WO2016042607A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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恭正 瓜生
紳 熊谷
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日本精工株式会社
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    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position

Definitions

  • the present invention relates to an electric power steering apparatus that performs PWM control of a brushless motor by an inverter based on a current command value, performs current control by detecting a rotation angle of the brushless motor, and performs assist control of a steering system.
  • the rotation angle of the brushless motor is detected by the three rotation angle detection systems, and the normal / abnormality (including failure) of each system is diagnosed.
  • the present invention relates to a highly reliable electric power steering apparatus in which assist control is continued using a detection angle of the rotation angle detection system.
  • An electric power steering apparatus that applies a steering assist force (assist force) to a vehicle steering mechanism by a rotational force of a motor is provided with a steering shaft or a rack shaft by a transmission mechanism such as a gear or a belt via a speed reduction mechanism.
  • a steering assist force is applied to the vehicle.
  • Such a conventional electric power steering device (EPS) performs feedback control of the motor current in order to accurately generate the torque of the steering assist force.
  • the motor applied voltage is adjusted so that the difference between the steering assist command value (current command value) and the motor current detection value is small.
  • the adjustment of the motor applied voltage is generally performed by PWM (pulse width). This is done by adjusting the duty of modulation) control.
  • a column shaft (steering shaft, handle shaft) 2 of a handle 1 is a reduction gear 3, universal joints 4a and 4b, a pinion rack mechanism 5, a tie rod 6a, 6b is further connected to the steering wheels 8L and 8R via hub units 7a and 7b. Further, the column shaft 2 is provided with a torque sensor 10 for detecting the steering torque of the handle 1 and a steering angle sensor 14 for detecting the steering angle ⁇ , and the motor 20 for assisting the steering force of the handle 1 is provided with the reduction gear 3.
  • the control unit (ECU) 30 that controls the electric power steering apparatus is supplied with electric power from the battery 13 and also receives an ignition key signal via the ignition key 11.
  • the control unit 30 calculates a current command value of an assist (steering assistance) command based on the steering torque Th detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vel detected by the vehicle speed sensor 12, and compensates the current command value.
  • the current supplied to the motor 20 is controlled by the voltage control command value Vref subjected to.
  • the steering angle sensor 14 is not essential and may not be arranged.
  • the control unit 30 is connected to a CAN (Controller Area Network) 50 that transmits and receives various types of vehicle information, and the vehicle speed Vel can also be received from the CAN 50.
  • the control unit 30 is also connected to a non-CAN 51 that exchanges communications other than the CAN 50, analog / digital signals, radio waves, and the like.
  • the control unit 30 is mainly composed of a CPU (including MCU, MPU, etc.), and general functions executed by programs in the CPU are as shown in FIG.
  • the function and operation of the control unit 30 will be described with reference to FIG. 2.
  • the steering torque Th detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vel detected by the vehicle speed sensor 12 (or from the CAN 50) are expressed as a current command value Iref1.
  • the current command value calculation unit 31 to be calculated is input.
  • the current command value calculation unit 31 calculates a current command value Iref1, which is a control target value of the current supplied to the motor 20, using an assist map or the like based on the input steering torque Th and vehicle speed Vel.
  • the current command value Iref1 is input to the current limiter 33 through the adder 32A, and the current command value Irefm whose maximum current is limited is input to the subtractor 32B, and the deviation I (Irefm) from the fed back motor current value Im.
  • the inverter circuit 37 uses an FET as a drive element, and is configured by an FET bridge circuit.
  • the motor 20 when the motor 20 is a brushless motor, it is necessary to apply a current to the motor coil in accordance with the rotation angle of the motor, and therefore a rotation sensor 21 using a resolver or a magnetoresistive element (MR sensor) is required. Become.
  • the output signal of the rotation sensor 21 is input to the angle detection circuit 22 and processed.
  • the angle detection circuit 22 detects the rotation angle ⁇ , and the angular velocity calculation unit 23 calculates the motor angular velocity ⁇ .
  • a compensation signal CM from the compensation signal generator 34 is added to the adder 32A, and the compensation of the steering system system is performed by adding the compensation signal CM to improve the convergence and inertia characteristics.
  • the compensation signal generation unit 34 adds the self-aligning torque (SAT) 343 and the inertia 342 by the addition unit 344, and further adds the convergence 341 to the addition result by the addition unit 345, and compensates the addition result of the addition unit 345.
  • the signal CM is used.
  • Patent Document 1 discloses a brushless motor control method in which redundancy is provided and reliability is improved.
  • the first sensor group is composed of a plurality of hall sensors, and detects the magnetism of the rotor magnet to detect the rotor rotational position
  • the first sensor group is composed of a plurality of hall sensors arranged on the hall sensor at intervals of a deviation angle.
  • the Hall sensor operates normally, the overlap energization control is performed using both sensor groups. If the Hall sensor fails, the sensor group that does not include the failure sensor is used. The rectangular wave control is implemented.
  • abnormality detection by the comparison of duplication, there is a lack of abnormality detection means when assist control is continued using a rotation sensor of a normal system after a failure of one system, and a highly reliable motor Control cannot be performed. For this reason, in the electric power steering apparatus, means for stopping the assist control after a failure of one system is adopted, and it is a problem that the driver is burdened.
  • the present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to use three rotation angle detection systems and to detect abnormality (including failure) by majority of three detection signals and to detect rotation angle.
  • the present invention calculates a current command value based on at least the steering torque, performs PWM control of the brushless motor by an inverter based on the current command value, performs current control by detecting the rotation angle of the brushless motor, and performs steering.
  • the above-described object of the present invention relates to an electric power steering apparatus configured to perform assist control of the system, and includes three rotation angle detection systems that detect the rotation angle of the brushless motor and the three rotation angle detection systems.
  • An angle diagnosis unit that compares the absolute value of each output difference with a threshold value to diagnose and process normality / abnormality of the rotation angle detection system, and is diagnosed as normal by the angle diagnosis unit This is achieved by continuing the assist control using the output angle of the system.
  • the object of the present invention is that the angle diagnosis unit diagnoses normal when the absolute value of each angle difference is smaller than the threshold value, and diagnoses abnormality when the absolute value of the angle difference is equal to or greater than the threshold value. Or when the absolute value of each angle difference is smaller than the threshold value, any one of the three systems is output as an output angle, or one of the absolute values of each angle difference is When the threshold value is smaller than the threshold, the assist control is continued using the normal two system output angles other than the system diagnosed as abnormal, or the normal two system output angles are diagnosed. By continuing or when the system that diagnoses the abnormality is 2 or more, the assist control is stopped or the sensorless drive is performed, so that Results to be achieved.
  • the rotation angle detection system has three systems, and abnormality (including failure) is detected by the majority of the three detection signals, and any of the rotation angle detection systems becomes abnormal.
  • the abnormal system can be identified instantaneously, and the assist control can be continued by performing highly reliable angle detection using the remaining normal angle detection signals. Since mutual monitoring is possible in the two systems even after the first system abnormality occurs, there is an advantage that the possibility of stopping the assist control is reduced even after the single abnormality occurs. Therefore, the load burden on the driver is reduced.
  • the rotation angle of the brushless motor is detected by three rotation angle detection systems, and the normal / abnormality (including failure) of each system is diagnosed by majority decision.
  • This is a highly reliable electric power steering device in which the assist control is continued using the output angles of the other two rotation angle detection systems.
  • Three rotation angle detection systems are used to detect abnormalities (including faults) by majority of the three detection signals, and even if one of the rotation angle detection systems becomes abnormal, the abnormal system can be instantly identified and the remaining normal Assist control can be continued by performing highly reliable angle detection using a simple angle detection signal.
  • the rotation sensor used in the present invention is a resolver, MR sensor, etc., and the angle signal from each system is assumed to be a digital output such as a SENT communication standard or an analog output corresponding to the angle value.
  • FIG. 3 shows a configuration example of the present invention corresponding to FIG. 2.
  • the brushless motor 20 includes rotation sensors 101, 102, 103 such as a resolver and an MR sensor connected in three systems.
  • Reference numerals 102, 103 are connected to angle detection circuits 111, 112, 113 for processing signals, respectively, and the detected rotation angles ⁇ a, ⁇ b, ⁇ c are output from the angle detection circuits 111, 112, 113.
  • the rotation sensor 101 and the angle detection circuit 111 constitute an a-system rotation angle detection system
  • the rotation sensor 102 and the angle detection circuit 112 constitute a b-system rotation angle detection system
  • the rotation sensor 103 and the angle detection circuit 113 constitute a c
  • a system rotation angle detection system is configured, and a total of three system rotation angle detection systems are configured.
  • the detected rotation angles ⁇ a to ⁇ c from the angle detection circuits 111 to 113 are input to the angle diagnosis unit 100, and a threshold value ⁇ th for abnormality determination is also input to the angle diagnosis unit 100.
  • the angle diagnosis unit 100 diagnoses the normality / abnormality (including failure) of the three rotation angle detection systems based on the input detection angles ⁇ a to ⁇ c and the threshold value ⁇ th, and stops the rotation angle ⁇ , assist control, or sensorless drive
  • An abnormal signal AS for performing is output.
  • the angle diagnosis unit 100 is configured as shown in FIG. 4, the detection angle ⁇ a is input to the difference calculation units 121 and 123, the detection angle ⁇ b is input to the difference calculation units 121 and 122, and the detection angle ⁇ c is the difference calculation. Input to the sections 122 and 123.
  • a predetermined threshold value ⁇ th is input to the comparison units 141 to 143, and the comparison units 141 to 143 respectively compare the absolute values D1 to D3 with the threshold value ⁇ th, and normal / abnormal determination results DS1 to DS3 are determined by the determination unit 120. Is input. Detection rotation angles ⁇ a to ⁇ c are also input to the determination unit 120.
  • the determination unit 120 outputs the angle ⁇ based on the determination results DS1 to DS3, or outputs an abnormal signal AS for assist stop or sensorless driving. Output.
  • the rotation sensors 101 to 103 are rotated at the same time, and the rotation angles ⁇ a to ⁇ c are detected by the angle detection circuits 111 to 113 (step S1).
  • the rotation angle ⁇ b is input to the difference calculation units 121 and 122
  • the rotation angle ⁇ c is input to the difference calculation units 122 and 123, and the following angle diagnosis is performed.
  • the comparison units 141 to 143 compare the absolute values D1 to D3 with the threshold value ⁇ th, and input the determination results DS1 to DS3 to the determination unit 120.
  • the comparisons of the comparison units 141 to 143 are whether or not
  • the determination unit 120 determines whether two or more of
  • ⁇ th are satisfied based on the input determination results DS1 to DS3.
  • Step S3 If two or more are satisfied, the three rotation angle detection systems are normal (Step S4), and the detection angles ⁇ a to ⁇ c of any of the systems are output as the rotation angle ⁇ . (Step S5), thereby continuing the assist control (Step S6).
  • step S10 it is first determined whether or not there is only one expression. If it is determined that there is only one expression (Yes), it is first determined whether or not only
  • step S11 it is determined whether or not only
  • step S20 it is determined whether or not only
  • the order of the comparison determination is arbitrary and can be changed as appropriate.
  • the assist control is continued using one of the rotation angles of the normal system, and the abnormality is compared with the detected value of the other normal system. Is detected.
  • the abnormality signal AS is output and the assist control is stopped, or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-244678.
  • the sensorless drive as disclosed in Japanese Patent Publication (Patent Document 2) is performed (step S30).
  • a torque command value to be applied to the drive target is set, and an addition angle is set to zero the deviation between the detected torque and the torque command value.
  • the motor torque is controlled so that a torque according to the torque command value is applied to the object to be driven, and the motor torque corresponds to the coordinate axis of the rotating coordinate system according to the magnetic pole direction of the rotor. This corresponds to the load angle, which is the amount of deviation from the virtual axis.

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Abstract

【課題】回転角度検出系を３系統として異常検出を行うと共に、回転角度検出系のいずれかが異常となっても瞬時に異常系統を特定でき、残りの正常な角度検出信号を利用して信頼性の高い角度検出を行ってアシスト制御を継続する電動パワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、電流指令値に基づいてインバータによりブラシレスモータをＰＷＭ制御すると共に、ブラシレスモータの回転角度を検出して電流制御を行い、操舵系をアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置において、ブラシレスモータの回転角度を検出する３系統の回転角度検出系と、３系統の回転角度検出系から出力される各角度の差の絶対値を閾値と比較して、回転角度検出系の正常／異常を診断して処理する角度診断部とを具備し、角度診断部で正常と診断された系統の出力角度を用いてアシスト制御を継続する。

Description

電動パワーステアリング装置
　本発明は、電流指令値に基づいてインバータによりブラシレスモータをＰＷＭ制御すると共に、ブラシレスモータの回転角度を検出して電流制御を行い、操舵系をアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置に関し、特にブラシレスモータの回転角度の検出を３系統の回転角度検出系で行うと共に、各系統の正常／異常（故障を含む）を診断し、１系統のみの異常である場合には他の２系統の回転角度検出系の検出角度を用いてアシスト制御を継続するようにした信頼性の高い電動パワーステアリング装置に関する。
　車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力（アシスト力）を付与する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機構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。かかる従来の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値（電流指令値）とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティの調整で行っている。
　電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θを検出する舵角センサ１４が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｅｌとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによってモータ２０に供給する電流を制御する。舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良い。
　コントロールユニット３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller Area Network）５０が接続されており、車速ＶｅｌはＣＡＮ５０から受信することも可能である。また、コントロールユニット３０には、ＣＡＮ５０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ５１も接続されている。
　コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（ＭＣＵ、ＭＰＵ等も含む）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図２のようになる。
　図２を参照してコントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈ及び車速センサ１２で検出された（若しくはＣＡＮ５０からの）車速Ｖｅｌは、電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する電流指令値演算部３１に入力される。電流指令値演算部３１は、入力された操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｅｌに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部３２Ａを経て電流制限部３３に入力され、最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部３２Ｂに入力され、フィードバックされているモータ電流値Ｉｍとの偏差Ｉ（Ｉｒｅｆｍ－Ｉｍ）が演算され、その偏差Ｉが操舵動作の特性改善のためのＰＩ制御部３５に入力される。ＰＩ制御部３５で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部３６に入力され、更に駆動部としてのインバータ３７を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０の電流値Ｉｍはモータ電流検出器３８で検出され、減算部３２Ｂにフィードバックされる。インバータ回路３７は駆動素子としてＦＥＴが用いられ、ＦＥＴのブリッジ回路で構成されている。
　また、モータ２０がブラシレスモータである場合には、モータの回転角度に応じてモータコイルに電流を通電させる必要があるため、レゾルバや磁気抵抗素子（ＭＲセンサ）を用いた回転センサ２１が必要となる。回転センサ２１の出力信号は角度検出回路２２に入力されて処理され、角度検出回路２２で回転角度θを検出し、更に角速度演算部２３でモータ角速度ωを演算するようになっている。
　加算部３２Ａには補償信号生成部３４からの補償信号ＣＭが加算されており、補償信号ＣＭの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部３４は、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）３４３と慣性３４２を加算部３４４で加算し、その加算結果に更に収れん性３４１を加算部３４５で加算し、加算部３４５の加算結果を補償信号ＣＭとしている。
　このような電動パワーステアリング装置で高い操作性と信頼性が求められる場合には、回転角検出手段の高い精度、高い故障検出性が要求される。このため、角度検出手段の２系統化、センサモジュールからＥＣＵへの信号伝達手段のディジタル化（ＳＥＮＴ(Single Edge Nibble Transmission)規格などノイズに強いため）の要求が強まっている。
　例えば特開２００４－１９４４９０号公報（特許文献１）には、冗長性を持たせて信頼性を向上したブラシレスモータの制御方法が開示されている。即ち、複数のホールセンサから成り、ロータマグネットの磁気を検知してロータ回転位置を検出する第１のセンサ群と、ホールセンサに偏倚角だけ間隔をあけて配置された複数のホールセンサから成る第２のセンサ群を設け、ホールセンサが正常に作動するときは、両センサ群を用いてオーバーラップ通電制御を行い、ホールセンサが故障した場合には、故障センサを含まない方のセンサ群を用いて矩形波制御を実施している。
特開２００４－１９４４９０号公報 特開２０１１－２４４６７８号公報
　しかしながら、２重化の比較による故障（異常）検出では、１系統が故障した後に、正常な系統の回転センサを用いてアシスト制御を継続する場合の異常検出の手段が乏しく、信頼性の高いモータ制御を実施できない。このため、電動パワーステアリング装置では、１系統故障した後にアシスト制御を停止する手段が採用されており、運転者に負担がかかることが課題となっている。
　本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、回転角度検出系を３系統とし、３検出信号の多数決で異常（故障を含む）検出を行うと共に、回転角度検出系のいずれかが異常となっても瞬時に異常系統を特定でき、残りの正常な角度検出信号を利用して信頼性の高い角度検出を行ってアシスト制御を継続できる機能を具備した電動パワーステアリング装置を提供することにある。
　本発明は、少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてインバータによりブラシレスモータをＰＷＭ制御すると共に、前記ブラシレスモータの回転角度を検出して電流制御を行い、操舵系をアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記ブラシレスモータの回転角度を検出する３系統の回転角度検出系と、前記３系統の回転角度検出系から出力される各角度の差の絶対値を閾値と比較して、前記回転角度検出系の正常／異常を診断して処理する角度診断部とを具備し、前記角度診断部で正常と診断された系統の出力角度を用いて前記アシスト制御を継続することにより達成される。
　本発明の上記目的は、前記角度診断部は、各角度差の絶対値が前記閾値より小さいときに正常と診断し、前記各角度の差の絶対値が前記閾値以上のときに異常と診断することにより、或いは前記各角度差の絶対値が全て前記閾値より小さいとき、前記３系統のいずれかを出力角度として出力するようになっていることにより、或いは前記各角度差の絶対値の１つが前記閾値より小さいとき、異常と診断した系統以外の正常な２系統の出力角度を用いて前記アシスト制御を継続するようになっていることにより、或いは前記正常な２系統の出力角度について異常診断を継続することにより、或いは前記異常と診断する系統が２以上であるとき、前記アシスト制御を停止するか又はセンサレス駆動を実施するようになっていることにより、より効果的に達成される。
　本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、回転角度検出系を３系統とし、３検出信号の多数決で異常（故障を含む）検出を行うと共に、回転角度検出系のいずれかが異常となっても瞬時に異常系統を特定でき、残りの正常な角度検出信号を利用して信頼性の高い角度検出を行ってアシスト制御を継続できる。１系統目の異常発生後も２系統で相互監視が可能なため、１重異常発生後もアシスト制御停止の可能性が減少する利点がある。そのため、運転者への負荷負担も軽減される。
電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。 電動パワーステアリング装置の制御系の構成例を示すブロック図である。 本発明の構成例を示すブロック線図である。 本発明に係る診断制御部の構成例を示すブロック図である。 本発明の動作例を示すフローチャートの一部である。 本発明の動作例を示すフローチャートの一部である。
　本発明は、ブラシレスモータの回転角度の検出を３系統の回転角度検出系で行うと共に、各系統の正常／異常（故障を含む）を多数決で診断し、１系統のみの異常である場合には他の２系統の回転角度検出系の出力角度を用いてアシスト制御を継続するようにした信頼性の高い電動パワーステアリング装置である。回転角度検出系を３系統とし、３検出信号の多数決で異常（故障を含む）検出を行うと共に、回転角度検出系のいずれかが異常となっても瞬時に異常系統を特定でき、残りの正常な角度検出信号を利用して信頼性の高い角度検出を行ってアシスト制御を継続できる。
　本発明で使用する回転センサはレゾルバ、ＭＲセンサ等であり、それぞれの系統からの角度信号はＳＥＮＴ通信規格などのディジタル出力、又は角度値に応じたアナログ出力を想定する。
　以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
　図３は本発明の構成例を図２に対応させて示しており、ブラシレスモータ２０にはレゾルバ、ＭＲセンサ等の回転センサ１０１，１０２，１０３が３系統に連結されており、回転センサ１０１，１０２，１０３にはそれぞれ信号を処理する角度検出回路１１１，１１２，１１３が接続されており、角度検出回路１１１，１１２，１１３から検出回転角度θａ，θｂ，θｃが出力される。回転センサ１０１及び角度検出回路１１１でａ系統の回転角度検出系を構成し、回転センサ１０２及び角度検出回路１１２でｂ系統の回転角度検出系を構成し、回転センサ１０３及び角度検出回路１１３でｃ系統の回転角度検出系を構成し、全体で３系統の回転角度検出系を構成している。
　角度検出回路１１１～１１３からの検出回転角度θａ～θｃは角度診断部１００に入力され、角度診断部１００には異常判定用の閾値θｔｈも入力されている。角度診断部１００は入力された検出角度θａ～θｃ及び閾値θｔｈに基づいて３系統の回転角度検出系の正常／異常（故障を含む）を診断し、回転角度θ又はアシスト制御の停止若しくはセンサレス駆動を実施する異常信号ＡＳを出力する。
　角度診断部１００は例えば図４に示すような構成であり、検出角度θａは差演算部１２１及び１２３に入力され、検出角度θｂは差演算部１２１及び１２２に入力され、検出角度θｃは差演算部１２２及び１２３に入力される。差演算部１２１で演算された差ｄ１（＝θａ－θｂ）は、絶対値部１３１で絶対値Ｄ１（＝｜θａ－θｂ｜）にされて比較部１４１に入力される。また、差演算部１２２で演算された差ｄ２（＝θｂ－θｃ）は、絶対値部１３２で絶対値Ｄ２（＝｜θｂ－θｃ｜）にされて比較部１４２に入力され、差演算部１２３で演算された差ｄ３（＝θｃ－θａ）は、絶対値部１３３で絶対値Ｄ３（＝｜θｃ－θａ｜）にされて比較部１４３に入力される。比較部１４１～１４３には所定の閾値θｔｈが入力されており、それぞれ比較部１４１～１４３で絶対値Ｄ１～Ｄ３と閾値θｔｈとが比較され、正常／異常の判定結果ＤＳ１～ＤＳ３が判定部１２０に入力される。判定部１２０には検出回転角度θａ～θｃも入力されており、判定部１２０は、判定結果ＤＳ１～ＤＳ３に基づいて角度θを出力するか、或いはアシスト停止又はセンサレス駆動のための異常信号ＡＳを出力する。
　このような構成において、その動作例を図５及び図６のフローチャートを参照して説明する。
　アシスト制御のためにブラシレスモータ２０が駆動されると、同時に回転センサ１０１～１０３も回転し、角度検出回路１１１～１１３によって回転角度θａ～θｃが検出され（ステップＳ１）、回転角度θａは角度診断部１００内の差演算部１２１及び１２３に入力され、回転角度θｂは差演算部１２１及び１２２に入力され、回転角度θｃは差演算部１２２及び１２３に入力され、以下のような角度診断が実施される（ステップＳ２）。即ち、差演算部１２１は差ｄ１（＝θａ－θｂ）を演算し、絶対値部１３１は差ｄ１の絶対値Ｄ１（＝｜θａ－θｂ｜）を求めて比較部１４１に入力する。また、差演算部１２２は差ｄ２（＝θｂ－θｃ）を演算し、絶対値部１３２は差ｄ２の絶対値Ｄ２（＝｜θｂ－θｃ｜）を求めて比較部１４２に入力し、差演算部１２３は差ｄ３（＝θｃ－θａ）を演算し、絶対値部１３３は差ｄ３の絶対値Ｄ３（＝｜θｃ－θａ｜）を求めて比較部１４３に入力する。そして、比較部１４１～１４３は絶対値Ｄ１～Ｄ３と閾値θｔｈを比較し、その判定結果ＤＳ１～ＤＳ３を判定部１２０に入力する。比較部１４１～１４３の比較はそれぞれ｜θａ－θｂ｜＜θｔｈであるか否か、｜θｂ－θｃ｜＜θｔｈであるか否か、｜θｃ－θａ｜＜θｔｈであるか否かであり、その結果が判定結果ＤＳ１～ＤＳ３となっている。
　判定部１２０は、入力された判定結果ＤＳ１～ＤＳ３に基づいて、｜θａ－θｂ｜＜θｔｈ、｜θｂ－θｃ｜＜θｔｈ、｜θｃ－θａ｜＜θｔｈの２つ以上が成立するか否かを判定し（ステップＳ３）、２つ以上が成立する場合には３系統の回転角度検出系が正常であり（ステップＳ４）、いずれかの系統の検出角度θａ～θｃを回転角度θとして出力し（ステップＳ５）、これによりアシスト制御を継続する（ステップＳ６）。
　一方、上記ステップＳ３において、２つ以上が成立していないと判定された場合には、先ず成立式が１つであるか否かを判定する（ステップＳ１０）。成立式が１つであると判定された場合（Ｙｅｓの場合）、最初に｜θａ－θｂ｜＜θｔｈのみが成立するか否かを判定し（ステップＳ１１）、｜θａ－θｂ｜＜θｔｈのみが成立する場合には系統ｃの異常と判定し（ステップＳ１２）、以後は系統ａ，ｂの信号、つまり回転角度θａ、θｂを使用してアシスト制御を継続する（ステップＳ１３）。
　上記ステップＳ１１においてＮｏと判定された場合には、｜θｂ－θｃ｜＜θｔｈのみが成立するか否かを判定し（ステップＳ２０）、｜θｂ－θｃ｜＜θｔｈのみが成立する場合（Ｙｅｓの場合）には系統ａの異常と判定し（ステップＳ２１）、以後は系統ｂ，ｃの信号、つまり回転角度θｂ、θｃを使用してアシスト制御を継続する（ステップＳ２２）。
　また、上記ステップＳ２０においてＮｏと判定された場合には、｜θｃ－θａ｜＜θｔｈのみが成立するか否かを判定し（ステップＳ２３）、｜θｃ－θａ｜＜θｔｈのみが成立する場合（Ｙｅｓの場合）には系統ｂの異常と判定し（ステップＳ２４）、以後は系統ｃ，ａの信号、つまり回転角度θｃ、θａを使用してアシスト制御を継続する（ステップＳ２５）。なお、上記比較判定の順番は任意であり、適宜変更可能である。
　上述のように３系統中異常な系統が判断された場合は、正常な系統のいずれかの回転角度を使用してアシスト制御を継続し、正常なもう１系統の検出値と相互比較して異常を検出する。この結果、更に異常検出された場合、つまり上記ステップＳ１０においてＮｏの場合、又は上記ステップＳ２３においてＮｏの場合には、異常信号ＡＳを出力してアシスト制御を停止するか、或いは特開２０１１－２４４６７８号公報（特許文献２）に開示されているようなセンサレス駆動を実施する（ステップＳ３０）。
　センサレス駆動は、例えば、駆動対象に加えられるモータトルク以外のトルクが検出され、駆動対象に作用させるべきトルク指令値が設定され、検出トルクとトルク指令値との偏差をゼロにすべく加算角が演算され、これにより、トルク指令値に応じたトルクが駆動対象に加えられる状態となるように、モータトルクが制御されるものであり、モータトルクは、ロータの磁極方向に従う回転座標系の座標軸と仮想軸とのずれ量である負荷角に対応している。
１　　　　　　　　　　ハンドル
２　　　　　　　　　　コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
１０　　　　　　　　　トルクセンサ
１２　　　　　　　　　車速センサ
１４　　　　　　　　　舵角センサ
２０　　　　　　　　　モータ（ブラシレスモータ）
３０　　　　　　　　　コントロールユニット（ＥＣＵ）
３１　　　　　　　　　電流指令値演算部
３３　　　　　　　　　電流制限部
３４　　　　　　　　　補償信号生成部
３５　　　　　　　　　ＰＩ制御部
３６　　　　　　　　　ＰＷＭ制御部
３７　　　　　　　　　インバータ
５０　　　　　　　　　ＣＡＮ
１００　　　　　　　　角度診断部
１０１～１０３　　　　回転センサ
１１１～１１３　　　　角度検出回路
１２０　　　　　　　　判定部
１２１～１２３　　　　差演算部
１３１～１３３　　　　絶対値部
１４１～１４３　　　　比較部　　　

Claims (6)

  1. 少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてインバータによりブラシレスモータをＰＷＭ制御すると共に、前記ブラシレスモータの回転角度を検出して電流制御を行い、操舵系をアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置において、
    前記ブラシレスモータの回転角度を検出する３系統の回転角度検出系と、前記３系統の回転角度検出系から出力される各角度の差の絶対値を閾値と比較して、前記回転角度検出系の正常／異常を診断して処理する角度診断部とを具備し、
    前記角度診断部で正常と診断された系統の出力角度を用いて前記アシスト制御を継続することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  2. 前記角度診断部は、各角度差の絶対値が前記閾値より小さいときに正常と診断し、前記各角度の差の絶対値が前記閾値以上のときに異常と診断する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
  3. 前記各角度差の絶対値が全て前記閾値より小さいとき、前記３系統のいずれかを出力角度として出力するようになっている請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
  4. 前記各角度差の絶対値の１つが前記閾値より小さいとき、異常と診断した系統以外の正常な２系統の出力角度を用いて前記アシスト制御を継続するようになっている請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
  5. 前記正常な２系統の出力角度について異常診断を継続する請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
  6. 前記異常と診断する系統が２以上であるとき、前記アシスト制御を停止するか又はセンサレス駆動を実施するようになっている請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
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