JP6224816B2

JP6224816B2 - 車両搭載機器の制御装置およびパワーステアリング装置

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Publication number: JP6224816B2
Application number: JP2016504026A
Authority: JP
Inventors: 佐々木　光雄; 光雄佐々木; 巧久積
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2014-02-24
Filing date: 2015-02-05
Publication date: 2017-11-01
Anticipated expiration: 2035-02-05
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Description

本発明は、車両搭載機器の制御装置およびパワーステアリング装置に関する。

近年、ＥＰＳの普及に伴い、更なる商品力の向上が望まれるようになってきている。その様な中で、万が一の故障時に、時間限定でも良いので操舵アシスト機能等のアクチュエータ機能を残存させたいとの要望がある。

ＥＰＳのアシスト機能を残存させる技術として特許文献１が開示されている。

特開２００５−１８６７５９号公報

車両搭載機器の制御装置において、車両の運転状態を検出する運転状態検出部、または、運転状態信号に異常が発生した場合であっても、アクチュエータ機能を残存させることが課題となる。

本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、少なくとも２系統の冗長性を有した運転状態検出センサを有し、２系統の運転状態検出部の内、通常はその１系統の運転状態信号に基づいてアクチュエータの制御を行う車両搭載機器の制御装置において、少なくとも２系統の運転状態検出部のうち一つの運転状態検出部の通信状態、データの状態、または、運転状態検出部自体の状態に異常が発生したことを認識した場合、異常が発生していないその他の運転状態検出部の運転状態検出信号に基づいて駆動制御を行うことを特徴とする。

本発明によれば、車両搭載機器の制御装置において、運転状態検出部、または運転状態を検出した操舵状態検出信号に異常が発生した場合であっても、アクチュエータ機能を残存させることが可能となる。

実施形態におけるパワーステアリング装置の概略図。実施形態におけるパワーステアリング装置の電気システムブロック図。操舵トルクセンサ，舵角センサの入出力を示す図。実施形態１におけるパワーステアリング装置の制御ブロック図。ＳＰＣ方式の通信方式を示す概略図。ＳＰＩ方式の通信方式を示す概略図。リミッタ処理後のトルク指令を示すグラフ。実施形態における異常信号検出処理を示すフローチャート（操舵トルク）。実施形態における異常信号検出処理を示すフローチャート（舵角）。実施形態における異常信号検出処理を示すフローチャート（モータ回転角）。実施形態２におけるパワーステアリング装置の制御ブロック図。実施形態２における異常検出処理を示すフローチャート。実施形態３におけるパワーステアリング装置の制御ブロック図。実施形態３における異常検出処理を示すフローチャート。実施形態４におけるパワーステアリング装置の制御ブロック図。実施形態４における異常検出処理を示すフローチャート。

以下、本発明に係る車両搭載機器の制御装置の実施形態１〜４を図１〜図１６に基づいて詳述する。

［実施形態１］
図１は、本実施形態１における車両搭載機器の制御装置であるパワーステアリング装置を示す概略図である。図１に示すパワーステアリング装置は、ステアリングホイール（図示省略），ステアリングシャフト（操舵軸）１，ピニオン軸２，ラック軸３によりアクチュエータである基本的な操舵機構が構成されている。この操舵機構は、運転者によってステアリングホイールが回転操作されると、そのステアリングホイールの操舵トルクがステアリングシャフト１を介してピニオン軸２に伝達されると共に、ピニオン軸２の回転運動がラック軸３の直線運動に変換され、ラック軸３の両端に連結された左右の転舵輪（図示省略）が転舵するようになっている。つまり、ラック軸３には、ピニオン軸２が噛み合いするラック歯が形成されており、そのラック歯とピニオン軸との噛合をもってステアリングシャフト１の回転を転舵動作に変換する変換機構が構成される。

また、ピニオン軸２のハウジングにはステアリングホイールの操舵角を検出する操舵状態検出部である操舵トルクセンサＴＳ（例えば、レゾルバ等）が設けられている。操舵トルクセンサＴＳの出力信号および電動モータＭのロータの回転角を検出した操舵状態検出部であるモータ回転角センサ（例えばレゾルバやＩＣ等）の出力信号，車速情報に基づいて制御装置（以下、ＥＣＵと称する）４のモータ制御回路により電動モータＭを駆動制御し、電動モータＭから減速器５を介してラック軸３に対して操舵アシスト力を付与するように構成されている。

電動モータＭには、その出力軸に減速器５が設けられ、電動モータＭの回転が減速されながらラック軸３の直線運動に変換されるようになっている。

また、ステアリングシャフト１は、ステアリングホイール側の入力軸とラック軸３側の出力軸とに軸方向で分割されている。入力軸と出力軸はトーションバー（図示省略）を介して互いに同軸連結されている。これにより、入力軸と出力軸とがトーションバーの捻れ変形を持って相対回転可能になっている。操舵トルクセンサＴＳは、入力軸側の回転角を検出する第１角度センサと、出力軸側の回転角を検出する第２角度センサと、を備え、第１角度センサと第２角度センサの第１，第２操舵状態検出信号に基づき、前記トーションバーの捻れ量を演算することにより操舵トルクを演算する。

また、このトーションバーには、操舵状態検出部である舵角センサＡＳ（例えば、ＭＲ素子やＩＣ等）が設けられている。

図２は電気システムの構成ブロック図を示しており、図３は操舵トルクセンサＴＳ、舵角センサＡＳ、モータ回転角センサ６の入出力を表した図である。

前記ＥＣＵ４には、図３に示すように、前記操舵状態検出部から出力される２つのシリアルデータ信号であって、互いに異なる検出素子から検出される検出信号、または共通の検出素子によって検出された後、互いに異なる電子回路を介して出力される検出信号である第１および第２操舵状態信号を受信する操舵状態検出信号受信部２１ａ〜２１ｄが設けられている。

具体的には、図２，図３に示すように、それぞれ前記第１，第２操舵状態検出部であるＭａｉｎとＳｕｂの２つの操舵トルクセンサＴＳ１，ＴＳ２、ＭａｉｎとＳｕｂの２つの舵角センサＡＳ１，ＡＳ２、ＭａｉｎとＳｕｂの２つのモータ回転角センサ６１，６２により、操舵トルク，舵角，モータ回転角を検出し、それぞれ第１，第２操舵状態検出信号である操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ），舵角検出信号θｓ（Ｍａｉｎ），θｓ（Ｓｕｂ），モータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ），θｍ（Ｓｕｂ）をＥＣＵ４内の操舵状態検出受信部であるトルク信号受信部２１ｂ，２１ｄ，舵角信号受信部２１ａ，２１ｃ，モータ回転角信号受信部（図示省略）に出力する。

また、操舵トルクセンサＴＳ１，ＴＳ２，舵角センサＡＳ１，ＡＳ２、モータ回転角センサ６１，６２は、それぞれ操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ）、舵角検出信号θｓ（Ｍａｉｎ），θｓ（Ｓｕｂ）、モータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ），θｍ（Ｓｕｂ）の異常の有無を検出すると共に、異常を示す情報を含む信号を出力する異常判断回路を有するものとする。

図２に示す電源回路７は、センサ類、ＭＰＵ９，ＩＣ関係の電源を作成し、供給を行う。ＣＡＮ通信回路８は車両とのデータ、その他情報を交換する。ＭＰＵ９は、ＥＰＳのアシスト制御の演算、モータ電流のコントロール、機能構成要素の異常検出、安全状態への移行処理等を行う。フェイルセーフ部１３は、ＭＰＵ９で異常が検出され、システムを遮断しなくてはならないと判断された時、ＭＰＵ９からの指令に基づき、モータ電流の電源を遮断する機能を持つ。

ドライブ回路１０は、ＭＰＵ９からの指令に基づいて、インバータ回路１２の駆動素子を駆動する。インバータ回路１２は駆動素子から構成され、ドライブ回路１０からの指令に基づいて作動する。電動モータＭは、インバータ回路１２からの電流に応じて駆動し、操舵補助のためのモータトルクを出力する。インバータ回路１２の下流側の電流は、電流検出素子としての電流センサ１１ａ，１１ｂによって検出される。

モータ制御を行う為に、高応答フィルタ処理を行ったＭａｉｎとＳｕｂの電流検出回路１４ａ，１４ｂが設けられている。また、インバータ回路１２の過電流を監視するために、平均的な電流を検出し、低応答のフィルタ処理を行ったＭａｉｎとＳｕｂの電流検出回路１５ａ，１５ｂが設けられている。

図４は、本実施形態１におけるＥＣＵ４を示すブロック図である。図４に示すように、ＥＣＵ４には、前記第１および前記第２操舵状態信号（操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ），舵角検出信号θｓ（Ｍａｉｎ），θｓ（Ｓｕｂ），モータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ），θｍ（Ｓｕｂ））の異常を検出する信号異常検出回路１６ａ〜１６ｆと、前記信号異常検出回路１６ａ〜１６ｆの判断に基づいて、異常な操舵状態検出センサを選別し、バックアップ信号に切り換える異常センサ選別部１７と、フェイルセーフ部１３と、操舵状態信号に基づいてトルク指令を出力するＥＰＳ制御部１８と、操舵状態信号に異常が発生した場合、トルク指令を制限するリミッタ１９と、トルク指令に基づいてモータを制御するモータ制御部２０と、を有する。

操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ），舵角検出信号θｓ（Ｍａｉｎ），θｓ（Ｓｕｂ），モータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ），θｍ（Ｓｕｂ）は、例えば、通信の開始を示すトリガーパルスと通信の終了を示すエンドパルス間に操舵状態を示すデータが含まれるシリアルデータ信号が用いられる。

このシリアルデータ信号の通信方式としては、例えば、ＳＰＣ（ＳｈｏｒｔＰＷＭＣｏｄｅｓ）方式と、ＳＰＩ（ＳｅｒｉａｌＰｅｒｉｐｈｅｒａｌＩｎｔｅｒｆａｃｅ）方式等が挙げられる。

ＳＰＣ方式は図５に示すように、マイコンからのトリガーパルスと、センサＩＣの基準パルスと、センサＩＣステータス情報と、データと、ＣＲＣデータと、エンドパルスと、からなる。

ＳＰＣ方式では、センサＩＣの基準パルスを基準にしてマイコンはデータを識別する。センサＩＣステータス情報には、センサＩＣ故障情報やセンサＩＣの識別情報が含まれ、マイコンに送信される。センサＩＣ故障情報の例としては、ＤＳＰＵオーバーフローの周期検査，Ｘ，Ｙの生値の周期検査，利用できる磁界強度（磁石損失チェック）の周期検査，テストベクトルを備えた信号パスのチェック，内部・外部供給電圧の継続チェック等が挙げられる。

ＳＰＩ方式は、図６に示すように、マイコンからのコマンドと、ステータスデータと、データと、セーフティワードと、からなる。ＳＰＩ方式では、マイコンからのコマンドにより、センサＩＣから送信されるデータを選択できる。ステータスデータによりセンサＩＣの全診断レジスタ情報が送信される。セーフティワードにはステータスデータの一部とＣＲＣのデータが含まれる。

操舵状態検出信号受信部２１ａ〜２１ｄを介して、操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ），舵角検出信号θｓ（Ｍａｉｎ），θｓ（Ｓｕｂ），モータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ），θｍ（Ｓｕｂ）を受信した信号異常検出回路１６ａ〜１６ｆは、操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ），舵角検出信号θｓ（Ｍａｉｎ），θｓ（Ｓｕｂ），モータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ），θｍ（Ｓｕｂ）に基づき、前記操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ），舵角検出信号θｓ（Ｍａｉｎ），θｓ（Ｓｕｂ），モータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ），θｍ（Ｓｕｂ）の異常を検出する。

信号異常検出回路１６ａ〜１６ｆは、操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ），舵角検出信号θｓ（Ｍａｉｎ），θｓ（Ｓｕｂ），モータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ），θｍ（Ｓｕｂ）内に操舵状態検出センサに異常が発生したことを示すセンサ異常信号が含まれているとき、操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ），舵角検出信号θｓ（Ｍａｉｎ），θｓ（Ｓｕｂ），モータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ），θｍ（Ｓｕｂ）の異常を検出する。また、操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ），舵角検出信号θｓ（Ｍａｉｎ），θｓ（Ｓｕｂ），モータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ），θｍ（Ｓｕｂ）内に前記操舵状態を示すデータが含まれていない、または、操舵状態を示すデータの順序が異なることを検出することにより、操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ），舵角検出信号θｓ（Ｍａｉｎ），θｓ（Ｓｕｂ），モータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ），θｍ（Ｓｕｂ）の異常を検出する。

前記信号異常検出回路１６ａ〜１６ｆによって、操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ），舵角検出信号θｓ（Ｍａｉｎ），θｓ（Ｓｕｂ），モータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ），θｍ（Ｓｕｂ）の一方に異常が検出された場合、異常センサ選別部１７により、異常が検出された操舵状態検出部を選別する。そして、その異常が検出された操舵状態検出部がＭａｉｎのセンサ（トルクセンサＴＳ１，操舵角センサＡＳ１，モータ回転角センサ６１）である場合には、モータ制御に用いる信号をＳｕｂの操舵状態検出センサ（トルクセンサＴＳ２，操舵角センサＡＳ２，モータ回転角センサ６２）から出力された信号に切り換える。

また、異常センサ選別部１７は、第１操舵状態信号と第２操舵状態信号と冗長監視により比較し、第１操舵状態信号と第２操舵状態信号の異常を検出する。

図７は、リミッタ１９によりアシスト制限されたトルク指令の一例を示すグラフである。通常時、リミッタ１９は入力されたトルク指令をそのまま出力する。信号異常検出回路１６ａ〜１６ｂにおいて、信号の異常が検出された場合は、図７に示すように、トルク指令の入力値が制限値以上に大きくなってもトルク指令の出力値は、予め設定された制限値に制限される。

次に、図８のフローチャートに基づいて、本実施形態におけるパワーステアリング装置の処理ステップを説明する。図８では、操舵トルクセンサＴＳ１，ＴＳ２および操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ）の異常検出について示している。

図８に示すように、ステップＳ１ａにおいて、信号異常検出回路１６ａ，１６ｂにより、操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ）の通信状況を読み込む。

ステップＳ２ａにおいて、信号異常検出回路１６ａ，１６ｂにより、操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ）から操舵トルクセンサＴＳ１，ＴＳ２の状態を読み込む。

ステップＳ３において、信号異常検出回路１６ａ，１６ｂにより、操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ）の通信状態が正常か否かを判定する。通信状態が正常な場合ステップＳ４へ移行し、通信状態が正常でない場合ステップＳ５へ移行する。

通信状態が正常な場合は、ステップＳ４において、信号異常検出回路１６ａ，１６ｂにより、操舵トルクセンサＴＳ１，ＴＳ２の状態が正常か否か判定する。操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ）には、操舵トルクセンサＴＳ１，ＴＳ２の自己診断結果が含まれるため、この操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ）により判断できる。操舵トルクセンサＴＳ１，ＴＳ２の状態が正常な場合はこの制御周期における処理を終了し、操舵トルクセンサＴＳ１，ＴＳ２の状態が正常でない場合はステップＳ５へ移行する。

通信状態、または、操舵トルクセンサＴＳ１，ＴＳ２の状態が正常でない場合は、ステップＳ５において、異常センサ選別部１７により、異常が発生しているのはＭａｉｎの操舵トルクセンサＴＳ１または操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ）であるか否かを判定する。異常が発生しているのがＭａｉｎの操舵トルクセンサＴＳ１、または、操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ）である場合はステップＳ６へ移行し、異常が発生しているのがＳｕｂの操舵トルクセンサＴＳ２、または、操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｓｕｂ）の場合はステップＳ８へ移行する。

異常が発生しているのがＭａｉｎの操舵トルクセンサＴＳ１、または、操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ）である場合は、ステップＳ６において、異常センサ選別部１７により、制御に使用するセンサをＳｕｂの操舵トルクセンサＴＳ２に切り換える。

ステップＳ７において、フェイルセーフ部１３により、運転者に異常を知らせるため、ワーニングランプを点灯させる。

異常が発生しているのがＳｕｂの操舵トルクセンサＴＳ２、または、操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｓｕｂ）である場合は、ステップＳ８において、操舵アシスト制御をそのまま継続させる。ただし、Ｓｕｂ側で異常が発生していることを運転者に知らせるため、Ｓ９においてフェイルセーフ部１３により、ワーニングランプを点灯させる。

図９，図１０は、舵角センサＡＳ１，ＡＳ２およびモータ回転角センサ６１，６２と、その操舵状態信号の異常検出を示している。図９では、ステップＳ１ｂ、Ｓ２ｂにおいて、舵角検出信号の通信状況，舵角センサＡＳ１，ＡＳ２の状態の読み込み、図１０では、Ｓ１ｃ、Ｓ２ｃにおいて、モータ回転角検出信号の通信状況，モータ回転角センサ６１，６２の状態の読み込みに変更しているのみであるため、ここでの説明は省略する。

なお、図８〜図１０のフローチャートでは、通信状態，センサ状態に異常がある場合、操舵アシスト力の出力トルクを制限していないが、Ｓ６，Ｓ８において、図４に示すように、リミッタ１９により、操舵アシスト力の出力トルクを制限してもよい。

以上示したように、本実施形態１におけるパワーステアリング装置によれば、第１または第２操舵状態検出信号内に前記操舵状態検出センサに異常が発生したことを示すデータが含まれているとき、信号異常検出回路１６ａ〜１６ｆによりの異常を検出するため、センサ異常を検出することができる。

また、シリアルデータ信号は、所定のデータが所定の順序をもって伝達されるため、これらデータの有無や順序を監視することにより、信号異常検出回路１６ａ〜１６ｆにより、操舵状態検出センサや操舵状態信号、信号伝達回路（ピンやインターフェイス）の異常を検出することができる。

さらに、操舵状態検出センサや操舵状態信号の通信に何か異常が発生した場合、異常センサ選別部１７により的確に異常が発生した操舵状態検出センサ，操舵状態信号を判別して、必要に応じて操舵アシスト制御に用いる信号を切り替え、異常発生時における運転者の負担を軽減することが可能となる。

さらに、それぞれの操舵状態信号の異常検出だけでなく、操舵状態信号同士の比較によって異常検出をすることにより、異常検出精度を向上させることができる。

また、第１，第２操舵状態信号のうち、少なくとも一方の操舵状態信号に異常が生じた際は、冗長監視ができなくなるため、一方の操舵状態信号に異常が生じた場合はトルク指令の出力制限を行い、操舵の安全性の向上を図っている。また、アシスト力出力段で最大モータトルク値を規制する事で、全体的な操舵力を重くする事ができ、運転者に明確なシステム異常状態を知らせる事が可能となる。

また、ＥＰＳのアシスト機能を残存させるため、異常を検知した場合、その信号から代替信号に切り換えてアシスト制御を継続することが特許文献１に開示されている。しかしながら、特許文献１の方法の場合、代替信号は精度が悪く、補正等の信号調整が必要となり、コスト高になりやすい。それに対し、本実施形態１の場合、同等の２系統の第１，第２操舵状態信号にそれぞれ通信状態，送受信のデータの状態，センサ自体の状態を監視する機能を有し、一方が異常である場合は、他方の異常でない信号に切り換えるため、コストの削減を図ることが可能となる。

［実施形態２］
次に、本実施形態２におけるパワーステアリング装置について説明する。ＥＣＵ４以外は実施形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。本実施形態２は、第１，第２操舵トルクセンサＴＳ１，ＴＳ２および操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ）の異常検出を行うものである。

本実施形態２におけるＥＣＵ４は、図１１に示すように、実施形態１におけるＥＣＵ４の信号異常検出回路１６ｃ〜１６ｆを削除し、異常センサ選別部１７の代わりに信号切替部１７ａと冗長監視回路２１と異常発生判断部２２と代替信号演算部２３を設けたものである。その他の構成は実施形態１と同様である。

冗長監視回路２１は、前記操舵トルクセンサＴＳ１の操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ）と操舵トルクセンサＴＳ２の操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｓｕｂ）とを比較し、その偏差絶対値が閾値以上であるとき、操舵トルクセンサＴＳ１，ＴＳ２の操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ）の異常を検出する。

異常発生判断部２２は、冗長監視回路２１の異常検出に基づいて操舵トルクセンサＴＳ１，ＴＳ２の操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ）の異常発生を判断する。

代替信号演算部２３は、舵角センサＡＳ１の舵角検出信号θｓ（Ｍａｉｎ）とモータ回転角センサ６１のモータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ）に基づいて操舵トルク検出信号Ｔｔの代替信号を演算する。

ここで、代替信号の演算例について説明する。トーションバーの上下流の相対角度にトーションバーの捻れ剛性値Ｋｔｂを乗算することにより代替信号である操舵トルク演算信号Ｔｔｓを算出する。トーションバーの上流の角度は舵角検出信号θｓ（Ｍａｉｎ）を用いる。他方、トーションバーの下流の角度（ピニオン軸２の回転角）は、モータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ）にピニオン軸２からモータシャフト間の減速比Ｎｇを乗算することにより算出する。すなわち、操舵トルク演算信号Ｔｔｓ（Ｍａｉｎ）は以下の（１）式となる。

Ｔｔｓ＝Ｋｔｂ×（θｓ−θｐ）…（１）
信号切替部１７ａは、通常時は操舵トルクセンサＴＳ１の操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ）をＥＰＳ制御部１８に出力する。異常発生判断部２２が異常発生を検出した場合、操舵トルクセンサＴＳ１，ＴＳ２の操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ）の通信状態，センサ状態に異常があるか否かを判断し、異常がある場合は、異常が無いほうの操舵トルク検出信号をＥＰＳ制御部１８に出力する。異常が無い場合は、操舵トルク演算信号ＴｔｓをＥＰＳ制御部に出力する。なお、信号切替部１７ａは、代替信号演算部２３から出力された代替信号を受信する代替信号受信部を有するものとする。

次に、図１２のフローチャートに基づいて、本実施形態２におけるパワーステアリング装置の処理ステップを説明する。

Ｓ１ａ，Ｓ２ａは実施形態１（図８）と同様である。

Ｓ１０ａにおいて、ＣＰＵ９で操舵トルクセンサＴＳ１，ＴＳ２から操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ）を読み込む。

Ｓ１１において、ＣＰＵ９で舵角センサＡＳ１から舵角検出信号θｓ（Ｍａｉｎ）を読み込む。

Ｓ１２において、ＣＰＵ９でモータ回転角センサ６１からモータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ）を読み込む。

Ｓ１３ａにおいて、代替信号演算部２３により、操舵トルク演算信号Ｔｔｓを演算する。

Ｓ１４ａにおいて、冗長監視回路２１により、操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ）と操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｓｕｂ）の差分絶対値が予め設定された所定値以上か否かを判定する。この差分絶対値が所定値以上の場合はＳ１５ａへ移行し、異常発生判断部２２により、異常カウンタＴｔｑをインクリメントし、Ｓ１７へ移行する。差分絶対値が所定値未満の場合はＳ１６ａへ移行し、異常カウンタＴｔｑをクリアする。

Ｓ１７ａにおいて、異常発生判断部２２により、異常カウンタＴｔｑが所定値以上か否かを判定する。異常カウンタＴｔｑが所定値以上の場合はＳ３へ移行し、異常カウンタＴｔｑが所定値未満の場合はその演算周期での処理は終了し、Ｓｔａｒｔに戻る。

Ｓ３，Ｓ４は実施形態１と同様である。

Ｓ４でセンサ状態が正常と判断された場合は、Ｓ１８へ移行する。Ｓ１８では、信号切替部１７ａにより、代替信号がモータ制御に用いられる信号として切替られる。そして、Ｓ１９で、フェイルセーフ部１３により運転者に異常を知らせるため、ワーニングランプを点灯させる。

Ｓ５では、異常なセンサ（または信号）が操舵トルクセンサＴＳ１（または、操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ））であるか否かを判定し、操舵トルクセンサＴＳ１（または操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ））である場合はＳ６へ移行し、そうでない場合はＳ８へ移行する。

Ｓ６において、信号切替部１７ａにより、制御に使用する信号を操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｓｕｂ）に切り替え、Ｓ２０においてモータ出力を制限し、Ｓ７において、ワーニングランプを点灯させ、処理を終了する。

Ｓ８において、信号切替部１７ａにより、制御に使用する信号を操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ）のままとし、Ｓ２１において、モータ出力を制限し、Ｓ９において、ワーニングランプを点灯させ、処理を終了する。

以上示したように、本実施形態２におけるパワーステアリング装置によれば、１対の操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ）のうち一方に異常が検出された場合であっても、他方の信号に基づき継続して制御を継続することができる。また、操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ）と操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｓｕｂ）は、同じ種類の車両の運転状態を示す信号であるため、一方の信号に異常が検出された場合であっても、他方の信号に基づき継続制御が可能となる。

また、冗長監視回路２１により、操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ）同士の比較によって異常検出をすることにより、夫々の異常判断回路によって検出できなかった異常も検出可能となり、異常検出精度を向上させることができる。

操舵トルクセンサＴＳ１，ＴＳ２の操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ）の偏差絶対値が所定値以上の場合、どちらの信号が異常であるか判断が困難である。本実施形態２では操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ）の偏差絶対値が所定値以上の場合、代替信号を用いるため、より安全に継続制御が可能となる。

さらに、操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ）のうち少なくとも一方の信号に異常が含まれる場合には、他方の信号を用いる場合であっても操舵アシスト力を低減するため、より安全性を向上させることが可能となる。

また、シリアルデータ信号は、所定のデータが所定の順序をもって伝達されるため、これらデータの有無や順序を監視することにより、センサや信号、信号伝達回路（ピンやインターフェイス）の異常を検出することができる。

また、操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ）の差分絶対値が所定値以上であり、信号異常検出回路１６ａ，１６ｂで操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ）の異常が検出されなかった場合、操舵アシストを停止すれば、より安全性を向上させることができる。

［実施形態３］
次に、本実施形態３におけるパワーステアリング装置について説明する。ＥＣＵ４以外は実施形態１，２と同様であるためここでの説明は省略する。本実施形態３は、モータ回転角センサ６１，６２およびモータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ），θｍ（Ｓｕｂ）の異常検出を行うものである。また、本実施形態３における電動モータはブラシレスモータであるとする。

本実施形態３におけるＥＣＵ４は、図１３に示すように、モータ回転角センサ６１，６２からモータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ），θｍ（Ｓｕｂ）をＣＰＵ９で入力する。また、実施形態２のＥＣＵ４に対し、代替信号演算部２３がモータ回転角推定部２４に変更され、切替スイッチ２５，代替モータ制御部２６が追加されている。その他の構成は実施形態２と同様である。

モータ回転角推定部２４は、電動モータＭの中性点電位、電動モータＭの誘起電圧、電動モータＭの磁気飽和起電圧、または電動モータＭの突極性の差、またはこれらの組み合わせに基づき、所謂センサレス制御により、電動モータＭの回転角を推定する。

切替スイッチ２５は、信号切替部１７ａからの信号を入力し、モータ回転角推定部２４で推定した電動モータＭの回転角をモータ制御に使用する場合は、代替モータ制御部２６側に切り換え、それ以外の時は、モータ制御部２０側に切り換える。代替モータ制御部２６は、モータ回転角推定部２４で推定したモータ回転角に基づいて駆動制御信号を演算し出力する。

次に、図１４のフローチャートに基づいて、本実施形態３におけるパワーステアリング装置の処理ステップを説明する。

Ｓ１ｃ，Ｓ２ｃは実施形態１（図１０）と同様である。

Ｓ１０ｂにおいて、ＣＰＵ９でモータ回転角センサ６１，６２からモータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ），θｍ（Ｓｕｂ）を読み込む。

Ｓ２２において、モータ回転角推定部２４で、電動モータＭのＵ，Ｖ，Ｗ相の端子電圧を読み込む。

Ｓ１４ｂ〜Ｓ１７ｂは、実施形態２のＳ１４ａ〜Ｓ１７ａの操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ），操舵トルクセンサ異常カウンタＴｔｑを、モータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ），θｍ（Ｓｕｂ），モータ回転角異常カウンタＴθに変更したものである。

Ｓ４〜Ｓ９，Ｓ１９〜Ｓ２１は実施形態２と同様である。

Ｓ４でセンサ状態が正常と判断された場合は、Ｓ２３へ移行する。Ｓ２３では、モータ回転角推定部２４により、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の端子電圧からモータ回転角演算値を演算する。

Ｓ２４では、代替モータ制御部２６により、モータ回転角推定部２４で推定された電動モータＭの回転角に基づきモータ制御を行い、Ｓ１９でワーニングランプを点灯させ、処理を終了する。

以上示したように、本実施形態３におけるパワーステアリング装置によれば、センサレス制御を用いることにより、モータ回転角センサに異常が生じた場合においても継続制御が可能となる。また、実施形態２と同様の作用効果を奏する。

［実施形態４］
次に、本実施形態４におけるパワーステアリング装置について説明する。ＥＣＵ４以外は実施形態１〜３と同様であるため、ここでの説明は省略する。本実施形態４は、舵角センサＡＳ１，ＡＳ２および舵角検出信号θｓ（Ｍａｉｎ），θｓ（Ｓｕｂ）の異常検出を行うものである。

本実施形態４におけるＥＣＵ４は、図１５に示すように、舵角センサＡＳ１，ＡＳ２から舵角検出信号θｓ（Ｍａｉｎ），θｓ（Ｓｕｂ）をＣＰＵ９で入力する。また、実施形態２のＥＣＵ４に対し、代替信号演算部２３が舵角推定部２８に変更されている。その他の構成は実施形態２と同様である。

舵角推定部２８は、舵角演算信号を演算する。ここで、舵角演算信号の演算例について説明する。舵角センサＡＳがトーションバーよりも転舵輪側に設けられている場合は、モータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ）に、ピニオン軸２からモータシャフト間の減速比Ｎｇを乗算して舵角演算信号θｓｓ（＝ピニオン軸２での回転角）を演算する。

舵角センサＡＳがトーションバーよりもステアリングホイール側に設けられている場合は、操舵トルク検出信号Ｔｔをトーションバーの捻れ剛性値Ｋｔｂで除算してトーションバーの捻れ角Ｔ／Ｋｔｂを算出する。トーションバーに捻れが発生している時、舵角とピニオン軸２における回転角θｐとの間にはトーションバーの捻れ分だけ差が生じているため、このピニオン軸における回転角θｐとトーションバーのねじれ角Ｔ／Ｋｔｂとを加算することにより、舵角演算信号θｓｓ（Ｍａｉｎ）を算出できる。

また、図１５では、モータ回転角センサ６１から出力されたモータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ）に基づいて舵角演算信号θｓｓを演算しているが、図１３に示すように、電動モータＭのＵ，Ｖ，Ｗ相の端子電圧に基づいてセンサレス制御により推定されたモータ回転角に基づいて舵角演算信号θｓｓを算出してもよい。

次に、図１６のフローチャートに基づいて、本実施形態４におけるパワーステアリング装置の処理ステップを説明する。

Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂは実施形態１（図９）と同様である。

Ｓ１０ｃにおいて、ＣＰＵ９で舵角センサＡＳ１，ＡＳ２から舵角検出信号θｓ（Ｍａｉｎ），θｓ（Ｓｕｂ）を読み込む。

Ｓ１２において、モータ回転角検出信号θｍ（Ｍａｉｎ）を読み込む。

Ｓ１３ｂにおいて、舵角推定部２８により、舵角演算信号θｓｓを演算する。

Ｓ１４ｃ〜Ｓ１７ｃは、実施形態２のＳ１４ａ〜Ｓ１７ａの操舵トルク検出信号Ｔｔ（Ｍａｉｎ），Ｔｔ（Ｓｕｂ），操舵トルクセンサ異常カウンタＴｔｑを、舵角検出信号θｓ（Ｍａｉｎ），θｓ（Ｓｕｂ），モータ回転角異常カウンタＴθに変更したものである。

Ｓ３〜Ｓ９，Ｓ１９〜Ｓ２１は実施形態２と同様である。

Ｓ４でセンサ状態が正常と判断された場合は、Ｓ２５へ移行する。Ｓ２５では、信号切替部１７ａにより、代替信号がモータ制御に用いられる信号として切替られる。

以上示したように、本実施形態４におけるパワーステアリング装置によれば、センサレス制御を用いることにより、舵角センサＡＳ１，ＡＳ２、舵角検出信号θｓ（Ｍａｉｎ），θｓ（Ｓｕｂ）に異常が生じた場合においても継続制御が可能となる。また、実施形態２，３と同様の作用効果を奏する。

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。

実施形態１〜４では、操舵状態検出センサ（トルクセンサ，舵角センサ，モータ回転角センサ）の異常検出について説明したが、車両搭載機器の運転状態（例えば、操舵トルク，舵角，モータ回転角の他、車速，ヨーモーメント等）を検出する運転状態検出部の異常検出に適用してもよい。

Claims

アクチュエータを備えた車両搭載機器の制御装置であって、
車両の運転状態を検出する検出部であって、複数の検出素子の夫々から出力される第１運転状態検出信号と第２運転状態検出信号、または、共通の検出素子によって検出された後、互いに異なる電子回路を介して出力される第１運転状態検出信号と第２運転状態検出信号を出力する運転状態検出部と、
前記第１運転状態検出信号の異常の有無を検出すると共に、前記第１運転状態検出信号に異常が検出された場合、異常を示す情報を含む信号を出力する第１異常判断回路と、
前記第２運転状態検出信号の異常の有無を検出すると共に、前記第２運転状態検出信号に異常が検出された場合、異常を示す情報を含む信号を出力する第２異常判断回路と、
前記第１異常判断回路の出力信号と前記第２異常判断回路の出力信号を入力し、前記アクチュエータを駆動制御するマイクロプロセッサと、
前記マイクロプロセッサに設けられ、前記第１異常判断回路の出力信号と前記第２異常判断回路の出力信号とを比較することにより、前記第１異常判断回路の出力信号と前記第２異常判断回路の出力信号の異常を検出する冗長監視回路と、
前記マイクロプロセッサに設けられ、前記第１異常判断回路の出力信号および前記第２異常判断回路の出力信号を受信し、前記第１異常判断回路の出力信号および前記第２異常判断回路の出力信号の夫々に含まれる異常の有無を検出する信号異常検出回路と、
前記マイクロプロセッサを備えたＥＣＵと、
前記ＥＣＵに設けられ、前記信号異常検出回路が前記第１異常判断回路の出力信号と前記第２異常判断回路の出力信号のどちらにも異常を示す情報が含まれていないと判断する場合、少なくとも一方の信号に基づき前記アクチュエータを駆動制御する駆動制御信号を演算し出力すると共に、一方に異常を示す情報が含まれていると判断する場合、他方の信号に基づき前記駆動制御信号を演算し出力するアクチュエータ制御回路と、
を有し、
前記第１異常判断回路の出力信号および前記第２異常判断回路の出力信号は、通信の開始を示すトリガーパルスと通信の終了を示すエンドパルス間に前記車両の運転状態を示す所定のデータが含まれるシリアルデータ信号であって、
前記信号異常検出回路は、前記第１異常判断回路の出力信号または前記第２異常判断回路の出力信号内に前記所定のデータが含まれていない、または前記所定のデータの順序が異なることを検出することにより、前記第１異常判断回路の出力信号または前記第２異常判断回路の出力信号の異常を検出する車両搭載機器の制御装置。
ステアリングホイールの操舵操作に応じて転舵輪を転舵させる操舵機構と、
前記操舵機構に操舵力を付与する電動モータと、
前記操舵機構または前記電動モータに設けられ、操舵状態を検出する検出部であって、複数の検出素子の夫々から出力される第１操舵状態検出信号と第２操舵状態検出信号、または共通の検出素子によって検出された後、互いに異なる電子回路を介して出力される第１操舵状態検出信号と第２操舵状態検出信号を出力する操舵状態検出部と、
前記第１操舵状態検出信号の異常の有無を検出すると共に、前記第１操舵状態検出信号に異常が検出された場合、異常を示す情報を含む信号を出力する第１異常判断回路と、
前記第２操舵状態検出信号の異常の有無を検出すると共に、前記第２操舵状態検出信号に異常が検出された場合、異常を示す情報を含む信号を出力する第２異常判断回路と、
前記第１異常判断回路の出力信号と前記第２異常判断回路の出力信号を入力し、前記電動モータを駆動制御するマイクロプロセッサと、
前記マイクロプロセッサに設けられ、前記第１異常判断回路の出力信号と前記第２異常判断回路の出力信号とを比較することにより、前記第１異常判断回路の出力信号と前記第２異常判断回路の出力信号の異常を検出する冗長監視回路と、
前記マイクロプロセッサに設けられ、前記第１異常判断回路の出力信号および前記第２異常判断回路の出力信号を受信し、前記第１異常判断回路の出力信号および前記第２異常判断回路の出力信号の夫々に含まれる異常の有無を検出する信号異常検出回路と、
前記マイクロプロセッサを備えたＥＣＵと、
前記ＥＣＵに設けられ、前記信号異常検出回路が前記第１異常判断回路の出力信号と前記第２異常判断回路の出力信号のどちらにも異常を示す情報が含まれていないと判断する場合、少なくとも一方の信号に基づき前記電動モータを駆動制御する駆動制御信号を演算し出力すると共に、一方に異常を示す情報が含まれていると判断する場合、他方の信号に基づき前記駆動制御信号を演算し出力するモータ制御回路と、
を有し、
前記第１異常判断回路の出力信号および前記第２異常判断回路の出力信号は、通信の開始を示すトリガーパルスと通信の終了を示すエンドパルス間に前記操舵状態を示す所定のデータが含まれるシリアルデータ信号であって、
前記信号異常検出回路は、前記第１異常判断回路の出力信号または前記第２異常判断回路の出力信号内に前記所定のデータが含まれていない、または前記所定のデータの順序が異なることを検出することにより、前記第１異常判断回路の出力信号または前記第２異常判断回路の出力信号の異常を検出するパワーステアリング装置。