JP2008253045A - 電動パワーステアリング装置のモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 メインＣＰＵの電源とサブＣＰＵの電源を別系統にしても、サブＣＰＵによるメインＣＰＵの異常監視機能精度を確保すること。
【解決手段】 電動パワーステアリング装置１０のモータ制御装置２０Ａにおいて、メインＣＰＵ３０にて取り扱われる情報を監視用情報として用い、この監視用情報と同じ情報を監視対比情報としてサブＣＰＵ４０に入力し、メインＣＰＵ３０の電源電圧を基準値とした監視用情報のメインデジタル変換値を演算し、サブＣＰＵ４０の電源電圧を基準値とした監視対比情報のサブデジタル変換値を、メインＣＰＵ３０の電源電圧に対してサブＣＰＵ４０の電源電圧がなす電圧比に基づいて補正した補正サブデジタル変換値を演算し、メインデジタル変換値と補正サブデジタル変換値の比較結果により、メインＣＰＵ３０の出力異常を監視するもの。
【選択図】 図２

Description

本発明は電動パワーステアリング装置のモータ制御装置に関する。

電動パワーステアリング装置のモータ制御装置として、特許文献１に記載の如く、車両の駆動情報、例えば操舵トルク信号に基づいて電動モータの目標電流を出力するとともに、電動モータの目標電流と実際の検出電流に基づいて電動モータの駆動制御情報を出力するメインＣＰＵと、メインＣＰＵの出力異常を監視するサブＣＰＵとを有してなるものがある。

従来技術では、メインＣＰＵにて取り扱われる情報、例えば操舵トルク信号（又は電動モータの検出電流信号）を監視用情報として用い、この監視用情報と同じ情報を監視対比情報としてサブＣＰＵに入力し、メインＣＰＵの電源電圧ＶＣＣＭを基準値とした監視用情報のメインデジタル変換値ＡＤＶＴＭと、サブＣＰＵの電源電圧ＶＣＣＳを基準値とした監視対比情報のサブデジタル変換値ＡＤＶＴＳとの比較結果により、メインＣＰＵの出力異常を監視する。
特開平6-239261

従来の電動パワーステアリング装置のモータ制御装置において、単一の電源で、電動モータを制御するメインＣＰＵと、メインＣＰＵの出力異常を監視するサブＣＰＵの両方を動作させる構成では、その唯一の電源回路が故障すると、監視役であるサブＣＰＵにまで影響して、サブＣＰＵの独自の監視機能が十分に果たせないおそれがある。そこで、監視役であるサブＣＰＵの電源を、電動モータを制御するメインＣＰＵの電源と別系統にし、メインＣＰＵの電源回路が故障しても、サブＣＰＵの監視機能が果たせるようにすることが求められる。

ところが、電動パワーステアリング装置のモータ制御装置では、メインＣＰＵとサブＣＰＵがそれぞれのモータ制御機能と監視機能に用いる、例えば操舵トルク信号のアナログ電圧ＡＤＳＩＧを、各ＣＰＵの電源電圧ＶＣＣＭ、ＶＣＣＳに基づいてデジタル変換処理したデジタル変換値ＡＤＶＴＭ、ＡＤＶＴＳとして読み込む。

従って、メインＣＰＵとサブＣＰＵの電源電圧ＶＣＣＭ、ＶＣＣＳに差異を生ずると、メインＣＰＵとサブＣＰＵがそれらのモータ制御機能と監視機能に用いる、例えば操舵トルク信号のアナログ電圧ＡＤＳＩＧが互いに同一値であるにもかかわらず、それらのデジタル変換値ＡＤＶＴＭ、ＡＤＶＴＳの間に変換誤差が生じ、結果としてサブＣＰＵによるメインＣＰＵの監視機能精度が低下してしまう。

例えば、メインＣＰＵとサブＣＰＵに入力される操舵トルク信号のアナログ電圧ＡＤＳＩＧが所定の2.5Vのとき、メインＣＰＵの電源電圧ＶＣＣＭが基準値5.0V、サブＣＰＵの電源電圧ＶＣＣＳが基準値5.0Vから低下し4.9Vであると仮定すると、メインデジタル変換値ＡＤＶＴＭは2.5V／5.0V＝0.50（メインＣＰＵの認識値がフルスケールの50％であることを意味する）であるのに対し、サブデジタル変換値ＡＤＶＴＳは2.5V／4.9V＝0.51（サブＣＰＵの認識値がフルスケールの51％であることを意味する）になってしまう。即ち、メインＣＰＵのＡＤＶＴＭとサブＣＰＵのＡＤＶＴＳが、メインＣＰＵ自体のモータ制御機能の故障に起因するものでないところの、それらの電源電圧値の差異に起因する相対誤差が生じ、サブＣＰＵによるメインＣＰＵの監視機能精度が低下する。

本発明の課題は、電動パワーステアリング装置のモータ制御装置において、メインＣＰＵとサブＣＰＵの電源電圧差に起因するそれらの監視用情報と監視対比情報のデジタル変換値の相対変換誤差を削減し、メインＣＰＵの電源とサブＣＰＵの電源を別系統にしても、サブＣＰＵによるメインＣＰＵの異常監視機能精度を確保することにある。

請求項１の発明は、車両の駆動情報に基づいて電動モータの目標電流を出力するとともに、電動モータの目標電流と実際の検出電流に基づいて電動モータの駆動制御情報を出力するメインＣＰＵと、メインＣＰＵの出力異常を監視するサブＣＰＵとを有し、メインＣＰＵの電源とサブＣＰＵの電源を別系統にする電動パワーステアリング装置のモータ制御装置において、メインＣＰＵにて取り扱われる情報を監視用情報として用い、この監視用情報と同じ情報を監視対比情報としてサブＣＰＵに入力し、メインＣＰＵの電源電圧を基準値とした監視用情報のメインデジタル変換値を演算し、サブＣＰＵの電源電圧を基準値とした監視対比情報のサブデジタル変換値を、メインＣＰＵの電源電圧に対してサブＣＰＵの電源電圧がなす電圧比に基づいて補正した補正サブデジタル変換値を演算し、メインデジタル変換値と補正サブデジタル変換値の比較結果により、メインＣＰＵの出力異常を監視するようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記監視用情報と監視対比情報を、車両の操舵トルク信号とするようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項１の発明において更に、前記監視用情報と監視対比情報を、電動モータの検出電流信号とするようにしたものである。

メインＣＰＵにて取り扱われる情報（例えば車両の操舵トルク信号、又は電動モータの検出電流信号）を監視用情報として用い、この監視用情報と同じ情報を監視対比情報としてサブＣＰＵに入力し、メインＣＰＵの電源電圧を基準値とした監視用情報のメインデジタル変換値を演算し、サブＣＰＵの電源電圧を基準値とした監視対比情報のサブデジタル変換値を、メインＣＰＵの電源電圧に対してサブＣＰＵの電源電圧がなす電圧比に基づいて補正した補正サブデジタル変換値を演算し、メインデジタル変換値と補正サブデジタル変換値の比較結果により、メインＣＰＵの出力異常を監視することとした。即ち、メインＣＰＵとサブＣＰＵの電源電圧の差を認識し、それらの電圧比に基づいて補正した補正サブデジタル変換値を、メインデジタル変換値と比較してメインＣＰＵの出力異常を監視するものであり、メインＣＰＵとサブＣＰＵの電源電圧差に起因するそれらの監視用情報と監視対比情報のデジタル変換値の相対変換誤差を容易に補正し、メインＣＰＵの電源とサブＣＰＵの電源を別系統にしても、サブＣＰＵによるメインＣＰＵの異常監視機能精度を確保できる。

図１は電動パワーステアリング装置を示す模式図、図２はモータ制御装置を示すブロック図、図３はメインＣＰＵとサブＣＰＵの電源接続系統を示すブロック図、図４はサブＣＰＵによるメインＣＰＵの出力異常監視フローを示す流れ図、図５はサブＣＰＵにおけるデジタル変換値の補正処理フローを示す流れ図である。

電動パワーステアリング装置１０は、図１に示す如く、ギヤハウジング１１にステアリングホイールが連結された入力軸１２を支持し、入力軸１２にトーションバー１３を介して出力軸（不図示）を連結し、この出力軸にピニオン（不図示）を設け、このピニオンに噛合うラック軸１４をギヤハウジング１１に左右方向に直線移動可能に支持している。入力軸１２と出力軸の間には、操舵トルクセンサ１５を設けている。操舵トルクセンサ１５は、ステアリングホイールに加えた手動操舵の操舵トルクに起因するトーションバーの弾性ねじり変形により、入力軸１２と出力軸の間に生ずる相対回転変位量に基づき、操舵トルクを検出し、操舵トルク信号Ｔsを出力する。

電動パワーステアリング装置１０は、ラック軸１４の両端部をギヤハウジング１１の両側に突出し、それらの端部にタイロッド１４Ａ、１４Ｂを連結し、ラック軸１４の直線移動に連動するタイロッド１４Ａ、１４Ｂを介して、左右の車輪を転舵可能にする。

電動パワーステアリング装置１０は、ギヤハウジング１１に電動モータ２０を取付け、操舵トルクセンサ１５等の検出結果に基づいて制御される電動モータ２０の回転力をラック軸１４に伝えて該ラック軸１４を直線移動させる。これにより、電動モータ２０はステアリング系に操舵アシスト力を付与するものである。電動パワーステアリング装置１０は、電動モータ２０のための制御装置２０Ａを以下の如くに有する。

制御装置２０Ａは、図２に示す如く、メインＣＰＵ３０、モータ駆動回路２１、モータ電流検出回路２２を備える。メインＣＰＵ３０は、車両の駆動情報、具体的には操舵トルクセンサ１５の操舵トルク信号Ｔsと車速センサ１６の車速信号Ｖsに基づいて、電動モータ２０の目標電流Ｉmsを出力する。メインＣＰＵ３０には、モータ電流検出回路２２が検出した電動モータ２０に実際に流れている検出電流Ｉmが入力され、電動モータ２０の目標電流Ｉmsと実際の検出電流Ｉmに基づいて電動モータ２０の駆動制御情報Ｖ0（ＰＷＭ信号）をモータ駆動回路２１に向けて出力する。

制御装置２０Ａは、図２に示す如く、メインＣＰＵ３０の出力異常を監視するサブＣＰＵ４０を備える。制御装置２０Ａは、メインＣＰＵ３０にて取り扱われる情報、本実施例では操舵トルク信号Ｔs、電動モータ２０に実際に流れている検出モータ電流Ｉmを監視用情報として用い、この監視用情報と同じ情報（Ｔs，Ｉm）を監視対比情報としてサブＣＰＵ４０に入力する。

サブＣＰＵ４０は、メインＣＰＵ３０に認識された監視用情報を該メインＣＰＵ３０から転送され、このメインＣＰＵ３０に認識された監視用情報とサブＣＰＵ４０に認識された監視対比情報とを比較し、それらの差が一定値以内であるときメインＣＰＵ３０の出力（動作）を正常と判断し、それらの差が一定値を超えるときメインＣＰＵ３０の何らかの出力異常と判定する。サブＣＰＵ４０はメインＣＰＵ３０の出力異常と判定したとき、モータ駆動回路２１に電動モータ２０への出力禁止信号を出力する。

制御装置２０Ａは、サブＣＰＵ４０によるメインＣＰＵ３０の監視機能を十分に果たせるようにするため、図３に示す如く、メインＣＰＵ３０のためのメイン電源回路３１と、サブＣＰＵ４０のためのサブ電源回路４１を別系統にする。

しかるに、制御装置２０Ａは、メインＣＰＵ３０のメイン電源回路３１とサブＣＰＵ４０のサブ電源回路４１を別系統にしても、サブＣＰＵ４０によるメインＣＰＵ３０の監視機能精度を確保するため、以下の構成を具備する（図４、図５）。

(1)メインＣＰＵ３０では、監視用情報たる操舵トルク信号Ｔs（アナログ信号ＡＤＳＩＧ）を読込み処理するとともに、メイン電源回路３１の電源電圧ＶＣＣＭを基準値とし、監視用情報たる操舵トルク信号Ｔs（アナログ信号ＡＤＳＩＧ）をデジタル変換し、メインデジタル変換値ＡＤＶＴＭを演算する。例えば、ＡＤＳＩＧ＝2.5V、ＶＣＣＭ＝5.0Vとするとき、ＡＤＶＴＭ＝2.5V／5.0V＝0.50である。

メインＣＰＵ３０は、他の監視用情報たる検出モータ電流Ｉmについても読込み処理するとともに、デジタル変換し、メインデジタル変換値ＡＤＩＭＭも演算する。
メインＣＰＵ３０は、演算したＡＤＶＴＭ、ＡＤＩＭＭをサブＣＰＵ４０に転送する。

(2)サブＣＰＵ４０は、メインＣＰＵ３０のメイン電源回路３１から分圧回路３２を介して、メイン電源回路３１の電源電圧ＶＣＣＭを読込むとともに、サブＣＰＵ４０のサブ電源回路４１から分圧回路４２を介して、サブ電源回路４１の電源電圧ＶＣＣＳを読込む。

サブＣＰＵ４０は、メインＣＰＵ３０の電源電圧ＶＣＣＭに対してサブＣＰＵ４０の電源電圧ＶＣＣＳがなす電圧比（Ａ／Ｄ変換補正係数になる）ＡＤＫ＝ＶＣＣＳ／ＶＣＣＭを演算する。例えば、ＶＣＣＳ＝4.9V、ＶＣＣＭ＝5.0Vとするとき、ＡＤＫ＝4.9V／5.0Vである。

(3)サブＣＰＵ４０は、監視対比情報たる操舵トルク信号Ｔs（アナログ信号ＡＤＳＩＧ）を読込み処理するとともに、サブ電源回路４１の電源電圧ＶＣＣＳを基準値とし、監視対比情報たる操舵トルク信号Ｔs（アナログ信号ＡＤＳＩＧ）をデジタル変換し、サブデジタル変換値ＡＤＶＴＳを演算する。例えば、ＡＤＳＩＧ＝2.5V、ＶＣＣＳ＝4.9Vとするとき、ＡＤＶＴＳ＝2.5V／4.9V＝0.51である。

サブＣＰＵ４０は、監視対比情報たる操舵トルク信号Ｔsのサブデジタル変換値ＡＤＶＴＳを、前述のメインＣＰＵ３０の電源電圧ＶＣＣＭに対してサブＣＰＵ４０の電源電圧ＶＣＣＳがなす電圧比ＡＤＫに基づいて電圧比補正処理し、補正サブデジタル変換値ＡＤＶＴＳ´を演算する。ＡＤＶＴＳ´＝ＡＤＶＴＳ×ＡＤＫ、例えばＡＤＶＴＳ´＝（2.5Ｖ／4.9V）×（4.9V／5.0V）＝2.5V／5.0V＝0.50である。この例のＡＤＶＴＳ´は前述の例のＡＤＶＴＳと一致するものになる。

サブＣＰＵ４０の出力異常判定部４３は、上述の演算結果である監視対比情報たる操舵トルク信号Ｔsの補正サブデジタル変換値ＡＤＶＴＳ´と、前述(1)でメインＣＰＵ３０から転送される監視用情報たる操舵トルク信号Ｔsのメインデジタル変換値ＡＤＶＴＭを比較し、それらの差が一定値以内であるときメインＣＰＵ３０の出力を正常とし、それらの差が一定値を超えるときメインＣＰＵ３０の出力異常を判定する。サブＣＰＵ４０はメインＣＰＵ３０の出力異常を判定したとき、モータ駆動回路２１に電動モータ２０への出力禁止信号を出力する。例えばＡＤＶＴＭ＝0.50のとき、ＡＤＶＴＳ＝0.51であっても、ＡＤＶＴＳ´＝0.50であれば、メインＣＰＵ３０の出力は正常であるものと判定される。

(4)サブＣＰＵ４０は、他の監視対比情報たる検出モータ電流Ｉmについても読込み処理するとともに、デジタル変換し、サブデジタル変換値ＡＤＩＭＳを演算する。更に、サブＣＰＵ４０は、このＡＤＩＭＳをメインＣＰＵの電源電圧ＶＣＣＭに対してサブＣＰＵ４０の電源電圧ＶＣＣＳがなす電圧比ＡＤＫに基づいて電圧比補正処理し、補正サブデジタル変換値ＡＤＩＭＳ´を演算する。そして、サブＣＰＵ４０の出力異常判定部４３は、上述の演算結果である監視対比情報たる検出モータ電流Ｉmの補正サブデジタル変換値ＡＤＩＭＳ´と、前述(1)でメインＣＰＵ３０から転送される監視用情報たる検出モータ電流Ｉmのメインデジタル変換値ＡＤＩＭＭを比較し、それらの差が一定値以内であるときメインＣＰＵ３０の出力を正常とし、それらの差が一定値を超えるときメインＣＰＵ３０の出力異常を判定する。サブＣＰＵ４０はメインＣＰＵ３０の出力異常を判定したとき、モータ駆動回路２１に電動モータ２０への出力禁止信号を出力する。

尚、前述(1)のメインデジタル変換値ＡＤＶＴＭ、ＡＤＩＭＭは、メインＣＰＵ３０で演算したものをサブＣＰＵ４０に転送して用いることなく、サブＣＰＵ４０で初めから演算して得るものでも良いし、メインデジタル変換値にＡＤＶＴＭ、ＡＤＩＭＭに（Ａ／Ｄ変換補正係数になる）ＡＤＫ´＝1/ＡＤＫを乗算し、補正メインデジタル変換値ＡＤＶＴＭ´、ＡＤＩＭＭ´として、サブデジタル変換値ＡＤＶＴＳ、ＡＤＩＭＳとの差が一定値以内であるときメインＣＰＵ３０の出力を正常とし、それらの差が一定値を超えるときメインＣＰＵ３０の出力異常を判定するようにしても良い。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
メインＣＰＵ３０にて取り扱われる情報（例えば車両の操舵トルク信号、又は電動モータの検出電流信号）を監視用情報として用い、この監視用情報と同じ情報を監視対比情報としてサブＣＰＵ４０に入力し、メインＣＰＵ３０の電源電圧ＶＣＣＭを基準値とした監視用情報のメインデジタル変換値ＡＤＶＴＭ、ＡＤＩＭＭを演算し、サブＣＰＵ４０の電源電圧ＶＣＣＳを基準値とした監視対比情報のサブデジタル変換値ＡＤＶＴＳ、ＡＤＩＭＳを、メインＣＰＵ３０の電源電圧ＶＣＣＭに対してサブＣＰＵ４０の電源電圧ＶＣＣＳがなす電圧比ＡＤＫに基づいて補正した補正サブデジタル変換値ＡＤＶＴＳ´、ＡＤＩＭＳ´を演算し、メインデジタル変換値ＡＤＶＴＭ、ＡＤＩＭＭと補正サブデジタル変換値ＡＤＶＴＳ´、ＡＤＩＭＳ´の比較結果により、メインＣＰＵ３０の出力異常を監視することとした。即ち、メインＣＰＵ３０とサブＣＰＵ４０の電源電圧ＶＣＣＭ、ＶＣＣＳの差を認識し、それらの電圧比ＡＤＫに基づいて補正した補正サブデジタル変換値ＡＤＶＴＳ´、ＡＤＩＭＳ´を、メインデジタル変換値ＡＤＶＴＭ、ＡＤＩＭＭと比較してメインＣＰＵ３０の出力異常を監視するものであり、メインＣＰＵ３０とサブＣＰＵ４０の電源電圧差に起因するそれらの監視用情報と監視対比情報のデジタル変換値の相対変換誤差を容易に補正し、メインＣＰＵ３０の電源とサブＣＰＵ４０の電源を別系統にしても、サブＣＰＵ４０によるメインＣＰＵ３０の異常監視機能精度を確保できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

図１は電動パワーステアリング装置を示す模式図である。 図２はモータ制御装置を示すブロック図である。 図３はメインＣＰＵとサブＣＰＵの電源接続系統を示すブロック図である。 図４はサブＣＰＵによるメインＣＰＵの出力異常監視フローを示す流れ図である。 図５はサブＣＰＵにおけるデジタル変換値の補正処理フローを示す流れ図である。

符号の説明

１０ 電動パワーステアリング装置
２０ 電動モータ
２０Ａ モータ制御装置
３０ メインＣＰＵ
４０ サブＣＰＵ

Claims (3)

1. 車両の駆動情報に基づいて電動モータの目標電流を出力するとともに、電動モータの目標電流と実際の検出電流に基づいて電動モータの駆動制御情報を出力するメインＣＰＵと、
   メインＣＰＵの出力異常を監視するサブＣＰＵとを有し、
   メインＣＰＵの電源とサブＣＰＵの電源を別系統にする電動パワーステアリング装置のモータ制御装置において、
   メインＣＰＵにて取り扱われる情報を監視用情報として用い、この監視用情報と同じ情報を監視対比情報としてサブＣＰＵに入力し、
   メインＣＰＵの電源電圧を基準値とした監視用情報のメインデジタル変換値を演算し、
   サブＣＰＵの電源電圧を基準値とした監視対比情報のサブデジタル変換値を、メインＣＰＵの電源電圧に対してサブＣＰＵの電源電圧がなす電圧比に基づいて補正した補正サブデジタル変換値を演算し、
   メインデジタル変換値と補正サブデジタル変換値の比較結果により、メインＣＰＵの出力異常を監視することを特徴とする電動パワーステアリング装置のモータ制御装置。
2. 前記監視用情報と監視対比情報を、車両の操舵トルク信号とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置のモータ制御装置。
3. 前記監視用情報と監視対比情報を、電動モータの検出電流信号とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置のモータ制御装置。

Images