JP2013172543A - 電動機制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変動値検出手段の出力値が異常から正常に戻った場合でも、電動機を適切に制御する。
【解決手段】電動パワーステアリング用の電動機制御装置１００では、ステアリングの操舵トルクを検出するトルクセンサ１と、トルクセンサ１の出力値が異常であるか正常であるかを判定する異常・故障判定部２と、トルクセンサ１の出力値の代替値を設定するローパスフィルタ３および遅延回路４とが備わっている。トルクセンサ１の出力値に基づいてモータ１１を制御している際に、トルクセンサ１の出力値が異常になった場合、切り替えＳＷを「正常」から「異常」に切り替えて、トルクセンサ１の出力値に代えて、代替値に基づいてモータ１１を制御する。さらに、トルクセンサ１の出力値が異常から正常になった場合、切り替えＳＷを「異常」から「正常」に切り替えて、代替値に代えて、トルクセンサ１の出力値に基づいてモータ１１を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、変動値検出手段の出力値に基づいて電動機を制御し、変動値検出手段の出力値が異常である場合に、代替値に基づいて電動機を制御する電動機制御装置に関する。

電動機制御装置として、たとえば、特許文献１〜３に開示されているような、電動パワーステアリング用の電子制御装置がある。この電子制御装置では、ステアリングの操舵補助力を付与するモータ（電動機）を制御するために、ステアリングの操舵トルクをトルクセンサ（変動値検出手段）により検出する。

特許文献１の電子制御装置では、トルクセンサの出力値が異常であるか正常であるかを検出し、トルクセンサの出力値の異常が一定時間継続したら、トルクセンサが故障であると判定する。また、トルクセンサの出力値の代替値を算出し、トルクセンサの出力値が異常のときに、トルクセンサが故障であると判定する前でも、トルクセンサの出力値の代わりに、代替値に基づいてモータを制御する。

特許文献２の電子制御装置では、トルクセンサの出力値が正常である場合は、トルクセンサの出力値に基づいて目標電流値を設定して、モータを制御し、かつ、目標電流値をＲＡＭに記憶させる。トルクセンサの出力値が異常である場合は、ＲＡＭから過去の目標電流値を読み出して、モータを制御する。

特許文献３の電子制御装置では、トルクセンサの出力値の高周波成分をローパスフィルタにより除去し、ローパスフィルタの出力値に基づいてモータを制御する。また、トルクセンサの出力値の異常を検出したときに、ローパスフィルタの時定数を大きくする。その後、トルクセンサの出力値の異常を検出しなくなったときに、ローパスフィルタの時定数を元に戻す。

特許文献１、２では、トルクセンサの出力値が異常になった場合に、該出力値に代えて代替値に基づいてモータを制御することで、モータを適切に制御している。また、トルクセンサの出力値が異常になってから、トルクセンサの故障を判定するまでの時間をある程度確保して、誤判定を防止している。しかしながら、トルクセンサの出力値が一旦異常になった後、正常に戻る場合がある。このような場合に、代替値に基づいてモータを制御し続けていると、モータを適切に制御できなくなる。

特開２００５−７５０２６号公報 特開２００３−６３４３３号公報 特開２００９−１３２３４４号公報

本発明の課題は、変動値検出手段の出力値が異常から正常に戻った場合でも、電動機を適切に制御できる電動機制御装置を提供することである。

本発明による電動機制御装置では、電動機を制御するために必要な変動値を検出する変動値検出手段と、変動値検出手段の出力値が異常であるか正常であるかを判定する出力値判定部と、変動値検出手段の出力値の代替値を設定する代替値設定手段とが備わっている。そして、変動値検出手段の出力値に基づいて電動機を制御している際に、変動値検出手段の出力値が異常になった場合、変動値検出手段の出力値に代えて、代替値に基づいて電動機を制御し、変動値検出手段の出力値が一旦異常になってから正常になった場合、代替値に代えて、変動値検出手段の出力値に基づいて電動機を制御する。

上記によると、変動値検出手段の出力値が異常になった場合に、該出力値に代えて代替値に基づいて電動機を制御し、変動値検出手段の出力値が異常から正常になった場合に、代替値に代えて変動値検出手段の出力値に基づいて電動機を制御する。このため、変動値検出手段の出力値が、異常になった場合だけでなく、異常から正常に戻った場合でも、電動機を適切に制御することができる。

また、本発明では、上記電動機制御装置において、変動値検出手段の出力値が一旦異常になってから正常になって、該正常状態が所定時間継続した場合に、代替値に代えて、変動値検出手段の出力値に基づいて電動機を制御するようにしてもよい。

また、本発明では、上記電動機制御装置において、変動値検出手段の出力値から代替値に切り替えるのに要する時間は、代替値から変動値検出手段の出力値に切り替えるのに要する時間より短くしてもよい。

また、本発明では、上記電動機制御装置において、変動値検出手段の出力値の異常状態が所定時間継続したときに、変動値検出手段が故障であると判定する故障判定手段を備えていてもよい。この場合、故障判定手段が変動値検出手段の故障を判定するのに要する時間は、代替値から変動値検出手段の出力値に切り替えるのに要する時間より長くしてもよい。

さらに、本発明では、上記電動機制御装置において、電動機は、たとえばステアリングの操舵補助力を付与するモータから成り、変動値検出手段は、たとえばステアリングの操舵トルクを検出するトルクセンサから成る。この場合の電動機制御装置は、電動パワーステアリング用の電子制御装置であって、トルクセンサの出力値または代替値に基づいて設定した目標値によりモータを制御する。

本発明によれば、変動値検出手段の出力値が異常から正常に戻った場合でも、電動機を適切に制御できる電動機制御装置を提供することが可能となる。

本発明の電動機制御装置の一例を示したブロック図である。 第１実施形態による電動機制御装置の動作を示したフローチャートである。 第１実施形態による電動機制御装置の各出力値の変化の一例を示したタイムチャートである。 第１実施形態による電動機制御装置の各出力値の変化の一例を示したタイムチャートである。 第１実施形態による電動機制御装置の各出力値の変化の他の例を示したタイムチャートである。 第２実施形態による電動機制御装置の動作を示したフローチャートである。 第２実施形態による電動機制御装置の各出力値の変化の一例を示したタイムチャートである。 第２実施形態による電動機制御装置の各出力値の変化の他の例を示したタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。

図１は、本発明の電動機制御装置１００の一例を示したブロック図である。電動機制御装置１００は、車両の電動パワーステアリング用の電子制御装置（ＥＰＳ−ＥＣＵ）である。

モータ１１は、ステアリングの操舵補助力を付与する。電動機制御装置１００は、モータ１１を制御して、ステアリングの操舵を補助し、運転者がステアリングに加える操舵力を軽減する。角度センサ１２は、モータ１１の回転角度を検出する。モータ１１は、本発明の「電動機」の一例である。

トルクセンサ１は、ステアリングにかかる操舵トルクを検出する。この操舵トルクは、モータ１１を制御するために必要な変動値の１つである。トルクセンサ１は、本発明の「変動値検出手段」の一例である。

異常・故障判定部２は、トルクセンサ１の出力値（トルクセンサ信号のサンプリング値）を所定の閾値と比較することにより、該出力値が異常であるか正常であるかを判定する。そして、異常・故障判定部２は、当該判定結果に基づいて、異常判定フラグをＯＮまたはＯＦＦに切り替え、切り替えＳＷ（スイッチ）を「異常」または「正常」に切り替える。

また、異常・故障判定部２は、トルクセンサ１の出力値の異常状態が所定時間継続したときに、トルクセンサ１が故障であると判定する。異常・故障判定部２は、本発明の「出力値判定部」と「故障判定手段」の一例である。

ローパスフィルタ３は、切り替えＳＷから出力されたトルク信号の高周波成分を除去する。遅延回路４は、ローパスフィルタ３から出力されたフィルタ後トルク信号を１サンプル分保持する。トルク信号がローパスフィルタ３と遅延回路４を経由することで、トルクセンサ１の出力値の代替値が設定される。ローパスフィルタ３と遅延回路４は、本発明の「代替値設定手段」の一例である。

切り替えＳＷが「正常」に切り替えられているときは、トルクセンサ１から出力されたトルクセンサ信号がトルク信号となる（トルクセンサ信号＝トルク信号）。
切り替えＳＷが「異常」に切り替えられているときは、遅延回路４からの出力信号（代替値）がトルク信号となる（代替値＝トルク信号）。

トルク指令算出部５は、切り替えＳＷから出力されたトルク信号と、車速検出部１３から出力された車速信号とに基づいて、テーブル５ａを参照してトルク指令値（電流値）を算出する。テーブル５ａは、代表車速（たとえば、Ｖａ＝０ｋｍ／ｈ、Ｖｂ＝５０ｋｍ／ｈ、Ｖｃ＝１００ｋｍ／ｈ）毎の操舵トルクとトルク指令値との関係を示している。

微分制御部６は、トルク信号の微分値を算出し、該微分値と、車速検出部１３から出力された車速信号とに基づいて、微分指令値を算出する。モータ回転数算出部８は、角度センサ１２から出力された角度信号に基づいて、モータ１１の回転数を算出し、収斂制御部７に出力する。収斂制御部７は、車速検出部１３から出力された車速信号と、モータ回転数算出部８から出力された回転数信号とに基づいて、収斂指令値を算出する。

演算器１４は、トルク指令算出部５から出力されたトルク指令値と、微分制御部６から出力された微分指令値とを加算し、収斂制御部７からの収斂指令値を減算して、ゲイン可変部９へ出力する。ゲイン可変部９は、異常・故障判定部２の判定結果に基づいて、演算器１４の出力値に乗ずるゲインを可変して、電流指令値を算出する。モータ駆動部１０は、ゲイン可変部９から出力された電流指令値に基づいて、モータ１１を駆動する。

トルクセンサ１とモータ１１と角度センサ１２は、電動機制御装置１００と別体で、ステアリングシャフトの近傍に設けられている。車速検出部１３は、電動機制御装置１００と別体で、自動車に設けられている。その他の各部２〜１０、５ａ、１４、切り替えＳＷは、電動機制御装置１００内に設けられている。

図２は、第１実施形態による電動機制御装置１００の動作を示したフローチャートである。図２の一連の動作は、電動機制御装置１００の起動中に繰り返し実行される。図３は、電動機制御装置１００の各出力値の変化の一例を示したタイムチャートである。図４は、第１実施形態による電動機制御装置１００の各出力値の変化の一例を示したタイムチャートである。図５は、第１実施形態による電動機制御装置１００の各出力値の変化の他の例を示したタイムチャートである。

図２において、まず、トルクセンサ１により操舵トルクを検出する（ステップＳ１）。そして、異常・故障判定部２により、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値より小さいか否かを判定する（ステップＳ２）。

このとき、図３〜図５の時点Ｊ１より前（左側）に示すように、トルクセンサ１から出力されたトルクセンサ信号のレベルが閾値より高ければ、異常・故障判定部２は、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値以上で正常であると判定する（図２のステップＳ２：ＮＯ）。そして、異常・故障判定部２は、異常判定フラグをＯＦＦして、切り替えＳＷを「正常」に切り替える（ステップＳ８）。

これにより、トルクセンサ信号がトルク信号として、ローパスフィルタ３、トルク指令算出部５、および微分制御部６に入力される（図１参照）。そして、トルク指令算出部５、微分制御部６、および収斂制御部７からの各指令値に基づいて、ゲイン可変部９で電流指令値が算出される。さらに、その電流指令値に基づいて、モータ駆動部１０によりモータ１１が駆動される。すなわち、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが正常である場合は、トルクセンサ１の出力値Ｔｑに基づいて、モータ１１が制御される。

その際、図３〜図５の時点Ｊ１より前に示すように、トルク信号が閾値より高くなり、ローパスフィルタ３から出力されたフィルタ後トルク信号と、トルク指令算出部５から出力されたトルク指令値とが、高いレベルとなる。また、ゲイン可変部９から出力された電流指令値も高いレベルとなる。

一方、図３〜図５の時点Ｊ１に示すように、トルクセンサ信号のレベルが低下するトルク過小異常が発生すると、異常・故障判定部２は、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値より小さい異常であると判定する（図２のステップＳ２：ＹＥＳ）。そして、異常・故障判定部２は、異常判定フラグをＯＮして、切り替えＳＷを「異常」に切り替える（ステップＳ３）。

これにより、ローパスフィルタ３と遅延回路４によって過去のトルク信号に基づいて設定された代替値が、現在のトルク信号としてローパスフィルタ３、トルク指令算出部５、および微分制御部６に入力される。過去のトルク信号とは、すなわち、異常になる前の正常なトルクセンサ信号のことである。よって、代替値は、過去の正常なトルクセンサ１の出力値Ｔｑに基づいて設定されている。

そして、トルク指令算出部５と微分制御部６で代替値に基づいて、それぞれトルク指令値と微分指令値が算出される。また、ゲイン可変部９で、トルク指令算出部５と微分制御部６と収斂制御部７からの各指令値に基づいて、電流指令値が算出される。さらに、その電流指令値に基づいて、モータ駆動部１０によりモータ１１が駆動される。すなわち、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが異常である場合は、トルクセンサ１の出力値Ｔｑの代替値に基づいて、モータ１１が制御される。

その際、図３および図５の時点Ｊ１から時点Ｊ２までに示すように、トルクセンサ信号が異常低下しても、トルク信号は低下せずに、閾値より高いレベルを維持する。また、フィルタ後トルク信号、トルク指令値、および電流指令値も、高いレベルを維持する。つまり、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが異常になっても、適切なトルク信号が確保されて、モータ１１が適切に制御される。

図２のステップＳ３の後、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値より小さい異常状態で、所定時間Ｍ１が経過するのを待つ（ステップＳ４およびＳ５の異常検出待ち）。そして、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値より小さい異常状態で（ステップＳ４：ＹＥＳ）、所定時間Ｍ１が経過すると（ステップＳ５：ＹＥＳ）、異常・故障判定部２が、トルクセンサ１の異常を検出したことをゲイン可変部９に通知する（図３および図５の時点Ｊ２）。

ゲイン可変部９は、トルクセンサ１の異常検出の通知を受けると、演算器１４の出力値に乗ずるゲインのレベルを漸減して、電流指令値を算出する。これにより、図３および図５の時点Ｊ２以降に示すように、電流指令値が漸減される。

図２のステップＳ５の後、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値より小さい異常状態で、所定時間Ｍ２が経過するのを待つ（ステップＳ６およびＳ７の異常確定待ち）。この異常確定待ちの所定時間Ｍ２は、異常検出待ちの所定時間Ｍ１より長く設定されている（Ｍ１＜Ｍ２）。

そして、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値より小さい異常状態で（ステップＳ６：ＹＥＳ）、所定時間Ｍ２が経過すると（ステップＳ７：ＹＥＳ）、異常・故障判定部２により、トルクセンサ１が故障であると判定される。また、異常・故障判定部２により、トルクセンサ１の異常を確定したことがゲイン可変部９に通知される（図３の時点Ｊ３）。

ゲイン可変部９は、トルクセンサ１の異常確定の通知を受けると、演算器１４の出力値に乗ずるゲインのレベルを「０」まで漸減し続ける。これにより、ゲイン可変部９から出力される電流指令値が、図３の時点Ｊ３以降（右側）に示すように漸減して、最終的に「０」となり、モータ１１が停止する。

一方、図２のステップＳ４およびＳ５の異常検出待ちや、ステップＳ６およびＳ７の異常確定待ちの際に、図４の時点Ｊ４や図５の時点Ｊ８に示すように、トルクセンサ信号のレベルが閾値より高くなることがある。この場合、異常・故障判定部２は、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値以上で正常であると判定する（図２のステップＳ４：ＮＯ、ステップＳ６：ＮＯ）。そして、異常・故障判定部２は、異常判定フラグをＯＦＦして、切り替えＳＷを「正常」に切り替える（ステップＳ８）。

これにより、トルクセンサ信号がトルク信号として、ローパスフィルタ３、トルク指令算出部５、および微分制御部６に入力される（図１参照）。そして、トルク指令算出部５、微分制御部６、および収斂制御部７からの各指令値に基づいて、ゲイン可変部９で電流指令値が算出される。さらに、その電流指令値に基づいて、モータ駆動部１０によりモータ１１が駆動される。すなわち、トルクセンサ１の出力値Ｔｑに基づいて、モータ１１が制御される。

その際、トルク信号が、図４の時点Ｊ４や図５の時点Ｊ８でトルクセンサ信号と同等になるため、閾値レベルまで低下する。そして、図４の時点Ｊ４や図５の時点Ｊ８から、トルクセンサ信号が若干上昇してから低下するので、トルク信号も若干上昇してから低下する。トルク指令値と電流指令値は、トルク信号の影響を受けて、図４の時点Ｊ４や図５の時点Ｊ８で低下した後、若干上昇してから低下する。フィルタ後トルク信号は、トルク信号の高周波成分が除去されるので、図４の時点Ｊ４や図５の時点Ｊ８から若干低下する。

そして、図４の時点Ｊ５や図６の時点Ｊ９で、再び、トルクセンサ信号のレベルが閾値より低下すると、再度実行された図２のステップＳ１の後、異常・故障判定部２により、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値より小さい異常であると判定される（ステップＳ２：ＹＥＳ）。そして、異常・故障判定部２は、異常判定フラグをＯＮして、切り替えＳＷを「異常」に切り替える（ステップＳ３）。

これにより、再び、トルクセンサ１の出力値Ｔｑの代替値が、トルク信号として切り替えＳＷから出力される。このため、図４の時点Ｊ５や図６の時点Ｊ９に示すように、トルク信号、トルク指令値、および電流指令値が高いレベルまで上昇する。フィルタ後トルク信号は、低下しなくなり、高いレベルを維持する。

図４に示す例では、時点Ｊ５以降、トルクセンサ信号のレベルが閾値より小さくなったままである。このため、時点Ｊ５から、トルクセンサ１の出力値Ｔｑの異常状態が（図２のステップＳ４：ＹＥＳ）、所定時間Ｍ１継続して（ステップＳ５：ＹＥＳ）、トルクセンサ１の異常が検出される（図４の時点Ｊ６）。そして、ゲイン可変部９で算出される電流指令値が漸減されて行く。

さらに、時点Ｊ６から、トルクセンサ１の出力値Ｔｑの異常状態が（図２のステップＳ６：ＹＥＳ）、所定時間Ｍ２継続するため（ステップＳ７：ＹＥＳ）、トルクセンサ１の異常が確定される（図４の時点Ｊ７）。そして、ゲイン可変部９で算出される電流指令値が漸減され続けて、最終的に「０」となり、モータ１１が停止する。

図５に示す例では、トルクセンサ信号が、時点Ｊ９からある程度低下した後、上昇して、時点Ｊ１０で閾値以上となり、以降は閾値より高いレベルを維持している。このため、再度実行された図２のステップＳ１〜Ｓ４の後、時点Ｊ９から所定時間Ｍ１が経過する前に（ステップＳ５：ＮＯ）、時点Ｊ８でトルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値以上で正常になる（ステップＳ４：ＮＯ）。そして、異常判定フラグがＯＦＦされ、切り替えＳＷが「正常」に切り替えられる（ステップＳ８）。

これにより、トルク信号が、図５の時点Ｊ１０でトルクセンサ信号と同等になるため、一旦低下してから上昇して行き、以降は閾値より高いレベルを維持する。トルク指令値は、トルク信号の影響を受けて、図５の時点Ｊ１０で一旦低下してから、上昇して行き、高いレベルを維持する。電流指令値は、トルク信号の影響を受けて、図５の時点Ｊ１０で一旦低下してから、２段階の傾きで上昇して行き、高いレベルを維持する。

フィルタ後トルク信号は、トルク信号の高周波成分が除去されるので、図５の時点Ｊ１０から若干上昇した後、高いレベルを維持する。つまり、時点Ｊ１０で、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが異常から正常に復帰したときも、適切なトルク信号が確保されて、モータ１１が適切に制御される。

上記実施形態によると、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが異常になった場合に、該出力値Ｔｑに代えて、代替値に基づいてモータ１１を制御している。また、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが異常から正常になった場合に、代替値に代えて、トルクセンサ１の出力値Ｔｑに基づいてモータ１１を制御している。

このため、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが異常になった場合だけでなく、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが異常から正常に戻った場合にも、モータ１１を適切に制御することができる。またこれにより、ステアリングの挙動の大幅な変化を防止して、車両を不安定にさせないようにすることができる。

図６は、第２実施形態による電動機制御装置１００の動作を示したフローチャートである。図６の一連の動作は、電動機制御装置１００の起動中に繰り返し実行される。図７は、第２実施形態による電動機制御装置１００の各出力値の変化の一例を示したタイムチャートである。図８は、第２実施形態による電動機制御装置１００の各出力値の変化の他の例を示したタイムチャートである。以下の第２実施形態では、図６〜図８に加えて、図３も参照する。

図６において、まず、トルクセンサ１により操舵トルクを検出して（ステップＳ１）、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値より小さいか否かを判定する（ステップＳ２）。このとき、図３、図７、および図８の時点Ｊ１より前に示すように、トルクセンサ信号のレベルが閾値より高ければ、異常・故障判定部２は、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値以上で正常であると判定する（図６のステップＳ２：ＮＯ）。そして、異常判定フラグをＯＦＦして、切り替えＳＷを「正常」に切り替える（ステップＳ８）。

これにより、トルクセンサ信号がトルク信号となり、該トルク信号に基づいて、フィルタ後トルク信号、トルク指令値、および電流指令値が、図３、図７、および図８の時点Ｊ１より前に示すように、高いレベルに設定される。そして、この電流指令値に基づいて、モータ駆動部１０によりモータ１１が駆動される。すなわち、トルクセンサ１の出力値Ｔｑに基づいてモータ１１が制御される。

その後、図３、図７、および図８の時点Ｊ１に示すように、トルクセンサ信号の過小異常が発生すると、異常・故障判定部２は、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値より小さくて異常であると判定する（図６のステップＳ２：ＹＥＳ）。そして、異常・故障判定部２は、異常判定フラグをＯＮして、切り替えＳＷを「異常」に切り替える（ステップＳ３）。

これにより、遅延回路４から出力される代替値がトルク信号となり、該トルク信号に基づいて、フィルタ後トルク信号、トルク指令値、および電流指令値が設定される。代替値は、異常になる前の正常なトルクセンサ信号に基づいて、閾値より高く設定されている。このため、図３、図７、および図８の時点Ｊ１以降に示すように、トルクセンサ信号が低下しても、トルク信号は低下することなく、高いレベルを維持する。また、フィルタ後トルク信号、トルク指令値、および電流指令値も、低下することなく、高いレベルを維持する。

代替値に基づいて設定された電流指令値により、モータ駆動部１０がモータ１１を駆動する。すなわち、異常なトルクセンサ１の出力値Ｔｑではなく、代替値に基づいてモータ１１が制御される。

図６のステップＳ３の後、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値より小さい異常状態で（ステップＳ４：ＹＥＳ）、所定時間Ｍ１が経過すると（ステップＳ５：ＹＥＳ）、異常・故障判定部２がトルクセンサ１の異常検出をゲイン可変部９に通知する（図３および図８の時点Ｊ２）。すると、ゲイン可変部９が、ゲインレベルを漸減して、電流指令値を算出する。これにより、図３および図８の時点Ｊ２以降に示すように、電流指令値が漸減される。

図６のステップＳ５の後、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値より小さい異常状態で（ステップＳ６：ＹＥＳ）、所定時間Ｍ２が経過すると（ステップＳ７：ＹＥＳ）、異常・故障判定部２により、トルクセンサ１が故障であると判定される。また、トルクセンサ１の異常確定が異常・故障判定部２からゲイン可変部９に通知される（図３の時点Ｊ３）。すると、ゲイン可変部９が、ゲインレベルを「０」まで漸減し続けて、電流指令値を算出する。これにより、図３の時点Ｊ３以降に示すように、電流指令値が漸減され続けて、最終的に「０」となり、モータ１１が停止する。

一方、図７の時点Ｊ４や図８の時点Ｊ８では、異常検出待ち（図６のステップＳ４およびＳ５）や、異常確定待ち（ステップＳ６およびＳ７）の際に、トルクセンサ信号のレベルが閾値より高くなっている。この場合、異常・故障判定部２は、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値以上で正常であると判定する（図６のステップＳ４：ＮＯ、ステップＳ６：ＮＯ）。

そして、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値以上の正常状態で、所定時間Ｍ３が経過するのを待つ（ステップＳ４およびＳ９、ステップＳ６およびＳ１０）。この正常検出待ちの所定時間Ｍ３は、異常検出待ちの所定時間Ｍ１や異常確定待ちの所定時間Ｍ２より短く設定されている（Ｍ３＜Ｍ１＜Ｍ２）。

図７および図８に示す例では、図７の時点Ｊ４や図８の時点Ｊ８で、トルクセンサ信号のレベルが閾値より高くなってから、所定時間Ｍ３が経過するまでに（図６のステップＳ９：ＮＯ、ステップＳ１０：ＮＯ）、図７の時点Ｊ５や図８の時点Ｊ９で、再びトルクセンサ信号のレベルが閾値より小さくなっている。この場合、異常・故障判定部２が、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値より小さくて異常であると判定し（図６のステップＳ４：ＹＥＳ、ステップＳ６：ＹＥＳ）、再び、異常検出待ち（ステップＳ４およびＳ５）または異常確定待ち（ステップＳ６およびＳ７）となる。

これにより、図７および図８に示すように、一旦閾値より小さくなったトルクセンサ信号が、図７の時点Ｊ４〜Ｊ５や図８の時点Ｊ８〜Ｊ９で、一時的（所定時間Ｍ３より短い時間）に閾値以上になっても、異常判定フラグはＯＮのままであり、切り替えＳＷは「異常」のままである。このため、トルクセンサ１の出力値Ｔｑの代替値が継続してトルク信号となり、図７の時点Ｊ４以降や図８の時点Ｊ８〜Ｊ９に示すように、トルク信号が、変動することなく、閾値より高いレベルを維持する。また、フィルタ後トルク信号とトルク指令値も、変動することなく、高いレベルを維持する。電流指令値は、漸減し続ける。

図７に示す例では、時点Ｊ５以降、トルクセンサ信号のレベルが閾値より小さくなったままである。このため、再度実行された図６のステップＳ１〜Ｓ３の後、時点Ｊ５から、トルクセンサ１の出力値Ｔｑの異常状態（図６のステップＳ４：ＹＥＳ）が、所定時間Ｍ１継続して（ステップＳ５：ＹＥＳ）、トルクセンサ１の異常が検出される（図７の時点Ｊ６）。そして、ゲイン可変部９で算出される電流指令値が漸減されて行く。

さらに、時点Ｊ６から、トルクセンサ１の出力値Ｔｑの異常状態が（図６のステップＳ６：ＹＥＳ）、所定時間Ｍ２継続するため（ステップＳ７：ＹＥＳ）、トルクセンサ１の異常が確定される（図７の時点Ｊ７）。そして、ゲイン可変部９で算出される電流指令値が漸減され続けて、最終的に「０」となり、モータ１１が停止する。

図８に示す例では、トルクセンサ信号のレベルが、時点Ｊ９からある程度低下した後、上昇して、時点Ｊ１０で閾値以上となっている。このため、再度実行された図６のステップＳ１〜Ｓ４の後、時点Ｊ９から所定時間Ｍ１が経過する前に（図６のステップＳ５：ＮＯ）、時点Ｊ１０で異常・故障判定部２により、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値以上で正常になったと判定される（図６のステップＳ４：ＮＯ）。そして、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値以上の正常状態で、所定時間Ｍ３が経過するのを待つ（ステップＳ４およびＳ９）。

図８の時点Ｊ１０以降では、トルクセンサ信号が閾値以上のレベルを維持している。このため、時点Ｊ１０から、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値以上の正常状態を継続し（図６のステップＳ４：ＮＯ）、時点Ｊ１１で、所定時間Ｍ３が経過する（図６のステップＳ９：ＹＥＳ）。すると、異常・故障判定部２が、異常判定フラグをＯＦＦして、切り替えＳＷを「正常」に切り替える（ステップＳ８）。

これにより、図８の時点Ｊ１１で、トルク信号がトルクセンサ信号と同等になるため、以降は閾値より高い一定レベルを維持する。トルク指令値とフィルタ後トルク信号も、高い一定レベルを維持する。電流指令値は、時点Ｊ１１から漸増した後、高い一定レベルを維持する。時点Ｊ１１以降は、正常なトルクセンサ１の出力値Ｔｑに基づいて、モータ１１が適切に制御される。

上記実施形態によると、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが異常になった場合に、代替値に基づいてモータ１１を制御し、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが異常から正常になった場合に、トルクセンサ１の出力値Ｔｑに基づいてモータ１１を制御している。このため、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが異常から正常に戻った場合にも、モータ１１を適切に制御することができる。

また、上記実施形態では、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが異常から正常になって、該正常状態が所定時間Ｍ３継続したときに、代替値に代えて、トルクセンサ１の出力値Ｔｑに基づいてモータ１１を制御している。このため、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが一時的に異常から正常に切り替わっても、代替値に基づいてモータ１１を制御する状態が保持され、出力値Ｔｑの変動の影響を受けずに、モータ１１を安定に制御することができる。

また、上記実施形態では、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが異常状態になると、直ぐに切り替えＳＷを「正常」から「異常」に切り替えるのに対し、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが正常状態で所定時間Ｍ３経過したときに、切り替えＳＷを「異常」から「正常」に切り替えている。つまり、トルクセンサ１の出力値Ｔｑから代替値に切り替えるのに要する時間が、代替値からトルクセンサ１の出力値Ｔｑに切り替えるのに要する時間より短くなっている。

このため、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが異常になったときに、即座に正常な代替値に基づいてモータ１１を適切に制御することができる。また、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが異常から正常になって、該正常状態が安定したときに、正常なトルクセンサ１の出力値Ｔｑに基づいてモータ１１を適切に制御することができる。

さらに、上記実施形態では、異常・故障判定部２がトルクセンサ１の故障を判定するのに要する時間（Ｍ１＋Ｍ２）が、代替値からトルクセンサ１の出力値Ｔｑに切り替えるのに要する時間（Ｍ３）より長くなっている。このため、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが一旦異常になってから正常に復帰する前に、トルクセンサ１が故障であると誤判定するのを防止することができる。

本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、上記実施形態では、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが閾値より小さいか否かによって、異常と正常を判定した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、上限閾値と下限閾値とを設定して、トルクセンサ１の出力値Ｔｑが、上限閾値から下限閾値までの範囲内にあれば正常と判定し、上限閾値から下限閾値までの範囲外にあれば異常と判定するようにしてもよい。また、トルクセンサ１の出力値Ｔｑの変動に基づいて、正常か異常かを判定するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ローパスフィルタ３と遅延回路４により、過去の正常なトルクセンサ１の出力値Ｔｑに基づいて、代替値を設定した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。たとえば、異常になる直前のトルクセンサ１の出力値Ｔｑや、異常になる前の複数サンプルのトルクセンサ１の出力値Ｔｑの平均値などの演算値や、該複数サンプルの出力値Ｔｑから関数を求めて予測した予測値などを、代替値としてもよい。また、トルク値だけでなく、異常になる前のトルク指令値や電流指令値などを代替値としたり、該指令値に基づく算出値を代替値としたりしてもよい。また、ローパスフィルタ３の時定数を、トルクセンサ１の出力値Ｔｑの異常状態に応じて変化させて、ローパスフィルタ３からの出力値を代替値としてもよい。

さらに、上記実施形態では、電動パワーステアリング用の電動機制御装置１００における、トルクセンサ１のフェールセーフのために、本発明を適用した例を挙げたが、これ以外の用途の電動機制御装置における、センサなどの変動値検出手段のフェールセーフに対しても、本発明を適用することは可能である。

１ トルクセンサ
２ 異常・故障判定部
３ ローパスフィルタ
４ 遅延回路
１１ モータ
１００ 電動機制御装置
Ｍ１ 異常検出待ちの所定時間
Ｍ２ 異常確定待ちの所定時間
Ｍ３ 正常検出待ちの所定時間
Ｔｑ トルクセンサの出力値

Claims (5)

1. 電動機を制御するために必要な変動値を検出する変動値検出手段と、
   前記変動値検出手段の出力値が異常であるか正常であるかを判定する出力値判定部と、
   前記変動値検出手段の出力値の代替値を設定する代替値設定手段と、を備え、
   前記変動値検出手段の出力値に基づいて前記電動機を制御している際に、
   前記変動値検出手段の出力値が異常になった場合、
   前記変動値検出手段の出力値に代えて、前記代替値に基づいて前記電動機を制御する電動機制御装置において、
   前記変動値検出手段の出力値が一旦異常になってから正常になった場合、
   前記代替値に代えて、前記変動値検出手段の出力値に基づいて前記電動機を制御する、ことを特徴とする電動機制御装置。
2. 請求項１に記載の電動機制御装置において、
   前記変動値検出手段の出力値が一旦異常になってから正常になって、該正常状態が所定時間継続した場合に、
   前記代替値に代えて、前記変動値検出手段の出力値に基づいて前記電動機を制御する、ことを特徴とする電動機制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電動機制御装置において、
   前記変動値検出手段の出力値から前記代替値に切り替えるのに要する時間は、前記代替値から前記変動値検出手段の出力値に切り替えるのに要する時間より短い、ことを特徴とする電動機制御装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電動機制御装置において、
   前記変動値検出手段の出力値の異常状態が所定時間継続したときに、前記変動値検出手段が故障であると判定する故障判定手段を備え、
   前記故障判定手段が前記変動値検出手段の故障を判定するのに要する時間は、前記代替値から前記変動値検出手段の出力値に切り替えるのに要する時間より長い、ことを特徴とする電動機制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電動機制御装置において、
   前記電動機は、ステアリングの操舵補助力を付与するモータから成り、
   前記変動値検出手段は、ステアリングの操舵トルクを検出するトルクセンサから成り、
   当該電動機制御装置は、電動パワーステアリング用の電子制御装置であって、前記トルクセンサの出力値または前記代替値に基づいて前記モータを制御する、ことを特徴とする電動機制御装置。

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