JP4775413B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータの出力により舵輪の操舵をアシストする電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳと呼ぶ）に関するものである。

従来から、ＥＰＳにおける電動モータの動作は、主として、乗員により舵輪に与えられるトルクに基づき制御されている。また、このトルクは、例えば、ステアリングシャフトに組み込まれたトルクセンサにより検出されて電子制御装置（ＥＣＵ）に出力され、ＥＣＵは、検出されたトルクに応じて電動モータの動作制御を実行している。

近年、ＥＰＳの搭載は、軽自動車ばかりでなく、普通乗用車においても一般的となっており、ＥＰＳにより舵輪の操舵がアシストされる車両は、顕著に増加している。このため、ごく稀にＥＰＳが故障したときに、ＥＰＳによるアシストが停止して乗員の操舵感が急激に変動するのを回避するため、何らかの対策を採っておく必要があり、様々な制御手段が考えられている（例えば、特許文献１〜７）。

すなわち、特許文献１〜７のＥＰＳによれば、ＥＰＳに故障が発生した場合でも、ＥＰＳによるアシストを全面的に停止するのではなく、ＥＰＳ故障時の制御方式に従って電動モータの動作制御を続行し、乗員の操舵感が急激に変動するのを回避している。

ところで、特許文献１〜７の制御手段は、アシストの続行によって操舵感の急激な変動を回避することを主目的としているので、アシスト力は限定的な弱いものであり、応急処置としての対策と考えられる。このため、特許文献１〜７の制御手段によれば、アシスト力を徐々に下げていき、最終的にはアシストを停止することが必要となる。
そこで、今後の更なる改善策として、ＥＰＳ故障時でもアシスト力を弱めることなく、最終的なアシスト停止を回避できるような制御手段が要求されている。
特開平９−５８５０５号公報 特開２００２−２５５０５４号公報 特開２００５−１９３８３４号公報 特開２００４−１９６１２８号公報 特開２００５−２７１８６０号公報 特開２００５−２８９１９０号公報 特開２００７−２８３８９１号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ＥＰＳ故障時でもアシスト力を弱めることなく、最終的なアシスト停止を回避できるような制御手段を提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載のＥＰＳは、舵輪の操舵をアシストする出力を発生する電動モータと、舵輪に与えられるトルクに応じた複数の電気的出力を発生するトルク検出手段と、トルク検出手段から得られる複数の電気的出力に基づき、電動モータの動作を制御する制御手段と、前方右側転舵輪と前方左側転舵輪との回転速度差、または後方右側転舵輪と後方左側転舵輪との回転速度差を検出する回転速度差検出手段とを備える。

また、トルク検出手段は、舵輪の操舵に応じて変化する磁束を発生する磁束発生手段と、磁束発生手段で発生した磁束に応じて電気的出力を発生する複数の出力発生手段とを有する。そして、制御手段は、複数の出力発生手段の中に故障した出力発生手段があるか否かを判定する故障判定手段と、故障した出力発生手段があると判定されたときに、回転速度差に基づいて複数の電気的出力の数値範囲を推定し、推定された複数の電気的出力の数値範囲に、実際の複数の電気的出力の数値が含まれるか否かを判定することにより、故障した出力発生手段を特定する故障器特定手段とを有する。

これにより、故障器特定手段は、左右転舵輪の回転速度差とトルク検出手段の電気的出力とに基づき高精度に故障した出力発生手段（以下、故障器と呼ぶ）を特定することができる。すなわち、回転速度差は転舵輪の切れ角に応じて変化するものであり、転舵輪の切れ角は、舵輪に加えられたトルクに応じて定まるものであるため、左右転舵輪の回転速度差とトルク検出手段の電気的出力との間には高い相関があると考えられる。

このため、電気的出力に係わる何らかのパラメータに関し、回転速度差から推定した間接値と、実際の電気的出力から求めた直接値とを比較することで、比較の対象となっている電気的出力を発生した出力発生手段が故障器であるか否かを判断することができる。そして、故障器から得られる電気的出力の利用を停止し、他の故障していない出力発生手段から得られる電気的出力に基づいて制御を続行すれば、アシスト力を弱めることなく、またアシストを停止することなくＥＰＳによるアシストを続行することができる。

また、ＥＰＳの故障では、機械構造的な部分が故障することはほとんど考えられず、トルク検出手段の信号出力系統に何らかの不具合がごく稀に発生するのみと考えられる。そこで、トルク検出手段に複数の出力発生手段が備わっている場合に、上記のような制御手段を構築しておくことで、ＥＰＳの故障に対してほぼ完全に対処でき、アシスト力を弱めることなく、またアシストを停止することなくＥＰＳによるアシストを続行することが可能となる。

さらに、近年、転舵輪ごとに回転速度を検出するためのセンサを有する車両が多くなっているため、左右転舵輪の回転速度差を利用して複数の出力発生手段の中から故障器を特定できるＥＰＳを比較的安価に構成することができる。
なお、複数の出力発生手段から出力される電気的出力は、トルクの変化に応じて互いに異なり、各出力発生手段に対応する相関線に沿うように変化する。そして、制御手段は、この相関線を出力発生手段ごとに記憶している。故障器特定手段は、回転速度差に基づき舵輪が右切り操舵されているか左切り操舵されているかを判定する。また、判定された操舵方向、および判定対象となる出力発生手段の相関線に基づき、出力発生手段ごとに電気的出力の現在の数値範囲を推定する。そして、出力発生手段ごとに、推定された電気的出力の数値範囲に実際の電気的出力の数値が含まれるか否かを判定する。
この手段は、判定された操舵方向に基づき、所定操舵後の電気的出力の数値範囲を推定して間接値とみなし、この間接値としての数値範囲と、直接値としての実際の電気的出力の数値とを比較するものである。そして、回転速度差を利用して操舵方向を判定し、判定された操舵方向に基づき数値範囲を推定しているため、数値範囲の推定を簡便に行うことができる。
すなわち、操舵方向は、右切り操舵、および左切り操舵の２つの方向のみなので、推定された数値範囲は、例えば、何らかの境界線または境界値よりも大側の領域、または小側の領域のいずれか一方に含まれる。このため、操舵方向を利用することで、数値範囲の推定が簡便になる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載のＥＰＳによれば、制御手段は、間欠的に、回転速度差に基づいて複数の電気的出力の数値範囲を推定し、推定された複数の電気的出力の数値範囲に、実際の複数の電気的出力の数値が含まれるか否かを判定することにより、故障した出力発生手段を特定する故障器特定手段を有する。
これにより、複数の出力発生手段の中に故障器があるか否かを判定することなく、常時、故障した出力発生手段を特定することができる。このため、いずれかの出力発生手段に故障が生じたときに、故障器を迅速に特定することができる。
複数の出力発生手段から出力される電気的出力は、トルクの変化に応じて互いに異なり、各出力発生手段に対応する相関線に沿うように変化する。そして、制御手段は、この相関線を出力発生手段ごとに記憶している。故障器特定手段は、回転速度差に基づき舵輪が右切り操舵されているか左切り操舵されているかを判定し、判定された操舵方向、および判定対象となる出力発生手段の相関線に基づき、出力発生手段ごとに電気的出力の現在の数値範囲を推定する。そして、出力発生手段ごとに、推定された電気的出力の数値範囲に実際の電気的出力の数値が含まれるか否かを判定する。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載のＥＰＳによれば、トルク検出手段は２つの出力発生手段を有し、２つの出力発生手段の変化が沿う相関線は、それぞれ、縦軸を電気的出力、横軸をトルクとした場合に、舵輪を右側または左側のいずれかに一方に切るときのトルクは正値となり、他方に切るときのトルクが負値となるように、電気的出力の上限値と下限値との間で変化するものである。

そして、一方の出力発生手段の変化が沿う相関線と、他方の出力発生手段の変化が沿う相関線とは、上限値と下限値との中間値を通る直線に対して線対称となるように設定されている。

また、故障器特定手段は、回転速度差に基づき舵輪が右切り操舵されているか左切り操舵されているかを判定することで、出力発生手段ごとに電気的出力が、縦軸の右側領域（トルク正値領域）か左側領域（トルク負値領域）のいずれにあるかを推定するとともに、出力発生手段ごとの相関線に基づき、電気的出力が、中間値を通る直線の上側領域か下側領域のいずれにあるかを推定することで、電気的出力の現在の数値範囲を推定し、出力発生手段ごとに、推定された電気的出力の数値範囲に実際の電気的出力の数値が含まれるか否かを判定する。

〔請求項４の手段〕
請求項４に記載のＥＰＳによれば、故障器特定手段は、回転速度差の時間的変化率および相関線に基づき、出力発生手段ごとに電気的出力の時間的変化率を推定し、出力発生手段ごとに、推定された電気的出力の時間的変化率と出力発生手段から得られる実際の電気的出力の時間的変化率とを比較する。

この手段は、所定時期における電気的出力の時間的変化率を、間接値と直接値とを比較すべきパラメータとするものである。そして、時間的変化率は算出対象の今回値と前回値との差分を利用して迅速に求めることができるので、間接値と直接値との比較を迅速に行うことができる。

最良の形態１のＥＰＳは、舵輪の操舵をアシストする出力を発生する電動モータと、舵輪に与えられるトルクに応じた複数の電気的出力を発生するトルク検出手段と、トルク検出手段から得られる複数の電気的出力に基づき、電動モータの動作を制御する制御手段と、前方右側転舵輪と前方左側転舵輪との回転速度差、または後方右側転舵輪と後方左側転舵輪との回転速度差を検出する回転速度差検出手段とを備える。

また、トルク検出手段は、舵輪の操舵に応じて変化する磁束を発生する磁束発生手段と、磁束発生手段で発生した磁束に応じて電気的出力を発生する複数の出力発生手段とを有する。そして、制御手段は、複数の出力発生手段の中に故障した出力発生手段があるか否かを判定する故障判定手段と、故障した出力発生手段があると判定されたときに、回転速度差に基づいて複数の電気的出力の数値範囲を推定し、推定された複数の電気的出力の数値範囲に、実際の複数の電気的出力の数値が含まれるか否かを判定することにより、故障した出力発生手段を特定する故障器特定手段とを有する。

複数の出力発生手段から出力される電気的出力は、トルクの変化に応じて互いに異なり、各出力発生手段に対応する相関線に沿うように変化する。そして、制御手段は、この相関線を出力発生手段ごとに記憶している。
また、故障器特定手段は、回転速度差に基づき舵輪が右切り操舵されているか左切り操舵されているかを判定し、判定された操舵方向、および判定対象となる出力発生手段の相関線に基づき、出力発生手段ごとに電気的出力の現在の数値範囲を推定し、出力発生手段ごとに、推定された電気的出力の数値範囲に実際の電気的出力の数値が含まれるか否かを判定する。

最良の形態２のＥＰＳによれば、故障器特定手段は、回転速度差の時間的変化率および相関線に基づき、出力発生手段ごとに電気的出力の時間的変化率を推定し、出力発生手段ごとに、推定された電気的出力の時間的変化率と出力発生手段から得られる実際の電気的出力の時間的変化率とを比較する。

〔実施例１の構成〕
実施例１のＥＰＳ１を図面に基づいて説明する。
ＥＰＳ１は、図１に示すように、電動モータ２の出力により舵輪３の操舵をアシストするものであり、主として、乗員により舵輪３に与えられるトルクに基づき制御されている。また、このトルクは、例えば、ステアリングシャフト（以下、シャフト４と呼ぶ）に組み込まれたトルクセンサ５により検出されてＥＣＵ６に出力され、ＥＣＵ６は、検出されたトルク等に応じて電動モータ２の動作制御を実行している。

すなわち、ＥＰＳ１は、舵輪３の操舵をアシストする出力を発生する電動モータ２と、舵輪３に与えられるトルクに応じた電気的出力を発生するトルクセンサ５と、トルクセンサ５から得られる電気的出力に基づき、電動モータ２の動作を制御するＥＣＵ６とを備える。

そして、舵輪３に与えられたトルクが、シャフト４およびラックアンドピニオン機構７等を介して転舵輪８に伝達され、転舵輪８が転舵される。また、電動モータ２の出力が、例えばラックアンドピニオン機構７に伝達されて、転舵輪８の転舵、つまり舵輪３による操舵がアシストされる。
なお、電動モータ２には、直流モータ、ブラシレスＤＣモータ、スイッチトリラクタンスモータ、埋込磁石型同期モータ等、種々の形式のモータを採用することができる。

トルクセンサ５は、図２および図３に示すように、舵輪３の操舵に応じて変化する磁束を発生する磁束発生手段１１と、磁束発生手段１１で発生した磁束に応じた電気的出力を発生する２つの出力発生手段１３、１４とを有する。

磁束発生手段１１は、例えば、舵輪３側のシャフト４（インプットシャフト１６とする）と一体的に回転する磁石１７、転舵輪８側のシャフト４（アウトプットシャフト１８とする）と一体的に回転するとともに、磁石１７から生じる磁束を集める櫛歯状のヨーク１９、両端が、各々、ピン２０によりインプット、アウトプットシャフト１６、１８に係止され、舵輪３の操舵に応じて捩れるトーションバー２１等により構成されている。

出力発生手段１３、１４は、各々、ヨーク１９を介してリング２２により集められた磁束に感磁するホール素子、ホール素子が感磁した磁束の磁束密度、および印加電圧に応じた電気的出力を発生する出力回路等により構成されるホールＩＣである（以下、出力発生手段１３、１４をホールＩＣ１３、１４とする）。

ここで、ホールＩＣ１３、１４は、図３に示すように、各々、電気的出力をＥＣＵ６に出力するための出力端子２４、２５を有する。また、ホールＩＣ１３、１４は、電源１２から印加電圧を受けるための共通の入力端子２６、および接地するための共通のＧＮＤ端子２７を有する。さらに、ホールＩＣ１３、１４と各端子との配線間にはノイズ除去用のコンデンサ２８が配され、主に外乱としての電磁波を吸収できるように配線が組まれている。

なお、電源１２から印加電圧を受けるための共通の入力端子２６、および接地するための共通のＧＮＤ端子２７の替わりに、ホールＩＣ１３、１４ごとに、印加電圧を受けるための入力端子、および接地するためのＧＮＤ端子を配してもよい。

このような構成により、トルクセンサ５では、舵輪３の操舵によりトーションバー２１が捩れると、磁石１７とヨーク１９とが互いに相対変位するので、ホール素子が感磁する磁束の磁束密度が変化して、ホールＩＣ１３、１４からそれぞれ得られる電気的出力が変化する。
この結果、トルクセンサ５は、舵輪３に与えられるトルクに応じた電気的出力を発生することができる。

また、ホールＩＣ１３、１４は、トーションバー２１の捩れ量が同じでも（つまり、舵輪３に与えられるトルクが同じでも）、異なる大きさの電気的出力を発生するように設けられている。例えば、ホールＩＣ１３、１４から得られる電気的出力は、トルクの変化に応じて、互いに異なる相関線Ｌ１、Ｌ２に沿うように変化する（図４（ａ）参照）。

ここで、相関線Ｌ１、Ｌ２は、図４（ａ）に示すように、電気的出力が上限値ＶＨと下限値ＶＬとの間で変化するように設定されており、さらに、上限値ＶＨと下限値ＶＬとの中間値ＶＭを通る直線Ｌｍに関して線対称となるように設定されている。なお、直線Ｌｍは、縦軸を電気的出力、横軸をトルクとした場合に、「電気的出力＝中間値ＶＭ」の関係を満たすように表されるものである。また、舵輪３を右側に切るときのトルクは正値で示され、舵輪３を左側に切るときのトルクは負値で示されているものとする。

そして、相関線Ｌ１によれば、例えば、トルクが負の領域で変化し、かつトルクの絶対値が負側の閾値ＴＬよりも大きい範囲で変化するとき、電気的出力は下限値ＶＬを示し、トルクが正の領域で変化し、かつトルクの絶対値が正側の閾値ＴＨよりも大きい範囲で変化するとき、電気的出力は上限値ＶＨを示す。また、トルクが閾値ＴＬと閾値ＴＨとの間の範囲で変化するとき、電気的出力は（トルク、電気的出力）の座標系で（ＴＬ、ＶＬ）と（ＴＨ、ＶＨ）とを結ぶ正の傾きを有する一次相関線に沿って変化する。

また、相関線Ｌ２によれば、例えば、トルクが負の領域で変化し、かつトルクの絶対値が負側の閾値ＴＬよりも大きい範囲で変化するとき、電気的出力は上限値ＶＨを示し、トルクが正の領域で変化し、かつトルクの絶対値が正側の閾値ＴＨよりも大きい範囲で変化するとき、電気的出力は下限値ＶＬを示す。また、トルクが閾値ＴＬと閾値ＴＨとの間の範囲で変化するとき、電気的出力は（トルク、電気的出力）の座標系で（ＴＬ、ＶＨ）と（ＴＨ、ＶＬ）を結ぶ負の傾きを有する一次相関線に沿って変化する。

なお、相関線Ｌ１、Ｌ２は、ＥＣＵ６のマイコン３０に記憶されており、トルク検出値の算出等の各種の制御処理に利用される。

ＥＣＵ６は、図３に示すように、ホールＩＣ１３、１４から電気的出力の入力を受けて電動モータ２の動作を制御するための演算処理等を行うマイコン３０、電動モータ２の駆動回路３１、ノイズ除去用のコンデンサ２８、トルクセンサ５から得られる電気的出力を安定させるプルダウン抵抗３２等が基板上に搭載されて構成されている。また、マイコン３０は、制御処理および演算処理を行うＣＰＵ、各種のデータおよびプログラム等を記憶するＲＯＭおよびＲＡＭ等の記憶装置、入力装置、ならびに出力装置等を含んで構成される周知構造を有する。

そして、マイコン３０は、トルクセンサ５から得られる電気的出力、その他のセンサから得られる電気的出力に基づいて、電動モータ２の動作制御に必要な各種の検出値を得るとともに、例えば、電動モータ２に通電させる電流の指令値を算出する。さらに、マイコン３０は、算出した指令値に基づき、駆動回路３１に与える制御信号を合成して出力する。この結果、電動モータ２では指令値に応じた通電が行われ、トルクに応じたアシストが行われる。

〔実施例１の特徴〕
実施例１のＥＰＳ１の特徴を、図面を用いて説明する。
まず、ＥＰＳ１は、図１および図３に示すように、例えば、前方右側の転舵輪８と前方左側の転舵輪８との回転速度差（以下、単に「回転速度差」と呼ぶ）を検出する回転速度差検出手段として機能する２つの車輪速センサ３４、３５を備える。

ここで、車輪速センサ３４、３５は、それぞれ前方右側の転舵輪８、前方左側の転舵輪８に組み付けられており、例えば、外周に凸状歯が形成され、転舵輪８とともに回転する回転磁性体と、凸状歯の接近、離間に応じてパルス状の出力信号を発生する出力部とを有する周知構造の電磁式センサである。

そして、ＥＣＵ６のマイコン３０は、車輪速センサ３４、３５から得られる単位時間当たりのパルスのカウント数の差分を算出することで回転速度差を把握する。
なお、車輪速センサ３４、３５を、それぞれ後方右側の転舵輪８、後方左側の転舵輪８に組み付けて、後方右側の転舵輪８と後方左側の転舵輪８との回転速度差を検出するようにしてもよい。また、車輪速センサ３４、３５には、外周に多極磁石を具備して転舵輪８とともに回転する回転磁石と、回転磁石のＮ極またはＳ極の接近、離間に応じてパルス状の出力信号を発生する出力部とを有する電磁式センサを採用してもよい。

また、マイコン３０は、２つのホールＩＣ１３、１４の中に故障したものがあるか否かを判定する故障判定手段として機能する。例えば、マイコン３０は、ホールＩＣ１３、１４から得られる電気的出力の和ｓｕｍＶを、常時、算出している。

そして、マイコン３０は、和ｓｕｍＶが中間値ＶＭを２倍した数値２ＶＭに許容範囲αを加算した上限２ＶＭ＋αよりも大きくなったり、数値２ＶＭから許容範囲αを減算した下限２ＶＭ−αよりも小さくなったりしたときに、ホールＩＣ１３、１４の中に故障したものがあると判定する。

また、マイコン３０は、ホールＩＣ１３、１４の中に故障したものがあると判定されたときに、回転速度差およびホールＩＣ１３、１４から得られる電気的出力に基づき、ホールＩＣ１３、１４の中で故障したものを特定する故障器特定手段として機能する（以下、ホールＩＣ１３、１４の中で、故障器特定手段により故障したものと特定されたものを故障器と呼び、故障器特定手段により故障したものと特定されなかったものを非故障器と呼ぶ）。

すなわち、マイコン３０は、故障器特定手段の機能の一部として、故障器があると判定されたときに、回転速度差に基づき舵輪３が右切り操舵されているか左切り操舵されているかを判定する。ここで、マイコン３０は、図４（ｂ）に示すように、転舵輪８の切れ角と回転速度差との相関線を記憶している（以下、切れ角と回転速度差との相関線を第２相関線Ｌ３と呼ぶ）。

第２相関線Ｌ３は、横軸に切れ角を採り、縦軸に回転速度差を採った座標系に表示されるものであり、例えば、転舵輪８が右側に転舵されているときの切れ角を正の数値で表し、転舵輪８が左側に転舵されているときの切れ角を負の数値で表している。また、回転速度差は、前方右側の転舵輪８の回転速度から前方左側の転舵輪８の回転速度を引いた数値として示されている。このため、第２相関線Ｌ３は、（切れ角、回転速度差）の座標系で原点を通るとともに負の傾きを有する直線として表される。

そして、マイコン３０は、例えば、回転速度差を負の数値として把握した場合、第２相関線Ｌ３に基づき、切れ角を正の数値として把握するので、舵輪３が右切り操舵されているものと判定する。また、マイコン３０は、回転速度差を正の数値として把握した場合、切れ角を負の数値として把握するので、舵輪３が左切り操舵されているものと判定する。

そして、マイコン３０は、判定された操舵方向および相関線Ｌ１、Ｌ２に基づき、ホールＩＣ１３、１４ごとに電気的出力の現在の数値範囲を推定し、ホールＩＣ１３、１４ごとに、推定された電気的出力の数値範囲に実際の電気的出力の数値が含まれるか否かを判定する。

例えば、マイコン３０は、ホールＩＣ１３に関して電気的出力の現在の数値範囲を、以下のようにして推定する。
まず、マイコン３０は、例えば、舵輪３が右切り操舵されていると判定した場合、舵輪３に加えられたトルクが正の数値であると判断する。

つまり、マイコン３０は、図５の縦軸右側の領域に、ホールＩＣ１３に関する現在の（トルク、電気的出力）の座標が存在するものと判断する。さらに、マイコン３０は、ホールＩＣ１３に関して推定を行っていることに基づき、相関線Ｌ１に関して縦軸よりも右側の部分を参照して、ホールＩＣ１３に関する現在の（トルク、電気的出力）の座標が直線Ｌｍよりも上側の領域に存在するものと判断する。

以上により、マイコン３０は、ホールＩＣ１３に関する現在の（トルク、電気的出力）の座標が、図５において、縦軸よりも右側の領域、かつ直線Ｌｍよりも上側の領域に存在するものと判断する。つまり、マイコン３０は、判定された操舵方向（右切り操舵）および相関線Ｌ１に基づき、ホールＩＣ１３の現在の電気的出力が中間値ＶＭよりも大きいことを推定する。

そして、推定された数値範囲（中間値ＶＭよりも大きい数値範囲）に対して、実際にホールＩＣ１３から得られる電気的出力が中間値ＶＭよりも小さい数値である場合、マイコン３０は、推定された数値範囲に実際の数値が含まれないものと判定する。この結果、マイコン３０は、ホールＩＣ１３を故障器として特定する。

さらに、マイコン３０は、ホールＩＣ１４に関しても同様の判定を行って、ホールＩＣ１４が故障器であるか非故障器であるかの特定を行う。そして、マイコン３０は、ホールＩＣ１４を非故障器として特定した場合、ホールＩＣ１３から得られる電気的出力の利用を停止し、ホールＩＣ１４から得られる電気的出力のみに基づいて電動モータ２の動作制御を続行する。

〔実施例１の制御方法〕
実施例１のＥＰＳ１の制御方法を、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、ステップＳ１で、ホールＩＣ１３、１４から得られる電気的出力に基づいて、和ｓｕｍＶを算出する。次に、ステップＳ２で、和ｓｕｍＶが２ＶＭ±αの範囲内にあるか否かを判定する。そして、和ｓｕｍＶが２ＶＭ±αの範囲内にないと判定した場合（ＮＯ）、ホールＩＣ１３、１４の中に故障器があると判定し、故障器を特定するための処理を実行する。

すなわち、ステップＳ３に進んで、回転速度差に基づき舵輪３の操舵方向を判定し、さらに、ステップＳ４に進んで、判定された操舵方向に基づき故障器を特定する。なお、和ｓｕｍＶが２ＶＭ±αの範囲内にあると判定した場合（ＹＥＳ）、ステップＳ５に進み、通常の制御処理に従って電動モータ２の制御を続行する。

ここで、ステップＳ４では、ホールＩＣ１３、１４ごとに故障器であるか、非故障器であるかが特定される。つまり、ホールＩＣ１３に関しては、判定された操舵方向および相関線Ｌ１に基づき、ホールＩＣ１３の電気的出力の現在の数値範囲を推定し、実際にホールＩＣ１３から得られる電気的出力の数値が、推定された数値範囲に含まれるか否かを判定する。

この結果、ホールＩＣ１３から得られる電気的出力の数値が、推定された数値範囲に含まれない場合、ホールＩＣ１３は故障器として特定され、ホールＩＣ１３から得られる電気的出力の数値が、推定された数値範囲に含まる場合、ホールＩＣ１３は非故障器として特定される。

また、ホールＩＣ１４に関しては、判定された操舵方向および相関線Ｌ２に基づき、ホールＩＣ１３と同様にして故障器であるか、非故障器であるかが特定される。
そして、ステップＳ６で、故障器から得られる電気的出力の利用を停止し、非故障器の電気的出力に基づく電動モータ２の制御を続行する。

〔実施例１の効果〕
実施例１のＥＰＳ１は、前方右側の転舵輪８と前方左側の転舵輪８との回転速度差を検出する回転速度差検出手段として機能する車輪速センサ３４、３５を備える。また、ＥＣＵ６は、トルクセンサ５のホールＩＣ１３、１４から得られる２つの電気的出力に基づき、電動モータ２の動作を制御する。そして、ＥＣＵ６のマイコン３０は、ホールＩＣ１３、１４の中に故障器があるか否かを判定する故障判定手段、ならびに、故障器があると判定されたときに、回転速度差および２つの電気的出力に基づき故障器を特定する故障器特定手段として機能する。

これにより、マイコン３０は、左右の転舵輪８の回転速度差とトルクセンサ５の電気的出力とに基づき高精度に故障器を特定することができる。すなわち、回転速度差は転舵輪８の切れ角に応じて変化するものであり、転舵輪８の切れ角は、舵輪３に加えられたトルクに応じて定まるものであるため、回転速度差とトルクセンサ５の電気的出力との間には高い相関があると考えられる。

このため、電気的出力に係わる何らかのパラメータに関し、回転速度差から推定した間接値と、実際の電気的出力から求めた直接値とを比較することで、ホールＩＣ１３、１４の中で、比較対象となっている電気的出力を発生したものが故障器であるか、非故障器であるかを判断することができる。そして、故障器から得られる電気的出力の利用を停止し、非故障器から得られる電気的出力に基づいて制御を続行すれば、アシスト力を弱めることなく、またアシストを停止することなくＥＰＳ１によるアシストを続行することができる。

また、ＥＰＳ１の故障では、機械構造的な部分が故障することはほとんど考えられず、トルクセンサ５の信号出力系統に何らかの不具合がごく稀に発生するのみと考えられる。そこで、トルクセンサ５に２つのホールＩＣ１３、１４が備わっている場合に、上記のようなＥＣＵ６を構築しておくことで、ＥＰＳ１の故障に対してほぼ完全に対処でき、アシスト力を弱めることなく、またアシストを停止することなくＥＰＳ１によるアシストを続行することが可能となる。

さらに、近年、車輪速センサ３４、３５のように、転舵輪８ごとに回転速度を検出するための検出器を有する車両が多くなっているため、左右の転舵輪８の回転速度差を利用して故障器を特定できるＥＰＳ１を比較的安価に構成することができる。

また、マイコン３０は、ホールＩＣ１３、１４ごとに、トルクと電気的出力との相関を相関線Ｌ１、Ｌ２として記憶している。そして、マイコン３０は、故障器があると判定されたときに、回転速度差に基づき舵輪３が右切り操舵されているか左切り操舵されているかを判定し、判定された操舵方向および相関線Ｌ１、Ｌ２に基づき、ホールＩＣ１３、１４ごとに電気的出力の現在の数値範囲を推定し、ホールＩＣ１３、１４ごとに、推定された電気的出力の数値範囲に実際の電気的出力の数値が含まれるか否かを判定する。

これにより、マイコン３０は、判定された操舵方向に基づき、所定操舵後の電気的出力の数値範囲を推定して間接値とみなし、この間接値としての数値範囲と、直接値としての実際の電気的出力の数値とを比較する。そして、マイコン３０は、回転速度差を利用して操舵方向を判定し、判定された操舵方向に基づき数値範囲を推定しているため、数値範囲の推定が簡便になる。

すなわち、操舵方向は、右切り操舵、および左切り操舵の２つの方向のみなので、推定された数値範囲は、例えば、図５に示すように（トルク、電気的出力）の座標系で縦軸よりも右側の領域、または左側の領域のいずれか一方に含まれる。このため、操舵方向を利用することで、数値範囲の推定が簡便になる。

〔実施例２の特徴〕
実施例２のＥＰＳ１によれば、マイコン３０は、故障器特定手段の機能として、回転速度差の時間的変化率および相関線Ｌ１、Ｌ２に基づき、ホールＩＣ１３、１４ごとに電気的出力の時間的変化率を推定し、ホールＩＣ１３、１４ごとに、推定された電気的出力の時間的変化率とホールＩＣ１３、１４から得られる実際の電気的出力の時間的変化率とを比較する。

例えば、マイコン３０は、今回のサンプリング周期で得られた回転速度差の数値（今回値）と、前回のサンプリング周期で得られた回転速度差の数値（前回値）との差分に基づき、回転速度差の時間的変化率を算出する。また、マイコン３０は、図７（ｂ）に示すように、算出した回転速度差の時間的変化率と第２相関線Ｌ３とに基づき切れ角の時間的変化率を算出する。

ここで、マイコン３０は、転舵輪８の切れ角と、舵輪３に与えられるトルクとの相関を、車速等の各種運転条件ごとに記憶している。そして、マイコン３０は、この切れ角とトルクとの相関、および算出された切れ角の時間的変化率等に基づいて、トルクの時間的変化率を算出する。さらに、マイコン３０は、図７（ａ）に示すように、算出されたトルクの時間的変化率、および相関線Ｌ１、Ｌ２等に基づいて、ホールＩＣ１３、１４ごとに電気的出力の時間的変化率を推定する。

そして、例えば、ホールＩＣ１３から実際に得られる電気的出力が、トルクの数値に関わらず一定の数値である場合、ホールＩＣ１３から実際に得られる電気的出力の今回値と前回値は同じ数値であり時間的変化率はゼロである。この場合、マイコン３０は、ホールＩＣ１３に関して、推定された電気的出力の時間的変化率と、実際の電気的出力の時間的変化率とが明らかに異なることから、ホールＩＣ１３を故障器として特定する。

〔実施例２の制御方法〕
実施例２のＥＰＳ１の制御方法を、図８に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、ステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１５およびＳ１６は、それぞれ、実施例１のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ５およびＳ６と同じ処理を実行するものであり、説明を省略する。
まず、ステップＳ１３では、回転速度差の今回値と前回値との差分に基づき回転速度差の時間的変化率を算出し、さらにステップＳ１４では、算出された回転速度差の時間的変化率に基づき故障器を特定する。

ここで、ステップＳ１４では、ホールＩＣ１３、１４ごとに故障器であるか、非故障器であるかが特定される。つまり、ホールＩＣ１３に関しては、算出された回転速度差の時間的変化率、第２相関線Ｌ３、切れ角とトルクとの相関、および相関線Ｌ１等に基づき、電気的出力の時間的変化率を推定する。また、ホールＩＣ１３から実際に得られる電気的出力の今回値と前回値との差分に基づき、ホールＩＣ１３の実際の電気的出力の時間的変化率を算出する。

そして、ホールＩＣ１３に関して、推定された電気的出力の時間的変化率と、実際の電気的出力の時間的変化率とを比較することで、ホールＩＣ１３が故障器であるか、非故障器であるかを特定する。
また、ホールＩＣ１４に関しては、算出された回転速度差の時間的変化率、第２相関線Ｌ３、切れ角とトルクとの相関、および相関線Ｌ２等に基づき、ホールＩＣ１３と同様にして故障器であるか、非故障器であるかが特定される。

〔実施例２の効果〕
実施例２のＥＰＳ１によれば、マイコン３０は、回転速度差の時間的変化率、相関線Ｌ１、Ｌ２および第２相関線Ｌ３に基づき、ホールＩＣ１３、１４ごとに電気的出力の時間的変化率を推定し、ホールＩＣ１３、１４ごとに、推定された電気的出力の時間的変化率と実際の電気的出力の時間的変化率とを比較する。
時間的変化率は、算出対象の今回値と前回値との差分を利用して迅速に求めることができるので、故障器または非故障器の特定を迅速に行うことができる。

〔変形例〕
実施例１、２のＥＰＳ１によれば、トルクセンサ５は、２つのホールＩＣ１３、１４を有していたが、３つ以上のホールＩＣを有するようにトルクセンサ５を構成してもよい。この場合、非故障器が２つ以上あれば、これらの非故障器について、さらに出力異常がないか否かを別途の手段により確認し、出力異常のない非故障器により得られる電気的出力に基づき電動モータ２の動作制御を続けることができる。

また、実施例１、２のＥＰＳ１によれば、マイコン３０は、ホールＩＣ１３、１４の中に故障したものがあるか否かを判定し、故障器があると判定されたときに故障器の特定を行ったが、ホールＩＣ１３、１４の中に故障器があるか否かを判定せず、予め決められた周期で間欠的に、回転速度差およびホールＩＣ１３、１４の電気的出力に基づき、故障器を特定するようにしてもよい。

電動パワーステアリング装置の構成図である（実施例１）。 トルクセンサの構成図である（実施例１）。 電動パワーステアリング装置の部分的回路構成図である（実施例１）。 （ａ）は舵輪に与えられるトルクとトルクセンサから得られる電気的出力との相関図であり、（ｂ）は転舵輪の切れ角と左右転舵輪の回転速度差との相関図である（実施例１）。 回転速度差に基づく故障器の特定を説明する説明図である（実施例１）。 電動パワーステアリング装置の制御方法を示すフローチャートである（実施例１）。 回転速度差に基づく故障器の特定を説明する説明図である（実施例２）。 電動パワーステアリング装置の制御方法を示すフローチャートである（実施例２）。

符号の説明

１ ＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）
２ 電動モータ
３ 舵輪
５ トルクセンサ（トルク検出手段）
６ ＥＣＵ（制御手段）
８ 転舵輪
１１ 磁束発生手段
１３ ホールＩＣ（出力発生手段）
１４ ホールＩＣ（出力発生手段）
３０ マイコン（故障判定手段、故障器特定手段）
３４、３５ 車輪速センサ（回転速度差検出手段）
Ｌ１、Ｌ２ 相関線

Claims (4)

1. 舵輪の操舵をアシストする出力を発生する電動モータと、
   前記舵輪に与えられるトルクに応じた複数の電気的出力を発生するトルク検出手段と、
   このトルク検出手段から得られる前記複数の電気的出力に基づき、前記電動モータの動作を制御する制御手段と、
   前方右側転舵輪と前方左側転舵輪との回転速度差、または後方右側転舵輪と後方左側転舵輪との回転速度差を検出する回転速度差検出手段とを備え、
   前記トルク検出手段は、
   前記舵輪の操舵に応じて変化する磁束を発生する磁束発生手段と、
   この磁束発生手段で発生した磁束に応じて前記電気的出力を発生する複数の出力発生手段とを有し、
   前記制御手段は、
   前記複数の出力発生手段の中に故障した前記出力発生手段があるか否かを判定する故障判定手段と、
   故障した前記出力発生手段があると判定されたときに、前記回転速度差に基づいて前記複数の電気的出力の数値範囲を推定し、推定された前記複数の電気的出力の数値範囲に、実際の前記複数の電気的出力の数値が含まれるか否かを判定することにより、故障した前記出力発生手段を特定する故障器特定手段とを有し、
   前記複数の出力発生手段から出力される前記電気的出力は、トルクの変化に応じて互いに異なり、各出力発生手段に対応する相関線に沿うように変化し、
   前記制御手段は、前記相関線を前記出力発生手段ごとに記憶しており、
   前記故障器特定手段は、前記回転速度差に基づき前記舵輪が右切り操舵されているか左切り操舵されているかを判定し、
   判定された操舵方向、および判定対象となる前記出力発生手段の前記相関線に基づき、前記出力発生手段ごとに前記電気的出力の現在の数値範囲を推定し、
   前記出力発生手段ごとに、推定された前記電気的出力の数値範囲に実際の前記電気的出力の数値が含まれるか否かを判定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 舵輪の操舵をアシストする出力を発生する電動モータと、
   前記舵輪に与えられるトルクに応じた複数の電気的出力を発生するトルク検出手段と、
   このトルク検出手段から得られる前記複数の電気的出力に基づき、前記電動モータの動作を制御する制御手段と、
   前方右側転舵輪と前方左側転舵輪との回転速度差、または後方右側転舵輪と後方左側転舵輪との回転速度差を検出する回転速度差検出手段とを備え、
   前記トルク検出手段は、
   前記舵輪の操舵に応じて変化する磁束を発生する磁束発生手段と、
   この磁束発生手段で発生した磁束に応じて前記電気的出力を発生する複数の出力発生手段とを有し、
   前記制御手段は、
   間欠的に、前記回転速度差に基づいて前記複数の電気的出力の数値範囲を推定し、推定された前記複数の電気的出力の数値範囲に、実際の前記複数の電気的出力の数値が含まれるか否かを判定することにより、故障した前記出力発生手段を特定する故障器特定手段を有し、
   前記複数の出力発生手段から出力される前記電気的出力は、トルクの変化に応じて互いに異なり、各出力発生手段に対応する相関線に沿うように変化し、
   前記制御手段は、前記相関線を前記出力発生手段ごとに記憶しており、
   前記故障器特定手段は、前記回転速度差に基づき前記舵輪が右切り操舵されているか左切り操舵されているかを判定し、
   判定された操舵方向、および判定対象となる前記出力発生手段の前記相関線に基づき、前記出力発生手段ごとに前記電気的出力の現在の数値範囲を推定し、
   前記出力発生手段ごとに、推定された前記電気的出力の数値範囲に実際の前記電気的出力の数値が含まれるか否かを判定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記トルク検出手段は２つの出力発生手段を有し、
   前記２つの出力発生手段の変化が沿う前記相関線は、それぞれ、
   縦軸を前記電気的出力、横軸をトルクとした場合に、前記舵輪を右側または左側のいずれかに一方に切るときのトルクは正値となり、他方に切るときのトルクが負値となるように、前記電気的出力の上限値と下限値との間で変化するものであり、
   一方の出力発生手段の変化が沿う前記相関線と、他方の出力発生手段の変化が沿う前記相関線とは、前記上限値と前記下限値との中間値を通る直線に対して線対称となるように設定されており、
   前記故障器特定手段は、
   前記回転速度差に基づき前記舵輪が右切り操舵されているか左切り操舵されているかを判定することで、前記出力発生手段ごとに前記電気的出力が、前記縦軸の右側領域（トルク正値領域）か左側領域（トルク負値領域）のいずれにあるかを推定するとともに、
   前記出力発生手段ごとの前記相関線に基づき、前記電気的出力が、前記中間値を通る直線の上側領域か下側領域のいずれにあるかを推定することで、前記電気的出力の現在の数値範囲を推定し、
   前記出力発生手段ごとに、推定された前記電気的出力の数値範囲に実際の前記電気的出力の数値が含まれるか否かを判定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
4. 請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記制御手段は、前記トルクと前記電気的出力との相関線を前記出力発生手段ごとに記憶しており、
   前記故障器特定手段は、
   前記回転速度差の時間的変化率および前記相関線に基づき、前記出力発生手段ごとに前記電気的出力の時間的変化率を推定し、
   前記出力発生手段ごとに、推定された前記電気的出力の時間的変化率と前記出力発生手段から得られる実際の前記電気的出力の時間的変化率とを比較することを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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