JP4661128B2 - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や車両の操舵系にモータによる操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特にトルク系、電流系又は電圧系の信号増幅手段の異常状態の検出並びにトルク信号の方向、大きさに基づいてアシスト制御の復帰を行うようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。

通常車両に使用される電動パワーステアリング装置は、操舵者によって入力されたステアリング操舵トルクをトルクセンサで検出し、このステアリング操舵トルクに応じた補助トルクをモータにより得てステアリング装置を付勢し、操舵者が入力するステアリング装置の操舵力を軽減するように構成されている。

ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図６に示して説明すると、操向ハンドル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に結合されている。コラム軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、操向ハンドル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に結合されている。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３０には、バッテリ１４からイグニションキー１１及びリレー１３を経て電力が供給され、コントロールユニット３０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Ｖとに基いてアシスト指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基いてモータ２０に供給する電流を制御する。

コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（ＭＰＵも含む）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７のようになる。例えば位相補償器３１は独立したハードウェアとしての位相補償器を示すものではなく、ＣＰＵで実行される位相補償機能を示している。

コントロールユニット３０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は、操舵系の安定性を高めるために位相補償器３１で位相補償され、位相補償された操舵トルクＴＡが操舵補助指令値演算器３２に入力される。また、車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算器３２に入力される。操舵補助指令値演算器３２は、入力された操舵トルクＴＡ及び車速Ｖに基いてモータ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉを決定する。操舵補助指令値Ｉは減算器３０Ａに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償器３４に入力され、減算器３０Ａの偏差（Ｉ−ｉ）は比例演算器３５に入力されると共に、フィードバック系の特性を改善するための積分演算器３６に入力される。微分補償器３４の出力と共に、比例演算器３５及び積分演算器３６の出力も加算器３０Ｂに加算入力され、加算器３０Ｂでの加算結果である電流制御値Ｅが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路３７に入力される。モータ２０の電流ｉはモータ電流検出回路３８で検出され、減算器３０Ａにフィードバックされる。

このような電動パワーステアリング装置においては、トルクセンサ信号（操舵トルクＴ）を増幅するための増幅器が設けられており、増幅器に異常が発生した場合にトルク付勢を継続すると、操舵者の入力した操舵トルクと無関係なアシストトルクがステアリング装置に付与されてしまい、操舵者による操舵に支障をきたす場合がある。増幅器の出力値が異常となって現れる状況は様々であり、直ちにモータによるトルクアシストを停止しなければならないような重大な故障状態である場合もあれば、増幅器自体の異常のように、トルクアシストを完全に停止しなくてもステアリング装置の操舵には支障をきたさない程度の軽微な異常状態である場合もある。電動パワーステアリング装置がトルクアシストを停止すると、大型車やトラックなどのように大きな操舵トルクを要する車両の場合には、直ちに操舵者による操舵が不能になってしまう可能性もある。このため、増幅器の出力値の異常が検出された際に、一律にトルクアシストを完全に停止することには問題がある。

そのため、従来トルクセンサ信号を増幅する増幅器の出力値に異常が生じた場合には、先ずトルクアシストを一時停止すると共に、出力値が正常状態に戻ったらアシスト状態に復帰させ、出力値の異常検出回数が所定値を超えた場合には故障状態と判定し、トルクアシストを完全に停止する構成が採用されている（例えば特許文献１）。

即ち、特許文献１に開示されている装置は図８に示すように、車両の操舵力を検出するトルクセンサ１０１と、トルクセンサ１０１からの出力信号を入力して補助トルクの出力を制御する制御装置１０２とを備え、制御装置１０２は、トルクセンサ１０１からのトルクセンサ信号を増幅するトルクアンプ１０３と、トルクセンサ１０１及びトルクアンプ１０３からの入力により補助トルクの出力を制御する電流指令値を生成するコントロールユニット１０４と、コントロールユニット１０４から電流指令値を入力して駆動電流を出力する駆動回路１０６と、駆動電流により駆動される電動モータ１０５と、バッテリ１０７からのモータ駆動電力をオン／オフする電源リレー１０８とを備えている。

このような構成において、その動作は図９のフローチャートに示すようになっている。即ち、トルクセンサ１０１の出力電圧ＴＳからトルクアンプ１０３の予定出力を（ＴＳ−２．５）×Ｇａｉｎ→“ＧＴＳ”とし（ただし、Ｇａｉｎはトルクアンプ１０３の増幅率）、増幅電圧の理論計算値を設定し（ステップＳ１０１）、前記計算値“ＧＴＳ”が計測上限値５Ｖよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０２）。そして、計算値“ＧＴＳ”が５Ｖよりも大きい場合には、計算値“ＧＴＳ”を５Ｖに設定する（ステップＳ１０３）。その設定後若しくは前記ステップＳ１０２で計算値“ＧＴＳ”が計測上限値５Ｖ以下の場合には、計算値“ＧＴＳ”が計測下限値０Ｖよりも小さいか否かを判定し（ステップＳ１０４）、０Ｖよりも小さい場合には計算値“ＧＴＳ”を０Ｖに設定する（ステップＳ１０５）。その設定後若しくは前記ステップＳ１０４で計算値“ＧＴＳ”が計測下限値０Ｖ以上の場合には、実際のトルクアンプ１０３の出力である増幅電圧ＶＴＳと計算値ＧＴＳとの偏差ΔＶＴＳを求め（ステップＳ１０６）、偏差ΔＶＴＳが所定値ＥＲＲよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０７）。

上記判定の結果、偏差ΔＶＴＳが所定値ＥＲＲ以下の場合には、計算値“ＧＴＳ”がスレッショルドＴＨ２よりも大きいか否かを判定し（ステップＳ１０８）、スレッショルドＴＨ２以下の場合には更に計算値“ＧＴＳ”がスレッショルドＴＨ３よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０９）。上記ステップＳ１０８において計算値“ＧＴＳ”がスレッショルドＴＨ２よりも大きい場合、上記ステップＳ１０９において計算値“ＧＴＳ”がスレッショルドＴＨ３よりも小さい場合には終了となり、計算値“ＧＴＳ”がスレッショルドＴＨ２以下でスレッショルドＴＨ３以上の場合には、カウンタＦＡＩＬｃｎｔをゼロクリアし（ステップＳ１１０）、判定に使用するＯＦＦｆｌａｇ２をゼロクリアする（ステップＳ１１１）。

一方、上記ステップＳ１０７において、偏差ΔＶＴＳが所定値ＥＲＲよりも大きい場合にはカウンタＦＡＩＬｃｎｔをインクリメントし（ステップＳ１１２）、カウンタＦＡＩＬｃｎｔが所定値ＦＴ１よりも大きいか否かを判定し（ステップＳ１１３）、所定値ＦＴ１よりも大きい場合にはＦＡＩＬｆｌａｇを立てて完全停止し（ステップＳ１１５）、所定値ＦＴ１以下の場合には更にカウンタＦＡＩＬｃｎｔが所定値ＦＴ２よりも大きいか否かを判定し（ステップＳ１１４）、所定値ＦＴ２よりも大きい場合にはＯＦＦｆｌａｇ２を立てて一時停止し（ステップＳ１１６）、その後ルーチンを終了する。
特開２００１−１７１５３８

上述の特許文献１に開示された制御では、例えばトルクアンプ１０３の増幅状態が操舵ハンドルを一方向に操舵したときに異常となった場合、操舵ハンドルの操舵に伴ってトルクアンプ１０３の出力値が異常と検出されるとモータによるアシストが一時停止され、手入力が増大してトルクセンサ信号の出力が増加する。その結果、トルクアンプ１０３の出力値が正常範囲に戻ってトルクアシストが再開されると、再びトルクセンサ信号が減少してトルクアンプ１０３の出力値が異常となって現れることとなる。このように、トルクセンサ信号の異常検出→アシスト制限（アシスト一時停止）→制限解除→トルクセンサ信号の異常検出→…という循環を短時間のうちに繰返すことになる。

上述のようにトルクアンプ１０３の出力値が異常領域と正常領域との循環を繰返すような異常を生じた場合、復帰カウンタが直ぐに復帰許容回数を越えて故障状態と判定され、たとえ軽微な異常状態であっても、電動パワーステアリング装置が直ぐにトルクアシストを完全に停止してしまうという問題がある。

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、操舵ハンドルの操舵中に生じたトルク増幅手段等の信号増幅手段の異常によってフェールセーフ機能が誤動作し、トルクアシストが完全に停止してしまう事態を効率的に防止できるようにした電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。

本発明は、モータによるアシスト力を操舵系に付与することによってアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、トルク信号、モータ電流信号又はモータ電圧信号を増幅する信号増幅手段の異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段で異常が検出されたときの前記トルク信号の方向を検出して記憶する方向記憶手段とを具備し、前記異常検出手段の検出及び前記トルク信号の方向に基づいて前記アシスト制御の通常アシスト、アシスト一時停止、復帰及びアシスト停止を制御し、アシスト一時停止制御状態において、前記信号増幅手段が正常に戻ったときの前記トルク信号の方向が、アシスト一時停止に入ったときに前記方向記憶手段に記憶された前記トルク信号の方向と逆であることを、アシスト一時停止から通常アシストへの復帰の判定基準とすることによって達成される。

本発明の上記目的は、前記異常検出手段が前記信号増幅手段の異常を検出した場合、前記アシスト一時停止の制御を行うと共に、常時復帰待ちとすることにより、或いは前記異常検出手段の検出及び前記トルク信号の方向、大きさに基づいて前記アシスト制御の通常アシスト、アシスト一時停止、復帰及びアシスト停止を制御することにより、或いは前記異常検出手段が、前記信号増幅手段の異常を検出し、かつ前記信号増幅手段の異常が第１所定時間継続したときに、前記アシスト制御のアシスト一時停止を制御し、前記信号増幅手段が正常に戻ってから第２所定時間が経過したときに、アシスト一時停止から通常アシストへの復帰を制御し、アシスト一時停止から通常アシストへ復帰した回数が第３所定値を超えたときに前記アシスト制御のアシスト停止を制御することによって、より効果的に達成される。

また、本発明は、モータによるアシスト力を操舵系に付与することによってアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、操舵トルクに対応したトルク信号を出力するトルク検出手段と、前記トルク信号を増幅するトルク増幅手段と、前記トルク信号、車速を基に電流指令値を出力する電流指令値演算手段と、前記電流指令値により操舵アシストを行うモータを制御する駆動制御手段と、前記モータの駆動を通常アシスト、アシスト一時停止、復帰及びアシスト停止で制御する異常検出手段を備え、前記異常検出手段が、前記トルク増幅手段の出力信号に基づいて前記トルク増幅手段の異常を検出し、異常が検出され、第１所定時間継続した場合に、アシスト一時停止制御信号を前記電流指令値演算手段に出力すると共に、このときの前記トルク信号の方向を記憶し、前記トルク増幅手段が正常に戻ってから第２所定時間が経過し、かつこのときの前記トルク信号の方向が前記記憶された前記トルク信号の方向と逆である場合に、通常アシストへ復帰する制御信号を前記電流指令値演算手段に出力し、アシスト一時停止から通常アシストに復帰した回数が第３所定値以上になった場合に、アシスト停止制御信号を前記電流指令値演算手段に出力し、前記電流指令値演算手段が、前記異常検出手段から入力された制御信号に応じて前記電流指令値を制限することによって達成される。

そして、本発明の上記目的は、前記トルク増幅手段が第１増幅手段及び前記第１増幅手段とは異なる増幅率を有する第２増幅手段とで成り、前記異常検出手段が、前記第２増幅手段の出力を増幅する比例増幅手段と、前記比例増幅手段及び前記第１増幅手段の各出力を比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて時間を計数するカウンタ及び復帰カウンタと、前記比較結果並びに前記カウンタ及び復帰カウンタの各計数値に基づいて前記通常アシスト、アシスト一時停止、復帰及びアシスト停止を判定する停止復帰制御部とを備えることによって、より効果的に達成される。

本発明によれば、トルク系、電流系又は電圧系の信号増幅手段の異常を検出する異常検出手段を設け、異常検出手段の検出及びトルク信号の方向、大きさに基づいてアシスト制御の通常アシスト、アシスト一時停止、復帰及びアシスト停止を制御しているので、操舵ハンドルの操舵中に生じた信号増幅手段の異常によってフェールセーフ機能が誤動作し、トルクアシストが完全に停止してしまう事態を確実に防止することができる。この結果、効率的で経済的な電動パワーステアリング装置の制御装置を実現することができる。

本発明は、モータによるアシスト力を操舵系に付与することによってアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置であり、トルク系、電流系又は電圧系の信号増幅手段の異常を検出する異常検出手段を設け、異常検出手段の検出及びトルク信号の方向、大きさに基づいてアシスト制御の通常アシスト、一時停止、復帰及び停止を制御する。そして、異常検出手段が信号増幅手段の異常を検出した場合、かつ信号増幅手段の異常が第１所定時間継続したときに、アシスト制御のアシスト一時停止を制御し、信号増幅手段が正常に戻ってから第２所定時間が経過したときに、アシスト一時停止から通常アシストへの復帰を制御し、アシスト一時停止から通常アシストへ復帰した回数が第３所定値を超えたときにアシスト制御のアシスト停止を制御し、第３所定値を超えない場合に復帰を行って通常アシストを継続する。或いは、第３所定値を設けないで常に復帰待ちを行う。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置の一実施例を示しており、トルク検出手段としてのトルクセンサ４１からのトルクセンサ信号（操舵トルク）Ｔは増幅手段としてのトルク増幅器５０に入力される。トルク増幅器５０は増幅率Ｇ１の第１増幅器５１及び増幅率Ｇ２（＜Ｇ１）の第２増幅器５２で構成され、第１増幅器５１で増幅されたトルクセンサ信号Ｔ１は異常検出手段６０内の比較器６２に入力されると共に、位相補償器４３に入力され、第２増幅器５２で増幅されたトルクセンサ信号Ｔ２は異常検出手段６０内の増幅率Ｋの比例増幅器６１に入力されると共に、位相補償器４３に入力される。比例増幅器６１の出力（＝Ｋ・Ｔ２）は比較器６２に入力され、比較器６２の比較結果は時間を計測するカウンタ（＃１、＃２、図示せず）及び復帰回数を計数する復帰カウンタ（図示せず）に入力され、カウンタの出力値（時間）及び復帰カウンタの出力値（回数）はそれぞれ停止復帰制御部６５に入力され、その処理結果である制御信号ＣＳ１が電流指令値演算器４４に入力される。停止復帰制御部６５には比較器６２の比較結果も入力されている。メモリ４５は車速Ｖをパラメータとして操舵トルクＴＡに対応する電流指令値Ｉを格納しており、電流指令値演算器４４の電流指令値Ｉの演算に使用される。

なお、異常検出手段６０は後述する図２の異常判定処理を行う異常判定処理手段内に、トルク方向記憶手段と共に設けられている。

電流指令値演算器４４には、位相補償器４３から位相補償された操舵トルクＴＡ及び車速センサ４２からの車速Ｖが入力されると共に、モータ角速度推定部４７で推定された角速度ωが入力される。電流指令値演算器４４で演算された電流指令値Ｉは減算器４６に入力される。モータ４０のモータ電流ｉは異常検出手段（図示せず）を内蔵したモータ電流検出回路８０で検出され、検出されたモータ電流ｉは減算器４６に入力されてフィードバックされると共に、モータ角速度推定部４７に入力され、異常が検出されたときに出力される制御信号ＣＳ２は加算器４８を経て電流指令値演算器４４に入力される。また、モータ４０のモータ電圧ｖは異常検出手段（図示せず）を内蔵したモータ電圧検出回路８１で検出され、検出されたモータ電圧ｖはモータ角速度推定部４７に入力され、異常が検出されたときに出力される制御信号ＣＳ３は加算器４８を経て電流指令値演算器４４に入力される。減算器４６で得られる偏差（Ｉ−ｉ）は駆動制御手段７０内の比例積分演算器７１に入力され、その比例積分出力としての電流制御値ＥがＰＷＭ制御器７２に入力されてＰＷＭ処理され、ＰＷＭ制御器７２から電流制御値としてのＰＷＭ制御信号Ｅ’が出力され、インバータ７３でアシスト付与のモータ４０を駆動する。

なお、第１増幅器５１の増幅率Ｇ１、第２増幅器５２の増幅率Ｇ２及び比例増幅器６１の増幅率Ｋの間には、下記（１）式の関係がある。

Ｇ１＝Ｇ２×Ｋ …（１）

上記（１）式の関係は、異常検出手段を内蔵したモータ電流検出手段８０及びモータ電圧検出手段８１についても同様に適用される。

また、異常検出手段６０は異常判定ルーチンの処理の中で、トルク増幅器５０から所定時間（例えば１ｍｓｅｃ〜２ｍｓｅｃ）毎にトルクセンサ信号Ｔ１及びＴ２をサンプリングして異常を検出するようになっている。トルクセンサ信号Ｔ２を増幅率Ｋで増幅した比例増幅器６１の出力と、第１増幅器５１で増幅されたトルクセンサ信号Ｔ１とが比較器６２に入力され、比較器６２は両入力信号の大小を比較（差）演算する。比較器６２の出力を計数するカウンタは、比較器６２の比較結果に基づいて異常である状態の継続時間を計測するようになっており、復帰カウンタは比較器６２の比較結果に基づいて異常状態から正常状態に復帰したときの正常状態継続時間（回数）を計測するようになっている。カウンタ及び復帰カウンタの出力は比較器６２の比較結果と共に停止復帰制御部６５に入力され、停止復帰制御部６５は、比較結果並びにカウンタ及び復帰カウンタの出力に基づいて通常アシスト、アシスト一時停止、復帰及びアシスト停止を判定して制御信号ＣＳ１を出力するようになっている。

なお、正常状態の判定基準として、本発明ではトルク信号の方向、大きさを用いている。

このような構成において、その動作例を図２のフローチャート（異常判定処理手段）を参照して説明する。

通常状態においては、トルクセンサ４１からのトルクセンサ信号Ｔを第１増幅器５１及び第２増幅器５２で増幅し、各増幅されたトルクセンサ信号Ｔ１及びＴ２を位相補償器４３に入力し、位相補償された操舵トルクＴＡを電流指令値演算器４４に入力することにより、車速Ｖをパラメータとする電流指令値がメモリ４５から読出されて電流指令値Ｉが生成される。電流指令値Ｉは減算器４６でモータ電流ｉとの偏差が演算され、その偏差が比例積分演算器７１に入力され、その比例積分出力としての電流制御値ＥがＰＷＭ制御器７２に入力されてＰＷＭ処理され、ＰＷＭ制御器７２から電流制御値としてのＰＷＭ制御信号Ｅ’が出力され、インバータ７３でモータ４０を駆動する。

ここにおいて、第１増幅器５１からのトルクセンサ信号Ｔ１及び第２増幅器５２からのトルクセンサ信号Ｔ２が異常検出手段６０に入力されており、異常検出手段６０は図２に示す異常判定ルーチンに従ってトルク増幅器５０の正常／異常状態を判定し、その判定結果に従ってアシスト一時停止、復帰及びアシスト停止の制御を行う。なお、図１では、モータ電流検出回路８０及びモータ電圧検出回路８１においても同様な異常検出を行うようになっているが、ここではトルク増幅器５０の異常についてのみ説明する。

比較器６２は常時第１増幅器５１からのトルクセンサ信号Ｔ１と、比例増幅器６１の出力、即ち信号Ｔ２・Ｋとの差を求め、その差（比較結果＝｜Ｔ１−Ｔ２・Ｋ｜）を停止復帰制御部６５に入力している。そして、停止復帰制御部６５は上記差が所定値ε（例えば０．５Ｖ）よりも大きいか否かの判定を行い（ステップＳ１）、差が所定値εよりも大きい場合を異常と判定し、差が所定値ε以下の場合を正常と判定する。

上記ステップＳ１で正常と判定された場合、復帰カウンタの出力に基づいてアシスト一時停止状態であるか否かを判定し（ステップＳ２）、アシスト一時停止状態でない場合は通常動作であるので、異常判定ルーチンを終了する。

上記ステップＳ２でアシスト一時停止状態と判定された場合はカウンタ（＃１）のアップを開始し（ステップＳ３）、カウンタ（＃１）の計数値が所定時間ｔ１（例えば５０ｍｓｅｃ）を超え、かつトルク信号の方向が逆であるか否か（T_FLG・T2<0）を方向記憶手段に基づいて判定する（ステップＳ４）。そして、いずれか一方若しくは両方の条件を満たさない場合は何もしない復帰待ち状態となり、異常判定ルーチンを終了する。また、上記ステップＳ４において両方の条件を満たした場合は、復帰カウンタをアップし（ステップＳ５）、停止復帰制御部６５は制御信号ＣＳ１によって電流指令値演算器４４に対してアシストの復帰を指示し（ステップＳ６）、その後通常アシスト状態への状態遷移を指示し（ステップＳ７）、異常判定ルーチンを終了する。

一方、上記ステップＳ１において、トルクセンサ信号Ｔ１と信号Ｔ２・Ｋとの差が所定値εを超えた場合には異常と判定し、カウンタ（＃２）をアップし（ステップＳ１０）、カウンタ（＃２）の計数値が所定値ｔ２（例えば１５ｍｓｅｃ）を超えたか否かを判定し（ステップＳ１１）、所定値ｔ２以下の場合には判定中として異常判定ルーチンを一旦終了する。また、上記ステップＳ１１でカウンタ（＃２）の計数値が所定値ｔ２を超えた場合には故障であることを確定し、トルク方向記憶手段にトルク方向を記憶する（T_FLG=T2）（ステップＳ１１Ａ）。そして、停止復帰制御部６５は制御信号ＣＳ１によって電流指令値演算器４４に対してアシスト一時停止を指示し（ステップＳ１２）、更にアシスト一時停止状態への遷移を指示する（ステップＳ１３）。そして、復帰カウンタの計数値が所定値ｔ３（例えば“２”）を超えたか否かを判定し（ステップＳ１４）、所定値ｔ３を超えた場合にはアシスト停止状態への遷移を指示し（ステップＳ１５）、異常判定ルーチンを終了する。また、上記ステップＳ１４において復帰カウンタの計数値が所定値ｔ３以下の場合には、そのまま異常判定ルーチンを終了し、アシスト一時停止状態で故障復帰を待つ。

以上により、操舵ハンドルの操舵中に生じたトルク増幅器５０の異常によってフェールセーフ機能が誤動作し、トルクアシストが完全に停止してしまう事態を確実に防止することができる。モータ電流検出回路８０及びモータ電圧検出回路８１についても同様である。

ここにおいて、電動パワーステアリング装置の制御装置が正常に作動している状態においては、異常検出手段６０内の比較器６２に入力される比例増幅器６１の出力値（トルクセンサ信号Ｔ２・Ｋ）と第１増幅器５１の出力値（トルクセンサ信号Ｔ１）とは同一となる。従って、比例増幅器６１の出力値を横軸（ｘ軸）方向のパラメータとし、第１増幅器５１の出力値を縦軸（ｙ軸）方向のパラメータとすると下記（２）式が成立し、座標では図３の特性直線ＲＣと表示される。

ｙ＝ｘ …（２）

そして、上記（２）式の特性直線ＲＣを基準値と設定すると、この特性直線ＲＣから上下に上記ステップＳ１における所定値εだけシフトした領域（白部）が正常領域となり、それ以外の領域は異常領域（網掛け部）となる。比較器６２への第１増幅器５１の出力値（Ｔ１）と比例増幅器６１の出力値（Ｋ・Ｔ２）との差が大きいほど特性直線ＲＣからの距離が大きくなり、その距離が大きくなるほどトルク増幅器５０が正常状態から逸脱していることを示す。図３の計測点Ａは、比較器６２の入力Ｔ１及びＫ・Ｔ２が等しく差がなく、正常領域の特性直線ＲＣ上に存在していることを示している。また、計測点Ｂは、比較器６２の入力Ｔ１及びＫ・Ｔ２に差が生じ、軽微な異常が生じているが正常領域内であることを示しており、計測点Ｃは、比較器６２の入力Ｔ１及びＫ・Ｔ２に所定値ε以上の差があり、異常領域内であることを示している。

図４は上記ステップＳ１，Ｓ１０及びＳ１１の動作を示しており、正常領域のＡ点でアシスト動作している間に、故障等によって比較器６２の入力Ｔ１及びＫ・Ｔ２に差が生じて異常領域のＡ‘点に移動すると（ステップＳ１）、カウンタ（＃２）のアップが開始され（ステップＳ１０）、時間ｔ２以上が経過したときに停止復帰制御部６５は制御信号ＣＳ１によってアシスト一時停止を指示する（ステップＳ１１、Ｓ１２）。かかる動作は、例えば操向ハンドルの操舵時にトルク増幅器５０に異常が発生し、第１増幅器５１の出力値が非常に小さくなったのに対し、第２増幅器５２の信号をＫ倍した値が不変であるような場合である。この場合、第２増幅器５２が正常に作動している際に、外部からの振動などによって計測点が瞬間的に異常領域に入る場合もあるので、計測点が異常領域にある時間の継続が所定時間（ｔ２）未満で正常領域に復帰した場合は正常状態としてトルクアシストを継続させ、所定時間（ｔ２）以上継続して異常領域にある場合に故障の可能性があるものとしてトルクアシストを一時停止状態とする。なお、所定時間ｔ２は、トルク増幅器５０の増幅状態の異常検出に十分な時間、例えば１０ｍｓｅｃ〜５０ｍｓｅｃ程度であることが望ましいが、この所定時間ｔ２はこれに限定されるものではない。また、所定時間ｔ２を設けず、アシスト一時停止状態のまま常に復帰を待ち続ける構成にしても良い。

アシスト一時停止状態になるとアシストトルクが減少し、アシストトルクが減少した状態でハンドルを故障前と同じ角度に保舵するために、操舵トルクが増加する。図５のＡ‘からＡ“の位置まで操舵トルクが増加すると、正常領域であるため復帰（アシスト再開）する。また、アシストトルクが増加して操舵トルクが例えばＡ’‘からＡ’に減少すると、再びアシスト一時停止状態になる。従来ではこのような異常検出→正常復帰→異常検出→…という問題があった。本発明ではトルク信号の方向をトルク方向記憶手段に記憶させ、トルク方向を通常アシストへの復帰の判断条件に加えることによって、かかる問題を解決している。即ち、アシスト一時停止状態で操舵トルクが増加し、図５のＡ”の位置に至っても異常発生時（Ａの位置）と同方向のトルクであるため正常復帰しないが、異常検出時のＡ（図３、図４参照）と逆方向で、正常領域のトルクＤが検出され、正常領域に所定時間（ｔ１）以上継続して存在した場合に、電動パワーステアリング装置は通常アシスト状態に復帰するようにしている。

本例では正常状態に復帰するための所定時間ｔ１を５０ｍｓｅｃとして設定しているが、この時間には限定されず、トルク増幅器５０の出力が正常であることを確認するのに十分な時間であれば良い。

このように、ドライバが一旦ハンドルを戻してトルク中立を通過し、異常発生時と逆方向のトルクで正常領域が継続すれば、正常状態に復帰する。その際、正常復帰条件に「トルクが所定値以下」（例えば図５の所定値Ｆ）という条件を追加しても良い。また、増幅器の故障モードによっては、天絡値と地絡値を出力して中間値を出力しなくなる場合もある。そのため、トルクが所定値以下で異常発生時と逆方向トルクという条件で復帰させると、より効果的である。

一方、このように通常状態に復帰した電動パワーステアリング装置が再びアシスト一時停止状態に至る状態が何度も繰返されるときは、トルク増幅器５０が故障している可能性が高いため、アシスト一時停止状態から通常アシスト状態に復帰した回数が所定回数（例えば２回）を越えた場合に故障と判定し、トルクアシストを完全に停止するようにしても良い。復帰回数は復帰カウンタで計数される。

なお、本例においては、トルク増幅器５０を第1増幅器５１と第２増幅器５２とによって構成しているが、これに限定されるものではなく、第２増幅器５２が存在しない構成（増幅率Ｇ２＝１）のトルク増幅器にも適用可能である。

また、本実施例においてはトルクセンサ４１に対するトルク増幅器５０の異常判定を行うようにしているが、これに限定されるものではなく、例えばモータ電流検出部やモータ電圧検出部の異常判定などにおいても同様に適用することができる。

本発明によれば、トルク系等の信号増幅手段の異常を検出する異常検出手段を設け、異常検出手段の検出及びトルク信号の方向、大きさに基づいてアシスト制御を通常アシスト、一時停止、復帰及び停止で制御するので、操舵ハンドルの操舵中に生じた信号増幅手段の軽微な異常によってフェールセーフ機能が誤動作し、トルクアシストが完全に停止してしまう事態を確実に防止することができ、高性能な電動パワーステアリング装置に適用できる。

本発明の一実施例を示すブロック構成図である。 本発明の動作例を示すフローチャートである。 本発明の動作例を説明するための状態図である。 本発明の動作例を説明するための状態図である。 本発明の動作例を説明するための状態図である。 一般的な電動パワーステアリング装置の概略を示す構成図である。 コントロールユニットの一例を示すブロック図である。 従来のトルク信号増幅手段の故障判定装置の一例を示すブロック図である。 従来の故障判定装置の動作例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 操向ハンドル
１０、４１ トルクセンサ
１２、４２ 車速センサ
２０、４０ モータ
３０ コントロールユニット
４３ 位相補償器
４４ 電流指令値演算器
４７ モータ角速度推定部
５０ トルク増幅器
６０ 異常検出手段
６１ 比例増幅器
６２ 比較器
６５ 停止復帰制御部
７０ 駆動制御手段
７１ 比例積分演算器
７２ ＰＷＭ制御器
７３ インバータ
８０ 異常検出手段を内蔵したモータ電流検出回路
８１ 異常検出手段を内蔵したモータ電圧検出回路

Claims (6)

1. モータによるアシスト力を操舵系に付与することによってアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、トルク信号、モータ電流信号又はモータ電圧信号を増幅する信号増幅手段の異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段で異常が検出されたときの前記トルク信号の方向を検出して記憶する方向記憶手段とを具備し、前記異常検出手段の検出及び前記トルク信号の方向に基づいて前記アシスト制御の通常アシスト、アシスト一時停止、復帰及びアシスト停止を制御し、アシスト一時停止制御状態において、前記信号増幅手段が正常に戻ったときの前記トルク信号の方向が、アシスト一時停止に入ったときに前記方向記憶手段に記憶された前記トルク信号の方向と逆であることを、アシスト一時停止から通常アシストへの復帰の判定基準とすることを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
2. 前記異常検出手段が前記信号増幅手段の異常を検出した場合、前記アシスト一時停止の制御を行うと共に、常時復帰待ちとするようになっている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
3. 前記異常検出手段の検出及び前記トルク信号の方向、大きさに基づいて前記アシスト制御の通常アシスト、アシスト一時停止、復帰及びアシスト停止を制御するようになっている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
4. 前記異常検出手段が、前記信号増幅手段の異常を検出し、かつ前記信号増幅手段の異常が第１所定時間継続したときに、前記アシスト制御のアシスト一時停止を制御し、
   前記信号増幅手段が正常に戻ってから第２所定時間が経過したときに、アシスト一時停止から通常アシストへの復帰を制御し、
   アシスト一時停止から通常アシストへ復帰した回数が第３所定値を超えたときに前記アシスト制御のアシスト停止を制御するようになっている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
5. 操舵トルクに対応したトルク信号を出力するトルク検出手段と、前記トルク信号を増幅するトルク増幅手段と、前記トルク信号、車速を基に電流指令値を出力する電流指令値演算手段と、前記電流指令値により操舵アシストを行うモータを制御する駆動制御手段と、前記モータの駆動を通常アシスト、アシスト一時停止、復帰及びアシスト停止で制御する異常検出手段を備え、
   前記異常検出手段が、前記トルク増幅手段の出力信号に基づいて前記トルク増幅手段の異常を検出し、異常が検出され、第１所定時間継続した場合に、アシスト一時停止制御信号を前記電流指令値演算手段に出力すると共に、このときの前記トルク信号の方向を記憶し、前記トルク増幅手段が正常に戻ってから第２所定時間が経過し、かつこのときの前記トルク信号の方向が前記記憶された前記トルク信号の方向と逆である場合に、通常アシストへ復帰する制御信号を前記電流指令値演算手段に出力し、アシスト一時停止から通常アシストに復帰した回数が第３所定値以上になった場合に、アシスト停止制御信号を前記電流指令値演算手段に出力し、
   前記電流指令値演算手段が、前記異常検出手段から入力された制御信号に応じて前記電流指令値を制限するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置。
6. 前記トルク増幅手段が第１増幅手段及び前記第１増幅手段とは異なる増幅率を有する第２増幅手段とで成り、前記異常検出手段が、前記第２増幅手段の出力を増幅する比例増幅手段と、前記比例増幅手段及び前記第１増幅手段の各出力を比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて時間を計数するカウンタ及び復帰カウンタと、前記比較結果並びに前記カウンタ及び復帰カウンタの各計数値に基づいて前記通常アシスト、アシスト一時停止、復帰及びアシスト停止を判定する停止復帰制御部とを備えた請求項５に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。

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