電動パワーステアリング装置、故障検出装置および故障検出方法
【課題】センサの検出信号が正常値より上昇または低下する故障が生じた場合においても、複数あるセンサの中から故障しているセンサを特定する技術を提供する。
【解決手段】第１の回転軸と第２の回転軸とを連結するトーションバーと、電動モータと、トーションバーの捩れ量に応じた値の電気信号を出力する第１のセンサおよび第２のセンサを有し、第１の回転軸と第２の回転軸との相対回転角度を検出するトルク検出装置と、トルク検出装置の故障を検出する故障検出手段と、電動モータに供給する目標電流を設定し、設定した目標電流を当該電動モータに供給するように制御するモータ制御手段と、を備え、故障検出手段は、モータ制御手段が電動モータに予め定められた規定の目標電流を供給するよう制御した場合の第１のセンサおよび第２のセンサの出力値に基づいて当該第１のセンサおよび当該第２のセンサの内、故障が生じているセンサを特定する。
【解決手段】第１の回転軸と第２の回転軸とを連結するトーションバーと、電動モータと、トーションバーの捩れ量に応じた値の電気信号を出力する第１のセンサおよび第２のセンサを有し、第１の回転軸と第２の回転軸との相対回転角度を検出するトルク検出装置と、トルク検出装置の故障を検出する故障検出手段と、電動モータに供給する目標電流を設定し、設定した目標電流を当該電動モータに供給するように制御するモータ制御手段と、を備え、故障検出手段は、モータ制御手段が電動モータに予め定められた規定の目標電流を供給するよう制御した場合の第１のセンサおよび第２のセンサの出力値に基づいて当該第１のセンサおよび当該第２のセンサの内、故障が生じているセンサを特定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置、故障検出装置および故障検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動モータの動力にてドライバの操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置において、操舵トルクを検出するトルクセンサを備え、このトルクセンサが検出する操舵トルクに基づいて電動モータによるアシスト力を制御する装置が知られている。
また、複数の検出信号を発生するトルクセンサを使用し、トルクセンサの故障によって１つの検出信号に異常が発生したときには、異常が発生していない他の検出信号に基づいて操舵のアシストを継続する技術が開示されている。例えば、特許文献１に記載のパワーステアリング制御装置は、以下のように構成されている。すなわち、ステアリングに印加された操舵トルクに応じて複数のトルク信号を出力可能なトルクセンサと、複数のトルク信号の各々の異常を判定する故障判定部と、複数のトルク信号のうち、故障判定部により異常と判定されなかったトルク信号を選択する切換部と、切換部により選択されたトルク信号に基づき操舵補助トルクを演算する演算部と、補助トルクに応じた駆動電流を操舵補助モータに供給する電流制御部とを有する。そして、故障判定部はトルク信号の変化量を算出し、変化量が所定値を越える場合にトルク信号の異常を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２４８３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トルクセンサの故障には、トルクセンサの検出信号が一定のレベルに固定される故障と、トルクセンサの検出信号が正常値より上昇または低下する故障とがある。
特許文献１には、トルクセンサの検出信号が一定のレベルに固定される故障の場合に、故障しているトルクセンサを特定する技術が記載されている。
トルクセンサの検出信号が正常値より上昇または低下する故障が生じた場合においても、複数あるトルクセンサの中から故障しているトルクセンサを特定する技術を提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的のもと、本発明は、第１の回転軸と第２の回転軸とを連結するトーションバーと、前記第１の回転軸または前記第２の回転軸に駆動力を付与する電動モータと、前記トーションバーの捩れ量に応じた値の電気信号を出力する第１のセンサおよび第２のセンサを有し、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との相対回転角度を検出する相対角度検出手段と、前記相対角度検出手段の故障を検出する故障検出手段と、前記電動モータに供給する目標電流を設定し、設定した目標電流を当該電動モータに供給するように制御するモータ制御手段と、を備え、前記故障検出手段は、前記モータ制御手段が前記電動モータに予め定められた規定の目標電流を供給するよう制御した場合の前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの出力値に基づいて当該第１のセンサおよび当該第２のセンサの内、故障が生じているセンサを特定することを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【０００６】
ここで、前記故障検出手段は、予め定められた所定期間における前記第１のセンサの出力値の変化量の積算値と前記第２のセンサの出力値の変化量の積算値とを比較することにより故障が生じているセンサを特定するとよい。
また、前記相対角度検出手段の前記第１のセンサの出力値と前記第２のセンサの出力値とは負の相関関係を示し、前記故障検出手段は、前記第１のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値と前記第２のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値とを比較することにより故障が生じているセンサを特定するとよい。
【０００７】
また、前記故障検出手段は、前記相対角度検出手段の前記第１のセンサの出力値と前記第２のセンサの出力値との合計値が予め定められた第１の所定値以上である場合であって、当該第１のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値である第１の積算値が当該第２のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値である第２の積算値よりも大きい場合には当該第１のセンサに故障が生じていると判定し、当該第２の積算値が当該第１の積算値よりも大きい場合には当該第２のセンサに故障が生じていると判定するとよい。
【０００８】
また、前記故障検出手段は、前記相対角度検出手段の前記第１のセンサの出力値と前記第２のセンサの出力値との合計値が予め定められた第２の所定値以下である場合であって、当該第１のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値である第１の積算値が当該第２のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値である第２の積算値よりも小さい場合には当該第１のセンサに故障が生じていると判定し、当該第２の積算値が当該第１の積算値よりも小さい場合には当該第２のセンサに故障が生じていると判定するとよい。
【０００９】
他の観点から捉えると、本発明は、第１の回転軸と第２の回転軸とを連結するトーションバーと、当該第１の回転軸または当該第２の回転軸に駆動力を付与する電動モータと、当該トーションバーの捩れ量に応じた値の電気信号を出力する第１のセンサおよび第２のセンサを有して当該第１の回転軸と当該第２の回転軸との相対回転角度を検出する相対角度検出手段と、当該電動モータに供給する目標電流を設定し、設定した目標電流を当該電動モータに供給するように制御するモータ制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置における当該相対角度検出手段の故障を検出する故障検出装置であって、前記モータ制御手段が前記電動モータに予め定められた規定の目標電流を供給するよう制御した場合の前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの出力値に基づいて当該第１のセンサおよび当該第２のセンサの内、故障が生じているセンサを特定することを特徴とする故障検出装置である。
【００１０】
他の観点から捉えると、本発明は、第１の回転軸と第２の回転軸とを連結するトーションバーと、当該第１の回転軸または当該第２の回転軸に駆動力を付与する電動モータと、当該トーションバーの捩れ量に応じた値の電気信号を出力する第１のセンサおよび第２のセンサを有して当該第１の回転軸と当該第２の回転軸との相対回転角度を検出する相対角度検出手段と、当該電動モータに供給する目標電流を設定し、設定した目標電流を当該電動モータに供給するように制御するモータ制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置における当該相対角度検出手段の故障を検出する故障検出方法であって、前記モータ制御手段が前記電動モータに予め定められた規定の目標電流を供給するよう制御した場合の前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの出力値に基づいて当該第１のセンサおよび当該第２のセンサの内、故障が生じているセンサを特定することを特徴とする故障検出方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、センサの検出信号が正常値より上昇または低下する故障が生じた場合においても、複数あるセンサの中から故障しているセンサを特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。
【図２】ステアリングギアボックス内を示す断面図である。
【図３】電動パワーステアリング装置の制御装置の概略構成図である。
【図４】目標電流算出部の概略構成図である。
【図５】制御部の概略構成図である。
【図６】図２におけるＸ部の拡大図である。
【図７】トルク検出装置の主要部品の概略構成図である。
【図８】トルク検出装置を、図２におけるＹ方向から見た図である。
【図９】下部連結シャフトとピニオンシャフトとが相対変位する前のトルク検出装置の状態を示す図である。
【図１０】図８で見た場合に、磁石がヨークに対して時計回転方向に回転した状態を示す図である。
【図１１】図８で見た場合に、磁石がヨークに対して反時計回転方向に回転した状態を示す図である。
【図１２】磁石とヨークとの相対角度と第１の磁気センサおよび第２の磁気センサが検出する磁束密度との関係を示す図である。
【図１３】操舵トルクと、第１の電圧信号および第２の電圧信号との関係を示す図である。
【図１４】トルク値設定部の概略構成図である。
【図１５】磁気センサに信号異常故障が発生した場合の磁気センサからの信号の変化を示す図である。
【図１６】磁気センサに信号異常故障が発生した場合の磁気センサからの信号の変化を示す図である。
【図１７】センサ故障診断部が行う故障診断処理の手順を示すフローチャートである。
【図１８】電動モータに供給する目標電流と磁気センサからの出力値との関係を示す図である。
【図１９】故障センサ特定部が行う故障センサ特定処理の手順を示すフローチャートである。
【図２０】出力部が行う出力処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１００の概略構成を示す図である。図２は、ステアリングギアボックス１０７内を示す断面図である。
電動パワーステアリング装置１００（以下、単に「ステアリング装置１００」と称する場合もある。）は、乗り物の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置であり、本実施の形態においては自動車に適用した構成を例示している。
【００１４】
ステアリング装置１００は、ドライバが操作する車輪（ホイール）状のステアリングホイール（ハンドル）１０１と、ステアリングホイール１０１に一体的に設けられたステアリングシャフト１０２とを備えている。また、ステアリング装置１００は、ステアリングシャフト１０２と自在継手１０３ａを介して連結された上部連結シャフト１０３と、この上部連結シャフト１０３と自在継手１０３ｂを介して連結された下部連結シャフト１０８とを備えている。下部連結シャフト１０８は、ステアリングホイール１０１の回転に連動して回転する。
【００１５】
また、ステアリング装置１００は、転動輪としての左右の前輪１５０のそれぞれに連結されたタイロッド１０４と、タイロッド１０４に連結されたラック軸１０５とを備えている。また、ステアリング装置１００は、ラック軸１０５に形成されたラック歯１０５ａとともにラック・ピニオン機構を構成するピニオン１０６ａを備えている。ピニオン１０６ａは、ピニオンシャフト１０６の下端部に形成されている
また、ステアリング装置１００は、ピニオンシャフト１０６を収納するステアリングギアボックス１０７を有している。ピニオンシャフト１０６は、ステアリングギアボックス１０７にてトーションバー１４０（図２参照）を介して上述した下部連結シャフト１０８と連結されている。
【００１６】
図２に示すように、ピニオンシャフト１０６および下部連結シャフト１０８は、ハウジング１２０に回転可能に支持されている。ハウジング１２０は、例えば自動車などの乗り物の本体フレーム（以下、「車体」と称する場合もある。）に固定される部材であり、第１ハウジング１２１と第２ハウジング１２２とが、例えばボルトなどにより結合されて構成される。下部連結シャフト１０８は、軸受を介して第１ハウジング１２１に回転可能に支持され、ピニオンシャフト１０６は、トーションバー１４０を介して下部連結シャフト１０８に同軸的に結合されるとともに軸受を介して第２ハウジング１２２に回転可能に支持されている。
【００１７】
また、ステアリング装置１００は、ステアリングギアボックス１０７に固定された電動モータ１１０と、ピニオンシャフト１０６に固定されたウォームホイール１３０と、を備えている。電動モータ１１０の出力軸に連結されたウォームギヤ１１１とウォームホイール１３０とは噛み合っており、電動モータ１１０の回転力がウォームホイール１３０により減速されてピニオンシャフト１０６に伝達される。電動モータ１１０は、３相ブラシレスモータであることを例示することができる。
また、ステアリングギアボックス１０７の内部には、下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６との相対角度に基づいて、言い換えればトーションバー１４０の捩れ量に基づいてステアリングホイール１０１の操舵トルクＴを検出する相対角度検出手段の一例としてのトルク検出装置２０が設けられている。このトルク検出装置２０については後で詳述する。
また、ステアリング装置１００は、電動モータ１１０の作動を制御する制御装置１０を備えている。制御装置１０には、上述したトルク検出装置２０の出力値、自動車の移動速度である車速Ｖｃを検出する車速センサ１７０の出力値が入力される。
【００１８】
以上のように構成されたステアリング装置１００は、ステアリングホイール１０１に加えられた操舵トルクＴをトルク検出装置２０にて検出し、検出した操舵トルクＴに応じて制御装置１０が電動モータ１１０を駆動制御し、電動モータ１１０の発生トルクをピニオンシャフト１０６に伝達する。これにより、電動モータ１１０の発生トルクが、ステアリングホイール１０１に加える運転者の操舵力をアシストする。つまり、ピニオンシャフト１０６は、ステアリングホイール１０１の回転によって発生する操舵トルクＴと電動モータ１１０から付与される補助トルクとで回転する。
【００１９】
次に、制御装置１０について説明する。
制御装置１０は、電動モータ１１０の制御を行う際の演算処理を行うＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１にて実行されるプログラムや各種データ等が記憶されたＲＯＭ１２と、ＣＰＵ１１の作業用メモリ等として用いられるＲＡＭ１３と、ＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable & Programmable Read Only Memory)１４と、を備えている。
制御装置１０には、上述したトルク検出装置２０からの出力値、車速センサ１７０にて検出された車速Ｖｃが出力信号に変換された車速信号ｖなどが入力される。
【００２０】
図３は、ステアリング装置１００の制御装置１０の概略構成図である。
制御装置１０は、操舵トルクＴに基づいて目標補助トルクを算出し、この目標補助トルクを電動モータ１１０が供給するのに必要となる目標電流を算出する目標電流算出部２２０と、目標電流算出部２２０が算出した目標電流に基づいてフィードバック制御などを行う制御部２３０とを有している。これら目標電流算出部２２０および制御部２３０は、モータ制御手段の一例である。また、制御装置１０は、トルク検出装置２０から入力される信号に基づいて目標電流算出部２２０へ向けてトルク信号Ｔｄを出力するトルク値設定部２５０を有している。このトルク値設定部２５０については後で詳述する。
【００２１】
次に、目標電流算出部２２０について詳述する。
図４は、目標電流算出部２２０の概略構成図である。
目標電流算出部２２０は、目標電流を設定する上で基準となるベース電流を算出するベース電流算出部２２１と、電動モータ１１０の慣性モーメントを打ち消すための電流を算出するイナーシャ補償電流算出部２２２と、モータの回転を制限する電流を算出するダンパー補償電流算出部２２３とを備えている。また、目標電流算出部２２０は、ベース電流算出部２２１、イナーシャ補償電流算出部２２２、ダンパー補償電流算出部２２３などからの出力に基づいて目標電流を決定する目標電流決定部２２５を備えている。さらに、目標電流算出部２２０は、トルク信号Ｔｄの位相補償を行う位相補償部２２６を備えている。
【００２２】
なお、目標電流算出部２２０には、トルク信号Ｔｄと、車速信号ｖと、電動モータ１１０の回転速度Ｎｍが出力信号に変換された回転速度信号Ｎｍｓとが入力される。回転速度信号Ｎｍｓは、例えば３相ブラシレスモータである電動モータ１１０の回転子（ロータ）の回転位置を検出するセンサ（例えば、回転子の回転位置を検出するレゾルバ、ロータリエンコーダ等で構成されるロータ位置検出回路）の出力信号が微分されることにより得られるものであることを例示することができる。
なお、制御装置１０には、車速センサ１７０などからの信号がアナログ信号として入力されるので、図示しないＡ／Ｄ変換部によりアナログ信号をデジタル信号に変換し、目標電流算出部２２０に取り込んでいる。
【００２３】
ベース電流算出部２２１は、位相補償部２２６にてトルク信号Ｔｄが位相補償されたトルク信号Ｔｓと、車速センサ１７０からの車速信号ｖとに基づいてベース電流を算出し、このベース電流の情報を含むベース電流信号Ｉｍｂを出力する。なお、ベース電流算出部２２１は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭ１２に記憶しておいた、トルク信号Ｔｓおよび車速信号ｖとベース電流との対応を示すマップに、検出されたトルク信号Ｔｓおよび車速信号ｖを代入することによりベース電流を算出する。
【００２４】
イナーシャ補償電流算出部２２２は、トルク信号Ｔｄと車速信号ｖとに基づいて電動モータ１１０およびシステムの慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流を算出し、この電流の情報を含むイナーシャ補償電流信号Ｉｓを出力する。なお、イナーシャ補償電流算出部２２２は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭ１２に記憶しておいた、トルク信号Ｔｄおよび車速信号ｖとイナーシャ補償電流との対応を示すマップに、トルク信号Ｔｄおよび車速信号ｖを代入することによりイナーシャ補償電流を算出する。
【００２５】
ダンパー補償電流算出部２２３は、トルク信号Ｔｄと、車速信号ｖと、モータ角速度ωとに基づいて、電動モータ１１０の回転を制限するダンパー補償電流を算出し、この電流の情報を含むダンパー補償電流信号Ｉｄを出力する。なお、ダンパー補償電流算出部２２３は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭ１２に記憶しておいた、トルク信号Ｔｄ、車速信号ｖおよびモータ角速度ωと、ダンパー補償電流との対応を示すマップに、トルク信号Ｔｄと車速信号ｖとモータ角速度ωとを代入することによりダンパー補償電流を算出する。
【００２６】
目標電流決定部２２５は、ベース電流算出部２２１から出力されたベース電流信号Ｉｍｂ、イナーシャ補償電流算出部２２２から出力されたイナーシャ補償電流信号Ｉｓおよびダンパー補償電流算出部２２３から出力されたダンパー補償電流信号Ｉｄに基づいて最終的な目標電流を決定し、この電流の情報を含む目標電流信号ＩＴを出力する。目標電流決定部２２５は、例えば、ベース電流に、イナーシャ補償電流を加算するとともにダンパー補償電流を減算して得た補償電流を、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭ１２に記憶しておいた、補償電流と最終的な目標電流との対応を示すマップに代入することにより最終的な目標電流を算出する。また、目標電流決定部２２５は、トルク値設定部２５０の後述する出力部２５３から目標電流を零に決定するべき旨のコマンドを取得した場合には、目標電流を零に決定する。
【００２７】
次に、制御部２３０について詳述する。
図５は、制御部２３０の概略構成図である。
制御部２３０は、電動モータ１１０の作動を制御するモータ駆動制御部２３１と、電動モータ１１０を駆動させるモータ駆動部２３２と、電動モータ１１０に実際に流れる実電流Ｉｍを検出するモータ電流検出部２３３とを有している。
モータ駆動制御部２３１は、目標電流算出部２２０にて最終的に決定された目標電流と、モータ電流検出部２３３にて検出された電動モータ１１０へ供給される実電流Ｉｍとの偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部２４０と、電動モータ１１０をＰＷＭ駆動するためのＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成するＰＷＭ信号生成部２６０とを有している。
【００２８】
フィードバック制御部２４０は、目標電流算出部２２０にて最終的に決定された目標電流とモータ電流検出部２３３にて検出された実電流Ｉｍとの偏差を求める偏差演算部２４１と、その偏差が零となるようにフィードバック処理を行うフィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部２４２とを有している。
偏差演算部２４１は、目標電流算出部２２０からの出力値である目標電流信号ＩＴとモータ電流検出部２３３からの出力値であるモータ電流信号Ｉｍｓとの偏差の値を偏差信号２４１ａとして出力する。
【００２９】
フィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部２４２は、目標電流と実電流Ｉｍとが一致するようにフィードバック制御を行うものであり、例えば、入力された偏差信号２４１ａに対して、比例要素で比例処理した信号を出力し、積分要素で積分処理した信号を出力し、加算演算部でこれらの信号を加算してフィードバック処理信号２４２ａを生成・出力する。
ＰＷＭ信号生成部２６０は、フィードバック制御部２４０からの出力値に基づいてＰＷＭ信号２６０ａを生成し、生成したＰＷＭ信号２６０ａを出力する。
【００３０】
モータ駆動部２３２は、所謂インバータであり、例えば、スイッチング素子として６個の独立したトランジスタ（ＦＥＴ）を備え、６個の内の３個のトランジスタは電源の正極側ラインと各相の電気コイルとの間に接続され、他の３個のトランジスタは各相の電気コイルと電源の負極側（アース）ラインと接続されている。そして、６個の中から選択した２個のトランジスタのゲートを駆動してこれらのトランジスタをスイッチング動作させることにより、電動モータ１１０の駆動を制御する。
モータ電流検出部２３３は、モータ駆動部２３２に接続されたシャント抵抗の両端に生じる電圧から電動モータ１１０に流れる実電流Ｉｍの値を検出して、検出した実電流Ｉｍをモータ電流信号Ｉｍｓに変換して出力する。
【００３１】
次に、トルク検出装置２０について詳述する。
図６は、図２におけるＸ部の拡大図である。図７は、トルク検出装置２０の主要部品の概略構成図である。図８は、トルク検出装置２０を、図２におけるＹ方向から見た図である。なお、図７においては、後述するブラケット６０は省略している。
【００３２】
トルク検出装置２０は、ハウジング１２０に回転可能に支持された第１の回転軸の一例としての下部連結シャフト１０８と、同じくハウジング１２０に回転可能に支持された第２の回転軸の一例としてのピニオンシャフト１０６との相対回転角度（トーションバー１４０のねじれ量）を検出する装置である。
トルク検出装置２０は、下部連結シャフト１０８に取り付けられる磁石２１と、磁石２１が形成する磁界内に配置されたヨーク３０と、ヨーク３０に生じる磁束密度を検出する磁気センサ４０とを有している。
【００３３】
磁石２１は、円筒状であり、図７に示すように、下部連結シャフト１０８の周方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されるとともに周方向に着磁されている。この磁石２１は、カラー２２を介して下部連結シャフト１０８に取り付けられている。つまり、磁石２１がカラー２２に固定されており、カラー２２が下部連結シャフト１０８に固定されている。そして、磁石２１は下部連結シャフト１０８とともに回転する。なお、磁石２１の下部連結シャフト１０８の軸方向の長さは、ヨーク３０の長さよりも長い。
【００３４】
ヨーク３０は、第１のヨーク３１と、第２のヨーク３２と、下部連結シャフト１０８の軸方向に第１のヨーク３１と第２のヨーク３２との間に設けられた、第３のヨーク３３とから構成されている。これら第１のヨーク３１、第２のヨーク３２および第３のヨーク３３は、ピニオンシャフト１０６に取り付けられる。
【００３５】
第１のヨーク３１は、磁石２１の外径よりも大きな径の孔が内側に形成された円板状の第１の円環部３１ａと、この第１の円環部３１ａから下部連結シャフト１０８の軸方向に伸びるように形成された複数の第１の突起部３１ｂとを有している。
第１の突起部３１ｂは、磁石２１のＮ極およびＳ極と同数形成されている。つまり、磁石２１のＮ極およびＳ極がそれぞれ例えば１２個である場合には、第１の突起部３１ｂも１２個形成されている。そして、この第１の突起部３１ｂは、下部連結シャフト１０８の回転半径方向においては、図６，図８に示すように、磁石２１の外周面と対向するようにこの外周面よりもやや外側に配置されており、その第１の突起部３１ｂの磁石２１と対向する面は、下部連結シャフト１０８の回転軸に直交する方向に見ると長方形である。
【００３６】
第２のヨーク３２は、磁石２１の外径よりも大きな径の孔が内側に形成された円板状の第２の円環部３２ａと、この第２の円環部３２ａから下部連結シャフト１０８の軸方向に伸びるように形成された複数の第２の突起部３２ｂとを有している。
第２の突起部３２ｂは、磁石２１のＮ極およびＳ極と同数形成されている。そして、この第２の突起部３２ｂは、下部連結シャフト１０８の回転半径方向においては、図６，図８に示すように、磁石２１の外周面と対向するようにこの外周面よりもやや外側に配置されており、その第２の突起部３２ｂの磁石２１と対向する面は、下部連結シャフト１０８の回転軸に直交する方向に見ると長方形である。
【００３７】
第３のヨーク３３は、磁石２１の外径よりも大きな径の孔が内側に形成された円板状の第３の円環部３３ａと、この第３の円環部３３ａから下部連結シャフト１０８の軸方向に、第１のヨーク３１側へ伸びるように形成された複数の第３の突起部３３ｂと、第２のヨーク３２側へ伸びるように形成された複数の第４の突起部３４ｂとを有している。
第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂは、磁石２１のＮ極およびＳ極と同数形成されている。そして、この第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂは、下部連結シャフト１０８の回転半径方向においては、図６，図８に示すように、磁石２１の外周面と対向するようにこの外周面よりもやや外側に配置されており、その第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂの磁石２１と対向する面は、下部連結シャフト１０８の回転軸に直交する方向に見ると長方形である。
【００３８】
また、第１のヨーク３１の第１の突起部３１ｂと第３のヨーク３３の第３の突起部３３ｂとは、下部連結シャフト１０８の周方向に交互に配置されている。第２のヨーク３２の第２の突起部３２ｂと第３のヨーク３３の第４の突起部３４ｂとは、下部連結シャフト１０８の周方向に交互に配置されている。
なお、本実施の形態に係る第３のヨーク３３においては、第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂは、下部連結シャフト１０８の軸方向に一体的に連続して形成されている。
【００３９】
そして、本実施の形態に係るトルク検出装置２０においては、トーションバー１４０に操舵トルクＴが加わっていない状態、つまりトーションバー１４０に捩れが生じていない初期状態のときに、図８に示すように、下部連結シャフト１０８の周方向において、時計回転方向に見た場合に磁石２１のＮ極とＳ極との境界線と第１のヨーク３１の第１の突起部３１ｂの周方向の中心が一致するように配置されている。
【００４０】
第２のヨーク３２の第２の突起部３２ｂは、下部連結シャフト１０８の周方向には、第１のヨーク３１の第１の突起部３１ｂと同じ位置となるように配置されている。つまり、トーションバー１４０に操舵トルクＴが加わっていない初期状態のときに、第１の突起部３１ｂが対向する磁石２１のＮ極とＳ極との境界線と、第２の突起部３２ｂの周方向の中心が一致するように配置されている。すなわち、図８に示すように、時計回転方向に見た場合に磁石２１のＮ極とＳ極との境界線と第２の突起部３２ｂの周方向の中心が一致するように配置されている。そして、トーションバー１４０に操舵トルクＴが加わってトーションバー１４０に捩れが生じ、第１の突起部３１ｂが磁石２１のＮ極あるいはＳ極と対向する場合に、第２の突起部３２ｂは、第１の突起部３１ｂが対向する極性と同じ極性の磁極に対向する。
【００４１】
第３のヨーク３３の第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂは、初期状態のときに、下部連結シャフト１０８の周方向において、図８に示すように、時計回転方向に見た場合に磁石２１のＳ極とＮ極との境界線と第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂの周方向の中心が一致するように配置されている。そして、トーションバー１４０に操舵トルクＴが加わってトーションバー１４０に捩れが生じ、第１の突起部３１ｂが磁石２１のＮ極あるいはＳ極と対向する場合に、第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂは、第１の突起部３１ｂが対向する極性とは異なる極性の磁極に対向する。
【００４２】
また、本実施の形態に係るヨーク３０においては、図６に示すように、第１のヨーク３１、第２のヨーク３２および第３のヨーク３３は、インサートモールド成形により一体化されている。そして、インサートモールド成形する際にブラケット６０をも一体成形している。ブラケット６０は、ピニオンシャフト１０６の軸方向に伸びる薄肉円筒状の軸方向部位６１と、軸方向部位６１からピニオンシャフト１０６の回転半径方向に伸びる円板状の半径方向部位６２とを有する。そして、ブラケット６０の軸方向部位６１がピニオンシャフト１０６に圧入、溶接あるいはねじ止めされることにより、軸方向部位６１がピニオンシャフト１０６に固定されている。これにより、ヨーク３０は、ピニオンシャフト１０６に固定される。
【００４３】
第１のセンサの一例としての第１の磁気センサ４１は、ハウジング１２０に固定されており、下部連結シャフト１０８の軸方向において、第１のヨーク３１の第１の円環部３１ａと第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａとの間に配置されている。第１の磁気センサ４１は、制御装置１０から電源電圧ＶＤＤが供給されることにより作動して、第１のヨーク３１と第３のヨーク３３との間の磁束密度を検出し、検出した磁束密度を電気信号（例えば電圧信号）に変換して出力するセンサであり、磁気抵抗素子、ホールＩＣ、ホール素子などを例示することができる。
【００４４】
また、第２のセンサの一例としての第２の磁気センサ４２は、ハウジング１２０に固定されており、下部連結シャフト１０８の軸方向において、第２のヨーク３２の第２の円環部３２ａと第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａとの間に配置されている。第２の磁気センサ４２は、制御装置１０から電源電圧ＶＤＤが供給されることにより作動して、第２のヨーク３２と第３のヨーク３３との間の磁束密度を検出し、検出した磁束密度を電気信号（例えば電圧信号）に変換して出力するセンサであり、磁気抵抗素子、ホールＩＣ、ホール素子などを例示することができる。
そして、第１の磁気センサ４１と第２の磁気センサ４２とは、例えば下部連結シャフト１０８の軸方向に同じ向きの磁界が生じている場合には、同じ符号の磁束密度を検出するように配置されている。
【００４５】
以上のように構成されたトルク検出装置２０においては、以下に示すように作用する。
図９は、下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６とが相対変位する前のトルク検出装置２０の状態を示す図である。図９（ａ）は、磁石２１とヨーク３０との関係を、図２におけるＹ方向に見た図である。図９（ｂ）は、磁石２１およびヨーク３０を、（ａ）におけるＺ方向に見た図である。
【００４６】
トーションバー１４０に操舵トルクＴが加わっていない状態、つまりトーションバー１４０に捩れが生じていない初期状態のときは、図８、図９（ａ）に示すように、下部連結シャフト１０８の周方向において、ヨーク３０の全ての突起部である第１の突起部３１ｂ〜第４の突起部３４ｂの周方向の中心と、磁石２１のＮ極とＳ極との境界線とが一致する。かかる場合、第１の突起部３１ｂ〜第４の突起部３４ｂの各突起部には、磁石２１のＮ極とＳ極とから同数の磁力線が出入りする。そのため、第１のヨーク３１の第１の円環部３１ａと第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａとの間、および第２のヨーク３２の第２の円環部３２ａと第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａとの間には磁束密度差が生じないので、第１の磁気センサ４１および第２の磁気センサ４２の出力は零となる。
【００４７】
ステアリングホイールに操舵トルクＴが入力されてトーションバー１４０に捩れが生じると、磁石２１とヨーク３０との周方向の相対位置が変化する。
図１０は、図８で見た場合に、磁石２１（下部連結シャフト１０８）がヨーク３０（ピニオンシャフト１０６）に対して時計回転方向に回転した状態を示す図である。図１１は、図８で見た場合に、磁石２１がヨーク３０に対して反時計回転方向に回転した状態を示す図である。それぞれの図において、（ａ）は磁石２１とヨーク３０との関係を、図２におけるＹ方向から見た図である。（ｂ）は磁石２１およびヨーク３０を、（ａ）におけるＺ方向に見た図である。
また、図１２は、磁石２１（下部連結シャフト１０８）とヨーク３０（ピニオンシャフト１０６）との相対角度（トーションバー１４０の捩れ角θ）と第１の磁気センサ４１および第２の磁気センサ４２が検出する磁束密度との関係を示す図である。
【００４８】
図１０および図１１に示すように、トーションバー１４０が捩れると、下部連結シャフト１０８の周方向において、ヨーク３０の第１の突起部３１ｂ〜第４の突起部３４ｂの周方向の中心と、磁石２１のＮ極とＳ極との境界線とが一致しなくなる。つまり、初期状態に比べて、磁石２１のいずれかの磁極がヨーク３０の第１の突起部３１ｂ〜第４の突起部３４ｂと対向する領域が増加する。
【００４９】
より具体的には、図１０の状態においては、第１のヨーク３１の第１の突起部３１ｂおよび第２のヨーク３２の第２の突起部３２ｂは、磁石２１のＮ極と対向する領域が増加し、第３のヨーク３３の第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂは、磁石２１のＳ極と対向する領域が増加する。そのため、磁石２１のＮ極から第１の突起部３１ｂおよび第２の突起部３２ｂに向かう磁力線が、第１の突起部３１ｂおよび第２の突起部３２ｂから磁石２１のＳ極に向かう磁力線よりも増加する。また、第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂから磁石２１のＳ極に向かう磁力線が、磁石２１のＮ極から第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂに向かう磁力線よりも増加する。これにより、第１のヨーク３１の第１の円環部３１ａから第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａへ向かう磁束密度が増加するとともに第２のヨーク３２の第２の円環部３２ａから第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａへ向かう磁束密度が増加する。
【００５０】
そして、第１のヨーク３１の第１の円環部３１ａから第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａへ向かう方向をプラスの方向とすると、初期状態から、図８で見た場合に、磁石２１（下部連結シャフト１０８）がヨーク３０（ピニオンシャフト１０６）に対して時計回転方向に回転するにしたがって、第１の磁気センサ４１が検出する磁束密度Ｂ１がプラスの方向へ大きくなる。他方、第２の磁気センサ４２が検出する磁束密度Ｂ２がマイナスの方向へ大きくなる。以下、図８で見た場合に、初期状態から、磁石２１（下部連結シャフト１０８）がヨーク３０（ピニオンシャフト１０６）に対して時計回転方向に回転するときに、「右方向」の操舵トルクＴが発生しているものとする。
【００５１】
また、図１１の状態においては、第１のヨーク３１の第１の突起部３１ｂおよび第２のヨーク３２の第２の突起部３２ｂは、磁石２１のＳ極と対向する領域が増加し、第３のヨーク３３の第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂは、磁石２１のＮ極と対向する領域が増加する。そのため、第１の突起部３１ｂおよび第２の突起部３２ｂから磁石２１のＳ極に向かう磁力線が、磁石２１のＮ極から第１の突起部３１ｂおよび第２の突起部３２ｂに向かう磁力線よりも増加する。また、磁石２１のＮ極から第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂに向かう磁力線が、第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂから磁石２１のＳ極に向かう磁力線よりも増加する。これにより、第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａから第１のヨーク３１の第１の円環部３１ａへ向かう磁束密度が増加するとともに第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａから第２のヨーク３２の第２の円環部３２ａへ向かう磁束密度が増加する。それゆえ、初期状態から、図８で見た場合に、磁石２１（下部連結シャフト１０８）がヨーク３０（ピニオンシャフト１０６）に対して反時計回転方向に回転するにしたがって、第１の磁気センサ４１が検出する磁束密度Ｂ１がマイナスの方向へ大きくなる。他方、第２の磁気センサ４２が検出する磁束密度Ｂ２がプラスの方向へ大きくなる。以下、図８で見た場合に、初期状態から、磁石２１（下部連結シャフト１０８）がヨーク３０（ピニオンシャフト１０６）に対して反時計回転方向に回転するときに、「左方向」の操舵トルクＴが発生しているものとする。
【００５２】
図１２においては、下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６とを、両方向に磁極１個（α度）分相対的に回転させた場合の磁束密度の変化を示している。そして、トーションバー１４０が両方向に１／３×α度捩れることを許容する仕様にすることで、第１の磁気センサ４１および第２の磁気センサ４２は、トーションバー１４０の捩れ量（下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６との相対回転角度）に比例する磁束密度の変化を検出することが可能となる。
【００５３】
そして、第１の磁気センサ４１は、検出した磁束密度Ｂ１を、この磁束密度Ｂ１に応じた電圧値を示す第１の電圧信号Ｖ１ｓに変換して出力し、第２の磁気センサ４２は、検出した磁束密度Ｂ２を、この磁束密度Ｂ２に応じた電圧値を示す第２の電圧信号Ｖ２ｓに変換して出力する。トーションバー１４０の捩れ量（下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６の相対回転角度）とステアリングホイール１０１の操舵トルクＴとは比例関係にある。つまり、第１の磁気センサ４１および第２の磁気センサ４２は、操舵トルクＴに応じた電圧値を示す第１の電圧信号Ｖ１ｓおよび第２の電圧信号Ｖ２ｓを出力する。
【００５４】
図１３は、操舵トルクＴと、第１の電圧信号Ｖ１ｓおよび第２の電圧信号Ｖ２ｓとの関係を示す図である。
図１３においては、横軸に操舵トルクＴ、縦軸に第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２を示している。横軸は、操舵トルクＴが零の状態、つまり、ステアリングホイール１０１が操舵されていない状態を中点にし、右方向の操舵トルクＴをプラス、左方向の操舵トルクＴをマイナスとしている。
そして、本実施の形態に係る第１の磁気センサ４１および第２の磁気センサ４２は、図１３に示すように、第１の電圧信号Ｖ１ｓが示す第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｖ２ｓが示す第２の電圧Ｖ２が、最大電圧ＶＨｉと最小電圧ＶＬｏとの間で変化するように構成されている。なお、最大電圧ＶＨｉは、第１の磁気センサ４１,第２の磁気センサ４２が第１の電圧信号Ｖ１ｓ,第２の電圧信号Ｖ２ｓとして出力可能な出力上限値よりわずかに低く、最小電圧ＶＬｏは、出力可能な出力下限値よりわずかに高く設定される。これは、第１の磁気センサ４１,第２の磁気センサ４２の出力上限値や出力下限値の近傍では、第１の電圧信号Ｖ１ｓ,第２の電圧信号Ｖ２ｓとして出力する電圧が不安定になって操舵トルクＴの検出精度が低下するおそれがあるためである。
【００５５】
そして、図１３の実線で示すように、第１の磁気センサ４１が出力する第１の電圧信号Ｖ１ｓは、操舵トルクＴの右方向への大きさが増加（トーションバー１４０の右方向への回転量が増加）するのに伴って電圧が上昇する特性を有する。すなわち、ステアリングホイール１０１が右方向に回転すると第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１が上昇する。また、図１３の破線で示すように、第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２は、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１と同じ最大電圧ＶＨｉと最小電圧ＶＬｏの間で変化するとともに第１の電圧信号Ｖ１ｓと逆の特性（負の相関関係）を有し、操舵トルクＴの右方向への大きさが増加するのに伴って第２の電圧信号Ｖ２ｓが低下する特性を有する。すなわち、ステアリングホイール１０１が右方向に回転すると第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２が低下する。
【００５６】
そして、中点では第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２とが等しい電圧(以下、「中点電圧Ｖｃ」と称する場合がある)となるように構成されている。中点電圧Ｖｃは、例えば、最大電圧ＶＨｉと最小電圧ＶＬｏの中間の電圧（Ｖｃ＝（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）／２)となる。
さらに、操舵トルクＴの変化に対する第１の電圧信号Ｖ１ｓの変化の割合と第２の電圧信号Ｖ２ｓの変化の割合(絶対値)は等しく、同じ操舵トルクＴを示す第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２を合計した合計電圧Ｖｔ(以下、単に「合計電圧Ｖｔ」と称する場合がある)が常に予め定められた所定電圧となる特性を有する。本実施の形態において、合計電圧Ｖｔは、一定電圧（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）となるように構成されており、「ＶＨｉ＋ＶＬｏ」が所定電圧となる。
【００５７】
例えば、第１の磁気センサ４１，第２の磁気センサ４２が、０〜５〔Ｖ〕の間の電圧値を第１の電圧信号Ｖ１ｓ,第２の電圧信号Ｖ２ｓとして出力可能な性能を有する場合、すなわち、出力下限値が０〔Ｖ〕で出力上限値が５〔Ｖ〕の場合に、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２の最大電圧ＶＨｉを４．５〔Ｖ〕、最小電圧ＶＬｏを０．５〔Ｖ〕に設定すると、中点電圧Ｖｃは２．５〔Ｖ〕、所定電圧は５〔Ｖ〕になる。
したがって、操舵トルクＴが零の中点では、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２は共に２．５〔Ｖ〕となり、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２との合計電圧Ｖｔは常に５〔Ｖ〕となる。そして、操舵トルクＴが右方向に増加すると、第１の電圧Ｖ１は２．５〔Ｖ〕から上昇し、第２の電圧Ｖ２は２．５〔Ｖ〕から低下する。他方、操舵トルクＴが左方向に増加すると、第１の電圧Ｖ１は２．５〔Ｖ〕から低下し、第２の電圧Ｖ２は２．５〔Ｖ〕から上昇する。
【００５８】
次に、制御装置１０のトルク値設定部２５０について説明する。
図１４は、トルク値設定部２５０の概略構成図である。
トルク値設定部２５０には、トルク検出装置２０の第１の磁気センサ４１，第２の磁気センサ４２からの出力信号である第１の電圧信号Ｖ１ｓ，第２の電圧信号Ｖ２ｓが入力される。なお、磁気センサ４０からの信号がアナログ信号として入力されるので、図示しないＡ／Ｄ変換部によりアナログ信号をデジタル信号に変換し、トルク値設定部２５０に取り込んでいる。
そして、トルク値設定部２５０は、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２電圧Ｖ２とに基づいて磁気センサ４０に故障が生じているか否かを診断するセンサ故障診断部２５１と、故障が生じているセンサを特定する故障センサ特定部２５２と、目標電流算出部２２０へトルク信号Ｔｄを出力する出力部２５３とを備えている。このように、トルク値設定部２５０は、故障検出手段の一例である。
【００５９】
先ずは、センサ故障診断部２５１について説明する。
センサ故障診断部２５１は、以下に述べる手法を用いて磁気センサ４０に故障が生じているか否かを診断する。
ここで、磁気センサ４０の故障には、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１または第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２の一方が一定のレベルに固定される故障（以下、「固着故障」と称する場合がある)と、第１の電圧信号Ｖ１ｓまたは第２の電圧信号Ｖ２ｓが異常な値で変化する故障(以下、「信号異常故障」と称する場合がある)と、がある。
【００６０】
磁気センサ４０に固着故障が発生すると、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１または第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２が、出力上限値や出力下限値に固着する場合がある。この場合、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１または第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２が最大電圧ＶＨｉより高くなった場合や最小電圧ＶＬｏより低くなった場合に、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１または第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２が固着し、磁気センサ４０に固着故障が発生したと判定することができる。あるいは、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１または第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２の一方が変化し他方が変化しない場合、変化しない方の電圧信号が固着し、磁気センサ４０に固着故障が発生したと判定することができる。
【００６１】
図１５および図１６は、磁気センサ４０に信号異常故障が発生した場合の磁気センサ４０からの信号の変化を示す図である。
磁気センサ４０に発生する信号異常故障には、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１が正常値より高い電圧で変化する故障(以下、「第１上昇故障」と称する場合がある)と、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１が正常値より低い電圧で変化する故障(以下、「第１低下故障」と称する場合がある)とがある。第１上昇故障時の第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１の変化を示したのが図１５の１点鎖線であり、第１低下故障時の第１の電圧Ｖ１の変化を示したのが図１５の２点鎖線である。また、信号異常故障には、第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２が正常値より高い電圧で変化する故障(以下、「第２上昇故障」と称する場合がある)と、第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２が正常値より低い電圧で変化する故障（以下、「第２低下故障」と称する場合がある）とがある。第２上昇故障時の第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２の変化を示したのが図１５の１点鎖線であり、第２低下故障時の第２の電圧Ｖ２の変化を示したのが図１５の２点鎖線である。
【００６２】
また、磁気センサ４０が正常に作動している場合、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２とを合計した合計電圧Ｖｔは、常に所定電圧（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）になる（図１６の実線参照）。
これに対して、磁気センサ４０のいずれか一方に上昇故障が発生すると、合計電圧Ｖｔは所定電圧よりも高くなり、磁気センサ４０のいずれか一方に低下故障が発生すると、合計電圧Ｖｔは所定電圧よりも低くなる。図１６の１点鎖線は、磁気センサ４０の少なくとも一方に上昇故障が発生している場合の合計電圧Ｖｔ、２点鎖線は、磁気センサ４０の少なくとも一方に低下故障が発生している場合の合計電圧Ｖｔをそれぞれ示す線である。
【００６３】
それゆえ、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２とを合計した合計電圧Ｖｔが、予め定められた所定範囲から外れた場合に磁気センサ４０に信号異常故障が発生したと判断することができる。具体的には、磁気センサ４０に生じる誤差や脈動等による合計電圧Ｖｔの変動を考慮して、図１６に示すように、所定電圧（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）より高い上限基準値ＶＨ以上の領域を上昇故障領域とし、所定電圧（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）より低い下限基準値ＶＬ以下の領域を低下故障領域とし、上限基準値ＶＨより低く下限基準値ＶＬより高い領域を所定範囲とする。そして、合計電圧Ｖｔが、所定範囲から外れた場合、言い換えれば、合計電圧Ｖｔが上昇故障領域又は低下故障領域にある場合に、磁気センサ４０に信号異常故障が発生したと判断することができる。
【００６４】
なお、磁気センサ４０に固着故障が発生し、第１の電圧信号Ｖ１ｓまたは第２の電圧信号Ｖ２ｓが出力上限値に固着した場合、合計電圧Ｖｔは上昇故障領域にあり、第１の電圧信号Ｖ１ｓまたは第２の電圧信号Ｖ２ｓが出力下限値に固着した場合、合計電圧Ｖｔは低下故障領域にある。したがって、合計電圧Ｖｔが上昇故障領域又は低下故障領域にあることによって、固着故障が磁気センサ４０に発生したことも判定できる。
【００６５】
また、上限基準値ＶＨおよび下限基準値ＶＬは、例えば、故障していない磁気センサ４０が出力する電圧信号の電圧値の誤差や不規則な変動(脈動)に伴って発生する合計電圧Ｖｔの脈動の変動幅を考慮し、誤差や脈動によって磁気センサ４０が故障していないときの合計電圧Ｖｔが上昇故障領域及び低下故障領域に入らないように適宜設定すればよい。このように上限基準値ＶＨおよび下限基準値ＶＬを設定すると、合計電圧Ｖｔの誤差や脈動によって合計電圧Ｖｔが上昇故障領域および低下故障領域に入ることがないため、信号異常故障の誤判定を抑制できる。
【００６６】
これらの事項に鑑み、本実施の形態に係るセンサ故障診断部２５１は、先ず、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２の少なくともいずれかが最大電圧ＶＨｉより高いか否か、あるいは第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２の少なくともいずれかが最小電圧ＶＬｏより低いか否かを判別する。そして、センサ故障診断部２５１は、第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２の少なくともいずれかが最大電圧ＶＨｉより高い場合、あるいは第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２の少なくともいずれかが最小電圧ＶＬｏより低い場合に、磁気センサ４０に固着故障が発生していると判定する。
【００６７】
他方、センサ故障診断部２５１は、第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２が最大電圧ＶＨｉ以下であり、かつ第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２が最小電圧ＶＬｏ以上である場合には、磁気センサ４０に固着故障が発生しているとは判定しない。かかる場合、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２との合計電圧Ｖｔが所定範囲から外れているか否かを判別する。合計電圧Ｖｔが所定範囲内から外れているか否かを判別するにあたっては、センサ故障診断部２５１は、合計電圧Ｖｔが上限基準値ＶＨ以上であるか否か、あるいは合計電圧Ｖｔが下限基準値ＶＬ以下であるか否かを判別する。そして、センサ故障診断部２５１は、合計電圧Ｖｔが上限基準値ＶＨ以上である場合、あるいは合計電圧Ｖｔが下限基準値ＶＬ以下である場合に所定範囲内から外れていると判定し、磁気センサ４０に信号異常故障が発生していると判定する。
【００６８】
このようにして、センサ故障診断部２５１は、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２に基づいて磁気センサ４０に故障が発生していると判定する。そして、センサ故障診断部２５１は、磁気センサ４０に故障が発生していると判定した場合には、自動車に備えられて使用者に磁気センサ４０に故障が生じていることを報知するためにウォーニングランプ（ＷＬＰ）を点灯させると共に、ＥＥＰＲＯＭ１４においてセットされるフラグ設定においてアシストＯＦＦのフラグをＯＮに設定する。
【００６９】
以下、フローチャートを用いて、センサ故障診断部２５１が行う故障診断処理の手順について説明する。
図１７は、センサ故障診断部２５１が行う故障診断処理の手順を示すフローチャートである。センサ故障診断部２５１は、定期的に、例えば１０ｍｓ毎にこの故障診断処理を実行する。
センサ故障診断部２５１は、先ず、ＥＥＰＲＯＭ１４にセットされるフラグ設定においてアシストＯＦＦフラグがＯＮであるか否かを判別する（ステップ（以下、単に、「Ｓ」と記す。）６０１）。このアシストＯＦＦフラグは、以下に述べるＳ６０４によりＯＮに設定されるフラグである。
そして、アシストＯＦＦフラグがＯＮではない場合（Ｓ６０１でＮｏ）、センサ故障診断部２５１は、第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２の少なくともいずれかが最大電圧ＶＨｉより高いか否か、あるいは第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２の少なくともいずれかが最小電圧ＶＬｏより低いか否かを判別する（Ｓ６０２）。そして、最大電圧ＶＨｉより高くなく、かつ最小電圧ＶＬｏより低くない場合（Ｓ６０２でＮｏ）、センサ故障診断部２５１は、合計電圧Ｖｔが所定範囲外か否かを判別する（Ｓ６０３）。
そして、センサ故障診断部２５１は、最大電圧ＶＨｉより高いか、あるいは最小電圧ＶＬｏより低い場合（Ｓ６０２でＹｅｓ）、および合計電圧Ｖｔが所定範囲外である場合（Ｓ６０３でＹｅｓ）、ウォーニングランプ（ＷＬＰ）を点灯させると共に、アシストＯＦＦフラグをＯＮに設定する（Ｓ６０４）。その後、センサ故障診断部２５１は、故障センサ特定部２５２に対して、後述する故障センサ特定処理の実行を指示するコマンドを送る（Ｓ６０５）。
【００７０】
次に、故障センサ特定部２５２について説明する。
センサ故障診断部２５１が行う故障診断方法では、磁気センサ４０に信号異常故障が発生した場合、センサ故障診断部２５１は、第１の磁気センサ４１および第２の磁気センサ４２の内、いずれのセンサに故障が発生しているかを特定することができない。
そこで、本実施の形態においては、センサ故障診断部２５１が磁気センサ４０に故障が生じていると判定した場合には、故障センサ特定部２５２が、どのセンサに故障が生じているかを特定する。以下、詳細に説明する。
【００７１】
本実施の形態に係る故障センサ特定部２５２は、電動モータ１１０を強制的に駆動させ、そのときの磁気センサ４０からの出力値に基づいて、どのセンサに故障が生じているかを特定する。より具体的には、故障センサ特定部２５２は、センサ故障診断部２５１が磁気センサ４０に故障が生じていると判定した場合に、電動モータ１１０を強制的に駆動させるべく、予め定められた規定の目標電流を電動モータ１１０に供給するモータ強制駆動処理を行う。そして、電動モータ１１０が強制的に駆動させられて捩れたトーションバー１４０の変化に起因して出力された第１の磁気センサ４１からの第１の電圧信号Ｖ１ｓおよび第２の磁気センサ４２からの第２の電圧信号Ｖ２ｓを基に、故障した磁気センサを特定する。
【００７２】
図１８は、電動モータ１１０に供給する目標電流と磁気センサ４０からの出力値との関係を示す図である。
図１８には、電動モータ１１０に供給する目標電流を２点鎖線で示し、そのときの第１の磁気センサ４１からの第１の電圧信号Ｖ１ｓを実線で、第２の磁気センサ４２からの第２の電圧信号Ｖ２ｓを破線で示している。また、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１の変化量の絶対値を積算した変化量積算値ＶＳ１を太い実線で、第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２の変化量の絶対値を積算した変化量積算値ＶＳ２を太い破線で示している。そして、図１８（ａ）は、磁気センサ４０に故障が生じていない場合の変化を示し、図１８（ｂ）は、第１の磁気センサ４１に故障が生じている場合の変化を示している。
【００７３】
上述したように、第１の磁気センサ４１からの第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１と、第２の磁気センサ４２からの第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２とは負の相関関係があり、トーションバー１４０の変化に対する第１の電圧信号Ｖ１ｓの変化の割合と第２の電圧信号Ｖ２ｓの変化の割合は等しい。それゆえ、第１の磁気センサ４１と第２の磁気センサ４２とが共に正常である場合には、図１８（ａ）に示すように、第１の電圧Ｖ１の変化量の絶対値を積算した変化量積算値ＶＳ１と、第２の電圧Ｖ２の変化量の絶対値を積算した変化量積算値ＶＳ２とは等しくなる。
【００７４】
これに対して、第１の磁気センサ４１に上述した第１上昇故障が生じた場合には第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１が正常値より高い電圧で変化することから（図１５参照）、変化量積算値ＶＳ１は正常である第２の磁気センサ４２の変化量積算値ＶＳ２よりも大きくなる。また、第１の磁気センサ４１に上述した第１低下故障が生じた場合には第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１が正常値より低い電圧で変化することから（図１５参照）、変化量積算値ＶＳ１は正常である第２の磁気センサ４２の変化量積算値ＶＳ２よりも低くなる。他方、第２の磁気センサ４２に上述した第２上昇故障が生じた場合には第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２が正常値より高い電圧で変化することから（図１５参照）、変化量積算値ＶＳ２は正常である第１の磁気センサ４１の変化量積算値ＶＳ１よりも大きくなる。また、第２の磁気センサ４２に上述した第２低下故障が生じた場合には第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２が正常値より低い電圧で変化することから（図１５参照）、変化量積算値ＶＳ２は正常である第１の磁気センサ４１の変化量積算値ＶＳ１よりも低くなる。図１８（ｂ）は、第１の磁気センサ４１に第１低下故障が生じている場合の変化を示した図である。
【００７５】
かかる事項に鑑み、故障センサ特定部２５２は、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２との合計電圧Ｖｔが上限基準値ＶＨ以上であるか否かを判別し、合計電圧Ｖｔが上限基準値ＶＨ以上であると判定した場合には以下のようにしてどの磁気センサに故障が生じているかを特定する。すなわち、合計電圧Ｖｔが上限基準値ＶＨ以上である場合には、いずれかの磁気センサに上昇故障が生じていることから、故障センサ特定部２５２は、モータ強制駆動処理時の第１の磁気センサ４１の変化量積算値ＶＳ１と第２の磁気センサ４２の変化量積算値ＶＳ２とを比較し、大きい方の積算値を出力したセンサに上昇故障が生じていると特定する。つまり、変化量積算値ＶＳ１が変化量積算値ＶＳ２より大きい場合には、第１の磁気センサ４１に故障が生じていると特定し、他方変化量積算値ＶＳ２が変化量積算値ＶＳ１より大きい場合には、第２の磁気センサ４２に故障が生じていると特定する。一方、合計電圧Ｖｔが下限基準値ＶＬ以下である場合には、いずれかの磁気センサに低下故障が生じていることから、故障センサ特定部２５２は、モータ強制駆動処理時の第１の磁気センサ４１の変化量積算値ＶＳ１と第２の磁気センサ４２の変化量積算値ＶＳ２とを比較し、小さい方の積算値を出力したセンサに低下故障が生じていると特定する。つまり、変化量積算値ＶＳ１が変化量積算値ＶＳ２より小さい場合には、第１の磁気センサ４１に故障が生じていると特定し、他方変化量積算値ＶＳ２が変化量積算値ＶＳ１より小さい場合には、第２の磁気センサ４２に故障が生じていると特定する。
【００７６】
以下、フローチャートを用いて、故障センサ特定部２５２が行う故障センサ特定処理の手順について説明する。
図１９は、故障センサ特定部２５２が行う故障センサ特定処理の手順を示すフローチャートである。故障センサ特定部２５２は、センサ故障診断部２５１が磁気センサ４０に故障が生じていると判定した場合にこの故障センサ特定処理を実行する。
故障センサ特定部２５２は、先ず、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２との合計電圧Ｖｔが上限基準値ＶＨ以上であるか否かを判別する（Ｓ７０１）。この故障センサ特定処理を実行するのは、センサ故障診断部２５１が磁気センサ４０に故障が生じていると判定した場合であることから、合計電圧Ｖｔは上記所定範囲外であり、合計電圧Ｖｔは上限基準値ＶＨ以上であるか、あるいは下限基準値ＶＬ以下である。このＳ７０１は、言い換えれば、合計電圧Ｖｔが、上限基準値ＶＨ以上であるか、下限基準値ＶＬ以下であるかを特定する処理である。そして、合計電圧Ｖｔが上限基準値ＶＨ以上ではない場合（Ｓ７０１でＮｏ）、合計電圧Ｖｔは下限基準値ＶＬ以下であり、いずれかの磁気センサに低下故障が生じていると考えられるため、いずれの磁気センサに低下故障が生じているかを特定するべく、以下の処理を行う。すなわち、故障センサ特定部２５２は、上述したモータ強制駆動処理を実行する（Ｓ７０２）。これは、故障センサ特定部２５２が、目標電流算出部２２０が予め定められた期間に亘って予め定められた規定の目標電流に相当する目標電流信号ＩＴを出力するように、目標電流算出部２２０を制御する処理である。その後、故障センサ特定部２５２は、モータ強制駆動処理時の第１の磁気センサ４１および第２の磁気センサ４２の出力から変化量積算値ＶＳ１および変化量積算値ＶＳ２を算出する（Ｓ７０３）。
その後、故障センサ特定部２５２は、変化量積算値ＶＳ１が変化量積算値ＶＳ２より大きいか否かを判別する（Ｓ７０４）。そして、変化量積算値ＶＳ１が変化量積算値ＶＳ２より大きくない場合（Ｓ７０４でＮｏ）、小さいのは変化量積算値ＶＳ１であることから、第１の磁気センサ４１に低下故障が生じていると判定し、ＲＡＭ１３においてセットされるフラグ設定において第１の磁気センサ４１に故障が生じている旨を示す第１センサ故障フラグをＯＮに設定する（Ｓ７０５）。他方、変化量積算値ＶＳ１が変化量積算値ＶＳ２より大きい場合（Ｓ７０４でＹｅｓ）、小さいのは変化量積算値ＶＳ２であることから、第２の磁気センサ４２に低下故障が生じていると判定し、ＲＡＭ１３においてセットされるフラグ設定において第２の磁気センサ４２に故障が生じている旨を示す第２センサ故障フラグをＯＮに設定する（Ｓ７０６）。
【００７７】
一方、合計電圧Ｖｔが上限基準値ＶＨ以上である場合（Ｓ７０１でＹｅｓ）、いずれかの磁気センサに上昇故障が生じていると考えられるため、いずれの磁気センサに上昇故障が生じているかを特定するべく、以下の処理を行う。すなわち、故障センサ特定部２５２は、上述したモータ強制駆動処理を実行し（Ｓ７０７）、モータ強制駆動処理時の変化量積算値ＶＳ１および変化量積算値ＶＳ２を算出する（Ｓ７０８）。これらの処理は、上述したＳ７０２およびＳ７０３の処理と同じであるのでその詳細な説明は省略する。その後、故障センサ特定部２５２は、変化量積算値ＶＳ１が変化量積算値ＶＳ２より大きいか否かを判別する（Ｓ７０９）。そして、変化量積算値ＶＳ１が変化量積算値ＶＳ２より大きくない場合（Ｓ７０９でＮｏ）、大きいのは変化量積算値ＶＳ２であることから、第２の磁気センサ４２に上昇故障が生じていると判定し、ＲＡＭ１３においてセットされるフラグ設定において第２の磁気センサ４２に故障が生じている旨を示す第２センサ故障フラグをＯＮに設定する（Ｓ７１０）。他方、変化量積算値ＶＳ１が変化量積算値ＶＳ２より大きい場合（Ｓ７０９でＹｅｓ）、第１の磁気センサ４１に上昇故障が生じていると判定し、ＲＡＭ１３においてセットされるフラグ設定において第１の磁気センサ４１に故障が生じている旨を示す第１センサ故障フラグをＯＮに設定する（Ｓ７１１）。
そして、故障センサ特定部２５２は、Ｓ７０５、Ｓ７０６、Ｓ７１０またはＳ７１１の処理にて第１センサ故障フラグまたは第２センサ故障フラグをＯＮに設定した後、ＲＡＭ１３においてセットされるフラグ設定において後述する補助制御処理を実行する旨を示す補助制御フラグをＯＮに設定する（Ｓ７１２）。
【００７８】
故障センサ特定部２５２がこの故障センサ特定処理を実行することにより、故障センサ特定部２５２は、故障が生じた磁気センサ４０を特定することができる。そして、その特定方法は、電動モータ１１０を強制的に駆動させ、そのときの磁気センサ４０からの出力値に基づいてどのセンサに故障が生じているかを特定することから、この特定方法を用いずに特定する場合と比べて、より精度高く特定することができる。
【００７９】
次に、出力部２５３について説明する。
出力部２５３は、センサ故障診断部２５１の診断結果や、故障センサ特定部２５２の特定結果に応じて目標電流算出部２２０へ出力するトルク信号Ｔｄを変更する。より具体的には、出力部２５３は、センサ故障診断部２５１が磁気センサ４０に故障が生じていると判定しない場合、つまり磁気センサ４０が正常である場合には、第１の磁気センサ４１からの第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１から操舵トルクＴを算出し、算出した操舵トルクＴを電気信号に変換したトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力する。以下では、出力部２５３が行う、この磁気センサ４０が正常である場合の処理を、「通常時の処理」と称する。
第１の電圧Ｖ１から操舵トルクＴを算出する手法としては以下を例示することができる。すなわち、第１の電圧Ｖ１と操舵トルクＴとの関係を示すマップをＲＯＭ１２に記憶しておき、出力部２５３は、このマップに、第１の電圧Ｖ１を代入することにより操舵トルクＴを算出する。あるいは、第１の電圧Ｖ１と操舵トルクＴとの関係を示す関数を組み込んでおき、出力部２５３は、この関数に第１の電圧Ｖ１を代入して操舵トルクＴを算出してもよい。
【００８０】
出力部２５３は、センサ故障診断部２５１が磁気センサ４０に故障が生じていると判定した場合であって、故障センサ特定部２５２が第２の磁気センサ４２に故障が生じていると判定した場合には、第１の磁気センサ４１は正常であることから、第１の磁気センサ４１からの出力値に応じたトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力する。ただし、第２の磁気センサ４２に故障が生じているというイレギュラーな状態であることから、出力部２５３は、電動モータ１１０によるアシスト力を弱めるべく上記通常時の処理で出力するトルク信号Ｔｄの値よりも小さな値を出力する。より具体的には、出力部２５３は、通常時の処理と同様に第１の磁気センサ４１からの第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１から操舵トルクＴを算出し、算出した操舵トルクＴに予め定められた１より小さい値の補正係数α（α＜１）を乗算する。そして、補正係数αを乗算することにより得られた補正後の操舵トルクＴを電気信号に変換したトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力する。
【００８１】
出力部２５３は、センサ故障診断部２５１が磁気センサ４０に故障が生じていると判定した場合であって、故障センサ特定部２５２が第１の磁気センサ４１に故障が生じていると判定した場合には、第２の磁気センサ４２は正常であることから、第２の磁気センサ４２からの出力値に応じたトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力する。より具体的には、出力部２５３は、先ず、通常時の処理において第１の磁気センサ４１からの出力値に基づいて操舵トルクＴを算出する手法と同様の手法で、第２の磁気センサ４２からの第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２から操舵トルクＴを算出する。つまり、出力部２５３は、予めＲＯＭ１２に記憶しておいた、第２の電圧Ｖ２と操舵トルクＴとの関係を示すマップに、第２の電圧Ｖ２を代入することにより操舵トルクＴを算出する。あるいは、第２の電圧Ｖ２と操舵トルクＴとの関係を示す関数を組み込んでおき、出力部２５３は、この関数に第２の電圧Ｖ２を代入して操舵トルクＴを算出してもよい。そして、出力部２５３は、第１の磁気センサ４１に故障が生じているというイレギュラーな状態であることから、算出した操舵トルクＴに上記補正係数αを乗算し、補正係数αを乗算することにより得られた補正後の操舵トルクＴを電気信号に変換したトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力する。
このように、出力部２５３は、磁気センサ４０のいずれかが故障している場合には、電動モータ１１０によるアシスト力を上記通常時の処理よりも弱める補助制御処理を行う。
【００８２】
以下、フローチャートを用いて、出力部２５３が行う出力処理の手順について説明する。
図２０は、出力部２５３が行う出力処理の手順を示すフローチャートである。出力部２５３は、定期的に、例えば１０ｍｓ毎にこの出力処理を実行する。
出力部２５３は、先ず、ＲＡＭ１３にセットされるフラグ設定において補助制御フラグがＯＮであるか否かを判別する（Ｓ８０１）。そして、補助制御フラグがＯＮではない場合（Ｓ８０１でＮｏ）、ＥＥＰＲＯＭ１４にセットされるフラグ設定においてアシストＯＦＦフラグがＯＮであるか否かを判別する（Ｓ８０２）。そして、アシストＯＦＦフラグがＯＮである場合（Ｓ８０２でＹｅｓ）、アシストを禁止するべく、目標電流決定部２２５に対して、最終的な目標電流を零に決定することを指示するコマンドを送る（Ｓ８０３）。他方、アシストＯＦＦフラグがＯＮではない場合（Ｓ８０２でＮｏ）、上記通常時の処理を行う（Ｓ８０４）。
【００８３】
一方、補助制御フラグがＯＮである場合（Ｓ８０１でＹｅｓ）、ＲＡＭ１３にセットされるフラグ設定において第１センサ故障フラグがＯＮであるか否かを判別する（Ｓ８０５）。そして、第１センサ故障フラグがＯＮではない場合（Ｓ８０５でＮｏ）、第１の磁気センサ４１からの第１の電圧信号Ｖ１ｓに基づいた補助制御処理を行う（Ｓ８０６）。すなわち、出力部２５３は、第１の磁気センサ４１からの第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１から操舵トルクＴを算出し、算出した操舵トルクＴに補正係数αを乗算することにより得られた補正後の操舵トルクＴを電気信号に変換したトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力する。他方、第１センサ故障フラグがＯＮである場合（Ｓ８０５でＹｅｓ）、第２の磁気センサ４２からの第２の電圧信号Ｖ２ｓに基づいた補助制御処理を行う（Ｓ８０７）。すなわち、出力部２５３は、第２の磁気センサ４２からの第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２から操舵トルクＴを算出し、算出した操舵トルクＴに補正係数αを乗算することにより得られた補正後の操舵トルクＴを電気信号に変換したトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力する。
【００８４】
以上のように構成されたステアリング装置１００は以下のように作用する。
すなわち、磁気センサ４０に故障が生じていない場合には、出力部２５３は、通常時の処理を行うので（Ｓ８０４）、第１の磁気センサ４１からの出力値に基づいて算出された操舵トルクＴに応じた目標電流が設定される。
一方、磁気センサ４０に故障が生じた場合には、ウォーニングランプ（ＷＬＰ）を点灯させてユーザに故障を認識させる（Ｓ６０４）と共に、故障センサ特定部２５２により故障が生じたセンサが特定され（Ｓ７０４およびＳ７０９）、出力部２５３は、正常なセンサからの出力値に基づいて補助制御処理を実行する（Ｓ８０６あるいはＳ８０７）。これにより、本実施の形態に係るステアリング装置１００においては、磁気センサ４０に故障が生じた場合には磁気センサ４０いずれかが正常であったとしても電動モータ１１０によるアシストを禁止する装置と比べると、磁気センサ４０の故障時の車輌挙動への影響が抑制される。その結果、磁気センサ４０に故障が生じた場合の操舵フィーリングの低下を抑制することができる。
また、磁気センサ４０のいずれか一方が正常である場合であっても、他方が故障している場合には、アシストＯＦＦフラグがＯＮに設定され（Ｓ６０４）、自動車のイグニッション（ＩＧ）がＯＦＦにされてエンジンがストップした後には補助制御フラグもＯＦＦとなるので、磁気センサ４０が故障後に再度ＩＧがＯＮにされてエンジンが起動されたとしても、出力部２５３は、アシストを禁止する（Ｓ８０３）。これにより、磁気センサ４０が故障している状態での走行の抑制を、ユーザに対して促すことができる。
【００８５】
なお、上述の実施の形態に係るトルク値設定部２５０の故障センサ特定部２５２においては、故障したセンサを特定するにあたって、電動モータ１１０を強制的に駆動させたときの磁気センサ４０からの出力値に基づいている。その際、電動モータ１１０を強制的に駆動させるべく、故障センサ特定部２５２は、目標電流算出部２２０が予め定められた所定期間に亘って図１８に示すような予め定められた規定の目標電流に相当する目標電流信号ＩＴを出力するように、目標電流算出部２２０を制御する。この電動モータ１１０を所定期間に亘って強制的に駆動する規定の目標電流としては、この所定期間における第１の磁気センサ４１の変化量積算値ＶＳ１と第２の磁気センサ４２の変化量積算値ＶＳ２との大小を見極めることができれば十分である。図１８においては、第１の磁気センサ４１の第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１が、中点電圧Ｖｃから上昇し、その後中点電圧Ｖｃより低い電圧まで下降し、その後中点電圧Ｖｃまで上昇するように変化するように、電動モータ１１０に供給する規定の目標電流、および所定期間を定めているが、特にかかる態様に限定されない。例えば、所定期間における第１の磁気センサ４１の変化量積算値ＶＳ１と第２の磁気センサ４２の変化量積算値ＶＳ２との大小を精度高く見極めることができるのであれば、第１の電圧Ｖ１が、中点電圧Ｖｃから上昇し、その後中点電圧Ｖｃまで下降するように変化するように、規定の目標電流、および所定期間を定めてもよい。
【００８６】
なお、上述の実施の形態に係るステアリング装置１００においては、トルク値設定部２５０の出力部２５３は、磁気センサ４０が正常である場合には、第１の磁気センサ４１からの出力値に基づいて操舵トルクＴを算出し、算出した操舵トルクＴを電気信号に変換したトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力しているが特にかかる態様には限定されない。出力部２５３は、磁気センサ４０が正常である場合には、第１の磁気センサ４１と第２の磁気センサ４２の両方のセンサからの出力値に基づいて操舵トルクＴを算出し、算出した操舵トルクＴを電気信号に変換したトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力してもよい。例えば、第１の磁気センサ４１からの第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１から第２の磁気センサ４２からの第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２を減算した値（Ｖ１−Ｖ２）と、操舵トルクＴとの関係を示すマップをＲＯＭ１２に記憶しておき、出力部２５３は、このマップに、第１の電圧Ｖ１から第２の電圧Ｖ２を減算した値（Ｖ１−Ｖ２）を代入することにより操舵トルクＴを算出する。あるいは、第１の電圧Ｖ１から第２の電圧Ｖ２を減算した値（Ｖ１−Ｖ２）と操舵トルクＴとの関係を示す関数を組み込んでおき、出力部２５３は、この関数に第１の電圧Ｖ１から第２の電圧Ｖ２を減算した値（Ｖ１−Ｖ２）を代入して操舵トルクＴを算出する。そして、出力部２５３は、算出した操舵トルクＴを電気信号に変換したトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力してもよい。
かかる場合においても、出力部２５３は、磁気センサ４０のいずれか一方のセンサに故障が生じている場合には、故障が生じていないセンサからの出力値に基づいて上記補助制御処理を行うとよい。
【符号の説明】
【００８７】
１０…制御装置、２０…トルク検出装置、２１…磁石、３０…ヨーク、４０…磁気センサ、４１…第１の磁気センサ、４２…第２の磁気センサ、１００…電動パワーステアリング装置、１０１…ステアリングホイール（ハンドル）、１１０…電動モータ、２２０…目標電流算出部、２３０…制御部、２５０…トルク値設定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置、故障検出装置および故障検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動モータの動力にてドライバの操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置において、操舵トルクを検出するトルクセンサを備え、このトルクセンサが検出する操舵トルクに基づいて電動モータによるアシスト力を制御する装置が知られている。
また、複数の検出信号を発生するトルクセンサを使用し、トルクセンサの故障によって１つの検出信号に異常が発生したときには、異常が発生していない他の検出信号に基づいて操舵のアシストを継続する技術が開示されている。例えば、特許文献１に記載のパワーステアリング制御装置は、以下のように構成されている。すなわち、ステアリングに印加された操舵トルクに応じて複数のトルク信号を出力可能なトルクセンサと、複数のトルク信号の各々の異常を判定する故障判定部と、複数のトルク信号のうち、故障判定部により異常と判定されなかったトルク信号を選択する切換部と、切換部により選択されたトルク信号に基づき操舵補助トルクを演算する演算部と、補助トルクに応じた駆動電流を操舵補助モータに供給する電流制御部とを有する。そして、故障判定部はトルク信号の変化量を算出し、変化量が所定値を越える場合にトルク信号の異常を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２４８３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トルクセンサの故障には、トルクセンサの検出信号が一定のレベルに固定される故障と、トルクセンサの検出信号が正常値より上昇または低下する故障とがある。
特許文献１には、トルクセンサの検出信号が一定のレベルに固定される故障の場合に、故障しているトルクセンサを特定する技術が記載されている。
トルクセンサの検出信号が正常値より上昇または低下する故障が生じた場合においても、複数あるトルクセンサの中から故障しているトルクセンサを特定する技術を提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的のもと、本発明は、第１の回転軸と第２の回転軸とを連結するトーションバーと、前記第１の回転軸または前記第２の回転軸に駆動力を付与する電動モータと、前記トーションバーの捩れ量に応じた値の電気信号を出力する第１のセンサおよび第２のセンサを有し、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との相対回転角度を検出する相対角度検出手段と、前記相対角度検出手段の故障を検出する故障検出手段と、前記電動モータに供給する目標電流を設定し、設定した目標電流を当該電動モータに供給するように制御するモータ制御手段と、を備え、前記故障検出手段は、前記モータ制御手段が前記電動モータに予め定められた規定の目標電流を供給するよう制御した場合の前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの出力値に基づいて当該第１のセンサおよび当該第２のセンサの内、故障が生じているセンサを特定することを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【０００６】
ここで、前記故障検出手段は、予め定められた所定期間における前記第１のセンサの出力値の変化量の積算値と前記第２のセンサの出力値の変化量の積算値とを比較することにより故障が生じているセンサを特定するとよい。
また、前記相対角度検出手段の前記第１のセンサの出力値と前記第２のセンサの出力値とは負の相関関係を示し、前記故障検出手段は、前記第１のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値と前記第２のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値とを比較することにより故障が生じているセンサを特定するとよい。
【０００７】
また、前記故障検出手段は、前記相対角度検出手段の前記第１のセンサの出力値と前記第２のセンサの出力値との合計値が予め定められた第１の所定値以上である場合であって、当該第１のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値である第１の積算値が当該第２のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値である第２の積算値よりも大きい場合には当該第１のセンサに故障が生じていると判定し、当該第２の積算値が当該第１の積算値よりも大きい場合には当該第２のセンサに故障が生じていると判定するとよい。
【０００８】
また、前記故障検出手段は、前記相対角度検出手段の前記第１のセンサの出力値と前記第２のセンサの出力値との合計値が予め定められた第２の所定値以下である場合であって、当該第１のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値である第１の積算値が当該第２のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値である第２の積算値よりも小さい場合には当該第１のセンサに故障が生じていると判定し、当該第２の積算値が当該第１の積算値よりも小さい場合には当該第２のセンサに故障が生じていると判定するとよい。
【０００９】
他の観点から捉えると、本発明は、第１の回転軸と第２の回転軸とを連結するトーションバーと、当該第１の回転軸または当該第２の回転軸に駆動力を付与する電動モータと、当該トーションバーの捩れ量に応じた値の電気信号を出力する第１のセンサおよび第２のセンサを有して当該第１の回転軸と当該第２の回転軸との相対回転角度を検出する相対角度検出手段と、当該電動モータに供給する目標電流を設定し、設定した目標電流を当該電動モータに供給するように制御するモータ制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置における当該相対角度検出手段の故障を検出する故障検出装置であって、前記モータ制御手段が前記電動モータに予め定められた規定の目標電流を供給するよう制御した場合の前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの出力値に基づいて当該第１のセンサおよび当該第２のセンサの内、故障が生じているセンサを特定することを特徴とする故障検出装置である。
【００１０】
他の観点から捉えると、本発明は、第１の回転軸と第２の回転軸とを連結するトーションバーと、当該第１の回転軸または当該第２の回転軸に駆動力を付与する電動モータと、当該トーションバーの捩れ量に応じた値の電気信号を出力する第１のセンサおよび第２のセンサを有して当該第１の回転軸と当該第２の回転軸との相対回転角度を検出する相対角度検出手段と、当該電動モータに供給する目標電流を設定し、設定した目標電流を当該電動モータに供給するように制御するモータ制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置における当該相対角度検出手段の故障を検出する故障検出方法であって、前記モータ制御手段が前記電動モータに予め定められた規定の目標電流を供給するよう制御した場合の前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの出力値に基づいて当該第１のセンサおよび当該第２のセンサの内、故障が生じているセンサを特定することを特徴とする故障検出方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、センサの検出信号が正常値より上昇または低下する故障が生じた場合においても、複数あるセンサの中から故障しているセンサを特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。
【図２】ステアリングギアボックス内を示す断面図である。
【図３】電動パワーステアリング装置の制御装置の概略構成図である。
【図４】目標電流算出部の概略構成図である。
【図５】制御部の概略構成図である。
【図６】図２におけるＸ部の拡大図である。
【図７】トルク検出装置の主要部品の概略構成図である。
【図８】トルク検出装置を、図２におけるＹ方向から見た図である。
【図９】下部連結シャフトとピニオンシャフトとが相対変位する前のトルク検出装置の状態を示す図である。
【図１０】図８で見た場合に、磁石がヨークに対して時計回転方向に回転した状態を示す図である。
【図１１】図８で見た場合に、磁石がヨークに対して反時計回転方向に回転した状態を示す図である。
【図１２】磁石とヨークとの相対角度と第１の磁気センサおよび第２の磁気センサが検出する磁束密度との関係を示す図である。
【図１３】操舵トルクと、第１の電圧信号および第２の電圧信号との関係を示す図である。
【図１４】トルク値設定部の概略構成図である。
【図１５】磁気センサに信号異常故障が発生した場合の磁気センサからの信号の変化を示す図である。
【図１６】磁気センサに信号異常故障が発生した場合の磁気センサからの信号の変化を示す図である。
【図１７】センサ故障診断部が行う故障診断処理の手順を示すフローチャートである。
【図１８】電動モータに供給する目標電流と磁気センサからの出力値との関係を示す図である。
【図１９】故障センサ特定部が行う故障センサ特定処理の手順を示すフローチャートである。
【図２０】出力部が行う出力処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１００の概略構成を示す図である。図２は、ステアリングギアボックス１０７内を示す断面図である。
電動パワーステアリング装置１００（以下、単に「ステアリング装置１００」と称する場合もある。）は、乗り物の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置であり、本実施の形態においては自動車に適用した構成を例示している。
【００１４】
ステアリング装置１００は、ドライバが操作する車輪（ホイール）状のステアリングホイール（ハンドル）１０１と、ステアリングホイール１０１に一体的に設けられたステアリングシャフト１０２とを備えている。また、ステアリング装置１００は、ステアリングシャフト１０２と自在継手１０３ａを介して連結された上部連結シャフト１０３と、この上部連結シャフト１０３と自在継手１０３ｂを介して連結された下部連結シャフト１０８とを備えている。下部連結シャフト１０８は、ステアリングホイール１０１の回転に連動して回転する。
【００１５】
また、ステアリング装置１００は、転動輪としての左右の前輪１５０のそれぞれに連結されたタイロッド１０４と、タイロッド１０４に連結されたラック軸１０５とを備えている。また、ステアリング装置１００は、ラック軸１０５に形成されたラック歯１０５ａとともにラック・ピニオン機構を構成するピニオン１０６ａを備えている。ピニオン１０６ａは、ピニオンシャフト１０６の下端部に形成されている
また、ステアリング装置１００は、ピニオンシャフト１０６を収納するステアリングギアボックス１０７を有している。ピニオンシャフト１０６は、ステアリングギアボックス１０７にてトーションバー１４０（図２参照）を介して上述した下部連結シャフト１０８と連結されている。
【００１６】
図２に示すように、ピニオンシャフト１０６および下部連結シャフト１０８は、ハウジング１２０に回転可能に支持されている。ハウジング１２０は、例えば自動車などの乗り物の本体フレーム（以下、「車体」と称する場合もある。）に固定される部材であり、第１ハウジング１２１と第２ハウジング１２２とが、例えばボルトなどにより結合されて構成される。下部連結シャフト１０８は、軸受を介して第１ハウジング１２１に回転可能に支持され、ピニオンシャフト１０６は、トーションバー１４０を介して下部連結シャフト１０８に同軸的に結合されるとともに軸受を介して第２ハウジング１２２に回転可能に支持されている。
【００１７】
また、ステアリング装置１００は、ステアリングギアボックス１０７に固定された電動モータ１１０と、ピニオンシャフト１０６に固定されたウォームホイール１３０と、を備えている。電動モータ１１０の出力軸に連結されたウォームギヤ１１１とウォームホイール１３０とは噛み合っており、電動モータ１１０の回転力がウォームホイール１３０により減速されてピニオンシャフト１０６に伝達される。電動モータ１１０は、３相ブラシレスモータであることを例示することができる。
また、ステアリングギアボックス１０７の内部には、下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６との相対角度に基づいて、言い換えればトーションバー１４０の捩れ量に基づいてステアリングホイール１０１の操舵トルクＴを検出する相対角度検出手段の一例としてのトルク検出装置２０が設けられている。このトルク検出装置２０については後で詳述する。
また、ステアリング装置１００は、電動モータ１１０の作動を制御する制御装置１０を備えている。制御装置１０には、上述したトルク検出装置２０の出力値、自動車の移動速度である車速Ｖｃを検出する車速センサ１７０の出力値が入力される。
【００１８】
以上のように構成されたステアリング装置１００は、ステアリングホイール１０１に加えられた操舵トルクＴをトルク検出装置２０にて検出し、検出した操舵トルクＴに応じて制御装置１０が電動モータ１１０を駆動制御し、電動モータ１１０の発生トルクをピニオンシャフト１０６に伝達する。これにより、電動モータ１１０の発生トルクが、ステアリングホイール１０１に加える運転者の操舵力をアシストする。つまり、ピニオンシャフト１０６は、ステアリングホイール１０１の回転によって発生する操舵トルクＴと電動モータ１１０から付与される補助トルクとで回転する。
【００１９】
次に、制御装置１０について説明する。
制御装置１０は、電動モータ１１０の制御を行う際の演算処理を行うＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１にて実行されるプログラムや各種データ等が記憶されたＲＯＭ１２と、ＣＰＵ１１の作業用メモリ等として用いられるＲＡＭ１３と、ＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable & Programmable Read Only Memory)１４と、を備えている。
制御装置１０には、上述したトルク検出装置２０からの出力値、車速センサ１７０にて検出された車速Ｖｃが出力信号に変換された車速信号ｖなどが入力される。
【００２０】
図３は、ステアリング装置１００の制御装置１０の概略構成図である。
制御装置１０は、操舵トルクＴに基づいて目標補助トルクを算出し、この目標補助トルクを電動モータ１１０が供給するのに必要となる目標電流を算出する目標電流算出部２２０と、目標電流算出部２２０が算出した目標電流に基づいてフィードバック制御などを行う制御部２３０とを有している。これら目標電流算出部２２０および制御部２３０は、モータ制御手段の一例である。また、制御装置１０は、トルク検出装置２０から入力される信号に基づいて目標電流算出部２２０へ向けてトルク信号Ｔｄを出力するトルク値設定部２５０を有している。このトルク値設定部２５０については後で詳述する。
【００２１】
次に、目標電流算出部２２０について詳述する。
図４は、目標電流算出部２２０の概略構成図である。
目標電流算出部２２０は、目標電流を設定する上で基準となるベース電流を算出するベース電流算出部２２１と、電動モータ１１０の慣性モーメントを打ち消すための電流を算出するイナーシャ補償電流算出部２２２と、モータの回転を制限する電流を算出するダンパー補償電流算出部２２３とを備えている。また、目標電流算出部２２０は、ベース電流算出部２２１、イナーシャ補償電流算出部２２２、ダンパー補償電流算出部２２３などからの出力に基づいて目標電流を決定する目標電流決定部２２５を備えている。さらに、目標電流算出部２２０は、トルク信号Ｔｄの位相補償を行う位相補償部２２６を備えている。
【００２２】
なお、目標電流算出部２２０には、トルク信号Ｔｄと、車速信号ｖと、電動モータ１１０の回転速度Ｎｍが出力信号に変換された回転速度信号Ｎｍｓとが入力される。回転速度信号Ｎｍｓは、例えば３相ブラシレスモータである電動モータ１１０の回転子（ロータ）の回転位置を検出するセンサ（例えば、回転子の回転位置を検出するレゾルバ、ロータリエンコーダ等で構成されるロータ位置検出回路）の出力信号が微分されることにより得られるものであることを例示することができる。
なお、制御装置１０には、車速センサ１７０などからの信号がアナログ信号として入力されるので、図示しないＡ／Ｄ変換部によりアナログ信号をデジタル信号に変換し、目標電流算出部２２０に取り込んでいる。
【００２３】
ベース電流算出部２２１は、位相補償部２２６にてトルク信号Ｔｄが位相補償されたトルク信号Ｔｓと、車速センサ１７０からの車速信号ｖとに基づいてベース電流を算出し、このベース電流の情報を含むベース電流信号Ｉｍｂを出力する。なお、ベース電流算出部２２１は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭ１２に記憶しておいた、トルク信号Ｔｓおよび車速信号ｖとベース電流との対応を示すマップに、検出されたトルク信号Ｔｓおよび車速信号ｖを代入することによりベース電流を算出する。
【００２４】
イナーシャ補償電流算出部２２２は、トルク信号Ｔｄと車速信号ｖとに基づいて電動モータ１１０およびシステムの慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流を算出し、この電流の情報を含むイナーシャ補償電流信号Ｉｓを出力する。なお、イナーシャ補償電流算出部２２２は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭ１２に記憶しておいた、トルク信号Ｔｄおよび車速信号ｖとイナーシャ補償電流との対応を示すマップに、トルク信号Ｔｄおよび車速信号ｖを代入することによりイナーシャ補償電流を算出する。
【００２５】
ダンパー補償電流算出部２２３は、トルク信号Ｔｄと、車速信号ｖと、モータ角速度ωとに基づいて、電動モータ１１０の回転を制限するダンパー補償電流を算出し、この電流の情報を含むダンパー補償電流信号Ｉｄを出力する。なお、ダンパー補償電流算出部２２３は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭ１２に記憶しておいた、トルク信号Ｔｄ、車速信号ｖおよびモータ角速度ωと、ダンパー補償電流との対応を示すマップに、トルク信号Ｔｄと車速信号ｖとモータ角速度ωとを代入することによりダンパー補償電流を算出する。
【００２６】
目標電流決定部２２５は、ベース電流算出部２２１から出力されたベース電流信号Ｉｍｂ、イナーシャ補償電流算出部２２２から出力されたイナーシャ補償電流信号Ｉｓおよびダンパー補償電流算出部２２３から出力されたダンパー補償電流信号Ｉｄに基づいて最終的な目標電流を決定し、この電流の情報を含む目標電流信号ＩＴを出力する。目標電流決定部２２５は、例えば、ベース電流に、イナーシャ補償電流を加算するとともにダンパー補償電流を減算して得た補償電流を、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭ１２に記憶しておいた、補償電流と最終的な目標電流との対応を示すマップに代入することにより最終的な目標電流を算出する。また、目標電流決定部２２５は、トルク値設定部２５０の後述する出力部２５３から目標電流を零に決定するべき旨のコマンドを取得した場合には、目標電流を零に決定する。
【００２７】
次に、制御部２３０について詳述する。
図５は、制御部２３０の概略構成図である。
制御部２３０は、電動モータ１１０の作動を制御するモータ駆動制御部２３１と、電動モータ１１０を駆動させるモータ駆動部２３２と、電動モータ１１０に実際に流れる実電流Ｉｍを検出するモータ電流検出部２３３とを有している。
モータ駆動制御部２３１は、目標電流算出部２２０にて最終的に決定された目標電流と、モータ電流検出部２３３にて検出された電動モータ１１０へ供給される実電流Ｉｍとの偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部２４０と、電動モータ１１０をＰＷＭ駆動するためのＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成するＰＷＭ信号生成部２６０とを有している。
【００２８】
フィードバック制御部２４０は、目標電流算出部２２０にて最終的に決定された目標電流とモータ電流検出部２３３にて検出された実電流Ｉｍとの偏差を求める偏差演算部２４１と、その偏差が零となるようにフィードバック処理を行うフィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部２４２とを有している。
偏差演算部２４１は、目標電流算出部２２０からの出力値である目標電流信号ＩＴとモータ電流検出部２３３からの出力値であるモータ電流信号Ｉｍｓとの偏差の値を偏差信号２４１ａとして出力する。
【００２９】
フィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部２４２は、目標電流と実電流Ｉｍとが一致するようにフィードバック制御を行うものであり、例えば、入力された偏差信号２４１ａに対して、比例要素で比例処理した信号を出力し、積分要素で積分処理した信号を出力し、加算演算部でこれらの信号を加算してフィードバック処理信号２４２ａを生成・出力する。
ＰＷＭ信号生成部２６０は、フィードバック制御部２４０からの出力値に基づいてＰＷＭ信号２６０ａを生成し、生成したＰＷＭ信号２６０ａを出力する。
【００３０】
モータ駆動部２３２は、所謂インバータであり、例えば、スイッチング素子として６個の独立したトランジスタ（ＦＥＴ）を備え、６個の内の３個のトランジスタは電源の正極側ラインと各相の電気コイルとの間に接続され、他の３個のトランジスタは各相の電気コイルと電源の負極側（アース）ラインと接続されている。そして、６個の中から選択した２個のトランジスタのゲートを駆動してこれらのトランジスタをスイッチング動作させることにより、電動モータ１１０の駆動を制御する。
モータ電流検出部２３３は、モータ駆動部２３２に接続されたシャント抵抗の両端に生じる電圧から電動モータ１１０に流れる実電流Ｉｍの値を検出して、検出した実電流Ｉｍをモータ電流信号Ｉｍｓに変換して出力する。
【００３１】
次に、トルク検出装置２０について詳述する。
図６は、図２におけるＸ部の拡大図である。図７は、トルク検出装置２０の主要部品の概略構成図である。図８は、トルク検出装置２０を、図２におけるＹ方向から見た図である。なお、図７においては、後述するブラケット６０は省略している。
【００３２】
トルク検出装置２０は、ハウジング１２０に回転可能に支持された第１の回転軸の一例としての下部連結シャフト１０８と、同じくハウジング１２０に回転可能に支持された第２の回転軸の一例としてのピニオンシャフト１０６との相対回転角度（トーションバー１４０のねじれ量）を検出する装置である。
トルク検出装置２０は、下部連結シャフト１０８に取り付けられる磁石２１と、磁石２１が形成する磁界内に配置されたヨーク３０と、ヨーク３０に生じる磁束密度を検出する磁気センサ４０とを有している。
【００３３】
磁石２１は、円筒状であり、図７に示すように、下部連結シャフト１０８の周方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されるとともに周方向に着磁されている。この磁石２１は、カラー２２を介して下部連結シャフト１０８に取り付けられている。つまり、磁石２１がカラー２２に固定されており、カラー２２が下部連結シャフト１０８に固定されている。そして、磁石２１は下部連結シャフト１０８とともに回転する。なお、磁石２１の下部連結シャフト１０８の軸方向の長さは、ヨーク３０の長さよりも長い。
【００３４】
ヨーク３０は、第１のヨーク３１と、第２のヨーク３２と、下部連結シャフト１０８の軸方向に第１のヨーク３１と第２のヨーク３２との間に設けられた、第３のヨーク３３とから構成されている。これら第１のヨーク３１、第２のヨーク３２および第３のヨーク３３は、ピニオンシャフト１０６に取り付けられる。
【００３５】
第１のヨーク３１は、磁石２１の外径よりも大きな径の孔が内側に形成された円板状の第１の円環部３１ａと、この第１の円環部３１ａから下部連結シャフト１０８の軸方向に伸びるように形成された複数の第１の突起部３１ｂとを有している。
第１の突起部３１ｂは、磁石２１のＮ極およびＳ極と同数形成されている。つまり、磁石２１のＮ極およびＳ極がそれぞれ例えば１２個である場合には、第１の突起部３１ｂも１２個形成されている。そして、この第１の突起部３１ｂは、下部連結シャフト１０８の回転半径方向においては、図６，図８に示すように、磁石２１の外周面と対向するようにこの外周面よりもやや外側に配置されており、その第１の突起部３１ｂの磁石２１と対向する面は、下部連結シャフト１０８の回転軸に直交する方向に見ると長方形である。
【００３６】
第２のヨーク３２は、磁石２１の外径よりも大きな径の孔が内側に形成された円板状の第２の円環部３２ａと、この第２の円環部３２ａから下部連結シャフト１０８の軸方向に伸びるように形成された複数の第２の突起部３２ｂとを有している。
第２の突起部３２ｂは、磁石２１のＮ極およびＳ極と同数形成されている。そして、この第２の突起部３２ｂは、下部連結シャフト１０８の回転半径方向においては、図６，図８に示すように、磁石２１の外周面と対向するようにこの外周面よりもやや外側に配置されており、その第２の突起部３２ｂの磁石２１と対向する面は、下部連結シャフト１０８の回転軸に直交する方向に見ると長方形である。
【００３７】
第３のヨーク３３は、磁石２１の外径よりも大きな径の孔が内側に形成された円板状の第３の円環部３３ａと、この第３の円環部３３ａから下部連結シャフト１０８の軸方向に、第１のヨーク３１側へ伸びるように形成された複数の第３の突起部３３ｂと、第２のヨーク３２側へ伸びるように形成された複数の第４の突起部３４ｂとを有している。
第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂは、磁石２１のＮ極およびＳ極と同数形成されている。そして、この第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂは、下部連結シャフト１０８の回転半径方向においては、図６，図８に示すように、磁石２１の外周面と対向するようにこの外周面よりもやや外側に配置されており、その第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂの磁石２１と対向する面は、下部連結シャフト１０８の回転軸に直交する方向に見ると長方形である。
【００３８】
また、第１のヨーク３１の第１の突起部３１ｂと第３のヨーク３３の第３の突起部３３ｂとは、下部連結シャフト１０８の周方向に交互に配置されている。第２のヨーク３２の第２の突起部３２ｂと第３のヨーク３３の第４の突起部３４ｂとは、下部連結シャフト１０８の周方向に交互に配置されている。
なお、本実施の形態に係る第３のヨーク３３においては、第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂは、下部連結シャフト１０８の軸方向に一体的に連続して形成されている。
【００３９】
そして、本実施の形態に係るトルク検出装置２０においては、トーションバー１４０に操舵トルクＴが加わっていない状態、つまりトーションバー１４０に捩れが生じていない初期状態のときに、図８に示すように、下部連結シャフト１０８の周方向において、時計回転方向に見た場合に磁石２１のＮ極とＳ極との境界線と第１のヨーク３１の第１の突起部３１ｂの周方向の中心が一致するように配置されている。
【００４０】
第２のヨーク３２の第２の突起部３２ｂは、下部連結シャフト１０８の周方向には、第１のヨーク３１の第１の突起部３１ｂと同じ位置となるように配置されている。つまり、トーションバー１４０に操舵トルクＴが加わっていない初期状態のときに、第１の突起部３１ｂが対向する磁石２１のＮ極とＳ極との境界線と、第２の突起部３２ｂの周方向の中心が一致するように配置されている。すなわち、図８に示すように、時計回転方向に見た場合に磁石２１のＮ極とＳ極との境界線と第２の突起部３２ｂの周方向の中心が一致するように配置されている。そして、トーションバー１４０に操舵トルクＴが加わってトーションバー１４０に捩れが生じ、第１の突起部３１ｂが磁石２１のＮ極あるいはＳ極と対向する場合に、第２の突起部３２ｂは、第１の突起部３１ｂが対向する極性と同じ極性の磁極に対向する。
【００４１】
第３のヨーク３３の第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂは、初期状態のときに、下部連結シャフト１０８の周方向において、図８に示すように、時計回転方向に見た場合に磁石２１のＳ極とＮ極との境界線と第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂの周方向の中心が一致するように配置されている。そして、トーションバー１４０に操舵トルクＴが加わってトーションバー１４０に捩れが生じ、第１の突起部３１ｂが磁石２１のＮ極あるいはＳ極と対向する場合に、第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂは、第１の突起部３１ｂが対向する極性とは異なる極性の磁極に対向する。
【００４２】
また、本実施の形態に係るヨーク３０においては、図６に示すように、第１のヨーク３１、第２のヨーク３２および第３のヨーク３３は、インサートモールド成形により一体化されている。そして、インサートモールド成形する際にブラケット６０をも一体成形している。ブラケット６０は、ピニオンシャフト１０６の軸方向に伸びる薄肉円筒状の軸方向部位６１と、軸方向部位６１からピニオンシャフト１０６の回転半径方向に伸びる円板状の半径方向部位６２とを有する。そして、ブラケット６０の軸方向部位６１がピニオンシャフト１０６に圧入、溶接あるいはねじ止めされることにより、軸方向部位６１がピニオンシャフト１０６に固定されている。これにより、ヨーク３０は、ピニオンシャフト１０６に固定される。
【００４３】
第１のセンサの一例としての第１の磁気センサ４１は、ハウジング１２０に固定されており、下部連結シャフト１０８の軸方向において、第１のヨーク３１の第１の円環部３１ａと第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａとの間に配置されている。第１の磁気センサ４１は、制御装置１０から電源電圧ＶＤＤが供給されることにより作動して、第１のヨーク３１と第３のヨーク３３との間の磁束密度を検出し、検出した磁束密度を電気信号（例えば電圧信号）に変換して出力するセンサであり、磁気抵抗素子、ホールＩＣ、ホール素子などを例示することができる。
【００４４】
また、第２のセンサの一例としての第２の磁気センサ４２は、ハウジング１２０に固定されており、下部連結シャフト１０８の軸方向において、第２のヨーク３２の第２の円環部３２ａと第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａとの間に配置されている。第２の磁気センサ４２は、制御装置１０から電源電圧ＶＤＤが供給されることにより作動して、第２のヨーク３２と第３のヨーク３３との間の磁束密度を検出し、検出した磁束密度を電気信号（例えば電圧信号）に変換して出力するセンサであり、磁気抵抗素子、ホールＩＣ、ホール素子などを例示することができる。
そして、第１の磁気センサ４１と第２の磁気センサ４２とは、例えば下部連結シャフト１０８の軸方向に同じ向きの磁界が生じている場合には、同じ符号の磁束密度を検出するように配置されている。
【００４５】
以上のように構成されたトルク検出装置２０においては、以下に示すように作用する。
図９は、下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６とが相対変位する前のトルク検出装置２０の状態を示す図である。図９（ａ）は、磁石２１とヨーク３０との関係を、図２におけるＹ方向に見た図である。図９（ｂ）は、磁石２１およびヨーク３０を、（ａ）におけるＺ方向に見た図である。
【００４６】
トーションバー１４０に操舵トルクＴが加わっていない状態、つまりトーションバー１４０に捩れが生じていない初期状態のときは、図８、図９（ａ）に示すように、下部連結シャフト１０８の周方向において、ヨーク３０の全ての突起部である第１の突起部３１ｂ〜第４の突起部３４ｂの周方向の中心と、磁石２１のＮ極とＳ極との境界線とが一致する。かかる場合、第１の突起部３１ｂ〜第４の突起部３４ｂの各突起部には、磁石２１のＮ極とＳ極とから同数の磁力線が出入りする。そのため、第１のヨーク３１の第１の円環部３１ａと第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａとの間、および第２のヨーク３２の第２の円環部３２ａと第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａとの間には磁束密度差が生じないので、第１の磁気センサ４１および第２の磁気センサ４２の出力は零となる。
【００４７】
ステアリングホイールに操舵トルクＴが入力されてトーションバー１４０に捩れが生じると、磁石２１とヨーク３０との周方向の相対位置が変化する。
図１０は、図８で見た場合に、磁石２１（下部連結シャフト１０８）がヨーク３０（ピニオンシャフト１０６）に対して時計回転方向に回転した状態を示す図である。図１１は、図８で見た場合に、磁石２１がヨーク３０に対して反時計回転方向に回転した状態を示す図である。それぞれの図において、（ａ）は磁石２１とヨーク３０との関係を、図２におけるＹ方向から見た図である。（ｂ）は磁石２１およびヨーク３０を、（ａ）におけるＺ方向に見た図である。
また、図１２は、磁石２１（下部連結シャフト１０８）とヨーク３０（ピニオンシャフト１０６）との相対角度（トーションバー１４０の捩れ角θ）と第１の磁気センサ４１および第２の磁気センサ４２が検出する磁束密度との関係を示す図である。
【００４８】
図１０および図１１に示すように、トーションバー１４０が捩れると、下部連結シャフト１０８の周方向において、ヨーク３０の第１の突起部３１ｂ〜第４の突起部３４ｂの周方向の中心と、磁石２１のＮ極とＳ極との境界線とが一致しなくなる。つまり、初期状態に比べて、磁石２１のいずれかの磁極がヨーク３０の第１の突起部３１ｂ〜第４の突起部３４ｂと対向する領域が増加する。
【００４９】
より具体的には、図１０の状態においては、第１のヨーク３１の第１の突起部３１ｂおよび第２のヨーク３２の第２の突起部３２ｂは、磁石２１のＮ極と対向する領域が増加し、第３のヨーク３３の第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂは、磁石２１のＳ極と対向する領域が増加する。そのため、磁石２１のＮ極から第１の突起部３１ｂおよび第２の突起部３２ｂに向かう磁力線が、第１の突起部３１ｂおよび第２の突起部３２ｂから磁石２１のＳ極に向かう磁力線よりも増加する。また、第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂから磁石２１のＳ極に向かう磁力線が、磁石２１のＮ極から第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂに向かう磁力線よりも増加する。これにより、第１のヨーク３１の第１の円環部３１ａから第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａへ向かう磁束密度が増加するとともに第２のヨーク３２の第２の円環部３２ａから第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａへ向かう磁束密度が増加する。
【００５０】
そして、第１のヨーク３１の第１の円環部３１ａから第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａへ向かう方向をプラスの方向とすると、初期状態から、図８で見た場合に、磁石２１（下部連結シャフト１０８）がヨーク３０（ピニオンシャフト１０６）に対して時計回転方向に回転するにしたがって、第１の磁気センサ４１が検出する磁束密度Ｂ１がプラスの方向へ大きくなる。他方、第２の磁気センサ４２が検出する磁束密度Ｂ２がマイナスの方向へ大きくなる。以下、図８で見た場合に、初期状態から、磁石２１（下部連結シャフト１０８）がヨーク３０（ピニオンシャフト１０６）に対して時計回転方向に回転するときに、「右方向」の操舵トルクＴが発生しているものとする。
【００５１】
また、図１１の状態においては、第１のヨーク３１の第１の突起部３１ｂおよび第２のヨーク３２の第２の突起部３２ｂは、磁石２１のＳ極と対向する領域が増加し、第３のヨーク３３の第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂは、磁石２１のＮ極と対向する領域が増加する。そのため、第１の突起部３１ｂおよび第２の突起部３２ｂから磁石２１のＳ極に向かう磁力線が、磁石２１のＮ極から第１の突起部３１ｂおよび第２の突起部３２ｂに向かう磁力線よりも増加する。また、磁石２１のＮ極から第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂに向かう磁力線が、第３の突起部３３ｂおよび第４の突起部３４ｂから磁石２１のＳ極に向かう磁力線よりも増加する。これにより、第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａから第１のヨーク３１の第１の円環部３１ａへ向かう磁束密度が増加するとともに第３のヨーク３３の第３の円環部３３ａから第２のヨーク３２の第２の円環部３２ａへ向かう磁束密度が増加する。それゆえ、初期状態から、図８で見た場合に、磁石２１（下部連結シャフト１０８）がヨーク３０（ピニオンシャフト１０６）に対して反時計回転方向に回転するにしたがって、第１の磁気センサ４１が検出する磁束密度Ｂ１がマイナスの方向へ大きくなる。他方、第２の磁気センサ４２が検出する磁束密度Ｂ２がプラスの方向へ大きくなる。以下、図８で見た場合に、初期状態から、磁石２１（下部連結シャフト１０８）がヨーク３０（ピニオンシャフト１０６）に対して反時計回転方向に回転するときに、「左方向」の操舵トルクＴが発生しているものとする。
【００５２】
図１２においては、下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６とを、両方向に磁極１個（α度）分相対的に回転させた場合の磁束密度の変化を示している。そして、トーションバー１４０が両方向に１／３×α度捩れることを許容する仕様にすることで、第１の磁気センサ４１および第２の磁気センサ４２は、トーションバー１４０の捩れ量（下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６との相対回転角度）に比例する磁束密度の変化を検出することが可能となる。
【００５３】
そして、第１の磁気センサ４１は、検出した磁束密度Ｂ１を、この磁束密度Ｂ１に応じた電圧値を示す第１の電圧信号Ｖ１ｓに変換して出力し、第２の磁気センサ４２は、検出した磁束密度Ｂ２を、この磁束密度Ｂ２に応じた電圧値を示す第２の電圧信号Ｖ２ｓに変換して出力する。トーションバー１４０の捩れ量（下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６の相対回転角度）とステアリングホイール１０１の操舵トルクＴとは比例関係にある。つまり、第１の磁気センサ４１および第２の磁気センサ４２は、操舵トルクＴに応じた電圧値を示す第１の電圧信号Ｖ１ｓおよび第２の電圧信号Ｖ２ｓを出力する。
【００５４】
図１３は、操舵トルクＴと、第１の電圧信号Ｖ１ｓおよび第２の電圧信号Ｖ２ｓとの関係を示す図である。
図１３においては、横軸に操舵トルクＴ、縦軸に第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２を示している。横軸は、操舵トルクＴが零の状態、つまり、ステアリングホイール１０１が操舵されていない状態を中点にし、右方向の操舵トルクＴをプラス、左方向の操舵トルクＴをマイナスとしている。
そして、本実施の形態に係る第１の磁気センサ４１および第２の磁気センサ４２は、図１３に示すように、第１の電圧信号Ｖ１ｓが示す第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｖ２ｓが示す第２の電圧Ｖ２が、最大電圧ＶＨｉと最小電圧ＶＬｏとの間で変化するように構成されている。なお、最大電圧ＶＨｉは、第１の磁気センサ４１,第２の磁気センサ４２が第１の電圧信号Ｖ１ｓ,第２の電圧信号Ｖ２ｓとして出力可能な出力上限値よりわずかに低く、最小電圧ＶＬｏは、出力可能な出力下限値よりわずかに高く設定される。これは、第１の磁気センサ４１,第２の磁気センサ４２の出力上限値や出力下限値の近傍では、第１の電圧信号Ｖ１ｓ,第２の電圧信号Ｖ２ｓとして出力する電圧が不安定になって操舵トルクＴの検出精度が低下するおそれがあるためである。
【００５５】
そして、図１３の実線で示すように、第１の磁気センサ４１が出力する第１の電圧信号Ｖ１ｓは、操舵トルクＴの右方向への大きさが増加（トーションバー１４０の右方向への回転量が増加）するのに伴って電圧が上昇する特性を有する。すなわち、ステアリングホイール１０１が右方向に回転すると第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１が上昇する。また、図１３の破線で示すように、第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２は、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１と同じ最大電圧ＶＨｉと最小電圧ＶＬｏの間で変化するとともに第１の電圧信号Ｖ１ｓと逆の特性（負の相関関係）を有し、操舵トルクＴの右方向への大きさが増加するのに伴って第２の電圧信号Ｖ２ｓが低下する特性を有する。すなわち、ステアリングホイール１０１が右方向に回転すると第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２が低下する。
【００５６】
そして、中点では第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２とが等しい電圧(以下、「中点電圧Ｖｃ」と称する場合がある)となるように構成されている。中点電圧Ｖｃは、例えば、最大電圧ＶＨｉと最小電圧ＶＬｏの中間の電圧（Ｖｃ＝（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）／２)となる。
さらに、操舵トルクＴの変化に対する第１の電圧信号Ｖ１ｓの変化の割合と第２の電圧信号Ｖ２ｓの変化の割合(絶対値)は等しく、同じ操舵トルクＴを示す第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２を合計した合計電圧Ｖｔ(以下、単に「合計電圧Ｖｔ」と称する場合がある)が常に予め定められた所定電圧となる特性を有する。本実施の形態において、合計電圧Ｖｔは、一定電圧（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）となるように構成されており、「ＶＨｉ＋ＶＬｏ」が所定電圧となる。
【００５７】
例えば、第１の磁気センサ４１，第２の磁気センサ４２が、０〜５〔Ｖ〕の間の電圧値を第１の電圧信号Ｖ１ｓ,第２の電圧信号Ｖ２ｓとして出力可能な性能を有する場合、すなわち、出力下限値が０〔Ｖ〕で出力上限値が５〔Ｖ〕の場合に、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２の最大電圧ＶＨｉを４．５〔Ｖ〕、最小電圧ＶＬｏを０．５〔Ｖ〕に設定すると、中点電圧Ｖｃは２．５〔Ｖ〕、所定電圧は５〔Ｖ〕になる。
したがって、操舵トルクＴが零の中点では、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２は共に２．５〔Ｖ〕となり、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２との合計電圧Ｖｔは常に５〔Ｖ〕となる。そして、操舵トルクＴが右方向に増加すると、第１の電圧Ｖ１は２．５〔Ｖ〕から上昇し、第２の電圧Ｖ２は２．５〔Ｖ〕から低下する。他方、操舵トルクＴが左方向に増加すると、第１の電圧Ｖ１は２．５〔Ｖ〕から低下し、第２の電圧Ｖ２は２．５〔Ｖ〕から上昇する。
【００５８】
次に、制御装置１０のトルク値設定部２５０について説明する。
図１４は、トルク値設定部２５０の概略構成図である。
トルク値設定部２５０には、トルク検出装置２０の第１の磁気センサ４１，第２の磁気センサ４２からの出力信号である第１の電圧信号Ｖ１ｓ，第２の電圧信号Ｖ２ｓが入力される。なお、磁気センサ４０からの信号がアナログ信号として入力されるので、図示しないＡ／Ｄ変換部によりアナログ信号をデジタル信号に変換し、トルク値設定部２５０に取り込んでいる。
そして、トルク値設定部２５０は、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２電圧Ｖ２とに基づいて磁気センサ４０に故障が生じているか否かを診断するセンサ故障診断部２５１と、故障が生じているセンサを特定する故障センサ特定部２５２と、目標電流算出部２２０へトルク信号Ｔｄを出力する出力部２５３とを備えている。このように、トルク値設定部２５０は、故障検出手段の一例である。
【００５９】
先ずは、センサ故障診断部２５１について説明する。
センサ故障診断部２５１は、以下に述べる手法を用いて磁気センサ４０に故障が生じているか否かを診断する。
ここで、磁気センサ４０の故障には、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１または第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２の一方が一定のレベルに固定される故障（以下、「固着故障」と称する場合がある)と、第１の電圧信号Ｖ１ｓまたは第２の電圧信号Ｖ２ｓが異常な値で変化する故障(以下、「信号異常故障」と称する場合がある)と、がある。
【００６０】
磁気センサ４０に固着故障が発生すると、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１または第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２が、出力上限値や出力下限値に固着する場合がある。この場合、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１または第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２が最大電圧ＶＨｉより高くなった場合や最小電圧ＶＬｏより低くなった場合に、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１または第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２が固着し、磁気センサ４０に固着故障が発生したと判定することができる。あるいは、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１または第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２の一方が変化し他方が変化しない場合、変化しない方の電圧信号が固着し、磁気センサ４０に固着故障が発生したと判定することができる。
【００６１】
図１５および図１６は、磁気センサ４０に信号異常故障が発生した場合の磁気センサ４０からの信号の変化を示す図である。
磁気センサ４０に発生する信号異常故障には、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１が正常値より高い電圧で変化する故障(以下、「第１上昇故障」と称する場合がある)と、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１が正常値より低い電圧で変化する故障(以下、「第１低下故障」と称する場合がある)とがある。第１上昇故障時の第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１の変化を示したのが図１５の１点鎖線であり、第１低下故障時の第１の電圧Ｖ１の変化を示したのが図１５の２点鎖線である。また、信号異常故障には、第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２が正常値より高い電圧で変化する故障(以下、「第２上昇故障」と称する場合がある)と、第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２が正常値より低い電圧で変化する故障（以下、「第２低下故障」と称する場合がある）とがある。第２上昇故障時の第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２の変化を示したのが図１５の１点鎖線であり、第２低下故障時の第２の電圧Ｖ２の変化を示したのが図１５の２点鎖線である。
【００６２】
また、磁気センサ４０が正常に作動している場合、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２とを合計した合計電圧Ｖｔは、常に所定電圧（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）になる（図１６の実線参照）。
これに対して、磁気センサ４０のいずれか一方に上昇故障が発生すると、合計電圧Ｖｔは所定電圧よりも高くなり、磁気センサ４０のいずれか一方に低下故障が発生すると、合計電圧Ｖｔは所定電圧よりも低くなる。図１６の１点鎖線は、磁気センサ４０の少なくとも一方に上昇故障が発生している場合の合計電圧Ｖｔ、２点鎖線は、磁気センサ４０の少なくとも一方に低下故障が発生している場合の合計電圧Ｖｔをそれぞれ示す線である。
【００６３】
それゆえ、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２とを合計した合計電圧Ｖｔが、予め定められた所定範囲から外れた場合に磁気センサ４０に信号異常故障が発生したと判断することができる。具体的には、磁気センサ４０に生じる誤差や脈動等による合計電圧Ｖｔの変動を考慮して、図１６に示すように、所定電圧（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）より高い上限基準値ＶＨ以上の領域を上昇故障領域とし、所定電圧（ＶＨｉ＋ＶＬｏ）より低い下限基準値ＶＬ以下の領域を低下故障領域とし、上限基準値ＶＨより低く下限基準値ＶＬより高い領域を所定範囲とする。そして、合計電圧Ｖｔが、所定範囲から外れた場合、言い換えれば、合計電圧Ｖｔが上昇故障領域又は低下故障領域にある場合に、磁気センサ４０に信号異常故障が発生したと判断することができる。
【００６４】
なお、磁気センサ４０に固着故障が発生し、第１の電圧信号Ｖ１ｓまたは第２の電圧信号Ｖ２ｓが出力上限値に固着した場合、合計電圧Ｖｔは上昇故障領域にあり、第１の電圧信号Ｖ１ｓまたは第２の電圧信号Ｖ２ｓが出力下限値に固着した場合、合計電圧Ｖｔは低下故障領域にある。したがって、合計電圧Ｖｔが上昇故障領域又は低下故障領域にあることによって、固着故障が磁気センサ４０に発生したことも判定できる。
【００６５】
また、上限基準値ＶＨおよび下限基準値ＶＬは、例えば、故障していない磁気センサ４０が出力する電圧信号の電圧値の誤差や不規則な変動(脈動)に伴って発生する合計電圧Ｖｔの脈動の変動幅を考慮し、誤差や脈動によって磁気センサ４０が故障していないときの合計電圧Ｖｔが上昇故障領域及び低下故障領域に入らないように適宜設定すればよい。このように上限基準値ＶＨおよび下限基準値ＶＬを設定すると、合計電圧Ｖｔの誤差や脈動によって合計電圧Ｖｔが上昇故障領域および低下故障領域に入ることがないため、信号異常故障の誤判定を抑制できる。
【００６６】
これらの事項に鑑み、本実施の形態に係るセンサ故障診断部２５１は、先ず、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２の少なくともいずれかが最大電圧ＶＨｉより高いか否か、あるいは第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２の少なくともいずれかが最小電圧ＶＬｏより低いか否かを判別する。そして、センサ故障診断部２５１は、第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２の少なくともいずれかが最大電圧ＶＨｉより高い場合、あるいは第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２の少なくともいずれかが最小電圧ＶＬｏより低い場合に、磁気センサ４０に固着故障が発生していると判定する。
【００６７】
他方、センサ故障診断部２５１は、第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２が最大電圧ＶＨｉ以下であり、かつ第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２が最小電圧ＶＬｏ以上である場合には、磁気センサ４０に固着故障が発生しているとは判定しない。かかる場合、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２との合計電圧Ｖｔが所定範囲から外れているか否かを判別する。合計電圧Ｖｔが所定範囲内から外れているか否かを判別するにあたっては、センサ故障診断部２５１は、合計電圧Ｖｔが上限基準値ＶＨ以上であるか否か、あるいは合計電圧Ｖｔが下限基準値ＶＬ以下であるか否かを判別する。そして、センサ故障診断部２５１は、合計電圧Ｖｔが上限基準値ＶＨ以上である場合、あるいは合計電圧Ｖｔが下限基準値ＶＬ以下である場合に所定範囲内から外れていると判定し、磁気センサ４０に信号異常故障が発生していると判定する。
【００６８】
このようにして、センサ故障診断部２５１は、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１および第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２に基づいて磁気センサ４０に故障が発生していると判定する。そして、センサ故障診断部２５１は、磁気センサ４０に故障が発生していると判定した場合には、自動車に備えられて使用者に磁気センサ４０に故障が生じていることを報知するためにウォーニングランプ（ＷＬＰ）を点灯させると共に、ＥＥＰＲＯＭ１４においてセットされるフラグ設定においてアシストＯＦＦのフラグをＯＮに設定する。
【００６９】
以下、フローチャートを用いて、センサ故障診断部２５１が行う故障診断処理の手順について説明する。
図１７は、センサ故障診断部２５１が行う故障診断処理の手順を示すフローチャートである。センサ故障診断部２５１は、定期的に、例えば１０ｍｓ毎にこの故障診断処理を実行する。
センサ故障診断部２５１は、先ず、ＥＥＰＲＯＭ１４にセットされるフラグ設定においてアシストＯＦＦフラグがＯＮであるか否かを判別する（ステップ（以下、単に、「Ｓ」と記す。）６０１）。このアシストＯＦＦフラグは、以下に述べるＳ６０４によりＯＮに設定されるフラグである。
そして、アシストＯＦＦフラグがＯＮではない場合（Ｓ６０１でＮｏ）、センサ故障診断部２５１は、第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２の少なくともいずれかが最大電圧ＶＨｉより高いか否か、あるいは第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２の少なくともいずれかが最小電圧ＶＬｏより低いか否かを判別する（Ｓ６０２）。そして、最大電圧ＶＨｉより高くなく、かつ最小電圧ＶＬｏより低くない場合（Ｓ６０２でＮｏ）、センサ故障診断部２５１は、合計電圧Ｖｔが所定範囲外か否かを判別する（Ｓ６０３）。
そして、センサ故障診断部２５１は、最大電圧ＶＨｉより高いか、あるいは最小電圧ＶＬｏより低い場合（Ｓ６０２でＹｅｓ）、および合計電圧Ｖｔが所定範囲外である場合（Ｓ６０３でＹｅｓ）、ウォーニングランプ（ＷＬＰ）を点灯させると共に、アシストＯＦＦフラグをＯＮに設定する（Ｓ６０４）。その後、センサ故障診断部２５１は、故障センサ特定部２５２に対して、後述する故障センサ特定処理の実行を指示するコマンドを送る（Ｓ６０５）。
【００７０】
次に、故障センサ特定部２５２について説明する。
センサ故障診断部２５１が行う故障診断方法では、磁気センサ４０に信号異常故障が発生した場合、センサ故障診断部２５１は、第１の磁気センサ４１および第２の磁気センサ４２の内、いずれのセンサに故障が発生しているかを特定することができない。
そこで、本実施の形態においては、センサ故障診断部２５１が磁気センサ４０に故障が生じていると判定した場合には、故障センサ特定部２５２が、どのセンサに故障が生じているかを特定する。以下、詳細に説明する。
【００７１】
本実施の形態に係る故障センサ特定部２５２は、電動モータ１１０を強制的に駆動させ、そのときの磁気センサ４０からの出力値に基づいて、どのセンサに故障が生じているかを特定する。より具体的には、故障センサ特定部２５２は、センサ故障診断部２５１が磁気センサ４０に故障が生じていると判定した場合に、電動モータ１１０を強制的に駆動させるべく、予め定められた規定の目標電流を電動モータ１１０に供給するモータ強制駆動処理を行う。そして、電動モータ１１０が強制的に駆動させられて捩れたトーションバー１４０の変化に起因して出力された第１の磁気センサ４１からの第１の電圧信号Ｖ１ｓおよび第２の磁気センサ４２からの第２の電圧信号Ｖ２ｓを基に、故障した磁気センサを特定する。
【００７２】
図１８は、電動モータ１１０に供給する目標電流と磁気センサ４０からの出力値との関係を示す図である。
図１８には、電動モータ１１０に供給する目標電流を２点鎖線で示し、そのときの第１の磁気センサ４１からの第１の電圧信号Ｖ１ｓを実線で、第２の磁気センサ４２からの第２の電圧信号Ｖ２ｓを破線で示している。また、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１の変化量の絶対値を積算した変化量積算値ＶＳ１を太い実線で、第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２の変化量の絶対値を積算した変化量積算値ＶＳ２を太い破線で示している。そして、図１８（ａ）は、磁気センサ４０に故障が生じていない場合の変化を示し、図１８（ｂ）は、第１の磁気センサ４１に故障が生じている場合の変化を示している。
【００７３】
上述したように、第１の磁気センサ４１からの第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１と、第２の磁気センサ４２からの第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２とは負の相関関係があり、トーションバー１４０の変化に対する第１の電圧信号Ｖ１ｓの変化の割合と第２の電圧信号Ｖ２ｓの変化の割合は等しい。それゆえ、第１の磁気センサ４１と第２の磁気センサ４２とが共に正常である場合には、図１８（ａ）に示すように、第１の電圧Ｖ１の変化量の絶対値を積算した変化量積算値ＶＳ１と、第２の電圧Ｖ２の変化量の絶対値を積算した変化量積算値ＶＳ２とは等しくなる。
【００７４】
これに対して、第１の磁気センサ４１に上述した第１上昇故障が生じた場合には第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１が正常値より高い電圧で変化することから（図１５参照）、変化量積算値ＶＳ１は正常である第２の磁気センサ４２の変化量積算値ＶＳ２よりも大きくなる。また、第１の磁気センサ４１に上述した第１低下故障が生じた場合には第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１が正常値より低い電圧で変化することから（図１５参照）、変化量積算値ＶＳ１は正常である第２の磁気センサ４２の変化量積算値ＶＳ２よりも低くなる。他方、第２の磁気センサ４２に上述した第２上昇故障が生じた場合には第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２が正常値より高い電圧で変化することから（図１５参照）、変化量積算値ＶＳ２は正常である第１の磁気センサ４１の変化量積算値ＶＳ１よりも大きくなる。また、第２の磁気センサ４２に上述した第２低下故障が生じた場合には第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２が正常値より低い電圧で変化することから（図１５参照）、変化量積算値ＶＳ２は正常である第１の磁気センサ４１の変化量積算値ＶＳ１よりも低くなる。図１８（ｂ）は、第１の磁気センサ４１に第１低下故障が生じている場合の変化を示した図である。
【００７５】
かかる事項に鑑み、故障センサ特定部２５２は、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２との合計電圧Ｖｔが上限基準値ＶＨ以上であるか否かを判別し、合計電圧Ｖｔが上限基準値ＶＨ以上であると判定した場合には以下のようにしてどの磁気センサに故障が生じているかを特定する。すなわち、合計電圧Ｖｔが上限基準値ＶＨ以上である場合には、いずれかの磁気センサに上昇故障が生じていることから、故障センサ特定部２５２は、モータ強制駆動処理時の第１の磁気センサ４１の変化量積算値ＶＳ１と第２の磁気センサ４２の変化量積算値ＶＳ２とを比較し、大きい方の積算値を出力したセンサに上昇故障が生じていると特定する。つまり、変化量積算値ＶＳ１が変化量積算値ＶＳ２より大きい場合には、第１の磁気センサ４１に故障が生じていると特定し、他方変化量積算値ＶＳ２が変化量積算値ＶＳ１より大きい場合には、第２の磁気センサ４２に故障が生じていると特定する。一方、合計電圧Ｖｔが下限基準値ＶＬ以下である場合には、いずれかの磁気センサに低下故障が生じていることから、故障センサ特定部２５２は、モータ強制駆動処理時の第１の磁気センサ４１の変化量積算値ＶＳ１と第２の磁気センサ４２の変化量積算値ＶＳ２とを比較し、小さい方の積算値を出力したセンサに低下故障が生じていると特定する。つまり、変化量積算値ＶＳ１が変化量積算値ＶＳ２より小さい場合には、第１の磁気センサ４１に故障が生じていると特定し、他方変化量積算値ＶＳ２が変化量積算値ＶＳ１より小さい場合には、第２の磁気センサ４２に故障が生じていると特定する。
【００７６】
以下、フローチャートを用いて、故障センサ特定部２５２が行う故障センサ特定処理の手順について説明する。
図１９は、故障センサ特定部２５２が行う故障センサ特定処理の手順を示すフローチャートである。故障センサ特定部２５２は、センサ故障診断部２５１が磁気センサ４０に故障が生じていると判定した場合にこの故障センサ特定処理を実行する。
故障センサ特定部２５２は、先ず、第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１と第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２との合計電圧Ｖｔが上限基準値ＶＨ以上であるか否かを判別する（Ｓ７０１）。この故障センサ特定処理を実行するのは、センサ故障診断部２５１が磁気センサ４０に故障が生じていると判定した場合であることから、合計電圧Ｖｔは上記所定範囲外であり、合計電圧Ｖｔは上限基準値ＶＨ以上であるか、あるいは下限基準値ＶＬ以下である。このＳ７０１は、言い換えれば、合計電圧Ｖｔが、上限基準値ＶＨ以上であるか、下限基準値ＶＬ以下であるかを特定する処理である。そして、合計電圧Ｖｔが上限基準値ＶＨ以上ではない場合（Ｓ７０１でＮｏ）、合計電圧Ｖｔは下限基準値ＶＬ以下であり、いずれかの磁気センサに低下故障が生じていると考えられるため、いずれの磁気センサに低下故障が生じているかを特定するべく、以下の処理を行う。すなわち、故障センサ特定部２５２は、上述したモータ強制駆動処理を実行する（Ｓ７０２）。これは、故障センサ特定部２５２が、目標電流算出部２２０が予め定められた期間に亘って予め定められた規定の目標電流に相当する目標電流信号ＩＴを出力するように、目標電流算出部２２０を制御する処理である。その後、故障センサ特定部２５２は、モータ強制駆動処理時の第１の磁気センサ４１および第２の磁気センサ４２の出力から変化量積算値ＶＳ１および変化量積算値ＶＳ２を算出する（Ｓ７０３）。
その後、故障センサ特定部２５２は、変化量積算値ＶＳ１が変化量積算値ＶＳ２より大きいか否かを判別する（Ｓ７０４）。そして、変化量積算値ＶＳ１が変化量積算値ＶＳ２より大きくない場合（Ｓ７０４でＮｏ）、小さいのは変化量積算値ＶＳ１であることから、第１の磁気センサ４１に低下故障が生じていると判定し、ＲＡＭ１３においてセットされるフラグ設定において第１の磁気センサ４１に故障が生じている旨を示す第１センサ故障フラグをＯＮに設定する（Ｓ７０５）。他方、変化量積算値ＶＳ１が変化量積算値ＶＳ２より大きい場合（Ｓ７０４でＹｅｓ）、小さいのは変化量積算値ＶＳ２であることから、第２の磁気センサ４２に低下故障が生じていると判定し、ＲＡＭ１３においてセットされるフラグ設定において第２の磁気センサ４２に故障が生じている旨を示す第２センサ故障フラグをＯＮに設定する（Ｓ７０６）。
【００７７】
一方、合計電圧Ｖｔが上限基準値ＶＨ以上である場合（Ｓ７０１でＹｅｓ）、いずれかの磁気センサに上昇故障が生じていると考えられるため、いずれの磁気センサに上昇故障が生じているかを特定するべく、以下の処理を行う。すなわち、故障センサ特定部２５２は、上述したモータ強制駆動処理を実行し（Ｓ７０７）、モータ強制駆動処理時の変化量積算値ＶＳ１および変化量積算値ＶＳ２を算出する（Ｓ７０８）。これらの処理は、上述したＳ７０２およびＳ７０３の処理と同じであるのでその詳細な説明は省略する。その後、故障センサ特定部２５２は、変化量積算値ＶＳ１が変化量積算値ＶＳ２より大きいか否かを判別する（Ｓ７０９）。そして、変化量積算値ＶＳ１が変化量積算値ＶＳ２より大きくない場合（Ｓ７０９でＮｏ）、大きいのは変化量積算値ＶＳ２であることから、第２の磁気センサ４２に上昇故障が生じていると判定し、ＲＡＭ１３においてセットされるフラグ設定において第２の磁気センサ４２に故障が生じている旨を示す第２センサ故障フラグをＯＮに設定する（Ｓ７１０）。他方、変化量積算値ＶＳ１が変化量積算値ＶＳ２より大きい場合（Ｓ７０９でＹｅｓ）、第１の磁気センサ４１に上昇故障が生じていると判定し、ＲＡＭ１３においてセットされるフラグ設定において第１の磁気センサ４１に故障が生じている旨を示す第１センサ故障フラグをＯＮに設定する（Ｓ７１１）。
そして、故障センサ特定部２５２は、Ｓ７０５、Ｓ７０６、Ｓ７１０またはＳ７１１の処理にて第１センサ故障フラグまたは第２センサ故障フラグをＯＮに設定した後、ＲＡＭ１３においてセットされるフラグ設定において後述する補助制御処理を実行する旨を示す補助制御フラグをＯＮに設定する（Ｓ７１２）。
【００７８】
故障センサ特定部２５２がこの故障センサ特定処理を実行することにより、故障センサ特定部２５２は、故障が生じた磁気センサ４０を特定することができる。そして、その特定方法は、電動モータ１１０を強制的に駆動させ、そのときの磁気センサ４０からの出力値に基づいてどのセンサに故障が生じているかを特定することから、この特定方法を用いずに特定する場合と比べて、より精度高く特定することができる。
【００７９】
次に、出力部２５３について説明する。
出力部２５３は、センサ故障診断部２５１の診断結果や、故障センサ特定部２５２の特定結果に応じて目標電流算出部２２０へ出力するトルク信号Ｔｄを変更する。より具体的には、出力部２５３は、センサ故障診断部２５１が磁気センサ４０に故障が生じていると判定しない場合、つまり磁気センサ４０が正常である場合には、第１の磁気センサ４１からの第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１から操舵トルクＴを算出し、算出した操舵トルクＴを電気信号に変換したトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力する。以下では、出力部２５３が行う、この磁気センサ４０が正常である場合の処理を、「通常時の処理」と称する。
第１の電圧Ｖ１から操舵トルクＴを算出する手法としては以下を例示することができる。すなわち、第１の電圧Ｖ１と操舵トルクＴとの関係を示すマップをＲＯＭ１２に記憶しておき、出力部２５３は、このマップに、第１の電圧Ｖ１を代入することにより操舵トルクＴを算出する。あるいは、第１の電圧Ｖ１と操舵トルクＴとの関係を示す関数を組み込んでおき、出力部２５３は、この関数に第１の電圧Ｖ１を代入して操舵トルクＴを算出してもよい。
【００８０】
出力部２５３は、センサ故障診断部２５１が磁気センサ４０に故障が生じていると判定した場合であって、故障センサ特定部２５２が第２の磁気センサ４２に故障が生じていると判定した場合には、第１の磁気センサ４１は正常であることから、第１の磁気センサ４１からの出力値に応じたトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力する。ただし、第２の磁気センサ４２に故障が生じているというイレギュラーな状態であることから、出力部２５３は、電動モータ１１０によるアシスト力を弱めるべく上記通常時の処理で出力するトルク信号Ｔｄの値よりも小さな値を出力する。より具体的には、出力部２５３は、通常時の処理と同様に第１の磁気センサ４１からの第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１から操舵トルクＴを算出し、算出した操舵トルクＴに予め定められた１より小さい値の補正係数α（α＜１）を乗算する。そして、補正係数αを乗算することにより得られた補正後の操舵トルクＴを電気信号に変換したトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力する。
【００８１】
出力部２５３は、センサ故障診断部２５１が磁気センサ４０に故障が生じていると判定した場合であって、故障センサ特定部２５２が第１の磁気センサ４１に故障が生じていると判定した場合には、第２の磁気センサ４２は正常であることから、第２の磁気センサ４２からの出力値に応じたトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力する。より具体的には、出力部２５３は、先ず、通常時の処理において第１の磁気センサ４１からの出力値に基づいて操舵トルクＴを算出する手法と同様の手法で、第２の磁気センサ４２からの第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２から操舵トルクＴを算出する。つまり、出力部２５３は、予めＲＯＭ１２に記憶しておいた、第２の電圧Ｖ２と操舵トルクＴとの関係を示すマップに、第２の電圧Ｖ２を代入することにより操舵トルクＴを算出する。あるいは、第２の電圧Ｖ２と操舵トルクＴとの関係を示す関数を組み込んでおき、出力部２５３は、この関数に第２の電圧Ｖ２を代入して操舵トルクＴを算出してもよい。そして、出力部２５３は、第１の磁気センサ４１に故障が生じているというイレギュラーな状態であることから、算出した操舵トルクＴに上記補正係数αを乗算し、補正係数αを乗算することにより得られた補正後の操舵トルクＴを電気信号に変換したトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力する。
このように、出力部２５３は、磁気センサ４０のいずれかが故障している場合には、電動モータ１１０によるアシスト力を上記通常時の処理よりも弱める補助制御処理を行う。
【００８２】
以下、フローチャートを用いて、出力部２５３が行う出力処理の手順について説明する。
図２０は、出力部２５３が行う出力処理の手順を示すフローチャートである。出力部２５３は、定期的に、例えば１０ｍｓ毎にこの出力処理を実行する。
出力部２５３は、先ず、ＲＡＭ１３にセットされるフラグ設定において補助制御フラグがＯＮであるか否かを判別する（Ｓ８０１）。そして、補助制御フラグがＯＮではない場合（Ｓ８０１でＮｏ）、ＥＥＰＲＯＭ１４にセットされるフラグ設定においてアシストＯＦＦフラグがＯＮであるか否かを判別する（Ｓ８０２）。そして、アシストＯＦＦフラグがＯＮである場合（Ｓ８０２でＹｅｓ）、アシストを禁止するべく、目標電流決定部２２５に対して、最終的な目標電流を零に決定することを指示するコマンドを送る（Ｓ８０３）。他方、アシストＯＦＦフラグがＯＮではない場合（Ｓ８０２でＮｏ）、上記通常時の処理を行う（Ｓ８０４）。
【００８３】
一方、補助制御フラグがＯＮである場合（Ｓ８０１でＹｅｓ）、ＲＡＭ１３にセットされるフラグ設定において第１センサ故障フラグがＯＮであるか否かを判別する（Ｓ８０５）。そして、第１センサ故障フラグがＯＮではない場合（Ｓ８０５でＮｏ）、第１の磁気センサ４１からの第１の電圧信号Ｖ１ｓに基づいた補助制御処理を行う（Ｓ８０６）。すなわち、出力部２５３は、第１の磁気センサ４１からの第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１から操舵トルクＴを算出し、算出した操舵トルクＴに補正係数αを乗算することにより得られた補正後の操舵トルクＴを電気信号に変換したトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力する。他方、第１センサ故障フラグがＯＮである場合（Ｓ８０５でＹｅｓ）、第２の磁気センサ４２からの第２の電圧信号Ｖ２ｓに基づいた補助制御処理を行う（Ｓ８０７）。すなわち、出力部２５３は、第２の磁気センサ４２からの第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２から操舵トルクＴを算出し、算出した操舵トルクＴに補正係数αを乗算することにより得られた補正後の操舵トルクＴを電気信号に変換したトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力する。
【００８４】
以上のように構成されたステアリング装置１００は以下のように作用する。
すなわち、磁気センサ４０に故障が生じていない場合には、出力部２５３は、通常時の処理を行うので（Ｓ８０４）、第１の磁気センサ４１からの出力値に基づいて算出された操舵トルクＴに応じた目標電流が設定される。
一方、磁気センサ４０に故障が生じた場合には、ウォーニングランプ（ＷＬＰ）を点灯させてユーザに故障を認識させる（Ｓ６０４）と共に、故障センサ特定部２５２により故障が生じたセンサが特定され（Ｓ７０４およびＳ７０９）、出力部２５３は、正常なセンサからの出力値に基づいて補助制御処理を実行する（Ｓ８０６あるいはＳ８０７）。これにより、本実施の形態に係るステアリング装置１００においては、磁気センサ４０に故障が生じた場合には磁気センサ４０いずれかが正常であったとしても電動モータ１１０によるアシストを禁止する装置と比べると、磁気センサ４０の故障時の車輌挙動への影響が抑制される。その結果、磁気センサ４０に故障が生じた場合の操舵フィーリングの低下を抑制することができる。
また、磁気センサ４０のいずれか一方が正常である場合であっても、他方が故障している場合には、アシストＯＦＦフラグがＯＮに設定され（Ｓ６０４）、自動車のイグニッション（ＩＧ）がＯＦＦにされてエンジンがストップした後には補助制御フラグもＯＦＦとなるので、磁気センサ４０が故障後に再度ＩＧがＯＮにされてエンジンが起動されたとしても、出力部２５３は、アシストを禁止する（Ｓ８０３）。これにより、磁気センサ４０が故障している状態での走行の抑制を、ユーザに対して促すことができる。
【００８５】
なお、上述の実施の形態に係るトルク値設定部２５０の故障センサ特定部２５２においては、故障したセンサを特定するにあたって、電動モータ１１０を強制的に駆動させたときの磁気センサ４０からの出力値に基づいている。その際、電動モータ１１０を強制的に駆動させるべく、故障センサ特定部２５２は、目標電流算出部２２０が予め定められた所定期間に亘って図１８に示すような予め定められた規定の目標電流に相当する目標電流信号ＩＴを出力するように、目標電流算出部２２０を制御する。この電動モータ１１０を所定期間に亘って強制的に駆動する規定の目標電流としては、この所定期間における第１の磁気センサ４１の変化量積算値ＶＳ１と第２の磁気センサ４２の変化量積算値ＶＳ２との大小を見極めることができれば十分である。図１８においては、第１の磁気センサ４１の第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１が、中点電圧Ｖｃから上昇し、その後中点電圧Ｖｃより低い電圧まで下降し、その後中点電圧Ｖｃまで上昇するように変化するように、電動モータ１１０に供給する規定の目標電流、および所定期間を定めているが、特にかかる態様に限定されない。例えば、所定期間における第１の磁気センサ４１の変化量積算値ＶＳ１と第２の磁気センサ４２の変化量積算値ＶＳ２との大小を精度高く見極めることができるのであれば、第１の電圧Ｖ１が、中点電圧Ｖｃから上昇し、その後中点電圧Ｖｃまで下降するように変化するように、規定の目標電流、および所定期間を定めてもよい。
【００８６】
なお、上述の実施の形態に係るステアリング装置１００においては、トルク値設定部２５０の出力部２５３は、磁気センサ４０が正常である場合には、第１の磁気センサ４１からの出力値に基づいて操舵トルクＴを算出し、算出した操舵トルクＴを電気信号に変換したトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力しているが特にかかる態様には限定されない。出力部２５３は、磁気センサ４０が正常である場合には、第１の磁気センサ４１と第２の磁気センサ４２の両方のセンサからの出力値に基づいて操舵トルクＴを算出し、算出した操舵トルクＴを電気信号に変換したトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力してもよい。例えば、第１の磁気センサ４１からの第１の電圧信号Ｖ１ｓの第１の電圧Ｖ１から第２の磁気センサ４２からの第２の電圧信号Ｖ２ｓの第２の電圧Ｖ２を減算した値（Ｖ１−Ｖ２）と、操舵トルクＴとの関係を示すマップをＲＯＭ１２に記憶しておき、出力部２５３は、このマップに、第１の電圧Ｖ１から第２の電圧Ｖ２を減算した値（Ｖ１−Ｖ２）を代入することにより操舵トルクＴを算出する。あるいは、第１の電圧Ｖ１から第２の電圧Ｖ２を減算した値（Ｖ１−Ｖ２）と操舵トルクＴとの関係を示す関数を組み込んでおき、出力部２５３は、この関数に第１の電圧Ｖ１から第２の電圧Ｖ２を減算した値（Ｖ１−Ｖ２）を代入して操舵トルクＴを算出する。そして、出力部２５３は、算出した操舵トルクＴを電気信号に変換したトルク信号Ｔｄを目標電流算出部２２０へ出力してもよい。
かかる場合においても、出力部２５３は、磁気センサ４０のいずれか一方のセンサに故障が生じている場合には、故障が生じていないセンサからの出力値に基づいて上記補助制御処理を行うとよい。
【符号の説明】
【００８７】
１０…制御装置、２０…トルク検出装置、２１…磁石、３０…ヨーク、４０…磁気センサ、４１…第１の磁気センサ、４２…第２の磁気センサ、１００…電動パワーステアリング装置、１０１…ステアリングホイール（ハンドル）、１１０…電動モータ、２２０…目標電流算出部、２３０…制御部、２５０…トルク値設定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回転軸と第２の回転軸とを連結するトーションバーと、
前記第１の回転軸または前記第２の回転軸に駆動力を付与する電動モータと、
前記トーションバーの捩れ量に応じた値の電気信号を出力する第１のセンサおよび第２のセンサを有し、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との相対回転角度を検出する相対角度検出手段と、
前記相対角度検出手段の故障を検出する故障検出手段と、
前記電動モータに供給する目標電流を設定し、設定した目標電流を当該電動モータに供給するように制御するモータ制御手段と、
を備え、
前記故障検出手段は、前記モータ制御手段が前記電動モータに予め定められた規定の目標電流を供給するよう制御した場合の前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの出力値に基づいて当該第１のセンサおよび当該第２のセンサの内、故障が生じているセンサを特定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記故障検出手段は、予め定められた所定期間における前記第１のセンサの出力値の変化量の積算値と前記第２のセンサの出力値の変化量の積算値とを比較することにより故障が生じているセンサを特定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。
【請求項３】
前記相対角度検出手段の前記第１のセンサの出力値と前記第２のセンサの出力値とは負の相関関係を示し、
前記故障検出手段は、前記第１のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値と前記第２のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値とを比較することにより故障が生じているセンサを特定することを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記故障検出手段は、前記相対角度検出手段の前記第１のセンサの出力値と前記第２のセンサの出力値との合計値が予め定められた第１の所定値以上である場合であって、当該第１のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値である第１の積算値が当該第２のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値である第２の積算値よりも大きい場合には当該第１のセンサに故障が生じていると判定し、当該第２の積算値が当該第１の積算値よりも大きい場合には当該第２のセンサに故障が生じていると判定することを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記故障検出手段は、前記相対角度検出手段の前記第１のセンサの出力値と前記第２のセンサの出力値との合計値が予め定められた第２の所定値以下である場合であって、当該第１のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値である第１の積算値が当該第２のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値である第２の積算値よりも小さい場合には当該第１のセンサに故障が生じていると判定し、当該第２の積算値が当該第１の積算値よりも小さい場合には当該第２のセンサに故障が生じていると判定することを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
第１の回転軸と第２の回転軸とを連結するトーションバーと、当該第１の回転軸または当該第２の回転軸に駆動力を付与する電動モータと、当該トーションバーの捩れ量に応じた値の電気信号を出力する第１のセンサおよび第２のセンサを有して当該第１の回転軸と当該第２の回転軸との相対回転角度を検出する相対角度検出手段と、当該電動モータに供給する目標電流を設定し、設定した目標電流を当該電動モータに供給するように制御するモータ制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置における当該相対角度検出手段の故障を検出する故障検出装置であって、
前記モータ制御手段が前記電動モータに予め定められた規定の目標電流を供給するよう制御した場合の前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの出力値に基づいて当該第１のセンサおよび当該第２のセンサの内、故障が生じているセンサを特定することを特徴とする故障検出装置。
【請求項７】
第１の回転軸と第２の回転軸とを連結するトーションバーと、当該第１の回転軸または当該第２の回転軸に駆動力を付与する電動モータと、当該トーションバーの捩れ量に応じた値の電気信号を出力する第１のセンサおよび第２のセンサを有して当該第１の回転軸と当該第２の回転軸との相対回転角度を検出する相対角度検出手段と、当該電動モータに供給する目標電流を設定し、設定した目標電流を当該電動モータに供給するように制御するモータ制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置における当該相対角度検出手段の故障を検出する故障検出方法であって、
前記モータ制御手段が前記電動モータに予め定められた規定の目標電流を供給するよう制御した場合の前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの出力値に基づいて当該第１のセンサおよび当該第２のセンサの内、故障が生じているセンサを特定することを特徴とする故障検出方法。
【請求項１】
第１の回転軸と第２の回転軸とを連結するトーションバーと、
前記第１の回転軸または前記第２の回転軸に駆動力を付与する電動モータと、
前記トーションバーの捩れ量に応じた値の電気信号を出力する第１のセンサおよび第２のセンサを有し、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との相対回転角度を検出する相対角度検出手段と、
前記相対角度検出手段の故障を検出する故障検出手段と、
前記電動モータに供給する目標電流を設定し、設定した目標電流を当該電動モータに供給するように制御するモータ制御手段と、
を備え、
前記故障検出手段は、前記モータ制御手段が前記電動モータに予め定められた規定の目標電流を供給するよう制御した場合の前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの出力値に基づいて当該第１のセンサおよび当該第２のセンサの内、故障が生じているセンサを特定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記故障検出手段は、予め定められた所定期間における前記第１のセンサの出力値の変化量の積算値と前記第２のセンサの出力値の変化量の積算値とを比較することにより故障が生じているセンサを特定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。
【請求項３】
前記相対角度検出手段の前記第１のセンサの出力値と前記第２のセンサの出力値とは負の相関関係を示し、
前記故障検出手段は、前記第１のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値と前記第２のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値とを比較することにより故障が生じているセンサを特定することを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記故障検出手段は、前記相対角度検出手段の前記第１のセンサの出力値と前記第２のセンサの出力値との合計値が予め定められた第１の所定値以上である場合であって、当該第１のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値である第１の積算値が当該第２のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値である第２の積算値よりも大きい場合には当該第１のセンサに故障が生じていると判定し、当該第２の積算値が当該第１の積算値よりも大きい場合には当該第２のセンサに故障が生じていると判定することを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記故障検出手段は、前記相対角度検出手段の前記第１のセンサの出力値と前記第２のセンサの出力値との合計値が予め定められた第２の所定値以下である場合であって、当該第１のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値である第１の積算値が当該第２のセンサの出力値の変化量の絶対値の積算値である第２の積算値よりも小さい場合には当該第１のセンサに故障が生じていると判定し、当該第２の積算値が当該第１の積算値よりも小さい場合には当該第２のセンサに故障が生じていると判定することを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
第１の回転軸と第２の回転軸とを連結するトーションバーと、当該第１の回転軸または当該第２の回転軸に駆動力を付与する電動モータと、当該トーションバーの捩れ量に応じた値の電気信号を出力する第１のセンサおよび第２のセンサを有して当該第１の回転軸と当該第２の回転軸との相対回転角度を検出する相対角度検出手段と、当該電動モータに供給する目標電流を設定し、設定した目標電流を当該電動モータに供給するように制御するモータ制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置における当該相対角度検出手段の故障を検出する故障検出装置であって、
前記モータ制御手段が前記電動モータに予め定められた規定の目標電流を供給するよう制御した場合の前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの出力値に基づいて当該第１のセンサおよび当該第２のセンサの内、故障が生じているセンサを特定することを特徴とする故障検出装置。
【請求項７】
第１の回転軸と第２の回転軸とを連結するトーションバーと、当該第１の回転軸または当該第２の回転軸に駆動力を付与する電動モータと、当該トーションバーの捩れ量に応じた値の電気信号を出力する第１のセンサおよび第２のセンサを有して当該第１の回転軸と当該第２の回転軸との相対回転角度を検出する相対角度検出手段と、当該電動モータに供給する目標電流を設定し、設定した目標電流を当該電動モータに供給するように制御するモータ制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置における当該相対角度検出手段の故障を検出する故障検出方法であって、
前記モータ制御手段が前記電動モータに予め定められた規定の目標電流を供給するよう制御した場合の前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの出力値に基づいて当該第１のセンサおよび当該第２のセンサの内、故障が生じているセンサを特定することを特徴とする故障検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−１１１３３５（Ｐ２０１２−１１１３３５Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６１４９７（Ｐ２０１０−２６１４９７）
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【出願人】（０００１４６０１０）株式会社ショーワ (715)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【出願人】（０００１４６０１０）株式会社ショーワ (715)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]