CN103129612A

CN103129612A - 车辆用转向装置

Info

Publication number: CN103129612A
Application number: CN2012104950786A
Authority: CN
Inventors: 叶山良平
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2032-11-28
Also published as: JP2013116685A; US20130144493A1; JP5971512B2; CN103129612B; EP2599686B1; US9043091B2; EP2599686A1

Abstract

本发明提供一种车辆用转向装置。传感器故障判定部（55）若检测出部分的故障，则将控制模式从第1控制模式切换为第2控制模式。若控制模式从第1控制模式切换为第2控制模式，则沿角度传感器（11）刚产生部分故障之前的与转向盘（2）的旋转方向对应的方向旋转驱动转舵用马达（3）。而且，若转向盘（2）的操作角速度ωh的绝对值超过阈值β（V），则判断为驾驶员朝向与现在的转舵方向相反的方向操作了转向盘（2），转舵用马达（3）的旋转方向被反转。

Description

车辆用转向装置

技术领域

本发明涉及操作部件与转向机构未机械式地结合而通过马达驱动转向机构的车辆用转向装置。

背景技术

日本特开2004－90784号公报中提出一种如下的电动转向系统：作为转向部件的转向盘与转向机构不进行机械式的结合，通过角度传感器检测转向盘的操作角，并且根据该传感器输出将被控制的转舵用马达（转向用致动器）的驱动力传递给转向机构。

在电动转向系统中，没有转向盘与转向机构的机械式的连结，所以能够防止车辆碰撞时转向盘向上推，并且能够使转向机构的构成简单化以及轻型化。另外，转向盘的配置位置的自由度增加，进而也可以采用转向盘以外的操纵杆或者踏板等其他的操作单元。

在上述电动转向系统中，转向盘与转向机构不进行机械式地结合，所以若转舵用马达、用于检测转向盘的操作角的角度传感器等电气设备发生故障，则不能进行转向控制。于是，提出一种如下的方案：预先设置多个转舵用马达、角度传感器等电气设备，在某个电气设备发生故障时，取代该电气设备而使用其他未发生故障的电气设备，从而能够避免不能够进行转向这样的问题。然而，在这样的构成中，因为需要设置多个各电气设备，所以成本变高。

发明内容

本发明提供一种即使在用于检测操作部件的操作角的角度传感器中产生能够检测操作角速度但不能够检测操作角那样的部分的故障的情况下，也能够不使用用于检测操作部件的操作角的其他角度传感器，而简单地进行转向控制的车辆用转向装置。

根据本发明的实施例的特征，在未检测出角度传感器的部分的故障时，通过第1控制单元来控制转舵用马达，在检测出角度传感器的部分的故障时，通过第2控制单元来控制转舵用马达。根据第2控制单元，在转舵用马达被单向地旋转驱动，并且每当基于角度传感器的输出信号所检测的操作角速度的绝对值超过规定的阈值时，使转舵用马达的旋转方向反转。由此，即使在角度传感器中产生不能够检测角度传感器的部操作角的那样的部分的故障的情况下，也不必使用用于检测操作部件的操作角的其他的角度传感器，而简单地进行转向控制。

根据本发明的实施例的其他特征，还包括用于检测车速的车速检测单元，上述第2控制单元包括根据由上述车速检测单元检测的车速来使上述转舵用马达的旋转速度变更的单元。

根据本发明的实施例的其他特征，上述第2控制单元包括根据由上述车速检测单元检测的车速来使上述阈值变更的单元。

附图说明

参照附图对实施方式进行描述，从而本发明的上述以及进一步的目标、特征和优点会更明显，其中，相同的参照符号表示相同的元件。

图1是用于说明本发明的一实施方式所涉及的车辆用转向装置的构成的示意图。

图2是表示ECU的电构成的框图。

图3是用于说明转舵用马达的构成的示意图。

图4是表示转舵用马达控制部的构成的框图。

图5是表示第2目标转舵运算部的动作的流程图。以及

图6是表示反作用力马达控制部的构成的框图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的实施方式

图1是用于说明本发明的一实施方式所涉及的车辆用转向装置的构成的示意图，表示电动转向系统的构成。车辆用转向装置1具备驾驶员为了转向而操作的作为操作部件的转向盘2、根据转向盘2的旋转操作而被驱动的转舵用马达（转向用致动器）3、和将转舵用马达3的驱动力传递给作为转向车轮的前方左右车轮5的转向器4。在转向盘2与包括转舵用马达3等的转向机构6之间不存在施加给转向盘2的操作转矩被机械式地传递给转向机构6这样的机械式的结合，根据转向盘2的操作量（操作角或者操作转矩）来驱动控制转舵用马达3，从而车轮5被转舵。

转舵用马达3由无刷马达构成。在转舵用马达3上设置有用于检测转舵用马达3的转子的旋转角的分解器（resolver）等旋转角传感器21。转向器4具有运动变换机构，该运动变换机构将转舵用马达3的输出轴的旋转运动变换为转向拉杆7的直线运动（车辆左右方向的直线运动）。转向拉杆7的动作经由转向横拉杆8以及转向节臂9传递给车轮5，车轮5的束角（转舵角）变化。换句话说，转向机构6由转舵用马达3、转向器4、转向拉杆7、转向横拉杆8以及转向节臂9构成。

若转舵用马达3沿正转方向旋转，则车轮5的转舵角在使车辆向左方向换向的方向（左转舵方向）上变化，若转舵用马达3沿反转方向旋转，则车轮5的转舵角在使车辆向右方向换向的方向（右转舵方向）上变化。此外，在未驱动转舵用马达3的状态下，设定车轮定位，以便车轮5能够通过自对准转矩而恢复为直行转向位置。

转向盘2与可旋转地支承在车体侧的旋转轴10连结。该旋转轴10设置有反作用力马达（反作用力致动器）19，该反作用力马达（反作用力致动器）19产生作用于转向盘2的反作用力转矩（操作反作用力）。该反作用力马达19由具有与旋转轴10一体的输出轴的无刷马达等电动马达构成。在反作用力马达19上设置有用于检测反作用力马达19的转子的旋转角（转子角）的分解器等旋转角传感器22。

在车体与旋转轴10之间设置有弹性部件15，该弹性部件15赋予使转向盘2恢复为直行转向位置的方向的弹力。该弹性部件15例如能够由对旋转轴10赋予弹力的弹簧构成。在反作用力马达19不对旋转轴10施加转矩时，转向盘2通过弹性部件15的弹力恢复为直行转向位置。

为了检测转向盘2的操作角（旋转角）δh等，设置有用于检测旋转轴10的旋转角的角度传感器11。角度传感器11是根据旋转轴10的旋转位移量来输出相互相位不同的两种脉冲串（A相输出信号以及B相输出信号）的光学式旋转编码器。

另外，为了检测驾驶员作用于转向盘2的转向转矩Th，设置有用于检测由旋转轴10传递的转矩的转矩传感器12。并且，具备用于检测车辆的舵角（车轮5的转舵角）δ的转舵角传感器13。转舵角传感器13例如由对与转舵角δ对应的转向拉杆7的工作量进行检测的电位器构成。转舵角传感器13例如以转舵角检测开始时的车轮4的转舵角度位置为基准位置，检测来自基准位置的车轮4的转舵角变化量作为转舵角δ。若车轮4向左转舵方向转舵，则转舵角δ增加，若车轮4向右转舵方向转舵，则转舵角δ减少。因此，若转舵用马达3沿正转方向旋转，则转舵角δ增加，若转舵用马达3沿反转方向旋转，则转舵角δ减少。另外，设置有检测车速V的速度传感器14。

角度传感器11、转矩传感器12、速度传感器14以及旋转角传感器21、22分别与ECU30连接。ECU30控制转舵用马达3以及反作用力马达19。

图2是表示ECU30的电构成的框图。ECU30具备：微型计算机31；驱动电路（逆变电路）32，其被微型计算机31控制，且向转舵用马达3供给电力；电流检测部33，其对流向转舵用马达3的马达电流进行检测；驱动电路（逆变电路）34，其被微型计算机31控制，且向反作用力马达19供给电力；电流检测部35，其对流向反作用力马达19的马达电流进行检测。

微型计算机31具备CPU以及存储器（ROM、RAM、非易失性存储器等），并通过执行规定的程序而作为多个功能处理部发挥作用。在该多个功能处理部中具备用于控制转舵用马达3的转舵用马达控制部40、和用于控制反作用力马达19的反作用力马达控制部70。

通常状态下，转舵用马达控制部40基于由速度传感器14检测出的车速V、根据角度传感器11的输出信号所检测出的操作角δh以及由转舵角传感器13检测出的转舵角δ经由驱动电路32来驱动转舵用马达3，从而实现与转向状况对应的转向控制。另外，在角度传感器11产生后述那样的部分的故障时，转舵用马达控制部40基于由速度传感器14检测出的车速V、根据角度传感器11的输出信号所检测出的操作角速度ωh等经由驱动电路32来驱动转舵用马达3，从而实现简单的转向控制。

反作用力马达控制部70基于由速度传感器14检测出的车速V、根据角度传感器11的输出信号所检测出的操作角δh以及由转矩传感器12检测出的转向转矩Th经由驱动电路34来驱动反作用力马达19，从而实现与转向状况对应的反作用力控制。转舵用马达3例如是三相无刷马达，如图3所示，具备作为励磁的转子100、和包括U相、V相以及W相的定子线圈101、102、103的定子105。转舵用马达3可以是在转子的外部对置配置定子的内转子型的马达，也可以是在筒状的转子的内部对置配置定子的外转子型的马达。

定义在各相的定子线圈101、102、103的方向上取U轴、V轴以及W轴的三相固定坐标（UVW坐标系）。另外，定义在转子100的磁极方向上取d轴（磁极轴），在转子100的旋转平面内与d轴成直角的方向上取q轴（转矩轴）的二相旋转坐标系（dq坐标系。实际旋转坐标系）。dq坐标系是与转子100一起旋转的旋转坐标系。在dq坐标系中，仅q轴电流有助于转子100的转矩的产生，所以将d轴电流设为零，根据所希望的转矩来控制q轴电流即可。转子100的旋转角（转子角（电角度））θ-_S是d轴相对于U轴的旋转角。dq坐标系是按照转子角θ-_S的实际旋转坐标系。通过使用该转子角θ-_S，能够进行UVW坐标系与dq坐标系之间的坐标变换。

反作用力马达19例如由三相无刷马达构成，具有与转舵用马达3相同的构造。

图4是表示转舵用马达控制部40的构成的框图。转舵用马达控制部40包括操作角检测部41、操作角速度检测部42、第1目标转舵角运算部43、第2目标转舵角运算部44、角度切换部45、角度偏差运算部46、PI控制部47、电流指令值生成部48、电流偏差运算部49、PI控制部50、dq／UVW变换部51、PWM控制部52、UVW／dq变换部53、旋转角运算部54、和传感器故障判定部55。

操作角检测部41基于角度传感器11的输出信号来检测转向盘2（旋转轴10）的操作方向（旋转方向（正转／反转）），并且检测转向盘2的操作角δh。在进行朝左方向的转向的情况下，转向盘2被朝向正转方向（从驾驶员侧观察是逆时针方向）旋转操作，在进行朝右方向的转向的情况下，转向盘2被朝向反转方向（从驾驶员侧观察是顺时针方向）旋转操作。

操作角检测部41例如以操作角检测开始时刻的转向盘2的旋转角度位置为基准位置，检测距基准位置的转向盘2的旋转量作为操作角δh。若转向盘2被沿正转方向（左转向方向）旋转，则操作角δh增加，若转向盘2被沿反转方向（右转向方向）旋转，则操作角δh减少。由操作角检测部41检测出的转向盘2的操作角δh被供给到第1目标转舵角运算部43。由操作角检测部41检测出的转向盘2的操作方向（以下，称为“操作方向检测值”）被供给到传感器故障判定部55。

操作角速度检测部42基于角度传感器11的A相输出信号或者B相输出信号来检测转向盘2的操作角速度ωh。具体而言，操作角速度检测部42以恒定期间间隔对A相输出信号或者B相输出信号的脉冲进行计数，由此检测操作角速度ωh。由操作角速度检测部42检测出的转向盘2的操作角速度ωh被供给至第2目标转舵角运算部44。

第1目标转舵角运算部43使用规定的传递函数K_δ（V）来运算与由操作角检测部41检测出的操作角δh以及由速度传感器14检测出的车速V对应的第1目标转舵角δ1﹡。由第1目标转舵角运算部43运算出的第1目标转舵角δ1﹡被供给至传感器故障判定部55，且被供给至角度切换部45。

第2目标转舵角运算部44基于由操作角速度检测部42检测出的操作角速度ωh、由速度传感器14检测出的车速V等来运算第2目标转舵角δ2﹡。由第2目标转舵角运算部44运算出的第2目标转舵角δ2﹡被供给至角度切换部45。角度切换部45选择由第1目标转舵角运算部43运算出的第1目标转舵角δ1﹡与由第2目标转舵角运算部44运算出的第2目标转舵角δ2﹡中的任意一方作为目标转舵角δ﹡输出。从角度切换部45输出的目标转舵角δ﹡被供给至角度偏差运算部46。

传感器故障判定部55判定在角度传感器11中是否产生了能够检测操作角速度ωh但不能检测操作角δh的这样的部分的故障。具体而言，传感器故障判定部55监视角度传感器11的A相输出信号以及B相输出信号，在两个输出信号的任意一方发生异常时，判定为在角度传感器11中产生部分的故障。此外，在角度传感器11的A相输出信号以及B相输出信号双方都发生异常时，传感器故障判定部55判定为在角度传感器11中产生不能够检测操作角以及操作角速度双方的故障，并使转舵用马达控制部40的动作停止。

在判定为在角度传感器11中产生部分的故障时，传感器故障判定部55生成用于将控制模式从第1控制模式切换为第2控制模式的模式切换指令。换句话说，在判定为未产生角度传感器11的部分的故障的情况下（通常时），传感器故障判定部55将控制模式设定为第1控制模式。另一方面，在判定为产生了角度传感器11的部分的故障的情况下（部分的故障时），传感器故障判定部55将控制模式从第1控制模式切换为第2控制模式。

来自传感器故障判定部55的模式切换指令被供给至角度切换部45、操作角速度检测部42以及第2目标转舵角运算部44。在第1控制模式中，角度切换部45选择第1目标转舵角δ1﹡作为目标转舵角δ﹡输出。另一方面，在第2控制模式中，角度切换部45选择第2目标转舵角δ2﹡作为目标转舵角δ﹡输出。

另外，在检测出角度传感器11的部分的故障时，传感器故障判定部55将表示角度传感器11的A相输出信号与B相输出信号中的任一个是异常的异常信号识别信号与模式切换指令一起赋予给操作角速度检测部42。操作角速度检测部42若接收来自传感器故障判定部56的模式切换指令以及异常信号识别信号，则基于角度传感器11的A相输出信号与B相输出信号中的正常的一方的输出信号来检测操作角速度ωh。

另外，在控制模式是第1控制模式时，传感器故障判定部55将从操作角检测部41供给的操作方向检测值以及从第1目标转舵角运算部43供给的第1目标转舵角δ1﹡存储于存储器。在存储器中存储有规定期间的操作方向检测值以及第1目标转舵角δ1﹡。在检测出角度传感器11的部分的故障时，传感器故障判定部55将在刚检测出角度传感器11的部分的故障之前由旋转方向检测部42检测出的操作方向检测值以及由第1目标转舵角运算部43运算出的第1目标转舵角δ1﹡赋予给第2目标转舵角运算部44。

第2目标转舵角运算部44若接收来自传感器故障判定部55的模式切换指令、转向盘2的操作方向以及第1目标转舵角δ1﹡，则基于接收到的操作方向以及第1目标转舵角δ1﹡、由操作角速度检测部42检测出的操作角速度ωh、和由速度传感器14检测出的车速V来运算第2目标转舵角δ2﹡。关于第2目标转舵角运算部44的动作的详细内容将在后述。

旋转角运算部54基于旋转角传感器21的输出信号来运算转舵用马达3的转子的旋转角（电角度。以下，称为“转子角θ_S”。）。角度偏差运算部46对从角度切换部45输出的目标转舵角δ﹡与由转舵角传感器13检测出的转舵角δ的偏差进行运算。PI控制部47进行针对由角度偏差运算部46运算出的角度偏差的PI运算。

电流指令值生成部48基于PI控制部47的运算结果生成应流向dq坐标系的坐标轴的电流值作为电流指令值。具体而言，电流指令值生成部48生成d轴电流指令值I_d﹡以及q轴电流指令值I_q﹡（以下，在统称它们时，称为“二相电流指令值I_dq﹡”。）。更具体而言，电流指令值生成部48使q轴电流指令值I_q﹡为有效值，另一方面使d轴电流指令值I_d﹡为零。更具体而言，电流指令值生成部48基于PI控制部47的运算结果来生成q轴电流指令值I_q﹡。由电流指令值生成部48生成的二相电流指令值I_dq﹡被供给至电流偏差运算部49。

电流检测部33检测转舵用马达3的U相电流I_U、V相电流I_V以及W相电流I_W（以下，统称它们时，称为“三相检测电流I_UVW”。）。由电流检测部33检测出的三相检测电流I_UVW被供给至UVW／dq变换部53。UVW／dq变换部53将由电流检测部33检测的UVW坐标系的三相检测电流I_UVW（U相电流I_U、V相电流I_V以及W相电流I_W）变换为dq坐标系的二相检测电流I_d以及I_q（以下，统称时，称为“二相检测电流I_dq”。）。它们被供给至电流偏差运算部49。在UVW／dq变换部53的坐标变换中使用由旋转角运算部54运算出的转子角θ_S。

电流偏差运算部49对由电流指令值生成部48生成的二相电流指令值I_dq﹡与从UVW／dq变换部53供给的二相检测电流I_dq的偏差进行运算。更具体而言，电流偏差运算部49对d轴检测电流I_d相对于d轴电流指令值I_d﹡的偏差以及q轴检测电流I_q相对于q轴电流指令值I_q﹡的偏差进行运算。它们的偏差被供给至PI控制部50。

PI控制部50通过进行针对由电流偏差运算部49运算出的电流偏差的PI运算，生成应施加给转舵用马达3的二相电压指令值V_dq﹡（d轴电压指令值V_d﹡以及q轴电压指令值V_q﹡）。该二相电压指令值V_dq﹡被供给至dq／UVW变换部51。dq／UVW变换部51将二相电压指令值V_dq﹡变换为三相电压指令值V_UVW﹡。在该坐标变换中使用由旋转角运算部54运算出的转子角θ_S。三相电压指令值V_UVW﹡由U相电压指令值V_U﹡、V相电压指令值V_V﹡以及W相电压指令值V_W﹡构成。该三相电压指令值V_UVW﹡被供给至PWM控制部52。

PWM控制部52生成分别与U相电压指令值V_U﹡、V相电压指令值V_V*以及W相电压指令值V_W*对应的占空比的U相PWM控制信号、V相PWM控制信号以及W相PWM控制信号，并供给至驱动电路32。驱动电路32由与U相、V相以及W相对应的三相逆变电路构成。构成该逆变电路的功率元件被从PWM控制部52供给的PWM控制信号控制，从而与三相电压指令值VUVW*相当的电压被施加给转舵用马达3的各相的定子线圈101、102、103。

角度偏差运算部46以及PI控制部47构成角度反馈控制单元。通过该角度反馈控制单元的动作，车轮5的转舵角δ被控制为接近目标转舵角δ*。另外，电流偏差运算部49以及PI控制部50构成电流反馈控制单元。通过该电流反馈控制单元的动作，流向转舵用马达3的马达电流被控制为接近由电流指令值生成部48生成的二相电流指令值I_dq*。

图5是表示第2目标转舵角运算部44的动作的流程图。第2目标转舵角运算部44若从传感器故障判定部55接收模式切换指令、刚检测出角度传感器11的部分的故障之前的操作方向检测值以及第1目标转舵角δ1*（步骤S1），则将接收到的第1目标转舵角δ1*设定为第2目标转舵角的前次值δ2_n-1*（步骤S2）。

接下来，第2目标转舵角运算部44基于接收到的操作方向检测值来决定应使转舵用马达3旋转的旋转方向（以下，称为“转舵用马达3的旋转方向”。）（步骤S3）。换句话说，第2目标转舵角运算部44决定转舵方向。具体而言，在接收到的操作方向检测值表示正转方向（左转向方向）的情况下，第2目标转舵角运算部44决定转舵用马达3的旋转方向为正转方向（左转舵方向），在接收到的操作方向检测值表示反转方向（右转向方向）的情况下，决定转舵用马达3的旋转方向为反转方向（右转舵方向）。由此，转舵用马达3的旋转方向（转舵方向）被决定为与在角度传感器11刚产生部分的故障之前的转向方向对应的方向。

在转舵用马达3的旋转方向被决定为正转方向（左转舵方向）的情况下（步骤S4：“是”），第2目标转舵角运算部44设置用于存储转舵用马达3的旋转方向（转舵方向）的标志F（F＝1）（步骤S5）。而且，第2目标转舵角运算部44基于下式（1）来运算第2目标转舵角的本次值δ2_n*，并赋予给角度切换部45（步骤S6）。然后，移至步骤S9。

δ2_n*＝δ2_n－1*＋α（V） …（1）

在式（1）中，α（V）（＞0）是用于控制转舵速度的转舵速度控制值，根据车速V而变更。具体而言，车速V越大，转舵速度控制值α（V）越被设定为较小的值。由此，车速V越大转舵速度越慢。转舵速度控制值α（V）被设定为转舵角速度成为例如以90deg／s为中心的规定范围内的速度的那样的值。在基于上述式（1）来运算第2目标转舵角δ2_n*的情况下，由于第2目标转舵角δ2_n*增加，所以转舵用马达3沿正转方向（左转舵方向）以与转舵速度控制值α（V）的大小对应的旋转速度旋转。

δ2_n*＝δ2_n-1*－α（V） …（2）

在基于式（2）来运算第2目标转舵角δ2_n*的情况下，由于第2目标转舵角δ2_n*减少，所以转舵用马达3沿反转方向（右转舵方向）以与转舵速度控制值α（V）的大小对应的旋转速度旋转。在步骤S9中，第2目标转舵角运算部44判别由操作角速度检测部42检测出的操作角速度ωh的绝对值｜ωh｜是否比阈值β（V）大。阈值β（V）（＞0）根据车速V而变更。具体而言，车速V越大，阈值β（V）越被设定为较小的值。阈值β（V）被设定为成为例如以500deg/s为中心的规定范围内的值。

在操作角速度ωh的绝对值｜ωh｜是阈值β（V）以下的情况下（步骤S9：“否”），第2目标转舵角运算部44将现在设定的第2目标转舵角的本次值δ2_n*设定为第2目标转舵角的前次值δ2_n－1*后（步骤S10），判别是否设置了标志F（F＝1）（步骤S11）。在设置了标志F的情况下（步骤S11：“是”），为了使转舵用马达3维持为现在的旋转方向（左转舵方向）而旋转，返回到步骤S6。另一方面，在复位标志F的情况下（步骤S11：“否”），为了使转舵用马达3维持为现在的旋转方向（右转舵方向）而旋转，返回到步骤S8。

在上述步骤S9中，在判别为操作角速度ωh的绝对值｜ωh｜比阈值β（V）大的情况下（步骤S9：“是”），第2目标转舵角运算部44判断为朝向与现在的转舵方向相反的方向操作转向盘2，进行用于使转舵方向反转的处理。即、第2目标转舵角运算部44首先将现在设定的第2目标转舵角的本次值δ2_n*设定为第2目标转舵角的前次值δ2_n－1*后（步骤S12），判别是否设置了标志F（F＝1）（步骤S13）。在设置了标志F的情况下（步骤S13：“是”），第2目标转舵角运算部44在复位标志F（F＝0）后（步骤S14），为了使转舵用马达3沿与现在的旋转方向（左转舵方向）相反的方向（右转舵方向）旋转，而移至步骤S8。由此，转舵方向被反转。

另一方面，在标志F被复位的情况下（步骤S13：“否”），第2目标转舵角运算部44在设置标志F（F＝1）后（步骤S15），为了使转舵用马达3沿与现在的旋转方向（右转舵方向）相反的方向（左转舵方向）旋转，而移至步骤S6。由此，转舵方向被反转。

在第1控制模式时进行反馈控制，以使由第1目标转舵角运算部43运算出的第1目标转舵角δ1*（＝δ*）收敛为由转舵角传感器13检测出的转舵角δ。换句话说，在第1控制模式中，使用基于由操作角检测部41检测出的操作角δh以及由速度传感器14检测出的车速V所运算出的第1目标转舵角δ1*（＝δ*）、和由转舵角传感器13检测出的转舵角δ，来控制转舵用马达3，从而进行与转向状况对应的适当的转向控制。

另一方面，在第2控制模式时进行反馈控制，以使由第2目标转舵角运算部44运算出的第2目标转舵角δ2*（＝δ*）收敛为由转舵角传感器13检测出的转舵角δ。换句话说，若控制模式从第1控制模式切换成第2控制模式，则转舵用马达3被沿在角度传感器11刚产生部分故障之前的与转向盘2的操作方向对应的方向上旋转驱动。此时，车速V越快，则转舵用马达3的旋转速度（转舵速度）越慢。由此，能够抑制在车速V较快时转舵角变化较大。

而且，若转向盘2的操作角速度ωh的绝对值超过阈值β（V），则判断为驾驶员沿与现在的转舵方向相反的方向操作了转向盘2，转舵用马达3的旋转方向（转舵方向）被反转。该情况下，车速V越快，则转舵用马达3的旋转速度（转舵速度）越慢。此外，车速V越快，阈值β（V）越被设定为较小的值。由此，车速V越快，则能够越容易反转转舵用马达3的旋转方向（转舵方向）。

在转舵用马达3的旋转方向被反转之后，若转向盘2的操作角速度ωh的绝对值超过阈值β（V），则判断为驾驶员沿与现在的转舵方向相反的方向操作了转向盘2，转舵用马达3的旋转方向被反转。反复进行这样的动作。因此，在角度传感器11产生部分的故障的情况下，也能够简单地进行转向控制。由此，在角度传感器11中产生部分的故障的情况下，例如，能够进行沿直线道路的行驶、向路侧带的车道变更。

图6是表示反作用力马达控制部70的构成的框图。反作用力马达控制部70包括：目标反作用力转矩运算部71、电流指令值生成部72、电流偏差运算部73、PI（比例积分）控制部74、dq／UVW变换部75、PWM控制部76、UVW／dq变换部77、和旋转角运算部78。旋转角运算部78基于旋转角传感器22的输出信号来运算反作用力马达19的转子的旋转角（电角度。以下，称为“转子角θF”。）。

目标反作用力转矩运算部71基于由速度传感器14检测出的车速V、由转舵用马达控制部40内的操作角运算部41检测出的操作角δh以及由转矩传感器12检测出的转向转矩Th来运算目标反作用力转矩T_F*。例如，目标反作用力转矩运算部71基于转向角δh以及车速V来求出目标反作用力转矩基本值，并对该目标反作用力转矩基本值乘以与转向转矩Th对应的增益，从而运算目标反作用力转矩T_F*。

电流指令值生成部72基于由目标反作用力转矩运算部71运算出的目标反作用力转矩T_F*来生成应流向dq坐标系的坐标轴的电流值作为电流指令值。具体而言，电流指令值生成部72生成d轴电流指令值i_d*以及q轴电流指令值i_q*（以下，统称它们时，称为“二相电流指令值i_dq*”。）。更具体而言，电流指令值生成部72使q轴电流指令值i_q*为有效值，另一方面使d轴电流指令值i_d*为零。更具体而言，电流指令值生成部72基于由目标反作用力转矩运算部71运算出的目标反作用力转矩T_F*来生成q轴电流指令值i_q*。由电流指令值生成部72生成的二相电流指令值i_dq*被供给至电流偏差运算部73。

电流检测部35检测反作用力马达19的U相电流i_U、V相电流i_V以及W相电流i_W（以下，统称它们时，称为“三相检测电流i_UVW”。）。由电流检测部35检测出的三相检测电流iUVW被供给至UVW／dq变换部77。UVW／dq变换部77将由电流检测部35检测的UVW坐标系的三相检测电流i_UVW（U相电流i_U、V相电流i_V以及W相电流i_W）变换为dq坐标系的二相检测电流i_d以及i_q（以下，统称时，称为“二相检测电流i_dq”。）。它们被供给至电流偏差运算部73。在UVW／dq变换部77的坐标变换中使用由旋转角运算部78运算出的转子角θ_F。

电流偏差运算部73对由电流指令值生成部72生成的二相电流指令值i_dq*与从UVW／dq变换部77供给的二相检测电流i_dq的偏差进行运算。更具体而言，电流偏差运算部73对d轴检测电流i_d相对于d轴电流指令值i_d*的偏差以及q轴检测电流i_q相对于q轴电流指令值i_q*的偏差进行运算。它们的偏差被供给至PI控制部74。

PI控制部74通过进行针对由电流偏差运算部73运算出的电流偏差的PI运算，生成应施加给反作用力马达19的二相电压指令值v_dq*（d轴电压指令值v_d*以及q轴电压指令值v_q*）。该二相电压指令值v_dq*被供给至dq／UVW变换部75。dq／UVW变换部75将二相电压指令值v_dq*变换为三相电压指令值v_UVW*。在该坐标变换中使用由旋转角运算部78运算出的转子角θ_F。三相电压指令值v_UVW*由U相电压指令值v_U*、V相电压指令值v_V*以及W相电压指令值v_W*构成。该三相电压指令值v_UVW*被供给至PWM控制部76。

PWM控制部76生成分别与U相电压指令值v_U*、V相电压指令值v_V*以及W相电压指令值v_W*对应的占空比的U相PWM控制信号、V相PWM控制信号以及W相PWM控制信号，并赋予给驱动电路34。驱动电路34由与U相、V相以及W相对应的三相逆变电路构成。构成该逆变电路的功率元件被从PWM控制部76供给的PWM控制信号控制，从而与三相电压指令值v_UVW*相当的电压被施加给反作用力马达19的各相的定子线圈。

电流偏差运算部73以及PI控制部74构成电流反馈控制单元。通过该电流反馈控制单元的动作，流向反作用力马达19的马达电流被控制为接近由电流指令值生成部72生成的二相电流指令值i_dq*。

以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明也能够通过其他的方式实施。例如，在前述的实施方式中，在控制模式从第1控制模式切换成第2控制模式之后，沿在角度传感器11刚产生部分故障之前的与转向盘2的旋转方向对应的方向使转舵用马达3旋转，但也可以沿预先决定的旋转方向使转舵用马达3旋转。

另外，在前述的实施方式中，转舵速度控制值α（V）根据车速V而变更，但也可以是预先设定的固定值。同样地，阈值β（V）根据车速V而变更，但也可以是预先设定的固定值。

另外，在前述的实施方式中，转舵用马达控制部40运算目标转舵角，并控制（位置控制）转舵用马达3，以使实际转舵角等于目标转舵角，但也可以运算目标转舵速度，并控制（速度控制）转舵用马达3，以使实际转舵速度等于目标转舵速度。

另外，PI控制部47、50、74也可以是进行PID（比例积分微分）控制的PID控制部。

Claims

1.一种车辆用转向装置，其是为了转向而被操作的操作部件与转向机构不进行机械式地结合，而通过转舵用马达来驱动转向机构的车辆用转向装置，该车辆用转向装置的特征在于，包括：

角度传感器，其用于检测所述操作部件的操作角以及操作角速度；

故障检测单元，其对在所述角度传感器中产生能够检测所述操作部件的操作角速度而不能够检测所述操作部件的操作角的部分的故障进行检测；

第1控制单元，在通过所述故障检测单元未检测出所述角度传感器的部分的故障时，该第1控制单元使用基于所述角度传感器的输出信号所检测的操作角来控制所述转舵用马达；

第2控制单元，在通过所述故障检测单元检测出所述角度传感器的部分的故障时，该第2控制单元对所述转舵用马达进行控制，以便在所述转舵用马达被单向地旋转驱动，并且每当基于所述角度传感器的输出信号所检测的操作角速度的绝对值超过规定的阈值时，使所述转舵用马达的旋转方向反转。

2.根据权利要求1所述的车辆用转向装置，其中，

还包括用于检测车速的车速检测单元，

所述第2控制单元包括根据由所述车速检测单元检测的车速来使所述转舵用马达的旋转速度变更的单元。

3.根据权利要求1所述的车辆用转向装置，其中，

还包括用于检测车速的车速检测单元，

所述第2控制单元包括根据由所述车速检测单元检测的车速来使所述阈值变更的单元。

4.根据权利要求2所述的车辆用转向装置，其中，

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的车辆用转向装置，其中，

所述第2控制单元包括根据通过所述故障检测单元刚检测出所述角度传感器的部分的故障之前的所述操作部件的操作方向，来决定通过所述故障检测单元刚检测出所述角度传感器的部分的故障之后的所述转舵用马达的旋转方向的单元。