JPH1045012A - ブラシレスモータを用いた油圧式動力舵取装置の故障検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブラシレスモータの異常を早期に検出してパ
ワートランジスタ等の破損を未然に防止し装置の信頼性
を向上させる。 【解決手段】 モータの回転数を検出し、検出した回転
数の規定値以下の状態が所定時間継続する場合は異常と
判定し、異常表示及びモータの停止を行う。従って、ブ
ラシレスモータ使用のための特別な回転数検出センサを
設けることなくモータの異常を早期に的確に検出でき
る。また、モータを駆動するパワートランジスタ等の破
損を未然に防止することができる。また、モータの回転
数及び駆動電流を検出し、検出した回転数が規定値以下
でかつ駆動電流が所定値以上の場合は異常表示及びモー
タの停止を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレスモータ
を用いた油圧式動力舵取装置に関し、特にこの油圧式動
力舵取装置の故障検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の油圧式動力舵取装置では、油圧
ポンプを電動モータにより駆動し、車速等の車両走行条
件に応じた油圧によって所要のアシスト力を得ている電
動ポンプ式のものがある。このような動力舵取装置に用
いられる電動モータとしては、ブラシ付モータが多く用
いられていたが、整流子に摺接するブラシに摩耗が生じ
ブラシの定期的な点検・保守が必要になることから、近
年はブラシを無くしたブラシレスモータを用いるように
なっている。

【０００３】ブラシレスモータを用いた油圧式動力舵取
装置では、車速或いは舵角，舵角速度と目標とするモー
タの回転数との関係を予めメモリに記憶しておく。そし
て、ロータ回転位置検出センサを介してロータ（即ち、
モータ）の回転を検出し、検出した実際の回転数とメモ
リの目標回転数との偏差を求め、偏差が常に所定値以下
（理想的には「０」）になるようにモータの回転数を制
御し、必要なアシスト力を得るようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような動力舵取装
置ではモータの必要な回転数が得られない場合にそのま
ま放置しておくと、モータの回転数をさらに上昇させる
ような制御が行われるため、モータを駆動するパワート
ランジスタが発熱してトランジスタの破損を招く恐れが
あるという問題があった。従って本発明は、モータの異
常を早期に検出してパワートランジスタ等の破損を未然
に防止し、装置の信頼性を向上させることを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため本発明は、ブラシレスモータを用いた油圧式動力
舵取装置において、ブラシレスモータの回転数を検出
し、検出された回転数の規定値以下の状態が所定時間継
続する場合は異常と判定し、異常表示及びブラシレスモ
ータの停止を行うようにした方法である。従って、ブラ
シレスモータ使用のための特別な回転数検出センサを設
けることなくブラシレスモータの異常を早期に的確に検
出できる。また、ブラシレスモータを駆動するパワート
ランジスタ等の破損を未然に防止することができる。ま
た、ブラシレスモータの回転数及び駆動電流を検出し、
検出された回転数が規定値以下でかつ駆動電流が所定値
以上の場合は、異常表示及びブラシレスモータの停止を
行うようにした方法である。従って、ブラシレスモータ
の異常が早期に検出され、パワートランジスタ等の破損
を未然に防止できる。

【０００６】

【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。図５は本発明を適用した油圧式動力舵取装
置の構成を示す図であり、図中において、１はこの装置
の本体部である。装置本体部１は、自動車の左、右操舵
輪２，２にナックルアームを介して連結されるタイロッ
ド３が設けられている。この装置本体部１は、詳細な図
示は省略するが、周知のように舵取りハンドル４での舵
取り操作がステアリングシャフト５により伝達されるこ
とにより油圧流路を切換える流路切換弁と、舵取り操作
をタイロッド３側に伝達する伝達部と、左、右室のいず
れかに油圧を導入することで舵取り操作に応じたアシス
ト力を発生させるパワーシリンダを備えている。また、
６はメインバッテリ、７は補助バッテリ、８はスイッチ
である。

【０００７】また、１０は電動モータにより駆動されて
装置本体部１に圧油を送るオイルポンプ部であり、ベー
ン型のオイルポンプ１１とこれを駆動する電動モータで
あるＤＣブラシレスモータ１２と、ポンプ１１の周囲を
覆うケーシングによるオイルタンク１３によって構成さ
れる。ここで、ブラシレスモータ１２を駆動制御するた
めに、スイッチ８を介して補助バッテリ７に接続された
シグナルコントローラ１４と、このシグナルコントロー
ラ１４によってブラシレスモータ１２に駆動電流を供給
するパワーコントローラ１５が設けられている。このパ
ワーコントローラ１５はメインバッテリ６から電源が供
給されている。

【０００８】また、１６は車速を検出する車速センサ、
１７は舵取り操作に伴なう舵角、舵角速度を検出する操
舵角センサ、１８はブラシレスモータ１２のロータ回転
位置を検出する回転位置検出センサであり、それぞれの
センサからの検出信号がシグナルコントローラ１４に送
られるように構成されている。そして、シグナルコント
ローラ１４が車速センサ１６、操舵角センサ１７、回転
位置検出センサ１８からの各検出信号を入力し、各検出
信号に基づいてパワーコントローラ１５を制御すること
によりブラシレスモータ１２を回転駆動することができ
る。これにより、ポンプ１１が所要の状態で作動され、
装置本体部１の流路切換弁を介してパワーシリンダに所
要圧力の圧油が給送されることにより、自動車の低速走
行域での操舵時にはアシスト力を大きくして操舵力を軽
く、中高速走行域での操舵時はこれとは逆にアシスト力
を小さくして操舵力を重くするように、舵取りハンドル
４の操舵時におけるアシスト力を制御する。

【０００９】次に図６は、このようなＤＣブラシレスモ
ータ１２を用いた動力舵取装置の制御ブロック図であ
る。このＤＣブラシレスモータ１２は同図に示すように
３相モータであり、３個の電機子コイルＬ１〜Ｌ３によ
り構成され、各コイルへの通電はパワーコントローラ１
５内の６個のパワートランジスタＱ１〜Ｑ６により各電
機子コイルの通電及び通電方向が制御される。

【００１０】また、パワーコントローラ１５内には、上
段のパワートランジスタＱ１〜Ｑ３に対して各個にオン
信号を与えるための上段信号処理回路１５Ａ、下段のト
ランジスタＱ４〜Ｑ６に対して各個にオン信号を与える
ための下段信号処理回路１５Ｂが設けられている。ま
た、シグナルコントローラ１４内には、制御部１４Ａ、
図示しないメモリに記憶されたモータ回線数目標マップ
１４Ｂ、及びモータ回転数検出回路１４Ｃが設けられて
いる。

【００１１】そして、制御部１４Ａは回転位置検出セン
サ１８により検知されモータ回転数検出回路１４Ｃを介
するモータ１２の実際の回転数を入力すると、このとき
の車速センサ１６により検知される車速と、操舵角セン
サ１７により検知される舵角及び舵角速度とからモータ
回転数目標マップ１４Ｂを検索してその目標値を求め
る。そして、求めた目標値と実際の回転数との間の偏差
が少なくなるようにパワーコントローラ１５を制御し、
モータ１２の回転駆動を行う。なお、制御部１４Ａはモ
ータ１２の回転駆動を行う場合、パワーコントローラ１
５内の上段信号処理回路１５Ａに対しＰＷＭ制御を行っ
て各トランジスタＱ１〜Ｑ３の出力パルス幅のデューテ
ィを変化させ、モータ１２の回転数の制御を行う。

【００１２】ここで、モータ１２の回転制御を行う際に
は、パワーコントローラ１５内の各トランジスタから各
電機子コイルＬ１〜Ｌ３に対し次のような通電及び通電
方向の制御が行われる。即ち、電機子コイルＬ１，Ｌ２
に電流をＬ１→Ｌ２の方向に流す場合はトランジスタＱ
１，Ｑ５のみをオンし、Ｌ２→Ｌ１の方向に電流を流す
場合はトランジスタＱ２，Ｑ４のみをオンする。また、
コイルＬ１，Ｌ３に電流をＬ１→Ｌ３の方向に流す場合
はトランジスタＱ１，Ｑ６のみをオンし、電流をＬ３→
Ｌ１の方向に流す場合はトランジスタＱ３，Ｑ４のみを
オンする。さらに、コイルＬ２，Ｌ３に電流をＬ２→Ｌ
３の方向に流す場合はトランジスタＱ２，Ｑ６のみをオ
ンし、Ｌ３→Ｌ２の方向に流す場合はトランジスタＱ
３，Ｑ５のみをオンする。

【００１３】このように、６個のトランジスタのうち上
段のパワートランジスタＱ１〜Ｑ３と下段のパワートラ
ンジスタＱ４〜Ｑ６をそれぞれ１個づつ選択して順次オ
ンして、各コイルの通電を行いかつその通電方向を変化
させることによりモータ１２の図示しないロータが所定
の回転速度で回転駆動される。図１はこうしたブラシレ
スモータ１２の回転数異常を検出する第１の例を示すも
ので、図１（ａ）にその機能ブロック図、図１（ｂ）に
その検出回路の例を示す。

【００１４】ブラシレスモータ１２の回転数異常を検出
する場合は、シグナルコントローラ１４ではモータ検出
回路１４Ｃで検出されたモータの回転数を、図１（ａ）
に示すように制御部１４Ａ内に設けられた異常判別回路
１４Ａ１によって異常判別を行う。そして異常が判別さ
れた場合は図６に示す表示器２２に異常表示を行う。ま
た、パワーコントローラ１５を制御して各トランジスタ
Ｑ１〜Ｑ６をオフすることでモータ１２の停止を行うよ
うにする。

【００１５】図１（ｂ）は異常判別回路１４Ａ１の具体
的な回路例であり、異常判別回路１４Ａ１は、電圧比較
器ＣＭ１〜ＣＭ３、トランジスタＱ１１，抵抗Ｒ１〜Ｒ
７及びコンデンサＣ１からなる。異常判別回路１４Ａ１
では、モータ１２の検出回転数に相当する電圧値を入力
するとこの電圧値と各抵抗Ｒ１〜Ｒ３の分圧比（基準
値）とを電圧比較器ＣＭ１，ＣＭ２でそれぞれ比較す
る。ここで、入力した電圧値が比較器ＣＭ１の基準値
（図６のモータ回転数目標マップ１４Ｂの設定値に相
当）より大きい場合及び比較器ＣＭ２の基準値より小さ
い場合は、モータ１２を正常と判断するが、入力電圧値
が比較器ＣＭ１の基準値より小さく、かつ比較器ＣＭ２
の基準値より大きい低速回転の場合は異常と判定する。

【００１６】そしてこのような異常の場合は、トランジ
スタＱ１１がオンしてコンデンサＣ１への充電が開始さ
れ、コンデンサＣ１の電位が上昇する。ここで、この異
常状態からモータ回転数が正常状態になると、トランジ
スタＱ１１がオフするため、コンデンサＣ１の蓄積電荷
は抵抗Ｒ５を通って放電しコンデンサＣ１の電位（即
ち、比較器ＣＭ３の＋入力端子の電位）が低下する。し
かし、異常状態が所定時間継続するとコンデンサＣ１の
電位が上昇して電圧比較器ＣＭ３の基準値（抵抗Ｒ６と
Ｒ７で分割される分圧比）を上回ることになり、その結
果、常時は「Ｌ」レベルを出力している比較器ＣＭ３の
出力は「Ｈ」レベルとなり、ＬＥＤ等の表示器２２に異
常表示が行われる。また、この場合パワーコントローラ
１５の各トランジスタＱ１〜Ｑ６がオフされモータ１２
が停止する。

【００１７】このような異常判別回路１４Ａ１による異
常判別の代わりに、制御部１４Ａがソフトウェアを実行
することによっても同様に異常を判別できる。即ち、図
３のフローチャートのステップＳ１で、まず制御部１４
Ａは、モータ回転数Ｎを検出する。続いてこの回転数Ｎ
がαより大きくかつβより小さいか否かの判定をステッ
プＳ２で行う。ここで値βはモータ１２の規定回転数で
あり、図６のモータ回転数目標マップ１４Ｂの設定値に
相当する。また、値αとしては値βより小さくかつ
「０」より大きな値が設定される。従ってステップＳ２
ではモータ１２が規定値以下で低速回転しているか否か
を判断するものである。

【００１８】ここで、モータ１２の低速回転が検出され
ると次にステップＳ３では、内部のタイマにタイマ値ｔ
１がセット済みか否かを判断し、セット済みでなければ
ステップＳ４でタイマにタイマ値ｔ１をセットし起動す
る。こうしてタイマ値ｔ１がセットされたタイマの刻時
動作が開始する。この場合、制御部１４Ａは処理をステ
ップＳ１に戻し、モータ１２の回転数を再度検出し、モ
ータ１２が依然として規定値以下で低速回転していれ
ば、ステップＳ５でタイマが所定時間γを経過したか否
かを判断し、所定時間γ以内であればステップＳ１に戻
ってモータ回転数を再度検出する。

【００１９】ここで、モータ１２の低速回転状態が所定
時間γ継続しステップＳ５の判定が「Ｙ」となると、制
御部１４Ａはモータ１２を異常と判定し、ステップＳ７
で表示器２２に異常表示を行う。或いは、ステップＳ８
で全てのパワートランジスタＱ１〜Ｑ６をオフするよう
にパワーコントローラ１５を制御し、モータ１２を停止
させる。一方、検出したモータ１２の回転数が規定値β
以上の場合、或いはモータ１２の回転数の低回転状態が
所定時間γ以上継続しなかった場合は、ステップＳ９で
正常と判断し、この場合は異常表示出力等を行わない。

【００２０】このように、ブラシレスモータ１２のトラ
ブルにより必要回転数が得られず、トラブルによる低回
転状態が所定時間継続すると、モータ１２の駆動を停止
すると共に異常表示を行うようにしたものである。この
結果、ブラシレスモータ使用のための特別な回転数検出
センサを設けることなく、モータの異常を早期に的確に
検出することができ、またこうした異常の際にはモータ
１２を回転駆動するパワートランジスタＱ１〜Ｑ６をオ
フすることから、パワートランジスタの発熱による破損
を未然に防止できる。

【００２１】次に図２は、ブラシレスモータ１２の回転
数異常を検出する第２の例を示すもので、図２（ａ）に
その機能ブロック図、図２（ｂ）にその検出回路の例を
それぞれ示す。この例では、ブラシレスモータ１２の回
転数異常を検出する場合、図２（ａ）に示すように制御
部１４Ａ内に設けられた異常判別回路１４Ａ２により異
常判別を行う。そして異常判別回路１４Ａ２は、モータ
回転数及び図６に示すモータ電流センサ２１を介するモ
ータ検出電流の異常が判別された場合は、表示器２２に
異常表示を行う。また、パワーコントローラ１５を制御
して各トランジスタＱ１〜Ｑ６をオフすることでモータ
１２の停止を行うようにする。

【００２２】図２（ｂ）は異常判別回路１４Ａ２の具体
的な回路例であり、異常判別回路１４Ａ２は、電圧比較
器ＣＭ１１〜ＣＭ１４、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１６からなる。
異常判別回路１４Ａ２では、モータ１２の検出回転数に
相当する電圧値を入力するとこの電圧値と各抵抗Ｒ１
１，Ｒ１２，Ｒ１３の分圧比とを電圧比較器ＣＭ１１，
ＣＭ１２で比較する。

【００２３】ここで入力した電圧値が比較器ＣＭ１１の
分圧比（規定値；即ち、図６のモータ回転数目標マップ
１４Ｂの設定値に相当）より大きい場合及び比較器ＣＭ
１２の分圧比より小さい場合は、モータ１２を正常と判
断するが、入力した電圧値が比較器ＣＭ１１の規定値よ
り小さくかつ比較器ＣＭ１２の規定値より大きい場合は
異常と判定し、後段の比較器ＣＭ１４の−入力端子へ
「Ｌ」レベルの異常信号を伝達する。その結果、常時は
「Ｌ」レベルを出力している比較器ＣＭ１４の出力は
「Ｈ」レベルとなり、ＬＥＤ等の表示器２２に異常表示
が行われる。或いは、パワーコントローラ１５の各トラ
ンジスタＱ１〜Ｑ６がオフされモータ１２が停止する。

【００２４】一方、モータ電流センサ２１から大きなモ
ータ電流（駆動電流）が検出された場合は、この電流値
に該当する電圧値をその＋入力端子に入力する比較器Ｃ
Ｍ１３では、常時は「Ｌ」レベルとなっている出力が
「Ｈ」レベルに転じ、その結果、ＬＥＤ等の表示器２２
に異常表示が行われる。またこのときにはパワーコント
ローラ１５の各トランジスタＱ１〜Ｑ６がオフされモー
タ１２が停止する。

【００２５】図４はこのような異常判別回路１４Ａ２に
よる異常判別動作と同様な動作を、制御部１４Ａがソフ
トウェアを実行することにより行う例を示すフローチャ
ートである。即ち、図４のフローチャートのステップＳ
１１でモータ回転数Ｎが検出されると、この回転数Ｎが
αより大きくかつβより小さいか否かの判定をステップ
Ｓ１２で行う。ここで、モータ１２の回転数Ｎがα＜Ｎ
＜βの範囲内にある上述の低速回転が検出されると、次
にステップＳ１３では、モータ電流センサ２１を介して
モータ１２に流れる電流Ｉを検出する。

【００２６】そしてこのモータ電流Ｉが所定値γより大
きいか否かをステップＳ１４で判断し、所定値以上であ
ればステップＳ１５でモータ１２に異常電流が流れてい
ると認識しパワートランジスタＱ１〜Ｑ６の発熱及び発
熱に基づく破損の恐れががあるとしてステップＳ１６で
パワートランジスタＱ１〜Ｑ６をオフしてモータ１２を
停止させる。或いは、ステップＳ１７で表示器２２に異
常表示出力を行う。なお、モータ１２の低速回転が検出
されずにステップＳ１２で「Ｎ」となる場合、またはモ
ータ１２が低速回転していてもモータ１２の電流が所定
値γ以下であり従ってステップＳ１４で「Ｎ」となる場
合は、ステップＳ１８でモータ１２を正常と認識する。

【００２７】このように、ブラシレスモータ１２のトラ
ブルにより必要回転数が得られない場合はモータ１２に
流れる電流を検出し、モータ電流が所定値以上の場合は
異常と判定して、モータ１２の駆動を停止すると共に異
常表示を行うようにしたものである。この結果、ブラシ
レスモータの異常を早期に的確に検出することができ、
また異常の際にはパワートランジスタＱ１〜Ｑ６をオフ
することから、パワートランジスタの発熱による破損を
未然に防止できる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ブ
ラシレスモータの回転数を検出し、検出された回転数の
規定値以下の状態が所定時間継続する場合は異常と判定
し、異常表示及びブラシレスモータの停止を行うように
したので、ブラシレスモータ使用のための特別な回転数
検出センサを設けることなくブラシレスモータの異常を
早期に的確に検出でき、異常が検出された場合にはブラ
シレスモータを停止することからブラシレスモータを駆
動するパワートランジスタ等の破損を未然に防止でき
る。また、ブラシレスモータの回転数及び駆動電流を検
出し、検出された回転数が規定値以下でかつ駆動電流が
所定値以上の場合は、異常表示及びブラシレスモータの
停止を行うようにしたので、同様にブラシレスモータの
異常が早期に検出され、パワートランジスタ等の破損を
未然に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態を示す機能ブロッ
ク図及び要部回路の回路図である。

【図２】 本発明の第２の実施の形態を示す機能ブロッ
ク図及び要部回路の回路図である。

【図３】 上記第１の実施の形態の動作を示すフローチ
ャートである。

【図４】 上記第２の実施の形態の動作を示すフローチ
ャートである。

【図５】 本発明が適用される装置の制御系統を示すブ
ロック図である。

【図６】 本発明が適用される装置の全体構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１２…ブラシレスモータ、１４…シグナルコントロー
ラ、１４Ａ…制御部、１４Ａ１，１４Ａ２…異常判別回
路、１４Ｂ…モータ回転数目標マップ、１４Ｃ…モータ
回転数検出回路、１５…パワーコントローラ、１５Ａ…
上段信号処理回路、１５Ｂ…下段信号処理回路、１６…
車速センサ、１７…操舵角センサ、１８…モータ回転位
置検出センサ、２１…モータ電流センサ、２２…表示
器、Ｌ１〜Ｌ３…電機子コイル、Ｑ１〜Ｑ６…パワート
ランジスタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラシレスモータを用いた油圧式動力舵
   取装置において、 前記ブラシレスモータの回転数を検出し、検出された前
   記回転数の規定値以下の状態が所定時間継続する場合は
   異常と判定し、異常表示及び前記ブラシレスモータの停
   止を行うようにしたことを特徴とするブラシレスモータ
   を用いた油圧式動力舵取装置の故障検出方法。
2. 【請求項２】 ブラシレスモータを用いた油圧式動力舵
   取装置において、 前記ブラシレスモータの回転数及び駆動電流を検出し、
   検出された前記回転数が規定値以下でかつ前記駆動電流
   が所定値以上の場合は、異常表示及び前記ブラシレスモ
   ータの停止を行うようにしたことを特徴とするブラシレ
   スモータを用いた油圧式動力舵取装置の故障検出方法。