JPWO2011105154A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

トルクセンサ（２０）が故障してトルクセンサ（２０）により操舵トルク（Ｔｒ）を検出することができない状態であっても、操舵系（１８）に所定の操舵アシスト力を付与可能な電動パワーステアリング装置（１０）を提供する。モータ（２４）の回転子回転角検出部としてのレゾルバ（５８）による検出される回転子（２３）の回転角（θｒ）を利用することで、操舵角（θｓ）や操舵角速度（θｓ´）を推定し、推定操舵角（θｓｃ）及び（又は）推定操舵角速度（θｓｃ´）に基づき、モータ（２４）により操舵系（１８）に所定の操舵アシスト力を付与する。

Description

この発明は、操作者によるステアリングホイールへの操舵力を、操舵系を通じて車輪に伝達する際に、前記ステアリングホイールの軽い操舵力で車両が旋回できるようにする電動パワーステアリング装置に関する。

操作者からステアリングホイールに加えられる操舵力は、前記ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフトに設けられたトルクセンサにより検出される。前記トルクセンサにより検出された操舵力（操舵トルク）に基づいて、電動パワーステアリング装置では、制御装置が電動モータ（単に、モータともいう。）を駆動し、このモータの発生するアシストトルク（補助トルク）を、ウォームギア減速機構等を介して前記ステアリングシャフト（操舵系）に伝達することで前記操作者による前記ステアリングホイールの前記操舵力を低減させる。

この場合、前記トルクセンサとしては、特許第３０５５７５２号公報及び特許第２８３０９９２号公報に示すように、入力軸と出力軸間をトーションバーで連結するとともに、前記入力軸及び出力軸に係合するコアを設け、前記入出力軸間にトルクが作用すると前記コアが変位し、前記コアの変位を検出コイルにて電気的に検出するようにしたもの、あるいは特許第３９６４４１４号公報及び特許第４０５７５５２号公報に示すように、ステアリングシャフトに磁歪膜を被覆し前記磁歪膜の磁気特性変化を検出する検出コイルを備え前記ステアリングシャフトに加えられたトルクを前記検出コイルにて電気的に検出するようにしたものが公知である。

特公平６−９６３８９号公報には、トルクセンサが故障した場合に、車速が所定速度以上であるときには、前記電動モータによる操舵力のアシストを解除して手動操舵とし、前記車速が所定速度以下であるときには、操舵角センサの出力から計算した操舵角速度に応じて電動モータを制御するようにした技術が提案されている。

従来、操舵トルクを検出するトルクセンサが故障した場合には、特公平６−９６３８９号公報に記載されているように、操舵角センサの出力から計算した操舵角速度に応じて電動モータを制御するようにしている。

しかしながら、前記操舵角センサが付加されていない車両では、前記トルクセンサが故障して操舵トルクを検出できなくなった場合には、前記電動モータによる操舵力のアシストを解除して手動操舵にせざるを得ない。

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、トルクセンサが故障して前記トルクセンサにより操舵トルクを検出することができなくなった場合においても、モータによる操舵アシスト力を付与することを可能とす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。

この発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵系に発生するトルクを検出するトルク検出部と、前記操舵系の回転軸にアシストトルクを付与するモータと、前記モータの回転子の回転角を検出する回転子回転角検出部と、前記トルク検出部にて検出された前記トルクに基づいて、前記モータを駆動する電流を制御するモータ制御部と、を備える電動パワーステアリング装置であって、前記トルク検出部に異常が発生したかどうかを検出する異常検出部を備え、前記モータ制御部は、前記異常検出部によりトルク検出部の異常が検出されたとき、前記回転子回転角検出部により検出された前記回転子の回転角に基づいて、前記モータを駆動する前記電流を制御することを特徴とする。

この発明によれば、トルク検出部の異常が検出されたとき、モータの回転制御（磁極位置の検出）に必須の構成要件であるモータの回転子回転角検出部により検出された回転子の回転角に基づいて、前記モータを駆動する電流、すなわちアシスト電流を制御するようにしたので、トルクセンサが故障してトルクセンサにより操舵トルクを検出することができなくなった場合においても、モータによる操舵アシスト力を付与することができる。

この場合、さらに、前記回転子の回転角と前記モータを駆動する前記電流との関係を特性として予め記憶した記憶部と、当該電動パワーステアリング装置が搭載される車両の車速を検出する車速検出部と、を備え、前記モータ制御部は、前記異常検出部によりトルク検出部の異常が検出されたとき、前記回転子回転角検出部により検出された前記回転子の回転角に基づいて、前記記憶部に記憶された前記特性を参照して前記モータを駆動する前記電流を得、該電流を前記車速検出部により検出した車速により補正して前記モータを駆動する前記電流とすることで、アシスト力が必要な全車速域で操舵アシスト力を付与することができる。

なお、さらに、前記車速に応じた電流制限値を記憶する記憶部を備えることで、車速に応じた操舵アシスト力を付与できるとともに、過電流を防止することができる。

また、さらに、前記操舵系の前記回転軸の角速度を検出する操舵角速度検出部を備え、前記モータ制御部は、ステアリングの切り込み時に、前記操舵角速度検出部により検出される操舵角速度の絶対値がゼロ値近傍になったとき、前記モータを駆動する前記電流を制限することで、過アシスト電流を防止できる。

この場合、前記操舵角速度検出部は、前記操舵系の前記回転軸の前記角速度を、前記回転子の角速度により検出することができる。

さらに、当該電動パワーステアリング装置が搭載される車両の停止状態を検出する車両停止状態検出部、を備え、前記モータ制御部は、前記車両停止状態検出部により車両が停止状態にあることが検出されたとき、前記モータを駆動する前記電流の値をゼロ値とすることで、不必要に操舵アシスト力を付与しないようにできる。

この発明によれば、トルクセンサが故障してトルクセンサにより操舵トルクを検出することができなくなった場合においても、モータの回転を制御するための回転子回転角検出部により検出された回転子の回転角に基づいて、モータを駆動する電流を制御することで操舵アシスト力を付与することができる。

この実施形態に係る電動パワーステアリング装置の全体概略構成図である。 図１例の電動パワーステアリング装置中、ＥＣＵ内の接続図である。 操舵角推定処理及び電流フェード処理の説明に供されるフローチャートである。 図４Ａは、通常時アシスト処理で参照されるベースアシスト電流特性の説明図、図４Ｂは、異常時アシスト処理で参照されるベースアシスト電流特性の説明図である。 電流フェード特性の説明図である。 連続操舵時間低減特性の説明図である。 車速レシオ補正処理及び車速電流制限処理の説明に供されるフローチャートである。 車速レシオ特性の説明図である。 車速電流制限特性の説明図である。 アシスト電流補正処理の説明図である。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、車両に搭載されるこの実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０の全体概略構成図である。

図２は、図１の電動パワーステアリング装置１０中、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：制御装置）２２内の機能ブロック図である。

図１に示すように、電動パワーステアリング装置１０は、基本的には、ステアリングホイール１２（運転者が車両を操縦するために操作する操作子）からステアリングシャフト１４を介して転舵輪１６に至る操舵系（ステアリング系）１８と、この操舵系１８の回転軸に設けられて内部に操舵角センサ１９を備え前記回転軸のトルクＴｒと操舵角θｓとを検出するトルクセンサ（トルクセンサ及び操舵角センサともいう。）２０と、トルクセンサ２０からの出力等に基づいてアシストトルクＴａを決定するＥＣＵ２２と、このＥＣＵ２２によって駆動されるブラシレスモータである電動モータ（以下、単に、モータともいう。）２４と、このモータ２４の出力を減速し前記操舵系１８の回転軸にアシストトルクＴａとして伝達する減速伝達機構２６と、を備える。なお、モータ２４は、ブラシ付きモータであってもよい。

トルクセンサ２０は、それぞれが操舵系１８の回転軸である入力軸４１と出力軸４２が内部でトーションバーにより連結され、図示しないハウジングに支持された２個の検出コイル（不図示）が、入出力軸４１、４２に係合している円筒状のコア（不図示）を囲むように配設された公知の構成を備える（例えば、特許第３０５５７５２号公報、特許第２８３０９９２号公報参照）。

操舵角センサ１９は、入力軸４１の回転角を操舵角θｓとして検出する公知の構成を備える（例えば、特許第３０５５７５２号公報参照）。

トルクセンサ２０は、トーションバーや円筒状のコアを利用しない磁歪膜センサを用いた公知の構成を備えるようにしてもよい（例えば、特許第３９６４４１４号公報、又は特許第４０５７５５２号公報参照）。

なお、操舵角センサ１９が設けられていないトルクセンサであってもこの発明を適用することができる。

トルクセンサ２０及び操舵角センサ１９の出力信号であるトルクＴｒ及び操舵角θｓの各信号は、ハーネス９１を通じて、前記トルクＴｒがＥＣＵ２２のトルク検出回路７２に供給され、前記操舵角θｓが操舵角速度検出部としての操舵角速度算出部７４に供給される。

ステアリングシャフト１４は、それぞれが回転軸である、ステアリングホイール１２に一体結合されたメインステアリングシャフト１５と、このメインステアリングシャフト１５に対してユニバーサルジョイント４６を介して結合された入力軸４１と、ラック＆ピニオン機構２８のピニオン３０が設けられた出力軸４２と、が連結された構成とされている。

入力軸４１と出力軸４２が軸受４８ａ、４８ｂ、４８ｃによって支持されており、出力軸４２の下端部にピニオン３０が設けられている。ピニオン３０は、車幅方向に往復動可能なラック軸５０のラック歯５０ａに噛合する。ラック軸５０の両端には、タイロッド５２を介して左右の前輪である転舵輪１６が連結されている。

上述した操舵系１８は、より詳細には、ステアリングホイール１２からステアリングシャフト１４（メインステアリングシャフト１５、ユニバーサルジョイント４６、入力軸４１、ピニオン３０が設けられた出力軸４２）、ラック歯５０ａを有するラック軸５０、タイロッド５２、及び転舵輪１６を含む構成とされている。

この構成により、ステアリングホイール１２の操舵時に通常のラック＆ピニオン式の転舵操作が可能であり、ステアリングホイール１２を操作して転舵輪１６を転舵させ車両の向きを変えることができる。ここで、ラック軸５０、ラック歯５０ａ、タイロッド５２は転舵機構を構成する。

上述したように、電動パワーステアリング装置１０は、ステアリングホイール１２による操舵力を軽減するための操舵アシスト力（操舵補助力であって、単にアシスト力ともいう。）を供給するモータ２４を備えており、このモータ２４の回転軸に固定されたウォームギア５４が、出力軸４２の中間部の軸受４８ｂの下側に設けられたウォームホィールギア５６に噛合している。ウォームギア５４とウォームホィールギア５６とにより減速伝達機構２６が構成される。

回転軸２５と一体的に回転するモータ２４の回転子２３の回転角θｒｍ（モータ機械角ともいう。）が、回転子回転角検出部としてのレゾルバ５８により回転子２３の回転角θｒ（モータ電気角ともいう。）として検出されハーネス９２を通じてＥＣＵ２２の回転子回転角検出回路７６（後述するように、モータ機械角θｒｍを算出するモータ機械角算出回路として機能する。）に供給される。なお、レゾルバ５８は、相対角検出センサであるが、レゾルバ５８に代えて絶対角検出センサのロータリエンコーダを採用することもできる。回転角θｒｍ（モータ機械角）と回転角θｒ（モータ電気角）との違いについては後述する。

ＥＣＵ２２は、マイクロコンピュータを含む計算機であり、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリであるＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭも含む。）及びＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、その他、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力装置、計時手段としてのタイマ等を有しており、ＣＰＵがＲＯＭに記録されているプログラムを読み出し実行することで各種機能実現部（機能実現手段）、たとえば制御部、演算部、処理部等として機能する。

この実施形態において、ＥＣＵ２２は、後述する各種の特性（マップを含む）、プログラム等が記憶されるメモリとしての記憶部７８を有し、前記のトルク検出回路７２、操舵角速度算出部（操舵角速度検出部）７４、回転子回転角検出回路７６として機能する他、異常検出部８０、車両停止状態検出部８２、モータ制御部８４、及び計時部８５等として機能する。

トルク検出回路７２は、トルクセンサ２０の２つの検出コイル（不図示）からハーネス９１を通じて出力されるトルクＴｒに関連する信号の差動信号からトルクＴｒに対応する信号（理解の便宜のために、トルクＴｒという。）を生成して、モータ制御部８４に供給する。

回転子回転角検出回路７６は、レゾルバ５８から供給された回転角θｒ（モータ電気角）からモータ２４の回転子２３の回転に対応する回転角（モータ機械角）θｒｍを算出（検出）してモータ制御部８４に供給するとともに、操舵角速度算出部７４に供給する。

操舵角速度算出部７４は、正常動作している操舵角センサ１９から操舵角（ステアリングシャフト１４の舵角、ステアリング角又はハンドル角ともいう。）θｓが供給されている場合には、その操舵角センサ１９からハーネス９１を通じて出力される操舵角θｓを微分して操舵角速度θｓ´（θｓ´＝ｄθｓ／ｄｔ：ｄは微分演算子、ｔは時間。）を生成してモータ制御部８４に供給する。

一方、操舵角センサ１９に異常が発生したときあるいは元々操舵角センサ１９が設けられていない車両において、操舵角速度算出部７４は、レゾルバ５８の回転角θｒに基づき回転子回転角検出回路７６により算出されるモータ機械角θｒｍから算出した推定操舵角θｓｃを時間微分して推定操舵角速度θｓｃ´（θｓｃ´＝ｄθｓｃ／ｄｔ：ｄは微分演算子、ｔは時間。）を算出する。

異常検出部８０は、トルク検出回路７２の出力であるトルクＴｒ及び操舵角センサ１９の出力である操舵角θｓを監視することで、トルクセンサ２０の端子とハーネス９１との間のヒュージング不良、ハーネス９１の開放（ハーネス９１の断線）あるいはハーネス９１間内での短絡、トルク検出回路７２内の差動増幅器等の異常、例えば、出力が０ボルトに固定されるあるいは０〜５ボルト以外の電圧が出力される等の異常を検出したとき、異常検出信号Ｓａｂをモータ制御部８４及び操舵角速度算出部７４に供給する。

ＥＣＵ２２のモータ制御部８４及び車両停止状態検出部８２には、さらに、前後輪若しくはトランスミッションの回転数から車速Ｖｓを検出する車速センサ８６の出力、すなわち車速Ｖｓがハーネス９４を通じて供給される。

さらにまた、ＥＣＵ２２の車両停止状態検出部８２及びモータ制御部８４には、パーキングブレーキ８８のブレーキ作動信号Ｓｂがハーネス９５を通じて供給される。

実際上、車速Ｖｓ並びにブレーキ作動信号Ｓｂ等の信号は、ＣＡＮ（コントローラエリアネットワーク）等の車内ネットワークを通じてＥＣＵ２２に供給される。車内ネットワークではなく、いわゆるポイントツーポイント配線システムにより接続してもよい。

パーキングブレーキ８８のブレーキ作動信号Ｓｂを検出したとき、あるいは車速Ｖｓがゼロ値となったことを検出したとき、車両停止状態検出部８２は、モータ制御部８４に対して車両停止検出信号Ｓｓｔｏｐを供給する。

モータ制御部８４は、アシストトルクＴａに対応するモータ２４のアシスト電流Ｉａを決定する際、トルクＴｒ及び操舵角速度θｓ´の他、回転子２３の回転角（モータ機械角）θｒｍ、推定操舵角θｓｃ、推定操舵角速度θｓｃ´、異常検出信号Ｓａｂ、車速Ｖｓ、及びブレーキ作動信号Ｓｂ等に基づき、記憶部７８（特性記憶部）に記憶されている特性（後述する。）を参照し、かつプログラムを実行して決定し、決定したアシスト電流Ｉａを、ハーネス９３を通じてモータ２４の各相の固定子のコイルに供給する。

モータ２４は、供給されたアシスト電流Ｉａに応じたアシストトルクＴａを発生し、減速伝達機構２６を通じて出力軸４２に付与することでステアリングシャフト１４に操舵アシスト力を発生させる。

基本的には以上のように構成されかつ動作するこの実施形態の電動パワーステアリング装置１０の特徴的な動作についてフローチャート等を参照して以下に説明する。

［第１実施例］
図３は、第１実施例及び第２実施例の動作説明に供されるフローチャートである。このフローチャートによる処理は、所定時間毎に繰り返し実行される。

ＥＣＵ２２は、トルクセンサ２０や操舵角センサ１９の異常・正常に係わらず、ステップＳ１〜Ｓ３において、操舵角推定処理（推定操舵角算出処理）を行う。

ステップＳ１において、回転子回転角検出回路７６は、レゾルバ５８により検出されている回転角θｒ（回転子２３の電気角）を積算し、モータ電気角θｒｅを算出する。

次いで、回転子回転角検出回路７６は、ステップＳ２において、次の（１）式に示すように、算出したモータ電気角θｒｅにレゾルバ５８の極対数を乗算して、回転子２３（回転軸２５）の回転角であるモータ機械角θｒｍを算出し（モータ機械角θｒｍに換算し）、モータ制御部８４及び操舵角速度算出部７４に供給する。
モータ機械角＝モータ電気角×レゾルバ極対数
θｒｍ＝θｒｅ×レゾルバ極対数 …（１）

次に、モータ制御部８４及び／又は回転子回転角検出回路７６は、ステップＳ３において、次の（２）式に示すように、算出したモータ機械角θｒｍをステアリングシャフト１４の操舵角（推定操舵角）θｓｃに換算する。
推定操舵角＝モータ機械角×（モータ２４の回転軸と操舵系１８の回転軸の比率）＝モータ機械角×減速伝達機構２６の減速比
θｓｃ＝θｒｍ×減速伝達機構２６の減速比 …（２）

減速伝達機構２６の減速比は、この実施形態では、値１／２０に設定している。すなわち、この実施形態では、モータ機械角θｓｍの３６０［ｄｅｇ］が、ステアリングホイール１２（出力軸４２）の回転を推定する推定操舵角θｓｃでは、１８（＝３６０／２０）［ｄｅｇ］に換算される。同様に、１秒間当たりのモータ２４の回転子２３の回転数であるモータ回転速度Ｎ、例えば、Ｎ＝２［ｒｐｓ］は、ステアリングホイール１２（出力軸４２）の回転速度（推定操舵回転速度）Ｎｓｃでは、Ｎｓｃ＝０．１（＝２／２０）［ｒｐｓ］に対応する。

そして、ステアリングホイール１２（出力軸４２）の推定操舵回転速度Ｎｓｃ＝０．１［ｒｐｓ］は、推定操舵角速度θｓｃ´では、θｓｃ´＝３６（０．１［ｒｐｓ］×３６０［ｄｅｇ］）［ｄｅｇ／ｓ］に対応する。したがって、モータ回転速度Ｎと、推定操舵角速度（回転角速度）θｓｃ´とは一意に対応する。例えば、モータ回転速度ＮがＮ＝２［ｒｐｓ］は、推定操舵角速度θｓｃ´のθｓｃ´＝３６［ｄｅｇ／ｓ］に対応する。

なお、モータ回転速度Ｎ及び推定操舵回転速度Ｎｓｃは、モータ制御部８４により算出される。

図１に示すように、ステアリングホイール１２に固定されたステアリングシャフト１４と一体的に回転する出力軸４２の回転により、出力軸４２に軸が固着されたウォームホィールギア５６が一体的に回転するとウォームギア５４が回転し、ウォームギア５４が回転すると、ウォームギア５４に固着されているモータ２４の回転軸２５（回転子２３）が一体的に回転し、回転子２３の回転がレゾルバ５８により検出されるので、結果として、レゾルバ５８による回転角θｒに基づき、ステアリングホイール１２の回転角である操舵角θｓを推定した推定操舵角θｓｃを算出（検出）することができる。

なお、操舵角θｓ及び推定操舵角θｓｃは、ステアリングホイール１２の右回転が正で左回転が負とされ、直進状態（θｓ＝θｓｃ＝０［ｄｅｇ］）から右折する場合には、運転者は、まず、ステアリングホイール１２を右回転させて切り込んだ後、左回転させて切り戻して、直進状態に戻る。従って、基本的には、直進状態から右折して直進状態に戻る場合には、右回転が切り込み方向、左回転が切り戻し方向となる。

一方、直進状態（θｓ＝θｓｃ＝０［ｄｅｇ］）から左折する場合には、まず、左回転で切り込んだ後、右回転で切り戻して、直進状態に戻る。従って、基本的には、直進状態から左折して直進状態に戻る場合には、左回転が切り込み方向、右回転が切り戻し方向となる。

このように、直進状態（ステアリングホイール１２の中立状態）から右方向にステアリングホイール１２が回転される場合の操舵角θｓ（推定操舵角θｓｃ）は、正の値となり、直進状態（ステアリングホイール１２の中立状態）から左方向にステアリングホイール１２が回転される場合の操舵角θｓ（推定操舵角θｓｃ）は、負の値となり、角度の大小を考察する場合に、正負の符号があると、煩雑となるので、以下の説明においては、注記しない場合には、直進状態から右折して直進状態に戻る場合を例（操舵アシスト特性の座標上では、第１象限を対象）として説明する。この場合、操舵角θｓ及び推定操舵角θｓｃともに正の値を採る。

上述したステップＳ１〜Ｓ３の手順により、操舵角センサ１９及びトルクセンサ２０が、仮に異常状態となったときにおいても、レゾルバ５８により検出される回転角θｒに基づき、回転子回転角検出回路７６、操舵角速度算出部７４、及びモータ制御部８４により操舵角θｓ［ｄｅｇ］が推定された推定操舵角θｓｃ［ｄｅｇ］及び推定操舵角速度θｓｃ´［ｄｅｇ／ｓ］を求めることができる。

なお、モータ２４を回転させてステアリングホイール１２に付与する操舵アシスト力は、基本的には、操舵角θｓ又は推定操舵角θｓｃの変化している方向に付与すればよいこととなる。

次に、ステップＳ４において、異常検出部８０から異常検出信号Ｓａｂが供給されたかどうかが検出される。このステップＳ４において、モータ制御部８４は、トルクセンサ２０及び操舵角センサ１９に係る異常検出信号Ｓａｂを検出したとき、ステップＳ５以降の処理を実行する。なお、図１に示す操舵角センサ１９内蔵型のトルクセンサ２０では、ハーネス９１の開放あるいは短絡等により電源の供給が停止され、操舵角センサ１９とトルクセンサ２０の出力が、同時に異常状態になる場合が多い。

ステップＳ４において、モータ制御部８４が異常検出信号Ｓａｂを検出しなかった場合には、ステップＳ１０において通常処理（通常時アシスト処理）を行う。この通常処理では、トルクセンサ２０及び操舵角センサ１９が正常であるので、従来通りの操舵アシスト力の付与動作を行う。

この場合、モータ制御部８４は、記憶部７８に予め記憶されている図４Ａに示す、車速Ｖｓをパラメータとした操舵トルクＴｒ［ｋｇｆｃｍ］に対するベースアシスト電流Ｉａ［Ａ］の特性（ベースアシスト電流特性又はベースアシスト特性ともいう。）１０１を参照（検索）し、基本的には、車速が低くなるほど大きくなるベースアシスト電流Ｉａを算出してモータ２４を駆動する。

一方、ステップＳ４において、モータ制御部８４が、トルクセンサ２０等が異常になったことを示す異常検出信号Ｓａｂを検出したとき、ステップＳ５での異常時アシスト処理が実行される。

ステップＳ５において、モータ制御部８４は、記憶部７８に予め記憶されている図４Ｂに示す推定操舵角θｓｃに対するベースアシスト電流Ｉａ［Ａ］の特性（ベースアシスト電流特性又はベースアシスト特性という。）１０２を参照（検索）して、ベースアシスト電流Ｉａを算出し、算出したベースアシスト電流Ｉａに基づきモータ２４を駆動する。

ベースアシスト電流特性１０２は、マップとして記憶部７８に記憶しておいてもよく、算出式で記憶部７８に記憶しておいてもよい。マップとして記憶部７８に離散的に記憶しておく場合、間の値は補間により求めることが好ましい。

図４Ｂから分かるように、ベースアシスト電流特性１０２は、推定操舵角θｓｃ［ｄｅｇ］が、０［ｄｅｇ］から不感帯対応操舵角θｄ［ｄｅｇ］（０〜１０［ｄｅｇ］程度の値とされるが、この実施形態では、１０［ｄｅｇ］に設定している。）までの中立位置近傍では、Ｉａ＝０［Ａ］とされ（アシスト電流Ｉａを流さない領域とされ）、不感帯対応操舵角θｄ［ｄｅｇ］以上では、推定操舵角θｓｃの増加に応じて増加させ（略比例して増加させ）、それ以上の推定操舵角θｓｃでは、増加の割合を減少させて、推定操舵角θｓｃが、１８０［ｄｅｇ］近傍以上では、一定の値を採る（ベースアシスト電流Ｉａの値が飽和する）特性に設定している。

上述したステップＳ１〜Ｓ５までの処理が第１実施例の処理に対応する。この第１実施例に係る電動パワーステアリング装置１０は、操舵系１８に発生するトルクＴｒを検出するトルク検出部としてのトルクセンサ２０と、操舵系１８の回転軸である出力軸４２にアシストトルクを付与するモータ２４と、モータ２４の回転子２３の回転角θｒを検出する回転子回転角検出部としてのレゾルバ５８と、トルクセンサ２０にて検出されたトルクＴｒに基づいて、モータ２４を駆動する電流を制御する（ステップＳ１０）モータ制御部８４と、を備える電動パワーステアリング装置１０であって、トルクセンサ２０やトルク検出回路７２に異常が発生したかどうかを検出する異常検出部８０を備え、モータ制御部８４は、異常検出部８０によりトルクセンサ２０あるいはトルク検出回路７２の異常が検出されたとき、レゾルバ５８により検出された回転角θｒの積算値であるモータ電気角θｒｅに基づいて推定操舵角θｓｃを算出し、この推定操舵角θｓｃに対するベースアシスト電流Ｉａ［Ａ］の特性１０２を参照して、ベースアシスト電流Ｉａを算出し、モータ２４を駆動するように制御している。

このように制御駆動することで、たとえトルクセンサ２０又はトルク検出回路７２の異常が異常検出信号Ｓａｂで検出され、トルクセンサ２０により操舵トルクＴｒを検出することができなくなった異常時においても、ベースアシスト電流特性１０２に基づくアシスト電流Ｉａを流してモータ２４による操舵アシスト力をステアリングホイール１２に付与する所定の操舵アシスト制御が行えるようにしている。ただし、異常時における操舵アシスト制御は暫定的なアシスト処理であり、後述するように種々の制限を課すようにしている。

なお、トルクセンサ２０が正常状態であるときに、トルクセンサ２０の出力が略ゼロ値であって、車速センサ８６での車速Ｖｓの検出値が略等速度である状態が所定時間継続したとき、レゾルバ５８の出力である回転角θｒに対応する推定操舵角θｓｃをゼロ値（０［ｄｅｇ］）として記憶を更新する中点（中立状態）補正処理を適宜行うように構成されている。

また、回転子回転角検出回路７６を利用した操舵アシスト力の付与は、暫定的な処理であるので、異常検出部８０がトルクセンサ２０等の異常を検出したときには、音声あるいは表示等により、当該異常対応の操舵アシスト処理を行っていることを操作者（運転手）に伝達する。これにより操作者（運転者）は、モータ２４の回転子２３の回転角θｒを用いて暫定的な電動パワーステアリングによるアシスト力を利用して、当該車両を安全な場所まで運転することができる。

この暫定的な電動パワーステアリングによるアシスト力は、トルクセンサ２０等が正常状態のステップＳ２１の通常アシスト処理に対して種々の制限を課している。

［第２実施例］
この制限の一つとして、次に、ステップＳ６〜Ｓ９の電流フェード処理について説明する。

図５は、記憶部７８に記憶されている電流フェード処理に供される切り込み電流フェード特性（切り込み時電流フェード特性ともいう。）１０３と、切り戻し電流フェード特性（切り戻し時電流フェード特性ともいう。）１０４の例を示すとともに、図４Ｂのベースアシスト電流特性１０２の一部を再掲している。なお、以下、理解の容易化のために、図５中の第１象限の特性（横軸の０［ｄｅｇ］から正の方向の大きい値に向かう右方向への切り込み方向と、正の方向から０［ｄｅｇ］方向の小さい値に向かう切り戻し方向とに係る特性）により説明する。

ステップＳ６において、アシスト電流Ｉａの通電中であってステアリングホイール１２が切り込み時中であるかどうかが、上記した推定操舵角θｓｃの微分値である推定操舵角速度θｓｃ´から判定される。なお、推定操舵角速度θｓｃ´は、操舵角速度算出部７４又はモータ制御部８４により算出される。

推定操舵角速度θｓｃ´が正（θｓｃ´＞０）である場合には、切り込み中であると判定し、切り込み電流フェード特性１０３に沿ってアシスト電流Ｉａを決定してモータ２４を駆動制御する。

図５において、同一の推定操舵角θｓｃにおいて、一点鎖線で示した切り込み電流フェード特性１０３が実線で示しているベースアシスト電流特性１０２よりアシスト量（アシスト電流Ｉａ）を少なくしている理由は、切り込み過ぎを防止するためである。ステアリングホイール１２を同一方向に切り続けている場合には、モータ制御部８４は、切り始めからの時間｛（同一方向の）連続操舵時間ｔｒという。｝を計時部８５により計時し、図６に示す連続操舵時間低減特性１０５を参照してレシオ（連続操舵低減レシオ、又は連続操舵低減比率という。）Ｒｃ｛Ｒｃは、１（低減なし）〜０（アシスト電流Ｉａをゼロ値にする。）までの値を採る。｝を算出する。

連続操舵中が検出された場合には、ベースアシスト電流特性１０２上で推定操舵角θｓｃにより算出されるアシスト電流Ｉａに対し、連続操舵時間ｔｒに対応する連続操舵低減レシオＲｃが掛け合わされて、次の（３）式に示すように、フェード（低減）されたアシスト電流Ｉａとされる。

Ｉａ←Ｉａ×Ｒｃ …（３）
（３）式の右辺のＩａがベースアシスト電流特性１０２上でのベースアシスト電流、左辺のＩａが切り込み電流フェード特性１０３上でのフェード（低減）されたベースアシスト電流を意味する。

連続操舵時間低減特性１０５の連続操舵低減レシオＲｃは、この例では、１秒（１［ｓ］）で、アシスト電流Ｉａが１０％ずつ低減される特性にしているので、１０［ｓ］以上、同一方向に切り続けられることが検出されるとアシスト電流Ｉａは、ゼロ値にされる。

このように、ステップＳ７の切り込み電流フェード処理において、同一方向に連続切り込み操舵している場合には、ベースアシスト電流特性１０２よりもアシスト量（アシスト電流Ｉａ）を少なくなる切り込み電流フェード特性１０３としてアシストするようにしている。

さらに、切り込み時の過アシスト電流を防止するため、推定操舵角θｓｃが閾値操舵角θｓｃｔｈ以上の値となったときには、アシスト電流Ｉａを許容最大アシスト電流Ｉａｍａｘに制限する｛図５中の座標点１０６（θｓｃｔｈ，Ｉａｍａｘ）参照｝。

次いで、ステップＳ８において、推定操舵角速度θｓｃ´（θｓｃ´＝ｄθｓｃ／ｄｔ）（の絶対値）が略ゼロ値（θｓｃ´≒０［ｄｅｇ／ｓ］）、この第２実施例では、例えば、閾値操舵角速度θｓｃ´ｔｈ＝７．２［ｄｅｇ／ｓ］（操舵回転速度Ｎｓｅ＝０．０２［ｒｐｓ］換算、モータ回転速度Ｎ＝０．４［ｒｐｓ］換算）以下の値になったかどうかを判定し（θｓｃ´≦θｓｃ´ｔｈ＝７．２）、このステップＳ８の判定が肯定的となった場合には、切り戻し時のステアリングホイール１２の戻りを促進するため、ステップＳ９の切り戻し電流フェード処理を実行する。

ステップＳ９の切り戻し電流フェード処理実行中には、図５の切り戻し電流フェード特性１０４に沿ってアシスト電流Ｉａを決定してモータ２４を駆動制御する。

この切り戻し電流フェード特性１０４は、推定操舵角速度θｓｃ´が閾値操舵角速度θｓｃ´ｔｈ以下の値になったときの推定操舵角θｓｃ＝θｓｃ１でのアシスト電流Ｉａ＝Ｉａ１｛座標点１０７（θｓｃ１，Ｉａ１）｝から、計時部８５により計時される１秒程度の時間でアシスト電流Ｉａ（図５例では、Ｉａ＝Ｉａ１）をゼロ値まで徐々に、例えば比例的かつ自動的に減衰させる特性である。このとき、切り戻し電流フェード特性１０４において、推定操舵角θｓｃが左方向に切り戻されているのは、走行中の車両に働く、ステアリングホイール１２（操舵系１２）を直進方向（中立位置）に戻そうとする力、いわゆるＳＡＴ（Ｓｅｌｆ Ａｌｉｇｎｉｎｇ Ｔｏｒｑｕｅ）による。

このように第２実施例によれば、さらに、操舵系１８の回転軸である出力軸４２の推定角速度θｓｃ´を算出する操舵角速度算出部７４又はモータ制御部８４を備え、モータ制御部８４は、ステアリングの切り込み時に、操舵角速度算出部７４により算出される推定操舵角速度θｓｃ´の絶対値がゼロ値近傍（一例としては、上述したように、閾値操舵角速度θｓｃ´ｔｈ＝７．２［ｄｅｇ／ｓ］）になったとき、モータ２４を駆動するアシスト電流Ｉａを切り戻し電流フェード特性１０４｛この特性１０４の勾配は、個々の車両毎の負荷（車両の前軸荷重）、車速Ｖｓ、路面状態等に応じて変化する。｝に沿ってフェード（制限）することで、過アシスト電流を防止することができる。

もちろん、トルクセンサ２０に付設される操舵角センサ１９あるいはトルクセンサ２０とは単独に設けられている操舵角センサが正常状態である場合には、それら操舵角センサ１９等の出力である操舵角θｓを微分することで操舵角速度θｓ´を算出して電流フェード処理を行うことができる。

［第３実施例、第４実施例］
次に、図７のフローチャートを参照して、上述したベースアシスト電流Ｉａを補正する第３実施例に係る車速レシオ補正処理及び第４実施例に係る車速電流制限処理について説明する。

車速が高速になるとＳＡＴが大きくなってくるために、アシスト電流は、低速領域に比較して、中速、高速領域では増加させる必要がある。

そのため、図４Ｂに示したベースアシスト電流特性１０２を車速Ｖｓに応じて変更（補正）することが好ましい。

図８は、記憶部７８に記憶される、車速Ｖｓに応じてベースアシスト電流特性１０２を補正するための車速レシオ特性１０９を示している。レシオＲは、この実施形態において、車速ＶｓがＶｓ＝４０［ｋｍ／ｈ］でＲ≒０．５、Ｖｓ＝８０［ｋｍ／ｈ］でＲ≒１に設定し、車速Ｖｓの増加に応じてレシオＲを比例的に大きくしている。車速ＶｓがＶｓ＝８０［ｋｍ／ｈ］以上では、レシオＲを≒１に固定している。また、車速ＶｓがＶｓ＝１０［ｋｍ／ｈ］程度以下では、Ｒ≒０．２程度に設定している。

車速補正後のアシスト電流Ｉａｓは、次の（４）式で求めることができる。
Ｉａｓ＝ベースアシスト電流×レシオ＝Ｉａ×Ｒ …（４）

上述したように、アシスト電流は、低速領域に比較して、中速、高速領域では増加させる必要があるが、車速Ｖｓが上がるにつれて操舵できる角度範囲が狭まること、過電流防止の観点並びにレゾルバ５８の回転角θｒに基づいて操舵アシスト力を制御していることに鑑み、車速Ｖｓ毎にアシスト電流の最大値（制限値）である電流制限値Ｉｍａｘを設定することが好ましいことが分かった。

記憶部７８に記憶される、図９に示す車速電流制限特性１０８に示すように、車速Ｖｓ＝０〜２０［ｋｍ／ｈ］程度では、第１の一定値Ｉｍａｘ１とし、１０〜３０［ｋｍ／ｈ］程度では徐々に大きくし、３０〜６０［ｋｍ／ｈ］程度では、第２の一定値Ｉｍａｘ２とし、６０〜１２０［ｋｍ／ｈ］程度では徐々に小さくし、１２０［ｋｍ］程度以上では、第３の一定値Ｉｍａｘ３に設定すると実用上好ましいことが分かった（Ｉｍａｘ３＜Ｉｍａｘ１＜Ｉｍａｘ２）。

そこで、上述したステップＳ５の処理の後で、ステップＳ６の処理の前に、図７に示すフローチャートによる、ベースアシスト電流Ｉａの補正処理（第３実施例）を実施する。

ステップＳ１１において、車速センサ８６により車速Ｖｓが検出されると、ステップＳ１２において、図８に示す車速レシオ特性１０９が検索（参照）され、（４）式に示したように、図４Ｂに示したベースアシスト電流ＩａにレシオＲが掛けられて車速補正後のアシスト電流Ｉａｓが算出される。

図１０中、実線で示す特性１１０、１５０、１８０、２２０は、それぞれ、例としての、車速Ｖｓが１０［ｋｍ／ｈ］、５０［ｋｍ／ｈ］、８０［ｋｍ／ｈ］、及び１２０［ｋｍ／ｈ］における、車速補正後のアシスト電流Ｉａｓの特性を示している。

このように第３実施例によれば、回転子２３の回転角θｒから求めた推定操舵角θｓｃとモータ２４を駆動するアシスト電流との関係の特性（ベースアシスト電流特性１０２）と、車速レシオ特性１０９と、を予め記憶した記憶部７８と、当該電動パワーステアリング装置１０が搭載される車両の車速Ｖｓを検出する車速検出部としての車速センサ８６と、を備え、モータ制御部８４は、異常検出部８０によりトルクセンサ２０等の異常が検出されたとき、回転子回転角検出部としてのレゾルバ５８により検出された回転子２３の回転角θｒに基づいて算出した推定操舵角θｓｃから、記憶部７８に記憶された特性１０２を参照してモータ２４を駆動するベースアシスト電流Ｉａを得、該ベースアシスト電流Ｉａを車速センサ８６により検出した車速Ｖｓにより補正してモータ２４を駆動する車速補正後のアシスト電流Ｉａｓとすることで、操舵アシスト力が必要な全車速域で操舵アシスト力を付与することができる。

［第４実施例の動作］
次いで、ステップＳ１４において、ステップＳ１３で求めた車速補正後のアシスト電流Ｉａｓの値が、当該車速Ｖｓにおいて、図９に示した車速電流制限特性１０８で決定される電流制限値Ｉｍａｘ（Ｉｍａｘ１，Ｉｍａｘ２，Ｉｍａｘ３）を上回る値となっているかどうかが判定され、Ｉａｓ＞Ｉｍａｘとなっていた場合には、ステップＳ１５において、アシスト電流Ｉａｓを車速Ｖｓに対応した電流制限値Ｉｍａｘに制限する。Ｉａｓ≦Ｉｍａｘとなっていた場合には、アシスト電流Ｉａｓをそのまま用いる。

図１０において、実線で示す特性１１０、１５０、１８０、２２０がレシオＲを考慮した電流であり、点線で示す特性１１０ａ、１５０ａ、１８０ａ、２２０ａが、電流制限値Ｉｍａｘを考慮した特性である。

以上のように、第４実施例によれば、車速Ｖｓに応じた電流制限値Ｉｍａｘを特性１０８として記憶する記憶部７８を備えることで、出力過多を抑制できるとともに、図８に示したレシオＲによる車速連動制御のみでは設定し得ない特性とすることができる。

［変形例］
なお、車両停止状態検出部８２は、車速センサ８６により検出されている車速ＶｓがＶｓ＝０、あるいはパーキングブレーキ８８の作動によるブレーキ作動信号Ｓｂの少なくともいずれか一方を検出したときには、モータ制御部８４に対して車両停止検出信号Ｓｓｔｏｐを供給する。このとき、モータ制御部８４は、アシスト電流Ｉａをゼロ値とすることで、不必要に操舵アシスト力を付与しないようにすることができる。なお、この変形例によれば、パーキングブレーキ８８が解除されていて、駆動輪がエンジン等によって回転している状態、例えば、サービス工場等で車両をリフトアップしている状態においては、いわゆるセルフステアとならないように、車速センサ８６により検出される車速ＶｓがＶｓ＝０のとき、アシスト電流Ｉａを供給しないようにすることも含まれる。

以上説明したように、上述した実施形態によれば、トルクセンサ２０が故障してトルクセンサ２０により操舵トルクＴｒを検出することができなくなった場合においても、モータ２４のレゾルバ５８等により検出される回転子２３の回転角θｒを利用して操舵角θｓを推定しまた操舵角速度θｓ´を推定し、推定操舵角θｓｃ及び（又は）推定操舵角速度θｓｃ´を用いて、モータ２４による所定の操舵アシスト力を付与することができる。

なお、この発明は、上述した実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採りうることができる。

Claims (6)

1. 操舵系（１８）に発生するトルクを検出するトルク検出部（２０）と、
   前記操舵系（１８）の回転軸（４２）にアシストトルク（Ｔａ）を付与するモータ（２４）と、
   前記モータ（２４）の回転子（２３）の回転角（θｒ）を検出する回転子回転角検出部（５８）と、
   前記トルク検出部（２０）にて検出された前記トルクに基づいて、前記モータ（２４）を駆動する電流（Ｉａ）を制御するモータ制御部（８４）と、
   を備える電動パワーステアリング装置（１０）であって、
   前記トルク検出部（２０）に異常が発生したかどうかを検出する異常検出部（８０）を備え、
   前記モータ制御部（８４）は、
   前記異常検出部（８０）により前記トルク検出部（２０）の異常が検出されたとき、前記回転子回転角検出部（５８）により検出された前記回転子（２３）の回転角（θｒ）に基づいて、前記モータ（２４）を駆動する前記電流（Ｉａ）を制御する
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１記載の電動パワーステアリング装置において、
   さらに、
   前記回転子（２３）の回転角（θｒ）と前記モータ（２４）を駆動する前記電流（Ｉａ）との関係を特性（１０２）として予め記憶した記憶部（７８）と、
   当該電動パワーステアリング装置（１０）が搭載される車両の車速（Ｖｓ）を検出する車速検出部（８６）と、を備え、
   前記モータ制御部（８４）は、
   前記異常検出部（８０）により前記トルク検出部（２０）の異常が検出されたとき、前記回転子回転角検出部（５８）により検出された前記回転子（２３）の回転角（θｒ）に基づいて、前記記憶部（７８）に記憶された前記特性（１０２）を参照して前記モータ（２４）を駆動する前記電流（Ｉａ）を得、該電流（Ｉａ）を前記車速検出部（８６）により検出した車速（Ｖｓ）により補正して前記モータ（２４）を駆動する前記電流（Ｉａ）とする
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 請求項２記載の電動パワーステアリング装置において、
   さらに、
   前記車速（Ｖｓ）に応じた電流制限値（Ｉｍａｘ）を記憶する記憶部（７８）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。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置において、
   さらに、
   前記操舵系（１８）の前記回転軸（４２）の角速度を検出する操舵角速度検出部（７４）を備え、
   前記モータ制御部（８４）は、
   ステアリングの切り込み時に、前記操舵角速度検出部（７４）により検出される操舵角速度（θｓ´，θｓｃ´）の絶対値がゼロ値近傍になったとき、前記モータ（２４）を駆動する前記電流（Ｉａ）を制限する
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
5. 請求項４記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記操舵角速度検出部（７４）は、
   前記操舵系（１８）の前記回転軸（４２）の前記角速度を、前記回転子（２３）の角速度（θｓｃ´）により検出する
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置において、
   さらに、
   当該電動パワーステアリング装置（１０）が搭載される車両の停止状態を検出する車両停止状態検出部（８２）、を備え、
   前記モータ制御部（８４）は、
   前記車両停止状態検出部（８２）により車両が停止状態にあることが検出されたとき、前記モータ（２４）を駆動する前記電流（Ｉａ）の値をゼロ値とする
   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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