制
御信号Ｚ_C及び遮断回路６１への電源制御信号Ｚ_Rが直
接出力される。

【００１９】そして、前記演算処理装置２４ｃは、操舵
トルクセンサ１０からの操舵トルク検出信号Ｔ_M，Ｔ_S
と、車速センサ１１からの車速検出信号Ｖと、をそれぞ
れＡ／Ｄ変換器２１_M，２１_S及び２２を介して操舵ト
ルクＴ_M及びＴ_S，車速検出値Ｖとして入力し、操舵ト
ルクＴ_Mが所定設定値Ｔα以上である時に、車速検出値
Ｖ及び操舵トルクＴ_Mに基づいて、モータ９に所定の操
舵補助トルクを発生させるための目標電流値Ｉ₀及び回
転方向を設定し、これらをもとにモータ９の駆動制御を
行うための駆動量及び回転方向を特定するモータ制御信
号Ｚ_Mを出力する。

【００２０】また、演算処理装置２４ｃは、例えば前記
操舵トルクセンサ１０からの操舵トルクＴ_M及びＴ_Sに
基づき、これら両者が一致するかどうか、或いは、その
検出値が操舵トルクセンサ１０に断線、短絡等が発生し
ていることを表す値ではないか等によって操舵トルクセ
ンサ１０等各種センサの異常検出を行い、異常検出時に
は異常時の所定の処理を実行する。

【００２１】また、演算処理装置２４ｃでは、操舵トル
クＴ_Mが所定設定値Ｔα未満であるときには、モータ９
による操舵補助トルクを発生させる必要がないものとし
て、モータ９を駆動しない。

【００２２】さらに、演算処理装置２４ｃでは、ウォッ
チドッグタイマを有し、このウォッチドッグタイマから
のウォッチドッグパルスに基づいて所定の異常対処処理
を行うと共に、ウォッチドッグパルスを異常検出信号Ｚ
_Eとして故障監視回路６５に出力する。

【００２３】前記記憶装置２４ｄには、上記演算処理装
置２４ｃでの演算処理に必要な処理プログラム等を記憶
していると共に、演算処理装置２４ｃの演算結果等を逐
次記憶する。

【００２４】一方、前記モータ駆動回路３０は、図３に
示すように、制御回路２０から出力されるモータ制御信
号Ｚ_Mが供給されるゲート駆動回路３１と、ブリッジ回
路３６とを備えていて、ブリッジ回路３６は、例えば、
Ｎチャネル接合形ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等の
トランジスタがそれぞれ直列に接続された２つのトラン
ジスタＴｒ₁及びＴｒ₂、Ｔｒ₃及びＴｒ₄が並列に接
続されて形成されている。そして、トランジスタＴｒ₁
及びＴｒ₃の接続点が遮断回路６１を介して電源１３に
接続され、Ｔｒ₂及びＴｒ₄の接続点が接地されている
と共に、Ｔｒ₁とＴｒ₂との接続点及びＴｒ₃とＴｒ₄
との接続点間に、モータ９とブリッジ回路３６との間を
遮断する故障監視回路６５を介してモータ９が接続され
ている。

【００２５】前記遮断回路６１は、例えば常開接点を有
するリレースイッチで構成され、ブリッジ回路３６への
電源１３の供給電源をＯＮ／ＯＦＦ制御するものであ
り、制御回路２０での異常監視に基づく電源制御信号Ｚ
_Rにより制御されるようになされ、異常発生時にはブリ
ッジ回路３６への供給電源を遮断するようになされてい
る。

【００２６】そして、前記ゲート駆動回路３１は、例え
ばパルス幅変調回路，論理回路等で構成され、マイクロ
コンピュータ２４からのモータ制御信号Ｚ_Mで特定され
るモータ９の回転方向及び駆動量に基づいてブリッジ回
路３６の各トランジスタＴｒ ₁〜Ｔｒ₄に電圧供給を行
うことによって、モータ９への駆動電流の供給制御を行
っており、故障監視回路６５によりモータ９とブリッジ
回路３６との間が接続状態であるとすると、例えば、電
流方向が右として指定された場合には、トランジスタＴ
ｒ₂及びＴｒ₃のゲート端子に電圧供給を行うことによ
って、電源１３の供給電源が遮断回路６１を介してブリ
ッジ回路３６に供給され、トランジスタＴｒ₃，モータ
９，トランジスタＴｒ₂の方向に電流が流れて、モータ
９が正回転、すなわち、右回転する。

【００２７】逆に、電流方向が左として指定された場合
には、トランジスタＴｒ₁及びＴｒ ₄のゲート端子に電
圧供給を行うことによって、電源１３からの供給電源が
ブリッジ回路３６に供給され、トランジスタＴｒ₁，モ
ータ９，トランジスタＴｒ₄の方向に電流が流れて、モ
ータ９が逆回転、すなわち、左回転する。そして、この
とき、ゲート駆動回路３１で、指定された駆動量に応じ
て例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation) 信号を形
成し、このＰＷＭ信号に基づいてトランジスタＴｒ₁又
はＴｒ₃のゲート端子への電圧供給を行うことによっ
て、モータ９に流れる電流量を制御し、モータ９をモー
タ制御信号Ｚ_Mで指定された方向に指定された駆動量だ
け駆動するようになっている。

【００２８】前記故障監視回路６５は、図３に示すよう
に、前記制御回路２０の演算処理装置２４ｃからの異常
検出信号Ｚ_Eを入力する故障検出器６５ａと、故障検出
器６５ａによって作動制御されるリレーＲ₁〜Ｒ₃を有
するモータ停止制御回路６５ｂとから構成されている。

【００２９】そして、リレーＲ₁はそのコイル部Ｌ₁の
一端が電源１３に接続され、他端が故障検出器６５ａに
接続され、その接点部Ｓ₁はモータ９の一方の端子とブ
リッジ回路３６の例えばトランジスタＴｒ₃及びＴｒ₄
の接続点との間に介挿されている。そして、コイル部Ｌ
₁が励磁されたときブリッジ回路３６とモータ９の一方
の端子との間を接続状態にするようになっている。ま
た、リレーＲ₂は自己保持リレーであって、その一方の
コイル部Ｌ₂₁の一端は電源１３に接続され、他端は故障
検出器６５ａに接続されている。また、他方のコイル部
Ｌ₂₂は、モータ９の端子間に介挿されている。そして、
その接点部Ｓ₂は、可動接点ａと固定接点ｂ及びｃとか
ら構成され、可動接点ａはモータ９の一方の端子とコイ
ル部Ｌ₂₂との間に接続され、固定接点ｂは開放され、固
定接点ｃはモータ９の他方の端子とコイル部Ｌ₂₂との間
に接続されている。そして、コイル部Ｌ₂₂が励磁された
とき、可動接点ａと固定接点ｃとが接続されてリレーＲ
₂によりモータ９の端子間が短絡され、コイル部Ｌ₂₁が
励磁されたとき、可動接点ａと固定接点ｃとが遮断され
てリレーＲ₂によるモータ９の端子間の短絡が開放され
るようになっている。このとき、コイル部Ｌ₂₂が励磁さ
れて可動接点ａと固定接点ｃとが一旦接続状態となる
と、コイル部Ｌ₂₂が励磁されなくなった場合でもこの接
続状態は維持され、コイル部Ｌ₂₁が励磁されたときに、
可動接点ａと固定接点ｃとが遮断されるようになってい
る。

【００３０】そして、リレーＲ₃は、そのコイル部Ｌ₃
の一端が電源に接続され、他端が故障検出器６５ａに接
続され、その接点部Ｓ₃はモータ９の一方の端子とコイ
ル部Ｌ₂₂との間に介挿されている。そして、コイル部Ｌ
₃が励磁されたとき、モータ９の端子間を短絡するよう
になっている。

【００３１】したがって、コイル部Ｌ₃が励磁されて、
モータ９の端子間が短絡され、この短絡によりモータ９
が回生制動状態となったときに、モータ９に生じる起電
力によってコイル部Ｌ₂₂が励磁され、これによって、リ
レーＲ₂の可動接点ａと固定接点ｃとが接続状態に制御
されるようになっている。

【００３２】そして、各コイル部Ｌ₁，Ｌ₂₁，Ｌ₃への
励磁は、故障検出器６５ａによって行われ、故障検出器
６５ａでは、起動時にコイル部Ｌ₁，Ｌ₂₁を励磁してブ
リッジ回路３６とモータ９とを接続状態にすると共に、
リレーＲ₂によるモータ９の端子間の短絡を行わない状
態に制御し、制御回路２０から異常検出信号Ｚ_Eを入力
したとき、コイル部Ｌ₁への励磁を停止してブリッジ回
路３６とモータ９との間を遮断し、また、コイル部Ｌ₃
を所定時間励磁してリレーＲ₃を作動させ、モータ９の
端子間を所定時間短絡する。さらに、異常検出信号Ｚ_E
を入力してから所定時間経過後、リレーＲ₂のコイル部
Ｌ₂₁を励磁し、可動接点ａと固定接点ｃとを遮断状態に
制御する。

【００３３】ここで、リレーＲ₁が遮断手段に対応し、
リレーＲ₂が第１の短絡手段に対応し、リレーＲ₃が第
２の短絡手段に対応している。次に、上記実施の形態の
動作を、図４に示すタイムチャートに基づいて説明す
る。

【００３４】故障検出器６５ａでは、起動されると、リ
レーＲ₁のコイル部Ｌ₁を励磁してブリッジ回路３６と
モータ９とを接続状態に制御する。また、リレーＲ₂の
コイル部Ｌ₂₁を励磁して可動接点ａと固定接点ｃとを遮
断状態にしてモータ９の端子間を短絡しない状態に制御
する。

【００３５】このとき、リレーＲ₃は励磁されないか
ら、モータ９の端子間は短絡されない状態となる。そし
て、演算処理装置２４ｃでは、操舵トルクセンサ１０か
らのメインポテンショメータの検出値である操舵トルク
Ｔ_M及び車速センサ１１からの車速検出値Ｖに基づい
て、操舵補助力制御を行う。すなわち、操舵トルクＴ_M
が所定値Ｔα以上であるか否かを判定して操舵系にモー
タ９による操舵補助トルクを発生させる必要があるか否
か、を判定し、例えば車両が直進走行している場合等ド
ライバが操舵操作を行わない場合には、操舵トルクＴ_M
が所定値Ｔαより小さいから、ステアリングシャフト１
に操舵トルクが発生しておらず、操舵補助トルクを発生
させる必要がないものとして、クラッチ制御信号Ｚ_Cを
オフとして出力しモータ９を駆動しない。

【００３６】また、例えば車両が直進走行している状態
から旋回に移行する場合等、ドライバが操舵を行った場
合には、操舵トルクＴ_Mが、所定値Ｔαよりも大きくな
るから、電磁クラッチ９ｂを、モータ９の回転力を減速
ギヤ機構８に伝達可能なオン状態に制御するクラッチ制
御信号Ｚ_Cを出力し、車速センサ１１からの車速検出値
Ｖと操舵トルクＴ_Mとをもとに、例えば、予め設定し所
定の記憶領域に格納している、車速と操舵トルクと目標
電流値との対応を表す制御マップ等に基づいて、操舵ト
ルクＴ_M及び車速検出値Ｖに応じた操舵補助トルクをモ
ータ９に発生させるための目標電流値Ｉ₀を設定する。
そして、操舵トルクＴ_Mに基づきモータ９の回転方向を
特定し、目標電流値Ｉ₀及び回転方向を指定するモータ
制御信号Ｚ_Mをゲート駆動回路３１に出力する。

【００３７】例えば、ステアリングホイール３を右操舵
した場合には、操舵トルクＴ_Mは、右操舵したので、中
立電圧Ｖ₀よりも大きい電圧値となる。これに基づき制
御回路２０では、右操舵されたことを認識し、車速検出
値Ｖと操舵トルクＴ_Mとに基づいて例えば予め設定した
制御マップ等に基づいて目標電流値Ｉ₀を設定し、右方
向に目標電流値Ｉ₀に応じたモータ９の駆動量だけ駆動
するよう指定するモータ制御信号Ｚ_Mを形成し出力す
る。

【００３８】これを受けてゲート駆動回路３１では、ト
ランジスタＴｒ₂，Ｔｒ₃をオン状態、トランジスタＴ
ｒ₁及びＴｒ₄をオフ状態に制御する。このとき、故障
監視回路６５では、ブリッジ回路３６とモータ９とを接
続状態に制御しているから、電源１３からの供給電源が
トランジスタＴｒ₃，モータ９，トランジスタＴｒ₄の
方向に流れてモータ９が右回転し、モータ９の回転力が
減速ギヤ機構８を介して操舵系に伝達されることによっ
て、ドライバは、右方向へのステアリングホイール３の
操作を容易に行うことができる。

【００３９】逆に、ドライバが左操舵した場合には、操
舵トルクＴ_Mが中立電圧Ｖ₀よりも小さい電圧値となる
ことから、制御回路２０では左方向に操舵されたことを
認識し、回転方向は左としてモータ制御信号Ｚ_Mを出力
する。これによって、トランジスタＴｒ₂，Ｔｒ₃がオ
フ状態、トランジスタＴｒ₁及びＴｒ₄がオン状態に制
御され、電源１３からの供給電圧がトランジスタＴ
ｒ₁，モータ９，トランジスタＴｒ₄の方向に流れるこ
とから、モータ９が左回転し、ドライバは、左方向への
ステアリングホイール３の操作を容易に行うことができ
る。

【００４０】そして、これら処理を繰り返し行い、操舵
トルクＴ_M及び車速検出値Ｖに応じた操舵補助トルクを
発生させて、ドライバの操舵操作を容易にする。また、
演算処理装置２４ｃでは、各センサの異常検出を行って
いて、例えば操舵トルクセンサ１０の場合には、操舵ト
ルクＴ_M，Ｔ_Sに基づいて、操舵トルクＴ_MとＴ_Sとが
ほぼ一致する値であるか、或いは、正常時に操舵トルク
Ｔ_M及びＴ_Sがとり得る値よりも大きいかどうか、又
は、小さいかどうか等により、操舵トルクＴ_M及びＴ_S
が操舵トルクセンサ１０に断線或いは短絡等が発生して
いるとみなされる値ではないか等、操舵トルクＴ_M，Ｔ
_Sに基づいて操舵トルクセンサ１０の異常監視処理を行
う。そして、異常監視処理での結果、操舵トルクセンサ
１０に異常があると判断された場合には、ドライバに対
して異常通知を行う等の所定の処理を実行する。

【００４１】そして、この状態から、例えば、図４に示
すように、演算処理装置２４ｃに異常が発生し、ウオッ
チドッグタイマが作動してウォッチドッグパルスが出力
されると、ウォッチドッグパルスは異常検出信号Ｚ_Eと
して故障検出器６５ａに入力される（時点ｔ₁）。

【００４２】故障検出器６５ａでは、これを受けて、励
磁コイルＬ₁への励磁を停止すると共に、励磁コイルＬ
₃への励磁を開始する。これによって、リレーＲ₁が遮
断状態となってブリッジ回路３６とモータ９との間が遮
断され、また、リレーＲ₃が接続状態となって、リレー
Ｒ₃，コイル部Ｌ₂₂，モータ９からなる閉回路が形成さ
れて、モータ９の端子間が短絡される。

【００４３】このとき、ステアリングホイール１が大き
く操舵されている状態、つまり、モータ９による操舵補
助トルクが大きい場合には、モータ９による操舵補助ト
ルクが突然なくなることから、操舵に伴う操舵系の捩じ
れの戻り力がモータ９に作用し、モータ９が回生制動状
態となる。

【００４４】これによって、モータ９に起電力が発生
し、モータ９，リレーＲ₃，コイル部Ｌ₂₂からなる閉回
路に電流が流れる。このときこの起電力が大きい場合、
すなわち、大きく操舵された場合等、操舵系の弾性変形
による捩じれの戻り力が大きい場合には、コイル部Ｌ₂₂
に流れる電流が大きい。よって、モータ９の起電力によ
ってコイル部Ｌ₂₂に流れる電流が、接点部Ｓ₂が作動可
能な電流値を越えると（時点ｔ₂）、接点部Ｓ₂が作動
して、可動接点ａと固定接点ｃとが接続状態となり、モ
ータ９，リレーＲ₂からなる閉回路が形成されてモータ
９の端子間が短絡される。

【００４５】そして、故障検出器６５ａでは、時点ｔ₁
でコイル部Ｌ₃への励磁を開始してから所定時間経過し
た時点ｔ₃で、励磁を停止する。この所定時間は、コイ
ル部Ｌ₃の励磁に伴いリレーＲ₃が作動してモータ９の
端子間が短絡されたときに、モータ９の起電力が接点部
Ｓ₂を作動可能な値であるときの、コイル部Ｌ₂₂が起電
力により励磁されて接点部Ｓ₂が作動するまでの時間で
あって、例えば、０．５〜１秒程度である。

【００４６】そして、コイル部Ｌ₃への励磁が時点ｔ₃
で停止されると、この時点でリレーＲ₃が遮断状態とな
り、リレーＲ₃によるモータ９の端子間の短絡が開放さ
れるが、時点ｔ₂でリレーＲ₂が作動しているから、リ
レーＲ₂によってモータ９の端子間は引き続き短絡され
た状態に維持される。そして、故障検出器６５ａでは、
時点ｔ₁から所定時間経過した時点ｔ₄で、コイル部Ｌ
₂₁への励磁を、可動接点ａが作動可能な所定時間だけ行
い、可動接点ａと固定接点ｃとを遮断状態に制御して、
リレーＲ₂によるモータ９の端子間の短絡を開放する。
これによって、モータ９の端子間はリレーＲ₂及びＲ₃
の何れによっても短絡されない状態となる。

【００４７】ここで、コイル部Ｌ₂₁を励磁する時点ｔ₄
を決定する所定時間は、操舵系の弾性変形等による捩じ
れの戻り力をステアリングホイール３がうける時間が
０．３〜０．５秒程度であることから、捩じれの戻り力
を抑制して所定時間をかけて徐々にステアリングホイー
ル３を中立位置に戻すように設定され、例えば１秒程度
に設定される。

【００４８】よって、演算処理装置２４ｃに異常が発生
し、リレーＲ₁によってモータ９への電流供給を遮断し
た時点で、モータ９の端子間を短絡しているから、操舵
系の弾性変形等による捩じれの戻り力がモータ９に作用
し、モータ９が回生制動状態となって、捩じれの戻り力
を抑制する。よって、ステアリングホイール３に伝達さ
れる捩じれの戻り力を抑制することができ、ステアリン
グホイール３は、モータ９の端子間が短絡された時点ｔ
₁から時点ｔ₄にかけて、操舵状態から緩やかに中立状
態へと移行する。

【００４９】一方、演算処理装置２４ｃに異常が発生し
た時点で、ステアリングホイール３の操舵を行っていな
い場合、或いは、大きく操舵していない場合等には、タ
イヤの捩じれ力等、操舵系の弾性変形等による捩じれの
戻り力が小さいから、時点ｔ ₁でリレーＲ₃を作動して
モータ９の端子間を短絡した場合でも、モータ９が発生
する起電力が小さい。そのため、コイル部Ｌ₂₂に流れる
電流が小さいから、接点部Ｓ₂は作動しない。

【００５０】したがって、故障検出器６５ａでは、時点
ｔ₁でコイル部Ｌ₃に対して励磁を開始した時点から所
定時間経過後の時点ｔ₃でコイル部Ｌ₃への励磁を停止
するから、この時点で、モータ９の短絡が解除されるこ
とになる。

【００５１】よって、例えば、直進走行中に演算処理装
置２４ｃに異常が発生してモータ９への電流供給が遮断
された直後に、旋回状態に移行する等により操舵操作が
行われた場合、捩じれの戻り力が小さいことから、捩じ
れの戻り力が小さいとみなされる時点ｔ₃でモータ９の
端子間の短絡が解除されるから、モータ９が負荷となっ
てステアリングホイール３の操舵が重くなることを回避
することができる。

【００５２】したがって、演算処理装置２４ｃに異常が
発生したとき、つまり、操舵系の操舵トルクに応じてモ
ータ９を駆動制御させることができない状態に陥った場
合には、モータ９の端子間に２つの閉回路を形成して２
段階に短絡するようにし、まずリレーＲ₃によって所定
時間短絡し、モータ９の起電力が大きいとき、すなわ
ち、操舵系の捩じれの戻り力が大きいときに、リレーＲ
₂を作動させて捩じれの戻り力の影響をステアリングホ
イール３が受けなくなるまでの間短絡するようにしたか
ら、操舵系の捩じれの戻り力によるステアリングホイー
ル３に対する影響を確実に軽減することができる。

【００５３】また、操舵系の捩じれの戻り力が小さい場
合には、リレーＲ₂を作動させないようにしたから、演
算処理装置２４ｃに異常が発生した直後にドライバが操
舵を行った場合には、モータ９の捩じれの戻り力が小さ
いことから、モータ９の端子間の短絡はリレーＲ₃が開
放された時点で開放されることになり、よって、モータ
９が負荷となることはなく、操舵操作を容易に行うこと
ができる。

【００５４】また、上記実施の形態では、捩じれの戻り
力が大きいときのみ、この戻り力の影響をステアリング
ホイールが受けなくなるまで短絡するようにしたから、
モータ９の端子間の短絡を効果的に行うことができ、短
絡に伴いモータ９が負荷となることを最小限に抑えるこ
とができる。

【００５５】また、上記実施の形態では、複数のリレー
を設けてこれを作動制御することによってモータ９の停
止制御を行うようにしたから、制御回路２０に異常が発
生し適切な制御信号を出力することができない場合で
も、操舵系の弾性変形による捩じれの戻り力による影響
を回避することができる。

【００５６】なお、上記実施の形態では、制御回路２０
をマイクロコンピュータによって構成した場合について
説明したが、これに限らず加算器、積分演算器等の電子
回路を組み合わせて構成することも可能である。

【００５７】また、上記実施の形態では、ブリッジ回路
のスイッチング素子としてバイポーラトランジスタを用
いた場合について説明したが、これに限らず、電界効果
トランジスタ等を適用することも可能である。同様に、
故障監視回路のリレーに変えてトランジスタ等のスイッ
チング素子を適用することも可能である。

【００５８】また、上記実施の形態では、ブリッジ回路
によってモータを駆動する場合について説明したが、こ
れに限らず、例えば、双方向接点リレー等によって駆動
回路を形成し、これによってモータを駆動制御するよう
にすることも可能である。

【００５９】また、上記実施の形態においては、メイン
ポテンショメータとサブポテンショメータとから構成さ
れる操舵トルクセンサを適用した場合について説明した
がこれに限るものではなく、１つのポテンショメータで
構成される操舵トルクセンサを適用することも可能であ
る。

【００６０】また、上記実施の形態では、制御回路２４
の異常をウォッチドッグタイマによって検出するように
した場合について説明したが、これに限らず、例えば制
御回路２４への電源供給状況、或いは、データ通信内容
等に基づいて制御回路２４の異常を検出するようにする
ことも可能であり、要は、制御回路２４から正常な制御
信号が出力されていない状態であることが検出できれば
よい。また、例えばトルクセンサ等の各種センサの異常
を検出した場合に異常検出信号Ｚ_Eを故障検出器６５ａ
に出力するようにすれば、何らかの異常によりモータ９
を停止させる場合でも、操舵に伴う操舵系の捩じれの戻
り力による影響をステアリングホイール３が受けること
なく停止させることができる。また、異常発生時に関わ
らず、例えばモータ９による操舵補助中等にモータ９を
停止させる場合でも適用することができる。

【００６１】さらに、上記実施の形態では、リレーＲ₂
によるモータ９の端子間の短絡を、リレーＲ₁が作動し
てから所定時間経過後に開放するようにした場合につい
て説明したが、例えばモータ９の回生制動に伴い生じる
起電力を検出し、捩じれの戻り力によるモータ９の回転
が停止したとみなすことができるとき、リレーＲ₂によ
る短絡を開放するようにすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す概略構成図である。

【図２】本発明に係る制御装置の一例を示すブロック図
である。

【図３】図２のモータ駆動回路３０及び故障監視回路６
５の一例を示すブロック図である。

【図４】本発明の動作説明に供するタイミングチャート
である。

【符号の説明】

３ステアリングホイール９モータ９ｂ電磁クラッチ１０操舵トルクセンサ１１車速センサ１２制御装置１３電源１４電圧検出回路２０制御回路３０モータ駆動回路３１ゲート駆動回路３６ブリッジ回路６５故障監視回路６５ａ故障検出器６５ｂモータ停止制御回路Ｔｒ₁〜Ｔｒ₄ トランジスタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の操舵系に連結され操舵補助トルク
を発生する電動機と、前記操舵系の操舵トルクを検出す
る操舵トルク検出手段と、当該操舵トルク検出手段で検
出した操舵トルクに応じて前記電動機を駆動する電動機
駆動手段と、を備えた電動パワーステアリング装置にお
いて、前記電動機と前記電動機駆動制御手段との間を遮
断する遮断手段と、当該遮断手段の作動と共に前記電動
機の端子間を所定時間短絡する第１の短絡手段と、当該
第１の短絡手段での短絡により前記電動機が回生制動状
態となって生じる起電力に応じて作動し、且つ前記電動
機の端子間を所定時間短絡する第２の短絡手段と、を備
えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】前記第２の短絡手段は、自己保持リレー
で構成され、そのコイル部は前記第１の短絡手段と前記
電動機との間に介挿され、前記第２の短絡手段は、前記
第１の短絡手段が作動状態となったときに前記コイル部
を励磁する前記起電力に応じて作動するようにしたこと
を特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装
置。