(57)【要約】      （修正有）【課題】信号端子数やＡ／Ｄ変換する信号数の増加がない簡素かつ安価な構成により容易に操舵力アシスト用のモータ（そのモータ電流等の検出ラインを含む）の断線を検出する。【解決手段】入力端子部４１を、電動パワーステアリング装置の操舵力アシスト用のモータの電流の検出電圧信号の入力端子Ｉｍを選択する直前に、セレクタ４２が必ず一定電圧信号の入力端子Ｉｍ−１を選択する端子配列に設定し、断線検出部４６により、サンプル・ホールド部４３が直前にサンプル・ホールドしたホールド電圧に維持されることからモータの断線を検出する。【選択図】図２
2010188952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のステアリングの操舵力をトルクセンサにより検出し、前記トルクセンサの検出信号、操舵力アシスト用のモータの電流の検出信号等のパワーステアリング制御の各種検出電圧を含む信号をセレクタにより順に選択してサンプル・ホールド部により順にサンプル・ホールドし、前記サンプル・ホールド部の各ホールド電圧をＡ／Ｄ変換部によりデジタルデータに変換し、前記Ａ／Ｄ変換部の各デジタルデータに基づいて前記モータの駆動をフィードバック制御する電動パワーステアリング装置の前記モータの断線を検出する断線検出装置において、
前記各検出電圧の入力端子を有し、前記モータの電流の検出電圧信号の入力端子の直前に前記セレクタが選択する入力端子が一定電圧信号の端子になる端子配列の入力端子部と、
前記サンプル・ホールド部の前記モータの駆動電流の検出電圧信号のホールド電圧が直前にサンプル・ホールドしたホールド電圧に維持されることから前記モータの断線を検出する検出部とを備えたことを特徴とする断線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の電動パワーステアリング装置の操舵力アシスト用のモータ（そのモータ電流等の検出ラインを含む）の断線検出装置に関し、詳しくは、信号端子数やＡ／Ｄ変換する信号数の増加がない簡素かつ安価な構成により容易に断線検出が行なえる新規な断線検出構造の提供に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は車両の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略の構成を示し、該電動パワーステアリング装置は、車両のステアリング１の操舵によるトーションバー２のねじれ角をトルクセンサ３により検出し、トルクセンサ３の検出角度に応じたステアリング１の操舵力の検出電圧信号に基づき、マイクロコンピュータ構成の制御装置（ＥＳＰ用のＥＣＵ）４００によりモータ５の駆動をフィードバック制御し、モータ５の回転トルクにより、トーションバー２を介して左右の車輪６のシャフト７に伝わるステアリング１の操舵力をアシストする。なお、モータ５は例えばブラシ付の直流モータである。
【０００３】
この種の電動パワーステアリング装置においては、とくにモータ５そのものが断線したり、その電流（モータ電流）等の検出ラインに断線が生じたりすると、誤ったフィードバック制御によりモータ５の給電が増大し、不用意にステアリングが軽くなり過ぎる事態を招来する。
【０００４】
すなわち、制御装置４００によりモータ５の駆動をフィードバック制御する場合、トルクセンサ３の検出電圧信号やモータ５のモータ電流、モータ電圧の検出電圧信号等のフィードバック制御の各検出電圧を含む信号は、制御装置４００のコンピュータ構成の演算処理部（ＣＰＵ）４０１に取り込まれ、デジタルデータにＡ／Ｄ変換される。
【０００５】
図７は制御装置４００の構成を示し、１組のサンプル・ホールド部、Ａ／Ｄ変換部を用いた安価な構成で前記Ａ／Ｄ変換を行うとすれば、制御装置４００は、演算処理部４０１に入力端子部４０２、セレクタ４０３、サンプル・ホールド部４０４、Ａ／Ｄ変換部４０５を備え、入力端子部４０２の入力端子Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、…、Ｉｍ−１、Ｉｍのフィードバック制御の各電圧検出信号をセレクタ４０３により順に選択してサンプル・ホールド部４０４に送り、サンプル・ホールド部４０４の各ホールド電圧をＡ／Ｄ変換部４０５によりデジタルデータに変換する。
【０００６】
ところで、入力端子Ｉ１〜Ｉｍの端子配列は、従来、自由に設定される。そして、入力端子Ｉ１〜Ｉｍの端子配列が、入力端子Ｉｍをフィードバック制御にとくに重要なモータ電流の検出電圧信号の入力端子、その直前に選択される入力端子Ｉｍ−１をトルクセンサ３の検出電圧信号の入力端子とする端子配列に設定されていると、モータ（そのモータ電流等の検出ラインを含む）５が断線して入力端子Ｉｍがオーブン（解放）状態になると、サンプル・ホールド部４０４のホールドコンデンサＣは、入力端子Ｉｍの選択直前に、セレクタ４０３が選択した入力端子Ｉｍ−１の検出電圧信号の電圧、すなわち、トルクセンサ３の検出電圧信号のホールド電圧に充電されている。そのため、オープン状態の入力端子Ｉｍが選択されると、コンデンサＣは放電も充電もされず、直前のホールド電圧に維持され、このホールド電圧がモータ電流の検出電圧信号のホールド電圧であるとしてＡ／Ｄ変換され、誤ったデジタルデータが形成される。このとき、そのデジタルデータのデータ値が小さく、このデータ値に基づく誤ったフィードバック制御によりモータ５の給電が増大すると、フィードバック制御が不安定になって不用意にステアリングが軽くなり過ぎる事態等を招来する。
【０００７】
そこで、そのような事態に対するフェールセーフ機能を備えるため、従来、モータ５のモータ電流の検出電圧信号と、別途作成した上限、下限の閾値の電圧信号とを比較し、モータ電流の検出電圧信号が上限値ないし下限値の範囲を超えることからモータ５の断線等の異常を検出することが提案されている（例えば、特許文献１（段落［０００６］、［００１２］−［００１５］、図１等）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−３１０４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記したように、モータ５のモータ電流の検出電圧信号と、モータ５のフィードバック制御に全く関係なく別途作成した上限、下限の閾値の電圧信号とを比較してモータの断線等の異常を検出する場合は、上限、下限の閾値の電圧信号とモータ電流の検出電圧信号とを比較する特許文献１の比較回路部が必要になる。
【００１０】
そして、構成部品を極力少なくするため、前記比較回路部を演算処理部４０１のソフトウエア処理等で実現する場合、上限値、下限値の電圧信号のデジタルデータを用意し、図７に示したように、入力端子部４０２に前記の上限値、下限値の電圧信号の入力端子Ｉｈ、Ｉｌも備え、入力端子部４０２の各入力端子Ｉ１〜Ｉｍ、Ｉｈ、Ｉｌをセレクタ４０３により順に選択してサンプル・ホールド部４０４でサンプル・ホールドし、Ａ／Ｄ変換部４０５でデジタルデータに変換する必要がある。
【００１１】
したがって、入力端子部４０２にフィードバック制御に必要な入力端子Ｉ１〜Ｉｍに加えて断線等を検出するための信号入力端子Ｉｈ、Ｉｌを設ける必要があり、入力端子部４０２の信号端子数が多くなる問題があり、しかも、サンプル・ホールドしてＡ／Ｄ変換する信号数も増えて処理が複雑化する問題もある。
【００１２】
本発明は、信号端子数やＡ／Ｄ変換する信号数の増加がない簡素かつ安価な構成により容易に操舵力アシスト用のモータ（そのモータ電流等の検出ラインを含む）の断線を検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記した目的を達成するために、本発明の断線検出装置は、車両のステアリングの操舵力をトルクセンサにより検出し、前記トルクセンサの検出信号、操舵力アシスト用のモータの電流の検出信号等のパワーステアリング制御の各種検出電圧を含む信号をセレクタにより順に選択してサンプル・ホールド部により順にサンプル・ホールドし、前記サンプル・ホールド部の各ホールド電圧をＡ／Ｄ変換部によりデジタルデータに変換し、前記Ａ／Ｄ変換部の各デジタルデータに基づいて前記モータの駆動をフィードバック制御する電動パワーステアリング装置の前記モータの断線を検出する断線検出装置において、前記各検出電圧の入力端子を有し、前記モータの電流の検出電圧信号の入力端子の直前に前記セレクタが選択する入力端が一定電圧信号の端子になる端子配列の入力端子部と、前記サンプル・ホールド部の前記モータの駆動電流の検出電圧信号のホールド電圧が直前にサンプル・ホールドしたホールド電圧に維持されることから前記モータの断線を検出する検出部とを備えたことを特徴としている（請求項１）。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る本発明の断線検出装置の場合、入力端子部のモータ電流の検出電圧信号の入力端子を選択する直前に、セレクタが必ず一定電圧信号の入力端子（例えばトルクセンサの電源電圧の検出電圧信号の入力端子）を選択し、サンプル・ホールド部のホールド電圧は、直前の前記一定電圧信号の一定電圧のホールド電圧になる。この状態で、セレクタがモータ電流の検出電圧信号の入力端子を選択し、このとき、操舵力アシスト用のモータ（そのモータ電流等の検出ラインを含む）が断線していると、サンプル・ホールド部のホールド電圧は直前の前記一定電圧のホールド電圧に維持される。そして、モータ電流の検出電圧信号のホールド電圧が前記一定電圧のホールド電圧に維持されることから、検出部は前記モータの断線を容易に検出することができる。
【００１５】
そして、セレクタが選択する入力端子部の端子配列が、前記モータの駆動電流の検出電圧信号の入力端子の直前にセレクタが既存の一定電圧信号の入力端子を選択する配列であり、入力端子部に新たに断線検出専用の入力端子を設ける必要がない。そのため、フィードバック制御の信号端子数やＡ／Ｄ変換する信号数が増加することがない。
【００１６】
したがって、信号端子数やＡ／Ｄ変換する信号数の増加がない簡素かつ安価な構成により容易に操舵力アシスト用のモータ（そのモータ電流等の検出ラインを含む）の断線を検出し、電動パワーステアリング装置にフェールセーフ機能を付加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態の断線検出装置を含む電動パワーステアリング装置の制御装置のブロック図である。
【図２】図１の制御装置の演算処理部の詳細なブロック図である。
【図３】断線例の説明図である。
【図４】図１の制御装置のモータ駆動部の詳細な結線図である。
【図５】図２の断線検出説明用のフローチャートである。
【図６】本発明が適用される電動パワーステアリング装置の概略構成の説明図である。
【図７】従来例のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
つぎに、本発明をより詳細に説明するため、一実施形態について、図１〜図５を参照して詳述する。
【００１９】
図１は断線検出装置を含む車両の電動パワーステアリング装置の制御装置（ＥＰＳ用のＥＣＵ）４のブロック構成を示し、制御装置４は図６、図７の制御装置４００に置き換えて用いられる。図２は制御装置４のマイクロコンピュータ構成の演算処理部４０の詳細なブロックを示し、演算処理部４０は図７の演算処理部４０１に対応する。図３は断線例を示し、図図４は図１のモータ駆動部４３の詳細な構成の一例を示す結線図である。図５は図２の断線検出のフローチャートである。なお、それらの図面において、図６、図７と同一の符号は同一のものを示す。
【００２０】
図１に示すように、制御装置４においては、車両のバッテリ（図示せず）からの直接の電源（バッテリ電源）およびイグニッションスイッチのリレー部（図示せず）を介した直流電源（ＩＧ電源）が、ダイオードＤ１、Ｄ２のオア回路を介してレギュレータ回路部５０に入力され、レギュレータ回路部５０で安定化された直流電源が演算処理部４０の電源端子＋Ｂに給電される。また、前記ＩＧ電源がレギュレータ回路部６０に入力され、レギュレータ回路部６０で安定化された直流電源がトルクセンサ３に給電される。
【００２１】
図２に示すように、演算処理部４０は入力端子部４１のフィードバック制御に必要な検出電圧を含む各信号の入力端子Ｉ１〜Ｉｍが後述する端子配列で設けられ、各入力端子Ｉ１〜Ｉｍの電圧検出信号Ｉ１〜Ｉｍは、コンピュータのソフトウエアにより形成されるセレクタ４２、サンプル・ホールド部４３、Ａ／Ｄ変換部４４によりデジタルデータに変換され、これらのデジタルデータに基づき、制御演算部４５がモータ５のモータ電流、端子間電圧（モータ電圧）に対する周知のフィードバック制御の演算を実行してフィードバック制御出力（ＰＷＭ制御出力）を形成する。また、Ａ／Ｄ変換部４４の後段の断線検出部４６は、本発明の検出部を形成し、サンプル・ホールド部４３のモータの駆動電流の検出電圧信号のホールド電圧が、例えば数ミリ秒〜数百ミリ秒の一定期間Ｔ、サンプル・ホールド部４３が直前にサンプル・ホールドしたホールド電圧に維持されることから、モータ５（そのモータ電流等の検出ラインを含む）の断線を検出する。
【００２２】
なお、モータ電流の検出電圧信号Ｉ５の入力端子Ｉｍが抵抗等を介して接地されていない場合は、モータ５および、そのモータ電流等の検出ラインのどこで断線が発生しても、その断線を検出することができる。
【００２３】
図３は入力端子Ｉｍが抵抗ｒを介して接地されている場合の断線例を示し、この場合、抵抗ｒの接続点より入力端子Ｉｍ側の×印の断線については入力端子Ｉｍがオーブン（解放）状態になるため、その断線を検出できるが、抵抗ｒの接続点よりモータ５側の×印の断線については入力端子Ｉｍが抵抗ｒを介して接地された状態になるので、サンプル・ホールド部４３のホールドコンデンサＣのホールド電圧が抵抗ｒを介して放電し、断線の検出は行なえない。しかし、この場合はホールド電圧が最小電圧（接地電位）になるので、モータ電流は少なくなり、モータ５による操舵のアシストが小さくなるので、ステアリング操作が急に軽くなったりすることがなく、問題はない。
【００２４】
図４は制御装置４のモータ駆動部７０の概略の構成を示し、制御演算部４５のフィードバック制御出力（ＰＷＭ制御出力）が供給されるモータ駆動部７０は、電源端子＋ｂとアース端子ｇとの間に４個の電力用スイッチング半導体Ｑ１〜Ｑ４のブリッジ接続回路を設けて形成され、電力用スイッチング半導体Ｑ１、Ｑ２の接続点ｍ１と電力用スイッチング半導体Ｑ３、Ｑ４の接続点ｍ２にモータ５の両端が接続されれる。そして、前記フィードバック制御出力が電力用スイッチング半導体Ｑ１〜Ｑ４のベース（又はゲート）に供給され、例えば、右回転のときには対角の電力用スイッチング半導体Ｑ１、Ｑ４をＰＷＭ駆動してモータ５を右回転に通電駆動し、左回転のときには対角の電力用スイッチング半導体Ｑ３、Ｑ２をＰＷＭ駆動してモータ５を左回転に通電駆動し、ステアリング操作をアシストする。
【００２５】
また、モータ駆動部７０の接地端子ｇと車両のボディーアース点間にシャント抵抗Ｒが挿入され、電流検出部８０はシャント抵抗Ｒの端子間電圧をモータ５の電流（モータ電流）の検出電圧信号Ｉ５として演算処理部４０の入力端子部４１に出力する。なお、演算処理部４０の入力端子部４１には、モータ５の両端間の端子電圧（モータ電圧）の検出電圧信号やフィードバック制御に用いられる後述の直流電源の電圧の検出電圧信号Ｖ５０、Ｖ６０等も入力される。
【００２６】
つぎに、入力端子部４１の入力端子Ｉ１〜Ｉｍの端子配列について、図２を参照して説明する。モータ５の駆動のフィードバック制御に最も重要なモータ電流の検出電圧信号Ｉ５の入力端子を入力端子Ｉｍとすると、入力端子Ｉｍの直前にセレクタ４２が選択する入力端子、例えば入力端子Ｉｍ−１には、一定電圧の検出電圧信号として、例えばトルクセンサ３に給電されるレギュレータ回路部６０の安定化出力電源の検出電圧信号Ｖ６０又はレギュレータ回路部５０の安定化出力電源の検出電圧信号Ｖ５０が入力されるように、セレクタ４２の選択に対して入力端子Ｉ１〜Ｉｍが端子配列される。
【００２７】
この場合、検出電圧信号Ｉ５の入力端子Ｉｍの直前にセレクタ４２が選択する入力端子Ｉｍ−１は、例えばステアリングの操作状態に応じて時々刻々変化するトルクセンサ３の検出電圧信号Ｓ３等の端子でなく、必ず、一定電圧（具体的には電源電圧）の検出電圧信号Ｖ５０、Ｖ６０の端子になる。そのため、モータ５の断線が発生すると、サンプル・ホールド部４３のホールド電圧も必ず前記一定電圧に維持される。
【００２８】
そこで、断線検出部４６は、一定期間Ｔ、検出電圧信号Ｉ５の入力端子Ｉｍが選択される毎にサンプル・ホールド部４３が直前にサンプル・ホールドしたホールド電圧に維持されることから、モータ５（そのモータ電流等の検出ラインを含む）の断線を検出する。そして、モータ５の断線を検出すると、断線検出部４６は断線異常の報知信号Ｓ４６を発生し、また、報知信号Ｓ４６により制御演算部４５の動作を停止してモータ５の駆動を止め、ステアリング１の操舵力のアシストを禁止して不用意にステアリングが軽くなり過ぎる事態等を招来しないようにし、フェールセーフの機能を発揮して安全性を向上する。
【００２９】
つぎに、断線検出部４６の具体的な断線検出の構成を説明すると、断線検出部４６は、例えばセレクタ４２の端子選択周期からサンプル・ホールド部４３のホールド電圧が入力端子Ｉｍの検出電圧信号Ｉ５になるタイミングを検出すると、簡単には、前記一定電圧の標準値（基準電圧）Ｖｒに対する上、下限値（上下限電圧）Ｖｕ、Ｖｄの設定に基づき、そのときのサンプル・ホールド部４３のホールド電圧ＶｘがＶｕ≧Ｖｘ≧Ｖｄになるか否かを判定し、Ｖｕ≧Ｖｘ≧Ｖｄになると、それから一定期間Ｔの検出電圧信号Ｉ５のタイミングのホールド電圧Ｖｘが、連続してＶｕ≧Ｖｘ≧Ｖｄになることから、モータ５の断線を検出する。また、前記一定電圧の標準値Ｖｒの変動を考慮する場合は、直前にサンプル・ホールドした、例えば検出電圧信号Ｖ６０の電圧Ｖ６０＊と、許容誤差の半値電圧（変動量）をαとして、一定期間Ｔの検出電圧信号Ｉ５のタイミングのホールド電圧Ｖｘが、連続して（Ｖ６０＊＋α）≧Ｖｘ≧（Ｖ６０＊−α）になることから、モータ５の断線を検出する。
【００３０】
図５は断線検出部４６の断線検出手順の一例を示し、断線検出部４６は例えば同図のステップＳａ〜Ｓｄに示す手順でモータ（そのモータ電流等の検出ラインを含む）５の断線を検出する。
【００３１】
すなわち、ステップＳａによりサンプル・ホールド部４３のホールド電圧Ｖｘが入力端子Ｉｍの検出電圧信号Ｉ５になるタイミングを検出すると、ステップＳｂによりそのときのホールド電圧Ｖｘと、上、下限値Ｖｕ、Ｖｄ又は上、下限値Ｖｒ＋α、Ｖｒ−αとを比較し、Ｖｕ≧Ｖｘ≧Ｖｄ又は（Ｖ６０＊＋α）≧Ｖｘ≧（Ｖ６０＊−α）になると、ステップＳｂからステップＳｃに移行し、この状態が一定期間Ｔ連続して検出されているか否かを判定する。そして、一定期間Ｔ連続して検出していると、ステップＳｃからステップＳｄに移行してモータ５の断線を検出し、報知信号Ｓ４６を発生する。
【００３２】
なお、制御装置４の演算処理部４０の入力端子部４１、セレクタ４２、サンプル・ホールド部４３、Ａ／Ｄ変換部４４、断線検出部４６により、本発明の断線検出装置が構成されている。
【００３３】
したがって、本実施形態の場合、演算処理部４０のセレクタ４２が選択する、入力端子部４１の端子配列を、モータ５の駆動電流の検出電圧信号Ｉ５の入力端子Ｉｍの直前にセレクタ４２が既存の一定電圧信号Ｖ６０（又はＶ５０）の入力端子Ｉｍ−１を選択する配列に設定して、モータ５の断線を検出することができ、新たに断線検出専用の入力端子を設ける必要がなく、信号端子数やＡ／Ｄ変換の信号数の増加がない簡素かつ安価な構成により、容易に操舵力アシスト用のモータ（そのモータ電流等の検出ラインを含む）５の断線を検出し、電動パワーステアリング装置にフェールセーフ機能を付加することができる。
【００３４】
そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であり、例えば、検出電圧信号Ｉ５の入力端子は入力端子部４１の入力端子Ｉｍ以外の入力端子であってもよい。その際、検出電圧信号Ｉ５の入力端子がセレクタ４２によって各周期の最初に選択される端子であれば、その直前にセレクタ４２によって選択される入力端子は１つ前の周期の最後に選択される入力端子になる。この場合、セレクタ４２による入力端子部４１の各入力端子Ｉａ〜Ｉｍの選択順序は、物理的な端子配列と同じ順序であっても、異なる順序であってもよいのは勿論である。
【００３５】
また、一定電圧信号は、レギュレータ回路部５０、６０の入力の電源電圧の信号等であってもよく、入力端子部４１の端子数や、一定期間Ｔ、一定電圧信号の大きさ（電圧）等は、設計条件等に基づいて適当に設定等してよいのは勿論である。
【００３６】
そして、本発明は、種々の車両の電動パワーステアリング装置のモータの断線検出に適用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
３  トルクセンサ
４  制御装置
５  モータ
４０  演算処理部
４１  入力端子部
４２  セレクタ
４３  サンプル・ホールド部
４４  Ａ／Ｄ変換部
４５  制御演算部
４６  断線検出部
Ｉ１〜Ｉｍ    入力端子
【図１】
2010188952.tif 000003
【図２】
2010188952.tif 000004
【図３】
2010188952.tif 000005
【図４】
2010188952.tif 000006
【図５】
2010188952.tif 000007
【図６】
2010188952.tif 000008
【図７】
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