(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵力を補助するモータを電源で駆動するようにしてある電動パワーステアリング装置において、
前記モータの電流が流れる電路の電圧及びモータの電流が流れない電路の電圧の電圧差を検出する電圧差検出部と、モータの電流を検出する電流検出部と、該電流検出部が検出する電流値の低下に応じて低下する予め定めている所定値、及び前記電圧差を比較する比較部とを備え、該比較部の比較結果によりモータの地絡を検出すべくなしてあることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、操舵力をモータにより補助するようにしてある電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の電動パワーステアリング装置の電気回路構成を示す概略回路図である。図示しない操舵軸に作用したトルクを検出するトルクセンサの検出信号により、そのトルクに見合うＰＷＭ  信号を作成し、ブリッジ接続しているパワートランジスタＴ１  ，Ｔ２  ，Ｔ３  ，Ｔ４  を、パワートランジスタＴ１  ，Ｔ４  又はＴ２  ，Ｔ３  を対としたものを、このＰＷＭ  信号によりスイッチングすると、バッテリ１からフェイルセーフリレー２を通ってモータ３に電流が流れ、モータ３を所要の回転方向へ所要のデューティで駆動させる。
【０００３】
モータ３の電流は電流検出抵抗ＲＭ  を流れるようになっており、モータ３の電流に応じて電流検出抵抗ＲＭ  の端子電圧が変化する。モータ３の端子に地絡Ｅが生じると、電流検出抵抗ＲＭ  に電流が殆ど流れなくなって、その端子電圧が所定値以下になると、フェイルセーフリレー２を作動させて、モータ３への給電を断ち、パワーステアリング制御を禁止するようになっている。
【０００４】
ところで、モータの端子に地絡Ｅが生じて、電流検出抵抗ＲＭ  により検出される電流がモータ３の目標電流に対し小さい場合は、モータの電流を増加させるようにパワートランジスタＴ１  ，Ｔ２  ，Ｔ３  ，Ｔ４  をスイッチングしているＰＷＭ  信号のデューティを大きくするよう制御して、地絡Ｅを即時に検出できないことがある。また、速い操舵操作を行った場合、その操作によりモータ３に逆起電力が発生して電流検出抵抗ＲＭ  の電流が低下し、その端子電圧が低下してフェイルセーフリレー２を作動させることになる。
【０００５】
しかし、モータ３の逆起電力による場合は一時的なものであり、この場合にはフェイルセーフリレー２を作動させないようにする必要がある。そこで電流検出抵抗ＲＭ  の端子電圧が低下している時間が、例えば５００ｍｓｅｃ  又は１ｓｅｃ  以上継続していることを検出した場合に、フェイルセーフリレー２を作動させている。したがって、地絡Ｅが生じた場合、それを即時に検出できないという問題がある。
【０００６】
そこで、この対策として図８に示す電動パワーステアリング装置の電気回路が考えられている。
この電動パワーステアリング装置は、図示しない操舵軸に作用したトルクを検出するトルクセンサの検出信号により、そのトルクに見合うＰＷＭ  信号を作成し、ブリッジ接続しているパワートランジスタＴ１  ，  Ｔ２  ，  Ｔ３  ，  Ｔ４  をパワートランジスタＴ１  ，  Ｔ４  又はＴ２  ，  Ｔ３  を対としたものを、このＰＷＭ  信号によりスイッチングすると、バッテリ１からフェイルセーフリレー２を通って、モータ３に電流が流れ、モータ３を所要の回転方向へ所要のデューティで回転させる。モータ３の電流は電流検出抵抗ＲＭ  に流れるようになっており、モータ３の電流に応じて電流検出抵抗ＲＭ  の端子電圧が変化するから、この電流検出抵抗ＲＭ  の端子電圧を差動アンプ４により増幅してアンプ４から、モータの電流に応じたモータ電流検出信号ＳＩＭが得られる。
【０００７】
また、キースイッチ５を介してバッテリ１と接続されている電路Ａの電圧と、フェイルセーフリレー２を介してバッテリ１と接続されている電路Ｂの電圧とが比較器６へ入力されるようになっている。モータ３の端子に地絡Ｅが生じて電路Ｂに大電流が流れると、電路Ｂの電圧が大きく低下するが、電路Ａにはモータ３の電流が流れないから、その電圧は変化しない。それにより電路Ａ，Ｂの電圧差が大きくなり、比較器６から電圧差信号ＳＡ−Ｂ  が得られる。そして得られた電圧差信号ＳＡ−Ｂ  により、フェイルセーフリレー２  を作動させて、モータ３の給電を断つようになっている。これにより地絡が生じた場合には、時間遅れがなく地絡を検出できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように図８に示した電動パワーステアリング装置では、モータの端子の地絡を即時に検出できるが、モータ３が正常に動作している場合であっても、モータの電流によって電路Ｂの電圧が低下する。そして、電路Ａの電圧及び電路Ｂの電圧による電圧差が生じ電圧差信号ＳＡ−Ｂ  が出力されることになる。そのため、比較器６の動作しきい値電圧を、モータ３の端子に地絡が生じていない場合に、モータ３を駆動したことより電路Ｂの電圧が低下する電圧分を考慮して高めに設定しておく必要がある。
【０００９】
しかし、このように比較器６の動作しきい値電圧を高めた場合は、電圧差が動作しきい値電圧に達するまで、パワートランジスタＴ１  ，  Ｔ２  ，  Ｔ３  ，  Ｔ４  及びフェイルセーフリレー２の電流負担が大きいという問題がある。また、動作しきい値電圧が高い場合は、小電流である地絡の場合は、それを検出できず、地絡の検出が不確実になるという問題がある。更に、モータの端子が地絡したことによりモータに流れる電流が増加して発生する過剰な補助操舵力を検出できない等の問題がある。
【００１０】
本発明は斯かる問題に鑑み、操舵力を補助するモータの地絡を即時に検出できるとともに、地絡時における回路部品の電流負担が小さい電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵力を補助するモータを電源で駆動するようにしてある電動パワーステアリング装置において、前記モータの電流が流れる電路の電圧及びモータの電流が流れない電路の電圧の電圧差を検出する電圧差検出部と、モータの電流を検出する電流検出部と、該電流検出部が検出する電流値の低下に応じて低下する予め定めている所定値、及び前記電圧差を比較する比較部とを備え、該比較部の比較結果によりモータの地絡を検出すべくなしてあることを特徴とする。
【００１３】
【作用】
第１発明では、モータ側で地絡が生じると、電流検出部の検出電流が小さくなり、モータの電流が流れる電路の電圧が大きく低下する。一方、モータの電流が流れない電路の電圧は、地絡が生じても変化しない。電流検出部が検出する電流の低下に応じて低下する予め定めている所定値より、モータの電流が流れる電路の電圧及びモータの電流が流れない電路の電圧の電圧差が大になったときの比較部の比較結果でモータの地絡の発生を検出できる。
【００１５】
【実施例】
以下本発明をその実施例を示す図面により詳述する。図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置を説明する為の他の電動パワーステアリング装置の要部構成を示すブロック図である。
図示しない操舵軸に加えられたトルクを検出するトルクセンサ10の検出トルクはインターフェイス回路11を介して、タイマTMを内蔵しているCPU 12へ入力される。自動車の車速を検出する車速センサ13の検出出力はインターフェイス回路14を介してCPU 12へ入力される。CPU 12から出力されるリレー制御信号はリレー駆動回路15へ入力され、リレー駆動回路15が出力するリレー駆動信号はフェイルセーフリレー２のリレーコイル2cへ与えられる。CPU 12から出力されるモータ制御信号はモータ駆動回路16へ入力されてモータ３が駆動されるようになっている。バッテリ１からの電流はフェイルセーフリレー２の接点2aと、モータ駆動回路16と、モータ３と、モータの電流を検出する電流検出抵抗ＲMとを通って流れるようになっている。
【００１６】
電流検出抵抗ＲＭ  の端子電圧は、モータ電流検出回路１７へ入力され、その検出出力はＣＰＵ  １２へ入力される。ＣＰＵ  １２から出力されるクラッチ制御信号はクラッチ駆動回路１８へ入力され、その出力により電磁クラッチ１９が駆動されるようになっている。またバッテリ１から接点２ａを通った電流は、電磁クラッチ１９と、クラッチ駆動回路１８とを通って流れるようになっている。バッテリ１の電圧はキースイッチ５を介して電源回路２０へ与えられる。キースイッチ５を介してバッテリ１と接続される電路Ａの電圧Ｖｓ  と、モータ駆動回路１６の電圧、即ちフェイルセーフリレー２の接点２ａを介してバッテリ１と接続される電路Ｂの電圧Ｖｍ  とがモータ端子地絡検出回路２１へ入力され、その検出信号はＣＰＵ  １２へ入力される。なお、モータ駆動回路１６は前述したと同様に、４個のパワートランジスタをブリッジ接続して構成される。
【００１７】
次にこのように構成した電動パワーステアリング装置の動作を、ＣＰＵ  １２及びモータ端子地絡検出回路２１の制御内容を示す図２のフローチャートとともに説明する。
キースイッチ５を入状態にすると、ＣＰＵ  １２からリレー駆動回路１５へリレー駆動信号が入力され、フェイルセーフリレー２が駆動されて、その接点２ａが閉路してモータ３を駆動できる状態になる。また自動車の車速を検出した車速センサ１３の検出出力がＣＰＵ  １２へ入力され、車速が所定値以下であれば、ＣＰＵ  １２からクラッチ駆動回路１８へクラッチ制御信号が入力されて、電磁クラッチ１９を駆動し、電磁クラッチ１９が入状態になってモータ３の回転力を電磁クラッチ１９を介して図示しない操舵軸に与え得る状態になる。
【００１８】
この状態において操舵操作を行って操舵軸にトルクを作用させると、そのトルクをトルクセンサ１０が検出し、その検出出力をインターフェイス回路１１を介してＣＰＵ  １２へ入力する。それによりＣＰＵ  １２は、検出トルクに応じたモータ制御信号をモータ駆動回路１６へ入力してモータ３を駆動する。それによりモータ３の回転力が電磁クラッチ１９を介して操舵軸に与えられ、操舵力を補助することになる。このようにモータ３を駆動すると電流検出抵抗ＲＭ  にはモータ３の電流に応じた端子電圧が生じ、モータ３の電流を検出して、その検出出力をＣＰＵ  １２へ入力する。また電路Ａの電圧Ｖｓ  と、電路Ｂの電圧Ｖｍ  との電圧差によりモータ端子地絡検出回路２１が地絡を検出し、その検出信号をＣＰＵ  １２へ入力することになる。
【００１９】
さて、モータ３の駆動状態においては、ＣＰＵ  １２により、電路Ａ，  Ｂの電圧差及びモータの検出電流を例えば４ｍｓｅｃ周期でチェックする。いま、モータ３の端子が地絡すると電流検出抵抗ＲＭ  の電流が減少して、モータ電流検出回路１７が検出する検出電流が小さくなる。また地絡により大きい電流が流れて電路Ｂの電圧Ｖｍ  が低下する。一方、モータ３の電流が流れない電路Ａの電圧Ｖｓ  は変化しないことになる。さて、ＣＰＵ  １２により、モータ電流検出回路１７による検出電流が例えば１０Ａ未満か否かを判別する（Ｓ１）。１０Ａ未満であると判別した場合は、続いてＶｍ    （Ｖ）  ＜Ｖｓ    （Ｖ）  −１  （Ｖ）  であるか否かを判別する（Ｓ２）。即ち、モータ３の地絡の発生により電路Ｂの電圧Ｖｍ  が、地絡が生じていないときのモータ電流による電圧の低下範囲Ｖｓ    （Ｖ）  −１  （Ｖ）  であるか否かを判別する。ここでＶｍ    （Ｖ）  ＜Ｖｓ    （Ｖ）  −１  （Ｖ）  であると判別した場合は、モータ３の検出電流が小さく、しかも電路Ｂの電圧低下が大きいことにより、モータ３の端子の地絡の発生を検出することになる。地絡を検出した信号はＣＰＵ  １２へ入力される。
【００２０】
続いて、ＣＰＵ  １２に内蔵しているタイマＴＭにより計時を開始する（Ｓ３）。計時開始後、例えば３０ｍｓｅｃを計時したか否かを判別し（Ｓ４）、３０ｍｓｅｃを計時したと判別するとフェイルセーフフラグをセットする（Ｓ５）。これにより、ＣＰＵ  １２によりリレー制御信号を遮断してフェイルセーフリレー２の接点２ａを開路して、モータ３への給電を断ち、異常なパワーステアリング制御を禁止する。なお、モータ電流検出回路１７の検出電流が１０Ａ以上であると判別した場合は（Ｓ１）、モータ３には正常な電流が流れているとし、またＶｍ    （Ｖ）  ≧Ｖｓ    （Ｖ）  −１  （Ｖ）  であると判別した場合は（Ｓ２）、地絡による電路Ｂの電圧低下がないとして地絡を検出せず、いずれの場合もタイマの計時値をクリアし（Ｓ６）、制御動作を終了する。これによりモータ３の端子に地絡が発生した場合には、即時に、それを検出することができる。また操舵力の過剰な補助動作を検出できることになる。
【００２１】
図３は本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施例の構成を示すブロック図である。
図示しない操舵軸に加えられたトルクを検出するトルクセンサ10の検出トルクはインターフェイス回路11を介してCPU 12へ入力される。自動車の車速を検出する車速センサ13の検出出力はインターフェイス回路14を介してCPU 12へ入力される。CPU 12から出力されるリレー制御信号はリレー駆動回路15へ入力され、リレー駆動回路15が出力するリレー駆動信号はフェイルセーフリレー２のリレーコイル2cへ与えられる。CPU 12から出力されるモータ制御信号はモータ駆動回路16へ入力されてモータ３が駆動されるようになっている。バッテリ１からの電流はフェイルセーフリレー２の接点2aと、モータ駆動回路16と、モータ３と、モータ３の電流を検出する電流検出抵抗ＲMとを通って流れるようになっている。
【００２２】
電流検出抵抗ＲＭ  の端子電圧は、モータ電流検出回路１７へ入力され、その検出出力はＣＰＵ  １２へ入力される。ＣＰＵ  １２から出力されるクラッチ制御信号はクラッチ駆動回路１８へ入力され、その出力により電磁クラッチ１９が駆動されるようになっている。またバッテリ１から接点２ａを通った電流は、電磁クラッチ１９と、クラッチ駆動回路１８とを通って流れるようになっている。バッテリ１の電圧はキースイッチ５を介して電源回路２０へ与えられる。キースイッチ５を介してバッテリ１と接続される電路Ａの電圧Ｖｓ  と、モータ駆動回路１６の電圧、即ちフェイルセーフリレー２の接点２ａを介してバッテリ１と接続される電路Ｂの電圧Ｖｍ  とが電圧差検出回路２２へ入力され、その検出信号はＣＰＵ  １２へ入力される。
【００２３】
ＣＰＵ  １２にはタイマＴＭ及びメモリＭが内蔵されている。メモリＭには、図４に示すようにモータ電流検出回路の検出電流に対応するしきい値電圧のデータ、即ち、モータ３の電流に応じて低下する電路Ｂの電圧Ｖｍ  に関連して地絡を検出する基準となす、しきい値電圧のデータが予め格納される。図４は横軸をモータの検出電流とし、縦軸をしきい値電圧としている。
【００２４】
図５は電圧差検出回路２２、モータ駆動回路１６及びモータ電流検出回路１７の構成を示すブロック図である。
負極を接地しているバッテリ１の正極はキースイッチ５と抵抗Ｒ１  との直列回路を介して差動アンプ２２ａ  の正入力端子＋と接続され、正入力端子＋には抵抗Ｒ２  を介して電圧Ｖｓ  が与えられる。またバッテリ１の正極はフェイルセーフリレー２と抵抗Ｒ３  との直列回路を介して差動アンプ２２ａ  の負入力端子−と接続され、負入力端子−は抵抗Ｒ４  を介して差動アンプ２２ａ  の出力端子２２ｏ  と接続される。出力端子２２ｏ  は抵抗Ｒ５  の一端子と接続され、抵抗Ｒ５  の他端子は抵抗Ｒ６  を介して接地される。抵抗Ｒ５  とＲ６  との接続部から電圧差信号ＳＡ−Ｂ  が出力される。抵抗Ｒ３  とフェイルセーフリレー２との接続中間点は、トランジスタＴ１  ，Ｔ２  ，Ｔ３  ，Ｔ４  をブリッジ接続したトランジスタＴ１  とＴ２  との接続部と接続され、トランジスタＴ３  とＴ４  との接続部は電流検出抵抗ＲＭ  を介してバッテリ１の負極と接続される。トランジスタＴ１  とＴ３  との共通接続部と、トランジスタＴ２  とＴ４  との共通接続部との間に、操舵力を補助するモータ３が介装される。電流検出抵抗ＲＭ  の一端子  （他端子）  は抵抗Ｒ７  （Ｒ８  ）を介して差動アンプ１７ａ  の正入力端子＋  （負入力端子−）  と接続される。差動アンプ１７ａ  の負入力端子−と出力端子１７ｏ  との間に、抵抗Ｒ９  が介装され、出力端子１７ｏ  からモータ電流検出信号ＳＩＭが出力される。
【００２５】
次にこのように構成した電動パワーステアリング装置の動作をＣＰＵ  １２及び電圧差検出回路２２の制御内容を示す図６のフローチャートとともに説明する。
キースイッチ５を入状態にして、トルクセンサ１０の検出出力に応じてモータ３を駆動して操舵力を補助するまでの動作は図１における電動パワーステアリング装置の制御動作と同じであり、その説明を省略する。
【００２６】
さて、モータ３の駆動状態においては、電路Ａ，  Ｂの電圧差及びモータの検出電流をＣＰＵ  １２により例えば４ｍｓｅｃ周期でチェックする。いま、モータ３の端子に地絡Ｅが生じる  （図５参照）  と、電流検出抵抗ＲＭ  の電流が減少して、モータ電流検出回路１７が検出する検出電流が小さくなる。また地絡Ｅによる大きい電流が電路Ｂに流れたことにより電路Ｂの電圧Ｖｍ  が大きく低下する。一方、モータ３の電流が流れない電路Ａの電圧Ｖｓ  は変化しない。さて、ＣＰＵ  １２によりモータ電流検出回路１７の検出電流を取り込む（Ｓ１１）  。続いて、ＣＰＵ  １２により取り込んだ検出電流値に基づいてメモリＭに格納している検出電流値に対応づけている動作しきい値電圧を読み出す（Ｓ１２）  。続いて電圧差Ｖｓ  −Ｖｍ  が、読み出したしきい値電圧より大きいか否かを判別する（Ｓ１３）  。電圧Ｖｓ  −Ｖｍ  が読み出したしきい値電圧より大きいと判別すると、モータ３の端子の地絡を検出することになる（Ｓ１４）  。
【００２７】
続いてＣＰＵ  １２に内蔵しているタイマＴＭにより計時を開始する（Ｓ１５）  。計時開始後、例えば３０ｍｓｅｃを計時したか否かを判別し（Ｓ１６）  、３０ｍｓｅｃを計時したと判別すると、フェイルセーフフラグをセットする（Ｓ１７）  。これによりＣＰＵ  １２によりリレー制御信号を遮断してフェイルセーフリレー２の接点２ａを開路して、モータ３への給電を断ち、異常なパワーステアリング制御を禁止する。なお、電圧差Ｖｓ  −Ｖｍ  が、読出した動作しきい値電圧以下であると判別した場合は（Ｓ１３）  、電路Ｂの電圧低下が少ないものとして地絡を検出せず、タイマＴＭの計時値をクリアし（Ｓ１８）  、制御動作を終了する。また３０ｍｓｅｃを計時するまでは、フェイルセーフフラグをセットしない。
【００２８】
このように電路Ａ，  Ｂの電圧Ｖｓ  ，  Ｖｍ  の電圧差を検出するためのしきい値電圧を、モータの検出電流に対応して変更することにより、モータの端子に発生した地絡を即時に検出することができ、また地絡を確実に検出できる。更に、操舵力を補助する過剰な補助力を検出することにもなる。
なお、本実施例で用いた４ｍｓｅｃ，３０ｍｓｅｃ  の値、及び１０Ａの値は例示であり、これに限定するものではない。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、モータの検出電流に応じて、電圧差と比較するしきい値電圧を変更し、電圧差が変更したしきい値電圧以上にあると判別すると、モータの地絡の発生を即時に検出できる。したがって、従来のように地絡の検出が遅れることがなく、それによる回路部品の電流負担を軽減できる等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置を説明する為の他の電動パワーステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図２】ＣＰＵ  及びモータ端子地絡検出回路の制御内容を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施例の構成を示すブロック図である。
【図４】モータの検出電流に対応した、しきい値電圧の関係を示す図である。
【図５】電圧差検出回路、モータ駆動回路及びモータ電流検出回路の回路図である。
【図６】ＣＰＵ  及び電圧差検出回路の制御内容を示すフローチャートである。
【図７】従来の電動パワーステアリング装置の要部構成を示す回路図である。
【図８】従来の電動パワーステアリング装置の要部構成を示す電気回路の回路図である。
【符号の説明】
１  バッテリ
３  モータ
１２    ＣＰＵ
１６    モータ駆動回路
１７    モータ電流検出回路
２１    モータ端子地絡検出回路
２２    電圧差検出回路
１７ａ，２２ａ      差動アンプ
Ａ，  Ｂ    電路
【図１】
0003574908.tif 000002
【図２】
0003574908.tif 000003
【図３】
0003574908.tif 000004
【図４】
0003574908.tif 000005
【図５】
0003574908.tif 000006
【図６】
0003574908.tif 000007
【図７】
0003574908.tif 000008
【図８】
0003574908.tif 000009