JPH03213465A

JPH03213465A - 電動式パワーステアリング装置

Info

Publication number: JPH03213465A
Application number: JP2009295A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Nishimura; 西村　重雄
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1990-01-17
Filing date: 1990-01-17
Publication date: 1991-09-18
Anticipated expiration: 2013-10-15
Also published as: JP2811018B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、自動車などの電動式パワーステアリング装
置に関する。

従来の技術および発明の課題自動車の電動式パワーステアリング装置として、操舵力
を補助するための電動モータと、ステアリングホイール
に加えられる操舵力に基いてモータを制御する制御装置
とを備えているものが知られている。

このようなパワーステアリング装置においては、各種の
センサおよびアクチュエータの故障を判断して装置を停
止させるような安全対策が必要であり、そのために、各
センサの出力を検出し、故障診断を行なっている。

センサについては、その出力を検出し、信号の有無や通
常域からの逸脱により、故障の判断ができる。しかし、
とくに電動モータなどのアクチュエータについては、断
線などの明確な故障しか判断できず、細部についての故
障を見逃し、装置が正常に作動しないというクレームに
つながるばかりでなく、その原因追及についても多大な
時間を要するという問題がある。

この発明の目的は、上記の問題を解決し、電動モータの
故障を確実に判断できる電動式パワーステアリング装置
を提供することにある。

課題を解決するための手段この発明による電動式パワーステアリング装置は、操舵力を補助するための電動モータと、ステアリングホ
イールに加えられる操舵力に基いてモータを制御する制
御装置とを備えている電動式パワーステアリング装置に
おいて、制御装置が、モータの逆起電圧係数を演算するモータ特
性演算手段と、逆起電圧係数の演算値よりモータの故障
を診断する故障診断手段とを備えているものである。

好ましくは、制御装置が、モータの逆起電圧係数および
電機子抵抗を演算するモータ特性演算手段と、逆起電圧
係数および電機子抵抗の演算値よりモータの故障を診断
する故障診断手段とを備えている。

作　　　用モータの逆起電圧係数および電機子抵抗は、モータ電流
の実測値などに基き、演算で求めることができる。

モータに故障が生じていない場合、温度を一定としたと
き、逆起電圧係数はほぼ一定であり、モータにある故障
が生じると、逆起電圧係数は変化する。そして、モータ
の使用温度範囲における温度変化に起因する逆起電圧係
数の最大変化量あるいは実験的に検証し設定した値以上
に逆起電圧係数が変化した場合は、たとえば電機子巻線
あるいはマグネットの何らかの故障であると判断できる
。

モータに故障が生じていない場合、温度を一定としたと
き、電機子抵抗はほぼ一定であり、モータにある故障が
生じると、電機子抵抗は変化する。そして、モータの使
用温度範囲における温度変化に起因する電機子抵抗の最
大変化量あるいは実験的に検証し設定した値以」二に電
機子抵抗が変化した場合は、たとえば電機子巻線の何ら
かの故障であると判断できる。

したがって、モータの逆起電圧係数の演算値より、モー
タの故障が診断できる。

また、モータの逆起電圧係数と電機子抵抗より、モータ
の故障が診断できる。

実　　施　　例以下、図面を参照して、この発明の詳細な説明する。

第１図は、電動式パワーステアリング装置のうち、この
発明に関係する部分の電気的構成を概略的に示している
。

パワーステアリング装置は、操舵力を補助するための直
流モータ（１）、モータ駆動回路（２）、モータ（１）
に流れる電流を検出する電流検出回路（３）、ステアリ
ングホイールに加えられる操舵力（トルク）を検出する
トルクセンサ（４）、自動車の車速を検出する車速セン
サ（５）、ならびにトルクセンサ（４）、車速センサ（
５）および電流検出回路（３）の出力に基いてモータ駆
動回路（２）を制御する制御装置（６）を備えている。

制御装置（８）はたとえばマイクロコンピュータによっ
て構成されており、トルクセンサ（４）および車速セン
サ（５）の出力に基いてモータ（１）の電流の目標値を
演算する目標値演算手段（７）、この電流目標値と電流
検出回路（３）で検出された電流の実測値に基いてモー
タ制御信号を出力する制御要素演算手段（８）、ならび
にこの制御信号をＰＷＭ変換してＰＷＭ信号をモータ駆
動回路（２）に出力するＰＷＭ変換手段（９）を備えて
いる。なお、これまでのパワーステアリング装置の構成
は公知のものであるから、詳細な説明は省略する。

パワーステアリング装置には、モータ（１）の故障を診
断するために、電源電圧センサ（１０）、モータ回転速
度センサ（１１）、モータ特性演算手段（１２）および
故障診断手段（１３）が付加されている。

電源電圧センサ（１０）は、モータ（１）の電源電圧す
なわちバッテリ電圧を検出するものである。

回転速度センサ（１１）は、モータ（１）の回転速度を
検出するものである。

モータ特性演算手段（１２）および故障診断手段（１３
）は、制御装置（６）に設けられている。モータ特性演
算手段（１２）は、後に詳述するように、モータ（１）
の電源電圧、回転速度および電機子電流の実測値などか
らモータ（１）の逆起電圧係数および電機子抵抗を演算
する。故障診断手段（１３）は、逆起電圧係数および電
機子抵抗の演算値よりモータ（１）の故障を診断する。

すなわち、逆起電圧係数の演算値が所定の許容範囲から
外れたとき、または、電機子抵抗の演算値が所定の許容
範囲から外れたときに、故障と判断する。

モータ（１）に故障が生じていない場合、温度を一定と
したとき、逆起電圧係数はほぼ一定であり、モータ（１
）にある故障が生じると、逆起電圧係数は変化する。そ
して、モータ（１）の使用温度範囲における温度変化に
起因する逆起電圧係数の最大変化量あるいは実験的に検
証し設定した値以上に逆起電圧係数が変化した場合は、
たとえば電機子巻線あるいはマグネットの何らかの故障
であると判断できる。

モータ（１）に故障が生じていない場合、温度を一定と
したとき、電機子抵抗はほぼ一定であり、モータ（１）
にある故障が生じると、電機子抵抗は変化する。そして
、モータ（１）の使用温度範囲における温度変化に起因
する電機子抵抗の最大変化量あるいは実験的に検証し設
定した値以上に電機子抵抗が変化した場合は、たとえば
電機子巻線の何らかの故障であると判断できる。

したがって、モータ（１）の逆起電圧係数と電機子抵抗
が許容範囲内にあるかどうかを調べることにより、モー
タ（１）の故障が診断できる。

次に、第２図および第３図を参照して、逆起電圧係数お
よび電機子抵抗の演算について説明する。

第２図は、直流モータ（１）の近似回路を示している。

第３図（ａ）はＰＷＭ信号を示し、同図（ｂ）はモータ
（１）に流れる電機子電流を示している。なお、モータ
インダクタンスをＬ１モータ電機子抵抗をＲ１モータ（
１）にかかる電圧をｖ１モータ（１）の電源電圧すなわ
ちバッテリ電圧をＥ、電機子電流を１．、逆起電圧係数
をに１１回転角をθ、回転速度をω、逆起電力をｅ（−
に、Ｘω）とする。また、時間をｔ、ｐＷＭ周期をＴ、
１周期の間にＰＷＭ信号がオンになっている領域をＡ１
、オフになっている領域をＡ２、オンになっている時間
すなわちＰＷＭデユーティをΔ１とする。

領域Ａ、では、電機子電流は次のようになる。

Ｅ−ｅ。

ｉ　ｅｒ（ｔ）　−（１ｅ−”’　）＋　１．１（ｏ）　ｅ　−”“　・・・・・・・・・・
・・・・・　（１）なお、Ｂ−Ｒ／’Ｌであり、１．＋
（０）は時間で一〇のときの電機子電流である。

領域Ａ２では、電機子電流は次のようになる。

ｅ　。

１−２（ｔ）　−ｆ　１　　ｅ　−””−”’Ｉ＋１−
１（Δ１）　ｅ　−Ｂ（１−Ａｌ　ｌ　　−−−−−−
−−−（２）なお、ｉ−＋（Ａｌ）は時間を一Δｌのと
きの電機子電流である。

したがって、領域Ａ、およびＡ２での平均電流１１は、
式（１）および（２）より、次のようになる。

丁　　　。

十へ　１．２（１）ｄｉ　ｌ１１［Δ１＋（ｅ−ＢＡｌ−１）Ｔ ■ −＋　（０）（ｅ−ＢＡ’−１１］ −ｅ　ω ＋［Ｔ ΔｉＴ＋　　　　　　（ｅ　　Ｂ　（Ｔ　　Ａ　Ｉ　）　　　
ｌ　ｌＲ一　−■、、（Δｌ）　　（ｅ　−””−”　−１１］
・・・・・・・・・　（３）一般に、時定数Ｌ／ＲはＰＷＭ周期に比べて十分大きい
ものとするから、ｅ−Ｂｘ−１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・　（４）となり、
Ｉｍは次のようになる。

Ｅ−ｅ−−ｅ、。

１、−　　　　　　Δ１＋　　　　　（Ｔ−Δ１）ＲＴ
　　　　　ＲＴＥΔ１　　　　　　ｅ　ω ＲＴ　　　　ＲＥ　　　Δ１　　　臥 −−ω　・・・・・・　（５）ＲＴ　　　　Ｒモータ特性演算手段（１２）は、式（５）に基いて逆起
電圧係数および電機子抵抗を演算する。式（５）におい
て、１．、Ｅ、Δ１／Ｔ（負荷時間率）およびωは、時
間によって変化する。また、■、は電流検出回路（３）
から、Ｅは電源電圧センサ（１０）から、ωは回転速度
センサ（１１）から、Δ／ＴはＰＷＭ変換手段（９）の
出力から知ることができる。したがって、２つの異なる
状態において、式（５）から２つの連立方程式を作り、
これを解くことによって、Ｋ、およびＲを求めることが
できる。また、特定の項が打消される特別な条件下にお
いてＫｏおよびＲを求めることもできる。

Ｒはモータの特性を表わす構成要素のうちで、非常に重
要な要素であり、変化が大きければ、電機子巻線の何ら
かの故障と判断できる。また、Ｋ、は、モータの磁極数
を２Ｐ、毎極の磁束をΦ、電機子導体としての総数を２
１ブラシ間の内部並列回路数を２ａとしたとき、一般に
、Ｋ、、−ＰｚΦ／ａ２で表わされる。したがって、Ｋ、の変化が大きければ、
たとえば電機子巻線あるいはマグネットの何らかの故障
と判断できる。

故障診断は、一定周期ごとに行なうようにしてもよいし
、簡易的なシステムではシステム始動時のみに行なうよ
うにしてもよい。また、近似による誤差を含めても、十
分に効果があげられる。

上記実施例では、逆起電圧係数と電機子抵抗の演算値で
モータの故障を診断しているが、逆起電圧係数の演算値
だけで診断することもできる。

発明の効果この発明のパワーステアリング装置によれば、上述のよ
うに、モータの故障を確実に判断することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すパワーステアリング装
置の主要部の電気プロ・ツク図、第２図は直流モータの
近似回路を示す回路図、第３］　３図はＰＷＭ信号およびモータ電機子電流を示すグラフで
ある。（１）・・・直流モータ、（６）・・・制御装置、（１
２）・・・モータ特性演算手段、（１３）・・・故障診
断手段。以　　上　４

Claims

【特許請求の範囲】

（１）操舵力を補助するための電動モータと、ステアリ
ングホィールに加えられる操舵力に基いてモータを制御
する制御装置とを備えている電動式パワーステアリング
装置において、制御装置が、モータの逆起電圧係数を演算するモータ特
性演算手段と、逆起電圧係数の演算値よりモータの故障
を診断する故障診断手段とを備えている電動式パワース
テアリング装置。
（２）制御装置が、モータの逆起電圧係数および電機子
抵抗を演算するモータ特性演算手段と、逆起電圧係数お
よび電機子抵抗の演算値よりモータの故障を診断する故
障診断手段とを備えている請求項（１）の電動式パワー
ステアリング装置。