(57)【要約】【課題】モータの電流検出回路に基準電圧を設けてマイコンなどで基準電圧を可変にすることにより、電流検出回路の出力電圧をオフセットさせ、このオフセットされた出力電圧をハンドルが中立位置にある場合の出力電圧とみなして設定し、フェール判定を確実に行えるようにすることにある。【解決手段】モータの電流検出回路によって検出されたモータ電流に基づいて前記モータの作動をフィードバック制御するようにした電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記電流検出回路に、モータ電流を検出するためのシャント抵抗と、該シャント抵抗の両端電圧を検出する電圧検出回路とを備え、前記電流検出回路の出力電圧をオフセットし、その電圧をハンドル中立位置と認識するように基準電圧を設定し、前記出力電圧が閾値以下になった場合に、故障と判定するようにした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの電流検出回路によって検出されたモータ電流に基づいて前記モータの作動をフィードバック制御するようにした電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記電流検出回路に、モータ電流を検出するためのシャント抵抗と、
該シャント抵抗の両端電圧を検出する電圧検出回路とを備え、
前記電流検出回路の出力電圧をオフセットし、その電圧をハンドル中立位置と認識するように基準電圧を設定し、前記出力電圧が閾値以下になった場合に、故障と判定するようにした制御部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の制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記出力電圧が前記閾値よりも下回っている状態が、予め設定した時間を超えた場合に、故障と判定するようにした請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、マイコンからの制御信号に基いて、前記基準電圧を任意に変化させるようにした請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の操舵系に対して操舵補助力を発生するモータを有する電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳという。）の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるＥＰＳは、モータの駆動力を、減速機を介してギア又はベルトなどの伝達機構により、ステアリング軸又はラック軸に補助負荷付勢（アシスト）するようになっている。このＥＰＳは、トルクセンサや車速センサなどからの検出信号に基づいて、アシストトルクを制御するようになっている。
【０００３】
ここで、ＥＰＳの一般的な構成を図７に示して説明すると、操向ハンドル５１のコラム軸５２は、減速ギア５３、ユニバーサルジョイント５４ａ、５４ｂ、ピニオンラック機構５５を経て操向車輪のタイロッド５６に連結されている。コラム軸５２には、操向ハンドル５１の操舵トルクを検出するトルクセンサ５７が設けられており、操向ハンドル５１の操舵力を補助するモータ５８が減速ギア５３を介してコラム軸５２に連結されている。また、ＥＰＳを制御するコントロールユニット５９には、バッテリ６０から電力が供給されると共に、イグニッションキー６１からイグニッション信号が入力されている。コントロールユニット５９は、トルクセンサ５７で検出された操舵トルクＴと車速センサ６３で検出された車速Ｖとに基づいてアシスト指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基づいてモータ５８に供給する電流が制御される。
【０００４】
この種のＥＰＳの制御装置として、例えば特許文献１に示すように、電流検出回路によって検出されたモータ電流値に基づいてモータの作動をフィードバック制御するフィードバック制御手段を備え、トルクセンサからの検出信号がないとき、モータ駆動回路への給電を停止するとともに、電流検出回路によって検出されたモータ電流値が所定範囲内にある場合、フィードバック制御を禁止し、電流検出回路のオフセットに起因するモータ駆動制御用のＰＷＭのデューティ値だけが上昇するのを防止するようにしたものが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−８１１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、例えば、ハンドルが中立位置にある場合、トルクセンサからの検出信号がなくモータ駆動回路への給電が停止されるので、モータには電流が流れず、電流検出回路の出力電圧は０Ｖになる。そのため、この時点で、電流検出回路が地絡故障しても、出力電圧は０Ｖであり、ハンドルが中立位置にある場合と区別できず、フェール判定を正確に行うことができなかった。
【０００６】
また、アシストを開始して、例えばタイヤの反力（キックバック）によって入力されるトルク値は一定にならず、ハンドルでハンチングを起こす場合がある。その際、トルク入力が中立状態に戻った瞬間に電流検出回路の出力電圧は０Ｖであるので、正常とみなされてしまい、フェール判定を正確に行うことができなかった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、モータの電流検出回路に基準電圧を設けてマイコンなどで基準電圧を可変にすることも可能とし、電流検出回路の出力電圧をオフセットさせ、このオフセットされた出力電圧をハンドルが中立位置にある値とみなし、オフセットされた電圧以下となった場合にフェール判定を確実に行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、モータの電流検出回路によって検出されたモータ電流に基づいて前記モータの作動をフィードバック制御するようにした電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記電流検出回路に、モータ電流を検出するためのシャント抵抗と、該シャント抵抗の両端電圧を検出する電圧検出回路とを備え、前記電流検出回路の出力電圧をオフセットし、その電圧をハンドル中立位置と認識するように基準電圧を設定し、前記出力電圧が閾値以下になった場合に、故障と判定するようにした制御部を備えることにより、達成される。
【０００９】
また、上記目的は、前記制御部は、前記出力電圧が前記閾値よりも下回っている状態が、予め設定した時間を超えた場合に、故障と判定するようにしたことにより、達成される。
【００１０】
また、上記目的は、前記制御部は、マイコンからの制御信号に基いて、前記基準電圧を任意に変化させるようにしたことにより、効果的に達成される。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置によると、電流検出回路の基準電圧を任意に設定して電流検出回路の出力電圧をオフセットして設定する。これにより、オフセットした出力電圧値を初期値（ハンドル中立位置）とみなしてアシスト制御が行われる。例えば、基準電圧が０．５Ｖになるようにオフセットして設定した場合、電流検出回路が地絡故障したとすると、電流検出回路の出力電圧は、０Ｖ（ＧＮＤと同電位）になるので、基準電圧である０．５Ｖを下回り、フェール判定を正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置を車両に適用した場合の
概略構成を示すブロック図である。この制御部１０は、マイコン１１と、複数のスイッチング素子などから構成されるモータ駆動回路１２と、モータ３０を流れる電流を検出するための電流検出回路１３と、マイコン１１からの制御信号に基いて基準電圧を任意に設定するための基準電圧制御部４０とを備えている。
【００１４】
また、マイコン１１は、ＣＰＵ２１と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ２２と、入力インターフェイス２３と、出力インターフェイス２４と、ＲＯＭやＲＡＭなどからなるメモリ２５とを備えている。
【００１５】
また、ＣＰＵ２１は、入力インターフェイス２３を介して車速センサ２６から車速信号に基いて、出力インターフェイス２４を介してモータ駆動回路１２にモータ３０のアシスト信号を送るようになっている。ここで、モータ駆動回路１２では、アシスト信号に基いてＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子の導通・非導通の切替操作によってモータ３０の回転方向を切り替えるようになっている。また、ＡＤＣ２２は、トルクセンサ２８からトルク信号が入力され、アナログ値からデジタル値に変換してＣＰＵ２１に送るようになっている。
【００１６】
ここで、モータ駆動回路１２は、図２に示すように、４個のスイッチング素子４１〜４４からなるブリッジ回路を主要構成要素とし、抵抗３１は、その一端が車両に搭載されたバッテリー４５に接続され、他端がスイッチング素子４１、４２の各ドレインに接続されている。また、スイッチング素子４１、４２のソースは、スイッチング素子４３、４４のドレインにそれぞれ接続され、モータ３０の各端を、スイッチング素子４１、４３の間と、スイッチング素子４２、４４の間にそれぞれ接続することにより、モータ３０の回転方向を切り替えるようになっている。なお、前記抵抗３１は、図３に示すようにモータ駆動回路１２の下段に配置し、或いは、図２に示すように上段に配置してもよい。
【００１７】
また、電流検出回路１３は、図２に示すように、モータ駆動回路１２に接続され、モータ電流を検出するための抵抗（シャント抵抗）３１と、該抵抗３１の両端に接続されてモータ電流を検出するための電流検出アンプ３２と、該電流検出アンプ３２からの出力と基準電圧制御部４０で作られた基準電圧を受けるオペアンプ３３とを備えている。この基準電圧制御部４０は、電流検出回路１３に任意の値だけオフセットする基準電圧を送り、基準電圧を任意に変化させることができるようにした。
【００１８】
また、図４は、従来の制御装置を用いて、モータ３０に供給される出力電圧の変化を検出したものを示す。アシストを開始すると、出力電圧は増大するが、ハンドルが中立位置に戻ってトルクセンサからの検出信号がなくなった場合、出力電圧は０Ｖになる。そのため、その時点で、電流検出回路１３に地絡故障などの異常が発生し、出力電圧が減少して０Ｖになっても、故障であるのか、ハンドルが中立位置にあるのかを正確に判別することができなかった。例えば、モータのアシスト時、タイヤの反力で入力トルク値が一定にならない。そのため、ハンチングを起こしてもハンドルが中立位置に戻った瞬間に電流検出回路１３の出力電圧は０Ｖであるため、正常と判断されてしまう。
【００１９】
一方、図５は、本発明の制御装置を用いて、モータ３０に供給される出力電圧の変化を検出したものを示す。この図によると、基準電圧をオフセットして０．５Ｖに設定し、この電圧値がハンドル中立位置と認識される。その結果、電流検出回路１３の出力電圧が、基準電圧よりも小さくなれば、故障と判断することができ、フェール判定が正確になる。
【００２０】
また、電流検出回路１３の出力電圧が基準電圧（０．５Ｖ）を下回っている時間をタイマーによって計測し、予め設定した時間（Ｔ）以上に亘って下回っていると、故障と判断することも可能である。すなわち、外来ノイズやモータの逆起電圧などによって、時間的に瞬時ではあるが、出力電圧が基準電圧を下回ることがある。そのため、故障と、単なるノイズとを正確に判別するため、基準電圧を下回っている時間を閾値として予め設定しておけば、その時間を超えて基準電圧を下回っていれば、故障と判断することができる。よって、フェール判定は、より正確になる。
【００２１】
次に、故障診断の動作を図６に基づいて説明する。
【００２２】
まず、ステップＳ１で、タイマーのカウンタがリセットされ（ｔ＝０）、ステップＳ２で、電流検出回路１３の出力電圧Ｖが検出され、ステップＳ３で、出力電圧Ｖが予め設定した基準電圧より大きいか否かが判断される。
【００２３】
ステップＳ３で、出力電圧Ｖが基準電圧より大きい（Ｖ≧基準電圧）場合、正常と判断され、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ３で、出力電圧Ｖが基準電圧より小さい（Ｖ＜基準電圧）場合、ステップＳ４に進み、タイマーで経過時間ｔがカウントされる。
【００２４】
さらに、ステップＳ５では、経過時間ｔが所定の設定時間（閾値）を経過したか否かが判断され、経過していない場合、ステップＳ２に戻って、ステップＳ２からステップＳ５までの作業が繰り返される。そして、ステップＳ５で、経過時間ｔが設定時間（閾値）を経過すると、ステップＳ６で、故障と判定される。
【００２５】
従って、上記実施例では、電流検出回路１３の出力電圧をオフセットし、その電圧をハンドル中立位置と認識するように基準電圧（０．５Ｖ）を設定した。そして、電流検出回路１３の出力電圧が基準電圧よりも小さくなった場合に、故障と判定するようにした。これにより、例えば基準電圧を０．５Ｖに設定すると、マイコン側では、この値（０．５Ｖ）をハンドル中立位置と認識して故障の診断が行われる。よって、電流検出回路１３の出力電圧は、故障や外来ノイズやモータ逆起電圧がない限り、基準電圧を下回ることがないため、マイコン側への入力電圧が予め設定した時間以上に亘って基準電圧を下回ると、電流検出回路の故障と判定することができる。その結果、従来のように、電流検出回路の出力電圧が０Ｖになっても、ハンドル中立状態で正常とみなされる誤判定がなくなり、フェール判定が正確になる。
【００２６】
また、オフセットする基準電圧の値を制御し、通常の動作時と、回路の故障診断時の基準電圧を異なる値になるように変化させ、オフセット設定された基準電圧に基づいて故障を判定するようにしてもよい。例えば、通常動作状態の時には、基準電圧が基準電圧制御部４０のオフセット分０．５Ｖを出力して、電流検出回路１３の診断などに使用する時には基準電圧を２．５Ｖなどの異なる電圧に変化させるように、基準電圧を適宜切り替えて回路（電流検出回路）の故障を判定することができる。この場合も、上記実施例と同様の作用および効果を奏する。
【００２７】
また、本実施例では、ブラシ付きモータの駆動回路であるＨブリッジ回路を用いたが、ブラシレスモータの駆動回路であるインバータ回路等を用いてもよく、本実施例と同様の作用及び効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】電流検出回路の下段にモータ駆動回路を配した概略ブロック図である。
【図３】図２に対応する図であり、電流検出回路の上段にモータ駆動回路を設けた概略ブロック図である。
【図４】従来の装置を用いて、電流検出回路の出力電圧の変化を示す図である。
【図５】本発明の装置を用いて、電流検出回路の出力電圧の変化を示す図であり、図４に対応する図である。
【図６】故障診断の制御動作を説明するフローチャートである。
【図７】一般的な電動パワーステアリング装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１１          マイコン
１２          モータ駆動回路
１３          電流検出回路
３０          モータ
３１          抵抗
３２          電流検出アンプ
３３          オペアンプ
４０          基準電圧制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006290146.tif 000008
【図７】
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