JP2021109495A - 操舵制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この構成によれば、車載される直流電源から駆動回路へ電力を供給する場合に比べて、駆動回路から変換回路へ向けて流れるリーク電流を抑制することができる。ただし、電源回路の給電能力は、車載される直流電源に比べて劣ることがある。このため、電源側のFETのゲートとソースとの間に短絡故障が発生している場合、上述したように駆動回路の給電能力を超えるような状況が発生しやすい。すなわち、駆動回路の電源電圧が低下しやすいため、駆動回路のリセットおよび制御回路による駆動回路の初期設定を含む初期検査の少なくとも一部の繰り返しも発生しやすい。したがって、駆動回路の動作電源として電源回路が採用される場合、操舵制御装置として駆動回路の初期設定を含む初期検査の少なくとも一部の繰り返しを抑制することのできる上記の制御回路を有する構成を採用することが好ましい。
上記の操舵制御装置において、前記制御回路は、前記変換回路から前記モータへ供給される電流を監視することにより前記変換回路の異常を検出する異常検出機能、および前記変換回路の異常が検出されるときに前記指令信号の生成を停止するフェイルセーフ機能を有していてもよい。この場合、前記制御回路は、前記異常検出信号が受信されることを契機として前記異常検出機能を無効化する一方、前記駆動回路の初期設定を再度実行した後に前記異常検出信号が受信されないことを契機として前記異常検出機能を有効化するようにしてもよい。
前記モータは、前記駆動力として車両の操舵を補助するためのアシスト力を発生するものであってもよい。
図1に示すように、EPS10は、操舵機構20、操舵補助機構30、およびECU(電子制御装置)40を備えている。
図2に示すように、ECU40は、電源回路41、マイクロコンピュータ42、プリドライバ43、およびインバータ44を有している。
プリドライバ43は、電源電圧が低下した旨判定されるとき、その旨示す異常検出信号S3を生成し、当該生成される異常検出信号S3をマイクロコンピュータ42へ送信する。異常検出信号S3には、プリドライバ43の電源電圧の低下が検出されたこと、およびプリドライバ43がリセットして初期状態に戻ったことを示す情報が含まれている。
図3に示すように、インバータ44は直列に接続された2つのFETを1組とする3組のスイッチングアーム(単相ハーフブリッジともいう。)がバッテリ62の+端子と−端子との間において並列に接続されてなる。図3中の「+B」はバッテリ62の電圧を示す。また、バッテリ62の−端子はグランドである。
つぎに、電源投入時におけるマイクロコンピュータ42の動作を説明する。
マイクロコンピュータ42は、電源スイッチ63がオフからオンへ切り替えられることにより電源回路41からの給電が開始されたとき、いわゆるイニシャルチェックを実行する。イニシャルチェックとは、モータ31に対する給電を開始する前の初期検査であって、たとえばインバータ44および相開放リレー80u,80v,80wなどのモータ31を駆動させるための部分の異常を検査することをいう。
つぎに、イニシャルチェックについて詳細に説明する。
イニシャルチェックによって検査すべき項目は数多く存在するところ、これら項目の内容および検査を実行する順番は、製品仕様あるいはECU40が有する機能などに応じて決定される。また、イニシャルチェックの実行過程において、プリドライバ43の初期設定が行われる。
(B2)電源側のFETのゲートとソースとの間の短絡故障の検査
(B3)電源側およびグランド側のFETの開放故障の検査
(B4)相開放リレーの開放故障の検査
以下、プリドライバ43の初期設定の手順、および各項目B1〜B4の検査の手順を詳細に説明する。
まず、プリドライバ43の初期設定の手順を説明する。
図6のシーケンス図に示すように、マイクロコンピュータ42は、プリドライバ43に対して初期設定指令S0を送信する(ステップS301)。初期設定指令S0は、プリドライバ43の初期設定を行うための信号であって、プリドライバ43が動作するうえで必要となる設定情報が含まれている。
つぎに、各FET71〜76におけるドレインとソースとの間の短絡故障の検査手順を説明する。ここでは、U相のスイッチングアームを構成する電源側のFET71およびグランド側のFET72について説明する。残るV相のFET73,74およびW相に対応するFET75,76のドレインとソースとの間の短絡についてもU相のFET71,72と同様にして検査することができる。
つぎに、電源側のFETにおけるゲートとソースとの間の短絡故障の検査手順を説明する。
マイクロコンピュータ42は、カウント値Nが回数しきい値Nthよりも大きいとき(ステップS409でYES)、異常を確定し(ステップS410)、定められたフェイルセーフ制御を実行する(ステップS411)。マイクロコンピュータ42は、フェイルセーフ制御として、たとえばアシスト制御の実行開始、すなわちモータ31への給電開始を許可しない。
つぎに、各FET71〜76の開放故障の検査手順を説明する。ここでは、U相のスイッチングアームを構成する電源側のFET71およびグランド側のFET72について説明する。残るV相のFET73,74およびW相に対応するFET75,76の開放故障についてもU相のFET71,72と同様にして検査することができる。
つぎに、相開放リレー80u,80v,80wの開放故障の検査手順を説明する。
マイクロコンピュータ42は、相開放リレー80u,80v,80wをオンした状態でインバータ44の各FET71〜76を駆動させる。相開放リレー80u,80v,80wがいずれも正常な状態であるとき、給電線77u,77v,77wには電圧が生じる。これに対し、3つの相開放リレー80u,80v,80wのうち少なくとも一つに開放故障が発生しているとき、その開放故障が発生している相開放リレーが設けられた給電線には電圧が生じない。このことを利用して、マイクロコンピュータ42は、相開放リレー80u,80v,80wの開放故障を検査する。
つぎに、プリドライバ43の電源電圧の低下が検出されるときのマイクロコンピュータ42の動作を説明する。ここでは、モータ31に対する給電制御が行われている場合に、プリドライバ43の電源電圧に瞬断が発生した状況を想定する。この瞬断の発生時、プリドライバ43は、異常検出信号S3を生成して動作を停止する。
マイクロコンピュータ42は、異常検出信号S3が受信されるとき(ステップS504でYES)、定められた異常報知を実行する(ステップS505)。これは、プリドライバ43の初期設定をやり直したにもかかわらずプリドライバ43は依然として動作を停止した状態であることから、電源電圧の低下は一時的な事象ではない、またはプリドライバ43自体やその周辺回路に異常(たとえば電源線65の断線)が発生しているおそれがあるためである。マイクロコンピュータ42は、異常報知動作として、たとえば車室内の警告灯を点灯させたり、スピーカを通じて警告音を発生させたりする。これにより、運転者に異常が報知される。ちなみに、この場合にはモータ31への給電が停止されているため、操舵の補助は行われない。
つぎに、プリドライバ43の電源電圧の低下が検出されるときのプリドライバ43の動作を説明する。ここでも、モータ31に対する給電制御が行われている場合に、プリドライバ43の電源電圧に瞬断が発生した状況を想定する。
プリドライバ43は、自己の電源電圧の低下が検出されるとき(ステップS607でYES)、その電源電圧の低下が一時的なものではないおそれがあるとして、電源電圧の異常を確定し(ステップS608)、異常検出信号S3をマイクロコンピュータ42へ送信する(ステップS609)。この後、プリドライバ43は、再び自己の状態を初期状態にリセットし(ステップS210)、処理を終了する。これにより、プリドライバ43は動作、すなわち駆動信号S2の生成を停止する。
つぎに、本実施の形態の作用を説明する。
まず、マイクロコンピュータ42の比較例として、イニシャルチェックにおいて電源側のFET71,73,75のゲートとソースとの間の短絡故障を検出しない構成あるいは当該短絡故障を検出できない構成が採用される場合について説明する。この構成を採用する場合、つぎのようなことが懸念される。
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)マイクロコンピュータ42は、ECU40が有する制御機能に応じてより適切なイニシャルチェックを行う。すなわち、マイクロコンピュータ42は、イニシャルチェックの実行過程において、電源側のすべてのFET71,73,75をオンした状態での電源側のFET71,73,75におけるゲートとソースとの間の電圧に基づき、電源側のFET71,73,75におけるゲートとソースとの間の短絡故障を検出することができる。このため、イニシャルチェックにおいて、インバータの異常をより適切に検出することができる。
(7)プリドライバ43は、自己の電源電圧の低下が検出されるとき、異常検出信号S3をマイクロコンピュータ42へ送信するとともに、自己の状態を初期設定が行われる前の初期状態にリセットして動作を停止する。マイクロコンピュータ42は、プリドライバ43からの異常検出信号S3が受信されるとき、プリドライバ43の初期設定をやり直す。プリドライバ43は、自己の再初期設定が完了した後、自己の電源電圧の低下が検出されないとき、動作を再開する。すなわち、プリドライバ43は、マイクロコンピュータ42からの指令信号S1に基づいてインバータ44に対する駆動信号S2を再び生成し始める。したがって、ECU40が、電源電圧の低下に対して自己の動作を停止するプリドライバ43を有する場合であれ、このECU40は、プリドライバ43の電源電圧が一時的な低下から回復したとき、モータ31を再び動作させることができる。
なお、本実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・本実施の形態では、電源回路41からプリドライバ43へ電力を供給するようにしたが、バッテリ62からプリドライバ43へ電力を供給するようにしてもよい。この場合、プリドライバ43の電圧監視回路43aは、電源電圧としてバッテリ62の電圧を監視する。バッテリ62の電圧の異常を判定する際の基準であるしきい値電圧Vthは、たとえばインバータ44を適切に動作させるために必要とされる電圧に基づき設定される。プリドライバ43は、電圧監視回路43aによりバッテリ62の電圧が低下した旨判定されるとき、その旨示す異常検出信号S3を生成する。このようにしても、本実施の形態の(1)〜(11)と同様の効果を得ることができる。
31…モータ
40…ECU(操舵制御装置)
42…マイクロコンピュータ(制御回路)
43…プリドライバ(駆動回路)
44…インバータ(変換回路)
62…バッテリ(直流電源)
S1…指令信号
S2…駆動信号
S3…異常検出信号
Vth…しきい値電圧
Claims (8)
- 車両の操舵機構に付与される駆動力の発生源であるモータを操舵状態に応じて制御する操舵制御装置であって、
電源側のFETとグランド側のFETとが直列に接続されたハーフブリッジが前記モータの相数分だけ並列に接続されてなるとともに前記FETのスイッチングを通じて車載の直流電源から供給される直流電力を前記モータへ供給される交流電力に変換する変換回路と、
初期設定が行われることにより動作することが可能となって前記変換回路を駆動させる駆動信号を生成する駆動回路と、
前記モータへの給電開始前の初期検査を実行するとともに前記初期検査の実行過程で前記駆動回路の初期設定を行ったうえで前記駆動回路に対する指令信号を操舵状態に応じて生成する制御回路と、を備え、
前記駆動回路は、自己の電源電圧の低下が検出されるとき、異常検出信号を前記制御回路へ送信するとともに、自己の設定状態を前記初期設定が行われる前の初期状態にリセットすることにより前記駆動信号の生成を停止し、
前記制御回路は、前記初期検査の完了後、前記異常検出信号が受信されるとき、前記駆動回路の初期設定を含む前記初期検査の少なくとも一部を再度実行することを前提として、
前記初期検査の項目の一つとして前記変換回路における電源側のFETのゲートとソースとの間の短絡故障を検査するとともに、前記初期検査において前記短絡故障が検出されるとき、前記モータへの給電を許可しない操舵制御装置。 - 前記制御回路は、前記初期検査において、前記変換回路における電源側のFETおよびグランド側のFETのドレインとソースとの間の短絡故障の検査を行った後、オンさせた状態の電源側のFETのゲートとソースとの間の電圧に基づき電源側のFETのゲートとソースとの間の短絡故障の検査を行う請求項1に記載の操舵制御装置。
- 前記制御回路は、前記初期検査において、前記変換回路における電源側のFETのゲートとソースとの間の短絡故障の検査を行った後、電源側のFETおよびグランド側のFETの開放故障の検査、ならびに前記変換回路と前記モータとの間の給電経路に設けられるFETの開放故障の検査を行う請求項1または請求項2に記載の操舵制御装置。
- 前記直流電源から供給される直流電力を前記駆動回路の動作に適した直流電力に変換する電源回路を有している請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。
- 前記制御回路は、前記初期検査において、前記変換回路における電源側のFETのゲートとソースとの間に短絡故障が発生している旨判定される回数が定められる回数しきい値を超えるとき、電源側のFETのゲートとソースとの間に短絡故障が発生している旨確定する請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。
- 前記制御回路は、前記変換回路から前記モータへ供給される電流を監視することにより前記変換回路の異常を検出する異常検出機能、および前記変換回路の異常が検出されるときに前記指令信号の生成を停止するフェイルセーフ機能を有し、
前記制御回路は、前記異常検出信号が受信されることを契機として前記異常検出機能を無効化する一方、前記駆動回路の初期設定を再度実行した後に前記異常検出信号が受信されないことを契機として前記異常検出機能を有効化する請求項1〜請求項5のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。 - 前記制御回路は、前記駆動回路の初期設定を含む前記初期検査の少なくとも一部を再度実行したにもかかわらず、前記異常検出信号が受信されるとき、異常を運転者に報知するべく定められた報知動作を実行する請求項1〜請求項6のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。
- 前記モータは、前記駆動力として車両の操舵を補助するためのアシスト力を発生するものである請求項1〜請求項7のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。
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