JP5971433B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリング機構に与える操舵補助トルクを発生する電動モータを備える電動パワーステアリング装置に関するものである。

近年、電動パワーステアリング装置では、１つの要素に異常が発生しても正常な動作を維持できるように、例えば２重系を構築することが求められている。トルクセンサの異常発生に対しては、トルクセンサを２個具備することで２重系を構築することが考えられるが、この場合、コストが嵩んでしまう。
そこで、トルクセンサを２つ設けることなく２重系を構築するものとして、例えば特許文献１に記載の技術がある。この技術は、トルクセンサの正常時にはトルクセンサ値を用いて操舵補助制御を行い、トルクセンサの異常発生時には、モータ回転角センサ及び操舵角センサを利用して算出した操舵トルクを用いて操舵補助制御を行うものである。ここでは、モータ回転角センサの検出信号の周期と操舵角センサの検出信号の周期とをそれぞれカウントすることで、それぞれの絶対角度を算出し、これらの絶対角度の差分（相対角度）に基づいて操舵トルクを算出している。

特開２０１２−２２８９２２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術にあっては、操舵角センサとモータ回転角センサの両方を備える必要がある。また、操舵角センサ及びモータ回転角センサを利用して算出した操舵トルクと正常時のトルクセンサ値との間に誤差がある場合、トルクセンサの異常発生時における操舵補助制御を適切に行うことができず、運転者に違和感を与えるおそれがある。
そこで、本発明は、トルクセンサを用いずに操舵トルクを精度良く検出し、適切な操舵補助制御を行うことができる電動パワーステアリング装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る電動パワーステアリング装置の一態様は、操舵系に運転者の操舵負担を軽減する操舵補助力を付与する電動モータを備える電動パワーステアリング装置であって、ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出するトルクセンサと、自装置で検出又は車載ネットワークを介して取得したステアリングホイールの操舵角及び前記電動モータの回転角の少なくとも一方に基づいて、ステアリング機構に入力される操舵トルクを演算する操舵トルク演算部と、前記トルクセンサの異常を検出するトルクセンサ異常検出部と、を備える。また、前記トルクセンサ異常検出部で前記トルクセンサの異常を非検出であるとき、前記操舵トルク演算部で演算した操舵トルクと前記トルクセンサで検出した操舵トルクとを比較し、前記操舵トルク演算部で演算した操舵トルクの補正値を演算する補正値演算部と、前記補正値演算部で演算した補正値を不揮発性メモリに記憶する補正値記憶部と、を備える。さらに、前記トルクセンサ異常検出部で前記トルクセンサの異常を非検出であるとき、前記トルクセンサで検出した操舵トルクに基づいて前記電動モータを駆動制御し、前記トルクセンサ異常検出部で前記トルクセンサの異常を検出したとき、前記操舵トルク演算部で演算した操舵トルクを前記補正値記憶部で記憶した補正値で補正した後の操舵トルクに基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ制御部と、を備える。

このように、トルクセンサに異常が発生した場合には、角度信号（操舵角及びモータ回転角の少なくとも一方）に基づいて演算した操舵トルクを用いて操舵補助制御を継続することができる。すなわち、トルクセンサを複数設けることなく２重系を構築することができ、運転者に安定した操舵感を与えることができる。
また、トルクセンサ正常時には、トルクセンサで検出した操舵トルクと角度信号に基づいて演算した操舵トルクとを比較し、角度信号に基づいて演算した操舵トルクの補正値を演算し記憶する。そして、トルクセンサの異常発生時には、角度信号に基づいて演算した操舵トルクを記憶しておいた補正値で補正して、操舵補助制御に用いる。したがって、トルクセンサに異常が発生している場合であっても、操舵トルクを精度良く演算することができ、適切な操舵補助制御を行うことができる。さらに、上記補正値を不揮発性メモリに記憶しておくことで、次回始動時にも、その補正値を初期値として用いることができる。

また、上記において、前記操舵トルク演算部は、前記ステアリングホイールの操舵角及び前記電動モータの回転角の少なくとも一方の単位時間当たりの変化量に基づいて、前記操舵トルクを演算することが好ましい。これにより、トルクセンサを用いることなく、比較的容易に操舵トルクを演算することができる。
さらに、上記において、前記補正値演算部は、前記操舵トルク演算部で演算した操舵トルクと前記トルクセンサで検出した操舵トルクとの差分を、前記補正値として演算することが好ましい。
これにより、トルクセンサ正常時にトルクセンサで検出した操舵トルクと、角度信号に基づいて演算した操舵トルクとのずれを補正するような補正値を演算することができる。したがって、トルクセンサ異常発生時に、角度信号に基づく操舵トルクを用いて操舵補助制御を行った際の運転者の違和感を抑制することができる。

また、上記において、前記モータ制御部は、前記トルクセンサ異常検出部で前記トルクセンサの異常を検出したとき、前記補正値記憶部で記憶した補正値に外部要因ゲインを乗算した値に、前記操舵トルク演算部で演算した操舵トルクを加算した値に基づいて、前記電動モータを駆動制御することが好ましい。これにより、トルクセンサに異常が発生している場合であっても、角度信号に基づく操舵トルクを適切に演算することができる。
さらに、上記において、前記外部要因ゲインは、電源電圧感応ゲイン、車速感応ゲイン、周囲温度感応ゲイン及びヨーレート感応ゲインの少なくとも１つであることが好ましい。このように、電源電圧、車速、周囲温度、ヨーレートなどの外部要因に応じたゲインを用いるので、角度信号に基づく操舵トルクを精度良く演算することができる。

本発明の電動パワーステアリング装置では、トルクセンサの異常発生時に、トルクセンサを用いることなく操舵トルクを演算することができるので、操舵補助制御を適切に継続させることができる。したがって、トルクセンサを複数設けることなく２重系を構築することができる。

本実施形態の操舵トルク検出装置を備える電動パワーステアリング装置を示す全体構成図である。 コントローラの構成を示すブロック図である。 コントローラで実行される操舵補助制御処理手順を示すフローチャートである。 補正後代替トルクの演算方法を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（構成）
図１は、本実施形態の操舵トルク検出装置を備える電動パワーステアリング装置を示す全体構成図である。
図中、符号１は、車両のステアリングホイールであり、このステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が入力軸２ａと出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２に伝達される。このステアリングシャフト２は、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端はトルクセンサ３を介して出力軸２ｂの一端に連結されている。これら入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間には図示しないトーションバーが介装されている。また、入力軸２ａには、ステアリングホイール１の操舵角θａを検出する操舵角センサ１８が配設されている。

そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント４を介して中間シャフト５に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ８を介してタイロッド９に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ８は、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ａとこのピニオン８ａに噛合するラック８ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン８ａに伝達された回転運動をラック８ｂで直進運動に変換している。

ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助力を出力軸２ｂに伝達する操舵補助機構１０が連結されている。この操舵補助機構１０は、出力軸２ｂに連結された減速ギヤ１１と、この減速ギヤ１１に連結されて操舵系に対して補助操舵力を発生する電動モータ１２とを備えている。
トルクセンサ３は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するためのもので、図示しないトーションバーで連結された入力軸２ａと出力軸２ｂとの相対的な変位（回転変位）を、コイル対のインピーダンスの変化に対応させて検出するように構成されている。このトルクセンサ３から出力されるトルク検出値Ｔｉはコントローラ（ＥＣＵ）１４に入力される。

コントローラ１４には、車載電源であるバッテリ１５から電源供給されることによって作動する。バッテリ１５の負極は接地され、その正極はエンジン始動を行うイグニッションスイッチ１６を介してコントローラ１４に接続されると共に、イグニッションスイッチ１６を介さず直接、コントローラ１４に接続されている。
コントローラ１４には、トルク検出値Ｔｉの他に、車速センサ１７で検出した車速検出値Ｖｓや、操舵角センサ１８で検出した操舵角θａ、電動モータ１２に付設されたモータ回転角センサ１３で検出したモータ回転角θｂが入力される。

ここで、モータ回転角センサ１３としては、例えばレゾルバや磁気センサ、光学センサ等、角度を検知可能なものを用いることができる。また、車速センサ１７としては、図示しない各車輪の回転速度、所謂車輪速度Ｖｗｊ（ｊ＝ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ）を検出し、各車輪速度Ｖｗｊのうち、非駆動輪の左右輪速度の平均値から車速Ｖｓを算出し出力するものを用いることができる。
そして、コントローラ１４は、これらに応じた操舵補助力を操舵系に付与する操舵補助制御を行う。具体的には、上記操舵補助力を電動モータ１２で発生するための操舵補助トルク指令値を公知の手順で算出し、算出した操舵補助指令値に基づいて電動モータ１２の電流指令値を算出する。そして、算出した電流指令値とモータ電流検出値とにより、電動モータ１２に供給する駆動電流をフィードバック制御する。

本実施形態では、トルク検出値Ｔｉが異常値を示しているか否かを判定することで、トルクセンサ３の異常を検知する。そして、コントローラ１４は、トルクセンサ３に異常が発生していない正常時には、トルク検出値Ｔｉ及び車速Ｖｓに応じた操舵補助力を操舵系に付与する操舵補助制御を行う。一方、トルクセンサ３に異常が発生している異常発生時には、トルク検出値Ｔｉに代えて、操舵角センサ１８の操舵角θａとモータ回転角センサ１３で検出したモータ回転角θｂとに基づいて算出した代替トルクＴ１を用いて、操舵補助制御を行う。

次に、コントローラ１４の具体的構成について説明する。
コントローラ１４は、図２に示すように、トルクセンサ異常検出部２１と、操舵トルク演算部２２と、操舵トルク補正部２３と、補正値記憶部２４と、切換部２５と、電流指令値算出部２６と、モータ駆動部２７とを備える。
トルクセンサ異常検出部２１は、トルクセンサ３の出力値異常を検出し、その結果を異常検出フラグＦｌｇとして操舵トルク補正部２３及び切換部２５に出力する。
トルクセンサ３の出力値は、正常時にはメイントルク信号とサブトルク信号とがクロス特性を有する。トルクセンサ３の定格範囲は０Ｖ〜５Ｖであり、通常の使用域は、メカニカルストッパ（トーションバーの捻り範囲等）で上記定格範囲よりも内側に設定された１Ｖ〜４Ｖである。また、トルクセンサ３が短絡・地絡を起こした場合、メイントルク信号及びサブトルク信号は、トルクセンサ３の定格範囲の上下限（０Ｖ，５Ｖ）に張り付く。

そこで、トルクセンサ異常検出部２１は、メイントルク信号及びサブトルク信号が、０Ｖ付近の所定値（例えば０．３Ｖ）以下であるか、５Ｖ付近の所定値（例えば４．７Ｖ）以上であるとき、メイントルク信号及びサブトルク信号が正常なクロス特性から外れているとして、異常検出フラグＦｌｇを、トルクセンサ３に異常が発生していることを示す“１”に設定する。そして、メイントルク信号及びサブトルク信号が正常なクロス特性となっている場合には、異常検出フラグＦｌｇを、トルクセンサ３に異常が発生していないことを示す“０”に設定する。

操舵トルク演算部２２は、操舵角センサ１８で検出した操舵角θａと、モータ回転角センサ１３で検出したモータ回転角θｂとを入力し、これらに基づいて代替トルクＴ０を演算する。ここでは、操舵角θａ及びモータ回転角θｂをそれぞれ微分した値（単位時間当たりの変化量）に基づいて代替トルクＴ０を演算する。
操舵トルク補正部２３は、トルクセンサ３が正常であるとき（Ｆｌｇ＝０であるとき）、操舵トルク演算部２２で演算した代替トルクＴ０とトルクセンサ３で検出したトルク検出値Ｔｉとを比較する。そして、両者の差が予め設定した閾値Ｔｔｈ以上であれば、代替トルクＴ０の誤差を補正するための代替トルク補正値Ｔｃを演算する。

ここで、操舵トルク補正部２３は、代替トルクＴ０とトルク検出値Ｔｉとの差分を代替トルク補正値Ｔｃとして演算する。演算した代替トルク補正値Ｔｃ（＝Ｔｉ−Ｔ０）は、補正値記憶部２４に記憶する。補正値記憶部２４は、不揮発性メモリによって構成されている。
なお、代替トルク補正値Ｔｃは、トルクセンサ３が正常である間、正常なトルク検出値Ｔｉをもとに繰り返し演算し、補正値記憶部２４には、一定時間演算した代替トルク補正値Ｔｃの平均値等を記憶するようにしてもよい。

また、操舵トルク補正部２３は、トルクセンサ３に異常が発生している場合（Ｆｌｇ＝１である場合）には、操舵トルク演算部２２で演算した代替トルクＴ０を、トルクセンサ３が正常であるときに補正値記憶部２４に記憶しておいた代替トルク補正値Ｔｃを用いて補正する。そして、その結果を補正後代替トルクＴ１として出力する。
切換部２５は、２つの入力端子と１つの出力端子とを有する。２つの入力端子のうち一方の端子には、操舵トルク補正部２３が出力した補正後代替トルクＴ１が入力され、他方の端子には、トルクセンサ３で検出したトルク検出値Ｔｉが入力される。そして、トルクセンサ異常検出部２１からＦｌｇ＝０が入力されているときは、切換スイッチを実線に示す状態として、トルク検出値Ｔｉを操舵トルクＴとして出力端子から出力する。一方、トルクセンサ異常検出部２１からＦｌｇ＝１が入力されているときは、切換スイッチを破線に示す状態として、操舵トルクＴ１を操舵トルクＴとして出力端子から出力する。出力端子から出力される操舵トルクＴは、電流指令値算出部２６に入力される。

電流指令値算出部２６は、切換部２５から出力された操舵トルクＴと、車載ネットワークであるＣＡＮ（Controller Area Network）を介して取得した情報（以下、「ＣＡＮ情報」という）としての車速センサ１７で検出した車速Ｖｓとに基づいて、公知の手順により操舵補助トルク指令値を算出すると共に、その操舵補助トルク指令値とモータ電流検出値とに基づいて、電動モータ１２に供給する駆動電流をフィードバック制御するための電流指令値Ｉｒを算出する。
モータ駆動部２７は、電流指令値算出部２６から出力される電流指令値Ｉｒに基づいて、電動モータ１２を通電制御する。

以下、コントローラ１４で実行する操舵補助制御処理について、具体的に説明する。
図３は、コントローラ１４で実行される操舵補助制御処理手順を示すフローチャートである。
先ずステップＳ１で、コントローラ１４は、トルクセンサ３からトルク検出値Ｔｉを読み込み、ステップＳ２に移行する。
ステップＳ２では、コントローラ１４は、操舵角センサ１８から操舵角θａを読み込むと共に、モータ回転角センサθｂからモータ回転角θｂを読み込む。また、コントローラ１４は、ＣＡＮ情報として、周囲温度（もしくは雰囲気温度）Ｔｅｍｐ、電源電圧Ｖｄｄ、車速Ｖｓ、ヨーレートγを入力する。

次にステップＳ３では、コントローラ１４は、操舵角θａの微分値に所定の係数を乗算し操舵トルクの次元に変換した第１角度トルクΔθａを算出すると共に、モータ回転角θｂの微分値に所定の係数を乗算し操舵トルクの次元に変換した第２角度トルクΔθｂを算出する。そして、コントローラ１４は、第１角度トルクΔθａと第２角度トルクΔθｂとの平均値θａｖｅを代替トルクＴ０として算出する。
ステップＳ４では、コントローラ１４は、トルク検出値Ｔｉが正常（Ｆｌｇ＝０）であるか否かを判定し、Ｆｌｇ＝０である場合にはステップＳ５に移行し、Ｆｌｇ＝１である場合には後述するステップＳ１０に移行する。
ステップＳ５では、コントローラ１４は、前記ステップＳ３で算出した代替トルクＴ０と前記ステップＳ１で読込んだトルク検出値Ｔｉとを比較し、その差分｜Ｔｉ−Ｔ０｜が予め設定した閾値Ｔｔｈ以上であるか否かを判定する。そして、｜Ｔｉ−Ｔ０｜≧Ｔｔｈである場合には、代替トルクＴ０の誤差が大きいと判断してステップＳ６に移行する。

ステップＳ６では、コントローラ１４は、代替トルクＴ０を補正するための代替トルク補正値Ｔｃを算出し、後述するステップＳ８に移行する。ここでは、実トルク（トルク検出値Ｔｉ）と算出した代替トルクＴ０との差分である操舵トルク差分値（Ｔｉ−Ｔ０）を、代替トルク補正値Ｔｃとして演算する。
また、前記ステップＳ５で、｜Ｔｉ−Ｔ０｜＜Ｔｔｈであると判定した場合には、代替トルクＴ０の誤差は小さく、代替トルクＴ０の補正は必要ないと判断してステップＳ７に移行する。そして、ステップＳ７で、コントローラ１４は、代替トルク補正値Ｔｃ＝０に設定してステップＳ８に移行する。

ステップＳ８では、コントローラ１４は、前記ステップＳ６若しくは前記ステップＳ７で算出した代替トルク補正値Ｔｃを補正値記憶部２４に記憶してステップＳ９に移行する。
ステップＳ９では、コントローラ１４は、前記ステップＳ１で読込んだトルク検出値Ｔｉを操舵補助制御に用いる操舵トルクＴとして設定し（Ｔ＝Ｔｉ）、後述するステップＳ１２に移行する。
ステップＳ１０では、コントローラ１４は、代替トルク補正演算を行う。具体的には、図４に示すように、補正値記憶部２４に記憶した代替トルク補正値Ｔｃ（操舵トルク差分値（Ｔｉ−Ｔ０））にＣＡＮ情報に応じた複数の外部要因ゲインを乗算した最終的な代替トルク補正値Ｔｃを、前記ステップＳ３で演算した代替トルクＴ０に加算することで、補正後代替トルクＴ１を演算する（Ｔ１＝Ｔ０＋Ｔｃ）。

外部要因ゲインとしては、電圧ゲインＧｄ（電源電圧感応ゲイン）、車速ゲインＧｖ（車速感応ゲイン）、温度ゲインＧｔ（周囲温度感応ゲイン）、ヨーゲインＧｙ（ヨーレート感応ゲイン）を用いる。すなわち、補正後代替トルクＴ１は次式をもとに求められる。
Ｔ１＝（Ｔｉ−Ｔ０）×Ｇｄ×Ｇｖ×Ｇｔ×Ｇｙ＋Ｔ０…（１）
電圧ゲインＧｄは、図４に示すように、横軸に電源電圧Ｖｄｄ、縦軸に電圧ゲインＧｄをとったマップをもとに算出される。ここで、電圧ゲインＧｄは、電源電圧Ｖｄｄが所定値以下である場合にはＧｄ＝０に設定され、電源電圧Ｖｄｄが上記所定値を上回る場合には０よりも大きい一定値に設定されている。

また、車速ゲインＧｖは、図４に示すように、横軸に車速Ｖｓ、縦軸に操舵角θａをとったマップをもとに算出する。ここで、車速Ｖｓが低車速領域にあり且つ操舵角θａが比較的大きいとき、車速Ｖｓ及び操舵角θａが共に中程度のとき、並びに車速Ｖｓが高車速領域にあり且つ操舵角θａが比較的小さいとき、車速ゲインＧｖは比較的大きな値に設定される。また、車速Ｖｓが低車速領域にあり且つ操舵角θａが比較的小さいとき、及び車速Ｖｓが高車速領域にあり且つ操舵角θａが比較的大きいときは、車速ゲインＧｖは比較的小さな値に設定される。

さらに、温度ゲインＧｔは、図４に示すように、横軸に周囲温度Ｔｅｍｐ、縦軸に温度ゲインＧｔをとったマップをもとに算出する。ここで、周囲温度Ｔｅｍｐが所定の低温閾値以下であるときと、所定の高温閾値以上であるとき、温度ゲインＧｔは比較的小さな値に設定される。
また、ヨーゲインＧｙは、図４に示すように、横軸にヨーレートγ、縦軸にヨーゲインＧｙをとったマップをもとに算出する。ここで、ヨーゲインＧｙは、ヨーレートγが所定値以下である場合には０よりも大きい一定値に設定され、ヨーレートγが上記所定値よりも大きくなるにつれて上記一定値から０へ向かって減少するように設定される。

次にステップＳ１１では、コントローラ１４は、前記ステップＳ１０で演算した補正後代替トルクＴ１を操舵補助制御に用いる操舵トルクＴとして設定し（Ｔ＝Ｔ１）、ステップＳ１２に移行する。
ステップＳ１２では、コントローラ１４は、前記ステップＳ９若しくは前記ステップＳ１１で設定した操舵トルクＴと、前記ステップＳ２で読込んだ車速Ｖｓとに基づいて、公知の手順により操舵補助トルク指令値（アシスト電流）を算出し、ステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３では、コントローラ１４は、前記ステップＳ１２で算出した操舵補助トルク指令値とモータ電流検出値とに基づいて、電動モータ１２に供給する駆動電流をフィードバック制御するための電流指令値Ｉｒを算出し、ステップＳ１４に移行する。
ステップＳ１４では、コントローラ１４は、前記ステップＳ１３で算出した電流指令値Ｉｒに基づいて電動モータ１２を駆動制御することで操舵アシストを出力する。
なお、図３において、ステップＳ３の処理が操舵トルク演算部に対応し、ステップＳ４の処理がトルクセンサ異常検出部に対応し、ステップＳ５〜Ｓ７の処理が補正値演算部に対応し、ステップＳ８の処理が補正値記憶部に対応し、ステップＳ９〜Ｓ１４の処理がモータ制御部に対応している。

（動作）
次に、本実施形態の動作について説明する。
トルクセンサ３に異常が発生していない正常時には、コントローラ１４は、トルクセンサ異常検出部２１にてトルクセンサ３が正常であると判断し、異常検出フラグＦｌｇ＝０を切換部２５に対して出力する。そのため、切換部２５は、トルクセンサ３で検出したトルク検出値Ｔｉを操舵トルクＴとして電流指令値算出部２６に出力する。
したがって、自車両がカーブ路を旋回走行中である場合には、コントローラ１４は、この操舵トルクＴ（＝トルク検出値Ｔｉ）及び車速Ｖｓに基づいて操舵補助トルク指令値を算出し、次いで、操舵補助トルク指令値とモータ電流検出値とに基づいて電流指令値Ｉｒを算出する。そして、算出された電流指令値Ｉｒによって電動モータ１２を駆動制御する。これにより、電動モータ１２の発生トルクが減速ギヤ１１を介してステアリングシャフト２の回転トルクに変換されて、運転者の操舵力がアシストされる。

また、この正常時には、コントローラ１４は、トルクセンサ３で検出されたトルク検出値Ｔｉと、操舵角センサ１８の検出信号（操舵角θａ）及びモータ回転角センサ１３の検出信号（モータ回転角θｂ）に基づいて演算した操舵トルク（代替トルク）Ｔ０とを比較する。このとき、トルク検出値Ｔｉと代替トルクＴ０とが同等の値となっていれば（｜Ｔｉ−Ｔ０｜＜Ｔｔｈ）、操舵トルクの演算誤差はないものと判断して代替トルク補正値Ｔｃ＝０に設定し、これを記憶しておく。
一方、トルク検出値Ｔｉと代替トルクＴ０との差が大きい場合には（｜Ｔｉ−Ｔ０｜≧Ｔｔｈ）、操舵トルクの演算誤差があると判断し、正常なトルク検出値Ｔｉと演算した代替トルクＴ０との差分を代替トルク補正値Ｔｃとして演算し、これを記憶しておく。

このように、正常なトルク検出値Ｔｉと角度信号に基づいて演算した代替トルクＴ０との間にずれが生じている場合には、そのずれを補正するような代替トルク補正値Ｔｃを演算し、記憶しておくことができる。
この状態でトルクセンサ３に異常が発生すると、トルク検出値Ｔｉが異常値を示すことになるため、コントローラ１４は、トルクセンサ異常検出部２１にてトルクセンサ３に異常が発生していると判断し、異常検出フラグＦｌｇ＝１を切換部２５に対して出力する。また、操舵トルク補正部２３は、操舵角θａ及びモータ回転角θｂに基づいて演算した代替トルクＴ０を、トルク検出値Ｔｉの正常値をもとに演算し記憶しておいた代替トルク補正値Ｔｃを用いて補正し、その結果を補正後代替トルクＴ１として出力する。

ここで、補正後代替トルクＴ１は、トルク検出値Ｔｉの正常値をもとに演算し記憶しておいた代替トルク補正値（操舵トルク差分値）にＣＡＮ情報に応じたゲインを乗じた最終的な代替トルク補正値Ｔｃに、角度信号に基づいて演算した代替トルクＴ０を加算した値とする。
このように、外部要因に応じたゲインを用いて補正後代替トルクＴ１を演算する。例えば、図４の車速ゲイン算出マップに示すように、車速Ｖｓが低く操舵角θａが大きいときは車速ゲインＧｖを比較的大きな値に設定し、車速Ｖｓが高く操舵角θａが大きいときには車速ゲインＧｖを比較的小さな値に設定する。そのため、この場合、角度信号に基づいて演算した代替トルクＴ０及び操舵角θａが同じであっても、車速Ｖｓが低いほど補正後代替トルクＴ１は大きな値となる。すなわち、補正後代替トルクＴ１を外部要因に応じて適切に演算することができる。

そして、切換部２５は、操舵トルク補正部２３が出力した補正後代替トルクＴ１を操舵トルクＴとして電流指令値算出部２６に出力する。これにより、コントローラ１４は、操舵トルクＴ（＝補正後操舵トルクＴ１）及び車速Ｖｓに基づいて操舵補助制御を行う。
その後、車両が停車し、運転者がイグニッションスイッチ１６をオフ状態とすると、補正値記憶部２４には、代替トルク補正値Ｔｃが記憶されたままの状態となる。そのため、イグニッションスイッチ１６を再度オン状態としたとき、トルクセンサ３に異常が発生したままの状態であれば、操舵角θａ及びモータ回転角θｂに基づいて演算した代替トルクＴ０と、補正値記憶部２４に記憶された代替トルク補正値Ｔｃとを用いて補正後代替トルクＴ１を演算することができる。したがって、適切に操舵補助制御を実施することができる。すなわち、代替トルク補正値Ｔｃを不揮発性メモリに記憶しておくことで、次回始動時にも、その代替トルク補正値Ｔｃを初期値として用いることができる。
このように、トルクセンサ３に異常が発生している場合には、トルク検出値Ｔｉに代えて、角度信号（操舵角センサの検出信号及びモータ回転角センサの検出信号）に基づいて演算した補正後代替トルクＴ１を用いて操舵補助制御を継続する。したがって、トルクセンサを複数設けることなく、安価な構成で２重系を構築することができる。

（効果）
上記実施形態では、操舵角センサの検出信号とモータ回転角センサの検出信号とに基づいて操舵トルクを算出するので、トルクセンサを用いずに操舵トルクを検出することができる。このように、一般的な車両制御において利用される操舵角センサと、操舵補助制御における各種補償処理等で利用されるモータ回転角センサとを用いて操舵トルクを検出することができるので、操舵トルク検出用に特別なセンサを設置する必要がない。
また、トルクセンサに異常が発生していない正常時には、トルクセンサで検出したトルク検出値を用いて操舵補助制御を行い、トルクセンサに異常が発生している異常発生時には、トルク検出値に代えて、角度信号（操舵角センサの検出信号及びモータ回転角センサの検出信号）に基づいて算出した操舵トルク（代替トルク）を用いて操舵補助制御を行うことができる。したがって、トルクセンサに異常が発生した場合であっても、操舵補助制御を継続し電動モータによる操舵補助力の付与を可能とすることができる。

さらに、トルクセンサ正常時、角度信号に基づいて算出した代替トルクと、トルクセンサで検出したトルク検出値とを比較し、ずれが生じていればその値を補正するよう補正値を演算し記憶する。そして、トルクセンサに異常が発生した場合には、角度信号に基づいて算出した代替トルクを、トルクセンサ正常時に記憶した補正値で補正した値を操舵補助制御に用いる。
このように、トルクセンサ異常発生時の操舵補助制御に用いる操舵トルクとして、角度信号に基づいて算出した代替トルクを、トルクセンサ正常時のトルク検出値をもとに演算した補正値で補正した値を用いるので、適切な操舵補助制御を行うことができる。
また、このとき、トルクセンサ正常時に記憶した補正値（角度信号に基づいて算出した代替トルクとトルク検出値との差分）に対し、外部要因に応じたゲインを乗算して最終的な補正値を演算し、これに角度信号に基づいて算出した代替トルクを加算して操舵補助制御に用いる操舵トルクを演算する。したがって、トルクセンサに異常が発生している場合であっても、操舵トルクを精度良く演算することができる。
以上のように、トルクセンサを複数設けることなく２重系を構築することができ、運転者に安定した操舵感を与えることができる。

（変形例）
なお、上記実施形態においては、操舵角θａとモータ回転角θｂとに基づいて代替トルクＴ０を演算する場合について説明したが、操舵角θａ及びモータ回転角θｂの何れか一方のみに基づいて代替トルクＴ０を演算するようにしてもよい。例えば、モータ回転角θｂのみに基づいて代替トルクＴ０を演算する場合、モータ回転角θｂの微分値をもとに演算した第２角度トルクΔθｂをそのまま代替トルクＴ０とする。この場合、操舵角センサを具備していない電動パワーステアリング装置であっても、トルクセンサを複数設けることなく２重系を構築することができる。

また、上記実施形態においては、図１に示すように、本電動パワーステアリング装置が操舵角センサ１８を備え、その操舵角センサ１８でステアリングホイール１の操舵角を検出する場合について説明したが、ステアリングホイール１の操舵角は、車載ネットワークを介して取得することもできる。ここで、車載ネットワークは、電子制御ユニット（ＥＣＵ）間で通信が可能なＣＡＮ等である。即ち、電動パワーステアリング装置の外部に設けられた車載の操舵角センサで検出した操舵角を、ＣＡＮを介してＣＡＮ情報として取得する。これにより、操舵角センサを具備していない電動パワーステアリング装置であっても、ＣＡＮ情報に含まれるステアリングホイール１の操舵角に基づいて代替トルクＴ０を演算することができる。
以上、本願が優先権を主張する日本国特許出願Ｐ２０１４−７００９（２０１４年１月１７日出願）の全内容は、ここに引用例として包含される。
ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明のことである。

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、８…ステアリングギヤ、１０…操舵補助機構、１３…電動モータ、１４…コントローラ、１５…バッテリ、１６…イグニッションスイッチ、１７…車速センサ、１８…操舵角センサ、２１…トルクセンサ異常検出部、２２…操舵トルク演算部、２３…操舵トルク補正部、２４…補正値記憶部、２５…切換部、２６…電流指令値算出部、２７…モータ駆動部

Claims (5)

1. 操舵系に運転者の操舵負担を軽減する操舵補助力を付与する電動モータを備える電動パワーステアリング装置であって、
   ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出するトルクセンサと、
   自装置で検出又は車載ネットワークを介して取得したステアリングホイールの操舵角及び前記電動モータの回転角の少なくとも一方に基づいて、ステアリング機構に入力される操舵トルクを演算する操舵トルク演算部と、
   前記トルクセンサの異常を検出するトルクセンサ異常検出部と、
   前記トルクセンサ異常検出部で前記トルクセンサの異常を非検出であるとき、前記操舵トルク演算部で演算した操舵トルクと前記トルクセンサで検出した操舵トルクとを比較し、前記操舵トルク演算部で演算した操舵トルクの補正値を演算する補正値演算部と、
   前記補正値演算部で演算した補正値を不揮発性メモリに記憶する補正値記憶部と、
   前記トルクセンサ異常検出部で前記トルクセンサの異常を非検出であるとき、前記トルクセンサで検出した操舵トルクに基づいて前記電動モータを駆動制御し、前記トルクセンサ異常検出部で前記トルクセンサの異常を検出したとき、前記操舵トルク演算部で演算した操舵トルクを前記補正値記憶部で記憶した補正値で補正した後の操舵トルクに基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ制御部と、を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記操舵トルク演算部は、前記ステアリングホイールの操舵角及び前記電動モータの回転角の少なくとも一方の単位時間当たりの変化量に基づいて、前記操舵トルクを演算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。
3. 前記補正値演算部は、前記操舵トルク演算部で演算した操舵トルクと前記トルクセンサで検出した操舵トルクとの差分を、前記補正値として演算することを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記モータ制御部は、前記トルクセンサ異常検出部で前記トルクセンサの異常を検出したとき、前記補正値記憶部で記憶した補正値に外部要因ゲインを乗算した値に、前記操舵トルク演算部で演算した操舵トルクを加算した値に基づいて、前記電動モータを駆動制御することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記外部要因ゲインは、電源電圧感応ゲイン、車速感応ゲイン、周囲温度感応ゲイン及びヨーレート感応ゲインの少なくとも１つであることを特徴とする請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。

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