JP2005075310A - 車両の操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 操舵機構を駆動する電動機へ供給する通電電流を制御する複数のスイッチング素子からなる電動機駆動装置においてスイッチング素子の異常の有無を適切に検知する。
【解決手段】 サブＣＰＵ１１ｂは、操舵トルクＴＲＱおよびモータ電流ＩＭが所定の方向出力禁止領域内に属する継続時間が所定継続時間以上となった場合に出力禁止回路２０に所定の各方向出力禁止信号ＩＮＨＲ，ＩＮＨＬを送出してブリッジ回路１５の全てのトランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４をオフ状態に設定し、モータ８への電力供給を禁止する。サブＣＰＵ１１ｂは、モータ電流ＩＭが過電流となる場合に方向出力禁止処理が実行されることに対応して、方向出力禁止処理が実行される期間の継続時間の検出値とモータ電流ＩＭとに基づき、各トランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４が異常状態であるか否かを検知する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両の操舵制御装置に関する。

従来、例えば車両の操舵輪を操舵する操舵機構を駆動するモータに対して、運転者の操舵を補助するように駆動信号を与えるモータ駆動装置と、このモータ駆動装置に制御信号を出力する電動パワーステアリング制御装置とを備え、モータの駆動力により運転者の操舵を補助することで、運転者の負担を低減する電動パワーステアリング装置が知られている。
このような電動パワーステアリング装置においては、運転者から入力される操舵入力の大きさと方向に基づいて、例えば運転者の操舵意志に反するようなアシストトルクがモータから出力されることを防止するために、運転者から入力される操舵トルクとモータに供給される通電電流とに応じた２次元座標上等において操舵機構を駆動するモータの運転を禁止する所定の方向出力禁止領域を設定し、例えば通電電流に対する検出値がこの方向出力禁止領域内に属する継続時間が所定時間以上となった場合には、通電電流をゼロに設定する電動パワーステアリング制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような電動パワーステアリング制御装置において、通電電流をゼロに設定する方向出力禁止の処理を実行するか否かの判定閾値である所定時間は、通電電流の大きさに応じて変更され、例えば通電電流が大きいほど判定閾値である所定時間が短くなるように設定されている。
特開２０００−１９０８６１号公報

ところで、上記従来技術に係る電動パワーステアリング装置において、モータ駆動装置は、複数のスイッチング素子（例えば、電界トランジスタ（ＦＥＴ）等）をブリッジ接続してなるブリッジ回路を具備し、電動パワーステアリング制御装置は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）により各スイッチング素子をオン／オフ駆動させるためのパルスを出力しており、このパルスのデューティ（ＰＷＭ ＤＵＴＹ）、つまりオン／オフの比率を変更することによってモータへの通電電流を制御している。この通電電流の制御としては、例えば、通電電流に対する目標値と検出値との差がゼロとなるようにＰＩ（比例・積分）動作等によりデューティを修正するフィードバック制御が実行される。そして、電動パワーステアリング制御装置は、モータへの通電電流に対する検出値に応じて各スイッチング素子の異常の有無を判定しており、例えばスイッチング素子がＯＮ状態で固定されてしまう異常状態においては、電流センサにて検出される通電電流の検出値が所定の判定閾値を超える過電流状態が検知されることから、この過電流状態の継続時間が所定時間以上となった時点でスイッチング素子がＯＮ状態で固定されてしまう異常状態であると判定するようになっている。
ここで、例えば電動パワーステアリング制御装置の汎用性を向上させるために、この電動パワーステアリング制御装置をバス等によって相互に通信可能に接続された２つの制御装置、つまり第１の制御装置および第２の制御装置により構成し、モータの駆動に係る制御処理を第１の制御装置にて実行し、第１の制御装置を含む各種装置の監視や保護等に係る制御処理を第２の制御装置にて実行するように設定すると、スイッチング素子の異常の有無を適切に判定することができない場合がある。
すなわち、例えばモータへの通電電流に対するフィードバック制御の実行中において適宜のスイッチング素子がＯＮ状態で固定されてしまう異常が発生すると、電流センサにて検出される通電電流の検出値が相対的に高い周波数（例えば、１ｋＨ等）かつ過剰な増減幅で増減を繰り返すハンチングが生じる。ここで、モータへの通電電流を検出する電流センサが、ブリッジ回路を具備するモータ駆動装置と、このモータ駆動装置の電源とされる車載バッテリとの間に配置されていると、この電流センサから出力される検出値には、転流する通電電流の正負の符号の情報が含まれないことから、第２の制御装置は、例えば第１の制御装置にて許可されているモータの回転方向の情報を取得し、この情報に基づいて電流センサから出力される検出値に対して正負の符号を付与することとなる。このとき、第１の制御装置と第２の制御装置との間の通信処理において適宜の時間遅れが生じる場合があり、この時間遅れによって、第１の制御装置にて許可されているモータの回転方向の情報と電流センサから出力される検出値に対して第２の制御装置にて付与される正負の符号との対応関係がずれてしまうと、電流センサから出力される検出値が所定の方向出力禁止領域内に属すると判定される場合がある。ここで、電流センサから出力される検出値が相対的に大きな値であると、通信処理の時間遅れが僅かであっても方向出力禁止の処理が実行されて通電電流がゼロに設定されるため、スイッチング素子が異常状態である場合に発生する過電流状態を検出することが困難となる。つまり、スイッチング素子の異常に起因して方向出力禁止の処理が実行されてしまうと、この方向出力禁止の処理の実行中においては通電電流がゼロに設定されてしまい、スイッチング素子の異常の有無を適切に判定することができなくなるという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、操舵機構を駆動する電動機へ供給する通電電流を制御する複数のスイッチング素子からなる電動機駆動装置においてスイッチング素子の異常の有無を適切に検知することが可能な車両の操舵制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の車両の操舵制御装置は、車両の操舵輪を操舵可能な操舵機構を駆動する電動機（後述する実施の形態でのモータ８）と、複数のスイッチング素子を具備し、前記スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ切換動作により前記電動機への通電電流を転流させる通電切換手段（後述する実施の形態でのＦＥＴ駆動／昇圧回路１６）と、運転者から入力される操舵入力に係る操舵状態量（後述する実施の形態での操舵トルクＴＲＱ）を検出する操舵状態量検出手段（後述する実施の形態でのトルクセンサ１０ａ）と、該操舵状態量検出手段にて検出される前記操舵状態量に応じて、前記通電切換手段を制御する制御装置（後述する実施の形態でのメインＣＰＵ１１ａおよびサブＣＰＵ１１ｂ）とを備える車両の操舵制御装置であって、前記電動機の通電電流を検出する電流検出器（後述する実施の形態での電流検出回路１８）を備え、前記制御装置は第１の制御部（後述する実施の形態でのメインＣＰＵ１１ａ）および第２の制御部（後述する実施の形態でのサブＣＰＵ１１ｂ）からなり、前記第１の制御部は、前記操舵状態量検出手段にて検出される前記操舵状態量に応じて、運転者の操舵をアシストするように前記通電切換手段を制御し、前記電動機を回転駆動させる電動機制御手段（後述する実施の形態でのメインＣＰＵ１１ａが兼ねる）を備え、前記第２の制御部は、前記操舵状態量検出手段にて検出される前記操舵状態量に応じて前記電動機への通電を禁止する通電禁止手段（後述する実施の形態でのサブＣＰＵ１１ｂが兼ねる）を備え、前記電流検出器にて検出される前記通電電流の検出値が所定電流値（後述する実施の形態での第１判定電流ＸＡ１）以上である期間の継続時間あるいは積算時間が所定時間（後述する実施の形態でのタイマー値＃ＣＭ１）以上であるか否かを判定する電流判定手段（後述する実施の形態でのステップＳ０７、ステップＳ２８）と、前記通電禁止手段にて前記電動機への通電が禁止される期間の継続時間が所定継続時間以上であるか否かを判定する通電禁止判定手段（後述する実施の形態でのステップＳ０８、ステップＳ２５）と、少なくとも前記電流判定手段の判定結果および前記通電禁止判定手段の判定結果の何れかひとつに応じて、前記スイッチング素子が異常状態であるか否かを検知する異常検知手段（後述する実施の形態でのステップＳ１４）とを備えることを特徴としている。

上記構成の車両の操舵制御装置によれば、第２の制御部に備えられる通電禁止手段によって電動機への通電が禁止される状態であっても、通電禁止判定手段によって、この電動機への通電が禁止される期間の継続時間が所定継続時間以上であるか否かを判定することによって、スイッチング素子が異常状態であることに起因して電動機の通電電流が過電流となり、この過電流に応じて第２の制御部に備えられる通電禁止手段が作動する状態の継続時間が所定継続時間以上であるか否かを判定することができる。これにより、スイッチング素子が異常状態であるか否かを、通電禁止手段の作動状態に関わらずに、適切に判定することができる。

さらに、請求項２に記載の本発明の車両の操舵制御装置は、前記電流検出器にて検出される前記通電電流の検出値が、前記所定電流値よりも小さい所定値（後述する実施の形態での第２判定電流ＸＡ２）以上である期間の継続時間あるいは積算時間が所定の時間（後述する実施の形態でのタイマー値＃ＣＭ２）以上であるか否かを判定する第２の電流判定手段（後述する実施の形態でのステップＳ２４）を備え、前記異常検知手段は、少なくとも前記電流判定手段の判定結果および前記通電禁止判定手段の判定結果および前記第２の電流判定手段の判定結果の何れかひとつに応じて、前記スイッチング素子が異常状態であるか否かを検知することを特徴としている。

上記構成の車両の操舵制御装置によれば、電動機の通電電流が過電流であるか否かを判定する際の判定精度を、より一層向上させることができる。

請求項１に記載の本発明の車両の操舵制御装置によれば、スイッチング素子が異常状態であるか否かを、通電禁止手段の作動状態に関わらずに、適切に判定することができる。
さらに、請求項２に記載の本発明の車両の操舵制御装置によれば、電動機の通電電流が過電流であるか否かを判定する際の判定精度を、より一層向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態に係る車両の操舵制御装置について添付図面を参照しながら説明する。
例えば図１に示すように、この実施の形態に係る車両の操舵制御装置において、ステアリングホイール１に一体に設けられたステアリング軸２は、ユニバーサルジョイント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（図示略）内に設けられたラック・ピニオン機構４のピニオン４ａに連結されて手動操舵力発生機構５を構成している。
ピニオン４ａはラック軸６のラック歯６ａに噛合っており、ステアリングホイール１から入力された回転運動は、ピニオン４ａを介してラック軸６の往復運動に変換され、ラック軸６の両端にタイロッド７，７を介して連結された２つの操舵輪Ｗ，Ｗを転舵させる。
ラック軸６と同軸にモータ８が配設されており、モータ８の回転力はラック軸６にほぼ平行に設けられたボールねじ機構９を介して推力に変換される。すなわち、モータ８のロータ（図示略）には駆動側ヘリカルギア８ａが一体に設けられ、この駆動側ヘリカルギア８ａはボールねじ機構９のねじ軸９ａの軸端に一体に設けられたヘリカルギア９ｂに噛合わされている。
ステアリングギアボックス内には、ピニオン４ａに作用する操舵トルクＴＲＱ、すなわち運転者の手動操作により入力された操舵トルクＴＲＱを検出するためのトルクセンサ１０ａが設けられており、このトルクセンサ１０ａにて検出した操舵トルクＴＲＱの検出信号は、ＥＰＳ制御装置１０に入力されている。

ＥＰＳ制御装置１０は、例えば図２に示すように、バス等により相互に通信可能に接続されたメインＣＰＵ１１ａおよびサブＣＰＵ１１ｂと、車両に搭載される高圧系のバッテリ１２の入出力端子に接続されるチョークコイル１３と、パワーリレー１４と、スイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路１５と、メインＣＰＵ１１の制御等によってブリッジ回路１５からモータ８への電力供給を遮断可能なフェールセーフ（Ｆ／Ｓ）リレー２１と、ＦＥＴ駆動／昇圧回路１６と、電流センサ部１７と、出力禁止回路２０とを備えて構成され、車両の走行状態に応じた操舵トルクＴＲＱに対するアシスト量をモータ８に出力させるためのモータ駆動電流を出力する。
メインＣＰＵ１１ａには、トルクセンサ１０ａから出力される操舵トルクＴＲＱの検出信号に加えて、車両の速度（車速）ＶＳＰを検出する車速センサ１０ｂから出力される検出信号と、内燃機関の回転数（エンジン回転数）を検出する回転数センサ（図示略）から出力される検出信号と、モータ８へ供給する通電電流を検出する電流検出回路１８から出力される検出信号（モータ電流ＩＭ）と、モータ８への通電電圧を検出する端子電圧検出回路１９から出力される検出信号（モータ端子電圧ＶＭＰ，ＶＭＮ）とが入力されている。

バッテリ１２から出力される直流電流は、順次、例えばこの直流電流に重畳される高周波成分の除去等の波形整形を行うチョークコイル１３と、メインＣＰＵ１１ａの制御によってバッテリ１２からモータ８への電力供給を遮断可能なパワーリレー１４と、バッテリ１２からモータ８へ供給される通電電流を電流検出回路１８にて検出するためのシャント抵抗１７ａを具備する電流センサ部１７とを介してブリッジ回路１５へ入力されている。
ブリッジ回路１５は、例えばメインＣＰＵ１１ａの制御に応じたパルス幅変調（ＰＷＭ）および転流動作によって、入出力端子１５ａ，１５ｂを介してモータ８へ出力される通電電流の通電量および通電方向を制御する。このブリッジ回路１５は、いわゆるＨブリッジをなし、複数（例えば、４つ）のスイッチング素子であるＭＯＳ型トランジスタ（MOSFET：Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor）ＦＥＴ１，ＦＥＴ２，ＦＥＴ３，ＦＥＴ４を備えて構成されている。各トランジスタＦＥＴ３，ＦＥＴ４のソースは全てバッテリ１２との間で直流電流の授受を行う直流入出力端子に接続され、トランジスタＦＥＴ３のドレインは入出力端子１５ｂを介してトランジスタＦＥＴ１のソースに接続され、トランジスタＦＥＴ４のドレインは入出力端子１５ａを介してトランジスタＦＥＴ２のソースに接続され、各トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２のドレインは全て接地端子に接続されている。
ＦＥＴ駆動／昇圧回路１６は、ブリッジ回路１５の各トランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４のゲートに接続されており、例えばメインＣＰＵ１１ａの制御に応じたパルス幅変調（ＰＷＭ）により各トランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４をオン／オフ駆動させるためのパルスを出力する。このパルスのデューティ（ＤＵＴＹ）、つまりオン／オフの比率は、例えば車両の運転状態等に基づきメインＣＰＵ１１ａにて設定される。

メインＣＰＵ１１ａは、車両の運転状態、例えばトルクセンサ１０ａにて検出した操舵トルクＴＲＱの大きさおよび方向（つまり右回り操舵および左回り操舵）と、車速センサ１０ｂにて検出した車速ＶＳＰとに応じて、運転者の操舵、つまり操舵トルクＴＲＱを補助するパワーステアリング用のアシスト量を算出し、このアシスト量をモータ８に出力させるためのトルク指令としてアシストトルクＴａを算出する。そして、メインＣＰＵ１１は、このアシストトルクＴａをモータ８に出力させるためにＦＥＴ駆動／昇圧回路１６を制御し、ブリッジ回路１５の各トランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４をオン／オフ駆動させるためのパルスをＦＥＴ駆動／昇圧回路１６からブリッジ回路１５へ出力させ、このパルスに応じた通電電流をブリッジ回路１５からモータ８へ出力させる。
メインＣＰＵ１１ａは、電流検出回路１８から出力されるモータ電流ＩＭと、端子電圧検出回路１９から出力されるモータ端子電圧ＶＭＰ，ＶＭＮとに基づき、モータ８へ供給する通電電流をクローズドループにより制御する。例えばメインＣＰＵ１１ａは、クローズドループの制御として、ＰＩＤ（比例・積分・微分）動作によるフィードバック制御を実行しており、モータ８に対するトルク指令であるアシストトルクＴａに応じた通電電流の目標値（目標電流ＩＴＮ）と、電流検出回路１８から出力されるモータ電流ＩＭとの差がゼロとなるようにして、ブリッジ回路１５の各トランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４をオン／オフ駆動させるためにＦＥＴ駆動／昇圧回路１６からブリッジ回路１５へ出力されるパルスのデューティ（ＤＵＴＹ）を修正する。
なお、電流検出回路１８は、電流センサ部１７に具備されるシャント抵抗１７ａの抵抗両端の電圧降下を測定することによって、バッテリ１２からモータ８へ供給される通電電流（モータ電流ＩＭ）を検出しており、端子電圧検出回路１９は、例えばブリッジ回路１５の各入出力端子１５ａ，１５ｂの端子電圧を測定することによって、バッテリ１２からモータ８へ供給される通電電圧（モータ端子電圧ＶＭＰ，ＶＭＮ）を検出する。

サブＣＰＵ１１ｂは、メインＣＰＵ１１ａと相互に通信可能に接続され、例えばメインＣＰＵ１１ａの動作に対する監視や保護等に係る制御を行う。
サブＣＰＵ１１ｂは、例えば図３に示すように、運転者の操舵意志に反するようなアシストトルクＴａが出力されることを防止するために、操舵トルクＴＲＱとモータ電流ＩＭとによって定められる２次元座標上において、ＥＰＳ制御装置１０による通常のアシスト動作の実行時おける操舵トルクＴＲＱとモータ電流ＩＭとの所定の対応関係（例えば、図３に示す実線α）に加えて、モータ８の運転を禁止する所定の方向出力禁止領域（ラッチゾーン）を設定しており、操舵トルクＴＲＱおよびモータ電流ＩＭが方向出力禁止領域内に属する継続時間が所定継続時間以上となった場合には、方向出力禁止処理としてメインＣＰＵ１１ａおよび出力禁止回路２０に対して所定の右方向出力禁止信号ＩＮＨＲまたは左方向出力禁止信号ＩＮＨＬを送出してブリッジ回路１５の全てのトランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４をオフ状態に設定し、バッテリ１２からモータ８への電力供給を禁止する。
ここで、操舵トルクＴＲＱおよびモータ電流ＩＭが方向出力禁止領域内に属する継続時間を判定する際の判定閾値である所定継続時間（例えば、図３に示す継続時間Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄ）は、操舵トルクＴＲＱおよびモータ電流ＩＭに応じて変化するように設定され、例えばモータ電流ＩＭが大きくなるほど所定継続時間が短くなるよう設定されている（例えば、Ｔｂ＝１００ｍｓ＞Ｔｃ＝２０ｍｓ＞Ｔｄ＝４ｍｓ等）。つまりモータ電流ＩＭが相対的に大きい場合には、方向出力禁止領域内に属する継続時間が相対的に短い場合であっても、モータ８への電力供給を禁止するようになっている。
なお、電流検出回路１８から出力されるモータ電流ＩＭには、ブリッジ回路１５からモータ８へ供給される通電電流の転流状態の情報、つまり通電電流の正負の符号の情報が含まれていないことから、サブＣＰＵ１１ｂは、メインＣＰＵ１１ａにて許可されているモータ８の回転方向の情報（例えば、メインＣＰＵ１１ａにて設定される目標電流ＩＴＮの符号等）を取得し、この情報に基づき、モータ電流ＩＭに対して正負の符号を付与している。

ここで、サブＣＰＵ１１ｂにて方向出力禁止処理が実行される場合としては、例えば電流検出回路１８からモータ電流ＩＭが正常な状態で出力されている際に、運転者によって瞬間的に過剰に大きな切り返し操作が繰り返し入力されると、モータ８の逆起電圧に起因する電流が発生している状態で目標電流ＩＴＮの符号が反転する場合があり、このとき、サブＣＰＵ１１ｂでは、モータ８の逆起電圧に起因する電流に係る操舵トルクＴＲＱが入力されている状態で、モータ電流ＩＭに対して付与される符号が反転するため、モータ電流ＩＭが方向出力禁止領域内に入ることになり、モータ８への電力供給が禁止される場合がある。
また、例えばモータ８へ供給される通電電流に対してフィードバック制御を実行しているときに、ブリッジ回路１５の適宜のトランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４がＯＮ状態で固定されてしまう異常が発生すると、メインＣＰＵ１１ａにて設定される目標電流ＩＴＮの符号に関わらずに適宜の符号のモータ電流ＩＭが出力されてしまう場合があり、さらに、ブリッジ回路１５において異常な通電経路の短絡電流がハンチングの状態を伴って繰り返し流通することによって、相対的に大きなモータ電流ＩＭが方向出力禁止領域内に入ることになり、モータ８への電力供給が禁止される場合がある。

このため、サブＣＰＵ１１ｂは、後述するように、電流検出回路１８から出力されるモータ電流ＩＭが過電流となる場合に方向出力禁止処理が実行されることに対応して、方向出力禁止処理が実行される期間の継続時間を検出し、この継続時間の検出値と、電流検出回路１８から出力されるモータ電流ＩＭとに基づき、ブリッジ回路１５の各トランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４が異常状態であるか否かを検知する１次検知の処理を実行する。
そして、サブＣＰＵ１１ｂは、この１次検知の処理にて異常判定が確定された場合には、後述するように、端子電圧検出回路１９から出力されるモータ端子電圧ＶＭＰ，ＶＭＮに基づき、ブリッジ回路１５の各トランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４が異常状態であるか否かを検知する２次検知の処理を実行する。
この２次検知の処理において、サブＣＰＵ１１ｂは、ブリッジ回路１５の適宜のトランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４がＯＮ状態で固定されてしまう異常が発生すると、モータ端子電圧ＶＭＰ，ＶＭＮ間の電圧差が所定のハイ側電圧差＃ΔＶＨ以上に増大、あるいは、所定のロー側電圧差＃ΔＶＬ以下に減少することを利用して、ブリッジ回路１５の各トランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４が異常状態であるか否かを検知する。

すなわち、ブリッジ回路１５の各トランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４のうち、２つのトランジスタＦＥＴ１およびＦＥＴ２、あるいは、２つのトランジスタＦＥＴ３およびＦＥＴ４がＯＮ状態で固定される異常状態において、サブＣＰＵ１１ｂから出力禁止回路２０に対して右方向出力禁止信号ＩＮＨＲまたは左方向出力禁止信号ＩＮＨＬを送出してブリッジ回路１５の全てのトランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４をオフ状態に設定することを指示すると、モータ端子電圧ＶＭＰ，ＶＭＮは、バッテリ１２の端子電圧レベル、あるいは、接地電圧レベルの同電位となり、モータ端子電圧ＶＭＰ，ＶＭＮ間の電圧差が所定のロー側電圧差＃ΔＶＬ以下に減少する。
また、例えば図４に示すように、ブリッジ回路１５の各トランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４のうち、１つのトランジスタＦＥＴ４がＯＮ状態で固定される異常状態において、サブＣＰＵ１１ｂからＦＥＴ駆動／昇圧回路１６に対してブリッジ回路１５の２つのトランジスタＦＥＴ１およびＦＥＴ２をＯＮ状態に設定することを指示する信号を送出すると、一方のモータ端子電圧ＶＭＮは接地電圧レベルとなるが、他方のモータ端子電圧ＶＭＰはバッテリ１２の端子電圧レベルに上昇し、モータ端子電圧ＶＭＰ，ＶＭＮ間の電圧差が所定のハイ側電圧差＃ΔＶＨ以上に増大する。同様にして、例えば図５に示すように、ブリッジ回路１５の各トランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４のうち、１つのトランジスタＦＥＴ２がＯＮ状態で固定される異常状態において、サブＣＰＵ１１ｂからＦＥＴ駆動／昇圧回路１６に対して２つのトランジスタＦＥＴ３およびＦＥＴ４をＯＮ状態に設定することを指示する信号を送出すると、一方のモータ端子電圧ＶＭＮはバッテリ１２の端子電圧レベルに上昇するが、他方のモータ端子電圧ＶＭＰは接地電圧レベルとなり、モータ端子電圧ＶＭＰ，ＶＭＮ間の電圧差が所定のハイ側電圧差＃ΔＶＨ以上に増大する。

本実施の形態による車両の操舵制御装置は上記構成を備えており、次に、この車両の操舵制御装置の動作、特に、ブリッジ回路１５の適宜のトランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４がＯＮ状態で固定されてしまう異常状態の有無を判定する判定処理について説明する。

先ず、図６に示すステップＳ０１においては、モータ電流ＩＭが所定の第１判定電流ＸＡ１（例えば、５３Ａ等）以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０２に進み、第１タイマーＣＭ１およびラッチタイマーＣＬＡおよびメインタイマーＣＭＡの各タイマー値にゼロを設定するクリア処理を実行する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０３に進む。
ステップＳ０３においては、モータ電流ＩＭが過電流であると判断して、１次検知の処理に係る第１タイマーＣＭ１の計時を開始する。
そして、ステップＳ０４においては、サブＣＰＵ１１ｂから出力禁止回路２０に対して右方向出力禁止信号ＩＮＨＲまたは左方向出力禁止信号ＩＮＨＬが送出される方向出力禁止処理の実行中であるか否かを判定する。
ステップＳ０４での判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０５に進み、ラッチタイマーＣＬＡの計時を開始し、ステップＳ０７に進む。
一方、ステップＳ０４での判定結果が「ＮＯ」の場合には、メインタイマーＣＭＡの計時を開始し、ステップＳ０７に進む。

ステップＳ０７においては、第１タイマーＣＭ１のタイマー値が所定のタイマー値＃ＣＭ１（例えば、＃ＣＭ１＝１．５ｍｓ等）以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ０９に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０８に進む。
ステップＳ０８においては、ラッチタイマーＣＬＡのタイマー値が所定のタイマー値＃ＣＬＡ（例えば、＃ＣＬＡ＝２０ｍｓ等）以上であるか否かを判定する。
ステップＳ０８の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、１次検知の処理において異常判定が確定したと判断して、後述するステップＳ１０に進む。
一方、ステップＳ０８での判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０９に進む。
ステップＳ０９においては、メインタイマーＣＭＡのタイマー値が所定のタイマー値＃ＣＭＡ（例えば、＃ＣＭＡ＝２００ｍｓ等）以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、１次検知の処理において異常判定が確定しないと判断して、上述したステップＳ０２に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０においては、サブＣＰＵ１１ｂからＦＥＴ駆動／昇圧回路１６に対してブリッジ回路１５の全てのトランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４をオフ状態に設定することを指示する信号を送出し、ＦＥＴ全ＯＦＦ処理を実行する。ここでは、以下に示す２次検知の処理からの復帰時にＦＥＴ全ＯＦＦ処理を解除することに対応して、予め目標電流ＩＴＮをゼロに設定した状態でＦＥＴ全ＯＦＦ処理を実行する。
次に、例えば図７に示すステップＳ１１においては、モータ端子電圧ＶＭＰ，ＶＭＮ間の電圧差（｜ＶＭＮ−ＶＭＰ｜）が所定のハイ側電圧差＃ΔＶＨ以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ１５に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２においては、２次検知の処理に係るハイ側タイマーＣＨの計時を開始する。
そして、ステップＳ１３においては、ハイ側タイマーＣＨのタイマー値が所定のタイマー値＃ＣＨ（例えば、＃ＣＨ＝２０ｍｓ等）以上であるか否かを判定する。
ステップＳ１３の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、２次検知の処理において異常判定が確定したと判断して、ステップＳ１４に進み、異常判定処理として、例えばパワーリレー１４をＯＦＦ状態に設定してバッテリ１２からモータ８への電力供給を停止することによって、ＥＰＳ制御装置１０による運転者の操舵のアシスト動作を停止し、一連の処理を終了する。
一方、ステップＳ１３の判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。

また、ステップＳ１５においては、モータ端子電圧ＶＭＰ，ＶＭＮ間の電圧差（｜ＶＭＮ−ＶＭＰ｜）が所定のロー側電圧差＃ΔＶＬ以下であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ１８に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６においては、２次検知の処理に係るロー側タイマーＣＬの計時を開始する。
そして、ステップＳ１７においては、ロー側タイマーＣＬのタイマー値が所定のタイマー値＃ＣＬ（例えば、＃ＣＬ＝２０ｍｓ等）以上であるか否かを判定する。
ステップＳ１７の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、２次検知の処理において異常判定が確定したと判断して、上述したステップＳ１４に進む。
一方、ステップＳ１７の判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。

また、ステップＳ１８においては、正常判定タイマーＣＫの計時を開始する。
そして、ステップＳ１９においては、正常判定タイマーＣＫのタイマー値が所定のタイマー値＃ＣＫ（例えば、＃ＣＫ＝２０ｍｓ等）以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、２次検知の処理において異常判定が確定しないと判断して、ステップＳ２０に進み、ＦＥＴ全ＯＦＦ処理の実行を解除し、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。

すなわち、上述した１次検知の処理においては、モータ電流ＩＭが所定の第１判定電流ＸＡ１（例えば、５３Ａ等）以上である状態の継続時間あるいは積算時間が所定のタイマー値＃ＣＭ１（例えば、＃ＣＭ１＝１．５ｍｓ等）以上、かつ、方向出力禁止処理が実行される期間の継続時間あるいは積算時間が所定のタイマー値＃ＣＬＡ（例えば、＃ＣＬＡ＝２０ｍｓ等）以上である場合に、１次検知の処理において異常判定が確定したと判断される。

例えば運転者の操舵入力において左切り込み中である場合に、図８に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２のように、モータ電流ＩＭが所定の第１判定電流ＸＡ１（例えば、５３Ａ等）以上となることに伴って、時刻ｔ２において右方向出力禁止信号ＩＮＨＲが解除状態から禁止状態に変更されて方向出力禁止処理の実行が開始され、サブＣＰＵ１１ｂから出力禁止回路２０に対してブリッジ回路１５の全てのトランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４をオフ状態に設定することが指示されると、時刻ｔ２から時刻ｔ３に示すように、モータ電流ＩＭがゼロとなる。
そして、この方向出力禁止処理の実行中である時刻ｔ２から時刻ｔ３においては、ラッチタイマーＣＬＡの計時によって、方向出力禁止処理の実行継続時間が計測される。
そして、例えば方向出力禁止処理の実行継続時間が所定のタイマー値＃ＣＬＡ（例えば、＃ＣＬＡ＝２０ｍｓ等）以上となった時刻以降である時刻ｔ３において、左方向出力禁止信号ＩＮＨＬが解除状態に設定されることで方向出力禁止処理の実行が解除され、この時刻ｔ３以降において、モータ電流ＩＭが所定の第１判定電流ＸＡ１（例えば、５３Ａ等）以上となる状態の継続時間あるいは積算時間が所定のタイマー値＃ＣＭ１（例えば、＃ＣＭ１＝１．５ｍｓ等）以上となる時刻ｔ４において、２次検知の処理が開始される。
そして、時刻ｔ４以降であって、２次検知の処理にて異常判定が確定したと判断される時刻ｔ５においては、異常判定処理として、パワーリレー１４をＯＦＦ状態に設定してバッテリ１２からモータ８への電力供給を停止することによって、ＥＰＳ制御装置１０による運転者の操舵に対するアシスト動作を停止する。

上述したように、本実施の形態による車両の操舵制御装置によれば、電流検出回路１８から出力されるモータ電流ＩＭが過電流となる場合に方向出力禁止処理が実行されることに対応して、方向出力禁止処理が実行される期間の継続時間を検出し、この継続時間の検出値と、電流検出回路１８から出力されるモータ電流ＩＭとに基づき、ブリッジ回路１５の各トランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４が異常状態であるか否かを検知する１次検知の処理を実行することによって、各トランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４が異常状態であるか否かを、方向出力禁止処理の実行状態に関わらずに、適切に判定することができる。

なお、上述した実施の形態においては、１次検知の処理および２次検知の処理をサブＣＰＵ１１ｂが実行するとしたが、これに限定されず、メインＣＰＵ１１ａが実行してもよい。

なお、上述したステップＳ２０においては、ＦＥＴ全ＯＦＦ処理の実行を解除すると共に、１次検知の処理を実行完了したことを示すフラグのフラグ値をゼロとし、２次検知の処理を実行完了したことを示すフラグのフラグ値に「１」を設定して、このフラグ値を所定時間（例えば、１００ｍｓ等）に亘って保持し、この期間中においてモータ電流ＩＭが所定の第１判定電流ＸＡ１（例えば、５３Ａ等）以上であると判定された時点で、上述したステップＳ１４と同様の異常判定処理を実行してもよい。

なお、上述した実施の形態においては、１次検知の処理において、モータ電流ＩＭが所定の第１判定電流ＸＡ１（例えば、５３Ａ等）以上であるか否かの判定結果に基づき、異常判定を確定したが、これに限定されず、例えば図９に示す変形例のように、さらに、モータ電流ＩＭが、所定の第１判定電流ＸＡ１よりも小さい所定の第２判定電流ＸＡ２（例えば、３０Ａ等）以上であるか否かの判定結果に基づき異常判定を確定してもよい。
例えば図９に示すステップＳ０１においては、モータ電流ＩＭが所定の第１判定電流ＸＡ１（例えば、５３Ａ等）以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、図１０に示すステップＳ２１に進み、第１タイマーＣＭ１および第２タイマーＣＭ２およびラッチタイマーＣＬＡおよびメインタイマーＣＭＡの各タイマー値にゼロを設定するクリア処理を実行し、後述するステップＳ２６に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０３に進む。
ステップＳ０３においては、モータ電流ＩＭが過電流であると判断して、１次検知の処理に係る第１タイマーＣＭ１の計時を開始し、ステップＳ２２に進む。
そして、ステップＳ２２においては、モータ電流ＩＭが所定の第２判定電流ＸＡ２（例えば、３０Ａ等）以上であるか否かを判定する。
ステップＳ２２の判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ２１に進む。
一方、ステップＳ２２の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２３に進み、第２タイマーＣＭ２の計時を開始し、ステップＳ０４に進む。
そして、ステップＳ０４においては、サブＣＰＵ１１ｂから出力禁止回路２０に対して右方向出力禁止信号ＩＮＨＲまたは左方向出力禁止信号ＩＮＨＬが送出される方向出力禁止処理の実行中であるか否かを判定する。
ステップＳ０４での判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０５に進み、ラッチタイマーＣＬＡの計時を開始し、図１０に示すステップＳ２４に進む。
一方、ステップＳ０４での判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０６に進み、メインタイマーＣＭＡの計時を開始し、図１０に示すステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４においては、第２タイマーＣＭ２のタイマー値が所定のタイマー値＃ＣＭ２（例えば、＃ＣＭ２＝１０ｍｓ等）以上であるか否かを判定する。
ステップＳ２４の判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ２７に進む。
一方、ステップＳ２４の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２５に進む。
ステップＳ２５においては、ラッチタイマーＣＬＡのタイマー値が所定のタイマー値＃ＣＬＡ（例えば、＃ＣＬＡ＝２０ｍｓ等）以上であるか否かを判定する。
ステップＳ２５の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、１次検知の処理において異常判定が確定したと判断して、ステップＳ２６に進み、上述したステップＳ１０と同様にＦＥＴ全ＯＦＦ処理を実行する。
一方、ステップＳ２５での判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ２７に進む。
ステップＳ２７においては、ラッチタイマーＣＬＡのタイマー値がゼロであるか否かを判定する。
ステップＳ２７の判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり方向出力禁止処理が実行されていない場合には、ステップＳ２８に進む。
一方、ステップＳ２７の判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ２９に進む。
ステップＳ２８においては、第１タイマーＣＭ１のタイマー値が所定のタイマー値＃ＣＭ１（例えば、＃ＣＭ１＝１．５ｍｓ等）以上であるか否かを判定する。
ステップＳ２８の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、方向出力禁止処理が実行されていない状態であっても１次検知の処理において異常判定が確定したと判断して、上述したステップＳ２６に進む。
一方、ステップＳ２８の判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ２９に進む。
ステップＳ２９においては、メインタイマーＣＭＡのタイマー値が所定のタイマー値＃ＣＭＡ（例えば、＃ＣＭＡ＝２００ｍｓ等）以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、１次検知の処理において異常判定が確定しないと判断して、上述したステップＳ２１に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ２６に進む。

すなわち、この変形例においては、上述した１次検知の処理において、モータ電流ＩＭが所定の第２判定電流ＸＡ２（例えば、３０Ａ等）以上である状態の継続時間あるいは積算時間が所定のタイマー値＃ＣＭ２（例えば、＃ＣＭ２＝１０ｍｓ等）以上かつ方向出力禁止処理が実行される期間の継続時間あるいは積算時間が所定のタイマー値＃ＣＬＡ（例えば、＃ＣＬＡ＝２０ｍｓ等）以上である場合、または、方向出力禁止処理が実行されていない状態（ＣＬＡ＝０）であってもモータ電流ＩＭが所定の第１判定電流ＸＡ１（例えば、５３Ａ等）以上である状態の継続時間あるいは積算時間が所定のタイマー値＃ＣＭ１（例えば、＃ＣＭ１＝１．５ｍｓ等）以上である場合の何れか一方において、１次検知の処理の異常判定が確定したと判断される。
これにより、１次検知の処理において異常判定の判定精度をより一層向上させることができる。

本発明は車両の電動パワーステアリング装置全般に適用できる。

本発明の実施の形態に係る車両の操舵制御装置の構成図である。 図１に示すＥＰＳ制御装置の構成図である。 操舵トルクＴＲＱ（トルク）とモータ電流ＩＭ（電流）とによって定められる２次元座標上に設定される方向出力禁止領域の一例を示す図である。 ブリッジ回路のトランジスタＦＥＴ４がＯＮ状態で固定される異常状態を示す図である。 ブリッジ回路のトランジスタＦＥＴ２がＯＮ状態で固定される異常状態を示す図である。 本発明の実施の形態に係る車両の操舵制御装置の動作、特に、ブリッジ回路の適宜のトランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４がＯＮ状態で固定されてしまう異常状態の有無を判定する判定処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る車両の操舵制御装置の動作、特に、ブリッジ回路の適宜のトランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４がＯＮ状態で固定されてしまう異常状態の有無を判定する判定処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る車両の操舵制御装置において、モータ電流ＩＭ、リレーの作動状態、右方向出力禁止信号ＩＮＨＲおよび左方向出力禁止信号ＩＮＨＬの時間変化の一例を示す図である。 本発明の実施の形態の変形例に係る車両の操舵制御装置の動作、特に、ブリッジ回路の適宜のトランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４がＯＮ状態で固定されてしまう異常状態の有無を判定する判定処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の変形例に係る車両の操舵制御装置の動作、特に、ブリッジ回路の適宜のトランジスタＦＥＴ１，…，ＦＥＴ４がＯＮ状態で固定されてしまう異常状態の有無を判定する判定処理を示すフローチャートである。

符号の説明

８ モータ（電動機）
１０ａ トルクセンサ（操舵状態量検出手段）
１１ａ メインＣＰＵ（制御装置、第１の制御部、電動機制御手段）
１１ｂ サブＣＰＵ（制御装置、第２の制御部、通電禁止手段）
１６ ＦＥＴ駆動／昇圧回路（通電切換手段）
ステップＳ０７、ステップＳ２８ 電流判定手段
ステップＳ０８、ステップＳ２５ 通電禁止判定手段
ステップＳ１４ 異常検知手段
ステップＳ２４ 第２の電流判定手段

Claims (2)

1. 車両の操舵輪を操舵可能な操舵機構を駆動する電動機と、
   複数のスイッチング素子を具備し、前記スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ切換動作により前記電動機への通電電流を転流させる通電切換手段と、
   運転者から入力される操舵入力に係る操舵状態量を検出する操舵状態量検出手段と、
   該操舵状態量検出手段にて検出される前記操舵状態量に応じて、前記通電切換手段を制御する制御装置とを備える車両の操舵制御装置であって、
   前記電動機の通電電流を検出する電流検出器を備え、
   前記制御装置は第１の制御部および第２の制御部からなり、
   前記第１の制御部は、前記操舵状態量検出手段にて検出される前記操舵状態量に応じて、運転者の操舵をアシストするように前記通電切換手段を制御し、前記電動機を回転駆動させる電動機制御手段を備え、
   前記第２の制御部は、前記操舵状態量検出手段にて検出される前記操舵状態量に応じて前記電動機への通電を禁止する通電禁止手段を備え、
   前記電流検出器にて検出される前記通電電流の検出値が所定電流値以上である期間の継続時間あるいは積算時間が所定時間以上であるか否かを判定する電流判定手段と、
   前記通電禁止手段にて前記電動機への通電が禁止される期間の継続時間が所定継続時間以上であるか否かを判定する通電禁止判定手段と、
   少なくとも前記電流判定手段の判定結果および前記通電禁止判定手段の判定結果の何れかひとつに応じて、前記スイッチング素子が異常状態であるか否かを検知する異常検知手段と
   を備えることを特徴とする車両の操舵制御装置。
2. 前記電流検出器にて検出される前記通電電流の検出値が、前記所定電流値よりも小さい所定値以上である期間の継続時間あるいは積算時間が所定の時間以上であるか否かを判定する第２の電流判定手段を備え、
   前記異常検知手段は、少なくとも前記電流判定手段の判定結果および前記通電禁止判定手段の判定結果および前記第２の電流判定手段の判定結果の何れかひとつに応じて、前記スイッチング素子が異常状態であるか否かを検知することを特徴とする請求項１に記載の車両の操舵制御装置。
   
   

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