JP3989351B2 - 操舵装置の故障検出方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は操舵装置の故障検出方法に関し、特に、ステアリング系に2つのモータを設け、当該ステアリング系に対して例えば操舵力補助を行う操舵装置の故障検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
操舵装置として電動パワーステアリング装置やステアバイワイヤシステムなどがある(例えば、特許文献1参照)。例えば電動パワーステアリング装置は、自動車を運転中、運転者がステアリングホイール(操舵輪)を操作するときに、モータを連動させて操舵力を補助する支援装置である。電動パワーステアリング装置では、運転者のハンドル操作によりステアリング軸に生じる操舵トルクを検出する操舵トルク検出部からの操舵トルク信号、および、車速を検出する車速検出部からの車速信号を利用し、モータ制御部(ECU)の制御動作に基づいて補助操舵力を出力する支援用モータを駆動制御し、運転者の手動による操舵力を軽減している(例えば、特許文献2参照)。モータ制御部の制御動作では、上記の操舵トルク信号と車速信号に基づきモータに通電するモータ電流の目標電流値を設定し、この目標電流値に係る信号(目標電流信号)と、モータに実際に流れるモータ電流を検出するモータ電流検出部からフィードバックされるモータ電流信号との差を求め、この偏差信号に対して比例・積分の補償処理(PI制御)を行い、モータを駆動制御するPWM信号を発生させている。
【0003】
従来では電動パワーステアリング装置は主に小型車用に開発されてきたが、特に近年、省燃費や車両制御範囲の拡大等の観点から大型車(2000ccクラス以上の乗用車等)にも装備する必要性が生じてきた。大型車に電動パワーステアリング装置を適用する場合には、車両重量が大きいため、1つのモータを用いる構成では、大きな補助力を出力する大型のモータが要求される。このため、モータのサイズが大きくなり、実車への取付けレイアウト性(搭載性)が悪化し、さらに規格品以外の専用の大型モータとそのモータ制御駆動部が必要となり、製作コストが上昇することになる。そこで、従来、上記のような大型車の電動パワーステアリング装置に適した構成として、2つの支援用モータを用いた構成が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
【0004】
【特許文献1】
特表2001−525292号公報(第1図)
【特許文献2】
特開2001−260908号公報(段落0040,0041、第1図)
【特許文献3】
特開2001−151125号公報(第1図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように電動パワーステアリング装置に2つの支援用モータを備えた場合、一方のモータが故障した場合であっても、他方のモータによって運転者の手動による操舵力を、モータによる補助操舵力が全くないよりも軽減することが可能であるため、この点においてもメリットがある。ここで、操舵装置の故障検出が問題となる。
【0006】
図12は従来の1つのモータを備える電動パワーステアリング装置におけるモータ駆動制御部100の内部構成を示すブロック図である。モータ駆動制御部100はゲート駆動回路110とモータ駆動回路120と端子間差動電圧出力アンプ130から構成される。ゲート駆動回路110は、PWM信号のデューティ値に基づいてモータ駆動回路120をスイッチング動作させる。モータ端子間電圧Vmは、モータ駆動制御部100とモータ140を接続する部位から測定した電圧である。測定されたモータ端子間電圧Vmは端子間差動電圧出力アンプ130を介してゲート駆動回路110へ入力される。従来の1つのモータ140を備える電動パワーステアリング装置では、以下の関係式が成り立つことから、モータ端子間電圧Vmを測ることによって故障を検出していた。
【0007】
【数1】
Vm=Im・Rm+Nm・Ke
【0008】
なお、モータ端子間電圧Vmはモータ駆動回路120の電圧Vddとモータ駆動回路120に与えられるPWM信号dutyのデューティ値Dとの積である。また、Imはモータ電流、Rmはモータ内部抵抗、Nmはモータの回転数、Keはモータの誘起電圧定数である。モータを1つ備える電動パワーステアリング装置では、上記式が成り立つか否かによって、装置の故障を判定していた。しかし、モータ端子間電圧Vmはマイコンによって1次フィルタを介して測定するので精度の高い検出が困難であり、また回転数Nmは直接測定していないパラメータであったため、回転数Nmを考慮した故障判定が困難であった。
【0009】
一方で、上述したように近年、大型車等における運転者の操舵負担を軽くするために、2つのモータを備えた電動パワーステアリングが開発されているが、2つのモータを備えた電動パワーステアリングにおいて、従来の1つのモータを備えた電動パワーステアリングにおける故障検出のように行う限り、モータ端子間電圧Vmと回転数Nmに基づく問題を有効に解決することは容易なことではない。そこで、2つのモータに対しても上記関係式が成り立つという知見から、正確さを欠くモータ端子間電圧Vmと回転数Nmを用いずに故障を検出する方法が考えられる。
【0010】
本発明の目的は、上記の問題に鑑み、これを有効に解決することにあり、モータ端子間電圧Vmと回転数Nmを用いずに、簡素に、かつ正確に操舵装置の故障を検出することが可能な操舵装置の故障検出方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明に係る操舵装置の故障検出方法は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
【0012】
第1の操舵装置の故障検出方法(請求項1に対応)は操舵輪を転舵する方向に力を付与する2つのモータと、2つのモータのそれぞれの電流値を検出するモータ電流値検出装置とを備える操舵装置に適用され、2つのモータは異なる性能・特性を有しかつPWM駆動されるモータであり、2つのモータのそれぞれに与えられる2つのPWM信号のそれぞれについての第1および第2のデューティ値を求め、第1のデューティ値とモータ電流値検出装置で検出された2つのモータのそれぞれの電流値に基づいて推定された第2のデューティ値と、実際の第2のデューティ値とに基づいてモータが故障したことを検出することを特徴とする。
【0013】
上記の操舵装置の故障検出方法では、2つのモータに与えられるPWM信号のデューティ値を求め、求められた2つのデューティ値に基づいて操舵装置の故障を検出するので、モータ端子間電圧Vmと回転数Nmを用いずに、PWM信号のデューティ値によるデジタル要素で操舵装置の故障を検出することが可能である。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【0015】
なお、実施形態で説明される構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、以下に説明される実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【0016】
図1,2を参照して本発明に係る操舵装置の一例として電動パワーステアリング装置の代表的構成を説明する。図1は2モータ形式の電動パワーステアリング装置の基本的な構成部分(2モータのうち1つのモータのみを示している)を概念的に示す図であり、図2は2つのモータおよびギヤボックスを備えたラック軸の実際の装置の外観レイアウトを示す図である。
【0017】
電動パワーステアリング装置10は例えば乗用車両に装備される。電動パワーステアリング装置10は、ステアリングホイール11に連結されるステアリング軸12等に対して補助用の操舵トルクを与えるように構成されている。ステアリング軸12の上端はステアリングホイール11に連結され、下端にはピニオンギヤ(またはピニオン)13が取り付けられている。ここで、ステアリング軸12の下端のピニオンギヤ13を取りつけた部分をピニオン軸12aと呼ぶこととする。実際には、上側のステアリング軸12と下側のピニオン軸12aとは図示しない自在継手で連結されている。ピニオンギヤ13に対して、これに噛み合うラックギヤ14aを設けたラック軸14が配置されている。ピニオンギヤ13とラックギヤ14aによってラック・ピニオン機構15が形成される。
【0018】
ピニオン軸12aとラック軸14の間で形成されるラック・ピニオン機構15は第1のギヤボックス24A内に収容されている。ギヤボックス24Aの外観は図2に示される。
【0019】
ラック軸14の両端にはタイロッド16が設けられ、各タイロッド16の外側端には前輪17が取り付けられる。前輪17は車両の転舵輪として機能する。
【0020】
上記ピニオン軸12aに対しては、さらに、動力伝達機構18を介してモータ19Aが付設されている。動力伝達機構18は、モータ19Aの出力軸(ウォーム軸)19A−1に設けられたウォームギヤと、ピニオン軸12aに固定されたウォームホイールとによって構成される。動力伝達機構18はギヤボックス24Aの中に組み込まれている。
【0021】
ステアリング軸12には操舵トルク検出部20が設けられている。操舵トルク検出部20は、運転者がステアリングホイール11を操作することによって生じる操舵トルクをステアリング軸12に加えたとき、ステアリング軸12に加わる操舵トルクを検出する。操舵トルク検出部20もギヤボックス24A内に組み込まれている。21は車両の車速を検出する車速検出部であり、22はマイクロコンピュータ等を利用したコンピュータシステムで構成される制御装置(ECU)である。制御装置22は、操舵トルク検出部20から出力される操舵トルク信号Tと車速検出部21から出力される車速信号V等を取り入れ、操舵トルクや車速等に係る情報に基づいて、モータ19A等の回転動作を制御する駆動制御信号SG1を出力する。またモータ19A等にはモータ回転角検出部23が付設されている。モータ回転角検出部23の回転角(電気角)に係る信号SG2は制御装置22に入力されている。
【0022】
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置では、モータ19Aと同一性能を有する他のモータ(図2の19B)が付設され、2モータ形式で構成されている。他のモータ19Bは図2に示されている。モータ19Bは、モータ19Aと同じ構成を有し、制御装置22によって制御される。
【0023】
上記のラック軸14には、図2に示すごとく、前述の第1のギヤボックス24Aに加えて、さらに第2のギヤボックス24Bが設けられている。ギヤボックス24Bには、第1のギヤボックス24Aと同様に、ラック軸14に形成されたラックギヤと、このラックギヤに噛み合うピニオンギヤと、このピニオンギヤが固定されかつ回転自在に支持されたピニオン軸とが内蔵されている。上記の第2のギヤボックス24Bには動力伝達機構18を介して他のモータ19Bが付設されている。モータ19Bの出力軸は前述したように伝動軸(ウォーム軸)を有し、この伝動軸にはウォームギヤが設けられ、他方、上記ピニオン軸には、ウォームギヤに噛み合うウォームホイールが固定されている。
【0024】
ギヤボックス24Bの構成は基本的にギヤボックス24Aと同じ構成である。モータ19Bが駆動されると、出力軸、ウォームギヤ、ウォームホイール、ピニオン軸、ピニオンギヤ、ラックギヤを介して駆動力がラック軸14に伝達される。
【0025】
以上のように本実施形態に係る電動パワーステアリング装置10は、2つのモータ19A,19Bを支援用モータとして備え、手動操舵力のアシストを行うように構成されている。上記において電動パワーステアリング装置10は、通常のステアリング系の装置構成に対し、操舵トルク検出部20、車速検出部21、制御装置22、第1と第2の2つのギヤボックス24A,24B、2つのモータ19A,19B、2つの動力伝達機構18を付設することによって構成されている。
【0026】
上記構成において、運転者がステアリングホイール11を操作して自動車の走行運転中に走行方向の操舵を行うとき、ステアリング軸12に加えられた操舵トルクに基づく回転力は下部のピニオン軸12aとラック・ピニオン機構15を介してラック軸14の軸方向の直線運動に変換され、さらにタイロッド16を介して前輪17の走行方向を変化(転舵)させようとする。このときにおいて、同時に、ピニオン軸12aに付設された操舵トルク検出部20は、ステアリングホイール11での運転者による操舵に応じた操舵トルクを検出して電気的な操舵トルク信号Tに変換し、この操舵トルク信号Tを制御装置22へ出力する。また車速検出部21は、車両の車速を検出して車速信号Vに変換し、この車速信号Vを制御装置22へ出力する。制御装置22は、操舵トルク信号Tおよび車速信号Vに基づいて2つのモータ19A,19Bを駆動するためのモータ電流を発生する。このモータ電流によって駆動されるモータ19A,19Bは、それぞれ、各動力伝達機構18およびギヤボックス24A,24Bを介して補助の操舵トルクをラック軸14に作用させる。以上のごとく、2つのモータ19A,19Bを駆動することにより、ステアリングホイール11に加えられる運転者の操舵力を軽減する。
【0027】
図3は制御装置の内部構成を示すブロック図である。制御装置22はモータ19Aに対するモータ駆動制御部31Aとモータ19Bに対するモータ駆動制御部31Bと故障検出部40と操舵トルク信号Tおよび車速信号Vに基づいて目標電流を設定し、目標電流信号MA,MBを出力する目標電流設定部50から構成される。モータ駆動制御部31Aはゲート駆動回路32Aとモータ駆動回路33Aから構成され、モータ駆動制御部31Bはゲート駆動回路32Bとモータ駆動回路33Bから構成される。前述したモータ電流は、目標電流設定部50で設定された目標電流に係る目標電流信号MAに基づいてモータ駆動制御部31Aからモータ19Aへ与えられる。モータ駆動制御部31Aのゲート駆動回路32Aは、操舵トルク信号Tおよび車速信号Vに基づいて設定された目標電流に係る目標電流信号MAに応じてPWM信号を出力し、このPWM信号のデューティ値に基づいてモータ駆動回路33Aをスイッチング動作させる。これにより、モータ19Aへモータ電流が供給される。モータ19Bに対するモータ駆動制御部31Bにおいても、ゲート駆動回路32Bとモータ駆動回路33Bが同様に操舵トルク信号Tおよび車速信号Vに基づいて設定された目標電流に係る目標電流信号MBに応じて動作する。
【0028】
ここで、一般にモータについて成り立つ式(上述の数1の式)が、2つのモータ19A,19Bに対して、独立に成り立つとすると、以下の式となる。
【0029】
【数2】
D1=Im1・a1+Nm1・b1
D2=Im2・a2+Nm2・b2
【0030】
ここで、(Rm1/Vdd)をa1とし、(Ke1/Vdd)をb1とした。D1はゲート駆動回路32Aから出力されるPWM信号duty1のデューティの値、Im1はモータ19Aを流れるモータ電流値、Rm1はモータ19Aのモータ内部抵抗値、Nm1はモータ19Aのモータの回転数、Ke1はモータ19Aの誘起電圧定数である。モータ19Bに対応する式も同様である。モータ内部抵抗Rm、誘起電圧定数Keはモータに依存するものであり、以下モータ特性という。なお、PWM信号のデューティの値は、PWM信号の一周期のオン時間またはオフ時間を一周期の時間であるオン時間とオフ時間の和で割った値である。
【0031】
さらに、2つのモータのギヤ比が下記の式で表せる。
【0032】
【数3】
Nm1=cNm2
【0033】
回転数についての上記関係式から、ゲート駆動回路32Bから出力されるPWM信号のデューティ値D2の理論デューティ値D2'が、デューティ値D1に応じて以下の式で表すことができる。
【0034】
【数4】
D2'=Im2・a2+(b2/b1)・c・D1−a1(b2/b1)・c・Im1)
【0035】
この一般式は、2つのモータ19A,19Bが独立であることを前提としているので、2つのモータ特性(モータ内部抵抗Rm、誘起電圧定数Ke等)が異なる場合にも適用可能である。さらに、同一の性能、特性を持つモータを使用し(a1とa2が同一、b1とb2が同一)、2つのモータが同じラック軸に補助操舵力を与えるとすると(cが1)、以下の式で理論デューティ値D2'を表すことができる。
【0036】
【数5】
D2'=D1+a・(Im2−Im1)
【0037】
ここで、モータ特性が同一であることから、a1とa2をaとした。次に上記した理論デューティ値D2'の式を前提に、第1実施例として2つのモータにかかる負荷トルクが同一の場合での故障検出方法について、第2実施例として2つのモータにかかる負荷トルクが異なる場合での故障検出方法について説明する。図4は負荷トルクとモータ電流の関係を示す図である。縦軸がモータ電流、横軸が負荷トルクを示す。MB1、MB2はそれぞれ、負荷トルクの値を示す。負荷トルクが異なる場合、モータ電流も異なることがわかる。
【0038】
以下に図3〜図6を参照し、第1実施例である2つのモータにかかる負荷トルクが同一の場合での故障検出方法について説明する。第1実施例では2つのモータにかかる負荷トルクが同一であるため、図4に示されるように、モータ電流が同じである。したがって、上記の数5の式より、2つのモータ19A,19Bが正常に動作していれば、理論デューティ値D2'とデューティ値D1とが常に同一となる。ここで、どちらかのモータに故障が発生すると、モータにかかる負荷トルクが変化し、モータ電流も変化する。この結果、モータ電流をフィードバックして決定されるPWM信号のデューティ値も変化する。従って、モータに故障が発生すると、理論デューティ値D2'とデューティ値D1とが異なってしまう。このことから、PWM信号のデューティ値の関係を見れば、故障判定を行うことができることがわかる。
【0039】
図5は故障検出部40の内部構成ブロック図である。故障検出部40は、ゲート駆動回路32AからのPWM信号duty1を受信する受信部41と、受信したPWM信号duty1からデューティ値D1を算出するD1算出部42と、ゲート駆動回路32BからのPWM信号duty2を受信する受信部43と、受信したPWM信号duty2からデューティ値D2を算出するD2算出部44と、デューティ値D1,D2の比較を行う比較部45と、比較部45の結果に基づいて故障の判定を行う判定部46から構成される。受信部41はPWM信号duty1をD1算出部42へ送信する。D1算出部42は、PWM信号duty1からデューティ値D1を算出し、比較部45へ送信する。ここで、2つのモータにかかる負荷トルクが同一であるため、デューティ値D1は、数5の式より、上述の理論デューティ値D2'と同じ意味を持つことになる。受信部43はPWM信号duty2をD2算出部44へ送信する。D2算出部44は、PWM信号duty2からデューティ値D2を算出し、比較部45へ送信する。比較部45では、デューティ値D1とデューティ値D2を比較し、比較結果に係る信号Hを判定部46へ送信する。判定部46では、受信した比較結果に係る信号Hに応じて操舵装置の故障の判定を行う。
【0040】
図6は、故障検出部40の動作フロー図である。故障検出部40は、ゲート駆動回路32AからのPWM信号duty1とゲート駆動回路32BからのPWM信号duty2を受信する(ステップS101)。D1算出部42においてPWM信号からデューティD1が算出され、D2算出部44においてPWM信号からデューティD2が算出される(ステップS102)。故障検出部40の比較部45において、デューティ値D1とデューティ値D2の差の絶対値がとられ、所定値αと比較される(ステップS103)。デューティ値D1とデューティ値D2の差が所定値α以下の場合には、故障判定とする程の差でないとして、再びPWM信号duty1とPWM信号duty2の受信が行われる(ステップS103でNO)。デューティ値D1とデューティ値D2の差が所定値αより大きい場合に(ステップS103でYES)、判定部46において操舵装置の故障と判定される(ステップS104)。
【0041】
次に、比較による値が所定範囲からはずれた時間が所定時間以上となったときに、操舵装置の故障と判定する故障判定方法について説明する。この故障判定は図5で示した構成と同一の構成で行われる。図7は、デューティ値の比較による値が所定範囲からはずれた時間が所定時間以上となったときに、操舵装置の故障と判定する故障判定方法における故障検出部40の動作フロー図である。故障検出部40が動作すると、最初に故障判定回数Sをゼロにする(ステップS201)。次に故障検出部40は、ゲート駆動回路32AからのPWM信号duty1とゲート駆動回路32BからのPWM信号duty2を受信する(ステップS202)。D1算出部42においてPWM信号からデューティD1が算出され、D2算出部44においてPWM信号からデューティD2が算出される(ステップS203)。故障検出部40の比較部45において、デューティ値D1とデューティ値D2の差の絶対値がとられ、所定値αと比較される(ステップS204)。デューティ値D1とデューティ値D2の差が所定値α以下の場合には、故障判定とする程の差でないとして、故障判定回数Sをゼロにした後、再びPWM信号duty1とPWM信号duty2の受信が行われる(ステップS204でNO)。デューティ値D1とデューティ値D2の差が所定値αより大きい場合には(ステップS204でYES)、比較による値が所定範囲からはずれた故障判定回数Sに1回分加算される(ステップS205)。加算後の故障判定回数Sが所定回数βと比較される(ステップS206)。故障判定回数Sが所定回数β以下である場合には、再びPWM信号duty1とPWM信号duty2の受信が行われる(ステップS206でNO)。故障判定回数Sが所定回数βより大きい場合に(ステップS206でYES)、判定部46において操舵装置の故障と判定される(ステップS207)。なお、ここで、回数Sを使用しているが、回数は時間に対応するものであり、所定回数は所定時間に対応するものである。従って、1回分の加算は一定の時間が経ったことを意味する。
【0042】
次に図8〜図11を参照し、第2実施例である2つのモータにかかる負荷トルクが異なる場合での故障検出方法について説明する。第2実施例では2つのモータにかかる負荷トルクが異なるため、図4に示されるように、モータ電流も異なる。したがって、上述した数5の式より、2つのモータ19A,19Bが正常に動作していれば、理論デューティ値D2'はデューティ値D1とa・(Im2−Im1)の和となる。つまり、他方のモータ19Bに係る理論デューティ値D2'は、一方のモータ19Aに係るデューティ値D1と、モータ特性に依る定数であるaに他方のモータ19Bに供給される電流値Im2と一方のモータ19Aに供給される電流値Im1の差をかけた値との和になっている。したがって、一方のモータ19Aに係るデューティ値D1と他方のモータ19Bに供給される電流値Im2と一方のモータ19Aに供給される電流値Im1を見れば、故障判定を行うことができることがわかる。
【0043】
図8は制御装置22の内部構成を示すブロック図である。なお、第1実施例の制御装置22の図3で示した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。第2実施例である2つのモータ19A,19Bにかかる負荷トルクが異なる場合での故障検出方法では、モータ19Aに流れる電流の電流値Im1とモータ19Bに流れる電流の電流値Im2を見る必要があるため、モータ19A,19Bへ流れる電流を検出する電流値検出部34A,34Bが設けられている。検出された、モータ19A,19Bに流れる電流の電流値Im1,Im2は故障検出部40へ入力される。
【0044】
図9は故障検出部40の内部構成ブロック図である。なお、第1実施例の故障検出部40の図5で示した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。故障検出部40は、ゲート駆動回路32AからのPWM信号duty1を受信する受信部41と、電流値Im1と電流値Im2を受信し、PWM信号duty1から算出されたD1と電流値Im1,Im2とから理論デューティ値D2'を算出する理論D2算出部47と、ゲート駆動回路32BからのPWM信号duty2を受信する受信部43と、PWM信号duty2からD2を算出するD2算出部44と、デューティ値D1,D2の比較を行う比較部45と、比較部45の結果に基づいて故障の判定を行う判定部46から構成される。理論D2算出部47では、デューティ値D1と電流値Im1と電流値Im2から、数5の式によって理論デューティ値D2'を算出する。
【0045】
算出された理論デューティ値D2'は比較部45に入力される。D2算出部47は受信部43で受信されたPWM信号duty2からD2を算出し、比較部45に出力する。比較部45は、理論デューティ値D2'とデューティ値D2を比較し、比較結果に係る信号Hを判定部46へ送信する。判定部46では、受信した比較結果に係る信号Hに応じて操舵装置の故障の判定を行う。
【0046】
図10は、故障検出部40の動作フロー図である。故障検出部40は、ゲート駆動回路32AからのPWM信号duty1とゲート駆動回路32BからのPWM信号duty2を受信する(ステップS301)。理論D2算出部47において、PWM信号duty1から算出されたデューティ値D1から理論デューティ値D2'を算出する(ステップS302)。故障検出部40の比較部45において、デューティ値D2と理論デューティ値D2'の差の絶対値がとられ、所定値αと比較される(ステップS303)。デューティ値D2と理論デューティ値D2'の差が所定値α以下の場合には、故障判定とする程の差でないとして、再びPWM信号duty1とPWM信号duty2の読込みが行われる(ステップS303でNO)。デューティ値D2と理論デューティ値D2'の差が所定値αより大きい場合に(ステップS303でYES)、判定部46において操舵装置の故障と判定される(ステップS304)。
【0047】
次に、比較による値が所定範囲からはずれた時間が所定時間以上となったときに、操舵装置の故障と判定する故障判定方法について説明する。この故障判定は図9で示した構成と同一の構成で行われる。図11は、比較による値が所定範囲からはずれた時間が所定時間以上となったときに、操舵装置の故障と判定する故障判定方法における故障検出部40の動作フロー図である。故障検出部40が動作すると、最初に故障判定回数Sをゼロにする(ステップS401)。次に故障検出部40は、ゲート駆動回路32AからのPWM信号duty1とゲート駆動回路32BからのPWM信号duty2を受信する(ステップS402)。理論D2算出部47においてデューティ値D1から理論デューティ値D2'を算出する(ステップS403)。故障検出部40の比較部45において、デューティ値D2と理論デューティ値D2'の差の絶対値がとられ、所定値αと比較される(ステップS404)。デューティ値D2と理論デューティ値D2'の差が所定値α以下の場合には、故障判定とする程の差でないとして、故障判定回数Sをゼロにした後、再びPWM信号duty1とPWM信号duty2の受信が行われる(ステップS404でNO)。デューティ値D2と理論デューティ値D2'の差が所定値αより大きい場合には(ステップS404でYES)、比較による値が所定範囲からはずれた故障判定回数Sに1回分加算される(ステップS405)。加算後の故障判定回数Sが所定回数βと比較される(ステップS406)。故障判定回数Sが所定回数β以下である場合には、再びPWM信号duty1とPWM信号duty2の読込みが行われる(ステップS406でNO)。故障判定回数Sが所定回数βより大きい場合に(ステップS406でYES)、判定部46において操舵装置の故障と判定される(ステップS407)。ここでの回数は上述したように、時間に対応する。
【0048】
以上の実施形態の説明に基づけば、本発明に係る操舵装置の故障検出方法の主題は、さらに次のように把握することもできる。
【0049】
第1の操舵装置の故障検出方法は、操舵輪を転舵する方向に力を付与するモータが2つ設けられている操舵装置において、2つのモータはPWM駆動されるモータであり、各モータに対する負荷トルクが同一である場合は、一方のモータに与えられるPWM信号の第1デューティ値を求めるステップと、他方のモータに与えられるPWM信号の第2デューティ値を求めるステップと、第1デューティと第2デューティの差の絶対値を求めるステップと、差の絶対値が所定値よりも大きいことを条件に故障と判定するステップによって操舵装置の故障を検出する方法である。
【0050】
第2の操舵装置の故障検出方法は、操舵輪を転舵する方向に力を付与するモータが2つ設けられている操舵装置において、2つのモータはPWM駆動されるモータであり、各モータに対する負荷トルクが異なる場合は、一方のモータに与えられるPWM信号の第1デューティ値に応じて理論第2デューティ値を求めるステップと、他方のモータに与えられるPWM信号の第2デューティ値を求めるステップと、理論第2デューティ値と第2デューティ値の差の絶対値を求めるステップと、差の絶対値が所定値よりも大きいことを条件に故障と判定するステップによって操舵装置の故障を検出する方法である。
【0051】
第3の操舵装置の故障検出方法は、第2の操舵装置の故障検出方法において、理論第2デューティ値を求めるステップが、一方のモータに与えられるPWM信号の第1デューティ値および一方のモータに与えられる第1電流値および他方のモータに与えられる第2電流値から求める方法である。
【0052】
第4の操舵装置の故障検出方法は、第1から第3の操舵装置の故障検出方法において、差の絶対値が所定値より大きくなった時間が所定時間以上となったときに、操舵装置の故障と判定するステップを有する方法である。
【0053】
上記発明によれば、2つのモータに対する負荷トルクが同一である場合には、一方のモータに与えられるPWM信号の第1デューティ値と、他方のモータに与えられるPWM信号の第2デューティ値とを求め、第1デューティ値と第2デューティ値の差の絶対値が所定値より大きいときに操舵装置の故障と判定するので、2つのモータに与えられるPWM信号のデューティ値によるデジタル要素の比較のみで操舵装置の故障判定ができる。
【0054】
また、2つのモータに対する負荷トルクが異なる場合には、一方のモータに与えられるPWM信号の第1デューティ値に応じて理論第2デューティ値を求め、他方のモータに与えられるPWM信号の第2デューティ値との差の絶対値を求める。この差の絶対値が所定値よりも大きいときに操舵装置の故障と判定するので、2つのモータに対する負荷トルクが異なる場合であってもモータ端子間電圧Vmと回転数Nmを用いずに、デューティ値によるデジタル要素で操舵装置の故障を検出することができ、正確な故障判定ができる。
【0055】
さらに、差の絶対値値が所定値よりも大きくなった時間が所定時間以上となったときに、操舵装置の故障と判定するので、所定時間の判定結果に基づいて操舵装置の故障判定ができ、信頼性が高い。
【0056】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、次の効果を奏する。
【0057】
以上説明したように本発明の操舵装置の故障検出方法によれば、操舵輪を転舵する方向に力を付与する2つモータに与えられるPWM信号のデューティ値を求め、このデューティ値に基づいて操舵装置の故障を検出するので、正確さを欠くモータ端子間電圧Vmと回転数Nmを用いずに故障を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成を示す構成図基本的な構成部分を概念的に示す図である。
【図2】モータおよびギヤボックスを備えたラック軸の実際の装置の外観レイアウトを示す図である。
【図3】制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図4】負荷トルクとモータ電流の関係を示す図である。
【図5】故障検出部の内部構成ブロック図である。
【図6】故障検出部の動作フロー図である。
【図7】故障検出部の動作フロー図である。
【図8】制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図9】故障検出部の内部構成ブロック図である。
【図10】故障検出部の動作フロー図である。
【図11】故障検出部の動作フロー図である。
【図12】従来の1つのモータを備える電動パワーステアリング装置におけるモータ駆動制御部の内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
10 電動パワーステアリング装置
18 動力伝達機構
19A,19B モータ
22 制御装置
24A,24B ギヤボックス
31A,31B モータ駆動制御部
32A,32B ゲート駆動回路
33A,33B モータ駆動回路
34A,34B 電流値検出部
40 故障検出部
41,43 受信部
42 D1算出部
44 D2算出部
45 比較部
46 判定部
47 理論D2'算出部
Claims (1)
- 操舵輪を転舵する方向に力を付与する2つのモータと、前記2つのモータのそれぞれの電流値を検出するモータ電流値検出装置とを備える操舵装置において、
前記2つのモータは異なる性能・特性を有しかつPWM駆動されるモータであり、
前記2つのモータのそれぞれに与えられる2つのPWM信号のそれぞれについての第1および第2のデューティ値を求め、
前記第1のデューティ値と前記モータ電流値検出装置で検出された前記2つのモータのそれぞれの前記電流値に基づいて推定された第2のデューティ値と、実際の前記第2のデューティ値とに基づいて前記モータが故障したことを検出することを特徴とする操舵装置の故障検出方法。
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