(57)【要約】【課題】車速センサが故障した場合であっても、車速変動に応じた最適アシストを継続することにより性能を向上した電動パワーステアリング装置の制御装置を提供する。【解決手段】車速センサからの実車速信号に基づく車速感応で、モータによるアシスト力を操舵系に付与することによってアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、加速度信号及び時間データに基づいて車速推定値を求め、前記車速推定値及び実車速信号で相関近似式を算出し、前記相関近似式及び前記車速推定値に基づいて現在車速推定値を求め、前記車速センサが故障した場合、前記現在車速推定値によって前記アシスト制御を継続する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車速センサからの実車速信号に基づく車速感応で、モータによるアシスト力を操舵系に付与することによってアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、加速度信号及び時間データに基づいて車速推定値を求め、前記車速推定値及び実車速信号で相関近似式を算出し、前記相関近似式及び前記車速推定値に基づいて現在車速推定値を求め、前記車速センサが故障した場合、前記現在車速推定値によって前記アシスト制御を継続することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項２】
前記相関近似式が１次近似式である請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項３】
前記現在車速推定値を高速、中速、低速の３段階としている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項４】
車速センサからの実車速信号に基づく車速感応で、モータによるアシスト力を操舵系に付与することによってアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記車速センサの故障を判定する故障判定部と、前記故障判定部の故障信号によって前記アシスト制御のための車速入力を切替える切替え部とを具備し、加速度信号及び時間データに基づいて車速推定値を求め、前記車速推定値及び実車速信号で相関近似式を算出し、前記相関近似式及び前記車速推定値に基づいて現在車速推定値を求め、前記故障判定部によって前記車速センサの故障が判定された場合、前記切替え部によって前記実車速信号から前記現在車速推定値に切替え、前記現在車速推定値によって前記アシスト制御を継続することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車速に基づいてアシスト量を制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢（アシスト）する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を、減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク（操舵補助トルク）を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデュ−ティ比の調整で行っている。
【０００３】
ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図６に示して説明すると、操向ハンドル１のコラム軸２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッド６に連結されている。コラム軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット３０には、バッテリ１４からイグニションキー１１及びリレー１３を経て電力が供給され、コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基いてアシスト指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基いてモータ２０に供給する電流を制御する。
【０００４】
コントロールユニット３０は主としてＣＰＵ（ＭＰＵも含む）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図７のようになる。例えば位相補償器３１は独立したハードウェアとしての位相補償器を示すものではなく、ＣＰＵで実行される位相補償機能を示している。
【０００５】
コントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出されて入力される操舵トルクＴは、操舵系の安定性を高めるために位相補償器３１で位相補償され、位相補償された操舵トルクＴＡが操舵補助指令値演算器３２に入力される。また、車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算器３２に入力される。操舵補助指令値演算器３２は、入力された操舵トルクＴＡ及び車速Ｖに基いてモータ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉを決定する。操舵補助指令値Ｉは減算器３０Ａに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償器３４に入力され、減算器３０Ａの偏差（Ｉ−ｉ）は比例演算器３５に入力されると共に、フィードバック系の特性を改善するための積分演算器３６に入力される。微分補償器３４の出力と共に、比例演算器３５及び積分演算器３６の出力も加算器３０Ｂに加算入力され、加算器３０Ｂでの加算結果である電流制御値Ｅが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路３７に入力され、モータ２０が駆動される。モータ２０の電流ｉはモータ電流検出回路３８で検出され、減算器３０Ａにフィードバックされる。
【０００６】
このような電動パワーステアリング装置において、車速に基づいてアシスト量を制御する車速感応型電動パワーステアリング装置として、例えば特開２００２−３６２３９８（特許文献１）及び特開２００３−３２０９５０（特許文献２）に示されるものがある。
【０００７】
特許文献１に記載のものは、車両の速度を車輪速センサにより検出し、車輪速センサからの速度信号に基づき、ステアリングホイールの操舵力を可変とする可変機構に対して、車両停止状態又は低速走行状態では高速走行状態に比べて操舵力を軽くするコントローラを備えた車速感応型パワーステアリング制御装置であり、コントローラは入力された車輪速センサからの速度情報に基づいて速度信号の異常を検出し、速度信号の異常が検出された場合には、操舵力を最も重い操舵力とするようにしている。
【０００８】
また、特許文献２に記載のものは、車速センサの異常を検出し、車速センサの異常が検出されると、車速センサによる異常直前の検出車速から予め設定された３００km/hに向かって１Ｇの加速度で推移するように制御車速を設定し、アシストトルク決定手段に用いられる検出速度を当該制御車速に置き換え、これにより車速センサに異常が生じても、車速センサによる検出車速に代えて制御車速に基づいて制御マップによりアシストトルクを決定するようにしている。
【特許文献１】特開２００２−３６２３９８
【特許文献２】特開２００３−３２０９５０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載のものは、車両に装着した車速センサにより車速を計測し、車速と操舵トルクに基づいてアシスト量を制御するが、車速センサが故障した場合の処置として、車速センサによる検出車速に代えて制御車速に基づいてアシスト量を制限しアシストを継続するため、実際の車速変動に伴った正確な制御ができず、最適なアシストを得ることができないという問題がある。
【００１０】
また、近年電動パワーステアリング装置を搭載した車両は大型化すると共に、アシストの高出力化に伴ってパワーステアリング用モータも大型化している。その結果、ハンドル換算の慣性が大きくなり、マニュアル操舵では中高速での操舵性が悪くなる。従って、補償値（収れん性補償、慣性補償等）の果たす役割が大きくなっているため、特許文献２に記載のように車速異常時は固定車速という仕様は好ましくない。電動パワーステアリング装置を搭載した車両の大型化により据え切り時のアシスト量が大きくなり、マニュアル操舵が困難となり、車速異常時に固定車速を使用したのではアシストが不足することになる。
【００１１】
本発明は上述のような事情からなされたものであり、本発明の目的は、車速センサが故障した場合であっても、車速変動に応じた最適アシストを継続することにより性能を向上した電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、車速センサからの実車速信号に基づく車速感応で、モータによるアシスト力を操舵系に付与することによってアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、加速度信号及び時間データに基づいて車速推定値を求め、前記車速推定値及び実車速信号で相関近似式を算出し、前記相関近似式及び前記車速推定値に基づいて現在車速推定値を求め、前記車速センサが故障した場合、前記現在車速推定値によって前記アシスト制御を継続することにより達成される。
【００１３】
本発明の上記目的は、前記相関近似式を１次近似式とすることにより、或いは前記現在車速推定値を高速、中速、低速の３段階とすることにより、より効果的に達成される。
【００１４】
また、本発明は、車速センサからの実車速信号に基づく車速感応で、モータによるアシスト力を操舵系に付与することによってアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記車速センサの故障を判定する故障判定部と、前記故障判定部の故障信号によって前記アシスト制御のための車速入力を切替える切替え部とを具備し、加速度信号及び時間データに基づいて車速推定値を求め、前記車速推定値及び実車速信号で相関近似式を算出し、前記相関近似式及び前記車速推定値に基づいて現在車速推定値を求め、前記故障判定部によって前記車速センサの故障が判定された場合、前記切替え部によって前記実車速信号から前記現在車速推定値に切替え、前記現在車速推定値によって前記アシスト制御を継続することにより達成される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、車速センサの故障を判定し、車速センサの故障が判定された場合、推定した現在車速値に基づいてアシスト制御を継続するようにしている。このように車速変動に応じた最適アシストを継続することができるので、パワーステアリングの性能が向上すると共に、効率的で確実な操舵アシストを実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明では、加速度センサからの加速度信号に基づいて（積分して）車速推定値を求め、この車速推定値と車速センサからの実車速信号とで相関近似式を算出する。そして、車速推定値と相関近似式から現在車速推定値（例えば高中低速の３段階）を求め、車速センサの故障時においても、推定した現在車速推定値でアシストを継続するようにする。これにより、車速センサ故障時においても、車速変動に対応した最適なアシスト制御を継続することが可能となる。
【００１７】
以下に本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は本発明の構成例を示しており、パワーステアリング用モータ４４を制御する制御部１００にはトルクセンサ４０からトルク信号Ｔが入力され、車速センサ４１から実車速信号Ｖが入力されると共に、加速度センサ４２から加速度信号ａが入力される。加速度センサ４２は、エアバッグ、ＡＢＳ、トランスミッション、エンジン、ＥＳＰ（横滑り防止装置）等のために装着されており、その加速度信号ａをＣＡＮ(Controller Area Network)経由等で入力する。制御部１００には電流制御部１１０が設けられており、電流制御部１１０にトルク信号Ｔが入力されると共に、車速信号Ｖが切替え部１０６を経て入力される。電流制御部１１０は、演算された電流指令値によってモータ駆動回路４３を介してモータ４４を駆動制御し、モータ電流ｉはモータ電流検出回路４５で検出されて電流制御部１１０にフィードバックされる。
【００１９】
また、制御部１００には時間データｔを計測する時間計測部（時計）１０１が設けられており、計測された時間データｔは加速度信号ａと共に車速推定部１０２に入力される。車速推定部１０２で推定された車速推定値Ｖｅは相関近似式算出部１０３に入力され、車速センサ４１からの実車速信号Ｖと協働して相関近似式Ｃａを算出し、相関近似式Ｃａを現在車速推定部１０４に入力する。現在車速推定部１０４は、車速推定部１０２からの車速推定値Ｖｅと相関近似式算出部１０３からの相関近似式Ｃａとに基づいて現在車速推定値Ｖｎを推定する。現在車速推定値Ｖｎは低速、中速及び高速の３段階のどの領域にあるかで判断され、切替え部１０６を経て電流制御部１１０に入力される。なお、各車速領域間にはヒステリシス特性が設けられており、これによりアシスト特性を安定させるようになっている。
【００２０】
更に、制御部１００には車速センサ４１の故障を判定する故障判定部１０５が設けられており、車速センサ４１の故障を判定した場合には故障信号Ｃｆを出力し、切替え部１０６の接続接点をｃ１からｃ２に切替え、電流制御部１１０への演算入力用車速信号を実車速信号Ｖから現在車速推定値Ｖｎに切替える。加速度センサ４２からの加速度信号ａにはノイズが多く含まれており、その積算値である車速推定値Ｖｅにも誤差が多く含まれており、そのため相関近似式Ｃａを用いて更に現在車速推定値Ｖｎを推定し、誤差の少ない現在車速推定値Ｖｎによってアシスト演算を行うようにしている。
【００２１】
次に、図２のフローチャートを参照して本発明の動作を説明する。
【００２２】
本発明では、車両に搭載されている前後方向に対する加速度センサ４２からの加速度信号ａを、ＣＡＮ経由等で取得して車速推定部１０２に入力すると共に（ステップＳ１）、時間計測部１０１で計測した時間データｔを車速推定部１０２に入力する（ステップＳ２）。加速度信号ａはエアバッグ、ＡＢＳ、トランスミッション、エンジンなど種々の車両制御に使用されており、本発明ではその加速度信号ａを利用する。そして、下記（１）式で加速度信号ａを積分することによって速度データを演算し、車速ｖｅを推定する（ステップＳ３）。つまり、図３に示すような車速推定値ｖｅを得る。
ｖｅ=ａ・ｔ                    …（１）
次に、相関近似式算出部１０３は、車速推定部１０２からの車速推定値ｖｅと車速センサ４１からの実車速信号Ｖから相関近似式Ｃａを算出する（ステップＳ４）。相関近似式Ｃａの算出は車速センサ４１の故障が発生するまでの間、図４に示すように車速推定値ｖｅと実車速信号Ｖとを用いて近似線の補正を継続するが、所定時間当りのサンプリング数を増加することで近似精度を向上させることができる。例えば図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、過去の３サンプリング点を順次１次近似することにより相関近似式Ｃａを算出する。このため、サンプリング間隔は非常に粗いレベルでも可能である。相関近似式Ｃａは現在車速推定部１０４に車速推定値ｖｅと共に入力される。現在車速推定部１０４は、相関近似式算出部１０３からの相関近似式Ｃａと車速推定部１０２からの車速推定値Ｖｅとに基づいて現在車速値Ｖｎを推定し、この現在車速推定値Ｖｎを切替え部１０６の接点ｃ２に入力している（ステップＳ５）。
【００２３】
なお、現在車速推定部１０４は、車速推定値ｖｅと相関近似式Ｃａとに基づいて現在車速推定値Ｖｎを推定し、この推定値から現在の車速が低速、中速、高速のどの領域にあるかを判定し、切替え部１０６を介して車速領域を電流制御部１１０に入力する。
【００２４】
故障判定部１０５は常時車速センサ４１の故障を判定しており（ステップＳ６）、車速センサ４１が故障でない場合は切替え部１０６の接点をｃ１としており、車速センサ４１からの実車速信号Ｖを電流制御部１１０に入力しており、この入力された実車速信号Ｖ等に基づいて電流指令値を演算し（ステップＳ７）、この演算された電流指令値に基づいてアシスト制御を行っている（ステップＳ１０）。
【００２５】
一方、車速センサ４１の故障が故障判定部１０５で判定されると、故障信号Ｃｆ切替え部１０６の接点をｃ１からｃ２に切替え、接点をｃ２に入力されている現在車速推定値Ｖｎが電流制御部１１０に入力され、現在車速推定値Ｖｎ等に基づいて電流指令値が演算され（ステップＳ８）、この演算された電流指令値に基づいてアシスト制御が実行される（ステップＳ１０）。
【００２６】
他の個所（例えばトルクセンサ等）に故障が生じない場合は上記動作を繰り返し（ステップＳ１１）、別途故障が検知された場合には、別途条件判定によってアシスト制御を停止若しくは一時停止する。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明によれば車速センサの故障が判定されたときに、現在車速推定値を推定してアシスト制御を継続するようにしている。これにより車速変動に応じた最適なアシストを常時行うことができるので、高性能なパワーステアリング装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の制御装置の一例を示すブロック構成図である。
【図２】本発明の動作例を示すフローチャートである。
【図３】車速推定値の例を示す図である。
【図４】相関近似式の算出例を示す特性図である。
【図５】１次近似の例を説明するための図である。
【図６】一般的な電動パワーステアリング装置の概略を示す構造図である。
【図７】コントローラの一例を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１                操向ハンドル
２                コラム軸
３                減速ギア
１０、４０        トルクセンサ
１１              イグニションキー
１２、４１        車速センサ
１３              リレー
１４              バッテリ
２０、４４        モータ
３０              コントローラ
４２              加速度センサ
４３              モータ駆動回路
４５              モータ電流検出回路
１００            制御部
１０１            時間計測部（時計）
１０２            車速推定部
１０３            相関近似式算出部
１０４            現在車速推定部
１０５            故障判定部
１０６            切替え部
１１０            電流制御部
【図１】
2006076484.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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