WO2005105550A1

WO2005105550A1 - 電動パワーステアリング装置の制御装置

Info

Publication number: WO2005105550A1
Application number: PCT/JP2005/007659
Authority: WO
Inventors: Takeshi Hara; Shuji Endo
Original assignee: Nsk Ltd.; Nsk Steering Systems Co., Ltd.
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2005-11-10
Also published as: EP1752359A4; EP1752359B1; JP4675886B2; EP1752359A1; US7500538B2; JPWO2005105550A1; KR20070007863A; DE602005013375D1; US20070225885A1

Abstract

本発明は、操舵角センサの異常を、操舵角センサを二重系にしたり、高価な位置検出センサを用いたりすることなく精度良く検出できる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を目的とするものであり、この目的は、電動パワーステアリング装置のモータに配された２値出力する安価な位置検出センサを用いて相対操舵角を算出し、操舵角センサで検出した絶対舵角と算出した相対舵角の変化量どうしを比較して操舵角センサの異常を検出することによって達成される。

Description

明細書電動パワーステアリング装置の制御装置技術分野

本発明は、自動車や車両の操舵系にモー夕による操舵補助力を付与する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し、特にステァリングシャフトの操舵角を検出する操舵角センサの異常を検出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に関する。背景技術

自動車のステアリング装置をモータの回転力で操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置は、モー夕の駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の.伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。このような電動パワーステァリング装置の簡単な構成を第 1 2図に示し、図を参照して、その構成について説明する。

操向ハンドル 1 0 1の軸 1 0 2は減速ギア 1 0 3、ユニバーサルジョイント 1 0 4 a及び 1 0 4 b、ピニオンラック機構 1 0 5を経て操向車輪のタイロッド 1 0 6に結合されている。軸 1 0 2には，操向ハンドル 1 0 1の操舵トルクを検出するトルクセンサ 1 0 7が設けられており、操向ハンドル 1 0 1の操舵力を補助するモー夕 1 0 8が減速ギア 1 0 3 を介して軸 1 0 2に連結されている。そして電動パワーステアリング装置のモー夕制御はトルクセンサ 1 0 7で検出されたトルク値 T、図示しない車速センサで検出された車速 V、モー夕の回転位置を検出する位置検出センサ 1 1 0で検出されたモー夕の回転角度、更に減速ギア 1 0 3 に取り付けられた操舵角センサ 1 1 2で検出された操舵角 Θ sなどを入力値としてコントロールュニット 1 0 9で制御される。コントロールュニット 1 0 9は主として C P Uで内部においてプログラムでモータ制御が実行される。

そして、検出された操舵角は、車輛の姿勢制御に使用されたり、電動パワーステアリング装置の制御などに使用されたりする。従って、操舵角センサが異常になった場合、当該センサから検出される誤った操舵角を用いて制御することは好ましくないので、当該操舵角センサの異常を早急に検出する必要がある。操舵角センサを二重系にすることが考えられるがコストが高くなる問題もあり、色々な異常検出手段が考案されてきた。

特開 2 0 0 2 — 1 0 4 2 1 1号公報に開示されている操舵角センサの異常検出手段は、モー夕の端子電圧とモータ電流から推定した操舵角と操舵角センサ 1 1 2で検出された操舵角とを比較して操舵角センサの異常を検出している。

また、特開 2 0 0 3 — 2 5 2 2 2 8号公報に開示されているものは、操舵角と操舵角センサ 1 1 2で検出された操舵角と、モータの回転位置を検出する位置検出センサ 1 1 0で検出されたモー夕の回転角度から推定される操舵角とを比較して操舵角センサの異常を検出している。発明の開示

発明が解決しょうとする課題

しかし、モー夕の端子電圧とモ一夕電流から推定した操舵角では、精度良く操舵角を検出することが困難であり、また、モー夕の位置検出センサを用いて操舵角を精度良く検出するためには、位置検出センサとしてレゾルバなどの高価な位置検出センサを用いる必要があるなどの問題がある。

本発明は上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、安価なモータの位置検出センサを用いて精度良く相対操舵角を推定して、操舵角センサの異常を検出できる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。課題を解決するための手段

本発明は、ステアリングシャフトの操舵角を検出する操舵角センサを備え、車両の操舵系にモー夕による操舵補助力を付与するように制御されるに関するものであり、本発明の上記目的は、モー夕の回転位置に応じて 2値出力する複数の位置検出センサと、前記位置検出センサの 2値出力から前記ステアリングシャフトの相対舵角を検出する相対舵角検出手段と、前記操舵角の変化量と前記相対舵角の変化量との差が所定値より大きい場合に前記操舵角センサ、又は前記相対舵角検出手段が異常であると判定して異常信号を出力する異常判定手段とを備えることによつて達成される。

また、本発明の上記目的は、前記相対舵角の異常を判定する自己診断手段を備え、前記異常判定手段が異常信号を出力し、且つ前記自己診断手段が正常と判定した場合、前記操舵角センサが異常であると判定することによってさらに効果的に達成される。

さらに、本発明の上記目的は、前記操舵角センサからの操舵角の入力を遮断する操舵角遮断手段を備えるとともに、前記異常判定手段が異常信号を出力した場合、前記操舵角遮断手段によって前記操舵角センサから出力される操舵角の入力を遮断し、前記操舵角を用いずに前記モー夕を制御することによってさらに効果的に達成される。図面の簡単な説明

第 1図は、モータの回転位置とホールセンサの出力を入力とした状態関数の出力値の関係を示す図であり、第 2図は、ホールセンサの出力値と状態値 S _nとの関係を示す図であり、第 3図はモー夕の回転方向と状態値 S _nとの関係を示す図であり、第 4図は所定時間を介した前後の状態値 S _n、 S _{n + 1}と回転方向および回転方向検出異常の関係を示す図であり、第 5図はホールセンサの異常なども考慮した状態値 S _n、 S _{n + 1} と回転方向および回転方向検出異常の関係を示す図であり、第 6図は本発明の制御ブロック図である。

また、第 7図は本発明のモータ回転方向検出および回転方向検出異常を判定する処理のフローチャートであり、第 8図は舵角を算出するフロ一チャートであり、第 9図はハンドル相対舵角、ハンドル操舵速度を算出するフローチャートであり、第 1 0図は異常判定の制御プロック図であり、第 1 1図は異常判定のフローチャートであり、第 1 2図は電動パヮ一ステアリング装置の構成図である。発明を実施するための最良の形態

本発明は、安価なモータの位置検出センサを用いて相対的な操舵角である相対舵角を推定する相対舵角推定部分と、操舵角センサから検出された操舵角と前記推定された相対舵角とを比較して異常を判定する異常判定部分とから構成されている。

まず、前半の安価なモー夕の位置検出センサを用いて相対的な操舵角である相対舵角を推定する相対舵角推定部分の理論について説明し、その後で本発明の実施例について説明する。

なお、相対舵角推定部分は、さらに、 2値出力する位置検出センサの異常を自己判定する自己診断手段に関する部分と、位置検出センサを用いて相対的な操舵角である相対舵角を推定する部分に分かれている。よって、 2値出力する位置検出センサの異常を判定する自己診断手段の検出原理を先に説明し、その後で、位置検出センサの出力を用いて相対舵角を推定する原理について説明する。

モー夕 1 0 8のロー夕の位置を検出する位置検出センサとして、ホ一ルセンサ H S 1、 H S 2 , H S 3の 3個がモータ 1 0 8のステ一夕に配されて、ロー夕の位置を検出する場合の原理を以下説明する。 2値出力する位置検出センサの一例として取り上げたホールセンサは、一般的に安価な部品として手に入れることができる。 3個のホールセンサ H S 1， H S 2 , H S 3がモー夕 1 0 8のステ一夕に 1 2 0度毎の等間隔で配置されている場合の 2値出力の関係を第 1 図に示す。 H S 1 の出力が「 0」から「 1」へ、或いは「 1」から「 0」へ 1 8 0度毎に変化する。 H S 2の出力は、 H S 1の出力に 1 2 0度位相ずれた状態で「 0」から「 1」へ、或いは「 1」から「 0」へ 1 8 0度毎に変化する。また、 H S 3の出力は、 H S 1 とは 2 4 0度、 H S 2 とは 1 2 0度位相がずれた状態で「 0」から「 1」へ、或いは「 1」から「 0」へ 1 8 0度毎に変化する。

ここで、 H S 1 , H S 2 , H S 3の出力値を入力とする状態関数を定める。この状態関数は、その出力値がモー夕の回転位置と重複することなく一対一の関係となるものである。その一例として数 1の式を状態関数として利用する。

(数 1 )

S = 4 · [H S 3 ] + 2 · [H S 2 ] + [H S 1 ]

= 2² · [H S 3 ] + 2 ¹ · [H S 2 ] + 2⁰ · [H S 1 ] ここで [H S 1 ] 、 [H S 2 ] 、 [H S 3 ] は、それぞれ H S 1 ,

H S 2 , H S 3の出力値で「 0」または「 1」のどちらかの値をとる。状態関数 Sは数 1の式に限定されるものではなく、状態関数 Sはその出力値 s _n (以下、状態値 s _nと記す。）がモータの回転位置と重複することなく一対一の関係となるものであれば別の関数を用いても良い。

第 1図において、数 1の状態関数 Sの計算結果を示してある。第 1図から判明するようにモー夕のロー夕の 6 0度毎の位置と状態値 S _nの値の関係は一対一に関係づけられていることがわかる。第 1図において、右側に移動する、例えば、 S _nの値が 5から 4へ， 4から 6へ移動する方向を時計回り回転（以下 CWと記す。）とする。逆に、左に移動する、例えば、 Sの値が 5から 1へ、 1から 3へ移動する方向を反時計回り回転（以下 C CWと記す。）とする。

各 H Sの出力値と状態関数 Sの出力値である状態値 S _nとの関係を図にしたのが第 2図である。第 2図において、状態値 S _nが「 0」および「 7」は回転位置としては定義づけられていないが、状態関数 Sの出力値として存在し得るので表記しておく。具体的には、ホールセンサの 1 個が故障して、その出力が常時「 0」或いは「 1」の場合に状態値 S _n として「 0」や「 7」が存在する。

また、第 3図は回転方向である CWや C CWと状態値 S _nの出力値との関係を分かり易くするための図で、モー夕の回転方向と状態値 S _nとの値の関係を表示してある。第 3図から判明することは、ある状態値 S _nから別の状態値 S _{n + 1}へ移動する関係は決定されている。例えば、状態値 Sが「 1」の場合、 CWの方向なら、次は必ず「 3」へ移動し、 C CW方向であれば、「 5」へ移動する。よって、状態値 Sが「 1」から、次に、「 2」や「 4」や「 6」へ直接移動することはありえず、異常と見なされる。

そこで、ある時点から、次の時点に変化した時の状態値 S _nの変化の関係を第 4図に示す。ある時点の状態関数 Sの出力値である状態値 S _n と次の状態値 S _nの関係を表わしている。第 4図において、ある時点の状態値 S n— iの値が「 1」で、次の状態値 S _nが「 3」であれば、 C W方向の回転なので第 4図において、 S _n _ iと S _nとの交点の位置には CWと表示してある。次の状態値 S _nが「 5」であれば、 C CW方向の回転なので S _n iと S _nとの交点の位置には C CWと表示してある。ここで、 S _n ェ力 S 「 1」で S _nが「 1」であれば、それは回転せず、同じ位置に止まっていた回転停止を意味するので S _n iと S _nとの交点の位置には「 0」と表示してある。なお、 S _n _ i力 S 「 1」で S _nが「 2」、「 4」、「 6」であれば、それは異常なので「E」と表示する。

ホールセンサの故障まで考えると状態値 S _nは「 0」および「 7」も存在するので第 5図が全てのケースを表示するものといえる。よって、ホールセンサの異常を前提とする状態値 S _n い S _nが「 0」または「 7」との交点はすべて「E」が表示されている。

この第 5図の意味するところは、ある時点の状態値 S _nと次の時点の状態値 S _{n + 1}とが判明すれば、モータの回転方向および検出異常が即座に判定することができることがわかる。この関係を数 2のように定義する。

(数 2 )

X = T [ S _n_ J C S J

数 2の式の意味するところは、ある時点の状態値 S _n ェと、次の時点の状態値 S _nが判明すると第 5図の表の関係から、 CW方向の回転、 C CW方向の回転、回転停止、検出異常の関係がわかるので、出力値の値として CW方向回転は「 1」、 C CW方向回転は「_ 1」、回転停止は「 0」、検出異常 Eは「 1 2 7」として出力することにする。よって、この出力 Xを見れば、モータの回転方向、および検出異常（自己診断において異常を意味する）が同時に即座に判明する。以上の説明が、相対舵角推定部分の自己診断手段の検出原理の説明である。

次に、相対舵角推定部分の残り半分である相対舵角の検出原理について以下説明する。第 5図から判明することは、検出異常でない場合、モ一夕が CW方向の回転、或いは C CW方向の回転、或いは回転停止であることが即座に判明する。そこで、数 2で定義した出力 Xの値は、 CW 方向の回転を「 1」として出力し、 C CW方向の回転を「― 1」として出力し、回転停止状態を「 0」として出力する。 3個のホールセンサを 1 2 0度で等間隔に配すれば、「 1」が 6 0度相当の量を意味している。なお、この 1 2 0度、 6 0度などの角度は電気角を意味しており、以下角度は電気角表示である。

よって、ある時点の状態値 S _nから次の時点の状態値 S _{n + 1}の関係が「 1」であれば、 CW方向に 6 0度回転し、次に S _{n + 1}から S _{n + 2}への変化のときの関係も「 1」であれば、さらに 6 0度 C W方向に回転したことがわかる。逆にある時点の状態値 S _nから次の時点の状態値 S _n +ェの関係が「— 1」であれば C C W方向に 6 0度回転していることがわかる。また、ある時点の状態値 S _nから次の時点の状態値 S _{n + 1}の関係が「 0」であれば、回転せず停止していることを意味する。よって、第 5 図の関係から、 CW方向回転、 C CW方向回転、停止を意味する「 1」、「一 1」、「 0」である出力値 Xを前の状態に加算して、加算結果を積算すれば相対的なモー夕の回転位置が分かる。つまり、数 3のようにして加算して加算結果をしておけば良い。

(数 3 )

C _n t = C _n t + X

である。つまり、前の加算結果 C _n t に出力値 Xを加算した結果を新しい加算結果 C _n t とすれば、加算した結果が積算され、相対的なモー夕の回転角度が算出できる。

次に、モ一夕の回転度数からハンドル舵角 A_nを算出できる。なお、このハンドル舵角 A _nはステアリングシャフトの相対舵角 R A (以下ハンドル相対舵角 R Aと記す）を算出す.るために利用するための舵角である。

まず、ハンドル舵角 A_nを算出する。ハンドル舵角 A_nを算出するためには、ウォームのギア比なども考慮する必要がある。この関係は電動パワーステアリング装置によって異なるが、例えば 3相 4極モータの場合、数 4の様に表わされる。

(数 4)

A _n = K · C _n t + T _n/K t

である。

ここで、 K= 6 0度 Z 2 /Gである。 Gはウォームギアのギア比である。また、第 2項の T _nZK t はト一シヨンバーのねじれ角度であり、そのねじれ角度も考慮して加算したものである。なお、 T _nは、状態値 S _ηと同時期に検出されるトルク値で、 K t はパネ定数である。

つぎに、ハンドル相対舵角 R Aを算出する。

まず、ハンドル相対舵角 RAは数 5 として算出できる。

(数 5 )

R A = A_n - A_n__m

である。ここで、 A _nはある時点のハンドル舵角で、 A _{n m}は mステツプ前のハンドル舵角である。相対舵角なので A _πや A _{n m}の舵角が絶対的な意味で正確である必要はない。

なお、ハンドル操舵速度 V hも算出する。

つまり、ハンドル操舵速度 V hを算出する場合、 mステップ変化するときに要した時間 t _mは分かっているので、ハンドル相対舵角 R Aおよび時間 t _mを用いて数 6の式を実行すれば良い。

(数 6 )

V h = R A / t _m

ここで、 t _mを例えば 1 0 0 m sのような時間に設定しておけば数 6から直接ハンドル操舵速度 V hが算出できる。

以上が、回転方向検出の異常（自己診断）および回転方向検出が正常時の回転方向を同時に検出できる理論的な説明、及びハンドル相対舵角 R A (ステアリングシャフトの相対舵角 R A ) 算出の理論的な説明である。

実施例

次に、図面に基づいて本発明の好適な実施例について詳細に説明する。実施例においても、ホールセンサを用いて相対舵角を推定する部分と、操舵角センサで検出された操舵角（絶対舵角）と推定算出された相対舵角とを比較して異常を判定する部分に分けて説明する。

まず、ホールセンサを用いて相対舵角を推定する部分及び自己診断手段について図を参照して説明する。なお、以下に説明する制御処理は所定時間毎に処理される。そして、所定時間は、ある状態である nステツプから次の状態の（ n + 1 ) ステップまでの 1ステップに要する時間である。この所定時間はコントロールュニッ卜の C P Uの性能や検出センサの検出速度などを総合的に考えて決定される。

第 6図は、自己診断手段 B及び相対舵角検出手段 Aに関する制御プロック図である。

自己診断手段 Bは、ホールセンサの出力 H S 1 , H S 2 , H S 3を入力として、回転方向検出の異常（自己診断）および回転方向検出が正常時の回転方向を同時に検出している。

自己診断手段 Bの構成は、モー夕に配されたホールセンサ H S 1 , H S 2 , H S 3 と、それらの出力を入力とする状態関数計算手段 1 1 と、状態関数計算手段 1 1の出力を入力とする判定手段 1 2で構成される。判定手段 1 2は、さらに、記憶手段 1 2 - 1 と判定テーブル 1 2 - 2から構成されている。記憶手段 1 2 _ 1は状態関数計算手段 1 1の出力である状態値 S _nを記憶するとともに、 1ステップ前の状態値 S _n を判定テーブル 1 2 - 2へ出力する構成となっている。判定テーブル 1 2 - 2は状態値 S _nと S _n iとを入力として判定値 Xを出力する構成となつている。なお、判定テーブル 1 2 - 2は第 5図に示す回転方向および回転方向検出異常の判定をするテーブルである。

このような自己診断手段 Bの構成において、その動作を第 7図のフロ —チャートを参照して説明する。位置検出センサであるホールセンサ H S 1 , H S 2 , H S 3はモー夕の回転位置に対応して 2値出力である「 0」または「 1」を出力する。ホールセンサの出力 [H S 1 ] 、 [H S 2 ] 、 [H S 3 ] は、状態関数計算手段 1 1に入力される（ステップ S 1 ) 。

この状態関数計算手段 1 1で、数 1の式である S _n = 4 ' [H S 3 ] + 2 - [H S 2 ] + [H S 1 ] が計算される。この計算結果である状態値 S _nは、判定手段 1 2に入力される（ステップ S 2 ) 。この状態関数の計算は所定時間毎に実行される。

判定手段 1 2に入力された状態値 S _nは記憶手段 1 2 - 1 と判定テーブル 1 2 - 2に入力される。まず、記憶手段 1 2 - 1は、状態値 S _nを記憶する（ステップ S3 ) 。そして記憶手段 1 2 - 1は、処理ステップの 1ステップ前の状態値 S _n _ェを判定テーブル 1 2 - 2へ出力する（ステツプ S 4 ) 。

そして、判定テーブル 1 2 - 2には前記所定時間を介して前後する状態関数の出力値である状態値 S _nと S _n ェが入力される（ステップ S 5 ) 。判定テーブル 1 2 - 2は状態値 S _nと状態値 S _n ェとの関係を直ちに判定する。例えば、状態値 S _nが「 1」で状態値 S _n iが「 3」であれば、 C CW方向の回転であり、状態値 S _nが「 1」で状態値 S _n i が「 5」であれば、 CW方向の回転である。状態値 S _nが「 1」で状態値 S _n ェが「 1」であれば、回転せず回転停止の状態である。状態値 S _πが「 1」で状態値 S _n— iが「 6」であれば、回転検出が異常である。判定テーブル 1 2 - 2の出力としては数 2の式の出力 Xの値として出力される。つまり、 CW回転なら「 1」、 C CW回転なら「― 1」、回転停止なら「 0」、回転検出の異常なら「E」或いは「 1 2 7」で出力される（ステップ S6 ) 。

モータの回転方向の検出および回転方向の検出異常を、テーブルを使用することで条件文を使用することなく、同時に検出できる。なお、自己診断検出異常出力 Eが出力された場合、即ち自己診断手段 Bによってモータ回転方向が異常と判定した結果は、後述する操舵角センサの正常を特定するときに利用される。逆に、自己診断検出異常出力 Eが出力されない場合、即ち自己診断手段 Bによってモー夕回転方向が正常と判定した結果は、操舵角センサの異常を特定するときに利用される。

次にハンドル相対舵角 R A算出の実施例について、第 6図の制御プロック図及び第 8図、第 9図のフローチャートを参照して説明する。

まず、相対舵角検出手段 Aは、第 6図に示すように、状態関数計算手段 1 1 と判定手段 1 2 とからなる自己診断手段 B及び相対舵角カウン夕 1 3、相対舵角算出手段 1 4とから構成される。つまり、自己診断手段 Bからは、検出異常出力 Eの他に、回転方向を示す CW， C C W, 停止の各状態信号が出力される。これらの回転方向を示す信号（CW, C C W, 停止）が相対舵角カウン夕 1 3に入力され、ハンドル舵角 A_nが出力される。次に、ハンドル舵角 A_nは、相対舵角算出手段 1 4に入力され、ハンドル相対舵角 R Aが出力される。

まず、相対舵角カウン夕 1 3でハンドル舵角 A_nを算出する手順を第 8図のフローチャートを参照して説明する。最初に、モータの回転方向である CW回転、 C CW回転、回転停止を数値化する。本実施例では、判定テーブル 1 2 - 2は回転方向の検出と数値化を同時に実施しており、 CW回転、 C CW回転、回転停止はそれぞれ「 1」、「― 1」、「 0」と数値化される。つまり、 Xは「 1」、「― 1」、「 0」のいずれかの値をとる（ステップ S 1 1 ) 。次に、数値 Xを所定時間毎に、つまり、ステップ毎に加算し続け、積算値 C _n t を算出する。つまり、 C _n t = C _n t + Xの式を実行して、その結果、 Xが積算され積算値 C _n tが算出される（ステップ S 1 2 ) 。

つぎに、数 4で定義された式 A_n = K · c _n t + τ _n/K t に基づいてハンドル舵角 A _ηが算出される（ステップ S 1 3 ) 。なお、トルク Τ _η は ηステップでのトルク値である。最後にカウン夕として ηステップを終了して（η + 1 ) ステップに対応するカウントをする（ステップ S 1 4 ) 。以上が、相対舵角カウン夕 1 3の動作である。

次に、ハンドル相対舵角 R Αを求める。ハンドル相対舵角 R Aは相対舵角算出手段 1 4で算出される。相対舵角算出手段 1 4では、第 9図のフローチャートにおいて、数 5の式を実行する。つまり、ハンドル相対舵角 R Aについては、現在の nステップの舵角 A _nから mステップ前の舵角 A _{n m}を減算すればハンドル相対舵角 R Aが算出される。（ステツプ S 2 1 ) 。

なお、算出されたハンドル相対舵角 R Aを mステップに要した時間 t _mで割り算すればハンドル操舵速度 V hが算出される（ステップ S 2 2 ) 。

以上が、ホールセンサを用いて相対舵角を推定する部分についての実施例である。次に、操舵角センサ 1 1 2で検出された操舵角 0 s (絶対舵角）と上述したような方法で推定されたハンドル相対舵角 R Aとを用いて操舵角センサの異常を判定する部分の実施例について第 1 0図の制御ブロック図及び第 1 1図のフローチャートを参照して説明する。

最初に、異常判定の判定原理について説明してから、その後で、第 1 0図及び第 1 1図を参照して実施例について説明する。

ここで、異常判定手段 Cの入力である操舵角 0 s の変化量 A 0 sは、舵角センサ 1 1 2が初期値として読み込んだ値 0 s 0からの変化量である。即ち、数 7の関係式が成立する。

(数 7 )

△ 0 s = 0 s _ 0 s O

同じように、異常判定手段 Cのもうひとつの入力である相対舵角の変化量 Δ R Aは、ハンドル相対舵角 R Aの初期値として読み込んだ値 R A 0からの変化量である。即ち、数 8の関係式が成立する。

(数 8 )

△ RA= RA— R A 0

もし、舵角センサ 1 1 2で検出された絶対舵角である操舵角 Θ sが正常に検出され、そして、相対舵角検出手段 Aで推定された相対舵角であるハンドル相対舵角 R Aが正常に算出されているならば、 Δ 0 s =△ R Aである。操舵角 0 s又はハンドル相対舵角 R Aのどちらかが異常であるならば、 △ 0 s = Δ R Aは成立しない。しかし、舵角センサの検出誤差や相対舵角の算出誤差を考慮すると、数 9に示すように、変化量 s と変化量 A R Aとの差分である I Q s - Δ R A I が所定値 t h より大きいか否かを判定することにより、舵角センサが検出した操舵角 Θ s、又は算出した相対舵角 R Aのどちらかが異常であることが判明する。 (数 9 )

| A 0 s - A RA l > A 0 t h

さらに、自己診断手段 Bによって相対舵角 R Aの算出に異常があることが自己診断できるので、数 9による判定結果に、この自己診断を加味すれば、舵角センサ 1 1 2の異常を判定できる。以上が、異常判定の判定原理である。

第 1 0図及び第 1 1図を参照して、実施例について説明する。

異常判定手段 Cは、減算手段 2 0、絶対値手段 2 1、所定値設定手段 2 2及び比較手段 2 3から構成されている。

第 1 0図において、舵角センサ 1 1 2で検出された絶対舵角である操舵角 0 s の変化量 Δ 0 s、 '及び相対舵角算出手段 Aで算出されたハンドル相対舵角 R Aの変化量（相対舵角） A RAが、減算手段 2 0に入力され、その差である（A 0 s — A R A) が算出され、絶対値手段 2 1で、その絶対値 I s - Δ R A I が算出される。

次に、所定値設定手段 2 2で、設定された所定値 Δ 0 t hと絶対値手段 2 1の出力である絶対値 I s - Δ R A I との大きさが比較され、絶対値 I △ 0 s —△ R A I が所定値 Δ 0 t hより小さければ、操舵角 Θ s もハンドル相対舵角 R Aも正常であると判定される。反対に、絶対値 I Δ 0 s - Δ R A I が所定値 Δ 0 t hより大きければ、操舵角 0 s、又はハンドル相対舵角 R Aのどちらかが異常と判定され、異常信号（ E R) が出力される。

さらに、自己診断手段 Bが出力する自己診断検出異常の信号（E) を組み合わせれば、操舵角 0 s、又はハンドル相対舵角 R Aのどちらかが異常と特定できる。例えば、異常判定手段 Cが異常を判定して異常信号 ( E R ) を出力し、且つ、自己診断手段 Bが自己診断検出異常信号 (E) の信号を出力していない場合（即ち、自己診断手段が正常と判定した場合）は、操舵角 0 Sの検出が異常と特定できる。その場合は、操舵角センサ 1 1 2の異常である確率が非常に高くなる。

以上の説明を、第 1 1図のフローチャートを参照して説明すると以下のようになる。

操舵角センサの出力である操舵角 0 s、及びハンドル相対舵角 R Aの初期値を読み込んだかを判定する（ステップ S3 1 ) 。読み込んでいない場合（N O) は、操舵角センサからの初期値の操舵角 0 s 0を読み込み記憶する（ステップ S 3 2 ) 。同じく、ハンドル相対舵角 R A (ステツプ S2 1で算出した）の初期値 RA 0を読み込み記憶する（ステップ S 3 3 ) 。

一方、初期値を読み込み記憶した場合（Y E S ) は以下のようになる。 C P Uにプログラムされた周期で操舵角センサで検出した操舵角 Θ s を読み込む（ステップ S3 4 ) 。次に、ステップ S2 1で算出されるハンドル相対舵角 R Aを読み込む（ステップ S 3 5 ) 。操舵角の変化量△ 0 s = 0 s — 0 s Oを算出する（ステップ S3 6 ) 。同じく、ハンドル相対舵角の変化量△ R A = R A— R A 0を算出する（ステップ S3 7 ) 。

操舵角の変化量 Δ 0 s とハンドル相対舵角の変化量 Δ R Aとの誤差が、所定値 Δ 0 t hより大きいか判定する（ステップ S3 8 ) 。誤差が所定値より小さければ（N O) 、操舵角も相対舵角もともに正常なので、この周期の判定は終了する。

誤差が所定値より大きい場合は（Y E S ) 、操舵角 Θ s、又はハンドル相対舵角 R Aのどちらかが異常である。異常信号（E R) が出力される（ステップ S3 9 ) 。自己診断手段 Bで検出される自己診断検出異常信号（E) が出力されているかどうかを判定する（ステップ S4 0 ) 。自己診断検出異常信号（E) が出力されていれば（自己診断手段が異常と判定した場合）（Y E S ) 、ハンドル相対舵角 R Aの異常と特定できる（ステップ S 4 1 ) 。自己診断検出異常信号（E ) が出力されていなければ（自己診断手段が正常と判定した場合）（N O ) 、操舵角 0 sの異常と特定できる（ステップ S 4 2 ) 。

以上説明したようにして操舵角 0 sの異常が検出でき、操舵角センサの異常も含めてその異常を検出できる。そして、操舵角センサ 1 1 2の異常を検出した場合、操舵角 0 sは、電動パワーステアリング装置の制御にとつて絶対必要な入力信号ではないので、図示しない操舵角遮断手段により操舵角 0 sの入力を遮断し、操舵角センサ 1 1 2からの操舵角 Θ s を用いないで制御する方が、誤った信号である操舵角 Θ s を用いた制御より相対的に良い制御ができる。前記操舵角遮断手段は前記異常信号（E R ) によって制御される。或いは、操舵角センサ 1 1 2が異常の場合、操舵角 Θ s の代わりに八ンドル相対舵角 R Aを用いて制御しても良い。

また、操舵角 0 sが異常なのか、ハンドル相対舵角 R Aが異常なのか特定できない場合でも、操舵角センサ 1 1 2からの操舵角 0 s を用いないで制御することも考えられる。即ち、仮に、操舵角センサが異常であつた場合、誤った操舵角 0 s を用いて誤った制御をするよりは、操舵角 Θ s を用いないで制御する方が運転手にとって好ましい場合があるからである。

なお、実施例では、 2値出力する位置検出センサとしてホールセンサの例について説明したが、ホールセンサやホール I Cなどに限定されるものではない。

以上説明したように、本発明を用いれば、安価な位置検出センサを用いて、操舵角センサの異常を精度良く検出することができるという効果を期待できる。産業上の利用可能性

本発明の電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、安価な 2 値出力する位置検出センサを用いて相対舵角を検出して、その相対舵角と舵角センサで検出した操舵角とを比較することによって、まず、どちらかが異常であることを検出でき、さらに、相対舵角の検出において、自己の異常を診断できるので、その自己診断結果を加味すれば操舵角センサの異常を検出できる効果がある。

また、操舵角が異常の可能性がある場合は、操舵角の入力信号なしに電動パワーステアリング装置を制御した方が、誤った操舵角の入力信号を用いた電動パワーステアリング装置の制御より、正しい制御ができるという優れた効果を有している。

Claims

請求の範囲

1 ステアリングシャフトの操舵角を検出する操舵角センサを備え、車両の操舵系にモ一夕による操舵補助力を付与するように制御される電動パワーステアリング装置の制御装置において、

モータの回転位置に応じて 2値出力する複数の位置検出センサと、前記位置検出センサの 2値出力から前記ステアリングシャフトの相対舵角を検出する相対舵角検出手段と、

前記操舵角の変化量と前記相対舵角の変化量との差が所定値より大きい場合に、前記操舵角センサ又は前記相対舵角検出手段が異常であると判定して異常信号を出力する異常判定手段と

を備えた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 前記相対舵角の異常を判定する自己診断手段を備え、前記異常判定手段が異常信号を出力し、且つ前記自己診断手段が正常と判定した場合、前記操舵角センサが異常であると判定する請求の範囲第 1項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。

3 前記電動パワーステアリング装置の制御装置は、さらに、前記操舵角センサからの操舵角の入力を遮断する操舵角遮断手段を備えるとともに、

前記異常判定手段が異常信号を出力した場合、前記操舵角遮断手段によって前記操舵角センサから出力される操舵角の入力を遮断し、前記操舵角を用いずに前記モータを制御することを特徴とする請求の範囲第 1 項又は第 2項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。