(57)【要約】      （修正有）【課題】トルク異常検出手段が複数存在する場合でも、トルクセンサの出力値と異常時に用いる代替値との切替えを安全にできる電動パワーステアリング装置の制御装置の提供。【解決手段】代替値制御を継続して選択する時間が所定時間Ｔ３以上であるとき、また、代替値が所定時間Ｔ２の間に更新されないとき、トルクセンサ１０７が故障であると判定して代替値制御を中止する。【選択図】図７
2005206070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにしたモータと、ハンドルに作用する操舵力を検出するトルクセンサとを備え、前記トルクセンサの出力値に基いて前記モータを制御する電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記トルクセンサの出力値に基いて前記トルクセンサの異常を検出する複数のトルク異常検出手段と、前記トルクセンサの出力値が異常になる前の過去の正常なトルクセンサの出力値に基き代替値を算出する代替値算出手段とを備え、前記複数のトルク異常検出手段の一つでも異常と判定したとき、前記トルクセンサの出力値の代わりに前記代替値に基いて前記モータを制御し、前記代替値に基き前記モータを制御しているときに、前記複数のトルク異常検出手段の全てが正常と判定したとき、前記代替値に代えて前記トルクセンサの出力値を用いて制御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】
前記複数のトルク異常検出手段が一つでも単独で継続して異常と判定する期間が所定時間Ｔ１以上であるとき、前記トルクセンサが故障であるとの判定を確定するトルク故障検出手段を備えた請求項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】
前記代替値が所定時間Ｔ２の間に更新されないとき、前記トルクセンサが故障であるとの判定を確定するトルク故障検出手段を備えた請求項１又は請求項２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】
車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにしたモータと、ハンドルに作用する操舵力を検出するトルクセンサとを備え、前記トルクセンサの出力値に基いて前記モータを制御する電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記トルクセンサの出力値に基いて前記トルクセンサの異常を検出する複数のトルク異常検出手段を備え、前記複数のトルク異常検出手段が一つでも単独で継続して異常と判定する期間が所定時間Ｔ１以上であるとき、前記トルクセンサが故障であるとの判定を確定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５】
車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにしたモータと、ハンドルに作用する操舵力を検出するトルクセンサとを備え、前記トルクセンサの出力値に基いて前記モータを制御する電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記トルクセンサの出力値に基いて前記トルクセンサの異常を検出する複数のトルク異常検出手段を備え、前記複数のトルク異常検出手段の少なくとも一つでも異常であると判定する期間が継続して所定時間Ｔ３以上であるとき、前記トルクセンサが故障であるとの判定を確定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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特に、トルクセンサが異常になった場合に代替値を用いた制御を継続でき、また、トルクセンサの故障を確実に検出できる電動パワーステアリング装置の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車のステアリング装置をモータの回転力で操舵補助力を付与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操舵補助力を付与するようになっている。このような電動パワーステアリング装置の簡単な構成を図１１に示し、説明する。操向ハンドル１０１の軸１０２は減速ギア１０３、ユニバーサルジョイント１０４ａ及び１０４ｂ、ピニオンラック機構１０５を経て操向車輪のタイロッド１０６に結合されている。軸１０２には，操向ハンドル１０１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０７が設けられており、操向ハンドル１０１の操舵力を補助するモータ１０８が減速ギア１０３を介して軸１０２に連結されている。そして電動パワーステアリング装置のモータ制御はトルクセンサ１０７の検出したトルク値や図示しない車速センサから検出された車速、或いはホールセンサ１１０などで検出したモータの回転角度などを入力値としてコントロールユニット１０９で制御される。コントロールユニット１０９は主としてＣＰＵで内部においてプログラムでモータ制御が実行される。
【０００３】
このような構成の電動パワーステアリング装置のモータ１０８を制御するモータの制御ブロック図の一例を図１２に示す。図１２において、トルクセンサ１０７で検出されたトルク値を入力して電流指令値算出部１２０で電流指令値Ｉｒｅｆを算出し、モータ電流の検出値との差を減算部１２１で算出し、電流制御部１２２でデュティー比を決定し、モータ駆動部１２３はデュティー比に従ったＰＷＭ制御を実行してモータ１０８を駆動する。
【０００４】
このような電動パワーステアリング装置では、トルクセンサ１０７の検出したトルク値が正しく検出されることを前提として電動パワーステアリング装置の制御が実行されている。しかし、実際にはトルクセンサ１０７にも故障が発生し、異常なトルクの検出値が入力されたときに、ハンドル操作に対して異常な動作を引起こすおそれがあるので、従来より種々の対策が施されてきた。
【０００５】
例えば、特許文献１においては、図１３のような制御方式を採用してトルクセンサの出力したトルク値の異常に対応している。トルクセンサの出力したトルク値が異常になったとき、一定時間（ｔＡ）異常が継続すると、トルク値に基く電流制御演算の出力値である補助操舵力指令値を遮断してしまう。異常がさらに長く一定時間（ｔＢ）継続するとモータ駆動の電源を遮断するという制御方式である。このような制御方式において、トルクセンサが地絡故障を発生し、トルクセンサの出力であるトルク値が零になったような場合のトルク値とモータ電流の関係を図１４に示す。この制御方式の場合、判定時間ｔＡの間、異常になったトルクセンサの出力値を基に計算するのでモータの発生するトルクも異常となり、ハンドルが運転手の意図としない動きをしてしまう。さらに、異常が判定時間（ｔＢ）以上継続するとモータ電源を遮断するため、ハンドルに大きなトルクを加えていた場合、トルクが急変して好ましくない。
【０００６】
別の対応策として特許文献２のような制御方式がある。特許文献２はトルクセンサの電源の電圧低下や瞬断などの重大な異常が発生すると、フェールスイッチが開放し、トルクセンサの出力であるトルク値としてフェールスイッチが開放する前のトルク値を保持し、その保持した値に出力ゲインを乗じることによって補助操舵力の指令値を求めている。また、その後の補助操舵力を徐々に減衰する制御するので補助操舵力が急変することはない。特許文献２の制御方式を用いた場合のトルクセンサ地絡故障時のトルクセンサの出力であるトルク値とモータ電流の関係を図１５示す。故障発生から故障検出までの間、モータに負の最大電流が流れるが、故障検出後は故障発生直前のトルクから徐々にモータ電流を減少させるので特許文献１のような急激なトルクの変化は発生しない。
【０００７】
しかし、図１６のようなトルク値がチャタリングを起こしながら地絡故障を発生した場合は、トルクセンサの出力値をＡＤ変換器でサンプリングすると黒丸のような値をサンプリングする可能性がある。これらの値が地絡検出閾値以下にならなければ地絡発生と検出できず、そのまま制御を続行する。そして地絡検出後、故障発生直前のトルク値から徐々にモータ電流を減少させるが、チャタリングを生じて不安定なトルク値から徐々にモータ電流を減少させるため、最悪の場合、故障直前のトルクと逆向きのトルクから減少が開始されて好ましくない。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３１８６３３号公報
【特許文献２】特開２０００−３２９６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
トルクセンサの出力であるトルク値が異常になったとき、従来の制御方式ではトルクセンサが故障と検出するまでの間、異常なトルク値に基いて制御するためにモータの出力トルクが異常になる。また、異常なトルク値の代わりに代替値を使用する場合でも、適切な代替値が算出されていない問題があった。その結果、トルクセンサの出力が異常になるとハンドルが運転手の意図としない動きをしてしまい、運転手にハンドル操作の違和感を与える問題があった。また、故障期間中、モータに異常電流が流れるため、故障検出時間を長く取れず、その結果、トルクセンサの故障検出に関して誤検出を生ずる問題があった。
【００１０】
本発明は上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、トルクセンサの出力値が異常になった場合でも、トルクセンサの出力値の代わりに代替値を用いることによって、トルクセンサ故障の誤検出を防止できる程度に長く故障検出期間を確保しながら、ハンドル操作に違和感を与えず、安全なハンドル操作を確保できるような電動パワーステアリング装置の制御装置であって、トルク異常検出手段が複数存在する場合でも、トルクセンサの出力値と異常時に用いる代替値との切替えを安全にできる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】
【００１１】
本発明は、車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにしたモータと、ハンドルに作用する操舵力を検出するトルクセンサとを備え、前記トルクセンサの出力値に基いてモータを制御する電動パワーステアリング装置の制御装置に関するものであり、本発明の上記目的は、前記トルクセンサの出力値に基いて前記トルクセンサの異常を検出する複数のトルク異常検出手段と、前記トルクセンサの出力値が異常になる前の過去の正常なトルクセンサの出力値に基き代替値を算出する代替値算出手段とを備え、前記複数のトルク異常検出手段の一つでもと異常と判定したとき、前記トルクセンサの出力値の代わりに前記代替値に基いてモータを制御し、前記代替値に基き前記モータを制御しているときに、前記複数のトルク異常検出手段の全てが正常と判定したとき、前記代替値に代えて前記トルクセンサの出力値を用いて制御することによって達成される。また、上記目的は、前記複数のトルク異常検出手段が一つでも異常と判定する期間が所定時間Ｔ１継続したとき、前記トルクセンサが故障であるとの判定を確定する故障判定手段を備えたことによってさらに効果的に達成される。また、上記目的は、前記代替値が所定時間Ｔ２の間に更新されないとき、前記トルクセンサが故障であるとの判定を確定する故障判定手段を備えたことによってさらに効果的に達成される。また、上記目的は、前記代替値を継続して選択する期間が所定時間Ｔ３以上であるとき、前記トルクセンサが故障であるとの判定を確定する故障判定手段を備えたことによってさらに効果的に達成される。
【００１２】
本発明は、車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにしたモータと、ハンドルに作用する操舵力を検出するトルクセンサとを備え、前記トルクセンサの出力値に基いて前記モータを制御する電動パワーステアリング装置の制御装置に関するものであり、前記複数のトルク異常検出手段が一つでも単独で継続して異常と判定する期間が所定時間Ｔ１以上であるとき、前記トルクセンサが故障であるとの判定を確定することによって達成される。
【００１３】
本発明は、車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにしたモータと、ハンドルに作用する操舵力を検出するトルクセンサとを備え、前記トルクセンサの出力値に基いて前記モータを制御する電動パワーステアリング装置の制御装置に関するものであり、前記トルクセンサの出力値に基いて前記トルクセンサの異常を検出する複数のトルク異常検出手段を備え、前記複数のトルク異常検出手段の少なくとも一つでも異常であると判定する期間が継続して所定時間Ｔ３以上であるとき、前記トルクセンサが故障であるとの判定を確定することによって達成される。
【発明の効果】
【００１４】
複数のトルク異常検出手段が存在する場合、一つでも異常と判定すれば、代替値を用いて制御し、逆に、トルクセンサの出力値で制御するように復帰する場合は、全てのトルク異常検出手段が正常となった場合に、代替値からトルクセンサの出力値に切り替えるので、瞬時でも異常なトルク値で制御されることは無く、安全な制御を確保できる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供できる。また、代替値が所定時間の間に更新されないとき、トルクセンサが故障であるとの判定することにより、代替値による制御が長時間継続することはないので、安全な制御を確保できる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供できる。
【００１５】
また、代替値制御を実行しない場合においても、複数のトルク異常検出手段が異常と判定するが、単独では異常である期間が長時間継続しない場合でも、複数のトルク異常検出手段の出力を組み合わせると異常である期間が長期間継続する場合は、言い換えると、複数のトルク異常検出手段の少なくとも一つでも異常であると判定する期間が長時間継続する場合は、トルクセンサが故障であるとの判定を確定するのでチャタリングのようなトルクセンサ故障でも確実に検出でき、安全な制御を確保できる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例について詳細に説明する。
まず、トルク異常検出手段が一つ存在する場合について説明し、その後で本発明に係る複数のトルク異常検出手段が存在する場合の実施例について説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施例を示す制御ブロック図である。トルクセンサ１０７で検出されたトルク値が直接、電流指令値算出部１２０に入力されずに、トルク入力処理部１０に入力され、その出力値が電流指令値算出部１２０に入力される。電流指令値算出部１２０で電流指令値Ｉｒｅｆを算出し、モータ電流の検出値との差を減算部１２１で算出し、電流制御部１２２でデュティー比を決定し、モータ駆動部１２３はデュティー比に従ったＰＷＭ制御を実行してモータ１０８を駆動する。
【００１８】
トルク入力処理部１０は、トルクセンサ１０７が出力したトルク値が正常の場合は、そのトルク値が電流指令値算出部１２０に入力されるように動作し、トルク値が異常の場合は代替値を算出して、その代替値を電流指令値算出部１２０に入力する。
【００１９】
トルク入力処理部１０はトルク異常検出手段１０−１と代替値算出手段１０−２と選択スイッチ１０−４から構成される。トルク故障検出手段１０−３はトルクセンサの出力値が異常になり、異常が一定時間継続したら故障と見なす。リミッタ１１はトルク故障検出手段１０−３が故障と判断したらモータ電流を徐々に減少させる（斬減処理）ためにリミッタ値を絞り込む機能を有している。なお、トルク故障検出手段１０−３は必ずしもトルク入力処理部１０に組み込まれている必要はない。この実施例では、トルク異常検出手段１０−１の出力結果を利用しているのでトルク故障検出手段１０−３をトルク入力処理部１０に組み込んでいる。また、モータ電流を徐々に減少させる方法はリミッタ１１に限定されるものではない。例えば、電流指令値算出部１２０の出力である電流指令値ＩｒｅｆにゲインＧを乗して、そのゲインＧを１から０に減少するようにすれば、Ｇ・Ｉｒｅｆの値はＩｒｅｆから徐々に０に向かって減少する。
【００２０】
トルク入力処理部１０の動作を図２のフローチャートを参照して説明する。トルクセンサ１０７の出力値であるトルク値ＴをＡＤ変換器を介して読み込む（Ｓ１）。次に、トルク値Ｔが正常か異常かを判定する（Ｓ２）。正常異常の判定値Ｔｒｅｆは種々考えられるが、例えば正常なトルク値では有り得ない閾値以上或いは以下の値を示したら異常とする。或いは不連続に急変した場合は異常とする。トルク値の異常としては出力電圧が零、或いは電源電圧に固定してしまったり、オフセット異常（（Ｔ＋α）とαだけバイアスされた形になる異常）やトルクアンプ異常（（Ｋ・Ｔ）となる異常、オペアンプの故障）が考えられる。トルク値Ｔが異常でなければ異常検出カウンタをクリアする（Ｓ３）。
【００２１】
この異常検出カウンタはトルク値Ｔの異常を検出した場合カウントするもので、一度でも検出したからといって直ちにトルクセンサの故障とは断定しない。後述するように異常検出カウンタのカウント数が設定値以上になった場合初めてトルクセンサ故障と判定する。次に過去トルク値更新ルーチンを呼び出して、図３に示すように直前ｎサンプル、例えば５サンプルの値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５を更新する（Ｓ４）。そして、トルク値は異常でないので、トルク値をトルク入力処理部１０としてトルク値Ｔを算出する（Ｓ５）。トルク値Ｔが異常でないので電流指令値算出部１２０は代替値でなくトルク値Ｔに基き電流指令値Ｉｒｅｆを算出する。
【００２２】
一方、Ｓ２において、トルク値Ｔが異常と判定されると、異常検出カウンタが１回カウントアップされる（Ｓ６）。次に、異常検出カウンタのカウント値Ｎが設定値以上か判定する（Ｓ７）。カウント値が設定値以上の場合、トルクセンサの故障と判定する。カウント値が設定値以下の場合はトルクセンサの故障とは判定しない。ただし、トルク値は異常であるので、そのトルク値Ｔをトルクセンサの出力値として電流指令値算出部１２０には使用できない。よって、トルク値Ｔの代わりに代替値を設定する必要がある（Ｓ８）。
【００２３】
ここで、代替値は過去のトルク値から予測される現在の正常なトルク値である必要があり、代替値の算出方法がいくつか存在する。代替値は過去の正常なトルク値のｎサンプルを用いて算出される。ただし、ｎは自然数である。例えば、図４に示すように過去正常なトルク値の５サンプルの値を基に予想される現在値を求め、それを代替値にする（Ｓ１１）。つまり、過去の５サンプルのトルク値を平均して、平均値Ｔｍ＝（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４＋Ｔ５）／５を代替値としても良い。その他の代替値の算出方法については、後で詳しく説明する。ここで、過去の正常なトルク値を使用すると述べたが、それは先ほどのＳ４のステップである過去トルク値更新ルーチンによって確保されている。
【００２４】
そして、異常なトルク値の代わりに、代替値をトルク値として入れ替える（Ｓ９）。そして、トルクセンサの出力値として、この代替値が電流指令値算出部１２０に入力される（Ｓ５）。この代替値によってモータが制御されることにより、異常なトルク値で制御された場合に発生していたモータの出力トルクを回避することができる。
【００２５】
そして、もうひとつ重要なことは、トルクセンサが故障であると判定する前であっても、異常なトルク値を制御に使用せず、代替値を用いて制御することである。従来はトルクセンサの故障と判定してから代替値を代入してモータの制御を実行していたために、故障と判定する前は異常なトルク値に基いて制御され、異常なモータの出力トルクが発生されハンドル操作に違和感を与えていた。
【００２６】
トルクセンサの異常が継続すると、トルク値は異常と判定されて（Ｓ２）、異常検出カウンタがカウントされ、カウント値が増加する（Ｓ６）。このトルクセンサの異常がさらに継続して、異常検出カウンタのカウント値が設定値Ｎを越えるとトルクセンサ故障と判定する（Ｓ７）。トルクセンサ故障と判定されるとモータ電流の徐々に減少させる制御を実行してモータの出力トルクの急激な変化を防止する（Ｓ１０）。モータ電流を徐々に減衰させる方法としては、代替値は一定のままにして電流指令値算出部１２０の出力にリミッタ１１を設けて、リミッタ１１のリミッタ値を徐々に絞るようにしてモータ電流を徐々に減衰させても良いし、或いは代替値のトルク値を徐々に減少させてモータ電流を徐々に減衰させても良い。
【００２７】
図５は、本実施例のトルク入力処理部１０を用いて、トルクセンサの出力値が突然零になった場合のトルクセンサの出力であるトルク値とモータ電流との関係を表わした図を示す。トルク値が突然零になっても異常なトルク値の代わりに代替値を直ちに使用するので、モータ電流はトルク値が異常になる直前の値を維持する。そして、トルクセンサ故障と判定するまでモータ電流は直前の値を維持してトルクセンサ故障と判定された後はモータ電流が徐々に減衰する。従来の制御方法による結果の図１３や図１４と比較すると、モータ電流はトルク値が異常になる直前の極性と逆になったりせずハンドル操作に違和感を与えることはない。
【００２８】
図６は、本実施例のトルク入力処理部１０を用いて、トルクセンサの出力値がチャタリングを発生して故障した場合のトルクセンサの出力であるトルク値（最悪のケース）とモータ電流との関係を表わした図を示す。トルク値がチャタリングを発生して、トルク値が異常と判定されると、過去の正常なトルク値を用いて代替値を算出し、その代替値に基いてモータ電流は制御される。よって、モータ電流はチャタリングを発生させる直前のモータ電流と大きく異なることのない電流を出力する。さらに、故障検出後はモータ電流を徐々に減衰させている。この結果と従来の制御方式で制御した結果の図１５と比較する。従来の制御方式の場合はモータ電流がトルクセンサ出力異常となる前と逆極性のモータ電流を発生して、その後乱高下するなど運転手にとって好ましくない結果になっている。また、故障検出後、モータ電流を徐々に減衰させるのは良いが、その減衰直前のモータ電流がやはり逆極性の電流から減衰する結果になっているので好ましくない。明らかに本実施例の制御方式の方が最悪のケースであってもハンドル操舵に好ましい制御になっている。
【００２９】
以上がトルク異常検出手段が一つ存在する場合について説明である。次に、トルク異常検出手段が複数存在する場合の代替値制御について図７を参照して説明する。図１の制御ブロック図と図７の制御ブロック図で異なるところは、トルク入力処理部１０の構成とトルクセンサがトルクセンサ１０７の他にトルクセンサ１０７Ａが追加されているところである。つまり、トルクセンサが主トルクセンサ１０７と副トルクセンサ１０７Ａの二重系から構成されている。
【００３０】
まず、トルク異常検出手段が複数の、例えば、３種類のトルク異常検出手段１０−１Ａ，１０−１ｂ、１０−１Ｃから構成されている実施例について説明する。トルク異常検出手段１０−１Ａは主トルクセンサの値が正常か異常かを検出するものである。その検出原理は、正常ならば、その出力であるトルク値Ｔｍは１〜４Ｖの間の値を出力するので、０〜１Ｖ或いは４〜５Ｖの出力は異常とする。なお、この制御電源電圧は０〜５Ｖである。同じように、トルク異常検出手段１０−１Ｂは副トルクセンサの出力であるトルク値Ｔｓが正常か異常かを検出するものである。その検出原理は正常ならば、その出力値は１〜４Ｖの間の値を出力するので、０〜１Ｖ或いは４〜５Ｖの出力は異常とする。
【００３１】
次に、トルク異常検出手段１０−１Ｃは主トルクセンサ１０７の出力であるトルク値Ｔｍと副トルクセンサ１０７Ａの出力値であるトルク値Ｔｓは、本来同じトルク値を示すはずであるので、両トルク値の偏差ΔＴｒ＝｜Ｔｍ−Ｔｓ｜が所定値以上であれば異常と判定するものである。トルク値Ｔｍとトルク値Ｔｓとを用いて異常を検出する方法として、その他に、図示しないが、トルク値Ｔｍとトルク値Ｔｓが正常であれば、Ｔｍ＋Ｔｓ＝一定値、或いは、Ｔｍ−Ｔｓ＝一定値などの特性を生かした異常検出の方法などもあり、それらの方法を用いても良い。
【００３２】
異常と判定する時間は１サイクルでも異常なトルク値を使用しないので、ＣＰＵによる演算における１サイクルであり、例えば、１ｍｓ程度で判定している。なお、トルク異常検出手段１０−１Ａ，１０−１Ｂ，１０−１Ｃの出力は、異常の場合「１」とし、正常の場合「０」出力とする。
【００３３】
そして、選択スイッチ１０−４はＯＲ部１０−５とＡＮＤ部１０−７によって制御されており、ＯＲ部１０−５が「１」を出力したら、即ちトルク異常検出手段１０−１Ａ，１０−１Ｂ，１０−１Ｃの内一つでも異常と判定したら、選択スイッチ１０−４は代替値を選択して、その代替値が電流指令値算出部１２０へ送られる。
【００３４】
一方、ＡＮＤ部１０−７が「１」を出力したら選択スイッチ１０−４はトルクセンサ１０７の検出値であるトルク値Ｔｍを選択する。即ち、異常検出手段１０−１Ａ，１０−１Ｂ，１０−１Ｃの全ての出力が正常「０」を出力すると、ＮＯＴ部１０−６Ａ，１０−６Ｂ，１０−６Ｃで反転されて、ＡＮＤ部１０−７の入力は全て「１」となり、よってＡＮＤ部１０−７の出力は「１」となって、選択スイッチ１０−４はトルク値Ｔｍを選択する。
【００３５】
このような制御方式を取ったのは、安全のためであり、トルクセンサの出力であるトルク値を、一つのトルク異常検出手段でも異常と判定したら、代替値で電動パワーステアリング装置を制御し、逆に、代替値からトルクセンサの出力であるトルク値へ制御を復帰する条件は全てのトルク異常検出手段が正常と判定したことを条件とすれば電動パワーステアリング装置の制御の安全を確保できるからである。
【００３６】
以上の説明は、トルクセンサの出力値によって異常と判定された場合であるが、トルク値異常は制御に使用するトルク値を代替値に代えれば電動パワーステアリング装置の制御を代替値で続行可能の場合である。しかし、トルク値異常が所定時間Ｔ１、例えば、３０ｍｓ程度継続すれば、それはトルクセンサなどの重大な故障と判断して制御する必要がある。
【００３７】
以下、図７を参照してトルクセンサの故障の判定について説明する。図７において、トルクセンサの故障はトルク故障検出手段１０−３によって実現されている。トルク故障検出手段１０−３は、複数のトルク異常検出手段１０−１Ａ，１０−１Ｂ，１０−１Ｃからの出力をそれぞれ遅れ部（以下、ＴＤと記す）１０３Ａ，１０−３Ｂ，１０−３Ｃに入力し、ＴＤ１０−３Ａ，１０−３Ｂ，１０−３Ｃのそれぞれの出力をＯＲ部１０−３に入力し、ＯＲ部１０−３Ｄの出力が、故障の判定結果となる。ＴＤは制御装置としてＣＰＵを用いている場合はカウンターなどで実現される。
【００３８】
故障検出手段１０−３Ａは、トルク異常検出手段１０−１Ａの出力である異常「１」が一定時間、例えば、所定時間Ｔ１である３０ｍｓ以上継続したら、当該トルクセンサが故障であるとの判定を確定する。同じように、故障検出手段１０−３Ｂは、トルク異常検出手段１０−１Ｂの出力である異常「１」が単独で一定時間、例えば、所定時間Ｔ１である３０ｍｓ継続したら、当該トルクセンサが故障であるとの判定を確定する。故障検出手段１０−３Ｃは、トルク異常検出手段１０−１Ｃの出力である異常「１」が一定時間、例えば、所定時間Ｔ１である４０ｍｓ継続したら、当該トルクセンサが故障であるとの判定を確定する。そして、ＯＲ部１０−３Ｄにおいて、ＴＤ１０−３Ａ，１０−３Ｂ，１０−３Ｃの一つでも「１」を出力すれば「１」を出力し、トルクセンサが故障であるとの判定を確定する。
【００３９】
つまり、トルク異常検出手段１０−１Ａ、１０−１Ｂ，１０−１Ｃの中のトルク異常検出手段の一つでも単独で継続して異常であるとする期間が所定時間以上であるときトルクセンサの故障を判定を確定する。なお、ＴＤの設定時間Ｔ１はトルクセンサ異常の検出原理によって異なるので、ＴＤ１０−３Ａ，１０−３Ｂ，１０−３Ｃの設定時間Ｔ１はそれぞれ異なっても良い。
【００４０】
次に、トルクセンサを故障と判定する条件としてトルク異常検出手段が異常と判定する時間が一定時間継続した場合について説明したが、それ以外にもトルクセンサの故障と判定しなければならない現象が存在する。この現象を図８を参照して説明する。
【００４１】
トルク異常検出手段１０−１Ａは主トルクセンサ１０７のトルク値Ｔｍの異常を判定しており、その検出原理は、出力が１〜４Ｖでは正常「０」で、０〜１Ｖ或いは４〜５Ｖは異常「１」と判定する。また、トルク異常検出手段１０−１Ｃは主トルクセンサ１０７と副トルクセンサ１０７Ａの出力値Ｔｓとの偏差ΔＴｒ＝｜Ｔｍ−Ｔｓ｜が所定値以上になると異常と判定する。
【００４２】
このような検出原理の基に、主トルクセンサ１０７の出力ケーブルが断線故障、或いはコネクタ故障を起こした場合を想定する。出力ケーブルが断線する場合、断線時前後の１００ｍｓ程度の短い時間を観察すると、トルク入力部１０に入力されるトルクセンサ１０７の出力値Ｔｍは０Ｖと５Ｖの間を非常に短時間の繰り返しでハンチング現象を発生する。その一例が図８のタイムチャートである。トルク異常検出手段１０−１Ａは、トルク値Ｔｍが０から５Ｖの間を上下するチャタリングのため、０〜１Ｖで異常「１」、１〜４Ｖで正常「０」、４〜５Ｖで異常「１」の判定基準に従って図８（Ａ）のような出力をする。
【００４３】
一方、トルク異常検出手段１０−１Ｃは、例えば、副トルクセンサ１０７Ａがトルク値として中立点である２．５Ｖの場合、主トルクセンサのトルク値Ｔｍが２．５Ｖ付近を上下すると正常「０」で、０Ｖ、或いは５Ｖに近づくと異常「１」を出力する。従って、トルク異常検出手段１０−１Ｃの出力は図８（Ｂ）のようになり、図８（Ａ）の「１」、「０」信号とは互い違いの「１」、「０」信号となる。そして、偏差ΔＴｒに対する許容値が大きいと、図８に示すように、トルク異常検出手段１０−１Ａが異常から正常に切り替わる前にトルク異常検出手段１０−１Ｃが正常から異常となり、長時間、例えば、５０ｍｓ程度の間、全てのトルク異常検出手段１０−１Ａ，１０−１Ｂ，１０−１Ｃが正常になることはなく、代替値制御が長時間５０ｍｓ継続される。
【００４４】
この現象をハンドル操作に置き換えると、高速走行で左にハンドルを切った時の代替値に基いて制御されることが継続され、右にハンドルを切る必要がある時、アシストが左向きのまま継続されることを意味する。これは好ましくない現象である。よって、トルクセンサを故障と判定してマニュアル操作などの次善の制御方式に切り替えるべきである。
【００４５】
このような現象に対応するためのトルク故障検出手段について図９を参照して説明する。トルク入力処理部１０にはトルク故障検出手段１０−３Ｙ、及びトルク故障検出手段１０−３Ｚが追加されている。
【００４６】
まず、比較部１０−３ＥとＴＤ１０−３Ｆとから構成されるトルク故障検出手段１０−３Ｙについて説明する。電流指令値算出部１２０への入力値と代替値算出手段１０−２の出力である代替値とを比較部１０−３Ｅで比較して、代替値が更新されているか否かを判定する。そして、比較部１０−３Ｅの比較結果がＴＤ１０−３Ｆに入力され、その代替値がＴＤ１０−３Ｆが設定する所定時間Ｔ２、例えば、５０ｍｓ以上更新されていなければトルクセンサが故障であるとの判定を確定する。
【００４７】
次に、ＴＤ１０−３Ｇから構成されるトルク故障検出手段１０−３Ｚについて説明する。代替値選択の指令を示すＯＲ部１０−５の出力がＴＤ１０−３Ｇに入力される。そして、代替値を継続して選択する期間が、ＴＤ１０−３Ｇが設定する所定時間Ｔ３、例えば、６０ｍｓ以上継続したら、トルクセンサが故障であるとの判定を確定する。言い換えれば、代替値制御が長時間継続したらトルクセンサが故障であると判定することを意味する。トルク故障検出手段１０−３Ｇとトルク故障検出手段１０−３との違いは、トルク故障検出手段１０−３の方は、トルク異常検出手段１０−１Ａ，１０−１Ｂ，１０−１Ｃのうち一つでも単独で異常である期間が長期間Ｔ１継続したら、トルクセンサが故障であるとの判定を確定する。一方、トルク故障検出手段１０−３Ｚの方は、トルク異常検出手段１０−１Ａ，１０−１Ｂ，１０−１Ｃは、チャタリング状態の異常のように、単独では異常である期間は短時間であるが、組み合わせると異常が長期間継続するトルクセンサの故障を検出できる違いがある。
【００４８】
なお、ＯＲ部１０−３Ｈは、全てのトルクセンサの故障検出結果を集約するためのもので、本実施例ではトルク故障検出手段１０−３と１０−３Ｚとの故障判定結果が入力される。
【００４９】
このようにして、トルクセンサからの配線が断線する場合などに発生する特殊な故障現象も確実に検出してトルクセンサからのトルク値に代わる代替値制御が長時間継続することなく、トルクセンサが故障の場合はマニュアル制御などへの安全な制御で電動パワーステアリング装置を制御することが可能となる。
【００５０】
なお、以上の説明では、代替値として、過去トルクの平均値を用いた場合について説明したが、過去トルク値に重み付けをしたり、最小２乗法によって求めた代替値などを用いても本発明を適用することは可能である。
【００５１】
以上の発明では代替値制御を実施した場合について説明したが、代替値制御を実行しない場合の第２の発明について、図１０を参照して説明する。
【００５２】
トルクセンサの故障は代替値制御を実行しなくても発生するし、それらを確実に検出する必要がある。しかし、従来は、図１０におけるトルク故障検出手段１０−３、即ち、ＴＤ１０−３Ａ，１０−３Ｂ，１０−３Ｃを用いたトルク故障検出手段がそれぞれ単独で異常であることが長時間継続した場合、例えば時間Ｔ１以上継続した場合は、トルクセンサが故障であるとの判定を確定していた。しかし、図８を用いて説明したような、複数のトルク異常検出手段１０−１Ａ，１０−１Ｂ，１０−１Ｃが、チャタリングのように、単独のトルク異常検出手段では異常である期間は短時間であるが、トルク異常検出手段１０−１Ａ，１０−１Ｂ，１０−１Ｃを組み合わせると異常である期間が長期間継続してしまう異常を、代替値制御とは関係なく、従来はトルクセンサの故障として検出できなかった。
【００５３】
しかし、図１０に示すように、トルク異常検出手段１０−１Ａ，１０−１Ｂ，１０−１Ｃ、及び、ＯＲ部１０−５、及び、ＴＤ１０−３Ｇを組み合わせることによって、複数のトルク異常検出手段が、チャタリングのように、単独では異常である期間は短時間であるが、トルク異常検出手段１０−１Ａ，１０−１Ｂ，１０−１Ｃを組み合わせると異常である期間が長期間、例えば、所定期間Ｔ３以上継続してしまう異常を確実に検出して、トルクセンサの故障と確定できる効果を得ることができる。
【００５４】
従って、第２の発明を用いれば、代替値制御に関係なく、複数のトルク異常検出手段が、チャタリングのように、単独では異常である期間は短時間であるが、複数のトルク異常検出手段を組み合わせると異常である期間が長期間継続してしまう異常、言い換えると、複数のトルク異常検出手段の少なくとも一つでも異常であると判定する期間が所定時間以上継続してしまう異常を確実に検出して、トルクセンサの故障と確定でき、さらには、その故障に対応した制御を実行することにより、フィーリングの良いハンドル操作が可能な電動パワーステアリング装置の制御装置を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】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２】トルク入力処理部の動作を示すフローチャートである。
【図３】過去トルク値の更新動作のフローチャートである。
【図４】過去トルク値から予想される現在値を代替値として代入するフローチャートである。
【図５】トルクセンサ地絡故障時のモータ電流の出力結果を示す図である。
【図６】トルクセンサがチャタリング現象を起こした故障時のモータ電流の出力結果を示す図である。
【図７】本発明に係る複数トルク異常検出手段を備えた制御ブロック図である。
【図８】トルクセンサ異常時の各トルク異常検出手段の出力タイムチャートである。
【図９】本発明に係る代替値制御を用いたトルクセンサ故障検出手段を備えた制御ブロック図である。
【図１０】本発明に係る代替値制御を用いないトルクセンサ故障検出手段を備えた制御ブロック図である。
【図１１】電動パワーステアリング装置の構成を示す図である。
【図１２】従来の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１３】トルクセンサ地絡故障対応の従来の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１４】トルクセンサ地絡故障時の従来の制御によるモータ電流の出力結果を示す図である
【図１５】トルクセンサ地絡故障時の従来の改善した制御によるモータ電流の出力結果を示す図である。
【図１６】トルクセンサチャタリング故障時の従来の制御によるモータ電流の出力結果を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０        トルク入力処理部
１０−１    トルク異常検出手段
１０−１Ａ，１０−１Ｂ，１０−１Ｃ    トルク異常検出手段
１０−２    代替値算出手段
１０−３、１０−３Ｙ，１０−３Ｚ    トルク故障検出手段
１０−４    選択スイッチ
１０−５、１０−３Ｈ    ＯＲ部
１０−６    ＮＯＴ部
１０−７    ＡＮＤ部
１０−３Ａ，１０−３Ｂ，１０−３Ｃ，１０−３Ｆ，１０−３Ｇ    遅れ部（ＴＤ）
１０−３Ｅ    比較部
１１        リミッタ
１０７      トルクセンサ
１０８      モータ
１２０      電流指令値算出部
１２１      減算部
１２２      電流制御部
１２３      モータ駆動部
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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