CN101734277A - 电动动力转向装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种电动动力转向装置，包括：包括第1传感器元件(91)和第2传感器元件(92)的转矩传感器(9)和控制装置(10)。在上述第1传感器元件(91)和上述第2传感器元件(92)均正常的情况下，上述第1传感器元件(91)输出的第1传感器输出和上述第2传感器元件(92)输出的第2传感器输出，具有与驾驶员的转向操作相应的一定的相关关系。在上述第1传感器元件(91)或上述第2传感器元件(92)异常的情况下，上述控制装置(10)执行针对上述第1传感器输出和上述第2传感器输出的加权，根据加权后的上述第1传感器输出和加权后的上述第2传感器输出运算转向转矩。

Description

电动动力转向装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及搭载于汽车等车辆的电动动力转向装置及其控制方法，尤其是涉及用于检测转向转矩的转矩传感器的输出处理。
背景技术
电动动力转向装置为基于驾驶员施加到转向盘的转向转矩利用电机产生转向辅助力的装置。在这样的电动动力转向装置中，一旦检测转向转矩的转矩传感器发生故障，电动动力转向装置的控制装置便不能准确识别转向的状态，因此有可能不能进行正常的转向辅助。
因此，也提出了下述的电动动力转向装置，即：设置包含转矩传感器以及对其输出进行处理的控制单元的2个***，即使一个***的转矩传感器发生了故障，也能够利用另一***的转矩传感器进行正常的控制(例如参见日本特开平11-78943)。
然而，设置包含转矩传感器及控制单元的2个***，在制造成本和电路简化等方面并非上策。而且，一般而言，作为转矩传感器，使用1对霍尔IC。1对霍尔IC包括第1传感器元件和第2传感器元件。即、转矩传感器的传感器输出包括第1传感器的输出和第2传感器的输出，因此转矩传感器的传感器输出为双重***。2个霍尔IC同时发生故障的情形及其少见，通常多为1个发生故障而另一个正常。因此，若1个霍尔IC发生了故障，则立即认为转矩传感器发生故障而设为不能使用，如果考虑存在2个霍尔IC，可以说并未完全发挥功能。
发明内容
本发明提供一种即使具有1对传感器元件的转矩传感器中的1个传感器元件发生故障，也能够继续使用转矩传感器进行转向辅助的电动动力转向装置的控制装置及其控制方法。
本发明的一个方式的电动动力转向装置，包括：包括第1传感器元件和第2传感器元件的转矩传感器；控制装置；和电机。上述转矩传感器包括第1传感器元件和第2传感器元件。在上述第1传感器元件和上述第2传感器元件均正常的情况下，上述第1传感器元件输出的第1传感器输出和上述第2传感器元件输出的第2传感器输出，与驾驶员的转向操作相应，具有一定的相关关系。在上述第1传感器元件和上述第2传感器元件的至少一方异常的情况下，上述控制装置根据上述第1传感器输出和上述第2传感器输出，执行针对上述第1传感器输出和上述第2传感器输出的加权，根据加权后的上述第1传感器输出和加权后的上述第2传感器输出运算转向转矩。而且，上述电机根据上述转向转矩产生转向辅助力。
在上述电动动力转向装置中，在第1传感器元件和第2传感器元件中任意一方的传感器元件未输出正常值的情况下，也进行针对各传感器输出的加权，并根据加权后的各传感器输出运算转向转矩。由此，即使传感器元件异常时也能够将转矩传感器的输出用于转向转矩的运算中。
另外，在上述电动动力转向装置中，也可以是，上述控制装置根据上述第1传感器输出和上述第2传感器输出运算输出限制值，通过根据上述输出限制值限制上述转向转矩，来运算目标辅助转矩。由此，由于能够降低用于辅助转向操作的电机输出，因此能够进行根据异常的内容的不同对电机输出加以抑制的安全的转向辅助控制。
另外，在上述电动动力转向装置中，在基于上述第1传感器输出的第1转矩的旋转方向和基于上述第2传感器输出的第2转矩的旋转方向为同方向、并且上述第1转矩与上述第2转矩的偏差大于规定偏差的情况下，控制装置使上述第1转矩和上述第2转矩中转矩值小的一方的转矩的加权程度大于转矩值大的另一方的转矩的加权程度。这种情况下，由于进行重视更小转矩值的运算，因此能够安全地继续转向操作的辅助。
另外，在上述电动动力转向装置中，也可以是，在上述第1传感器输出和上述第2传感器输出中至少一方的上述传感器输出的变化率在规定阈值以上的情况下，控制装置使基于上述第1传感器输出和上述第2传感器输出中传感器输出的变化率小的一方的传感器输出的转矩的加权程度，大于基于传感器输出的变化率大的另一方的传感器输出的转矩的加权程度。这种情况下，由于进行重视传感器输出的变化率更小的一方的传感器输出的运算，因此能够降低变化率大的另一方的传感器输出对转向操作的辅助带来的影响。
另外，在上述电动动力转向装置中，也可以是，在基于上述第1传感器输出的第1转矩的旋转方向与基于上述第2传感器输出的第2转矩的旋转方向彼此为反方向、并且上述第1转矩与上述第2转矩的偏差大于规定偏差的情况下，控制装置禁止产生上述转向辅助力。这种情况下，在第1转矩的旋转方向与第2转矩的旋转方向为反方向的状态下，甚至不清楚转向操作的方向。因此，不进行转向操作的辅助，从而能够确保安全。
另外，在上述电动动力转向装置中，也可以是，在上述第1传感器输出和上述第2传感器输出的至少一方的传感器输出，处于上述各传感器元件正常时所能取得的传感器输出范围外的情况下，控制装置将针对处于上述传感器输出范围外的上述传感器元件的传感器输出的加权程度设定为最小程度，在上述转向辅助力受到限制的状态下，将上述输出限制值设定为上述电机能够产生上述转向辅助力的规定值。这种情况下，离开正常时的传感器输出范围的一方的传感器输出未被用于转向转矩的运算中，但是，能够根据另一方的传感器输出进行转向操作的辅助。但是，能够利用输出限制值降低转向辅助力。
另外，在上述电动动力转向装置中，也可以是，控制装置根据车速、转向角和横摆率计算出推定转向转矩，并且根据计算出的推定转向转矩设定针对上述第1传感器输出和上述第2传感器输出的加权程度。这种情况下，根据搭载于车辆的其他传感器的检测值计算出推定转向转矩，根据计算出的推定转向转矩对2个传感器元件的传感器输出进行加权，因此，能够重视正常可能性高的传感器元件的传感器输出来进行更安全的转向操作的辅助。
另外，在上述电动动力转向装置中，也可以是，控制装置计算出基于上述第1传感器输出的第1转矩和上述推定转向转矩之间的第1偏差，并计算出基于上述第2传感器输出的第2转矩和上述推定转向转矩之间的第2偏差，使上述第1偏差和上述第2偏差中偏差小的一方的上述传感器元件的上述传感器输出的加权程度，大于偏差大的另一方的上述传感器元件的上述传感器输出的加权程度。这种情况下，控制装置根据与推定转向转矩的偏差的大小，判定传感器元件的各传感器输出的异常程度，进行重视异常轻微的一方的传感器输出的运算。因此，能够更安全地继续转向操作的辅助。
另外，在上述电动动力转向装置中，也可以是，在基于上述第1传感器输出的第1转矩的旋转方向和基于上述第2传感器输出的第2转矩的旋转方向彼此为反方向、并且上述第1转矩和上述第2转矩之间的偏差大于规定偏差的情况下，控制装置控制上述电机以基于上述推定转向转矩产生上述转向辅助力。这种情况下，在第1转矩的旋转方向与第2转矩的旋转方向为反方向的状态下，甚至不清楚转向操作的方向。因此，通过使用推定转向转矩，能够执行辅助性的转向操作的辅助。
另外，在上述电动动力转向装置中，对于横摆率，也可以使用根据车速传感器和转向角传感器的检测值运算出的推定横摆率。另外，对于横摆率，也可以使用根据车速传感器和横向加速度传感器的检测值运算出的推定横摆率。另外，对于横摆率，也可以使用利用横摆率传感器检测出的实际横摆率。即、用于转向转矩计算的横摆率也可以是根据车速和转向角、或者车速和横向加速度运算出的推定横摆率，还可以是利用横摆率传感器直接检测出的实际横摆率。
根据本发明一实施方式的电动动力转向装置，即使转矩传感器中的1个传感器元件发生故障，也能够根据故障内容的不同而继续使用转矩传感器进行转向操作的辅助。另外，通过根据输出限制值降低转向辅助力，能够通知驾驶员发生异常。
下面参照附图对本发明的实施方式进行详细说明，其中，详细地说明本发明的特征、优点和技术上产业上的意义。其中，用数字等表示各要素。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式涉及的电动动力转向装置的概略构成的图。
图2是详细表示转矩传感器和ECU之间的信号线的图。
图3是表示转矩传感器的输出特性、即转矩(转向转矩)与传感器输出的关系的曲线图。
图4是表示第1实施方式的电动动力转向装置中的辅助控制处理的流程图。
图5是例示的模式判定的详细内容的子程序。
图6是表示本发明的第2实施方式涉及的电动动力转向装置的概略构成的图。
图7是表示第2实施方式的电动动力转向装置中的辅助控制处理的流程图。
图8是示例加权处理的详细内容的子程序。
具体实施方式
图1是表示本发明的第1实施方式涉及的电动动力转向装置的概略构成的图。在图中，由驾驶员进行转向操作的转向盘1与第1转向轴2连接。第1转向轴2借助于扭杆3与第2转向轴4连接。可以向第2转向轴4施加由电机5的旋转而产生的转矩。在第2转向轴4的下端形成有小齿轮6，该小齿轮6与齿条7啮合。齿条7沿其轴向(图的横向)运动，从而，能够对转向车轮(一般为前轮)8付与转向角。
转矩传感器9检测扭杆3的扭转、即第1转向轴2与第2转向轴4的相对旋转角度差，作为转向转矩。而且，转矩传感器9将检测输出发送给作为控制装置的ECU(电子控制单元)10。该ECU10为用于电动动力转向装置的控制单元。此外，还从车速传感器11向ECU10输入车速信号。ECU10驱动电机5，以使根据转向转矩和车速产生需要的转向辅助力。
图2是详细表示转矩传感器9和ECU10之间的信号线的图。作为1对传感器元件，转矩传感器9具有线性霍尔IC91、92。转矩传感器9与ECU10的连接线有4根，在电源端子TSV与接地端子TSG之间例如从ECU10施加DC5V的电压。在端子TS1、TS2，分别根据所要检测的转向转矩产生第1霍尔IC91、第2霍尔IC92的传感器输出(电压)。
图3是表示转矩传感器9的输出特性、即转矩(转向转矩)与第1霍尔IC91的第1传感器输出、第2霍尔IC92的第2传感器输出的关系的曲线图。对于横轴的转矩，原点右侧为转向的右转向操作，符号为“+”，原点左侧为转向的左转向操作，符号为“-”。如图所示，在各霍尔IC正常地发挥功能的情况下，第1霍尔IC91的第1传感器输出和第2霍尔IC92的第2传感器输出之间具有一定的相关关系，具体而言，是在转矩O的中立点处交叉的X字形的特性，即具有左右对称性、从各传感器输出的中立点(2.5V)看的上下对称性的特性。
各传感器输出特性为：传感器输出线性变化直到绝对值为规定转矩，若超过了该规定转矩，则传感器输出饱和。饱和点的转矩约为±10N·m。另外，饱和区域的传感器输出的上限侧为3.6～4V，下限侧为1～1.4V。根据曲线图上的数值，2个传感器输出的合计值理论上为(1+3.6)～(1.4+4)这一范围，但是，实际上约为5V，误差为±0.3左右。另外，这些数值均不过为一例，根据转矩传感器种类的不同而不同。例如，在各传感器元件正常时，第1霍尔IC91的第1传感器输出为3V时，第2霍尔IC92的第2传感器输出为2V，此时的转矩表示右转向操作(+)时的4[N·m]。即：只要2个传感器元件均正常，相对于第1霍尔IC91的第1传感器输出，第2霍尔IC92的第2传感器输出所取的值(或相反)一定，转矩换算值相同。
ECU10存储着上述那样的转矩传感器9的输出特性。因此，在转矩的绝对值达到饱和点之前，能够根据线性的变化特性准确检测与各传感器输出一一对应的转矩。但是，为了准确检测转矩，作为其前提，需要第1霍尔IC91、第2霍尔IC92这两者的传感器输出正常。即，需要判断两者的传感器输出是否正常。另一个面，在第1霍尔IC91、第2霍尔IC92的至少一方发生了异常，而上述一方的霍尔IC的传感器输出在1～4V的范围内的情况下，不清楚到底哪个传感器输出是正确的。因此，需要进行怎样处理各传感器输出的判断处理。因此，以下，对包括上述那样的判断处理的ECU10的动作进行说明。
图4是表示ECU10反复执行的、基于电动动力转向装置的辅助控制处理的流程图。首先，ECU10读取由各转矩传感器9发送来的各传感器输出(步骤S1)，并暂时存储。另外，此时的ECU10还读取由车速传感器11发送来的车速信号。接着，ECU10进行模式判定(步骤S2)。所谓模式，例如下面的表1所示，即，将根据各传感器输出认定的转矩传感器的状态(包括正常、异常)分为几类。
[表1]
  模式   可靠度   输出限制系数[％]
  M1：输出范围外   0   50
  M2：偏差过大(同方向)   3或7   70
  M3：偏差过大(反方向)   0   0
  M4：输出骤变   2或8   50
  M5：传感器输出固定   3   70
  M6：正常   10   100
在表1中，以图3为例而言，模式M1的“输出范围外”即指第1霍尔IC91、第2霍尔IC92中至少一方的传感器输出的电压在1～4V的范围外。另一个面，如果对正常的2个传感器输出进行转矩换算，则应该得到相同的转矩。因此，在2个转矩的偏差例如超过±0.3[N·m]的情况下，处理为“偏差过大”。另外，基于第1霍尔IC91的第1传感器输出/第2霍尔IC92的第2传感器输出的各转矩的符号，以2.5V为界而变化。因此，如果各转矩的符号(图3的转矩(+)或(-))相同，表示第1霍尔IC91的第1传感器输出/第2霍尔IC92的第2传感器输出所表示的转向方向分别表示同方向。如果各转矩的符号不同，表示第1霍尔IC91的第1传感器输出/第2霍尔IC92的第2传感器输出所表示的转向方向为反方向。因此，如果第1霍尔IC91的第1传感器输出/第2霍尔IC92的第2传感器输出双方为同方向情况下的偏差过大，则为模式M2，如果第1霍尔IC91的第1传感器输出/第2霍尔IC92的第2传感器输出为彼此反方向情况下的偏差过大，则为模式M3。
另外，如果将刚刚读取的各传感器输出值与上次读取的各传感器输出值比较，便可知各传感器输出的变化。因此，将假设最急剧转向时的传感器输出的变化率(每单位时间的变化量)设定为阈值。而且，如果刚刚读取的传感器输出的变化率超过该阈值，则为模式M4的“输出骤变”。所谓输出骤变是指传感器输出呈现以通常转向不可能引起的程度的异常而发生的急剧的变化。
另外，一方的传感器输出发生变化而另一方的传感器输出维持在一定值这种状态，为模式5的“传感器输出固定”。即，因为，有时即使转矩发生了变化，发生故障的霍尔IC的输出也不改变。另外，在与M1～M5任意一个都不相符的情况，为模式6、即“正常”。
ECU10存储着与上述各模式对应的表1的可靠度及输出限制系数。在这里，所谓可靠度是将传感器输出的可靠性数字化后的值，在该例中最高为10、最低为0。该可靠度为加权系数。另外，所谓输出限制系数，表示由电机5产生转向辅助力时的辅助控制中利用的转向转矩的输出限制的比例。在该例中，输出限制系数最高为100％，最低为0％。可靠度、输出限制系数都为0的模式M3为最坏状态。次之坏的状态为模式M1。关于这些数值的使用方法，将在后面进行说明。
图5作为一例，是表示图4的步骤S2的模式判定的详细内容的子程序。在图5中，ECU10针对第1霍尔IC91、第2霍尔IC92的2个传感器输出分别进行模式判定。首先，在第1霍尔IC91的模式判定(S2-M)中，在以第1霍尔IC91的第1传感器输出和第2霍尔IC92的第2传感器输出为基础、且将第1霍尔IC91的第1传感器输出作为主体的情况下，ECU10判断是否与上述模式M1～M5的任意一个或多个相符(步骤S21)。在此，在第1霍尔IC91的第1传感器输出与M1～M5的任何一个都不相符的情况下，ECU10判断为第1霍尔IC91的第1传感器输出为模式M6、即正常(步骤S25)。在是模式M6的情况下，第1霍尔IC91的可靠度为10、输出限制系数为100％。
另一个面，当在步骤S21中第1霍尔IC91的第1传感器输出与模式M1～M5的任意一个相符的情况下，ECU10接着判断第1霍尔IC91的第1传感器输出是否与模式M3相符(步骤S22)。在第1霍尔IC91的第1传感器输出与模式M3相符的情况下，ECU10判断为第1霍尔IC91的第1传感器输出为模式M3、即偏差过大(反方向)(步骤S26)。在是模式M3的情况下，第1霍尔IC91的可靠度为0、输出限制系数为0％。在反方向时的偏差过大的情况下，转向方向不明，因此通过使目标辅助转矩为O而不产生转向辅助力(即、不进行基于电机5的转向辅助)，能够保证安全。
另外，当在步骤S22中第1霍尔IC91的第1传感器输出与模式M3不相符的情况下，ECU10接着判断第1霍尔IC91的第1传感器输出是否与模式M1相符(步骤S23)。在第1霍尔IC91的第1传感器输出与模式M1相符的情况下，ECU10判断为第1霍尔IC91的第1传感器输出为模式M1、即“输出范围外”(步骤S27)。在是模式M1的情况下，第1霍尔IC91的可靠度为0、输出限制系数为50％。这种情况下，不使用处于输出范围外的第1霍尔IC91的第1传感器输出，然而，能够根据第2霍尔IC92的第2传感器输出进行转向辅助。其中，通过将输出限制系数设定为50％，并且在根据转向转矩运算目标辅助转矩时进行输出限制，能够降低转向辅助力，将发生异常的情况通知驾驶员。
当在步骤S23中第1霍尔IC91的第1传感器输出与模式M1不相符的情况下，ECU10接着判断第1霍尔IC91的第1传感器输出是否与模式M2、M4、M5的2个以上相符(步骤S24)。在相符的情况下，ECU10将第1霍尔IC91的第1传感器输出决定为相符的2个以上的模式中可靠度最低的模式(步骤S29)。另一方面，在第1霍尔IC91的第1传感器输出仅与模式M2、M4、M5中的任意一个相符时，ECU10将第1霍尔IC91的第1传感器输出决定为该相符的模式(步骤S28)。在将第1霍尔IC91的第1传感器输出决定为模式M2的情况下，在第1霍尔IC91的第1传感器输出(转矩换算而得到的第1转矩)大于第2霍尔IC92的第2传感器输出(转矩换算而得到的第2转矩)时，第1霍尔IC91的第1传感器输出的可靠度为3。在第1霍尔IC91的第1传感器输出(转矩换算而得到的第1转矩)小于第2霍尔IC92的第2传感器输出(转矩换算而得到的第2转矩)时，第1霍尔IC91的第1传感器输出的可靠度为7。即，信赖基于第1霍尔IC91的第1传感器输出的第1转矩和基于第2霍尔IC92的第2传感器输出的第2转矩之中较小的值，即使将各传感器输出的正误判断错误，也能够降低其影响，因此，在安全性上有益。
另一个面，在将第1霍尔IC91的传感器输出决定为模式M4的情况下，如果第1霍尔IC91的第1传感器输出的变化率大于第2霍尔IC92的第2传感器输出的变化率，与第2传感器输出相比，第1传感器输出急剧地变化，则第1霍尔IC91的第1传感器输出的可靠度为2。相反，如果第2霍尔IC92的第2传感器输出的变化率大于第1霍尔IC91的第1传感器输出的变化率，与第1传感器输出相比，第2传感器输出急剧地变化，则第1霍尔IC91的第1传感器输出的可靠度为8。这是基于下述考虑，即：传感器输出骤变程度大的一方的霍尔IC比传感器输出骤变程度小的另一方的霍尔IC的可靠度低。通过进行重视输出变化率小的霍尔IC的运算，能够降低急剧变化的传感器输出给转向辅助力带来的影响。通过以上处理，ECU10将第1霍尔IC91的第1传感器输出决定为模式M1～M6中的任意一个模式。
接下来，与第1霍尔IC91的模式判定(S2-M)相同，ECU10执行第2霍尔IC92的模式判定(S2-S)。但是，ECU10进行以第1霍尔IC91、第2霍尔IC92的各传感器输出为基础并以第2霍尔IC92的第2传感器输出为主体时的模式判定。通过该处理，ECU10将第2霍尔IC92的第2传感器输出决定为模式M1～M6中的任意一个模式。
通过对上述第1霍尔IC91、第2霍尔IC92的每个执行的模式判定，分别求出从第1霍尔IC91的第1传感器输出所读取的转矩Tm_in[N·m]、其可靠度Rm和输出限制系数Lm[％]，以及从第2霍尔IC92的第2传感器输出所读取的转矩Ts_in[N·m]、其可靠度Rs和输出限制系数Ls[％]。
接下来，返回图4，ECU10进行考虑了第1霍尔IC91、第2霍尔IC92这两个传感器输出的可靠度的转向转矩的运算(步骤S3)。对于该转向转矩的运算，如果设要求出的转向转矩为T_in[N·m]，则表示为下述公式(1)。
T_in＝{(Tm_in×Rm)+(Ts_in×Rs)}/(Rm+Rs)…(1)
在将第1霍尔IC91的第1传感器输出判定为模式M6、并且将第2霍尔IC92的第2传感器输出判定为模式M6的情况下，第1霍尔IC91、第2霍尔IC92的传感器输出均无异常(正常)。因此，第1霍尔IC91、第2霍尔IC92的各传感器输出的可靠度均被设定为10。这种情况下，根据上述公式(1)按如下所示运算转向转矩。
T_in＝{(Tm_in×10)+(Ts_in×10)}/20
    ＝(Tm_in+Ts_in)/2
在上述公式中，Tm_in等于Ts_in。
接下来，ECU10进行辅助量的运算(步骤S4)。这是根据ECU10存储的辅助映射图等求出针对转向转矩T_in的控制指令值T_cal的已知的辅助控制。
接着，ECU10对控制指令值T_cal乘以输出限制系数Lm＝Ls＝100[％]，并将控制指令值T_cal直接作为成为辅助转矩值的目标辅助转矩T_out并输出(步骤S5)。这样，如果第1霍尔IC91的第1传感器输出、第2霍尔IC92的第2传感器输出均无异常(正常)，加权没有意义，不对目标辅助转矩施加输出限制。
对将第1霍尔IC91、第2霍尔IC92均判定为模式M3(偏差过大、反方向)时的一例进行说明。例如，如果设基于第1霍尔IC91的第1传感器输出的第1转矩为+4[N·m]、基于第2霍尔IC92的第2传感器输出的第2转矩为-4[N·m]，则将第1霍尔IC91的第1传感器输出、第2霍尔IC92的第2传感器输出的可靠度均设定为0，将输出限制系数也设定为0。因此，利用上述公式(1)运算出的转向转矩T_in[N·m]为T_in＝0。另外，第1霍尔IC91的第1传感器输出、第2霍尔IC92的第2传感器输出的输出限制系数均被设定为0％，作为辅助转矩值的目标辅助转矩为O，即、不进行转向辅助。
接下来，对将第1霍尔IC91、第2霍尔IC92均判定为模式M2(偏差过大、同方向)时的一例进行说明。例如，如果设基于第1霍尔IC91的第1传感器输出的第1转矩为4[N·m]、基于第2霍尔IC92的第2传感器输出的第2转矩为3[N·m]，则基于第2霍尔IC92的第2转矩小于基于第1霍尔IC91的第1转矩，因此，将第1霍尔IC91的第1传感器输出的可靠度设定为3，将第2霍尔IC92的第2传感器输出的可靠度设定为7。此时，根据上述公式(1)，考虑了各可靠度的转向转矩T_in[N·m]如下所述为3.3。
T_in＝(4×3+3×7)÷(3+7)＝3.3
即、第2霍尔IC92的第2传感器输出的可靠度比第1霍尔IC91的第1传感器输出高，由此，成为与根据第2霍尔IC92的第2传感器输出运算出的转矩值接近的值。
接下来，ECU10进行辅助量的运算(步骤S4)。这是根据ECU10存储的辅助映射图等求出针对转向转矩T_in的控制指令值T_cal的已有的辅助控制。例如，ECU10将针对如上述那样决定的转向转矩T_in＝3.3[N·m]的控制指令值T_cal设定为50[N·m]。
接着，ECU10通过对所设定的控制指令值T_cal乘以输出限制系数Lm、Ls中较小的一个来限制输出，并且求出目标辅助转矩T_out作为为了进行转向辅助而应该输出的辅助转矩值(步骤S5)。在上述情况下，第1霍尔IC91的第1传感器输出、第2霍尔IC92的第2传感器输出的输出限制系数Lm、Ls均为70％，因此目标辅助转矩T_out为50×0.7＝35[N·m]。
这样，即使转矩传感器9发生了异常(模式M2)，也能够进行当前的控制而不会即刻不能进行辅助。另外，当第1霍尔IC91的第1转矩为4[N·m]、第2霍尔IC92的第2转矩为3[N·m]时，不清楚哪个为正确的值。但是，由于各传感器输出为同方向，因此能够确定转向方向。因此，通过增大基于传感器输出的转矩较小的霍尔IC的传感器输出的加权，能够进行某种程度的转向辅助。
接下来，对将第1霍尔IC91的第1传感器输出判定为模式M1(输出范围外)、将第2霍尔IC92的第2传感器输出判定为模式M6(正常)时的一例进行说明。设第1霍尔IC91的第1传感器输出为0V、第2霍尔IC92的第2转矩为正常范围内的Ts_in[N·m]。这种情况下，将第1霍尔IC91的第1传感器输出的可靠度设定为0，将基于第1霍尔IC91的第1传感器输出的输出限制系数设定为50％。另外，将第2霍尔IC92的第2传感器输出的可靠度设定为10，将基于第2霍尔IC92的第2传感器输出的输出限制系数设定为100％。因此，根据上述公式(1)，按下述方式运算转向转矩T_in[N·m]。
T_in＝(Ts_in×10)/10＝Ts_in
接下来，ECU10进行辅助量的运算(步骤S4)，求出针对转向转矩T_in的控制指令值T_cal。
另外，接下来，ECU10对控制指令值T_cal乘以基于第1霍尔IC91的第1传感器输出、第2霍尔IC92的第2传感器输出的输出限制系数中较小的一个。即、通过乘以基于第1霍尔IC91的第1传感器输出的输出限制系数50[％]，将运算出的控制指令值T_cal的1/2作为辅助转矩值并且作为目标辅助转矩T_out输出(步骤S5)。这样，即使根据正常的第2霍尔IC92的第2传感器输出正确地运算出转向转矩，也重视第1霍尔IC91的第1传感器输出发生异常的情况，并对最终输出的目标辅助转矩加以限制，降低转向辅助力。
接着，对将第1霍尔IC91的第1传感器输出、第2霍尔IC92的第2传感器输出均判定为模式M4(输出骤变)时的一例进行说明。在基于第1霍尔IC91的第1传感器输出的第1转矩从上次的值骤变而成为4[N·m]、基于第2霍尔IC92的第2传感器输出的第2转矩也发生了骤变但成为小于第1霍尔IC91的第1转矩的3[N·m]的情况下，将骤变程度高的第1霍尔IC91的第1传感器输出的可靠度设定为2，将第2霍尔IC92的第2传感器输出的可靠度设定为8。此时，根据上述公式(1)，按如下方式运算考虑了各可靠度的转向转矩T_in[N·m]。
T_in＝(4×2+3×8)÷(2+8)＝3.2
即、第2霍尔IC92的第2传感器输出的可靠度比第1霍尔IC91的第1传感器输出的可靠度高，由此，转向转矩T_in[N·m]成为接近基于第2霍尔IC92的第2传感器输出的第2转矩的值。
接下来，ECU10进行辅助量的运算(步骤S4)，求出针对转向转矩T_in的控制指令值T_cal。例如，ECU10将针对上述转向转矩T_in＝3.2[N·m]的控制指令值T_cal设为48[N·m]。接着，ECU10通过对控制指令值T_cal乘以模式4的输出限制系数50[％]来限制输出，并且求出作为最终应该输出的辅助转矩值的目标辅助转矩T_out＝24[N·m](步骤S5)。
这样，即使转矩传感器9发生了异常(模式M4)，也能够进行当前的控制而不会即刻不能进行辅助。另外，虽说基于第1霍尔IC91的第1传感器输出的第1转矩发生了比基于第2霍尔IC92的第2传感器输出的第2转矩更急剧的变化，基于第2霍尔IC92的第2传感器输出的第2转矩也未必绝对正确。因此，还对第1霍尔IC91的第1传感器输出付与可靠度2，使基于第1霍尔IC91的第1传感器输出的第1转矩也参与转向转矩的运算。
接下来，对将第1霍尔IC91的第1传感器输出判定为模式M5(传感器输出固定)、将第2霍尔IC92的第2传感器输出判定为模式M6(正常)时的一例进行说明。设基于第1霍尔IC91的第1传感器输出的第1转矩未从上次的值发生变化而为4[N·m]、基于第2霍尔IC92的第2传感器输出的第2转矩从上次的值变化而为3[N·m]。这种情况下，将第1霍尔IC91的第1传感器输出的可靠度设定为3，将第2霍尔IC92的第2传感器输出的可靠度设定为10。此时，根据上述公式(1)，按下述方式运算考虑了各可靠度的转向转矩T_in[N·m]。
T_in＝(4×3+3×10)+(3+10)＝3.2
即、第2霍尔IC92的第2传感器输出的可靠度比第1霍尔IC91的第1传感器输出的可靠度高，由此，转向转矩T_in[N·m]成为与第2霍尔IC92的第2转矩接近的值。
接下来，ECU10进行辅助量的运算(步骤S4)，求出针对转向转矩T_in的控制指令值T_cal。例如，ECU10将针对上述转向转矩T_in＝3.2[N·m]的控制指令值T_cal设为48[N·m]。接着，ECU10通过对控制指令值T_cal乘以根据第1霍尔IC91的第1传感器输出设定的输出限制系数70[％]来限制输出，求出作为最终为了转向辅助而应输出的辅助转矩值的目标辅助转矩T_out＝33.6[N·m](步骤S5)。
这样，即使转矩传感器9发生了异常(模式M5)，也能够进行当前的控制而不会即刻不能进行辅助。另外，虽说基于第1霍尔IC91的第1传感器输出的第1转矩未发生变化，基于第2霍尔IC92的第2传感器输出的第2转矩也未必绝对正确。因此，还对第1霍尔IC91的第1传感器输出付与可靠度3，使基于第1霍尔IC91的第1传感器输出的第1转矩也参与转向转矩的运算。
总结上述内容可知，即使转矩传感器9发生了异常(模式M1、M2、M4、M5)，也能够进行当前的控制而不会即刻使电动动力转向装置不能进行辅助。因此，能够使电动动力转向装置在限制目标辅助转矩的基础上，继续进行辅助控制。由此，能够有效利用传感器输出为双重***的设计。此外，在为模式M3的情况下，并不希望使电动动力转向装置可以继续进行辅助控制，因此停止转向辅助。
即，在如上述那样构成的电动动力转向装置中，即使在任意一方的传感器元件未输出正常值的情况下，通过根据针对各传感器输出的加权来运算转向转矩，也能够灵活应用转矩传感器9的输出。另外，能够根据所设定的输出限制来减少用于转向辅助的输出，因此能够进行根据异常的内容的不同而加以抑制的安全的转向辅助。这样，能够提供以下的电动动力转向装置的控制装置，即：即使转矩传感器9中的1个传感器元件发生了故障，也能够继续使用转矩传感器9来进行转向辅助。
另外，在转矩传感器9发生了异常的情况下，通过输出限制来减小目标辅助转矩，降低转向辅助力。这样，由于转向变得沉重，所以能够通知驾驶员发生了异常。但是，除此之外也可以通过进行报警显示(转矩传感器故障的显示灯点亮或语音通知)来通知驾驶员。
另外，上述实施方式中的模式判定为一例，可以根据需要进行各种变形。另外，图5的流程的处理也只不过为一例，模式判定的顺序可以有各种变形。另外，上述实施方式中的输出限制系数为倍增系数[％]，也可以代替此根据模式对最终输出的值设定上限值。另外，还可以使加权或限制输出的方法根据时间改变。例如，如果根据自异常发生开始所经过的时间，渐渐地施加输出限制，则能够缓和转向突然变沉重的不协调感。
图6是表示本发明的第2实施方式涉及的电动动力转向装置的概略构成的图。在本图中，来自车速传感器11的车速信号和来自转向角传感器12的转向角信号输入到ECU10。转向角传感器12为检测施加到转向车轮8的转向角的传感器。在图6中，将设置在第2转向轴4的中间的、检测该第2转向轴4的旋转角度的旋转角传感器作为转向角传感器12。
也可以如图6中双点划线所示那样，向ECU10输入来自横向加速度传感器13的横向加速度信号或来自横摆率传感器14的横摆率信号。横向加速度传感器13为检测对转弯行驶中的车辆在横向施加的加速度的传感器。横摆率传感器14为检测对转弯行驶中的车辆围绕通过重心点的铅直轴施加的旋转角速度的传感器。
图6所示的电动动力转向装置的其他构成及动作与图1所示的电动动力转向装置相同，对对应的构成部件标以与图1相同的参照符号并省略说明。
图7是表示在图6所示的电动动力转向装置中，ECU10反复执行的辅助控制处理的流程图。另外，本图表示不具有横向加速度传感器13和横摆率传感器14时的处理。
首先，ECU10读取从转矩传感器9发送过来的传感器输出(步骤S11)，并暂时进行存储。接着，ECU10读取从车速传感器11发送来的车速信号及从转向角传感器12发送来的转向角信号(步骤S12)，并且利用它们计算出推定横摆率(步骤S13)。
通过将车速及转向角应用于公知的运算公式来计算出推定横摆率。在具有横向加速度传感器13的情况下，可以利用车速、和横向加速度传感器13检测出的横向加速度计算出推定横摆率。在具有横摆率传感器14的情况下，代替推定横摆率，优选将横摆率传感器14检测出的实际横摆率应用于以下处理中。
接下来，ECU10计算出推定转向转矩(步骤S14)。作为依赖于车辆行驶状态的第1转向转矩、和与行驶状态怎样无关的进行通常转向所需要的第2转向转矩的和，来计算出推定转向转矩。第1转向转矩是为了克服转弯行驶时车轮8的胎面与路面之间产生的转弯力所需要的转矩，例如，根据车速、转向角及推定横摆率求出转弯力，对所求出的转弯力乘以规定的系数从而计算出该第1转向转矩。作为与转向角速度的微分值(转向角的2次微分值)对应的值来计算出第2转向转矩。
接下来，ECU10进行模式判定(步骤S15)。按照图5所示的流程图，与第1实施方式同样地进行该模式判定。其结果，决定转矩传感器9的2个传感器元件(第1霍尔IC91、第2霍尔IC92)是否处于模式M1～M6的任意一个的状态，并且，设定作为针对第1霍尔IC91、第2霍尔IC92这2个的传感器输出的加权系数的可靠度和输出限制系数。
结束上述模式判定后，ECU10根据如下所示的顺序，在步骤S14中执行基于计算出的推定转向转矩的加权处理(步骤S16)。图8是示例加权处理的详细内容的子程序。
在图8中，ECU10判断第1霍尔IC91、第2霍尔IC92各传感器输出的模式，判定这些传感器输出是否为模式M3(步骤S31)。在第1霍尔IC91的第1传感器输出、第2霍尔IC92的第2传感器输出均为模式M3的情况下(步骤S31：是)，ECU10将在步骤S14中计算出的推定转向转矩设定为转向转矩(步骤S32)，结束加权处理，返回图7的流程。
另一个面，在第1霍尔IC91、第2霍尔IC92的各传感器输出均不是模式M3的情况下(步骤S31：否)，ECU10分别地，利用第1霍尔IC91的第1传感器输出计算出第1转矩，另外，利用第2霍尔IC92的第2传感器输出计算出第2转矩(步骤S33)。接着，ECU10分别地计算出在步骤S14中计算出的推定转向转矩与第1转矩的偏差(第1偏差)和上述推定转向转矩与第2转矩的偏差(第2偏差)(步骤S34)。
接着，ECU10对第1偏差和第2偏差进行比较(步骤S35)，在第1偏差大于第2偏差的情况下(步骤S35：是)，减小针对第1霍尔IC91的第1传感器输出的加权，增大针对第2霍尔IC92的第2传感器输出的加权(步骤S37)。相反，在第2偏差大于第1偏差的情况下(步骤S35：否)，增大针对第1霍尔IC91的第1传感器输出的加权，减小针对第2霍尔IC92的第2传感器输出的加权(步骤S36)。在步骤S36、S37中设定加权后，返回图7的流程。
以上的加权处理，根据与上述那样计算出的推定转向转矩的偏差的大小判断第1霍尔IC91的第1传感器输出和第2霍尔IC92的第2传感器输出的异常程度。具体而言，设为输出能得到接近推定转向转矩的转矩的传感器输出的霍尔IC(输出能得到偏差小的转矩的传感器输出的霍尔IC)的一方异常较轻微，将该传感器输出的加权设为大。由此，在后述的转向转矩的运算(步骤S17)和辅助量的运算(步骤S18)中，进行重视异常轻微的霍尔IC的运算，因此，能够更安全地继续转向辅助。
在步骤S36或步骤S37中设定的加权，可以是预先决定的固定值，也可以根据通过步骤S35的比较而得到的偏差的大小关系可变地设定。这样，进行更重视异常轻微的一方的运算。
结束了以上的加权处理的ECU10，返回图7的流程进行处理，运算转向转矩(步骤S17)，运算辅助量(步骤S18)，根据辅助量的运算结果驱动电机5执行转向辅助(步骤S19)。与图4所示的流程图的步骤S3中的转向转矩的运算同样地执行步骤S17中的转向转矩的运算。另外，同样地与步骤S4中的转向转矩的运算同样地执行步骤S18中的辅助量的运算。此时，一起使用在加权处理(S16)中决定的加权和在模式判定处理(S15)中决定的加权，并且执行判定处理(S15)中决定的输出限制。
另外，作为执行加权处理(S16)的结果，在判定为第1霍尔IC91、第2霍尔IC92的传感器输出为模式M3的情况下，将在步骤S14中计算出的推定转向转矩设定为转向转矩。这种情况下，在步骤S17中计算出的转向转矩为如上述那样计算出的推定转向转矩，进行使用了该推定转向转矩的辅助量的运算，执行基于该运算结果的转向辅助。
在第1实施方式中，在第1霍尔IC91的第1传感器输出、第2霍尔IC92的第2传感器输出均为模式M3的情况下，不进行转向辅助。但是，即使在这种情况下，在第2实施方式中，也能够使用推定转向转矩继续转向辅助控制，能够防止突然发生异常所带来的转向感发生骤变的情形。但是，由于该控制为基于推定转向转矩的辅助性的控制，因此也可以通过进行报警显示(显示灯的点亮、语音通知等)通知驾驶员发生异常。

Claims (13)

1.一种电动动力转向装置，其特征在于，包括：
转矩传感器(9)，其包括第1传感器元件(91)和第2传感器元件(92)，在上述第1传感器元件(91)和上述第2传感器元件(92)均正常的情况下，上述第1传感器元件(91)输出的第1传感器输出和上述第2传感器元件(92)输出的第2传感器输出具有与驾驶员的转向操作相应的一定的相关关系；
控制装置(10)，其在上述第1传感器元件(91)和上述第2传感器元件(92)的至少一方异常的情况下，根据上述第1传感器输出和上述第2传感器输出，执行针对上述第1传感器输出和上述第2传感器输出的加权，根据加权后的上述第1传感器输出和加权后的上述第2传感器输出运算转向转矩；和
电机(5)，其根据上述转向转矩产生转向辅助力。
2.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其中，
上述控制装置(10)，根据上述第1传感器输出和上述第2传感器输出运算输出限制值，该输出限制值用于限制上述转向转矩，
通过利用上述输出限制值限制上述转向转矩，来运算目标辅助转矩，
控制上述电机(5)，以产生基于上述目标辅助转矩的上述转向辅助力。
3.根据权利要求1或2所述的电动动力转向装置，其中，
在基于上述第1传感器输出的第1转矩的旋转方向和基于上述第2传感器输出的第2转矩的旋转方向为同方向、并且上述第1转矩与上述第2转矩的偏差大于规定偏差的情况下，上述控制装置(10)使上述第1转矩和上述第2转矩中转矩值小的一方的转矩的加权程度大于转矩值大的另一方的转矩的加权程度。
4.根据权利要求1或2所述的电动动力转向装置，其中，
在上述第1传感器输出和上述第2传感器输出中至少一方的上述传感器输出的变化率在规定阈值以上的情况下，上述控制装置(10)使基于上述第1传感器输出和上述第2传感器输出中传感器输出的变化率小的一方的传感器输出的转矩的加权程度，大于基于传感器输出的变化率大的另一方的传感器输出的转矩的加权程度。
5.根据权利要求1或2所述的电动动力转向装置，其中，
在基于上述第1传感器输出的第1转矩的旋转方向与基于上述第2传感器输出的第2转矩的旋转方向彼此为反方向、并且上述第1转矩与上述第2转矩的偏差大于规定偏差的情况下，上述控制装置(10)禁止产生上述转向辅助力。
6.根据权利要求2所述的电动动力转向装置，其中，
在上述第1传感器输出和上述第2传感器输出的至少一方的传感器输出，处于上述各传感器元件(91、92)正常时所能取得的传感器输出范围外的情况下，上述控制装置(10)将针对处于上述传感器输出范围外的上述传感器元件(91、92)的传感器输出的加权程度设定为最小程度，
在上述转向辅助力受到限制的状态下，上述输出限制值被设定为上述电机(5)能够产生上述转向辅助力的规定值。
7.根据权利要求1或2所述的电动动力转向装置，其中，
上述控制装置(10)根据车速、转向角和横摆率计算出推定转向转矩，并且根据计算出的推定转向转矩设定针对上述第1传感器输出和上述第2传感器输出的加权程度。
8.根据权利要求7所述的电动动力转向装置，其中，
上述控制装置(10)，计算出基于上述第1传感器输出的第1转矩与上述推定转向转矩的第1偏差，
计算出基于上述第2传感器输出的第2转矩与上述推定转向转矩的第2偏差，
使上述第1偏差和上述第2偏差中偏差小的一方的上述传感器元件(91、92)的上述传感器输出的加权程度，大于偏差大的另一方的上述传感器元件(91、92)的上述传感器输出的加权程度。
9.根据权利要求8所述的电动动力转向装置，其中，
在基于上述第1传感器输出的第1转矩的旋转方向和基于上述第2传感器输出的第2转矩的旋转方向彼此为反方向、并且上述第1转矩与上述第2转矩的偏差大于规定偏差的情况下，上述控制装置(10)控制上述电机(5)以根据上述推定转向转矩产生上述转向辅助力。
10.根据权利要求7所述的电动动力转向装置，其中，
还包括检测上述车速的车速传感器(11)和检测上述转向角的转向角传感器(12)，
上述控制装置(10)根据上述车速和上述转向角推定上述横摆率。
11.根据权利要求7所述的电动动力转向装置，其中，
还包括检测上述车速的车速传感器(11)和检测上述横向加速度的横向加速度传感器(13)，
上述控制装置(10)根据上述车速和上述横向加速度推定上述横摆率。
12.根据权利要求7所述的电动动力转向装置，其中，
还包括检测车辆的实际横摆率的横摆率传感器(14)。
13.一种电动动力转向装置的控制方法，
该电动动力转向装置，包括：包括第1传感器元件(91)和第2传感器元件(92)的转矩传感器(9)；控制装置(10)；和电机(5)，并且在上述第1传感器元件(91)和上述第2传感器元件(92)均正常的情况下，上述第1传感器元件(91)输出的第1传感器输出和上述第2传感器元件(92)输出的第2传感器输出具有与驾驶员的转向操作相应的一定的相关关系，
该控制方法，其特征在于，
判断上述第1传感器元件(91)和上述第2传感器元件(92)的至少一方是否异常，
根据上述第1传感器输出和上述第2传感器输出，执行针对上述第1传感器输出和上述第2传感器输出的加权，
根据加权后的上述第1传感器输出和加权后的上述第2传感器输出，运算转向转矩，
控制电机(5)以根据上述转向转矩产生转向辅助力。
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