JP4967355B2

JP4967355B2 - 電動パワーステアリング制御装置

Info

Publication number: JP4967355B2
Application number: JP2006022518A
Authority: JP
Inventors: 幹彦角田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2026-01-31
Also published as: JP2007203798A

Description

本発明は、操舵系に操舵補助力を付与する電動モータとこの電動モータに電力を供給するモータ駆動回路との間の電力供給ラインを遮断するためのモータリレー回路の誤動作によるシステムダウンを回避することの可能な電動パワーステアリング制御装置に関するものである。

この種の電動パワーステアリング制御装置は、モータ駆動回路を構成する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）にショート故障が生じる等といった異常が発生した場合には、電動モータが電磁ブレーキとして作用する可能性がある。これを回避するために、従来、電動モータへの電力供給ラインにモータリレーを介挿し、異常時はこのモータリレーを開状態に切り換えることで、電動モータへの電力供給を遮断し、電動モータが電磁ブレーキとして作用することを回避するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１２１５７号公報

上述のように、電動モータへの電力供給ラインにモータリレーを介挿したシステムでは、前記モータリレーとして常時開型のリレーを用いており、システム起動時にモータリレーを閉状態に制御して電動モータへの電力を供給可能な状態とし、異常発生時には、モータリレーを開状態に制御して電動モータへの電力供給を遮断することで、電動モータが電磁ブレーキとして作用することを回避している。

このようなシステムでは、通常、システム起動時にモータリレーを閉状態にする制御を行うものの、この制御によってモータリレーが確実に閉状態となったどうかの確認は行っておらず、モータリレーを閉状態にする制御を行った後、そのまま操舵補助力を発生させるための通常制御へ移行している。
そのため、何らかによってモータリレーが閉状態とならなかった場合には、通常制御へ移行した後、電流制御が行われて実際に電動モータへの電力供給が開始されたとしても、モータリレーが開状態のままのため電力供給が正常に行われない。その結果として、電動モータへの電流指令値と電動モータに実際に流れた電流値との差が大きくなり、この時点で異常発生と判断されることになる。

このため、例えばモータリレーの接点間に異物が挟まったためにモータリレーが閉状態とならなかった場合には、システム自体には故障が発生していないにも関わらず、モータリレーが閉状態とならないことから異常と判断され、これ以後システムを正常動作させることができず、操舵補助力を発生させることができないという問題がある。
事実として、市場からの返却品を調査した際には、モータリレー内部に接点接続を妨げたと思われる異物が確認されている。

本来、モータリレーは、異常発生時に電動モータが電磁ブレーキとして作用することを回避するために設けられるものである。しかしながら、システム自体は正常であるにも関わらず、異物等のためにモータリレーの故障として検知されることから、システムを停止させる必要があると判断され、電動パワーステアリング装置として動作することができず、これ以後、運転者が操舵操作を行うことができなくなっている。このことは、今後の車両や、システム自身の大型化に与える影響は大きく、システム起動に多少時間を要したとしても、確実に動作することの可能な電動パワーステアリング制御装置が望まれている。
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、システム自体は正常であるにも関わらず、異物等の影響によりシステムダウンとなることを回避することの可能な電動パワーステアリング制御装置を提供することを目的としている。

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制御装置は、操舵系に対して操舵補助力を付与する電動モータと、当該電動モータを駆動するモータ駆動回路と、前記モータ駆動回路から前記電動モータへの電力供給ラインを遮断する常時閉型のモータリレー回路と、少なくとも前記電動モータを駆動制御するためのモータ系統の異常監視を行う異常監視手段と、前記異常監視手段の監視結果に応じて前記モータリレー回路を制御するモータリレー制御手段とを備え、前記モータリレー制御手段は、前記異常監視手段で異常を検出したとき前記モータリレー回路を開状態に制御し、前記異常監視手段は、前記モータリレー回路の端子間電圧及び前記電動モータの端子間電圧のうち少なくとも何れか一方を検出する端子間電圧検出手段と、起動時に前記モータ駆動回路を制御して前記電動モータに断線チェック用の電流を通電させ、このときの前記端子間電圧検出手段の検出結果に基づいて前記電動モータを駆動制御するためのモータ系統の断線チェックを行う断線チェック手段とを備えることを特徴としている。

この請求項１に記載の発明では、モータ駆動回路から電動モータへの電力供給ラインを遮断するためのモータリレー回路は、常時閉型の回路で構成され、異常監視手段で異常を検出したとき、モータリレー回路は開状態に制御される。このため、システムが正常である間は、モータリレー回路は閉状態を維持することからモータリレー回路の接点に異物等が挟まる機会が低減され、異物の挟み込み等によってシステム本体が停止となる可能性が低減される。

また、起動時に断線チェック用の電流を電動モータに通電させると共に、このときのモータリレー回路の端子間電圧及び電動モータの端子間電圧の何れか一方を検出し、これに基づいて断線チェックを行うことから、起動時の段階で断線異常を検出することが可能となる。

また、請求項２に係る電動パワーステアリング制御装置は、前記モータリレー制御手段は、前記断線チェック手段での、起動時の断線チェックで異常を検出したとき、前記モータリレー回路を開閉動作させる開閉制御手段を備え、前記異常監視手段は前記断線チェックで異常を検出したとき、断線の可能性があるとして前記開閉制御手段を作動させ、前記モータリレー回路を規定回数開閉動作させても前記異常が検出されるとき、断線異常として確定することを特徴としている。

この請求項２に記載の発明では、起動時の断線チェックで異常が検出されたときには、断線の可能性があるとして開閉制御手段を作動させて、モータリレー回路を開閉動作させ、規定回数開閉動作させても異常と判断される時点で、断線異常であると確定していることから、モータリレー回路のリレー接点に異物が挟まっている場合等には、開閉動作を行うことで異物の除去を図ることができ、システム自体の異常ではなく異物等の影響によりシステムが停止する可能性を低減することができる。

また、請求項３に係る電動パワーステアリング制御装置は、前記電動モータと前記モータ駆動回路との間の電力供給ラインそれぞれに前記モータリレー回路が介挿されていることを特徴としている。
この請求項３に記載の発明では、電動モータとモータ駆動回路との間の電力供給ラインそれぞれにモータリレー回路を介挿し、２重系を構成していることから、電動モータへの電力供給をより確実に遮断することが可能となる。

また、本発明の請求項４に係る電動パワーステアリング制御装置は、操舵系に対して操舵補助力を付与する電動モータと、当該電動モータを駆動するモータ駆動回路と、前記モータ駆動回路から前記電動モータへの電力供給ラインを遮断する常時閉型のモータリレー回路と、少なくとも前記電動モータを駆動制御するためのモータ系統の異常監視を行う異常監視手段と、前記異常監視手段の監視結果に応じて前記モータリレー回路を制御するモータリレー制御手段とを備え、前記モータリレー制御手段は、前記異常監視手段で異常を検出したとき前記モータリレー回路を開状態に制御し、前記モータリレー回路は前記モータリレー制御手段からのリレーオフ信号によって開閉制御され、前記異常監視手段は、起動時に前記モータリレー制御手段から出力される前記リレーオフ信号と当該リレーオフ信号が正常であるとみなすことの可能な予め設定したしきい値とを比較し前記リレーオフ信号が前記しきい値を超えるとき前記リレーオフ信号は正常と判定するリレーオフ信号異常検出手段を備え、前記モータリレー制御手段は、前記リレーオフ信号の異常を通知するための警報手段を有し、前記リレーオフ信号異常検出手段で前記リレーオフ信号の異常を検出したとき、前記モータリレー回路を閉状態に維持したまま、前記警報手段を作動させることを特徴としている。

この請求項４に記載の発明によれば、モータ駆動回路から電動モータへの電力供給ラインを遮断するためのモータリレー回路は、常時閉型の回路で構成され、異常監視手段で異常を検出したとき、モータリレー回路は開状態に制御される。このため、システムが正常である間は、モータリレー回路は閉状態を維持することからモータリレー回路の接点に異物等が挟まる機会が低減され、異物の挟み込み等によってシステム本体が停止となる可能性が低減される。
また、起動時にリレーオフ信号の異常検出が行われ、異常が検出されたときには、モータリレー回路を閉状態に維持したまま、警報手段によりリレーオフ信号の異常が通知される。モータリレー回路は、常時閉型の回路で構成され制御が行われない間は閉状態を維持し、リレーオフ信号が異常であっても、電動モータへの通電が可能であるから、モータ系統等のシステムに誤動作を来すような異常がない場合には電動モータへの電力供給を継続したとしても問題はない。したがって、警報手段により異常が発生していることを通知しつつシステムを有効に動作させることが可能となる。

本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング制御装置によれば、モータリレー回路を常時閉型の回路で構成し、異常を検出したときに開状態に制御して、電動モータへの電力供給を遮断するようにしたから、モータリレーの接点に異物等が挟まる機会を低減することができ、システム本体は正常動作が可能であるにも関わらず異物のために異常と判断されてシステムが停止される事象を低減することができる。
また、起動時に断線チェック用の電流を通電させ、このときのモータリレー回路の端子間電圧及び電動モータの端子間電圧の少なくとも何れか一方に基づいて断線チェックを行うことから、起動時の時点で断線検出を行うことができ速やかに異常検出を行うことができる。

また、請求項２に係る電動パワーステアリング制御装置によれば、起動時の断線チェックで異常を検出したときには、モータリレー回路を規定回数開閉動作させ、それでも異常と判断されるときに断線異常であることを確定するため、システム自体の異常ではなく異物等の影響によりシステムが停止することを回避することができ、システムの信頼性を向上させることができる。

また、請求項３に係る電動パワーステアリング制御装置によれば、電動モータとモータ駆動回路との間の電力供給ラインそれぞれにモータリレー回路を介挿し、２重系を構成していることから、電動モータへの電力供給をより確実に遮断することができ信頼性を向上させることができる。
また、本発明の請求項４に係る電動パワーステアリング制御装置によれば、モータリレー回路を常時閉型の回路で構成し、異常を検出したときに開状態に制御して、電動モータへの電力供給を遮断するようにしたから、モータリレーの接点に異物等が挟まる機会を低減することができ、システム本体は正常動作が可能であるにも関わらず異物のために異常と判断されてシステムが停止される事象を低減することができる。
また、起動時のリレーオフ信号で異常が検出されたときには、モータリレー回路を閉状態に維持したまま、警報手段によりリレーオフ信号の異常を通知するから、警報手段により異常が発生していることを通知しつつ、システムを有効に動作させることができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
まず、第１の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す概略構成図であって、図中、１はステアリングホイールであり、このステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力がステアリングシャフト２に伝達される。このステアリングシャフト２は、入力軸２ａと出力軸２ｂとを有し、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端はトルク検出手段としてのトルクセンサ３を介して出力軸２ｂの一端に連結されている。

そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント４を介してロアシャフト５に伝達され、さらにユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。
このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ８を介してタイロッド９に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ８は、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ａとこのピニオン８ａに噛合するラック８ｂとを有するラックアンドピニオン機構に構成され、ピニオン８ａに伝達された回転運動をラック８ｂで直進運動に変換している。

ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、補助操舵力を出力軸２ｂに伝達する減速ギヤ１０が連結されており、この減速ギヤ１０には、操舵系に対して補助操舵力を発生する電動モータ１２の出力軸が連結されている。
トルクセンサ３は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を例えばポテンショメータで検出するように構成されている。このトルクセンサ３から出力されるトルク検出値Ｔは、コントローラ１３に入力される。

このコントローラ１３には、トルク検出値Ｔの他に、車速センサ１５で検出した車速検出値Ｖも入力され、コントローラ１３では、入力されるトルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖに応じた操舵補助力を電動モータ１２で発生する操舵補助指令値Ｉ_M ^*を公知の手順で算出し、算出した操舵補助指令値Ｉ_M ^*とモータ電流検出値Ｉ_MDとにより、電動モータ１２に供給する駆動電流をフィードバック制御するためのモータ駆動電流Ｉ_Mを算出する。

コントローラ１３は、図２に示すように、公知の手順で、電動モータ１２の制御処理を実行するマイクロコンピュータ１６を有する操舵補助制御部１７と、マイクロコンピュータ１６から出力されるモータ駆動電流Ｉ_Mが入力されて電動モータ１２に供給する駆動電流を制御するモータ駆動回路１８と、電動モータ１２に流れる駆動電流を検出するモータ電流検出回路１９と、異常発生時に運転者に対してこれを通知するための例えば運転席近傍に設けられた警報装置５０と、を備えている。
ここで、モータ駆動回路１８は、電界効果トランジスタＦＥＴ１〜ＦＥＴ４でなるＨブリッジ回路２０と、マイクロコンピュータ１６から出力されるモータ駆動電流Ｉ_Mに基づいて電界効果トランジスタＦＥＴ１〜ＦＥＴ４の各ゲートを駆動するＦＥＴゲート駆動回路２１とで構成されている。

ＦＥＴ１及びＦＥＴ２は、モータ駆動電流Ｉ_Mに基づいて決定されるデューティ比Ｄ１のＰＷＭ（パルス幅変調）信号によってＯＮ／ＯＦＦされ、実際に電動モータ１２に流れる電流の大きさが制御される。ＦＥＴ３及びＦＥＴ４は、デューティ比Ｄ１の小さい領域では所定１次関数式（ａ、ｂを定数としてＤ２＝ａ・Ｄ１＋ｂ）で定義されるデューティ比Ｄ２のＰＷＭ信号で駆動され、デューティ比Ｄ１の大きい領域ではＰＷＭ信号の符号により決定される電動モータ１２の回転方向に応じてＯＮ／ＯＦＦされる。

例えば、ＦＥＴ４が導通状態にあるときは、電流は、ＦＥＴ１、電動モータ１２、ＦＥＴ４、抵抗Ｒ_Lを経て流れ、電動モータ１２に正方向の電流が流れる。また、ＦＥＴ３が導通状態にあるときは、電流は、ＦＥＴ２、電動モータ１２、ＦＥＴ３、抵抗Ｒ_Rを経て流れ、電動モータ１２に負方向の電流が流れる。
さらに、モータ電流検出回路１９は、電界効果トランジスタＦＥＴ４と接地との間に介挿された抵抗Ｒ_Lの正転モータ電流を表す端子間電圧と電界効果トランジスタＦＥＴ３と接地との間に介挿された抵抗Ｒ_Rの逆転モータ電流を表す端子間電圧とを検出して、正転モータ電流検出時に正のモータ電流検出値“＋Ｉ_MD”を、逆転モータ電流検出時に負のモータ電流検出値“−Ｉ_MD”を出力する。

そして、電界効果トランジスタＦＥＴ１及びＦＥＴ２の接続点に、コントローラ１３の内部で生成された内部電圧Ｖｒが印加され、電界効果トランジスタＦＥＴ３及びＦＥＴ４はそれぞれ電流検出用抵抗Ｒ_R及びＲ_Lを介して接地されている。
モータリレー部４０は、リレー接点４１及びこのリレー接点４１を付勢するリレーコイル４２からなるモータリレー回路４３と、リレーコイル４２に対する印加電圧を制御する印加電圧制御用能動素子としてのｐｎｐ型のバイポーラトランジスタＴＲとを有し、リレー接点４１がＨブリッジ回路２０の電界効果トランジスタＦＥＴ２及びＦＥＴ４の接続点と電動モータ１２の一方の入力側との間に接続され、リレーコイル４２はその一端は接地され、他端は前記トランジスタＴＲのコレクタ端子に接続されている。このトランジスタＴＲのエミッタ端子には内部電圧Ｖｂが印加され、ベース端子には、マイクロコンピュータ１６からのリレーオフ信号Ｓｓが入力され、このリレーオフ信号Ｓｓが入力されたときトランジスタＴＲが導通状態となってリレーコイル４２へ電圧印加が行われ、モータリレー回路４３が開状態に制御される。

また、リレー端子間電圧検出回路２５は、前記リレー接点４１の両端の電位差を検出し、このリレー接点４１の両端の電位差が、リレー端子間電圧Δｖｒとして、Ａ／Ｄ変換器を介してマイクロコンピュータ１６に入力される。
また、マイクロコンピュータ１６は図示しないバッテリを電力源として生成された内部電圧Ｖｃにより常時作動可能状態に制御され、図示しないイグニッションスイッチがオン状態となったとき、図示しない電源リレーをオン状態に切り換えて、システム各部への電力供給を開始させ、図３に示す、操舵補助制御処理を実行開始する。

この操舵補助制御処理では、図３に示すように、まず、ステップＳ１で後述の断線チェック処理を実行し、正常であればステップＳ２からステップＳ３に移行し、異常であればステップＳ２からそのまま処理を終了する。
前記ステップＳ３では、トルクセンサ３及び車速センサ１５の検出信号に基づいて公知の手順でモータ駆動制御処理を実行し、運転者の操舵力に応じた操舵補助力を発生するよう電動モータ１２を駆動制御する。また、モータ電流検出回路１９で検出されるモータ電流検出値Ｉ_MDと、モータ駆動電流Ｉ_Mとに基づいてモータ系統監視処理を行い（ステップＳ４）、これらの差がしきい値以上であるときには、モータ系統の異常と判断する。

そして、モータ系統監視処理の結果正常であるときには、ステップＳ５からステップＳ６に移行し、イグニッションスイッチがオフ状態となっていない場合には、ステップＳ３に戻って、引き続きモータ駆動制御処理を実行する。
そして、イグニッションスイッチがオフ状態となったとき、ステップＳ６からステップＳ７に移行して操舵補助制御の終了処理を実行し、例えば、バッテリから各部に電力供給を行うための電力供給ラインに介挿された図示しない電源リレーを遮断し、各部への電力供給を終了し操舵補助制御処理を終了する。

一方、ステップＳ４のモータ系統監視処理で異常と判断されたときにはステップＳ５からステップＳ８に移行する。
このステップＳ８では、異常検出時の処理を実行し、バイポーラトランジスタＴＲにリレーオフ信号Ｓｓを出力すると共に、警報装置５０を作動させ、音声や、運転席近傍に設けた警告灯を点灯させること等によりモータ系統に異常が発生したことを運転者に通知する。そして、イグニッションスイッチがオフ状態となるまでこの状態を維持し、イグニッションスイッチがオフ状態となったとき、図示しない電源リレーを遮断し、操舵補助制御処理を終了する。

これによって、リレーオフ信号ＳｓがバイポーラトランジスタＴＲに供給され、バイポーラトランジスタＴＲが導通状態となってリレーコイル４２に電圧が印加されることからモータリレー回路４３は開状態となって電動モータ１２への電力供給が遮断される。そして、イグニッションスイッチがオフ状態となったとき、図示しない電源リレーが遮断されて、各部への電力供給が終了し、操舵補助制御処理が終了する。

図４は、前記断線チェック処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
この断線チェック処理では、まずステップＳ１１で、ＦＥＴゲート駆動回路２１に対し、断線チェック用のモータ駆動電流Ｉ_MCを出力する。この断線チェック用のモータ駆動電流Ｉ_MCは、このモータ駆動電流Ｉ_MCに応じて電動モータ１２が駆動制御されたときに電動モータ１２が回転しない電流値相当に設定される。

次いで、ステップＳ１２に移行し、リレー端子間電圧検出回路２５で検出されたリレー接点４１のリレー端子間電圧Δｖｒを読み込み、このリレー端子間電圧Δｖｒが、予め設定したしきい値よりも大きいかどうかに基づいて断線チェックを行う（ステップＳ１３）。
リレー端子間電圧Δｖｒがしきい値よりも大きいときにはリレー端子間電圧Δｖｒは正常であって断線は生じていないと判断し、ステップＳ１３からステップＳ１４に移行し、断線チェック終了時の処理を行う。具体的には、断線チェック用のモータ駆動電流Ｉ_MCの出力を停止し、各部を、モータ駆動制御処理を開始できる状態にする等の処理を行う。

一方、ステップＳ１３で、リレー端子間電圧Δｖｒがしきい値以下である場合には断線、或いはショート故障等が生じていると判断してステップＳ１５に移行し、リレーオフ信号Ｓｓを断続的に数回出力する。これによって、モータリレー回路４３は、数回開閉動作を行うことになるから、リレー接点４１に異物が挟まっている場合には異物が除去される可能性がある。つまり、この開閉操作は、異物の除去を図るために行われる。

そして、数回開閉動作を行ったならば、ステップＳ１６に移行し、リレー端子間電圧検出回路２５から再度リレー端子間電圧Δｖｒを読み込み、次いでステップＳ１７に移行し、リレー端子間電圧Δｖｒが正常であるかどうかを判断する。そして、リレー端子間電圧Δｖｒが正常である場合にはリレー接点４１に挟まっていた異物が除去されたことにより断線が解除されたと判断し、ステップＳ１４に移行し断線チェック終了時の処理を行う。

一方、リレー端子間電圧Δｖｒが正常でない場合、すなわち、リレー端子間電圧Δｖｒが略零である場合には、異物が除去されないか或いは何れかの箇所に断線が生じていると判断し、ステップＳ１８に移行し、異常検出時の処理を実行する。具体的には、前記断線チェック用のモータ駆動電流Ｉ_MCの出力を停止する。また、バイポーラトランジスタＴＲにリレーオフ信号Ｓｓを出力すると共に、警報装置５０を作動させ、音声や、運転席近傍に設けた警告灯を点灯させること等によりモータ系統に異常が発生したことを運転者に通知する。そして、イグニッションスイッチがオフ状態となるまでこの状態を維持し、イグニッションスイッチがオフ状態となったとき、図示しない電源リレーを遮断し、操舵補助制御処理を終了する。

次に、上記第1の実施の形態の動作を説明する。
イグニッションスイッチがオン状態となり、マイクロコンピュータ１６が図示しない電源リレーをオン状態に制御し、各部への電力供給が開始されると、マイクロコンピュータ１６では、まず、図４に示す断線チェック処理を行い、ＦＥＴゲート駆動回路２１に対して断線チェック用のモータ駆動電流Ｉ_MCを出力する。

これを受けてＦＥＴゲート駆動回路２１では、モータ駆動電流Ｉ_MC相当の通電を行うよう各電界効果トランジスタＦＥＴ１〜ＦＥＴ４を駆動制御する。モータリレー回路４３は、常時閉型の回路で構成されるから、モータリレー回路４３を介して電動モータ１２に対しモータ駆動電流Ｉ_MC相当の通電が行われる。この断線チェック用のモータ駆動電流Ｉ_MCは、電動モータ１２が回転しない電流値相当の値に設定されているから、電動モータ１２に通電されたとしても電動モータ１２が回転することはない。したがって、ステアリングシャフトに操舵補助力が作用することはないから、運転者が操舵を行っていないにも関わらずステアリングシャフトが勝手に動くことはなく、運転者に違和感を与えることもない。

このとき、モータ系統に断線等が生じていない場合には、リレー接点４１の両端の電位差は正常な値を示すことから（ステップＳ１２、Ｓ１３）、リレー端子間電圧Δｖｒは正常、すなわち、断線は生じていないと判断され、ステップＳ１３からステップＳ１４に移行し断線チェック処理が終了される。
そして、断線チェックの結果正常であるから、図３のステップＳ２からステップＳ３に移行し、以後、トルクセンサ３及び車速センサ１５の検出信号に基づいて、運転者の操舵操作に応じた操舵補助力を発生させるためのモータ駆動制御処理が実行される。また、このとき、モータ電流検出回路１９で検出されるモータ電流検出値Ｉ_MDとＦＥＴゲート駆動回路２１に出力したモータ駆動電流Ｉ_Mとの差に基づいてモータ系統監視処理が行われ（ステップＳ４）、これらの差がしきい値より小さい場合にはモータ系統は正常と判断され、ステップＳ５からステップＳ６を経てステップＳ３に戻り、引き続きモータ駆動制御処理が行われる。

そして、モータ駆動制御処理を実行中に、断線や、ショート故障等、何らかの異常が発生した場合には、モータ電流検出値Ｉ_MDとモータ駆動電流Ｉ_Mとの差が大きくなりしきい値を越えることから、この時点でモータ系統の異常と判断し、ステップＳ５からステップＳ８に移行し、リレーオフ信号Ｓｓを出力してモータリレー回路４３を開状態に制御すると共に、警報装置５０を作動させ、音声や、警告灯を点灯させること等により異常が発生したことを運転者に通知する。

このため、電動モータ１２への電力供給が行われないから、電動モータ１２が電磁ブレーキとして作用することはなく、運転者の操舵操作を妨げることはない。
一方、起動時の段階でモータリレー回路４３のリレー接点４１に異物が挟まっている場合には、モータリレー回路４３が開状態となることから、起動時の断線チェックで、リレー接点４１のリレー端子間電圧Δｖｒがしきい値よりも小さくなる。このため、図４のステップＳ１３からステップＳ１５に移行し、モータリレー４０が数回開閉制御される。これによって、リレー接点４１に挟まった異物が取り除かれた場合には、モータリレー回路４３が閉状態となるため、リレー接点４１両端のリレー端子間電圧Δｖｒは正常値となる。したがって、断線チェックの結果は正常と判断され、ステップＳ１７からステップＳ１４に移行し、断線チェック処理が終了されて、以後、上記と同様にモータ駆動制御処理が行われる。

一方、モータリレー回路４３が数回開閉制御されてもリレー接点４１に挟まった異物が除去されない場合、或いは、別の箇所で断線が生じている場合等には、リレー端子間電圧Δｖｒは正常値とならないことから、ステップＳ１７からステップＳ１８に移行し、リレーオフ信号Ｓｓを出力すると共に警報装置５０を作動させ、運転者に異常を通知するための異常通知処理が実行される。このとき、電動モータ１２への電力供給が停止されているため、仮に何れかの電界効果トランジスタにショート故障が生じていたとしても、電動モータ１２が電磁ブレーキとして作用することはなく、運転者の操舵操作の妨げとなることはない。

このように、起動時に断線チェックを行っているから、実際に電動モータ１２を駆動制御する以前の時点で断線異常を検出することができる。
また、モータリレー回路４３は、常時閉型の回路で構成されているため、何らかの異常が発生しない限りは、閉状態を維持することになる。このため、リレー接点４１に異物等が挟まる機会は、システムに異常が発生しているときのみとなるから、異物が挟まる可能性を低減することができる。したがって、システム自体は正常であるにも関わらず異物の影響によりモータリレー回路４３が正常に作動しないことに起因して、システムが異常と判断される状況となる可能性を低減することができる。

また、起動時に断線チェックを行っており、異物等によってモータリレー回路４３が閉状態となっていない場合にはこの時点でこれを検出できることから、運転者の操舵操作に応じた操舵補助力の発生を開始する前のより早い段階で異常を検出することができる。また、断線チェックで異常が発生したときには、モータリレー回路４３を開閉動作させていることから、リレー接点４１に異物が挟まっている場合等には、この時点で、異物の除去を図ることができ、システムの信頼性を向上させることができる。

また、このように、モータリレー回路４３への通電が行われるのは、システムに異常が発生したときのみであるから、モータリレー回路４３への通電によるリレー溶着や、リレー接点４１の磨耗等が生じる機会を低減することができ、すなわち、リレー溶着や磨耗等が生じる可能性を低減することができる。また、モータリレー回路４３に対し、リレー溶着が生じるほどの通電が行われた場合には、この異常を、図３のステップＳ３でのモータ系統監視処理で検出することができ、異常を検出したときには、この時点でモータリレー回路４３が開状態に制御され、電動モータ１２への電力供給が停止されることから、リレー溶着の発生を確実に回避することができる。

また、このように、モータリレー回路４３が開状態となる機会を低減することができることから、モータリレー回路４３が作動するときの作動音が発生する機会を低減可能となる。
また、上述のように、モータリレー回路４３を常時閉型の回路を用いることで実現することができるから、従来の回路構成において、モータリレー回路を変更し、操舵補助制御処理の処理手順を変更するだけで容易に実現することができる。
なお、上記第１の実施の形態においては、断線チェック処理において異常を検出したときにはステップＳ１５でモータリレー回路４３を数回開閉動作させた後、ステップＳ１６で再度リレー端子間電圧Δｖｒの異常判定を行っているが、例えば、１回開閉動作を行わせる毎に、異常判定を行い、この動作を、規定回数を上限として繰り返すようにしてもよい。

次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
この第２の実施の形態は、図５に示すように、上記第１の実施の形態におけるコントローラ１３において、リレーオフ信号Ｓｓを監視する信号監視回路２６が設けられている。
この信号監視回路２６は、図５に示すように、印加電圧制御用能動素子としてのｐｎｐ型のバイポーラトランジスタＴＲ１及びリレーオフ信号Ｓｓをモニタするためのモニタ用のｎｐｎ型のバイポーラトランジスタＴＲ２とが直列に接続されバイポーラトランジスタＴＲ１のエミッタ端子には、内部電圧Ｖｂが印加され、バイポーラトランジスタＴＲ２のエミッタ端子は接地される。そして、これらバイポーラトランジスタＴＲ１及びＴＲ２間の電位がリレーコイル４２の一端に印加されると共に、その電位がモニタ回路２６ａでモニタされる。そして、モニタ回路２６ａでのモニタ結果はＡ／Ｄ変換器を介してマイクロコンピュータ１６に入力される。

前記バイポーラトランジスタＴＲ１のベース端子には、マイクロコンピュータ１６からのリレーオフ信号Ｓｓが印加され、バイポーラトランジスタＴＲ２のベース端子には、マイクロコンピュータ１６からのモニタ用信号Ｓｍが入力される。
図６は、第２の実施の形態において、マイクロコンピュータ１６で実行される操舵補助制御処理の処理手順を示すフローチャートである。この第２の実施の形態における操舵補助制御処理は、図３に示す上記第１の実施の形態における操舵補助制御処理において、ステップＳ２０の信号チェック処理が追加されている。

第２の実施の形態では、マイクロコンピュータ１６では、起動されるとまずステップＳ２０で信号チェック処理を行った後、ステップＳ１に移行し、以後、上記第１の実施の形態と同様に処理を行う。
前記信号チェック処理では、図７に示すように、まず、モニタ用信号Ｓｍを出力し（ステップＳ２１）、バイポーラトランジスタＴＲ２がオン状態に切り換わるまでの所要時間相当待機した後、リレーオフ信号Ｓｓを出力する（ステップＳ２２）。これによって、バイポーラトランジスタＴＲ２がオン状態となった後、バイポーラトランジスタＴＲ１がオン状態となる。

次いで、ステップＳ２３に移行し、モニタ回路２６ａで検出した抵抗Ｒ１及びＲ２間の電位をモニタ信号として読み込む。このとき、バイポーラトランジスタＴＲ１及びＴＲ２はオン状態であるから、バイポーラトランジスタＴＲ１のエミッタ端子に印加される内部電圧Ｖｂを、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２とリレーコイル４２の合成抵抗とで分圧した電位が現れることになる。

次いで、ステップＳ２４に移行して、このモニタ信号が、予め設定したしきい値を超えたかどうかを判断する。前記しきい値は、バイポーラトランジスタＴＲ１のエミッタ端子に印加される内部電圧Ｖｂを、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２とリレーコイル４２の合成抵抗とで分圧した電位に基づいて、リレーオフ信号Ｓｓが、バイポーラトランジスタＴＲ１をオン状態とし得る正常な信号であるとみなすことの可能な値に設定される。

そして、モニタ信号がしきい値を超えたとき、リレーオフ信号Ｓｓは正常と判断し、ステップＳ２４からステップＳ２５に移行し、バイポーラトランジスタＴＲ１へのリレーオフ信号Ｓｓの出力を停止する。そして、バイポーラトランジスタＴＲ１がオフ状態に切り換わるまでの所要時間相当が経過した後、バイポーラトランジスタＴＲ２へのモニタ用信号Ｓｍの出力を停止し（ステップＳ２６）、信号チェック処理を終了する。これによって、バイポーラトランジスタＴＲ１がオフ状態に切り換わった後、バイポーラトランジスタＴＲ２がオフ状態となる。

一方、前記ステップＳ２４で、モニタ信号がしきい値を越えない場合には、リレーオフ信号Ｓｓの異常と判断し、ステップＳ２７に移行して、警報装置５０を作動させ、リレーオフ信号Ｓｓが異常であることを運転者に通知する。ここで、第２の実施の形態における警報装置５０は、少なくとも、リレーオフ信号Ｓｓが異常であることを運転者に警告するための表示パネルや警告灯等の警告表示手段を備えている。そして、リレーオフ信号Ｓｓの異常を検出したときには、この警告表示手段を作動させ、以後、リレーオフ信号Ｓｓが異常であることを運転者に警告し続ける。

そして、ステップＳ２５に移行し、バイポーラトランジスタＴＲ１をオフ状態、次いでステップＳ２６でバイポーラトランジスタＴＲ２をオフ状態に制御し、処理を終了する。
ここで、バイポーラトランジスタＴＲ２をオフ状態のままバイポーラトランジスタＴＲ１をオン状態とすると、内部電圧Ｖｒが抵抗Ｒ１を介してリレーコイル４２に印加されることになりモータリレー回路４３が開状態に制御される可能性がある。これを回避するために、バイポーラトランジスタＴＲ２をオン状態にした後、バイポーラトランジスタＴＲ１をオン状態にし、モータリレー回路４３が作動しないようにしている。そして、同様の理由で、バイポーラトランジスタＴＲ１及びＴＲ２をオフ状態にする場合には、バイポーラトランジスタＴＲ１をオフ状態にした後、バイポーラトランジスタＴＲ２をオフ状態にしている。

次に、上記第２の実施の形態の動作を説明する。
イグニッションスイッチがオン状態となり、各部への電力供給が開始されると、マイクロコンピュータ１６ではまず、図７に示す信号チェック処理を行い、モニタ用信号Ｓｍ及びリレーオフ信号Ｓｓをこの順に出力する（ステップＳ２１、Ｓ２２）。これによって、バイポーラトランジスタＴＲ２がオン状態になった後、バイポーラトランジスタＴＲ１がオン状態となり、抵抗Ｒ１及びＲ２間の電位がモニタ回路２６ａで検出され、これがモニタ信号として出力される。

マイクコンピュータ１６ではこのモニタ信号を読み込み（ステップＳ２３）、これが正常であるかを判断する。正常なリレーオフ信号Ｓｓが出力されており、バイポーラトランジスタＴＲ１がオン状態に制御されれば、モニタ信号は、抵抗Ｒ１、Ｒ２及びリレーコイル４２の抵抗相当値と、内部電圧Ｖｂとで決まる電位相当値となり、しきい値を越えるから、モニタ信号は正常と判断し、モニタ用信号Ｓｍ及びリレーオフ信号Ｓｓの出力をこの順に停止し、バイポーラトランジスタＴＲ１、ＴＲ２を、バイポーラトランジスタＴＲ２、ＴＲ１の順にオフ状態に切り換え、信号チェック処理を終了する。

そして、図６に戻って、ステップＳ１に移行し、以後、上記第１の実施の形態と同様に、断線チェックを行い、その結果正常であるならば、トルクセンサ３及び車速センサ１５の検出信号に基づいてモータ駆動制御処理を実行し、運転者の操舵操作に応じた操舵補助力を発生させる。一方、断線チェックの結果異常である場合には、これを運転者に通知し処理を終了する。

一方、ステップＳ２１での信号チェック処理の結果、異常があった場合、すなわち、リレーオフ信号Ｓｓとして所定の電圧信号が出力されない場合、或いは、バイポーラトランジスタＴＲ１の異常等によって、抵抗Ｒ１及びＲ２間の電位が所定の電位とならずモニタ信号がしきい値を越えない場合には、ステップＳ２４からステップＳ２７に移行し、警報装置５０を作動し、リレーオフ信号Ｓｓが異常である旨を警告するための表示灯や表示パネル等の警告表示手段を作動させた後、バイポーラトランジスタＴＲ１、ＴＲ２をこの順にオフ状態に切り換える。

そして、信号チェック処理が終了したことから、図６のステップＳ１に移行し、続いて断線チェックを行い、断線チェックの結果が正常であれば、以後、トルクセンサ３及び車速センサ１５の検出信号に基づいて運転者の操舵操作に応じた操舵補助力を発生させる。
このとき、信号チェック処理で異常が検出されているが、この異常は、モータリレー回路４３を開状態に制御するためのリレーオフ信号Ｓｓ系統の異常である。上述のようにモータリレー回路４３は、常時閉型の回路で構成されており通常は閉状態を維持する。したがって、モータリレー回路４３を開状態に制御する状況ではないとき、すなわち、モータ系統に異常が発生していない状態では、リレーオフ信号Ｓｓ系統に異常があったとしてもモータリレー回路４３を開状態にする必要はないことから何ら問題はなく、また、モータ駆動制御処理を実行するにあたっても何ら問題はない。

したがって、リレーオフ信号Ｓｓ系統に異常はあるものの、モータ駆動制御処理自体を行う際には何ら影響のない状況では、モータ駆動制御処理を行うことができ、すなわち操舵補助力を発生させることができる。したがって、操舵補助力を発生することの可能な状況を広げることができ、システムを有効に作動させることができる。
また、リレーオフ信号Ｓｓ系統に異常がある場合には、警報装置５０によってこれを運転者に通知しているから、操舵補助力を発生しつつも、運転者に対し、リレーオフ信号系統の異常に対する速やかな対応を促すことができる。
なお、上記第１の実施の形態と同等の作用効果を得ることができることは言うまでもない。

次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
この第３の実施の形態は、図８に示すように、上記第２の実施の形態におけるコントローラ１３において、リレー端子間電圧検出回路２５に代えて、モータ端子間電圧検出回路２７が設けられている。また、モータリレー回路４３の他に、このモータリレー回路４３と同一構成の常時閉型のモータリレー回路４３ａが設けられ、このモータリレー回路４３ａは、Ｈブリッジ回路２０とモータ１２との間の、前記モータリレー回路４３が介挿された電力供給ラインとは別の電力供給ラインに介挿されている。

つまり、モータリレー回路４３ａを構成するリレー接点４１ａの一端は電界効果トランジスタＦＥＴ１及びＦＥＴ３との接続点に接続され、他端は、電動モータ１２の他方の端子に接続されている。また、モータリレー回路４３ａを構成するモータコイル４２ａの一端は、抵抗Ｒ１及びＲ２の接続点に接続され他端は接地されている。
また、前記モータ端子間電圧検出回路２７は、前記電界効果トランジスタＦＥＴ１及びＦＥＴ３の接続点と、電界効果トランジスタＦＥＴ２及びＦＥＴ４の接続点との間の電位差を検出し、これをモータ端子間電圧Δｖｍとして出力し、このモータ端子間電圧Δｖｍは、Ａ／Ｄ変換器を介してマイクロコンピュータ１６に入力される。

そして、マイクロコンピュータ１６では、第２の実施の形態と同様に図６に示す処理手順で操舵補助制御処理を実行するが、この第３の実施の形態では、ステップＳ２１の信号チェック処理を、図９に示す手順で行う。
すなわち、図９に示すように、ステップＳ１１で、断線チェック用のモータ駆動電流Ｉ_MCを出力した後、ステップＳ１２ａに移行し、モータ端子間電圧検出回路２７からのモータ端子間電圧Δｖｍを読み込み、このモータ端子間電圧Δｖｍが予め設定したしきい値よりも大きいかどうかに基づいて断線チェックを行う（ステップＳ１３ａ）。
モータ端子間電圧Δｖｍがしきい値よりも大きいときにはモータ端子間電圧Δｖｍは正常と判断し、ステップＳ１３ａからステップＳ１４に移行し、断線チェック用のモータ駆動電流Ｉ_MCの出力を停止し、各部を、モータ駆動制御処理を開始できる状態にする等の断線チェック終了時の処理を行う。

一方、モータ端子間電圧Δｖｍがしきい値以下であるときにはモータ端子間電圧Δｖｍは異常、すなわち、断線が生じている可能性があると判断し、ステップＳ１５に移行して、リレーオフ信号Ｓｓを数回出力して、モータリレー回路４３及び４３ａを数回開閉動作させる。その後、ステップＳ１６ａに移行して再度モータ端子間電圧検出回路２７からモータ端子間電圧Δｖｍを読み込んで正常かどうかを判断し（ステップＳ１７ａ）、正常であれば、ステップＳ１４に移行して断線チェック処理を終了し、異常である場合には、ステップＳ１８に移行して、前記断線チェック用のモータ駆動電流Ｉ_MCの出力を停止する。また、リレーオフ信号Ｓｓを出力すると共に、警報装置５０を作動させ、音声や、運転席近傍に設けた警告灯を点灯させること等によりモータ系統に異常が発生したことを運転者に通知する。そして、イグニッションスイッチがオフ状態となるまでこの状態を維持し、イグニッションスイッチがオフ状態となったとき、図示しない電源リレーを遮断し、操舵補助制御処理を終了する。

ここで、モータリレー回路４３及び４３ａは、電動モータ１２への電源ラインの双方に介挿されている。したがって、モータリレー回路４３及び４３ａのうち、何れかがリレー溶着或いは断線や異物等によって作動しなかったとしても、他方は作動するから、信頼性をより向上させることができる。
また、このように溶着の発生や異物の混入を低減することによりモータリレー回路４３及び４３ａの誤動作を防止することができると共に、二重化することにより電動モータ１２への電力供給の遮断動作の信頼性を向上させることができ、リレー溶着や断線が生じた場合であっても確実に対応することができるから、起動時におけるモータリレー回路４３及び４３ａのリレー溶着のチェックや断線チェックを省略することもできる。

また、モータリレー回路４３及び４３ａにリレー溶着が生じる要因となる通電を行う機会を低減することができると共に、電力供給の遮断動作の信頼性を向上させることができるから、通常起動時に行われているリレー溶着のチェックを省略することができる。
なお、上記第３の実施の形態においては、電動モータ１２の端子間の電位差Δｖｍに基づいて断線チェックを行う場合について説明したがこれに限るものではなく、上記第２の実施の形態と同様の手順で、モータリレー回路４３及び４３ａの端子間の電位差Δｖｒを検出しこれに基づいて断線チェックを行うことも可能である。

また、上記第２の実施の形態に、第３の実施の形態を適用し、モータリレー回路４３の端子間の電位差Δｖｒに代えて、電動モータ１２の端子間の電位差Δｖｍを検出しこれに基づいて断線チェックを行うことも可能である。
ここで、上記各実施の形態において、図３及び図６のステップＳ４のモータ系統監視処理が異常監視手段に対応し、図３及び図６のステップＳ８の処理がモータリレー制御手段に対応している。

また、リレー端子間電圧検出回路２５及びモータ端子間電圧検出回路２７が端子間電圧検出手段に対応し、図３及び図６のステップＳ１の断線チェック処理が断線チェック手段に対応し、図４のステップＳ１６の処理が開閉制御手段に対応している。
また、図７の信号チェック処理がリレーオフ信号異常検出手段に対応し、警報装置５０が警報手段に対応している。

本発明の第１の実施の形態を示す概略構成図である。図１のコントローラの具体的構成を示すブロック図である。図２のマイクロコンピュータで実行する操舵補助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３のステップＳ１の断線チェック処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。本発明の第２の実施の形態を示す回路図である。第２の実施の形態における操舵補助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のステップＳ２０での信号チェック処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。本発明の第３の実施の形態を示す回路図である。第３の実施の形態における、断線チェック処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ステアリングホイール
２ステアリングシャフト
３トルクセンサ
８ステアリングギヤ
１０減速ギヤ
１２電動モータ
１３コントローラ
１５車速センサ
１６マイクロコンピュータ
１８モータ駆動回路
１９モータ電流検出回路
２０Ｈブリッジ回路
２１ＦＥＴゲート駆動回路
２５リレー端子間電圧検出回路
２６信号監視回路
２７モータ端子間電圧検出回路
４１、４１ａリレー接点
４２、４２ａリレーコイル
４３、４３ａモータリレー回路
５０警報装置
ＴＲ、ＴＲ１、ＴＲ２バイポーラトランジスタ

Claims

操舵系に対して操舵補助力を付与する電動モータと、
当該電動モータを駆動するモータ駆動回路と、
前記モータ駆動回路から前記電動モータへの電力供給ラインを遮断する常時閉型のモータリレー回路と、
少なくとも前記電動モータを駆動制御するためのモータ系統の異常監視を行う異常監視手段と、
前記異常監視手段の監視結果に応じて前記モータリレー回路を制御するモータリレー制御手段とを備え、
前記モータリレー制御手段は、前記異常監視手段で異常を検出したとき前記モータリレー回路を開状態に制御し、
前記異常監視手段は、
前記モータリレー回路の端子間電圧及び前記電動モータの端子間電圧のうち少なくとも何れか一方を検出する端子間電圧検出手段と、
起動時に前記モータ駆動回路を制御して前記電動モータに断線チェック用の電流を通電させ、このときの前記端子間電圧検出手段の検出結果に基づいて前記電動モータを駆動制御するためのモータ系統の断線チェックを行う断線チェック手段とを備えることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
前記モータリレー制御手段は、前記断線チェック手段での、起動時の断線チェックで異常を検出したとき、前記モータリレー回路を開閉動作させる開閉制御手段を備え、
前記異常監視手段は前記断線チェックで異常を検出したとき、断線の可能性があるとして前記開閉制御手段を作動させ、
前記モータリレー回路を規定回数開閉動作させても前記異常が検出されるとき、断線異常として確定する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制御装置。
前記電動モータと前記モータ駆動回路との間の電力供給ラインそれぞれに前記モータリレー回路が介挿されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電動パワーステアリング制御装置。
操舵系に対して操舵補助力を付与する電動モータと、
当該電動モータを駆動するモータ駆動回路と、
前記モータ駆動回路から前記電動モータへの電力供給ラインを遮断する常時閉型のモータリレー回路と、
少なくとも前記電動モータを駆動制御するためのモータ系統の異常監視を行う異常監視手段と、
前記異常監視手段の監視結果に応じて前記モータリレー回路を制御するモータリレー制御手段とを備え、
前記モータリレー制御手段は、前記異常監視手段で異常を検出したとき前記モータリレー回路を開状態に制御し、
前記モータリレー回路は前記モータリレー制御手段からのリレーオフ信号によって開閉制御され、
前記異常監視手段は、起動時に前記モータリレー制御手段から出力される前記リレーオフ信号と当該リレーオフ信号が正常であるとみなすことの可能な予め設定したしきい値とを比較し前記リレーオフ信号が前記しきい値を超えるとき前記リレーオフ信号は正常と判定するリレーオフ信号異常検出手段を備え、
前記モータリレー制御手段は、前記リレーオフ信号の異常を通知するための警報手段を有し、前記リレーオフ信号異常検出手段で前記リレーオフ信号の異常を検出したとき、前記モータリレー回路を閉状態に維持したまま、前記警報手段を作動させることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。