JP2017088103A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車速を推定する基となるセンサに異常が生じたことに起因して操舵フィーリングが悪化することを抑制することができる技術を提供する。【解決手段】車両のステアリングホイールの操舵に対する補助力を加える電動モータ１１０と、車両に関する情報に基づいて、車両の速度を推定した３つの推定車速から１つの推定車速を選択して出力する車速設定部８０と、車速設定部８０が出力した推定車速に基づいて電動モータ１１０の駆動を制御する目標電流算出部２０と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

従来、電動パワーステアリング装置において、車両に設けられた車速センサが故障した場合にも安全でかつ違和感のない操舵フィーリングを得ることができるようにする技術が提案されている。
例えば、特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置は、目標電流値設定部に対して車速センサの検出信号に基づく制御車速信号を所定時間毎に更新して出力する制御車速設定部を有する。

特開２００１−２３３２２８号公報

電動モータに供給する目標電流を設定する際に、車速センサの検出信号に基づく推定車速と、エンジン回転数センサの検出信号に基づく推定車速とが近似している場合には２つのセンサ（検出信号）が正常であると判定して、いずれか１つの推定車速を用いることが考えられる。そして、２つの推定車速が大きく異なる場合には、２つの推定車速の基となるセンサ（検出信号）のいずれか１つに異常が生じていると判定して、正常なセンサ（検出信号）に基づく推定車速を用いることが考えられる。しかしながら、２つの推定車速を比較してもいずれの推定車速の基となるセンサ（検出信号）に異常が生じているかを特定することは困難であり、異常が生じているセンサ（検出信号）に基づく推定車速を用いて電動モータの駆動を制御すると、操舵フィーリングが悪化するおそれがある。
本発明は、車速を推定するセンサに異常が生じたことに起因して操舵フィーリングが悪化することを抑制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する。

かかる目的のもと、本発明は、車両のステアリングホイールの操舵に対する補助力を加える電動モータと、前記車両に関する情報に基づいて、前記車両の速度を推定した３つの推定車速から１つの推定車速を選択して出力する出力手段と、前記出力手段が出力した前記推定車速に基づいて前記電動モータの駆動を制御する駆動制御手段と、を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。

本発明によれば、車速を推定するセンサに異常が生じたことに起因して操舵フィーリングが悪化することを抑制することができる。

実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。 制御装置の概略構成図である。 目標電流算出部および制御部の概略構成図である。 操舵トルクおよび車速とベース電流との対応を示す制御マップの概略図である。 車速設定部の概略構成図である。 エンジン回転速度および変速機のギヤ位置と車速との対応を示す制御マップの概略図である。 エンジン回転速度、変速機のギヤ位置、仮第２推定車速、第２推定車速との関係を示すタイミングチャートである。 第２車速推定部が行う第２推定車速出力処理の手順を示すフローチャートである。 ラック軸力および操舵角と車速との対応を示す制御マップの概略図である。 車速選択部が行う推定車速選択処理の第１実施例の手順を示すフローチャートである。 車速選択部が行う推定車速選択処理の第２実施例の手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１００の概略構成を示す図である。
電動パワーステアリング装置１００（以下、単に「ステアリング装置１００」と称する場合もある。）は、乗り物の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置である。本実施の形態においては、エンジン２、変速機３などを有する自動車１に適用した構成を例示している。

ステアリング装置１００は、自動車１の進行方向を変えるために運転者が操作する車輪（ホイール）状のステアリングホイール（ハンドル）１０１と、ステアリングホイール１０１に一体的に設けられたステアリングシャフト１０２とを備えている。また、ステアリング装置１００は、ステアリングシャフト１０２と自在継手１０３ａを介して連結された上部連結シャフト１０３と、この上部連結シャフト１０３と自在継手１０３ｂを介して連結された下部連結シャフト１０８とを備えている。下部連結シャフト１０８は、ステアリングホイール１０１の回転に連動して回転する。

また、ステアリング装置１００は、転動輪としての左右の前輪１５０のそれぞれに連結されたタイロッド１０４と、タイロッド１０４に連結されたラック軸１０５とを備えている。また、ステアリング装置１００は、ラック軸１０５に形成されたラック歯１０５ａとともにラック・ピニオン機構を構成するピニオン１０６ａを備えている。ピニオン１０６ａは、ピニオンシャフト１０６の下端部に形成されている。これらラック軸１０５、ピニオンシャフト１０６などが、ステアリングホイール１０１の回転操作力を前輪１５０の転動力として伝達する伝達機構として機能する。ピニオンシャフト１０６は、前輪１５０を転動させるラック軸１０５に対して、回転することにより、前輪１５０を転動させる駆動力を加える。

また、ステアリング装置１００は、ピニオンシャフト１０６を収納するステアリングギヤボックス１０７を有している。ピニオンシャフト１０６は、ステアリングギヤボックス１０７内にてトーションバー１１２を介して下部連結シャフト１０８と連結されている。そして、ステアリングギヤボックス１０７の内部には、下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６との相対回転角度に基づいて、言い換えればトーションバー１１２の捩れ量に基づいて、ステアリングホイール１０１に加えられた操舵トルクＴを検出するトルクセンサ１０９が設けられている。

また、ステアリング装置１００は、ステアリングギヤボックス１０７に支持された電動モータ１１０と、電動モータ１１０の駆動力を減速してピニオンシャフト１０６に伝達する減速機構１１１とを有している。減速機構１１１は、例えば、ピニオンシャフト１０６に固定されたウォームホイール（不図示）と、電動モータ１１０の出力軸に固定されたウォームギヤ（不図示）などから構成される。電動モータ１１０は、ピニオンシャフト１０６に回転駆動力を加えることにより、ラック軸１０５に前輪１５０を転動させる駆動力を加える。本実施の形態に係る電動モータ１１０は、電動モータ１１０の回転角度であるモータ回転角度θｍに連動した回転角度信号を出力するレゾルバ１２０（図２参照）を有する３相ブラシレスモータである。

また、ステアリング装置１００は、ステアリングホイール（ハンドル）１０１の回転角度である操舵角を検出する操舵角センサ１８０を備えている。
また、ステアリング装置１００は、ラック軸１０５の軸力（ラック軸１０５の軸線方向に沿って転動輪側から作用する力）を検出するラック軸力センサ１８５を備えている。

また、ステアリング装置１００は、電動モータ１１０の作動を制御する制御装置１０を備えている。制御装置１０には、上述したトルクセンサ１０９からの出力信号、操舵角センサ１８０からの出力信号、ラック軸力センサ１８５からの出力信号が入力される。
また、制御装置１０には、自動車１に搭載される各種の機器を制御するための信号を流す通信を行うネットワーク（ＣＡＮ）を介して、自動車１の移動速度である車速Ｖｃを検出する車速センサ１７０からの出力信号が入力される。また、制御装置１０には、ＣＡＮを介して、エンジン２の回転速度であるエンジン回転速度Ｎｅを検出するエンジン回転速度センサ１９０、変速機３のギヤ位置Ｐｇを検出するポジションセンサ１９５などの情報が入力される。なお、車速センサ１７０は、自動車１に設けられた車軸４の回転速度に比例してパルス信号を発生させ、パルス信号の数量に比例した車速Ｖｃに応じた情報を制御装置１０に出力してもよい。

以上のように構成されたステアリング装置１００は、トルクセンサ１０９が検出した操舵トルクＴに基づいて電動モータ１１０を駆動し、電動モータ１１０の駆動力（発生トルク）をピニオンシャフト１０６に伝達する。これにより、電動モータ１１０の発生トルクが、ステアリングホイール１０１に加える運転者の操舵力をアシストする。

次に、制御装置１０について説明する。
図２は、制御装置１０の概略構成図である。
制御装置１０は、電動モータ１１０の制御を行う際の演算処理を行うＣＰＵと、ＣＰＵにて実行されるプログラムや各種データ等が記憶されたＲＯＭと、ＣＰＵの作業用メモリ等として用いられるＲＡＭと、ＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable & Programmable Read Only Memory)などを有する算術論理演算回路である。

制御装置１０には、上述したトルクセンサ１０９にて検出された操舵トルクＴが出力信号に変換されたトルク信号Ｔｄ、操舵角センサ１８０にて検出された操舵角θが出力信号に変換された操舵角信号θｄ、ラック軸力センサ１８５にて検出されたラック軸力Ｒが出力信号に変換されたラック軸力信号Ｒｄが入力される。また、制御装置１０には、車速センサ１７０にて検出された車速Ｖｃが出力信号に変換された車速センサ信号ｖｃｄ、エンジン回転速度センサ１９０にて検出されたエンジン回転速度Ｎｅが出力信号に変換されたエンジン回転速度信号Ｎｅｄ、ポジションセンサ１９５にて検出された変速機３のギヤ位置Ｐｇが出力信号に変換されたギヤ位置信号Ｐｇｄが入力される。

そして、制御装置１０は、電動モータ１１０に供給する目標電流Ｉｔを算出（設定）する目標電流算出部２０と、目標電流算出部２０が算出した目標電流Ｉｔに基づいてフィードバック制御などを行う制御部３０とを有している。また、制御装置１０は、目標電流算出部２０が目標電流Ｉｔを算出する際に用いる車速を設定する車速設定部８０を有している。また、制御装置１０は、電動モータ１１０のモータ回転角度θｍを算出するモータ回転角度算出部７１と、モータ回転角度算出部７１にて算出されたモータ回転角度θｍに基づいて、モータ回転速度Ｖｍを算出するモータ回転速度算出部７２とを備えている。

次に、目標電流算出部２０および制御部３０について詳述する。
図３は、目標電流算出部２０および制御部３０の概略構成図である。
目標電流算出部２０は、目標電流Ｉｔを設定する上で基準となるベース電流Ｉｂを算出するベース電流算出部２１と、電動モータ１１０の慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流Ｉｓを算出するイナーシャ補償電流算出部２２と、モータの回転を制限するダンパー補償電流Ｉｄを算出するダンパー補償電流算出部２３とを備えている。また、目標電流算出部２０は、ベース電流算出部２１、イナーシャ補償電流算出部２２、ダンパー補償電流算出部２３にて算出された値に基づいて目標電流Ｉｔを決定する目標電流決定部２５を備えている。また、目標電流算出部２０は、トルクセンサ１０９にて検出された操舵トルクＴの位相を補償する位相補償部２６を備えている。
なお、目標電流算出部２０には、トルク信号Ｔｄ、車速設定部８０から出力された車速信号（後述する第１車速信号ｖｃｅｄ１〜第３車速信号ｖｃｅｄ３のいずれか）、モータ回転速度算出部７２が算出したモータ回転速度Ｖｍに応じたモータ回転速度信号Ｖｍｓなどが入力される。

図４は、操舵トルクおよび車速とベース電流との対応を示す制御マップの概略図である。
ベース電流算出部２１は、位相補償部２６（図３参照）にてトルク信号Ｔｄが位相補償されたトルク信号Ｔｓ、車速設定部８０から出力された車速信号（後述する第１車速信号ｖｃｅｄ１〜第３車速信号ｖｃｅｄ３のいずれか）、図４に例示した制御マップに基づいてベース電流Ｉｂを算出する。

イナーシャ補償電流算出部２２は、位相補償部２６にてトルク信号Ｔｄが位相補償されたトルク信号Ｔｓ、車速設定部８０から出力された車速信号（後述する第１車速信号ｖｃｅｄ１〜第３車速信号ｖｃｅｄ３のいずれか）に基づいてイナーシャ補償電流Ｉｓを算出する。

ダンパー補償電流算出部２３は、位相補償部２６にてトルク信号Ｔｄが位相補償されたトルク信号Ｔｓ、車速設定部８０から出力された車速信号（後述する第１車速信号ｖｃｅｄ１〜第３車速信号ｖｃｅｄ３のいずれか）、モータ回転速度信号Ｖｍｓに基づいてダンパー補償電流Ｉｄを算出する。

目標電流決定部２５は、ベース電流算出部２１にて算出されたベース電流Ｉｂ、イナーシャ補償電流算出部２２にて算出されたイナーシャ補償電流Ｉｓおよびダンパー補償電流算出部２３にて算出されたダンパー補償電流Ｉｄに基づいて目標電流Ｉｔを決定する。目標電流決定部２５は、例えば、ベース電流Ｉｂに、イナーシャ補償電流Ｉｓを加算するとともにダンパー補償電流Ｉｄを減算して得た電流を目標電流Ｉｔとして決定する。

次に、制御部３０について詳述する。
制御部３０は、図３に示すように、電動モータ１１０の作動を制御するモータ駆動制御部３１と、電動モータ１１０を駆動させるモータ駆動部３２と、電動モータ１１０に実際に流れる実電流Ｉｍを検出するモータ電流検出部３３とを有している。
モータ駆動制御部３１は、目標電流算出部２０にて最終的に決定された目標電流Ｉｔと、モータ電流検出部３３にて検出された電動モータ１１０へ供給される実電流Ｉｍとの偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部４０と、電動モータ１１０をＰＷＭ駆動するためのＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成するＰＷＭ信号生成部６０とを有している。

フィードバック制御部４０は、目標電流算出部２０にて最終的に決定された目標電流Ｉｔとモータ電流検出部３３にて検出された実電流Ｉｍとの偏差を求める偏差演算部４１と、その偏差がゼロとなるようにフィードバック処理を行うフィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部４２とを有している。

フィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部４２は、目標電流Ｉｔと実電流Ｉｍとが一致するようにフィードバック制御を行うものであり、例えば、偏差演算部４１にて算出された偏差に対して、比例要素で比例処理し、積分要素で積分処理し、加算演算部でこれらの値を加算する。
ＰＷＭ信号生成部６０は、フィードバック制御部４０からの出力値に基づいて電動モータ１１０をＰＷＭ（パルス幅変調）駆動するためのＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号を出力する。

モータ駆動部３２は、所謂インバータであり、例えば、スイッチング素子として６個の独立したトランジスタ（ＦＥＴ）を備え、６個の内の３個のトランジスタは電源の正極側ラインと各相の電気コイルとの間に接続され、他の３個のトランジスタは各相の電気コイルと電源の負極側（アース）ラインと接続されている。そして、６個の中から選択した２個のトランジスタのゲートを駆動してこれらのトランジスタをスイッチング動作させることにより、電動モータ１１０の駆動を制御する。
モータ電流検出部３３は、モータ駆動部３２に接続されたシャント抵抗の両端に生じる電圧から電動モータ１１０に流れる実電流Ｉｍの値を検出する。

モータ回転角度算出部７１（図２参照）は、レゾルバ１２０からの回転角度信号に基づいてモータ回転角度θｍを算出する。
モータ回転速度算出部７２（図２参照）は、モータ回転角度算出部７１が算出したモータ回転角度θｍに基づいて電動モータ１１０のモータ回転速度Ｖｍを算出する。

次に、車速設定部８０について詳述する。
図５は、車速設定部８０の概略構成図である。
車速設定部８０は、車速センサ１７０からの車速センサ信号ｖｃｄに基づいて車速Ｖｃを推定する第１車速推定部８１と、エンジン回転速度センサ１９０からのエンジン回転速度信号Ｎｅｄに基づいて車速Ｖｃを推定する第２車速推定部８２とを備えている。また、車速設定部８０は、ラック軸力センサ１８５からのラック軸力信号Ｒｄに基づいて車速Ｖｃを推定する第３車速推定部８３と、第１車速推定部８１〜第３車速推定部８３が推定した車速Ｖｃの中から目標電流算出部２０に出力する車速Ｖｃを選択する車速選択部８４とを備えている。

（第１車速推定部）
第１車速推定部８１は、車速センサ１７０から取得した車速Ｖｃに応じた車速センサ信号ｖｃｄに基づいて車速Ｖｃを推定する。以下では、第１車速推定部８１が推定した車速Ｖｃを、「第１推定車速Ｖｃｅ１」と称す。

（第２車速推定部）
図６は、エンジン回転速度Ｎｅおよび変速機３のギヤ位置Ｐｇと車速Ｖｃとの対応を示す制御マップの概略図である。
第２車速推定部８２は、エンジン回転速度センサ１９０からのエンジン回転速度信号Ｎｅｄ、ポジションセンサ１９５からのギヤ位置信号Ｐｇｄに基づいて車速Ｖｃを推定する。言い換えれば、第２車速推定部８２は、エンジン回転速度Ｎｅと、変速機３のギヤ位置Ｐｇとに応じた車速Ｖｃを推定する。なお、第２車速推定部８２は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、エンジン回転速度Ｎｅおよび変速機３のギヤ位置Ｐｇと車速Ｖｃとの対応を示す図６に例示した制御マップに、検出されたエンジン回転速度Ｎｅおよび変速機３のギヤ位置Ｐｇを代入することにより車速Ｖｃを推定する。以下では、第２車速推定部８２が図６に例示した制御マップに基づいて推定した車速Ｖｃを、「仮第２推定車速Ｖｃａ２」と称す。

ここで、第２車速推定部８２が変速機３のギヤ位置Ｐｇと図６に例示した制御マップに基づいて車速Ｖｃ（仮第２推定車速Ｖｃａ２）を算出する場合、変速機３のギヤ位置Ｐｇが変えられた時に実際の車速Ｖｃと仮第２推定車速Ｖｃａ２との間に誤差が生じる。
図７は、エンジン回転速度Ｎｅ、変速機３のギヤ位置Ｐｇ、仮第２推定車速Ｖｃａ２、第２推定車速Ｖｃｅ２との関係を示すタイミングチャートである。
例えば、図７に示すように、エンジン回転速度Ｎｅが上昇しているときに変速機３のギヤ位置Ｐｇが１速から２速へ、２速から３速へ変化した場合、変速機３のギヤ位置Ｐｇが変えられた直後においてはエンジン回転速度Ｎｅが同一であるとしても変速機３のギヤ位置Ｐｇが上昇することから仮第２推定車速Ｖｃａ２が一時的に大きくなる。その結果、仮第２推定車速Ｖｃａ２と実際の車速Ｖｃとの間に誤差が生じる。

そこで、第２車速推定部８２は、以下に述べるようにギヤ位置Ｐｇが切り替えられた時から所定期間（Ｔ１＋Ｔ２）経過するまでは仮第２推定車速Ｖｃａ２を補正した値を第２推定車速Ｖｃｅ２として出力する。他方、第２車速推定部８２は、ギヤ位置Ｐｇが切り替えられた時から所定期間（Ｔ１＋Ｔ２）経過後及びギヤ位置Ｐｇが切り替えられるまでは、仮第２推定車速Ｖｃａ２を第２推定車速Ｖｃｅ２として出力する。

第２車速推定部８２は、変速機３のギヤ位置Ｐｇが切り替えられた場合には、ギヤ位置Ｐｇの切り替わり直前に出力した第２推定車速Ｖｃｅ２を、所定期間Ｔ１内の第２推定車速Ｖｃｅ２として出力する。そして、所定期間Ｔ１経過後は、所定期間Ｔ１経過後から所定期間Ｔ２が経過するまでの間、ギヤ位置Ｐｇの切り替わり直前に出力した第２推定車速Ｖｃｅ２から、所定期間Ｔ２経過後の仮第２推定車速Ｖｃａ２へと滑らかに切り替わるような値を第２推定車速Ｖｃｅ２として出力する。例えば、所定期間Ｔ１経過後から所定期間Ｔ２が経過するまでの間、第２車速推定部８２は、ギヤ位置Ｐｇの切り替わり直前に出力した第２推定車速Ｖｃｅ２である旧第２推定車速Ｖｃｅ２ｏｌｄに、旧第２推定車速Ｖｃｅ２ｏｌｄと予め定められた補正係数αと所定期間Ｔ２に対する経過時間ｔの割合（＝ｔ／Ｔ２）とを乗算して得た値を加算することにより得た値を第２推定車速Ｖｃｅ２（＝Ｖｃｅ２ｏｌｄ×（１＋α×ｔ／Ｔ２））として出力する。そして、所定期間Ｔ２経過後（ギヤ位置Ｐｇが切り替えられた時から所定期間（Ｔ１＋Ｔ２）経過後）は、図６に例示した制御マップに基づいて推定した仮第２推定車速Ｖｃａ２を第２推定車速Ｖｃｅ２として出力する。
なお、補正係数αは一定値としてもよいし、ギヤ位置Ｐｇの切換え位置に応じた可変値としてもよい。

次に、フローチャートを用いて、第２車速推定部８２が行う第２推定車速出力処理の手順について説明する。
図８は、第２車速推定部８２が行う第２推定車速出力処理の手順を示すフローチャートである。第２車速推定部８２は、この第２推定車速出力処理を予め定めた期間毎に繰り返し実行する。
第２車速推定部８２は、先ず、変速機３のギヤ位置Ｐｇの切替後所定期間（Ｔ１＋Ｔ２）内であるか否かを判別する（ステップ（以下、単に、「Ｓ」と記す。）１０１）。そして、所定期間（Ｔ１＋Ｔ２）内ではない場合（Ｓ１０１でＮｏ）、第２車速推定部８２は、現時点のエンジン回転速度Ｎｅおよび変速機３のギヤ位置Ｐｇを制御マップに代入することにより仮第２推定車速Ｖｃａ２を推定すると共に、仮第２推定車速Ｖｃａ２を第２推定車速Ｖｃｅ２として出力する（Ｓ１０２）。

一方、所定期間（Ｔ１＋Ｔ２）内である場合（Ｓ１０１でＹｅｓ）、所定期間Ｔ１内であるか否かを判別する（Ｓ１０３）。
所定期間Ｔ１内である場合（Ｓ１０３でＹｅｓ）、変速機３のギヤ位置Ｐｇの切り替わり直前の旧第２推定車速Ｖｃｅ２ｏｌｄを記憶領域（例えばＲＡＭ）から読み込むと共にこの切り替わり直前の旧第２推定車速Ｖｃｅ２ｏｌｄを第２推定車速Ｖｃｅ２として出力する（Ｓ１０４）。他方、所定期間Ｔ１内ではない場合（Ｓ１０３でＮｏ）、所定期間Ｔ１経過後の所定期間Ｔ２内と考えられることから、補正係数αを記憶領域（例えばＲＯＭ）から読み込むと共に、切り替わり直前の旧第２推定車速Ｖｃｅ２ｏｌｄに、この旧第２推定車速Ｖｃｅ２ｏｌｄと補正係数αと所定期間Ｔ２に対する経過時間ｔの割合とを乗算することにより得た値を加算した値（＝Ｖｃｅ２ｏｌｄ×（１＋α×ｔ／Ｔ２））を第２推定車速Ｖｃｅ２として出力する（Ｓ１０５）。

（第３車速推定部）
図９は、ラック軸力Ｒおよび操舵角θと車速Ｖｃとの対応を示す制御マップの概略図である。
第３車速推定部８３は、ラック軸力センサ１８５からのラック軸力信号Ｒｄ、操舵角センサ１８０からの操舵角信号θｄに基づいて車速Ｖｃを推定する。言い換えれば、第３車速推定部８３は、ラック軸力Ｒと、操舵角θとに応じた車速Ｖｃを推定する。なお、第３車速推定部８３は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、ラック軸力Ｒおよび操舵角θと車速Ｖｃとの対応を示す図９に例示した制御マップに、検出されたラック軸力Ｒおよび操舵角θを代入することにより車速Ｖｃを推定する。以下では、第３車速推定部８３が推定した車速Ｖｃを、「第３推定車速Ｖｃｅ３」と称す。
なお、図９に示した制御マップにおいては、操舵角θが同じである場合にはラック軸力Ｒが大きいほど車速Ｖｃが大きくなるように設定されている。また、図９に示した制御マップにおいては、ラック軸力Ｒが同じである場合には操舵角θが小さいほど車速Ｖｃが大きくなるように設定されている。

（車速選択部）
車速選択部８４は、第１車速推定部８１が推定した第１推定車速Ｖｃｅ１、第２車速推定部８２が推定した第２推定車速Ｖｃｅ２、第３車速推定部８３が推定した第３推定車速Ｖｃｅ３の中から１つを選択し、選択した推定車速に対応する車速信号を目標電流算出部２０に出力する。
以下に、本実施の形態に係る車速選択部８４が推定車速を選択する処理について説明する。

＜推定車速選択処理の第１実施例＞
車速選択部８４は、先ず、第１車速推定部８１が推定した第１推定車速Ｖｃｅ１と第２車速推定部８２が推定した第２推定車速Ｖｃｅ２との偏差ΔＶｃｅ１２が予め定められた所定範囲内であるか否かを判定する。偏差ΔＶｃｅ１２が所定範囲内である場合には、第１車速推定部８１が推定した第１推定車速Ｖｃｅ１の基となった車速センサ信号ｖｃｄ、及び第２車速推定部８２が推定した第２推定車速Ｖｃｅ２の基となったエンジン回転速度信号Ｎｅｄやギヤ位置信号Ｐｇｄは正常と考えられる。言い換えれば、偏差ΔＶｃｅ１２が所定範囲内である場合には、車速センサ１７０、及びエンジン回転速度センサ１９０やポジションセンサ１９５は正常と考えられる。そこで、車速選択部８４は、第１車速推定部８１が推定した第１推定車速Ｖｃｅ１に対応する第１車速信号ｖｃｅｄ１を目標電流算出部２０に出力する。

一方、偏差ΔＶｃｅ１２が所定範囲外である場合には、第１車速推定部８１が推定した第１推定車速Ｖｃｅ１の基となった車速センサ信号ｖｃｄ、及び第２車速推定部８２が推定した第２推定車速Ｖｃｅ２の基となったエンジン回転速度信号Ｎｅｄあるいはギヤ位置信号Ｐｇｄのいずれかに異常が生じていると考えられる。言い換えれば、偏差ΔＶｃｅ１２が所定範囲外である場合には、車速センサ１７０、及びエンジン回転速度センサ１９０あるいはポジションセンサ１９５の少なくとも一方に異常が生じていると考えられる。そこで、車速選択部８４は、第１車速推定部８１が推定した第１推定車速Ｖｃｅ１と第３車速推定部８３が推定した第３推定車速Ｖｃｅ３との偏差ΔＶｃｅ１３が所定範囲外であるか否かを判定する。偏差ΔＶｃｅ１３が所定範囲内である場合には、第１車速推定部８１が推定した第１推定車速Ｖｃｅ１の基となった車速センサ信号ｖｃｄ（車速センサ１７０）は正常と判定して、車速選択部８４は、第１車速推定部８１が推定した第１推定車速Ｖｃｅ１に対応する第１車速信号ｖｃｅｄ１を目標電流算出部２０に出力する。

他方、偏差ΔＶｃｅ１３が所定範囲外である場合には、第１車速推定部８１が推定した第１推定車速Ｖｃｅ１の基となった車速センサ信号ｖｃｄ（車速センサ１７０）に異常が生じ、第２車速推定部８２が推定した第２推定車速Ｖｃｅ２の基となったエンジン回転速度信号Ｎｅｄ（エンジン回転速度センサ１９０）あるいはギヤ位置信号Ｐｇｄ（ポジションセンサ１９５）は正常と判定する。そこで、車速選択部８４は、偏差ΔＶｃｅ１３が所定範囲外である場合には、第２車速推定部８２が推定した第２推定車速Ｖｃｅ２に対応する第２車速信号ｖｃｅｄ２を目標電流算出部２０に出力する。又は、車速選択部８４は、第３車速推定部８３が推定した第３推定車速Ｖｃｅ３に対応する第３車速信号ｖｃｅｄ３を目標電流算出部２０に出力してもよい。

以下に、フローチャートを用いて、車速選択部８４が推定車速を選択する推定車速選択処理の第１実施例の手順について説明する。
図１０は、車速選択部８４が行う推定車速選択処理の第１実施例の手順を示すフローチャートである。車速選択部８４は、この推定車速選択処理を予め定めた期間毎に繰り返し実行する。
本実施の形態に係る車速選択部８４は、先ず、第１車速推定部８１が推定した第１推定車速Ｖｃｅ１と第２車速推定部８２が推定した第２推定車速Ｖｃｅ２との偏差ΔＶｃｅ１２が所定範囲内であるか否かを判定する（Ｓ２０１）。そして、車速選択部８４は、偏差ΔＶｃｅ１２が所定範囲内である場合（Ｓ２０１でＹｅｓ）、第１車速推定部８１が推定した第１推定車速Ｖｃｅ１に対応する第１車速信号ｖｃｅｄ１を目標電流算出部２０に出力する（Ｓ２０２）。

一方、車速選択部８４は、偏差ΔＶｃｅ１２が所定範囲外である場合（Ｓ２０１でＮｏ）、第１車速推定部８１が推定した第１推定車速Ｖｃｅ１と第３車速推定部８３が推定した第３推定車速Ｖｃｅ３との偏差ΔＶｃｅ１３が所定範囲内であるか否かを判定する（Ｓ２０３）。そして、車速選択部８４は、偏差ΔＶｃｅ１３が所定範囲内である場合（Ｓ２０３でＹｅｓ）、第１車速推定部８１が推定した第１推定車速Ｖｃｅ１に対応する第１車速信号ｖｃｅｄ１を目標電流算出部２０に出力する（Ｓ２０２）。他方、車速選択部８４は、偏差ΔＶｃｅ１３が所定範囲外である場合（Ｓ２０３でＮｏ）、第２車速推定部８２が推定した第２推定車速Ｖｃｅ２に対応する第２車速信号ｖｃｅｄ２を目標電流算出部２０に出力する（Ｓ２０４）。車速選択部８４は、Ｓ２０４において、第３車速推定部８３が推定した第３推定車速Ｖｃｅ３に対応する第３車速信号ｖｃｅｄ３を目標電流算出部２０に出力してもよい。

上述したように、本実施の形態に係る車速選択部８４は、車速センサ１７０（車速センサ信号ｖｃｄ）が正常と考えられる場合には、第１車速推定部８１が推定した第１推定車速Ｖｃｅ１に対応する第１車速信号ｖｃｅｄ１を目標電流算出部２０に出力する。また、車速選択部８４は、車速センサ１７０（車速センサ信号ｖｃｄ）が正常であるか否かを判断するにあたっては、第２車速推定部８２が推定した第２推定車速Ｖｃｅ２を用いる。つまり、第２車速推定部８２が推定した第２推定車速Ｖｃｅ２と第１車速推定部８１が推定した第１推定車速Ｖｃｅ１との偏差ΔＶｃｅ１２が所定範囲内である場合に車速センサ１７０（車速センサ信号ｖｃｄ）が正常であると判断する。第１推定車速Ｖｃｅ１と第２推定車速Ｖｃｅ２との偏差ΔＶｃｅ１２が所定範囲外である場合には、第３車速推定部８３が推定した第３推定車速Ｖｃｅ３を用いて、車速センサ１７０（車速センサ信号ｖｃｄ）、及びエンジン回転速度信号Ｎｅｄ（エンジン回転速度センサ１９０）あるいはギヤ位置信号Ｐｇｄ（ポジションセンサ１９５）のいずれに異常が生じているかを判断する。そして、車速選択部８４は、車速センサ１７０（車速センサ信号ｖｃｄ）に異常が生じていると考えられる場合には、第２車速推定部８２が推定した第２推定車速Ｖｃｅ２に対応する第２車速信号ｖｃｅｄ２を目標電流算出部２０に出力する。あるいは、車速選択部８４は、車速センサ１７０（車速センサ信号ｖｃｄ）に異常が生じていると考えられる場合には、第３車速推定部８３が推定した第３推定車速Ｖｃｅ３に対応する第３車速信号ｖｃｅｄ３を目標電流算出部２０に出力してもよい。

＜推定車速選択処理の第２実施例＞
推定車速選択処理の第２実施例においては、車速選択部８４が、車速センサ１７０（車速センサ信号ｖｃｄ）が正常であるか否かを判断するにあたって、先に第３車速推定部８３が推定した第３推定車速Ｖｃｅ３を用いる点が、推定車速選択処理の第１実施例と異なる。つまり、推定車速選択処理の第２実施例においては、車速選択部８４は、先に第３車速推定部８３が推定した第３推定車速Ｖｃｅ３と第１車速推定部８１が推定した第１推定車速Ｖｃｅ１との偏差ΔＶｃｅ１３が所定範囲内であるか否かで車速センサ１７０（車速センサ信号ｖｃｄ）が正常であるか否かを判断する。

以下に、フローチャートを用いて、車速選択部８４が推定車速を選択する推定車速選択処理の第２実施例の手順について説明する。
図１１は、車速選択部８４が行う推定車速選択処理の第２実施例の手順を示すフローチャートである。
車速選択部８４は、先ず、第１車速推定部８１が推定した第１推定車速Ｖｃｅ１と第３車速推定部８３が推定した第３推定車速Ｖｃｅ３との偏差ΔＶｃｅ１３が所定範囲内であるか否かを判定する（Ｓ３０１）。そして、車速選択部８４は、偏差ΔＶｃｅ１３が所定範囲内である場合（Ｓ３０１でＹｅｓ）、第１車速推定部８１が推定した第１推定車速Ｖｃｅ１に対応する第１車速信号ｖｃｅｄ１を目標電流算出部２０に出力する（Ｓ３０２）。

一方、車速選択部８４は、偏差ΔＶｃｅ１３が所定範囲外である場合（Ｓ３０１でＮｏ）、第１車速推定部８１が推定した第１推定車速Ｖｃｅ１と第２車速推定部８２が推定した第２推定車速Ｖｃｅ２との偏差ΔＶｃｅ１２が所定範囲内であるか否かを判定する（Ｓ３０３）。そして、車速選択部８４は、偏差ΔＶｃｅ１２が所定範囲内である場合（Ｓ３０３でＹｅｓ）、第１車速推定部８１が推定した第１推定車速Ｖｃｅ１に対応する第１車速信号ｖｃｅｄ１を目標電流算出部２０に出力する（Ｓ３０２）。他方、車速選択部８４は、偏差ΔＶｃｅ１２が所定範囲外である場合（Ｓ３０３でＮｏ）、第３車速推定部８３が推定した第３推定車速Ｖｃｅ３に対応する第３車速信号ｖｃｅｄ３を目標電流算出部２０に出力する（Ｓ３０４）。車速選択部８４は、Ｓ３０４において、第２車速推定部８２が推定した第２推定車速Ｖｃｅ２に対応する第２車速信号ｖｃｅｄ２を目標電流算出部２０に出力してもよい。

以上のように構成された制御装置１０においては、目標電流算出部２０は、車速センサ１７０（車速センサ信号ｖｃｄ）に異常が生じていない場合には、車速センサ１７０から出力される車速センサ信号ｖｃｄに応じた第１推定車速Ｖｃｅ１に基づいて目標電流Ｉｔを算出（設定）する。そして、制御装置１０は、車速センサ１７０（車速センサ信号ｖｃｄ）に異常が生じているか否かを、エンジン回転速度センサ１９０からのエンジン回転速度信号Ｎｅｄとポジションセンサ１９５からのギヤ位置信号Ｐｇｄ、及びラック軸力センサ１８５からのラック軸力信号Ｒｄと操舵角センサ１８０からの操舵角信号θｄを用いて判断する。それゆえ、目標電流算出部２０は、常に、実際の車速Ｖｃとの誤差が少ない値に基づいて目標電流Ｉｔを算出（設定）することが可能となる。
一方、制御装置１０は、車速センサ１７０（車速センサ信号ｖｃｄ）に異常が生じている場合には、エンジン回転速度信号Ｎｅｄ及びギヤ位置信号Ｐｇｄに基づいて推定された第２推定車速Ｖｃｅ２、又はラック軸力信号Ｒｄ及び操舵角信号θｄに基づいて推定された第３推定車速Ｖｃｅ３に基づいて目標電流Ｉｔを算出（設定）する。それゆえ、目標電流算出部２０は、車速センサ１７０（車速センサ信号ｖｃｄ）に異常が生じている場合においても、実際の車速Ｖｃとの誤差が少ない値に基づいて目標電流Ｉｔを算出（設定）することが可能となる。
このように、本実施の形態に係るステアリング装置１００によれば、たとえ車速センサ１７０（車速センサ信号ｖｃｄ）に異常が生じた場合でも、エンジン回転速度センサ１９０などの他のセンサからの出力信号に基づいて目標電流Ｉｔを決定することができる。その結果、車速センサ１７０（車速センサ信号ｖｃｄ）に異常が生じたことに起因して電動モータ１１０の駆動力が所望の駆動力からずれて操舵フィーリングが悪化してしまうことを抑制することができる。

なお、第２車速推定部８２は、以下の式（１）に基づいて算出した車速を第２推定車速Ｖｃｅ２としてもよい。
第２推定車速Ｖｃｅ２＝（エンジン回転速度Ｎｅ（ｒｐｍ）×前輪１５０の直径（ｍ）×π×６０／１０００）／（変速機３のギヤ比×ファイナルギヤ比）・・・（１）
ここで、第２車速推定部８２が式（１）に基づいて車速Ｖｃを算出するにあたって、エンジン回転速度Ｎｅとして、エンジン回転速度センサ１９０にて検出された値を用いる。前輪１５０の直径は、予めＲＯＭに記憶された値を用いる。変速機３のギヤ比は、ポジションセンサ１９５からのギヤ位置信号Ｐｇｄにて変速機３のギヤ位置Ｐｇを把握すると共に、予めＲＯＭに記憶されたギヤ位置Ｐｇとギヤ比との相関関係に基づいて把握したギヤ位置Ｐｇに対応するギヤ比を用いる。ファイナルギヤ比は、予めＲＯＭに記憶された値を用いる。

さらに、第２車速推定部８２は、変速機３のギヤ位置Ｐｇが変えられた直後においては上記式（１）に基づいて算出した車速Ｖｃと実際の車速Ｖｃとの間に誤差が生じるおそれがあることに鑑み、ギヤ位置Ｐｇが切り替えられた時から所定期間（Ｔ１＋Ｔ２）経過するまでは式（１）に基づいて算出した値を補正した値を第２推定車速Ｖｃｅ２として出力するとよい。
より具体的には、第２車速推定部８２は、変速機３のギヤ位置Ｐｇが切り替えられた場合には、ギヤ位置Ｐｇの切り替わり直前に出力した第２推定車速Ｖｃｅ２を、所定期間Ｔ１内の第２推定車速Ｖｃｅ２として出力する。そして、所定期間Ｔ１経過後から所定期間Ｔ２が経過するまでの間、第２車速推定部８２は、ギヤ位置Ｐｇの切り替わり直前に出力した第２推定車速Ｖｃｅ２である旧第２推定車速Ｖｃｅ２ｏｌｄに、旧第２推定車速Ｖｃｅ２ｏｌｄと予め定められた補正係数αと所定期間Ｔ２に対する経過時間ｔの割合（＝ｔ／Ｔ２）とを乗算して得た値を加算することにより得た値を第２推定車速Ｖｃｅ２（＝Ｖｃｅ２ｏｌｄ×（１＋α×ｔ／Ｔ２））として出力してもよい。そして、所定期間Ｔ２経過後（ギヤ位置Ｐｇが切り替えられた時から所定期間（Ｔ１＋Ｔ２）経過後）は、上記式（１）に基づいて算出した値を第２推定車速Ｖｃｅ２として出力する。

なお、第３車速推定部８３は、車速Ｖｃを推定するのに用いる操舵角θを、操舵角センサ１８０からの操舵角信号θｄに基づくのではなく、モータ回転角度算出部７１にて算出されたモータ回転角度θｍに基づいて算出された操舵角θを用いてもよい。例えば、第３車速推定部８３は、モータ回転角度算出部７１にて定期的（例えば１ミリ秒毎）に算出されたモータ回転角度θｍの前回値と今回値との差分の積算値に基づいて算出した操舵角θを用いてもよい。

上述したステアリング装置１００は、ステアリングホイール１０１の操舵に対する補助力を加える電動モータ１１０と、車両に関する情報に基づいて、車両の速度を推定した３つの推定車速から１つの推定車速を選択して出力する出力手段の一例としての車速設定部８０と、車速設定部８０が出力した推定車速に基づいて電動モータ１１０の駆動を制御する駆動制御手段の一例としての目標電流算出部２０とを備える。上述した車速設定部８０は、３つの推定車速から１つの推定車速を選択して出力するが、３つに限定されない。車速設定部８０は、車両に関する情報に基づいて、４つ以上の車両の速度を推定し、推定した４つ以上の推定車速から１つの推定車速を選択して出力してもよい。

１…自動車、１０…制御装置、２０…目標電流算出部、３０…制御部、８０…車速設定部、８１…第１車速推定部、８２…第２車速推定部、８３…第３車速推定部、８４…車速選択部、１００…電動パワーステアリング装置、１１０…電動モータ

Claims (8)

1. 車両のステアリングホイールの操舵に対する補助力を加える電動モータと、
   前記車両に関する情報に基づいて、前記車両の速度を推定した３つの推定車速から１つの推定車速を選択して出力する出力手段と、
   前記出力手段が出力した前記推定車速に基づいて前記電動モータの駆動を制御する駆動制御手段と、
   を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記出力手段は、前記車両の速度を検出する車速センサからの検出信号に基づいて推定した推定車速、前記車両のエンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度センサからの検出信号に基づいて推定した推定車速、前記車両のラック軸に生じる軸力を検出するラック軸力センサからの検出信号に基づいて推定した推定車速のいずれかを出力する
   請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記出力手段は、３つの前記推定車速の内の２つの推定車速の差が所定範囲外である場合には、残り１つの推定車速を用いて前記２つの推定車速の内のいずれが正常であるかを特定し、特定した推定車速又は前記残り１つの推定車速を出力する
   請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記出力手段は、前記車両の速度を検出する車速センサからの検出信号に基づいて推定した車速センサ推定車速と前記車両のエンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度センサからの検出信号に基づいて推定したエンジン推定車速との差が前記所定範囲外である場合には、前記車両のラック軸に生じる軸力を検出するラック軸力センサからの検出信号に基づいて推定したラック軸力推定車速を用いて前記車速センサ推定車速と前記エンジン推定車速のいずれが正常かを特定する
   請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記出力手段は、前記車速センサ推定車速と前記エンジン推定車速との差が前記所定範囲内である場合には、前記車速センサ推定車速を出力する
   請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記出力手段は、前記車両の速度を検出する車速センサからの検出信号に基づいて推定した車速センサ推定車速と前記車両のラック軸に生じる軸力を検出するラック軸力センサからの検出信号に基づいて推定したラック軸力推定車速との差が所定範囲外である場合には、前記車両のエンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度センサからの検出信号に基づいて推定したエンジン推定車速を用いて前記車速センサ推定車速と前記ラック軸力推定車速のいずれが正常かを特定する
   請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
7. 前記出力手段は、前記車速センサ推定車速と前記ラック軸力推定車速との差が前記所定範囲内である場合には、前記車速センサ推定車速を出力する
   請求項６に記載の電動パワーステアリング装置。
8. 車両のステアリングホイールの操舵に対する補助力を加える電動モータと、
   前記車両に関する情報に基づいて、前記車両の速度を推定した少なくとも３つの推定車速のいずれかを出力する出力手段と、
   前記出力手段が出力した前記推定車速に基づいて前記電動モータの駆動を制御する駆動制御手段と、
   を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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