JP2003335251A - 電動パワーステアリング装置の制御システム - Google Patents
電動パワーステアリング装置の制御システムInfo
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Abstract
で演算異常が生じた場合には、その演算異常を確実に検
出できること。 【解決手段】 CPU4は、トルクセンサの出力に基づ
いてモータを駆動するための基本制御量を演算する基本
制御量演算手段4aと、ステアリングの操舵条件(例え
ば操舵速度)に応じて補正制御量を演算する補正制御量
演算手段4b等を有している。CPU演算監視部5は、
トルクセンサの出力に対して基本制御量演算手段4aの
演算結果が正常か異常かを判定する第1の異常判定手段
5aと、ステアリングの操舵条件に対して補正制御量演
算手段4bの演算結果が正常か異常かを判定する第2の
異常判定手段5bとを有している。このCPU演算監視
部5において、基本制御量演算手段4aの演算結果と補
正制御量演算手段4bの演算結果との少なくとも一方が
異常と判定された時は、モータの駆動を禁止する。
Description
テアリングの操舵力を補助する電動パワーステアリング
装置の制御システムに関する。
ステアリングの操舵力を補助する電動パワーステアリン
グ装置が実用化されている。この装置では、ステアリン
グの操舵トルク(トルクセンサの出力)に応じてモータ
に通電すべき電流指令値を演算しているため、電流指令
値を演算するECU内のCPUが暴走等により間違った
演算結果を出力すると、モータのアシスト量に過不足が
生じて安定したステアリング操舵を確保できなくなる。
この問題に対し、CPUの演算結果がトルクセンサの出
力に対し設定範囲外の時には、演算異常と判定してシス
テムを停止する技術が開示されている(例えば、特許文
献1参照)。
4頁、図4、図5)
グの向上を目的として、例えばステアリングの操舵速度
に応じてモータによるアシスト量を補正するダンピング
補正が行われている。この場合、ステアリングの操舵ト
ルクに応じて演算される基本制御量と、操舵速度に応じ
て演算される補正制御量とを加算して電流指令値を求め
ている。従って、この電流指令値は、必ずしも操舵トル
クに対して一義的には決まらない。
された場合は、CPUで演算が正しく行われていても、
トルクセンサの出力に対し演算された電流指令値が設定
範囲外に出てしまうことがある。逆に、この現象を避け
るように設定範囲を決めると、実際に演算異常が発生し
ても、その演算異常を検出できない場合が生じ、演算異
常によるシステム停止を行うことができない虞がある。
ので、その目的は、補正制御量の大きさに係わり無く、
CPUで演算異常が生じた場合には、その演算異常を確
実に検出できるCPU監視手段を備えた電動パワーステ
アリング装置の制御システムを提供することにある。
パワーステアリング装置の制御システムは、モータに通
電されるアシスト電流を演算する指令値演算手段と、こ
の指令値演算手段の演算結果を監視する監視手段とを備
え、指令値演算手段は、ステアリングの操舵力からアシ
スト電流の基本制御量を演算する基本制御量演算手段
と、ステアリングの操舵条件に応じて基本制御量を補正
するための補正制御量を演算する補正制御量演算手段と
を有し、監視手段は、ステアリングの操舵力に対して基
本制御量演算手段の演算結果が正常か異常かを判定する
第1の異常判定手段と、ステアリングの操舵条件に対し
て補正制御量演算手段の演算結果が正常か異常かを判定
する第2の異常判定手段とを有している。
演算結果と補正制御量演算手段の演算結果とをそれぞれ
別々に監視して正常か異常かを判定できる。つまり、第
1の異常判定手段では、ステアリングの操舵条件とは関
係なく、ステアリングの操舵力に対してのみ基本制御量
演算手段の演算結果が正常か異常かを判定できる。ま
た、第2の異常判定手段では、ステアリングの操舵力と
は関係なく、ステアリングの操舵条件に対してのみ補正
制御量演算手段の演算結果が正常か異常かを判定でき
る。これにより、補正制御量の大きさに関係なく、各々
の演算手段で演算異常が生じた場合には、その演算異常
を確実に検出することができる。
動パワーステアリング装置の制御システムにおいて、モ
ータ駆動回路は、第1の異常判定手段と第2の異常判定
手段の少なくとも一方で異常と判定された時に、モータ
の駆動を禁止する。この場合、各々の演算手段で演算さ
れた基本制御量と補正制御量の少なくとも一方が異常と
判定された時は、モータの駆動を禁止することにより、
異常な演算結果に基づくモータのトルクアシストを防止
でき、安全性を確保できる。
動パワーステアリング装置の制御システムにおいて、第
2の異常判定手段は、補正制御量が所定の上限値以上の
場合に、補正制御量演算手段の演算結果が異常と判定す
る。これにより、補正制御量演算手段の演算結果が正常
か異常かの判定を、簡単な上限値監視で行えるようにな
り、より簡単なロジック回路を第2の異常判定手段に適
用できる。
動パワーステアリング装置の制御システムにおいて、ア
シスト電流に対して、モータ駆動回路からモータに出力
されるモータ駆動信号が、正常か異常かを判定する第3
の異常判定手段を備える。この構成によれば、指令値演
算手段により求められたアシスト電流に対し、モータ駆
動信号が、正常か異常かを判定できる。これにより、ア
シスト電流に基づいてモータ駆動信号を演算する過程で
発生する演算異常を、確実に検出することができる。
動パワーステアリング装置の制御システムにおいて、モ
ータ駆動回路は、第1の異常判定手段、第2の異常判定
手段または第3の異常判定手段のうち、少なくとも一つ
で異常と判定された時に、モータの駆動を禁止する。こ
の場合、基本制御量演算手段で演算された基本制御量、
補正制御量演算手段で演算された補正制御量またはアシ
スト電流に基づいて演算されたモータ駆動信号のうち、
少なくとも一つが異常と判定された時は、モータの駆動
を禁止することにより、異常な演算結果に基づくモータ
のトルクアシストを防止でき、安全性を確保できる。
動パワーステアリング装置の制御システムにおいて、第
1の異常判定手段、第2の異常判定手段および第3の異
常判定手段を、1つのカスタムICに含ませる。これに
より、ロジック回路を適用することができる第1の異常
判定手段および第3の異常判定手段などとともに、安価
なカスタムICを用いて監視部(異常判定手段)を構成
することが可能になる。
第1実施形態を図面に基づいて説明する。図1は電動パ
ワーステアリング装置の制御システムを示す模式図であ
る。本実施形態の電動パワーステアリング装置(以下E
PSと呼ぶ)は、図2に示す様に、ステアリング1の操
舵力を検出するトルクセンサ2、ステアリング1の操舵
力を補助するモータ3、このモータ3を制御するモータ
制御装置(後述する)、及びモータ制御装置に使用され
るCPU4の演算結果を監視するCPU演算監視部5
(後述する)等より構成される。
によってステアリングシャフト6に発生する操舵力を電
気信号(例えば電圧)に変換して出力する。モータ制御
装置は、モータのアシスト電流(電流指令値)を演算す
るCPU4と、このCPU4で演算されたアシスト電流
に基づいてモータ3を駆動するモータ駆動回路7とで構
成される(図2参照)。モータ駆動回路7は、例えば4
個のFET(図示しない)で構成されるH型のブリッジ
回路であり、CPU4より出力されるモータ駆動信号に
基づいてモータ3をPWM駆動する。
いてモータ3を駆動するための基本制御量を演算する基
本制御量演算手段4a、ステアリング1の操舵条件に応
じて基本制御量を補正する(例えばダンピング補正)た
めの補正制御量を演算する補正制御量演算手段4b、及
び各々の演算手段で演算された制御量から電流指令値
(アシスト電流)を算出する加算回路4c等を有してい
る。
(a)に示す様に、操舵力と基本制御量(電流値)との
相関を示すマップを有し、このマップからトルクセンサ
2の出力に対する基本制御量を決定する。補正制御量演
算手段4bは、例えば図1(b)に示す様に、ステアリ
ング1の操舵速度と補正制御量(電流値)との相関を示
すマップを有し、このマップから操舵速度に対する補正
制御量を決定する。なお、ステアリング1の操舵速度
は、例えばモータ3に掛かる電圧と電流から求めること
ができる。
操舵力(トルクセンサ2の出力)に対して基本制御量演
算手段4aの演算結果が正常か異常かを判定する第1の
異常判定手段部5aと、ステアリング1の操舵条件に対
して補正制御量演算手段4bの演算結果が正常か異常か
を判定する第2の異常判定手段5bとを有している。
(c)に示す様に、操舵力(トルクセンサ2の出力)に
応じて禁止領域が設定されたマップを有し、基本制御量
演算手段4aの演算結果がマップの禁止領域に入ると、
演算異常と判定する。第2の異常判定手段5bは、例え
ば図1(d)に示す様に、操舵速度に応じて禁止領域が
設定されたマップを有し、補正制御量演算手段4bの演
算結果がマップの禁止領域に入ると、演算異常と判定す
る。
る。CPU4では、トルクセンサ2の出力(トルク信
号)に対してマップから基本制御量を決定し、同様に操
舵速度信号に対してマップから補正制御量を決定する。
CPU演算監視部5では、第1の異常判定手段5aにて
基本制御量演算手段4aの演算結果を監視し、第2の異
常判定手段5bにて補正制御量演算手段4bの演算結果
を監視する。
御量演算手段4aの演算結果及び補正制御量演算手段4
bの演算結果がそれぞれ正常と判定された時は、基本制
御量と補正制御量とを加算して電流指令値を決定し、そ
の電流指令値に基づきモータ駆動信号を生成して、モー
タ駆動回路7へ出力する。また、CPU演算監視部5に
おいて、基本制御量演算手段4aの演算結果と補正制御
量演算手段4bの演算結果との少なくとも一方が異常と
判定された時は、モータ3の駆動を禁止する停止信号を
生成してモータ駆動回路7へ出力する。
5によれば、基本制御量演算手段4aの演算結果と補正
制御量演算手段4bの演算結果とをそれぞれ別々に監視
して正常か異常かを判定できる。つまり、第1の異常判
定手段5aでは、ステアリング1の操舵条件(本実施形
態では操舵速度)とは関係なく、ステアリング1の操舵
力に対してのみ基本制御量演算手段4aの演算結果が正
常か異常かを判定できる。
アリング1の操舵力とは関係なく、ステアリング1の操
舵条件に対してのみ補正制御量演算手段4bの演算結果
が正常か異常かを判定できる。これにより、補正制御量
の大きさに関係なく、各々の演算手段で演算異常が生じ
た場合には、その演算異常を確実に検出することができ
る。
常判定手段5bの少なくとも一方で異常と判定された時
は、本システムの制御を停止する(モータ3の駆動を禁
止する)ことにより、異常な演算結果に基づくモータ3
のトルクアシストを防止できるので、安全性を確保でき
る。
形態を図面に基づいて説明する。図3は第2実施形態の
制御システムをなすCPU8とカスタムIC9とを示す
模式図である。なお、制御システム以外のEPSの構成
要素は図2に示す第1実施形態と同様である。
1、基本アシスト演算部82、方向演算部83、加算補
正量演算部84、上限値ガード部85、電流指令値演算
部86、DUTY演算部87、および左右駆動方向演算
部88を備える。位相演算部81は、トルクセンサ2か
らの出力(操舵トルク)を後記するI/F回路91でデ
ジタル化したデータに基づき位相を算出する。基本アシ
スト演算部82は、位相演算部81で算出された位相に
基づき基本アシスト(基本制御量)を算出する。方向演
算部83は、基本アシスト演算部82で算出された基本
アシストに基づき操舵トルクをアシストする方向を演算
する。加算補正量演算部84は、操舵速度などの操舵条
件に応じて基本アシストを補正する補正制御量を算出
し、その値のRAMチェックを行う。上限値ガード部8
5は、上限値ガード(ソフト)により加算補正量演算部
84で算出された加算補正量が所定の上限値を超えてい
ないか確認する。電流指令値演算部86は、基本アシス
ト演算部82で算出された基本アシストおよび加算補正
量演算部84で算出された加算補正量から電流指令値
(アシスト電流)を算出する。DUTY演算部87は、
電流指令値演算部86で算出された電流指令値を制御パ
ルス信号のオン/オフの割合(通電時間の割合:DUT
Y比)に換算する。左右駆動方向演算部88は、電流指
令値演算部86で算出された電流指令値に基づき最終的
にモータ3がアシストする方向を演算する。
回路91、入力監視部92、補正監視部93、モータ駆
動回路94、および出力監視部95を備える。I/F回
路91は、トルクセンサ2からの出力(操舵トルク)を
調整してCPU8の位相演算部81へ出力する。入力監
視部92は、方向演算部83からの出力およびトルクセ
ンサ2からの出力(操舵トルク)に基づいて、操舵トル
クをアシストする方向の正当性を監視する。補正監視部
93は、初期チェック時(EPSの制御開始時)にCP
U8から入力された上限ガード値(上限閾値)に基づい
て、初期チェック以降常時入力される加算補正量がこの
上限ガード値を超えているか否かを監視する。モータ駆
動回路94は、DUTY演算部87から出力された制御
パルス信号に基づいて印加された電流(モータ駆動信
号)を出力してモータ3を駆動する。出力監視部95
は、左右駆動方向演算部88からの出力およびモータ駆
動回路94からの出力に基づき、最終的にモータ3がア
シストする方向の正当性を監視する。
1、位相演算部81、基本アシスト演算部82、および
方向演算部83で、ステアリング1の操舵力(操舵トル
ク)から基本制御量(基本アシスト)を演算する基本制
御量演算手段8aが構成される。また、加算補正量演算
部84、および上限値ガード部85で、ステアリング1
の操舵条件に応じて補正制御量(加算補正量)を演算す
る補正制御量演算手段8bが構成される。さらに電流指
令値演算部86で加算手段8cが構成され、DUTY演
算部87、左右駆動方向演算部88、およびモータ駆動
回路94でモータ駆動信号出力手段8dが構成される。
操舵力(操舵トルク)に対して基本制御量演算手段8a
の演算結果が正常か異常かを判定する第1の異常判定手
段9aをなし、補正監視部93は補正制御量演算手段8
bで算出された補正制御量が所定の上限値を超えた場合
に、補正制御量演算手段8bの演算結果を異常と判定す
る第2の異常判定手段9bをなし、出力監視部95は加
算手段8cで算出されたアシスト電流(電流指令値)に
対して、モータ駆動回路94からモータ3に出力される
モータ駆動信号が、正常か異常かを判定する第3の異常
判定手段9cをなす。
a)は、図4に示す様に、禁止領域が設定された入力監
視マップを有し、基本制御量演算手段8aの演算結果が
禁止領域に入ると演算異常と判定し、モータ3の駆動を
禁止する停止信号を生成してモータ駆動回路7へ出力す
る。方向演算部83で求められる基本アシストのアシス
ト方向は、CWCCWの2ビット信号として入力監視部
92に出力される。すなわち(右、左)で各々が0また
は1として求められ出力される。この基本アシストの2
ビット信号と操舵トルク(トルクセンサ2の出力)とに
応じて、入力監視マップでは禁止領域が定められてい
る。すなわち、2ビット信号が(1,0)の場合は、操
舵トルク≦Vth1の部分が禁止領域となる。2ビット
信号が(0,0)の場合は、操舵トルク≦Vth4、V
th3≦操舵トルクの部分が禁止領域となる。2ビット
信号が(0,1)の場合は、Vth2≦操舵トルクの部
分が禁止領域となる。
b)は、図5に示す様に、初期(EPSの制御開始時)
にCPU8から送信された上限ガード値(上限閾値)に
基づいて、初期以降、常時送信される加算補正量がこの
上限ガード値以上か否かを監視する。加算補正量が上限
ガード値以上の場合は、補正制御量演算手段8bは演算
異常と判定され、モータ3の駆動を禁止する停止信号が
生成されてモータ駆動回路7へ出力される。
c)は、図6に示す様に、逆アシスト領域が設定された
出力監視マップを有し、モータ駆動信号出力手段8dの
出力結果が逆アシスト領域に入ると出力異常と判定し、
モータ3の駆動を禁止する停止信号を生成されてモータ
駆動回路7へ出力される。電流指令値(アシスト電流)
に基づき、左右駆動方向演算部88で求められる最終的
なモータ3によるアシスト方向は、右駆動(DR)、左
駆動(DL)、または不感帯として、出力監視部95に
出力される。このアシスト電流のアシスト方向としての
右駆動(DR)、左駆動(DL)、または不感帯を示す
信号と、モータ駆動回路94から出力されたモータ駆動
信号による駆動方向とに応じて、出力監視マップでは逆
アシスト領域が定められている。すなわちアシスト方向
が左駆動(DL)の場合、駆動方向が横軸よりも上側の
領域(右駆動信号の領域)が逆アシスト領域となり、ア
シスト方向が右駆動(DR)の場合、駆動方向が横軸よ
りも下側の領域(左駆動信号の領域)が逆アシスト領域
となる。
段9bを、簡単な上限値監視で行う補正監視部93にし
たことにより、より簡単なロジック回路を第2の異常判
定手段9bに適用できる。すなわち、補正制御量演算手
段には種々の方法があり制御システムに応じて変更され
るため、通常、補正制御量(加算補正量)の監視手段
も、制御システムに応じて変更できるようにマイクロコ
ンピュータを用いなければならない。しかし、簡単な上
限値監視で行う補正監視部93にしたことにより、より
簡単なロジック回路を第2の異常判定手段9bに適用で
きる。さらにロジック回路を適用することができる第1
の異常判定手段9a(入力監視部92)および第3の異
常判定手段9c(出力監視部95)などとともに、安価
なカスタムIC9を用いて監視部(異常判定手段)を構
成することが可能になる。
て、モータ駆動回路94からモータ3に出力されるモー
タ駆動信号が、正常か異常かを判定する第3の異常判定
手段9c(出力監視部95)を備えることにより、アシ
スト電流に対しモータ駆動信号が正常か異常かを判定で
きるため、アシスト電流に基づいてモータ駆動信号を出
力する過程で発生する出力異常を、確実に検出すること
ができる。
常判定手段9bまたは第3の異常判定手段9cのうち、
少なくとも一つで異常と判定された時は、本システムの
制御を停止する(モータ3の駆動を禁止する)ことによ
り、異常な演算結果に基づくモータ3のトルクアシスト
を防止できるので、さらに安全性を高めることができ
る。
部5は、マイクロコンピュータであってもロジック回路
であってもかまわない。上記の実施形態では、ステアリ
ング1の操舵速度をモータ3に掛かる電圧と電流によっ
て検出しているが、例えばステアリング1の操舵角度を
微分して求めることもできる。また、上記の実施形態で
は、補正制御の一例としてダンピング補正を挙げている
が、ダンピング補正以外の補正制御が実行される場合に
も本発明を適用できる。
制御システムを示す模式図である。
全体構成図である。
スタムICとを示す模式図である。
の禁止領域を示す入力監視マップである。
視手段(第2の異常判定手段)を示す模式図である。
域を示す出力監視マップである。
Claims (6)
- 【請求項1】ステアリングの操舵力を補助するモータ
と、 このモータに通電されるアシスト電流を演算する指令値
演算手段と、 前記アシスト電流に応じて前記モータを駆動するモータ
駆動回路と、 前記指令値演算手段の演算結果を監視する監視手段とを
備えた電動パワーステアリング装置の制御システムであ
って、 前記指令値演算手段は、 前記ステアリングの操舵力から前記アシスト電流の基本
制御量を演算する基本制御量演算手段と、 前記ステアリングの操舵条件に応じて前記基本制御量を
補正するための補正制御量を演算する補正制御量演算手
段とを有し、 前記監視手段は、 前記ステアリングの操舵力に対して前記基本制御量演算
手段の演算結果が正常か異常かを判定する第1の異常判
定手段と、 前記ステアリングの操舵条件に対して前記補正制御量演
算手段の演算結果が正常か異常かを判定する第2の異常
判定手段とを有していることを特徴とする電動パワース
テアリング装置の制御システム。 - 【請求項2】請求項1に記載した電動パワーステアリン
グ装置の制御システムにおいて、 前記モータ駆動回路は、前記第1の異常判定手段と前記
第2の異常判定手段の少なくとも一方で異常と判定され
た時に、前記モータの駆動を禁止することを特徴とする
電動パワーステアリング装置の制御システム。 - 【請求項3】請求項1に記載した電動パワーステアリン
グ装置の制御システムにおいて、 前記第2の異常判定手段は、前記補正制御量が所定の上
限値以上の場合に、前記補正制御量演算手段の演算結果
が異常と判定することを特徴とする電動パワーステアリ
ング装置の制御システム。 - 【請求項4】請求項1に記載した電動パワーステアリン
グ装置の制御システムにおいて、 前記アシスト電流に対して、前記モータ駆動回路から前
記モータに出力されるモータ駆動信号が、正常か異常か
を判定する第3の異常判定手段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の制御システム。 - 【請求項5】請求項4に記載した電動パワーステアリン
グ装置の制御システムにおいて、 前記モータ駆動回路は、前記第1の異常判定手段、前記
第2の異常判定手段または前記第3の異常判定手段のう
ち、少なくとも一つで異常と判定された時に、前記モー
タの駆動を禁止することを特徴とする電動パワーステア
リング装置の制御システム。 - 【請求項6】請求項4に記載した電動パワーステアリン
グ装置の制御システムにおいて、 前記第1の異常判定手段、前記第2の異常判定手段およ
び前記第3の異常判定手段を、1つのカスタムICに含
ませることを特徴とする電動パワーステアリング装置の
制御システム。
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