電動パワーステアリング装置
【課題】ステアリングホイールの操舵をアシストする通常制御時に、電源リレーのショート故障を診断することの可能な電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】電源からインバータ回路を経由してモータに電力を供給する配線に設けられた電源リレーは、異常時に電源からインバータ回路への通電を遮断する。マイコンは、ステアリングホイールの操舵をアシストする通常制御時に、ステアリングホイールが操舵されていないとき（Ｓ４：ＮＯ）、電源リレーのショート故障を診断する。ＥＰＳは、ステアリングホイールの操舵がされていない時に電源リレーにより通電を遮断することで（Ｓ５）、ステアリングホイールの操舵のアシストに影響を与えることなく、電源リレーのショート故障を診断することができる。
【解決手段】電源からインバータ回路を経由してモータに電力を供給する配線に設けられた電源リレーは、異常時に電源からインバータ回路への通電を遮断する。マイコンは、ステアリングホイールの操舵をアシストする通常制御時に、ステアリングホイールが操舵されていないとき（Ｓ４：ＮＯ）、電源リレーのショート故障を診断する。ＥＰＳは、ステアリングホイールの操舵がされていない時に電源リレーにより通電を遮断することで（Ｓ５）、ステアリングホイールの操舵のアシストに影響を与えることなく、電源リレーのショート故障を診断することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステアリングホイールの操舵をモータの駆動力によってアシストする電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という）が知られている。
特許文献１に記載のＥＰＳは、イグニッションスイッチがオンされた後、ステアリングホイールの操舵をアシストする通常制御を開始する前に、電源リレー、モータリレーおよびモータ駆動回路の故障の有無を診断する故障診断（イニシャルチェック）が行われる。
特許文献２に記載のＥＰＳは、モータに電力を供給する回路に設けられた補助電源６から電源リレーを経由することなくモータへ電力を供給することで、通常制御中に電源リレー（特許文献２では「リレー４」）の溶着の有無を診断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８２５９８号公報
【特許文献２】特開２００９−２４８８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、通常制御中に、電源リレーまたはモータリレーの故障診断を行うと、モータに電力を供給することができなくなり、ステアリングホイールの操舵をアシストすることが困難になるおそれがある。このため、通常制御中は、故障診断を行っていなかった。
一方、特許文献２では、電源リレーの故障診断を行うために補助電源および電源回路を増設しているので、ＥＰＳの体格が大型化すると共に、部品点数の増加し、製造コストが高くなるという問題がある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ステアリングホイールの操舵をアシストする通常制御時に、電源遮断回路のショート故障を診断することの可能な電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明によると、電動パワーステアリング装置は、モータ、モータ駆動回路、制御装置、電源遮断回路、状態検出手段、操舵検出手段および故障診断手段を備える。
モータは、ステアリングホイールの操舵をアシストする。モータ駆動回路は、電源から供給される電流をモータを駆動する駆動電流にしてモータに供給する。制御装置は、モータ駆動回路の動作を制御することで、モータを通電制御する。電源遮断回路は、電源からモータ駆動回路を経由してモータに電力を供給する配線に設けられ、異常時に電源からモータ駆動回路への通電、またはモータ駆動回路からモータへの通電を遮断する。
状態検出手段は、イグニッションスイッチがオンされた後、制御装置がモータ駆動回路の制御によりモータを通電制御する通常制御状態にあることを検出する。
操舵検出手段は、ステアリングホイールが操舵されているか否かを検出する。
故障診断手段は、状態検出手段により制御装置が通常制御状態にあることが検出され、かつ、操舵検出手段により検出されたステアリングホイールの操舵量が所定量以下である場合、電源遮断回路のショート故障を診断する。
これにより、故障診断手段は、通常制御時に、ステアリングホイールの操舵量が所定量以下の場合に限り、電源遮断回路の故障診断を実施する。このため、故障診断手段は、ステアリングホイールの操舵のアシストに影響を与えることなく、電源遮断回路のショート故障を診断することができる。したがって、異常時における電源遮断回路の動作の信頼性を高めることができる。
また、ＥＰＳは、補助電源などの設置による体格の大型化、または、部品点数の増加を招くことなく、通常制御時に電源遮断回路のショート故障を診断することができる。
ここで、「操舵量」とは、操舵によるステアリングホイールの基準位置に対する回転角度（°）または移動量（ｍ）をいう。
また、「ステアリングホイールの操舵量が所定量以下の場合」とは、ステアリングホイールの操作がされていない場合に加え、例えばステアリングホイールが遊び部分程度に動作する場合を含むものとする。
【０００６】
請求項２に係る発明によると、故障診断手段は、電源遮断回路により通電を遮断し、電源遮断回路とモータとを接続する配線の電圧を監視することで、電源遮断回路のショート故障を診断する。
故障診断手段は、ステアリングホイールの操舵量が所定量以下の場合に限り、電源遮断回路により通電を遮断するので、通常制御時に電源遮断回路の故障診断を行うことができる。
【０００７】
請求項３に係る発明によると、操舵検出手段は、ステアリングホイールに接続するステアリングシャフトのトルクを検出するトルクセンサの出力の変化及びモータの角速度を検出する角速度検出手段の少なくともいずれか一方によりステアリングホイールの操舵量を検出する。
これにより、操舵検出手段は、ステアリングホイールの操舵量が所定量以下であるか否かを正確に検出することができる。
【０００８】
請求項４に係る発明によると、電動パワーステアリング装置は、モータ、第１、第２モータ駆動回路、制御装置、第１、第２電源遮断回路、状態検出手段および故障診断手段を備える。
モータは、ステアリングホイールの操舵をアシストする。
第１、第２モータ駆動回路は、電源から供給される電流をモータを駆動する駆動電流にしてモータに供給する。
制御装置は、第１、第２モータ駆動回路の動作を制御することで、モータを通電制御する。
第１電源遮断回路は、電源から第１モータ駆動回路を経由してモータに電力を供給する配線に設けられ、異常時に電源から第１モータ駆動回路への通電、または第１モータ駆動回路からモータへの通電を遮断する。
第２電源遮断回路は、電源から第２モータ駆動回路を経由してモータに電力を供給する配線に設けられ、異常時に電源から第２モータ駆動回路への通電、または第２モータ駆動回路からモータへの通電を遮断する。
状態検出手段は、イグニッションスイッチがオンされた後、制御装置が第１モータ駆動回路および第２モータ駆動回路の制御によりモータを通電制御する通常制御状態にあることを検出する。
故障診断手段は、状態検出手段により制御装置が通常制御状態にあることが検出されたとき、第１電源遮断回路および第２電源遮断回路のショート故障を交互に診断する。
制御装置は、故障診断手段により第１電源遮断回路の故障診断が行われている際、故障診断が行われていない第２モータ駆動回路によりモータを通電制御し、第２電源遮断回路の故障診断が行われている際、故障診断が行われていない第１モータ駆動回路によりモータを通電制御する。
これにより、故障診断手段は、通常制御時に、ステアリングホイールの操舵のアシストに影響を与えることなく、電源遮断回路のショート故障を診断することができる。
なお、ＥＰＳの備えるモータ駆動回路および電源遮断回路は２系統に限られることなく、ＥＰＳは、２系統以上のモータ駆動回路および電源遮断回路を備えていてもよい。
【０００９】
請求項５に係る発明によると、制御装置は、第１電源遮断回路の故障診断が行われている際、故障診断が行われていない第２モータ駆動回路からモータへ供給する電流量を増加する。また、制御装置は、第２電源遮断回路の故障診断が行われている際、故障診断が行われていない第１モータ駆動回路からモータへ供給する電流量を増加する。
これにより、モータは、故障診断が行われていない第１または第２モータ駆動回路から供給される電流量の増加により、ステアリングホイールの操舵を確実にアシストすることができる。
【００１０】
請求項６に係る発明によると、故障診断手段は、所定時間毎に故障診断を行う。
これにより、故障診断手段の演算負荷を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態によるＥＰＳの構成図。
【図２】本発明の第１実施形態によるＥＰＳの回路図。
【図３】本発明の第１実施形態によるＥＰＳの故障診断のフローチャート。
【図４】本発明の第２実施形態によるＥＰＳの故障診断のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるＥＰＳを図１〜図３に基づいて説明する。
図１は、ＥＰＳ１の全体構成を示す。ステアリングホイール２に接続されたステアリングシャフト３に、操舵トルクを検出するためのトルクセンサ４が取り付けられている。ステアリングシャフト３の先端にはピニオンギヤ５が設けられ、そのピニオンギヤ５はラック軸６に噛み合っている。ラック軸６の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪７が回転可能に連結されている。ステアリングシャフト３の回転運動は、ピニオンギヤ５によってラック軸６の直線運動に変換される。ラック軸６の直線運動の変位に応じた角度で車輪７が操舵される。
ＥＰＳ１は、モータ８、減速ギヤ９、およびモータ８を駆動制御するＥＣＵ１０を備える。モータ８は、三相ブラシレスモータであり、ステアリングホイール２の操舵をアシストするためのアシストトルクを発生する。このトルクは、減速ギヤ９を経由してステアリングシャフト３に伝達される。
【００１３】
ＥＣＵ１０の回路構成を図２に示す。ＥＣＵ１０は、パワー部２０と制御部４０とから構成される。ＥＣＵ１０は、モータ８の駆動を制御する。
ＥＣＵ１０のパワー部２０は、第１コンデンサ２１、チョークコイル２２および複数のパワーモジュール等を備えている。
【００１４】
パワー部２０には、ＥＣＵ１０の外部に設けられる電源１１から電力が供給される。パワー部２０の備える第１コンデンサ２１およびチョークコイル２２は、フィルタ回路を構成し、電源１１を共有する他の装置からＥＣＵ１０に伝わるノイズを低減するとともに、ＥＣＵ１０から電源１１を共有する他の装置へ伝わるノイズを低減する。また、チョークコイル２２は、電源１１と電源リレー２７，２９との間に直列接続され、電圧変動を減衰する。
【００１５】
パワー部２０は、２個のパワーモジュールを備えている。電源リレー２９、３０、インバータ回路２３を構成するスイッチング素子３１〜３６、モータリレー２５およびシャント抵抗３７等を樹脂等の封止体で覆うことで、一方のパワーモジュールは構成される。
電源リレー２９、３０は、電界効果トランジスタの一種であるＭＯＳＦＥＴである。電源リレー２９、３０は、スイッチング素子３１〜３６とチョークコイル２２との間に設けられ、異常時にスイッチング素子３１〜３６を経由してモータ８へ流れる電流を遮断可能である。
【００１６】
スイッチング素子３１〜３６は、電源リレー２９、３０と同様にＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子３１〜３６は、ゲート電圧により、ソース−ドレイン間がオンオフ制御される。
電源側の３個のスイッチング素子３１〜３３は、ドレインが電源側に接続され、ソースがスイッチング素子３１〜３３のそれぞれに対応するグランド側の３個のスイッチング素子３４〜３６のドレインに接続されている。グランド側の３個のスイッチング素子３４〜３６のソースは、シャント抵抗３７を経由してグランドに接続されている。スイッチング素子３１〜３３と、それに対応するスイッチング素子３４〜３６との接続点は、それぞれモータ８の三相コイルに接続されている。
【００１７】
モータリレー２５は、電源リレー２９、３０と同様にＭＯＳＦＥＴである。モータリレー２５は、上記接続点とモータ８の三相コイルとの間に設けられ、異常時にインバータ回路２３からモータ８に流れる電流を遮断可能である。
電源リレー２９、３０およびモータリレー２５は、特許請求の範囲に記載の「電源遮断回路」または「第１電源遮断回路」に相当する。
【００１８】
シャント抵抗３７は、スイッチング素子３４〜３６とグランドとの間に接続されている。シャント抵抗３７に印加される電圧または電流を検出することにより、モータ８に流れる駆動電流を検出可能である。
第２コンデンサ３８は、スイッチング素子３１〜３３の電源側の配線とグランド側の配線とに接続されている。つまり、第２コンデンサ３８は、スイッチング素子３１〜３６と並列接続されている。第２コンデンサ３８は、電荷を蓄えることでスイッチング素子３１〜３６への電力供給を補助し、また、電流の切り替えにより生じるリップル電流を吸収する。
【００１９】
他方のパワーモジュールの有する他方のインバータ回路２４には、チョークコイル２２から分岐する配線から電力が供給される。
他方のパワーモジュールは、上述の一方のパワーモジュールと同様の構成のため、説明を省略する。なお、他方のパワーモジュールの備える電源リレー２７、２８およびモータリレー２６は、特許請求の範囲に記載の「電源遮断回路」または「第２電源遮断回路」に相当する。
【００２０】
制御部４０は、カスタムＩＣ４１、回転角センサ４２、マイコン４３およびプリドライバ４４、４５等から構成されている。
カスタムＩＣ４１は、レギュレータ４６、回転角センサ信号増幅部４７および検出電圧増幅部４８等を含む半導体集積回路である。
レギュレータ４６は、電源１１から供給される電力を安定化する安定化回路である。レギュレータ４６は、制御部４０の各部へ供給される電力の安定化を行う。制御部４０の電源回路に設けられたイグニッションスイッチ１２がオンされると、電源からレギュレータ４６を経由してマイコン４３等へ電力が供給される。このため、マイコン４３は、安定した所定の電圧（例えば５Ｖ）で動作する。
【００２１】
回転角センサ信号増幅部４７には、回転角センサ４２からの信号が入力される。回転角センサ４２は、モータ８のシャフトに設けられた磁石の磁界内に設けられ、周囲の磁界の変化を検出し、その検出値をモータ８の回転角度に関する信号として回転角センサ信号増幅部４７に伝送する。回転角センサ信号増幅部４７は、回転角センサ４２から伝送されたモータ８の回転角度に関する信号を増幅し、マイコン４３へ出力する。
マイコン４３は、回転角センサ４２から伝送された信号に基づき、モータの角速度を検出可能である。マイコン４３及び回転角センサ４２は、特許請求の範囲に記載の「角速度検出手段」に相当する。
検出電圧増幅部４８は、シャント抵抗３７の両端電圧を検出し、その検出した検出値を増幅し、マイコン４３へ出力する。
【００２２】
マイコン４３は、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭおよびＲＡＭ等を有する小型のコンピュータである。マイコン４３は、ＲＯＭに格納された各種プログラムに従い、ＣＰＵによって種々の処理が実行される。マイコンは、特許請求の範囲に記載の「制御装置」「状態検出手段」または「故障診断手段」として機能する。
【００２３】
マイコン４３には、回転角センサ信号増幅部４７からモータ８の回転角度に関する信号、検出電圧増幅部４８からシャント抵抗３７の両端電圧、トルクセンサ４から操舵トルク信号、およびＣＡＮから車速情報等が入力される。マイコン４３は、これらの信号が入力されると、モータ８の回転角度に基づきプリドライバ４４、４５を介してインバータ回路２３、２４を制御する。
また、マイコン４３は、検出電圧増幅部４８から入力されるシャント抵抗３７の両端電圧に基づき、モータ８へ供給する電流を正弦波に近づけるようインバータ回路２３、２４を制御する。
【００２４】
本実施形態では、ＥＣＵ１０は、２系統のモータ駆動回路を備えている。マイコン４３は、一方のプリドライバ４４により一方のインバータ回路２３を制御するのと同様に、他方のプリドライバ４５により他方のインバータ回路２４を制御する。一方のプリドライバ４４および一方のインバータ回路２３は、特許請求の範囲に記載の「モータ駆動回路」または「第１モータ駆動回路」に相当する。他方のプリドライバ４５および他方のインバータ回路２４は、特許請求の範囲に記載の「モータ駆動回路」または「第２モータ駆動回路」に相当する。
【００２５】
マイコン４３は、回転角センサ４２、トルクセンサ４、シャント抵抗３７、ＣＡＮからの車速情報等に基づき、車速に応じてステアリング２の操舵をアシストするように、プリドライバ４４、４５を介してＰＷＭ制御により作り出されたパルス信号を生成する。このパルス信号は、２系統のインバータ回路２３、２４のスイッチング素子のオンオフの切り替え動作を制御する。これにより、モータ８には、位相の異なる正弦波の駆動電流が供給され、モータのステータコイルに回転磁界が生じる。この回転磁界によりモータ８は回転力を発生し、運転者のステアリング２による操舵がアシストされる。
【００２６】
次に、本実施形態によるＥＰＳ１が実行する故障診断について、図３のフローチャートを参照して説明する。
処理は、車両のイグニッションスイッチ１２がオンされることで開始される。
ステップＳ１（以後、「ステップ」を省略し、単にＳと表記する）では、イニシャルチェックが実行される。イニシャルチェックでは、電源リレー２７〜３０、スイッチング素子３１〜３６、シャント抵抗３７およびモータリレー２５、２６などの故障検出が行われる。
イニシャルチェックが終了すると、マイコン４３は、プリドライバ４４、４５を通じて２系統のインバータ回路２３、２４のスイッチング素子３１〜３６を制御し、モータ８の通電制御を開始する（Ｓ２）。このとき、マイコン４３は、ＣＰＵの処理状態がイニシャルチェックを終了し、モータ８を通電制御する通常制御状態に遷移したことを検出する。
【００２７】
マイコン４３が通電制御を開始してから予め設定された所定時間を経過すると（Ｓ３：ＹＥＳ）、故障診断処理が開始される。
故障診断処理では、まずＳ４で、ステアリングホイール２が操舵されているか否かを検出する。ステアリングホイール２の操舵は、トルクセンサ４によって検出されるステアリングシャフト３のトルクの変化、または回転角センサ４２によって検出されるモータ８の角速度に基づいて検出することが可能である。また、トルクセンサ４および回転角センサ４２の両方の信号に基づいて検出することも可能である。
故障診断処理は、ステアリングホイール２の操舵がされていることが検出されているときは、その実行を待つ（Ｓ４：ＹＥＳ）。
一方、故障診断処理は、ステアリングホイール２の操舵がされていないことが検出されると、故障診断を実行する（Ｓ４：ＮＯ）。
ここで、故障診断処理の判断として、例えばステアリングホイール２の遊び程度の動作は「ステアリングホイール２の操舵がされていないこと」に含まれるものとすることが可能である。
【００２８】
Ｓ５で、マイコン４３は、電源リレー２９、３０に対して通電を遮断するための信号を出力し、電源リレー側のスイッチング素子３１〜３３と電源リレー２９、３０とを接続する配線１３の電圧を監視する。この配線１３の電圧が低下すれば、電源リレー２９、３０は通電を遮断する動作を正常に行っており、電源リレー２９、３０の溶着によるショート故障は生じていない（Ｓ６：ＹＥＳ）。このとき、処理は、電源リレー２９、３０を「正常」と判定する（Ｓ７）。そして、マイコン４３は、電源リレー２９、３０が通電を行うための信号を出力し、インバータ回路２３の配線１３の電圧が上昇したことを確認する（Ｓ８）。
【００２９】
一方、Ｓ５で、マイコン４３から電源リレー２９、３０に対して通電を遮断するための信号を出力し、インバータ回路２３の配線１３の電圧が低下しなければ、電源リレー２９、３０の溶着によるショート故障が生じている可能性がある（Ｓ６：ＮＯ）。このとき、処理は、電源リレー２９、３０を「異常」と判定する（Ｓ９）。そして、警告灯を点灯するなどの処理を行い、運転者に注意喚起する。そして、マイコン４３は、電源リレー２９、３０が通電を行うための信号を出力し、インバータ回路２３の配線１３の電圧を確認する（Ｓ８）。
故障診断処理は、マイコン４３がモータ８を通常制御している間、Ｓ３〜Ｓ８またはＳ９までの処理を継続して実行する。
なお、電源リレー２７〜３０の故障診断は、一方のインバータ回路２３の電源リレー２９、３０の故障診断と、他方のインバータ回路２４の電源リレー２７、２８の故障診断とを同時に行うことが可能である。また、電源リレー２７〜３０の故障診断は、一方のインバータ回路２３の電源リレー２９、３０の故障診断と、他方のインバータ回路２４の電源リレー２７、２８の故障診断とを交互に行ってもよい。
【００３０】
本実施形態では、マイコン４３がモータ８を通常制御する通常制御状態にあり、かつ、ステアリングホイール２が操舵されていないとき、電源リレー２７〜３０の故障診断処理を実行する。したがって、ＥＰＳ１は、ステアリングホイール２の操舵のアシストに影響を与えることなく、電源リレー２７〜３０により通電を遮断し、電源リレー２７〜３０のショート故障を診断することが可能である。このため、イニシャルチェックに加え、通常制御時にも電源リレー２７〜３０のショート故障を診断することで、異常時における電源リレー２７〜３０の動作の信頼性を高めることができる。
本実施形態では、通常制御時において所定時間ごとに電源リレー２７〜３０の故障診断を実施することで、マイコン４３の演算負荷を少なくすることができる。
【００３１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるＥＰＳの故障診断を図４のフローチャートに基づいて説明する。第２実施形態において、上述した第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
なお、第２実施形態では、一方のパワーモジュールの備える電源リレー２９、３０およびインバータ回路２３を、第１電源リレー２９、３０および第１インバータ回路２３と称する。また、他方のパワーモジュールの備える電源リレー２７、２８およびインバータ回路２４を、第２電源リレー２７、２８および第２インバータ回路２４と称する。
【００３２】
Ｓ１〜Ｓ３までは、第１実施形態と同様である。マイコン４３がモータ８の通電制御を開始してから所定時間が経過すると（Ｓ３：ＹＥＳ）、故障診断処理が開始される。
故障診断処理では、まずＳ１０で、マイコン４３は、第１電源リレー２９、３０に対して通電を遮断するための信号を出力し、第１電源リレー側のスイッチング素子３１〜３３と第１電源リレー２９、３０とを接続する第１インバータ回路２３の配線１３の電圧を監視する。
このとき、マイコン４３は、第２インバータ回路２４からモータ８へ供給する電流量を増加する。これにより、第１インバータ回路２３からモータ８への通電が停止しているとき、モータ８のアシストトルクが減少することを抑制することができる。
【００３３】
第１インバータ回路２３の配線１３の電圧が低下すれば、第１電源リレー２９、３０は通電を遮断する動作を正常に行っており、第１電源リレー２９、３０の溶着によるショート故障は生じていない（Ｓ１１：ＹＥＳ）。このとき、処理は、第１電源リレー２９、３０を「正常」と判定する（Ｓ１２）。そして、マイコン４３は、第１電源リレー２９、３０が通電を行うための信号を出力し、第１インバータ回路２３の配線１３の電圧が上昇したことを確認する。（Ｓ１３）。
【００３４】
一方、Ｓ１１で、マイコン４３から第１電源リレー２９、３０に対して通電を遮断するための信号を出力し、第１インバータ回路２３の配線１３の電圧が低下しなければ、第１電源リレー２９、３０の溶着によるショート故障が生じている可能性がある（Ｓ１１：ＮＯ）。このとき、処理は、第１電源リレー２９、３０を「異常」と判定する（Ｓ１８）。そして、警告灯を点灯するなどの処理を行い、運転者に注意喚起する。続いて、マイコン４３は、第１電源リレー２９、３０が通電を行うための信号を出力し、第１インバータ回路２３の配線１３の電圧を確認する。（Ｓ１３）。
【００３５】
第１電源リレー２９、３０が通電し、第１インバータ回路２３の配線１３の電圧が正常であることが確認されると、マイコン４３は、第２電源リレー２７、２８に対して通電を遮断するための信号を出力する。そして、第２電源リレー側のスイッチング素子と第２電源リレー２７、２８とを接続する第２インバータ回路２４の配線の電圧を監視する。
このとき、マイコン４３は、第１インバータ回路２３からモータ８へ供給する電流量を増加する。これにより、第２インバータ回路２４からモータ８への通電が停止しているとき、モータ８のアシストトルクが減少することを抑制することができる。
第２インバータ回路２４の配線の電圧が低下すれば、第２電源リレー２７、２８は通電を遮断する動作を正常に行っており、第２電源リレー２７、２８の溶着によるショート故障は生じていない（Ｓ１５：ＹＥＳ）。このとき、処理は、第２電源リレー２７、２８を「正常」と判定する（Ｓ１６）。そして、マイコン４３は、第２電源リレー２７、２８が通電を行うための信号を出力し、第２インバータ回路２４の配線の電圧が上昇したことを確認する。（Ｓ１７）。
【００３６】
一方、Ｓ１５で、マイコン４３から第２電源リレー２７、２８に対して通電を遮断するための信号を出力し、第２インバータ回路２４の配線の電圧が低下しなければ、第２電源リレー２７、２８の溶着によるショート故障が生じている可能性がある（Ｓ１５：ＮＯ）。このとき、処理は、第２電源リレー２７、２８を「異常」と判定する（Ｓ１９）。そして、警告灯を点灯するなどの処理を行い、運転者に注意喚起する。続いて、マイコン４３は、第２電源リレー２７、２８が通電を行うための信号を出力し、第２インバータ回路２４の配線の電圧を確認する。（Ｓ１７）。
故障診断処理は、マイコン４３がモータ８を通常制御している間、Ｓ３及びＳ１０〜Ｓ１９までの処理を継続して実行する。
【００３７】
第２実施形態では、マイコン４３がモータ８を通常制御する通常制御状態にあるとき、第１電源リレー２９、３０の故障診断と、第２電源リレー２７、２８の故障診断とを交互に実行する。したがって、ＥＰＳは、ステアリングホイール２の操舵のアシストに影響を与えることなく、第１及び第２電源リレー２７〜３０により通電を遮断し、第１及び第２電源リレー２７〜３０のショート故障を診断することができる。
本実施形態では、第１電源リレー２９、３０の故障診断が行われている際、第２インバータ回路２４からモータ８へ供給する電流量を増加する。また、第２電源リレー２７、２８の故障診断が行われている際、第１インバータ回路２３からモータ８へ供給する電流量を増加する。これにより、モータ８は、故障診断が行われていない第１インバータ回路２３または第２インバータ回路２４からモータ８への通電により、モータ８のアシストトルクの低下を抑制し、ステアリングホイール２の操舵を確実にアシストすることができる。
【００３８】
（他の実施形態）
上述した第１実施形態では、Ｓ４においてステアリングホイール２の操舵がされていないことが検出された場合に故障診断を実行した。これに対し、他の実施形態では、トルクセンサ４や回転角センサ４２によってステアリングホイール２の操舵量を検出し、その検出された操舵量が所定量以下の場合、例えば、ステアリングホイール２の遊び部分程度の操舵の場合は、故障診断を実施してもよい。
上述した複数の実施形態では、２系統のインバータ回路２３、２４を備えるＥＰＳについて説明した。これに対し、他の実施形態では、１系統または３系統以上のインバータ回路を備えるＥＰＳに第１実施形態の故障診断処理を適用してもよい。また、３系統以上のインバータ回路を備えるＥＰＳに第２実施形態の故障診断処理を適用してもよい。
上述した複数の実施形態では、通常制御時に電源リレー２７〜３０のショート故障診断を行った。これに対し、他の実施形態では、通常制御時にモータリレー２５、２６のショート故障診断を行ってもよい。この場合、マイコン４３は、モータリレー２５、２６に対して通電を遮断するための信号を出力し、モータリレー２５、２６とモータ８とを接続する配線の電圧を監視する。この配線の電圧が低下すれば、モータリレー２５、２６の溶着によるショート故障は生じていない。一方、電圧が低下しなければ、モータリレー２５、２６の溶着によるショート故障が生じている可能性がある。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記複数の実施形態を組み合わせることに加え、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１ ・・・電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）
２ ・・・ステアリングホイール
４ ・・・トルクセンサ
８ ・・・モータ
１１・・・電源
１２・・・イグニッションスイッチ
２３・・・第１インバータ回路（モータ駆動回路、第１モータ駆動回路）
２４・・・第２インバータ回路（モータ駆動回路、第２モータ駆動回路）
２９、３０・・・第１電源リレー（電源遮断回路、第１電源遮断回路）
２７、２８・・・第２電源リレー（電源遮断回路、第２電源遮断回路）
２５・・・モータリレー（電源遮断回路、第１電源遮断回路）
２６・・・モータリレー（電源遮断回路、第２電源遮断回路）
４３・・・マイコン（制御装置、状態検出手段、操舵検出手段、故障診断手段）
４２・・・回転角センサ（角速度検出手段）
４４・・・プリドライバ（モータ駆動回路、第１モータ駆動回路）
４５・・・プリドライバ（モータ駆動回路、第２モータ駆動回路）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステアリングホイールの操舵をモータの駆動力によってアシストする電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という）が知られている。
特許文献１に記載のＥＰＳは、イグニッションスイッチがオンされた後、ステアリングホイールの操舵をアシストする通常制御を開始する前に、電源リレー、モータリレーおよびモータ駆動回路の故障の有無を診断する故障診断（イニシャルチェック）が行われる。
特許文献２に記載のＥＰＳは、モータに電力を供給する回路に設けられた補助電源６から電源リレーを経由することなくモータへ電力を供給することで、通常制御中に電源リレー（特許文献２では「リレー４」）の溶着の有無を診断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８２５９８号公報
【特許文献２】特開２００９−２４８８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、通常制御中に、電源リレーまたはモータリレーの故障診断を行うと、モータに電力を供給することができなくなり、ステアリングホイールの操舵をアシストすることが困難になるおそれがある。このため、通常制御中は、故障診断を行っていなかった。
一方、特許文献２では、電源リレーの故障診断を行うために補助電源および電源回路を増設しているので、ＥＰＳの体格が大型化すると共に、部品点数の増加し、製造コストが高くなるという問題がある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ステアリングホイールの操舵をアシストする通常制御時に、電源遮断回路のショート故障を診断することの可能な電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明によると、電動パワーステアリング装置は、モータ、モータ駆動回路、制御装置、電源遮断回路、状態検出手段、操舵検出手段および故障診断手段を備える。
モータは、ステアリングホイールの操舵をアシストする。モータ駆動回路は、電源から供給される電流をモータを駆動する駆動電流にしてモータに供給する。制御装置は、モータ駆動回路の動作を制御することで、モータを通電制御する。電源遮断回路は、電源からモータ駆動回路を経由してモータに電力を供給する配線に設けられ、異常時に電源からモータ駆動回路への通電、またはモータ駆動回路からモータへの通電を遮断する。
状態検出手段は、イグニッションスイッチがオンされた後、制御装置がモータ駆動回路の制御によりモータを通電制御する通常制御状態にあることを検出する。
操舵検出手段は、ステアリングホイールが操舵されているか否かを検出する。
故障診断手段は、状態検出手段により制御装置が通常制御状態にあることが検出され、かつ、操舵検出手段により検出されたステアリングホイールの操舵量が所定量以下である場合、電源遮断回路のショート故障を診断する。
これにより、故障診断手段は、通常制御時に、ステアリングホイールの操舵量が所定量以下の場合に限り、電源遮断回路の故障診断を実施する。このため、故障診断手段は、ステアリングホイールの操舵のアシストに影響を与えることなく、電源遮断回路のショート故障を診断することができる。したがって、異常時における電源遮断回路の動作の信頼性を高めることができる。
また、ＥＰＳは、補助電源などの設置による体格の大型化、または、部品点数の増加を招くことなく、通常制御時に電源遮断回路のショート故障を診断することができる。
ここで、「操舵量」とは、操舵によるステアリングホイールの基準位置に対する回転角度（°）または移動量（ｍ）をいう。
また、「ステアリングホイールの操舵量が所定量以下の場合」とは、ステアリングホイールの操作がされていない場合に加え、例えばステアリングホイールが遊び部分程度に動作する場合を含むものとする。
【０００６】
請求項２に係る発明によると、故障診断手段は、電源遮断回路により通電を遮断し、電源遮断回路とモータとを接続する配線の電圧を監視することで、電源遮断回路のショート故障を診断する。
故障診断手段は、ステアリングホイールの操舵量が所定量以下の場合に限り、電源遮断回路により通電を遮断するので、通常制御時に電源遮断回路の故障診断を行うことができる。
【０００７】
請求項３に係る発明によると、操舵検出手段は、ステアリングホイールに接続するステアリングシャフトのトルクを検出するトルクセンサの出力の変化及びモータの角速度を検出する角速度検出手段の少なくともいずれか一方によりステアリングホイールの操舵量を検出する。
これにより、操舵検出手段は、ステアリングホイールの操舵量が所定量以下であるか否かを正確に検出することができる。
【０００８】
請求項４に係る発明によると、電動パワーステアリング装置は、モータ、第１、第２モータ駆動回路、制御装置、第１、第２電源遮断回路、状態検出手段および故障診断手段を備える。
モータは、ステアリングホイールの操舵をアシストする。
第１、第２モータ駆動回路は、電源から供給される電流をモータを駆動する駆動電流にしてモータに供給する。
制御装置は、第１、第２モータ駆動回路の動作を制御することで、モータを通電制御する。
第１電源遮断回路は、電源から第１モータ駆動回路を経由してモータに電力を供給する配線に設けられ、異常時に電源から第１モータ駆動回路への通電、または第１モータ駆動回路からモータへの通電を遮断する。
第２電源遮断回路は、電源から第２モータ駆動回路を経由してモータに電力を供給する配線に設けられ、異常時に電源から第２モータ駆動回路への通電、または第２モータ駆動回路からモータへの通電を遮断する。
状態検出手段は、イグニッションスイッチがオンされた後、制御装置が第１モータ駆動回路および第２モータ駆動回路の制御によりモータを通電制御する通常制御状態にあることを検出する。
故障診断手段は、状態検出手段により制御装置が通常制御状態にあることが検出されたとき、第１電源遮断回路および第２電源遮断回路のショート故障を交互に診断する。
制御装置は、故障診断手段により第１電源遮断回路の故障診断が行われている際、故障診断が行われていない第２モータ駆動回路によりモータを通電制御し、第２電源遮断回路の故障診断が行われている際、故障診断が行われていない第１モータ駆動回路によりモータを通電制御する。
これにより、故障診断手段は、通常制御時に、ステアリングホイールの操舵のアシストに影響を与えることなく、電源遮断回路のショート故障を診断することができる。
なお、ＥＰＳの備えるモータ駆動回路および電源遮断回路は２系統に限られることなく、ＥＰＳは、２系統以上のモータ駆動回路および電源遮断回路を備えていてもよい。
【０００９】
請求項５に係る発明によると、制御装置は、第１電源遮断回路の故障診断が行われている際、故障診断が行われていない第２モータ駆動回路からモータへ供給する電流量を増加する。また、制御装置は、第２電源遮断回路の故障診断が行われている際、故障診断が行われていない第１モータ駆動回路からモータへ供給する電流量を増加する。
これにより、モータは、故障診断が行われていない第１または第２モータ駆動回路から供給される電流量の増加により、ステアリングホイールの操舵を確実にアシストすることができる。
【００１０】
請求項６に係る発明によると、故障診断手段は、所定時間毎に故障診断を行う。
これにより、故障診断手段の演算負荷を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態によるＥＰＳの構成図。
【図２】本発明の第１実施形態によるＥＰＳの回路図。
【図３】本発明の第１実施形態によるＥＰＳの故障診断のフローチャート。
【図４】本発明の第２実施形態によるＥＰＳの故障診断のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるＥＰＳを図１〜図３に基づいて説明する。
図１は、ＥＰＳ１の全体構成を示す。ステアリングホイール２に接続されたステアリングシャフト３に、操舵トルクを検出するためのトルクセンサ４が取り付けられている。ステアリングシャフト３の先端にはピニオンギヤ５が設けられ、そのピニオンギヤ５はラック軸６に噛み合っている。ラック軸６の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪７が回転可能に連結されている。ステアリングシャフト３の回転運動は、ピニオンギヤ５によってラック軸６の直線運動に変換される。ラック軸６の直線運動の変位に応じた角度で車輪７が操舵される。
ＥＰＳ１は、モータ８、減速ギヤ９、およびモータ８を駆動制御するＥＣＵ１０を備える。モータ８は、三相ブラシレスモータであり、ステアリングホイール２の操舵をアシストするためのアシストトルクを発生する。このトルクは、減速ギヤ９を経由してステアリングシャフト３に伝達される。
【００１３】
ＥＣＵ１０の回路構成を図２に示す。ＥＣＵ１０は、パワー部２０と制御部４０とから構成される。ＥＣＵ１０は、モータ８の駆動を制御する。
ＥＣＵ１０のパワー部２０は、第１コンデンサ２１、チョークコイル２２および複数のパワーモジュール等を備えている。
【００１４】
パワー部２０には、ＥＣＵ１０の外部に設けられる電源１１から電力が供給される。パワー部２０の備える第１コンデンサ２１およびチョークコイル２２は、フィルタ回路を構成し、電源１１を共有する他の装置からＥＣＵ１０に伝わるノイズを低減するとともに、ＥＣＵ１０から電源１１を共有する他の装置へ伝わるノイズを低減する。また、チョークコイル２２は、電源１１と電源リレー２７，２９との間に直列接続され、電圧変動を減衰する。
【００１５】
パワー部２０は、２個のパワーモジュールを備えている。電源リレー２９、３０、インバータ回路２３を構成するスイッチング素子３１〜３６、モータリレー２５およびシャント抵抗３７等を樹脂等の封止体で覆うことで、一方のパワーモジュールは構成される。
電源リレー２９、３０は、電界効果トランジスタの一種であるＭＯＳＦＥＴである。電源リレー２９、３０は、スイッチング素子３１〜３６とチョークコイル２２との間に設けられ、異常時にスイッチング素子３１〜３６を経由してモータ８へ流れる電流を遮断可能である。
【００１６】
スイッチング素子３１〜３６は、電源リレー２９、３０と同様にＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子３１〜３６は、ゲート電圧により、ソース−ドレイン間がオンオフ制御される。
電源側の３個のスイッチング素子３１〜３３は、ドレインが電源側に接続され、ソースがスイッチング素子３１〜３３のそれぞれに対応するグランド側の３個のスイッチング素子３４〜３６のドレインに接続されている。グランド側の３個のスイッチング素子３４〜３６のソースは、シャント抵抗３７を経由してグランドに接続されている。スイッチング素子３１〜３３と、それに対応するスイッチング素子３４〜３６との接続点は、それぞれモータ８の三相コイルに接続されている。
【００１７】
モータリレー２５は、電源リレー２９、３０と同様にＭＯＳＦＥＴである。モータリレー２５は、上記接続点とモータ８の三相コイルとの間に設けられ、異常時にインバータ回路２３からモータ８に流れる電流を遮断可能である。
電源リレー２９、３０およびモータリレー２５は、特許請求の範囲に記載の「電源遮断回路」または「第１電源遮断回路」に相当する。
【００１８】
シャント抵抗３７は、スイッチング素子３４〜３６とグランドとの間に接続されている。シャント抵抗３７に印加される電圧または電流を検出することにより、モータ８に流れる駆動電流を検出可能である。
第２コンデンサ３８は、スイッチング素子３１〜３３の電源側の配線とグランド側の配線とに接続されている。つまり、第２コンデンサ３８は、スイッチング素子３１〜３６と並列接続されている。第２コンデンサ３８は、電荷を蓄えることでスイッチング素子３１〜３６への電力供給を補助し、また、電流の切り替えにより生じるリップル電流を吸収する。
【００１９】
他方のパワーモジュールの有する他方のインバータ回路２４には、チョークコイル２２から分岐する配線から電力が供給される。
他方のパワーモジュールは、上述の一方のパワーモジュールと同様の構成のため、説明を省略する。なお、他方のパワーモジュールの備える電源リレー２７、２８およびモータリレー２６は、特許請求の範囲に記載の「電源遮断回路」または「第２電源遮断回路」に相当する。
【００２０】
制御部４０は、カスタムＩＣ４１、回転角センサ４２、マイコン４３およびプリドライバ４４、４５等から構成されている。
カスタムＩＣ４１は、レギュレータ４６、回転角センサ信号増幅部４７および検出電圧増幅部４８等を含む半導体集積回路である。
レギュレータ４６は、電源１１から供給される電力を安定化する安定化回路である。レギュレータ４６は、制御部４０の各部へ供給される電力の安定化を行う。制御部４０の電源回路に設けられたイグニッションスイッチ１２がオンされると、電源からレギュレータ４６を経由してマイコン４３等へ電力が供給される。このため、マイコン４３は、安定した所定の電圧（例えば５Ｖ）で動作する。
【００２１】
回転角センサ信号増幅部４７には、回転角センサ４２からの信号が入力される。回転角センサ４２は、モータ８のシャフトに設けられた磁石の磁界内に設けられ、周囲の磁界の変化を検出し、その検出値をモータ８の回転角度に関する信号として回転角センサ信号増幅部４７に伝送する。回転角センサ信号増幅部４７は、回転角センサ４２から伝送されたモータ８の回転角度に関する信号を増幅し、マイコン４３へ出力する。
マイコン４３は、回転角センサ４２から伝送された信号に基づき、モータの角速度を検出可能である。マイコン４３及び回転角センサ４２は、特許請求の範囲に記載の「角速度検出手段」に相当する。
検出電圧増幅部４８は、シャント抵抗３７の両端電圧を検出し、その検出した検出値を増幅し、マイコン４３へ出力する。
【００２２】
マイコン４３は、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭおよびＲＡＭ等を有する小型のコンピュータである。マイコン４３は、ＲＯＭに格納された各種プログラムに従い、ＣＰＵによって種々の処理が実行される。マイコンは、特許請求の範囲に記載の「制御装置」「状態検出手段」または「故障診断手段」として機能する。
【００２３】
マイコン４３には、回転角センサ信号増幅部４７からモータ８の回転角度に関する信号、検出電圧増幅部４８からシャント抵抗３７の両端電圧、トルクセンサ４から操舵トルク信号、およびＣＡＮから車速情報等が入力される。マイコン４３は、これらの信号が入力されると、モータ８の回転角度に基づきプリドライバ４４、４５を介してインバータ回路２３、２４を制御する。
また、マイコン４３は、検出電圧増幅部４８から入力されるシャント抵抗３７の両端電圧に基づき、モータ８へ供給する電流を正弦波に近づけるようインバータ回路２３、２４を制御する。
【００２４】
本実施形態では、ＥＣＵ１０は、２系統のモータ駆動回路を備えている。マイコン４３は、一方のプリドライバ４４により一方のインバータ回路２３を制御するのと同様に、他方のプリドライバ４５により他方のインバータ回路２４を制御する。一方のプリドライバ４４および一方のインバータ回路２３は、特許請求の範囲に記載の「モータ駆動回路」または「第１モータ駆動回路」に相当する。他方のプリドライバ４５および他方のインバータ回路２４は、特許請求の範囲に記載の「モータ駆動回路」または「第２モータ駆動回路」に相当する。
【００２５】
マイコン４３は、回転角センサ４２、トルクセンサ４、シャント抵抗３７、ＣＡＮからの車速情報等に基づき、車速に応じてステアリング２の操舵をアシストするように、プリドライバ４４、４５を介してＰＷＭ制御により作り出されたパルス信号を生成する。このパルス信号は、２系統のインバータ回路２３、２４のスイッチング素子のオンオフの切り替え動作を制御する。これにより、モータ８には、位相の異なる正弦波の駆動電流が供給され、モータのステータコイルに回転磁界が生じる。この回転磁界によりモータ８は回転力を発生し、運転者のステアリング２による操舵がアシストされる。
【００２６】
次に、本実施形態によるＥＰＳ１が実行する故障診断について、図３のフローチャートを参照して説明する。
処理は、車両のイグニッションスイッチ１２がオンされることで開始される。
ステップＳ１（以後、「ステップ」を省略し、単にＳと表記する）では、イニシャルチェックが実行される。イニシャルチェックでは、電源リレー２７〜３０、スイッチング素子３１〜３６、シャント抵抗３７およびモータリレー２５、２６などの故障検出が行われる。
イニシャルチェックが終了すると、マイコン４３は、プリドライバ４４、４５を通じて２系統のインバータ回路２３、２４のスイッチング素子３１〜３６を制御し、モータ８の通電制御を開始する（Ｓ２）。このとき、マイコン４３は、ＣＰＵの処理状態がイニシャルチェックを終了し、モータ８を通電制御する通常制御状態に遷移したことを検出する。
【００２７】
マイコン４３が通電制御を開始してから予め設定された所定時間を経過すると（Ｓ３：ＹＥＳ）、故障診断処理が開始される。
故障診断処理では、まずＳ４で、ステアリングホイール２が操舵されているか否かを検出する。ステアリングホイール２の操舵は、トルクセンサ４によって検出されるステアリングシャフト３のトルクの変化、または回転角センサ４２によって検出されるモータ８の角速度に基づいて検出することが可能である。また、トルクセンサ４および回転角センサ４２の両方の信号に基づいて検出することも可能である。
故障診断処理は、ステアリングホイール２の操舵がされていることが検出されているときは、その実行を待つ（Ｓ４：ＹＥＳ）。
一方、故障診断処理は、ステアリングホイール２の操舵がされていないことが検出されると、故障診断を実行する（Ｓ４：ＮＯ）。
ここで、故障診断処理の判断として、例えばステアリングホイール２の遊び程度の動作は「ステアリングホイール２の操舵がされていないこと」に含まれるものとすることが可能である。
【００２８】
Ｓ５で、マイコン４３は、電源リレー２９、３０に対して通電を遮断するための信号を出力し、電源リレー側のスイッチング素子３１〜３３と電源リレー２９、３０とを接続する配線１３の電圧を監視する。この配線１３の電圧が低下すれば、電源リレー２９、３０は通電を遮断する動作を正常に行っており、電源リレー２９、３０の溶着によるショート故障は生じていない（Ｓ６：ＹＥＳ）。このとき、処理は、電源リレー２９、３０を「正常」と判定する（Ｓ７）。そして、マイコン４３は、電源リレー２９、３０が通電を行うための信号を出力し、インバータ回路２３の配線１３の電圧が上昇したことを確認する（Ｓ８）。
【００２９】
一方、Ｓ５で、マイコン４３から電源リレー２９、３０に対して通電を遮断するための信号を出力し、インバータ回路２３の配線１３の電圧が低下しなければ、電源リレー２９、３０の溶着によるショート故障が生じている可能性がある（Ｓ６：ＮＯ）。このとき、処理は、電源リレー２９、３０を「異常」と判定する（Ｓ９）。そして、警告灯を点灯するなどの処理を行い、運転者に注意喚起する。そして、マイコン４３は、電源リレー２９、３０が通電を行うための信号を出力し、インバータ回路２３の配線１３の電圧を確認する（Ｓ８）。
故障診断処理は、マイコン４３がモータ８を通常制御している間、Ｓ３〜Ｓ８またはＳ９までの処理を継続して実行する。
なお、電源リレー２７〜３０の故障診断は、一方のインバータ回路２３の電源リレー２９、３０の故障診断と、他方のインバータ回路２４の電源リレー２７、２８の故障診断とを同時に行うことが可能である。また、電源リレー２７〜３０の故障診断は、一方のインバータ回路２３の電源リレー２９、３０の故障診断と、他方のインバータ回路２４の電源リレー２７、２８の故障診断とを交互に行ってもよい。
【００３０】
本実施形態では、マイコン４３がモータ８を通常制御する通常制御状態にあり、かつ、ステアリングホイール２が操舵されていないとき、電源リレー２７〜３０の故障診断処理を実行する。したがって、ＥＰＳ１は、ステアリングホイール２の操舵のアシストに影響を与えることなく、電源リレー２７〜３０により通電を遮断し、電源リレー２７〜３０のショート故障を診断することが可能である。このため、イニシャルチェックに加え、通常制御時にも電源リレー２７〜３０のショート故障を診断することで、異常時における電源リレー２７〜３０の動作の信頼性を高めることができる。
本実施形態では、通常制御時において所定時間ごとに電源リレー２７〜３０の故障診断を実施することで、マイコン４３の演算負荷を少なくすることができる。
【００３１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるＥＰＳの故障診断を図４のフローチャートに基づいて説明する。第２実施形態において、上述した第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
なお、第２実施形態では、一方のパワーモジュールの備える電源リレー２９、３０およびインバータ回路２３を、第１電源リレー２９、３０および第１インバータ回路２３と称する。また、他方のパワーモジュールの備える電源リレー２７、２８およびインバータ回路２４を、第２電源リレー２７、２８および第２インバータ回路２４と称する。
【００３２】
Ｓ１〜Ｓ３までは、第１実施形態と同様である。マイコン４３がモータ８の通電制御を開始してから所定時間が経過すると（Ｓ３：ＹＥＳ）、故障診断処理が開始される。
故障診断処理では、まずＳ１０で、マイコン４３は、第１電源リレー２９、３０に対して通電を遮断するための信号を出力し、第１電源リレー側のスイッチング素子３１〜３３と第１電源リレー２９、３０とを接続する第１インバータ回路２３の配線１３の電圧を監視する。
このとき、マイコン４３は、第２インバータ回路２４からモータ８へ供給する電流量を増加する。これにより、第１インバータ回路２３からモータ８への通電が停止しているとき、モータ８のアシストトルクが減少することを抑制することができる。
【００３３】
第１インバータ回路２３の配線１３の電圧が低下すれば、第１電源リレー２９、３０は通電を遮断する動作を正常に行っており、第１電源リレー２９、３０の溶着によるショート故障は生じていない（Ｓ１１：ＹＥＳ）。このとき、処理は、第１電源リレー２９、３０を「正常」と判定する（Ｓ１２）。そして、マイコン４３は、第１電源リレー２９、３０が通電を行うための信号を出力し、第１インバータ回路２３の配線１３の電圧が上昇したことを確認する。（Ｓ１３）。
【００３４】
一方、Ｓ１１で、マイコン４３から第１電源リレー２９、３０に対して通電を遮断するための信号を出力し、第１インバータ回路２３の配線１３の電圧が低下しなければ、第１電源リレー２９、３０の溶着によるショート故障が生じている可能性がある（Ｓ１１：ＮＯ）。このとき、処理は、第１電源リレー２９、３０を「異常」と判定する（Ｓ１８）。そして、警告灯を点灯するなどの処理を行い、運転者に注意喚起する。続いて、マイコン４３は、第１電源リレー２９、３０が通電を行うための信号を出力し、第１インバータ回路２３の配線１３の電圧を確認する。（Ｓ１３）。
【００３５】
第１電源リレー２９、３０が通電し、第１インバータ回路２３の配線１３の電圧が正常であることが確認されると、マイコン４３は、第２電源リレー２７、２８に対して通電を遮断するための信号を出力する。そして、第２電源リレー側のスイッチング素子と第２電源リレー２７、２８とを接続する第２インバータ回路２４の配線の電圧を監視する。
このとき、マイコン４３は、第１インバータ回路２３からモータ８へ供給する電流量を増加する。これにより、第２インバータ回路２４からモータ８への通電が停止しているとき、モータ８のアシストトルクが減少することを抑制することができる。
第２インバータ回路２４の配線の電圧が低下すれば、第２電源リレー２７、２８は通電を遮断する動作を正常に行っており、第２電源リレー２７、２８の溶着によるショート故障は生じていない（Ｓ１５：ＹＥＳ）。このとき、処理は、第２電源リレー２７、２８を「正常」と判定する（Ｓ１６）。そして、マイコン４３は、第２電源リレー２７、２８が通電を行うための信号を出力し、第２インバータ回路２４の配線の電圧が上昇したことを確認する。（Ｓ１７）。
【００３６】
一方、Ｓ１５で、マイコン４３から第２電源リレー２７、２８に対して通電を遮断するための信号を出力し、第２インバータ回路２４の配線の電圧が低下しなければ、第２電源リレー２７、２８の溶着によるショート故障が生じている可能性がある（Ｓ１５：ＮＯ）。このとき、処理は、第２電源リレー２７、２８を「異常」と判定する（Ｓ１９）。そして、警告灯を点灯するなどの処理を行い、運転者に注意喚起する。続いて、マイコン４３は、第２電源リレー２７、２８が通電を行うための信号を出力し、第２インバータ回路２４の配線の電圧を確認する。（Ｓ１７）。
故障診断処理は、マイコン４３がモータ８を通常制御している間、Ｓ３及びＳ１０〜Ｓ１９までの処理を継続して実行する。
【００３７】
第２実施形態では、マイコン４３がモータ８を通常制御する通常制御状態にあるとき、第１電源リレー２９、３０の故障診断と、第２電源リレー２７、２８の故障診断とを交互に実行する。したがって、ＥＰＳは、ステアリングホイール２の操舵のアシストに影響を与えることなく、第１及び第２電源リレー２７〜３０により通電を遮断し、第１及び第２電源リレー２７〜３０のショート故障を診断することができる。
本実施形態では、第１電源リレー２９、３０の故障診断が行われている際、第２インバータ回路２４からモータ８へ供給する電流量を増加する。また、第２電源リレー２７、２８の故障診断が行われている際、第１インバータ回路２３からモータ８へ供給する電流量を増加する。これにより、モータ８は、故障診断が行われていない第１インバータ回路２３または第２インバータ回路２４からモータ８への通電により、モータ８のアシストトルクの低下を抑制し、ステアリングホイール２の操舵を確実にアシストすることができる。
【００３８】
（他の実施形態）
上述した第１実施形態では、Ｓ４においてステアリングホイール２の操舵がされていないことが検出された場合に故障診断を実行した。これに対し、他の実施形態では、トルクセンサ４や回転角センサ４２によってステアリングホイール２の操舵量を検出し、その検出された操舵量が所定量以下の場合、例えば、ステアリングホイール２の遊び部分程度の操舵の場合は、故障診断を実施してもよい。
上述した複数の実施形態では、２系統のインバータ回路２３、２４を備えるＥＰＳについて説明した。これに対し、他の実施形態では、１系統または３系統以上のインバータ回路を備えるＥＰＳに第１実施形態の故障診断処理を適用してもよい。また、３系統以上のインバータ回路を備えるＥＰＳに第２実施形態の故障診断処理を適用してもよい。
上述した複数の実施形態では、通常制御時に電源リレー２７〜３０のショート故障診断を行った。これに対し、他の実施形態では、通常制御時にモータリレー２５、２６のショート故障診断を行ってもよい。この場合、マイコン４３は、モータリレー２５、２６に対して通電を遮断するための信号を出力し、モータリレー２５、２６とモータ８とを接続する配線の電圧を監視する。この配線の電圧が低下すれば、モータリレー２５、２６の溶着によるショート故障は生じていない。一方、電圧が低下しなければ、モータリレー２５、２６の溶着によるショート故障が生じている可能性がある。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記複数の実施形態を組み合わせることに加え、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１ ・・・電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）
２ ・・・ステアリングホイール
４ ・・・トルクセンサ
８ ・・・モータ
１１・・・電源
１２・・・イグニッションスイッチ
２３・・・第１インバータ回路（モータ駆動回路、第１モータ駆動回路）
２４・・・第２インバータ回路（モータ駆動回路、第２モータ駆動回路）
２９、３０・・・第１電源リレー（電源遮断回路、第１電源遮断回路）
２７、２８・・・第２電源リレー（電源遮断回路、第２電源遮断回路）
２５・・・モータリレー（電源遮断回路、第１電源遮断回路）
２６・・・モータリレー（電源遮断回路、第２電源遮断回路）
４３・・・マイコン（制御装置、状態検出手段、操舵検出手段、故障診断手段）
４２・・・回転角センサ（角速度検出手段）
４４・・・プリドライバ（モータ駆動回路、第１モータ駆動回路）
４５・・・プリドライバ（モータ駆動回路、第２モータ駆動回路）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの操舵をアシストするモータと、
電源から供給される電流をモータを駆動する駆動電流にして前記モータに供給するモータ駆動回路と、
前記モータ駆動回路の動作を制御することで、前記モータを通電制御する制御装置と、
前記電源から前記モータ駆動回路を経由して前記モータに駆動電流が供給される配線に設けられ、異常時に前記電源から前記モータ駆動回路への通電、または前記モータ駆動回路から前記モータへの通電を遮断する電源遮断回路と、
イグニッションスイッチがオンされた後、前記制御装置が前記モータ駆動回路の制御により前記モータを通電制御する通常制御状態にあることを検出する状態検出手段と、
前記ステアリングホイールの操舵量を検出する操舵検出手段と、
前記状態検出手段により前記制御装置が前記通常制御状態にあることが検出され、かつ、前記操舵検出手段により検出された前記ステアリングホイールの操舵量が所定量以下である場合、前記電源遮断回路のショート故障を診断する故障診断手段と、を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記故障診断手段は、前記電源遮断回路により通電を遮断し、前記電源遮断回路と前記モータとを接続する配線の電圧を監視することで、前記電源遮断回路のショート故障を診断することを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記操舵検出手段は、前記ステアリングホイールに接続するステアリングシャフトのトルクを検出するトルクセンサの出力の変化及び前記モータの角速度を検出する角速度検出手段の少なくともいずれか一方により前記ステアリングホイールの操舵量を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
ステアリングホイールの操舵をアシストするモータと、
電源から供給される電流をモータを駆動する駆動電流にして前記モータに供給する第１モータ駆動回路および第２モータ駆動回路と、
前記第１モータ駆動回路および前記第２モータ駆動回路の動作を制御することで、前記モータを通電制御する制御装置と、
前記電源から前記第１モータ駆動回路を経由して前記モータに駆動電流が供給される配線に設けられ、異常時に前記電源から前記第１モータ駆動回路への通電、または前記第１モータ駆動回路から前記モータへの通電を遮断する第１電源遮断回路と、
前記電源から前記第２モータ駆動回路を経由して前記モータに駆動電流が供給される配線に設けられ、異常時に前記電源から前記第２モータ駆動回路への通電、または前記第２モータ駆動回路から前記モータへの通電を遮断する第２電源遮断回路と、
イグニッションスイッチがオンされた後、前記制御装置が前記第１モータ駆動回路および前記第２モータ駆動回路の制御により前記モータを通電制御する通常制御状態にあることを検出する状態検出手段と、
前記状態検出手段により前記制御装置が前記通常制御状態にあることが検出されたとき、前記第１電源遮断回路および前記第２電源遮断回路のショート故障を交互に診断する故障診断手段と、を備え、
前記制御装置は、
前記故障診断手段により前記第１電源遮断回路の故障診断が行われている際、故障診断が行われていない前記第２モータ駆動回路により前記モータを通電制御し、
前記第２電源遮断回路の故障診断が行われている際、故障診断が行われていない前記第１モータ駆動回路により前記モータを通電制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記第１電源遮断回路の故障診断が行われている際、故障診断が行われていない前記第２モータ駆動回路から前記モータへ供給する電流量を増加し、
前記第２電源遮断回路の故障診断が行われている際、故障診断が行われていない前記第１モータ駆動回路から前記モータへ供給する電流量を増加することを特徴とする請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記故障診断手段は、所定時間毎に故障診断を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１】
ステアリングホイールの操舵をアシストするモータと、
電源から供給される電流をモータを駆動する駆動電流にして前記モータに供給するモータ駆動回路と、
前記モータ駆動回路の動作を制御することで、前記モータを通電制御する制御装置と、
前記電源から前記モータ駆動回路を経由して前記モータに駆動電流が供給される配線に設けられ、異常時に前記電源から前記モータ駆動回路への通電、または前記モータ駆動回路から前記モータへの通電を遮断する電源遮断回路と、
イグニッションスイッチがオンされた後、前記制御装置が前記モータ駆動回路の制御により前記モータを通電制御する通常制御状態にあることを検出する状態検出手段と、
前記ステアリングホイールの操舵量を検出する操舵検出手段と、
前記状態検出手段により前記制御装置が前記通常制御状態にあることが検出され、かつ、前記操舵検出手段により検出された前記ステアリングホイールの操舵量が所定量以下である場合、前記電源遮断回路のショート故障を診断する故障診断手段と、を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記故障診断手段は、前記電源遮断回路により通電を遮断し、前記電源遮断回路と前記モータとを接続する配線の電圧を監視することで、前記電源遮断回路のショート故障を診断することを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記操舵検出手段は、前記ステアリングホイールに接続するステアリングシャフトのトルクを検出するトルクセンサの出力の変化及び前記モータの角速度を検出する角速度検出手段の少なくともいずれか一方により前記ステアリングホイールの操舵量を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
ステアリングホイールの操舵をアシストするモータと、
電源から供給される電流をモータを駆動する駆動電流にして前記モータに供給する第１モータ駆動回路および第２モータ駆動回路と、
前記第１モータ駆動回路および前記第２モータ駆動回路の動作を制御することで、前記モータを通電制御する制御装置と、
前記電源から前記第１モータ駆動回路を経由して前記モータに駆動電流が供給される配線に設けられ、異常時に前記電源から前記第１モータ駆動回路への通電、または前記第１モータ駆動回路から前記モータへの通電を遮断する第１電源遮断回路と、
前記電源から前記第２モータ駆動回路を経由して前記モータに駆動電流が供給される配線に設けられ、異常時に前記電源から前記第２モータ駆動回路への通電、または前記第２モータ駆動回路から前記モータへの通電を遮断する第２電源遮断回路と、
イグニッションスイッチがオンされた後、前記制御装置が前記第１モータ駆動回路および前記第２モータ駆動回路の制御により前記モータを通電制御する通常制御状態にあることを検出する状態検出手段と、
前記状態検出手段により前記制御装置が前記通常制御状態にあることが検出されたとき、前記第１電源遮断回路および前記第２電源遮断回路のショート故障を交互に診断する故障診断手段と、を備え、
前記制御装置は、
前記故障診断手段により前記第１電源遮断回路の故障診断が行われている際、故障診断が行われていない前記第２モータ駆動回路により前記モータを通電制御し、
前記第２電源遮断回路の故障診断が行われている際、故障診断が行われていない前記第１モータ駆動回路により前記モータを通電制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記第１電源遮断回路の故障診断が行われている際、故障診断が行われていない前記第２モータ駆動回路から前記モータへ供給する電流量を増加し、
前記第２電源遮断回路の故障診断が行われている際、故障診断が行われていない前記第１モータ駆動回路から前記モータへ供給する電流量を増加することを特徴とする請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記故障診断手段は、所定時間毎に故障診断を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−７９０２７（Ｐ２０１３−７９０２７Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２０８２６（Ｐ２０１１−２２０８２６）
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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