JP4449488B2 - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特に、ハンドルに作用する操舵力を検出するトルクセンサが異常になった場合でも制御継続可能な電動パワーステアリング装置の制御装置に関するものである。

自動車のステアリング装置をモータの回転力で操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。このような電動パワーステアリング装置の簡単な構成を図８を参照して説明する。操向ハンドル１０１の軸１０２は減速ギア１０３、ユニバーサルジョイント１０４ａ及び１０４ｂ、ピニオンラック機構１０５を経て操向車輪のタイロッド１０６に結合されている。軸１０２には，操向ハンドル１０１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０７が設けられており、操向ハンドル１０１の操舵力を補助するモータ１０８が減速ギア１０３を介して軸１０２に連結されている。そして電動パワーステアリング装置のモータ制御はトルクセンサ１０７の検出したトルク値や図示しない車速センサから検出された車速、或いはホールセンサ１１０などで検出したモータの回転角度などを入力値としてコントロールユニット１０９で制御される。コントロールユニット１０９は主としてＣＰＵで内部においてプログラムでモータ制御が実行される。

このような構成の電動パワーステアリング装置のモータ１０８を制御するモータの制御ブロック図の一例を図９に示す。図９において、トルクセンサ１０７で検出されたトルク値を入力して電流指令値算出部１２０で電流指令値Ｉｒｅｆを算出し、モータ電流の検出値との差を減算部１２１で算出し、電流制御部１２２でデュティー比を決定し、モータ駆動部１２３はデュティー比に従ったＰＷＭ制御を実行してモータ１０８を駆動する。

このような電動パワーステアリング装置では、トルクセンサ１０７の検出したトルク値が正しく検出されることを前提として電動パワーステアリング装置の制御が実行されている。しかし、実際にはトルクセンサ１０７にも故障が発生し、異常なトルクの検出値が入力されたときに、ハンドル操作に対して異常な動作を引起こすおそれがあるので、従来より種々の対策が施されてきた。

例えば、特許文献１においては、図１０のような制御方式を採用してトルクセンサの出力したトルク値の異常に対応している。トルクセンサの出力したトルク値が異常になったとき、一定時間（ｔＡ）異常が継続すると、トルク値に基く電流制御演算の出力値である補助操舵力指令値を遮断してしまう。異常がさらに長く一定時間（ｔＢ）継続するとモータ駆動の電源を遮断するという制御方式である。このような制御方式において、トルクセンサが地絡故障を発生し、トルクセンサの出力であるトルク値が零になったような場合のトルク値とモータ電流の関係を図１１に示す。この制御方式の場合、判定時間ｔＡの間、異常になったトルクセンサの出力値を基に計算するのでモータの発生するトルクも異常となり、ハンドルが運転手の意図としない動きをしてしまう。さらに、異常が判定時間（ｔＢ）以上継続するとモータ電源を遮断するため、ハンドルに大きなトルクを加えていた場合、トルクが急変して好ましくない。

別の対応策として特許文献２のような制御方式がある。特許文献２はトルクセンサの電源の電圧低下や瞬断などの重大な異常が発生すると、フェールスイッチが開放し、トルクセンサの出力であるトルク値としてフェールスイッチが開放する前のトルク値を保持し、その保持した値に出力ゲインを乗じることによって補助操舵力の指令値を求めている。また、その後の補助操舵力を徐々に減衰する制御するので補助操舵力が急変することはない。特許文献２の制御方式を用いた場合のトルクセンサ地絡故障時のトルクセンサの出力であるトルク値とモータ電流の関係を図１２示す。故障発生から故障検出までの間、モータに負の最大電流が流れるが、故障検出後は故障発生直前のトルクから徐々にモータ電流を減少させるので特許文献１のような急激なトルクの変化は発生しない。

しかし、図１３のようなトルク値がチャタリングを起こしながら地絡故障を発生した場合は、トルクセンサの出力値をＡＤ変換器でサンプリングすると黒丸のような値をサンプリングする可能性がある。これらの値が地絡検出閾値以下にならなければ地絡発生と検出できず、そのまま制御を続行する。そして地絡検出後、故障発生直前のトルク値から徐々にモータ電流を減少させるが、チャタリングを生じて不安定なトルク値から徐々にモータ電流を減少させるため、最悪の場合、故障直前のトルクと逆向きのトルクから減少が開始されて好ましくない。

特開２０００−３１８６３３号公報 特開２０００−３２９６２８号公報

トルクセンサの出力であるトルク値が異常になったとき、従来の制御方式ではトルクセンサが故障と検出するまでの間、異常なトルク値に基いて制御するためにモータの出力トルクが異常になる。また、異常なトルク値の代わりに代替値を使用する場合でも、適切な代替値が算出されていない問題があった。その結果、トルクセンサの出力が異常になるとハンドルが運転手の意図としない動きをしてしまい、運転手にハンドル操作の違和感を与える問題があった。また、トルク値が異常である期間中、モータに異常電流が流れるため、異常状態が所定時間継続した場合に故障と確定する所定時間（故障検出時間）を長く取れず、その結果、トルクセンサの故障確定検出に関して誤検出を生ずる問題があった。特に、トルクセンサで検出されたトルク値を伝達する配線が断線しそうな場合に発生するチャタリング現象で、トルク値が最大値と最小値の間を高速で交互に振れる場合、電動パワーステアリング装置の正しいトルク制御が困難になる問題があった。

本発明は上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、トルクセンサの出力値が異常になった場合でも、トルクセンサの出力値の代わりに代替値を用いることによって、トルクセンサなどの故障確定検出の誤検出を防止できる程度に長く故障検出期間を確保しながら、ハンドル操作に違和感を与えず、安全なハンドル操作を確保できるような電動パワーステアリング装置の制御装置であって、特に、異常期間中、制御に用いる代替値を精度良く推定できる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。

本発明は、車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにしたモータと、ハンドルに作用する操舵力を検出するトルクセンサとを備え、前記トルクセンサのトルク検出値に基いてモータを制御する電動パワーステアリング装置の制御装置に関するものであり、本発明の上記目的は、前記トルクセンサの出力を基に主トルク検出値Ｔｍを検出する主トルク検出手段と、前記トルクセンサの出力を基に副トルク検出値Ｔｓを検出する副トルク検出手段と、前記主トルク検出値Ｔｍ又は前記副トルク検出値Ｔｓの異常を検出するトルク異常検出手段と、前記主トルク検出値Ｔｍ又は前記副トルク検出値Ｔｓが異常になる前の過去の正常な主トルク検出値Ｔｍ及び前記主トルク検出値Ｔｍ又は前記副トルク検出値Ｔｓが異常になる前の過去の正常な副トルク検出値Ｔｓに基き代替値Ｔａを算出する代替値算出手段と、前記主トルク検出値Ｔｍ又は前記副トルク検出値Ｔｓが異常である状態が所定時間継続した場合に故障であるとの判定を確定するトルク故障確定手段とを備え、前記主トルク検出値Ｔｍ又は前記副トルク検出値Ｔｓが異常であると検出されたとき、前記トルク故障確定手段が故障であるとの判定を確定する前でも、前記主トルク検出値Ｔｍの代わりに前記代替値Ｔａに基いて前記モータを制御し、前記トルク故障確定手段によって故障が確定したときに漸減処理で前記モータを制御することにより達成される。

また、上記目的は、前記主トルク検出値Ｔｍ又は前記副トルク検出値Ｔｓが異常になる前の過去の同時点の主トルク検出値Ｔｍと副トルク検出値Ｔｓとの差をとり、その差分量が最小となる過去の同時点の主トルク検出値Ｔｍ及び副トルク検出値Ｔｓの組み合わせ（Ｔｍ、Ｔｓ）を選択し、前記組み合わせ（Ｔｍ、Ｔｓ）の中のいずれかを前記代替値Ｔａとすることによってさらに効果的に達成される。

また、上記目的は、前記組み合わせ（Ｔｍ、Ｔｓ）が複数存在する場合は、最新の組み合わせ（Ｔｍ，Ｔｓ）を選択するようにすることによってさらに効果的に達成される。

また、上記目的は、前記組み合わせ（Ｔｍ、Ｔｓ）のうちで、前記ハンドルが中立地点を示すトルク中立値に近い方のトルク検出値を前記代替値Ｔａとすることによってさらに効果的に達成される。

また、上記目的は、前記トルク異常検出手段は、前記主トルク検出値Ｔｍ、又は、前記副トルク検出値Ｔｓ、又は、前記主トルク検出Ｔｍ及び副トルク検出値Ｔｓに基いて前記トルクセンサの異常を検出することによってさらに効果的に達成される。

本発明を用いれば、操行ハンドルの示すトルク値を検出するためのトルクセンサやトルク検出手段が異常になった場合、トルクセンサ及びトルク検出手段が検出した異常なトルク検出値に代わって用いられるトルク検出値の推定値である代替値Ｔａが、トルクセンサやトルク検出手段が異常になる前の正常な過去の主トルク検出値Ｔｍと副トルク検出値Ｔｓとに基いて算出されるので、推定される代替値の精度が向上して、トルクセンサやトルク検出手段が異常になって故障であると確定するまでの間、正しいトルク出力を確保でき、違和感を与えないハンドル操作を確保できる。特に、トルクセンサで検出されたトルク値を伝達する配線が断線しそうなときに発生するチャタリング現象の場合は、主トルク値Ｔｍと副トルク値Ｔｓの両方とも同時にチャタリング現象を起こす可能性は少ないので、主トルク値Ｔｍと副トルク値Ｔｓのどちらか正しいトルク値の情報を含んだ代替値によるトルク出力を確保できる効果がある。

また、トルクセンサやトルク検出手段が異常になった場合、直ちに異常なトルク値に代わって、過去の検出トルク値を基に正しく予測された代替値を用いて電動パワーステアリング装置を制御するので、トルク故障確定手段がトルクセンサが故障であるとの判定を正しく確定できる程度の長い期間を代替値制御できるので、トルクセンサ異常時においても、違和感を与えないハンドル操作と安全なハンドル操作を確保できる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供できる。

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例について詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例を示す制御ブロック図である。トルクセンサ１０７で検出されたセンサ信号Ｔｒは、主トルク検出手段である主トルク検出部１０７Ａ及び副トルク検出手段である副トルク検出部１０７Ｂに入力される。主トルク検出部１０７Ａや副トルク検出部１０７Ｂは、トルクセンサ１０７から出力されるセンサ信号Ｔｒから操向ハンドル１０１のトルク値を検出するためのもので、オペアンプなどの電子回路やソフトウエア処理などから構成される。主トルク検出部１０７Ａからは主トルク検出値Ｔｍが出力され、副トルク検出部１０７Ｂからは副トルク検出値Ｔｓが出力される。主トルク検出部１０７Ａと副トルク検出部１０７Ｂとでトルク検出に関する二重系を構成している。本実施例ではトルクセンサ１０７は一つで共通使用になっているが、主トルク検出値用と副トルク検出用のトルクセンサを２つ用意して、トルクセンサ段階から二重系の構成にしても良い。

主トルク検出部１０７Ａから出力される主トルク検出値Ｔｍ及び副トルク検出部１０７Ｂから出力される副トルク検出値Ｔｓは、トルク入力処理部１０に入力される。トルク入力処理部１０の詳細については、後で詳細に説明するので、トルク入力処理部１０の後のモータ制御に関する部分を先に説明する。トルク入力処理部１０の出力であるトルク値Ｔは電流指令値算出部１２０に入力され、電流指令値算出部１２０で電流指令値Ｉｒｅｆが算出される。次に、電流指令値Ｉｒｅｆはトルク入力処理部１０によって制御されるリミッタ１１を介して減算部１２１に入力される。減算部１２１において、電流指令値Ｉｒｅｆとモータ電流の検出値Ｉｍとの偏差が算出される。その偏差は、比例積分などで構成される電流制御部１２２に入力され、電流制御部１２１は、モータ駆動部１２３の一例であるインバータのＰＷＭ制御のデュティー比を出力する。モータ駆動部１２３は、そのデュティー比に従ったＰＷＭ制御によるモータ電流をモータ１０８に供給し、モータ１０８は操向ハンドル１０１が指示したトルク値に応じたトルクを出力する。

以上が本実施例の電動パワーステアリング装置のモータ制御の基本部分の説明である。以下、本発明の要部であるトルク入力処理部１０に関する詳細な説明をする。

主トルク検出部１０７Ａからの主トルク検出値Ｔｍと副トルク検出部１０７Ｂからの副トルク検出値Ｔｓとがトルク入力処理部１０に入力される。トルク入力処理部１０には、主トルク検出値Ｔｍと副トルク検出値Ｔｓとを入力とするトルク異常検出手段１０−１及び代替値算出手段１０−２が存在する。トルク異常検出手段１０−１は、トルクセンサ１０７、主トルク検出部１０７Ａ或いは副トルク検出部１０７Ｂの異常を検出する機能を有している。代替値算出手段１０−２は、主トルク検出値Ｔｍと副トルク検出値Ｔｓとを用いて、トルクセンサ１０７、主トルク検出部１０７Ａ或いは副トルク検出部１０７Ｂの異常の場合、主トルク検出値Ｔｍに代わって用いるトルクの代替値Ｔａを算出する。

トルク入力処理部１０には、さらに、トルク故障確定手段１０−３と選択スイッチ１０−４も存在する。選択スイッチ１０−４は、代替値算出手段１０−２の出力である代替値Ｔａと主トルク検出部１０７Ａの出力である主トルク検出値Ｔｍとのどちらかを、トルク異常検出手段１０−１の出力に基いて選択する。また、トルク故障確定手段１０−３は、トルク異常検出手段１０−１の異常であるとの出力を用いて、異常状態が長時間、具体的には所定時間Ｔ１維持されるような場合はトルクセンサ１０７、主トルク検出部１０７Ａ或いは副トルク検出部１０７Ｂの故障であるとの判定を確定する機能を有しており、故障であると確定するとリミッタ１１のリミット値を制御する。

トルク入力処理部１０の動作を図２のフローチャートを参照して、さらに詳しく説明する。主トルク検出値Ｔｍの異常、例えば、主トルク検出値Ｔｍが出力する正常値は０．５Ｖ以上４．５Ｖ以下なので、０Ｖとか５Ｖとが出力されることは異常である。そして、異常状態が設定時間、例えば、３０ｍｓ継続したら故障を確定する。図２のフローチャートは上述したトルク異常やトルク故障確定の場合の、代替値制御、トルク異常検出及びトルク故障確定について表わした実施例である。

まず、主トルク検出部１０７Ａ及び副トルク検出部１０７Ｂからそれぞれ主トルク検出値Ｔｍ及び副トルク検出値Ｔｓを読み込む（Ｓ１）。主トルク検出値Ｔｍが０．５Ｖ以下、或いは４．５Ｖ以上であるかを判断し、０．５Ｖと４．５Ｖとの間の値であれば正常（ＹＥＳ）と判定し、０．５Ｖ以下、或いは４．５Ｖ以上であれば異常（ＮＯ）と判定する（Ｓ２）。主トルク検出値Ｔｍが正常であれば、検出カウンタをクリアする（Ｓ３）。このカウンタは、主トルク検出値Ｔｍを出力するトルクセンサ１０７や主トルク検出部１０７Ａが故障であるとの判定を確定するために使用する異常の継続時間を測定するもので、本実施例では、主トルク検出値Ｔｍの異常が、３０ｍｓ間、継続した時故障を確定する。

次に、主トルク検出値Ｔｍが正常であれば、過去の主トルク値Ｔｍ及び過去の副トルク検出値Ｔｓとを更新して記憶する（Ｓ４）。この過去のトルク値の更新の詳細のフローチャートを図３に示すが、詳細な説明は後でする。次に、モータ制御に用いるトルク値Ｔとして主トルク検出値Ｔｍを使用する（Ｓ５）。言い換えれば、選択スイッチ１０−４が主トルク検出値Ｔｍを選択したことを意味する。

一方、主トルク検出値Ｔｍが異常と判定すると（Ｓ２）、検出カウンタがカウントを始める（Ｓ６）。カウンタが、主トルク検出値Ｔｍを算出するトルクセンサ１０７や主トルク検出部１０７Ａが故障であると判定を確定する時間を示す所定値（３０ｍｓ）以上か否かを判断する（Ｓ７）。

まず、異常の継続時間が３０ｍｓ以下である間（ＮＯ）は、トルクセンサなどが故障であると確定しないで、代替値制御を実行する（Ｓ７）。代替値制御はトルクセンサで検出された異常な主トルク検出値Ｔｍではなく、代替値Ｔａを用いてモータ１０８の制御をするもので、モータ制御が異常にならないような代替値Ｔａを算出する必要がある（Ｓ８）。この代替値Ｔａを算出する方法は、図４のフローチャートを用いて、後で詳細に説明する。代替値Ｔａが設定されると、入力処理部１０の出力としてトルク値Ｔに代替値Ｔａが入力され（Ｓ９）、トルク値Ｔとして代替値Ｔａを出力する（Ｓ５）。そして、異常が３０ｍｓ以上継続した場合（ＹＥＳ）は故障であると確定して、リミッタ１１を用いたトルク値を絞り込む斬減処理をする（Ｓ１０）。

次に、上述したステップ４（Ｓ４）である、過去の主トルク検出値Ｔｍと副トルク検出値Ｔｓとの更新について図３を参照して説明する。図３の実施例は、５個の過去トルク値を用いて代替値を算出する場合についての実施例である。まず、主トルク検出値Ｔｍ１及び副トルク検出値Ｔｓ１に、１ステップ新しい過去の主トルク値Ｔｍ２及び副トルク検出値Ｔｓ２をそれぞれ代入する（Ｓ１４）。同じように、主トルク検出値Ｔｍ２及び副トルク検出値Ｔｓ２に、１ステップ新しい過去の主トルク値Ｔｍ３及び副トルク検出値Ｔｓ３をそれぞれ代入する（Ｓ１５）。主トルク検出値Ｔｍ３及び副トルク検出値Ｔｓ３に、１ステップ新しい過去の主トルク値Ｔｍ４及び副トルク検出値Ｔｓ４をそれぞれ代入する（Ｓ１６）。主トルク検出値Ｔｍ４及び副トルク検出値Ｔｓ４に、１ステップ新しい過去の主トルク値Ｔｍ５及び副トルク検出値Ｔｓ５をそれぞれ代入する（Ｓ１７）。主トルク検出値Ｔｍ５及び副トルク検出値Ｔｓ５に、１ステップ新しい現在の主トルク値Ｔｍ及び副トルク検出値Ｔｓをそれぞれ代入する（Ｓ１８）。

なお、現在の主トルク値Ｔｍ及び副トルク検出値Ｔｓも、次のステップでトルク検出値が異常になったときに代替値を算出するために利用される時は、１ステップ前の過去のトルク検出値となっている。なお、ＣＰＵやメモリなどの性能が良く、高速に処理が可能で、メモリ容量も充分にあれば、過去トルク値を５個以上の多数個を用いて代替値を算出しても良い。反対に、５個以下の過去トルク値を用いて代替値を算出しても良い。代替値の精度とＣＰＵの性能やメモリの容量との関係で利用する過去トルク値の数を決定すれば良い。

次に、本発明の要部である代替値を算出する代替値設定ステップ（Ｓ８）の内容について図４（Ａ）及び図４（Ｂ）のフローチャートを用いて詳細に説明する。

まず、図４（Ａ）において、過去トルクの主トルク検出値Ｔｍｉと副トルク検出値Ｔｓｉと組み合わせにおける差分量ΔＴｉ＝｜Ｔｍｉ−Ｔｓｉ｜を算出する。例えば、ΔＴ１＝｜Ｔｍ１−Ｔｓ１｜、ΔＴ２＝｜Ｔｍ２−Ｔｓ２｜である。（Ｓ２１）。次に、差分量ΔＴｉが最小となる組み合わせ（Ｔｍｋ，Ｔｓｋ）を選択する（Ｓ２２）。差分量ΔＴｉが最小となる組み合わせ（Ｔｍｋ，Ｔｓｋ）が複数ある場合は、最新の方の組み合わせを選択する（Ｓ２３）。次に、差分量ΔＴｉが最小となる組み合わせ（Ｔｍｋ，Ｔｓｋ）で、かつ最新の方の組み合わせ（Ｔｍｋ，Ｔｓｋ）を用いて、差分量ΔＴｉが所定値ΔＴｌｉｍｉｔ以下であれば、代替値Ｔａとして主トルク検出値Ｔｍｋ、或いは副トルク検出値Ｔｓｋを選択する（Ｓ２４）。代替値Ｔａとして、前記組み合わせ（Ｔｍｋ，Ｔｓｋ）の主トルク検出値Ｔｍｋ、或いは副トルク検出値Ｔｓｋを選択する理由は、差分量ΔＴｉが充分小さい所定値ΔＴｌｉｍｉｔ以下であれば、主トルク検出値Ｔｍｋと副トルク検出値Ｔｓｋとが、ほぼ同じトルク検出値を検出していたことを意味し、両トルク検出値とも正しく、どちらのトルク検出値を代替値として用いても問題ないからである。

代替値Ｔａの選択方法が異なる例を図４（Ｂ）を参照して説明する。図４（Ｂ）において、過去トルクの主トルク検出値Ｔｍｉと副トルク検出値Ｔｓｉと組み合わせにおける差分量ΔＴｉ＝｜Ｔｍｉ−Ｔｓｉ｜を算出する。例えば、ΔＴ１＝｜Ｔｍ１−Ｔｓ１｜、ΔＴ２＝｜Ｔｍ２−Ｔｓ２｜である。（Ｓ２１）。次に、差分量ΔＴｉが最小となる組み合わせ（Ｔｍｋ，Ｔｓｋ）を選択する（Ｓ２２）。差分量ΔＴｉが最小となる組み合わせ（Ｔｍｋ，Ｔｓｋ）が複数ある場合は、最新の方の組み合わせを選択する（Ｓ２３）。次に、差分量ΔＴｉが最小で且つ最新の組み合わせの（Ｔｍｋ，Ｔｓｋ）の中の主トルク検出値Ｔｍｋを代替値Ｔａとするか、或いは副トルク検出値Ｔｓｋを選択するかは、操行ハンドル１０１の中間値を示すトルク値Ｔｎに近い方のトルク検出値を選択する（Ｓ２５）。なお、図４（Ｂ）の場合も、図４（Ａ）の場合ほど小さい所定値でなくても良いが、差分量ΔＴｉが所定値以下である条件を付加した方が安全である。

このような代替値算出を実施する理由は、トルク検出値が正常であれば、主トルク検出値Ｔｍと副トルク検出値Ｔｓとは、本来同じ値を示すはずなので、差分量が小さいことが代替値として好ましい。また、差分量が同じであれば、現在の制御に使用する代替値として、現在に近い方の最新のトルク検出値を選択することが好ましいことは明らかである。また、選択されたトルク検出値の内、主トルク検出値Ｔｍを選択するか、副トルク検出値Ｔｓを選択するかは、異常なトルク検出値を示す場合として、地絡を示す０Ｖや天絡を示す５Ｖとなる異常の場合が多く、また、ハンチングのような場合も、０Ｖと５Ｖとを高速に交互に出力する。このような故障現象の事実を考慮すれば、操向ハンドルの中間値を示すトルク値Ｔｎが０Ｖから５Ｖの中間値である２．５Ｖに近い方の値が代替値としては好ましい。中間値に近い方を選択するのは、中間値に近い値の方がモータ電流値が小さく安全である場合が多いからである。

なお、組み合わせ（Ｔｍｋ，Ｔｓｋ）の両トルク検出値を用いて代替値Ｔａの算出する方法は、上述した図４（Ａ）、或いは図４（Ｂ）の方法に限定されるものではない。

上述した過去の主トルク検出値と過去の副トルク検出値とを用いた代替値制御を実行することにより、トルク検出値が一つの場合と比較して、過去のトルク検出値から算出される代替値の精度が一段と精度が向上するからである。また、チャタリングを発生するような異常の場合は、主トルク検出値Ｔｍと副トルク検出値Ｔｓの両方がチャタリングを起こすことはまれであり、どちらかは正しいトルク検出値である場合が多いので、主トルク検出値Ｔｍと副トルク検出値Ｔｓの２つのトルク検出値を用いることは、正しい代替値を算出することに有効である。

図５は、本実施例のトルク入力処理部１０を用いて、トルクセンサの出力値が突然零になった場合のトルクセンサの出力であるトルク値とモータ電流との関係を表わした図を示す。トルク値が突然零になっても異常なトルク値の代わりに代替値を直ちに使用するので、モータ電流はトルク値が異常になる直前の値を維持する。そして、トルクセンサ故障と判定するまでモータ電流は直前の値を維持してトルクセンサ故障と判定された後はモータ電流が徐々に減衰する。従来の制御方法による結果の図１１や図１２と比較すると、モータ電流はトルク値が異常になる直前の極性と逆になったりせずハンドル操作に違和感を与えることはない。

図６は、本実施例のトルク入力処理部１０を用いて、トルクセンサの出力値がチャタリングを発生して故障した場合のトルクセンサの出力であるトルク値（最悪のケース）とモータ電流との関係を表わした図を示す。トルク値がチャタリングを発生して、トルク値が異常と判定されると、過去の正常なトルク値を用いて代替値を算出し、その代替値に基いてモータ電流は制御される。よって、モータ電流はチャタリングを発生させる直前のモータ電流と大きく異なることのない電流を出力する。さらに、故障検出後はモータ電流を徐々に減衰させている。この結果と従来の制御方式で制御した結果の図１３と比較する。従来の制御方式の場合はモータ電流がトルクセンサ出力異常となる前と逆極性のモータ電流を発生して、その後乱高下するなど運転手にとって好ましくない結果になっている。また、故障検出後、モータ電流を徐々に減衰させるのは良いが、その減衰直前のモータ電流がやはり逆極性の電流から減衰する結果になっているので好ましくない。明らかに本実施例の制御方式の方が最悪のケースであってもハンドル操舵に好ましい制御になっている。

以上説明したように、本発明を用いれば、トルクセンサやトルク検出部が故障であると確定するまでの間は、異常なトルク検出値に代わって、精度良く算出された代替値を用いてモータ制御をできる効果を期待でき、従って、トルクセンサやトルク検出部が異常になっても、トルクセンサやトルク検出部が故障であると確定するまでの所定時間を誤検出しない程度長く取っても、違和感の無いハンドル操作ができる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供できる。

実施例１では、トルクセンサやトルク検出部が異常である、或いは故障であることを確定する例として、主トルク検出値Ｔｍが、正常範囲（０．５Ｖ以上４．５Ｖ以下）の外にある場合を想定したが、トルクセンサやトルク検出部が異常、或いは故障であるとする異常検出や故障確定の方法は複数存在する。このような実施例について図７を参照して説明する。

実施例１と異なる部分は、トルク異常検出手段１０−１が検出原理の異なる複数のトルク故障異常検出手段１０−１Ａ、１０−１Ｂ，１０−１Ｃを有しており、そのため、選択スイッチ１０−４の切替え判断は以下のようになる。トルク異常検出手段１０−１Ａ，１０−１Ｂ、１０−１Ｃのどれか一つでも異常（異常の場合の各トルク異常検出手段の出力を「１」とする。）の場合は、トルク異常検出手段１０−１Ａ，１０−１Ｂ、１０−１Ｃの出力を入力とするＯＲ部１０−５の出力に基いて、代替値選択手段１０−２の出力である代替値Ｔａを選択する。逆に、トルク異常検出手段１０−１Ａ，１０−１Ｂ、１０−１Ｃの全てが異常でない、即ち全てが正常（正常の場合の各トルク異常検出手段の出力を「０」とする。）になると、トルク異常検出手段１０−１Ａ，１０−１Ｂ、１０−１Ｃの出力をそれぞれを入力とするＮＯＴ部１０−６Ａ、１０−６Ｂ，１０−６Ｃの出力を入力とするＡＮＤ部１０−７に基いて、選択スイッチ１０−４は、主トルク検出部１０７Ａの出力である主トルク検出値Ｔｍを選択する。

ここで、トルク異常検出手段１０−１Ａ，１０−１Ｂ，１０−１Ｃの検出原理の一例を説明する。トルク異常検出手段１０−１Ａは、実施例１で用いたトルク異常検出手段と同じであり、主トルク検出値Ｔｍが正常範囲にない場合を異常と判定するトルク異常検出手段である。トルク異常検出手段１０−１Ｂは、副トルク検出値Ｔｓが正常範囲（０．５Ｖ以上４．５Ｖ以下）にない場合を異常と判定するトルク異常検出手段である。トルク異常検出手段１０−１Ｃは、主トルク検出値Ｔｓと副トルク検出値Ｔｓは本来同じ値を取るはずなので、主トルク検出値Ｔｓと副トルク検出値Ｔｓとの差が正常範囲にない場合を異常と判定するトルク異常検出手段である。

次に、トルク故障確定手段１０−３が実施例１と異なる部分は、トルク異常検出手段１０−１が複数のトルク異常検出手段を有していることに伴って、複数の遅延部（以下、ＴＤ部と記す）１０−３あ、１０−３Ｂ，１０−３Ｃとから構成されている。つまり、ＴＤ部１０−３Ａはトルク異常検出手段１０−１の出力が異常である状態が所定時間Ｔ１（一例として３０ｍｓ）継続したら、トルクセンサ１０７や主トルク検出部１０７Ａが故障であると確定とする。同じように、ＴＤ部１０−３Ｂはトルク異常検出手段１０−２の出力が異常である状態が所定時間Ｔ１（一例として３０ｍｓ）継続したら、トルクセンサ１０７や副トルク検出部１０７Ｂが故障であると確定とする。ＴＤ部１０−３Ｃはトルク異常検出手段１０−３の出力が異常である状態が所定時間Ｔ１（一例として３０ｍｓ）継続したら、トルクセンサ１０７や主トルク検出部１０７Ａ、又は副トルク検出部１０７Ｂが故障であると確定とする。

そして、トルク故障確定手段１０−１Ａ，１０−１Ｂ，１０−１Ｃの出力（故障で「１」とする）を入力とするＯＲ部１０−３Ｄの出力に基いて、トルクセンサやトルク検出部が故障であると確定すると、リミッタ１１が制御され、電流指令値Ｉｒｅｆが絞り込まれる暫減処理がなされる。

実施例２は、実施例１と異なり、複数のトルク異常検出手段を有しており、従って、選択スイッチ１０−４の切替え理由が、複数のトルク異常検出手段の一つでも異常であるとの検出をすると、選択スイッチ１０−４は、主トルク検出値Ｔｍに代わって、代替値Ｔａを選択する。逆に、複数のトルク異常検出手段が全て正常であるとの検出結果がでると、選択スイッチ１０−４は、主トルク検出値Ｔｍを選択する。

一方、実施例２の代替値算出手段１０−２の算出原理は、実施例１と同じであり、具体的には、図４のフローチャートに示す代替値算出ステップに基いて算出される。

主トルク検出値Ｔｍと副トルク検出値Ｔｓの検出する二重系の場合は、実施例２のように、異常検出手段や故障確定手段が二重系に対応して複数存在することは当然である。このように、異常検出手段や故障確定手段が複数存在しても、トルクセンサやトルク検出部が異常の場合は、過去の主トルク検出値Ｔｍと副トルク検出値Ｔｓとを用いた代替値によって、トルクセンサやトルク検出部が異常になって故障と確定するまでの間、ハンドル操作に違和感のない電動パワーステアリング装置の制御装置を提供できる。

以上説明したように、本発明を用いれば、過去の主トルク検出値Ｔｍと副トルク検出値Ｔｓとを用いた代替値は、トルク検出に異常が発生しても、どちらかが正しいトルク検出を実行している可能性が高く、その正しい方の過去のトルク検出値を用いて代替値を算出するので、主トルク検出値Ｔｍしか用いることができない代替値と比較して、トルクセンサやトルク検出部が異常になって故障と確定するまでの間、違和感のないハンドル操作ができる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供できる。特に、トルク検出に関する配線が断線するようなときに起こるチャタリング異常の場合、主トルク検出値Ｔｍと副トルク検出値Ｔｓの両方ともチャタリングを発生する可能性は少ないので特に効果ある。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。 トルク入力処理部の動作を示すフローチャートである。 過去の主トルク検出値Ｔｍ及び過去の副トルク検出値Ｔｓの更新動作のフローチャートである。 過去の主トルク検出値Ｔｍ及び過去の副トルク検出値Ｔｓとから代替値を算出するフローチャートである。 本発明を使用した場合のトルクセンサ地絡故障時のモータ電流の出力結果を示す図である。 本発明を使用した場合のトルクセンサがチャタリング現象を起こした故障時のモータ電流の出力結果を示す図である。 複数のトルク異常検出手段を有する場合のトルク入力処理部の実施例である。 電動パワーステアリング装置の構成を示す図である。 従来の電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。 トルクセンサ地絡故障対応の従来の電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である トルクセンサ地絡故障時の従来の制御によるモータ電流の出力結果を示す図である。 トルクセンサ地絡故障時の従来の改善した制御によるモータ電流の出力結果を示す図である。 トルクセンサチャタリング故障時の従来の制御によるモータ電流の出力結果を示す図である。

符号の説明

１０７ トルクセンサ
１０７Ａ 主トルク検出部
１０７Ｂ 副トルク検出部
１０ トルク入力処理部
１０−１ トルク異常検出手段
１０−１Ａ，１０−１Ｂ，１０−１Ｃ トルク異常検出手段
１０−２ 代替値算出手段
１０−３ トルク故障確定手段
１０−４ 選択スイッチ
１０−３、１０−５ ＯＲ部
１０−６Ａ，１０−６Ｂ，１０−６Ｃ ＮＯＴ部
１０−７ ＡＮＤ部
１０−３Ａ，１０−３Ｂ，１０−３Ｃ 遅れ部（ＴＤ）
１１ リミッタ
１０８ モータ
１２０ 電流指令値算出部
１２１ 減算部
１２２ 電流制御部
１２３ モータ駆動部

Claims (5)

1. 車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにしたモータと、ハンドルに作用する操舵力を検出するトルクセンサとを備え、前記トルクセンサのトルク検出値に基いてモータを制御する電動パワーステアリング装置の制御装置において、
   前記トルクセンサの出力を基に主トルク検出値Ｔｍを検出する主トルク検出手段と、前記トルクセンサの出力を基に副トルク検出値Ｔｓを検出する副トルク検出手段と、前記主トルク検出値Ｔｍ又は前記副トルク検出値Ｔｓの異常を検出するトルク異常検出手段と、前記主トルク検出値Ｔｍ又は前記副トルク検出値Ｔｓが異常になる前の過去の正常な主トルク検出値Ｔｍ及び前記主トルク検出値Ｔｍ又は前記副トルク検出値Ｔｓが異常になる前の過去の正常な副トルク検出値Ｔｓに基き代替値Ｔａを算出する代替値算出手段と、前記主トルク検出値Ｔｍ又は前記副トルク検出値Ｔｓが異常である状態が所定時間継続した場合に故障であるとの判定を確定するトルク故障確定手段とを備え、
   前記主トルク検出値Ｔｍ又は前記副トルク検出値Ｔｓが異常であると検出されたとき、前記トルク故障確定手段が故障であるとの判定を確定する前でも、前記主トルク検出値Ｔｍの代わりに前記代替値Ｔａに基いて前記モータを制御し、前記トルク故障確定手段によって故障が確定したときに漸減処理で前記モータを制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
2. 前記主トルク検出値Ｔｍ又は前記副トルク検出値Ｔｓが異常になる前の過去の同時点の主トルク検出値Ｔｍと副トルク検出値Ｔｓとの差をとり、その差分量が最小となる過去の同時点の主トルク検出値Ｔｍ及び副トルク検出値Ｔｓの組み合わせ（Ｔｍ、Ｔｓ）を選択し、前記組み合わせ（Ｔｍ、Ｔｓ）の中のいずれかを前記代替値Ｔａとする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
3. 前記組み合わせ（Ｔｍ、Ｔｓ）が複数存在する場合は、最新の組み合わせ（Ｔｍ，Ｔｓ）を選択するようになっている請求項２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
4. 前記組み合わせ（Ｔｍ、Ｔｓ）のうちで、前記ハンドルが中立地点を示すトルク中立値に近い方のトルク検出値を前記代替値Ｔａとする請求項２又は３に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
5. 前記トルク異常検出手段は、前記主トルク検出値Ｔｍ、又は、前記副トルク検出値Ｔｓ、又は、前記主トルク検出Ｔｍ及び副トルク検出値Ｔｓに基いて前記トルクセンサの異常を検出する請求項１乃４のいずれかに記載に電動パワーステアリング装置の制御装置。

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