WO2017068895A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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WO2017068895A1
WO2017068895A1 PCT/JP2016/077588 JP2016077588W WO2017068895A1 WO 2017068895 A1 WO2017068895 A1 WO 2017068895A1 JP 2016077588 W JP2016077588 W JP 2016077588W WO 2017068895 A1 WO2017068895 A1 WO 2017068895A1
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steering
torque
electric power
estimated
intervention
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PCT/JP2016/077588
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修 宮谷
久純 石川
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Ｋｙｂ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electric power steering apparatus.
  • JP2015-20604A has a steering operation by a driver when an intervention operation by a driver is detected during target tracking control in which automatic steering along a target course set in a traveling lane is realized by a motor. Is shifted to assist control in which the motor is assisted by a motor.
  • the intervention operation by the driver is determined based on the steering torque detected by the torque sensor. Therefore, if the torque sensor fails during the target tracking control, it is possible to forcibly cancel the target tracking control. However, for example, if the torque sensor fails during lane keep control by target tracking control, it is dangerous to forcibly cancel target tracking control regardless of the driver's intention. Even if the torque sensor fails, it is safer to continue the target tracking control.
  • An object of the present invention is to provide an electric power steering device capable of continuing automatic steering even when a torque sensor fails.
  • an electric power steering device that acts on a steering shaft that rotates in accordance with a steering operation by a driver, a torsion bar that constitutes a part of the steering shaft, and the torsion bar.
  • a torque sensor for detecting a steering torque; an electric motor that selectively performs steering assistance based on a detection result of the torque sensor; and automatic steering based on information outside the vehicle; a failure determination unit that determines failure of the torque sensor;
  • An intervention determination unit that determines a steering intervention operation by a driver when the torque sensor fails during automatic steering, and when the intervention determination unit determines that a steering intervention operation has been performed Automatic steering is released.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an electric power steering apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a control block diagram of the electric power steering apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a control block diagram of the electric power steering apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the steering angle and the steering torque.
  • FIG. 5 is a map diagram showing the relationship between the steering angular velocity and the correction coefficient.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating hysteresis of the estimated steering torque.
  • FIG. 7 is a map of hysteresis correction values.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a procedure for determining whether or not to correct the estimated steering torque based on the hysteresis correction value.
  • an electric power steering apparatus 100 includes an input shaft 2 that rotates in response to an operation of a steering wheel 1 by a driver (hereinafter referred to as “steering operation”), and a rack that steers wheels 6.
  • An output shaft 3 linked to the shaft 5 and a torsion bar 4 connecting the input shaft 2 and the output shaft 3 are provided.
  • a steering shaft 7 is configured by the input shaft 2, the output shaft 3, and the torsion bar 4.
  • a pinion gear 3a that meshes with a rack gear 5a formed on the rack shaft 5 is formed below the output shaft 3.
  • the electric power steering apparatus 100 includes an electric motor 10 that is a power source for assisting the steering of the steering wheel 1 by the driver, a speed reducer 11 that decelerates and transmits the rotation of the electric motor 10 to the steering shaft 7, and driving.
  • a torque sensor 12 that detects a steering torque that acts on the torsion bar 4 by relative rotation of the input shaft 2 and the output shaft 3 in response to a steering operation by a person, and a controller 30 that controls the electric motor 10.
  • the electric motor 10 is provided with a motor rotation angle sensor 10 a that acquires the rotation angle of the electric motor 10.
  • the motor rotation angle sensor 10a is configured by a resolver.
  • the reducer 11 includes a worm shaft 11a connected to the output shaft of the electric motor 10 and a worm wheel 11b connected to the output shaft 3 and meshing with the worm shaft 11a. Torque output by the electric motor 10 is transmitted from the worm shaft 11 a to the worm wheel 11 b and applied to the output shaft 3.
  • the steering torque applied to the input shaft 2 in accordance with the steering operation by the driver is detected by the torque sensor 12, and the torque sensor 12 outputs a voltage signal corresponding to the steering torque to the controller 30.
  • the controller 30 calculates the torque output from the electric motor 10 based on the voltage signal from the torque sensor 12, and controls the driving of the electric motor 10 so that the torque is generated.
  • the electric power steering apparatus 100 detects the steering torque applied to the input shaft 2 with the torque sensor 12, and controls the drive of the electric motor 10 with the controller 30 based on the detection result. Assist the steering operation.
  • the torque sensor 12 is connected to the controller 30 through two systems, a main system and a sub system.
  • the input shaft 2 is provided with a steering angle sensor 15 as a steering angle acquisition unit that acquires a steering angle (absolute steering angle) that is a rotation angle of the steering wheel 1. Since the rotation angle of the input shaft 2 is equal to the steering angle of the steering wheel 1, the steering angle of the steering wheel 1 can be obtained by detecting the rotation angle of the input shaft 2 by the steering angle sensor 15. The detection result of the steering angle sensor 15 is output to the controller 30.
  • the steering angle sensor 15 includes a center gear that rotates integrally with the input shaft 2 and two outer gears that mesh with the center gear. Based on the change in magnetic flux accompanying the rotation of the two outer gears, The rotation angle of the center gear, that is, the rotation angle of the input shaft 2 is calculated.
  • the controller 30 is detected by a CPU that controls the operation of the electric motor 10, a ROM that stores control programs and setting values necessary for the processing operation of the CPU, and various sensors such as the torque sensor 12 and the steering angle sensor 15. And a RAM for temporarily storing information.
  • the electric motor 10 assists the steering operation by the driver based on the detection result of the torque sensor 12, and automatically steers based on information outside the vehicle without depending on the steering operation of the driver. It is also possible. Thus, the electric motor 10 selectively performs steering assistance based on the detection result of the torque sensor 12 and automatic steering based on information outside the vehicle.
  • Automatic steering is performed based on a command signal from the automatic driving system 40 of the vehicle.
  • the automatic driving system 40 detects a boundary line (white line) of a traveling lane as information outside the vehicle, and calculates a target steering angle necessary for the host vehicle to maintain traveling in the lane.
  • the target steering angle is output to the controller 30.
  • the controller 30 controls the drive of the electric motor 10 so that the steering angle of the steering wheel 1 matches the target steering angle.
  • the controller 30 controls the drive of the electric motor 10 so that the steering angle acquired by the steering angle sensor 15 matches the target steering angle.
  • FIG. 2 is a control block diagram of the electric power steering apparatus 100.
  • the controller 30 includes a motor control unit 31 that controls driving of the electric motor 10, a failure determination unit 32 that determines a failure of the torque sensor 12, and an intervention determination unit 33 that determines a steering intervention operation by the driver during automatic steering. .
  • the motor control unit 31 is configured to assist control that controls driving of the electric motor 10 based on the detection result of the torque sensor 12, and automatic steering control that controls driving of the electric motor 10 based on a command signal from the automatic driving system 40. , Selectively.
  • Switching from manual steering to automatic steering by the driver is performed by selecting the automatic driving mode by the driver's operation. On the other hand, switching from automatic steering to manual steering is executed when the intervention determination unit 33 determines the intervention of the steering operation by the driver.
  • a voltage signal output from the main system is used for assist control of the electric motor 10.
  • the voltage signal output from the sub system is not used for controlling the electric motor 10 but is used for determining a failure of the torque sensor 12.
  • the failure determination unit 32 compares the output voltage output from the main system and the output voltage output from the sub system, and determines that the difference is greater than or equal to a predetermined tolerance, the torque sensor 12 Is determined to be malfunctioning.
  • the intervention determination unit 33 determines the steering intervention operation by the driver based on the detection result of the torque sensor 12 when the torque sensor 12 is normal. Specifically, the intervention determination unit 33 determines that the steering intervention operation by the driver has been performed when the steering torque detected in the main system becomes a predetermined value or more. The determination result is output to the motor control unit 31, and the motor control unit 31 switches the control method of the electric motor 10 from automatic steering control to assist control.
  • the intervention determination unit 33 If the failure determination unit 32 determines that the torque sensor 12 has failed, the intervention determination unit 33 cannot determine the steering intervention operation based on the detection result of the torque sensor 12. Therefore, the intervention determination unit 33 stops the determination of the steering intervention operation based on the detection result of the torque sensor 12 when the failure determination unit 32 determines that the torque sensor 12 has failed. Therefore, the intervention determination unit 33 has means for determining a steering intervention operation when the torque sensor 12 fails during automatic steering.
  • the intervention determination unit 33 determines the steering intervention operation based on the target steering angle output from the automatic driving system 40. Specifically, when the deviation between the target steering angle of the automatic steering and the steering angle acquired by the steering angle sensor 15 exceeds a predetermined value, it is determined that the steering intervention operation has been performed.
  • the steering intervention operation can be determined by monitoring the deviation between the target steering angle of automatic steering and the steering angle acquired by the steering angle sensor 15.
  • the deviation threshold (predetermined value) for determining the steering intervention operation is such that it is determined that the steering intervention operation has been performed when the driver accidentally touches the steering wheel 1 during automatic steering. Set it to a value.
  • the intervention determination unit 33 may determine the steering intervention operation based on the amount of change in the target steering angle of automatic steering. Specifically, it is determined that a steering intervention operation has been performed when the amount of change in the target steering angle of automatic steering is equal to or greater than a predetermined amount of change.
  • the steering intervention operation can be determined by monitoring the amount of change in the target steering angle of automatic steering.
  • the threshold value (predetermined value) of the change amount of the target steering angle for determining the steering intervention operation is determined that the steering intervention operation was performed when the driver accidentally touched the steering wheel 1 during automatic steering. It should be set to a value that avoids this.
  • the intervention determination unit 33 may determine the steering intervention operation based on the amount of change in the target control current that controls the drive of the electric motor 10. Specifically, it is determined that a steering intervention operation has been performed when the amount of change in the target control current of the electric motor 10 during automatic steering is equal to or greater than a predetermined amount.
  • the steering intervention operation can be determined by monitoring the amount of change in the target control current of the electric motor 10.
  • the threshold value (predetermined value) of the change amount of the target control current of the electric motor 10 for determining the steering intervention operation is such that the steering intervention operation is performed when the driver accidentally touches the steering wheel 1 during automatic steering. It may be set to a value that avoids being determined to have been met.
  • the intervention determination unit 33 monitors the amount of change in the target control current of the electric motor 10 by receiving a signal of the target control current of the electric motor 10 from the motor control unit 31.
  • the intervention determination unit 33 determines a steering intervention operation based on the target control value of automatic steering.
  • the motor control unit 31 performs assist control for controlling the driving of the electric motor 10 based on the detection result of the torque sensor 12.
  • the operation is switched to automatic steering, and the motor control unit 31 matches the steering angle acquired by the steering angle sensor 15 with the target steering angle output from the automatic driving system 40.
  • automatic steering control for controlling the driving of the electric motor 10 is performed.
  • the intervention determination unit 33 When the steering wheel 1 is steered by the driver during automatic steering and the steering torque detected by the torque sensor 12 exceeds a predetermined value, the intervention determination unit 33 performs a steering intervention operation by the driver. It is determined that Thereby, the motor control part 31 switches the control method of the electric motor 10 from automatic steering control to assist control.
  • the intervention determination unit 33 stops the determination of the steering intervention operation based on the detection result of the torque sensor 12, A steering intervention operation is determined based on a target control value for automatic steering. As described above, since the steering intervention operation can be determined even when the torque sensor 12 fails during automatic steering, the automatic steering can be continued.
  • the assist control based on the detection result of the torque sensor 12 The vehicle may deviate from the lane.
  • the torque sensor 12 breaks down during the lane keep control, the automatic steering is continued, so that safe operation is maintained.
  • the intervention determination unit 33 determines the steering intervention operation based on the target control value of the automatic steering when the torque sensor 12 fails, it can accurately determine the steering intervention operation.
  • the intervention operation by the driver when the torque sensor 12 breaks down during automatic steering can be determined with existing equipment without increasing the number of torque sensors.
  • an electric power steering apparatus 200 according to a second embodiment of the present invention will be described.
  • differences from the electric power steering apparatus 100 according to the first embodiment will be described, and the same components as those in the electric power steering apparatus 100 will be described using the same reference numerals.
  • the electric power steering apparatus 200 is different from the electric power steering apparatus 100 in the determination method in the intervention determination unit 33 that is executed when the torque sensor 12 fails.
  • the electric power steering device 200 is such that the assist control based on the estimated steering torque is performed after the torque sensor 12 breaks down during automatic steering and the automatic steering is released by the driver's intention. And different. This will be described in detail below.
  • the controller 30 of the electric power steering apparatus 200 includes a steering torque estimating unit 35 that estimates the steering torque applied to the input shaft 2 in accordance with the steering operation by the driver, and when the torque sensor 12 is normal. And a correction value setting unit 34 for setting a correction value of the estimated steering torque estimated by the steering torque estimating unit 35.
  • the motor control unit 31 controls the drive of the electric motor 10 based on the detection result of the torque sensor 12 when the torque sensor 12 is normal, and estimates the steering torque when the torque sensor 12 fails.
  • the drive of the electric motor 10 is controlled based on the estimated steering torque estimated by the unit 35 and the correction value set by the correction value setting unit 34.
  • the steering torque estimation unit 35 calculates an estimated steering torque based on the steering angle acquired by the steering angle sensor 15 and the motor rotation angle acquired by the motor rotation angle sensor 10a.
  • an angle difference is generated between the steering angle and the motor rotation angle due to the torsion bar 4 being twisted, so that the estimated steering torque can be calculated based on the angle difference.
  • the estimated steering torque is calculated based on the spring constant of the torsion bar 4 and the reduction ratio of the speed reducer 11 in addition to the steering angle and the motor rotation angle.
  • the detection accuracy of the steering angle sensor 15 and the motor rotation angle sensor 10a the difference in the cycle in which the detection signals detected by the steering angle sensor 15 and the motor rotation angle sensor 10a are input to the steering torque estimation unit 35, and the speed reducer Therefore, it cannot be said that the estimation accuracy of the estimated steering torque estimated by the steering torque estimating unit 35 is high due to the individual difference of the reduction ratio of 11. Therefore, even when the drive of the electric motor 10 is controlled based on the estimated steering torque estimated by the steering torque estimation unit 35 when the torque sensor 12 is in failure, a good steering feeling cannot be obtained.
  • the motor control unit 31 corrects the estimated steering torque estimated by the steering torque estimation unit 35 with the correction value set by the correction value setting unit 34, thereby correcting the corrected estimated steering torque. And the drive of the electric motor 10 is controlled based on the corrected estimated steering torque.
  • the correction value setting unit 34 sets the correction value by comparing the steering torque detected by the torque sensor 12 with the estimated steering torque estimated by the steering torque estimation unit 35 when the torque sensor 12 is normal. This will be specifically described with reference to FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the steering angle and the steering torque, where the solid line indicates the steering torque output by the torque sensor 12, the broken line indicates the estimated steering torque estimated by the steering torque estimation unit 35, and the alternate long and short dash line indicates the correction value setting. This is the correction value set by the unit 34.
  • the correction value setting unit 34 calculates the steering angle detected by the torque sensor 12 and the estimated steering torque estimated by the steering torque estimation unit 35 when the torque sensor 12 is normal. Sampling according to. In FIG. 4, the torque sensor output value and the estimated steering torque are shown as straight lines for convenience, but the torque sensor output value and the estimated steering torque do not necessarily show linear characteristics.
  • the correction value setting unit 34 sets the correction value of the estimated steering torque so that the estimated steering torque is preferably matched so as to approach the steering torque detected by the torque sensor 12. That is, the correction value is set so that the value obtained by adding / subtracting the correction value to / from the estimated steering torque matches the steering torque detected by the torque sensor 12.
  • the sampling of the torque sensor output value and the estimated steering torque, and the setting of the correction value are always performed when the torque sensor 12 is normal.
  • the correction value can be made closer to a more accurate value.
  • the relationship between the steering angle and the steering torque changes according to the vehicle speed
  • the relationship between the output value of the torque sensor and the estimated steering torque also changes according to the vehicle speed. Therefore, in order to set a correction value with higher accuracy, it is desirable to perform sampling of the torque sensor output value and estimated steering torque, and setting of the correction value for each predetermined vehicle speed range. That is, it is desirable to create the characteristic diagram shown in FIG. 4 for each predetermined vehicle speed range. For example, the characteristic diagram is created by dividing the vehicle speed into a low speed range of 0 to 30 km / h, a medium speed range of 30 to 60 km / h, and a high speed range of 60 km / h or more. Thus, it is desirable to set the correction value according to the vehicle speed.
  • the correction value for the estimated steering torque is set as described above.
  • the assist control by the motor control unit 31 is based on the assist control that controls the electric motor 10 based on the detection result of the torque sensor 12. Switching to assist control for controlling the electric motor 10 based on the estimated steering torque estimated by the steering torque estimating unit 35 is performed.
  • the motor control unit 31 acquires the estimated steering torque from the steering torque estimation unit 35 and acquires a correction value (see FIG. 4) corresponding to the current steering angle from the correction value setting unit 34. Then, a corrected estimated steering torque is calculated by adding / subtracting a correction value to / from the estimated steering torque, and the drive of the electric motor 10 is controlled based on the corrected estimated steering torque.
  • the motor control unit 31 acquires a correction value corresponding to the current vehicle speed based on the detection result of the vehicle speed sensor (not shown).
  • the corrected estimated steering torque corrected by the correction value is The steering torque substantially matches the steering torque detected by the torque sensor 12. Therefore, even if the torque sensor 12 fails, the steering feeling does not deteriorate.
  • the correction value does not need to be set according to the steering angle as shown in FIG. Regardless of this, a constant value may be used. In that case, the corrected estimated steering torque is calculated by multiplying the estimated steering torque by a correction value.
  • a correction coefficient corresponding to the steering angular speed is set in advance as shown in FIG. 5, and correction is performed using the correction coefficient. It is desirable to further correct the estimated steering torque.
  • the motor control unit 31 acquires the steering angular velocity calculated based on the detection result of the steering angle sensor 15, and acquires the correction coefficient corresponding to the current steering angular velocity with reference to the map shown in FIG. To do. Then, the corrected estimated steering torque is further corrected by multiplying the corrected estimated steering torque by the correction coefficient.
  • the corrected estimated steering torque is calculated based on the estimated steering torque calculated by the steering torque estimating unit 35 and the correction value set by the correction value setting unit 34.
  • the motor control unit 31 controls driving of the electric motor 10 based on the corrected estimated steering torque. Since the corrected estimated steering torque substantially coincides with the steering torque detected by the torque sensor 12, the steering intervention operation when the torque sensor 12 fails during automatic steering is determined based on the corrected estimated steering torque. Can do.
  • the intervention determination unit 33 determines the steering intervention operation based on the detection result of the torque sensor 12. The steering intervention operation is determined based on the corrected estimated steering torque.
  • the intervention determining unit 33 calculates a corrected estimated steering torque based on the estimated steering torque calculated by the steering torque estimating unit 35 and the correction value set by the correction value setting unit 34, and When the corrected estimated steering torque exceeds a predetermined value, it is determined that the steering intervention operation by the driver has been performed. The determination result is output to the motor control unit 31, and the motor control unit 31 switches the control method of the electric motor 10 from automatic steering control to assist control.
  • the intervention determination unit 33 determines the steering intervention operation based on the corrected estimated steering torque when the torque sensor 12 fails. Since the corrected estimated steering torque substantially matches the steering torque detected by the torque sensor 12, it is possible to accurately determine the steering intervention operation when the torque sensor 12 fails. Further, even after the intervention determination unit 33 determines the steering intervention operation and the automatic operation is canceled when the torque sensor 12 fails, the assist control based on the corrected estimated steering torque is performed. Can continue.
  • the estimated steering torque estimated based on the steering angle acquired by the steering angle sensor 15 and the motor rotation angle acquired by the motor rotation angle sensor 10a has a characteristic with hysteresis. Become. That is, hysteresis occurs after the time when the steering direction is changed after the steering wheel 1 is steered from the neutral position (the time of the steering angle X in FIG. 6).
  • the estimated steering torque estimated by the steering torque estimation unit 35 is less accurate than the output value of the torque sensor 12 by the amount of hysteresis. Therefore, the correction value setting unit 34 also sets a hysteresis correction value (see FIG. 7) for correcting the hysteresis of the estimated steering torque in addition to the correction value shown in FIG.
  • the hysteresis correction value will be described in detail.
  • the hysteresis correction value is set so that the value obtained by adding or subtracting the hysteresis correction value to the return-side estimated steering torque matches the cut-side estimated steering torque. More specifically, as shown in FIG. 6, at the steering angle Y, the estimated steering torque Tf on the cut side and the estimated steering torque Tb on the return side are different by a torque value C. Therefore, as shown in FIG. 7, the hysteresis correction value is set to C at the steering angle Y.
  • the sampling of the estimated steering torque and the setting of the hysteresis correction value are always performed when the torque sensor 12 is normal. By always sampling the estimated steering torque when the torque sensor 12 is normal, the hysteresis correction value can be brought closer to a more accurate value.
  • the motor control unit 31 acquires the estimated steering torque from the steering torque estimation unit 35 and corrects the current steering angle.
  • the value (see FIG. 4) and the hysteresis correction value (see FIG. 7) are acquired from the correction value setting unit 34.
  • the correction steering torque is calculated by adding or subtracting the correction value shown in FIG. 4 and the hysteresis correction value shown in FIG. 7 to the estimated steering torque, and the drive of the electric motor 10 is controlled based on the correction steering torque.
  • step 1 the steering angular velocity ⁇ calculated based on the detection result of the steering angle sensor 15 is acquired, and it is determined whether or not the current steering angular velocity ⁇ is within the dead zone. If it is determined that the steering angular velocity ⁇ is not within the dead zone, the steering angle is changing, and the process proceeds to step 2.
  • the dead zone of the steering angular velocity ⁇ is set to a minute velocity that can prevent erroneous determination due to the detection error of the steering angle sensor 15.
  • step 2 it is determined whether or not the steering direction has changed based on the detection result of the steering angle sensor 15. If it is determined that the steering direction has changed, the steering direction change flag is turned on in step 3, and the process proceeds to step 4. If it is determined that the steering direction has not changed, the process proceeds to step 4 without turning on the steering direction change flag in step 3.
  • step 4 it is determined whether or not the steering direction change flag is ON. If it is determined that the steering direction change flag is ON, the process proceeds to step 5 where the estimated steering torque is corrected using the hysteresis correction value. Specifically, referring to the hysteresis correction value map shown in FIG. 7, the hysteresis correction value corresponding to the current steering angle is acquired. When the hysteresis correction value is set according to the vehicle speed, the hysteresis correction value corresponding to the current vehicle speed is acquired based on the detection result of the vehicle speed sensor (not shown).
  • step 4 If it is determined in step 4 that the steering direction change flag is not ON, the steering direction has not changed since the steering wheel 1 has been steered from the neutral position, and in step 5 the estimated steering torque based on the hysteresis correction value. The process is terminated without executing the correction.
  • step 6 based on the detection result of the steering angle sensor 15, it is determined whether or not the current steering angle ⁇ is within the dead zone. When it is determined that the steering angle ⁇ is not within the dead zone, the steering wheel 1 is in a state of being turned at a constant steering angle, and the process proceeds to step 4.
  • the dead zone of the steering angle ⁇ is set to a minute steering angle that can prevent erroneous determination due to detection error of the steering angle sensor 15.
  • step 4 The processing in step 4 is as described above.
  • step 6 When it is determined in step 6 that the steering angle ⁇ is within the dead zone, the steering wheel 1 is in the neutral position, and in step 7, the steering direction change flag is turned OFF, and the process is terminated.
  • the process is terminated without executing the correction of the estimated steering torque by the hysteresis correction value.
  • the above processing is repeatedly executed at predetermined calculation intervals while the ignition switch of the vehicle is ON.
  • the correction value setting unit 34 also sets a hysteresis correction value for correcting the hysteresis of the estimated steering torque estimated by the steering torque estimation unit 35. Therefore, the corrected steering torque calculated when the torque sensor 12 is in failure matches the steering torque detected by the torque sensor 12 with high accuracy. Therefore, the determination accuracy of the steering intervention operation by the intervention determination unit 33 when the torque sensor 12 fails during automatic steering can be further increased.
  • the correction value setting unit 34 in the correction value setting unit 34, the correction value (see FIG. 4) and the hysteresis correction value (see FIG. 7) caused by the detection accuracy of the steering angle sensor 15 and the motor rotation angle sensor 10a are separately set.
  • the form to set was demonstrated.
  • the correction value setting unit 34 may set one correction value considering both correction values.
  • the correction value (see FIG. 4) resulting from the detection accuracy of the steering angle sensor 15 and the motor rotation angle sensor 10a is calculated when the steering wheel 1 is cut from the neutral position in consideration of the hysteresis of the estimated steering torque. It is desirable to set by comparing the steering torque detected by the sensor 12 with the estimated steering torque estimated by the steering torque estimating unit 35.
  • the electric power steering apparatus includes a steering shaft 7 that rotates in response to a steering operation by a driver, a torsion bar 4 that constitutes a part of the steering shaft 7, and a torque sensor 12 that detects a steering torque that acts on the torsion bar 4.
  • the electric motor 10 that selectively performs steering assistance based on the detection result of the torque sensor 12 and automatic steering based on information outside the vehicle, a failure determination unit 32 that determines failure of the torque sensor 12, and torque during automatic steering And an intervention determination unit 33 that determines a steering intervention operation by the driver when the sensor 12 fails.
  • the intervention determination unit 33 determines that the steering intervention operation has been performed, the automatic steering is canceled. Is done.
  • the intervention determination unit 33 determines the steering intervention operation by the driver. Therefore, even if the torque sensor 12 fails during automatic steering, it is possible to continue automatic steering.
  • the intervention determination unit 33 determines the steering intervention operation based on the target control value of automatic steering.
  • the intervention determination unit 33 determines the steering intervention operation based on the amount of change in the target control value for automatic steering.
  • the target control value is a target control current or a target steering angle for controlling the driving of the electric motor 10.
  • the electric power steering apparatus further includes a steering angle sensor 15 that acquires a steering angle associated with the steering operation.
  • the intervention determination unit 33 determines that the steering intervention operation has been performed when the deviation between the target steering angle of the automatic steering and the steering angle acquired by the steering angle acquisition unit is equal to or greater than a predetermined value.
  • the steering intervention operation since the steering intervention operation is determined based on the target control value of automatic steering, the steering intervention operation can be accurately determined.
  • the electric power steering apparatus calculates an estimated steering torque based on the motor rotation angle sensor 10a that acquires the rotation angle of the electric motor 10, the acquisition result of the steering angle sensor 15, and the acquisition result of the motor rotation angle sensor 10a.
  • the correction value of the estimated steering torque based on a comparison between the steering torque estimation unit 35 and the steering torque detected by the torque sensor 12 when the torque sensor 12 is normal and the estimated steering torque calculated by the steering torque estimation unit 35
  • a correction value setting unit 34 for setting.
  • the intervention determination unit 33 determines the steering intervention operation based on the corrected steering torque obtained by correcting the estimated steering torque calculated by the steering torque estimation unit 35 with the correction value.
  • the correction value includes a hysteresis correction value for correcting the hysteresis of the estimated steering torque.
  • the steering intervention operation is determined based on the corrected estimated steering torque when the torque sensor 12 fails. Since the corrected estimated steering torque substantially matches the steering torque detected by the torque sensor 12, it is possible to accurately determine the steering intervention operation when the torque sensor 12 fails. Further, even after the steering intervention operation is determined and the automatic operation is canceled when the torque sensor 12 fails, the assist control based on the corrected estimated steering torque is performed, so that the safe operation of the vehicle can be continued. .
  • a pinion shaft that meshes with the rack gear 5a may be provided separately from the output shaft 3, and the output shaft 3 and the pinion shaft may be connected via a universal joint.
  • the driving force of the electric motor 10 may be applied to the rack shaft 5 via a speed reducer having a pulley and a belt (belt drive system), and the driving force of the electric motor 10 may be reduced. It is good also as a structure (direct drive system) provided directly to the rack shaft 5 without going through a machine. As described above, the electric motor 10 imparts torque to the steering system.

Abstract

電動パワーステアリング装置１００であって、トルクセンサ１２の検出結果に基づく操舵補助と車両外の情報に基づく自動操舵とを選択的に行う電動モータ１０と、トルクセンサ１２の故障を判定する故障判定部３２と、自動操舵中にトルクセンサ１２が故障した場合に、運転者によるステアリング介入操作を判定する介入判定部３３と、を備え、介入判定部３３にてステアリング介入操作が行われたと判定された場合には、自動操舵が解除されることを特徴とする。

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ものである。
　従来の電動パワーステアリング装置として、ＪＰ２０１５－２０６０４Ａには、走行レーンに設定された目標コースに沿った自動操舵をモータによって実現する目標追従制御中に、ドライバによる介入操作を検出すると、ドライバによるハンドル操作をモータによってアシストするアシスト制御へ移行することが開示されている。
　ＪＰ２０１５－２０６０４Ａに記載の電動パワーステアリング装置では、ドライバによる介入操作は、トルクセンサによって検出される操舵トルクに基づいて判断される。したがって、目標追従制御中にトルクセンサが故障した場合には、目標追従制御を強制的に解除させることが考えられる。しかし、目標追従制御によって例えばレーンキープ制御を行っている最中にトルクセンサが故障した場合に、ドライバの意思によらず目標追従制御を強制的に解除させると危険であるため、目標追従制御中にトルクセンサが故障した場合であっても、目標追従制御を継続させる方が安全である。
　本発明は、トルクセンサの故障時であっても自動操舵を継続させることが可能な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。
　本発明のある態様によれば、電動パワーステアリング装置であって、運転者によるステアリング操作に伴って回転するステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトの一部を構成するトーションバーと、前記トーションバーに作用する操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記トルクセンサの検出結果に基づく操舵補助と車両外の情報に基づく自動操舵とを選択的に行う電動モータと、前記トルクセンサの故障を判定する故障判定部と、自動操舵中に前記トルクセンサが故障した場合に、運転者によるステアリング介入操作を判定する介入判定部と、を備え、前記介入判定部にてステアリング介入操作が行われたと判定された場合には、自動操舵が解除される。
図１は、本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。 図３は、本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。 図４は、操舵角と操舵トルクの関係を示す図である。 図５は、舵角速度と補正係数の関係を示すマップ図である。 図６は、推定操舵トルクのヒステリシスを示す図である。 図７は、ヒステリシス補正値のマップ図である。 図８は、ヒステリシス補正値による推定操舵トルクの補正を実行するか否かの判定手順を示すフローチャートである。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
　＜第１実施形態＞
　以下では、本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置１００について説明する。
　図１に示すように、電動パワーステアリング装置１００は、運転者によるステアリングホイール１の操作（以下、「ステアリング操作」と称する。）に伴って回転する入力シャフト２と、車輪６を転舵するラック軸５に連係する出力シャフト３と、入力シャフト２と出力シャフト３を連結するトーションバー４と、を備える。入力シャフト２、出力シャフト３、及びトーションバー４によってステアリングシャフト７が構成される。
　出力シャフト３の下部には、ラック軸５に形成されたラックギヤ５ａと噛み合うピニオンギヤ３ａが形成される。ステアリングホイール１が操舵されると、ステアリングシャフト７が回転し、その回転がピニオンギヤ３ａ及びラックギヤ５ａによってラック軸５の直線運動に変換され、ナックルアーム１４を介して車輪６が転舵される。
　電動パワーステアリング装置１００は、運転者によるステアリングホイール１の操舵を補助するための動力源である電動モータ１０と、電動モータ１０の回転をステアリングシャフト７に減速して伝達する減速機１１と、運転者によるステアリング操作に伴う入力シャフト２と出力シャフト３との相対回転によってトーションバー４に作用する操舵トルクを検出するトルクセンサ１２と、電動モータ１０を制御するコントローラ３０と、をさらに備える。
　電動モータ１０には、電動モータ１０の回転角度を取得するモータ回転角センサ１０ａが設けられる。モータ回転角センサ１０ａは、レゾルバによって構成される。
　減速機１１は、電動モータ１０の出力軸に連結されるウォームシャフト１１ａと、出力シャフト３に連結されウォームシャフト１１ａに噛み合うウォームホイール１１ｂと、からなる。電動モータ１０が出力するトルクは、ウォームシャフト１１ａからウォームホイール１１ｂに伝達されて出力シャフト３に付与される。
　運転者によるステアリング操作に伴って入力シャフト２に付与される操舵トルクはトルクセンサ１２によって検出され、トルクセンサ１２はその操舵トルクに対応する電圧信号をコントローラ３０に出力する。コントローラ３０は、トルクセンサ１２からの電圧信号に基づいて、電動モータ１０が出力するトルクを演算し、そのトルクが発生するように電動モータ１０の駆動を制御する。このように、電動パワーステアリング装置１００は、入力シャフト２に付与される操舵トルクをトルクセンサ１２にて検出し、その検出結果に基づいて電動モータ１０の駆動をコントローラ３０にて制御して運転者のステアリング操作を補助する。
　トルクセンサ１２は、メイン系統とサブ系統の２つの系統にてコントローラ３０に接続される。
　入力シャフト２には、ステアリングホイール１の回転角度である操舵角（絶対操舵角）を取得する操舵角取得部としての操舵角センサ１５が設けられる。入力シャフト２の回転角度とステアリングホイール１の操舵角とは等しいため、操舵角センサ１５にて入力シャフト２の回転角度を検出することによってステアリングホイール１の操舵角が得られる。操舵角センサ１５の検出結果はコントローラ３０に出力される。
　操舵角センサ１５は、図示しないが、入力シャフト２と一体に回転するセンターギアと、センターギアに噛み合う２つのアウターギアと、を備え、２つのアウターギアの回転に伴う磁束の変化に基づいて、センターギアの回転角度、すなわち入力シャフト２の回転角度を演算するものである。
　コントローラ３０は、電動モータ１０の動作を制御するＣＰＵと、ＣＰＵの処理動作に必要な制御プログラムや設定値等が記憶されたＲＯＭと、トルクセンサ１２や操舵角センサ１５等の各種センサが検出した情報を一時的に記憶するＲＡＭと、を備える。
　電動モータ１０は、上述したように、トルクセンサ１２の検出結果に基づいて運転者によるステアリング操作を補助する他に、運転者のステアリング操作によることなく車両外の情報に基づいて自動的に操舵することも可能である。このように、電動モータ１０は、トルクセンサ１２の検出結果に基づく操舵補助と車両外の情報に基づく自動操舵とを選択的に行う。
　自動操舵は、車両の自動運転システム４０からの指令信号に基づいて行われる。具体的には、自動運転システム４０は、車両外の情報として走行中の車線の境界線（白線）を検出し、自車両が車線内の走行を維持するために必要な目標操舵角を演算し、その目標操舵角をコントローラ３０に出力する。コントローラ３０は、ステアリングホイール１の操舵角が目標操舵角に一致するように、電動モータ１０の駆動を制御する。具体的には、コントローラ３０は、操舵角センサ１５にて取得された操舵角が目標操舵角に一致するように、電動モータ１０の駆動を制御する。
　次に、図２を参照して、コントローラ３０について説明する。図２は、電動パワーステアリング装置１００の制御ブロック図である。
　コントローラ３０は、電動モータ１０の駆動を制御するモータ制御部３１と、トルクセンサ１２の故障を判定する故障判定部３２と、自動操舵中に運転者によるステアリング介入操作を判定する介入判定部３３と、を備える。
　モータ制御部３１は、トルクセンサ１２の検出結果に基づいて電動モータ１０の駆動を制御するアシスト制御と、自動運転システム４０からの指令信号に基づいて電動モータ１０の駆動を制御する自動操舵制御と、を選択的に行う。
　運転者による手動操舵から自動操舵への切り換えは、運転者の操作によって自動運転モードが選択されることによって実行される。一方、自動操舵から手動操舵への切り換えは、介入判定部３３が運転者によるステアリング操作の介入を判定した場合に実行される。
　トルクセンサ１２の正常時には、電動モータ１０のアシスト制御には、メイン系統から出力される電圧信号が用いられる。サブ系統から出力される電圧信号は、電動モータ１０の制御には用いられず、トルクセンサ１２の故障を判定するために用いられる。
　故障判定部３２は、メイン系統から出力された出力電圧とサブ系統から出力された出力電圧とを比較し、その差が予め定められた許容差以上であると判断した場合には、トルクセンサ１２が故障していると判定する。
　介入判定部３３は、トルクセンサ１２の正常時には、トルクセンサ１２の検出結果に基づいて運転者によるステアリング介入操作を判定する。具体的には、介入判定部３３は、メイン系統にて検出される操舵トルクが所定値以上となった場合に、運転者によるステアリング介入操作が行われたと判定する。その判定結果はモータ制御部３１に出力され、モータ制御部３１は、電動モータ１０の制御方法を自動操舵制御からアシスト制御へ切り換える。
　故障判定部３２にてトルクセンサ１２が故障していると判定された場合には、介入判定部３３は、トルクセンサ１２の検出結果に基づいてステアリング介入操作を判定することができない。そのため、介入判定部３３は、故障判定部３２にてトルクセンサ１２が故障していると判定された場合には、トルクセンサ１２の検出結果に基づくステアリング介入操作の判定を停止する。そこで、介入判定部３３は、自動操舵中にトルクセンサ１２が故障した際に、ステアリング介入操作を判定する手段を有する。
　以下では、トルクセンサ１２の故障時において、運転者によるステアリング介入操作を判定する手段について説明する。
　介入判定部３３は、自動運転システム４０から出力される目標操舵角に基づいて、ステアリング介入操作を判定する。具体的には、自動操舵の目標操舵角と操舵角センサ１５にて取得された操舵角との偏差が所定値以上となった場合に、ステアリング介入操作が行われたと判定する。
　自動操舵中に、運転者の意思によってステアリングホイール１が操舵されると、つまり、運転者によって自動操舵制御へのステアリング介入操作が行われると、自動操舵の目標操舵角と実操舵角との偏差が一時的に大きくなる。したがって、自動操舵の目標操舵角と操舵角センサ１５にて取得された操舵角との偏差を監視することによって、ステアリング介入操作を判定することができる。ステアリング介入操作を判定するための偏差の閾値（所定値）は、自動操舵中に運転者がステアリングホイール１に誤って触れた際に、ステアリング介入操作が行われたと判定されることを避ける程度の値に設定すればよい。
　トルクセンサ１２の故障時において、運転者によるステアリング介入操作を判定する他の手段について説明する。
　（１）介入判定部３３は、自動操舵の目標操舵角の変化量に基づいて、ステアリング介入操作を判定するようにしてもよい。具体的には、自動操舵の目標操舵角の変化量が予め定められた所定変化量以上となった場合に、ステアリング介入操作が行われたと判定する。
　自動操舵中に、運転者の意思によってステアリングホイール１が操舵されると、自動操舵の目標操舵角と実操舵角との偏差が一時的に大きくなる。モータ制御部３１は、その偏差が小さくなるように電動モータ１０の駆動を制御するため、一時的に自動操舵の目標操舵角の変化量が大きくなる。したがって、自動操舵の目標操舵角の変化量を監視することによって、ステアリング介入操作を判定することができる。ステアリング介入操作を判定するための目標操舵角の変化量の閾値（所定値）は、自動操舵中に運転者がステアリングホイール１に誤って触れた際に、ステアリング介入操作が行われたと判定されることを避ける程度の値に設定すればよい。
　（２）介入判定部３３は、電動モータ１０の駆動を制御する目標制御電流の変化量に基づいて、ステアリング介入操作を判定するようにしてもよい。具体的には、自動操舵時における電動モータ１０の目標制御電流の変化量が予め定められた所定変化量以上となった場合に、ステアリング介入操作が行われたと判定する。
　自動操舵中に、運転者の意思によってステアリングホイール１が操舵されると、自動操舵の目標操舵角と実操舵角との偏差が一時的に大きくなる。モータ制御部３１は、その偏差が小さくなるように電動モータ１０の駆動を制御するため、一時的に電動モータ１０の目標制御電流の変化量が大きくなる。したがって、電動モータ１０の目標制御電流の変化量を監視することによって、ステアリング介入操作を判定することができる。ステアリング介入操作を判定するための電動モータ１０の目標制御電流の変化量の閾値（所定値）は、自動操舵中に運転者がステアリングホイール１に誤って触れた際に、ステアリング介入操作が行われたと判定されることを避ける程度の値に設定すればよい。
　介入判定部３３は、モータ制御部３１から電動モータ１０の目標制御電流の信号を受信することによって、電動モータ１０の目標制御電流の変化量を監視する。
　以上のように、トルクセンサ１２の故障時には、介入判定部３３は、自動操舵の目標制御値に基づいてステアリング介入操作を判定する。
　次に、電動パワーステアリング装置１００の制御について説明する。
　運転者による手動操舵の際には、モータ制御部３１は、トルクセンサ１２の検出結果に基づいて電動モータ１０の駆動を制御するアシスト制御を行う。
　運転者の操作によって自動運転モードが選択されると自動操舵に切り換わり、モータ制御部３１は、操舵角センサ１５にて取得された操舵角が自動運転システム４０から出力される目標操舵角に一致するように電動モータ１０の駆動を制御する自動操舵制御を行う。
　自動操舵中に、運転者によってステアリングホイール１が操舵されてトルクセンサ１２にて検出された操舵トルクが所定値以上となった場合には、介入判定部３３は運転者によるステアリング介入操作が行われたと判定する。これにより、モータ制御部３１は電動モータ１０の制御方法を自動操舵制御からアシスト制御へ切り換える。
　自動操舵中に、故障判定部３２にてトルクセンサ１２が故障していると判定された場合には、介入判定部３３は、トルクセンサ１２の検出結果に基づくステアリング介入操作の判定を停止し、自動操舵の目標制御値に基づいてステアリング介入操作を判定する。このように、自動操舵中にトルクセンサ１２が故障した場合であってもステアリング介入操作の判定が可能であるため、自動操舵を継続させることができる。
　例えば、車両が車線内の走行を維持する自動操舵（レーンキープ制御）の最中にトルクセンサ１２が故障した場合に、自動操舵が突然解除されると、トルクセンサ１２の検出結果に基づくアシスト制御を行うことができないため、車両が車線から逸脱してしまうおそれがある。しかし、本実施形態では、レーンキープ制御の最中にトルクセンサ１２が故障した場合であっても、自動操舵は継続されるため、安全な運行が維持される。
　したがって、自動操舵中にトルクセンサ１２が故障した場合であっても、自動操舵が継続されて安全な運行が維持されるため、運転者の意思によって自動操舵を解除させた上で、車両を安全な場所に停止させることができる。
　以上の第１実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
　自動操舵中にトルクセンサ１２が故障した場合であっても、介入判定部３３によって運転者によるステアリング介入操作が判定されるため、自動操舵を継続させることが可能となる。したがって、レーンキープ制御の最中にトルクセンサ１２が故障した場合であっても、自動操舵は継続されるため、安全な運行が維持される。
　また、介入判定部３３は、トルクセンサ１２の故障時には自動操舵の目標制御値に基づいてステアリング介入操作を判定するため、ステアリング介入操作を精度良く判定することができる。
　また、トルクセンサ１２が故障した場合であっても、ドライバによる介入操作をトルクセンサの検出結果に基づいて判定するシステムの場合には、トルクセンサの数を増やす必要がある。この場合には、コスト増加につながると共に、車載へのトルクセンサのレイアウトも不利となる。これに対して、本実施形態では、自動操舵中にトルクセンサ１２が故障した場合におけるドライバによる介入操作を、トルクセンサの数を増やすことなく、既存の設備で判定することができる。
　＜第２実施形態＞
　次に、本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置２００について説明する。以下では、上記第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置１００と異なる点について説明し、電動パワーステアリング装置１００と同一の構成には、同一の符号を用いて説明を省略する。
　電動パワーステアリング装置２００は、トルクセンサ１２の故障時に実行される介入判定部３３での判定方法が、電動パワーステアリング装置１００と異なる。また、電動パワーステアリング装置２００は、自動操舵中にトルクセンサ１２が故障し、運転者の意思によって自動操舵を解除させた後は推定操舵トルクに基づくアシスト制御が行われる点でも電動パワーステアリング装置１００と異なる。以下に詳しく説明する。
　図３に示すように、電動パワーステアリング装置２００のコントローラ３０は、運転者によるステアリング操作に伴って入力シャフト２に付与される操舵トルクを推定する操舵トルク推定部３５と、トルクセンサ１２の正常時に、操舵トルク推定部３５にて推定された推定操舵トルクの補正値を設定する補正値設定部３４と、をさらに備える。
　運転者による手動操舵時には、モータ制御部３１は、トルクセンサ１２の正常時では、トルクセンサ１２の検出結果に基づいて電動モータ１０の駆動を制御し、トルクセンサ１２の故障時では、操舵トルク推定部３５にて推定された推定操舵トルクと補正値設定部３４にて設定された補正値に基づいて電動モータ１０の駆動を制御する。
　操舵トルク推定部３５は、操舵角センサ１５にて取得された操舵角とモータ回転角センサ１０ａにて取得されたモータ回転角とに基づいて、推定操舵トルクを演算する。運転者によりステアリングホイール１が操舵されると、トーションバー４の捩れによって操舵角とモータ回転角とに角度差が生じるため、その角度差に基づいて推定操舵トルクを演算することができる。具体的には、操舵角及びモータ回転角に加え、トーションバー４のばね定数及び減速機１１の減速比に基づいて推定操舵トルクが演算される。
　しかし、操舵角センサ１５及びモータ回転角センサ１０ａの検出精度、操舵角センサ１５及びモータ回転角センサ１０ａにて検出される検出信号が操舵トルク推定部３５へ入力される周期の差、及び減速機１１の減速比の固体差等により、操舵トルク推定部３５にて推定される推定操舵トルクの推定精度は高いとは言えない。したがって、トルクセンサ１２の故障時に、操舵トルク推定部３５にて推定された推定操舵トルクに基づいて電動モータ１０の駆動を制御しても、良好な操舵フィーリングが得られない。
　そこで、トルクセンサ１２の故障時には、モータ制御部３１は、操舵トルク推定部３５にて推定された推定操舵トルクを、補正値設定部３４で設定された補正値にて補正して補正推定操舵トルクを演算し、その補正推定操舵トルクに基づいて電動モータ１０の駆動を制御する。
　以下では、補正値設定部３４による補正値の設定方法について詳しく説明する。
　補正値設定部３４は、トルクセンサ１２の正常時に、トルクセンサ１２にて検出された操舵トルクと操舵トルク推定部３５にて推定された推定操舵トルクとを比較して補正値を設定する。図４を参照して具体的に説明する。
　図４は、操舵角と操舵トルクの関係を示す図であり、実線がトルクセンサ１２が出力する操舵トルク、破線が操舵トルク推定部３５にて推定された推定操舵トルク、一点鎖線が補正値設定部３４にて設定された補正値である。図４に示すように、補正値設定部３４では、トルクセンサ１２の正常時に、トルクセンサ１２にて検出された操舵トルクと操舵トルク推定部３５にて推定された推定操舵トルクとを、操舵角に応じてサンプリングする。なお、図４では、トルクセンサ出力値及び推定操舵トルクを便宜上、直線で示しているが、トルクセンサ出力値及び推定操舵トルクは、必ずしも直線的な特性を示すとは限らない。
　図４に示すように、操舵トルク推定部３５にて推定される推定操舵トルクは、上述した理由により推定精度が高くないため、トルクセンサ１２にて検出される操舵トルクに一致しない。そこで、補正値設定部３４は、推定操舵トルクがトルクセンサ１２にて検出される操舵トルクに近付くように、好ましくは一致するように、推定操舵トルクの補正値を設定する。つまり、推定操舵トルクに補正値を加減算した値が、トルクセンサ１２にて検出される操舵トルクに一致するように補正値を設定する。
　トルクセンサ出力値と推定操舵トルクのサンプリング、及び補正値の設定は、トルクセンサ１２の正常時に常に行われる。トルクセンサ出力値と推定操舵トルクのサンプリングをトルクセンサ１２の正常時に常に行うことによって、補正値をより正確な値に近づけることができる。
　操舵角と操舵トルクの関係は車速に応じて変化するため、車速に応じてトルクセンサの出力値と推定操舵トルクの関係も変化する。そこで、より精度の高い補正値を設定するためには、トルクセンサ出力値と推定操舵トルクのサンプリング、及び補正値の設定は、所定の車速範囲毎に行うのが望ましい。つまり、所定の車速範囲毎に、図４に示す特性図を作成するのが望ましい。例えば、車速が０～３０ｋｍ／ｈの低速度域、３０～６０ｋｍ／ｈの中速度域、及び６０ｋｍ／ｈ以上の高速度域に分けて特性図を作成する。このように、補正値は、車速に応じて設定するのが望ましい。
　推定操舵トルクの補正値は、以上のようにして設定される。故障判定部３２にてトルクセンサ１２が故障していると判定された場合には、モータ制御部３１によるアシスト制御は、トルクセンサ１２の検出結果に基づいて電動モータ１０を制御するアシスト制御から、操舵トルク推定部３５にて推定された推定操舵トルクに基づいて電動モータ１０を制御するアシスト制御へと切り換えられる。
　具体的に説明すると、モータ制御部３１は、推定操舵トルクを操舵トルク推定部３５から取得すると共に、現在の舵角に対応する補正値（図４参照）を補正値設定部３４から取得する。そして、推定操舵トルクに補正値を加減算して補正推定操舵トルクを演算し、その補正推定操舵トルクに基づいて電動モータ１０の駆動を制御する。車速に応じて補正値が設定されている場合には、モータ制御部３１は、車速センサ（図示せず）の検出結果に基づいて、現在の車速に対応する補正値を取得する。
　補正値は、トルクセンサ１２の正常時に、推定操舵トルクがトルクセンサ１２にて検出される操舵トルクに一致するように演算されたものであるため、補正値にて補正された補正推定操舵トルクは、トルクセンサ１２にて検出される操舵トルクと実質的に一致する。したがって、トルクセンサ１２が故障したとしても、操舵フィーリングが悪化することがない。
　以上のように、車両走行中にトルクセンサ１２が故障した場合であっても、操舵フィーリングを悪化させることなく、車両の走行を継続させることが可能となる。
　なお、トルクセンサ出力値及び推定操舵トルクが図４に示すような直線的な特性となる場合には、補正値は、図４に示すように舵角に応じて設定する必要はなく、舵角によらず一定値としてもよい。その場合には、補正推定操舵トルクは、推定操舵トルクに補正値を乗算することによって演算される。
　トルクセンサ１２の出力値と推定操舵トルクの関係は、舵角速度に応じて変化する。そのため、補正推定操舵トルクの精度を高めるため、以上で説明した推定操舵トルクの補正に加えて、図５に示すように舵角速度に応じた補正係数を予め設定し、その補正係数を用いて補正推定操舵トルクをさらに補正するのが望ましい。具体的には、モータ制御部３１は、操舵角センサ１５の検出結果に基づいて演算される舵角速度を取得し、現在の舵角速度に対応する補正係数を図５に示すマップを参照して取得する。そして、その補正係数を補正推定操舵トルクに乗算して補正推定操舵トルクをさらに補正する。
　以上のように、トルクセンサ１２の故障時には、操舵トルク推定部３５にて演算された推定操舵トルクと補正値設定部３４にて設定された補正値とに基づいて補正推定操舵トルクが演算され、モータ制御部３１は、補正推定操舵トルクに基づいて電動モータ１０の駆動を制御する。補正推定操舵トルクはトルクセンサ１２にて検出される操舵トルクと実質的に一致するため、自動操舵中にトルクセンサ１２が故障した際におけるステアリング介入操作は、補正推定操舵トルクに基づいて判定することができる。このように、自動操舵中に、故障判定部３２にてトルクセンサ１２が故障していると判定された場合には、介入判定部３３は、トルクセンサ１２の検出結果に基づくステアリング介入操作の判定を停止し、補正推定操舵トルクに基づいてステアリング介入操作を判定する。具体的には、介入判定部３３は、操舵トルク推定部３５にて演算された推定操舵トルクと補正値設定部３４にて設定された補正値とに基づいて補正推定操舵トルクを演算し、その補正推定操舵トルクが所定値以上となった場合に、運転者によるステアリング介入操作が行われたと判定する。その判定結果はモータ制御部３１に出力され、モータ制御部３１は、電動モータ１０の制御方法を自動操舵制御からアシスト制御へ切り換える。
　以上の第２実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
　介入判定部３３は、トルクセンサ１２の故障時には補正推定操舵トルクに基づいてステアリング介入操作を判定する。その補正推定操舵トルクは、トルクセンサ１２にて検出される操舵トルクと実質的に一致するため、トルクセンサ１２の故障時におけるステアリング介入操作を精度良く判定することができる。また、トルクセンサ１２の故障時に介入判定部３３によってステアリング介入操作が判定され自動操作が解除された後であっても、補正推定操舵トルクに基づくアシスト制御が行われるため、車両の安全な運行を継続させることができる。
　＜第３実施形態＞
　次に、本発明の第３実施形態に係る電動パワーステアリング装置について説明する。以下では、上記第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置２００と異なる点について説明し、電動パワーステアリング装置２００と同一の構成には、同一の符号を用いて説明を省略する。
　図６に示すように、操舵角センサ１５にて取得された操舵角とモータ回転角センサ１０ａにて取得されたモータ回転角とに基づいて推定される推定操舵トルクは、ヒステリシスを持った特性となる。つまり、ステアリングホイール１が中立位置から操舵されてから操舵方向が変化した時点（図６中操舵角Ｘの時点）以降では、ヒステリシスが発生する。このように、操舵トルク推定部３５にて推定される推定操舵トルクは、ヒステリシスの分だけトルクセンサ１２の出力値と比較して精度が悪い。そこで、補正値設定部３４では、図４に示す補正値に加えて、推定操舵トルクのヒステリシスを補正するためのヒステリシス補正値（図７参照）も設定する。以下に、ヒステリシス補正値について詳しく説明する。
　図７に示すヒステリシス補正値は、ステアリングホイール１を戻す際の推定操舵トルクが、ステアリングホイール１を中立位置から切り込んだ際の推定操舵トルクに一致するように設定される。つまり、戻り側の推定操舵トルクにヒステリシス補正値を加減算した値が、切り側の推定操舵トルクに一致するようにヒステリシス補正値を設定する。具体的に説明すると、図６に示すように、操舵角Ｙでは、切り側の推定操舵トルクＴｆと戻り側の推定操舵トルクＴｂとはトルク値Ｃだけ偏差がある。したがって、図７に示すように、操舵角Ｙではヒステリシス補正値はＣに設定される。
　推定操舵トルクのサンプリング及びヒステリシス補正値の設定は、トルクセンサ１２の正常時に常に行われる。推定操舵トルクのサンプリングをトルクセンサ１２の正常時に常に行うことによって、ヒステリシス補正値をより正確な値に近づけることができる。
　ヒステリシスの大きさは車速に応じて変化するため、より精度の高いヒステリシス補正値を設定するためには、推定操舵トルクのサンプリング及びヒステリシス補正値の設定は、所定の車速範囲毎に行うのが望ましい。つまり、所定の車速範囲毎に、図７に示すヒステリシス補正値のマップを作成するのが望ましい。
　故障判定部３２にてトルクセンサ１２が故障していると判定された場合には、モータ制御部３１は、推定操舵トルクを操舵トルク推定部３５から取得すると共に、現在の舵角に対応する補正値（図４参照）及びヒステリシス補正値（図７参照）を補正値設定部３４から取得する。そして、推定操舵トルクに図４に示す補正値と図７に示すヒステリシス補正値を加減算して補正操舵トルクを演算し、その補正操舵トルクに基づいて電動モータ１０の駆動を制御する。
　推定操舵トルクのヒステリシスは、操舵方向が変化した時点以降で発生するため、ヒステリシス補正値による推定操舵トルクの補正は、操舵方向が変化した時点以降のみで行われる。そこで、以下では、図８を参照して、ヒステリシス補正値による推定操舵トルクの補正を実行するか否かの判定手順について説明する。図８に示す手順は、モータ制御部３１にて実行される。
　ステップ１では、操舵角センサ１５の検出結果に基づいて演算される舵角速度Δθを取得し、現在の舵角速度Δθが不感帯内であるか否かを判定する。舵角速度Δθが不感帯内ではないと判定した場合には、操舵角が変化中の状態であり、ステップ２に進む。舵角速度Δθの不感帯は、操舵角センサ１５の検出誤差に起因する誤判定を防止できる程度の微小速度に設定される。
　ステップ２では、操舵角センサ１５の検出結果に基づいて操舵方向が変化したか否かを判定する。操舵方向が変化したと判定した場合には、ステップ３において操舵方向変化フラグをＯＮした上で、ステップ４へと進む。操舵方向が変化していないと判定した場合には、ステップ３において操舵方向変化フラグをＯＮとすることなく、ステップ４へと進む。
　ステップ４では、操舵方向変化フラグがＯＮであるか否かを判定する。操舵方向変化フラグがＯＮであると判定した場合には、ステップ５に進み、ヒステリシス補正値による推定操舵トルクの補正を実行する。具体的には、図７に示すヒステリシス補正値のマップを参照して、現在の操舵角に対応するヒステリシス補正値を取得する。車速に応じてヒステリシス補正値が設定されている場合には、車速センサ（図示せず）の検出結果に基づいて、現在の車速に対応するヒステリシス補正値を取得する。
　ステップ４において、操舵方向変化フラグがＯＮでないと判定した場合には、ステアリングホイール１が中立位置から操舵されてから操舵方向が変化していない状態であり、ステップ５においてヒステリシス補正値による推定操舵トルクの補正を実行することなく、処理を終了する。
　ステップ１において、舵角速度Δθが不感帯内であると判定した場合には、操舵角が一定の状態であり、ステップ６に進む。ステップ６では、操舵角センサ１５の検出結果に基づいて、現在の操舵角θが不感帯内であるか否かを判定する。操舵角θが不感帯内ではないと判定した場合には、ステアリングホイール１が一定舵角で切られている状態であり、ステップ４に進む。操舵角θの不感帯は、操舵角センサ１５の検出誤差に起因する誤判定を防止できる程度の微小操舵角に設定される。
　ステップ４での処理は、上述したとおりである。
　ステップ６において、操舵角θが不感帯内であると判定した場合には、ステアリングホイール１が中立位置にある状態であり、ステップ７において操舵方向変化フラグをＯＦＦにし、処理を終了する。このように、舵角速度Δθ及び操舵角θの双方が不感帯内である場合には、ヒステリシス補正値による推定操舵トルクの補正を実行することなく、処理を終了する。
　以上の処理は、車両のイグニッションスイッチがＯＮの間、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
　以上の第３実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
　補正値設定部３４は、操舵トルク推定部３５にて推定される推定操舵トルクのヒステリシスを補正するヒステリシス補正値も設定する。したがって、トルクセンサ１２の故障時に演算される補正操舵トルクは、トルクセンサ１２にて検出される操舵トルクに高い精度で一致する。よって、自動操舵中にトルクセンサ１２が故障した際における介入判定部３３によるステアリング介入操作の判定精度をより高めることができる。
　上記第３実施形態では、補正値設定部３４において、操舵角センサ１５及びモータ回転角センサ１０ａの検出精度等に起因する補正値（図４参照）とヒステリシス補正値（図７参照）とを別に設定する形態について説明した。これに代わり、補正値設定部３４において、両補正値を考慮した１つの補正値を設定するようにしてもよい。
　操舵角センサ１５及びモータ回転角センサ１０ａの検出精度等に起因する補正値（図４参照）は、推定操舵トルクのヒステリシスを考慮して、ステアリングホイール１が中立位置から切り込まれる際において、トルクセンサ１２にて検出された操舵トルクと操舵トルク推定部３５にて推定された推定操舵トルクとを比較して設定するのが望ましい。
　以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
　電動パワーステアリング装置は、運転者によるステアリング操作に伴って回転するステアリングシャフト７と、ステアリングシャフト７の一部を構成するトーションバー４と、トーションバー４に作用する操舵トルクを検出するトルクセンサ１２と、トルクセンサ１２の検出結果に基づく操舵補助と車両外の情報に基づく自動操舵とを選択的に行う電動モータ１０と、トルクセンサ１２の故障を判定する故障判定部３２と、自動操舵中にトルクセンサ１２が故障した場合に、運転者によるステアリング介入操作を判定する介入判定部３３と、を備え、介入判定部３３にてステアリング介入操作が行われたと判定された場合には、自動操舵が解除される。
　この構成では、自動操舵中であってトルクセンサ１２が故障した際には、介入判定部３３によって運転者によるステアリング介入操作が判定される。よって、自動操舵中にトルクセンサ１２が故障した場合であっても自動操舵を継続させることが可能となる。
　また、介入判定部３３は、自動操舵の目標制御値に基づいてステアリング介入操作を判定する。
　また、介入判定部３３は、自動操舵の目標制御値の変化量に基づいて、ステアリング介入操作を判定する。
　また、目標制御値は、電動モータ１０の駆動を制御する目標制御電流又は目標操舵角である。
　また、電動パワーステアリング装置は、ステアリング操作に伴う操舵角を取得する操舵角センサ１５をさらに備える。介入判定部３３は、自動操舵の目標操舵角と操舵角取得部にて取得された操舵角との偏差が所定値以上となった場合に、ステアリング介入操作が行われたと判定する。
　これらの構成では、自動操舵の目標制御値に基づいてステアリング介入操作を判定するものであるため、ステアリング介入操作を精度良く判定することができる。
　また、電動パワーステアリング装置は、電動モータ１０の回転角を取得するモータ回転角センサ１０ａと、操舵角センサ１５の取得結果とモータ回転角センサ１０ａの取得結果に基づいて、推定操舵トルクを演算する操舵トルク推定部３５と、トルクセンサ１２の正常時に、トルクセンサ１２にて検出された操舵トルクと操舵トルク推定部３５にて演算された推定操舵トルクとの比較に基づいて推定操舵トルクの補正値を設定する補正値設定部３４と、をさらに備える。介入判定部３３は、操舵トルク推定部３５にて演算された推定操舵トルクを補正値にて補正して得られる補正操舵トルクに基づいて、ステアリング介入操作を判定する。
　また、補正値は、推定操舵トルクのヒステリシスを補正するためのヒステリシス補正値を含む。
　これらの構成では、トルクセンサ１２の故障時には補正推定操舵トルクに基づいてステアリング介入操作が判定される。その補正推定操舵トルクは、トルクセンサ１２にて検出される操舵トルクと実質的に一致するため、トルクセンサ１２の故障時におけるステアリング介入操作を精度良く判定することができる。また、トルクセンサ１２の故障時にステアリング介入操作が判定され自動操作が解除された後であっても、補正推定操舵トルクに基づくアシスト制御が行われるため、車両の安全な運行を継続させることができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　例えば、上記実施形態では、出力シャフト３の下部に形成されたピニオンギヤ３ａがラック軸５に形成されたラックギヤ５ａと噛み合う形態について説明した。これに代えて、出力シャフト３とは別にラックギヤ５ａに噛み合うピニオンシャフトを設け、出力シャフト３とピニオンシャフトを自在継手を介して連結するように構成してもよい。
　また、上記実施形態では、電動モータ１０の駆動力が、減速機１１を介して出力シャフト３に付与される形態について説明した。これに代えて、電動モータ１０の駆動力を、プーリ及びベルトを有する減速機を介してラック軸５に付与する構成（ベルトドライブ方式）としてもよく、また、電動モータ１０の駆動力を、減速機を介さずに直接ラック軸５に付与する構成（ダイレクトドライブ方式）としてもよい。このように、電動モータ１０は、ステアリング系にトルクを付与するものである。
　本願は２０１５年１０月２１日に日本国特許庁に出願された特願２０１５－２０７４０２に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (7)

  1. 　電動パワーステアリング装置であって、
    　運転者によるステアリング操作に伴って回転するステアリングシャフトと、
    　前記ステアリングシャフトの一部を構成するトーションバーと、
    　前記トーションバーに作用する操舵トルクを検出するトルクセンサと、
    　前記トルクセンサの検出結果に基づく操舵補助と車両外の情報に基づく自動操舵とを選択的に行う電動モータと、
    　前記トルクセンサの故障を判定する故障判定部と、
    　自動操舵中に前記トルクセンサが故障した場合に、運転者によるステアリング介入操作を判定する介入判定部と、を備え、
    　前記介入判定部にてステアリング介入操作が行われたと判定された場合には、自動操舵が解除され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であって、
    　前記介入判定部は、前記自動操舵の目標制御値に基づいてステアリング介入操作を判定する電動パワーステアリング装置。
  3. 　請求項２に記載の電動パワーステアリング装置であって、
    　前記介入判定部は、前記自動操舵の前記目標制御値の変化量に基づいて、ステアリング介入操作を判定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であって、
    　前記目標制御値は、前記電動モータの駆動を制御する目標制御電流又は目標操舵角である電動パワーステアリング装置。
  5. 　請求項１に記載の電動パワーステアリング装置であって、
    　ステアリング操作に伴う操舵角を取得する操舵角取得部をさらに備え、
    　前記介入判定部は、前記自動操舵の目標操舵角と前記操舵角取得部にて取得された操舵角との偏差が所定値以上となった場合に、ステアリング介入操作が行われたと判定する電動パワーステアリング装置。
  6. 　請求項１に記載の電動パワーステアリング装置であって、
    　ステアリング操作に伴う操舵角を取得する操舵角取得部と、
    　前記電動モータの回転角を取得するモータ回転角取得部と、
    　前記操舵角取得部の取得結果と前記モータ回転角取得部の取得結果に基づいて、推定操舵トルクを演算する操舵トルク推定部と、
    　前記トルクセンサの正常時に、前記トルクセンサにて検出された前記操舵トルクと前記操舵トルク推定部にて演算された前記推定操舵トルクとの比較に基づいて前記推定操舵トルクの補正値を設定する補正値設定部と、をさらに備え、
    　前記介入判定部は、前記操舵トルク推定部にて演算された前記推定操舵トルクを前記補正値にて補正して得られる補正操舵トルクに基づいて、ステアリング介入操作を判定する電動パワーステアリング装置。
  7. 　請求項６に記載の電動パワーステアリング装置であって、
    　前記補正値は、前記推定操舵トルクのヒステリシスを補正するためのヒステリシス補正値を含む電動パワーステアリング装置。
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