JPH06286625A - 電動式パワーステアリングの故障検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動式パワーステアリングにおいて、簡単な
構成で信頼性の高い故障検出装置を提供すること。 【構成】 ステアリングホイール１に加えられる操舵ト
ルクを検出する制御用トルクセンサ３と、そのトルク検
出範囲より広く、あらゆる走行状況における最大の操舵
トルクが検出可能な異常検出用トルクセンサ２が設けら
れている。又、ステアリングホイール１の操舵角を検出
する操舵角センサ１２及び車速センサ１３が設けられて
いる。各センサからの出力に基づきＣＰＵ５にて演算さ
れた電流指令値は駆動回路６に出力され電動モータ４が
制御される。何れかのコンポーネントの異常は、その時
の推定される操舵トルクと異常検出用トルクセンサの出
力との比較により判定される。このため、本発明装置
は、異常検出用トルクセンサの出力を監視するという簡
単な構成で信頼性の高い故障検出を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステアリングホイール
に加えられた操舵トルクに応じて電動モータによりアシ
ストトルクを発生する電動式パワーステアリングの故障
検出装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、電動式パワーステアリングは、以下
のような制御により運転者のステアリングホイール操作
における操舵トルクを軽減する。ステアリングホイール
に加えられた操舵トルクに応じて出力電圧を発生するト
ルクセンサを有し、ＣＰＵでこのトルク検出信号から電
流指令値を演算する。この電流指令値に基づき駆動回路
は、電動モータの出力トルク（アシストトルク）を制御
する。上述の電動式パワーステアリングは、従来の油圧
式パワーステアリングと比較すると、必要な時だけ電動
モータを駆動すれば良く省燃費化が図られ、又、油圧配
管が不要なため搭載性にも優れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電動式パワ
ーステアリングは、コンポーネント（構成要素）として
トルクセンサ、ＣＰＵ、駆動回路、電動モータなどから
成り、各コンポーネントに異常が発生すると、正常なス
テアリング操作が損なわれるという問題があった。この
ため、特開平２−２９３２６０号公報「電動パワーステ
アリングコントローラ」にて開示されたものが知られて
いる。このものは、トルクセンサ信号入力部のＡ／Ｄ変
換器を２個備える構成として、両出力の偏差が所定値を
越えた場合には電流指令値を零とし、アシスト機能を停
止してマニュアル操舵とするものである。又、特開昭６
３−１６２３７０号公報「モータ駆動式パワーステアリ
ング制御装置」にて開示されたものが知られている。こ
のものは、同じ構成から成る２つのトルクセンサで相互
監視する２重系とし、両出力の偏差が所定値以上になる
と異常と判定し電磁クラッチにより電動モータを切り離
し、マニュアル操舵とするものである。又、電動式パワ
ーステアリングにおけるトルクセンサ以外のコンポーネ
ントを多重系とすることも多数提案されている。このよ
うに、各コンポーネントをそれぞれ多重系にすれば、個
々のコンポーネントでの故障は検出できるが、それらコ
ンポーネント毎に故障検出装置を設ける必要から非常に
複雑な構成となると共にコストアップを招く要因となる
という問題があった。

【０００４】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、電動式パ
ワーステアリングにおいて、簡単な構成で信頼性の高い
故障検出装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、車両に搭載された電動モータによりス
テアリングホイールに加えられた操舵トルクに応じてア
シストトルクを発生する電動式パワーステアリングの故
障検出装置であって、前記電動式パワーステアリングの
通常の制御のための操舵トルクを検出する制御用トルク
センサと、前記制御用トルクセンサにおける操舵トルク
の検出範囲を越え、あらゆる走行状況における最大の操
舵トルクを検出可能な異常検出用トルクセンサと、所定
の走行状況の時に発生する操舵トルクを推定操舵トルク
として算出する操舵トルク演算手段と、該操舵トルク演
算手段にて算出された推定操舵トルクより前記異常検出
用トルクセンサにて検出された操舵トルクの方が大きい
場合には前記電動式パワーステアリングの故障であると
する故障判定手段とを備えたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明の電動式パワーステアリングの故障検出
装置は、電動式パワーステアリングを構成する何れかの
コンポーネントが異常となった時には、運転者が正常な
操舵を継続しようとするため、必ず操舵トルクが異常に
大きな値を呈するということに着目したものである。上
記の手段によれば、電動式パワーステアリングにおける
何れかのコンポーネントが異常となり、制御用トルクセ
ンサの検出範囲を越えた操舵トルクは、あらゆる走行状
況における最大の操舵トルクが検出可能な異常検出用ト
ルクセンサにより検出される。又、所定の走行状況の時
に発生する操舵トルクである推定操舵トルクが算出され
る。上記推定操舵トルクよりも上記異常検出用トルクセ
ンサにより検出された操舵トルクの方が大きい時には、
電動式パワーステアリングに何らかの異常が発生したと
判る。この異常判定に基づいて電動式パワーステアリン
グによる制御が停止されることとなる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は本発明に係る電動式パワーステアリング
の故障検出装置の全体構成を示したブロックダイヤグラ
ムである。ステアリングホイール１には、運転者により
加えられた操舵トルクに応じて電圧を出力する異常検出
用トルクセンサ２が設けられている。この異常検出用ト
ルクセンサ２の下部には、ステアリングホイール１の操
舵角を検出する操舵角センサ１２が設けられている。
又、ステアリングホイール１が固設されたステアリング
シャフト８はユニバーサルジョイント９により上下に分
離され、その下部はラック＆ピニオンギヤ７に接続され
ている。そのラック＆ピニオンギヤ７の上部には制御用
トルクセンサ３が取り付けられている。この制御用トル
クセンサ３は、異常検出用トルクセンサ２と同様に運転
者により加えられた操舵トルクに応じて電圧を出力す
る。

【０００８】上記異常検出用トルクセンサ２、制御用ト
ルクセンサ３、操舵角センサ１２及び車速センサ１３の
出力はＣＰＵ５に入力される。ＣＰＵ５では、これらの
出力から電動モータ４によるアシストトルクつまり電流
指令値が演算される。駆動回路６では、この電流指令値
に応じて電動モータ４が制御される。電動モータ４の発
生トルクは、電磁クラッチ１０を介してラック＆ピニオ
ンギヤ７へ伝達され、タイヤ１１を転舵する。電磁クラ
ッチ１０はシステム異常時に電動モータ４をシステムか
ら切り離す機能を持ち、ＣＰＵ５にて制御される。

【０００９】図２は、制御用トルクセンサ３と異常検出
用トルクセンサ２における操舵トルクと電圧との関係を
示した特性図である。異常検出用トルクセンサ２の検出
範囲Ｂは、制御用トルクセンサ３の検出範囲Ａに比べて
広くなっている。異常検出用トルクセンサ２の検出範囲
Ｂは、後述の推定操舵トルクＴの最大値Ｃと最小値Ｄを
包括するように設定されている。

【００１０】次に、本実施例装置で使用されているＣＰ
Ｕ５の処理手順を示した図３のフローチャートに基づい
て説明する。先ず、ステップ１００で、各センサ信号読
み込みとして、異常検出用トルクセンサ２、制御用トル
クセンサ３、操舵角センサ１２及び車速センサ１３から
の出力が読み込まれる。次に、操舵トルク演算手段を達
成するステップ１０２に移行し、車速センサ１３からの
車速及び操舵角センサ１２からの操舵角及び操舵速度に
基づいて推定操舵トルクＴが予め記憶されたマップなど
を用いて算出される。次に、故障判定手段を達成するス
テップ１０４に移行し、異常検出用トルクセンサ２の出
力Ｔ_EMR が推定操舵トルクＴを越えているか否かが比較
判定される。ステップ１０４の不等号が成立しない場合
には、システムは正常であるとして本プログラムを終了
する。ここで、ステップ１０４で、Ｔ_EMR がＴを越えて
いる場合には、システムに何らかの異常が発生したと判
断して、ステップ１０６に移行し、システム停止処理を
実施する。システム停止処理としては、駆動回路６に対
する電動モータ４の停止指令や電磁クラッチ１０の遮断
などが実施される。尚、異常検出用トルクセンサ２のト
ルク検出範囲Ｂには、ＣＰＵ５で演算される推定操舵ト
ルクＴの最大値Ｃと最小値Ｄが予め包括されている。こ
のように、電動式パワーステアリングにおいて、トルク
検出範囲の異なる２つのトルクセンサを設け、トルク検
出範囲の広い異常検出用トルクセンサの出力を監視する
という簡単な構成で信頼性の高い故障検出装置を実現で
きる。

【００１１】上述の実施例では異常検出用トルクセンサ
２をステアリングホイール１の下部に、又、制御用トル
クセンサ３をラック＆ピニオンギヤ７の上部に配設して
いるが、これらの配置は反対にしても良いし同一場所で
あっても良い。又、トルクセンサは２重系以上の構成で
も同一の効果を得ることができる。例えば、制御用トル
クセンサの２重系に異常検出用トルクセンサの１重系を
加えた３重系の構成であっても良い。更に、２つのトル
クセンサはゲイン（操舵トルクと電圧との関係における
傾き）が異なるのみであるため、相互比較によるトルク
センサ自身の異常検出も可能である。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように、トルク検出範囲の
異なる少なくとも２つのトルクセンサを設け、一方をあ
らゆる走行状況を想定した操舵トルクが検出可能である
トルク検出範囲の広い異常検出用トルクセンサとする。
この異常検出用トルクセンサの出力を監視するという簡
単な構成により信頼性の高い電動式パワーステアリング
の故障検出装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体的な一実施例に係る電動式パワー
ステアリングの故障検出装置の全体構成を示したブロッ
クダイヤグラムである。

【図２】同実施例装置の２つのトルクセンサにおける操
舵トルクと電圧との関係を示した特性図である。

【図３】同実施例装置で使用されているＣＰＵの処理手
順を示したフローチャートである。

【符号の説明】

１…ステアリングホイール ２…異常検出用トルクセンサ ３…制御用トルクセンサ ４…電動モータ ５…ＣＰＵ ６…駆動回路 ８…ステアリングシャフト １０…電磁クラッチ １２…操舵角センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 宏明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に搭載された電動モータによりステ
   アリングホイールに加えられた操舵トルクに応じてアシ
   ストトルクを発生する電動式パワーステアリングの故障
   検出装置であって、 前記電動式パワーステアリングの通常の制御のための操
   舵トルクを検出する制御用トルクセンサと、 前記制御用トルクセンサにおける操舵トルクの検出範囲
   を越え、あらゆる走行状況における最大の操舵トルクを
   検出可能な異常検出用トルクセンサと、 所定の走行状況の時に発生する操舵トルクを推定操舵ト
   ルクとして算出する操舵トルク演算手段と、 前記操舵トルク演算手段にて算出された推定操舵トルク
   より前記異常検出用トルクセンサにて検出された操舵ト
   ルクの方が大きい場合には前記電動式パワーステアリン
   グの故障であるとする故障判定手段とを備えたことを特
   徴とする電動式パワーステアリングの故障検出装置。