JP2012116292A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ異常が発生した場合に、残りの入力軸回転角センサ及び出力軸回転角センサを使用してトルク検出値を算出できる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】入力軸２ａの回転角を検出して操舵角を検出する操舵角検出手段１３と、電動モータ１２のモータ回転角を検出するレゾルバ１７とを備え、トルク検出手段１４は、複数組の入力軸回転角センサ１５ａ，１５ｂ及び出力軸回転角センサ１６ａ，１６ｂを有し、前記各回転角センサの異常を検出するセンサ異常検出手段４４と、該センサ異常検出手段で、前記入力軸回転角センサ及び前記出力軸回転角センサの少なくとも１以上の異常を検出したときに、代替え回転角センサの有無を判断し、前記代替え回転角センサが有るときには当該代替えセンサの検出信号で代替えし、前記代替え回転角センサが無いときには前記操舵角検出手段及び前記レゾルバの一方で代替えする代替え制御手段４３とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の操舵系に電動モータによる操舵補助力を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、特にトーションバーで連結した入力軸及び出力軸の回転角差を検出してトルクを検出するトルク検出手段を備えた電動パワーステアリング装置に関する。

自動車のステアリング装置を電動モータの回転力で操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置は、電動モータで発生する操舵補助力を、減速機を介してステアリングシャフト或いはラック軸等の操舵系に付与するようにしている。
このような電動パワーステアリング装置において、操舵系の操舵トルクをトルクセンサで検出し、トルクセンサの検出値に基づいて操舵補助電流指令値を算出し、この操舵補助電流指令値とモータ電流検出値とに基づくフィードバック制御によって電動モータを駆動するようにしている。

ここで、トルクセンサに異常が発生すると正確な操舵補助指令値ができなくなるため、トルク検出系に異常が検出された場合に、モータ回転角度及びステアリングホイール回転角度に基づいて代替え制御トルクを算出し、トルクセンサによって検出される操舵トルクの代わりに代替え制御トルクを用いてモータを制御するための電流指令値を決定する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１参照）。

特開２００９−１２５１１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、トルクセンサの異常時にモータ回転角度を用いるようにしているので、モータ回転角度と出力軸角度との間に存在する減速機構により発生するバックラッシュ等の非線形な歪み成分の影響を受けるため、検出若しくは推定される代替え操舵トルクには一定の誤差を許容しなければなら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、トルク検出手段を複数の入力軸回転角センサ及び出力軸回転角センサで多重化して、センサ異常が発生した場合に、残りの入力軸回転角センサ及び出力軸回転角センサを使用してトルク検出値を算出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を目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、車両の操舵系に設けられたトーションバーで連結した入力軸及び出力軸の回転角を個別に検出する入力軸回転角センサ及び出力軸回転角センサを有するトルク検出手段と、該トルク検出手段で検出したトルク検出値に基づいて制御され、前記操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータとを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記入力軸の回転角を検出して前記操舵系の操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記電動モータのモータ回転角を検出するレゾルバとを備え、前記トルク検出手段は、複数組の入力軸回転角センサ及び出力軸回転角センサを有し、前記各入力軸回転角センサ及び前記各出力軸回転角センサの異常を検出するセンサ異常検出手段と、該センサ異常検出手段で、前記入力軸回転角センサ及び前記出力軸回転角センサの少なくとも１以上の異常を検出したときに、代替え回転角センサの有無を判断し、前記代替え回転角センサが有るときには当該代替え回転角センサの検出信号で代替えし、前記代替え回転角センサが無いときには前記操舵角検出手段及び前記レゾルバの一方で代替えする代替え制御手段とを備えたことを特徴としている。

この構成によると、トルクを検出するための入力軸回転角センサ及び出力軸回転角センサを複数組で構成して多重化し、入力軸回転角センサ及び出力軸回転角センサの何れか１つ以上に異常が発生した場合に、残りのセンサが存在する場合には残りのセンサを使用してトルク検出を行い、残りのセンサが存在しない場合に、操舵角検出手段又はレゾルバの回転角検出値に基づいてトルク検出を行う。

また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記トルク検出手段が、前記入力軸回転角センサ及び前記出力軸回転角センサを２組備え、前記２組の入力軸回転角センサの回転角検出値の加算値と前記２組の出力軸回転角センサの回転角検出値の加算値との偏差の絶対値に、トーションバーのバネ係数を乗算して前記トルク検出値を算出するように構成されていることを特徴としている。
この構成によると、入力軸回転角センサ又は出力軸回転角センサの一方が異常となったときに、異常となったセンサの回転角検出値を正常な入力軸回転角センサ又は出力軸回転角センサの検出値で代替えすることができ、正確なトルク検出値を算出することが可能となる。

また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記代替え制御手段が、前記２組の入力軸回転角センサ及び前記出力軸回転角センサのうち、一方の入力軸回転角センサ又は出力軸回転角センサの異常が検出されたときに、他方の入力軸回転角センサ又は出力軸回転角センサを代替えセンサとして選択することを特徴としている。
この構成によると、２組の入力軸回転角センサ又は出力軸回転角センサの一方に異常が発生した場合に、正常な他方の入力軸回転角センサ又は出力軸回転角センサの回転角検出値に基づいて正確なトルク検出値を算出することができる。

また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記代替え制御手段が、前記２組の入力軸回転角センサ及び前記出力軸回転角センサのうち、双方の入力軸回転角センサ又は出力軸回転角センサの異常が検出されたときに、前記操舵角センサ又は前記レゾルバを代替えセンサとして選択することを特徴としている。
この構成によると、２組の入力軸回転角センサ及び出力軸回転角センサのうち双方の入力軸回転角センサ又は出力軸回転角センサが異常となったときに初めて他の操舵角検出手段又はレゾルバの回転角検出値を使用して、操舵補助制御状態を継続することができる。

さらに、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記センサ異常検出手段は、２組の入力軸回転角センサで検出した回転角検出値と前記操舵角センサで検出した操舵角との偏差が許容値以上であるときにセンサ異常として検出することを特徴としている。
この構成によると、入力軸回転角センサの異常を、操舵角検出手段で検出した操舵角と比較することにより、直ちに検出することができる。

また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記センサ異常検出手段は、２組の出力軸回転角センサで検出した回転角検出値と前記レゾルバで検出したモータ回転角に基づいて推定した出力軸回転角との偏差が許容値以上であるときにセンサ異常として検出することを特徴としている。
この構成によると、出力軸回転角センサの異常を、レゾルバで検出したモータ回転角に基づいて推定した出力軸回転角と比較することにより、直ちに検出することができる。

本発明によれば、操舵トルクを検出するための入力軸回転角センサ及び出力軸回転角センサを多重化して、１以上の入力軸回転角センサ又は出力軸回転角センサの異常が検出されたときに、正常な入力軸回転角センサ又は出力軸回転角センサの回転角検出値に基づいて正確なトルク検出値を算出することができるという効果が得られる。

本発明による電動パワーステアリング装置を示す構成図である。 操舵補助制御装置のトルク検出値演算回路を示すブロック図である。 操舵補助制御装置のセンサ異常検出回路で実行するセンサ異常検出処理手順の一例を示すフローチャートである。 操舵補助制御装置の代替え制御回路で実行する代替え制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 操舵補助制御装置で実行する操舵補助制御処理手順の一例を示すフローチャートである。

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、本発明による電動パワーステアリング装置の一実施形態を示す全体構成図であって、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がステアリングシャフト２の車両後方側先端に取付けられている。このステアリングシャフト２は、運転者から作用される操舵力がステアリングホイール１を介して伝達される入力軸２ａと、この入力軸２ａにトーションバー２ｂを介して連結された出力軸２ｃとを備えている。

そして、出力軸２ｃ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機構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、ステアリングギヤ機構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２ｃには、操舵補助力を出力軸２ｃに伝達する操舵補助機構１０が連結されている。この操舵補助機構１０は、出力軸２ｃに連結した減速ギヤ機構１１と、この減速ギヤ機構１１に連結されて操舵補助力を発生するブラシ付き電動モータやブラシレス電動モータで構成される電動モータ１２とを備えている。

そして、ステアリングシャフト２の入力軸２ａの回転角を検出してステアリングホイール２の操舵角θｓを検出する操舵角検出手段としての例えばロータリエンコーダを含んで構成される操舵角センサ１３が設けられていると共に、入力軸２ａ及び出力軸２ｃ間に配設されたトーションバー２ｂの捩れ角変位を検出して操舵トルクを検出するトルク検出手段としてのトルクセンサ１４が設けられている。

トルクセンサ１４は、図１に示すように、入力軸２ａの回転角を検出する例えばロータリエンコーダを含んで構成される２組の入力軸回転角センサ１５ａ及び１５ｂと、出力軸２ｃの回転角を検出する例えばロータリエンコーダを含んで構成される２組の出力軸回転角センサ１６ａ及び１６ｂとを備えている。入力軸回転角センサ１５ａ及び１５ｂのそれぞれは、入力軸２ａの回転角を個別に検出して入力軸回転角検出値θ１ａ及びθ１ｂを出力する。同様に出力軸回転角センサ１６ａ及び１６ｂも出力軸２ｃの回転角を検出して出力軸回転角検出値θ２ａ及びθ２ｂを出力する。
また、出力軸２ｃに減速ギヤ機構１１を介して連結された電動モータ１２のモータ回転角がレゾルバ１７によって検出される。

そして、操舵角センサ１３で検出した操舵角検出値θｓ、トルクセンサ１４を構成する入力軸回転角センサ１５ａ及び１５ｂで検出した入力軸回転角検出値θ１ａ及びθ１ｂ、出力軸回転角センサ１６ａ及び１６ｂで検出した出力軸回転角検出値θ２ａ及びθ２ｂ、レゾルバ１７で検出したモータ回転角検出値θｍが操舵補助制御装置２０に供給される。
この操舵補助制御装置２０には、車速センサ１８で検出した車速検出値Ｖｓも入力されている。

この操舵補助制御装置２０は、トルクセンサ１４を構成する入力軸回転角センサ１５ａ，１５ｂ及び出力軸回転角センサ１６ａ，１６ｂの異常を検出するセンサ異常検出手段２０ａ、センサ異常検出手段２０ａでセンサ異常を検出したときに代替え回転角センサの有無を判断し、代替え回転角センサがあるときには当該代替え回転角センサの検出信号で代替えし、代替え回転角センサが無いときには操舵角センサ１３及びレゾルバ１７の検出値の一方で代替えする代替え制御手段２０ｂ並びにトルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖｓに基づいて操舵補助制御処理を行う操舵補助制御手段２０ｃを備えている。

また、操舵補助制御装置２０は、図２に示すように、トルクセンサ１４を構成する入力軸回転角センサ１５ａ，１５ｂで検出した入力軸回転角検出値θ１ａ，θ１ｂ及び出力軸回転角センサ１６ａ，１６ｂで検出した出力軸回転角検出値θ２ａ，θ２ｂに基づいてトルク検出値Ｔを算出するトルク検出値演算回路３０を備えている。
このトルク検出値演算回路３０は、入力軸回転角センサ１５ａ，１５ｂから出力される入力軸回転角検出値θ１ａ，θ１ｂが個別に常閉接点ｔｎｃに入力される選択スイッチ回路３３ａ，３３ｂと、出力軸回転角センサ１６ａ，１６ｂから出力される出力軸回転角θ２ａ，θ２ｂが個別に常閉接点ｔｎｃに入力される選択スイッチ回路３４ａ，３４ｂとを備えている。

選択スイッチ回路３３ａの常開接点ｔｎｏには、選択スイッチ回路３３ｂの可動接点ｔｃから出力される選択信号が入力され、選択スイッチ回路３３ｂの常開接点ｔｎｏには、選択スイッチ回路３３ａの可動接点ｔｃから出力される選択信号が入力されている。
同様に、選択スイッチ回路３４ａの常開接点ｔｎｏには、選択スイッチ回路３４ｂの可動接点ｔｃから出力される選択信号が入力され、選択スイッチ回路３４ｂの常開接点ｔｎｏには、選択スイッチ回路３４ａの可動接点ｔｃから出力される選択信号が入力されている。

さらに、トルク検出値演算回路３０は、選択スイッチ回路３３ａ，３３ｂの可動接点ｔｃから出力される選択信号が個別に常閉接点ｔｎｃに入力される選択スイッチ回路３５ａ，３５ｂと、選択スイッチ回路３４ａ，３４ｂの可動接点ｔｃから出力される選択信号が個別に常閉接点ｔｎｃに入力される選択スイッチ回路３６ａ，３６ｂとを備えている。
ここで、選択スイッチ回路３５ａ及び３５ｂの常開接点ｔｎｏには操舵角センサ１３で検出した操舵角θｓがそれぞれ入力され、選択スイッチ回路３６ａ及び３６ｂの常開接点ｔｎｏにはレゾルバ１７で検出したモータ回転角θｍと減速ギヤ機構１１のギヤ比とに基づいて推定された出力回転角θ２ｍがそれぞれ入力されている。

さらに、トルク検出値演算回路３０は、選択スイッチ回路３５ａ及び３５ｂの可動接点ｔｃから出力される選択信号を加算する加算器３７と、選択スイッチ回路３６ａ及び３６ｂの可動接点ｔｃから出力される選択信号を加算する加算器３８と、加算器３７の加算出力から加算器３８の加算出力を減算する減算器３９と、この減算器３９の減算出力に、トーションバーバネ係数設定器４０から出力されるトーションバー２ｂのバネ係数Ｋを乗算してトルク検出値Ｔを演算する乗算器４１とを備えている。

そして、各選択スイッチ回路３３ａ，３３ｂ、３４ａ，３４ｂ、３５ａ，３５ｂ及び３６ａ，３６ｂが代替え制御手段としての代替え制御回路４３によって選択制御される。この代替え制御回路４３には、入力軸回転角センサ１５ａ，１５ｂ及び出力軸回転角センサ１６ａ，１６ｂの異常を検出するセンサ異常検出手段としてのセンサ異常検出回路４４からのセンサ異常検出信号が入力されている。

ここで、センサ異常検出回路４４では、図３に示すセンサ異常検出処理を実行する。このセンサ異常検出処理は、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ１で、操舵角センサ１３で検出した操舵角検出値θｓ、入力軸回転角センサ１５ａ，１５ｂで検出した入力軸回転角検出値θ１ａ，θ１ｂ、出力軸回転角センサ１６ａ，１６ｂで検出した出力軸回転角検出値θ２ａ，θ２ｂ及びレゾルバ１７で検出したモータ回転角θｍを読込んでからステップＳ２に移行する。

このステップＳ１２では、入力軸回転角検出値θ１ａから操舵角θｓを減算した値の絶対値でなる角度偏差Δθ１ａ（＝｜θ１ａ−θｓ｜）が予め設定された許容角度差Δθｐ１以上であるか否かを判定し、Δθ１ａ＜Δθｐ１であるときには入力軸回転角センサ１５ａが正常であると判断してステップＳ３に移行して、異常フラグＦ１ａを入力軸回転角センサ１５ａの正常を表す “０”にリセットしてからステップＳ５に移行し、Δθ１ａ≧Δθｐ１であるときには入力軸回転角センサ１５ａが異常であると判断してステップＳ４に移行し、異常フラグＦ１ａを入力軸回転角センサ１５ａの異常を表す “１”にセットしてからステップＳ５に移行する。

ステップＳ５では、入力軸回転角検出値θ１ｂから操舵角θｓを減算した値の絶対値でなる角度偏差Δθ１ｂ（＝｜θ１ｂ−θｓ｜）が予め設定された許容角度差Δθｐ１以上であるか否かを判定し、Δθ１ｂ＜Δθｐ１であるときには入力軸回転角センサ１５ｂが正常であると判断してステップＳ６に移行し、異常フラグＦ１ｂを入力軸回転角センサ１５ｂが正常であることを表す“０”にリセットしてからステップＳ８に移行し、Δθ１ａ≧Δθｐ１であるときには入力軸回転角センサ１５ｂが異常であると判断してステップＳ７に移行し、異常フラグＦ１ｂを入力軸回転角センサ１５ｂの異常を表す “１”にセットしてからステップＳ８に移行する。

ステップＳ８では、出力軸回転角検出値θ２ａからモータ回転角θｍに基づいて減速ギヤ機構１１のギヤ比を考慮して推定される出力軸回転角θ２ｍを減算した値の絶対値でなる角度偏差Δθ２ａ（＝｜θ２ａ−θ２ｍ｜）が予め設定された許容角度差Δθｐ２以上であるか否かを判定し、Δθ２ａ＜Δθｐ２であるときには出力軸回転角センサ１６ａが正常であると判断してステップＳ９に移行して、異常フラグＦ２ａを出力軸回転角センサ１６ａが正常であることを表す “０”にリセットしてからステップＳ１１に移行し、Δθ２ａ≧Δθｐ２であるときには出力軸回転角センサ１６ａが異常であると判断してステップＳ１０に移行し、異常フラグＦ２ａを出力軸回転角センサ１６ａの異常を表す “１”にセットしてからステップＳ１１に移行する。

ステップＳ１１では、出力軸回転角検出値θ２ｂからモータ回転角θｍに基づいて算出される出力軸回転角θ２ｍを減算した値の絶対値でなる角度偏差Δθ２ｂ（＝｜θ２ｂ−θ２ｍ｜）が予め設定された許容角度差Δθｐ２以上であるか否かを判定し、Δθ２ｂ＜Δθｐ２であるときには出力軸回転角センサ１６ｂが正常であると判断してステップＳ１２に移行し、異常フラグＦ２ｂを出力軸回転角センサ１６ｂが正常であることを表す“０”にリセットしてからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰し、Δθ２ｂ≧Δθｐ２であるときには出力軸回転角センサ１６ｂが異常であると判断してステップＳ１３に移行し、異常フラグＦ２ｂを出力軸回転角センサ１６ｂの異常を表す “１”にセットしてからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。

また、代替え制御回路４３では、図４に示す代替え制御処理を実行する。この代替え制御処理では、先ず、ステップＳ２０で、異常フラグＦ１ａが“１”にセットされているか否かを判定し、Ｆ１ａ＝“０”であるときにはステップＳ２１に移行して、可動接点ｔｃを常閉接点ｔｎｃ側とする論理値“０”の切換制御信号Ｓｃ１ａを選択スイッチ回路３３ａに出力してからステップＳ２３に移行し、Ｆ１ａ＝“１”であるときにはステップＳ２２に移行して、可動接点ｔｃを常開接点ｔｎｏ側に切換える論理値“１”の切換制御信号Ｓｃ１ａを選択スイッチ回路３３ａに出力してからステップＳ２３に移行する。

ステップＳ２３では、異常フラグＦ１ｂが“１”にセットされているか否かを判定し、Ｆ１ｂ＝“０”であるときにはステップＳ２４に移行して、可動接点ｔｃを常閉接点ｔｎｃ側とする論理値“０”の切換制御信号Ｓｃ１ｂを選択スイッチ回路３３ｂに出力してからステップＳ２６に移行し、Ｆ１ｂ＝“１”であるときにはステップＳ２５に移行して、可動接点ｔｃを常開接点ｔｎｏ側に切換える論理値“１”の切換制御信号Ｓｃ１ｂを選択スイッチ回路３３ｂに出力してからステップＳ２６に移行する。

ステップＳ２６では、異常フラグＦ２ａが“１”にセットされているか否かを判定し、Ｆ２ａ＝“０”であるときにはステップＳ２７に移行して、可動接点ｔｃを常閉接点ｔｎｃ側とする論理値“０”の切換制御信号Ｓｃ２ａを選択スイッチ回路３４ａに出力してからステップＳ２９に移行し、Ｆ２ａ＝“１”であるときにはステップＳ２８に移行して、可動接点ｔｃを常開接点ｔｎｏ側に切換える論理値“１”の切換制御信号Ｓｃ２ａを選択スイッチ回路３４ａに出力してからステップＳ２９に移行する。

ステップＳ２９では、異常フラグＦ２ｂが“１”にセットされているか否かを判定し、Ｆ２ｂ＝“０”であるときにはステップＳ３０に移行して、可動接点ｔｃを常閉接点ｔｎｃ側とする論理値“０”の切換制御信号Ｓｃ２ｂを選択スイッチ回路３４ｂに出力してからステップＳ３２に移行し、Ｆ２ｂ＝“１”であるときにはステップＳ３１に移行して、可動接点ｔｃを常開接点ｔｎｏ側に切換える論理値“１”の切換制御信号Ｓｃ２ｂを選択スイッチ回路３４ｂに出力してからステップＳ３２に移行する。

ステップＳ３２では、異常フラグＦ１ａ及びＦ１ｂが共に“１”にセットされているか否かを判定し、異常フラグＦ１ａ及びＦ１ｂが共に“１”にセットされていないときには、ステップＳ３３に移行し、可動接点ｔｃを常閉接点ｔｎｃ側とする論理値“０”の切換制御信号Ｓｃ３を選択スイッチ回路３５ａ及び３５ｂに出力してからステップＳ３５に移行し、異常フラグＦ１ａ及びＦ１ｂが共に“１”にセットされているときにはステップＳ３４に移行して、可動接点ｔｃを常開接点ｔｎｏ側に切換える論理値“１”の切換制御信号Ｓｃ３を選択スイッチ回路３５ａ及び３５ｂに出力してからステップＳ３５に移行する。

ステップＳ３５では、異常フラグＦ２ａ及びＦ２ｂが共に“１”にセットされているか否かを判定し、異常フラグＦ２ａ及びＦ２ｂが共に“１”にセットされていないときには、ステップＳ３６に移行し、可動接点ｔｃを常閉接点ｔｎｃ側とする論理値“０”の切換制御信号Ｓｃ４を選択スイッチ回路３６ａ及び３６ｂに出力してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰し、異常フラグＦ２ａ及びＦ２ｂが共に“１”にセットされているときにはステップＳ３７に移行して、可動接点ｔｃを常開接点ｔｎｏ側に切換える論理値“１”の切換制御信号Ｓｃ４を選択スイッチ回路３６ａ及び３６ｂに出力してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。

さらに、操舵補助制御装置２０は、図５に示す操舵補助制御処理を実行する。この操舵補助制御処理はメインプログラムとして実行され、先ず、ステップＳ４１で、前述したトルク検出処理で算出してメモリのトルク検出値記憶領域に記憶されているトルク検出値Ｔを読込み、次いでステップＳ４２に移行して車速検出値Ｖｓを読込み、次いでステップＳ４３に移行して、トルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖに基づいて図示しない車速検出値Ｖをパラメータとしてトルク検出値と操舵補助指令値との関係を表す操舵補助指令値算出マップを参照して操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆを算出してからステップＳ４４に移行する。

このステップＳ４４では、モータ電流検出回路２１で検出したモータ電流検出値Ｉｍｄを読込み、次いでステップＳ４５に移行して、操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆからモータ電流検出値Ｉｍｄを減算して電流偏差ΔＩを算出してからステップＳ４６に移行する。
このステップＳ４６では、算出した電流偏差ΔＩに基づいてＰＩ制御処理を行なって、電圧指令値Ｖｍｔを算出し、次いでステップＳ４７に移行して、電圧指令値Ｖｍｔに基づいてパルス幅変調処理を行ってスイッチング信号を形成し、次いでステップＳ４８に移行して、スイッチング信号を、スイッチング素子を有するＨブリッジ回路、インバータ等で構成されモータ駆動回路２２に出力してから前記ステップＳ４１に戻る。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、トルクセンサ１４を構成する入力軸回転角センサ１５ａ，１５ｂ及び出力軸回転角センサ１６ａ，１６ｂが正常であるとすると、操舵補助制御装置２０のトルク検出値演算回路３０で、入力軸回転角センサ１５ａ，１５ｂで検出した入力軸回転角検出値θ１ａ，θ１ｂ及び出力軸回転角センサ１６ａ，１６ｂで検出した出力軸回転角検出値θ２ａ，θ２ｂを読込む。

このとき、入力軸回転角センサ１５ａ，１５ｂ及び出力軸回転角センサ１６ａ，１６ｂが正常であるので、異常フラグＦ１ａ，Ｆ１ｂ及びＦ２ａ，Ｆ２ｂが共に“０”にリセットされている。このため、切換制御信号Ｓｃ１ａ，Ｓｃ１ｂ、Ｓｃ２ａ，Ｓｃ２ｂ、Ｓｃ３及びＳｃ４が論理値“０”となって、各選択スイッチ回路３３ａ，３３ｂ、３４ａ，３４ｂ、３５ａ，３５ｂ及び３６ａ，３６ｂにおいて、図２に示すように、可動接点ｔｃが常閉接点ｔｎｃ側に切換えられており、下記（１）式で表される演算を行ってトルク検出値Ｔを算出し、これがＲＡＭ等のメモリのトルク検出値記憶領域に更新記憶される。
Ｔ＝｛（θ１ａ＋θ１ｂ）−（θ２ａ＋θ２ｂ）｝×Ｋ …………（１）

一方、操舵補助制御装置２０では、図５に示す操舵補助制御処理を実行しており、メモリの操舵トルク記憶領域に更新記憶されたトルク検出値Ｔを読込むとともに、車速センサ１８で検出した車速検出値Ｖｓを読込み（ステップＳ４１，Ｓ４２）、これらトルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖｓに基づいて操舵補助電流指令値算出マップを参照して操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆを算出し（ステップＳ４３）、次いでモータ電流検出回路２１で検出したモータ電流検出値Ｉｍｄを読込み（ステップＳ４４）、操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆからモータ電流検出値Ｉｍｄを減算して電流偏差ΔＩを算出する（ステップＳ４５）。

算出した電流偏差ΔＩをＰＩ制御処理して電圧指令値Ｖｔを算出し（ステップＳ４６）、算出した電圧指令値Ｖｔに基づいてパルス幅変調処理を行ってスイッチング信号を形成し（ステップＳ４７）、算出したスイッチング信号をモータ駆動回路２２に出力することにより（ステップＳ４８）、モータ駆動回路２２で電動モータ１２を回転駆動して、トルク検出値Ｔに応じた操舵補助力を発生させる。この電動モータ１２で発生された操舵補助力は減速ギヤ機構１１を介してステアリングシャフト２の出力軸２ｃに伝達されて、出力軸２ｃが補助操舵されるので、ステアリングホイール１を軽い操舵力で操舵することができる。

このように、操舵補助制御装置２０でトルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖｓに基づいて操舵補助制御を行っている状態で、図３に示すセンサ異常検出処理がタイマ割込処理として実行されており、入力軸回転角センサ１５ａ，１５ｂで検出した入力軸回転角検出値θ１ａ，θ１ｂ及び出力軸回転角センサ１６ａ，１６ｂで検出した出力軸回転角検出値θ２ａ，θ２ｂと、操舵角センサ１３で検出した操舵角θｓ及びレゾルバ１７で検出したモータ回転角θｍとを読込む。

そして、入力軸回転角検出値θ１ａ及びθ１ｂと、入力軸回転角センサ１５ａ，１５ｂと同様に入力軸２ａの回転角を検出する操舵角センサ１３で検出した操舵角θｓと比較することにより、入力軸回転角センサ１５ａ及び１５ｂの異常を検出することができる。すなわち、入力軸回転角センサ１５ａ，１５ｂ及び操舵角センサ１３は同じ入力軸２ａの回転角を検出しており、互いに相関関係を有するので、入力軸回転角検出値θ１ａ及びθ１２と、操舵角θｓとの間の回転角度差は取付誤差の範囲内に収まる。

このため、入力軸回転角θ１ａ（又は回転角θ１ｂ）から操舵角θｓを減算した回転角度差の絶対値｜θ１ａ−θｓ｜（又は｜θ１ｂ−θｓ｜）が予め設定した許容値Δθｐ１未満であるときには入力軸回転角センサ１５ａ（又は１５ｂ）が正常と判断することができる。これに対して、前記絶対値｜θ１ａ−θｓ｜（又は｜θ１ｂ−θｓ｜）が予め設定した許容値Δθｐ１以上であるときには入力軸回転角センサ１５ａ（又は１５ｂ）に相間ショート等の異常が発生しているものと判断することができる。そして、入力軸回転角センサ１５ａ又は１５ｂの異常が検出されたときには、異常フラグＦ１ａ又はＦ１ｂが“１”にセットされる。

同様に、出力軸回転角センサ１６ａ，１６ｂは出力軸２ｃの回転角を検出し、電動モータ１２に内装したレゾルバ１７で検出したモータ回転角θｍは電動モータ１２が減速ギヤ機構１１を介して出力軸２ｃに連結されていることから、モータ回転角θｍに減速ギヤ機構１１のギヤ比を考慮することにより、出力軸２ｃの出力軸回転角θ２ｍに変換することができる。
したがって、出力軸回転角センサ１６ａ，１６ｂで検出した出力軸回転角検出値θ２ａ，θ２ｂとレゾルバ１７から出力されるモータ回転角検出値θｍとは互いに相関関係を有し、モータ回転角検出値θｍに基づいて推定される出力軸回転角θ２ｍと出力軸回転角θ２ａ，θ２ｂとの間の回転角度差は取付誤差の範囲内に収まる。

このため、出力軸回転角検出値θ２ａ（又はθ２ｂ）から出力軸回転角θ２ｍを減算した回転角度差の絶対値｜θ２ａ−θ２ｍ｜（又は｜θ２ｂ−θ２ｍ｜）が予め設定した許容値Δθｐ２未満であるときには出力軸回転角センサ１６ａ（又は１６ｂ）が正常と判断することができる。これに対して、前記絶対値｜θ２ａ−θ２ｍ｜（又は｜θ２ｂ−θ２ｍ｜）が予め設定した許容値Δθｐ２以上であるときには出力軸回転角センサ１６ａ（又は１６ｂ）に相間ショート等の異常が発生しているものと判断することができる。

そして、出力軸回転角センサ１６ａ又は１６ｂの異常が検出されたときには、異常フラグＦ２ａ又はＦ２ｂが“１”にセットされる。
そして、入力軸回転角センサ１５ａ（又は１５ｂ）に異常が発生して、異常フラグＦ１ａ（又はＦ１ｂ）が“１”にセットされると、代替え制御回路４３で実行される図４に示す代替え制御処理で、切換制御信号Ｓｃ１ａ（又はＳｃ１ｂ）が論理値“１”となり、これに応じて選択スイッチ回路３３ａ（又は３３ｂ）の可動接点ｔｃが常閉接点ｔｎｃ側から常開接点ｔｎｏ側に切換わる。このため、選択スイッチ回路３３ａ（又は３３ｂ）で異常となった入力軸回転角センサ１５ａ（又は１５ｂ）の入力軸回転角検出値θ１ａ（又はθ１ｂ）に代えて代替え信号として正常な入力軸回転角センサ１５ｂ（又は１５ａ）の入力軸回転角検出値θ１ｂ（又はθ１ａ）が選択される。

したがって、正常な入力軸回転角検出値θ１ａ（又はθ１ｂ）に基づいてトルク検出値Ｔが算出されることになり、正確なトルク検出値Ｔを算出することができ、正常な操舵補助制御を継続することができる。
同様に、出力軸回転角検出値θ２ａ（又はθ２ｂ）が異常となった場合には、正常な出力軸回転角θ２ｂ（又はθ２ａ）に基づいてトルク検出値Ｔが算出されることにより、正確路トルク検出値Ｔを算出することができ、正常な操舵補助制御を継続することができる。

しかしながら、入力軸回転角センサ１５ａ及び１５ｂ（又は出力軸回転角センサ１６ａ及び１６ｂ）の双方が異常となった場合には、正確な入力軸回転角θ１ａ，θ１ｂ（又は出力軸回転角θ２ａ，θ２ｂ）を算出することができないことになる。この場合には、選択スイッチ回路３５ａ，３５ｂ（又は３６ａ，３６ｂ）に対する切換制御信号Ｓｃ３（又はＳｃ４）が論理値“１”になることにより、選択スイッチ回路３５ａ，３５ｂ（又は３６ａ，３６ｂ）で操舵角θｓ（又はモータ回転角θｍに基づいて推定された出力軸回転角θ２ｍ）が選択されることにより、算出されるトルク検出値Ｔの精度が多少低下するが、操舵補助制御を継続することができる。

このように、上記実施形態によると、入力軸回転角センサ１５ａ，１５ｂ及び出力軸回転角センサ１６ａ，１６ｂが二重化されているので、二重化されたセンサの一方に異常が検出された場合でも正確なトルク検出値Ｔを算出することができ、正確な操舵補助制御を継続することができ、さらに二重化された双方のセンサに異常が検出された場合には、代替え回転検出値として操舵角θｓ及びモータ回転角θｍに基づいて推定される出力軸回転角θ２ｍに基づいてトルク検出値Ｔを算出すくことができ、多少精度は低下するが操舵補助制御を継続することができる。
なお、上記実施形態においては、入力軸回転角センサ及び出力軸回転角センサを二重化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、入力軸回転角センサ及び出力軸回転角センサを三重化以上に多重化することもできる。

また、上記実施形態においては、入力軸回転角センサ１５ａ，１５ｂ及び出力軸回転角センサ１６ａ，１６ｂをロータリエンコーダで形成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、ロータリポテンショメータやレゾルバ等の他の回転角センサを適用することができる。
また、上記実施形態においては、本発明をコラム式の電動パワーステアリング装置に適用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、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤ機構のピニオン軸に操舵補助力を伝達するピニオン式の電動パワーステアリング装置やラック軸に操舵補助力を伝達するラック式の電動パワーステアリング装置にも本発明を適用することができる。これらの場合には、ユニバーサルジョイント６とピニオンシャフト７との間にトーションバーを配置してトーションバーを挟むユニバーサルジョイント６とピニオンシャフト７との回転角差からトルク検出値Ｔを算出すればよい。

１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、２ａ…入力軸、２ｂ…トーションバー、２ｃ…出力軸、８…ステアリングギヤ機構、１０…操舵補助機構、１１…減速ギヤ機構、１２…電動モータ、１３…操舵角センサ、１４…トルクセンサ、１５ａ，１５ｂ…入力軸回転角センサ、１６ａ，１６ｂ…出力軸回転角センサ、１７…レゾルバ、１８…車速センサ、２０…操舵補助制御装置、２０ａ…トルク検出値演算手段、２０ｂ…センサ異常検出手段、２０ｃ…操舵補助制御手段、２１…モータ電流検出回路、２２…モータ駆動回路、３０…トルク検出値演算回路、３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ…ＲＤＣ、３３ａ〜３６ｂ…選択スイッチ回路、３７，３８…加算器、３９…減算器、４０…トーションバーバネ定数設定器、４１…乗算器、４２…メモリ、４３…代替え制御回路、４４…センサ異常検出回路

Claims (6)

1. 車両の操舵系に設けられたトーションバーで連結した入力軸及び出力軸の回転角を個別に検出する入力軸回転角センサ及び出力軸回転角センサを有するトルク検出手段と、該トルク検出手段で検出したトルク検出値に基づいて制御され、前記操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータとを備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記入力軸の回転角を検出して前記操舵系の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   前記電動モータのモータ回転角を検出するレゾルバとを備え、
   前記トルク検出手段は、複数組の入力軸回転角センサ及び出力軸回転角センサを有し、
   前記各入力軸回転角センサ及び前記各出力軸回転角センサの異常を検出するセンサ異常検出手段と、
   該センサ異常検出手段で、前記入力軸回転角センサ及び前記出力軸回転角センサの少なくとも１以上の異常を検出したときに、代替え回転角センサの有無を判断し、前記代替え回転角センサが有るときには当該代替え回転角センサの検出信号で代替えし、前記代替え回転角センサが無いときには前記操舵角検出手段及び前記レゾルバの一方で代替えする代替え制御手段と
   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。
2. 前記トルク検出手段は、前記入力軸回転角センサ及び前記出力軸回転角センサを２組備え、前記２組の入力軸回転角センサの回転角検出値の加算値と前記２組の出力軸回転角センサの回転角検出値の加算値との偏差の絶対値に、トーションバーのバネ係数を乗算して前記トルク検出値を算出す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。
3. 前記代替え制御手段は、前記２組の入力軸回転角センサ及び前記出力軸回転角センサのうち、一方の入力軸回転角センサ又は出力軸回転角センサの異常が検出されたときに、他方の入力軸回転角センサ又は出力軸回転角センサを代替えセンサとして選択することを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記代替え制御手段は、前記２組の入力軸回転角センサ及び前記出力軸回転角センサのうち、双方の入力軸回転角センサ又は出力軸回転角センサの異常が検出されたときに、前記操舵角センサ又は前記レゾルバを代替えセンサとして選択することを特徴とする請求項２又は３に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記センサ異常検出手段は、２組の入力軸回転角センサで検出した回転角検出値と前記操舵角センサで検出した操舵角との偏差が許容値以上であるときにセンサ異常として検出することを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記センサ異常検出手段は、２組の出力軸回転角センサで検出した回転角検出値と前記レゾルバで検出したモータ回転角に基づいて推定した出力軸回転角との偏差が許容値以上であるときにセンサ異常として検出することを特徴とする請求項２乃至５の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。

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