JP3905997B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、操舵トルクに基づいて制御される電動モータを駆動源とした電動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、車両のステアリング機構に電動モータが発生するトルクを伝達することにより、操舵の補助を行う電動パワーステアリング装置が用いられている。電動モータは、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクや車速に応じて定められた目標電流に基づいて駆動制御されるようになっている。
【0003】
ところが、ステアリングホイールに操舵トルクを加えている状態で、車両のイグニッションキースイッチをオン/オフすると、電動モータの始動/停止に伴って、ハンドルが急に軽くなったり重くなったりするから、高級感が損なわれ、操舵フィーリングが悪化する。
たとえば、特公平7−94226号公報には、イグニッションスイッチがオンされた直後には、操舵トルクに基づいて定めた電動機制御信号を補正することにより、操舵補助力を漸増させることが開示されている。また、特公平7−94227号公報には、イグニッションスイッチをオフした直後や、故障等でシステムが停止した直後には、操舵トルクに基づいて定めた電動機制御信号を補正することによって、操舵補助力を漸減させることが開示されている。これらにより、システムの始動時または停止時においてハンドルが急に軽くなったり重くなったりすることを防止できるから、操舵フィーリングを向上できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
イグニッションスイッチがオン/オフされた直後には、トルクセンサへの電源供給が開始/停止され、これに伴って、トルクセンサの出力信号は、ステアリングホイールに加えられている操舵トルクとは無関係な不定信号となる場合がある。
【0005】
たとえば、トルクセンサは、ステアリングホイールに結合された入力軸と、ステアリング機構に結合された出力軸とを連結するトーションバーのねじれを検出する構成により実現できる。この場合、たとえば、トルクセンサは、入力軸と出力軸との位置関係の変化を磁気抵抗の変化により検出し、その磁気抵抗に応じた出力信号を出力する磁気式のもので構成することができる。
【0006】
このような磁気式のトルクセンサは、インダクタンス成分を有する構成となっているから、とくに、イグニッションスイッチをオフする際に大きなサージが生じる傾向があり、これにより、操舵トルクとは無関係な大きな信号がモータ制御用のコントローラに入力されることになる。
さらに、とくにイグニッションスイッチオフ時にトルクセンサが出力するサージがコントローラに入力されると、このコントローラ内の回路部品が破壊されるおそれがある。この問題も、上述の先行技術では回避不可能である。
【0007】
また、ディジタル回路では、マイクロコンピュータに不定信号が取り込まれると、制御不能となる場合がある。
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、トルクセンサが出力する不定信号の影響を排除して、操舵フィーリングを向上できる電動パワーステアリング装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、電動モータ(M)を駆動源とし、車両に搭載されたステアリング機構(3)に操作手段(1)の操作に応じた操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、操作手段に加えられた操舵トルクを検出し、その検出された操舵トルクに対応したトルク信号を出力するトルクセンサ(5)と、このトルクセンサが出力するトルク信号に基づいて電動モータを制御するモータ制御手段(14,S5,S17,S26,S34)と、上記トルクセンサが出力するトルク信号の上限値を漸次変化させるリミッタ手段(12,S3,S13,S22,S32)を含み、上記トルクセンサが出力するトルク信号の上記モータ制御手段への入力を制限する入力制限手段(12,S3,S13,S22,S32)と、上記トルク信号が不定となるおそれのある予め定める期間において、上記入力制限手段を作動させて制限動作を行わせる制限実行制御手段(21,70)とを含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【0009】
なお、括弧内の数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
上記入力制限手段は、ソフトウエア処理によるものであってもよいし、アナログ回路などのハードウエアで構成してもよい。
上記の構成によれば、トルク信号が不定となるおそれのある期間には、モータ制御手段へのトルク信号の入力が制限される。これにより、トルクセンサが不定信号を出力することにより生じる上述の問題を一気に解決できる。このようにして、操舵フィーリングがよく、かつ、異常判定に対する信頼性が向上された電動パワーステアリング装置を実現できる。
【0010】
さらに、入力制限手段をモータ制御手段とは別の回路で構成しておけば、トルクセンサから発生されるサージがモータ制御手段を構成する回路に印加されることを防止できる。これにより、モータ制御手段の破壊を防止できる。
また、トルクセンサの出力信号を制限するための回路は、低コストで実現できる。これにより、低コストでフィーリングのよい電動パワーステアリング装置を提供できる。
【0011】
また、この発明では、トルク信号が不定になる期間において、トルク信号の上限値がリミッタ手段によって漸次変更されるので、このような期間における電動モータの発生トルクの急変を防止できる。これにより、ハンドルが急に軽くなったり重くなったりといったことがなく、操舵フィーリングを向上できる。
【0012】
請求項2記載の発明は、電動モータ(M)を駆動源とし、車両に搭載されたステアリング機構(3)に操作手段(1)の操作に応じた操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、操作手段に加えられた操舵トルクを検出し、その検出された操舵トルクに対応したトルク信号を出力するトルクセンサ(5)と、このトルクセンサが出力するトルク信号に基づいて電動モータの目標電流を定めるとともに、目標電流とトルク信号との関係であるアシスト特性が変更可能な目標電流設定手段(14,70)と、この目標電流設定手段における上記アシスト特性を変更することによって、目標電流を制限する目標電流制限手段(21,70)と、上記トルク信号が不定となるおそれのある予め定める期間において、上記目標電流制限手段を作動させて制限動作を行わせる制限実行制御手段(21,70)とを含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【0013】
この構成によれば、目標電流とトルク信号との関係であるアシスト特性を変更することによって、目標電流を制限するようにしている。すなわち、一定のアシスト特性に従って目標電流を定めた後に、これを補正するのではなく、アシスト特性を変更することによって、目標電流の決定に対するトルク信号の寄与を制限し、このようにして、上述の公告公報に開示された先行技術に比較して、より直接的に不定信号の影響が排除されている。したがって、操舵フィーリングがよく、かつ、異常判定に関する信頼性を向上できる。
【0014】
請求項3記載の発明は、上記目標電流制限手段は、目標電流が漸次変化するように上記アシスト特性を漸次変更するものであることを特徴とする請求項2記載の電動パワーステアリング装置である。
この構成によれば、トルク信号が不定になる期間において、目標電流が漸次変化させられるので、このような期間における電動モータの発生トルクの急変を防止できる。これにより、ハンドルが急に軽くなったり重くなったりすることが無くなり、操舵フィーリングを向上できる。
【0015】
請求項4記載の発明は、上記制限実行制御手段は、当該電動パワーステアリング装置が動作を開始した直後の一定期間において、上記制限動作を行わせるものであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置である。
この構成によれば、電動パワーステアリング装置の動作開始直後の一定期間において、トルク信号の入力や目標電流が制限を受けることになる。これにより、たとえば、運転者がステアリングホイールなどの操作手段に操舵トルクを加えている状態でイグニッションスイッチをオンする場合などに、急に大きな操舵補助力がステアリング機構に与えられることを防止できる。なお、電動パワーステアリング装置の動作が開始される場合には、イグニッションスイッチがオンされる場合の他にも、故障と判定されて電動パワーステアリング装置の動作が一旦停止された後に、故障状態から正常状態へと復帰したと判定された場合などがある。
【0016】
この場合に、上記入力制限手段は、トルク信号の上限値を十分小さな所定値(たとえば零)から漸増させるように動作することが好ましい。また、目標電流制限手段は、目標電流を十分小さな所定値(たとえば零)から漸増させるように動作することが好ましい。
請求項5記載の発明は、上記制限実行制御手段は、当該電動パワーステアリング装置が動作を停止する際の一定期間において、上記制限動作を行わせるものであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置である。
【0017】
この構成によれば、電動パワーステアリング装置の動作が停止する際には、トルク信号の入力または目標電流が制限される。これにより、たとえば、運転者がステアリングホイールなどの操作手段に操舵トルクを加えている状態でイグニッションスイッチをオフする場合などに、操舵補助力が急減することを防止できる。なお、電動パワーステアリング装置の動作が停止される場合には、イグニッションスイッチがオフされる場合の他にも、何らかの故障が生じたものとして電動パワーステアリング装置の動作が停止させられる場合などがある。
【0018】
なお、この場合に、上記入力制限手段は、トルク信号の上限値を十分小さな所定値(たとえば零)まで漸減させるように動作することが好ましい。また、目標電流制限手段は、目標電流を十分小さな所定値(たとえば零)まで漸減させるように動作することが好ましい。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。操作手段としてのステアリングホイール1に加えられた操舵トルクは、ステアリングシャフト2を介して,ステアリング機構3に機械的に伝達される。ステアリング機構3には、電動モータMから操舵補助力が伝達されるようになっている。
【0020】
ステアリングシャフト2は、ステアリングホイール1側に結合された入力軸2Aと、ステアリング機構3側に結合された出力軸2Bとに分割されていて、これらの入力軸2Aおよび出力軸2Bは、トーションバー4によって互いに連結されている。トーションバー4は、操舵トルクに応じてねじれを生じるものであり、このねじれの方向および量は、トルクセンサ5によって検出されるようになっている。
【0021】
トルクセンサ5は、たとえば、入力軸2Aと出力軸2Bとの回転方向の位置関係の変化に応じて変化する磁気抵抗を検出する磁気式のもので構成されている。このトルクセンサ5の出力信号は、コントローラ10(ECU)に入力されている。
コントローラ10は、トルクセンサ5によって検出される操舵トルクに応じて電動モータMの目標電流を定め、操舵トルクに応じた操舵補助力がステアリング機構3に与えられるように、電動モータMを駆動制御する。
【0022】
コントローラ10は、トルクセンサ5が出力するトルク信号を受け付けるインタフェース回路(I/F)11と、インタフェース回路11が出力するトルク信号を制限する入力制限手段としてのリミッタ回路12と、このリミッタ回路12が出力する信号の位相を補償する位相補償回路13と、この位相補償回路13によって位相補償されたトルク信号に対応する目標電流信号を発生するアシスト特性決定回路14と、ステアリング機構3や電動モータMの慣性に起因する応答遅れを補償するための慣性補償回路15と、この慣性補償回路15の出力とアシスト特性決定回路14の出力信号とを加算することによって、慣性補償処理のされた目標電流信号を発生する加算回路16とを備えている。そして、モータ電流検出回路17によって検出されたモータ電流と目標電流信号との偏差が減算回路18によって求められ、この偏差信号がPWM(Pulse Width Modulation)変換回路19に入力される。このPWM変換回路19は、偏差信号に対応したパルス幅のPWM駆動信号を発生し、このPWM駆動信号は、電動モータMに電流を供給するモータドライバ20に入力される。
【0023】
この実施形態では、上述のリミッタ回路12、位相補償回路13およびアシスト特性決定回路14などは、それぞれアナログ回路で構成されている。
コントローラ10は、さらに、マイクロコンピュータ21を備えている。このマイクロコンピュータ21には、車速センサ22からの車速信号およびエンジン回転センサ24からのエンジン回転数信号が、それぞれインタフェース回路23,25を介して入力されている。このマイクロコンピュータ21は、車速信号により表される車速に応じて、アシスト特性決定回路14におけるトルク対目標電流特性をライン26を介して変化させ、これにより、いわゆる車速感応制御を実現している。すなわち、高速走行時には目標電流を小さく設定し、低速走行時や停止時には目標電流を大きく設定することにより、車速に応じた適切な操舵補助力がステアリング機構3に与えられるようにしている。車速センサ22は、たとえば、車輪の回転速度を検出する車輪速センサであってもよい。
【0024】
マイクロコンピュータ21は、さらに、リミッタ回路12を制御し、トルクセンサ5が出力するトルク信号が不定となるおそれのある期間において、このようなトルク信号の位相補償回路13およびアシスト特性決定回路14などへの入力を制限させる。
より具体的には、マイクロコンピュータ21は、イグニッションスイッチ31がオンされて、車載バッテリ32からのバッテリ電圧がコントローラ10に与えられると、その直後の期間には、リミッタ回路12の出力上限値を漸増させる。すなわち、図2に示されているように、たとえば、イグニッションスイッチ31がオンされると、初期チェックに引き続いて、出力上限値をたとえば、一定時間(たとえば1.6秒)の期間に、0%から100%まで漸増させ、徐々に制限を解除していく。このように、イグニッションスイッチオン時において、トルク信号の入力を制限し、その制限を徐々に解除していくことによって、電動モータMの発生トルクが急激に立ち上がることを防止できる。これにより、とくに運転者がステアリングホイール1に手を掛けている場合に、ハンドルが不意に軽くなったと感じることを防止できるので、操舵フィーリングを向上できる。
【0025】
また、マイクロコンピュータ21は、イグニッションスイッチ31がオフされて、車載バッテリ32からのバッテリ電圧の供給が遮断されたことが検出されると、これに応答して、その直後の期間には、リミッタ回路12の出力上限値を漸減させる。すなわち、図3に示されているように、イグニッションスイッチ31がオフされると、終了処理に引き続いて、出力上限値をたとえば、一定時間(たとえば0.4秒)の期間に、100%から0%まで漸減させ、徐々に制限をかけていく。そして、0%になった後に、リレー33(図1参照)を遮断し、マイクロコンピュータ21が、コントローラ10の電源を遮断する。このように、イグニッションスイッチオフ時において、トルク信号の入力を徐々に制限していくことにより、電動モータMの発生トルクが急変することを防止できるので、ハンドルが不意に重くなったり、ステアリングホイール1が振動したりすることがなくなるから、操舵フィーリングを向上できる。
【0026】
なお、マイクロコンピュータ21は、イグニッションスイッチ31がオンされたことに応答してリレー33を導通させ、イグニッションスイッチ31がオンされている限りにおいて、このリレー33を導通状態に保持する。
また、マイクロコンピュータ21は、たとえば、エンジン回転数信号があるのに、車速信号が0km/hのときには、断線などの異常が生じたものと判断して、モータ駆動回路の動作を停止させる。この際、図4に示されているように、マイクロコンピュータ21は、異常と判断されて一定時間(たとえば、560ミリ秒)が経過した後、一定時間(たとえば14秒)の期間に、リミッタ回路12の出力上限値を100%から0%まで漸減させる。これにより、電動モータMの発生トルクは緩やかに減少するから、ハンドルが不意に重くなったりすることがなく、故障発生時においても、操舵フィーリングを著しく損なうことがない。
【0027】
さらに、異常判定がされた後に正常状態に復帰した場合、たとえば、信号系コネクタの接触不良が元に戻った場合には、電動パワーステアリング装置の動作が再開される。この際、図5に示されているように、マイクロコンピュータ21は、正常状態に復帰したと判定した後に、一定時間(たとえば1.6秒)の期間に、リミッタ回路12の出力の上限値を、0%から100%まで漸増させ、徐々に制限を解除する。これにより、正常状態への復帰時には、ハンドルが不意に軽くなったりすることがなく、徐々に操舵補助力が増大するので、操舵フィーリングを損なうことがない。
【0028】
さらには、とくに、システムが停止してトルクセンサ5への電源電圧の供給が停止されるときに、このトルクセンサ5が有するインダクタンス成分に起因するサージ電圧が位相補償回路13やマイクロコンピュータ21などに印加されることを防止できる。これにより、回路の破壊が生じたりすることを防止できる。
図6は、リミッタ回路12の構成例を示す電気回路図である。リミッタ回路12は、トルク信号のためのインタフェース回路11と位相補償回路13との間のライン58にダイオード53,54を介して接続された一対のオペアンプ51,52を有している。一方のオペアンプ51は、左入力トルク信号(左方向操舵に対応したトルク信号)の下限値設定用のものであり、その出力端子がダイオード53を介してライン58に接続され、かつ、その反転入力端子には、ライン58からのトルク信号Tが入力されている。他方のオペアンプ52は、右入力トルク信号(右方向操舵に対応したトルク信号)の上限値設定用のものであり、その出力端子がダイオード54を介してライン58に接続され、かつ、その反転入力端子には、ライン58からのトルク信号が入力されている。
【0029】
オペアンプ51の非反転入力端子には、抵抗R1,R2およびコンデンサC1,C2で構成された積分回路55からのリミッタ指示電圧V1が入力されている。また、オペアンプ52の非反転入力端子には、積分回路55からのリミッタ指示電圧を、さらに、オペアンプ56で反転して作成されたリミッタ指示電圧V2が入力されている。積分回路55には、マイクロコンピュータ21からのリミッタ値指示用PWM信号が与えられるようになっている。マイクロコンピュータ21は、リミッタ値指示用PWM信号のパルス幅を変更することにより、リミッタ指示値を変更する。すなわち、積分回路55は、リミッタ値指示用PWM信号のパルス幅Wに応じた直流電圧を、リミッタ指示電圧として発生する。
【0030】
オペアンプ51は、ライン58より、リミッタ指示電圧V1より低い信号(左入力トルク信号)が入力された場合、リミッタ指示電圧V1との差電圧分をダイオード53を通して、ライン58に補う。オペアンプ52は、ライン58より、リミッタ指示電圧V2より高い信号(右入力トルク信号)が入力された場合、リミッタ指示電圧V2との差電圧分をダイオード54を通して、ライン58よりグランドへ引き込む。
【0031】
このようにして、演算増幅器を用いた簡単な回路構成により、リミッタ回路12を実現できる。
次に、再び図1を参照して、この発明の第2の実施形態について説明する。
この実施形態では、リミッタ回路12が省かれ、その代わりに、アシスト特性決定回路14のアシスト特性を、マイクロコンピュータ21によって変更することにより、トルクセンサ5が出力する不定信号の目標電流決定への影響の抑制が図られる。
【0032】
図7は、マイクロコンピュータ21の動作を説明するための図であり、アシスト特性決定回路14におけるアシスト特性が示されている。すなわち、横軸はトルク信号Tを表し、縦軸は目標電流を表している。
イグニッションスイッチオン時や、異常状態から正常状態に復帰したときのように、システムが停止状態から作動状態に移る際には、参照符号A1で示すように、目標電流値が徐々に大きくなるようにトルク対目標電流特性が変化させられる。すなわち、当初は目標電流が零となるように曲線L0が採用され、曲線L1,L2,・・・・・・へと順次切り換えられて、最終的に、通常のアシスト特性曲線LNが設定される。むろん、アシスト特性の変更は、段階的に行うこともできるし、連続的に行うこともできる。
【0033】
一方、イグニッションスイッチオフ時や、何らかの異常が検出された場合のようにシステムが作動状態から停止状態に移る際には、参照符号A2で示すように、目標電流値が徐々に小さくなるようにトルク対目標電流特性が変化させられる。すなわち、通常のアシスト特性曲線LNに設定されている状態から、曲線L(N−1),・・・・・・,L2,L1,L0へと順次切り換えられて、目標電流が零の状態へと導かれる。この場合にも、アシスト特性の変更は、段階的に行われてもよいし、連続的に行われてもよい。
【0034】
アシスト特性決定回路14は、たとえば、折れ線回路を形成するアナログ回路で実現することができ、これにマイクロコンピュータ21からアシスト特性決定用のPWM信号を入力することによって、アシスト特性を変更するようにしてもよい。この場合、PWM信号をRC積分回路などで直流電圧に変換してアシスト特性指示電圧を作成することとしておけば、マイクロコンピュータ21が、PWM信号のパルス幅を変更することによって、アシスト特性を変更できる。
【0035】
このように、この実施形態においては、トルク対目標電流特性を徐々に変更することによって、トルクセンサ5からの不定信号の影響を制限し、この不定信号により目標電流に不所望な変動が生じることを防止している。これにより、不定信号の影響による操舵フィーリングの悪化を防止できる。
図8は、この発明の第3の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。この図8において、上述の図1に示された部分と共通する部分には、図1の場合と同じ参照符号を付して示す。
【0036】
上述の図1の構成では、リミッタ回路12およびアシスト特性決定回路14などはアナログ回路で構成されているが、この実施形態では、これらの機能は、マイクロコンピュータ70がプログラムを実行することによって行うソフトウエア処理によって実現されている。したがって、トルクセンサ5からのトルク信号Tは、インタフェース回路11からマイクロコンピュータ70に入力されており、このマイクロコンピュータ70がモータ駆動用のPWM信号をモータドライバ20に入力する。
【0037】
図9ないし図12は、マイクロコンピュータ70の動作を説明するためのフローチャートである。図9は、イグニッションスイッチ31がオンされた直後の動作を示し、図10は、イグニッションスイッチ31がオフされた直後の動作を示し、図11は、異常が発生したときの動作を示し、図12は、異常状態から正常状態へと復帰したときの動作を示す。
【0038】
まず、図9を参照すると、イグニッションスイッチ31がオンされた直後には、マイクロコンピュータ70は、初期化処理(ステップS1)を行う。このとき、マイクロコンピュータ70は、リレー33を導通させ、以後、イグニッションスイッチ31が導通している限りにおいて、このリレー33を導通状態に保持する。
【0039】
続いて、トルクセンサ5からのトルク信号がインタフェース回路11を介して取り込まれ(ステップS2)、このトルク信号に対してリミッタ処理(ステップS3)が行われる。
インタフェース回路11から取り込まれたアナログトルク信号は、ディジタルトルク信号に変換されることになり、所定の最大値と最小値との間の値をとる。そこで、ステップS3のリミッタ処理では、トルク信号の上限値を最大値の0%から100%(リミッタ係数)まで時間経過に伴って徐々に増大させていき、インタフェース回路11からのトルク信号がその上限値を上回るときには、当該上限値を出力し、トルク信号がその上限値以下であれば、当該トルク信号の値をそのまま出力する。こうして、イグニッションスイッチ31がオンされた直後の期間における不定信号の入力が制限される。
【0040】
こうしてリミッタ処理を経たトルク信号には、操舵トルク演算処理(ステップS4)が施され、トルク信号に対応した操舵トルク値が求められる。そして、この操舵トルク値に基づいて、電動モータMに供給すべき目標電流値が求められ(ステップS5)、さらに、この目標電流値に対応したPWM駆動信号が生成されて(ステップS6)、モータドライバ20に供給される。
【0041】
その後、リミッタ処理におけるリミッタ係数が100%に達したか否かが判断され(ステップS7)、リミッタ係数が100%に達していなければ、ステップS2からの処理を繰り返す。リミッタ処理(ステップS3)では、イグニッションスイッチオンからの時間経過に対応したリミッタ係数が設定されるから、操舵トルク演算処理(ステップS4)に供されるトルク信号の上限値は漸増していく。
【0042】
そうして、リミッタ係数が100%に達した後には(ステップS7)、読み込まれたトルク信号をリミッタ処理を施さずに操舵トルク演算処理に供し、これにより求められた操舵トルク値に基づいて目標電流値を定める通常の制御処理が行われる(ステップS8,S9,S10,・・・・・・)。
次に図10を参照すると、イグニッションスイッチ31をオフした直後には、終了処理(ステップS11)に続いて、トルク信号が読み込まれ(ステップS12)、このトルク信号に対してリミッタ処理が施される(ステップS13)。この場合のリミッタ処理は、トルク信号の上限値をその最大値の100%の値から0%の値へと、時間経過に伴って漸減させるための処理である。
【0043】
リミッタ処理においてトルク信号の上限値が0%まで制限されると(ステップS14)、リレー33を遮断して、コントローラ10への電源供給を遮断し、システムを停止する(ステップS15)。
リミッタ処理(ステップS13)において、トルク信号の上限値が0%にまで制限される前の期間には、リミッタ処理を経たトルク信号は、操舵トルク演算処理(ステップS16)に供され、リミッタ処理後のトルク信号に対応した操舵トルク値が求められる。この操舵トルク値に基づいて、目標電流値が求められ(ステップS17)、この目標電流値に対応したPWM駆動信号がモータドライバ20に与えられる(ステップS18)。この後の処理は、ステップS12に戻る。
【0044】
図11を参照すると、なんらかの異常が発生してフェールセーフ処理を行うときには、読み込まれたトルク信号(ステップS21)は、リミッタ処理(ステップS22)によって、その上限値が100%から0%へと時間経過に伴って漸減させられることにより、入力が制限される。上限値が0%にまで制限された後には(ステップS23)、システムを停止して、正常状態への復帰を監視する処理に移る(ステップS24)。
【0045】
トルク信号の上限が0%に制限される前には(ステップS23)、リミッタ処理後のトルク信号に対応した操舵トルク値が演算される(ステップS25)。そして、この演算された操舵トルク値に基づいて目標電流値が求められ(ステップS26)、この目標電流値に対応したPWM駆動信号がモータドライバ20に与えられる(ステップS27)。
【0046】
図12を参照すると、異常状態が発生したものと判定されて停止状態にあるシステムが正常状態に復帰して動作を開始するときには、トルクセンサ5から取り込まれたトルク信号(ステップS31)に、リミッタ処理が施される(ステップS32)。この場合のリミッタ処理は、トルク信号の上限値を出力最大値の0%から100%へと時間経過に伴って漸増させることにより、当初の不定信号の入力を制限する処理である。
【0047】
リミッタ処理後のトルク信号は、操舵トルク演算処理(ステップS33)に供せられ、これにより求められた操舵トルク値に基づいて目標電流値が求められる(ステップS34)。そして、この目標電流値に対応したPWM駆動信号がモータドライバ20に与えられる(ステップS35)。
その後、リミッタ係数が100%に達したかどうかが調べられ(ステップS36)、リミッタ係数が100%に達した後には、リミッタ処理のない通常の処理(図9のステップS8,S9,S10,・・・・・・の処理と同様の処理)が行われる。トルク信号の上限値が100%の値に達する以前であれば(ステップS36)、ステップS31からの処理を繰り返す。この場合、ステップS32のリミッタ処理では、正常状態に復帰してからの経過時間に応じた上限値が設定されることになる。
【0048】
以上のようにこの実施形態によれば、マイクロコンピュータ70によるソフトウエア処理によって、トルクセンサ5からの不定信号の入力を制限するリミッタ処理を行っており、これにより、上述の第1の実施形態に関連して説明した効果を達成できる。
図8のようなディジタル方式の構成では、マイクロコンピュータの制御分解能を上げるため、通常制御に使用する範囲を、マイクロコンピュータ内部で演算するビットの最大値としているため、マイクロコンピュータ内に不定な信号が取り込まれた場合には、演算上オーバーフローを起こし、制御不能となる場合があるが、図9のフローチャートに示されているように、トルク信号取り込み後にリミッタ処理を入れることにより、このような不具合を防げる。
【0049】
次に、この発明の第4の実施形態について、上述の図7および図8を参照して説明する。
操舵トルク値に対応する目標電流値をソフトウエア処理により求める場合に、マイクロコンピュータ70は、たとえば、図7の曲線LNに従って目標電流値を求める。そこで、この実施形態では、上述の第3の実施形態の場合のようなリミッタ処理を行う代わりに、上述の第2の実施形態の場合と同様の処理を、ソフトウエア処理により実現する。
【0050】
すなわち、マイクロコンピュータ70は、イグニッションスイッチオン時や、異常状態から正常状態に復帰したときのように、システムが停止状態から作動状態に移る際には、参照符号A1で示すように、目標電流値が徐々に大きくなるようにトルク対目標電流特性を変更する。すなわち、当初は目標電流が零となるように曲線L0に従って目標電流値が演算され、時間経過に伴って、曲線L1,L2,・・・・・・へと順次参照曲線が切り換えられて、最終的に、通常のアシスト特性曲線LNに従って目標電流値が演算される状態に至る。このようなアシスト特性の変更は、段階的に行うこともできるし、連続的に行うこともできる。
【0051】
一方、イグニッションスイッチオフ時や、何らかの異常が検出された場合のようにシステムが作動状態から停止状態に移る際には、参照符号A2で示すように、目標電流値が徐々に小さくなるようにトルク対目標電流特性が変化させられる。すなわち、マイクロコンピュータ70は、通常のアシスト特性曲線LNに従って目標電流値を演算している状態から、曲線L(N−1),・・・・・・,L2,L1,L0へと順次参照曲線を切り換え、目標電流が零の状態へと導く。この場合にも、アシスト特性の変更は、段階的に行われてもよいし、連続的に行われてもよい。
【0052】
このようにして、上述の第2の実施形態と同様の処理を、ソフトウエア処理によって実現できる。
以上、この発明の4つの実施形態について説明したが、この発明はこれら以外の形態でも実施することができ、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図2】イグニッションスイッチオン時におけるリミッタ処理を説明するための図である。
【図3】イグニッションスイッチオフ時におけるリミッタ処理を説明するための図である。
【図4】異常発生に伴うシステム停止時におけるリミッタ処理を説明するための図である。
【図5】異常状態から正常状態への復帰に伴うシステム作動開始時におけるリミッタ処理を説明するための図である。
【図6】リミッタ回路の構成例を説明するための図である。
【図7】この発明の第2および第4の実施形態を説明するためのアシスト特性図である。
【図8】この発明の第3の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図9】上記第3の実施形態において、イグニッションスイッチがオンされた直後の動作を説明するためのフローチャートである。
【図10】上記第3の実施形態において、イグニッションスイッチがオフされた直後の動作を説明するためのフローチャートである。
【図11】上記第3の実施形態において、異常が発生したときの動作を説明するためのフローチャートである。
【図12】上記第3の実施形態において、異常状態から正常状態へと復帰したときの動作を説明するための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
3 ステアリング機構
5 トルクセンサ
10 コントローラ
12 リミッタ回路
14 アシスト特性決定回路
21 マイクロコンピュータ
31 イグニッションスイッチ
33 リレー
70 マイクロコンピュータ
Claims (5)
- 電動モータを駆動源とし、車両に搭載されたステアリング機構に操作手段の操作に応じた操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
操作手段に加えられた操舵トルクを検出し、その検出された操舵トルクに対応したトルク信号を出力するトルクセンサと、
このトルクセンサが出力するトルク信号に基づいて電動モータを制御するモータ制御手段と、
上記トルクセンサが出力するトルク信号の上限値を漸次変化させるリミッタ手段を含み、上記トルクセンサが出力するトルク信号の上記モータ制御手段への入力を制限する入力制限手段と、
上記トルク信号が不定となるおそれのある予め定める期間において、上記入力制限手段を作動させて制限動作を行わせる制限実行制御手段とを含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 電動モータを駆動源とし、車両に搭載されたステアリング機構に操作手段の操作に応じた操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
操作手段に加えられた操舵トルクを検出し、その検出された操舵トルクに対応したトルク信号を出力するトルクセンサと、
このトルクセンサが出力するトルク信号に基づいて電動モータの目標電流を定めるとともに、目標電流とトルク信号との関係であるアシスト特性が変更可能な目標電流設定手段と、
この目標電流設定手段における上記アシスト特性を変更することによって、目標電流を制限する目標電流制限手段と、
上記トルク信号が不定となるおそれのある予め定める期間において、上記目標電流制限手段を作動させて制限動作を行わせる制限実行制御手段とを含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 上記目標電流制限手段は、目標電流が漸次変化するように上記アシスト特性を漸次変更するものであることを特徴とする請求項2記載の電動パワーステアリング装置。
- 上記制限実行制御手段は、当該電動パワーステアリング装置が動作を開始した直後の一定期間において、上記制限動作を行わせるものであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
- 上記制限実行制御手段は、当該電動パワーステアリング装置が動作を停止する際の一定期間において、上記制限動作を行わせるものであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
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