(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵を助ける補助トルクを操舵機構に付与するモータと、ステアリングホイールに付与される操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵トルクを入力し、Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、前記モータを駆動制御するモータ制御装置とを有する電動パワーステアリング装置において、
所定信号を出力するパルス出力器と、
前記パルス出力器から出力された前記所定信号を前記Ａ／Ｄコンバータから再入力するための帰還線路と、
前記帰還線路から入力された入力信号と前記所定信号とが、一致するか否かをテストする照合検証手段と、
前記照合検証手段によるテストの結果、前記入力信号と前記所定信号とが不一致だった時、前記モータの回転、前記モータの制御又は前記モータへの給電を停止する異常時処理手段と
を有する
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記パルス出力器は、ＣＰＵの不正動作を検出するリセットＩＣに接続されており、
前記所定信号は、前記リセットＩＣに対して、前記パルス出力器から常時出力される不正動作検出用の定形信号である
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用の電動パワーステアリング装置に関し、特に、操舵トルク等の各種の物理量（検出信号）を入力するＡＤコンバータに対して、動作テストを実施することが可能な自己診断機構を有する電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、一般的な電動パワーステアリング装置の機能構成を例示する制御ブロックダイヤグラムである。トルクセンサ２により検出されたトルク信号Ｔ′（アナログ信号）は、Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ変換器）７４を介して、デジタル化された操舵トルクＴとしてコントローラ７のマイコン（ＣＰＵ）に入力される。その後、このトルク信号は、マイコンが実行するソフトウェアにて実現される位相補償器７０ａに入力され、位相補償が行われた後に、アシスト指令電流設定部７０ｂに入力される。
【０００３】
車速信号ｕは、車速センサ６にて予めデジタル化された形式で、アシスト指令電流設定部７０ｂに入力される。符号７１はモータ３を駆動する駆動回路を示し、７２はモータ３の駆動電流の測定値Ｉｒを測るモータ電流検出回路を示している。駆動電流の測定値Ｉｒは、駆動電流のＰＩ制御を実現するために、ＰＩ制御部７０ｃにより参照される。
【０００４】
図６は、補助トルクの出力特性を決めるアシスト指令電流設定部７０ｂの動作を模式的に例示するグラフである。例えばこの様な形で、車速ｕと操舵トルクＴ（デジタル信号）に基づいてアシスト電流の指令値Ｉａ* を決定することにより、適度なアシストトルクを操舵系に付与することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図７は、上記の電動パワーステアリング装置のハードウェア構成を例示する構成図である。図５、図６からも分かる様に、適切なアシストトルクを操舵系に付与するためには、Ａ／Ｄコンバータ７４の正常動作が不可欠であり、このため従来装置においては、例えば車両のイグニッション・スイッチを入れた時等に、テスト用の定電源回路９０から出力される所定の電圧（例：０ｖ，５ｖ）をＣＰＵ７５側にて正しく確認できるか否かを調べることにより、Ａ／Ｄコンバータ７４の正常動作を確認していた。
【０００６】
例えばこの様に、従来装置においては、運用時の所定のタイミングでＡ／Ｄコンバータ７４の正常動作を確認するためには、Ａ／Ｄコンバータ７４が所定の電圧を出力したまま（固着した状態）で、故障していないかをテストするため、２通りの電圧を出力するテスト用の電源（例：図７の定電源回路９０）を設置する必要があった。
しかしながら、例えば図７の様なテスト用の定電源回路９０の設置には、相応の部品コストや搭載スペースが必要となるため、上記の様なテスト実施可能なシステム構成は、低コスト化や小型化の阻害要因の１つとなっていた。
【０００７】
また、定電源回路９０（図７）を持たない構成も実施可能であるが、この様なシステム構成下においては、万一、Ａ／Ｄコンバータ７４が正常動作をしなくなった際に、図６に示す様にアシスト電流Ｉａ* （指令値）を正確に決定できる保証がなくなり、望ましくない。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、信頼性の高い電動パワーステアリング装置を小型かつ安価に構成可能とすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段、並びに、作用及び発明の効果】
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、第１の手段は、車両の操舵を助ける補助トルクを操舵機構に付与するモータと、ステアリングホイールに付与される操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵トルクを入力し、Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、モータを駆動制御するモータ制御装置とを有する電動パワーステアリング装置において、所定信号を出力するパルス出力器と、パルス出力器から出力された所定信号をＡ／Ｄコンバータから再入力するための帰還線路と、帰還線路から入力された入力信号と所定信号とが一致するか否かをテストする照合検証手段と、この照合検証手段によるテストの結果、入力信号と所定信号とが不一致だった時に、モータの回転、モータの制御又はモータへの給電を停止する異常時処理手段とを備えることである。
【００１０】
上記のパルス出力器としては、モータ制御装置（コントローラ７）が元来基本的に備えている定電圧出力回路等を流用することができる。この様なパルス出力器としては、例えば、ＣＰＵの不正動作を検出するための定電圧出力回路を利用したり、或いは、モータの駆動電源を有する駆動回路７１（図７）の一部を利用する等しても良い。
【００１１】
これにより、例えば図７の様なテスト用の定電源回路９０を特設する必要が無くなり、モータ制御装置単体で異常検出することが可能となる。したがって、上記の手段によれば、信頼性の高い電動パワーステアリング装置を小型かつ安価に構成することができる。
【００１２】
また、第２の手段は、上記の第１の手段において、パルス出力器をＣＰＵの不正動作を検出するリセットＩＣに接続し、上記の所定信号として、リセットＩＣに対してパルス出力器から常時出力される不正動作検出用の定形信号を利用することである。
【００１３】
この様な手段によれば、所定信号の生成処理と上記の照合検証処理とを同時に簡単に実施することができる。また、この様な手段によれば、所定信号の生成処理と上記の照合検証処理とを実時間で常時行うことも容易である。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。
（実施例）
図１は、本実施例に係わる電動パワーステアリング装置１００のシステム構成図である。モータ制御装置として作動するコントローラ７は、車速センサ６から車速信号（ｕ：デジタル信号）を入力し、また、トルクセンサ２からは運転者がステアリングホイール１に及ぼした操舵トルクのトルク信号（Ｔ′：アナログ信号）を入力して、これらの検出値に見合った補助トルクがモータ３から出力される様に、モータ３の駆動電流を制御する。
【００１５】
図２は、上記の電動パワーステアリング装置１００が備えるモータ制御装置（コントローラ７）のハードウエア構成図である。符号７２はモータ３の駆動電流の測定値Ｉｒを測るモータ電流検出回路を示している。リセットＩＣ８０は、パルス出力器７９から出力されるＣＰＵ不正動作検出用の定形信号Ｖout （図中の左下）を常時受信し、この信号が受け取れなくなった段階で、ＣＰＵ７５が不測の動作を開始したと判断して、リセット信号をＣＰＵ７５に送出する。このリセット信号はＣＰＵ７５に対してリスタート割込みを掛ける指令信号として働くものであり、この様なＣＰＵ不正動作検出機構は、公知のマイコンが従来より備えているものである。
【００１６】
本発明の電動パワーステアリング装置１００のモータ制御装置（コントローラ７）のハードウェア回路（配線等）において最も特徴的な箇所は、パルス出力器７９の出力線路に対して、帰還線路８１が付加的に設けられている点にある。この帰還線路８１は、パルス出力器７９から出力された所定信号（定形信号Ｖout ）をＡ／Ｄコンバータ７４からＣＰＵ７５に再入力するための線路である。帰還線路８１は、Ａ／Ｄコンバータ７４が有するチャネルの中の空いている適当なチャネルに接続すれば良い。以下、この再入力される信号を入力信号Ｖinと呼ぶことがある。
【００１７】
尚、図２のリセットＩＣ８０は、モータ制御装置（コントローラ７）に内蔵される形式になっていても良い。また、図２のパルス出力器７９やＡ／Ｄコンバータ７４等は、モータ制御装置（コントローラ７）に外付けされる形式になっていても良い。これらの違いは、どこまでをモータ制御装置（コントローラ７）の構成要素と見るかと言う問題に帰着するに過ぎない。
ただし、図２には、パルス出力器７９やＡ／Ｄコンバータ７４等が、既成の単体のマイコンに予め組み込まれている例を示した。この様なハードウェア構成下においては、本発明の効果をコスト面で比較的大きく受託することができる。
【００１８】
図３は、上記の所定信号（Ｖout ）の生成処理と、本発明の照合検証手段とを同時に実現する制御プログラムのフローチャートである。このプログラムは、１ｍｓｅｃ毎に発生するタイマ割込みの割込みルーチンとして実行されるものである。このプログラムで使用する主な変数は、以下の通りである。
（主な変数）
Ｋ  …  １ビット変数。配列Ｖ（ｉ），Ｎ（ｉ）の引数となる。
Ｌ  …  １ビット変数。配列Ｖ（ｉ）の引数となる。
Ｖ（ｉ）…  定数値を持つ配列。所定の電圧値を持つ。
（設定例：Ｖ（０）＝０［ｖ］，Ｖ（１）＝５［ｖ］）
Ｎ（ｉ）…  カウンタ。不当な電圧値が連続的に検出された回数を示す。
Ｖin    …  帰還線路８１からの入力電圧。
Ｖout   …  リセットＩＣ８０に対する出力電圧。
【００１９】
本制御プログラムでは、まず最初にステップ２１０により、変数Ｌと定数１との排他的論理和を算出することにより変数Ｌの値を反転させて、その値を変数Ｋに格納する。ステップ２１０の記号ＸＯＲは、排他的論理和を算出する命令の演算子である。システム起動時の初回のタイマ割込みが発生した時点における変数Ｌの初期値は、１でも０でも良い。
ステップ２２０では、異常時フラグＦの値をチェックする。システム起動時のこのフラグＦの初期値は０であり、Ａ／Ｄコンバータ７４の異常動作が検出された時点で、その値は１に変更される（ステップ２５５）。
【００２０】
ステップ２３０では、Ａ／Ｄコンバータ７４を介して帰還線路８１から入力された入力電圧ＶinをＣＰＵ７５上に保持する。
ステップ２４０では、その入力電圧Ｖinの高さが、定数Ｖ（Ｋ）と略一致するか否かをチェックする（照合検証手段）。
ステップ２４２では、カウンタＮ（Ｋ）の値を０に設定する。
一方、ステップ２４４では、カウンタＮ（Ｋ）の値を１だけ増加させる。
【００２１】
ステップ２５０では、カウンタＮ（Ｋ）の値が５００に達しているか否かをチェックする。この境界値は、５〜５００程度の適当な値で良い。この値は、システム内におけるノイズの発生状況等を加味して適値を設定すれば良い。
ステップ２５５では、異常時フラグＦの値を１に設定する。
ステップ２６０では、異常時処理（例：図４）を行うサブルーチンを呼び出して実行する。
【００２２】
ステップ２７０では、パルス出力器７９の出力レベルＶout を設定する（所定信号（Ｖout ）の生成処理）。
ステップ２８０では、パルス出力器７９に対して出力指令を発行する。
ステップ２９０では、Ｌの値を反転させる。
以上の処理により、入力電圧Ｖinが予期せぬ不当な値を連続的に約１秒間取り続けた場合に、「異常時処理」が実行される。例えば、定数の設定が「Ｖ（０）＝０［ｖ］，Ｖ（１）＝５［ｖ］」と成っていた場合、１秒以上にわたって入力電圧Ｖinが約０［ｖ］を連続的に示せば、ステップ２５０により、Ｎ（１）＝５００が検出される。
【００２３】
図４は、本実施例の異常時処理手段（モータ停止処理）を実現する制御プログラムのフローチャートである。このサブルーチンは、リセットＩＣ８０に対して悪影響を及ぼさないために、１ｍｓｅｃ以内で実行可能な処理にすることが望ましい。
例えば、モータ３の駆動電源をＯＦＦにしたり（ステップ１７５）、異常を警報する警告ランプをＯＮにしたり（ステップ１７８）するだけで良い。上記の実施例において、これらの異常時に実行すべき所望の処理が、１ｍｓｅｃ以内で実行できない場合には、その処理（該当する異常時処理）を別のタスクで構成して、本タイマー割込みルーチンとは非同期に実行する等の工夫を施すことがシステム処理上望ましい。これにより、リセットＩＣ８０に対して定常的に送出される所定信号（定形信号Ｖout ）の波形を維持することができる。
【００２４】
以上の本発明の手段に基づいた構成により、信頼性の高い電動パワーステアリング装置を小型かつ安価に実現することができる。
また、以上の構成によれば、従来のタイマ割込みルーチンに対して、ステップ２２０〜ステップ２６０（図３）の僅かな処理を追加（挿入）するだけで、Ａ／Ｄコンバータ７４の動作異常を検出する手段を非常に簡潔に構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係わる電動パワーステアリング装置１００のシステム構成図。
【図２】電動パワーステアリング装置１００が備えるモータ制御装置（コントローラ７）のハードウエア構成図。
【図３】所定信号生成処理と照合検証処理とを同時に実現する制御プログラムのフローチャート。
【図４】本発明の異常時処理手段（モータ停止処理）を実現する制御プログラムのフローチャート。
【図５】一般的な電動パワーステアリング装置の機能構成を例示する制御ブロックダイヤグラム。
【図６】補助トルクの出力特性を決めるアシスト指令電流設定部７０ｂの動作を模式的に例示するグラフ。
【図７】一般的な電動パワーステアリング装置のハードウェア構成図。
【符号の説明】
１００  …  電動パワーステアリング装置
１  …  ステアリング・ホイール（ハンドル）
２  …  トルクセンサ
３  …  電動モータ
４  …  減速機
５  …  ラック＆ピニオンギヤ
６  …  車速センサ
７  …  コントローラ（モータ制御装置）
７１  …  駆動回路
７２  …  モータ電流検出回路
７４  …  Ａ／Ｄコンバータ
７９  …  パルス出力器
８０  …  リセットＩＣ
Ｔ  …  操舵トルク（デジタル信号）
Ｔ′…  操舵トルク（アナログ信号）
ｕ  …  車速（デジタル信号）
Ｖout …  パルス出力器の出力信号
Ｖin  …  帰還線路からの入力信号
Ｉｒ  …  モータ駆動電流（測定値）
Ｉａ* …  モータ駆動電流（指令値）
【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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【図７】
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