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JP2003276624A - 電気式動力舵取装置 - Google Patents

電気式動力舵取装置

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JP2003276624A
JP2003276624A JP2002083551A JP2002083551A JP2003276624A JP 2003276624 A JP2003276624 A JP 2003276624A JP 2002083551 A JP2002083551 A JP 2002083551A JP 2002083551 A JP2002083551 A JP 2002083551A JP 2003276624 A JP2003276624 A JP 2003276624A
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JP
Japan
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electric power
capacitor
power steering
resistor
failure
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JP2002083551A
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English (en)
Inventor
Susumu Koike
進 小池
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Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyoda Koki KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高周波ノイズ低減用フィルタの抵抗断線故障を
適切に判断することができる電気式動力舵取装置を提供
する。 【解決手段】 スイッチSWをトランジスタTR側へ切
り替え、トランジスタTRをオンさせて、ローパスフィ
ルタのコンデンサCに5Vの電位を印加する(S1
6)。次に、スイッチSWをA/Dコンバータ側へ切り
替え(S18)、A/Dコンバータの出力が、所定電圧
以上かを判断する(S20)。コンデンサCが放電され
ず、電位が所定電圧以上になっている場合には(S2
0:Yes)、ローパスフィルタの抵抗Rが断線してい
るため、警告ランプ29を点灯して運転者に異常を告知
し(S24)、修理を促す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、モータにより操
舵をアシストする電気式動力舵取装置に関し、特に、車
両の状況を検出するための検出器と、検出器からのアナ
ログ検出信号に基づき操舵アシスト量を演算し、モータ
を駆動して操舵方向へアシストする制御装置とを備える
電気式動力舵取装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電気式動力舵取装置として、ステアリン
グホイールが固定された入力軸に、操舵トルクを検出す
るトルクセンサを取り付け、トルクセンサで検出した操
舵トルクに応じたアシストトルクを電動モータにより発
生させ操舵力を軽減するものが一般的に知られている。
電気式動力舵取装置においては、アシストトルクを発生
させる際にのみにモータを付勢すればよいため、常に油
圧ポンプを駆動する必要がある油圧式舵取装置に対し
て、エネルギー消費が少ないという利点がある。
【0003】ここで、電気式動力舵取装置においては、
上述したトルクセンサの他にも、車速センサ、エンジン
回転数センサ等の種々のセンサが設けられ、車両状況を
適切に判断することで、操舵感の向上が図られている。
また、温度センサ等が設けられフェール検出を行ってい
る。更に、電動モータ側にも、電流センサ、モータ端子
電圧センサが設けられ、モータの状態を検出しフィード
バック制御を行っている。
【0004】ここで、上述したセンサで、アナログ値を
出力するものについては、図6に示すように、センサ1
38の検出抵抗RSとマイクロコンピュータ150のア
ナログ入力AIとの間に、抵抗RとコンデンサCから成
る高周波ノイズ低減用ローパスフィルタが設けられ、ノ
イズの影響を受けないように設計されている。センサ1
38の検出抵抗RSの電位は、コンデンサCの電位とし
てマイクロコンピュータ150のアナログ入力AIに印
加される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した高周波ノイズ
で、コンデンサCがオープン故障した際には、高周波低
減フィルタとしての機能を失うもののセンサ138から
の信号はマイクロコンピュータ150側へ伝わり、制御
を継続することができる。一方、抵抗Rが断線故障(オ
ープン故障)した際には、センサ138の信号が伝わら
なくなり、センサからの信号に基づく制御を行い得なく
なるが、マイクロコンピュータ150側では、抵抗の断
線故障を迅速に検出することができなかった。即ち、マ
イクロコンピュータ150側では、コンデンサCの電位
が通常の制御で発生し得ないほど低電位になった際に、
異常発生と判断するが、抵抗断線の場合には、コンデン
サCに蓄えられた電荷が逃げることができなくなるた
め、コンデンサCは長時間高い電位を保つことになり、
異常が発生したとの判断が長時間できず、センサからの
値に基づき操舵トルクを補正する場合には、誤った値に
より制御を続けて、操舵に違和感を与える不具合を発生
させていた。蓄えられた電荷は、コンデンサCの直流抵
抗分で消費される非常に微少な電流にて放電されるた
め、上述した断線故障を判断し得る極低電位に達するま
で数十分かかり、この間、不適切な制御が行われること
になる。
【0006】一方、センサを操舵トルクの補正ではな
く、フェールセーフ用に用いる場合、上述したフィルタ
の抵抗が断線故障した際には、コンデンサCの電位が下
がり、これを実際のレベルと判断して誤フェールを検出
することになる。例えば、過熱保護を図るために設けら
れた温度センサのフィルタで抵抗断線した場合には、高
温が誤検出され、モータへの通電電流を下げる等のフェ
ールセーフ制御が開始されることもあった。
【0007】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、高周波
ノイズ低減用フィルタの抵抗断線故障を適切に判断する
ことができる電気式動力舵取装置を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、上記
目的を達成するため、車両の状況を検出するための検出
器と、検出器からのアナログ検出信号に基づき操舵アシ
スト量を演算し、モータを駆動して操舵方向へアシスト
する制御装置とを備える電気式動力舵取装置であって、
前記検出器と前記制御装置のアナログ入力との間に抵抗
及びコンデンサからなるフィルタを設けた電気式動力舵
取装置において、前記制御装置は、前記コンデンサへ電
圧を印加した後、該コンデンサの電圧が所定値以下にな
るかを判断することで、前記抵抗の断線故障を診断する
ことを技術的特徴とする。
【0009】請求項1の電気式動力舵取装置では、フィ
ルタのコンデンサへ電圧を印加した後、該コンデンサの
電圧が所定値以下になるかを判断することで、抵抗の断
線故障を診断する。このため、抵抗断線を迅速に検出で
き、抵抗断線により誤った検出信号により操舵アシスト
を行うことを回避でき、操舵の違和感を与えることを無
くすことができる。
【0010】請求項2の電気式動力舵取装置では、抵抗
の断線故障の診断を、少なくともイグニッションのオン
又はオフの直後に行うため、車両の発進前又は停止後に
故障を発見することができる。
【0011】請求項3の電気式動力舵取装置では、抵抗
の断線故障が発生した際に、警告を発するため、運転者
に故障を知らせ、修理を促すことができる。
【0012】請求項4の電気式動力舵取装置では、抵抗
の断線故障が発生した際に、当該検出器からの検出信号
の代わりに固定値を用いる。このため、抵抗断線により
誤った検出信号により操舵アシストを行うことを回避で
き、操舵の違和感を与えることを無くすことができる。
【0013】請求項5の発明は、操舵状態を検出し、操
舵状態に応じてモータを駆動して操舵方向へアシスト
し、検出器からのアナログ検出信号に基づきフェールを
検出し、フェール対応を行う制御装置を備える電気式動
力舵取装置であって、前記検出器と前記制御装置のアナ
ログ入力との間に抵抗及びコンデンサからなるフィルタ
を設けた電気式動力舵取装置において、前記制御装置
は、前記コンデンサへ電圧を印加した後、該コンデンサ
の電圧が所定値以下になるかを判断することで、前記抵
抗の断線故障を診断し、前記抵抗の断線故障が発生した
際に、当該検出器によるフェール検出を中断することを
技術的特徴とする。
【0014】請求項5の電気式動力舵取装置では、フィ
ルタのコンデンサへ電圧を印加した後、該コンデンサの
電圧が所定値以下になるかを判断することで、抵抗の断
線故障を診断し、抵抗の断線故障が発生した際に、当該
検出器によるフェール検出を中断する。このため、抵抗
断線を迅速に検出でき、誤フェールを検出による誤動作
を防ぐことができる。
【0015】請求項6の電気式動力舵取装置では、前記
抵抗の断線故障の診断を、車両走行中に周期的に行うた
め、走行中にも抵抗断線を検出でき、誤フェールを検出
による誤動作を防ぐことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係る電
気式動力舵取装置について図を参照して説明する。図1
は第1実施態様の電気式動力舵取装置10の構成を示す
ブロック図である。電気式動力舵取装置10は、操舵ト
ルクを検出するためのトルクセンサ22と、トルクセン
サ22からの操舵トルク、車速センサ24からの車速、
エンジン回転数センサ28からのエンジン回転に基づき
モータ指令トルク(操舵アシスト量)を演算し、モータ
指令トルクに応じた電流指令値を求めてモータMへの通
電を制御する制御装置30とを備える。
【0017】トルクセンサ22は、車両の操舵ステアリ
ング14に連結された入力軸12に配設されている。モ
ータMの出力は、減速機16により減速され、前輪を操
舵するためのラック・ピニオンギア18に伝達される。
【0018】制御装置30の構成について図2のブロッ
ク図を参照して説明する。制御装置30は、マイクロコ
ンピュータ50を備える。トルクセンサ22からの出力
(操舵トルク)は、インターフェース26a、26b、
トルク信号入力回路38、抵抗R及びコンデンサCから
なる高周波ノイズ低減用ローパスフィルタを介してマイ
クロコンピュータ50の第1、第2、第3A/D端子へ
入力される。同様に、車速センサ24からの出力(車速
信号)は、インターフェイス40を介してマイクロコン
ピュータ50のI/O端子へ入力される。また、エンジ
ン回転数センサ28からの出力(エンジン回転信号)
は、インターフェイス42を介してマイクロコンピュー
タ50のI/O端子へ入力される。
【0019】バッテリーBからの電力は、電源回路36
を介してマイクロコンピュータ50へ電位Vccとして
供給され、また、リレー32,電流検出回路52を介し
てモータ駆動回路64へ供給される。マイクロコンピュ
ータ50は、異常事態が発生した際には、リレー駆動回
路34によりリレー32を遮断し、モータ駆動回路64
への通電を停止する。電流検出回路52では、電流検出
抵抗Ri1に印加された電圧がモータ電流値として抵抗R
及びコンデンサCから成る高周波ノイズ低減用ローパス
フィルタを介してマイクロコンピュータ50の第4A/
D端子へ出力される。同様に、モータ駆動回路64のア
ース側に接続された電流検出回路66では、電流検出抵
抗Ri2に印加された電圧がモータ電流値として抵抗R及
びコンデンサCから成る高周波ノイズ低減用ローパスフ
ィルタを介してマイクロコンピュータ50の第8A/D
端子へ出力される。
【0020】基板温度モニタ回路56は、定電圧源Vcc
とアースEとの間に、分圧用の抵抗RsとサーミスタT
Hとが接続されて成り、サーミスタTHの電位(基板温
度)が、抵抗R及びコンデンサCから成る高周波ノイズ
低減用ローパスフィルタを介してマイクロコンピュータ
50の第5A/D端子へ入力される。
【0021】マイクロコンピュータ50は、トルクセン
サ22からのトルク値を、基板温度モニタ回路56から
の温度値で補正すると共に、車速センサ24からの車
速、エンジン回転数センサ28からのエンジン回転によ
り補償し、操舵を補助するためのアシストトルク指令値
を演算し、モータMの制御指令をプリドライブ回路62
を介してモータ駆動回路64に与える。モータMへ印加
される端子電圧は、モー端子電圧検出回路68の検出抵
抗Rv1、Rv2の電圧値として、抵抗R及びコンデンサC
から成る高周波ノイズ低減用ローパスフィルタを介して
第6,第7A/D端子へ出力され、マイクロコンピュー
タ50内でモータMのフィードバック制御がなされる。
また、マイクロコンピュータ50には、装置の異常を示
すための警告ランプ29が接続されている。
【0022】ここで、マイクロコンピュータ50による
高周波ノイズ低減用ローパスフィルタの抵抗のオープン
故障検出処理について、図3〜図5を参照して説明す
る。まず、図4を参照してエンジン始動時のローパスフ
ィルタの抵抗断線判断処理について説明する。まず、マ
イクロコンピュータ50は、イグニッションオンか否か
を判断する(S10)。イグニッションオンではない場
合には(S10:No)、イグニッションをオフしたか
否かを判断する(S12)。ここで、イグニッションオ
フでもない場合には(S12:No)、処理を終了す
る。
【0023】他方、イグニッションオンのとき(S1
0:Yes)、又は、イグニッションオフのとき(S1
2:Yes)には、ローパスフィルタの抵抗断線を開始
する。まず、判断対象Nのローパスフィルタを“1”、
ここでは、第1A/D入力に接続されたローパスフィル
タにする(S14)。
【0024】図2中の第1A/D入力に接続されたロー
パスフィルタ及びマイクロコンピュータ50の内部構造
を模式的に図3に示す。マイクロコンピュータ50側に
は、第1A/D入力から入力されたアナログ電圧(0.
5V〜0.45V)をデジタル値に変換するA/Dコン
バータが設けられ、A/Dコンバータの入力側には、コ
ンデンサCへ適否判断用の5Vの電位を印加するための
トランジスタTRが設けられている。一方、A/Dコン
バータの出力には、スイッチSWが設けられており、ス
イッチSWがトランジスタTR側に接続している時に
は、トランジスタTRがオンとなり、ローパスフィルタ
のコンデンサCに5Vの電位が印加され、スイッチSW
がA/Dコンバータ側に接続されている際には、コンデ
ンサCの電位をA/Dコンバータで変換したA/D値
が、マイクロコンピュータ50の内部側へ出力される。
【0025】ここで、マイクロコンピュータ50は、ス
イッチSWをトランジスタTR側へ切り替え、トランジ
スタTRをオンさせて、ローパスフィルタのコンデンサ
Cに5Vの電位を印加する(S16)。次に、スイッチ
SWをA/Dコンバータ側へ切り替え(S18)、A/
Dコンバータの出力が、所定電圧以上かを判断する(S
20)。ここで、抵抗Rが断線故障していない場合に
は、コンデンサに印加された5Vが、抵抗Rを介してト
ルク信号入力回路側の抵抗RTを介して放電されるた
め、コンデンサCの電位は低下している。従って、コン
デンサCの電位が所定電位未満のときには(S20:N
o)、当該ローパスフィルタの抵抗Rは正常であるとし
て、判断対象を次のローパスフィルタ、ここでは、第2
A/D入力に接続されたローパスフィルタにし(S2
6)、全てのローパスフィルタを判断を終了したかの判
断を経て(S28:No)、S16に戻り上記処理を行
う。そして、全てのローパスフィルタを判断の終了によ
り(S28:Yes)、図4に示す処理を終了する。
【0026】一方、いずれかのローパスフィルタの抵抗
Rが断線しており、電位が所定電圧以上になっている場
合には(S20:Yes)、図2中に示すリレー32を
切断してモータによる操舵アシストを開始させない。そ
して、警告ランプ29を点灯して運転者に異常を告知し
(S24)、修理を促す。
【0027】本実施形態の電気式動力舵取装置では、フ
ィルタのコンデンサCへ電圧を印加した後、該コンデン
サCの電圧が所定値以下になるかを判断することで、抵
抗の断線故障を診断する。このため、抵抗断線を迅速に
検出でき、抵抗断線により誤った検出信号により操舵ア
シストを行うことを回避でき、操舵の違和感を与えるこ
とを無くすことができる。
【0028】電気式動力舵取装置では、抵抗の断線故障
の診断を、イグニッションのオンの直後に行うため、車
両の発進前に故障を発見することができる。また、抵抗
の断線故障が発生した際に、警告を発するため、運転者
に故障を知らせ、修理を促すことができる。
【0029】引き続き、図5を参照して、車両走行中
(エンジン回転中)時のローパスフィルタの抵抗断線判
断処理について説明する。この処理は、マイクロコンピ
ュータ50の所定の割り込み周期毎(例えば20ms毎)
に行われる。なお、コンデンサCは1000P程度の容
量を有するので、上述した電位を印加して行う電圧測定
はμs のオーダで完了する。このため、車両走行中にお
いても上記20msの割り込み周期でローパスフィルタの
抵抗断線の試験を行い得る。
【0030】まず、マイクロコンピュータ50は、判断
対象Nのローパスフィルタを“1”、ここでは、第1A
/D入力に接続されたローパスフィルタにする(S1
4)。そして、スイッチSWをトランジスタTR側へ切
り替え、トランジスタTRをオンさせて、ローパスフィ
ルタのコンデンサCに5Vの電位を印加する(S1
6)。次に、スイッチSWをA/Dコンバータ側へ切り
替え(S18)、A/Dコンバータの出力が、所定電圧
以上かを判断する(S20)。ここで、抵抗Rが断線故
障していない場合には、コンデンサに印加された5V
が、抵抗Rを介してトルク信号入力回路側の抵抗RTを
介して放電されるため、コンデンサCの電位は低下して
いる。従って、コンデンサCの電位が所定電位未満のと
きには(S20:No)、当該ローパスフィルタの抵抗
Rは正常であるとして、判断対象を次のローパスフィル
タ、ここでは、第2A/D入力に接続されたローパスフ
ィルタにし(S26)、全てのローパスフィルタを判断
を終了したかの判断を経て(S28:No)、S16に
戻り上記処理を行う。そして、全てのローパスフィルタ
を判断の終了により(S28:Yes)、図5に示す割
り込み処理を終了する。
【0031】一方、ローパスフィルタの抵抗Rが断線し
ており、電位が所定電圧以上になっている場合には(S
20:Yes)、当該抵抗断線を生じたローパスフィル
タが、複数系統の検出信号が送られるローパスフィルタ
かを判断する(S32)。複数系統のローパスフィルタ
の場合には(S32:Yes)、当該系統の信号を用い
なくする(S34)。例えば、図2中に示すトルク信号
入力回路38から、同じ信号がマイクロコンピュータ5
0へ3系統加わり、正常時には、第1〜第3A/D入力
の差が小さいときに平均値が用いられ、差が大きい時
に、差の大きな値を除いた2つの信号の平均値が用いら
れる。ここで、断線と判断した際には、断線の生じたフ
ィルタに接続された系統からの信号が用いられなくな
る。同様に、電流検出回路52と電流検出回路66との
平均値によりモータ電流を求めているが、断線の生じた
フィルタに接続さらた系統の電流出力回路からの信号を
用いないようにする。そして、警告ランプ29を点灯し
て運転者に異常を告知し(S24)、修理を促し、S2
6へ進み処理を続ける。
【0032】抵抗断線を生じたローパスフィルタが、複
数系統のローパスフィルタではない場合には(S32:
No)、ローパスフィルタの接続された検出器が、モー
タ電圧を検出するモータ端子電圧検出回路68か、即
ち、モータのフィードバック用かを判断する(S3
6)。ここで、検出器が、モータ電圧を検出するモータ
端子電圧検出回路68の時には(S36:Yes)、モ
ータの制御をオープンループで行うようにする(S3
8)。
【0033】更に、抵抗断線を生じたローパスフィルタ
が、モータのフィードバック用でない場合には(S3
6:No)、断線は、過熱保護を図るためのフェールセ
ーフ用の基板温度モニタ回路56用のローパスフィルタ
で生じているため、温度を固定値(例えば、80℃)に
固定して制御を継続する(S40)。
【0034】本実施形態では、基板温度モニタ回路56
からの信号により、制御装置の過熱保護のフェールセー
フを行っている。このため、基板温度モニタ回路56か
らの信号の代わりに、固定値を用い、当該温度モニタ回
路56によるフェール検出を中断する。このため、抵抗
断線を迅速に検出でき、誤フェールを検出による誤動作
を防ぐことができる。同時に、本実施形態では、基板温
度モニタ回路56からの信号により、温度により出力特
性が変化するトルクセンサ22の出力を補正している。
このため、温度値を制御装置30の配置される想定車室
温度(65℃)よりわずかに高い値80℃に固定するこ
とで、抵抗断線により誤った温度信号により温度補正を
行い操舵アシストを行うことを回避し、操舵の違和感を
与えることを無くすことができる。
【0035】本実施形態では、抵抗の断線故障の診断を
車両走行中に周期的に行うため、走行中にも抵抗断線を
検出でき、誤フェールを検出による誤動作を防ぐことが
できる。
【0036】なお、上述した実施形態では、検出器のコ
ンデンサに電圧を印加して抵抗の断線故障を判断した
が、これと併せて、検出器の出力が所定値以上の際(例
えば、4.5V)、及び、所定値以下(0.5V)の際
にも検出器異常と判断し、上記処理を取ることも可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施態様に係る電気式動力舵取装
置の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1実施態様に係る電気式動力舵取装
置の制御装置を示すブロック図である。
【図3】図2中の高周波ノイズ低減用ローパスフィルタ
を拡大して示す説明図である。
【図4】エンジン始動時のローパスフィルタの抵抗断線
判断処理のフローチャートである。
【図5】車両走行時時のローパスフィルタの抵抗断線判
断処理のフローチャートである。
【図6】従来技術に係るローパスフィルタの説明図であ
る。
【符号の説明】
10 電気式動力舵取装置 22 トルクセンサ 24 車速センサ 28 エンジン回転数センサ 29 警告ランプ 30 制御装置 50 マイクロコンピュータ(制御装置) 52 基板温度モニター回路 TH サーミスタ(温度センサ) C コンデンサ R 抵抗

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両の状況を検出するための検出器と、
    検出器からのアナログ検出信号に基づき操舵アシスト量
    を演算し、モータを駆動して操舵方向へアシストする制
    御装置とを備える電気式動力舵取装置であって、 前記検出器と前記制御装置のアナログ入力との間に抵抗
    及びコンデンサからなるフィルタを設けた電気式動力舵
    取装置において、 前記制御装置は、前記コンデンサへ電圧を印加した後、
    該コンデンサの電圧が所定値以下になるかを判断するこ
    とで、前記抵抗の断線故障を診断することを特徴とする
    電気式動力舵取装置。
  2. 【請求項2】 前記抵抗の断線故障の診断を、少なくと
    もイグニッションのオン又はオフの直後に行うことを特
    徴とする請求項1の電気式動力舵取装置。
  3. 【請求項3】 前記抵抗の断線故障が発生した際に、警
    告を発することを特徴とする請求項1又は請求項2の電
    気式動力舵取装置。
  4. 【請求項4】 前記抵抗の断線故障が発生した際に、当
    該検出器からの検出信号の代わりに固定値を用いること
    を特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1の電気式
    動力舵取装置。
  5. 【請求項5】 操舵状態を検出し、操舵状態に応じてモ
    ータを駆動して操舵方向へアシストし、検出器からのア
    ナログ検出信号に基づきフェールを検出し、フェール対
    応を行う制御装置を備える電気式動力舵取装置であっ
    て、 前記検出器と前記制御装置のアナログ入力との間に抵抗
    及びコンデンサからなるフィルタを設けた電気式動力舵
    取装置において、 前記制御装置は、前記コンデンサへ電圧を印加した後、
    該コンデンサの電圧が所定値以下になるかを判断するこ
    とで、前記抵抗の断線故障を診断し、 前記抵抗の断線故障が発生した際に、当該検出器による
    フェール検出を中断することを特徴とする電気式動力舵
    取装置。
  6. 【請求項6】 前記抵抗の断線故障の診断を、車両走行
    中に周期的に行うことを特徴とする請求項1〜請求項5
    のいずれか1の電気式動力舵取装置。
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