JP2008087692A - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】イグニッション信号回路の断線故障やエンストが発生した場合においても、ハンドル操舵の操舵トルクやモータ角速度の大きさにより判定を行うだけでなく、動作される継続時間とを比較して判定することにより、より信頼性の高い電動パワーステアリング装置の制御装置を提供する。
【解決手段】操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、電流指令値により操舵補助を付与するモータをフィードバック制御する電動パワーステアリング装置の制御装置において、操舵トルクの異常を判定して第１アシスト停止信号を出力するトルク信号監視部と、モータの角速度を検出するモータ角速度検出部と、角速度の異常を判定して第２アシスト停止信号を出力するモータ角速度監視部と、第１及び第２アシスト停止信号が入力されたときにモータ駆動を停止してアシスト停止とするアシスト停止部とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や車両の操舵系にモータによる操舵補助を付与するようにようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特にイグニッション信号回路（イグニッションキーのＯＮ／ＯＦＦ信号発信部）の断線故障やエンストが発生しても操舵中にアシストを突然停止しないように、ハンドルからの操舵トルクとモータ角速度を監視しながらアシストを継続して行う信頼性の高い電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。

自動車や車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク（操舵補助トルク）を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流制御値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデュ−ティ比の調整で行っている。

ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図３に示して説明すると、操向ハンドル１のコラム軸２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ，ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッド６に結合されている。コラム軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に結合されている。パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット３０には、バッテリ１４から電力が供給されると共に、イグニッションキー１１を経てイグニッション信号が入力され、コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基づいてアシスト指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基づいてモータ２０に供給する電流を制御する。

コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵを含む）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図４のようになる。

図４を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴは操舵補助指令値演算部３２に入力される。又、車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算部３２に入力される。操舵補助指令値演算部３２は、入力された操舵トルクＴ及び車速Ｖに基づいて、メモリ３３に記憶されているアシストマップを参照してモータ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉを決定する。操舵補助指令値Ｉは減算部３０Ａに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償部３４に入力され、減算部３０Ａの偏差（Ｉ−ｉ）は比例演算部３５に入力されると共に、フィードバック系の特性を改善するための積分演算部３６に入力され、その比例出力は加算部３０Ｂに入力される。微分補償部３４及び積分補償部３６の出力も加算部３０Ｂに加算入力され、加算部３０Ｂでの加算結果である電流制御値Ｅが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路３７に入力される。モータ駆動回路３７にはリレー１３を介してバッテリ１４からの電力が供給され、モータ２０のモータ電流値ｉはモータ電流検出回路３８で検出され、モータ電流値ｉは減算部３０Ａに入力されてフィードバックされる。

このようにハンドル操舵は運転者の操舵力が最適となるようにコントロールユニット３０により制御されているが、モータ２０の動力源としてバッテリ１４の電気エネルギーを利用しているため、走行中にエンストが発生した場合や、イグニッションキー１１のオフ時にはモータ２０の駆動を停止すると共に、アシストを停止するようになっている。更に、操舵中にエンスト又はイグニッションキー１１のオフによりエンジンを停止した場合においても、エンジン停止と共にパワーステアリングの操舵補助を中止してしまうため、操舵力の負担が急激に増えることとなり、操舵フィーリングの悪化が運転者を慌てさせることになる。

かかる問題を解決する装置として、例えば特許第３３９１６２８号公報（特許文献１）に示されるものがある。特許文献１に示される装置のアシスト停止を制御する機能は、イグニッションキーのオフ時に操舵トルクとモータに流れる電流値とを監視して、操舵トルク検出値と操舵トルク所定値との比較、或いはモータ電流検出値とモータ電流所定値との比較によりアシストを継続又は停止を判定すると共に、急激にアシストを停止することはしないで、徐々にハンドルが重くなるようにアシスト停止を運転者に感知できるようにしている。
特許第３３９１６２８号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている装置では、高速道路などのインターチェンジ等に進入する手前の直進の路線を走行中に、イグニッション信号回路の断線故障やエンストが起きた場合、操舵トルクが所定値以下又はモータ電流が所定値以下になるため、継続アシスト不要と判定されてアシストが停止されてしまい、インターチェンジ等での旋回保舵中に大きな操舵力が必要となる問題がある。

本発明は上述のような事情によりなされたものであり、本発明の目的は、イグニッション信号回路の断線故障やエンストが発生した場合においても、ハンドル操舵の操舵トルクやモータ角速度の大きさにより判定を行うだけでなく、動作の継続時間を比較して判定することにより、より信頼性の高い電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。

本発明は、操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値により操舵補助を付与するモータをフィードバック制御する電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記操舵トルクの異常を判定して第１アシスト停止信号を出力するトルク信号監視部と、前記モータのモータ角速度を検出するモータ角速度検出部と、前記角速度の異常を判定して第２のアシスト停止信号を出力するモータ角速度監視部と、前記第１アシスト停止信号及び第２アシスト停止信号が入力されたときに前記モータの駆動を停止してアシスト停止とするアシスト停止部とを設けることにより達成される。

また、本発明の上記目的は、前記トルク信号監視部が、前記操舵トルクと第１所定値を比較し、前記操舵トルクが前記所定値以下である継続時間が第１所定継続時間以上となったときに前記第１アシスト停止信号を出力することにより、或いは前記モータ角速度監視部が、前記モータ角速度と第２所定値を比較し、前記モータ角速度が前記第２所定値以下である継続時間が第２所定継続時間以上となったときに前記第２アシスト停止信号を出力することにより、より効果的に達成される。

本発明の電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、運転者のハンドル操舵中にイグニッション信号回路に断線故障が生じた場合やエンストが発生した場合において、操舵トルクとモータ角速度を計測してそれぞれ所定値と比較すると共に、操舵トルクとモータ角速度の継続時間を計測してそれぞれ所定継続時間と比較することにより、ハンドル操舵を監視してアシストの継続或いは停止を判定するので、操舵中はアシストをオフしないことになり、高速道路のインターチェンジ等の旋回保舵中でもアシストを継続でき、安全に走行（運転）することができる。

本発明は運転者がハンドル操舵中に、イグニッション信号回路からのイグニッション信号を受け取れない断線故障やエンストが発生した場合において、運転者のハンドル操舵の操舵トルクをトルク信号監視部で監視すると共に、操舵補助を行うモータの角速度をモータ角速度監視部で監視しており、操舵トルク及びモータ角速度がそれぞれ所定値以下の状態で所定値以上の継続時間が経過したときにアシストを停止するようにする。所定値及び所定継続時間はハンドル操舵中と認識できる程度の値である。これにより急激なアシスト停止を防止することができ、より信頼性の高い電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することができる。

以下に本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１は本発明の構成例を図４に対応させて示すブロック図であり、同一符号箇所には同一符号を付して説明を省略する。

本発明では、トルクセンサ１０からの操舵トルクＴを所定値Ｔｒと比較して判定をすると共に、操舵トルクＴの継続時間Ｔｔを計測して所定継続時間Ｔｈと比較して異常判定を行うトルク信号監視部４１を設けている。そして、トルク信号監視部４１が異常判定をしてアシスト停止信号ＡＳ１を出力したとき、アシストを停止するアシスト停止部４０を設けている。

更に、モータ角速度検出部３９からの角速度ωを所定値ωｒと比較して判定をすると共に、角速度ωの継続時間ωｔを計測して所定継続時間ωｈと比較して異常判定を行うモータ角速度監視部４２を設けている。そして、モータ角速度監視部４２が異常判定をしてアシスト停止部４０にアシスト停止信号ＡＳ２を出力したとき、アシストを停止するようになっている。アシスト停止部４０はアシスト停止信号ＡＳ１及びＡＳ２を入力したときに、アシスト停止を実行する。

このような構成において、イグニッション断線故障が発生したときの動作を、図２のフローチャートを参照して説明する。

トルク信号監視部４１はトルクセンサ１０で検出した操舵トルクＴを入力し（ステップＳ１）、モータ角速度監視部４２はモータ角速度検出部３９からの角速度ωを入力する（ステップＳ２）。なお、操舵トルクＴ、角速度ωの入力順番は任意であり、逆であっても良い。

ステップＳ１で入力された操舵トルクＴを、所定値Ｔｒと下記（１）式により比較して判定を行う（ステップＳ３）。

Ｔ≦Ｔｒ ・・・（１）

操舵トルクＴが所定値Ｔｒより大きい場合にはアシスト継続（ステップＳ１０）で上記ステップＳ１にリターンし、操舵トルクＴが所定値Ｔｒ以下と判定された場合、つまり上記（１）式が成立する場合には運転者からのハンドル操舵の入力が行われていないと判定し、ステップＳ２で入力された角速度ωを、所定値ωｒと下記（２）式により比較して判定を行う（ステップＳ４）。

ω≦ωｒ ・・・（２）

角速度ωが所定値ωｒより大きい場合にはアシスト継続（ステップＳ１０）で上記ステップＳ１にリターンし、角速度ωが所定値ωｒ以下と判定された場合、つまり上記（２）式が成立する場合には運転者からのハンドル操舵からの指令により制御されるモータ２０が動いていないと判定する。なお、上記ステップＳ３及びＳ４の判定順番は任意であり、逆であっても良い。

トルク信号監視部４１は、操舵トルクＴが所定値Ｔｒ以下となっている時間を計測し、この継続時間Ｔｔを所定継続時間Ｔｈと比較する異常判定を、下記（３）式により行う（ステップＳ５）。

Ｔｔ≧Ｔｈ ・・・（３）

そして、操舵トルクＴが所定値Ｔｒ以下となっている継続時間Ｔｔが所定継続時間Ｔｈ未満の場合にはアシスト継続（ステップＳ１０）で上記ステップＳ１にリターンし、継続時間Ｔｔが所定継続時間Ｔｈ以上継続した場合、つまり上記（３）式が成立する場合には運転者からのハンドル操舵の入力が行われていない異常状態と判定し、アシスト停止信号ＡＳ１を出力してアシスト停止部４０に入力する（ステップＳ６）。

次に、モータ角速度監視部４２は、角速度ωが所定値ωｒ以下となっている時間を計測し、この継続時間ωｔを所定継続時間ωｈと比較する異常判定を、下記（４）式により行う（ステップＳ７）。

ωｔ≧ωｈ ・・・（４）

角速度ωが所定値ωｒ以下となっている継続時間ωｔが所定継続時間ωｈ未満の場合にはアシスト継続（ステップＳ１０）で上記ステップＳ１にリターンし、継続時間ωｔが所定継続時間ωｈ以上継続した場合、つまり上記（４）式が成立する場合には運転者からのハンドル操舵の指令により制御されるモータ２０が動いていない状態と判定する。

モータ角速度監視部４２はアシスト停止信号ＡＳ２を出力してアシスト停止部４０に入力し（ステップＳ８）、アシスト停止部４０は操舵トルクＴに関するアシスト停止信号ＡＳ１、モータ角速度ωに関するアシスト停止信号ＡＳ２を入力しているので、これによりアシストを停止する。

以上説明したように、本発明では操舵トルクＴ及びモータ角速度ωの各所定値との比較だけではなく、各所定値以下となっている継続時間を計測し、その継続時間が所定継続時間以上となったときに異常状態としてアシストを停止しているので、高速道路のインターチェンジ等の旋回保舵中でもアシストを継続でき、安全な運転（操舵）を行うことができる。

なお、上記動作において、ステップＳ３の後にステップＳ５及びＳ６を実行し、次にステップＳ４を判定し、その後スッテップＳ７及びＳ８を実行するようにしても良く、ステップＳ４の後にステップＳ７及びＳ８を実行し、その後にステップＳ３、Ｓ５、Ｓ６を実行するようにしてもよい。

本発明によるパワーステアリング装置の制御装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の制御動作例を示すフローチャートである。 一般的なパワーステアリング装置の構成例を示す図である。 従来のパワーステアリング装置におけるモータの制御系の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 操向ハンドル
２ コラム軸
１０ トルクセンサ
１１ イグニッションキー
１２ 車速センサ
１３ リレー
１４ バッテリ
２０ モータ
３０ コントロールユニット
３２ 操舵補助指令値演算部
３７ モータ駆動回路
３８ モータ電流検出回路
３９ モータ角速度検出部
４０ アシスト停止部
４１ トルク信号監視部
４２ モータ角速度監視部

Claims (3)

1. 操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値により操舵補助力を付与するモータをフィードバック制御する電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記操舵トルクの異常を判定して第１アシスト停止信号を出力するトルク信号監視部と、前記モータのモータ角速度を検出するモータ角速度検出部と、前記角速度の異常を判定して第２アシスト停止信号を出力するモータ角速度監視部と、前記第１アシスト停止信号及び第２アシスト停止信号が入力されたときに前記モータの駆動を停止してアシスト停止とするアシスト停止部とを具備したことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
2. 前記トルク信号監視部が、前記操舵トルクと第１所定値を比較し、前記操舵トルクが前記所定値以下である継続時間が第１所定継続時間以上となったときに前記第１アシスト停止信号を出力するようになっている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
3. 前記モータ角速度監視部が、前記モータ角速度と第２所定値を比較し、前記モータ角速度が前記第２所定値以下である継続時間が第２所定継続時間以上となったときに前記第２アシスト停止信号を出力するようになっている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。

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