JP2010195221A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】起動時以外の操舵補助制御時にメモリ異常診断を制限しながら効率的にメモリ異常を検出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】操舵機構に対して操舵補助力を発生する電動モータを制御する電子制御装置を備えた電動パワーステアリング装置であって、前記電子制御装置は、前記電動モータを制御する操舵補助制御処理を実行する際に必要とするデータ格納部と、該データ格納部の異常診断を行なう異常診断部と、該記憶異常診断部の診断結果に応じて前記操舵補助制御処理態様を変更する異常時制御部とを備え、前記異常診断部は、前記電子制御装置の起動時及び前記データ格納部に影響を与える状態変化が生じた時に異常診断を行なう。
【選択図】図４

Description

本発明は、操舵系に対して操舵補助力を付与する電動機を制御する電動パワーステアリング装置に係り、特に、操舵補助制御時の記憶部の異常診断時期を制限するようにし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は、電動モータを制御する操舵補助制御処理がメモリを備えたマイクロコンピュータで実行されるようにしている。
このマイクロコンピュータではメモリの異常が操舵補助制御処理に与える影響が大きいため、メモリの異常診断を行なうようにしている。
このメモリの異常診断としては、エンジンの始動前かそれ以外の通常時（エンジン運転中）かを判定し、始動前は、時間同期ジョブにより予め定められた診断単位バイト数×設定回数の１ジョブ分のバイト数ずつ診断することにより、メモリの診断を全領域にわたって連続的に実行し、通常時は、複数回に１回の時間同期ジョブにより予め定められた診断単位バイト数ずつ診断することにより、所定の周期で割込んでメモリの診断を分割された領域毎に間欠的に実行するようにしたマイコン用メモリの診断装置が提案されている。
（例えば、特許文献１参照）。

２０００−６６９６３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載れた従来例にあっては、通常時に複数回に１回の時間同期ジョブにより予め定められた診断単位バイト数ずつ診断することにより、所定の周期で割込んでメモリ診断を分化された領域毎に間欠的に実行するようにしているが、異常発生から異常検出までの時間を優先させた場合には、単位毎の演算対象が増加することになり定常的に演算負荷増となり、演算負荷の減少を優先した場合には異常発生から検出までの時間が長くなってしまい、メモリの異常を効率良く検出することができないという未解決の課題がある。

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、起動時以外の操舵補助制御時にメモリ異常診断を制限しながら効率的にメモリ異常を検出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、本発明に係る請求項１記載の電動パワーステアリング装置は、操舵機構に対して操舵補助力を発生する電動モータを制御する電子制御装置を備えた電動パワーステアリング装置であって、前記電子制御装置は、前記電動モータを制御する操舵補助制御処理を実行する際に必要とするデータ格納部と、該データ格納部の異常診断を行なう異常診断部と、該記憶異常診断部の診断結果に応じて前記操舵補助制御処理態様を変更する異常時制御部とを備え、前記異常診断部は、前記電子制御装置の起動時及び前記データ格納部に影響を与える状態変化が生じた時に異常診断を行なうことを特徴としている。

このような構成であれば、メモリやレジスタ等のデータ格納部の異常診断を電子制御装置の起動時に行なうとともに、通常制御時には、データ格納部に影響を与える状態変化が生じたときのみに制限することにより、電子制御装置の演算負荷を減少させながら効率よくデータ格納部の異常診断を行なうことができる。
また、本発明に係る請求項２記載の電動パワーステアリング装置は、前記データ格納部は、操舵補助制御プログラムを格納するメモリ及びデータを格納するレジスタの少なくとも一方で構成されていることを特徴としている。

このような構成であれば、メモリやレジスタの異常診断を演算負荷を減少させながら効率良く行なうことができる。
また、本発明に係る請求項３記載の電動パワーステアリング装置は、前記データ格納部に影響を与える状態変化は、電源電圧が設定電圧以下である時及び温度が設定範囲を超えた時の少なくとも一方であることを特徴としている。

このような構成であれば、データ格納部に影響を与える電源電圧が変動した時や温度変化が生じた時にデータ格納部の異常診断を行なうことにより、データ格納部の異常を効率よく検出することができる。

本発明によれば、電子制御装置の操舵捕縄制御処理に必要とするメモリやレジスタ等のデータ格納部の異常診断を、電子制御装置の起動時と起動後はデータ格納部に影響を与える状態変化が生じた時に行なうことにより、演算負荷を減少させながらデータ格納部の異常診断を効率良く行なうことができるという効果が得られる。

本発明による電動パワーステアリング装置の構成を示す概略構成図である。 コントローラの具体的構成を示すブロック図である。 操舵補助制御処理を示すフローチャートである。 記憶異常診断処理手順の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
図１において、１は、ステアリングホイールであり、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。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、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。

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。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８は、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ａとピニオン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、補助操舵力を出力軸２ｂに伝達する減速ギヤ１０が連結されており、減速ギヤ１０には、補助操舵力を発生する電動モータ１２の出力軸が連結されている。
トルクセンサ３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、この捩れ角変位を例えば非接触の磁気センサで検出するように構成されている。

トルクセンサ３から出力されるトルク検出値Ｔは、コントローラ１３に入力される。コントローラ１３には、トルク検出値Ｔの他に車速センサ１４で検出した車速検出値Ｖおよび電動モータ１２に流れるモータ電流検出値Ｉｍｄも入力され、入力されるトルク検出値Ｔおよび車速検出値Ｖに応じた操舵補助力を電動モータ１２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Ｉｍｄとにより、電動モータ１２に供給する駆動電流をフィードバック制御する。

コントローラ１３は、図２に示すように、電動モータ１２の制御処理を実行するマイクロコンピュータ１５と、マイクロコンピュータ１５から出力されるモータ駆動電流Iｍｔに基づいて電動モータ１２に供給する駆動電流を制御するモータ駆動回路１７と、電動モータ１２の出力電流であるモータ電流を検出するモータ電流検出回路１８とを備えている。

マイクロコンピュータ１５には、トルクセンサ３で検出したトルク検出値Ｔおよびモータ電流検出回路１８で検出したモータ電流検出値ＩｍｄがそれぞれＡ／Ｄ変換器２１および２２でデジタル値に変換されて入力される。
マイクロコンピュータ１５は、トルク検出値Ｔ、車速検出値Ｖおよびモータ電流検出値Ｉｍｄが入力される入力インタフェース回路１５ａと、トルク検出値Ｔ、車速検出値Ｖおよびモータ電流検出値Ｉｍｄに基づいて電動モータ１２を駆動制御して操舵トルクに応じた操舵補助力を発生する操舵補助制御処理を実行する中央処理装置１５ｂと、中央処理装置１５ｂで実行する操舵補助制御処理に必要なプログラム及びデータを記憶する記憶部としてのＲＯＭ１５ｃと、トルク検出値Ｔおよびモータ電流検出値Ｉｍｄ等の検出データ、中央処理装置１５ｂで実行する操舵制御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ＲＡＭ１５ｄと、出力インタフェース回路１５ｅとを有する。

ＲＯＭ１５ｃには、図３に示すように、操舵制御処理を中央処理装置１５ｂに実行させるためのメインプログラムとなる操舵制御処理プログラム、ＲＯＭ１５ｃ、ＲＡＭ１５ｄやレジスタ（図示せず）で構成されるデータ格納部の異常診断を行なう異常診断プログラム等のプログラムやパラメータ等のデータが記憶されている。
中央処理装置１５ｂは、ＲＯＭ１５ｃに格納されている操舵補助制御プログラムを実行することにより、操舵補助制御処理を行なうとともに、異常診断プログラムを実行することにより、異常診断処理を行なう。

この操舵補助制御処理は、図３に示すように、先ず、ステップＳ１で、後述する異常診断処理で設定されるデータ格納部異常フラグＦｓ１及びＦＳ２の少なくとも一方が“１”であるか否かを判定し、Ｆｓ１及びＦＳ２の少なくとも一方が“１”であるときには、ステップＳ２に移行して、モータ電流指令値Ｉｍｔを“０”に設定してこのモータ電流指令値Ｉｍｔをモータ駆動回路１７に出力してから前記ステップＳ１に戻る。

また、ステップＳ１の判定結果が、データ格納部異常フラグＦｓ１及びＦｓ２の双方が“０”であるときにはステップＳ３に移行して、トルクセンサ３で検出したトルク検出値Ｔを読込み、次いでステップＳ４に移行して車速検出値Ｖを読込み、次いでステップＳ５に移行して、トルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖに基づいて図示しない操舵補助指令値算出マップを参照して操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆを算出してからステップＳ６に移行する。

このステップＳ６では、モータ電流検出回路１８で検出したモータ電流検出値Ｉｍｄを読込み、次いでステップＳ７に移行して、操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆからモータ電流検出値Ｉｍｄを減算して電流偏差ΔＩを算出してからステップＳ８に移行する。
このステップＳ８では、算出した電流偏差ΔＩに基づいてＰＩ制御処理を行なって、モータ駆動電流Ｉｍｔを算出し、次いでステップＳ９に移行して、モータ駆動電流Ｉｍｔをモータ駆動回路１７に出力してから前記ステップＳ１に戻る。

また、メモリ異常診断処理は、所定時間毎のタイマ割込処理として実行され、図４に示すように、先ず、ステップＳ２１に移行して、マイクロコンピュータ１５が通電開始された起動時であるか否かを判定し、起動時であるときにはステップＳ２２に移行して、ＲＯＭ１５ｃ及びＲＡＭ１５ｄのメモリ異常診断処理を実行し、次いでステップＳ２３に移行してレジスタの異常診断処理を実行してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。ここで、メモリ異常診断処理は、ＲＯＭ１５ｃに対しては例えばチェックサムによる異常診断を行ない、ＲＡＭ１５ｄについては所定データを書込んでから読出し、書込データと読出データとが一致するか否かで異常診断を行い、ＲＯＭ１５ｃ及びＲＡＭ１５ｄの双方が正常であるときにはデータ格納部異常フラグＦｓ１を“０”にリセットし、ＲＯＭ１５ｃ及びＲＡＭ１５ｄの少なくとも一方が異常であるときにはデータ格納部異常フラグＦｓ１を“１”にセットする。同様にレジスタの異常診断処理はレジスタに指定データの書込みを行なってから読出し、書込データと読出データとが一致するか否かで異常診断を行い、レジスタが正常であるときにはデータ格納部異常フラグＦｓ２を“０”にリセットし、レジスタが異常であるときにはデータ格納部異常フラグＦＳ２を“１”にセットする。

また、ステップＳ２１の判定結果が起動時ではないときにはステップＳ２４に移行して、ＲＯＭ１５ｃ及びＲＡＭ１５ｄで構成されるメモリやレジスタで構成されるデータ格納部に影響を与える状態変化が生じたか否かを判定する。ここで、データ格納部に影響を与える状態変化としては、電源電圧の設定電圧以下への変動を生じた時や、マイクロコンピュータ１５の周囲の温度が設定範囲を超える変動を生じた時が設定されている。

ステップＳ２４の判定結果が、状態変化が生じないときにはそのままタイマ割込処理を終了し、状態変化が生じた時には、ステップＳ２５に移行して、前記ステップＳ２２と同様のメモリ診断処理を実行し、次いでステップＳ２６に移行して、前記ステップＳ２３のレジスタ診断処理と同様のレジスタ診断処理を実行してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。

ここで、前述した図３のステップＳ１及びＳ２の処理が異常時制御部に対応し、ステップＳ３〜Ｓ９の処理が操舵補助制御部に対応し、図４の処理が異常診断部に対応している。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、コントローラ１３に電源を投入してマイクロコンピュータ１３に通電を開始した起動時には、前述した図４の異常診断処理で、ＲＯＭ１５ｃ及びＲＡＭ１５ｄのメモリ異常診断処理が実行され（ステップＳ２２）、次いでレジスタの異常診断処理が実行される（ステップＳ２３）。

これらの初期異常診断処理で、メモリ及びレジスタで構成されるデータ格納部が正常であると診断されたときには、データ格納部異常フラグＦｓ１及びＦｓ２がともに“０”にリセットされることにより、後に図３の操舵補助制御処理が実行されたときに、ステップＳ１からステップＳ３に移行して、通常の操舵補助制御処理を実行する。
このため、操舵補助制御処理では、トルク検出値Ｔが読み込まれるとともに車速検出値Ｖが読込まれ（ステップＳ３，Ｓ４）、トルク検出値Ｔと車速検出値Ｖとに基づいて操舵補助電流指令値算出マップを参照して操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆが算出される（ステップＳ５）

次いで、モータ電流検出値Ｉｍｄを読込み（ステップＳ６）、操舵補助電流指令値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Ｓ７）、算出した電流偏差ΔＩをＰＩ電流制御処理を行なってモータ電流Ｉｍｔを算出し（ステップＳ８）、算出したモータ電流Ｉｍｔをモータ駆動回路１７に出力することにより（ステップＳ９）、電動モータ１２をトルク検出値Ｔに応じた操舵補助力を発生するように駆動制御する。

そして、電動モータ１２で発生された操舵トルクに応じた操舵補助力が減速ギヤ１０を介して出力軸２ｂに伝達される。
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を操舵するいわゆる据え切り状態では、図示しない操舵補助電流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Ｔで大きな操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆを算出するので、電動モータ１２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、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Ｔ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１２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。
ところが、前述した図４のデータ格納部異常診断処理で、ＲＯＭ１５ｃ及びＲＡＭ１５ｄの何れか一方が異常と診断されたり、レジスタが異常と診断されたりした場合には、データ格納異常フラグＦｓ１及びＦｓ２の少なくとも一方が“１”にセットされることにより、図３の操舵補助制御処理で、ステップＳ１からステップＳ２に移行して、モータ電流指令値Ｉｍｔ＝０がモータ駆動回路１７に出力されることにより、モータ駆動回路１７のモータ電流Ｉｍの出力が停止されて、電動モータ１２の駆動が直ちに停止される。すなわち、正確な操舵補助制御を行なうことができないおそれが高いので、電動モータ１２の駆動を停止して、操舵補助制御処理を終了する。

一方、初期診断結果がメモリ及びレジスタで構成されるデータ格納部が正常である場合には、前述したように操舵補助制御処理が実行されるとともに、タイマ割込処理によってデータ格納部異常診断処理が実行される。
しかしながら、タイマ割込処理によってデータ格納部異常診断処理が実行されても、電源電圧が所定電圧を超えていたり、マイクロコンピュータ１３の周囲温度が設定温度範囲内であったりする場合には、状態変化がないものと判断されて、実際のメモリ診断処理及びレジスタ診断処理は実行されずにタイマ割込処理を終了することにより、マイクロコンピュータ１３の中央処理装置１５ｂに大きな演算負荷を与えることはない。

ところが、電源電圧が所定電圧以下となったり、マイクロコンピュータ１３の周囲温度設定温度範囲を超えたりした場合には、データ格納部に影響を与える状態変化が生じたものと判断して、ステップＳ２５でメモリ異常診断処理を実行し、次いでステップＳ２６でレジスタの異常診断処理を実行してからタイマ割込処理を終了する。この異常診断結果がデータ格納部が正常である場合には操舵補助制御処理を継続し、データ格納部が異常でデータ格納部異常フラグＦｓ１及びＦｓ２の少なくとも一方が“１”にセットされたときには、電動モータ１２へのモータ電流Ｉｍの供給を遮断して、電動モータ１２の駆動を停止する。

このように、上記実施形態によれば、マイクロコンピュータ１３の起動時に、ＲＯＭ１５ｃ及びＲＡＭ１５ｄのメモリ異常診断を行なうとともに、レジスタの異常診断を行ない、メモリ異常診断及びレジスタの異常診断の診断結果が共に正常であるときに操舵補助制御処理を実行開始し、通常制御処理状態となるが、この通常制御処理状態では、ＲＯＭ１５ｃ及びＲＡＭ１５ｄのメモリとレジスタとで構成されるデータ格納部に影響を与える状態変化が生じたときにのみメモリ異常診断及びレジスタの異常診断を行なうので、前述した従来例のようにタイマ割込によって、所定周期でデータ格納部の異常診断を行なう場合に比較してマイクロコンピュータ１３の中央処理装置１５ｂに与える演算負荷を大幅に減少させることができると共に、メモリ異常又はレジスタ異常が発生しやすい状態では確実にメモリ異常診断及びレジスタ異常診断でなるデータ格納部異常診断が実行されるので、異常発生を迅速に診断することができ、効率の良いデータ格納部異常診断を行なうことができる。

なお、上記実施形態においては、データ格納部の異常診断として、ＲＯＭ１５ｃ及びＲＡＭ１５ｄのメモリ異常診断と、レジスタの異常診断との双方を行なう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、メモリ異常診断及びレジスタ異常診断の何れか一方を行なうようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、データ格納部に異常が発生した場合に、モータ電流指令値Ｉｍｔを“０”に設定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、モータ駆動回路１７に供給する電源を例えばリレーによって遮断したり、モータ駆動回路１７から電動モータ１２に出力されるモータ電流Ｉｍを例えばリレーによって遮断したりしてもよく、さらには操舵補助制御処理自体を中止するようにしてもよい。

また、上記実施形態においてはデータ格納部異常を検出した場合に直ちに電動モータ１２の駆動を停止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、例えばＲＯＭ１５ｃを、プログラムを記憶するプログラム記憶領域とパラメータ等のデータを記憶するデータ記憶領域とで構成し、プログラム記憶領域とデータ記憶領域とで個別にメモリ異常診断を行ない、プログラム記憶領域の異常を検出した場合には直ちに電動モータ１２の駆動を停止し、データ記憶領域の異常を検出した場合には操舵補助電流指令値を制限して操舵補助制御を継続するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、本発明をコラムアシスト形式の電動パワーステアリング装置に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、ピニオンアシスト形式やラックアシスト形式の電動パワーステアリング装置にも本発明を適用することができる。

１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、３…トルクセンサ、８…ステアリングギヤ、１２…電動モータ、１３…コントローラ、１４…車速センサ、１５…マイクロコンピュータ、１５ａ…入力インタフェース回路、１５ｂ…中央処理装置、１５ｃ…ＲＯＭ、１５ｄ…ＲＡＭ、１５ｅ…出力インタフェース回路、１７…モータ駆動回路、１８…モータ電流検出回路

Claims (3)

1. 操舵機構に対して操舵補助力を発生する電動モータを制御する電子制御装置を備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記電子制御装置は、前記電動モータを制御する操舵補助制御処理を実行する際に必要とするデータ格納部と、該データ格納部の異常診断を行なう異常診断部と、該記憶異常診断部の診断結果に応じて前記操舵補助制御処理態様を変更する異常時制御部とを備え、
   前記異常診断部は、前記電子制御装置の起動時及び前記データ格納部に影響を与える状態変化が生じた時に異常診断を行なうことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記データ格納部は、操舵補助制御プログラムを格納するメモリ及びデータを格納するレジスタの少なくとも一方で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. 前記データ格納部に影響を与える状態変化は、電源電圧が設定電圧以下である時及び温度が設定範囲を超えた時の少なくとも一方であ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。

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