JPH1155992A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電源電圧の変動によらずに負荷の異常を正確に
検出できるパワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】操舵機構に操舵補助力を与えるための駆動
源としての電動モータ２の端子間電圧ＶＬが電圧検出回
路６によって検出される。負荷異常判定回路２０は、バ
ッテリ５が発生する電源電圧ＶＢとＰＷＭ制御のデュー
ティ比ＤＲとの積を求める。この積の値と端子間電圧Ｖ
Ｌとの差が所定値以上であれば、電動モータ２およびモ
ータ駆動回路４などを含む負荷に異常が生じているもの
と判定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータを駆動
源として操舵機構に操舵補助力を与える構成のパワース
テアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、操舵機構に結合されたパワー
シリンダにオイルポンプからの作動油を供給することに
よって、ステアリングホイールの操作を補助するパワー
ステアリング装置が用いられている。オイルポンプは、
電動モータによって駆動され、その回転数に応じた操舵
補助力がパワーシリンダから発生される。

【０００３】電動モータは、コントローラによってＰＷ
Ｍ（パルス幅変調）駆動されるようになっている。すな
わち、コントローラは、デューティ制御されたＰＷＭパ
ルスをモータ駆動回路に供給し、これにより、デューテ
ィ比に対応した電力が車両のバッテリから電動モータに
供給されることになる。この場合のデューティ比を所要
の操舵補助力に対応する電圧指令値ＶＤに基づいて定め
ることにより、適切な操舵補助力が操舵機構に与えられ
る。

【０００４】パワーステアリング装置の動作に異常が生
じれば、車両の操舵に支障を来すおそれがある。そこ
で、パワーステアリング装置には、通常、自己診断機能
が備えられており、異常が生じたときには操舵の補助を
停止するフェールセーフ機構によって、安全性の確保が
図られている。自己診断機能の１つに、電動モータおよ
びモータ駆動回路ならびにこれらに関連するハーネスな
どを含む負荷に生じる異常の検出機能がある。具体的に
は、電動モータの端子間電圧ＶＬが検出される。コント
ローラは、この端子間電圧ＶＬが上記電圧指令値ＶＤに
ほぼ等しければ負荷は正常動作しているものと判断し、
端子間電圧ＶＬが電圧指令値ＶＤ付近の一定範囲内の値
でない場合には負荷に異常が生じたものと判断する。こ
れにより、モータ駆動回路を構成するパワーデバイスの
故障や、ハーネスの短絡などの異常を検知することがで
きる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】もしも、何らかの原因
のために、バッテリ電圧ＶＢが低下し、電圧指令値ＶＤ
よりも低くなった場合を想定する。この場合、電動モー
タの端子間電圧ＶＬが低くなるから、コントローラは、
デューティ比を１００パーセントにして、端子間電圧Ｖ
Ｌを電圧指令値ＶＤに近づけるべくフィードバック制御
を行う。したがって、電動モータにはバッテリ電圧ＶＢ
がそのまま印加されることになるから、端子間電圧ＶＬ
はバッテリ電圧ＶＢに等しくなる。しかし、それでもな
お端子間電圧ＶＬ（＝ＶＢ）は電圧指令値ＶＤに達しな
いから、コントローラは、負荷に異常が生じたとの誤っ
た判定を下すおそれがある。

【０００６】負荷の異常が発生したと判定されれば、シ
ステムには異常がないのにシステム異常と判断してしま
い、パワーステアリング装置の動作が停止されるという
不具合が発生するおそれがある。また、車両走行上の安
全性の点では問題はないが、たとえば、異常発生状況を
メモリに記憶しておき、このメモリの記憶内容に基づい
て故障診断を行うような場合には、正確な診断が阻害さ
れるおそれがある。

【０００７】そこで、この発明の目的は、上述の技術的
課題を解決し、電源電圧の変動によらずに負荷の異常を
正確に検出することができる構成を備えたパワーステア
リング装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、所定の電
源から電力が供給される電動モータを駆動源として操舵
機構に操舵補助力を与えるパワーステアリング装置にお
いて、上記電源から上記電動モータへの給電をパルス幅
変調制御するパルス幅変調制御手段と、上記電動モータ
の端子間電圧を検出する端子間電圧検出手段と、上記電
源の電源電圧と上記パルス幅変調のデューティ比との積
と、上記端子間電圧検出手段によって検出された端子間
電圧との差に基づいて、上記電動モータを含む負荷に異
常が生じているか否かを判定する異常発生判定手段とを
含むことを特徴とするパワーステアリング装置である。

【０００９】上記の構成によれば、電源電圧とパルス幅
変調のデューティ比との積は、電動モータに実際に印加
されるべき電圧値に等しい。そこで、この積の値と、電
動モータの端子間電圧との差を調べれば、電源電圧の変
動によらずに、負荷に異常が生じているかどうかを判定
できる。請求項２記載の発明は、上記異常発生判定手段
は、上記電源の電源電圧と上記パルス幅変調のデューテ
ィ比との積と、上記端子間電圧検出手段によって検出さ
れた端子間電圧との差が、所定値以上である状態が所定
時間以上継続した場合に、上記負荷に異常が生じている
と判定するものであることを特徴とする請求項１記載の
パワーステアリング装置である。

【００１０】この構成によれば、上記積の値と電動モー
タの端子間電圧との差が所定値以上である状態が所定時
間以上継続することを条件として異常発生の判定を行う
ようにしているので、ノイズなどの影響を排除して、正
確な負荷異常判定を行える。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、この
発明の一実施形態に係る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。このパワーステアリン
グ装置は、ステアリングホイールに加えられた操舵トル
クをトルクセンサ１で検出し、その検出結果に基づいて
電動モータ２への印加電圧を制御するように構成されて
いる。電動モータ２は、操舵機構に操舵補助力を与える
パワーシリンダに作動油を供給するオイルポンプ３を駆
動する。したがって、電動モータ２への印加電圧を制御
することにより、パワーシリンダから発生される操舵補
助力の大きさを制御することができる。

【００１２】電動モータ２には、車両に備えられたバッ
テリ５（電源）からの電力が、モータ駆動回路４を介し
て供給されるようになっている。モータ駆動回路４に
は、電動モータ２の端子間電圧ＶＬを検出するための電
圧検出回路６（端子間電圧検出手段）が備えられてい
る。この電圧検出回路６の出力信号は、増幅回路７を介
してコントローラ１０に与えられている。コントローラ
１０は、増幅回路７からの信号に基づいて、電動モータ
２に印加される電圧をフィードバック制御する。

【００１３】コントローラ１０は、バッテリ５からの電
力により動作するようになっており、その内部には、ト
ルクセンサ１および車速センサ８の出力信号に基づい
て、適切な操舵補助力に対応した目標電圧値ＶＯを演算
するアシスト制御部１１と、このアシスト制御部１１が
発生する目標電圧値ＶＯに電圧検出回路６によって検出
される端子間電圧ＶＬによる補正を施す補正回路１２
と、この補正回路１２の出力信号に基づいて指令電圧値
ＶＤを求めて出力する電圧指令回路１３と、この電圧指
令回路１３が出力する指令電圧値ＶＤに対応するデュー
ティ比ＤＲでパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modu
lation）された駆動信号を発生するＰＷＭ制御回路１４
（パルス幅変調制御手段）と、バッテリ５からの電源電
圧ＶＢを検出する電源電圧検出回路１５とが備えられて
いる。

【００１４】コントローラ１０はさらに、電源電圧検出
回路１５によって検出された電源電圧ＶＢと、電圧検出
回路６が検出する端子間電圧ＶＬと、電圧指令回路１３
が発生する指令電圧値ＶＤと、ＰＷＭ制御回路１４にお
けるデューティ比ＤＲとが与えられ、これらに基づい
て、電動モータ２およびモータ駆動回路４、ならびにこ
れらに関連するハーネスなどを含む負荷に異常が生じて
いるかどうかを判定する負荷異常判定回路２０（異常発
生判定手段）が備えられている。この負荷異常判定回路
２０によって、負荷の異常が生じたと判定されたなら
ば、コントローラ１０は、電動モータ２への給電を停止
するための制御を行い、ただちに、パワーステアリング
制御を中止する。

【００１５】モータ駆動回路４は、パワーＭＯＳ電界効
果トランジスタなどのパワーデバイスを有しており、こ
のパワーデバイスがＰＷＭ制御回路１４からの駆動信号
によってオン／オフ駆動されるようになっている。これ
により、電動モータ２には、指令電圧値ＶＤに対応した
電圧が印加されることになる。負荷異常判定回路２０
は、電源電圧検出回路１５によって検出される電源電圧
ＶＢと、ＰＷＭ制御回路１４から与えられるデューティ
比ＤＲとの積ＶＩ（＝ＶＢ×ＤＲ）を演算し、この積Ｖ
Ｉと電圧検出回路６から増幅回路７を介して与えられる
電動モータ２の端子間電圧ＶＬとを比較する。具体的に
は、次の判定式(1) が成立するかどうかを判定する。

【００１６】 ｜ＶＩ−ＶＬ｜≧ＶＵ ・・・・・・ (1) ただし、ＶＵは、許容誤差を表し、たとえば、ＶＵ＝
０．５（ボルト）とされる。上記の判定式(1) が成立し
なければ、端子間電圧ＶＬが積ＶＩの近傍の値を有して
いることになり、負荷の異常は発生していないものと判
定される。また、上記の判定式(1) が成立すれば、端子
間電圧ＶＬと積ＶＩとの差が大きいことになり、負荷の
異常が発生しているものと判定され、このことがアシス
ト制御部１１に通知される。これに応答して、アシスト
制御部１１は、電動モータ２への給電を停止するための
処理を行う。

【００１７】ただし、負荷異常判定回路２０は、上記判
定式(1) が一定時間（たとえば、１秒間）継続して成立
したことを条件に、負荷の異常が発生したものとの判定
を下すようになっている。これにより、ノイズの影響を
排除して、正確な判定を行うことができる。電源電圧Ｖ
Ｂとデューティ比ＤＲとの積の値ＶＩは、負荷に異常が
なければ、電動モータ２に実際に印加される電圧に等し
い。したがって、この値ＶＩと、端子間電圧ＶＬとが大
きく異なれば、モータ駆動回路４および電動モータ２な
らびにこれらに関連するハーネスなどを含む負荷に異常
が生じていると考えられる。この観点から、上述のよう
な負荷異常判定処理が行われている。

【００１８】バッテリ５が発生する電源電圧ＶＢは、何
らかの要因により変動するかもしれないけれども、電源
電圧ＶＢとデューティ比ＤＲとの積ＶＩを用いて負荷の
異常の発生の有無が判定されるので、電源電圧ＶＢの変
動のために負荷の異常判定に支障を来すおそれはない。
たとえば、電源電圧ＶＢが低下して、指令電圧ＶＤより
も低くなれば、ＰＷＭ制御のデューティ比ＤＲは１００
パーセントとされることになる。したがって、端子間電
圧ＶＬは電源電圧ＶＢに等しくなるが、上記積ＶＩもま
た電源電圧ＶＢに等しくなる。そのため、負荷の異常が
生じたとの誤った判定がなされることはない。

【００１９】この発明の一実施形態について説明した
が、この発明は他の形態でも実施することが可能であ
る。たとえば、上記の実施形態では、電動モータにより
オイルポンプを駆動する油圧式のパワーステアリング装
置を例にとって説明したが、この発明は、電動モータの
発生トルクを機械的に操舵機構に伝達する構成のパワー
ステアリング装置にも適用可能である。

【００２０】また、上記の実施形態におけるコントロー
ラ１０の各部は、マイクロコンピュータが実行するソフ
トウエアにより実現されてもよいし、一部または全部が
ハードウエアで構成されてもよい。その他、特許請求の
範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係るパワーステアリン
グ装置の電気的構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

２ 電動モータ ４ モータ駆動回路 ５ バッテリ（電源） ６ 電圧検出回路 ７ 増幅回路 １０ コントローラ １１ アシスト制御部 １３ 電圧指令回路 １４ ＰＷＭ制御回路 １５ 電源電圧検出回路 ２０ 負荷異常判定回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の電源から電力が供給される電動モー
   タを駆動源として操舵機構に操舵補助力を与えるパワー
   ステアリング装置において、 上記電源から上記電動モータへの給電をパルス幅変調制
   御するパルス幅変調制御手段と、 上記電動モータの端子間電圧を検出する端子間電圧検出
   手段と、 上記電源の電源電圧と上記パルス幅変調のデューティ比
   との積と、上記端子間電圧検出手段によって検出された
   端子間電圧との差に基づいて、上記電動モータを含む負
   荷に異常が生じているか否かを判定する異常発生判定手
   段とを含むことを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 【請求項２】上記異常発生判定手段は、上記電源の電源
   電圧と上記パルス幅変調のデューティ比との積と、上記
   端子間電圧検出手段によって検出された端子間電圧との
   差が、所定値以上である状態が所定時間以上継続した場
   合に、上記負荷に異常が生じていると判定するものであ
   ることを特徴とする請求項１記載のパワーステアリング
   装置。