(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の電源供給手段と、第二の電源供給手段と、
前記第一の電源供給手段にアノード側が接続された第一のダイオードと、
前記第二の電源供給手段にアノード側が接続され、前記第一のダイオードのカソード側とカソード側が短絡した第二のダイオードと、
前記第二の電源供給手段と前記第二のダイオードの間を断接するスイッチ手段と、
前記第一の電源供給手段と前記第一のダイオードの間に配置された第一の電圧検出手段と、
前記スイッチ手段と前記第二のダイオードの間に配置された第二の電圧検出手段と、を有する電子制御装置であって、
前記第一の電圧検出手段が検出する第一の電圧と、前記第二の電圧検出手段が検出する第二の電圧の大小関係に応じて、前記第二のダイオードが故障していることを検出する故障検出手段と、
前記第一の電源供給手段を電源に作動する電気負荷に前記第一の電源供給手段の電力を消費させた状態で、前記第一の電圧が閾値未満の場合、前記スイッチ手段の断接に停止状態又は作動状態が連動する発電装置が停止しており、前記スイッチ手段が切断状態であることを検出する発電装置停止検出手段と、を有する電子制御装置。
【請求項２】
前記電気負荷はベクトル制御される電気モータであり、
前記発電装置停止検出手段は、励磁電流に比例するｄ軸電流の目標電流をゼロ以外に設定することで、前記電気モータに前記第一の電源供給手段の電力を消費させる、
ことを特徴とする請求項１記載の電子制御装置。
【請求項３】
前記故障検出手段は、前記第二の電圧が前記第一の電圧よりも小さい場合、前記第二のダイオードが故障していることを検出する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子制御装置。
【請求項４】
運転者の操舵状態検知手段及びＩＧのＯＮ／ＯＦＦに連動して動作する他機器の動作状態を検知する他機器動作状態検知手段の検知結果に基づいて、非操舵状態かつ前記他機器との通信異常が発生している状態か否かを判定する判定手段を有し、
前記故障検出手段は、前記判定手段が非操舵状態かつ前記他機器との通信異常が発生している状態であると判定した場合に、前記第一の電圧と前記第二の電圧の大小関係に応じて、前記第二のダイオードが故障していることを検出する、
ことを特徴とする請求項３記載の電子制御装置。
【請求項５】
第一の電源供給手段と、第二の電源供給手段と、
前記第一の電源供給手段にアノード側が接続された第一のダイオードと、
前記第二の電源供給手段にアノード側が接続され、前記第一のダイオードのカソード側とカソード側が短絡した第二のダイオードと、
前記第二の電源供給手段と前記第二のダイオードの間を断接するスイッチ手段と、
前記第一の電源供給手段と前記第一のダイオードの間に配置された第一の電圧検出手段と、
前記スイッチ手段と前記第二のダイオードの間に配置された第二の電圧検出手段と、
前記第一の電源供給手段と前記第一のダイオードを断接するリレー回路と、
を有する電子制御装置であって、
前記第一の電源供給手段を電源に作動する電気負荷に前記第一の電源供給手段の電力を消費させた状態にて、前記第一の電圧検出手段が検出する第一の電圧が閾値未満の場合、前記スイッチ手段の断接に停止状態又は作動状態が連動する発電装置が停止しており、前記スイッチ手段が切断状態であることを検出する発電装置停止検出手段と、
前記発電装置停止検出手段が発電装置が停止していることを検出してから、所定時間が経過した場合、又は、前記第二の電圧検出手段が検出する第二の電圧が略ゼロになっていない場合、故障判定情報を不揮発メモリに記録して前記リレー回路をＯＦＦにする故障判定手段と、を有する電子制御装置。
【請求項６】
第一の電源供給手段と、第二の電源供給手段と、
前記第一の電源供給手段にアノード側が接続された第一のダイオードと、
前記第二の電源供給手段にアノード側が接続され、前記第一のダイオードのカソード側とカソード側が短絡した第二のダイオードと、
前記第二の電源供給手段と前記第二のダイオードの間を断接するスイッチ手段と、
前記第一の電源供給手段と前記第一のダイオードの間に配置された第一の電圧検出手段と、
前記スイッチ手段と前記第二のダイオードの間に配置された第二の電圧検出手段と、を有する電子制御装置の異常検出方法であって、
前記第一の電圧検出手段が第一の電圧を検出するステップと、
前記第二の電圧検出手段が第二の電圧を検出するステップと、
故障検出手段が、前記第一の電圧と前記第二の電圧の大小関係に応じて、前記第二のダイオードが故障していることを検出するステップと、
前記第一の電源供給手段を電源に作動する電気負荷に前記第一の電源供給手段の電力を消費させた状態で、前記第一の電圧が閾値未満の場合、発電装置停止検出手段が、前記スイッチ手段の断接に停止状態又は作動状態が連動する発電装置が停止しており、前記スイッチ手段が切断状態であることを検出するステップと、を有する異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品の故障を検出する電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載装置の安全性を確保するため機能安全という考え方が知られている。機能安全では、部品などの故障を検出できること、故障により大きな障害が生じることを未然に防止すること等が、部品の安全性レベル（ＡＳＩＬ）に応じて定められる。例えば、車両には多くのマイコンが搭載されているが、安全性に関わるのであればマイコンの素子も機能安全上、故障監視の対象とすることが好ましい。
【０００３】
ところで、車両ではＩＧ−ＳＷのＯＮ／ＯＦＦを契機に車載装置を制御することが多い（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、ＩＧ−ＳＷがＯＦＦされたことにより、電源電圧の供給が遮断されたことを演算装置が検知し、所定時間後に内部回路への定電圧の供給を遮断する機能（セルフシャットＯＦＦ機能）を有する電子制御装置が開示されている。
【０００４】
したがって、マイコンによってはＩＧ−ＳＷのＯＮ／ＯＦＦが検出できないと所望の制御が困難になる場合がある。ＩＧ−ＳＷの状態の検出について、車載装置間の断線などを検出する技術が考えられている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２には、センサからの電圧値を用いてＩＧ−ＳＷのＯＮ／ＯＦＦを判別し、この判別結果と自己のＩＧスイッチ情報とを比較して異常状態を判別することにより、ＩＧ信号ラインの断線またはショートを検出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１８９０５５号公報
【特許文献２】特開２００６−２５６５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に開示されているような手法ではＩＧ−ＳＷの状態の検出が困難な故障が存在する。
【０００７】
図１は、ＩＧ−ＳＷのＯＮ／ＯＦＦの判定を説明する図の一例である。基板上の制御部１７はモータ等の制御対象１８を制御する。制御対象１８にはバッテリ１２から電源が供給され、制御部１７にはバッテリ１２又は＋Ｂ電源からの電源が降圧されて供給される。ＰＩＧモニタ１４はバッテリ１２の電圧（以下、ＰＩＧ電圧という）を監視し、ＩＧモニタ１５はＩＧ−ＳＷ経由の＋Ｂ電源１９の電圧（以下、ＩＧ電圧という）を監視する。制御部１７はＰＩＧ電圧とＩＧ電圧を検出する。なお、＋Ｂ電源１９はバッテリ１２を電源とするのでＩＧ電圧とＰＩＧ電圧は同程度である。ＰＩＧモニタ１４の下流側のダイオードＤ１は、＋Ｂ電源１９に逆電圧が印加されることを防止するためのものであり、ＩＧモニタ１５の下流側のダイオードＤ２は、バッテリ１２に逆電圧が印加されることを防止するためのものである。
【０００８】
ＩＧ−ＳＷ１３がＯＮになると制御部１７が起動し、リレー回路１１をＯＮに制御する。これにより、バッテリ１２からリレー回路１１を経由して制御対象１８に電源が供給される。ＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦになると、ＩＧモニタ１５が検出する電圧が低くなる（ゼロに近くなる）ので制御部１７はＩＧ−ＳＷ１３のＯＦＦを検出して所定の終了処理を実行する。制御部１７には、ＩＧ−ＳＷ１３又はバッテリ１２から電源が供給されるのでＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦの状態でも処理を行うことができる。終了処理の完了後、制御部１７はリレー回路１１をＯＦＦにする。
【０００９】
しかしながら、ＩＧ−ＳＷ１３の下流のダイオードＤ２がショートした場合、ＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦになってもＩＧモニタ１５は、リレー回路１１経由のＰＩＧ電圧を検出してしまうので、制御部１７がＩＧ−ＳＷ１３のＯＦＦを検出できない。制御部１７がＩＧ−ＳＷ１３のＯＦＦを検出しない場合、次回、運転車等がＩＧ−ＳＷ１３をＯＮに操作してもそれを検出できないので、ＩＧ−ＳＷ１３のＯＮの直後に行う初期処理が実行されないという問題がある。
【００１０】
初期処理では、リレー回路１１の溶着判定や制御対象１８の応答確認など、故障検出と関連する処理が行われるので、電子制御装置に関連する部品の故障を検出できないおそれがある。例えば、リレー回路１１の溶着が生じた場合、バッテリ１２から制御対象１８及び制御部１７に電源が供給され続けてしまうので、ＩＧ−ＯＦＦ間も電力が消費されてしまう。
【００１１】
また、機能安全の観点からも、ダイオードＤ２の故障を検出し、障害を生じさせない又は障害を抑制するフェールセーフ機構が搭載されることが好ましいと言える。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑み、ダイオードの故障を検出可能な電子制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、第一の電源供給手段と、第二の電源供給手段と、前記第一の電源供給手段にアノード側が接続された第一のダイオードと、前記第二の電源供給手段にアノード側が接続され、前記第一のダイオードのカソード側とカソード側が短絡した第二のダイオードと、  前記第二の電源供給手段と前記第二のダイオードの間を断接するスイッチ手段と、前記第一の電源供給手段と第一のダイオードの間に配置された第一の電圧検出手段と、前記スイッチ手段と前記第二のダイオードの間に配置された第二の電圧検出手段と、を有する電子制御装置であって、前記第一の電圧検出手段が検出する第一の電圧と、前記第二の電圧検出手段が検出する第二の電圧の大小関係に応じて、前記第二のダイオードが故障していることを検出する故障検出手段と、前記第一の電源供給手段を電源に作動する電気負荷に前記第一の電源供給手段の電力を消費させた状態で、前記第一の電圧が閾値未満の場合、前記スイッチ手段の断接に停止状態又は作動状態が連動する発電装置が停止しており、前記スイッチ手段が切断状態であることを検出する発電装置停止検出手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
ダイオードの故障を検出可能な電子制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ＩＧ−ＳＷのＯＮ／ＯＦＦの判定を説明する図の一例である。
【図２】ダイオードＤ２がショートしているか否かの判定の概略的な方法を説明する図の一例である。
【図３】電子制御装置の概略構成図の一例である。
【図４】モータ制御の概略を説明する図の一例である。
【図５】制御部においてＩＧ−ＳＷのＯＦＦ判定、及び、ダイオードＤ２のショート判定を行う機能ブロック図の一例である。
【図６】制御部がＩＧ−ＳＷのＯＦＦ判定とダイオードＤ２のショート判定を行う手順を示すフローチャート図の一例である。
【図７】ＰＩＧ電圧とＩＧ電圧の関係を説明するシミュレーション結果の一例を示す図である。
【図８】制御部がＩＧ−ＳＷのＯＦＦ判定とダイオードＤ２のショート判定を行う手順を示すフローチャート図の一例である（実施例２）。
【図９】制御部がＩＧ−ＳＷのＯＦＦ判定とダイオードＤ２のショート判定を行う手順を示すフローチャート図の一例である（実施例３）。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１のような構成において、ダイオードＤ２がショートした場合を考える。上記のように、この場合、制御部１７はＩＧ電圧からＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦになったことを検出できない。このため、本実施例ではＩＧ電圧がゼロにならないことを前提に、ＩＧ−ＳＷ１３のＯＦＦを検出する。
【００１８】
具体的には、制御部１７はオルタネータが停止していることを検出することで、ＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦであることを推定する。また、ＩＧ電圧とＰＩＧ電圧の比較により、ダイオードＤ２がショートしていることを検出する。そして、オルタネータが停止しており、かつ、ダイオードＤ２がショートしている場合、制御部１７はリレー回路１１をＯＦＦにして電子制御装置を停止させる。
【００１９】
図２は、ダイオードＤ２がショートしているか否かの判定の概略的な方法を説明する図の一例である。図２では、オルタネータが停止しているか否か、及び、ＩＧ電圧＜ＰＩＧ電圧か否かの組み合わせにより４つの状況に区分している。
【００２０】
・オルタネータが停止している場合
オルタネータが停止している場合、内燃機関を動力とする一般的な車両のＩＧ−ＳＷ１３はＯＦＦである。制御部１７は、これを利用して、オルタネータが停止している場合はＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦであると判定する。
【００２１】
・ＩＧ電圧＜ＰＩＧ電圧の場合
ＩＧ電圧＜ＰＩＧ電圧の場合、ＰＩＧ電圧がダイオードＤ２を超えてＩＧ電圧に影響していると推測できるため、ダイオードＤ２がショートとしていると判定できる。
【００２２】
したがって、オルタネータが停止しているか否か、及び、ＩＧ電圧＜ＰＩＧ電圧か否かの組み合わせにより、以下の４つの状態を判定できる。
（i）ＩＧ電圧＜ＰＩＧ電圧  かつ  オルタネータ停止
（ii）ＩＧ電圧＜ＰＩＧ電圧でなく  かつ  オルタネータ停止
（iii）ＩＧ電圧＜ＰＩＧ電圧  かつ  オルタネータ停止していない
（iv）ＩＧ電圧＜ＰＩＧ電圧でなく  かつ  オルタネータ停止していない
制御部１７は（i）「ＩＧ電圧＜ＰＩＧ電圧  かつ、オルタネータ停止」であると判定した場合に、ダイオードＤ２がショートしていると判定する。そして、この場合に、終了処理を行うことで、次回のＩＧ−ＳＷ１３のＯＮ時に初期処理することが可能となる。なお、（ii）でオルタネータが停止しているのにＩＧ−ＳＷ１３がＯＮなのは、ＩＧ−ＳＷ  ＯＦＦでダイオードＤ２のショートと、ＩＧ−ＳＷ  ＯＮでダイオードＤ２がショートしていない状態の判別が可能であることを説明するためである。
【００２３】
〔構成例〕
図３は、電子制御装置の概略構成図の一例を示す。この電子制御装置１００は、電動パワーステアリングの制御装置として機能するものとして説明するが、電子制御装置の種類に関係なく、ダイオードＤ２のショート及びＩＧ−ＳＷ１３のＯＦＦを検出することが可能である。
【００２４】
電子制御装置１００にはリレー回路１１、モータ２２、及び、ＩＧ−ＳＷ１３が接続されている。リレー回路１１はバッテリ１２から電子制御装置１００に供給される電源をＯＮ／ＯＦＦする。リレー回路１１は一度ＯＮになると、ＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦになっても、リレー回路１１がＯＦＦにされない限り、ＯＮ状態を維持する。
【００２５】
ＩＧ−ＳＷ１３は、車両の運転者が運転席から操作するスタートボタンのＯＮとＯＦＦ、又は、キーシリンダにメカニカルキーを挿入して回動操作するＩＧ位置とＡＣＣ位置（若しくはＯＦＦ位置）、と連動して開閉する電気開閉器である。運転者などの乗員が例えばスタートボタンをＯＮに操作すると、ＩＧ−ＳＷ１３は＋Ｂ電源１９と電子制御装置１００を接続し、スタートボタンをＯＦＦにすると＋Ｂ電源１９と電子制御装置１００を切断する。
【００２６】
なお、バッテリ１２の出力電圧（リレー回路１１の出力電圧）と＋Ｂ電源１９の電圧とは同程度である。しかし、両者の電圧が仮に異なっても、後述する閾値１，２を調整することで対応できる。
【００２７】
電子制御装置１００は制御部１７により制御される。まず、制御部１７にはリレー回路１１及びＩＧ−ＳＷ１３の両方からから、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６で降圧された電源が供給される。リレー回路１１とＩＧ−ＳＷ１３という二系統から電源を供給されるので、一方が断線などしても制御部１７は動作可能である。
【００２８】
リレー回路１１からＤＣ／ＤＣコンバータ１６までの電源ラインには、リレー側から順番にＰＩＧモニタ１４、ダイオードＤ１が配置されている。ＩＧ−ＳＷ１３からＤＣ／ＤＣコンバータ１６までの電源ラインには、ＩＧ−ＳＷ側から順番にＩＧモニタ１５、ダイオードＤ２が配置されている。ＰＩＧモニタ１４はリレー回路１１とダイオードＤ１間の電圧を検出するセンサであり、ＩＧモニタ１５はＩＧ−ＳＷ１３とダイオードＤ１間の電圧を検出するセンサである。ＰＩＧモニタとＩＧモニタは電圧検出回路であり、例えば、２つの抵抗で分圧された電圧をＡ／Ｄ変換したり、電圧検出用のＩＣなどを配置することで実装できる。
【００２９】
ダイオードＤ１はＩＧ−ＳＷ側の＋Ｂ電源１９がリレー側のバッテリに逆接することを防止し、ダイオードＤ２はリレー側のバッテリがＩＧ−ＳＷ側の＋Ｂ電源１９に逆接することを防止する。
【００３０】
また、図の電子制御装置１００はＣＡＮコントローラ３１を有している。ＣＡＮコントローラ３１はＣＡＮバス３２を介して他のコントローラと接続されており、ＩＧ−ＯＮの間、ＣＡＮバス３２上を送信されるＣＡＮフレームを受信し、また、制御部１７からの指示によりＣＡＮバス３２にＣＡＮフレームを送信する。受信すべきＣＡＮフレームや送信先の電子制御装置１００は予め定められている。この他、電子制御装置１００は、Ａ／Ｄコンバータ、Ｉ／Ｏチャネル、などを有するが省略した。また、ＣＡＮコントローラ３１は制御部１７が有するように構成することも可能である。
【００３１】
ステアリングシャフト２５にはトルクセンサ２４が配置されている。ステアリングシャフト２５の入力軸側（ステアリングホイール側）には多極マグネットが、出力軸側（ステアリングギア側）にはヨークがそれぞれ配置されている。入力軸と出力軸はトーションバーを介して連結されている。ヨークの外側にホール素子が配置されており、トーションバーが捩れるとヨークと多極マグネットの相対値が変化するので、磁束の変化をホール素子が検出することでトルクが検出される。
【００３２】
また、モータ２２の回転角度を検出する回転角センサ２３が配置されている。回転各センサ２３は、例えばレゾルバであるが、モータ２２の回転角はどのような方法で検出してもよい。レゾルバの場合、ロータに一次側コイルが、ステータに２つの二次側コイルが配置され、ステータの二次側コイルは互いに90度の角度をなしている。一次側に交流電圧を加えると電磁誘導によって二次側コイルに電圧が発生する。その時の二次側コイルに発生する電圧はロータ角度φの関数（sinφとcosφ）となるので、レゾルバはこれをモータ電気角θに変換して制御部１７に出力する。
【００３３】
インバータ２１は、例えばＦＥＴのような複数のスイッチング素子２９を備え、バッテリ１２を電源にして、制御部１７からのPWM信号によりスイッチング素子２９をＯＮ／ＯＦＦする。これにより、U相電流ＩＵ、V相電流ＩＶ、及び、W相電流ＩＷを生成し、モータ２２を駆動する。なお、バッテリ１２からの出力を昇圧回路で昇圧してもよい。昇圧回路は、コンデンサと、リアクトルと、リアクトルにおけるエネルギーの蓄積及び放出を制御するスイッチング素子等により構成される。
【００３４】
モータ２２に流れる三相電流のうち２つは電流センサ２７，２８により検出され、制御部１７に出力される。モータ電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷには一定の関係があるため、制御部１７は、２つの相電流を加算して符号を反転することで、残る１相の電流を算出できる。
【００３５】
制御部１７は、一般的なマイコン、コンピュータ又は情報処理装置と呼ばれるもので、ＣＰＵ，ＲＡＭ，及び、ＲＯＭ等を有する。この他、タイマ、割り込みコントローラやＤＭＡＣ、ブリッジ、バスなどの回路は省略したが、公知のマイコンと同様の構成を有している。ＣＰＵはＲＯＭに記憶されたプログラムを、ＲＡＭを作業メモリにして実行する。ＣＰＵがプログラムを実行することで、モータ制御及び異常監視が可能になる。
【００３６】
本実施例の電子制御装置１００は、操舵トルクを検出して運転者の操舵を支援するアシストトルクを算出しモータ２２を駆動する。より具体的には、トルクセンサ２４が検出したトルクに基づいてアシスト方向を決定し、トルク及び不図示の車速センサによって検出された車速に基づきモータ２２で発生させるアシストトルクを算出する。車速信号はＣＡＮコントローラ３１が他の電子制御装置（例えばメータＥＣＵ）から取得する。車速を使用するのは、車速が小さい場合には大きめのアシストトルクが必要であり、車速が大きい場合にはアシストトルクを少なくして大きめの操舵感を与えるためである。モータ制御については次述する。
【００３７】
なお、モータ２２は、例えばＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータなどであるが、ステアリングシャフト２５の駆動が可能なものであればその種類を制限しない。
【００３８】
〔モータ制御〕
図４は、モータ制御の概略を説明する図の一例である。図４の各機能は制御部１７により提供される。アシストトルク算出部４１は、トルクセンサが検出したトルク信号及び車速信号からアシストトルクを算出する。アシストトルク算出部４１は、予めトルクと車速に対しアシストトルクが対応づけられたマップを有しており、このマップを参照してアシストトルクを算出する。
【００３９】
本実施例の電子制御装置１００はモータトルクをベクトル制御する。このため、モータ２２の回転子の磁極軸であるｄ軸、ｄ軸に対して電気的に９０度回転したｑ軸、の２軸それぞれ方向の電流を算出することが必要である。ｑ軸の電流はモータ２２の発生トルクに比例し、ｄ軸の電流は励磁電流に比例する。したがって、アシストトルク算出部４１が算出したアシストトルクは、ｑ軸トルク制御部４２に供給される。
【００４０】
ｄ軸磁極電流制御部４３はｄ軸電流＝ゼロとなるようにｄ軸電流を制御することが一般的であるが、必要に応じてｄ軸電流とｑ軸電流とをほぼ等しくすることにより、弱め界磁制御を行うことができる。
【００４１】
ｑ軸トルク制御部４２は、例えばＰＩ制御によりq軸電流の制御量Ｃｑを決定する。フィードバック制御のため、ｑ軸トルク制御部４２には、３相２軸変換部４６からq軸電流が入力される。同様に、ｄ軸磁極電流制御部４３は、例えばＰＩ制御によりｄ軸電流の制御量Ｃｄを決定する。フィードバック制御のため、ｄ軸磁極電流制御部４３には、３相２軸変換部４６からｄ軸電流が入力される。
【００４２】
３相２軸変換部４６は、モータ２２の３相電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷとモータ電気角θからｑ軸電流とｄ軸電流を算出する。ｑ軸電流とｄ軸電流は、例えば、以下の式により算出される。なお変換式は一例であり、この他公知の変換式を採用できる。
ｑ軸電流＝√（２／３）｛−sinθ・IU−sin（θ−120）・IV−sin（θ+120）・IW｝
ｄ軸電流＝√（２／３）｛cosθ・IU＋cos（θ−120）・IV＋cos（θ+120）・IW｝
ｑ軸トルク制御部４２は、３相電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷとモータ回転角θから算出されたｑ軸電流と、アシストトルクから決定したｑ軸電流の偏差Δｑを算出し、ＰＩ制御により偏差Δｑがゼロになる演算を行う。得られたｑ軸電流の制御量Ｃｑを２軸３相変換部４４に出力する。ｄ軸磁極電流制御部４３は、３相電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷとモータ回転角θから算出されたｄ軸電流とゼロのｄ軸電流との偏差Δｄを算出し、ＰＩ制御により偏差Δｄがゼロになる演算を行う。得られたｄ軸電流の制御量Ｃｄを２軸３相変換部４４に出力する。
【００４３】
２軸３相変換部４４は、ｑ軸電流の制御量Ｃｑとｄ軸電流の制御量Ｃｄの２軸信号を３相信号ＳＵ、ＳＶ、ＳＷに変換する。３相信号ＳＵ、ＳＶ、ＳＷは、制御量Ｃｑ、Ｃｄ、及び、モータ電気角θから、例えば以下の式により算出される。
ＳＵ＝√（２／３）｛sin（θ+π/2）・Ｃｄ＋sinθ・Ｃｑ｝
ＳＷ＝√（２／３）｛−sin（θ+π/6）・Ｃｄ−sin（θ+2π/3）・Ｃｑ｝
ＳＶ＝−ＳＵ−ＳＷ
ＰＷＭ変換部４５は、３相電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷそれぞれの大きさに比例したパルス幅のデューティ信号（ＰＷＭ信号）を生成し、インバータ２１に出力する。
【００４４】
〔ダイオードＤ２がショートした状態のＩＧ−ＳＷのＯＦＦ判定〕
図５は、制御部１７においてＩＧ−ＳＷ１３のＯＦＦ判定、及び、ダイオードＤ２のショート判定を行う機能ブロック図の一例である。制御部１７は、非操舵判定部５１、オルタネータ停止判定部５３、ショート判定部５４、及び、ＩＧ−ＯＦＦ制御部５２を有する。非操舵判定部５１は車両のステアリングホイール２６が操舵されているか否かを判定する。ステアリングホイール２６が操舵されていないと判定した場合、非操舵検出通知をオルタネータ停止判定部５３とショート判定部５４に出力する。
【００４５】
オルタネータ停止判定部５３は、非操舵検出通知を取得すると、オルタネータが停止しているか否かを判定する。オルタネータはエンジンと共に回転して発電する発電機である。オルタネータは、ＩＧ−ＳＷ１３のＯＮによりエンジンが回転すると、同じ回転速度又は不図示の減速機構のギア比に応じた回転速度で回転する。したがって、オルタネータが停止していることによりＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦであることを推定できる。なお、エンジンが停止していることはエンジン回転速度などからも検出可能だが、ＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦの状態では、電子制御装置１００はＣＡＮ通信などでエンジン回転速度を取得することはできない。
【００４６】
ショート判定部５４は、非操舵検出通知を取得すると、ダイオードＤ２がショートしているか否かを判定する。オルタネータの停止判定とショート判定は独立に行えるので、オルタネータの停止判定の間にショート判定を行うことができる。詳しくは後述する。
【００４７】
ＩＧ−ＯＦＦ制御部５２は、オルタネータ停止判定部５３がオルタネータが停止していると判定し、かつ、ショート判定部５４がダイオードＤ２がショートしていると判定した場合、ＩＧ−ＯＦＦ制御を行う。ＩＧ−ＯＦＦ制御には終了処理が含まれる。終了処理として、例えば、モータ２２の制御用パラメータ、運転時間、モータ温度などをＲＡＭから読み出してフラッシュメモリに退避したり、可動部があれば収納状態に退避する。そして、終了処理が終わるとリレー回路１１をＯＦＦに制御する。すでにＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦなので、これにより制御部１７に電源が供給されなくなり制御部１７が停止する。したがって、消費電力を抑制でき、次回の起動時には制御部１７が初期処理を行い、リレー回路１１の溶着判定等を確実に行うことができる。
【００４８】
図６は、制御部１７がＩＧ−ＳＷ１３のＯＦＦ判定とダイオードＤ２のショート判定を行う手順を示すフローチャート図の一例である。図６の手順は例えば、所定のサイクル時間ごとに実行される。
【００４９】
非操舵判定部５１は、トルクセンサ２４が検出する操舵トルクがゼロか否かを判定する（Ｓ１０）。操舵トルクがゼロであることは、運転者がステアリングホイール２６に操舵方向の力を加えていないことを意味する。
【００５０】
操舵トルクがゼロの場合（Ｓ１０のＹｅｓ）、非操舵判定部５１はモータ電気角θに変化がないか否かを判定する（Ｓ２０）。モータ電気角θはサイクル時間毎にレゾルバから検出されるので、１つ前のサイクルにおけるモータ電気角θを記録しておき、今回のモータ電気角θと比較する。モータ電気角θに変化がないことは、モータ２２が回転していないことを意味するので、ステアリングホイール２６が回転していないことが分かる。
【００５１】
操舵トルクがゼロ及びモータ電気角θに変化がなくても、ＩＧ−ＳＷがＯＦＦでなく運転者が運転している場合がある。例えば、直線道路を高速で走行しているような場合や、信号などで停止している場合である。
【００５２】
このため、非操舵判定部５１はさらにＣＡＮ通信が異常か否かを判定する（Ｓ３０）。上述したＣＡＮコントローラ３１は、ＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦであれば、他の電子制御装置からＣＡＮフレームを受信することはない。また、電子制御装置１００がＣＡＮフレームを送信しようとしても、ＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦの場合、差動電圧がドミナント（０）なので、ＣＡＮバス３２は常に使用状態となりＣＡＮフレームを送信することができない。よって、非操舵判定部５１は、ＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦの場合、ＣＡＮ通信の通信異常を検出する。ＣＡＮ通信の通信異常が検出された状態をダイオード故障検知開始状態という。
【００５３】
なお、ＣＡＮ通信に異常があることだけでは、非操舵状態とは限らない。ＣＡＮコントローラ３１が一時的にバスオフすることや、ＣＡＮコントローラ３１に異常が生じている場合があるためである。したがって、ステップＳ１０、Ｓ２０の全てを判定することに加え、ＣＡＮ通信に異常があるダイオード故障検知開始状態であると判定することが好ましい。
【００５４】
非操舵状態かつダイオード故障検知開始状態が、同時に長い期間にわたって生じることは極めてまれとしてよい。よって、これらが所定時間に渡り検出された場合、ＩＧ−ＳＷがＯＦＦであると判定する。
【００５５】
なお、ＩＧ−ＳＷがＯＦＦであるという判定の前に、非操舵状態及びダイオード故障検知開始状態であることを判定するのは、非操舵状態及びダイオード故障検知開始状態でないのにＩＧ−ＳＷがＯＦＦであることを判定する必要がないためである。また、次述するＩＧ−ＳＷがＯＦＦか否かの判定において操舵トルクを制御するため、非操舵状態及びダイオード故障検知開始状態であることが望ましいためである。
【００５６】
別の電子制御装置について、オルタネータの停止やダイオードＤ２のショートの判定を行う場合、該電子制御装置が制御する対象物のセンシング結果や制御量の絶対値や時間的な変化を監視すればよい。例えば、ブレーキＥＣＵならマスタシリンダ圧がゼロかどうか、ストップランプスイッチの状態、ブレーキアクチュエータの電磁弁開度の時間変変化などを監視する。
【００５７】
＜オルタネータ停止判定＞
非操舵状態及びダイオード故障検知開始状態であると判定されると、オルタネータ停止判定部５３がオルタネータの停止判定を行う（Ｓ５０）。
【００５８】
上記のように、ＣＡＮ通信に異常がある状態で、オルタネータの回転速度や充電量などを電子制御装置１００が直接、監視することは困難である。そこで、オルタネータ停止判定部５３はＰＩＧ電圧に着目する。
【００５９】
オルタネータ停止判定部５３は、まず、ｑ軸トルク制御部４２にそれまでの目標値をそのまま要求し、ｄ軸磁極電流制御部４３にｄ軸電流の目標値をゼロ以外の値にするよう要求する（Ｓ５０１）。ｑ軸電流の目標値は、例えばゼロにしてもよい。ｑ軸電流の目標値をゼロにするとは、アシストトルクをゼロにすることに等しいので、これによりモータ２２が回転してステアリングホイール２６を動かすことを防止できる。すでに非操舵状態及びダイオード故障検知開始状態であると判定されているので、ステアリングホイール２６を静止する制御を行っても運転者の操舵を制限することはない。仮に制限したとしても運転者はアシストトルクに打ち勝つようステアリングホイール２６をオーバライド操作することができる。ステップＳ５０１の制御を以下、「静止電力消費制御」という。
【００６０】
また、ｄ軸電流の目標値をゼロ以外の値にすることは、励磁電流を大きくすることを意味するので、モータ２２が電力を消費することを意味する（この電力はトルクに変換されないのでほぼ熱に変わる。）。図３に示したように、仮にＩＧ−ＳＷ１３がＯＮでもダイオードＤ１により＋Ｂ電源１９からモータ２２に電源が供給されることはない。このため、モータ２２が消費する電力は必ず、バッテリ１２からリレー経由で供給される。
【００６１】
ところで、バッテリ１２から電流が流れるとバッテリ電圧が低下することが一般的である。しかし、オルタネータが停止していなければ、オルタネータはバッテリ電圧を維持するように発電するので、バッテリ電圧は大きく低下しない。本実施例では、このバッテリ電圧の変動を、PIG電圧により検出し、閾値１と比較することでオルタネータが停止しているか否かを判定する（Ｓ５０２）。
・ＰＩＧ電圧  ＜  閾値１  →  オルタネータが停止
・ＰＩＧ電圧  ≧  閾値１  →  オルタネータが停止していない
以上から、オルタネータ停止判定部５３は、ＰＩＧ電圧が閾値１未満の場合、オルタネータが停止していると判定する（Ｓ５０３）。上記のように、オルタネータが停止していることからＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦであると推定することができる。
【００６２】
なお、閾値１は、実験的に定めることができる。例えば、定格のバッテリ電圧がＶ０〔Ｖ〕であれば、閾値１をＶ０より１〜２〔Ｖ〕程度、低い値とする。
【００６３】
＜ショート判定＞
次いで、ショート判定部５４は、ダイオードＤ２のショート判定を行う（Ｓ６０）。ショート判定は、オルタネータの停止判定の結果に関わらず実行可能である。また、ショート判定を行う場合、静止電力消費制御の制御は行ってもよいし、行わなくてもよい（Ｓ６０１）。ショート判定の精度は、静止電力消費制御の有無にはあまり影響されないためである。しかしながら、Ｓ６０１の静止電力消費制御の下、ショート判定を行うことで、オルタネータ停止判定とショート判定を並行して行うことができる。
【００６４】
ショート判定部５４は、「ＩＧ電圧−ＰＩＧ電圧  ＜  閾値２」か否かを判定する（Ｓ６０２）。ＩＧ電圧は、ダイオードＤ２がショートすると、ショートしていない場合よりも低下する。ＰＩＧ電圧は、ダイオードＤ２がショートすると、わずかに大きくなる。この結果、ダイオードＤ２がショートした場合、ＩＧ電圧＜ＰＩＧ電圧となる。したがって、例えば閾値２をゼロとすることで、ＩＧ電圧＜ＰＩＧ電圧  であることが検出される。
【００６５】
「ＩＧ電圧−ＰＩＧ電圧  ＜  閾値２」の場合（Ｓ６０２のＹｅｓ）、ショート判定部５４はダイオードＤ２がショートしていると判定する（Ｓ６０３）。
【００６６】
なお、次述するように、ダイオードＤ２がショートした際のＩＧ電圧とＰＩＧ電圧の差は大きくないので、図示しないダイオードやトランジスタ、配線、寄生容量などによりＩＧ電圧＞ＰＩＧ電圧となることも考えられる。したがって、ＩＧ電圧とＰＩＧ電圧の大小関係は絶対的なものではなく、本実施例の特徴はＩＧ電圧とＰＩＧ電圧の大小に着目してダイオードＤ２のショートを判定することである。このため、閾値２は、適宜、実験的に定めることができる。
【００６７】
ＩＧ−ＯＦＦ制御部５２は、ＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦ（オルタネータ停止）、かつ、ダイオードＤ２がショートしているか否かを判定する（Ｓ７０）。ＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦでないか、又は、ダイオードＤ２がショートしていない場合（Ｓ７０Ｎｏ）、ステップＳ１０からの判定を繰り返す。ＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦ（オルタネータ停止）、かつ、ダイオードＤ２がショートしている場合、ＩＧ−ＯＦＦ制御部５２は、ＩＧ−ＯＦＦ制御（終了処理）を行う（Ｓ８０）。
【００６８】
〔ダイオードＤ２のショート判定とＩＧ−ＳＷのＯＦＦ判定〕
図７は、ＰＩＧ電圧とＩＧ電圧の関係を説明するシミュレーション結果の一例を示す図である。なお、本実施例ではＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦか否かが不明という前提で、ダイオードＤ２のショートを検出するため、オルタネータが停止（発電量がゼロ）してもＩＧ−ＳＷ側の＋Ｂ電源１９がゼロになっていない（（ii）でＩＧ−ＳＷがＯＮになっている）。
【００６９】
図７の（i）はオルタネータ停止（ＩＧ−ＳＷ  ＯＦＦ）でダイオードＤ２がショートした状態のＰＩＧ電圧とＩＧ電圧の関係を、図７の（ii）はオルタネータ停止（ＩＧ−ＳＷ  ＯＮ）でダイオードＤ２がショートしてない状態のＰＩＧ電圧とＩＧ電圧の関係を、図７の（iii）はオルタネータが停止しておらず（ＩＧ−ＳＷ  ＯＦＦ）ダイオードＤ２がショートした状態のＰＩＧ電圧とＩＧ電圧の関係を、図７の（iv）はオルタネータが停止しておらず（ＩＧ−ＳＷ  ＯN）ダイオードＤ２がショートしていない状態のＰＩＧ電圧とＩＧ電圧の関係を、それぞれ示す。それぞれ図示する時刻ｔ１〜ｔ４で、オルタネータ停止判定部５３が、静止電力消費制御を開始している。
【００７０】
図７（i）では、ＰＩＧ電圧がＶ１〔Ｖ〕から大きく低下し、図７（ii）では、ＰＩＧ電圧がＶ２〔Ｖ〕から大きく低下している。したがって、オルタネータが停止していると判定できる。これに対し、図７（iii）では、ＰＩＧ電圧がＶ３〔Ｖ〕から約Ｖ４〔Ｖ〕に低下し、図７（iv）では、ＰＩＧ電圧がＶ５〔Ｖ〕から約Ｖ６〔Ｖ〕に低下しているが、低下量は小さいことが分かる。したがって、オルタネータが停止していないと判定できる。なお、図７（ii）でＩＧ電圧がゼロでないのは（ＩＧ−ＳＷ  ＯＮ）、ＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦか否かが不明という前提でダイオードＤ２のショートを検出可能なことを説明するためである。
【００７１】
また、図７（i）（iii）では、静止電力消費制御に関係なく、ＩＧ電圧＜ＰＩＧ電圧である。したがって、ダイオードＤ２がショートしていると判定できる。図７（ii）（iv）では、静止電力消費制御に関係なく、ＩＧ電圧とＰＩＧ電圧が同程度か、ＩＧ電圧＞ＰＩＧ電圧である。したがって、ダイオードＤ２がショートしていないと判定できる。
【００７２】
このように、オルタネータの停止有無とショート有無の組み合わせにより、
（i）ダイオードＤ２がショート  かつ  オルタネータ停止を他の３つの状態と区別して判定できる。
【００７３】
（i）の状態を他の状態と区別して検出できるので、電子制御装置１００はダイオードＤ２がショートしてもＩＧ−ＳＷ１３のＯＦＦを推定して、電子制御装置１００を停止することができ、次回の起動時に初期処理することができる。
【実施例２】
【００７４】
図７にて説明したように、ダイオードＤ２がショートした状態とショートしていない状態とで、ＩＧ電圧の変化はあまり大きくない。このため、ＩＧモニタ１５やＰＩＧモニタ１４の精度によっては、図7（i）のＰＩＧ電圧＞ＩＧ電圧を検出できないおそれがある。この場合、図７（i）と（ii）の状態を区別できない（図７（iii）と（iv）の状態も区別できない。）。そこで、本実施例では、ＰＩＧ電圧とＩＧ電圧を比較せずに、ダイオードＤ２のショートを検出する電子制御装置１００について説明する。
【００７５】
本実施例のハードウェア構成や機能ブロック図は実施例１と同様であるが、ショート判定部５４によるダイオードＤ２のショートの判定方法が異なっている。本実施例のショート判定部５４は、ＰＩＧ電圧とＩＧ電圧を用いることなく、リレー回路１１をＯＦＦすることでダイオードＤ２のショートを検出する。
【００７６】
図８は、制御部がＩＧ−ＳＷのＯＦＦ判定とダイオードＤ２のショート判定を行う手順を示すフローチャート図の一例である。図８の手順では、ステップＳ１０〜５０までの処理は図６と同様である。また、オルタネータ停止判定の手順は省略した。
【００７７】
ステップＳ５０でオルタネータの停止判定が終わると、ショート判定部５４はＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦか否かを判定する（Ｓ６２）。
【００７８】
ＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦでない場合（Ｓ６２のＮｏ）、本実施例ではショート判定が困難なので、ステップＳ１０からの処理を繰り返す。
【００７９】
ＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦである場合（Ｓ６２のＹｅｓ）、ショート判定部５４はショート判定を開始する（Ｓ６４）。
【００８０】
まず、ショート判定部５４は、オルタネータが停止したと判定されてから一定時間が経過したか否かを判定する（Ｓ６１１）。この一定時間は、終了処理が完了し、制御部１７がリレー回路１１をＯＦＦするまでの時間よりも充分に長い時間である。従来から、電子制御装置１００はＩＧ電圧が略ゼロになるとＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦであると推定し（オルタネータが停止していると判定し）終了処理を開始する。ダイオードＤ２がショートしている場合は、ＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦでもＩＧ電圧がゼロにならないので、終了処理が行われない。そこで、オルタネータが停止したと判定されてから一定時間が経過した場合には、ダイオードＤ２がショートしている可能性があると推測し、ショート判定を行う。なお、Ｓ６１１の判定は、ＩＧ電圧がゼロより十分に大きい、という判定と同等である。
【００８１】
このため、ショート判定部５４は、ショート判定の開始を不揮発メモリに記憶する（Ｓ６１２）。不揮発メモリに記憶することで、制御部１７がリセットされても、再起動後に記録を読み出すことができる。なお、ショート判定の開始の記録と共に、終了処理に必要な情報を記録しておく。
【００８２】
次に、ショート判定部５４はリレー回路１１をＯＦＦに制御する（Ｓ６１３）。ＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦの状態で、リレー回路１１がＯＦＦされると、制御部１７には電源が供給されない。したがって、ダイオードＤ２がショートしておらずＩＧ−ＳＷがＯＦＦされた場合と同様に、制御部１７が停止する。
【００８３】
そして、次回、運転者等がＩＧ−ＳＷ１３をＯＮすると制御部１７が再起動する（Ｓ６１４）。再起動により例えば初期処理が終了した後、ショート判定部５４は不揮発メモリにショート判定の開始記録が記憶されているか否かを判定する（Ｓ６１５）。
【００８４】
不揮発メモリにショート判定の開始記録が記憶されていない場合（Ｓ６１５のＮｏ）、ショート判定できないので、処理はステップＳ６６に戻る。
【００８５】
不揮発メモリにショート判定の開始記録が記憶されている場合（Ｓ６１５のＹｅｓ）、ショート判定部５４はダイオードＤ２がショートしたと判定する（Ｓ６１６）。すなわち、ダイオードＤ２がショートしたため、ＩＧ電圧がゼロにならず、ショート判定によりリレー回路１１がＯＦＦになったことが分かる。なお、判定後、ショート判定の開始記録を消去しておく。
【００８６】
ステップＳ６６に戻り、ＩＧ−ＯＦＦ制御部５２は、ダイオードＤ２がショートしているか否かを判定する（Ｓ６６）。ダイオードＤ２がショートしていない場合（Ｓ６６のＮｏ）、ステップＳ１０からの判定を繰り返す。ダイオードＤ２がショートしている場合（Ｓ６６のＹｅｓ）、ＩＧ−ＯＦＦ制御部５２はＩＧ−ＯＦＦ制御（終了処理）を行う（Ｓ８０）。なお、ＩＧ−ＯＦＦ制御部５２は、終了処理においてダイオードＤ２がショートしていることも記録する。したがって、次回、オルタネータが停止したと判定された場合は、Ｓ６１１〜Ｓ６１６の処理が不要になり、早期にリレー回路１１をＯＦＦにすることができる。
【００８７】
このように、本実施例によれば、ＰＩＧモニタ１４とＩＧモニタ１５の精度が低くても、ダイオードＤ２のショートを判定することができる。
【実施例３】
【００８８】
実施例１では、オルタネータの停止判定とダイオードＤ２のショート判定を独立に行ったが、オルタネータが停止していることを利用すれば、ダイオードＤ２のショート判定を簡易的に行うことができる。本実施例では、オルタネータが停止していることを利用してダイオードＤ２のショート判定を行う電子制御装置１００について説明する。
【００８９】
本実施例のハードウェア構成や機能ブロック図は実施例１と同様であるが、ショート判定部５４によるダイオードＤ２のショートの判定方法が異なっている。
【００９０】
図９は、制御部１７がＩＧ−ＳＷのＯＦＦ判定とダイオードＤ２のショート判定を行う手順を示すフローチャート図の一例である。図９の手順は図８とほぼ同様であり、ステップＳ６４のショート判定が異なっている。
【００９１】
ステップＳ６２において、オルタネータが停止していると判定されると、ショート判定部５４はＩＧ電圧がほぼゼロか否かを判定する（Ｓ６２１）。
【００９２】
オルタネータが停止している場合はＩＧ−ＳＷ１３がＯＦＦなので、＋Ｂ電源１９からＩＧモニタ１５に電力は供給されないはずである。よって、ＩＧ電圧がほぼゼロでない場合（Ｓ６２１のＮｏ）、ダイオードＤ２がショートしていることが予想でき、ショート判定部５４はダイオードＤ２がショートしたと判定する（Ｓ６２２）。以降の処理は、実施例２と同様なので説明は省略する。
【００９３】
本実施例によれば、オルタネータが停止していることを利用してダイオードＤ２がショートしているか否かを判定することができる。
【符号の説明】
【００９４】
Ｄ１  Ｄ２  ダイオード
１１      リレー回路
１３      ＩＧ−ＳＷ
１４      ＰＩＧモニタ
１５      ＩＧモニタ
１７      制御部
２２      モータ
２４      トルクセンサ
５１      非操舵判定部
５２      ＩＧ−ＯＦＦ制御部
５３      オルタネータ停止判定部
５４      ショート判定部
１００    電子制御装置
【図１】
0005724906.tif 000002
【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】
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【図７】
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【図８】
0005724906.tif 000009
【図９】
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