(57)【要約】【課題】一時的な異常などによって操舵トルクに基づく操舵補助制御が停止されたときでも、異常などが解消したときには操舵トルクに基づく操舵補助制御に復帰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。【解決手段】操舵軸３の入出力軸３２，３３の回転角に応じた信号をそれぞれ出力する第１及び第２のセンサ部と、これらセンサ部の検出結果を用いて対応する入出力軸３２，３３の回転角を検出する第１及び第２の回転角検出部と、これらの回転角検出部の検出結果を用いて操舵軸３に生じた操舵トルクを検出するトルク検出部と、これらの検出部の検出結果に応じて電動モータ６の駆動制御を行う制御ユニット２０とを設ける。そして、制御ユニット２０が操舵トルクの検出値を用いて電動モータ６による操舵補助を行う第１のアシストモードと、第１及び第２の回転角検出部の一方からの回転角の検出値を用いて電動モータによる操舵補助を行う第２のアシストモードとを双方向に切換可能に構成する。【選択図】      図１
2005041278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材から操向車輪に至る操舵機構と、この操舵機構に操舵補助力を付与する電動モータと、操舵トルクに基づいて前記電動モータの駆動制御を行うことにより、当該操舵トルクに応じた操舵補助制御を行う制御部とを備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記制御部は、操舵トルクに基づく操舵補助制御を行えない異常が生じたときには、当該操舵トルクに基づき前記電動モータによる操舵補助を行う第１のアシストモードから、操舵トルク以外の要素によって前記電動モータによる操舵補助を行う第２のアシストモードに切り換え、
さらに前記制御部は、前記異常が解消されたと判断したときには、前記第２のアシストモードから第１のアシストモードに復帰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】
前記操舵機構には、一端部側及び他端部側に前記操舵部材及び前記操向車輪が連結された操舵軸と、この操舵軸の操舵部材側及び操向車輪側での回転角に応じた信号をそれぞれ出力する第１及び第２のセンサ部と、これら第１及び第２のセンサ部からの出力信号をそれぞれ用いて前記操舵部材側及び操向車輪側での回転角を検出する第１及び第２の回転角検出部と、前記操舵軸に生じた操舵トルクを検出するトルク検出部とが設けられているとともに、
前記制御部は、前記トルク検出部からの操舵トルクの検出値を用いて前記第１のアシストモードを行い、かつ
前記第１及び第２の回転角検出部の一方からの回転角の検出値を用いて前記第２のアシストモード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】
前記操舵軸には、互いに同軸的に連結され、かつ前記第１及び第２のセンサ部によって回転角がそれぞれ検出される第１及び第２の回転軸が設けられているとともに、
前記第１及び第２の各センサ部は、対応する回転軸に一体回転可能に設けられた磁性体を有するターゲットと、磁気抵抗効果素子を有し前記磁性体に対向して配置された磁気センサとを有する検出ユニットを一個以上具備し、かつ
前記制御部は、前記第１及び第２のセンサ部に含まれた複数個の検出ユニットのうち、少なくとも一個の検出ユニットの出力から得られる対応する回転軸の回転角を用いて、前記電動モータによる操舵補助を行う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】
前記制御部は、前記第１及び第２の各回転角検出部の機能及び前記トルク検出部の機能が含まれるように、前記第１及び第２のセンサ部からの出力信号を用いて対応する回転角及び操舵トルクを所定の演算方式により算出する処理部を複数備えているとともに、
前記制御部は、各処理部にて算出した対応する回転角及び操舵トルクを相互に比較し、その比較結果に応じて前記第１または第２のアシストモードを実施することを特徴とする請求項２または３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記各処理部は、互いに異なる演算方式により、対応する回転角及び操舵トルクを演算にて求めることを特徴とする請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第２のアシストモードに切り換えた切換回数をカウントして、そのカウント数が所定数を超えたときに、当該制御部は、異常・故障の発生を外部に通知することを特徴とする請求項１〜５のいずれか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、自動車などの車両に搭載され、電動モータを用いてドライバーの操舵動作を補助する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車に搭載される電動パワーステアリング装置は、操舵部材から操向車輪に至る操舵機構に連結された電動モータを備えており、このモータの回転力を操舵機構に付与することで上記操舵部材でのドライバーによる操舵動作を補助するようになっている。また、このようなステアリング装置の上記操舵機構には、一端部側及び他端部側が操舵部材及び操向車輪にそれぞれ連結され、ドライバーの操舵動作に伴い回転する操舵軸が設けられており、当該ステアリング装置では、一般的に上記操舵動作などに応じて操舵軸に発生した操舵トルクを基に上記電動モータの駆動制御が行われている。
【０００３】
従来の電動パワーステアリング装置には、上記操舵トルクを検出するトルクセンサと操舵軸の回転角（操舵角）を検出する舵角センサとを設けて、トルクセンサの故障検出後は舵角センサからの回転角の検出値を用いたアシスト制御を行うことにより、トルクセンサに故障が生じたときでも電動モータからの回転力による操舵補助が停止されるのを防いだものが提供されている（例えば、下記特許文献１参照。）。
具体的には、この従来装置では、制御部がトルクセンサの故障を検出する前は当該センサにて検出された操舵トルクに従って上記電動モータの目標電流値を決定し、この決定した目標電流値を用いたフィードバック制御にて当該モータに対する駆動制御を行っていた。そして、制御部がトルクセンサの故障を検出した後は上記舵角センサによって検出した操舵角に基づいて、トルクセンサ故障検出以前に近いアシスト特性でモータの駆動制御を行って操舵補助を継続していた。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１８５６６０号公報（第３〜５頁、第１〜２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような従来装置では、トルクセンサ（トルク検出部）等に例えば外来ノイズに起因する回復可能な一時的な異常・故障が生じて、制御部が操舵トルクの検出値を取得できなくなると、当該制御部はトルクセンサの故障検出判定を行って上記操舵角を用いたアシスト制御に完全に移行していた。このため、上記故障検出判定後にトルクセンサ等が正常な状態に回復して上記一時的な異常・故障が解消された場合でも、操舵トルクに基づくアシスト制御に復帰することなく、操舵角によるアシスト制御を維持していた。
【０００６】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、一時的な異常などによって操舵トルクに基づく操舵補助制御が停止されたときでも、異常などが解消したときには操舵トルクに基づく操舵補助制御に復帰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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、操舵部材から操向車輪に至る操舵機構と、この操舵機構に操舵補助力を付与する電動モータと、操舵トルクに基づいて前記電動モータの駆動制御を行うことにより、当該操舵トルクに応じた操舵補助制御を行う制御部とを備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記制御部は、操舵トルクに基づく操舵補助制御を行えない異常が生じたときには、当該操舵トルクに基づき前記電動モータによる操舵補助を行う第１のアシストモードから、操舵トルク以外の要素によって前記電動モータによる操舵補助を行う第２のアシストモードに切り換え、さらに前記制御部は、前記異常が解消されたと判断したときには、前記第２のアシストモードから第１のアシストモードに復帰することを特徴とするものである。
【０００８】
上記のように構成された電動パワーステアリング装置では、制御部が上記第２のアシストモードに切り換えた後に操舵トルクに基づく操舵補助制御を行えない異常が解消されたと判断したときには、この第２のアシストモードから上記第１のアシストモードに復帰するように構成されている。すなわち、制御部は第１及び第２のアシストモードを双方向に切り換えてモータ駆動制御を実施できるので、上記従来例と異なり、一時的な異常・故障に起因して上記操舵トルクに基づく操舵補助制御が停止されたときでも、上記一時的な異常・故障が解消されたときに、制御部はその異常などの発生及び解消をそれぞれ検知し操舵トルクに基づく操舵補助制御に復帰することができる。
【０００９】
また、上記電動パワーステアリング装置において、前記操舵機構には、一端部側及び他端部側に前記操舵部材及び前記操向車輪が連結された操舵軸と、この操舵軸の操舵部材側及び操向車輪側での回転角に応じた信号をそれぞれ出力する第１及び第２のセンサ部と、これら第１及び第２のセンサ部からの出力信号をそれぞれ用いて前記操舵部材側及び操向車輪側での回転角を検出する第１及び第２の回転角検出部と、前記操舵軸に生じた操舵トルクを検出するトルク検出部とが設けられているとともに、
前記制御部は、前記トルク検出部からの操舵トルクの検出値を用いて前記第１のアシストモードを行い、かつ前記第１及び第２の回転角検出部の一方からの回転角の検出値を用いて前記第２のアシストモードを行ってもよい。
この場合、上記第１及び第２のアシストモードがトルク検出部からの操舵トルク検出値及び第１または第２の回転角検出部の回転角検出値をそれぞれ用いて行われるので、制御部はこれらの検出値を用いて操舵補助制御を適切に行うことができる。
【００１０】
また、上記電動パワーステアリング装置において、前記操舵軸には、互いに同軸的に連結され、かつ前記第１及び第２のセンサ部によって回転角がそれぞれ検出される第１及び第２の回転軸が設けられているとともに、前記第１及び第２の各センサ部は、対応する回転軸に一体回転可能に設けられた磁性体を有するターゲットと、磁気抵抗効果素子を有し前記磁性体に対向して配置された磁気センサとを有する検出ユニットを一個以上具備し、かつ前記制御部は、前記第１及び第２のセンサ部に含まれた複数個の検出ユニットのうち、少なくとも一個の検出ユニットの出力から得られる対応する回転軸の回転角を用いて、前記電動モータによる操舵補助を行ってもよい。
この場合、制御部は上記操舵軸に設けられた複数個の検出ユニットのうち、一個の検出ユニット以外の残りのユニット出力に異常などが生じた場合でも、当該一個のユニット出力を用いて操舵補助を継続して行うことができ、車両の操作性が低下するのを容易に防ぐことができる。
【００１１】
また、上記電動パワーステアリング装置において、前記制御部は、前記第１及び第２の各回転角検出部の機能及び前記トルク検出部の機能が含まれるように、前記第１及び第２のセンサ部からの出力信号を用いて対応する回転角及び操舵トルクを所定の演算方式により算出する処理部を複数備えているとともに、前記制御部は、各処理部にて算出した対応する回転角及び操舵トルクを相互に比較し、その比較結果に応じて前記第１または第２のアシストモードを実施することが好ましい。
この場合、上記処理部を制御部に設けることにより、トルク検出部及び回転角検出部を別途設ける場合に比べて当該ステアリング装置の構成を簡単化することができるとともに、制御部が複数の処理部を備えることで制御部の信頼性がより高められた状態で第１または第２のアシストモードを適切に行うことができる。
【００１２】
また、上記電動パワーステアリング装置において、前記各処理部は、互いに異なる演算方式により、対応する回転角及び操舵トルクを演算にて求めてもよい。
この場合、各処理部において演算方式が異なっているため、異常などが生じたときには、各処理部の算出結果に差が出やすくなり、各処理部が同一演算方式である場合に比べて異常などの検出が容易となって第１及び第２のアシストモードの選択をより適切に行うことができ、制御部の信頼性を一層向上させることができる。
【００１３】
また、上記電動パワーステアリング装置において、前記制御部は、前記第２のアシストモードに切り換えた切換回数をカウントして、そのカウント数が所定数を超えたときに、当該制御部は、異常・故障の発生を外部に通知することが好ましい。
この場合、制御部が異常・故障の発生を外部に通知するので、これらの異常・故障の発生時から早い段階で自動車等のドライバーなどに確実に知らしめることが可能となり、異常などを生じた状態で車両が長期間走行されるのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、制御部が操舵トルクの検出値を用いた第１のアシストモードと操舵トルク以外の要素による第２のアシストモードとを双方向に切り換えて電動モータの駆動制御を行うので、トルク検出部等での一時的な異常・故障に起因し操舵トルクに基づく操舵補助制御が停止されたときでも、上記異常などが解消された後では操舵トルクに基づく操舵補助制御に復帰することができる電動パワーステアリング装置を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の電動パワーステアリング装置を示す好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態による電動パワーステアリング装置の構造を模式的に示す図である。図において、当該装置は、例えば自動車に搭載され、操舵部材（ステアリングホイール）１とピニオン２との間に、操舵軸３を介在させたものである。操舵軸３は、その中心に設けられたトーションバー３１と、トーションバー３１の入力側（上方）に固定された第１の回転軸としての入力軸３２と、トーションバー３１の出力側（下方）に固定された第２の回転軸としての出力軸３３とを備えている。入力軸３２と出力軸３３とは、互いに同軸に配置されているが、相互には直接連結されておらず、トーションバー３１を介在させて同軸的に連結されている。
【００１６】
上記入力軸３２には操舵部材１が連結され、ドライバーの操舵動作による操舵部材１の回転が直接的に伝えられるようになっている。
上記出力軸３３には、ウォーム５及びこれに噛み合うウォームホイール４を有する減速機構と、上記ウォーム５が出力軸に一体回転可能に取り付けられ、制御部としての制御ユニット（ＥＣＵ）２０により制御される操舵補助用の電動モータ６とが連結されており、当該モータ６の回転を減速しピニオン２に操舵補助力として伝達する。このピニオン２の回転が、ラック７の直線運動に変換され、左右のタイロッド８を介して操向車輪９が転舵される。上記減速機構と電動モータ６とが、操舵部材１から操向車輪９に至る操舵機構に操舵補助力を付与する操舵補助部を構成している。
【００１７】
また、上記入力軸３２及び出力軸３３には、回転角を検出する検出ユニットとしてのセンサ部が設けられており、操舵部材１への上記操舵動作に伴い回転する入出力軸３２，３３の各回転角を検出するようになっている。具体的には、図２も参照して、入力軸３２には、第１のターゲット板３４が一体回転可能に取り付けられ、さらにこのターゲット板３４の外周外方に第１の磁気センサＡ１，Ｂ１が配置されている。同様に、出力軸３３には、第２及び第３のターゲット板３５，３６が一体回転可能に取り付けられ、さらにこれらターゲット板３５，３６の外周外方に第２及び第３の磁気センサＡ２，Ｂ２及びＡ３，Ｂ３がそれぞれ配置されている。
【００１８】
上記第１のターゲット板３４と第１の磁気センサＡ１，Ｂ１とが入力軸３２の回転角に応じた信号を制御ユニット２０に出力する第１のセンサ部Ｐを構成し、第２のターゲット板３５と第２の磁気センサＡ２，Ｂ２とが出力軸３３の回転角に応じた信号を制御ユニット２０に出力する第２のセンサ部Ｑを構成している。また、第３のターゲット板３６と第３の磁気センサＡ３，Ｂ３とは出力軸３３の回転角に応じた信号を制御ユニット２０に出力する第３のセンサ部Ｒを構成するものであり、制御ユニット２０が上記第２及び第３のセンサ部Ｑ，Ｒの出力を用いて出力軸３３の絶対回転位置を検出するようになっている。
【００１９】
上記各ターゲット板３４〜３６は、磁性体からなる外周の歯が周方向に等間隔に設けられた平歯車状に構成されたものであり、外周に凹凸を有するターゲットを形成している。歯数は、第１のターゲット板３４と第２のターゲット板３５とが同数Ｎ（例えば３６）で、第３のターゲット板３６はＮとは互いに素（１以外の公約数をもたない）である数（例えば３５）である。
また、第１〜第３の磁気センサＡ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，Ａ３，Ｂ３は、対応するターゲット板３４〜３６の外周の歯に対向するように、３段２列に配置されており、これらはセンサボックス１０に収められている。センサボックス１０は車体の所定位置に固定されている。第１の磁気センサＡ１，Ｂ１は、第１のターゲット板３４の互いに異なる周方向位置に対向して配置されている。同様に、第２の磁気センサＡ２，Ｂ２は、第２のターゲット板３５の互いに異なる周方向位置に対向して配置され、第３の磁気センサＡ３，Ｂ３は、第３のターゲット板３６の互いに異なる周方向位置に対向して配置されている。
【００２０】
上記の各磁気センサＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３は、磁界の作用により抵抗が変化する特性をもつ素子、例えば磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を有するものであり、対向する各ターゲット板３４〜３６の外周の凹凸に応じて周期的に変化する電圧信号を出力する。詳細には、ドライバーのステアリング操作に応じて、第１のターゲット板３４が入力軸３２と共に回転すると、凹凸により第１の磁気センサＡ１，Ｂ１の出力信号は入力軸３２及びターゲット板３４の回転角の変化（角変位）に応じて周期的に変化する周期信号となる。また、第２のターゲット板３５が出力軸３３と共に回転すると、凹凸により第２の磁気センサＡ２，Ｂ２の出力信号は出力軸３３及びターゲット板３５の回転角の変化に応じて周期的に変化する周期信号となり、第３のターゲット板３６が出力軸３３と共に回転すると、凹凸により第３の磁気センサＡ３，Ｂ３の出力信号は出力軸３３及びターゲット板３６の回転角の変化に応じて周期的に変化する周期信号となる。
【００２１】
また、上記第１の磁気センサＡ１とＢ１とは、それらの出力信号が、図３に示すように、電気角で例えばπ／２の位相差を生じるよう第１のターゲット板３４に対向して配置されている。同様に、第２の磁気センサＡ２とＢ２とは、それらの出力信号がπ／２の位相差を生じるよう第２のターゲット板３５に対向して配置され、第３の磁気センサＡ３とＢ３とは、それらの出力信号がπ／２の位相差を生じるよう第３のターゲット板３６に対向して配置されている。このように、第１〜第３のセンサ部Ｐ，Ｑ，Ｒにおける２つの磁気センサＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３からの出力信号の位相を各々ずらすことにより、対応するターゲット板３４〜３６の凹凸形状に応じて、非線形な変化が出力波形の極大値及び極小値付近で現れたときでも、制御ユニット２０は２つの磁気センサＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３の一方の信号が非線形領域のときは他方の線形領域の信号を用いることができ、入出力軸３２，３３の各回転検出精度が低下するのを防ぐことができる。
【００２２】
さらに、第３のターゲット板３６の歯数（＝３５）が第２のターゲット板３５の歯数（＝３６）より１少ないことにより、第３の磁気センサＡ３，Ｂ３の出力は、第２の磁気センサＡ２，Ｂ２の出力と比べて、出力軸３３の回転量（２π／３６）当たりに（（２π／３６）−（２π／３５））の位相ずれを生じ、出力軸３３の１回転で元に戻る。従って、予め出力軸３３の絶対回転位置と上記位相のずれとの関係を調べてテーブル化しておくことにより、位相ずれから出力軸３３の絶対回転位置を割り出すことができる。このようなテーブルは、制御ユニット２０の後述のデータ記憶部に予め格納されている。
【００２３】
上記制御ユニット２０は、第１〜第３のセンサ部Ｐ，Ｑ，Ｒの出力を用いて所定の演算を行う演算部２１と、この演算部２１からの指令値を基に電動モータ６に電流を供給して当該モータ６を駆動する駆動制御部２２と、演算部２１からの通知信号に従って上記モータ６への電流供給を停止させるフェイルリレー２３とを備えている。この制御ユニット２０には、車速センサ４０によって検出された車速の信号が入力されるようになっており、自動車の走行速度を鑑みて電動モータ６で発生させる回転力を決定するようになっている。
また、制御ユニット２０には、不揮発性メモリなどにより構成されたデータ記憶部（図示せず）が設けられており、このデータ記憶部には、電動モータ６の駆動制御に必要なプログラムやテーブル化された情報等が予め格納され、さらには当該ユニット２０の各部での演算結果などや上記車速センサ４０などからの自動車の走行状態等を示す情報が適宜記憶される。
【００２４】
上記演算部２１には、図４を参照して、処理部としての複数例えば２つのＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂと、上記データ記憶部に含まれるとともに、ＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂ毎に設置されたメモリ２１ｃ，２１ｄとが設けられている。各ＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂは、第１のセンサ部Ｐ（磁気センサＡ１，Ｂ１）の出力信号を用いて操舵軸３の操舵部材１側、つまり入力軸３２の回転角を検出する第１の回転角検出部の機能、及び第２のセンサ部Ｑ（磁気センサＡ２，Ｂ２）または第３のセンサ部Ｒ（磁気センサＡ３，Ｂ３）の出力信号を用いて操舵軸３の操向車輪９側、つまり出力軸３３の回転角を検出する第２の回転角検出部の機能が付与されている。また、各ＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂは、上記第１及び第２の回転角検出部によって検出された上記各回転角を用いて、上記操舵部材１へのドライバーの操舵動作に応じて当該部材１から操舵軸３側に入力される入力トルクと自動車の走行路面などに応じて操向車輪９から操舵軸３側に逆入力される外乱トルクなどの逆入力トルクとによって当該操舵軸３に生じた操舵トルクを検出するトルク検出部の機能及びこのトルク検出部にて検出された操舵トルクに基づき上記操舵補助部から付与させる操舵補助力を決定する機能をもつように構成されている。
【００２５】
具体的には、上記ＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂは互いに異なる演算方式によって上記入出力軸３２，３３の各回転角の検出値及び操舵トルクの検出値を求めるようになっており、ＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂは例えば差分方式及びｔａｎ−１方式と呼ばれる所定の演算方式にそれぞれ従ってそれらの検出値を取得している。つまり、ＣＰＵ  ２１ａは、所定のサンプリング周期で入力する、例えば磁気センサＡ１，Ｂ１の出力信号及び磁気センサＡ２，Ｂ２の出力信号を基に入力軸３２の回転角θ１及び出力軸３３（ターゲット板３５）の回転角θ２の各検出値をそれぞれ取得する。さらに、ＣＰＵ  ２１ａは、磁気センサＡ１の出力信号と磁気センサＡ２の出力信号の差、または磁気センサＢ１の出力信号と磁気センサＢ２の出力信号との差に基づき入出力軸３２，３３の相対回転角の絶対値を求めて、上記操舵トルクの検出値を取得する。
【００２６】
また、ＣＰＵ  ２１ｂには、磁気センサＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３からＣＰＵ  ２１ａと共通の出力信号が上記サンプリング周期で入力される。これら磁気センサＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３の出力信号はいずれもｓｉｎ波（正弦波）に近いものであり、例えば磁気センサＡ１，Ｂ１はターゲット板３４の周方向に電気角でπ／２異なる部位に臨むように配されていることから、これらの出力波形はｓｉｎ（θ１±（π／２））＝±ｃｏｓθ１の式を満足する。それ故、入力軸３２が例えば磁気センサＢ１から磁気センサＡ１方向に回転する場合、磁気センサＡ１，Ｂ１の各出力は、図５に示すように、ｓｉｎθ１波形及びｃｏｓθ１波形とみなすことができ、ＣＰＵ  ２１ｂは上記データ記憶部内のテーブル情報を参照することで対応する波形でのｓｉｎθ１及びｃｏｓθ１の各値を求めることができる。そして、ＣＰＵ  ２１ｂは、求めたｓｉｎθ１及びｃｏｓθ１の値を用いてｔａｎθ１の値を求めることができ、その逆関数（ｔａｎ−１）からそのときの入力軸３２の回転角θ１の検出値を求めることができる。同様に、ＣＰＵ  ２１ｂは、磁気センサＡ２，Ｂ２の出力信号に基づいて、出力軸３３（ターゲット板３５）の回転角θ２の検出値を上記逆関数（ｔａｎ−１）にて求め、上記回転角θ１の検出値との差の値の絶対値を算出して上記操舵トルクの検出値を取得する。
【００２７】
また、各ＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂは、磁気センサＡ３，Ｂ３の出力信号を用いることによって出力軸３３の絶対回転角の絶対値を求め上記操舵トルクを算出可能となっており、上記操向車輪９の向きを考慮したより精密な制御を行えるようになっている。
【００２８】
また、制御ユニット２０では、その演算部２１のＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂが各々求めた検出値を互いに比較することにより、ＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂが相互監視を絶えず行うよう構成されており、これらＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂでの動作異常などの発生の有無、さらには６チャンネルの各磁気センサ出力での異常の有無を相互に検診することで当該ユニット２０、ひいては電動パワーステアリング装置の信頼性を向上させている。
また、制御ユニット２０では、上記フェイルリレー２３に各ＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂから上記各検出値の比較結果を示す信号が入力されており、このリレー２３は上記第１〜第３のセンサ部Ｐ，Ｑ，Ｒの全てに異常・故障が生じた場合またはＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂ双方から上記通知信号が入力されない場合に、電動モータ６に電力供給が行われるのを阻止して、不適切な操舵補助が行われるのを防止するようになっている。
【００２９】
また、制御ユニット２０では、その演算部２１が上記操舵トルクを用いた通常の第１のアシストモードと、当該操舵トルクを取得できない場合に、第１〜第３のセンサ部Ｐ，Ｑ，Ｒの出力からそれぞれ得られる回転角θ１，θ２，θ３のいずれかの検出角度を用いた第２のアシストモードとの一方のアシストモードを用いて、上記電動モータ６の駆動制御を行うよう構成されており、これら第１及び第２のアシストモードを双方向に切換可能に構成されている。これにより、制御ユニット２０では、上記フェイルリレー２３が動作する回復不可能で重大な異常・故障が生じた場合を除いて、モータ回転力による操舵補助が停止されるのを防止することができ、この操舵補助の停止に起因して自動車の操作性が低下するのを抑制することができる。
また、上記第２のアシストモードでは、第１のアシストモードと異なり、ドライバーでの操舵部材１への操舵動作感に対し、若干の違和感を当該ドライバーにあえて体感させるようになっており、操舵トルク検出値を取得できない異常などが生じていることを通知できるようになっている（詳細は後述）。
【００３０】
また、第２のアシストモードは、制御ユニット２０において操舵トルク検出値が再び取得された場合には、当該ユニット２０はこの第２のアシストモードから第１のアシストモードに切り換えて操舵補助を行うように構成されており、一時的な異常などを生じていた第１のセンサ部Ｐ等がその異常などから回復した場合に操舵トルクに基づくアシスト制御に復帰することができる。
さらに、制御ユニット２０は、第２のアシストモードに切り換えた切換回数をカウントしており、このカウント数が所定数を超えたときに、当該ユニット２０は例えば運転パネルのライトやスピーカなどの自動車側の通知手段を駆動して、異常・故障の発生をドライバーなどの自動車の搭乗者に通知している。尚、制御ユニット２０は、操舵トルク検出値を取得できなくなった場合に、その原因となった異常・故障の発生部位や内容、発生日時等のデータを上記データ記憶部にて保持させるようになっている。
【００３１】
上記のように構成された本実施形態の電動パワーステアリング装置の動作について、図１〜図８を参照して具体的に説明する。
図６のステップＳ１に示すように、制御ユニット２０では、各ＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂの操舵トルクの検出値が一致するか否かについて判別しており、操舵トルク検出値が一致したときは、これらの各ＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂはフェイルリレー２３に対し操舵トルク検出値が正常な値であることを示す通知信号を出力する。そして、制御ユニット２０では、操舵トルクの検出値が取得できたと判断され、さらに各ＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂ及び上記６チャンネルの各磁気センサＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３に異常・故障が生じていないと判断されて、当該ユニット２０は上記第１のアシストモードを選択する（ステップＳ２）。
【００３２】
続いて、この第１のアシストモードでは、２つのＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂのうち、メインの処理部として構成された例えばＣＰＵ  ２１ａが、上記操舵トルク検出値に従って電動モータ６での目標電流値を決定し、この決定した目標電流値を用いたフィードバック制御を行うことにより、当該モータ６に電流を供給してドライバーの操舵動作などに応じたモータ回転力を操舵機構に付与させる。これにより、第１のアシストモードでは、操舵フィーリングの低下を極力抑えた操舵補助が行われる。
一方、上記ステップＳ１において、各ＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂの操舵トルクの検出値が一致しないとき、制御ユニット２０では、操舵トルクの検出値が取得できないと判断され、各ＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂの上記回転角θ１〜θ３の全ての検出角度が不一致か否かについて判別される（ステップＳ３）。
【００３３】
ここで、図７を参照して、各ＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂの操舵トルク及び回転角θ１〜θ３の各検出値が一致・不一致となる場合について、詳細に説明する。
図７（ａ）において、磁気センサＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３からの出力信号が制御ユニット２０に入力されると、その演算部２１の各ＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂでは第１〜第３のセンサ部Ｐ，Ｑ，Ｒ毎に、センサ出力が正常か否かについて判別している。具体的には、各ＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂは、磁気センサＡ１，Ｂ１の出力信号から得られるｓｉｎθ１，ｃｏｓθ１の各値を、例えば（ｓｉｎθ１）２＋（ｃｏｓθ１）２＝１の（１）式に代入し、この（１）式を満足したときに上記センサＡ１，Ｂ１の各出力信号が正常であると判断する。
【００３４】
次に、例えばＣＰＵ  ２１ｂは、図に示すように上記逆関数（ｔａｎ−１）から入力軸３２の回転角θ１の検出角度を求める。同様に、ＣＰＵ  ２１ｂは、出力軸３３側のターゲット３５，３６の回転角θ２，θ３の各検出角度を算出する。そして、ＣＰＵ  ２１ｂは回転角θ１，θ２の検出角度の差の値に基づき上記操舵トルクの検出値を算出するとともに、その算出した操舵トルク検出値を上記メインのＣＰＵ  ２１ａに伝える。
また、このメインのＣＰＵ  ２１ａにおいても、ＣＰＵ  ２１ｂと同時に入力した正常なセンサ部Ｐ，Ｑ，Ｒの出力を基に回転角θ１〜θ３及び操舵トルクの各検出値が正確に求められており、これらの検出値はＣＰＵ  ２１ｂからの対応する検出値と等しく、つまり操舵トルク検出値が互いに一致して、上記ステップＳ２の動作が行われる。
【００３５】
一方、図７（ｂ）に示すように、例えば磁気センサＡ１において、そのセンサ自体に恒久的なまたは一時的な故障を生じたり、当該センサＡ１と制御ユニット２０とを繋ぐ配線に外部からの電磁ノイズが入り込んだり、その配線端部に設けられた接触端子での接触不良が生じたりすると、このセンサＡ１は異常な値の出力信号を出力する。このように磁気センサＡ１の出力異常が発生すると、このセンサＡ１とこれと対をなすセンサＢ１の出力信号の値が上記（１）式を満足することができなくなり、ＣＰＵ  ２１ｂは第１のセンサ部Ｐに異常・故障が生じていると判別する。また、このセンサＡ１の異常などに伴って、ＣＰＵ  ２１ｂが逆関数（ｔａｎ−１）から入力軸３２の回転角θ１の検出角度を求めることができなくなり、さらに操舵トルクの検出値を算出することができなくなる。そこで、ＣＰＵ  ２１ｂは算出できた回転角θ２，θ３の各検出角度をＣＰＵ  ２１ａに伝える。
【００３６】
また、ＣＰＵ  ２１ａにおいても、センサＡ１の出力異常により、回転角θ１及び操舵トルクの各検出値を求めることができなくなっており、ＣＰＵ  ２１ａはＣＰＵ  ２１ｂと同様に、正確に求められた回転角θ２，θ３の各検出角度をＣＰＵ  ２１ｂに通知する。これにより、各ＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂから回転角θ２，θ３の各検出角度だけが一致した旨の通知信号がフェイルリレー２３に出力されるとともに、上記ステップＳ１において操舵トルクの検出値が不一致と判別され、制御ユニット２０では操舵トルク検出値を取得できないと判断される。
また、上記の説明以外に、例えばＣＰＵ  ２１ｂがそのメモリ２１ｄ内のテーブル情報の一部を参照することができずに操舵トルクやこれを求めるための回転角θ１又はθ２の各検出値を求めることができないときも、上記ステップＳ１にて操舵トルク検出値の不一致が判別され、制御ユニット２０は操舵トルク検出値を取得できないと判断する。
【００３７】
図６のステップＳ３に戻って、各ＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂの上記回転角θ１〜θ３の全ての検出角度が不一致であると判別されると、これらの各ＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂはフェイルリレー２３に対し回転角θ１〜θ３の検出角度が全て不一致である旨の通知信号を出力する。そして、フェイルリレー２３が動作し（ステップＳ４）、電動モータ６に電流が供給されるのが阻止される。
一方、上記回転角θ１〜θ３のうち、少なくとも一つの回転角検出角度が一致したときは、制御ユニット２０はその一致した回転角検出角度を用いた第２のアシストモードを選択する（ステップＳ５）。
【００３８】
詳細にいえば、上記ステップＳ３では、各ＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂにおいて、まず回転角θ１の検出角度が互いに一致するか否かについて判別されており（ステップＳ６）、これら検出角度が不一致であるときは、回転角θ２の検出角度が互いに一致するか否かについて判別される（ステップＳ７）。そして、回転角θ２の検出角度が不一致であるときは、回転角θ３の検出角度が互いに一致するか否かについて判別され（ステップＳ８）、これら検出角度が不一致であるときは、上記ステップＳ４にジャンプする。
【００３９】
一方、ステップＳ６〜Ｓ８のステップにおいて、上記回転角θ１〜θ３のいずれかの検出角度が一致しているときは、その一致した検出角度を基に操舵トルクの符号及び大きさ（つまり、操舵軸３の回転方向及び回転量）を判別し（ステップ９）、この判別したトルク符号及び大きさに応じて上記ステップＳ５での第２のアシストモードにより、電動モータ６の駆動制御を行う。具体的には、制御ユニット２０では、図７（ｂ）に示すように、例えば一致した回転角θ２の検出角度と、さらにこの回転角θ２の角速度、角加速度を求めて、上記トルク符号及び大きさを判別して操舵動作などに応じたアシスト力（モータ回転力）を推定する。そして、制御ユニット２０は、判別した大きさに応じて電動モータ６への電流供給時間を変更することなどにより、この推定したアシスト力の例えば５０％のモータ回転力が操舵機構に付与されるように、第２のアシストモードにおいて電動モータ６の駆動制御を行う。これにより、この第２のアシストモードでは、第１のアシストモードに比べて、若干の違和感をドライバーにあえて体感させることができる。
【００４０】
以上のように構成された本実施形態の電動パワーステアリング装置では、制御ユニット（制御部）２０が上記第１及び第２のアシストモードを双方向に切り換えて電動モータ６の駆動制御を行うよう構成されている。これにより、磁気センサ側及びＣＰＵ  ２１ａ，２１ｂ（処理部）側の少なくとも一方側に生じた一時的な異常・故障が解消され正常な状態に回復して、操舵トルクの検出値を再度取得できたときには、図６のステップＳ５から同図のステップＳ１及びＳ２が順次行われて、第２のアシストモードから第１のアシストモードに復帰することができ、制御ユニット２０は上記センサ側及び処理部側の少なくとも一方側での異常・故障の発生及びその解消を検知することができる。この結果、センサ側及び処理部側の少なくとも一方側に致命的な重大異常・故障が生じた場合以外の回復可能な軽微な異常・故障の発生時では、上記従来例と異なり、それら異常・故障が解消されたときに正確な操舵トルクの検出値を用いた最適なアシスト制御が行われなくなるのを防ぐことができる。しかも、制御ユニット２０は、異常などが解消されたことを検知することができるので、異常などが解消されているにも係わらず異常などが継続していると誤ってドライバーなどに通知されるの防ぐことができ、この異常などの誤検出による不必要な点検・修理をドライバーなどに促すのを防ぐことが可能となり、装置の信頼性が大幅に低下するのを防止することができる。
【００４１】
また、本実施形態では、制御ユニット２０が第２のアシストモードに切り換えられた切換回数をカウントし、そのカウント数が所定数を超えたときに、当該ユニット２０は上記の自動車側の通知手段を駆動し異常・故障の発生をドライバーなどの自動車の搭乗者に通知している。これにより、異常・故障の発生時から早い段階で搭乗者に確実に知らしめることが可能となり、異常などを生じた状態で車両が長期間走行されるのを防ぐことができる。しかも、第１及び第２のアシストモードの切換が頻繁に発生したときに、制御ユニット２０は回復可能な異常などが生じていると判断して、その異常などが回復不可能なものとなる前に搭乗者に知らせて致命的な異常・故障が生じるのを未然に防ぐことができる。
また、この説明以外に、上記カウント数が所定数を超過した後は、操舵トルク検出値を取得できた場合でも、第２のアシストモードから第１のアシストモードの切換を行わずに、第２のアシストモードを継続させたり、第１のアシストモードに切り換えても、第２のアシストモードと同様に、ドライバーが違和感を感じるよう第１のアシストモードでの操舵補助をやや不適切にさせたりすることにより、ドライバーに異常・故障を通知する構成でもよい。
【００４２】
尚、上記の説明では、制御ユニット内の演算部に、磁気センサの検出結果を用いて入出力軸の対応する回転角を検出する第１及び第２の回転角検出部及び上記操舵トルクを検出するトルク検出部の機能を付与した構成について説明したが、本発明は操舵トルクの検出値を用いた第１のアシストモードと上記第１及び第２の回転角検出部の一方からの回転角の検出値を用いた第２のアシストモードとを双方向に切り換えて電動モータの駆動制御を行うものであれば何等限定されない。具体的には、上記磁気センサとは別の例えば磁歪式のトルクセンサを設け、このトルクセンサからの操舵トルクの検出値を示す信号を演算部に出力させることで、トルク検出部の機能を演算部に付与していない構成のステアリング装置にも適用することができる。また、上記ラックの車幅方向への動きを位置センサなどにより検出して、操向車輪側の舵角（いわゆる、タイヤ角）を検出して電動モータの駆動制御を行うステアリング装置にも適用することができる。
【００４３】
また、上記の説明では、第２のアシストモードにおいて、ドライバーでの操舵部材１への操舵動作感に対し若干の違和感を当該ドライバーにあえて体感させるように電動モータ６の駆動制御を行う構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば上記回転角θ２の正常な検出値に基づきドライバーの操舵動作などに応じた操舵トルクをほぼ正確に推定し、かつ第１のアシストモードと同様に、電動モータ６での目標電流値を決定して操舵フィーリングの低下を防ぎつつ、当該モータ６を駆動してもよい。
また、図７（ｂ）のタイムチャートを用いた説明では、回転角θ１を取得不可である場合に回転角θ２の検出角度、その角速度、及びその角加速度を用いて第２のアシストモードを行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記操舵トルクの符号及び大きさを判別して操舵動作などに応じたアシスト力を推定することが可能な各種センサの検出結果を用いることができる。具体的には、上記回転角θ３の検出角度やヨーレイト、車速などの検出値を用いて第２のアシストモードを実施することができる。
【００４４】
また、上記の説明では、差分方式及びｔａｎ−１方式によって上記操舵トルクの検出値等を算出する２つのＣＰＵ（処理部）を演算部に設けた構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく処理部の設置数やその演算方式などは上記のものに何等限定されない。具体的には、上記以外の演算方式を使用する一つの処理部や同一の演算方式にて検出値を取得する複数の処理部を設ける構成でもよい。但し、互いに異なる演算方式にて動作する複数の処理部を用いた場合の方が、異常などが生じたときに各処理部の演算結果が相違するものとなり易く、その異常などを容易に検出することができ、信頼性をさらに高めることができる点で好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態による電動パワーステアリング装置の構造を模式的に示す図である。
【図２】上記電動パワーステアリング装置におけるトーションバー、入力軸、出力軸、各ターゲット板、及び磁気センサを模式的に表した図である。
【図３】上記電動パワーステアリング装置における磁気センサからの出力信号（電圧）を示すグラフである。
【図４】図１に示した演算部の構成例を示すブロック図である。
【図５】上記磁気センサの出力とｓｉｎ波形及びｃｏｓ波形との関係を示す波形図である。
【図６】上記電動パワーステアリング装置での主要な動作を示すフローチャートである。
【図７】上記演算部での磁気センサからの出力を用いて操舵トルクを取得する動作例を時系列的に示した図であり、（ａ）は複数チャンネルの磁気センサが全て正常に動作している場合でのタイムチャートであり、（ｂ）は一つのチャンネルの磁気センサに異常が発生している場合でのタイムチャートである。
【図８】図６のステップＳ３の詳細な動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１    操舵部材
３    操舵軸
３２  入力軸（第１の回転軸）
３３  出力軸（第２の回転軸）
６    電動モータ
９    操向車輪
２０  制御ユニット（制御部）
２１  演算部（第１及び第２の回転角検出部、トルク検出部）
２１ａ，２１ｂ  ＣＰＵ（処理部）
２２  駆動制御部
３４〜３６  ターゲット板
Ａ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３  磁気センサ
Ｐ    第１のセンサ部（検出ユニット）
Ｑ    第２のセンサ部（検出ユニット）
Ｒ    第３のセンサ部（検出ユニット）
【図１】
2005041278.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】
2005041278.tif 000008
【図７】
2005041278.tif 000009
【図８】
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