JP2008279994A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＡＭの異常診断においてＣＰＵの処理負荷を軽減させ、異常が検出されてもアシストを停止させず、運転者に過大な負担が掛かることがない電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】ＣＰＵ４０とＲＯＭ５０及びＲＡＭ６０を備えたコントロールユニットを具備し、ＲＡＭ６０は各制御機能領域のセルに分割され、ＲＯＭ５０はＲＡＭ６０の診断プログラム５１を格納し、診断プログラム５１に基づいてセル毎に異常診断を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は操舵系に操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置に関し、特に記憶装置であるＲＡＭの異常診断を行い、異常が検出された場合、ＲＡＭによる通常処理を停止してバックアップ処理を行うようにした電動パワーステアリング装置に関する。

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（操舵補助力）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、電流指令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４に示して説明すると、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に連結されている。コラム軸２には、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、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に連結されている。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Ｔｈ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５のようになる。

図５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Ｔｈは操舵補助指令値演算部３２に入力され、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Ｔｈ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にはバッテリ１４から電力が供給され、モータ２０のモータ電流値ｉはモータ電流検出部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。

次に、コントロールユニット３０をマイクロコンピュータで構成した場合の例を、図６に示して説明する。マイクロコンピュータは、上述したフィードバック、フィードフォワードや比例演算等を行う演算処理手段であるＣＰＵ４０の他に、制御プログラムやパラメータ等を格納しているＲＯＭ５０、ＣＰＵ４０からの演算結果等を一時的に記憶する主記憶装置としてＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）６０を備えている。そして、ＣＰＵ４０は、入力手段７１からの入力信号及びＲＯＭ５０から読込まれるプログラムやパラメータに基づいて演算処理を行い、ＣＰＵ４０の演算処理結果が、主記憶装置のＲＡＭ６０を介して出力手段７２に出力されるように構成されている。

ＲＡＭ６０は書き込み及び読み取りが可能な記憶装置であり、上述したコントロールユニット３０の場合では、トルク制御系、電流制御系、アシスト補助系等の演算処理の結果を一時的に記憶するための記憶装置である。しかしながら、外部からの電気的な干渉や経年劣化等により、各制御系の演算結果の書き込み及び読み取りがＲＡＭ６０上で正常に行われなくなる可能性があるため、ＲＡＭ６０へのデータの書き込み及び読み取りにおいて異常がないか検出する必要がある。

通常ＲＡＭ６０は、図７に示すように複数の所定数ビット（例えば８ビット）のセルＣ１、Ｃ２、・・・、Ｃｎから成っている。ＲＡＭ６０の異常の判定は、一般的にリードライトチェック、即ち書き込み結果と読み込み結果の一致を確認することによって行われる。具体的には、診断を行っているセルＣ１〜Ｃｎの全領域に対してデータ“５５Ｈ”のライトを行った後、リードを行う。即ち、８ビットの各セルに対して、“０１０１０１０１”の書き込み及び読み込みを行う。同様にデータ“ＡＡＨ”のライトを行った後、リードを行う。即ち、８ビットの各セルに対して、“１０１０１０１０”の書き込み及び読み込みを行う。これにより、全ビットの異常判定を行うことができる。

例えば特開２００４−１３３６３５号公報（特許文献１）には、以下に示すようなＲＡＭの異常診断プログラムが開示されている。図８は、ＲＡＭ異常診断プログラムの動作例を示すフローチャートである。先ず、ＲＡＭ内の任意のセルＣｍを選択し、セル番号ｍがセルの総数ｎ以下であるかどうかを判断する（ステップＳ２０１）。セル番号ｍが総数ｎ以下ならばセルＣｍに“５５Ｈ”を書き込み（ステップＳ２０３）、セル番号ｍが総数ｎより大きい場合にはセル番号ｍに“１”を代入し（ステップＳ２０２）、上記ステップＳ２０３を実行する。

次に、ＣＰＵによりセルＣｍのデータを読み出し（ステップＳ２０４）、読み出したデータが値“５５Ｈ”であるかどうかを確認する（ステップＳ２０５）。その読み出したデータが値“５５Ｈ”でない場合には、アシスト（操舵補助）を停止する（ステップＳ２０９）。読み出したデータが値“５５Ｈ”である場合、セルＣｍにデータ“ＡＡＨ”を書き込む（ステップＳ２０６）。そして、セルＣｍのデータを読み出し（ステップＳ２０７）、読み出したデータが値“ＡＡＨ”であるかどうかを確認する（ステップＳ２０８）。その読み出したデータが値“ＡＡＨ”でない場合にはアシストを停止し（ステップＳ２０９）、読み出したデータが値“ＡＡＨ”である場合は、セル番号ｍに“１”を加え（ステップＳ２１０）、ｍ＝ｎとなるまで上記ステップＳ２０３にリターンして上記動作を繰り返す（ステップＳ２１１）。このようにして、ＲＡＭ内の全セルＣ１〜Ｃｎに対してＲＡＭ異常診断を行っている。
特開２００４−１３３６３５号公報

電動パワーステアリング装置を搭載した車種の大型化により、制御機能の高機能化、モータの大型化（モータ制御の高機能化）が進み、ＲＡＭ容量が増加している。このため、従来のＲＡＭ異常診断においては、ＲＡＭ診断を終了するまでに時間を要し、ＣＰＵの処理負荷を増加させるという問題がある。

また、特許文献１に記載のＲＡＭ異常診断プログラムでは、１ビットでも異常が検出されるとアシストを停止するため、電動パワーステアリング装置が止まる頻度が高くなり、運転者に過大な負担が掛かるという問題がある。

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、ＲＡＭの異常診断においてＣＰＵの処理負荷を軽減させ、異常が検出されてもアシストを停止させず、運転者に過大な負担が掛かることがない電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明は、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えたコントロールユニットを具備し、操舵トルク及び車速に基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてステアリング機構に操舵捕助力を付与するモータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記ＲＡＭは各制御機能領域のセルに分割され、前記ＲＯＭは前記ＲＡＭの診断プログラムを格納し、前記診断プログラムに基づいて前記セル毎に異常診断を行うことによって、或いは前記異常診断において異常が検出された場合、前記異常が検出されたセルを用いた通常処理を停止し、バックアップ処理を行うことによって達成される。

本発明の上記目的は、前記バックアップ処理を前記ＲＯＭに記憶された固定値に基づいて行うことによって、或いは前記異常診断が、所定値の書き込み及び読み込みを行い、前記読み込み値が前記書き込み値と一致する場合は正常と判定し、前記読み込み値が前記書き込み値と一致しない場合は異常と判定するリードライトチェックであることによって、或いは前記所定値が５５Ｈ及びＡＡＨであることによって、或いは前記異常診断が、前記セル毎にデータを反転し、反転前データと反転後データとを加算した加算値が所定値に一致する場合は正常と判定し、前記加算値が所定値に一致しない場合は異常と判定するデータ反転チェックであることによって、或いは前記バックアップ処理の異常診断を行い、異常と判定された場合にアシストを停止することによって、より効果的に達成される。

本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、トルク制御系、電流制御系、アシスト補助系等の電動パワーステアリング装置の各制御系の記憶領域毎にＲＡＭをセルに分割し、各セル毎に異常診断を行うため、診断のリアルタイム性が向上され、ＣＰＵの処理負荷を低減することができる。また、ＲＡＭ異常診断において異常が診断された場合にバックアップ処理を行い、アシストを停止する必要がないため、運転者に過大な負荷が掛かることを防止できる。

なお、本発明のバックアップ処理では、異常が検出されたセルの処理のみをバックアップデータの固定値を用いた処理に切り替え、それ以外のセルの処理はＲＡＭを用いた通常の処理が行われるため、異常が検出されたことによる処理機能の低下を最小限に抑えることができる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置では、トルク制御系、電流制御系、アシスト補助系等の電動パワーステアリング装置の各制御系のための記憶領域毎にＲＡＭをセルに分割し、各セル毎に異常診断を行い、異常が検出された場合には、ＲＡＭデータを用いた通常処理を停止し、固定値によるバックアップ処理に切り換える。そのため、異常が検出された場合でも、処理機能の低下を最小限に抑えることができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置のコントロールユニットのマイクロコンピュータの構成例を示しており、ＲＯＭ５０は、ＣＰＵ４０の演算処理に用いられる制御プログラム、パラメータ等が格納された不揮発性記憶装置である。ＲＡＭ６０は書き込み及び読み込みが可能な記憶装置であり、ＣＰＵ４０の作業領域を形成し、演算処理の結果等が記憶される。ＲＯＭ５０内には、ＲＡＭ６０の異常診断のためのＲＡＭ診断プログラム５１が格納されていると共に、ＲＡＭ６０に異常が検出された際に、固定データに切り換えて制御するための固定値が記憶されたＲＡＭ用バックアップデータ５２が格納されている。

また、ＲＡＭ６０は、図２に示すように各制御系毎に分割された所定ビット数のｎ個のセルＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３、・・・、ＣＬｎで構成されている。電動パワーステアリング装置のトルク制御系、電流制御系、アシスト補助系等の各制御系の制御や演算等は、個別のセルＣＬ１〜ＣＬｎで処理される。図２の例では、セルＣＬ１がトルク制御系となっており、セルＣＬ２が電流制御系となっており、セルＣＬｎがアシスト補助系となっている。

ＲＯＭ５０に格納されたＲＡＭ診断プログラム５１がＣＰＵ４０に読み込まれると、ＲＡＭ６０の異常診断がセルＣＬ１〜ＣＬｎ毎に行われる。異常診断はＲＡＭ６０の各セルＣＬ１〜ＣＬｎへのリードライトチェック、即ち各セルＣＬ１〜ＣＬｎへ所定データを書き込み、各セルＣＬ１〜ＣＬｎに書き込まれたデータを読み込んで、読み込んだデータが最初に書き込んだ所定データと一致するか否かを確認することによって行われる。書き込まれる所定データは、例えば“５５Ｈ”及び“ＡＡＨ”であり、データ“５５Ｈ”の書き込みは、８ビットの各セルＣＬ１〜ＣＬｎに対して“０１０１０１０１”の書き込みであり、データ“ＡＡＨ”の書き込みは、８ビットの各セルＣＬ１〜ＣＬｎに対して“１０１０１０１０”の書き込みである。従って、データ“５５Ｈ”と“ＡＡＨ”の書き込み及び読み込みを行うことによって、全ビットの異常判定を行うことができる。

ＲＡＭ６０の異常判定は、上記リードライトチェックの他に、各セルＣＬ１〜ＣＬｎのデータを反転し、反転前のデータと加算して所定値になるか否かで判定するデータ反転チェックも可能である。

このようなリードライトチェック又はデータ反転チェックで異常が検出されると、異常検出されたセルの使用を停止し、その代わりに、ＲＯＭ５０内のＲＡＭ用バックアップデータ５２に格納された固定値を使用して処理を行うバックアップ処理に切り換える。バックアップ処理では、異常が検出されたセルの使用のみが停止され、それ以外のセルは通常のまま使用される。このため、バックアップ処理を行っても、電動パワーステアリング装置の処理機能の低下を最小限に抑えることができる。

ＲＡＭ診断プログラム５２を用いたＲＡＭ６０の異常診断の動作例を、リードライトチェックについて図３のフローチャートを用いて説明する。

ＲＡＭ診断プログラム５２がＣＰＵ４０に読み込まれると、先ずＲＡＭ６０内の任意のセルＣＬｍを選択し、セル番号ｍがセルの総数ｎ以下かどうか判断する（ステップＳ１０１）。セル番号ｍが総数ｎ以下ならばセルＣＬｍにデータ“５５Ｈ”を書き込み（ステップＳ１０３）、セル番号ｍがｎより大きい場合にはセル番号ｍに“１”を代入し（ステップＳ１０２）、上記ステップＳ１０３を実行する。

次に、ＣＰＵ４０によりセルＣＬｍのデータを読み出し（ステップＳ１０４）、読み出したデータが値“５５Ｈ”であるかどうかを確認する（ステップＳ１０５）。その読み出したデータが値“５５Ｈ”でない場合には異常と判断し、バックアップ処理に移行する（ステップＳ１０９）。このバックアップ処理では、異常と判断されたセルＣＬｍの使用のみが停止され、その代わりにＲＯＭ５０内のＲＡＭ用バックアップデータ５２の固定値が使用される。異常と判断されたセルＣＬｍ以外のセルは、通常通りの正常処理として使用される（ステップＳ１２０）。

上記ステップＳ１０５において読み出したデータが値“５５Ｈ”であることが確認された場合、セルＣＬｍに“ＡＡＨ”を書き込む（ステップＳ１０６）。そして、セル“ＣＬｍ”のデータを読み出し（ステップＳ１０７）、読み出したデータが値“ＡＡＨ”であるかどうかを確認する（ステップＳ１０８）。その読み出したデータが値“ＡＡＨ”でない場合には異常と判断し、バックアップ処理に移行する（ステップＳ１０９）。ここでのバックアップ処理も上述のバックアップ処理と同様であり、セルＣＬｍの使用のみが停止され、その代わりにＲＡＭ用バックアップデータ５２の固定値が使用される。異常と判断されたセルＣＬｍ以外のセルは通常通りの正常処理として使用される（ステップＳ１２０）。

一方、上記ステップＳ１０８で読み出したデータが値“ＡＡＨ”である場合、セルＣＬｍについて正常時の処理が行われる（ステップＳ１２０）。そして、セル番号ｍに“１”を加えて（ステップＳ１１０）、ｍ＝ｎとなるまで上記ステップＳ１０３にリターンして上記動作を繰り返す（ステップＳ１１１）。このようにして、ＲＡＭ６０内の全セルＣＬ１〜ＣＬｎに対してＲＡＭ異常診断を行う。

なお、上述の処理では最初に任意のセルＣＬｍを選択して異常診断を行うようになっているが、常にセルＣＬ１から順番にセルＣＬｎまで異常診断を行うようにしても良い。

また、図３の動作例ではＲＡＭ６０内の全セルＣＬ１〜ＣＬｎについて異常診断を行っているが、一部の所定セルのみだけについて異常診断を行っても良い。ＣＰＵ４０の通常制御処理期間に異常診断期間を割り込ませる方法としては、特許文献１に記載の方法のように、ＣＰＵ４０の通常制御期間にインターバルを設け、インターバル内に異常診断を行う診断用期間を設けて、その診断用期間に一部のセルの異常診断を行うようにしても良い。

ＲＡＭバックアップ用データ５２の格納されたＲＯＭ５０の異常診断を行っても良く、この異常診断において異常が検出され、更にＲＡＭ６０の異常が検出されたときにはバックアップ処理に移行せず、アシストを停止する。ＲＯＭ５０の異常診断の方法としては、特許文献１に記載されるように、ＲＯＭ５０の全セルのデータの加算を行い、得られた加算値が規定値と一致するかを確認する方法がある。ＲＯＭ５０の異常診断においても、ＣＰＵ４０の通常制御処理期間に異常診断期間を割り込ませる方法としては、ＣＰＵ４０の通常制御期間にインターバルを設け、インターバル内に異常診断を行う診断用期間を設けて、その診断用期間に一部のセルの異常診断を行う方法がある。

以上、本発明の実施形態について具体的に説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の基本構成となるマイクロコンピュータの構成例を示すブロック図である。 本発明に係るＲＡＭの記憶領域の構成例を示す模式図である。 本発明に係るＲＡＭ診断プログラムの動作例を示すフローチャートである。 一般的な電動パワーステアリング装置の構成例を示す図である。 電動パワーステアリング装置の制御系の構成例を示すブロック図である。 一般的なマイクロコンピュータの構成例を示すブロック図である。 一般的なＲＡＭの記憶領域の構成例を示す模式図である。 従来のＲＡＭ診断プログラムの動作例を示すフローチャートである。

符号の説明

４０ ＣＰＵ
５０ ＲＯＭ
５１ ＲＡＭ診断プログラム
５２ ＲＡＭ用バックアップデータ
６０ ＲＡＭ
７１ 入力手段
７２ 出力手段

Claims (7)

1. ＲＯＭ及びＲＡＭを備えたコントロールユニットを具備し、操舵トルク及び車速に基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてステアリング機構に操舵捕助力を付与するモータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置において、前記ＲＡＭは各制御機能領域のセルに分割され、前記ＲＯＭは前記ＲＡＭの診断プログラムを格納し、前記診断プログラムに基づいて前記セル毎に異常診断を行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記異常診断において異常が検出された場合、前記異常が検出されたセルを用いた通常処理を停止し、バックアップ処理を行う請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記バックアップ処理を前記ＲＯＭに記憶された固定値に基づいて行う請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記異常診断が、所定値の書き込み及び読み込みを行い、前記読み込み値が前記書き込み値と一致する場合は正常と判定し、前記読み込み値が前記書き込み値と一致しない場合は異常と判定するリードライトチェックである請求項１乃至３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記所定値が５５Ｈ及びＡＡＨである請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記異常診断が、前記セル毎にデータを反転し、反転前データと反転後データとを加算した加算値が所定値に一致する場合は正常と判定し、前記加算値が所定値に一致しない場合は異常と判定するデータ反転チェックである請求項１乃至３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
7. 前記バックアップ処理の異常診断を行い、異常と判定された場合にアシストを停止する請求項２乃至６のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。

Images