JP5083457B2 - 電源状態診断方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に設けられる複数の電気制御システムに給電する電源（バッテリ）の状態を診断する電源状態診断方法及び装置に関し、特に、モータによるアシスト力を操舵系に付与する電動パワーステアリング装置に給電する電源の状態を診断する電源状態診断方法及び装置に関するものである。

従来、電動パワーステアリング装置は、電源としてのバッテリから給電される電気制御システムの一つとして周知である。この電動パワーステアリング装置は、ドライバが入力した操舵トルク等に基づいてモータを駆動してアシスト力を操舵系に付与している。通常、このような電動パワーステアリング装置の電気消費量は相当に高いので、バッテリの劣化による影響が大きく、電圧が低下すると所定のアシスト力が得られない恐れがある。従って、電動パワーステアリング装置の信頼性や安全性の観点から、複数の電気制御システムに給電するバッテリの状態を、電動パワーステアリング装置の駆動開始時又は駆動停止時に診断する必要がある。

車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力（アシスト）を付与する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助トルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティ比の調整で行っている。

このような電動パワーステアリング装置の一般的な構成を、図１を参照して説明する。ハンドル１のコラム軸２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４Ａ及び４Ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッド６に連結されている。コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクをトーションバーの捩れに応じて検出するトルクセンサ１０が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が、減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット３０にはバッテリ１４から電力が供給されると共に、イグニッションキー１１を経てイグニッションキー信号が入力される。コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｒと車速センサ１２で検出された車速Ｖｅｌとに基づいてアシスト指令の電流指令値Ｉの演算を行い、演算された電流指令値Ｉに基づいてモータ２０に供給する電流を制御する。

コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（又はＭＰＵやＭＣＵ）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を、ベクトル制御方式について示すと図２のようになる。ベクトル制御は、ロータマグネットの座標系であるトルクを制御するｑ軸と、磁界の強さを制御するｄ軸とを独立設定し、各軸が９０度の関係にある各軸の電流を制御するもので、モータ２０は一般的に３相のブラシレスＤＣモータが使用される。

コントロールユニット３０は電流指令値演算部３１を具備しており、電流指令値演算部３１はトルクセンサ１０からの操舵トルクＴ及び車速センサ１２からの車速Ｖｅｌを入力すると共に、ブラシレスＤＣモータ２０に回転角センサとして取り付けられたレゾルバ２０１の出力を、レゾルバディジタル変換回路（ＲＤＣ）２０２で変換されたモータ角度θ及び角速度ωを入力し、アシストマップを参照してｄ軸の電流指令値Ｉｄｒｅｆ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｒｅｆを演算する。

演算された電流指令値Ｉｑｒｅｆ及びＩｄｒｅｆは２相／３相変換部３２に入力され、モータ角度θに応じて３相の電流指令値Ｉａｒｅｆ、Ｉｂｒｅｆ、Ｉｃｒｅｆに変換される。変換された電流指令値Ｉａｒｅｆ、Ｉｂｒｅｆ、Ｉｃｒｅｆは減算部３３−１、３３−２及び３３−３に入力され、電流検出器３７−１及び３７−２、並びに減算部３７−３により求められたＩａ、Ｉｂ及びＩｃとの偏差ΔＩａ、ΔＩｂ及びΔＩｃが算出される。これらの偏差ΔＩａ、ΔＩｂ及びΔＩｃはＰＩ（比例・積分）等の電流制御部３４に入力され、制御された電圧指令値Ｖａｒｅｆ、Ｖｂｒｅｆ及びＶｃｒｅｆが出力される。そして、電圧指令値Ｖａｒｅｆ、Ｖｂｒｅｆ及びＶｃｒｅｆはＰＷＭ制御部３５へ入力される。ＰＷＭ制御部３５は電圧指令値Ｖａｒｅｆ、Ｖｂｒｅｆ及びＶｃｒｅｆに基づいてＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御したＰＷＭ信号をインバータ回路３６に入力する。インバータ回路３６は、電源としてのバッテリ１４から電源リレー１３を経て電力が供給され、ＰＷＭ制御部からのＰＷＭ制御信号に基づきモータ２０に電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃを供給し、減算部３３−１、３３−２及び３３−３での偏差ΔＩａ、ΔＩｂ及びΔＩｃをそれぞれ０とするようにモータ２０をベクトル制御する。

このような電動パワーステアリング装置等の電気制御システムに給電するバッテリ１４は、ドライバの操舵操作を正常に安定してアシストするために、バッテリ１４の電源電圧を所定の安定範囲（例えば１０〜１５Ｖ）に維持することが必要である。しかしながら、様々な原因でバッテリの劣化（電圧の低下）等の不具合が発生する。従って、バッテリ１４が車両の正常運転に差し支える程度に劣化する前に、バッテリの劣化を検知してドライバに知らせ、充電若しくは交換を促がす必要がある。

このような問題を解決するために、特許文献１（特許第４２７０１９６号公報）では、ブラシレスＤＣモータの回転子の永久磁石が作り出す磁束の作用軸となるｄ軸及びｄ軸に直交したｑ軸からなるｄ−ｑ軸座標系におけるｄ軸電機子電流のみを所定の上限電流値以下に制限して流し、ｑ軸電機子電流を流さないことにより、複数の電動モータを備えない車両状態制御装置においても、車両状態を変化させることなく電動モータに通電してバッテリの状態を診断できるバッテリ状態診断装置が提案されている。

また、特許文献２（特許第４２４３１４６号公報）には、複数のアクチュエータを備えた電動パワーステアリング装置において、複数のアクチュエータの少なくとも一つを右転舵方向にそれぞれ駆動すると共に、他の少なくとも一つを左転舵に駆動し、且つその左、右転舵方向にそれぞれ駆動するアクチュエータの出力トルクを、車輪が転舵されないように制御して、それらアクチュエータの駆動の間に電圧センサが出力する端子電圧の下降量に基づいてバッテリの状態を判定するようにしている電動パワーステアリング装置におけるバッテリ状態判定装置が提案されている。

特許第４２７０１９６号公報 特許第４２４３１４６号公報

しかし、特許文献１に記載のバッテリ状態診断装置は、トルクを発生させるｑ軸電流を流さないように電流制御の制御周期を早くする必要があるため、高価なＭＣＵ又は専用ＭＣＵが必要である。また、電流制御のノイズ抑制効果と応答性が相反しているので、仮に、応答性を上げると、ｑ軸電流ノイズが生じてしまい、モータトルクが発生し、ドライバに違和感を与える恐れがある。ドライバに違和感を与えることを回避するために、ドライバが存在しないタイミングを検知して診断を行う機能が必要である。また、特許文献２に記載のバッテリ状態判定装置は、複数のアクチュエータを備えた車両のみにしか適用できない問題がある。

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、制御周期を早くする必要がなく、かつ応答性を過度に上げる必要もなく、ドライバに違和感を与えない電源状態診断方法及び装置を提供することにある。

本発明は、電源から電力を供給される電気制御システムを有し、ベクトル制御方式で制御されるモータを備えた車両の電源状態を診断する電源状態診断方法に関し、本発明の上記目的は、イグニッションキーがＯＮからＯＦＦにされた時又はＯＦＦからＯＮにされた時に前記電源の状態診断を開始し、前記診断開始時に前記モータの角度を読み込んでオフセットを加算した値を擬似モータ角度として記憶し、前記診断の間に前記擬似モータ角度に基づいて前記ベクトル制御を行い、前記モータに供給された電圧を基に前記電源の状態を診断することより達成される。

更に、本発明の上記目的は、前記電気制御システムが、少なくともトルクセンサからの操舵トルクから演算された電流指令値に基づいて前記モータを駆動してアシスト力を操舵系に付与するようになっている電動パワーステアリング装置であることにより、より効果的に達成される。また、本発明の上記目的は、前記診断開始前に、ドライバの操作による前記操舵トルク又は前記モータの角度が変化した場合には前記電源の状態を診断しないようにしていることにより、より効果的に達成される。また、本発明の上記目的は、診断途中で、前記ドライバの操作による前記操舵トルク又は前記モータの角度が変化した場合には前記電源の状態診断を中断するようにしていることにより、より効果的達成される。

更に、本発明の上記目的は、前記イグニッションキーがＯＦＦからＯＮにされた時に診断を行い、前記電源の状態が劣化したと判定したことを、前記ドライバに知らせることにより、より効果的に達成される。また、本発明の上記目的は、前記イグニッションキーがＯＮからＯＦＦにされた時に診断を行い、前記電源の状態が劣化したと判定した場合は、判定結果を記憶し、次回に前記イグニッションキーがＯＦＦからＯＮにされた時に前記ドライバに知らせることにより、より効果的に達成される。更に、本発明の上記目的は、前記モータがブラシレスＤＣモータであることにより、より効果的に達成される。

本発明は、複数の電気制御システムに給電する電源と、前記電源から給電され、かつベクトル制御方式で制御されるモータを備えた車両に設けられ、前記電源の状態を診断する電源状態診断装置に関し、本発明の上記目的は、イグニッションキーがＯＮからＯＦＦにされたこと及びＯＦＦからＯＮにされたことを検出し、前記電源の状態診断を開始する電源状態診断起動判定部と、前記診断開始時に前記モータの角度にオフセットを加算した値を擬似モータ角度として記憶する擬似モータ角度記憶部と、前記診断の間に前記モータの角度を前記擬似モータ角度に切り換える切換部と、前記モータに供給された電圧に基づいて前記電源の状態を診断する電源状態判定部とを備えることにより達成される。

更に、本発明の上記目的は、前記診断の間に、前記モータがオープンループで制御されることにより、より効果的に達成される。

本発明によれば、イグニッションキーがＯＦＦからＯＮにされた時、或いはＯＮからＯＦＦにされた時に、ドライバが操舵していないことを検知し、この時のモータ角度を読み込んでオフセットを加算した値を擬似モータ角度として記憶し、診断の間に記憶された擬似モータ角度に基づいてモータを駆動することにより、モータが固着（本発明では、固着はモータが回転しない状態を指している）されている状態でバッテリ状態を診断することができるので、ドライバに違和感を与えることがない。

また、診断途中であっても、ドライバの操作によって操舵トルク又はモータ角度が変化した場合には、診断を中断して通常制御に復帰するようにしているのでドライバに違和感を与えることはない。

更に、固定された擬似モータ角度を用いたことによって、制御周期を早くしなくても良く、高価なコントロールユニットを用いなくても実現でき、応答性を過度に上げる必要もない。

電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。 コントロールユニットの一般的な構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係るバッテリ状態診断装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係るモータのトルクと、モータ角度と擬似モータ角度との差との関係を示す特性図である。 本発明の実施形態１に係るバッテリ状態診断ルーチンを表すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係るバッテリ状態診断装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態３に係るバッテリ状態診断装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態４に係るバッテリ状態診断装置の構成例を示すブロック図である。

電動パワーステアリング装置は、車両の電気制御システムの中で、電気消費量がかなり高いため、複数の電気制御システムに給電する電源としてのバッテリの状態を診断するにあたって、本発明では、電動パワーステアリング装置の正常作動を維持できる電圧を供給できるか否かを、バッテリ状態の診断基準として用いる。すなわち、図２に示すように、電源リレー１３を経てバッテリ１４がインバータ回路３６に供給する供給電圧に基づいてバッテリ１４の状態を診断することが考えられる。以下の説明では電源としてバッテリを挙げて説明する。

本発明に係るバッテリ状態診断方法において、イグニッションキーがＯＦＦからＯＮにされた時又はＯＮからＯＦＦにされた時点にバッテリ状態診断が開始し、この時のモータ２０の角度θを読み込んでオフセットを加算した値を擬似モータ角度として記憶し、診断の間にモータ電流を流すが、モータトルクを発生させないように、記憶された擬似モータ角度をモータ２０の角度θとしてベクトル制御を行いながら、インバータ回路３６に供給された電圧に基づいてバッテリ１４の状態診断を行い、診断結果を記憶するようにしている。

また、ドライバが操舵しているときに、ドライバに違和感を与えないように、バッテリ状態診断の開始時に、トルクセンサ１０により検出された操舵トルクＴ又はモータ２０の角度θの変化があった場合には、バッテリ状態診断を開始しない。更に、診断途中で、操舵トルクＴ又はモータ２０の角度θの変化があった場合に、バッテリ状態診断を中断するようにしている。

以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（実施形態１）
図３は本発明実施形態１に係るバッテリ状態診断装置の構成を示すブロック図であり、電動パワーステアリング装置の部分は、図２に対応させて示しており、同一構成には同一符号で付して説明を省略する。

バッテリ１４の状態を診断するために、バッテリ状態診断起動判定部４１、診断用ｄ−ｑ軸電流設定部４２、判定開始判定部４３、切換部４４、切換部４５、擬似角度記憶部４６、バッテリ状態判定部４７及び記憶部４８が設けられている。

バッテリ状態診断起動判定部４１は、イグニッションキー１１に連動する電源リレー１３のＯＮ/ＯＦＦ信号、トルクセンサ１０により検出された操舵トルクＴ、及びレゾルバ２０１により検出されてレゾルバディジタル変換回路２０２により変換されたモータ角度θを入力し、バッテリ状態診断ルーチンを起動すべきかどうかを判断し、判断結果である診断起動信号ＳＷ１を、診断用ｄ−ｑ軸電流設定部４２、判定開始判断部４３及び擬似角度記憶部４６へ入力している。イグニッションキーがＯＦＦからＯＮにされた時又はＯＮからＯＦＦにされた時に、読み込んだ操舵トルクＴと前回に読み込んだ操舵トルクＴとの変化ΔＴが所定値αより小さく、かつ今回読み込んだモータ角度θと前回のモータ角度θとの変化Δθが所定値βより小さい場合、診断起動信号ＳＷ１を「ＯＮ」にする。一方、読み込んだ操舵トルクＴと前回に読み込んだ操舵トルクＴとの変化ΔＴが所定値α以上の場合、又は読み込んだモータ角度θと前回のモータ角度θとの変化Δθが所定値β以上である場合、診断起動信号ＳＷ１を「ＯＦＦ」にする。

診断用ｄ−ｑ軸電流設定部４２は診断起動信号ＳＷ１を入力し、診断起動信号ＳＷ１が「ＯＮ」になると、診断用電流指令値であるｄ軸電流Ｉｄｓｅｔ、ｑ軸電流Ｉｑｓｅｔを設定して切換部４４へ入力すると共に、設定完了フラグＳＦを判定開始判断部４３へ入力する。診断用電流指令値Ｉｄｓｅｔ、Ｉｑｓｅｔは固定値でも良いが、所定時間毎に増加させても良い。しかし、モータ２０の電流の急変による予期しないモータトルク変動を起す恐れがあるため、モータ２０の電流が急変しないことが好ましい。

判定開始判断部４３は、擬似モータ角度記憶完了フラグＲＦ、設定完了フラグＳＦ、診断起動信号ＳＷ１を入力し、前記３つの信号が全て「ＯＮ」であるときに、診断開始信号ＳＷ２を「ＯＮ」にして切換部４４、切換部４５、バッテリ状態判定部４７へ入力する。ここで、診断開始信号ＳＷ２が「ＯＮ」であるとき、バッテリ状態判定が始まるという意味であり、診断開始信号ＳＷ２が「ＯＦＦ」であるとき、バッテリ状態判定を終了し、通常のアシスト制御に復帰するという意味である。

切換部４４は、操舵トルクＴ及び車速Ｖｅｌに基づいて電流指令値演算部３１により演算されたｄ−ｑ軸電流指令値（Ｉｄｒｅｆ、Ｉｑｒｅｆ）、診断用ｄ−ｑ軸電流設定部４２により設定された診断用電流指令値（Ｉｄｓｅｔ、Ｉｑｓｅｔ）、並びに診断開始信号ＳＷ２を入力している。診断開始信号ＳＷ２が「ＯＦＦ」であるときに、切換部４４の接点を接点４４ａ、４４ｃに切り換えて、電流指令値演算部３１により演算されたｄ−ｑ軸電流指令値（Ｉｄｒｅｆ、Ｉｑｒｅｆ）を２相/３相変換部３２へ入力し、通常のアシスト制御を行う。一方、診断開始信号ＳＷ２が「ＯＮ」であるときには、切換部４４の接点を接点４４ｂ、４４ｄに切り換えて診断用電流指令値（Ｉｄｓｅｔ、Ｉｑｓｅｔ）を２相/３相変換部３２へ入力し、バッテリ状態診断を行うようにしている。

切換部４５は、擬似角度記憶部４６に記憶された擬似モータ角度θｒ及びレゾルバ２０１で検出されてレゾルバディジタル変換回路２０２により変換されたモータ角度θを入力し、診断開始信号ＳＷ２によって切り換えられ、両者の一方をモータ角度θａとして２相/３相変換部３２へ入力している。すなわち、診断開始信号ＳＷ２が「ＯＦＦ」であるときに接点４５ａに切り換え、検出されたモータ角度θをモータ角度θａとして２相/３相変換部３２へ入力し、通常のアシスト制御を行う。そして、診断開始信号ＳＷ２が「ＯＮ」であるときには接点４５ｂに切り換え、バッテリ状態診断を開始する時点に記憶された擬似モータ角度θｒをモータ角度θａとして２相/３相変換部３２へ入力し、バッテリ状態診断を行う。

擬似角度記憶部４６は、診断起動信号ＳＷ１及び検出されたモータ角度θを入力している。診断起動信号ＳＷ１が「ＯＮ」であるときに、その時のモータ角度θにオフセットを加算した値を擬似モータ角度θｒとして記憶し、擬似モータ角度記憶完了フラグＲＦを「ＯＮ」にして判定開始判断部４３へ入力すると共に、擬似モータ角度θｒを切換部４５へ入力している。本発明では、擬似モータ角度θｒは、診断中に電流を流すがモータトルクを発生させないために用いられている。図４は、ｑ軸のみに電流を流した場合、モータ２０が発生するトルクと、モータ角度θと擬似モータ角度θｒとの差との関係を示す特性図である。図４に示すように、本実施形態に係るモータ２０において、擬似モータ角度θｒとモータ角度θとの差が９０度であるときに、モータ２０により発生したトルクが０であり、モータが回転しない状態になる。

従って、検出モータ角度θに、９０度であるオフセットを加算し、加算された値を擬似モータ角度θｒとして記憶し、診断中に、記憶された擬似モータ角度θｒを２相/３相変換部３２に入力すれば、モータ２０を固着させることができる。また、ｄ軸電流、ｑ軸電流の位相によって、モータ２０を安定させるためのオフセットが変化するので、擬似角度記憶部４６は、流そうとするｄ軸電流、ｑ軸電流の位相に応じてオフセットを変化させるようにしている。

バッテリ状態判定部４７は、バッテリ１４が電源リレー１３を経てインバータ回路３６に供給された供給電圧、及び診断開始信号ＳＷ２を入力している。診断開始信号ＳＷ２が「ＯＮ」であるときに、供給電圧を基にバッテリ１４の状態を判定し、所定時間経過後、判定結果ＤＲを記憶部４８に送信し、判定完了フラグＤＦを「ＯＮ」にする。ここで、供給電圧に基づくバッテリ状態の判定方法として、供給電圧を少なくとも１つの所定の閾値と比較することにより、バッテリの劣化程度を判定することが挙げられる。

記憶部４８は、バッテリ状態判定部４７からの判定結果ＤＲを記憶する。記憶部４８に記憶されている判定結果ＤＲに基づいて、車両の制御システムは、バッテリ１４の劣化をドライバに知らせ、また、バッテリの充電・交換等を促がすことが可能であり、従って、バッテリの劣化による車両の不具合を回避することができる。

このような構成において、その動作例を図５に示すフローチャートに基づいて説明する。

イグニッションキーが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」にされた時、又は「ＯＦＦ」から「ＯＮ」にされた時に、バッテリ状態診断ルーチンが起動する。先ず、バッテリ状態診断起動判定部４１は、タイマ１を「０」にセットし（ステップＳ１）、トルクセンサ１０により検出された操舵トルクＴと、レゾルバ２０１で検出されレゾルバディジタル変換回路２０２により変換されたモータ角度θとを読み込み（ステップＳ２）、タイマ１を更新する（ステップＳ３）。そして、タイマ１は所定時間ｔ１が経過したか否かを判断する（ステップＳ４）。所定時間ｔ１が経過するまで、ステップＳ３に戻ってタイマ１を更新し、所定時間ｔ１が経過したときに、バッテリ状態診断起動判定部４１は、その時点の操舵トルクＴ及びモータ角度θを読み込み（ステップＳ５）、タイマ１がセットされた時点の操舵トルクＴ及びモータ角度θと、所定時間ｔ１が経過した時点の操舵トルクＴ及びモータ角度θとを比較し、操舵トルクＴの変化ΔＴ及びモータ角度θの変化Δθがそれぞれ所定値α及びβより小さいか否かを判断する（ステップＳ６）。操舵トルクＴの変化ΔＴが所定値α以上であり、又はモータ角度θの変化Δθが所定値β以上である場合に、ステップＳ２２に移行し、診断用ｄ軸電流Ｉｄｓｅｔ＝０、診断用ｑ軸電流Ｉｑｓｅｔ＝０とする。

操舵トルクＴの変化ΔＴ及びモータ角度θの変化Δθがそれぞれ所定値α及びβより小さい場合には、バッテリ状態診断起動判定部４１は診断起動信号ＳＷ１を「ＯＮ」にし、擬似角度記憶部４６は、「ＯＮ」である診断起動信号ＳＷ１を入力し、その時点のモータ角度θにオフセットを加算した値を擬似モータ角度θｒとして記憶し、擬似モータ角度記憶完了フラグＲＦを「ＯＮ」にして判定開始判定部４３へ入力する（ステップＳ７）。診断用ｄ−ｑ軸電流設定部４２は、「ＯＮ」である診断起動信号ＳＷ１を入力し、診断用ｄ軸電流Ｉｄｓｅｔ及び診断用ｑ軸電流Ｉｑｓｅｔを設定して設定完了フラグＳＦを「ＯＮ」にすると共に、タイマ２を「０」にセットし、判定開始判定部４３は「ＯＮ」である診断開始信号ＳＷ２を出力する（ステップＳ８）。

続いて、バッテリ状態診断起動判定部４１は、この時の操舵トルクＴ及びモータ角度θを読み込み（ステップＳ９）、今回読み込んだ操舵トルクＴ及びモータ角度θと、前回に読み込んだ操舵トルクＴ及びモータ角度θとを比較し、操舵トルクＴの変化ΔＴ及びモータ角度θの変化Δθがそれぞれ所定値α及びβより小さいか否かを判断する（ステップＳ１０）。操舵トルクＴの変化ΔＴが所定値α以上であり、又はモータ角度θの変化Δθが所定値β以上である場合に、上記ステップＳ２２に移行する。

操舵トルクＴの変化ΔＴ及びモータ角度θの変化Δθがそれぞれ所定値α及びβより小さい場合に、「ＯＮ」である診断開始信号ＳＷ２により、切換部４４は接点４４ａ、４４ｃから接点４４ｂ、４４ｄに切り換えられて診断用ｄ軸電流Ｉｄｓｅｔ及び診断用ｑ軸電流Ｉｑｓｅｔを電流指令値Ｉｄｅｒｆ１及びＩｑｒｅｆ１として２相/３相変換部３２へ入力すると共に、切換部４５が接点４５ａから接点４５ｂに切り換えられ、擬似角度記憶部４６に記憶された擬似モータ角度θｒをモータ角度θａとして２相/３相変換部３２へ入力し、診断用ｄ軸電流Ｉｄｓｅｔ、診断用ｑ軸電流Ｉｑｓｅｔ及び擬似モータ角度θｒに基づいて３相電流指令値Ｉａｒｅｆ、Ｉｂｒｅｆ及びＩｃｒｅｆを算出する（ステップＳ１１）。減算部３３−１、３３−２及び３３−３は、算出された３相電流指令値Ｉａｒｅｆ、Ｉｂｒｅｆ及びＩｃｒｅｆと検出されたモータ電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃとの偏差を求め、電流制御部３４は算出された偏差に基づくフィードバック電流制御を行い、ＰＷＭ制御部３５及びインバータ回路３６を介してモータ２０を駆動する（ステップＳ１２）。バッテリ状態判定部４７は、バッテリ１４がインバータ回路３６を介してモータ２０に供給された供給電圧を読み込んで記憶する（ステップＳ１３）。タイマ２は所定時間ｔ２が経過したか否かを判断し（ステップＳ１４）、所定時間ｔ２が経過していないときに、診断用ｄ、ｑ軸電流Ｉｄｓｅｔ、Ｉｑｓｅｔに所定量を増加させ（ステップＳ１５）、タイマ１を「０」にセットし（ステップＳ１６）、タイマ１を更新する（ステップＳ１７）。そして、タイマ１は所定時間ｔ１が経過したか否かを判断し（ステップＳ１８）、タイマ１は所定時間ｔ１が経過していないときに、ステップＳ１７に戻る。タイマは所定時間ｔ１が経過したときに、タイマ２更新してステップＳ９に戻る（ステップＳ１９）。

ステップＳ１４において、タイマ２は所定時間ｔ２が経過したと判断したときに、バッテリ状態判定部４７は、記憶された供給電圧に基づいてバッテリ１４の状態を判定し（ステップＳ２０）、判定結果ＤＲを記憶部４８に送信して記憶すると共に、判定完了フラグＤＦを「ＯＮ」にしてバッテリ状態診断起動判定部４１へ入力する（ステップＳ２１）。

ステップＳ２２において、診断用ｄ軸電流Ｉｄｓｅｔ及び診断用ｑ軸電流Ｉｑｓｅｔを共に「０」にし、各フラグ及び診断起動信号ＳＷ１及び診断開始信号ＳＷ２を「ＯＦＦ」にセットし、バッテリ状態診断ルーチンを終了する。
（実施形態２）
図６は本発明の実施形態２に係るバッテリ状態診断装置の構成を、図３に対応させて示しており、同一構成には同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、バッテリ１４の状態を診断するために、実施形態１と同様に、バッテリ状態診断起動判定部４１、診断用ｄ−ｑ軸電流設定部４２、判定開始判定部４３、切換部４４、切換部４５、擬似角度記憶部４６、バッテリ状態判定部４７及び記憶部４８を設けている。更に、演算部３８及び切換部４９を備えている。

実施形態１では、診断中であっても、フィードバック制御である電流制御部３４、減算器３３−１、３３−２及び３３−３により、電流指令値Ｉａｒｅｆ、Ｉｂｒｅｆ及びＩｃｒｅｆと検出されたモータ電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃとの偏差値を小さくするようにしている。しかし、診断中に、擬似モータ角度θｒを用いることでモータ２０が固着されているので、フィードバック制御を行わなくても良い。

図６に示すように、診断中にオープンループ制御を行うために演算部３８を設けている。演算器３８は、インバータ回路３６及びモータ２０の抵抗成分をパラメータとして、電流指令値Ｉｒｅｆに基づいて電圧指令値Ｖｒｅｆを求めている。

切換部４９は、電流指令値Ｉｒｅｆ及び診断開始信号ＳＷ２を入力している。診断開始信号ＳＷ２が「０」であるときに、切換部４９の接点を接点４９ａに切り換えて、電流制御部３４及び減算部３３によりフィードバック制御を行う。一方、診断開始信号ＳＷ２が「１」であるときには、切換部４９の接点を接点４９ｂに切り換えて演算部３８によりオープンループ制御を行うようにしている。

このような構成において、通常のアシスト力を付与するときにフィードバック制御を行い、バッテリ１４の状態を診断しているときに、演算量の少ないオープンループ制御を行うようにしているので、バッテリ状態診断中の演算量が少なくなり、制御プログラムの容量も小さくすることができる。更に、通常時と診断時の制御を分けて管理、実装するようにしているので、全体としてのプログラム容量を軽減することもできる。
（実施形態３）
図７は、図３に係るバッテリ診断装置の構成を示すブロック図の、バッテリ１４を変更したものであり、実施形態１と相違する部分を説明する。本実施形態３のバッテリ１４は、電気自動車に搭載されたバッテリ構成の一例を示している。バッテリ１４はメインバッテリ１４−１と補助バッテリ１４−３とを有しており、メインバッテリ１４−１の電圧は電圧監視部１４−４で監視されている。そして、通常時には電源切換部１４−２を介してメインバッテリ１４−１から電源供給され、電圧監視部１４−４がメインバッテリ１４−１の電圧異常を検出した時に電源切換部１４−２を切り換え、補助バッテリ１４−３から電源を供給するような電源供給構成、つまりメインバッテリ１４−１の異常時に補助バッテリ１４−３でバックアップ可能に切り換える複数電源による電源供給構成になっている。ここで、一般的にメインバッテリ１４−１は、更に多数に分割される構成をとっているものもある。

通常状態では、メインバッテリ１４−１は車両駆動用モータシステム、車両電装品、電動パワーステアリング装置を駆動しているが、メインバッテリ１４−１の電圧異常により補助バッテリ１４−３に切り換えられた時には、車両電装品、電動パワーステアリング装置のみが駆動できるようになっている。そのため、通常時に、補助バッテリ１４−３に異常が生じたまま、メインバッテリ１４−１の電圧異常により切り換えられた場合は、車両電装品及び電動パワーステアリング装置が動作できないことから、常時、補助バッテリ１４−３の電圧についても、前述した実施形態１のバッテリ状態診断を行う必要がある。
（実施形態４）
図８は、図６に係るバッテリ診断装置の構成を示すブロック図の、バッテリ１４を図７（実施形態３）と同様に変更したものである。本実施形態４においても、通常状態では、メインバッテリ１４−１は車両駆動用モータシステム、車両電装品、電動パワーステアリング装置を駆動しているが、メインバッテリ１４−１の電圧異常により補助バッテリ１４−３に切り換えられた時には、車両電装品、電動パワーステアリング装置のみが駆動できるようになっている。そのため、通常時に、補助バッテリ１４−３に異常が生じたまま、メインバッテリ１４−１の電圧異常により切り換えられた場合は、車両電装品及び電動パワーステアリング装置が動作できないことから、常時、補助バッテリ１４−３の電圧についても、前述した実施形態２のバッテリ状態診断を行う必要がある。

なお、上述した実施形態１〜４では、モータ電流を流すが、モータトルクを発生させないように、バッテリ状態診断が開始する時点にモータ角度θにオフセットを加算した値を擬似モータ角度θｒとして記憶し、バッテリ状態診断の間に、擬似モータ角度θｒをモータ角度θａとして電流指令値演算部３１及び２相/３相変換部３２へ入力しているが、モータ角度θの代わりに、舵角情報を利用することも可能である。

１０ トルクセンサ
１１ イグニッションキー
１２ 車速センサ
１３ 電源リレー
１４ バッテリ
２０ モータ
２０１ レゾルバ
２０２ レゾルバディジタル変換回路
３１ 電流指令値演算部
３２ ２相/３相変換部
３４ 電流制御部
３５ ＰＷＭ制御部
３６ インバータ
３８ 演算部
４１ バッテリ状態診断起動判定部
４２ 診断用ｄ−ｑ軸電流設定部
４３ 判定開始判断部
４４、４５ 切換部
４６ 擬似角度記憶部
４７ バッテリ状態判定部
４８ 記憶部

Claims (13)

1. 電源から電力を供給される電気制御システムを有し、ベクトル制御方式で制御されるモータを備えた車両の電源状態を診断する電源状態診断方法において、
   イグニッションキーがＯＮからＯＦＦにされた時又はＯＦＦからＯＮにされた時に前記電源の状態診断を開始し、前記診断開始時に前記モータの角度を読み込んでオフセットを加算した値を擬似モータ角度として記憶し、前記診断の間に前記擬似モータ角度に基づいて前記ベクトル制御を行い、前記モータに供給された電圧を基に前記電源の状態を診断することを特徴とする電源状態診断方法。
2. 前記電気制御システムが、少なくともトルクセンサからの操舵トルクから演算された電流指令値に基づいて前記モータを駆動してアシスト力を操舵系に付与するようになっている電動パワーステアリング装置である請求項１に記載の電源状態診断方法。
3. 前記診断開始前に、ドライバの操作による前記操舵トルク又は前記モータの角度が変化した場合には前記電源の状態を診断しないようにしている請求項２に記載の電源状態診断方法。
4. 診断途中で、前記ドライバの操作による前記操舵トルク又は前記モータの角度が変化した場合には前記電源の状態診断を中断するようにしている請求項２又は３に記載の電源状態診断方法。
5. 前記イグニッションキーがＯＦＦからＯＮにされた時に診断を行い、前記電源の状態が劣化したと判定したことを、前記ドライバに知らせる請求項１乃至４のいずれかに記載の電源状態診断方法。
6. 前記イグニッションキーがＯＮからＯＦＦにされた時に診断を行い、前記電源の状態が劣化したと判定した場合は、判定結果を記憶し、次回に前記イグニッションキーがＯＦＦからＯＮにされた時に前記ドライバに知らせる請求項１乃至５のいずれかに記載の電源状態診断方法。
7. 前記モータがブラシレスＤＣモータである請求項１乃至６のいずれかに記載の電源状態診断方法。
8. 前記診断の間に、前記モータがオープンループで制御される請求項１乃至７のいずれかに記載の電源状態診断方法。
9. 複数の電気制御システムに給電する電源と、前記電源から給電され、かつベクトル制御方式で制御されるモータを備えた車両に設けられ、前記電源の状態を診断する電源状態診断装置において、
   イグニッションキーがＯＮからＯＦＦにされたこと及びＯＦＦからＯＮにされたことを検出し、前記電源の状態診断を開始する電源状態診断起動判定部と、前記診断開始時に前記モータの角度にオフセットを加算した値を擬似モータ角度として記憶する擬似モータ角度記憶部と、前記診断の間に前記モータの角度を前記擬似モータ角度に切り換える切換部と、前記モータに供給された電圧に基づいて前記電源の状態を診断する電源状態判定部とを備えたことを特徴とする電源状態診断装置。
10. 前記電気制御システムが、少なくともトルクセンサからの操舵トルクから演算された電流指令値に基づいて前記モータを駆動してアシスト力を操舵系に付与するようになっている電動パワーステアリング装置である請求項９に記載の電源状態診断装置。
11. 前記診断開始前に、ドライバの操作による前記操舵トルク又は前記モータ角度が変化した場合には前記電源の状態を診断しないようにしている請求項１０に記載の電源状態診断装置。
12. 前記診断の途中で、前記ドライバの操作による前記操舵トルク又は前記モータ角度が変化した場合には前記電源の状態診断を中断するようにしている請求項１０又は１１に記載の電源状態診断装置。
13. 前記診断の間に、前記モータがオープンループで制御される請求項９乃至１２のいずれかに記載の電源状態診断装置。

Images