JP2004291923A - 電気式動力舵取装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】１の回転角センサが故障しても操舵角を検出し続けることができる電気式動力舵取装置を提供する。
【解決手段】３個の回転角センサ（第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４）を用いてそれぞれ操舵角を求める。このため、一のレゾルバが故障しても、操舵角を検出し続けることができ、ＡＢＳ、ＶＳＣ等の機能を維持することで、走行時の安全性を一層高めることができる。
【選択図】 図４
【解決手段】３個の回転角センサ（第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４）を用いてそれぞれ操舵角を求める。このため、一のレゾルバが故障しても、操舵角を検出し続けることができ、ＡＢＳ、ＶＳＣ等の機能を維持することで、走行時の安全性を一層高めることができる。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵機構へモータによるアシスト力を与える電気式動力舵取装置に関し、特に、回転角センサを用いて操舵角を検出し得る電気式動力舵取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ステアリング軸に連結された操舵機構へモータによるアシスト力を与えることにより、ステアリングホイールによる操舵力を軽減させる電気式動力舵取装置が知られている。このような電気式動力舵取装置においては、ステアリングホイールが左右１回転以上の有限回転数内で回転するため、「車両が直進するステアリングホイールの位置」を中立位置とし、この中立位置から左右何度の回転位置にステアリングホイールが位置しているかを絶対位置としてセンサによって把握している。この絶対位置をステアリングホイールに取り付けた回転角センサを用いる場合には、例えば、半回転状態（１８０°）が検出された際に、中立位置から右側に半回転（＋１８０°）されたのか、右側に１回転半（＋５４０°）されたのか、左側に半回転（−１８０°）されたのか、左側に１回転半（−５４０°）されたのかが特定できないため、ステアリングホイールの回転数を１回転毎にインクリメント（右１回転時に＋３６０°）、デクリメント（左１回転時に−３６０°）することで、絶対位置を求めている。
【０００３】
ここで、イグニション・オン時には、ステアリングホイールの回転数が不明であるため、上述した方法では絶対位置を検出することができない。この場合には、例えば、特許文献１に開示されているように複数の回転角センサを用いることで検出を行う。即ち、アシスト力を発生させるモータにはモータ回転位置を検出する手段としてレゾルバ（回転角センサ）が用いられ、またステアリングホイールによる操舵トルクを検出する手段としても別のレゾルバが用いられていることに着目し、これらの複数のレゾルバから出力され、回転角に対し直線性を有する信号を演算処理することによって、ステアリングホイールの絶対位置を検出できる。この絶対位置の演算処理による算出は、イグニション・オン時に行われ、以降は、上述したようにステアリングホイールの１回転毎に、回転数をインクリメント、デクリメントすることで、１の回転角センサにより絶対位置を求めている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−７５１０９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、絶対位置（操舵角）を求めている回転角センサが故障した際には、モータによる操舵アシストが停止するだけでなく、直ちに操舵角が求められなくなり、例えば、操舵角を用いて実現しているＶＳＣ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ：車両安定制御システム）等も作動不能になっていた。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、１の回転角センサが故障しても操舵角を検出し続けることができる電気式動力舵取装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、ステアリングホイールと、このステアリングホイールに連結されたステアリング軸の回転角を検出する第１回転角センサと、アシスト量を決定するための第２回転角センサと、前記ステアリング軸に連結された操舵機構による操舵をアシストするモータと、このモータの回転角を検出する第３回転角センサとを備える電気式動力舵取装置であって、
前記第１回転角センサ、前記第２回転角センサ、前記第３回転角センサの内の少なくとも２つにより検出した回転角からそれぞれ操舵角を求め、
前記第１回転角センサ、前記第２回転角センサ、前記第３回転角センサにより検出した回転角に基づき多数決判定を行い、多数決判定の結果から求められた前記操舵角の一方を選択することを技術的特徴とする。
【０００８】
請求項１の電気式動力舵取装置では、複数の回転角センサを用いてそれぞれ操舵角を求めるため、一方の回転角センサが故障しても、操舵角を検出し続けることができ、ＡＢＳ、ＶＳＣ等の機能を維持することで、走行時の安全性を一層高めることができる。更に、３個の回転角センサにより検出した回転角、又は、操舵角に基づき多数決判定を行い、多数決判定の結果から操舵角を選択するため、操舵角の信頼性を高めることができる。
【０００９】
請求項２の発明は、ステアリングホイールと、このステアリングホイールに連結されたステアリング軸の回転角を検出する第１回転角センサと、前記ステアリング軸の回転角を弾性部材を介して検出する第２回転角センサと、前記ステアリング軸に連結された操舵機構による操舵をアシストするモータと、このモータの回転角を検出する第３回転角センサとを備え、第１回転角センサで検出した回転角と第２回転角センサで検出した回転角との差からアシスト量を決定して前記モータを制御する電気式動力舵取装置であって、
前記第１回転角センサ、前記第２回転角センサ、前記第３回転角センサにより検出した回転角からそれぞれ操舵角を求め、
前記第１回転角センサ、前記第２回転角センサ、前記第３回転角センサにより求めた操舵角に基づき多数決判定を行い、多数決判定の結果から前記操舵角の１つを選択することを技術的特徴とする。
【００１０】
請求項２の電気式動力舵取装置では、３個の回転角センサを用いてそれぞれ操舵角を求めるため、一の回転角センサが故障しても、操舵角を検出し続けることができ、ＡＢＳ、ＶＳＣ等の機能を維持することで、走行時の安全性を一層高めることができる。更に、３個の回転角センサにより検出した操舵角に基づき多数決判定を行い、多数決判定の結果から操舵角を選択するため、回転角センサの機能が適正か否かを常時判断でき、操舵角の信頼性を高めることが可能になる。
【００１１】
請求項３の発明は、ステアリングホイールと、このステアリングホイールに連結されたステアリング軸の回転角を検出する第１回転角センサと、前記ステアリング軸の回転角を弾性部材を介して検出する第２回転角センサと、前記ステアリング軸に連結された操舵機構による操舵をアシストするモータと、このモータの回転角を検出する第３回転角センサとを備え、第１回転角センサで検出した回転角と第２回転角センサで検出した回転角との差からアシスト量を決定して前記モータを制御する電気式動力舵取装置であって、
前記第１回転角センサ、前記第２回転角センサにより検出した回転角及び計数したステアリングホイール回転数からそれぞれ操舵角を求めると共に、前記第３回転角センサにより検出した回転角及び計数したモータ回転数から操舵角を求め、
前記第１回転角センサ、前記第２回転角センサ、前記第３回転角センサにより求めた操舵角に基づき多数決判定を行い、回転角センサの適否を判断すると共に、多数決判定の結果から前記操舵角の１つを選択し、
不適と判断した回転角センサに対して、当該回転角センサで検出した回転角と共に、前記多数決判定の結果から選択された操舵角に対応する回転数から操舵角を求めることを技術的特徴とする。
【００１２】
請求項３の電気式動力舵取装置では、第１回転角センサ、第２回転角センサ、第３回転角センサにより検出した回転角、回転数からそれぞれの操舵角を求め、求めた操舵角に基づく多数決判定の結果から、操舵角の１つを選択する。このため、一の回転角センサが故障しても、操舵角を検出し続けることができる。更に、多数決判定を行い３個の回転角センサにより検出した操舵角を選択するため、回転角センサの機能が適正か否かを常時判断でき、操舵角の信頼性を高めることが可能になる。また、不適と判断した回転角センサに対して、当該回転角センサで検出した回転角と共に、多数決判定の結果から選択された操舵角に対応する回転数を用いて操舵角を求める。このため、例えば、接触の不良等で瞬時的に断線になり、いずれかの回転角センサで一時的に計数していた回転数が分からなくなっても、多数決判定の結果から選択された操舵角に対応する回転数を用いることで操舵角を求め続けれるため、復帰した後に、回転数の計数を再開することで、適正に操舵角を求めることができる。このため、回転角センサの何れかが瞬時的に動作不良を起こしても、動作不良を起こした回転角センサが復帰したなら、適正にアシスト量を決定してモータの制御を再開することが可能で、更に、３個全ての回転角センサを用いて多数決判定を行うことができ、操舵角の信頼性を低下させることがない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電気式動力舵取装置、その製造方法および製造装置の実施形態について図を参照して説明する。
まず、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０の主な構成を図１〜図４に基づいて説明する。図１および図４に示すように、電気式動力舵取装置２０は、主に、ステアリングホイール２１、ステアリング軸２２、ピニオン軸２３、ラック軸２４、トルクセンサ３０、モータ４０、モータレゾルバ４４、ボールねじ機構５０、ＥＣＵ６０等から構成されており、ステアリングホイール２１による操舵状態を検出し、その操舵状態に応じたアシスト力をモータ４０により発生させて運転者による操舵をアシストするものである。なお、ラック軸２４の両側には、それぞれタイロッド等を介して図略の車輪が連結されている。
【００１４】
即ち、図１および図２に示すように、ステアリングホイール２１には、ステアリング軸２２の一端側が連結され、このステアリング軸２２の他端側には、ピニオンハウジング２５内に収容されたトルクセンサ３０の入力軸２３ａおよびトーションバー３１がピン３２により連結されている。またこのトーションバー３１の他端側３１ａには、ピニオン軸２３の出力軸２３ｂがスプライン結合によって連結されている。
【００１５】
このピニオン軸２３の入力軸２３ａはベアリング３３ａにより、また出力軸２３ｂもベアリング３３ｂにより、それぞれピニオンハウジング２５内を回動自在に軸受されており、さらに入力軸２３ａとピニオンハウジング２５との間には、第１レゾルバ３５が、また出力軸２３ｂとピニオンハウジング２５との間には、第２レゾルバ３７が、それぞれ設けられている。第１レゾルバ３５および第２レゾルバ３７は、ステアリングホイール２１による操舵角を検出し得るもので、端子３９を介してＥＣＵ６０にそれぞれ電気的に接続されている（図４参照）。
【００１６】
ピニオン軸２３の出力軸２３ｂの端部には、ピニオンギヤ２３ｃが形成されており、このピニオンギヤ２３ｃにはラック軸２４のラック溝２４ａが噛合可能に連結されている。これにより、ラックアンドピニオン機構を構成している。
【００１７】
このように構成することにより、ステアリング軸２２とピニオン軸２３とをトーションバー３１により相対回転可能に連結することができるとともに、ステアリング軸２２の回転角、即ちステアリングホイール２１の回転角（機械角）θＴｍを、第１レゾルバ３５による第１操舵角（電気角）θＴ１ｅおよび第２レゾルバ３７による第２操舵角（電気角）θＴ２ｅによって、検出することができる。また、第１操舵角θＴ１ｅと第２操舵角θＴ２ｅとの角度差からトーションバー３１の捻れ量（操舵トルクに対応するもの）を捻れ角として検出することができる。
【００１８】
図１および図３に示すように、ラック軸２４は、ラックハウジング２６およびモータハウジング２７内に収容されており、その中間部には、螺旋状にボールねじ溝２４ｂが形成されている。このボールねじ溝２４ｂの周囲には、ラック軸２４と同軸に回転可能にベアリング２９により軸受される円筒形状のモータ軸４３が設けられている。このモータ軸４３は、ステータ４１や励磁コイル４２等とともにモータ４０を構成するもので、ステータ４１に巻回された励磁コイル４２により発生する界磁が、回転子に相当するモータ軸４３の外周に設けられた永久磁石４５に作用することより、モータ軸４３が回転し得るように構成されている。
【００１９】
モータ軸４３は、その内周にボールねじナット５２が取り付けられており、このボールねじナット５２にも、螺旋状にボールねじ溝５２ａが形成されている。そのため、このボールねじナット５２のボールねじ溝５２ａとラック軸２４のボールねじ溝２４ｂとの間に多数のボール５４を転動可能に介在させることによって、モータ軸４３の回転によりラック軸２４を軸方向に移動可能なボールねじ機構５０を構成することができる。
【００２０】
即ち、両ボールねじ溝２４ｂ、５２ａ等から構成されるボールねじ機構５０により、モータ軸４３の正逆回転の回転トルクをラック軸２４の軸線方向における往復動に変換することができる。これにより、この往復動は、ラック軸２４とともにラックアンドピニオン機構を構成するピニオン軸２３を介してステアリングホイール２１の操舵力を軽減するアシストカとなる。
【００２１】
なお、モータ４０のモータ軸４３とモータハウジング２７との間には、モータ軸４３の回転角（電気角）θＭｅを検出し得るモータレゾルバ４４が設けられており、このモータレゾルバ４４は図略の端子を介してＥＣＵ６０に電気的に接続されている（図４参照）。
【００２２】
図４は、第１実施形態の電気式動力舵取装置２０の制御構成を示している。上述した第１レゾルバ３５及び第２レゾルバ３７の出力が電気式動力舵取装置２０のＥＣＵ６０に入力されると、ＥＣＵ６０は、後述するように操舵トルクＴを演算し、操舵トルクＴに応じて操舵力をアシストするためのアシスト指令をモータ駆動回路６２側に出力する。モータ駆動回路６２は、アシスト指令の応じたトルクをモータ４０に発生させる。モータ４０の回転角は、モータレゾルバ４４により検出され、モータ駆動回路６２へフィードバックされる共に、ＥＣＵ６０へも出力される。後述するようにＥＣＵ６０は、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４からの出力に基づき、それぞれ操舵角を演算すると共に、操舵角に応じて上述した操舵力のアシスト量を補正する。また、電気式動力舵取装置２０のＥＣＵ６０は、演算した操舵角を、ＡＢＳ制御用のＥＣＵ７０及びＶＳＣ制御用のＥＣＵ８０へそれぞれ出力する。この操舵角に応じて、ＡＢＳ制御用のＥＣＵ７０はＡＢＳ制御を、ＶＳＣ制御用のＥＣＵ８０はＶＳＣ制御を実現する。
【００２３】
引き続き、図５を参照してステアリングホイール２１の回転と、第１レゾルバ３５及び第２レゾルバ３７の出力との関係について説明する。
第１レゾルバ３５から得られる電気角θＴ１ｅは、ステアリングホイール２１の１回転（３６０度）につき、５つのピーク点を有する。これは、第１レゾルバ３５が対極数５のレゾルバから成り、電気的には５組のＮ極、Ｓ極を有することから、機械角３６０°に対して３６０°×５＝１８００°に相当する電気角を出力し得るためである。つまり、当該第１レゾルバ３５は、電気角３６０°のレゾルバより５倍の分解能を有するものである。
【００２４】
また、第２レゾルバ３７から得られる電気角θＴ２ｅは、ステアリングホイール２１の１回転（３６０度）につき６つのピーク点を有する。これは、第２レゾルバ３７が対極数６のレゾルバから成り、電気的には６組のＮ極、Ｓ極を有することから、機械角３６０°に対して３６０°×６＝２１６０°に相当する電気角を出力し得るためである。つまり、当該第２レゾルバ３７は、電気角３６０°のレゾルバより６倍の分解能を有するものである。
【００２５】
このように、第１レゾルバ３５はレゾルバ出力信号として電気角θＴ１ｅを、また第２レゾルバ３７はレゾルバ出力信号として電気角θＴ２ｅをそれぞれ出力するが、図５からわかるように、両信号波形は同じステアリングホイール２１の回転角において同じ値をとることはない。そのため、第１レゾルバ３５の電気角θＴ１ｅと第２レゾルバ３７の電気角θＴ２ｅとに基づいて、ＥＣＵ６０による演算処理を行うことにより、ステアリングホイール２１の１回転に対して、高分解能の機械角θＴｍを得ることができる。
【００２６】
次に、第１、第２レゾルバ３７、３７から出力されるレゾルバ信号に基づいたトルク検出について説明する。
ステアリングホイール２１が運転者等により操舵され、ピニオン軸２３の入力軸２３ａが回転角θ１で回転した場合、第１レゾルバ３５からは、位相の異なる２種類の交流電圧Ｅ２、Ｅ３が出力され、これらは次の式（１） および式（２） の関係を満たす。
【００２７】
Ｅ２ ＝ Ｋ・Ｅ１× ｃｏｓθ ・・・（１）
Ｅ３ ＝ Ｋ・Ｅ１× ｓｉｎθ ・・・（２）
【００２８】
なお、上式（１） および式（２） において、Ｋは変圧比を示す。
このとき、上式（１） および式（２） からθを算出することができ、この角度θがピニオン軸２３の入力軸２３ａの回転角θ１となる。一方、当該入力軸２３ａが回転すると、トーションバー３１を介して連結されたピニオン軸２３の出力軸２３ｂも回転するため、当該出力軸２３ｂ側に設けられた第２レゾルバ３７から前掲の式（１） および式（２） に基づいて、出力軸２３ｂの回転角θ２も算出することができる。
【００２９】
ここで、ピニオン軸２３の入力軸２３ａと出力軸２３ｂの回転に際して、トーションバー３１の捻れにより、入力軸２３ａと出力軸２３ｂとの間で相対回転角度差△θ（＝θ１−θ２）が生じる。その結果、このトーションバー３１の捻れ角度である相対回転角度差△θとトーションバー３１の剛性とから操舵トルクＴを算出することができる。これにより、この操舵トルクＴに応じて操舵力をアシストするための公知のアシスト制御をＥＣＵ６０によって行なうことで、前述したモータ４０により発生する操舵力によって運転者よる操舵をアシストすることができる。
【００３０】
また、モータレゾルバ４４から出力されるレゾルバ信号に基づいたモータ軸４３の回転角（以下「モータ回転角」という。）の検出についても次のように説明することができる。
モータ軸４３がある回転角で回転した場合、モータレゾルバ４４に交流電圧Ｅ１を印加すると、その印加電圧及び回転角に応じて交流電圧Ｅ２、Ｅ３が出力される。そして、印加された交流電圧Ｅｌと出力された交流電圧Ｅ２，Ｅ３とから、前述した式（１） および式（２） に基づいてモータ回転角を算出することができる。このように検出されたモータ回転角は、電気式動力舵取装置２０における様々な制御に用いられる。
【００３１】
続いて、このように構成された電気式動力舵取装置２０におけるステアリングホイール２１の絶対位置検出処理を図６〜図１０のフローチャートに基づいて説明する。
図４を参照して説明したように、ＥＣＵ６０には、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７およびモータレゾルバ４４が電気的に接続されている。そして、第１、第２レゾルバ３７、３７はステアリングホイール２１による操舵角（電気角θＴ１ｅ、θＴ２ｅ）を、またモータレゾルバ４４はモータ４０によるモータ回転角（電気角θＭｅ）を、それぞれ検出することができるため、本実施形態では、これらの３つのレゾルバから出力されるレゾルバ出力信号による電気角θＴ１ｅ、θＴ２ｅ、θＭｅに基づいて、ステアリングホイール２１の絶対位置を検出する処理（以下「絶対位置検出処理」という。）を行う。なお、この絶対位置検出処理は、イグニッション・オンの直後に実行されるものであり、それ以降は後述するように、この絶対位置検出処理により求められたステアリングホイール２１の回転範囲を示すパラメータＡ（Ａ＝１、０、−１、−２）に基づいて、タイマ割込み等により定期的（例えば５ミリ秒ごと）にパラメータＡ（以下、単に「Ａ」という。）を更新している。
【００３２】
ＥＣＵ６０は、先ず、イグニション・オン時か否かを判断する（図６（Ａ）に示すＳ１０１）。ここで、イグニション・オン時には（Ｓ９０：Ｙｅｓ）、ステアリングホイール２１の絶対位置が不明であるため、絶対位置検出処理を行う（Ｓ１００）。絶対位置検出処理では、当該処理のサブルーチンを表す図７中に示すように、所定の初期化処理の後、まずステップＳ１０１により各レゾルバの電気角θＴ１ｅ、θＴ２ｅ、θＭｅを取得する処理が行われる。即ち、ステアリングホイール２１の操舵角に対応する電気角θＴ１ｅ、θＴ２ｅを、第１レゾルバ３５、３７から出力されるレゾルバ信号を介して取得し、またモータ４０のモータ回転角に対応する電気角θＭｅを、モータレゾルバ４４から出力されるレゾルバ信号を介して取得する。
【００３３】
続くステップＳ１０３により、電気角θＴ１ｅ、θＴ２ｅからステアリングホイール２１の機械角θＴｍを算出する処理が行われる。即ち、本実施形態では、第１レゾルバ３５は対極数５、第２レゾルバ３７は対極数６に設定されているため、対極数の異なる２つのレゾルバの電気角に基づいて、ステアリングホイール２１の機械角θＴｍを算出することができる。なお、この演算処理については、本願出願人による特願２００２−１９６１３１号の出願明細書に詳細に説明されているので、そちらを参照されたい。
【００３４】
次のステップＳ１０５では、各回転量（Ａ＝１、０、−１、−２）に対する演算モータ電気角θＭｅ（Ａ）を算出する処理が行われる。例えば、ステアリングホイール２１の中立位置を中心に、ステアリングホイール２１の右１回転範囲（０度＜θ≦３６０度）をＡ＝０、さらにその右側の右１回転範囲（３６０度＜θ≦７２０度）をＡ＝１、また中立位置を中心に左１回転範囲（０度＞θ≧−３６０度）をＡ＝−１、さらにその左側の左１回転範囲（−３６０度＞θ≧−７２０度）をＡ＝−２とした場合における各１回転範囲に対し、次の式（３） による演算処理によって、Ａ＝１、０、−１、−２に対応する４つの演算モータ電気角θＭｅ（１） 、θＭｅ（０） 、θＭｅ（−１）、θＭｅ（−２）を算出する。つまり、このステップＳ１０５ではステアリングホイール２１の総回転数分だけ（本実施形態ではステアリングホイールの４回転分）、演算モータ電気角θＭｅ（Ａ）を求める処理が行われる。
【００３５】
θＭｅ（Ａ） ＝（θＴｍ ＋３６０×Ａ）×ｒ ・・・（３）
【００３６】
ここで、ｒは、ボールねじ機構５０の減速ギヤ比とモータレゾルバ４４の対極数との積による演算値で、後述するように、少なくとも、小数点以下の数値を有する非整数となる値であることが必要条件とされる。なお、本実施形態では、ボールねじ機構５０の減速ギヤ比は例えば８．２に設定され、またモータレゾルバ４４の対極数は例えば７に設定されているため、当該演算値は５７．４（＝８．２×７）となり、その小数点以下の数値として０．４を有する。
【００３７】
さらにステップＳ１０７では、４個の演算モータ電気角θＭｅ（Ａ）を所定範囲内に丸める処理が行われる。即ち、ステップＳ１０５により演算された演算モータ電気角θＭｅ（Ａ）を０度以上３６０度未満の範囲に収まるように、θＭｅ（Ａ）−ＩＮＴ（θＭｅ（Ａ）／３６０）×３６０を演算する処理が行われる。ここで、ＩＮＴ（）は、括弧内の数値を最も近い整数に切り捨てる関数である。例えば、ＩＮＴ（８．９）＝８、ＩＮＴ（−８．９）＝−９である。
【００３８】
例えば、演算モータ電気角θＭｅ（−２）が−８０度である場合には２８０度（＝−８０度−（−３６０度））に、また演算モータ電気角θＭｅ（１） が３８０度である場合には２０度（＝３８０度−１×３６０度）に、さらに演算モータ電気角θＭｅ（２） が−４００度である場合には３２０度（＝−４００度−（−７２０度））に、それぞれ変換され丸め処理が行われる。
【００３９】
続くステップＳ１０９では、４個の演算モータ電気角θＭｅ（Ａ）のうち、実際のモータ電気角θＭｅ（以下、演算モータ電気角θＭｅ（Ａ）と区別するため、「実モータ電気角θＭｅ」という。）に最も近いものを選択する処理が行われる。即ち、後述するように、ステップＳ１０５、Ｓ１０９により求められたステアリングホイール２１の総回転数分の４個の演算モータ電気角θＭｅ（Ａ）のうち、どれか一つがステアリングホイール２１の絶対位置を適正に示す演算モータ電気角θＭｅ（ｎｅａｒ）であるから、本ステップＳ１０９において、これを選択する処理が行われる。
【００４０】
このステップＳ１０９による処理は、本願出願人による特願２００２−１９６１３１号の出願明細書において説明されているように、ステップＳ１０５、Ｓ１０９により演算された全ての演算モータ電気角θＭｅ（Ａ）のうち、整数値に一番近いものを選択する処理としても良いが、本実施形態では、モータレゾルバ４４により検出された実モータ電気角θＭｅに最も近いものを選択する処理が行われる。これにより、ステップＳ１０１により取得した実モータ電気角θＭｅと全ての演算モータ電気角θＭｅ（Ａ）との差を演算し、その差が最も小さいものを演算モータ電気角θＭｅ（ｎｅａｒ）として選択すれば良いので、整数値に一番近いものを選択する処理に比べて、当該ステップＳ１０９によるアルゴリズムを簡素化することができる。
【００４１】
ステップＳ１１１では、ステップＳ１０９により選択された演算モータ電気角θＭｅ（ｎｅａｒ）が、本当に適正なものであるか否かの判断する処理が行われる。即ち、演算モータ電気角θＭｅ（ｎｅａｒ）は、モータレゾルバ４４により検出された実モータ電気角θＭｅに最も近いものとしてステップＳ１０９により選択されたものであるが、この演算モータ電気角θＭｅ（ｎｅａｒ）と実モータ電気角θＭｅとの差が所定の閾値（例えば１０度）以上である場合には、ピニオン軸２３、ラック軸２４あるいはボールねじ機構５０等を構成する機械部品に寸法精度上あるいは摩耗等による寸法誤差や、レゾルバ信号を処理するオペアンプ等の半導体電気部品等の温度特性上の誤差が許容値を超えて生じている蓋然性が高いので、このような場合には、異常が生じている旨を通知すべく一連の本絶対位置検出処理を異常終了する（ＥＲＲＯＲ）。
【００４２】
一方、演算モータ電気角θＭｅ（ｎｅａｒ）と実モータ電気角θＭｅとの差が所定の閾値未満である場合には、ピニオン軸２３、ラック軸２４あるいはボールねじ機構５０等を構成する機械部品やレゾルバ信号を処理するオペアンプ等の半導体電気部品等には、特に異常があるとは認められないので、続くステップＳ１１３に処理を移行して絶対操舵角θＡｍを算出する処理が行われる。
【００４３】
即ち、ステップＳ１１３では、ステップＳ１０９により選択された演算モータ電気角θＭｅ（ｎｅａｒ）のＡ（本実施形態の場合はＡは、０、１、−１、−２のいずれか）を次式（４） に代入し、ステップＳ１０３により算出されたステアリングホイール２１の機械角θＴｍに基づいて演算処理を行うことにより、絶対操舵角θＡｍが算出される。これによりステアリングホイール２１の絶対位置が検出されたことになるので、一連の絶対位置検出処理（Ｓ１００）を正常終了する。
【００４４】
θＡｍ ＝ θＴｍ ＋３６０×Ａ ・・・（４）
【００４５】
上述したように絶対位置検出処理（Ｓ１００）により絶対操舵角（機械角）θＡｍを求めると、図６（Ａ）中のＳ１２０にて、絶対操舵角（機械角）θＡｍから第１レゾルバの電気角回転数Ｎｔ１、第２レゾルバの電気角回転数Ｎｔ２、及び、モータレゾルバの電気角回転数Ｎｍを、図中の式に基づき求める。ここで、
Ｐ１：第１レゾルバの軸倍角（＝５）
Ｐ２：第２レゾルバの軸倍角（＝６）
Ｐｍ：モータレゾルバの軸倍角（＝７）
Ｍｒｅｖ：：ハンドルが一回転した時のモータ回転数
【００４６】
引き続き、Ｓ１３０にて、第１レゾルバの電気角θＴ１ｅとして前回値（第１レゾルバの電気角過去記憶θＴ１ｅｏ）を記憶し、第２レゾルバの電気角θＴ２ｅとして前回値（第２レゾルバの電気角過去記憶θＴ２ｅｏ）を記憶し、モータレゾルバの電気角θＭｅとして前回値（モータレゾルバの電気角過去記憶θＭｅｏ）を記憶し、イグニション・オン時（Ｓ９０：Ｙｅｓ）の際の初期値設定するための処理を終了する。
【００４７】
イグニション・オン後は（Ｓ９０：Ｎｏ）、定期的（例えば、１０ｍｓ毎）に通常処理（Ｓ１４０）を行う。通常処理では、図６（Ｂ）に示すように、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４の電気角回転数（０〜３６０ｄｅｇ）を上述したようにをインクリメント、デクリメントすることにより更新し（Ｓ２００）、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４の電気角回転数からそれぞれ操舵角を演算し、演算した操舵角を多数決判定することで、回転角センサの故障を検出する（Ｓ３００）。そして、故障した回転角センサに対して、多数決判定により決定された操舵角に基づき電気角回転数を更新する（Ｓ４００）。
【００４８】
先ず、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４の電気角回転数の更新処理（Ｓ２００）について、当該処理のサブルーチンを示す図８を参照して説明する。
先ず、Ｓ２０２で、第１レゾルバ３５の電気角が右側（ステアリングホイールの回転方向での右側）に１回転したか否かを、第１レゾルバ３５の電気角過去記憶θＴ１ｅｏから第１レゾルバの電気角θＴ１ｅを引いた値が１８０より大きいか否かにより判断する（Ｓ２０２）。例えば、前回の電気角が３５６ｄｅｇで、今回の電気角が２ｄｅｇの場合には、３５６−２＝３５４で、１８０より大きいため、電気角が右側に１回転領域変わったと判断する。ここでは、単位時間内（１０ｍｓ）の間に、電気角で１８０ｄｅｇも動くことがないので、１８０を閾値として設定してある。ここで、引いた値が１８０より大きい場合には（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）、Ｓ２０３にて第１レゾルバの電気角回転数Ｎｔ１に１を加え（インクリメント）、前回値（第１レゾルバの電気角過去記憶θＴ１ｅｏ）を、３６０ｄｅｇインクリメントした第１レゾルバの電気角θＴ１ｅに更新する（Ｓ２０６）。
【００４９】
他方、引いた値が１８０より小さい場合には（Ｓ２０２：Ｎｏ）、第１レゾルバ３５の電気角が左側（ステアリングホイールの回転方向での左側）に１回転したか否かを、第１レゾルバの電気角過去記憶θＴ１ｅｏから第１レゾルバの電気角θＴ１ｅを引いた値が−１８０より小さいか否かにより判断する（Ｓ２０４）。例えば、前回の電気角が２ｄｅｇで、今回の電気角が３５７ｄｅｇの場合には、２−３５７＝−３５５で、−１８０より小さいため、電気角が左側に１回転領域変わったと判断する。ここで、引いた値が−１８０より小さい場合には（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、Ｓ２０５にて第１レゾルバの電気角回転数Ｎｔ１から１を減じ（デクリメント）、前回値（第１レゾルバの電気角過去記憶θＴ１ｅｏ）を、３６０ｄｅｇデククリメントした第１レゾルバの電気角θＴ１ｅに更新する（Ｓ２０６）。他方、引いた値が−１８０より大きい場合には（Ｓ２０４：Ｎｏ）、前回値（第１レゾルバの電気角過去記憶θＴ１ｅｏ）を、現在の第１レゾルバの電気角θＴ１ｅに更新する（Ｓ２０６）。
【００５０】
第２レゾルバ３７に対しても同様に電気角の更新を行う。Ｓ２１２で、第２レゾルバ３７の電気角が右側に１回転したか否かを判断し、右１回転している場合には（Ｓ２１２：Ｙｅｓ）、Ｓ２１３にて第２レゾルバ３７の電気角回転数Ｎｔ２に１を加え（インクリメント）、前回値（第２レゾルバの電気角過去記憶θＴ２ｅｏ）を、３６０ｄｅｇインクリメントした第２レゾルバの電気角θＴ２ｅに更新する（Ｓ２１６）。右側に１回転していない場合には（Ｓ２１２：Ｎｏ）、第２レゾルバ３７の電気角が左側に１回転したか否かを判断する（Ｓ２１４）。電気角が左側に１回転領域変わったと判断した場合には（Ｓ２１４：Ｙｅｓ）、Ｓ２１５にて第１レゾルバの電気角回転数Ｎｔ２から１を減じ（デクリメント）た後、前回値（第１レゾルバの電気角過去記憶θＴ２ｅｏ）を３６０ｄｅｇデククリメントした第２レゾルバの電気角θＴ２ｅに更新する（Ｓ２１６）。他方、電気角の回転領域が変わっていない場合には（Ｓ２１４：Ｎｏ）、前回値（第２レゾルバの電気角過去記憶θＴ２ｅｏ）を、現在の第２レゾルバの電気角θＴ２ｅに更新する（Ｓ２１６）。
【００５１】
モータレゾルバ４４に対しても同様に電気角の更新を行う。Ｓ２２２で、モータレゾルバ４４の電気角が右側に１回転したか否かを判断し、右１回転している場合には（Ｓ２２２：Ｙｅｓ）、Ｓ２２３にてモータレゾルバ４４の電気角回転数Ｎｍに１を加え（インクリメント）、前回値（モータレゾルバの電気角過去記憶θＭｅｏ）を、３６０ｄｅｇインクリメントしたモータレゾルバの電気角θＭｅに更新する（Ｓ２０６）。右側に１回転していない場合には（Ｓ２２２：Ｎｏ）、モータレゾルバ４４の電気角が左側に１回転したか否かを判断する（Ｓ２２４）。電気角が左側に１回転領域変わったと判断した場合には（Ｓ２２４：Ｙｅｓ）、Ｓ２２５にてモータレゾルバの電気角回転数Ｎｍから１を減じ（デクリメント）た後、前回値（モータレゾルバの電気角過去記憶θＭｅｏ）を３６０ｄｅｇデククリメントしたモータレゾルバ４４の電気角θＭｅに更新する（Ｓ２２６）。他方、電気角の回転領域が変わっていない場合には（Ｓ２２４：Ｎｏ）、前回値（モータレゾルバの電気角過去記憶θＭｅｏ）を、現在のモータレゾルバの電気角θＭｅに更新する（Ｓ２２６）。以上により処理を終了する。
【００５２】
第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４の電気角回転数からそれぞれ操舵角を演算し、演算した操舵角を多数決判定することで、回転角センサの故障を検出する操舵角演算処理（図６（Ｂ）に示すＳ３００）について、当該処理のサブルーチンを示す図９を参照して説明する。
先ず、第１レゾルバ３５の電気角θＴ１ｅに基づき第１レゾルバ側操舵角θＴ１を、第２レゾルバ３７の電気角θＴ２ｅに基づき第２レゾルバ側操舵角θＴ２を、モータレゾルバ４４の電気角θＭｅに基づきモータ側操舵角θＭを、図中の式を用いて演算する（Ｓ３０２）。
【００５３】
次に、第１レゾルバ側操舵角θＴ１から第２レゾルバ側操舵角θＴ２を引いた値が所定の閾値（θＴ１ とθＴ２との偏差閾値θｓｐｒ）より小さいか否かにより、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７のいずれかに問題が発生していないかを確認する（Ｓ３０４）。ここで、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７のいずれにも問題が無い場合には（Ｓ３０４：Ｙｅｓ）、第１レゾルバ３５の正常／異常フラグＦＴ１及び第２レゾルバ３７の正常／異常フラグＦＴ２をリセット（０：正常）する（Ｓ３０６）。そして、第１レゾルバ側操舵角θＴ１の値を最新の絶対操舵角θＡとし処理を終了する（Ｓ３０８）。即ち、通常時は、第１レゾルバ３５で操舵角を検出する。
【００５４】
一方、上述した第１レゾルバ３５での操舵角と第２レゾルバ３７での操舵角との差が偏差閾値θｓｐｒより大きい場合は、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７のいずれかに問題が有るため（Ｓ３０４：Ｎｏ）、先ず、第１レゾルバ側操舵角θＴ１からモータ側操舵角θＭを引いた値が所定の閾値（トルクセンサ側操舵角とモータ側操舵角の偏差閾値θｍｏｔ）より小さいか否かにより、第２レゾルバ３７側で問題が発生していないかを検討する（Ｓ３１０）。ここで、引いた値が閾値θｍｏｔより小さく、第２レゾルバ３７側にて異常が発生している場合には（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、第２レゾルバ３７の正常／異常フラグＦＴ２をセット（１：異常）し（Ｓ３１２）、Ｓ３０８へ移行し、第１レゾルバ側操舵角θＴ１の値を最新の絶対操舵角θＡとして処理を終了する。
【００５５】
他方、第１レゾルバ３５側に問題がある場合には（Ｓ３１０：Ｎｏ）、第２レゾルバ３７側で問題が発生していないかを更に確認する（Ｓ３１４）。ここでは、第２レゾルバ側操舵角θＴ２からモータ側操舵角θＭを引いた値が偏差閾値θｍｏｔより小さいか否かにより判断する。ここで、引いた値が閾値θｍｏｔより小さく、第２レゾルバ３７側は正常であり、第１レゾルバ３５にて異常が発生している場合には（Ｓ３１４：Ｙｅｓ）、第１レゾルバ３５の正常／異常フラグＦＴ１をセット（１：異常）する（Ｓ３１６）。そして、第２レゾルバ側操舵角θＴ２の値を最新の絶対操舵角θＡとし，、即ち、第２レゾルバ３７で検出した操舵角を、第１レゾルバ３５での操舵角に代用して終了する（Ｓ３１８）。一方、引いた値が閾値θｍｏｔより小さく、第１レゾルバ３５のみならず第２レゾルバ３７でも異常が発生している場合には（Ｓ３１４：Ｎｏ）、第１レゾルバ３５の正常／異常フラグＦＴ１及び第２レゾルバ３７の正常／異常フラグＦＴ２をセット（１：正常）し（Ｓ３２０）、トルクセンサ異常時の処理、例えば、アシストトルクを徐々に低下させる等の処理を行う（Ｓ３２２）。なお、この際に、第１レゾルバ３５の電気角回転数Ｎｔ１を、モータレゾルバ４４の操舵角θＭに基づき設定することも可能である。
【００５６】
第１実施形態に係る電気式動力舵取装置では、３個の回転角センサ（第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４）を用いてそれぞれ操舵角を求めるため、一のレゾルバが故障しても、操舵角を検出し続けることができ、ＡＢＳ、ＶＳＣ等の機能を維持することで、走行時の安全性を一層高めることができる。更に、３個の回転角センサ（第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４）により検出した操舵角に基づき多数決判定を行い、多数決判定の結果から操舵角を選択するため、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７の機能が適正か否かを常時判断でき、操舵角の信頼性を高めることが可能になる。
【００５７】
引き続き、故障した第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７に対して、多数決判定により決定された操舵角に基づき電気角回転数を更新し、当該第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７の復帰に備える故障時の電気角回転数更新処理（図６（Ｂ）に示すＳ４００）について、当該処理のサブルーチンを示す図１０を参照して説明する。
先ず、第１レゾルバ３５が故障で、第２レゾルバ３７が正常である状態か否かを、第１レゾルバ正常／異常フラグＦＴ１＝１、及び、第２レゾルバ正常／異常フラグＦＴ２＝０か否かにより判断する（Ｓ４０２）。ここで、第１レゾルバ３５が故障し、且つ、第２レゾルバ３７が正常な場合には（Ｓ４０２：Ｙｅｓ）、第１レゾルバ３５の電気角回転数Ｎｔ１を、上述した多数決判定により決定した絶対操舵角θＡ（ここでは、第２レゾルバ３７より求めた操舵角θＴ２）に基づき図中の式から演算し更新する（Ｓ４０４）。
【００５８】
他方、第１レゾルバ３５が故障し、第２レゾルバ３７が正常ではない状態である場合には（Ｓ４０２：Ｎｏ）、第１レゾルバ３５が正常で且つ第２レゾルバ３７が異常な状態か否かを、第１レゾルバ正常／異常フラグＦＴ１＝０、及び、第２レゾルバ正常／異常フラグＦＴ２＝１か否かにより判断する（Ｓ４０６）。ここで、第１レゾルバ３５が正常で、且つ、第２レゾルバ３７が異常な場合には（Ｓ４０６：Ｙｅｓ）、第２レゾルバ３７の電気角回転数Ｎｔ２を、上述した多数決判定により決定した絶対操舵角θＡ（ここでは、第１レゾルバ３５より求めた操舵角θＴ１）に基づき図中の式から演算し更新する（Ｓ４０８）。
【００５９】
一方、第１レゾルバ３５が正常で且つ第２レゾルバ３７が異常で無い場合には（Ｓ４０６：Ｎｏ）、第１レゾルバ３５及び第２レゾルバ３７が共に異常な状態か否かを、第１レゾルバ正常／異常フラグＦＴ１＝１、及び、第２レゾルバ正常／異常フラグＦＴ２＝１か否かにより判断する（Ｓ４１０）。ここで、第１レゾルバ３５及び第２レゾルバ３７が共に異常な場合には（Ｓ４１０：Ｙｅｓ）、第１レゾルバ３５の電気角回転数Ｎｔ１を絶対操舵角θＡに基づき、同様に、第２レゾルバ３７の電気角回転数Ｎｔ２を絶対操舵角θＡに基づき図中の式から演算し更新する（Ｓ４１２）。ここで、絶対操舵角θＡとしては更新されていない過去の値をそのまま用いることも、モータレゾルバ４４の操舵角θＭに基づき設定した絶対操舵角θＡを用いることも可能である。
【００６０】
本実施形態の電気式動力舵取装置では、不適と判断した第１レゾルバ３５又は第２レゾルバ３７に対して、当該レゾルバで検出した回転角と共に、多数決判定の結果から選択された操舵角（絶対操舵角θＡ）に対応する回転数を用いて操舵角を求める。このため、例えば、接触の不良等で瞬時的に断線になり、第１レゾルバ３５又は第２レゾルバ３７のいずれかで一時的に計数していた回転数が分からなくなっても、多数決判定の結果から選択された操舵角に対応する回転数を用いることで操舵角を求め続けれるため、復帰した後に、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７の計数を再開することで、適正に操舵角を求めることができる。このため、第１レゾルバ３５又は第２レゾルバ３７の何れかが瞬時的に動作不良を起こしても、動作不良を起こした第１レゾルバ３５又は第２レゾルバ３７が復帰したなら、適正にアシスト量を決定してモータの制御を再開することが可能で、更に、３個全ての回転角センサ（第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４）を用いて多数決判定を行うことができ、操舵角の信頼性を低下させることがない。
【００６１】
なお、上述した構成では、第１レゾルバ３５＞第１レゾルバ３５＞モータレゾルバ４４の優先順位で、絶対操舵角を求めている。第１レゾルバ３５を最優先にしているのは、実際のステアリングホイール操舵角に最も近いからである。しかしながら、絶対操舵角の用途としてタイヤ側の切れ角を必要とする場合には、第２レゾルバ３７＞第１レゾルバ３５＞モータレゾルバ４４とすることもできる。
【００６２】
上述した実施形態では、回転角センサとしてレゾルバを用いる例を挙げたが、本発明の構成は、例えば、スリット板とフォトインタラプタとを用いる回転角センサ等にも適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電気式動力舵取装置の構成を示す構成図である。
【図２】図１に示す一点鎖線ＩＩによる楕円内の拡大図である。
【図３】図１に示す一点鎖線ＩＩＩ による楕円内の拡大図である。
【図４】本実施形態の電気式動力舵取装置を制御するＥＣＵとレゾルバとの接続構成を示すブロック図である。
【図５】ステアリングホイールの回転角に対する第１レゾルバおよび第２レゾルバによるレゾルバ出力信号、ステアリングホイールの機械角を示す特性図である。
【図６】図６（Ａ）は、図４に示すＣＰＵにより実行される操舵角演算処理を示すフローチャートであり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）での操舵角演算処理中の通常処理のフローチャートである。
【図７】図６（Ａ）に示す操舵角演算処理中の絶対位置検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】図６（Ｂ）に示す通常処理中の電気角回転数更新処理のサブルーチンを表すフローチャートである。
【図９】図６（Ｂ）に示す操舵角演算処理中の操舵角演算処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】図６（Ｂ）に示す操舵角演算処理中の故障時の電気角回転数更新処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
２０ 電気式動力舵取装置
２１ ステアリングホイール
２２ ステアリング軸
２３ ピニオン軸
２３ｃ ピニオンギヤ
２４ ラック軸
２４ａ ラック溝
３０ トルクセンサ
３５ 第１レゾルバ
３７ 第２レゾルバ
４０ モータ
４４ モータレゾルバ （第３レゾルバ）
５０ ボールねじ機構
６０ ＥＣＵ
θＴ１ｅ 第１レゾルバの電気角
θＴ２ｅ 第２レゾルバの電気角
θＭｅ 実モータ電気角
θＴｍ ステアリングホイールの機械角
θＭｅ（Ａ） 演算モータ電気角
θＡｍ 絶対操舵角 （操舵角）
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵機構へモータによるアシスト力を与える電気式動力舵取装置に関し、特に、回転角センサを用いて操舵角を検出し得る電気式動力舵取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ステアリング軸に連結された操舵機構へモータによるアシスト力を与えることにより、ステアリングホイールによる操舵力を軽減させる電気式動力舵取装置が知られている。このような電気式動力舵取装置においては、ステアリングホイールが左右１回転以上の有限回転数内で回転するため、「車両が直進するステアリングホイールの位置」を中立位置とし、この中立位置から左右何度の回転位置にステアリングホイールが位置しているかを絶対位置としてセンサによって把握している。この絶対位置をステアリングホイールに取り付けた回転角センサを用いる場合には、例えば、半回転状態（１８０°）が検出された際に、中立位置から右側に半回転（＋１８０°）されたのか、右側に１回転半（＋５４０°）されたのか、左側に半回転（−１８０°）されたのか、左側に１回転半（−５４０°）されたのかが特定できないため、ステアリングホイールの回転数を１回転毎にインクリメント（右１回転時に＋３６０°）、デクリメント（左１回転時に−３６０°）することで、絶対位置を求めている。
【０００３】
ここで、イグニション・オン時には、ステアリングホイールの回転数が不明であるため、上述した方法では絶対位置を検出することができない。この場合には、例えば、特許文献１に開示されているように複数の回転角センサを用いることで検出を行う。即ち、アシスト力を発生させるモータにはモータ回転位置を検出する手段としてレゾルバ（回転角センサ）が用いられ、またステアリングホイールによる操舵トルクを検出する手段としても別のレゾルバが用いられていることに着目し、これらの複数のレゾルバから出力され、回転角に対し直線性を有する信号を演算処理することによって、ステアリングホイールの絶対位置を検出できる。この絶対位置の演算処理による算出は、イグニション・オン時に行われ、以降は、上述したようにステアリングホイールの１回転毎に、回転数をインクリメント、デクリメントすることで、１の回転角センサにより絶対位置を求めている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−７５１０９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、絶対位置（操舵角）を求めている回転角センサが故障した際には、モータによる操舵アシストが停止するだけでなく、直ちに操舵角が求められなくなり、例えば、操舵角を用いて実現しているＶＳＣ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ：車両安定制御システム）等も作動不能になっていた。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、１の回転角センサが故障しても操舵角を検出し続けることができる電気式動力舵取装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、ステアリングホイールと、このステアリングホイールに連結されたステアリング軸の回転角を検出する第１回転角センサと、アシスト量を決定するための第２回転角センサと、前記ステアリング軸に連結された操舵機構による操舵をアシストするモータと、このモータの回転角を検出する第３回転角センサとを備える電気式動力舵取装置であって、
前記第１回転角センサ、前記第２回転角センサ、前記第３回転角センサの内の少なくとも２つにより検出した回転角からそれぞれ操舵角を求め、
前記第１回転角センサ、前記第２回転角センサ、前記第３回転角センサにより検出した回転角に基づき多数決判定を行い、多数決判定の結果から求められた前記操舵角の一方を選択することを技術的特徴とする。
【０００８】
請求項１の電気式動力舵取装置では、複数の回転角センサを用いてそれぞれ操舵角を求めるため、一方の回転角センサが故障しても、操舵角を検出し続けることができ、ＡＢＳ、ＶＳＣ等の機能を維持することで、走行時の安全性を一層高めることができる。更に、３個の回転角センサにより検出した回転角、又は、操舵角に基づき多数決判定を行い、多数決判定の結果から操舵角を選択するため、操舵角の信頼性を高めることができる。
【０００９】
請求項２の発明は、ステアリングホイールと、このステアリングホイールに連結されたステアリング軸の回転角を検出する第１回転角センサと、前記ステアリング軸の回転角を弾性部材を介して検出する第２回転角センサと、前記ステアリング軸に連結された操舵機構による操舵をアシストするモータと、このモータの回転角を検出する第３回転角センサとを備え、第１回転角センサで検出した回転角と第２回転角センサで検出した回転角との差からアシスト量を決定して前記モータを制御する電気式動力舵取装置であって、
前記第１回転角センサ、前記第２回転角センサ、前記第３回転角センサにより検出した回転角からそれぞれ操舵角を求め、
前記第１回転角センサ、前記第２回転角センサ、前記第３回転角センサにより求めた操舵角に基づき多数決判定を行い、多数決判定の結果から前記操舵角の１つを選択することを技術的特徴とする。
【００１０】
請求項２の電気式動力舵取装置では、３個の回転角センサを用いてそれぞれ操舵角を求めるため、一の回転角センサが故障しても、操舵角を検出し続けることができ、ＡＢＳ、ＶＳＣ等の機能を維持することで、走行時の安全性を一層高めることができる。更に、３個の回転角センサにより検出した操舵角に基づき多数決判定を行い、多数決判定の結果から操舵角を選択するため、回転角センサの機能が適正か否かを常時判断でき、操舵角の信頼性を高めることが可能になる。
【００１１】
請求項３の発明は、ステアリングホイールと、このステアリングホイールに連結されたステアリング軸の回転角を検出する第１回転角センサと、前記ステアリング軸の回転角を弾性部材を介して検出する第２回転角センサと、前記ステアリング軸に連結された操舵機構による操舵をアシストするモータと、このモータの回転角を検出する第３回転角センサとを備え、第１回転角センサで検出した回転角と第２回転角センサで検出した回転角との差からアシスト量を決定して前記モータを制御する電気式動力舵取装置であって、
前記第１回転角センサ、前記第２回転角センサにより検出した回転角及び計数したステアリングホイール回転数からそれぞれ操舵角を求めると共に、前記第３回転角センサにより検出した回転角及び計数したモータ回転数から操舵角を求め、
前記第１回転角センサ、前記第２回転角センサ、前記第３回転角センサにより求めた操舵角に基づき多数決判定を行い、回転角センサの適否を判断すると共に、多数決判定の結果から前記操舵角の１つを選択し、
不適と判断した回転角センサに対して、当該回転角センサで検出した回転角と共に、前記多数決判定の結果から選択された操舵角に対応する回転数から操舵角を求めることを技術的特徴とする。
【００１２】
請求項３の電気式動力舵取装置では、第１回転角センサ、第２回転角センサ、第３回転角センサにより検出した回転角、回転数からそれぞれの操舵角を求め、求めた操舵角に基づく多数決判定の結果から、操舵角の１つを選択する。このため、一の回転角センサが故障しても、操舵角を検出し続けることができる。更に、多数決判定を行い３個の回転角センサにより検出した操舵角を選択するため、回転角センサの機能が適正か否かを常時判断でき、操舵角の信頼性を高めることが可能になる。また、不適と判断した回転角センサに対して、当該回転角センサで検出した回転角と共に、多数決判定の結果から選択された操舵角に対応する回転数を用いて操舵角を求める。このため、例えば、接触の不良等で瞬時的に断線になり、いずれかの回転角センサで一時的に計数していた回転数が分からなくなっても、多数決判定の結果から選択された操舵角に対応する回転数を用いることで操舵角を求め続けれるため、復帰した後に、回転数の計数を再開することで、適正に操舵角を求めることができる。このため、回転角センサの何れかが瞬時的に動作不良を起こしても、動作不良を起こした回転角センサが復帰したなら、適正にアシスト量を決定してモータの制御を再開することが可能で、更に、３個全ての回転角センサを用いて多数決判定を行うことができ、操舵角の信頼性を低下させることがない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電気式動力舵取装置、その製造方法および製造装置の実施形態について図を参照して説明する。
まず、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０の主な構成を図１〜図４に基づいて説明する。図１および図４に示すように、電気式動力舵取装置２０は、主に、ステアリングホイール２１、ステアリング軸２２、ピニオン軸２３、ラック軸２４、トルクセンサ３０、モータ４０、モータレゾルバ４４、ボールねじ機構５０、ＥＣＵ６０等から構成されており、ステアリングホイール２１による操舵状態を検出し、その操舵状態に応じたアシスト力をモータ４０により発生させて運転者による操舵をアシストするものである。なお、ラック軸２４の両側には、それぞれタイロッド等を介して図略の車輪が連結されている。
【００１４】
即ち、図１および図２に示すように、ステアリングホイール２１には、ステアリング軸２２の一端側が連結され、このステアリング軸２２の他端側には、ピニオンハウジング２５内に収容されたトルクセンサ３０の入力軸２３ａおよびトーションバー３１がピン３２により連結されている。またこのトーションバー３１の他端側３１ａには、ピニオン軸２３の出力軸２３ｂがスプライン結合によって連結されている。
【００１５】
このピニオン軸２３の入力軸２３ａはベアリング３３ａにより、また出力軸２３ｂもベアリング３３ｂにより、それぞれピニオンハウジング２５内を回動自在に軸受されており、さらに入力軸２３ａとピニオンハウジング２５との間には、第１レゾルバ３５が、また出力軸２３ｂとピニオンハウジング２５との間には、第２レゾルバ３７が、それぞれ設けられている。第１レゾルバ３５および第２レゾルバ３７は、ステアリングホイール２１による操舵角を検出し得るもので、端子３９を介してＥＣＵ６０にそれぞれ電気的に接続されている（図４参照）。
【００１６】
ピニオン軸２３の出力軸２３ｂの端部には、ピニオンギヤ２３ｃが形成されており、このピニオンギヤ２３ｃにはラック軸２４のラック溝２４ａが噛合可能に連結されている。これにより、ラックアンドピニオン機構を構成している。
【００１７】
このように構成することにより、ステアリング軸２２とピニオン軸２３とをトーションバー３１により相対回転可能に連結することができるとともに、ステアリング軸２２の回転角、即ちステアリングホイール２１の回転角（機械角）θＴｍを、第１レゾルバ３５による第１操舵角（電気角）θＴ１ｅおよび第２レゾルバ３７による第２操舵角（電気角）θＴ２ｅによって、検出することができる。また、第１操舵角θＴ１ｅと第２操舵角θＴ２ｅとの角度差からトーションバー３１の捻れ量（操舵トルクに対応するもの）を捻れ角として検出することができる。
【００１８】
図１および図３に示すように、ラック軸２４は、ラックハウジング２６およびモータハウジング２７内に収容されており、その中間部には、螺旋状にボールねじ溝２４ｂが形成されている。このボールねじ溝２４ｂの周囲には、ラック軸２４と同軸に回転可能にベアリング２９により軸受される円筒形状のモータ軸４３が設けられている。このモータ軸４３は、ステータ４１や励磁コイル４２等とともにモータ４０を構成するもので、ステータ４１に巻回された励磁コイル４２により発生する界磁が、回転子に相当するモータ軸４３の外周に設けられた永久磁石４５に作用することより、モータ軸４３が回転し得るように構成されている。
【００１９】
モータ軸４３は、その内周にボールねじナット５２が取り付けられており、このボールねじナット５２にも、螺旋状にボールねじ溝５２ａが形成されている。そのため、このボールねじナット５２のボールねじ溝５２ａとラック軸２４のボールねじ溝２４ｂとの間に多数のボール５４を転動可能に介在させることによって、モータ軸４３の回転によりラック軸２４を軸方向に移動可能なボールねじ機構５０を構成することができる。
【００２０】
即ち、両ボールねじ溝２４ｂ、５２ａ等から構成されるボールねじ機構５０により、モータ軸４３の正逆回転の回転トルクをラック軸２４の軸線方向における往復動に変換することができる。これにより、この往復動は、ラック軸２４とともにラックアンドピニオン機構を構成するピニオン軸２３を介してステアリングホイール２１の操舵力を軽減するアシストカとなる。
【００２１】
なお、モータ４０のモータ軸４３とモータハウジング２７との間には、モータ軸４３の回転角（電気角）θＭｅを検出し得るモータレゾルバ４４が設けられており、このモータレゾルバ４４は図略の端子を介してＥＣＵ６０に電気的に接続されている（図４参照）。
【００２２】
図４は、第１実施形態の電気式動力舵取装置２０の制御構成を示している。上述した第１レゾルバ３５及び第２レゾルバ３７の出力が電気式動力舵取装置２０のＥＣＵ６０に入力されると、ＥＣＵ６０は、後述するように操舵トルクＴを演算し、操舵トルクＴに応じて操舵力をアシストするためのアシスト指令をモータ駆動回路６２側に出力する。モータ駆動回路６２は、アシスト指令の応じたトルクをモータ４０に発生させる。モータ４０の回転角は、モータレゾルバ４４により検出され、モータ駆動回路６２へフィードバックされる共に、ＥＣＵ６０へも出力される。後述するようにＥＣＵ６０は、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４からの出力に基づき、それぞれ操舵角を演算すると共に、操舵角に応じて上述した操舵力のアシスト量を補正する。また、電気式動力舵取装置２０のＥＣＵ６０は、演算した操舵角を、ＡＢＳ制御用のＥＣＵ７０及びＶＳＣ制御用のＥＣＵ８０へそれぞれ出力する。この操舵角に応じて、ＡＢＳ制御用のＥＣＵ７０はＡＢＳ制御を、ＶＳＣ制御用のＥＣＵ８０はＶＳＣ制御を実現する。
【００２３】
引き続き、図５を参照してステアリングホイール２１の回転と、第１レゾルバ３５及び第２レゾルバ３７の出力との関係について説明する。
第１レゾルバ３５から得られる電気角θＴ１ｅは、ステアリングホイール２１の１回転（３６０度）につき、５つのピーク点を有する。これは、第１レゾルバ３５が対極数５のレゾルバから成り、電気的には５組のＮ極、Ｓ極を有することから、機械角３６０°に対して３６０°×５＝１８００°に相当する電気角を出力し得るためである。つまり、当該第１レゾルバ３５は、電気角３６０°のレゾルバより５倍の分解能を有するものである。
【００２４】
また、第２レゾルバ３７から得られる電気角θＴ２ｅは、ステアリングホイール２１の１回転（３６０度）につき６つのピーク点を有する。これは、第２レゾルバ３７が対極数６のレゾルバから成り、電気的には６組のＮ極、Ｓ極を有することから、機械角３６０°に対して３６０°×６＝２１６０°に相当する電気角を出力し得るためである。つまり、当該第２レゾルバ３７は、電気角３６０°のレゾルバより６倍の分解能を有するものである。
【００２５】
このように、第１レゾルバ３５はレゾルバ出力信号として電気角θＴ１ｅを、また第２レゾルバ３７はレゾルバ出力信号として電気角θＴ２ｅをそれぞれ出力するが、図５からわかるように、両信号波形は同じステアリングホイール２１の回転角において同じ値をとることはない。そのため、第１レゾルバ３５の電気角θＴ１ｅと第２レゾルバ３７の電気角θＴ２ｅとに基づいて、ＥＣＵ６０による演算処理を行うことにより、ステアリングホイール２１の１回転に対して、高分解能の機械角θＴｍを得ることができる。
【００２６】
次に、第１、第２レゾルバ３７、３７から出力されるレゾルバ信号に基づいたトルク検出について説明する。
ステアリングホイール２１が運転者等により操舵され、ピニオン軸２３の入力軸２３ａが回転角θ１で回転した場合、第１レゾルバ３５からは、位相の異なる２種類の交流電圧Ｅ２、Ｅ３が出力され、これらは次の式（１） および式（２） の関係を満たす。
【００２７】
Ｅ２ ＝ Ｋ・Ｅ１× ｃｏｓθ ・・・（１）
Ｅ３ ＝ Ｋ・Ｅ１× ｓｉｎθ ・・・（２）
【００２８】
なお、上式（１） および式（２） において、Ｋは変圧比を示す。
このとき、上式（１） および式（２） からθを算出することができ、この角度θがピニオン軸２３の入力軸２３ａの回転角θ１となる。一方、当該入力軸２３ａが回転すると、トーションバー３１を介して連結されたピニオン軸２３の出力軸２３ｂも回転するため、当該出力軸２３ｂ側に設けられた第２レゾルバ３７から前掲の式（１） および式（２） に基づいて、出力軸２３ｂの回転角θ２も算出することができる。
【００２９】
ここで、ピニオン軸２３の入力軸２３ａと出力軸２３ｂの回転に際して、トーションバー３１の捻れにより、入力軸２３ａと出力軸２３ｂとの間で相対回転角度差△θ（＝θ１−θ２）が生じる。その結果、このトーションバー３１の捻れ角度である相対回転角度差△θとトーションバー３１の剛性とから操舵トルクＴを算出することができる。これにより、この操舵トルクＴに応じて操舵力をアシストするための公知のアシスト制御をＥＣＵ６０によって行なうことで、前述したモータ４０により発生する操舵力によって運転者よる操舵をアシストすることができる。
【００３０】
また、モータレゾルバ４４から出力されるレゾルバ信号に基づいたモータ軸４３の回転角（以下「モータ回転角」という。）の検出についても次のように説明することができる。
モータ軸４３がある回転角で回転した場合、モータレゾルバ４４に交流電圧Ｅ１を印加すると、その印加電圧及び回転角に応じて交流電圧Ｅ２、Ｅ３が出力される。そして、印加された交流電圧Ｅｌと出力された交流電圧Ｅ２，Ｅ３とから、前述した式（１） および式（２） に基づいてモータ回転角を算出することができる。このように検出されたモータ回転角は、電気式動力舵取装置２０における様々な制御に用いられる。
【００３１】
続いて、このように構成された電気式動力舵取装置２０におけるステアリングホイール２１の絶対位置検出処理を図６〜図１０のフローチャートに基づいて説明する。
図４を参照して説明したように、ＥＣＵ６０には、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７およびモータレゾルバ４４が電気的に接続されている。そして、第１、第２レゾルバ３７、３７はステアリングホイール２１による操舵角（電気角θＴ１ｅ、θＴ２ｅ）を、またモータレゾルバ４４はモータ４０によるモータ回転角（電気角θＭｅ）を、それぞれ検出することができるため、本実施形態では、これらの３つのレゾルバから出力されるレゾルバ出力信号による電気角θＴ１ｅ、θＴ２ｅ、θＭｅに基づいて、ステアリングホイール２１の絶対位置を検出する処理（以下「絶対位置検出処理」という。）を行う。なお、この絶対位置検出処理は、イグニッション・オンの直後に実行されるものであり、それ以降は後述するように、この絶対位置検出処理により求められたステアリングホイール２１の回転範囲を示すパラメータＡ（Ａ＝１、０、−１、−２）に基づいて、タイマ割込み等により定期的（例えば５ミリ秒ごと）にパラメータＡ（以下、単に「Ａ」という。）を更新している。
【００３２】
ＥＣＵ６０は、先ず、イグニション・オン時か否かを判断する（図６（Ａ）に示すＳ１０１）。ここで、イグニション・オン時には（Ｓ９０：Ｙｅｓ）、ステアリングホイール２１の絶対位置が不明であるため、絶対位置検出処理を行う（Ｓ１００）。絶対位置検出処理では、当該処理のサブルーチンを表す図７中に示すように、所定の初期化処理の後、まずステップＳ１０１により各レゾルバの電気角θＴ１ｅ、θＴ２ｅ、θＭｅを取得する処理が行われる。即ち、ステアリングホイール２１の操舵角に対応する電気角θＴ１ｅ、θＴ２ｅを、第１レゾルバ３５、３７から出力されるレゾルバ信号を介して取得し、またモータ４０のモータ回転角に対応する電気角θＭｅを、モータレゾルバ４４から出力されるレゾルバ信号を介して取得する。
【００３３】
続くステップＳ１０３により、電気角θＴ１ｅ、θＴ２ｅからステアリングホイール２１の機械角θＴｍを算出する処理が行われる。即ち、本実施形態では、第１レゾルバ３５は対極数５、第２レゾルバ３７は対極数６に設定されているため、対極数の異なる２つのレゾルバの電気角に基づいて、ステアリングホイール２１の機械角θＴｍを算出することができる。なお、この演算処理については、本願出願人による特願２００２−１９６１３１号の出願明細書に詳細に説明されているので、そちらを参照されたい。
【００３４】
次のステップＳ１０５では、各回転量（Ａ＝１、０、−１、−２）に対する演算モータ電気角θＭｅ（Ａ）を算出する処理が行われる。例えば、ステアリングホイール２１の中立位置を中心に、ステアリングホイール２１の右１回転範囲（０度＜θ≦３６０度）をＡ＝０、さらにその右側の右１回転範囲（３６０度＜θ≦７２０度）をＡ＝１、また中立位置を中心に左１回転範囲（０度＞θ≧−３６０度）をＡ＝−１、さらにその左側の左１回転範囲（−３６０度＞θ≧−７２０度）をＡ＝−２とした場合における各１回転範囲に対し、次の式（３） による演算処理によって、Ａ＝１、０、−１、−２に対応する４つの演算モータ電気角θＭｅ（１） 、θＭｅ（０） 、θＭｅ（−１）、θＭｅ（−２）を算出する。つまり、このステップＳ１０５ではステアリングホイール２１の総回転数分だけ（本実施形態ではステアリングホイールの４回転分）、演算モータ電気角θＭｅ（Ａ）を求める処理が行われる。
【００３５】
θＭｅ（Ａ） ＝（θＴｍ ＋３６０×Ａ）×ｒ ・・・（３）
【００３６】
ここで、ｒは、ボールねじ機構５０の減速ギヤ比とモータレゾルバ４４の対極数との積による演算値で、後述するように、少なくとも、小数点以下の数値を有する非整数となる値であることが必要条件とされる。なお、本実施形態では、ボールねじ機構５０の減速ギヤ比は例えば８．２に設定され、またモータレゾルバ４４の対極数は例えば７に設定されているため、当該演算値は５７．４（＝８．２×７）となり、その小数点以下の数値として０．４を有する。
【００３７】
さらにステップＳ１０７では、４個の演算モータ電気角θＭｅ（Ａ）を所定範囲内に丸める処理が行われる。即ち、ステップＳ１０５により演算された演算モータ電気角θＭｅ（Ａ）を０度以上３６０度未満の範囲に収まるように、θＭｅ（Ａ）−ＩＮＴ（θＭｅ（Ａ）／３６０）×３６０を演算する処理が行われる。ここで、ＩＮＴ（）は、括弧内の数値を最も近い整数に切り捨てる関数である。例えば、ＩＮＴ（８．９）＝８、ＩＮＴ（−８．９）＝−９である。
【００３８】
例えば、演算モータ電気角θＭｅ（−２）が−８０度である場合には２８０度（＝−８０度−（−３６０度））に、また演算モータ電気角θＭｅ（１） が３８０度である場合には２０度（＝３８０度−１×３６０度）に、さらに演算モータ電気角θＭｅ（２） が−４００度である場合には３２０度（＝−４００度−（−７２０度））に、それぞれ変換され丸め処理が行われる。
【００３９】
続くステップＳ１０９では、４個の演算モータ電気角θＭｅ（Ａ）のうち、実際のモータ電気角θＭｅ（以下、演算モータ電気角θＭｅ（Ａ）と区別するため、「実モータ電気角θＭｅ」という。）に最も近いものを選択する処理が行われる。即ち、後述するように、ステップＳ１０５、Ｓ１０９により求められたステアリングホイール２１の総回転数分の４個の演算モータ電気角θＭｅ（Ａ）のうち、どれか一つがステアリングホイール２１の絶対位置を適正に示す演算モータ電気角θＭｅ（ｎｅａｒ）であるから、本ステップＳ１０９において、これを選択する処理が行われる。
【００４０】
このステップＳ１０９による処理は、本願出願人による特願２００２−１９６１３１号の出願明細書において説明されているように、ステップＳ１０５、Ｓ１０９により演算された全ての演算モータ電気角θＭｅ（Ａ）のうち、整数値に一番近いものを選択する処理としても良いが、本実施形態では、モータレゾルバ４４により検出された実モータ電気角θＭｅに最も近いものを選択する処理が行われる。これにより、ステップＳ１０１により取得した実モータ電気角θＭｅと全ての演算モータ電気角θＭｅ（Ａ）との差を演算し、その差が最も小さいものを演算モータ電気角θＭｅ（ｎｅａｒ）として選択すれば良いので、整数値に一番近いものを選択する処理に比べて、当該ステップＳ１０９によるアルゴリズムを簡素化することができる。
【００４１】
ステップＳ１１１では、ステップＳ１０９により選択された演算モータ電気角θＭｅ（ｎｅａｒ）が、本当に適正なものであるか否かの判断する処理が行われる。即ち、演算モータ電気角θＭｅ（ｎｅａｒ）は、モータレゾルバ４４により検出された実モータ電気角θＭｅに最も近いものとしてステップＳ１０９により選択されたものであるが、この演算モータ電気角θＭｅ（ｎｅａｒ）と実モータ電気角θＭｅとの差が所定の閾値（例えば１０度）以上である場合には、ピニオン軸２３、ラック軸２４あるいはボールねじ機構５０等を構成する機械部品に寸法精度上あるいは摩耗等による寸法誤差や、レゾルバ信号を処理するオペアンプ等の半導体電気部品等の温度特性上の誤差が許容値を超えて生じている蓋然性が高いので、このような場合には、異常が生じている旨を通知すべく一連の本絶対位置検出処理を異常終了する（ＥＲＲＯＲ）。
【００４２】
一方、演算モータ電気角θＭｅ（ｎｅａｒ）と実モータ電気角θＭｅとの差が所定の閾値未満である場合には、ピニオン軸２３、ラック軸２４あるいはボールねじ機構５０等を構成する機械部品やレゾルバ信号を処理するオペアンプ等の半導体電気部品等には、特に異常があるとは認められないので、続くステップＳ１１３に処理を移行して絶対操舵角θＡｍを算出する処理が行われる。
【００４３】
即ち、ステップＳ１１３では、ステップＳ１０９により選択された演算モータ電気角θＭｅ（ｎｅａｒ）のＡ（本実施形態の場合はＡは、０、１、−１、−２のいずれか）を次式（４） に代入し、ステップＳ１０３により算出されたステアリングホイール２１の機械角θＴｍに基づいて演算処理を行うことにより、絶対操舵角θＡｍが算出される。これによりステアリングホイール２１の絶対位置が検出されたことになるので、一連の絶対位置検出処理（Ｓ１００）を正常終了する。
【００４４】
θＡｍ ＝ θＴｍ ＋３６０×Ａ ・・・（４）
【００４５】
上述したように絶対位置検出処理（Ｓ１００）により絶対操舵角（機械角）θＡｍを求めると、図６（Ａ）中のＳ１２０にて、絶対操舵角（機械角）θＡｍから第１レゾルバの電気角回転数Ｎｔ１、第２レゾルバの電気角回転数Ｎｔ２、及び、モータレゾルバの電気角回転数Ｎｍを、図中の式に基づき求める。ここで、
Ｐ１：第１レゾルバの軸倍角（＝５）
Ｐ２：第２レゾルバの軸倍角（＝６）
Ｐｍ：モータレゾルバの軸倍角（＝７）
Ｍｒｅｖ：：ハンドルが一回転した時のモータ回転数
【００４６】
引き続き、Ｓ１３０にて、第１レゾルバの電気角θＴ１ｅとして前回値（第１レゾルバの電気角過去記憶θＴ１ｅｏ）を記憶し、第２レゾルバの電気角θＴ２ｅとして前回値（第２レゾルバの電気角過去記憶θＴ２ｅｏ）を記憶し、モータレゾルバの電気角θＭｅとして前回値（モータレゾルバの電気角過去記憶θＭｅｏ）を記憶し、イグニション・オン時（Ｓ９０：Ｙｅｓ）の際の初期値設定するための処理を終了する。
【００４７】
イグニション・オン後は（Ｓ９０：Ｎｏ）、定期的（例えば、１０ｍｓ毎）に通常処理（Ｓ１４０）を行う。通常処理では、図６（Ｂ）に示すように、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４の電気角回転数（０〜３６０ｄｅｇ）を上述したようにをインクリメント、デクリメントすることにより更新し（Ｓ２００）、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４の電気角回転数からそれぞれ操舵角を演算し、演算した操舵角を多数決判定することで、回転角センサの故障を検出する（Ｓ３００）。そして、故障した回転角センサに対して、多数決判定により決定された操舵角に基づき電気角回転数を更新する（Ｓ４００）。
【００４８】
先ず、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４の電気角回転数の更新処理（Ｓ２００）について、当該処理のサブルーチンを示す図８を参照して説明する。
先ず、Ｓ２０２で、第１レゾルバ３５の電気角が右側（ステアリングホイールの回転方向での右側）に１回転したか否かを、第１レゾルバ３５の電気角過去記憶θＴ１ｅｏから第１レゾルバの電気角θＴ１ｅを引いた値が１８０より大きいか否かにより判断する（Ｓ２０２）。例えば、前回の電気角が３５６ｄｅｇで、今回の電気角が２ｄｅｇの場合には、３５６−２＝３５４で、１８０より大きいため、電気角が右側に１回転領域変わったと判断する。ここでは、単位時間内（１０ｍｓ）の間に、電気角で１８０ｄｅｇも動くことがないので、１８０を閾値として設定してある。ここで、引いた値が１８０より大きい場合には（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）、Ｓ２０３にて第１レゾルバの電気角回転数Ｎｔ１に１を加え（インクリメント）、前回値（第１レゾルバの電気角過去記憶θＴ１ｅｏ）を、３６０ｄｅｇインクリメントした第１レゾルバの電気角θＴ１ｅに更新する（Ｓ２０６）。
【００４９】
他方、引いた値が１８０より小さい場合には（Ｓ２０２：Ｎｏ）、第１レゾルバ３５の電気角が左側（ステアリングホイールの回転方向での左側）に１回転したか否かを、第１レゾルバの電気角過去記憶θＴ１ｅｏから第１レゾルバの電気角θＴ１ｅを引いた値が−１８０より小さいか否かにより判断する（Ｓ２０４）。例えば、前回の電気角が２ｄｅｇで、今回の電気角が３５７ｄｅｇの場合には、２−３５７＝−３５５で、−１８０より小さいため、電気角が左側に１回転領域変わったと判断する。ここで、引いた値が−１８０より小さい場合には（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、Ｓ２０５にて第１レゾルバの電気角回転数Ｎｔ１から１を減じ（デクリメント）、前回値（第１レゾルバの電気角過去記憶θＴ１ｅｏ）を、３６０ｄｅｇデククリメントした第１レゾルバの電気角θＴ１ｅに更新する（Ｓ２０６）。他方、引いた値が−１８０より大きい場合には（Ｓ２０４：Ｎｏ）、前回値（第１レゾルバの電気角過去記憶θＴ１ｅｏ）を、現在の第１レゾルバの電気角θＴ１ｅに更新する（Ｓ２０６）。
【００５０】
第２レゾルバ３７に対しても同様に電気角の更新を行う。Ｓ２１２で、第２レゾルバ３７の電気角が右側に１回転したか否かを判断し、右１回転している場合には（Ｓ２１２：Ｙｅｓ）、Ｓ２１３にて第２レゾルバ３７の電気角回転数Ｎｔ２に１を加え（インクリメント）、前回値（第２レゾルバの電気角過去記憶θＴ２ｅｏ）を、３６０ｄｅｇインクリメントした第２レゾルバの電気角θＴ２ｅに更新する（Ｓ２１６）。右側に１回転していない場合には（Ｓ２１２：Ｎｏ）、第２レゾルバ３７の電気角が左側に１回転したか否かを判断する（Ｓ２１４）。電気角が左側に１回転領域変わったと判断した場合には（Ｓ２１４：Ｙｅｓ）、Ｓ２１５にて第１レゾルバの電気角回転数Ｎｔ２から１を減じ（デクリメント）た後、前回値（第１レゾルバの電気角過去記憶θＴ２ｅｏ）を３６０ｄｅｇデククリメントした第２レゾルバの電気角θＴ２ｅに更新する（Ｓ２１６）。他方、電気角の回転領域が変わっていない場合には（Ｓ２１４：Ｎｏ）、前回値（第２レゾルバの電気角過去記憶θＴ２ｅｏ）を、現在の第２レゾルバの電気角θＴ２ｅに更新する（Ｓ２１６）。
【００５１】
モータレゾルバ４４に対しても同様に電気角の更新を行う。Ｓ２２２で、モータレゾルバ４４の電気角が右側に１回転したか否かを判断し、右１回転している場合には（Ｓ２２２：Ｙｅｓ）、Ｓ２２３にてモータレゾルバ４４の電気角回転数Ｎｍに１を加え（インクリメント）、前回値（モータレゾルバの電気角過去記憶θＭｅｏ）を、３６０ｄｅｇインクリメントしたモータレゾルバの電気角θＭｅに更新する（Ｓ２０６）。右側に１回転していない場合には（Ｓ２２２：Ｎｏ）、モータレゾルバ４４の電気角が左側に１回転したか否かを判断する（Ｓ２２４）。電気角が左側に１回転領域変わったと判断した場合には（Ｓ２２４：Ｙｅｓ）、Ｓ２２５にてモータレゾルバの電気角回転数Ｎｍから１を減じ（デクリメント）た後、前回値（モータレゾルバの電気角過去記憶θＭｅｏ）を３６０ｄｅｇデククリメントしたモータレゾルバ４４の電気角θＭｅに更新する（Ｓ２２６）。他方、電気角の回転領域が変わっていない場合には（Ｓ２２４：Ｎｏ）、前回値（モータレゾルバの電気角過去記憶θＭｅｏ）を、現在のモータレゾルバの電気角θＭｅに更新する（Ｓ２２６）。以上により処理を終了する。
【００５２】
第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４の電気角回転数からそれぞれ操舵角を演算し、演算した操舵角を多数決判定することで、回転角センサの故障を検出する操舵角演算処理（図６（Ｂ）に示すＳ３００）について、当該処理のサブルーチンを示す図９を参照して説明する。
先ず、第１レゾルバ３５の電気角θＴ１ｅに基づき第１レゾルバ側操舵角θＴ１を、第２レゾルバ３７の電気角θＴ２ｅに基づき第２レゾルバ側操舵角θＴ２を、モータレゾルバ４４の電気角θＭｅに基づきモータ側操舵角θＭを、図中の式を用いて演算する（Ｓ３０２）。
【００５３】
次に、第１レゾルバ側操舵角θＴ１から第２レゾルバ側操舵角θＴ２を引いた値が所定の閾値（θＴ１ とθＴ２との偏差閾値θｓｐｒ）より小さいか否かにより、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７のいずれかに問題が発生していないかを確認する（Ｓ３０４）。ここで、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７のいずれにも問題が無い場合には（Ｓ３０４：Ｙｅｓ）、第１レゾルバ３５の正常／異常フラグＦＴ１及び第２レゾルバ３７の正常／異常フラグＦＴ２をリセット（０：正常）する（Ｓ３０６）。そして、第１レゾルバ側操舵角θＴ１の値を最新の絶対操舵角θＡとし処理を終了する（Ｓ３０８）。即ち、通常時は、第１レゾルバ３５で操舵角を検出する。
【００５４】
一方、上述した第１レゾルバ３５での操舵角と第２レゾルバ３７での操舵角との差が偏差閾値θｓｐｒより大きい場合は、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７のいずれかに問題が有るため（Ｓ３０４：Ｎｏ）、先ず、第１レゾルバ側操舵角θＴ１からモータ側操舵角θＭを引いた値が所定の閾値（トルクセンサ側操舵角とモータ側操舵角の偏差閾値θｍｏｔ）より小さいか否かにより、第２レゾルバ３７側で問題が発生していないかを検討する（Ｓ３１０）。ここで、引いた値が閾値θｍｏｔより小さく、第２レゾルバ３７側にて異常が発生している場合には（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、第２レゾルバ３７の正常／異常フラグＦＴ２をセット（１：異常）し（Ｓ３１２）、Ｓ３０８へ移行し、第１レゾルバ側操舵角θＴ１の値を最新の絶対操舵角θＡとして処理を終了する。
【００５５】
他方、第１レゾルバ３５側に問題がある場合には（Ｓ３１０：Ｎｏ）、第２レゾルバ３７側で問題が発生していないかを更に確認する（Ｓ３１４）。ここでは、第２レゾルバ側操舵角θＴ２からモータ側操舵角θＭを引いた値が偏差閾値θｍｏｔより小さいか否かにより判断する。ここで、引いた値が閾値θｍｏｔより小さく、第２レゾルバ３７側は正常であり、第１レゾルバ３５にて異常が発生している場合には（Ｓ３１４：Ｙｅｓ）、第１レゾルバ３５の正常／異常フラグＦＴ１をセット（１：異常）する（Ｓ３１６）。そして、第２レゾルバ側操舵角θＴ２の値を最新の絶対操舵角θＡとし，、即ち、第２レゾルバ３７で検出した操舵角を、第１レゾルバ３５での操舵角に代用して終了する（Ｓ３１８）。一方、引いた値が閾値θｍｏｔより小さく、第１レゾルバ３５のみならず第２レゾルバ３７でも異常が発生している場合には（Ｓ３１４：Ｎｏ）、第１レゾルバ３５の正常／異常フラグＦＴ１及び第２レゾルバ３７の正常／異常フラグＦＴ２をセット（１：正常）し（Ｓ３２０）、トルクセンサ異常時の処理、例えば、アシストトルクを徐々に低下させる等の処理を行う（Ｓ３２２）。なお、この際に、第１レゾルバ３５の電気角回転数Ｎｔ１を、モータレゾルバ４４の操舵角θＭに基づき設定することも可能である。
【００５６】
第１実施形態に係る電気式動力舵取装置では、３個の回転角センサ（第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４）を用いてそれぞれ操舵角を求めるため、一のレゾルバが故障しても、操舵角を検出し続けることができ、ＡＢＳ、ＶＳＣ等の機能を維持することで、走行時の安全性を一層高めることができる。更に、３個の回転角センサ（第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４）により検出した操舵角に基づき多数決判定を行い、多数決判定の結果から操舵角を選択するため、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７の機能が適正か否かを常時判断でき、操舵角の信頼性を高めることが可能になる。
【００５７】
引き続き、故障した第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７に対して、多数決判定により決定された操舵角に基づき電気角回転数を更新し、当該第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７の復帰に備える故障時の電気角回転数更新処理（図６（Ｂ）に示すＳ４００）について、当該処理のサブルーチンを示す図１０を参照して説明する。
先ず、第１レゾルバ３５が故障で、第２レゾルバ３７が正常である状態か否かを、第１レゾルバ正常／異常フラグＦＴ１＝１、及び、第２レゾルバ正常／異常フラグＦＴ２＝０か否かにより判断する（Ｓ４０２）。ここで、第１レゾルバ３５が故障し、且つ、第２レゾルバ３７が正常な場合には（Ｓ４０２：Ｙｅｓ）、第１レゾルバ３５の電気角回転数Ｎｔ１を、上述した多数決判定により決定した絶対操舵角θＡ（ここでは、第２レゾルバ３７より求めた操舵角θＴ２）に基づき図中の式から演算し更新する（Ｓ４０４）。
【００５８】
他方、第１レゾルバ３５が故障し、第２レゾルバ３７が正常ではない状態である場合には（Ｓ４０２：Ｎｏ）、第１レゾルバ３５が正常で且つ第２レゾルバ３７が異常な状態か否かを、第１レゾルバ正常／異常フラグＦＴ１＝０、及び、第２レゾルバ正常／異常フラグＦＴ２＝１か否かにより判断する（Ｓ４０６）。ここで、第１レゾルバ３５が正常で、且つ、第２レゾルバ３７が異常な場合には（Ｓ４０６：Ｙｅｓ）、第２レゾルバ３７の電気角回転数Ｎｔ２を、上述した多数決判定により決定した絶対操舵角θＡ（ここでは、第１レゾルバ３５より求めた操舵角θＴ１）に基づき図中の式から演算し更新する（Ｓ４０８）。
【００５９】
一方、第１レゾルバ３５が正常で且つ第２レゾルバ３７が異常で無い場合には（Ｓ４０６：Ｎｏ）、第１レゾルバ３５及び第２レゾルバ３７が共に異常な状態か否かを、第１レゾルバ正常／異常フラグＦＴ１＝１、及び、第２レゾルバ正常／異常フラグＦＴ２＝１か否かにより判断する（Ｓ４１０）。ここで、第１レゾルバ３５及び第２レゾルバ３７が共に異常な場合には（Ｓ４１０：Ｙｅｓ）、第１レゾルバ３５の電気角回転数Ｎｔ１を絶対操舵角θＡに基づき、同様に、第２レゾルバ３７の電気角回転数Ｎｔ２を絶対操舵角θＡに基づき図中の式から演算し更新する（Ｓ４１２）。ここで、絶対操舵角θＡとしては更新されていない過去の値をそのまま用いることも、モータレゾルバ４４の操舵角θＭに基づき設定した絶対操舵角θＡを用いることも可能である。
【００６０】
本実施形態の電気式動力舵取装置では、不適と判断した第１レゾルバ３５又は第２レゾルバ３７に対して、当該レゾルバで検出した回転角と共に、多数決判定の結果から選択された操舵角（絶対操舵角θＡ）に対応する回転数を用いて操舵角を求める。このため、例えば、接触の不良等で瞬時的に断線になり、第１レゾルバ３５又は第２レゾルバ３７のいずれかで一時的に計数していた回転数が分からなくなっても、多数決判定の結果から選択された操舵角に対応する回転数を用いることで操舵角を求め続けれるため、復帰した後に、第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７の計数を再開することで、適正に操舵角を求めることができる。このため、第１レゾルバ３５又は第２レゾルバ３７の何れかが瞬時的に動作不良を起こしても、動作不良を起こした第１レゾルバ３５又は第２レゾルバ３７が復帰したなら、適正にアシスト量を決定してモータの制御を再開することが可能で、更に、３個全ての回転角センサ（第１レゾルバ３５、第２レゾルバ３７、モータレゾルバ４４）を用いて多数決判定を行うことができ、操舵角の信頼性を低下させることがない。
【００６１】
なお、上述した構成では、第１レゾルバ３５＞第１レゾルバ３５＞モータレゾルバ４４の優先順位で、絶対操舵角を求めている。第１レゾルバ３５を最優先にしているのは、実際のステアリングホイール操舵角に最も近いからである。しかしながら、絶対操舵角の用途としてタイヤ側の切れ角を必要とする場合には、第２レゾルバ３７＞第１レゾルバ３５＞モータレゾルバ４４とすることもできる。
【００６２】
上述した実施形態では、回転角センサとしてレゾルバを用いる例を挙げたが、本発明の構成は、例えば、スリット板とフォトインタラプタとを用いる回転角センサ等にも適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電気式動力舵取装置の構成を示す構成図である。
【図２】図１に示す一点鎖線ＩＩによる楕円内の拡大図である。
【図３】図１に示す一点鎖線ＩＩＩ による楕円内の拡大図である。
【図４】本実施形態の電気式動力舵取装置を制御するＥＣＵとレゾルバとの接続構成を示すブロック図である。
【図５】ステアリングホイールの回転角に対する第１レゾルバおよび第２レゾルバによるレゾルバ出力信号、ステアリングホイールの機械角を示す特性図である。
【図６】図６（Ａ）は、図４に示すＣＰＵにより実行される操舵角演算処理を示すフローチャートであり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）での操舵角演算処理中の通常処理のフローチャートである。
【図７】図６（Ａ）に示す操舵角演算処理中の絶対位置検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】図６（Ｂ）に示す通常処理中の電気角回転数更新処理のサブルーチンを表すフローチャートである。
【図９】図６（Ｂ）に示す操舵角演算処理中の操舵角演算処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】図６（Ｂ）に示す操舵角演算処理中の故障時の電気角回転数更新処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
２０ 電気式動力舵取装置
２１ ステアリングホイール
２２ ステアリング軸
２３ ピニオン軸
２３ｃ ピニオンギヤ
２４ ラック軸
２４ａ ラック溝
３０ トルクセンサ
３５ 第１レゾルバ
３７ 第２レゾルバ
４０ モータ
４４ モータレゾルバ （第３レゾルバ）
５０ ボールねじ機構
６０ ＥＣＵ
θＴ１ｅ 第１レゾルバの電気角
θＴ２ｅ 第２レゾルバの電気角
θＭｅ 実モータ電気角
θＴｍ ステアリングホイールの機械角
θＭｅ（Ａ） 演算モータ電気角
θＡｍ 絶対操舵角 （操舵角）
Claims (3)
- ステアリングホイールと、このステアリングホイールに連結されたステアリング軸の回転角を検出する第１回転角センサと、アシスト量を決定するための第２回転角センサと、前記ステアリング軸に連結された操舵機構による操舵をアシストするモータと、このモータの回転角を検出する第３回転角センサとを備える電気式動力舵取装置であって、
前記第１回転角センサ、前記第２回転角センサ、前記第３回転角センサの内の少なくとも２つにより検出した回転角からそれぞれ操舵角を求め、
前記第１回転角センサ、前記第２回転角センサ、前記第３回転角センサにより検出した回転角に基づき多数決判定を行い、多数決判定の結果から求められた前記操舵角の一方を選択することを特徴とする電気式動力舵取装置。 - ステアリングホイールと、このステアリングホイールに連結されたステアリング軸の回転角を検出する第１回転角センサと、前記ステアリング軸の回転角を弾性部材を介して検出する第２回転角センサと、前記ステアリング軸に連結された操舵機構による操舵をアシストするモータと、このモータの回転角を検出する第３回転角センサとを備え、第１回転角センサで検出した回転角と第２回転角センサで検出した回転角との差からアシスト量を決定して前記モータを制御する電気式動力舵取装置であって、
前記第１回転角センサ、前記第２回転角センサ、前記第３回転角センサにより検出した回転角からそれぞれ操舵角を求め、
前記第１回転角センサ、前記第２回転角センサ、前記第３回転角センサにより求めた操舵角に基づき多数決判定を行い、多数決判定の結果から前記操舵角の１つを選択することを特徴とする電気式動力舵取装置。 - ステアリングホイールと、このステアリングホイールに連結されたステアリング軸の回転角を検出する第１回転角センサと、前記ステアリング軸の回転角を弾性部材を介して検出する第２回転角センサと、前記ステアリング軸に連結された操舵機構による操舵をアシストするモータと、このモータの回転角を検出する第３回転角センサとを備え、第１回転角センサで検出した回転角と第２回転角センサで検出した回転角との差からアシスト量を決定して前記モータを制御する電気式動力舵取装置であって、
前記第１回転角センサ、前記第２回転角センサにより検出した回転角及び計数したステアリングホイール回転数からそれぞれ操舵角を求めると共に、前記第３回転角センサにより検出した回転角及び計数したモータ回転数から操舵角を求め、
前記第１回転角センサ、前記第２回転角センサ、前記第３回転角センサにより求めた操舵角に基づき多数決判定を行い、回転角センサの適否を判断すると共に、多数決判定の結果から前記操舵角の１つを選択し、
不適と判断した回転角センサに対して、当該回転角センサで検出した回転角と共に、前記多数決判定の結果から選択された操舵角に対応する回転数から操舵角を求めることを特徴とする電気式動力舵取装置。
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