(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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おいて、ＡＤ変換器１を具備する主ＭＣＵと、ＡＤ変換器２を具備する副ＭＣＵと、ＤＡ変換器とを備え、前記副ＭＣＵが前記ＤＡ変換器に所定値を出力し、前記所定値が前記ＤＡ変換器及び前記ＡＤ変換器１を介して前記副ＭＣＵに伝送された返却値１と前記所定値との誤差を前記副ＭＣＵにおいて許容値１と比較し、前記所定値が前記ＤＡ変換器及び前記ＡＤ変換器２を介して前記副ＭＣＵに伝送された返却値２と前記所定値との誤差を前記副ＭＣＵにおいて許容値２と比較し、前記ＡＤ変換器１、前記ＡＤ変換器２、前記ＤＡ変換器の異常を診断す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。
【請求項２】
前記ＡＤ変換器１が異常であるとの診断がなされたときは、前記操舵補助力を付与することを停止する請求の範囲第１項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項３】
前記ＡＤ変換器２又は前記ＤＡ変換器が異常であるとの診断がなされたときは、前記操舵補助力を付与することを継続する請求の範囲第１項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項４】
前記返却値１の前記主ＭＣＵから前記副ＭＣＵへの伝送は、シリアル通信である請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項５】
前記ＤＡ変換器が前記主ＭＣＵ及び前記副ＭＣＵの外付けである請求の範囲第１項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項６】
前記ＤＡ変換器が前記副ＭＣＵの内部に設けられている請求の範囲第１項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特に制御装置で使用されるＡＤ変換器、ＤＡ変換器の異常診断ができる電動パワーステアリング装置の制御装置に関するものである。
【背景技術】  自動車や車両のステアリング装置をモータの回転力で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送機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助力を付与する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、電流制御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）制御のデューティ比の調整で行っている。
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１０１のコラム軸１０２は減速ギア１０３、ユニバーサルジョイント１０４ａ及び１０４ｂ、ピニオンラック機構１０５を経て操向車輪のタイロッド１０６に連結されている。コラム軸１０２には、操向ハンドル１０１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１１０が設けられており、操向ハンドル１０１の操舵力をアシストするモータ１２０が減速ギア１０３を介してコラム軸１０２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１３０には、バッテリ１１４から内蔵の電源リレー１１３を経て電力が供給され、イグニションキー１１１からはイグニション信号が供給される。また、コントロールユニット１３０は、トルクセンサ１１０で検出された操舵トルクＴと車速センサ１１２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に基いてモータ１２０に供給する電流を制御する。
コントロールユニット１３０は主としてＣＰＵ（又はＭＰＵ）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図のようになる。例えば位相補償器１３１は独立したハードウェアとしての位相補償器を示すものではなく、ＣＰＵで実行される位相補償機能を示している。
第２図に基づいてコントロールユニット１３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１１０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１３１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１３２に入力される。又、車速センサ１１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算器１３２に入力される。操舵補助指令値演算器１３２は、入力された操舵トルクＴＡ及び車速Ｖに基いてモータ１２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉｒｅｆを演算して決定する。操舵補助指令値Ｉｒｅｆは減算器１３０Ａ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１３４に入力され、減算器３０Ａの偏差（Ｉｒｅｆ−ｉ）は比例演算器１３５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１３６に入力される。比例演算器１３５からの比例出力、微分補償器１３４及び積分演算器１３６の出力も加算器１３０Ｂに加算入力され、加算器１３０Ｂでの加算結果である電流制御値Ｅが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路１３７に入力される。モータ１２０のモータ電流値ｉはモータ電流検出回路１３８で検出され、検出されたモータ電流値ｉは減算器１３０Ａに入力されてフィードバックされる。
また、バッテリ１１４からの電力は電源リレー１１３を経てモータ駆動回路１３７等に供給され、イグニションキー１１１からのイグニションキー信号はコントロールユニット１３０に入力される。
このような電動パワーステアリング装置では、コントロールユニット１３０は主としてＣＰＵの機能で構成されるが、その他の構成要素としてデータ変換のためのＡＤ変換器やＤＡ変換器などのハードウェア素子もある。そして、電動パワーステアリング装置が正常に動作するためには、ＣＰＵは勿論、ＡＤ変換器やＤＡ変換器も正常に動作する必要があり、電動パワーステアリング装置の中には、このＡＤ変換器やＤＡ変換器が正常であるか否かの異常診断を行っている装置もある。例えば特開平１０−２１１８８５号公報（特許文献１）においては、ＣＰＵやＡＤ変換器を具備した舵取制御部と補助制御部の二重制御部を設け、ＡＤ変換器やＤＡ変換器を含めた舵取制御部の異常診断を実施し、舵取制御部が異常の場合は補助制御部に切替えて制御を継続するようにしている。
上述した特許文献１に記載の異常診断を行う電動パワーステアリング装置は、ＣＰＵなどで構成される制御部を二重系にしているため、装置のコストが高くなる問題がある。また、どのＡＤ変換器、どのＤＡ変換器、或いは操舵センサのどれが故障したかの故障部位の区別ができない問題がある。さらに、主ＣＰＵや主ＣＰＵに付随するＡＤ変換器のポートを異常診断に用いると、異常診断が主ＣＰＵや主ＣＰＵに付随するＡＤ変換器の負担となってしまい、本来の電動パワーステアリング装置の制御に悪影響を与える問題もある。
本発明は上述のような事情からなされたものであり、本発明の目的は、ＡＤ変換器やＤＡ変換器などの異常診断を安価な装置構成で実現できると共に、どのＡＤ変換器の故障か、どのＤＡ変換器の故障か、或いは外部センサの故障かなどの故障部位の特定を行うことによって操舵補助力の付与の停止、或いは継続を判断することができ、さらに異常診断が主ＭＣＵの過大な負担とならないよう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。
【発明の開示】
本発明は、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、本発明の上記目的は、ＡＤ変換器１を具備する主ＭＣＵと、ＡＤ変換器２を具備する副ＭＣＵと、ＤＡ変換器とを備え、前記副ＭＣＵが前記ＤＡ変換器に所定値を出力し、前記所定値が前記ＤＡ変換器及び前記ＡＤ変換器１を介して前記副ＭＣＵに伝送された返却値１と前記所定値との誤差を前記副ＭＣＵにおいて許容値１と比較し、前記所定値が前記ＤＡ変換器及び前記ＡＤ変換器２を介して前記副ＭＣＵに伝送された返却値２と前記所定値との誤差を前記副ＭＣＵにおいて許容値２と比較し、前記ＡＤ変換器１、前記ＡＤ変換器２、前記ＤＡ変換器の異常を診断することによって達成される。
【図面の簡単な説明】  第１図は、一般的な電動パワーステアリング装置の構成図である。
第２図は、電動パワーステアリング装置の制御装置の一般的な構成例を示すブロック図である。
第３図は、本発明の実施例を示すブロック構成図である。
第４図は、本発明の実施例の機能を示す機能ブロック図である。
第５図は、主ＭＣＵのＡＤ変換器の異常判定の動作例を示すフローチャート図である。
第６図は、副ＭＣＵのＡＤ変換器の異常判定の動作例を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明の実施例を第３図〜第６図を参照して説明する。第３図は、本実施例のハードウェア構成のブロック構成図である。
第３図において、主ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ｕｎｉｔ）１０と副ＭＣＵ２０とは通信可能に接続されており、主ＭＣＵ１０は、主ＭＣＵ１０に付随するＡＤ変換器１１を具備している。ＡＤ変換器１１は８ポートＡＤ１１−１、ＡＤ１１−２、・・・、ＡＤ１１−８を有しており、異常診断には例えばポートＡＤ１１−８が使用され、７つのポートＡＤ１１−１〜ＡＤ１１−７は異常診断には使用されず、ポートＡＤ１１−１〜ＡＤ１１−７は本来の電動パワーステアリング装置の制御に使用される。主ＭＣＵ１０はその他にＣＰＵ１２と、ＣＰＵ１２に接続されたＲＯＭ１３、ＲＡＭ１４などを具備している。
また、副ＭＣＵ２０は、副ＭＣＵ２０に付随するＡＤ変換器２１を具備している。ＡＤ変換器２１は８ポートＡＤ２１−１、ＡＤ２１−２、・・・、ＡＤ２１−８を有しており、異常診断には例えばポートＡＤ２１−８が使用され、７つのポートＡＤ２１−１〜ＡＤ２１−７は使用されない。副ＭＣＵ２０はその他にＣＰＵ２２と、ＣＰＵ２２に接続されたＲＯＭ２３、ＲＡＭ２４などを具備している。
さらに、ＤＡ変換器３０が、主ＭＣＵ１０及び副ＭＣＵ２０とは独立して外付けで設けられている。ＤＡ変換器３０は必ずしも外付けなくてもよく、副ＭＣＵ２０若しくは主ＭＣＵ１０に内蔵されていても良い。また、主ＭＣＵ１０と副ＭＣＵ２０との通信は、ＡＤ変換器１１及び２１の監視のため、なるべく誤差０で主ＭＣＵ１０から副ＭＣＵ２０へディジタル値を送信するためにシリアル通信などを利用する。
第４図は本実施例を機能面から表現しており、第３図に対応させて示すブロック構成図である。
第４図に示すように副ＭＣＵ２０は、主ＭＣＵ１０のＡＤ変換器１１及びＤＡ変換器３０を監視する目的の異常判定部５１と、副ＭＣＵ２０のＡＤ変換器２１及びＤＡ変換器３０を監視する目的の異常判定部５２と、判定に用いるための基準値となる所定値を設定する所定値設定部５０との機能を有している。先ず所定値設定部５０で設定された所定値がディジタル値でＤＡ変換器３０に出力され、ディジタル値で伝送された所定値がＤＡ変換器３０においてアナログ値に変換される。そのアナログ値は、ＡＤ変換器１１のポートＡＤ１１−８及びＡＤ変換器２１のポートＡＤ２１−８に伝送される。
ＡＤ変換器１１に伝送されたアナログ値の所定値は再びディジタル値に変換され、シリアル通信で主ＭＣＵ１０から副ＭＣＵ２０へ返却値１として伝送される。そして、異常判定部５１において、主ＭＣＵ１０から伝送された返却値１と所定値設定部５０からの所定値との誤差ΔＸ１を求め、その誤差ΔＸ１が許容値１に相当する許容値ΔＸＫ以下ならば、ＡＤ変換器１１及びＤＡ変換器３０は正常と診断する。その誤差ΔＸ１が許容値ΔＸＫより大きい場合には、ＡＤ変換器１１又はＤＡ変換器３０を含む異常と診断する。
一方、ＡＤ変換器２１に伝送されたアナログ値の所定値は再度ディジタル値に変換され、異常判定部５２に返却値２として伝送される。そして、異常判定部５２において、所定値設定部５０から直接伝送された所定値とＤＡ変換器３０及びＡＤ変換器２１を介して返却された返却値２との誤差ΔＸ２を求め、その誤差ΔＸ２が許容値２に相当する許容値ΔＸＫ以下ならば、ＡＤ変換器２１及びＤＡ変換器３０は正常と診断する。その誤差ΔＸ２が許容値ΔＸＫより大きい場合には、ＡＤ変換器２１又はＤＡ変換器３０を含む異常と診断する。
ここにおいて、本実施例では許容値１及び許容値２を許容値ΔＸＫとしているが、異なる値を許容値としても良い。
なお、所定値のディジタル値は、一例としてＤＡ変換器３０の分解能が２ｂｉｔの場合、（０、０）なら０Ｖ、（１、０）なら１．６６Ｖ、（０、１）なら３．３３Ｖ、（１、１）なら５Ｖと定義できる。
以上説明した所定値と返却値１及び２とを用いた異常判定（診断）の処理を、第５図及び第６図のフローチャートを参照して詳細に説明する。
まず、主ＭＣＵ１０のＡＤ変換器１１とＤＡ変換器３０の異常判定について第５図を参照して説明する。
先ず副ＭＣＵ２０からＤＡ変換器３０に所定値をディジタル値で伝送する（ステップＳ１１）。ＤＡ変換器３０は所定値をアナログ値に変換して出力する（ステップＳ１２）。出力されたアナログ値は主ＭＣＵ１０のＡＤ変換器１１のポートＡＤ１１−８に入力され（ステップＳ１３）、ＡＤ変換器１１で再度ディジタル値に変換され、そのディジタル値はシリアル通信で副ＭＣＵ２０へ返却値１として送信される（ステップＳ１４）。異常判定部５１は、受信された返却値１と所定値設定部５０の示す所定値との誤差ΔＸ１を算出し、その誤差が許容値ΔＸＫより大きいか以下であるかを判定する（ステップＳ１５）。当該誤差が許容値ΔＸＫ以下である場合には、ＡＤ変換器１１及びＤＡ変換器３０は正常と判定する。
一方、誤差ΔＸ１が許容値ΔＸＫより大きい場合には、ＡＤ変換器１１とＤＡ変換器３０のいずれが異常かを判定するために、後述する副ＭＣＵ２０のＡＤ変換器２１の異常判定で得られる比較結果を利用する。つまり、返却値２と所定値との誤差ΔＸ２が許容値ΔＸＫ以下であれば、当該誤差ΔＸ２が許容値ΔＸ以下となる前提条件のＤＡ変換器３０は正常である事実が存在する。よって、異常判定部５２は、誤差ΔＸ２が許容値ΔＸＫ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。誤差ΔＸ２が許容値ΔＸＫ以下であればＤＡ変換器３０は正常であるので、誤差ΔＸ１が許容値より大きくなる原因はＡＤ変換器１１が異常であることが判明する。
ＡＤ変換器１１が異常である場合は、操舵アシストを停止する必要がある。つまり、ＡＤ変換器１１は電動パワーステアリング装置を制御するために非常に重要な要素であるので、異常の場合は操舵アシストを停止する必要がある。停止する方法としては、バッテリ電源から電動パワーステアリング装置のモータへの電源を遮断するなど適切な保護処理を行う。
一方、誤差ΔＸ２が許容値ΔＸＫ以下であるか否かを異常判定部５２が判定し（ステップＳ１６）、誤差ΔＸ２も誤差ΔＸ１と同様に、許容値ΔＸＫより大きい場合にはＤＡ変換器３０が異常である可能性が高い。ただし、ＡＤ変換器２１に関連する他の異常検出（トルクセンサ異常など）が存在するか否かを判定する（ステップＳ１８）。他の異常が存在すれば、その異常に対応した処理を行う（ステップＳ１９）。しかし、他の異常が無ければＤＡ変換器３０の異常と判定し、アシストの制限を実行する（ステップＳ２０）。
ここで重要なことは、ステップＳ１７においてＡＤ変換器１１が異常と判定された場合はアシストを停止せざるを得なかったが、ＤＡ変換器３０の異常は電動パワーステアリング装置の制御にとって致命的な故障ではなく、例えばＡＤ変換器１１の異常判定を実施できない程度の異常であるので、アシストの出力を制限するがアシストの継続は可能である。従来はどのＡＤ変換器、或いはＤＡ変換器が異常であるかの判定ができず、異常があれば全ての場合にアシストを停止せざるを得なかったが、本発明では異常部位を判定できるので、異常部位に応じたアシスト停止、制限の制御を実施することができる。
次に、副ＭＣＵ２０のＡＤ変換器２１とＤＡ変換器３０の異常判定について、第６図のフローチャートを参照して説明する。
先ず副ＭＣＵ２０からＤＡ変換器３０に所定値をディジタル値で伝送し（ステップＳ２１）、ＤＡ変換器３０は所定値をアナログ値に変換して出力する（ステップＳ２２）。出力されたアナログ値は、副ＭＣＵ１０のＡＤ変換器２１のポートＡＤ２１−８に入力される（ステップＳ２３）。ＡＤ変換器２１で再度ディジタル値に変換され、異常判定部５２は、副ＭＣＵ２０へ返却された返却値２と所定値設定部５０からの所定値との誤差ΔＸ２を算出し、その誤差が許容値ΔＸＫより大きいか或いは以下であるかを判定する（ステップＳ２４）。当該誤差ΔＸ２が許容値ΔＸＫ以下である場合には、ＡＤ変換器２１及びＤＡ変換器３０は正常と判定する。
一方、誤差ΔＸ２が許容値ΔＸＫより大きい場合は、ＡＤ変換器２１とＤＡ変換器３０のいずれが異常かを判定するために、異常判定部５１で判定する返却値１と所定値との判定結果を利用する。返却値１と所定値との誤差ΔＸ１が許容値ΔＸＫ以下であれば、当該誤差ΔＸ１が許容値ΔＸ以下となる前提条件のＤＡ変換器３０は正常である事実が存在する。よって、異常判定部５１は誤差ΔＸ１が許容値ΔＸＫ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。誤差ΔＸ１が許容値ΔＸＫ以下であればＤＡ変換器３０は正常であるので、誤差ΔＸ２が許容値より大きくなる原因はＡＤ変換器２１が異常であることが判明する。
ＡＤ変換器２１が異常であると判明すれば、アシストを停止せずに制限する（ステップＳ２６）。この理由は、ＡＤ変換器２１はあくまでＡＤ変換器及びＤＡ変換器の異常判定などに用いるものなので、電動パワーステアリング装置の制御にとって絶対必要な機能ではないので、アシストを制限するがアシスト継続は可能である。
なお、副ＭＣＵ２０はＡＤ変換器やＤＡ変換器の異常診断に用いられるだけでなく、トルクセンサや車速センサなどの異常診断をする場合に、主ＭＣＵ１０で測定した値と副ＭＣＵ２０で測定した値とを比較してセンサの異常を診断するなどにも用いることができるのは言うまでもない。
上述したように本発明によれば、どのＡＤ変換器が異常なのか、ＤＡ変換器が異常なのか区別ができるので、異常部位を特定することによって、アシストを停止するか継続するかの選択をすることができる。
また、本発明によれば、ＡＤ変換器及びＤＡ変換器の異常診断を副ＭＣＵを用いて異常診断をするので、主ＭＣＵの異常診断に関する負担が少なく、車輌の走行中でも電動パワーステアリング装置の制御に影響を及ぼさないで異常診断を実行できる。なお、イグニッションキーをＯＮにした場合など、電動パワーステアリング装置の制御に影響の少ないエンジン始動時に実行できる利点がある。
本発明によれば、副ＭＣＵ及び副ＭＣＵが具備するＡＤ変換器２を用いて、ＡＤ変換器１、ＡＤ変換器２及びＤＡ変換器の異常診断を行うので装置構成が安価で、ＡＤ変換器１の異常か、ＡＤ変換器２の異常か、或いはＤＡ変換器の異常かの異常部位の特定ができ、さらに異常部位を特定できることによって操舵補助力の付与の停止、或いは継続の判断を行うことができる。
【産業上の利用可能性】  本発明によれば、主ＭＣＵや主ＭＣＵが具備するＡＤ変換器の異常診断に関する負担が少なく、主ＭＣＵや主ＭＣＵが具備するＡＤ変換器は電動パワーステアリング装置の制御に注力でき、その分効果的な制御を安価に実現することができ、自動車や車両の高性能電動パワーステアリングに適用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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