JP5726265B2 - 電動パワーステアリング制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、電動モータによりハンドルの操舵力をアシストする電動パワーステアリング制御装置に関し、特にモータ制御のフェールセーフに関するものである。

従来の電動パワーステアリング制御装置において、一方の制御手段、例えばメインのマイクロコンピュータ（以下「マイコン」と称す）でモータ制御を行い、他方の制御手段、例えばサブマイコンでその異常を監視し、どちらか一方が異常を検出した場合、モータ制御を中止するものであった。つまりマイコンが正常と判断している時のみモータ制御を続行するように構成されていた（例えば、特許文献１参照）。

また、従来装置では、モータ巻線及びインバータ回路をそれぞれ２個有し、一方のモータ巻線、又はインバータ回路が故障時、他方のモータ巻線及びインバータ回路で制御を続行するものもあった。さらにその制御は正常時に比較してモータ電流指令値を低減して制御継続するものであった（例えば、特許文献２参照）。

特許第４０２９５２２号公報 特開２０１１−１３１８６０号公報

従来装置では、モータ巻線、インバータ回路の２重系により、故障時には一方で他方の機能を補うことができるものの、制御量演算手段であるマイコンの異常時には、一方のマイコンに異常が発生すると直ちにフェールセーフが機能し、操舵アシストを中止していた。そのため故障発生以降、非力なドライバーの場合ハンドル操作が困難で、車両を回転させることができないという問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、一方のマイコンに異常が発生した場合であっても、操舵アシストをできる限り継続することが可能な電動パワーステアリング制御装置を提供するものである。

電動モータを制御するための制御ユニットを具備し、前記制御ユニットには、前記電動モータを制御するために必要なセンサ情報が入力され、また前記電動モータを駆動する駆動回路を制御する出力回路を有した主に制御を担うメインマイコンと、前記メインマイコンを監視するサブマイコンを備えた電動パワーステアリング制御装置において、
前記サブマイコンにも前記電動モータを制御するために必要なセンサ情報が入力され、前記電動モータを駆動する駆動回路を制御する出力回路を有し、前記両マイコンは自己が保有する複数のデータ値を互いに送受信する通信手段を有し、各々のマイコンにおいて前記データ値を使用して異常を判定する異常判定手段を備え、前記メインマイコンは自己が異常と判定し、サブマイコンは正常と判定した場合、前記サブマイコンによって前記電動モータを制御できるようにメインマイコンは作動し、一方前記サブマイコンは、前記メインマイコンが異常と判定し、自己は正常と判定した場合、前記電動モータを自己が制御するため自己の制御量信号を前記出力回路から出力し、また、前記サブマイコンは自己が異常で、前記メインマイコンが正常と判断した場合、前記メインマイコンによって前記電動モータを制御できるように信号を前記出力回路から出力するものであって、両マイコンが送受信する情報は、入力手段から入力される入力情報とこの入力情報に基づき演算される出力用制御量の少なくとも２種類のデータ値を使用するものである。

この発明の電動パワーステアリング制御装置によれば、一方のマイコンに異常が発生した場合、他方のマイコンによりこれを検出し、操舵アシストをできる限り継続するようにしたので、非力なドライバーであってもハンドル操作が継続してできるものである。

この発明の実施の形態１における電動パワーステアリング制御装置の全体構成を示す回路構成図である。 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におけるマイコンの機能を示す概略ブロック図である。 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におけるマイコンの処理の一例を示すフローチャートである。 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における異常判定処理の一例を示すフローチャートである。 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における異常判定処理の一例を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング制御装置における異常判定処理の一例を示すフローチャートである。 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における異常判定処理の一例を示すフローチャートである。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。図１は電動パワーステアリング制御装置全体の回路構成図であり、１は制御ユニットであり、主にメインマイコン１０、サブマイコン１１、駆動回路１２、電源リレー１３、インターフェース回路１４、１５から構成されている。また、メインマイコン１０とサブマイコン１１は、相互に情報の授受を行うことができるように通信手段の一部を構成する通信ライン１６が接続されている。２はハンドル（図示せず）の操舵力をアシストする電動モータ（以下、モータと称する）、３はハンドルの操舵力を検出するトルクセンサ、４は車速センサ、５はその他車両の情報を検出するセンサ、６はバッテリであり、これらが車両の各場所に搭載されている。各種情報を得るトルクセンサ３、車速センサ４、その他車両の情報を得るセンサ５は、制御ユニット１への入力手段となる。

モータ２にはモータセンサ７が搭載されて、この情報は制御ユニット１へ伝達されている。モータ２がブラシレスモータであるならば、モータセンサはモータ回転センサであり、もし、モータ２がブラシ付きモータであるならば、回転センサではなく別の例えば電流センサであってもよい。またモータセンサ７の情報は、メインマイコン１０とサブマイコン１１の両方へ入力されている。モータ２は以上のようにその構造から種々のタイプが存在するが、以降は３相ブラシレスモータとして説明する。

各種センサ３〜５の内で重要情報である、例えばトルクセンサ３、車速センサ４の情報のみが両方のマイコン１０、１１へ入力されており、他のセンサ５、例えばハンドル舵角情報は、メインマイコン１０のみへ入力されている。メインマイコン１０とサブマイコン１１は同格、同一仕様のマイコン、又はＣＰＵであってもよいが、ここではメインマイコン１０の方がサブマイコン１１より高性能なマイコン、又はＣＰＵとして説明する。メインマイコン１０は、前記各種センサ３〜５からの情報を基にモータ２を駆動する制御量を演算し、インターフェース回路１５へ出力する。一方、サブマイコン１１は重要なセンサ情報のみを入力し、さらにマイコン、ＣＰＵとしての機能もメインマイコンと比較すると劣っているので、制御量演算精度、又は演算速度も劣っている。しかし、ハンドルをアシストするモータの制御量として概略演算ができ、さらにはメインマイコン１０の作動状態をチェックすることは可能である。つまりサブマイコン１１はメインマイコン１０の監視機能を主に担っている。

電源リレー１３、及び駆動回路１２は、両マイコン１０、１１が共に駆動信号を出力した場合に作動するようにインターフェース回路１４、１５が両マイコンとの間に存在し、それらは例えば論理積機能から構成されている。これにより一方のマイコンが駆動信号を停止すると、モータ２の駆動を停止することができるフェールセーフ機能を達成している。通常はメインマイコンでモータを制御しているが、メインマイコンの異常をサブマイコンが検知すると、モータ制御を停止するように機能する。以上説明したことは、従来装置と同等の構成、機能である。

次に、この発明の基本機能について説明する。基本の回路構成も従来装置とほぼ同等である。ただし、メインマイコン１０とサブマイコン１１の機能が従来装置と異なる。最も大きな差は、メインマイコン１０が異常であるとサブマイコン１１が判定し、かつ自己の方が正しいと判定した場合、メインマイコンは図１の回路網においては、電源リレー１３、駆動回路１２を非駆動とするのではなくて、モ−タ駆動できるようにインターフェース回路１４、１５へＯＮ信号を出力するように指令を出力する。一方サブマイコン１１は、トルクセンサ３、車速センサ４の情報に基づき、かつモータセンサ７の回転位置情報に応じて、最低限のモータ制御を継続するようにインターフェース回路１４、１５を制御するものである。

ここでの最低限のモータ制御とは、メインマイコンが作動しうるモータ回転速度、モータ電流量等より低いながらも、ドライバーがハンドルを操作できる最低限のアシストを可能とすることである。また、モータ制御の制御周期、速度等もメインマイコンの処理よりも劣るものであってもよい。サブマイコンの駆動出力によりハンドルアシスト力は弱まり、通常よりは小さいアシスト力ではあるが、ドライバーがハンドルを操作して所定の場所まで行くことができるようにしたものである。従来装置では異常時にアシストが零となり、特に重い車両で非力なドライバーではハンドル操作ができなかったが、こうした事態を避けることができるように作用するものである。

次にメインマイコン１０の異常検知方法について図２を用いて説明する。メインマイコン１０には、トルクセンサ３、車速センサ４の情報が入力され、トルク情報は処理手段２１によりトルク値Ａ１として格納され、車速は処理手段２３によりＢ１値として格納される。他のセンサ５の情報も入力処理され、それらの情報を基に演算手段２５により目標モータ電流値Ｃ１が演算され、格納される。またモータセンサであるモータ回転センサ７の情報が出力回路となる演算手段２７で入力処理され、前記目標モータ電流値Ｃ１から駆動回路１２を制御する制御信号値Ｄ１を演算し、この信号がメインマイコン１０から出力されて、駆動回路１２のスイッチング素子が駆動されてモータを回転制御する。なお、トルク値Ａ１、車速値Ｂ１、目標モータ電流値Ｃ１、制御信号値Ｄ１等をデータ値と称することがある。これらの処理後に異常判定を行うための異常判定手段２９が設けられ、この異常判定手段２９においては、通信ライン１６を介してサブマイコン１０へ各データ値Ａ１，Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１が送信され、逆にサブマイコン１１のデータ値を入力し正常・異常の判定が処理される。

サブマイコン１１も同様にトルクセンサ３、車速センサ４の情報を入力する処理手段２２、２４を有し、それぞれトルク値Ａ２、車速値Ｂ２が演算、格納される。両方の値に基づき演算手段２６により目標モータ電流値Ｃ２を演算し、格納する。また、出力回路となる演算手段２８は、モータ回転センサ７からの情報を入力し、目標モータ電流値Ｃ２から制御信号値Ｄ２を演算し、格納する。ただし、これら手段２２、２４、２６、２８は、メインマイコンの手段２１、２３、２５、２７と異なり、例えば処理周期が長い、データ分解能が劣る等、さらには演算手段２６には他のセンサ５からの情報がないので、自ずとその結果の値もメインマイコン１０の値と若干異なるものとなる。しかし、多少の相違はあるが、両マイコンが正常であれば、所定の幅を有した同等レベルの近似値となる。

そこで異常判定手段３０は、通信ライン１６を用いて、サブマイコン１１のデータ値Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２の各値をメインマイコン１０へ送信し、逆にメインマイコン１０のデータ値Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１を受信する。ここでサブマイコン１１の能力がメインマイコン１０と同等以下とすると、例えばメインマイコン１０からサブマイコン１１へ送信する各値を四捨五入、又は上位ビット値のみとするような方法により概略値に置き換えて送信してもよい。また４個のデータ送信に固執する必要もなく、マイコンの処理内容、能力等を考慮して適宜決定できる。ただし、少なくとも入力情報系と演算・出力信号系の２種類のデータ送信が望ましい。

各マイコンはそれぞれの値を受信した後、自己の値と比較、さらには相手方のデータ値Ｃ、Ｄの値を演算して比較し、異常の有無を判定する。この方法について図３、４を用いて説明する。 図３において、両マイコン１０、１１の基本処理を説明する。両マイコンの基本処理はほとんど同一であるので、両マイコンを図３で同時に説明し、特に断らないかぎり同一処理内容を各マイコンで実行しているものとする。まずマイコン１０、１１に電源が投入されると、ステップＳ１において各ポート、ＲＡＭ等の初期化を行う。次にステップＳ２では各種センサ３〜５、７の情報を受信する入力処理を行う。メインマイコン１０では図２のトルクセンサ３、車速センサ４、モータ回転センサ７、他のセンサ５を入力し、トルク値Ａ１、車速値Ｂ１を格納する。サブマイコン１１では同様にトルク値Ａ２、車速値Ｂ２とモータ回転センサ７の値を格納する。

ステップＳ３では他方のマイコンへデータの送信、及び他方のマイコンのデータを受信し格納する。メインマイコン１０ではＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２が対象で、サブマイコン１１ではＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１が対象である。次にステップＳ４にてＡ１とＡ２を比較し、Ａ１≒Ａ２であれば（Ｙ：ｙｅｓ）、ステップＳ６へ進む。一方Ａ１≒Ａ２でないならば（Ｎ：ｎｏ）、ステップＳ５でフラグＡをセット（Ｈ）する。このフラグのセットは異常の可能性があるという意味である。

同様にステップＳ６でＢ１≒Ｂ２をチェックし、同等（Ｙ）であればステップＳ８へ進み、同等でなければ（Ｎ）、ステップＳ７でフラグＢをセットする。さらにステップＳ８ではＣ１≒Ｃ２であればＳ１０へ進み、Ｎ（同等でない）であれば、ステップＳ９でフラグＣをセットする。最後にステップＳ１０でＤ１≒Ｄ２であればＳ１２へ進み、Ｎ（同等でない）であればステップＳ１１でフラグＤをセットする。ステップＳ８、Ｓ９では他方のマイコンから受信した値と自己の値との比較をしたことで説明したが、他方のマイコンの入力データＡ、ＢからＣ、Ｄを自ら演算し、その演算値と受信した他方のマイコンの値を比較することでもよい。これによりさらに、正確な判断となる。

ステップＳ１２では前記の全フラグＡ〜Ｄがセットされているか否かをチェックする。全フラグがセットされていなければ、つまり異常の可能性がないならば（Ｙ）、ステップＳ１４へ進む。もし、いずれかのフラグがセットされていれば（Ｎ）、ステップＳ１３でさらに異常判定ルーチンへ進む。このステップＳ１３は追って図４で説明するが、処理内容によってステップＳ１４へ戻る場合と、ステップＳ１５へ進む場合に別れる。つまり、入力関係のＡ、Ｂが異常か、演算結果のＣ、Ｄが異常か、又は両者とも異常かの区別によりマイコンの異常部位まで判定し、この判定に応じた処理を行うものである。

ステップＳ１４では異常がなかった場合、通常のモータ制御信号を出力する。つまり、メインマイコン１０では演算手段２７から制御信号値である制御量Ｄ１に基づき駆動回路１２を制御するように制御信号を出力する。一方、サブマイコン１１では、電源リレー１３、駆動回路１２を駆動可能なようにインターフェース回路１４、１５にＨｉｇｈ信号を出力する。
ステップＳ１５では異常があったため、その異常の内容に応じて出力が異なり、メインマイコン１０が異常の場合、メインマイコンからはインターフェース回路１４、１５がサブマイコン１１で駆動可能なようにＨｉｇｈ信号を連続出力する。一方、サブマイコンは自己の演算結果であるＤ２に基づきモータを制御するように制御信号を出力する。逆にサブマイコン１１が異常でメインマイコンが正常と判定された場合は、Ｓ１４の通常出力となる。

ステップＳ１６では所定時間経つまで待機し、所定時間経過後再度ステップＳ２に戻って同様に各処理を行う。以上のように入力、出力ルーチンが一部異なるが、両マイコンは類似な工程を処理している。

なお、メインマイコン１０とサブマイコン１１とはその内蔵したＣＰＵの差異により、若干相違したデータ、演算値となるので、例えばメインマイコン１０ではサブマイコン１１へ対して、目標モータ電流値Ｃ１、制御信号値Ｄ１の正規の値ではなく、サブマイコン１１が実行できる値を使用して設定した値を送信するものでもよい。これによりサブマイコン１１の処理負荷を軽減できる効果がある。

次に図４Ａ、図４Ｂに基づき、各マイコンの異常判定方法（ステップＳ１３）について説明する。図３のステップＳ１３に続き、ステップＳ２０ではフラグＡがセットされているか否かをチェックする。セットされていなければ（Ｎ）、ステップＳ２５へ進み、セットされていればステップＳ２１へ進む。フラグがセットされている場合は、両マイコンの値に差異がありトルクセンサ値に異常の可能性があることを意味している。ここで問題はどちらのマイコンの値が間違っているか不明であり、これを第三者的に判定するためには、さらにもう１つの監視手段、又はマイコンが必要となってしまい、実現性に乏しいものとなる。

そこで、各マイコンは前回値の両者が等しかった、つまり正しかった値Ａ１ｎ−１、又はＡ２ｎ−１と比較することで異常判定を行うものである。そのため各マイコンは今回値のみならず正常な前回値も格納しておく必要がある。ステップＳ２１において、メインマイコン側の前回値（ｎ−１）と今回値（ｎ）の差の絶対値Ａ３を演算する。ステップＳ２２でも同様にサブマイコン側の同様の絶対値Ａ４をそれぞれ演算する。次にステップＳ２３において、Ａ３とＡ４の大小を比較する。メインマイコン１０において、Ａ３≦Ａ４であれば（Ｙ）、ステップＳ２４にてフラグＡをリセット（Ｌ）する。サブマイコン１１においては、逆にステップＳ２３でＡ４≦Ａ３であれば（Ｙ）、ステップＳ２４にてフラグＡをリセットする。これは正常であった前回値との差異が小さい値がより正確であると判定するものである。これにより演算される最終の制御量の急な変化を抑制でき、スムーズな継続制御ができる。

ステップＳ２５〜Ｓ２９では同様に車速センサの異常のチェックを行う、ステップＳ２５でフラグＢがセットされているか否かを調べ、セットされていない場合（Ｎ）、ステップＳ３０へ進む。セットされている場合（Ｙ）、ステップＳ２６でメインマイコン側の前回値の差Ｂ３を演算する。ステップＳ２７ではサブマイコン側の差Ｂ４を演算する。ステップＳ２８でメインマイコンにおいは、Ｂ３とＢ４の大小を調べ、Ｂ３≦Ｂ４であれば、ステップＳ２９でフラグＢをリセットし、Ｂ３＞Ｂ４であれば何もせずステップＳ３０へ進む。一方、サブマイコンにおいてはＢ４≦Ｂ３をチェックし、Ｂ４が小であれば（Ｙ）はフラグＢをリセットし、否であれば（Ｎ）はステップＳ３０へ進む。

次にステップＳ３０〜Ｓ３４でも同様に演算値Ｃのチェックを行う。ステップＳ３１でメインマイコン側の前回値との差Ｃ３を演算し、ステップＳ３２ではサブマイコン側の前回値との差Ｃ４をそれぞれ両者の差を演算する。ステップＳ３３で、メインマイコンとサブマイコンではそれぞれ別途にＣ３とＣ４の大小を調べ、フラグＣのリセットをステップＳ３４で行う。

ステップＳ３５〜Ｓ３９でも同様に制御信号値である演算値Ｄのチェックを行う。ステップＳ３６でメインマイコン側の前回値との差Ｄ３を演算し、ステップＳ３７ではサブマイコン側の前回値との差Ｄ４を演算する。ステップＳ３８で、メインマイコンとサブマイコンではそれぞれ別途にＤ３とＤ４の大小を調べ、フラグＤのリセットをステップＳ３９で行う。

以上より各マイコンには、異常がどちらのマイコンで発生したかを示すフラグに格納され、またその異常発生場所も概略ながら判明したことになる。つまり、トルクセンサ情報（Ａ）、車速情報（Ｂ）、目標モータ電流値演算（Ｃ）、制御信号値演算（Ｄ）に４分割されたどこが異常であるかが判明する。この異常発生場所によっては、その後の処理に相違が発生する。メインマイコンは、通常サブマイコンよりも上位の高性能ＣＰＵである場合、できる限りメインマイコンでモータ制御をする方が望ましい。

そこでステップＳ４０ではフラグＡ、又はフラグＢがセットされているか否かを調べる。セットされている場合は、つまりフラグＣ、フラグＤはセットされておらず、正常であることを意味している。そのためステップＳ４１でフラグＡがセットされているか否かを調べ、セットされている場合（Ｙ）、メインマイコン１０ではステップＳ４２でＡ１の値をＡ２の値と置換する。ステップＳ４３では同様にフラグＢがセットされているか否かを調べ、セットされている場合（Ｙ）、ステップＳ４４でＢ１の値をＢ２の値と置換する。これは入力段であるトルクセンサ、又は車速センサ関係の一部に異常が発生していることになり、それら入力処理後ではメインマイコンには異常がないため、異常である入力情報を正常であるサブマイコンの値に替えて、その後のステップＳ４５で目標モータ電流値Ｃ、制御信号Ｄを再度演算する。このような異常時には図３のステップＳ１４へ戻る。

フラグＡ、Ｂが共にリセットである場合（ステップＳ４０のＮ）、制御信号側の演算、出力が異常であるので、メインマイコンによるモータ制御は断念せざるをえない。そのため図３のステップＳ１５へ戻る。一方サブマイコンにおいては、図４ＢのステップＳ５０でフラグＣ又はフラグＤがセットされているか否かを調べる。フラグＣ又はＤがセットされている場合（Ｙ）、図３のステップＳ１５へ戻り異常出力処理を行う。セットされていない場合（Ｎ）、フラグＡ又はＢがセットされている可能性があるが、サブマイコンとしては通常出力処理となるので、特別な処理はせずに図３のステップＳ１４へ戻る。

以上のように、入力から出力までのマイコンの処理工程を複数の工程に分割し、それぞれの工程における算出値を両マイコンで送受信し、どちらが異常か、またどこが異常かを判定し、その異常判定に応じて、メインマイコンで制御を継続する場合と、サブマイコンに代替制御を行う場合とに区別してその対応処理を行う。これにより制御の継続が図れ、急に制御中断という事態を免れることができる。

実施の形態２．
次に実施の形態２について説明する。実施の形態１においては、異常時は正常な前回値との差異が少ない方の値を優先的に使用することについて説明したが、正常な前回値より小さい値、つまりモータ回転制御をより抑える方の値を優先的に使用する方法でもよい。特に正常な前回値が高負荷領域の場合、よりモータ制御を抑制する方向の制御量となる方の値を選択する。逆に低負荷領域では前述の説明のように前回値との差が少ない方を選択するものであってもよい。高負荷領域とは、モータ能力、例えば電流、回転数が最大能力近傍、又は能力の半分以上の領域を意味している。この高負荷状態か否かの判別は、両マイコンの演算値、例えば目標モータ電流値Ｃ、又は制御信号値Ｄで簡単にできるものであることが望ましい。

図５を用いて実施の形態２におけるマイコンの処理方法を、実施の形態１の図４Ａ、図４Ｂとの相違点について説明する。ステップＳ２０において、フラグＡがセットされているか否かを調べる。セットされていれば（Ｙ）、ステップＳ５１へすすむ。ステップＳ５１では目標モータ演算値の正常であった前回値Ｃ１ｎ−１と所定値Ｍと比較する。これはモータ電流が所定値Ｍより大の高負荷領域か否かをチェックしているものである。トルクセンサ値Ａ１ｎ−１と比較してもよいが、例えば車速情報によりモータ電流値が高負荷領域でない場合も考えられるので、制御用の値を使用することにより実際のモータ負荷度合いをより正確に判定することができる。

ステップＳ５１において所定値Ｍ以下の低負荷領域の場合（Ｙ）、図４ＡのステップＳ２１へ戻る。一方、高負荷領域の場合（Ｎ）、ステップＳ５２で、両マイコンのトルクセンサ値を比較する。メインマイコン１０において、自己の値Ａ１がサブマイコン１１の値Ａ２より小さい場合（Ｙ）、メインマイコンが正常と判断するので、ステップＳ２４へ戻る。サブマイコンの方が小さい場合（Ｎ）、メインマイコンがやはり異常と判断するので、次のステップＳ２５へ進む。また、サブマイコンにおいて、サブマイコンの値Ａ２が小さいとなるとサブマイコン値は正常と判断するので、サブマイコンでステップＳ２４へ戻る。

同様にフラグＢの車速センサ値についても調べる。ステップＳ２５でフラグＢがセットされている場合、どちらのマイコンの値が異常かを調べるためステップＳ５３で、高負荷領域か否かをまず調べる。高負荷領域でなければ（Ｙ）、図４ＡのステップＳ２６へ進み、高負荷領域の場合（Ｎ）、ステップＳ５４へ進む。ステップＳ５４では小さい方の値がどちらかを調べる。メインマイコンにおいて、自己の値Ｂ１が小さければ（Ｙ）、正常と判断し図４ＡのステップＳ２９へ戻る。逆に自己の方が大きければ（Ｎ）、自己が異常であったと判断しステップＳ３０へ進む。

次にステップＳ３０でフラグＣの目標モータ演算値について同様に調べる。フラグＣがセットされていれば、ステップＳ５５で高負荷領域か否かをチェックし、低負荷領域では（Ｙ）図４ＡのステップＳ３１へ戻る。高負荷領域であれば（Ｎ）、ステップＳ５６にてメインマイコンにおいては、自己とサブマイコンの値の小さい方がどちらかを調べる。自己の方が小さければ（Ｙ）、図４ＡのステップＳ３４へ戻り正常と判断し、大きければ（Ｎ）なにもせずにステップＳ３５へ進む。同様にサブマイコンにおいても、自己とメインマイコン値の大きさを比較し、自己の方が小さい場合は図４ＡのステップＳ３４へ戻り、相手の方が小さいならば、ステップＳ３５へ進む。

同様にステップＳ３５でフラグＤの制御信号値について調べる。フラグＤがセットされていれば、ステップＳ５７で高負荷領域か否かを調べる。ここで前記同様に目標モータ電流演算値Ｃ１ｎ−１を使用し、前記の各値との統一を図っている。ただし制御信号値Ｄもモータの高負荷領域か否かを調べることが可能なため、Ｄ１ｎ−１を使用してもよい。ステップＳ５７で低負荷領域ならば（Ｙ）、図４ＡのステップＳ３６へ戻る。高負荷領域の場合（Ｎ）、ステップＳ５８で、自己の値と相手の値の大きさを比較する。メインマイコンにおいて、相手の値が小さい場合（Ｎ）、図４ＡのステップＳ４０へ進む。自己の値が小さい場合（Ｙ）、ステップＳ３９で正常判断のためフラグＤをリセットし、その後ステップＳ４０へ進む。

以上のように、異常判定を高負荷領域とそれ以外と分離し、高負荷領域では小さい方の値を正常、大きい方を異常と判断し、低負荷領域では実施の形態１のように、正常な前回値との差異が小さい方を正常、大きい方を異常と判断するものである。これにより高負荷領域ではモータ制御を抑制する方向に制御を展開し、低負荷領域では正常なときと比較して急な制御変化を起こさないような制御として制御の継続を図るものである。

実施の形態３．
次に実施の形態３について説明する。実施の形態１においては、両マイコンの一方が異常である場合を想定して対応策を説明してきたが、別の異常の発生モードも考慮しなければならない。まず両マイコンとも異常と判定する場合も存在する。例えば、センサ信号が断線したような場合、実施の形態１で説明した処理では両マイコンとも差異が発生せず、正常と判定される。しかし、このような異常は単一のマイコン、例えばメインマイコンのみで信号が入力されないことで異常を検出できるので問題はない。しかし、何かの影響で実施の形態１におけるＡ１、Ａ２が共に異常をきたした場合には、両マイコンとも図３のフラグＡがセットされる。さらに前回（ｎ−１）と比較した結果、一方のマイコンのみがたまたま異常と判定されてしまい、適切な判定とならない可能性がある。

そこで、図６Ａに示したように、ステップＳ２４でＡ３≦Ａ４の場合（Ｙ）、ステップＳ６０でさらにＡ３＞Ｋ１を調べる。つまり前回値との差異が所定値より大きい場合は（Ｙ）、ステップＳ６１で別のフラグをセットする。所定値Ｋ１以下である場合のみ、ステップＳ２４でフラグをリセットするものである。このように両マイコン内の処理は共に正常であり、その他の場所で異常が発生し、両マイコンが共に異常と検知した場合はこの検知を尊重するように処理するものである。ここではフラグＡつまりトルクセンサ情報処理のみで説明したが、実施の形態１で記載したその他の処理でも同様に挿入しなければならない。つまり、２重異常用の別フラグをセットすることになる。

このように２重異常を検知した場合、図６Ｂに示したように、異常時の対応策も実施の形態１と異なる。図６Ｂは図４ＡのステップＳ３９以下のみ記載したものである。ステップＳ３９処理後、ステップＳ６２において、２重異常フラグがセットされているか否かを調べる。このフラグがＦＬＧＡＡのみではなく、車速センサＢ、目標モータ電流演算Ｃ、制御信号演算Ｄでも設定され、制御継続不可能な異常が発生したことを意味する。このようなフラグがセットされた場合は、２つのマイコンをもってしても制御続行不可能と判定されたものとしてステップＳ６３で出力停止、即ち制御停止処理を行い、通常出力のＳ１４へ戻る処理を追加している。

なお、異常時としてメインマイコンの種々の場所が故障するようなことも発生するが、少なくとも図１の基本回路に示したように、メインマイコン１０が駆動回路１２と電源リレー１３とをＯＮするようにインターフェース回路１４、１５を駆動できないような重大故障については、システムを停止するものであるが、その他の故障例えば、一方のマイコンの一部が異常、又は入力系の情報の一方が異常の場合は、２個存在するマイコンをフルに使用してできる限りモータ制御を継続しようとするものである。

また、両マイコンで同様にポートがＨｉｇｈで固着するような故障を発生する可能性もある。このような場合を想定して、図１におけるインターフェース回路１４を改良すると対応可能である。つまり、一方のマイコンにより所定周期のＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号を受信した場合のみ、電源リレー１３を閉成するように動作し、それ以外、例えば一方のマイコン出力がＨｉｇｈ、又はＬｏｗ固定であれば、電源リレー１３は開成するように動作するインターフェース回路１４を構成することで、最悪の故障時であっても、モータへの電源供給を停止することができるものである。

実施の形態４．
次に、別のメインマイコンとサブマイコンの異常判定方法について説明する。
（１） 一方のマイコンで異常を検出した場合、トルクセンサ３の左右方向と制御信号値Ｄの一致する方を正常とみなす。つまりハンドル操作方向に対してトルクが増加する方向の情報を得たにもかかわらず、制御信号が変化なし、又はアシスト力を減少する方向の結果が出たものは異常とし、制御信号の方向が一致しているマイコンが正常と判断するものである。
（２） トルクセンサ３の値の前回値との差分、及び制御信号値Ｄの前回値との差分をそれぞれ演算し、制御信号値の差分がトルクセンサの差分と比例関係にある方、又は同調関係にある方を正常とし、それ以外を異常と判断する。
（３） さらに上記（２）の差分が所定値以上の方を異常と判断する。
（４） 同様に前回値の差分の加速度を演算し、加速度同士を比較し比例関係、同調関係にある方を正常とし、それ以外を異常と判断する。
（５） 各信号値（センサ入力値Ａ、Ｂ又は制御信号値Ｄ）が所定値以上の方を異常と判断する。この場合別の信号、例えば車速によりその所定値を可変してもよい。
（６） 制御信号値Ｄにおいて、通常の駆動モードでない方を異常とみなす。例えば駆動回路の直列接続されたスイッチング素子の両方をＯＮ制御する信号、又は、駆動回路のスイッチング素子をＰＷＭ制御するにもかかわらず、１００％デューティ信号を出力しようとしている等々、予め決められた出力モードでない方を異常と判断する。

以上のように、両マイコンの異常判断方法では、各マイコンの保有値について、制御の連続性がおかしいもの、明らかに通常の駆動モードでないもので正常・異常を判断し、正常のマイコンで制御を継続するものである。これによりハンドル操作のアシストを継続実行することが可能となり、車両の操縦性を確保するとともに、正常時の制御と異常時の制御の連続性も確保することが可能である。

実施の形態５．
さらに両マイコンの判断の相違がある場合について考える。表１は、考え得る全部の可能性を表に表したものである。「メインマイコン」欄における「メインマイコンチェック」とは、自己自身をチェックした結果であり、「〇」は正常、「Ｘ」は異常を示している。また「サブマイコンチェック」とは、サブマイコンから送信されたデータをチェックした結果を示している。同様に「サブマイコン」欄における「メインマイコンチェック」とは、メインマイコンから送信されたデータをチェックした結果であり、「サブマイコンチェック」とは、自己自身のチェック結果である。「制御主体」とは、同行の結果となった場合どちらのマイコンで駆動を継続するかを示したものである。ここで「重大故障」とはどちらのマイコンも正常と判断しがたい状況であり、この場合は制御を中断することを示している。

この表１では、両マイコンに予め保有され、それぞれ自己と他方のマイコンについて正常か異常かの組合せとなるパターンを示しており、４項目１６種類となる。基本の考え方は、メインマイコンが正常であればサブマイコンの状態にかかわらず、メインマイコンが優先的に制御を行うものであり、サブマイコンによる駆動は、メインマイコンが異常で、自己自身が正常と判断できるときのみである。例えばＮＯ２のサブマイコンにおける自己自身のみ異常となっている状態であるので、メインマイコンで駆動続行となる。ＮＯ３ではサブマイコンにおいてメインマイコンが異常と判断され、両マイコンでサブマイコンは正常と判断されている状態であるので、サブマイコンで駆動を行う。さらにＮＯ４ではサブマイコンにおいてメインも自己自身も異常と判断されているので、サブマイコン自体が異常と判断できるのでこのような場合は、メインマイコンで制御を行う。

一方、ＮＯ７ではそれぞれのマイコンにおいて異常の結果が異なっており、メインマイコンが正常と判断が明確にできないため、重大故障と判断し制御を中断する。またＮＯ１３を除いてＮＯ１２以降については、３件以上の異常が発生し、それらの間に相関もないためこれらの状態も重大故障と判断し、制御中止する。このように正常、異常の判断のみでどちらのマイコンで駆動するか、或いは制御中止するかを判断することも可能である。また、「重大故障」と判断された場合、制御中止となるが操作アシストを漸減するようにしてドライバーに急激な操作不能による制御中止とならないようにすることもできる。

以上のように、両マイコンのチェック結果毎に組合せパターンを予め行って、両マイコンの状況に応じて制御継続か中止を決定し、制御継続の場合はどちらのマイコンで駆動するかを予め決めておくことにより、あらゆるモードに対応できるものである。さらに、表１の「Ｘ」を異常のみでなく、判断不能も含めてもよい。

また、異常を検知しサブマイコンによるモータ制御を継続している場合、正常時に比較しハンドル操作が重くなる、フィーリングが異なるような状況になるが、それをドライバーに報知する必要がある。そのために、例えば車両の搭載している警告ランプを点灯させる等の処置が必要である。サブマイコン系が異常の場合、メインマイコンで通常と同等のモータ制御が可能であるが、この場合もドライバーに報知してもよい。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することができる。

１ 制御ユニット、２ 電動モータ、３ トルクセンサ、４ 車速センサ、５ その他センサ、７ モータ回転センサ、１０ メインマイコン、１１ サブマイコン、１２ 駆動回路、１６ 通信ライン。

Claims (9)

1. 電動モータを制御するための制御ユニットを具備し、前記制御ユニットには、前記電動モータを制御するために必要なセンサ情報が入力され、また前記電動モータを駆動する駆動回路を制御する出力回路を有した主に制御を担うメインマイコンと、前記メインマイコンを監視するサブマイコンを備えた電動パワーステアリング制御装置において、
   前記サブマイコンにも前記電動モータを制御するために必要なセンサ情報が入力され、前記電動モータを駆動する駆動回路を制御する出力回路を有し、前記両マイコンは自己が保有する複数のデータ値を互いに送受信する通信手段を有し、各々のマイコンにおいて前記データ値を使用して異常を判定する異常判定手段を備え、前記メインマイコンは自己が異常と判定し、サブマイコンは正常と判定した場合、前記サブマイコンによって前記電動モータを制御できるようにメインマイコンは作動し、一方前記サブマイコンは、前記メインマイコンが異常と判定し、自己は正常と判定した場合、前記電動モータを自己が制御するため自己の制御量信号を前記出力回路から出力し、また、前記サブマイコンは自己が異常で、前記メインマイコンが正常と判断した場合、前記メインマイコンによって前記電動モータを制御できるように信号を前記出力回路から出力するものであって、両マイコンが送受信する情報は、入力手段から入力される入力情報とこの入力情報に基づき演算される出力用制御量の少なくとも２種類のデータ値を使用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. 前記サブマイコンは前記メインマイコンと比較し同等以下の機能、性能を有し、前記電動モータを制御するためのセンサ情報は前記メインマイコンへ入力される情報と比較し同等以下であり、両マイコンが共に正常と判断した場合、前記メインマイコンが優先的に前記電動モータを制御するように前記出力回路から制御信号を出力することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング制御装置。
3. 前記異常判定手段は、正常時の前回データ値を格納し、比較した両マイコンの値に差異がある場合、前記正常な前回データ値との差異が大きい方を異常と判定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電動パワーステアリング制御装置。
4. 前記異常判定手段は、モータ制御が現在高負荷領域か否かを判定し、比較した両マイコンの値に差異があり、高負荷領域である場合、両者のデータ値の大きい方を異常と判定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電動パワーステアリング制御装置。
5. 前記メインマイコンの異常判定手段は、自己の入力系データ値のみ異常と判定した場合、その入力系データ値に前記サブマイコンから受信したデータ値を使用して、モータ制御を続行することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング制御装置。
6. 前記異常判定手段は、両マイコンの入力手段であるトルクセンサの入力値と制御量信号との方向、前回値の差分同士の関係状況、又は前記それぞれの値の大きさに基づいて正常・異常を判断することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電動パワーステアリング制御装置。
7. 両マイコンは、それぞれ自己と他方について正常か異常かの組合せとなるパターンを保有し、前記異常判定手段は、前記パターンに基づいて、どちらのマイコンで電動モータの駆動を継続するか、又は制御中止とするかを判断することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電動パワーステアリング制御装置。
8. 電動モータを制御するための制御ユニットを具備し、前記制御ユニットには、前記電動モータを制御するために必要なセンサ情報が入力され、また前記電動モータを駆動する駆動回路を制御する出力回路を有した主に制御を担うメインマイコンと、前記メインマイコンを監視するサブマイコンを備えた電動パワーステアリング制御装置において、
   前記サブマイコンにも前記電動モータを制御するために必要なセンサ情報が入力され、前記電動モータを駆動する駆動回路を制御する出力回路を有し、前記両マイコンは自己が保有する複数のデータ値を互いに送受信する通信手段を有し、各々のマイコンにおいて前記データ値を使用して異常を判定する異常判定手段を備え、前記メインマイコンは自己が異常と判定し、サブマイコンは正常と判定した場合、前記サブマイコンによって前記電動モータを制御できるようにメインマイコンは作動し、一方前記サブマイコンは、前記メインマイコンが異常と判定し、自己は正常と判定した場合、前記電動モータを自己が制御するため自己の制御量信号を前記出力回路から出力し、また、前記サブマイコンは自己が異常で、前記メインマイコンが正常と判断した場合、前記メインマイコンによって前記電動モータを制御できるように信号を前記出力回路から出力するものであって、前記異常判定手段は、モータ制御が現在高負荷領域か否かを判定し、比較した両マイコンの値に差異があり、高負荷領域である場合、両者のデータ値の大きい方を異常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。
9. 前記サブマイコンは前記メインマイコンと比較し同等以下の機能、性能を有し、前記電動モータを制御するためのセンサ情報は前記メインマイコンへ入力される情報と比較し同等以下であり、両マイコンが共に正常と判断した場合、前記メインマイコンが優先的に前記電動モータを制御するように出力回路から制御信号を出力することを特徴とする請求項８記載の電動パワーステアリング制御装置。

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