JP4984598B2

JP4984598B2 - 電動パワーステアリング装置

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Publication number: JP4984598B2
Application number: JP2006093185A
Authority: JP
Inventors: 修司遠藤; 雄志原
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: JP2007261548A; EP1839995A3; EP1839995A2; US20070233345A1

Description

本発明は、操舵角センサの異常発生を確実に検知することのできる電動パワーステアリング装置に関する。

従来の操舵角センサのフェールセーフとして、特許文献１に示されるものがある。その構成は、ステアリング軸に設けられた操舵角センサからの信号に基づいて操舵角値を検出又は演算するとともに、アクチュエータ（モータ）の回転角センサからの信号に基づいて操舵角値を推定し、その２つの操舵角値の差が、所定の値（閾値）を超えた時にフェールと判定するものである。
特開2002−104211公報特開2005−098827公報特願2005−165235明細書

しかしながら、従来の操舵角センサのフェールは、上記の２つの操舵角値の差で判定しているために、モータの回転角センサが故障した場合であっても、操舵角センサの異常と誤判定してしまうという問題があった。操舵角センサの信号は電動パワーステアリング装置にだけ使用されるのではなく、車輌の姿勢を安定させる装置などでも使用され、操舵角センサが故障した場合は関連する装置にも影響するため、正常であるにもかかわらず故障と誤判定されることは絶対に避けなければならないという事情もある。
本発明はかかる従来技術の問題点に鑑み為されたものであり、本発明の目的は、操舵角センサの異常を確実に検出するとともに、誤判定の発生を防止することの可能な電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

上記課題を達成するための請求項１に係る発明は、ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記ステアリングホイールと一体的に設けられたステアリングシャフトを補助負荷付勢するモータと、前記操舵トルクの大きさに応じて前記モータを駆動する制御装置とを具備した電動パワーステアリング装置において、前記制御装置が、
操舵角センサからの信号に基づいて絶対操舵角θaを演算する絶対操舵角演算部と、前記モータのモータ回転角センサからのモータ回転角センサ値に基づいて相対操舵角θrを演算する相対操舵角演算部と、前記モータの誘起電圧から操舵角速度を推定する操舵角速度推定部と、該操舵角速度を積分して推定操舵角θeを演算する推定操舵角演算部と、前記絶対操舵角θaと前記相対操舵角θr若しくは推定操舵角θeとの差をそれぞれに設定された所定値と比較する比較部と、を備えるとともに、
前記絶対操舵角θaと前記相対操舵角θrとの差が前記対応する所定値を超え、かつ、前記絶対操舵角θaと前記推定操舵角θeとの差が前記対応する所定値以下のときに前記操舵角センサが正常で且つ前記モータ回転角センサが異常であると判定し、前記絶対操舵角θaと前記相対操舵角θrとの差が前記対応する所定値を超え、かつ、前記絶対操舵角θaと前記推定操舵角θeとの差が前記対応する所定値を超えたときに、前記操舵角センサの異常と判定することを特徴とする。

上記課題を達成するための請求項２に係る発明は、前記電動パワーステアリング装置において、ある時刻における前記絶対操舵角θaの初期値θa_０を用いて前記絶対操舵角θaを補正し、前記ほぼ同時刻における前記相対操舵角θrの初期値θr_０を用いて前記相対操舵角θrを補正するとともに、前記ほぼ同時刻における前記推定操舵角θeの初期値θe_０を用いて前記推定操舵角θeを補正することを特徴とする。

上記課題を達成するための請求項３に係る発明は、前記電動パワーステアリング装置において、さらに、車輪回転速度センサを備え、ある時刻における、前記車輪回転速度センサで得られた車輪回転速度に基づいて推定された真の操舵角の推定値θ_０と、前記ほぼ同時刻における前記相対操舵角θrの初期値θr_０との差（θ_０−θr_０）を用いて前記相対操舵角θrを補正するとともに、前記真の操舵角の推定値θ_０と前記ほぼ同時刻における前記推定操舵角θeの初期値θe_０との差（θ_０−θe_０）を用いて前記推定操舵角θeを補正することを特徴とする。

上記課題を達成するための請求項４に係る発明は、前記電動パワーステアリング装置において、さらに、中立角推定手段を備え、前記中立角推定手段による前記絶対操舵角の中立角度の推定が完了した時刻における前記相対操舵角θrの初期値θr_０を用いて前記相対操舵角θrを補正するとともに、前記ほぼ同時刻における前記推定操舵角θeの初期値θe_０を用いて前記推定操舵角θeを補正することを特徴とする。

また、上記課題を達成するための請求項５に係る発明は、ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記ステアリングホイールと一体的に設けられたステアリングシャフトを補助負荷付勢するモータと、前記操舵トルクの大きさに応じて前記モータを駆動する制御装置とを具備した電動パワーステアリング装置において、前記制御装置が、
操舵角センサからの信号に基づいて操舵角速度ωaを演算する第１の操舵角速度演算部と、前記モータのモータ回転角センサからのモータ回転角センサ値に基づいて操舵角速度ωmを演算する第２の操舵角速度演算部と、前記モータの誘起電圧から操舵角速度ωeを推定する操舵角速度推定部と、前記操舵角センサによる操舵角速度ωaと、モータ回転角センサによる操舵角速度ωm若しくは前記モータの誘起電圧から推定された前記操舵角速度ωeとの差をそれぞれに設定された所定値と比較する比較部と、を備えるとともに、
前記操舵角速度ωaと前記操舵角速度ωmとの差が前記対応する所定値を超え、かつ、前記操舵角速度ωaと前記操舵角速度ωeとの差が前記対応する所定値以下のときに前記操舵角センサが正常で且つ前記モータ回転角センサが異常であると判定し、
前記操舵角速度ωaと前記操舵角速度ωmとの差が前記対応する所定値を超え、かつ、前記操舵角速度ωaと前記操舵角速度ωeとの差が前記対応する所定値を超えたときに、前記操舵角センサの異常と判定することを特徴とする。

本発明は、操舵角センサから得られる絶対操舵角値θa、モータの回転角センサから推定した相対操舵角値θr、モータの誘起電圧から推定した推定操舵角値θeのそれぞれの差（｜θa−θr｜、｜θa−θe｜）の２つがともに所定の値（閾値）を超えた場合に操舵角センサのフェール確定と判定する為、モータの回転角センサが故障している場合は、操舵角センサから得られる絶対操舵角値θaとモータの回転角センサから推定した相対操舵角値θrとの差は異常となるが、操舵角センサから得られる絶対操舵角値θaとモータの誘起電圧から推定した推定操舵角値θeとの比較結果が正常となるため、操舵角センサが正常であるにもかかわらず異常と判定されることがなくなるという効果がある。
また、請求項２に係る発明によれば、各操舵角（絶対、相対、推定）の初期値からの変動分で比較するようにしているので、任意の時点からフェール判定処理を開始することができる。
請求項３に係る発明によれば、車輪回転速度センサで得られた車輪回転速度に基づいて推定された真の操舵角の推定値θ_０を用いて、相対操舵角及び推定操舵角を補正しているので、操舵角センサにオフセット誤差がある場合であっても、その異常を検出することができる。
さらに、請求項４に係る発明によれば、中立角度の推定を行い、中立角度の推定が完了した時刻における相対操舵角θrの初期値θr_０を用いて相対操舵角θrを補正するとともに、ほぼ同時刻における推定操舵角θeの初期値θe_０を用いて推定操舵角θeを補正しているので、操舵角センサにオフセット誤差がある場合であっても、その異常を検出することができる。
またさらに、操舵角センサから得られる操舵角速度ωa、モータの回転角センサから推定した操舵角速度ωm、モータの誘起電圧から推定した操舵角速度ωeのそれぞれの差（｜ωa−ωm｜、｜ωa−ωe｜）の２つが閾値を超えた場合にフェール確定と判定することにより、上記と同様の効果が得られる。

図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置の外観を示す斜視図であり、ステアリングホイール１に連結されたステアリング軸としてのステアリングシャフト２にはトルクセンサ３が装着されている。また、ステアリングシャフト２には減速機４が固着されている。この減速機４には電動モータ（以下、モータという。）５の回転軸に取着したギア６が噛合されている。さらに、モータ５の回転軸にはモータ５の回転角を検出するモータ回転角センサ７が設置されている。モータ回転角センサとしては、ホールセンサやレゾルバが利用可能である。またさらに、操舵角センサ８はステアリングシャフト２の操舵角θを検出するものである。モータ回転角センサ７及び操舵角センサ８の出力信号は制御装置９に入力されるとともに、制御装置９はトルクセンサ３で検出した操舵トルク及び図示しない車速センサで検出した車速に基づいて算出された操舵補助指令値によってモータ５の駆動電流を制御し、操舵補助力を与える。

制御装置９は、図２に示すように、モータ５の制御処理を実行するマイクロコンピュータ１０と、このマイクロコンピュータ１０から出力されるモータ電流指令値に基づいてモータ５に供給する駆動電流を制御するモータ駆動回路１１と、モータ５に流れる駆動電流Ｉｍを検出するモータ電流検出回路１２と、モータ駆動回路１１からモータ５に供給するモータ端子間電圧Ｖｍを検出するモータ端子間電圧検出回路１３とを備えている。
そしてマイクロコンピュータ１０には、トルクセンサ３で検出した操舵トルクＴ、モータ電流検出回路１２で検出したモータ電流検出値Ｉｍ及びモータ端子間電圧検出回路１３で検出したモータ端子間電圧ＶｍがそれぞれＡ／Ｄ変換器１４でデジタル値に変換されて入力される。

このマイクロコンピュータ１０は、操舵角センサ８からの操舵角信号θs、操舵トルクＴ、車速Ｖ、モータ電流検出値Ｉｍ、モータ端子間電圧Ｖｍ及びモータ回転角θmが入力される入力インタフェース回路１５と、操舵トルクＴ、操舵角θs、モータ電流検出値Ｉｍ及びモータ端子間電圧Ｖｍに基づいてモータ５を駆動制御して操舵トルクに応じた操舵補助力を発生する操舵補助制御処理を実行する中央処理装置１６と、この中央処理装置１６で実行する操舵補助制御処理プログラム等を格納するＲＯＭ（リードオンリーメモリ）１７と、操舵角初期値等を記憶する不揮発性記憶部としての電気的に消去可能なＥＥＰＲＯＭ１８と、操舵トルクＴ，モータ電流検出値Ｉｍ及びモータ角速度ω等の検出データ、中央処理装置１６で実行する操舵補助制御処理の処理過程で必要とするデータや処理結果を一時記憶するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１９と、モータ駆動回路１１が接続された出力インタフェース回路２０とを有する。

本発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵角センサ８から得られる信号θsから演算された絶対操舵角値θa、モータの回転角センサから推定した相対操舵角値θr、モータの誘起電圧から推定した推定操舵角値θeのそれぞれの差（｜θa−θr｜、｜θa−θe｜）の２つがともに所定の値（閾値）を超えた場合に操舵角センサのフェール確定と判定するものであるが、相対操舵角θr又は推定操舵角値θeは、角度の時間変化は真の操舵角値と一定しているが、初期値が真の操舵角値と一致していないため、図３のように真の操舵角値（誤差がなければ絶対操舵角値θaに等しい。）に対してズレを持っている。
そのため、絶対操舵角θaとθr（又はθe）を比較するには、このズレをどこかで補償する必要がある。本発明では、この補償の仕方の違いによって、４つの実施形態に分かれる。以下、実施形態ごとに説明する。
[第１実施形態]

第１実施形態は、絶対操舵角値θa、相対操舵角値θr、推定操舵角値θeのそれぞれについて、ある時点の値（初期値）からの変化分を求め、その変化分どうしを比較することで、上述のズレ分を補償するようにしたものである。
図４は第１実施形態における操舵角センサのフェール判定処理の流れを示すフローチャートの一例を示すものである。図４に基づいて説明する。
イグニションキーがＯＮされると、モータ回転角センサからのモータ回転角θmがマイクロコンピュータ１０に読み込まれ、中央処理装置１６の相対操舵角演算部２１（図５参照）において相対操舵角θrが算出される（ステップＳ１）。θrは次の式（１）で算出される。
θr＝θr（前回値）＋（θm−θm（前回値））／減速比・・・（１）
次に、モータの誘起電圧から、操舵角速度推定部２２において操舵角速度ωeが推定される（ステップＳ２）。すなわち、次の式（２）によって推定される。
ωe＝（Vm−R×Im）／Ke／減速比・・・（２）
ここに、Vmはモータ端子間電圧、Rはモータ端子間抵抗、Imはモータ電流、Keはモータの逆起電力定数である。
さらに、このωeを推定操舵角演算部２３において積分することによって、推定操舵角θeが算出される（ステップＳ３）。すなわち、次の式（３）によって算出される。
θe＝θe（前回値）＋ωe×Δｔ・・・（３）
上記ステップＳ１〜Ｓ３は、絶対操舵角演算部２４において操舵角センサ値θsから絶対操舵角θaが演算されるまでは繰り返し計算され、その値が更新される。
絶対操舵角θaの演算が開始されると（ステップＳ４）、そのタイミングにおけるθa、θr、θeの各値が初期値θa₀、θr₀、θe₀としてＲＡＭ１９に読み込まれて記憶される（ステップＳ６〜Ｓ８）。
次に、ステップ１に戻り、次の回のθr、θeを算出する（ステップＳ１〜Ｓ３）。初期値の読み込みが済んでいるので、ステップＳ９に移行し、次回の絶対操舵角θaを演算し、初期値θa₀からの変化量θa_d（＝θa−θa₀）を計算する（ステップＳ１０）。同様にして相対操舵角θrの変化量θr_d（＝θr−θr₀）を計算する（ステップＳ１１）。また、推定操舵角θeの変化量θe_d（＝θe−θe₀）も計算する（ステップＳ１２）。
そして、比較部２５において、θa_dとθr_dとの差Damを計算し（ステップＳ１３）、それが所定の値（閾値）以下であれば操舵角センサは正常であると判定し、ステップＳ１に戻り、次の回のθr、θeを算出する（ステップＳ１〜Ｓ３）。なお、閾値は予めＲＯＭ１７に格納されている。
もし、ステップＳ１４においてDamが閾値を超えている場合は、さらにθa_dとθe_dとの差Daeを計算し（ステップＳ１５）、それが閾値以下であれば操舵角センサは正常であると判定し（結果的には、モータ回転角センサが異常）、ステップＳ１に戻り、次の回のθr、θeを算出する（ステップＳ１〜Ｓ３）。
もし、ステップＳ１６においてDaeが閾値を超えている場合は、操舵角センサは異常（フェール確定）であると判定し（ステップＳ１７）、処理を終了する。
[第２実施形態]

第２実施形態は、絶対操舵角値θa、相対操舵角値θr、推定操舵角値θeのそれぞれについて、操舵角速度に変換して比較することで、上記ズレによる影響を無くすものである。
図６は第２実施形態における操舵角センサのフェール判定処理の流れを示すフローチャートの一例を示すものである。図６に基づいて説明する。
イグニションキーがＯＮされると、絶対操舵角の演算開始のタイミングで操舵角センサから読み込まれたθsを基にして絶対操舵角θaが絶対操舵角演算部２４（図７参照）で算出され（ステップＳ２１）、それが微分器２６（図７）に入力されて微分され、操舵角センサによる操舵角速度ωaが算出される（ステップＳ２２）。次に同じタイミングでモータ回転角センサから読み込まれた回転角センサ値θmから相対操舵角演算部２１で相対操舵角θrが算出され（ステップＳ２３）、それが微分器２６（図７）に入力されて微分され、モータ回転角センサ値による操舵角速度ωmが算出される（ステップＳ２４）。さらに、モータの誘起電圧から、操舵角速度推定部２２において操舵角速度ωeが推定される（ステップＳ２５）。すなわち、上記式（２）によって推定される。
そして、比較部２５において、ωaとωmとの差Damを計算し（ステップＳ２６）、それが閾値以下であれば操舵角センサは正常であると判定し、ステップＳ２１に戻り、次の回のωa、ωm、ωeを算出する（ステップＳ２２〜Ｓ２５）。
もし、ステップＳ２７においてDamが閾値を超えている場合は、さらにωaとωeとの差Daeを計算し（ステップＳ２８）、それが閾値以下であれば操舵角センサは正常であると判定し（結果的には、モータ回転角センサが異常）、ステップＳ２１に戻り、次の回のωa、ωm、ωeを算出する（ステップＳ２２〜Ｓ２５）。
もし、ステップＳ２９においてDaeが閾値を超えている場合は、操舵角センサは異常（フェール確定）であると判定し（ステップＳ３０）、処理を終了する。
[第３実施形態]

第３実施形態は、真の操舵角の推定を少なくとも一度行い、その操舵角推定値（これをθ₀とする。）で相対操舵角値θr、推定操舵角値θeのズレを補償するものである。
これを図８に基づいて詳しく説明する。時間Ａで真の操舵角推定が行なえたとする。時間Ａで行われた推定は、図示しない車輪回転速度センサで得られた車輪回転速度を用いて行われたものであり、特許文献２に記載の方法が利用可能である。この方法によれば、誤差を除くと真の操舵角値が推定されることになる。このときのθr₀と操舵角推定値θ₀の関係は図８のようになる。
したがって、相対操舵角値θrと真の操舵角値との差は、（θ₀−θr₀）となり、その後はθr＋(θ₀−θr₀)で真の操舵角値が推定できることになる。なお、第１実施形態における操舵角初期値θa₀をこの操舵角推定値θ₀に置き換えて考え、絶対操舵角値θaから引くという方法もあるが、結局は同じ計算になる。すなわち、第１実施形態において、
θa_d−θr_d＝（θa−θa₀）−（θr−θr₀）＝θa−（θr＋θa₀−θr₀）
と変形できるから、ここで、θa₀をθ₀に置き換えれば、第１実施形態における（θa_d−θr_d）と、第３実施形態における（θa−θr_d）は同じになることがわかる。

図９は第３実施形態における操舵角センサのフェール判定処理の流れを示すフローチャートの一例を示すものである。図９に基づいて説明する。
イグニションキーがＯＮされると、モータ回転角センサからのモータ回転角θmがマイクロコンピュータ１０に読み込まれ、中央処理装置１６の相対操舵角演算部２１（図１０参照）において相対操舵角θrが算出される（ステップＳ３１）。θrは上の式（１）で算出される。
次に、モータの誘起電圧から、操舵角速度推定部２２において操舵角速度ωeが推定される（ステップＳ３２）。すなわち、上の式（２）によって推定される。
さらに、このωeを推定操舵角演算部２３において積分することによって、推定操舵角θeが算出される（ステップＳ３３）。すなわち、上の式（３）によって算出される。
上記ステップＳ３１〜Ｓ３３は、真の操舵角の推定が完了するまで繰り返し計算され、その値が更新される。
真の操舵角の推定が完了すると（ステップＳ３４）、真の操舵角推定値θ₀と、そのタイミングにおけるθr、θeの値とがそれぞれ初期値θr₀、θe₀としてＲＡＭ１９に読み込まれて記憶される（ステップＳ３６〜Ｓ３８）。
次に、ステップ３１に戻り、次の回のθr、θeを算出する（ステップＳ３１〜Ｓ３３）。初期値の読み込みが済んでいるので、ステップＳ３９に移行し、次回の絶対操舵角θaを読み込み演算する（ステップＳ４０）。次に、相対操舵角θrに基づいて推定した真の操舵角θr_d（＝θr＋θ₀−θr₀）を計算する（ステップＳ４１）。また、推定操舵角θeに基づいて推定した真の操舵角θe_d（＝θe＋θ₀−θe₀）も計算する（ステップＳ４２）。
そして、比較部２５において、θaとθr_dとの差Damを計算し（ステップＳ４３）、それが閾値以下であれば操舵角センサは正常であると判定し、ステップＳ３１に戻り、次の回のθr、θeを算出する（ステップＳ３１〜Ｓ３３）。
もし、ステップＳ４４においてDamが閾値を超えている場合は、さらにθaとθe_dとの差Daeを計算し（ステップＳ４５）、それが閾値以下であれば操舵角センサは正常であると判定し（結果的には、モータ回転角センサが異常）、ステップＳ３１に戻り、次の回のθr、θeを算出する（ステップＳ３１〜Ｓ３３）。
もし、ステップＳ４６においてDaeが閾値を超えている場合は、操舵角センサは異常（フェール確定）であると判定し（ステップＳ４７）、処理を終了する。
操舵角センサにオフセット誤差があるような異常の場合、第１及び第２実施形態ではオフセット誤差を検出できないが、第３実施形態においては、真の操舵角を推定することにより、これを実際に操舵角センサから検出した操舵角と比較すれば、オフセット誤差を検出することが可能となる。
[第４実施形態]

第４実施形態は、絶対操舵角について中立角の推定を行い、そのときの相対操舵角値θr、推定操舵角値θeがゼロになるよう補正することにより、真の操舵角値とのズレを補償するようにしたものである。
中立角の推定は、図１２に示すように、トルクセンサからの操舵トルクＴ、車速センサからの車速Ｖ及び操舵角速度ωmに基づいて、中立角推定手段２７において中立角度θkが推定される。中立角推定手段２７は、直進判定手段２８及び中立角度補正手段を含み、特許文献３に開示された技術が利用可能である。

図１１は第４実施形態における操舵角センサのフェール判定処理の流れを示すフローチャートの一例を示すものである。図１１に基づいて説明する。
イグニションキーがＯＮされると、モータ回転角センサからのモータ回転角θmがマイクロコンピュータ１０に読み込まれ、中央処理装置１６の相対操舵角演算部２１（図１２参照）において相対操舵角θrが算出される（ステップＳ５１）。θrは上の式（１）で算出される。
次に、モータの誘起電圧から、操舵角速度推定部２２において操舵角速度ωeが推定される（ステップＳ５２）。すなわち、上の式（２）によって推定される。
さらに、このωeを推定操舵角演算部２３において積分することによって、推定操舵角θeが算出される（ステップＳ５３）。すなわち、上の式（３）によって算出される。
上記ステップＳ５１〜Ｓ５３は、中立角度の推定が完了するまで繰り返し計算され、その値が更新される。
中立角度の推定が完了すると（ステップＳ５４）、そのタイミングにおけるθr、θeの値がそれぞれ初期値（補正値）θr₀、θe₀としてＲＡＭ１９に読み込まれて記憶される（ステップＳ５６、Ｓ５７）。
次に、ステップ５１に戻り、次の回のθr、θeを算出する（ステップＳ５１〜Ｓ５３）。初期値の読み込みが済んでいるので、ステップＳ５８に移行し、次回の（推定された中立角度θkによる補正がされた）絶対操舵角θaを読み込み演算する（ステップＳ５９）。次に、中立角による補正がされた相対操舵角θr_d（＝θr−θr₀）を計算する（ステップＳ６０）。また、中立角による補正がされた推定操舵角θe_d（＝θe−θe₀）も計算する（ステップＳ６１）。
そして、比較部２５において、θaとθr_dとの差Damを計算し（ステップＳ６２）、それが閾値以下であれば操舵角センサは正常であると判定し、ステップＳ５１に戻り、次の回のθr、θeを算出する（ステップＳ５１〜Ｓ５３）。
もし、ステップＳ６３においてDamが閾値を超えている場合は、さらにθaとθe_dとの差Daeを計算し（ステップＳ６４）、それが閾値以下であれば操舵角センサは正常であると判定し（結果的には、モータ回転角センサが異常）、ステップＳ５１に戻り、次の回のθr、θeを算出する（ステップＳ５１〜Ｓ５３）。
もし、ステップＳ６５においてDaeが閾値を超えている場合は、操舵角センサは異常（フェール確定）であると判定し（ステップＳ６６）、処理を終了する。
操舵角センサにオフセット誤差があるような異常の場合、第１第２実施形態ではオフセット誤差を検出できないが、第４実施形態においては、中立角度を推定することにより、これを実際に操舵角センサから検出した操舵角と比較すれば、オフセット誤差を検出することが可能となる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の外観を示す斜視図である。図１のマイクロコンピュータの具体的構成を示すブロック図である。相対操舵角θr又は推定操舵角値θeと、真の操舵角値とのズレを説明するための図である。第１実施形態における操舵角センサのフェール判定処理の流れを示すフローチャートの一例を示すものである。第１実施形態の中央処理装置の制御ブロック図である。第２実施形態における操舵角センサのフェール判定処理の流れを示すフローチャートの一例を示すものである。第２実施形態の中央処理装置の制御ブロック図である。真の操舵角推定の意味を説明するための図である。第３実施形態における操舵角センサのフェール判定処理の流れを示すフローチャートの一例を示すものである。第３実施形態の中央処理装置の制御ブロック図である。第４実施形態における操舵角センサのフェール判定処理の流れを示すフローチャートの一例を示すものである。第４実施形態の中央処理装置の制御ブロック図である。

符号の説明

１ステアリングホイール
２ステアリングシャフト
３トルクセンサ
４減速機
５電動モータ
６ギア
７モータ回転角センサ
８操舵角センサ
９制御装置
１０マイクロコンピュータ
１１モータ駆動回路
１２モータ電流検出回路
１３モータ端子間電圧検出回路
１４Ａ／Ｄ変換器
１５入力インタフェース回路
１６中央処理装置
１７ＲＯＭ
１８ＥＥＰＲＯＭ
１９ＲＡＭ
２０出力インタフェース回路
２１相対操舵角演算部
２２操舵角速度推定部
２３推定操舵角演算部
２４絶対操舵角演算部
２５比較部
２６微分器
２７中立角推定手段
２８直進判定手段
２９中立角度補正手段

Claims

ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記ステアリングホイールと一体的に設けられたステアリングシャフトを補助負荷付勢するモータと、前記操舵トルクの大きさに応じて前記モータを駆動する制御装置とを具備した電動パワーステアリング装置において、前記制御装置が、
操舵角センサからの信号に基づいて絶対操舵角θaを演算する絶対操舵角演算部と、
前記モータのモータ回転角センサからのモータ回転角センサ値に基づいて相対操舵角θrを演算する相対操舵角演算部と、
前記モータの誘起電圧から操舵角速度を推定する操舵角速度推定部と、該操舵角速度を積分して推定操舵角θeを演算する推定操舵角演算部と、
前記絶対操舵角θaと前記相対操舵角θr若しくは推定操舵角θeとの差をそれぞれに設定された所定値と比較する比較部と、
を備えるとともに、
前記絶対操舵角θaと前記相対操舵角θrとの差が前記対応する所定値を超え、かつ、前記絶対操舵角θaと前記推定操舵角θeとの差が前記対応する所定値以下のときに前記操舵角センサが正常で且つ前記モータ回転角センサが異常であると判定し、
前記絶対操舵角θaと前記相対操舵角θrとの差が前記対応する所定値を超え、かつ、前記絶対操舵角θaと前記推定操舵角θeとの差が前記対応する所定値を超えたときに、前記操舵角センサの異常と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。
ある時刻における前記絶対操舵角θaの初期値θa_０を用いて前記絶対操舵角θaを補正し、
前記ほぼ同時刻における前記相対操舵角θrの初期値θr_０を用いて前記相対操舵角θrを補正するとともに、
前記ほぼ同時刻における前記推定操舵角θeの初期値θe_０を用いて前記推定操舵角θeを補正することを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
さらに、車輪回転速度センサを備え、
ある時刻における、前記車輪回転速度センサで得られた車輪回転速度に基づいて推定された真の操舵角の推定値θ_０と、
前記ほぼ同時刻における前記相対操舵角θrの初期値θr_０との差（θ_０−θr_０）を用いて前記相対操舵角θrを補正するとともに、
前記真の操舵角の推定値θ_０と前記ほぼ同時刻における前記推定操舵角θeの初期値θe_０との差（θ_０−θe_０）を用いて前記推定操舵角θeを補正することを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
さらに、中立角推定手段を備え、
前記中立角推定手段による前記絶対操舵角の中立角度の推定が完了した時刻における前記相対操舵角θrの初期値θr_０を用いて前記相対操舵角θrを補正するとともに、
前記ほぼ同時刻における前記推定操舵角θeの初期値θe_０を用いて前記推定操舵角θeを補正することを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記ステアリングホイールと一体的に設けられたステアリングシャフトを補助負荷付勢するモータと、前記操舵トルクの大きさに応じて前記モータを駆動する制御装置とを具備した電動パワーステアリング装置において、前記制御装置が、
操舵角センサからの信号に基づいて操舵角速度ωaを演算する第１の操舵角速度演算部と、
前記モータのモータ回転角センサからのモータ回転角センサ値に基づいて操舵角速度ωmを演算する第２の操舵角速度演算部と、
前記モータの誘起電圧から操舵角速度ωeを推定する操舵角速度推定部と、
前記操舵角センサによる操舵角速度ωaと、モータ回転角センサによる操舵角速度ωm若しくは前記モータの誘起電圧から推定された前記操舵角速度ωeとの差をそれぞれに設定された所定値と比較する比較部と、
を備えるとともに、
前記操舵角速度ωaと前記操舵角速度ωmとの差が前記対応する所定値を超え、かつ、前記操舵角速度ωaと前記操舵角速度ωeとの差が前記対応する所定値以下のときに前記操舵角センサが正常で且つ前記モータ回転角センサが異常であると判定し、
前記操舵角速度ωaと前記操舵角速度ωmとの差が前記対応する所定値を超え、かつ、前記操舵角速度ωaと前記操舵角速度ωeとの差が前記対応する所定値を超えたときに、前記操舵角センサの異常と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。