WO2012173102A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

　トルクセンサ（１４）から出力される複数系統のセンサ信号（Ｓａ，Ｓｂ）のうち正常なセンサ信号が１系統になった場合、制御量制限処理部（２９）は、横方向加速度ｇ、操舵角θｓ、操舵速度ωｓ、及びヨーレートのうち少なくともいずれか一つに応じて、基本アシスト制御量（ε_ａｓ）の上限値及び下限値を設定するアシスト制限処理を実行する。

Description

電動パワーステアリング装置

　本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

　一般に、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、駆動源としてのモータと、トルクセンサとを備えている。トルクセンサは、ステアリングシャフトの途中に設けられたトーションバーの捩れに基づいて、センサ信号を出力する。そして、トルクセンサからのセンサ信号に基づいて操舵トルクが検出されると、操舵トルクに応じて適切なアシスト力が操舵系に付与されるように、モータのトルクが制御される。このため、電動パワーステアリング装置では、適切なアシスト力を得るために、操舵トルクを安定的にかつ精度良く検出することが要求される。

　例えば、特許文献１は、車両の電動パワーステアリング装置に用いられるトルクセンサを開示している。この文献に開示のトルクセンサは、入力軸、出力軸、入力軸及び出力軸を連結するトーションバー、入力軸に取り付けられるリング状の磁石、磁石の周囲に配置される一対の磁気ヨーク、一対の磁気ヨーク間に生じる磁束密度を検出する磁気センサを備えている。この構成によれば、複数の磁気センサの出力を加算あるいは平均化することで、検出精度が向上する。

　また、複数のトルクセンサを備えた電動パワーステアリング装置として、特許文献２に開示されるようなものも提案されている。この文献に開示の電動パワーステアリング装置によれば、２つのトルクセンサのうち一方のトルクセンサから出力されるセンサ信号に異常が生じた場合であっても、残りの正常なトルクセンサから出力されるセンサ信号を利用することにより、アシスト力を継続して付与することができる。

　しかしながら、特許文献１には、磁気センサの数を増やして検出精度を向上させることについて記載されているものの、トルクセンサから出力される複数系統のセンサ信号のうちいずれかのセンサ信号に異常が生じた場合のバックアップ制御について考慮されていない。また、特許文献２には、残りの正常なトルクセンサから出力されるセンサ信号にも異常が生じたとき、トルクセンサの検出値の急変から所定時間経過後にアシスト装置によるアシストが停止されることについては記載されているものの、検出値の急変からアシストが停止されるまでの間のことについては考慮されていない。このように、従来の電動パワーステアリング装置では、トルクセンサから出力される複数系統のセンサ信号において正常な信号が検出されなくなり、操舵力補助装置のアシスト力が停止されるまでの間に、操舵系に対し意図せぬアシスト力が付与される虞があった。

特開２００３－１４９０６２号公報 特開２０００－１８５６５７号公報

　本発明の目的は、トルクセンサから出力される複数系統のセンサ信号において正常な信号が検出されなくなったとしても、操舵系に対し意図せぬアシスト力が付与されるのを効果的に抑制することのできる電動パワーステアリング装置を提供することにある。

　上記課題を解決するため、本発明の第一の態様によれば、モータを駆動源として備え、車両の操舵系にアシスト力を付与する操舵力補助装置と、ステアリングシャフトに設けられたトーションバーの捩れに基づき複数系統のセンサ信号を出力するトルクセンサと、車速を検出する車速センサと、トルクセンサから出力されるセンサ信号に基づき操舵トルクを検出するトルク演算手段と、操舵力補助装置を制御する制御手段であって、操舵トルク及び車速に基づいてアシスト制御量を演算すると共に、アシスト制御量に基づくアシスト力を操舵系に付与するためのアシスト制御を実行する制御手段とを備える電動パワーステアリング装置が提供される。複数系統のセンサ信号のうち正常なセンサ信号が１系統になった場合、制御手段は、横方向加速度、操舵角、操舵速度、及びヨーレートのうち少なくともいずれか一つに応じて、アシスト制御量の上限値及び下限値を設定するアシスト制限処理を実行する。

　この構成によれば、制御手段は、トルクセンサから出力される複数系統のセンサ信号のうち正常なセンサ信号が１系統になった場合に、アシスト制限処理を実行する。このため、残りの正常なセンサ信号に異常が生じて正常なセンサ信号が検出されなくなったとしても、操舵系に付与されるアシスト力の大きさが所定範囲に制限されているため、操舵系に対し意図せぬアシスト力が付与されるのを効果的に抑制することができる。また、上記の電動パワーステアリング装置において、制御手段は、横方向加速度、操舵角、操舵速度、及びヨーレートのうち少なくともいずれか一つに応じてアシスト制限処理を実行する。一般に、路面から操舵系に入力される反力トルクは、車両に作用する横方向加速度、ステアリングホイールの操舵角及び操舵速度、並びに車両のヨーレートのそれぞれと相関関係を有する。具体的には、これらの値が大きくなるほど反力トルクは大きくなる。そのため、これらの値が大きくなるほど、運転者は、操舵に際してより大きな操舵トルクを要する。この点、横方向加速度、操舵角、操舵速度、及びヨーレートのうち少なくともいずれか一つの状態量に応じてアシスト制限処理を実行すれば、アシスト力が必要とされる場合、その状態量に応じた上限値及び下限値を設定し、操舵系に対して必要なアシスト力を付与することができる。

　上記の電動パワーステアリング装置において、制御手段は、マップに基づいて、アシスト制限処理を実行することが好ましい。

　この構成によれば、設計仕様に応じて上限値及び下限値を容易に設定することができる。

　上記の電動パワーステアリング装置において、制御手段は、車速が所定の速度以上の場合にアシスト制限処理を実行することが好ましい。

　一般に、車速が低速の場合には、十分な大きさのアシスト力が必要となるため、アシスト制御量を制限する必要性は小さい。この点、本発明によれば、車速が所定の速度以上の場合に限りアシスト制限処理を実行するため、アシスト力が必要とされる車速域においてのみ、操舵系に対しアシスト力を継続して付与することができる。

　上記の電動パワーステアリング装置において、制御手段は、複数のマップを備え、制御手段は、車速に応じて複数のマップのうちから一つを選択すると共に、選択されたマップに基づいてアシスト制限処理を実行することが好ましい。

　一般に、車速が低速の場合には、十分な大きさのアシスト力が必要となるため、アシスト制御量を制限する必要性は小さい。また、車速が高い場合は低い場合よりも、アシスト制御量に制限をかけてアシスト力を付与することが好ましい。この点、本発明によれば、制御手段は、車速に応じて選択されたマップに基づいてアシスト制限処理を実行する。これにより、アシスト制御量を制限しながら、車速に対して適切な大きさのアシスト力を操舵系に付与することができる。

　上記の電動パワーステアリング装置において、複数のマップは、車速が第１速度以下であるときに選択される第１マップと、車速が第１速度よりも速い第２速度であるときに選択される第２マップと、車速が第２速度よりも速い第３速度以上であるときに選択される第３マップとからなり、制御手段は、車速が第１速度よりも速く第２速度よりも遅い場合、第１マップと第２マップとを補間して得られた上限値及び下限値に基づきアシスト制限処理を実行し、車速が第２速度よりも速く第３速度よりも遅い場合、第２マップと第３マップとを補間して得られた上限値及び下限値に基づきアシスト制限処理を実行することが好ましい。

　この構成によれば、全ての車速域において、アシスト制御量を適切に制限しながら、意図せぬアシスト力が操舵系に付与されるのを抑制することができる。

　上記の電動パワーステアリング装置において、複数系統のセンサ信号において正常なセンサ信号が検出されない場合、制御手段は、アシスト力を漸減させながらアシスト制御を停止することが好ましい。

　この構成によれば、正常なセンサ信号が検出されなくなると、制御手段は、アシスト力を漸減させながら、最終的にはアシスト制御を停止する。これにより、トルクセンサから出力される異常なセンサ信号によるアシスト力の急変を防止することができる。よって、ステアリング操作に支障をきたさないようにすることができる。

電動パワーステアリング装置の概略構成図。 電動パワーステアリング装置の制御ブロック図。 本発明の第１実施形態に係る基本アシスト制御量の制限処理を示すブロック図。 アシスト制御を説明するためのフローチャート。 アシスト制御量演算処理を説明するためのフローチャート。 本発明の第２実施形態に係る基本アシスト制御量の制限処理を示すブロック図。

（第１実施形態）
　以下、本発明の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）を具体化した第１実施形態について図１～図５に従って説明する。

　図１に示すように、ステアリングホイール２は、ステアリングシャフト３に連固定されると共に、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５に連結されている。ドライバーがステアリングホイール２を操作すると、ステアリングシャフト３が回転すると共に、ステアリングシャフト３の回転がラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５の往復直線運動に変換される。

　ステアリングシャフト３は、コラムシャフト３ａ、インターミディエイトシャフト３ｂ、及びピニオンシャフト３ｃを連結して構成されている。コラムシャフト３ａの中間部には、トーションバー１７が取り付けられている。ラック軸５の両端には、タイロッド６がそれぞれ連結されている。ラック軸５の直線運動は、タイロッド６を介して図示しないナックルに伝達される。これにより、転舵輪７の舵角が変更されて、車両の進行方向が変更される。

　電動パワーステアリング装置１は、操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ１０と、制御手段としてのＥＣＵ１１とを備えている。ＥＰＳアクチュエータ１０は、ドライバーによるステアリングホイール２の操作を補助するため、車両の操舵系にアシスト力を付与する。ＥＣＵ１１は、ＥＰＳアクチュエータ１０の作動を制御する。

　ＥＰＳアクチュエータ１０は、コラムタイプのＥＰＳアクチュエータとして構成されている。ＥＰＳアクチュエータ１０は、駆動源としてのモータ１２と、モータ１２とコラムシャフト３ａとを連結する減速機構１３とを備えている。モータ１２には、ブラシ付の直流モータが採用されている。ＥＰＳアクチュエータ１０は、減速機構１３によりモータ１２の回転を減速してコラムシャフト３ａに伝達する。これにより、モータ１２のトルクが、アシスト力として操舵系に付与される。

　ＥＣＵ１１には、車両の状態量を検出するための各種センサが接続されている。具体的には、ＥＣＵ１１には、操舵トルクτを検出するトルクセンサ１４、車速Ｖを検出する車速センサ１５、操舵角θｓを検出する操舵角センサとしてのステアリングセンサ１６、及び車両に作用する横方向加速度ｇを検出する横方向加速度センサ２０等が接続されている。ＥＣＵ１１は、各種センサから出力される信号に基づいて、操舵トルクτ、車速Ｖ、操舵角θｓ及び横方向加速度ｇをそれぞれ検出する。

　トルクセンサ１４は、複数系統のセンサ信号Ｓａ，Ｓｂを出力するトルクセンサである。トルクセンサ１４は、図示しないセンサコアと、２つのセンサ素子１４ａ，１４ｂとを備えている。センサコアは、トーションバー１７の捩れに基づき変化する磁束を生成する。センサ素子１４ａ，１４ｂは、磁電変換素子であるホールＩＣからなり、センサコアの周りにそれぞれ配置されている。ステアリングシャフト３にトルクが入力されてトーションバー１７が捩れると、各センサ素子１４ａ，１４ｂを通過する磁束が変化する。トルクセンサ１４は、磁束変化に伴い変化する各センサ素子１４ａ，１４ｂからの出力電圧を、センサ信号Ｓａ，ＳｂとしてＥＣＵ１１に出力する。ＥＣＵ１１は、各センサ素子１４ａ，１４ｂから出力されるセンサ信号Ｓａ，Ｓｂに基づいて、操舵トルクτを検出する。

　ステアリングセンサ１６は、磁気式の回転角センサである。ステアリングセンサ１６は、コラムシャフト３ａに固定された回転子１８と、センサ素子１９とを備えている。センサ素子１９は、ホールＩＣからなり、回転子１８に近接して配置されている。回転子１８は、トルクセンサ１４とステアリングホイール２との間に配置されている。センサ素子１９は、回転子１８の回転に伴う磁束変化を検出する。ＥＣＵ１１は、センサ素子１９から出力されるセンサ信号に基づいて、操舵角θｓを検出する。

　ＥＣＵ１１は、操舵トルクτ、及び車速センサ１５により検出される車速Ｖに基づいて目標アシスト力を演算する。ＥＣＵ１１は、目標アシスト力をＥＰＳアクチュエータ１０に発生させるべくモータ１２に駆動電力を供給する。こうして、ＥＣＵ１１は、操舵系に付与されるアシスト力を制御するためのアシスト制御を実行する。

　次に、電動パワーステアリング装置１のアシスト制御及びアシスト継続制御について図２及び図３を参照して説明する。

　図２に示すように、ＥＣＵ１１は、モータ制御信号を出力するマイクロコンピュータ（以下、ＣＰＵという）２１と、モータ制御信号に基づいてモータ１２に駆動電力を供給する駆動回路２２とを備えている。ＣＰＵ２１は、電流指令値演算部２３、モータ制御信号出力部２４、及びトルク演算手段としての操舵トルク演算部２５を備えている。電流指令値演算部２３は、アシスト制御部２６、及び操舵角θｓを微分処理して操舵速度ωｓを算出する微分器Ｓを備えている。図３に示すように、アシスト制御部２６は、基本アシスト制御量演算部２８、及び制御量制限処理部２９を備えている。

　操舵トルク演算部２５は、トルクセンサ１４から出力されるセンサ信号Ｓａ，Ｓｂの異常を検出する。操舵トルク演算部２５は、センサ信号Ｓａ，Ｓｂの異常の有無に基づいて、トルクセンサ１４に故障が生じたか否かを判定する。操舵トルク演算部２５がセンサ信号Ｓａ，Ｓｂの異常を検出しない場合、ＥＣＵ１１は、通常のアシスト制御を実行する。

　アシスト制御を実行するため、ＣＰＵ２１は、所定のサンプリング周期で、操舵トルクτ、車速Ｖ、操舵角θｓ及び横方向加速度ｇをそれぞれ検出する。操舵トルク演算部２５は、トルクセンサ１４から出力されるセンサ信号Ｓａ，Ｓｂに基づいて、操舵トルクτを演算する。上述したように、トルクセンサ１４は、ホールＩＣを用いた磁気式のトルクセンサである。このため、操舵トルク演算部２５は、操舵トルクτを高精度に演算するため、２系統のセンサ信号Ｓａ，Ｓｂを用いた補正処理（温度特性等）を行なう。

　電流指令値演算部２３は、操舵トルクτ及び車速Ｖ等に基づいてアシスト制御量ε*を演算する。具体的には、操舵トルクτ、車速Ｖ、及び横方向加速度ｇがアシスト制御部２６に入力される。アシスト制御部２６では、図３に示すように、基本アシスト制御量演算部２８が、操舵トルクτ、及び車速Ｖに基づいて基本アシスト制御量ε_aｓを演算する。尚、基本アシスト制御量ε_aｓは、操舵トルクτに対して適切な大きさの目標アシスト力を発生させるための基礎成分となる。

　アシスト制御部２６は、操舵トルクτの絶対値が大きいほど、より大きな値の絶対値を有する基本アシスト制御量ε_ａｓを演算する。つまり、アシスト制御部２６は、操舵トルクτの絶対値が大きいほど、より大きなアシスト力が操舵系に付与されるように基本アシスト制御量ε_ａｓを演算する。また、基本アシスト制御量ε_ａｓの演算には、車速感応型の３次元マップが用いられる。アシスト制御部２６は、車速Ｖが小さいほど、より大きな値の絶対値を有する基本アシスト制御量ε_ａｓを演算する。

　図２に示すように、電流指令値演算部２３は、基本アシスト制御量ε_ａｓから演算されるアシスト制御量ε*に基づいて、目標アシスト力に対応する電流指令値Ｉ*を演算する。モータ制御信号出力部２４には、電流指令値演算部２３から電流指令値Ｉ*が入力されると共に、電流センサ２７により検出されるモータ１２の実電流値Ｉが入力される。モータ制御信号出力部２４は、電流指令値Ｉ*に実電流値Ｉを追従させるべく電流フィードバック制御を実行する。

　モータ制御信号出力部２４は、電流フィードバック制御によりモータ制御信号を生成し、モータ制御信号を駆動回路２２に出力する。モータ制御信号が駆動回路２２に入力されると、駆動回路２２は、モータ制御信号に基づく駆動電力をモータ１２へと供給する。モータ１２が駆動されると、ＥＰＳアクチュエータ１０が作動して、アシスト制御が実行される。また、ＥＣＵ１１は、トルクセンサ１４から出力される複数系統のセンサ信号Ｓａ，Ｓｂに異常が生じた場合のバックアップ制御として、アシスト継続制御を実行する。

　アシスト制御を実行するため、操舵トルク演算部２５は、トルクセンサ１４から出力されるセンサ信号Ｓa，Ｓｂの少なくとも一方に異常を検出した場合、トルクセンサ１４に故障が生じたと判定する。また、操舵トルク演算部２５は、トルクセンサ１４に故障が生じたことを示す異常検出信号Ｓｔｒを、アシスト制御部２６に出力する。センサ信号Ｓａ，Ｓｂの異常は、特許文献２に開示されるように、センサ信号Ｓａ，Ｓｂの値が正常時に取り得る値を逸脱するか否かの判定、並びに、センサ信号Ｓａ，Ｓｂの値及び単位時間当りの変化量等を比較及び判定して検出される。また、トルクセンサ１４の故障は、センサ信号Ｓａ，Ｓｂの異常が所定時間継続しているか否かに基づいて検出される。

　操舵トルク演算部２５がセンサ信号Ｓａ，Ｓｂのうち一方のみに異常を検出した場合、ＣＰＵ２１は、残る正常なセンサ信号に基づいて操舵トルクτを演算し、アシスト制御を継続する。この場合、２つのセンサ信号Ｓａ，Ｓｂを用いた補正処理は実行されないが、残る正常なセンサ信号を用いて操舵トルク演算部２５が操舵トルクτを演算すると共に、操舵トルクτに基づいて電流指令値演算部２３が電流指令値Ｉ*を演算及び出力し続ける。このため、車速Ｖ、及び操舵トルクτが、基本アシスト制御量演算部２８に入力される。基本アシスト制御量演算部２８は、車速Ｖ、操舵トルクτに基づき基本アシスト制御量ε_ａｓを演算すると共に、基本アシスト制御量ε_ａｓを制御量制限処理部２９に出力する。

　図３に示すように、制御量制限処理部２９には、基本アシスト制御量ε_ａｓの他、車速センサ１５により検出された車速Ｖと、横方向加速度センサ２０により検出された横方向加速度ｇと、操舵トルク演算部２５が出力する異常検出信号Ｓｔｒとが入力される。制御量制限処理部２９は、センサ信号Ｓａ，Ｓｂのうち一方のみに異常が検出された場合、基本アシスト制御量ε_ａｓの上限値及び下限値を設定するアシスト制限処理を実行する。また、制御量制限処理部２９は、車速Ｖに基づいて、基本アシスト制御量ε_ａｓの制限処理の要否も判定する。具体的には、車速Ｖが所定の速度Ｖ０以上である場合、制御量制限処理部２９は、基本アシスト制御量ε_ａｓの制限処理を実行する。一方、車速Ｖが所定の速度Ｖ０未満である場合、制御量制限処理部２９は、基本アシスト制御量ε_ａｓの制限処理を実行しない。

　制御量制限処理部２９は、横方向加速度ｇに応じてアシスト制限処理を実行する。具体的には、制御量制限処理部２９は、予め設定された横方向加速度ｇ－アシスト制御量制限値マップｍｐ１を用いて、基本アシスト制御量ε_ａｓの制限処理を実行する。マップｍｐ１は、横軸を横方向加速度ｇとし、縦軸を基本アシスト制御量とするマップであり、基本アシスト制御量ε_ａｓを所定の範囲内に制限するように設定されている。

　マップｍｐ１は、横方向加速度ｇの絶対値が大きくなるに従い基本アシスト制御量ε_ａｓが大きくなるように設定されている。つまり、横方向加速度ｇが正の値である場合、基本アシスト制御量ε_ａｓの上限値が正の方向に増加し、横方向加速度ｇが負の値である場合、基本アシスト制御量ε_ａｓの下限値が負の方向に増加するように設定されている。尚、横方向加速度ｇが０に近い中立位置付近では、基本アシスト制御量ε_ａｓの上限値及び下限値がそれぞれ一定値を有するように設定されている。

　制御量制限処理部２９は、横方向加速度ｇに対応して所定の範囲内に制限された基本アシスト制御量ε_ａｓを、制限処理後の基本アシスト制御量ε_ａｓ’として決定する。更に、アシスト制御部２６は、システム安定化制御や外乱抑制制御等の補償制御により演算された各種制御量を制限処理後の基本アシスト制御量ε_ａｓ'に加算して、アシスト制御量ε*を演算する。アシスト制御部２６は、アシスト制御量ε*に基づいて電流指令値Ｉ*を演算し、モータ制御信号出力部２４に出力する。そして、モータ制御信号出力部２４は、電流指令値Ｉ*に実電流値Ｉを追従させるべく電流フィードバック制御を実行してモータ制御信号を生成し、駆動回路２２は、モータ制御信号に基づく駆動電力をモータ１２へと供給する。

　ＥＣＵ１１は、トルクセンサ１４から出力される複数系統のセンサ信号Ｓａ，Ｓｂにおいて正常な信号が検出されない場合のフェールセーフとして、アシスト停止制御を実行する。即ち、操舵トルク演算部２５がセンサ信号Ｓａ，Ｓｂの両方に異常を検出し、所定時間経過後にトルクセンサ１４が故障したと判定した場合、ＥＣＵ１１は、アシスト停止制御を実行する。アシスト停止制御が実行されると、ＥＣＵ１１は、操舵系に付与されるアシスト力を漸減しながら、速やかにアシスト制御を停止する。

　次に、アシスト制御の制御フローについて図４を参照して説明する。制御フローは、ＣＰＵ２１により所定のサンプリング周期で繰り返し実行される。

　図４に示すように、まず、ＣＰＵ２１は、トルクセンサ１４、車速センサ１５、ステアリングセンサ１６及び横方向加速度センサ２０等の各種センサから出力される信号を読み込む（ステップＳ５０１）。次に、ＣＰＵ２１は、各種センサから出力される信号に基づいて、アシスト制御量演算処理を実行する（ステップＳ５０２）。続いて、ＣＰＵ２１は、アシスト制御量演算処理により演算されたアシスト制御量ε*に基づいて、電流指令値Ｉ*を演算する（ステップＳ５０３）。

　次に、ＣＰＵ２１は、電流指令値Ｉ*と実電流値Ｉとを用いて電流フィードバック制御を実行し、モータ制御信号を演算する（ステップＳ５０４）。ＣＰＵ２１は、モータ制御信号を駆動回路２２に出力して、モータ１２を駆動する（ステップＳ５０５）。ＣＰＵ２１は、イグニッションスイッチがオン・オフに基づいて、制御フローを終了させるか否かを判断する（ステップＳ５０６）。イグニッションスイッチがオンされている場合（ステップＳ５０６：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、制御フローを終了させずに、ステップＳ５０１に戻り、制御フローを実行する。イグニッションスイッチがオフされている場合（ステップＳ５０６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、制御フローを終了させる。

　次に、アシスト継続制御の制御フローについて図５を参照して説明する。

　図５に示すように、ＣＰＵ２１は、まず、トルクセンサ１４の故障の有無を判定する（ステップＳ６０１）。次に、ＣＰＵ２１は、トルクセンサ１４から出力されるセンサ信号Ｓａ，Ｓｂのうち一方のみが異常であるか否かを判定する（ステップ６０２）。センサ信号Ｓａ，Ｓｂのうち一方のみが異常である場合（ステップ６０２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、アシスト継続制御を実行する（ステップ６０３）。そして、ＣＰＵ２１は、車速Ｖ及び操舵トルクτに基づくアシストマップを用いて、基本アシスト制御量ε_ａｓを演算する（ステップ６０４）。

　続いて、ＣＰＵ２１は、車速Ｖが所定の速度以上であるか否かを判定する（ステップ６０５）。車速Ｖが所定の速度以上である場合（ステップ６０５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、基本アシスト制御量ε_ａｓの制限処理を実行する（ステップ６０６）。ＣＰＵ２１は、システム安定化制御演算（ステップ６０７）、外乱抑制制御演算（ステップ６０８）、及びその他の補償制御演算（ステップ６０９）を順に実行する。そして、ＣＰＵ２１は、各種制御量を制限処理後の基本アシスト制御量ε_ａｓ‘に加算して、アシスト制御量ε*を演算する（ステップ６１０）。一方、車速Ｖが所定の速度未満の場合（ステップ６０５：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、基本アシスト制御量ε_ａｓの制限処理を実行せずに、ステップ６０７にフローを移行させる。

　センサ信号Ｓａ，Ｓｂのうち一方のみが異常であると判定されない場合（ステップ６０２：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、センサ信号Ｓａ，Ｓｂの両方が正常であるか否かを判定する（ステップ６１５）。センサ信号Ｓａ，Ｓｂの両方が正常である場合（ステップ６１５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、通常のアシスト制御を実行する（ステップ６１６）。そして、ＣＰＵ２１は、アシスト制御量演算処理を終了する。一方、センサ信号Ｓａ，Ｓｂの両方が正常でない場合（ステップ６１５：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、センサ信号Ｓａ，Ｓｂの両方が異常であると判定し、アシスト停止制御を実行する（ステップ６１７）。ＣＰＵ２１は、アシスト停止制御を実行して、アシスト制御の制御フローを終了する。

　以上、第１実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

　（１）制御量制限処理部２９は、基本アシスト制御量ε_ａｓの上限値及び下限値を設定するアシスト制限処理を実行する。この構成によれば、制御量制限処理部２９は、トルクセンサ１４から出力される複数系統のセンサ信号Ｓａ，Ｓｂのうち正常なセンサ信号が１系統になった場合、即ち、センサ信号Ｓａ，Ｓｂのうち一方のみに異常を検出した場合に、アシスト制限処理を実行する。このため、残りの正常なセンサ信号に異常が生じて正常なセンサ信号が検出されなくなったとしても、操舵系に付与されるアシスト力の大きさが所定範囲に制限されているため、操舵系に対し意図せぬアシスト力が付与されるのを効果的に抑制することができる。

　（２）一般に、路面から操舵系に入力される反力トルクは、車両に作用する横方向加速度ｇと相関関係を有する。具体的には、車両に作用する横方向加速度ｇが大きくなるほど反力トルクは大きくなる。そのため、横方向加速度ｇが大きくなるほど、運転者は、操舵に際してより大きな操舵トルクを要する。この点を踏まえ、制御量制限処理部２９は、横方向加速度ｇに応じて、アシスト制限処理を実行する。この構成によれば、横方向加速度ｇが大きいときには操舵系に付与される外力が大きいため、操舵系に付与されるアシスト力が大きくなるようにアシスト制御処理が実行される。一方、横方向加速度ｇが小さいときには操舵系に付与される外力が小さいため、操舵系に付与されるアシスト力が小さくなるようにアシスト制御処理が実行される。

　（３）制御量制限処理部２９は、予め設定された横方向加速度ｇ－アシスト制御量制限値マップｍｐ１を用いて、基本アシスト制御量ε_ａｓの制限処理を実行する。この構成によれば、設計仕様に応じて上限値及び下限値を容易に設定することができる。

　（４）制御量制限処理部２９は、車速Ｖに基づいて、基本アシスト制御量ε_ａｓの制限処理の要否も判定する。車速Ｖが所定の速度Ｖ０以上である場合、制御量制限処理部２９は、基本アシスト制御量ε_ａｓの制限処理を実行する。一方、車速Ｖが所定の速度Ｖ０未満である場合、制御量制限処理部２９は、基本アシスト制御量ε_ａｓの制限処理を実行しない。一般に、車速Ｖが低速の場合には、十分な大きさのアシスト力が必要となるため、アシスト制御量を制限する必要性は小さい。この点、この構成によれば、車速Ｖが所定の速度以上の場合に限りアシスト制限処理を実行するため、アシスト力が必要とされる車速域においてのみ、操舵系に対しアシスト力を継続して付与することができる。

　（５）ＥＣＵ１１は、トルクセンサ１４から出力される複数系統のセンサ信号Ｓａ，Ｓｂにおいて正常な信号が検出されない場合のフェールセーフとして、アシスト停止制御を実行する。この構成によれば、正常なセンサ信号が検出されなくなると、ＥＣＵ１１は、アシスト力を漸減させながら、最終的にはアシスト制御を停止する。これにより、トルクセンサ１４から出力される異常なセンサ信号によるアシスト力の急変を防止することができる。よって、ドライバーによるステアリング操作に支障をきたさないようにすることができる。　（第２実施形態）
　以下、本発明の電動パワーステアリング装置を具体化した第２実施形態について図６を参照して説明する。なお、第２実施形態における第１実施形態と同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

　図６に示すように、アシスト制御部１２６は、基本アシスト制御量演算部２８、及び制御量制限処理部１２９を備えている。制御量制限処理部１２９には、基本アシスト制御量ε_ａｓの他、車速センサ１５により検出された車速Ｖと、ステアリングセンサ１６により検出された操舵角θｓと、操舵トルク演算部２５が出力する異常検出信号Ｓｔｒとが入力される。制御量制限処理部１２９は、センサ信号Ｓａ，Ｓｂのうち一方のみに異常が検出された場合、操舵角θｓに応じてアシスト制限処理を実行する。制御量制限処理部１２９は、予め設定された操舵角θｓ－アシスト制御量制限値マップｍｐ２－１～ｍｐ２－３を用いて、基本アシスト制御量ε_ａｓの制限処理を実行する。マップｍｐ２－１～ｍｐ２－３は、横軸を操舵角θｓとし、縦軸を基本アシスト制御量とするマップであり、基本アシスト制御量ε_ａｓを所定の範囲内に制限するように設定されている。　制御量制限処理部１２９は、３つの操舵角θｓ－アシスト制御量制限値マップｍｐ２－１，ｍｐ２－２，ｍｐ２－３を備えている。制御量制限処理部１２９は、車速Ｖに応じて３つのマップのうちから一つのマップを選択すると共に、選択されたマップに基づいてアシスト制限処理を実行する。３つのマップのうち、第１マップｍｐ２－１は、車速Ｖが第１速度Ｖ１以下であるときに選択される操舵角θｓ－アシスト制御量制限値マップである。第２マップｍｐ２－２は、車速Ｖが第１速度Ｖ１よりも速い第２速度Ｖ２であるときに選択される操舵角θｓ－アシスト制御量制限値マップである。第３マップｍｐ２－３は、車速Ｖが第２速度Ｖ２よりも速い第３速度Ｖ３以上であるときに選択される操舵角θｓ－アシスト制御量制限値マップである。この場合、第１速度Ｖ１、第２速度Ｖ２及び第３速度Ｖ３は、１ｋｍ／ｈｒ、５ｋｍ／ｈｒ及び１６ｋｍ／ｈｒにそれぞれ設定されている。

　マップｍｐ２－１～ｍｐ２－３は、操舵角θｓの絶対値が大きくなるに従い基本アシスト制御量ε_ａｓが大きくなるように設定されている。つまり、操舵角θｓが正の値である場合、基本アシスト制御量ε_ａｓの上限値が正の方向に増加し、操舵角θｓが負の値である場合、基本アシスト制御量ε_ａｓの下限値が負の方向に増加するように設定されている。尚、操舵角θｓが０に近い中立位置付近では、基本アシスト制御量ε_ａｓの上限値及び下限値がそれぞれ一定値を有するように設定されている。

　また、車速Ｖが第１速度Ｖ１よりも速く第２速度Ｖ２よりも遅い場合、制御量制限処理部１２９は、第１マップｍｐ２－１と第２マップｍｐ２－２とを補間して得られた上限値及び下限値に基づいて、アシスト制限処理を実行する。車速Ｖが第２速度よりも速く第３速度よりも遅い場合、制御量制限処理部１２９は、第２マップｍｐ２－２と第３マップｍｐ２－３とを補間して得られた上限値及び下限値に基づいて、アシスト制限処理を実行する。

　以上、第２実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

　（６）一般に、路面から操舵系に入力される反力トルクは、ステアリングホイール２の操舵角θｓと相関関係を有する。具体的には、操舵角θｓが大きくなるほど反力トルクは大きくなる。そのため、操舵角θｓが大きくなるほど、運転者は、操舵に際してより大きな操舵トルクを要する。この点を踏まえ、制御量制限処理部１２９は、操舵角θｓに応じて、アシスト制限処理を実行する。これにより、操舵角θｓが大きいときには操舵系に伝わる外力が大きいため、操舵系に付与されるアシスト力が大きくなるようにアシスト制御処理が実行される。操舵角θｓが小さいときには操舵系に伝わる外力が小さいため、操舵系に付与されるアシスト力が小さくなるようにアシスト制御処理が実行される。

　（７）制御量制限処理部１２９は、車速Ｖに応じて３つのマップｍｐ２－１～ｍｐ２－３のうちから一つのマップを選択すると共に、選択されたマップに基づいてアシスト制限処理を実行する。一般に、車速Ｖが低速の場合には、十分な大きさのアシスト力が必要となるため、アシスト制御量を制限する必要性は小さい。また、車速Ｖが高い場合は低い場合よりも、アシスト制御量に制限をかけてアシスト力を付与することが好ましい。この点、この構成によれば、制御量制限処理部１２９は、車速Ｖに応じて選択されたマップｍｐ２－１～ｍｐ２－３に基づいてアシスト制限処理を実行する。これにより、アシスト制御量を制限しながら、車速に対して適切な大きさのアシスト力を操舵系に付与することができる。

　（８）車速Ｖが第１速度Ｖ１よりも速く第２速度Ｖ２よりも遅い場合、制御量制限処理部１２９は、第１マップｍｐ２－１と第２マップｍｐ２－２とを補間して得られた上限値及び下限値に基づいて、アシスト制限処理を実行する。車速Ｖが第２速度Ｖ２よりも速く第３速度Ｖ３よりも遅い場合、制御量制限処理部１２９は、第２マップｍｐ２－２と第３マップｍｐ２－３とを補間して得られた上限値及び下限値に基づいて、アシスト制限処理を実行する。この構成によれば、全ての車速域において、アシスト制御量を適切に制限しながら、意図せぬアシスト力が操舵系に付与されるのを抑制することができる。

　なお、上記各実施形態は、以下のように変更してもよい。

　・上記各実施形態において、基本アシスト制御量ε_aｓの制限処理に１つの横方向加速度ｇ－アシスト制御量制限値マップｍｐ１又は３つの操舵角θｓ－アシスト制御量制限値マップｍｐ２－１～ｍｐ２－３を用いたが、２つ又は４つ以上のマップを用いて基本アシスト制御量ε_aｓの制限処理を実行してもよい。また、マップｍｐ２－１～ｍｐ２－３に対応する第１速度Ｖ１、第２速度Ｖ２及び第３速度Ｖ３は、設計仕様に応じて適宜変更してもよい。

　・上記各実施形態において、横方向加速度ｇ－アシスト制御量制限値マップ又は操舵角θｓ－アシスト制御量制限値マップを１つ備え、そのマップに車速等に応じたゲインをかけることにより、基本アシスト制御量ε_aｓの制限処理を実行してもよい。また、操舵角θｓ－アシスト制御量制限値マップは３次元マップであってもよい。

　・上記各実施形態において、本発明は、２系統のセンサ信号Ｓａ，Ｓｂを出力するトルクセンサ１４に代えて、３系統以上のセンサ信号を出力するトルクセンサ、又は１系統のセンサ信号を出力するトルクセンサを備えた電動パワースタリング装置に適用してもよい。

　・上記各実施形態において、基本アシスト制御量ε_aｓの制限処理は、アシスト継続制御時以外に、通常のアシスト制御時にも実行してもよい。

　・上記各実施形態において、センサ素子１４ａ，１４ｂ及びセンサ素子１９を構成する磁電変換素子は、ホールＩＣ以外の他の素子であってもよい。

　・上記各実施形態において、本発明は、磁気式のトルクセンサ以外の異常検出に適用してもよい。

　・上記各実施形態において、操舵系に付与するアシスト力を示すパラメータとして基本アシスト制御量を用いたが、モータ１２の電流指令値Ｉ＊を用いてもよい。

　・上記各実施形態において、基本アシスト制御量ε_ａｓの制限処理のため横方向加速度ｇや操舵角θｓを用いたが、操舵速度ωｓ、図示しないヨーレートセンサによって検出されるヨーレート等の状態量を用いてもよい。また、これらの状態量を組み合わせて用いてもよい。なお、操舵速度ωｓは、図２に示すように、微分器Ｓにより操舵角θｓを微分処理して算出してもよい。

　・上記各実施形態において、モータ１２にブラシ付き直流モータを用いたが、ブラシレスモータや誘導モータを用いてもよい。特に、操舵速度ωｓに応じてモータトルクを変更する場合、操舵速度ωｓの検出には、ブラシレスモータの回転角センサを利用することが好ましい。

　・上記各実施形態において、本発明は、コラムタイプの電動パワーステアリング装置以外に、ピニオンタイプやラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置に適用してもよい。

Claims (6)

1. モータを駆動源として備え、車両の操舵系にアシスト力を付与する操舵力補助装置と、
   　ステアリングシャフトに設けられたトーションバーの捩れに基づき複数系統のセンサ信号を出力するトルクセンサと、
   　車速を検出する車速センサと、
   　前記トルクセンサから出力されるセンサ信号に基づき操舵トルクを検出するトルク演算手段と、
   　前記操舵力補助装置を制御する制御手段であって、前記操舵トルク及び前記車速に基づいてアシスト制御量を演算すると共に、前記アシスト制御量に基づくアシスト力を前記操舵系に付与するためのアシスト制御を実行する制御手段とを備え、
   　複数系統のセンサ信号のうち正常なセンサ信号が１系統になった場合、前記制御手段は、横方向加速度、操舵角、操舵速度、及びヨーレートのうち少なくともいずれか一つに応じて、前記アシスト制御量の上限値及び下限値を設定するアシスト制限処理を実行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に記載の電動パワーステアリング装置において、
   　前記制御手段は、マップに基づいて、前記アシスト制限処理を実行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１又は２に記載の電動パワーステアリング装置において、
   　前記制御手段は、前記車速が所定の速度以上の場合に前記アシスト制限処理を実行す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２に記載の電動パワーステアリング装置において、
   　前記制御手段は、複数のマップを備え、
   　前記制御手段は、前記車速に応じて前記複数のマップのうちから一つを選択すると共に、選択されたマップに基づいて前記アシスト制限処理を実行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に記載の電動パワーステアリング装置において、
   　複数のマップは、車速が第１速度以下であるときに選択される第１マップと、車速が第１速度よりも速い第２速度であるときに選択される第２マップと、車速が第２速度よりも速い第３速度以上であるときに選択される第３マップとからなり、
   　前記制御手段は、前記車速が第１速度よりも速く前記第２速度よりも遅い場合、前記第１マップと前記第２マップとを補間して得られた上限値及び下限値に基づき前記アシスト制限処理を実行し、前記車速が第２速度よりも速く前記第３速度よりも遅い場合、前記第２マップと前記第３マップとを補間して得られた上限値及び下限値に基づき前記アシスト制限処理を実行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のうちいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
   　複数系統のセンサ信号において正常なセンサ信号が検出されない場合、前記制御手段は、前記アシスト力を漸減させながら前記アシスト制御を停止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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