JP5082846B2 - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や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、特に制御装置のアシスト停止時に、タイヤの捩れ力が急に開放されることによるドライバへの負担を軽減し、ドライバが違和感を感じないように改善した電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷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補助負荷付勢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、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−ティ比の調整で行っている。
【０００３】
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の軸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。軸２には、操向ハンドル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、操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介して軸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からイグニション信号が入力され、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に基づいてモータ２０に供給する電流を制御する。
【０００４】
コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（又はＭＰＵやＭＣＵ）で構成されるが、そのＣＰＵ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図のようになっている。
【０００５】
第２図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は、操舵系の安定性を高めるために位相補償器３１で位相補償され、位相補償された操舵トルクＴＡが操舵補助指令値演算器３２に入力される。又、車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算器３２に入力される。操舵補助指令値演算器３２は、入力された操舵トルクＴＡ及び車速Ｖに基いて特性マップ（ルックアップテーブル）３３を参照して、モータ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉを決定する。
【０００６】
操舵補助指令値Ｉは減算器３０Ａに入力されると共に、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器３４に入力され、減算器３０Ａで求められる偏差（Ｉ−ｉ）は比例演算器３５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３６に入力される。その比例出力及び積分演算器３６の出力は加算器３０Ｂに入力され、微分補償器３４の出力も加算器３０Ｂに加算され、加算器３０Ｂでの加算結果である電流指令値Ｅが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路３７に入力される。モータ２０のモータ電流値ｉはモータ電流検出回路３８で検出され、モータ電流検出値ｉは減算器３０Ａに入力されてフィードバックされる。モータ駆動回路３７は、ＦＥＴ等で成る駆動素子のＨブリッジ（２相モータの場合）又は３相ブリッジ（３相モータの場合）で構成されている。
【０００７】
このような電動パワーステアリング装置は、イグニションキー１１をオン状態からオフ状態とした場合や、制御装置の故障を検出する故障診断手段（図示せず）から停止信号が発生された場合などには、モータ制御によりアシストを停止させている。このようなアシスト停止時にはタイヤの捩れ力が急に開放され、ドライバの操舵への負担が増加し、操舵に違和感を生じさせることになる。
【０００８】
従来、かかる問題に関連する電動パワーステアリング装置として、特公平７−９４２２６号、特公平７−９４２２７号に示すものがある。
【０００９】
特公平７−９４２２６号公報に記載された電動パワーステアリング装置は、電動機（モータ）制御信号発生手段の作動停止命令を検出する作動停止検出手段と、この作動停止検出手段からの検出信号に基づき電動機制御信号を時間と共に次第に減少させる補正手段とを設けたものであり、補正手段は電動機制御信号発生手段と電動機駆動手段との間に設けられている。
【００１０】
第３図はその構成を示しており、ステアリング系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段１０１と、操舵回転数を検出する操舵回転検出手段１０２とで成る操舵状態検出手段１００、操舵状態検出手段１００からの検出信号に基づいて電動機制御信号を決定し出力する電動機制御信号発生手段１１０、電動機制御信号に基づいて電動機を駆動する電動機駆動手段１１１を備え、更にキースイッチ等のスイッチ類１１２、装置の故障診断手段１１３、装置自身の作動停止を検出する作動停止検出手段１１４、作動停止検出手段１１４からの検出信号に基づいて電動機制御信号を時間と共に次第に減少させるために、電動機制御信号発生手段１１０と電動機駆動手段１１１との間に配設された補正手段１２０を具備している。
【００１１】
このような構成において、装置自身を作動停止させるスイッチ類１１２のオフ時や、故障診断手段１１３からの停止信号が出力された時には、これらの信号により装置が作動停止されることを作動停止検出手段１１４が検出する。そして、補正手段１２０は、作動停止検出手段１１４からの検出信号に基づいて電動機制御信号を時間と共に減少させて電動機駆動手段１１１に出力し、電動機を穏やかに停止させる。
【００１２】
また、特公平７−９４２２７号公報に示される電動パワーステアリング装置は、電動機制御信号発生手段の作動開始状態を検出する初期状態検出手段と、この検出手段からの検出信号に基づいて、電動機制御信号をその決定値まで時間と共に次第に増大させるように電動機制御信号を補正する補正手段とを設けたものであり、補正手段は電動機制御信号発生手段と電動機駆動手段との間に設けられている。第４図はその構成を示しており、キースイッチ等のスイッチが投入されると、操舵トルク検出手段１３１及び初期状態検出手段１３２から各検出信号が出力される。電動機制御信号発生手段１３３においては、操舵トルク検出手段１３１から出力される操舵トルク信号に基づいて電動機制御信号が決定されて出力される。補正手段１３０においては、初期状態検出手段１３２から始動状態であることを示す検出信号が入力されると、電動機制御信号の決定値まで電動機制御信号を次第に増大させるために補正され、この補正された電動機制御信号に基づいて、電動機が電動機駆動手段１３４により駆動制御される。
【００１３】
上記各特公平７−９４２２７号公報及び特公平７−９４２２７号公報に示される手法では、電動機（モータ）制御信号発生手段と無関係に電動機（モータ）制御信号を減少又は増加させるため、モータ制御信号を減少又は増加させている間はモータ制御信号監視手段を機能させることができない問題がある。つまり、作動停止状態又は初期状態を検出すると、モータ制御信号の演算結果を強制的に変更して時間と共に減少又は増加させており、結果的にモータ制御信号の演算結果を補正することとなっている。このため、通常の操舵検出信号と実際にモータを駆動する電流との関係が成り立たなくなっており、補正中は監視を中止せざるを得なかった。
【００１４】
かかる問題を解決する装置として、特開２００２−１２７９２６号公報に示されるものがある。
【００１５】
第５図は特開２００２−１２７９２６号公報に示される装置例を示しており、アシスト減少時においても監視機能を有する構成となっている。操舵状態検出手段を構成する操舵トルク検出手段４１からの操舵トルク検出信号は、操舵トルク入力補正手段５０及び故障診断手段４２に入力され、操舵トルク入力補正手段５０で補正された操舵トルク検出信号の補正信号は、モータ制御信号発生手段４３及びモータ制御信号監視手段４４に入力される。また、キースイッチ４５の出力は作動停止検出手段４６に入力され、モータ駆動手段４７はモータ制御信号発生手段４３からのモータ制御信号に従ってモータを駆動制御する。故障診断手段４２は、操舵トルク検出手段４１、モータ制御信号監視手段４４及びモータ駆動手段４７の故障の有無を監視し、故障診断手段４２の診断結果は作動停止検出手段４６及びモータ制御信号発生手段４３に入力されている。作動停止検出手段４６はキースイッチ４５によるオフ動作を検出すると共に、モータ制御信号発生手段４３の作動停止命令を検出するようになっている。
【００１６】
このような構成において、その動作を第６図のフローチャートを参照して説明する。
【００１７】
先ず制御系全体をイニシャライズし（ステップＳ１）、故障診断手段４２は操舵トルク検出手段４１から操舵トルク検出信号を入力し（ステップＳ２）、故障診断を行う（ステップＳ３）。故障診断手段４２は、次にモータ駆動手段４７から電流検出信号を入力し（ステップＳ４）、同様の故障診断を行うと共に（ステップＳ５）、モータ制御信号監視手段４４は監視機能を実行し、作動停止検出手段４６はキースイッチ４５からの検出信号を入力し（ステップＳ６）、更にバッテリ電圧を入力し（ステップＳ７）、故障発生、キースイッチ操作、バッテリ電圧の動作範囲外への遷移のいずれかによる作動停止状態が発生していないか否かを判断する（ステップＳ１０）。作動状態が停止でなければ、モータ制御信号発生手段４３は、操舵トルク入力補正手段５０を経て操舵トルク検出手段４１からの操舵トルク検出信号に従ってモータ制御信号の演算を行い（ステップＳ１１）、モータ制御信号の出力を行うので（ステップＳ１２）、これによりモータはモータ駆動手段４７を介して駆動制御される。この動作と共に、上記ステップＳ２にリターンする。
【００１８】
一方、上記ステップＳ１０において、作動停止検出手段４６によって作動停止状態と判断された場合、操舵トルク入力補正手段５０において操舵トルク検出手段４１からの操舵トルク検出信号を時間に従って次第に減少させ（ステップＳ１３）、完全な作動停止条件を判定すると共に（ステップＳ１４）、モータ制御信号監視手段４４は操舵トルク補正信号が“０”か否かを判断する（ステップＳ１５）。操舵トルク補正信号が“０”でなければ上記ステップＳ１１に進み、“０”であればパワーステアリング装置（ＥＰＳ）を停止して終了する（ステップＳ１６）。なお、上記ステップＳ１４の判定は、通常のより低い電圧低下による完全動作停止の判定である。
【先行技術文献】
【００１９】
【特許文献】
【特許文献１】
特公平７−９４２２６号公報
【特許文献２】
特公平７−９４２２７号公報
【特許文献３】
特開２００２−１２７９２６号公報
【特許文献４】
特許第３３９９２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上記特開２００２−１２７９２６号公報によるアシストトルク特性は第７図に示すようになり、時点ｔ１においてアシスト低減処理を開始した場合、例えばその後の時点ｔ２に電圧低下による急停止が生じると、操舵に伴う操舵系の捩れの戻り力が、操舵系を介してこれと連結された操向ハンドルに作用し、ドライバに負担をかけることになり、操舵フィーリングが損なわれて違和感となる。
【００２１】
一方、電動パワーステアリングは、自動車用電源という限られた電源環境で大量の電力を必要とするので、電圧低下時に大量の電力を消費することは、更なる電圧低下を招くので、電圧低下が著しい場合にこのような処理を行っていると、電動パワーステアリングはもとより他の電装品、ひいては車両のエンジンをも停止させてしまうという問題があり、電圧低下時には、正常に動作し続けることができない領域があった。このため、従来は、タイヤの捩れ防止のためのアシスト低減中でも、電圧低下で正常に動作し続けることができない領域に入ると、アシストを停止するような制御を行っていた。
【００２２】
ただし、通常の使用状況では電圧は徐々に低下するので、タイヤの捩れ防止のアシスト低減処理中にアシストが停止されても、それまでの低減処理で、ドライバに違和感を与えるようなタイヤの捩れが残るようなことはなかった。
【００２３】
しかしながら、最近の電動パワーステアリング適応車種は大型化して来ており、アシスト力増加のため発生する捩れ力が大きくなり、防止処理の必要量が増加していると共に、アシスト力増加のため消費電力が増加し、防止処理中に電圧低下する可能性が増加している。また、電動パワーステアリングに求められる性能も高くなって来ている。このような状況において、電動パワーステアリング装置では、可能な限りタイヤの捩れ防止処理を継続することが求められるようになった。
【００２４】
また、電動パワーステアリングの制御装置は、第２図に示されるように複数の機能ブロックから構成されており、これらを実現するために複数の回路ブロックを構成している。例えば位相補償器３１をフィルタ、ブロック３２〜３６をマイクロコンピュータで構成し、モータ駆動回路３７、モータ電流検出回路３８といった構成である。このため、構成される回路ブロック毎に使用部品が異なり、結果として各ブロック毎に動作可能な電圧が異なっている。そのため電圧低下に対しては、通常のアシスト制御に関係する機能ブロックの中で最も高い電圧で機能しなくなる機能ブロックに合わせて、アシスト制御を中止せざるを得ないのが実情であった。しかし、通常のアシスト制御が不能な領域でも、マイクロコンピュータを初めとした幾つかの機能ブロックは比較的低い電圧まで動作可能であるため、それらを用いて、ブレーキ制御は比較的低い電圧のままで実施可能である。
【００２５】
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、モータ制御を停止させた場合でも、モータ制御信号監視手段の機能を停止させることなく、制御装置の制御停止時の操舵フィーリングを向上させると共に、アシスト停止時にタイヤの捩れ力が急に開放されることによるドライバへの負担を軽減し、ドライバに違和感を感じさせないようにした高性能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。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、車両の操舵系に連結され、電流指令値に基づいて操舵補助トルクを発生して前記操舵系の操舵をアシストするモータと、前記操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクを基に前記モータを駆動するモータ駆動手段とを備え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、前記アシストルクの停止時に、操舵トルク補正不足量に基づいて電磁ブレーキ時間を計算し、前記計算された電磁ブレーキ時間だけ前記モータに電磁ブレーキをかける手段を具備することにより達成される。
【００２７】
本発明の上記目的は、前記電磁ブレーキが、前記モータの端子の短絡によって行われることにより、より効果的に達成される。
【００２８】
本発明は、ステアリング系の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、前記操舵状態検出手段からの操舵状態検出信号に基づきモータ制御信号を決定して出力するモータ制御信号発生手段と、前記モータ制御信号発生手段からのモータ制御信号に基づいてモータを駆動するモータ駆動手段と、前記操舵状態検出手段及び前記モータ駆動手段からの信号に基づいて前記モータ制御信号発生手段の監視を行うモータ制御信号監視手段と、前記モータ制御信号発生手段の作動停止を検出する作動停止検出手段と、前記操舵状態検出手段及び前記モータ制御信号発生手段の間に設けられた操舵状態信号補正手段とを具備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、前記作動停止検出手段によって前記作動停止が検出されたときに、操舵トルク補正不足量に基づいて電磁ブレーキ時間を計算する操舵トルク補正不足量計算手段と、前記モータ制御信号発生手段内に設けられた電磁ブレーキ手段とを備え、前記操舵状態信号補正手段は前記作動停止検出手段の検出信号に基づいて、前記モータ制御信号発生手段の入力である操舵状態検出信号を時間に従って補正すると共に、前記操舵トルク補正不足量計算手段は前記作動停止検出手段が完全作動停止を検出したときに前記電磁ブレーキ時間の間ブレーキ信号を出力し、前記電磁ブレーキ手段は前記電磁ブレーキ時間だけ前記モータに電磁ブレーキをかけるようになっていることにより達成される。
【００２９】
また、本発明は、ステアリング系の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、前記操舵状態検出手段からの操舵状態検出信号に基づきモータ制御信号を決定して出力するモータ制御信号発生手段と、前記モータ制御信号発生手段からのモータ制御信号に基づいてモータを駆動するモータ駆動手段と、前記モータ制御信号発生手段の作動停止を検出する作動停止検出手段と、前記操舵状態検出手段及び前記モータ制御信号発生手段の間に設けられた複数の操舵状態信号補正手段と、前記複数の操舵状態信号補正手段を選択して利用するための補正方法選択手段とを具備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、前記作動停止検出手段によって前記作動停止が検出されたときに、操舵トルク補正不足量に基づいて電磁ブレーキ時間を計算する操舵トルク補正不足量計算手段と、前記モータ制御信号発生手段内に設けられた電磁ブレーキ手段とを備え、
前記補正方法選択手段で選択された前記操舵状態信号補正手段は前記作動停止検出手段の検出信号に基づいて、前記モータ制御信号発生手段の入力である操舵状態検出信号を時間に従って補正すると共に、前記操舵トルク補正不足量計算手段は前記作動停止検出手段が完全作動停止を検出したときに前記電磁ブレーキ時間の間ブレーキ信号を出力し、前記電磁ブレーキ手段は前記電磁ブレーキ時間だけ前記モータに電磁ブレーキをかけるようになっていることにより達成される。
【００３０】
本発明の上記目的は、前記電磁ブレーキが、前記モータの端子の短絡によって行われることにより、或いは前記短絡の後に再起動条件を判定し、前記再起動条件を満たす場合に再起動する機能を具備していることにより、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００３１】
操舵補助トルクを発生している状態でモータを停止させた場合、操舵に伴う操舵系の捩れの戻り力が操舵系を介してこれと連結された操向ハンドルに作用するが、本発明の電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、モータを停止させるときに、モータの端子間をショート（短絡）することにより、捩れの戻り力がモータに作用しモータが回生制動状態となり、戻り力を抑制することができ、操向ハンドルに作用する戻り力を抑制することができるという効果を奏する。
【００３２】
また、本発明では徐々にアシストを低減すると共に、低電圧時にモータ端子間を短絡させ、電磁ブレーキ状態を形成しているので、モータに電力を供給することなくタイヤの捩れ力を防止することができる。
【００３３】
更に本発明によれば、モータ制御信号発生手段の機能を生かしたままで、モータ制御信号発生手段自身による演算結果として、モータ電流指令に相当する信号を時間に従って減少又は増加させ、作動停止状態又は制御開始状態を検出後に操舵状態検出信号を用いてモータ制御信号の演算を行ってトルク系を補正することで、トルク系以外の制御ブロックを生かしながら補正できるので、安定した補正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】 電動パワーステアリング装置の一般的な構造例を示す図である。
【図２】 コントロールユニットの構成例を示すブロック図である。
【図３】 従来の制御装置の一例を示すブロック構成図である。
【図４】 従来の制御装置の他の例を示すブロック構成図である。
【図５】 従来の制御装置の更に別の例を示すブロック構成図である。
【図６】 従来の制御装置の動作例を示すフローチャートである。
【図７】 従来の制御装置の特性例を示す図である。
【図８】 本発明の一実施例を示すブロック構成図である。
【図９】 本発明の動作例を示すフローチャートである。
【図１０】 本発明の動作を説明するための図である。
【図１１】 本発明の動作を説明するための図である。
【図１２】 電磁ブレーキをかける場合の接点接続例を示す構成図である。
【図１３】 本発明の動作を説明するための図である。
【図１４】 本発明の効果を示す特性図である。
【図１５】 本発明の他の実施例を示すブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明では、電動パワーステアリング装置の操舵補助トルクを発生中にモータを停止させるときに、つまりアシスト停止時に操舵トルク補正不足量を計算し、計算された操舵トルク補正不足量に応じてモータに電磁ブレーキをかけることにより、可能な限りタイヤの捩れ力防止処理を継続するようにしている。電磁ブレーキはモータ端子を短絡させることにより発電機と作動させ、発電機による回生制動によってブレーキをかけるようにしているので、モータに電力を供給することなくタイヤの捩れ力防止を図ることができる。また、モータ制御信号発生手段の機能を生かしたままで、モータ制御信号発生手段自身による演算結果として、モータ電流指令に相当する信号を時間に従って減少又は増加させ、作動停止状態又は制御開始状態を検出後に操舵状態検出信号を用いてモータ制御信号の演算を行っているので、補正中も監視が可能である。トルク系を補正することで、トルク系以外の制御ブロックを生かしながら補正できるので、安定した補正が可能である。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３７】
第８図は本発明の実施例を第５図に対応させて示しており、作動停止検出手段４６が作動停止を検出したときに操舵トルクの補正不足量を計算する操舵トルク補正不足量計算手段６０を設けると共に、操舵トルク補正不足量計算手段６０で計算された操舵トルク補正不足量に従って、モータに電磁ブレーキをかける電磁ブレーキ手段４３Ａをモータ制御信号発生手段４３内に設けている。
【００３８】
操舵状態検出手段を構成する操舵トルク検出手段４１からの操舵トルク検出信号は、操舵トルク入力補正手段５０及び故障診断手段４２に入力され、操舵トルク入力補正手段５０で補正された操舵トルク検出信号の補正信号は、モータ制御信号発生手段４３及びモータ制御信号監視手段４４に入力される。また、キースイッチ４５の出力は作動停止検出手段４６に入力され、モータ駆動手段４７はモータ制御信号発生手段４３からのモータ制御信号に従ってモータを駆動制御する。故障診断手段４２は、操舵トルク検出手段４１、モータ制御信号監視手段４４及びモータ駆動手段４７の故障の有無を監視し、故障診断手段４２の診断結果は作動停止検出手段４６及びモータ制御信号発生手段４３に入力されている。作動停止検出手段４６はキースイッチ４５によるオフ動作の検出、又は故障診断手段４２による故障発生の検出のいずれかにより、モータ制御信号発生手段４３の作動停止命令を検出するようになっている。
【００３９】
このような構成において、その動作を第９図のフローチャートを参照して説明する。
【００４０】
先ず制御系全体をイニシャライズし（ステップＳ２０）、故障診断手段４２は操舵トルク検出手段４１から操舵トルク検出信号を入力し（ステップＳ２１）、故障診断を行う（ステップＳ２２）。故障診断手段４２は、次にモータ駆動手段４７から電流検出信号を入力し（ステップＳ２３）、同様の故障診断を行うと共に（ステップＳ２４）、モータ制御信号監視手段４４は監視機能を実行し、作動停止検出手段４６はキースイッチ３５からの検出信号を入力し（ステップＳ２５）、更にバッテリ電圧を入力し（ステップＳ２６）、故障発生、キースイッチ操作、バッテリ電圧の動作範囲外への遷移のいずれかによる作動停止状態が発生していないか否かを判断する（ステップＳ３０）。作動状態が停止でなければ、モータ制御信号発生手段４３は、操舵トルク入力補正手段５０を経て操舵トルク検出手段４１からの操舵トルク検出信号に従ってモータ制御信号の演算を行い（ステップＳ３１）、モータ制御信号の出力を行うので（ステップＳ３２）、これによりモータはモータ駆動手段４７を介して駆動制御される。この動作と共に、上記ステップＳ２１にリターンする。
【００４１】
一方、上記ステップＳ３０において、作動停止検出手段４６によって作動停止状態と判断された場合、操舵トルク入力補正手段５０において操舵トルク検出手段４１からの操舵トルク検出信号を時間に従って次第に減少させ（ステップＳ３３）、完全な作動停止条件を判定すると共に（ステップＳ３４）、モータ制御信号監視手段４４は操舵トルク補正信号が“０”か否かを判断する（ステップＳ３５）。操舵トルク補正信号が“０”でなければ上記ステップＳ３１に進み、“０”であれば電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）を停止して終了する（ステップＳ３６）。なお、上記ステップＳ３４の判定は、通常の場合より低い電圧低下による完全動作停止の判定である。
【００４２】
上記ステップＳ３４で、作動停止検出手段４６によって完全作動停止条件が判定されると、操舵トルク補正不足量計算手段６０は第１０図に示す手法に従って必要な電磁ブレーキ量を計算する（ステップＳ４０）。即ち、第１０図において、時点ｔ１に作動停止検出手段４６によって通常の作動停止が検出されると、その時点ｔ１において、時点ｔ３までの全操舵トルク補正量が予め定められている第１１図に示すような特性データから算出される。次いで、時点ｔ２に作動停止検出手段４６によって完全作動停止が検出されると、全操舵トルク補正量と、時点ｔ１から時点ｔ２までの操舵トルク補正実行量とから必要とする電磁ブレーキ量を計算し（ステップＳ４０）、電磁ブレーキ時間を決定する（ステップＳ４１）。操舵トルク補正不足量計算手段６０は決定された電磁ブレーキ時間に従ってブレーキ信号Ｂｒを出力する。
【００４３】
そして、電磁ブレーキ手段４３Ａは操舵トルク補正不足量計算手段６０からブレーキ信号Ｂｒが入力されると、第１２図に示すように駆動回路内のスイッチング素子（例えばＦＥＴ）の例えば下段を全てオンすると共に、上段のスイッチング素子をオフして電磁ブレーキ制御する（ステップＳ３４）。このように、モータ端子をショート（短絡）することによりモータは発電機として動作し、回生ブレーキとして作用するので、その分だけアシスト量が増加する。この場合、ブレーキ残量とブレーキ力の関係は、例えば第１３図に示すようになっている。
【００４４】
なお、電磁ブレーキ制御は、第１２図とは逆に上段のスイッチング素子をオンして、下段のスイッチング素子をオフしても良い。また、第１２図では３相モータについて示しているが、２相モータにおけるＨブリッジ回路にも同様に適用できる。
【００４５】
その後、ブレーキ残量が所定値より小さくなったか否か等によってブレーキ制御の終了を判定し（ステップＳ４３）、ブレーキ制御の終了でない場合には再起動条件（ブレーキ制御中に通常制御が開始できる電圧に復帰したか否か、或いはイグニションキーが再投入されたか否か等）が成立するか否かを判定し（ステップＳ４４）、再起動条件が成立する場合には上記ステップＳ２１にリターンする。また、上記ステップＳ４３でブレーキ制御の終了となった場合、上記ステップＳ４４で再起動条件が成立しない場合には、電動パワーステリング装置を停止して終了する（ステップＳ３６）。
【００４６】
以上のような電磁ブレーキ制御を実行することにより、第１４図に示すようなアシスト特性を得ることができる。この特性図からも分かるように、アシスト低減開始（時点ｔ１０）後、時点ｔ１１にモータ端子を短絡させて電磁ブレーキをかけるのでアシスト量が増加し、電圧低下に基づく急停止もなく、ドライバの負担を軽減できる。即ち、低電圧時に徐々にアシストを低減すると共に、完全作動停止時にブレーキ必要量を計算し、モータ端子間を短絡させて電磁ブレーキ状態を形成しているので、モータに電力を供給することなくタイヤの捩れ力の防止動作を継続させることができる。
【００４７】
第１５図は本発明の他の実施例を第８図に対応させて示しており、本例は操舵トルク入力補正手段５０を特性の異なる２つの操舵トルク入力補正手段５１及び５２にすると共に、その切替えを行う補正方法選択手段４８を設けている。本例においても、作動停止検出手段４６に従って操舵トルク補正不足量を計算する操舵トルク補正不足量計算手段６１を設けると共に、ブレーキ信号Ｂｒによって動作する電磁ブレーキ手段４３Ａをモータ制御信号発生手段４３内に設けている。
【００４８】
本例では、特性の異なる操舵トルク入力補正手段５１及び５２が設けられており、作動停止検出手段４６からの検出信号でシステムに最適な補正手段を選択するための補正方法選択手段４８が設けられている。補正方法選択手段４８によって操舵トルク入力補正手段５１及び５２を切替えることによって、モータ制御信号発生手段４３に入力される操舵トルク検出信号をシステムの状態に応じて最適に減少させることができる。操舵トルク入力補正手段５１及び５２を切替える条件として、イグニションキーのオフによる通常のシステムの停止時、操舵トルク入力系の故障によるフェールセーフとしてのシステムの停止時等がある。
【００４９】
補正方法選択手段４８が、イグニションキーのオフによる補正と判断した場合、モータ制御信号発生手段４３の入力として通常のトルク入力を用い、補正演算として一定ゲインでの減衰を行い、操舵トルク入力補正手段５１における補正時間を十分に長い時間とする。トルク系の故障検出による補正と判断した場合は、モータ制御信号発生手段４３の入力としてフェール前のトルク入力値を用い、操舵トルク入力補正手段５２における補正演算として最大入力値の減衰を行い、補正時間は短い時間で終了させるようになっている。
【００５０】
このような構成において、その動作は第９図のフローチャートと同様であり、本例においても第１４図に示すような電磁ブレーキ動作を実現できる。つまり、本例によっても、低電圧時に徐々にアシストを低減させ、更に完全作動停止時にブレーキ必要量を計算し、モータ端子間を短絡させて電磁ブレーキ状態を形成しているので、モータに電力を供給することなくタイヤの捩れ力の防止動作を継続させることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１ 操向ハンドル
１０ トルクセンサ
１２ 車速センサ
２０ モータ
３０ コントロールユニット
４１ 操舵トルク検出手段
４２ 故障診断手段
４３ モータ制御信号発生手段
４３Ａ 電磁ブレーキ手段
４４ モータ制御信号監視手段
４５ キースイッチ
４６ 作動停止検出手段
４７ モータ駆動手段
４８ 補正方法選択手段
５０、５１、５２ 操舵トルク入力補正手段
６０ 操舵トルク補正不足量計算手段
【０００１】
本発明は、自動車や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、特に制御装置のアシスト停止時に、タイヤの捩れ力が急に開放されることによるドライバへの負担を軽減し、ドライバが違和感を感じないように改善した電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷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補助負荷付勢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、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−ティ比の調整で行っている。
【０００３】
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の軸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。軸２には、操向ハンドル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、操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介して軸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からイグニション信号が入力され、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に基づいてモータ２０に供給する電流を制御する。
【０００４】
コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（又はＭＰＵやＭＣＵ）で構成されるが、そのＣＰＵ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図のようになっている。
【０００５】
第２図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は、操舵系の安定性を高めるために位相補償器３１で位相補償され、位相補償された操舵トルクＴＡが操舵補助指令値演算器３２に入力される。又、車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算器３２に入力される。操舵補助指令値演算器３２は、入力された操舵トルクＴＡ及び車速Ｖに基いて特性マップ（ルックアップテーブル）３３を参照して、モータ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉを決定する。
【０００６】
操舵補助指令値Ｉは減算器３０Ａに入力されると共に、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器３４に入力され、減算器３０Ａで求められる偏差（Ｉ−ｉ）は比例演算器３５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３６に入力される。その比例出力及び積分演算器３６の出力は加算器３０Ｂに入力され、微分補償器３４の出力も加算器３０Ｂに加算され、加算器３０Ｂでの加算結果である電流指令値Ｅが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路３７に入力される。モータ２０のモータ電流値ｉはモータ電流検出回路３８で検出され、モータ電流検出値ｉは減算器３０Ａに入力されてフィードバックされる。モータ駆動回路３７は、ＦＥＴ等で成る駆動素子のＨブリッジ（２相モータの場合）又は３相ブリッジ（３相モータの場合）で構成されている。
【０００７】
このような電動パワーステアリング装置は、イグニションキー１１をオン状態からオフ状態とした場合や、制御装置の故障を検出する故障診断手段（図示せず）から停止信号が発生された場合などには、モータ制御によりアシストを停止させている。このようなアシスト停止時にはタイヤの捩れ力が急に開放され、ドライバの操舵への負担が増加し、操舵に違和感を生じさせることになる。
【０００８】
従来、かかる問題に関連する電動パワーステアリング装置として、特公平７−９４２２６号、特公平７−９４２２７号に示すものがある。
【０００９】
特公平７−９４２２６号公報に記載された電動パワーステアリング装置は、電動機（モータ）制御信号発生手段の作動停止命令を検出する作動停止検出手段と、この作動停止検出手段からの検出信号に基づき電動機制御信号を時間と共に次第に減少させる補正手段とを設けたものであり、補正手段は電動機制御信号発生手段と電動機駆動手段との間に設けられている。
【００１０】
第３図はその構成を示しており、ステアリング系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段１０１と、操舵回転数を検出する操舵回転検出手段１０２とで成る操舵状態検出手段１００、操舵状態検出手段１００からの検出信号に基づいて電動機制御信号を決定し出力する電動機制御信号発生手段１１０、電動機制御信号に基づいて電動機を駆動する電動機駆動手段１１１を備え、更にキースイッチ等のスイッチ類１１２、装置の故障診断手段１１３、装置自身の作動停止を検出する作動停止検出手段１１４、作動停止検出手段１１４からの検出信号に基づいて電動機制御信号を時間と共に次第に減少させるために、電動機制御信号発生手段１１０と電動機駆動手段１１１との間に配設された補正手段１２０を具備している。
【００１１】
このような構成において、装置自身を作動停止させるスイッチ類１１２のオフ時や、故障診断手段１１３からの停止信号が出力された時には、これらの信号により装置が作動停止されることを作動停止検出手段１１４が検出する。そして、補正手段１２０は、作動停止検出手段１１４からの検出信号に基づいて電動機制御信号を時間と共に減少させて電動機駆動手段１１１に出力し、電動機を穏やかに停止させる。
【００１２】
また、特公平７−９４２２７号公報に示される電動パワーステアリング装置は、電動機制御信号発生手段の作動開始状態を検出する初期状態検出手段と、この検出手段からの検出信号に基づいて、電動機制御信号をその決定値まで時間と共に次第に増大させるように電動機制御信号を補正する補正手段とを設けたものであり、補正手段は電動機制御信号発生手段と電動機駆動手段との間に設けられている。第４図はその構成を示しており、キースイッチ等のスイッチが投入されると、操舵トルク検出手段１３１及び初期状態検出手段１３２から各検出信号が出力される。電動機制御信号発生手段１３３においては、操舵トルク検出手段１３１から出力される操舵トルク信号に基づいて電動機制御信号が決定されて出力される。補正手段１３０においては、初期状態検出手段１３２から始動状態であることを示す検出信号が入力されると、電動機制御信号の決定値まで電動機制御信号を次第に増大させるために補正され、この補正された電動機制御信号に基づいて、電動機が電動機駆動手段１３４により駆動制御される。
【００１３】
上記各特公平７−９４２２７号公報及び特公平７−９４２２７号公報に示される手法では、電動機（モータ）制御信号発生手段と無関係に電動機（モータ）制御信号を減少又は増加させるため、モータ制御信号を減少又は増加させている間はモータ制御信号監視手段を機能させることができない問題がある。つまり、作動停止状態又は初期状態を検出すると、モータ制御信号の演算結果を強制的に変更して時間と共に減少又は増加させており、結果的にモータ制御信号の演算結果を補正することとなっている。このため、通常の操舵検出信号と実際にモータを駆動する電流との関係が成り立たなくなっており、補正中は監視を中止せざるを得なかった。
【００１４】
かかる問題を解決する装置として、特開２００２−１２７９２６号公報に示されるものがある。
【００１５】
第５図は特開２００２−１２７９２６号公報に示される装置例を示しており、アシスト減少時においても監視機能を有する構成となっている。操舵状態検出手段を構成する操舵トルク検出手段４１からの操舵トルク検出信号は、操舵トルク入力補正手段５０及び故障診断手段４２に入力され、操舵トルク入力補正手段５０で補正された操舵トルク検出信号の補正信号は、モータ制御信号発生手段４３及びモータ制御信号監視手段４４に入力される。また、キースイッチ４５の出力は作動停止検出手段４６に入力され、モータ駆動手段４７はモータ制御信号発生手段４３からのモータ制御信号に従ってモータを駆動制御する。故障診断手段４２は、操舵トルク検出手段４１、モータ制御信号監視手段４４及びモータ駆動手段４７の故障の有無を監視し、故障診断手段４２の診断結果は作動停止検出手段４６及びモータ制御信号発生手段４３に入力されている。作動停止検出手段４６はキースイッチ４５によるオフ動作を検出すると共に、モータ制御信号発生手段４３の作動停止命令を検出するようになっている。
【００１６】
このような構成において、その動作を第６図のフローチャートを参照して説明する。
【００１７】
先ず制御系全体をイニシャライズし（ステップＳ１）、故障診断手段４２は操舵トルク検出手段４１から操舵トルク検出信号を入力し（ステップＳ２）、故障診断を行う（ステップＳ３）。故障診断手段４２は、次にモータ駆動手段４７から電流検出信号を入力し（ステップＳ４）、同様の故障診断を行うと共に（ステップＳ５）、モータ制御信号監視手段４４は監視機能を実行し、作動停止検出手段４６はキースイッチ４５からの検出信号を入力し（ステップＳ６）、更にバッテリ電圧を入力し（ステップＳ７）、故障発生、キースイッチ操作、バッテリ電圧の動作範囲外への遷移のいずれかによる作動停止状態が発生していないか否かを判断する（ステップＳ１０）。作動状態が停止でなければ、モータ制御信号発生手段４３は、操舵トルク入力補正手段５０を経て操舵トルク検出手段４１からの操舵トルク検出信号に従ってモータ制御信号の演算を行い（ステップＳ１１）、モータ制御信号の出力を行うので（ステップＳ１２）、これによりモータはモータ駆動手段４７を介して駆動制御される。この動作と共に、上記ステップＳ２にリターンする。
【００１８】
一方、上記ステップＳ１０において、作動停止検出手段４６によって作動停止状態と判断された場合、操舵トルク入力補正手段５０において操舵トルク検出手段４１からの操舵トルク検出信号を時間に従って次第に減少させ（ステップＳ１３）、完全な作動停止条件を判定すると共に（ステップＳ１４）、モータ制御信号監視手段４４は操舵トルク補正信号が“０”か否かを判断する（ステップＳ１５）。操舵トルク補正信号が“０”でなければ上記ステップＳ１１に進み、“０”であればパワーステアリング装置（ＥＰＳ）を停止して終了する（ステップＳ１６）。なお、上記ステップＳ１４の判定は、通常のより低い電圧低下による完全動作停止の判定である。
【先行技術文献】
【００１９】
【特許文献】
【特許文献１】
特公平７−９４２２６号公報
【特許文献２】
特公平７−９４２２７号公報
【特許文献３】
特開２００２−１２７９２６号公報
【特許文献４】
特許第３３９９２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上記特開２００２−１２７９２６号公報によるアシストトルク特性は第７図に示すようになり、時点ｔ１においてアシスト低減処理を開始した場合、例えばその後の時点ｔ２に電圧低下による急停止が生じると、操舵に伴う操舵系の捩れの戻り力が、操舵系を介してこれと連結された操向ハンドルに作用し、ドライバに負担をかけることになり、操舵フィーリングが損なわれて違和感となる。
【００２１】
一方、電動パワーステアリングは、自動車用電源という限られた電源環境で大量の電力を必要とするので、電圧低下時に大量の電力を消費することは、更なる電圧低下を招くので、電圧低下が著しい場合にこのような処理を行っていると、電動パワーステアリングはもとより他の電装品、ひいては車両のエンジンをも停止させてしまうという問題があり、電圧低下時には、正常に動作し続けることができない領域があった。このため、従来は、タイヤの捩れ防止のためのアシスト低減中でも、電圧低下で正常に動作し続けることができない領域に入ると、アシストを停止するような制御を行っていた。
【００２２】
ただし、通常の使用状況では電圧は徐々に低下するので、タイヤの捩れ防止のアシスト低減処理中にアシストが停止されても、それまでの低減処理で、ドライバに違和感を与えるようなタイヤの捩れが残るようなことはなかった。
【００２３】
しかしながら、最近の電動パワーステアリング適応車種は大型化して来ており、アシスト力増加のため発生する捩れ力が大きくなり、防止処理の必要量が増加していると共に、アシスト力増加のため消費電力が増加し、防止処理中に電圧低下する可能性が増加している。また、電動パワーステアリングに求められる性能も高くなって来ている。このような状況において、電動パワーステアリング装置では、可能な限りタイヤの捩れ防止処理を継続することが求められるようになった。
【００２４】
また、電動パワーステアリングの制御装置は、第２図に示されるように複数の機能ブロックから構成されており、これらを実現するために複数の回路ブロックを構成している。例えば位相補償器３１をフィルタ、ブロック３２〜３６をマイクロコンピュータで構成し、モータ駆動回路３７、モータ電流検出回路３８といった構成である。このため、構成される回路ブロック毎に使用部品が異なり、結果として各ブロック毎に動作可能な電圧が異なっている。そのため電圧低下に対しては、通常のアシスト制御に関係する機能ブロックの中で最も高い電圧で機能しなくなる機能ブロックに合わせて、アシスト制御を中止せざるを得ないのが実情であった。しかし、通常のアシスト制御が不能な領域でも、マイクロコンピュータを初めとした幾つかの機能ブロックは比較的低い電圧まで動作可能であるため、それらを用いて、ブレーキ制御は比較的低い電圧のままで実施可能である。
【００２５】
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、モータ制御を停止させた場合でも、モータ制御信号監視手段の機能を停止させることなく、制御装置の制御停止時の操舵フィーリングを向上させると共に、アシスト停止時にタイヤの捩れ力が急に開放されることによるドライバへの負担を軽減し、ドライバに違和感を感じさせないようにした高性能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。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、車両の操舵系に連結され、電流指令値に基づいて操舵補助トルクを発生して前記操舵系の操舵をアシストするモータと、前記操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクを基に前記モータを駆動するモータ駆動手段とを備え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、前記アシストルクの停止時に、操舵トルク補正不足量に基づいて電磁ブレーキ時間を計算し、前記計算された電磁ブレーキ時間だけ前記モータに電磁ブレーキをかける手段を具備することにより達成される。
【００２７】
本発明の上記目的は、前記電磁ブレーキが、前記モータの端子の短絡によって行われることにより、より効果的に達成される。
【００２８】
本発明は、ステアリング系の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、前記操舵状態検出手段からの操舵状態検出信号に基づきモータ制御信号を決定して出力するモータ制御信号発生手段と、前記モータ制御信号発生手段からのモータ制御信号に基づいてモータを駆動するモータ駆動手段と、前記操舵状態検出手段及び前記モータ駆動手段からの信号に基づいて前記モータ制御信号発生手段の監視を行うモータ制御信号監視手段と、前記モータ制御信号発生手段の作動停止を検出する作動停止検出手段と、前記操舵状態検出手段及び前記モータ制御信号発生手段の間に設けられた操舵状態信号補正手段とを具備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、前記作動停止検出手段によって前記作動停止が検出されたときに、操舵トルク補正不足量に基づいて電磁ブレーキ時間を計算する操舵トルク補正不足量計算手段と、前記モータ制御信号発生手段内に設けられた電磁ブレーキ手段とを備え、前記操舵状態信号補正手段は前記作動停止検出手段の検出信号に基づいて、前記モータ制御信号発生手段の入力である操舵状態検出信号を時間に従って補正すると共に、前記操舵トルク補正不足量計算手段は前記作動停止検出手段が完全作動停止を検出したときに前記電磁ブレーキ時間の間ブレーキ信号を出力し、前記電磁ブレーキ手段は前記電磁ブレーキ時間だけ前記モータに電磁ブレーキをかけるようになっていることにより達成される。
【００２９】
また、本発明は、ステアリング系の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、前記操舵状態検出手段からの操舵状態検出信号に基づきモータ制御信号を決定して出力するモータ制御信号発生手段と、前記モータ制御信号発生手段からのモータ制御信号に基づいてモータを駆動するモータ駆動手段と、前記モータ制御信号発生手段の作動停止を検出する作動停止検出手段と、前記操舵状態検出手段及び前記モータ制御信号発生手段の間に設けられた複数の操舵状態信号補正手段と、前記複数の操舵状態信号補正手段を選択して利用するための補正方法選択手段とを具備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、前記作動停止検出手段によって前記作動停止が検出されたときに、操舵トルク補正不足量に基づいて電磁ブレーキ時間を計算する操舵トルク補正不足量計算手段と、前記モータ制御信号発生手段内に設けられた電磁ブレーキ手段とを備え、
前記補正方法選択手段で選択された前記操舵状態信号補正手段は前記作動停止検出手段の検出信号に基づいて、前記モータ制御信号発生手段の入力である操舵状態検出信号を時間に従って補正すると共に、前記操舵トルク補正不足量計算手段は前記作動停止検出手段が完全作動停止を検出したときに前記電磁ブレーキ時間の間ブレーキ信号を出力し、前記電磁ブレーキ手段は前記電磁ブレーキ時間だけ前記モータに電磁ブレーキをかけるようになっていることにより達成される。
【００３０】
本発明の上記目的は、前記電磁ブレーキが、前記モータの端子の短絡によって行われることにより、或いは前記短絡の後に再起動条件を判定し、前記再起動条件を満たす場合に再起動する機能を具備していることにより、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００３１】
操舵補助トルクを発生している状態でモータを停止させた場合、操舵に伴う操舵系の捩れの戻り力が操舵系を介してこれと連結された操向ハンドルに作用するが、本発明の電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、モータを停止させるときに、モータの端子間をショート（短絡）することにより、捩れの戻り力がモータに作用しモータが回生制動状態となり、戻り力を抑制することができ、操向ハンドルに作用する戻り力を抑制することができるという効果を奏する。
【００３２】
また、本発明では徐々にアシストを低減すると共に、低電圧時にモータ端子間を短絡させ、電磁ブレーキ状態を形成しているので、モータに電力を供給することなくタイヤの捩れ力を防止することができる。
【００３３】
更に本発明によれば、モータ制御信号発生手段の機能を生かしたままで、モータ制御信号発生手段自身による演算結果として、モータ電流指令に相当する信号を時間に従って減少又は増加させ、作動停止状態又は制御開始状態を検出後に操舵状態検出信号を用いてモータ制御信号の演算を行ってトルク系を補正することで、トルク系以外の制御ブロックを生かしながら補正できるので、安定した補正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】 電動パワーステアリング装置の一般的な構造例を示す図である。
【図２】 コントロールユニットの構成例を示すブロック図である。
【図３】 従来の制御装置の一例を示すブロック構成図である。
【図４】 従来の制御装置の他の例を示すブロック構成図である。
【図５】 従来の制御装置の更に別の例を示すブロック構成図である。
【図６】 従来の制御装置の動作例を示すフローチャートである。
【図７】 従来の制御装置の特性例を示す図である。
【図８】 本発明の一実施例を示すブロック構成図である。
【図９】 本発明の動作例を示すフローチャートである。
【図１０】 本発明の動作を説明するための図である。
【図１１】 本発明の動作を説明するための図である。
【図１２】 電磁ブレーキをかける場合の接点接続例を示す構成図である。
【図１３】 本発明の動作を説明するための図である。
【図１４】 本発明の効果を示す特性図である。
【図１５】 本発明の他の実施例を示すブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明では、電動パワーステアリング装置の操舵補助トルクを発生中にモータを停止させるときに、つまりアシスト停止時に操舵トルク補正不足量を計算し、計算された操舵トルク補正不足量に応じてモータに電磁ブレーキをかけることにより、可能な限りタイヤの捩れ力防止処理を継続するようにしている。電磁ブレーキはモータ端子を短絡させることにより発電機と作動させ、発電機による回生制動によってブレーキをかけるようにしているので、モータに電力を供給することなくタイヤの捩れ力防止を図ることができる。また、モータ制御信号発生手段の機能を生かしたままで、モータ制御信号発生手段自身による演算結果として、モータ電流指令に相当する信号を時間に従って減少又は増加させ、作動停止状態又は制御開始状態を検出後に操舵状態検出信号を用いてモータ制御信号の演算を行っているので、補正中も監視が可能である。トルク系を補正することで、トルク系以外の制御ブロックを生かしながら補正できるので、安定した補正が可能である。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３７】
第８図は本発明の実施例を第５図に対応させて示しており、作動停止検出手段４６が作動停止を検出したときに操舵トルクの補正不足量を計算する操舵トルク補正不足量計算手段６０を設けると共に、操舵トルク補正不足量計算手段６０で計算された操舵トルク補正不足量に従って、モータに電磁ブレーキをかける電磁ブレーキ手段４３Ａをモータ制御信号発生手段４３内に設けている。
【００３８】
操舵状態検出手段を構成する操舵トルク検出手段４１からの操舵トルク検出信号は、操舵トルク入力補正手段５０及び故障診断手段４２に入力され、操舵トルク入力補正手段５０で補正された操舵トルク検出信号の補正信号は、モータ制御信号発生手段４３及びモータ制御信号監視手段４４に入力される。また、キースイッチ４５の出力は作動停止検出手段４６に入力され、モータ駆動手段４７はモータ制御信号発生手段４３からのモータ制御信号に従ってモータを駆動制御する。故障診断手段４２は、操舵トルク検出手段４１、モータ制御信号監視手段４４及びモータ駆動手段４７の故障の有無を監視し、故障診断手段４２の診断結果は作動停止検出手段４６及びモータ制御信号発生手段４３に入力されている。作動停止検出手段４６はキースイッチ４５によるオフ動作の検出、又は故障診断手段４２による故障発生の検出のいずれかにより、モータ制御信号発生手段４３の作動停止命令を検出するようになっている。
【００３９】
このような構成において、その動作を第９図のフローチャートを参照して説明する。
【００４０】
先ず制御系全体をイニシャライズし（ステップＳ２０）、故障診断手段４２は操舵トルク検出手段４１から操舵トルク検出信号を入力し（ステップＳ２１）、故障診断を行う（ステップＳ２２）。故障診断手段４２は、次にモータ駆動手段４７から電流検出信号を入力し（ステップＳ２３）、同様の故障診断を行うと共に（ステップＳ２４）、モータ制御信号監視手段４４は監視機能を実行し、作動停止検出手段４６はキースイッチ３５からの検出信号を入力し（ステップＳ２５）、更にバッテリ電圧を入力し（ステップＳ２６）、故障発生、キースイッチ操作、バッテリ電圧の動作範囲外への遷移のいずれかによる作動停止状態が発生していないか否かを判断する（ステップＳ３０）。作動状態が停止でなければ、モータ制御信号発生手段４３は、操舵トルク入力補正手段５０を経て操舵トルク検出手段４１からの操舵トルク検出信号に従ってモータ制御信号の演算を行い（ステップＳ３１）、モータ制御信号の出力を行うので（ステップＳ３２）、これによりモータはモータ駆動手段４７を介して駆動制御される。この動作と共に、上記ステップＳ２１にリターンする。
【００４１】
一方、上記ステップＳ３０において、作動停止検出手段４６によって作動停止状態と判断された場合、操舵トルク入力補正手段５０において操舵トルク検出手段４１からの操舵トルク検出信号を時間に従って次第に減少させ（ステップＳ３３）、完全な作動停止条件を判定すると共に（ステップＳ３４）、モータ制御信号監視手段４４は操舵トルク補正信号が“０”か否かを判断する（ステップＳ３５）。操舵トルク補正信号が“０”でなければ上記ステップＳ３１に進み、“０”であれば電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）を停止して終了する（ステップＳ３６）。なお、上記ステップＳ３４の判定は、通常の場合より低い電圧低下による完全動作停止の判定である。
【００４２】
上記ステップＳ３４で、作動停止検出手段４６によって完全作動停止条件が判定されると、操舵トルク補正不足量計算手段６０は第１０図に示す手法に従って必要な電磁ブレーキ量を計算する（ステップＳ４０）。即ち、第１０図において、時点ｔ１に作動停止検出手段４６によって通常の作動停止が検出されると、その時点ｔ１において、時点ｔ３までの全操舵トルク補正量が予め定められている第１１図に示すような特性データから算出される。次いで、時点ｔ２に作動停止検出手段４６によって完全作動停止が検出されると、全操舵トルク補正量と、時点ｔ１から時点ｔ２までの操舵トルク補正実行量とから必要とする電磁ブレーキ量を計算し（ステップＳ４０）、電磁ブレーキ時間を決定する（ステップＳ４１）。操舵トルク補正不足量計算手段６０は決定された電磁ブレーキ時間に従ってブレーキ信号Ｂｒを出力する。
【００４３】
そして、電磁ブレーキ手段４３Ａは操舵トルク補正不足量計算手段６０からブレーキ信号Ｂｒが入力されると、第１２図に示すように駆動回路内のスイッチング素子（例えばＦＥＴ）の例えば下段を全てオンすると共に、上段のスイッチング素子をオフして電磁ブレーキ制御する（ステップＳ３４）。このように、モータ端子をショート（短絡）することによりモータは発電機として動作し、回生ブレーキとして作用するので、その分だけアシスト量が増加する。この場合、ブレーキ残量とブレーキ力の関係は、例えば第１３図に示すようになっている。
【００４４】
なお、電磁ブレーキ制御は、第１２図とは逆に上段のスイッチング素子をオンして、下段のスイッチング素子をオフしても良い。また、第１２図では３相モータについて示しているが、２相モータにおけるＨブリッジ回路にも同様に適用できる。
【００４５】
その後、ブレーキ残量が所定値より小さくなったか否か等によってブレーキ制御の終了を判定し（ステップＳ４３）、ブレーキ制御の終了でない場合には再起動条件（ブレーキ制御中に通常制御が開始できる電圧に復帰したか否か、或いはイグニションキーが再投入されたか否か等）が成立するか否かを判定し（ステップＳ４４）、再起動条件が成立する場合には上記ステップＳ２１にリターンする。また、上記ステップＳ４３でブレーキ制御の終了となった場合、上記ステップＳ４４で再起動条件が成立しない場合には、電動パワーステリング装置を停止して終了する（ステップＳ３６）。
【００４６】
以上のような電磁ブレーキ制御を実行することにより、第１４図に示すようなアシスト特性を得ることができる。この特性図からも分かるように、アシスト低減開始（時点ｔ１０）後、時点ｔ１１にモータ端子を短絡させて電磁ブレーキをかけるのでアシスト量が増加し、電圧低下に基づく急停止もなく、ドライバの負担を軽減できる。即ち、低電圧時に徐々にアシストを低減すると共に、完全作動停止時にブレーキ必要量を計算し、モータ端子間を短絡させて電磁ブレーキ状態を形成しているので、モータに電力を供給することなくタイヤの捩れ力の防止動作を継続させることができる。
【００４７】
第１５図は本発明の他の実施例を第８図に対応させて示しており、本例は操舵トルク入力補正手段５０を特性の異なる２つの操舵トルク入力補正手段５１及び５２にすると共に、その切替えを行う補正方法選択手段４８を設けている。本例においても、作動停止検出手段４６に従って操舵トルク補正不足量を計算する操舵トルク補正不足量計算手段６１を設けると共に、ブレーキ信号Ｂｒによって動作する電磁ブレーキ手段４３Ａをモータ制御信号発生手段４３内に設けている。
【００４８】
本例では、特性の異なる操舵トルク入力補正手段５１及び５２が設けられており、作動停止検出手段４６からの検出信号でシステムに最適な補正手段を選択するための補正方法選択手段４８が設けられている。補正方法選択手段４８によって操舵トルク入力補正手段５１及び５２を切替えることによって、モータ制御信号発生手段４３に入力される操舵トルク検出信号をシステムの状態に応じて最適に減少させることができる。操舵トルク入力補正手段５１及び５２を切替える条件として、イグニションキーのオフによる通常のシステムの停止時、操舵トルク入力系の故障によるフェールセーフとしてのシステムの停止時等がある。
【００４９】
補正方法選択手段４８が、イグニションキーのオフによる補正と判断した場合、モータ制御信号発生手段４３の入力として通常のトルク入力を用い、補正演算として一定ゲインでの減衰を行い、操舵トルク入力補正手段５１における補正時間を十分に長い時間とする。トルク系の故障検出による補正と判断した場合は、モータ制御信号発生手段４３の入力としてフェール前のトルク入力値を用い、操舵トルク入力補正手段５２における補正演算として最大入力値の減衰を行い、補正時間は短い時間で終了させるようになっている。
【００５０】
このような構成において、その動作は第９図のフローチャートと同様であり、本例においても第１４図に示すような電磁ブレーキ動作を実現できる。つまり、本例によっても、低電圧時に徐々にアシストを低減させ、更に完全作動停止時にブレーキ必要量を計算し、モータ端子間を短絡させて電磁ブレーキ状態を形成しているので、モータに電力を供給することなくタイヤの捩れ力の防止動作を継続させることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１ 操向ハンドル
１０ トルクセンサ
１２ 車速センサ
２０ モータ
３０ コントロールユニット
４１ 操舵トルク検出手段
４２ 故障診断手段
４３ モータ制御信号発生手段
４３Ａ 電磁ブレーキ手段
４４ モータ制御信号監視手段
４５ キースイッチ
４６ 作動停止検出手段
４７ モータ駆動手段
４８ 補正方法選択手段
５０、５１、５２ 操舵トルク入力補正手段
６０ 操舵トルク補正不足量計算手段
Claims (8)
- 車両の操舵系に連結され、電流指令値に基づいて操舵補助トルクを発生して前記操舵系の操舵をアシストするモータと、前記操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクを基に前記モータを駆動するモータ駆動手段とを備えた電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記アシストルクの停止時に、操舵トルク補正不足量に基づいて電磁ブレーキ時間を計算し、前記計算された電磁ブレーキ時間だけ前記モータに電磁ブレーキをかける手段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の制御装置。 - 前記電磁ブレーキが、前記モータの端子の短絡によって行われる請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
- ステアリング系の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、前記操舵状態検出手段からの操舵状態検出信号に基づきモータ制御信号を決定して出力するモータ制御信号発生手段と、前記モータ制御信号発生手段からのモータ制御信号に基づいてモータを駆動するモータ駆動手段と、前記操舵状態検出手段及び前記モータ駆動手段からの信号に基づいて前記モータ制御信号発生手段の監視を行うモータ制御信号監視手段と、前記モータ制御信号発生手段の作動停止を検出する作動停止検出手段と、前記操舵状態検出手段及び前記モータ制御信号発生手段の間に設けられた操舵状態信号補正手段とを具備した電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記作動停止検出手段によって前記作動停止が検出されたときに、操舵トルク補正不足量に基づいて電磁ブレーキ時間を計算する操舵トルク補正不足量計算手段と、前記モータ制御信号発生手段内に設けられた電磁ブレーキ手段とを備え、
前記操舵状態信号補正手段は前記作動停止検出手段の検出信号に基づいて、前記モータ制御信号発生手段の入力である操舵状態検出信号を時間に従って補正すると共に、前記操舵トルク補正不足量計算手段は前記作動停止検出手段が完全作動停止を検出したときに前記電磁ブレーキ時間の間ブレーキ信号を出力し、前記電磁ブレーキ手段は前記電磁ブレーキ時間だけ前記モータに電磁ブレーキをかけるようになってい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。 - 前記電磁ブレーキが、前記モータの端子の短絡によって行われる請求項３に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
- 前記短絡の後に再起動条件を判定し、前記再起動条件を満たす場合に再起動する機能を具備している請求項３に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
- ステアリング系の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、前記操舵状態検出手段からの操舵状態検出信号に基づきモータ制御信号を決定して出力するモータ制御信号発生手段と、前記モータ制御信号発生手段からのモータ制御信号に基づいてモータを駆動するモータ駆動手段と、前記モータ制御信号発生手段の作動停止を検出する作動停止検出手段と、前記操舵状態検出手段及び前記モータ制御信号発生手段の間に設けられた複数の操舵状態信号補正手段と、前記複数の操舵状態信号補正手段を選択して利用するための補正方法選択手段とを具備した電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記作動停止検出手段によって前記作動停止が検出されたときに、操舵トルク補正不足量に基づいて電磁ブレーキ時間を計算する操舵トルク補正不足量計算手段と、前記モータ制御信号発生手段内に設けられた電磁ブレーキ手段とを備え、
前記補正方法選択手段で選択された前記操舵状態信号補正手段は前記作動停止検出手段の検出信号に基づいて、前記モータ制御信号発生手段の入力である操舵状態検出信号を時間に従って補正すると共に、前記操舵トルク補正不足量計算手段は前記作動停止検出手段が完全作動停止を検出したときに前記電磁ブレーキ時間の間ブレーキ信号を出力し、前記電磁ブレーキ手段は前記電磁ブレーキ時間だけ前記モータに電磁ブレーキをかけるようになってい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。 - 前記電磁ブレーキが、前記モータの端子の短絡によって行われる請求項６に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
- 前記短絡の後に再起動条件を判定し、前記再起動条件を満たす場合に再起動する機能を具備している請求項６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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