JP3700547B2 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両のステアリングを制御する電動式パワーステアリング装置において、特にフェールセーフに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両のステアリングを制御する電動式パワーステアリングシステムでは、フェールセーフ機能により異常発生時、制御を停止することがある。この制御停止は、電動機によるステアリング回転運動を停止し、ドライバーの操作によるマニュアル作動に切り換えることにより、車両の操向性を確保するものである。制御停止の具体例としては、補助トルクを出力するモータに流れる電流を遮断するため、モータ駆動回路を停止するのみならず電源供給を遮断するために電力供給用のリレーを開成させるものである。しかし、このリレーの接点が溶着し開成できなくなる恐れがあり、このリレーの機能をチェックする必要が生ずる。特許登録２７１５４７３号公報にはこのリレー溶着を検出する方法が提案されている。
【０００３】
以下に図８に基づき説明する。１は操舵トルクを検出するトルクセンサ、２ａはこのトルク情報を基に補助トルクを演算し、制御信号を出力する制御量演算手段でマイクロコンピュータ（以下ＣＰＵという）である。１３はこのトルク情報をＣＰＵ２ａに伝達するインターフェース回路１である。３はステアリング系に配設され補助トルクを発生する電動機（モータ）で、スイッチング素子４〜７により駆動される。８は主にこれらスイッチング素子４〜７で構成された第１の駆動回路である。９ａはＣＰＵ２ａからの制御信号によりスイッチング素子４〜７を駆動する第２の駆動回路である。１０ａはモータ３の両端の電圧を検出する電圧監視回路であり、この出力はＣＰＵ２ａにＥ１、Ｅ２として入力されている。
２０はモータ３及びスイッチング素子４〜７へ電源を供給するリレーであり、ＣＰＵ２ａの信号に依存しスイッチ駆動回路２１により駆動されている。
【０００４】
次にリレー２０の溶着方法について説明する。まずスイッチ駆動回路２１によりリレー２０の接点を開成しておく。スイッチング素子４、又は５を駆動し、その結果を電圧監視回路１０ａからＣＰＵ２ａが入力する。ここで電圧監視回路はトランジスタ素子によるインバータ回路とし、各駆動モードを図９に示す。
【０００５】
スイッチング素子４をオンし、素子５をオフした場合、Ｅ１、Ｅ２の信号が共にｈｉｇｈ（以下Ｈという）の場合正常である。その他の場合はすべて異常となる。また、スイッチング素子４をオフし、素子５をオンした場合も同様にＥ１、Ｅ２両信号ともＨであれば正常、その他は異常となる。この図９から明らかなように、正常以外はリレーの接点が溶着していることになる。ただし、駆動回路９ａ、電圧監視回路１０ａ他は正常としている。
【０００６】
一方、特開昭６２−２３１８７１号公報には、リレーを駆動回路とモータとの間にも介挿した提案がされている（以下モータリレーという）。図１０にモータリレー１２がモータ３に直列接続されている構成ブロックを示した。スイッチング素子４〜７には並列にダイオードが挿入されており、リレー２０（以下電源リレーという）を開成したとしても、運転者がステアリングを回すとモータも回転させられ、これらダイオードにより回生電流が流れることになる。そのため、スイッチング素子の１個が短絡故障した場合、ステアリング又はモータの回転方向によってはステアリング回転方向の負荷が異なる状態が発生し、スムーズにステアリングを回すことができなくなる。そのためにモータリレー１２を追加したものである。
【０００７】
以上の２つの発明を合わせることは容易に想到できるものであるかもしれないが、しかし、実際のコントロールユニット（以下ＥＣＵという）には、さらにフェールセーフ機能が内蔵されており、簡単にはモータリレーをチェックできないという問題が発生する。例えば、ＣＰＵ２ａの故障を考慮すると、ＣＰＵとは別にモータの駆動を禁止する手段が必要となる。この駆動禁止手段がリレーのチェックを困難にしていた。つまり、この駆動禁止手段がモータ駆動状態であれば、モータリレーチェックはできるが、モータ駆動禁止中であれば、モータリレーをチェックしてもスイッチング素子を駆動できず、モータリレーが不良か否かを判断できない。
【０００８】
これを図１０を用いて説明する。駆動禁止回路１８ｇはステアリングがほとんど回転されていない場合、つまりトルクがあまり発生していない場合、駆動回路９ａを非作動にするように作用する。また、右回転中は左用、逆に左回転中は右用スイッチング素子を停止させる。図１１にトルクとトルクセンサの出力の関係を示すグラフを表している。ここでトルクＴｑ２以下では右回転させるスイッチング素子４又は７を停止させ、トルクＴｑ１以上ではスイッチング素子５、又は６を停止させる。トルクセンサ出力電圧でｖ２〜ｖ１の範囲はトルク発生が少ない。そのためこの範囲はモータ３を回転させる必要がない。そこで、ＣＰＵ２ａとは別に駆動回路９ａを非作動するように作用する駆動禁止回路１８ｇを付加している。図１０の駆動禁止回路１８ｇは具体的には、トルクセンサ出力電圧がｖ１、ｖ２以内にあるか否かを２個のコンパレータ１８ｂ、１８ｃで比較している。
そしてトルクセンサ出力がｖ１以上の場合、トランジスタ１８ｄはオンし、スイッチング素子５、又は６をオフする。逆にトルクセンサ出力がｖ２以下の場合、トランジスタ１８ｅがオンし、スイッチング素子４、又は７をオフするように接続されている。駆動禁止回路１８ｇが作動している場合、つまりトランジスタ１８ｄ、又は１８ｅがオンしている場合、スイッチング素子４、５又は６、７はＣＰＵ２ａが制御信号を出力してもオフ状態を保持し続ける。従って、この状態であればモータリレー１２のチェックは不可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来装置では、リレーをチェックしようとすると、駆動禁止回路がじゃまになり簡単にリレーのチェックができないという問題点があった。
【００１０】
この発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、フェールセーフ機能を充実させ、不具合の検出を可能にした電動式パワーステアリング装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、操舵トルクを検出するトルク検出手段、このトルク情報から電動機による車両の操向を行う制御量を演算する制御量演算手段、この制御量を受け、複数のスイッチング素子により前記電動機を駆動する駆動手段を有する電動式パワーステアリング装置において、前記制御量演算手段とは別に前記トルク情報から前記駆動手段の作動の少なくとも一部を制限する駆動制限手段と、前記電動機と駆動手段との間に配設され接続・遮断可能な第１のスイッチ手段と、前記電動機の端子電圧を監視する電圧監視手段とを備え、前記制御量演算手段は、前記トルク情報の大きさ、方向、又は前記駆動制限手段の状態に基づき、前記駆動制限手段が作用を停止していると判断した場合、又はその機能の一部が制限されていると判断した場合、前記駆動手段の少なくとも一部を作動し、かつ電圧監視手段の電圧情報により前記第１スイッチ手段の機能を検査することを特徴とするものである。
【００１２】
また、この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、制御量演算手段は、駆動制限手段と接続され、この駆動制限手段からの情報に基づき、駆動制限手段の作動が停止、又は一部制限されている場合、第１スイッチ手段の機能を検査することを特徴とするものである。
【００１３】
また、この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、操舵トルクを検出するトルク検出手段、このトルク情報から電動機により車両の操向を行う制御量を演算する制御量演算手段、この制御量を受け、複数のスイッチング素子により前記電動機を駆動する駆動手段を有する電動式パワーステアリング装置において、前記制御量演算手段とは別に前記トルク情報から前記駆動手段の作動の少なくとも一部を禁止する駆動禁止手段と、前記電動機と駆動手段との間に配設され接続・遮断可能な第１のスイッチ手段と、前記電動機の端子電圧を監視する電圧監視手段と、前記駆動禁止手段の作動を一時無効にする無効化手段とを備え、前記制御量演算手段は、無効化手段により駆動禁止手段の作動を停止している間に、前記駆動手段を作動し、かつ前記電圧監視手段の電圧情報により前記第１スイッチ手段の機能を検査することを特徴とするものである。
【００１４】
また、この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、無効化手段は、トルク検出手段の電源を制御することにより駆動禁止手段を無効にすることを特徴とするものである
【００１５】
また、この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、無効化手段は、トルク検出手段による信号を制御することにより駆動禁止手段を無効にすることを特徴とするものである。
【００１６】
また、この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、無効化手段は、駆動禁止手段の出力信号を制御することにより駆動禁止手段を無効にすることを特徴とするものである。
【００１７】
また、この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、第１スイッチ手段の機能検査は、駆動手段のスイッチング素子の駆動と電圧監視手段による電圧との関係から、第１スイッチ手段が遮断可能、及び又は接続可能を検査することを特徴とするものである。
【００１８】
また、この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、電動機に電源を供給又は遮断する第２のスイッチ手段を有し、制御量演算手段は第２のスイッチ手段が遮断可能、及び又は接続可能を検査することを特徴とするものである。
【００１９】
また、この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、電動機に電源を供給又は遮断する第２のスイッチ手段と、この第２のスイッチ手段と並列に擬似電源供給手段とを有し、制御量演算手段は第１のスイッチ手段の機能検査を行う場合、前記擬似電源供給手段により電源を供給するようにしたことを特徴とするものである。
【００２０】
さらにまた、この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、第１又は第２のスイッチ手段の機能が異常と判明した場合、運転者に報知する手段を有することを特徴とするものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。図１は、電動式パワーステアリング装置の構成を示したブロック図であり、電動機３、ＥＣＵ１７、センサ１等から構成されている。１は操舵トルクを検出するトルク検出手段でトルクセンサであり、１３はこのトルク信号を波形整形、又はフィルタリングするインターフェース回路１である。２はトルク情報の大きさ、方向から補助トルクを算出する制御量を演算する制御量演算手段であり、ＣＰＵで構成されている。３はステアリング系に配設され、補助トルクを発生する電動機であり、モータで構成されている。モータの回転によりステアリング及びタイヤを操向させるものである。４〜７はトランジスタ又はＦＥＴによるスイッチング素子であり、いわゆるＨブリッジ回路をなし、第１の駆動手段８を構成している。駆動モードは４と７、５と６が組となって駆動される。９は第２の駆動手段であり、ＣＰＵ２から出力された制御信号を受け、第１の駆動手段を制御するように作動する。第１及び第２の駆動手段８、９で駆動手段を構成している。
【００２２】
１０はモータ３の端子電圧を監視する電圧監視手段であり、モータ３の両端電圧をそれぞれ検出し、ＣＰＵ２に入力している。１１は駆動制限手段であり、ＣＰＵ２とは別にトルク情報からモータ駆動手段８、又は９の作動を禁止できるものである。１２はモータ３と直列に接続された第１のスイッチ手段であり、リレーで構成されている。このモータリレー１２は接点を閉成すると電流が流れ、開成すると電流を遮断できるものであり、これはスイッチ駆動手段１６により制御できる。１４は車速を検出する車速センサであり、１５はこの車速情報を波形整形するインターフェース回路２である。
【００２３】
次に図１のように構成されたＥＣＵ１７の動作を説明する。ＣＰＵ２は、ドライバーの操作するステアリングのトルク信号をトルクセンサ１から受け、トルク情報を入力し、また車速センサ１４から信号を受け、車速を演算する。トルクと車速とから、これら入力信号に見合ったトルクを発生するようにモータ３を駆動する制御量を演算し、スイッチング素子４〜７を駆動する制御信号を出力する。
スイッチング素子の駆動によりモータに電流が流れて回転し、ドライバーの操向の補助、又はステアリングを自動的に回転させることができる。特に第２の駆動手段９はスイッチング素子４〜７を駆動する初段駆動回路であり、またスイッチング素子の駆動方法がＰＷＭ制御である場合、ＰＷＭ回路を構成していてもよい。
【００２４】
通常状態では、ＣＰＵ２の制御信号は、モータリレー１２を接続するようにスイッチ駆動手段１６に出力する。ここでスイッチング素子４及び７をオンすると、電源２６から電流が流れ、モータ３は一方向に回転する（右回転とする）。逆にスイッチング素子５及び６をオンするとモータ３は逆回転する（左回転とする）。各スイッチング素子４〜７にはダイオードがそれぞれ並列に接続、又は内蔵されている。このダイオードは、いわゆるフライホイールダイオードで、スイッチング素子がオンからオフに切り替わったとき、モータのコイルに誘起される逆起電力を吸収するものである。
【００２５】
また、ＥＣＵ１７にはＣＰＵ２が正常判断できないようになったとしても、モータ３の回転を停止することができるようにＣＰＵ２とは別に、駆動制限手段１１が内蔵されている。この駆動制限手段１１は図１０で説明した駆動禁止手段１８ｇと基本的には同等で、トルク情報の方向又は大きさに応じて、逆方向の回転を禁止している。またトルク信号が比較的小さい場合、すべての回転を停止するように作用する。図１１のトルク発生電圧値に対して発生トルクの絶対値が大きくなる場合と、小さくなる場合とで、ヒステリシスを設けることも可能である。
駆動制限手段１１の出力は第１又は第２の駆動手段８、９に作用し、最終的にはスイッチング素子４〜７の内少なくとも１個をオフするように機能する。
【００２６】
次に図２を用いて、駆動手段８、又は９の駆動を禁止する方法について説明する。図２（ａ）は、第２の駆動手段９がＡＮＤ回路３０で構成されており、駆動制限手段１１からの信号とＣＰＵ２との制御信号の論理積で出力する。従って駆動制限手段１１が禁止信号を出力している場合（ＬＯＷ出力）、スイッチング素子４〜７はオフとなる。図２（ｂ）は、第２の駆動手段９がトランジタ３１で構成されており、駆動制限手段１１の最終段出力もトランジスタ３２で構成されている。このトランジスタ３２がオンするとＨブリッジのスイッチング素子６、又は７がオフとなる。図２で示したように、駆動制限手段１１は駆動手段８、又は９の一部、又は全部を作動禁止することでモータに流れる電流を遮断することが、ＣＰＵ２とは別個にできる。
【００２７】
次にモータリレー１２のチェック方法について説明する。基本的にはスイッチング素子４〜７を駆動し、モータ３の両端に表れる電圧を電圧監視手段１０による信号Ｅ１、Ｅ２によりＣＰＵ２が判断する。図３にすべての入出力の組合せを記載した。特に丸印を付けた組合せが検査に必要な項目となる。ここで電圧監視手段１０は図８と同等の回路で構成されているとしている。つまり、モータ端子電圧が高いとＥ１、又はＥ２はＬ、逆に電圧が低いとＨとなるインバータ回路機能としている。例えばＮＯ４ではスイッチング素子４のみオンし、その他をオフとし、電圧監視手段１１の出力がＥ１＝Ｌ、Ｅ２＝Ｌとなると、モータリレー３の接点は閉成（溶着）されている可能性がある。またＮＯ８ではスイッチング素子５のみオンし、Ｅ１＝Ｌ、Ｅ２＝Ｌとなると、両者からモータリレー１２は閉成されていると判断できる。このように図３記載のスイッチング素子の駆動組合せによりモータリレー１２の溶着を簡単にチェックできる。さらにモータリレー１２のチェックの他、スイッチング素子のチェックとしてもこの組合せ表に記載のとおりチェックできることが可能である。さらに電圧監視手段１１は、インバータ機能でなくても電圧を直接読みとれるタイプ、たとえばＡ／Ｄ（アナログディジタル）変換器であっても同一の機能を有する。
【００２８】
前述の方法によりモータリレーのチェックが可能であるが、これには駆動制限手段１１が作用していない場合に限る。つまり、駆動制限手段１１が作用していると、ＣＰＵ２がスイッチング素子４〜７を駆動しても、全く駆動できない。そのため前述のようなチェックを行うことが不可能であるばかりでなく、誤判定にも成りうる。そこで、モータリレー１２をチェックする際には、駆動制限手段１１が作用していない場合に制限される。作用していない状態を検出して、又は作用していない状態を強制的に作り出してチェックを行う２通りの方法が考えられる。まず駆動制限手段１１が作用していない状態を検出する方法について説明する。駆動制限手段１１がトルクの方向によりスイッチング素子の内１個又は２個のみをオフするように作用する場合、具体的には図１１のトルクＴｑ１以上では左回転を行うスイッチング素子５又は６をオフするように、図２に示した電子回路が作用するので、トルク情報からＣＰＵ２が判断し、スイッチング素子４、７を駆動させてモータリレー１２の溶着をチェックする。
【００２９】
溶着の可能性がある場合は、運転者に視覚、聴覚に訴えて警告する。運転者への報知手段２８、例えばランプ、ブザーにより知らしめることができる。２７は報知手段２８を駆動する駆動部である。そしてパワーステアリング非制御中であれば、さらにパワーステアリング機能自体を停止することも可能であり、運転者に報知すると共に安全を確保する。なお、モータリレー１２のみ異常の場合は運転者には報知するが、制御を停止しなくてもよい。なぜならばさらに不具合発生時、スイッチング素子、又は駆動制限手段により制御を停止できる手段が残存しているためである。
以上のように、ＣＰＵ２により駆動制限手段１１の状態を判断することにより、この状態に応じて駆動させるべきスイッチイング素子を選択することにより、モータリレー１２をチェックする。
さらには、図３に示した組合せによりモータリレー１２のみならず、スイッチング素子の不具合もチェックでき、より多くのシステムの異常を検出できるものである。
【００３０】
実施の形態２．
次に実施の形態２ついて図１を用いて説明する。駆動制限手段１１の状態をＣＰＵ２が判断する別の方法として、駆動制限手段１１からＣＰＵに信号を送信することにより簡単に実現できる。駆動制限手段１１はトルクセンサ１の信号を入力し、その大きさ、方向を絶えず把握している。具体的には、図１の破線１１ａを利用し、駆動制限手段１１からＣＰＵ２に現在駆動制限を実施していない状態である信号を送信する。ＣＰＵ２はこの信号を入力すると、モータリレー３をチェックすべくスイッチング素子の一部を駆動する。
【００３１】
このように駆動制限手段自体からモータリレーのチェック可能な時期を教えることにより、より簡単にＣＰＵ２はチェック可能となる。また、その機能の追加も配線１本の追加のみで済み、実現が容易である。また、駆動制限手段は、モータリレーチェックのために、一時的に自己の機能を停止することにより、システムが作動開始する前にＣＰＵ２にモータリレーチェックを行わさせることもでき、より安全性を向上できる。
【００３２】
実施の形態３．
次に実施の形態３について図４を用いて説明する。図１と図４との相違は、駆動禁止手段１８とトルクセンサの電源供給手段２９であり、同一符号は同一又は相当部分を示している。駆動禁止手段１８は駆動手段８、９の駆動を強制的に停止するものである。一方トルクセンサの電源は、電源供給手段２９により供給されている。ＣＰＵ２は所定の状態、又は時期になるとこの電源供給手段を停止する制御信号を出力する。すると電源供給が停止し、トルクセンサは電源がないため、発生電圧は０Ｖとなる。次に駆動禁止手段１８はトルク発生電圧が０Ｖを検出し、例えばスイッチング素子のオフ作動を停止する、又は右回転のみを停止させるように作用する。そのため、ＣＰＵ２はトルクセンサ電源を遮断した後、駆動停止手段１８がスイッチング素子のオフを停止し、その遅れ分を見越して、ＣＰＵ２はモータリレーチェックのためにスイッチング素子を駆動する。
【００３３】
以上のように、駆動禁止手段１８を無効化する手段として電源供給手段２９を備えたので、ＣＰＵ２に依存しセンサ電源を遮断することにより、任意のタイミングで、任意の期間駆動禁止手段の作用を強制的に停止でき、ＣＰＵ２の都合で任意の時間にモータリレーをチェックできる効果がある。また、電源供給手段２９により電源遮断の場合について説明したが、電源電圧を所定値に変更することで、トルクセンサ出力が駆動禁止手段１８を作動させるレベルになるものであってもよい。
【００３４】
実施の形態４．
次に実施の形態４について図５を用いて説明する。図５と図４との相違は、無効化手段が駆動禁止手段１８の前後に存在する手段１９ａ、又は１９ｂであり、同一符号は同一又は相当部分を示している。まず１９ａの手段について説明する。
この手段１９ａも駆動禁止手段１８を強制的に停止するものである。１９ａはトルクセンサの信号を所定値に固定するトルク情報固定手段であり、例えばトルク信号が０〜５Ｖまで出力される場合、０Ｖ、又は５Ｖに固定するものである。
トルク信号が０、又は５Ｖになると、駆動禁止手段１８は当然一方向の回転のみ禁止し、他方向回転は禁止しない。５Ｖ固定のトルク信号とした場合、図１１より右回転を許可し、左回転禁止となるので、スイッチング素子４、７を許可、５、６禁止となる。そこで、ＣＰＵ２はこの場合、スイッチング素子４、又は７を駆動することによりモータリレー１２をチェックする。さらに、トルク情報固定手段１９ａはＣＰＵ２により固定すべき制御信号を入力することにより（１９ｃ）、モータリレーチェックのタイミング、期間を把握することが簡単になる。
【００３５】
トルク信号を固定する方法として、０Ｖ又は５Ｖに固定する方法、つまりトルク出力電圧を固定するもので説明を行った。しかし、トルクセンサの種類によっては、別の方法、例えば駆動パルスによりその出力信号を発生させるタイプであれば、駆動パルス信号を変調（例えば、デューティ５０％で駆動している場合、デューティを２０％にして駆動する）することにより、出力値を固定する方法であってもよい。トルク出力値を固定する方法により駆動禁止手段１８を一時的に非作動とすることにより、モータリレーのチェックを行うことが簡単に実現できる。
【００３６】
実施の形態５．
次に図５の示した実施の形態５について説明する。駆動禁止手段１８を強制的に停止させる別の方法として、駆動禁止阻止手段１９ｂを用いる。この駆動禁止阻止手段１９ｂはＣＰＵ２からの制御信号（１９ｄ）により、一時的に駆動禁止信号の駆動手段９への伝達を遮断するように作用するものであり、信号を遮断、又はその信号レベルを変換（ＬならばＨ、ＨならばＬレベルにする）するものである。この駆動禁止阻止手段１９ｂをＣＰＵ２により作動させることにより、任意のタイミング、任意の時間にモータリレーチェックを行うようにしたものである。
【００３７】
ただし、実施の形態５及び６では、ＣＰＵ２の故障により駆動禁止手段１８が常時非作動となる恐れがあり、ＣＰＵ２の信号に対してタイマ機能を付加することによりＣＰＵ２が故障しても常時駆動禁止手段１８が非作動にならないような対応をとることが望ましい。
【００３８】
実施の形態６．
次に実施の形態６について図６を用いて説明する。図６と図１との主な相違は、電流検出用抵抗２２と、電流検出手段２３と、駆動制限手段１１ａとであり、同一符号は同一又は相当部分を示している。２２、２３はモータ３に流れる電流を抵抗の電圧ドロップにより検出しようとするものである。一方駆動制限手段１１ａは、トルク信号が例えば図１１のＴｑ２〜Ｔｒ１の間に存在する場合、その間は駆動手段を禁止するのではなく、電流制限を付けて流すことができるようにしたものである。通常パワーステアリングで使用されるモータ電流は数十アンペアになるので、ここでの電流制限は数アンペア程度までは流すことができるような範囲である。従って、たとえ電流が流れたとしても、ステアリングが自転したり、アシスト力に影響するようなレベルの電流ではない。さらにいえば、モータリレー１２、スイッチング素子４〜７等をチェックすることができる程度の電流を流すことができればよい。
【００３９】
また、ＣＰＵ２はトルク・車速からモータ３に流す電流を制御量として出力している場合、この電流検出手段（２２、２３）はＥＣＵに内蔵されている。いわゆる電流フィードバック制御タイプのＥＣＵであれば、この電流検出手段は追加する必要がない。従って駆動制限手段に機能追加で済むことになる。
以上のように制限電流機能付きの駆動制限手段１１ａを利用した場合、トルクセンサの発生信号がどの状態であろうとも、パワーステアリング非制御中であれば、いつでもモータリレー１２のチェックを行うことができる。実施の形態１〜５であれば、モータリレー１２のチェックではモータリレー溶着の可能性を考慮して、モータ３に流れる電流が大きくならないようにスイッチング素子の駆動を工夫する必要があった。しかしトルク発生が小さい範囲（Ｔｑ２〜Ｔｑ１）では、たとえモータリレー１２が溶着していても、モータ３に流れる電流が制限されているため、ステアリングが自転する恐れもなく安易にチェックできる効果がある。
【００４０】
実施の形態７．
次に実施の形態７について図７を用いて説明する。図７と図４との相違は、第２のスイッチ手段（電源リレー）２０が駆動手段８と電源２６との間に直列に配設されており、スイッチ駆動回路２１はこの電源リレー２０を駆動し、さらに電源リレー２０と並列に擬似電源手段２２を備えている。図中同一符号は同一又は相当部分を示している。電源リレー２０の主な目的は、この電源リレー２０より下流にある電気素子の短絡、地絡による不具合に対して、電源供給を遮断するものである。つまりスイッチング素子４と６が短絡、又は地絡した場合に接点を開成することにより、電源を遮断する。電源リレー２０より下流の電気素子の故障が発生しているか否かは、電源を投入してみないと検出できないが、故障の可能性がある場合に電源を十二分に供給することは、さらに故障を引き起こす可能性があるため、まず擬似電源手段２２により制限を付けた電源を供給し、モータリレー１２、スイッチング素子４〜７等をチェックした後、電源リレー２０を閉成するように作用するものである。
【００４１】
モータリレー１２をチェックする際、まずスイッチ駆動回路２１により電源リレー２０を開成する。そして擬似電源手段２２を駆動し、制限された電流源を有する電源を下流に供給する。この擬似電源手段２２は例えば、プリチャージ回路であってもよいし、最も簡略な回路としては電源に抵抗でプルアップした回路であってもよい。電源リレー２０のように許容電流が大きくなく、電気素子、モータ３の断線、短絡等をチェックできる程度の電流供給源でよい。この擬似電源により、モータリレー１２、又はスイッチング素子４〜７をチェックし、その結果正常であれば、電源リレー２０を閉成する。電源リレー２０のチェックは同様にスイッチング素子４〜７の駆動と、電圧監視手段１０により可能であるが、直接ライン２４で電圧を検出してチェックしてもよい。
【００４２】
以上のように擬似電源手段により、下流で故障が発生している場合、電流制限を付加したのでさらに２次故障を起こす可能性を減少させることが可能となった。
【００４３】
【発明の効果】
この発明の電動式パワーステアリング装置は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００４４】
この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、制御量演算手段とは別にトルク情報から駆動手段の作動の少なくとも一部を制限する駆動制限手段と、電動機と駆動手段との間に配設され接続・遮断可能な第１のスイッチ手段と、電動機の端子電圧を監視する電圧監視手段とを備え、前記制御量演算手段は、トルク情報の大きさ、方向、又は前記駆動制限手段の状態に基づき、前記駆動制限手段が作用を停止していると判断した場合、又はその機能の一部が制限されていると判断した場合、前記駆動手段の少なくとも一部を作動し、かつ電圧監視手段の電圧情報により前記第１スイッチ手段の機能を検査するようにしたので、駆動制限手段を有している装置であっても、第１スイッチ手段の機能を的確に検査できる効果がある。
【００４５】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、制御量演算手段は、駆動制限手段と接続され、この駆動制限手段からの情報に基づき、駆動制限手段の作動が停止、又は一部制限されている場合、第１スイッチ手段の機能を検査するようにしたので、簡単にスイッチ手段の機能を検査できる効果がある。
【００４６】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、制御量演算手段とは別にトルク情報から駆動手段の作動の少なくとも一部を禁止する駆動禁止手段と、電動機と駆動手段との間に配設され接続・遮断可能な第１のスイッチ手段と、電動機の端子電圧を監視する電圧監視手段と、前記駆動禁止手段の作動を一時無効にする無効化手段とを備え、前記制御量演算手段は、無効化手段により駆動禁止手段の作動を停止している間に、前記駆動手段を作動し、かつ前記電圧監視手段の電圧情報により前記第１スイッチ手段の機能を検査するようにしたので、駆動禁止手段を有している装置であっても、第１スイッチ手段の機能を的確に検査できる効果がある。
【００４７】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、無効化手段は、トルク検出手段の電源を制御することにより駆動禁止手段を無効にするようにしたので、駆動禁止手段を簡単に、任意の時期に無効化できる効果がある。
【００４８】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、無効化手段は、トルク検出手段による信号を制御することにより駆動禁止手段を無効にするようにしたので、駆動禁止手段を簡単に、任意の時期に無効化できる効果がある。
【００４９】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、無効化手段は、駆動禁止手段を制御することにより駆動禁止手段の出力信号を無効にするようにしたので、駆動禁止手段を簡単に、任意の時期にできる効果がある。
【００５０】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、第１スイッチ手段の機能検査は、駆動手段のスイッチング素子の駆動と電圧監視手段による電圧との関係から、第１スイッチ手段が遮断可能、及び又は接続可能を検査するようにしたので、スイッチ手段の機能検査が簡単にできる効果がある。
【００５１】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、電動機に電源を供給又は遮断する第２のスイッチ手段を有し、制御量演算手段は第２のスイッチ手段が遮断可能、及び又は接続可能を検査するようにしたので、第２のスイッチ手段をもその機能を簡単に検査することができる効果がある。
【００５２】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、電動機に電源を供給又は遮断する第２のスイッチ手段と、この第２スイッチ手段と並列に擬似電源供給手段とを有し、制御量演算手段は第１のスイッチ手段の機能検査を行う場合、前記擬似電源供給手段により電源を供給するようにしたので、第２のスイッチ手段以下の下流で故障が発生している場合であっても、電流制限を付加でき、２次故障の誘発を防止できる効果がある。
【００５３】
さらにまた、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、第１又は第２のスイッチ手段の機能が異常と判明した場合、運転者に報知する手段を有するようにしたので、故障を運転者に知らしめることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１及び２による電動式パワーステアリング装置のブロック図である。
【図２】 実施の形態１による駆動手段の内の部分回路図である。
【図３】 実施の形態１によるスイッチング素子と電圧の関係図である。
【図４】 実施の形態３による電動式パワーステアリング装置のブロック図である。
【図５】 実施の形態４、及び５による電動式パワーステアリング装置のブロック図である。
【図６】 実施の形態６による電動式パワーステアリング装置のブロック図である。
【図７】 実施の形態７による電動式パワーステアリング装置のブロック図である。
【図８】 従来装置による電動式パワーステアリング装置のブロック図である。
【図９】 従来装置によるスイッチング素子と電圧の関係図である。
【図１０】 従来装置による電動式パワーステアリング装置のブロック図である。
【図１１】 トルクセンサの発生トルクと発生電圧の関係図である。
【符号の説明】
１ トルクセンサ（トルク検出手段）、２ ＣＰＵ（制御量演算手段）、３ モータ（電動機）、４〜７ スイッチング素子、８，９ 駆動手段、１０ 電圧監視手段、１１ 駆動制限手段、１２ モータリレー（第１のスイッチ手段）、１８ 駆動禁止手段、２０ 電源リレー（第２のスイッチ手段）。
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両のステアリングを制御する電動式パワーステアリング装置において、特にフェールセーフに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両のステアリングを制御する電動式パワーステアリングシステムでは、フェールセーフ機能により異常発生時、制御を停止することがある。この制御停止は、電動機によるステアリング回転運動を停止し、ドライバーの操作によるマニュアル作動に切り換えることにより、車両の操向性を確保するものである。制御停止の具体例としては、補助トルクを出力するモータに流れる電流を遮断するため、モータ駆動回路を停止するのみならず電源供給を遮断するために電力供給用のリレーを開成させるものである。しかし、このリレーの接点が溶着し開成できなくなる恐れがあり、このリレーの機能をチェックする必要が生ずる。特許登録２７１５４７３号公報にはこのリレー溶着を検出する方法が提案されている。
【０００３】
以下に図８に基づき説明する。１は操舵トルクを検出するトルクセンサ、２ａはこのトルク情報を基に補助トルクを演算し、制御信号を出力する制御量演算手段でマイクロコンピュータ（以下ＣＰＵという）である。１３はこのトルク情報をＣＰＵ２ａに伝達するインターフェース回路１である。３はステアリング系に配設され補助トルクを発生する電動機（モータ）で、スイッチング素子４〜７により駆動される。８は主にこれらスイッチング素子４〜７で構成された第１の駆動回路である。９ａはＣＰＵ２ａからの制御信号によりスイッチング素子４〜７を駆動する第２の駆動回路である。１０ａはモータ３の両端の電圧を検出する電圧監視回路であり、この出力はＣＰＵ２ａにＥ１、Ｅ２として入力されている。
２０はモータ３及びスイッチング素子４〜７へ電源を供給するリレーであり、ＣＰＵ２ａの信号に依存しスイッチ駆動回路２１により駆動されている。
【０００４】
次にリレー２０の溶着方法について説明する。まずスイッチ駆動回路２１によりリレー２０の接点を開成しておく。スイッチング素子４、又は５を駆動し、その結果を電圧監視回路１０ａからＣＰＵ２ａが入力する。ここで電圧監視回路はトランジスタ素子によるインバータ回路とし、各駆動モードを図９に示す。
【０００５】
スイッチング素子４をオンし、素子５をオフした場合、Ｅ１、Ｅ２の信号が共にｈｉｇｈ（以下Ｈという）の場合正常である。その他の場合はすべて異常となる。また、スイッチング素子４をオフし、素子５をオンした場合も同様にＥ１、Ｅ２両信号ともＨであれば正常、その他は異常となる。この図９から明らかなように、正常以外はリレーの接点が溶着していることになる。ただし、駆動回路９ａ、電圧監視回路１０ａ他は正常としている。
【０００６】
一方、特開昭６２−２３１８７１号公報には、リレーを駆動回路とモータとの間にも介挿した提案がされている（以下モータリレーという）。図１０にモータリレー１２がモータ３に直列接続されている構成ブロックを示した。スイッチング素子４〜７には並列にダイオードが挿入されており、リレー２０（以下電源リレーという）を開成したとしても、運転者がステアリングを回すとモータも回転させられ、これらダイオードにより回生電流が流れることになる。そのため、スイッチング素子の１個が短絡故障した場合、ステアリング又はモータの回転方向によってはステアリング回転方向の負荷が異なる状態が発生し、スムーズにステアリングを回すことができなくなる。そのためにモータリレー１２を追加したものである。
【０００７】
以上の２つの発明を合わせることは容易に想到できるものであるかもしれないが、しかし、実際のコントロールユニット（以下ＥＣＵという）には、さらにフェールセーフ機能が内蔵されており、簡単にはモータリレーをチェックできないという問題が発生する。例えば、ＣＰＵ２ａの故障を考慮すると、ＣＰＵとは別にモータの駆動を禁止する手段が必要となる。この駆動禁止手段がリレーのチェックを困難にしていた。つまり、この駆動禁止手段がモータ駆動状態であれば、モータリレーチェックはできるが、モータ駆動禁止中であれば、モータリレーをチェックしてもスイッチング素子を駆動できず、モータリレーが不良か否かを判断できない。
【０００８】
これを図１０を用いて説明する。駆動禁止回路１８ｇはステアリングがほとんど回転されていない場合、つまりトルクがあまり発生していない場合、駆動回路９ａを非作動にするように作用する。また、右回転中は左用、逆に左回転中は右用スイッチング素子を停止させる。図１１にトルクとトルクセンサの出力の関係を示すグラフを表している。ここでトルクＴｑ２以下では右回転させるスイッチング素子４又は７を停止させ、トルクＴｑ１以上ではスイッチング素子５、又は６を停止させる。トルクセンサ出力電圧でｖ２〜ｖ１の範囲はトルク発生が少ない。そのためこの範囲はモータ３を回転させる必要がない。そこで、ＣＰＵ２ａとは別に駆動回路９ａを非作動するように作用する駆動禁止回路１８ｇを付加している。図１０の駆動禁止回路１８ｇは具体的には、トルクセンサ出力電圧がｖ１、ｖ２以内にあるか否かを２個のコンパレータ１８ｂ、１８ｃで比較している。
そしてトルクセンサ出力がｖ１以上の場合、トランジスタ１８ｄはオンし、スイッチング素子５、又は６をオフする。逆にトルクセンサ出力がｖ２以下の場合、トランジスタ１８ｅがオンし、スイッチング素子４、又は７をオフするように接続されている。駆動禁止回路１８ｇが作動している場合、つまりトランジスタ１８ｄ、又は１８ｅがオンしている場合、スイッチング素子４、５又は６、７はＣＰＵ２ａが制御信号を出力してもオフ状態を保持し続ける。従って、この状態であればモータリレー１２のチェックは不可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来装置では、リレーをチェックしようとすると、駆動禁止回路がじゃまになり簡単にリレーのチェックができないという問題点があった。
【００１０】
この発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、フェールセーフ機能を充実させ、不具合の検出を可能にした電動式パワーステアリング装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、操舵トルクを検出するトルク検出手段、このトルク情報から電動機による車両の操向を行う制御量を演算する制御量演算手段、この制御量を受け、複数のスイッチング素子により前記電動機を駆動する駆動手段を有する電動式パワーステアリング装置において、前記制御量演算手段とは別に前記トルク情報から前記駆動手段の作動の少なくとも一部を制限する駆動制限手段と、前記電動機と駆動手段との間に配設され接続・遮断可能な第１のスイッチ手段と、前記電動機の端子電圧を監視する電圧監視手段とを備え、前記制御量演算手段は、前記トルク情報の大きさ、方向、又は前記駆動制限手段の状態に基づき、前記駆動制限手段が作用を停止していると判断した場合、又はその機能の一部が制限されていると判断した場合、前記駆動手段の少なくとも一部を作動し、かつ電圧監視手段の電圧情報により前記第１スイッチ手段の機能を検査することを特徴とするものである。
【００１２】
また、この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、制御量演算手段は、駆動制限手段と接続され、この駆動制限手段からの情報に基づき、駆動制限手段の作動が停止、又は一部制限されている場合、第１スイッチ手段の機能を検査することを特徴とするものである。
【００１３】
また、この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、操舵トルクを検出するトルク検出手段、このトルク情報から電動機により車両の操向を行う制御量を演算する制御量演算手段、この制御量を受け、複数のスイッチング素子により前記電動機を駆動する駆動手段を有する電動式パワーステアリング装置において、前記制御量演算手段とは別に前記トルク情報から前記駆動手段の作動の少なくとも一部を禁止する駆動禁止手段と、前記電動機と駆動手段との間に配設され接続・遮断可能な第１のスイッチ手段と、前記電動機の端子電圧を監視する電圧監視手段と、前記駆動禁止手段の作動を一時無効にする無効化手段とを備え、前記制御量演算手段は、無効化手段により駆動禁止手段の作動を停止している間に、前記駆動手段を作動し、かつ前記電圧監視手段の電圧情報により前記第１スイッチ手段の機能を検査することを特徴とするものである。
【００１４】
また、この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、無効化手段は、トルク検出手段の電源を制御することにより駆動禁止手段を無効にすることを特徴とするものである
【００１５】
また、この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、無効化手段は、トルク検出手段による信号を制御することにより駆動禁止手段を無効にすることを特徴とするものである。
【００１６】
また、この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、無効化手段は、駆動禁止手段の出力信号を制御することにより駆動禁止手段を無効にすることを特徴とするものである。
【００１７】
また、この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、第１スイッチ手段の機能検査は、駆動手段のスイッチング素子の駆動と電圧監視手段による電圧との関係から、第１スイッチ手段が遮断可能、及び又は接続可能を検査することを特徴とするものである。
【００１８】
また、この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、電動機に電源を供給又は遮断する第２のスイッチ手段を有し、制御量演算手段は第２のスイッチ手段が遮断可能、及び又は接続可能を検査することを特徴とするものである。
【００１９】
また、この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、電動機に電源を供給又は遮断する第２のスイッチ手段と、この第２のスイッチ手段と並列に擬似電源供給手段とを有し、制御量演算手段は第１のスイッチ手段の機能検査を行う場合、前記擬似電源供給手段により電源を供給するようにしたことを特徴とするものである。
【００２０】
さらにまた、この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、第１又は第２のスイッチ手段の機能が異常と判明した場合、運転者に報知する手段を有することを特徴とするものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。図１は、電動式パワーステアリング装置の構成を示したブロック図であり、電動機３、ＥＣＵ１７、センサ１等から構成されている。１は操舵トルクを検出するトルク検出手段でトルクセンサであり、１３はこのトルク信号を波形整形、又はフィルタリングするインターフェース回路１である。２はトルク情報の大きさ、方向から補助トルクを算出する制御量を演算する制御量演算手段であり、ＣＰＵで構成されている。３はステアリング系に配設され、補助トルクを発生する電動機であり、モータで構成されている。モータの回転によりステアリング及びタイヤを操向させるものである。４〜７はトランジスタ又はＦＥＴによるスイッチング素子であり、いわゆるＨブリッジ回路をなし、第１の駆動手段８を構成している。駆動モードは４と７、５と６が組となって駆動される。９は第２の駆動手段であり、ＣＰＵ２から出力された制御信号を受け、第１の駆動手段を制御するように作動する。第１及び第２の駆動手段８、９で駆動手段を構成している。
【００２２】
１０はモータ３の端子電圧を監視する電圧監視手段であり、モータ３の両端電圧をそれぞれ検出し、ＣＰＵ２に入力している。１１は駆動制限手段であり、ＣＰＵ２とは別にトルク情報からモータ駆動手段８、又は９の作動を禁止できるものである。１２はモータ３と直列に接続された第１のスイッチ手段であり、リレーで構成されている。このモータリレー１２は接点を閉成すると電流が流れ、開成すると電流を遮断できるものであり、これはスイッチ駆動手段１６により制御できる。１４は車速を検出する車速センサであり、１５はこの車速情報を波形整形するインターフェース回路２である。
【００２３】
次に図１のように構成されたＥＣＵ１７の動作を説明する。ＣＰＵ２は、ドライバーの操作するステアリングのトルク信号をトルクセンサ１から受け、トルク情報を入力し、また車速センサ１４から信号を受け、車速を演算する。トルクと車速とから、これら入力信号に見合ったトルクを発生するようにモータ３を駆動する制御量を演算し、スイッチング素子４〜７を駆動する制御信号を出力する。
スイッチング素子の駆動によりモータに電流が流れて回転し、ドライバーの操向の補助、又はステアリングを自動的に回転させることができる。特に第２の駆動手段９はスイッチング素子４〜７を駆動する初段駆動回路であり、またスイッチング素子の駆動方法がＰＷＭ制御である場合、ＰＷＭ回路を構成していてもよい。
【００２４】
通常状態では、ＣＰＵ２の制御信号は、モータリレー１２を接続するようにスイッチ駆動手段１６に出力する。ここでスイッチング素子４及び７をオンすると、電源２６から電流が流れ、モータ３は一方向に回転する（右回転とする）。逆にスイッチング素子５及び６をオンするとモータ３は逆回転する（左回転とする）。各スイッチング素子４〜７にはダイオードがそれぞれ並列に接続、又は内蔵されている。このダイオードは、いわゆるフライホイールダイオードで、スイッチング素子がオンからオフに切り替わったとき、モータのコイルに誘起される逆起電力を吸収するものである。
【００２５】
また、ＥＣＵ１７にはＣＰＵ２が正常判断できないようになったとしても、モータ３の回転を停止することができるようにＣＰＵ２とは別に、駆動制限手段１１が内蔵されている。この駆動制限手段１１は図１０で説明した駆動禁止手段１８ｇと基本的には同等で、トルク情報の方向又は大きさに応じて、逆方向の回転を禁止している。またトルク信号が比較的小さい場合、すべての回転を停止するように作用する。図１１のトルク発生電圧値に対して発生トルクの絶対値が大きくなる場合と、小さくなる場合とで、ヒステリシスを設けることも可能である。
駆動制限手段１１の出力は第１又は第２の駆動手段８、９に作用し、最終的にはスイッチング素子４〜７の内少なくとも１個をオフするように機能する。
【００２６】
次に図２を用いて、駆動手段８、又は９の駆動を禁止する方法について説明する。図２（ａ）は、第２の駆動手段９がＡＮＤ回路３０で構成されており、駆動制限手段１１からの信号とＣＰＵ２との制御信号の論理積で出力する。従って駆動制限手段１１が禁止信号を出力している場合（ＬＯＷ出力）、スイッチング素子４〜７はオフとなる。図２（ｂ）は、第２の駆動手段９がトランジタ３１で構成されており、駆動制限手段１１の最終段出力もトランジスタ３２で構成されている。このトランジスタ３２がオンするとＨブリッジのスイッチング素子６、又は７がオフとなる。図２で示したように、駆動制限手段１１は駆動手段８、又は９の一部、又は全部を作動禁止することでモータに流れる電流を遮断することが、ＣＰＵ２とは別個にできる。
【００２７】
次にモータリレー１２のチェック方法について説明する。基本的にはスイッチング素子４〜７を駆動し、モータ３の両端に表れる電圧を電圧監視手段１０による信号Ｅ１、Ｅ２によりＣＰＵ２が判断する。図３にすべての入出力の組合せを記載した。特に丸印を付けた組合せが検査に必要な項目となる。ここで電圧監視手段１０は図８と同等の回路で構成されているとしている。つまり、モータ端子電圧が高いとＥ１、又はＥ２はＬ、逆に電圧が低いとＨとなるインバータ回路機能としている。例えばＮＯ４ではスイッチング素子４のみオンし、その他をオフとし、電圧監視手段１１の出力がＥ１＝Ｌ、Ｅ２＝Ｌとなると、モータリレー３の接点は閉成（溶着）されている可能性がある。またＮＯ８ではスイッチング素子５のみオンし、Ｅ１＝Ｌ、Ｅ２＝Ｌとなると、両者からモータリレー１２は閉成されていると判断できる。このように図３記載のスイッチング素子の駆動組合せによりモータリレー１２の溶着を簡単にチェックできる。さらにモータリレー１２のチェックの他、スイッチング素子のチェックとしてもこの組合せ表に記載のとおりチェックできることが可能である。さらに電圧監視手段１１は、インバータ機能でなくても電圧を直接読みとれるタイプ、たとえばＡ／Ｄ（アナログディジタル）変換器であっても同一の機能を有する。
【００２８】
前述の方法によりモータリレーのチェックが可能であるが、これには駆動制限手段１１が作用していない場合に限る。つまり、駆動制限手段１１が作用していると、ＣＰＵ２がスイッチング素子４〜７を駆動しても、全く駆動できない。そのため前述のようなチェックを行うことが不可能であるばかりでなく、誤判定にも成りうる。そこで、モータリレー１２をチェックする際には、駆動制限手段１１が作用していない場合に制限される。作用していない状態を検出して、又は作用していない状態を強制的に作り出してチェックを行う２通りの方法が考えられる。まず駆動制限手段１１が作用していない状態を検出する方法について説明する。駆動制限手段１１がトルクの方向によりスイッチング素子の内１個又は２個のみをオフするように作用する場合、具体的には図１１のトルクＴｑ１以上では左回転を行うスイッチング素子５又は６をオフするように、図２に示した電子回路が作用するので、トルク情報からＣＰＵ２が判断し、スイッチング素子４、７を駆動させてモータリレー１２の溶着をチェックする。
【００２９】
溶着の可能性がある場合は、運転者に視覚、聴覚に訴えて警告する。運転者への報知手段２８、例えばランプ、ブザーにより知らしめることができる。２７は報知手段２８を駆動する駆動部である。そしてパワーステアリング非制御中であれば、さらにパワーステアリング機能自体を停止することも可能であり、運転者に報知すると共に安全を確保する。なお、モータリレー１２のみ異常の場合は運転者には報知するが、制御を停止しなくてもよい。なぜならばさらに不具合発生時、スイッチング素子、又は駆動制限手段により制御を停止できる手段が残存しているためである。
以上のように、ＣＰＵ２により駆動制限手段１１の状態を判断することにより、この状態に応じて駆動させるべきスイッチイング素子を選択することにより、モータリレー１２をチェックする。
さらには、図３に示した組合せによりモータリレー１２のみならず、スイッチング素子の不具合もチェックでき、より多くのシステムの異常を検出できるものである。
【００３０】
実施の形態２．
次に実施の形態２ついて図１を用いて説明する。駆動制限手段１１の状態をＣＰＵ２が判断する別の方法として、駆動制限手段１１からＣＰＵに信号を送信することにより簡単に実現できる。駆動制限手段１１はトルクセンサ１の信号を入力し、その大きさ、方向を絶えず把握している。具体的には、図１の破線１１ａを利用し、駆動制限手段１１からＣＰＵ２に現在駆動制限を実施していない状態である信号を送信する。ＣＰＵ２はこの信号を入力すると、モータリレー３をチェックすべくスイッチング素子の一部を駆動する。
【００３１】
このように駆動制限手段自体からモータリレーのチェック可能な時期を教えることにより、より簡単にＣＰＵ２はチェック可能となる。また、その機能の追加も配線１本の追加のみで済み、実現が容易である。また、駆動制限手段は、モータリレーチェックのために、一時的に自己の機能を停止することにより、システムが作動開始する前にＣＰＵ２にモータリレーチェックを行わさせることもでき、より安全性を向上できる。
【００３２】
実施の形態３．
次に実施の形態３について図４を用いて説明する。図１と図４との相違は、駆動禁止手段１８とトルクセンサの電源供給手段２９であり、同一符号は同一又は相当部分を示している。駆動禁止手段１８は駆動手段８、９の駆動を強制的に停止するものである。一方トルクセンサの電源は、電源供給手段２９により供給されている。ＣＰＵ２は所定の状態、又は時期になるとこの電源供給手段を停止する制御信号を出力する。すると電源供給が停止し、トルクセンサは電源がないため、発生電圧は０Ｖとなる。次に駆動禁止手段１８はトルク発生電圧が０Ｖを検出し、例えばスイッチング素子のオフ作動を停止する、又は右回転のみを停止させるように作用する。そのため、ＣＰＵ２はトルクセンサ電源を遮断した後、駆動停止手段１８がスイッチング素子のオフを停止し、その遅れ分を見越して、ＣＰＵ２はモータリレーチェックのためにスイッチング素子を駆動する。
【００３３】
以上のように、駆動禁止手段１８を無効化する手段として電源供給手段２９を備えたので、ＣＰＵ２に依存しセンサ電源を遮断することにより、任意のタイミングで、任意の期間駆動禁止手段の作用を強制的に停止でき、ＣＰＵ２の都合で任意の時間にモータリレーをチェックできる効果がある。また、電源供給手段２９により電源遮断の場合について説明したが、電源電圧を所定値に変更することで、トルクセンサ出力が駆動禁止手段１８を作動させるレベルになるものであってもよい。
【００３４】
実施の形態４．
次に実施の形態４について図５を用いて説明する。図５と図４との相違は、無効化手段が駆動禁止手段１８の前後に存在する手段１９ａ、又は１９ｂであり、同一符号は同一又は相当部分を示している。まず１９ａの手段について説明する。
この手段１９ａも駆動禁止手段１８を強制的に停止するものである。１９ａはトルクセンサの信号を所定値に固定するトルク情報固定手段であり、例えばトルク信号が０〜５Ｖまで出力される場合、０Ｖ、又は５Ｖに固定するものである。
トルク信号が０、又は５Ｖになると、駆動禁止手段１８は当然一方向の回転のみ禁止し、他方向回転は禁止しない。５Ｖ固定のトルク信号とした場合、図１１より右回転を許可し、左回転禁止となるので、スイッチング素子４、７を許可、５、６禁止となる。そこで、ＣＰＵ２はこの場合、スイッチング素子４、又は７を駆動することによりモータリレー１２をチェックする。さらに、トルク情報固定手段１９ａはＣＰＵ２により固定すべき制御信号を入力することにより（１９ｃ）、モータリレーチェックのタイミング、期間を把握することが簡単になる。
【００３５】
トルク信号を固定する方法として、０Ｖ又は５Ｖに固定する方法、つまりトルク出力電圧を固定するもので説明を行った。しかし、トルクセンサの種類によっては、別の方法、例えば駆動パルスによりその出力信号を発生させるタイプであれば、駆動パルス信号を変調（例えば、デューティ５０％で駆動している場合、デューティを２０％にして駆動する）することにより、出力値を固定する方法であってもよい。トルク出力値を固定する方法により駆動禁止手段１８を一時的に非作動とすることにより、モータリレーのチェックを行うことが簡単に実現できる。
【００３６】
実施の形態５．
次に図５の示した実施の形態５について説明する。駆動禁止手段１８を強制的に停止させる別の方法として、駆動禁止阻止手段１９ｂを用いる。この駆動禁止阻止手段１９ｂはＣＰＵ２からの制御信号（１９ｄ）により、一時的に駆動禁止信号の駆動手段９への伝達を遮断するように作用するものであり、信号を遮断、又はその信号レベルを変換（ＬならばＨ、ＨならばＬレベルにする）するものである。この駆動禁止阻止手段１９ｂをＣＰＵ２により作動させることにより、任意のタイミング、任意の時間にモータリレーチェックを行うようにしたものである。
【００３７】
ただし、実施の形態５及び６では、ＣＰＵ２の故障により駆動禁止手段１８が常時非作動となる恐れがあり、ＣＰＵ２の信号に対してタイマ機能を付加することによりＣＰＵ２が故障しても常時駆動禁止手段１８が非作動にならないような対応をとることが望ましい。
【００３８】
実施の形態６．
次に実施の形態６について図６を用いて説明する。図６と図１との主な相違は、電流検出用抵抗２２と、電流検出手段２３と、駆動制限手段１１ａとであり、同一符号は同一又は相当部分を示している。２２、２３はモータ３に流れる電流を抵抗の電圧ドロップにより検出しようとするものである。一方駆動制限手段１１ａは、トルク信号が例えば図１１のＴｑ２〜Ｔｒ１の間に存在する場合、その間は駆動手段を禁止するのではなく、電流制限を付けて流すことができるようにしたものである。通常パワーステアリングで使用されるモータ電流は数十アンペアになるので、ここでの電流制限は数アンペア程度までは流すことができるような範囲である。従って、たとえ電流が流れたとしても、ステアリングが自転したり、アシスト力に影響するようなレベルの電流ではない。さらにいえば、モータリレー１２、スイッチング素子４〜７等をチェックすることができる程度の電流を流すことができればよい。
【００３９】
また、ＣＰＵ２はトルク・車速からモータ３に流す電流を制御量として出力している場合、この電流検出手段（２２、２３）はＥＣＵに内蔵されている。いわゆる電流フィードバック制御タイプのＥＣＵであれば、この電流検出手段は追加する必要がない。従って駆動制限手段に機能追加で済むことになる。
以上のように制限電流機能付きの駆動制限手段１１ａを利用した場合、トルクセンサの発生信号がどの状態であろうとも、パワーステアリング非制御中であれば、いつでもモータリレー１２のチェックを行うことができる。実施の形態１〜５であれば、モータリレー１２のチェックではモータリレー溶着の可能性を考慮して、モータ３に流れる電流が大きくならないようにスイッチング素子の駆動を工夫する必要があった。しかしトルク発生が小さい範囲（Ｔｑ２〜Ｔｑ１）では、たとえモータリレー１２が溶着していても、モータ３に流れる電流が制限されているため、ステアリングが自転する恐れもなく安易にチェックできる効果がある。
【００４０】
実施の形態７．
次に実施の形態７について図７を用いて説明する。図７と図４との相違は、第２のスイッチ手段（電源リレー）２０が駆動手段８と電源２６との間に直列に配設されており、スイッチ駆動回路２１はこの電源リレー２０を駆動し、さらに電源リレー２０と並列に擬似電源手段２２を備えている。図中同一符号は同一又は相当部分を示している。電源リレー２０の主な目的は、この電源リレー２０より下流にある電気素子の短絡、地絡による不具合に対して、電源供給を遮断するものである。つまりスイッチング素子４と６が短絡、又は地絡した場合に接点を開成することにより、電源を遮断する。電源リレー２０より下流の電気素子の故障が発生しているか否かは、電源を投入してみないと検出できないが、故障の可能性がある場合に電源を十二分に供給することは、さらに故障を引き起こす可能性があるため、まず擬似電源手段２２により制限を付けた電源を供給し、モータリレー１２、スイッチング素子４〜７等をチェックした後、電源リレー２０を閉成するように作用するものである。
【００４１】
モータリレー１２をチェックする際、まずスイッチ駆動回路２１により電源リレー２０を開成する。そして擬似電源手段２２を駆動し、制限された電流源を有する電源を下流に供給する。この擬似電源手段２２は例えば、プリチャージ回路であってもよいし、最も簡略な回路としては電源に抵抗でプルアップした回路であってもよい。電源リレー２０のように許容電流が大きくなく、電気素子、モータ３の断線、短絡等をチェックできる程度の電流供給源でよい。この擬似電源により、モータリレー１２、又はスイッチング素子４〜７をチェックし、その結果正常であれば、電源リレー２０を閉成する。電源リレー２０のチェックは同様にスイッチング素子４〜７の駆動と、電圧監視手段１０により可能であるが、直接ライン２４で電圧を検出してチェックしてもよい。
【００４２】
以上のように擬似電源手段により、下流で故障が発生している場合、電流制限を付加したのでさらに２次故障を起こす可能性を減少させることが可能となった。
【００４３】
【発明の効果】
この発明の電動式パワーステアリング装置は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００４４】
この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、制御量演算手段とは別にトルク情報から駆動手段の作動の少なくとも一部を制限する駆動制限手段と、電動機と駆動手段との間に配設され接続・遮断可能な第１のスイッチ手段と、電動機の端子電圧を監視する電圧監視手段とを備え、前記制御量演算手段は、トルク情報の大きさ、方向、又は前記駆動制限手段の状態に基づき、前記駆動制限手段が作用を停止していると判断した場合、又はその機能の一部が制限されていると判断した場合、前記駆動手段の少なくとも一部を作動し、かつ電圧監視手段の電圧情報により前記第１スイッチ手段の機能を検査するようにしたので、駆動制限手段を有している装置であっても、第１スイッチ手段の機能を的確に検査できる効果がある。
【００４５】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、制御量演算手段は、駆動制限手段と接続され、この駆動制限手段からの情報に基づき、駆動制限手段の作動が停止、又は一部制限されている場合、第１スイッチ手段の機能を検査するようにしたので、簡単にスイッチ手段の機能を検査できる効果がある。
【００４６】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、制御量演算手段とは別にトルク情報から駆動手段の作動の少なくとも一部を禁止する駆動禁止手段と、電動機と駆動手段との間に配設され接続・遮断可能な第１のスイッチ手段と、電動機の端子電圧を監視する電圧監視手段と、前記駆動禁止手段の作動を一時無効にする無効化手段とを備え、前記制御量演算手段は、無効化手段により駆動禁止手段の作動を停止している間に、前記駆動手段を作動し、かつ前記電圧監視手段の電圧情報により前記第１スイッチ手段の機能を検査するようにしたので、駆動禁止手段を有している装置であっても、第１スイッチ手段の機能を的確に検査できる効果がある。
【００４７】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、無効化手段は、トルク検出手段の電源を制御することにより駆動禁止手段を無効にするようにしたので、駆動禁止手段を簡単に、任意の時期に無効化できる効果がある。
【００４８】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、無効化手段は、トルク検出手段による信号を制御することにより駆動禁止手段を無効にするようにしたので、駆動禁止手段を簡単に、任意の時期に無効化できる効果がある。
【００４９】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、無効化手段は、駆動禁止手段を制御することにより駆動禁止手段の出力信号を無効にするようにしたので、駆動禁止手段を簡単に、任意の時期にできる効果がある。
【００５０】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、第１スイッチ手段の機能検査は、駆動手段のスイッチング素子の駆動と電圧監視手段による電圧との関係から、第１スイッチ手段が遮断可能、及び又は接続可能を検査するようにしたので、スイッチ手段の機能検査が簡単にできる効果がある。
【００５１】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、電動機に電源を供給又は遮断する第２のスイッチ手段を有し、制御量演算手段は第２のスイッチ手段が遮断可能、及び又は接続可能を検査するようにしたので、第２のスイッチ手段をもその機能を簡単に検査することができる効果がある。
【００５２】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、電動機に電源を供給又は遮断する第２のスイッチ手段と、この第２スイッチ手段と並列に擬似電源供給手段とを有し、制御量演算手段は第１のスイッチ手段の機能検査を行う場合、前記擬似電源供給手段により電源を供給するようにしたので、第２のスイッチ手段以下の下流で故障が発生している場合であっても、電流制限を付加でき、２次故障の誘発を防止できる効果がある。
【００５３】
さらにまた、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、第１又は第２のスイッチ手段の機能が異常と判明した場合、運転者に報知する手段を有するようにしたので、故障を運転者に知らしめることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１及び２による電動式パワーステアリング装置のブロック図である。
【図２】 実施の形態１による駆動手段の内の部分回路図である。
【図３】 実施の形態１によるスイッチング素子と電圧の関係図である。
【図４】 実施の形態３による電動式パワーステアリング装置のブロック図である。
【図５】 実施の形態４、及び５による電動式パワーステアリング装置のブロック図である。
【図６】 実施の形態６による電動式パワーステアリング装置のブロック図である。
【図７】 実施の形態７による電動式パワーステアリング装置のブロック図である。
【図８】 従来装置による電動式パワーステアリング装置のブロック図である。
【図９】 従来装置によるスイッチング素子と電圧の関係図である。
【図１０】 従来装置による電動式パワーステアリング装置のブロック図である。
【図１１】 トルクセンサの発生トルクと発生電圧の関係図である。
【符号の説明】
１ トルクセンサ（トルク検出手段）、２ ＣＰＵ（制御量演算手段）、３ モータ（電動機）、４〜７ スイッチング素子、８，９ 駆動手段、１０ 電圧監視手段、１１ 駆動制限手段、１２ モータリレー（第１のスイッチ手段）、１８ 駆動禁止手段、２０ 電源リレー（第２のスイッチ手段）。
Claims (10)
- 操舵トルクを検出するトルク検出手段、このトルク情報から電動機による車両の操向を行う制御量を演算する制御量演算手段、この制御量を受け、複数のスイッチング素子により前記電動機を駆動する駆動手段を有する電動式パワーステアリング装置において、
前記制御量演算手段とは別に前記トルク情報から前記駆動手段の作動の少なくとも一部を制限する駆動制限手段と、前記電動機と駆動手段との間に配設され接続・遮断可能な第１のスイッチ手段と、前記電動機の端子電圧を監視する電圧監視手段とを備え、前記制御量演算手段は、前記トルク情報の大きさ、方向、又は前記駆動制限手段の状態に基づき、前記駆動制限手段が作用を停止していると判断した場合、又はその機能の一部が制限されていると判断した場合、前記駆動手段の少なくとも一部を作動し、かつ電圧監視手段の電圧情報により前記第１スイッチ手段の機能を検査することを特徴とする電動式パワーステアリング装置。 - 制御量演算手段は、駆動制限手段と接続され、この駆動制限手段からの情報に基づき、駆動制限手段の作動が停止、又は一部制限されている場合、第１スイッチ手段の機能を検査することを特徴とする請求項１記載の電動式パワーステアリング装置。
- 操舵トルクを検出するトルク検出手段、このトルク情報から電動機により車両の操向を行う制御量を演算する制御量演算手段、この制御量を受け、複数のスイッチング素子により前記電動機を駆動する駆動手段を有する電動式パワーステアリング装置において、
前記制御量演算手段とは別に前記トルク情報から前記駆動手段の作動の少なくとも一部を禁止する駆動禁止手段と、前記電動機と駆動手段との間に配設され接続・遮断可能な第１のスイッチ手段と、前記電動機の端子電圧を監視する電圧監視手段と、前記駆動禁止手段の作動を一時無効にする無効化手段とを備え、前記制御量演算手段は、無効化手段により駆動禁止手段の作動を停止している間に、前記駆動手段を作動し、かつ前記電圧監視手段の電圧情報により前記第１スイッチ手段の機能を検査することを特徴とする電動式パワーステアリング装置。 - 無効化手段は、トルク検出手段の電源を制御することにより駆動禁止手段を無効にすることを特徴とする請求項３記載の電動式パワーステアリング装置。
- 無効化手段は、トルク検出手段による信号を制御することにより駆動禁止手段を無効にすることを特徴とする請求項３記載の電動式パワーステアリング装置。
- 無効化手段は、駆動禁止手段を制御することにより駆動禁止手段の出力信号を無効にすることを特徴とする請求項３記載の電動式パワーステアリング装置。
- 第１スイッチ手段の機能検査は、駆動手段のスイッチング素子の駆動と電圧監視手段による電圧との関係から、第１スイッチ手段が遮断可能、及び又は接続可能を検査することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 電動機に電源を供給又は遮断する第２のスイッチ手段を有し、制御量演算手段は第２のスイッチ手段が遮断可能、及び又は接続可能を検査することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 電動機に電源を供給又は遮断する第２のスイッチ手段と、この第２スイッチ手段と並列に擬似電源供給手段とを有し、制御量演算手段は第１のスイッチ手段の機能検査を行う場合、前記擬似電源供給手段により電源を供給するようにしたことを特徴とする請求項８記載の電動式パワーステアリング装置。
- 第１又は第２のスイッチ手段の機能が異常と判明した場合、運転者に報知する手段を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
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