WO2005086355A1 - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents

電動パワーステアリング装置の制御装置 Download PDF

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Masahiro Fukuda
Original Assignee
Nsk Ltd.
Nsk Steering Systems Co., Ltd.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures

Definitions

  • the present invention relates to a control device for an electric power steering apparatus, and more particularly to a control apparatus for an electric power steering device that can diagnose an AD converter and a DA converter used in the control device.
  • the electric power steering system which urges the steering system of an automobile or vehicle with the rotational force of a motor, assists the driving force of the motor to the steering shaft or rack shaft by a transmission mechanism such as a gear or belt through a reduction gear. It gives power.
  • a conventional electric power steering device performs a feedback control of a motor current in order to accurately generate an assist torque (a steering assist torque).
  • Feedback control adjusts the motor applied voltage so that the difference between the current control value and the motor current detection value is reduced.
  • Adjustment of the motor applied voltage is generally performed by PWM (pulse width modulation) control. This is done by adjusting the duty ratio.
  • the column shaft 102 of the steering handle 101 has a reduction gear 103, a universal joint 104a and a universal joint 104a. It is connected to the tie rod 106 of the steered wheel via the pinion rack mechanism 105 and the pinion rack mechanism 105.
  • the column shaft 102 is provided with a torque sensor 110 for detecting the steering torque of the steering handle 101, and the motor 1 for assisting the steering force of the steering handle 101 is provided.
  • 20 is connected to a column shaft 102 via a reduction gear 103. Power is supplied to the control unit 130 that controls the power steering device from the battery 114 via the built-in power supply relay 113, and an induction signal is supplied from the ignition key 111.
  • control unit 130 calculates a steering assist command value I of the assist command based on the steering torque T detected by the torque sensor 110 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 112. Is performed, and the current supplied to the motor 120 is controlled based on the calculated steering assist command value I.
  • the control unit 130 is mainly composed of CPU (or MPU).
  • the general functions executed by the program inside the CPU are as shown in FIG.
  • the phase compensator 1331 does not indicate a phase compensator as an independent hardware, but indicates a phase compensation function performed by the CPU.
  • the steering torque T detected and input by the torque sensor 110 is used to increase the stability of the steering system by using a phase compensator.
  • the phase-compensated steering torque TA is input to the steering assist command value calculator 13 2.
  • the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 112 is also input to the steering assist command value calculator 132.
  • the steering assist command value calculator 1 32 calculates and determines the steering assist command value I ref, which is the control target value of the current supplied to the motor 120, based on the input steering torque TA and vehicle speed V. I do.
  • the steering assist command value I ref is input to a subtractor 130 A, and is also input to a feed-forward type differential compensator 134 for increasing the response speed, and the deviation ( I ref — i) is input to the proportional arithmetic unit 135 and to the integral arithmetic unit 136 for improving the characteristics of the feedback system.
  • the proportional output from the proportional calculator 13 5, the output of the differential compensator 13 4 and the output of the integral calculator 13 6 are also added to the adder 13 B, and the result of the addition by the adder 13 B is added.
  • the motor current value i of the motor 120 is detected by the motor current detection circuit 138, and the detected motor current value i is input to the subtractor 130A and fed back.
  • the electric power from the battery 114 is supplied to the motor drive circuit 133 via the power supply relay 113, and the initiation key signal from the ignition key 111 is sent to the control unit 130. Is entered.
  • the control unit 130 is mainly configured by a CPU function, but other components such as an AD converter and a DA converter for data conversion are used. Hardware: There is also an element.
  • the electric power steering device In order for the electric power steering device to operate normally, not only the CPU but also the AD converter and the DA converter must also operate normally. Some devices perform abnormal diagnosis to determine whether the converter or DA converter is normal.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-21085 (Patent Document 1), a dual control unit including a steering control unit having a CPU and an AD converter and an auxiliary control unit is provided, and the AD conversion is performed.
  • the electric power steering apparatus for performing abnormality diagnosis described in Patent Document 1 described above has a problem in that the cost of the apparatus is increased because the control unit including the CPU and the like has a dual system. In addition, there is a problem that it is not possible to distinguish which AD converter, which DA converter, or the steering sensor has failed. Furthermore, if the main CPU and the port of the AD converter attached to the main CPU are used for abnormality diagnosis, the abnormality diagnosis becomes a burden on the main CPU and the AD converter attached to the main CPU, and the original electric power steering There is also a problem that affects the control of the equipment.
  • the present invention has been made under the circumstances described above, and the object of the present invention is to
  • Diagnosis of abnormalities such as AD converters and DA converters can be realized with an inexpensive device configuration, and identification of failure sites such as which AD converter has failed, which DA converter has failed, or whether an external sensor has failed It is therefore an object of the present invention to provide a control device for an electric power steering device in which it is possible to judge whether the application of the steering assisting force is stopped or continued, and that the abnormality diagnosis does not impose an excessive burden on the main MCU. Disclosure of the invention
  • the present invention relates to a control device for an electric power steering device that applies a steering assisting force of a motor to a steering system of a vehicle, and an object of the present invention is to provide a main MCU having an AD converter 1 and an AD converter.
  • a sub-MCU having a converter 2 and a DA converter wherein the sub-MCU outputs a predetermined value to the DA converter, and the predetermined value is transmitted through the DA converter and the AD converter 1.
  • the error between the return value 1 transmitted to the sub MCU and the predetermined value is compared with the allowable value 1 in the sub MCU, and the predetermined value is transmitted to the sub MCU via the DA converter and the AD converter 2.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a general electric power steering device.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a general configuration example of a control device of the electric power steering device.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing functions of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an operation example of abnormality determination of the AD converter of the main MCU.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation example of determining an abnormality of the AD converter of the sub MCU.
  • FIG. 3 is a block diagram of a hardware configuration of the present embodiment.
  • a main MCU (Micro Controller Unit) 10 and a sub-MCU 20 are communicably connected, and the main MCU 10 is connected to an AD converter 11 1 attached to the main MCU 10.
  • the AD converter 11 has 8 ports AD 1 1 -1, AD 1 1 2, AD 1 1 8, and for example, port AD 1 1 8 is used for abnormality diagnosis.
  • the seven ports AD11-1 to AD11_7 are not used for abnormality diagnosis, and the ports AD11-1 to AD11-7 are used for controlling the original electric power steering device.
  • the main MCU 10 further includes a CPU 12, 1 OM 13, RAM 14 connected to ⁇ ⁇ 111 2, and the like.
  • the sub-MCU 20 has an AD converter 21 attached to the sub-MCU 20.
  • the AD converter 21 has 8 ports AD21-1 — 1, AD21-2,..., AD21-8, and for example, ports AD2118 are used for abnormality diagnosis. , 7 ports AD 2 1— :! ⁇ AD 21-7 are not used.
  • the sub MCU 20 further includes a CPU 22, a ROM 23, a RAM 24 connected to the CPU 22, and the like.
  • a DA converter 30 is provided externally independently of the main MCU 10 and the sub MCU 20.
  • DA converter 30 is not necessarily external Alternatively, it may be built in the sub MCU 20 or the main MCU 10.
  • the communication between the main MCU 10 and the sub-MCU 20 is to monitor the AD converters 11 and 21 and to transmit digital values from the main MCU 10 to the sub-MCU 20 with an error of 0 as much as possible. Use serial communication and so on.
  • FIG. 4 is a functional block diagram of the present embodiment, and is a block diagram corresponding to FIG.
  • the sub MCU 20 is provided with an abnormality judging unit 51 for monitoring the AD converter 11 and the DA converter 30 of the main MCU 10, and the AD of the sub MCU 20. It has a function of an abnormality judging section 52 for monitoring the converter 21 and the DA converter 30 and a predetermined value setting section 50 for setting a predetermined value to be a reference value used for the judgment. .
  • the predetermined value set by the predetermined value setting section 50 is output as a digital value to the DA converter 30, and the predetermined value transmitted as the digital value is converted to an analog value in the DA converter 30.
  • the analog value is transmitted to the ports AD11-8 of the AD converter 11 and the ports AD21-8 of the AD converter 21.
  • the predetermined value of the analog value transmitted to the AD converter 11 is converted into a reproduced digital value, and transmitted as a return value 1 from the main MCU 10 to the sub MCU 20 by serial communication. Then, in the abnormality determination section 51, an error ⁇ 1 between the return value 1 transmitted from the main MCU 10 and the predetermined value from the predetermined value setting section 50 is obtained, and the error ⁇ 1 is set to the allowable value 1 If it is equal to or less than the allowable value ⁇ , the AD converter 11 and the DA converter 30 are diagnosed as normal. If the error ⁇ ⁇ 1 is larger than the allowable value ⁇ XK, it is diagnosed that the abnormality includes the AD converter 11 or the DA converter 30.
  • the predetermined value of the analog value transmitted to the AD converter 21 is converted into a digital value again, and transmitted to the abnormality determination unit 52 as the return value 2. Then, in the abnormality determination section 52, the part directly transmitted from the predetermined value setting section 50 is used.
  • the error ⁇ X2 between the constant value and the return value 2 returned via the DA converter 30 and the AD converter 21 and if the error ⁇ X2 is equal to or smaller than the allowable value XXK corresponding to the allowable value 2
  • the AD converter 21 and the DA converter 30 are diagnosed as normal. If the error ⁇ X 2 is larger than the allowable value ⁇ XK, it is diagnosed as an abnormality including the AD converter 21 or the DA converter 30.
  • the allowable value 1 and the allowable value 2 are set as the allowable value ⁇ XK, but different values may be set as the allowable value.
  • the digital value of the predetermined value is, for example, the resolution of the DA converter 30
  • the S bit is 2 bits, (0, 0) is 0 V, (1, 0) is 1.66 V, (01) Then 3.33 ⁇ , and (1, 1) can be defined as 5V.
  • a predetermined value is transmitted as a digital value from the sub MCU 20 to the DA converter 30 (step S11).
  • the DA converter 30 converts a predetermined value into an analog value and outputs the analog value (step S12).
  • the output analog value is input to the port AD11-8 of the AD converter 11 of the main MCU 10 (step S13), and is converted into a digital value again by the AD converter 11 and the digital value is output.
  • the value is transmitted as a return value 1 to the secondary MCU 20 via serial communication (step S14).
  • the abnormality determination unit 51 calculates an error ⁇ X1 between the received return value 1 and the predetermined value indicated by the predetermined value setting unit 50, and determines whether the error is greater than or less than the allowable value ⁇ XK. (Step S15). If the error is equal to or smaller than the allowable value XK, the AD converter 11 and the DA converter 30 determine that they are normal.
  • the AD converter 1 In order to determine which of 1 and the DA converter 30 is abnormal, the comparison result obtained by the abnormality determination of the AD converter 21 of the sub MCU 20 described later is used. That is, if the error ⁇ X 2 between the return value 2 and the predetermined value is equal to or smaller than the allowable value ⁇ XK, the DA converter 30 on the precondition that the error ⁇ X 2 is equal to or smaller than the allowable value ⁇ X is normal.
  • the abnormality determination unit 52 determines whether or not the error ⁇ X2 is equal to or smaller than the allowable value ⁇ XK (step S16). If the error ⁇ 2 is equal to or smaller than the allowable value ⁇ XK, the DA converter 30 is normal. Therefore, it is clear that the cause of the error ⁇ X1 being larger than the allowable value is that the AD converter 11 is abnormal.
  • the AD converter 11 If the AD converter 11 is abnormal, it is necessary to stop the steering assist. That is, since the AD converter 11 is a very important element for controlling the electric power steering device, it is necessary to stop the steering assist in the case of an abnormality. As a method of stopping, appropriate protection processing is performed, such as shutting off the power supply from the battery power supply to the motor of the electric power steering device.
  • the abnormality determination unit 52 determines whether or not the error ⁇ X 2 is equal to or smaller than the allowable value ⁇ XK (step S 16). If it is larger, the possibility that the DA converter 30 is abnormal is high. However, it is determined whether or not another abnormality detection (such as torque sensor abnormality) related to the AD converter 21 exists (step S18). If there is another abnormality, processing corresponding to the abnormality is performed (step S19). However, if there is no other abnormality, it is determined that the DA converter 30 is abnormal, and the limitation of the assistance is executed (step S20).
  • another abnormality detection such as torque sensor abnormality
  • the assist had to be stopped, but the abnormality of the DA converter 30 Fatal failure for control Rather, for example, the abnormality is such that the abnormality determination of the AD converter 11 cannot be performed. Therefore, the output of the assist is limited, but the assist can be continued. Conventionally, it was not possible to determine which AD converter or DA converter was abnormal, and if there was an abnormality, assistance had to be stopped in all cases.In the present invention, an abnormal part can be determined Therefore, it is possible to control the stop of the assistance and the limitation according to the abnormal part.
  • a predetermined value is transmitted as a digital value from the sub MCU 20 to the DA converter 30 (step S 21), and the DA converter 30 converts the predetermined value into an analog value and outputs it (step S 22). .
  • the output analog value is input to the port AD21-8 of the AD converter 21 of the sub MCU 10 (step S23).
  • the AD converter 21 converts the digital value again into a digital value, and the abnormality determination unit 52 calculates an error ⁇ X 2 between the return value 2 returned to the sub MCU 20 and the predetermined value from the predetermined value setting unit 50. Then, it is determined whether the error is greater than or equal to the allowable value ⁇ XK (step S24). If the error ⁇ 2 is equal to or smaller than the allowable value ⁇ XK, the AD converter 21 and the DA converter 30 are determined to be normal.
  • the return value 1 determined by the abnormality determination unit 51 is used to determine which of the AD converter 21 and the DA converter 30 is abnormal.
  • the determination result of the predetermined value is used. If the error ⁇ X1 between the return value 1 and the predetermined value is equal to or smaller than the allowable value ⁇ XK, there is a fact that the DA converter 30 under the precondition that the error ⁇ X1 is equal to or smaller than the allowable value ⁇ X is normal. You. Therefore, the abnormality determination unit 51 determines whether or not the error ⁇ X1 is equal to or smaller than the allowable value ⁇ XK (Step S25). If the error ⁇ X1 is equal to or smaller than the allowable value ⁇ XK, the DA converter 30 is normal, and the error ⁇ X2 is larger than the allowable value. The cause is that the AD converter 21 is found to be abnormal.
  • step S26 If it is determined that the AD converter 21 is abnormal, the assist is limited without stopping (step S26). The reason for this is that the AD converter 21 is used only for determining the abnormality of the AD converter and DA converter, etc., and is not an essential function for controlling the electric power steering device. Yes, but assistance can be continued.
  • the auxiliary MCU 20 is used not only for abnormality diagnosis of the AD converter and DA converter, but also for the abnormality diagnosis of the torque sensor, vehicle speed sensor, etc. Needless to say, it can also be used for diagnosing sensor abnormalities by comparing it with the value measured by the MCU 20. As described above, according to the present invention, it is possible to distinguish which AD converter is abnormal and whether the DA converter is abnormal. You can make a choice.
  • the abnormality diagnosis of the AD converter and the DA converter is performed by using the sub-MCU, so that the burden on the abnormality diagnosis of the main MCU is small, and the electric power steering apparatus can be used even while the vehicle is running. Diagnosis can be performed without affecting the control of the system. In addition, there is an advantage that it can be executed at the time of starting the engine which has little influence on the control of the electric power steering device, for example, when the ignition key is turned on.
  • the abnormality diagnosis of the AD converter 1, the AD converter 2, and the DA converter is performed using the sub-MCU and the AD converter 2 included in the sub-MCU. It is possible to identify the abnormal part of the AD converter 1, abnormality of the AD converter 2, or abnormality of the DA converter, and determine the stop or continuation of the application of the steering assist force by identifying the abnormal part. It can be performed.
  • the burden regarding abnormality diagnosis of the main MCU and the AD converter provided in the main MCU is small, and the main MCU and the AD converter provided in the main MCU can focus on the control of the electric power steering device. Effective control can be realized inexpensively, and it can be applied to high-performance electric power steering of automobiles and vehicles.

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Abstract

AD変換器などの異常診断を安価な装置構成で実現でき、どのAD変換器の故障かなどの故障部位の特定を行うことによって操舵補助力の付与の停止、或いは継続を判断することができ、異常診断が主MCUの過大な負担とならないような電動パワーステアリング装置の制御装置を提供する。本発明では、AD変換器１を具備する主MCUと、AD変換器２を具備する副MCUと、DA変換器とを設け、前記副MCUが前記DA変換器に所定値を出力し、前記所定値が前記DA変換器及び前記AD変換器１を介して前記副MCUに伝送された返却値１と前記所定値との誤差を前記副MCUにおいて比較し、前記所定値が前記DA変換器及び前記AD変換器２を介して前記副MCUに伝送された返却値２と前記所定値との誤差を前記副MCUにおいて比較して異常を診断する。

Description

電動パワーステアリング装置の制御装置
技術分野
本発明は電動パワーステ明アリング装置の制御装置に関し、 特に制御装 置で使用される A D変換器、 D A変換器の異常診断ができる電動パワー ステアリング装置の制御装置に関するものである。
書 背景技術
自動車や車両のステアリング装置をモータの回転力で付勢する電動パ 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べ ルト等の伝送機構により、 ステアリングシャフ ト或いはラック軸に補助 力を付与するするようになつている。 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 （操舵補助トルク） 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、 電流制御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 P WM (パルス幅変調） 制御のデュー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第 1図に示し て説明すると、操向ハン ドル 1 0 1 のコラム軸 1 0 2は減速ギア 1 0 3、 ユニバーサルジョイント 1 0 4 a及び 1 0 4 b、 ピニオンラック機構 1 0 5を経て操向車輪のタイロッ ド 1 0 6に連結されている。 コラム軸 1 0 2には、 操向ハン ドル 1 0 1 の操舵トルクを検出する トルクセンサ 1 1 0が設けられており、 操向ハン ドル 1 0 1 の操舵力をアシス トするモ ータ 1 2 0が減速ギア 1 0 3を介してコラム軸 1 0 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ュニッ ト 1 3 0には、 バッテリ 1 1 4から内蔵の電源リ レー 1 1 3を経て電力が供給され、 ィ グニシヨンキー 1 1 1からはイダ-シヨン信号が供給される。 また、 コ ントロールュニッ ト 1 3 0は、 トルクセンサ 1 1 0で検出された操舵ト ルク Tと車速センサ 1 1 2で検出された車速 Vとに基いてアシス 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 1 2 0に供給する電流を制御する。
コントロールユニッ ト 1 3 0は主と して C P U (又は M P U ) で構成 されるが、 その C P U内部においてプログラムで実行される一般的な機 能を示すと第 2図のようになる。 例えば位相補償器 1 3 1は独立したハ 一ドウヱァとしての位相補償器を示すものではなく、 C P Uで実行され る位相補償機能を示している。
第 2図に基づいてコントロールュニッ ト 1 3 0の機能及び動作を説明 すると、 トルクセンサ 1 1 0で検出されて入力される操舵トルク Tは、 操舵系の安定性を高めるために位相補償器 1 3 1で位相補償され、 位相 補償された操舵トルク T Aが操舵補助指令値演算器 1 3 2に入力される。 又、 車速センサ 1 1 2で検出された車速 Vも操舵補助指令値演算器 1 3 2に入力される。 操舵補助指令値演算器 1 3 2は、 入力された操舵トル ク T A及ぴ車速 Vに基いてモータ 1 2 0に供給する電流の制御目標値で ある操舵補助指令値 I r e f を演算して決定する。 操舵補助指令値 I r e f は減算器 1 3 0 Aに入力されると共に、 応答速度を高めるためのフ イードフォヮ一ド系の微分補償器 1 3 4に入力され、 減算器 3 0 Aの偏 差 （ I r e f — i ) は比例演算器 1 3 5に入力されると共に、 フィード バック系の特性を改善するための積分演算器 1 3 6に入力される。 比例 演算器 1 3 5からの比例出力、 微分補償器 1 3 4及び積分演算器 1 3 6 の出力も加算器 1 3 0 Bに加算入力され、 加算器 1 3 0 Bでの加算結果 である電流制御値 Eが、 モータ駆動信号と してモータ駆動回路 1 3 7に 入力される。 モータ 1 2 0のモータ電流値 i はモータ電流検出回路 1 3 8で検出され、 検出されたモータ電流値 iは減算器 1 3 0 Aに入力され てフィードバックされる。
また、 パッテリ 1 1 4からの電力は電源リ レー 1 1 3を経てモータ駆 動回路 1 3 7等に供給され、 イダニシヨンキー 1 1 1からのイダニショ ンキー信号はコント口ールュ-ッ ト 1 3 0に入力される。
このような電動パワーステアリング装置では、 コントロールュニッ ト 1 3 0は主と して C P Uの機能で構成されるが、 その他の構成要素とし てデータ変換のための A D変換器や D A変換器などのハードウ： ァ素子 もある。 そして、 電動パワーステアリ ング装置が正常に動作するために は、 C P Uは勿論、 A D変換器や D A変換器も正常に動作する必要があ り、 電動パワーステアリ ング装置の中には、 この A D変換器や D A変換 器が正常であるか否かの異常診断を行っている装置もある。 例えば特開 平 1 0— 2 1 1 8 8 5号公報 （特許文献 1 ) においては、 C P Uや A D 変換器を具備した舵取制御部と補助制御部の二重制御部を設け、 A D変 換器ゃ D A変換器を含めた舵取制御部の異常診断を実施し、 舵取制御部 が異常の場合は補助制御部に切替えて制御を継続するようにしている。 上述した特許文献 1に記載の異常診断を行う電動パワーステアリング 装置は、 C P Uなどで構成される制御部を二重系にしているため、 装置 のコス トが高くなる問題がある。 また、 どの A D変換器、 どの D A変換 器、 或いは操舵センサのどれが故障したかの故障部位の区別ができない 問題がある。 さらに、 主 C P Uや主 C P Uに付随する A D変換器のポー トを異常診断に用いると、 異常診断が主 C P Uや主 C P Uに付随する A D変換器の負担となってしまい、 本来の電動パワーステアリ ング装置の 制御に悪影響を与える問題もある。 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、
A D変換器や D A変換器などの異常診断を安価な装置構成で実現できる と共に、 どの AD変換器の故障か、 どの DA変換器の故障か、 或いは外 部センサの故障かなどの故障部位の特定を行うことによって操舵捕助力 の付与の停止、 或いは継続を判断することができ、 さらに異常診断が主 MCUの過大な負担とならないよう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。 発明の開示
本発明は、 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、 本発明の上記目的 は、 AD変換器 1を具備する主 MCUと、 AD変換器 2を具備する副 M CUと、 DA変換器とを備え、 前記副 MCUが前記 D A変換器に所定値 を出力し、 前記所定値が前記 D A変換器及び前記 AD変換器 1を介して 前記副 MC Uに伝送された返却値 1 と前記所定値との誤差を前記副 MC Uにおいて許容値 1 と比較し、 前記所定値が前記 D A変換器及び前記 A D変換器 2を介して前記副 MCUに伝送された返却値 2 と前記所定値と の誤差を前記副 MCUにおいて許容値 2と比較し、 前記 AD変換器 1、 前記 A D変換器 2、 前記 D A変換器の異常を診断することによって達成 される。 図面の簡単な説明
第 1図は、 一般的な電動パワーステアリング装置の構成図である。 第 2図は、 電動パワーステアリング装置の制御装置の一般的な構成例 を示すプロック図である。
第 3図は、 本発明の実施例を示すブロック構成図である。 第 4図は、 本発明の実施例の機能を示す機能プロック図である。
第 5図は、 主 MCUの A D変換器の異常判定の動作例を示すフローチ ヤート図である。
第 6図は、 副 MCUの AD変換器の異常判定の動作例を示すフローチ ヤート図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明の実施例を第 3図〜第 6図を参照して説明する。 第 3図は、 本 実施例のハードゥヱァ構成のブロック構成図である。
第 3図において、 主 MCU (Micro Controller Unit) 1 0 と副 MC U 2 0とは通信可能に接続されており、 主 MC U 1 0は、 主 MC U 1 0 に付随する A D変換器 1 1を具備している。 AD変換器 1 1は 8ポート AD 1 1— 1、 AD 1 1— 2、 · · ·、 AD 1 1— 8を有しており、 異 常診断には例えばポート AD 1 1 — 8が使用され、 7つのポート AD 1 1— 1〜AD 1 1 _ 7は異常診断には使用されず、 ポート AD 1 1— 1 〜AD 1 1 - 7は本来の電動パワーステアリング装置の制御に使用され る。 主 MC U 1 0はその他に C P U 1 2 と、 〇 111 2に接続された1 OM 1 3、 R AM 1 4などを具備している。
また、 副 MCU 2 0は、 副 MCU 2 0に付随する A D変換器.2 1を具 備している。 A D変換器 2 1 は 8ポー ト A D 2 1 — 1、 A D 2 1 - 2、 . · ·、 AD 2 1— 8を有しており、 異常診断には例えばポート A D 2 1一 8が使用され、 7つのポート AD 2 1—：！〜 AD 2 1— 7は使 用されない。 副 MC U 2 0はその他に C P U 2 2と、 C P U 2 2に接続 された ROM 2 3、 RAM 2 4などを具備している。
さらに、 D A変換器 3 0が、 主 MC U 1 0及び副 MC U 2 0 とは独立 して外付けで設けられている。 D A変換器 3 0は必ずしも外付けなくて もよく、'副 MCU 2 0若しくは主 MCU 1 0に内蔵されていても良い。 また、 主 MCU 1 0 と副 MCU 2 0 との通信は、 AD変換器 1 1及び 2 1の監視のため、 なるべく誤差 0で主 MCU 1 0から副 MCU 2 0へデ ィジタル値を送信するためにシリアル通信などを利用する。
第 4図は本実施例を機能面から表現しており、 第 3図に対応させて示 • すブロック構成図である。
第 4図に示すように副 MC U 2 0は、 主 MC U 1 0の AD変換器 1 1 及ぴ D A変換器 3 0を監視する目的の異常判定部 5 1 と、 副 MCU 2 0 の A D変換器 2 1及び D A変換器 3 0を監視する目的の異常判定部 5 2 と、 判定に用いるための基準値となる所定値を設定する所定値設定部 5 0との機能を有している。 先ず所定値設定部 5 0で設定された所定値が ディジタル値で D A変換器 3 0に出力され、 ディジタル値で伝送された 所定値が D A変換器 3 0においてアナ口グ値に変換される。 そのアナ口 グ値は、 AD変換器 1 1のポート AD 1 1 - 8及び A D変換器 2 1のポ ート AD 2 1— 8に伝送される。
AD変換器 1 1に伝送されたアナ口グ値の所定値は再ぴディジタル値 に変換され、 シリアル通信で主 MCU 1 0から副 MCU 2 0へ返却値 1 として伝送される。 そして、 異常判定部 5 1において、 主 MCU 1 0か ら伝送された返却値 1 と所定値設定部 5 0からの所定値との誤差 Δ Χ 1 を求め、その誤差 Δ Χ 1が許容値 1に相当する許容値 Δ ΧΚ以下ならば、 AD変換器 1 1及ぴ D A変換器 3 0は正常と診断する。 その誤差 Δ Χ 1 が許容値 Δ XKより大きい場合には、 AD変換器 1 1又は D A変換器 3 0を含む異常と診断する。
一方、 AD変換器 2 1に伝送されたアナログ値の所定値は再度ディジ タル値に変換され、 異常判定部 5 2に返却値 2 として伝送される。 そし て、 異常判定部 5 2において、 所定値設定部 5 0から直接伝送された所 定値と DA変換器 3 0及ぴ AD変換器 2 1を介して返却された返却値 2 との誤差 Δ X 2を求め、 そ 誤差 Δ X 2が許容値 2に相当する許容値厶 XK以下ならば、 A D変換器 2 1及ぴ D A変換器 3 0は正常と診断する。 その誤差 Δ X 2が許容値 Δ XKより大きい場合には、 A D変換器 2 1又 は D A変換器 3 0を含む異常と診断する。
ここにおいて、 本実施例では許容値 1及び許容値 2を許容値 Δ XKと しているが、 異なる値を許容値としても良い。
なお、 所定値のディジタル値は、 一例として D A変換器 3 0の分解能 力 S 2 b i tの場合、 （ 0、 0) なら 0 V、 （ 1、 0) なら 1. 6 6 V、 （ 0 1 ) なら 3. 3 3 ¥、 （ 1、 1 ) なら 5 Vと定義できる。
以上説明した所定値と返却値 1及び 2 とを用いた異常判定 （診断） の 処理を、第 5図及び第 6図のフローチャートを参照して詳細に説明する。
まず、 主 MC U 1 0の A D変換器 1 1 と D A変換器 3 0の異常判定に ついて第 5図を参照して説明する。
先ず副 MC U 2 0から D A変換器 3 0に所定値をディジタル値で伝送 する （ステップ S 1 1 )。 D A変換器 3 0は所定値をアナログ値に変換 して出力する （ステップ S 1 2)。 出力されたアナログ値は主 MC U 1 0の A D変換器 1 1のポー ト AD 1 1 - 8に入力され （ステップ S 1 3 )、 AD変換器 1 1で再度ディジタル値に変換され、 そのディジタル 値はシリアル通信で副 MC U 2 0へ返却値 1 と して送信される （ステツ プ S 1 4 )。 異常判定部 5 1は、 受信された返却値 1 と所定値設定部 5 0の示す所定値との誤差 Δ X 1を算出し、 その誤差が許容値 Δ XKより 大きいか以下であるかを判定する （ステップ S 1 5 )。 当該誤差が許容 値厶 XK以下である場合には、 AD変換器 1 1及ぴ D A変換器 3 0は正 常と判定する。
—方、 誤差 Δ X 1が許容値 Δ XKより大きい場合には、 AD変換器 1 1 と DA変換器 3 0のいずれが異常かを判定するために、 後述する副 M C U 2 0の A D変換器 2 1の異常判定で得られる比較結果を利用する。 つまり、返却値 2 と所定値との誤差 Δ X 2が許容値 Δ XK以下であれば、 当該誤差 Δ X 2が許容値 Δ X以下となる前提条件の D A変換器 3 0は正 常である事実が存在する。 よって、 異常判定部 5 2は、 誤差 Δ X 2が許 容値 Δ XK以下であるか否かを判定する （ステップ S 1 6 )。 誤差 Δ Χ 2が許容値 Δ XK以下であれば D A変換器 3 0は正常であるので、 誤差 Δ X 1が許容値より大きくなる原因は AD変換器 1 1が異常であること が判明する。
AD変換器 1 1が異常である場合は、 操舵アシス トを停止する必要が ある。 つまり、 AD変換器 1 1は電動パワーステアリ ング装置を制御す るために非常に重要な要素であるので、 異常の場合は操舵アシス トを停 止する必要がある。 停止する方法としては、 バッテリ電源から電動パヮ ーステアリング装置のモータへの電源を遮断するなど適切な保護処理を 行う。
一方、 誤差 Δ X 2が許容値 Δ XK以下であるか否かを異常判定部 5 2 が判定し （ステップ S 1 6 )、 誤差 Δ X 2も誤差 Δ X 1 と同様に、 許容 値厶 XKより大きい場合には D A変換器 3 0が異常である可能性が高レ、。 ただし、 AD変換器 2 1に関連する他の異常検出 （トルクセンサ異常な ど） が存在するか否かを判定する （ステップ S 1 8 )。 他の異常が存在 すれば、 その異常に対応した処理を行う （ステップ S 1 9 )。 しかし、 他の異常が無ければ D A変換器 3 0の異常と判定し、 アシス トの制限を 実行する （ステップ S 2 0 )。
ここで重要なことは、 ステップ S 1 7において AD変換器 1 1が異常 と判定された場合はアシス トを停止せざるを得なかったが、 DA変換器 3 0の異常は電動パワーステアリング装置の制御にとつて致命的な故障 ではなく、 例えば AD変換器 1 1の異常判定を実施できない程度の異常 であるので、アシス トの出力を制限するがアシス トの継続は可能である。 従来はどの A D変換器、 或いは D A変換器が異常であるかの判定ができ ず、 異常があれば全ての場合にアシス トを停止せざるを得なかったが、 本発明では異常部位を判定できるので、異常部位に応じたアシス ト停止、 制限の制御を実施することができる。
次に、 副 MC U 2 0の A D変換器 2 1 と D A変換器 3 0の異常判定に ついて、 第 6図のフローチャートを参照して説明する。
先ず副 MCU 2 0から D A変換器 3 0に所定値をディジタル値で伝送 し （ステップ S 2 1 )、 D A変換器 3 0は所定値をアナログ値に変換し て出力する （ステップ S 2 2 )。 出力されたアナログ値は、 副 MCU 1 0の A D変換器 2 1のポート AD 2 1— 8に入力される （ステップ S 2 3 )。 AD変換器 2 1で再度ディジタル値に変換され、 異常判定部 5 2 は、 副 MCU 2 0へ返却された返却値 2 と所定値設定部 5 0からの所定 値との誤差 Δ X 2を算出し、 その誤差が許容値 Δ XKより大きいか或い は以下であるかを判定する （ステップ S 2 4 )。 当該誤差 Δ Χ 2が許容 値 Δ XK以下である場合には、 A D変換器 2 1及ぴ D A変換器 3 0は正 常と判定する。
一方、 誤差 Δ Χ 2が許容値 Δ ΧΚより大きい場合は、 A D変換器 2 1 と D A変換器 3 0のいずれが異常かを判定するために、 異常判定部 5 1 で判定する返却値 1 と所定値との判定結果を利用する。 返却値 1 と所定 値との誤差 Δ X 1が許容値 Δ XK以下であれば、 当該誤差 Δ X 1が許容 値 Δ X以下となる前提条件の D A変換器 3 0は正常である事実が存在す る。 よって、 異常判定部 5 1は誤差 Δ X 1が許容値 Δ XK以下であるか 否かを判定する （ステップ S 2 5 )。 誤差 Δ X 1が許容値 Δ XK以下で あれば D A変換器 3 0は正常であるので、 誤差 Δ X 2が許容値より大き くなる原因は AD変換器 2 1が異常であることが判明する。
AD変換器 2 1が異常であると判明すれば、 アシス トを停止せずに制 限する （ステップ S 2 6 )。 この理由は、 A D変換器 2 1はあくまで A D変換器及び DA変換器の異常判定などに用いるものなので、 電動パヮ 一ステアリ ング装置の制御にとって絶対必要な機能ではないので、 ァシ ス トを制限するがアシス ト継続は可能である。
なお、 副 MC U 2 0は AD変換器や D A変換器の異常診断に用いられ るだけでなく、 トルクセンサや車速センサなどの異常診断をする場合に、 主 MCU 1 0で測定した値と副 MCU 2 0で測定した値とを比較してセ ンサの異常を診断するなどにも用いることができるのは言うまでもない。 上述したように本発明によれば、 どの A D変換器が異常なのか、 DA 変換器が異常なのか区別ができるので、 異常部位を特定することによつ て、 アシス トを停止するか継続するかの選択をすることができる。
また、 本発明によれば、 AD変換器及び D A変換器の異常診断を副 M CUを用いて異常診断をするので、 主 MC Uの異常診断に関する負担が 少なく、 車輛の走行中でも電動パワーステアリング装置の制御に影響を 及ぼさないで異常診断を実行できる。 なお、 イグニッションキーを ON にした場合など、 電動パワーステアリング装置の制御に影響の少ないェ ンジン始動時に実行できる利点がある。
本発明によれば、 副 MCU及ぴ副 MCUが具備する AD変換器 2を用 いて、 AD変換器 1、 AD変換器 2及ぴ DA変換器の異常診断を行うの で装置構成が安価で、 AD変換器 1の異常か、 AD変換器 2の異常か、 或いは D A変換器の異常かの異常部位の特定ができ、 さらに異常部位を 特定できることによって操舵補助力の付与の停止、 或いは継続の判断を 行うことができる。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 主 MCUや主 MCUが具備する AD変換器の異常診 断に関する負担が少なく、 主 MC Uや主 MC Uが具備する AD変換器は 電動パワーステアリング装置の制御に注力でき、 その分効果的な制御を 安価に実現することができ、 自動車や車両の高性能電動パワーステアリ ングに適用可能である。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 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おいて、 AD変換器 1を具備する 主 MC Uと、 AD変換器 2を具備する副 MC Uと、 D A変換器とを備え、 前記副 MC Uが前記 D A変換器に所定値を出力し、 前記所定値が前記 D A変換器及ぴ前記 A D変換器 1を介して前記副 MC Uに伝送された返却 値 1 と前記所定値との誤差を前記副 MCUにおいて許容値 1 と比較し、 前記所定値が前記 D A変換器及び前記 A D変換器 2を介して前記副 MC Uに伝送された返却値 2 と前記所定値との誤差を前記副 MC Uにおいて 許容値 2と比較し、 前記 A D変換器 1、 前記 A D変換器 2、 前記 DA変 換器の異常を診断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。
2. 前記 AD変換器 1が異常であるとの診断がなされたときは、 前記操 舵補助力を付与することを停止する請求の範囲第 1項に記載の電動パヮ ーステアリング装置の制御装置。
3. 前記 AD変換器 2又は前記 D A変換器が異常であるとの診断がなさ れたときは、 前記操舵補助力を付与することを継続する請求の範囲第 1 項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
4. 前記返却値 1の前記主 MC Uから前記副 MC Uへの伝送は、 シリア ル通信である請求の範囲第 1項乃至第 3項のいずれかに記載の電動パヮ 一ステアリング装置の制御装置。
5 · 前記 DA変換器が前記主 MCU及び前記副 MCUの外付けである請 求の範囲第 1項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
6. 前記 D A変換器が前記副 MCUの内部に設けられている請求の範囲 第 1項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
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