JP2012046095A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一のセンサ信号に基づく操舵トルクの検出時において、より安定的にアシスト力付与を継続することができる電動パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】ＥＣＵは、故障が検出されていない方のセンサ素子が出力するセンサ信号（残存センサ信号）を用いたアシスト継続制御の実行時には、そのアシスト力の変化方向に関係して、周期的に瞬発的なモータトルクを操舵系に印加すべくＥＰＳアクチュエータの作動を制御する。そして、この瞬発的なモータトルクの印加が、そのアシスト継続制御の基礎となる残存センサ信号に反映されるか否かに基づいて、当該残存センサ信号の異常を検出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。

通常、モータを駆動源とする電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、ステアリングシャフトの途中に設けられたトーションバーの捩れに基づきセンサ信号を出力するトルクセンサを備えている。そして、そのセンサ信号に基づき検出される操舵トルクに対応したアシスト力を操舵系に付与すべく、そのモータトルクを制御する構成となっている。このため、従来、ＥＰＳにおいては、その操舵トルクの安定的且つ精度の良い検出が、最も重要な課題の一つとなっている。

例えば、特許文献１には、非接触式の磁気検出素子をセンサ素子に用いることにより、トルクセンサから電気的な接触部を廃し、その信頼性の向上を図る構成が開示されている。また、このような構成を採用することにより、トルクセンサの大型化を招くことなく、容易にセンサ素子数を増やすことができる。そして、そのセンサ信号の多重化により、操舵トルクの検出精度の向上を図るとともに、その残るセンサ信号に基づき操舵トルクを検出して、そのアシスト力付与を継続することが可能になる。

更に、例えば、特許文献２には、何れかのセンサ信号が異常となった場合において、より高精度に、その故障した側のセンサ素子を特定する方法が開示されている。そして、これにより、そのアシスト継続制御が可能な状況を拡大することができる。

特開２００３−１４９０６２号公報 特開２０００−１８５６５７号公報

しかしながら、このようなセンサ信号の多重化による利益を享受するためには、当然ながら、少なくとも二つのセンサ信号が必要である。また、特に、磁気式のセンサ素子は、その温度特性にバラツキがあることから、高精度のトルク検出には、複数のセンサ信号を用いた補正処理が不可欠である。このため、従来、残るセンサ信号が一つになった後のアシスト継続制御は、速やかにそのアシスト力付与を停止すべく、その残りのセンサ信号を用いてアシスト力を漸次低減するに留まっていたのが実情であり、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、一のセンサ信号に基づく操舵トルクの検出時において、より安定的にアシスト力付与を継続することのできる電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、モータを駆動源として操舵系にアシスト力を付与する操舵力補助装置と、ステアリングシャフトの途中に設けられたトーションバーの捩れに基づきセンサ信号を出力するトルクセンサと、前記センサ信号に基づき操舵トルクを検出するトルク検出手段と、前記操舵トルクに対応した前記アシスト力を発生させるべく前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段と、前記センサ信号の異常を検出する異常検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記アシスト力と同一方向に、瞬発的なモータトルクを操舵系に印加すべく前記操舵力補助装置の作動を制御し、前記異常検出手段は、その瞬発的なモータトルクの印加が前記センサ信号に反映されない場合に、該センサ信号の異常を検出すること、を要旨とする。

請求項１の電動パワーステアリング装置によれば、アシスト力と同一方向に、瞬発的なモータトルクを印加することで、ステアリングシャフトに設けられたトーションバーに捩れを生じさせることができる。これにより、請求項１の電動パワーステアリング装置は、センサ信号が変化するタイミング及び変化方向を当然に予想し得る状況を作り出し、このような状況下において、トルクセンサのセンサ信号の変化を監視することにより、早期にその異常を検出することができる。また、請求項１の電動パワーステアリング装置は、一のセンサ信号を用いた操舵トルクの検出時においても、より安定的にそのアシスト力付与を継続することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記トルクセンサは、前記センサ信号を出力する複数の出力要素を有するものであって、前記瞬発的なモータトルクの印加及びそのセンサ信号への反映に基づく異常検出は、故障の検出されていない前記出力要素が残り一つになった後、その残る出力要素が出力するセンサ信号を用いて前記アシスト力の付与を継続する場合に行なわれること、を要旨とする。

瞬発的なモータトルクの印加及びその反映に基づくセンサ信号の異常検出は、請求項２のように、センサ信号を出力する複数の出力要素を有するものにおいて、より顕著な効果を奏する。例えば、複数の出力要素のいずれかが故障した場合であっても、その故障の検出されていない残りの出力要素が出力する残存センサを用いてアシスト力の付与を継続することが可能となる。これにより、請求項２の電動パワーステアリング装置は、更なる信頼性の向上を図ることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のいずれかに記載の発明において、前記制御手段は、周期的に前記瞬発的なモータトルクを印加するとともに、前記異常検出手段は、所定回数、前記センサ信号の異常が検出された場合に、該センサ信号に対応する出力要素が故障したと判断すること、を要旨とする。上記構成によれば、より正確に出力要素の故障を判定することができる。その結果、誤判定の発生を抑えて、より安定的に、そのアシスト力付与を継続することができるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記制御手段は、前記センサ信号の異常が検出された場合には、前記瞬発的なモータトルクを印加する周期を短くすること、を要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の発明において、前記制御手段は、前記センサ信号の異常が検出されて故障と判定されるまでの間、前記瞬発的なモータトルクを印加する周期を短くすること、を要旨とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の発明において、前記制御手段は、前記瞬発的なモータトルクを印加する周期を短くした後、正常な前記センサ信号が検出された場合には、該周期を回復させるべく長くすること、を要旨とする。

即ち、迅速且つ高精度に故障判定を行う観点からは、上記瞬発的なモータトルクの印加周期は、より短い方が好ましい。しかしながら、その印加周期の短縮化は、その操舵フィーリングを悪化させる方向に作用する。この点、上記各構成によれば、アシスト継続制御の実行時における良好な操舵フィーリングを確保しつつ、迅速且つ高精度に、そのセンサ信号に対応する出力要素の故障判定を行うことができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の発明において、前記制御手段は、前記アシスト力の大きさが所定の上限値から下限値までの範囲内であれば、前記瞬発的なモータトルクを印加し、前記アシスト力の大きさが所定の上限値から下限値までの範囲外であれば、印加する前記瞬発的なモータトルクの大きさを小さくするか、又は前記瞬発的なモータトルクの印加を停止すること、を要旨とする。

請求項７の電動パワーステアリング装置は、瞬発的なモータトルクの印加を、アシスト力の大きさが所定の範囲内にあるときに限定し、他の範囲では印加する瞬発的なモータトルクを小さくするか、又は瞬発的なモータトルクの印加を停止することで、通電量を減らし、モータ等における発熱を抑えることができる。また、瞬発的なモータトルクの印加をアシスト力の大きさが所定の範囲外の場合に、続けて小さな瞬発的なモータトルクを印加することで運転者に絶えずトルクセンサの故障診断を行なっていることを認識させることができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の発明において、ステアリングに生じた操舵角を検出するステアリングセンサを有し、前記制御手段は、中立位置近傍に所定の操舵角範囲を設定し、前記ステアリングセンサの検出する操舵角が、前記操舵角範囲内に入って所定時間が経過した場合には、印加する前記瞬発的なモータトルクの大きさを小さくするか、又は前記瞬発的なモータトルクの印加を停止すること、を要旨とする。

請求項８の電動パワーステアリング装置は、中立位置近傍に設定される所定の操舵角範囲に操舵角が移行して、所定時間に満たない場合には、瞬発的なモータトルクを印加する一方、所定時間が経過した場合には、印加する前記瞬発的なモータトルクの大きさを小さくするか、又は瞬発的なモータトルクの印加を停止する。これにより、請求項８の電動パワーステアリング装置は、操舵角が中立位置近傍に達する度に異常検出が中断されるのを防止するとともに、所定時間経過後は通電量を抑制することによりモータ等の発熱を抑えることができる。また、操舵角が中立位置近傍に達した後、所定時間経過後も大きさを小さくして瞬発的なモータトルクの印加を続けることで、運転者に絶えずトルクセンサの故障診断を行なっていることを認識させることができる。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の発明において、ステアリングに生じた操舵角を所定の検出範囲で検出するステアリングセンサを有し、前記制御手段は、前記ステアリングセンサの検出する操舵角が前記ステアリングセンサの検出範囲を超える場合には、印加する前記瞬発的なモータトルクの大きさを小さくするか、又は前記瞬発的なモータトルクの印加を停止すること、を要旨とする。

即ち、ステアリングセンサの検出する操舵角がステアリングセンサの検出範囲を超える場合、ステアリングシャフトに設けられたトーションバーには既に、大きな捩れを生じている。したがって、このような状況において瞬発的なモータトルクを印加しても、センサ信号が変化するタイミング及び変化方向を検出するのは困難であり、誤検出するおそれがある。そこで、請求項９の電動パワーステアリング装置は、ステアリングセンサの検出する操舵角がステアリングセンサの検出範囲を超える場合には、瞬発的なモータトルクの印加を停止して、通電量を減らしモータ等の発熱を抑えることができる。その結果、誤検出の発生をなくすことができる。

請求項１０に記載の発明は、請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の発明において、モータに流れる電流値を検出する電流検出器を有し、前記制御手段は、中立位置近傍に所定の電流値範囲を設定し、前記電流検出器の検出する電流値が、前記電流値範囲内に入って所定時間が経過した場合には、印加する前記瞬発的なモータトルクの大きさを小さくするか、又は前記瞬発的なモータトルクの印加を停止すること、を要旨とする。

請求項１０の電動パワーステアリング装置は、中立位置近傍に設定される所定の電流値範囲に実電流が移行して、所定時間に満たない場合には、瞬発的なモータトルクを印加する一方、所定時間が経過した場合には、印加する前記瞬発的なモータトルクの大きさを小さくするか、又は前記瞬発的なモータトルクの印加を停止する。これにより、請求項１０の電動パワーステアリング装置は、電流値が中立位置近傍に達する度に異常検出が中断されるのを防止するとともに、所定時間経過後は通電量を抑制することによりモータ等の発熱を抑えることができる。また、実電流が中立位置近傍に達した後、所定時間経過後も大きさを小さくして瞬発的なモータトルクの印加を続けることで、運転者に絶えずトルクセンサの故障診断を行なっていることを認識させることができる。

請求項１１に記載の発明は、請求項１〜請求項１０の何れか一項に記載の発明において、前記制御手段は、前記ステアリングセンサから検出された操舵角と、前記操舵角を微分した操舵角速度に基づき、前記操舵角と前記操舵角速度の符号が異なっている場合には、前記アシスト力の大きさをゼロとすること、を要旨とする。

請求項１１の電動パワーステアリング装置は、ステアリングセンサから検出された操舵角と、操舵角を微分した操舵角速度に基づき、操舵角と操舵角速度の符号が異なっている場合には、アシスト力を出力しないこととした。これにより、請求項１１の電動パワーステアリング装置は、故障の検出されていない出力要素が残り一つになった後、残る出力要素が出力するセンサ信号を用いてアシスト力の付与を継続しつつ、セルフステアや逆アシストを防止することができる。

本発明によれば、一のセンサ信号に基づく操舵トルクの検出時において、より安定的にアシスト力付与を継続することが可能な電動パワーステアリング装置を提供することができる。

電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。 ＥＰＳの制御ブロック図。 トルクセンサの異常発生モードに応じたパワーアシスト制御の様態を示すフローチャート。 残存センサ信号の異常検出の処理手順を示すフローチャート。 車両のある仮想操舵状態１における基本アシスト制御量及び操舵角の出力図。 車両のある仮想操舵状態２における基本アシスト制御量及び操舵角の出力図。 車両のある仮想操舵状態３における基本アシスト制御量及び操舵角の出力図。 基本アシスト制御量の状態判定の処理手順を示すフローチャート。 試験トルク制御量算出の処理手順を示すフローチャート。 車両のある仮想操舵状態１における電流指令値及び操舵角の出力図。 車両のある仮想操舵状態２における電流指令値及び操舵角の出力図。 車両のある仮想操舵状態３における電流指令値及び操舵角の出力図。 瞬発的なモータトルクの印加時のトルクセンサの出力図。 車両のある仮想操舵状態１における瞬発的なモータトルクの印加時のトルクセンサの出力図。 残存センサ信号に対応するセンサ素子の故障判定の処理手順を示すフローチャート。 瞬発的なモータトルクの印加周期の変更に関する処理手順を示すフローチャート。 アシスト継続制御時における瞬発的なモータトルクの印加様態を示す説明図。

以下、本発明をコラム型の電動パワーステアリング装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、コラムシャフト３a、インターミディエイトシャフト３b、及びピニオンシャフト３cを連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド６を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪７の舵角、即ち車両の進行方向が変更される。

また、ＥＰＳ１は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ１０と、該ＥＰＳアクチュエータ１０の作動を制御する制御手段としてのＥＣＵ１１とを備えている。

本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１０は、駆動源であるモータ１２が減速機構１３を介してコラムシャフト３aと駆動連結された所謂コラム型のＥＰＳアクチュエータとして構成されている。尚、本実施形態では、モータ１２には、ブラシ付きの直流モータが採用されている。そして、ＥＰＳアクチュエータ１０は、モータ１２の回転を減速してコラムシャフト３aに伝達することにより、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。

一方、ＥＣＵ１１には、トルクセンサ１４、車速センサ１５、及び舵角検出手段としてのステアリングセンサ（操舵角センサ）１６が接続されている。そして、ＥＣＵ１１は、これら各センサの出力信号に基づいて、操舵トルクτ、車速Ｖ及び操舵角θsを検出する。

本実施形態のトルクセンサ１４は、そのセンサ素子（１４a、１４b）に磁気検出素子（ホールＩＣ）を用いた磁気式のトルクセンサである。本実施形態では、コラムシャフト３aの途中、詳しくは、上記ＥＰＳアクチュエータ１０を構成する減速機構１３よりもステアリング２側にトーションバー１７が設けられている。そして、本実施形態のトルクセンサ１４は、このトーションバー１７の捩れに基づいて、ステアリングシャフト３を介して伝達される操舵トルクτを検出可能なセンサ信号Ｓａ，Ｓｂを出力するセンサ素子１４a、１４bを備えて構成されている。

尚、このようなトルクセンサは、例えば、上記特許文献１に記載のように、トーションバー１７の捩れに基づき磁束変化が生ずるセンサコア（図示略）の外周に、二つの磁気検出素子（本実施形態ではホールＩＣ）を上記各センサ素子１４a、１４bとして配置することにより形成することが可能である。

即ち、回転軸であるステアリングシャフト３のトルク入力によりトーションバー１７が捩れることで、その各センサ素子１４a、１４bを通過する磁束が変化する。そして、本実施形態のトルクセンサ１４は、その磁束変化に伴い変動する各センサ素子１４a、１４bの出力電圧を、それぞれセンサ信号Ｓａ，ＳｂとしてＥＣＵ１１に出力する構成となっている。

また、本実施形態のステアリングセンサ１６は、トルクセンサ１４よりもステアリング２側において、コラムシャフト３aに固定された回転子１８と、該回転子１８の回転に伴う磁束変化を検出するセンサ素子（ホールＩＣ）１９とを備えた磁気式の回転角センサである。ステアリングセンサ１６は、磁束変化に伴い変動するセンサ素子１９の出力電圧を、センサ信号θsとしてＥＣＵ１１に出力する。

本実施形態では、トルク検出手段としてのＥＣＵ１１は、このトルクセンサ１４、詳しくはその出力要素としての各センサ素子１４a、１４bが出力する各センサ信号Ｓａ，Ｓｂに基づいて操舵トルクτを検出する。そして、ＥＣＵ１１は、その操舵トルクτ及び車速センサ１５により検出される車速Ｖに基づき目標アシスト力を演算し、当該目標アシスト力をＥＰＳアクチュエータ１０に発生させるべく、その駆動源であるモータ１２に駆動電力を供給することにより、操舵系に付与するアシスト力を制御する構成となっている。

次に、本実施形態のＥＰＳにおけるアシスト制御の態様について説明する。
図２は、本実施形態のＥＰＳの制御ブロック図である。同図に示すように、ＥＣＵ１１は、モータ制御信号を出力するマイコン２１と、そのモータ制御信号に基づいて、ＥＰＳアクチュエータ１０の駆動源であるモータ１２に駆動電力を供給する駆動回路２２とを備えている。

詳述すると、本実施形態のマイコン２１は、ＥＰＳアクチュエータ１０に発生させるべき目標アシスト力に対応した電流指令値Ｉ*を演算する電流指令値演算部２３と、電流指令値演算部２３により算出された電流指令値Ｉ*に基づいてモータ制御信号を出力するモータ制御信号出力部２４と、トルクセンサ１４が出力する各センサ信号Ｓａ，Ｓｂに基づいて操舵トルクτを検出する操舵トルク検出部２５と、を備えている。
電流指令値演算部２３は、操舵トルク検出部２５が検出する操舵トルクτ及び上記車速センサ１５が検出する車速Ｖを用いて、目標アシスト力の基礎成分としてＩas*を演算する。操舵トルク検出部２５は、トルクセンサ１４から出力される二系統のセンサ信号Ｓａ，Ｓｂを用いた補正処理（温度特性等）を行うことで、高精度に、操舵トルクτの検出を行う。

図２に示すように、電流指令値演算部２３は、操舵トルクτ及び車速Ｖが入力し基本アシスト制御量Ｉas*を生成するアシスト制御部２６を備える。アシスト制御部２６は、その操舵トルクτ（の絶対値）が大きいほど、又は、その車速Ｖが小さいほど、より大きなアシスト力が操舵系に付与されるように、より大きな値（絶対値）を有する基本アシスト制御量Ｉas*を演算する。尚、本実施形態では、この基礎成分としての基本アシスト制御量Ｉas*の演算は、車速感応型の三次元マップを用いて行われる。

このように、電流指令値演算部２３は、アシスト制御部２６が演算する基本アシスト制御量Ｉas*を、そのパワーアシスト制御における目標アシスト力の基礎成分として、モータ制御信号出力部２４に供給する電流指令値Ｉ*を演算する。また、モータ制御信号出力部２４には、この電流指令値演算部２３により演算された電流指令値Ｉ*と共に、電流センサ（電流検出器）２７により検出されるモータ１２の実電流値Ｉが入力される。そして、本実施形態のモータ制御信号出力部２４は、その電流指令値Ｉ*に実電流値Ｉを追従させるべく、電流フィードバック制御の実行により、モータ制御信号を生成する。

本実施形態のＥＣＵ１１では、このようにして生成されたモータ制御信号をマイコン２１が駆動回路２２に出力する。駆動回路２２は、モータ制御信号に基づく駆動電力をモータ１２に供給することにより、ＥＰＳアクチュエータ１０の作動を制御する。これにより、ＥＣＵ１１は、そのパワーアシスト制御を実行する。

（トルクセンサ異常時のアシスト継続制御）
次に、本実施形態のＥＰＳにおけるトルクセンサ異常時のアシスト継続制御について説明する。
図２に示すように、電流指令値演算部２３は、基本アシスト制御量Ｉas*及び操舵角θsから車両の操舵状態を示すＦＬＧ信号（本実施形態では、０、１、２のいずれか）を生成するアシスト制御量判定部２８と、アシスト制御部２８から入力されるＦＬＧ信号に基づき瞬発的なモータトルクの基礎成分としての試験トルク制御量Ｉtt*を出力する試験トルク制御部３１と、アシスト電流切替部２９と、車両が直進状態に移行してからの経過時間Ｔhを計測するタイマ３４と、を備える。

試験トルク制御部３１は、試験トルク制御量Ｉtt*を出力する毎に、試験トルク制御量Ｉtt*に基づく瞬発的なモータトルクが印加される旨を示す印加信号Ｓimを異常検出部３０に出力する。また、試験トルク制御部３１は、アシスト制御量判定部２８から入力されるＦＬＧ信号に基づいて、アシスト電流切替部２９にアシスト電流切替信号Ｓichを出力すると共に、瞬発的なモータトルクを発生させる基礎成分である試験トルク制御量Ｉtt*を加算器３３に出力する。尚、試験トルク制御部３１が出力する試験トルク制御量Ｉtt*は、当該試験トルク制御量Ｉtt*に基づく瞬発的なモータトルクの印加時、その慣性によりステアリング２がほとんど動かない程度に、一回当たりの出力時間（本実施形態では、１ｍｓ）が設定されている。

アシスト電流切替部２９は、試験トルク制御部３１から出力されるアシスト電流切替信号Ｓichに基づき接点Ｐを接点Ｑ又は接点Ｒのいずれかに切り替えることで、基本アシスト制御量Ｉas*を切り替える。即ち、アシスト電流切替信号Ｓichが「１」の場合、アシスト電流切替部２９は、接点Ｐ，Ｑを接続し、アシスト制御部２６から入力された基本アシスト制御量Ｉas*をそのまま出力する。また、アシスト電流切替信号Ｓichが「０」の場合、アシスト電流切替部２９は、接点Ｐ，Ｒを接続し、アシスト制御部２６から入力された基本アシスト制御量Ｉas*に代えて「０値」を基本アシスト制御量Ｉas*として出力する。

また、図２に示すように、マイコン２１には、トルクセンサ１４が出力する各センサ信号Ｓａ，Ｓｂの異常を検出する異常検出部３０が設けられている。ＥＣＵ１１（マイコン２１）は、異常検出部３０の異常検出に基づいてトルクセンサ１４の異常を判定する。異常検出部３０には、操舵角θs及び操舵角θsの微分器３５の出力である操舵角速度ωsが入力される。そして、制御手段及び異常検出手段としてのＥＣＵ１１は、異常検出部３０によって検出されるトルクセンサ１４の異常発生モードに応じて、そのパワーアシスト制御を実行する。

詳述すると、図３のフローチャートに示すように、マイコン２１は、まず操舵角θs及び操舵角速度ωsを読み込む（ステップ１０１）。そして、異常検出部３０において各センサ信号Ｓａ，Ｓｂの異常を検出すると（ステップ１０１：ＹＥＳ）、アシスト継続制御中を示すフラグＡＳＦＬＧ（状態量を示すフラグ：メモリ）に０を書き込む（ステップ１０３）。次に、ステップ１０２で検出した異常検出の結果に基づいて、各センサ信号Ｓａ，Ｓｂの出力要素である各センサ素子１４a，１４bの故障判定（検出）を実行する（ステップ１０４）。そして、各センサ素子１４a，１４bの両方がともに故障したと判定される場合（ステップ１０５：ＹＥＳ）には、速やかにパワーアシスト制御を停止してフェールセーフを図るべく、アシスト停止制御を実行する（目標アシスト力漸減、ステップ１０６）。また、試験トルク制御部３１は、異常検出部３０から入力される異常検出信号Ｓtrに基づき、試験トルク制御量Ｉtt*の出力を停止する。

尚、本実施形態では、上記ステップ１０２における各センサ信号Ｓａ，Ｓｂについての異常検出は、各センサ信号Ｓａ，Ｓｂの値が正常時に取り得る値を逸脱するものであるか否かの判定、並びに、その各値及び単位時間の変化量等の比較判定に基づいて行われる（例えば、上記特許文献２参照）。また、上記ステップ１０２において、正常な各センサ信号Ｓａ，Ｓｂが検出された場合（ステップ１０２：ＮＯ）、マイコン２１は、アシスト継続制御中を示すフラグＡＳＦＬＧに０を書き込み（ステップ１１２）通常のパワーアシスト制御を実行する（目標アシスト力付加、ステップ１１３）。

また、本実施形態のマイコン２１は、上記ステップ１０５において、各センサ信号Ｓａ，Ｓｂに対応する各センサ素子１４a，１４bの何れか一方のみが故障したと判定される場合（ステップ１０５：ＮＯ）、その残るセンサ素子が出力するセンサ信号（残存センサ信号）に基づいて操舵トルクτを検出する。そして、ステップ１０１で読み込んだ操舵角θs及び操舵角速度ωsが同一符号か否かを判定する（ステップ１０７）。操舵角θs及び操舵角速度ωsが同一符号の場合（ステップ１０７：ＹＥＳ）、アシスト継続制御中を示すフラグＡＳＦＬＧに１を書き込み(ステップ１０８)、その残存センサ信号を用いたパワーアシスト制御を継続する構成となっている（目標アシスト力付加+瞬発的なモータトルク印加、ステップ１０９）。

そして、操舵角θs及び操舵角速度ωsが同一符号でない場合（ステップ１０７：ＮＯ）、アシスト継続制御中を示すフラグＡＳＦＬＧに２を書き込み(ステップ１１０)、目標アシスト力は付与せず、その残存センサ信号の正常/異常判定制御を継続する構成となっている（目標アシスト力＝０+瞬発的なモータトルク印加、ステップ１１１）。

図２に示すように、異常検出部３０が実行する各センサ信号Ｓａ，Ｓｂの異常検出、及びその対応する各センサ素子１４a，１４bの故障検出の結果は、異常検出信号Ｓtrとして電流指令値演算部２３及び操舵トルク検出部２５に入力される。また、アシスト継続制御中を示すフラグＡＳＦＬＧも異常検出部３０からアシスト制御部２６に入力される。そして、電流指令値演算部２３は、各センサ信号Ｓａ，Ｓｂに対応する各センサ素子１４a，１４bの両方がともに故障した旨を示す異常検出信号Ｓtrが入力された場合には、その電流指令値Ｉ*の出力を停止する。

また、異常検出信号Ｓtrが、各センサ素子１４a，１４bの何れか一方のみが故障した旨を示す場合、操舵トルク検出部２５は、故障していないセンサ素子が出力する残存センサ信号を用いることにより、その操舵トルクτを検出する。本実施形態のＥＰＳ１は、残存センサ信号から検出される操舵トルクτを用いて、電流指令値Ｉ*の演算及び出力を続行し、アシスト継続制御を行う。尚、この場合、上記のような二つのセンサ信号Ｓａ，Ｓｂを用いた補完処理は実行されない。

ここで、各センサ素子１４a，１４bの何れか一方が故障した場合、残存センサ信号については、当然ながら上記のような他のセンサ信号との比較に基づく異常判定（検出）を行うことができない。そこで、本実施形態のＥＣＵ１１は、アシスト継続制御において、ＥＰＳ本来の機能であるアシスト力の付与に関連して、周期的に瞬発的なモータトルクを操舵系に印加し、残存センサ信号の異常を検出する。具体的には、瞬発的なモータトルクが操舵系に印加されると、瞬発的なモータトルクに起因する捩れが操舵系を構成するトーションバー１６生じる。本実施形態のＥＣＵ１１は、この瞬発的なモータトルクに起因する捩れが、残存センサ信号に反映されるか否かに基づいて、当該残存センサ信号の異常検出を行う。

即ち、本実施形態のＥＰＳ１は、その残存センサ信号の変化を監視することにより、当該残存センサ信号が明らかに異常な値を示す以前の段階で、早期に、その異常を検出することが可能となっている。例えば、図１４に示すように、本実施形態のＥＰＳ１は、瞬発的なモータトルクを印加するための制御成分として試験トルク制御量Ｉtt*を時点ｔ（ｌ）から所定時間tr（本実施形態では、１ｍｓ）出力し、操舵系に瞬発的なモータトルクを印加する。操舵系に瞬発的なモータトルクが印加されると、試験トルク制御量Ｉtt*が出力された時点ｔ（ｌ）から所定時間ｔrr（本実施形態では、１０ｍｓ）後に、瞬発的なモータトルクに起因する捩れがトーションバーに生じる。ＥＰＳ１は、試験トルク制御量Ｉtt*が出力された時点から所定時間trrにおける操舵トルクτの変化量Δτを測定し、この変化量Δτが所定値（本実施形態では、０．５Ｎｍ）以下であることを条件として、残存センサ信号に対応するセンサ素子が異常であると判定する。

本実施形態において、操舵系に対する瞬発的なモータトルクの印加は、車両の操舵状態に応じて大きさ且つその印加方向が変化する。以下に、具体的な車両の操舵状態を仮想し、瞬発的なモータトルクの印加方法を説明する。

図５〜図７は、車両のある操舵状態を仮想した場合における基本アシスト制御量及び操舵角の出力図である。図５〜図７の左縦軸は、基本アシスト制御量Ｉas*を表し、右縦軸は、操舵角θsを表し、横軸は時間軸を表す。ここで図５〜図７の左縦軸には、＋側試験トルク制御量である第１所定電流値Ｉa1及び−側試験トルク制御量である第２所定電流値−Ｉa1が設定されている。第１所定電流値Ｉa1及び第２所定電流値−Ｉa1は、瞬発的なモータトルクを発生させる基礎成分である試験トルク制御量Ｉtt*の値であり、車両の系や環境に応じて適宜設定される。また、第１所定電流値Ｉa1及び第２所定電流値−Ｉa1は、トルクセンサ１４の各センサ素子１４a，１４bの何れか一方が故障したことに運転者が気付くと共に、瞬発的なモータトルクの慣性によってステアリング２がほとんど動かない程度の大きさ（本実施形態では、６０Ａ）に設定されている。

また、右縦軸には、＋側中立位置近傍の第１所定操舵角θsl、＋側最大操舵角である第２所定操舵角θsmax、−側中立位置近傍の第３所定操舵角−θsl及び−側最大操舵角である第４所定操舵角−θsmaxが設定されている。第１所定操舵角θslおよび第３所定操舵角−θslは、車両が直進走行か否かを判断する基準値である。また第２所定操舵角θsmaxは、ステアリング２の右エンド角であり、第４所定操舵角−θsmaxは、ステアリング２の左エンド角である。

また、図５〜図７の横軸は、車両の操舵状態に応じて複数のゾーン（本実施形態では、ゾーンＡ〜Ｆの６種類）に分割される。ゾーンＡは、ハンドルを右に操舵した場合の切込み状態、ゾーンＢは、ハンドルを右に操舵した場合の切戻し状態、ゾーンＣは、ハンドルを中立に戻した直進走行状態、ゾーンＤは、ハンドルを左に操舵した場合の切込み状態、ゾーンＥは、ハンドルが左エンド一杯まで切込まれた、いわゆるエンド当て状態、そしてゾーンＦは、ハンドルを左に操舵した場合の切戻し状態、にそれぞれ対応している。

図５の操舵状態１は、４つのゾーン（ゾーンＡ、Ｂ、Ｄ、Ｆ）に分割される。操舵状態１では、全操舵領域において、操舵角θsが、第２所定操舵角θsmax以下、且つ、第４所定操舵角−θsmax以上である。また、全操舵領域において、基本アシスト制御量Ｉas*が第１所定電流値Ｉa1以下、且つ、第２所定電流値−Ｉa1以上である。

図６の操舵状態２は、５つのゾーン（ゾーンＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅ，Ｆ）に分割される。操舵状態２では、ゾーンＥの操舵領域で操舵角θsが第４所定操舵角−θsmaxまで達している。また、基本アシスト制御量Ｉas*は、ゾーンＥの操舵領域で第２所定電流値−Ｉa1よりも小さい数値になっている。即ち、操舵状態２は、操舵状態１に比べ操舵角θsが大きく、エンド当て状態を有することを特徴とする。

図７の操舵状態３は、４つのゾーン（ゾーンＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ）に分割される。操舵状態３は、ゾーンＣの操舵領域で操舵角θsが、第１所定操舵角θsl以下、且つ、第３所定操舵角−θsl以上である。また、基本アシスト制御量Ｉas*が全操舵領域で、第１所定電流値Ｉa1以下、且つ、第２所定電流値−Ｉa1以上である。即ち、操舵状態３は、直進走行状態を有することを特徴とする。

次に、図５〜図７の車両操舵状態からアシスト制御量判定部２８が、車両の操舵状態を判定しＦＬＧ信号を生成する処理手順を、図８のフローチャートに従って説明する。

図８のフローチャートに示すように、アシスト制御量判定部２８は、まず操舵角θsが第２所定操舵角θsmax以下か否かを判定する（ステップ８０１）。操舵角θsが第２所定操舵角θsmax以下の場合（ステップ８０１：ＹＥＳ）、アシスト制御量判定部２８は、操舵角θsが第１所定操舵角θsl以上か否かを判定する（ステップ８０２）。操舵角θsが第１所定操舵角θsl以上の場合（ステップ８０２：ＹＥＳ）、アシスト制御量判定部２８は、基本アシスト制御量Ｉas*（n）が第１所定電流値Ｉa1以下か否かを判定する（ステップ８０３）。

ここで、括弧内のnは第n番目のサンプリング値であることを示す。基本アシスト制御量Ｉas*（n）が第１所定電流値Ｉa1以下の場合（ステップ８０３：ＹＥＳ）、アシスト制御量判定部２８は、操舵角θsが第１所定操舵角θsl以上であるためアシスト力の大きさが正領域（本実施形態では、右切込み状態または右切戻し状態、即ち、車両が、ゾーンＡまたはゾーンＢの操舵状態）であると判定し、ＦＬＧ（状態量を示すフラグ：メモリ）に１を書き込み（ステップ８０４）、この処理を終える。

ステップ８０３において、基本アシスト制御量Ｉas*（n）が第１所定電流値Ｉa1より大きい場合（ステップ８０３：ＮＯ）、アシスト制御量判定部２８は、基本アシスト制御量Ｉas*が既に上限値に達していると判定して、ＦＬＧに０を書き込み（ステップ８０５）、この処理を終える。

ステップ８０２において、操舵角θsが第１所定操舵角θsl未満の場合（ステップ８０２：ＮＯ）、アシスト制御量判定部２８は、操舵角θsが第３所定操舵角−θsl以下か否かを判定する（ステップ８０６）。操舵角θsが第３所定操舵角−θsl以下の場合（ステップ８０６：ＹＥＳ）、アシスト制御量判定部２８は、操舵角θsが第４所定操舵角−θsmax以上か否かを判定する（ステップ８０７）。操舵角θsが第４所定操舵角−θsmax以上の場合（ステップ８０７：ＹＥＳ）、アシスト制御量判定部２８は、基本アシスト制御量Ｉas*（n）が第２所定電流値−Ｉa1以上か否かを判定する（ステップ８０８）。

基本アシスト制御量Ｉas*（n）が第２所定電流値−Ｉa1以上の場合（ステップ８０８：ＹＥＳ）、アシスト制御量判定部２８は、操舵角θsが第３所定操舵角−θsl以下であることからアシスト力の大きさが負領域（本実施形態では、左切込み状態または左切戻し状態、即ち、車両が、ゾーンＤまたはゾーンＦの操舵状態）であると判定し、ＦＬＧに２を書き込み（ステップ８０９）、この処理を終える。

ステップ８０８において、基本アシスト制御量Ｉas*（n）が第２所定電流値−Ｉa1未満の場合（ステップ８０８：ＮＯ）、アシスト制御量判定部２８は、基本アシスト制御量Ｉas*（n）が既に下限値に達していると判定して、ＦＬＧに０を書き込み（ステップ８１０）、この処理を終える。

さらに、ステップ８０７において、操舵角θsが第４所定操舵角−θsmax未満の場合（ステップ８０７：ＮＯ）、アシスト制御量判定部２８は、車両がエンド当て若しくはその近傍の状態であると判定して、ＦＬＧに０を書き込み（ステップ８１１）、この処理を終える。

ステップ８０６において、操舵角θsが第３所定操舵角−θslより大きい場合（ステップ８０６：ＮＯ）、アシスト制御量判定部２８は、車両が直進状態にあると判定する。ここで、電流指令値演算部２３には、図２に示すように、タイマ３４が設けられており、アシスト制御量判定部２８は、車両が直進状態に移行した場合、タイマ３４にリセット信号Ｓkを出力し、車両が直進状態に移行してからの経過時間Ｔhを計測する。

図８のフローチャートにおいて、アシスト制御量判定部２８は、経過時間Ｔhが直進状態判定所定時間th（本実施形態では、１ｓ）以下か否かを判定する（ステップ８１２）。直進状態判定時間Ｔhが直進状態判定所定時間th以下の場合（ステップ８１２：ＹＥＳ）、アシスト制御量判定部２８は、基本アシスト制御量Ｉas*（n）が０以上か否かを判定する（ステップ８１３）。

基本アシスト制御量Ｉas*（n）が０以上の場合（ステップ８１３：ＹＥＳ）、アシスト制御量判定部２８は、アシスト力の大きさがゾーンＣにおいて正領域にあると判定し、ＦＬＧに１を書き込み（ステップ８１４）、この処理を終える。また、ステップ８１３において、基本アシスト制御量Ｉas*（n）が０未満の場合（ステップ８１３：ＮＯ）、アシスト制御量判定部２８は、アシスト力の大きさがゾーンＣにおいて負領域にあると判定し、ＦＬＧに２を書き込み（ステップ８１５）、この処理を終える。

ステップ８１２において、経過時間Ｔhが直進状態判定所定時間thより大きい場合（ステップ８１２：ＮＯ）、アシスト制御量判定部２８は、車両が、ゾーンＣの直進走行状態に移行して所定時間経過したと判定し、ＦＬＧに０を書き込み（ステップ８１６）、この処理を終える。

ステップ８０１において、操舵角θsが第２所定操舵角θsmax以上の場合（ステップ８０１：ＮＯ）、アシスト制御量判定部２８は、車両がエンド当て若しくはその近傍の状態であると判定して、ＦＬＧに０を書き込み（ステップ８１７）、この処理を終える。

次に、試験トルク制御部３１の機能を説明する。図１０〜１２に示すように、試験トルク制御部３１は、アシスト制御量判定部２８から受取ったＦＬＧ信号に基づいて、時間軸上の時点t1〜t13のタイミングで試験トルク制御量Ｉtt*（瞬発的なモータトルクの印加）を出力する。尚、試験トルク制御量Ｉtt*が出力される各時点t1、t2、t3・・・の各間隔は、試験トルク制御量Ｉtt*が出力される試験トルク制御量出力時間trよりも長くなるように設定される。

以下、試験トルク制御部３１で実行される、試験トルク制御量算出方法について、図９のフローチャートを使用して、詳細に説明する。まず、試験トルク制御部３１は、アシスト制御量判定部２８から入力されたＦＬＧが０か否か、を判定する（ステップ９０１）。ＦＬＧが０の場合（ステップ９０１：ＹＥＳ）、試験トルク制御部３１は、試験トルク制御量Ｉtt*（ｍ）（メモリ）に０を書き込み（ステップ９０６）、この処理を終わる。ここで、括弧内のｍは、今回値が第ｍ番目のサンプリング値であることを示す。尚、基本アシスト制御量Ｉas*のサンプリング番号をｎ、試験トルク制御量Ｉtt*のサンプリング番号をｍとしたのは、本実施形態において、基本アシスト制御量Ｉas*と試験トルク制御量Ｉtt*のサンプリング周期とが異なっているからである。

本実施形態において、試験トルク制御量Ｉtt*（ｍ）に０が書き込まれるケース、即ち、ＦＬＧが０のケースとしては、以下の３つのケースが想定される。
第１のケースは、基本アシスト制御量Ｉas*が、第１所定電流値Ｉa1（上限値）、又は第２所定電流値−Ｉa1（下限値）に達しており、基本アシスト制御量Ｉas*に対して試験トルク制御量Ｉtt*を印加しても、トルク変化が小さくてトルクセンサの異常を検出し難いケースである（図１０のステップ８０５：ＮＯ，ステップ８１０：ＮＯ）。そのため、本実施形態の試験トルク制御部３１は、試験トルク制御量Ｉtt*が上限値より大きいか又は下限値より小さい場合、瞬発的なモータトルクの印加を停止する。

第２のケースは、図６のゾーンＥ、いわゆるエンド当てのケースである。このケースでは、ステアリングがメカニカルエンドに当たっているので、基本アシスト制御量Ｉas*に対して試験トルク制御量Ｉtt*を印加してもトルク変化は生じない。そのため、試験トルク制御部３１は、瞬発的なモータトルクの印加を停止する。

第３のケースは、車両が図７のゾーンＣ、いわゆる直進走行状態に移行して所定時間Ｔhが経過したケースである。直進走行状態は、操舵角θsが、第１所定操舵角θslと第３所定操舵角−θslとの間の極めて狭い範囲内にある状態であり、基本アシスト制御量Ｉas*もほとんど０に近い値である。そのため、試験トルク制御部３１は、このケースにおいても瞬発的なモータトルクの印加を停止する構成とした。これによって、ＥＰＳ１は、通電量を減らしモータ及びＥＣＵ１１の発熱を抑えることができる。

図９のフローチャートのステップ９０１において、ＦＬＧが０でない場合（ステップ９０１：ＮＯ）、試験トルク制御部３１は、ＦＬＧが１か否か、を判定する（ステップ９０２）。ＦＬＧが１の場合（ステップ９０２：ＹＥＳ）、試験トルク制御部３１は、Ｉas*（ｎ）に０を書き込むとともに、Ｉtt*（ｍ）に第１所定電流値Ia1を書き込み（ステップ９０５）、この処理を終わる。

ＦＬＧが１ということは、基本アシスト制御量Ｉas*が正値で第１所定電流値Ia１以下の状態（車両が右切込み状態または右切戻し状態：ゾーンＡまたはゾーンＢ）、又は車両が直進走行状態（ゾーンＣ）に移行して所定時間ｔh内であり基本アシスト制御量Ｉas*が正値の状態である。ＦＬＧが１の場合には、試験トルク制御部３１は、試験トルク制御量Ｉtt*が第１所定電流値Ia1となる設定を行う。

ＦＬＧが１でない場合（ステップ９０２：ＮＯ）、試験トルク制御部３１は、ＦＬＧが２か否かを判定する（ステップ９０３）。ＦＬＧが２の場合（ステップ９０３：ＹＥＳ）、試験トルク制御部３１は、Ｉas*（ｎ）に０を書き込むとともに、Ｉtt*（ｍ）に第２所定電流値−Ｉa1を書き込み（ステップ９０４）、この処理を終わる。

ＦＬＧが２ということは、基本アシスト制御量Ｉas*が負値で第２所定電流値−Ｉa１以上の状態（車両が左切込み状態または左切戻し状態：ゾーンＤまたはゾーンＦ）、又は車両が直進走行状態（ゾーンＣ）に移行して所定時間ｔh内であり基本アシスト制御量Ｉas*が負値の状態である。ＦＬＧが２の場合には、試験トルク制御部３１は、試験トルク制御量Ｉtt*が第２所定電流値−Ｉa1となる設定を行う。なお、ステップ９０３でＦＬＧが２でない場合（ステップ９０３：ＮＯ）、試験トルク制御部３１は、何もしないでこの処理を終わる。

図１０〜図１２のそれぞれは、図５〜図７のそれぞれの操舵状態にある車両に対して、図８及び図９で示したアルゴリズムを適用し、基本アシスト制御量Ｉas*に試験トルク制御量Ｉtt*を重畳させた電流指令値Ｉ*、及び操舵角θsの波形である。なお、本実施形態のＥＰＳ１は、図１０〜図１２に示すように、瞬発的なモータトルクの印加によって操舵角θsがほとんど影響を受けないように試験トルク制御量Ｉtt*の大きさが設定されている。

ここで、図１１の波形の特徴は、時点t10、t11にある。図１１の時点t10、t11では、車両のステアリング２がメカニカルエンド当て状態（ゾーンＥ）にある。この場合、上記したように、試験トルク制御量Ｉtt*を印加しても操舵トルクは変化しないため、試験トルク制御部３１は、試験トルク制御量Ｉtt*の印加を停止する。これによって、ＥＣＵ１１への通電量を抑制し、モータ及びＥＣＵ１１の発熱を抑えることが可能である。

また、図１２の波形の特徴は、時点t6〜t11の区間にある。時点t6〜t11の区間は、ハンドルの中立付近で操舵するいわゆる直進走行状態（ゾーンＣ）である。図１４からわかるように、車両がゾーンＣの操舵状態に移行して、経過時間Ｔhが直進状態判定所定時間thに満たない区間では、図８及び図９のアルゴリズムに従い試験トルク制御量Ｉtt*を出力する。一方、経過時間Ｔhが直進状態判定所定時間thを経過した区間（t9〜t11）では、試験トルク制御量Ｉtt*の出力を停止する。これによって、ＥＣＵ１１への通電量を抑制し、モータ及びＥＣＵ１１の発熱を抑えることが可能である。

次に、図１３及び図１４を用いてトルクセンサ１４の異常判定方法について具体的に説明する。
図１３は、図５の操舵状態にある車両に対して、図８及び図９で示したアルゴリズムを適用した場合における電流指令値Ｉ*及び操舵トルクτを示すグラフである。また、図１４は、図１３の一部を拡大したグラフである。図１３および図１４において、左縦軸は、基本アシスト制御量Ｉas*に試験トルク制御量Ｉtt*を重畳させた電流指令値Ｉ*を表す。また、右縦軸は、トルクセンサ１４が検出する操舵トルクτを表し、横軸は時間軸を表す。

図１３および図１４には、瞬発的なモータトルクが操舵系に印加された場合に、トルクセンサによって検出される操舵トルクτが変動する様子が示されている。図１４における車両の操舵状態は、ハンドルを右に操舵した場合の切込み状態（例えば、図５のゾーンＡ）を表しており、基本アシスト制御量Ｉas*が増加している時点ｔ（ｌ）で、試験トルク制御量Ｉtt*が所定時間tr（本実施形態では、例えば１ｍｓ）出力されている。

これにより操舵系には、瞬発的なモータトルクが印加され、試験トルク制御量Ｉtt*が出力された時点ｔ（ｌ）から所定時間ｔrr（本実施形態では、例えば１０ｍｓ）後に、トーションバーには瞬発的なモータトルクに起因する捩れが生じる。異常検出部３０は、試験トルク制御量Ｉtt*が出力された時点から所定時間trrにおける、操舵トルクτの変化量Δτが所定値（本実施形態では、例えば０．５Ｎｍ）以下の場合は、残存センサ信号に対応するセンサ素子が異常と判定する。

また、図２に示すように、本実施形態の試験トルク制御部３１は、試験トルク制御量Ｉtt*を出力する毎に、試験トルク制御量Ｉtt*に基づく瞬発的なモータトルクが印加される旨を示す印加信号Ｓimを異常検出部３０に対して出力する。本実施形態の異常検出部３０は、この印加信号Ｓimに基づいて、そのアシスト継続制御時における残存センサ信号の異常検出を実行する。

即ち、図４のフローチャートに示すように、異常検出部３０は、アシスト継続制御中を示すフラグ信号ＡＳＦＬＧが１または２か否かを判定する（ステップ２０１）。そして、ＡＳＦＬＧが１または２の場合（ステップ２０１：ＹＥＳ）、上記印加信号Ｓimの入力があった場合（ステップ２０２：ＹＥＳ）には、当該印加信号Ｓimに示される瞬発的なモータトルクの印加が、その入力される残存センサ信号に反映されるか否かを判定する（ステップ２０３）。尚、図１４に示すように、本実施形態では、上記残存センサ信号に瞬発的なモータトルクの印加が反映されるか否かの判定は、当該瞬発的なモータトルクの印加に対応した適当なタイミング（所定時間ｔrr内）で同残存センサ信号が変化するか否か、及びその変化の方向及び大きさが適当な値であるか否かに基づき行われる。

そして、異常検出部３０は、その残存センサ信号に瞬発的なモータトルクの印加が反映される場合（ステップ２０３：ＹＥＳ）には、当該残存センサ信号は正常であると判定し（ステップ２０４）、反映されない場合（ステップ２０３：ＮＯ）には、当該残存センサ信号は異常であると判定する（ステップ２０５）。また、ＡＳＦＬＧが１または２でない場合（ステップ２０１：ＮＯ）、この処理を終わる。

また、図２に示すように、本実施形態のマイコン２１には、タイマ３２が設けられており、上記異常検出部３０は、上記のように該残存センサ信号の異常を検出した場合（図４参照、ステップ２０５）、このタイマ３２を利用して最初の異常検出からの経過時間Ｔdを計測する。そして、本実施形態の異常検出部３０は、その経過時間Ｔdが故障検出所定時間tdを越える前に、所定回数（Ｎ０）の異常検出があった場合には、その残存センサ信号に対応するセンサ素子が故障したものと判定する。

具体的には、図１５のフローチャートに示すように、異常検出部３０は、残存センサ信号の異常を検出すると（ステップ３０１：ＹＥＳ）、既に、その残存センサ信号に対応するセンサ素子についての故障判定中であるか否かを判定する（ステップ３０２）。そして、未だ故障判定が行なわれていない場合（ステップ３０２：ＮＯ）、つまり、上記ステップ３０１における異常検出が故障判定の開始点となる最初の異常検出である場合には、故障判定フラグをセットする（ステップ３０３）。

即ち、ステップ３０２における故障判定中であるか否かの判定は、ステップ３０３に示された故障判定フラグがセットされているか否かに基づいて行なわれる。異常検出部３０は、故障判定フラグをセットした後、上記タイマ３２にリセット信号Ｓreを出力し（ステップ３０４）、故障検出経過時間Ｔdの計測を開始することにより、その異常が検出された残存センサ信号に対応するセンサ素子についての故障判定処理を実行する。

このように、ステップ３０３及びステップ３０４の実行により故障判定処理を開始し、又は上記ステップ３０２において既に故障判定中であると判定された場合（ステップ３０２：ＹＥＳ）、異常検出部３０は、続いて、その異常検出回数Ｎをカウントするカウンタをインクリメントする（Ｎ＝Ｎ+1、ステップ３０５）。そして、その異常検出回数Ｎが所定回数Ｎ０以上であると判定した場合（Ｎ≧Ｎ０、ステップ３０６：ＹＥＳ）には、その残存センサ信号に対応するセンサ素子が故障したものと判定する（ステップ３０７）。

一方、上記ステップ３０６において、その異常検出回数Ｎが所定回数Ｎ０に満たないと判定した場合（Ｎ＜Ｎ０、ステップ３０６：ＮＯ）、異常検出部３０は、続いて、上記タイマ３２から故障検出経過時間Ｔdを取得する（ステップ３０８）。そして、故障検出経過時間Ｔdが故障検出所定時間td以上であるか否かを判定し（ステップ３０９）、故障検出所定時間td以上であると判定した場合（Ｔd≧td、ステップ３０９：ＹＥＳ）には、その故障検出所定時間tdの超過（タイムオーバー）をもって、その残存センサ信号に対応するセンサ素子は正常であると判定する（ステップ３１０）。

その後、異常検出部３０は、上記故障判定フラグをリセットし（ステップ３１１）、カウンタをリセットすることにより（Ｎ＝０、ステップ３１２）、一連の故障判定処理を終了する。尚、上記ステップ３０９において、故障検出経過時間Ｔdが故障検出所定時間tdに満たないと判定した場合（Ｔd＜td、ステップ３０９：ＮＯ）には、上記ステップ３１０〜ステップ３１２の処理は実行されない。

更に、本実施形態の試験トルク制御部３１は、図１７に示すように、アシスト継続制御時において、残存センサ信号の異常が検出された時点（同図中、時点t21）以降は、異常検出前の出力周期ｆ１よりも異常検出後の出力周期ｆ２が短くなるように試験トルク制御量Ｉtt*の出力周期を短縮化する（ｆ１＞ｆ２）。これにより、残存センサ信号に対応するセンサ素子の故障判定が実行されている間は、瞬発的なモータトルクを印加する周期が短くなるように構成されている。

また、残存センサ信号の異常が検出され、試験トルク制御量Ｉtt*の出力周期が短縮化された後、再び残存センサ信号が正常に復帰することがある（同図中、時点t22以降）。本実施形態の試験トルク制御部３１は、この場合、試験トルク制御量Ｉtt*の出力周期を再びｆ２からｆ１に戻す構成となっている。

即ち、迅速且つ高精度に故障判定を行う観点からは、瞬発的なモータトルクの印加周期は、短い方が好ましい。しかしながら、こうした印加周期の短縮化は、その操舵フィーリングを悪化させる方向に作用する。この点を踏まえ、本実施形態のＥＰＳ１は、残存センサ信号の故障判定の実行中のみ、瞬発的なモータトルクの印加周期を短くし、残存センサ信号が正常値に戻った場合には、瞬発的なモータトルクの印加周期を直ちに元の周期とする。これにより、本実施形態のＥＰＳ１は、アシスト継続制御の実行時における良好な操舵フィーリングを確保しつつ、その残存センサ信号に対応するセンサ素子の故障判定を迅速且つ高精度に行うことが可能である。

さらに詳述すると、図１６のフローチャートに示すように、試験トルク制御部３１は、アシスト継続制御中を示すフラグ信号ＡＳＦＬＧが１または２か否かを判定する（ステップ４０１）。そして、アシスト継続制御中を示すフラグ信号が１または２の場合（ステップ４０１：ＹＥＳ）、上記異常検出部３０によるセンサ素子の故障判定が実行されているか否かを判定する（ステップ４０２）。尚、本実施形態の試験トルク制御部３１は、異常検出部３０が出力する異常検出信号Ｓtrに基づいて、異常検出部３０が実行する故障判定の結果を取得する構成となっている。そして、故障判定の実行中ではないと判定した場合（ステップ４０２：ＮＯ）には、その基本周期（図１９参照、出力周期ｆ１）での上記試験トルク制御量Ｉtt*の出力を実行する（ステップ４０３）。

一方、上記ステップ４０２において、故障判定の実行中であると判定した場合（ステップ４０２：ＹＥＳ）、試験トルク制御部３１は、先ず、残存センサ信号に対応するセンサ素子の故障が確定したか否かを判定する（ステップ４０４）。そして、残存センサ信号に対応するセンサ素子の故障が確定していない場合（ステップ４０４：ＮＯ）、試験トルク制御部３１は、残存センサ信号に対応するセンサ素子の正常が確定しているか否かを判定する（ステップ４０５）。その結果、残存センサ素子に対応するセンサ素子の正常が確定していない場合、即ち、センサ素子の異常が継続している場合（ステップ４０５：ＮＯ）、試験トルク制御部３１は、上記基本周期（ｆ１）よりも短い短周期（図１７参照、出力周期ｆ２）での上記試験トルク制御量Ｉtt*の出力を実行する（ステップ４０６）。

逆に、上記ステップ４０５において、残存センサ信号に対応するセンサ素子の正常が確定した場合、即ち、センサ素子が正常に復帰した場合（ステップ４０５：ＹＥＳ）には、上記ステップ４０３において、その基本周期（ｆ１）での上記試験トルク制御量Ｉtt*の出力を実行する構成となっている。尚、アシスト継続制御中を示すフラグ信号が１または２でない場合（ステップ４０１：ＮＯ）、及びセンサ素子の故障が確定した場合（ステップ４０４：ＹＥＳ）には、上記試験トルク制御量Ｉtt*は、出力されない。

以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）ＥＣＵ１１は、トルクセンサ１４を構成する各センサ素子１４a，１４bの何れか一方の故障が検出された場合、その故障が検出されていない方のセンサ素子が出力するセンサ信号（残存センサ信号）を用いて操舵トルクτを検出することにより、そのパワーアシスト制御を継続する（アシスト継続制御）。また、ＥＣＵ１１は、アシスト継続制御の実行時には、そのアシスト力と同一方向に、周期的に瞬発的なモータトルクを操舵系に印加すべくＥＰＳアクチュエータ１０の作動を制御する。そして、この瞬発的なモータトルクの印加が、そのアシスト継続制御の基礎となる残存センサ信号に反映されるか否かに基づいて、当該残存センサ信号の異常を検出する。

上記構成によれば、その瞬発的なモータトルクの印加により、操舵系を構成するステアリングシャフト３に設けられたトーションバー１６に大きな捩れを生じさせることで、その残存センサ信号が変化するタイミング及び変化方向を当然に予想し得る状況を作り出すことができる。そして、このような状況下において、その残存センサ信号の変化を監視することにより、当該残存センサ信号が明らかに異常な値を示す以前の段階で、早期に、その異常を検出することができる。その結果、残存センサ信号を用いたアシスト制御の実行時においても、より安定的に、そのアシスト付与を継続することができるようになる。

（２）ＥＣＵ１１は、周期的にその操舵系に対する瞬発的なモータトルクの印加を実行する。そして、ＥＣＵ１１は、故障検出所定時間（td）内に、所定回数（Ｎ０）、残存センサ信号についての異常検出があった場合には、その残存センサ信号に対応するセンサ素子が故障したと判定する。上記構成によれば、より正確にセンサ素子の故障を判定することができる。その結果、誤判定の発生を抑えて、より安定的に、そのアシスト力付与を継続することができるようになる。

（３）ＥＣＵ１１は、残存センサ信号に対応するセンサ素子について故障判定を実行する間は、瞬発的なモータトルクを印加する周期を短くする。即ち、迅速且つ高精度に故障判定を行う観点からは、上記瞬発的なモータトルクの印加周期は、より短い方が好ましい。しかしながら、こうした印加周期の短縮化は、その操舵フィーリングを悪化させる方向に作用する。この点、上記構成によれば、アシスト継続制御の実行時における良好な操舵フィーリングを確保しつつ、迅速且つ高精度に、その残存センサ信号に対応するセンサ素子の故障判定を行うことができる。その結果、より安定的に、そのアシスト力付与を継続することができるようになる。

（４）ＥＣＵ１１は、ハンドルの中立付近で操舵するいわゆる直進走行状態に移行して、経過時間Ｔhが直進状態判定所定時間thに満たない区間では、図８及び図９のアルゴリズムに従い試験トルク制御量Ｉtt*を出力する。一方、経過時間Ｔhが直進状態判定所定時間thを経過した区間では、試験トルク制御量Ｉtt*の出力を停止する。これによって、ＥＣＵ１１への通電量を抑制し、モータ及びＥＣＵ１１の発熱を抑えることが可能である。

（５）ステアリングセンサから検出された操舵角と、操舵角を微分した操舵角速度に基づき、操舵角と操舵角速度の符号が異なっている場合には、アシスト力を出力しないこととした。これにより、故障の検出されていない出力要素が残り一つになった後、残る出力要素が出力するセンサ信号を用いてアシスト力の付与を継続しつつ、セルフステアや逆アシストを防止することができる。

なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、本発明を、二系統のセンサ信号Ｓａ，Ｓｂを出力するトルクセンサ１４の異常検出に具体化した。しかし、これに限らず、発明は、３以上のセンサ信号を出力するトルクセンサの異常検出に適用してもよい。即ち、センサ信号の出力要素を３以上備えるものにおいて、故障の検出されていない前記出力要素が残り一つになった後、その残る出力要素が出力するセンサ信号を用いて前記アシスト力の付与を継続する場合に適用してもよい。

・また、本発明は、一のセンサ信号を用いて操舵トルクを検出するＥＰＳのトルクセンサについての異常検出に適用してもよい。即ち、瞬発的なモータトルクの印加及びそのセンサ信号への反映に基づく異常検出は、必ずしも、トルクセンサの異常が検出された後の暫定制御時（アシスト継続制御時）に限るものではなく、通常制御時にも実行してもよい。これにより、より高い信頼性を確保することができる。

・上記実施形態では、特に言及しなかったが、センサ信号を出力要素としてのセンサ素子を構成する磁気検出素子については、どのようなものであってもよい。また、磁気式のトルクセンサ以外の異常検出に適用してもよい。

・上記実施形態では、ステアリングセンサ１６の中立位置近傍に所定の操舵角範囲を設定し、車両が直進走行状態か否かを判断したが、本発明は、このような構成に限定されるわけではない。ステアリングセンサ１６に代えて、電流センサ２７を用い、電流センサ検出範囲に中立位置近傍の所定の電流値範囲を設定することで車両が直進操行状態にあるか否かを判断してもよい。

・上記実施形態では、アシスト制御量判定部２８で生成されるＦＬＧが０のケースでは瞬発的なモータトルクの印加を停止することとしたが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。例えば、アシスト制御量判定部２８で生成されるＦＬＧが０の場合には、瞬発的なモータトルクを発生させる基礎成分である試験トルク制御量Ｉtt*の値を、第１所定電流値Ｉa1又は第２所定電流値−Ｉa１より小さな電流値（例えば、１／３程度の大きさ）に変更し、瞬発的なモータトルクを印加するようにしてもよい。こうすることによって、運転者に絶えずトルクセンサの故障診断を行っていることを認識させることができる。

・上記実施形態では、操舵系に対する瞬発的なモータトルクの印加を、周期的に行うこととした。しかし、これに限らず、ランダムに瞬発的なモータトルクを印加し、その残存センサ信号への反映の有無に基づいて当該残存センサ信号の異常を検出する構成であってもよい。

・上記実施形態では、故障検出所定時間（td）内に、所定回数（Ｎ０）以上の異常検出があった場合に、その残存センサ信号に対応する出力要素としてのセンサ素子の故障を確定することとした。しかし、これに限らず、所定時間Ｔ０の超過でタイムオーバーとしなくてもよく、また、一回の異常検出で、その対応するセンサ素子の故障を確定する構成であってもよい。尚、上記実施形態のように、複数回の異常検出により故障を確定し、及びその故障判定に制限時間を設定する構成の方が、より好ましい結果が得られることは言うまでもない。

・上記実施形態では、残存センサ信号に対応するセンサ素子について故障判定を実行する間は、瞬発的なモータトルクを印加する周期を短くすることとした。しかし、これに限らず、残存センサ信号の異常検出回数Ｎに応じて、その印加周期を変更する構成としてもよい。このような構成とすることで、アシスト継続制御の実行時における良好な操舵フィーリングを確保しつつ、より迅速且つ高精度に、その残存センサ信号に対応するセンサ素子の故障判定を行うことができる。
尚、この場合、その故障判定によりセンサ素子が正常であることが確定した後、当該印加周期を基本周期（図１７参照、出力周期ｆ１）に回復させるか、或いは短縮化したままとするかについては、その重きを置く観点、即ち、良好な操舵フィーリングの確保を重視するか、或いは早期の故障検出を重視するかによって、任意に選択すればよい。

・上記各実施形態では、ＥＰＳアクチュエータ１０の駆動源であるモータ１２には、ブラシ付き直流モータを用いることとした。しかし、これに限らず、ブラシレスモータや誘導モータを用いるものに具体化してもよい。特に、上記のように操舵速度に応じて瞬発的なモータトルクの印加周期を変更する場合には、その操舵速度の検出にブラシレスモータの回転角センサを利用するとよい。

・上記各実施形態では、本発明を所謂コラム型のＥＰＳ１に具体化したが、本発明は、所謂ピニオン型やラックアシスト型のＥＰＳに適用してもよい。

１：電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２：ステアリング、３：ステアリングシャフト、３a：コラムシャフト、１０：ＥＰＳアクチュエータ、１１：ＥＣＵ、
１２：モータ、１４：トルクセンサ、１４a，１４b：センサ素子、１５：車速センサ、１６：ステアリングセンサ、１７：トーションバー、２１：マイコン、２２：駆動回路、２３：電流指令値演算部、２４：モータ制御信号出力部、２５：操舵トルク検出部、２６：アシスト制御部、２７：電流センサ、２８：アシスト制御量判定部、２９：アシスト電流切替部、３０：異常検出部、３１：試験トルク制御部、３２：タイマ、３３：加算器、４０：減算器、４１：ＰＩ制御演算部、４２：ＰＷＭ演算部、
４３：ＰＷＭ出力部、
θs：操舵角、ωs：操舵角速度、τ：操舵トルク、Ｓa，Ｓb：センサ信号、Ｖ：車速、Ｉ*：電流指令値、Ｉas*:基本アシスト制御量、Ｉtt*：試験トルク制御量、
Ｓim: 試験トルク印加信号、Ｓtr：異常検出信号、
ＦＬＧ：車両の操舵状態判定フラグ、
ＡＳＦＬＧ：アシスト継続制御中フラグ、Ｓre：タイマリセット信号、
Ｓich：アシスト電流切替信号、θsl：＋側中立位置近傍の第１所定操舵角、
θsmax：＋側最大操舵角である第２所定操舵角、−θsl：−側側中立位置近傍の第３所定操舵角、−θsmax：−側最大操舵角である第４所定操舵角、Ｉa1：＋側試験トルク制御量である第１所定電流値、−Ｉa1：−側試験トルク制御量である第２所定電流値、Ias*(n)：基本アシスト制御量今回値、Ｉtt*（m）：試験トルク制御量今回値、
Ｎ：異常検出回数、Ｎ０：所定回数、Ｔd：故障検出経過時間、td：故障検出所定時間、Ｔh：直進状態判定時間、th：直進状態判定所定時間、ｔr：試験トルク制御量出力時間、trｒ：操舵トルク変化量測定時間、t(l)：試験トルク制御量印加時間、Δτ:操舵トルク変化量、ｆ1、ｆ2：試験トルク制御量出力周期

Claims (11)

1. モータを駆動源として操舵系にアシスト力を付与する操舵力補助装置と、
   ステアリングシャフトの途中に設けられたトーションバーの捩れに基づきセンサ信号を出力するトルクセンサと、
   前記センサ信号に基づき操舵トルクを検出するトルク検出手段と、
   前記操舵トルクに対応した前記アシスト力を発生させるべく前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段と、
   前記センサ信号の異常を検出する異常検出手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記アシスト力と同一方向に、瞬発的なモータトルクを操舵系に印加すべく前記操舵力補助装置の作動を制御し、
   前記異常検出手段は、前記瞬発的なモータトルクの印加が前記センサ信号に反映されない場合に、該センサ信号の異常を検出すること、
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記トルクセンサは、前記センサ信号を出力する複数の出力要素を有するものであって、
   前記制御手段による瞬発的なモータトルクの印加及び前記異常検出手段による異常検出は、故障の検出されていない前記出力要素が残り一つになった後、残る出力要素が出力するセンサ信号を用いて前記アシスト力の付与を継続する場合に行なわれること、
   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。
3. 前記制御手段は、周期的に前記瞬発的なモータトルクを印加するとともに、
   前記異常検出手段は、所定回数、前記センサ信号の異常が検出された場合に、
   該センサ信号に対応する出力要素が故障したと判断すること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記制御手段は、前記センサ信号の異常が検出された場合には、前記瞬発的なモータトルクを印加する周期を短くすること、
   を特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記制御手段は、前記センサ信号の異常が検出されて故障と判定されるまでの間、前記瞬発的なモータトルクを印加する周期を短くすること、
   を特徴とする請求項３又は請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記制御手段は、前記瞬発的なモータトルクを印加する周期を短くした後、正常な前記センサ信号が検出された場合には、該周期を回復させるべく長くすること、
   を特徴とする請求項４又は請求項５に記載の電動パワーステアリング装置。
7. 前記制御手段は、前記アシスト力の大きさが所定の上限値から下限値までの範囲内であれば、前記瞬発的なモータトルクを印加し、
   前記アシスト力の大きさが所定の上限値から下限値までの範囲外であれば、印加する前記瞬発的なモータトルクの大きさを小さくするか、又は前記瞬発的なモータトルクの印加を停止すること、
   を特徴とする請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
8. ステアリングに生じた操舵角を検出するステアリングセンサを有し、
   前記制御手段は、中立位置近傍に所定の操舵角範囲を設定し、
   前記ステアリングセンサの検出する操舵角が、前記操舵角範囲内に入って所定時間が経過した場合には、印加する前記瞬発的なモータトルクの大きさを小さくするか、又は前記瞬発的なモータトルクの印加を停止すること、
   を特徴とする請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
9. ステアリングに生じた操舵角を所定の検出範囲で検出するステアリングセンサを有し、
   前記制御手段は、前記ステアリングセンサの検出する操舵角が前記ステアリングセンサの検出範囲を超える場合には、印加する前記瞬発的なモータトルクの大きさを小さくするか、又は前記瞬発的なモータトルクの印加を停止すること、
   を特徴とする請求項１〜請求項８の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
10. 前記モータに流れる電流値を検出する電流検出器を有し、
    前記制御手段は、中立位置近傍に所定の電流値範囲を設定し、
    前記電流検出器の検出する電流値が、前記電流値範囲内に入って所定時間が経過した場合には、印加する前記瞬発的なモータトルクの大きさを小さくするか、又は前記瞬発的なモータトルクの印加を停止すること、
    を特徴とする請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
11. 前記制御手段は、前記ステアリングセンサから検出された操舵角と、前記操舵角を微分した操舵角速度に基づき、前記操舵角と前記操舵角速度の符号が異なっている場合には、前記アシスト力の大きさをゼロとすること、
    を特徴とする請求項１〜請求項１０の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。

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