JP5496257B2 - 電動パワーステアリング制御装置 - Google Patents

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Description

この発明は、運転者の操舵力をアシストするモータと、モータを駆動するスイッチング素子と、スイッチング素子をON/OFF制御するマイクロコンピュータとを備えた車両用の電動パワーステアリング制御装置に関し、特に、マイクロコンピュータの異常発生時にモータ駆動を制限するスイッチング素子の駆動停止機能(インターロック機能)を有する電動パワーステアリング制御装置に関するものである。
従来から、アシストモータ駆動用のマイクロコンピュータを備えた電動パワーステアリング制御装置は、よく知られている(たとえば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載された従来の電動パワーステアリング制御装置は、モータ駆動状態が異常とならないようにするためのスイッチング素子停止機能を備えており、モータの駆動状態が禁止領域内に入ると、スイッチング素子の駆動停止機能が作動してモータ駆動を禁止するように構成されている。
図9は上記特許文献1などに参照される従来の電動パワーステアリング制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。
図9において、従来の電動パワーステアリング制御装置は、車載電源となるバッテリ1と、スイッチング素子2a〜2dを介してバッテリ1に接続されたモータ3と、操舵トルクTsを検出するトルクセンサ10と、モータ電流検出抵抗12を介してモータ3への供給電流を検出するモータ電流検出回路11と、スイッチング素子2a〜2dを駆動するゲートドライバ回路105と、ゲートドライバ回路105を介してスイッチング素子2a〜2dをON/OFF制御するマイクロコンピュータ106と、を備えている。
トルクセンサ10の出力端は、ゲートドライバ回路105およびマイクロコンピュータ106の入力端に接続され、マイクロコンピュータ106の出力端は、ゲートドライバ回路105の入力端に接続され、ゲートドライバ回路105の出力端は、モータ3を駆動するためのスイッチング素子2a〜2dのゲートに接続されている。
また、モータ3には、モータ電流検出回路11およびモータ電流検出抵抗12が接続されており、モータ電流検出回路11の出力端は、マイクロコンピュータ106およびゲートドライバ回路105の各入力端に接続されている。
図9に示す従来の電動パワーステアリング制御装置において、トルクセンサ10により検出された操舵トルクTsはマイクロコンピュータ106に送信され、マイクロコンピュータ106は、操舵トルクTsに基づきゲートドライバ回路105を介してスイッチング素子2a〜2dをON/OFF駆動する。これにより、モータ3は、必要方向に所要電流で駆動され、車両の運転者の操舵力をアシストする。
次に、図10を参照しながら、従来の電動パワーステアリング制御装置におけるインターロック機能について説明する。
図10において、ゲートドライバ回路105は、異常監視手段13と、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15と、スイッチング素子駆動信号レベル変換回路16と、を備えている。
また、ゲートドライバ回路105は、トルクセンサ10により検出された操舵トルクTsを取り込む入力端子と、モータ電流検出回路11により検出されたモータ電流Imを取り込む入力端子と、マイクロコンピュータ106からのスイッチング素子駆動指示信号Ca〜Cdを取り込む入力端子と、スイッチング素子2a〜2dの各ゲートにスイッチング素子駆動信号Da〜Ddを印加するための出力端子と、を備えている。
異常監視手段13には、トルクセンサ10からの操舵トルクTsと、モータ電流検出回路11からのモータ電流Imとが入力されている。
異常監視手段13は、操舵トルクTsおよびモータ電流Imを入力情報として、操舵トルクに対しモータ電流値が異常な値ではないかを判定し、異常と判定された場合には、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15にスイッチング素子駆動禁止信号を送り、モータ3駆動を停止させる。
特許第3581583号公報
従来の電動パワーステアリング制御装置は、マイクロコンピュータの異常を監視する異常監視手段を備え、マイクロコンピュータの異常動作時にモータに異常電流が通流されてハンドル操舵が異常状態とならないように、モータに流れる電流量が異常を示す場合にモータ駆動用のスイッチング素子の駆動を停止しているが、スイッチング素子の駆動停止機能の異常時には、必ずしもマイクロコンピュータの異常時にモータ駆動を停止することができないという課題があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、モータを駆動するスイッチング素子の駆動停止機能の異常を監視して、潜在的な故障を検出することにより、モータの異常動作を回避して安全性を向上させた電動パワーステアリング制御装置を得ることを目的とする。
この発明に係る電動パワーステアリング制御装置は、ハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記ハンドルの回転力をアシストするモータと、前記操舵トルクの検出値を入力情報として前記モータの電流を制御するコントロールユニットと、により構成された電動パワーステアリング制御装置であって、前記コントロールユニットは、前記操舵トルクに基づき前記モータの制御量を演算するマイクロコンピュータと、前記制御量にしたがって前記モータを駆動する複数のスイッチング素子を有する駆動回路と、を備え、前記駆動回路は、前記操舵トルクに基づき前記マイクロコンピュータの異常の有無を監視して、異常判定時に前記複数のスイッチング素子の駆動を停止させる異常監視手段と、前記異常監視手段と前記マイクロコンピュータとに接続され、前記異常監視手段からの信号に応答して、前記複数のスイッチング素子への出力信号を、前記マイクロコンピュータからの前記制御量に従う駆動指示から、停止指示に切り替えるスイッチング素子駆動信号切り替え手段と、を含み、前記マイクロコンピュータは、前記コントロールユニットの起動時に、前記複数のスイッチング素子の駆動を強制的に停止させるためのスイッチング素子強制停止信号を前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段を介して出力した後に、前記複数のスイッチング素子の少なくとも一部を駆動させるための異常駆動指示を前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段を介して出力して、前記複数のスイッチング素子の少なくとも一部が駆動されるか否かに基づいて、前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段が正常に機能しているか否かを確認する確認手段を含み、前記確認手段は、前記スイッチング素子強制停止信号が有効とならずに、前記異常駆動指示に従って前記複数のスイッチング素子の少なくとも一部が駆動された場合に、前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段が正常に機能していないと判定するものである。
この発明によれば、モータを駆動するスイッチング素子の駆動停止機能の異常を監視して、潜在的な故障を検出することにより、モータの異常動作を回避して安全性を向上させることができる。
この発明の実施の形態1に係る電動パワーステアリング制御装置の全体構成を概略的示すブロック図である。 この発明の実施の形態1に係る電動パワーステアリング制御装置の要部構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態1による初期チェック処理時のスイッチング素子の制御動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態2による初期チェック処理時の正常/異常判定動作を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態3に係る電動パワーステアリング制御装置の要部構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態3による正常/異常判定動作を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態4に係る電動パワーステアリング制御装置の要部構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態5による初期チェック処理時の正常/異常判定動作を示すタイミングチャートである。 従来の電動パワーステアリング制御装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。 従来の電動パワーステアリング制御装置の要部構成を示すブロック図である。
実施の形態1.
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態1について説明する。
図1はこの発明の実施の形態1に係る電動パワーステアリング制御装置の全体構成を概略的示すブロック図であり、主としてモータ駆動装置の回路構成を示している。
図1において、電動パワーステアリング制御装置は、直流電源となるバッテリ1(バッテリ電圧VB)と、操舵トルクTs(ハンドル操舵力)を検出するトルクセンサ10と、操舵トルクTsに応じたアシストトルクを発生するモータ3と、モータ3を駆動制御するコントロールユニットとを備えている。
コントロールユニットは、バッテリ1とモータ3との間に挿入されたブリッジ構成のスイッチング素子2a〜2dと、モータ3の端子電圧Vma、Vmbを検出するモータ端子電圧検出回路4a、4bと、スイッチング素子2a〜2dをON/OFF駆動するゲートドライバ回路5と、ゲートドライバ回路5を制御するマイクロコンピュータ6と、モータ電流Imを検出するモータ電流検出回路11と、により構成されている。
モータ端子電圧検出回路4a、4bは、それぞれ同一構成からなり、モータ3の各端子を接続点として電源(電源電圧Vcc)とグランドとの間に挿入された分圧抵抗(抵抗値R1、R2)と、抵抗値R3の入力抵抗と、を備えている。
モータ端子電圧検出回路4aは、スイッチング素子2a、2b側のモータ3の端子に接続され、モータ端子電圧検出回路4bは、スイッチング素子2c、2d側のモータ3の端子に接続されている。
マイクロコンピュータ6は、操舵トルクTsおよびモータ状態(モータ3の端子電圧Vma、Vmbおよびモータ電流Im)を入力情報として、各スイッチング素子2a〜2dに対するスイッチング素子駆動指示信号Ca〜Cd(PWM信号)と、スイッチング素子強制停止信号Eとを算出し、ゲートドライバ回路5に入力する。
また、マイクロコンピュータ6は、端子電圧Vma、Vmbを監視することにより、ゲートドライバ回路のスイッチング素子停止機能の確認を行う。
スイッチング素子2a〜2dは、マイクロコンピュータ6で演算されたスイッチング素子駆動指示信号Ca〜Cdに応じたスイッチング素子駆動信号Da〜Ddにより、ON/OFF駆動されることにより、モータ3に所望の電流を通流させる。
ゲートドライバ回路5は、マイクロコンピュータ6からのスイッチング素子駆動指示信号Ca〜Cdを、スイッチング素子2a〜2dを駆動可能なレベルに変換して、スイッチング素子2a〜2dをON/OFF駆動するためのスイッチング素子駆動信号Da〜Ddを生成する。
また、ゲートドライバ回路5は、マイクロコンピュータ6の異常動作を監視する異常監視手段13(図2とともに後述する)を備えており、操舵トルクTsおよびモータ電流Im(マイクロコンピュータ6の駆動指示を反映している)を入力情報として、マイクロコンピュータ6の異常動作を判定したときには、スイッチング素子2a〜2dの駆動を停止させる。
図2はこの発明の実施の形態1に係る電動パワーステアリング制御装置の要部構成を示すブロック図であり、主としてゲートドライバ回路5の機能構成を示している。
図2において、ゲートドライバ回路5は、マイクロコンピュータ6の異常を判定する異常監視手段13と、異常監視手段13からの異常判定信号とマイクロコンピュータ6からのスイッチング素子強制停止信号Eとの論理和をとる論理和回路14a、14bと、を備えている。
また、ゲートドライバ回路5は、論理和回路14a、14bの出力信号に応じてスイッチング素子駆動指示信号Ca〜CdまたはOFF指示信号のいずれかを選択して出力するスイッチング素子駆動信号切り替え手段15と、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の出力信号をスイッチング素子駆動信号Da〜Ddにレベル変換するスイッチング素子駆動信号レベル変換回路16と、を備えている。
異常監視手段13は、操舵トルクTsおよびモータ電流Imを入力情報として、操舵方向とモータ3によるアシスト方向とが異なるような状態をマイクロコンピュータ6の異常状態と判定する。
なお、論理和回路14a、14bおよびスイッチング素子駆動信号切り替え手段15は、異常監視手段13の判定結果に応答して動作し、異常監視手段13の一部機能として、実質的に異常監視手段13に含まれる。
論理和回路14a、14bは、異常監視手段13とともにスイッチング素子駆動停止手段を構成しており、異常監視手段13からの異常判定信号、またはマイクロコンピュータ6からのスイッチング素子強制停止信号Eに応答して、スイッチング素子駆動停止信号を生成する。
スイッチング素子駆動信号切り替え手段15は、論理和回路14a、14bからのスイッチング素子駆動停止信号(Hレベル)に応答して、出力信号を、通常時のスイッチング素子駆動指示信号Ca〜Cdから異常時のOFF指示信号に切り替える。
スイッチング素子駆動信号レベル変換回路16は、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の出力信号をレベル変換し、スイッチング素子2a〜2dのゲートに印加する。
次に、図3を参照しながら、図1および図2に示したこの発明の実施の形態1による初期チェック処理(正常/異常判定)での動作について説明する。
図3はこの発明の実施の形態1による初期チェック処理時のスイッチング素子2a〜2dの制御動作を示すフローチャートであり、マイクロコンピュータ6からの異常駆動指示に対するスイッチング素子駆動信号切り替え手段15(スイッチング素子駆動信号Da〜Ddの停止機能)の動作確認処理手順を示している。
図3において、まず、コントロールユニットに電源が供給されてマイクロコンピュータ6が起動されると、モータ3への通電を許可する前に、コントロールユニットおよびモータ3における異常(天絡、地絡など)の有無を確認する初期チェック処理が行われる。
すなわち、初期チェック処理中において、マイクロコンピュータ6は、まず、ゲートドライバ回路5に対し、スイッチング素子強制停止信号Eを入力して、スイッチング素子駆動信号Da〜Ddの強制OFFを指示する(ステップS1)。
続いて、マイクロコンピュータ6は、異常な駆動指示として、スイッチング素子2a、2cに対する強制ONを指示する。すなわち、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子2a〜2dのうち、上側のスイッチング素子2a、2cがONとなり、下側のスイッチング素子2b、2dがOFFとなるように、スイッチング素子駆動指示信号Ca〜Cdを出力する(ステップS2)。
このとき、ゲートドライバ回路5内のスイッチング素子駆動信号切り替え手段15が正常であれば、スイッチング素子駆動切り替え手段15は、スイッチング素子強制停止信号Eによって強制OFFされるので、マイクロコンピュータ6からの異常指示は、スイッチング素子駆動信号レベル変換回路16に伝達されない。この結果、スイッチング素子駆動信号Db、DdDa、DcはOFFとなり、スイッチング素子2a、2cがONされることはない。
すなわち、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の機能が正常であれば、モータ端子電圧検出回路4aで検出される端子電圧Vmaは、抵抗値R1〜R3と、モータ端子電圧検出回路4aに供給される電源電圧Vccとを用いて、以下の式(1)のように表される。
Figure 0005496257
一方、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15に何らかの異常が生じて、スイッチング素子2a、2cのON駆動を停止させることができない場合には、モータ端子電圧検出回路4aにより検出されるモータ3の端子電圧Vmaは、抵抗値R1〜R3、電源電圧Vccおよびバッテリ電圧VBを用いて、以下の式(2)のように表される。
Figure 0005496257
式(1)、式(2)から明らかなように、式(2)(異常時)の端子電圧Vmaは、式(1)(正常時)の端子電圧Vmaよりも大きい値となる。
したがって、マイクロコンピュータ6は、モータ端子電圧検出回路4aにより検出されるモータ3の端子電圧Vma(実測値)との比較基準となる故障判定閾値Vth1として、式(1)(正常時)の端子電圧Vmaと式(2)(異常時)の端子電圧Vmaとの中間値を設定する。
次に、マイクロコンピュータ6は、モータ端子電圧検出回路4aで検出されるモータ3の端子電圧Vma(実測値)が故障判定閾値Vth1よりも大きいか否かにより、ゲートドライバ回路5内のスイッチング素子駆動信号切り替え手段15(ブリッジ回路の上側のスイッチング素子2a、2cに対する駆動停止機能)が異常であるか否かを判定する(ステップS3)。
ステップS3において、Vma>Vth1(すなわち、Yes)と判定されれば、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15によるスイッチング素子2a、2cに対する駆動停止機能が異常であることを示す判定結果を確定して(ステップS4)、図3の初期チェック処理ルーチンを終了する。
このとき、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15は異常状態であるが、スイッチング素子2a、2cがONであることから、モータ3の両端に印加される電圧は同じなので、モータ3は自転しない。
この結果、電動パワーステアリングのように、モータ3のアシストによってそのままハンドルが自転してしまうようなモータ駆動装置に適用した場合でも、モータ3のアシストトルクが発生しないので、安全にスイッチング素子駆動信号切り替え手段15の異常判定を行うことができる。
一方、ステップS3において、Vma≦Vth1(すなわち、No)と判定されれば、ブリッジ回路の上側のスイッチング素子2a、2cに対する駆動停止手段(スイッチング素子駆動信号切り替え手段15)が正常に機能しているものと見なし、マイクロコンピュータ6は、強制ON指示していた上側のスイッチング素子駆動信号Da、Dcに対してOFF指示を行う(ステップS5)。
続いて、マイクロコンピュータ6は、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15のスイッチング素子2b、2dに対する駆動停止機能のチェックを行う。
すなわち、ブリッジ回路の下側のスイッチング素子2b、2dに対する駆動停止手段が正常であるか否かを判定するために、異常指示として、下側のスイッチング素子2b、2dに対する強制ON指示を行う(ステップS6)。
このとき、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15による下側のスイッチング素子2b、2dに対する停止機能が正常であれば、異常判定結果によりスイッチング素子2b、2dが強制OFFされるので、モータ端子電圧検出回路4bにより検出される端子電圧Vmbは、以下の式(3)のように表される。
Figure 0005496257
一方、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の停止機能に何らかの異常が生じて、スイッチング素子2b、2dをOFFさせることができない場合には、モータ端子電圧検出回路4bにより検出されるモータ端子電圧Vmbは、以下の式(4)のように表される。
Figure 0005496257
式(3)、式(4)から明らかなように、式(4)(異常時)の端子電圧Vmbは、式(3)(正常時)の端子電圧Vmbよりも小さい値となる。
したがって、マイクロコンピュータ6は、モータ端子電圧検出回路4bにより検出されるモータ3の端子電圧Vmb(実測値)との比較基準となる故障判定閾値Vth2として、式(3)(正常時)の端子電圧Vmbと式(4)(異常時)の端子電圧Vmbとの中間値を設定する。
次に、マイクロコンピュータ6は、モータ3の端子電圧Vmb(実測値)が故障判定閾値Vth2よりも小さいか否かにより、ゲートドライバ回路5内のスイッチング素子駆動信号切り替え手段15(ブリッジ回路の下側のスイッチング素子2b、2dに対する停止機能)が異常であるか否かを判定する(ステップS7)。
ステップS7において、Vmb<Vth2(すなわち、Yes)と判定されれば、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15によるスイッチング素子2b、2dに対する駆動停止機能が異常であることを示す判定結果を確定して(ステップS8)、図3の初期チェック処理ルーチンを終了する。
一方、ステップS7において、Vmb≧Vth2(すなわち、No)と判定されれば、スイッチング素子2b、2dに対する駆動停止手段(スイッチング素子駆動信号切り替え手段15)が正常に機能しているものと見なして、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15によるすべてのスイッチング素子2a〜2dに対する駆動停止機能が正常であることを示す判定結果を確定する(ステップS9)。
最後に、強制ON指示していた下側のスイッチング素子2b、2dに対するOFF指示を行い(ステップS10)、図3の初期チェック処理ルーチンを終了する。
このように、ゲートドライバ回路5内のスイッチング素子駆動信号切り替え手段15が正常であれば、マイクロコンピュータ6がスイッチング素子2a〜2dを異常駆動しようとしても、実際には駆動できない状態となり、また、モータ3の端子電圧Vma、Vmbからスイッチング素子駆動信号切り替え手段15の正常/異常を判定することができる。
以上のように、この発明の実施の形態1(図1〜図3)に係る電動パワーステアリング制御装置は、ハンドルの操舵トルクTsを検出するトルクセンサ10と、ハンドルの回転力をアシストするモータ3と、操舵トルクTsの検出値を入力情報としてモータ3の電流を制御するコントロールユニットと、により構成され、コントロールユニットは、操舵トルクTsに基づきモータ3の制御量を演算するマイクロコンピュータ6と、制御量にしたがってモータ3を駆動する複数のスイッチング素子2a〜2dを有する駆動回路と、を備えている。
駆動回路は、操舵トルクTsに基づきマイクロコンピュータ6の異常の有無を監視して、異常判定時に複数のスイッチング素子2a〜2dの駆動を停止させる異常監視手段13を備えている。異常監視手段13は、マイクロコンピュータ6とは独立に作動し、異常発生時には、スイッチング素子駆動切り替え手段15に対し停止指示を出力する。
また、マイクロコンピュータ6は、コントロールユニットの起動時(初期チェック処理時)に、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15を強制的に作動させるための異常駆動指示を生成して、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15が正常に機能しているか否かを確認する確認手段(図3、ステップS1〜S10)を備えている。
確認手段は、モータ3の両端の端子電圧Vma、Vmbを個別に検出するモータ端子電圧検出回路4a、4bを含み、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の機能確認時において、複数のスイッチング素子2a〜2dの上側のスイッチング素子2a、2cに対して駆動指示を行うとともに、モータ端子電圧検出回路4aの検出値(端子電圧Vma)を故障判定閾値Vth1と比較し、続いて、複数のスイッチング素子2a〜2dの下側のスイッチング素子2b、2dに対して駆動指示を行うとともに、モータ端子電圧検出回路4bの検出値(端子電圧Vmb)を故障判定閾値Vth2と比較することにより、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15によるスイッチング素子2a〜2dの駆動停止機能を確認する。
すなわち、マイクロコンピュータ6(確認手段)は、起動時に、ゲートドライバ回路5にスイッチング素子強制停止信号Eを入力してスイッチング素子2a〜2dの駆動を停止させた後で、スイッチング素子2a、2cおよびスイッチング素子2b、2dを強制駆動した際のモータ端子電圧Vma、Vmbを監視して、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15によるスイッチング素子2a〜2dの駆動停止機能を確認する。
このとき、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15が正常であれば、マイクロコンピュータ6またはスイッチング素子2a〜2dの不具合発生時において、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15が確実に動作するので、ハンドルをロック(または、自転)するような不具合発生の可能性を確実に防止することができる。
また、仮にスイッチング素子駆動信号切り替え手段15の駆動停止機能に異常が生じて、マイクロコンピュータ6からのスイッチング素子2a〜2dの強制駆動を停止させることができない場合であっても、モータ3を自転させることなく、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の機能を確認することができる。
すなわち、異常監視手段13は、マイクロコンピュータ6の異常動作を監視し、異常発生時にモータ3によりハンドルが自転しないように、スイッチング素子駆動切り替え手段15に対して停止指示を生成し、スイッチング素子2a〜2dの駆動を停止させるが、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15による駆動停止機能の動作確認時にスイッチング素子駆動信号切り替え手段15が故障していても、モータ3が自転することなく異常監視機能を確認することができる。
このように、初期チェック処理時において、モータ3を駆動するスイッチング素子2a〜2dの駆動停止機能(スイッチング素子駆動信号切り替え手段15)の異常を監視して、潜在的な故障を検出することにより、モータ3の異常動作を回避して安全性を向上させた電動パワーステアリング制御装置を実現することができる。
また、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の機能チェックを起動時に行うことにより、実際にモータ3を駆動する前に異常の有無を確認することができる。
さらに、図3に示す一連のチェック工程は、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の機能確認のみならず、スイッチング素子2a〜2dのON/OFF確認チェックにも採用することができ、マイクロコンピュータ6のソフトウエアの効率化にも寄与することができる。
実施の形態2.
なお、上記実施の形態1では、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の機能チェック時に、上側のスイッチング素子2a、2cに対する停止機能と、下側のスイッチング素子2b、2dに対する停止機能とを順次にチェックしたが、図4に示すように、スイッチング素子2a〜2dの各々に対して個別にチェックしてもよい。
図4はこの発明の実施の形態2による初期チェック処理時の正常/異常判定動作を示すタイミングチャートである。
なお、この発明の実施の形態2に係る電動パワーステアリング制御装置の全体構成は、図1に示した通りであり、ゲートドライバ回路5内のスイッチング素子駆動信号切り替え手段15は、図2に示した通りである。また、マイクロコンピュータ6(確認手段)による正常/異常判定処理は、基本的に図3内のステップS3、S7と同様である。
この場合、マイクロコンピュータ6は、ゲートドライバ回路5内のスイッチング素子駆動信号切り替え手段15によるスイッチング素子駆動信号Da〜Ddの停止機能を確認するために、図4のように、スイッチング素子2a〜2dに対し順次に1個ずつ強制ON指示(スイッチング素子駆動指示信号Ca〜Cdの生成)を行う。
すなわち、マイクロコンピュータ6は、まず、スイッチング素子強制停止信号Eを生成して、スイッチング素子2a〜2dを強制的に駆動停止状態とした後、スイッチング素子2a〜2dに対して1個ずつ駆動を指示し、各スイッチング素子強制ON指示時におけるモータ3の端子電圧Vma、Vmbを検出することにより、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の異常を判定する。
次に、図1とともに、図4を参照しながら、この発明の実施の形態2に係る電動パワーステアリング制御装置の初期チェック処理時での正常/異常判定動作について説明する。
図4においては、スイッチング素子強制停止信号Eと、スイッチング素子駆動指示信号Ca〜Cdと、モータ3の端子電圧Vma、Vmb(実測値)と、スイッチング素子2a〜2dの駆動停止機能の正常/異常判定結果と、最終的なスイッチング素子駆動信号切り替え手段15の正常/異常判定結果とが、それぞれ時系列的に示されている。
なお、上側のスイッチング素子2a、2cの停止機能チェック時には、モータ端子電圧検出回路4aの検出値(端子電圧Vma)と故障判定閾値Vth1(1点鎖線)とが比較され、下側のスイッチング素子2b、2dの停止機能チェック時には、モータ端子電圧検出回路4bの検出値(端子電圧Vmb)と故障判定閾値Vth2(2点鎖線)とが比較される。
マイクロコンピュータ6は、まず、時刻t1において、スイッチング素子強制停止信号Eを生成することにより、スイッチング素子2a〜2dを強制的に駆動停止状態とする。
続いて、各時刻t2、t3、t4、t5において、スイッチング素子駆動指示信号Ca〜Cdを順次に生成し、スイッチング素子2a〜2dに対して1個ずつ駆動指示を行うとともに、各スイッチング素子2a〜2dに対する停止機能を確認する。最後に、時刻t6において、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15のスイッチング素子停止機能を確認する。
図4においては、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15が正しく動作して、スイッチング素子2a〜2dの駆動を停止させた場合の状態を示している。
すなわち、まず、スイッチング素子2aの停止機能確認時(時刻t2)において、スイッチング素子2aに対する駆動指示信号Caが生成されるが、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15のスイッチング素子停止機能が正常に機能した場合は、マイクロコンピュータ6からの強制停止指示が優先されて、スイッチング素子2aはONされないので、モータ端子電圧検出回路4aの検出値(端子電圧Vma)は変化せず、故障判定閾値Vth1(1点鎖線)以下の一定値のままである。
このとき、マイクロコンピュータ6は、モータ端子電圧検出回路4aで検出された端子電圧Vmaが故障判定閾値Vth1以下なので、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15のスイッチング素子2aに対する停止機能は正常であると判定する。
一方、端子電圧Vmaが故障判定閾値Vth1よりも大きい場合には、スイッチング素子2aに対する停止機能は異常であると判定する。
以下、同様に、スイッチング素子2bの停止機能確認時(時刻t3)において、スイッチング素子2bに対する駆動指示信号Cbが生成されるが、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15が正常であれば、スイッチング素子2bはONされないので、モータ端子電圧検出回路4bの検出値(端子電圧Vmb)は変化せず、故障判定閾値Vth2(2点鎖線)以上の一定値のままである。
したがって、マイクロコンピュータ6は、モータ端子電圧検出回路4bの検出値(端子電圧Vmb)が故障判定閾値Vth2以上であることから、スイッチング素子2bの停止機能は正常であると判定する。
一方、端子電圧Vmbが故障判定閾値Vth2未満の場合には、スイッチング素子2bの停止機能は異常であると判定する。
続いて、スイッチング素子2cの停止機能確認時(時刻t4)において、スイッチング素子2cに対する駆動指示信号Ccが生成されるが、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15が正常であれば、強制停止指示が優先されてスイッチング素子2cはONされないので、モータ端子電圧検出回路4aの検出値(端子電圧Vma)は変化しない。
したがって、マイクロコンピュータ6は、モータ端子電圧検出回路4aの検出値(端子電圧Vma)が故障判定閾値Vth1以下であることから、スイッチング素子2cの停止機能は正常であると判定する。
一方、端子電圧Vmaが故障判定閾値Vth1よりも大きい場合には、スイッチング素子2cの停止機能は異常であると判定する。
また、スイッチング素子2dの停止機能確認時(時刻t5)において、スイッチング素子2dに対する駆動指示信号Cdが生成されるが、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15が正常であれば、強制停止指示が優先されてスイッチング素子2dはONされないので、モータ端子電圧検出回路4bの検出値(端子電圧Vmb)は変化しない。
したがって、マイクロコンピュータ6は、モータ端子電圧検出回路4bの検出値(端子電圧Vmb)が故障判定閾値Vth2以上であることから、スイッチング素子2dの停止機能は正常であると判定する。
一方、端子電圧Vmbが故障判定閾値Vth2未満の場合には、スイッチング素子2dの停止機能は異常であると判定する。
最後に、マイクロコンピュータ6は、時刻t6において、スイッチング素子2a〜2dに対する駆動停止機能の正常/異常判定結果を確認し、すべての判定結果が正常であった場合に、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15のスイッチング素子停止機能が正常であると判定し、スイッチング素子強制停止信号EをOFFする。
以上のように、この発明の実施の形態2(図1、図4)に係る電動パワーステアリング制御装置の確認手段(マイクロコンピュータ6)は、モータ3の端子電圧Vma、Vmbを検出するモータ端子電圧検出回路4a、4bを含み、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の機能確認時において、複数のスイッチング素子2a〜2dの各々に対して個別に駆動指示を行い、モータ端子電圧検出回路4a、4bによる検出値(端子電圧Vma、Vmb)を入力情報として、スイッチング素子2a〜2dの駆動停止機能の確認を行う。
このように、スイッチング素子2a〜2dに対し個別に異常判定を行うことにより、異常が検出された際に、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15において4つ存在するスイッチング素子駆動信号切り替え手段のうち、異常となったスイッチング素子駆動信号切り替え手段を特定することができる。
また、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の機能チェックを起動時に行うことにより、実際にモータ3を駆動する前に異常の有無を確認することができる。
さらに、上述した一連のチェック工程は、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の機能確認のみならず、スイッチング素子2a〜2dのON/OFF確認チェックにも採用することができ、マイクロコンピュータ6のソフトウエアの効率化にも寄与することができる。
実施の形態3.
なお、上記実施の形態2(図1、図4)では、モータ端子電圧検出回路4a、4bの検出値(端子電圧Vma、Vmb)を用いて異常の有無をチェックしたが、図5のように、モータ端子電圧検出回路4a、4bに代えてスイッチング素子入力電圧モニタ回路17a〜17dを設け、スイッチング素子入力電圧モニタ回路17a〜17dのモニタ値(スイッチング素子入力電圧Va〜Vd)を用いて異常の有無をチェックしてもよい。
以下、図1とともに、図5および図6を参照しながら、この発明の実施の形態3について説明する。
図5はこの発明の実施の形態3に係る電動パワーステアリング制御装置の要部構成を示すブロック図であり、前述(図2参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「A」を付して詳述を省略する。なお、この発明の実施の形態3に係る電動パワーステアリング制御装置の全体構成は、図1に示した通りである。
図5において、スイッチング素子2a〜2dとマイクロコンピュータ6Aとの間には、各スイッチング素子2a〜2dに対する入力電圧Va〜Vdを個別にモニタするスイッチング素子入力電圧モニタ回路17a〜17dが挿入されている。
マイクロコンピュータ6Aは、スイッチング素子2a〜2dに対して順次に1個ずつ駆動指示を行うとともに、スイッチング素子入力電圧モニタ回路17a〜17dからのモニタ値(入力電圧Va〜Vd)を入力情報として、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15によるスイッチング素子駆動信号の停止機能を確認する。
次に、図1および図5とともに、図6を参照しながら、この発明の実施の形態3に係る電動パワーステアリング制御装置の具体的な動作について説明する。
図6はこの発明の実施の形態3による正常/異常判定動作を示すタイミングチャートである。
図6においては、スイッチング素子強制停止信号Eと、スイッチング素子駆動指示信号Ca〜Cdと、スイッチング素子入力電圧Va〜Vdと、スイッチング素子2a〜2dの駆動停止機能の正常/異常判定結果と、最終的なスイッチング素子駆動信号切り替え手段15の正常/異常判定結果とが、それぞれ時系列的に示されている。
図6において、マイクロコンピュータ6A(確認手段)は、まず、スイッチング素子強制停止信号Eを生成して、スイッチング素子2a〜2dを強制的に駆動停止状態とした後、スイッチング素子2a〜2dに対して1個ずつ駆動を指示し、各スイッチング素子強制ON指示時におけるスイッチング素子入力電圧Va〜Vdを検出することにより、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の異常を判定する。
図6においては、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15によるスイッチング素子2a、2dへの停止機能は正常であるが、スイッチング素子2b、2cに対してはスイッチング素子駆動信号切り替え手段15が正しく動作せず、スイッチング素子2b、2cの駆動指示が停止されない(入力電圧Vb、Vcが上昇する)場合の状態を示している。なお、図6内の各時刻t1〜t6は、前述(図4参照)の各時刻t1〜t6に対応している。
マイクロコンピュータ6Aは、まず、時刻t1において、スイッチング素子強制停止信号Eを生成し、時刻t2〜t5において、各スイッチング素子2a〜2dに対する駆動指示信号Ca〜Cdを生成する。
続いて、スイッチング素子2aの停止機能確認時(時刻t2)において、スイッチング素子2aへの駆動指示が行われるが、スイッチング素子2aに対する停止機能が正常の場合には、強制停止指示が優先されてスイッチング素子2aへの入力電圧VaはONとならないので、スイッチング素子入力電圧モニタ回路17aのモニタ値は変化せず、0レベルのままである。
このとき、マイクロコンピュータ6Aは、入力電圧Va〜Vdとの比較基準となる故障判定閾値Vth3(1点鎖線)として、0レベルよりもわずかに大きい値を設定し、スイッチング素子入力電圧モニタ回路17aによるモニタ値(入力電圧Va)と、故障判定閾値Vth3とを比較する。
図6のように、入力電圧Va(=0)が故障判定閾値Vth3よりも小さい場合には、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15によるスイッチング素子2aの停止機能は正常であると判定する。
次に、スイッチング素子2bの停止機能確認時(時刻t3)において、スイッチング素子2cへの駆動指示が行われるが、この場合、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の停止機能に異常が発生しており、スイッチング素子2bを正しく停止させることができないので、スイッチング素子2bへの入力電圧Vbが上昇する。
このように、スイッチング素子入力電圧モニタ回路17bのモニタ値(入力電圧Vb)が故障判定閾値Vth3よりも大きい場合には、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15によるスイッチング素子2bの停止機能は異常であると判定する。
また、スイッチング素子2cの停止機能確認時(時刻t4)において、スイッチング素子2cへの駆動指示が行われるが、この場合、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の停止機能に異常が発生しており、スイッチング素子2cを正しく停止させることができないので、スイッチング素子2cへの入力電圧Vcが上昇する。
このように、スイッチング素子入力電圧モニタ回路17cのモニタ値(入力電圧Vc)が故障判定閾値Vth3よりも大きい場合には、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15によるスイッチング素子2cの停止機能は異常であると判定する。
続いて、スイッチング素子2dの停止機能確認時(時刻t5)において、スイッチング素子2dへの駆動指示が行われるが、この場合、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の停止機能は正常なので、スイッチング素子2dはONされず、入力電圧Vdは0レベルのままである。
したがって、マイクロコンピュータ6Aは、時刻t5におけるスイッチング素子入力電圧モニタ回路17dのモニタ値(入力電圧Vd)が故障判定閾値Vth3よりも小さいことから、スイッチング素子2dの停止機能は正常であると判定する。
最後に、時刻t6において、スイッチング素子2a〜2dへの駆動停止機能の正常/異常判定結果を確認し、すべての判定結果が正常であるか否かを判定する。この場合、一部の判定結果が異常であり、すべての判定結果が正常とはならないので、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15のスイッチング素子停止機能が異常であると判定し、スイッチング素子強制停止信号EをOFFにする。
以上のように、この発明の実施の形態3(図1、図5、図6)に係る電動パワーステアリング制御装置の確認手段(マイクロコンピュータ6A)は、複数のスイッチング素子2a〜2dに対する入力電圧Va〜Vdを個別にモニタする複数のスイッチング素子入力電圧モニタ回路17a〜17dを含み、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の機能確認時において、複数のスイッチング素子2a〜2dの各々に対して個別に駆動指示を行い、複数のスイッチング素子入力電圧モニタ回路17a〜17dによるモニタ値(入力電圧Va〜Vd)を入力情報として、スイッチング素子2a〜2dの駆動停止機能の確認を行う。
これにより、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15を含むゲートドライブ回路5の機能を確認することができ、前述と同様の作用効果を奏することができる。
実施の形態4.
なお、上記実施の形態1〜3(図1〜図6)では、モータ端子電圧検出回路4a、4bまたはスイッチング素子入力電圧モニタ回路17a〜17dを用いて、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の機能をチェックしたが、図7のように、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15とマイクロコンピュータ6Bとの間にスイッチング素子駆動指示判定部18を挿入し、スイッチング素子駆動指示判定部18の判定結果に基づきスイッチング素子駆動信号切り替え手段15の機能をチェックしてもよい。
図7はこの発明の実施の形態4に係る電動パワーステアリング制御装置の要部構成を示すブロック図であり、前述(図2、図5参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「B」を付して詳述を省略する。なお、この発明の実施の形態4に係る電動パワーステアリング制御装置の全体構成は、図1に示した通りである。
図7において、この発明の実施の形態4に係る電動パワーステアリング制御装置のゲートドライバ回路5Bは、前述の構成要素13〜16に加えて、各スイッチング素子2a〜2dの駆動停止指示に基づきスイッチング素子駆動信号Da〜Dd(電圧値)の正常/異常を個別に判定するスイッチング素子駆動指示判定部18と、スイッチング素子駆動指示判定部18の各判定結果の論理和をとってマイクロコンピュータ6Bに入力する論理和回路14cと、を備えている。
スイッチング素子駆動指示判定部18は、論理和回路14a、14bからのスイッチング素子強制停止指示(異常監視手段13の判定結果とスイッチング素子強制停止信号Eとの論理和信号)と、ゲートドライバ回路5Bから出力されるスイッチング素子駆動信号Da〜Dd(スイッチング素子2a〜2dの入力電圧Va〜Vd)と、を入力情報としている。
なお、スイッチング素子駆動指示判定部18は、ここではゲートドライバ回路5B内の機能に含めたが、マイクロコンピュータ6B内の機能に含めてもよい。
前述の実施の形態1〜3におけるスイッチング素子駆動信号切り替え手段15の異常チェックタイミングは、マイクロコンピュータ起動時のモータ通電許可前における初期チェック処理中(電動パワーステアリング制御装置およびモータ3の天絡/地絡異常の有無確認処理中)であったが、この発明の実施の形態4(図7)によるスイッチング素子駆動信号切り替え手段15の異常チェックタイミングは、モータ3への通電許可後のモータ3の通電中である。したがって、この場合、通常動作中でのスイッチング素子駆動信号切り替え手段15の機能チェックが可能となる。
異常監視手段13は、トルクセンサ10からの操舵トルクTsおよびモータ電流検出回路11からのモータ電流Imに基づき、操舵方向が右と判定された場合には、モータ3を左回転させるスイッチング素子に対して停止(駆動OFF)指示信号を生成し、操舵方向が左と判定された場合には、モータ3を右回転させるスイッチング素子に対して停止(駆動OFF)指示信号を生成する。
論理和回路14a、14bからのスイッチング素子強制停止指示は、マイクロコンピュータ6Bからのスイッチング素子強制停止信号Eと、異常監視手段13の判定結果(停止指示信号)との論理和信号である。
したがって、論理和回路14a、14bの出力信号が操舵方向の情報を含むことから、スイッチング素子駆動指示判定部18は、論理和回路14a、14bの出力信号から、操舵トルクTsの回転方向を判定することができる。
スイッチング素子駆動信号切り替え手段15のスイッチング素子停止機能が正常であれば、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15は、論理和回路14a、14bの出力信号(OFF指示)にしたがってOFF信号を選択し、スイッチング素子駆動信号Da〜DdをOFFにする。
上述した回路動作基準に鑑みて、スイッチング素子駆動指示判定部18は、論理和回路14a、14bの出力信号と、スイッチング素子駆動信号Da〜Dd(スイッチング素子2a〜2dの入力電圧Va〜Vd)とを監視し、論理和回路14a、14bの出力信号がOFF指示である場合に、スイッチング素子駆動信号Da〜Dd(電圧値)が、スイッチング素子2a〜2dをONさせることが可能な最低電圧値Vmin未満であるか否かにより、スイッチング素子駆動信号Da〜Ddの正常/異常(スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の停止機能の正常/異常に対応)を判定する。
スイッチング素子駆動指示判定部18は、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15がOFF指示時のスイッチング素子駆動信号Da〜Ddの電圧値が最低電圧値Vmin未満であれば、スイッチング素子駆動信号Da〜Dd(スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の機能)が正常であることを示す判定結果を生成し、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15がOFF指示時のスイッチング素子駆動信号Da〜Ddの電圧値が最低電圧値Vmin以上であれば、スイッチング素子駆動信号Da〜Dd(スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の機能)が異常であることを示す判定結果を生成し、論理和回路14cを介してマイクロコンピュータ6Bに入力する。
マイクロコンピュータ6Bは、スイッチング素子駆動指示判定部18の判定結果に対するタイマカウンタ機能を有し、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の異常判定に用いるスイッチング素子駆動信号Da〜Dd(電圧値)の正常判定結果(または、異常判定結果)が入力されるごとに、タイマカウンタ値をアップ動作させ、タイマカウンタ値が所定値(所定判定時間)に達した時点で、最終的な正常判定結果(または、異常判定結果)として確定する。
以上のように、この発明の実施の形態4(図1、図7)に係る電動パワーステアリング制御装置は、操舵トルクTsに基づきモータ3の制御量を演算するマイクロコンピュータ6Bと、制御量にしたがってモータ3を駆動する複数のスイッチング素子2a〜2dを有する駆動回路と、複数のスイッチング素子2a〜2dの各々に対する駆動停止/駆動許可(入力電圧Va〜Vd)を判定するスイッチング素子駆動指示判定部18と、を備えている。
駆動回路は、操舵トルクTsに基づきマイクロコンピュータ6Bの異常の有無を監視して、異常判定時に複数のスイッチング素子2a〜2dの駆動を停止させる異常監視手段13を備えており、マイクロコンピュータ6Bは、モータ3の駆動中に、スイッチング素子駆動指示判定部18の判定結果に基づき、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15が正常に機能しているか否かを確認する確認手段を備えている。
確認手段は、スイッチング素子駆動指示判定部18が右回転方向の操舵を判定した場合には、複数のスイッチング素子2a〜2dのうちの左回転方向のスイッチング素子の駆動停止機能(電圧値<Vmin)を確認し、スイッチング素子駆動指示判定部18が左回転方向の操舵を判定した場合には、複数のスイッチング素子2a〜2dのうちの右回転方向のスイッチング素子の駆動停止機能(電圧値<Vmin)を確認することにより、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の機能を確認する。
これにより、マイクロコンピュータ6Bから強制駆動信号を生成させることなく、トルクセンサ10からの操舵トルクTsに基づき、異常監視手段13により操舵方向が右と判定された場合には、左回転方向のスイッチング素子の駆動を停止させ、操舵方向が左と判定された場合には、右回転方向のスイッチング素子の駆動を停止させる機能を有する電動パワーステアリング制御装置において、右操舵時には、スイッチング素子2a〜2dのブリッジ回路中の左回転方向に使用する(右回転に使用しない)スイッチング素子に対する入力電圧の正常/異常を判定し、左操舵時には、右回転方向に使用する(左回転には使用しない)スイッチング素子に対する入力電圧の正常/異常を判定することにより、通常の走行中においても、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15によるスイッチング素子2a〜2dの駆動停止機能の異常検出が可能となる。
実施の形態5.
なお、上記実施の形態1〜4(図1〜図7)では、タイマカウンタ機能の適用について具体的に言及しなかったが、たとえば図8のように、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の判定結果に対してタイマカウンタ機能を付加し、タイマカウンタ値が所定判定時間Tthに達した(判定状態が所定時間経過した)場合に、最終的な判定結果としてもよい。
図8はこの発明の実施の形態5による初期チェック処理時の正常/異常判定動作を示すタイミングチャートである。
なお、この発明の実施の形態5に係る電動パワーステアリング制御装置の全体構成は、図1および図2に示した通りである。
図8においては、前述(図4参照)の実施の形態2に適用した場合に、スイッチング素子2a、2dに対する駆動停止機能に異常が生じた状態を示している。
ここでは、スイッチング素子2b、2cに対する強制ON指示時の正常判定結果に応答して、正常判定状態の時間経過がタイマカウンタ値CTb、CTcで示されている。
この発明の実施の形態5において、マイクロコンピュータ6内の確認手段に設けられたタイマカウンタ機能は、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15によるスイッチング素子2a〜2dの駆動停止機能の正常/異常判定を行う際に、正常判定状態の経過時間を積算する。
すなわち、確認手段は、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の機能チェックに用いるモータ3の端子電圧Vma、Vmb(検出値)の判定時において、正常判定の条件成立時(Vma≦Vth1、または、Vmb≧Vth2)に、タイマカウンタ値CTa〜CTdをカウントアップし、各タイマカウンタ値CTa〜CTdが所定判定時間Tth以上に達した場合には、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15のスイッチング素子2a〜2dに対する各駆動停止機能が最終的に正常であると判定する。
なお、タイマカウンタ機能は、マイクロコンピュータ6とは独立に設けられてもよい。
また、図8では、正常判定結果をカウントアップしたが、逆に、異常判定結果をカウントアップして、所定判定時間Tthに達した場合に異常判定結果を最終的に確定してもよい。
さらに、ここでは代表的に、前述の実施の形態2に適用した場合を例にとって説明するが、前述の実施の形態1〜4のいずれにも適用可能であり、監視パラメータは、モータ端子電圧Vma、Vmbの検出値に限らず、スイッチング素子2a〜2dの入力電圧Va〜Vdのモニタ値(図5参照)、または入力電圧Va〜Vdの正常/異常判定結果(図7参照)であってもよい。
このように、タイマカウンタ値CTa〜CTdを所定判定時間Tthと比較して最終的に正常/異常判定を行うことにより、モータ3の端子電圧Vma、Vmb(または、スイッチング素子2a〜2dに対する入力電圧Va〜Vd)にノイズなどの外乱が重畳された場合でも、外乱の影響を受けにくく、判定精度を向上させることが可能である。
以下、図8とともに、図1および図2を参照しながら、この発明の実施の形態5に係る電動パワーステアリング制御装置の具体的な動作について説明する。
図8において、マイクロコンピュータ6は、まず初期チェック処理におけるスイッチング素子駆動信号切り替え手段15の正常/異常判定時に、スイッチング素子強制停止信号Eによりスイッチング素子2a〜2dを駆動停止状態とした後、スイッチング素子2a〜2dに対し順次に1個ずつ駆動指示信号Ca〜Cdを生成する。
このとき、マイクロコンピュータ6の異常時にスイッチング素子の駆動を強制停止させるためのスイッチング素子駆動信号切り替え手段15は、スイッチング素子駆動指示信号Ca、Cdに対して正しく動作せず、スイッチング素子2a、2dの駆動が停止されないことから、故障判定閾値を超えたモータ端子電圧Vma(>Vth1)、Vmb(<Vth2)が検出される。
マイクロコンピュータ6内の確認手段は、スイッチング素子2a〜2dに対して順次に強制ON指示した際に正常判定条件を満たせば、タイマカウンタ値CTa〜CTdをカウントアップする。
ただし、図8においては、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15によるスイッチング素子駆動停止機能が正常に動作している(端子電圧Vma、Vmbの検出値が故障判定閾値Vth1、Vth2を超えない)正常判定状態のタイマカウンタ値CTb、CTcのみがカウントアップされる。
一方、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の駆動停止機能に異常が生じたスイッチング素子2a、2dについては、時刻t2、t5(強制ON指示時)に駆動停止状態とならず、モータ端子電圧検出回路4a、4bによる端子電圧Vma、Vmbの検出値が変動して故障判定閾値Vth1、Vth2を超え、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の機能が異常状態であると判定されるので、異常判定状態のタイマカウンタ値CTa、CTdは、カウントアップされない。
最後に、時刻t6において、確認手段は、各タイマカウンタ値CTa〜CTdと所定判定時間Tthとを比較し、すべてのタイマカウンタ値CTa〜CTdが所定判定時間Tth以上の場合のみに、最終的な正常判定結果を確定する。
一方、タイマカウンタ値CTa〜CTdのうちの少なくとも1つが所定判定時間Tthに達していなければ、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15のスイッチング素子停止機能が異常状態であると判定し、スイッチング素子駆動強制停止信号をOFFする。
図8の場合は、タイマカウンタ値CTa、CTdが所定判定時間Tth未満なので、時刻t6において異常判定結果が確定する。
以上のように、この発明の実施の形態5(図8)による確認手段は、タイマカウンタ機能を有し、モータ端子電圧検出回路4aの検出値(端子電圧Vma)と故障判定閾値Vth1との比較による判定結果の維持期間と、モータ端子電圧検出回路4bの検出値(端子電圧Vmb)と故障判定閾値Vth2との比較による判定結果の維持期間とを計測し、維持期間が所定判定時間Tthに達した場合に最終的な判定結果とし、複数のスイッチング素子2a〜2dのすべてに対する駆動停止機能の最終的な判定結果がすべて正常な場合のみに、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15が正常であると判定する。
また、前述の実施の形態3(図5、図6)に適用した場合の確認手段は、複数のスイッチング素子入力電圧モニタ回路17a〜17dのモニタ値(入力電圧Va〜Vd)と故障判定閾値Vth3との比較による判定結果の維持期間を計測し、維持期間が所定判定時間に達した場合に最終的な判定結果とし、複数のスイッチング素子2a〜2dのすべてに対する駆動停止機能の最終的な判定結果がすべて正常な場合のみに、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15が正常であると判定する。
また、前述の実施の形態3(図7)に適用した場合の確認手段は、スイッチング素子駆動指示判定部18の判定結果の維持期間を計測し、維持期間が所定判定時間に達した場合に最終的な判定結果とし、複数のスイッチング素子2a〜2dのすべてに対する駆動停止機能の最終的な判定結果がすべて正常な場合のみに、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15が正常であると判定する。
これにより、ノイズなどに起因した誤作動および誤検出が抑制され、さらに確実な判定が可能となる。
実施の形態6.
なお、上記実施の形態1〜3(図1〜図6)では、スイッチング素子2a〜2dの駆動停止機能チェック時における故障判定閾値Vth1〜Vth3のヒステリシスについて言及しなかったが、確認手段において、故障判定閾値Vth1〜Vth3にヒステリシスを付加してもよい。
以下、図1〜図6を参照しながら、故障判定閾値Vth1〜Vth3にヒステリシスを付加したこの発明の実施の形態6について説明する。
なお、確認手段のヒステリシス機能は、マイクロコンピュータ6、6Aの機能に含ませて同一パッケージとすることができる。
この場合、スイッチング素子駆動信号切り替え手段15の機能チェック時にモータ端子電圧Vma、Vmb(検出値)との比較、またはスイッチング素子2a〜2dの入力電圧Va〜Vd(モニタ値)との比較に用いられる故障判定閾値Vth1〜Vth3には、ヒステリシス±Vhysが付加されている。
確認手段は、上記検出値またはモニタ値が、ヒステリシス±Vhysを含む故障判定閾値Vth1±Vhys、Vth2±Vhys、Vth3±Vhysの範囲内に収まる場合には、スイッチング素子駆動の停止機能が正常であると判定する。
このように、ヒステリシスを含む故障判定閾値を用いて正常/異常判定を行うことにより、モータ端子電圧Vma、Vmb(検出値)またはスイッチング素子2a〜2dの入力電圧Va〜Vd(モニタ値)にノイズなどの外乱が重畳された場合でも、外乱の影響を受けにくく、判定精度を向上させることが可能である。
なお、上記実施の形態1〜6では、電動パワーステアリング装置のモータ3の駆動回路にHブリッジ構成のスイッチング素子2a〜2dを使用したが、Hブリッジに限定されることはなく、任意のブラシレスモータや多相モータの駆動回路に応用することも可能である。
また、異常監視手段13をゲートドライバ回路5に内蔵したが、第2のマイクロコンピュータ(図示せず)に置き換えることも可能である。
さらに、上記実施の形態1〜6では特に言及しなかったが、マイクロコンピュータ6、6A、6Bは、確認手段によりスイッチング素子駆動信号切り替え手段15が異常であると判定された場合には、モータ3の駆動を正しく停止できない状態にあるものと見なし、モータ3の駆動状態が異常とならないように、モータ3の駆動禁止指示を行うようにしてもよい。
これにより、さらに安全性を向上させることができる。
1 バッテリ、2a〜2d スイッチング素子、3 モータ、4a、4b モータ端子電圧検出回路、5、5B ゲートドライバ回路、6、6A、6B マイクロコンピュータ、10 トルクセンサ、11 モータ電流検出回路、12 モータ電流検出抵抗、13 異常監視手段、14a、14b、14c 論理和回路、15 スイッチング素子駆動信号切り替え手段、16 スイッチング素子駆動信号レベル変換回路、17a〜17d スイッチング素子入力電圧モニタ回路、18 スイッチング素子駆動指示判定部、Ca〜Cd スイッチング素子駆動指示信号、CTa〜CTd タイマカウンタ値、Da〜Dd スイッチング素子駆動信号、E スイッチング素子強制停止信号、Im モータ電流、Ts 操舵トルク、Tth 所定判定時間、Va〜Vd スイッチング素子入力電圧、VB バッテリ電圧、Vcc 電源電圧、Vma、Vmb モータ端子電圧、Vmin 最低電圧値、Vth1〜Vth3 故障判定閾値。

Claims (14)

  1. ハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサと、
    前記ハンドルの回転力をアシストするモータと、
    前記操舵トルクの検出値を入力情報として前記モータの電流を制御するコントロールユニットと、
    により構成された電動パワーステアリング制御装置であって、
    前記コントロールユニットは、
    前記操舵トルクに基づき前記モータの制御量を演算するマイクロコンピュータと、
    前記制御量にしたがって前記モータを駆動する複数のスイッチング素子を有する駆動回路と、を備え、
    前記駆動回路は、
    前記操舵トルクに基づき前記マイクロコンピュータの異常の有無を監視して、異常判定時に前記複数のスイッチング素子の駆動を停止させる異常監視手段と、
    前記異常監視手段と前記マイクロコンピュータとに接続され、前記異常監視手段からの信号に応答して、前記複数のスイッチング素子への出力信号を、前記マイクロコンピュータからの前記制御量に従う駆動指示から、停止指示に切り替えるスイッチング素子駆動信号切り替え手段と、
    を含み、
    前記マイクロコンピュータは、前記コントロールユニットの起動時に、前記複数のスイッチング素子の駆動を強制的に停止させるためのスイッチング素子強制停止信号を前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段を介して出力した後に、前記複数のスイッチング素子の少なくとも一部を駆動させるための異常駆動指示を前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段を介して出力して、前記複数のスイッチング素子の少なくとも一部が駆動されるか否かに基づいて、前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段が正常に機能しているか否かを確認する確認手段を含み、
    前記確認手段は、前記スイッチング素子強制停止信号が有効とならずに、前記異常駆動指示に従って前記複数のスイッチング素子の少なくとも一部が駆動された場合に、前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段が正常に機能していないと判定する
    ことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
  2. 前記確認手段は、
    前記モータの両端の端子電圧を個別に検出する第1および第2のモータ端子電圧検出回路を含み、
    前記異常監視手段の機能確認時において、
    前記複数のスイッチング素子の上側のスイッチング素子に対して前記異常駆動指示を行うとともに、前記第1のモータ端子電圧検出回路の検出値を第1の故障判定閾値と比較し、
    続いて、前記複数のスイッチング素子の下側のスイッチング素子に対して前記異常駆動指示を行うとともに、前記第2のモータ端子電圧検出回路の検出値を第2の故障判定閾値と比較することにより、
    前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段による前記スイッチング素子の駆動停止機能の確認を行う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制御装置。
  3. 前記確認手段は、タイマカウンタ機能を有し、
    前記第1のモータ端子電圧検出回路の検出値と前記第1の故障判定閾値との比較による判定結果の維持期間と、前記第2のモータ端子電圧検出回路の検出値と前記第2の故障判定閾値との比較による判定結果の維持期間とを計測し、前記維持期間が所定判定時間に達した場合に最終的な判定結果とし、
    前記複数のスイッチング素子のすべてに対する駆動停止機能の最終的な判定結果がすべて正常な場合のみに、前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段が正常であると判定することを特徴とする請求項2に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  4. 前記第1および第2の故障判定閾値は、それぞれヒステリシスを有し、
    前記確認手段は、前記第1および第2のモータ端子電圧検出回路の検出値が前記ヒステリシスを含む故障判定閾値の範囲内に収まる場合には、前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段による前記スイッチング素子の駆動停止機能が正常であると判定することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  5. 前記確認手段は、
    前記モータの端子電圧を個別に検出するモータ端子電圧検出回路を含み、
    前記異常監視手段の機能確認時において、
    前記複数のスイッチング素子の各々に対して個別に前記異常駆動指示を行い、前記モータ端子電圧検出回路による検出値を入力情報として、前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段による前記スイッチング素子の駆動停止機能の確認を行う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制御装置。
  6. 前記確認手段は、タイマカウンタ機能を有し、
    前記モータ端子電圧検出回路の検出値と故障判定閾値との比較による判定結果の維持期間を計測し、前記維持期間が所定判定時間に達した場合に最終的な判定結果とし、
    前記複数のスイッチング素子のすべてに対する駆動停止機能の最終的な判定結果がすべて正常な場合のみに、前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段が正常であると判定することを特徴とする請求項5に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  7. 前記確認手段は、前記モータ端子電圧検出回路の検出値がヒステリシスを含む故障判定閾値の範囲内に収まる場合には、前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段による前記スイッチング素子の駆動停止機能が正常であると判定することを特徴とする請求項5または請求項6に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  8. 前記確認手段は、
    前記複数のスイッチング素子に対する入力電圧を個別にモニタする複数のスイッチング素子入力電圧モニタ回路を含み、
    前記異常監視手段の機能確認時において、
    前記複数のスイッチング素子の各々に対して個別に前記異常駆動指示を行い、前記複数のスイッチング素子入力電圧モニタ回路によるモニタ値を入力情報として、前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段による前記スイッチング素子の駆動停止機能の確認を行う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制御装置。
  9. 前記確認手段は、タイマカウンタ機能を有し、
    前記複数のスイッチング素子入力電圧モニタ回路のモニタ値と前記故障判定閾値との比較による判定結果の維持期間を計測し、前記維持期間が所定判定時間に達した場合に最終的な判定結果とし、
    前記複数のスイッチング素子のすべてに対する駆動停止機能の最終的な判定結果がすべて正常な場合のみに、前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段が正常であると判定することを特徴とする請求項8に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  10. 前記故障判定閾値はヒステリシスを有し、
    前記確認手段は、前記モニタ値が前記ヒステリシスを含む故障判定閾値の範囲内に収まる場合には、前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段による前記スイッチング素子の駆動停止機能が正常であると判定することを特徴とする請求項8または請求項9に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  11. ハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサと、
    前記ハンドルの回転力をアシストするモータと、
    前記操舵トルクの検出値を入力情報として前記モータの電流を制御するコントロールユニットと、
    により構成された電動パワーステアリング制御装置であって、
    前記コントロールユニットは、
    前記操舵トルクに基づき前記モータの制御量を演算するマイクロコンピュータと、
    前記制御量にしたがって前記モータを駆動する複数のスイッチング素子を有する駆動回路と
    備え、
    前記駆動回路は、
    前記操舵トルクに基づき前記マイクロコンピュータの異常の有無を監視して、異常判定時に前記複数のスイッチング素子の駆動を停止させる異常監視手段と
    前記異常監視手段と前記マイクロコンピュータとに接続され、前記異常監視手段からの停止信号に応答して、前記複数のスイッチング素子への出力信号を、前記マイクロコンピュータからの前記制御量に従う駆動指示から、停止指示に切り替えるスイッチング素子駆動信号切り替え手段と、
    前記異常監視手段と前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段とに接続され、前記異常監視手段から前記停止信号が出力され、かつ、前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段から前記マイクロコンピュータからの前記制御量に従う駆動指示が出力されているときに、前記駆動指示を異常と判定する前記スイッチング素子駆動指示判定部と、
    を含み、
    前記マイクロコンピュータは、前記モータの駆動中に、前記スイッチング素子駆動指示判定部の判定結果に基づき、前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段が正常に機能しているか否かを確認する確認手段を含む
    ことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
  12. 前記確認手段は、
    前記スイッチング素子駆動指示判定部が右回転方向の操舵を判定した場合には、前記複数のスイッチング素子のうちの左回転方向のスイッチング素子の駆動停止機能を確認し、
    前記スイッチング素子駆動指示判定部が左回転方向の操舵を判定した場合には、前記複数のスイッチング素子のうちの右回転方向のスイッチング素子の駆動停止機能を確認することにより、
    前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段による前記スイッチング素子の駆動停止機能を確認することを特徴とする請求項11に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  13. 前記確認手段は、タイマカウンタ機能を有し、
    前記スイッチング素子駆動指示判定部の判定結果の維持期間を計測し、前記維持期間が所定判定時間に達した場合に最終的な判定結果とし、
    前記複数のスイッチング素子のすべてに対する駆動停止機能の最終的な判定結果がすべて正常な場合のみに、前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段が正常であると判定することを特徴とする請求項請求項11または請求項12に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  14. 前記マイクロコンピュータは、前記確認手段により、前記スイッチング素子駆動信号切り替え手段が異常であると判定された場合には、前記モータの駆動禁止指示を行うことを特徴とする請求項1から請求項13までのいずれか1項に記載の電動パワーステアリング制御装置。
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