JP3839424B2 - 車両の操舵制御装置 - Google Patents
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Description
このような電動パワーステアリング装置においては、モータへの通電電流に対する検出値に応じて(例えば、モータへの通電電流に対する目標値と検出値との差に応じて)通電電流を制御するクローズドループの制御処理と、モータへの通電電流に対する検出値には応答せずに、通電電流に対する目標値に応じて通電電流を制御するオープンループの制御処理とを、モータへの通電電流に対する検出値が異常であるか否かの判定結果に応じて切り換えて実行する電動パワーステアリング制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この電動パワーステアリング制御装置において、モータ駆動装置は、複数のスイッチング素子(例えば、トランジスタ等)をブリッジ接続してなるブリッジ回路を具備し、電動パワーステアリング制御装置は、例えばパルス幅変調(PWM)により各スイッチング素子をオン/オフ駆動させるためのパルスを出力しており、このパルスのデューティ(PWM DUTY)、つまりオン/オフの比率を変更することによってモータへの通電電流を制御している。
そして、電動パワーステアリング制御装置は、モータへの通電電流に対する検出値が正常であると判定される通常時においては、クローズドループの制御処理として、通電電流に対する目標値と検出値との差がゼロとなるようにPI(比例・積分)動作等によりデューティを修正するフィードバック制御を実行する。一方、例えばモータへの通電電流を検出する電流センサの異常によって電流センサから出力される検出値が通電電流の実際の値の変化に関わらずに適宜の値に固定されてしまう場合等のように、モータへの通電電流に対する検出値が異常であると判定される場合には、オープンループの制御処理として、予め設定された所定マップ(例えば、運転者から入力される操舵トルクとデューティとの関係を示すマップ等)に応じた通電電流の目標値を設定するフィードフォワード制御を実行する。
例えばフィードバック制御の実行中において、電流センサの異常により電流センサから出力される検出値が相対的に低い適宜の値に固定されてしまうLow固定が発生すると、通電電流に対する目標値と検出値との差が増大し、この差を低減するようにデューティが変更されてしまうことよってステアリング振動が発生する場合がある。このとき、電流センサから出力される検出値が異常であるか否かを判定すると共に、目標値と検出値との差が所定差を超える状態の継続時間が所定時間以上となった時点でフィードバック制御の実行を停止し、フィードフォワード制御を実行することによってステアリング振動の発生を抑制するようになっている。
また、オープンループの制御では、予め設定された所定マップに応じた制御を行うだけであるから、予め想定していない挙動に対しては運転者の操舵を適切に補助することができない場合があり、モータによるアシストが不足したり過剰になって運転者が違和感を感じてしまう虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、装置構成が複雑化することを抑制しつつ運転者の操舵を適切に補助すると共に、操舵機構を駆動する電動機へ供給する通電電流を検出する電流検出器の異常の有無を精度良く検知することが可能な車両の操舵制御装置を提供することを目的とする。
さらに、通電電流を規制している状態において、第2の異常検知手段により電流検出器が異常状態であるか否かを判定することによって、判定精度を向上させることができる。
さらに、請求項2に記載の本発明の車両の操舵制御装置によれば、電流検出器が異常状態であるか否かの判定精度を向上させることができる。
さらに、請求項3に記載の本発明の車両の操舵制御装置によれば、電流検出器の異常状態として、例えば電流検出器から出力される通電電流の検出値が相対的に低い適宜の値に固定されてしまう異常状態の有無を判定する場合であっても適切な判定を行うことができる。
例えば図1に示すように、この実施の形態に係る車両の操舵制御装置において、ステアリングホイール1に一体に設けられたステアリング軸2は、ユニバーサルジョイント3a,3bを有する連結軸3を介して、ステアリングギアボックス(図示略)内に設けられたラック・ピニオン機構4のピニオン4aに連結されて手動操舵力発生機構5を構成している。
ピニオン4aはラック軸6のラック歯6aに噛合っており、ステアリングホイール1から入力された回転運動は、ピニオン4aを介してラック軸6の往復運動に変換され、ラック軸6の両端にタイロッド7,7を介して連結された2つの操舵輪W,Wを転舵させる。
ラック軸6と同軸にモータ8が配設されており、モータ8の回転力はラック軸6にほぼ平行に設けられたボールねじ機構9を介して推力に変換される。すなわち、モータ8のロータ(図示略)には駆動側ヘリカルギア8aが一体に設けられ、この駆動側ヘリカルギア8aはボールねじ機構9のねじ軸9aの軸端に一体に設けられたヘリカルギア9bに噛合わされている。
ステアリングギアボックス内には、ピニオン4aに作用する操舵トルクTRQ、すなわち運転者の手動操作により入力された操舵トルクTRQを検出するためのトルクセンサ10aが設けられており、このトルクセンサ10aにて検出した操舵トルクTRQの検出信号は、EPS制御装置10に入力されている。
メインCPU11には、トルクセンサ10aから出力される操舵トルクTRQの検出信号に加えて、車両の速度(車速)VSPを検出する車速センサ10bから出力される検出信号と、内燃機関の回転数(エンジン回転数)を検出する回転数センサ(図示略)から出力される検出信号と、モータ8へ供給する通電電流を検出する電流検出回路18から出力される検出信号(モータ電流IM)と、モータ8への通電電圧を検出する端子電圧検出回路19から出力される検出信号(モータ端子電圧VMP,VMN)とが入力されると共に、例えばランプ等からなる警報装置(図示略)を具備するメータ20が接続され、メインCPU11から出力される各種の警報信号WLPがメータ20の警報装置に入力されている。
ブリッジ回路15は、例えばメインCPU11の制御に応じたパルス幅変調(PWM)および転流動作によって、入出力端子15a,15bを介してモータ8へ出力される通電電流の通電量および通電方向を制御する。このブリッジ回路15は、いわゆるHブリッジをなし、複数(例えば、4つ)のスイッチング素子であるMOS型トランジスタ(MOSFET:Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor)FET1,FET2,FET3,FET4を備えて構成されている。各トランジスタFET3,FET4のソースは全てバッテリ12との間で直流電流の授受を行う直流入出力端子に接続され、トランジスタFET3のドレインは入出力端子15bを介してトランジスタFET1のソースに接続され、トランジスタFET4のドレインは入出力端子15aを介してトランジスタFET2のソースに接続され、各トランジスタFET1,FET2のドレインは全て接地端子に接続されている。
FET駆動/昇圧回路16は、ブリッジ回路15の各トランジスタFET1,…,FET4のゲートに接続されており、例えばメインCPU11の制御に応じたパルス幅変調(PWM)により各トランジスタFET1,…,FET4をオン/オフ駆動させるためのパルスを出力する。このパルスのデューティ(DUTY)、つまりオン/オフの比率は、例えば車両の運転状態等に基づきメインCPU11にて設定される。
メインCPU11は、電流検出回路18から出力されるモータ電流IMと、端子電圧検出回路19から出力されるモータ端子電圧VMP,VMNとに基づき、モータ8へ供給する通電電流をクローズドループにより制御する。例えばメインCPU11は、クローズドループの制御として、PID(比例・積分・微分)動作によるフィードバック制御を実行しており、モータ8に対するトルク指令であるアシストトルクTaに応じた通電電流の目標値(目標電流ITN)と、電流検出回路18から出力されるモータ電流IMとの差がゼロとなるようにして、ブリッジ回路15の各トランジスタFET1,…,FET4をオン/オフ駆動させるためにFET駆動/昇圧回路16からブリッジ回路15へ出力されるパルスのデューティ(DUTY)を修正する。
なお、電流検出回路18は、電流センサ部17に具備されるシャント抵抗17aの抵抗両端の電圧降下を測定することによって、バッテリ12からモータ8へ供給される通電電流(モータ電流IM)を検出しており、端子電圧検出回路19は、例えばブリッジ回路15の各入出力端子15a,15bの端子電圧を測定することによって、バッテリ12からモータ8へ供給される通電電圧(モータ端子電圧VMP,VMN)を検出する。
次に、ステップS02においては、モータ電流IMがモータ電流上限値XA以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「YES」の場合には、ステップS03に進み、この時点で電流検出回路18が異常状態であると判定されている場合には、この異常判定の確定を取り消し、電流検出回路18は異常状態ではないと設定し、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS04に進む。
ステップS04においては、目標電流ITNが目標電流下限値YA以上であるか否かを判定する。
ステップS04での判定結果が「NO」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、ステップS04での判定結果が「YES」の場合には、ステップS05に進む。
次に、ステップS06においては、1次検知タイマーCM1のタイマー値が、所定のタイマー値#CM1(例えば、#CM1=0.7s等)以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS07に進む。
ステップS07においては、1次異常検知による異常判定が確定したと判断して、FET駆動/昇圧回路16からブリッジ回路15へ出力されるパルスのデューティ(DUTY)を、例えば車両の運転状態に応じた所定値以下に規制するDUTYリミット処理を実行する。
この判定結果が「YES」の場合には、ステップS03に進み、1次異常検知による異常判定をクリア、つまり電流検出回路18は異常状態ではないと設定し、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS09に進む。
ステップS09においては、目標電流ITNが目標電流下限値YA以上であるか否かを判定する。
ステップS09での判定結果が「NO」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、ステップS09での判定結果が「YES」の場合には、ステップS10に進む。
次に、ステップS11においては、2次検知タイマーCM2のタイマー値が、所定のタイマー値#CM2(例えば、#CM2=4.0s等)以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS12に進む。
ステップS12においては、1次異常検知による異常判定に加えて2次異常検知による異常判定が確定したと判断して、EPS制御装置10による運転者の操舵のアシスト動作を停止すると共に、メインCPU11からメータ20の警報装置に所定電圧レベルのON信号を警報信号WLPとして送出し、一連の処理を終了する。
そして、図4に示す時刻t1から時刻t2のように、目標電流ITNが目標電流下限値YA以上かつモータ電流IMがモータ電流上限値XAよりも小さい状態の継続時間あるいは積算時間が所定のタイマー値#CM1(例えば、#CM1=0.7s等)に到達した時点で、1次異常検知による異常判定が確定したと判断して、デューティ(DUTY)を、車両の運転状態、例えば車速センサ10bにて検出した車速VSPに応じた所定値K(%)以下に規制する。
そして、図4に示す時刻t2以降のように、デューティ(DUTY)が規制されている状態において、目標電流ITNが目標電流下限値YA以上かつモータ電流IMがモータ電流上限値XAよりも小さい状態となった時点で2次検知タイマーCM2の計時が開始される。そして、例えば時刻t3から時刻t4に示すように、2次検知タイマーCM2のタイマー値、つまり目標電流ITNが目標電流下限値YA以上かつモータ電流IMがモータ電流上限値XAよりも小さい状態の継続時間あるいは積算時間が所定のタイマー値#CM2(例えば、#CM2=4.0s等)に到達した時点で、2次異常検知による異常判定が確定したと判断し、パワーリレー14をOFF状態に設定してバッテリ12からモータ8への電力供給を停止すると共に、所定電圧レベルのON信号を警報信号WLPとして送出する。
しかも、第1または第2異常検知による異常判定が確定した場合であっても、モータ電流IMが所定のモータ電流上限値XA以上である場合には、これらの異常判定の確定を取り消すことによって、例えばモータ電流IMが相対的に低い適宜の値に固定されてしまう異常状態の有無を判定する際に、適切な判定を行うことができる。
10 EPS制御装置
10a トルクセンサ(操舵状態量検出手段)
11 メインCPU(電動機制御手段、電流目標値設定手段)
13 チョークコイル
14 パワーリレー
18 電流検出回路(電流検出器)
ステップS02、ステップS04〜ステップS06 第1の異常検知手段
ステップS03 異常判定取消手段
ステップS07 規制手段
ステップS08〜ステップS11 第2の異常検知手段
Claims (3)
- 車両の操舵輪を操舵可能な操舵機構を駆動する電動機と、
運転者から入力される操舵入力に係る操舵状態量を検出する操舵状態量検出手段と、
該操舵状態量検出手段にて検出される前記操舵状態量に応じて、運転者の操舵をアシストするように前記電動機への通電電流に対する目標値を設定する電流目標値設定手段と、
前記電動機の通電電流を検出する電流検出器と、
前記電流目標値設定手段にて設定される前記目標値と前記電流検出器にて検出される前記通電電流の検出値との差に基づき前記電動機への通電電流をクローズドループにより制御する電動機制御手段とを備える車両の操舵制御装置であって、
前記目標値と前記検出値との差に基づき前記電流検出器が異常状態であるか否かを検知する第1の異常検知手段と、
前記第1の異常検知手段にて前記電流検出器が異常状態であると検知された場合に前記通電電流を所定上限電流値以下に規制する規制手段と、
前記規制手段にて前記通電電流が所定上限電流値以下に規制されている場合に前記目標値と前記検出値との差に基づき前記電流検出器が異常状態であるか否かを検知する第2の異常検知手段と
を備えることを特徴とする車両の操舵制御装置。 - 前記第1および前記第2の異常検知手段は、前記目標値と前記検出値との差が所定値以上である期間の継続時間あるいは積算時間が所定時間以上である場合に前記電流検出器が異常状態であると判定することを特徴とする請求項1に記載の車両の操舵制御装置。
- 前記第1または前記第2の異常検知手段にて前記電流検出器が異常状態であると検知された状態において、前記電流検出器にて検出される前記通電電流の検出値が所定検出値以上である場合には、前記電流検出器は異常状態ではないと判定する異常判定取消手段を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両の操舵制御装置。
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