(57)【要約】【課題】モータ駆動回路のショート故障を事前に精度よく検出して、電動パワーステアリング装置の安全性を向上する。【解決手段】ＥＣＵ１は、モータ２のスター接続された巻線の中性点の電位を検出するモータ巻線中性点電位検出部１６を備える。初期自己診断を開始するに当たって、モータ駆動回路１３に電源電圧（１３〜１４Ｖ）が印加され、パワーＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６の各ゲートには電圧が印加されない初期状態が設定される。このような状態で、モータ巻線中性点電位検出部１６によってモータ２のスター接続された巻線の中性点の電位を検出する。検出した中性点の電位は、ＣＰＵ１１に送られて所定値以下に下がったか否かが判定される。【選択図】図１
2009046044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵機構に対して操舵補助力を付与するモータと、当該モータに操舵補助力を発生させるため、制御信号を生成する制御手段と、当該制御信号に基づいて前記モータを駆動するため、電源電圧と接地電位間でＨブリッジ型に接続された上下アームを有するとともに当該上下アームそれぞれにスイッチング素子が設けられたモ−タ駆動回路と、を備える電動パワーステアリング装置の制御装置において、
さらに、前記スイッチング素子の各ゲート端子に対し前記電源電圧が印加されず、且つモータ駆動回路に前記電源電圧が印加された状態に、前記モータの巻線の中性点の電位を検出する中性点電位検出手段を備え、そして
前記制御手段は、
前記中性点電位検出手段によって検出された前記中性点の電位に基づいて、前記スイッチング素子における微小ショート故障の有無を判定する
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記中性点電位検出手段によって検出された前記中性点の電位が所定値を超え、且つ
当該電位の極性が正又は負を示す場合に、前記スイッチング素子における微小ショート故障の有無を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項３】
前記スイッチング素子は、パワーＭＯＳＦＥＴであり、
前記制御手段は、
前記パワーＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース間における微小ショート故障の有無を判定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等車両の操舵機構に対してモータによる操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特に当該制御装置の故障検出機能に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両では、操舵者の操舵に際してモータの回転トルクにより操舵機構（ステアリング機構ともいう。）に操舵補助力を付与して、操舵者の操向ハンドルの操舵を補助する電動パワーステアリング装置が広く用いられている。
【０００３】
この電動パワーステアリング装置は、モータが所望の補助トルクを発生するように、モータに供給する電流を制御する制御装置（以下、ＥＣＵともいう。）を備え、制御された電流で発生するモータトルクを、減速機と、ギア又はベルト等の伝動機構を介して操舵ハンドルに直結するステアリングシャフトとラック軸に伝えることで、ステアリング機構に操舵補助力を付勢している。
【０００４】
図３は、従来のＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。ＥＣＵ６は、中央処理装置（以下、ＣＰＵという。）６１、ＦＥＴゲート駆動ＩＣ６２、モータ駆動回路６３及びモータ電流検出回路６４と、から構成される。
【０００５】
ＣＰＵ６１の内部メモリに格納されたプログラムがＣＰＵ６１により実行されることにより、トルクセンサ８で検出された操舵トルクＴと車速センサ９で検出された車速Ｖとに基づいて、モータ７に供給する電流指令値Ｅが生成されるとともに、この電流指令値Ｅとモータ電流検出回路６４で検出されたモータ電流ｉに基づいて決定されるデューティ比のＰＷＭ（パルス幅変調）信号がＦＥＴゲート駆動ＩＣ６２に供給される。
なお、ＥＣＵ６は、図示しないインターフェイス回路を有しており、例えばＣＰＵ６１などで演算処理ができるように、操舵トルクＴなどのアナログ信号をデジタル信号に適宜変換する処理を実行している。
【０００６】
そして、ＦＥＴゲート駆動ＩＣ６２は、ＣＰＵ６１から供給されるＰＷＭ信号に基づいて、モータ駆動回路６３を構成するＦＥＴの各ゲートに供給するパルス電圧を生成する。
【０００７】
また、モータ駆動回路６３は、Ｈブリッジ回路を構成するパワーＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ、以下ＦＥＴともいう。）Ｑ１〜Ｑ６からなり、ＦＥＴゲート駆動ＩＣ６２からゲート毎に供給されるパルス電圧によって、直列に接続された上下アームのＦＥＴが交互にオン、オフを繰り返し、そして、このとき流れる電流によってモータ７が駆動され、操舵機構に対するアシスト制御が実現される。
【０００８】
このように構成されたＥＣＵ６を備える電動パワーステアリング装置は、乗用車は言うに及ばす、近年ではバスやトラック等の大型自動車にも広く搭載されるようになった。そして、電動パワーステアリング装置を搭載する、これら車両では、例えば車両の運転中に、上述したモータ駆動回路６３を構成するＦＥＴＱ１〜Ｑ６のいずれかにショート故障などが発生すると、モータ７が停止してしまい、操向ハンドルの操舵が急に重くなり、操舵者に対して不安感ないし危機感を与えてしまうことがある。
【０００９】
そこで、この対策として、モータ電流検出回路６４によって異常電流が検出された場合、又は駆動指令値とモータの端子電圧との偏差を検出して所定の偏差を超えた場合に、電動パワーステアリング装置の操舵補助、即ちアシスト制御を停止し、運転者に異常を報知するようにしたものが従来例として知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−３１２８２５号公報
【特許文献２】特開平１０−７５５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、このような従来例では、いずれもモータ駆動回路を構成するＦＥＴに完全なショート故障が実際に起こった場合でないと異常を検出することができなかった。このため、ＦＥＴが完全に故障してからの検出では直ちにアシスト制御を停止しなければならず、それが走行中の場合、モータ７が停止して操舵が急に重くなるという不測の事態を生じてしまう嫌いがある。
【００１２】
本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、モ−タ駆動回路のショート故障を事前に精度よく検出して、電動パワーステアリング装置の安全性を向上することができる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の前述した目的は、下記の構成により達成される。
【００１４】
（１）  操舵機構に対して操舵補助力を付与するモータと、当該モータに操舵補助力を発生させるため、制御信号を生成する制御手段と、当該制御信号に基づいて前記モータを駆動するため、電源電圧と接地電位間でＨブリッジ型に接続された上下アームを有するとともに当該上下アームそれぞれにスイッチング素子が設けられたモ−タ駆動回路と、を備える電動パワーステアリング装置の制御装置において、
さらに、前記スイッチング素子の各ゲート端子に対し前記電源電圧が印加されず、且つモータ駆動回路に前記電源電圧が印加された状態に、前記モータの巻線の中性点の電位を検出する中性点電位検出手段を備え、そして
前記制御手段は、
前記中性点電位検出手段によって検出された前記中性点の電位に基づいて、前記スイッチング素子における微小ショート故障の有無を判定する
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
（２）  前記制御手段は、
前記中性点電位検出手段によって検出された前記中性点の電位が所定値を超え、且つ
当該電位の極性が正又は負を示す場合に、前記スイッチング素子における微小ショート故障の有無を判定する
ことを特徴とする上記（１）の電動パワーステアリング装置の制御装置。
（３）  前記スイッチング素子は、パワーＭＯＳＦＥＴであり、
前記制御手段は、
前記パワーＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース間における微小ショート故障の有無を判定する
ことを特徴とする上記（１）又は（２）の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【００１５】
上記（１）〜（３）の構成によれば、電動パワーステアリング装置のアシスト制御を停止する前に、操舵者に故障の報知することが可能となり、車両走行時における安全性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、モ−タ駆動回路のショート故障を事前に精度よく検出して、電動パワーステアリング装置の安全性を向上することができる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、図１は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御装置（ＥＣＵ）の概略構成を示すブロック図であり、図２は、初期自己診断において、パワーＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース間における微小ショート故障の検出動作手順を説明するためのフローチャートである。
【００１８】
図１において、ＥＣＵ１は、中央処理装置（ＣＰＵ）１１と、ＦＥＴゲート駆動ＩＣ１２と、モータ駆動回路１３と、モータ電流検出部１４と、モータ端子電圧検出部１５と、モータ巻線中性点電位検出部１６と、モータリレー１７と、を有して構成される。
【００１９】
ＣＰＵ１１は、マイクロコンピュータと、ＲＡＭ及びＲＯＭ等から構成されるコンピュータシステムであり、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、トルクセンサ３で検出した操舵トルクと車速センサ４で検出した車両の走行速度とに基づいて、モータ２に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｅを生成する。そして、モータ駆動回路１３のパワーＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６がデューティ指令値でオン、オフして駆動され得るように、ＣＰＵ１１は前記電流指令値Ｅとモータ電流検出部１４で検出されたモータ電流ｉとに基づいてＰＷＭ（パルス幅変調）信号を決定し、このＰＷＭ信号をＦＥＴゲート駆動ＩＣ１２に出力する。
なお、ＥＣＵ１は、図示しなしインターフェイス回路を有しており、例えばＣＰＵ１１などで演算処理ができるように、操舵トルクＴなどのアナログ信号をデジタル信号に適宜変換する処理を実行している。
【００２０】
ＦＥＴゲート駆動ＩＣ１２は、モータ駆動回路１３のパワーＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６の各ゲートを駆動するため、ＣＰＵ１１から出力されるＰＷＭ信号に基づいてパルス電圧をデューティ指令値として生成するゲートドライバＩＣである。
【００２１】
モータ駆動回路１３は、モータ２のスター接続された３相巻線をそれぞれ駆動する３つのインバータから構成される。これらのインバータでは、電源電圧と接地電位間にカスケード接続された大電流、高耐圧のＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６によりＨブリッジ回路が構成されている。そして、ＦＥＴゲート駆動ＩＣ１２から、例えば、上アームのパワーＭＯＳＦＥＴＱ３１、Ｑ３３、Ｑ３５のゲートに正相のパルス電圧が入力される間に、下アームのパワーＭＯＳＦＥＴＱ３２、Ｑ３４、Ｑ３６のゲートに逆相のパルス電圧が入力され、上下アームのパワーＭＯＳＦＥＴが相補動作して交互にオン、オフ動作を繰り返すことにより、所望のパルス幅を有する駆動電流がモータ２の３相巻線の各端子に供給される。
【００２２】
また、パワーＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６は、スイッチング動作に伴って発生する熱を効果的に放散して過度の温度上昇を回避するために、例えば、アルミ合金等からなる放熱板上に実装されている。
【００２３】
インバータの出力とモータ２との間には、パワーＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６の上下アームが交互にオンした際のモータのＡ相およびＣ相の各巻線に流れるモータ電流ｉを検出するモータ電流検出部１４が設けられる。加えて、パワーＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６の上下アームが交互にオンした際のモータの各相巻線の端子電圧を検出するモータ端子電圧検出部１５が設けられる。
【００２４】
このため、これらモータ電流検出部１４及びモータ端子電圧検出部１５によってそれぞれ検出されるモータの各相巻線に流れるモータ電流ｉとモータ巻線の端子電圧とはＣＰＵ１１に入力されて、パワーＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６の電力損失が算出され、この電力損失に基づいてパワーＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６の発熱量（温度上昇）が推定される。
【００２５】
また、モータ巻線中性点電位検出部１６は、例えば電源投入時などの、ＥＣＵ１の初期自己診断時に、パワーＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６の各ゲートに電源電圧（例えば、１３〜１４Ｖ）が印加されず、且つモータ駆動回路１３に電源電圧が印加された状態である場合に、モータ２のスター接続された巻線の中性点の電位を検出するものであり、検出された中性点電位はＣＰＵ１１に入力され、パワーＭＯＳＦＥＴＱ３１、Ｑ３３、Ｑ３５のゲート・ソース間にショートがあるか否かが判定される。このため、ＥＣＵ１は微小なショートも含め、ショート故障の有無を精度よく判定することができる。
【００２６】
次に、以上のように構成された本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御装置において、パワーＭＯＳＦＥＴＱ３１、Ｑ３３、Ｑ３５の各ゲート・ソース間に発生する微小ショート故障を検出するための動作について説明する。
【００２７】
まず、ステップＳ１０１において、例えば不図示のイグニッションキーが作動されて電源が投入された際の、ＥＣＵ１に対する初期診断時において、パワーＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６の各ゲートには電源電圧が印加されず、且つモータ駆動回路１３に電源電圧（例えば、１３〜１４Ｖ）が印加される初期状態が、例えば不図示の外部制御装置又はＣＰＵ１１により設定される。
【００２８】
そして、この状態にあると判断された場合に、モータ巻線中性点電位検出部１６はモータ２のスター接続された３相巻線の中性点の電位を検出する（即ち、ステップＳ１０２）。検出されたモータ巻線の中性点電位は、ＣＰＵ１１に送信される。
【００２９】
ＣＰＵ１１は、モータ巻線中性点電位検出部１６によって検出された中性点電位が所定値以下に下がったか否かを判定する（即ち、ステップＳ１０３）。この判定の結果、中性点電位が所定値以下に下がった場合は、上アームのパワーＭＯＳＦＥＴＱ３１、Ｑ３３、Ｑ３５のいずれかのゲート・ソース間に微小ショート故障があると判定して（即ち、ステップＳ１０４）、初期自己診断処理を終了する。
【００３０】
一方、ステップＳ１０３の処理手順で、モータ巻線の中性点電位が所定値以下に下がらなかったと判定した場合は、パワーＭＯＳＦＥＴＱ３１、Ｑ３３、Ｑ３５のいずれにもゲート・ソース間の微小ショート故障はなく、すべて正常な状態にあると判断して初期自己診断処理を終了し（即ち、ステップＳ１０５）、ショート故障がないとしてＥＣＵ１が稼動される。
【００３１】
このようなステップＳ１０１〜Ｓ１０５の一連の処理を初期診断時に実施し、パワーＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース間に微小ショート故障があると判定された場合は、不図示の表示装置などを用いて操舵者に報知することにより、車両の運転中に操舵が急に重くなることによる不快感と不安感を与えることを未然に防止することができる。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態によれば、モータ駆動回路１３に電源電圧（例えば、１３〜１４Ｖ）がかかり、パワーＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６の各ゲートには電源電圧がかからない初期状態が設定されて、モータ２のスター接続された３相巻線の中性点の電位をモータ巻線中性点電位検出部１６によって検出し、所定値以下に下がったか否かを判定することにより、パワーＭＯＳＦＥＴＱ３１、Ｑ３３、Ｑ３５のいずれかのゲート・ソース間に、微小なショートを含めて、ショートの故障があるか否かを精度よく判定できる。
【００３３】
したがって、本実施形態によれば、ＦＥＴのショート故障を事前に検出することができ、電動パワーステアリング装置の安全性を向上することが可能となる。
【００３４】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の様態はこれら実施形態に限られるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御装置において、パワーＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース間の微小ショート故障を検出するための動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図３】従来の電動パワーステアリング装置の制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    電動パワーステアリング装置の制御装置（ＥＣＵ）
２    モータ
１１  中央処理装置（制御手段）
１２  ＦＥＴゲート駆動ＩＣ
１３  モータ駆動回路
１４  モータ電流検出部
１５  モータ端子電圧検出部
１６  モータ巻線中性点電位検出部（中点電位検出手段）
１７  モータリレー
Ｑ３１〜Ｑ３６  パワーＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）
【図１】
2009046044.tif 000003
【図２】
2009046044.tif 000004
【図３】
2009046044.tif 000005