JP3933536B2 - 電動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、電動モータによって車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、運転者がハンドル（ステアリングホイール）に加える操舵トルクに応じて電動モータを駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。この電動パワーステアリング装置では、操舵のための操作手段であるハンドルに加えられる操舵トルクを検出して当該操舵トルクを示すトルク検出信号を出力するトルクセンサが設けられており、そのトルクセンサからのトルク検出信号に基づき電動モータに流すべき電流の目標値が設定される。そして、この目標値と電動モータに実際に流れる電流の検出値との偏差に基づき、電動モータの駆動手段に与えるべき指令値が生成される。電動モータの駆動手段は、その指令値に応じたデューティ比のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成するＰＷＭ信号生成回路と、そのＰＷＭ信号のデューティ比に応じてオン／オフするパワートランジスタを用いて構成されるモータ駆動回路とから成り、そのデューティ比に応じた電圧すなわち指令値に応じた電圧を電動モータに印加する。この電圧印加によって電動モータに流れる電流は電流検出回路によって検出され、この検出値と上記目標値との差が上記指令値を生成するための偏差として使用される。電動パワーステアリング装置では、このようにして、トルクセンサからのトルク検出信号が示す操舵トルクに基づき設定される目標値の電流が電動モータに流れるようにフィードバック制御が行われる。
【０００３】
このトルクセンサにより出力されるトルク検出信号は、操舵トルクに応じた電圧信号であり、操舵トルク値が”０”のときの当該信号の電圧値は中点電圧とよばれる。この中点電圧は、各トルクセンサの個体差またはトルク検出信号が入力されるハードウェアのばらつき等により所定の基準値からずれを生じている。そこで、各トルクセンサを設置するときまたは装置の初期設定時に当該トルクセンサ固有の中点電圧値または上記基準値からのずれを補正するための補正値のいずれかの値が装置内に記憶される（この動作を以下「中点調整動作」といい、ここで記憶される値を以下「記憶値」という）。この記憶値に基づき中点電圧が算出される構成により、上記個体差等に基づく影響が生じない中点電圧に基づき上記フィートバック制御がなされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように電動パワーステアリング装置においては、上記電流目標値の設定のためにトルクセンサにより検出されるトルク値が重要な要素となっている。しかし、上記中点調整動作の結果として得られる記憶値は、その後の記憶装置の異常動作等により異常な値をとる可能性も考えられる。この異常な値をとる記憶値に基づきトルク値が算出される場合、電流目標値が異常な値に設定され、結果として異常な操舵補助力が発生することにより運転者の良好な操舵フィーリングを損なう可能性も考えられる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、記憶装置の異常動作等により上記記憶値が異常な値をとる場合であっても、運転者の良好な操舵フィーリングを損なうことのない電動パワーステアリング装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、車両操舵のための操作手段によって加えられる操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記操舵トルクに対応する電圧をトルク検出信号として出力するトルクセンサと、
前記操舵トルクが０であるときに前記トルクセンサから出力される電圧である中点電圧に相当する値を記憶する中点電圧記憶手段と、
前記トルクセンサから出力されるトルク検出信号および前記中点電圧記憶手段において記憶される値に基づき、前記操舵トルクを算出する操舵トルク算出手段と、
前記電動モータに流れる電流を検出して当該電流の検出値を出力する電流検出手段と、
前記操舵トルク算出手段により算出された操舵トルクに応じて、前記電動モータに供給すべき電流の目標値として設定される電流目標値と前記電流検出値との偏差に基づき、前記電動モータの駆動に対するフィードバック制御のための指令値を生成するモータ制御手段と、
前記指令値に応じて前記電動モータを駆動する駆動手段と、
前記中点電圧記憶手段に記憶される値が所定の許容範囲を外れる場合に前記操舵補助力を抑制する抑制手段と
を備えることを特徴とする。
【０００７】
このような第１の発明によれば、中点電圧記憶手段に記憶される値が所定の許容範囲を外れる場合、抑制手段により操舵補助力が抑制される構成である。この構成により、中点電圧記憶手段に記憶される中点電圧に相当する値が装置の誤動作等の何らかの理由により異常な値をとったとしても、結果として異常な操舵補助力が抑制され、運転者の良好な操舵フィーリングが損なわれることを防止することができる。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、
前記抑制手段は、前記中点電圧記憶手段に記憶される値が前記許容範囲を外れない場合には、前記中点電圧記憶手段に記憶される値を前記操舵トルク算出手段に与え、前記中点電圧記憶手段に記憶される値が前記許容範囲を外れる場合には、前記許容範囲内の所定の値を前記操舵トルク算出手段に与え、
前記操舵トルク算出手段は、前記抑制手段から与えられた値を使用して、前記操舵トルクを算出することを特徴とする。
【０００９】
このような第２の発明によれば、中点電圧記憶手段に記憶される値が所定の許容範囲を外れる場合、抑制手段により操舵トルク算出手段に対して許容範囲内の値が中点電圧に相当する値として与えられる構成である。この構成により、たとえ中点電圧記憶手段に記憶される値が異常な値をとったとしても異常な操舵補助力が発生することはなく、運転者の良好な操舵フィーリングが損なわれることを防止することができる。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、
前記抑制手段は、前記中点電圧記憶手段に記憶される値が前記許容範囲を外れる場合には、前記操舵補助力の発生を停止させることを特徴とする。
【００１１】
このような第３の発明によれば、中点電圧記憶手段に記憶される値が所定の許容範囲を外れる場合に操舵補助力の発生が停止される構成である。この構成により、中点電圧記憶手段に記憶される中点電圧に相当する値が許容できないほど大きくずれる場合にも、結果として操舵補助力が発生することはなく、運転者の良好な操舵フィーリングが損なわれることを確実に防止することができる。
【００１２】
第４の発明は、第１の発明において、
前記抑制手段は、
前記中点電圧記憶手段により記憶される値と同じ値を記憶する副記憶手段と、
前記中点電圧記憶手段に記憶される値と前記副記憶手段に記憶される値との差が所定の大きさ以上である場合には、前記操舵補助力の発生を停止させる異常処理手段と
を含むことを特徴とする。
【００１３】
このような第４の発明によれば、副記憶手段と中点電圧記憶手段とに記憶される値の差が所定の大きさ以上の場合に操舵補助力の発生が停止される構成である。この構成により、中点電圧記憶手段に記憶される中点電圧に相当する値に異常がある場合にも、結果として操舵補助力が発生することはなく、運転者の良好な操舵フィーリングが損なわれることを確実に防止することができる。また、副記憶手段としてＥＣＵに備えられることが多いサブマイコンが用いられる構成によれば、簡易かつ安価な構成とすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の各実施形態について説明する。
＜１． 第１の実施形態＞
＜１．１ 全体構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車両構成と共に示した概略図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵のための操作手段としてのハンドル（ステアリングホイール）１００に一端が固着されるステアリングシャフト１０２と、そのステアリングシャフト１０２の他端に連結されたラックピニオン機構１０４と、ハンドル１００の操作によってステアリングシャフト１０２に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ３と、この電動パワーステアリング装置が搭載される車両の車速を検出する車速センサ４と、ハンドル操作（操舵操作）による運転者の負荷を軽減するための操舵補助力を発生させる電動モータ６と、そのモータ６の発生する操舵補助力をステアリングシャフト１０２に伝達する減速ギヤ７と、車載バッテリ８からイグニションスイッチ９を介して電源の供給を受け、トルクセンサ３や車速センサ４からのセンサ信号に基づきモータ６の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）５とを備えている。
【００１５】
ここで、ステアリングシャフト１０２において、ハンドル１００側の部分と、減速ギヤ７を介して操舵補助トルクＴａの加えられる部分との間にはトーションバーが介装されている。トルクセンサ３は、そのトーションバーのねじれを検出することにより操舵トルクを検出する。このようにして検出された操舵トルクの検出値Ｔｓは、操舵トルク検出信号としてトルクセンサ３から出力され、ＥＣＵ５に入力される。また、車速センサ４は、車両の車速の検出値Ｖを示す信号を車速信号として出力する。この車速信号もＥＣＵ５に入力される。
【００１６】
このような電動パワーステアリング装置を搭載した車両において運転者がハンドル１００を操作すると、その操作による操舵トルクがトルクセンサ３によって検出され、その操舵トルクの検出値Ｔｓと車速センサ４によって検出された車速の検出値Ｖ（以下、単に「車速Ｖ」という）とに基づいてＥＣＵ５によりモータ６が駆動される。これによりモータ６は操舵補助力を発生し、この操舵補助力が減速ギヤ７を介してステアリングシャフト１０２に加えられることにより、操舵操作による運転者の負荷が軽減される。すなわち、ハンドル操作によって加えられる操舵トルクと、モータ６の発生する操舵補助力によるトルクＴａとの和が、出力トルクＴｂとして、ステアリングシャフト１０２を介してラックピニオン機構１０４に与えられる。これによりピニオン軸が回転すると、その回転がラックピニオン機構１０４によってラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアームから成る連結部材１０６を介して車輪１０８に連結されており、ラック軸の往復運動に応じて車輪１０８の向きが変わる。
【００１７】
＜１．２ 制御装置の構成および動作＞
図２は、上記電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵ５の機能的構成を示すブロック図である。このＥＣＵ５は、モータ制御部として機能するマイクロコンピュータ（以下「マイコン」と略記する）１０と、そのマイコン１０から出力される指令値Ｄに応じたデューティ比のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成するＰＷＭ信号生成回路２０と、そのＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧をモータ６に印加するモータ駆動回路２２と、モータ６に流れる電流を検出する電流検出器２１と、予め記憶された制限値Ｌを出力する制限値記憶回路１３と、中点電圧に相当する値としてマイコン１０から出力される実測中点電圧値Ｏおよび制限値記憶回路１３から出力される所定の制限値Ｌに基づき所定の制限電圧値Ｏｖの電圧信号を発生する制限電圧発生回路１２と、トルクセンサ３からの操舵トルクの検出値Ｔｓを示す信号および制限電圧発生回路１２からの制限電圧値Ｏｖの電圧信号の差分電圧が増幅された増幅トルク検出値Ｔ’ｓを示す信号を出力するアンプ１１とから構成される。
【００１８】
マイコン１０は、その内部のメモリに格納された所定のプログラムを実行することにより、トルクセンサ３からアンプ１１を介して与えられる増幅トルク検出値Ｔ’ｓと、車速センサ４からの車速Ｖとに基づき、モータ６に流すべき電流の目標値Ｉｔを決定する。続いて、この電流目標値Ｉｔと電流検出器２１から出力されるモータ電流の検出値Ｉｓとの偏差Ｉｔ−Ｉｓを算出する。さらに、この偏差Ｉｔ−Ｉｓに基づく比例積分制御演算によって、ＰＷＭ信号生成回路２０に与えるべきフィードバック制御のための上記指令値Ｄを生成する。
【００１９】
ＰＷＭ信号生成回路２０は、この指令値Ｄに応じたデューティ比のパルス信号、すなわち指令値Ｄに応じてパルス幅の変化するＰＷＭ信号を生成する。モータ駆動回路２２は、典型的にはバッテリ８の電源ラインと接地ラインとの間に接続される４個の電力用の電界効果型トランジスタからなるブリッジ回路であって、ＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）に応じた電圧をモータ６に印加する。モータ６は、その電圧印加によって流れる電流に応じた大きさおよび方向のトルクを発生する。
【００２０】
またマイコン１０は、その内部のメモリ（典型的には不揮発性メモリ）に格納される実測中点電圧値Ｏを出力する。この実測中点電圧値Ｏは、トルクセンサ３が設置される際または最初の電源投入時（以下「初期設定時」という）、前述のトーションバーに対して加えられるトルク値を”０”としてトルクセンサ３より出力される電圧値を上記メモリに対して書き込む動作（中点調整動作）により得られる恒久的な値である。以下、装置が通常の動作を行う前に予めなされる上記中点調整動作について図３を参照しつつ詳述する。
【００２１】
トルクセンサ３により出力される操舵トルク検出信号は電圧信号であり、加えられるトルクに応じてその電圧値は図３のように変化する。図３は、操舵トルク検出信号により示される電圧値と、上記トルク値との関係を示す図である。図中の縦軸は上記電圧値（Ｖ）を示し、横軸はトルク値（Ｎｍ）を示す。運転者によりハンドルに力が加えられない場合にはトルク値は”０”となり、ハンドルが左右方向に切られる場合には、その切られる方向に応じてトルク値が正または負の値に変化する。トルク値が”０”のときにトルクセンサ３から出力される上記電圧を中点電圧といい、ここでは２．５Ｖである。もっとも、この中点電圧は、各トルクセンサの個体差等によって本来の中点電圧であるべき値である所定の基準値（例えば２．５Ｖ）から所定の範囲内（例えば±０．１Ｖ程度の範囲内）でずれが生じている。そこで、当該個体差等を解消するため、初期設定時における中点電圧の基準値からのずれを補正する調整動作、すなわち通常動作時に用いられるべき中点電圧に相当する値を設定する中点調整動作が行われる。実測中点電圧値Ｏは、上記基準値から所定の範囲内でずれが生じているが、基準値から補正（オフセット）された中点電圧に相当する値としてこの実測中点電圧値Ｏを用いれば、個体差等により生じる上記ずれの影響を解消することができる。なお、マイコン１０は、当該実測中点電圧値Ｏに代えて上記基準値と当該実測中点電圧値Ｏとの差分値を補正値として記憶し、さらに予め記憶されている基準値に当該補正値を加算して実測中点電圧値Ｏを出力する構成であってもよい。
【００２２】
以上のように予めなされる中点調整動作によりマイコン１０に記憶された実測中点電圧値Ｏは、通常の動作時には制限電圧発生回路１２に入力される。また、制限値記憶回路１３は、中点電圧として許容可能な範囲を示す値として定められた制限値Ｌを予め記憶しており、この制限値Ｌを制限電圧発生回路１２に入力する。制限値Ｌは、個体差等により中点電圧がとりうる範囲外の値であって、上記基準値からのずれが許容範囲内である場合の中点電圧に相当する値の上限値（すなわち許容範囲内の最大値）および下限値（すなわち許容範囲内の最小値）を含む。ここで、許容範囲内のずれとは、典型的には装置の異常動作または良好でない動作（例えば操舵フィーリングが損なわれる動作）が引き起こされない程度のずれである。このように制限値Ｌが定められるのは、実測中点電圧値Ｏが異常な値となる場合、電流目標値が異常な値に設定され、結果として異常な操舵補助力が発生することにより例えば運転者の良好な操舵フィーリングが損なわれることを防止するためである。なお、許容範囲内のずれとは、装置の通常動作時に生じる可能性があるずれであってもよい。
【００２３】
制限電圧発生回路１２は、マイコン１０からの実測中点電圧値Ｏと制限値記憶回路１３からの上記上限値および上記下限値を含む制限値Ｌとを比較し、比較結果に応じて次のように設定された制限電圧値Ｏｖの電圧信号を出力する。すなわち、この制限電圧値Ｏｖは、上記実測中点電圧値Ｏが制限値Ｌに含まれる上限値を超えるかまたは下限値未満である場合には、制限電圧値Ｏｖは上限値から下限値までの範囲内の所定の値に設定され、実測中点電圧値Ｏが制限値Ｌに含まれる上限値から下限値までの範囲内にある場合には、制限電圧値Ｏｖは実測中点電圧値Ｏに設定される。したがって、制限電圧値Ｏｖは実測中点電圧値Ｏが異常な値となる場合にも制限値Ｌが示す範囲（上限値から下限値までの範囲）を外れることがない。例えば、中点電圧であるべき所定の基準値が２．５（Ｖ）であり、初期設定時に実際の中点電圧に相当する値として設定された実測中点電圧値Ｏが２．６（Ｖ）である場合、予め制限値Ｌに含まれる上限値が２．６５（Ｖ）であり下限値が２．４５（Ｖ）に定められていれば、初期設定後に実測中点電圧値Ｏが異常な値となる場合であっても制限電圧値Ｏｖは２．４５（Ｖ）〜２．６５（Ｖ）の範囲内の値となる。なお、上記実測中点電圧値Ｏが上限値を超えるかまたは下限値未満である場合、制限電圧値Ｏｖは、上記基準値や所定時点において一時的に記憶された正常時の実測中点電圧値Ｏに設定されてもよい。
【００２４】
上記制限電圧値Ｏｖの電圧信号はアンプ１１が有する２つの入力端子のうちの一方へ入力される。また、アンプ１１の他方の入力端子へは操舵トルク値Ｔｓを示す信号が入力される。アンプ１１は、これらの入力信号の差分電圧を増幅し、操舵トルクが”０”のときにその電圧が基準値となるように調整された増幅トルク検出値Ｔ’ｓを示す信号として出力する。この信号は、マイコン１０へ与えられる。マイコン１０は、この信号電圧に基づき上記フィードバック制御のための操舵トルク値を算出する。このように、本実施形態において中点電圧に基づく操舵トルク値の算出は、アンプ１１およびマイコン１０において実行される所定のプログラムにより行われるため、マイコン１０およびアンプ１１は操舵トルク算出手段として機能する。
【００２５】
＜１．３ 効果＞
上記実施形態によれば、制限値記憶回路１３に記憶された制限値Ｌが許容範囲の上限値および下限値を定め、アンプ１１に与えるべき中点電圧に相当する電圧信号が制限電圧発生回路１２により出力される構成である。この構成により、中点電圧に相当する電圧が基準電圧よりも許容できないほど大きく異なる値にはならないため、たとえマイコン１０に記憶される中点電圧に相当する値（実測中点電圧値Ｏ）がマイコン１０の誤動作等の何らかの理由により異常な値をとったとしても、結果として異常な操舵補助力が発生することはなく、運転者の良好な操舵フィーリングが損なわれることを防止することができる。なお、制限値Ｌは装置の個体差等を考慮し、適切な調整範囲を予め設定される構成となる。
【００２６】
＜２．第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成は、上記第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成とほぼ同様であるが、この電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵ５の構成の一部が異なる。従って、第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置と同様の構成および動作についてはその説明を省略し、以下、第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置と異なる構成および動作を中心に説明する。
【００２７】
図４は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵ５の構成を示すブロック図である。このＥＣＵ５は、第１の実施形態の場合とほぼ同様の構成であるマイコン１０と、ＰＷＭ信号生成回路２０と、モータ駆動回路２２と、電流検出器２１と、制限値記憶回路１３とを備え、さらに図２の制限電圧発生回路１２に代えて制限値比較回路１５を備え、アンプ１１に代えて、操舵トルクの検出値Ｔｓを示す信号を増幅し増幅トルク検出値Ｔ’ｓを示す信号として出力するアンプ１４を備え、所定の場合にモータ６を停止させる異常処理部１６を新たに備える。
【００２８】
ここで、マイコン１０、ＰＷＭ信号生成回路２０、モータ駆動回路２２、および電流検出器２１の動作は、第１の実施形態の場合と同様であるため説明を省略する。また、マイコン１０は、その内部メモリに記憶された操舵トルクの検出値Ｔｓの中点電圧に相当する実測中点電圧値Ｏに基づいて、操舵トルクが”０”である場合に増幅トルク検出値Ｔ’ｓが０となる増幅トルク検出値Ｔ’ｓの中点電圧に相当する電圧値を算出し、この値に基づき操舵トルク値を算出する。このように、本実施形態において中点電圧に基づく操舵トルク値の算出は、マイコン１０において実行される所定のプログラムによりソフトウェア的に行われるため、マイコン１０により操舵トルク算出手段の機能が実現されることになる。
【００２９】
制限値記憶回路１３の動作は、第１の実施形態の場合とほぼ同様であり、制限値Ｌは、基準値からのずれが許容範囲内である場合の中点電圧に相当する値の上限値および下限値に定められる。ここで、許容範囲内のずれとは、装置を異常動作させない程度のずれ、または操舵補助力の付与を停止させなくても操舵フィーリングが損なわれない程度のずれである。このように制限値Ｌが定められるのは、中点電圧に相当する値が基準電圧よりも許容できないほど大きくずれている場合、異常な操舵補助力が発生することを防止するためである。なお、許容範囲内のずれとは、第１の実施形態の場合と同様に、装置の通常動作時に生じる可能性があるずれであってもよい。
【００３０】
制限値比較回路１５は、図２の制限電圧発生回路１２と同様に、マイコン１０からの実測中点電圧値Ｏと制限値記憶回路１３からの制限値Ｌとを比較するが、比較結果に応じて制限電圧値Ｏｖの電圧信号を出力するのではなく、比較結果に応じて次のような場合に異常判定信号Ａｏｎを出力する。すなわち、この異常判定信号Ａｏｎは、上記実測中点電圧値Ｏが制限値Ｌに含まれる上限値を超えるかまたは下限値未満である場合に出力され、実測中点電圧値Ｏが制限値Ｌに含まれる上限値から下限値までの範囲内にある場合には出力されない。この異常判定信号Ａｏｎは、異常処理部１６へ入力される。
【００３１】
異常処理部１６は、この異常判定信号Ａｏｎが入力された場合、車両の運転室内に設けられる図示されない出力装置に警告出力を行わせる。例えば当該出力装置である液晶ディスプレイ装置に警告文を表示する動作、警告ランプを点灯する動作、およびスピーカから警告のための音や音声を出力する動作のいずれかまたは全てを行わせる。同時に、異常処理部１６は、モータ６の回転を停止させるためにモータ６に付随して設けられている図示されないリレーを動作させる信号であるモータ停止信号Ｍｏｆｆを出力する。このリレーは、信号が入力されることによりモータ６の電源ラインを開放する動作を行う。よって、上記モータ停止信号Ｍｏｆｆがこのリレーに入力されると、モータ６は停止し、操舵補助力は０となる。
【００３２】
上記実施形態によれば、実測中点電圧値Ｏが制限値Ｌが示す許容範囲を外れる場合、制限値比較回路１５から異常判定信号Ａｏｎが出力され、異常処理部１６によりモータ６が停止される構成である。この構成により、マイコン１０に記憶される中点電圧に相当する値（実測中点電圧値Ｏ）がマイコン１０の誤動作等の何らかの理由により異常な値をとることにより中点電圧に相当する値が基準電圧よりも許容できないほど大きくずれる値になる場合にも、結果として操舵補助力が発生することはなく、運転者の良好な操舵フィーリングが損なわれることを確実に防止することができる。
【００３３】
＜３．第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成は、上記第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成とほぼ同様であるが、この電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵ５の構成の一部が異なる。従って、第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置と同様の構成および動作についてはその説明を省略し、以下、第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置と異なる構成および動作を中心に説明する。
【００３４】
図５は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵ５の構成を示すブロック図である。このＥＣＵ５は、第１の実施形態の場合とほぼ同様の構成であるメインマイコン１０と、ＰＷＭ信号生成回路２０と、モータ駆動回路２２と、電流検出器２１と、アンプ１１とを備え、さらに図２の制限電圧発生回路１２に代えて電圧発生回路１７および比較回路１８を備え、図２の制限値記憶回路１３に代えて各種機器を制御するための副制御部として機能するサブマイコン３０を備え、第２の実施形態と同様の異常処理部１６を備える。
【００３５】
ここで、メインマイコン１０、ＰＷＭ信号生成回路２０、モータ駆動回路２２、および電流検出器２１の動作は、第１の実施形態の場合と同様であるため説明を省略するが、このメインマイコン１０は、上記実測中点電圧値Ｏと同じ値である第１の実測中点電圧値Ｏａを出力する。また、サブマイコン３０は、上記メインマイコン１０と同様に初期設定時に上述した中点調整動作により設定される値であって内部のメモリに記憶される第２の実測中点電圧値Ｏｂを出力する。よって通常、第１の実測中点電圧値Ｏａおよび第２の実測中点電圧値Ｏｂは同値となる。なお、第２の実測中点電圧値Ｏｂは、所定の時点にメインマイコン１０からサブマイコン３０へ第１の実測中点電圧値Ｏａが入力され、この値が第２の実測中点電圧値Ｏｂとして記憶される構成であってもよい。
【００３６】
電圧発生回路１７は、図２の制限電圧発生回路１２の上記比較動作を行うことなく、メインマイコン１０から入力された第１の実測中点電圧値Ｏａと同一の値である電圧値Ｏｖの電圧信号を出力する。比較回路１８は、メインマイコン１０からの第１の実測中点電圧値Ｏａとサブマイコン３０からの第２の実測中点電圧値Ｏｂとを比較して、これらの値の差が所定の値よりも大きいか否かを判定し、大きい場合にはメインマイコン１０に記憶されている第１の実測中点電圧値Ｏａに異常があると判定して、異常判定信号Ａｏｎを出力する。この異常判定信号Ａｏｎは、異常処理部１６へ入力される。異常処理部１６の構成および動作は、第２の実施形態の場合と同様であるため説明を省略する。なお、上記所定の値は、典型的にはＡ／Ｄ変換時のビット誤差程度またはトルクセンサ３の検出誤差程度の小さな値である。
【００３７】
上記実施形態によれば、メインマイコン１０からの第１の実測中点電圧値Ｏａとサブマイコン３０からの第２の実測中点電圧値Ｏｂとの差が所定の値よりも離れている場合、比較回路１８から異常判定信号Ａｏｎが出力され、異常処理部１６によりモータ６が停止される構成である。この構成により、マイコン１０に記憶される中点電圧に相当する値（第１の実測中点電圧値Ｏａ）がマイコン１０の誤動作等の何らかの理由により設定当初の値とは異なる値をとる場合、結果として操舵補助力が発生することはなく、運転者の良好な操舵フィーリングが損なわれることを確実に防止することができる。また、ＥＣＵに備えられることが多いサブマイコンが用いられる構成により、簡易かつ安価な構成とすることができる。
【００３８】
＜５．変形例＞
上記第１から第３までの実施形態では、マイコン１０に記憶される実測中点電圧値は、中点調整動作時に設定される構成であるが、所定の更新タイミングで随時更新される構成であってもよい。その場合には更新前の値との比較照合するなど更新時に異常な値が書き込まれることを防止する処理が行われるのが好ましい。また、この実測中点電圧値はマイコン１０とは異なる記憶部に記憶される構成であってもよい。さらに、この実測中点電圧値に代えて、基準値と実測中点電圧値との差分値である補正値が記憶される構成であってもよい。その場合には、併せて基準値も記憶されており、記憶された基準値および補正値から実測中点電圧値に対応する中点電圧に相当する値が算出される構成となる。
【００３９】
上記第１から第３までの実施形態では、ＰＷＭ信号生成回路２０、制限電圧発生回路１２、制限値比較回路１５、または電圧発生回路１７はマイコン１０とは異なるハードウェアからなる構成であるが、マイコン１０により所定のプログラムが実行されることにより、各種構成要素の機能がソフトウェア的に実現される構成であってもよい。また、上記第１および第３の実施形態では、アンプ１１により中点電圧が参照されて操舵トルクが”０”のときにその電圧が基準値となる増幅トルク検出値Ｔ’ｓを示す信号が出力される構成であるが、アンプ１１に代えてマイコン１０により所定のプログラムが実行されることにより、ソフトウェア的に中点電圧が参照されて操舵トルクが算出される構成であってもよい。逆に、第２の実施形態では、中点電圧に基づく操舵トルク値の算出はマイコン１０において実行される所定のプログラムにより行われる構成であるが、操舵トルク値の算出はアンプにより中点電圧が参照されるようなハードウェアにより行われる構成であってもよい。
【００４０】
上記第２および第３の実施形態では、異常処理部１６は、モータ６に設けられたリレーを動作させることによりモータ６を停止させる構成であるが、操舵補助力を０にする構成であれば、例えばモータ駆動回路２２またはＰＷＭ信号生成回路２０の動作を停止させる構成であってもよいし、モータ駆動回路２２またはＰＷＭ信号生成回路２０によりモータ６を停止させるようにこれらを制御する構成であってもよい。また、操舵補助力がモータ６から減速ギヤ７を介してステアリングシャフト１０２に伝達される経路途中にクラッチ装置等が設けられており、当該装置により操舵補助力の伝達が機械的に切り離される構成であってもよい。さらに、異常処理部１６は、運転者の操舵フィーリングを損なわない程度に操舵補助力を低減する構成であってもよい。
【００４１】
上記第１および第２の実施形態において、制限値記憶回路１３に代えて第３の実施形態におけるサブマイコン３０を新たに備え、制限値記憶回路１３の機能をこのサブマイコン３０により実現する構成であってもよい。さらに、制限電圧発生回路１２または制限値比較回路１５の機能をこのサブマイコン３０により実現する構成であってもよい。典型的には、図６に示す構成が考えられる。図６は、上記第２の実施形態の変形例に係る電動パワーステアリング装置におけるＥＣＵの構成を示すブロック図である。図６に示す構成では、図４のアンプ１４に代えて、図５と同様のアンプ１１および電圧発生回路１７が備えられ、図４の制限値記憶回路１３および制限値比較回路１５に代えて、サブマイコン３０が備えられる。すなわち、このサブマイコン３０に内蔵される読み出し専用メモリ等により制限値記憶回路１３に相当する機能が実現され、またこのサブマイコン３０により制限値比較回路１５に相当する機能がソフトウェア的に実現される。また、上記第３の実施形態において、比較回路１８が省略されて、この比較回路１８の機能はサブマイコン３０により実現される構成であってもよい。さらに、上記第２および第３の実施形態における異常処理部１６の機能も同様に、サブマイコン３０により実現される構成であってもよい。
【００４２】
第３の実施形態において、サブマイコン３０は、第２の実測中点電圧値Ｏｂを記憶せず、メインマイコン１０から第１の実測中点電圧値Ｏａを入力し、許容範囲内か否かを判断しても良い。そして、許容範囲外の場合は、異常判定信号Ａｏｎを異常処理部１６に出力する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成をそれに関連する車両構成と共に示す概略図である。
【図２】上記実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図３】上記実施形態においてトルク検出信号により示される電圧値と、加えられるトルク値との関係を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の変形例に係る電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
３ …トルクセンサ
４ …車速センサ
５ …電子制御ユニット（ＥＣＵ）
６ …モータ
７ …減速ギヤ
８ …バッテリ
１０ …マイクロコンピュータ（モータ制御部）
１１ …アンプ
１２ …制限電圧発生回路
１３ …制限値記憶回路
１４ …アンプ
１５ …制限値比較回路
１６ …異常処理部
１７ …電圧発生回路
１８ …比較回路
２０ …ＰＷＭ信号生成回路
２１ …電流検出器
２２ …モータ駆動回路
３０ …サブマイクロコンピュータ（副制御部）
Ｖ …車速
Ｄ …指令値
Ｌ …制限値
Ｔｓ …操舵トルク値
Ｏｖ …制限電圧値
Ａｏｎ …異常判定信号
Ｍｏｆｆ …モータ停止信号
Ｏ，Ｏａ，Ｏｂ …実測中点電圧値
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータによって車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、運転者がハンドル（ステアリングホイール）に加える操舵トルクに応じて電動モータを駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。この電動パワーステアリング装置では、操舵のための操作手段であるハンドルに加えられる操舵トルクを検出して当該操舵トルクを示すトルク検出信号を出力するトルクセンサが設けられており、そのトルクセンサからのトルク検出信号に基づき電動モータに流すべき電流の目標値が設定される。そして、この目標値と電動モータに実際に流れる電流の検出値との偏差に基づき、電動モータの駆動手段に与えるべき指令値が生成される。電動モータの駆動手段は、その指令値に応じたデューティ比のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成するＰＷＭ信号生成回路と、そのＰＷＭ信号のデューティ比に応じてオン／オフするパワートランジスタを用いて構成されるモータ駆動回路とから成り、そのデューティ比に応じた電圧すなわち指令値に応じた電圧を電動モータに印加する。この電圧印加によって電動モータに流れる電流は電流検出回路によって検出され、この検出値と上記目標値との差が上記指令値を生成するための偏差として使用される。電動パワーステアリング装置では、このようにして、トルクセンサからのトルク検出信号が示す操舵トルクに基づき設定される目標値の電流が電動モータに流れるようにフィードバック制御が行われる。
【０００３】
このトルクセンサにより出力されるトルク検出信号は、操舵トルクに応じた電圧信号であり、操舵トルク値が”０”のときの当該信号の電圧値は中点電圧とよばれる。この中点電圧は、各トルクセンサの個体差またはトルク検出信号が入力されるハードウェアのばらつき等により所定の基準値からずれを生じている。そこで、各トルクセンサを設置するときまたは装置の初期設定時に当該トルクセンサ固有の中点電圧値または上記基準値からのずれを補正するための補正値のいずれかの値が装置内に記憶される（この動作を以下「中点調整動作」といい、ここで記憶される値を以下「記憶値」という）。この記憶値に基づき中点電圧が算出される構成により、上記個体差等に基づく影響が生じない中点電圧に基づき上記フィートバック制御がなされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように電動パワーステアリング装置においては、上記電流目標値の設定のためにトルクセンサにより検出されるトルク値が重要な要素となっている。しかし、上記中点調整動作の結果として得られる記憶値は、その後の記憶装置の異常動作等により異常な値をとる可能性も考えられる。この異常な値をとる記憶値に基づきトルク値が算出される場合、電流目標値が異常な値に設定され、結果として異常な操舵補助力が発生することにより運転者の良好な操舵フィーリングを損なう可能性も考えられる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、記憶装置の異常動作等により上記記憶値が異常な値をとる場合であっても、運転者の良好な操舵フィーリングを損なうことのない電動パワーステアリング装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、車両操舵のための操作手段によって加えられる操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記操舵トルクに対応する電圧をトルク検出信号として出力するトルクセンサと、
前記操舵トルクが０であるときに前記トルクセンサから出力される電圧である中点電圧に相当する値を記憶する中点電圧記憶手段と、
前記トルクセンサから出力されるトルク検出信号および前記中点電圧記憶手段において記憶される値に基づき、前記操舵トルクを算出する操舵トルク算出手段と、
前記電動モータに流れる電流を検出して当該電流の検出値を出力する電流検出手段と、
前記操舵トルク算出手段により算出された操舵トルクに応じて、前記電動モータに供給すべき電流の目標値として設定される電流目標値と前記電流検出値との偏差に基づき、前記電動モータの駆動に対するフィードバック制御のための指令値を生成するモータ制御手段と、
前記指令値に応じて前記電動モータを駆動する駆動手段と、
前記中点電圧記憶手段に記憶される値が所定の許容範囲を外れる場合に前記操舵補助力を抑制する抑制手段と
を備えることを特徴とする。
【０００７】
このような第１の発明によれば、中点電圧記憶手段に記憶される値が所定の許容範囲を外れる場合、抑制手段により操舵補助力が抑制される構成である。この構成により、中点電圧記憶手段に記憶される中点電圧に相当する値が装置の誤動作等の何らかの理由により異常な値をとったとしても、結果として異常な操舵補助力が抑制され、運転者の良好な操舵フィーリングが損なわれることを防止することができる。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、
前記抑制手段は、前記中点電圧記憶手段に記憶される値が前記許容範囲を外れない場合には、前記中点電圧記憶手段に記憶される値を前記操舵トルク算出手段に与え、前記中点電圧記憶手段に記憶される値が前記許容範囲を外れる場合には、前記許容範囲内の所定の値を前記操舵トルク算出手段に与え、
前記操舵トルク算出手段は、前記抑制手段から与えられた値を使用して、前記操舵トルクを算出することを特徴とする。
【０００９】
このような第２の発明によれば、中点電圧記憶手段に記憶される値が所定の許容範囲を外れる場合、抑制手段により操舵トルク算出手段に対して許容範囲内の値が中点電圧に相当する値として与えられる構成である。この構成により、たとえ中点電圧記憶手段に記憶される値が異常な値をとったとしても異常な操舵補助力が発生することはなく、運転者の良好な操舵フィーリングが損なわれることを防止することができる。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、
前記抑制手段は、前記中点電圧記憶手段に記憶される値が前記許容範囲を外れる場合には、前記操舵補助力の発生を停止させることを特徴とする。
【００１１】
このような第３の発明によれば、中点電圧記憶手段に記憶される値が所定の許容範囲を外れる場合に操舵補助力の発生が停止される構成である。この構成により、中点電圧記憶手段に記憶される中点電圧に相当する値が許容できないほど大きくずれる場合にも、結果として操舵補助力が発生することはなく、運転者の良好な操舵フィーリングが損なわれることを確実に防止することができる。
【００１２】
第４の発明は、第１の発明において、
前記抑制手段は、
前記中点電圧記憶手段により記憶される値と同じ値を記憶する副記憶手段と、
前記中点電圧記憶手段に記憶される値と前記副記憶手段に記憶される値との差が所定の大きさ以上である場合には、前記操舵補助力の発生を停止させる異常処理手段と
を含むことを特徴とする。
【００１３】
このような第４の発明によれば、副記憶手段と中点電圧記憶手段とに記憶される値の差が所定の大きさ以上の場合に操舵補助力の発生が停止される構成である。この構成により、中点電圧記憶手段に記憶される中点電圧に相当する値に異常がある場合にも、結果として操舵補助力が発生することはなく、運転者の良好な操舵フィーリングが損なわれることを確実に防止することができる。また、副記憶手段としてＥＣＵに備えられることが多いサブマイコンが用いられる構成によれば、簡易かつ安価な構成とすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の各実施形態について説明する。
＜１． 第１の実施形態＞
＜１．１ 全体構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車両構成と共に示した概略図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵のための操作手段としてのハンドル（ステアリングホイール）１００に一端が固着されるステアリングシャフト１０２と、そのステアリングシャフト１０２の他端に連結されたラックピニオン機構１０４と、ハンドル１００の操作によってステアリングシャフト１０２に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ３と、この電動パワーステアリング装置が搭載される車両の車速を検出する車速センサ４と、ハンドル操作（操舵操作）による運転者の負荷を軽減するための操舵補助力を発生させる電動モータ６と、そのモータ６の発生する操舵補助力をステアリングシャフト１０２に伝達する減速ギヤ７と、車載バッテリ８からイグニションスイッチ９を介して電源の供給を受け、トルクセンサ３や車速センサ４からのセンサ信号に基づきモータ６の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）５とを備えている。
【００１５】
ここで、ステアリングシャフト１０２において、ハンドル１００側の部分と、減速ギヤ７を介して操舵補助トルクＴａの加えられる部分との間にはトーションバーが介装されている。トルクセンサ３は、そのトーションバーのねじれを検出することにより操舵トルクを検出する。このようにして検出された操舵トルクの検出値Ｔｓは、操舵トルク検出信号としてトルクセンサ３から出力され、ＥＣＵ５に入力される。また、車速センサ４は、車両の車速の検出値Ｖを示す信号を車速信号として出力する。この車速信号もＥＣＵ５に入力される。
【００１６】
このような電動パワーステアリング装置を搭載した車両において運転者がハンドル１００を操作すると、その操作による操舵トルクがトルクセンサ３によって検出され、その操舵トルクの検出値Ｔｓと車速センサ４によって検出された車速の検出値Ｖ（以下、単に「車速Ｖ」という）とに基づいてＥＣＵ５によりモータ６が駆動される。これによりモータ６は操舵補助力を発生し、この操舵補助力が減速ギヤ７を介してステアリングシャフト１０２に加えられることにより、操舵操作による運転者の負荷が軽減される。すなわち、ハンドル操作によって加えられる操舵トルクと、モータ６の発生する操舵補助力によるトルクＴａとの和が、出力トルクＴｂとして、ステアリングシャフト１０２を介してラックピニオン機構１０４に与えられる。これによりピニオン軸が回転すると、その回転がラックピニオン機構１０４によってラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアームから成る連結部材１０６を介して車輪１０８に連結されており、ラック軸の往復運動に応じて車輪１０８の向きが変わる。
【００１７】
＜１．２ 制御装置の構成および動作＞
図２は、上記電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵ５の機能的構成を示すブロック図である。このＥＣＵ５は、モータ制御部として機能するマイクロコンピュータ（以下「マイコン」と略記する）１０と、そのマイコン１０から出力される指令値Ｄに応じたデューティ比のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成するＰＷＭ信号生成回路２０と、そのＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧をモータ６に印加するモータ駆動回路２２と、モータ６に流れる電流を検出する電流検出器２１と、予め記憶された制限値Ｌを出力する制限値記憶回路１３と、中点電圧に相当する値としてマイコン１０から出力される実測中点電圧値Ｏおよび制限値記憶回路１３から出力される所定の制限値Ｌに基づき所定の制限電圧値Ｏｖの電圧信号を発生する制限電圧発生回路１２と、トルクセンサ３からの操舵トルクの検出値Ｔｓを示す信号および制限電圧発生回路１２からの制限電圧値Ｏｖの電圧信号の差分電圧が増幅された増幅トルク検出値Ｔ’ｓを示す信号を出力するアンプ１１とから構成される。
【００１８】
マイコン１０は、その内部のメモリに格納された所定のプログラムを実行することにより、トルクセンサ３からアンプ１１を介して与えられる増幅トルク検出値Ｔ’ｓと、車速センサ４からの車速Ｖとに基づき、モータ６に流すべき電流の目標値Ｉｔを決定する。続いて、この電流目標値Ｉｔと電流検出器２１から出力されるモータ電流の検出値Ｉｓとの偏差Ｉｔ−Ｉｓを算出する。さらに、この偏差Ｉｔ−Ｉｓに基づく比例積分制御演算によって、ＰＷＭ信号生成回路２０に与えるべきフィードバック制御のための上記指令値Ｄを生成する。
【００１９】
ＰＷＭ信号生成回路２０は、この指令値Ｄに応じたデューティ比のパルス信号、すなわち指令値Ｄに応じてパルス幅の変化するＰＷＭ信号を生成する。モータ駆動回路２２は、典型的にはバッテリ８の電源ラインと接地ラインとの間に接続される４個の電力用の電界効果型トランジスタからなるブリッジ回路であって、ＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）に応じた電圧をモータ６に印加する。モータ６は、その電圧印加によって流れる電流に応じた大きさおよび方向のトルクを発生する。
【００２０】
またマイコン１０は、その内部のメモリ（典型的には不揮発性メモリ）に格納される実測中点電圧値Ｏを出力する。この実測中点電圧値Ｏは、トルクセンサ３が設置される際または最初の電源投入時（以下「初期設定時」という）、前述のトーションバーに対して加えられるトルク値を”０”としてトルクセンサ３より出力される電圧値を上記メモリに対して書き込む動作（中点調整動作）により得られる恒久的な値である。以下、装置が通常の動作を行う前に予めなされる上記中点調整動作について図３を参照しつつ詳述する。
【００２１】
トルクセンサ３により出力される操舵トルク検出信号は電圧信号であり、加えられるトルクに応じてその電圧値は図３のように変化する。図３は、操舵トルク検出信号により示される電圧値と、上記トルク値との関係を示す図である。図中の縦軸は上記電圧値（Ｖ）を示し、横軸はトルク値（Ｎｍ）を示す。運転者によりハンドルに力が加えられない場合にはトルク値は”０”となり、ハンドルが左右方向に切られる場合には、その切られる方向に応じてトルク値が正または負の値に変化する。トルク値が”０”のときにトルクセンサ３から出力される上記電圧を中点電圧といい、ここでは２．５Ｖである。もっとも、この中点電圧は、各トルクセンサの個体差等によって本来の中点電圧であるべき値である所定の基準値（例えば２．５Ｖ）から所定の範囲内（例えば±０．１Ｖ程度の範囲内）でずれが生じている。そこで、当該個体差等を解消するため、初期設定時における中点電圧の基準値からのずれを補正する調整動作、すなわち通常動作時に用いられるべき中点電圧に相当する値を設定する中点調整動作が行われる。実測中点電圧値Ｏは、上記基準値から所定の範囲内でずれが生じているが、基準値から補正（オフセット）された中点電圧に相当する値としてこの実測中点電圧値Ｏを用いれば、個体差等により生じる上記ずれの影響を解消することができる。なお、マイコン１０は、当該実測中点電圧値Ｏに代えて上記基準値と当該実測中点電圧値Ｏとの差分値を補正値として記憶し、さらに予め記憶されている基準値に当該補正値を加算して実測中点電圧値Ｏを出力する構成であってもよい。
【００２２】
以上のように予めなされる中点調整動作によりマイコン１０に記憶された実測中点電圧値Ｏは、通常の動作時には制限電圧発生回路１２に入力される。また、制限値記憶回路１３は、中点電圧として許容可能な範囲を示す値として定められた制限値Ｌを予め記憶しており、この制限値Ｌを制限電圧発生回路１２に入力する。制限値Ｌは、個体差等により中点電圧がとりうる範囲外の値であって、上記基準値からのずれが許容範囲内である場合の中点電圧に相当する値の上限値（すなわち許容範囲内の最大値）および下限値（すなわち許容範囲内の最小値）を含む。ここで、許容範囲内のずれとは、典型的には装置の異常動作または良好でない動作（例えば操舵フィーリングが損なわれる動作）が引き起こされない程度のずれである。このように制限値Ｌが定められるのは、実測中点電圧値Ｏが異常な値となる場合、電流目標値が異常な値に設定され、結果として異常な操舵補助力が発生することにより例えば運転者の良好な操舵フィーリングが損なわれることを防止するためである。なお、許容範囲内のずれとは、装置の通常動作時に生じる可能性があるずれであってもよい。
【００２３】
制限電圧発生回路１２は、マイコン１０からの実測中点電圧値Ｏと制限値記憶回路１３からの上記上限値および上記下限値を含む制限値Ｌとを比較し、比較結果に応じて次のように設定された制限電圧値Ｏｖの電圧信号を出力する。すなわち、この制限電圧値Ｏｖは、上記実測中点電圧値Ｏが制限値Ｌに含まれる上限値を超えるかまたは下限値未満である場合には、制限電圧値Ｏｖは上限値から下限値までの範囲内の所定の値に設定され、実測中点電圧値Ｏが制限値Ｌに含まれる上限値から下限値までの範囲内にある場合には、制限電圧値Ｏｖは実測中点電圧値Ｏに設定される。したがって、制限電圧値Ｏｖは実測中点電圧値Ｏが異常な値となる場合にも制限値Ｌが示す範囲（上限値から下限値までの範囲）を外れることがない。例えば、中点電圧であるべき所定の基準値が２．５（Ｖ）であり、初期設定時に実際の中点電圧に相当する値として設定された実測中点電圧値Ｏが２．６（Ｖ）である場合、予め制限値Ｌに含まれる上限値が２．６５（Ｖ）であり下限値が２．４５（Ｖ）に定められていれば、初期設定後に実測中点電圧値Ｏが異常な値となる場合であっても制限電圧値Ｏｖは２．４５（Ｖ）〜２．６５（Ｖ）の範囲内の値となる。なお、上記実測中点電圧値Ｏが上限値を超えるかまたは下限値未満である場合、制限電圧値Ｏｖは、上記基準値や所定時点において一時的に記憶された正常時の実測中点電圧値Ｏに設定されてもよい。
【００２４】
上記制限電圧値Ｏｖの電圧信号はアンプ１１が有する２つの入力端子のうちの一方へ入力される。また、アンプ１１の他方の入力端子へは操舵トルク値Ｔｓを示す信号が入力される。アンプ１１は、これらの入力信号の差分電圧を増幅し、操舵トルクが”０”のときにその電圧が基準値となるように調整された増幅トルク検出値Ｔ’ｓを示す信号として出力する。この信号は、マイコン１０へ与えられる。マイコン１０は、この信号電圧に基づき上記フィードバック制御のための操舵トルク値を算出する。このように、本実施形態において中点電圧に基づく操舵トルク値の算出は、アンプ１１およびマイコン１０において実行される所定のプログラムにより行われるため、マイコン１０およびアンプ１１は操舵トルク算出手段として機能する。
【００２５】
＜１．３ 効果＞
上記実施形態によれば、制限値記憶回路１３に記憶された制限値Ｌが許容範囲の上限値および下限値を定め、アンプ１１に与えるべき中点電圧に相当する電圧信号が制限電圧発生回路１２により出力される構成である。この構成により、中点電圧に相当する電圧が基準電圧よりも許容できないほど大きく異なる値にはならないため、たとえマイコン１０に記憶される中点電圧に相当する値（実測中点電圧値Ｏ）がマイコン１０の誤動作等の何らかの理由により異常な値をとったとしても、結果として異常な操舵補助力が発生することはなく、運転者の良好な操舵フィーリングが損なわれることを防止することができる。なお、制限値Ｌは装置の個体差等を考慮し、適切な調整範囲を予め設定される構成となる。
【００２６】
＜２．第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成は、上記第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成とほぼ同様であるが、この電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵ５の構成の一部が異なる。従って、第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置と同様の構成および動作についてはその説明を省略し、以下、第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置と異なる構成および動作を中心に説明する。
【００２７】
図４は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵ５の構成を示すブロック図である。このＥＣＵ５は、第１の実施形態の場合とほぼ同様の構成であるマイコン１０と、ＰＷＭ信号生成回路２０と、モータ駆動回路２２と、電流検出器２１と、制限値記憶回路１３とを備え、さらに図２の制限電圧発生回路１２に代えて制限値比較回路１５を備え、アンプ１１に代えて、操舵トルクの検出値Ｔｓを示す信号を増幅し増幅トルク検出値Ｔ’ｓを示す信号として出力するアンプ１４を備え、所定の場合にモータ６を停止させる異常処理部１６を新たに備える。
【００２８】
ここで、マイコン１０、ＰＷＭ信号生成回路２０、モータ駆動回路２２、および電流検出器２１の動作は、第１の実施形態の場合と同様であるため説明を省略する。また、マイコン１０は、その内部メモリに記憶された操舵トルクの検出値Ｔｓの中点電圧に相当する実測中点電圧値Ｏに基づいて、操舵トルクが”０”である場合に増幅トルク検出値Ｔ’ｓが０となる増幅トルク検出値Ｔ’ｓの中点電圧に相当する電圧値を算出し、この値に基づき操舵トルク値を算出する。このように、本実施形態において中点電圧に基づく操舵トルク値の算出は、マイコン１０において実行される所定のプログラムによりソフトウェア的に行われるため、マイコン１０により操舵トルク算出手段の機能が実現されることになる。
【００２９】
制限値記憶回路１３の動作は、第１の実施形態の場合とほぼ同様であり、制限値Ｌは、基準値からのずれが許容範囲内である場合の中点電圧に相当する値の上限値および下限値に定められる。ここで、許容範囲内のずれとは、装置を異常動作させない程度のずれ、または操舵補助力の付与を停止させなくても操舵フィーリングが損なわれない程度のずれである。このように制限値Ｌが定められるのは、中点電圧に相当する値が基準電圧よりも許容できないほど大きくずれている場合、異常な操舵補助力が発生することを防止するためである。なお、許容範囲内のずれとは、第１の実施形態の場合と同様に、装置の通常動作時に生じる可能性があるずれであってもよい。
【００３０】
制限値比較回路１５は、図２の制限電圧発生回路１２と同様に、マイコン１０からの実測中点電圧値Ｏと制限値記憶回路１３からの制限値Ｌとを比較するが、比較結果に応じて制限電圧値Ｏｖの電圧信号を出力するのではなく、比較結果に応じて次のような場合に異常判定信号Ａｏｎを出力する。すなわち、この異常判定信号Ａｏｎは、上記実測中点電圧値Ｏが制限値Ｌに含まれる上限値を超えるかまたは下限値未満である場合に出力され、実測中点電圧値Ｏが制限値Ｌに含まれる上限値から下限値までの範囲内にある場合には出力されない。この異常判定信号Ａｏｎは、異常処理部１６へ入力される。
【００３１】
異常処理部１６は、この異常判定信号Ａｏｎが入力された場合、車両の運転室内に設けられる図示されない出力装置に警告出力を行わせる。例えば当該出力装置である液晶ディスプレイ装置に警告文を表示する動作、警告ランプを点灯する動作、およびスピーカから警告のための音や音声を出力する動作のいずれかまたは全てを行わせる。同時に、異常処理部１６は、モータ６の回転を停止させるためにモータ６に付随して設けられている図示されないリレーを動作させる信号であるモータ停止信号Ｍｏｆｆを出力する。このリレーは、信号が入力されることによりモータ６の電源ラインを開放する動作を行う。よって、上記モータ停止信号Ｍｏｆｆがこのリレーに入力されると、モータ６は停止し、操舵補助力は０となる。
【００３２】
上記実施形態によれば、実測中点電圧値Ｏが制限値Ｌが示す許容範囲を外れる場合、制限値比較回路１５から異常判定信号Ａｏｎが出力され、異常処理部１６によりモータ６が停止される構成である。この構成により、マイコン１０に記憶される中点電圧に相当する値（実測中点電圧値Ｏ）がマイコン１０の誤動作等の何らかの理由により異常な値をとることにより中点電圧に相当する値が基準電圧よりも許容できないほど大きくずれる値になる場合にも、結果として操舵補助力が発生することはなく、運転者の良好な操舵フィーリングが損なわれることを確実に防止することができる。
【００３３】
＜３．第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成は、上記第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成とほぼ同様であるが、この電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵ５の構成の一部が異なる。従って、第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置と同様の構成および動作についてはその説明を省略し、以下、第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置と異なる構成および動作を中心に説明する。
【００３４】
図５は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵ５の構成を示すブロック図である。このＥＣＵ５は、第１の実施形態の場合とほぼ同様の構成であるメインマイコン１０と、ＰＷＭ信号生成回路２０と、モータ駆動回路２２と、電流検出器２１と、アンプ１１とを備え、さらに図２の制限電圧発生回路１２に代えて電圧発生回路１７および比較回路１８を備え、図２の制限値記憶回路１３に代えて各種機器を制御するための副制御部として機能するサブマイコン３０を備え、第２の実施形態と同様の異常処理部１６を備える。
【００３５】
ここで、メインマイコン１０、ＰＷＭ信号生成回路２０、モータ駆動回路２２、および電流検出器２１の動作は、第１の実施形態の場合と同様であるため説明を省略するが、このメインマイコン１０は、上記実測中点電圧値Ｏと同じ値である第１の実測中点電圧値Ｏａを出力する。また、サブマイコン３０は、上記メインマイコン１０と同様に初期設定時に上述した中点調整動作により設定される値であって内部のメモリに記憶される第２の実測中点電圧値Ｏｂを出力する。よって通常、第１の実測中点電圧値Ｏａおよび第２の実測中点電圧値Ｏｂは同値となる。なお、第２の実測中点電圧値Ｏｂは、所定の時点にメインマイコン１０からサブマイコン３０へ第１の実測中点電圧値Ｏａが入力され、この値が第２の実測中点電圧値Ｏｂとして記憶される構成であってもよい。
【００３６】
電圧発生回路１７は、図２の制限電圧発生回路１２の上記比較動作を行うことなく、メインマイコン１０から入力された第１の実測中点電圧値Ｏａと同一の値である電圧値Ｏｖの電圧信号を出力する。比較回路１８は、メインマイコン１０からの第１の実測中点電圧値Ｏａとサブマイコン３０からの第２の実測中点電圧値Ｏｂとを比較して、これらの値の差が所定の値よりも大きいか否かを判定し、大きい場合にはメインマイコン１０に記憶されている第１の実測中点電圧値Ｏａに異常があると判定して、異常判定信号Ａｏｎを出力する。この異常判定信号Ａｏｎは、異常処理部１６へ入力される。異常処理部１６の構成および動作は、第２の実施形態の場合と同様であるため説明を省略する。なお、上記所定の値は、典型的にはＡ／Ｄ変換時のビット誤差程度またはトルクセンサ３の検出誤差程度の小さな値である。
【００３７】
上記実施形態によれば、メインマイコン１０からの第１の実測中点電圧値Ｏａとサブマイコン３０からの第２の実測中点電圧値Ｏｂとの差が所定の値よりも離れている場合、比較回路１８から異常判定信号Ａｏｎが出力され、異常処理部１６によりモータ６が停止される構成である。この構成により、マイコン１０に記憶される中点電圧に相当する値（第１の実測中点電圧値Ｏａ）がマイコン１０の誤動作等の何らかの理由により設定当初の値とは異なる値をとる場合、結果として操舵補助力が発生することはなく、運転者の良好な操舵フィーリングが損なわれることを確実に防止することができる。また、ＥＣＵに備えられることが多いサブマイコンが用いられる構成により、簡易かつ安価な構成とすることができる。
【００３８】
＜５．変形例＞
上記第１から第３までの実施形態では、マイコン１０に記憶される実測中点電圧値は、中点調整動作時に設定される構成であるが、所定の更新タイミングで随時更新される構成であってもよい。その場合には更新前の値との比較照合するなど更新時に異常な値が書き込まれることを防止する処理が行われるのが好ましい。また、この実測中点電圧値はマイコン１０とは異なる記憶部に記憶される構成であってもよい。さらに、この実測中点電圧値に代えて、基準値と実測中点電圧値との差分値である補正値が記憶される構成であってもよい。その場合には、併せて基準値も記憶されており、記憶された基準値および補正値から実測中点電圧値に対応する中点電圧に相当する値が算出される構成となる。
【００３９】
上記第１から第３までの実施形態では、ＰＷＭ信号生成回路２０、制限電圧発生回路１２、制限値比較回路１５、または電圧発生回路１７はマイコン１０とは異なるハードウェアからなる構成であるが、マイコン１０により所定のプログラムが実行されることにより、各種構成要素の機能がソフトウェア的に実現される構成であってもよい。また、上記第１および第３の実施形態では、アンプ１１により中点電圧が参照されて操舵トルクが”０”のときにその電圧が基準値となる増幅トルク検出値Ｔ’ｓを示す信号が出力される構成であるが、アンプ１１に代えてマイコン１０により所定のプログラムが実行されることにより、ソフトウェア的に中点電圧が参照されて操舵トルクが算出される構成であってもよい。逆に、第２の実施形態では、中点電圧に基づく操舵トルク値の算出はマイコン１０において実行される所定のプログラムにより行われる構成であるが、操舵トルク値の算出はアンプにより中点電圧が参照されるようなハードウェアにより行われる構成であってもよい。
【００４０】
上記第２および第３の実施形態では、異常処理部１６は、モータ６に設けられたリレーを動作させることによりモータ６を停止させる構成であるが、操舵補助力を０にする構成であれば、例えばモータ駆動回路２２またはＰＷＭ信号生成回路２０の動作を停止させる構成であってもよいし、モータ駆動回路２２またはＰＷＭ信号生成回路２０によりモータ６を停止させるようにこれらを制御する構成であってもよい。また、操舵補助力がモータ６から減速ギヤ７を介してステアリングシャフト１０２に伝達される経路途中にクラッチ装置等が設けられており、当該装置により操舵補助力の伝達が機械的に切り離される構成であってもよい。さらに、異常処理部１６は、運転者の操舵フィーリングを損なわない程度に操舵補助力を低減する構成であってもよい。
【００４１】
上記第１および第２の実施形態において、制限値記憶回路１３に代えて第３の実施形態におけるサブマイコン３０を新たに備え、制限値記憶回路１３の機能をこのサブマイコン３０により実現する構成であってもよい。さらに、制限電圧発生回路１２または制限値比較回路１５の機能をこのサブマイコン３０により実現する構成であってもよい。典型的には、図６に示す構成が考えられる。図６は、上記第２の実施形態の変形例に係る電動パワーステアリング装置におけるＥＣＵの構成を示すブロック図である。図６に示す構成では、図４のアンプ１４に代えて、図５と同様のアンプ１１および電圧発生回路１７が備えられ、図４の制限値記憶回路１３および制限値比較回路１５に代えて、サブマイコン３０が備えられる。すなわち、このサブマイコン３０に内蔵される読み出し専用メモリ等により制限値記憶回路１３に相当する機能が実現され、またこのサブマイコン３０により制限値比較回路１５に相当する機能がソフトウェア的に実現される。また、上記第３の実施形態において、比較回路１８が省略されて、この比較回路１８の機能はサブマイコン３０により実現される構成であってもよい。さらに、上記第２および第３の実施形態における異常処理部１６の機能も同様に、サブマイコン３０により実現される構成であってもよい。
【００４２】
第３の実施形態において、サブマイコン３０は、第２の実測中点電圧値Ｏｂを記憶せず、メインマイコン１０から第１の実測中点電圧値Ｏａを入力し、許容範囲内か否かを判断しても良い。そして、許容範囲外の場合は、異常判定信号Ａｏｎを異常処理部１６に出力する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成をそれに関連する車両構成と共に示す概略図である。
【図２】上記実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図３】上記実施形態においてトルク検出信号により示される電圧値と、加えられるトルク値との関係を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の変形例に係る電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
３ …トルクセンサ
４ …車速センサ
５ …電子制御ユニット（ＥＣＵ）
６ …モータ
７ …減速ギヤ
８ …バッテリ
１０ …マイクロコンピュータ（モータ制御部）
１１ …アンプ
１２ …制限電圧発生回路
１３ …制限値記憶回路
１４ …アンプ
１５ …制限値比較回路
１６ …異常処理部
１７ …電圧発生回路
１８ …比較回路
２０ …ＰＷＭ信号生成回路
２１ …電流検出器
２２ …モータ駆動回路
３０ …サブマイクロコンピュータ（副制御部）
Ｖ …車速
Ｄ …指令値
Ｌ …制限値
Ｔｓ …操舵トルク値
Ｏｖ …制限電圧値
Ａｏｎ …異常判定信号
Ｍｏｆｆ …モータ停止信号
Ｏ，Ｏａ，Ｏｂ …実測中点電圧値
Claims (4)
- 車両操舵のための操作手段によって加えられる操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記操舵トルクに対応する電圧をトルク検出信号として出力するトルクセンサと、
前記操舵トルクが０であるときに前記トルクセンサから出力される電圧である中点電圧に相当する値を記憶する中点電圧記憶手段と、
前記トルクセンサから出力されるトルク検出信号および前記中点電圧記憶手段において記憶される値に基づき、前記操舵トルクを算出する操舵トルク算出手段と、
前記電動モータに流れる電流を検出して当該電流の検出値を出力する電流検出手段と、
前記操舵トルク算出手段により算出された操舵トルクに応じて、前記電動モータに供給すべき電流の目標値として設定される電流目標値と前記電流検出値との偏差に基づき、前記電動モータの駆動に対するフィードバック制御のための指令値を生成するモータ制御手段と、
前記指令値に応じて前記電動モータを駆動する駆動手段と、
前記中点電圧記憶手段に記憶される値が所定の許容範囲を外れる場合に前記操舵補助力を抑制する抑制手段と
を備えることを特徴とする、電動パワーステアリング装置。 - 前記抑制手段は、前記中点電圧記憶手段に記憶される値が前記許容範囲を外れない場合には、前記中点電圧記憶手段に記憶される値を前記操舵トルク算出手段に与え、前記中点電圧記憶手段に記憶される値が前記許容範囲を外れる場合には、前記許容範囲内の所定の値を前記操舵トルク算出手段に与え、
前記操舵トルク算出手段は、前記抑制手段から与えられた値を使用して、前記操舵トルクを算出す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。 - 前記抑制手段は、前記中点電圧記憶手段に記憶される値が前記許容範囲を外れる場合には、前記操舵補助力の発生を停止させ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。
- 前記抑制手段は、
前記中点電圧記憶手段により記憶される値と同じ値を記憶する副記憶手段と、
前記中点電圧記憶手段に記憶される値と前記副記憶手段に記憶される値との差が所定の大きさ以上である場合には、前記操舵補助力の発生を停止させる異常処理手段と
を含むことを特徴とする、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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