JP2012017026A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の回路及び構造のシステムを採用しながらも、２重系トルクセンサ検出コイルの電源側端子間の短絡を検出できる安全性の高い電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】メイン及びサブの２重系検出コイルを有するトルクセンサにより検出されたトルク信号に基づいて電流指令値を演算し、電流指令値でモータを駆動制御することにより車両の操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置に関し、車両の旋回状態を示す旋回信号を利用して検出コイルの電源側端子間の短絡を検出する機能を具備する。
【選択図】図５

Description

本発明は、モータによるアシスト力を操舵系に付与するようにした電動パワーステアリング装置に関し、特に２個の検出コイルで構成される２重系トルクセンサを有し、検出コイルの電源側端子間の短絡を検出できる安全性の高い電動パワーステアリング装置に関するものである。

車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力（アシスト）を付与する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助トルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティ比の調整で行っている。

このような電動パワーステアリング装置の一般的な構成を、図１を参照して説明する。ハンドル１のコラム軸２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４Ａ及び４Ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッド６に連結されている。コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクをトーションバーの捩れに応じて検出するトルクセンサ１０が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が、減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット１００にはバッテリ１４から電力が供給されると共に、イグニッションキー１１を経てイグニッションキー信号が入力される。コントロールユニット１００は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴと車速センサ１２で検出された車速Ｖｅｌとに基づいてアシスト指令の電流指令値Ｉの演算を行い、演算された電流指令値Ｉに基づいてモータ２０に供給する電流を制御する。

コントロールユニット１００は主としてＣＰＵ（又はＭＰＵやＭＣＵ）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、図２のようになっている。

図２を参照してコントロールユニット１００の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出されて入力される操舵トルクＴ及び車速センサ１２からの車速Ｖｅｌは制御演算部１０１に入力され、アシストマップを用いて操舵補助指令値が演算され、電流検出回路１０２から入力されたモータ電流ｉとの偏差を求め、偏差を０に近づけるためにフィードバック等の電流制御が行われて電圧制御値Ｅが算出され、算出された電圧制御値ＥはＦＥＴゲート駆動回路１０３に入力される。ＦＥＴゲート駆動回路１０３は、入力された電圧制御値Ｅに基づいてモータ２０を駆動する。

このような電動パワーステアリング装置において、トルクセンサ系の異常（故障を含む）は操舵アシストに大きな影響を与えるため、メイン及びサブの２重系（冗長構成）とすることが多い。また、トルクセンサ１０は使用頻度が高いため、耐久性の点から非接触式トルクセンサを使用することが多く、その構成例を図３に示して説明する。

トルクセンサ系は、２個の検出コイルから成る検出コイル部と、トルクセンサ回路とから構成されている。コントロールユニット１００は、電源電圧Ｖ及び基準電圧Ｖｒｅｆをコネクタ４１及びノイズフィルタ４０を経てトルクセンサ系の各回路要素に供給している。

検出コイル部は検出コイル３４及び検出コイル３５で構成されており、それぞれの出力信号を兼用する励磁信号Ｅｘｓａ及びＥｘｍａが供給される。励磁信号Ｅｘｓａ及びＥｘｍａは、所定周波数で発振する発振部３１からの発振信号を電流増幅部３２で増幅し、電流増幅部３２で増幅された励磁信号Ｅｓから、抵抗Ｒ１を経て生成される励磁信号Ｅｘｓは抵抗Ｒ３及び差動増幅部３６ａに入力され、電流増幅部３２で増幅された励磁信号Ｅｓから、抵抗Ｒ２を経て生成される励磁信号Ｅｘｍは抵抗Ｒ４及び差動増幅部３６ａに入力される。抵抗Ｒ３からの励磁信号Ｅｘｓａは検出コイル３４及び差動増幅部３６ｂに入力され、抵抗Ｒ４からの励磁信号Ｅｘｍａは検出コイル３５及び差動増幅部３６ｂに入力されている。

差動増幅部３６ａの差動出力Ｄｓは全波整流部３７ａに入力され、差動増幅部３６ｂの差動出力Ｄｍは全波整流部３７ｂに入力されて整流される。電流増幅部３２で増幅された励磁信号Ｅｓは全波整流部３７ａ及び全波整流部３７ｂに入力される。全波整流部３７ａ及び３７ｂで、励磁信号Ｅｓに同期して全波整流された信号がそれぞれ中立調整用の平滑・中立調整部３８ａ及び３８ｂに入力され、平滑・中立調整部３８ａ及び３８ｂで平滑化された信号がメイン操舵トルクＴＭ及びサブ操舵トルクＴＳとして、更にノイズを除去するためのノイズフィルタ４０及びコネクタ４１を介して、コントロールユニット１００に入力される。

このような構成において、検出コイルに短絡又は天絡等の異常（故障を含む）が発生すると、ハンドルにかかる操舵トルクを正確に検出できなくなるため、アシスト制御に影響を与える。そこで、トルクセンサ系の異常（故障を含む）を確実に検出する必要がある。

トルクセンサ系の異常（故障を含む）を検出する手法として、特許文献１には、一対の検出コイル端子部に表れる交流電圧の差分電圧の波形との位相差を検出し、位相差が所定の値を超えたとき検出コイル抵抗が異常であると判定する監視回路を設けているトルクセンサが開示されている。また、特許文献２には、トルク検出のためのコイルの駆動タイミング及びサンプルホールドのタイミングを可変する制御演算部と、センサ各部の初期値を記憶する記憶部とを具備し、コイルの過渡電圧のサンプリングに基づいてトルクを検出すると共に、トルク検出を行っていないサンプルホールドの合間に、記憶部の初期値と比較することによってセンサ各部の故障を検知するトルクセンサが記載されている。

特開２００１−９１３７８号公報 特開平１１−３７８６５号公報 特開２００８−２１３７０９号公報

しかし、特許文献１及び２に記載のトルクセンサでは、トルクセンサ１０の検出コイル３４と検出コイル３５が結線された回路で構成される検出コイル部の電源側３４ａとＧＮＤ側３４ｂ若しくは電源側３５ａとＧＮＤ側３５ｂ、若しくはＧＮＤ側端子３４ｂとＧＮＤ側端子３５ｂで短絡が生じた場合は、トルクセンサ出力値によりコントロールユニット１００で異常を検出することができるが、電源側端子３４ａ（端子３４ａと接続している回路部を含む）と電源側端子３５ａ（端子３５ａと接続している回路部を含む）の短絡においては両検出コイル端子の電位が同じとなり、操舵トルクが入力されても検出コイル３４、３５からの出力電圧が変化しないため、ハンドルが中立状態であることと等しい出力となり、コントロールユニット１００では、トルクセンサ１０からのトルク検出値のみで短絡を検出することができない。

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、既存の回路及び構造のシステムを採用しながらも、2重系トルクセンサの検出コイルの電源側端子間の短絡を検出できる安全性の高い電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明は、メイン及びサブの２重系検出コイルを有するトルクセンサにより検出されたトルク信号に基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値でモータを駆動制御することにより車両の操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記車両の旋回状態を示す旋回信号を利用して前記検出コイルの電源側端子間の短絡を検出する機能を具備することより達成される。

また、前記旋回信号が舵角センサにより検出された舵角信号、レゾルバの検出信号又は車輪速センサの車輪速信号に基づいて推定された舵角推定値であることにより、より効果的に達成される。

更に、本発明の上記目的は、前記検出コイルの電源側端子の短絡を検出した場合に、旋回信号を利用してトルクセンサ検出代替値を算出し、算出された前記トルクセンサ検出代替値に基づいてアシスト制御を継続することにより、より効果的に達成される。

また、本発明の上記目的は、前記検出コイルの電源側端子間の短絡以外のトルクセンサ系の異常を検出する異常検出部を備えることにより、より効果的に達成される。

本発明に係る電動パワーステアリング装置は、既存の回路及び構造のシステムを採用しながら、トルクセンサの検出信号が中立位置相当であり、かつ車両の旋回状態を示す旋回信号によりハンドルが中立位置相当ではないことを判定基準として、確実にトルクセンサの電源側端子間の短絡を検出することができ、かつ短絡が検出した場合には、旋回信号を利用してトルクセンサ検出信号の代替値を算出してアシスト制御を継続することにより、ドライバに大きな違和感を与えることを避けることができる。

電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。 コントロールユニットの一般的な構成例を示すブロック図である。 トルクセンサ系の一般的な構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係る電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。 本発明の実施形態１に係る電動パワーステアリング装置の制御系の一例を示すブロック図である。 正常時に２重系トルクセンサの特性の一例を示す特性図である。 短絡時に２重系トルクセンサ検出代替値の算出に用いられる特性図である。 本発明の実施形態１に係る電動パワーステアリング装置の動作例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る電動パワーステアリング装置の制御系の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態２に係る電動パワーステアリング装置の動作例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態３に係る電動パワーステアリング装置の制御系の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態３に係る電動パワーステアリング装置の動作例を示すフローチャートである。

メイン及びサブの２重系検出コイルを有するトルクセンサを搭載した電動パワーステアリング装置では、検出コイル部の一対の検出コイルの電源側間の短絡が発生した場合、トルクセンサ１０により検出されたメイン操舵トルクＴＭ及びサブ操舵トルクＴＳは常に中立位置相当である。しかし、車両が旋回状態であるときには実際の操舵トルクは中立位置相当の値ではない。そこで、検出されたメイン操舵トルクＴＭが中立位置相当であり、かつ車両が旋回状態であるとき、2つの検出コイルの電源側端子に短絡が発生したと判定することができる。車両の旋回状態の判定に用いる旋回信号としては、舵角を検出する舵角センサの検出信号、モータのロータの回転位置を検出するレゾルバの検出信号、車輪速センサの検出信号により推定された舵角推定値等が挙げられる。

更に、トルクセンサ１０の異常（故障を含む）が発生しても、アシスト制御を継続する必要がある場合もあり、特に大型車両ではアシスト制御を急に停止すると、ドライバに大きな違和感を与える可能性がある。このため、本発明では、上述した旋回信号を利用してトルクセンサ検出代替値を算出し、算出されたトルクセンサ検出代替値に基づいてできるだけアシスト制御を継続するようにしている。

以下、本発明に係る電動パワーステアリング装置について図面を参照しながら具体的に説明する。
（実施形態１）
図４は実施形態１の電動パワーステアリング装置の概要を図１に対応させて示しており、車両の旋回状態を示す旋回信号として、コラム軸２に設けられた舵角センサ１３により検出された舵角θが用いられている。

図５は実施形態１に係る電動パワーステアリング装置の制御系の一例を示すブロック図であり、制御演算部１０１は、操舵補助指令値演算部１０１−１と、減算部１０１−２と、電流制御部１０１−３と、異常検出部１０１−４と、電源端子間短絡検出部１０１−５Ａと、アシスト継続判断部１０１−６と、トルクセンサ検出代替値算出部１０１−７Ａと、操舵トルク切換部１０１−８とを備えている。

操舵補助指令値演算部１０１−１は、操舵トルク切換部１０１−８から入力された操舵トルクＴ０及び車速センサ１２により検出された車速Ｖｅｌに基づいて、アシストマップを用いて操舵補助指令値Ｉを算出し、減算部１０１−２へ入力している。

減算部１０１−２は、電流指令値Ｉと電流検出回路１０２により検出されたモータ２０の電流ｉとの偏差ΔＩ（＝Ｉ−ｉ）を求め、偏差ΔＩは電流制御部１０１−３で制御され、制御された電流制御値ＥはＦＥＴゲート駆動回路１０３に入力されてモータ２０をＰＷＭ駆動している。

異常検出部１０１−４は、トルクセンサ１０の検出信号であるメイン操舵トルクＴＭ及びサブ操舵トルクＴＳを入力し、２つの検出コイルの電源端子間の短絡以外のトルクセンサ系の異常（故障を含む）を検出し、検出結果を異常フラグＦＬ２としてアシスト継続判断部１０１−６に入力している。異常検出部１０１−４は、例えば特許文献１で示されるように、印加した交流電圧の波形と、１対の検出コイル端子部に表れる交流電圧の差分電圧の波形との位相差を検出し、位相差が所定値を超えたときに検出コイル抵抗が異常であると判定する。また、特許文献２に示されるように、トルク検出のためのコイルの駆動タイミング及びサンプルホールドのタイミングを可変する制御演算部と、センサ各部の初期値を記憶する記憶部とを具備し、コイルの過渡電圧のサンプリングに基づいてトルクを検出すると共に、トルク検出を行っていないサンプルホールドの合間に、記憶部の初期値と比較することによってセンサ各部の故障を検知するようにしても良い。このようにして、異常が検出されたときに異常フラグＦＬ２を「１」にセットし、異常が発生していないときに異常フラグＦＬを「０」にセットする。

電源端子間短絡検出部１０１−５Ａはメイン操舵トルクＴＭを入力すると共に、舵角センサ１３により検出された舵角θを入力している。メイン操舵トルクＴＭが中立位置相当であり、かつ舵角θが「０」でないときに、２つの検出コイルの電源端子間の短絡が発生したと判定し、短絡確定フラグＦＬ１を「１」にセットする。メイン操舵トルクＴＭが中立位置相当でないとき、又は舵角θが「０」であるときに、２つの検出コイルの電源端子間の短絡が発生していないと判定し、短絡確定フラグＦＬ１を「０」にセットする。短絡確定フラグＦＬ１はアシスト継続判断部１０１−６に入力されている。

アシスト継続判断部１０１−６は、異常検出部１０１−４からの異常フラグＦＬ２及び電源端子間短絡検出部１０１−５Ａからの短絡確定フラグＦＬ１を用いて、アシスト継続判断基準に基づいてアシスト制御を継続するか否かを判断する。「正常にメイン操舵トルクＴＭに基づいてアシスト制御を継続する」、「アシスト制御を停止する」、「トルクセンサ検出代替値を利用してアシスト制御を継続する」の判断結果は、それぞれ切換信号ＳＷ＝０、ＳＷ＝１、ＳＷ＝２として操舵トルク切換部１０１−８に入力されている。

トルクセンサ系の異常が検出された場合に、アシスト制御を継続すると判断したときには、メイン操舵トルクＴＭを信用できないことになるので、アシストを継続するために操舵トルクとして代用するトルクセンサ検出代替値ＴＭａを算出することが必要である。トルクセンサ検出代替値算出部１０１−７Ａは、舵角センサ１３により検出された舵角θの２階微分である角加速度ｄ（ｄθ）によりトルクセンサ検出代替値ＴＭａを算出するようにしている。

トルクセンサ１０の正常時の出力特性は図６に示すようになっている。横軸はハンドルにかかる操舵トルクＴであり、縦軸は出力電圧Ｖである。メイン操舵トルクＴＭとサブ操舵トルクＴＳの特性を数式で表すと下記数１となる。

なお、第１象限（メイン操舵トルクＴＭ）及び第４象限（サブ操舵トルクＴＳ）の領域は右操舵時の特性であり、第３象限（メイン操舵トルクＴＭ）及び第２象限（サブ操舵トルクＴＳ）の領域は左操舵時の特性である。

これに対し、運動の第２法則により操舵トルクＴ（メイン操舵トルクＴＭ、サブ操舵トルクＴＳ）は、舵角θの２階微分である角加速度ｄ（ｄθ）と下記数２に示す関係がある。

数１及び数２より、トルクセンサ検出代替値ＴＭａである代替出力電圧Ｖ’と角加速度ｄ（ｄθ）の関係は下記数３であり、横軸を角加速度ｄ（ｄθ）、縦軸を代替出力電圧Ｖ’とした図７で示される線形特性である。

従って、上記数３に示される線形特性に基づいて、代替出力電圧Ｖ’が算出されてトルクセンサ検出代替値ＴＭａとして操舵トルク切換部１０１−８に入力されている。

また、操舵トルク切換部１０１−８では、入力された切換信号ＳＷに基づいて入力を切り換え、出力される操舵トルクＴ０を操舵補助指令値演算部１０１−１に入力している。すなわち、操舵トルク切換部１０１−８は、切換信号ＳＷ＝０であるときに、トルクセンサ１０により検出されたメイン操舵トルクＴＭを操舵トルクＴ０として出力し、切換信号ＳＷ＝１であるときに、「０」を操舵トルクＴ０として出力し、切換信号ＳＷ＝２であるときに、トルクセンサ検出代替値算出部１０１−７Ａにより算出されたトルクセンサ検出代替値ＴＭａを操舵トルクＴ０として出力している。

このような構成において、その動作例を図８に示すフローチャートに基づいて説明する。

異常検出ルーチンに入ると、先ずアシスト継続判断部１０１−６は、１サンプリング前の電源端子間短絡検出部１０１−５Ａからの短絡確定フラグＦＬ１又は異常検出部１０１−４からの異常フラグＦＬ２が「１」であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ここでは、短絡確定フラグＦＬ１＝１又は異常フラグＦＬ２＝１であるときにトルクセンサ１０の異常が確定され、ステップＳ７に移行する。上記ステップＳ１において、短絡確定フラグＦＬ１＝０かつ異常フラグＦＬ２＝０であると判定されたときには、電源端子間短絡検出部１０１−５Ａはトルクセンサ１０の検出信号であるメイン操舵トルクＴＭ及び舵角センサ１３の検出信号である舵角θを読み込み（ステップＳ２）、メイン操舵トルクＴＭが中立位置相当の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ３）。メイン操舵トルクＴＭが中立位置相当である場合は、舵角θが「０」であるか否か、つまり車両が旋回状態であるか否かを判定する（ステップＳ４）。舵角θが「０」でないとき、つまりハンドルが中立位置ではないにも拘らず、メイン操舵トルクＴＭが中立位置相当であるときに、２つの検出コイルの電源端子間の短絡が発生したと判定し、短絡確定フラグＦＬ１を「１」にセットしてアシスト制御継続部１０１―６に入力する（ステップＳ５）。

一方、上記ステップＳ３及びステップＳ４の条件のいずれか一方又は両方を満たさないとき、すなわちメイン操舵トルクＴＭが中立位置相当ではないとき、又は舵角θが「０」であるときには、２つの検出コイルの電源端子間の短絡が発生していないと判定し、短絡確定フラグＦＬ１を「０」にセットしてアシスト継続判断部１０１−６に入力する（ステップＳ６）。アシスト継続判断部１０１−６は、切換信号ＳＷ＝０を操舵トルク切換部１０１−８に入力し、操舵トルク切換部１０１−８は、トルクセンサ１０により検出されたメイン操舵トルクＴＭを操舵トルクＴ０として操舵補助指令値１０１−１に入力し、操舵トルクＴ０（メイン操舵トルクＴＭ）に基づいてアシスト制御を継続する（ステップＳ１３）。

トルクセンサ１０の異常が発生したと判定した場合に、アシスト継続判断部１０１−６は、アシスト制御を継続するか否かを判断し（ステップＳ７）、アシスト制御を継続しないと判断したときに切換信号ＳＷ＝１を操舵トルク切換部１０１−８に入力し、操舵トルク切換部１０１−８は、操舵トルクＴ０を「０」に切り換えて操舵補助指令値演算部３１に入力し、アシスト制御を停止する（ステップＳ１２）。

一方、トルクセンサ１０の異常が発生したと判定しても、アシスト制御を継続すると判断したときに、アシスト継続判断部１０１−６は切換信号ＳＷ＝２を操舵トルク切換部１０１−８に入力し、トルクセンサ検出代替値算出部１０１−７Ａは、舵角θの２階微分である角加速度ｄ（ｄθ）を算出し（ステップＳ８）、算出された角加速度ｄ（ｄθ）に基づいて上記数３によりトルクセンサ検出代替値ＴＭａを算出して操舵トルク切換部１０１−８に入力する（ステップＳ９）。操舵トルク切換部１０１−８は、切換信号ＳＷ＝２に応じて操舵トルクＴ０をトルクセンサ検出代替値ＴＭａに切り換えて操舵補助指令値演算部１０１−１へ入力し、操舵トルクＴ０（トルクセンサ検出代替値ＴＭａ）に基づいて、モータ２０を駆動するための電圧制御値Ｅが算出されてＦＥＴゲート駆動部１０３へ入力され（ステップＳ１０）、ＦＥＴゲート駆動部１０３は電圧制御値Ｅに基づいてアシスト制御を継続する（ステップＳ１１）。

このように本実施形態１によれば、２つの検出コイルの電源側端子間の短絡等のトルクセンサ系の異常が検出され、アシスト制御を継続する場合に、トルクセンサ検出代替値ＴＭａがコントロールユニット１００に入力されるので、正常時にトルクセンサ１０から出力されるメイン操舵トルクＴＭと同じ形態であり、現行のコントロールユニット１００の制御ロジックからの変更を最小限にすることができる。
（実施形態２）
実施形態１では、車両の旋回状態を示す旋回信号として、舵角センサ１３により検出された舵角θを用いているが、モータ２０のロータの回転位置を検出するレゾルバの検出信号を用いることも可能である。

実施形態２に係る電動パワーステアリング装置の構成を、図５に対応させて図９に示して説明する。同一部材には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態２では、舵角センサ１３の代わりに、モータ２０にレゾルバ４７が連結されていると共に、レゾルバ信号をディジタルのロータ回転位置ＲＳに変換するレゾルバディジタル変換回路（ＲＤＣ）４８が設けられており、ロータ回転位置ＲＳは電源端子間短絡検出部１０１−５Ｂに入力されている。

電源端子間短絡検出部１０１−５Ｂは、メイン操舵トルクＴＭを入力すると共に、ロータ回転位置ＲＳを旋回信号として入力している。メイン操舵トルクＴＭが中立位置相当であり、かつ回転位置ＲＳが「０」でないときに、２つの検出コイルの電源端子間の短絡が発生したと判定し、短絡確定フラグＦＬ１を「１」にセットしてアシスト継続判断部１０１−６に入力する。メイン操舵トルクＴＭが中立位置相当でないとき、又は回転位置ＲＳが「０」であるときに、２つの検出コイルの電源端子間の短絡が発生していないと判定し、短絡確定フラグＦＬ１を「０」にセットしてアシスト継続判断部１０１−６に入力する。

トルクセンサ検出代替値算出部１０１−７Ｂは、レゾルバの検出信号であるロータ回転位置ＲＳを用いてトルクセンサ検出代替値ＴＭａを算出して操舵トルク切換部１０１−８に入力している。

トルクセンサ検出代替値ＴＭａの算出方法としては、任意の時間内におけるロータ回転位置ＲＳの変化量を角加速度として算出し、上記数式３によりトルクセンサ検出代替値ＴＭａを算出する方法を採用することが可能である。

このような構成の電動パワーステアリング装置の動作例を図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。

異常検出ルーチンに入ると、先ずアシスト継続判断部１０１−６は、１サンプリング前の電源端子間短絡検出部１０１−５Ｂからの短絡確定フラグＦＬ１又は異常検出部１０１−４からの異常フラグＦＬ２が「１」であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。ここでは、短絡確定フラグＦＬ１＝１又は異常フラグＦＬ２＝１であるときにトルクセンサ１０の異常が確定され、ステップＳ２５に移行する。上記ステップＳ２０において、短絡確定フラグＦＬ１＝０かつ異常フラグＦＬ２＝０であると判定されたときには、電源端子間短絡検出部１０１−５Ｂは、トルクセンサ１０の検出信号であるメイン操舵トルクＴＭ及びレゾルバ４７の検出信号であるロータ回転位置ＲＳを読み込み（ステップＳ２１）、メイン操舵トルクＴＭが中立位置相当の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。メイン操舵トルクＴＭが中立位置相当である場合は、ロータ回転位置ＲＳが「０」であるか否か、つまり車両が旋回状態であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。ロータ回転位置ＲＳが「０」でないとき、つまりハンドルが中立位置ではないにも拘らず、メイン操舵トルクＴＭが中立位置相当であるときに、２つの検出コイルの電源端子間の短絡が発生したと判定し、短絡確定フラグＦＬ１を「１」にセットしてアシスト制御継続部１０１−６に入力する（ステップＳ２４）。

一方、上記ステップＳ２２及びステップＳ２３の条件のいずれか一方又は両方を満たさないとき、すなわちメイン操舵トルクＴＭが中立位置相当ではないとき、又はロータ回転位置ＲＳが「０」であるときには短絡が発生していないと判定し、短絡確定フラグＦＬ１を「０」にセットし（ステップＳ３０）、アシスト継続判断部１０１−６は切換信号ＳＷ＝０を操舵トルク切換部１０１−８に入力し、操舵トルク切換部１０１−８は、トルクセンサ１０により検出されたメイン操舵トルクＴＭを操舵トルクＴ０として操舵補助指令値１０１−１に入力し、操舵トルクＴ０（メイン操舵トルクＴＭ）に基づいてアシスト制御を継続する（ステップＳ３２）。

トルクセンサ１０の異常が発生したと判定した場合に、アシスト継続判断部１０１−６は、アシスト制御を継続するか否かを判断し（ステップＳ２５）、アシスト制御を継続しないと判断したときに切換信号ＳＷ＝１を操舵トルク切換部１０１−８に入力し、操舵トルク切換部１０１−８は、「０」である操舵トルクＴ０を操舵補助指令値演算部３１に入力し、アシスト制御を停止する（ステップＳ３１）。

一方、トルクセンサ１０の異常が発生したと判定しても、アシスト制御を継続すると判断したときに、アシスト継続判断部１０１−６は切換信号ＳＷ＝２を操舵トルク切換部１０１−８に入力し、トルクセンサ検出代替値算出部１０１−７Ｂは、ロータ回転位置ＲＳを利用してトルクセンサ検出代替値ＴＭａを算出して操舵トルク切換部１０１−８に入力する（ステップＳ２６）。操舵トルク切換部１０１−８は、切換信号ＳＷ＝２に応じて操舵トルクＴ０をトルクセンサ検出代替値ＴＭａに切り換えて操舵補助指令値演算部１０１−１へ入力し、操舵トルクＴ０（トルクセンサ検出代替値ＴＭａ）に基づいて、モータ２０を駆動するための電圧制御値Ｅが算出されてＦＥＴゲート駆動部１０３へ入力され（ステップＳ２７）、ＦＥＴゲート駆動部１０３は電圧制御値Ｅに基づいてアシスト制御を継続する（ステップＳ２８）。
（実施形態３）
実施形態３では、車両の旋回状態を示す旋回信号として、レゾルバ４７の検出信号及び車輪速センサ２３の検出信号により推定された舵角推定値θｓを用いている。

実施形態３に係る電動パワーステアリング装置の構成を、図５に対応させて図１１に示して説明する。同一部材には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態３では、モータ２０と連結されているレゾルバ４７と、レゾルバ信号をディジタルのロータ回転位置ＲＳに変換するレゾルバディジタル変換回路（ＲＤＣ）４８と、車輪速Ｗを検出する車輪速センサ２３と、車輪速Ｗに基づいて舵角推定値θｓを推定する舵角推定部２４を備えている。

レゾルバディジタル変換回路（ＲＤＣ）４８は、レゾルバ信号をロータ回転位置ＲＳに変換して電源端子間短絡検出部１０１−５Ｃに入力している。

舵角推定部２４は、車輪速センサ２３により検出された車輪速Ｗを入力し、車輪速Ｗに基づいて舵角推定値θｓを算出して制御演算部１０１の電源端子間短絡検出部１０１−５Ｃに入力している。舵角推定値θｓの推定方法については、例えば特許文献３に記載されている舵角と、各車輪の速度、車両の車軸距離及び車幅との関係に基づいて、舵角推定値θｓを推定する方法を利用することができる。この関係は下記数４に示すように、各車輪の速度を検出すれば舵角を推定することができる。

電源端子間短絡検出部１０１−５Ｃは、メイン操舵トルクＴＭを入力すると共に、ロータ回転位置ＲＳ及び舵角推定値θｓを旋回信号として入力している。メイン操舵トルクＴＭが中立位置相当であり、かつ回転位置ＲＳ及び舵角推定値θｓが「０」でないときに、２つの検出コイルの電源端子間の短絡が発生したと判定し、短絡確定フラグＦＬ１を「１」にセットしてアシスト継続判断部１０１−６に入力する。メイン操舵トルクＴＭが中立位置相当でないとき、又は回転位置ＲＳ若しくは舵角推定値θｓが「０」であるときに、２つの検出コイルの電源端子間の短絡が発生していないと判定し、短絡確定フラグＦＬ１を「０」にセットしてアシスト継続判断部１０１−６に入力する。

トルクセンサ検出代替値算出部１０１−７Ｃは、ロータ回転位置ＲＳ又は舵角推定値θｓが「０」を用いてトルクセンサ検出代替値ＴＭａを算出して操舵トルク切換部１０１−８に入力している。

トルクセンサ検出代替値ＴＭａの算出方法については、ロータ回転位置ＲＳを利用する場合は、実施形態２と同じで任意の時間内におけるロータ回転位置ＲＳの変化量を角加速度として算出し、上記数式３によりトルクセンサ検出代替値ＴＭａを算出する。舵角推定値θｓを利用する場合は、舵角推定値θｓを算出した後に、任意の時間内における舵角推定値角加速度ｄ（ｄθｓ）を算出し、上記数式３によりトルクセンサ検出代替値ＴＭａを算出する。

このような構成において、その動作例を図１２に示すフローチャートに基づいて説明する。

異常検出ルーチンに入ると、先ずアシスト継続判断部１０１−６は、１サンプリング前の電源端子間短絡検出部１０１−５Ｃからの短絡確定フラグＦＬ１又は異常検出部１０１−４からの異常フラグＦＬ２が「１」であるか否かを判定する（ステップＳ４０）。ここで、短絡確定フラグＦＬ１＝１又は異常フラグＦＬ２＝１である場合、トルクセンサ系の異常が確定され、ステップＳ４８に移行する。上記ステップＳ４０において、短絡確定フラグＦＬ１＝０かつ異常フラグＦＬ２＝０である場合は、車速Ｖｅｌが「０」であるか否かを判定し（ステップＳ４１）、車速が「０」であるときに電源端子間短絡検出部１０１−５Ｃは、トルクセンサ１０の検出信号であるメイン操舵トルクＴＭ及びレゾルバ４７の検出信号であるロータ回転位置ＲＳを入力し（ステップＳ４２）、車速Ｖｅｌが「０」でないときには、舵角推定部２４は車輪速センサ２３により検出された車輪速Ｗに基づいて舵角推定値θｓを推定し（ステップＳ４３）、電源端子間短絡検出部１０１−５Ｃは推定された舵角推定値θｓ及びメイン操舵トルクＴＭを入力する（ステップ４４）。メイン操舵トルクＴＭが中立位置相当の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ４５）。メイン操舵トルクＴＭが中立位置相当である場合は、電源端子間短絡検出部１０１−５Ｃに入力されたロータ回転位置ＲＳ及び舵角推定値θｓが「０」であるか否か、つまり車両が旋回状態であるか否かを判定する（ステップＳ４６）。ロータ回転位置ＲＳ及び舵角推定値θｓが「０」でないとき、２つの検出コイルの電源端子間の短絡が発生したと判定し、短絡確定フラグＦＬ１を「１」にセットしてアシスト継続判断部１０１−６に入力する（ステップＳ４７）。

一方、上記ステップＳ４５及びステップＳ４６の条件のいずれか一方又は両方を満たさないとき、すなわちトルクセンサ１０の検出信号が中立位置相当ではないとき、又は回転位置ＲＳ若しくは舵角推定値θｓが「０」であるときには短絡が発生していないと判定し、短絡確定フラグＦＬ１を「０」にセットしてアシスト継続判断部１０１−６に入力する（ステップＳ５３）。アシスト継続判断部１０１−６は切換信号ＳＷ＝０を操舵トルク切換部１０１−８に入力し、操舵トルク切換部１０１−８は、トルクセンサ１０により検出されたメイン操舵トルクＴＭを操舵トルクＴ０として操舵補助指令値１０１−１に入力し、操舵トルクＴ０（メイン操舵トルクＴＭ）に基づいてアシスト制御を継続する（ステップＳ５５）。

トルクセンサ１０の異常が発生したと判定した場合に、アシスト継続判断部１０１−６は、アシスト制御を継続するか否かを判断し（ステップＳ４８）、アシスト制御を継続しないと判断したときに切換信号ＳＷ＝１を操舵トルク切換部１０１−８に入力し、操舵トルク切換部１０１−８は、操舵トルクＴ０を「０」に切り換えて操舵補助指令値演算部３１に入力し、アシスト制御を停止する（ステップＳ５４）。

一方、トルクセンサ１０の異常が発生したと判定しても、アシスト制御を継続すると判断したときに、アシスト継続判断部１０１−６は切換信号ＳＷ＝２を操舵トルク切換部１０１−８に入力し、トルクセンサ検出代替値算出部１０１−７Ｃは、ロータ回転位置ＲＳ又は舵角推定値θｓを利用してトルクセンサ検出代替値ＴＭａを算出して操舵トルク切換部１０１−８に入力する（ステップＳ５０）。操舵トルク切換部１０１−８は、操舵トルクＴ０をトルクセンサ検出代替値ＴＭａに切り換えて出力し、操舵トルクＴ０（トルクセンサ検出代替値ＴＭａ）に基づいてモータ２０を駆動するための電圧制御値Ｅを算出してＦＥＴゲート駆動部１０３へ入力し（ステップＳ５１）、算出された電圧制御値Ｅに基づいてアシスト制御を継続する（ステップＳ５２）。

上述した実施形態１〜３では、車両が旋回状態であるか否かを判定するために、舵角センサ１３により検出された舵角θ、又はレゾルバ４７により検出されたモータのロータ回転位置ＲＳ、又は車輪速センサ２３の検出信号により推定された舵角推定値θｓを「０」と比較するようにしているが、信号の読み込み誤差等を考慮すると、「０」と等しいであるか否かという判定条件の代わりに、０以上かつ所定値以内であるか否かを判定条件にすることも可能である。

また、上述した実施形態１〜３では、トルクセンサ１０の異常が発生してもアシスト制御を継続する場合に、車両の旋回状態を示す旋回信号を利用してトルクセンサ検出代替値ＴＭａを算出し、算出されたトルクセンサ検出代替値ＴＭａに基づいてアシスト制御を継続しているが、算出されたトルクセンサ検出代替値ＴＭａに基づいて演算されたアシスト量を、必要に応じてオフセット、ゲイン等の制限手段により制限してからモータ２０を駆動制御しても良い。

１ ハンドル
２ コラム
３ 減速ギア
４Ａ、４Ｂ ユニバーサルジョイント
５ ピニオンラック機構
６ タイロッド
１０ トルクセンサ
１１ イグニッションキー
１２ 車速センサ
１３ 舵角センサ
１４ バッテリ
２０ 電動モータ
２３ 車輪速センサ
２４ 舵角推定部
３１ 発振部
３２ 電流増幅部
３４、３５ 検出コイル
３４ａ、３５ａ 電源側端子
３４ｂ、３５ｂ ＧＮＤ側端子
３６ａ、３６ｂ 差動増幅部
３７ａ、３７ｂ 全波整流部
３８ａ、３８ｂ 平滑・中立調整部
３９ 異常検出部
４０ ノイズフィルタ
４１ コネクタ
４７ レゾルバ
４８ レゾルバディジタル変換回路（ＲＤＣ）
１００ コントロールユニット
１０１ 制御演算部
１０１−１ 操舵補助指令値演算部
１０１−２ 減算部
１０１−３ 電流制御部
１０１−４ 異常検出部
１０１−５Ａ、１０１−５Ｂ、１０１−５Ｃ 電源端子間短絡検出部
１０１−６ アシスト継続判断部
１０１−７Ａ、１０１−７Ｂ、１０１−７Ｃ トルクセンサ検出代替値算出部
１０１−８ 操舵トルク切換部
１０２ 電流検出回路
１０３ ＦＥＴゲート駆動回路

Claims (6)

1. メイン及びサブの２重系検出コイルを有するトルクセンサにより検出されたトルク信号に基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値でモータを駆動制御することにより車両の操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置において、
   前記車両の旋回状態を示す旋回信号を利用して前記検出コイルの電源側端子間の短絡を検出する機能を具備したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記旋回信号が舵角センサにより検出された舵角信号である請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記旋回信号が前記モータのロータの回転位置を検出するレゾルバの検出信号である請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記旋回信号が、車輪速センサの車輪速信号に基づいて推定された舵角推定値である請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記検出コイルの電源側端子の短絡を検出した場合に、旋回信号を利用してトルクセンサ検出代替値を算出し、算出された前記トルクセンサ検出代替値に基づいてアシスト制御を継続する請求項１乃至４のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記検出コイルの電源側端子間の短絡以外のトルクセンサ系の異常を検出する異常検出部を備えた請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。