JP2004130879A

JP2004130879A - 電動パワーステアリング制御装置

Info

Publication number: JP2004130879A
Application number: JP2002295925A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Mukai; 向　良信; Kyoji Hamamoto; 浜本　恭司; Hiroaki Horii; 堀井　宏明; Kazuhisa Watanabe; 渡辺　和久
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2004-04-30
Anticipated expiration: 2022-10-09
Also published as: US7142964B2; US20040073345A1; JP3746030B2

Abstract

【課題】電動パワーステアリング制御装置の制御演算手法を容易に変更できるようにすること。
【解決手段】電動パワーステアリング制御装置１４は、ＲＯＭ２２及びＲＡＭ２３を内蔵するＣＰＵ２１、外部装置信号３０によって書き換え可能なメモリであるＥＥＰＲＯＭ２４、ＣＰＵ２１から制御を受け電動機１０の駆動を行う電動機駆動部２５、及び外部信号を制御するインタフェース制御部２６を備える。外部装置信号３０を通じて、車両外部からＥＥＰＲＯＭ２４にマップデータのラベル情報、定数又は数式データを書き込む。制御装置１４が立ち上がる際にＥＥＰＲＯＭ２４のデータをＲＡＭ２３に反映し、補助操舵力制御を行う際にＲＡＭ２３のデータを参照する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機パワーをステアリング系に直接作用させている車両において、ドライバの操舵力を軽減する電動パワーステアリング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置は、ステアリング系に電動機を備え、電動機から供給する動力（以下、補助操舵力という）を制御装置を用いて制御することにより、ドライバの操舵力を軽減している。ドライバのハンドル操作時には、ステアリング軸を介して、前輪を揺動させて車両の向きを変えている。ドライバの操舵力を軽減するための構成として、補助操舵力を供給する電動機を例えばラック軸と同軸的に配設し、電動機の回転動力がラック軸の往復動になるように、ボールねじ機構を介して連結されている。制御装置は、操舵トルクを主たる入力として、電動機駆動信号を出力して電動機の出力パワーを制御する（電動機駆動信号は電動機端子間にかかる電圧差である）。制御装置内にはＨブリッジを備えており、このＨブリッジの通電方向を切り替えることにより電動機の正逆転制御を行う。電動機駆動信号は、Ｈブリッジのスイッチに対するパルス幅変調制御（以下、ＰＷＭ制御という）が行われることによって、所望の値になるように制御される。このようにして、制御装置により電動機の出力パワーを駆動制御してステアリングギアボックスのラック軸の推力を補助供給する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−６７２６６号公報（［実施例］の［００３６］又は［００４６］）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電動パワーステアリング制御装置においては、前記制御装置の制御演算手法がＲＯＭに記録されている（例えば、特許文献１の括弧内の指示箇所を参照）。つまり、制御装置は制御対象となる特定のステアリングギアボックス専用の制御装置として製作されている。従って、制御対象となるステアリングギアボックスの特性や該ステアリングギアボックスが組み付けられる車両の条件によって制御仕様を切り替えようとする場合には、その仕様別に多種類の制御装置を製作しなければならない。具体例として、以下のような問題がある。
（１）使用されるステアリングギアボックス又は車両の仕様が異なる場合、それぞれの個別仕様を持つ制御装置を製作する必要がある。
（２）操舵フィーリングが違う電動パワーステアリングを求める場合、特別のマップデータを持つ制御装置を製作する必要がある。
（３）使用される車両のエンジン仕様によってエンジン回転速度に違いがある場合や使用される車両によって車速信号仕様に違いがある場合に、それぞれ個別に専用の制御装置を製作する必要がある。
【０００５】
そこで、本発明は、前記問題に鑑み、電動パワーステアリング制御装置の制御演算手法を容易に変更できるようにすることを主たる課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明のうち、請求項１に係る発明は、車両に搭載された電動パワーステアリング制御装置内にデータの書き換え及び保持が可能なメモリを備え、車両外部から信号を送信することによりメモリ内のデータを書き換える構成を有することを特徴とする。後記する実施形態では、制御装置内にＥＥＰＲＯＭを設けて、外部装置信号によりこのＥＥＰＲＯＭのデータを書き換える。
【０００７】
請求項２に係る発明は、電動パワーステアリング制御装置が立ち上がる際にメモリ内のデータを読み込み、該データに基づいて補助操舵力を制御する構成を有することを特徴とする。後記する実施形態では、制御装置が立ち上がる際にＥＥＰＲＯＭのデータに基づいてＲＡＭを書き換え、該ＲＡＭを参照して補助操舵力制御を行う。
【０００８】
請求項３に係る発明は、電動パワーステアリング制御装置内に複数のマップデータを記憶したＲＯＭを備え、メモリはＲＯＭに記憶されている複数のマップデータのラベル情報が書き込まれており、電動パワーステアリング制御装置が立ち上がる際にラベル情報を読み込み、該ラベル情報に基づいてＲＯＭ内のマップデータを選択して、該マップデータに基づいて補助操舵力を制御する構成を有することを特徴とする。後記する実施形態では、ＲＯＭにはラベル情報が付された複数のアシストマップが記憶されており、制御装置が立ち上がる際にＥＥＰＲＯＭに書き込まれたラベル情報に基づいて制御に使用されるマップが選択される。
【０００９】
請求項４に係る発明は、メモリは、電動パワーステアリング制御装置で使用し、個別仕様によって異なる定数又は数式データが書き込まれており、電動パワーステアリング制御装置が立ち上がる際に定数又は数式データを読み込み、該定数又は数式データに基づいて補助操舵力を制御する構成を有することを特徴とする。後記する実施形態では、ＥＥＰＲＯＭにはＮＥ（エンジン回転速度）係数、車速係数、及びトルク係数が格納されていて、制御装置が立ち上がる際にその内容をＲＡＭに書き込む。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
＜＜電動パワーステアリング装置及び制御装置の構成＞＞
最初に、図４及び図５を参照して、電動パワーステアリング装置及び制御装置の構成を説明する。図４の電動パワーステアリング装置の全体構成図に示すように、手動操舵力発生手段６は、ハンドル１に一体的に設けられたステアリング軸２に、自在継手３ａ、３ｂを有する連結軸３を介して、ステアリングギアボックス内に設けられたラック＆ピニオン機構５のピニオン５ａに連結された構成となっている。ピニオン５ａに噛み合うラック歯７ａを有し、これらの噛み合いにより軸方向に変換されて往復動するラック軸７は、その両端にタイロッド８を介して、転動軸としての左右の前輪９に連結されている。ハンドル１の操作時には、ステアリング軸２を介して前輪９を揺動させて車両の向きを変えている。
【００１２】
手動操舵力発生手段６による操舵力を軽減するために、補助操舵力を供給する電動機１０をラック軸７と同軸的に配設し、ラック軸７にほぼ平行に設けられたボールねじ機構１１を介して推力に変換してラック軸７に作用させる。電動機１０のロータには、ヘリカルギア１０ａが一体的に設けられ、該ヘリカルギア１０ａをボールねじ機構１１のねじ軸１１ａの軸端に一体的に設けられたヘリカルギア１１ｂと噛み合わされている。ボールねじ機構１１のナットはラック軸７に連結されている。
【００１３】
ステアリングギアボックス内には、ピニオン５ａに作用する手動操舵トルクＴを検出する操舵トルク検出手段１２を設け、操舵トルク検出信号１２ａを電動パワーステアリング制御装置（以下、単に「制御装置」という）１４へ入力している。制御装置１４は、操舵トルク検出信号１２ａを主たる入力信号として、電動機駆動信号１５を出力して電動機１０の出力パワーを制御する。電動機駆動信号１５は電動機端子間にかかる電圧差である。
【００１４】
図５の電動パワーステアリング制御装置のブロック構成図に示すように、制御装置１４は、電動機１０の電流信号の目標値を発生する目標電流決定手段１６、該目標値に基づいてＰＷＭ制御を行うＰＷＭ駆動制御手段１７、及び該ＰＷＭ駆動制御手段１７からＰＷＭ制御を受けて電動機を駆動する電動機駆動手段１８から構成される。該電動機駆動手段１８はＨブリッジにより構成されており、該Ｈブリッジの通電方向を切り替えることにより電動機１０の正逆転制御を行うものである。電動機駆動信号１５は、ＰＷＭ駆動制御手段１７により前記Ｈブリッジのスイッチに対するＰＷＭ制御が行われることによって、所望の値になるように制御される。制御の流れとしては、目標電流決定手段１６により操舵トルク検出信号１２ａに基づいて目標電流ＩＴを決定し、ＰＷＭ駆動制御手段１７により該目標電流ＩＴに基づいてＰＷＭ制御を行い、電動機駆動手段１８によりＰＷＭ制御を受けて電動機１０の出力パワーを駆動制御する。このようにして、ドライバの操舵力は手動操舵力発生手段６（図４参照）の操舵トルク検出手段１２により検出されて、制御装置１４により電動機１０の出力パワーを駆動制御してステアリングギアボックスのラック軸７（図４参照）の推力を補助供給する。
【００１５】
＜＜メモリ書き換えによる電動機駆動制御＞＞
次に、図１乃至図３を参照して、メモリ書き換えによる電動機駆動制御を説明する。図１に電動パワーステアリング制御装置のハードウエア構成図を示す。制御装置１４は、制御装置１４全体を制御し、ＲＯＭ２２及びＲＡＭ２３を内蔵するＣＰＵ２１、車両外部からの信号によって書き換え可能なメモリであるＥＥＰＲＯＭ２４、ＣＰＵ２１から制御を受け電動機１０の駆動を行う電動機駆動部２５、及び外部信号を制御するインタフェース制御部２６から構成されている。該制御装置１４は、該制御装置１４を車両に搭載した際には、補助操舵力の制御に必要なトルク信号２７、ＮＥ（エンジン回転速度）信号２８、車速信号２９、及び外部装置信号３０のそれぞれを入力とする接続用ラインと接続され、各信号がインタフェース制御部２６を介してＣＰＵ２１に伝達される。また、制御装置単体においても、外部装置接続用ラインを通じてＥＥＰＲＯＭ２４への書き換えを実施することができる。ここで、ＥＥＰＲＯＭ２４は、書き換え及び保持が可能な不揮発性メモリであり、請求項における「メモリ」の一実施形態である。また、制御装置１４では、ＣＰＵ２１に内蔵されているＲＯＭ２２に組み込まれた処理プログラムにより電動機駆動制御を実施している。
【００１６】
図２に制御装置内のデータフロー図を示す。ＮＥ信号２８や車速信号２９のパルス信号値を物理値に換算する際には、各々のエンジン仕様又は車速センサ仕様に基づき換算する必要がある。このため、エンジン仕様又は車速センサ仕様に対応する換算値又は換算式をＥＥＰＲＯＭ２４に書き込んでおいて、換算時に参照できるようにしておく。この構成によれば、エンジン仕様や車速センサ仕様が異なる車両に制御装置を使用する場合、ＥＥＰＲＯＭ２４を書き換えることにより、制御装置を交換することなく同じ制御装置を利用することができる。なお、換算値又は換算式は、請求項の「定数又は数式データ」に相当する。
【００１７】
また、車種やステアリングギアボックス（図４のラック＆ピニオン機構５等で構成される）の諸元が異なる車両に制御装置１４を使用する際には、数種類のマップデータとそのラベル情報を予めＲＯＭ２２に準備しておき、ＥＥＰＲＯＭ２４内の該データのラベル情報を参照して、ＲＯＭ２２から適用する車種のマップを選択できるようにする。これにより、同一の制御装置を製作しＥＥＰＲＯＭ２４の内容を書き換えるだけで、車種やステアリングギアボックスの諸元が異なる車両に対して同じ制御装置を利用することができる。更に、同一の制御装置を利用できる台数が増加するので、個別に専用の制御装置を製作するよりコストを低減することができる。
【００１８】
図２を参照して、制御装置１４が立ち上がった後のデータの流れを中心として補助操舵力制御時の処理プログラムの動作を説明する。ここでは、既に制御装置１４が電源投入から定常状態まで立ち上がり、ＲＡＭ２３にマップデータとＮＥ係数、車速係数、及びトルク係数がＥＥＰＲＯＭ２４からコピーされて格納されているものとする。まず、インタフェース制御部２６を介して現在のＮＥ信号２８を入力するとともにＲＡＭ２３上のＮＥ係数を読み出し、ＮＥ算出手段４１により該２つの入力値から換算した数値にて制御開始判定を行う（図３のステップＳ１１０に相当するので、詳細は図３の説明を参照して後記する）。制御開始条件に適合すれば補助操舵力制御を開始する。
【００１９】
まず、インタフェース制御部２６（図１参照）を通じて現在の車速信号２９を入力しＲＡＭ２３上の車速係数を読み込み、車速算出手段４２により該２つの入力値から車速換算値を求める。同様に、現在のトルク信号２７を入力しＲＡＭ２３上のトルク係数を読み出し、トルク算出手段４３によってトルク換算値を算出する。次に、アシストマップ合成手段４４により、前記車速換算値、前記トルク換算値、及びＲＡＭ２３上のマップデータを入力し、それらのデータを合成して、アシストマップ３５として電動機駆動部２５に出力する。電動機駆動部２５は、アシストマップ合成手段４４から入力したアシストマップ３５に基づいて、電動機１０（図１参照）を駆動する。これにより、電動機１０が補助操舵力を供給することになる。
【００２０】
図３に制御装置の処理プログラムのフローチャートを示す。図３の流れに従って、図１、図２を参照しながら、制御装置１４における処理プログラムの動作内容を説明する。まず、ドライバがイグニッションスイッチを投入すると（ステップＳ１０１）、制御装置１４の電源が投入され（ステップＳ１０２）、制御装置１４の立ち上げ処理が開始される。最初に、制御装置１４内の各構成要素に対して自己診断チェックを行う（ステップＳ１０３）。それが終わると、ＲＡＭ２３のデータの初期設定処理が行われる。該初期設定処理の一環として、ステップＳ１０４乃至Ｓ１０６において、マップデータの設定が行われる。その説明を順に行うと、まず、ＥＥＰＲＯＭ２４の特定アドレスに保持されているマップデータのラベル情報を読み込み、ＲＡＭ２３の特定アドレスに書き込む（ステップＳ１０４）。次に、該ラベル情報に基づいて、ＲＯＭ２２上のマップデータが格納されているアドレスを特定する（ステップＳ１０５）。具体的には、該ラベル情報をそのままマップデータの格納アドレスとする方法、該ラベル情報をキーデータとしてＲＯＭ２２上のマップデータの先頭に格納されているキーデータと照合・検索する方法等が考えられるが、いずれにしても、ＲＯＭ２２上の複数のマップデータのうち、一つのマップデータのアドレスが特定できるようなラベル情報であればよい。そして、特定したアドレスからマップデータを読み、ＲＡＭ２３に格納する（ステップＳ１０６）。もう一つの初期設定処理として、ＥＥＰＲＯＭ２４からＮＥ係数、車速係数、及びトルク係数を読み込み、ＲＡＭ２３にコピーする（ステップＳ１０７）。以上のステップで、制御装置１４の立ち上げ処理が終了し、定常状態の処理ループ（ステップＳ１０８乃至Ｓ１１２）に入る。
【００２１】
定常状態の処理ループにおいては、まず、外部装置信号３０の有無のチェックを行う（ステップＳ１０８）。これは、インタフェース制御部２６を介して、車両外部からＥＥＰＲＯＭ２４のデータ更新要求を受信したか否かを確認するものである。ここでいう「データ」とは、前記初期設定処理の説明におけるマップデータのラベル情報とＮＥ係数、車速係数、及びトルク係数を指す。外部装置信号が検出された、つまり、ＥＥＰＲＯＭ２４のデータ更新要求があったときには（ステップＳ１０８の「Ｙ」）、該要求内容に応じてＥＥＰＲＯＭ２４の内容を書き換える（ステップＳ１０９）。データ更新要求の具体的内容としては、更新するデータの種類とその更新内容が指定される。ある車両に搭載されている制御装置１４のＥＥＰＲＯＭ２４のデータを更新したいオペレータは、パソコンやオフボード診断機等の電子機器を車両外部から制御装置１４に接続し、外部装置信号３０を通じて、該ＥＥＰＲＯＭ２４のデータ更新要求を送信する。電子機器と制御装置の接続方法については、特定のインタフェースケーブルを使って直接接続してもよいし、ＣＡＮ通信等によるネットワークを介した接続を行ってもよい。
【００２２】
次に、制御装置１４の制御開始条件をチェックする。実際には、ＮＥが５００ｒｐｍより大きいかどうかを判定して（ステップＳ１１０）、大きければ（ステップＳ１１０の「Ｙ」）、制御装置１４の立ち上がり処理においてＲＡＭ２３に書き込まれたデータに基づいて補助操舵力の制御を行う（ステップＳ１１１、詳細は図２の説明を参照）。該制御が一旦完了すれば、再度ステップＳ１０８の外部装置信号チェックに戻る。制御開始条件のチェックでＮＥが５００ｒｐｍ以下であれば（ステップＳ１１０の「Ｎ」）、制御装置１４の電源が切れたかどうかを確認する（ステップＳ１１２）。電源オンであれば（ステップＳ１１２の「Ｎ」）、ステップＳ１０８の外部装置信号チェックに戻る。電源オフが検出されれば（ステップＳ１１２の「Ｙ」）、予備電源の下で電源断処理（パワーオフシーケンス）を実施し（ステップＳ１１３）、イグニッションスイッチ切断に至る（ステップＳ１１４）。
【００２３】
前記説明によれば、ＥＥＰＲＯＭ２４の内容がＲＡＭ２３に反映されるのは、制御装置１４の立ち上がり処理においてＲＡＭ２３の初期設定処理が行われた場合のみである。従って、定常状態の処理ループ時に、車両外部からのＥＥＰＲＯＭ２４のデータ更新要求を受けてデータの書き換えを行った（ステップＳ１０９）としても、そのデータに基づいた補助操舵力制御が実施されるのは、制御装置１４の電源の再投入後、換言すれば、イグニッションスイッチを再投入したとき以降になる。
【００２４】
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、「データの書き換え及び保持が可能なメモリ」をＥＥＰＲＯＭとして説明したが、他のメモリでもよい。また、マップデータのラベル情報、ＮＥ係数、車速係数、及びトルク係数をＥＥＰＲＯＭに書き込むこととしたが、その全てではなく、一部だけ（例えばマップデータのラベル情報だけ）をＥＥＰＲＯＭに書き込んで利用するようにしてもよい。また、前記実施形態では、ＲＯＭにあるマップデータを、データの書き換え及び保持が可能なメモリ（一例としてＥＥＰＲＯＭ）に書き込まれたラベルで選択するようにしたが、このメモリから例えば高速に読み出せるような場合、又は読み出す時間を気にしない場合は、ＲＯＭにあるマップデータ自体を該メモリに書き込むようにしてもよい（ＲＯＭがマップデータを持たない構成）。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、電動パワーステアリング制御装置を車両に組み付けた後にも、前記した実施形態のように、同一制御装置のメモリデータ変更のみで異なる補助操舵力の制御特性、異種のステアリングギアボックス等に対応する制御装置とすることができる。
【００２６】
請求項２に係る発明によれば、特別の操作を行うことなくメモリの内容を補助操舵力制御に用いるようにすることができる。ちなみに、前記した実施形態では、制御装置の電源再投入、すなわち、イグニッションスイッチの再投入という当たり前の操作で、メモリの内容を補助操舵力制御に用いるようにすることができる。
【００２７】
請求項３に係る発明によれば、電動パワーステアリング制御装置を車両に組み付けた後にも異なる補助操舵力の制御特性に変更し、それに基づいて補助操舵力を制御することができる。
【００２８】
請求項４に係る発明によれば、前記した実施形態のように電動パワーステアリング制御装置を車両に組み付けた後にもＮＥ係数、車速係数、又はトルク係数を変更し、それに基づいて補助操舵力を制御することができる。
【００２９】
更に、前記効果によれば、電動パワーステアリング制御装置のＣＰＵに内蔵されるＲＯＭマスクにかかる費用が削減できる、適用車種が増加することにより償却台数が増える等のコストダウン効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング制御装置のハードウエア構成を示す図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング制御装置のデータフローを示す図である。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング制御装置の処理プログラムのフローチャートである。
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成を示す図である。
【図５】本発明に係る電動パワーステアリング制御装置のブロック構成を示す図である。
【符号の説明】
１…ハンドル
２…ステアリング軸
３…連結軸
５…ラック＆ピニオン機構
６…手動操舵力発生手段
１０…電動機
１１…ボールねじ機構
１２…操舵トルク検出手段
１４…電動パワーステアリング制御装置
１６…目標電流決定手段
１７…ＰＷＭ駆動制御手段
１８…電動機駆動手段
２１…ＣＰＵ
２２…ＲＯＭ
２３…ＲＡＭ
２４…ＥＥＰＲＯＭ
３０…外部装置信号
３５…アシストマップ
４４…アシストマップ合成手段

Claims

車両に搭載された電動パワーステアリング制御装置内にデータの書き換え及び保持が可能なメモリを備え、
前記車両外部から信号を送信することにより前記メモリ内のデータを書き換える構成を有すること、
を特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
前記電動パワーステアリング制御装置が立ち上がる際に前記メモリ内のデータを読み込み、
該データに基づいて補助操舵力を制御する構成を有すること、
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制御装置。
前記電動パワーステアリング制御装置内に複数のマップデータを記憶したＲＯＭを備え、
前記メモリは前記ＲＯＭに記憶されている複数のマップデータのラベル情報が書き込まれており、
前記電動パワーステアリング制御装置が立ち上がる際に前記ラベル情報を読み込み、
該ラベル情報に基づいて前記ＲＯＭ内のマップデータを選択して、該マップデータに基づいて補助操舵力を制御する構成を有すること、
を特徴とする請求項１及び請求項２に記載の電動パワーステアリング制御装置。
前記メモリは、前記電動パワーステアリング制御装置で使用し、個別仕様によって異なる定数又は数式データが書き込まれており、
前記電動パワーステアリング制御装置が立ち上がる際に前記定数又は数式データを読み込み、
該定数又は数式データに基づいて補助操舵力を制御する構成を有すること、
を特徴とする請求項１及び請求項２に記載の電動パワーステアリング制御装置。