JP4385884B2 - 電気式動力舵取装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータのアシスト力により操舵を補助する電気式動力舵取装置に関するものである。

電気式動力舵取装置は、一般に、ステアリングホイールによる操舵を補助可能なアシスト力を出力するモータと、ステアリングホイールによる操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵トルクに基づいてモータの電流指令値を演算する演算手段と、電流指令値に基づいてモータによるアシスト力の発生を制御する制御手段と、により構成されており、例えば、演算手段はＥＣＵ（Electronic Control Unit ）により、また制御手段はモータ駆動回路により、それぞれ実現されている。そして、トルクセンサとＥＣＵとの間、またＥＣＵとモータ駆動回路との間、さらにモータ駆動回路とモータとの間、はそれぞれワイヤハーネス（接続手段）によって電気的に接続され、これらの間で送受されるセンサ信号や各種制御信号等のやりとりを可能にしている。

ところで、このようなモータ、トルクセンサ、ＥＣＵ、モータ駆動回路、ワイヤハーネス等のハードウェアにより構成される当該電気式動力舵取装置は、通常、車両に搭載されていることから、エンジンや路面から受ける振動、周囲環境から受ける温湿度変化、排気ガス、砂塵等あるいは経年経時によりこれらのハードウェアの電気的特性に影響を与え、ハードウェアの異常に至ることがある。特に、ワイヤハーネス同士を接続するコネクタやワイヤハーネスとＥＣＵ等の回路基板とを接続するコネクタについては、振動や経年変化によって電気的な接触不良を招くことがあり、また砂利道等を走行中、車輪により跳ね上げられた小石等によってワイヤハーネスを傷つけそれが原因で当該ワイヤハーネスの断線に至たることも想定され得る。

例えば、コネクタの接触不良や回路部品等のはんだ付け不良等を原因とするハードウェアの異常は、振動や温湿度変化の状況によっては必ずしも常に発生するという性質のものではなく、その時々の条件によって異常が発生したりしなかったりする。そのため、このような電気式動力舵取装置においては、例えば、下記特許文献１に開示される「電動操舵装置」のように、異常発生時にはモータのアシストトルク（アシスト力）をゼロとして、二次故障等の発生を防止するフェールセーフ制御を行い、異常発生時から正常な状態に復帰したことを判定すると、当該モータのアシストトルクを規定値まで立ち上げる制御を行い得るような構成を採っている。

そして、アシストトルクを立ち上げる際には、急激にトルクを増加させるのではなく、運転者の操舵時に限って徐々に規定値までトルクを高める制御を行うことにより、アシストトルクの急変を防止し、操舵の違和感を運転者に与えないようにしている。
特開平１０−１８１６１６号公報（第２頁〜第４頁、図１〜３）

しかしながら、上記特許文献１に開示される「電動操舵装置」によると、異常時から正常時に復帰するアシストトルクの立ち上げの際に、アシストトルクを急激に増加させることなく、徐々に増加させていることから（特許文献１の請求項１、段落番号００１１，００２９等）、ステアリングホイールが急に軽くなったような操舵感覚、つまり「舵（だ）が抜けた」ような操舵感覚を与えることはないものの、このようにアシストトルクを増加させる制御を運転者による操舵時に限定して行っている（特許文献１の請求項１、段落番号００１１，００２７等、図２，３）。

このため、ハードウェアが正常状態に戻っていても、運転者による操舵がない限り、モータによるアシストトルクが規定値まで立ち上がらないことから、操舵がない場合にはアシストトルクは復帰しない。アシストトルクの発生が運転者による操舵力を補うことを目的とする以上、このような制御によりアシストトルクの増加を操舵時に限定することは、一見合理的ではある。ところが、操舵していない状況下においてハードウェアに異常が発生し直ぐに回復した場合には、その間には運転者により操舵が行われていないことから、その後の操舵の開始時にアシストしない。そのため、このような場合には、ステアリングホイールが急に重くなったような操舵感覚を運転者に与えてしまうので、逆に、操舵感覚の悪化を招くという課題がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、操舵感覚を向上し得る電気式動力舵取装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１の手段を採用する。この手段によると、異常検出手段により、モータ、トルクセンサ、演算手段、制御手段およびこれらを電気的にそれぞれ接続する接続手段を含めたハードウェアの少なくとも１つの電気的異常を検出し、この異常検出手段によりハードウェアの電気的異常が検出された場合、モータによるアシスト力の出力が減少するように異常時制御手段によって制御手段を制御する。そして、異常検出手段によるハードウェアの電気的異常の検出後、異常検出手段により当該電気的異常が検出されなくなった場合、モータによるアシスト力の出力が所定の中間値まで直ちに増加するように第一次復帰制御手段によって制御手段を制御し、第一次復帰制御手段によりモータによるアシスト力の出力が所定の中間値まで増加した後、モータによるアシスト力の出力が所定の復帰値まで徐々に増加するように第二次復帰制御手段によって制御手段を制御する。

これにより、モータやトルクセンサ等のハードウェアに一旦は電気的異常が発生しモータによるアシスト力の出力が減少しても、その後、何らかの理由により当該電気的異常が解消した場合には、モータによるアシスト力の出力が所定の中間値（例えば、舵抜けしない程度のアシスト力）まで直ちに増加するので、ステアリングホイールが急に重くなるような操舵感覚を与えることを防止できる。また、モータによるアシスト力の出力が所定の中間値まで増加した後、当該アシスト力の出力が所定の復帰値まで徐々に増加するので、ステアリングホイールがある程度重くなっても、その後のアシスト力の増加によりステアリングホイールの回転が急に軽くなる、つまり「急に舵が抜ける」というような操舵感覚を与えることを防止できる。
特許請求の範囲に記載の請求項２の手段を採用することによって、ハードウェアの電気的異常が検出されてからその電気的異常が検出されなくなるまでの異常継続時間ｔが所定時間未満（例えば、０＜ｔ＜１秒間）である場合には、所定の復帰値は、電気的異常の検出直前に記憶手段に記憶された電流指令値に基づいて出力されるモータによるアシスト力であり、所定の中間値は、当該所定の復帰値のほぼ１／２である。これにより、モータやトルクセンサ等のハードウェアに一旦は電気的異常が発生しモータによるアシスト力の出力が減少しても、その後、短期間に（例えば、０＜ｔ＜１秒間）、何らかの理由により当該電気的異常が解消した場合には、当該アシスト力は、所定の中間値まで直ちに増加した後、さらに所定の復帰値（当該電気的異常の検出直前に記憶手段に記憶された電流指令値に基づいて出力されるモータによるアシスト力）まで徐々に増加するので、ステアリングホイールがある程度重くなる操舵感を運転者に一旦は与えたとしても、その後、当該電気的異常の検出直前の操舵感覚を運転者に与えることができる。

特許請求の範囲に記載の請求項３の手段を採用することによって、ハードウェアの電気的異常が検出されてからその電気的異常が検出されなくなるまでの異常継続時間ｔが所定時間以上（例えば、１秒間≦ｔ）である場合には、所定の復帰値は、予め設定された所定のアシスト力（例えば、最大アシスト力の８０％）であり、所定の中間値は、当該所定の復帰値のほぼ１／２（例えば、最大アシスト力の４０％）である。これにより、モータやトルクセンサ等のハードウェアに一旦は電気的異常が発生しモータによるアシスト力の出力が減少しても、その後、長期間経過後に（例えば、１秒間≦ｔ）、何らかの理由により当該電気的異常が解消した場合には、当該所定の中間値まで直ちに増加した後、さらに所定の復帰値（予め設定された所定のアシスト力）まで徐々に増加するので、ステアリングホイールがある程度重くなる操舵感を運転者に一旦は与えたとしても、その後、予め設定された所定のアシスト力による操舵感覚を運転者に与えることができる。即ち、このような場合には、当該ハードウェアの電気的異常が検出されてから長時間経過しているので、異常継続時間の間に、当該電気的異常の検出直前とは異なった操舵が運転者により行われている可能性が高い。そのため、当該電気的異常の検出直前に記憶手段に記憶された電流指令値に関係なく、予め設定された所定の中間値まで直ちに増加させた後、予め設定された所定のアシスト力まで徐々に増加させる。

請求項１の発明では、モータやトルクセンサ等のハードウェアに一旦は電気的異常が発生しモータによるアシスト力の出力が減少しても、その後、何らかの理由により当該電気的異常が解消した場合には、モータによるアシスト力の出力が所定の中間値（例えば、舵抜けしない程度のアシスト力）まで直ちに増加するので、ステアリングホイールが急に重くなるような操舵感覚を与えることを防止できる。また、モータによるアシスト力の出力が所定の中間値まで増加した後、当該アシスト力の出力が所定の復帰値まで徐々に増加するので、ステアリングホイールがある程度重くなっても、その後のアシスト力の増加によりステアリングホイールが急に軽くなる、つまり「急に舵が抜ける」というような操舵感覚を与えることを防止できる。したがって、舵抜け感を防止しつつ、異常時のアシストから正常時のアシストにスムースに移行できるので、操舵感覚を向上することができる。

請求項２の発明では、モータやトルクセンサ等のハードウェアに一旦は電気的異常が発生しモータによるアシスト力の出力が減少しても、その後、短期間に（例えば、０＜ｔ≦１秒間）、何らかの理由により当該電気的異常が解消した場合には、当該アシスト力は、所定の中間値まで直ちに増加した後、さらに所定の復帰値（当該電気的異常の検出直前に記憶手段に記憶された電流指令値に基づいて出力されるモータによるアシスト力）まで徐々に増加するので、ステアリングホイールがある程度重くなる操舵感を運転者に一旦は与えたとしても、その後、当該電気的異常の検出直前の操舵感覚を運転者に与えることができる。したがって、舵抜け感を防止しつつ、異常発生直前のアシスト、つまり正常時のアシストにスムースに移行できるので、操舵感覚を向上することができる。

請求項３の発明では、モータやトルクセンサ等のハードウェアに一旦は電気的異常が発生しモータによるアシスト力の出力が減少しても、その後、長期間経過後に（例えば、１秒間≦ｔ）、何らかの理由により当該電気的異常が解消した場合には、当該所定の中間値まで直ちに増加した後、さらに所定の復帰値（予め設定された所定のアシスト力）まで徐々に増加するので、ステアリングホイールがある程度重くなる操舵感を運転者に一旦は与えたとしても、その後、予め設定された所定のアシスト力による操舵感覚を運転者に与えることができる。即ち、このような場合には、当該ハードウェアの電気的異常が検出されてから長時間経過しているので、異常継続時間の間に、当該電気的異常の検出直前とは異なった操舵が運転者により行われている可能性が高い。したがって、当該電気的異常の検出直前に記憶手段に記憶された電流指令値に関係なく、予め設定された所定の中間値まで直ちに増加させた後、予め設定された所定のアシスト力まで徐々に増加させることで、舵抜け感を防止しつつ、正常時のアシストにスムースに移行できるので、操舵感覚を向上することができる。

以下、本発明の電気式動力舵取装置に係る一実施形態を図１〜６に基づいて説明する。まず本実施形態の電気式動力舵取装置２０のハードウェア構成を図１(A) 、図１(B) を参照して説明する。
図１(A) に示すように、電気式動力舵取装置２０は、自動車等の車両の操舵を操舵力の面から補助する装置で、主に、ステアリングホイール２１、ステアリング軸２２、ピニオン入力軸２３、トルクセンサ２４、減速機２７、ラックアンドピニオン２８、ロッド２９、モータＭ、ＥＣＵ３０、モータ回転角センサ３３等から構成されている。

図１(A) に示すように、ステアリングホイール２１には、ステアリング軸２２の一端側が接続されており、このステアリング軸２２の他端側にはトルクセンサ２４の入力側が接続されている。またこのトルクセンサ２４の出力側には、ラックアンドピニオン２８のピニオン入力軸２３の一端側が接続されている。トルクセンサ２４は、図略のトーションバーとこのトーションバーを挟むようにトーションバーの両端に取り付けられた２つのレゾルバとからなり、トーションバーの一端側を入力、他端側を出力とする入出力間で生じるトーションバーの捻れ量等を当該２つのレゾルバにより検出することで、ステアリングホイール２１による操舵トルクＴｈや操舵角θＨを検出し得るように構成されている。

トルクセンサ２４の出力側に接続されるピニオン入力軸２３の途中には、減速機２７が連結されており、モータＭから出力されるアシスト力をこの減速機２７を介してピニオン入力軸２３に伝達し得るように構成されている。モータＭには、モータＭの回転角θＭを検出可能なモータ回転方向検出手段としてのモータ回転角センサ３３が取り付けられており、このモータ回転角θＭやトルクセンサ２４による操舵トルクＴｈ、操舵角θＨ等に基づいてＥＣＵ３０によるモータＭの駆動制御が行われている。

一方、このピニオン入力軸２３の他端側には、ラックアンドピニオン２８を構成する図略のラック軸のラック溝に噛合可能なピニオンギヤが形成されている。このラックアンドピニオン２８では、ピニオン入力軸２３の回転運動をラック軸の直線運動に変換可能にしており、またこのラック軸の両端にはロッド２９が連結され、さらにこのロッド２９の端部には図略のナックル等を介して操舵輪ＦＲ、ＦＬが連結されている。これにより、ピニオン入力軸２３が回転すると、ラックアンドピニオン２８、ロッド２９等を介して操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角θTir を変化させることができるので、ピニオン入力軸２３の回転量および回転方向に従った操舵輪ＦＲ、ＦＬの操舵を可能にしている。

ＥＣＵ３０は、図１(B) に示すように、主に、Ａ／Ｄ変換器等の周辺ＬＳＩや半導体メモリ装置等を備えたＭＰＵ(Micro Processor Unit)、トルクセンサ２４やモータ回転角センサ３３あるいは図略の車速センサ等による各種センサ情報（操舵トルク信号、操舵角信号、モータ回転角信号、車速信号）等を入出力可能な入出力インターフェイスＩ／Ｆ、およびＭＰＵから出力されるモータ電流指令に基づいてＰＷＭ制御によるモータ電流をモータＭに供給可能なモータ駆動回路３５から構成されている。なおこのＭＰＵの半導体メモリ装置（以下「メモリ」という。）には、後述する異常時復帰処理を可能にする異常時復帰プログラム等が格納されている。

トルクセンサ２４、モータ回転角センサ３３や車速センサ等とＥＣＵ３０との間、ＥＣＵ３０のモータ駆動回路３５とモータＭとの間あるいはＥＣＵ３０とバッテリ（直流電源装置）との間は、ワイヤハーネスＷＨや図略のコネクタによって電気的に接続されている。なお、図１(B) に示す符号３７は、モータＭに実際に流れるモータ電流を検出し得る電流センサ３７であり、この電流センサ３７により検出されたモータ電流に関するセンサ情報は、モータ電流信号として入出力インターフェイスＩ／Ｆを介してＭＰＵに入力され得るように、ＥＣＵ３０と電流センサ３７との間もワイヤハーネスＷＨやコネクタにより電気的に接続されている。これらのワイヤハーネスＷＨやコネクタは、特許請求の範囲に記載の「接続手段」に相当し得るものである。

このように構成することにより、車両に搭載された電気式動力舵取装置２０では、ステアリングホイール２１による操舵トルクＴｈをトルクセンサ２４により検出し、また車速センサにより車両の走行速度（車速）Ｖを検出する。そして、この操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに応じたモータ電流指令値iq^* をＥＣＵ３０のＭＰＵにより演算し、さらにこのモータ電流指令値iq^* に基づいてモータＭによるアシスト力の発生をモータ駆動回路３５により制御する。これにより、電気式動力舵取装置２０は、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに応じて発生するモータＭのアシスト力により当該車両の運転者のステアリングホイール２１による操舵を補助可能にしている。

次に、このＥＣＵ３０およびモータ駆動回路３５によるアシスト力の制御処理の概要を図２に基づいて説明する。ＥＣＵ３０のＭＰＵにより行われるアシスト力の制御は、位相補償部３０ａ、電流指令値演算部３０ｂ、異常時復帰処理部３０ｃ、電流制御部３０ｄおよびＰＷＭ演算部３０ｅにより構成されている。なお、異常時復帰処理部３０ｃは、トルクセンサ２４、ＥＣＵ３０、モータ回転角センサ３３、モータ駆動回路３５、電流センサ３７およびこれらを電気的に接続するワイヤハーネスＷＨ、コネクタ等のハードウェアの少なくとも１つに電気的異常（以下「異常」という。）が発生した場合に、異常時復帰処理（図３）により制御されるものである。そのため、ここでは異常時復帰処理部３０ｃによる制御内容の詳細な説明は行わず、図３に示す異常時復帰処理の説明と併せて行う。

まずトルクセンサ２４により検出された操舵トルクＴｈは、入出力インターフェイスＩ／Ｆを介してＭＰＵに入力されると、電気式動力舵取装置２０の安定性を高めるために位相補償部３０ａにより位相補償処理が行われた後、電流指令値演算部３０ｂに出力される。位相補償された操舵トルクＴｈが入力される電流指令値演算部３０ｂには、図略の車速センサにより検出された車速Ｖも入力されるので、電流指令値演算部３０ｂでは、ＭＰＵのメモリに予め記憶されているアシストマップに基づいて、操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに対応した電流指令値iq^* を演算する。この電流指令値演算部３０ｂでは、操舵トルクＴｈのみならず車速Ｖにも対応した電流指令値iq^* の演算を行っているので、例えば、車速Ｖが小さいときには大きなアシスト力を出力するように、また車速Ｖが大きいときには小さなアシスト力を出力するように、電流指令値iq^* を演算する、いわゆる車速依存型の電流指令値演算が行われている。

トルクセンサ２４等のハードウェアが正常な場合（異常でない場合）には、後述するように可変ゲイン・漸増目標値演算部３０c2により可変ゲインＧｖに１が設定されるので、電流指令値演算部３０ｂにより演算された電流指令値iq^* に可変ゲインＧｖ（＝１）を乗じた演算を可変ゲイン・漸増目標値演算部３０c2により行うことによって、減増処理部３０c1によりゲイン可変後電流指令値iq'^*が電流制御部３０ｄに出力される。これにより、当該ハードウェアの正常時には、実質的に異常時復帰処理部３０ｃでは何も行われることなく、電流指令値演算部３０ｂから出力された電流指令値iq^* がゲイン可変後電流指令値iq'^*（この場合、iq'^*＝iq^* ）としてそのまま電流制御部３０ｄに出力される。

ゲイン可変後電流指令値iq'^*（＝iq^* ）が入力された電流制御部３０ｄでは、電流センサ３７により検出された実際のモータ電流との差に相当する信号に基づいて、ＰＩ制御値やＰＩＤ制御値を演算し、この制御値をＰＷＭ演算部３０ｅに出力する。ＰＷＭ演算部３０ｅでは、この制御値に応じたＰＷＭ演算を行い、その演算結果であるＰＷＭ制御信号をモータ駆動回路３５に出力する。この結果、モータ駆動回路３５では、これらの制御信号に基づいてモータＭを駆動制御することでモータＭによる適正なアシスト力を発生させることが可能となる。

ここで、ＥＣＵ３０による異常時復帰処理部３０ｃの処理概要を図２〜図６に基づいて説明する。この異常時復帰処理部３０ｃは、例えば図３に示す異常時復帰処理をＥＣＵ３０のＭＰＵにより１トリップ中、継続的に実行することによって実現されるものである。なお、この図３に示す異常時復帰処理は、ＭＰＵのメモリに格納されている異常時復帰プログラムを実行することにより実現される。また「１トリップ」とは、当該車両のイグニッションスイッチがオンされてから当該イグニッションスイッチがオフされるまでの期間のことをいう。

図３に示すように、異常時復帰処理では、まずステップＳ１０１により初期化処理が行われる。即ち、ＭＰＵのメモリ（ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、レジスタ等）や入出力インターフェイスＩ／Ｆ等の異常の有無を確認するセルフテストや、異常時復帰処理に用いられる制御変数や作業領域として当該メモリに確保される所定領域に所定の初期値を設定する処理を行う。これにより、可変ゲインＧｖは「１」に設定される。

次のステップＳ１０３では、トルクセンサ２４等のハードウェアに異常が発生しているか否かを検出する処理が行われる。この処理は、例えば、トルクセンサ２４からＭＰＵに入力される操舵トルクＴｈのデータ値が所定範囲を超えているか否かを監視することにより行う。また、車速センサや電流センサ３７等の各センサから入力されるデータ値についても同様に監視を行い、さらにＥＣＵ３０自体の異常については、例えば、ステップＳ１０１による初期化処理において行われたセルフテストの結果に基づいてメモリや入出力インターフェイスＩ／Ｆ等に異常があるか否かを検出する。なお、ステップＳ１０３による異常検出の対象は、トルクセンサ２４、ＥＣＵ３０、モータ回転角センサ３３、モータ駆動回路３５、電流センサ３７およびこれらを電気的に接続するワイヤハーネスＷＨ、コネクタ等のハードウェアで、これらは特許請求の範囲に記載の「ハードウェア」に相当し得るものである。また、このステップＳ１０３は、特許請求の範囲に記載の「異常検出手段」に相当し得るものである。

ステップＳ１０５では、ステップＳ１０３による異常検出の結果に基づいて、異常発生の有無を判断する処理が行われる。そして、当該異常が発生している場合には（Ｓ１０５でＹｅｓ）、ステップＳ１０７に処理を移行し、当該異常が発生していない場合には（Ｓ１０５でＮｏ）、ステップＳ１０３に処理を移行する。これにより、トルクセンサ２４等のハードウェアに異常が発生していない場合には（Ｓ１０５でＮｏ）、再度、ステップＳ１０３によってハードウェアに異常が発生しているか否かを検出する処理が行われる。

ステップＳ１０７では、急減処理が行われる。即ち、異常時復帰処理部３０ｃの可変ゲイン・漸増目標値演算部３０c2により減少目標値を０（ゼロ）または略０（ほぼゼロ）に設定し、異常時復帰処理部３０ｃにより出力されるゲイン可変後電流指令値iq'^*が当該急減目標値に到達するまで電流制御部３０ｄに出力するゲイン可変後電流指令値iq'^*を減増処理部３０c1により急速に絞る処理を行う。これにより、モータ駆動回路３５からモータＭに対して出力されるモータ電流が急激に減少するので、図４に示すように、当該ハードウェアの異常発生後、モータＭによるアシスト力のレベル（以下「アシストレベル」という。）が直ちに減少するようにアシスト制御を行うことができる。なおこのステップＳ１０７および減増処理部３０c1は、特許請求の範囲に記載の「異常時制御手段」に相当し得るものである。

次のステップＳ１０９では、トルクセンサ２４等のハードウェアに異常が発生しているか否かを検出する処理が行われる。この処理は、前述したステップＳ１０３とほぼ同様で、例えば、各センサのデータ値が所定範囲を超えているか否か等の監視を行うことによって、ステップＳ１０３により一旦、異常が発生したと判断されても、正常状態に戻る可能性があるのでその有無を検出する。なお、このステップＳ１０９は、特許請求の範囲に記載の「異常検出手段」に相当し得るものである。

即ち、ステップＳ１０９による異常検出の対象であるハードウェア（トルクセンサ２４、ＥＣＵ３０、モータ回転角センサ３３、モータ駆動回路３５、電流センサ３７およびこれらを電気的に接続するワイヤハーネスＷＨ、コネクタ等）の異常は、例えば、コネクタの接触不良や回路部品等のはんだ付け不良等により振動や温湿度変化の状況によっては必ずしも常に発生するという性質のものではなく、その時々の条件によって異常が発生したりしなかったりするし、またワイヤハーネスＷＨは、断線しかかった状態からセンサ信号等の導通を不能にする完全に断線した状態に至るまでには、導通・不通を数回繰り返し得る。そのため、例えば、数ミリ秒〜数秒程度の期間において「異常→正常→異常→正常…」の各状態を繰り返す可能性があるので、本ステップＳ１０９によりハードウェアの異常を再度検出するようにしている。

続くステップＳ１１１では、正常確定したか否かの判断処理が行われる。即ち、ステップＳ１０９により検出されたハードウェアの異常の有無に基づいて当該ハードウェアが正常状態に復帰したか否かを判断する。そして、もし所定期間以上正常状態に復帰していれば正常確定と判断し（Ｓ１１１でＹｅｓ）、次のステップＳ１１３に処理を移行する。一方、異常状態を維持しており、正常確定と判断することができない場合には（Ｓ１１１でＮｏ）、ステップＳ１０９に処理を移行して、再度、ハードウェアの異常を検出する。

次のステップＳ１１３では急増目標値を演算する処理が行われ、さらにステップＳ１１５では急増処理が行われる。即ち、可変ゲイン・漸増目標値演算部３０c2により増加目標値を予め決定されている中間目標値（所定の中間値）に設定し（Ｓ１１３）、異常時復帰処理部３０ｃにより出力されるゲイン可変後電流指令値iq'^*が当該中間目標値に到達するまで電流制御部３０ｄに出力するゲイン可変後電流指令値iq'^*を減増処理部３０c1により急速に増加させる処理を行う（Ｓ１１５）。これにより、モータ駆動回路３５からモータＭに対して出力されるモータ電流が急激に増加するので、図４に示すように、当該ハードウェアの正常確定後、モータＭのアシストレベルが直ちに増加するようにアシスト制御を行うことができる（同図の破線α内）。なお、このステップＳ１１３、１１５、減増処理部３０c1および可変ゲイン・漸増目標値演算部３０c2は、特許請求の範囲に記載の「第一次復帰制御手段」に相当し得るものである。

なお、この中間目標値は、例えば、予め設定されている基本アシスト電流指令値iqf^*（所定の復帰値）に０．５の可変ゲインＧｖをかけることにより、当該基本アシスト電流指令値iqf^*のほぼ１／２に設定される。これにより、例えば、それまで重かったステアリングホイール２１の回転が急に軽くなる、いわゆる「急に舵が抜ける」といった操舵感覚を運転者に与えない程度の比較的低いアシストレベルに、当該中間目標値を設定することが可能となる。

続くステップＳ１１７では漸増目標値を演算する処理が行われ、さらにステップＳ１１９では漸増処理が行われる。即ち、可変ゲイン・漸増目標値演算部３０c2により増加目標値を予め決定されている復帰目標値（所定の復帰値）に設定し（Ｓ１１７）、異常時復帰処理部３０ｃにより出力されるゲイン可変後電流指令値iq'^*が当該復帰目標値に到達するまで電流制御部３０ｄに出力するゲイン可変後電流指令値iq'^*を減増処理部３０c1により徐々に増加させる処理を行う（Ｓ１１９）。これにより、モータ駆動回路３５からモータＭに対して出力されるモータ電流が緩やかに増加するので、図４に示すように、ステップＳ１１３およびステップＳ１１５によるアシストレベルの急増後、当該アシストレベルが徐々に増加するようにアシスト制御を行うことができる（同図の破線β内）。この復帰目標値は、例えば、前述の基本アシスト電流指令値iqf^*に相当する。なお、このステップＳ１１７、１１９、減増処理部３０c1および可変ゲイン・漸増目標値演算部３０c2は、特許請求の範囲に記載の「第二次復帰制御手段」に相当し得るものである。

なお、ステップＳ１１９による漸増処理が終了すると、モータＭによるアシストレベルは復帰目標値に戻っているので、再びステップＳ１０３に処理を移行することで、再度発生し得るハードウェアの異常に対処する。

このように本実施態様に係る電気式動力舵取装置２０によると、ＥＣＵ３０のＭＰＵに実行される異常時復帰処理によって、モータＭ、トルクセンサ２４、ＥＣＵ３０、モータ駆動回路３５およびこれらを電気的にそれぞれ接続するワイヤハーネスＷＨを含めたハードウェアの少なくとも１つの異常を検出し（Ｓ１０３）、当該異常が検出された場合（Ｓ１０５でＹｅｓ）、モータＭによるアシスト力の出力が急減するように減増処理部３０c1、電流制御部３０ｄ、ＰＷＭ演算部３０ｅによってモータ駆動回路３５を制御する（ステップＳ１０７）。そして、ステップＳ１０３によるハードウェアの異常の検出後、ステップＳ１０９により当該異常が検出されなくなった場合（Ｓ１１１でＹｅｓ）、モータＭによるアシスト力の出力が中間目標値（所定の中間値）まで直ちに増加するように減増処理部３０c1、可変ゲイン・漸増目標値演算部３０c2、電流制御部３０ｄ、ＰＷＭ演算部３０ｅによってモータ駆動回路３５を制御し（Ｓ１１３、Ｓ１１５）、さらにモータＭによるアシスト力の出力が当該中間目標値まで増加した後、モータＭによるアシスト力の出力が復帰目標値（所定の復帰値）まで徐々に増加するように減増処理部３０c1、可変ゲイン・漸増目標値演算部３０c2、電流制御部３０ｄ、ＰＷＭ演算部３０ｅによってモータ駆動回路３５を制御する（Ｓ１１７、Ｓ１１９）。

これにより、モータＭやトルクセンサ２４等のハードウェアに一旦は電気的異常が発生しモータＭによるアシスト力の出力が減少しても、その後、何らかの理由により当該電気的異常が解消した場合には、モータＭによるアシスト力の出力が中間目標値（例えば、舵抜けしない程度のアシスト力）まで直ちに増加するので（図４に示す破線α内）、ステアリングホイール２１が急に重くなるような操舵感覚を与えることを防止できる。また、モータＭによるアシスト力の出力が中間目標値まで増加した後、当該アシスト力の出力が復帰目標値まで徐々に増加するので（図４に示す破線β内）、ステアリングホイール２１がある程度重くなっても、その後のアシスト力の増加によりステアリングホイール２１が急に軽くなる、「急に舵が抜ける」というような操舵感覚を与えることを防止できる。したがって、舵抜け感を防止しつつ、異常時のアシストから正常時のアシストにスムースに移行できるので、操舵感覚を向上することができる。

ここで、図３を参照して説明した異常時復帰処理の改変例を、図２、図５および図６に基づいて説明する。なお、図５に示す異常時復帰処理（改変例）は、図３に示す異常時復帰処理に付加的な処理（Ｓ２０２、Ｓ２０４、Ｓ２０６、Ｓ２０８、Ｓ２１０）を追加したものであるため、図３に示す異常時復帰処理と実質的に同一の処理内容については、同一符号を付しそれらの説明を省略する。

図５に示すように、本改変例に係る異常時復帰処理も、図３に示すものと同様に、ＥＣＵ３０のＭＰＵにより１トリップ中、継続的に実行することによって実現されるもので、ＭＰＵのメモリに格納されている他の異常時復帰プログラムを実行することにより実現される。また、本改変例に係る異常時復帰処理は、図２に示す記憶部３０c3の機能を利用するため、ステップＳ１０１による初期化処理では、当該記憶部３０c3の所定領域をクリアしたり、また計時のためのカウンタCNT をゼロクリアする等の初期化処理が行われる。

ステップＳ１０１による初期化処理の後、ステップＳ２０２により現在の電流指令値iq^* をメモリに記憶する処理が行われる。即ち、図２に示す電流指令値演算部３０ｂにより演算された電流指令値iq^* を記憶部３０c3（メモリ）に記憶する処理を行う。これにより、後述するステップＳ２１０によって異常発生前の電流指令値iq^* を記憶部３０c3から読み出すことが可能となる。なお、このステップＳ２０２および記憶部３０c3は、特許請求の範囲に記載の「記憶手段」に相当し得るものである。

そして、ステップＳ１０５により異常発生の有無を判断する処理が行われると、ステップＳ１０７による急減処理の前に、ステップＳ２０４によってカウンタCNT を起動する処理が行われる。このカウンタCNT は、前述した初期化処理（Ｓ１０１）によりゼロクリアされたもので、ステップＳ１０３によりハードウェアの異常が検出されてから当該異常が検出されなくなるまでの異常継続時間ｔを計測するものである。即ち、本ステップＳ２０４により起動され、その後、ステップＳ２０６により停止されることで、その間の時間、つまり異常継続時間ｔを計測可能にするものである。これにより、例えば、図６に示すように、異常発生から正常確定(1) までの異常継続時間t1や異常発生から正常確定(2) までの異常継続時間t2を計測することができる。なお、このカウンタCNT 、ステップＳ２０４、Ｓ２０６は、特許請求の範囲に記載の「計時手段」に相当し得るものである。

このようにして計測された異常継続時間ｔは、ステップＳ２０８により所定閾値時間th未満であるか否かの判断処理によって判断され、当該所定閾値時間th未満である場合には（Ｓ２０８でＹｅｓ）、続くステップＳ２１０により異常発生前の電流指令値iq^* を記憶部３０c3（メモリ）から読み出す処理が行われる。これにより、当該ハードウェアの異常が発生する直前にステップＳ２０２により記憶部３０c3に記憶されていた電流指令値iq^* を取得することができるので、これに基づいて次のステップＳ１１３により中間目標値Ｌv1’（所定の中間値）を設定することができる。なお、所定閾値時間thは、例えば１秒に設定される。

例えば、図６に示すように、異常発生直前のアシストレベルが１００％（最大アシストレベル）であった場合には（図６に示す太実線）、当該アシストレベル１００％に対応する電流指令値iq^* が記憶部３０c3（メモリ）に既に記憶されているので（Ｓ２０２）、正常確定(1) の後、ステップＳ２１０により記憶部３０c3（メモリ）から異常発生前の電流指令値iq^* を読み出すことによって、異常発生直前のアシストレベル１００％を復帰目標値Ｌv1として設定することが可能となる（ステップＳ１１７）。また、異常発生直前のアシストレベル１００％のほぼ１／２である約５０％を中間目標値Ｌv1’として設定することも可能になる（ステップＳ１１３）。

これにより、異常継続時間t1が所定閾値時間th（１秒）未満である場合には（Ｓ２０８でＹｅｓ）、モータＭやトルクセンサ２４等のハードウェアに一旦は異常が発生しモータＭによるアシスト力の出力が減少しても、その後の１秒間に、何らかの理由により当該異常が解消した場合には、当該アシスト力は、異常発生直前のアシストレベルのほぼ１／２（この場合、約５０％）まで直ちに増加した後、さらに異常発生直前のアシストレベル（この場合、１００％）まで徐々に増加する。そのため、ステアリングホイール２１がある程度重くなる操舵感を運転者に一旦は与えたとしても、その後、当該異常の検出直前の操舵感覚を運転者に与えることができる。したがって、舵抜け感を防止しつつ、異常発生直前のアシスト、つまり正常時のアシストにスムースに移行できるので、操舵感覚を向上することができる。

一方、ステップＳ２０８による判断処理により、異常継続時間ｔが当該所定閾値時間th未満でない、つまり当該所定閾値時間th以上であると判断された場合には（Ｓ２０８でＮｏ）、ステップＳ２１０をスキップしてステップＳ１１３に処理を移行する。これにより、例えば、図６に示す太破線のように、予め設定されたアシストレベル８０％を復帰目標値Ｌv2として設定し（Ｓ１１７）、またそのほぼ１／２であるアシストレベル約４０％を中間目標値Ｌv2’として設定する（Ｓ１１５）。

即ち、図６に示すように、異常発生直前のアシストレベルが１００％であった場合でも（図６に示す太実線）、異常継続時間t2が所定閾値時間th（１秒）以上である場合には（Ｓ２０８でＮｏ）、当該ハードウェアの異常が検出されてから１秒以上の時間が経過しているので、当該異常継続時間t2の間に当該異常発生直前とは異なった操舵が運転者により行われている可能性が高い。したがって、当該異常発生前の電流指令値iq^* に関係なく、予め設定された中間目標値Ｌv2’まで直ちに増加させた後、予め設定された復帰目標値Ｌv2まで徐々に増加させることで、舵抜け感を防止しつつ、正常時のアシストにスムースに移行できるので、操舵感覚を向上することができる。

このように、図５に示す異常時復帰処理（改変例）では、所定閾値時間thという概念を設けることにより、ハードウェアに異常が発生した時から正常状態の確定までに要した時間（異常継続時間）が、この所定閾値時間th未満であるか（ステップＳ２０８でＹｅｓ）、否か（ステップＳ２０８でＮｏ）によって、正常時に復帰した際のモータＭによるアシストレベルの目標値を変えている。これにより、短期間（例えば１秒未満）に正常時に復帰した場合には（ステップＳ２０８でＹｅｓ）、当該異常発生直前のアシストレベルに戻すので、運転者に与える操舵感覚の違和感を抑制することができる。また、長期間（例えば１秒以上）経過した後に、正常時に復帰した場合には（ステップＳ２０８でＮｏ）、当該異常発生直前のアシストレベルに戻すのではなく、予め設定されている適度なアシストレベルに戻すので、しばらく前のアシストレベルに従った不適当なアシスト力の出力を防止できる。したがって、これによっても運転者に与える操舵感覚の違和感を抑制するので、操舵感覚の向上をより一層期待できる。

なお、上述した実施形態では、所定の中間値としての中間目標値に、所定の復帰値としての復帰目標値のほぼ１／２（二分の一）を設定したが、本発明はこれに限られることはなく、例えば、所定の復帰値の１／３（三分の一）、２／３（三分の二）、３／４（四分の三）等、あるいは所定の復帰値の９０％、同８０％、同７０％等々、適宜設定しても良い。また、当該車両の過去の走行実績を統計的に分析可能なアルゴリズムによって平均的なアシストレベルを算出しそれを所定の復帰値として設定しても良い。

また、上述した実施形態では、図１に示すように、モータＭから出力されるアシスト力を減速機２７を介してピニオン入力軸２３に伝達し得る、いわゆるコラム式の電気式動力舵取装置２０を例示して説明したが、本発明はこれに限られることはなく、例えば、ラックアンドピニオン２８にモータＭおよび減速機２７を内蔵し、このモータＭから出力されるアシスト力を減速機２７を介してラック機構に伝達し得る、いわゆるラック式の電気式動力舵取装置に適用しても良く、このようなラック式の電気式動力舵取装置でも、上述した電気式動力舵取装置２０を同様の作用・効果を得ることができる。さらに、モータＭは、ブラシレスＤＣモータであっても良い。

図１(A) は、本発明の一実施形態に係る電気式動力舵取装置の全体構成例を示す構成図で、図１(B) はＥＣＵ等の構成例を示す回路ブロック図である。 本実施形態に係る電気式動力舵取装置のＥＣＵによる制御概要を示す制御ブロック図である。 本電気式動力舵取装置のＥＣＵを構成するＭＰＵにより実行される異常時復帰処理の流れを示すフローチャートである。 図３に示す異常時復帰処理によって得られるアシストレベルの一例を示す特性図である。 「図３に示す異常時復帰処理」の改変例の流れを示すフローチャートである。 図５に示す異常時復帰処理（改変例）によって得られるアシストレベルの一例を示す特性図である。

符号の説明

２０…電気式動力舵取装置
２１…ステアリングホイール
２４…トルクセンサ
３０…ＥＣＵ（演算手段、記憶手段、異常検出手段、異常時制御手段、第一次復帰制御手段、第二次復帰制御手段、計時手段）
３０ｃ…異常時復帰処理部（記憶手段、異常時制御手段、第一次復帰制御手段、第二次復帰制御手段）
３０c1…減増処理部（異常時制御手段、第一次復帰制御手段、第二次復帰制御手段）
３０c2…可変ゲイン・漸増目標値演算部（記憶手段、第一次復帰制御手段、第二次復帰制御手段）
３０c3…記憶部（記憶手段）
３０ｄ…電流制御部（異常時制御手段、第一次復帰制御手段、第二次復帰制御手段）
３０ｅ…ＰＷＭ演算部（異常時制御手段、第一次復帰制御手段、第二次復帰制御手段）
３５…モータ駆動回路（制御手段）
ＭＰＵ…マイクロプロセッサ（演算手段、記憶手段、異常検出手段、異常時制御手段、第一次復帰制御手段、第二次復帰制御手段、計時手段）
Ｍ…モータ
ＷＨ…ワイヤハーネス（接続手段）
iq^* …電流指令値
iq'^*…ゲイン可変後電流指令値
CNT …カウンタ（計時手段）
ｔ、t1、t2…異常継続時間
Ｌv1、Ｌv2…復帰目標値（所定の復帰値）
Ｌv1’、Ｌv2’…中間目標値（所定の中間値）

Claims (3)

1. ステアリングホイールによる操舵を補助可能なアシスト力を出力するモータと、
   前記ステアリングホイールによる操舵トルクを検出するトルクセンサと、
   前記操舵トルクに基づいて前記モータの電流指令値を演算する演算手段と、
   前記電流指令値に基づいて前記モータによるアシスト力の発生を制御する制御手段と、
   を備えた電気式動力舵取装置において、
   前記モータ、前記トルクセンサ、前記演算手段、前記制御手段およびこれらを電気的にそれぞれ接続する接続手段を含めたハードウェアの少なくとも１つの電気的異常を検出する異常検出手段と、
   前記異常検出手段により前記ハードウェアの電気的異常が検出された場合、前記モータによるアシスト力の出力が減少するように前記制御手段を制御する異常時制御手段と、
   前記異常検出手段による前記ハードウェアの電気的異常の検出後、前記異常検出手段により当該電気的異常が検出されなくなった場合、前記モータによるアシスト力の出力が所定の中間値まで直ちに増加するように前記制御手段を制御する第一次復帰制御手段と、
   前記第一次復帰制御手段により前記モータによるアシスト力の出力が前記所定の中間値まで増加した後、前記モータによるアシスト力の出力が所定の復帰値まで徐々に増加するように前記制御手段を制御する第二次復帰制御手段と、
   を備えることを特徴とする電気式動力舵取装置。
2. 前記モータの電流指令値を記憶する記憶手段と、
   前記異常検出手段により前記ハードウェアの電気的異常が検出されてから当該電気的異常が検出されなくなるまでの異常継続時間を計測する計時手段と、を備えた請求項１記載の電気式動力舵取装置であって、
   前記異常継続時間が所定時間未満である場合、
   前記所定の復帰値は、前記電気的異常の検出直前に前記記憶手段に記憶された前記電流指令値に基づいて出力される前記モータによるアシスト力であり、
   前記所定の中間値は、当該所定の復帰値のほぼ１／２であることを特徴とする電気式動力舵取装置。
3. 前記異常検出手段により前記ハードウェアの電気的異常が検出されてから当該電気的異常が検出されなくなるまでの異常継続時間を計測する計時手段を備え、
   前記異常継続時間が所定時間以上である場合、
   前記所定の復帰値は、予め設定された所定のアシスト力であり、
   前記所定の中間値は、当該所定の復帰値のほぼ１／２であることを特徴とする請求項１または２に記載の電気式動力舵取装置。
   

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