JP3824527B2 - パワーステアリング装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用の電動パワーステアリング装置に関し、特に、操舵トルク等の各種の物理量(検出信号)を入力するADコンバータに対して、動作テストを実施することが可能な自己診断機構を有する電動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は、一般的な電動パワーステアリング装置の機能構成を例示する制御ブロックダイヤグラムである。トルクセンサ2により検出されたトルク信号T′(アナログ信号)は、A/Dコンバータ(A/D変換器)74を介して、デジタル化された操舵トルクTとしてコントローラ7のマイコン(CPU)に入力される。その後、このトルク信号は、マイコンが実行するソフトウェアにて実現される位相補償器70aに入力され、位相補償が行われた後に、アシスト指令電流設定部70bに入力される。
【0003】
車速信号uは、車速センサ6にて予めデジタル化された形式で、アシスト指令電流設定部70bに入力される。符号71はモータ3を駆動する駆動回路を示し、72はモータ3の駆動電流の測定値Irを測るモータ電流検出回路を示している。駆動電流の測定値Irは、駆動電流のPI制御を実現するために、PI制御部70cにより参照される。
【0004】
図6は、補助トルクの出力特性を決めるアシスト指令電流設定部70bの動作を模式的に例示するグラフである。例えばこの様な形で、車速uと操舵トルクT(デジタル信号)に基づいてアシスト電流の指令値Ia* を決定することにより、適度なアシストトルクを操舵系に付与することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
図7は、上記の電動パワーステアリング装置のハードウェア構成を例示する構成図である。図5、図6からも分かる様に、適切なアシストトルクを操舵系に付与するためには、A/Dコンバータ74の正常動作が不可欠であり、このため従来装置においては、例えば車両のイグニッション・スイッチを入れた時等に、テスト用の定電源回路90から出力される所定の電圧(例:0v,5v)をCPU75側にて正しく確認できるか否かを調べることにより、A/Dコンバータ74の正常動作を確認していた。
【0006】
例えばこの様に、従来装置においては、運用時の所定のタイミングでA/Dコンバータ74の正常動作を確認するためには、A/Dコンバータ74が所定の電圧を出力したまま(固着した状態)で、故障していないかをテストするため、2通りの電圧を出力するテスト用の電源(例:図7の定電源回路90)を設置する必要があった。
しかしながら、例えば図7の様なテスト用の定電源回路90の設置には、相応の部品コストや搭載スペースが必要となるため、上記の様なテスト実施可能なシステム構成は、低コスト化や小型化の阻害要因の1つとなっていた。
【0007】
また、定電源回路90(図7)を持たない構成も実施可能であるが、この様なシステム構成下においては、万一、A/Dコンバータ74が正常動作をしなくなった際に、図6に示す様にアシスト電流Ia* (指令値)を正確に決定できる保証がなくなり、望ましくない。
【0008】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、信頼性の高い電動パワーステアリング装置を小型かつ安価に構成可能とすることである。
【0009】
【課題を解決するための手段、並びに、作用及び発明の効果】
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、第1の手段は、車両の操舵を助ける補助トルクを操舵機構に付与するモータと、ステアリングホイールに付与される操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵トルクを入力し、A/D変換するA/Dコンバータと、モータを駆動制御するモータ制御装置とを有する電動パワーステアリング装置において、所定信号を出力するパルス出力器と、パルス出力器から出力された所定信号をA/Dコンバータから再入力するための帰還線路と、帰還線路から入力された入力信号と所定信号とが一致するか否かをテストする照合検証手段と、この照合検証手段によるテストの結果、入力信号と所定信号とが不一致だった時に、モータの回転、モータの制御又はモータへの給電を停止する異常時処理手段とを備えることである。
【0010】
上記のパルス出力器としては、モータ制御装置(コントローラ7)が元来基本的に備えている定電圧出力回路等を流用することができる。この様なパルス出力器としては、例えば、CPUの不正動作を検出するための定電圧出力回路を利用したり、或いは、モータの駆動電源を有する駆動回路71(図7)の一部を利用する等しても良い。
【0011】
これにより、例えば図7の様なテスト用の定電源回路90を特設する必要が無くなり、モータ制御装置単体で異常検出することが可能となる。したがって、上記の手段によれば、信頼性の高い電動パワーステアリング装置を小型かつ安価に構成することができる。
【0012】
また、第2の手段は、上記の第1の手段において、パルス出力器をCPUの不正動作を検出するリセットICに接続し、上記の所定信号として、リセットICに対してパルス出力器から常時出力される不正動作検出用の定形信号を利用することである。
【0013】
この様な手段によれば、所定信号の生成処理と上記の照合検証処理とを同時に簡単に実施することができる。また、この様な手段によれば、所定信号の生成処理と上記の照合検証処理とを実時間で常時行うことも容易である。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。
(実施例)
図1は、本実施例に係わる電動パワーステアリング装置100のシステム構成図である。モータ制御装置として作動するコントローラ7は、車速センサ6から車速信号(u:デジタル信号)を入力し、また、トルクセンサ2からは運転者がステアリングホイール1に及ぼした操舵トルクのトルク信号(T′:アナログ信号)を入力して、これらの検出値に見合った補助トルクがモータ3から出力される様に、モータ3の駆動電流を制御する。
【0015】
図2は、上記の電動パワーステアリング装置100が備えるモータ制御装置(コントローラ7)のハードウエア構成図である。符号72はモータ3の駆動電流の測定値Irを測るモータ電流検出回路を示している。リセットIC80は、パルス出力器79から出力されるCPU不正動作検出用の定形信号Vout (図中の左下)を常時受信し、この信号が受け取れなくなった段階で、CPU75が不測の動作を開始したと判断して、リセット信号をCPU75に送出する。このリセット信号はCPU75に対してリスタート割込みを掛ける指令信号として働くものであり、この様なCPU不正動作検出機構は、公知のマイコンが従来より備えているものである。
【0016】
本発明の電動パワーステアリング装置100のモータ制御装置(コントローラ7)のハードウェア回路(配線等)において最も特徴的な箇所は、パルス出力器79の出力線路に対して、帰還線路81が付加的に設けられている点にある。この帰還線路81は、パルス出力器79から出力された所定信号(定形信号Vout )をA/Dコンバータ74からCPU75に再入力するための線路である。帰還線路81は、A/Dコンバータ74が有するチャネルの中の空いている適当なチャネルに接続すれば良い。以下、この再入力される信号を入力信号Vinと呼ぶことがある。
【0017】
尚、図2のリセットIC80は、モータ制御装置(コントローラ7)に内蔵される形式になっていても良い。また、図2のパルス出力器79やA/Dコンバータ74等は、モータ制御装置(コントローラ7)に外付けされる形式になっていても良い。これらの違いは、どこまでをモータ制御装置(コントローラ7)の構成要素と見るかと言う問題に帰着するに過ぎない。
ただし、図2には、パルス出力器79やA/Dコンバータ74等が、既成の単体のマイコンに予め組み込まれている例を示した。この様なハードウェア構成下においては、本発明の効果をコスト面で比較的大きく受託することができる。
【0018】
図3は、上記の所定信号(Vout )の生成処理と、本発明の照合検証手段とを同時に実現する制御プログラムのフローチャートである。このプログラムは、1msec毎に発生するタイマ割込みの割込みルーチンとして実行されるものである。このプログラムで使用する主な変数は、以下の通りである。
(主な変数)
K … 1ビット変数。配列V(i),N(i)の引数となる。
L … 1ビット変数。配列V(i)の引数となる。
V(i)… 定数値を持つ配列。所定の電圧値を持つ。
(設定例:V(0)=0[v],V(1)=5[v])
N(i)… カウンタ。不当な電圧値が連続的に検出された回数を示す。
in … 帰還線路81からの入力電圧。
out … リセットIC80に対する出力電圧。
【0019】
本制御プログラムでは、まず最初にステップ210により、変数Lと定数1との排他的論理和を算出することにより変数Lの値を反転させて、その値を変数Kに格納する。ステップ210の記号XORは、排他的論理和を算出する命令の演算子である。システム起動時の初回のタイマ割込みが発生した時点における変数Lの初期値は、1でも0でも良い。
ステップ220では、異常時フラグFの値をチェックする。システム起動時のこのフラグFの初期値は0であり、A/Dコンバータ74の異常動作が検出された時点で、その値は1に変更される(ステップ255)。
【0020】
ステップ230では、A/Dコンバータ74を介して帰還線路81から入力された入力電圧VinをCPU75上に保持する。
ステップ240では、その入力電圧Vinの高さが、定数V(K)と略一致するか否かをチェックする(照合検証手段)。
ステップ242では、カウンタN(K)の値を0に設定する。
一方、ステップ244では、カウンタN(K)の値を1だけ増加させる。
【0021】
ステップ250では、カウンタN(K)の値が500に達しているか否かをチェックする。この境界値は、5〜500程度の適当な値で良い。この値は、システム内におけるノイズの発生状況等を加味して適値を設定すれば良い。
ステップ255では、異常時フラグFの値を1に設定する。
ステップ260では、異常時処理(例:図4)を行うサブルーチンを呼び出して実行する。
【0022】
ステップ270では、パルス出力器79の出力レベルVout を設定する(所定信号(Vout )の生成処理)。
ステップ280では、パルス出力器79に対して出力指令を発行する。
ステップ290では、Lの値を反転させる。
以上の処理により、入力電圧Vinが予期せぬ不当な値を連続的に約1秒間取り続けた場合に、「異常時処理」が実行される。例えば、定数の設定が「V(0)=0[v],V(1)=5[v]」と成っていた場合、1秒以上にわたって入力電圧Vinが約0[v]を連続的に示せば、ステップ250により、N(1)=500が検出される。
【0023】
図4は、本実施例の異常時処理手段(モータ停止処理)を実現する制御プログラムのフローチャートである。このサブルーチンは、リセットIC80に対して悪影響を及ぼさないために、1msec以内で実行可能な処理にすることが望ましい。
例えば、モータ3の駆動電源をOFFにしたり(ステップ175)、異常を警報する警告ランプをONにしたり(ステップ178)するだけで良い。上記の実施例において、これらの異常時に実行すべき所望の処理が、1msec以内で実行できない場合には、その処理(該当する異常時処理)を別のタスクで構成して、本タイマー割込みルーチンとは非同期に実行する等の工夫を施すことがシステム処理上望ましい。これにより、リセットIC80に対して定常的に送出される所定信号(定形信号Vout )の波形を維持することができる。
【0024】
以上の本発明の手段に基づいた構成により、信頼性の高い電動パワーステアリング装置を小型かつ安価に実現することができる。
また、以上の構成によれば、従来のタイマ割込みルーチンに対して、ステップ220〜ステップ260(図3)の僅かな処理を追加(挿入)するだけで、A/Dコンバータ74の動作異常を検出する手段を非常に簡潔に構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係わる電動パワーステアリング装置100のシステム構成図。
【図2】電動パワーステアリング装置100が備えるモータ制御装置(コントローラ7)のハードウエア構成図。
【図3】所定信号生成処理と照合検証処理とを同時に実現する制御プログラムのフローチャート。
【図4】本発明の異常時処理手段(モータ停止処理)を実現する制御プログラムのフローチャート。
【図5】一般的な電動パワーステアリング装置の機能構成を例示する制御ブロックダイヤグラム。
【図6】補助トルクの出力特性を決めるアシスト指令電流設定部70bの動作を模式的に例示するグラフ。
【図7】一般的な電動パワーステアリング装置のハードウェア構成図。
【符号の説明】
100 … 電動パワーステアリング装置
1 … ステアリング・ホイール(ハンドル)
2 … トルクセンサ
3 … 電動モータ
4 … 減速機
5 … ラック&ピニオンギヤ
6 … 車速センサ
7 … コントローラ(モータ制御装置)
71 … 駆動回路
72 … モータ電流検出回路
74 … A/Dコンバータ
79 … パルス出力器
80 … リセットIC
T … 操舵トルク(デジタル信号)
T′… 操舵トルク(アナログ信号)
u … 車速(デジタル信号)
out … パルス出力器の出力信号
in … 帰還線路からの入力信号
Ir … モータ駆動電流(測定値)
Ia* … モータ駆動電流(指令値)

Claims (2)

  1. 車両の操舵を助ける補助トルクを操舵機構に付与するモータと、ステアリングホイールに付与される操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵トルクを入力し、A/D変換するA/Dコンバータと、前記モータを駆動制御するモータ制御装置とを有する電動パワーステアリング装置において、
    所定信号を出力するパルス出力器と、
    前記パルス出力器から出力された前記所定信号を前記A/Dコンバータから再入力するための帰還線路と、
    前記帰還線路から入力された入力信号と前記所定信号とが、一致するか否かをテストする照合検証手段と、
    前記照合検証手段によるテストの結果、前記入力信号と前記所定信号とが不一致だった時、前記モータの回転、前記モータの制御又は前記モータへの給電を停止する異常時処理手段と
    を有する
    ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  2. 前記パルス出力器は、CPUの不正動作を検出するリセットICに接続されており、
    前記所定信号は、前記リセットICに対して、前記パルス出力器から常時出力される不正動作検出用の定形信号である
    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装置。
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