JP3399226B2

JP3399226B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP3399226B2
Application number: JP10791296A
Authority: JP
Inventors: 雄一福山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 2003-04-21
Anticipated expiration: 2016-04-26
Also published as: JPH09290762A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電動機の出力で
操舵力を補助する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】一般に、電動パワーステアリング装置に
あっては、ステアリングホイールが固定された入力軸に
操舵トルクを検出するトルクセンサを取り付け、このト
ルクセンサのトルク検出値に応じて電動機を駆動するこ
とによって、操舵力に応じた操舵補助トルクを発生さ
せ、操舵トルクのアシストを行うようにしている。

【０００３】このような電動パワーステアリング装置に
おいては、トルクセンサのトルク検出値等、各種検出信
号に基づいて電動機で発生する操舵補助トルクを制御す
るようにしているので、これらセンサの検出値が異常状
態となると、電動機の正確な制御を行うことができなく
なるため、これらセンサの異常監視を行い、異常を検出
した場合には、装置を停止させるようにしている。

【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においては、各種セン
サに異常が発生した場合に、制御装置では、電動機への
電流供給を即座に停止するようにしているため、例え
ば、電動パワーステアリング装置での操舵補助トルクに
よるアシストを伴ってステアリングホイールを据え切り
ロック付近まで操舵している状態で、例えばトルクセン
サに異常が発生した場合には、操舵補助トルクによるア
シストを停止させるために電動機への電流供給を停止す
るが、このとき、電動機による操舵補助トルクが急にな
くなるため、タイヤの捩じれ力等、操舵系の弾性変形の
戻り力によってステアリングシャフトに対してこれを中
立位置に戻そうとする力が働き、ステアリングホイール
が中立位置方向に戻ろうとし、ドライバに負担がかかる
という問題がある。

【０００５】そこで、この発明は上記従来の未解決の課
題に着目してなされたものであり、電動パワーステアリ
ングによるアシスト中に電動機を停止させるときに発生
する、ステアリングホイールを中立状態に戻そうとする
力を抑制することのできる電動パワーステアリング装置
を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング装
置は、車両の操舵系に連結され操舵補助トルクを発生す
る電動機と、前記操舵系の操舵トルクを検出する操舵ト
ルク検出手段と、該操舵トルク検出手段で検出した操舵
トルクをもとに前記電動機を駆動する電動機駆動手段
と、を備えた電動パワーステアリング装置において、前
記操舵補助トルクを発生中に前記電動機を停止させると
き、前記電動機の端子間を所定時間短絡する短絡手段を
備え、当該短絡手段は、前記操舵系の捩じれの戻り力を
推定する戻り力推定手段を有し、前記戻り力が所定値以
上であるとき、前記端子間を短絡するようにしたことを
特徴としている。

【０００７】この請求項１の発明では、操舵トルク検出
手段で検出した操舵系の操舵トルクに基づいて電動機駆
動手段が電動機を駆動制御して操舵系に操舵補助トルク
を発生している状態で、例えば操舵トルク検出手段の故
障等によって電動機を停止させるとき、電動機の端子間
を短絡手段により所定時間短絡させる。これによって、
操舵に伴う操舵系の捩じれの戻り力が電動機に作用し、
電動機が回生制動状態となり戻り力が抑制される。この
とき、戻り力推定手段で推定した、操舵に伴う操舵系の
捩じれの戻り力が所定値以上であるときに、電動機の端
子間が短絡される。よって、戻り力が大きい場合、すな
わち、操舵系に連結されるステアリングホイールが受け
る戻り力の影響が大きいときのみ戻り力が抑制される。

【０００８】

【０００９】

【００１０】また、請求項２に係る電動パワーステアリ
ング装置は、前記短絡手段は、前記電動機の回転状態を
検出する回転状態検出手段を備え、前記電動機の端子間
を短絡後、前記回転状態検出手段で電動機の回転が停止
したことを検出するまでの間、前記端子間を短絡するよ
うにしたことを特徴としている。

【００１１】この請求項２の発明では、電動機の端子間
を短絡することによって、操舵系の捩じれの戻り力によ
って電動機が回転駆動されるが、この電動機の回転状態
を回転状態検出手段で検出し、電動機の回転が停止した
ことを検出するまでの間、電動機の端子間を短絡し、戻
り力が電動機に対して作用しなくなったとき、短絡を終
了する。

【００１２】さらに、請求項３に係る電動パワーステア
リング装置は、前記回転状態検出手段は、前記電動機と
直列に接続される電圧検出用抵抗を有し、当該電圧検出
用抵抗の両端の電位差をもとに、前記電動機の回転状態
を検出するようにしたことを特徴としている。

【００１３】この請求項３の発明では、電動機と直列に
電圧検出用抵抗が接続され、この電圧検出用抵抗の両端
の電位差に基づき電動機の回転状態が検出される。例え
ば電圧検出用抵抗の両端の電位差が略零であるとき電動
機の回転が停止したものと判定される。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
の電動パワーステアリング装置によれば、操舵補助トル
クを発生している状態で電動機を停止させた場合、操舵
に伴う操舵系の捩じれの戻り力が操舵系を介してこれと
連結されたステアリングホイールに作用するが、電動機
を停止させるときに、電動機の端子間を所定時間短絡す
るようにしたから、捩じれの戻り力が電動機に作用して
電動機が回生制動状態となり、戻り力を抑制することが
でき、ステアリングホイールに作用する戻り力を抑制す
ることができる。

【００１５】また、このとき、戻り力推定手段で推定し
た操舵系の捩じれの戻り力が所定値以上であるときに、
電動機の端子間を短絡するようにしたから、ステアリン
グホイールに対する戻り力の影響が大きいときのみ戻り
力を抑制することができ、必要な時のみ戻り力の抑制を
行うことができる。

【００１６】また、請求項２の電動パワーステアリング
装置によれば、電動機の端子間を短絡したとき、電動機
の回転が停止したことを検出するまでの間、短絡状態を
維持するようにしたから、操舵系の捩じれの戻り力の影
響を電動機が受ける間は、確実に戻り力を抑制すること
ができる。

【００１７】さらに、請求項３の電動パワーステアリン
グ装置によれば、電動機と直列に電圧検出用抵抗を設け
たから、この電圧検出用抵抗の両端の電位差を検出する
ことによって、容易に電動機の回転状態を検出すること
ができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態を示
す概略構成図である。図中、１はステアリングシャフト
であり、このステアリングシャフト１は自在継手２を介
して連結されたアッパシャフト１ａとロアシャフト１ｂ
とから構成されている。アッパシャフト１ａの上端には
ステアリングホイール３が固定されていると共に、ロア
シャフト１ｂの下端には、自在継手４を介してピニオン
シャフト５が連結されていて、このピニオンシャフト５
の下端に設けたピニオンがステアリングギヤボックス６
の内部でラック軸７のラックと噛合している。上記ステ
アリングホイール３、ステアリングシャフト１、自在継
手２，４、ピニオンシャフト５及びラック軸７によって
操舵系を構成している。

【００１９】上記ピニオンシャフト５は、減速ギヤ機構
８を介して電動機９の回転軸９ａに連結されている。こ
の減速ギヤ機構８は、ケーシング８ａ内で互いに噛合す
る駆動ギヤ８ｂと従動ギヤ８ｃとからなり、従動ギヤ８
ｃがピニオンシャフト５に固定されていると共に、駆動
ギヤ８ｂが回転軸９ａに固定されている。電動機９は、
例えば直流サーボ電動機で構成され、電磁クラッチ９ｂ
及び回転軸９ａを介して、その回転力が減速ギヤ機構８
へと伝達される。

【００２０】また、ステアリングシャフト１には、ステ
アリングホイール３に付与されてステアリングシャフト
１に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手
段としての操舵トルクセンサ１０が設けられている。こ
の操舵トルクセンサ１０は、例えば、同一の作用構成を
有する図示しない、メインポテンショメータとサブポテ
ンショメータとから構成され、操舵トルクをアッパシャ
フト１ａに設けたトーションバーの捩じれ角変位に変換
し、この捩じれ角変位をボールねじ部材により直進運動
に変換し、ポテンショメータの摺動接触子に連結された
レバーをボールねじ部材により可動させ、摺動接触子か
ら出力される抵抗値を可変するように構成されている。
そして、ドライバがステアリングホイール３を操舵する
ことによって、各ポテンショメータで検出されるステア
リングシャフト１に生じる捩じれの大きさと方向とに応
じたアナログ電圧からなる操舵トルク検出信号Ｔ_M，Ｔ
_Sを出力する。例えば、図２に示すように、ステアリン
グホイール３が非操舵状態であり中立状態にある場合に
は、所定の中立電圧Ｖ₀を操舵トルク検出信号Ｔ_M，Ｔ
_Sとして出力し、これよりステアリングホイール３を右
切りするとそのときの操舵トルクに応じて中立電圧Ｖ₀
より増加する電圧を、左切りするとそのときの操舵トル
クに応じて中立電圧Ｖ₀より減少する電圧を出力するよ
うになっている。

【００２１】１１は、車速を検出するための車速検出セ
ンサであり、例えば変速機の出力軸の回転数を検出し
て、これに対応した周期のパルス信号からなる車速検出
信号Ｖを出力する。

【００２２】１２は、電動機９の駆動制御を行う電動機
駆動手段としての制御装置であり、バッテリ等の電源１
３に接続されている。この制御装置１２には、図３に示
すように、前記操舵トルクセンサ１０からの操舵トルク
検出信号Ｔ_M，Ｔ_Sと、車速センサ１１からの車速検出
信号Ｖと、後述の電圧検出回路１４からの電圧検出信号
ｖ₁〜ｖ₄とが供給される。そして、制御装置１２は、
これら入力信号に基づき前記電動機９の回転方向及びそ
の駆動量を指定するモータ制御信号Ｚ_M，異常発生に伴
い電動機９を制御する異常停止制御信号Ｚ_E，電磁クラ
ッチ９ｂを制御するクラッチ制御信号Ｚ_C及び電源１３
からの供給電源を供給又は遮断制御する電源制御信号Ｚ
_Rを出力する制御回路２０と、前記モータ制御信号Ｚ_M
及び異常停止制御信号Ｚ_Eが供給され、これらに基づき
電動機９を駆動制御するモータ駆動回路３０と、前記電
源制御信号Ｚ_Rが供給され、これに基づき電源１３から
モータ駆動回路３０への供給電源を供給又は遮断制御す
る遮断回路６１とから構成されている。

【００２３】前記制御回路２０は、Ａ／Ｄ変換器２
１_M，２１_S，２２及び２３と、マイクロコンピュータ
２４とを備えている。このマイクロコンピュータ２４
は、入力インタフェース回路２４ａ及び出力インタフェ
ース回路２４ｂと、演算処理装置２４ｃと、記憶装置２
４ｄとを少なくとも有し、入力インタフェース回路２４
ａには上記操舵トルクセンサ１０の操舵トルク検出信号
Ｔ_M，Ｔ_SがそれぞれＡ／Ｄ変換器２１_M，２１_Sを介
して供給されると共に、車速センサ１１の車速検出信号
ＶがＡ／Ｄ変換器２２を介して供給される。また、電圧
検出回路１４からの電圧検出信号ｖ₁〜ｖ₄がＡ／Ｄ変
換器２３でそれぞれデジタル信号に変換されて供給され
る。そして、出力インタフェース回路２４ｂからは操舵
補助トルクに応じて形成された電動機９を駆動制御する
モータ制御信号Ｚ_M及び電動機９を異常停止させる異常
停止制御信号Ｚ_Eが直接出力されると共に、電磁クラッ
チ９ｂへのクラッチ制御信号Ｚ_C及び遮断回路６１への
電源制御信号Ｚ_Rが直接出力される。

【００２４】そして、前記演算処理装置２４ｃは、操舵
トルクセンサ１０からの操舵トルク検出信号Ｔ_M，Ｔ_S
と、車速センサ１１からの車速検出信号Ｖと、電圧検出
回路１４からの電圧検出信号ｖ₁〜ｖ₄をそれぞれＡ／
Ｄ変換器２１_M，２１_S，２２，２３を介して操舵トル
クＴ_M及びＴ_S，車速検出値Ｖ，電圧検出値ｖ₁〜ｖ ₄
として入力し、操舵トルクＴ_Mが所定設定値Ｔα以上で
ある時に、車速検出値Ｖ及び操舵トルクＴ_Mに基づい
て、電動機９に所定の操舵補助トルクを発生させるため
の目標電流値Ｉ₀及び回転方向を設定し、これらをもと
に電動機９の駆動制御を行うための駆動量及び回転方向
を特定するモータ制御信号Ｚ_Mを出力する。

【００２５】また、演算処理装置２４ｃは、前記操舵ト
ルクセンサ１０からの操舵トルクＴ _M及びＴ_Sに基づ
き、これら両者が一致するかどうか、或いは、その検出
値が操舵トルクセンサ１０に断線、短絡等が発生してい
ることを表す値ではないか等を行うことにより操舵トル
クセンサ１０の異常検出を行う。そして、電動機９を駆
動制御中、すなわち、操舵系へのアシストを行っている
ときに、操舵トルクセンサ１０の異常を検出した場合に
は、電動機９の端子間を短絡させると共に、電圧検出回
路１４からの電圧検出値ｖ₁〜ｖ₄に基づき電動機９が
回転中であるか否かを検出し、電動機９が回転しなくな
ったとき、電動機９の短絡を停止する。また、電磁クラ
ッチ９ｂを作動させて、電動機９と減速ギヤ機構８との
機械的結合を遮断状態にし、減速ギヤ機構８への電動機
９の回転力の伝達を停止する。

【００２６】また、演算処理装置２４ｃでは、操舵トル
クＴ_Mが所定設定値Ｔα未満であるときには、電動機９
による操舵補助トルクを発生させる必要がないものとし
て、電動機９を駆動しない。

【００２７】前記記憶装置２４ｄには、上記演算処理装
置２４ｃでの演算処理に必要な処理プログラム等を記憶
していると共に、演算処理装置２４ｃの演算結果等を逐
次記憶する。

【００２８】一方、前記モータ駆動回路３０は、図４に
示すように、制御回路２０から出力されるモータ制御信
号Ｚ_M及び異常停止制御信号Ｚ_Eが供給されるゲート駆
動回路３１と、ブリッジ回路３６とを備えている。

【００２９】このブリッジ回路３６は、例えば、Ｎチャ
ネル接合形ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等のトラン
ジスタがそれぞれ直列に接続された２つのトランジスタ
Ｔｒ ₁及びＴｒ₂、Ｔｒ₃及びＴｒ₄が並列に接続され
て形成されている。そして、トランジスタＴｒ₁及びＴ
ｒ₃の接続点が遮断回路６１を介して電源１３に接続さ
れ、Ｔｒ₂及びＴｒ₄の接続点が接地されていると共
に、Ｔｒ₁とＴｒ₂との接続点及びＴｒ₃とＴｒ₄との
接続点間に電動機９が接続されている。さらに、フライ
ホイールダイオードＤ₁〜Ｄ₄と、これと直列に接続さ
れた電圧検出用抵抗Ｒ₁〜Ｒ₄とが、各トランジスタＴ
ｒ₁〜Ｔｒ₄と並列に接続されている。

【００３０】前記遮断回路６１は、例えば常開接点を有
するリレースイッチで構成され、ブリッジ回路３６への
電源１３の供給電源をＯＮ／ＯＦＦ制御するものであ
り、制御回路２０での異常監視に基づく電源制御信号Ｚ
_Rにより制御されるようになされ、異常発生時にはブリ
ッジ回路３６への供給電源を遮断するようになされてい
る。

【００３１】そして、前記ゲート駆動回路３１は、例え
ばパルス幅変調回路，論理回路等で構成され、マイクロ
コンピュータ２４からのモータ制御信号Ｚ_Mで特定され
る電動機９の回転方向及び駆動量に基づいてブリッジ回
路３６の各トランジスタＴｒ ₁〜Ｔｒ₄に電圧供給を行
うことによって、電動機９への駆動電流の供給制御を行
っており、例えば、電流方向が右として指定された場合
には、トランジスタＴｒ₂及びＴｒ₃のゲート端子に電
圧供給を行うことによって、電源１３の供給電源が遮断
回路６１を介してブリッジ回路３６に供給され、トラン
ジスタＴｒ₃，電動機９，トランジスタＴｒ₂の方向に
電流が流れて、電動機９が正回転、すなわち、右回転す
る。

【００３２】逆に、電流方向が左として指定された場合
には、トランジスタＴｒ₁及びＴｒ ₄のゲート端子に電
圧供給を行うことによって、電源１３からの供給電源が
ブリッジ回路３６に供給され、トランジスタＴｒ₁，電
動機９，トランジスタＴｒ₄の方向に電流が流れて、電
動機９が逆回転、すなわち、左回転する。そして、この
とき、ゲート駆動回路３１で、指定された駆動量に応じ
て例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation) 信号を形
成し、このＰＷＭ信号に基づいてトランジスタＴｒ₁又
はＴｒ₃のゲート端子への電圧供給を行うことによっ
て、電動機９に流れる電流量を制御し、電動機９をモー
タ制御信号Ｚ_Mで指定された方向に指定された駆動量だ
け駆動するようになっている。

【００３３】そして、前記電圧検出回路１４は、前記電
圧検出用抵抗Ｒ₁〜Ｒ₄の両端に発生した電圧を増幅及
びノイズ除去する等の処理を行いこれを電圧検出信号ｖ
₁〜ｖ₄として制御回路２０に出力する。

【００３４】次に、上記実施の形態の動作を、演算処理
装置２４ｃでの操舵補助力制御処理の処理手順を示す図
５のフローチャートに基づいて説明する。この図５に示
す処理は、例えば図示しない所定のメインプログラムに
対して所定時間（例えば５０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割り
込み処理として実行される。

【００３５】演算処理装置２４ｃでは、まず、操舵トル
クセンサ１０からの操舵トルクＴ_M，Ｔ_Sを読み込み
（ステップＳ１）、これに基づいて、操舵トルクＴ_Mと
Ｔ_Sとがほぼ一致する値であるか、或いは、正常時に操
舵トルクＴ_M及びＴ_Sがとり得る値よりも大きいかどう
か、又は、小さいかどうか等により、操舵トルクＴ_M及
びＴ_Sが操舵トルクセンサ１０に断線或いは短絡等が発
生しているとみなされる値ではないか等、操舵トルクＴ
_M，Ｔ_Sに基づいて操舵トルクセンサ１０の異常監視処
理を行う（ステップＳ２）。

【００３６】そして、異常監視処理での結果、操舵トル
クセンサ１０に異常がないと判定された場合には（ステ
ップＳ３）、操舵トルクセンサ１０からのメインポテン
ショメータの検出値である操舵トルクＴ_Mに基づいて通
常の操舵補助力制御を行う。すなわち、操舵トルクＴ_M
が所定値Ｔα以上であるか否かを判定することによっ
て、操舵系に電動機９による操舵補助トルクを発生させ
る必要があるか否か、を判定する（ステップＳ４）。例
えば車両が直進走行している場合等ドライバが操舵操作
を行わない場合には、操舵トルクＴ_Mが所定値Ｔαより
小さいから、ステアリングシャフト１に操舵トルクが発
生しておらず、操舵補助トルクを発生させる必要がない
ものとして、電磁クラッチ９ｂをオフ状態に維持するク
ラッチ制御信号Ｚ_Cを出力し（ステップＳ５）、電動機
９を駆動しない。

【００３７】また、例えば車両が直進走行している状態
から旋回に移行する場合等、ドライバが操舵を行った場
合には、操舵トルクＴ_Mが、所定値Ｔαよりも大きくな
るから（ステップＳ４）、電磁クラッチ９ｂを、電動機
９の回転力を減速ギヤ機構８に伝達可能なオン状態に制
御するクラッチ制御信号Ｚ_Cを出力し（ステップＳ
６）、車速センサ１１からの車速検出値Ｖと操舵トルク
Ｔ_Mとをもとに、例えば、予め設定し所定の記憶領域に
格納している、車速と操舵トルクと目標電流値との対応
を表す制御マップ等に基づいて、操舵トルクＴ_M及び車
速検出値Ｖに応じた操舵補助トルクを電動機９に発生さ
せるための目標電流値Ｉ₀を設定し、これを所定の記憶
領域に格納する（ステップＳ７）。

【００３８】そして、操舵トルクＴ_Mに基づき電動機９
の回転方向を特定し（ステップＳ８）、目標電流値Ｉ₀
及び回転方向を指定するモータ制御信号Ｚ_Mをゲート駆
動回路３１に出力する（ステップＳ９）。

【００３９】例えば、ステアリングホイール３を右操舵
した場合には、操舵トルクＴ_Mは、右操舵したので、中
立電圧Ｖ₀よりも大きい電圧値となる。これに基づき制
御回路２０では、右操舵されたことを認識し、車速検出
値Ｖと操舵トルクＴ_Mとに基づいて例えば予め設定した
制御マップ等に基づいて目標電流値Ｉ₀を設定し、右方
向に目標電流値Ｉ₀に応じた電動機９の駆動量だけ駆動
するよう指定するモータ制御信号Ｚ_Mを形成し出力す
る。

【００４０】これを受けてゲート駆動回路３１では、ト
ランジスタＴｒ₂，Ｔｒ₃をオン状態、トランジスタＴ
ｒ₁及びＴｒ₄をオフ状態に制御し、これによって、電
源１３からの供給電源がトランジスタＴｒ₃，電動機
９，トランジスタＴｒ₄の方向に流れて電動機９が右回
転し、電動機９の回転力が減速ギヤ機構８を介して操舵
系に伝達されることによって、ドライバは、右方向への
ステアリングホイール３の操作を容易に行うことができ
る。

【００４１】逆に、ドライバが左操舵した場合には、操
舵トルクＴ_Mが中立電圧Ｖ₀よりも小さい電圧値となる
ことから、制御回路２０では左方向に操舵されたことを
認識し、回転方向は左としてモータ制御信号Ｚ_Mを出力
する。これによって、トランジスタＴｒ₂，Ｔｒ₃がオ
フ状態、トランジスタＴｒ₁及びＴｒ₄がオン状態に制
御され、電源１３からの供給電圧がトランジスタＴ
ｒ₁，電動機９，トランジスタＴｒ₄の方向に流れるこ
とから、電動機９が左回転し、ドライバは、左方向への
ステアリングホイール３の操作を容易に行うことができ
る。

【００４２】そして、異常監視処理（ステップＳ２）に
おいて、操舵トルクセンサ１０の異常が検出されない間
は、上述の処理を繰り返し行い、操舵トルクＴ_M及び車
速検出値Ｖに応じた操舵補助トルクを発生させて、ドラ
イバの操舵操作を容易にする。

【００４３】そして、この状態から、例えば、操舵トル
クセンサ１０に短絡等の異常が発生した場合には、操舵
トルクＴ_M或いはＴ_Sの何れかの値が、本来取り得る値
以外の値、例えば零付近の値となり、両者が一致しない
ことから、演算処理装置２４ｃでは、操舵トルクセンサ
１０に異常が発生したものと認識する（ステップＳ１〜
Ｓ３）。よって、操舵トルクＴ_Mに基づく電動機９の駆
動制御は行わず、図６に示す異常停止処理（ステップＳ
１０）を実行する。

【００４４】この異常停止処理では、例えば、前回操舵
補助力制御処理を実行した際に保持している目標電流値
Ｉ₀に基づいて、現在操舵系に対して電動機９によりア
シスト中であるか否かを判定し（ステップＳ１１）、前
回の目標電流値Ｉ₀が略零である場合には、アシスト中
でないものとして、後述のステップＳ１９にそのまま移
行する。そして、前回の目標電流値Ｉ₀が略零でない場
合には、アシスト中であるものと判定し、次に、車速検
出値ＶがＶ≧Ｖαであるか否か、すなわち、車両が走行
中であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。

【００４５】そして、車両が走行中でない場合には（ス
テップＳ１２）、停止状態でステアリングホイール３の
操作を行っており、つまり、据え切り状態であるから、
この状態で電動機９を停止させた場合、操舵系の弾性変
形による戻り力の影響をステアリングホイール３がうけ
る可能性があると判断する。

【００４６】また、車両が走行中である場合には、次
に、前回の目標電流値Ｉ₀が所定設定値Ｉα以上である
か否かを判定する（ステップＳ１３）。この所定設定値
Ｉαは、例えば、目標電流値Ｉ₀として設定可能な最大
電流値を最大目標電流値Ｉ_0MAXとした場合に、その３０
％程度の値が設定される。これは、最大目標電流値Ｉ_0M
_AXの３０％程度以下の値であれば、この状態で電動機９
を停止した場合でも捩じれの戻り力の影響をステアリン
グホイール３がうけることはないとみなされて設定され
た値である。

【００４７】よって、前回の目標電流値Ｉ₀が最大目標
電流値Ｉ_0MAXの３０％以上であるか否か、すなわち、電
動機９による操舵補助トルクが大きいか否かを判定し、
前回の目標電流値Ｉ₀が最大目標電流値Ｉ_0MAXの３０％
以上である場合には、この状態で電動機９を停止させた
場合、操舵系の弾性変形の戻り力の影響をステアリング
ホイール３がうけると判断する。

【００４８】そして、電動機９を停止させた場合に操舵
系の弾性変形の戻り力による影響をステアリングホイー
ル３が受けると判断した場合には（ステップＳ１２，ス
テップＳ１３）、前記電動機９の端子間を短絡させる指
示を行う異常停止制御信号Ｚ _Eを送信する（ステップＳ
１４）。例えば、トランジスタＴｒ₁及びＴｒ₃をオン
状態，Ｔｒ₂及びＴｒ₄をオフ状態（又は、トランジス
タＴｒ₂及びＴｒ₄をオン状態．トランジスタＴｒ₁及
びＴｒ₃をオフ状態）とするように指示する。

【００４９】次いで、トランジスタＴｒ₁又はＴｒ₃の
みをオン状態（又は、トランジスタＴｒ₂又はＴｒ₄）
とする短絡解除を指示する異常停止制御信号Ｚ_Eを送信
する（ステップＳ１５）。そして、電圧検出回路１４か
らの電圧検出値ｖ₁〜ｖ₄を読み込み（ステップＳ１
６）、この電圧検出用抵抗Ｒ₁〜Ｒ₄の両端の電位差が
所定値以下であるか否かを判定することにより、電動機
９の回転が停止したかどうかを判定する（ステップＳ１
７）。

【００５０】そして、電動機９の回転が停止した場合に
は、各トランジスタＴｒ₁〜Ｔｒ₄をオフ状態とする異
常停止制御信号Ｚ_Eを出力すると共に、電磁クラッチ９
ｂをオフ状態とする制御信号Ｚ_Cを出力し（ステップＳ
１８）、次いで、例えば、ドライバに操舵トルクセンサ
１０の異常を通知すると共に、遮断回路６１へブリッジ
回路３６への電源供給を遮断する電源制御信号Ｚ_Rを出
力し、以後、操舵補助力制御処理を実行しない等の異常
時の所定の処理を実行し（ステップＳ１９）、処理を終
了する。

【００５１】そして、電動機９が停止したとみなされな
い場合には、再度、短絡指示を行い（ステップＳ１
４）、次いで短絡解除を指示し（ステップＳ１５）、こ
のときの電圧検出値ｖ₁〜ｖ₄をもとに、電動機９が停
止したかどうかを判定し（ステップＳ１６，Ｓ１７）、
電動機９が停止したとみなされるまでの間、この操作を
繰り返し行う。

【００５２】ここで、ステップＳ１２及びＳ１３の処理
が戻り力推定手段に対応し、ステップＳ１４の処理が短
絡手段に対応し、ステップＳ１７の処理が回転状態検出
手段に対応している。

【００５３】したがって、例えば、据え切りを行ってい
る状態で、操舵トルクセンサ１０に異常が発生した場合
には、演算処理装置２４ｃでは、操舵トルクセンサ１０
からの操舵トルクＴ_M，Ｔ_Sに基づき操舵トルクセンサ
１０の異常が検出されると、車両が停止状態でアシスト
を行っているから据え切り状態であるとして、短絡指示
を行う。これを受けて、ゲート駆動回路３１では、トラ
ンジスタＴｒ₁〜Ｔｒ ₄に対して例えば、トランジスタ
Ｔｒ₁及びＴｒ₃をオン状態、トランジスタＴｒ₂及び
Ｔｒ₄をオフ状態に制御する。これによって、ブリッジ
回路３６に、トランジスタＴｒ₁，電動機９，トランジ
スタＴｒ₃からなる閉回路が形成される。このとき、電
動機９への電流供給が遮断されるから、操舵系の弾性変
形によって電動機９を逆方向に回転させようとする戻り
力が働き、これによって電動機９は発電機として作動
し、回生制動状態となる。よって、操舵系の弾性変形に
よる戻り力を抑制することができるから、ステアリング
ホイール３に伝達される操舵系の弾性変形による戻り力
が抑制され、ステアリングホイール３に対し急な逆回転
方向への力が働くことはない。

【００５４】そして、電動機９の端子間を短絡している
状態でトランジスタＴｒ₁をオフ状態としたときの電圧
検出用抵抗Ｒ₁〜Ｒ₄の両端の電位差を検出しこれに基
づき電動機９の回転が停止したかどうかを判定する。そ
して、各電位差が零となったとき、操舵系の弾性変形の
戻り力による電動機９の回転が停止したものとして、全
てのトランジスタＴｒ₁〜Ｔｒ₄をオフ状態に制御し、
電磁クラッチ９ｂをオフ状態に制御して、電動機９によ
るアシストを停止する。

【００５５】同様に、車両が緩やかな旋回走行に移行す
るときに、操舵トルクセンサ１０の異常が検出された場
合には、ステアリングホイール３が緩やかに操舵され、
電動機９による操舵補助トルクが少なく、例えば目標電
流値Ｉ₀が最大目標電流値Ｉ _0MAXの３０％以下の場合に
は、この状態で電動機９を停止させた場合でも操舵系の
弾性変形の戻り力による影響は少ないものと判断し、全
てのトランジスタＴｒ ₁〜Ｔｒ₄をオフ状態に制御し、
電磁クラッチ９ｂをオフ状態に制御する。これによっ
て、電動機９への電流供給が遮断されるが、操舵系の弾
性変形による戻り力は小さいから、ステアリングホイー
ル３が逆方向に急に回転されることはない。

【００５６】また、例えば車両が急に旋回走行に移行す
る場合等に、操舵トルクセンサ１０の異常が検出された
場合には、ステアリングホイール３が大きく操舵される
から、操舵系に発生するトルクは大きく、電動機９によ
る操舵補助トルクは大きくなる。よって、目標電流値Ｉ
₀が最大目標電流値Ｉ_0MAXよりも大きくなるから、操舵
系の弾性変形の戻り力による影響は大きいと判断し、前
記と同様に、電動機９を短絡状態にして、操舵系の弾性
変形による戻り力によって電動機９を発電機として作動
させ、電動機９を回生制動状態とする。これによって、
弾性変形の戻り力が抑制され、ステアリングホイール３
が逆方向に急に回転されることを回避することができ
る。

【００５７】図７は、アシスト中に電動機９を停止させ
た場合の、ステアリングホイール３の角度変化を表した
ものであり、図７（ａ）は電動機９の端子間の短絡を行
わない従来の停止方法、図７（ｂ）は電動機９の端子間
を短絡する本発明の停止方法による角度変化状態を表し
たものである。

【００５８】図７（ｂ）に示すように、操舵補助トルク
を発生させている状態から、時点ｔで電動機９を停止さ
せ、操舵補助トルクが零になると、電動機９の端子間が
短絡されて電動機９が回生制動状態となるから操舵系に
制動トルクが働くことになり、図７（ａ）に比較して、
ステアリングホイール３が緩やかに中立状態に戻ること
がわかる。

【００５９】また、上記実施の形態では、電圧検出用抵
抗Ｒ₁〜Ｒ₄を設け、これによって、電動機９の端子間
電圧を検出するようにしたから、端子間電圧から、容易
に電動機９の回転状態を検出することができ、また、端
子間電圧が略零となるまでの間、すなわち、電動機９の
回転が停止するまで、端子間を短絡するようにしたか
ら、操舵系の弾性変形による戻り力の影響をうけなくな
るまで、短絡することになり、例えば戻り力が生じてい
る途中で短絡状態を解除することによって、戻り力がス
テアリングホイール３に伝達されて急に回転されること
を確実に回避することができる。

【００６０】また、上記実施の形態では、電動機９を停
止させるときに、停車中であるか、或いは前回の目標電
流値Ｉ₀が所定値Ｉα以上であるかに基づき、操舵系の
弾性変形による戻り力の大きさを推定し、戻り力が大き
く、ステアリングホイール３に与える影響が大きいと予
測されるときのみ、電動機９の端子間の短絡を行うよう
にしたから、戻り力を抑制する必要があるときのみ短絡
を行うことになり、戻り力の抑制を効率良く行うことが
できると共に、処理効率を向上させることができる。

【００６１】なお、上記実施の形態では、制御回路２０
をマイクロコンピュータによって構成した場合について
説明したが、これに限らず加算器、積分演算器等の電子
回路を組み合わせて構成することも可能である。

【００６２】また、上記実施の形態では、ブリッジ回路
のスイッチング素子としてバイポーラトランジスタを用
いた場合について説明したが、これに限らず、電界効果
トランジスタ等を適用することも可能である。

【００６３】また、上記実施の形態では、ブリッジ回路
によってモータを駆動する場合について説明したが、こ
れに限らず、例えば、双方向接点リレー等によって駆動
回路を形成し、これによってモータを駆動制御するよう
にすることも可能である。

【００６４】また、上記実施の形態では、フライホイー
ルダイオードと直列に電圧検出用抵抗を設けた場合につ
いて説明したが、これに限らず、例えば、図８に示すよ
うに、トランジスタＴｒ₁及びＴｒ₂の接続点又はトラ
ンジスタＴｒ₃及びＴｒ₄の接続点と、電動機９との間
に電圧検出用シャント抵抗を設け、この両端の電位差を
検出することによって、電動機９の回転の停止を検出す
るようにすることも可能である。

【００６５】また、上記実施の形態においては、メイン
ポテンショメータとサブポテンショメータとから構成さ
れる操舵トルクセンサを適用した場合について説明した
がこれに限るものではなく、１つのポテンショメータで
構成される操舵トルクセンサを適用することも可能であ
る。

【００６６】さらに、上記実施の形態においては、操舵
トルクセンサに異常が発生した場合に、操舵補助力制御
処理を停止する場合について説明したが、これに限るも
のではなく、例えば、車速センサの異常等実際にステア
リングシャフト１に発生したトルクに応じた操舵補助ト
ルクを算出できない場合についても操舵補助力制御処理
を停止させるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す概略構成図である。

【図２】本発明に適用し得る操舵トルクセンサの出力特
性図である。

【図３】本発明に係る制御装置の一例を示すブロック図
である。

【図４】図３のモータ駆動回路３０の一例を示すブロッ
ク図である。

【図５】演算処理装置の操舵補助力制御処理の処理手順
の一例を示すフローチャートである。

【図６】異常停止処理の処理手順の一例を示すフローチ
ャートである。

【図７】本発明の動作説明に供する説明図である。

【図８】モータ駆動回路３０のその他の例を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

３ステアリングホイール９電動機９ｂ電磁クラッチ１０操舵トルクセンサ１１車速センサ１２制御装置１３電源１４電圧検出回路２０制御回路３０モータ駆動回路３１ゲート駆動回路３６ブリッジ回路Ｄ₁〜Ｄ₄ フライホイールダイオードＴｒ₁〜Ｔｒ₄ トランジスタＲ₁〜Ｒ₄ 電圧検出用抵抗

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の操舵系に連結され操舵補助トルク
を発生する電動機と、前記操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段
と、該操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクをもとに前
記電動機を駆動する電動機駆動手段と、を備えた電動パ
ワーステアリング装置において、前記操舵補助トルクを発生中に前記電動機を停止させる
とき、前記電動機の端子間を所定時間短絡する短絡手段
を備え、当該短絡手段は、前記操舵系の捩じれの戻り力を推定す
る戻り力推定手段を有し、前記戻り力が所定値以上であ
るとき、前記端子間を短絡するようにしたことを特徴と
する電動パワーステアリング装置。
【請求項２】前記短絡手段は、前記電動機の回転状態
を検出する回転状態検出手段を備え、前記電動機の端子
間を短絡後、前記回転状態検出手段で電動機の回転が停
止したことを検出するまでの間、前記端子間を短絡する
ようにしたことを特徴とする請求項１記載の電動パワー
ステアリング装置。
【請求項３】前記回転状態検出手段は、前記電動機と
直列に接続される電圧検出用抵抗を有し、当該電圧検出
用抵抗の両端の電位差をもとに、前記電動機の回転状態
を検出するようにしたことを特徴とする請求項２記載の
電動パワーステアリング装置。