(57)【要約】【課題】トルクセンサの故障時であっても自動操舵を継続させることが可能な電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】電動パワーステアリング装置１００であって、トルクセンサ１２の検出結果に基づく操舵補助と車両外の情報に基づく自動操舵とを選択的に行う電動モータ１０と、トルクセンサ１２の故障を判定する故障判定部３２と、自動操舵中にトルクセンサ１２が故障した場合に、運転者によるステアリング介入操作を判定する介入判定部３３と、を備え、介入判定部３３にてステアリング介入操作が行われたと判定された場合には、自動操舵が解除されることを特徴とする。【選択図】図２
2017077830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者によるステアリング操作に伴って回転するステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトの一部を構成するトーションバーと、
前記トーションバーに作用する操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記トルクセンサの検出結果に基づく操舵補助と車両外の情報に基づく自動操舵とを選択的に行う電動モータと、
前記トルクセンサの故障を判定する故障判定部と、
自動操舵中に前記トルクセンサが故障した場合に、運転者によるステアリング介入操作を判定する介入判定部と、を備え、
前記介入判定部にてステアリング介入操作が行われたと判定された場合には、自動操舵が解除され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】
前記介入判定部は、前記自動操舵の目標制御値に基づいてステアリング介入操作を判定する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】
前記介入判定部は、前記自動操舵の前記目標制御値の変化量に基づいて、ステアリング介入操作を判定す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】
前記目標制御値は、前記電動モータの駆動を制御する目標制御電流又は目標操舵角であ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】
ステアリング操作に伴う操舵角を取得する操舵角取得部をさらに備え、
前記介入判定部は、前記自動操舵の目標操舵角と前記操舵角取得部にて取得された操舵角との偏差が所定値以上となった場合に、ステアリング介入操作が行われたと判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
ステアリング操作に伴う操舵角を取得する操舵角取得部と、
前記電動モータの回転角を取得するモータ回転角取得部と、
前記操舵角取得部の取得結果と前記モータ回転角取得部の取得結果に基づいて、推定操舵トルクを演算する操舵トルク推定部と、
前記トルクセンサの正常時に、前記トルクセンサにて検出された前記操舵トルクと前記操舵トルク推定部にて演算された前記推定操舵トルクとの比較に基づいて前記推定操舵トルクの補正値を設定する補正値設定部と、をさらに備え、
前記介入判定部は、前記操舵トルク推定部にて演算された前記推定操舵トルクを前記補正値にて補正して得られる補正操舵トルクに基づいて、ステアリング介入操作を判定する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７】
前記補正値は、前記推定操舵トルクのヒステリシスを補正するためのヒステリシス補正値を含むことを特徴とする請求項６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、電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動パワーステアリング装置として、特許文献１には、走行レーンに設定された目標コースに沿った自動操舵をモータによって実現する目標追従制御中に、ドライバによる介入操作を検出すると、ドライバによるハンドル操作をモータによってアシストするアシスト制御へ移行することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２０６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置では、ドライバによる介入操作は、トルクセンサによって検出される操舵トルクに基づいて判断される。したがって、目標追従制御中にトルクセンサが故障した場合には、目標追従制御を強制的に解除させることが考えられる。しかし、目標追従制御によって例えばレーンキープ制御を行っている最中にトルクセンサが故障した場合に、ドライバの意思によらず目標追従制御を強制的に解除させると危険であるため、目標追従制御中にトルクセンサが故障した場合であっても、目標追従制御を継続させる方が安全である。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、トルクセンサの故障時であっても自動操舵を継続させることが可能な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】
【０００６】
第１の発明は、電動パワーステアリング装置であって、トルクセンサの検出結果に基づく操舵補助と車両外の情報に基づく自動操舵とを選択的に行う電動モータと、トルクセンサの故障を判定する故障判定部と、自動操舵中にトルクセンサが故障した場合に、運転者によるステアリング介入操作を判定する介入判定部と、を備え、介入判定部にてステアリング介入操作が行われたと判定された場合には、自動操舵が解除されることを特徴とする。
【０００７】
第１の発明では、自動操舵中であってトルクセンサが故障した際には、介入判定部によって運転者によるステアリング介入操作が判定される。
【０００８】
第２の発明は、介入判定部は、自動操舵の目標制御値に基づいてステアリング介入操作を判定することを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、介入判定部は、自動操舵の目標制御値の変化量に基づいて、ステアリング介入操作を判定することを特徴とする。
【００１０】
第４の発明は、目標制御値は、電動モータの駆動を制御する目標制御電流又は目標操舵角であることを特徴とする。
【００１１】
第５の発明は、介入判定部は、自動操舵の目標操舵角と操舵角取得部にて取得された操舵角との偏差が所定値以上となった場合に、ステアリング介入操作が行われたと判定することを特徴とする。
【００１２】
第２から第５の発明では、自動操舵の目標制御値に基づいてステアリング介入操作を判定するものであるため、ステアリング介入操作を精度良く判定することができる。
【００１３】
第６の発明は、トルクセンサの正常時に、トルクセンサにて検出された操舵トルクと操舵トルク推定部にて演算された推定操舵トルクとの比較に基づいて推定操舵トルクの補正値を設定する補正値設定部を備え、介入判定部は、操舵トルク推定部にて演算された推定操舵トルクを補正値にて補正して得られる補正操舵トルクに基づいて、ステアリング介入操作を判定することを特徴とする。
【００１４】
第７の発明は、補正値は、推定操舵トルクのヒステリシスを補正するためのヒステリシス補正値を含むことを特徴とする。
【００１５】
第６及び第７の発明では、トルクセンサの故障時には補正推定操舵トルクに基づいてステアリング介入操作が判定される。その補正推定操舵トルクは、トルクセンサにて検出される操舵トルクと実質的に一致するため、トルクセンサの故障時におけるステアリング介入操作を精度良く判定することができる。また、トルクセンサの故障時にステアリング介入操作が判定され自動操作が解除された後であっても、補正推定操舵トルクに基づくアシスト制御が行われるため、車両の安全な運行を継続させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、自動操舵中にトルクセンサが故障した場合であっても自動操舵を継続させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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構成図である。
【図２】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制御ブロック図である。
【図３】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制御ブロック図である。
【図４】操舵角と操舵トルクの関係を示す図である。
【図５】舵角速度と補正係数の関係を示すマップ図である。
【図６】推定操舵トルクのヒステリシスを示す図である。
【図７】ヒステリシス補正値のマップ図である。
【図８】ヒステリシス補正値による推定操舵トルクの補正を実行するか否かの判定手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
＜第１実施形態＞
以下では、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１００について説明する。
【００２０】
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１００は、運転者によるステアリングホイール１の操作（以下、「ステアリング操作」と称する。）に伴って回転する入力シャフト２と、車輪６を転舵するラック軸５に連係する出力シャフト３と、入力シャフト２と出力シャフト３を連結するトーションバー４と、を備える。入力シャフト２、出力シャフト３、及びトーションバー４によってステアリングシャフト７が構成される。
【００２１】
出力シャフト３の下部には、ラック軸５に形成されたラックギヤ５ａと噛み合うピニオンギヤ３ａが形成される。ステアリングホイール１が操舵されると、ステアリングシャフト７が回転し、その回転がピニオンギヤ３ａ及びラックギヤ５ａによってラック軸５の直線運動に変換され、ナックルアーム１４を介して車輪６が転舵される。
【００２２】
電動パワーステアリング装置１００は、運転者によるステアリングホイール１の操舵を補助するための動力源である電動モータ１０と、電動モータ１０の回転をステアリングシャフト７に減速して伝達する減速機１１と、運転者によるステアリング操作に伴う入力シャフト２と出力シャフト３との相対回転によってトーションバー４に作用する操舵トルクを検出するトルクセンサ１２と、電動モータ１０を制御するコントローラ３０と、をさらに備える。
【００２３】
電動モータ１０には、電動モータ１０の回転角度を取得するモータ回転角センサ１０ａが設けられる。モータ回転角センサ１０ａは、レゾルバによって構成される。
【００２４】
減速機１１は、電動モータ１０の出力軸に連結されるウォームシャフト１１ａと、出力シャフト３に連結されウォームシャフト１１ａに噛み合うウォームホイール１１ｂと、からなる。電動モータ１０が出力するトルクは、ウォームシャフト１１ａからウォームホイール１１ｂに伝達されて出力シャフト３に付与される。
【００２５】
運転者によるステアリング操作に伴って入力シャフト２に付与される操舵トルクはトルクセンサ１２によって検出され、トルクセンサ１２はその操舵トルクに対応する電圧信号をコントローラ３０に出力する。コントローラ３０は、トルクセンサ１２からの電圧信号に基づいて、電動モータ１０が出力するトルクを演算し、そのトルクが発生するように電動モータ１０の駆動を制御する。このように、電動パワーステアリング装置１００は、入力シャフト２に付与される操舵トルクをトルクセンサ１２にて検出し、その検出結果に基づいて電動モータ１０の駆動をコントローラ３０にて制御して運転者のステアリング操作を補助する。
【００２６】
トルクセンサ１２は、メイン系統とサブ系統の２つの系統にてコントローラ３０に接続される。
【００２７】
入力シャフト２には、ステアリングホイール１の回転角度である操舵角（絶対操舵角）を取得する操舵角取得部としての操舵角センサ１５が設けられる。入力シャフト２の回転角度とステアリングホイール１の操舵角とは等しいため、操舵角センサ１５にて入力シャフト２の回転角度を検出することによってステアリングホイール１の操舵角が得られる。操舵角センサ１５の検出結果はコントローラ３０に出力される。
【００２８】
操舵角センサ１５は、図示しないが、入力シャフト２と一体に回転するセンターギアと、センターギアに噛み合う２つのアウターギアと、を備え、２つのアウターギアの回転に伴う磁束の変化に基づいて、センターギアの回転角度、すなわち入力シャフト２の回転角度を演算するものである。
【００２９】
コントローラ３０は、電動モータ１０の動作を制御するＣＰＵと、ＣＰＵの処理動作に必要な制御プログラムや設定値等が記憶されたＲＯＭと、トルクセンサ１２や操舵角センサ１５等の各種センサが検出した情報を一時的に記憶するＲＡＭと、を備える。
【００３０】
電動モータ１０は、上述したように、トルクセンサ１２の検出結果に基づいて運転者によるステアリング操作を補助する他に、運転者のステアリング操作によることなく車両外の情報に基づいて自動的に操舵することも可能である。このように、電動モータ１０は、トルクセンサ１２の検出結果に基づく操舵補助と車両外の情報に基づく自動操舵とを選択的に行う。
【００３１】
自動操舵は、車両の自動運転システム４０からの指令信号に基づいて行われる。具体的には、自動運転システム４０は、車両外の情報として走行中の車線の境界線（白線）を検出し、自車両が車線内の走行を維持するために必要な目標操舵角を演算し、その目標操舵角をコントローラ３０に出力する。コントローラ３０は、ステアリングホイール１の操舵角が目標操舵角に一致するように、電動モータ１０の駆動を制御する。具体的には、コントローラ３０は、操舵角センサ１５にて取得された操舵角が目標操舵角に一致するように、電動モータ１０の駆動を制御する。
【００３２】
次に、図２を参照して、コントローラ３０について説明する。図２は、電動パワーステアリング装置１００の制御ブロック図である。
【００３３】
コントローラ３０は、電動モータ１０の駆動を制御するモータ制御部３１と、トルクセンサ１２の故障を判定する故障判定部３２と、自動操舵中に運転者によるステアリング介入操作を判定する介入判定部３３と、を備える。
【００３４】
モータ制御部３１は、トルクセンサ１２の検出結果に基づいて電動モータ１０の駆動を制御するアシスト制御と、自動運転システム４０からの指令信号に基づいて電動モータ１０の駆動を制御する自動操舵制御と、を選択的に行う。
【００３５】
運転者による手動操舵から自動操舵への切り換えは、運転者の操作によって自動運転モードが選択されることによって実行される。一方、自動操舵から手動操舵への切り換えは、介入判定部３３が運転者によるステアリング操作の介入を判定した場合に実行される。
【００３６】
トルクセンサ１２の正常時には、電動モータ１０のアシスト制御には、メイン系統から出力される電圧信号が用いられる。サブ系統から出力される電圧信号は、電動モータ１０の制御には用いられず、トルクセンサ１２の故障を判定するために用いられる。
【００３７】
故障判定部３２は、メイン系統から出力された出力電圧とサブ系統から出力された出力電圧とを比較し、その差が予め定められた許容差以上であると判断した場合には、トルクセンサ１２が故障していると判定する。
【００３８】
介入判定部３３は、トルクセンサ１２の正常時には、トルクセンサ１２の検出結果に基づいて運転者によるステアリング介入操作を判定する。具体的には、介入判定部３３は、メイン系統にて検出される操舵トルクが所定値以上となった場合に、運転者によるステアリング介入操作が行われたと判定する。その判定結果はモータ制御部３１に出力され、モータ制御部３１は、電動モータ１０の制御方法を自動操舵制御からアシスト制御へ切り換える。
【００３９】
故障判定部３２にてトルクセンサ１２が故障していると判定された場合には、介入判定部３３は、トルクセンサ１２の検出結果に基づいてステアリング介入操作を判定することができない。そのため、介入判定部３３は、故障判定部３２にてトルクセンサ１２が故障していると判定された場合には、トルクセンサ１２の検出結果に基づくステアリング介入操作の判定を停止する。そこで、介入判定部３３は、自動操舵中にトルクセンサ１２が故障した際に、ステアリング介入操作を判定する手段を有する。
【００４０】
以下では、トルクセンサ１２の故障時において、運転者によるステアリング介入操作を判定する手段について説明する。
【００４１】
介入判定部３３は、自動運転システム４０から出力される目標操舵角に基づいて、ステアリング介入操作を判定する。具体的には、自動操舵の目標操舵角と操舵角センサ１５にて取得された操舵角との偏差が所定値以上となった場合に、ステアリング介入操作が行われたと判定する。
【００４２】
自動操舵中に、運転者の意思によってステアリングホイール１が操舵されると、つまり、運転者によって自動操舵制御へのステアリング介入操作が行われると、自動操舵の目標操舵角と実操舵角との偏差が一時的に大きくなる。したがって、自動操舵の目標操舵角と操舵角センサ１５にて取得された操舵角との偏差を監視することによって、ステアリング介入操作を判定することができる。ステアリング介入操作を判定するための偏差の閾値（所定値）は、自動操舵中に運転者がステアリングホイール１に誤って触れた際に、ステアリング介入操作が行われたと判定されることを避ける程度の値に設定すればよい。
【００４３】
トルクセンサ１２の故障時において、運転者によるステアリング介入操作を判定する他の手段について説明する。
【００４４】
（１）介入判定部３３は、自動操舵の目標操舵角の変化量に基づいて、ステアリング介入操作を判定するようにしてもよい。具体的には、自動操舵の目標操舵角の変化量が予め定められた所定変化量以上となった場合に、ステアリング介入操作が行われたと判定する。
【００４５】
自動操舵中に、運転者の意思によってステアリングホイール１が操舵されると、自動操舵の目標操舵角と実操舵角との偏差が一時的に大きくなる。モータ制御部３１は、その偏差が小さくなるように電動モータ１０の駆動を制御するため、一時的に自動操舵の目標操舵角の変化量が大きくなる。したがって、自動操舵の目標操舵角の変化量を監視することによって、ステアリング介入操作を判定することができる。ステアリング介入操作を判定するための目標操舵角の変化量の閾値（所定値）は、自動操舵中に運転者がステアリングホイール１に誤って触れた際に、ステアリング介入操作が行われたと判定されることを避ける程度の値に設定すればよい。
【００４６】
（２）介入判定部３３は、電動モータ１０の駆動を制御する目標制御電流の変化量に基づいて、ステアリング介入操作を判定するようにしてもよい。具体的には、自動操舵時における電動モータ１０の目標制御電流の変化量が予め定められた所定変化量以上となった場合に、ステアリング介入操作が行われたと判定する。
【００４７】
自動操舵中に、運転者の意思によってステアリングホイール１が操舵されると、自動操舵の目標操舵角と実操舵角との偏差が一時的に大きくなる。モータ制御部３１は、その偏差が小さくなるように電動モータ１０の駆動を制御するため、一時的に電動モータ１０の目標制御電流の変化量が大きくなる。したがって、電動モータ１０の目標制御電流の変化量を監視することによって、ステアリング介入操作を判定することができる。ステアリング介入操作を判定するための電動モータ１０の目標制御電流の変化量の閾値（所定値）は、自動操舵中に運転者がステアリングホイール１に誤って触れた際に、ステアリング介入操作が行われたと判定されることを避ける程度の値に設定すればよい。
【００４８】
介入判定部３３は、モータ制御部３１から電動モータ１０の目標制御電流の信号を受信することによって、電動モータ１０の目標制御電流の変化量を監視する。
【００４９】
以上のように、トルクセンサ１２の故障時には、介入判定部３３は、自動操舵の目標制御値に基づいてステアリング介入操作を判定する。
【００５０】
次に、電動パワーステアリング装置１００の制御について説明する。
【００５１】
運転者による手動操舵の際には、モータ制御部３１は、トルクセンサ１２の検出結果に基づいて電動モータ１０の駆動を制御するアシスト制御を行う。
【００５２】
運転者の操作によって自動運転モードが選択されると自動操舵に切り換わり、モータ制御部３１は、操舵角センサ１５にて取得された操舵角が自動運転システム４０から出力される目標操舵角に一致するように電動モータ１０の駆動を制御する自動操舵制御を行う。
【００５３】
自動操舵中に、運転者によってステアリングホイール１が操舵されてトルクセンサ１２にて検出された操舵トルクが所定値以上となった場合には、介入判定部３３は運転者によるステアリング介入操作が行われたと判定する。これにより、モータ制御部３１は電動モータ１０の制御方法を自動操舵制御からアシスト制御へ切り換える。
【００５４】
自動操舵中に、故障判定部３２にてトルクセンサ１２が故障していると判定された場合には、介入判定部３３は、トルクセンサ１２の検出結果に基づくステアリング介入操作の判定を停止し、自動操舵の目標制御値に基づいてステアリング介入操作を判定する。このように、自動操舵中にトルクセンサ１２が故障した場合であってもステアリング介入操作の判定が可能であるため、自動操舵を継続させることができる。
【００５５】
例えば、車両が車線内の走行を維持する自動操舵（レーンキープ制御）の最中にトルクセンサ１２が故障した場合に、自動操舵が突然解除されると、トルクセンサ１２の検出結果に基づくアシスト制御を行うことができないため、車両が車線から逸脱してしまうおそれがある。しかし、本実施形態では、レーンキープ制御の最中にトルクセンサ１２が故障した場合であっても、自動操舵は継続されるため、安全な運行が維持される。
【００５６】
したがって、自動操舵中にトルクセンサ１２が故障した場合であっても、自動操舵が継続されて安全な運行が維持されるため、運転者の意思によって自動操舵を解除させた上で、車両を安全な場所に停止させることができる。
【００５７】
以上の第１実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００５８】
自動操舵中にトルクセンサ１２が故障した場合であっても、介入判定部３３によって運転者によるステアリング介入操作が判定されるため、自動操舵を継続させることが可能となる。したがって、レーンキープ制御の最中にトルクセンサ１２が故障した場合であっても、自動操舵は継続されるため、安全な運行が維持される。
【００５９】
また、介入判定部３３は、トルクセンサ１２の故障時には自動操舵の目標制御値に基づいてステアリング介入操作を判定するため、ステアリング介入操作を精度良く判定することができる。
【００６０】
また、トルクセンサ１２が故障した場合であっても、ドライバによる介入操作をトルクセンサの検出結果に基づいて判定するシステムの場合には、トルクセンサの数を増やす必要がある。この場合には、コスト増加につながると共に、車載へのトルクセンサのレイアウトも不利となる。これに対して、本実施形態では、自動操舵中にトルクセンサ１２が故障した場合におけるドライバによる介入操作を、トルクセンサの数を増やすことなく、既存の設備で判定することができる。
【００６１】
＜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２００について説明する。以下では、上記第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置１００と異なる点について説明し、電動パワーステアリング装置１００と同一の構成には、同一の符号を用いて説明を省略する。
【００６２】
電動パワーステアリング装置２００は、トルクセンサ１２の故障時に実行される介入判定部３３での判定方法が、電動パワーステアリング装置１００と異なる。また、電動パワーステアリング装置２００は、自動操舵中にトルクセンサ１２が故障し、運転者の意思によって自動操舵を解除させた後は推定操舵トルクに基づくアシスト制御が行われる点でも電動パワーステアリング装置１００と異なる。以下に詳しく説明する。
【００６３】
図３に示すように、電動パワーステアリング装置２００のコントローラ３０は、運転者によるステアリング操作に伴って入力シャフト２に付与される操舵トルクを推定する操舵トルク推定部３５と、トルクセンサ１２の正常時に、操舵トルク推定部３５にて推定された推定操舵トルクの補正値を設定する補正値設定部３４と、をさらに備える。
【００６４】
運転者による手動操舵時には、モータ制御部３１は、トルクセンサ１２の正常時では、トルクセンサ１２の検出結果に基づいて電動モータ１０の駆動を制御し、トルクセンサ１２の故障時では、操舵トルク推定部３５にて推定された推定操舵トルクと補正値設定部３４にて設定された補正値に基づいて電動モータ１０の駆動を制御する。
【００６５】
操舵トルク推定部３５は、操舵角センサ１５にて取得された操舵角とモータ回転角センサ１０ａにて取得されたモータ回転角とに基づいて、推定操舵トルクを演算する。運転者によりステアリングホイール１が操舵されると、トーションバー４の捩れによって操舵角とモータ回転角とに角度差が生じるため、その角度差に基づいて推定操舵トルクを演算することができる。具体的には、操舵角及びモータ回転角に加え、トーションバー４のばね定数及び減速機１１の減速比に基づいて推定操舵トルクが演算される。
【００６６】
しかし、操舵角センサ１５及びモータ回転角センサ１０ａの検出精度、操舵角センサ１５及びモータ回転角センサ１０ａにて検出される検出信号が操舵トルク推定部３５へ入力される周期の差、及び減速機１１の減速比の固体差等により、操舵トルク推定部３５にて推定される推定操舵トルクの推定精度は高いとは言えない。したがって、トルクセンサ１２の故障時に、操舵トルク推定部３５にて推定された推定操舵トルクに基づいて電動モータ１０の駆動を制御しても、良好な操舵フィーリングが得られない。
【００６７】
そこで、トルクセンサ１２の故障時には、モータ制御部３１は、操舵トルク推定部３５にて推定された推定操舵トルクを、補正値設定部３４で設定された補正値にて補正して補正推定操舵トルクを演算し、その補正推定操舵トルクに基づいて電動モータ１０の駆動を制御する。
【００６８】
以下では、補正値設定部３４による補正値の設定方法について詳しく説明する。
【００６９】
補正値設定部３４は、トルクセンサ１２の正常時に、トルクセンサ１２にて検出された操舵トルクと操舵トルク推定部３５にて推定された推定操舵トルクとを比較して補正値を設定する。図４を参照して具体的に説明する。
【００７０】
図４は、操舵角と操舵トルクの関係を示す図であり、実線がトルクセンサ１２が出力する操舵トルク、破線が操舵トルク推定部３５にて推定された推定操舵トルク、一点鎖線が補正値設定部３４にて設定された補正値である。図４に示すように、補正値設定部３４では、トルクセンサ１２の正常時に、トルクセンサ１２にて検出された操舵トルクと操舵トルク推定部３５にて推定された推定操舵トルクとを、操舵角に応じてサンプリングする。なお、図４では、トルクセンサ出力値及び推定操舵トルクを便宜上、直線で示しているが、トルクセンサ出力値及び推定操舵トルクは、必ずしも直線的な特性を示すとは限らない。
【００７１】
図４に示すように、操舵トルク推定部３５にて推定される推定操舵トルクは、上述した理由により推定精度が高くないため、トルクセンサ１２にて検出される操舵トルクに一致しない。そこで、補正値設定部３４は、推定操舵トルクがトルクセンサ１２にて検出される操舵トルクに近付くように、好ましくは一致するように、推定操舵トルクの補正値を設定する。つまり、推定操舵トルクに補正値を加減算した値が、トルクセンサ１２にて検出される操舵トルクに一致するように補正値を設定する。
【００７２】
トルクセンサ出力値と推定操舵トルクのサンプリング、及び補正値の設定は、トルクセンサ１２の正常時に常に行われる。トルクセンサ出力値と推定操舵トルクのサンプリングをトルクセンサ１２の正常時に常に行うことによって、補正値をより正確な値に近づけることができる。
【００７３】
操舵角と操舵トルクの関係は車速に応じて変化するため、車速に応じてトルクセンサの出力値と推定操舵トルクの関係も変化する。そこで、より精度の高い補正値を設定するためには、トルクセンサ出力値と推定操舵トルクのサンプリング、及び補正値の設定は、所定の車速範囲毎に行うのが望ましい。つまり、所定の車速範囲毎に、図４に示す特性図を作成するのが望ましい。例えば、車速が０〜３０ｋｍ／ｈの低速度域、３０〜６０ｋｍ／ｈの中速度域、及び６０ｋｍ／ｈ以上の高速度域に分けて特性図を作成する。このように、補正値は、車速に応じて設定するのが望ましい。
【００７４】
推定操舵トルクの補正値は、以上のようにして設定される。故障判定部３２にてトルクセンサ１２が故障していると判定された場合には、モータ制御部３１によるアシスト制御は、トルクセンサ１２の検出結果に基づいて電動モータ１０を制御するアシスト制御から、操舵トルク推定部３５にて推定された推定操舵トルクに基づいて電動モータ１０を制御するアシスト制御へと切り換えられる。
【００７５】
具体的に説明すると、モータ制御部３１は、推定操舵トルクを操舵トルク推定部３５から取得すると共に、現在の舵角に対応する補正値（図４参照）を補正値設定部３４から取得する。そして、推定操舵トルクに補正値を加減算して補正推定操舵トルクを演算し、その補正推定操舵トルクに基づいて電動モータ１０の駆動を制御する。車速に応じて補正値が設定されている場合には、モータ制御部３１は、車速センサ（図示せず）の検出結果に基づいて、現在の車速に対応する補正値を取得する。
【００７６】
補正値は、トルクセンサ１２の正常時に、推定操舵トルクがトルクセンサ１２にて検出される操舵トルクに一致するように演算されたものであるため、補正値にて補正された補正推定操舵トルクは、トルクセンサ１２にて検出される操舵トルクと実質的に一致する。したがって、トルクセンサ１２が故障したとしても、操舵フィーリングが悪化することがない。
【００７７】
以上のように、車両走行中にトルクセンサ１２が故障した場合であっても、操舵フィーリングを悪化させることなく、車両の走行を継続させることが可能となる。
【００７８】
なお、トルクセンサ出力値及び推定操舵トルクが図４に示すような直線的な特性となる場合には、補正値は、図４に示すように舵角に応じて設定する必要はなく、舵角によらず一定値としてもよい。その場合には、補正推定操舵トルクは、推定操舵トルクに補正値を乗算することによって演算される。
【００７９】
トルクセンサ１２の出力値と推定操舵トルクの関係は、舵角速度に応じて変化する。そのため、補正推定操舵トルクの精度を高めるため、以上で説明した推定操舵トルクの補正に加えて、図５に示すように舵角速度に応じた補正係数を予め設定し、その補正係数を用いて補正推定操舵トルクをさらに補正するのが望ましい。具体的には、モータ制御部３１は、操舵角センサ１５の検出結果に基づいて演算される舵角速度を取得し、現在の舵角速度に対応する補正係数を図５に示すマップを参照して取得する。そして、その補正係数を補正推定操舵トルクに乗算して補正推定操舵トルクをさらに補正する。
【００８０】
以上のように、トルクセンサ１２の故障時には、操舵トルク推定部３５にて演算された推定操舵トルクと補正値設定部３４にて設定された補正値とに基づいて補正推定操舵トルクが演算され、モータ制御部３１は、補正推定操舵トルクに基づいて電動モータ１０の駆動を制御する。補正推定操舵トルクはトルクセンサ１２にて検出される操舵トルクと実質的に一致するため、自動操舵中にトルクセンサ１２が故障した際におけるステアリング介入操作は、補正推定操舵トルクに基づいて判定することができる。このように、自動操舵中に、故障判定部３２にてトルクセンサ１２が故障していると判定された場合には、介入判定部３３は、トルクセンサ１２の検出結果に基づくステアリング介入操作の判定を停止し、補正推定操舵トルクに基づいてステアリング介入操作を判定する。具体的には、介入判定部３３は、操舵トルク推定部３５にて演算された推定操舵トルクと補正値設定部３４にて設定された補正値とに基づいて補正推定操舵トルクを演算し、その補正推定操舵トルクが所定値以上となった場合に、運転者によるステアリング介入操作が行われたと判定する。その判定結果はモータ制御部３１に出力され、モータ制御部３１は、電動モータ１０の制御方法を自動操舵制御からアシスト制御へ切り換える。
【００８１】
以上の第２実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００８２】
介入判定部３３は、トルクセンサ１２の故障時には補正推定操舵トルクに基づいてステアリング介入操作を判定する。その補正推定操舵トルクは、トルクセンサ１２にて検出される操舵トルクと実質的に一致するため、トルクセンサ１２の故障時におけるステアリング介入操作を精度良く判定することができる。また、トルクセンサ１２の故障時に介入判定部３３によってステアリング介入操作が判定され自動操作が解除された後であっても、補正推定操舵トルクに基づくアシスト制御が行われるため、車両の安全な運行を継続させることができる。
【００８３】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３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。以下では、上記第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置２００と異なる点について説明し、電動パワーステアリング装置２００と同一の構成には、同一の符号を用いて説明を省略する。
【００８４】
図６に示すように、操舵角センサ１５にて取得された操舵角とモータ回転角センサ１０ａにて取得されたモータ回転角とに基づいて推定される推定操舵トルクは、ヒステリシスを持った特性となる。つまり、ステアリングホイール１が中立位置から操舵されてから操舵方向が変化した時点（図６中操舵角Ｘの時点）以降では、ヒステリシスが発生する。このように、操舵トルク推定部３５にて推定される推定操舵トルクは、ヒステリシスの分だけトルクセンサ１２の出力値と比較して精度が悪い。そこで、補正値設定部３４では、図４に示す補正値に加えて、推定操舵トルクのヒステリシスを補正するためのヒステリシス補正値（図７参照）も設定する。以下に、ヒステリシス補正値について詳しく説明する。
【００８５】
図７に示すヒステリシス補正値は、ステアリングホイール１を戻す際の推定操舵トルクが、ステアリングホイール１を中立位置から切り込んだ際の推定操舵トルクに一致するように設定される。つまり、戻り側の推定操舵トルクにヒステリシス補正値を加減算した値が、切り側の推定操舵トルクに一致するようにヒステリシス補正値を設定する。具体的に説明すると、図６に示すように、操舵角Ｙでは、切り側の推定操舵トルクＴｆと戻り側の推定操舵トルクＴｂとはトルク値Ｃだけ偏差がある。したがって、図７に示すように、操舵角Ｙではヒステリシス補正値はＣに設定される。
【００８６】
推定操舵トルクのサンプリング及びヒステリシス補正値の設定は、トルクセンサ１２の正常時に常に行われる。推定操舵トルクのサンプリングをトルクセンサ１２の正常時に常に行うことによって、ヒステリシス補正値をより正確な値に近づけることができる。
【００８７】
ヒステリシスの大きさは車速に応じて変化するため、より精度の高いヒステリシス補正値を設定するためには、推定操舵トルクのサンプリング及びヒステリシス補正値の設定は、所定の車速範囲毎に行うのが望ましい。つまり、所定の車速範囲毎に、図７に示すヒステリシス補正値のマップを作成するのが望ましい。
【００８８】
故障判定部３２にてトルクセンサ１２が故障していると判定された場合には、モータ制御部３１は、推定操舵トルクを操舵トルク推定部３５から取得すると共に、現在の舵角に対応する補正値（図４参照）及びヒステリシス補正値（図７参照）を補正値設定部３４から取得する。そして、推定操舵トルクに図４に示す補正値と図７に示すヒステリシス補正値を加減算して補正操舵トルクを演算し、その補正操舵トルクに基づいて電動モータ１０の駆動を制御する。
【００８９】
推定操舵トルクのヒステリシスは、操舵方向が変化した時点以降で発生するため、ヒステリシス補正値による推定操舵トルクの補正は、操舵方向が変化した時点以降のみで行われる。そこで、以下では、図８を参照して、ヒステリシス補正値による推定操舵トルクの補正を実行するか否かの判定手順について説明する。図８に示す手順は、モータ制御部３１にて実行される。
【００９０】
ステップ１では、操舵角センサ１５の検出結果に基づいて演算される舵角速度Δθを取得し、現在の舵角速度Δθが不感帯内であるか否かを判定する。舵角速度Δθが不感帯内ではないと判定した場合には、操舵角が変化中の状態であり、ステップ２に進む。舵角速度Δθの不感帯は、操舵角センサ１５の検出誤差に起因する誤判定を防止できる程度の微小速度に設定される。
【００９１】
ステップ２では、操舵角センサ１５の検出結果に基づいて操舵方向が変化したか否かを判定する。操舵方向が変化したと判定した場合には、ステップ３において操舵方向変化フラグをＯＮした上で、ステップ４へと進む。操舵方向が変化していないと判定した場合には、ステップ３において操舵方向変化フラグをＯＮとすることなく、ステップ４へと進む。
【００９２】
ステップ４では、操舵方向変化フラグがＯＮであるか否かを判定する。操舵方向変化フラグがＯＮであると判定した場合には、ステップ５に進み、ヒステリシス補正値による推定操舵トルクの補正を実行する。具体的には、図７に示すヒステリシス補正値のマップを参照して、現在の操舵角に対応するヒステリシス補正値を取得する。車速に応じてヒステリシス補正値が設定されている場合には、車速センサ（図示せず）の検出結果に基づいて、現在の車速に対応するヒステリシス補正値を取得する。
【００９３】
ステップ４において、操舵方向変化フラグがＯＮでないと判定した場合には、ステアリングホイール１が中立位置から操舵されてから操舵方向が変化していない状態であり、ステップ５においてヒステリシス補正値による推定操舵トルクの補正を実行することなく、処理を終了する。
【００９４】
ステップ１において、舵角速度Δθが不感帯内であると判定した場合には、操舵角が一定の状態であり、ステップ６に進む。ステップ６では、操舵角センサ１５の検出結果に基づいて、現在の操舵角θが不感帯内であるか否かを判定する。操舵角θが不感帯内ではないと判定した場合には、ステアリングホイール１が一定舵角で切られている状態であり、ステップ４に進む。操舵角θの不感帯は、操舵角センサ１５の検出誤差に起因する誤判定を防止できる程度の微小操舵角に設定される。
【００９５】
ステップ４での処理は、上述したとおりである。
【００９６】
ステップ６において、操舵角θが不感帯内であると判定した場合には、ステアリングホイール１が中立位置にある状態であり、ステップ７において操舵方向変化フラグをＯＦＦにし、処理を終了する。このように、舵角速度Δθ及び操舵角θの双方が不感帯内である場合には、ヒステリシス補正値による推定操舵トルクの補正を実行することなく、処理を終了する。
【００９７】
以上の処理は、車両のイグニッションスイッチがＯＮの間、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
【００９８】
以上の第３実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００９９】
補正値設定部３４は、操舵トルク推定部３５にて推定される推定操舵トルクのヒステリシスを補正するヒステリシス補正値も設定する。したがって、トルクセンサ１２の故障時に演算される補正操舵トルクは、トルクセンサ１２にて検出される操舵トルクに高い精度で一致する。よって、自動操舵中にトルクセンサ１２が故障した際における介入判定部３３によるステアリング介入操作の判定精度をより高めることができる。
【０１００】
上記第３実施形態では、補正値設定部３４において、操舵角センサ１５及びモータ回転角センサ１０ａの検出精度等に起因する補正値（図４参照）とヒステリシス補正値（図７参照）とを別に設定する形態について説明した。これに代わり、補正値設定部３４において、両補正値を考慮した１つの補正値を設定するようにしてもよい。
【０１０１】
操舵角センサ１５及びモータ回転角センサ１０ａの検出精度等に起因する補正値（図４参照）は、推定操舵トルクのヒステリシスを考慮して、ステアリングホイール１が中立位置から切り込まれる際において、トルクセンサ１２にて検出された操舵トルクと操舵トルク推定部３５にて推定された推定操舵トルクとを比較して設定するのが望ましい。
【０１０２】
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
【０１０３】
本実施形態では、電動パワーステアリング装置は、運転者によるステアリング操作に伴って回転するステアリングシャフト７と、ステアリングシャフト７の一部を構成するトーションバー４と、トーションバー４に作用する操舵トルクを検出するトルクセンサ１２と、トルクセンサ１２の検出結果に基づく操舵補助と車両外の情報に基づく自動操舵とを選択的に行う電動モータ１０と、トルクセンサ１２の故障を判定する故障判定部３２と、自動操舵中にトルクセンサ１２が故障した場合に、運転者によるステアリング介入操作を判定する介入判定部３３と、を備え、介入判定部３３にてステアリング介入操作が行われたと判定された場合には、自動操舵が解除される。
【０１０４】
この構成では、自動操舵中であってトルクセンサ１２が故障した際には、介入判定部３３によって運転者によるステアリング介入操作が判定される。よって、自動操舵中にトルクセンサ１２が故障した場合であっても自動操舵を継続させることが可能となる。
【０１０５】
また、本実施形態では、介入判定部３３は、自動操舵の目標制御値に基づいてステアリング介入操作を判定する。
【０１０６】
また、本実施形態では、介入判定部３３は、自動操舵の目標制御値の変化量に基づいて、ステアリング介入操作を判定する。
【０１０７】
また、本実施形態では、目標制御値は、電動モータ１０の駆動を制御する目標制御電流又は目標操舵角である。
【０１０８】
また、本実施形態では、ステアリング操作に伴う操舵角を取得する操舵角センサ１５をさらに備え、介入判定部３３は、自動操舵の目標操舵角と操舵角取得部にて取得された操舵角との偏差が所定値以上となった場合に、ステアリング介入操作が行われたと判定する。
【０１０９】
以上の構成では、自動操舵の目標制御値に基づいてステアリング介入操作を判定するものであるため、ステアリング介入操作を精度良く判定することができる。
【０１１０】
また、本実施形態では、電動モータ１０の回転角を取得するモータ回転角センサ１０ａと、操舵角センサ１５の取得結果とモータ回転角センサ１０ａの取得結果に基づいて、推定操舵トルクを演算する操舵トルク推定部３５と、トルクセンサ１２の正常時に、トルクセンサ１２にて検出された操舵トルクと操舵トルク推定部３５にて演算された推定操舵トルクとの比較に基づいて推定操舵トルクの補正値を設定する補正値設定部３４と、をさらに備え、介入判定部３３は、操舵トルク推定部３５にて演算された推定操舵トルクを補正値にて補正して得られる補正操舵トルクに基づいて、ステアリング介入操作を判定する。
【０１１１】
また、本実施形態では、補正値は、推定操舵トルクのヒステリシスを補正するためのヒステリシス補正値を含む。
【０１１２】
以上の構成では、トルクセンサ１２の故障時には補正推定操舵トルクに基づいてステアリング介入操作が判定される。その補正推定操舵トルクは、トルクセンサ１２にて検出される操舵トルクと実質的に一致するため、トルクセンサ１２の故障時におけるステアリング介入操作を精度良く判定することができる。また、トルクセンサ１２の故障時にステアリング介入操作が判定され自動操作が解除された後であっても、補正推定操舵トルクに基づくアシスト制御が行われるため、車両の安全な運行を継続させることができる。
【０１１３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【０１１４】
例えば、上記実施形態では、出力シャフト３の下部に形成されたピニオンギヤ３ａがラック軸５に形成されたラックギヤ５ａと噛み合う形態について説明した。これに代えて、出力シャフト３とは別にラックギヤ５ａに噛み合うピニオンシャフトを設け、出力シャフト３とピニオンシャフトを自在継手を介して連結するように構成してもよい。
【０１１５】
また、上記実施形態では、電動モータ１０の駆動力が、減速機１１を介して出力シャフト３に付与される形態について説明した。これに代えて、電動モータ１０の駆動力を、プーリ及びベルトを有する減速機を介してラック軸５に付与する構成（ベルトドライブ方式）としてもよく、また、電動モータ１０の駆動力を、減速機を介さずに直接ラック軸５に付与する構成（ダイレクトドライブ方式）としてもよい。このように、電動モータ１０は、ステアリング系にトルクを付与するものである。
【符号の説明】
【０１１６】
１００，２００・・・電動パワーステアリング装置、１・・・ステアリングホイール、２・・・入力シャフト 、３・・・出力シャフト、４・・・トーションバー、５・・・ラック軸、７・・・ステアリングシャフト、１０・・・電動モータ、１０ａ・・・モータ回転角センサ（モータ回転角取得部）、１２・・・トルクセンサ、１５・・・操舵角センサ（操舵角取得部）、３０・・・コントローラ、３１・・・モータ制御部、３２・・・故障判定部、３３・・・介入判定部、３４・・・補正値設定部、３５・・・操舵トルク推定部、４０・・・自動運転システム
【図１】
2017077830.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】
2017077830.tif 000009
【図８】
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