(57)【要約】【課題】電流フィードバック制御を行うと共にオープン異常の検出が可能な電動パワーステアリング装置を提供すること。【解決手段】操舵ハンドルの回動操作に対するアシスト力を発生する電動モータと、回動操作によるトルクを検出するトルクセンサと、トルクセンサによって検出されたトルクに基づいて決定された目標電流と電動モータに流れる実電流とから電動モータへの指示電流値を決定する電流フィードバック制御手段と、指示電流値に応じて電動モータへの通電を制御する通電制御手段と、を有する電動パワーステアリング装置において、電流フィードバック制御手段は、実電流が零で、且つ、指示電流値のデューティ比が１００％のとき、通電制御手段を構成する回路内にオープン異常が発生していると判断する。【選択図】  図２
2004306858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵ハンドルの回動操作に対するアシスト力を発生する電動モータと、前記回動操作によるトルクを検出するトルクセンサと、該トルクセンサによって検出されたトルクに基づいて決定された目標電流と前記電動モータに流れる実電流とから前記電動モータへの指示電流値を決定する電流フィードバック制御手段と、前記指示電流値に応じて前記電動モータへの通電を制御する通電制御手段と、を有する電動パワーステアリング装置であって、
前記電流フィードバック制御手段は、前記実電流が零で、且つ、前記指示電流値のデューティ比が１００％のとき、前記通電制御手段を構成する回路内にオープン異常が発生していると判断す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】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して、電流フィードバック制御を行う電動パワーステアリング装置に係り、特に、モータへの通電回路内にオープン異常が発生したことを検出可能な電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータに流れる実電流値が車速に応じて決定された該モータへの指示電流値を所定値以上上回った時に該モータへの通電回路内に短絡異常が発生したと判断する電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平６−２９０３１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電動パワーステアリング装置は、短絡異常を検出するものであり（例えば、上記特許文献１の第２頁左欄第６〜１５行目、及び、第３頁右欄第１４〜１８行目、など）、スイッチング素子の開放やモータハーネスの断線などのオープン故障を検出するものではない。
【０００５】
また、上記従来の電動パワーステアリング装置は、実電流が目標電流に近づくように制御しておらず（例えば、上記特許文献１の第３頁右欄第２４〜３６行目、及び、図５のＳ６〜Ｓ９、など）、いわゆるフィードバック制御を前提としたものではない。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、電流フィードバック制御を行うと共にオープン異常の検出が可能な電動パワーステアリング装置を提供することを主たる目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、操舵ハンドルの回動操作に対するアシスト力を発生する電動モータと、上記回動操作によるトルクを検出するトルクセンサと、該トルクセンサによって検出されたトルクに基づいて決定された目標電流と上記電動モータに流れる実電流とから上記電動モータへの指示電流値を決定する電流フィードバック制御手段と、上記指示電流値に応じて上記電動モータへの通電を制御する通電制御手段と、を有する電動パワーステアリング装置であって、上記電流フィードバック制御手段は、上記実電流が零で、且つ、上記指示電流値のデューティ比が１００％のとき、上記通電制御手段を構成する回路内にオープン異常が発生していると判断することを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【０００８】
この態様において、上記通電制御手段は、例えば、複数のスイッチング素子を有し、ＰＷＭ制御により上記電動モータの通電電流及び通電方向を制御するための回路を含む。
【０００９】
また、この態様において、オープン異常とは、操舵アシスト力を発生するモータへバッテリ電源を通電させるためのスイッチング素子の開放故障やモータハーネスの断線などにより、モータに電流が流れない状態になることを指すものとする。
【００１０】
この態様によれば、電流フィードバック制御を行う電動パワーステアリング装置においてオープン異常が発生した場合には、電流フィードバック制御により指示される電流値のデューティ比が１００％になるがモータに流れる実電流は零になる、という特性を利用して、オープン異常を簡易且つ確実に検出することができる。
【００１１】
なお、この態様において、オープン異常が検出された場合、上記通電制御手段が備えるスイッチング素子をすべて開放すると共に、モータハーネスに設けられたリレーをオフにするなどして、モータの回生電流によりステアリングブレーキ状態となることを回避する、などの対応が実行されることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。
【００１３】
まず、図１を用いて、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を説明する。図１は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１００を部分的に示した概略構成図である。
【００１４】
トルクセンサ１０１は、操舵ハンドル（図示せず）を通じて運転者によって入力された操舵トルクを検出するセンサであり、そのセンサ種類又は検出方式は任意のものでよい。
【００１５】
マイコン１０２は、トルクセンサ１０１によって検出されたトルクに応じた操舵アシスト力をモータ１０９に発生させる制御部であり、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ１０３と、目標電流演算部１０４と、電流フィードバックコントローラ１０５と、ＰＷＭデューティ制御部１０６と、を有する。本実施形態において、マイコン１０２のこれら構成要素１０３〜１０６は、ソフトウェア若しくはプログラムとして実現される。
【００１６】
目標電流演算部１０４は、Ａ／Ｄコンバータ１０３によってＡ／Ｄ変換されたトルクセンサ出力値に基づいて目標電流ｉ＊を算出する。ここで、目標電流は、基本的には操舵トルクが大きいほど大きくなるように決められるが、その具体的な決め方は任意の手法でよい。また、操舵トルクに加えて例えば車速などの他のパラメータが考慮されてもよい。
【００１７】
電流フィードバックコントローラ１０５は、目標電流ｉ＊から電流センサ１１２によって測定されたモータ１０９に流れる実際の電流ｉを引いた値（ｉ＊−ｉ）に基づいて、実電流ｉが目標電流ｉ＊に一致するようにモータ１０９に流す電流、具体的には電流のデューティ比を決定する。
【００１８】
ＰＷＭデューティ制御部１０６は、電流フィードバックコントローラ１０５から指示されたデューティ比が実現されるようにスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４の開閉を制御して、バッテリ１０７からの電流のモータ１０９への通電電流及び通電方向を調整・切替する。
【００１９】
モータハーネス１１０には、フェールセーフ用のリレー１０８が設けられる。また、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４から成るブリッジ回路は、シャント抵抗１１１を介して接地される。
【００２０】
次いで、図２を用いて、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の特にオープン異常検出時の動作について説明する。図２は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１００の動作を部分的に示すフローチャートである。
【００２１】
まず、Ｓ２０１において、目標電流演算部１０４によって操舵トルクに応じて目標電流ｉ＊が算出される。
【００２２】
次に、Ｓ２０２において、電流センサ１１２によってモータ１０９に流れる実電流ｉが測定される。
【００２３】
次に、Ｓ２０３において、電流フィードバックコントローラ１０５によってＰＷＭデューティが算出される。
【００２４】
次に、Ｓ２０４において、電流フィードバックコントローラ１０５は、Ｓ２０３において算出されたデューティ比が１００％であるか否かを判断する。
【００２５】
デューティ比が１００％でない場合（Ｓ２０４の「ＮＯ」）、オープン異常は発生していないものと判断し、当該デューティ比に従ってモータ１０９への通電制御を行い、Ｓ２０１へ戻る。
【００２６】
デューティ比が１００％の場合（Ｓ２０４の「ＹＥＳ」）、次に、Ｓ２０５において、電流フィードバックコントローラ１０５は、実電流ｉが零（ゼロアンペア（０Ａ））であるか否かを判断する。
【００２７】
０Ａでなければ（Ｓ２０５の「ＮＯ」）、通常の電流フィードバック制御の範囲内であると判断し、当該デューティ比に従ってモータ１０９への通電制御を行い、Ｓ２０１へ戻る。
【００２８】
ところで、図３に一例を示すように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１００においては、電流フィードバックコントローラ１０５による電流フィードバック制御により、デューティ比は実電流ｉが目標電流ｉ＊に近づくように制御されている。また、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４の開放故障やモータハーネス１１０の断線などのオープン異常が発生した場合、モータ１０９に電流は流れず、電流センサ１１２によって測定される実電流ｉは０Ａとなる。したがって、オープン異常が発生した際、目標電流ｉ＊が零でなければ、実電流ｉ（＝０Ａ）を目標電流ｉ＊に近づけようとする電流フィードバック制御によりデューティ比は１００％に設定されることになる。
【００２９】
また、正常時であれば、目標電流ｉ＊と実電流ｉとの間に差があっても、デューティ比を制御してモータ１０９に電流を流せばその差は縮まっていくはずである。特に、正常時、デューティ比１００％でモータ１０９に電流を流していれば、実電流ｉの測定値が所定時間以上０Ａとはならない。
【００３０】
そこで、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、上述のような電流フィードバック制御の特性を利用し、デューティ比が１００％であるにもかかわらず、実電流ｉが所定時間以上０Ａであれば（Ｓ２０５の「ＹＥＳ」）、モータ１０９に電流が流れていない状態となっている、すなわちオープン異常が発生している、と判断する。
【００３１】
また、オープン異常が発生している場合、モータ１０９にバッテリ電源は供給されないものの、モータ１０９の自己発電により本来の通電方向とは逆方向に回生電流が流れ、ステアリングブレーキ状態（逆アシスト状態）が発生し得る。
【００３２】
そこで、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、オープン異常が発生していると判断した場合、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４及びリレー１０８をオフとし、回生電流を遮断する（Ｓ２０６及びＳ２０７）。
【００３３】
このように、本実施形態によれば、電流フィードバック制御を行う電動パワーステアリング装置において、電流フィードバック制御の特性を利用してオープン異常を簡易且つ確実に検出することができる。
【００３４】
なお、上記実施形態においては、デューティ比が１００％で且つ実電流が０Ａであるという状態が所定時間続いた場合にオープン異常であると判断しているが、当業者には明らかなように、上記所定時間の長さは任意に設定できるものである。例えば、操舵ハンドルのロック・トゥ・ロック回動に要する時間などを考慮して設定されてもよい。同様に、上記実施形態を実施する際に、上記デューティ比の１００％及び上記実電流の０Ａという数値は厳密である必要はなく、許容幅を有し得るものであることも明らかである。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電流フィードバック制御を行うと共にオープン異常の検出が可能な電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置を部分的に示した概略構成図である。
【図２】本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動作を部分的に示すフローチャートである。
【図３】電流フィードバック制御中にオープン異常が発生した場合の実電流及びディーティ比の変化の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１００  電動パワーステアリング装置
１０１  トルクセンサ
１０２  マイコン
１０３  Ａ／Ｄコンバータ
１０４  目標電流演算部
１０５  電流フィードバックコントローラ
１０６  ＰＷＭデューティ制御部
１０７  バッテリ
１０８  リレー
１０９  モータ
１１０  モータハーネス
１１１  シャント抵抗
１１２  電流センサ
Ｔｒ１〜Ｔｒ４  スイッチング素子
【図１】
2004306858.tif 000003
【図２】
2004306858.tif 000004
【図３】
2004306858.tif 000005