JP2006143106A - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 操舵補助制御を継続可能な継続可能異常モードが発生した場合に、最適な条件で操舵補助制御を停止させる。
【解決手段】 モータ駆動系で異常が発生したときに、異常検出回路３９でモータ電流検出回路３８の異常による軽度の異常であるかモータ駆動回路３７、電動モータ１２の異常による重度の異常であるかを検出し、軽度の異常であるときに異常時操舵補助制御回路４０でオープンループ制御回路３０ＯＬを選択して操舵補助制御を継続し、操舵補助力及び車速検出値に基づいて車両状態を検出し、これが停止許可領域であるときに操舵補助制御を停止する。
【選択図】 図３
【解決手段】 モータ駆動系で異常が発生したときに、異常検出回路３９でモータ電流検出回路３８の異常による軽度の異常であるかモータ駆動回路３７、電動モータ１２の異常による重度の異常であるかを検出し、軽度の異常であるときに異常時操舵補助制御回路４０でオープンループ制御回路３０ＯＬを選択して操舵補助制御を継続し、操舵補助力及び車速検出値に基づいて車両状態を検出し、これが停止許可領域であるときに操舵補助制御を停止する。
【選択図】 図３
Description
本発明は、操舵系に対して操舵補助力を付与する電動機の操舵補助制御を行う電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。
この種の電動パワーステアリング装置の制御装置として、例えば車輪速センサの異常のようにパワーステアリング装置に影響度小の故障が生じると一定のアシスト力によるパワーアシストを行い、トルクセンサのオフセットのようにパワーステアリング装置に影響度中の故障が生じるとアシスト力を漸次低減し、トルクセンサの断線のようにパワーステアリング装置に影響度大の故障が生じるとパワーステアリング装置を即座にマニュアルステアリング装置に切換えるようにして故障判定レベル値に応じて複数の故障対処モードより故障対処モードを選択するようにした車輛用操舵装置の故障診断処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、モータに電流を供給するための経路において接地ラインへの短絡が発生した地絡状態や電源ラインへの短絡が発生した天絡状態である致命的な故障であるときには電動モータによる操舵補助力の付与を直ちに停止させ、モータ駆動部における流入又は流出電流検出回路や正又は負端子電圧検出回路等が故障した致命的でない故障であるときにはオープンループ制御や操舵補助力を漸次的な低減を行う暫定制御を行うようにした電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特許第３０２４４３４号公報（第５頁、図５）
特開２００３−４８５６０号公報（第５頁、第７頁、図３）
しかしながら、上記特許文献１及び２に記載の従来例にあっては、操舵補助制御系で発生する異常の状態に応じて軽度の異常が発生したときにはオープンループ制御等により操舵補助制御を継続し、重度の異常が発生したときには操舵補助制御を直ちに終了してマニュアルステアリング状態に移行させるようにしているが、軽度の異常が発生して暫定的に操舵補助制御を継続する場合には、この暫定的な操舵補助制御を永久的に継続することはできず、何れは暫定的な操舵補助制御を中止する必要があるが、この場合の操舵補助制御の中止条件については何ら考慮されていないという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、操舵補助制御を継続可能な継続可能異常モードが発生した場合に、最適な条件で操舵補助制御を停止させるようにした電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することを目的としている。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、操舵補助制御を継続可能な継続可能異常モードが発生した場合に、最適な条件で操舵補助制御を停止させるようにした電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、請求項１に係る電動パワーステアリング装置の制御装置は、操舵系に対して操舵補助力を付与する電動機の操舵補助制御を行う操舵補助制御手段を備えた電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記操舵補助制御手段は操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、該操舵状態検出手段で検出した操舵状態に基づいて前記電動機を駆動制御する電動機制御手段と、前記操舵状態検出手段及び電動機制御手段の異常を検出する異常検出手段と、該異常検出手段で操舵状態検出手段及び電動機制御手段の何れかの異常を検出したときに、当該異常が操舵補助制御を継続可能な継続可能異常モードであるか操舵補助制御を継続不可能な継続不可能異常モードであるかを判定する異常モード判定手段と、該異常モード判定手段の判定結果が継続可能異常モードであるときに対応する操舵補助制御を継続する異常時操舵補助制御手段と、前記操舵補助制御の影響が少ない車両状態を検出する車両状態検出手段と、前記異常モード判定手段の判定結果が継続可能異常モードであるときに、前記車両状態検出手段で検出した車両状態が前記操舵補助制御の影響を受けない状態であるときに前記異常時操舵補助制御手段による操舵補助制御を停止させる作動停止制御手段とを備えたことを特徴としている。
また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置の制御装置は、請求項１に係る発明において、前記車両状態検出手段は、車両の車速を検出する車速検出手段、前記操舵補助制御手段で算出する操舵補助力を検出する操舵補助力検出手段、車両の操舵角を検出する操舵角検出手段、車両の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段、車両の回頭状態を検出する回頭状態検出手段、車両前方の走行車線を検出する走行車線検出手段、車両の制動状態を検出する制動状態検出手段の何れか１つ又は複数で構成され、前記作動停止制御手段は、前記車両状態検出手段で検出した車両状態が前記操舵補助制御の影響が少ない継続可能異常モードの停止許可状態であるときに、継続可能異常モードでの操舵補助制御を停止させるように構成されていることを特徴としている。
さらに、請求項３に係る電動パワーステアリング装置の制御装置は、請求項１に係る発明において、前記車両状態検出手段は、車速を検出する車速検出手段で構成され、前記作動停止制御手段は、前記車速検出手段で検出した車速が所定車速以下となったときに、継続可能異常モードでの操舵補助制御を停止させるように構成されていることを特徴としている。
さらに、請求項４に係る電動パワーステアリング装置の制御装置は、請求項１に係る発明において、前記車両状態検出手段は、前記操舵補助制御手段で算出する操舵補助力を検出する操舵補助力検出手段で構成され、前記作動停止制御手段は、操舵補助力検出手段で検出した操舵補助力が所定操舵補助力以下であるときに、継続可能異常モードでの操舵補助制御を停止させるように構成されていることを特徴としている。
さらにまた、請求項５に係る電動パワーステアリング装置の制御装置は、請求項１に係る発明において、前記車両状態検出手段は、車速を検出する車速検出手段と前記操舵補助制御手段で算出する操舵補助力を検出する操舵補助力検出手段とで構成され、前記作動停止制御手段は、車速検出手段で検出した車速が所定車速以下であり、且つ操舵補助力検出手段で検出した操舵補助力が所定操舵補助力以下であるときに、継続可能異常モードでの操舵補助制御を停止させるように構成されていることを特徴としている。
なおさらに、請求項６に係る電動パワーステアリング装置の制御装置は、請求項１に係る発明において、前記車両状態検出手段は、車速を検出する車速検出手段と前記操舵補助制御手段で算出する操舵補助力を検出する操舵補助力検出手段とで構成され、前記作動停止制御手段は、車速検出手段で検出した車速と前記操舵補助力検出手段で検出した操舵補助力とを２次元座標で表したときに、車速と操舵補助力とで決定される座標が座標軸を漸近線とする双曲線と両座標軸とで囲まれる停止許可領域内であるときに、継続可能異常モードでの操舵補助制御を停止させるように構成されていることを特徴としている。
また、請求項７に係る電動パワーステアリング装置の制御装置は、請求項１に係る発明において、前記車両状態検出手段は、車速を検出する車速検出手段と前記操舵補助制御手段で算出する操舵補助力を検出する操舵補助力検出手段とで構成され、前記作動停止制御手段は、車速検出手段で検出した車速と前記操舵補助力検出手段で検出した操舵補助力とを２次元座標で表したときに、車速と操舵補助力とで決定される座標が、車速が所定車速である点と操舵補助力が所定操舵補助力である点とを結ぶ線と両座標軸とで囲まれる停止許可領域内であるときに、継続可能異常モードでの操舵補助制御を停止させるように構成されていることを特徴としている。
さらに、請求項８に係る電動パワーステアリング装置の制御装置は、請求項１に係る発明において、前記車両状態検出手段は、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段で構成され、前記作動停止制御手段は、前記横加速度検出手段で検出した横加速度が所定値以下となったときに、継続可能異常モードでの操舵補助制御を停止させるように構成されていることを特徴としている。
さらにまた、請求項９に係る電動パワーステアリング装置の制御装置は、請求項１に係る発明において、前記車両状態検出手段は、車両前方の走行車線を検出する走行車線検出手段で構成され、前記作動停止制御手段は、前記走行車線検出手段で検出した車両前方の走行車線が直進路又は曲率が所定値以下の緩やかなカーブとなったときに、継続可能異常モードでの操舵補助制御を停止させるように構成されていることを特徴としている。
請求項１に係る発明によれば、異常検出手段で電動機制御手段のモータ電流検出回路の異常や代替えが可能なトルクセンサ等のセンサ異常等の操舵補助制御を継続できる継続可能異常モードが発生した場合に、異常時操舵補助制御手段によって対応する操舵補助制御を継続し、継続された操舵補助制御を作動停止手段で車両状態が操舵補助制御の影響が少ない状態であるときに停止させるので、不必要に暫定的な操舵補助制御を継続することを確実に防止することができるという効果が得られる。
また、請求項２に係る発明によれば、車速検出手段、操舵補助力検出手段、操舵角検出手段、横加速度検出手段等の１つ又は複数で構成される車両状態検出手段で、操舵補助制御の影響が少ない車両状態が検出されたときに、継続可能異常モードでの操舵補助制御を停止するので、中高速走行時、旋回半径の小さいカーブ等を走行している状態で継続可能異常モードが発生したときには異常時操舵補助制御手段で異常モードに対応する操舵補助制御を継続することにより、必要最低限の操舵補助制御を行い、低速走行状態、旋回半径の大きいカーブ又は直進路を走行する状態、車両前方の走行車線が直線又は旋回半径が所定値以上の緩やかなカーブであるときには操舵補助制御の影響を受けない走行状態であると判断して異常時操舵補助制御手段での操舵補助制御を停止することにより、運転者に違和感を与えることなく操舵補助制御を終了することができるという効果が得られる。
さらに、請求項３に係る発明によれば、車速検出手段で検出した車速が所定車速以下となったときに、継続可能異常モードでの操舵補助制御を停止するので、中高速走行時に異常が継続可能異常モードが発生したときには異常時操舵補助制御手段で異常モードに対応する操舵補助制御を継続することにより、必要最低限の操舵補助制御を行い、車速が所定車速以下の低車速領域となったときには異常時操舵補助制御手段での操舵補助制御を停止することにより、運転者に違和感を与えることなく操舵補助制御を終了することができるという効果が得られる。
さらにまた、請求項４に係る発明によれば、操舵補助力検出手段で検出した操舵補助力が所定操舵補助力以下となったときに、継続可能異常モードでの操舵補助制御を停止するので、カーブを走行している場合のように操舵補助力が大きい操舵補助制御中であるときには異常時操舵補助制御手段で異常モードに対応する操舵補助制御を継続することにより、必要最低限の操舵補助制御を行い、操舵補助力が所定操舵補助力以下となったときには異常時操舵補助制御手段での操舵補助制御を停止することにより、運転者の操舵状態に影響を与えることなく操舵補助制御を終了することができるという効果が得られる。
なおさらに、請求項５に係る発明は、車速が所定車速以下で且つ操舵制御力が所定操舵制御力以下であるときに異常時操舵制御手段による補助操舵処理を停止するようにしたので、低車速領域でも据え切り時のように大きな操舵力を必要とする場合には操舵補助制御を継続することができ、逆に操舵補助力が所定操舵補助力より小さい場合でも、車速が所定車速以上であるときには異常時操舵補助制御手段による操舵補助制御を継続するので、走行時に必要とする操舵補助力を発生させることができるという効果が得られる。
また、請求項６に係る発明によれば、上記請求項５に係る発明の効果に加えて、作動停止制御手段で、車速と操舵補助力とで決定される座標が直角双曲線と両座標軸とで囲まれる停止許可領域内であるときに異常時操舵制御手段による操舵補助制御を停止するので、双曲線の形状を選択することにより、車両のステアリング特性に応じた最適な停止距離可能領域を設定することができるという効果が得られる。
さらに、請求項７に係る発明によれば、前記請求項５に係る発明の効果に加えて、車速が所定車速である点と操舵補助力が所定操舵補助力である点とを結ぶ線と両座標軸とで囲まれる停止許可領域を設定するので、所定車速及び所定操舵補助力の値を変更することにより、車両のステアリング特性に応じた最適な停止距離可能領域を設定することができるという効果が得られる。
さらにまた、請求項８に係る発明によれば、車両状態検出手段を横加速度検出手段で構成したので、車両の旋回状態を正確に検出することができ、旋回半径が小さくても車速が遅いときや車速が速くても旋回半径が大きいときには、操舵補助制御の影響がないものと判断して、異常時操舵補助制御手段での操舵補助制御を停止することにより、運転者の操舵状態に影響を与えることなく操舵補助制御を終了することができるという効果が得られる。
なおさらに、請求項９に係る発明によれば、車両状態検出手段を車両前方の走行車線を検出する走行車線検出手段で構成したので、車両前方の走行車線の旋回半径が所定値以上であるか直進路であるときに、操舵補助制御の影響が少ないものと判断して、異常時操舵補助制御手段での操舵補助制御を停止することにより、運転者の操舵状態に影響を与えることなく操舵補助制御を終了することができるという効果が得られる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に一実施形態を示す概略構成図であって、図中、１は、ステアリングホイールであり、このステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が入力軸２ａと出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２に伝達される。このステアリングシャフト２は、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端はトルク検出手段としての操舵トルクセンサ３を介して出力軸２ｂの一端に連結されている。
図１は、本発明に一実施形態を示す概略構成図であって、図中、１は、ステアリングホイールであり、このステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が入力軸２ａと出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２に伝達される。このステアリングシャフト２は、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端はトルク検出手段としての操舵トルクセンサ３を介して出力軸２ｂの一端に連結されている。
そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント４を介してロアシャフト５に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ８を介してタイロッド９に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ８は、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ａとこのピニオン８ａに噛合するラック８ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン８ａに伝達された回転運動をラック８ｂで直進運動に変換している。
ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、補助操舵力を出力軸２ｂに伝達する減速ギヤ１０が連結されており、この減速ギヤ１０には、操舵系に対して補助操舵力を発生する電動モータ１２の出力軸が連結されている。
操舵トルクセンサ３は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位をポテンショメータで検出するように構成されている。この操舵トルクセンサ３は、図２に示すように、入力される操舵トルクが零のときには、所定の中立電圧Ｖ0 となり、この状態から右切りすると、操舵トルクの増加に応じて中立電圧Ｖ0 より増加する電圧となり、操舵トルクが零の状態から左切りすると操舵トルクの増加に応じて中立電圧Ｖ0 より減少する電圧となるトルク検出値Ｔを出力するように構成されている。
操舵トルクセンサ３は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位をポテンショメータで検出するように構成されている。この操舵トルクセンサ３は、図２に示すように、入力される操舵トルクが零のときには、所定の中立電圧Ｖ0 となり、この状態から右切りすると、操舵トルクの増加に応じて中立電圧Ｖ0 より増加する電圧となり、操舵トルクが零の状態から左切りすると操舵トルクの増加に応じて中立電圧Ｖ0 より減少する電圧となるトルク検出値Ｔを出力するように構成されている。
この操舵トルクセンサ３から出力されるトルク検出値Ｔは、コントロールユニット１３に入力される。このコントロールユニット１３には、トルク検出値Ｔの他に車速センサ１４で検出した車速検出値Ｖも入力されると共に、電動モータ１２に流れるモータ電流検出値ＩMDを検出し、入力されるトルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖに応じた操舵補助力を電動モータ１２で発生する操舵補助指令値ＩM *を算出し、算出した操舵補助指令値ＩM *とモータ電流検出値ＩMDとにより、電動モータ１２に供給する駆動電流をフィードバック制御する。
コントロールユニット１３は、図３に示すように、バッテリ１５からイグニッションキースイッチ１６を経て電力が供給されている。このコントロールユニット１３は、操舵トルクセンサ３で検出された操舵トルクＴと車速センサ１４で検出された車速検出値Ｖとに基づいてアシスト指令値となる操舵補助指令値Ｉの演算を行ない、演算された操舵補助指令値Ｉに基づいて電動モータ１２に供給する電流を制御する。
コントロールユニット１３は主としてマイクロコンピュータで構成されるが、そのマイクロコンピュータを構成するＣＰＵにおいてプログラムで実行される一般的な機能ブロックを示すと図３のようになる。例えば位相補償器３１は独立したハードウェアとしての位相補償器を示すものではなく、ＣＰＵで実行される位相補償機能を示している。尚、コントロールユニット１３をマイクロコンピュータで構成せず、各機能要素を独立のハードウェアで構成することも可能である。
コントロールユニット１３の機能及び動作を説明すると、操舵トルクセンサ３で検出されて入力される操舵トルクＴは、操舵系の安定性を高めるために位相補償器３１で位相補償され、位相補償された操舵トルクＴＡが操舵補助指令値演算器３２に入力される。又、車速センサ１４で検出された車速検出値Ｖも操舵補助指令値演算器３２に入力される。操舵補助指令値演算器３２は、入力された操舵トルクＴＡ及び車速検出値Ｖに基づいて電動モータ１２に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉを決定し、操舵補助指令値演算器３２にはメモリ３３が付設されている。このメモリ３３は車速検出値Ｖをパラメータとして操舵トルクに対応する操舵補助指令値Ｉを表す制御マップを格納しており、操舵補助指令値演算器３２による操舵補助指令値Ｉの演算に使用される。この操舵補助指令値演算器３２で算出される操舵補助指令値Ｉは、フィードバック制御回路３０ＦＢとオープンループ制御回路３０ＯＬとを選択する切換スイッチ３２０に入力される。
フィードバック制御回路３０ＦＢは、切換スイッチ３２０から入力される操舵補助指令値Ｉが夫々入力される減算器３０Ａに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償器３４に入力される。減算器３０Ａには後述するモータ電流検出回路３８で検出したモータ電流ｉが入力され、操舵補助指令値Ｉからモータ電流値ｉを減算した偏差（Ｉ−ｉ）が比例演算器３５に入力され、その比例出力は加算器３０Ｂに入力されると共にフィードバック系の特性を改善するための積分補償器３６に入力される。微分補償器３４及び積分補償器３６の出力も加算器３０Ｂに加算入力され、加算器３０Ｂでの加算結果である電流制御値ＥFBが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路３７に入力される。電動モータ１２のモータ電流値ｉはモータ電流検出回路３８で検出され、モータ電流値ｉは減算器３０Ａに入力される。
オープンループ制御回路３０ＯＬは、図３に示すように、電動モータ１２の内部抵抗をＲｍ、インダクタンスをＬｍとしたとき、Ｌｍ・Ｓ＋Ｒｍとなる伝達関数で表されるモータモデルを使用して比例制御演算を行って電流制御値ＥOLを算出するように構成され、このオープンループ制御回路３０ＯＬから出力される電流制御値ＥOLがモータ駆動回路３７に供給される。
モータ駆動回路３７の構成例を図４に示して説明すると、モータ駆動回路３７は加算器３０Ｂからの電流制御値Ｅに基づいて電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４の各ゲートを駆動するＦＥＴゲート駆動回路３７１、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４で成るＨブリッジ回路、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のハイサイド側を駆動する昇圧電源３７２等で構成されている。ＦＥＴ１及びＦＥＴ２は、電流制御値Ｅに基づいて決定されるデューティ比Ｄ１のＰＷＭ（パルス幅変調）信号によってＯＮ／ＯＦＦされ、実際にモータに流れる電流Ｉｒの大きさが制御される。ＦＥＴ３及びＦＥＴ４は、デューティ比Ｄ１の小さい領域では所定１次関数式（ａ，ｂを定数としてＤ２＝ａ・Ｄ１＋ｂ）で定義されるデューティ比Ｄ２のＰＷＭ信号で駆動され、デューティ比Ｄ１の大きい領域ではＰＷＭ信号の符号により決定されるモータの回転方向に応じてＯＮ／ＯＦＦされる。例えばＦＥＴ３が導通状態にあるときは、電流はＦＥＴ１、電動モータ１２、ＦＥＴ３、抵抗Ｒ１を経て流れ、電動モータ１２に正方向の電流が流れる。また、ＦＥＴ４が導通状態にあるときは、電流はＦＥＴ２、電動モータ１２、ＦＥＴ４、抵抗Ｒ２を経て流れ、電動モータ１２に負方向の電流が流れる。従って、加算器３０Ｂからの電流制御値ＥもＰＷＭ出力となっている。
さらに、モータ電流検出回路３８は抵抗Ｒ１の両端における電圧降下に基づいて正方向電流の大きさを検出すると共に、抵抗Ｒ２の両端における電圧降下に基いて負方向の電流の大きさを検出する。モータ電流検出回路３８で検出されたモータ電流値ｉは、減算器３０Ａに入力されてフィードバックされる。電動モータ１２には一方の入力側が抵抗Ｒ３及びダイオードＤ１を介して電源Ｖｉｇが接続されると共に、他方の入力側が抵抗Ｒ４を経て接地されている。抵抗Ｒ３，Ｒ４は電動モータ１２の端子間抵抗Ｒｍに比べ非常に大きな値に設定されており、電動モータ１２の入力側端子とダイオードＤ１との接続点からモータ端子電圧Ｖｍが得られる。
そして、モータ電流検出回路３８で検出されたモータ電流値ｉ及び図４の電動モータ１２及びダイオードＤ１間で検出されるモータ端子電圧Ｖｍが異常検出手段としての異常検出回路３９に入力されている。この異常検出回路３９には、バッテリ１５からのバッテリ電圧Ｖｂが入力されていると共に、イグニッションキースイッチ１６のイグニッションスイッチ信号ＩＧも入力され、これらに基づいて図５に示す異常検出処理を実行して、軽度の異常及び重度の異常を検出する。この異常検出処理は、先ず、ステップＳ１で、モータ電流検出回路３８で検出したモータ電流検出値ｉｍを読込み、次いでステップＳ２に移行して、読込んだモータ電流検出値ｉｍに対して伝達関数がＴ1 ・ｓ／（Ｔ1 ・ｓ＋１）で表されるハイパスフィルタ処理を行って、低周波数成分を除去したモータ電流検出値ｉｍ′を算出してからステップＳ３に移行する。
このステップＳ３では、モータ駆動回路３７のＦＥＴゲート駆動回路３７１で算出されたデューティ比Ｄを読込み、次いでステップＳ４に移行して、読込んだデューティ比Ｄに基づいて下記（１）式の演算を行って理論電流値ｉａを算出する。
ｉａ＝（Ｖｂ・Ｄ−ＫT ・ω）／（Ｌ*・ｓ＋Ｒ*） …………（１）
ここで、Ｖｂはバッテリ電圧、Ｌ*は数学モデルにおけるモータインダクタンス、Ｒ*は数学モデルにおけるモータ内部抵抗、ｓはラプラス演算子、ＫT は係数、ωがモータ角速度であり、ＫT ・ωはモータ逆起電力を表す。
ｉａ＝（Ｖｂ・Ｄ−ＫT ・ω）／（Ｌ*・ｓ＋Ｒ*） …………（１）
ここで、Ｖｂはバッテリ電圧、Ｌ*は数学モデルにおけるモータインダクタンス、Ｒ*は数学モデルにおけるモータ内部抵抗、ｓはラプラス演算子、ＫT は係数、ωがモータ角速度であり、ＫT ・ωはモータ逆起電力を表す。
次いで、ステップＳ５に移行して、算出した理論電流値ｉａに対してＴ1 ・ｓ／（Ｔ1 ・ｓ＋１）で表されるハイパスフィルタ処理を行って、低周波数成分を除去した理論電流値ｉａ′を算出し、次いでステップＳ６に移行して、理論電流値ｉａ′からモータ電流値ｉｍ′を減算して偏差電流ｉｅを算出する。
次いで、ステップＳ７に移行して、算出した偏差電流ｉｅに振動成分が含まれているか否かを判定し、振動成分が含まれていないときにはモータ駆動系が正常であると判断してステップＳ８に移行し、操舵トルクセンサ３から出力される操舵トルクＴを読込み、次いでステップＳ９に移行して、操舵トルクＴが正常範囲内であるか否かを判定し、正常範囲内であるときには操舵制御系が正常であるものと判断してステップＳ１０に移行し、異常判定フラグＦＡを“０”に設定してから前記ステップＳ１に戻り、ステップＳ９の判定結果が操舵トルクＴが正常範囲外であるときには操舵トルクセンサ３に異常が発生している重度の異常であると判断してステップＳ１１に移行し、異常判定フラグＦＡを重度の異常を表す“２”に設定し、次いでステップＳ１２に移行して、運転席近傍に配設したフェールランプを点灯してから処理を終了する。
また、前記ステップＳ７の判定結果が、偏差電流ｉｅに該振動成分が含まれているときにはモータ駆動系が異常であると判断してステップＳ１３に移行し、運転席近傍に配設したフェールランプを点灯してからステップＳ１４に移行する。
このステップＳ１４では、ＦＥＴゲート駆動回路３７１に対してＦＥＴ１〜ＦＥＴ４に対する制御信号を全てＯＦＦとして、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４をＯＦＦ状態とし、次いでステップＳ１６に移行して、モータ端子電圧Ｖｍを読込み、次いでステップＳ１６に移行して、モータ端子電圧Ｖｍが“０”であるか否かを判定し、Ｖｍ＞０であるときには、モータ駆動回路３７及び又は電動モータ１２に地絡が発生している重度の異常であると判断してステップＳ１８に移行し、異常判定フラグＦＡを重度の異常を表す“２”に設定してから処理を終了する。
このステップＳ１４では、ＦＥＴゲート駆動回路３７１に対してＦＥＴ１〜ＦＥＴ４に対する制御信号を全てＯＦＦとして、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４をＯＦＦ状態とし、次いでステップＳ１６に移行して、モータ端子電圧Ｖｍを読込み、次いでステップＳ１６に移行して、モータ端子電圧Ｖｍが“０”であるか否かを判定し、Ｖｍ＞０であるときには、モータ駆動回路３７及び又は電動モータ１２に地絡が発生している重度の異常であると判断してステップＳ１８に移行し、異常判定フラグＦＡを重度の異常を表す“２”に設定してから処理を終了する。
また、前記ステップＳ１６の判定結果が、Ｖｍ＝０であるときには、モータ駆動回路３７及び電動モータ１２を含むモータ駆動系が正常であり、モータ電流検出回路３８が異常となっている軽度の異常であると判断してステップＳ１８に移行し、異常判定フラグＦＡを軽度の異常即ち継続可能異常モードを表す“１”に設定してから前記ステップＳ１に戻る。
この図５の処理において、ステップＳ１６〜Ｓ１８の処理が異常モード判定手段に対応している。
そして、異常検出回路３９から出力される異常判定フラグＦＡが異常時操舵補助制御手段としての異常時操舵補助制御回路４０へ供給される。この異常時操舵補助制御回路４０は、異常検出回路３９から入力される異常判定フラグＦＡが“０”である正常時には、切換スイッチ３２０をフィードバック制御回路３０ＦＢ側に切換える論理値“０”の切換信号を切換スイッチ３２０に出力し、異常判定フラグＦＡが“１”である軽度の異常時には切換スイッチ３２０をオープンループ制御回路３０ＯＬ側に切換える論理値“１”の切換信号を切換スイッチ３２０に出力し、異常判定フラグＦＡが“２”である重度の異常時には、モータ駆動回路３７に供給するバッテリ電力を遮断する遮断スイッチ４１をオフ状態としてモータ駆動回路３７への電源供給を停止して電動モータ１２を停止させる。
そして、異常検出回路３９から出力される異常判定フラグＦＡが異常時操舵補助制御手段としての異常時操舵補助制御回路４０へ供給される。この異常時操舵補助制御回路４０は、異常検出回路３９から入力される異常判定フラグＦＡが“０”である正常時には、切換スイッチ３２０をフィードバック制御回路３０ＦＢ側に切換える論理値“０”の切換信号を切換スイッチ３２０に出力し、異常判定フラグＦＡが“１”である軽度の異常時には切換スイッチ３２０をオープンループ制御回路３０ＯＬ側に切換える論理値“１”の切換信号を切換スイッチ３２０に出力し、異常判定フラグＦＡが“２”である重度の異常時には、モータ駆動回路３７に供給するバッテリ電力を遮断する遮断スイッチ４１をオフ状態としてモータ駆動回路３７への電源供給を停止して電動モータ１２を停止させる。
また、前述した異常検出回路３９から出力される異常判定フラグＦＡが作動停止制御手段としての作動停止制御回路４２にも供給されている。この作動停止制御回路４２には、操舵補助指令値演算器３２で演算される操舵補助指令値Ｉと車速センサ１４で検出した車速検出値Ｖとがさらに入力され、異常判定フラグＦＡが“１”となる軽度の異常であるときに、操舵補助指令値Ｉと車速検出値Ｖとに基づいて車両状態を検出し、検出した車両状態が作動停止条件を満足するときに、操舵補助指令値演算器３２に対して現在の操舵補助指令値Ｉを徐々に減少させる操舵補助指令値漸減指令を出力し、作動停止条件を満足する状態から満足しない状態となったときに操舵補助指令値演算器３２に対して操舵補助指令値Ｉを“０”から操舵トルクＴに基づいて算出される操舵補助指令値Ｉ(n)まで徐々に増加させる操舵補助指令値漸増指令を出力する。
ここで、作動停止制御回路４２は、図６に示す作動停止処理を実行する。この作動停止処理は、先ず、ステップＳ４１で、異常検出回路３９から入力される異常判定フラグＦＡを読込み、次いでステップＳ４２に移行して、読込んだ異常判定フラグＦＡが軽度の異常を表す“１”であるか否かを判定し、正常を表す“０”又は重度の異常を表す“２”であるときには前記ステップＳ４１に戻り、軽度の異常を表す“１”であるときにはステップＳ４３に移行する。
このステップＳ４３では、操舵補助指令値演算器３２で演算された操舵補助指令値Ｉ及び車速センサ１４で検出した車速検出値Ｖを読込み、次いでステップＳ４４に移行して、操舵補助指令値Ｉ及び車速検出値Ｖをもとに図７に示す停止管理用制御マップを参照して操舵補助制御を停止可能な停止許可領域内であるか否かを判定する。
ここで、停止管理用制御マップは、図７に示すように、横軸に車速検出値Ｖを取り、縦軸に操舵補助指令値Ｉを取り、車速検出値Ｖが低速領域と中速領域との境界値となる所定設定値Ｖｓ以下で、且つ操舵補助指令値Ｉが所定設定値Ｉｓ以下となるハッチング図示の停止許可領域ＳＡが設定された構成を有する。
ここで、停止管理用制御マップは、図７に示すように、横軸に車速検出値Ｖを取り、縦軸に操舵補助指令値Ｉを取り、車速検出値Ｖが低速領域と中速領域との境界値となる所定設定値Ｖｓ以下で、且つ操舵補助指令値Ｉが所定設定値Ｉｓ以下となるハッチング図示の停止許可領域ＳＡが設定された構成を有する。
そして、ステップＳ４４の判定結果が、車速検出値Ｖ及び操舵補助指令値Ｉで決定される座標が停止管理用制御マップの停止許可領域外であるときには、ステップＳ４５に移行して、前回の処理時に停止許可領域であったか否かを判定し、前回停止許可領域であったときにはステップＳ４６に移行して、操舵補助指令値演算器３２に対して操舵補助指令値Ｉを“０”から操舵トルクＴに基づいて算出される操舵補助指令値Ｉ(n)まで徐々に増加させる操舵補助指令値漸増指令を出力してから前記ステップＳ４１に戻り、前回停止許可領域外であるときにはそのまま処理を終了して前記ステップＳ４１に戻り、停止許可領域内であるときにはステップＳ４７に移行して、操舵補助指令値演算器３２に対して操舵補助指令値漸減指令を出力してから前記ステップＳ４１に戻る。
この図６の処理において、ステップＳ４３の処理と車速センサ１４とが車速検出手段に対応し、ステップＳ４３の処理と操舵補助指令値演算器３２とが操舵補助力検出手段に対応し、ステップＳ４４〜Ｓ４７の処理が作動停止制御手段に対応している。
この図６の処理において、ステップＳ４３の処理と車速センサ１４とが車速検出手段に対応し、ステップＳ４３の処理と操舵補助指令値演算器３２とが操舵補助力検出手段に対応し、ステップＳ４４〜Ｓ４７の処理が作動停止制御手段に対応している。
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、車両が停車していて、イグニッションキースイッチ１６がオン状態となってコントロールユニット１３へバッテリ電力が入力され、これに応じてコントロールユニット１３を構成する各回路が動作状態となっており、電動モータ１２は停止状態となっているものとし，さらに操舵トルクセンサ３、電動モータ１２、モータ駆動回路３７及びモータ電流検出回路３８が正常であるものとする。
今、車両が停車していて、イグニッションキースイッチ１６がオン状態となってコントロールユニット１３へバッテリ電力が入力され、これに応じてコントロールユニット１３を構成する各回路が動作状態となっており、電動モータ１２は停止状態となっているものとし，さらに操舵トルクセンサ３、電動モータ１２、モータ駆動回路３７及びモータ電流検出回路３８が正常であるものとする。
この正常状態では、異常検出回路３９から“０”の異常判定フラグＦＡが異常時操舵補助制御回路４０に出力されるので、この異常時操舵補助制御回路４０では、切換スイッチ３２０をフィードバック制御回路３０ＦＢ側とすると共に、モータ駆動回路３７へバッテリ電力を供給する遮断スイッチ４１をオン状態としてモータ駆動回路３７へのバッテリ電力の供給状態としている。
この停車状態で、ステアリングホイール１が非操舵状態にあるときには、操舵トルクセンサ３で検出される操舵トルクＴが“０”であると共に、車速センサ１４で検出される車速検出値Ｖも“０”であるので、切換スイッチ３２０がフィードバック制御回路３０ＦＢ側に切換えられていても、操舵補助指令値演算器３２で算出される操舵補助指令値Ｉが“０”となる。このとき、電動モータ１２が停止しているので、モータ電流検出値ｉも“０”であるので、加算器３０Ｂから出力される電流値Ｅも“０”となり、これがモータ駆動回路３７に供給されて、ＦＥＴゲート駆動回路３７１から出力されるデューティ比Ｄが０％、制御信号ＣＳもオフ状態となり、Ｈブリッジ回路を構成するＦＥＴ１〜４が全てオフ状態となって、電動モータ１２にモータ電流が供給されない状態となって、電動モータ１２が停止状態を継続して操舵補助停止を維持する。
この操舵補助停止状態から、運転者がステアリングホイール１を左又は右に操舵して所謂据え切り状態とすると、これに応じて操舵トルクセンサ３からステアリングホイール１に伝達された操舵トルクＴを表す検出信号が位相補償器３１で位相補償されて操舵補助指令値演算器３２に供給される。このため、操舵補助指令値演算器３２で、そのときの車速センサ１４で検出される“０”の車速検出値Ｖと操舵トルクＴとに基づいて操舵補助指令値Ｉを算出する操舵補助電流値算出マップを参照して操舵補助指令値Ｉを算出し、これを切換スイッチ３２０を介してフィードバック制御回路３０ＦＢに供給することにより、このフィードバック制御回路３０ＦＢから操舵補助指令値Ｉとモータ電流検出回路３８で検出した“０”のモータ電流検出値ｉとの偏差を比例及び積分補償した値と操舵補助指令値Ｉを微分補償した値とを加算器３０Ｂで加算して電流値Ｅを算出し、この電流値をモータ駆動回路３７へ供給する。このため、モータ駆動回路３７のＦＥＴゲート駆動回路３７１で、入力電流値Ｅに対応するデューティ比Ｄが算出されると共に、電流値Ｅの符号に基づいてデューティ比Ｄ及びオン状態の制御信号ＣＳをＦＥＴ１，ＦＥＴ２の何れか及びＦＥＴ３，ＦＥＴ４の何れかに出力するかを決定し、決定されたＦＥＴ１（又はＦＥＴ２）及びＦＥＴ３（又はＦＥＴ４）にデューティ比Ｄ及び制御信号を出力することにより、電動モータ１２をステアリングホイール１の操舵方向に操舵トルクＴに対応した操舵補助力を発生するように駆動制御する。このため、電動モータ１２で発生された操舵補助力が減速ギヤ１０を介してステアリングシャフト２の出力軸２ｂへ伝達されて、軽い操舵を行うことができる。
また、車両を走行状態とした場合には、そのときの車速検出値Ｖと操舵トルクＴとに応じて操舵補助指令値演算器３２でステアリングホイール１に伝達された操舵トルクに最適な操舵補助力を発生する操舵補助電流指令値Ｉを算出し、これによってフィードバック制御回路３０ＦＢでフィードバック制御処理を行って、モータ駆動回路３７で電動モータ１２を回転駆動することにより、走行状態に応じた最適な操舵補助力を発生する。
そして、例えば車両が中速以上の車速検出値Ｖでカーブを走行しており、このときのステアリングホイール１に伝達される操舵トルクに応じた操舵補助力を発生するように電動モータ１２が補助操舵力を発生している状態で、モータ電流検出回路３８に例えば短絡による異常が発生した場合には、モータ電流検出回路３８から出力されるモータ電流検出値ｉｍが“０”となり、これがフィードバック制御回路３０ＦＢの減算器３０Ａ及び異常検出回路３９へ供給される。このため、異常検出回路３９で、そのときのモータ駆動回路３７におけるＦＥＴゲート駆動回路３７１で算出されるデューティ比Ｄに基づいて前記（１）に従って算出される理論電流値ｉａに対してモータ電流検出値ｉｍが小さくなると共に、偏差電流ｉｅが理論電流値ｉａとなって正の振動する値となるので、モータ駆動系の異常が検出される。このとき、異常検出回路３９でモータ駆動回路３７の各ＦＥＴ１〜４をオフ状態に制御して、モータ端子電圧Ｖｍを読込むことにより、電動モータ１２やモータ駆動回路３７に地絡が発生していない状態では、モータ端子電圧Ｖｍが“０”となることにより、モータ駆動回路３７及び電動モータ１２を含むモータ駆動系の異常ではなく、モータ電流検出回路３８の異常であることが検出され、これによって軽度の異常即ち継続可能異常モードであると判断されて異常判定フラグＦＡが“１”に設定されると共に、フェールランプが点灯されて運転者に操舵系に異常が発生したことを報知する。
この異常判定フラグＦＡが異常時操舵補助制御回路４０に供給されるので、この異常時操舵補助制御回路４０で、切換スイッチ３２０をオープンループ制御回路３０ＯＬ側に切換える論理値“１”の切換信号を出力することにより、切換スイッチ３２０がフィードバック制御回路３０ＦＢ側からオープンループ制御回路３０ＯＬ側に切換えられる。このため、操舵補助指令値演算器３２で算出された操舵補助指令値Ｉが切換スイッチ３２０を介してオープンループ制御回路３０ＯＬに供給されるので、このオープンループ制御回路３０ＯＬで所定のオープンループ制御処理が行われて電流値Ｅがモータ駆動回路３７へ出力される。このため、モータ駆動回路３７でオープンループ制御回路３０ＯＬからの電流値Ｅに基づいてデューティ比Ｄ及び制御信号ＣＳがＦＥＴ１（又はＦＥＴ２）及びＦＥＴ３（又はＦＥＴ４）に供給されて、電動モータ１２にモータ電流が供給されて、この電動モータ１２で応答特性は低下するがカーブ走行時の操舵トルクに応じた操舵補助力を発生する操舵補助制御を継続することができる。
このオープンループ制御回路３０ＯＬによって電動モータ１２を制御する軽度の異常状態で、カーブの走行状態から直進走行状態に移行することにより、ステアリングホイール１に伝達される運転者からの操舵トルクが減少し、操舵補助指令値演算器３２で算出される操舵補助指令値Ｉが所定設定値Ｉｓ以下となると、作動停止制御回路４２で、操舵補助制御の影響が少ない走行状態であると判断して、操舵補助指令値演算器３２に対して操舵補助電流値減少指令を出力する。これによって、オープンループ制御回路３０ＯＬに供給される電流指令値Ｉが徐々減少されるので、このオープンループ制御回路３０ＯＬから出力される電流値Ｅも徐々に“０”に近づき、モータ駆動回路３７におけるＦＥＴゲート駆動回路３７１から出力されるデューティ比Ｄが徐々に減少されて終いには“０”％となると共に制御信号ＣＳがオフ状態となるので、電動モータ１２に供給されるモータ電流が徐々に減少されて電動モータ１２が徐々に減速されて停止されて、マニュアル操舵状態に切換わる。
その後、再度カーブを走行する状態となって、運転者がステアリングホイール１を操舵して操舵トルクセンサ３で検出される操舵トルクＴが増加する状態となると、異常時操舵補助制御回路４０から操舵補助指令値演算器３２に対して操舵補助指令値漸増指令が出力され、これに応じて操舵補助指令値Ｉが“０”から徐々に増加されて算出した操舵補助指令値Ｉに達すると以後操舵補助指令値Ｉが出力される。この操舵補助指令値Ｉが切換スイッチ３２０を介してオープンループ制御回路３０ＯＬに供給されるので、前述した電動モータ１２のオープンループ制御が開始される。
また、軽度の異常が発生していて電動モータ１２で操舵補助力を発生している操舵継続状態で、車両が停止しようとして減速することにより、車速検出値Ｖが設定値Ｖｓ以下となると、前述した操舵補助指令値Ｉが所定設定値Ｉｓ以下に低下した場合と同様に、作動停止制御回路４２から操舵補助指令値漸減指令が操舵補助指令値演算器３２に出力され、これに応じて操舵補助指令値Ｉが徐々に減少されて電動モータ１２で発生する操舵補助力が徐々に減少して終いには電動モータ１２が停止される。
さらに、モータ駆動回路３７又は電動モータ１２の巻線に地絡による重度の異常が発生したときには、前述した軽度の異常の場合と同様に、異常検出回路３９で理想電流ｉａに対してモータ電流検出値ｉｍが減少することにより、偏差電流ｉｅが正方向に増加して振動することになり、モータ駆動系の異常を検出することができる。この場合には、モータ駆動回路３７の短絡又は電動モータ１２の巻線に地絡が発生しているので、モータ駆動回路３７のＦＥＴ１〜４を全てオフ状態としたときに、抵抗Ｒ３、ダイオードＤ１を通じ地絡抵抗を通じて電流が流れることにより、モータ端子電圧Ｖｍが“０”より増加することになり、モータ駆動回路３７又は電動モータ１２の地絡による重度の異常であることが検出され、これに応じて異常判定フラグＦＡが“２”に設定されると共に、モータ駆動回路３７に供給されるバッテリ電力が遮断スイッチ４１によって遮断される。このため、操舵補助制御状態から直ちにマニュアル操舵状態に移行する。
このように、上記第１の実施形態によると、モータ電流検出回路３８の異常のような操舵補助制御を継続可能な軽度の異常が発生した場合に、オープンループ制御に切換えて操舵補助制御を継続することにより、特性は劣るが補助操舵状態を確保することができ、大型車両での旋回走行時に必要な操舵補助力を得ることができる。この補助操舵継続状態で、操舵補助指令値Ｉが設定値Ｉｓ以下で且つ車速検出値Ｖが設定値Ｖｓ以下である操舵補助制御の影響が少ない停止許可領域となったときに、操舵補助制御を停止してマニュアル操舵状態とするようにしたので、操舵補助制御が継続されて、運転者が異常の発生を感知できない状態が継続することを防止して、運転者に異常の発生を感覚的に感知させることができる。
なお、上記第１の実施形態においては、操舵補助制御の影響が少ない車両状態を車速検出値と操舵補助指令値とに基づいて検出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動モータ１２で発生する操舵補助力に対応するデューティ比Ｄ、操舵補助指令値Ｉ等を適用するようにしてもよい。
なお、上記実施形態においては、操舵補助指令値演算器３２で操舵補助指令値Ｉを漸減する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、モータ駆動回路３７におけるＦＥＴゲート駆動回路３７１でデューティ比Ｄを徐々に減少させることにより電動モータ１２に供給するモータ電流を漸減させるようにしてもよい。
なお、上記実施形態においては、操舵補助指令値演算器３２で操舵補助指令値Ｉを漸減する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、モータ駆動回路３７におけるＦＥＴゲート駆動回路３７１でデューティ比Ｄを徐々に減少させることにより電動モータ１２に供給するモータ電流を漸減させるようにしてもよい。
また、上記第１の実施形態においては、作動停止制御回路４２で図７に示す停止管理制御マップを参照して継続操舵補助制御の停止を管理する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、車速検出値Ｖが所定設定値Ｖｓ以下となったとき又は操舵補助指令値Ｉが所定設定値Ｉｓ以下となったときに操舵補助の影響が少ないものと判断して継続操舵補助制御を停止するようにしてもよい。また、停止管理制御マップで設定する停止許可領域としては、図７に示す場合に限らず、図８でハッチング図示のように、座標軸を漸近線とする双曲線Ｌ１と両座標軸とで囲まれる停止許可領域や、図９でハッチング図示のように、車速が所定車速である点と操舵補助力が所定操舵補助力である点とを結ぶ直線Ｌ２と両座標軸とで囲まれる停止許可領域を設定するようにしてもよく、これらを車両の転舵特性に応じて選択すればよい。
次に、本発明の第２の実施形態を図１０〜図１２について説明する。
この第２の実施形態では、オープンループ制御を停止させる車両状態即ち操舵補助制御の影響が少ない車両状態を、車速検出値Ｖ及び操舵補助指令値Ｉに基づいて検出する場合に代えて、車両の横加速度に基づいて検出するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、図１０及び図１１に示すように、車両に生じる横加速度を検出する横加速度検出手段としての横加速度センサ５１が設けられ、この横加速度センサ５１で検出した横加速度ＹＧがコントロールユニット１３内の作動停止制御回路４２に供給されている。
この第２の実施形態では、オープンループ制御を停止させる車両状態即ち操舵補助制御の影響が少ない車両状態を、車速検出値Ｖ及び操舵補助指令値Ｉに基づいて検出する場合に代えて、車両の横加速度に基づいて検出するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、図１０及び図１１に示すように、車両に生じる横加速度を検出する横加速度検出手段としての横加速度センサ５１が設けられ、この横加速度センサ５１で検出した横加速度ＹＧがコントロールユニット１３内の作動停止制御回路４２に供給されている。
作動停止制御回路４２では、前述した第１の実施形態における図６の作動停止処理に対応する図１２に示す作動停止処理を実行する。
この作動停止処理は、前述した図６の処理におけるステップＳ４３〜Ｓ４６の処理が省略され、これらに代えて、ステップＳ４２の判定結果が以上判定フラグＦＡが軽度の異常を表す“１”であるときにステップＳ５１に移行して、横加速度センサ５１で検出した横加速度ＹＧを読込み、次いでステップＳ５２に移行して、読込んだ横加速度ＹＧが予め設定された操舵補助制御の影響が少ない走行状態即ち曲率が小さいカーブ又は直進路を走行する場合に相当する所定値ＹＧｓ以下であるか否かを判定し、ＹＧ＞ＹＧｓであるときにはステップＳ５３に移行して、前回の処理時にＹＧ(n-1)≦ＹＧｓであったか否かを判定し、ＹＧ(n-1)＞ＹＧｓであるときには前記ステップＳ４１に戻り、ＹＧ(n-1)≦ＹＧｓであるときには前記ステップＳ４６に移行して、操舵補助指令値演算器３２に対して操舵補助指令値Ｉを“０”から操舵トルクＴに基づいて算出される操舵補助指令値Ｉ(n)まで徐々に増加させる操舵補助指令値漸増指令を出力してから前記ステップＳ４１に戻り、前記ステップＳ４４の判定結果がＹＧ≦ＹＧｓであるときには前記ステップＳ４７に移行して操舵補助指令値演算器３２に対して操舵補助指令値漸減指令を出力してから前記ステップＳ４１に戻るように構成されていることを除いては図６と同様の処理を行い、図６との対応処理には同一ステップ番号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この作動停止処理は、前述した図６の処理におけるステップＳ４３〜Ｓ４６の処理が省略され、これらに代えて、ステップＳ４２の判定結果が以上判定フラグＦＡが軽度の異常を表す“１”であるときにステップＳ５１に移行して、横加速度センサ５１で検出した横加速度ＹＧを読込み、次いでステップＳ５２に移行して、読込んだ横加速度ＹＧが予め設定された操舵補助制御の影響が少ない走行状態即ち曲率が小さいカーブ又は直進路を走行する場合に相当する所定値ＹＧｓ以下であるか否かを判定し、ＹＧ＞ＹＧｓであるときにはステップＳ５３に移行して、前回の処理時にＹＧ(n-1)≦ＹＧｓであったか否かを判定し、ＹＧ(n-1)＞ＹＧｓであるときには前記ステップＳ４１に戻り、ＹＧ(n-1)≦ＹＧｓであるときには前記ステップＳ４６に移行して、操舵補助指令値演算器３２に対して操舵補助指令値Ｉを“０”から操舵トルクＴに基づいて算出される操舵補助指令値Ｉ(n)まで徐々に増加させる操舵補助指令値漸増指令を出力してから前記ステップＳ４１に戻り、前記ステップＳ４４の判定結果がＹＧ≦ＹＧｓであるときには前記ステップＳ４７に移行して操舵補助指令値演算器３２に対して操舵補助指令値漸減指令を出力してから前記ステップＳ４１に戻るように構成されていることを除いては図６と同様の処理を行い、図６との対応処理には同一ステップ番号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この第２の実施形態によると、車両がカーブを横加速度ＹＧが所定値ＹＧｓを超える操舵補助制御が操舵に影響を与える状態で走行しており、このときのステアリングホイール１に伝達される操舵トルクに応じた操舵補助力を発生するように電動モータ１２が補助操舵力を発生している状態で、モータ電流検出回路３８に例えば短絡による異常が発生した場合には、モータ電流検出回路３８から出力されるモータ電流検出値ｉｍが“０”となり、前述した第１の実施形態と同様に、異常検出回路３９でモータ電流検出回路３８の異常であることが検出され、これによって軽度の異常即ち継続可能異常モードであると判断されて異常判定フラグＦＡが“１”に設定されると共に、フェールランプが点灯されて運転者に操舵系に異常が発生したことを報知する。
この異常判定フラグＦＡが異常時操舵補助制御回路４０に供給されるので、切換スイッチ３２０をオープンループ制御回路３０ＯＬに切換えて、電動モータ１２がオープンループ制御され、応答特性は低下するがカーブ走行時の操舵トルクに応じた操舵補助力を発生する操舵補助制御を継続することができる。
このとき、作動停止制御回路４２では、図１２の処理において、横加速度センサ５１で検出した横加速度ＹＧが所定値ＹＧｓより大きいので、ステップＳ５２を経てステップＳ５３に移行し、前回ＹＧ(n-1)が所定値ＹＧｓより大きいため、そのままステップＳ４１に戻ることになり、操舵補助指令値演算器３２に対して操舵補助指令値漸減指令が出力されることはなく、オープンループ制御が継続される。
このとき、作動停止制御回路４２では、図１２の処理において、横加速度センサ５１で検出した横加速度ＹＧが所定値ＹＧｓより大きいので、ステップＳ５２を経てステップＳ５３に移行し、前回ＹＧ(n-1)が所定値ＹＧｓより大きいため、そのままステップＳ４１に戻ることになり、操舵補助指令値演算器３２に対して操舵補助指令値漸減指令が出力されることはなく、オープンループ制御が継続される。
その後、軽度の異常状態を継続している状態で、カーブの曲率が小さくなるか及び又は車速が低下することにより、横加速度ＹＧが所定値ＹＧｓ以下となると、図１２の作動停止制御処理において、操舵補助制御の影響が少ない走行状態であると判断して、ステップＳ５２からステップＳ４７に移行して、前述した第１の実施形態と同様に操舵補助指令値演算器３２に対して操舵補助指令値漸減指令が出力されてこの操舵補助指令値演算器３２からオープンループ制御回路３０ＯＬに供給される電流指令値Ｉが徐々に減少され、これに応じて電動モータ１２に供給されるモータ電流が徐々に減少されて終いには電動モータ１２が停止される。
その後、再度カーブを走行する状態となって、横加速度ＹＧが所定値ＹＧｓを超える状態となると、図１２の作動停止制御処理で、ステップＳ５２からステップＳ５３に移行し、前回の横加速度ＹＧ(n-1)が所定値ＹＧｓ以下であったので、ステップＳ４６に移行して、操舵補助指令値演算器３２に対して操舵補助指令値漸増指令を出力し、この操舵補助指令値演算器３２で操舵補助指令値Ｉを徐々に操舵トルクセンサ３で検出される操舵トルクに基づいて算出される操舵補助指令値Ｉまで増加させる。これによって、再度オープンループ制御回路３０ＯＬによるオープンループ制御が開始される。
このように、上記第２の実施形態においても、上記第１の実施形態と同様に、車両の走行状態を横加速度ＹＧに基づいて判断し、操舵補助制御の影響が少ない走行状態となったときに作動停止制御回路４２で、オープンループ制御回路３０ＯＬによる電動モータ１２のオープンループ制御を停止させるので、軽度の異常発生時に操舵補助制御が継続されて、運転者が異常の発生を感知できない状態が継続することを防止して、運転者に異常の発生を感覚的に感知させることができる。しかも、車両状態検出手段を横加速度センサ５１で構成したので、車両の旋回状態を正確に検出することができ、旋回半径が小さくても車速が遅いときや車速が速くても旋回半径が大きいときには、操舵補助制御の影響がないものと判断して、異常時操舵補助制御手段での操舵補助制御を停止することにより、運転者の操舵状態に影響を与えることなく操舵補助制御を終了することができる。
次に、本発明の第３の実施形態を図１３〜図１５について説明する。
この第３の実施形態では、オープンループ制御を停止させる車両状態即ち操舵補助制御の影響が少ない車両状態を、車両前方の走行車線の状態に基づいて検出するようにしたものである。
すなわち、第３の実施形態では、図１３及び図１４に示すように、前述した第２の実施形態における横加速度センサ５１が省略され、これに代えて、車両の前方に設けた道路白線を画像情報として捉える単眼カメラ６１を配置し、この単眼カメラ６１から出力される画像情報を走行車線の曲率ρを演算する車線曲率演算部６２に供給して、この車線曲率演算部６２で演算された車両前方の車線曲率ρを作動停止制御回路４２に供給するように構成されている。
この第３の実施形態では、オープンループ制御を停止させる車両状態即ち操舵補助制御の影響が少ない車両状態を、車両前方の走行車線の状態に基づいて検出するようにしたものである。
すなわち、第３の実施形態では、図１３及び図１４に示すように、前述した第２の実施形態における横加速度センサ５１が省略され、これに代えて、車両の前方に設けた道路白線を画像情報として捉える単眼カメラ６１を配置し、この単眼カメラ６１から出力される画像情報を走行車線の曲率ρを演算する車線曲率演算部６２に供給して、この車線曲率演算部６２で演算された車両前方の車線曲率ρを作動停止制御回路４２に供給するように構成されている。
そして、作動停止制御回路４２で、図１５に示す作動停止制御処理が実行される。この作動停止制御処理は、前述した第２の実施形態における図１２の処理において、ステップＳ５１の処理が車線曲率演算部６２から出力される車線曲率ρを読込むステップＳ６１に変更され、ステップＳ５２の処理が読込んだ車線曲率ρが操舵補助制御が影響を与えない程度の小さい車線曲率に設定された所定値ρｓ以下であるか否かを判定するステップＳ６２に変更され、ステップＳ５３の処理が前回の車線曲率ρ(n-1)が所定値ρｓ以下であるか否かを判定するステップＳ６３に変更されていることを除いては図１２と同様の処理を行い、図１２との対応処理には同一ステップ番号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この第３の実施形態によれば、車両が、操舵補助制御が操舵に影響を与える所定値ρｓより大きな車線曲率ρのカーブを走行しており、このときのステアリングホイール１に伝達される操舵トルクに応じた操舵補助力を発生するように電動モータ１２が補助操舵力を発生している状態で、モータ電流検出回路３８に例えば短絡による異常が発生した場合には、モータ電流検出回路３８から出力されるモータ電流検出値ｉｍが“０”となり、前述した第１及び第２の実施形態と同様に、異常検出回路３９でモータ電流検出回路３８の異常であることが検出され、これによって軽度の異常即ち継続可能異常モードであると判断されて異常判定フラグＦＡが“１”に設定されると共に、フェールランプが点灯されて運転者に操舵系に異常が発生したことを報知する。
この異常判定フラグＦＡが異常時操舵補助制御回路４０に供給されるので、切換スイッチ３２０をオープンループ制御回路３０ＯＬに切換えて、電動モータ１２がオープンループ制御され、応答特性は低下するがカーブ走行時の操舵トルクに応じた操舵補助力を発生する操舵補助制御を継続することができる。
このとき、作動停止制御回路４２では、図１２の処理において、車線曲率演算部６２で算出した路面曲率ρが所定値ρｓより大きいので、ステップＳ６２を経てステップＳ６３に移行し、前回ρ(n-1)が所定値ρより大きいため、そのままステップＳ４１に戻ることになり、操舵補助指令値演算器３２に対して操舵補助指令値漸減指令が出力されることはなく、オープンループ制御が継続される。
このとき、作動停止制御回路４２では、図１２の処理において、車線曲率演算部６２で算出した路面曲率ρが所定値ρｓより大きいので、ステップＳ６２を経てステップＳ６３に移行し、前回ρ(n-1)が所定値ρより大きいため、そのままステップＳ４１に戻ることになり、操舵補助指令値演算器３２に対して操舵補助指令値漸減指令が出力されることはなく、オープンループ制御が継続される。
その後、軽度の異常状態を継続している状態で、車両前方の車線曲率ρが小さくなることにより、車線曲率ρが所定値ρｓ以下となると、図１５の作動停止制御処理において、操舵補助制御の影響が少ない走行状態であると判断してステップＳ６２からステップＳ４７に移行して、前述した第１及び第２の実施形態と同様に操舵補助指令値演算器３２に対して操舵補助指令値漸減指令が出力されてこの操舵補助指令値演算器３２からオープンループ制御回路３０ＯＬに供給される電流指令値Ｉが徐々に減少され、これに応じて電動モータ１２に供給されるモータ電流が徐々に減少されて終いには電動モータ１２が停止される。
その後、再度カーブを走行する状態となって、車線曲率ρが所定値ρｓを超える状態となると、図１５の作動停止制御処理で、ステップＳ６２からステップＳ６３に移行し、前回の車線曲率ρ(n-1)が所定値ρｓ以下であったので、ステップＳ４６に移行して、操舵補助指令値演算器３２に対して操舵補助指令値漸増指令を出力し、この操舵補助指令値演算器３２で操舵補助指令値Ｉを徐々に操舵トルクセンサ３で検出される操舵トルクに基づいて算出される操舵補助指令値Ｉまで増加させる。これによって、再度オープンループ制御回路３０ＯＬによるオープンループ制御が開始される。
このように、上記第３の実施形態においても、上記第１及び第２の実施形態と同様に、車両の走行状態を車両前方の車線曲率ρに基づいて判断し、操舵補助制御の影響が少ない走行状態となったときに作動停止制御回路４２で、オープンループ制御回路３０ＯＬによる電動モータ１２のオープンループ制御を停止させるので、軽度の異常発生時に操舵補助制御が継続されて、運転者が異常の発生を感知できない状態が継続することを防止して、運転者に異常の発生を感覚的に感知させることができる。
なお、上記第３の実施形態においては、車線前方の車線曲率ρを単眼カメラ６１で路面を撮像し、この単眼カメラ６１から得られる画像情報を車線曲率演算部６２で解析して車線曲率ρを演算するようにした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、車両にカーナビゲーションシステムが搭載されている場合には、このカーナビゲーションシステムに格納されている道路形状情報から車両前方の車線曲率ρを検出するようにしてもよく、また、道路脇に配設された道路曲率情報を送信する送信装置からの送信情報を受信して道路曲率ρを検出するようにしてもよい。
また、上記第１〜第３の実施形態においては、操舵補助制御の影響が少ない車両状態を車速センサ１４、操舵補助指令値検出手段、横加速度センサ５１、車線曲率演算部６２で検出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、車両の操舵角を検出する操舵角センサ、操舵角速度を検出する操舵角速度センサ、車両の回頭状態を検出するヨーレートセンサ、車両の制動状態を検出する前後加速度センサ等の各種の検出手段を１つ又は複数組合わせて、操舵補助制御の影響が少ない車両状態を検出し、これに基づいて作動停止制御回路４２で軽度の異常時のオープンループ制御を停止させるようにしてもよい。
さらに、上記第１〜第３の実施形態においては、オープンループ制御回路３０ＯＬによる制御を再開させる場合に、操舵補助指令値演算器３２で操舵補助指令値Ｉを“０”から漸増させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、漸増処理を省略して算出した操舵補助指令値Ｉを直ちに出力するようにしてもよい。
さらにまた、上記第１〜第３の実施形態においては、軽度の異常がモータ電流検出回路３８の異常である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、操舵トルクセンサをメイントルクセンサ及びサブトルクセンサで構成される複数のセンサで構成し、メイントルクセンサに異常が発生してサブトルクセンサで検出した操舵トルクに基づいて操舵補助操舵を継続することができる場合や、操舵トルクセンサが異常となってもこれに代替可能なセンサを有する場合や、車速センサ１４の異常が発生した場合などでも軽度の異常としてフィードバック制御系を使用して操舵補助制御を継続することができ、この場合も車速検出値及び操舵補助力で決定される座標が停止許可領域となったとき、横加速度ＹＧが所定値ＹＧｓ以下となったとき、車線曲率ρが所定値ρｓ以下となったときに等の操舵補助制御の影響が少ない走行状態となったときに継続補助操舵を停止するようにすればよい。
なおさらに、上記第１〜第３の実施形態においては、電動モータ１２を直流駆動する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動モータを三相以上の多相交流駆動する場合にも本発明を適用することができる。
さらに、上記第１〜第３の実施形態においては、コントロールユニット１３を機能ブロック図で表して説明したが、これに限定されるものではなく、各機能ブロックに対応する処理を個別のフローチャートで実行するようにしてもよく、さらには各機能ブロックを実際のハードウェア回路として構成するようにしてもよい。
さらに、上記第１〜第３の実施形態においては、コントロールユニット１３を機能ブロック図で表して説明したが、これに限定されるものではなく、各機能ブロックに対応する処理を個別のフローチャートで実行するようにしてもよく、さらには各機能ブロックを実際のハードウェア回路として構成するようにしてもよい。
さらにまた、上記第１〜第３の実施形態においては、継続操舵補助制御状態から作動停止条件を満足したときに操舵補助制御を停止させ、その後作動停止条件を満足しない状態となるとオープンループ制御回路３０ＯＬによる操舵補助制御を開始する場合について説明したが、作動停止制御回路４２で作動停止条件を満足した場合に、操舵補助制御に復帰することなくマニュアル操舵状態を継続するようにしてもよい。
１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、３…操舵トルクセンサ、８…ステアリングギヤ、１２…電動モータ、１３…コントロールユニット、１４…車速センサ、１５…バッテリ、１６…イグニッションキースイッチ、３０ＦＢ…フィードバック制御回路、３０ＯＬ…オープンループ制御回路、３２…操舵補助指令値演算器、３７…モータ駆動回路、３８…モータ電流検出回路、３９…異常検出回路、４０…異常時操舵補助制御回路、４１…遮断スイッチ、４２…作動停止制御回路、５１…横加速度センサ、６１…単眼カメラ、６２…車線曲率演算部
Claims (9)
- 操舵系に対して操舵補助力を付与する電動機の操舵補助制御を行う操舵補助制御手段を備えた電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記操舵補助制御手段は操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、該操舵状態検出手段で検出した操舵状態に基づいて前記電動機を駆動制御する電動機制御手段と、前記操舵状態検出手段及び電動機制御手段の異常を検出する異常検出手段と、該異常検出手段で操舵状態検出手段及び電動機制御手段の何れかの異常を検出したときに、当該異常が操舵補助制御を継続可能な継続可能異常モードであるか操舵補助制御を継続不可能な継続不可能異常モードであるかを判定する異常モード判定手段と、該異常モード判定手段の判定結果が継続可能異常モードであるときに対応する操舵補助制御を継続する異常時操舵補助制御手段と、前記操舵補助制御の影響が少ない車両状態を検出する車両状態検出手段と、前記異常モード判定手段の判定結果が継続可能異常モードであるときに、前記車両状態検出手段で検出した車両状態が前記操舵補助制御の影響を受けない状態であるときに前記異常時操舵補助制御手段による操舵補助制御を停止させる作動停止制御手段とを備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。 - 前記車両状態検出手段は、車両の車速を検出する車速検出手段、前記操舵補助制御手段で算出する操舵補助力を検出する操舵補助力検出手段、車両の操舵角を検出する操舵角検出手段、車両の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段、車両の回頭状態を検出する回頭状態検出手段、車両前方の走行車線を検出する走行車線検出手段、車両の制動状態を検出する制動状態検出手段の何れか１つ又は複数で構成され、前記作動停止制御手段は、前記車両状態検出手段で検出した車両状態が前記操舵補助制御の影響が少ない継続可能異常モードの停止許可状態であるときに、継続可能異常モードでの操舵補助制御を停止させるように構成されてい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の制御装置。
- 前記車両状態検出手段は、車速を検出する車速検出手段で構成され、前記作動停止制御手段は、前記車速検出手段で検出した車速が所定車速以下となったときに、継続可能異常モードでの操舵補助制御を停止させるように構成されてい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の制御装置。
- 前記車両状態検出手段は、前記操舵補助制御手段で算出する操舵補助力を検出する操舵補助力検出手段で構成され、前記作動停止制御手段は、操舵補助力検出手段で検出した操舵補助力が所定操舵補助力以下であるときに、継続可能異常モードでの操舵補助制御を停止させるように構成されてい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の制御装置。
- 前記車両状態検出手段は、車速を検出する車速検出手段と前記操舵補助制御手段で算出する操舵補助力を検出する操舵補助力検出手段とで構成され、前記作動停止制御手段は、車速検出手段で検出した車速が所定車速以下であり、且つ操舵補助力検出手段で検出した操舵補助力が所定操舵補助力以下であるときに、継続可能異常モードでの操舵補助制御を停止させるように構成されてい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の制御装置。
- 前記車両状態検出手段は、車速を検出する車速検出手段と前記操舵補助制御手段で算出する操舵補助力を検出する操舵補助力検出手段とで構成され、前記作動停止制御手段は、車速検出手段で検出した車速と前記操舵補助力検出手段で検出した操舵補助力とを２次元座標で表したときに、車速と操舵補助力とで決定される座標が座標軸を漸近線とする双曲線と両座標軸とで囲まれる停止許可領域内であるときに、継続可能異常モードでの操舵補助制御を停止させるように構成されてい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の制御装置。
- 前記車両状態検出手段は、車速を検出する車速検出手段と前記操舵補助制御手段で算出する操舵補助力を検出する操舵補助力検出手段とで構成され、前記作動停止制御手段は、車速検出手段で検出した車速と前記操舵補助力検出手段で検出した操舵補助力とを２次元座標で表したときに、車速と操舵補助力とで決定される座標が、車速が所定車速である点と操舵補助力が所定操舵補助力である点とを結ぶ線と両座標軸とで囲まれる停止許可領域内であるときに、継続可能異常モードでの操舵補助制御を停止させるように構成されてい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の制御装置。
- 前記車両状態検出手段は、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段で構成され、前記作動停止制御手段は、前記横加速度検出手段で検出した横加速度が所定値以下となったときに、継続可能異常モードでの操舵補助制御を停止させるように構成されてい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の制御装置。
- 前記車両状態検出手段は、車両前方の走行車線を検出する走行車線検出手段で構成され、前記作動停止制御手段は、前記走行車線検出手段で検出した車両前方の走行車線が直進路又は曲率が所定値以下の緩やかなカーブとなったときに、継続可能異常モードでの操舵補助制御を停止させるように構成されてい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の制御装置。
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