JP2008290524A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】イグニッションスイッチをオフ状態として所定の遅延時間が経過する前に再度イグニッションスイッチをオン状態としたときに、初期診断時間を短縮しながら異音の発生を防止することができる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】操舵補助機構の電動モータを駆動制御する操舵補助制御手段と、少なくともイグニッションスイッチがオン状態となったときに前記操舵補助制御手段の電力遮蔽手段の診断を含む初期診断を行い、初期診断結果が前記操舵補助制御手段の作動に支障がない場合に、前記操舵補助制御手段を作動させるようにした自己診断手段（ステップＳ２１〜Ｓ４６）とを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記自己診断手段は、前記操舵補助制御手段が作動してからイグニッションスイッチがオフ状態となるまでの間の診断結果に基づいて次回の初期診断で実施する診断項目を決定するように構成されている（ステップＳ４５）。
【選択図】図６

Description

本発明は、操舵系に対して操舵補助力を付与する電動モータを備えた操舵補助機構と、該操舵補助機構を駆動制御する操舵補助制御手段と、該操舵補助制御手段の作動開始時に電力遮蔽手段の診断を含む初期診断を行い、初期診断結果が前記操舵補助制御手段の作動に支障がない場合に、前記電力遮断手段を通電状態として前記操舵補助制御手段を作動させるようにした自己診断手段とを備えた電動パワーステアリング装置に関する。

この種の電動パワーステアリング装置としては、従来、例えばイグニッションスイッチがオフされてから予め設定された遅延時間経過後に制御装置は電源リレー及びモータリレーを夫々オフするようにし、前記遅延時間経過前に再びイグニッションスイッチがオンされたとき制御装置はイニシャルチェックを行うことなく予め設定されたアシスト起動条件（エンジン回転数ＮＥ＞４７０ｒｐｍ）の入力待機状態とすることより、遅延時間経過前に再びイグニッションスイッチがオンされたとき、すぐにアシスト開始可能として再イグニッションスイッチオン後のアシスト開始遅れを防止するようにした電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１８２５９８号公報（第１頁、図４）

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、イグニッションスイッチがオフ状態となってから所定の遅延時間が経過する前にイグニッションスイッチが再度オン状態となったときに、イニシャルチェック（初期診断）を行うことなくアシスト起動条件の入力待機状態とするようにしているので、前回のイグニッションスイッチのオン状態での初期診断の後に発生した異常を検出することができないという未解決の課題がある。

この課題を解決するためには、イグニッションスイッチがオン状態となる毎に初期診断を行う必要があるが、この初期診断でリレー等の電力遮断手段の診断を行う場合には、電力遮断手段を一旦オフ状態としてからオン状態に復帰させて、導通状態を確認する必要があるが、この診断に時間を要すると共に、電力遮断手段をオン状態とする際に耳障りな衝撃音を発生することになり、商品性の悪化を招くという問題がある。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、イグニッションスイッチをオフ状態として所定の遅延時間が経過する前に再度イグニッションスイッチをオン状態としたときに、初期診断時間を短縮しながら異音の発生を防止することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、操舵系に対して操舵補助力を付与する電動モータを備えた操舵補助機構と、該操舵補助機構の電動モータを駆動制御する操舵補助制御手段と、少なくともイグニッションスイッチがオン状態となったときに前記操舵補助制御手段の電力遮蔽手段の診断を含む初期診断を行い、初期診断結果が前記操舵補助制御手段の作動に支障がない場合に、前記操舵補助制御手段を作動させるようにした自己診断手段とを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記自己診断手段は、前記操舵補助制御手段が作動してからイグニッションスイッチがオフ状態となるまでの間の診断結果に基づいて次回の初期診断で実施する診断項目を決定するように構成されていることを特徴としている。

この請求項１に係る発明では、自己診断手段で、操舵補助制御手段の作動開始毎に、初期診断を行うが、この初期診断を行うときの診断項目を前回操舵補助制御手段が作動してからイグニッションスイッチがオフ状態となるまでの間の診断結果に基づいて決定するので、必要とする初期診断のみを行って初期診断時間を短縮することができる。
また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１に係る発明において、前記自己診断手段は、前記イグニッションスイッチがオン状態となったときに、初期診断を行い、イグニッションスイッチがオフ状態となってから前記操舵補助制御手段を作動状態に維持する所定の遅延時間経過前に再度イグニッションスイッチがオン状態となった場合に、前記電力遮断手段の導通／遮断動作を伴う診断項目以外の診断項目について初期診断を実施するように構成されていることを特徴としている。

この請求項２に係る発明では、イグニッションスイッチがオフ状態となってから操舵補助制御手段を作動状態に維持する所定の遅延時間が経過する前に再度イグニッションスイッチをオン状態としたときに、リレー等の電力遮断手段の導通／遮断動作を伴う診断項目以外の診断項目について初期診断を実施するので、電力遮断手段の導通動作や遮断動作時に異音が発生することを確実に防止することができる。

さらに、請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１又は２に係る発明において、前記電力遮断手段は、イグニッションスイッチからの電力供給系統以外に電力供給源からの電力供給系統を有する制御手段によって作動制御されていることを特徴としている。
この請求項３に係る発明では、電力遮断手段がイグニッションスイッチからの電力供給系統以外に電力供給源からの電力供給系統を有する制御手段によって作動制御されることにより、イグニッションスイッチがオフ状態となっても制御手段によって電力遮断手段の作動制御を継続することができる。

さらにまた、請求項４に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１乃至３の何れか１つに係る発明において、前記操舵補助制御手段は、操舵トルク検出手段から入力される操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する演算処理装置と、該演算処理装置で演算された電流指令値に基づいて前記電動モータを駆動するモータ制御装置と、該モータ制御装置に電源装置からの電力を供給する電力遮断手段と、前記モータ制御手段及び前記電動モータ間に介装されたモータリレーと、前記演算処理装置に対して作動電力を供給するイグニッションスイッチを介して電力供給源に接続されていると共に、前記電力遮断手段及び前記モータ駆動制御装置間に接続された電源回路とを備えていることを特徴としている。

この請求項４に係る発明では、電源回路にイグニッションスイッチスイッチを介する電源系統と電力遮断手段を介する電源系統との２系統の電源系統があるので、電源遮断手段が電力遮断状態となるまで電源回路が作動して演算処理装置を駆動することができるので、この演算処理装置で初期診断手段に対応する初期診断処理を実行させることにより、請求項３と同様の作用効果を得ることができる。

本発明によれば、自己診断手段で、操舵補助制御手段の作動開始毎に、初期診断を行うが、この初期診断を行うときの診断項目を前回操舵補助制御手段が作動してからイグニッションスイッチがオフ状態となるまでの間の診断結果に基づいて決定するので、必要とする初期診断のみを行って初期診断時間を短縮することができるという効果が得られる。
また、イグニッションスイッチがオフ状態となってから操舵補助制御手段を作動状態に維持する所定の遅延時間が経過する前に再度イグニッションスイッチをオン状態としたときに、リレー等の電力遮断手段の導通／遮断動作を伴う診断項目以外の診断項目について初期診断を実施するようにすることで、イグニッションスイッチをオフ状態としてから所定の遅延時間が経過する前に再度イグニッションスイッチをオン状態としたときに、電力遮断手段の診断を割愛することにより、電力遮断手段の導通／遮断動作時の異音の発生を確実に防止することができ、商品性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に一実施形態を示す概略構成図であって、図中、１は、ステアリングホイールであり、このステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が入力軸２ａと出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２に伝達される。このステアリングシャフト２は、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ３を介して出力軸２ｂの一端に連結されている。ここで、操舵トルクセンサ３は、メイントルクセンサ３ｍとサブトルクセンサ３ｓとで構成されている。

そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント４を介してロアシャフト５に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ機構８を介してタイロッド９に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ機構８は、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ａとこのピニオン８ａに噛合するラック８ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン８ａに伝達された回転運動をラック８ｂで直進運動に変換している。

ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助力を出力軸２ｂに伝達する操舵補助機構１０が連結されている。この操舵補助機構１０は、出力軸２ｂに連結した減速ギヤ１１と、この減速ギヤ１１に連結された操舵補助力を発生する電動機としての電動モータ１３とを備えている。
操舵トルクセンサ３を構成するメイントルクセンサ３ｍ及びサブトルクセンサ３ｓは、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を抵抗変化や磁気変化に変換して検出するように構成されている。

これらメイントルクセンサ３ｍ及びサブトルクセンサ３ｓは、図２に示すように、入力される操舵トルクが零のときには、所定の中立電圧Ｖ₀となり、この状態から右切りすると、操舵トルクの増加に応じて中立電圧Ｖ₀より増加する電圧となり、操舵トルクが零の状態から左切りすると操舵トルクの増加に応じて中立電圧Ｖ₀より減少する電圧となるトルク検出値Ｔｍ，Ｔｓを出力するように構成されている。

これらメイントルクセンサ３ｍ及びサブトルクセンサ３ｓから出力されるトルク検出値Ｔｍ及びＴｓは制御装置１４に入力される。この制御装置１４には、電力供給源としてのバッテリ１５からイグニッションスイッチ１６を介して電源が供給されていると共に、バッテリ１５から直接電源が供給され、トルク検出値Ｔｍ及びＴｓの他に車速センサ１７で検出した車速検出値Ｖｓ及び電動モータ１３に流れる駆動電流検出値Ｉｍも入力され、入力されるトルク検出値Ｔｍ及び車速検出値Ｖｓに応じた操舵補助力を電動モータ１３で発生する操舵補助指令値Ｉｒｅｆを算出し、算出した操舵補助指令値Ｉｒｅｆとモータ電流検出値Ｉｍとにより、電動モータ１３に供給する駆動電流をフィードバック制御する。

制御装置１４は、図３に示すように、操舵トルクセンサ３を構成するメイントルクセンサ３ｍ及びサブトルクセンサ３ｓのトルク検出信号が入力されてこれらトルク検出信号から中立電圧Ｖ₀を減算して正負のトルク検出値Ｔｍ及びＴｓを算出するトルク検出回路２１を有する。このトルク検出回路２１は、両トルクセンサ３ｍ及び３ｓに供給されるセンサ電圧が正常であるか否かを監視してセンサ電圧が異常であるときに例えば論理値"１"の電圧異常検出信号ＳＡを出力するセンサ電圧監視部２１ａを内装している。

また、制御装置１４は、トルク検出回路２１から出力されるトルク検出値Ｔｍ，Ｔｓ及び電圧異常検出信号ＳＡと車速検出値Ｖｓとに基づいて所定の演算を行ってモータ制御信号Ｉｍｒを出力する例えばＣＰＵで構成される演算処理装置２２を有する。この演算処理装置２２には、バッテリ１５からの電力がイグニッションスイッチ１６を介して供給される電源系統と、後述する電源リレーの出力側から電力が供給される電源系統の２系統の電源系統を有する電源回路２３で形成した制御電力が供給されている。

また、演算処理装置２２は、通信インタフェース回路２４を介してコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ：Controller Area Network）を構成する伝送路としてのバス２５に接続され、このバス２５に接続された車速センサ１７から車速検出値Ｖｓを取得する。
さらに、演算処理装置２２は、後述するＨブリッジ回路に介挿されたシャント抵抗Ｒｓの両端電位差に基づいてモータ電流を検出するモータ電流検出回路２６が接続されていると共に、電動モータ１３のモータ端子電圧を検出するモータ端子電圧検出回路２７が接続され、さらに演算処理装置２２近傍の温度を検出する温度検出回路２８が接続されていると共に、後述する自己診断処理で検出した診断結果を格納する例えばＥＥＰＲＯＭで構成される不揮発性メモリ２９が接続され、なおさらに診断結果が操舵補助制御を実行不可能な異常である場合に警報音又は警報表示でなる警報を発する警報回路３２が接続されている。

さらにまた、演算処理装置２２は、メイン及びサブＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）１０１及び１０２を有し、メインＭＣＵ１０１は、相互監視するために自己監視用のウォッチドッグタイマ（ＷＤＴ）１０１ｍ及びサブ用のウォッチドッグタイマ（ＷＤＴ）１０１ｓを内蔵しており、サブＭＣＵ１０２も相互監視するために自己監視用のウォッチドッグタイマ（ＷＤＴ）１０２ｓ及びメイン用のウォッチドッグタイマ（ＷＤＴ）１０２ｍを内装している。そして、サブＭＣＵ１０２はメイン用のウォッチドッグタイマ１０２ｍがタイムアップしたときにメインＣＰＵ１０１がプログラム暴走等による異常であると判断してモータ駆動禁止信号Ｍｐを後述するＦＥＴ駆動回路３１に出力して電動モータ１３の駆動を停止させると共に、電源リレー３４をオフ状態とするリレー制御信号Ｃｐを出力する。

メインＭＣＵ１０１及びサブＭＣＵ１０２は、共にトルク検出値Ｔｍ及びＴｓ、車速検出値Ｖｓ、モータ電流検出値Ｉｍ、モータ端子電圧Ｖｍに基づいてモータ駆動信号Ｉｍｒを生成するが、メインＭＣＵ１０１からのモータ駆動信号Ｉｍｒのみが後述するＦＥＴ駆動回路３１に入力され、サブＭＣＵ１０２で算出されたモータ駆動信号Ｉｍｒは監視用に使用される。このため、サブＭＣＵ１０２では、自己が算出したモータ駆動信号ＩｍｒとメインＭＣＵ１０１が算出したモータ駆動信号Ｉｍｒとを比較して両者の偏差が所定範囲内であるときにはメインＭＣＵ１０１が正常であると判断するが、偏差が所定範囲外となったときにはメインＭＣＵ１０１が異常であると判断してモータ駆動禁止信号ＭｐをＦＥＴ駆動回路３１に出力すると共に、電源リレー３４にオフ信号を出力する。

ここで、メインＭＣＵ１０１には、図３に示すように、両ＭＣＵで実行する操舵補助制御処理プログラム、自己診断処理プログラム等を格納するＲＯＭ（リードオンリメモリ）１３０と、トルク検出値Ｔｍ，Ｔｓ、車速検出値Ｖｓ、モータ電流検出値Ｉｍｄ及びモータ端子電圧検出値Ｖｍｄ等の検出データや、ＭＣＵで実行する操舵補助制御処理及び自己診断処理の処理過程で必要とするデータや処理結果を記憶するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１３１とが少なくとも内蔵されている。また、サブＭＣＵ１０２には、操舵補助制御処理プログラム等を格納するＲＯＭ１３０、ＭＣＵで実行する操舵補助制御処理等の処理過程で必要とするデータや処理結果を記憶するＲＡＭ１３１とが少なくとも内蔵されている。

また、メインＭＣＵ１０１及びサブＭＣＵ１０２で実行する操舵補助制御処理は、図４に示すように、先ず、ステップＳ１で、操舵トルク検出回路２１からメイントルクセンサ３ｍで検出したトルク検出値Ｔｍ及び車速センサ１７で検出した車速検出値Ｖｓを読込み、次いでステップＳ２に移行して、モータ電流検出値Ｉｍｄ及びモータ端子電圧検出値Ｖｍｄを読込み、次いでステップＳ３に移行して、トルク検出値Ｔｍ及び車速検出値Ｖｓに基づいて図５に示す操舵補助指令値算出マップを参照して、モータ電流指令値となる操舵補助指令値Ｉｒｅｆを算出する。

ここで、操舵補助指令値算出マップは、図５に示すように、横軸にトルク検出値Ｔｍをとり、縦軸に操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆをとると共に、車速検出値Ｖｓをパラメータとした放物線状の曲線で表される特性線図で構成され、トルク検出値Ｔｍが“０”からその近傍の設定値Ｔｓ１までの間は操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆが“０”を維持し、トルク検出値Ｔｍが設定値Ｔｓ１を超えると最初は操舵補助指令値Ｉｒｅｆがトルク検出値Ｔｍの増加に対して比較的緩やかに増加するが、さらにトルク検出値Ｔｍが増加すると、その増加に対して操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆが急峻に増加するように設定され、この特性曲線が車速の増加に従って傾きが小さくなるように設定されている。

次いで、ステップＳ４に移行して、モータ電流検出値Ｉｍｄ及びモータ端子電圧検出値Ｖｍｄに基づいて下記（１）式の演算を行ってモータ角速度ωを算出する。
ω＝（Ｖｍｄ−Ｉｍｄ・Ｒｍ）／Ｋ₀ …………（１）
ここで、Ｒｍはモータ巻線抵抗、Ｋ₀はモータの起電力定数である。
次いで、ステップＳ５に移行して、モータ角速度ωに慣性ゲインＫｉを乗算して、モータ慣性を加減速させるトルクを操舵トルクＴｍから排除し、慣性感のない操舵感覚を得るための慣性補償制御用の慣性補償値Ｉｉ（＝Ｋｉ・ω）を算出すると共に、操舵補助指令値Ｉｒｅｆの絶対値に摩擦係数ゲインＫｆを乗算して、動力伝達部や電動モータの摩擦が操舵力に影響することを排除するため摩擦補償制御用の摩擦補償値Ｉｆ（＝Ｋｆ・Ｉｒｅｆ）を算出する。ここで、摩擦補償値Ｉｆの符号はトルク検出値Ｔｍの符号とこのトルク検出値Ｔｍにより操舵の切り増し／切り戻しを判定する操舵方向信号とに基づいて決定する。

次いで、ステップＳ６に移行して、トルク検出値Ｔｍを微分演算処理してアシスト特性不感帯での安定性確保、静摩擦の補償を行うセンタ応答性改善指令値Ｉｒを算出し、ステップＳ７に移行して、算出した慣性補償値Ｉｉ、摩擦補償値Ｉｆ及びセンタ応答性改善指令値Ｉｒを操舵補助指令値Ｉｒｅｆに加算して操舵補助補償値Ｉｒｅｆ′（＝Ｉｒｅｆ＋Ｉｉ＋Ｉｆ＋Ｉｒ）を算出し、次いでステップＳ８に移行して、操舵補助補償値Ｉｒｅｆ′を微分してフィードフォワード制御用の微分値Ｉｄを算出する。

次いで、ステップＳ９に移行して、操舵補助補償値Ｉｒｅｆ′からモータ電流検出値Ｉｍｄを減算して電流偏差ΔＩを算出し、次いでステップＳ１０に移行して、電流偏差ΔＩを比例演算処理して比例補償制御用の比例値ΔＩｐを算出し、次いでステップＳ１１に移行して、電流偏差ΔＩを積分演算処理して積分補償制御用の積分値ΔＩｉを算出し、次いでステップＳ１２に移行して、微分値Ｉｄ、比例値ΔＩｐ及び積分値ΔＩｉを加算することによりモータ駆動電流Ｉｍｒ（＝Ｉｄ＋ΔＩｐ＋ΔＩｉ）を算出してからステップＳ１３に移行する。

このステップＳ１３では、前記ステップＳ１２で算出したモータ駆動電流Ｉｍｒとこのモータ駆動電流Ｉｍｒの正負の符号に応じた回転方向信号Ｄｍを、電動モータ１３を駆動するＨブリッジ回路３０を構成する電界効果トランジスタＦＥＴ１〜ＦＥＴ４を制御するＦＥＴ駆動回路３１に出力する。
Ｈブリッジ回路３０は、２つの電界効果トランジスタＦＥＴ１及びＦＥＴ２を直列に接続した直列回路と、この直列回路と並列に２つの電界効果トランジスタＦＥＴ３及びＦＥＴ４を直列に接続した直列回路とを有し、電界効果トランジスタＦＥＴ１及びＦＥＴ２の接続点と電界効果トランジスタＦＥＴ３及びＦＥＴ４の接続点との間にモータリレー３３を介して電動モータ１３が接続され、両直列回路の接続点の一方が電源リレー３４を介してバッテリ１５に接続され、他方がシャント抵抗Ｒｓを介して接地されている。

ＦＥＴ駆動回路３１は、メインＭＣＵ１０１からモータ駆動電流Ｉｍｒと回転方向信号Ｄｍとが入力されると、モータ駆動電流Ｉｍｒにもとにパルス幅変調を行ってモータ駆動電流Ｉｍｒに応じたデューティ比のパルス幅変調パルスＰＷＭを形成すると共に、回転方向信号Ｄｍに基づいてＨブリッジ回路３０の対角線上の電界効果トランジスタＦＥＴ１及びＦＥＴ４の組と電界効果トランジスタＦＥＴ２及びＦＥＴ３の組との何れを選択するかを決定し、選択した組の一方の電界効果トランジスタ例えばＦＥＴ１又はＦＥＴ３にオン状態に制御するオン状態信号を、他方の電界効果トランジスタＦＥＴ２又はＦＥＴ４にパルス幅変調信号ＰＷＭを供給する。

また、メインＭＣＵ１０１では、図６に示す自己診断処理を実行する。
この自己診断処理は、イグニッションスイッチ１６をオン状態として電源回路２３から演算処理装置２２に電源が投入されたときに実行開始され、先ず、ステップＳ２１で、初期診断が実行済みであるか否かを表す初期診断完了フラグＦが初期診断完了を表す“１”にセットされているか否かを判定し、初期診断完了フラグＦが“０”にリセットされているときには、ステップＳ２２に移行して、予め設定された初期診断項目の全てを実行する。ここで、初期診断項目としては、トルク検出値Ｔｍ及びＴｓの偏差ΔＴの絶対値｜ΔＴ｜を演算して、この絶対値｜ΔＴ｜が所定値ΔＴｓ以上であるか否かを判定し、｜ΔＴ｜≧ΔＴｓであるときにトルクセンサ異常と判定すると共に、電圧異常検出信号ＳＡが論理値“１”であるときにトルクセンサ異常と判定するトルクセンサ診断処理、電源回路２３の電源電圧、バッテリ１５のバッテリ電圧、イグニッションスイッチ１６を介して入力されるバッテリ電圧の異常を検出する電源診断処理、サブＭＣＵ１０２によるメインＭＣＵ１０１の異常を検出するコントローラ診断処理、メインＭＣＵ１０１に接続された不揮発性メモリ２９の異常を検出する不揮発性メモリ診断処理、温度検出回路２８の温度検出値に基づいて演算処理装置２２の近傍温度異常を検出する温度検出診断処理、モータ端子電圧検出回路２７で検出するモータ端子電圧の異常を検出するモータ端子電圧診断処理、モータ電流検出回路２６で検出するモータ電流検出値Ｉｍｄの異常を検出するモータ電流診断処理、メインＭＣＵ１０１の診断処理、Ｈブリッジ回路３０及びＦＥＴ駆動回路３１の地絡、天絡、短絡等の異常による過電流異常を検出する過電流診断処理、電動モータ１３の異常を検出するモータ診断処理、モータリレー３３及び電源リレー３４の異常を検出するリレー診断処理及びＣＡＮ通信の異常を検出するＣＡＮ診断処理が設定されている。ここで、リレー診断処理は、モータリレー３３及び電源リレー３４に対するリレー制御信号Ｃｍ及びＣｐをオン状態及びオフ状態に制御して、モータリレー３３及び電源リレー３４を付勢状態及び非付勢状態としたときの出力電圧を夫々読込み、リレー接点の溶着状態を診断する。

この初期診断処理が完了すると、ステップＳ２３に移行して、初期診断完了フラグＦを“１”にセットし、次いでステップＳ２４に移行して、初期診断結果が異常なしであるか否かを判定し、初期診断結果が異常なしである場合にはステップＳ２９に移行し、初期診断結果が異常ありの場合にはステップＳ２５に移行して、異常が生じた診断結果を不揮発性メモリ２９に記憶してからステップＳ２６に移行して、異常が生じた診断結果から操舵補助制御が可能であるか否かを判定し、操舵補助制御が不可能であるときにはステップＳ２７に移行して、操舵補助制御が不可能である旨を表す重度の警報信号を警報回路３２に出力してから自己診断処理を終了し、操舵補助制御が可能であるときにはステップＳ２８に移行して、軽微な異常である旨を表す軽度の警報信号を警報回路３２に出力してからステップＳ２９に移行する。

ステップＳ２９では、モータリレー３３及び電源リレー３４をオン状態とするリレー制御信号Ｃｍ及びＣｐを出力して操舵補助制御待機状態とし、次いでステップＳ３０に移行して、所定の操舵補助開始条件が成立したか否かを判定する。この操舵補助開始条件としてはエンジン回転数が予め設定した所定値（例えば４７０ｒｐｍ）以上となったか否かを判定し、操舵補助開始条件が成立したときにはステップＳ３１に移行して、前述した図４の操舵補助制御処理を起動し、次いでステップＳ３２に移行して、操舵補助制御処理の実行中を表す操舵補助制御処理中フラグＦＡを操舵補助制御処理中を表す“１”にセットしてからステップＳ３６に移行する。

一方、ステップＳ３０の判定結果が、操舵補助制御開始条件が成立していないときには、ステップＳ３３に移行して、操舵補助制御処理中フラグＦＡが“１”にセットされているか否かを判定し、操舵補助制御処理中フラグＦＡが“０”にリセットされているときにはそのままステップＳ３６に移行し、操舵補助制御処理中フラグＦＡが“１”にセットされているときにはステップＳ３４に移行して操舵補助制御処理を終了させ、次いでステップＳ３５に移行して操舵補助制御処理中フラグＦＡを“０”にリセットしてからステップＳ３６に移行する。

ステップＳ３６では、イグニッションスイッチ１６がオフ状態となったか否かを判定し、イグニッションスイッチ１６がオン状態を継続しているときには、ステップＳ３７に移行して、操舵補助制御処理中フラグＦＡが“１”にセットされているか否かを判定し、操舵補助制御処理中フラグＦＡが“０”にリセットされているときにはそのまま前記ステップＳ３０に戻り、操舵補助制御処理中フラグＦＡが“１”にリセットされているときにはステップＳ３８に移行して、通常状態での異常診断処理を行ってからステップＳ３９に移行する。この通常状態での異常診断処理は、前述した初期診断処理の診断項目のうちトルクセンサ診断処理、電源診断処理、コントローラ異常処理、モータ端子電圧診断処理、モータ電流診断処理、過電流診断処理及びモータ診断処理を行う。

ステップＳ３９では、上記ステップＳ３８での異常診断処理の診断結果が異常なしであるか否かを判定し、異常なしであるときには前記ステップＳ３６に戻り、異常ありの場合には、ステップＳ４０に移行して、異常結果を不揮発性メモリ２９に記憶すると共に、図４の操舵補助制御処理を終了させてから後述するステップＳ４３に移行する。
また、前記ステップＳ３６の判定結果が、イグニッションスイッチ１６がオフ状態となったときには、ステップＳ４１に移行して、図４の操舵補助制御処理を終了させてからステップＳ４２に移行して、イグニッションスイッチ１６がオフ状態となってから予め設定した所定の遅延時間（例えば１０分）が経過したか否かを判定し、所定の遅延時間が経過したときには前記ステップＳ４３に移行してモータリレー３３及び電源リレー３４を共にオフ状態とするリレー制御信号Ｃｍ及びＣｐを出力してから自己診断処理を終了し、所定の遅延時間が経過していないときには、ステップＳ４４に移行する。

このステップＳ４４では、イグニッションスイッチ１６が再度オン状態となったか否かを判定し、イグニッションスイッチ１６がオフ状態を継続しているときには前記ステップＳ４２に戻り、イグニッションスイッチ１６が再度オン状態に復帰したときには前記ステップＳ２１に戻る。
一方、前記ステップＳ２０の判定結果が、初期診断完了フラグＦが“１”にセットされているときには、ステップＳ４５に移行して、前記ステップＳ２１で実行するリレー診断処理及びコントローラ診断処理を除く残りの診断項目について初期診断処理を実行し、次いでステップＳ４６に移行して、前述したステップＳ２４〜ステップＳ２８と同様の診断結果判断処理を行ってから診断結果に異常がないか又は異常があっても軽微な異常の場合には前記ステップＳ３０に移行して操舵補助制御待機状態とし、操舵補助制御に影響を与える異常が発生したときにはその異常を不揮発性メモリ２９に記憶すると共に、警報回路３２に警報信号を出力してから前記ステップＳ４３に移行する。

この図４の処理が操舵補助制御手段に対応し、図６の処理が自己診断手段に対応している。
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、車両がイグニッションスイッチ１６をオフ状態とすると共に、電源リレー３４がオフ状態となって電源回路２３にバッテリ１５からの電力が供給されていない状態では、演算処理装置２２のメイン及びサブＭＣＵ１０１及び１０２が作動停止状態にあり、メインＭＣＵ１０１で、図４の操舵補助制御処理及び図６の自己診断処理は実行されず、モータリレー３３及び電源リレー３４がオフ状態となって、Ｈブリッジ回路３０へのバッテリ１５から電力供給が遮断されると共に、電動モータ１３へのモータ電流の供給も停止されている。

この状態から、車両に運転者が乗車してイグニッションスイッチ１６をオン状態とすると、電源回路２３にバッテリ１５からの電力が供給されることにより、この電源回路２３から演算処理装置２２のメイン及びサブＭＣＵ１０１及び１０２に制御電力が供給されると共に、ＦＥＴ駆動回路３１にも制御電力が供給される。
このため、演算処理装置２２のメインＭＣＵ１０１で、初期化処理が実行されて、初期診断完了フラグＦが“０”にリセットされると共に、演算処理に必要な各種設定値が設定される。

この初期化処理が終了すると、図６の自己診断処理が実行開始され、初期診断完了フラグＦが“０”にリセットされていることから、ステップＳ２１からステップＳ２２に移行し、前述したトルクセンサ診断処理、電源診断処理、コントローラ診断処理、温度検出診断処理、モータ端子電圧診断処理、モータ電流診断処理、メインＭＣＵの診断処理、過電流診断処理、モータ診断処理、リレー診断処理及びＣＡＭ診断処理でなる全ての初期診断項目の診断を行う初期診断処理が実行される。

そして、この初期診断処理が終了するとステップＳ２４に移行して、初期診断完了フラグＦが“１”にセットされ、次いでステップＳ２４に移行して、初期診断結果が異常なしであるか否かを判定する。ここで、初期診断結果に異常がある場合に、異常が生じた診断結果を不揮発性メモリ２９の異常を除いて不揮発性メモリ２９に記憶し（ステップＳ２５）、次いで操舵補助制御が可能であるか否かを判定し、トルクセンサ異常、電源異常、モータ端子電圧異常、モータ電流異常、メインＭＣＵ１０１の異常、過電流異常、モータ異常、リレー異常が検出された場合には、正常な操舵補助制御を行うことができないので、操舵補助制御不可能と判断し、ステップＳ２７に移行して、操舵補助制御が不可能であることを表す異常警報信号を警報回路３２に出力して、運転者に操舵補助制御が不可能である旨の警報を発してから自己診断処理を終了する。この場合には、図４の操舵補助制御処理が起動されないと共に、モータリレー３３及び電源リレー３４がオフ状態を維持するので、電動モータ１３は駆動されることなく停止状態を維持し、ステアリングホイール１は運転者の操舵力のみによって操舵される。

また、初期診断結果が不揮発性メモリ２９の異常、温度検出回路２８の異常、ＣＡＮ通信の異常等の軽微な異常である場合には、警報回路３２に軽微異常である旨を表す軽微異常信号を警報回路に出力してからステップＳ２９に移行する。
一方、ステップＳ２４の判定結果が、初期診断結果が異常なしであるときには直接ステップＳ２９に移行する。

そして、ステップＳ２９では、予め設定された操舵補助制御開始条件が成立したか否かを判定し、操舵補助制御開始条件が成立していないときにはステップＳ３３に移行して、操舵補助制御処理中フラグＦＡが“１”であるか否かを判定し、操舵補助制御が開始されておらず操舵補助制御処理中フラグＦＡが“０”にリセットされているので、直接ステップＳ３６に移行して、イグニッションスイッチ１６がオフ状態となったか否かを判定し、イグニッションスイッチ１６がオン状態を継続している場合には、ステップＳ３７に移行して補助操舵制御処理中フラグＦＡが“０”にリセットされているので、ステップＳ３０に戻り、操舵補助制御待機状態を継続する。

その後、操舵補助制御開始条件が成立すると、ステップＳ３０からステップＳ３１に移行して、図４の操舵補助制御処理を起動し、次いでステップＳ３２に移行して操舵補助制御処理中フラグＦＡを“１”にセットしてからステップＳ３６に移行してイグニッションスイッチ１６がオフ状態となったか否かを判定する。
このように図４の操舵補助制御処理が起動されると、操舵トルクセンサ３のメイントルクセンサ３ｍで検出したトルク検出値Ｔｍ及び車速センサ１７で検出した車速検出値Ｖｓを読込み（ステップＳ１）、次いでモータ電流検出値Ｉｍｄ及びモータ端子電圧検出値Ｖｍｄを読込み（ステップＳ２）、トルク検出値Ｔｍと車速検出値Ｖｓとに基づいて図５に示す操舵補助指令値算出マップを参照して操舵補助指令値Ｉｒｅｆを算出する（ステップＳ３）。

一方、モータ電流検出値Ｉｍｄ及びモータ端子電圧検出値Ｖｍｄに基づいて前記（１）式の演算を行うことにより、モータ角速度ωを算出し(ステップＳ４)、このモータ角速度ωに基づいて慣性補償制御用の慣性補償値Ｉｉを算出すると共に、摩擦補償制御用の摩擦補償値Ｉｆを算出し（ステップＳ５）、さらに操舵トルクＴｍを微分演算してセンタ応答性改善指令値Ｉｒを算出し（ステップＳ６）、これら慣性補償値Ｉｉ、摩擦補償値Ｉｆ及びセンタ応答性改善補償値Ｉｒを操舵補助指令値Ｉｒｅｆに加算して操舵補助補償値Ｉｒｅｆ′を算出する(ステップＳ７)。

そして、操舵補助補償値Ｉｒｅｆ′を微分演算処理してフィードフォワード制御における微分補償制御用の微分値Ｉｄを算出し（ステップＳ８）、次いで、操舵補助補償値Ｉｒｅｆ′からモータ電流検出値Ｉｍｄを減算して電流偏差ΔＩを算出し（ステップＳ９）、算出した電流偏差ΔＩを比例演算処理して比例補償制御用の比例値ΔＩｐを算出すると共に、積分演算処理して積分補償制御用の積分値ΔＩｉを算出し（ステップＳ１０，Ｓ１１）、次いで、微分値Ｉｄ、比例値ΔＩｐ及び積分値ΔＩｉを加算してモータ駆動信号Ｉｍｒを算出する(ステップＳ１２)。

そして、算出したモータ駆動信号ＩｍｒをＦＥＴ駆動回路３１に出力することにより、ＦＥＴ駆動回路３１からＨブリッジ回路３０の対角の電界効果トランジスタＦＥＴ１及びＦＥＴ４又はＦＥＴ３及びＦＥＴ２にオン状態の制御信号及びパルス幅変調パルスＰＷＭを供給することにより、電動モータ１３に駆動電流を供給して、この電動モータ１３でステアリングホイール１に作用された操舵トルクに応じた操舵補助力を発生させ、これを減速ギヤ１１を介して出力軸２ｂに伝達する。

このとき、車両が停車している状態でステアリングホイール１を操舵する所謂据え切り状態では、図５に示す操舵補助指令値算出マップの特性線の勾配が大きいことにより、小さいトルク検出値Ｔｍで大きな操舵補助指令値Ｉｒｅｆを算出するので、電動モータ１３で大きな操舵補助力を発生して軽い操舵を行うことができる。
一方、車両が発進して、所定車速以上となると、図５に示す操舵補助指令値算出マップの特性線の勾配が小さくなることにより、大きなトルク検出値Ｔｍでも小さな操舵補助指令値Ｉｒｅｆを算出するので、電動モータ１３で発生する操舵補助力が小さくなり、ステアリングホイール１の操舵が軽くなりすぎることを抑制して最適な操舵を行うことができる。

この操舵補助制御状態でも、図６の自己診断処理におけるステップＳ３８で通常の異常診断処理が行われており、異常診断結果が異常である場合には、異常結果が不揮発性メモリ２９に記憶されると共に、操舵補助制御処理が終了され、且つモータリレー３３及び電源リレー３４を同時にオフ状態とするリレー制御信号Ｃｍ及びＣｐを出力することにより、電動モータ１３の駆動が停止されると共に、電源回路２３及び演算処理装置２２への電力の供給が遮断される。

その後、運転者が車両を停車させて、イグニッションスイッチ１６をオフ状態とすると、図６の自己診断処理で、ステップＳ３６からステップＳ４１に移行して、図４の操舵補助制御処理が終了され、次いでステップＳ４２に移行して、所定の遅延時間が経過したか否かを判定し、所定の遅延時間が経過していないときにはステップＳ４４に移行して、イグニッションスイッチ１６が再度オン状態となったか否かを判定し、イグニッションスイッチ１６がオフ状態のまま所定の遅延時間が経過すると、ステップＳ４３に移行して、モータリレー３３及び電源リレー３４をオフ状態とするリレー制御信号Ｃｍ及びＣｐを出力することにより、モータリレー３３及び電源リレー３４をオフ状態として、電源回路２３へのバッテリ１５からの電力供給を遮断して、演算処理装置２２、Ｈブリッジ回路３０、ＦＥＴ駆動回路３１及び電動モータ１３への電力供給を遮断する。

ところが、イグニッションスイッチ１６をオフ状態としてから所定の遅延時間が経過する前に、イグニッションスイッチ１６を再度オン状態とすると、ステップＳ４４からステップＳ２０に戻り、初期診断完了フラグＦが“１”にセットされているので、ステップＳ２３に移行して、初期診断項目のうちリレー診断処理及びサブＭＣＵ１０２による電源リレー３４をオフ状態として操舵補助を禁止する診断処理を除く診断項目の初期診断処理を実行してからステップＳ２４に移行する。

このため、リレー診断処理を除いて操舵補助制御処理を開始できるか否かを判断するに必要な診断項目については再度初期診断が行われ、その診断結果が正常であるか又は異常であっても操舵補助制御が可能な状態であるときには、ステップＳ３０に移行して、操舵補助制御開始条件が成立したか否かを判定し、操舵補助制御開始条件が成立したときにステップＳ３０に移行し、操舵補助制御処理を起動して操舵補助制御状態に復帰する。

このとき、イグニッションスイッチ１６を再度オン状態としたときには、ステップＳ２３で実行される初期診断処理で、リレー診断処理が除かれているので、リレー診断処理によってモータリレー３３及び電源リレー３４が個別にオン・オフされて衝撃音となる異音が複数回発生することを確実に防止することができ、運転者に違和感を与えることを防止して、商品性を向上させることができると共に、時間がかかるリレー診断処理を除くことにより、初期診断時間を短縮することができる。しかも、リレー診断処理以外の診断項目については診断処理を行っており、初期診断時間を短縮しながら必要な初期診断を行うことができる。

このイグニッションスイッチ１６をオフ状態としてから所定の遅延時間が経過する前に再度イグニッションスイッチ１６をオン状態としたときの初期診断処理では、元々モータリレー３３及び電源リレー３４がオン状態を継続しており、最初の初期診断におけるリレー診断処理結果が正常である場合には、モータリレー３３及び電源リレー３４に異常が発生して操舵補助制御処理を再開する障害となることはなく、リレー診断処理を除いても問題がないものである。

なお、上記実施形態においては、イグニッションスイッチ１６をオフ状態としてから所定の遅延時間が経過するまでの間にイグニッションスイッチ１６を再度オン状態としたときに、初期診断処理が完了しているか否かを判定して、リレー診断処理を実施するか否かを判断するようにした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、イグニッションスイッチ１６をオン状態としてからイグニッションスイッチ１６をオフ状態とするまでの間に実施した診断結果に基づいてイグニッションスイッチ１６を再度オン状態としたときの診断項目を決定するようにしてもよい。

すなわち、例えば図４の操舵補助制御処理が起動されて操舵補助制御が可能な操舵補助制御許可状態で、温度検出回路２８の異常や不揮発性メモリ２９の異常等の軽微な異常が検出されたときに、その時点で温度検出回路２８の異常や不揮発性メモリ２９の異常を表す異常検出フラグＦＴやＦＭを“１”としてＲＡＭ又は外部メモリの所定記憶領域に保存しておき、再度イグニッションスイッチ１６をオン状態としたときに、ステップＳ２３の初期診断処理で、ＲＡＭ又は外部メモリの所定記憶領域を参照して、異常検出フラグＦＴやＦＭの有無を確認して、異常検出フラグが保存されている診断項目についてのみ初期診断するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、モータ駆動電流Ｉｍｒを演算処理装置２２で実行するソフトウェア処理によって算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、操舵補助指令値演算器、センタ応答性改善回路、慣性補償器、摩擦補償器、微分補償器、減算器、比例演算器、積分演算器、加算器等を組み合わせたハードウェアによってモータ駆動電流Ｉｍｒを算出するようにしてもよい。

さらに、上記実施形態においては、不揮発性メモリ２９としてＥＥＰＲＯＭを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、フラッシュメモリ等の任意の不揮発性メモリを適用することができる。
さらにまた、上記実施形態においては演算処理装置２２をメインＭＣＵ１０１及びサブＭＣＵ１０２の２つで構成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、１つのＭＣＵ又はこれに相当する演算処理装置で演算処理を行うようにしてもよい。

本発明の一実施形態を示す概略構成図である。 操舵トルクセンサで検出されるトルク検出信号の特性線図である。 図１のコントローラの具体的構成を示すブロック図である。 メイン及びサブＭＣＵで実行する操舵補助制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 操舵補助指令値算出マップを示す特性線図である。 メインＭＣＵで実行する自己診断処理手順の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、３…操舵トルクセンサ、３ｍ…メイントルクセンサ、３ｓ…サブトルクセンサ、８…ステアリングギヤ機構、１３…電動モータ、１４…制御装置、１５…バッテリ、１６…イグニッションスイッチ、１７…車速センサ、２１…トルク検出回路、２２…演算処理装置、２３…電源回路、２４…通信インタフェース回路、２５…バス、２６…モータ電流検出回路、２７…モータ電圧検出回路、２８…温度検出回路、２９…不揮発性メモリ、３０…モータ駆動回路、３１…ＦＥＴ駆動回路、３２…警報回路、３３…モータリレー、３４…電源リレー、１０１…メインＭＣＵ、１０２…サブＭＣＵ

Claims (4)

1. 操舵系に対して操舵補助力を付与する電動モータを備えた操舵補助機構と、該操舵補助機構の電動モータを駆動制御する操舵補助制御手段と、少なくともイグニッションスイッチがオン状態となったときに前記操舵補助制御手段の電力遮蔽手段の診断を含む初期診断を行い、初期診断結果が前記操舵補助制御手段の作動に支障がない場合に、前記操舵補助制御手段を作動させるようにした自己診断手段とを備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記自己診断手段は、前記操舵補助制御手段が作動してからイグニッションスイッチがオフ状態となるまでの間の診断結果に基づいて次回の初期診断で実施する診断項目を決定するように構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記自己診断手段は、前記イグニッションスイッチがオン状態となったときに、初期診断を行い、イグニッションスイッチがオフ状態となってから前記操舵補助制御手段を作動状態に維持する所定の遅延時間経過前に再度イグニッションスイッチがオン状態となった場合に、前記電力遮断手段の導通／遮断動作を伴う診断項目以外の診断項目について初期診断を実施するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記電力遮断手段は、イグニッションスイッチからの電力供給系統以外に電力供給源からの電力供給系統を有する制御手段によって作動制御されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記操舵補助制御手段は、操舵トルク検出手段から入力される操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する演算処理装置と、該演算処理装置で演算された電流指令値に基づいて前記電動モータを駆動するモータ制御装置と、該モータ制御装置に電源装置からの電力を供給する電力遮断手段と、前記モータ制御手段及び前記電動モータ間に介装されたモータリレーと、前記演算処理装置に対して作動電力を供給するイグニッションスイッチを介して電力供給源に接続されていると共に、前記電力遮断手段及び前記モータ駆動制御装置間に接続された電源回路とを備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。

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