電動パワーステアリング装置
【課題】トルクセンサ、または電流センサの異常時においても、継続して安定したステアリング操作を行なうことのできる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【解決手段】ステアリングの操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵軸に加わる軸力を検出する軸力センサと、モータに流れる実電流を検出する電流センサとを備え、更に、トルクセンサ、軸力センサ及び電流センサの異常を検出する異常検出手段を有する。そして、上記異常検出手段により、軸力センサが正常、且つトルクセンサが異常の場合には、軸力センサにて、トルクセンサの値を推定する。また、軸力センサが正常、且つ電流センサが異常の場合には、軸力センサ及びトルクセンサにて、電流センサの値を推定することができる構成とした。
【解決手段】ステアリングの操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵軸に加わる軸力を検出する軸力センサと、モータに流れる実電流を検出する電流センサとを備え、更に、トルクセンサ、軸力センサ及び電流センサの異常を検出する異常検出手段を有する。そして、上記異常検出手段により、軸力センサが正常、且つトルクセンサが異常の場合には、軸力センサにて、トルクセンサの値を推定する。また、軸力センサが正常、且つ電流センサが異常の場合には、軸力センサ及びトルクセンサにて、電流センサの値を推定することができる構成とした。
【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に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用のパワーステアリング装置には、モータを駆動源とする電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）がある。通常、このようなＥＰＳでは、トルクセンサにより、その操舵系に入力される操舵トルクが検出されており、操舵トルクに基づいて、操舵系に付与すべきアシスト力目標値が演算される。そして、そのアシスト力目標値に相当するモータトルクを発生させるべく、モータに対する駆動電力の供給を通じて、その作動が制御される構成となっている。
【０００３】
ところが、このような構成では、そのトルクセンサに異常が生じた場合には、操舵トルクに基づくパワーアシスト制御は実行できなくなる。そこで、従来、ステアリングセンサにより検出される操舵角に基づいて、その代替的なアシスト力目標値を演算する方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、その操舵角及び操舵方向の判定結果に基づくアシスト力目標値の算出に、ヒステリシス特性を持たせる方法が開示されている。また、特許文献２には、操舵角に対応する係数を操舵速度に乗ずることにより、そのアシスト力目標値を演算する方法が開示されている。そして、これにより、トルクセンサ異常時においても、好適にアシスト力を付与することができる構成になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３３８５６２号公報
【特許文献２】特開２００４−１１４７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これら従来の方法は、何れも操舵トルクに基づくアシスト力目標値を代替する目標値を演算する位置付けであり、その電流フィードバックループの要である、トルクセンサを欠いた状況下においては、その安定的な制御の継続可能性に疑問が残る。即ち、トルクセンサによる実トルクの検出ができない状態になることで、路面状況の変化等といった、外乱の影響を受けやすくなる虞があった。
【０００７】
更に、上記電流フィードバックループには、実電流値を検出する電流センサが必要であり、電流センサに異常が生じた場合には、上記電流フィードバックループ自体が構成できなくなり、最適なステアリング操作を行なうことができないという虞があり、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、トルクセンサ、または電流センサの異常時においても、継続して安定したステアリング操作を行なうことのできる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、操舵系にステアリング（２）操作を補助するアシスト力を付与すべく設けられた操舵力補助装置（１３）と、前記操舵力補助装置（１３）の駆動源であるモータ（１２）に対して駆動電力を供給することにより、操舵力補助装置（１３）の作動を制御する制御手段（２１）と、前記モータ（１２）が発生するアシスト力を操舵軸に伝え、操舵軸の軸長方向の移動に応じてなされる操舵を補助する電動パワーステアリング装置（１）において、前記ステアリング（２）の操舵トルクを検出するトルクセンサ（１５）と、前記操舵軸に加わる軸力を検出する軸力センサ（１７）と、前記モータ（１２）に流れる実電流を検出する電流センサ（２６）と、を備え、前記制御手段（２１）は、前記トルクセンサ（１５）、軸力センサ（１７）及び電流センサ（２６）の異常を検出する異常検出手段（２１）を有し、前記軸力センサ（１７）が正常、且つ前記トルクセンサ（１５）または前記電流センサ（２６）のどちらかが異常の場合には、前記軸力センサ（１７）にて検出された軸力を用いて、前記トルクセンサ（１５）または前記電流センサ（２６）のうち異常となったセンサの値を推定し、その推定した値に基づいて前記アシスト力を決定し、アシスト力の付与を継続すること、を要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、軸力センサが正常の場合、且つトルクセンサまたは電流センサのどちらかが異常の場合には、軸力センサにて、トルクセンサが異常の場合は、トルクセンサの値を推定、また、電流センサが異常の場合は、電流センサの値を推定することができる。
その結果、トルクセンサまたは電流センサが異常となった場合でも、アシスト力を継続して付与することができるので、安定したステアリング操作を行なうことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、トルクセンサ、または電流センサの異常時においても、継続して安定したステアリング操作を行なうことのできる電動パワーステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。
【図２】ＥＰＳの制御ブロック図。
【図３】アシスト制御判定を行なう処理手順を示す概略フローチャート。
【図４】操舵トルクセンサ異常判定を行う処理手順を示すフローチャート。
【図５】軸力センサ異常判定を行う処理手順を示すフローチャート。
【図６】電流センサ異常判定を行う処理手順を示すフローチャート。
【図７】アシスト制御判定を行なう処理手順を示す詳細フローチャート。
【図８】操舵トルク推定部のブロック図。
【図９】実電流の推定を行う処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、コラム型の電動パワーステアリング装置１（以下、ＥＰＳという）に具体化した本発明の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態のＥＰＳ１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。
【００１４】
尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、コラムシャフト８、インターミディエイトシャフト９、及びピニオンシャフト１０を連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド６を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪７の舵角が変更される。
【００１５】
また、ＥＰＳ１は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ１３と、ＥＰＳアクチュエータ１３の作動を制御するＥＣＵ１１とを備えている。
【００１６】
本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１３は、コラム型のＥＰＳアクチュエータであり、その駆動源であるモータ１２は、減速機構１４を介してコラムシャフト８と駆動連結されている。ＥＰＳアクチュエータ１３は、モータ１２の回転を減速機構１４により減速してコラムシャフト８に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する。
【００１７】
ＥＣＵ１１には、車速センサ１６、トルクセンサ１５、軸力センサ１７、及びモータ回転角センサ１８が接続されている。ＥＣＵ１１は、これら各センサの出力信号に基づいて、車速Ｖ、操舵トルクτ、軸力Ｆｒ及びモータ回転角θｍを検出する。例えば、本実施形態のトルクセンサ１５は、一対のレゾルバが図示しないトーションバーの両端に設けられたツインレゾルバ型のトルクセンサである。また、ＥＣＵ１１は、これらの検出される各状態量に基づいて目標アシスト力を演算し、モータ１２への駆動電力の供給を通じて、ＥＰＳアクチュエータ１３の作動、即ち、操舵系に付与するアシスト力を制御する。
【００１８】
次に、本実施形態のＥＰＳにおけるアシスト制御の態様について説明する。
図２に示すように、ＥＣＵ１１は、モータ制御信号を出力するマイコン２１と、そのモータ制御信号に基づいて、モータ１２に駆動電力を供給する駆動回路２５とを備えて構成されている。
【００１９】
本実施形態では、ＥＣＵ１１には、モータ１２に通電される実電流値Ｉｍを検出するための電流センサ２６、及びモータ１２の回転角θｍを検出するためのモータ回転角センサ１８（図１参照）が接続されている。そして、マイコン２１は、上記各車両状態量、並びにこれら電流センサ２６及びモータ回転角センサ１８の出力信号に基づき検出された、モータ１２の実電流値Ｉｍ及びモータ回転角θｍに基づいて、駆動回路２５に出力するモータ制御信号を生成する。
【００２０】
尚、以下に示す各制御ブロックは、マイコン２１が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。そして、同マイコン２１は、所定のサンプリング周期で上記各状態量を検出し、所定周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行することにより、モータ制御信号を生成する。
【００２１】
詳述すると、本実施形態のマイコン２１は、マイコン２１に入力する状態量の異常を検出する状態量異常検出部２２と、モータ１２に対する電力供給の目標値である電流指令値Ｉｑ*を演算する電流指令値演算部２３と、電流指令値演算部２３により演算された電流指令値Ｉｑ*に基づいてモータ制御信号を出力するモータ制御信号出力部２４とを備えている。
【００２２】
具体的には、状態量異常検出部２２は、操舵トルクτの異常を検出する操舵トルク異常検出部３０と、軸力Ｆｒの異常を検出する軸力異常検出部３１と、実電流Ｉｍの異常を検出する実電流異常検出部３２とを備えている。
【００２３】
操舵トルク異常検出部３０は、操舵トルクが正常な場合には、操舵トルク切替部３５の接点３５aに、操舵トルクτを出力する。一方、操舵トルクが異常な場合には、操舵トルク切替部３５の接点を３５aから、３５ｂに切替える、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒを出力する。操舵トルク異常検出フラグＳｔｒは、操舵トルクが正常な場合には「０」が（Ｓｔｒ＝「０」）、操舵トルクが異常な場合には「１」が（Ｓｔｒ＝「１」）セットされる。
【００２４】
軸力異常検出部３１は、後段に、操舵トルク推定部３３と、実電流推定部３４を有する構成となっている。操舵トルク推定部３３には、軸力Ｆｒ、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒ、軸力異常検出フラグＳｆｒ及び実電流異常検出フラグＳｃｕが入力されている。そして、実電流推定部３４には、軸力Ｆｒ、操舵トルクτ、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒ、軸力異常検出フラグＳｆｒ及び実電流異常検出フラグＳｃｕが入力されている。
【００２５】
そして、操舵トルク推定部３３は、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒが「１」（Ｓｔｒ＝「１」）、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」（Ｓｆｒ＝「０」）、及び実電流異常検出フラグＳｃｕが「０」（Ｓｃｕ＝「０」）の場合は、軸力Ｆｒによって推定操舵トルクτｓｕを演算する。演算された推定操舵トルクτｓｕは、操舵トルク切替部３５の接点３５ｂに接続される。
【００２６】
一方、実電流推定部３４は、実電流異常検出フラグＳｃｕが「１」（Ｓｃｕ＝「１」）、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」（Ｓｆｒ＝「０」）、及び操舵トルク異常検出フラグＳｔｒが「０」（Ｓｔｒ＝「０」）の場合は、軸力Ｆｒ及び操舵トルクτによって推定実電流Ｉｍｓｕを演算する。演算された推定実電流Ｉｍｓｕは、実電流切替部３６の接点３６aに接続される。
【００２７】
実電流異常検出部３２は、実電流が正常な場合には、実電流切替部３６の接点３６ｂに、実電流Ｉｍを出力する。一方、実電流が異常な場合には、実電流切替部３６の接点を３６ｂから、３６aに切替える、実電流異常検出フラグＳｃｕを出力する。実電流異常検出フラグＳｃｕは、実電流が正常な場合には「０」が（Ｓｃｕ＝「０」）、実電流が異常な場合には「１」が（Ｓｃｕ＝「１」）セットされる。
【００２８】
電流指令値演算部２３には、電流指令値Ｉｑ*を演算する操舵トルクτ１/電流指令値Ｉｑ*生成マップ部４０が設けられており、本実施形態では、この操舵トルクτ１/電流指令値Ｉｑ*生成マップ部４０には、車速Ｖ、および操舵トルクτ１が入力されるようになっている。そして、操舵トルクτ１/電流指令値Ｉｑ*生成マップ部４０は、操舵トルクτ１の絶対値が大きいほど、また車速Ｖが小さいほど、より大きなアシスト力を付与すべき旨の電流指令値Ｉｑ*を演算する構成となっている。
【００２９】
モータ制御信号出力部２４には、この電流指令値演算部２３が出力する電流指令値Ｉｑ*とともに、実電流切替部３６の接点３６ｃより入力された実電流値Ｉｍ１、およびモータ回転角センサ１８により検出されたモータ回転角θｍが入力される。そして、モータ制御信号出力部２３は、この電流指令値Ｉｑ*に実電流値Ｉｍ１を追従させるべく電流フィードバック制御を実行することによりモータ制御信号を演算する。
【００３０】
具体的には、本実施形態では、モータ１２には、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力の供給により回転するブラシレスモータが用いられている。そして、モータ制御信号出力部２４は、実電流値Ｉｍ１として入力されたモータ１２の相電流値（Ｉu,Ｉv,Ｉw）をｄ／ｑ座標系のｄ、ｑ軸電流値に変換（ｄ／ｑ変換）することにより、上記電流フィードバック制御を行う。
【００３１】
即ち、電流指令値Ｉｑ*は、ｑ軸電流指令値としてモータ制御信号出力部２４に入力され、モータ制御信号出力部２４は、モータ回転角センサ１８により検出されたモータ回転角θｍに基づいて相電流値（Ｉu,Ｉv,Ｉw）をｄ／ｑ変換する。また、モータ制御信号出力部２４は、そのｄ、ｑ軸電流値およびｑ軸電流指令値に基づいてｄ、ｑ軸電圧指令値を演算する。そして、そのｄ、ｑ軸電圧指令値をｄ／ｑ逆変換することにより相電圧指令値（Ｖu*,Ｖv*,Ｖw*）を演算し、当該相電圧指令値に基づいてモータ制御信号を生成する。
【００３２】
このようにして生成されたモータ制御信号は、マイコン２１から駆動回路２５へと出力され、同駆動回路２５によりモータ制御信号に基づく三相の駆動電力がモータ１２へと供給される。そして、その操舵トルクτ１に基づくアシスト力目標値としての電流指令値Ｉｑ*に相当するモータトルクが発生することにより、アシスト力目標値に対応するアシスト力が操舵系に付与される構成となっている。
【００３３】
次に、アシスト制御判定を行なう処理手順を図３に基づいて説明する。
まず、マイコン２１は、イグニッションスイッチ（以下、ＩＧと記す）がオンか否かを判定する（ステップＳ１０１）。そして、ＩＧがオフ（ステップＳ１０１：ＮＯ）の場合は、ステップＳ１０１を繰り返す。一方、マイコン２１は、ＩＧがオン（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）の場合は、初期設定を行なう（ステップＳ１０２）。
初期設定では、マイコン２１内部のＣＰＵ（記載せず）、ＲＯＭ（記載せず）、ＲＡＭ（記載せず）等の動作確認を行なう。
【００３４】
次に、マイコン２１は、検出された操舵トルク値が正常か異常かを、判定する操舵トルク異常検出処理を行なう（ステップＳ１０３）。そして、検出された軸力値が正常か異常かを、判定する軸力異常検出処理を行なう（ステップＳ１０４）。更に、検出された実電流値が正常か異常かを、判定する実電流異常検出処理を行なう（ステップＳ１０５）。そして、マイコン２１は、以上の異常検出処理の結果から、アシスト制御を停止するか、継続するかの判定を実施する（ステップＳ１０６）。そして、ＩＧがオフか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ＩＧがオン（ステップＳ１０７：ＮＯ）の場合は、ステップＳ１０３に戻り、ステップＳ１０３〜ステップＳ１０７を繰り返す。一方、マイコン２１は、ＩＧがオフ（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）の場合は、処理を終える。
【００３５】
次に、上記の異常検出処理について図４〜図６を用いて詳細に説明する。
図４は、操舵トルクセンサ異常検出を行う処理手順を示すフローチャートである。
マイコン２１は、操舵トルクτを読み込む（ステップＳ２０１）。そして、読み込んだ操舵トルクτが、操舵トルク上限異常閾値τuより大きいか否かを判定する（ステップＳ２０２）。操舵トルクτが、操舵トルク上限異常閾値τuより大きい場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）には、操舵トルクτが異常であると判定して、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒに「１」をセット（Ｓｔｒ＝「１」）し（ステップＳ２０３）、この処理からメインの処理に戻る。
【００３６】
一方、マイコン２１は、操舵トルクτが、操舵トルク上限異常閾値τu以下の場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）には、操舵トルクτが、操舵トルク下限異常閾値τｌより小さいか否かを判定する（ステップＳ２０４）。そして、マイコン２１は、操舵トルクτが、操舵トルク下限異常閾値τｌより小さい場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）には、操舵トルクτが異常であると判定して、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒに「１」をセット（Ｓｔｒ＝「１」）し（ステップＳ２０３）、この処理からメインの処理に戻る。一方、マイコン２１は、操舵トルクτが、操舵トルク下限異常閾値τｌ以上の場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）には、操舵トルクτが正常であると判定して、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒに「０」をセット（Ｓｔｒ＝「０」）し（ステップＳ２０５）、この処理からメインの処理に戻る。
【００３７】
図５は、軸力センサ異常検出を行う処理手順を示すフローチャートである。
マイコン２１は、軸力Ｆｒを読み込む（ステップＳ３０１）。そして、読み込んだ軸力Ｆｒが、軸力上限異常閾値Ｆｒuより大きいか否かを判定する（ステップＳ３０２）。軸力Ｆｒが、軸力上限異常閾値Ｆｒuより大きい場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）には、軸力Ｆｒが異常であると判定して、軸力異常検出フラグＳｆｒに「１」をセット（Ｓｆｒ＝「１」）し（ステップＳ３０３）、この処理からメインの処理に戻る。
【００３８】
一方、マイコン２１は、軸力Ｆｒが、軸力上限異常閾値Ｆｒu以下の場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）には、軸力Ｆｒが、軸力下限異常閾値Ｆｒｌより小さいか否かを判定する（ステップＳ３０４）。そして、マイコン２１は、軸力Ｆｒが、軸力下限異常閾値Ｆｒｌより小さい場合（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）には、軸力Ｆｒが異常であると判定して、軸力異常検出フラグＳｆｒに「１」をセット（Ｓｆｒ＝「１」）し（ステップＳ３０３）、この処理からメインの処理に戻る。一方、マイコン２１は、軸力Ｆｒが、軸力下限異常閾値Ｆｒｌ以上の場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）には、軸力Ｆｒが正常であると判定して、軸力異常検出フラグＳｆｒに「０」をセット（Ｓｆｒ＝「０」）し（ステップＳ３０５）、この処理からメインの処理に戻る。
【００３９】
図６は、電流センサ異常検出を行う処理手順を示すフローチャートである。
マイコン２１は、実電流Ｉｍを読み込む（ステップＳ４０１）。そして、読み込んだ実電流Ｉｍが、実電流上限異常閾値Ｉｍｕより大きいか否かを判定する（ステップＳ４０２）。マイコン２１は、実電流Ｉｍが、実電流上限異常閾値Ｉｍｕより大きい場合（ステップＳ４０２：ＹＥＳ）には、実電流Ｉｍが異常であると判定して、実電流異常検出フラグＳｃｕに「１」をセット（Ｓｃｕ＝「１」）し（ステップＳ４０３）、この処理からメインの処理に戻る。
【００４０】
一方、マイコン２１は、実電流Ｉｍが、実電流上限異常閾値Ｉｍｕ以下の場合（ステップＳ４０２：ＮＯ）には、実電流Ｉｍが、実電流下限異常閾値Ｉｍｌより小さいか否かを判定する（ステップＳ４０４）。そして、マイコン２１は、実電流Ｉｍが、実電流下限異常閾値Ｉｍｌより小さい場合（ステップＳ４０４：ＹＥＳ）には、実電流Ｉｍが異常であると判定して、実電流異常検出フラグＳｃｕに「１」をセット（Ｓｃｕ＝「１」）し（ステップＳ４０３）、この処理からメインの処理に戻る。一方、マイコン２１は、実電流Ｉｍが、実電流下限異常閾値Ｉｍｌ以上の場合（ステップＳ４０４：ＮＯ）には、実電流Ｉｍが正常であると判定して、実電流異常検出フラグＳｃｕに「０」をセット（Ｓｃｕ＝「０」）し（ステップＳ４０５）、この処理からメインの処理に戻る。
【００４１】
次に、アシスト制御判定を行なう処理手順について図７を用いて詳細に説明する。
まず、マイコン２１は、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒを読み込む（ステップＳ５０１）。次に、マイコン２１は、軸力異常検出フラグＳｆｒを読み込む（ステップＳ５０２）。そして、マイコン２１は、実電流異常検出フラグＳｃｕを読み込む（ステップＳ５０３）。
【００４２】
そして、マイコン２１は、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒが「０」か、否かを判定する（Ｓｔｒ＝「０」、ステップＳ５０４）。そして、マイコン２１は、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒが「０」でない場合（Ｓｔｒ＝「１」、ステップＳ５０４：ＮＯ）には、実電流異常検出フラグＳｃｕが「０」か、否かを判定する（Ｓｃｕ＝「０」、ステップＳ５０５）。そして、マイコン２１は、実電流異常検出フラグＳｃｕが「０」でない場合（Ｓｃｕ＝「１」、ステップＳ５０５：ＮＯ）には、アシスト制御を停止し（ステップＳ５０６）、この処理からメインの処理に戻る。
【００４３】
一方、マイコン２１は、実電流異常検出フラグＳｃｕが「０」の場合（Ｓｃｕ＝「０」、ステップＳ５０５：ＹＥＳ）には、実電流切替部３６の接点３６ｂ、３６ｃを接続する（ステップＳ５０７）。そして、マイコン２１は、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」か、否かを判定する（Ｓｆｒ＝「０」、ステップＳ５０８）。そして、マイコン２１は、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」でない場合（Ｓｆｒ＝「１」、ステップＳ５０８：ＮＯ）には、アシスト制御を停止し（ステップＳ５０６）、この処理からメインの処理に戻る。
【００４４】
一方、マイコン２１は、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」の場合（Ｓｆｒ＝「０」、ステップＳ５０８：ＹＥＳ）には、操舵トルクτの推定演算を行なう（ステップＳ５０９）。そして、マイコン２１は、操舵トルク切替部３５の接点３５ｂ、３５ｃを接続する（ステップＳ５１０）。そして、マイコン２１は、アシスト制御を継続し（ステップＳ５１１）、この処理からメインの処理に戻る。
【００４５】
一方、マイコン２１は、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒが「０」の場合（Ｓｔｒ＝「０」、ステップＳ５０４：ＹＥＳ）には、操舵トルク切替部３５の接点３５a、３５ｃを接続する（ステップＳ５１２）。そして、マイコン２１は、実電流異常検出フラグＳｃｕが「０」か、否かを判定する（Ｓｃｕ＝「０」、ステップＳ５１３）。そして、マイコン２１は、実電流異常検出フラグＳｃｕが「０」でない場合（Ｓｃｕ＝「１」、ステップＳ５１３：ＮＯ）には、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」か、否かを判定する（Ｓｆｒ＝「０」、ステップＳ５１４）。そして、マイコン２１は、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」でない場合（Ｓｆｒ＝「１」、ステップＳ５１４：ＮＯ）には、アシスト制御を停止し（ステップＳ５０６）、この処理からメインの処理に戻る。
【００４６】
一方、マイコン２１は、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」の場合（Ｓｆｒ＝「０」、ステップＳ５１４：ＹＥＳ）には、実電流Ｉｍの推定演算を行なう（ステップＳ５１５）。そして、マイコン２１は、実電流切替部３６の接点３６a、３６ｃを接続する（ステップＳ５１６）。そして、マイコン２１は、アシスト制御を継続し（ステップＳ５１１）、この処理からメインの処理に戻る。
【００４７】
更に、マイコン２１は、実電流異常検出フラグＳｃｕが「０」の場合（Ｓｃｕ＝「０」、ステップＳ５１３：ＹＥＳ）には、実電流切替部３６の接点３６ｂ、３６ｃを接続するを接続する（ステップＳ５１７）。そして、マイコン２１は、アシスト制御を継続し（ステップＳ５１１）、この処理からメインの処理に戻る。
【００４８】
次に、操舵トルク推定部３３の処理について図８を用いて説明する。
操舵トルク推定部３３は、軸力Ｆｒ/推定操舵トルクτｓｕ生成マップ部３３aと、軸力切替部３３ｂ及びメモリ３３ｍで構成されている。そして、操舵トルク推定部３３には、軸力Ｆｒ、軸力異常検出フラグＳｆｒ、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒ及び実電流異常検出フラグＳｃｕが入力され、推定操舵トルクτｓｕが出力される。
【００４９】
マイコン２１は、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒが「１」及び実電流異常検出フラグＳｃｕ「０」の場合には、軸力切替部３３ｂの接点３３ｂaと接点３３ｂｃを接続し、後段の軸力Ｆｒ/推定操舵トルクτｓｕ生成マップ部３３aに軸力Ｆｒを入力する。そして、軸力Ｆｒ/推定操舵トルクτｓｕ生成マップ部３３aは、入力された軸力Ｆｒに基づいて推定操舵トルクτｓｕを生成する。
【００５０】
次に、実電流推定部３４の処理手順について図９を用いて説明する。
まず、マイコン２１は、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒを読み込む（ステップＳ６０１）。そして、マイコン２１は、軸力異常検出フラグＳｆｒを読み込む（ステップＳ６０２）。更に、マイコン２１は、実電流異常検出フラグＳｃｕを読み込む（ステップＳ６０３）。
【００５１】
そして、マイコン２１は、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒが「０」か、否かを判定する（Ｓｔｒ＝「０」、ステップＳ６０４）。そして、マイコン２１は、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒが「０」の場合（Ｓｔｒ＝「０」、ステップＳ６０４：ＹＥＳ）には、
次に、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」か、否かを判定する（Ｓｆｒ＝「０」、ステップＳ６０５）。そして、マイコン２１は、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」の場合（Ｓｆｒ＝「０」、ステップＳ６０５：ＹＥＳ）には、実電流異常検出フラグＳｃｕが「１」か、否かを判定する（Ｓｃｕ＝「１」、ステップＳ６０６）。
【００５２】
そして、マイコン２１は、実電流異常検出フラグＳｃｕが「１」の場合（Ｓｃｕ＝「１」、ステップＳ６０６：ＹＥＳ）には、操舵トルクτを読み込む（ステップＳ６０７）。次に、マイコン２１は、軸力Ｆｒを読み込む（ステップＳ６０８）。更に、マイコン２１は、推定実電流Ｉｍｓｕを演算するために必要な、ＥＰＳを構成する各種パラメータを読み込む。即ち、コラムシャフトバネ定数Ｋ、モータギヤ比η、モータイナーシャＪ及びモータトルク定数Ｋｔを読み込む（ステップＳ６０９）。そして、マイコン２１は、下記（１）式にて推定実電流Ｉｍｓｕを演算し（ステップＳ６１０）、この処理からメインの処理に戻る。
Ｉｍｓｕ＝Ｊ/Ｋｔ×ｄ/ｄｔ（ｄ/ｄｔ（Ｆｔ−τ）/（Ｋ×η））・・・（１）式
【００５３】
以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
モータが発生するアシスト力を操舵軸に伝え、操舵軸の軸長方向の移動に応じてなされる操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、ステアリングの操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵軸に加わる軸力を検出する軸力センサと、モータに流れる実電流を検出する電流センサとを備え、更に、トルクセンサ、軸力センサ及び電流センサの異常を検出する異常検出手段を有する構成とした。
【００５４】
そして、本実施形態では、上記異常検出手段により、軸力センサが正常、且つトルクセンサが異常の場合には、軸力センサにて、トルクセンサの値を推定する。また、軸力センサが正常、且つ電流センサが異常の場合には、軸力センサ及びトルクセンサにて、電流センサの値を推定することができる構成とした。
【００５５】
その結果、トルクセンサまたは電流センサが異常となった場合でも、アシスト力を継続して付与することができるので、安定したステアリング操作を行なうことができる。
【００５６】
尚、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態では、本発明を、所謂コラム型のＥＰＳ１に具体化したが、本発明は、所謂ピニオン型やラックアシスト型のＥＰＳに適用してもよい。
【００５７】
・上記実施形態では、本発明を、ブラシレスモータを駆動源とするＥＰＳに具体化したが、本発明は、ブラシ付の直流モータを駆動源とするＥＰＳに適用してもよい。
【００５８】
・上記実施形態では、操舵トルク、軸力、実電流の異常検出を、それぞれの上限値異常閾値及び下限値異常閾値を用いて判定したが、他に、車速、ハンドル操舵角速度等を用いて更に高精度に判定してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１：電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２：ステアリング、
３：ステアリングシャフト、４：ラックアンドピニオン機構、５：ラック軸、
６：タイロッド、７：転舵輪、８：コラムシャフト、
９：インターミディエイトシャフト、１０：ピニオンシャフト、１１：ＥＣＵ、
１２：モータ、１３：ＥＰＳアクチュエータ、１４：減速機構、
１５：トルクセンサ、１６：車速センサ、１７：軸力センサ、１８：モータ回転角センサ、
２１：マイコン、２２：状態量異常検出部、２３：電流指令値演算部、
２４：モータ制御信号出力部、２５：駆動回路、２６：電流センサ、
３０：操舵トルク異常検出部、３１：軸力異常検出部、３２：実電流異常検出部、
３３：操舵トルク推定部、３３a：軸力Ｆｒ/推定操舵トルクτｓｕ生成マップ部、
３３ｂ：軸力切替部、３３ｂa、３３ｂｂ、３３ｂｃ：接点、
３３ｃ：メモリ（ＲＯＭ）、３４：実電流推定部、
３５：操舵トルク切替部、３６：実電流切替部、
３５a、３５ｂ、３５ｃ、３６a、３６ｂ、３６ｃ：接点、
４０：操舵トルクτ１/電流指令値Ｉｑ*生成マップ部、
Ｖ：車速、τ、τ１：操舵トルク、Ｆｒ：軸力、
Ｉｍ、Ｉｍ１：実電流、Ｉｑ*:電流指令値、θｍ：モータ回転角、
Ｓｔｒ：操舵トルク異常検出フラグ、Ｓｆｒ：軸力異常検出フラグ、
Ｓｃｕ：実電流異常検出フラグ、
τｓｕ：推定操舵トルク、Ｉｍｓｕ：推定実電流、
τｕ：操舵トルク上限異常閾値、τｌ：操舵トルク下限異常閾値、
Ｆｒｕ：軸力上限異常閾値、Ｆｒｌ：軸力下限異常閾値、
Ｉｍｕ：実電流上限異常閾値、Ｉｍｌ：実電流下限異常閾値、
Ｋ：コラムシャフトバネ定数、Ｊ：モータイナーシャ、Ｋｔ：モータトルク定数、
η：モータギヤ比
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用のパワーステアリング装置には、モータを駆動源とする電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）がある。通常、このようなＥＰＳでは、トルクセンサにより、その操舵系に入力される操舵トルクが検出されており、操舵トルクに基づいて、操舵系に付与すべきアシスト力目標値が演算される。そして、そのアシスト力目標値に相当するモータトルクを発生させるべく、モータに対する駆動電力の供給を通じて、その作動が制御される構成となっている。
【０００３】
ところが、このような構成では、そのトルクセンサに異常が生じた場合には、操舵トルクに基づくパワーアシスト制御は実行できなくなる。そこで、従来、ステアリングセンサにより検出される操舵角に基づいて、その代替的なアシスト力目標値を演算する方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、その操舵角及び操舵方向の判定結果に基づくアシスト力目標値の算出に、ヒステリシス特性を持たせる方法が開示されている。また、特許文献２には、操舵角に対応する係数を操舵速度に乗ずることにより、そのアシスト力目標値を演算する方法が開示されている。そして、これにより、トルクセンサ異常時においても、好適にアシスト力を付与することができる構成になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３３８５６２号公報
【特許文献２】特開２００４−１１４７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これら従来の方法は、何れも操舵トルクに基づくアシスト力目標値を代替する目標値を演算する位置付けであり、その電流フィードバックループの要である、トルクセンサを欠いた状況下においては、その安定的な制御の継続可能性に疑問が残る。即ち、トルクセンサによる実トルクの検出ができない状態になることで、路面状況の変化等といった、外乱の影響を受けやすくなる虞があった。
【０００７】
更に、上記電流フィードバックループには、実電流値を検出する電流センサが必要であり、電流センサに異常が生じた場合には、上記電流フィードバックループ自体が構成できなくなり、最適なステアリング操作を行なうことができないという虞があり、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、トルクセンサ、または電流センサの異常時においても、継続して安定したステアリング操作を行なうことのできる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、操舵系にステアリング（２）操作を補助するアシスト力を付与すべく設けられた操舵力補助装置（１３）と、前記操舵力補助装置（１３）の駆動源であるモータ（１２）に対して駆動電力を供給することにより、操舵力補助装置（１３）の作動を制御する制御手段（２１）と、前記モータ（１２）が発生するアシスト力を操舵軸に伝え、操舵軸の軸長方向の移動に応じてなされる操舵を補助する電動パワーステアリング装置（１）において、前記ステアリング（２）の操舵トルクを検出するトルクセンサ（１５）と、前記操舵軸に加わる軸力を検出する軸力センサ（１７）と、前記モータ（１２）に流れる実電流を検出する電流センサ（２６）と、を備え、前記制御手段（２１）は、前記トルクセンサ（１５）、軸力センサ（１７）及び電流センサ（２６）の異常を検出する異常検出手段（２１）を有し、前記軸力センサ（１７）が正常、且つ前記トルクセンサ（１５）または前記電流センサ（２６）のどちらかが異常の場合には、前記軸力センサ（１７）にて検出された軸力を用いて、前記トルクセンサ（１５）または前記電流センサ（２６）のうち異常となったセンサの値を推定し、その推定した値に基づいて前記アシスト力を決定し、アシスト力の付与を継続すること、を要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、軸力センサが正常の場合、且つトルクセンサまたは電流センサのどちらかが異常の場合には、軸力センサにて、トルクセンサが異常の場合は、トルクセンサの値を推定、また、電流センサが異常の場合は、電流センサの値を推定することができる。
その結果、トルクセンサまたは電流センサが異常となった場合でも、アシスト力を継続して付与することができるので、安定したステアリング操作を行なうことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、トルクセンサ、または電流センサの異常時においても、継続して安定したステアリング操作を行なうことのできる電動パワーステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。
【図２】ＥＰＳの制御ブロック図。
【図３】アシスト制御判定を行なう処理手順を示す概略フローチャート。
【図４】操舵トルクセンサ異常判定を行う処理手順を示すフローチャート。
【図５】軸力センサ異常判定を行う処理手順を示すフローチャート。
【図６】電流センサ異常判定を行う処理手順を示すフローチャート。
【図７】アシスト制御判定を行なう処理手順を示す詳細フローチャート。
【図８】操舵トルク推定部のブロック図。
【図９】実電流の推定を行う処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、コラム型の電動パワーステアリング装置１（以下、ＥＰＳという）に具体化した本発明の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態のＥＰＳ１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。
【００１４】
尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、コラムシャフト８、インターミディエイトシャフト９、及びピニオンシャフト１０を連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド６を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪７の舵角が変更される。
【００１５】
また、ＥＰＳ１は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ１３と、ＥＰＳアクチュエータ１３の作動を制御するＥＣＵ１１とを備えている。
【００１６】
本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１３は、コラム型のＥＰＳアクチュエータであり、その駆動源であるモータ１２は、減速機構１４を介してコラムシャフト８と駆動連結されている。ＥＰＳアクチュエータ１３は、モータ１２の回転を減速機構１４により減速してコラムシャフト８に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する。
【００１７】
ＥＣＵ１１には、車速センサ１６、トルクセンサ１５、軸力センサ１７、及びモータ回転角センサ１８が接続されている。ＥＣＵ１１は、これら各センサの出力信号に基づいて、車速Ｖ、操舵トルクτ、軸力Ｆｒ及びモータ回転角θｍを検出する。例えば、本実施形態のトルクセンサ１５は、一対のレゾルバが図示しないトーションバーの両端に設けられたツインレゾルバ型のトルクセンサである。また、ＥＣＵ１１は、これらの検出される各状態量に基づいて目標アシスト力を演算し、モータ１２への駆動電力の供給を通じて、ＥＰＳアクチュエータ１３の作動、即ち、操舵系に付与するアシスト力を制御する。
【００１８】
次に、本実施形態のＥＰＳにおけるアシスト制御の態様について説明する。
図２に示すように、ＥＣＵ１１は、モータ制御信号を出力するマイコン２１と、そのモータ制御信号に基づいて、モータ１２に駆動電力を供給する駆動回路２５とを備えて構成されている。
【００１９】
本実施形態では、ＥＣＵ１１には、モータ１２に通電される実電流値Ｉｍを検出するための電流センサ２６、及びモータ１２の回転角θｍを検出するためのモータ回転角センサ１８（図１参照）が接続されている。そして、マイコン２１は、上記各車両状態量、並びにこれら電流センサ２６及びモータ回転角センサ１８の出力信号に基づき検出された、モータ１２の実電流値Ｉｍ及びモータ回転角θｍに基づいて、駆動回路２５に出力するモータ制御信号を生成する。
【００２０】
尚、以下に示す各制御ブロックは、マイコン２１が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。そして、同マイコン２１は、所定のサンプリング周期で上記各状態量を検出し、所定周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行することにより、モータ制御信号を生成する。
【００２１】
詳述すると、本実施形態のマイコン２１は、マイコン２１に入力する状態量の異常を検出する状態量異常検出部２２と、モータ１２に対する電力供給の目標値である電流指令値Ｉｑ*を演算する電流指令値演算部２３と、電流指令値演算部２３により演算された電流指令値Ｉｑ*に基づいてモータ制御信号を出力するモータ制御信号出力部２４とを備えている。
【００２２】
具体的には、状態量異常検出部２２は、操舵トルクτの異常を検出する操舵トルク異常検出部３０と、軸力Ｆｒの異常を検出する軸力異常検出部３１と、実電流Ｉｍの異常を検出する実電流異常検出部３２とを備えている。
【００２３】
操舵トルク異常検出部３０は、操舵トルクが正常な場合には、操舵トルク切替部３５の接点３５aに、操舵トルクτを出力する。一方、操舵トルクが異常な場合には、操舵トルク切替部３５の接点を３５aから、３５ｂに切替える、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒを出力する。操舵トルク異常検出フラグＳｔｒは、操舵トルクが正常な場合には「０」が（Ｓｔｒ＝「０」）、操舵トルクが異常な場合には「１」が（Ｓｔｒ＝「１」）セットされる。
【００２４】
軸力異常検出部３１は、後段に、操舵トルク推定部３３と、実電流推定部３４を有する構成となっている。操舵トルク推定部３３には、軸力Ｆｒ、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒ、軸力異常検出フラグＳｆｒ及び実電流異常検出フラグＳｃｕが入力されている。そして、実電流推定部３４には、軸力Ｆｒ、操舵トルクτ、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒ、軸力異常検出フラグＳｆｒ及び実電流異常検出フラグＳｃｕが入力されている。
【００２５】
そして、操舵トルク推定部３３は、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒが「１」（Ｓｔｒ＝「１」）、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」（Ｓｆｒ＝「０」）、及び実電流異常検出フラグＳｃｕが「０」（Ｓｃｕ＝「０」）の場合は、軸力Ｆｒによって推定操舵トルクτｓｕを演算する。演算された推定操舵トルクτｓｕは、操舵トルク切替部３５の接点３５ｂに接続される。
【００２６】
一方、実電流推定部３４は、実電流異常検出フラグＳｃｕが「１」（Ｓｃｕ＝「１」）、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」（Ｓｆｒ＝「０」）、及び操舵トルク異常検出フラグＳｔｒが「０」（Ｓｔｒ＝「０」）の場合は、軸力Ｆｒ及び操舵トルクτによって推定実電流Ｉｍｓｕを演算する。演算された推定実電流Ｉｍｓｕは、実電流切替部３６の接点３６aに接続される。
【００２７】
実電流異常検出部３２は、実電流が正常な場合には、実電流切替部３６の接点３６ｂに、実電流Ｉｍを出力する。一方、実電流が異常な場合には、実電流切替部３６の接点を３６ｂから、３６aに切替える、実電流異常検出フラグＳｃｕを出力する。実電流異常検出フラグＳｃｕは、実電流が正常な場合には「０」が（Ｓｃｕ＝「０」）、実電流が異常な場合には「１」が（Ｓｃｕ＝「１」）セットされる。
【００２８】
電流指令値演算部２３には、電流指令値Ｉｑ*を演算する操舵トルクτ１/電流指令値Ｉｑ*生成マップ部４０が設けられており、本実施形態では、この操舵トルクτ１/電流指令値Ｉｑ*生成マップ部４０には、車速Ｖ、および操舵トルクτ１が入力されるようになっている。そして、操舵トルクτ１/電流指令値Ｉｑ*生成マップ部４０は、操舵トルクτ１の絶対値が大きいほど、また車速Ｖが小さいほど、より大きなアシスト力を付与すべき旨の電流指令値Ｉｑ*を演算する構成となっている。
【００２９】
モータ制御信号出力部２４には、この電流指令値演算部２３が出力する電流指令値Ｉｑ*とともに、実電流切替部３６の接点３６ｃより入力された実電流値Ｉｍ１、およびモータ回転角センサ１８により検出されたモータ回転角θｍが入力される。そして、モータ制御信号出力部２３は、この電流指令値Ｉｑ*に実電流値Ｉｍ１を追従させるべく電流フィードバック制御を実行することによりモータ制御信号を演算する。
【００３０】
具体的には、本実施形態では、モータ１２には、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力の供給により回転するブラシレスモータが用いられている。そして、モータ制御信号出力部２４は、実電流値Ｉｍ１として入力されたモータ１２の相電流値（Ｉu,Ｉv,Ｉw）をｄ／ｑ座標系のｄ、ｑ軸電流値に変換（ｄ／ｑ変換）することにより、上記電流フィードバック制御を行う。
【００３１】
即ち、電流指令値Ｉｑ*は、ｑ軸電流指令値としてモータ制御信号出力部２４に入力され、モータ制御信号出力部２４は、モータ回転角センサ１８により検出されたモータ回転角θｍに基づいて相電流値（Ｉu,Ｉv,Ｉw）をｄ／ｑ変換する。また、モータ制御信号出力部２４は、そのｄ、ｑ軸電流値およびｑ軸電流指令値に基づいてｄ、ｑ軸電圧指令値を演算する。そして、そのｄ、ｑ軸電圧指令値をｄ／ｑ逆変換することにより相電圧指令値（Ｖu*,Ｖv*,Ｖw*）を演算し、当該相電圧指令値に基づいてモータ制御信号を生成する。
【００３２】
このようにして生成されたモータ制御信号は、マイコン２１から駆動回路２５へと出力され、同駆動回路２５によりモータ制御信号に基づく三相の駆動電力がモータ１２へと供給される。そして、その操舵トルクτ１に基づくアシスト力目標値としての電流指令値Ｉｑ*に相当するモータトルクが発生することにより、アシスト力目標値に対応するアシスト力が操舵系に付与される構成となっている。
【００３３】
次に、アシスト制御判定を行なう処理手順を図３に基づいて説明する。
まず、マイコン２１は、イグニッションスイッチ（以下、ＩＧと記す）がオンか否かを判定する（ステップＳ１０１）。そして、ＩＧがオフ（ステップＳ１０１：ＮＯ）の場合は、ステップＳ１０１を繰り返す。一方、マイコン２１は、ＩＧがオン（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）の場合は、初期設定を行なう（ステップＳ１０２）。
初期設定では、マイコン２１内部のＣＰＵ（記載せず）、ＲＯＭ（記載せず）、ＲＡＭ（記載せず）等の動作確認を行なう。
【００３４】
次に、マイコン２１は、検出された操舵トルク値が正常か異常かを、判定する操舵トルク異常検出処理を行なう（ステップＳ１０３）。そして、検出された軸力値が正常か異常かを、判定する軸力異常検出処理を行なう（ステップＳ１０４）。更に、検出された実電流値が正常か異常かを、判定する実電流異常検出処理を行なう（ステップＳ１０５）。そして、マイコン２１は、以上の異常検出処理の結果から、アシスト制御を停止するか、継続するかの判定を実施する（ステップＳ１０６）。そして、ＩＧがオフか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ＩＧがオン（ステップＳ１０７：ＮＯ）の場合は、ステップＳ１０３に戻り、ステップＳ１０３〜ステップＳ１０７を繰り返す。一方、マイコン２１は、ＩＧがオフ（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）の場合は、処理を終える。
【００３５】
次に、上記の異常検出処理について図４〜図６を用いて詳細に説明する。
図４は、操舵トルクセンサ異常検出を行う処理手順を示すフローチャートである。
マイコン２１は、操舵トルクτを読み込む（ステップＳ２０１）。そして、読み込んだ操舵トルクτが、操舵トルク上限異常閾値τuより大きいか否かを判定する（ステップＳ２０２）。操舵トルクτが、操舵トルク上限異常閾値τuより大きい場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）には、操舵トルクτが異常であると判定して、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒに「１」をセット（Ｓｔｒ＝「１」）し（ステップＳ２０３）、この処理からメインの処理に戻る。
【００３６】
一方、マイコン２１は、操舵トルクτが、操舵トルク上限異常閾値τu以下の場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）には、操舵トルクτが、操舵トルク下限異常閾値τｌより小さいか否かを判定する（ステップＳ２０４）。そして、マイコン２１は、操舵トルクτが、操舵トルク下限異常閾値τｌより小さい場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）には、操舵トルクτが異常であると判定して、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒに「１」をセット（Ｓｔｒ＝「１」）し（ステップＳ２０３）、この処理からメインの処理に戻る。一方、マイコン２１は、操舵トルクτが、操舵トルク下限異常閾値τｌ以上の場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）には、操舵トルクτが正常であると判定して、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒに「０」をセット（Ｓｔｒ＝「０」）し（ステップＳ２０５）、この処理からメインの処理に戻る。
【００３７】
図５は、軸力センサ異常検出を行う処理手順を示すフローチャートである。
マイコン２１は、軸力Ｆｒを読み込む（ステップＳ３０１）。そして、読み込んだ軸力Ｆｒが、軸力上限異常閾値Ｆｒuより大きいか否かを判定する（ステップＳ３０２）。軸力Ｆｒが、軸力上限異常閾値Ｆｒuより大きい場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）には、軸力Ｆｒが異常であると判定して、軸力異常検出フラグＳｆｒに「１」をセット（Ｓｆｒ＝「１」）し（ステップＳ３０３）、この処理からメインの処理に戻る。
【００３８】
一方、マイコン２１は、軸力Ｆｒが、軸力上限異常閾値Ｆｒu以下の場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）には、軸力Ｆｒが、軸力下限異常閾値Ｆｒｌより小さいか否かを判定する（ステップＳ３０４）。そして、マイコン２１は、軸力Ｆｒが、軸力下限異常閾値Ｆｒｌより小さい場合（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）には、軸力Ｆｒが異常であると判定して、軸力異常検出フラグＳｆｒに「１」をセット（Ｓｆｒ＝「１」）し（ステップＳ３０３）、この処理からメインの処理に戻る。一方、マイコン２１は、軸力Ｆｒが、軸力下限異常閾値Ｆｒｌ以上の場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）には、軸力Ｆｒが正常であると判定して、軸力異常検出フラグＳｆｒに「０」をセット（Ｓｆｒ＝「０」）し（ステップＳ３０５）、この処理からメインの処理に戻る。
【００３９】
図６は、電流センサ異常検出を行う処理手順を示すフローチャートである。
マイコン２１は、実電流Ｉｍを読み込む（ステップＳ４０１）。そして、読み込んだ実電流Ｉｍが、実電流上限異常閾値Ｉｍｕより大きいか否かを判定する（ステップＳ４０２）。マイコン２１は、実電流Ｉｍが、実電流上限異常閾値Ｉｍｕより大きい場合（ステップＳ４０２：ＹＥＳ）には、実電流Ｉｍが異常であると判定して、実電流異常検出フラグＳｃｕに「１」をセット（Ｓｃｕ＝「１」）し（ステップＳ４０３）、この処理からメインの処理に戻る。
【００４０】
一方、マイコン２１は、実電流Ｉｍが、実電流上限異常閾値Ｉｍｕ以下の場合（ステップＳ４０２：ＮＯ）には、実電流Ｉｍが、実電流下限異常閾値Ｉｍｌより小さいか否かを判定する（ステップＳ４０４）。そして、マイコン２１は、実電流Ｉｍが、実電流下限異常閾値Ｉｍｌより小さい場合（ステップＳ４０４：ＹＥＳ）には、実電流Ｉｍが異常であると判定して、実電流異常検出フラグＳｃｕに「１」をセット（Ｓｃｕ＝「１」）し（ステップＳ４０３）、この処理からメインの処理に戻る。一方、マイコン２１は、実電流Ｉｍが、実電流下限異常閾値Ｉｍｌ以上の場合（ステップＳ４０４：ＮＯ）には、実電流Ｉｍが正常であると判定して、実電流異常検出フラグＳｃｕに「０」をセット（Ｓｃｕ＝「０」）し（ステップＳ４０５）、この処理からメインの処理に戻る。
【００４１】
次に、アシスト制御判定を行なう処理手順について図７を用いて詳細に説明する。
まず、マイコン２１は、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒを読み込む（ステップＳ５０１）。次に、マイコン２１は、軸力異常検出フラグＳｆｒを読み込む（ステップＳ５０２）。そして、マイコン２１は、実電流異常検出フラグＳｃｕを読み込む（ステップＳ５０３）。
【００４２】
そして、マイコン２１は、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒが「０」か、否かを判定する（Ｓｔｒ＝「０」、ステップＳ５０４）。そして、マイコン２１は、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒが「０」でない場合（Ｓｔｒ＝「１」、ステップＳ５０４：ＮＯ）には、実電流異常検出フラグＳｃｕが「０」か、否かを判定する（Ｓｃｕ＝「０」、ステップＳ５０５）。そして、マイコン２１は、実電流異常検出フラグＳｃｕが「０」でない場合（Ｓｃｕ＝「１」、ステップＳ５０５：ＮＯ）には、アシスト制御を停止し（ステップＳ５０６）、この処理からメインの処理に戻る。
【００４３】
一方、マイコン２１は、実電流異常検出フラグＳｃｕが「０」の場合（Ｓｃｕ＝「０」、ステップＳ５０５：ＹＥＳ）には、実電流切替部３６の接点３６ｂ、３６ｃを接続する（ステップＳ５０７）。そして、マイコン２１は、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」か、否かを判定する（Ｓｆｒ＝「０」、ステップＳ５０８）。そして、マイコン２１は、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」でない場合（Ｓｆｒ＝「１」、ステップＳ５０８：ＮＯ）には、アシスト制御を停止し（ステップＳ５０６）、この処理からメインの処理に戻る。
【００４４】
一方、マイコン２１は、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」の場合（Ｓｆｒ＝「０」、ステップＳ５０８：ＹＥＳ）には、操舵トルクτの推定演算を行なう（ステップＳ５０９）。そして、マイコン２１は、操舵トルク切替部３５の接点３５ｂ、３５ｃを接続する（ステップＳ５１０）。そして、マイコン２１は、アシスト制御を継続し（ステップＳ５１１）、この処理からメインの処理に戻る。
【００４５】
一方、マイコン２１は、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒが「０」の場合（Ｓｔｒ＝「０」、ステップＳ５０４：ＹＥＳ）には、操舵トルク切替部３５の接点３５a、３５ｃを接続する（ステップＳ５１２）。そして、マイコン２１は、実電流異常検出フラグＳｃｕが「０」か、否かを判定する（Ｓｃｕ＝「０」、ステップＳ５１３）。そして、マイコン２１は、実電流異常検出フラグＳｃｕが「０」でない場合（Ｓｃｕ＝「１」、ステップＳ５１３：ＮＯ）には、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」か、否かを判定する（Ｓｆｒ＝「０」、ステップＳ５１４）。そして、マイコン２１は、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」でない場合（Ｓｆｒ＝「１」、ステップＳ５１４：ＮＯ）には、アシスト制御を停止し（ステップＳ５０６）、この処理からメインの処理に戻る。
【００４６】
一方、マイコン２１は、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」の場合（Ｓｆｒ＝「０」、ステップＳ５１４：ＹＥＳ）には、実電流Ｉｍの推定演算を行なう（ステップＳ５１５）。そして、マイコン２１は、実電流切替部３６の接点３６a、３６ｃを接続する（ステップＳ５１６）。そして、マイコン２１は、アシスト制御を継続し（ステップＳ５１１）、この処理からメインの処理に戻る。
【００４７】
更に、マイコン２１は、実電流異常検出フラグＳｃｕが「０」の場合（Ｓｃｕ＝「０」、ステップＳ５１３：ＹＥＳ）には、実電流切替部３６の接点３６ｂ、３６ｃを接続するを接続する（ステップＳ５１７）。そして、マイコン２１は、アシスト制御を継続し（ステップＳ５１１）、この処理からメインの処理に戻る。
【００４８】
次に、操舵トルク推定部３３の処理について図８を用いて説明する。
操舵トルク推定部３３は、軸力Ｆｒ/推定操舵トルクτｓｕ生成マップ部３３aと、軸力切替部３３ｂ及びメモリ３３ｍで構成されている。そして、操舵トルク推定部３３には、軸力Ｆｒ、軸力異常検出フラグＳｆｒ、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒ及び実電流異常検出フラグＳｃｕが入力され、推定操舵トルクτｓｕが出力される。
【００４９】
マイコン２１は、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒが「１」及び実電流異常検出フラグＳｃｕ「０」の場合には、軸力切替部３３ｂの接点３３ｂaと接点３３ｂｃを接続し、後段の軸力Ｆｒ/推定操舵トルクτｓｕ生成マップ部３３aに軸力Ｆｒを入力する。そして、軸力Ｆｒ/推定操舵トルクτｓｕ生成マップ部３３aは、入力された軸力Ｆｒに基づいて推定操舵トルクτｓｕを生成する。
【００５０】
次に、実電流推定部３４の処理手順について図９を用いて説明する。
まず、マイコン２１は、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒを読み込む（ステップＳ６０１）。そして、マイコン２１は、軸力異常検出フラグＳｆｒを読み込む（ステップＳ６０２）。更に、マイコン２１は、実電流異常検出フラグＳｃｕを読み込む（ステップＳ６０３）。
【００５１】
そして、マイコン２１は、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒが「０」か、否かを判定する（Ｓｔｒ＝「０」、ステップＳ６０４）。そして、マイコン２１は、操舵トルク異常検出フラグＳｔｒが「０」の場合（Ｓｔｒ＝「０」、ステップＳ６０４：ＹＥＳ）には、
次に、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」か、否かを判定する（Ｓｆｒ＝「０」、ステップＳ６０５）。そして、マイコン２１は、軸力異常検出フラグＳｆｒが「０」の場合（Ｓｆｒ＝「０」、ステップＳ６０５：ＹＥＳ）には、実電流異常検出フラグＳｃｕが「１」か、否かを判定する（Ｓｃｕ＝「１」、ステップＳ６０６）。
【００５２】
そして、マイコン２１は、実電流異常検出フラグＳｃｕが「１」の場合（Ｓｃｕ＝「１」、ステップＳ６０６：ＹＥＳ）には、操舵トルクτを読み込む（ステップＳ６０７）。次に、マイコン２１は、軸力Ｆｒを読み込む（ステップＳ６０８）。更に、マイコン２１は、推定実電流Ｉｍｓｕを演算するために必要な、ＥＰＳを構成する各種パラメータを読み込む。即ち、コラムシャフトバネ定数Ｋ、モータギヤ比η、モータイナーシャＪ及びモータトルク定数Ｋｔを読み込む（ステップＳ６０９）。そして、マイコン２１は、下記（１）式にて推定実電流Ｉｍｓｕを演算し（ステップＳ６１０）、この処理からメインの処理に戻る。
Ｉｍｓｕ＝Ｊ/Ｋｔ×ｄ/ｄｔ（ｄ/ｄｔ（Ｆｔ−τ）/（Ｋ×η））・・・（１）式
【００５３】
以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
モータが発生するアシスト力を操舵軸に伝え、操舵軸の軸長方向の移動に応じてなされる操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、ステアリングの操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵軸に加わる軸力を検出する軸力センサと、モータに流れる実電流を検出する電流センサとを備え、更に、トルクセンサ、軸力センサ及び電流センサの異常を検出する異常検出手段を有する構成とした。
【００５４】
そして、本実施形態では、上記異常検出手段により、軸力センサが正常、且つトルクセンサが異常の場合には、軸力センサにて、トルクセンサの値を推定する。また、軸力センサが正常、且つ電流センサが異常の場合には、軸力センサ及びトルクセンサにて、電流センサの値を推定することができる構成とした。
【００５５】
その結果、トルクセンサまたは電流センサが異常となった場合でも、アシスト力を継続して付与することができるので、安定したステアリング操作を行なうことができる。
【００５６】
尚、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態では、本発明を、所謂コラム型のＥＰＳ１に具体化したが、本発明は、所謂ピニオン型やラックアシスト型のＥＰＳに適用してもよい。
【００５７】
・上記実施形態では、本発明を、ブラシレスモータを駆動源とするＥＰＳに具体化したが、本発明は、ブラシ付の直流モータを駆動源とするＥＰＳに適用してもよい。
【００５８】
・上記実施形態では、操舵トルク、軸力、実電流の異常検出を、それぞれの上限値異常閾値及び下限値異常閾値を用いて判定したが、他に、車速、ハンドル操舵角速度等を用いて更に高精度に判定してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１：電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２：ステアリング、
３：ステアリングシャフト、４：ラックアンドピニオン機構、５：ラック軸、
６：タイロッド、７：転舵輪、８：コラムシャフト、
９：インターミディエイトシャフト、１０：ピニオンシャフト、１１：ＥＣＵ、
１２：モータ、１３：ＥＰＳアクチュエータ、１４：減速機構、
１５：トルクセンサ、１６：車速センサ、１７：軸力センサ、１８：モータ回転角センサ、
２１：マイコン、２２：状態量異常検出部、２３：電流指令値演算部、
２４：モータ制御信号出力部、２５：駆動回路、２６：電流センサ、
３０：操舵トルク異常検出部、３１：軸力異常検出部、３２：実電流異常検出部、
３３：操舵トルク推定部、３３a：軸力Ｆｒ/推定操舵トルクτｓｕ生成マップ部、
３３ｂ：軸力切替部、３３ｂa、３３ｂｂ、３３ｂｃ：接点、
３３ｃ：メモリ（ＲＯＭ）、３４：実電流推定部、
３５：操舵トルク切替部、３６：実電流切替部、
３５a、３５ｂ、３５ｃ、３６a、３６ｂ、３６ｃ：接点、
４０：操舵トルクτ１/電流指令値Ｉｑ*生成マップ部、
Ｖ：車速、τ、τ１：操舵トルク、Ｆｒ：軸力、
Ｉｍ、Ｉｍ１：実電流、Ｉｑ*:電流指令値、θｍ：モータ回転角、
Ｓｔｒ：操舵トルク異常検出フラグ、Ｓｆｒ：軸力異常検出フラグ、
Ｓｃｕ：実電流異常検出フラグ、
τｓｕ：推定操舵トルク、Ｉｍｓｕ：推定実電流、
τｕ：操舵トルク上限異常閾値、τｌ：操舵トルク下限異常閾値、
Ｆｒｕ：軸力上限異常閾値、Ｆｒｌ：軸力下限異常閾値、
Ｉｍｕ：実電流上限異常閾値、Ｉｍｌ：実電流下限異常閾値、
Ｋ：コラムシャフトバネ定数、Ｊ：モータイナーシャ、Ｋｔ：モータトルク定数、
η：モータギヤ比
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵系にステアリング操作を補助するアシスト力を付与すべく設けられた操舵力補助装置と、
前記操舵力補助装置の駆動源であるモータに対して駆動電力を供給することにより、操舵力補助装置の作動を制御する制御手段と、
前記モータが発生するアシスト力を操舵軸に伝え、操舵軸の軸長方向の移動に応じてなされる操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、
前記ステアリングの操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記操舵軸に加わる軸力を検出する軸力センサと、
前記モータに流れる実電流を検出する電流センサと、を備え、
前記制御手段は、前記トルクセンサ、軸力センサ及び電流センサの異常を検出する異常検出手段を有し、
前記軸力センサが正常、且つ前記トルクセンサまたは前記電流センサのどちらかが異常の場合には、前記軸力センサにて検出された軸力を用いて、前記トルクセンサまたは前記電流センサのうち異常となったセンサの値を推定し、その推定した値に基づいて前記アシスト力を決定し、アシスト力の付与を継続すること、
を特徴とした電動パワーステアリング装置。
【請求項１】
操舵系にステアリング操作を補助するアシスト力を付与すべく設けられた操舵力補助装置と、
前記操舵力補助装置の駆動源であるモータに対して駆動電力を供給することにより、操舵力補助装置の作動を制御する制御手段と、
前記モータが発生するアシスト力を操舵軸に伝え、操舵軸の軸長方向の移動に応じてなされる操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、
前記ステアリングの操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記操舵軸に加わる軸力を検出する軸力センサと、
前記モータに流れる実電流を検出する電流センサと、を備え、
前記制御手段は、前記トルクセンサ、軸力センサ及び電流センサの異常を検出する異常検出手段を有し、
前記軸力センサが正常、且つ前記トルクセンサまたは前記電流センサのどちらかが異常の場合には、前記軸力センサにて検出された軸力を用いて、前記トルクセンサまたは前記電流センサのうち異常となったセンサの値を推定し、その推定した値に基づいて前記アシスト力を決定し、アシスト力の付与を継続すること、
を特徴とした電動パワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１０３６０１（Ｐ２０１３−１０３６０１Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４８５１５（Ｐ２０１１−２４８５１５）
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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