(57)【要約】【課題】モータ駆動回路に故障が発生した際に、操舵者に不安および違和感を与えることなく操舵アシストを継続する。【解決手段】平常時は、メインＭＣＵ１１によりブラシレスモータ３１を駆動してアシスト制御を行い、サブＭＣＵ１２によりブラシモータ３２を慣性補償制御する。メインＭＣＵ１１によってモータ主駆動回路１５の異常が検出されると、電源リレーＳ１１及びモータリレーＳ１２、Ｓ１３を開放してモータ主駆動回路１５の動作およびブラシレスモータ３１の回転を停止するとともに、サブＭＣＵ１２にモータ主駆動回路１５の異常を通知する。サブＭＣＵ１２は、トルクセンサ２の操舵トルク信号に基づいてモータ副駆動回路１６を制御し、モータ副駆動回路１６を駆動して、ブラシモータ３２を慣性補償制御からアシスト制御に切り替える。【選択図】図３
2010155592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング機構に機械的に連結されるモータと、当該ステアリング機構に操舵補助力を付与するため、少なくとも操舵者の操舵トルクに基づいて前記モータの制御を行う制御ユニットと、を備える電動パワーステアリング装置において、
前記モータが、第１のモータと、当該第１のモータより出力の小さい第２のモータと、から構成され、且つ
前記制御ユニットが、前記第１のモータの制御を行うための第１の制御手段と、前記第２のモータの制御を行うための第２の制御手段と、を有して、
第１の系統と第２の系統との２系統で構成され、そして
平常時は、前記第１のモータが前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように前記第１の制御手段は前記第１のモータの制御を行い、且つ前記第２のモータによる前記第１のモータへの慣性の影響が補償されるように前記第２の制御手段は前記第２のモータの制御を行い、一方
前記第１の系統で故障の発生が検出された時には、前記第１の制御手段は前記第１のモータが停止するように制御を行い、且つ前記第２のモータが補完して前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように前記第２の制御手段は切り替えて前記第２のモータの制御を行う
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
ラックエンド判定手段を更に備え、
前記ステアリング機構は、ラック・アンド・ピニオン機構を含み、
前記ラックエンド判定手段は、当該ラック・アンド・ピニオン機構がラックエンドに近づいたことを判定し、そして
平常時は、前記第１のモータが前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように前記第１の制御手段は前記第１のモータの制御を行うと共に、前記第２の制御手段は、前記第２のモータによる前記第１のモータへの慣性の影響が補償されるように前記第２の制御手段は前記第２のモータの制御を行うが、前記ラックエンド検出手段により前記ラックエンドに近づいたと判定される時には、前記第１のモータにブレーキをかけるように切り替えて前記第２のモータの制御を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記第２の制御手段は、前記第１のモータの回転方向とは逆方向に前記第２のモータの制御を行って、前記第１のモータにブレーキをかける
ことを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記第１の制御手段は、前記ラックエンド判定手段としても機能し、
前記第１の制御手段は、前記ラック・アンド・ピニオン機構が前記ラックエンドに近づいたと判定した場合、前記ラックエンドに近づいたことを前記第２の制御手段に報知して、この報知結果に基づいて前記第２の制御手段は前記第１のモータにブレーキをかけるように前記第２のモータの制御を行い、一方
前記第１の制御手段は、前記ラック・アンド・ピニオンがラックエンドから遠ざかったと判定した場合、前記ラックエンドから遠ざかったことを前記第２の制御手段に報知して、この報知結果に基づいて前記第２の制御手段は前記第１のモータにブレーキをかけるための制御から、前記第２のモータによる前記第１のモータへの慣性の影響が補償されるための制御へ切り替える
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記第２のモータは、第１のモータの回転軸に機械的に連結され、
前記第１のモータの回転角度を検出するため第１のモータに付設される回転角度検出装置と、前記第２のモータの回転角速度を推定するための回転角速度推定手段と、を更に備え、そして
平常時は、前記第１のモータが前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように、前記第１の制御手段は前記回転角度検出装置により検出された前記第１のモータの回転角度に基づいて前記第１のモータの制御を行い、且つ前記第２のモータによる前記第１のモータへの慣性の影響が補償されるように前記第２の制御手段は前記第２のモータの制御を行い、一方
前記回転角度検出装置で故障の発生が検出された時には、前記回転角度検出装置により検出された前記第１のモータの回転角度に代えて、前記回転角速度推定手段により推定された前記第２のモータの回転角速度推定値に基づいて前記第１の制御手段が前記第１のモータの制御を継続して行う
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記回転角速度推定手段は、検出された、前記第２のモータのモータ電流値及びモータ電圧値に基づき、前記第２のモータの前記回転角速度を推定する
ことを特徴とする請求項５に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記回転角度検出装置を除く前記第１の系統で故障の発生が検出された時には、前記第１の制御手段は前記第１のモータが停止するように制御を行い、且つ前記第２のモータが補完して前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように前記第２の制御手段は切り替えて前記第２のモータの制御を行う
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記第１の制御手段は、前記回転角度検出装置で故障の発生が検出された時には、前記第２の制御手段に当該故障の発生を報知し、
前記第２の制御手段は、当該故障の発生が報知された際に、前記回転角速度推定手段により推定された前記第２のモータの回転角速度推定値を前記第１の制御手段に報知し、そして
前記第１の制御手段は、前記回転角度検出装置により検出された前記第１のモータの回転角度に代えて、前記回転角速度推定種段により推定された前記第２のモータの回転角速度推定値に基づいて前記第１のモータの制御を継続して行う
ことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項９】
前記第１のモータは、ブラシレスモータであり、そして
前記第２のモータは、ブラシモータである
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１０】
前記第１の制御手段は、前記第１の系統で故障の発生が検出された時には、前記第２の制御手段に当該故障の発生を報知し、そして
前記第２の制御手段は、当該故障の発生が報知された際に、前記第２のモータが補完して前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように切り替えて前記第２のモータの制御を行う
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１１】
前記第１の制御手段及び前記第２の制御手段は、マイクロコンピュータによって構成される
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１２】
前記第２の制御手段は、前記第１の制御手段より、性能の低いマイクロコンピュータである
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを用いて自動車等車両のステアリング機構に操舵補助力を付与して操舵者の操舵アシストを行う電動パワーステアリング装置に関し、特に、２系統の駆動系を備え、その一方の駆動系で、例えばモータ駆動回路に故障が発生した時においても操舵アシストを継続することのできる電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両では、操舵者の操舵に際してモータの回転トルクにより操舵ハンドルに操舵アシスト力（操舵補助力）を付与する電動パワーステアリング装置が広く用いられている。
【０００３】
ここで、一般的な電動パワーステアリング装置について図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図１０は、従来の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。
図１０に示すように、操舵者が操舵する操舵ハンドル８１に直結したシャフト８２は、減速機９、ラック・アンド・ピニオン機構８５を経て車輪８４のタイロッド８３に結合されている。
【０００５】
図１１は、従来の電動パワーステアリング装置の減速器の構成を示す図である。
図１１に示すように、操舵ハンドル８１に操舵アシスト力を付与するモータ８は、減速機９のウォーム９１と同軸に結合されており、そしてウォーム９１と噛み合うウォームホィール９２がシャフト８２と結合している。これにより、モータ８はステアリング機構と機械的に連結され、ステアリング機構に操舵アシスト力を付与することができる。
【０００６】
そして、図１０に示すように、モータ８の制御ユニットとして制御装置（以下、ＥＣＵともいう。）６がモータ８に接続され、当該ＥＣＵ６ではシャフト８２に付設されたトルクセンサ７で検出された操舵ハンドル８１の操舵トルク信号に基づいてアシスト指令である電流指令値が演算され、当該電流指令値に基づいて制御された電流がモータ８に供給される。
このようにしてアシスト制御が実現されて操舵者の操舵アシストが行われる。
【０００７】
次に、従来のＥＣＵの概略構成について説明する。
図１２は、従来のＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。
ＥＣＵ６は、主にＣＰＵシステムで構成され、内部メモリに格納されたプログラムを実行することによってモータ８を制御している。より具体的にはＥＣＵ６は、ＭＣＵ６１、ドライバ回路６２、モータ駆動回路６３、電流検出回路６４、モータ角度検出器６５、等を備えて構成される。
【０００８】
そして、ＭＣＵ６１の内部メモリに格納されたプログラムが実行されることにより、トルクセンサ７で検出された操舵トルク信号とモータ角度検出器６５で検出されたモータ角度等に基づいてモータ８に供給される電流の制御値が生成され、この電流の制御値と電流検出回路６４により検出されたモータ電流とに基づいて決定されるデューティ比のＰＷＭ（パルス幅変調）信号がドライバ回路６２に供給される。
【０００９】
ドライバ回路６２は、ＭＣＵ６１から供給されるＰＷＭ信号に基づいて、モータ駆動回路６３のＨブリッジ回路を構成する６個のパワーＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ、以下ＦＥＴともいう。）Ｑ６１〜Ｑ６６の各ゲートに供給するパルス電圧を生成する。
【００１０】
モータ駆動回路６３は、ドライバ回路６２から供給されるパルス電圧によって直列に接続された上下アームのＦＥＴが交互にＯＮ、ＯＦＦを繰り返し、このとき流れる電流をモータ８に供給してモータ８を回転駆動させる。
【００１１】
また、このように構成された従来の電動パワーステアリング装置では、操舵者による操舵ハンドル８１の一定以上の旋回を阻止するため、ラック・アンド・ピニオン機構８５に対してラックエンド機構が設けられており、操舵ハンドル８１を中立位置から左右にそれぞれ所定のラックエンドまで操舵して、操舵ハンドル８１の旋回角が最大に達すると、それ以上は同じ方向に操舵ハンドル８１を旋回できないようになっている。このため、操舵ハンドル８１がラックエンドに近づいて操舵されているにも拘わらず、操舵者により操舵ハンドル８１に大きな操舵トルクが加えられると、モータ８からステアリング機構に大きな操舵アシスト力が与えられ、ラック・アンド・ピニオン機構８５のラックエンドで、例えばエンドストッパが他の部材と衝突してラック・アンド・ピニオン機構８５を介してステリング機構全体に大きな衝撃力が加わり、衝撃音を発生したりして操舵者の操舵フィーリングを悪化させ、場合によっては、減速機９やラック・アンド・ピニオン機構８５等のトルク伝達系（機械系）に破損や変形を生じてしまう嫌いがある。
【００１２】
これを回避するために、従来は、ラック・アンド・ピニオン機構８５がラックエンドに近づいたとき（以下、このときを、「ラックエンド時」とも言う。）にモータ駆動回路６３からモータ８に供給する電流を制限し、これによってステアリング機構に加わる衝撃力を緩和するようにしていた。
【００１３】
ところで、このように構成された電動パワーステアリング装置は、軽自動車・小型自動車は言うに及ばす、近年ではＳＵＶ（Ｓｐｏｒｔ Ｕｔｉｌｉｔｙ Ｖｅｈｉｃｌｅ：スポーツ多目的車）等の車両重量の大きな自動車にも広く搭載されている。これら大型自動車では、車両重量が大きいこともあって軽自動車・小型自動車より大きな操舵アシスト力を必要とし、高出力のモータが使用されている。このため、例えば車両の運転中に、前述したモータ駆動回路６３などに故障が発生すると、モータ８が停止して操舵ハンドル８１に操舵アシスト力が付与されなくなってしまい、その結果、操舵者の操舵に必要なトルクが増大してしまうため、操舵者の操舵フィーリングを損なってしまうことになる。
【００１４】
このような問題を解決するために、従来、ＥＣＵに２組のモータ駆動回路を設けて２系統の駆動系とし、平常時は一方のモータ駆動回路でモータを駆動し、一方のモータ駆動回路に故障が発生した場合には、他方のモータ駆動回路に切り替えてモータを駆動することにより、操舵アシストを継続するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１５】
また、モータ８としてブラシレスモータを使用している場合、モータ８を駆動制御するため、レゾルバ等の回転角度検出装置がモータ８に付設されるのが一般的であり、当該回転角度検出装置が故障したときにも、操舵アシスト力がなくなって操舵者の操舵に必要なトルクが増大し、操舵者に操舵感の悪化や不安感を与えてしまう虞があった。
【００１６】
そこで、回転角度検出装置の異常時に、操舵トルク、又は当該操舵トルクにより算出される演算値に基づいてモータ回転角推定手段で推定されたモータの回転角によりモータを制御するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。更に、モータの逆起電力からモータの回転角速度及び舵輪の相対舵角を求めて、回転角度検出装置を不要としたものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特許第３６９６３８４号明細書
【特許文献２】特開２００７−１１８８２３号公報
【特許文献３】特公平７−２５３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記従来の例では、２組のモータ駆動回路間で干渉が発生することを防止するために、それぞれのモータ駆動回路と電源の間、それぞれのモータ駆動回路とモータの各相駆動コイルを接続する全ての接続線の途中に開閉スイッチを設ける必要があった。
【００１９】
また、大型自動車に適用する電動パワーステアリング装置にあっては、大きな操舵アシスト力を必要とすることから必然的にモータの出力も大きくなり、このため開閉スイッチは大電流を開閉可能なものでなければならなかった。これは、電動パワーステアリング装置の大型化、コストアップを招く要因ともなっていた。
【００２０】
さらに、モータ駆動回路を切り替える際に、開閉スイッチによるタイムラグが発生し、このため、操舵フィーリングに違和感が残ってしまうという問題があった。このタイムラグを解消するには、開閉スイッチをなくして２組のモータ駆動回路を常に並列に動作させればよいが、この場合には２組のモータ駆動回路のいずれが故障したかを検出することは困難であった。
【００２１】
そして、故障したモータ駆動回路を切り離すことができないので、故障したモータ駆動回路が故障していないモータ駆動回路に悪影響を与え、モータを正常に駆動することができないため、その違和感のない操舵アシストの継続実現は難しかった。
【００２２】
また、ラック・アンド・ピニオン機構がラックエンドに近づいた際ステアリング機構に加わる衝撃力を緩和することに関し、上記従来の方法は、車体重量が軽い乗用車等の小型車両には対応できたとしても、車両重量の大きな自動車では、大きな操舵アシスト力を発生させるために電動パワーステアリング装置の高出力化が前述した通り不可避な状況であり、このためラックエンド時にモータに供給する電流を制限しても十分な効果が得られないことがある。
【００２３】
さらに、ステアリング機構に大きな衝撃力が繰り返して作用する場合には、破損又は変形に十分に耐えられるような機械的強度に優れた材料を使用する必要があり、製造コストが上昇してしまう嫌いがある。
【００２４】
また、特許文献２に記載の電動パワーステアリング制御装置及び特許文献３に記載の動力舵取装置は、操舵アシスト力を発生させるモータが１機のみであり、完全に独立した２系統の駆動系の構成にはなっておらず、快適な操舵フィーリングを実現するためには、更なる改善の余地があった。
【００２５】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、２系統の駆動系で構成される電動パワーステアリング装置において、第１の系統で例えばモータ駆動回路などに故障が発生した場合においても、操舵者に不安や違和感を与えることなく、即ち操舵フィーリングを損なうことなく操舵アシストを継続でき、そして、それを小型且つ低コストで実現することが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。
更に、その目的は、平常時に、第２の系統を利用して、ラック・アンド・ピニオン機構のラックエンド時における衝撃力をステアリング機構に与えることを防止することのできる電動パワーステアリング機構を提供することにある。
加えて、その目的は、回転角度検出装置のみが故障した場合には、高度な制御が可能な第１の系統の駆動系で操舵アシストを継続できることが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。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明の前述した目的は、下記の構成により達成される。
（１）  ステアリング機構に機械的に連結されるモータと、当該ステアリング機構に操舵補助力を付与するため、少なくとも操舵者の操舵トルクに基づいて前記モータの制御を行う制御ユニットと、を備える電動パワーステアリング装置において、
前記モータが、第１のモータと、当該第１のモータより出力の小さい第２のモータと、から構成され、且つ
前記制御ユニットが、前記第１のモータの制御を行うための第１の制御手段と、前記第２のモータの制御を行うための第２の制御手段と、を有して、
第１の系統と第２の系統との２系統で構成され、そして
平常時は、前記第１のモータが前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように前記第１の制御手段は前記第１のモータの制御を行い、且つ前記第２のモータによる前記第１のモータへの慣性の影響が補償されるように前記第２の制御手段は前記第２のモータの制御を行い、一方
前記第１の系統で故障の発生が検出された時には、前記第１の制御手段は前記第１のモータが停止するように制御を行い、且つ前記第２のモータが補完して前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように前記第２の制御手段は切り替えて前記第２のモータの制御を行う
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
（２）  ラックエンド判定手段を更に備え、
前記ステアリング機構は、ラック・アンド・ピニオン機構を含み、
前記ラックエンド判定手段は、当該ラック・アンド・ピニオン機構がラックエンドに近づいたことを判定し、そして
平常時は、前記第１のモータが前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように前記第１の制御手段は前記第１のモータの制御を行うと共に、前記第２の制御手段は、前記第２のモータによる前記第１のモータへの慣性の影響が補償されるように前記第２の制御手段は前記第２のモータの制御を行うが、前記ラックエンド検出手段により前記ラックエンドに近づいたと判定される時には、前記第１のモータにブレーキをかけるように切り替えて前記第２のモータの制御を行う
ことを特徴とする上記（１）の電動パワーステアリング装置。
（３）  前記第２の制御手段は、前記第１のモータの回転方向とは逆方向に前記第２のモータの制御を行って、前記第１のモータにブレーキをかける
ことを特徴とする上記（２）の電動パワーステアリング装置。
（４）  前記第１の制御手段は、前記ラックエンド判定手段としても機能し、
前記第１の制御手段は、前記ラック・アンド・ピニオン機構が前記ラックエンドに近づいたと判定した場合、前記ラックエンドに近づいたことを前記第２の制御手段に報知して、この報知結果に基づいて前記第２の制御手段は前記第１のモータにブレーキをかけるように前記第２のモータの制御を行い、一方
前記第１の制御手段は、前記ラック・アンド・ピニオンがラックエンドから遠ざかったと判定した場合、前記ラックエンドから遠ざかったことを前記第２の制御手段に報知して、この報知結果に基づいて前記第２の制御手段は前記第１のモータにブレーキをかけるための制御から、前記第２のモータによる前記第１のモータへの慣性の影響が補償されるための制御へ切り替える
ことを特徴とする上記（２）又は（３）の電動パワーステアリング装置。
（５）  前記第２のモータは、第１のモータの回転軸に機械的に連結され、
前記第１のモータの回転角度を検出するため第１のモータに付設される回転角度検出装置と、前記第２のモータの回転角速度を推定するための回転角速度推定手段と、を更に備え、そして
平常時は、前記第１のモータが前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように、前記第１の制御手段は前記回転角度検出装置により検出された前記第１のモータの回転角度に基づいて前記第１のモータの制御を行い、且つ前記第２のモータによる前記第１のモータへの慣性の影響が補償されるように前記第２の制御手段は前記第２のモータの制御を行い、一方
前記回転角度検出装置で故障の発生が検出された時には、前記回転角度検出装置により検出された前記第１のモータの回転角度に代えて、前記回転角速度推定手段により推定された前記第２のモータの回転角速度推定値に基づいて前記第１の制御手段が前記第１のモータの制御を継続して行う
ことを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか１つの電動パワーステアリング装置。
（６）  前記回転角速度推定手段は、検出された、前記第２のモータのモータ電流値及びモータ電圧値に基づき、前記第２のモータの前記回転角速度を推定する
ことを特徴とする上記（５）の電動パワーステアリング装置。
（７）  前記回転角度検出装置を除く前記第１の系統で故障の発生が検出された時には、前記第１の制御手段は前記第１のモータが停止するように制御を行い、且つ前記第２のモータが補完して前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように前記第２の制御手段は切り替えて前記第２のモータの制御を行う
ことを特徴とする上記（５）又は（６）の電動パワーステアリング装置。
（８）  前記第１の制御手段は、前記回転角度検出装置で故障の発生が検出された時には、前記第２の制御手段に当該故障の発生を報知し、
前記第２の制御手段は、当該故障の発生が報知された際に、前記回転角速度推定手段により推定された前記第２のモータの回転角速度推定値を前記第１の制御手段に報知し、そして
前記第１の制御手段は、前記回転角度検出装置により検出された前記第１のモータの回転角度に代えて、前記回転角速度推定種段により推定された前記第２のモータの回転角速度推定値に基づいて前記第１のモータの制御を継続して行う
ことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載の電動パワーステアリング装置。
（９）  前記第１のモータは、ブラシレスモータであり、そして
前記第２のモータは、ブラシモータである
ことを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれか１つの電動パワーステアリング装置。
（１０）  前記第１の制御手段は、前記第１の系統で故障の発生が検出された時には、前記第２の制御手段に当該故障の発生を報知し、そして
前記第２の制御手段は、当該故障の発生が報知された際に、前記第２のモータが補完して前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように切り替えて前記第２のモータの制御を行う
ことを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか１つの電動パワーステアリング装置。
（１１）  前記第１の制御手段及び前記第２の制御手段は、マイクロコンピュータによって構成される
ことを特徴とする上記（１）〜（１０）のいずれか１つの電動パワーステアリング装置。
（１２）  前記第２の制御手段は、前記第１の制御手段より、性能の低いマイクロコンピュータである
ことを特徴とする上記（１）〜（１１）のいずれか１つの電動パワーステアリング装置。
【００２７】
上記（１）の構成によれば、ステアリング機構に連結されるモータと、当該モータを制御するための制御手段と、をそれぞれ第１及び第２として２系統備え、平常時には、第１の出力の大きな系統のモータ及び制御手段によりステアリング機構に操舵補助力が付与されるように制御を行うとともに、第２の出力の小さな系統のモータ及び制御手段により第２の系統のモータの慣性補償制御を行い、そして第１の系統で、例えばモータ駆動回路などの故障の発生が検出された場合には、第１の系統のモータを停止して、第２の系統のモータ及び制御手段によりステアリング機構に操舵補助力が付与されるように補完して制御を継続するので、第１の系統で、例えば第１のモータ駆動回路などに故障が発生した場合でも操舵者に不安および違和感を与えることがなく、そして、第２の系統の構造を簡素化できるので、それを小型且つ低コストで実現することができる。
上記（２）の構成によれば、ラック・アンド・ピニオン機構を含むステアリング機構に連結されるモータと、当該モータを制御するための制御手段と、をそれぞれ第１及び第２として２系統備え、平常時には、第１の出力の大きな系統のモータ及び制御手段によりステアリング機構に操舵補助力が付与されるように制御を行うとともに、第２の出力の小さな系統のモータ及び制御手段により第２の系統のモータの慣性補償制御を行い、そして第１の系統で、例えばモータ駆動回路などの故障の発生が検出された場合には、第１の系統のモータを停止して、第２の系統のモータ及び制御手段によりステアリング機構に操舵補助力が付与されるように補完して制御を継続するので、第１の系統で、例えば第１のモータ駆動回路などに故障が発生した場合でも、操舵者に不安および違和感を与えることがない。加えて、ラック・アンド・ピニオン機構がラックエンドに近づいたことを判定するラックエンド判定手段を備えているので、その平常時において、ラックエンド判定手段によりラックエンドに近づいたと判定される時には、第１のモータにブレーキかけるように第２の制御手段が第２のモータを制御するので、ステアリング機構に大きな衝撃力を与えることがない。このため、操舵者に衝撃が伝達することなく、操舵者の操舵フィーリングを向上させることができる。そして、第２の系統の出力を小さくすることができるので第２の系統の構造を簡素化でき、また、その第２の系統をそのラックエンド時の衝撃力をステアリング機構に与えないように冗長系としたのでそのための機構を別途設ける必要がなく、電動パワーステアリング装置を小型且つ低コストで実現することができる。
上記（３）の構成によれば、ラックエンド判定手段によりラックエンドに近づいたと判定される時に、第２のモータを第１のモータの回転方向とは逆方向に制御するので、効果的にブレーキをかけることができて、ステアリング機構に大きな衝撃力を与えることがない。
上記（４）の構成によれば、平常時において、前記ラックエンドに近づいた時に、第１のモータにブレーキをかけ、前記ラックエンドから遠ざかった時にそのブレーキを解除して第２の系統のモータの慣性補償制御を行うので、ステアリング機構に大きな衝撃力を与えることがなく、操舵者の操舵フィーリングをより向上することができ、加えて第１の制御手段は、ラックエンド判定手段としても機能するので、電動パワーステアリング装置を小型かつ低コストで実現することができる。
上記（５）の構成によれば、ステアリング機構に連結されるモータと、当該モータを制御するための制御手段と、をそれぞれ第１及び第２として２系統備え、平常時には、出力の大きな第１の系統のモータ及び制御手段によりステアリング機構に操舵補助力が付与されるように制御を行うとともに、出力の小さな第２の系統のモータ及び制御手段により第２の系統のモータの慣性補償制御を行い、そして回転角度検出装置で故障の発生が検出された時には、回転角度検出装置により検出される第１の系統のモータの回転角度に代えて、回転角速度推定手段により推定される第２の系統のモータの回転角速度推定値に基づいて第１の系統のモータ及び制御手段で継続してステアリング機構に操舵補助力を付与するようにしたので、回転角度検出装置の故障時にも、出力が大きく高度の制御が可能な第１の系統によりステアリング機構に操舵補助力を付与し、これにより操舵者に不安および違和感を与えることなく操舵を継続することができる。
上記（６）の構成によれば、第２のモータに流れるモータ電流値とその印加されるモータ電流値を検出するだけで、第２のモータの回転角速度を推定することができるので、回転角速度を推定するための特別な装置を別途用意する必要がなく製造コストを抑制することができる。
上記（７）の構成によれば、回転角度検出装置を除く第１の系統で、例えばモータ駆動回路などの故障の発生が検出された場合には、第１の系統のモータを停止して、第２の系統のモータ及び制御手段によりステアリング機構に操舵補助力が付与されるように補完して制御を継続するので、第１の系統で、例えば第１のモータ駆動回路などに故障が発生した場合でも操舵者に不安および違和感を与えることがなく、そして、第２の系統の構造を簡素化できるので、それを小型且つ低コストで実現することができる。
上記（８）の構成によれば、回転角度検出装置に故障が発生したことを、第１の系統の制御手段から第２の系統の制御手段に直接報知し、この報知に基づき第１の系統の制御手段は、第２の系統のモータの回転角速度推定値を第１の系統の制御手段に報知し、第１の系統の制御手段が当該回転角速度推定値に基づいて第１の系統のモータを制御するので、より迅速に操舵アシストを継続することができる。
上記（９）の構成によれば、第２の系統のモータにブラシモータを使用するので、第２の系統の構成をさらに簡素化することができ、第１の系統で、例えばモータ駆動回路などに故障が発生した場合、操舵者に不安および違和感を与えることなく補完して制御を継続できながらも、それをより小型且つより低コストで実現することができる。
上記（１０）の構成によれば、第１の系統で、例えばモータ駆動回路のなどに故障が発生したことを、第１の系統の制御手段から第２の系統の制御手段に直接報知し、この報知に基づき第２の系統のモータ及び制御手段により補完して制御が継続されるので、より迅速に操舵アシストを継続することができる。
上記（１１）の構成によれば、両系統の制御手段をマイクロコンピュータにより構成することで、制御ユニットの回路構成を簡素化できて制御ユニットの小型化・低コスト化を図ることができ、且つ精度よく操舵アシストを実現することができる。
上記（１２）の構成によれば、第２の系統の出力を小さくして、第２の系統を操舵アシストの補完に特化した構成とすることができるので、第１の系統の制御手段より性能の低いマイクロコンピュータを採用することができる。このため、より一層の小型化、低コスト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、２系統の駆動系で構成される電動パワーステアリング装置において、第１の系統で、例えばモータ駆動回路などに故障が発生した場合においても、操舵者に不安や違和感を与えることなく、即ち操舵フィーリングを損なうことなく操舵アシストを継続でき、そして、それを小型且つ低コストで実現することができる電動パワーステアリング装置を提供することができる。
また、本発明によれば、平常時に、第２の系統を利用して、ラック・アンド・ピニオン機構のラックエンド時における衝撃力をステアリング機構に与えることを防止することができる。
加えて、本発明によれば、回転角度検出装置のみが故障した場合には、高度な制御が可能な第１の系統の駆動系で操舵アシストを継続できることができる
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る第１実施形態の電動パワーステアリング装置の構成について、その構成と関連する車両構成とともに示す概略図である。
【図２】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減速機の構成を示す概略図である。
【図３】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ＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。
【図４】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メインＭＣＵの機能構成を示すブロック図である。
【図５】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サブＭＣＵの機能構成を示すブロック図である。
【図６】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主ドライバ回路が故障した際における動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図７】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ラックエンド時における動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図８】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メインＭＣＵの機能構成を示すブロック図である。
【図９】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回転角度検出装置に故障が発生した際の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図１０】従来の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。
【図１１】従来の電動パワーステアリング装置の減速機の構成を示す概略図である。
【図１２】従来の電動パワーステアリング装置のＥＣＵの概略構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明に係る電動パワーステアリング装置の好適な複数の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３１】
（第１実施形態）
まず、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について説明する。
図１は、本発明に係る第１実施形態の電動パワーステアリング装置の構成について、その構成と関連する車両構成とともに示す概略図である。
【００３２】
図１に示すように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、操舵者が操舵する操舵ハンドル４１に一端が固着されるシャフト４２と、シャフト４２の他端に連結され、タイロッド４３を介して車輪４４を転舵するラック・アンド・ピニオン機構４５と、操舵ハンドル４１の操作によりシャフト４２に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ２と、操舵者の操舵ハンドル４１操作の負担を軽減するため、ステアリング機構に機械的に連結される３相ブラシレスモータ（以下、単にブラシレスモータとも言う。）３１及びブラシモータ３２と、ブラシレスモータ３１及びブラシモータ３２により発生した回転トルク（操舵アシスト力）をシャフト４２に伝達する減速機５と、車両の速度を検出するため例えば車輪４４に付設される車速センサ（不図示）と、バッテリ電源（不図示）から電源の供給を受け、トルクセンサ２と車速センサからのセンサ信号に基づいてブラシレスモータ３１及びブラシモータ３２の駆動を制御する制御ユニットである制御装置（ＥＣＵ）１と、を備えて構成される。
なお、センサ信号としては、トルクセンサ２及び車速センサのセンサ信号のみに限らず適宜種々のセンサ信号を含めることができるが、少なくともトルクセンサ２からのセンサ信号が入力されれば、ブラシレスモータ３１及びブラシモータ３２の駆動制御は可能である。
【００３３】
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減速機の概略構成を示す図である。
図２に示すように、減速機５は、ブラシレスモータ３１及びブラシモータ３２の軸と同心に結合されたウォーム５１と、シャフト４２と連結され、ウォーム５１と噛み合うウォームホィール５２と、から構成され、ブラシレスモータ３１及びブラシモータ３２の回転を減速してシャフト４２にそのブラシレスモータ３１及びブラシモータ３２が発生した回転トルクを伝達する。
なお、ブラシレスモータ３１とブラシモータ３２とは、互いに回転軸を共にして機械的に連結されていると共にウォーム５１を介して互いに対向するように配置されている。
【００３４】
図３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におけるＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。
図３に示すように、ＥＣＵ１は、主にＣＰＵシステムで構成され、メインＭＣＵ１１と、サブＭＣＵ１２と、主ドライバ回路１３と、副ドライバ回路１４と、モータ主駆動回路１５と、モータ副駆動回路１６と、主電流検出回路１７と、副電流検出回路１８と、モータ角度検出器１９と、を有して、メイン系統とサブ系統との２系統の駆動系で構成される。
【００３５】
メインＭＣＵ１１及びサブＭＣＵ１２には、トルクセンサ２により検出された操舵トルク信号と車速センサにより検出された車速信号等がそれぞれ入力され、モータ主駆動回路１５及びモータ副駆動回路１６には、それぞれブラシレスモータ３１及びブラシモータ３２が電気的負荷として接続されている。そして、バッテリ電源２１が電源リレーＳ１１、Ｓ２１を介して接続されている。また、ブラシレスモータ３１には、ブラシレスモータ３１のモータ回転角を検出するレゾルバ等で構成された回転角センサ２０が付設されて、この回転角センサ２０により検出されたモータ回転角信号をモータ角度検出器１９に送っている。即ち、モータ角度検出器１９及び回転角センサ２０により、ブラシレスモータ３１の回転角度を検出するための回転角度検出装置が構成されることになる。
【００３６】
メインＭＣＵ１１は、マイクロコンピュータと、ＲＡＭ及びＲＯＭ等と、から構成されるコンピュータシステムであり、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、トルクセンサ２により検出された操舵トルク信号、車速センサにより検出された車速信号、モータ角度検出器１９から送られるモータ回転角信号等に基づいて、例えば平常時においてブラシレスモータ３１が適切な操舵アシスト力を発生し得るように当該ブラシレスモータ３１を制御するための電流制御値を生成し、当該電流制御値から決定されるデューティ比のＰＷＭ（パルス幅変調）信号を主ドライバ回路１３に出力している。
【００３７】
また、メインＭＣＵ１１は、サブ系統でもアシスト制御に必要な、操舵トルク信号、車速信号等のセンサ信号を、例えばシリアル通信等の通信回線を介して、サブＭＣＵ１２に送信しており、また主電流検出回路１７、モータ回転角信号、主ドライバ回路１３の状態をモニタリングすることでモータ主駆動回路１５の故障の発生を監視し続け（即ち、故障検出処理）、その故障の発生時にその故障の発生をサブＭＣＵ１２に報知する。さらに、メインＭＣＵ１１は、モータ角度検出器１９により入力されたモータ回転角信号に基づき、ラック・アンド・ピニオン機構４５がラックエンドに近づいたか、或いは遠ざかったのか、即ちラックエンド時か否かを判定し、この判定結果と前記ブラシレスモータ３１のモータ回転角信号とを合わせてサブＭＣＵ１２に送信している。
なお、本実施形態では、メイン系統の故障としてモータ主駆動回路１５の故障の発生が監視されるが、これに限らず、例えば種々の故障検出センサを設置して、ブラシレスモータ３１、主電流検出回路１７等のメイン系統の少なくともいずれかの部位における故障の発生を検出するようにしてもよい。このときには、経験的に故障が発生し易い部位を中心に設置することが望ましい。
【００３８】
サブＭＣＵ１２は、メインＭＣＵ１１より性能の低いマイクロコンピュータと、ＲＡＭ及びＲＯＭ等と、から構成されるマイクロコンピュータシステムであり、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、例えばモータ主駆動回路１５の故障が検出された場合に、メインＭＣＵ１１を介して入力された操舵トルク信号と車速信号とに基づいて、ブラシモータ３２が適切な操舵アシスト力を発生し得るようにブラシモータ３２を制御するための電流制御値を生成し、当該電流制御値から決定されるデューティ比のＰＷＭ信号を副ドライバ回路１４に出力する。
【００３９】
主ドライバ回路１３及び副ドライバ回路１４は、それぞれメインＭＣＵ１１とサブＭＣＵ１２から出力されるＰＷＭ信号に基づいて、モータ主駆動回路１５及びモータ副駆動回路１６を構成する各ＦＥＴのゲートを駆動するためのパルス電圧を生成する。
【００４０】
モータ主駆動回路１５は、ブラシレスモータ３１に駆動電流を流すために、ブリッジ構成された６個の電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴという）Ｑ１１〜Ｑ１６から構成されるインバータであり、ＦＥＴＱ１１〜Ｑ１６は、主ドライバ回路１３から送られるＰＷＭ信号のパルス電圧によってＯＮ／ＯＦＦされる。
【００４１】
また、モータ副駆動回路１６は、副ドライバ回路１４から送られるＰＷＭ信号のパルス電圧によってＯＮ／ＯＦＦされ、ブラシモータ３２に駆動電流を流すためにブリッジ構成された４個のＦＥＴＱ２１〜Ｑ２４から構成されている。
【００４２】
また、主電流検出回路１７は、ブラシレスモータ３１をフィードバック制御するためのモータ電流を検出する。
【００４３】
モータリレーＳ１２、Ｓ１３は、メインＭＣＵ１１により制御され、モータ主駆動回路１５とブラシレスモータ３１の駆動コイルの２相を接続または遮断する。また、モータリレーＳ２２は、サブＭＣＵ１２により制御され、モータ副駆動回路１６とブラシモータ３２の駆動コイルの１相を接続または遮断する。さらに、電源リレーＳ１１は、バッテリ電源２１からモータ主駆動回路１５への電源供給を接続または遮断する。
【００４４】
図４は、メインＭＣＵ１１のアシスト制御を行うための機能構成を示すブロック図であり、メインＭＣＵ１１で実行される制御プログラムをブロック毎に示している。
図４に示すように、メインＭＣＵ１１の機能は、操舵トルク信号や車速信号を用いて制御を行うためのトルク系と、ブラシレスモータ３１の駆動に関連した制御を行うための電流制御系と、ブラシレスモータ３１の出力トルクを補償するための補償系と、から構成される。
【００４５】
トルク系は、アシスト量演算部１１１と、位相補償器１１２と、微分制御器１１３と、を有し、電流制御系は、減算器１１６と、電流制御器１１７と、Ｄｕｔｙ演算器１１８と、モータ主駆動回路１５と、主電流検出回路１７と、を有し、補償系は、収斂制御器１１９と、慣性補償器１２０と、ＳＡＴ推定補償器１２１と、を有している。
【００４６】
図３に示すように、トルクセンサ２により検出された操舵トルク信号は、アシスト量演算部１１１と微分制御器１１３とＳＡＴ推定補償器１２１とに入力される。
【００４７】
アシスト量演算部１１１は、操舵トルク信号と車速信号とに基づいてブラシレスモータ３１に供給するアシスト量を演算し、この演算結果を位相補償器１１２に出力する。
なお、操舵トルクは車両が停止した状態で最大となり、車速が増大するに従って小さくなる特性があるので、アシスト量演算部１１１では、この特性が所定の車速感応マップテーブルに従い、操舵トルク信号とブラシレスモータ３１とに供給するアシスト量との関係を車速信号に応じて変化させることによって、操舵フィーリングを向上させるとともに、車両の挙動を安定化させている。
【００４８】
位相補償器１１２は、操舵トルク信号に含まれる慣性要素とばね要素から成る共振系の共振周波数におけるピーク値を除去し、制御系の応答性と安定性を阻害する共振周波数の位相のズレを補償して、過渡特性を改善又は制御系の安定化を図るため、アシスト量に位相補償を施すものであり、位相補償されたアシスト量は、減算器１１６とＳＡＴ推定補償器１２１とに出力される。
【００４９】
微分制御器１１３は、操舵トルク信号の変動に応じてアシスト量を補正するもので、これにより操舵ハンドル４１の中立点付近の制御の応答性を高め、滑らかでスムーズな操舵を実現することができる。微分制御器１１３の出力は、加算器１１４に入力される。
【００５０】
モータ角速度推定部１２４は、回転角センサ２０で検出されたブラシレスモータ３１のモータ回転角信号に基づいてモータ角速度を推定し、この推定されたモータ角速度の推定値はモータ角加速度推定部１２５と、収斂制御器１１９と、ＳＡＴ推定補償器１２１と、にそれぞれ入力される。
【００５１】
モータ角加速度推定部１２５は、入力された前記モータ角速度の推定値に、例えば微分処理を施すことによりモータ角加速度を推定し、この推定されたモータ角加速度を慣性補償器１２０と、ＳＡＴ推定補償器１２１と、に出力する。
【００５２】
収斂制御器１１９は、図１に示す操舵ハンドル４１の回転を妨げる方向にアシスト量を補正するもので、前記モータ角速度の推定値が入力されて操舵ハンドル４１の振れ回る動作に対してブレーキをかけ、操舵後の操舵ハンドル４１の挙動を安定化させる。
【００５３】
慣性補償器１２０は、前記モータ角加速度が入力されて、図１に示す操舵ハンドル４１やラック・アンド・ピニオン機構４５、減速機５等の駆動機構にかかる慣性系の変動に応じてアシスト量を補正する。これにより、ブラシレスモータ３１の出力トルクの変動を抑制し、操舵者に駆動機構の慣性が伝達しにくくなり、操舵フィーリングが向上する。
【００５４】
ＳＡＴ推定補償器１２１は、操舵トルク信号と、位相補償されたアシスト量と、モータ角速度と、モータ角加速度と、が入力されて、所定の演算を行うことにより、ＳＡＴを推定してアシスト量を補正する。これにより、操舵ハンドル４１の操舵後の戻りを改善することができる。
【００５５】
加算器１２２は、慣性補償器１２０の出力とＳＡＴ推定補償器１２１の出力とを加算して加算器１２３に出力する。また、加算器１２３は、加算器１２２と収斂制御器１１９との各出力を加算して、その結果を減算器１１４に出力する。
【００５６】
減算器１１４は、位相補償されたアシスト量と微分制御器１１３との出力を加算するとともに、加算器１２３の出力を減算し、この結果を２−３相変換器等から構成され、トルク指令値として電流指令値を演算する電流指令値演算部１１５に出力する。
【００５７】
減算器１１６は、電流指令値演算部１１５で算出された電流指令値から主電流検出回路１７の出力を減算して、その結果を電流制御器１１７に出力する。
【００５８】
電流制御器１１７は、減算器１１６の出力に基づいて電圧指令値を演算し、この演算結果をＤｕｔｙ演算器１１８に出力する。Ｄｕｔｙ演算器１１８はこの電圧指令値からデューティ比を演算する。そして、主ドライバ回路１３を介してデューティ比に基づく電圧パルスがモータ主駆動回路１５に印加され、その結果、モータ主駆動回路１５から駆動電流がブラシレスモータ３１に供給される。これにより、ブラシレスモータ３１が回転し、操舵ハンドル４１に操舵アシスト力が付与される。
【００５９】
図５は、サブＭＣＵ１２のアシスト制御を行うための機能構成を示すブロック図であり、メインＭＣＵ１１で実行される制御プログラムをブロック毎に示している。
図５に示すように、サブＭＣＵ１２は、メインＭＣＵ１１を介して入力された操舵トルク信号と車速信号とに基づいて制御を行うためのトルク系と、ブラシモータ３２の駆動に関連した制御を行うための電流制御系と、ブラシモータ３２の出力トルクを補償するための補償系と、ブラシレスモータ３１のラックエンド時にブラシレスモータ３１にブレーキをかけるためのブレーキ系と、ラックエンド時ではないときには入力値は０とされるがラックエンド時にはブレーキ系の出力値になるようにその入力を切り替える切替スイッチ２１２と、平常時では切替スイッチ２１２の出力値とされるがモータ主駆動回路１５の故障の発生が検出された時にはトルク系の出力値になるようにその入力を切り替える切替スイッチ２１０と、から構成されている。
【００６０】
トルク系は、アシスト量演算部２１１を有し、電流制御系は、減算器２１６と、電流制御器２１７と、Ｄｕｔｙ演算器２１８と、モータ副駆動回路１６と、副電流検出回路１８と、を有し、補償系は、慣性補償器２２０を有し、ブレーキ系は、ブレーキ指令値演算部２１３を有している。
【００６１】
アシスト量演算部２１１は、前述したアシスト量演算部１１１と同じく、操舵トルク信号と車速信号とに基づいてブラシモータ３２に供給するためのアシスト量を演算する。
なお、操舵トルクは車両が停止した状態で最大となり、車速が増大するに従って小さくなる特性があるので、アシスト量演算部２１１では、この特性が所定の車速感応マップテーブルに従い、操舵トルク信号とブラシモータ３２に供給するアシスト量との関係を車速信号に応じて変化させることによって、操舵フィーリングを向上させると共に、車両の挙動を安定化させている。
【００６２】
モータ角速度推定部２２４は、副電流検出回路１８により検出されたモータ電流と、ブラシモータ３２に印加されているモータ電圧と、に基づいてモータ角速度を推定し、この推定したモータ角速度の推定値はモータ角加速度推定部２２５に入力される。
【００６３】
モータ角加速度推定部２２５は、入力された前記モータ角速度の推定値について、例えば微分処理を施すことによりモータ角加速度を推定し、この推定されたモータ角加速度を慣性補償器２２０に出力する。
【００６４】
慣性補償器２２０は、モータ角加速度推定部２２５により出力されたモータ角加速度が入力されて、アシスト制御時、即ち切替スイッチ２１０により入力値がアシスト量演算部２１１の出力値に選択された時には、図１に示す操舵ハンドル４１やラック・アンド・ピニオン機構４５、減速機５等の駆動機構にかかる慣性系の変動に応じてアシスト量を補正する。これにより、ブラシモータ３２の出力トルクの変動を抑制し、操舵者に駆動機構の慣性が伝達しにくくなり、操舵フィーリングが向上する。
また、図５に示すように各切替スイッチ２１０、２１２により入力値が０に選択された場合には、この慣性補償器２２０の機能により結果的にブラシモータ３２の慣性補償制御のみを行うことになり、即ち平常時、ブラシモータ３２によるブラシレスモータ３１への慣性の影響が補償されることになり、ブラシレスモータ３１のアシスト制御に支障をきたすことがない。
【００６５】
加算器２１４は、切替スイッチ２１０から出力される値（即ち、平常時では切替スイッチの出力、モータ主駆動回路１５の発生が検出された時にはアシスト量演算部２１１の出力値）と慣性補償器２２０の出力とを加算し、この結果をトルク指令値として電流制限部２１５に出力する。
【００６６】
電流制限部２１５は、トルク指令値が入力されて、このトルク指令値に基づいて電流指令値を演算するとともに、過電力からブラシモータ３２を保護するため、その演算された電流指令値が所定の値を超えた場合に過度であるとしてその値を制限し、その結果を減算器２１６に出力する。
【００６７】
減算器２１６は、電流制限部２１５により出力された電流指令値から副電流検出回路１８の出力を減算し、その結果を電流制御器２１７に出力する。
【００６８】
電流制御器２１７は、減算器２１６の出力に基づいて電圧指令値を演算し、この電圧指令値に基づき、Ｄｕｔｙ演算器２１８はデューティ比を演算する。そして、副ドライバ回路１４を介してデューティ比に基づく電圧パルスがモータ副駆動回路１６に印加され、モータ副駆動回路１６から駆動電流がブラシモータ３２に供給される。
これにより、モータ主駆動回路１５の故障の発生時にブラシモータ３２が回転駆動されて、補完的にアシスト制御が実施され、操舵ハンドル４１に操舵アシスト力が継続して付与されることになる。
【００６９】
また、ブレーキ指令演算部２１３は、メインＭＣＵ１１を介してブラシレスモータ３１のモータ回転角信号が入力され、ブラシモータ３２がブラシレスモータ３１の回転方向とは逆方向に動作してブレーキをかけるためのブレーキ指令値を当該モータ回転角信号基づいて生成する。このため、平常時のラックエンド時において、切替スイッチ２１２によりその入力がブレーキ指令値演算部２１３の出力に選択された場合、ブラシモータ３２がブラシレスモータ３１にブレーキをかけるようにブレーキ制御されて、ラックエンド時における衝撃力をステアリング機構に与えることがない。
なお、ブレーキ指令値を生成する際、そのブレーキの大きさを、ブラシレスモータ３１のイナーシャと、そのモータ回転角度信号から演算可能なモータ回転角加速度と、に基づいて決定するとよい。
【００７０】
次に、以上のように構成された本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置の動作について説明する。
図６は、本実施形態の電動パワーステアリング装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【００７１】
まず、平常時では、ＥＣＵ１のメインＭＣＵ１１は、トルクセンサ２により検出された操舵トルク信号、車速センサにより検出された車速信号、モータ角度検出器１９から送られるモータ回転角信号等に基づいて生成したＰＷＭ信号を主ドライバ回路１３に出力する。そして、当該メインＭＣＵ１１は、主ドライバ回路１３を介してモータ主駆動回路１５によりブラシレスモータ３１を駆動してメイン系統のアシスト制御を行うと共に、モータ主駆動回路１５の故障発生の監視を行う（サブルーチンＳＲ１０）。
このとき、後述するように、サブＭＣＵ１２は、ラックエンド時ではない時には、ブラシモータ３２がブラシレスモータ３１のアシスト制御に対して機械的負荷にならないように、図５における各切替スイッチ２１０、２１２をソフト的に操作して入力値を０とし、慣性補償制御のみを実行する。一方、サブＭＣＵは、ラックエンド時には、各切替スイッチ２１０、２１２をソフト的に操作し入力をブレーキ指令値演算部の出力とし、ブラシモータ３２を用いてブラシレスモータ３１にブレーキをかける。
【００７２】
次に、ステップＳ１０１において、モータ主駆動回路１５の異常が検出されたか否かの判定が行われる。そして、異常が検出されない場合は、サブルーチンＳＲ１０に戻り、メインＭＣＵ１１により引き続きメイン系統のアシスト制御の実施及びモータ主駆動回路１５の故障発生の監視が行われる。
【００７３】
一方、ステップＳ１０１において、モータ主駆動回路１５の異常が検出された場合は、次のステップＳ１０２において、メインＭＣＵ１１の制御により電源リレーＳ１１及びモータリレーＳ１２、Ｓ１３をＯＦＦ、即ち電気的に遮断し、モータ主駆動回路１５の動作を停止するとともに、ブラシレスモータ３１との接続を断つ。これによって、ブラシレスモータ３１は回転しなくなり、ブラシレスモータ３１は停止することになる。
【００７４】
このとき、メインＭＣＵ１１からサブＭＣＵ１２へモータ主駆動回路１５の異常の発生が例えばシリアル通信などの通信回線を介して報知される（ステップＳ１０３）。
【００７５】
続くサブルーチンＳＲ２０において、サブＭＣＵ１２は、図５における切替スイッチ２１０をソフト的に切り替えてトルク系のアシスト量演算部２１１と加算器２１４とを接続する。
これにより、操舵トルク信号と車速信号とに基づいて生成したＰＷＭ信号を副ドライバ回路１４に出力し、モータ副駆動回路１６によりブラシモータ３２を駆動して補完的にアシスト制御を行う。このため、モータ主駆動回路１５の異常が検出された場合でも継続してアシスト制御を行うことができる。
【００７６】
次に、平常時でのラックエンド時における電動パワーステアリング装置の動作について説明する。
図７は、本実施形態の電動パワーステアリング装置のラックエンド時における動作手順を説明するためのフローチャートである。
【００７７】
まず、ＥＣＵ１のメインＭＣＵ１１は、モータ角度検出器１９により入力されたモータ回転角信号に基づき、ラックエンド時か否かを判定する（サブルーチンＳＲ３０）。
【００７８】
そして、ステップＳ２０１において、ラックエンド時か否かを判定し、この判定の結果、ラックエンド時であると判定される場合は、メインＭＣＵ１１はモータ主駆動回路１５を制御してブラシレスモータ３１に供給する電流を制限する（ステップＳ２０２）。
【００７９】
次に、メインＭＣＵ１１はサブＭＣＵ１２にラックエンド時であることを、通信回線を介して報知する。（ステップＳ２０３）。
【００８０】
この報知を受信したサブＭＣＵ１２は、サブルーチンＳＲ４０を実行し、切替スイッチ２１２をその入力がブレーキ指令値演算部２１３の出力になるように切り替え、ブラシモータ３２がブラシレスモータ３１にブレーキをかけるようにブレーキ制御を行う。
【００８１】
これらステップＳ２０２及びサブルーチンＳＲ４０の処理によって、ブラシレスモータ３１にブレーキがかかり、ラックエンド時における衝撃力をステアリング機構に与えることがなく、操舵者の操舵フィーリングを向上させることができる。
【００８２】
一方、ステップＳ２０１において、メインＭＣＵ１１は、ラックエンド時ではないと判定した場合には、ブラシレスモータ３１に供給する電流の制限を行わず（ステップＳ２０４）、そして、次のステップＳ２０５で、サブＭＣＵ１２にラックエンド時ではないことを、通信回線を介して報知する。
【００８３】
この報知を受信したサブＭＣＵ１２は、サブルーチンＳＲ５０を実行し、切替スイッチ２１２によりブラシモータ３２のブレーキ制御を解除して、ブラシモータ３２を慣性補償制御に切り替えて一連のラックエンド時における処理を終了する。
【００８４】
以上説明したように、本実施形態によれば、メインＭＣＵはブラシレスモータ３１の制御に加えラックエンド時か否かをも判定し、そして平常時は、メインＭＣＵ１１はモータ主駆動回路１５によりブラシレスモータ３１を駆動してアシスト制御を行うとともに、サブＭＣＵ１２はモータ副駆動回路１６によりブラシモータ３２の慣性補償制御を行うが、メインＭＣＵがラックエンド時であることを判定した時にはブラシモータ３２のブレーキ制御を行う。また、モータ主駆動回路１５の異常の発生を検出した場合は、モータ主駆動回路１５を停止させるととともに、その異常の発生をサブＭＣＵ１２に通知して、ブラシモータ３２を慣性補償制御からアシスト制御に切り替える。これにより、モータ主駆動回路１５が故障した際に、アシスト制御を継続することができ、操舵者に不安や違和感を与えることがなく、またラックエンド時における衝撃力をステアリング機構に与えることがないので操舵者の操舵フィーリングを向上することができる。
【００８５】
また、モータ副駆動回路１６により駆動されるブラシモータ３２を、モータ主駆動回路１５の故障の発生時の補完機構として特化させることにより、ブラシレスモータ３１に比較して出力の小さなモータを使用することができ、電動パワーステアリング装置の小型化および低コストが可能となる。さらに、出力の小さなモータを使用することでモータ副駆動回路１６などのサブ系統の構成を簡素化することができて、小電流のスイッチング素子を使用することができ、ＥＣＵの小型化および低コスト化を図ることができる。
【００８６】
（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について説明する。なお、前述した実施形態と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略又は簡略化する。
また、本実施形態の場合には、メインＭＣＵ１１は、特開２００７−１１８８２３号公報などに記載されているように、モータ角度検出器１９から出力されるモータ回転角信号の波形などをモニタリングして回転角度検出装置であるモータ角度検出器１９又は回転角センサ２０の故障の発生を監視すると共に、主電流検出回路１７、モータ回転角信号、主ドライバ回路１３の状態をモニタリングすることでモータ主駆動回路１５の故障の発生を監視し続け（即ち、故障検出処理）、その故障の発生時にその故障の発生をサブＭＣＵ１２に報知する機能も有している。そして、サブＭＣＵ１２は、例えばモータ角度検出器１９又は回転角センサ２０の故障が検出された場合には、メインＭＣＵ１１の指令に従って、ブラシモータ３２の回転角速度推定値をメインＭＣＵ１１に送信し、一方モータ主駆動回路１５の故障が検出された場合には、メインＭＣＵ１１を介して入力された操舵トルク信号と車速信号とに基づいて、電流制御値を生成し当該電流制御値から決定されるデューティ比のＰＷＭ信号を副ドライバ回路１４に出力してブラシモータ３２が適切な操舵アシスト力を発生し得るように制御している。
【００８７】
図８は、メインＭＣＵ１１のアシスト制御を行うためのメイン系統の機能構成を示すブロック図であり、メインＭＣＵ１１で実行される制御プログラムをブロック毎に示している。
【００８８】
本実施形態のモータ角速度推定部１２４は、モータ角度検出器１９及び回転角センサ２０により検出されたブラシレスモータ３１の回転角度信号に基づいて回転角速度を推定し、この推定された回転角速度の推定値は、切替スイッチ１２６を介してモータ角加速度推定部１２５と、収斂制御器１１９と、ＳＡＴ推定補償器１２１と、にそれぞれ入力される。
【００８９】
なお、切替スイッチ１２６は、平常時（回転角センサ２０の機能が正常であるとき）には、モータ角速度推定部１２４により推定された回転角速度が、モータ角加速度推定部１２５と、収斂制御器１１９と、ＳＡＴ推定補償器１２１と、にそれぞれ入力されるように接続されている。
一方、回転角センサ２０で故障などの異常が検出されたときには、後述するサブ系統のモータ角速度推定部２２４に接続状態が切り替えられて、ブラシモータ３２の回転角速度推定値が、モータ角加速度推定部１２５と、収斂制御器１１９と、ＳＡＴ推定補償器１２１と、にそれぞれ入力される。
【００９０】
モータ角加速度推定部１２５は、入力された、前述の回転角速度の推定値に、例えば微分処理を施すことにより回転角加速度を推定し、この推定された回転角加速度を慣性補償器１２０と、ＳＡＴ推定補償器１２１と、に出力する。
他の構成については、前述した第１実施形態と同様である。
【００９１】
次に、回転角度検出装置を構成するモータ角度検出器１９又は回転角センサ２０の少なくともいずれかで故障が発生した際の動作について説明する。
図７は本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の回転角度検出装置に故障が発生した際の動作手順を説明するためのフローチャートである。なお、モータ主駆動回路１５に故障が発生した際の動作については、図６で説明した動作と同様である。
【００９２】
図７に示すように、メインＭＣＵ１１は、例えば、特開２００７−１１８８２３号公報などに記載されているように、モータ角度検出器１９から出力されるモータ回転角信号の波形などをモニタリングして、モータ角度検出器１９又は回転角センサ２０の故障の発生を監視する（サブルーチンＳＲ６０）。
【００９３】
次に、ステップＳ３０１において、モータ角度検出器１９又は回転角センサ２０の異常が検出されたか否かが判定される。そして、異常が検出されない場合（平常時）には、ステップＳ３０２において、切替スイッチ１２６をモータ角速度推定部１２４に接続し、当該モータ角速度推定部１２４により推定された回転角速度をモータ角加速度推定部１２５と、収斂制御器１１９と、ＳＡＴ推定補償器１２１と、にそれぞれ入力する。即ち、平常時には、メイン系統のモータ角度推定部１２４により推定された回転角速度がそのまま用いられることになる。
【００９４】
一方、ステップＳ３０１において、モータ角度検出器１９又は回転角センサ２０の異常が検出された場合は、次のステップＳ３０３において、メインＭＣＵ１１からサブＭＣＵ１２へその異常の発生が、例えばシリアル通信などの通信回線を介して報知される。これにより、サブＭＣＵ１２は、副電流検出回路１８により検出されたモータ電流値とブラシモータ３２に印加されているモータ電圧値とに基づいてモータ角速度推定部２２４により推定された、ブラシモータ３２の回転角速度推定値を、メインＭＣＵ１１に送信する。
【００９５】
次に、ステップＳ３０４において、メインＭＣＵ１１は、切替スイッチ１２６をソフト的に切り替え、モータ角速度推定部２２４により推定された回転角速度推定値を、モータ角加速度推定部１２５と、収斂制御器１１９と、ＳＡＴ推定補償器１２１と、にそれぞれ入力する。即ち、モータ角度検出器１９又は回転角センサ２０の異常が検出された場合には、モータ角加速度推定部１２５と、収斂制御器１１９と、ＳＡＴ推定補償器１２１とに、メイン系統の正規のモータ角速度推定部１２４により推定される回転角速度に代えて、サブ系統のモータ角速度推定部２２４により推定される回転角速度推定値が入力されることになる。
【００９６】
ここで、サブ系統のモータ角速度推定部２２４の回転角速度推定値は、平常時においてブラシモータ３２の慣性補償制御のために演算されるものであり、またモータ３１、３２がギヤードタイプの場合等、それぞれ直接取付けられる減速器等の影響により、ブラシレスモータ３１で使用されるモータ角速度推定部１２４から出力される回転角速度とは、そのスケール、精度、更新周期が異なっている。
【００９７】
このため、前述の回転角速度の代替使用に関し、そのスケールにおいては、モータ角速度推定部１２４により推定される回転角速度に一致するようにそのスケールが演算変換される。また、精度、更新周期においては、アシスト制御全般のゲイン、応答性を若干下げる（ハンドルを切れ難くする）ことにより、モータ角速度推定部２２４とモータ角速度推定部１２４との精度、更新周期の差による影響を小さくすることが可能であり、このように処理を施すことで、以後の制御は平常時と同様に行うことができる。
【００９８】
そして、ステップＳ３０５において、モータ角加速度推定部１２５は、モータ角速度推定部２２４から入力された回転角速度の推定値に、例えば微分処理を施すことにより回転角加速度を推定し、サブルーチンＳＲ７０において、平常時と同様に、メインＭＣＵ１１が、トルクセンサ２により検出された操舵トルク信号、車速センサにより検出された車速信号、切替スイッチ１２６を介してモータ角速度推定部２２４から出力される回転角速度推定値に基づいて生成したＰＷＭ信号を主ドライバ回路１３に出力する。そして、当該メインＭＣＵ１１は、主ドライバ回路１３を介してモータ主駆動回路１５によりブラシレスモータ３１を駆動してメイン系統のアシスト制御を行う。
【００９９】
このとき、サブＭＣＵ１２は、ラックエンド時ではないときには、ブラシモータ３２がブラシレスモータ３１のアシスト制御に対して機械的負荷にならないように、図５における切替スイッチ２１０をソフト的に操作しトルク系のアシスト量演算部２１１と加算器２１４とを切り離し、且つ切替スイッチ２１２により入力値を０として慣性補償制御のみを実行する。一方、ラックエンド時には、サブＭＣＵ１２は、前述のブレーキ制御を行う。
これにより、回転角センサ２０の異常が検出された場合においても、モータ角速度推定部２２４からの回転角速度推定値を代用して、メイン系統による継続してアシスト制御を行うことができる。
【０１００】
以上説明したように、本実施形態によれば、平常時は、メインＭＣＵ１１はモータ主駆動回路１５によりブラシレスモータ３１を駆動してアシスト制御を行うとともに、サブＭＣＵ１２はブラシモータ３２の慣性補償制御又はブレーキ制御を行う。そして、モータ主駆動回路１５の異常の発生を検出した場合は、メインＭＣＵ１１は、モータ主駆動回路１５、ブラシレスモータ３１を停止するとともに、モータ主駆動回路１５の異常の発生をサブＭＣＵ１２に報知する。そしてサブＭＣＵ１２は、その報知を受信して、ブラシモータ３２を慣性補償制御から操舵トルク信号と車速信号とに基づくアシスト制御に切り替える。これにより、モータ主駆動回路１５の故障が発生した際にも、アシスト制御を継続することができる。
【０１０１】
また、モータ角度検出器１９又は回転角センサ２０の異常の発生を検出した場合は、メイン系統のモータ角速度推定部１２４により推定される回転角速度に代えて、サブ系統のモータ角速度推定部２２４により推定される回転角速度推定値を用いて、メインＭＣＵ１１がモータ主駆動回路１５によりブラシレスモータ３１を駆動してアシスト制御を行うと共に、サブＭＣＵ１２はブラシモータ３２の慣性補償制御又はブレーキ制御を行う。
【０１０２】
ところで、電動パワーステアリング装置のモータ駆動素子（例えば、前述のＦＥＴＱ１１〜Ｑ１６）の多くは、金属基板上に実装され、そして、モータ駆動素子が発する熱を放熱するため、その金属基板は放熱用の金属ケースに取付けられている（例えば、特開２００３−１１８２９号公報を参照）。したがって、一般的にモータ駆動回路を複数設けた場合にはＦＥＴなどのモータ駆動素子すべてを金属基板上に実装する必要が生じてしまい、このため金属基板と放熱用の金属ケースとが大型化してしまい、これに伴ってＥＣＵ１全体が大型してしまう嫌いがあった。しかしながら、本実施形態によれば、モータ副駆動回路１６により駆動されるブラシモータ３２をモータ主駆動回路１５の故障の発生時などの補完機構として特化させることにより、モータ副駆動回路１６のＦＥＴＱ２１〜Ｑ２４を小電力用とすることができて、ＦＥＴＱ２１〜Ｑ２４の消費電流を低減させることができる。これにより、本実施形態によれば、金属基板から放熱用の金属ケースへの放熱が不必要になり、通常の、例えば絶縁基板上への実装が可能となり、ＥＣＵ１全体の大型化を避けることができる。
【０１０３】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
例えば、本実施形態では処理の大部分をソフトウエアにて行っているが、その一部またはすべてをＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）などのハードウエアで実現してもよい。
【０１０４】
また、本実施形態ではブラシレスモータとして３相ブラシレスモータを挙げて説明したが、これに限らす、２相、又は４相以上の複相のものにも適用することができる。
【０１０５】
また、本発明は電動パワーステアリング装置の形式（コラムタイプ、ピニオンタイプ、ラックタイプ）、電動モータを有する全ての電動パワーステアリング装置の制御装置に適用可能である。
【符号の説明】
【０１０６】
１    ＥＣＵ（制御ユニット）
２    トルクセンサ
１５  モータ主駆動回路
１６  モータ副駆動回路
１１  メインＭＣＵ（第１の制御手段、ラックエンド判定手段）
１２  サブＭＣＵ（第２の制御手段）
１９    モータ角度検出器（回転角度検出装置）
２０    回転角センサ（回転角度検出装置）
３１  ブラシレスモータ（第１のモータ）
３２  ブラシモータ（第２のモータ）
１２６  切替スイッチ
２１０  切替スイッチ
２２４  モータ角速度推定部（回転角速度推定手段）
【図１】
2010155592.tif 000003
【図２】
2010155592.tif 000004
【図３】
2010155592.tif 000005
【図４】
2010155592.tif 000006
【図５】
2010155592.tif 000007
【図６】
2010155592.tif 000008
【図７】
2010155592.tif 000009
【図８】
2010155592.tif 000010
【図９】
2010155592.tif 000011
【図１０】
2010155592.tif 000012
【図１１】
2010155592.tif 000013
【図１２】
2010155592.tif 000014