(57)【要約】【課題】  車載バッテリの電圧が低下しても、センサ等の異常の誤検出が生じないようにする。【解決手段】  モータを駆動して操舵補助する電子制御ユニットを備えた電動パワーステアリング装置において、電子制御ユニットは、センサ等の異常検出を行う。また、装置に供給される電源電圧を検出し、検出した電源電圧が所定値以下で、所定時間以上異常が検出されないときは、前記の異常検出動作を禁止する制御を行う。【選択図】  図１
2005162155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動して操舵補助する電子制御ユニットを備えた電動パワーステアリング装置であって、
当該電子制御ユニットは、当該装置に供給される電源電圧を検出し、検出した電源電圧が所定値以下であるときに、所定の条件に基づいて異常検出動作を実行し、所定時間以上当該異常が検出されないときは、当該異常検出動作を禁止する制御を行う、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、運転者により行われるステアリングホイール等の操舵部材の操作に応じて電動モータを駆動して当該運転者の操舵補助を行う電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる電動パワーステアリング装置では、一般に、運転者によりステアリングホイールに加えられた操舵トルクや、当該装置を備えた車両の速度（車速）に応じて上記電動モータを駆動制御し、当該電動モータが発生するトルクを上記操舵トルクに加えてステアリング機構に与えることにより、操舵補助を行うようになっている。
【０００３】
従来からのこの種の電動パワーステアリング装置は、電動モータと、各種センサと、電子制御ユニット（ＥＣＵ）とから構成されている。
【０００４】
各種センサとしては、操舵トルクを検出するトルクセンサ、車両の速度（車速）を検出する車速センサ、エンジンの回転を検出するエンジン回転センサ等がある。
【０００５】
電子制御ユニットは、マイクロコンピュータと、上記各種センサからのセンサ信号を処理する複数のセンサ信号処理回路と、電動モータを駆動するモータ駆動回路、ならびにこれら各センサや回路に電源を供給する電源回路、その他の回路により構成されている。
【０００６】
電動パワーステアリング装置においては、上記各センサのセンサ信号を電子制御ユニット内のセンサ信号処理回路で処理してのち、マイクロコンピュータに取り込ませるとともに、マイクロコンピュータにおいては、取り込んだセンサ信号から内蔵する操舵補助プログラムや操舵補助データに従い、上記操舵補助に適したトルクを演算し、その演算結果に従いモータ駆動回路を駆動制御させ、これによって電動モータから操舵補助に必要なトルクを発生させて、当該操舵補助を行わせるようにしている（例えば特許文献１等参照。）。
【０００７】
このような電動パワーステアリング装置では、各種のセンサは、車載バッテリから直接に供給される電源電圧、もしくは電子制御ユニットに内蔵の電源回路から供給される電源電圧で動作状態に維持される。
【特許文献１】特開平６−５６０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の電動パワーステアリング装置には、例えば、センサの故障を監視し、センサが故障のとき（フェール状態）は当該電動パワーステアリング装置をセーフ側（例えば、操舵補助力を下げる）に維持させる機能、いわゆるフェールセーフ機能がある。
【０００９】
しかしながら、センサに供給する電源電圧の低下によりセンサが正常に作動できなくなり、センサそのものが故障ではないのにセンサが故障している（非フェール状態）と電子制御ユニット側で誤判断（非フェール状態をフェール状態と判断すること）し、これによってフェールセーフ機能が反応することがある。このようなフェールセーフ機能では、例えば、操舵補助力が非フェール状態に対応したものであるべきなのに、フェール状態に対応した操舵補助力に下げられた状態となる、などの不具合となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による電動パワーステアリング装置は、モータを駆動して操舵補助する電子制御ユニットを備えた電動パワーステアリング装置であって、当該電子制御ユニットは、当該装置に供給される電源電圧を検出し、検出した電源電圧が所定値以下であるときに、所定の条件に基づいて異常検出動作を実行し、所定時間以上当該異常が検出されないときは、当該異常検出動作を禁止する制御を行うことを特徴とするものである。
【００１１】
上記電子制御ユニットは、好ましくは、上記制御を実行するマイクロコンピュータを含む。
【００１２】
本発明によれば、車載バッテリ等の電源電圧が所定値以下となった場合、センサ等が故障でないのに（非フェール状態）フェール状態であると誤判断されるのを防止でき、電子制御ユニットによる電動パワーステアリング制御のフェールセーフ機能を有効に発揮させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、車載バッテリ等の電源電圧低下に伴い、センサ等が故障で無い非フェール状態であるのに、フェール状態であると誤判断されずに済み、電動パワーステアリング制御をより円滑に機能させて、運転に影響をきたさないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明すると、図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。
【００１５】
図１において、ＥＰＳは、本実施形態の電動パワーステアリング装置の全体を示し、ＳＷは操舵部材としてのステアリングホイール、ＳＳはステアリングシャフト、ＳＭはステアリング機構、Ｍは、ステアリング機構ＳＭに連動する電動モータ、ＢTは車載のバッテリ、Ｉｇはイグニッションスイッチである。
【００１６】
ステアリングホイールＳＷに加えられた操舵トルクは、ステアリングシャフトＳＳを介して、ステアリング機構ＳＭに伝達される。ステアリング機構ＳＭには、上記操舵トルクに、電動パワーステアリング装置ＥＰＳにより駆動制御された電動モータＭの発生トルクが操舵補助トルクとして加えられるようになっている。
【００１７】
本実施形態の電動パワーステアリング装置ＥＰＳは、イグニッションスイッチＩｇを介して電源電圧源である車載バッテリＢＴから電圧が供給されて起動する。この電動パワーステアリング装置ＥＰＳは、ステアリングホイールＳＷの操作に応じて電動モータＭによる操舵補助を行うために、車両の運転状態を検出する各種のセンサＳａ，Ｓｂ，Ｓｃ（Ｓと総称）と、これらセンサＳのセンサ信号に基づいて電動モータＭを制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）１とを備えている。
【００１８】
以下、詳しく説明すると、各種のセンサＳのうち、センサＳａは、ステアリングホイールＳＷの操舵トルクを検出しこの操舵トルクの値を示すセンサ信号を出力するトルクセンサであり、センサＳｂは、車速を検出しこの車速の値を示すセンサ信号を出力する車速センサであり、センサＳｃは車両のエンジンの回転状態を検出しこの回転状態の値を示すセンサ信号を出力するエンジン回転センサである。
【００１９】
このうち、車速センサＳｂとエンジン回転センサＳｃとは、電子制御ユニット１から離れた個所に設けられているので、車載バッテリＢＴからの直接的な電源供給により動作状態を維持するようになっている。トルクセンサＳａは、電子制御ユニット１に近い個所に設けられているので、電子制御ユニット１内部の電源回路７からの電源供給で動作状態を維持するようになっている。
【００２０】
電子制御ユニット１は、制御部としてのマイクロコンピュータ２と、各センサＳａ，Ｓｂ，Ｓｃに対応してそれぞれ設けられたセンサ信号処理回路３ａ，３ｂ，３ｃと、電動モータＭを駆動するためのモータ駆動回路４と、その前段に設けられた駆動前段回路５と、マイクロコンピュータ２やセンサ信号処理回路３ａ，３ｂ，３ｃ等に電源を供給する電源回路６，７と、マイクロコンピュータ２に所要のクロックパルスを供給するクロックパルス発生回路８とを含んでいる。さらに、モータ駆動回路４への電源供給路にはフェールセーフリレー９が介装され、このフェールセーフリレー９にはリレー駆動回路９ａが接続されている。マイクロコンピュータ２の信号出力部には表示インタフェース１０が接続されている。本実施形態ではさらに、車載バッテリＢＴからの電源供給路に車載バッテリＢＴの電圧を検出するバッテリ電圧検出回路１１が設けられている。
【００２１】
マイクロコンピュータ２は、ハードウエア上は、特に図示しないが、電動パワーステアリング装置ＥＰＳの制御の中心を司るＣＰＵと、電動パワーステアリング装置ＥＰＳの制御プログラムを内蔵しているプログラムメモリ（例えばＲＯＭ）と、電動パワーステアリング制御に必要なデータを格納するデータメモリ（例えばＲＡＭ）とを含み、ＣＰＵがプログラムメモリに記憶されている制御プログラムを実行することにより、機能処理部として作用するものである。本実施形態において、プログラムメモリには、電動パワーステアリング制御全般の制御プログラム以外に、図２および図３に示す制御プログラムを記憶している。
【００２２】
したがって、マイクロコンピュータ２は、機能的には、異常検出手段として、センサＳのセンサ信号を、センサ信号処理回路３ａ，３ｂ，３ｃを介して取り込んで、センサ信号に基づいてセンサＳに異常がないか否かの監視を行う。センサＳに異常があれば、その異常の程度に対応したフェールセーフ動作をとる。また、マイクロコンピュータ２は、電源電圧判定手段として、バッテリ電圧検出回路１１からバッテリ電圧の値を示す信号を入力して、バッテリ電圧が所定の電圧以下であるか否かの判定を行う。バッテリ電圧が所定の電圧以下であれば、動作確認手段として、各種センサＳのうち、車載バッテリＢＴからの電源供給でアクティブとなるセンサＳｂ，Ｓｃについて、正常に動作しているか否かの確認をする。前記センサＳｂ，Ｓｃの動作が正常である場合には、異常検出禁止手段として、センサＳの異常検出動作を禁止する。
【００２３】
また、マイクロコンピュータ２は、電源が投入された時点では、異常検出禁止手段として機能し、電源投入から一定時間経過するまで、センサＳの異常検出動作を禁止する。
【００２４】
モータ駆動回路４は、図面には示さないが、複数のパワーＭＯＳＦＥＴの組み合わせで構成されている。例えば、電動モータＭが三相のブラシレスモータであれば、車載バッテリＢＴと接地との間で直列に接続された２個のパワーＭＯＳＦＥＴの共通接続部に、ブラシレスモータのＵ相巻線を接続し、別の２個のパワーＭＯＳＦＥＴの接続部にブラシレスモータのＶ相巻線を接続し、さらに別の２個のパワーＭＯＳＦＥＴの接続部にブラシレスモータのＷ相巻線を接続している。モータ駆動回路４は、上述の公知の構成に限らず、電動モータＭを駆動する回路構成であれば、他の公知の構成とされたものでもよいことはもちろんである。また、本実施形態の電動モータＭは、上述したブラシレスモータに限らず、ブラシ付きモータでもよく、他の型式の公知の電動モータでもよいことはもちろんである。
【００２５】
このようなマイクロコンピュータ２においては、各センサＳのセンサ信号に応じてモータ駆動回路４内のパワーＭＯＳＦＥＴのゲートにそのオンオフ動作を制御するための制御信号ｅを印加して電動モータＭを駆動制御して、操舵補助に必要なトルクを発生させるようになっている。
【００２６】
なお、モータ駆動回路４の前段に介装されている駆動前段回路５には、特に図示しないが、昇圧回路、昇圧電圧監視回路、プリドライバ、モータ電流検出回路等が含まれる。これは、マイクロコンピュータ２の制御信号ｅの電圧の値は５Ｖ程度であるのに対して、モータ駆動回路４を構成するパワーＭＯＳＦＥＴのゲート電圧は１２Ｖ程度であるから、制御信号ｅの電圧の値を昇圧する必要がある。昇圧電圧監視回路で昇圧電圧を監視しながら、昇圧回路で昇圧した電圧をプリドライバに供給しているのである。
【００２７】
以上の構成を備えた電動パワーステアリング装置ＥＰＳにおいては、マイクロコンピュータ２は、トルクセンサＳａにより検出された操舵トルクと、車速センサＳｂにより検出された車速とに基づいてモータＭの駆動方向、駆動量を演算し、その演算結果に対応した制御信号ｅを駆動前段回路５を介してモータ駆動回路４に出力して電動モータＭを駆動し、これにより操舵補助を行う。
【００２８】
また、マイクロコンピュータ２は、図２に示すルーチンＲｓにより、定期的、周期的にセンサＳの異常検出を行っている。すなわち、異常検出ルーチンＲｓでは、ステップＳ１で、全センサＳのセンサ信号を、対応するセンサ信号処理回路３ａ，３ｂ，３ｃを介して入力して、各センサＳのセンサ信号を各別に、あるいは他のセンサＳのセンサ信号と比較するなどして、センサＳの異常を検出する。
【００２９】
ステップＳ２で、センサＳに異常があると判断すれば、ステップＳ３で、そのことを表示インタフェース１０を通じて表示器もしくは表示ランプに表示し、そののちは、フェールセーフのルーチンＲｆに入り、故障の程度に応じた対応動作を行う。
【００３０】
フェールセーフのルーチンＲｆでは、故障の程度によって、例えばステップＳ４のように電動モータＭによる補助トルクを下げたり、あるいは電動モータＭの駆動を停止したり、電動モータＭとステアリング機構ＳＭの連動を遮断する等の動作を行う。
【００３１】
ところで、車載バッテリＢＴの電圧が低下した場合は、各種センサＳのうち、車載バッテリＢＴから直接的に電源供給を受けてアクティブとなっているセンサＳｂ，Ｓｃは、電圧低下の影響を受けて、正常な動作をしなくなることがあり、このようなセンサＳｂ，Ｓｃについて、電子制御ユニット１は、センサの故障と誤って判断する可能性がある。本実施形態の電動パワーステアリング装置ＥＰＳの電子制御ユニット１は、このような誤検出を防止するようになっている。
【００３２】
すなわち、マイクロコンピュータ２は、異常検出制御ルーチンＲｔのステップＴ１で、バッテリ電圧検出回路１１を通じて車載バッテリＢＴの電圧値を示す信号を入力して、その電圧値が所定の値以下であるか否かを判定し、所定の値以下であると、ステップＴ２で、車載バッテリＢＴから直接的に電源供給を受けているセンサ、この実施形態では、車速センサＳｂとエンジン回転センサＳｃとについて、異常の検出を行う。
【００３３】
この場合、両センサＳｂ，Ｓｃのセンサ信号のレベルを各別に検査するほか、他のセンサのセンサ信号と比較するなどして、異常を検出する。例えば、車速センサＳｂの信号が、２０〜２００ｋｍ／ｈの範囲内で正常である場合、エンジン回転数は、車速に応じた回転数でなければならないが、エンジン回転センサＳｃのセンサ信号が、９０００ｒｐｍ以上であったり、あるいは０ｒｐｍである場合、エンジン回転センサＳｃは異常である。また、エンジン回転数信号が、１０００〜６０００ｒｐｍの範囲内にあって正常である場合、車速センサＳｂの信号が、３００ｋｍ／ｈ以上、もしくは０ｋｍ／ｈの車速を示している場合は、車速センサＳｂが異常である。
【００３４】
次のステップＴ３では、異常を検出した回数をカウントし、ステップＴ４で、一定時間（数秒程度）カウントを行い、一定時間が経過した後、ステップＴ５で、異常検出のカウント数が、所定のカウント数を越えているか否かを判断する。
【００３５】
異常検出のカウント数が所定数以下であれば、ノイズ等の原因で異常が検出され、センサＳｂ，Ｓｃ自体には異常がないと推定することができる。これで、センサＳｂ，Ｓｃについては異常がないことが確認されたので、ステップＴ６で、異常検出ルーチンＲｓでの異常検出動作を禁止する。これで、車載バッテリＢＴの電圧が低下した状態では、センサＳｂ，Ｓｃについて異常検出が行われなくなるので、以後、電圧低下に伴うセンサ異常の誤検出はなされない。
【００３６】
異常検出動作を禁止した後は、ステップＴ７で、異常検出が行われていないことを示すフラグを立てて、異常検出制御ルーチンＲｔを終える。
【００３７】
なお、ステップＴ５で、異常検出のカウント数が所定数を超えていると判断すると、その場合はセンサＳｂ，Ｓｃ自体に異常があると考えられるから、他のルーチン、例えば、異常検出ルーチンＲｓに移行して、該ルーチンのステップＳ３で、センサＳｂ，Ｓｃに異常がある旨の表示を行い、その後、そのセンサ異常に対応したフェールセーフ動作を行う。
【００３８】
再び、異常検出制御ルーチンＲｔに入った場合、ステップＴ１で、車載バッテリＢＴの電圧が所定の値以下であると判定すると、上述したような動作が繰り返されるが、車載バッテリＢＴの電圧が所定の値を越えていると判断すると、ステップＴ８に移って、異常検出動作が禁止されていることを示すフラグがあるか否かを判断し、フラグがあれば、ステップＴ1 0でフラグをクリアし、フラグがなければ、ステップＴ９で、異常検出ルーチンＲｓによるセンサＳの異常検出動作を再開させ、エンドに至る。
【００３９】
また、イグニッションスイッチＩｇのオン操作により、電動パワーステアリング装置ＥＰＳ等を起動させた場合、車載バッテリＢＴの電圧は一時的に低下するので、このときも、電子制御ユニット１での異常検出動作は禁止することが望ましい。
【００４０】
すなわち、図３のフローチャートに示すように、イグニッションスイッチＩｇの操作により電子制御ユニット１に電源が投入されると、ステップＵ１で、異常検出ルーチンＲｓによるセンサＳの異常検出動作を行わせないようにし、ステップＵ２で時間待ちをし、バッテリ電圧が安定する一定時間後に、ステップＵ３で異常検出ルーチンＲｓによるセンサＳの異常検出動作を開始させる。これで、電源投入直後の電圧低下時に生じるセンサ異常の誤検出を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図。
【図２】図１の装置の動作を示すフローチャート。
【図３】図１の装置の他の動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４２】
ＥＰＳ  電動パワーステアリング装置（全体）
ＳＷ    ステアリングホイール（操舵部材）
ＳＭ    ステアリング機構
Ｍ      電動モータ
ＢＴ    車載バッテリ
Ｓ（Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ）  センサ
１      電子制御ユニット
２      マイクロコンピュータ
１１      バッテリ電圧検出回路
【図１】
2005162155.tif 000003
【図２】
2005162155.tif 000004
【図３】
2005162155.tif 000005