(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵トルク及び車速に基いて演算手段で演算された操舵補助指令値と、モータ電流検出手段で検出されたモータ電流値とから演算した電流制御値に基いてステアリング機構に操舵補助力を与えるモータを制御する制御手段を有し、前記電流制御値に基づき半導体素子４個で成るＨブリッジ回路で前記モータを駆動すると共に、前記Ｈブリッジ回路に第１スイッチを介して電力を供給し、前記Ｈブリッジ回路に第２スイッチを介して前記モータを接続した構成となっており、前記モータ電流検出手段の異常を検出する異常検出手段を具備した電動パワーステアリング装置において、前記電流制御値が０で、前記第１スイッチ及び第２スイッチ並びに前記４個の半導体素子のＯＮ／ＯＦＦの組合せに対して、前記モータ電流検出手段の対接地インピーダンスが最低となる検出組合せをメモリに記憶しておき、前記異常検出手段の作動時に前記検出組合せを前記メモリから読出して前記第１スイッチ及び第２スイッチ並びに前記４個の半導体素子をＯＮ／ＯＦＦして前記モータ電流検出手段の異常を検出するチェック機能を具備したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記チェック機能はイグニションキーがＯＮされる毎に動作するようになっている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記チェック機能は、前記検出組合せを予め前記メモリに記憶しておき、イグニションキーがＯＮされる毎に前記メモリから前記検出組合せを読出すようになっている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
対接地インピーダンスが最低となる前記検出組合せであり、且つ電流制御値が０の場合の前記モータ電流検出手段の検出値を補正値として、実際の電流検出値に加算するようになっている請求項２又は３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
操舵トルク及び車速に基いて演算手段で演算された操舵補助指令値と、モータ電流検出手段で検出されたモータ電流値とから演算した電流制御値に基いてステアリング機構に操舵補助力を与えるモータを制御する制御手段を有し、前記電流制御値に基づき半導体素子４個で成るＨブリッジ回路で前記モータを駆動すると共に、前記Ｈブリッジ回路にスイッチを介して電力を供給し、前記Ｈブリッジ回路に前記モータを接続した構成となっており、前記モータ電流検出手段の異常を検出する異常検出手段を具備した電動パワーステアリング装置において、前記電流制御値が０で、前記スイッチ及び前記４個の半導体素子のＯＮ／ＯＦＦの組合せに対して予め前記モータ電流検出手段の対接地インピーダンスが最低となる組合せを検査しておき、前記異常検出手段の作動時に前記組合せで前記モータ電流検出手段の異常を検出するチェック機能を具備した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、自動車や車両の操舵系にモータによる操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置に関し、特にモータ電流検出手段の故障や経年変化等によるオフセットと外乱ノイズとの区別を確実に行うようにした電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク（操舵補助トルク）を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流制御値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデュ−ティ比の調整で行っている。
【０００３】
ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図５に示して説明すると、操向ハンドル１の軸２はユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッド６に結合されている。軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介して軸２に結合されている。パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット３０には、バッテリ１４からイグニションキー１１及びリレー１３を経て電力が供給され、コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基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に基いてモータ２０に供給する電流を制御する。
【０００４】
コントロールユニット３０は主としてＣＰＵで構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図６のようになる。例えば位相補償器３１は独立したハードウェアとしての位相補償器を示すものではなく、ＣＰＵで実行される位相補償機能を示している。
【０００５】
コントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出されて入力される操舵トルクＴは、操舵系の安定性を高めるために位相補償器３１で位相補償され、位相補償された操舵トルクＴＡが操舵補助指令値演算器３２に入力される。又、車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算器３２に入力される。操舵補助指令値演算器３２は、入力された操舵トルクＴＡ及び車速Ｖに基いてモータ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉを決定する。操舵補助指令値Ｉは減算器３０Ａに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償器３４に入力され、減算器３０Ａの偏差（Ｉ−ｉ）は比例演算器３５に入力され、その比例出力は加算器３０Ｂに入力されると共に、フィードバック系の特性を改善するための積分演算器３６に入力される。微分補償器３４及び積分補償器３６の出力も加算器３０Ｂに加算入力され、加算器３０Ｂでの加算結果である電流制御値Ｅが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路３７に入力される。モータ２０のモータ電流値ｉはモータ電流検出手段３８で検出され、検出されたモータ電流値ｉは減算器３０Ａに入力されてフィードバックされると共に、異常検出手段３３に入力される。
【０００６】
異常検出手段３３は、モータ電流検出手段３８の故障や経年変化等によるオフセットの異常を検出すると共に、異常が検出された時にアラームを出力してステアリング制御を停止している。また、モータ駆動回路３７には、ＯＮ／ＯＦＦ制御されるスイッチＳＷ１（例えばトランジスタ等で成る電子スイッチ）を介してバッテリ１４から電力が供給されている。
【０００７】
また、モータ駆動回路３７の構成例を図７に示して説明すると、モータ駆動回路３７は加算器３０Ｂからの電流制御値Ｅに基いて電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４の各ゲートを駆動するＦＥＴゲート駆動回路３７２、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４で成るＨブリッジ回路、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のハイサイド側を駆動する昇圧電源３７１等で構成されている。ＦＥＴ１及びＦＥＴ２は、電流制御値Ｅに基いて決定されるデューティ比Ｄ１のＰＷＭ（パルス幅変調）信号によってＯＮ／ＯＦＦされ、実際にモータ２０に流れる電流Ｉｒの大きさが制御される。ＦＥＴ３及びＦＥＴ４は、デューティ比Ｄ１の小さい領域では所定１次関数式（ａ，ｂを定数としてＤ２＝ａ・Ｄ１＋ｂ）で定義されるデューティ比Ｄ２のＰＷＭ信号で駆動され、デューティ比Ｄ２も１００％に達した以降、ＰＷＭ信号の符合により決定されるモータ２０の回転方向に応じてＯＮ／ＯＦＦされる。
【０００８】
また、モータ２０には、モータ２０への電流の流入を遮断するためにＯＮ／ＯＦＦ制御されるスイッチＳＷ２（例えばトランジスタ等で成る電子スイッチ）が接続されている。Ｈブリッジ回路には電流検出用の極めて小抵抗値の抵抗Ｒが接地されており、この抵抗Ｒにモータ電流検出手段（例えば高ゲインの差動増幅器）３８が接続されている。
【０００９】
このような電動パワーステアリング装置は、モータ電流検出手段３８の故障或いは経年変化等によるオフセットにより操舵フィーリングが低下する可能性がある。そのため、従来はイグニションキー１１のＯＮ時の初期診断（電気系の故障チェック）において、モータ電流を０とする時のモータ電流検出手段３８の出力電流を検出し、その検出値を補正値として予め記憶しておき、その補正値を実際の電流検出値に加算することで、精度の高い操舵フィーリングを実現していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本来故障やある一定以上のオフセットが発生した場合は異常検出手段３３がフェールとして検出し、システムを停止する必要がある。そのため、従来異常検出手段３３はある値以上のオフセット値を検出した場合、フェールとして検出してシステムを停止している。この場合、例えばイグニションキー１１のＯＮ時に、特にモータ電流検出手段３８の前段に外乱ノイズが侵入すると、モータ電流検出手段３８はゲインの高い増幅器（差動増幅器）を使用しているため、その出力にノイズがオフセット値として現れてしまい、故障が発生していないにも拘わらず、ノイズによる影響によりフェールとして誤判定する可能性があった。つまり、従来は外乱ノイズであってもモータ電流検出手段３８の故障若しくはオフセットの異常と判定してしまい、システムを停止してしまっていた。
【００１１】
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、モータ電流検出手段の故障や経年変化等によるオフセットと外乱ノイズとの区別を確実に行い、外乱ノイズが侵入してもシステムを停止しないようにした電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、操舵トルク車速に基いて演算手段で演算された操舵補助指令値と、モータ電流検出手段で検出されたモータ電流値とから演算した電流制御値に基いてステアリング機構に操舵補助力を与えるモータを制御する制御手段を有し、前記電流制御値に基づき半導体素子４個で成るＨブリッジ回路で前記モータを駆動すると共に、前記Ｈブリッジ回路に第１スイッチを介して電力を供給し、前記Ｈブリッジ回路に第２スイッチを介して前記モータを接続した構成となっており、前記モータ電流検出手段の異常を検出する異常検出手段を具備した電動パワーステアリング装置に関するもので、本発明の上記目的は、前記電流制御値が０で、前記第１スイッチ及び第２スイッチ並びに前記４個の半導体素子のＯＮ／ＯＦＦの組合せに対して、前記モータ電流検出手段の対接地インピーダンスが最低となる検出組合せをメモリに記憶しておき、前記異常検出手段の作動時に前記検出組合せを前記メモリから読出して前記第１スイッチ及び第２スイッチ並びに前記４個の半導体素子をＯＮ／ＯＦＦして前記モータ電流検出手段の異常を検出するチェック機能を設けることによって達成される。
【００１３】
また、本発明の上記目的は、前記チェック機能がイグニションキーがＯＮされる毎に動作することによって、或いは前記チェック機能が、前記検出組合せを予め前記メモリに記憶しておき、イグニションキーがＯＮされる毎に前記メモリから前記検出組合せを読出すことによって、或いは対接地インピーダンスが最低となる前記検出組合せであり、且つ電流制御値が０の場合の前記モータ電流検出手段の検出値を補正値として、実際の電流検出値に加算することによって、より効果的に達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明では、スイッチＳＷ１，ＳＷ２及びＨブリッジ回路のＦＥＴ１〜ＦＥＴ４を必要に応じてＯＮ又はＯＦＦさせ、その組合せの中でモータ電流検出手段の対接地抵抗を最小にするＯＮ／ＯＦＦの組合せを検出し、その組合せ時のモータ電流を実際のモータ電流に加算する機能を設けている。このため、ソフト的な手法で、コストアップなしに外乱ノイズによるフェールの誤判定を減少させることができる。モータ電流検出手段の対接地抵抗が最小の時に、外乱ノイズの影響が電圧として最小になることを利用している。
【００１５】
以下に本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
【００１６】
本発明では、図７に対応させて示す図１のように、抵抗Ｒに対接地インピーダンスを測定するインピーダンス測定器４０を接続すると共に、スイッチＳＷ１，ＳＷ２及びＦＥＴ１〜ＦＥＴ４をＯＮ／ＯＦＦ制御するＯＮ／ＯＦＦ制御部３７３を設ける。図１では、例えば信号ＳＧ１がスイッチＳＷ１をＯＮ／ＯＦＦし、信号ＳＧ２がスイッチＳＷ２をＯＮ／ＯＦＦし、信号ＳＴ１がＦＥＴ１をＯＮ／ＯＦＦし、信号ＳＴ２がＦＥＴ２をＯＮ／ＯＦＦし、信号ＳＴ３がＦＥＴ３をＯＮ／ＯＦＦし、信号ＳＴ４がＦＥＴ４をＯＮ／ＯＦＦするようになっている。また、ＯＮ／ＯＦＦ制御部３７３によるスイッチＳＷ１，ＳＷ２及びＦＥＴ１〜ＦＥＴ４のＯＮ／ＯＦＦ状態、インピーダンス測定器４０からのインピーダンス値を記憶するためのメモリ４１が設けられている。
【００１７】
このような構成において、図２を参照してその動作を説明する。
【００１８】
先ずＯＮ／ＯＦＦ制御部３７３は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２及びブリッジ回路のＦＥＴ１〜ＦＥＴ４を順次ＯＮ／ＯＦＦ制御する（ステップＳ１）。スイッチＳＷ１，ＳＷ２及びＦＥＴ１〜ＦＥＴ４のＯＮ／ＯＦＦ制御は、図３に示すように全てのＯＮ／ＯＦＦの組合せについて行われ、その時の各状態についてインピーダンス測定器４０で対接地インピーダンス[ｍΩ]が測定されると共に（ステップＳ２）、インピーダンス及びＯＮ／ＯＦＦ状態がメモリ４１に記憶される（ステップＳ３）。このようなＯＮ／ＯＦＦ制御が全ての組合せについて実行され（ステップＳ４）、全ての組合せについて実行された後にメモリ４１を検索し、記憶されているインピーダンス値から最小インピーダンスを検出し（ステップＳ５）、その最小インピーダンス時のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出組合せとしてメモリ４１に図４に示すように記憶する（ステップＳ６）。
【００１９】
そして、例えばイグニションキーがＯＮされた時に（ステップＳ１０）、予め記憶されている最小インピーダンスとなるＳＷ１，ＳＷ２及びＦＥＴ１〜ＦＥＴ４のＯＮ／ＯＦＦ状態（検出組合せ）をメモリ４１から読出し（ステップＳ１１）、この検出組合せのＯＮ／ＯＦＦ状態に従って、ＯＮ／ＯＦＦ制御部３７３はスイッチＳＷ１，ＳＷ２及びＦＥＴ１〜ＦＥＴ４をＯＮ／ＯＦＦ制御する（ステップＳ１２）。この状態においてモータ電流検出手段３８はモータ電流ｉを検出し（ステップＳ１３）、異常検出手段３３はこのモータ電流ｉが異常か否かを判定する（ステップＳ１４）。異常でなければこの時のモータ電流ｉをメモリ４１に記憶し（ステップＳ１５）、実際のモータ制御時に実モータ電流に加算する（ステップＳ１６）。この加算され補正された電流値が操舵補助指令値に加算される。上記ステップＳ１４で異常と判定された場合には、システムの動作停止となる。
【００２０】
上述では検出組合せを予めメモリに記憶しておき、イグニションキーがＯＮされた時にメモリから検出組合せを読出してモータ電流を検出するようにしているが、イグニションキーがＯＮされる毎に検出組合せを求めるようにしても良い。
【００２１】
また、予め最低となる組合せを検査しておき、その組合せによってチェックするようにプログラムしておいても良い。更に、第２スイッチを持たない回路構成においても、それ以外のスイッチ素子の組合せで実現させても良いことはいうまでもない。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明ではスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４を必要に応じてＯＮ又はＯＦＦさせ、その組合せの中で実現できるモータ電流検出手段の前段の接地間抵抗を最小にするＯＮ／ＯＦＦ状態を検出してチェックする機能を有している。このため、全てをソフト的に構成することができ、コストアップなしに外乱ノイズによるフェールの誤判定を著しく改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成例を示す構成図である。
【図２】本発明の動作例を示すフローチャートである。
【図３】本発明を説明するための図である。
【図４】本発明を説明するための図である。
【図５】電動パワーステアリング装置の一例を示す図である。
【図６】コントロールユニットの一般的な内部構成を示すブロック図である。
【図７】モータ駆動回路の一例を示す結線図である。
【符号の説明】
１        操向ハンドル
５        ピニオンラック機構
１０      トルクセンサ
１２      車速センサ
２０      モータ
３０      コントロールユニット
３１      位相補償部
３２      操舵補助指令値演算器
３３      異常検出手段
３７      モータ駆動回路
３８      モータ電流検出手段
４０      インピーダンス測定器
４１      メモリ
３７３    ＯＮ／ＯＦＦ制御部
【図１】
0004021186.tif 000002
【図２】
0004021186.tif 000003
【図３】
0004021186.tif 000004
【図４】
0004021186.tif 000005
【図５】
0004021186.tif 000006
【図６】
0004021186.tif 000007
【図７】
0004021186.tif 000008