JP5293764B2 - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や車両の操舵系にモータによる操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特に軽負荷で高速度処理のメモリ診断機能を有し、信頼性を高め、より安全性の高い電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。

自動車や車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢（アシスト）する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を、減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク（操舵補助力）を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデュ−ティ比の調整で行っている。

ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図４に示して説明すると、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及び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。パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット３０には、バッテリ１４から電力が供給されると共に、イグニションキー１１からイグニション信号が供給され、コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルク値Ｔと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基いて、アシストマップ等を用いてアシスト指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基いてモータ２０に供給する電流を制御する。

コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（ＭＰＵ（Micro Processor Unit）やＭＣＵ（Micro Controller Unit）も含む）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図５のようになる。

図５を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルク値Ｔ及び車速センサ１２で検出された車速Ｖは、電流指令値Ｉｒｅｆを演算する電流指令値演算部３１に入力される。電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルク値Ｔ及び車速Ｖに基いてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆを決定する。電流指令値Ｉｒｅｆは減算器３２に入力され、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの偏差Ｉ（Ｉｒｅｆ−Ｉｍ）が演算され、その偏差が操舵動作の特性改善のためのＰＩ制御部３５に入力される。ＰＩ制御部３５で特性改善された操舵補助指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力され、更に駆動部としてのインバータ回路３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０の電流値Ｉｍはモータ電流検出器３８で検出され、減算器３２にフィードバックされる。インバータ回路３７は駆動素子としてＦＥＴが用いられ、ＦＥＴのブリッジ回路で構成されている。

上述のような電動パワーステアリング装置は図６に示すように、イグニションキーがＯＮになったときに（ステップＳ１）、初期診断を行い（ステップＳ２）、初期診断がＯＫの場合（ステップＳ３）にアシストを開始するようになっている（ステップＳ４）。そして、イグニションキーがＯＦＦになった場合に（ステップＳ５）、終了条件を判定して終了する（ステップＳ６）。なお、上記ステップＳ３において初期診断がＮＧとなった場合にも、終了条件を判定して終了する。

このような電動パワーステアリング装置の制御には、データの格納や演算処理のためにＲＡＭ等のメモリを使用しており、操舵性能と信頼性を向上させるためにメモリ容量も大きくなって来ている。そして、電動パワーステアリング装置の安全性を高めるために、初期時においても、また、アシスト中においてもシステムの信頼性を高めたり、安全性を図ることを目的としてメモリ診断機能を具備するようになっている。

特開２００２−２５９１５３（特許文献１）はレジスタ（メモリ）診断機能を開示しており、特許文献１に記載の装置は、複数のレジスタから成るレジスタ群を備えた処理装置と、前記処理装置のレジスタの異常を検出する異常検出手段とから成るレジスタ診断装置であり、前記異常検出手段は、前記レジスタ群のうち一のレジスタに基準データを与える基準データ付与手段と、前記一のレジスタを起点として一のレジスタに与えられたデータを他のレジスタに順次複写するデータ複写手段と、前記データ複写手段によって最後のレジスタに複写されたデータと前記一のレジスタに与えた基準データとを比較し、これら最後のデータと基準データとが異なるときにレジスタに異常があると判定するデータ比較手段とによって構成されている。

特開２００２−２５９１５３

電動パワーステアリング装置のソフトウェアでは操舵性能と信頼性を向上させるために、多くの制御機能と診断機能を搭載するために大容量のメモリを搭載したＣＰＵを使用する必要がある。メモリ容量に比例して、上述したようなメモリ診断の１周期に要する時間が増加し、ＣＰＵのメモリ破壊が発生した場合、特に高出力アシストの電動パワーステアリング装置では操舵アシストに大きな影響が生じる可能性があるため、高速周期で診断処理する必要がある。その結果、ＣＰＵの処理負荷が深刻な問題となっている。

また、特許文献１の診断方法では、テストデータをメモリから読出すことが必要であり、診断対象メモリを復元する工程が必要になる。しかも、診断対象メモリに復元したデータが確実に復元できているかは確認できないため、更に処理を行う必要がある。全てのビットのセット／クリアの確認ができていないので、診断は目安にしかならず、リアルタイムの動作環境では、メモリデータを復元しておかないと処理を継続することができない問題がある。

本発明は上述のような事情からなされたものであり、本発明の目的は、ＣＰＵの診断処理のための負荷処理を軽減し、高速診断処理を可能にしたメモリ診断機能を具備した信頼性の高い高性能な電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。

本発明は、ＣＰＵの作業領域となるメモリを有し、前記ＣＰＵ及びメモリの協働により操舵トルク値及び車速に基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてステアリング機構に操舵補助力を付与するモータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記メモリの故障を診断する診断処理のための第１レジスタ及び第２レジスタを有し、操舵アシスト中においても行う前記診断処理が、前記メモリに格納されているデータを前記第１レジスタに転送し、前記第１レジスタに転送された前記データをビット反転演算することによって第１回テストデータを生成し、生成された前記第１回テストデータを前記第２レジスタにセットし、前記第２レジスタにセットされた前記第１回テストデータを前記メモリに転送し、前記メモリに転送された前記第１回テストデータを更にリードして前記第１レジスタに転送し、前記第１レジスタに転送された前記第１回テストデータと前記第２レジスタにセットされた前記第１回テストデータが一致するか否かを判定する第１回比較判定を行い、前記第１回比較判定の結果が不一致の場合に、前記メモリが故障であると判定するとともに、前記第１回比較判定の結果が一致の場合に、前記第２レジスタにセットされた前記第１回テストデータを更にビット反転演算することによって第２回テストデータを生成し、生成された前記第２回テストデータを前記第１レジスタにライトして記憶し、前記第１レジスタに記憶された前記第２回テストデータを前記メモリにライトして記憶し、前記メモリに記憶された前記第２回テストデータを更にリードして前記第２レジスタに転送し、前記第１レジスタに記憶された前記第２回テストデータと前記第２レジスタに転送された前記第２回テストデータが一致するか否かを判定する第２回比較判定を行い、前記第２回比較判定の結果が不一致の場合に、前記メモリが故障であると判定し、前記第２回比較判定の結果が一致の場合に、前記メモリが正常であると判定し、前記制御装置の処理に復帰する機能を具備することにより達成される。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、診断対象メモリに格納されているデータからテストデータを生成しているため、データの退避と復元が診断と共に自動的に行われるため高速化でき、全ビットのリード／ライト（セット／クリア）が確実に行われる。診断メモリ復元データの正当性を、診断を行う際に自動的に確認することができ、メモリ診断処理自体に利用する作業用ＲＡＭが不要となる。この結果、信頼性が高く、安全性のより高い高性能な電動パワーステアリング装置の制御装置を実現することができる。

本発明の構成例を示すブロック図である。 本発明の動作例を示すフローチャートである。 本発明の別の動作例を示すフローチャートである。 一般的な電動パワーステアリング装置の構成例を示す図である。 コントロールユニットの一例を示すブロック構成図である。 電動パワーステアリング装置の動作例を示すフローチャートである。

本発明では、ＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵ等も含む）の作業領域となるメモリの故障若しくは異常を診断するために診断処理のための複数のレジスタを用意し、診断対象となるメモリの内容を転送されたレジスタのデータをビット反転演算してテストデータを生成し、テストデータをメモリ及びレジスタの間を相互に転送して後、複数レジスタの内容の一致、不一致によって診断対象メモリの故障若しくは異常を診断するようにしている。

また、ＣＰＵの作業領域となるメモリを有し、ＣＰＵ及びメモリの協働により操舵トルク値及び車速に基づいて電流指令値を演算し、電流指令値に基づいてステアリング機構に操舵補助力を付与するモータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、診断処理のための複数のレジスタを有し、診断対象となるメモリの内容を転送されたレジスタのデータをビット反転演算してテストデータを生成し、テストデータをメモリ及びレジスタの間を相互に転送して後、複数レジスタの内容の一致、不一致によって診断対象メモリの故障若しくは異常を診断する診断機能を設けている。

以下に、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。

図１は本発明を実行する制御系のブロック図であり、全体の制御を行うＣＰＵ５０には、作業メモリとなり診断対象メモリとなるＲＡＭ５１と、制御プログラムや各種パラメータを格納したＲＯＭ５２と、診断の際のメモリとなるレジスタ（ＲＥＧ１）５３〜（ＲＥＧ３）５５とが接続され、更にメモリデータを反転（ビット反転演算）させるための反転部５６と、レジスタ５３〜５５の内容が一致するか否かを比較して判定する比較判定部５７とが接続されている。

このような構成において、その診断動作を図２のフローチャートを参照して説明する。

先ず診断対象メモリとしてのＲＡＭ５１の内容をレジスタ５３（ＲＥＧ１）に転送し（ステップＳ３０）、転送されたレジスタ５３（ＲＥＧ１）のデータを、反転部５６を介してビット反転演算（論理ＮＯＴ）してテストデータを生成し、このテストデータをレジスタ５４（ＲＥＧ２）にセットし（ステップＳ３１）、セットされたレジスタＲＥＧ２のデータを診断対象メモリとしてのＲＡＭ５１に転送し（ステップＳ３２）、更にデータ転送されたＲＡＭ５１のデータをリードしてレジスタ５５（ＲＥＧ３）に転送する（ステップＳ３３）。そして、レジスタ５４（ＲＥＧ２）及び５５（ＲＥＧ３）の内容が一致するか否かを判定し（ステップＳ３４）、一致すれば処理を継続し、不一致の場合にはメモリが故障であるので、故障検出のＲＡＭ５１の故障処理を行う（ステップＳ３８）。

上記ステップＳ３４でレジスタ５４（ＲＥＧ２）及び５５（ＲＥＧ３）の内容が一致と判定された場合には、レジスタ５３（ＲＥＧ１）のデータを診断対象メモリのＲＡＭ５１にライトして記憶する（ステップＳ３５）。これにより、テストデータの読出しがなくなり、図７におけるステップＳ１９の診断対象メモリデータの復元が省略される。

次に、記憶されたＲＡＭ５１（診断対象メモリ）のデータをリードしてレジスタ５５（ＲＥＧ３）に転送し（ステップＳ３６）、レジスタ５５（ＲＥＧ３）及び５３（ＲＥＧ１）の内容が一致するか否かを判定し（ステップＳ３７）、一致すれば処理を継続し、不一致であれば故障検出のＲＡＭ５１の故障処理を行う（ステップＳ３８）。このようにして、復元したデータが自動的に確認できる。

上述の実施例では３個のレジスタを使用しているが、処理系によってはＣＰＵのレジスタ設定数が少ないものも存在する。この場合、反転テストデータを更に反転してテストデータに用いる工夫によって、処理に必要なレジスタ数を減らすことも可能である。その例を、図３のフローチャートに示して説明する。なお、この場合、図１の構成において、レジスタ５５（ＲＥＧ３）がない構成となる。

先ず診断対象メモリとしてのＲＡＭ５１の内容をレジスタ５３（ＲＥＧ１）に転送し（ステップＳ４０）、転送されたレジスタ５３（ＲＥＧ１）のデータを、反転部５６を介してビット反転演算（論理ＮＯＴ）してテストデータを生成し、このテストデータをレジスタ５４（ＲＥＧ２）にセットし（ステップＳ４１）、セットされたレジスタＲＥＧ２のデータを診断対象メモリとしてのＲＡＭ５１に転送し（ステップＳ４２）、更にデータ転送されたＲＡＭ５１のデータをリードしてレジスタ５３（ＲＥＧ１）に転送する（ステップＳ４３）。そして、レジスタ５３（ＲＥＧ１）及び５４（ＲＥＧ２）の内容が一致するか否かを判定し（ステップＳ４４）、一致すれば処理を継続し、不一致の場合にはメモリが故障であるので、故障検出のＲＡＭ５１の故障処理を行う（ステップＳ４９）。

上記ステップＳ４４でレジスタ５３（ＲＥＧ１）及び５４（ＲＥＧ２）の内容が一致と判定された場合には、レジスタ５４（ＲＥＧ２）のデータを反転部５６を介して反転演算（論理ＮＯＴ）してレジスタ５３（ＲＥＧ１）にライトして記憶し（ステップＳ４５）、この記憶されたレジスタ５３（ＲＥＧ１）のデータを診断対象のＲＡＭ５１にライトし（ステップＳ４６）、更に、記憶されたＲＡＭ５１（診断対象メモリ）のデータをリードしてレジスタ５４（ＲＥＧ２）に転送し（ステップＳ４７）、レジスタ５３（ＲＥＧ１）及び５４（ＲＥＧ２）の内容が一致するか否かを判定し（ステップＳ４８）、一致すれば処理を継続し、不一致であれば故障検出のＲＡＭ５１の故障処理を行う（ステップＳ４９）。このようにして、復元したデータが自動的に確認できる。

高速度診断が可能なメモリ診断機能を電動パワーステアリング装置に搭載することにより、システムの信頼性が高く、安全性のより高い高性能な電動パワーステアリング装置の制御装置を実現することができる。

１ 操向ハンドル
２ コラム軸
３ 減速ギア
１０ トルクセンサ
１１ イグニションキー
１２ 車速センサ
１４ バッテリ
２０ モータ
３０ コントロールユニット
３１ 電流指令値演算部
３３ 電流制御部
３５ ＰＩ制御部
３６ ＰＷＭ制御部
３７ インバータ回路
５０ ＣＰＵ
５１ ＲＡＭ
５２ ＲＯＭ
５３、５４、５５ レジスタ
５６ 反転部
５７ 比較判定部

Claims (1)

1. ＣＰＵの作業領域となるメモリを有し、前記ＣＰＵ及び前記メモリの協働により操舵トルク値及び車速に基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてステアリング機構に操舵補助力を付与するモータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、
   前記メモリの故障を診断する診断処理のための第１レジスタ及び第２レジスタを有し、
   操舵アシスト中においても行う前記診断処理が、
   前記メモリに格納されているデータを前記第１レジスタに転送し、
   前記第１レジスタに転送された前記データをビット反転演算することによって第１回テストデータを生成し、生成された前記第１回テストデータを前記第２レジスタにセットし、
   前記第２レジスタにセットされた前記第１回テストデータを前記メモリに転送し、
   前記メモリに転送された前記第１回テストデータを更にリードして前記第１レジスタに転送し、
   前記第１レジスタに転送された前記第１回テストデータと前記第２レジスタにセットされた前記第１回テストデータが一致するか否かを判定する第１回比較判定を行い、前記第１回比較判定の結果が不一致の場合に、前記メモリが故障であると判定するとともに、
   前記第１回比較判定の結果が一致の場合に、前記第２レジスタにセットされた前記第１回テストデータを更にビット反転演算することによって第２回テストデータを生成し、生成された前記第２回テストデータを前記第１レジスタにライトして記憶し、
   前記第１レジスタに記憶された前記第２回テストデータを前記メモリにライトして記憶し、
   前記メモリに記憶された前記第２回テストデータを更にリードして前記第２レジスタに転送し、
   前記第１レジスタに記憶された前記第２回テストデータと前記第２レジスタに転送された前記第２回テストデータが一致するか否かを判定する第２回比較判定を行い、前記第２回比較判定の結果が不一致の場合に、前記メモリが故障であると判定し、
   前記第２回比較判定の結果が一致の場合に、前記メモリが正常であると判定し、前記制御装置の処理に復帰する機能を具備することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。

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