JP2010195158A

JP2010195158A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2010195158A
Application number: JP2009041277A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Fukuhara; 孝幸福原; Makoto Hakoda; 誠箱田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2029-02-24
Also published as: JP5298940B2

Abstract

【課題】ＲＯＭ容量を増大させることなく、ＲＯＭ及びＲＡＭの異常診断を双方向で診断することで、信頼性及び安全性の高い電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】マイクロコンピュータと、マイクロコンピュータ内のＲＯＭに格納されたプログラム等に基づいて制御演算処理するＣＰＵと、記憶領域を形成するＲＡＭとを備え、ＣＰＵはＲＯＭ及びＲＡＭと協働して、少なくとも操舵トルクに基づいて車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータの電流指令値を演算し、電流指令値に基づいてアシスト制御する電動パワーステアリング装置において、ＲＯＭにＲＯＭ異常診断プログラムを内蔵しており、異常診断時若しくはそれに先立ってＲＯＭ異常診断プログラムをＲＡＭに転送し、転送されたＲＯＭ異常診断プログラムに基づいてＲＯＭの異常を診断する異常診断機能を具備している。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＲＯＭ及びＲＡＭを具備し、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された電流指令値に基づいて、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に関し、特にＲＯＭ／ＲＡＭ診断において、切替手段を持たずにＲＯＭ／ＲＡＭを双方向で診断することが可能な電動パワーステアリング装置に関する。

一般的に、車両のステアリング装置をモータの回転力で操舵補助力（アシスト）を付与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操舵補助力を付与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、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）制御のデューティ比の調整で行っている。

このような電動パワーステアリング装置の一般的な構成を、図５を参照して説明する。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、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、ハンドル１の操舵力をアシストするモータ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を経てイグニションキー信号が入力される。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Ｔと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基づいてアシスト指令の電流指令値（操舵補助指令値）Ｉの演算を行い、演算された電流指令値Ｉに基づいてモータ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（又はＭＰＵ(Micro Processor Unit)やＭＣＵ(Micro Controller Unit)）、ＲＯＭやＲＡＭのメモリ等で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実施される一般的な機能を示すと、図６のようになっている。

図６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で検出されて入力される操舵トルクＴ及び車速センサ１２（若しくはＣＡＮ(Controller Area Network)）からの車速Ｖは電流指令値演算部３１に入力され、電流指令値演算部３１において操舵トルクＴ及び車速Ｖに基づいて電流指令値Ｉｒｅｆ１が演算される。演算された電流指令値Ｉｒｅｆ１は操舵系の安定性を高めるための位相補償部３２で位相補償され、位相補償された電流指令値Ｉｒｅｆ２が加算部３３に入力される。また、操舵トルクＴは応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償部３５に入力され、微分補償された操舵トルクＴＡは加算部３３に入力され、加算部３３は電流指令値Ｉｒｅｆ２と操舵トルクＴＡを加算し、その加算結果である電流指令値Ｉｒｅｆ３を減算部３４に加算入力する。
減算部３４は、電流指令値Ｉｒｅｆ３とフィードバックされているモータ電流ｉとの偏差Ｉｒｅｆ４（＝Ｉｒｅｆ３−ｉ）を求め、偏差Ｉｒｅｆ４はＰＩ制御部３６でＰＩ制御され、更にＰＷＭ制御部３７に入力されてデューティを演算され、インバータ３８を介してモータ２０をＰＷＭ駆動する。モータ２０のモータ電流値ｉはモータ電流検出手段２１で検出され、減算部３４に入力されてフィードバックされる。

次に、コントロールユニット３０をマイクロコンピュータ（ＭＣＵ）で構成した場合の例を、図７に示して説明する。マイクロコンピュータは、上述したフィードバック制御、フィードフォワード制御や比例演算等を行う制御演算処理手段であるＣＰＵ４０の他に、制御プログラムやパラメータ等を格納しているＲＯＭ４１、ＣＰＵ４０からの演算結果等を一時的に記憶する主記憶装置としてＲＡＭ４２を備えている。そして、ＣＰＵ４０は、入力手段４３からの入力信号及びＲＯＭ４１から読込まれるプログラムやパラメータに基づいて演算処理を行い、ＣＰＵ４０の演算処理結果が、主記憶装置のＲＡＭ４２を介して出力手段４４に出力されるように構成されている。

また、ＲＯＭ４１は不揮発性の記憶装置であり、データを書換える必要のないデータを格納する読込み専用のメモリである。つまり、上述したコントロールユニット３０の場合では、トルク制御系（電流指令値演算部３１、位相補償部３２、微分補償部３５等）、電流制御系（減算部３４、ＰＩ制御部３８、ＰＷＭ制御部３７、インバータ３８等）、アシスト補助系（モータ電流検出手段２１等）等の制御演算処理を行う演算制御プログラム及びその演算制御プログラムに用いるパラメータ等、変更することのないようなデータがＲＯＭ４１に格納されている。しかしながら、外部からの電気的な干渉や経年劣化等によりＲＯＭ４１やＲＡＭ４２に格納されたデータに異常が発生する可能性があるため、ＲＯＭ４１及びＲＡＭ４２のデータの異常を確実に検出する必要がある。

このような電動パワーステアリング装置において、駆動源であるモータ２０には直流モータのほか、ブラシレスＤＣモータが用いられている。このようなモータに供給する電流は、上述のようにＣＰＵ４０で演算され、演算に用いるプログラムや定数はＲＯＭ４１に格納され、変数等はＲＡＭ４２に格納される。そして、ＲＯＭ４１やＲＡＭ４２に異常が生じると演算結果も異常になり、モータ２０に異常な電流が流れてしまう。そのため、ＲＯＭ４１及びＲＡＭ４２の異常診断（故障診断を含む）を実施しているが、従来はＲＯＭ異常診断プログラムとＲＡＭ異常診断プログラムは別々にＲＯＭに内蔵されており、ＲＯＭ上でＲＯＭ異常診断が実施されていた。

しかしながら、ＲＯＭ異常診断を実施する場合、ＲＯＭ上にある診断プログラムを用いて異常診断プログラムを含むＲＯＭ自身を診断するため、異常診断プログラム自体が異常状態である場合、正しくＲＯＭの異常を判定できないという問題がある。

かかる問題を解決する手法として、特許第３６５９０１４号公報（特許文献１）に示される異常（故障）診断装置が提案されている。特許文献１に示される装置は、診断プログラムを２重化し、一方の診断プログラムが破壊されているような場合でも、他方の診断プログラムで異常を検出するようになっている。

特許第３６５９０１４号公報特開平７−２１０６４０号公報

しかしながら、特許文献１の診断装置では、同一の診断プログラムのため、ＲＯＭの全域をそれぞれの診断プログラムで合計２回診断する必要があり、車載機器など動作中にも診断を実施するようなシステムでは、非常に時間がかかるという問題がある。また、診断プログラムを２重に持たなければならないため、ＲＯＭ容量が増大してしまう問題もある。

本発明は上述のような事情によりなされたものであり、本発明の目的は、ＲＯＭ容量を増大させることなく、ＲＯＭ及びＲＡＭの異常診断を双方向で診断することで、信頼性及び安全性の高い電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明は、マイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータ内のＲＯＭに格納されたプログラム、パラメータ等に基づいて制御演算処理するＣＰＵと、記憶領域を形成するＲＡＭとを備え、前記ＣＰＵは前記ＲＯＭ及びＲＡＭと協働して、少なくとも操舵トルクに基づいて車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータの電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてアシスト制御する電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記ＲＯＭにＲＯＭ異常診断プログラムを内蔵しており、異常診断時若しくはそれに先立って前記ＲＯＭ異常診断プログラムを前記ＲＡＭに転送し、転送された前記ＲＯＭ異常診断プログラムに基づいて前記ＲＯＭの異常を診断する異常診断機を具備することにより達成される。

また、本発明の上記目的は、前記ＲＯＭが更にＲＡＭ異常診断プログラムを内蔵しており、前記異常診断時に、前記ＲＡＭ異常診断プログラムに基づいて前記ＲＡＭの異常を診断することにより、或いは前記ＲＡＭ異常診断プログラムは、前記ＲＡＭに転送された前記ＲＯＭ異常診断プログラムの異常も診断することにより、より効果的に達成される。

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、ＲＯＭ／ＲＡＭ診断において、電動パワーステアリング装置の動作中に、ＲＯＭ／ＲＡＭの双方について切替手段を用いることなく異常検出を行っているので、異常診断プログラム自体が異常状態である場合でも正しく異常診断を実施することができ、その正確性が向上すると共に、短時間に判定することができる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置のコントロールユニットのマイクロコンピュータ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。本発明の動作を説明するためのコントロールユニットのブロック図である。本発明の動作例を示すフローチャートである。一般的な電動パワーステアリング装置の構成例を示す構成図である。一般的なコントロールユニットの機能構成例を示すブロック図である。一般的なマイクロコンピュータ構成のコントロールユニットを示すブロック図である。

電動パワーステアリング装置のモータに供給する電流の電流指令値はマイクロコンピュータのＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵ等を含む）で演算され、演算に用いるプログラムや定数はＲＯＭに格納され、変数等はＲＡＭに格納されており、ＲＯＭやＲＡＭに異常が生じると演算結果も異常になり、モータに異常な電流が流れてしまうので、ＲＯＭ及びＲＡＭの異常診断（故障診断を含む）を実施する。異常診断はアシスト制御開始前の初期診断、アシスト制御実行中の常時診断で行うが、本発明はアシスト制御実施中の常時診断において、ＲＯＭ／ＲＡＭ双方向の異常診断を実施する。

本発明では、異常診断（故障診断を含む）時若しくはそれに先立って、ＲＯＭに内蔵されたＲＯＭ異常診断プログラムをＲＡＭに転送し、別デバイスのＲＡＭ上からＲＯＭ異常診断を実施する。また、ＲＯＭはＲＡＭ異常診断プログラムを内蔵しており、ＲＡＭ異常診断プログラムはＲＡＭの異常を診断すると共に、ＲＡＭに転送されたＲＯＭ異常診断プログラム自体の異常診断を実施する。

このようにＲＯＭ異常診断及びＲＡＭ異常診断それぞれの診断プログラムが双方向に別々のデバイスから異常診断を実施するため、異常診断の正確性が一層向上する。また、一般的にはＲＯＭ容量よりＲＡＭ容量が少ないため、ＲＯＭ異常診断及びＲＡＭ異常診断を両方実施しても、ＲＯＭ診断を２回実施する場合に比較しても短時間に異常診断を行うことができる。

以下に本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置のマイクロコンピュータ構成（制御装置）例を図７に対応させて示すブロック図であり、本発明のＲＯＭ４１は、ＲＯＭ４１の異常診断を実施するためのＲＯＭ異常診断プログラム４１Ａと、ＲＡＭ４２の異常診断を実施するためのＲＡＭ異常診断プログラム４１Ｂを内蔵している。ＲＯＭ異常診断プログラム４１Ａ及びＲＡＭ異常診断プログラム４１Ｂはそれぞれの診断周期で異常診断を実施するが、ＲＯＭ４１はサムチェックを行い、ＲＡＭ４２は書き込み値、読み込み値を診断する公知の診断手法（例えば特開平６−２７０８２３号公報、特開２００４−１３３６３５号公報、特開２００８−２３０５２９号公報等）を用いて異常診断されるようになっている。

このような構成において、図２のフローチャートを参照して本発明の動作を説明する。

図２は診断機能の動作例を示しており、イグニションキーがＯＮになったときに（ステップＳ１）、ＲＯＭ４１、ＲＡＭ４２等の初期診断を行い（ステップＳ２）、初期診断がＯＫの場合（ステップＳ３）、図３に示すようにＲＯＭ４１が内蔵しているＲＯＭ異常診断プログラム４１ＡをＲＡＭ４２に転送する（ステップＳ４）。ＲＯＭ異常診断プログラム４１ＡがＲＡＭ４２に転送された後、車両の走行に伴ってアシスト制御を開始し（ステップＳ５）、アシスト制御実行中に所定周期でＲＯＭ４１、ＲＡＭ４２等の常時診断を行う（ステップＳ６）。そして、イグニションキーがＯＦＦになるまでアシスト及び常時診断を継続し、イグニションキーがＯＦＦになったときに（ステップＳ７）、終了条件を判定して終了するようになっている。

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、上記ステップＳ６において常時診断がＮＧとなった場合にも、終了条件を判定して終了するようになっている。また、上記ステップＳ４におけるＲＯＭ異常診断プログラム４１ＡのＲＡＭ４２への転送は、常時診断（ステップＳ６）の開始時に行うことも可能である。

ここにおいて、上記ステップＳ６の常時診断は図４に示すフローチャートに従って実施される。即ち、常時診断では先ずＲＯＭ４１に内蔵されているＲＡＭ異常診断プログラム４１Ｂに従ってＲＡＭ４２の異常診断を実施し（ステップＳ６１）、その後、ＲＡＭ４２に転送されたＲＯＭ異常診断プログラム４１Ａに従ってＲＯＭ４１の異常診断を実施し（ステップＳ６２）、リターンする。

なお、ステップＳ６１のＲＡＭ診断とステップＳ６２のＲＯＭ診断の順番は任意に変更可能である。

１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
２０モータ
２１モータ電流検出手段
３０コントロールユニット
３１電流指令値演算部
３２位相補償部
３５微分補償部
３６ＰＩ制御部
３７ＰＷＭ制御部
３８インバータ
４０ＣＰＵ
４１ＲＯＭ
４１ＡＲＯＭ異常診断プログラム
４１ＢＲＡＭ異常診断プログラム
４２ＲＡＭ
４３入力手段
４４出力手段

Claims

マイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータ内のＲＯＭに格納されたプログラム、パラメータ等に基づいて制御演算処理するＣＰＵと、記憶領域を形成するＲＡＭとを備え、前記ＣＰＵは前記ＲＯＭ及びＲＡＭと協働して、少なくとも操舵トルクに基づいて車両の操舵系に操舵補助力を付与するモータの電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてアシスト制御する電動パワーステアリング装置において、前記ＲＯＭにＲＯＭ異常診断プログラムを内蔵しており、異常診断時若しくはそれに先立って前記ＲＯＭ異常診断プログラムを前記ＲＡＭに転送し、転送された前記ＲＯＭ異常診断プログラムに基づいて前記ＲＯＭの異常を診断する異常診断機能を具備したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記ＲＯＭが更にＲＡＭ異常診断プログラムを内蔵しており、前記異常診断時に、前記ＲＡＭ異常診断プログラムに基づいて前記ＲＡＭの異常を診断するようになっている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
前記ＲＡＭ異常診断プログラムは、前記ＲＡＭに転送された前記ＲＯＭ異常診断プログラムの異常も診断するようになっている請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。