JP3685649B2 - 電動パワーステアリング制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、補助操舵力発生用のアクチュエータに電動機を用いたパワーステアリング装置に係り、特にトルク検出系の異常を検出する機能を備えた電動パワーステアリング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置は、補助操舵力を発生するためのアクチュエータとして電動機を用い、操舵ハンドルから車両の操舵系に与えられる操舵トルクを検出し、電動機から与えられる補助操舵力を制御することにより、パワーステアリングとしての機能が得られるように構成されているのが通例であり、従って、トルク検出手段が不可欠である。
【０００３】
しかして、この結果、そのトルク検出手段に異常が発生すると、運転者が意図してない補助操舵力が働いてしまう虞れがあり、従って、トルク検出手段の異常を検出する機能が不可欠になるが、このとき、さらに、そのトルク検出の異常判定の信頼性が極めて重要な課題になる。
【０００４】
そこで、従来から、電動パワーステアリング制御装置の操舵トルク検出信号が所定の閾値を所定時間以上継続して越えた場合に異常と判定する方法が知られているが、さらに、例えば特開平８−３１３３１１号公報では、操舵トルク検出信号が所定値を越えているとき、その閾値との差の大きさに応じて異常と判定するための所定時間を可変にし、操舵トルク検出信号が所定の閾値より外れる度合いが大きいほど異常判定時間を短く設定してセンサ異常を確定する方法について開示している。
【０００５】
また、例えば特開平５−６９８５１号公報では、２個の操舵トルクセンサを設け、それらの信号の差が閾値に対し異常な状態となった場合に異常が発生したと判断し、異常検出時間経過までは２個の操舵トルクセンサの信号の平均値によって補助操舵力を制御するという方法について開示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、操舵トルク検出手段の的確な異常判定と、不所望な補助操舵力の発生抑制の両立について配慮がされているとは言えず、安全性と信頼性の向上に不満が残るという問題があった。
【０００７】
例えば、上記特開平８−３１３３１１号公報に記載の従来技術では操舵トルク検出信号が閾値から外れる程検出時間が短くなるため、操舵トルク検出信号にノイズなどが重畳したり、信号ライン瞬断などにより閾値から外れた場合においても検出時間が短く設定されて検知確定されるので、誤検出に対しては考慮がされているとは言えないものと考えられる。
【０００８】
また、特開平５−６９８５１号公報に記載の従来技術では、２系統の操舵トルク検出信号の比較によりセンサの異常検出を行い、異常発生検出中は２系統のセンサ信号の平均値によって制御が継続されるので、２系統のセンサ信号の平均値で制御されるとはいえ、操舵補助力が発生することには変わりがなく、異常発生から制御停止までの時間を長くしたのでは、運転者が意図しない操舵補助力が発生し易くなって好ましくなく、また異常検出時間を短くしたのではノイズなどの影響による誤検出の要因となるため、この点に関して考慮されていないものと考えられる。
【０００９】
さらに、何れの従来技術でも、電動パワーステアリング制御装置は一般的に高応答で電動機を制御するため、操舵トルク検出信号が正常に復帰した場合にはその信号復帰時の信号変化にも応答して操舵補助力が発生することになり、信号復帰時の不用意な操舵補助力の変化による補助操舵力変化やステアリング系へのショック等が発生するものと考えられるため、この点についても考慮されていなかった。
【００１０】
本発明の目的は、異常検出中での不所望な補助操舵力が発生する虞れがなく、トルク検出手段の異常が的確に検出できるようにした電動パワーステアリング制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、操舵ハンドルから操舵系に与えられるトルクを検出するトルク検出手段と、前記操舵系に操舵補助力を付加する電動機と、前記トルク検出手段の操舵トルク検出値に基づいて前記電動機に電力を供給するする制御手段とを備えた電動式パワーステアリング制御装置において、前記操舵トルク検出値が第１の判定時間まで継続して異常になったとき、前記制御手段内での補助操舵力指令値の伝達を無効にし、前記操舵トルク検出値が第１の判定時間まで継続して異常になった後、第２の判定時間に達する前に異常が回復したときは、前記制御手段内で無効にされた補助操舵力指令値の伝達を回復させ、前記操舵トルク検出値が第１の判定時間を越えて前記第２の判定時間まで継続して異常になったとき、前記制御手段に対する電源からの電力供給を遮断するようにして達成される。
【００１２】
また、上記目的は、操舵ハンドルから操舵系に与えられるトルクを検出するトルク検出手段と、前記操舵系に操舵補助力を付加する電動機と、前記トルク検出手段の操舵トルク検出値に基づいて前記電動機に電力を供給するする制御手段とを備えた電動式パワーステアリング制御装置において、前記操舵トルク検出値が第１の判定時間まで継続して異常になったとき、前記制御手段内での補助操舵力指令値の伝達を無効にし、前記操舵トルク検出値が第１の判定時間まで継続して異常になった後、第２の判定時間に達する前に異常が回復したときは、この回復した時点から第３の判定時間が経過した後、前記制御手段内で無効にされた補助操舵力指令値の伝達を回復させ、前記操舵トルク検出値が第１の判定時間を越えて前記第２の判定時間まで継続して異常になったとき、前記制御手段に対する電源からの電力供給を遮断するようにしても達成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による電動パワーステアリング制御装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
図１は、本発明による電動パワーステアリング制御装置の一実施形態例で、車両の操舵ハンドル１の操舵軸２にトルク検出手段３を設け、このトルク検出手段３により、運転者が操舵ハンドル１に与えたトルク、いわゆる操舵トルクが検出され、電気信号のトルク検出値Ｔとして制御手段４に入力されるようになっている。
【００１４】
この制御手段４には、図示のように、演算手段５、駆動手段６、それに電力変換手段７が備えられており、これにより、まず演算手段５では、トルク検出手段３から供給されるトルク検出値Ｔに基づいて補助操舵力指令値ＴA が演算され、これが駆動手段６に供給される。
駆動手段６では、この操舵補助力指令値ＴA に基づいて電力変換手段８を駆動するための駆動信号ＴD を生成し、これを電力変換手段７に供給する。
【００１５】
そこで電力変換手段７は、入力された駆動信号ＴD に基づいてバッテリなどの電源８から供給されている電力を変換し、補助操舵トルク発生用のアクチュエータである電動機９を制御し、これから所定の補助操舵トルクＴAS が発生されるようにする。
【００１６】
この電動機９は、ギヤ(歯車機構)１０を介して操舵輪１の軸２に結合され、これにより電動機９が発生した補助操舵トルクＴAS が車輪１１の操舵系に伝達されるようになっており、この結果、操舵輪１に加えられた操舵力に、補助操舵トルクＴAS による補助が与えられ、パワーステアリングとしての機能が発揮されることになる。
【００１７】
また、このとき演算手段５は、電力変換手段７から電動機９の電流値Ｉを取り込み、この電流値Ｉと、トルク検出手段３から取り込まれる操舵トルク検出値Ｔを常時監視し、その監視結果に応じて、接点機構を備えた電磁接触器などで構成されている断続手段１２を動作させ、電力変換手段７に対する電源８からの電力供給を制御するように構成されている。
【００１８】
この結果、トルク検出手段３による操舵トルク検出値Ｔが正常範囲外の値を示した場合には、その信号異常状態が演算手段５によって検出され、断続手段１２の接点開放により電動機９に対する電力の供給が遮断されてしまうことになり、従って、この実施形態によれば、異常発生時での不所望な補助操舵力の発生を確実に抑えることができる。
【００１９】
次に、上記実施形態における制御手段４内の演算手段５による処理内容について、図２により説明する。
既に説明したように、この演算手段５には、操舵トルク検出値Ｔと電動機７の電流値Ｉとが入力されているが、この演算手段５は、図示のように、操舵力演算手段５０と応答補償演算手段５１、電流検出演算手段５２、トルク検出手段動作判定手段５３、加算手段５４、電流制御演算手段５５、それに選択手段５６を備えている。
【００２０】
そして、まず、操舵トルク検出値Ｔは、操舵力演算手段５０と応答補償演算手段５１、それにトルク検出手段動作判定手段５３に入力される。
そして、まず操舵力演算手段５０では、操舵トルク検出値Ｔの値に応じた操舵補助力の演算により、基本操舵力値Ｔ0 が出力される。
次に応答補償演算手段５１では、操舵時の応答補償に必要な補償力の演算を行い、応答補償力値Ｔ1 が出力される。
【００２１】
更にトルク検出手段動作判定手段５３では、所定の演算処理によりトルク検出手段３に異常が発生していないか否かの判定が常時実行されており、この判定結果に応じて選択手段切替信号Ｓ1 と断続手段切替信号Ｓ2 の２種の信号が生成されるようになっている。なお、このときの所定の演算処理については、後で詳述する。
【００２２】
一方、電流値Ｉは電流検出手段５２に入力され、この電流値Ｉに基づいて電流演算値ＩE が演算される。
そこで、まず基本操舵力値Ｔ0 と応答補償力値Ｔ1 は加算手段５４で加算されて操舵指令値Ｔ2 となり、電流制御演算手段５５に供給され、電流演算値ＩE も電流制御演算手段５５に供給される。
【００２３】
これにより電流制御演算手段５５は、操舵指令値Ｔ2 と電流演算値ＩE に基づいて電動機９に流れる電流を帰還制御し、その結果として得た補助操舵力指令値ＴA を選択手段５６のＡ接点に供給する。
選択手段５６は、選択手段切替信号Ｓ1 により制御され、電流制御演算手段５５から供給される補助操舵力指令値ＴA を、演算手段５の外部に出力するか否かの選択切替を行なうようになっており、このため、図示のように、そのＢ接点は接地されている。
【００２４】
従って、この選択手段５６がＡ接点を選択しているときは、補助操舵力指令値ＴA はそのまま演算手段５の外部に出力され、この補助操舵力指令値ＴA が駆動手段６に伝達される動作となり、Ｂ接点を選択しているときは、外部には補助操舵力指令値ＴA に代えて接地電位が出力されることになり、結果として電動機９に対する電力供給が遮断されてしまう動作となる。
【００２５】
次に、この実施形態の動作について、トルク検出手段動作判定手段５３による選択手段切替信号Ｓ1 と断続手段切替信号Ｓ2 の２種の信号の発生条件を中心にして説明する。
まず図３は、上記実施形態において、トルク検出手段３からの操舵トルク検出値Ｔが異常になったときの動作を示したもので、図において、(Ｘ)は正常と異常を判定するための閾値で、この閾値(Ｘ)以下をＮＧ(異常)レベルとする。
【００２６】
既に説明したように、トルク検出手段動作判定手段５３は、トルク検出手段３から操舵トルク検出値Ｔを入力し、そのレベルを常時監視している。
そこで、いま、時刻ｔ1 で、操舵トルク検出信号Ｔが正常な動作範囲から閾値(Ｘ)を外れ、ＮＧレベルになったとする。
そうすると、この閾値(Ｘ)を外れた時刻ｔ1 でトルク検出手段動作判定手段５３はトルク検出手段３に異常が発生したと判断し、まず、この異常が発生した時刻ｔ1 でタイマなどによる時間計測を開始する。
【００２７】
そして、時刻ｔ1 から、予め設定してある第１の判定時間ｔA が経過した時刻ｔ2 で選択手段切替信号Ｓ1 を切替え、選択手段５６をＢ接点に切替えて、補助操舵力指令ＴA が演算手段５の外部に出力されないようにする。
この結果、時刻ｔ2 から電動機９には電流が供給されなくなり、電動機９による補助操舵トルクの発生は停止される。
【００２８】
このとき、トルク検出手段動作判定手段５３は、時刻ｔ2 で選択手段５６が切替った後もトルク検出手段３からの操舵トルク検出値Ｔの異常検出を継続して行うと共に、その間もタイマなどによる時間の計測を続行している。
【００２９】
そして、時刻ｔ2 以降経過した時間が、予め設定してある第２の判定時間ｔB を越えた場合には、このときトルク検出手段３に発生した異常が一時的なものではなく、制御復帰不可能な異常であると判断し、第２の判定時間ｔB が経過したときの時刻ｔ5 で断続手段切替信号Ｓ2 を切替え、断続手段１２の接点を開放させ、電源８からの電力供給を遮断するのである。
【００３０】
ここで、トルク検出手段３の異常検出に際して、ノイズや信号瞬断などによる不所望な誤検出を避けるという見地からすれば、その判定時間は長くするのが本来の考え方であり、この観点からすれば、この実施形態における第１の判定時間ｔA と第２の判定時間ｔB を加算した程度の長い判定時間(ｔA＋ｔB)を設定することが望ましい。
【００３１】
しかし、トルク検出手段３の信号が異常レベルになっているときでも、演算手段５による補助操舵力指令値ＴA の演算は常時実行されているため、単に判定時間(ｔA＋ｔB)を長くしたのでは、その間での運転者の意図せぬ補助操舵力発生の確率が高くなってしまい、充分なフェイルセーフ機能の保持が難しくなってしまう。
【００３２】
しかしながら、この実施形態によれば、異常が発生した時刻ｔ1 から比較的短い判定時間ｔA が経過した時刻ｔ2 で直ちに補助操舵力指令値ＴA の出力が停止されるので、ここで、まず運転者の意図せぬ補助操舵力が発生するのを確実に抑えることができる。
【００３３】
そして、その後で、第２の判定時間ｔB が経過するまでの比較的長い判定時間(ｔA＋ｔB)を費やしてトルク検出手段３の異常判定が行われるので、トルク検出手段３に発生したと思われる異常が一時的なものか、又は復帰不可能な異常なのかを十分に見極めることができ、従って、この実施形態によれば、異常に対する的確な保護動作が確実に得られることになる。
【００３４】
次に、図４は、上記実施形態において、トルク検出手段３からの操舵トルク検出値Ｔが異常になったあと、比較的短時間で異常レベルから正常レベルに復帰した場合の動作を示したもので、この場合でも、時刻ｔ1 から時刻ｔ2 までの動作は、図３の場合と同じである。
【００３５】
すなわち、時刻ｔ1 で、それまで正常な動作範囲にあった操舵トルク検出信号Ｔが閾値(Ｘ)を外れ、ＮＧレベルになった後、第１の判定時間ｔA が経過した時刻ｔ2 で選択手段５６が切替えられ、補助操舵力指令ＴA が演算手段５の外部に出力されないようにされた結果、時刻ｔ2 から電動機９には電流が供給されなくなり、電動機９による補助操舵トルクの発生が停止されることになる。
【００３６】
さらに、このとき、トルク検出手段動作判定手段５３は、時刻ｔ2 で選択手段５６が切替った後もトルク検出手段３からの操舵トルク検出値Ｔの異常検出を継続して行うと共に、その間もタイマなどによる時間の計測を続行している点も、図３の場合と同じである。
【００３７】
しかして、この図４では、時刻ｔ2 以後、第２の判定時間ｔB が経過するのを待たずに、その間の時刻ｔ3 で操舵トルク検出信号Ｔが閾値(Ｘ)以上の正常なレベルに復帰したとする。
そうすると、この場合には、演算手段５は、トルク検出手段３の異常検出動作を中断して制御復帰動作に移行するのである。
【００３８】
まず、操舵トルク検出信号Ｔが閾値(Ｘ)以上に戻った時刻ｔ3 で、演算手段５は、操舵トルク検出信号Ｔが閾値(Ｘ)以上の正常なレベルにあることを条件として、新たにタイマなどによる時間の計測を開始し、第３の判定時間ｔC が経過するのを待ち、この間は、時刻ｔ2 以降の状態をそのまま保つ。
【００３９】
そして、この第３の判定時間ｔC が経過して時刻ｔ4 になった時点で、選択手段切替信号Ｓ1 を戻し、選択手段５６をＡ接点に切替え、補助操舵力指令値ＴA を演算手段５の外部に出力する。
この結果、電動機９の制御が再開され、補助操舵力ＴAS が再び操舵系に与えられるようになり、パワーステアリング機能が得られることになる。
【００４０】
従って、この実施形態によれば、何らかの理由により操舵トルク検出信号Ｔのレベルが一時的に異常になり、閾値(Ｘ)を外れた場合でも、操舵トルク検出信号Ｔが所定時間(ｔA＋ｔB)内に正常レベルに復帰した場合には正常な制御に復帰するので、ノイズやコネクタの瞬断などに際していちいちパワーステアリング機能が失われてしまう虞れがない。
【００４１】
ところで、操舵トルク検出信号Ｔの復帰に際しては、図４の時刻ｔ3 で示すように、大きな信号変化を伴うので、これに応答して応答補償演算手段５１から大きな応答補償力値Ｔ1 が出力され、この結果、操舵補助力指令値ＴA が一時的に増加されるので、ステアリング系に急激な補助操舵トルクが働き、ショックが発生する虞れがある。
【００４２】
しかしながら、この実施形態では、操舵トルク検出信号Ｔが復帰した際、制御動作再開までに判定時間ｔC による遅れが与えられるようになっているので、時刻ｔ3 での操舵トルク検出信号Ｔの大きな変化を拾う虞れがなく、上記したステアリング系での急激な補助操舵トルクの増加によるショックの発生を確実に抑えることができる。
【００４３】
また、この実施形態では、操舵トルク検出信号Ｔの一時的な異常に際しては断続手段１２による電源遮断が起らないので、復帰時、断続手段１２の動作遅れによる影響を受ける虞れがなく、異常状態からの復帰に違和感のない制御を得ることができる。
【００４４】
次に、トルク検出手段判定手段５３による異常処理について、図５のフローチャートにより説明する。
この図５による処理が開始されると、まずＳ１で、トルクセンサで検出した操舵トルク検出信号Ｔのレベルが閾値(Ｘ)を外れているか否かを判定する。なお、このＳ１で、トルクセンサとは、トルク検出手段３のことである。
【００４５】
そして、結果がＹ(肯定)、つまり外れていると判定された場合には何らかの異常が発生したと見做し、Ｓ２で復帰カウンタＦをクリアする。ここで、復帰カウンタＦは、上記した第３の判定時間ｔC を計測するタイマに相当する。
【００４６】
次に、Ｓ３で異常カウンタＫを加算(インクリメント)し、この異常カウンタＫの値から時間ｔA が経過したか否かの判定を行なう。従って、この異常カウンタＫが上記した第１の判定時間ｔA と、第２の判定時間ｔB を計測するタイマに相当する。
ここで、時間ｔA が経過していなければ、そのまま制御を継続するので、判定結果はＮ(否定)になり、Ｓ４で何もせずに処理を終了する。
【００４７】
一方、Ｓ４での処理で、異常カウンタＫが時間ｔA を越えてていたときはＳ５に進む。
このＳ５の処理では、異常検出時間が既に時間ｔA に達したので、制御動作を一旦中断すべく、選択手段切替信号Ｓ1 を操作して選択手段５６を切替え、補助操舵力指令ＴA が出力されないよう処置する。
【００４８】
そして、次のＳ６の処理で、時間ｔB が経過したか否かをチェックし、結果がＮのときは、ここで処理を終了する。
一方、時間ｔB が経過していた場合には、電動パワーステアリング制御を完全に停止する処置として、Ｓ７の処理で、断続手段切替信号Ｓ2 ３０を操作し、断続手段１２を開放させる。
【００４９】
この断続手段１２の開放により、電源８からの電力供給は遮断され、電動パワーステアリング機能は停止する。
【００５０】
Ｓ１の処理に戻り、ここで操舵トルク検出値Ｔが閾値(Ｘ)を外れていないと判定されたときは、操舵トルク検出値Ｔが正常レベルにあると判断されるので、Ｓ８に進む。
このＳ８の処理では、復帰カウンタＦの値を調べ、これにより経過時間が時間ｔC 以上になっていたときは、制御を通常通りに行なってもよい状態にあると判断し、次のＳ９の処理で選択手段切替信号Ｓ1 操作し、選択手段５６をＡ接点側に戻し、補助操舵力指令ＴA を演算手段５の外部に出力させ、これにより通常の制御状態に移行させる。
【００５１】
しかして、Ｓ８での判定で、復帰カウンタＦが時間ｔC 未満であると判定されたときは、まだ制御復帰できる時間が経過していないと判断し、このときは、まずＳ１０で復帰カウンタＦを加算し、続いてＳ１１で、選択手段５６をＢ接点側に保持したままにし、補助操舵力指令値ＴA を無効にしたままの状態を継続させるのである。
【００５２】
従って、上記実施形態によれば、トルク検出手段３の異常判定時間を長く設定しても、異常時に運転者が意図してない補助操舵力が発生してしまう虞れが無いので、異常判定時間を充分に長くすることができ、この結果、トルク検出手段３の異常判定に際して、ノイズや信号ライン瞬断など、トルク検出手段３自体の異常によらない操舵トルク検出信号Ｔの異常と、トルク検出手段４自体の異常とを混同してしまう虞れがなく、常に的確にトルク検出手段３の異常を検出することができる。
【００５３】
また、上記実施形態によれば、異常検出時の処理において、操舵補助力指令値ＴA の出力停止と、断続手段１２の開放処理を別々に制御できるため、断続手段１２の操作を真に必要な場合だけに限定でき、この結果、異常検出状態から復帰する際での断続手段１２の投入動作に伴う遅れ時間がなく、応答性のよい制御を容易に得ることができる。
【００５４】
また、上記実施形態では、操舵トルク検出信号Ｔが回復した際の制御に、時間ｔC の制御停止期間が与えられるように構成されているので、操舵トルク検出信号Ｔ回復時でのステアリングの不所望な動作や復帰時のショックなどが発生する虞れがなく、安定したパワーステアリング動作を容易に保つことができる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、操舵トルク検出手段の的確な異常判定と、不所望な補助操舵力の発生抑制の両立が確実に得られるので、信頼性の高い電動パワーステアリング制御装置を容易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電動パワーステアリング制御装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態における演算手段の制御内容の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態の動作を説明するためのタイミング図である。
【図４】本発明の一実施形態の動作を説明するためのタイミング図である。
【図５】本発明による電動パワーステアリング制御装置の一実施形態の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 操舵ハンドル
２ 操舵軸
３ トルク検出手段(トルクセンサ)
４ 制御手段
５ 演算手段
６ 駆動手段
７ 電力変換手段
８ 電源
９ 電動機
１０ ギヤ(歯車機構)
１１ 車輪
１２ 断続手段
５０ 操舵力演算手段
５１ 応答補償演算手段
５２ 電流検出演算手段
５３ トルク検出手段動作判定手段
５４ 加算手段
５５ 電流制御手段
５６ 選択手段
Ｉ 電動機７の電流値
ＩE 電流演算値
Ｔ 操舵トルク検出値
ＴA 補助操舵力指令値
ＴAS 補助操舵トルク
ＴD 駆動信号
Ｔ0 基本操舵力値
Ｔ1 応答補償力値
Ｔ2 操舵指令値
【発明の属する技術分野】
本発明は、補助操舵力発生用のアクチュエータに電動機を用いたパワーステアリング装置に係り、特にトルク検出系の異常を検出する機能を備えた電動パワーステアリング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置は、補助操舵力を発生するためのアクチュエータとして電動機を用い、操舵ハンドルから車両の操舵系に与えられる操舵トルクを検出し、電動機から与えられる補助操舵力を制御することにより、パワーステアリングとしての機能が得られるように構成されているのが通例であり、従って、トルク検出手段が不可欠である。
【０００３】
しかして、この結果、そのトルク検出手段に異常が発生すると、運転者が意図してない補助操舵力が働いてしまう虞れがあり、従って、トルク検出手段の異常を検出する機能が不可欠になるが、このとき、さらに、そのトルク検出の異常判定の信頼性が極めて重要な課題になる。
【０００４】
そこで、従来から、電動パワーステアリング制御装置の操舵トルク検出信号が所定の閾値を所定時間以上継続して越えた場合に異常と判定する方法が知られているが、さらに、例えば特開平８−３１３３１１号公報では、操舵トルク検出信号が所定値を越えているとき、その閾値との差の大きさに応じて異常と判定するための所定時間を可変にし、操舵トルク検出信号が所定の閾値より外れる度合いが大きいほど異常判定時間を短く設定してセンサ異常を確定する方法について開示している。
【０００５】
また、例えば特開平５−６９８５１号公報では、２個の操舵トルクセンサを設け、それらの信号の差が閾値に対し異常な状態となった場合に異常が発生したと判断し、異常検出時間経過までは２個の操舵トルクセンサの信号の平均値によって補助操舵力を制御するという方法について開示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、操舵トルク検出手段の的確な異常判定と、不所望な補助操舵力の発生抑制の両立について配慮がされているとは言えず、安全性と信頼性の向上に不満が残るという問題があった。
【０００７】
例えば、上記特開平８−３１３３１１号公報に記載の従来技術では操舵トルク検出信号が閾値から外れる程検出時間が短くなるため、操舵トルク検出信号にノイズなどが重畳したり、信号ライン瞬断などにより閾値から外れた場合においても検出時間が短く設定されて検知確定されるので、誤検出に対しては考慮がされているとは言えないものと考えられる。
【０００８】
また、特開平５−６９８５１号公報に記載の従来技術では、２系統の操舵トルク検出信号の比較によりセンサの異常検出を行い、異常発生検出中は２系統のセンサ信号の平均値によって制御が継続されるので、２系統のセンサ信号の平均値で制御されるとはいえ、操舵補助力が発生することには変わりがなく、異常発生から制御停止までの時間を長くしたのでは、運転者が意図しない操舵補助力が発生し易くなって好ましくなく、また異常検出時間を短くしたのではノイズなどの影響による誤検出の要因となるため、この点に関して考慮されていないものと考えられる。
【０００９】
さらに、何れの従来技術でも、電動パワーステアリング制御装置は一般的に高応答で電動機を制御するため、操舵トルク検出信号が正常に復帰した場合にはその信号復帰時の信号変化にも応答して操舵補助力が発生することになり、信号復帰時の不用意な操舵補助力の変化による補助操舵力変化やステアリング系へのショック等が発生するものと考えられるため、この点についても考慮されていなかった。
【００１０】
本発明の目的は、異常検出中での不所望な補助操舵力が発生する虞れがなく、トルク検出手段の異常が的確に検出できるようにした電動パワーステアリング制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、操舵ハンドルから操舵系に与えられるトルクを検出するトルク検出手段と、前記操舵系に操舵補助力を付加する電動機と、前記トルク検出手段の操舵トルク検出値に基づいて前記電動機に電力を供給するする制御手段とを備えた電動式パワーステアリング制御装置において、前記操舵トルク検出値が第１の判定時間まで継続して異常になったとき、前記制御手段内での補助操舵力指令値の伝達を無効にし、前記操舵トルク検出値が第１の判定時間まで継続して異常になった後、第２の判定時間に達する前に異常が回復したときは、前記制御手段内で無効にされた補助操舵力指令値の伝達を回復させ、前記操舵トルク検出値が第１の判定時間を越えて前記第２の判定時間まで継続して異常になったとき、前記制御手段に対する電源からの電力供給を遮断するようにして達成される。
【００１２】
また、上記目的は、操舵ハンドルから操舵系に与えられるトルクを検出するトルク検出手段と、前記操舵系に操舵補助力を付加する電動機と、前記トルク検出手段の操舵トルク検出値に基づいて前記電動機に電力を供給するする制御手段とを備えた電動式パワーステアリング制御装置において、前記操舵トルク検出値が第１の判定時間まで継続して異常になったとき、前記制御手段内での補助操舵力指令値の伝達を無効にし、前記操舵トルク検出値が第１の判定時間まで継続して異常になった後、第２の判定時間に達する前に異常が回復したときは、この回復した時点から第３の判定時間が経過した後、前記制御手段内で無効にされた補助操舵力指令値の伝達を回復させ、前記操舵トルク検出値が第１の判定時間を越えて前記第２の判定時間まで継続して異常になったとき、前記制御手段に対する電源からの電力供給を遮断するようにしても達成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による電動パワーステアリング制御装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
図１は、本発明による電動パワーステアリング制御装置の一実施形態例で、車両の操舵ハンドル１の操舵軸２にトルク検出手段３を設け、このトルク検出手段３により、運転者が操舵ハンドル１に与えたトルク、いわゆる操舵トルクが検出され、電気信号のトルク検出値Ｔとして制御手段４に入力されるようになっている。
【００１４】
この制御手段４には、図示のように、演算手段５、駆動手段６、それに電力変換手段７が備えられており、これにより、まず演算手段５では、トルク検出手段３から供給されるトルク検出値Ｔに基づいて補助操舵力指令値ＴA が演算され、これが駆動手段６に供給される。
駆動手段６では、この操舵補助力指令値ＴA に基づいて電力変換手段８を駆動するための駆動信号ＴD を生成し、これを電力変換手段７に供給する。
【００１５】
そこで電力変換手段７は、入力された駆動信号ＴD に基づいてバッテリなどの電源８から供給されている電力を変換し、補助操舵トルク発生用のアクチュエータである電動機９を制御し、これから所定の補助操舵トルクＴAS が発生されるようにする。
【００１６】
この電動機９は、ギヤ(歯車機構)１０を介して操舵輪１の軸２に結合され、これにより電動機９が発生した補助操舵トルクＴAS が車輪１１の操舵系に伝達されるようになっており、この結果、操舵輪１に加えられた操舵力に、補助操舵トルクＴAS による補助が与えられ、パワーステアリングとしての機能が発揮されることになる。
【００１７】
また、このとき演算手段５は、電力変換手段７から電動機９の電流値Ｉを取り込み、この電流値Ｉと、トルク検出手段３から取り込まれる操舵トルク検出値Ｔを常時監視し、その監視結果に応じて、接点機構を備えた電磁接触器などで構成されている断続手段１２を動作させ、電力変換手段７に対する電源８からの電力供給を制御するように構成されている。
【００１８】
この結果、トルク検出手段３による操舵トルク検出値Ｔが正常範囲外の値を示した場合には、その信号異常状態が演算手段５によって検出され、断続手段１２の接点開放により電動機９に対する電力の供給が遮断されてしまうことになり、従って、この実施形態によれば、異常発生時での不所望な補助操舵力の発生を確実に抑えることができる。
【００１９】
次に、上記実施形態における制御手段４内の演算手段５による処理内容について、図２により説明する。
既に説明したように、この演算手段５には、操舵トルク検出値Ｔと電動機７の電流値Ｉとが入力されているが、この演算手段５は、図示のように、操舵力演算手段５０と応答補償演算手段５１、電流検出演算手段５２、トルク検出手段動作判定手段５３、加算手段５４、電流制御演算手段５５、それに選択手段５６を備えている。
【００２０】
そして、まず、操舵トルク検出値Ｔは、操舵力演算手段５０と応答補償演算手段５１、それにトルク検出手段動作判定手段５３に入力される。
そして、まず操舵力演算手段５０では、操舵トルク検出値Ｔの値に応じた操舵補助力の演算により、基本操舵力値Ｔ0 が出力される。
次に応答補償演算手段５１では、操舵時の応答補償に必要な補償力の演算を行い、応答補償力値Ｔ1 が出力される。
【００２１】
更にトルク検出手段動作判定手段５３では、所定の演算処理によりトルク検出手段３に異常が発生していないか否かの判定が常時実行されており、この判定結果に応じて選択手段切替信号Ｓ1 と断続手段切替信号Ｓ2 の２種の信号が生成されるようになっている。なお、このときの所定の演算処理については、後で詳述する。
【００２２】
一方、電流値Ｉは電流検出手段５２に入力され、この電流値Ｉに基づいて電流演算値ＩE が演算される。
そこで、まず基本操舵力値Ｔ0 と応答補償力値Ｔ1 は加算手段５４で加算されて操舵指令値Ｔ2 となり、電流制御演算手段５５に供給され、電流演算値ＩE も電流制御演算手段５５に供給される。
【００２３】
これにより電流制御演算手段５５は、操舵指令値Ｔ2 と電流演算値ＩE に基づいて電動機９に流れる電流を帰還制御し、その結果として得た補助操舵力指令値ＴA を選択手段５６のＡ接点に供給する。
選択手段５６は、選択手段切替信号Ｓ1 により制御され、電流制御演算手段５５から供給される補助操舵力指令値ＴA を、演算手段５の外部に出力するか否かの選択切替を行なうようになっており、このため、図示のように、そのＢ接点は接地されている。
【００２４】
従って、この選択手段５６がＡ接点を選択しているときは、補助操舵力指令値ＴA はそのまま演算手段５の外部に出力され、この補助操舵力指令値ＴA が駆動手段６に伝達される動作となり、Ｂ接点を選択しているときは、外部には補助操舵力指令値ＴA に代えて接地電位が出力されることになり、結果として電動機９に対する電力供給が遮断されてしまう動作となる。
【００２５】
次に、この実施形態の動作について、トルク検出手段動作判定手段５３による選択手段切替信号Ｓ1 と断続手段切替信号Ｓ2 の２種の信号の発生条件を中心にして説明する。
まず図３は、上記実施形態において、トルク検出手段３からの操舵トルク検出値Ｔが異常になったときの動作を示したもので、図において、(Ｘ)は正常と異常を判定するための閾値で、この閾値(Ｘ)以下をＮＧ(異常)レベルとする。
【００２６】
既に説明したように、トルク検出手段動作判定手段５３は、トルク検出手段３から操舵トルク検出値Ｔを入力し、そのレベルを常時監視している。
そこで、いま、時刻ｔ1 で、操舵トルク検出信号Ｔが正常な動作範囲から閾値(Ｘ)を外れ、ＮＧレベルになったとする。
そうすると、この閾値(Ｘ)を外れた時刻ｔ1 でトルク検出手段動作判定手段５３はトルク検出手段３に異常が発生したと判断し、まず、この異常が発生した時刻ｔ1 でタイマなどによる時間計測を開始する。
【００２７】
そして、時刻ｔ1 から、予め設定してある第１の判定時間ｔA が経過した時刻ｔ2 で選択手段切替信号Ｓ1 を切替え、選択手段５６をＢ接点に切替えて、補助操舵力指令ＴA が演算手段５の外部に出力されないようにする。
この結果、時刻ｔ2 から電動機９には電流が供給されなくなり、電動機９による補助操舵トルクの発生は停止される。
【００２８】
このとき、トルク検出手段動作判定手段５３は、時刻ｔ2 で選択手段５６が切替った後もトルク検出手段３からの操舵トルク検出値Ｔの異常検出を継続して行うと共に、その間もタイマなどによる時間の計測を続行している。
【００２９】
そして、時刻ｔ2 以降経過した時間が、予め設定してある第２の判定時間ｔB を越えた場合には、このときトルク検出手段３に発生した異常が一時的なものではなく、制御復帰不可能な異常であると判断し、第２の判定時間ｔB が経過したときの時刻ｔ5 で断続手段切替信号Ｓ2 を切替え、断続手段１２の接点を開放させ、電源８からの電力供給を遮断するのである。
【００３０】
ここで、トルク検出手段３の異常検出に際して、ノイズや信号瞬断などによる不所望な誤検出を避けるという見地からすれば、その判定時間は長くするのが本来の考え方であり、この観点からすれば、この実施形態における第１の判定時間ｔA と第２の判定時間ｔB を加算した程度の長い判定時間(ｔA＋ｔB)を設定することが望ましい。
【００３１】
しかし、トルク検出手段３の信号が異常レベルになっているときでも、演算手段５による補助操舵力指令値ＴA の演算は常時実行されているため、単に判定時間(ｔA＋ｔB)を長くしたのでは、その間での運転者の意図せぬ補助操舵力発生の確率が高くなってしまい、充分なフェイルセーフ機能の保持が難しくなってしまう。
【００３２】
しかしながら、この実施形態によれば、異常が発生した時刻ｔ1 から比較的短い判定時間ｔA が経過した時刻ｔ2 で直ちに補助操舵力指令値ＴA の出力が停止されるので、ここで、まず運転者の意図せぬ補助操舵力が発生するのを確実に抑えることができる。
【００３３】
そして、その後で、第２の判定時間ｔB が経過するまでの比較的長い判定時間(ｔA＋ｔB)を費やしてトルク検出手段３の異常判定が行われるので、トルク検出手段３に発生したと思われる異常が一時的なものか、又は復帰不可能な異常なのかを十分に見極めることができ、従って、この実施形態によれば、異常に対する的確な保護動作が確実に得られることになる。
【００３４】
次に、図４は、上記実施形態において、トルク検出手段３からの操舵トルク検出値Ｔが異常になったあと、比較的短時間で異常レベルから正常レベルに復帰した場合の動作を示したもので、この場合でも、時刻ｔ1 から時刻ｔ2 までの動作は、図３の場合と同じである。
【００３５】
すなわち、時刻ｔ1 で、それまで正常な動作範囲にあった操舵トルク検出信号Ｔが閾値(Ｘ)を外れ、ＮＧレベルになった後、第１の判定時間ｔA が経過した時刻ｔ2 で選択手段５６が切替えられ、補助操舵力指令ＴA が演算手段５の外部に出力されないようにされた結果、時刻ｔ2 から電動機９には電流が供給されなくなり、電動機９による補助操舵トルクの発生が停止されることになる。
【００３６】
さらに、このとき、トルク検出手段動作判定手段５３は、時刻ｔ2 で選択手段５６が切替った後もトルク検出手段３からの操舵トルク検出値Ｔの異常検出を継続して行うと共に、その間もタイマなどによる時間の計測を続行している点も、図３の場合と同じである。
【００３７】
しかして、この図４では、時刻ｔ2 以後、第２の判定時間ｔB が経過するのを待たずに、その間の時刻ｔ3 で操舵トルク検出信号Ｔが閾値(Ｘ)以上の正常なレベルに復帰したとする。
そうすると、この場合には、演算手段５は、トルク検出手段３の異常検出動作を中断して制御復帰動作に移行するのである。
【００３８】
まず、操舵トルク検出信号Ｔが閾値(Ｘ)以上に戻った時刻ｔ3 で、演算手段５は、操舵トルク検出信号Ｔが閾値(Ｘ)以上の正常なレベルにあることを条件として、新たにタイマなどによる時間の計測を開始し、第３の判定時間ｔC が経過するのを待ち、この間は、時刻ｔ2 以降の状態をそのまま保つ。
【００３９】
そして、この第３の判定時間ｔC が経過して時刻ｔ4 になった時点で、選択手段切替信号Ｓ1 を戻し、選択手段５６をＡ接点に切替え、補助操舵力指令値ＴA を演算手段５の外部に出力する。
この結果、電動機９の制御が再開され、補助操舵力ＴAS が再び操舵系に与えられるようになり、パワーステアリング機能が得られることになる。
【００４０】
従って、この実施形態によれば、何らかの理由により操舵トルク検出信号Ｔのレベルが一時的に異常になり、閾値(Ｘ)を外れた場合でも、操舵トルク検出信号Ｔが所定時間(ｔA＋ｔB)内に正常レベルに復帰した場合には正常な制御に復帰するので、ノイズやコネクタの瞬断などに際していちいちパワーステアリング機能が失われてしまう虞れがない。
【００４１】
ところで、操舵トルク検出信号Ｔの復帰に際しては、図４の時刻ｔ3 で示すように、大きな信号変化を伴うので、これに応答して応答補償演算手段５１から大きな応答補償力値Ｔ1 が出力され、この結果、操舵補助力指令値ＴA が一時的に増加されるので、ステアリング系に急激な補助操舵トルクが働き、ショックが発生する虞れがある。
【００４２】
しかしながら、この実施形態では、操舵トルク検出信号Ｔが復帰した際、制御動作再開までに判定時間ｔC による遅れが与えられるようになっているので、時刻ｔ3 での操舵トルク検出信号Ｔの大きな変化を拾う虞れがなく、上記したステアリング系での急激な補助操舵トルクの増加によるショックの発生を確実に抑えることができる。
【００４３】
また、この実施形態では、操舵トルク検出信号Ｔの一時的な異常に際しては断続手段１２による電源遮断が起らないので、復帰時、断続手段１２の動作遅れによる影響を受ける虞れがなく、異常状態からの復帰に違和感のない制御を得ることができる。
【００４４】
次に、トルク検出手段判定手段５３による異常処理について、図５のフローチャートにより説明する。
この図５による処理が開始されると、まずＳ１で、トルクセンサで検出した操舵トルク検出信号Ｔのレベルが閾値(Ｘ)を外れているか否かを判定する。なお、このＳ１で、トルクセンサとは、トルク検出手段３のことである。
【００４５】
そして、結果がＹ(肯定)、つまり外れていると判定された場合には何らかの異常が発生したと見做し、Ｓ２で復帰カウンタＦをクリアする。ここで、復帰カウンタＦは、上記した第３の判定時間ｔC を計測するタイマに相当する。
【００４６】
次に、Ｓ３で異常カウンタＫを加算(インクリメント)し、この異常カウンタＫの値から時間ｔA が経過したか否かの判定を行なう。従って、この異常カウンタＫが上記した第１の判定時間ｔA と、第２の判定時間ｔB を計測するタイマに相当する。
ここで、時間ｔA が経過していなければ、そのまま制御を継続するので、判定結果はＮ(否定)になり、Ｓ４で何もせずに処理を終了する。
【００４７】
一方、Ｓ４での処理で、異常カウンタＫが時間ｔA を越えてていたときはＳ５に進む。
このＳ５の処理では、異常検出時間が既に時間ｔA に達したので、制御動作を一旦中断すべく、選択手段切替信号Ｓ1 を操作して選択手段５６を切替え、補助操舵力指令ＴA が出力されないよう処置する。
【００４８】
そして、次のＳ６の処理で、時間ｔB が経過したか否かをチェックし、結果がＮのときは、ここで処理を終了する。
一方、時間ｔB が経過していた場合には、電動パワーステアリング制御を完全に停止する処置として、Ｓ７の処理で、断続手段切替信号Ｓ2 ３０を操作し、断続手段１２を開放させる。
【００４９】
この断続手段１２の開放により、電源８からの電力供給は遮断され、電動パワーステアリング機能は停止する。
【００５０】
Ｓ１の処理に戻り、ここで操舵トルク検出値Ｔが閾値(Ｘ)を外れていないと判定されたときは、操舵トルク検出値Ｔが正常レベルにあると判断されるので、Ｓ８に進む。
このＳ８の処理では、復帰カウンタＦの値を調べ、これにより経過時間が時間ｔC 以上になっていたときは、制御を通常通りに行なってもよい状態にあると判断し、次のＳ９の処理で選択手段切替信号Ｓ1 操作し、選択手段５６をＡ接点側に戻し、補助操舵力指令ＴA を演算手段５の外部に出力させ、これにより通常の制御状態に移行させる。
【００５１】
しかして、Ｓ８での判定で、復帰カウンタＦが時間ｔC 未満であると判定されたときは、まだ制御復帰できる時間が経過していないと判断し、このときは、まずＳ１０で復帰カウンタＦを加算し、続いてＳ１１で、選択手段５６をＢ接点側に保持したままにし、補助操舵力指令値ＴA を無効にしたままの状態を継続させるのである。
【００５２】
従って、上記実施形態によれば、トルク検出手段３の異常判定時間を長く設定しても、異常時に運転者が意図してない補助操舵力が発生してしまう虞れが無いので、異常判定時間を充分に長くすることができ、この結果、トルク検出手段３の異常判定に際して、ノイズや信号ライン瞬断など、トルク検出手段３自体の異常によらない操舵トルク検出信号Ｔの異常と、トルク検出手段４自体の異常とを混同してしまう虞れがなく、常に的確にトルク検出手段３の異常を検出することができる。
【００５３】
また、上記実施形態によれば、異常検出時の処理において、操舵補助力指令値ＴA の出力停止と、断続手段１２の開放処理を別々に制御できるため、断続手段１２の操作を真に必要な場合だけに限定でき、この結果、異常検出状態から復帰する際での断続手段１２の投入動作に伴う遅れ時間がなく、応答性のよい制御を容易に得ることができる。
【００５４】
また、上記実施形態では、操舵トルク検出信号Ｔが回復した際の制御に、時間ｔC の制御停止期間が与えられるように構成されているので、操舵トルク検出信号Ｔ回復時でのステアリングの不所望な動作や復帰時のショックなどが発生する虞れがなく、安定したパワーステアリング動作を容易に保つことができる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、操舵トルク検出手段の的確な異常判定と、不所望な補助操舵力の発生抑制の両立が確実に得られるので、信頼性の高い電動パワーステアリング制御装置を容易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電動パワーステアリング制御装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態における演算手段の制御内容の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態の動作を説明するためのタイミング図である。
【図４】本発明の一実施形態の動作を説明するためのタイミング図である。
【図５】本発明による電動パワーステアリング制御装置の一実施形態の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 操舵ハンドル
２ 操舵軸
３ トルク検出手段(トルクセンサ)
４ 制御手段
５ 演算手段
６ 駆動手段
７ 電力変換手段
８ 電源
９ 電動機
１０ ギヤ(歯車機構)
１１ 車輪
１２ 断続手段
５０ 操舵力演算手段
５１ 応答補償演算手段
５２ 電流検出演算手段
５３ トルク検出手段動作判定手段
５４ 加算手段
５５ 電流制御手段
５６ 選択手段
Ｉ 電動機７の電流値
ＩE 電流演算値
Ｔ 操舵トルク検出値
ＴA 補助操舵力指令値
ＴAS 補助操舵トルク
ＴD 駆動信号
Ｔ0 基本操舵力値
Ｔ1 応答補償力値
Ｔ2 操舵指令値
Claims (2)
- 操舵ハンドルから操舵系に与えられるトルクを検出するトルク検出手段と、前記操舵系に操舵補助力を付加する電動機と、前記トルク検出手段の操舵トルク検出値に基づいて前記電動機に電力を供給するする制御手段とを備えた電動式パワーステアリング制御装置において、
前記操舵トルク検出値が第１の判定時間まで継続して異常になったとき、前記制御手段内での補助操舵力指令値の伝達を無効にし、
前記操舵トルク検出値が第１の判定時間まで継続して異常になった後、第２の判定時間に達する前に異常が回復したときは、前記制御手段内で無効にされた補助操舵力指令値の伝達を回復させ、
前記操舵トルク検出値が第１の判定時間を越えて前記第２の判定時間まで継続して異常になったとき、前記制御手段に対する電源からの電力供給を遮断するように
構成したことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。 - 操舵ハンドルから操舵系に与えられるトルクを検出するトルク検出手段と、前記操舵系に操舵補助力を付加する電動機と、前記トルク検出手段の操舵トルク検出値に基づいて前記電動機に電力を供給するする制御手段とを備えた電動式パワーステアリング制御装置において、
前記操舵トルク検出値が第１の判定時間まで継続して異常になったとき、前記制御手段内での補助操舵力指令値の伝達を無効にし、
前記操舵トルク検出値が第１の判定時間まで継続して異常になった後、第２の判定時間に達する前に異常が回復したときは、この回復した時点から第３の判定時間が経過した後、前記制御手段内で無効にされた補助操舵力指令値の伝達を回復させ、
前記操舵トルク検出値が第１の判定時間を越えて前記第２の判定時間まで継続して異常になったとき、前記制御手段に対する電源からの電力供給を遮断するように
構成したことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
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