JP3946994B2 - 電動パワーステアリング制御装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や車両の操舵系にモータによるアシスト力を付与する電動パワーステアリング制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、自動車や車両の電動パワーステアリング装置の制御装置はステアリングホイール(ハンドルともいう)の操作により、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクを検出し、その検出信号に基づいて電動モータ(以下、モータという)の制御目標値であるアシスト電流指令値を演算するようにされている。そして、制御装置(電動パワーステアリング制御装置ともいう)の電流フィードバック制御系にて、制御目標値である電流指令値と実際にモータに流れる電流との差を制御値として求め、この制御値により、前記モータを制御してハンドルの操舵力を補助している。以下、このようにアシスト電流指令値に基づいて処理される制御をアシスト制御という。
【0003】
ところで、従来の制御装置は、例えば、操舵トルクを検出しているトルクセンサの電源異常の検出や、トルクセンサの検出信号のレベルが正常レベル範囲外である異常レベルを検出したとき、その異常が一定の時間(判定時間)を継続している場合、アシスト制御を停止するようにしている。又、制御装置はアシスト制御の停止と同時に前記モータに電力を供給している電源リレーや、モータの駆動回路に設けられたリレーをオフ(遮断)するようにしている。
【0004】
又、モータ駆動電流やモータ端子電圧等を検出することにより、モータや、モータを駆動している回路の異常が検出された場合、その異常が一定の判定時間継続していると、制御装置はアシスト制御を停止し、前記リレーを遮断するようにもしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来は異常があった場合、アシスト制御を停止すると同時に前記リレーをオフしているため、前記判定時間を短くしている。
【0006】
ところが、短い判定時間で異常検出を行う場合、その判定時間経過後、前記した異常が解消する場合(例えばノイズによる一時的な異常の場合)がある。このような場合、前記異常検出は誤判定となる問題がある。
【0007】
本発明の目的は上記問題点を解決し、アシスト制御に関係する回路の異常が検出されたとき、アシスト制御を抑制し、その抑制期間中に、前記回路の異常の判定時間を得られることから、異常検出のための判定時間を長くでき、誤判定を防止できる電動パワーステアリング制御装置を提供することにある。
【0008】
又、アシスト制御の抑制期間中に、アシスト制御に関係する回路が正常になった際には、アシスト制御に復帰することができる電動パワーステアリング制御装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、少なくともステアリングホイールの操舵トルクに基づいてアシスト電流指令値を演算し、前記アシスト電流指令値に基づいてアシスト力を出力するようにモータをアシスト制御する制御手段を備えた電動パワーステアリング制御装置において、前記アシスト制御に関係する回路の異常が検出された際、前記制御手段のアシスト制御を抑制する抑制手段と、前記抑制手段のアシスト制御が抑制された期間内に、前記回路の異常が継続した際に、前記モータを駆動するモータ駆動部への電力供給のための開閉手段を開放するモータ電力供給停止手段と、前記抑制手段のアシスト制御が抑制された期間内に、前記回路が正常に復帰した際に、前記抑制手段の抑制を解除する抑制解除手段を備え、前記抑制解除手段は、前記回路が正常に復帰した際、同回路が異常になる直前のアシスト電流指令値Ioを読み出し、前記抑制を解除する直前の電流指令値Isから同回路が異常になる直前のアシスト電流指令値Ioになるまで漸増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を要旨とするものである。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1において、前記抑制手段は、前記回路の異常が検出された際、異常が検出される前のアシスト電流指令値から、その指令値を所定値まで漸減するように抑制することを特徴とする。
【0011】
請求項3の発明は、請求項1において、前記抑制手段は、前記回路の異常が検出された際、アシスト電流指令値を急激に所定値に低下させることを特徴とする。
【0012】
請求項4の発明は、請求項3において、前記所定値は0を含まず、かつモータにアシスト力を出力しないレベルの値であることを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項2又は請求項3において、前記所定値は0であることを特徴とする。
【0014】
請求項の発明は、請求項2において、前記ステアリングホイールの操舵トルクを出力するトルクセンサに関して、その異常を検出する異常検出手段を備え、前記アシスト制御に関係する回路の異常の検出は、同異常検出手段の異常検出により行われることを特徴とする。
【0015】
請求項の発明は、請求項3又は請求項4において、前記モータのモータ駆動電流の異常を検出する異常検出手段を備え、前記アシスト制御に関係する回路の異常の検出は、同異常検出手段の異常検出により行われることを特徴とする。
【0016】
請求項の発明は、請求項3又は請求項4において、モータの駆動方向の異常を検出する異常検出手段を備え、前記アシスト制御に関係する回路の異常の検出は、同異常検出手段により行われることを特徴とする。
【0017】
請求項の発明は、請求項5において、モータの端子電圧の異常を検出する異常検出手段を備え、前記アシスト制御に関係する回路の異常は、同異常検出手段により行われることを特徴とする。
【0018】
請求項10の発明は、請求項7乃至請求項のうちいずれか1項において、前記抑制手段にて抑制される以前の、アシスト制御に関係する回路の異常判定に要する判定時間を1次判定時間とし、前記抑制手段のアシスト制御が抑制された期間内に、前記回路の異常が継続した際に、異常判定に要する判定時間を2次判定時間としたとき、前記アシスト制御に関係する回路の異常判定を行う異常検出手段は、前記1次判定時間及び2次判定時間にてそれぞれ異常検出を行うことを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
以下、本発明を、自動車に搭載した電動パワーステアリング制御装置に具体化した実施形態を図1〜図8を参照して説明する。
【0020】
図1は電動パワーステアリング制御装置20の電気ブロック回路を示す。
制御装置20は、中央処理装置(CPU)21、モータ駆動回路22、モータ端子電圧検出回路23、モータ駆動電流検出回路24,リレー駆動回路25,26、電源回路27、センサ用電源回路28を備えている。センサ用電源回路28は、トルクセンサ31に対してバッテリB電圧を降圧し、所定電圧の電力を供給する。又、センサ用電源回路28は、トルクセンサ31に印加する電圧PsをCPU21に対して入力する。電源回路27は、CPU21を始めとして各種回路に電力を供給する。
【0021】
CPU21は、読み出し専用メモリ(ROM)29及びデータを一時記憶する読み出し及び書き込み専用メモリ(RAM)30を備えている。
このROM29には、CPU21により実行される各種制御プログラムが格納されている。RAM30は、CPU21が演算処理を行うときの演算処理結果等を一時記憶する。
【0022】
CPU21には、トルクセンサ31が接続され、同トルクセンサ31が検出した図示しないステアリングホイールの操舵トルクThを示す検出信号を入力する。又、CPU21には、車速センサ32が接続され、自動車の車速Vを示す図示しない駆動輪の回転数に相対する検出信号を入力する。なお、以下、前記検出信号を含むCPU21への各種入力信号は、公知のA/D変換器や、インターフェィス(共に図示しない)を介して入力されるものとする。又、CPU21から出力される各種信号は、公知のD/A変換器や、インターフェィス(共に図示しない)を介して出力されるものとする。このため、実施形態の説明では、前記入力信号及び出力信号の入力出力に関するA/D変換器,インターフェィス、D/A変換器については省略する。
【0023】
CPU21は、制御手段、抑制手段、モータ電力供給停止手段、抑制解除手段及び異常検出手段に相当する。
又、CPU21には、モータMに流れるモータ駆動電流(以下、モータ電流Imという)を検出するモータ駆動電流検出回路24が電気的に接続されており、モータ駆動電流検出回路24からのモータ電流Imを示す信号が入力されている。さらに、CPU21には、モータMの両端子電圧を検出するモータ端子電圧検出回路23が接続され、モータMの両端子電圧をそれぞれ入力する。
【0024】
CPU21は、前記各種センサ及び回路からの検出信号を入力し、アシスト制御やフェィルセーフプログラム等の各種制御プログラムの処理を行う。そして、CPU21は、それらの検出信号に基づいた電流値(制御値)を演算し、さらに、この制御値に基づいてPWM演算を行って、その結果をモータ駆動回路22に出力し、同モータ駆動回路22を介してモータMを駆動制御する。同モータMの駆動により、アシスト力を発生させ、ハンドルの操舵力を補助する。
【0025】
図2は、CPU21の機能ブロック図である。この実施形態ではCPU21内部は、プログラムで実行される機能を示している。例えば、位相補償器35は独立したハードウエアではなく、CPU21内部で実行される位相補償機能を示している。以下のCPU21内部の機能の説明では、「車速V」、「操舵トルクTh」、等の各種パラメータは、説明の便宜上、それらの対応する信号の意味として使用するものとする。
【0026】
ここで、CPU21のアシスト制御の概要を説明する。
トルクセンサ31で検出した操舵トルクThは、電動パワーステアリング装置の安定性を高めるために、位相補償器35で位相補償され、位相補償された操舵トルクThが電流指令値演算部36に入力される。又、車速センサ32で検出された車速Vも電流指令値演算部36に入力される。電流指令値演算部36は、予めROM29に記憶されているアシストマップに基づいて、車速V、操舵トルクThに対応したアシスト電流指令値Iを演算する。
【0027】
電流指令値演算部36は、アシスト電流指令値Iを電流制御部37に供給する。電流制御部37では、モータ駆動電流検出回路24にて検出した実際のモータ電流(モータ駆動電流)Imとの差に相当する信号に基づいて、PI制御値やPID制御値を演算し、この制御値をPWM演算部38に出力する。
【0028】
PWM演算部38は、この制御値に応じたPWM演算を行う、そして、PWM演算部38は、その演算結果である左パルス幅変調信号PWM(L)、右パルス幅変調信号PWM(R)、右方向信号D(R)、左方向信号D(L)を形成し、これらの信号をモータ駆動回路22に供給する。この結果、モータ駆動回路22はこれらの信号に基づいてモータMを駆動制御することにより、モータ14による適正なアシスト力が得られる。
【0029】
記憶部50は、RAM30の一部の記憶領域にて構成されており、電流指令値演算部36において、そのときどきに演算したアシスト電流指令値Iを更新して記憶する。又、電流指令値演算部36は、フェィルセーフ時には、前述したアシスト制御を停止し、この代わりにフェィルセーフ時になる直前に記憶したアシスト電流指令値Ioを記憶部50から読み出す。そして、電流指令値演算部36はこの読み出したアシスト電流指令値Ioを基点に、所定値である0に収束するように所定時間毎に所定の比率h(0<h<1)にて漸減するように演算し、この演算した電流指令値In(演算値)を電流制御部37に出力する。
【0030】
In=Io・h^(n) …(1)
なお、nは、演算回数である。^はべき乗を示し、h^(n)はhのn乗である。
【0031】
従って、フェィルセーフ時には、電流制御部37は、(1)式で演算された電流指令値Inとモータ電流Imとの偏差を求めてフィードバック制御を行う。
モータ駆動回路22は、遮断回路40、Hブリッジプリドライバ41、及びHブリッジ回路42を備えている。モータ駆動回路22はモータ駆動部に相当する。
【0032】
Hブリッジ回路42は、例えば、NチャネルMOS型FET(電界効果トランジスタ)等の4つのFET51〜54を有している。FET51,53は互いに直列に接続され、FET52,54は互いに直列に接続され、これらの直列回路が並列に接続されている。
【0033】
そして、FET51,53のドレイン側が電源リレー55を介してバッテリBに接続されている。又、FET51,53間の接続点は、モータ14の一方の端子に対してモータリレー56を介して接続されている。又、FET52,54間の接続点は、モータMの他方の端子が接続されている。又、FET53,54のソース側はシャント抵抗57を介して接地されている。
【0034】
電源リレー55及びモータリレー56は開閉手段に相当する。
そして、これらFET51〜54の各ゲートは、Hブリッジプリドライバ41に接続されている。
【0035】
Hブリッジプリドライバ41から各ゲートに所定の電圧供給が行われたとき、対応するFET51〜54がオン状態となるようになされている。そして、FET51及び54のみがオン状態となったとき、FET51、モータリレー56、モータM、FET54、シャント抵抗57の方向に通電されてモータMが正回転する。
【0036】
FET52,53のみがオン状態となったとき、FET52、モータM、モータリレー56、FET53、シャント抵抗57の方向に通電されて、モータMが逆回転するようになされている。
【0037】
そして、CPU21からのHブリッジプリドライバ41に対する指令信号は遮断回路40を介して出力される。遮断回路40は前記左パルス幅変調信号PWM(L)、右パルス幅変調信号PWM(R)、右方向信号D(R)、左方向信号D(L)を入力し、これらの信号に基づいてHブリッジプリドライバ41用の指令信号に変換する。これらの指令信号中には、右操舵用指令信号S(R)及び左操舵用指令信号S(L)が含まれている。
【0038】
又、遮断回路40と、Hブリッジプリドライバ41間の接続点は、CPU21に接続され、右操舵用指令信号S(R)及び左操舵用指令信号S(L)がCPU21に入力されている。そして、遮断回路40はCPU21からの制御信号に基づいて、Hブリッジプリドライバ41用の指令信号を遮断する。
【0039】
モータ端子電圧検出回路23は前記モータの両端子電圧をそれぞれ検出するように、前記FET51,53間の接続点、FET52,54間の接続点に接続されている。
【0040】
モータ駆動電流検出回路24はシャント抵抗57の両端電圧に基づいてモータ電流Imを検出する。
リレー駆動回路25,26はCPU21から出力された制御信号に基づいてそれぞれ電源リレー55及びモータリレー56をオンオフ制御するようにされている。
【0041】
(実施形態の作用)
次に、本実施形態の作用を図3及び図4を参照して説明する。
図3はセンサ用電源回路28のセンサ電源フェィルセーフプログラムのフローチャートであり、数ms毎の所定周期の割込でCPU21はこのプログラムを実行する。
【0042】
(S10)
ステップ10(以下、ステップをSという)で、トルクセンサ31のセンサ用電源回路28(電源)が異常か否かを判定する。
【0043】
すなわち、入力したPsが、
Ps1<Ps<Ps2
の所定電圧範囲内か否かを判定する。
【0044】
なお、Ps1(第1判定値)>0である。Ps2は第2判定値である。pS1,Ps2はPsが異常レベルか否かを判定するために予めROM29に記憶されている。
【0045】
この所定電圧範囲内であるときは、この判定を「NO」として、このプログラムを一旦終了する。この所定電圧範囲外のときは、この判定を「YES」とし、S20に移行する。
【0046】
(S20)
ここでは、1次異常判定タイマT1をインクリメントする。
(S30)
S30では、1次異常判定タイマT1の値が、1次異常判定時間Ts1を経過しているか、否かを判定する。
【0047】
すなわち、T1>Ts1 か否かを判定する。
1次異常判定タイマT1の値が1次異常判定時間Ts1を経過していない場合、この判定を「NO」とし、このプログラムを一旦終了する。
【0048】
又、1次異常判定タイマT1が1次異常判定時間Ts1を超えていた場合、この判定を「YES」とし、1次異常判定タイマT1を0にリセットした後、S40に移行する。
【0049】
ここでは、1次異常判定タイマT1が継続して1次異常判定時間Ts1を超えない場合には、トルクセンサ10の電源異常であるとは判定せず、1次異常判定時間Ts1を超えた場合に、トルクセンサ10の電源異常とするのである。この電源異常が判定されたときを1次確定といい、フェィルセーフに入った時に相当する。
【0050】
(S40)
S40では、S30においてトルクセンサ10の電源異常とされたため、アシスト制御を停止する。そして、図2に示す電流指令値演算部36は記憶部50から、フェィルセーフ時になる直前に記憶したアシスト電流指令値Ioを読み出す。続いて、電流指令値演算部36はこの読み出したアシスト電流指令値Ioから、所定値としての0に収束するように所定時間毎に所定の比率h(0<h<1)にて漸減するように前記(1)式にて演算し、この電流指令値In(演算値)を電流制御部37に出力する。
【0051】
S40は、CPU21がアシスト制御を抑制する抑制手段として機能している。
なお、本実施形態において、アシスト制御の停止とは、電流指令値演算部36でのアシストマップを使用する演算停止を意味するものではなく、通常制御と同様に、アシストマップに基づいて、車速V、操舵トルクThに対応したアシスト電流指令値Iを演算している。そして、アシスト制御の停止とは、このアシストマップで得られたアシスト電流指令値Iに基づくモータMの制御を行うものではないことを意味する。
【0052】
(S50)
ここでは、2次異常判定タイマT2をインクリメントする。
(S60)
S60では、2次異常判定タイマT2の値が、2次異常判定時間Ts2を経過したか、否かを判定する。すなわち、
T2>Ts2(2次異常判定時間)
か否かを判定する。
【0053】
2次異常判定タイマT2の値が2次異常判定時間Ts2を経過していない場合、この判定を「NO」とし、S70に移行する。
又、2次異常判定タイマT2の値が2次異常判定時間Ts2を超えていた場合、この判定を「YES」とし、2次異常判定タイマT2を0にリセットした後、S120に移行する。
【0054】
ここでは、2次異常判定タイマT2の値が2次異常判定時間Ts2を超えない場合には、2次確定とせず、2次異常判定時間Ts2を超えた場合に、2次次確定とする。
【0055】
(S70)
ここでは、トルクセンサ31のセンサ用電源回路28の電源が異常か否かを、このS70の判定ステップに入った時点での最新のPsについて、前記S10の条件と同じ条件で判定する。これはトルクセンサ31のセンサ用電源回路28の電源が回復する場合があるため、このステップで、その電源が回復しているか否かを判定するのである。
【0056】
トルクセンサ10の電源の異常が回復していない場合、ここでの判定を「YES」とし、S110において、正常判定タイマT3を0にリセットし、S40に戻る。又、S70において、トルクセンサ10の電源異常が回復している場合、ここを「NO」とし、S80に移行する。
【0057】
(S80)
ここでは、正常判定タイマT3をインクリメントする。
(S90)
S90では、正常判定タイマT3の値が正常判定時間Ts3を超えているか否かを判定する。正常判定タイマT3の値が正常判定時間Ts3を超えていない場合は、S70に戻る。又、正常判定タイマT3の値が正常判定時間Ts3を超えている場合は、S100に移行する。
【0058】
(S100)
ここでは、アシスト制御の再開処理を行うとともに、正常判定タイマT3を0にリセットし、このプログラムを抜け出る。
【0059】
アシスト制御の再開処理は、下記の通りに行われる。
すなわち、アシスト制御の再開時に、電流指令値演算部36はその時に入力した車速V、操舵トルクThに対応したアシスト電流指令値Iを、予めROM29に記憶されているアシストマップに基づいて演算している。又、電流指令値演算部36は、アシスト制御が再開した直前の電流指令値Is(=In)を基点として、フェィルセーフ時になる直前に記憶したアシスト電流指令値Ioを読み出し、この値に収束するように所定時間毎に所定の比率f(0<f<1)にて漸増するように下記(2)式にて演算する。電流指令値演算部36はこの演算した電流指令値を電流制御部37に出力する。
【0060】
今回の電流指令値=前回制御周期の電流指令値+Io・f^(p) …(2)
なお、pは演算回数である。f^(p)はfのp乗を表している。又、「前回制御周期の電流指令値」のうち、アシスト制御再開時の「前回制御周期の電流指令値」は、Isを使用する。
【0061】
又、電流指令値演算部36はアシスト電流指令値Ioに「今回の電流指令値」が収束した場合、以後、通常のアシスト制御に復帰する。
(S110)
この処理に移行したときは、正常判定タイマT3を0にリセットする。
【0062】
(S120)
ここでは、リレー駆動回路25,26にオフの制御信号を出力し、電源リレー55及びモータリレー56をオフし、この処理ルーチンを終了する。
【0063】
このプログラムによれば、1次確定した(S30で「YES」)ときは、次の2次確定する(S60で「YES」)まで、S40により、アシスト制御を停止する。そして、1次確定から2次確定までの間は、電源リレー55及びモータリレー56がオフされることはない。
【0064】
又、1次確定した後、アシスト制御が停止された場合であっても、2次確定する以前に、トルクセンサ10の電源異常が解消すると、S100において、アシスト制御が再開する。この結果、誤判定が防止されている。
【0065】
図4は、異常検出と、電流指令値演算部36が電流制御部37に出力する電流指令値との関係を示すタイムチャートである。このチャートにおいて、「1次異常検出条件成立」とは、S10のトルクセンサ電源異常の判定条件及び1次異常判定時間の両条件が成立したことを意味している。「1次異常検出条件非成立」とは、S10のトルクセンサ電源異常の判定条件及び1次異常判定時間の両条件のいずれかが非成立であることを意味している。
【0066】
又、「正常条件成立」とは、S70のトルクセンサ電源異常の判定条件の未成立と、正常判定時間の条件の成立があった場合を意味している。
同図に示すように、電流指令値演算部36から出力される電流指令値は、1次確定した場合は、電流指令値が漸減する。
【0067】
又、正常条件成立時には、電流指令値は漸増する。
従って、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1) 第1実施形態の制御装置20は、ステアリングホイールの操舵トルクThに基づいてアシスト電流指令値Iを演算し、アシスト電流指令値Iに基づいてアシスト力を出力するようにモータMをアシスト制御するCPU21(制御手段)を備えた。そして、CPU21は抑制手段としてトルクセンサ31のセンサ用電源回路28(アシスト制御に関係する回路)の異常が検出された際、アシスト制御を抑制するようにした。
【0068】
さらに、CPU21は、モータ電力供給停止手段として、アシスト制御が抑制された期間内に、センサ用電源回路28の異常が継続した際に、モータMを駆動するモータ駆動回路22(モータ駆動部)への電力供給のための電源リレー55及びモータリレー56(開閉手段)を開放するようにした。
【0069】
又、CPU21は、抑制解除手段として、アシスト制御が抑制された期間内に、センサ用電源回路28が正常に復帰した際に、アシスト制御の抑制を解除するようにした。
【0070】
この結果、センサ用電源回路28の異常が検出されたとき、アシスト制御を抑制し、その抑制期間中に、センサ用電源回路28の異常の判定時間(2次異常判定時間Ts2)を得られることから、異常検出のための判定時間を長くできる。その結果、誤判定を防止できる。
【0071】
又、アシスト制御の抑制期間中に、センサ用電源回路28が正常になった際には、アシスト制御に復帰することができる。
又、アシスト制御の抑制状態で、センサ用電源回路28の電源異常か否かを判定するため、ステアリングホイールの操作等による電源変動が少なくなり、確実に電源異常を検出できる効果がある。
【0072】
(2) 第1実施形態では、CPU21(抑制手段)は、センサ用電源回路28の異常が検出された際、異常が検出される前のアシスト電流指令値Ioから、電流指令値を漸減するように抑制するようにした。
【0073】
この結果、センサ用電源回路28の異常が1次確定したときに、アシスト制御停止をしても、急に電流指令値を下げることがないため、急激な操舵フィーリングの変化が生ずることがない。
【0074】
(3) 第1実施形態では、CPU21(抑制解除手段)は、センサ用電源回路28が正常に復帰した際、フェィルセーフ時になる直前に記憶したアシスト電流指令値Ioを読み出し、アシスト制御が再開した直前電流指令Isから、同回路が異常になる直前の同アシスト電流指令値Ioに収束するように漸増するようにした。
【0075】
この結果、センサ用電源回路28の正常に復帰したときに、アシスト制御を再開をしても、急に電流指令値を上げることがないため、急激な操舵フィーリングの変化が生ずることがない。
【0076】
(4) 第1実施形態では、ステアリングホイールの操舵トルクThを出力するトルクセンサ31に関して、CPU21をその電源異常を検出する異常検出手段とした。
【0077】
この結果、CPU21により、センサ用電源回路28の異常検出が行われることにより、上記(1)〜(3)の作用効果を実現できる。
(5) 第1実施形態では、CPU21(抑制手段)にて抑制される以前の、アシスト制御に関係するセンサ用電源回路28の異常判定に要する判定時間を1次異常判定時間Ts1(1次判定時間)とした。又、CPU21のアシスト制御が抑制された期間内に、センサ用電源回路28の異常が継続した際に、異常判定に要する判定時間を2次異常判定時間Ts2(2次判定時間)とした。そして、CPU21(異常検出手段)は、センサ用電源回路28の異常判定を行う際、1次異常判定時間Ts1及び2次異常判定時間Ts2にてそれぞれ異常検出を行うようにした。
【0078】
この結果、1次異常判定時間Ts1、及び2次異常判定時間Ts2を設けたことにより、センサ用電源回路28の1次異常判定時間Ts1を短くできる。すなわち、2次異常判定時間Ts2を長くすることにより、1次異常判定時間Ts1を短くでき、誤検出が防止できる。
【0079】
(第2実施形態)
次に第2実施形態を図1、図2、図5及び図6を参照して説明する。
なお、前記第1実施形態と同一構成又は相当する構成については、同一符号を付して、その説明を省略し、異なるところを中心にして説明する。
【0080】
第2実施形態のハード構成は、第1実施形態と同一構成である。
そして、第2実施形態では、センサ用電源回路28のセンサ電源フェィルセーフプログラムのフローチャートに代えて、図6に示すモータMより下流側(低電位側)が地絡しているときの異常時のフェィルセーフプログラムが実行されるところが異なっている。
【0081】
CPU21はこのプログラムを数ms毎の所定周期の割込で実行する。
なお、以下のステップでは、図6において第1実施形態と異なるステップのみ説明する。
【0082】
(S10A)
ここでは、モータMの両端子電圧の和が、第3判定値未満の場合、異常と判定する。第3判定値は、モータMより下流側(低電位側)の回路が地絡していることを示す判定値であり、第3判定値未満の場合にはモータMより下流側(低電位側)が地絡しているとして「YES」の判定をする。又、第3判定値以上の場合には、「NO」と判定する。
【0083】
(S40A)
ここでは第1実施形態と異なったアシスト制御の停止をする。すなわち、第1実施形態のS40とは異なり、第2実施形態では、アシスト電流指令値Iを0(所定値)に急激に制限する。すなわち、漸減なしで制限する(図5参照)。
【0084】
(S70A)
ここでは、S10Aと同様にモータMの両端子電圧の和が、第3判定値未満の場合、異常と判定する。すなわち、モータMの両端子電圧の和が第3判定値未満の場合にはモータMより下流側(低電位側)が地絡しているとして「YES」の判定をする。又、第3判定値以上の場合には、「NO」と判定する。
【0085】
他のステップは、第1実施形態と同様である。
図5は、異常検出と、電流指令値演算部36が電流制御部37に出力する電流指令値との関係を示すタイムチャートである。このチャートにおいて、「1次異常検出条件成立」とは、S10Aの異常の判定条件及び1次異常判定時間の両条件が成立したことを意味している。「1次異常検出条件非成立」とは、S10Aの異常の判定条件及び1次異常判定時間の両条件のいずれかが非成立であることを意味している。
【0086】
又、「正常条件成立」とは、S70Aの異常の判定条件の未成立と、正常判定時間の条件の成立があった場合を意味している。
同図に示すように、電流指令値演算部36から出力される電流指令値は、1次確定した場合は、電流指令値が急激に0となる。
【0087】
又、正常条件成立時には、電流指令値は漸増する。
従って、第2実施形態によれば、第1実施形態の(3)、(5)の効果と同様の効果の他に、以下のような効果を得ることができる。
【0088】
(1) 第2実施形態の制御装置20では、モータM(アシスト制御に関係する回路)の両端子電圧の和が第3判定値未満の場合、CPU21は抑制手段として、アシスト制御を抑制するようにした。
【0089】
さらに、CPU21は、モータ電力供給停止手段として、アシスト制御が抑制された期間内に、前記異常が継続した際に、モータMを駆動するモータ駆動回路22(モータ駆動部)への電力供給のための電源リレー55及びモータリレー56(開閉手段)を開放するようにした。
【0090】
又、CPU21は、抑制解除手段として、アシスト制御が抑制された期間内に、センサ用電源回路28が正常に復帰した際に、アシスト制御の抑制を解除するようにした。
【0091】
この結果、モータMより下流側(低電位側)の回路が地絡しているとする異常が検出されたとき、アシスト制御を抑制し、その抑制期間中に、異常の判定時間(2次異常判定時間Ts2)を得られることから、異常検出のための判定時間を長くできる。その結果、誤判定を防止できる。
【0092】
又、アシスト制御の抑制期間中に、前記異常が解消(正常)した際には、アシスト制御に復帰することができる。
(2) 第2実施形態では、CPU21(抑制手段)は、モータMより下流側(低電位側)の回路が地絡しているとする異常が検出された際、アシスト電流指令値Iを0(所定値)に急激に制限する。すなわち、漸減なしで制限する。
【0093】
この結果、モータMより下流側(低電位側)の回路が地絡しているとする異常が1次確定したときには迅速に、モータ電流Imを0にして、アシスト制御を停止することができる。
【0094】
(3) 第2実施形態では、CPU21はモータMの端子電圧の異常を検出する異常検出手段とした。
この結果、CPU21により、モータMより下流側(低電位側)の回路が地絡しているとする異常検出が行われることにより、上記(1)〜(3)の作用効果を容易に実現できる。
【0095】
(第3実施形態)
次に第3実施形態を図1、図2、図7及び図8を参照して説明する。
なお、前記第1実施形態と同一構成又は相当する構成については、同一符号を付して、その説明を省略し、異なるところを中心にして説明する。
【0096】
第2実施形態のハード構成は、第1実施形態と同一構成である。
そして、第3実施形態では、センサ用電源回路28のセンサ電源フェィルセーフプログラムのフローチャートに代えて、図7に示す実電流−電流指令値偏差異常時のフェィルセーフプログラムが実行されるところが異なっている。
【0097】
CPU21はこのプログラムを数ms毎の所定周期の割込で実行する。
なお、以下のステップでは、図7において第1実施形態と異なるステップのみ説明する。
【0098】
(S10B)
ここでは、電流指令値Iと、モータ電流Im(実電流)の偏差が第4判定値を超える場合には、異常と判定する。第4判定値は、モータMが断線している場合の判定値であり、第4判定値を超えている場合にはモータMが断線しているとして「YES」の判定をする。又、前記偏差が第4判定値を超えていない場合には、断線していないとして「NO」と判定する。
【0099】
(S40B)
ここでは第1実施形態と異なったアシスト制御の停止をする。すなわち、第1実施形態のS40とは異なり、第2実施形態では、アシスト電流指令値Iを走行時に必要な最小電流値Iq(所定値:Iq>0)に急激に制限する。
【0100】
ただし、この実施形態での所定値Iqは、フェィルセーフ時のアシスト電流指令値Iの上限値であり、その時々に演算したアシスト電流指令値Iが所定値Iq以下であれば、その電流指令値Iのまま電流制御部37に出力する。すなわち、その時々の車速V、操舵トルクThに対応したアシスト力が得られる。そして、その時々に演算したアシスト電流指令値Iが所定値Iqを超えていれば、アシスト電流指令値Iは所定値Iqに急激に制限される。この場合にも、走行時に必要な最小のアシスト力は確保される。
【0101】
つまり、この実施形態におけるアシスト制御の抑制は、アシスト力を消失させる(アシスト電流指令値を0にする)ことを意図しておらず、所定レベル以下のアシスト力を維持することを意図したものである。なぜなら、真にモータMが断線していればモータMは駆動されないため、ことさらアシスト電流指令値を0にしなくても、パワーステアリング装置としての最低限の安全性は確保されるからである。
【0102】
(S70B)
ここでは、S10Aと同様に電流指令値Iと、モータ電流Im(実電流)の偏差が第4判定値を超える場合には、異常と判定する。第4判定値は、モータMが断線している場合の判定値であり、第4判定値を超えている場合にはモータMが断線しているとして「YES」の判定をする。又、前記偏差が第4判定値を超えていない場合には、「NO」と判定する。
【0103】
(S100B)
ここでは、アシスト制御の再開処理を行うとともに、正常判定タイマT3を0にリセットし、このプログラムを抜け出る。
【0104】
そして、第3実施形態でのアシスト制御の再開処理が第1実施形態と一部異なっている。
すなわち、第1実施形態では、アシスト制御が再開した直前の電流指令値Isを基点として、フェィルセーフ時になる直前に記憶したアシスト電流指令値Ioに収束するように所定時間毎に(2)式にて漸増した。第3実施形態ではこの代わりにアシスト制御が再開した直前の電流指令値Isを基点として、その時々に演算したアシスト電流指令値Iにリニアに収束するように所定時間毎に漸増するようにされている。
【0105】
図8は、異常検出と、電流指令値演算部36が電流制御部37に出力する電流指令値との関係を示すタイムチャートである。このチャートにおいて、「1次異常検出条件成立」とは、S10Bの異常の判定条件及び1次異常判定時間の両条件が成立したことを意味している。「1次異常検出条件非成立」とは、S10Bの異常の判定条件及び1次異常判定時間の両条件のいずれかが非成立であることを意味している。
【0106】
又、「正常条件成立」とは、S70Bの異常の判定条件の未成立と、正常判定時間の条件の成立があった場合を意味している。
同図に示すように、電流指令値演算部36から出力される電流指令値は、1次確定した場合は、急激に走行時に必要な最小電流値Iqになる。
【0107】
又、正常条件成立時には、電流指令値の上限値(所定値Iq)による抑制が解除され、電流指令値演算部36から出力される電流指令値は、その時々に演算したアシスト電流指令値Iに向かって漸増する(ただし、I>Iqの場合)。
【0108】
従って、第3実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1) 第3実施形態の制御装置20は、CPU21は抑制手段としてモータM(アシスト制御に関係する回路)の異常が検出された際、アシスト制御を抑制するようにした。そして、CPU21は、モータ電力供給停止手段として、アシスト制御が抑制された期間内に、モータMの異常が継続した際に、モータMを駆動するモータ駆動回路22(モータ駆動部)への電力供給のための電源リレー55及びモータリレー56(開閉手段)を開放するようにした。又、CPU21は、抑制解除手段として、アシスト制御が抑制された期間内に、モータMが正常に復帰した際に、アシスト制御の抑制を解除するようにした。
【0109】
この結果、モータMの異常が検出されたとき、アシスト制御を抑制し、その抑制期間中に、モータMの異常の判定時間(2次異常判定時間Ts2)が得られる。このことから、異常検出のための判定時間を長くできる。その結果、誤判定を防止でき、走行中の誤判定に対してアシスト力に影響を与えないようにすることができる。
【0110】
又、アシスト制御の抑制期間中に、モータM28が正常になった際には、アシスト制御に復帰することができる。
又、アシスト制御の抑制状態で、モータMが異常か否かを判定するため、ステアリングホイールの操作等による電源変動が少なくでき、確実に電源異常を検出できる効果がある。
【0111】
(2) 第3実施形態では、CPU21は、抑制手段として、モータMの異常が検出された際、急激にアシスト電流指令値Iを走行時に必要な最小電流値Iq(所定値:Iq>0)に低下させるようにした。
【0112】
この結果、モータMの異常が検出(1次確定)されても、これが誤判定であれば、アシスト力が確保できるため、走行時の操舵に悪影響を与えないようにすることができる。
【0113】
(3) 第3実施形態では、CPU21(抑制解除手段)は、モータMが正常に復帰した際、ステアリングホイールの操舵トルクThに基づいてアシスト電流指令値Iを演算し、抑制を解除したときの値から、同アシスト電流指令値Iに収束するようにリニアに漸増するようにした。
【0114】
この結果、モータMが正常に復帰したときに、アシスト制御を再開をしても、急に電流指令値を上げることがなく、しかも電流指令値の変化量も小さいため、急激な操舵フィーリングの変化が生ずことがない。
【0115】
(4) 第3実施形態では、CPU21はモータMのモータ電流Im(モータ駆動電流)の異常を検出する異常検出手段とした。すなわち、CPU21は電流指令値Iと、モータ電流Im(実電流)の偏差が第4判定値を超える場合に、断線しており異常であると判定した。
【0116】
この結果、電流指令値Iとモータ電流Imとの偏差により、アシスト制御に関係する回路(モータM)の異常(断線)の検出ができる。
(5) 第3実施形態では、CPU21(抑制手段)にて抑制される以前の、アシスト制御に関係するモータMの異常(断線)判定に要する判定時間を1次異常判定時間Ts1(1次判定時間)とした。又、CPU21のアシスト制御が抑制された期間内に、モータMの異常(断線)が継続した際に、異常(断線)判定に要する判定時間を2次異常判定時間Ts2(2次判定時間)とした。そして、CPU21(異常検出手段)は、モータMの異常(断線)判定を行う際、1次異常判定時間Ts1及び2次異常判定時間Ts2にてそれぞれ異常検出を行うようにした。
【0117】
この結果、1次異常判定時間Ts1、及び2次異常判定時間Ts2を設けたことにより、モータMの断線に関して1次異常判定時間Ts1を短くできる。すなわち、2次異常判定時間Ts2を長くすることにより、1次異常判定時間Ts1を短くでき、誤検出が防止できる。
【0118】
(第4実施形態)
次に、第4実施形態を図1、図2、図7及び図8を参照して説明する。
第4実施形態では、第3実施形態の図7のフローチャートのうち、S10B、S40B,S70Bが異なっている。他の構成は、第3実施形態と同一であるため、同一符号を付してその説明を省略する。
【0119】
(S10B)
ここでは、CPU21はモータ駆動方向が異常か否かを判定する。
モータ駆動方向が異常か否かの判定は、右方向信号D(R)と右操舵用指令信号S(R)との比較、又は、左方向信号D(L)と左操舵用指令信号S(L)との比較にて行う。それぞれ比較した両者が、同方向でない場合には、モータ駆動方向が異なる、すなわち異常であるとして「YES」と判定する。
【0120】
又、それぞれ比較した両者が、同方向である場合には、モータ駆動方向が同じであり、すなわち異常でないとして「NO」と判定する。
(S40B)
ここでは第3実施形態と異なったアシスト制御の停止をする。すなわち、第3実施形態のS40Bとは異なり、第4実施形態では、アシスト電流指令値Iを極小値Imin(Iq>Imin(所定値)>0)に急激に制限する。この極小値Iminは、モータMにアシスト力を出力しないレベルの値である(図8参照)。
【0121】
この実施形態のようにモータの駆動方向の異常であれば、安全のため直ちにアシスト力を消失させる必要がある。しかしながら、2次異常判定にて前記異常継続監視するためにはモータ電流Imを監視する必要があり、第1、第2実施形態のようにアシスト電流指令値を0にすることはできない。
【0122】
そこで、第4実施形態では、所定値を0より大であるがアシスト力は発生しない極小値Iminとして、アシスト力を消失させつつ前記異常の継続監視を可能にしている。
【0123】
(S70B)
ここでは、S10Bと同様の条件でモータ駆動方向が異常か否かを判定する。従って、第4実施形態では、第3実施形態の(1)、(3)、(5)の作用効果と同様の作用効果に加えて、下記の効果を奏する。
【0124】
(1) 第4実施形態では、CPU21は、抑制手段として、遮断回路40の異常が検出された際、アシスト電流指令値Iを極小値Imin(Iq>Imin(所定値)>0)に急激に制限(低下)するようにした。
【0125】
この結果、アシスト力を消失させつつ異常の継続監視ができる。
なお、前記各実施形態に代えて以下のように変更してもよい。
(1) 前記第1実施形態では、センサ用電源回路28の異常の有無を検出するようにした。これに代えて、トルクセンサ31の検出信号に基づいてトルクセンサ31、或いはトルクセンサ31の検出信号のインターフェィスの異常の有無を検出してもよい。この場合、トルクセンサ31の異常は、トルクセンサ31の検出信号のレベルが異常レベルか否かの公知の判定により行うことができる。
【0126】
この場合、第1実施形態のS10,及びS70は、トルクセンサ31の電源異常を判定する代わりに、トルクセンサ31の検出信号の異常判定のステップとなる。他のステップについては、同様に処理を行うものとする。
【0127】
このトルクセンサ31、又はインターフェィスの回路が、アシスト制御に関係する回路に相当する。このような場合においても、第1実施形態の(1)〜(4)と同様な作用効果を奏することができる。
【0128】
(2) 前記第1実施形態では、センサ用電源回路28の異常の有無を検出するようにした。これに代えて、CPU21にて、バッテリ電源の異常の有無を検出してもよい。
【0129】
この場合、バッテリ電源の異常には、バッテリそのものの電源異常と、この電源電圧をモニタするCPU21内の電圧モニタ回路の異常も含まれ、これらの回路は、アシスト制御に関係する回路となりうる。すなわち、電源電圧が異常の場合、アシスト制御、そのものが実現不可能になるからである。そして、これらの異常は、電源電圧の信号のレベルが異常レベルか否かの公知の判定により行うことができる。
【0130】
この場合、第1実施形態のS10,及びS70は、トルクセンサ31の電源異常を判定する代わりに、電源電圧の信号の異常を判定するステップとなる。他のステップについては、同様に処理を行うものとする。
【0131】
このような場合においても、第1実施形態の(1)〜(4)と同様な作用効果を奏することができる。
(3) 前記第2実施形態のS10A、S70Aでは、モータMの両端子電圧の和が、第3判定値未満の場合、異常と判定した。これに代えて、第2実施形態において、両端子電圧の和が、第5判定値を超える場合に、モータMを含む回路が、高電位側(例えば、バッテリ電圧が印加された回路)と短絡(天絡)したとする異常判定を行うようにしてもよい。第5判定値は、モータMの回路において、高電位側と短絡したことが判別できる判定値である。
【0132】
このようにした場合、モータMの回路が高電位側と短絡した異常が検出でき、第2実施形態で述べたと同様の効果を得ることができる。
(4) 前記第2実施形態のS10A、S70Aでは、モータMの両端子電圧の和が、第3判定値未満の場合、異常と判定した。
【0133】
これに代えて、第2実施形態において、両端子電圧の和が、第6判定値を超えているか、又は第7判定値(<第6判定値)未満としたとき、前記FET51〜FET54がショートしているとした異常判定を行うようにしてもよい。
【0134】
第6判定値は、バッテリ電圧よりも高い値であって、前記FETがショートしている異常判定ができる値である。又、第7判定値は、バッテリ電圧よりも低い値であって、前記FETがショートしている異常判定ができる値である。
【0135】
このようにした場合、FETがショートしている異常が検出でき、第2実施形態で述べたと同様の効果を得ることができる。
(5) 第4実施形態のS10B,S70Bの異常判定の条件を、モータ電流Im(モータ駆動電流)が、異常に低い値に固定していることを検出するための条件に代えてもよい。この場合、モータ電流Imが非常に低い値を判定するための第9判定値を設定するものとする。
【0136】
こうすると、モータ電流Imが低い電圧に固定されていることを検出でき、すなわち、モータMの異常を検出することができる。この場合において、第4実施形態の図7に示す他のステップは同一構成とする。
【0137】
こうすると、モータ電流Imが非常に低い値に固定されている異常の場合において、第4実施形態の効果と同様な効果を奏することができる。
(6) 前記各実施形態では、操舵トルクThと車速Vに応じて、車速感応のアシスト制御を行うようにしたが、操舵トルクThのみに応じてアシスト制御を行うようにしてもよい。
【0138】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1乃至請求項10の発明によれば、アシスト制御に関係する回路の異常が検出されたとき、アシスト制御を抑制し、その抑制期間中に、前記回路の異常の判定時間を得られることから、異常検出のための判定時間を長くでき、誤判定を防止できる効果がある。
【0139】
又、アシスト制御の抑制期間中に、アシスト制御に関係する回路が正常になった際には、アシスト制御に復帰することができる。さらに、アシスト制御に関係する回路が正常になった際、アシスト制御の抑制を解除した直前の電流指令値Isから、同回路が異常になる直前のアシスト電流指令値Ioになるまで漸増するため、アシスト制御を再開しても、急に電流指令値を上げることがなく、急激な操舵フィーリングの変化が生ずることがない効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態における電動パワーステアリング制御装置の概略図。
【図2】同じく制御装置のCPUの機能ブロック図。
【図3】同じくCPUが実行するプログラムのフローチャート。
【図4】同じく異常検出と、電流指令値とのタイムチャート。
【図5】第2実施形態の異常検出と、電流指令値とのタイムチャート。
【図6】同じくCPUが実行するプログラムのフローチャート。
【図7】第3実施形態のCPUが実行するプログラムのフローチャート。
【図8】同じく異常検出と、電流指令値とのタイムチャート。
【符号の説明】
20…電動パワーステアリング制御装置
21…CPU(制御手段、抑制手段、モータ電力供給停止手段、抑制解除手段、異常検出手段)
22…モータ駆動回路
23…モータ端子電圧検出回路
24…モータ駆動電流検出回路
25,26…リレー駆動回路
28…センサ用電源回路
31…トルクセンサ
36…電流指令値演算部
55…電源リレー(開閉手段)
56…モータリレー(開閉手段)
57…電源リレー
M…モータ
51〜54…FET

Claims (10)

  1. 少なくともステアリングホイールの操舵トルクに基づいてアシスト電流指令値を演算し、前記アシスト電流指令値に基づいてアシスト力を出力するようにモータをアシスト制御する制御手段を備えた電動パワーステアリング制御装置において、
    前記アシスト制御に関係する回路の異常が検出された際、前記制御手段のアシスト制御を抑制する抑制手段と、
    前記抑制手段のアシスト制御が抑制された期間内に、前記回路の異常が継続した際に、前記モータを駆動するモータ駆動部への電力供給のための開閉手段を開放するモータ電力供給停止手段と、
    前記抑制手段のアシスト制御が抑制された期間内に、前記回路が正常に復帰した際に、前記抑制手段の抑制を解除する抑制解除手段を備え
    前記抑制解除手段は、前記回路が正常に復帰した際、同回路が異常になる直前のアシスト電流指令値Ioを読み出し、前記抑制を解除する直前の電流指令値Isから同回路が異常になる直前のアシスト電流指令値Ioになるまで漸増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. 前記抑制手段は、前記回路の異常が検出された際、異常が検出される前のアシスト電流指令値から、その指令値を所定値まで漸減するように抑制するものである請求項1に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  3. 前記抑制手段は、前記回路の異常が検出された際、アシスト電流指令値を急激に所定値に低下させるものである請求項1に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  4. 前記所定値は0を含まず、かつモータにアシスト力を出力しないレベルの値であることを特徴とする請求項3に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  5. 前記所定値は0であることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  6. 前記ステアリングホイールの操舵トルクを出力するトルクセンサに関して、その異常を検出する異常検出手段を備え、
    前記アシスト制御に関係する回路の異常の検出は、同異常検出手段の異常検出により行われることを特徴とする請求項2に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  7. 前記モータのモータ駆動電流の異常を検出する異常検出手段を備え、
    前記アシスト制御に関係する回路の異常の検出は、同異常検出手段の異常検出により行われることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  8. モータの駆動方向の異常を検出する異常検出手段を備え、
    前記アシスト制御に関係する回路の異常の検出は、同異常検出手段により行われることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  9. モータの端子電圧の異常を検出する異常検出手段を備え、
    前記アシスト制御に関係する回路の異常は、同異常検出手段により行われることを特徴とする請求項5に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  10. 前記抑制手段にて抑制される以前の、アシスト制御に関係する回路の異常判定に要する判定時間を1次判定時間とし、
    前記抑制手段のアシスト制御が抑制された期間内に、前記回路の異常が継続した際に、異常判定に要する判定時間を2次判定時間としたとき、
    前記アシスト制御に関係する回路の異常判定を行う異常検出手段は、前記1次判定時間及び2次判定時間にてそれぞれ異常検出を行うことを特徴とする請求項7乃至請求項9のうちいずれか1項に記載の電動パワーステアリング制御装置。
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