JP2007191101A - 電動パワーステアリングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】電源装置１０が異常状態となったとしても、異常状態によっては、アシスト電動機３０の制御を完全に停止せずに、ＥＰＳコントローラ２０が作動する状態を維持することができる電動パワーステアリングシステムを提供する。
【解決手段】ＥＰＳコントローラ２０は、アシスト電動機３０の制御開始前及び制御中において、電源装置１０の異常状態が終了フェールの場合にアシスト電動機３０の制御を完全に停止し且つＥＰＳコントローラ２０自身の作動を停止する。また、異常状態が復帰フェールの場合には、電源装置１０が正常状態に復帰するまでアシスト電動機３０の制御を一時的に停止する。さらに、異常状態が消費電力制限フェールの場合には、アシスト電動機３０の消費電力を制限した状態で制御を継続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、操舵力を補助するアシスト電動機を備える電動パワーステアリングシステムに関するものである。

電動パワーステアリングシステムは、アシスト電動機と、アシスト電動機を制御する電動パワーステアリング制御部とを備える。そして、この電動パワーステアリング制御部は、当該制御部自身が異常状態となった場合に、ステアリング操作に違和感を生じることなくアシスト電動機の制御を中断させることが行われている。例えば、特許文献１には、トルクセンサ回路信号に外部からの雑音が混入して瞬間的にでも信号処理回路の出力が通常より異常に上昇又は低下した場合などに、トルク付勢力を急激に減少させるのではなく、トルク付勢力を徐々に減少するようにしている。
特開２００１−６６２００号公報

ところで、電動パワーステアリングシステムは、上記したアシスト電動機及び電動パワーステアリング制御部に加えて、当該電動パワーステアリング制御部へ電力を供給する電源装置を備える。そして、従来は、この電源装置が異常状態となった場合には、この異常状態に関わりなく、アシスト電動機の制御を完全に停止し、且つ、電動パワーステアリング制御部自身の作動を停止させていた。

しかし、電動パワーステアリングシステムにより操舵力を補助することは、近年の車両において非常に重要な機能となっている。従って、電動パワーステアリングシステムが機能する状態を出来るだけ維持することが望まれている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電源装置が異常状態となったとしても、異常状態によっては、アシスト電動機の制御を完全に停止せずに、電動パワーステアリング制御部が作動する状態を維持することができる電動パワーステアリングシステムを提供することを目的とする。

本発明の電動パワーステアリングシステムは、車速及び操舵トルクに応じて操舵力を補助するアシスト電動機と、電源装置と、電源装置から電力を入力し、アシスト電動機を制御する電動パワーステアリング制御部とを備える。そして、電動パワーステアリング制御部は、アシスト電動機の制御中において、電源装置の異常状態が第１所定状態の場合にアシスト電動機の制御を完全に停止し且つ電動パワーステアリング制御部自身の作動を停止し、電源装置の異常状態が第２所定状態の場合に電源装置が正常状態に復帰するまでアシスト電動機の制御を一時的に停止する。

つまり、電源装置の異常状態によって、アシスト電動機の制御を完全に停止し且つ電動パワーステアリング制御部自身の作動を停止する場合と、アシスト電動機の制御を一時的に停止する場合とが存在する。従来は、電源装置が異常状態となった場合には、上述したように、異常状態に関わりなく、アシスト電動機の制御を完全に停止し且つ電動パワーステアリング制御部自身の作動を停止していた。しかし、本発明の電動パワーステアリングシステムによれば、電源装置の異常状態によっては、アシスト電動機の制御を一時的に停止するのみで、電源装置が正常状態に復帰した場合には、アシスト電動機の制御を行うようにすることができる。このように、出来るだけ、電動パワーステアリングシステムが機能する状態を維持することができる。

なお、第１所定状態とは、電源装置が正常状態へ復帰不可能な異常状態を意味し、第２所定状態とは、電源装置が正常状態へ復帰可能な異常状態のうちの一態様を意味する。つまり、第１所定状態は、第２所定状態よりも異常レベルが高い状態となる。第１所定状態とは、アシスト電動機へ出力する電圧に直接影響を与える異常状態、例えば、電源装置を構成する駆動回路の異常状態などである。

第２所定状態とは、アシスト電動機へ出力する電圧には直接影響を与えない異常状態、例えば、電源装置を構成する駆動回路が高い過熱状態になった場合や駆動回路の動作が不安定になった場合などである。また、電源装置がアシスト電動機の他の装置と共用されている場合などにおいて、第２所定状態は、他の装置から電源装置への要求に応じて、電源装置がアシスト電動機へ電力を供給できない状態を含む。つまり、他の装置から電源装置への要求に応じて、アシスト電動機の制御を一時的に停止する。そして、他の装置から電源装置への要求が解除された場合には、アシスト電動機の制御を復帰させる。

ここで、上述においては、電動パワーステアリング制御部は、アシスト電動機の制御中を対象としたが、アシスト電動機の制御開始前においても同様に適用することができる。すなわち、電動パワーステアリング制御部は、アシスト電動機の制御開始前において、電源装置の異常状態が第１所定状態の場合にアシスト電動機の制御を開始せず且つ電動パワーステアリング制御部自身の作動を停止し、電源装置の異常状態が第２所定状態の場合に電源装置が正常状態に復帰するまでアシスト電動機の制御開始を一時的に待機するようにする。

ここで、アシスト電動機の制御開始前とは、イグニッションスイッチがＯＮされた直後であってアシスト電動機の制御を開始する前と、アシスト電動機の制御を一時的に停止した後にアシスト電動機の制御を開始する前とがある。

つまり、このようにアシスト電動機の制御開始前においては、電源装置の異常状態によって、アシスト電動機の制御を開始せず且つ電動パワーステアリング制御部自身の作動を停止する場合と、アシスト電動機の制御開始を一時的に待機する場合とが存在するようにしている。従って、電源装置の異常状態によっては、アシスト電動機の制御開始を一時的に待機するのみで、電源装置が正常状態に復帰した場合には、アシスト電動機の制御を開始することができる。つまり、出来るだけ、電動パワーステアリングシステムが機能する状態を維持することができる。

また、上述においては、電源装置が正常状態へ復帰可能な異常状態のうちの一態様として第２所定状態を用いたが、正常状態へ復帰可能な異常状態を異常レベルに応じて複数に分類することもできる。例えば、異常状態によって、第２所定状態と、第３所定状態などに分類することができる。ここで、第３所定状態とは、第２所定状態よりも異常のレベルが低い状態を意味する。そして、第３所定状態とは、例えば、電源装置が異常状態であってもアシスト電動機の制御を停止することなく、アシスト電動機が消費する消費電力を小さく制限した状態で動作させることが可能な状態である。

すなわち、電動パワーステアリング制御部は、アシスト電動機の制御中において、電源装置の異常状態が第３所定状態の場合にアシスト電動機の消費電力を制限した状態でアシスト電動機を制御する。例えば、正常状態のアシスト電動機の消費電力を１０００Ｗとした場合、この第３所定状態の場合には消費電力が５００Ｗを上限値としてアシスト電動機の制御を行う。

このように、電源装置が正常状態へ復帰可能な異常状態について、アシスト電動機の制御を一時的に停止する場合と、アシスト電動機の制御を停止することなく小さな消費電力でもアシスト電動機を制御する場合とに区分けしている。これにより、消費電力が小さいとしても、出来るだけ、アシスト電動機が制御される状態、すなわち電動パワーステアリングシステムが機能する状態を維持することができる。

なお、第３所定状態とは、例えば、電源装置を構成する駆動回路が正常時よりも僅かに過熱状態になった場合などである。この場合、アシスト電動機の消費電力を小さくすることで、電源装置を構成する回路に流れる電流が小さくなるため、過熱保護効果を発揮する。その結果、電源装置を構成する駆動回路の過熱状態が軽減されて、正常状態へ復帰させることができる。

また、第３所定状態を適用する場合について、上記同様に、電動パワーステアリング制御部は、アシスト電動機の制御開始前においても適用することができる。すなわち、電動パワーステアリング制御部は、アシスト電動機の制御開始前において、電源装置の異常状態が第３所定状態の場合にアシスト電動機の消費電力を制限した状態でアシスト電動機の制御を開始するようにする。

つまり、このようにアシスト電動機の制御開始前においては、電源装置が正常状態へ復帰可能な異常状態について、アシスト電動機の制御開始を一時的に待機する場合と、小さな消費電力の状態でアシスト電動機の制御を開始する場合とに区分けしている。従って、電源装置の異常状態によっては、消費電力が小さいとしても、出来るだけ、アシスト電動機が制御される状態、すなわち電動パワーステアリングシステムが機能する状態とすることができる。

本発明の電動パワーステアリングシステムによれば、電源装置が異常状態となったとしても、異常状態によっては、アシスト電動機の制御を完全に停止せずに、電動パワーステアリング制御部が作動する状態を維持することができる。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態の電動パワーステアリングシステムの構成について、図１を参照して説明する。図１は、電動パワーステアリングシステムの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、電動パワーステアリングシステムは、電源装置１０と、ＥＰＳコントローラ２０と、アシスト電動機３０とを備える。

電源装置１０は、車載バッテリや、当該車載バッテリから出力される電圧を昇降圧する昇降圧回路などを含む装置である。この電源装置１０は、後述するＥＰＳコントローラ２０へ電力を供給している。また、電源装置１０は、ＥＰＳコントローラ２０の他の外部装置４０にも電力を供給している。さらに、電源装置１０は、電源装置１０自身の異常情報をＥＰＳコントローラ２０へ出力している。

この異常情報には、駆動回路異常、駆動回路の過熱保護異常、マイコン異常、ＥＥＰＲＯＭ異常、外部装置要求異常などが含まれる。ここで、駆動回路異常とは、駆動回路そのものが異常の状態となる場合であって、例えば過電流が流れる場合や過電圧が印加される場合などである。過熱保護異常とは、駆動回路が過熱状態となる異常状態である。この過熱保護異常には、比較的低温の異常状態である過熱保護異常１と、比較的高温の異常状態である過熱保護異常２とがある。マイコン異常、ＥＥＰＲＯＭ異常は、電源装置１０を構成するマイコンやＥＥＰＲＯＭが異常状態となる場合である。外部装置要求異常とは、外部装置４０が電源装置１０に対して例えば非常に高圧の電圧を要求している場合などに、電源装置１０がＥＰＳコントローラ２０へ電圧を印加することができない場合などである。

ＥＰＳコントローラ２０（本発明における電動パワーステアリング制御部）は、操舵トルクセンサ（図示せず）及び車速センサ（図示せず）に基づき、アシスト電動機３０を制御する。具体的には、ＥＰＳコントローラ２０は、操舵トルク及び車速に応じて算出された操舵補助力をアシスト電動機３０が出力するように、アシスト電動機３０へ電力を供給する。アシスト電動機３０への電力供給に際しては、電源装置１０から出力される出力電圧を入力して行う。なお、アシスト電動機３０は、例えば、ブラシレスＤＣモータからなり、ラックシャフト（図示せず）に配置されている。

また、ＥＰＳコントローラ２０は、電源装置１０から異常情報を入力している。そして、ＥＰＳコントローラ２０は、異常情報に基づき、異常判定を行う。ここで、ＥＰＳコントローラ２０の処理について、図２〜図４を参照して詳細に説明する。図２〜図４は、ＥＰＳコントローラ２０の処理を示すフローチャートである。

図２〜図４に示すように、ＥＰＳコントローラ２０は、まず、イグニッションスイッチがＯＮ（ＩＧＯＮ）されたか否かを判定する（ステップＳ１）。この判定結果がＩＧ ＯＮの場合には（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、制御開始前における異常判定処理を行う（ステップＳ２）。このステップＳ２における異常判定処理は、ＥＰＳコントローラ２０におけるイニシャルチェックに相当する。この異常判定処理は、異常情報に基づき、電源装置１０が異常か否かを判定する処理である。

異常判定処理における異常分類は、表１に示すように分類されている。すなわち、表１に示すように、異常状態に応じて、終了フェールと、消費電力制限フェールと、復帰フェールとに分類される。なお、表１に示す場合の他は、正常と判定される。

ここで、表１における異常分類において、終了フェールと、消費電力制限フェールと、復帰フェールとの異常レベルの順位は、次の通りである。まず、最も異常レベルが高い異常状態は、終了フェールに分類した異常状態である。次に異常レベルが高い異常状態は、復帰フェールに分類した異常状態である。最も異常レベルが低い異常状態は、消費電力制限フェールに分類した異常状態である。

また、異常状態における駆動回路異常、マイコン異常、ＥＥＰＲＯＭ異常、外部装置要求異常、過熱保護異常は、上述したとおりである。

そして、制御開始前の異常判定処理の結果、正常であると判定された場合には（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、通常制御開始処理を行う（ステップＳ４）。ここで、通常制御とは、後述する制限制御に対応する制御方法であって、消費電力が何ら制限されていない制御方法である。

続いて、通常制御が開始された後は、制御中における異常判定処理を行う（ステップＳ５）。このステップＳ５における制御中の異常判定処理は、上述したステップＳ２における制御開始前の異常判定処理と同様に、異常情報に基づき、電源装置１０が異常か否かを判定する処理である。そして、このステップＳ５における制御中の異常判定処理における異常分類は、上述した表１に示すように分類されている。

そして、制御中の異常判定処理の結果、正常であると判定された場合には（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、通常制御中であるか否かを判定する（ステップＳ７）。そして、通常制御中であれば（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、制御終了信号が出力されているか否かを判定する（ステップＳ８）。制御終了信号が出力されていれば（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、制御終了処理を行い（ステップＳ１０）、ＥＰＳコントローラ２０の処理は終了する。なお、制御終了信号は、例えば、イグニッションスイッチのＯＦＦ信号である。また、ステップＳ８において、制御終了信号が出力されていない場合（ステップＳ８：Ｎｏ）、すなわち、イグニッションスイッチがＯＦＦされていないのであれば、ステップＳ５に戻り、処理を繰り返す。つまり、再び、制御中における異常判定処理を行い、正常であれば通常制御を継続する。

一方、ステップＳ７において、通常制御中でない場合（ステップＳ７：Ｎｏ）、すなわち制限制御中である場合には、通常制御への変更処理を行い（ステップＳ９）、ステップＳ８へ進む。つまり、制限制御が行われている場合に、制御中の異常判定処理において正常と判定されると、通常制御へ変更される。

また、ステップＳ２における制御開始前の異常判定処理において、正常でないと判定された場合には、次のようになる。この場合には、ステップＳ３において、正常でないと判定される（ステップＳ３：Ｎｏ）。

そうすると、異常分類が消費電力制限フェールであるか否かを判定する（ステップＳ１１）。異常分類が消費電力制限フェールの場合には（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、制限制御を開始する（ステップＳ１２）。制限制御とは、アシスト電動機３０の最大消費電力を制限した状態でアシスト電動機３０を制御する制御方法である。この場合の最大消費電力は、例えば、通常制御における最大消費電力の半分程度とする。そして、制限制御を開始した後は、上述した制御中の異常判定処理に進む（ステップＳ５）。つまり、制御開始前の異常判定処理において、異常分類が消費電力制限フェールと判定された場合には、消費電力を制限した制限制御として、アシスト電動機３０の制御を開始する。

一方、異常分類が消費電力制限フェールでない場合には（ステップＳ１１：Ｎｏ）、異常分類が復帰フェールであるか否かを判定する（ステップＳ１３）。そして、異常分類が復帰フェールの場合には（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、再び制御開始前の異常判定処理を行う（ステップＳ２）。つまり、制御開始前の異常判定処理において、異常分類が復帰フェールと判定された場合には、アシスト電動機３０の制御開始を一時的に待機することになる。その後、正常と判定された場合、若しくは、消費電力制限フェールと判定された場合には、通常制御若しくは制限制御を開始する。従って、異常状態が復帰フェールと判定された場合には、正常又は復帰フェールと判定されるまでの間、アシスト電動機３０の制御開始を一時的に待機する。

また、異常分類が消費電力制限フェールでも復帰フェールでもない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、すなわち終了フェールの場合には、制御終了処理を行う（ステップＳ１０）。つまり、制御開始前の異常判定処理において、異常分類が終了フェールと判定された場合には、アシスト電動機３０の制御を開始することなく、ＥＰＳコントローラ２０自身の作動を停止する。

また、ステップＳ５における制御中の異常判定処理において、正常でないと判定された場合には、次のようになる。この場合には、ステップＳ６において、正常でないと判定される（ステップＳ６：Ｎｏ）。
そうすると、異常分類が消費電力制限フェールであるか否かを判定する（ステップＳ２１）。異常分類が消費電力制限フェールの場合には（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、制限制御への変更処理を行う（ステップＳ２２）。そして、制限制御へ変更した後は、上述した制御中の異常判定処理に進む（ステップＳ５）。つまり、制御中の異常判定処理において、異常分類が消費電力制限フェールと判定された場合には、通常制御の状態から制限制御の状態へ変更して、アシスト電動機３０を制御する。

一方、異常分類が消費電力制限フェールでない場合には（ステップＳ２１：Ｎｏ）、異常分類が復帰フェールであるか否かを判定する（ステップＳ２３）。そして、異常分類が復帰フェールの場合には（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、アシスト電動機３０の制御を一時停止する（ステップＳ２４）。その後、再び制御開始前の異常判定処理を行う（ステップＳ２）。つまり、制御中の異常判定処理において、異常分類が復帰フェールと判定された場合には、アシスト電動機３０の制御を一時停止して、制御が開始できる状態になるまで待機することになる。その後、正常と判定された場合、若しくは、消費電力制限フェールと判定された場合に、通常制御若しくは制限制御を開始する。つまり、異常状態が復帰フェールと判定された場合には、正常又は復帰フェールと判定されるまでの間、アシスト電動機３０の制御を一時停止する。

また、異常分類が消費電力制限フェールでも復帰フェールでもない場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、すなわち終了フェールの場合には、制御終了処理を行う（ステップＳ１０）。つまり、制御中の異常判定処理において、異常分類が終了フェールと判定された場合には、アシスト電動機３０の制御を完全に停止し、ＥＰＳコントローラ２０自身の作動を停止する。

以上説明したように、電源装置の異常状態が消費電力制限フェール及び復帰フェールの場合には、ＥＰＳコントローラ２０は、アシスト電動機３０の制御を完全に停止することなく、制御を継続し得る状態としている。つまり、出来るだけ、電動パワーステアリングシステムとしての機能を発揮し続けるようにしている。さらに、電源装置の異常状態が消費電力制限フェールの場合には、ＥＰＳコントローラ２０は、消費電力を制限しているものの、アシスト電動機３０の制御は継続している。つまり、アシスト電動機３０による補助操舵力が低下するとしても、アシスト電動機３０の補助操舵力が全くなくなることに比べると、操舵感は良好と言える。従って、本実施形態の電動パワーステアリングシステムによれば、確実に操舵感を良好にすることができる。

電動パワーステアリングシステムの構成を示すブロック図である。 ＥＰＳコントローラ２０の処理を示すフローチャートである。 ＥＰＳコントローラ２０の処理を示すフローチャートである。 ＥＰＳコントローラ２０の処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０：電源装置、 ２０：ＥＰＳコントローラ、 ３０：アシスト電動機、
４０：外部装置

Claims (4)

1. 車速及び操舵トルクに応じて操舵力を補助するアシスト電動機と、
   電源装置と、
   前記電源装置から電力を入力し、前記アシスト電動機を制御する電動パワーステアリング制御部と、
   を備える電動パワーステアリングシステムであって、
   前記電動パワーステアリング制御部は、前記アシスト電動機の制御中において、前記電源装置の異常状態が第１所定状態の場合に前記アシスト電動機の制御を完全に停止し且つ前記電動パワーステアリング制御部自身の作動を停止し、前記電源装置の異常状態が第２所定状態の場合に前記電源装置が正常状態に復帰するまで前記アシスト電動機の制御を一時的に停止することを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
2. 前記電動パワーステアリング制御部は、前記アシスト電動機の制御開始前において、前記電源装置の異常状態が前記第１所定状態の場合に前記アシスト電動機の制御を開始せず且つ前記電動パワーステアリング制御部自身の作動を停止し、前記電源装置の異常状態が前記第２所定状態の場合に前記電源装置が正常状態に復帰するまで前記アシスト電動機の制御開始を一時的に待機する請求項１記載の電動パワーステアリングシステム。
3. 前記電動パワーステアリング制御部は、前記アシスト電動機の制御中において、前記電源装置の異常状態が第３所定状態の場合に前記アシスト電動機の消費電力を制限した状態で前記アシスト電動機を制御する請求項１又は２に記載の電動パワーステアリングシステム。
4. 前記電動パワーステアリング制御部は、前記アシスト電動機の制御開始前において、前記電源装置の異常状態が前記第３所定状態の場合に前記アシスト電動機の消費電力を制限した状態で前記アシスト電動機の制御を開始する請求項３記載の電動パワーステアリングシステム。

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