(57)【要約】  【課題】電動モータによる発電の影響を排除して、異常判定を正確に行うことができる電動パワーステアリング装置を提供する。  【解決手段】モータ駆動回路２７と電動モータＭとの間の給電ライン３５，３６に、第１および第２リレー４１，４２がそれぞれ介挿されている。給電ライン３５には、プルアップ抵抗Ｒ１およびプルダウン抵抗Ｒ２が接続されており、これらは、モータ駆動回路２７が停止状態のとき、給電ライン３５に異常検出電圧を与える。同様に、給電ライン３６には、プルアップ抵抗Ｒ３およびプルダウン抵抗Ｒ４が接続されており、これらは、モータ駆動回路２７が停止状態のとき、給電ライン３６に異常検出電圧を与える。これらの異常検出電圧が、異常判定処理部３３によって監視される。異常判定処理の際は、第１および第２リレー４１，４２のうち少なくとも正常側のものが遮断状態とされる。【選択図】        図１
2006182166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作部材の操作に応じて制御される電動モータの動力を操舵機構に伝達して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、
電源から前記電動モータへの給電を制御して、前記電動モータを駆動するためのモータ駆動回路と、
このモータ駆動回路と前記電動モータの第１端子との間に接続された第１のスイッチング手段と、
前記モータ駆動回路と前記電動モータの第２端子との間に接続された第２のスイッチング手段と、
前記第１のスイッチング手段および第２のスイッチング手段と前記モータ駆動回路との間にそれぞれ接続され、前記モータ駆動回路が停止状態のときに、所定の異常検出電圧を発生するプルアップ抵抗またはプルダウン抵抗とを含む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】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、操舵のための操作部材の操作に応じて駆動される電動モータの動力を操舵機構に伝達する構成の電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ステアリングホイールの操作に応じて電動モータを駆動し、この電動モータの動力を操舵機構に伝達することによって操舵補助を行う電動パワーステアリング装置が車両に搭載されて用いられている。この電動パワーステアリング装置は、たとえば、前記の電動モータと、この電動モータを制御する電動パワーステアリング用ＥＣＵ（電子制御ユニット）とを備えている。
【０００３】
電動パワーステアリング用ＥＣＵは、たとえば、前記電動モータにバッテリからの電力を供給するモータ駆動回路と、このモータ駆動回路にＰＷＭ駆動パルスを与えるＰＷＭ駆動パルス生成回路と、このＰＷＭ駆動パルス生成回路に対してＰＷＭデューティを表す制御信号を与えるマイクロコンピュータとを含む。
図４は、モータ駆動回路の基本構成を示す電気回路図である。このモータ駆動回路は、４個のパワートランジスタ１〜４をブリッジ接続して構成されている。すなわち、バッテリからの電源電圧Ｖｂ側の電源ラインとグランドとの間に、トランジスタ１，２の直列回路およびトランジスタ３，４の直列回路が互いに並列に接続されている。そして、トランジスタ１，２の間の接続点５と電動モータ１０の一方の端子とが給電ライン８を介して接続され、トランジスタ３，４の間の接続点６と電動モータ１０の他方の端子とがフェールセーフリレー７および給電ライン９を介して接続されている。また、給電ライン８と電源電圧Ｖｂとの間にはプルアップ抵抗１１が接続され、給電ライン９とグランドとの間にはプルダウン抵抗１２が接続されている。１３は、モータ電流検出用の抵抗である。
【０００４】
パワートランジスタ１〜４は、ＰＷＭ駆動パルス生成回路からの駆動信号を受けてオン／オフし、これにより、電動モータ１０への給電が制御される。
電動パワーステアリング用ＥＣＵは、各種の異常検出処理を実行しているが、そのなかに、電動モータ１０の端子電圧の異常低下を検出する処理がある。この端子電圧異常低下は、接続点５，６の電位を参照して判定される。電動パワーステアリング用ＥＣＵ内のマイクロコンピュータは、接続点５，６のいずれかの電位の低下を検出して異常判定した後に、さらに、ＰＷＭ駆動パルス生成回路からのＰＷＭ駆動パルスの生成を停止させて、モータ駆動回路を停止状態とする。そのうえで、さらに、接続点５，６の電位の合計を求め、これがグランドレベルであれば、異常判定を確定させて、フェールセーフリレー７を遮断する。
【０００５】
たとえば、図４に示すように接続点５が地絡（具体的には給電ライン８の地絡）している場合、電動モータ１０が停止状態であれば、接続点５，６の電位の合計はグランドレベルとなる。
【特許文献１】特開平１１−９８８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、電動モータ１０が回転状態にあって、モータ発電が発生している場合には事情が異なる。すなわち、モータ発電によって接続点６の電位が持ち上がり、バッテリ電圧Ｖｂ程度まで持ち上がる。この場合には、接続点５が地絡していても、接続点５，６の電位の総和が実質的にグランドレベルとはならない。そのため、地絡故障がなく、正常である旨の判定がされてしまうおそれがある。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、電動モータの発電の影響を排除して、異常判定を正確に行うことができる電動パワーステアリング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の電動パワーステアリング装置は、操作部材（２１）の操作に応じて制御される電動モータ（Ｍ）の動力を操舵機構（２２）に伝達して操舵補助するものであって、電源（４５）から前記電動モータへの給電を制御して、前記電動モータを駆動するためのモータ駆動回路（２７）と、このモータ駆動回路と前記電動モータの第１端子（ｍ１）との間に接続された第１のスイッチング手段（４１）と、前記モータ駆動回路と前記電動モータの第２端子（ｍ２）との間に接続された第２のスイッチング手段（４２）と、前記第１のスイッチング手段および第２のスイッチング手段と前記モータ駆動回路との間にそれぞれ接続され、前記モータ駆動回路が停止状態のときに、所定の異常検出電圧を発生するプルアップ抵抗（Ｒ１，Ｒ３）またはプルダウン抵抗（Ｒ２，Ｒ４）とを含むことを特徴とする。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【０００９】
この構成によれば、第１および第２のスイッチング手段のうち、少なくとも異常が生じていない正常側のスイッチング手段を遮断状態としておけば、第１および第２のスイッチング手段とモータ駆動回路との間の電位を監視することによって、電動モータによる発電の影響を受けることなく、正確な異常判定処理が可能になる。
たとえば、第１のスイッチング手段側の給電ラインに地絡故障が生じたとき、第２のスイッチング手段を遮断状態とすれば、第２のスイッチング手段とモータ駆動回路との間にはプルアップ抵抗またはプルダウン抵抗によって発生される異常検出電圧が現れ、電動モータからの発電の影響を受けることがない。これにより、正確な異常判定処理が可能になる。この場合、第２のスイッチング手段のみを遮断状態としてもよいし、第１および第２のスイッチング手段の両方を遮断状態としてもよい。
【００１０】
この発明の一実施形態では、第１のスイッチング手段とモータ駆動回路との間の第１の給電ライン（３５）には、電源ライン（４６）との間にプルアップ抵抗（Ｒ１）が接続され、グランドとの間にプルダウン抵抗（Ｒ２）が接続される。また、同様に、第２のスイッチング手段とモータ駆動回路との間の第２の給電ライン（３６）には、電源ラインとの間にプルアップ抵抗（Ｒ３）が接続され、グランドとの間にプルダウン抵抗（Ｒ４）が接続される。これにより、モータ駆動回路が停止状態のとき、いずれの故障もなければ、第１および第２の給電ラインには、前記プルアップ抵抗およびプルダウン抵抗の分圧による異常検出電圧が現れる。このとき、たとえば、第１および第２のスイッチング手段を遮断状態としておけば、電動モータの発電の影響を排除して、前記異常検出電圧を監視することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では、この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電動パワーステアリング装置の構成例を説明するためのブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、車両に搭載されて用いられ、操舵のための操作部材としてのステアリングホイール２１の操作に応じて電動モータＭを駆動し、この電動モータＭが発生する動力を操舵機構２２に機械的に伝達することによって操舵補助を行うものである。
【００１２】
この電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール２１に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサ２３と、コントローラとしての電動パワーステアリング用ＥＣＵ（電子制御ユニット）２５とを備えている。ＥＣＵ２５には、車両の速度（車速）を検出する車速センサ２４の出力信号が与えられている。そして、このＥＣＵ２５は、トルクセンサ２３および車速センサ２４からの信号に基づき、電動モータＭを駆動制御する。
【００１３】
ＥＣＵ２５は、マイクロコンピュータ３０と、ＰＷＭ（パルス幅変調）パルス生成回路２６と、モータ駆動回路２７と、電流検出回路２８とを備えている。マイクロコンピュータ３０は、操舵トルク、車速および電動モータＭに流れる電流に基づいて、電動モータＭを制御するための制御信号を生成して、ＰＷＭパルス生成回路２６に与える。ＰＷＭパルス生成回路２６は、与えられた制御信号に対応するデューティのＰＷＭパルスを生成してモータ駆動回路２７に入力する。モータ駆動回路２７は、ＰＷＭパルス生成回路２６から与えられるＰＷＭパルスに基づいてオン／オフされる複数のスイッチング素子（パワートランジスタ）を含み、前記制御信号に対応する電流を電動モータＭに供給する。この電動モータＭに実際に流れている電流が、電流検出回路２８によって検出されて、その検出結果がマイクロコンピュータ３０にフィードバックされるようになっている。
【００１４】
マイクロコンピュータ３０は、内部のメモリ（図示せず）に格納された所定のプログラムをＣＰＵ（図示せず）が実行することによって実現される複数の機能処理部を実質的に有している。この複数の機能処理部には、トルクセンサ２３が検出する操舵トルクおよび車速センサ２４が検出する車速に基づいて電動モータＭに供給すべき目標電流値を演算する目標電流値演算部３１と、この目標電流値演算部３１によって演算された目標電流値と電流検出回路２８によって検出されるモータ電流とを一致させるべく、ＰＷＭパルス生成回路２６に与えるべき制御信号を生成する電流制御部３２と、当該電動パワーステアリング装置の異常の有無を判定する異常判定処理部３３とが含まれている。
【００１５】
このような構成により、電動モータＭは、操舵トルクおよび車速に応じた目標電流値が達成されるようにフィードバック制御され、それにより、ステアリングホイール２１に加えられた操舵トルクおよび車速に応じた適切な操舵補助力が操舵機構２２に与えられることになる。一方、異常判定処理部３３による異常判定処理により、当該電動パワーステアリング装置に何らかの異常が生じたときには、操舵機構２２に操舵補助力を与えるための電動モータＭを停止するためのフェールセーフ処理が行われるようになっている。
【００１６】
より具体的には、ＥＣＵ２５と電動モータＭとを接続する一対の給電ライン３５，３６は、電動モータＭの第１端子ｍ１および第２端子ｍ２にそれぞれ接続されている。これらの給電ライン３５，３６とＥＣＵ２５との間には、それぞれ、第１のスイッチング手段としての第１リレー４１および第２のスイッチング手段としての第２リレー４２が介挿されている。異常判定処理部３３は、何らかの異常が発生したときに、これらの第１および第２リレー４１，４２のうちの一方または両方を遮断状態として、電動モータＭへの給電を停止させるフェールセーフ処理を実行する。
【００１７】
給電ライン３５，３６において、第１および第２リレー４１，４２に対してＥＣＵ２５側に、モータ駆動回路２７が接続されている。このモータ駆動回路２７には、車載バッテリ４５からの電力が供給されている。そして、モータ駆動回路２７とグランドとの間にモータ電流検出抵抗２９が接続されている。このモータ電流検出抵抗２９の端子間電圧が電流検出回路２８によって検出されることにより、この電流検出回路２８は、モータ電流に対応する電流検出信号をマイクロコンピュータ３０に入力するようになっている。
【００１８】
モータ駆動回路２７と第１リレー４１との間の給電ライン３５には、電源ライン４６との間にプルアップ抵抗Ｒ１が接続され、グランドとの間（モータ電流検出抵抗２９との間であってもよい。）にプルダウン抵抗Ｒ２が接続されている。そして、これらの抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点５１（すなわちモータ駆動回路２７と第１リレー４１との間の給電ライン３５）の電位が、マイクロコンピュータ３０内の異常判定処理部３３によって監視されるようになっている。
【００１９】
一方、モータ駆動回路２７と第２リレー４２との間の給電ライン３６には、電源ライン４６との間にプルアップ抵抗Ｒ３が接続され、グランドとの間（モータ電流検出抵抗２９との間であってもよい。）にプルダウン抵抗Ｒ４が接続されている。そして、抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点５２の電位（すなわちモータ駆動回路２７と第２リレー４２との間の給電ライン３６の電位）が、マイクロコンピュータ３０内の異常判定処理部３３によって監視されるようになっている。
【００２０】
図２は、モータ駆動回路２７の具体的な構成を説明するための電気回路図である。モータ駆動回路２７は、電源ライン４６とモータ電流検出抵抗２９との間に接続された４つのパワートランジスタ（スイッチング素子）Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４のブリッジ回路で構成されている。より具体的には、モータ駆動回路２７は、パワートランジスタＱ１およびＱ２の直列回路と、パワートランジスタＱ３およびＱ４の直列回路とを、電源ライン４６とモータ電流検出抵抗２９との間に並列に接続するとともに、トランジスタＱ１，Ｑ２の接続点６１に給電ライン３５を接続し、トランジスタＱ３，Ｑ４の接続点６２に給電ライン３６を接続して構成されている。
【００２１】
パワートランジスタＱ１〜Ｑ４に対してＰＷＭパルス生成回路２６からのＰＷＭパルスが与えられることにより、第１および第２リレー４１，４２を介して電動モータＭへの給電がなされる。たとえば、電動モータＭを第１方向に回転させる場合に、ＰＷＭパルス生成回路２６は、トランジスタＱ２，Ｑ３をオフ状態に保持するとともに、トランジスタＱ４をオン状態に保持し、トランジスタＱ１に対して、デューティ制御されたＰＷＭパルスを供給する。これにより、車載バッテリ４５から、パワートランジスタＱ１、第１リレー４１、電動モータＭ、第２リレー４２およびパワートランジスタＱ４を順に通る電流が流れる。一方、電動モータＭを上記第１方向とは反対の第２方向に回転するときには、たとえば、ＰＷＭパルス生成回路２６は、パワートランジスタＱ１，Ｑ４をオフ状態に保持し、パワートランジスタＱ２をオン状態に保持するとともに、パワートランジスタＱ３に対して、デューティ制御されたＰＷＭパルスを与える。これによって、車載バッテリ４５からの電流は、トランジスタＱ３、第２リレー４２、電動モータＭ、第１リレー４１およびパワートランジスタＱ２を順に通って流れることになる。
【００２２】
プルアップ抵抗Ｒ１およびプルダウン抵抗Ｒ２は、トランジスタＱ１，Ｑ２がいずれもオフ状態のとき（モータ駆動回路２７が停止状態のとき）に、接続点６１の電位（すなわち給電ライン３５の電位）を、抵抗Ｒ１，Ｒ２の分圧比に対応した所定電位（異常検出電圧）とする。具体的には、たとえば抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値は等しく定められ、その結果、パワートランジスタＱ１，Ｑ２がいずれもオフ状態のときに、接続点６１にはバッテリ電圧Ｖｂの２分の１の電位Ｖｂ／２が現れることになる。
【００２３】
同様に、プルアップ抵抗Ｒ３およびプルダウン抵抗Ｒ４は、パワートランジスタＱ３，Ｑ４がいずれもオフ状態のとき（モータ駆動回路２７が停止状態のとき）に、接続点６２（すなわち給電ライン３６）に、抵抗Ｒ３，Ｒ４の分圧比に対応した所定の異常検出電圧を生じさせるためのものである。具体的には、抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗値が等しく定められていれば、パワートランジスタＱ３，Ｑ４のいずれもがオフ状態のときに、接続点６２（すなわち給電ライン３６）には、バッテリ電圧Ｖｂの２分の１の電位Ｖｂ／２が現れることになる。
【００２４】
図２の構成では、プルダウン抵抗Ｒ２，Ｒ４をモータ電流検出抵抗２９に接続しているため、実際には、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値が等しく、抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗値が等しいときに、モータ駆動回路２７の停止時の接続点６１，６２の電位が正確にＶｂ／２となるわけではないが、モータ電流検出抵抗２９の抵抗値が抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の抵抗値に比較して十分に小さければ、接続点６１，６２の電位はほぼＶｂ／２となる。
【００２５】
たとえば、接続点６１（すなわち給電ライン３５）の地絡故障が生じると、接続点６１の電位（接続点５１の電位に等しい。）は、グランドレベルとなる。このとき、マイクロコンピュータ３０の異常判定処理部３３（図１参照）は、接続点５１および５２の電位を加算して、判定値Ｖmaddを求める。異常判定処理部３３は、この判定値Ｖmaddが、所定の判定基準値（たとえばバッテリ電圧Ｖｂ）に明らかに満たないことに基づき、地絡故障が生じているものと判定する。この異常判定に基づき、異常判定処理部３３は、第１および第２リレー４１，４２の少なくともいずれか一方を遮断して、電動モータＭに対する電流の供給を停止させる。
【００２６】
接続点６１側で地絡故障が生じたとき、もしも電動モータＭが回転状態であると、この電動モータＭの発電のために接続点６２の電位がほぼバッテリ電圧Ｖｂまで上昇するおそれがあり、その影響で異常判定処理を正確に行えなくなるおそれがある。そこで、この実施形態では、異常判定処理部３３は、接続点６１側で地絡故障が生じたときは、少なくとも正常な側の第２リレー４２を開放（オフ）した上で、給電ライン３５，３６の電位を監視し、これらを加算して判定値Ｖmaddを求める。これにより、電動モータＭの発電の影響を受けることなく異常判定処理を行うことができる。
【００２７】
図３は、異常判定処理部３３による異常判定処理を説明するためのフローチャートである。異常判定処理部３３は、接続点５１，５２の電位（すなわち給電ライン３５，３６の電位）を、当該電動パワーステアリング装置の動作中、常時監視している。そして、給電ライン３５，３６のいずれかの電圧低下（すなわち電動モータＭの端子ｍ１，ｍ２の電圧低下）が検出されると（ステップＳ１）、電圧低下が検出された異常側でない正常側の給電ラインに介挿されたリレー４１または４２を遮断状態（オフ）とする（ステップＳ２）。このとき、第１および第２リレー４１，４２の両方を遮断状態としても差し支えない。
【００２８】
次に、異常判定処理部３３は、接続点５１，５２の電位（モータ駆動回路と第１および第２リレー４１，４２の間の給電ライン３５，３６の電位）を加算してそれらの総和を判定値Ｖmaddとして求める（ステップＳ３）。さらに、異常判定処理部３３は、求められた判定値Ｖmaddが判定基準値としてのバッテリ電圧Ｖｂにほぼ等しいかどうかを判断する（ステップＳ４）。判定値Ｖmaddがバッテリ電圧Ｖｂにほぼ等しければ、異常が生じていない、すなわち正常であると判定し（ステップＳ５）、遮断していたリレー４１，４２を閉成（オン）して（ステップＳ６）、電動モータＭへの給電を継続させる。
【００２９】
一方、判定値Ｖmaddがバッテリ電圧Ｖｂに比して明らかに小さい値であるときは（ステップＳ４のＮＯ）、異常判定処理部３３は、異常（この場合は地絡故障）が生じていると判定して（ステップＳ７）、リレー４１，４２を遮断状態に保持し、電動モータＭへの給電を禁止する。
異常判定処理部３３は、電動パワーステアリング装置の動作中において常時行われる上述の異常判定処理の他に、電動モータＭの制御を開始する以前に、初期異常判定処理を行うようにしてもよい。この初期異常判定処理は、図３に示されたステップＳ２〜Ｓ７と同様にして行うことができる。ただし、この場合は、第１および第２リレー４１，４２の両方を遮断状態として、給電ライン３５，３６の電位の総和を判定値Ｖmaddとして求め、これに基づいて異常判定を行うことが好ましい。
【００３０】
以上のように、この実施形態によれば、電動モータＭの第１および第２端子ｍ１，ｍ２にそれぞれ接続された給電ライン３５，３６に第１および第２リレー４１，４２をそれぞれ介挿するとともに、プルアップ抵抗Ｒ１，Ｒ３およびプルダウン抵抗Ｒ２，Ｒ４によって異常検出電圧を発生させる構成により、電動モータＭを切り離した状態で、異常判定処理を正確に行うことができる。これにより、電動モータＭの発電の影響を受けることなく正確な異常判定が可能になる。
【００３１】
以上、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実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、モータ駆動回路２７を停止状態としたときに給電ライン３５，３６に現れる電位の合計を判定値Ｖmaddとして用いて異常判定処理を行っているが、給電ライン３５，３６に現れる電位を個別に所定の判定基準値（たとえば、Ｖｂ／２）と比較して、異常判定処理を行うようにしてもよい。
【００３２】
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】
【００３３】
【図１】この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成例を説明するためのブロック図である。
【図２】モータ駆動回路の具体的な構成を説明するための電気回路図である。
【図３】異常判定処理部による異常判定処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】モータ駆動回路の基本構成を示す電気回路図である。
【符号の説明】
【００３４】
２１…ステアリングホイール、２５…電動パワーステアリング用ＥＣＵ、３０…マイクロコンピュータ、３５，３６…給電ライン、４１…第１リレー、４２…第２リレー、４５…車載バッテリ、４６…電源ライン、ｍ１，ｍ２…端子、Ｍ…電動モータ、Ｒ１，Ｒ３…プルアップ抵抗、Ｒ２，Ｒ４…プルダウン抵抗
【図１】
2006182166.tif 000003
【図２】
2006182166.tif 000004
【図３】
2006182166.tif 000005
【図４】
2006182166.tif 000006