JPH05185937A - 電動式パワーステアリング装置のモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータ電流検出用のシャント抵抗をＨブリッ
ジのコールド側に設けた場合でも、コールド側地絡も含
めてモータ線地絡を確実に検出する。 【構成】 アシスト電流指令値とモータ電流検出値との
偏差およびアシスト電流指令値の極性に応じて、Ｈブリ
ッジ型の４個のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４をパル
ス変調方式で制御する電流駆動手段６０を備えた電動式
パワーステアリング装置のモータ駆動装置において、モ
ータ６の両端電圧を検出するモータ端子電圧検出手段３
８と、モータ６の両端電圧の和と所定値とを比較し、両
端電圧の和が所定値以下にある時に地絡の検出を許容す
る地絡許容手段３０とを設け、電流駆動手段６０は、モ
ータ６の地絡の検出が許容されると、スイッチング素子
ＳＷ１〜ＳＷ４の全てをオフにする機能を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動式パワーステアリ
ング装置のモータ駆動装置に係わり、詳しくはモータの
回転出力によって操舵力を補助するパワーステアリング
装置のモータ駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両のパワーステアリング装置と
して油圧式に代えてモータを用いた電動式のものが使用
されており、モータはアクチュエータとして小型、軽量
等の利点から今後とも増加傾向にある。

【０００３】図１７は従来の電動式パワーステアリング
装置の機械系の一例を示す構成図であり、この図におい
て、操舵ハンドル１の回転力はハンドル軸を介してピニ
オンギアを含むステアリングギア２に伝達されるととも
に、上記ピニオンギアによりラック軸３に伝達され、さ
らにナックルアーム等を経て車輪４が転向される。ま
た、コントロール装置５により制御駆動される操舵アシ
スト（補助）モータ（ＤＣモータ）６の回転力はピニオ
ンギアを含むステアリングギア７とラック軸３との噛み
合いによりラック軸３に伝達され、ハンドル１による操
舵を補助することになる。

【０００４】ハンドル１とモータ６の回転軸はギア２、
７およびラック軸３により機械的に連結されている。操
舵トルクセンサ１１により、操舵トルク（戻りトルク）
が検出され、車速センサ１２により車速が検出される。
そして、これらの検出トルク、車速等に基づきコントロ
ール装置５によってモータ６が制御される。コントロー
ル装置５およびモータ６には車両に搭載されたバッテリ
８から、その動作電力が供給される。

【０００５】コントロール装置５は図１８に示すように
モータ電流検出回路２１、モータ６を駆動するモータ駆
動回路２２、モータ６の全体的な制御を統括するＣＰＵ
２３（例えばマイクロプロセッサ）、メモリ２４、コン
ピュータと上記入／出力機器とのインターフェース回路
等（図示略）を主に構成されている。

【０００６】図１８において、操舵トルクセンサ１１に
よって検出された操舵トルクはＡ／Ｄ変換回路２５によ
ってデジタル信号に変換された後にＣＰＵ２３に取り込
まれる。また、車速センサ１２によって検出された車速
はカウンタ２６によってカウントされ、車速を表すカウ
ント値はＣＰＵ２３に取り込まれる。ＣＰＵ２３は入力
された操舵トルクおよび車速に基づいてアシスト指令を
作成し、それに基づく制御信号をモータ駆動回路２２に
出力し、モータ駆動回路２２によりモータ６が駆動され
る。この結果、モータ駆動回路２２から出力されるアシ
ストトルク値（又はモータ電流指令値）は図１９に示す
ように、検出トルクＶ_Tと検出車速Ｖ_Sによって定められ
た値となる。

【０００７】図１９は、操舵トルクＶ_Tに応じて、一定
範囲の操舵トルクＶ_Tに対してはこれにほぼ比例するモ
ータ電流が流れ（アシストトルクが発生し）、上記範囲
を超えると、ある一定のモータ電流が流れる（アシスト
トルクが発生する）ように、また車速Ｖ_Sに応じて、車
速Ｖ_Sが速いときにはモータ電流（アシストトルク）を
少なくし、車速Ｖ_Sが遅いときにはモータ電流（アシス
トトルク）を多くするように、モータ６を制御するため
のアシスト指令が発生することを表している。

【０００８】図１８に戻り、モータ電流はモータ電流検
出回路２１によって検出され、Ａ／Ｄ変換回路２７によ
ってデジタル信号に変換された後にＣＰＵ２３に取り込
まれる。メモリ２４はＣＰＵ２３の処理に必要なプログ
ラムやデータを記憶している。

【０００９】ところで、電動式パワーステアリング装置
のモータ駆動装置においては、モータ線地絡を検出し、
モータ駆動電流をパワーオフする手段を持たなければ、
モータ線の地絡が生じたときに素子破壊やモータ故障に
つながることになる。そのため、従来は図２０に示すよ
うに、モータ電流検出用のシャント抵抗をＨブリッジで
構成されるモータ駆動回路の上側すなわち電源側に設け
てモータ線地絡検出を行っている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の電動式パワーステアリング装置のモータ駆動装置に
あっては、シャント抵抗をモータ駆動回路の上側すなわ
ち電源側に設けてモータ線地絡の検出を行うようにして
いるが、このような方式では負荷短絡等の過電流フェー
ルモードにおいてもモータ線地絡検出が可能になるとい
う利点がある反面、モータ電流検出回路に差動増幅器が
必要になるとともに、高精度なオフセット調整を必要と
するので高価格になるという問題点があった。なお、シ
ャント抵抗をモータ駆動回路の下側すなわち接地側に設
けることによってモータ電流検出回路の価格を低く抑え
ることができるが、モータ線地絡検出が負荷短絡等の過
電流フェールモードでは不可能になるため、最悪の場合
にはモータ電流を制御するパワーＭＯＳＦＥＴの破壊に
至るという事態が生ずる恐れがある。

【００１１】また、従来の電動式パワーステアリング装
置のモータ駆動装置にあっては、エンジン始動時の初期
地絡に対する処置がなされておらず、この初期地絡によ
り最悪の場合には上記同様にモータ電流を制御するパワ
ーＭＯＳＦＥＴの破壊に至るという事態が生ずる恐れが
あった。

【００１２】また、従来の電動式パワーステアリング装
置のモータ駆動装置にあっては、エンジン始動時などの
パルス的な電源電圧変動（低下）によるモータ線地絡の
誤検出があった場合にはシステムがダウンする可能性が
あるという問題点もあった。

【００１３】そこで本発明は、低価格で、かつ、エンジ
ン始動時の初期地絡を精度良く検出できるとともに負荷
短絡等の過電流フェールモードでもモータ線地絡が検出
でき、さらにパルス的な電源電圧変動によるモータ線地
絡の誤検出をなくしてシステムダウンを防ぐことができ
る電動式パワーステアリング装置のモータ駆動装置を提
供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明による電動式パワーステアリン
グ装置のモータ駆動装置は、検出操舵トルク、検出車速
等に基づいて電動式パワーステアリング装置のモータを
アシストする電流指令値を作成するとともに、前記モー
タに対してＨブリッジ型に接続された４個のスイッチン
グ素子と、前記アシスト電流指令値と検出されたモータ
電流との偏差およびアシスト電流指令値の極性に応じ
て、前記スイッチング素子をパルス幅変調方式で制御す
る電流駆動手段とを備えた電動式パワーステアリング装
置のモータ駆動装置において、前記モータの両端電圧を
検出するモータ端子電圧検出手段と、前記モータの両端
電圧の和と所定値とを比較し、前記両端電圧の和が前記
所定値以下にある時に地絡の検出を許容する地絡許容手
段とを設け、前記電流駆動手段は、前記スイッチング素
子の制御中に前記モータの地絡の検出が許容されると、
前記スイッチング素子の全てをオフにすることを特徴と
する。

【００１５】また、請求項２記載の発明による電動式パ
ワーステアリング装置のモータ駆動装置は、検出操舵ト
ルク、検出車速等に基づいて電動式パワーステアリング
装置のモータをアシストする電流指令値を作成するとと
もに、前記モータに対してＨブリッジ型に接続された４
個のスイッチング素子と、前記アシスト電流指令値と検
出されたモータ電流との偏差およびアシスト電流指令値
の極性に応じて、前記スイッチング素子をパルス幅変調
方式で制御する電流駆動手段とを備えた電動式パワース
テアリング装置のモータ駆動装置において、前記モータ
のコールド側端子電圧を検出するコールド側端子電圧検
出手段と、前記スイッチング素子をオン／オフさせるパ
ルスのデューティ比、前記モータ電流および前記コール
ド側端子電圧が少なくとも所定の検出範囲内にある時に
地絡の検出を許容する地絡許容手段とを設け、前記電流
駆動手段は、前記スイッチング素子の制御中に前記モー
タの地絡の検出が許容されると、前記スイッチング素子
の全てをオフにすることを特徴とする。

【００１６】また、請求項３記載の発明による電動式パ
ワーステアリング装置のモータ駆動装置は、検出操舵ト
ルク、検出車速等に基づいて電動式パワーステアリング
装置のモータをアシストする電流指令値を作成するとと
もに、前記モータに対してＨブリッジ型に接続された４
個のスイッチング素子と、前記アシスト電流指令値と検
出されたモータ電流との偏差およびアシスト電流指令値
の極性に応じて、前記スイッチング素子をパルス幅変調
方式で制御する電流駆動手段とを備えた電動式パワース
テアリング装置のモータ駆動装置において、前記スイッ
チング素子の全てをオフした後に、前記モータの地絡を
検出する初期地絡検出手段を設け、前記電流駆動手段
は、初期地絡の検出後にスイッチング素子をパルス幅変
調方式で制御するようにしたことを特徴とする。

【００１７】また、請求項４記載の発明による電動式パ
ワーステアリング装置のモータ駆動装置は、検出操舵ト
ルク、検出車速等に基づいて電動式パワーステアリング
装置のモータをアシストする電流指令値を作成するとと
もに、前記モータに対してＨブリッジ型に接続された４
個のスイッチング素子と、前記アシスト電流指令値と検
出されたモータ電流との偏差およびアシスト電流指令値
の極性に応じて、前記スイッチング素子をパルス幅変調
方式で制御する電流駆動手段とを備えた電動式パワース
テアリング装置のモータ駆動装置において、前記スイッ
チング素子の全てをオフした後に、前記モータの地絡を
検出する初期地絡検出手段と、該初期地絡検出後、スイ
ッチング素子の制御中に前記モータの地絡が検出される
と、該スイッチング素子の全てをオフした後に、前記モ
ータの地絡が誤判断されていないか否を判定する地絡判
定手段とを設け、前記電流駆動手段は、初期地絡の検出
後および前記モータの地絡の誤判断の判定後にスイッチ
ング素子をパルス変調方式で制御するようにしたことを
特徴とする。

【００１８】

【作用】請求項１記載の発明では、操舵アシストモータ
の両端電圧の和が所定値以下になると、モータ線の地絡
の検出が許容される。これによりスイッチング素子の全
てがオフされる。したがって、モータ電流検出用のシャ
ント抵抗がＨブリッジで構成される駆動回路の下側すな
わち接地側に設けられても、負荷短絡等の過電流フェー
ルモードにおけるモータ線地絡が検出され、パワー素子
の破壊が防止される。また、シャント抵抗がＨブリッジ
で構成される駆動回路の下側に設けることから、モータ
電流検出回路を低価格にすることができ、全体の価格を
低く抑えることができる。

【００１９】また、請求項２記載の発明では、スイッチ
ング素子をオン／オフさせるパルスのデューティ比、モ
ータ電流およびコールド側端子電圧が少なくとも所定の
検出範囲内にあると、モータ線コールド側地絡の検出が
許容される。これによりスイッチング素子の全てがオフ
される。したがって、モータ線コールド側地絡が確実に
検出され、パワー素子の破壊が防止される。

【００２０】また、請求項３記載の発明では、スイッチ
ング素子の全てが一旦オフされた後に、操舵アシストモ
ータの初期地絡が検出され、初期地絡の検出後にスイッ
チング素子がパルス変調方式で制御されてモータのアシ
ストが開始される。したがって、エンジン始動時の初期
地絡が精度良く検出され、スイッチング素子の破壊が防
止される。

【００２１】また、請求項４記載の発明では、初期地絡
検出後、スイッチング素子の制御中に操舵アシストモー
タの地絡が検出されると、スイッチング素子の全てを一
旦オフした後に、該モータの地絡が誤判断されていない
か否が判定される。したがって、パルス的な電源電圧変
動によるモータ線地絡の誤検出がなくなり、システムダ
ウンが有効に防止される。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１〜図６は本発明に係る電動式パワーステアリング装置
のモータ駆動装置の第１実施例を示す図である。本実施
例の説明に当たり、従来例と同一構成部分には同一番号
を付して重複説明を省略する。図１は本装置のハード構
成を示すブロック図である。

【００２３】この図において、３０はコントロール装置
におけるＣＰＵであり、ＣＰＵ３０は従来例と同様に操
舵トルクセンサ１１、車速センサ１２等の信号を受け入
れて、モータ６の全体的な制御を統括する。具体的に
は、検出操舵トルク、検出車速等に基づいてモータ６を
アシストする電流指令値を作成する。この電流指令値は
駆動制御回路３１に入力され、駆動制御回路３１はアシ
スト電流指令値とモータ電流検出回路３２によって検出
されたモータ電流との偏差およびアシスト電流指令値の
極性に応じて、４個のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４
をパルス幅変調方式（ＰＷＭ方式）で制御する制御値を
演算し、この制御値をゲート駆動回路３３に出力する。

【００２４】ＣＰＵ３０には上記動作を行う指令プログ
ラムが書込まれた読出し専用メモリ（例えばＲＯＭ）
と、その動作において使用されるワークメモリ（例えば
ＲＡＭ）と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器等が内蔵されている。前記ゲート駆動回路３
３は駆動制御回路３１からの制御値に基づき昇圧電源回
路３４によって昇圧されたバッテリ電圧を入力してＰＷ
Ｍ方式により４個のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４の
ゲートを駆動する。

【００２５】Ｈブリッジ回路３５はモータ６に対してＨ
ブリッジ型に接続された４個のスイッチング素子ＳＷ１
〜ＳＷ４および４個のダイオードＤ１〜Ｄ４を有し、モ
ータ６の電流をスイッチング制御する。Ｈブリッジ回路
３５はパワーリレー３６を介してバッテリ８に接続され
る。

【００２６】Ｈブリッジ回路３５は上述の如くパルス幅
変調駆動される。例えば、図２において正転の場合はス
イッチング素子ＳＷ１，ＳＷ４がパルス幅変調駆動さ
れ、ＰＷＭオン時のときの電流はバッテリ８→スイッチ
ング素子ＳＷ１→モータ６→スイッチング素子ＳＷ４→
シャント抵抗Ｒｓ→ＧＮＤの経路で流れ、ＰＷＭオフ時
のときの電流はモータ６→ダイオードＤ３→バッテリ８
→ＧＮＤ→シャント抵抗Ｒｓ→ダイオードＤ２→モータ
６の経路で流れる。この場合、端子電圧Ｍ１がホット側
になり、端子電圧Ｍ２がコールド側になる。

【００２７】また、Ｈブリッジ回路３５の駆動特性は図
３に示すようになり、正転の場合にはＰＷＭデューティ
比が５０％を超えると負荷電流が急激に増加し、逆転の
場合にはＰＷＭデューティ比が５０％を超えると負荷電
流が急激に減少する。この場合、ＰＷＭデューティ比が
０％のときは全ゲートオフモードとなり、ＰＷＭデュー
ティ比が５０％以下のときは負荷電流断続モード（この
モードではＰＷＭキャリア周期内で負荷電流が１度
“０”になる）となる。また、ＰＷＭデューティ比が５
０％以上のときは負荷電流連続モードとなる。

【００２８】また、この場合、全ゲートオフモードにお
ける端子電圧Ｍ１，Ｍ２の波形は図４（ａ）に示すよう
になり、負荷電流断続モードにおける端子電圧Ｍ１，Ｍ
２の波形は図４（ｂ）に示すようになる。また、負荷電
流断続モードにおける端子電圧Ｍ１，Ｍ２の波形は図４
（ｃ）に示すようになる。

【００２９】図１に戻り、モータ電流検出回路３２はシ
ャント抵抗ＲＳの両端電圧からモータ電流を検出する。
この検出結果は過電流検出回路３７に入力され、過電流
検出回路３７によってモータの過電流が検出されてＣＰ
Ｕ３０に入力される。さらに、モータ６の地絡はモータ
線地絡検出回路３８によって検出され、この地絡検出結
果は同じくＣＰＵ３０に入力される。過電流検出回路３
７とモータ線地絡検出回路３８の出力はオアゲート３９
を介して駆動制御回路３１に入力され、モータの過電流
あるいはモータ６の地絡が検出されると、モータ６の駆
動が禁止される。

【００３０】図５はモータ線地絡検出回路３８の一例を
示す図である。この図において、モータ６の端子電圧Ｍ
１、Ｍ２はバッテリ電圧ＢＡＴをＨブリッジ回路３５の
４個のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４にそれぞれ等価
的に相当する２つの抵抗Ｒ０によって１／２に分圧する
ことで表され、この分圧電圧はさらに抵抗Ｒ１、Ｒ２に
よってＲ１／（Ｒ１＋Ｒ２）に分圧され、抵抗Ｒ３を通
してコンパレータ５０の一端子に検出電圧Ａとして加え
られる。この検出電圧Ａは負荷電流のモードによらず、
またモータ６が回転することにより発生する誘起電圧に
も影響されず、常に（バッテリ電圧ＢＡＴ）×［Ｒ１／
（Ｒ１＋Ｒ２）］として求められ、一定値となる。な
お、抵抗Ｒ１、Ｒ２は分圧回路５１を構成し、抵抗Ｒ３
およびコンデンサＣ１は加算回路５２を構成する。

【００３１】一方、コンパレータ５０の＋端子には基準
電圧Ｂが印加されており、基準電圧Ｂは抵抗Ｒ４〜Ｒ８
およびコンデンサＣ２によって５Ｖ電圧を分圧して与え
られる。これらの抵抗Ｒ４〜Ｒ８、コンデンサＣ２およ
びコンパレータ５０はヒステリシス付コンパレータ回路
５３を構成する。

【００３２】通常動作時は、検出電圧Ａは基準電圧Ｂよ
りも十分に大きいが、モータ線地絡が発生すると、検出
電圧Ａ＜基準電圧Ｂとなってコンパレータ５０の出力が
反転し、この反転出力はインバータ５４を介してＣＰＵ
３０の割込みポートＩＮＴ１にモータ線地絡を示す負論
理の割込み信号として供給される。これにより、直ちに
パワーリレー３６をオフにしてモータ駆動出力が停止さ
れる。この場合、モータ６の両端電圧の和をとることに
より、シャント抵抗ＲｓがＨブリッジ回路３５の接地側
に設けられても、負荷短絡等の過電流フェールモードで
のモータ線地絡が検出できる。

【００３３】上記ＣＰＵ３０、駆動制御回路３１、モー
タ電流検出回路３２、ゲート駆動回路３３、昇圧電源回
路３４および過電流検出回路３７は全体として電流駆動
手段６０を構成する。また、モータ線地絡検出回路３８
はモータ端子電圧検出手段および地絡許容手段としての
機能を有する。

【００３４】次に、第１実施例のパワーステアリング制
御の動作について説明する。図６はパワーステアリング
制御の処理を示すメインプログラムである。この図にお
いて、エンジンが始動すると、まずステップＳ１でイグ
ニション電圧がオン（規定値である）しているか否かを
判別し、ＮＯのときは、このステップに待機し、ＹＥＳ
になると、ステップＳ２でモータ６をオン／オフしてい
るパワーリレー３６に対して溶着があるか否かのフェー
ルセーフを判別する。このフェールセーフがＮＧのとき
（パワーリレー３６が溶着しているとき）には、ステッ
プＳ６に進んでパワーリレー３６をオフにしてルーチン
を終了する。これにより、パワーリレー３６が溶着して
いるときは直ちに電源供給がオフとなり、操舵系のアシ
ストが行われることなく、モータ駆動装置の素子破壊や
モータ故障が回避される。

【００３５】一方、ステップＳ２でフェールセーフがＯ
Ｋのとき（パワーリレー３６が溶着していないとき）に
は、ステップＳ３に進んでパワーリレー３６をオンに
し、ステップＳ４でアシスト状態に入る。次いで、ステ
ップＳ５でモータ線地絡があるか否かを判別する。この
判別は、例えばＣＰＵ２３への割込みを行って実行され
る。具体的にはモータ６の両端電圧（検出電圧Ａ）の和
と所定値（基準電圧Ｂ）とを比較し、検出電圧Ａが基準
電圧Ｂ以下にある場合に、コンパレータ出力の立ち下が
りエッジでＣＰＵ２３に割込みをかける。割込みがない
ときは、モータ線の地絡がないことになる。ステップＳ
７の判別結果からモータ線地絡があると、ステップＳ６
に進んでアシスト処理を停止し、なければステップＳ４
に戻ってアシスト処理を続行する。したがって、モータ
線地絡が発生すると、上記コンパレータ出力の立ち下が
りエッジでＣＰＵ２３に割込みがかけられ、直ちにパワ
ーリレー３６をオフにする。

【００３６】このように、本実施例におけるモータ線地
絡検出処理のアルゴリズムでは、モータ６の両端電圧
（検出電圧Ａ）の和と所定値（基準電圧Ｂ）とが比較さ
れ、検出電圧Ａが基準電圧Ｂ以下にある場合にモータ線
地絡があったものと判断される。これにより、直ちにパ
ワーリレー３６がオフにされてモータ駆動出力が停止さ
れ、４個のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４の全てのゲ
ートがオフとなる。

【００３７】次に、図７〜図１３は本発明に係る電動式
パワーステアリング装置のモータ駆動装置の第２実施例
を示す図である。本実施例のハード構成はモータ線地絡
検出回路７０以外前記第１実施例と同様であり、省略す
る。ＣＰＵ３０とモータ線地絡検出回路７０はコールド
側端子電圧検出手段８０を構成する。また、ＣＰＵ３０
は地絡許容手段としての機能を有する。本実施例はモー
タ線のコールド側地絡検出を可能としたものである。

【００３８】図７はモータ線地絡検出回路７０の一例を
示す図である。この図に示すように、このモータ線地絡
検出回路７０は上述したモータ線地絡検出回路３８の加
算回路５２およびヒステリシス付コンパレータ回路５３
を有しないもので、モータ端子電圧Ｍ１、Ｍ２をＣＰＵ
３０のＡ／Ｄ２，３ポートに入力させるようにしたもの
である。

【００３９】ＣＰＵ３０はモータ線地絡検出回路７０よ
り出力されるモータ端子電圧Ｍ１，Ｍ２を入力すること
でモータ線コールド側地絡検出を行う。図８はコールド
側地絡検出の基本を示す波形図であり、この図に示すよ
うにコールド側端子電圧が予め設定した検出閾値以下に
なると地絡が検出される。検出閾値としては具体的にバ
ッテリ電圧ＢＡＴの３％程度の値とする。例えばバッテ
リ電圧ＢＡＴが１２Ｖであれば０．４Ｖ程度とする。

【００４０】ところで、モータ線コールド側端子電圧が
検出閾値を下回ったときに地絡を検出すると、例えばパ
ルス的な電源電圧変動に対しても地絡検出を行ってしま
うことになる。そこで、このような誤検出を防止するた
めに以下に示す二つの条件，を加えることとした。
これらの条件，が同時に成立した場合にのみモータ
線コールド側地絡検出を行うようにする。

【００４１】ＰＷＭデューティ比が所定値以下である
こと。この理由は、ＰＷＭデューティ比が大きくなる程
コールド側端子電圧が低下するからである。例えば所定
値を９４％程度に設定してチェック範囲をこの値以下に
制限すれば、コールド側端子電圧が検出閾値まで下がる
のを防ぐことができる。すなわち、所定値を９４％に設
定すると、図９に示すようにバッテリ電圧ＢＡＴが８Ｖ
まで下がった場合、８Ｖ×（１−０．９４）＝０．４８
Ｖとなり、検出閾値（０．４Ｖ）にまで下がらないこと
になる。なお、バッテリ電圧ＢＡＴに応じて検出閾値を
可変できるようにした場合には、この制限値も可変でき
るようにすれば良い。

【００４２】モータ電流が所定値以上であること。こ
の理由は、モータ電流が小さいときは上述したように電
流断続モードになるので、誘起電圧の発生によりコール
ド側端子電圧が低下することがあるからである。例え
ば、モータ電流を定格電流の１０％程度に設定してチェ
ック範囲をこの値以上に制限することで、コールド側端
子電圧が検出閾値まで下がるのを防ぐことができる。定
格電流が３０Ａの場合は所定値は３Ａとなる。

【００４３】ここで、参考として図１０に電流断続モー
ド時のコールド側端子電圧波形とモータ電流波形を示
す。また、図１１に電流連続モード時のコールド側端子
電圧波形とモータ電流波形を示す。なお、電流断続モー
ド時のコールド側端子電圧波形における欠けた部分は抵
抗Ｒ０の値により変化する。

【００４４】次に、上記構成によるモータ線コールド側
地絡検出処理を図１２に示すプログラムを参照しながら
説明する。このプログラムは割込みによって所定時間毎
に実行されるようになっている。また、図１３に示すよ
うにＣＰＵ３０に内蔵されたワークメモリには各種記憶
領域が確保されており、そのうちのラベルＭＴＣＵＲＲ
で示される領域にはモータ電流検出値が、ラベルＭＴＶ
ＯＬＴＲおよびＭＴＶＯＬＴＬで示される各領域にはモ
ータ端子電圧検出値が、ラベルＣＦＬＳＨＯで示される
領域にはチェックカウンタ値がそれぞれ書込まれるよう
になっている。

【００４５】図１２において、ステップＳ１０でワーク
メモリの内容のクリア等の初期処理を行った後、ステッ
プＳ１１に進み、ＰＷＭデューティ比が“０”か否かの
判定を行い、“０”の場合にはステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２ではＰＷＭデューティ比が９４％以下か
否かの判断を行い、９４％以下でない場合にはステップ
Ｓ１３にてチェックカウンタの値を“０”に設定した
後、ステップＳ１１に戻る。

【００４６】一方、ステップＳ１２において、ＰＷＭデ
ューティ比が９４％以下であれば、ステップＳ１４に進
み、モータ電流が３Ａ以上であるか否かの判断を行い、
３Ａ以下の場合はステップＳ１３に進む。３Ａ以上であ
ればステップＳ１５に進み、Ｈブリッジ回路３５のブリ
ッジ極性からモータ６のコールド側端子電圧を選択す
る。この場合、Ｈブリッジ回路３５のブリッジ極性は、
ＣＰＵ３０が駆動制御回路３１に供給するアシスト電流
指令値を生成した時点で決定しており、この決定値に基
づいてコールド側端子電圧を選択する。例えば、図２で
示す場合は端子電圧Ｍ２がコールド側端子電圧になる。
そして、この端子電圧Ｍ２がラベルＭＴＶＯＬＴＲの領
域より読み出される。

【００４７】コールド側端子電圧を読み出した後、ステ
ップＳ１６にてその電圧が０．４Ｖ以下か否かの判断を
行う。０．４Ｖ以下でなければステップＳ１３に進み、
０．４Ｖ以下であればステップＳ１７に進む。ステップ
Ｓ１７に進むと、チェックカウンタの値をインクリメン
ト（１加算される）し、その後、ステップＳ１８にてチ
ェックカウンタの値が“２”であるか否かの判断を行
う。この場合、“２”であればステップＳ１９にてフェ
ール処理を行い、“２”でなければステップＳ１１に戻
る。

【００４８】ステップＳ１９に進むと、フェール処理と
して直ちにパワーリレー３６をオフにしてモータ駆動出
力を停止する。これにより、モータ６への電源供給がオ
フとなり、操舵系のアシストが行われず、コールド側端
子地絡によるモータ駆動装置の素子破壊やモータ故障が
回避される。

【００４９】このように、本実施例におけるモータ線の
コールド側地絡検出処理のアルゴリズムでは、ＰＷＭデ
ューティ比が９４％以下で、モータ電流が３Ａ以上で、
かつコールド側端子電圧が０．４Ｖ以下の条件が揃った
場合にモータ線コールド側地絡があったものと判断され
る。これにより、直ちにパワーリレー３６がオフされて
モータ駆動出力が停止され、４個のスイッチング素子Ｓ
Ｗ１〜ＳＷ４の全てのゲートがオフとなる。

【００５０】次に、図１４は本発明に係る電動式パワー
ステアリング装置のモータ駆動装置の第３実施例のパワ
ーステアリング制御処理を示すメインプログラムであ
る。本実施例のハード構成は前記第１実施例と同様であ
り、省略する。本実施例においては、モータ線の初期地
絡検出を可能としたものであり、ＣＰＵ３０は初期地絡
検出手段としての機能を有する。このプログラムの説明
に当たり、従来例として示した図２０のプログラムと同
一処理を行うステップには同じステップ番号を付して重
複説明を省略する。

【００５１】図１４において、エンジンが始動すると、
ステップＳ１〜ステップＳ３で従来同様の処理をした
後、続くステップＳ３０でＨブリッジ回路３５の４個の
スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４の全てのゲートをオフ
する。これにより、４個のスイッチング素子ＳＷ１〜Ｓ
Ｗ４には一切電流が流れなくなる。次いで、ステップＳ
３１で地絡検出割込み信号のレベルを読み込み（リード
し）、“Ｈ”レベルのときは地絡が発生していないと判
断してステップＳ１３でアシストを開始する。

【００５２】一方、“Ｌ”レベルのとき、すなわちＣＰ
Ｕ３０の割込みポートＩＮＴ１にモータ線の初期地絡を
示す負論理の割込み信号が供給されたときは、ステップ
Ｓ６に進んで直ちにパワーリレー３６をオフにしてモー
タ駆動出力を停止する。これにより、モータ６への電源
供給がオフとなり、操舵系のアシストが行われず、初期
地絡によるモータ駆動装置の素子破壊やモータ故障が回
避される。

【００５３】このように、本実施例ではモータ線の初期
地絡検出処理のアルゴリズムで、イグニションスイッチ
がオンしてバッテリ電圧が供給され、パワーリレー３６
がオンした直後に一旦４個のスイッチング素子ＳＷ１〜
ＳＷ４の全てのゲートがオフとなり、４個のスイッチン
グ素子ＳＷ１〜ＳＷ４に一切電流が流れない状態でモー
タ線の地絡検出が行われる。したがって、電源投入の当
初からモータ線が地絡しているような初期地絡であって
も、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４に関係なく正確に
モータ線の初期地絡を検出することができる。その結
果、モータ電流を制御するスイッチング素子ＳＷ１〜Ｓ
Ｗ４（パワーＭＯＳＦＥＴ）の破壊を防止することがで
きる。

【００５４】次に、図１５、１６は本発明に係る電動式
パワーステアリング装置のモータ駆動装置の第４実施例
を示す図である。本実施例のハード構成は前記第１実施
例と同様であり、省略する。ＣＰＵ３０は地絡判定手段
としての機能を有する。

【００５５】図１５はエンジン始動時などのパルス的な
電源電圧変動（低下）の波形図であり、この図に示すよ
うに、バッテリ電圧ＢＡＴ＝１２Ｖが瞬間的に（例え
ば、ｔ＝１ｍｓ、あるいは１０ｍｓの間）Ｖ_B＝０Ｖま
で低下したときに、これをモータ線の地絡が発生したと
誤判断する可能性がある。このとき、ＣＰＵ３０にリセ
ットがかかると、再びプログラムが開始されるため、少
なくともモータ線の地絡という判断には至らない。

【００５６】なお、本来的に上記のようなパルス的な電
源電圧変動に対しては地絡検出処理を無視するのが好ま
しい。そのため、本実施例では図１６に示すプログラム
でこの不具合を回避している。

【００５７】すなわち、図１６において、ステップＳ
１、ステップＳ２を経ると、次いでステップＳ２１で初
期地絡が発生したか否を判別する。発生したときはステ
ップＳ６に進んで電源供給をオフする。一方、初期地絡
が発生していないときは、ステップＳ４に進んでアシス
ト処理を開始し、その後、ステップＳ５で通常の地絡検
出を行う。このステップＳ５で地絡検出がなければ、ス
テップＳ４に戻り、地絡検出があると、続くステップＳ
４０に進んで誤判断か否かを判定を行う。

【００５８】すなわち、本実施例の特徴部分であるステ
ップＳ４０、ステップＳ４１の処理に移ると、まず、ス
テップＳ４０でＨブリッジ回路３５の４個のスイッチン
グ素子ＳＷ１〜ＳＷ４の全てのゲートをオフする。これ
により、４個のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４には一
切電流が流れなくなる。次いで、ステップＳ４１で地絡
検出割込み信号のレベルを読み込み（リードし）、
“Ｈ”レベルのときは地絡が発生していないと判断して
ステップＳ４に戻りアシストを続行する。

【００５９】一方、“Ｌ”レベルのとき、すなわちＣＰ
Ｕ３０の割込みポートＩＮＴ１にモータ線の地絡を示す
負論理の割込み信号が供給されたときは、ステップＳ６
に進んで直ちにパワーリレー３６をオフにしてモータ駆
動出力を停止する。これにより、モータ６への電源供給
がオフとなり、操舵系のアシストが行われず、地絡によ
るモータ駆動装置の素子破壊やモータ故障が回避され
る。

【００６０】このように、本実施例におけるモータ線の
地絡検出処理のアルゴリズムでは、初期地絡が判定さ
れ、アシスト処理が開始された後に通常の地絡検出が行
われ、地絡検出があったときは、一旦４個のスイッチン
グ素子ＳＷ１〜ＳＷ４の全てのゲートがオフとなり、４
個のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４に一切電流が流れ
ない状態でモータ線の地絡検出割込み信号のレベルが判
定される。

【００６１】したがって、図１５に示したエンジン始動
時などのパルス的な電源電圧変動（低下）があった場合
でも、４個のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４に一切電
流が流れない状態でモータ線の地絡検出割込み信号のレ
ベルが判定されるから、信号のエッジを検出するのでは
なく、ＣＰＵ３０をリセットするときに比べて感度が良
く、モータ線の地絡が発生したと誤判断する恐れを回避
することができる。その結果、誤判断によるシステムの
ダウンを防止することができる。

【００６２】なお、上述した第１実施例〜第４実施例は
それぞれ単独でも良いし、組合せても良いことは言うま
でもない。

【００６３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、電動式パ
ワーステアリング装置のモータの両端電圧の和が所定値
以下になると、モータ線地絡の検出を許容し、スイッチ
ング素子の全てをオフにするようにしているので、モー
タ電流検出用のシャント抵抗がＨブリッジで構成される
駆動回路の下側すなわち接地側に設けられても、負荷短
絡等の過電流フェールモードにおけるモータ線地絡が検
出でき、パワー素子の破壊を防止することができる。ま
た、シャント抵抗がＨブリッジで構成される駆動回路の
下側に設けることから、モータ電流検出回路を低価格に
することができ、全体の価格を低く抑えることができ
る。

【００６４】請求項２記載の発明によれば、スイッチン
グ素子をオン／オフさせるパルスのデューティ比、モー
タ電流およびコールド側端子電圧が少なくとも所定の検
出範囲内にあると、モータ線地絡の検出を許容し、スイ
ッチング素子の全てをオフにするようにしているので、
モータ線コールド側の地絡が確実に検出でき、パワー素
子の破壊を防止することができる。

【００６５】請求項３記載の発明によれば、スイッチン
グ素子の全てを一旦オフした後に、モータの初期地絡を
検出し、初期地絡の検出後にスイッチング素子をパルス
変調方式で制御しモータのアシストを開始しているの
て、エンジン始動時の初期地絡を精度良く検出すること
ができ、パワー素子の破壊を防止することができる。

【００６６】また、請求項４記載の発明によれば、初期
地絡検出後、スイッチング素子の制御中にモータの地絡
が検出されると、スイッチング素子の全てを一旦オフし
た後に、モータの地絡が誤判断されていないか否を判定
しているので、上記効果に加えて、さらにパルス的な電
源電圧変動によるモータ線地絡の誤検出をなくすことが
でき、システムダウンを有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
モータ駆動装置の第１実施例のハード構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】同実施例のモータ駆動の一例を説明するための
図である。

【図３】同実施例のモータ駆動の一例を説明するための
図である。

【図４】同実施例のモータ駆動の一例を説明するための
波形図である。

【図５】同実施例のモータ線地絡検出回路の一例を示す
回路図である。

【図６】同実施例のパワーステアリング制御のメインプ
ログラムのフローチャートである。

【図７】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
モータ駆動装置の第２実施例のモータ線地絡検出回路の
一例を示す回路図である。

【図８】同実施例のモータ線コールド側地絡検出を説明
するための波形図である。

【図９】同実施例のモータ線コールド側地絡検出を説明
するための波形図である。

【図１０】同実施例のモータ線コールド側地絡検出を説
明するための波形図である。

【図１１】同実施例のモータ線コールド側地絡検出を説
明するための波形図である。

【図１２】同実施例のモータ線コールド側地絡検出処理
のプログラムのフローチャートである。

【図１３】同実施例のモータ線コールド側地絡検出処理
を説明するための図である。

【図１４】本発明に係る電動式パワーステアリング装置
のモータ駆動装置の第３実施例のパワーステアリング制
御のメインプログラムのフローチャートである。

【図１５】本発明に係る電動式パワーステアリング装置
のモータ駆動装置の第４実施例の電圧変動を説明するた
めの波形図である。

【図１６】同実施例のパワーステアリング制御のメイン
プログラムのフローチャートである。

【図１７】従来のパワーステアリング装置の機械系の一
例を示す構成図である。

【図１８】従来のパワーステアリング装置のコントロー
ル装置の詳細なブロック図である。

【図１９】従来のパワーステアリング装置のアシストト
ルクの特性を示す図である。

【図２０】従来のパワーステアリング装置の問題点を説
明するためのブロック図である。

【符号の説明】

１ 操舵ハンドル ６ モータ １１ 操舵トルクセンサ １２ 車速センサ ３０ ＣＰＵ（地絡許容手段、初期地絡検出手段、地絡
判定手段） ３１ 駆動制御回路 ３２ モータ電流検出回路 ３３ ゲート駆動回路 ３４ 昇圧電源回路 ３５ Ｈブリッジ回路 ３７ 過電流検出回路 ３８ モータ線地絡検出回路（モータ端子電圧検出回
路、地絡許容手段） ６０ 電流駆動手段 ７０ モータ線地絡検出回路 ８０ コールド側端子電圧検出手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出操舵トルク、検出車速等に基づいて
   電動式パワーステアリング装置のモータをアシストする
   電流指令値を作成するとともに、 前記モータに対してＨブリッジ型に接続された４個のス
   イッチング素子と、 前記アシスト電流指令値と検出されたモータ電流との偏
   差およびアシスト電流指令値の極性に応じて、前記スイ
   ッチング素子をパルス幅変調方式で制御する電流駆動手
   段とを備えた電動式パワーステアリング装置のモータ駆
   動装置において、 前記モータの両端電圧を検出するモ
   ータ端子電圧検出手段と、 前記モータの両端電圧の和と所定値とを比較し、前記両
   端電圧の和が前記所定値以下にある時に地絡の検出を許
   容する地絡許容手段とを設け、 前記電流駆動手段は、前記スイッチング素子の制御中に
   前記モータの地絡の検出が許容されると、前記スイッチ
   ング素子の全てをオフにすることを特徴とする電動式パ
   ワーステアリング装置のモータ駆動装置。
2. 【請求項２】 検出操舵トルク、検出車速等に基づいて
   電動式パワーステアリング装置のモータをアシストする
   電流指令値を作成するとともに、 前記モータに対してＨブリッジ型に接続された４個のス
   イッチング素子と、 前記アシスト電流指令値と検出されたモータ電流との偏
   差およびアシスト電流指令値の極性に応じて、前記スイ
   ッチング素子をパルス幅変調方式で制御する電流駆動手
   段とを備えた電動式パワーステアリング装置のモータ駆
   動装置において、 前記モータのコールド側端子電圧を
   検出するコールド側端子電圧検出手段と、 前記スイッチング素子をオン／オフさせるパルスのデュ
   ーティ比、前記モータ電流および前記コールド側端子電
   圧が少なくとも所定の検出範囲内にある時に地絡の検出
   を許容する地絡許容手段とを設け、 前記電流駆動手段は、前記スイッチング素子の制御中に
   前記モータの地絡の検出が許容されると、前記スイッチ
   ング素子の全てをオフにすることを特徴とする電動式パ
   ワーステアリング装置のモータ駆動装置。
3. 【請求項３】 検出操舵トルク、検出車速等に基づいて
   電動式パワーステアリング装置のモータをアシストする
   電流指令値を作成するとともに、 前記モータに対してＨブリッジ型に接続された４個のス
   イッチング素子と、 前記アシスト電流指令値と検出されたモータ電流との偏
   差およびアシスト電流指令値の極性に応じて、前記スイ
   ッチング素子をパルス幅変調方式で制御する電流駆動手
   段とを備えた電動式パワーステアリング装置のモータ駆
   動装置において、 前記スイッチング素子の全てをオフ
   した後に、前記モータの地絡を検出する初期地絡検出手
   段を設け、 前記電流駆動手段は、初期地絡の検出後にスイッチング
   素子をパルス幅変調方式で制御するようにしたことを特
   徴とする電動式パワーステアリング装置のモータ駆動装
   置。
4. 【請求項４】 検出操舵トルク、検出車速等に基づいて
   電動式パワーステアリング装置のモータをアシストする
   電流指令値を作成するとともに、 前記モータに対してＨブリッジ型に接続された４個のス
   イッチング素子と、 前記アシスト電流指令値と検出されたモータ電流との偏
   差およびアシスト電流指令値の極性に応じて、前記スイ
   ッチング素子をパルス幅変調方式で制御する電流駆動手
   段とを備えた電動式パワーステアリング装置のモータ駆
   動装置において、 前記スイッチング素子の全てをオフ
   した後に、前記モータの地絡を検出する初期地絡検出手
   段と、 該初期地絡検出後、スイッチング素子の制御中に前記モ
   ータの地絡が検出されると、該スイッチング素子の全て
   をオフした後に、前記モータの地絡が誤判断されていな
   いか否を判定する地絡判定手段とを設け、 前記電流駆動手段は、初期地絡の検出後および前記モー
   タの地絡の誤判断の判定後にスイッチング素子をパルス
   変調方式で制御するようにしたことを特徴とする電動式
   パワーステアリング装置のモータ駆動装置。