JP2009184609A

JP2009184609A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2009184609A
Application number: JP2008028910A
Authority: JP
Inventors: Takumi Negishi; 巧根岸
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2008-02-08
Publication date: 2009-08-20

Abstract

【課題】不揮発性メモリへのデータ記憶処理において、電源電圧が低下した場合においても誤り検出符号を含めたデータの記憶処理を確実に実施することが可能な電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】不揮発性メモリの記憶領域を３つのデータブロック１〜３に分割してメモリ管理する。各データブロックへのデータの書き込みの前に、電源電圧が正常であるか否かを判断し、電源電圧が正常（電源電圧が低下していない状態）であるときに書き込みを行い、既に電源電圧低下状態であれば処理を終了する。各データブロックの記憶容量を小さく設定し書き込み時間の短縮を図ることで、データ書き込み中に電源電圧の低下が発生した場合にも、書き込み処理を確実に実施することを可能にした。
【選択図】図５

Description

本発明は、電動モータを用いて車両操舵を補助する電動パワーステアリング装置に関し、特に、車両状態情報等の保持に利用される不揮発性メモリへのデータ記憶処理に関するものである。

従来、乗用車やトラック等の車両の操舵力を軽減するため、操舵補助モータによって操舵を補助する装置として、いわゆる電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electric Power Steering）装置が使用されている。電動パワーステアリング装置は、減速機を介してモータの駆動力をステアリングシャフトやステアリング機構のラック軸等に付与することで、運転者がステアリングホイールを操作する際の操作力を軽減するものである。電動パワーステアリング装置は、少なくとも操舵トルクと車両速度（車速）とに基づき、操舵補助のための指令値を演算し、この演算された操舵補助指令値に基づいて電動モータを制御する。このような制御は、電動パワーステアリング装置内に設けられたコントローラにより実行される。

電動パワーステアリング装置には、例えば故障情報等の車両状態情報を記憶するための不揮発性メモリが備えられている。特許文献１では、ハンドルに作用する操舵力を検出するトルクセンサに対して、故障や劣化に関連した故障解析に有用なデータを不揮発性メモリに保存するようにしている。

特開２０００−３３７９７７号公報

ところで、従来、不揮発性メモリ内に記憶されたデータの信頼性を確認する手段として、サムチェック（Sum Check）やパリティチェック（Parity Check）等の誤り検出が利用されており、サム値やパリティ値等の誤り検出符合の検証を通して、記憶されたデータの信頼性を確保することが可能である。

しかしながら、データを不揮発性メモリに記憶させている際に電源電圧が低下すると、データの記憶処理を継続することができなくなり、データの書き込みが完了する前にデータ記憶処理が終了してしまう可能性がある。そのため、従来技術では、記憶データの信頼性確認に必要となる誤り検出符号を含めたデータの記憶を確実に実施することが困難な場合があり、このような場合、誤り検出符号の異常となってしまい、記憶データの信頼性を確保することができないという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、不揮発性メモリへのデータ記憶処理において、電源電圧が低下した場合においても誤り検出符号を含めたデータの記憶処理を確実に実施することが可能な電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵補助用の電動モータと、少なくとも操舵トルクおよび車両速度を用いて演算した操舵補助指令値に基づき前記電動モータを駆動制御する制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置において、前記制御手段は、前記制御手段に電力を供給する電源電圧と所定の閾値電圧とを比較し前記電源電圧が前記閾値電圧よりも低下したときに電源電圧低下状態にあると判定する電源電圧判定手段と、複数個のデータブロックに分割された記憶領域を有し、前記データブロックごとにデータを記憶可能な不揮発性メモリと、この不揮発性メモリにデータを書き込むデータ書き込み手段と、を備え、前記電源電圧判定手段は、前記書き込み手段が誤り検出符号を含むデータの書き込みを前記データブロックごとに行う前に、前記電源電圧が前記閾値電圧よりも小さいか否かを判定し、前記電源電圧が前記閾値電圧よりも小さいと判定した場合には前記データブロックへの書き込みを行わず、前記電源電圧が前記閾値電圧以上であると判定した場合には前記データブロックへの書き込みを行うことを特徴とする。

また、前記各データブロックの記憶容量は、前記書き込み手段が前記各データブロックに対して誤り検出符号を含むデータの書き込み処理を実施している途中で電源電圧の低下が発生した場合にも当該書き込み処理を完了できるように、データ書き込み速度、前記電源電圧の時間変化、および前記閾値電圧の設定値に基づいてその大きさが設定されていることが好ましい。

また、前記複数個のデータブロックには、それぞれ記憶されるデータの重要度に応じて順序付けがなされ、前記書き込み手段は重要度のより高いデータブロックから順に書き込みを行うことが好ましい。

本発明によれば、不揮発性メモリの記憶領域を複数個のデータブロックに分割し、誤り検出符号を含むデータの書き込み処理をデータブロックごとに行う前に、電源電圧が閾値電圧よりも小さいか否かを判定し、電源電圧が閾値電圧以上であると判定された場合のみにデータブロックへのデータの書き込みを行うようにしたので、各データブロックの記憶容量を所定の大きさ、例えば十分小さく設定することで、データの書き込み開始後に電源電圧低下が発生した場合においても、誤り検出符合を含めた当該データの記憶処理を確実に実施することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１は、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置１００の一般的な構成を示す図である。図１において、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および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、操向ハンドル１の操舵トルクＴ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操舵補助モータ２０が、減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。ここで、操舵補助モータ２０は、例えば、ブラシレスモータまたはブラシモータである。電動パワーステアリング装置を制御する制御手段としてのコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、バッテリ１４から内蔵の電源リレー１３を介して電力が供給され、イグニションキー１１からイグニション信号が供給される。また、コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０にて検出された操舵トルクＴと車速センサ１２にて検出された車両速度（車速）Ｖとに基づいて、操舵補助モータ２０の電流指令値を演算し、操舵補助モータ２０の電流検出値が電流指令値に追従するように操舵補助モータ２０を駆動制御する。

図２は、図１のコントロールユニット３０のハードウェア構成を示す図である。コントロールユニット３０は、電源リレー１３、ＭＣＵ（マイクロコントロールユニット）１１０、モータ駆動回路１０８、電流検出回路１２０、および位置検出回路１３０等を備えている。

ＭＣＵ１１０は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＥＥＰＲＯＭ１０４、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０５、Ａ／Ｄ変換器１０６、およびＰＷＭコントローラ１０７等を備えている。また、これらがバス６０に接続されることでデータの送受信が実現されている。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納された各種プログラムを実行し、電動パワーステアリング装置１００を制御する。

ＲＯＭ１０２はＣＰＵ１０１が実行する各種プログラムを格納し、具体的には、例えば操舵補助モータ２０の制御プログラム等を記憶するためのメモリである。また、ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１がプログラムを実行する際の作業領域として使用される。

ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）１０４は電気的に書き換え可能な不揮発性メモリであり、電源遮断後においても記憶内容を保持可能である。ＥＥＰＲＯＭ１０４には、例えば、操舵補助に関連する各種機器の診断情報等を含む車両状態情報データが保存される。

Ａ／Ｄ変換器１０６には、トルクセンサ１０からの操舵トルクＴ、電流検出回路１２０からの操舵補助モータ２０の電流検出値Ｉｍ、および位置検出回路１３０からのモータ回転角信号θ等が入力され、これらの入力をデジタル信号に変換する。インターフェース１０５には、車速センサ１２からの車速信号Ｖ（車速パルス）が入力される。

ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）コントローラ１０７は操舵補助モータ２０の電流指令値に基づきＵＶＷ各相のＰＷＭ制御信号を出力する。モータ駆動回路１０８は、インバータ回路などにより構成され、ＰＷＭコントローラ１０７から出力された信号に基づき操舵補助モータ２０を駆動する。電流検出回路１２０は操舵補助モータ２０の電流値を検出し、電流検出値ＩｍをＡ／Ｄ変換器１０６に出力する。位置検出回路１３０は、位置センサ２５からの出力信号をモータ回転角信号θとして、Ａ／Ｄ変換器１０６に出力する。

次に、ＥＥＰＲＯＭ１０４の記憶領域の構成について説明する。図３は、ＥＥＰＲＯＭ１０４の記憶領域の構成の一例を示す模式図である。図３に示すように、ＥＥＰＲＯＭ１０４の記憶領域は、複数個のデータブロックからなり、図示例では、例えば３つのデータブロック（データブロック１、データブロック２、およびデータブロック３）から構成されている。すなわち、ＥＥＰＲＯＭ１０４の記憶領域は単一のデータ記憶領域ではなく、それぞれが所定の記憶容量以下に設定された複数個のデータ記憶領域からなる。この記憶容量については、後述する。また、各データブロックに記憶されたデータには、そのデータについての誤り検出符号が付与されているものとする。

誤り検出符号としては、例えばパリティ値またはサム値があり、それぞれパリティチェック（Parity Check）またはサムチェック（Sum Check）に使用される誤り検出符号である。ここで、パリティチェックとは、データの誤り(エラー)を検出する誤り検出の一つであり、メモリシステムに対しては、まず、データの書き込み時に、データのビット列に含まれる１（または０）の個数の偶奇を計算し、これをパリティビットとしてデータと併せてメモリに格納する。一方、データが読み出される際には、読み出したデータから計算したパリティビットと、書き込み時に格納されたパリティビットとを比較し、両者が一致しない場合には誤りが発生したと判断し、両者が一致する場合には誤りは発生していないと判断する。また、サムチェックも、同様にデータの誤り(エラー)を検出する誤り検出の一つであり、まず、データの書き込み時に、データの加算値を計算し、これをサム値としてデータと併せてメモリに格納する。一方、データが読み出される際には、読み出したデータから計算したサム値と、書き込み時に格納されたサム値とを比較し、両者が一致しない場合には誤りが発生したと判断し、両者が一致する場合には誤りは発生していないと判断する。

このように、ＥＥＰＲＯＭ１０４は複数個のデータブロックに分割され、データブロック単位で管理されているため、ＭＣＵ１１０は、データをＥＥＰＲＯＭ１０４に書き込む際に、データブロック単位で書き込む。つまり、ＭＣＵ１１０は、あるデータをその誤り検出符号と共にデータブロック１に書き込み、別のデータをその誤り検出符号と共にデータブロック２に書き込み、さらに別のデータをその誤り検出符号と共にデータブロック３に書き込む。

次に、各データブロックの記憶容量について説明する。一般に、ＥＥＰＲＯＭ１０４へのデータの書き込み中に、コントロールユニット（ＥＣＵ）３０に電力を供給するバッテリ１４の電圧（以下、電源電圧という。）が低下すると、データの書き込み処理が中途で遮断され、データを完全に記憶させることができない場合がある。このような場合には、ＥＥＰＲＯＭ１０４へのデータの記憶を確実に実施することができず、重要情報を失う可能性がある。さらに、ＥＥＰＲＯＭ１０４からのデータの読み出しの際に、読み出したデータから計算される誤り検出符号と、データの書き込み前に計算された誤り符号とが一致しなくなり、誤り（エラー）を検出することとなる。

そこで、本実施の形態では、ＥＥＰＲＯＭ１０４の記憶領域を複数個のデータブロックに分割し、あるデータブロックにデータを書き込んでいる途中で電源電圧が低下した場合においても、誤り検出符号を含む書き込み中のデータを当該データブロックに確実に記憶させるように各データブロックの記憶容量を設定する。すなわち、各データブロックの記憶容量をなるべく小さくし、それに応じて各データブロックに書き込むデータのサイズを制限することでデータの書き込み時間を短縮し、データ書き込み途中で電源電圧が低下し始めても書き込み中のデータを最後まで記憶させることができるようにする。ただし、各データブロックの記憶容量をあまり小さくすると、単一の情報または同種の情報を複数のデータブロックに亘って管理しなくてはならず、メモリ管理が複雑になるので、電源電圧低下時においても誤り検出符号を含むデータの記憶を確実に実施できるという条件下で各データブロックの記憶容量をできる限り大きく設定することが望ましい。なお、電源電圧低下状態にあるか否かは、例えば、電源電圧Ｖと所定の閾値電圧Ｖｔｈとの比較により判断し、電源電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈよりも小さくなった状態を電源電圧低下状態、電源電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈ以上の状態を電源電圧正常状態とする。このようにして設定される各データブロックの記憶容量は、データ書き込み速度、電源電圧の時間変化、および閾値電圧Ｖｔｈの設定値に依存して決まる。ここで電源電圧の時間変化は、バッテリ１４の残存量を示し、コントロールユニットのハードウェア構成等に依存して変化する。従って、図３に示す構成では、データブロック１〜３に対して、このような記憶容量の設定がなされているものとする。

ここで、データブロック１〜３に記憶させるデータの内容例について説明する。前述のようにＥＥＰＲＯＭ１０４に記憶させるデータは、例えば車両状態情報データである。ところで、ＭＣＵ１１０が検出する車両状態情報データには様々な車両状態情報が含まれ、例えば、故障コードなどの診断情報、入出力情報（トルクセンサの入力値など）等が含まれている。一方、ＥＥＰＲＯＭ１０４はデータブロック単位に分割されていることから、ＭＣＵ１１０が検出した車両状態情報データは３つのデータブロックに分割して記憶されることになる。例えば、データブロック１〜３に対してデータの重要度に関する重み付けを行い、データブロック１には最も重要度の高いデータを、データブロック２には次に重要度の高いデータを、データブロック３にはそれ以外のデータを保存するような構成とすることができる。この場合、データブロック１には例えば診断情報データを記憶させ、データブロック２には例えば入出力情報データを記憶させ、データブロック３にはその他のデータ（例えば、車速データなど）を記憶させる。

図４は、ＥＥＰＲＯＭ１０４の記憶領域の構成の別の一例を示す模式図である。図４に示すように、ＥＥＰＲＯＭ１０４の記憶領域は、図３に示す記憶領域の構成を複数（図示例では、２つ）備えた構成となっており、データブロック１−１、１−２、１−３、およびデータブロック２−１、２−２、２−３から構成されている。図３の構成では、検出された車両状態情報データをデータブロック１〜３に記憶させ、次に新たに検出された車両状態情報データをＥＥＰＲＯＭ１０４に記憶させるためには、データブロック１〜３にデータを上書きする必要がある。一方、図４に示す構成では、データブロック１−１、１−２、１−３に既にデータが記憶されていても、これらのデータを上書きする必要はなく、新たなデータをデータブロック２−１、２−２、２−３に記憶させることができる。当然ながら、図４のような構成はＥＥＰＲＯＭ１０４の記憶容量が大きい場合に実現可能となる。

次に、本実施の形態の動作、すなわち、ＥＥＰＲＯＭ１０４へのデータの書き込み処理方法について説明する。図５は、ＥＥＰＲＯＭ１０４へのデータ書き込み処理の手順を示すフローチャートである。

ＭＣＵ１１０はバッテリ１４の電圧値を検出し、電源電圧が正常か否かを判定する（ステップＳ１）。具体的には、ＣＰＵ１０１がバッテリ１４の電源電圧Ｖと所定の閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、電源電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈ以上であると判定された場合には、電源電圧が正常であると判定し（ステップＳ１のＹＥＳ）、データブロック１にデータを記憶させる（ステップＳ２）。この場合、書き込み途中で電源電圧低下が発生したとしても、前述のように誤り検出符号を含むデータをデータブロック１に確実に記憶させることができる。一方、ステップＳ１にて電源電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈ未満であると判定された場合には、既に電源電圧低下状態にあると判定し（ステップＳ１のＮＯ）、書き込み処理を終了する。

データブロック１にデータを記憶させた場合には、再び、電源電圧が正常か否かを判定する（ステップＳ３）。そして、ＣＰＵ１０１がバッテリ１４の電源電圧Ｖと所定の閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、電源電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈ以上であると判定された場合には、電源電圧が正常であると判定し（ステップＳ２のＹＥＳ）、データブロック２にデータを記憶させる（ステップＳ４）。この場合、書き込み途中で電源電圧低下が発生したとしても、前述のように誤り検出符号を含むデータをデータブロック２に確実に記憶させることができる。一方、ステップＳ３にて電源電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈ未満であると判定された場合には、既に電源電圧低下状態にあると判定し（ステップＳ３のＮＯ）、書き込み処理を終了する。

データブロック２にデータを記憶させた場合には、再び、電源電圧が正常か否かを判定する（ステップＳ５）。そして、ＣＰＵ１０１がバッテリ１４の電源電圧Ｖと所定の閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、電源電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈ以上であると判定された場合には、電源電圧が正常であると判定し（ステップＳ５のＹＥＳ）、データブロック３にデータを記憶させる（ステップＳ６）。この場合、書き込み途中で電源電圧低下が発生したとしても、前述のように誤り検出符号を含むデータをデータブロック３に確実に記憶させることができる。一方、ステップＳ５にて電源電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈ未満であると判定された場合には、既に電源電圧低下状態にあると判定し（ステップＳ５のＮＯ）、書き込み処理を終了する。

ここで、データブロック１〜３に対して記憶されるデータの重要度に応じて重み付けまたは順序付け行い、データブロック１には最も重要度の高いデータを、データブロック２には次に重要度の高いデータを、データブロック３にはそれ以外のデータを保存するような構成とした場合に、図５のフローに従って処理をすると、より重要なデータから優先して書き込みを実施することができる。

また、データブロック１〜３の記憶容量の相互関係は任意であり、例えばすべて同じ記憶容量に設定することもできるし、または相互に異なる記憶容量に設定することもできる。例えば、データブロック１には最も重要度の高いデータを、データブロック２には次に重要度の高いデータを、データブロック３にはそれ以外のデータを保存するような構成とした場合には、重要度の高い順に記憶容量をより小さく設定することで、電源電圧が低下した場合においても重要情報をより確実に記憶させることができる。

以上説明したように、本実施の形態では、ＥＥＰＲＯＭ１０４の記憶領域を複数個のデータブロックに分割し、誤り検出符号を含めたデータの書き込みをデータブロック単位で行う。そして、各データブロックへのデータの書き込みの前に、電源電圧が正常であるか否かを判定し、電源電圧の異常、すなわち既に電源電圧低下状態にあると判定した場合には書き込み処理を終了する。一方、電源電圧が正常状態、すなわち電源電圧は低下していないと判定した場合には、データブロックへの書き込みを実施する。この場合、たとえデータの書き込み途中で電源電圧の低下が起きたとしても、誤り検出符号を含めた書き込み中のデータの書き込み処理が完了できるように、各データブロックの記憶容量を小さくし、書き込み時間が短くなるように設定する。本実施の形態によれば、ＥＥＰＲＯＭ１０４へのデータの記憶処理において、データの書き込み開始後に電源電圧低下が発生した場合においても、誤り検出符合を含めたデータの記憶処理を確実に実施することができる。

また、各データブロックの記憶容量は、各データブロックに対して誤り検出符号を含むデータの書き込み処理を実施している途中で電源電圧の低下が発生した場合にも当該書き込み処理を完了できるように小さく設定されているが、データ書き込み速度、電源電圧の時間変化、および閾値電圧の設定値に基づいて設定することで、必要以上に小さく設定することなく、データブロックの分割個数が増大しメモリ管理が複雑になる状況を回避することができる。

また、データブロック１〜３に対してデータの重要度に関する重み付けを行い、重要度の高いデータを記憶するデータブロックから優先して書き込みを実施することで、データの記憶処理をより確実に実施することができる。

以上のように、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、電源電圧低下時においても、不揮発性メモリへのデータの記憶処理を確実に実施する場合に有用である。

実施の形態に係る電動ステアリング装置の一般的な構成を示す図である。実施の形態におけるコントロールユニットのハードウェア構成を示す図である。ＥＥＰＲＯＭの記憶領域の構成の一例を示す模式図である。ＥＥＰＲＯＭの記憶領域の構成の別の一例を示す模式図である。ＥＥＰＲＯＭへのデータ書き込み処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１操向ハンドル
２コラム軸
３減速ギア
４ａ，４ｂユニバーサルジョイント
５ピニオンラック機構
６タイロッド
１０トルクセンサ
１１イグニションキー
１２車速センサ
１３電源リレー
１４バッテリ
２０操舵補助モータ
２５位置センサ
６０バス
１００ＥＰＳ装置
１１０ＭＣＵ
１０１ＣＰＵ
１０２ＲＯＭ
１０３ＲＡＭ
１０４ＥＥＰＲＯＭ
１０５インターフェース
１０６Ａ／Ｄ変換器
１０７ＰＷＭコントローラ
１０８モータ駆動回路
１２０電流検出回路
１３０位置検出回路

Claims

操舵補助用の電動モータと、少なくとも操舵トルクおよび車両速度を用いて演算した操舵補助指令値に基づき前記電動モータを駆動制御する制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置において、
前記制御手段は、前記制御手段に電力を供給する電源電圧と所定の閾値電圧とを比較し前記電源電圧が前記閾値電圧よりも低下したときに電源電圧低下状態にあると判定する電源電圧判定手段と、複数個のデータブロックに分割された記憶領域を有し、前記データブロックごとにデータを記憶可能な不揮発性メモリと、この不揮発性メモリにデータを書き込むデータ書き込み手段と、を備え、
前記電源電圧判定手段は、前記書き込み手段が誤り検出符号を含むデータの書き込みを前記データブロックごとに行う前に、前記電源電圧が前記閾値電圧よりも小さいか否かを判定し、前記電源電圧が前記閾値電圧よりも小さいと判定した場合には前記データブロックへの書き込みを行わず、前記電源電圧が前記閾値電圧以上であると判定した場合には前記データブロックへの書き込みを行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記各データブロックの記憶容量は、前記書き込み手段が前記各データブロックに対して誤り検出符号を含むデータの書き込み処理を実施している途中で電源電圧の低下が発生した場合にも当該書き込み処理を完了できるように、データ書き込み速度、前記電源電圧の時間変化、および前記閾値電圧の設定値に基づいてその大きさが設定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。
前記複数個のデータブロックには、それぞれ記憶されるデータの重要度に応じて順序付けがなされ、前記書き込み手段は重要度のより高いデータブロックから順に書き込みを行うことを特徴とする請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。