JP2017196991A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両電源がオフされている期間の消費電力をより低減することができる操舵制御装置を提供する。【解決手段】ＥＰＳのＥＣＵは、車両電源がオフされている期間、モータの回転数を検出するバックアップ演算部４３を有している。バックアップ演算部４３は、回転角センサを通じてモータの回転数を検出する回転検出回路７２、回転検出回路７２に電力を供給する電源回路７１、電源回路７１の異常を検出する第１の異常検出回路７３、回転検出回路７２の異常を検出する第２の異常検出回路７４、およびこれら４つの回路の動作を制御する制御回路７５を有している。制御回路７５は、車両電源がオフされているときには第１の異常検出回路７３の動作を停止させる一方、車両電源がオンされているときには第１の異常検出回路７３を連続動作させる。制御回路７５は、車両電源の状態に関わらず電源回路７１を常に動作させるとともに、回転検出回路７２を間欠動作させる。【選択図】図３

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

従来、たとえば特許文献１に記載されるように、モータによってアシストトルクを発生させる車両用の電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）が知られている。ＥＰＳの制御装置は、トルクセンサを通じて検出される操舵トルクに応じて、モータに発生させるトルクを制御する。制御装置は、回転角センサを通じて検出されるモータの回転角に応じて当該モータのコイルに通電する。また制御装置は、回転角センサを通じて検出されるモータの回転角および回転数に基づき操舵軸の回転角である操舵角を演算する。当該操舵角はＥＰＳの制御に使用されたり、他の車載システムの制御に使用されたりする。

ここで、ＥＰＳにおいては、車両の電源スイッチがオフされてアシスト機能が停止されている場合であれ、何らかの外力によって操舵軸が回転されることがある。このため、モータの回転角および回転数に基づき操舵角を演算する構成が採用されるとき、電源スイッチがオフされている間においてもモータの回転状態を監視する必要がある。ただしこの場合、車載されるバッテリの消耗を抑える観点から、電源スイッチがオフされている間における消費電力の低減が求められる。

そこで、特許文献１の制御装置では、電源スイッチがオフされている間、回転角センサを間欠動作させることにより、モータの回転数を検出する。また制御装置は、モータの回転状態に応じて間欠周期を切り替える。制御装置は、モータの回転数が高いほど回転角センサの動作周期をより短く、モータの回転数が低いほど回転角センサの動作周期をより長く設定する。これにより、消費電力の低減が図られる。電源スイッチがオンされたとき、制御装置は電源スイッチがオフされている間に検出された回転数を加味して操舵角を演算する。

登録特許第５１４０１２２号公報

近年では、車両の電子化がますます進展する傾向にある。車両の安全性あるいは利便性などをより高める観点から、車両には様々な電子機器あるいは電子システムが搭載される。車両に搭載される電子機器などが増えるほど消費電力が増えるため、バッテリの負担もより大きくなる。このため、電子機器などの消費電力を低減すること、あるいはバッテリの負担を軽減することが依然として課題となっている。電源スイッチがオフされている間の消費電力についても、さらなる低減が求められている。

本発明の目的は、車両電源がオフされている期間の消費電力をより低減することができる操舵制御装置を提供することにある。

上記目的を達成し得る操舵制御装置は、車両電源がオンされているとき、車両の操舵機構に付与されるトルクの発生源であるモータを操舵状態に応じて制御するとともに、センサを通じて検出される前記モータの相対回転角および前記モータの回転数を使用して絶対操舵角を演算する主演算部と、前記センサを通じて前記モータの回転数を検出する回転検出回路、前記回転検出回路に電力を供給する電源回路、前記電源回路の異常を検出する異常検出回路、ならびにこれら３つの回路の動作を制御する制御回路を含む副演算部と、を有している。前記制御回路は、車両電源がオフされているとき、前記異常検出回路の動作を停止させるとともに前記回転検出回路を間欠動作させる一方、車両電源がオンされているとき、前記異常検出回路を連続動作させるものである。前記主演算部は、車両電源がオンされた場合、前記異常検出回路の検出結果が前記電源回路の異常を示すものではないとき、かつ、車両電源がオンされる直前の車両電源がオフされている期間に前記モータの回転が検出されたとき、当該オフされている期間に前記回転検出回路を通じて得られる前記モータの回転数を加味して前記絶対操舵角を演算する。

この構成によれば、車両電源がオフされている期間、電源回路の異常を検出する異常検出回路の動作を停止させることにより、当該異常検出回路を動作させるために必要とされる電力の分だけ消費電力を低減することができる。また、車両電源がオフされている間に電源回路に異常が発生した場合、当該異常が発生した状態は基本的には電車両源がオンされた後も継続することを前提とするとき、車両電源がオフされている期間に発生した電源回路の異常を、車両電源がオンされた以降であれ検出することが可能である。また、車両電源がオンされている場合、車両電源がオフされているときに比べて消費電力を節約することに対する要求水準が低い。このため、車両電源がオフされている期間における消費電力を節約する観点から、車両電源がオンされることを契機として異常検出回路を動作させることが好ましい。

上記の操舵制御装置において、前記異常検出回路は、前記電源回路から前記回転検出回路へ供給される電力を取り込み、この取り込まれる電力に基づき前記電源回路の異常を検出するものであってもよい。この場合、前記異常検出回路は、前記取り込まれる電力に含まれるノイズを除去するフィルタを有していることが好ましい。

この構成によれば、異常検出回路は、フィルタによりノイズが除去された後の電力に基づき電源回路の異常を検出することが可能となる。このため、異常検出回路の検出精度あるいは検出信頼性がより向上する。なお前述したように、車両電源がオンされている場合、車両電源がオフされているときに比べて消費電力を節約することに対する要求水準が低い。このため、フィルタの処理時間をより適切に確保することが可能となる。

上記の操舵制御装置において、前記主演算部は、車両電源がオンされた場合、前記異常検出回路の検出結果が前記電源回路の異常を示すものであるとき、かつ、車両電源がオンされる直前の車両電源がオフされている期間に前記モータの回転が検出されたとき、当該オフされている期間に前記回転検出回路により検出される前記モータの回転数を無効とすることが好ましい。

異常が検出された電源回路の電力に基づき回転検出回路が動作するとき、当該回転検出回路により演算されるモータの回転数に対する信頼性が懸念される。この点、上記構成によれば、誤っているおそれのあるモータの回転数に基づき誤った絶対操舵角が演算されることを回避できる。

上記の操舵制御装置において、前記電源回路の異常を検出する異常検出回路を第１の異常検出回路とするとき、前記副演算部は、車両電源がオフされている期間、前記回転検出回路の異常を検出する第２の異常検出回路を有していることが好ましい。この場合、前記主演算部は、車両電源がオンされた場合、前記第１の異常検出回路および前記第２の異常検出回路のいずれの検出結果も異常を示すものではないとき、かつ、車両電源がオンされる直前の車両電源がオフされている期間に前記モータの回転が検出されたとき、当該オフされている期間に前記回転検出回路を通じて得られる前記モータの回転数を加味して前記絶対操舵角を演算することが好ましい。

この構成によれば、車両電源がオフされている期間、第２の異常検出回路により回転検出回路の異常を検出することができる。そして電源回路および回転検出回路のいずれについても異常が検出されないとき、かつ、車両電源がオンされる直前の車両電源がオフされている期間に前記モータの回転が検出されたとき、当該オフされている期間に回転検出回路を通じて得られるモータの回転数を加味して絶対操舵角が演算される。このため、絶対操舵角の信頼性をより高めることができる。

上記の操舵制御装置において、前記主演算部は、車両電源がオンされた場合、前記第１の異常検出回路および前記第２の異常検出回路のうち少なくとも一の検出結果が異常を示すものであるとき、かつ、車両電源がオンされる直前の車両電源がオフされている期間に前記モータの回転が検出されたとき、当該オフされている期間に前記回転検出回路により検出される前記モータの回転数を無効とすることが好ましい。

回転検出回路の異常が検出されるときはもちろんのこと、異常が検出された電源回路の電力に基づき回転検出回路が動作するとき、当該回転検出回路により演算されるモータの回転数に対する信頼性が懸念される。この点、上記構成によれば、誤っているおそれのあるモータの回転数に基づき誤った絶対操舵角が演算されることを回避できる。

上記の操舵制御装置において、前記主演算部は、前記操舵状態を示す状態量として少なくとも操舵トルクに基づき前記モータに発生させるべき目標トルクの基礎成分を演算するとともに、前記絶対操舵角に基づき前記基礎成分に対する補償制御を実行するものであってもよい。この場合、前記主演算部は、車両電源がオンされた場合、前記第１の異常検出回路および前記第２の異常検出回路のうち少なくとも一の検出結果が異常を示すものであるとき、前記補償制御の実行を停止することが好ましい。

電源回路に異常が検出されるとき、または回転検出回路に異常が検出されるとき、回転検出回路により演算されるモータの回転数に対する信頼性、ひいては当該モータの回転数を使用して演算される絶対操舵角に対する信頼性が懸念される。この点、上記の構成によれば、信頼性が懸念される絶対操舵角を使用する補償制御の実行が回避されることにより、より安全性を優先させた操舵制御が実行可能である。

本発明の操舵制御装置によれば、車両電源がオフされている期間の消費電力をより低減することができる。

電動パワーステアリング装置の一実施の形態を示す概略構成図。 一実施の形態における電子制御装置のブロック図。 一実施の形態におけるバックアップ演算部のブロック図。 一実施の形態におけるバックアップ演算部における制御回路の処理手順を示すフローチャート。 一実施の形態におけるモータ制御の処理手順を示すフローチャート。

以下、操舵制御装置を電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）のＥＣＵ（電子制御装置）に具体化した一実施の形態を説明する。
＜ＥＰＳの概略構成＞
図１に示すように、ＥＰＳ１０は、運転者のステアリング操作に基づいて転舵輪を転舵させる操舵機構２０、運転者のステアリング操作を補助する操舵補助機構３０、および操舵補助機構３０の作動を制御するＥＣＵ４０を備えている。

操舵機構２０は、運転者により操作されるステアリングホイール２１、およびステアリングホイール２１と一体回転するステアリングシャフト２２を備えている。ステアリングシャフト２２は、ステアリングホイール２１に連結されたコラムシャフト２２ａ、コラムシャフト２２ａの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト２２ｂ、およびインターミディエイトシャフト２２ｂの下端部に連結されたピニオンシャフト２２ｃからなる。ピニオンシャフト２２ｃの下端部は、ピニオンシャフト２２ｃに交わる方向へ延びるラック軸２３（正確には、ラック歯が形成された部分２３ａ）に噛合されている。したがって、ステアリングシャフト２２の回転運動は、ピニオンシャフト２２ｃおよびラック軸２３からなるラックアンドピニオン機構２４によりラック軸２３の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動が、ラック軸２３の両端にそれぞれ連結されたタイロッド２５を介して左右の転舵輪２６，２６にそれぞれ伝達されることにより、これら転舵輪２６，２６の転舵角θｔａが変更される。

操舵補助機構３０は、操舵補助力（アシスト力）の発生源であるモータ３１を備えている。モータ３１としては、たとえば三相のブラシレスモータが採用される。モータ３１は、減速機構３２を介してコラムシャフト２２ａに連結されている。減速機構３２はモータ３１の回転を減速し、当該減速した回転力をコラムシャフト２２ａに伝達する。すなわち、ステアリングシャフト２２にモータ３１のトルクが操舵補助力として付与されることにより、運転者のステアリング操作が補助される。

ＥＣＵ４０は、車両に設けられる各種のセンサの検出結果を運転者の要求、走行状態および操舵状態を示す情報（状態量）として取得し、これら取得される各種の情報に応じてモータ３１を制御する。各種のセンサとしては、たとえば車速センサ５１、トルクセンサ５２および回転角センサ５３が挙げられる。車速センサ５１は車速（車両の走行速度）Ｖを検出する。トルクセンサ５２は、たとえばコラムシャフト２２ａに設けられている。トルクセンサ５２はステアリングシャフト２２に付与される操舵トルクτを検出する。回転角センサ５３はモータ３１に設けられている。回転角センサ５３はモータ３１の回転角θ_ｍに応じた電気信号Ｓ_θを生成する。

ＥＣＵ４０は、回転角センサ５３により生成される電気信号Ｓ_θに基づきモータ３１の回転角θ_ｍを検出し、当該検出される回転角θ_ｍを使用してモータ３１をベクトル制御する。また、ＥＣＵ４０は、ステアリングホイール２１の回転角度である操舵角θｓを演算する。ＥＣＵ４０は操舵トルクτ、車速Ｖおよび操舵角θｓに基づき目標アシストトルクを演算し、当該演算される目標アシストトルクを操舵補助機構３０に発生させるための駆動電力をモータ３１に供給する。

＜ＥＣＵの構成＞
図２に示すように、ＥＣＵ４０は、駆動回路（インバータ）４１、マイクロコンピュータ４２、バックアップ演算部４３および電源検出部４４を有している。

駆動回路４１、マイクロコンピュータ４２およびバックアップ演算部４３には、それぞれ車両に搭載されるバッテリなどの直流電源６１から電力が供給される。マイクロコンピュータ４２と直流電源６１（正確には、そのプラス端子）との間は、第１の給電線６２により接続されている。第１の給電線６２には、イグニッションスイッチなどの車両の電源スイッチ６３が設けられている。第１の給電線６２において、電源スイッチ６３とマイクロコンピュータ４２との間には第１の接続点６４が設定されている。第１の接続点６４と駆動回路４１との間は、第２の給電線６５により接続されている。第１の給電線６２において、直流電源６１と電源スイッチ６３との間には、第２の接続点６６が設定されている。第２の接続点６６とバックアップ演算部４３との間は、第３の給電線６７により接続されている。電源スイッチ６３がオンされたとき、直流電源６１の電力は第１の給電線６２を介してマイクロコンピュータ４２に供給されるとともに、第２の給電線６５を介して駆動回路４１に供給される。また、バックアップ演算部４３には第３の給電線６７を介して直流電源６１の電力が供給される。回転角センサ５３には図示しない給電線を介して直流電源６１の電力が供給される。

駆動回路４１は、直列に接続された２つの電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）などのスイッチング素子を基本単位であるアームとして、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の各相に対応する３つのアームが並列接続されてなるＰＷＭインバータである。駆動回路４１は、マイクロコンピュータ４２により生成される制御信号に基づいて、直流電源６１から供給される直流電力を三相交流電力に変換する。当該三相交流電力は図示しない各相の給電経路を介してモータ３１（正確には、各相のモータコイル）に供給される。

マイクロコンピュータ４２は、操舵トルクτおよび車速Ｖに基づきモータ３１に発生させるべき目標アシストトルクの基礎成分を演算する。また、マイクロコンピュータ４２は、回転角センサ５３により生成される電気信号Ｓ_θに基づきモータ３１の回転角θ_ｍを演算するとともに、当該演算される回転角θ_ｍに基づき操舵角θｓを演算する。マイクロコンピュータ４２は、当該演算される操舵角θｓに基づき目標アシストトルクの基礎成分に対する補償制御の一環として各種の補償成分を演算する。これらの補償成分には、たとえばステアリングホイール２１を中立位置に復帰させるためのステアリング戻し制御成分が含まれる。マイクロコンピュータ４２は、目標アシストトルクの基礎成分および各種の補償成分を合算した値に応じた電流指令値を演算し、モータ３１に供給される実際の電流値を電流指令値に追従させる電流フィードバック制御を実行することにより駆動回路４１に対する制御信号を生成する。この制御信号は、駆動回路４１の各スイッチング素子のオンデューティを規定する。なお、モータ３１に供給される実際の電流値は、駆動回路４１とモータ３１との間の給電経路に設けられる図示しない電流センサを介して検出される。駆動回路４１を通じて制御信号に応じた電流がモータ３１に供給されることにより、モータ３１は目標アシストトルクに応じたトルクを発生する。モータ３１のトルクは、運転者による操舵を補助するアシスト力として、減速機構３２を介して車両の操舵機構（本例ではコラムシャフト２２ａ）に付与される。

バックアップ演算部４３は、回転角センサ５３により生成される電気信号Ｓ_θに基づきモータ３１の回転数およびモータ３１の回転方向を演算する。
電源検出部４４は、電源スイッチ６３がオンされた状態（車両電源オン）であるかオフされた状態（車両電源オフ）であるかを検出する。電源検出部４４は、電源スイッチ６３のポジションに基づき電源スイッチ６３の状態を検出してもよいし、第１の給電線６２における電源スイッチ６３とマイクロコンピュータ４２との間の電圧に基づき電源スイッチ６３の状態を検出してもよい。電源検出部４４は、電源スイッチ６３がオンされた状態かオフされた状態かを示す電気信号Ｓ_ＩＧを生成する。

＜操舵角の検出処理＞
つぎに、操舵角θｓの検出処理について詳細に説明する。
回転角センサ５３としては、たとえば磁気センサの一種であるＭＲセンサ（磁気抵抗効果センサ）が採用される。ＭＲセンサは、モータ３１の出力軸の端部に設けられる１対の磁極（Ｎ極、Ｓ極）を有するバイアス磁石の磁界方向に応じた電気信号Ｓ_θを生成する。電気信号Ｓ_θは、モータ３１の回転角θ_ｍに対して正弦波状に変化する正弦信号（ｓｉｎ信号）、およびモータ３１の回転角θ_ｍに対して余弦波状に変化する余弦信号（ｃｏｓ信号）を含む。これら正弦信号および余弦信号は、それぞれモータ３１がバイアス磁石の１磁極対分に相当する角度（ここでは３６０°）だけ回転する期間を１周期とする信号である。マイクロコンピュータ４２は、正弦信号および余弦信号の逆正接値を演算することによりモータ３１の回転角θ_ｍを検出する。

ただし、回転角センサ５３により生成される電気信号Ｓ_θ（正弦信号および余弦信号）に基づき演算されるモータ３１の回転角θ_ｍは相対角である。これに対し、たとえばステアリング戻し制御に使用される操舵角θｓは絶対角である。そこでマイクロコンピュータ４２は、たとえば次式（１）にモータ３１の回転角θ_ｍ（電気角）を適用することにより操舵角θｓを絶対値で演算する。

操舵角（絶対角）θｓ＝（θ_ｍ＋Ｎラ３６０ー）／Ｇｒ …（１）
ただし、「Ｎ」は回転角θ_ｍの一周期、すなわち電気角で０ーから３６０ーまで変化することを１回転として定義した場合の回転数（周期数）である。この回転数Ｎは、バックアップ演算部４３を通じて取得される。また、「Ｇｒ」はモータ３１の回転を減速する減速機構３２のギヤ比（減速比）である。ギヤ比Ｇｒを示す情報はマイクロコンピュータ４２の図示しない記憶装置に記憶されている。

＜電源スイッチがオフされるとき＞
ここで、マイクロコンピュータ４２は電源スイッチ６３がオフされるとき、その直前におけるモータ３１の回転角θ_ｍおよびバックアップ演算部４３を通じて取得される回転数Ｎを図示しない記憶装置に記憶する。これは、電源スイッチ６３が再びオンされたとき、正確な操舵角θｓを演算するためである。

ところが、電源スイッチ６３がオフされている間、何らかの理由によりステアリングホイール２１が操作されることが懸念される。この場合、マイクロコンピュータ４２への給電が停止される直前に記憶装置に記憶されたモータ３１の回転角θ_ｍおよび回転数Ｎが実際の回転角θ_ｍおよび回転数Ｎと異なることにより、電源スイッチ６３が再びオンされたとき、正確な操舵角θｓが得られないおそれがある。このため、電源スイッチ６３がオフされているときであれ、少なくともモータ３１の回転数Ｎを監視することが好ましい。

そこで本例では、電源スイッチ６３がオフされているときであれ、回転角センサ５３およびバックアップ演算部４３への給電をそれぞれ継続することにより、モータ３１の回転数Ｎを計数し続ける。また、回転数Ｎの検出信頼性を確保するために、バックアップ演算部４３には自己の異常検出機能（自己診断機能）を有することも要求される。これは、電源スイッチ６３がオフされている間、直流電源６１の消耗を抑えるために、マイクロコンピュータ４２への給電が遮断されるからである。バックアップ演算部４３の具体的な構成は、つぎの通りである。

＜バックアップ演算部＞
図３に示すように、バックアップ演算部４３は、電源回路７１、回転検出回路７２、第１の異常検出回路７３、第２の異常検出回路７４、および制御回路７５を有している。

電源回路７１は、直流電源６１から供給される電力を回転検出回路７２および図示しない他の電気回路の動作に適した電力に変換する。ちなみに、当該他の電気回路には電源スイッチ６３がオンされているときに動作するものが含まれる。電源回路７１は、その出力電圧を一定にする定電圧源である。

回転検出回路７２は、電源回路７１により生成される電力を消費して動作する。回転検出回路７２は、回転角センサ５３により生成される電気信号Ｓ_θである正弦信号および余弦信号を定められたサンプリング周期で取り込み、当該取り込まれる正弦信号および余弦信号に基づきモータ３１の回転数Ｎおよびモータ３１の回転方向Ｄを演算する。回転検出回路７２は、モータ３１の回転数Ｎおよび回転方向Ｄを含む回転検出信号Ｓ_ｒ０を生成する。ちなみに、回転検出回路７２はデジタル回路であって、回転検出回路７２により生成される回転検出信号Ｓ_ｒ０はデジタル信号である。

回転検出回路７２は、つぎのようにしてモータ３１の回転方向Ｄを検出する。すなわち、回転検出回路７２は、正弦信号および余弦信号の値の組である座標（ｃｏｓθ_ｍ，ｓｉｎθ_ｍ）をｃｏｓθ_ｍとｓｉｎθ_ｍとの直交座標系にプロットし、当該プロットされる座標が位置する象限の移り変わりに基づきモータ３１の回転方向Ｄを検出する。ちなみに、回転検出回路７２は、ｓｉｎθ_ｍおよびｃｏｓθ_ｍの値の正負に基づき、当該プロットされる座標が位置する象限を判定する。回転検出回路７２は、座標がたとえば第１象限から第２象限へ遷移したとき、モータ３１の回転方向Ｄは正方向である旨判定する。また、回転検出回路７２は、座標がたとえば第１象限から第４象限へ遷移したとき、モータ３１の回転方向Ｄは逆方向である旨判定する。

回転検出回路７２は、つぎのようにしてモータ３１の回転数Ｎを検出する。すなわち、回転検出回路７２はカウンタを有している。回転検出回路７２は、正弦信号および余弦信号の値の組である座標（ｃｏｓθ_ｍ，ｓｉｎθ_ｍ）の位置する象限が切り替わる毎にカウント値を一定値（たとえば１，２などの正の自然数）ずつ増加または減少させる。モータ３１の回転方向Ｄが正方向であるとき、回転検出回路７２は座標が一象限だけ遷移する毎にカウント値を一定値ずつ増加させる。また、モータ３１の回転方向Ｄが逆方向であるとき、回転検出回路７２は座標が一象限だけ遷移する毎にカウント値を一定値ずつ減少させる。回転検出回路７２は、当該カウント値に基づきモータ３１の回転数Ｎを検出する。

第１の異常検出回路７３は、電源回路７１の異常を検出する。第１の異常検出回路７３は、たとえば電源回路７１の出力電圧を取り込み、当該取り込まれる出力電圧としきい値との比較を通じて当該出力電圧の異常を検出する。第１の異常検出回路７３は、電源回路７１の異常の検出結果として、電源回路７１が正常か異常かを示す第１の異常検出信号Ｓ_ｒ１を生成する。また、第１の異常検出回路７３は、フィルタ７３ａを有している。フィルタ７３ａは、電源回路７１の出力電圧に重畳しているノイズを除去する。

第２の異常検出回路７４は、回転検出回路７２の異常を検出する。第２の異常検出回路７４は、回転検出回路７２により生成される回転検出信号Ｓ_ｒ０を取り込み、当該取り込まれる回転検出信号Ｓ_ｒ０に含まれるモータ３１の回転数Ｎおよび回転方向Ｄに基づき、回転検出回路７２の異常を検出する。第２の異常検出回路７４は、回転検出回路７２の異常の検出結果として、回転検出回路７２が正常か異常かを示す第２の異常検出信号Ｓ_ｒ２を生成する。

第２の異常検出回路７４は、たとえばモータ３１が正常に回転しているとき、直交座標系にプロットされる座標（ｃｏｓθ_ｍ，ｓｉｎθ_ｍ）は１象限ずつ遷移することを利用して、回転検出回路７２の異常を検出する。すなわち、座標がいきなり２つ先の象限（直交座標系において互いに対角に位置する象限）へ遷移することはあり得ない。たとえばモータ３１が正転する場合、第１象限に位置していた座標が第２象限をとばして第３象限へ遷移することはない。このため、座標が２つ先の象限へ遷移するとき、これを異常として検出することができる。

制御回路７５は、電源検出部４４により生成される電気信号Ｓ_ＩＧを取り込み、当該取り込まれる電気信号Ｓ_ＩＧに基づき電源スイッチ６３がオンしている状態かオフしている状態かを判定する。制御回路７５は、電源スイッチ６３の状態に応じて、電源回路７１、回転検出回路７２、第１の異常検出回路７３、および第２の異常検出回路７４の動作を制御する。具体的には、制御回路７５は、電源スイッチ６３の状態に応じて、電源回路７１に対する動作制御信号Ｓ１、回転検出回路７２に対する動作制御信号Ｓ２、第１の異常検出回路７３に対する動作制御信号Ｓ４、および第２の異常検出回路７４に対する動作制御信号Ｓ３を生成する。動作制御信号Ｓ１は、電源回路７１を動作させたり停止させたりするための指令信号である。動作制御信号Ｓ２，Ｓ３は、回転検出回路７２および第２の異常検出回路７４をそれぞれ間欠動作させるための指令信号である。動作制御信号Ｓ４は、第１の異常検出回路７３を連続動作させたり、動作を停止させたりするための指令信号である。また、制御回路７５は、第１の異常検出回路７３および第２の異常検出回路７４に対してそれぞれ動作電力を供給する。

＜制御回路の処理手順＞
つぎに、制御回路７５の処理手順を説明する。
図４のフローチャートに示すように、制御回路７５は、電源検出部４４により生成される電気信号Ｓ_ＩＧに基づき、電源スイッチ６３がオフされているかどうかを判定する（ステップＳ１０１）。

制御回路７５は、電源スイッチ６３がオフしている旨判定されるとき（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、第１の異常検出回路７３の動作を停止させる一方、電源回路７１、回転検出回路７２および第２の異常検出回路７４をそれぞれ間欠的に動作させる（ステップＳ１０２）。

具体的には、制御回路７５は、第１の異常検出回路７３に対して動作を停止することを命令する動作制御信号Ｓ４を生成する。このとき制御回路７５は、第１の異常検出回路７３に対する電力の供給を停止するようにしてもよい。また、制御回路７５は、電源回路７１、回転検出回路７２および第２の異常検出回路７４に対して間欠的に動作することを命令する動作制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を生成する。電源回路７１、回転検出回路７２および第２の異常検出回路７４を間欠的に動作させることに加えて、第１の異常検出回路７３の動作を停止させることにより、電源スイッチ６３がオフされている間の消費電力が、より好適に抑えられる。

制御回路７５は、電源スイッチ６３がオフしていない旨判定されるとき（ステップＳ１０１でＮＯ）、電源スイッチ６３がオンされているとして、電源回路７１および第１の異常検出回路７３を連続的に動作させる。また制御回路７５は、回転検出回路７２および第２の異常検出回路７４をそれぞれ間欠的に動作させる（ステップＳ１０３）。

具体的には、制御回路７５は、電源回路７１および第１の異常検出回路７３に対して連続的に動作することを命令する動作制御信号Ｓ１，Ｓ４を生成する。また、制御回路７５は、回転検出回路７２および第２の異常検出回路７４に対して間欠的に動作することを命令する動作制御信号Ｓ２，Ｓ３を生成する。なお、電源スイッチ６３がオンされているとき、電源回路７１を連続動作（常時動作）させるのは、電源回路７１により生成される電力が回転検出回路７２以外の他の電気回路でも使用されるからである。

このようにバックアップ演算部４３では、電源スイッチ６３がオンされた後、第１の異常検出回路７３を動作させて電源回路７１の異常を検出するところ、この電源回路７１の異常を検出するタイミングについては、つぎの２つの観点（Ａ），（Ｂ）に基づき決定されている。

（Ａ）電源スイッチ６３がオフされている間に電源回路７１に異常が発生した場合、当該異常が発生した状態は基本的には電源スイッチ６３がオンされた後も継続していること。

（Ｂ）電源スイッチ６３がオンされているときは、電源スイッチ６３がオフされているときに比べて、消費電力の低減に対する要求水準が低いこと。たとえば、ガソリン自動車である場合、エンジンが作動しているとき、オルタネータによって発電される電力が直流電源６１に充電されるからである。

＜モータ制御の処理手順＞
つぎに、マイクロコンピュータ４２により実行されるモータ３１の制御の処理手順を説明する。なお、電源スイッチ６３はオフされている。

図５のフローチャートに示すように、マイクロコンピュータ４２は電源スイッチ６３がオンされたとき（ステップＳ２０１）、第１の異常検出回路７３および第２の異常検出回路７４による異常検出結果である第１の異常検出信号Ｓ_ｒ１および第２の異常検出信号Ｓ_ｒ２を取り込む（ステップＳ２０２）。

つぎに、マイクロコンピュータ４２は、第２の異常検出信号Ｓ_ｒ２に基づき、電源回路７１が異常かどうかを判定する（ステップＳ２０３）。
マイクロコンピュータ４２は、電源回路７１が異常ではない旨判定されるとき（ステップＳ２０３でＮＯ）、第１の異常検出信号Ｓ_ｒ１に基づき、回転検出回路７２が異常かどうかを判定する（ステップＳ２０４）。

マイクロコンピュータ４２は、回転検出回路７２が異常ではない旨判定されるとき、電源スイッチ６３がオフされていた期間のモータ３１の回転数Ｎを加味して操舵角θｓを絶対値で演算する（ステップＳ２０５）。

電源スイッチ６３がオフされている間の回転数Ｎ（カウント値）が分かれば、前回電源スイッチ６３がオフされてから今回電源スイッチ６３がオンされるまでの間の回転角θ_ｍが分かる。マイクロコンピュータ４２は、再び電源スイッチ６３がオンされたとき、前回電源スイッチ６３がオフされるときに記憶した回転角θ_ｍ（相対角）に、電源スイッチ６３がオフされている間の回転角（変化角度）を加算することにより、現在の回転角θ_ｍを検出する。マイクロコンピュータ４２は、現在の回転角θ_ｍを使用して操舵角（絶対角）を演算する。

ただし、電源スイッチ６３がオフされていた期間のモータ３１の回転数Ｎが加味されるのは、電源スイッチ６３がオンされる直前の電源スイッチ６３がオフされている期間にモータ３１の回転が検出されたときのみである。電源スイッチ６３がオフされている期間にモータ３１の回転が検出されないとき、加味すべき回転数Ｎも検出されないからである。

マイクロコンピュータ４２は、モータ３１の現在の回転角θ_ｍを使用してモータ３１への給電を制御する（ステップＳ２０６）。また、マイクロコンピュータ４２は、操舵角θｓを使用してステアリング戻し制御などの補償制御を実行する。

なお、マイクロコンピュータ４２は、回転検出回路７２が異常である旨判定されるとき（ステップＳ２０４でＹＥＳ）、および電源回路７１が異常である旨判定されるとき（ステップＳ２０３でＹＥＳ）、電源スイッチ６３がオフされていた期間の回転数Ｎを無効とする（ステップＳ２０７）。

これは、回転検出回路７２の異常が検出されるときはもちろんのこと、異常が検出された電源回路７１の電力に基づき回転検出回路７２が動作するとき、当該回転検出回路７２により演算されるモータ３１の回転数Ｎに対する信頼性が懸念されるからである。このため、マイクロコンピュータ４２は、回転検出回路７２が異常ではない旨判定されるときまで、回転検出回路７２により検出される回転数Ｎを使用しない。これにより、誤っているおそれのあるモータ３１の回転数Ｎに基づき誤った操舵角（絶対角）θｓが演算されることを回避できる。

ただし、電源スイッチ６３がオフされていた期間のモータ３１の回転数Ｎが無効とされるのは、電源スイッチ６３がオンされる直前の電源スイッチ６３がオフされている期間にモータ３１の回転が検出されたときのみである。電源スイッチ６３がオフされている期間にモータ３１の回転が検出されないとき、無効とすべき回転数Ｎも検出されないからである。

マイクロコンピュータ４２は、電源スイッチ６３がオフされていた期間の回転数Ｎを加味せず、回転角センサ５３を通じて検出されるモータ３１の回転角θ_ｍを使用してモータ３１への給電を制御する（ステップＳ２０６）。また、マイクロコンピュータ４２は、ステアリング戻し制御などの操舵角θｓに基づく補償制御の実行を停止する。これは、正しい回転数Ｎが分からなければ正しい操舵角（絶対角）θｓを演算すること、ひいては適切な補償制御を実行することができないからである。信頼性が懸念される操舵角θｓを使用する補償制御の実行が回避されることにより、より安全性を優先させた操舵制御が実行可能である。

＜実施の形態の効果＞
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）車両の電源スイッチ６３がオフされている期間、第１の異常検出回路７３の動作を停止させる。このため、電源スイッチ６３がオフされている期間、第１の異常検出回路７３を動作させるために必要とされる電力の分だけ、消費電力を低減することができる。なお、電源スイッチ６３がオフされている間、第２の異常検出回路７４の動作を停止させることは困難である。電源スイッチ６３がオフされている期間に動作する回転検出回路７２の異常を検出する必要があるからである。

（２）また、電源スイッチ６３がオフされている期間に発生した電源回路７１の異常（出力電圧の異常など）は、基本的には電源スイッチ６３がオンされた以降も継続する。このため、電源スイッチ６３がオフされている期間に発生した電源回路７１の異常を、電源スイッチ６３がオンされた以降であれ検出することが可能である。また、電源スイッチ６３がオンされているときは、電源スイッチ６３がオフされているときに比べて消費電流の節約に対する要求水準が低い。このため、電源スイッチ６３がオフされている期間の消費電力をより節約する観点から、電源スイッチ６３がオンされることを契機として第１の異常検出回路７３を動作させることが好ましい。

（３）また、車両の電源スイッチ６３がオンされることを契機として第１の異常検出回路７３を動作させる構成を採用したことにより、第１の異常検出回路７３にフィルタ７３ａを設けることができる。これは、電源スイッチ６３がオンされているときは、電源スイッチ６３がオフされているときに比べて消費電力を節約することに対する要求水準が低く、フィルタ７３ａの処理時間をより適切に確保することが可能となるからである。

フィルタ７３ａの処理時間を短くするほどフィルタ７３ａの消費電力はより少なくなるものの、この場合にはノイズが十分に除去されないことが懸念される。これに対し、フィルタ７３ａの処理時間をより適切に確保すればノイズはより適切に除去されるものの、フィルタ７３ａの処理時間が長くなるほどフィルタ７３ａの消費電力はより増大する。この点、電源スイッチ６３がオンされた後であれば、より適切なフィルタ７３ａの処理時間を確保することが可能となる。この場合、第１の異常検出回路７３は、フィルタ７３ａによりノイズがより適切に除去された後の出力電圧に基づき電源回路７１の異常を検出することが可能となる。このため、第１の異常検出回路７３により電源回路７１の異常が誤って検出されることが抑制される。すなわち、第１の異常検出回路７３による電源回路７１の異常に対する検出精度あるいは検出信頼性がより向上する。

ちなみに、電源スイッチ６３がオフされている期間においても第１の異常検出回路７３を動作させる構成を採用する場合、電源スイッチ６３がオフされている期間の消費電力をより節約する観点から、第１の異常検出回路７３にフィルタ７３ａを設けることが困難となることもある。フィルタを設けることは、消費電力の増大につながるからである。また、電源スイッチ６３がオフされている期間において、第１の異常検出回路７３を間欠動作させる構成を採用する場合、第１の異常検出回路７３の動作周期（動作電力が供給される期間）は数十μｓ（たとえば４０μｓ）程度となる。このため、第１の異常検出回路７３の動作周期内でノイズを精度よく除去できるフィルタを採用することが難しい。

また、第２の異常検出回路７４にフィルタを設けるかどうかについては、回転検出回路７２がデジタル信号を生成するデジタル回路であるかアナログ信号を生成するアナログ回路であるかによる。回転検出回路７２がデジタル回路である場合、第２の異常検出回路７４にはフィルタを設けなくてもよい。これは、デジタル信号はアナログ信号に比べてノイズの影響を受けにくいこと、およびデジタル信号を生成する前段階のアナログ回路部分においてノイズ対策が施されることを前提としている。

＜他の実施の形態＞
なお、本実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・制御回路７５は、電源スイッチ６３がオフしている旨判定されるとき（図４のフローチャートにおけるステップＳ１０１でＹＥＳ）であれ、電源回路７１を連続動作させるようにしてもよい。すなわち、制御回路７５は、電源スイッチ６３の状態にかかわらず、電源回路７１を常に動作させるようにしてもよい。

・電源スイッチ６３がオンされている場合、電源回路７１により生成される電力が回転検出回路７２以外の他の電気回路で使用されないとき、制御回路７５は第１の異常検出回路７３により電源回路７１の異常が検出された後、電源回路７１の動作を停止してもよい。具体的には、制御回路７５は電源検出部４４により生成される電気信号Ｓ_ＩＧに基づき電源スイッチ６３がオンされたことが検出される場合、第１の異常検出回路７３により生成される第１の異常検出信号Ｓ_ｒ１を取り込む。そして制御回路７５は、当該取り込まれる第１の異常検出信号Ｓ_ｒ１が電源回路７１の異常を示すものであるとき、第１の異常検出回路７３に対して動作を停止することを命令する動作制御信号Ｓ４を生成する。

・制御回路７５は、電源スイッチ６３がオフしていない旨判定されるとき（図４のフローチャートにおけるステップＳ１０１でＮＯ）、回転検出回路７２および第２の異常検出回路７４の動作をそれぞれ停止するようにしてもよい。これはつぎの理由による。すなわち、電源スイッチ６３がオフからオンへ切り替えられたとき、マイクロコンピュータ４２がより正確な操舵角θｓを演算するためには、電源スイッチ６３がオフされている期間におけるモータ３１の回転が検出できればよい。このため、電源スイッチ６３がオンされているとき、回転検出回路７２の動作を停止させてもよい。また、回転検出回路７２が停止されているときには、その異常を検出する必要もない。このため、回転検出回路７２の動作が停止されるとき、第２の異常検出回路７４の動作を停止してもよい。

・第１の異常検出回路７３として、フィルタ７３ａを割愛した構成を採用してもよい。このようにしても、第１の異常検出回路７３は電源回路７１の異常を検出することが可能である。

・バックアップ演算部４３として、第２の異常検出回路７４を割愛した構成を採用してもよい。このようにすれば、回転検出回路７２の異常を検出することはできなくなるものの、電源スイッチ６３がオフされている期間、第２の異常検出回路７４を動作させるために必要とされる電力の分だけ、消費電力を低減することができる。なお、第２の異常検出回路７４を割愛した構成を採用する場合、先の図５のフローチャートにおけるステップＳ２０４の判定処理も割愛される。すなわち、電源回路７１が異常ではない旨判定されるとき（ステップＳ２０３でＮＯ）、ステップＳ２０５へ処理が移行される。

・マイクロコンピュータ４２により演算される操舵角θｓは、ＥＰＳ１０だけでなく他の車載システムの制御装置で使用してもよい。他の車載システムとしては、たとえば車両安定性制御システムあるいは各種の運転支援システムなどが挙げられる。

・本例では、マイクロコンピュータ４２は操舵角θｓに基づく補償制御を実行するようにしたが、製品仕様などによっては操舵角θｓに基づく補償制御を実行しない構成を採用してもよい。ただし、この場合であれ、ＥＣＵ４０あるいはマイクロコンピュータ４２に操舵角θｓの演算機能を持たせてもよい。操舵角θｓは、ＥＰＳ１０で使用されなくても他の車載システムで使用されることがある。

・本例では、操舵制御装置をＥＰＳ１０のＥＣＵ４０に具体化したが、クラッチ機能を有するステアバイワイヤ（ＳＢＷ）方式の操舵装置の制御装置に具体化してもよい。ＳＢＷ方式の操舵装置には、ステアリングホイールと転舵輪とが機械的に分離されていることを前提として、つぎのような構成を有するものが存在する。すなわち、当該操舵装置は、ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達経路を断続するクラッチ、ステアリングシャフトに付与される操舵反力の発生源である反力モータ、および転舵輪を転舵させる転舵力の発生源である転舵モータを有している。

車両の走行時、操舵装置の制御装置は、クラッチを開放させてステアリングホイールと転舵輪との間を機械的に分離した状態に維持する。また制御装置は、反力モータの回転角に基づき算出される操舵角、および転舵モータの回転角を使用して転舵輪の目標転舵角を演算する。制御装置は、転舵モータの回転角に基づき検出される実際の転舵角を目標転舵角に一致させるように、転舵モータへの給電を制御する。制御装置は、反力モータなどに異常が発生したとき、あるいは車両の電源がオフされるとき、フェールセーフなどの観点に基づきクラッチを接続させる。

ここで、車両の電源がオフされている場合であれ、何らかの外力によってステアリングシャフトが回転されることが懸念される。この場合、車両の電源がオフされる直前の反力モータの回転角が実際の回転角と異なることにより、車両の電源が再びオンされたとき、正確な操舵角が得られないおそれがある。このため、ＥＰＳ１０と同様に、ＳＢＷ方式の操舵装置においても、車両の電源がオフされているとき、反力モータの回転を監視することが好ましい。また、電源がオフされている間における消費電力の低減が要求されることについても、ＥＰＳ１０と同様である。したがって、ＳＢＷ方式の操舵装置の制御装置にも、本例のバックアップ演算部４３と同様の機能（回転数監視機能および節電機能）を持たせることが好ましい。

２０…操舵機構、３１…モータ、４０…ＥＣＵ（操舵制御装置）、４２…マイクロコンピュータ（主演算部）、４３…バックアップ演算部（副演算部）、５３…回転角センサ（センサ）、７２…回転検出回路、７１…電源回路、７３…第１の異常検出回路（異常検出回路）、７３ａ…フィルタ、７４…第２の異常検出回路、７５…制御回路。

Claims (6)

1. 車両電源がオンされているとき、車両の操舵機構に付与されるトルクの発生源であるモータを操舵状態に応じて制御するとともに、センサを通じて検出される前記モータの相対回転角および前記モータの回転数を使用して絶対操舵角を演算する主演算部と、
   前記センサを通じて前記モータの回転数を検出する回転検出回路、前記回転検出回路に電力を供給する電源回路、前記電源回路の異常を検出する異常検出回路、ならびにこれら３つの回路の動作を制御する制御回路を含む副演算部と、を有し、
   前記制御回路は、車両電源がオフされているとき、前記異常検出回路の動作を停止させるとともに前記回転検出回路を間欠動作させる一方、車両電源がオンされているとき、前記異常検出回路を連続動作させるとともに前記回転検出回路を間欠動作または停止させるものであって、
   前記主演算部は、車両電源がオンされた場合、前記異常検出回路の検出結果が前記電源回路の異常を示すものではないとき、かつ、車両電源がオンされる直前の車両電源がオフされている期間に前記モータの回転が検出されたとき、当該オフされている期間に前記回転検出回路を通じて得られる前記モータの回転数を加味して前記絶対操舵角を演算する操舵制御装置。
2. 請求項１に記載の操舵制御装置において、
   前記異常検出回路は、前記電源回路から前記回転検出回路へ供給される電力を取り込み、この取り込まれる電力に基づき前記電源回路の異常を検出するものであって、
   前記異常検出回路は、前記取り込まれる電力に含まれるノイズを除去するフィルタを有している操舵制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の操舵制御装置において、
   前記主演算部は、車両電源がオンされた場合、前記異常検出回路の検出結果が前記電源回路の異常を示すものであるとき、かつ、車両電源がオンされる直前の車両電源がオフされている期間に前記モータの回転が検出されたとき、当該オフされている期間に前記回転検出回路により検出される前記モータの回転数を無効とする操舵制御装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の操舵制御装置において、
   前記電源回路の異常を検出する異常検出回路を第１の異常検出回路とするとき、前記副演算部は、車両電源がオフされている期間、前記回転検出回路の異常を検出する第２の異常検出回路を有し、
   前記主演算部は、車両電源がオンされた場合、前記第１の異常検出回路および前記第２の異常検出回路のいずれの検出結果も異常を示すものではないとき、かつ、車両電源がオンされる直前の車両電源がオフされている期間に前記モータの回転が検出されたとき、当該オフされている期間に前記回転検出回路を通じて得られる前記モータの回転数を加味して前記絶対操舵角を演算する操舵制御装置。
5. 請求項４に記載の操舵制御装置において、
   前記主演算部は、車両電源がオンされた場合、前記第１の異常検出回路および前記第２の異常検出回路のうち少なくとも一の検出結果が異常を示すものであるとき、かつ、車両電源がオンされる直前の車両電源がオフされている期間に前記モータの回転が検出されたとき、当該オフされている期間に前記回転検出回路により検出される前記モータの回転数を無効とする操舵制御装置。
6. 請求項４または請求項５に記載の操舵制御装置において、
   前記主演算部は、前記操舵状態を示す状態量として少なくとも操舵トルクに基づき前記モータに発生させるべき目標トルクの基礎成分を演算するとともに、前記絶対操舵角に基づき前記基礎成分に対する補償制御を実行するものであって、
   前記主演算部は、車両電源がオンされた場合、前記第１の異常検出回路および前記第２の異常検出回路のうち少なくとも一の検出結果が異常を示すものであるとき、前記補償制御の実行を停止する操舵制御装置。

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