(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング軸に操舵補助力を与えるモータと、操舵トルクを検出するトルク検出手段と、このトルク検出手段の検出値を増幅および位相補償する増幅位相補償手段と、この増幅位相補償手段の出力に基づいて上記モータを駆動制御する制御手段と、上記トルク検出手段の検出値および上記増幅位相補償手段の出力に基づいて上記増幅位相補償手段の故障判定を行う故障判定手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、上記制御手段は、上記故障判定手段によって故障と判定されるまでの間、上記トルク検出手段の検出値に応じて設定した上限値および下限値によって上記モータを駆動する制御信号を制限する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】
ステアリング軸に操舵補助力を与えるモータと、それぞれ操舵トルクを検出する第１トルク検出手段および第２トルク検出手段と、この第１トルク検出手段の検出値を増幅および位相補償する増幅位相補償手段と、この増幅位相補償手段の出力に基づいて上記モータを駆動制御する制御手段と、上記第１トルク検出手段の検出値および上記増幅位相補償手段の出力に基づいて上記増幅位相補償手段の故障判定を行う故障判定手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、上記制御手段は、上記故障判定手段によって故障と判定されるまでの間、上記第２トルク検出手段の検出値に応じて設定した上限値および下限値によって上記モータを駆動する制御信号を制限することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
ステアリング軸に操舵補助力を与えるモータと、それぞれ操舵トルクを検出する第１トルク検出手段および第２トルク検出手段と、この第１トルク検出手段の検出値を増幅および位相補償する増幅位相補償手段と、この増幅位相補償手段の出力に基づいて上記モータを駆動制御する制御手段と、上記第１トルク検出手段の検出値および上記増幅位相補償手段の出力に基づいて上記増幅位相補償手段の故障判定を行う故障判定手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、上記制御手段は、上記故障判定手段によって故障と判定されるまでの間、上記第１トルク検出手段の検出値に応じて設定した第１上限値および第１下限値と、上記第２トルク検出手段の検出値に応じて設定した第２上限値および第２下限値のうち、いずれか小さい方を上限値および下限値として選択し、この上限値および下限値によって上記モータを駆動する制御信号を制限することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
制御手段は、トルク検出手段の検出値を増幅演算および位相補償演算する増幅位相補償演算手段を備え、この増幅位相補償演算手段の演算結果に応じて上限値および下限値を設定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
制御手段は、増幅位相補償手段の出力を上限値および下限値によって制限することによって制御信号を制限することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
制御手段は、増幅位相補償手段の出力に応じて求めたモータ電流を上限値および下限値によって制限することによって制御信号を制限することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
制御手段は、増幅位相補償手段の出力に応じて求めたモータ印加電圧を上限値および下限値によって制限することによって制御信号を制限することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項８】
制御手段は、モータを駆動する制御信号を上限値および下限値によって制限する際に、制限前の値と制限後の値を比較し、モータが発生する補助トルクの低い側の値を用いてモータを駆動制御することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項９】
車両の速度を検出する車速検出手段を備え、制御手段は車速に応じて上限値と下限値の間の幅を変化させることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１０】
制御手段は、トルク検出手段の検出値の大きさに応じて上限値と下限値の間の幅を変化させることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１１】
制御手段は、上限値と下限値の幅を、トルク検出手段の検出値によって得られるトルク印加方向と同方向の幅は大きく、逆方向の幅は小さく設定することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１２】
制御手段は、トルク検出手段の検出値が所定範囲外となったときにはモータの駆動制御を停止することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１３】
制御手段は、増幅位相補償手段の出力、または増幅位相補償手段の出力に応じて求めたモータ電流あるいはモータ印加電圧が、上限値と下限値との範囲外となってからの経過時間に応じて上限値と下限値の間の幅を小さくすることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１４】
制御手段は、増幅位相補償手段の出力、または増幅位相補償手段の出力に応じて求めたモータ電流あるいはモータ印加電圧が、上限値と下限値との範囲外となってから所定時間が経過するまでは上限値および下限値による制限を禁止することを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は自動車等の電動パワーステアリングに関するものであり、特に、トルクセンサ入力回路の故障時における操舵フィーリングの改善に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１に従来の電動パワーステアリング装置を示す。図において、１はステアリングホイール、２はステアリング軸、３は運転者の操舵力を検出するトルクセンサ、４は運転者の操舵力を補助するモータ、５はモータの出力トルクをステアリング軸２に伝達するための減速機、６は車両の走行速度を検出する車速センサ、７は車両に搭載されたバッテリ、８はトルクセンサ３や車速センサ６の出力信号に基づいてモータ４を駆動するコントローラである。
【０００３】
図２は、コントローラ８の詳細を示す図である。９はマイクロコントローラであり、マイクロプロセッサＭＰＵ、記憶装置（ＲＯＭ並びにＲＡＭ）、入出力ポートＩ／Ｏ、アナログ／デジタル変換器Ａ／Ｄ、およびパルス幅変調信号出力回路ＰＷＭ等を有するものである。１０は４つのパワーＭＯＳＦＥＴからなるブリッジ回路から構成されるモータ駆動回路、１１はモータ駆動回路１０を駆動するためのゲート駆動回路、１３はトルクセンサ２の出力信号を処理する増幅位相補償回路である。
【０００４】
このような従来の電動パワーステアリング装置は、運転者がステアリングホイール１を操作するときに、その操作力、すなわち入力トルクをトルクセンサ３にて検出し、このトルクセンサ信号を増幅位相補償回路１３にて処理する。
【０００５】
この増幅位相補償回路１３では、トルクセンサ信号を増幅および位相補償する。マイクロコントローラ９は、この処理後のトルクセンサ信号に基づいて、所定の制御プログラムに従って演算処理を行い、モータ４を駆動することによって必要な補助トルクを発生させる。このように、従来の電動パワーステアリング装置は、増幅位相補償回路により制御に必要な分解能を確保し、モータの電流フィードバック制御における応答性を確保しているものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した従来の電動パワーステアリング装置では、トルクセンサ３のトルクセンサ信号に対して増幅位相補償回路１３にて、増幅・位相補償処理を行っており、この処理後のトルクセンサ信号にてモータ４の制御を行っているため、増幅位相補償回路１３が故障した場合には、トルクセンサ３のトルクセンサ信号、すなわち運転者の操舵力とは相関のない信号が出力されることとなり、運転者の意志に従った制御が行えないという問題点があった。
【０００７】
また、このような問題点を解決するために、図３に示すように増幅位相補償回路１３の前後の信号、即ち、増幅・位相補償処理の前後の信号をそれぞれマイクロコントローラ９に入力し、これらの相関を監視することで、増幅位相補償回路１３の故障を判断するものも提案されている。
【０００８】
このようなものでは、故障判断のために、増幅・位相補償処理の前後の信号の相関が所定時間以上にわたって異常であることを監視するが、この所定時間を長く設定すると、故障が発生した後、この故障を判断するまでに時間がかかり、その間、不正なトルクセンサ信号に応じてモータを制御して補助トルク発生させてしまい、車両の挙動が不安定となり、逆に所定時間を短く設定すると、増幅・位相補償処理の前後の信号は、増幅位相補償回路１３によって位相が異なるため、過渡状態において、装置が正常であるにもかかわらず、故障であると判断してしまうという問題点があった。
【０００９】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、増幅位相補償回路の故障時に、その故障が検出されるまでの間においても、不正なトルクセンサ信号による制御を抑制し得る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ものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング軸に操舵補助力を与えるモータと、操舵トルクを検出するトルク検出手段と、このトルク検出手段の検出値を増幅および位相補償する増幅位相補償手段と、この増幅位相補償手段の出力に基づいて上記モータを駆動制御する制御手段と、上記トルク検出手段の検出値および上記増幅位相補償手段の出力に基づいて上記増幅位相補償手段の故障判定を行う故障判定手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、上記制御手段は、上記故障判定手段によって故障と判定されるまでの間、上記トルク検出手段の検出値に応じて設定した上限値および下限値によって上記モータを駆動する制御信号を制限するものである。
【００１１】
また、ステアリング軸に操舵補助力を与えるモータと、それぞれ操舵トルクを検出する第１トルク検出手段および第２トルク検出手段と、この第１トルク検出手段の検出値を増幅および位相補償する増幅位相補償手段と、この増幅位相補償手段の出力に基づいて上記モータを駆動制御する制御手段と、上記第１トルク検出手段の検出値および上記増幅位相補償手段の出力に基づいて上記増幅位相補償手段の故障判定を行う故障判定手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、上記制御手段は、上記故障判定手段によって故障と判定されるまでの間、上記第２トルク検出手段の検出値に応じて設定した上限値および下限値によって上記モータを駆動する制御信号を制限するものである。
【００１２】
また、ステアリング軸に操舵補助力を与えるモータと、それぞれ操舵トルクを検出する第１トルク検出手段および第２トルク検出手段と、この第１トルク検出手段の検出値を増幅および位相補償する増幅位相補償手段と、この増幅位相補償手段の出力に基づいて上記モータを駆動制御する制御手段と、上記第１トルク検出手段の検出値および上記増幅位相補償手段の出力に基づいて上記増幅位相補償手段の故障判定を行う故障判定手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、上記制御手段は、上記故障判定手段によって故障と判定されるまでの間、上記第１トルク検出手段の検出値に応じて設定した第１上限値および第１下限値と、上記第２トルク検出手段の検出値に応じて設定した第２上限値および第２下限値のうち、いずれか小さい方を上限値および下限値として選択し、この上限値および下限値によって上記モータを駆動する制御信号を制限するものである。
【００１３】
また、制御手段は、トルク検出手段の検出値を増幅演算および位相補償演算する増幅位相補償演算手段を備え、この増幅位相補償演算手段の演算結果に応じて上限値および下限値を設定するものである。
【００１４】
また、制御手段は、増幅位相補償手段の出力を上限値および下限値によって制限することによって制御信号を制限するものである。
【００１５】
また、制御手段は、増幅位相補償手段の出力に応じて求めたモータ電流を上限値および下限値によって制限するものである。
【００１６】
また、制御手段は、増幅位相補償手段の出力に応じて求めたモータ印加電圧を上限値および下限値によって制限することによって制御信号を制限するものである。
【００１７】
また、制御手段は、モータを駆動する制御信号を上限値および下限値によって制限する際に、制限前の値と制限後の値を比較し、モータが発生する補助トルクの低い側の値を用いてモータを駆動制御するものである。
【００１８】
また、車両の速度を検出する車速検出手段を備え、制御手段は車速に応じて上限値と下限値の間の幅を変化させるものである。
【００１９】
制御手段は、トルク検出手段の検出値の大きさに応じて上限値と下限値の間の幅を変化させるものである。
【００２０】
また、制御手段は、上限値と下限値の幅を、トルク検出手段の検出値によって得られるトルク印加方向と同方向の幅は大きく、逆方向の幅は小さく設定するものである。
【００２１】
また、制御手段は、トルク検出手段の検出値が所定範囲外となったときにはモータの駆動制御を停止するものである。
【００２２】
さらに、制御手段は、増幅位相補償手段の出力、または増幅位相補償手段の出力に応じて求めたモータ電流あるいはモータ印加電圧が、上限値と下限値との範囲外となってからの経過時間に応じて上限値と下限値の間の幅を小さくするものである。
【００２３】
さらにまた、制御手段は、増幅位相補償手段の出力、または増幅位相補償手段の出力に応じて求めたモータ電流あるいはモータ印加電圧が、上限値と下限値との範囲外となってから所定時間が経過するまでは上限値および下限値による制限を禁止するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施形態１に係る電動パワーステアリング装置を図に従って説明する。この発明の実施形態１に係る電動パワーステアリング装置の構成は、図３と同じであるので、詳細な説明を省略する。
【００２５】
次に、図４のフォローチャートに従って、この発明の実施形態１の動作について説明する。ステップｓ１において、パワーステアリングのモータ制御に必要な各信号、即ちトルクセンサ入力信号（即ち、増幅位相補償回路１３の入力信号）、トルクセンサ位相補償出力信号（即ち、増幅位相補償回路１３の出力信号）、車速信号等を取り込む。
【００２６】
次にステップｓ２において、取り込んだ各入力信号が不正な値を示していないかをチェックし、故障を診断する。例えば、トルクセンサ入力信号がセンサハーネスの断線、地絡などにより不正な値になっていないかをチェックする。また、増幅位相補償回路は、位相補償を行うため、過渡応答によりオーバシュートを生じることを考慮し、トルクセンサ入力信号に対してトルクセンサ位相補償出力信号がトルク換算値として所定しきい値を超えた誤差が所定時間継続していないかをチェックする。ここで所定時間は、位相補償の時定数を考慮して設定する必要があるため、比較的長い時間（例えば１００ｍｓｅｃ程度）に設定されている。さらに、車速信号検出値が急激に減少していないかをチェックし、センサ、ハーネスの故障をチェックする。
【００２７】
次に、ステップｓ３にて、トルクセンサ入力信号に基づいて定められた上限値および下限値にてトルクセンサ位相補償出力信号をクリップする。この上限値および下限値は、図５のように、運転者がステアリングホイール１を操作する際の操舵トルク、即ち入力トルク値Ｔ１と増幅位相補償回路１３での増幅率とから求まる出力値ＴＶ１に対して、上下とも所定の偏差しきい値Ｔｈの幅を持たせることによって設定する。このステップｓ３では、トルク位相補償出力信号が、このように設定した上限値を上回るか、あるいは下限値を下回った場合には、即座にトルク位相補償出力信号を上限値、あるいは下限値にクリップする処理を行う。
【００２８】
次にステップｓ４では、ステップｓ２にて実施した故障診断の結果に基づき、故障であればステップｓ５に進み、故障でなければステップｓ６へ進む。ステップｓ５では、故障であるため操舵力補助電流を０とする。一方ステップｓ６では、ステップｓ３にてクリップ処理された後のトルク信号および車速を参照することにより、例えば図６に示すような、操舵トルクの増加につれて増加し、車速の増加につれて減少する所定の特性を持つ操舵力補助電流を、記憶装置内に予め記憶したテーブル等を参照して演算する。
【００２９】
ステップｓ７では、ステップｓ５またはステップｓ６の演算結果に応じて得られた操舵補助電流の指令値を基に、図示しないモータ電流検出回路によって検出したモータ４の実電流と比較して、これらが一致するように、いわゆるフィードバック制御を行い、ゲート駆動回路１１によってモータ駆動回路１０をＰＷＭ駆動し、最後にステップｓ８にて、この一連の処理が一定周期で行われるように、１周期経過するまで待機し、１周期経過後、ステップｓ１へ戻って同様の制御を繰り返す。
【００３０】
以上説明したこの発明の実施形態１では、増幅位相補償回路１３が故障し、正常に増幅あるいは位相補償ができず、その出力値ＴＶ１が右側、もしくは左側に過大な値となってしまった場合であっても、ステップｓ３にて増幅位相補償回路１３の出力値ＴＶ１の値が増幅位相補償回路１３の入力値Ｔ１に基づいて設定される上限値および下限値の間にクリップされるため、ステップｓ２での故障診断が行われるまでの間に過大な補助トルクを発生させることなく、車両の挙動を安定させることができる。
【００３１】
実施の形態２．
次にこの発明の実施形態２について説明する。上記実施形態１では、単一のトルクセンサを備えたものについて説明したが、一般的に、トルクセンサの冗長系として、複数のトルクセンサを備えたものが知られている。この実施形態２では、このように複数のトルクセンサを備えたものに、この発明を適用するものについて説明する。即ち、第１トルクセンサ検出値Ｔ１を基に増幅位相補償回路を介して得た出力値（制御トルク）ＴＶ１に対し、第２トルクセンサ検出値Ｔ２に基づきクリップ処理を行うものである。
【００３２】
図７は、この発明の実施形態２を示す図であり、図３と同一箇所には同一符号を付し、詳細な説明を省略する。この実施形態２ではさらに、第２トルクセンサ１４を備え、この第２トルクセンサ１４のトルクセンサ信号Ｔ２もマイクロコントローラ９に入力する。
【００３３】
マイクロコントローラ９では、所定の演算処理を行うが、その処理についてもステップｓ３のクリップ処理の内容のみが異なり、それ以外は同様である。よって、ここでは処理内容が異なるクリップ処理について図８に従って説明する。
【００３４】
ステップｓ２１では、第２トルクセンサ１４からのトルクセンサ信号Ｔ２に対して所定幅を持たせた上限値Ｔｈ１および下限値Ｔｈ２を設定する。
【００３５】
ステップｓ２２において、ステップｓ２１で設定した上限値Ｔｈ１と増幅位相補償回路１３の出力値ＴＶ１とを比較し、出力値ＴＶ１が上限値Ｔｈ１より大きければ、ステップｓ２３に進み、出力値ＴＶ１が上限値Ｔｈ１より小さければ、ステップｓ２６に進む。
【００３６】
ステップｓ２２では、出力値ＴＶ１と上限値Ｔｈ１が同一方向であるか否かを判断し、同一方向であれば、ステップｓ２４に進み、出力値ＴＶ１を上限値Ｔｈ１でクリップし処理を終了する。一方、同一方向でなければ、出力値ＴＶ１あるいは上限値Ｔｈ１のいずれかが不正であると判断してステップｓ２５に進み、出力値ＴＶ１を中立値、例えば２．５Ｖに設定して処理を終了する。
【００３７】
ステップｓ２６では、ステップｓ２１で設定した下限値Ｔｈ２と出力値ＴＶ１を比較して、出力値ＴＶ１が下限値Ｔｈ２より大きければ、ステップｓ２７に進み、クリップ処理を行わずに処理を終える。一方、出力値ＴＶ１が下限値Ｔｈ２より小さければステップｓ２８に進み、出力値ＴＶ１と下限値Ｔｈ２が同一方向であるか否かを判定する。
【００３８】
ステップｓ２８にて出力値ＴＶ１と下限値Ｔｈ２が同一方向であれば、ステップｓ２９へ進んで出力値ＴＶ１を下限値Ｔｈ２にてクリップして処理を終了する。一方、ステップｓ２８にて出力値ＴＶ１と下限値Ｔｈ２が同一方向でなければ、出力値ＴＶ１あるいは上限値Ｔｈ１のいずれかが不正であると判断してステップｓ３０に進み、出力値ＴＶ１を中立値、例えば２．５Ｖに設定して処理を終了する。
【００３９】
以上説明した実施形態２では、複数のトルクセンサを備え、増幅位相補償回路が故障した場合でも、他方のトルクセンサ信号に基づいてクリップすることにより、増幅位相補償回路の出力値が過大となり、過大な補助トルクが発生することを防止できるので、車両の挙動を安定させることができるという上記実施形態１と同様の効果を奏することができ、かつ、トルクセンサ信号を相互に監視することが可能であり、トルクセンサそのものやハーネスのオープン、ショート等の故障に対してもバックアップが可能となり、安全性を更に向上することができる。
【００４０】
実施の形態３．
次に、上記実施形態２の変形例を実施形態３として説明する。図８のステップｓ２１を図９のステップｓ３１、ｓ３２、ｓ３３、ｓ３４に示すように変形させたものである。詳細には、まずステップｓ３２において、第１トルクセンサ信号Ｔ１と第２トルクセンサ信号Ｔ２について、中立値（例えば２．５Ｖ）からの変化量の大きさを比較し、中立値からの変化量が小さい方を基準トルクＴとして選択する。即ち、第１トルクセンサ信号Ｔ１の方が中立値からの変化量が小さい場合は、ステップｓ３２へ進み、第１トルクセンサ信号Ｔ１を基準トルクＴとし、第２トルクセンサ信号Ｔ２の方が中立値からの変化量が小さい場合は、ステップｓ３３へ進み、第２トルクセンサ信号Ｔ２を基準トルクＴとする。次に、ステップｓ３４へ進み、基準トルクＴに所定幅を持たせて上限値Ｔｈ１およびＴｈ２を設定する。その後は、上記実施形態２と同様である。
【００４１】
このような実施形態３では、中立値からの変化量が少ない方のトルクセンサ信号を基準として上限値および下限値を設定することができるので、故障時における補助トルクをより小さくすることができ、より安全性を向上することができるという効果を奏する。
【００４２】
実施の形態４．
上記実施形態１ないし実施形態３においては増幅位相補償回路１３の入出間のトルク偏差が所定値未満となるようにトルク値をクリップしていたが、入力トルクに応じてモータ目標電流をクリップするようにしても同様な効果を奏する。
【００４３】
図１０は実施形態４の動作を示すフローチャートであるが、上記実施形態１にて説明した図４のフローチャートによる動作と基本的には同様であり、図４のステップｓ３の代わりにステップｓ９の電流クリップ処理を追加したものである。ステップｓ９では、ステップｓ５またはステップｓ６にて操舵力補助電流を決定した後、この操舵力補助電流をクリップ処理することにより、上記実施形態１と同様な効果を得るものである。
【００４４】
図１１に図１０のステップｓ９の具体的処理内容を示す。ステップｓ４１にてトルクセンサ信号Ｔ１の大きさ、および向きに応じて、例えば図１２（ａ）に示すような特性から順方向クリップ電流Ｉｆ＿ｃｌｐ、および逆方向クリップ電流Ｉｒ＿ｃｌｐを求める。次にステップｓ４２にて、例えば図１２（ｂ）に示すような特性から車速に対するクリップ電流のゲインを順方向ゲインＧｆ＿ｃｌｐ、逆方向Ｇｒ＿ｃｌｐともに決定する。
【００４５】
次にステップｓ４３にて、求めた操舵力補助電流とトルクセンサ信号Ｔ１が同一方向であるか否か判定し、同一方向であればステップｓ４４ヘ進み、順方向クリップ電流Ｉｆ＿ｃｌｐと順方向ゲインＧｆ＿ｃｌｐとからクリップ電流Ｉ＿Ｃｌｐを求め、逆方向であればステップｓ４５へ進み、逆方向クリップ電流Ｉｒ＿ｃｌｐと逆方向ゲインＧｒ＿ｃｌｐとからクリップ電流Ｉ＿Ｃｌｐを求める。
【００４６】
ステップｓ４６では、ステップｓ４４またはステップｓ４５にて求めたクリップ電流Ｉ＿Ｃｌｐと操舵力補助電流の絶対値を比較し、操舵力補助電流の絶対値が小さい場合にはクリップ処理を行わず、逆に操舵力補助電流の絶対値が大きい場合にはステップｓ４７にて操舵力補助電流をクリップ電流Ｉ＿Ｃｌｐにてクリップし、電流クリップ処理を終了する。
【００４７】
このように、この実施形態４では入力トルクおよび車速に応じて通電可能な操舵力補助電流の上限を設けることとしたので、増幅位相補償回路の故障によって操舵力補助電流が過大となった場合にも、操舵力補助電流を実際の入力トルクに応じた適切な上限値に制限することができ、安全性を確保できるという効果を奏することができる。
【００４８】
また、実施形態２や実施形態３と同様に制限値を決める指標として第２のトルク検出手段を設け、その信号を用いて実施することも可能であり、その場合は増幅位相補償回路の故障に対するバックアップのみならず、トルクセンサそのもの、およびハーネス等の故障に対しても、過大アシストを防止できる効果が得られることはいうまでもない。
【００４９】
実施の形態５．
上記実施形態４では操舵力補助電流をクリップするようにしたが、この実施例５ではモータ印加電圧をクリップするものについて説明する。
【００５０】
図１３は、全体的な処理を示すフローチャートであり、図４に示すものと基本的に同様であるが、ステップｓ３の代わりにステップｓ１０の電圧クリップ処理を追加したものである。それ以外は図４と同様であるので、このステップｓ１０の電圧クリップ処理についてのみ説明する。
【００５１】
図１４は電圧クリップ処理の具体的な動作を示すフローチャートである。まず、ステップｓ５１にてトルクセンサ信号Ｔ１の大きさ、および向きに応じて、例えば図１５（ａ）に示すような特性から順方向クリップ電圧Ｖｆ＿ｃｌｐ、および逆方向クリップ電圧Ｖｒ＿ｃｌｐを求める。次にステップｓ５２にて、例えば図１５（ｂ）に示すような特性から車速に対するクリップ電圧のゲインを順方向ゲインＧｆ＿ｃｌｐ、逆方向Ｇｒ＿ｃｌｐともに決定する。
【００５２】
次にステップｓ５３にて、モータの通電方向とトルクセンサ信号Ｔ１が同一方向であるか否か判定し、同一方向であればステップｓ５４ヘ進み、順方向クリップ電圧Ｖｆ＿ｃｌｐと順方向ゲインＧｆ＿ｃｌｐとからクリップ電圧Ｖ＿Ｃｌｐを求め、逆方向であればステップｓ５５へ進み、逆方向クリップ電圧Ｖｒ＿ｃｌｐと逆方向ゲインＧｒ＿ｃｌｐとからクリップ電圧Ｖ＿Ｃｌｐを求める。
【００５３】
ステップｓ５６では、ステップｓ５４またはステップｓ５５にて求めたクリップ電圧Ｖ＿Ｃｌｐとモータ印加電圧の絶対値を比較し、モータ印加電圧の絶対値が小さい場合にはクリップ処理を行わず、逆にモータ印加電圧の絶対値が大きい場合にはステップｓ５７にてモータ印加電圧をクリップ電圧Ｖ＿Ｃｌｐにてクリップし、電圧クリップ処理を終了する。
【００５４】
ここで、モータ印加電圧はモータ電流フィードバック制御によりモータ駆動回路１０に印加するＰＷＭ信号のデューティ比によって決定づけられており、この実施形態５では、このモータ印加電圧、言い換えればＰＷＭ信号のデューティ比をトルクセンサ信号に応じてクリップすることによって、操舵力補助電流の指令値が不正に大きくなった場合にも過大な電流がモータに流れることを防止できるという効果に加え、モータ電流フェードバック制御ループの故障による過大な印加電圧を防止できるという効果をも得ることができる。
【００５５】
実施の形態６．
上記実施形態１、２、３、４又は５では増幅位相補償回路１３が出力する信号の異常をトルクセンサ信号のトルク換算値によって直接クリップしているが、位相補償による過渡応答の効果を補正するためにトルクセンサ信号に対しソフトウエアにより位相補償の演算を実施し、その結果に基づいて増幅位相補償回路１３の出力信号をクリップするように処理しても良く、増幅位相補償回路１３の位相進み・遅れの時定数に一致したソフトウエアによるフィルタは双一次変換等の手法により構成することができる。
【００５６】
図１６は、この実施形態６の処理を示すフローチャートであり、上記図４と基本的には同様に動作するが、ステップｓ１１およびステップｓ１２が異なるので、これらの処理について説明する。
【００５７】
ｓ１１に、トルクセンサ信号Ｔ１に対して増幅位相補償回路１３の出力と同等な位相特性を持ったソフトウエアフィルタ処理を行い、演算結果を位相補償後のトルクセンサ信号とする。
【００５８】
次に、ステップｓ１２では、ステップｓ１１に求めた位相補償後のトルクセンサ信号に所定幅を持たせた上限値および下限値を求め、この上限値および下限値にて増幅位相補償回路１３の出力ＴＶ１をクリップする。
【００５９】
このステップｓ１２にて持たせる所定幅は、基準となるソフトウェアフィルタによる位相補償後のトルクセンサ信号が増幅位相補償回路出力と同等の特性に補償されたいるので、図１７に示したように、上記実施形態１にて設定したしきい値に比べ、過渡応答の影響に対するクリップトルクしきい値のマージンを狭めることができるので、より安全なクリップ処理が可能となる。
【００６０】
実施の形態７．
上記実施形態１ないし実施形態６においては、所定の上限値および下限値を設定し、この範囲を外れたときは直ちにクリップ処理を行うようにしたが、範囲外を外れる継続時間に応じて上限値および下限値を徐々に変化させ、より小さな値にクリップするようにしても良い。
【００６１】
このように実施形態７によれば、増幅位相補償回路が故障した場合においても、クリップする値を時間の経過とともに徐々に小さくできるので、発生する補助トルクを時間の経過とともに徐々に小さくすることができ、過大な補助トルクの発生を防止することができ、かつ、所定幅、即ち故障判定のマージン幅を比較的大きくとっても補助トルクが急変しないという効果を奏する。
【００６２】
ここで、上限値および下限値の変化については、時間の経過とともに変化させるものであるが、その変化の形態は線形変化、非線形変化等あらゆる形態を適用することができ、車両の特性、運転者の好み等に応じて設定すればよい。
【００６３】
実施の形態８．
上記実施形態７では、クリップ処理を行う上限値および下限値を時間とともに変化させるようにしたが、その変化の形態として、上限値、下限値の範囲を外れてから所定時間はクリップ処理を中止し、所定時間経過後にクリップ処理を開始するようにしても良い。
【００６４】
このように所定時間が経過するまではクリップ処理を中止することによって、運転者の意志に反した挙動を防止でき、操舵フィーリングを損なうことがなく、一方故障時には必要充分な短時間で制御トルクをクリップ処理できるので、操舵フィーリングと安全性を両立することができる。
【００６５】
以上説明した実施形態１ないし８では、いずれも上限値、下限値による所定幅を一定としたが、車速に応じて変化させる、特に車速が大になるにつれて所定幅を狭くすることによって、高車速時の安全性を確保することができる。
【００６６】
また、トルクセンサからのトルク検出値の大きさに応じて所定幅を変更することによって、運転者が軽く操舵しているときに過大な補助トルクが発生し、車両の挙動が不安定となるのを防止することができる。
【００６７】
さらに、トルクセンサからのトルク検出値の方向と同方向には比較的広く、逆方向には比較的狭く所定幅を設定することによって、運転者の意志に反した挙動を防止でき、より一層安全性を向上することができる。
【００６８】
さらにまた、トルクセンサの検出値が所定範囲（例えば０．２〜４．８Ｖ）内にあるか否かを判定し、範囲外の場合には、モータの駆動制御そのものを禁止するようにしてもよく、このようにすることによって、トルクセンサが故障した際において、異常な検出値に基づいたクリップ処理を行うことがなく、より安全性を向上することができる。
【００６９】
また、上記実施形態１ないし８では、いずれも上限値および下限値にてクリップ処理を行うこととしたが、クリップ処理前の値とクリップ処理後の値を比較して、中立側、即ち駆動制御されるモータが発生する補助トルクが低い側の値を用いて制御を行うこととしてもよい。これによって、手放し戻り時などの制御性を損なうことなく、過大な補助トルクの発生を防止することができる。
【００７０】
【発明の効果】
この発明に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング軸に操舵補助力を与えるモータと、操舵トルクを検出するトルク検出手段と、このトルク検出手段の検出値を増幅および位相補償する増幅位相補償手段と、この増幅位相補償手段の出力に基づいて上記モータを駆動制御する制御手段と、上記トルク検出手段の検出値および上記増幅位相補償手段の出力に基づいて上記増幅位相補償手段の故障判定を行う故障判定手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、上記制御手段は、上記故障判定手段によって故障と判定されるまでの間、上記トルク検出手段の検出値に応じて設定した上限値および下限値によって上記モータを駆動する制御信号を制限するものであり、増幅位相補償手段に故障が生じた場合に、その故障が判定されるまでの間においても過大な補助トルクが発生することを防止でき、より安全性の高い電動パワーステアリング装置を得ることができる。
【００７１】
また、ステアリング軸に操舵補助力を与えるモータと、それぞれ操舵トルクを検出する第１トルク検出手段および第２トルク検出手段と、この第１トルク検出手段の検出値を増幅および位相補償する増幅位相補償手段と、この増幅位相補償手段の出力に基づいて上記モータを駆動制御する制御手段と、上記第１トルク検出手段の検出値および上記増幅位相補償手段の出力に基づいて上記増幅位相補償手段の故障判定を行う故障判定手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、上記制御手段は、上記故障判定手段によって故障と判定されるまでの間、上記第２トルク検出手段の検出値に応じて設定した上限値および下限値によって上記モータを駆動する制御信号を制限するものであり、第１トルク検出手段や増幅位相補償手段に故障が生じた場合に、その故障が判定されるまでの間においても過大な補助トルクが発生することを防止でき、安全性の高い電動パワーステアリング装置を得ることができる。
【００７２】
また、ステアリング軸に操舵補助力を与えるモータと、それぞれ操舵トルクを検出する第１トルク検出手段および第２トルク検出手段と、この第１トルク検出手段の検出値を増幅および位相補償する増幅位相補償手段と、この増幅位相補償手段の出力に基づいて上記モータを駆動制御する制御手段と、上記第１トルク検出手段の検出値および上記増幅位相補償手段の出力に基づいて上記増幅位相補償手段の故障判定を行う故障判定手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、上記制御手段は、上記故障判定手段によって故障と判定されるまでの間、上記第１トルク検出手段の検出値に応じて設定した第１上限値および第１下限値と、上記第２トルク検出手段の検出値に応じて設定した第２上限値および第２下限値のうち、いずれか小さい方を上限値および下限値として選択し、この上限値および下限値によって上記モータを駆動する制御信号を制限するものであり、いずれかのトルク検出手段や増幅位相補償手段に故障が生じた場合に、その故障が判定されるまでの間においても過大な補助トルクが発生することを防止でき、安全性の高い電動パワーステアリング装置を得ることができる。
【００７３】
また、制御手段は、トルク検出手段の検出値を増幅演算および位相補償演算する増幅位相補償演算手段を備え、この増幅位相補償演算手段の演算結果に応じて上限値および下限値を設定するものである。
【００７４】
また、制御手段は、増幅位相補償手段の出力を上限値および下限値によって制限することによって制御信号を制限するものであり、増幅位相補償手段に故障が生じた場合に、その故障が判定されるまでの間においても過大な補助トルクが発生することを防止でき、安全性の高い電動パワーステアリング装置を得ることができる。
【００７５】
また、制御手段は、増幅位相補償手段の出力に応じて求めたモータ電流を上限値および下限値によって制限するものであり、増幅位相補償手段に故障が生じた場合に、その故障が判定されるまでの間においても過大な補助トルクが発生することを防止でき、さらに、制御信号に直接影響するモータ電流を制限することによって、即座にモータの発生トルクを制限することができ、より安全性の高い電動パワーステアリング装置を得ることができる。
【００７６】
また、制御手段は、増幅位相補償手段の出力に応じて求めたモータ印加電圧を上限値および下限値によって制限することによって制御信号を制限するものであり、増幅位相補償手段に故障が生じた場合に、その故障が判定されるまでの間においても過大な補助トルクが発生することを防止でき、さらに、モータへの印加電圧を制限することによって、いわゆる電流フィードバックループに用いる電流検出回路が故障の場合においても、モータの発生トルクを制限することができ、より一層安全性の高い電動パワーステアリング装置を得ることができる。
【００７７】
また、制御手段は、モータを駆動する制御信号を上限値および下限値によって制限する際に、制限前の値と制限後の値を比較し、モータが発生する補助トルクの低い側の値を用いてモータを駆動制御するものであり、手放し戻し時などの制御性を損なうことなく、過大な補助トルクの発生を抑止することができる。
【００７８】
また、車両の速度を検出する車速検出手段を備え、制御手段は車速に応じて上限値と下限値の間の幅を変化させるものであり、高車速時の安全性を確保することができる。
【００７９】
制御手段は、トルク検出手段の検出値の大きさに応じて上限値と下限値の間の幅を変化させるものであり、運転者が軽く操舵しているときに過大な補助トルクが発生し、車両の挙動が不安定となるのを防止することができる。
【００８０】
また、制御手段は、上限値と下限値の幅を、トルク検出手段の検出値によって得られるトルク印加方向と同方向の幅は大きく、逆方向の幅は小さく設定するものであり、運転者の意志に反した挙動を防止でき、より一層安全性を向上することができる。
【００８１】
また、制御手段は、トルク検出手段の検出値が所定範囲外となったときにはモータの駆動制御を停止するものであり、故障したトルク検出手段の検出値に基づいてクリップ処理を行うことを防止でき、より安全性を向上することができる。
【００８２】
さらに、制御手段は、増幅位相補償手段の出力、または増幅位相補償手段の出力に応じて求めたモータ電流あるいはモータ印加電圧が、上限値と下限値との範囲外となってからの経過時間に応じて上限値と下限値の間の幅を小さくするものであり、増幅位相補償回路が故障した場合においても、クリップする値を時間の経過とともに徐々に小さくできるので、発生する補助トルクを時間の経過とともに徐々に小さくすることができ、過大な補助トルクの発生を防止することができ、かつ、所定幅、即ち故障判定のマージン幅を比較的大きくとっても補助トルクが急変しないという効果を奏する。
【００８３】
さらにまた、制御手段は、増幅位相補償手段の出力、または増幅位相補償手段の出力に応じて求めたモータ電流あるいはモータ印加電圧が、上限値と下限値との範囲外となってから所定時間が経過するまでは上限値および下限値による制限を禁止するものであり、運転者の意志に反した挙動を防止でき、より一層安全性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の電動パワーステアリング装置の構成を示す図である。
【図２】  従来の電動パワーステアリング装置のコントローラを示す図である。
【図３】  従来の電動パワーステアリング装置のコントローラを示す図である。
【図４】  この発明の実施形態１による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】  この発明の実施形態１による電動パワーステアリング装置のコントローラの動作を示す図である。
【図６】  この発明の実施形態１による電動パワーステアリング装置のコントローラの動作を示す図である。
【図７】  この発明の実施形態２による電動パワーステアリング装置のコントローラを示すフローチャートである。
【図８】  この発明の実施形態２による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】  この発明の実施形態３による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】  この発明の実施形態４による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】  この発明の実施形態４による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】  この発明の実施形態４による電動パワーステアリング装置のコントローラの動作を示す図である。
【図１３】  この発明の実施形態５による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４】  この発明の実施形態５による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図１５】  この発明の実施形態５による電動パワーステアリング装置のコントローラの動作を示す図である。
【図１６】  この発明の実施形態６による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図１７】  この発明の実施形態６による電動パワーステアリング装置のコントローラの動作を示す図である。
【符号の説明】
１  ステアリング
２  ステアリング軸
３  トルクセンサ
４  モータ
５  減速機
６  車速センサ
８  コントローラ
９  マイクロコントローラ
１０  モータ駆動回路
１３  増幅位相補償回路
１４  第２のトルクセンサ
【図１】
0003678097.tif 000002
【図２】
0003678097.tif 000003
【図３】
0003678097.tif 000004
【図４】
0003678097.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003678097.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003678097.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003678097.tif 000014
【図１４】
0003678097.tif 000015
【図１５】
0003678097.tif 000016
【図１６】
0003678097.tif 000017
【図１７】
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