JP5310590B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、さらに詳しくは操舵制御を行うコンピュータが搭載する記憶装置の診断に関するものである。

乗用車やトラック等の車両の操舵力を軽減するため、電動機によって操舵を補助する、いわゆる電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electric Power Steering）装置がある。電動パワーステアリング装置は、電動機が発生する動力を、減速機を介してステアリングシャフト又はラック軸に付与するようになっている。電動パワーステアリング装置は、車両の操舵という役割を担うため、車両を構成する装置の中でも特に高い安全性、信頼性が要求される。このため、電動パワーステアリング装置を制御するコンピュータが有するＲＯＭ及びＲＡＭ等の一次記憶装置についても、不具合をいち早く検出できるように、随時不具合の診断を実行して一次記憶装置そのものや一次記憶装置に保持されている情報に不具合が発生していないかを診断している。

例えば、特許文献１には、電動パワーステアリング装置に用いる制御用コンピュータが有するＲＯＭの診断技術が開示されている。この技術は、ＲＯＭ領域を複数の所定数のビットからなるセルによって構成し、診断用期間毎に複数のセルのうち、一部のセルのデータの加算を行い、前回診断用期間に得られた一部のセルのデータの加算値に今回診断用期間に他の一部のセルのデータを加算して、ＲＯＭ領域のすべてのセルについてのデータの加算値が得られたとき、加算値の合計と規定値とを比較するものである。

特開２００４−１３３６３５号公報

しかし、特許文献１に開示される技術では、ＲＯＭのすべての領域についてデータの加算が得られたときに、加算値の合計と規定値とを比較するため、ＲＯＭのすべての領域についてデータの加算を得るための処理負荷が高く、制御動作に影響を与える可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電動パワーステアリング装置を制御する装置が有する記憶装置の不具合を診断する際の処理負荷を低減することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、車両のステアリング機構に補助操舵力を付与する電動機を有し、前記ステアリング機構に対する操舵トルクと車速とを少なくとも用いて演算した操舵補助指令値に基づいて前記電動機を駆動制御する電動パワーステアリング装置において、当該電動パワーステアリング装置の制御に使用される情報を格納するとともに、前記電動パワーステアリング装置の制御における所定の処理単位毎に分割された複数のエリアを有する記憶装置と、前記電動パワーステアリング装置を制御するとともに、制御の処理負荷が小さいほど多くのエリアを選択し、制御の処理負荷が大きいほど少ないエリアを選択し、選択したエリアを診断する処理装置と、を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置である。

本発明は、記憶装置の記憶領域を、電動パワーステアリング装置の制御における所定の処理単位毎に複数のエリアに分割し、制御の処理負荷が小さいほど多くのエリアを選択し、制御の処理負荷が大きいほど少ないエリアを選択し、選択したエリアを診断する。

このように、制御の処理負荷が小さいほど多くのエリアを選択し、制御の処理負荷が大きいほど少ないエリアを選択し、選択したエリアについてのみ、不具合が発生したか否かが判定される。その結果、電動パワーステアリング装置を制御する装置が有する記憶装置の不具合を診断する際の処理負荷を低減でき、診断及び／又は制御のリアルタイム性を向上することができる。

電動パワーステアリング装置の制御に使用される情報とは、例えば、電動パワーステアリング装置の制御に用いるコンピュータプログラムやデータ等である。また、処理単位は、電動パワーステアリング装置の制御において、入力された何らかの情報を加工処理して出力することを最低の単位とする。

本発明の望ましい態様としては、前記電動パワーステアリング装置において、前記処理装置は、制御の処理負荷が所定の閾値より小さい場合には、全てのエリアを選択し、選択したエリアを診断することが好ましい。これによって、制御の処理負荷が閾値より小さい場合には全てのエリアが診断されるので、電動パワーステアリング装置の安全性がより向上する。

本発明の望ましい態様としては、前記電動パワーステアリング装置において、前記処理装置は、前記エリアに不具合が発生していると判定した場合、不具合が発生したエリアの処理単位に対応したバックアップ処理を実行することが好ましい。これによって、不具合があった場合でも、電動パワーステアリング装置の動作を継続させることができるので、電動パワーステアリング装置の安全性がより向上する。

本発明の望ましい態様としては、前記電動パワーステアリング装置において、前記バックアップ処理は、前記電動パワーステアリング装置を固定値で制御する処理であることが好ましい。このように、バックアップ処理として固定値で制御するので、簡単な処理で電動パワーステアリング装置の動作を継続させることができる。

本発明の望ましい態様としては、前記電動パワーステアリング装置において、前記処理装置は、前記バックアップ処理に不具合があると判定した場合、前記補助操舵力の付与を中止することが好ましい。このように、バックアップ処理に対応するエリアに不具合が発生した場合、そのような情報を用いないことによって、安全性を確保できる。

本発明は、電動パワーステアリング装置を制御する装置が有する記憶装置の不具合を診断する際の処理負荷を低減できる。

図１は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す図である。 図２は、本実施形態に係る電動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のハードウェア構成を示す模式図である。 図３は、本実施形態に係る電動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の機能的な構成を示す機能ブロック図である。 図４は、本実施形態に係る電動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が備える記憶装置の診断処理を実行するための機能構成図である。 図５は、電動パワーステアリング装置の制御の手順を示すフローチャートである。 図６は、本実施形態に係るＲＯＭ及びＲＡＭの診断の処理手順例を示すフローチャートである。 図７は、制御の処理負荷に基づいて診断対象として選択されるエリアを表す負荷別診断マップの例を示す図である。 図８は、本実施形態に係るＲＯＭの診断の処理手順例を示すフローチャートである。 図９は、本実施形態に係るＲＯＭ記憶領域の内容の概要を示す図である。 図１０は、本実施形態に係るＲＡＭの診断の処理手順例を示すフローチャートである。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す図である。本実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、電動パワーステアリング装置の制御に使用される情報を格納するとともに、電動パワーステアリング装置の制御における所定の処理単位毎に分割された複数のエリアを有する記憶装置と、電動パワーステアリング装置を制御するとともに、前記記憶装置に不具合が発生しているか否かを判定する処理装置とを有する。そして、処理装置は、電動パワーステアリング装置の制御において、制御の処理負荷に基づいて複数のエリアから診断対象のエリアを選択し、選択したエリアを診断する。

電動パワーステアリング装置１００は、車両に搭載されて、前記車両の運転者によるハンドルホイール１の操作を補助するものである。ハンドルホイール１のコラム軸２は、減速ギヤ３、ユニバーサルジョイント４ａ、４ｂ、ラックアンドピニオン機構５を介して、操舵輪のタイロッド６に連結されている。コラム軸２には、ハンドルホイール１の操舵トルクＴを検出するトルクセンサ１０が設けられている。また、コラム軸２には減速ギヤ３が取り付けられている。減速ギヤ３は、電動機２０の発生するトルクを増加させてコラム軸２へ伝達する。このような構造によって、電動機２０が発生するトルクにより、ハンドルホイール１の操舵力が補助される。

本実施形態において、電動パワーステアリング装置１００は、コラム軸２に電動機２０のトルクを伝達するコラムアシスト型の装置であるが、電動パワーステアリング装置の形式はこれに限定されるものではない。例えば、電動パワーステアリング装置１００は、ピニオンアシスト型やラックアシスト型等であってもよい。

電動機２０は、例えば、ブラシレスモータやブラシモータである。電動パワーステアリング装置１００を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit、以下コントロールユニットという）３０には、自身に内蔵された電源リレー１３を介してバッテリ１４から電力が供給されるとともに、イグニッションスイッチ１１からイグニッション信号が送信される。また、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で検出された車両速度（車速）Ｖとに基づいて、電動機２０の電流指令値を演算する。そして、コントロールユニット３０は、電動パワーステアリング装置１００を制御する装置（電動パワーステアリング装置の制御装置）である。コントロールユニット３０は、電動機２０に供給される電流の値（電流検出値）と電流指令値とに基づいて、電動機２０の電流検出値が電流指令値に追従するように電動機２０を駆動制御する。

図２は、本実施形態に係る電動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のハードウェア構成を示す模式図である。コントロールユニット３０は、図２に示すように、電源リレー１３と、制御用コンピュータ１１０と、電動機駆動回路１５と、電流検出回路１６と、位置検出回路１７等とを備えている。電動パワーステアリング装置１００の制御用コンピュータ１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）１０４、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０５、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器１０６、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）コントローラ１０７等を備え、これらがバスに接続されている。ＣＰＵ１０１は処理装置であり、ＲＯＭ１０２に格納された、電動パワーステアリング装置１００の制御用コンピュータプログラム（以下、制御プログラムという）を実行して、電動パワーステアリング装置１００を制御する。

ＲＯＭ１０２は制御プログラムや、ＲＯＭ１０２及びＲＡＭ１０３を診断するための診断用コンピュータプログラム（以下、診断プログラムという）、あるいは電動パワーステアリング装置１００の制御や診断に用いるデータを格納する。また、ＲＡＭ１０３は、制御プログラムや診断プログラムを動作させるためのワークメモリとして使用される。ＥＥＰＲＯＭ１０４には、制御プログラムが入出力する制御データ等が格納されている。制御データは、コントロールユニット３０に電源が投入された後にＲＡＭ１０３に展開された制御用コンピュータプログラム上で使用され、所定のタイミングでＥＥＰＲＯＭ１０４に上書きされる。

ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、及びＥＥＰＲＯＭ１０４等は情報を格納する記憶装置であって、ＣＰＵ１０１が直接アクセスできる記憶装置（一次記憶装置）である。ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、及びＥＥＰＲＯＭ１０４等は、制御用コンピュータプログラム及び制御データが格納されているため、ＣＰＵ１０１によって不具合の有無の診断が実行される。このとき、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、及びＥＥＰＲＯＭ１０４のすべてを記憶装置として診断するように構成してもよいが、本実施形態では、記憶装置のうち、電動パワーステアリング装置１００の制御中において使用頻度が高いＲＯＭ１０２及びＲＡＭ１０３を診断するものとする。

本実施形態における記憶装置の診断は、診断処理負荷を低減でき、診断及び／又は制御のリアルタイム性を向上することができるという効果が得られる。このため、本実施形態における記憶装置の診断を、電動パワーステアリング装置１００の制御中において使用頻度が高いＲＯＭ１０２及びＲＡＭ１０３に対して使用することにより、診断処理負荷を低減でき、診断及び／又は制御のリアルタイム性を向上することができる。なお、ＲＯＭ１０２及びＲＡＭ１０３以外の記憶装置（例えば、ＥＥＰＲＯＭ１０４）に対する本実施形態における記憶装置の診断を除外するものではない。

Ａ／Ｄ変換器１０６は、トルクセンサ１０からの操舵トルクＴ、電流検出回路１６からの電動機２０の電流検出値Ｉｍ、及び位置検出回路１７からの電動機２０の回転角θの信号等を入力し、ディジタル信号に変換する。インターフェース１０５は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載ネットワークに接続されている。インターフェース１０５は、車速センサ１２からの車速Ｖの信号（車速パルス）を受け付けるためのものである。

ＰＷＭコントローラ１０７は、電動機２０に対する電流指令値に基づいてＵＶＷ各相のＰＷＭ制御信号を出力する。電動機駆動回路１５は、インバータ回路等により構成され、ＰＷＭコントローラ１０７から出力された信号に基づいて電動機２０を駆動する。電流検出回路１６は、電動機２０に供給される電流の値（電流検出値）Ｉｍを検出してＡ／Ｄ変換器１０６に出力する。位置検出回路１７は、位置センサ２５（例えば、レゾルバ等）の出力信号を電動機２０の回転角θとして、Ａ／Ｄ変換器１０６に出力する。上記構成において、ＣＰＵ１０１が、ＲＯＭ１０２に格納された診断プログラムを実行することにより、診断部及び処理負荷演算部として機能する。

図３は、本実施形態に係る電動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の機能的な構成を示す機能ブロック図である。図３を用いて、電動パワーステアリング装置１００の制御を説明する。図３に示すように、コントロールユニット３０には、トルク制御部３０ａ、電流制御部３０ｂ、トルク補償部３０ｃが設けられている。

トルク制御部３０ａは、アシスト量演算部１１１、トルク微分器１１２及び位相補償部１１３を備える。アシスト量演算部１１１は、アシストマップを参照することで、今回の操舵トルクＴｒ及び車速Ｖに対応したアシストトルクＴｍを算出する。なお、アシスト量演算部１１１は、車速Ｖが低速の場合は図１に示すハンドルホイール１の操作が軽くなり、車速Ｖが高速の場合はハンドルホイール１の操作が重くなるようにアシストトルクＴｍを算出することができる。

トルク微分器１１２は、操舵トルクＴｒの微分値を算出し、アシストトルクＴｍに加算することで、ハンドルホイール１の中立点付近における制御の応答性を高めることができる。位相補償部１１３は、操舵トルクＴｒの急激な変動を補償し、制御の安定性を維持するための位相補償を実行する。なお、位相補償部１１３にロバスト安定化補償部を設け、トルク検出系に含まれる慣性要素及びばね要素からなる共振系の共振周波数でのピーク値を除去し、制御の応答性及び安定性を阻害する共振周波数の位相のずれを補償するようにしてもよい。

電流制御部３０ｂは、電流指令部１１４、減算器１３１、電流制御器１３２、デューティ演算器１３３、インバータ１３４及び電流センサ１３５を備える。電流指令部１１４は、トルク指令値Ｔｄに対応した電流指令値Ｉｄを算出する。減算器１３１は、電流指令部１１４が算出した電流指令値Ｉｄと、電流センサ１３５が検出した電流検出値Ｉｍとの偏差を算出する。電流制御器１３２は、電流指令値Ｉｄと電流検出値Ｉｍとの偏差が０に近づくように、比例制御と微分制御と積分制御とのうち少なくとも一つを実行する。

デューティ演算器１３３は、電流指令値Ｉｄに近づくように制御された電流Ｉｒが生成されるように、インバータ１３４のゲート駆動信号のデューティ比を演算する。インバータ１３４は、デューティ演算器１３３が演算したデューティ比にしたがってＰＷＭ制御された電流Ｉｒを電動機２０に出力する。電流センサ１３５は、電動機２０に流れる電流Ｉｒを検出する。

トルク補償部３０ｃは、電動機角速度推定部１２１、電動機角加速度推定部１２２、ヨーレート収れん性制御部１２３、電動機慣性補償部１２４、ＳＡＴ（ＳＡＴ：Self Aligning Torque）推定部１２５、摩擦補償部１２６、減算器１２７ａ、１２７ｂ及び加算器１２８ａ、１２８ｂを備える。電動機角速度推定部１２１は、電動機２０の回転角θに基づいて電動機２０の角速度ωを推定する。電動機角加速度推定部１２２は、電動機２０の角速度ωに基づいて電動機２０の角加速度αを推定する。

ヨーレート収れん性制御部１２３は、電動機２０の角速度ωに基づいて車両のヨーレートを推定し、ハンドルホイール１が振れ回る動作を制動することで、車両のヨーの収れん性を改善する。電動機慣性補償部１２４は、電動機２０の角加速度αに基づいて電動機２０の慣性力を推定し、電動機２０の慣性力を補償することで、制御の応答性を高める。ＳＡＴ推定部１２５は、操舵トルクＴｒ、アシストトルクＴｍ、電動機２０の角速度ω及び角加速度αに基づいてセルフアライニングトルクＴｓを推定し、そのセルフアライニングトルクＴｓを反力としてアシストトルクＴｍを補償することで、ハンドル操作に路面情報を反映させる。摩擦補償部１２６は、操舵トルクＴｒに基づいてハンドルホイール１の操舵の抵抗となるトルク（摩擦トルク）Ｔｆを推定し、摩擦トルクＴｆを補償することで、制御の応答性を高める。

減算器１２７ａは、摩擦補償部１２６からの出力（摩擦トルク）ＴｆからセルフアライニングトルクＴｓを減算する。減算器１２７ｂは、電動機慣性補償部１２４からの出力（慣性補償値）Ｔｉから減算器１２７ａの出力を減算する。加算器１２８ａは、ヨーレート収れん性制御部１２３からの出力（ヨーレート補償値）Ｔｙに減算器１２７ｂからの出力を加算する。加算器１２８ｂは、位相補償部１１３が位相補償したアシストトルクＴｍに、トルク微分器１１２からの出力と加算器１２８ａからの出力とを加算する。

なお、図３のトルク制御部３０ａ、電流制御部３０ｂ、トルク補償部３０ｃのうちの電流指令部１１４、減算器１３１、電流制御器１３２及びデューティ演算器１３３は、図２に示す制御用コンピュータ１１０によって実現される。また、図３に示す電流制御部３０ｂのうちのインバータ１３４は、図２のＰＷＭコントローラ１０７及び電動機駆動回路１５によって実現される。さらに、図３に示す電流制御部３０ｂのうちの電流センサ１３５は、図２の電流検出回路１６によって実現される。

図２に示すトルクセンサ１０が検出した操舵トルクＴｒは、アシスト量演算部１１１、トルク微分器１１２及びＳＡＴ推定部１２５に入力されるとともに、図２の車速センサ１２が検出した車速Ｖは、アシスト量演算部１１１に入力される。また、位置センサ２５が検出した電動機２０の回転角θは、電動機角速度推定部１２１に入力される。そして、アシスト量演算部１１１は、操舵トルクＴｒ及び車速Ｖに基づいてアシストトルクＴｍを算出して、位相補償部１１３に出力する。位相補償部１１３は、アシストトルクＴｍを位相補償した後、その結果を加算器１２８ｂに出力する。また、操舵トルクＴｒがトルク微分器１１２に入力されると、トルク微分器１１２は、操舵トルクＴｒの微分値を算出して加算器１２８ｂに出力する。

電動機２０の回転角θが電動機角速度推定部１２１に入力されると、電動機角速度推定部１２１は、電動機２０の角速度ωを算出して、電動機角加速度推定部１２２、ヨーレート収れん性制御部１２３及びＳＡＴ推定部１２５に出力する。そして、電動機２０の角速度ωが電動機角加速度推定部１２２に入力されると、電動機角加速度推定部１２２は、電動機２０の角加速度αを算出して、電動機慣性補償部１２４及びＳＡＴ推定部１２５に出力する。電動機２０の角速度ωがヨーレート収れん性制御部１２３に入力されると、ヨーレート収れん性制御部１２３は、車両のヨーレートを推定し、車両のヨーを収れんさせるヨーレート補償値Ｔｙを加算器１２８ａに出力する。

電動機２０の角加速度αが電動機慣性補償部１２４に入力されると、電動機慣性補償部１２４は、電動機２０の慣性力を推定して、電動機２０の慣性力を補償する慣性補償値Ｔｉを減算器１２７ｂに出力する。さらに、操舵トルクＴｒ、アシストトルクＴｍ、電動機２０の角速度ω及び角加速度αがＳＡＴ推定部１２５に入力されると、ＳＡＴ推定部１２５は、セルフアライニングトルクＴｓを推定して減算器１２７ａに出力する。

なお、セルフアライニングトルクＴｓは、次の（１）式に示す運動方程式で求めることができる。
Ｊ・α＋Ｆｒ・ｓｉｎ（ω）＋Ｔｓ＝Ｔｍ＋Ｔｒ・・・（１）
この運動方程式において、ドライバがハンドルホイール１を操舵すると、操舵トルクＴｒが発生し、その操舵トルクＴｒにしたがって電動機２０がアシストトルクＴｍを発生する。その結果、車輪が転舵され、セルフアライニングトルクＴｓが反力として発生する。その際、電動機２０の慣性Ｊ及びステアリング機構に存在する摩擦（静摩擦）力Ｆｒによってハンドルホイール１の操舵の抵抗となるトルクが生じる。これらの力の釣り合いを考えると、（１）式の運動方程式が得られる。

ここで、（１）式の初期値を０としてラプラス変換し、Ｔｓについて解くと、次の（２）式に示すように、セルフアライニングトルクＴｓを求めることができる。なお、（ｓ）はラプラス演算子を意味する。
Ｔｓ（ｓ）＝Ｔｍ（ｓ）＋Ｔｒ（ｓ）−Ｊ・α（ｓ）−Ｆｒ・ｓｉｎ（ω（ｓ））・・・（２）

減算器１２７ａは、摩擦トルクＴｆからセルフアライニングトルクＴｓを減算し、その結果を減算器１２７ｂに出力する。減算器１２７ｂは、慣性補償値Ｔｉから減算器１２７ａの出力を減算し、その減算結果を加算器１２８ａに出力する。そして、加算器１２８ａは、減算器１２７ｂからの出力とヨーレート補償値Ｔｙとを加算し、加算器１２８ｂに出力する。加算器１２８ｂは、位相補償部１１３が位相補償したアシストトルクＴｍとトルク微分器１１２からの出力と加算器１２８ａからの出力とを加算することでトルク指令値Ｔｄを算出し、電流指令部１１４に出力する。

そして、電流指令部１１４は、トルク指令値Ｔｄに対応した電流指令値Ｉｄを算出し、減算器１３１に出力する。また、電流センサ１３５が検出した電流検出値Ｉｍは、減算器１３１に出力される。そして、減算器１３１は、電流指令値Ｉｄと電流検出値Ｉｍとの偏差を算出し、電流制御器１３２に出力する。また、電流制御器１３２は、電流指令値Ｉｄと電流検出値Ｉｍとの偏差が０に近づくように電流制御値を算出し、デューティ演算器１３３に出力する。デューティ演算器１３３は、電流制御器１３２から出力された電流制御値に基づいてパルス信号のデューティ比を演算し、インバータ１３４に出力する。そして、インバータ１３４は、デューティ演算器１３３が演算したデューティ比に基づいてＰＷＭ制御された電流Ｉｒを生成し、電動機２０に出力することで、トルク指令値Ｔｄに対応したトルクを電動機２０に発生させる。

図４は、本実施形態に係る電動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が備える記憶装置の診断処理を実行するための機能構成図である。ＲＯＭ１０２は、情報を格納する記憶領域（ＲＯＭ記憶領域）１０２０を有している。ＲＯＭ記憶領域１０２０には、電動パワーステアリング装置１００の制御用コンピュータプログラムや診断用コンピュータプログラムが格納されている。本実施形態において、ＲＯＭ記憶領域１０２０は、複数のエリアＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ・・・に分割されている。

それぞれのエリアは、電動パワーステアリング装置の制御における所定の処理単位毎に分割され、それぞれのエリアに、前記処理単位を実現するためのコンピュータプログラムやデータ等が格納される。本実施形態では、電動パワーステアリング装置１００の制御に必要な機能（制御機能）毎に分割され、それぞれのエリアに、前記機能を実現するためのコンピュータプログラムやデータ等が格納される。なお、本実施形態においては、処理単位に、電動パワーステアリング装置１００の診断に必要な処理（診断処理）や機能（診断機能）を含めてもよい（以下同様）。例えば、エリアＡは診断機能、エリアＢはトルク微分機能、エリアＣは車速テーブル、エリアＤは位相補償機能、エリアＥは収れん補償機能、エリアＦは慣性補償機能、エリアＧはＳＡＴ推定機能、エリアＨは摩擦補償機能に対応する。ここで、エリアとは、ＲＯＭ記憶領域１０２０やＲＡＭ記憶領域１０３０において、複数の所定数のビットからなる領域である。

また、ＲＡＭ１０３は、情報を格納する記憶領域（ＲＡＭ記憶領域）１０３０を有している。ＲＡＭ記憶領域１０３０は、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２に格納されたコンピュータプログラムやデータを用いて電動パワーステアリング装置１００の制御等を実行する際のワーキングエリアとして使用される。本実施形態において、ＲＡＭ記憶領域１０３０は、複数のエリアａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ・・・に分割されている。本実施形態では、それぞれのエリアは、電動パワーステアリング装置１００の制御機能毎に分割される。そして、ＣＰＵ１０１が前記機能を実現するためのコンピュータプログラムやデータをＲＯＭ１０２から読み出して実行する際のワーキングエリアとして、それぞれのエリアが使用される。

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納されている制御プログラムを読み込んで実行することにより、ＣＰＵ１０１内に制御部１０１０を実現する。また、ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納されている診断プログラムを読み込んで実行することにより、ＣＰＵ１０１内に診断部１０１１及び処理負荷演算部１０１２を実現する。ここで、制御部１０１０は、電動パワーステアリング装置１００を制御するものであり、トルク微分機能、位相補償機能、収れん補償機能等の制御機能を所定のタイミングで実行することにより、電動パワーステアリング装置１００に操舵の補助（操舵補助）を実現させる。

処理負荷演算部１０１２は、電動パワーステアリング装置１００の制御において、制御の処理負荷に基づいて複数のエリアから診断対象のエリアを選択し、診断部１０１１に、選択したエリアを診断させる。

診断部１０１１は、処理負荷演算部１０１２の指示に基づいて、ＲＯＭ１０２のＲＯＭ記憶領域１０２０やＲＡＭ１０３のＲＡＭ記憶領域１０３０の分割された複数のエリアのうち、制御の処理負荷に基づいて複数のエリアから診断対象として選択されたエリアを診断する。診断部１０１１が実行する診断処理は、ＲＯＭ１０２については、例えば、ＳＵＭチェックやパリティチェック、ＳＵＭチェックとパリティチェックとを組み合わせたチェック等がある。また、ＲＡＭ１０３について診断部１０１１が実行する診断処理には、例えば、所定のデータを書き込んで、書き込んだデータを読み出し、読み出したデータが書き込んだ所定のデータと一致するかを判定するリード／ライトチェックがある。

図５は、電動パワーステアリング装置の制御の手順を示すフローチャートである。電動パワーステアリング装置１００を制御するにあたって、ステップＳ１において、コントロールユニット３０の制御用コンピュータ１１０を構成するＣＰＵ１０１は、イグニッション（ＩＧ）がＯＮであるか否かを判定する。イグニッションがＯＮであるか否かは、図１に示すイグニッションスイッチ１１から送信されるイグニッション信号の有無に基づいてＣＰＵ１０１が判定する。

ステップＳ１でＮｏと判定された場合、すなわち、ＣＰＵ１０１がイグニッションはＯＦＦであると判定した場合、ＣＰＵ１０１はイグニッションの監視を継続する。ステップＳ１でＹｅｓと判定された場合、すなわち、ＣＰＵ１０１がイグニッションはＯＮであると判定した場合、ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納されている制御プログラムを読み込んで実行することにより、ＣＰＵ１０１内に制御部１０１０を実現して、電動パワーステアリング装置１００の制御機能を所定のタイミングで実行することにより、電動パワーステアリング装置１００を制御する。

電動パワーステアリング装置１００の制御において、本実施形態では、それぞれの制御機能を実行する前に、ＲＯＭ１０２のＲＯＭ記憶領域１０２０やＲＡＭ１０３のＲＡＭ記憶領域１０３０の診断が実行される。ステップＳ２において、ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納されている診断プログラムを読み込んで実行することにより、ＣＰＵ１０１内に診断部１０１１及び処理負荷演算部１０１２を実現して、ＲＯＭ１０２及びＲＡＭ１０３を診断する。次に、この診断の手順を説明する。

図６は、電動パワーステアリング装置の診断の手順を示すフローチャートである。電動パワーステアリング装置１００を診断するにあたって、ステップＳ１１において、ＣＰＵ１０１が診断プログラムを読み込んで実行することにより実現される処理負荷演算部１０１２は、ＣＰＵ１０１の制御の処理負荷を演算（算出）する。なお、ＣＰＵ１０１の制御の処理負荷を算出する方法として、例えば、ＣＰＵ１０１が処理負荷を算出するハードウェアを備えている場合には、ＣＰＵ１０１のステータス情報を参照することで、ＣＰＵ１０１の処理負荷を得ることができる。また、ＣＰＵ１０１がそのようなハードウェアを備えていない場合には、例えば、電動パワーステアリング装置の制御における所定の処理単位毎にフラグやカウンタを設け、電動パワーステアリング装置の制御における所定の処理単位を実行する毎にフラグやカウンタを更新するようにし、これらのフラグやカウンタを参照することで、電動パワーステアリング装置の制御における所定の処理単位毎の実行状況を取得し、ＣＰＵ１０１の制御の処理負荷を算出することができる。

次に、処理負荷演算部１０１２は、ステップＳ１２において、制御の処理負荷の大きさを大中小の３段階で判定する。すなわち、処理負荷演算部１０１２は、処理負荷を所定の第１の閾値と比較し、処理負荷が第１の閾値以下の場合には、処理負荷の大きさを小と判定する。また、処理負荷演算部１０１２は、処理負荷が第１の閾値より大きく且つ所定の第２の閾値（第１の閾値＜第２の閾値とする）以下の場合には、処理負荷の大きさを中と判定する。また、処理負荷演算部１０１２は、処理負荷が第２の閾値より大きい場合には、処理負荷の大きさを大と判定する。

図７は、処理負荷に基づいて診断対象として選択されるエリアを表した負荷別診断マップを示す図である。ステップＳ１２で処理負荷の大きさが小と判定された場合、ＲＯＭ１０２及びＲＡＭ１０３の全領域（Ｄｉａｇ（診断）通信エリア、・・・、診断エリア、不揮発性メモリコントローラエリア、・・・、トルク微分エリア、車速テーブルエリア、位相補償エリア、収れん補償エリア、慣性補償エリア、ＳＡＴ推定エリア、摩擦補償エリア、・・・を含む）が診断対象として選択される。また、ステップＳ１２で処理負荷の大きさが中と判定された場合、ＲＯＭ１０２及びＲＡＭ１０３の一部の領域であるＡ領域（診断エリア、不揮発性メモリコントローラエリア、・・・、トルク微分エリア、車速テーブルエリア、位相補償エリア、収れん補償エリア、慣性補償エリア、ＳＡＴ推定エリア、摩擦補償エリア、・・・を含む）が診断対象として選択される。また、ステップＳ１２で処理負荷の大きさが大と判定された場合、ＲＯＭ１０２及びＲＡＭ１０３のＡ領域の一部の領域であるＢ領域（トルク微分エリア、車速テーブルエリア、位相補償エリア、収れん補償エリア、慣性補償エリア、ＳＡＴ推定エリア、摩擦補償エリア、・・・を含む）が診断対象として選択される。このように、本実施形態においては、処理負荷が小さいほど広い領域（多くのエリア）を診断対象とし、処理負荷が大きいほど狭い領域（少ないエリア）を診断対象とする。

再び図６を参照すると、ステップＳ１２で処理負荷の大きさが小と判定された場合、ステップＳ１３において、処理負荷演算部１０１２は、ＲＯＭ１０２及びＲＡＭ１０３の全領域のエリアを診断対象として選択し、選択したエリアを診断するように診断部１０１１に指示する。本実施形態では、ＲＯＭ１０２の診断としてＳＵＭチェックを行い、ＲＡＭ１０３の診断としてリード／ライトチェックを行う。なお、ＲＯＭ１０２とＲＡＭ１０３との診断順序は問わない。

図８は、本実施形態に係るＲＯＭの診断の処理手順例を示すフローチャートである。ＣＰＵ１０１が診断プログラムを読み込んで実行することにより実現される診断部１０１１は、診断対象の各エリアに対して図８の処理を実行する。つまり、診断部１０１１は、診断対象のエリアの数だけ図８の処理を繰り返す。

図９は、ＲＯＭ記憶領域１０２０の内容の概要を示す図である。図９に示すように、ＲＯＭ記憶領域１０２０の各エリアＡ、Ｂ、・・・の末尾部には、バックアップ処理で用いられるバックアップ処理用の固定値（代替値）がそれぞれ記憶されている。本実施形態において、バックアップ処理は、固定値によって電動パワーステアリング装置１００を制御する処理であり、例えば、トルク微分機能においては、図３に示すトルク微分器１１２の出力が固定値とされる。また、ＲＯＭ記憶領域１０２０の各エリアＡ、Ｂ、・・・のバックアップ処理用の固定値の前には、各エリアのＳＵＭ値がそれぞれ記憶されている。

再び図８を参照すると、ＣＰＵ１０１が診断プログラムを読み込んで実行することにより実現される診断部１０１１は、ステップＳ２１において、エリア内の全データの加算値（エリア加算値）を算出する。

次に、診断部１０１１は、ステップＳ２２において、ステップＳ２１で算出したエリア加算値とＳＵＭ値が等しいか否かを判定する。

次に、診断部１０１１は、ステップＳ２１で算出したエリア加算値とＳＵＭ値が等しい（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ２３において、診断対象のエリアの機能は実行可能である（診断対象のエリアのＲＯＭに異常はない）という診断結果を制御部１０１０へ送信する。

また、診断部１０１１は、ステップＳ２１で算出したエリア加算値とＳＵＭ値が等しくない（ステップＳ２２：Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ２４において、バックアップ処理により診断対象のエリアの機能を実行するという診断結果を制御部１０１０へ送信する。

それぞれの制御機能の固定値は、ＲＯＭ記憶領域１０２０の各エリアの末尾に格納されている。バックアップ処理によって制御機能を実行するという診断結果を受信した制御部１０１０は、制御機能の固定値をＲＯＭ記憶領域１０２０のバックアップ処理によって実現される制御機能のエリアの末尾から取得し、その固定値を用いて電動パワーステアリング装置１００を制御する。これによって、ＲＯＭ１０２のＲＯＭ記憶領域１０２０に不具合が発生した場合でも、電動パワーステアリング装置１００による操舵補助が継続されるので、安全性が向上する。バックアップ処理によって制御機能が実現されたらＳＴＡＲＴに戻り、制御部１０１０は、イグニッションがＯＦＦになるまで電動パワーステアリング装置１００の制御を実行する。

バックアップ処理に対応するＲＯＭ記憶領域１０２０やＲＡＭ記憶領域１０３０のエリア（本実施形態では、バックアップ処理を実現するための固定値が格納されるエリア）に不具合が発生する場合も考えられる。この場合、本実施形態において、制御部１０１０は、電動パワーステアリング装置１００による操舵補助を中止、すなわち、電動パワーステアリング装置１００による操舵力の補助を中止する。このように、不具合が発生した領域に格納されている情報（固定値）を用いないことによって、安全性を確保する。

図１０は、本実施形態に係るＲＡＭの診断の処理手順例を示すフローチャートである。ＣＰＵ１０１が診断プログラムを読み込んで実行することにより実現される診断部１０１１は、診断対象の各エリアに対して図１０の処理を実行する。つまり、診断部１０１１は、診断対象のエリアの数だけ図１０の処理を繰り返す。

まず、ＣＰＵ１０１が診断プログラムを読み込んで実行することにより実現される診断部１０１１は、ステップＳ３１において、エリア内全域に５５ｈ（０１０１０１０１ｂ）を順次書き込む。

次に、診断部１０１１は、ステップＳ３２において、エリア内全域からデータを順次読み出し、エリア内全域のデータが５５ｈであるか否かを判定する。

次に、診断部１０１１は、エリア内全域のデータが５５ｈである（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ３３において、エリア内全域にＡＡｈ（１０１０１０１０ｂ）を順次書き込む。

次に、診断部１０１１は、ステップＳ３４において、エリア内全域からデータを順次読み出し、エリア内全域のデータがＡＡｈであるか否かを判定する。

次に、診断部１０１１は、エリア内全域のデータがＡＡｈである（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ３５において、診断対象のエリアの機能は実行可能である（診断対象のエリアのＲＡＭに異常はない）という診断結果を制御部１０１０へ送信する。

また、診断部１０１１は、ステップＳ３２でエリア内全域のデータが５５ｈではない（ステップＳ３２：Ｎｏ）と判定したら、または、ステップＳ３４でエリア内全域のデータがＡＡｈではない（ステップＳ３４：Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ３６において、バックアップ処理により診断対象のエリアの機能を実行するという診断結果を制御部１０１０へ送信する。

再び図６を参照すると、ステップＳ１２で処理負荷の大きさが中と判定された場合、ステップＳ１４において、処理負荷演算部１０１２は、ＲＯＭ１０２及びＲＡＭ１０３のＡ領域のエリアを選択し、選択したエリアを診断するように診断部１０１１に指示する。なお、ステップＳ１４での診断は、診断対象エリアがＡ領域のエリアである点でステップＳ１３と異なるが、診断の処理手順はステップＳ１３と同様であるので、説明を省略する。

また、ステップＳ１２で処理負荷の大きさが大と判定された場合、ステップＳ１５において、処理負荷演算部１０１２は、ＲＯＭ１０２及びＲＡＭ１０３のＢ領域のエリアを選択し、選択したエリアを診断するように診断部１０１１に指示する。なお、ステップＳ１５での診断は、診断対象エリアがＢ領域のエリアである点でステップＳ１３と異なるが、診断の処理手順はステップＳ１３と同様であるので、説明を省略する。

以上によって、図５に示すステップＳ２における、制御の処理負荷に基づいて選択されたエリアのＲＯＭ１０２及びＲＡＭ１０３の診断が終了し、制御部１０１０は、ステップＳ３に進んで制御機能を実行する。その後、ＳＴＡＲＴに戻り、制御部１０１０は、イグニッションがＯＦＦになるまで電動パワーステアリング装置１００の制御を実行する。

上記説明では、診断部１０１１が制御の処理負荷に基づいてＲＯＭ記憶領域１０２０やＲＡＭ記憶領域１０３０から選択されたエリアを診断したが、本実施形態ではこれに限定されるものではない。例えば、制御の処理負荷に基づいてＲＯＭ記憶領域１０２０やＲＡＭ記憶領域１０３０から選択されたエリアであり、かつその制御機能に対する入力値が前回の実行時と今回の実行時とで異なる場合にのみ、診断部１０１１がＲＯＭ記憶領域１０２０やＲＡＭ記憶領域１０３０を診断してもよい。このようにすれば、前回と今回とで入力値が同じ場合には診断を実行しないので、診断に要する時間を短縮できるとともに、ＣＰＵ１０１の処理負荷を軽減できる。

本実施形態では、電動パワーステアリング装置１００の制御機能毎にＲＯＭ記憶領域１０２０及びＲＡＭ記憶領域１０３０を分割し、これらの診断単位を制御機能毎としている。ここで、制御機能とは、入力を加工して出力することにより、電動パワーステアリング装置１００の制御における所定の役割（例えば、トルクを微分する、位相を補償する、電動機の角速度を推定する等）を実現するものをいう。

制御機能は、例えば、微分や積分、フィルタリング等の処理を組み合わせて実現される。このため、制御機能を構成する処理を処理単位として、それぞれの処理に対応したエリアにＲＯＭ記憶領域１０２０及びＲＡＭ記憶領域１０３０を分割してもよい。また、電動パワーステアリング装置１００の制御ブロックを処理単位とし、それぞれの制御ブロックに対応したエリアにＲＯＭ記憶領域１０２０及びＲＡＭ記憶領域１０３０を分割してもよい。ここで、制御ブロックは、複数の制御機能が集まったものであり、例えば、図３に示すトルク制御部３０ａ、電流制御部３０ｂ等である。

以上、本実施形態では、記憶装置の記憶領域を、電動パワーステアリング装置の制御機能に対応した複数のエリアに分割し、制御の処理負荷に基づいて複数のエリアから診断対象のエリアを選択し、選択したエリアを診断する。これによって、診断を実行する処理装置の処理負荷を低減でき、診断及び／又は制御のリアルタイム性を向上することができる。さらに、それぞれの制御機能よりも処理手順を簡略にしたバックアップ処理を準備して記憶装置に格納しておき、制御機能に対応するエリアに不具合が発生した場合には、不具合が発生したエリアは使用せずにバックアップ処理を実行する。これによって、電動パワーステアリング装置による操舵補助が継続されるので、安全性が向上する。

以上のように、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、電動パワーステアリング装置を制御する装置が有する記憶装置の診断に有用であり、特に、使用頻度の高い記憶装置の診断に適している。

１ ハンドルホイール
２ コラム軸
３ 減速ギヤ
４ａ、４ｂ ユニバーサルジョイント
１０ トルクセンサ
１１ イグニッションスイッチ
１２ 車速センサ
１３ 電源リレー
１４ バッテリ
１５ 電動機駆動回路
１６ 電流検出回路
１７ 位置検出回路
２０ 電動機
２５ 位置センサ
３０ ＥＣＵ（コントロールユニット）
３０ａ トルク制御部
３０ｂ 電流制御部
３０ｃ トルク補償部
１００ 電動パワーステアリング装置
１０１ ＣＰＵ
１０５ インターフェース
１０６ Ａ／Ｄ変換器
１０７ ＰＷＭコントローラ
１１０ 制御用コンピュータ
１１１ アシスト量演算部
１１２ トルク微分器
１１３ 位相補償部
１１４ 電流指令部
１２１ 電動機角速度推定部
１２２ 電動機角加速度推定部
１２３ ヨーレート収れん性制御部
１２４ 電動機慣性補償部
１２５ ＳＡＴ推定部
１２６ 摩擦補償部
１３２ 電流制御器
１３３ デューティ演算器
１３４ インバータ
１３５ 電流センサ
１０１０ 制御部
１０１１ 診断部
１０１２ 処理負荷演算部
１０２０ ＲＯＭ記憶領域
１０３０ ＲＡＭ記憶領域

Claims (5)

1. 車両のステアリング機構に補助操舵力を付与する電動機を有し、前記ステアリング機構に対する操舵トルクと車速とを少なくとも用いて演算した操舵補助指令値に基づいて前記電動機を駆動制御する電動パワーステアリング装置において、
   当該電動パワーステアリング装置の制御に使用される情報を格納するとともに、前記電動パワーステアリング装置の制御における所定の処理単位毎に分割された複数のエリアを有する記憶装置と、
   前記電動パワーステアリング装置を制御するとともに、制御の処理負荷が小さいほど多くのエリアを選択し、制御の処理負荷が大きいほど少ないエリアを選択し、選択したエリアを診断する処理装置と、
   を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記処理装置は、制御の処理負荷が所定の閾値より小さい場合には、全てのエリアを選択し、選択したエリアを診断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。
3. 前記処理装置は、前記エリアに不具合が発生していると判定した場合、不具合が発生したエリアの処理単位に対応したバックアップ処理を実行する請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記バックアップ処理は、前記電動パワーステアリング装置を固定値で制御する処理である請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記処理装置は、前記バックアップ処理に不具合があると判定した場合、前記補助操舵力の付与を中止する請求項３又は４に記載の電動パワーステアリング装置。

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