(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動式のモータに対するモータ異常検出装置であって、
上記モータに生じている実電流を検出するモータ電流検出手段と、
入力される目標電流と上記実電流との偏差に応じて、モータに駆動指令を与える目標電圧値をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
上記目標電圧と上記実電流に基づいて、上記モータに生じている異常を示す電圧に相当する異常電圧推定値を推定する異常電圧推定手段と、
上記モータの回転速度とモータの整流子とブラシの数から転流周波数を演算する転流周波数演算手段と、
上記転流周波数に応じてフィルタ周波数を変化させて、上記異常電圧推定手段により推定された異常電圧推定値をフィルタリングするフィルタ装置と、
上記フィルタ装置によりフィルタリングされた異常電圧推定値と予め記憶された所定の異常電圧値との比較に基づいて、上記モータの異常を判定するモータ異常判定手段と
を備えたことを特徴とするモータ異常検出装置。
【請求項２】
電動式のモータに対するモータ異常検出装置であって、
上記モータに生じている実電流を検出するモータ電流検出手段と、
入力される目標電流と上記実電流との偏差に応じて、モータに駆動指令を与える目標電圧をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
上記目標電圧と上記実電流に基づいて、上記モータに生じている異常を示す電圧に対応する異常電圧推定値を推定する異常電圧推定手段と、
上記異常電圧推定値に対して周波数解析を行い、この周波数解析の結果からピーク周波数を出力する周波数解析手段と、
上記モータの回転速度に応じたモータ回転周波数と上記ピーク周波数との偏差に基づいて、上記モータの異常を判定するモータ異常判定手段と
を備えたことを特徴とするモータ異常検出装置。
【請求項３】
電動式のモータに対するモータ異常検出装置であって、
上記モータに生じている実電流を検出するモータ電流検出手段と、
入力される目標電流と上記実電流との偏差に応じて、モータに駆動指令を与える目標電圧をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
上記目標電圧と上記実電流に基づいて、上記モータに生じている異常を示す電圧に対応する異常電圧推定値を推定する異常電圧推定手段と、
上記異常電圧推定値に基づいて、異常電圧発生の時間間隔を演算する時間間隔演算手段と、
上記時間間隔演算手段により演算された異常電圧発生の時間間隔と、上記モータの回転速度に応じたモータ回転周波数とに基づいて、上記モータの異常を判定するモータ異常判定手段と
を備えたことを特徴とするモータ異常検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載のモータ異常検出装置において、
上記時間間隔演算手段は、
上記異常電圧推定手段により推定された異常電圧推定値の直流成分を除去する直流成分除去手段と、
上記直流成分除去手段により直流成分を除去された異常電圧推定値と予め記憶された所定の異常電圧値とに基づいて、異常電圧の発生を判断する異常電圧発生判断手段と、
上記異常電圧発生判断手段により判断された異常電圧発生の時間間隔を記憶する記憶手段と
を備え、
上記モータ異常判定手段は、
上記記憶手段により記憶された異常発生時間間隔と上記モータの回転速度に応じたモータ回転周波数とに基づいて、上記モータの異常を判定する
ことを特徴とするモータ異常検出装置。
【請求項５】
電動式のモータに対するモータ異常検出装置であって、
上記モータに生じている実電流を検出するモータ電流検出手段と、
入力される目標電流と上記実電流との偏差に応じて、モータに駆動指令を与える目標電圧をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
上記目標電圧と上記実電流に基づいて、上記モータに生じている異常を示す電圧に相当する異常電圧推定値を推定する異常電圧推定手段と、
上記異常電圧推定手段により推定された異常電圧推定値の振動成分を除去する第１の振動成分除去手段と、
上記目標電圧あるいは実測されたモータ電圧の振動成分を除去する第２の振動成分除去手段と、
上記第１の振動除去手段により振動成分が除去された異常電圧推定値と、上記第２の振動除去手段により振動成分が除去された目標電圧あるいは実測されたモータ電圧とに基づいて、上記モータの異常を判定するモータ異常判定手段と
を備えたことを特徴とするモータ異常検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載のモータ異常検出装置において、
上記モータ異常判定手段は、
上記第２の振動除去手段により振動成分が除去された目標電圧あるいは実測されたモータ電圧とに代えて、予め設定された電圧値とに基づいて、上記モータの異常を判定することを特徴とするモータ異常検出装置。
【請求項７】
請求項５に記載のモータ異常検出装置において、
振動成分が除去された異常電圧推定値と目標電圧または実測されたモータ電圧の偏差を演算する演算手段と、
上記演算手段により演算された偏差を、所定の時間間隔で累積した累積偏差を算出する累積演算手段と、
過去の累積演算手段による累積偏差を記憶する記憶手段と
を備え、
上記モータ異常判定手段は、上記記憶手段に記憶された過去の累積偏差と現在の累積演算手段による累積偏差との偏差に基づいて上記モータの異常を判定する
ことを特徴とするモータ異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はモータ異常検出装置に関し、特に、運転者の操作によりハンドル軸に生じる操舵トルクをモータにより補助する電動式パワーステアリング装置におけるモータ異常検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、従来の電動式パワーステアリング装置におけるモータ異常検出装置を示すブロック図である。以下、図１６を用いて従来のモータ異常検出装置の構成について説明する。
【０００３】
図１６において、１は図示しないステアリングのコラム軸に装着した操舵トルクセンサに接続された操舵トルク検出器、６は操舵トルク検出器１の出力を受けてその位相を補償する位相補償器である。
【０００４】
また、１３は図示しない車軸の回転などを検出して車速信号を出力するセンサに接続された車速検出器、２は位相補償器６の出力と車速検出器１３の出力の両方を受けて、必要な操舵トルクを決定する操舵トルク制御器である。
【０００５】
５は操舵トルク制御器２の決定したトルク値を発生するために必要なモータの電流値を決定するモータ電流決定器、３は加減算器１１を備えた電流フィードバック制御器、７はモータ駆動器、８はこのパワーステアリング装置の駆動モータ、９はモータ８の電流値を検出して加減算器１１へ負帰還させるモータ電流検出器である。
【０００６】
次に、上記構成を有する従来の電動式パワーステアリング装置におけるモータ異常検出装置の動作について説明する。
【０００７】
はじめに、ハンドルのトルクが操舵トルク検出器１により検出されると、位相補償器６は操舵トルク検出器１により検出されたトルクの位相遅れを補償し、その出力を操舵トルク制御器２へ入力する。さらに、車速検出器１３により検出された車速信号が操舵トルク制御器２に入力され、両入力に基づきドライバがハンドルを操作して発生させた操舵トルクを補助するトルク値を決定する。
【０００８】
そして、この補助すべきトルク値をモータ電流決定器５へ入力し、目標電流を決定する。この目標電流に基づき電流フィードフォワード制御器４の出力と、電流フィードバック制御器３の出力とを加算器１０で加算し、加算器の出力とバッテリー電圧を積算器１２により積算したものをモータ駆動器７へ入力し、モータ８の出力トルクが所望のトルクとなるように制御する。
【０００９】
また、モータ８の電流はモータ電流検出器９により実電流値として検出され、フィードバック制御器３へ加減算器１１を介してフィードバックされる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような構成において、モータの異常を検知するために、従来は、例えば特開２００１−３１０７５０号公報のように目標電圧と実際に測定したモータ端子間電圧との差に基づいて、モータ異常検出器１５より異常を検出していた。
また、特開平８−３１０４１６号公報では、目標電流と検出されたモータ電流との差に基づいて、モータの異常を検出していた。
【００１１】
しかしながら、目標電圧あるいはモータ端子間電圧とモータコイルに実際に印加される電圧との間に外乱電圧が生じた場合、これを直接検知することができないといった問題があった。
【００１２】
この発明に係るモータ異常検出装置は、以上のような問題を解決するためになされたものであり、目標電圧とモータの実電流から外乱電圧（例えばモータの整流子およびブラシの欠損、摩耗およびキズ、あるいはモータ内部への異物混入、モータ内部部品の欠損破片などによる外乱電圧の影響による異常電圧値）を推定することで、ハードウェアの追加を行うことなく、かかる外乱電圧の影響によるモータの異常状態を判断することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るモータ異常検出装置は、電動式のモータに対するモータ異常検出装置であって、上記モータに生じている実電流を検出するモータ電流検出手段と、入力される目標電流と上記実電流との偏差に応じて、モータに駆動指令を与える目標電圧値をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、上記目標電圧と上記実電流に基づいて、上記モータに生じている異常を示す電圧に相当する異常電圧推定値を推定する異常電圧推定手段と、上記モータの回転速度とモータの整流子とブラシの数から転流周波数を演算する転流周波数演算手段と、上記転流周波数に応じてフィルタ周波数を変化させて、上記異常電圧推定手段により推定された異常電圧推定値をフィルタリングするフィルタ装置と、上記フィルタ装置によりフィルタリングされた異常電圧推定値と予め記憶された所定の異常電圧値との比較に基づいて、上記モータの異常を判定するモータ異常判定手段とを備えたものである。
【００１４】
また、上記モータに生じている実電流を検出するモータ電流検出手段と、入力される目標電流と上記実電流との偏差に応じて、モータに駆動指令を与える目標電圧をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、上記目標電圧と上記実電流に基づいて、上記モータに生じている異常を示す電圧に対応する異常電圧推定値を推定する異常電圧推定手段と、上記異常電圧推定値に対して周波数解析を行い、この周波数解析の結果からピーク周波数を出力する周波数解析手段と、上記モータの回転速度に応じたモータ回転周波数と上記ピーク周波数との偏差に基づいて、上記モータの異常を判定するモータ異常判定手段とを備えたものである。
【００１５】
また、上記モータに生じている実電流を検出するモータ電流検出手段と、入力される目標電流と上記実電流との偏差に応じて、モータに駆動指令を与える目標電圧をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、上記目標電圧と上記実電流に基づいて、上記モータに生じている異常を示す電圧に対応する異常電圧推定値を推定する異常電圧推定手段と、上記異常電圧推定値に基づいて、異常電圧発生の時間間隔を演算する時間間隔演算手段と、上記時間間隔演算手段により演算された異常電圧発生の時間間隔と、上記モータの回転速度に応じたモータ回転周波数とに基づいて、上記モータの異常を判定するモータ異常判定手段とを備えたものである。
【００１６】
また、上記時間間隔演算手段は、上記異常電圧推定手段により推定された異常電圧推定値の直流成分を除去する直流成分除去手段と、上記直流成分除去手段により直流成分を除去された異常電圧推定値と予め記憶された所定の異常電圧値とに基づいて、異常電圧の発生を判断する異常電圧発生判断手段と、上記異常電圧発生判断手段により判断された異常電圧発生の時間間隔を記憶する記憶手段とを備え、上記モータ異常判定手段は、上記記憶手段により記憶された異常発生時間間隔と上記モータの回転速度に応じたモータ回転周波数とに基づいて、上記モータの異常を判定するものである。
【００１７】
また、上記モータに生じている実電流を検出するモータ電流検出手段と、入力される目標電流と上記実電流との偏差に応じて、モータに駆動指令を与える目標電圧をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、上記目標電圧と上記実電流に基づいて、上記モータに生じている異常を示す電圧に相当する異常電圧推定値を推定する異常電圧推定手段と、上記異常電圧推定手段により推定された異常電圧推定値の振動成分を除去する第１の振動成分除去手段と、上記目標電圧あるいは実測されたモータ電圧の振動成分を除去する第２の振動成分除去手段と、上記第１の振動除去手段により振動成分が除去された異常電圧推定値と、上記第２の振動除去手段により振動成分が除去された目標電圧あるいは実測されたモータ電圧とに基づいて、上記モータの異常を判定するモータ異常判定手段とを備えたものである。
【００１８】
また、上記モータ異常判定手段は、上記第２の振動除去手段により振動成分が除去された目標電圧あるいは実測されたモータ電圧とに代えて、予め設定された電圧値とに基づいて、上記モータの異常を判定するものである。
【００１９】
また、振動成分が除去された異常電圧推定値と目標電圧または実測されたモータ電圧の偏差を演算する演算手段と、上記演算手段により演算された偏差を、所定の時間間隔で累積した累積偏差を算出する累積演算手段と、過去の累積演算手段による累積偏差を記憶する記憶手段とを備え、上記モータ異常判定手段は、上記記憶手段に記憶された過去の累積偏差と現在の累積演算手段による累積偏差との偏差に基づいて上記モータの異常を判定するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電動式パワーステアリング装置のモータ異常検出装置における構成を示したものである。図１における構成は、操舵トルクと車速の入力から目標電流を決定するまでの構成、および目標電流とモータ検出電流の差に基づいてトルクを出力する構成は、図１６で説明した従来の技術と同一であるため、その説明は省略する。
【００２１】
ここで、図１において、電流フィードバック制御器３は、例えば予めＲＯＭ内に記憶されている比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉおよび微分ゲインＫｄを用いたＰＩＤ制御が考えられる。なお、前記ゲインのうち１種類または２種類のみを用いてもよい。また、モータ電流のフィードバックループあるいは目標電流Ｉｒｅｆに制御器を挿入するなどして、２自由度ＰＩＤ制御系を構成してもよい。
【００２２】
次いで、電流フィードバック制御器３で演算された目標電圧（モータ駆動指令電圧）Ｖｒｅｆに相当するバッテリ電圧Ｖｂａｔｔがモータ駆動器７へ入力されるが、上記目標電圧Ｖｒｅｆからモータ駆動器７への実入力電圧Ｖｃまで間に、外乱電圧Ｖｄｉｓｔの影響や、モータ８の逆起電力Ｖｂが存在し、実際には目標電圧Ｖｒｅｆから両電圧値（ＶｄｉｓｔおよびＶｂ）を減じた値が実入力電圧Ｖｃとなる。
【００２３】
異常電圧推定器１６へは、目標電圧Ｖｒｅｆと、モータ電流検出器７により検出された実電流Ｉａｃｔが入力され、ＩａｃｔとＶｒｅｆに基づいてモータ異常推定電圧Ｖｆを推定する構成となっている。この異常電圧推定器１６の出力をモータ異常判定器１５に入力し、モータの異常が判定される。
【００２４】
ここで、上記異常電圧推定器１６の詳細について説明する。
本発明の異常電圧推定器１６には外乱推定オブザーバを使用する。外乱推定オブザーバは、後述する式（２）に示すように、モータの電流挙動のモデルをコイルインピーダンス特性と外乱電圧の和として構成する。
【００２５】
ここで、一般的な外乱推定電圧をＶｄｉｓｔとし、この外乱電圧Ｖｄｉｓｔの動特性が次式（１）で与えられるステップ状であるものとして、モータの電流挙動を式（２）の如くモデル化した。
ｄＶｄｉｓｔ／ｄｔ＝０                                ・・・・（１）
【００２６】
したがって、この外乱モデル式（１）を含む目標電圧Ｖｒｅｆ、実電流Ｉａｃｔに対するモータの電流挙動のモデルは次式（２）のようになる。
【数１】
0003917080.tif 000002
なお、Ｒｍはモータの抵抗値、Ｌｍはモータのインダクタンス値、ｙは出力値である。
【００２７】
この電流挙動モデルの式（２）中の状態量である外乱電圧Ｖｄｉｓｔをオブザーバにより推定する。
【００２８】
次いで、上式（２）の拡大系を次式（３）に示す可観測正準系に変換する。
【数２】
0003917080.tif 000003
なお、ｚ１，ｚ２は状態量を示し、α１，α２，ｂ１'，ｂ２'は係数を示し、α１＝０、α２＝Ｒｍ／Ｌｍ、ｂ１'＝０、ｂ２'＝１／Ｌｍである。
【００２９】
ここで、上記式（３）に対するオブザーバの基本式は次式（４）、（５）となる。
【数３】
0003917080.tif 000004
【００３０】
なお、式（４）において、
【数４】
0003917080.tif 000005
は推定状態量を示し、ｇ１，ｇ２は重み係数であり、
ｇ１＝λ１・λ２
ｇ２＝−（Ｒｍ／Ｌｍ）−（λ１＋λ２）
ただし、λ１，λ２はオブザーバの極を示す。
また、重み係数ｇ１，ｇ２は、外乱電圧推定オブザーバの出力が安定になるように、その値が予め決定されている。
【００３１】
上述した外乱電圧Ｖｄｉｓｔの動特性では、式（１）で与えられるステップ状であるものとしてモータの電流挙動のモデル化を行ったが、次式（６）で与えられる周波数ωの正弦波状であるとして外乱電圧推定オブザーバを構成してもよい。
【数５】
0003917080.tif 000006
なお、ｘ２は状態量を示している。
【００３２】
また、時間ｔに対する多項式（６）で表される外乱電圧Ｖｄｉｓｔであるとして外乱電圧推定オブザーバを構成してもよい。
ここで、ｃ１，ｃ２，ｃ３は実際の外乱電圧波形を固定して定めた定数である。
Ｖｄｉｓｔ＝ｃ１・ｔ２＋ｃ２・ｔ＋ｃ３              ・・・・（７）
【００３３】
さらに、これらのオブザーバに対して、その次数を下げた最小次元オブザーバを用いて、外乱電圧を推定してもよい。例えば、式（４）を最小次元化した場合のオブザーバの式は次式（８），（９）で示せる。
0003917080.tif 000007
ここで、ｗは中間状態量、ｄｗ／ｄｔは中間状態量ｗの時間微分、−ｆＬ１はオブザーバの極である。
【００３４】
これら外乱推定オブザーバ１６の出力ｙは各種フィルタ１７により信号処理を行い、上記各種フィルタ１７の出力をモータ異常判定器１５のＲＯＭに予め記録された値と比較することでモータ異常を検出するようにプログラムをＣＰＵにより実行演算処理する。このプログラムの実行動作を図２に示すフローチャートを用いて、以下に説明する。
【００３５】
ステップＳ１１０では、目標電流Ｉｒｅｆおよびモータ実電流Ｉａｃｔから電流フィードバック制御器３により演算されたモータ駆動指令電圧値すなわち目標電圧値Ｖｒｅｆをメモリに記憶する。次いで、ステップＳ１２０では、モータ電流検出器９により検出されたモータ実電流Ｉａｃｔをメモリに記憶する。
【００３６】
ステップＳ１３０では、記憶された目標電圧Ｖｒｅｆとモータ実電流Ｉａｃｔとを外乱電圧推定オブザーバに入力し、ステップＳ１４０で、上記で詳述した外乱電圧推定オブザーバの演算式に基づいてモータ異常電圧推定値Ｖｆを演算する。
【００３７】
ステップＳ１４１では、モータ回転速度ωｍを読み込む。モータ回転速度ωｍはエンコーダなどのセンサで測定するか、逆起電圧から推定すればよい。また、測定あるいは推定されたハンドルの操舵速度から演算してもよい。
【００３８】
ステップＳ１４２では、予めＲＯＭに記憶されたモータのブラシ数Ｎｂ及び整流子数Ｍｃを読み込む。
【００３９】
ステップＳ１４３では、読み込まれたモータ回転速度ωｍ、モータのブラシ数Ｎｂ及び整流子数Ｍｃから、転流周波数演算器２６により転流周波数Ｆｃを演算する。転流周波数Ｆｃはモータ回転時の転流による電圧変動の周波数であり、上記のモータ回転速度ωｍ、モータのブラシ数Ｎｂ及び整流子数Ｍｃの関数として表され、転流周波数演算器２６はＦｃ＝ｆ（ωｍ、Ｎｂ、Ｍｃ）で与えられる。
【００４０】
次に、図３は、モータの回転速度ωｍに応じてノッチ部分が変化する可変フィルタとなっている。そこでステップＳ１４４にて、上記転流周波数Ｆｃをフィルタ周波数とする可変フィルタにより、モータ異常推定電圧Ｖｆをフィルタリングし、モータ異常電圧Ｖｆｆを得る。フィルタ装置１７としては、モータ異常推定電圧Ｖｆからバンドパスフィルタを通した異常推定電圧を引く構成でもよく、特定周波数のゲインを低下させるものならば何でもよい。
【００４１】
ステップＳ１５０において、予めＲＯＭに記憶されたある値ε１とモータ異常電圧値Ｖｆｆの絶対値を比較する。この比較の結果、｜Ｖｆｆ｜≧ε１の場合は、ステップＳ１６０でモータ異常と判定し、一方｜Ｖｆｆ｜<ε１の場合は、モータ正常と判定する。
【００４２】
さらに、ステップＳ１１０に戻り、この動作を繰り返す。ステップＳ１６０でモータに異常があると判定された場合は、ステップＳ１１０に戻らず本動作を終了してもよい。
【００４３】
以上のように、本実施の形態１に係る電動式パワーステアリング装置のモータ異常検出装置によれば、モータの整流子およびブラシの欠損、摩耗およびキズ、あるいはモータ内部への異物混入、モータ内部部品の欠損破片などにより発生した異常電圧値を推定することで、モータ内部の異常を判断することができる。
【００４４】
また、転流周波数演算器２６および各種フィルタ１７を挿入することで、ある周波数成分をもつ異常電圧推定値についてモータ異常判定を行うことができる。例えば、転流リップル等のようなモータは正常であるが外乱電圧として発生してしまう現象が発生した場合にも、誤判断をすることなく異常状態のみ検出することが可能である。
【００４５】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る電動式パワーステアリング装置のモータ異常検出装置について、図４〜図６を用いて以下に説明する。
図４は、上記実施の形態１のモータ異常判定部に相当する構成を示したものであり、図５は本実施の形態２の動作を示すフローチャートである。
【００４６】
図５において、ステップＳ２４０までは図２のステップＳ１４０までと同様であるため、その説明を省略する。
ステップＳ２４１では、周波数解析器１８により図６のようなモータ異常推定電圧Ｖｆのピーク値を示す周波数Ｆｐを演算し出力する。周波数解析器１８としては、例えばＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いればよい。
【００４７】
次に、ステップＳ２４２では、モータ回転速度ωｍを読み込む。そして、ステップＳ２４３において、モータ回転周波数ωｍを係数器１９によって係数倍することにより、モータ回転速度ωｍに比例した周波数Ｆｍに変換する。
【００４８】
そして、ステップＳ２４４では、加減算器１０ｄを用いてΔＦ＝Ｆｐ−Ｆｍの演算を行う。次いで、ステップＳ２５０では、予めＲＯＭに記憶された所定の値ε２とモータ異常電圧のピーク周波数Ｆｐとモータ回転速度に比例した周波数Ｆｍの周波数差ΔＦの絶対値を比較し、この比較結果が、｜ΔＦ｜≧ε２の場合はステップＳ２６０でモータ異常と判定する。一方、ステップＳ２７０で｜ΔＦ｜<ε２の場合はモータ正常と判定する。後の動作は上記実施例の形態１と同様である。
【００４９】
以上のように、本実施の形態２によれば、モータ異常推定電圧の周波数Ｆｐがモータ回転速度に比例する周波数Ｆｍに近い場合は、モータ異常電圧は転流リップルによるものと判断し、異常の誤検出を防ぐことができる。また、お互いの周波数の差が大きい場合には、転流リップル以外の異常電圧が発生しているため、モータが異常であると判断することができる。
【００５０】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る電動式パワーステアリング装置のモータ異常検出装置について、図７〜図９を用いて以下に説明する。
図７は、上記実施の形態１のモータ異常判定部に相当する構成を示したものであり、図８は本実施の形態３の動作を示すフローチャートである。
【００５１】
図８において、ステップＳ３４０までは図２のステップＳ１４０までと同様であるため、その説明を省略する。
図８において、ステップＳ３４１では、パルス発生間隔演算器２０により図９に示すような推定電圧Ｖｆがインパルス状に発生した場合の、その時間間隔Ｔｐを求め出力する。なお、パルス発生間隔演算器２０の例としては、ウェーブレット変換器などが挙げられる。
【００５２】
ステップＳ３４３において、演算器２１を用いてモータ回転周波数ωｍからモータ回転速度ωｍに反比例した周期Ｔｍに変換する。そして、ステップＳ３４４では、加減算器１０ｄを用いてΔＴ＝Ｔｐ−Ｔｍの演算を行う。そして、ステップＳ３５０において、予めＲＯＭに記憶された所定の値ε３とΔＴの絶対値を比較する。
【００５３】
この比較の結果、｜ΔＴ｜≦ε３の場合は、ステップＳ３６０でモータ異常と判定する。一方、|ΔＴ|＞ε３の場合は、ステップＳ３７０でモータ正常と判定する。後の動作は上記実施の形態１と同様である。
【００５４】
以上のように、本実施の形態３によれば、例えばモータ異常電圧がインパルス状に発生する場合などに、それをモータ回転速度と比較することで、モータ回転速度に依存した異常状態かどうかを判断することができ、異常状態を引き起こしているブラシと整流子の接触状態の組合せを検出することができる。
【００５５】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る電動式パワーステアリング装置のモータ異常検出装置について、図１０および図１１を用いて以下に説明する。
図１０は、本実施の形態４の動作を説明するフローチャートである。図１０において、ステップＳ４４０までは図２のステップＳ１４０までと同様であるため、その説明を省略する。
【００５６】
図１０において、ステップＳ４４０ｂでは、異常推定電圧Ｖｆの直流成分をハイパスフィルタあるいは平均値を演算することにより除去し、それをＶｆ＿ＡＣとする。
【００５７】
ステップＳ４４１からステップＳ４４５までは、パルス発生間隔Ｔｐを演算する方法を示したものである。まず、ステップＳ４４１にて以下の判定式（１０）によりパルス発生の判定を行う。
【数６】
0003917080.tif 000008
ここで、Ｖｔｈは予めＲＯＭに記憶された電圧値であり、ΔＶｆ／Δｔは異常推定電圧の時間差分値である。なお、図１１には、モータ異常検出装置の異常電圧の時間変化を示す。
【００５８】
また、式（１０）の代わりに、次式（１１）を用いてもよい。
【数７】
0003917080.tif 000009
もし、上記判定式が満たされているならば、モータ異常パルスが発生していると判断する。
【００５９】
ステップＳ４４２では、最初の発生時間ｔ１が記憶されていないならば、ステップＳ４４３にてパルス発生時間ｔをＴ１＝ｔとしてＲＯＭに記憶し、ステップＳ４４０に戻る。
そして、再びステップＳ４４１では、式（１０）、あるいは式（１１）が満たされるならば、そのときの時間ｔを今度はステップＳ４４４にてＴ２＝ｔとして記憶する。
【００６０】
次に、ステップＳ４４５にて、パルス発生時間間隔Ｔｐ＝Ｔ２−Ｔ１を演算する。後の動作は図８に示すステップＳ３４２以降の動作と同様であるため、説明を省略する。
【００６１】
以上のように、本実施の形態４によれば、上記実施の形態３と同様の効果を奏することができる。
【００６２】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係る電動式パワーステアリング装置のモータ異常検出装置について、図１２および図１３を用いて以下に説明する。
図１２は上記実施の形態１のモータ異常判定部に相当する構成を示したものであり、図１３は本実施の形態５の動作を説明するフローチャートである。なお、図１３において、ステップＳ５４０までは図２のステップＳ１４０までと同様であるため、その説明を省略する。
【００６３】
図１３において、ステップＳ５４１では、振動成分除去手段２２にから推定電圧Ｖｆの振動成分を除去し、直流成分Ｖｆ＿ＤＣのみにする。振動成分除去手段２２としては任意の次数のローパスフィルタを用いたり、Ｖｆの平均値を演算するなどの方法を用いればよい。
【００６４】
次に、ステップＳ５４２では、目標電圧Ｖｒｅｆあるいはモータ端子間電圧Ｖｔを読み込む。次いで、ステップＳ５４３では、上記ステップＳ５４２で読み込んだ電圧値に対して振動成分除去手段２３により直流成分Ｖｒ＿ＤＣのみにする。
【００６５】
そして、ステップＳ５４４では、加減算器１０ｄを用いてΔＶ＝Ｖｆ＿ＤＣ−Ｖｒ＿ＤＣの演算を行う。次いで、ステップＳ５５０では、予めＲＯＭに記憶された所定の値ε５とΔＶの絶対値を比較する。
【００６６】
この比較の結果、｜ΔＶ｜≧ε５の場合は、ステップＳ５６０でモータ異常と判定する。一方、｜ΔＶ｜＜ε５の場合は、ステップＳ５７０でモータ正常と判定する。後の動作は上記実施の形態１と同様である。
【００６７】
以上のように、本実施の形態５によれば、ブラシと整流子の接触状態や、ブラシの摩耗などにより、ブラシドロップ電圧が大きくなった状態などを検出することができる。
【００６８】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係る電動式パワーステアリング装置のモータ異常検出装置について、図１４および図１５を用いて以下に説明する。
図１４は上記実施の形態１のモータ異常判定部に相当する構成を示したものであり、図１５は本実施の形態６の動作を説明するフローチャートである。なお、図１５において、ステップＳ６４０までは図２のステップＳ１４０までと同様であるため、その説明を省略する。
【００６９】
図１５において、ステップＳ６４１では、振動成分除去手段２２により、モータ異常推定電圧Ｖｆの直流成分Ｖｆ＿ＤＣを演算する。そして、ステップＳ６４２にて、所定の時間間隔Ｔｓ１からＴｅ１までの間、積分器２４にてＶｆ＿ＤＣを累積する。
【００７０】
また、ステップＳ６４３では、累積されたＶｆ＿ＤＣの値すなわちΣＶｆ＿ＤＣを記憶装置２５に記憶し、その値をモータ異常判定に用いる閾値ΣＶｔｈとする。
【００７１】
次いで、ステップＳ６４４では、Ｔｅ１≦Ｔｓ２≦Ｔｅ２およびＴｅ１−Ｔｓ１＝Ｔｅ２−Ｔｓ２となるＴｓ２からＴｅ２の間に積分器２４にてＶｆ＿ＤＣを累積し、ΣＶｆ＿ＤＣとする。
【００７２】
そして、ステップＳ６４５では、Δ（ΣＶｆ＿ＤＣ）=ΣＶｆ＿ＤＣ−ΣＶｔｈを演算する。次いで、ステップＳ６５０では、予めＲＯＭに記憶された所定の値ε６とΔ（ΣＶｆ＿ＤＣ）の絶対値を比較する。
【００７３】
この比較の結果、｜Δ（ΣＶｆ＿ＤＣ）｜≧ε６の場合は、ステップＳ６６０でモータ異常と判定する。一方、｜ΔＶ｜＜ε６の場合は、ステップＳ６７０でモータ正常と判定する。後の動作は上記実施の形態１と同様である。
【００７４】
以上のように、本実施の形態６によれば、過去の推定電圧の状態を記憶し、現在の推定電圧と比較することができるため、ブラシの摩耗などの経年変化によるブラシドロップ電圧の変化を検出することができる。
【００７５】
なお、本実施の形態１〜６においては、いずれも電動式パワーステアリング装置のモータ異常検出装置について説明してきたが、これに限るものではなく、電動式のモータを用いた装置であれば、同様にしてモータ内部の異常を判断することができる。
【００７６】
【発明の効果】
この発明に係るモータ異常検出装置によれば、モータに生じている実電流を検出するモータ電流検出手段と、入力される目標電流と上記実電流との偏差に応じてモータに駆動指令を与える目標電圧値をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、目標電圧と実電流に基づいてモータに生じている異常を示す電圧に相当する異常電圧推定値を推定する異常電圧推定手段と、モータの回転速度とモータの整流子とブラシの数から転流周波数を演算する転流周波数演算手段と、転流周波数に応じてフィルタ周波数を変化させて、異常電圧推定手段により推定された異常電圧推定値をフィルタリングするフィルタ装置と、フィルタ装置によりフィルタリングされた異常電圧推定値と予め記憶された所定の異常電圧値との比較に基づいてモータの異常を判定するモータ異常判定手段とを備えたことにより、例えばモータの整流子およびブラシの欠損、摩耗およびキズ、あるいはモータ内部への異物混入、モータ内部部品の欠損破片などによる外乱電圧の影響による異常電圧値を推定することができ、かかる外乱電圧の影響によるモータの異常状態を判断することができる。
【００７７】
さらに、上記転流周波数に応じてフィルタ周波数を変化させて、上記異常電圧推定手段により推定された異常電圧推定値をフィルタリングするフィルタ装置を備え、モータ異常判定手段はフィルタ装置によりフィルタリングされた異常電圧推定値と予め記憶された所定の異常電圧値との比較に基づいてモータの異常を判定することにより、モータ回転速度に応じてモータの異常とは関係のない転流リップルが生じても、この成分を上記フィルタ装置により除去した上で、異常状態を判断するので、転流リップルによる電圧変動を異常電圧と誤って判断するのを防ぐことができる。
【００７８】
また、モータに生じている実電流を検出するモータ電流検出手段と、入力される目標電流と上記実電流との偏差に応じて、モータに駆動指令を与える目標電圧をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、目標電圧と実電流に基づいてモータに生じている異常を示す電圧に対応する異常電圧推定値を推定する異常電圧推定手段と、異常電圧推定値に対して周波数解析を行いこの周波数解析の結果からピーク周波数を出力する周波数解析手段と、モータの回転速度に応じたモータ回転周波数とピーク周波数との偏差に基づいてモータの異常を判定するモータ異常判定手段とを備えたことにより、モータ回転速度に応じてモータの異常とは関係のない転流リップルが生じても、この成分を上記フィルタ装置により除去した上で、異常状態を判断するので、転流リップルによる電圧変動を異常電圧と誤って判断するのを防ぐことができる。
【００７９】
また、モータに生じている実電流を検出するモータ電流検出手段と、入力される目標電流と上記実電流との偏差に応じて、モータに駆動指令を与える目標電圧をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、目標電圧と実電流に基づいてモータに生じている異常を示す電圧に対応する異常電圧推定値を推定する異常電圧推定手段と、異常電圧推定値に基づいて異常電圧発生の時間間隔を演算する時間間隔演算手段と、時間間隔演算手段により演算された異常電圧発生の時間間隔とモータの回転速度に応じたモータ回転周波数とに基づいてモータの異常を判定するモータ異常判定手段とを備えたことにより、例えば周期的に発生するインパルス状の異常電圧推定値についてその発生間隔を求め、モータ回転速度と比較することで、モータ回転速度に比例した周期で電圧推定値が発生している場合に異常状態とみなすことができる。
【００８０】
また、上記時間間隔演算手段は、異常電圧推定手段により推定された異常電圧推定値の直流成分を除去する直流成分除去手段と、直流成分除去手段により直流成分を除去された異常電圧推定値と予め記憶された所定の異常電圧値とに基づいて異常電圧の発生を判断する異常電圧発生判断手段と、異常電圧発生判断手段により判断された異常電圧発生の時間間隔を記憶する記憶手段とを備え、モータ異常判定手段は記憶手段により記憶された異常発生時間間隔とモータの回転速度に応じたモータ回転周波数とに基づいてモータの異常を判定することにより、例えば周期的に発生するインパルス状の異常電圧推定値についてその発生間隔を求め、モータ回転速度と比較することで、モータ回転速度に比例した周期で電圧推定値が発生している場合に異常状態とみなすことができる。
【００８１】
また、モータに生じている実電流を検出するモータ電流検出手段と、入力される目標電流と上記実電流との偏差に応じてモータに駆動指令を与える目標電圧をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、目標電圧と実電流に基づいてモータに生じている異常を示す電圧に相当する異常電圧推定値を推定する異常電圧推定手段と、異常電圧推定手段により推定された異常電圧推定値の振動成分を除去する第１の振動成分除去手段と、目標電圧あるいは実測されたモータ電圧の振動成分を除去する第２の振動成分除去手段と、第１の振動除去手段により振動成分が除去された異常電圧推定値と、第２の振動除去手段により振動成分が除去された目標電圧あるいは実測されたモータ電圧とに基づいてモータの異常を判定するモータ異常判定手段とを備えたことにより、振動成分を除去し、直流成分に対して異常電圧推定値と目標電圧あるいは実際のモータ電圧値を比較することで、例えば、モータの経年的な変化により、ブラシドロップが大きくなった状態などを検出することが可能である。
【００８２】
また、モータ異常判定手段は、第２の振動除去手段により振動成分が除去された目標電圧あるいは実測されたモータ電圧とに代えて、予め設定された電圧値とに基づいて、上記モータの異常を判定することにより、直流成分に対して異常電圧推定値と目標電圧あるいは実際のモータ電圧値を比較することで、例えば、モータの経年的な変化により、ブラシドロップが大きくなった状態などを検出することが可能である。
【００８３】
また、振動成分が除去された異常電圧推定値と目標電圧または実測されたモータ電圧の偏差を演算する演算手段と、演算された偏差を所定の時間間隔で累積した累積偏差を算出する累積演算手段と、過去の累積演算手段による累積偏差を記憶する記憶手段とを備え、モータ異常判定手段は記憶手段に記憶された過去の累積偏差と現在の累積演算手段による累積偏差との偏差に基づいてモータの異常を判定することにより、過去のある時間の累積値を記憶し、現在の累積値と比較することで、例えば経年的な変化による異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係るモータ異常検出装置の構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態１に係るモータ異常検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】  この発明の実施の形態１に係るモータ異常検出装置の可変フィルタの変化図である。
【図４】  この発明の実施の形態２に係るモータ異常検出装置におけるモータ異常判定部の構成図である。
【図５】  この発明の実施の形態２に係るモータ異常検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】  この発明の実施の形態２に係るモータ異常検出装置の周波数とパワースペクトルの相関図である。
【図７】  この発明の実施の形態３に係るモータ異常検出装置におけるモータ異常判定部の構成図である。
【図８】  この発明の実施の形態３に係るモータ異常検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】  この発明の実施の形態３に係るモータ異常検出装置の異常電圧の時間変化を示した図である。
【図１０】  この発明の実施の形態４に係るモータ異常検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】  この発明の実施の形態４に係るモータ異常検出装置の異常電圧の時間変化を示した図である。
【図１２】  この発明の実施の形態５に係るモータ異常検出装置におけるモータ異常判定部の構成図である。
【図１３】  この発明の実施の形態５に係るモータ異常検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４】  この発明の実施の形態６に係るモータ異常検出装置におけるモータ異常判定部の構成図である。
【図１５】  この発明の実施の形態６に係るモータ異常検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図１６】  従来の電動式パワーステアリング装置におけるモータ異常検出装置の構成図である。
【符号の説明】
１  操舵トルクセンサ検出器、２  操舵トルク制御器、３  電流のフィードバック制御器、４  電流のフィードフォワード制御器、５  モータ電流決定器、６位相補償器、７  モータ駆動器、８  モータ、９  モータ電流検出器、１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  加算器、１１  加減算器、１２  積算器、１３  車速検出器、１４  モータ電圧検出器、１５  モータ異常判定器、１６  異常電圧推定器、１７各種フィルタ、１８  周波数解析器、１９  係数器、２０  パルス発生間隔演算器、２１  演算器、２２、２３  振動成分除去手段、２４  積分器、２５  記憶装置、２６  転流周波数演算器。
【図１】
0003917080.tif 000010
【図２】
0003917080.tif 000011
【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】
0003917080.tif 000016
【図８】
0003917080.tif 000017
【図９】
0003917080.tif 000018
【図１０】
0003917080.tif 000019
【図１１】
0003917080.tif 000020
【図１２】
0003917080.tif 000021
【図１３】
0003917080.tif 000022
【図１４】
0003917080.tif 000023
【図１５】
0003917080.tif 000024
【図１６】
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