(57)【要約】【課題】  電動パワーステアリング装置のメインＣＰＵおよびサブＣＰＵでモータの実電流を算出する際のオフセット電圧算出処理の同期性を確保しながら、両ＣＰＵ間の通信機能のチェックを短時間で行えるようにする。【解決手段】  イグニッションスイッチをオンした後のイニシャル処理において、メインＣＰＵでのオフセット電圧の算出が完了するとサブＣＰＵにオフセット電圧の算出要求信号を送信し、その送信が行われた時点からサブＣＰＵからのオフセット電圧の算出完了信号がメインＣＰＵで受信されるまでの時間が所定時間以内であれば、メインＣＰＵおよびサブＣＰＵ間の通信機能と、サブＣＰＵのオフセット電圧算出機能とが正常であると判定することができ、併せてメインＣＰＵでのオフセット電圧の算出とサブＣＰＵでのオフセット電圧の算出との同期性が確保される。【選択図】        図６
2005067510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライバーのステアリング操作をアシストするモータ（Ｍ）と、モータ（Ｍ）に供給される電流を検出するモータ電流検出手段（４９）と、モータ電流検出手段（４９）で検出した電流が目標電流に一致するように制御するメインＣＰＵ（６１）と、メインＣＰＵ（６１）との間の通信を可能にしてメインＣＰＵ（６１）を監視するサブＣＰＵ（６２）とを備え、
メインＣＰＵ（６１）およびサブＣＰＵ（６２）はモータ電流検出手段（４９）を較正すべく、モータ電流検出手段（４９）のオフセット電圧をそれぞれ算出する電動パワーステアリング装置において、
メインＣＰＵ（６１）がオフセット電圧を算出するタイミングに合わせてサブＣＰＵ（６２）にオフセット電圧の算出要求信号を送信し、その送信が行われてからサブＣＰＵ（６２）からのオフセット電圧の算出完了信号がメインＣＰＵ（６１）で受信されるまでの時間が所定時間以内であるときに、メインＣＰＵ（６１）およびサブＣＰＵ（６２）間の通信機能と、サブＣＰＵ（６２）のオフセット電圧算出機能とが正常であると判定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータでドライバーのステアリング操作をアシストする電動パワーステアリング装置に関し、特にモータ電流検出手段で検出した電流が目標電流に一致するように制御するメインＣＰＵと、メインＣＰＵとの間の通信を可能にしてメインＣＰＵを監視するサブＣＰＵとを備えた電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置にモータの駆動を禁止するモータ駆動禁止手段を設け、ドライバーのステアリング操作をアシストすべきモータが、ドライバーがステアリングハンドルに加える操舵トルクの方向と逆方向のトルクを発生するのを禁止するものが、下記特許文献１に開示されている。
【０００３】
また電動パワーステアリング装置の電子制御ユニットに、モータの主たる制御を司るメインＣＰＵ（セントラル・プロセシング・ユニット）と、メインＣＰＵを監視するサブＣＰＵとを設けたものが知られており、上述したモータ駆動禁止機能はサブＣＰＵが分担している。
【０００４】
メインＣＰＵでモータに流れる実電流を目標電流に一致させる電流フィードバック制御を行うためにモータの実電流を算出する機能を備え、同様にサブＣＰＵでモータ駆動禁止機能により禁止された電流が流れないようにモータの実電流を算出する機能を備えている。メインＣＰＵおよびサブＣＰＵの何れにおいても、モータを駆動するＨブリッジ回路に接続されたシャント抵抗の両端の電圧差に基づいてモータの実電流を算出しているが、モータ電流検出回路のばらつきや温度変化によってシャント抵抗に電流が流れていないときでも所定のオフセット電圧が検出されるため、このオフセット電圧で較正した電流値をモータの実電流として算出している。
【０００５】
しかしながら、メインＣＰＵでオフセット電圧を算出するタイミングとサブＣＰＵでオフセット電圧を算出するタイミングとがずれていると、エンジン始動等による電源電圧の変動によりメインＣＰＵおよびサブＣＰＵで異なったオフセット電圧が算出されてしまう可能性があり、これを防止するためにメインＣＰＵおよびサブＣＰＵ間に通信機能を持たせ、この通信機能を用いてメインＣＰＵおよびサブＣＰＵのオフセット電圧の算出タイミングを同期させる必要がある。
【特許文献１】特開２０００−１９０８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、メインＣＰＵおよびサブＣＰＵ間に通信機能を持たせると、この通信機能が正常に機能しているか否かを診断する必要があり、更に診断後にメインＣＰＵおよびサブＣＰＵ間でオフセット電圧を算出するタイミングを同期させるための通信を行う必要があるため、エンジンを始動してから電動パワーステアリングが正常に機能を発揮するまでに時間がかかるという問題があった。
【０００７】
本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、電動パワーステアリング装置のメインＣＰＵおよびサブＣＰＵでモータの実電流を算出する際のオフセット電圧算出の同期性を確保しながら、両ＣＰＵ間の通信機能のチェックを短時間で行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ドライバーのステアリング操作をアシストするモータと、モータに供給される電流を検出するモータ電流検出手段と、モータ電流検出手段で検出した電流が目標電流に一致するように制御するメインＣＰＵと、メインＣＰＵとの間の通信を可能にしてメインＣＰＵを監視するサブＣＰＵとを備え、メインＣＰＵおよびサブＣＰＵはモータ電流検出手段を較正すべく、モータ電流検出手段のオフセット電圧をそれぞれ算出する電動パワーステアリング装置において、メインＣＰＵがオフセット電圧を算出するタイミングに合わせてサブＣＰＵにオフセット電圧の算出要求信号を送信し、その送信が行われてからサブＣＰＵからのオフセット電圧の算出完了信号がメインＣＰＵで受信されるまでの時間が所定時間以内であるときに、メインＣＰＵおよびサブＣＰＵ間の通信機能と、サブＣＰＵのオフセット電圧算出機能とが正常であると判定することを特徴とする電動パワーステアリング装置が提案される。
【０００９】
尚、実施例のモータ電流検出回路４９は本発明のモータ電流検出手段に対応する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の構成によれば、メインＣＰＵがモータ電流検出手段のオフセット電圧を算出するタイミングに合わせてサブＣＰＵにオフセット電圧の算出要求信号を送信し、その送信が行われてからサブＣＰＵからのオフセット電圧の算出完了信号がメインＣＰＵで受信されるまでの時間が所定時間以内であるか否かを確認し、所定時間以内である場合にメインＣＰＵおよびサブＣＰＵ間の通信機能が正常であり、かつサブＣＰＵのオフセット電圧算出機能が正常であると判定するので、メインＣＰＵにおけるオフセット電圧の算出とサブＣＰＵにおけるオフセット電圧の算出とを確実に同期させることができるだけでなく、その算出要求信号および算出完了信号の送受信を利用してメインＣＰＵおよびサブＣＰＵ間の通信機能が正常であるか否かと、サブＣＰＵのオフセット電圧算出機能が正常であるか否かとを短時間で確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜図６は本発明の一実施例を示すもので、図１は電動パワーステアリング装置の全体斜視図、図２は図１の２−２線拡大断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４はモータの駆動回路を示す図、図５はモータの正転時および逆転時の作用説明図、図６はメインＣＰＵおよびサブＣＰＵの故障診断作用を説明するフローチャートである。
【００１３】
図１に示すように、ステアリングハンドル１１と一体に回転する上部ステアリングシャフト１２は、上部ユニバーサルジョイント１３、下部ステアリングシャフト１４および下部ユニバーサルジョイント１５を介して、減速機１６から上方に突出するピニオンシャフト１７に接続される。減速機１６の下端に接続されたステアリングギヤボックス１８の左右両端から突出するタイロッド１９，１９が、左右の車輪ＷＬ，ＷＲの図示せぬナックルに接続される。減速機１６にはモータＭが支持されており、このモータＭの作動が、減速機１６の内部に収納した操舵トルクセンサＳｔからの信号が入力されるメインＣＰＵ６１により制御される。
【００１４】
図２および図３に示すように、減速機１６はステアリングギヤボックス１８と一体の下部ケース２１と、その上面にボルト２２…で結合された中間ケース２３と、その上面にボルト２４…で結合された上部ケース２５とを備えており、ステアリングギヤボックス１８および上部ケース２５にボールベアリング２６，２７で前記ピニオンシャフト１７が回転自在に支持される。ピニオンシャフト１７の下端に設けられたピニオン２８が、ステアリングギヤボックス１８の内部に左右移動自在に支持したラックバー２９に設けられたラック３０に噛合する。ステアリングギヤボックス１８に形成した貫通孔１８ａに押圧部材３１が摺動自在に収納されており、貫通孔１８ａを閉塞するナット部材３２との間に配置したスプリング３３で押圧部材３１をラックバー２９の背面に向けて付勢することで、ラックバー２９の撓みが抑制される。
【００１５】
減速機１６の内部に延びるモータＭの回転軸３４は、一対のボールベアリング３５，３６で下部ケース２１に回転自在に支持されており、モータＭの回転軸３４に設けられたウオーム３７が、ピニオンシャフト１７に固定されたウオームホイール３８に噛合する。
【００１６】
従って、モータＭを駆動すると回転軸３４のトルクがウオーム３７およびウオームホイール３８を介してピニオンシャフト１７に伝達され、ドライバーのステアリング操作がモータＭによってアシストされる。
【００１７】
図４には、メインＣＰＵ６１と、それに接続されたサブＣＰＵ６２とからの指令でモータＭを駆動するモータ駆動回路Ｃが示される。モータ駆動回路ＣはＨブリッジ回路４１を備えており、その高圧端子ＴＨはシャント抵抗４２、パワーリレー４３およびチョークコイル４４を介して車載の１２Ｖのバッテリ４５のプラス極４５ａに接続され、その低圧端子ＴＬは接地されてバッテリ４５のマイナス極４５ｂに接続される。Ｈブリッジ回路４１の第１出力端子ＴＭ１および第２出力端子ＴＭ２はモータＭに接続されており、低圧端子ＴＬおよび第１出力端子ＴＭ１が第１スイッチング素子４６ａで接続され、低圧端子ＴＬおよび第２出力端子ＴＭ２が第２スイッチング素子４６ｂで接続され、高圧端子ＴＨおよび第１出力端子ＴＭ１が第３スイッチング素子４６ｃで接続され、高圧端子ＴＨおよび第２出力端子ＴＭ２が第４スイッチング素子４６ｄで接続される。第１〜第４スイッチング素子４６ａ〜４６ｄは、例えば電界効果トラジスタ（ＦＥＴ）で構成される。第１出力端子ＴＭ１および第２出力端子ＴＭ２の何れか一方（実施例では第１出力端子ＴＭ１）とモータＭとの間に、フェイルセーフリレー４７が配置される。
【００１８】
バッテリ４５からＨブリッジ回路４１への電力の供給をＯＮ／ＯＦＦするパワーリレー４３と、異常時にモータＭを停止させるフェイルセーフリレー４７とは、メインＣＰＵ６１により制御される共通のリレー駆動回路４８に接続されており、パワーリレー４３およびフェイルセーフリレー４７は連動してＯＮ／ＯＦＦする。即ち、パワーリレー４３がＯＮするとフェイルセーフリレー４７もＯＮし、パワーリレー４３がＯＦＦするとフェイルセーフリレー４７もＯＦＦし、これによりコストの低減およびリレー駆動回路４８の故障率の低減が図られる。
【００１９】
パワーリレー４３およびＨブリッジ回路４１間に配置されたシャント抵抗４２はモータ電流検出回路４９に接続されており、メインＣＰＵ６１およびサブＣＰＵ６２の両方に接続されたモータ電流検出回路４９は、シャント抵抗４２の両端の電位差とシャント抵抗４２の抵抗値とに基づいて、バッテリ４５からＨブリッジ回路４１に供給される電流を検出する。
【００２０】
第１出力端子ＴＭ１の電位ＶＭＮおよび第２出力端子ＴＭ２の電位ＶＭＰ、つまりモータＭの両端子の電位は、メインＣＰＵ６１に接続されたモータ端子電圧検出回路５０により検出される。モータＭが作動していないとき、第１出力端子ＴＭ１の電位ＶＭＮおよび第２出力端子ＴＭ２の電位ＶＭＰはバッテリ４５により２Ｖ〜３Ｖにプルアップされている。
【００２１】
Ｈブリッジ回路４１の第１〜第４スイッチング素子４６ａ〜４６ｄは、スイッチング素子駆動回路５１によりデューティ制御される。即ち、図５（Ａ）に示すように、対角位置にある第１スイッチング素子４６ａおよび第４スイッチング素子４６ｄがＯＮすると、第１出力端子ＴＭ１が低圧端子ＴＬに接続されて０Ｖになり、第２出力端子ＴＭ２が高圧端子ＴＨに接続されて１２Ｖになることで、モータＭが正転する。このとき、第１スイッチング素子４６ａおよび第４スイッチング素子４６ｄの何れか一方のデューティ比を制御することで、モータＭに流れる電流を制御することができる。
【００２２】
また図５（Ｂ）に示すように、他の対角位置にある第２スイッチング素子４６ｂおよび第３スイッチング素子４６ｃがＯＮすると、第２出力端子ＴＭ２が低圧端子ＴＬに接続されて０Ｖになり、第１出力端子ＴＭ１が高圧端子ＴＨに接続されて１２Ｖになることで、モータＭが逆転する。このとき、第２スイッチング素子４６ｂおよび第３スイッチング素子４６ｃの何れか一方のデューティ比を制御することで、モータＭに流れる電流を制御することができる。
【００２３】
メインＣＰＵ６１およびサブＣＰＵ６２とスイッチング素子駆動回路５１との間にはモータ駆動禁止回路５２が配置されており、メインＣＰＵ６１の監視機能を有するサブＣＰＵ６２は、操舵トルク検出手段Ｓｔで検出した操舵トルクの方向と逆方向にモータＭが駆動されないように監視しており、逆方向にモータＭが駆動される状態が所定時間継続すると、モータ駆動禁止回路５２を介してスイッチング素子駆動回路５１にモータ駆動禁止信号を出力する。
【００２４】
ところで、メインＣＰＵ６１はモータＭに流れる実電流を目標電流に一致させる電流フィードバック制御を行うために、モータ電流検出回路４９からの信号に基づいてモータＭの実電流を算出する機能を備え、またサブＣＰＵ６２は前述したモータ駆動禁止回路５２によるモータ駆動禁止制御を行うために、モータ電流検出回路４９からの信号に基づいてモータＭの実電流を算出する機能を備えている。更に、メインＣＰＵ６１およびサブＣＰＵ６２はモータＭの実電流を較正するために、イグニッションスイッチをオンした直後のイニシャル処理時にモータ電流検出回路４９が出力するオフセット電圧（モータ電流が流れないときの出力電圧）を算出する機能を備えており、バッテリ４５の電圧変動の影響を回避するために、メインＣＰＵ６１およびサブＣＰＵ６２におけるオフセット電圧の算出は同期して行う必要がある。更にまた、メインＣＰＵ６１のポートＰｍおよびサブＣＰＵ６２のポートＰｓが相互通信を行うために接続されており、イニシャル処理時に前記相互通信が支障なく行われるか否かの診断が行われる。
【００２５】
以下、メインＣＰＵ６１およびサブＣＰＵ６２のオフセット電圧算出の同期作用と、メインＣＰＵ６１およびサブＣＰＵ６２の相互通信機能の診断作用とを、図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００２６】
先ず、ステップＳ１でイグニッションスイッチがオンされると、ステップＳ２でメインＣＰＵ６１におけるモータ電流検出回路４９からの信号に基づくオフセット電圧の算出が指令され、ステップＳ３で前記オフセット電圧の算出が完了すると、ステップＳ４でメインＣＰＵ６１およびサブＣＰＵ６２間の通信により、メインＣＰＵ６１からサブＣＰＵ６２にオフセット電圧の算出指令信号が送信され、これと同時にステップＳ５でタイマーがスタートする。
【００２７】
続くステップＳ６でサブＣＰＵ６２におけるオフセット電圧の算出が完了すると、ステップＳ７でメインＣＰＵ６１およびサブＣＰＵ６２間の通信により、サブＣＰＵ６２からメインＣＰＵ６１にオフセット電圧の算出完了信号が送信される。このとき、ステップＳ８で、前記ステップＳ５においてスタートしたタイマーがタイムアップしていなければ、つまりタイマーにより規定される所定時間内にオフセット電圧の算出完了信号がサブＣＰＵ６２からメインＣＰＵ６１に送信されていれば、ステップＳ９で正常判定が下される。逆に、前記ステップＳ８でタイマーがタイムアップしていれば、つまりタイマーにより規定される所定時間内にオフセット電圧の算出完了信号がサブＣＰＵ６２からメインＣＰＵ６１に送信されなければ、ステップＳ１０で異常判定が下される。
【００２８】
以上のように、ステップＳ９で正常判定が下されると、メインＣＰＵ６１およびサブＣＰＵ６２間の通信機能が正常であり、かつサブＣＰＵ６２おけるオフセット電圧の算出が正常に行われたことが確認される。またメインＣＰＵ６１におけるオフセット電圧の算出とサブＣＰＵ６２におけるオフセット電圧の算出とが同期して行われるため、バッテリ電圧の変動等によるメインＣＰＵ６１およびサブＣＰＵ６２間のオフセット電圧の算出誤差の発生が防止される。しかも、メインＣＰＵ６１およびサブＣＰＵ６２間でオフセット電圧の算出を同期させるための通信を利用して、メインＣＰＵ６１およびサブＣＰＵ６２間の通信機能が正常であるか否かの確認を行うので、イグニッションスイッチをオンした後のイニシャル処理における前記同期処理および前記確認処理に要する時間を短縮し、電動パワーステアリング装置の機能を速やかに発揮させることができる。
【００２９】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３０】
例えば、実施例ではメインＣＰＵ６１でのオフセット電圧の算出完了後にサブＣＰＵ６２にオフセット電圧の算出要求信号を送信しているが、メインＣＰＵ６１でのオフセット電圧の算出要求信号と同時にサブＣＰＵ６２にオフセット電圧の算出指令を送信しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】電動パワーステアリング装置の全体斜視図
【図２】図１の２−２線拡大断面図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】モータの駆動回路を示す図
【図５】モータの正転時および逆転時の作用説明図
【図６】メインＣＰＵおよびサブＣＰＵの故障診断作用を説明するフローチャート
【符号の説明】
【００３２】
４９        モータ電流検出回路（モータ電流検出手段）
６１        メインＣＰＵ
６２        サブＣＰＵ
Ｍ          モータ
【図１】
2005067510.tif 000003
【図２】
2005067510.tif 000004
【図３】
2005067510.tif 000005
【図４】
2005067510.tif 000006
【図５】
2005067510.tif 000007
【図６】
2005067510.tif 000008