電動パワーステアリング装置
【課題】電流センサが故障した場合でも、アシスト制御中にモータの断線や短絡といった異常を検出できるようにする。
【解決手段】電流センサ異常検出部９１により電流センサ３１の異常が検出された場合、基本電圧演算部８１が目標電流Ｉ＊に比例した基本電圧Ｖ０を計算し、電圧値重畳部８３が、基本電圧Ｖ０に、交流電圧信号生成部８２から出力された交流電圧信号である重畳信号Ｖ１を加算して電圧指令値Ｖ＊を求める。モータ異常検出部９２は、操舵トルクｔｒの振動の大きさを計算し、振動の大きさが基準値未満となる場合には、モータ２０の通電路に異常が生じていると判定する。
【解決手段】電流センサ異常検出部９１により電流センサ３１の異常が検出された場合、基本電圧演算部８１が目標電流Ｉ＊に比例した基本電圧Ｖ０を計算し、電圧値重畳部８３が、基本電圧Ｖ０に、交流電圧信号生成部８２から出力された交流電圧信号である重畳信号Ｖ１を加算して電圧指令値Ｖ＊を求める。モータ異常検出部９２は、操舵トルクｔｒの振動の大きさを計算し、振動の大きさが基準値未満となる場合には、モータ２０の通電路に異常が生じていると判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者の操舵操作に基づいてモータを駆動して操舵アシストトルクを発生する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電動パワーステアリング装置は、運転者が操舵ハンドルに付与した操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクに応じた目標操舵アシストトルクを演算して、この目標操舵アシストトルクが得られるようにモータの通電を制御する。通常、電動パワーステアリング装置は、目標操舵アシストトルクに比例する目標電流を計算するとともにモータに流れた実際の電流を電流センサにより検出し、目標電流と実際に流れた電流との偏差に応じた電圧をモータに印加する。つまり、フィードバック制御によりモータを駆動制御する。
【０００３】
電流センサが故障した場合には、フィードバック制御を行うことができない。こうした電流センサの故障時においても操舵アシストを行う電動パワーステアリング装置が特許文献１において提案されている。この特許文献１に提案された電動パワーステアリング装置は、電流センサの故障が検出されたとき、フィードバック制御に代えてオープンループ制御に切り替える。つまり、操舵トルクに比例した大きさの電圧をモータに印加するように設定したデューティ比でモータ駆動回路のスイッチング素子を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−８８８７７号公報
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、電流センサが故障した場合には、モータの断線や短絡といった異常を検出することができない。つまり、従来の電動パワーステアリング装置においては、電流センサは、操舵アシストを行うためのフィードバック制御に使用するだけでなく、電流の変化をモニタすることにより、モータの断線や短絡といった異常の検出に使用されているが、電流センサが故障した場合には、そうした異常を検出することができない。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題に対処するためになされたもので、電流センサが故障した場合でも、モータの断線や短絡といった異常を検出できるようにすることにある。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、操舵ハンドルからステアリングシャフトに入力された操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段（２１）と、ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生するためのモータ（２０）と、前記モータに流れる電流を検出するモータ電流検出手段（３１）と、前記モータ電流検出手段の異常を検出する異常検出手段（９１）と、前記モータ電流検出手段の異常が検出されていない場合に、前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに応じて設定される目標電流と、前記モータ電流検出手段により検出された電流とに基づいて、前記検出された電流が前記目標電流に追従するように前記モータを駆動制御する正常時モータ制御手段（６１，７０）と、前記モータ電流検出手段の異常が検出されている場合に、前記正常時モータ制御手段に代わって、前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに応じて設定される目標電圧に基づいて、前記目標電圧が前記モータに印加されるように前記モータを駆動制御する異常時モータ制御手段（６１，８０）とを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記操舵トルクに応じて設定される目標電圧に、予め設定された周期で電圧が変化する交流電圧を重畳した電圧を、前記異常時モータ制御手段が前記モータを駆動制御するための目標電圧に設定する異常時目標電圧設定手段（８２，８３）と、前記異常時モータ制御手段が、前記異常時目標電圧設定手段により設定された目標電圧にしたがって前記モータを駆動制御しているときに、前記交流電圧の重畳に応答して振動する物理量を検出する振動検出手段（９２，Ｓ１１，Ｓ１２）と、前記振動検出手段により検出された前記交流電圧の重畳に応答して振動する物理量が基準値未満である場合、前記モータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定するモータ異常検出手段（９２，Ｓ１３〜Ｓ１６）とを備えたことにある。
【０００８】
本発明においては、正常時モータ制御手段が、操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに応じて目標電流を設定し、この目標電流と、モータ電流検出手段により検出された電流とに基づいて、検出電流が目標電流に追従するようにモータを駆動制御して、適切な操舵アシストトルクを発生させる。正常時モータ制御手段は、例えば、目標電流と検出電流との偏差を使った電流フィードバック制御を行う。また、この電流フィードバック制御に、更に、各種の補償制御を加えたものであってもよい。また、電流フィードバック制御を使わずに、フィードフォワード制御にてモータを駆動制御するものであってもよい。
【０００９】
モータ電流検出手段が故障した場合には、こうした検出電流に基づいたモータ駆動制御を行うことができない。そこで、モータ電流検出手段の異常が検出されている場合には、異常時モータ制御手段が、操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに応じて目標電圧を設定し、モータに目標電圧が印加されるようにモータを駆動制御する。尚、モータ制御手段等で設定される目標電流、目標電圧とは、それらの値を意味する。
【００１０】
モータ電流検出手段が故障している場合には、モータを含めたモータ通電路（モータあるいはモータ駆動回路）に断線や短絡といった異常が発生しても、モータ電流の変化に基づいて異常を検出することができない。そこで、本発明においては、異常時目標電圧設定手段と振動検出手段とモータ異常検出手段とを備えている。異常時目標電圧設定手段は、操舵トルクに応じて設定される目標電圧に、予め設定された周期で電圧が変化する交流電圧を重畳した電圧を、異常時モータ制御手段がモータを駆動制御するための目標電圧に設定する。つまり、目標電圧に交流電圧を加算して得られた電圧を目標電圧に設定する。
【００１１】
振動検出手段は、異常時モータ制御手段が、異常時目標電圧設定手段により設定された目標電圧にしたがってモータを駆動制御しているときに、交流電圧の重畳に応答して振動する物理量を検出する。異常時目標電圧設定手段により設定された目標電圧にしたがってモータを駆動制御した場合、モータで発生するトルクが振動する。このため、モータ通電路に断線や短絡といった異常が発生していなければ、交流電圧の重畳に応答した振動がステアリング機構において発生する。この振動は、色々な物理事象として現れる。したがって、交流電圧の重畳に応答して振動する物理量を検出することでモータ通電路の異常を判定することができる。
【００１２】
モータ異常検出手段は、振動検出手段により検出された物理量、つまり、交流電圧の重畳に応答して発生した振動の大きさが基準値未満である場合、モータを含めたモータ通電路のどこかに異常が発生していると判定する。従って、本発明によれば、モータ電流検出手段が故障した場合でも、操舵トルクに応じた所望の操舵アシストが得られるだけでなく、操舵アシスト中にモータ通電路の異常を検出することができる。この結果、電動パワーステアリング装置の信頼性が向上する。
【００１３】
本発明の他の特徴は、前記モータ異常検出手段により前記モータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定された場合、前記異常時モータ制御手段による前記モータの駆動制御を停止させる駆動停止手段（Ｓ１５，Ｓ１６）を備えたことにある。
【００１４】
本発明においては、モータ異常検出手段によりモータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定された場合に、駆動停止手段が、異常時モータ制御手段によるモータの駆動制御を停止させる。従って、モータおよびモータ駆動回路を保護することができる。
【００１５】
本発明の他の特徴は、前記振動検出手段は、操舵角あるいは操舵角速度に応じた信号を出力するセンサ（２２，２１ａ，２１ｂ，２３ｃ，２３ｄ）の検出値の振動を検出し、前記モータ異常検出手段は、前記センサの検出値の振動の大きさが基準値未満である場合、前記モータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定することにある。
【００１６】
目標電圧に交流電圧を重畳してモータを駆動した場合には、モータで発生するトルクが振動するため、これに伴ってステアリング機構の操舵角あるいは操舵角速度が周期的に変化する。そこで、本発明においては、振動検出手段が、操舵角あるいは操舵角速度に応じた信号を出力するセンサの検出値の振動を検出する。そして、モータ異常検出手段が、センサの検出値の振動の大きさが基準値未満である場合、モータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定する。従って、モータ通電路に発生した異常を簡単に検出することができる。
【００１７】
本発明の他の特徴は、前記振動検出手段は、前記ステアリング機構に働く力に応じた信号を出力するセンサ（２１，２４，２６，２３ｅ）の検出値の振動を検出し、前記モータ異常検出手段は、前記センサの検出値の振動の大きさが基準値未満である場合、前記モータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定することにある。
【００１８】
目標電圧に交流電圧を重畳してモータを駆動した場合には、モータで発生するトルクが振動するため、これに伴ってステアリング機構に振動が加わる。そこで、本発明においては、振動検出手段が、ステアリング機構に働く力に応じた信号を出力するセンサの検出値の振動を検出する。そして、モータ異常検出手段が、センサの検出値の振動の大きさが基準値未満である場合、モータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定する。従って、モータ通電路に発生した異常を簡単に検出することができる。
【００１９】
尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【図２】アシストＥＣＵの機能ブロック図である。
【図３】アシストマップを表すグラフである。
【図４】重畳信号の電圧波形を表すグラフである。
【図５】モータに印加される電圧と、センサ検出値との関係を表すグラフである。
【図６】振動の大きさを定義する説明図である。
【図７】振動の大きさを定義する説明図である。
【図８】振動の大きさを定義する説明図である。
【図９】振動の大きさを定義する説明図である。
【図１０】モータ異常検出ルーチンを表すフローチャートである。
【図１１】変形例として使用するセンサを備えたステアリング機構の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置について図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係る車両の電動パワーステアリング装置１の概略構成を表している。
【００２２】
この電動パワーステアリング装置１は、操舵ハンドル１１の操舵操作により転舵輪を転舵するステアリング機構１０と、ステアリング機構１０に組み付けられ操舵アシストトルクを発生するモータ２０と、操舵ハンドル１１の操作状態に応じてモータ２０の作動を制御する電子制御ユニット１００とを主要部として備えている。以下、電子制御ユニット１００をアシストＥＣＵ１００と呼ぶ。
【００２３】
ステアリング機構１０は、操舵ハンドル１１の回転操作により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するための機構で、操舵ハンドル１１を上端に一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備える。このステアリングシャフト１２の下端には、ピニオンギヤ１３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ１３は、ラックバー１４に形成されたギヤ部１４ａと噛み合って、ラックバー１４とともにラックアンドピニオン機構を構成する。
【００２４】
ラックバー１４は、ギヤ部１４ａがラックハウジング１６内に収納され、その左右両端がラックハウジング１６から露出してタイロッド１７と連結される。このラックバー１４のタイロッド１７との連結部には、ストロークエンドを構成するストッパ１８が形成され、このストッパ１８とラックハウジング１６の端部との当接によりラックバー１４の左右動ストロークが機械的に規制されている。左右のタイロッド１７の他端は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２２に設けられたナックル１９に接続される。こうした構成により、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、ステアリングシャフト１２の軸線回りの回転に伴うラックバー１４の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。
【００２５】
ステアリングシャフト１２には減速ギヤ２５を介してモータ２０が組み付けられている。モータ２０は、その回転により減速ギヤ２５を介してステアリングシャフト１２をその軸中心に回転駆動して、操舵ハンドル１１の回動操作に対してアシスト力を付与する。このモータ２０は、ブラシ付直流モータである。
【００２６】
ステアリングシャフト１２には、操舵ハンドル１１と減速ギヤ２５との中間位置に操舵トルクセンサ２１が組みつけられている。操舵トルクセンサ２１は、例えば、ステアリングシャフト１２の中間部に介装されたトーションバー（図示略）の捩れ角度をレゾルバ等により検出し、この捩れ角に基づいてステアリングシャフト１２に働いた操舵トルクｔｒを検出する。操舵トルクｔｒは、正負の値により操舵ハンドル１１の操作方向が識別される。例えば、操舵ハンドル１１の左方向への操舵時における操舵トルクｔｒを正の値で、操舵ハンドル１１の右方向への操舵時における操舵トルクｔｒを負の値で示す。尚、本実施形態においては、トーションバーの捩れ角度を、トーションバーの両端に設けた２つのレゾルバにより検出するが、エンコーダ等の他の回転角センサにより検出することもできる。
【００２７】
次に、アシストＥＣＵ１００について図２を用いて説明する。アシストＥＣＵ１００は、モータ２０の目標制御量を演算し、演算された目標制御量に応じたスイッチ駆動信号を出力する電子制御回路５０と、電子制御回路５０から出力されたスイッチ駆動信号にしたがってモータ２０に通電するモータ駆動回路４０とを含んで構成される。
【００２８】
電子制御回路５０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる演算回路と入出力インタフェースを備えたマイクロコンピュータ６０（以下、マイコン６０と呼ぶ）と、マイコン６０から出力されるスイッチ制御信号を増幅してモータ駆動回路４０に供給するスイッチ駆動回路３０とを備える。
【００２９】
アシストＥＣＵ１００は、電源装置２００から電力供給される。この電源装置２００は、図示しないバッテリと、エンジンの回転により発電するオルタネータとから構成される。この電源装置２００の定格出力電圧は、例えば１２Ｖに設定されている。尚、図中においては、電源装置２００からモータ駆動回路４０への電源供給ラインである電源ライン２１０のみを示しているが、電子制御回路５０の作動電源も電源装置２００から供給される。
【００３０】
モータ駆動回路４０は、電源ライン２１０とグランドライン２２０との間に設けられ、スイッチング素子Ｑ１Ｈとスイッチング素子Ｑ２Ｈとを並列接続した上アーム回路４５Ｈと、スイッチング素子Ｑ１Ｌとスイッチング素子Ｑ２Ｌとを並列接続した下アーム回路４５Ｌとを直列に接続し、この上アーム回路４５Ｈと下アーム回路４５Ｌとの接続部から、モータ２０への電力供給を行うための通電ライン４７ａ，４７ｂを引き出したＨブリッジ回路で構成されている。
【００３１】
モータ駆動回路４０に設けられるスイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌとしては、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍetal Ｏxide Ｓemiconductor Ｆield Ｅffect Ｔransistor）が使用される。スイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌは、各ソース−ドレイン間に電源電圧が印加されるように上下のアーム回路４５Ｈ，４５Ｌに設けられ、また、各ゲートが電子制御回路５０のスイッチ駆動回路３０に接続される。
【００３２】
尚、図中に回路記号で示すように、ＭＯＳ−ＦＥＴには構造上、ダイオードが寄生している。このダイオードを寄生ダイオードと呼ぶ。各スイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌの寄生ダイオードは、電源ライン２１０からグランドライン２２０への電流の流れを遮断し、グランドライン２２０から電源ライン２１０へ向かう電流のみを許容する逆導通ダイオードである。また、モータ駆動回路４０は、寄生ダイオードとは別の逆導通ダイオード（電流遮断方向は寄生ダイオードと同じであって、電源電圧方向に対して逆方向にのみ導通するダイオード）をスイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｌ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌに並列に接続した構成であってもよい。
【００３３】
マイコン６０は、スイッチ駆動回路３０を介してモータ駆動回路４０の各スイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌのゲートに独立した駆動信号を出力する。この駆動信号により、各スイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌのオン状態とオフ状態とが切り替えられる。
【００３４】
モータ駆動回路４０においては、スイッチング素子Ｑ２Ｈとスイッチング素子Ｑ１Ｌとがオフに維持された状態でスイッチング素子Ｑ１Ｈとスイッチング素子Ｑ２Ｌとがオンすると、図中の（＋）方向に電流が流れる。これにより、モータ２０は、正回転方向のトルクを発生する。また、スイッチング素子Ｑ１Ｈとスイッチング素子Ｑ２Ｌとがオフに維持された状態でスイッチング素子Ｑ２Ｈとスイッチング素子Ｑ１Ｌとがオンすると、図中の（−）方向に電流が流れる。これにより、モータ２０は、逆回転方向のトルクを発生する。
【００３５】
アシストＥＣＵ１００は、モータ２０に流れる電流を検出する電流センサ３１を備えている。この電流センサ３１は、下アーム回路４５Ｌとグランドとを接続するグランドライン２２０に設けられる。電流センサ３１は、例えば、グランドライン２２０にシャント抵抗（図示略）を設け、このシャント抵抗の両端に現れる電圧をアンプ（図示略）で増幅し、増幅した電圧をＡ／Ｄコンバータ（図示略）によりデジタル信号に変換してマイコン６０に供給する。以下、電流センサ３１により検出されるモータ２０に流れる電流の値を、モータ実電流Ｉｍと呼ぶ。尚、電流センサ３１は、電圧信号を増幅する機能およびデジタル信号に変換する機能をマイコン６０側に設けてもよい。
【００３６】
また、アシストＥＣＵ１００は、電源装置２００からモータ駆動回路４０へ電力を供給する電源ライン２１０に電源リレースイッチ２３０を備えている。電源リレースイッチ２３０は、マイコン６０に接続され、マイコン６０からの駆動信号により接点が閉じたオン状態と接点が開いたオフ状態とに選択的に切り替え制御される。マイコン６０は、図示しないイグニッションスイッチがオンされると、電源リレースイッチ２３０をオン状態にし、イグニッションスイッチがオフされると、電源リレースイッチ２３０をオフ状態に切り替える。また、後述するように、アシスト制御中にモータ通電路の異常を検出したとき、電源リレースイッチ２３０をオフ状態にする。
【００３７】
また、アシストＥＣＵ１００は、車速センサ３４および報知器３３を接続している。車速センサ３４は、車速ｖｘを表す検出信号をアシストＥＣＵ１００に出力する。報知器３３は、アシストＥＣＵ１００からの信号により異常が発生していることを車両乗員に報知するもので、例えば、ウォーニングランプ、情報表示ディスプレイ、ウォーニングブザー、音声アラーム装置等が用いられる。
【００３８】
次に、マイコン６０の制御処理について説明する。マイコン６０は、その機能に着目すると、正常時モータ制御量演算部７０と、異常時モータ制御量演算部８０と、制御切替部６１と、ＰＷＭ制御部６２と、電流センサ異常検出部９１と、モータ異常検出部９２とを備えている。各機能部における処理は、マイコン６０に記憶された制御プログラムを所定の周期で繰り返し実行することにより行われる。
【００３９】
正常時モータ制御量演算部７０は、電流センサ３１に異常が検出されていないとき、つまり、電流センサ異常検出部９１から出力される異常判定信号ＦfailＩが「０」であるとき、モータ２０の制御量を演算するブロックである。正常時モータ制御量演算部７０は、目標トルク演算部７１と、目標電流演算部７２と、電流フィードバック制御部７３とを備えている。
【００４０】
目標トルク演算部７１は、車速センサ３４よって検出された車速ｖｘと、操舵トルクセンサ２１によって検出された操舵トルクｔｒとを入力し、図３に示すアシストマップを参照して、入力した車速ｖｘおよび操舵トルクｔｒに応じて設定される目標アシストトルクｔ＊を計算する。アシストマップは、代表的な複数の車速ｖｘごとに、操舵トルクｔｒと目標アシストトルクｔ＊との関係を設定した関係付けデータである。アシストマップは、操舵トルクｔｒが大きくなるにしたがって目標アシストトルクｔ＊が増加し、車速が低くなるにしたがって目標アシストトルクｔ＊が増加する特性を有している。尚、図３は、左方向の操舵時におけるアシストマップであって、右方向の操舵時におけるアシストマップは、左方向のものに対して操舵トルクｔｒと目標アシストトルクｔ＊の符号をそれぞれ反対（つまり負）にしたものとなる。
【００４１】
目標トルク演算部７１は、計算した目標アシストトルクｔ＊を目標電流演算部７２に出力する。目標電流演算部７２は、目標アシストトルクｔ＊を発生させるために必要な電流値である目標電流Ｉ＊を計算する。目標電流Ｉ＊は、目標アシストトルクｔ＊をトルク定数で除算することにより求められる。
【００４２】
目標トルク演算部７１は、計算した目標電流Ｉ＊を電流フィードバック制御部７３に出力する。電流フィードバック制御部７３は、目標電流Ｉ＊から電流センサ３１により検出されたモータ実電流Ｉｍを減算した偏差ΔＩを算出し、この偏差ΔＩを使ったＰＩ制御（比例積分制御）により、モータ実電流Ｉｍが目標電流Ｉ＊に追従するようにモータ２０に印加する目標電圧を表す電圧指令値Ｖ＊を計算する。電圧指令値Ｖ＊は、例えば、下記式により計算する。
Ｖ＊＝Ｋｐ・ΔＩ＋Ｋｉ・∫ΔＩ ｄｔ
ここでＫｐは、ＰＩ制御における比例項の制御ゲイン、Ｋｉは、ＰＩ制御における積分項の制御ゲインである。
【００４３】
電流フィードバック制御部７３は、計算した電圧指令値Ｖ＊を制御切替部６１に出力する。制御切替部６１は、正常時モータ制御量演算部７０と異常時モータ制御量演算部８０とから電圧指令値Ｖ＊を入力するように構成され、電流センサ異常検出部９１から出力される異常判定信号ＦfailＩが「０」のときに、正常時モータ制御量演算部７０から入力した電圧指令値Ｖ＊をそのままＰＷＭ制御部６２に出力し、電流センサ異常検出部９１から出力される異常判定信号ＦfailＩが「１」のときに、異常時モータ制御量演算部８０から入力した電圧指令値Ｖ＊をそのままＰＷＭ制御部６２に出力する。
【００４４】
ＰＷＭ制御部６２は、制御切替部６１から出力される電圧指令値Ｖ＊を入力し、電圧指令値Ｖ＊で表される電圧がモータ２０に印加されるようなデューティ比を設定したＰＷＭ（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）制御信号をスイッチ駆動回路３０に出力する。
【００４５】
スイッチ駆動回路３０は、入力したＰＷＭ制御信号を増幅してモータ駆動回路４０に出力する。これにより、電流センサ異常検出部９１から出力される異常判定信号ＦfailＩが「０」である場合には、正常時モータ制御量演算部７０にて計算された電圧指令値Ｖ＊に応じたデューティ比のパルス信号列がＰＷＭ制御信号としてモータ駆動回路４０に出力される。このＰＷＭ制御信号により、各スイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌのデューティ比が制御され、モータ２０の駆動電圧が電圧指令値Ｖ＊に調整される。こうして、モータ２０には、操舵操作方向に回転する向きに目標電流Ｉ＊が流れる。この結果、モータ２０は、目標アシストトルクｔ＊に等しいトルクを出力し、運転者の操舵操作をアシストする。
【００４６】
電流センサ異常検出部９１は、電流センサ３１により検出されるモータ実電流Ｉｍと、正常時モータ制御量演算部７０で計算される目標電流Ｉ＊とを入力し、モータ実電流Ｉｍと目標電流Ｉ＊とが所定期間にわたって大きく相違する場合に電流センサ３１が故障していると判定する。例えば、モータ実電流Ｉｍと目標電流Ｉ＊との偏差（｜Ｉｍ−Ｉ＊｜）を計算し、この偏差が予め設定された基準値よりも大きくなる連続時間が、予め設定された基準時間を超えた場合に、電流センサ３１が故障していると判定する。
【００４７】
電流センサ異常検出部９１は、電流センサ３１の異常を検出していない場合には、異常判定信号ＦfailＩを「０」に設定し、電流センサ３１の異常を検出した場合には、異常判定信号ＦfailＩを「１」に設定する。電流センサ異常検出部９１は、設定した異常判定信号ＦfailＩを、正常時モータ制御量演算部７０、異常時モータ制御量演算部８０、制御切替部６１、モータ異常検出部９２に出力する。正常時モータ制御量演算部７０は、異常判定信号ＦfailＩが「０」である場合に作動状態となり、異常判定信号ＦfailＩが「１」である場合に休止状態となる。また、異常時モータ制御量演算部８０は、異常判定信号ＦfailＩが「０」である場合に休止状態となり、異常判定信号ＦfailＩが「１」である場合に作動状態となる。
【００４８】
異常時モータ制御量演算部８０は、電流センサ３１に異常が検出されているとき、つまり、電流センサ異常検出部９１から出力される異常判定信号ＦfailＩが「１」であるとき、モータ２０の制御量を演算するブロックである。
【００４９】
異常時モータ制御量演算部８０は、目標トルク演算部７１と、目標電流演算部７２と、基本電圧演算部８１と、交流電圧信号生成部８２と、電圧値重畳部８３とを備えている。目標トルク演算部７１と目標電流演算部７２とは、正常時モータ制御量演算部７０と共通して設けられるものである。
【００５０】
基本電圧演算部８１は、目標電流演算部７２の出力する目標電流Ｉ＊を入力し、目標電流Ｉ＊に係数を乗じて、目標電流Ｉ＊に比例した基本電圧Ｖ０を計算する。計算された基本電圧Ｖ０は、モータ２０に印加する目標電圧の値を表しているが、後述するように重畳信号Ｖ１で補正されるため、最終的なモータ２０の制御量（電圧指令値Ｖ＊）を表すものではない。従って、ここでは、基本電圧演算部８１で計算された電圧を基本電圧Ｖ０と呼ぶ。基本電圧演算部８１は、計算した基本電圧Ｖ０を電圧値重畳部８３に出力する。
【００５１】
交流電圧信号生成部８２は、予め設定した周期で電圧値が変動する重畳信号Ｖ１を生成する。この重畳信号Ｖ１は、図４に示すように、周期Ｔで振幅（電圧値）が±Ａに変動する方形波状の交流電圧信号である。交流電圧信号生成部８２は、生成した重畳信号Ｖ１を電圧値重畳部８３に出力する。尚、重畳信号Ｖ１は、方形波に限るものでなく、例えば、正弦波、三角波などを用いてもよい。
【００５２】
電圧値重畳部８３は、基本電圧演算部８１の出力する基本電圧Ｖ０と、交流電圧信号生成部８２の出力する重畳信号Ｖ１とを入力し、基本電圧Ｖ０に重畳信号Ｖ１を加算した電圧値（Ｖ０＋Ｖ１）を計算する。この加算結果が、最終的な目標電圧、つまり、電圧指令値Ｖ＊となる。電圧値重畳部８３は、計算した電圧指令値Ｖ＊を制御切替部６１に出力する。
【００５３】
これにより、電流センサ異常検出部９１から出力される異常判定信号ＦfailＩが「１」である場合には、異常時モータ制御量演算部８０にて計算された電圧指令値Ｖ＊に応じたデューティ比のパルス信号列がＰＷＭ制御信号としてモータ駆動回路４０に出力される。このＰＷＭ制御信号により、各スイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌのデューティ比が制御され、モータ２０の駆動電圧が電圧指令値Ｖ＊に調整される。
【００５４】
異常時モータ制御量演算部８０にて計算された電圧指令値Ｖ＊にしたがってモータ２０が駆動制御された場合、モータ２０で発生するトルクが周期的（周期Ｔ）に変動する。つまり、重畳信号Ｖ１に応答したトルク変動が発生する。
【００５５】
モータ２０の通電路（モータ２０、モータ駆動回路４０、通電ライン４７ａ，４７ｂ）が正常である場合には、こうしたトルク変動が発生するが、モータ２０の通電路に異常が発生した場合、例えば、モータ２０自身の断線や短絡、あるいは、通電ライン４７ａ，４７ｂの断線や短絡、あるいは、モータ駆動回路４０のスイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌの断線や短絡といった異常が発生した場合には、こうしたトルク変動が発生しない。
【００５６】
モータ異常検出部９２は、こうした原理を利用して、モータ通電路の異常を検出する。モータ異常検出部９２は、電流センサ異常検出部９１の出力する異常判定信号ＦfailＩが「１」の場合、つまり、電流センサ３１の異常が検出されているときに作動する。
【００５７】
モータ異常検出部９２は、操舵トルクセンサ２１によって検出された操舵トルクｔｒと交流電圧信号生成部８２の出力する重畳信号Ｖ１とを入力し、操舵トルクｔｒにおける重畳信号Ｖ１に応答した振動の有無を判定する。尚、モータ異常検出部９２は、後述するように、操舵トルクセンサ２１に限らず、他のセンサから出力される検出信号を使ってモータ通電路の異常を判定することができる。従って、図２においては、センサの検出信号をＳにて示している。
【００５８】
図５は、電流センサ３１に異常が検出されているときのアシスト制御中におけるモータ２０に印加される電圧と、センサ検出値（例えば、操舵トルクｔｒ）との時間的変化を表す。モータ２０に印加される電圧は、図５の上段に示すにように、基本電圧Ｖ０に重畳信号Ｖ１を加算した方形波となる。従って、モータ２０の出力するトルクは振動する。これにより、センサ検出値は、図５の下段に示すように、トルク振動と同じ周期Ｔで振動する。
【００５９】
モータ異常検出部９２は、重畳信号Ｖ１が入力されている状態において、センサ検出値（例えば、操舵トルクｔｒ）の振動の大きさが、重畳信号Ｖ１の振幅や周期、機械系の特性に基づいて予め設定された基準値以上である場合に、モータ通電路が正常であると判定し、基準値未満である場合に、モータ通電路が異常であると判定する。
【００６０】
この場合、振動の大きさは、例えば、以下に示す種々の方法等で定義して求めることができる。
＜方法１＞ 重畳信号Ｖ１の周期Ｔよりも長い一定時間にわたってセンサ検出値の最大値と最小値とを求め、図６に示すように、そのセンサ検出値の最大値と最小値との差を振動の大きさと定義して求める。
【００６１】
＜方法２＞ 重畳信号Ｖ１の周期Ｔ、または、その整数倍の時間にわたって、センサ検出値をサンプリングし、図７に示すように、スペクトル分析により周期Ｔ（周波数１／Ｔ）における出力（スペクトル密度）を振動の大きさと定義して求める。
【００６２】
＜方法３＞ 図８に示すように、センサ検出値の谷から山に至る区間における勾配Ｇ１と、センサ検出値の山から谷に至る区間における勾配Ｇ２とを計算し、勾配Ｇ１と勾配Ｇ２との差に周期Ｔを乗算した値（（Ｇ１−Ｇ２）・Ｔ）を振動の大きさと定義して求める。
【００６３】
＜方法４＞ 図９に示すように、重畳信号Ｖ１の周期Ｔの信号を抽出することができるハイパスフィルタあるいはバンドパスフィルタでセンサ検出値を濾波し、フィルタ処理された後の信号の実行値あるいは振幅を振動の大きさと定義して求める。
【００６４】
モータ異常検出部９２は、図１０に示すモータ異常検出ルーチンを実行する。このモータ異常検出ルーチンは、電流センサ異常検出部９１から出力される異常判定信号ＦfailＩが「０」から「１」に変化すると起動し、所定の短い周期で繰り返される。
【００６５】
モータ異常検出部９２は、ステップＳ１１において、センサ（例えば、操舵トルクセンサ２１）により出力されるセンサ検出信号Ｓを読み込む。続いて、ステップＳ１２において、センサ検出値の振動の大きさＸを計算する。振動の大きさＸは、上述した方法等にて計算すればよい。続いて、ステップＳ１３において、振動の大きさＸが、予め設定された基準値Ｘref以上であるか否かを判断する。
【００６６】
モータ異常検出部９２は、振動の大きさＸが基準値Ｘref以上であれば（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１４において、異常判定信号ＦfailＭを「０」に設定する。この異常判定信号ＦfailＭは、「０」によりモータ通電路が正常であることを表し、「１」によりモータ通電路が異常であることを表す。
【００６７】
続いて、モータ異常検出部９２は、異常判定信号ＦfailＭを設定すると、ステップＳ１５において、異常判定信号ＦfailＭを異常時モータ制御量演算部８０とスイッチ駆動回路３０と電源リレースイッチ２３０と報知器３３とに出力する。
【００６８】
異常時モータ制御量演算部８０は、モータ異常検出部９２から出力された異常判定信号ＦfailＭが「０」である場合には、その演算処理を継続する。スイッチ駆動回路３０は、異常判定信号ＦfailＭが「０」である場合には、その信号増幅動作を継続する。また、電源リレースイッチ２３０は、異常判定信号ＦfailＭが「０」である場合には、オン状態を継続する。また、報知器３３は、異常判定信号ＦfailＭが「０」である場合には、報知動作を行わない。
【００６９】
モータ異常検出部９２は、ステップＳ１５において、異常判定信号ＦfailＭを出力すると、モータ異常検出ルーチンを一旦終了する。モータ異常検出部９２は、こうした処理を所定の短い周期で繰り返す。そして、ステップＳ１３において、振動の大きさＸが基準値Ｘref未満であると判断した場合には（Ｓ１３：Ｎｏ）、その処理をステップＳ１６に進めて、異常判定信号ＦfailＭを「１」に設定し、ステップＳ１５において、「１」に設定された異常判定信号ＦfailＭを異常時モータ制御量演算部８０とスイッチ駆動回路３０と電源リレースイッチ２３０と報知器３３とに出力してモータ異常検出ルーチンを終了する。この場合、モータ異常検出部９２は、モータ異常検出ルーチンを再開しない。
【００７０】
これにより、異常時モータ制御量演算部８０は、演算処理を終了し、スイッチ駆動回路３０は、信号増幅動作を終了する。また、電源リレースイッチ２３０は、オフ状態となる。従って、操舵アシストが停止される。また、報知器３３が作動を開始して、車両の乗員に対して異常である旨を報知する。
【００７１】
尚、異常判定信号ＦfailＭを「１」に設定するステップＳ１６の処理は、ステップＳ１３において、規定回数だけ連続して「Ｎｏ」と判断された場合に、実行するようにするとよい。これによれば、一時的なノイズ等による誤判定を防止することができる。また、報知器３３の作動は、電流センサ３１の異常が検出された段階、つまり、異常判定信号ＦfailＩが「１」となった段階から行うようにしてもよい。この場合、電流センサ３１の異常が検出された段階と、モータ通電路の異常までも検出された段階とで報知態様を切り替えるようにしてもよい。
【００７２】
以上説明した本実施形態の電動パワーステアリング装置１によれば、電流センサ３１が故障した場合には、正常時モータ制御量演算部７０に代えて異常時モータ制御量演算部８０がモータ制御量を演算する。この場合、電流フィードバック制御に代えて、フィードフォワード制御により操舵トルクｔｒに応じた基本電圧Ｖ０（モータ２０に印加すべき目標電圧）が計算され、この基本電圧Ｖ０に重畳電圧Ｖ１を加算した値が、最終的な目標電圧、つまり電圧指令値Ｖ＊として設定される。これにより、モータ２０でトルク振動が発生する。モータ異常検出部９２は、センサ検出値の振動の大きさ（この例では、操舵トルクセンサ２１により検出した操舵トルクｔｒの振動の大きさ）が基準値未満の場合に、モータ通電路に異常が発生していると判定する。
【００７３】
従って、本実施形態によれば、電流センサ３１が故障した場合であっても、操舵トルクｔｒに応じた所望の操舵アシストが得られるだけでなく、操舵アシスト中に、モータ通電路の断線、短絡といった異常を検出することができる。このため、電流センサ３１に加えてモータ通電路までも故障するという２重故障を確実に検出することができ、信頼性が向上する。また、２重故障を検出した場合には、操舵アシストを停止するためモータ駆動回路４０やモータ２０に与えるダメージを少なくすることができる。また、２重故障を検出して操舵アシストを停止した場合には、報知器３３を作動させて運転者に異常を知らせるため、運転者は適切に対応することができる。
【００７４】
＜変形例＞
上述した実施形態においては、モータ２０で発生するトルク振動を操舵トルクセンサ２１により検出してモータ通電路の異常を検出するようにしているが、操舵トルクセンサ２１に代えて、ステアリングシステムで使用される他のセンサを使用することもできる。
【００７５】
図１１は、他のセンサの配置を表した図である。例えば、車両挙動制御を行う車両においては、操舵ハンドル１１の中立位置からの回転角である操舵角θｈを検出する操舵角センサ２２をステアリングシャフト１２に備えている。このため、操舵アシスト用のモータ２０でトルク振動が発生すると、操舵角センサ２２の出力する検出信号の検出値が振動する。従って、操舵角センサ２２の検出値の振動の大きさに基づいて、モータ通電路の異常を検出することができる。また、操舵角θｈの変化する速度である操舵角速度を検出する機能を備えている車両の場合には、操舵角速度の検出値の振動の大きさに基づいて、モータ通電路の異常を検出することもできる。
【００７６】
また、舵角比を可変する舵角比可変装置２３を備えた車両においては、舵角比可変装置２３に設けられたセンサを使ってモータ通電路の異常を検出することもできる。舵角比可変装置２３は、図１１に示すように、操舵ハンドル１１と電動パワーステアリング装置１の減速ギヤ２５との間に設けられている。舵角比可変装置２３は、ステアリングシャフト１２の入力側である入力シャフト１２ａの下端部に一体回転するように接続されたケーシング２３ａを備えており、このケーシング２３ａにモータ２３ｂが固定されている。モータ２３ｂの出力軸は、ケーシング２３ａに回転可能に支持されていて、ステアリングシャフト１２の出力側である出力シャフト１２ｂに一体回転可能に接続されている。モータ２３ｂは、減速機構を内蔵していて、モータ２３ｂの回転が減速されて出力シャフト１２ｂに出力される。モータ２３ｂには、回転角センサ２３ｃが設けられている。回転角センサ２３ｃは、出力シャフト１２ｂのケーシング２３ａに対する相対角Δθに応じた検出信号を出力する。
【００７７】
入力シャフト１２ａには、操舵角θｈに応じた検出信号を出力する操舵角センサ２２が設けられている。舵角比可変装置２３は、図示しない舵角比ＥＣＵによるモータ２３ｂの制御により、操舵角θｈに応じて、入力シャフト１２ａの回転角度に対する出力シャフト１２ｂの回転角度の比が調整される。これにより、舵角比が目標舵角比に制御される。
【００７８】
こうした舵角比可変装置２３を備えたステアリングシステムにおいては、上述したように操舵アシスト用のモータ２０でトルク振動が発生すると、回転角センサ２３ｃの検出する相対角Δθを表す検出値が振動する。従って、この回転角センサ２３ｃの検出値の振動の大きさに基づいて、モータ通電路の異常を検出することができる。
【００７９】
また、また相対角Δθの変化する速度である回転角速度を検出する機能を備えているシステムであれば、回転角速度の検出値の振動の大きさに基づいて、モータ通電路の異常を検出することもできる。
【００８０】
また、舵角比可変装置２３のモータ２３ｂの端子間電圧Ｖを検出する電圧センサ２３ｄの検出値を使ってモータ通電路の異常を検出することもできる。モータ端子間電圧Ｖは、操舵アシスト用のモータ２０でトルク振動によりモータ２３ｂが回されると、その回転角速度に比例した大きさの逆起電力として現れる。従って、この逆起電力を検出することにより、検出値の振動の大きさに基づいて、モータ通電路の異常を検出することもできる。
【００８１】
また、図１１に示すように、操舵トルクセンサ２１が、トーションバー２１ｃの両端の絶対角度を検出する２つの角度センサ２１ａ，２１ｂ（例えば、レゾルバ）を備え、角度センサ２１ａで検出される角度θinと、角度センサ２１ｂで検出される角度θoutの差（θin−θout）から操舵トルクｔｒを検出する構成である場合には、角度センサ２１ａ，２１ｂの何れか一方の検出値の振動の大きさに基づいて、モータ通電路の異常を検出することもできる。この場合、操舵アシスト用のモータ２０に近い側（トーションバー２１ｃを介さない側）の角度センサ２１ｂの検出値の振動の大きさを検出することが好ましい。
【００８２】
上述した各種のセンサは、モータ２０でトルク振動が発生したときに、ステアリング機構１０の可動部における相対変位（角度）や相対速度（角速度）、または、それらに比例して変化する物理量を検出するものであるが、ステアリング機構１０に働く力（トルク）、または、その力に比例して変化する物理量を検出するようにしてもよい。
【００８３】
例えば、図１１に示すように、タイロッド１７などのステアリングリンクに荷重センサ２４を備えた車両においては、その荷重センサ２４を利用することができる。この荷重センサ２４は、軸方向に働く荷重Ｆａを表す検出信号を出力する。このため、モータ２０でトルク振動が発生したときに、荷重センサ２４の検出値も振動する。従って、荷重センサ２４の検出値の振動の大きさに基づいて、モータ通電路の異常を検出することができる。
【００８４】
また、例えば、図１１に示すように、ハブベアリング２７に荷重センサ２６を備えた車両においては、この荷重センサ２６を利用することができる。この荷重センサ２６は、軸方向に働く荷重Ｆｂを表す検出信号を出力する。このため、モータ２０でトルク振動が発生したときに、荷重センサ２６の検出値も振動する。従って、荷重センサ２６の検出値の振動の大きさに基づいて、モータ通電路の異常を検出することができる。
【００８５】
また、例えば、上述した舵角比可変装置２３を備えた車両において、舵角比調整用のモータ２３ｂに流れる電流Ｉを検出する電流センサ２３ｅを備えている場合には、その電流センサを利用することができる。モータ２３ｂは、トルクに比例した電流が流れる。従って、操舵アシスト用のモータ２０がトルク振動を発生したときに、舵角比可変装置２３においては、モータ２３ｂが舵角比を調整するように駆動制御され、モータ２３ｂに流れる電流の検出値が振動する。従って、電流センサ２３ｅの検出値の振動の大きさに基づいて、モータ通電路の異常を検出することができる。
【００８６】
尚、図１１は、これらのセンサを説明するために、センサや舵角比可変装置２３を全て備えたように記載されているが、これらのうちの１つを備えたものであればよい。また、位置関係においても、変更することができる。例えば、操舵トルクセンサ２１と舵角比可変装置２３とのステアリングシャフト１２上における位置関係は逆にすることもできる。また、操舵角センサ２２については、ステアリングシャフト１２上であれば、どこに設けてもよい。
【００８７】
以上、本実施形態および変形例の電動パワーステアリング装置１について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００８８】
例えば、本実施形態では、正常時モータ制御量演算部７０は、電流センサ３１により検出されたモータ実電流Ｉｍと目標電流Ｉ＊とに基づく電流フィードバック制御を行うが、更に、この電流フィードバック制御に補償制御を加味したものであってもよい。例えば、目標電流演算部７２と電流フィードバック制御部７３との間にフィルタ処理部を設け、フィルタ処理部にて目標電流Ｉｍの位相を調整するようにしてもよい。また、電流フィードバック制御部７３と並列にフィードフォワード制御部を設け、フィードフォワード制御部で目標電流Ｉ＊に対するフィードフォワード電圧指令値成分Ｖｆｆを演算するとともに、電流フィードバック制御部７３でモータ実電流Ｉｍと目標電流Ｉ＊との偏差ΔＩに基づくフィードバック電圧指令値成分Ｖｆｂを演算し、フィードフォワード電圧指令値成分Ｖｆｆとフィードバック電圧指令値成分Ｖｆｂとを加算して最終的な電圧指令値Ｖ＊（＝Ｖｆｆ＋Ｖｆｂ）を求めるようにしてもよい。
【００８９】
また、正常時モータ制御量演算部７０は、電流フィードバック制御を行わずに、フィードフォワード制御により電圧指令値Ｖ＊を演算する構成を採用することもできる。例えば、モータ２０に印加される電圧を検出し、このモータ実電圧とモータ実電流Ｉｍとから、オブザーバでモータ２０に発生する誘起電圧を推定する誘起電圧推定部を設ける。また、目標電流演算部７２の後段に、目標電流Ｉ＊をインダクタンス分の位相遅れ補償を行うフィルタ処理部を設ける。そして、位相補償した目標電流Ｉ＊から基本電圧を演算し、この基本電圧に推定誘起電圧を加算することにより電圧指令値Ｖ＊を演算する。この構成においては、誘起電圧をモータ実電圧とモータ実電流とで推定しているため、電流フィードバック制御をする必要がなく、フィードフォワードにて電圧指令値Ｖ＊を演算することができる。
【００９０】
例えば、本実施形態では、モータ２０の発生するトルクをステアリングシャフト１２に付与するコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置１について説明したが、モータの発生するトルクをラックバー１４に付与するラックアシスト式の電動パワーステアリング装置であってもよい。
【００９１】
また、本実施形態では、ブラシ付モータ２０をＨブリッジ回路４０にて駆動する方式の電動パワーステアリング装置１について説明したが、ブラシレスモータを３相インバータ回路にて駆動する方式の電動パワーステアリング装置であってもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１…電動パワーステアリング装置、１０…ステアリング機構、１１…操舵ハンドル、１２…ステアリングシャフト、２０…モータ、２１…操舵トルクセンサ、２１ａ，２１ｂ…角度センサ、２１ｃ…トーションバー、２２…操舵角センサ、２３…舵角比可変装置、２３ｂ…モータ、２３ｃ…回転角センサ、２３ｄ…電圧センサ、２３ｅ…電流センサ、２４，２６…荷重センサ、３０…スイッチ駆動回路、３１…電流センサ、３３…報知器、３４…車速センサ、４０…モータ駆動回路、５０…電子制御回路、６０…マイコン、６１…制御切替部、７０…正常時モータ制御量演算部、７１…目標トルク演算部、７２…目標電流演算部、７３…電流フィードバック制御部、８０…異常時モータ制御量演算部、８１…基本電圧演算部、８２…交流電圧信号生成部、８３…電圧値重畳部、９１…電流センサ異常検出部、９２…モータ異常検出部、１００…電子制御ユニット、ＦfailＭ…異常判定信号、ＦfailＩ…異常判定信号、Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌ…スイッチング素子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者の操舵操作に基づいてモータを駆動して操舵アシストトルクを発生する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電動パワーステアリング装置は、運転者が操舵ハンドルに付与した操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクに応じた目標操舵アシストトルクを演算して、この目標操舵アシストトルクが得られるようにモータの通電を制御する。通常、電動パワーステアリング装置は、目標操舵アシストトルクに比例する目標電流を計算するとともにモータに流れた実際の電流を電流センサにより検出し、目標電流と実際に流れた電流との偏差に応じた電圧をモータに印加する。つまり、フィードバック制御によりモータを駆動制御する。
【０００３】
電流センサが故障した場合には、フィードバック制御を行うことができない。こうした電流センサの故障時においても操舵アシストを行う電動パワーステアリング装置が特許文献１において提案されている。この特許文献１に提案された電動パワーステアリング装置は、電流センサの故障が検出されたとき、フィードバック制御に代えてオープンループ制御に切り替える。つまり、操舵トルクに比例した大きさの電圧をモータに印加するように設定したデューティ比でモータ駆動回路のスイッチング素子を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−８８８７７号公報
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、電流センサが故障した場合には、モータの断線や短絡といった異常を検出することができない。つまり、従来の電動パワーステアリング装置においては、電流センサは、操舵アシストを行うためのフィードバック制御に使用するだけでなく、電流の変化をモニタすることにより、モータの断線や短絡といった異常の検出に使用されているが、電流センサが故障した場合には、そうした異常を検出することができない。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題に対処するためになされたもので、電流センサが故障した場合でも、モータの断線や短絡といった異常を検出できるようにすることにある。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、操舵ハンドルからステアリングシャフトに入力された操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段（２１）と、ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生するためのモータ（２０）と、前記モータに流れる電流を検出するモータ電流検出手段（３１）と、前記モータ電流検出手段の異常を検出する異常検出手段（９１）と、前記モータ電流検出手段の異常が検出されていない場合に、前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに応じて設定される目標電流と、前記モータ電流検出手段により検出された電流とに基づいて、前記検出された電流が前記目標電流に追従するように前記モータを駆動制御する正常時モータ制御手段（６１，７０）と、前記モータ電流検出手段の異常が検出されている場合に、前記正常時モータ制御手段に代わって、前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに応じて設定される目標電圧に基づいて、前記目標電圧が前記モータに印加されるように前記モータを駆動制御する異常時モータ制御手段（６１，８０）とを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記操舵トルクに応じて設定される目標電圧に、予め設定された周期で電圧が変化する交流電圧を重畳した電圧を、前記異常時モータ制御手段が前記モータを駆動制御するための目標電圧に設定する異常時目標電圧設定手段（８２，８３）と、前記異常時モータ制御手段が、前記異常時目標電圧設定手段により設定された目標電圧にしたがって前記モータを駆動制御しているときに、前記交流電圧の重畳に応答して振動する物理量を検出する振動検出手段（９２，Ｓ１１，Ｓ１２）と、前記振動検出手段により検出された前記交流電圧の重畳に応答して振動する物理量が基準値未満である場合、前記モータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定するモータ異常検出手段（９２，Ｓ１３〜Ｓ１６）とを備えたことにある。
【０００８】
本発明においては、正常時モータ制御手段が、操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに応じて目標電流を設定し、この目標電流と、モータ電流検出手段により検出された電流とに基づいて、検出電流が目標電流に追従するようにモータを駆動制御して、適切な操舵アシストトルクを発生させる。正常時モータ制御手段は、例えば、目標電流と検出電流との偏差を使った電流フィードバック制御を行う。また、この電流フィードバック制御に、更に、各種の補償制御を加えたものであってもよい。また、電流フィードバック制御を使わずに、フィードフォワード制御にてモータを駆動制御するものであってもよい。
【０００９】
モータ電流検出手段が故障した場合には、こうした検出電流に基づいたモータ駆動制御を行うことができない。そこで、モータ電流検出手段の異常が検出されている場合には、異常時モータ制御手段が、操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに応じて目標電圧を設定し、モータに目標電圧が印加されるようにモータを駆動制御する。尚、モータ制御手段等で設定される目標電流、目標電圧とは、それらの値を意味する。
【００１０】
モータ電流検出手段が故障している場合には、モータを含めたモータ通電路（モータあるいはモータ駆動回路）に断線や短絡といった異常が発生しても、モータ電流の変化に基づいて異常を検出することができない。そこで、本発明においては、異常時目標電圧設定手段と振動検出手段とモータ異常検出手段とを備えている。異常時目標電圧設定手段は、操舵トルクに応じて設定される目標電圧に、予め設定された周期で電圧が変化する交流電圧を重畳した電圧を、異常時モータ制御手段がモータを駆動制御するための目標電圧に設定する。つまり、目標電圧に交流電圧を加算して得られた電圧を目標電圧に設定する。
【００１１】
振動検出手段は、異常時モータ制御手段が、異常時目標電圧設定手段により設定された目標電圧にしたがってモータを駆動制御しているときに、交流電圧の重畳に応答して振動する物理量を検出する。異常時目標電圧設定手段により設定された目標電圧にしたがってモータを駆動制御した場合、モータで発生するトルクが振動する。このため、モータ通電路に断線や短絡といった異常が発生していなければ、交流電圧の重畳に応答した振動がステアリング機構において発生する。この振動は、色々な物理事象として現れる。したがって、交流電圧の重畳に応答して振動する物理量を検出することでモータ通電路の異常を判定することができる。
【００１２】
モータ異常検出手段は、振動検出手段により検出された物理量、つまり、交流電圧の重畳に応答して発生した振動の大きさが基準値未満である場合、モータを含めたモータ通電路のどこかに異常が発生していると判定する。従って、本発明によれば、モータ電流検出手段が故障した場合でも、操舵トルクに応じた所望の操舵アシストが得られるだけでなく、操舵アシスト中にモータ通電路の異常を検出することができる。この結果、電動パワーステアリング装置の信頼性が向上する。
【００１３】
本発明の他の特徴は、前記モータ異常検出手段により前記モータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定された場合、前記異常時モータ制御手段による前記モータの駆動制御を停止させる駆動停止手段（Ｓ１５，Ｓ１６）を備えたことにある。
【００１４】
本発明においては、モータ異常検出手段によりモータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定された場合に、駆動停止手段が、異常時モータ制御手段によるモータの駆動制御を停止させる。従って、モータおよびモータ駆動回路を保護することができる。
【００１５】
本発明の他の特徴は、前記振動検出手段は、操舵角あるいは操舵角速度に応じた信号を出力するセンサ（２２，２１ａ，２１ｂ，２３ｃ，２３ｄ）の検出値の振動を検出し、前記モータ異常検出手段は、前記センサの検出値の振動の大きさが基準値未満である場合、前記モータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定することにある。
【００１６】
目標電圧に交流電圧を重畳してモータを駆動した場合には、モータで発生するトルクが振動するため、これに伴ってステアリング機構の操舵角あるいは操舵角速度が周期的に変化する。そこで、本発明においては、振動検出手段が、操舵角あるいは操舵角速度に応じた信号を出力するセンサの検出値の振動を検出する。そして、モータ異常検出手段が、センサの検出値の振動の大きさが基準値未満である場合、モータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定する。従って、モータ通電路に発生した異常を簡単に検出することができる。
【００１７】
本発明の他の特徴は、前記振動検出手段は、前記ステアリング機構に働く力に応じた信号を出力するセンサ（２１，２４，２６，２３ｅ）の検出値の振動を検出し、前記モータ異常検出手段は、前記センサの検出値の振動の大きさが基準値未満である場合、前記モータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定することにある。
【００１８】
目標電圧に交流電圧を重畳してモータを駆動した場合には、モータで発生するトルクが振動するため、これに伴ってステアリング機構に振動が加わる。そこで、本発明においては、振動検出手段が、ステアリング機構に働く力に応じた信号を出力するセンサの検出値の振動を検出する。そして、モータ異常検出手段が、センサの検出値の振動の大きさが基準値未満である場合、モータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定する。従って、モータ通電路に発生した異常を簡単に検出することができる。
【００１９】
尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【図２】アシストＥＣＵの機能ブロック図である。
【図３】アシストマップを表すグラフである。
【図４】重畳信号の電圧波形を表すグラフである。
【図５】モータに印加される電圧と、センサ検出値との関係を表すグラフである。
【図６】振動の大きさを定義する説明図である。
【図７】振動の大きさを定義する説明図である。
【図８】振動の大きさを定義する説明図である。
【図９】振動の大きさを定義する説明図である。
【図１０】モータ異常検出ルーチンを表すフローチャートである。
【図１１】変形例として使用するセンサを備えたステアリング機構の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置について図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係る車両の電動パワーステアリング装置１の概略構成を表している。
【００２２】
この電動パワーステアリング装置１は、操舵ハンドル１１の操舵操作により転舵輪を転舵するステアリング機構１０と、ステアリング機構１０に組み付けられ操舵アシストトルクを発生するモータ２０と、操舵ハンドル１１の操作状態に応じてモータ２０の作動を制御する電子制御ユニット１００とを主要部として備えている。以下、電子制御ユニット１００をアシストＥＣＵ１００と呼ぶ。
【００２３】
ステアリング機構１０は、操舵ハンドル１１の回転操作により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するための機構で、操舵ハンドル１１を上端に一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備える。このステアリングシャフト１２の下端には、ピニオンギヤ１３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ１３は、ラックバー１４に形成されたギヤ部１４ａと噛み合って、ラックバー１４とともにラックアンドピニオン機構を構成する。
【００２４】
ラックバー１４は、ギヤ部１４ａがラックハウジング１６内に収納され、その左右両端がラックハウジング１６から露出してタイロッド１７と連結される。このラックバー１４のタイロッド１７との連結部には、ストロークエンドを構成するストッパ１８が形成され、このストッパ１８とラックハウジング１６の端部との当接によりラックバー１４の左右動ストロークが機械的に規制されている。左右のタイロッド１７の他端は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２２に設けられたナックル１９に接続される。こうした構成により、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、ステアリングシャフト１２の軸線回りの回転に伴うラックバー１４の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。
【００２５】
ステアリングシャフト１２には減速ギヤ２５を介してモータ２０が組み付けられている。モータ２０は、その回転により減速ギヤ２５を介してステアリングシャフト１２をその軸中心に回転駆動して、操舵ハンドル１１の回動操作に対してアシスト力を付与する。このモータ２０は、ブラシ付直流モータである。
【００２６】
ステアリングシャフト１２には、操舵ハンドル１１と減速ギヤ２５との中間位置に操舵トルクセンサ２１が組みつけられている。操舵トルクセンサ２１は、例えば、ステアリングシャフト１２の中間部に介装されたトーションバー（図示略）の捩れ角度をレゾルバ等により検出し、この捩れ角に基づいてステアリングシャフト１２に働いた操舵トルクｔｒを検出する。操舵トルクｔｒは、正負の値により操舵ハンドル１１の操作方向が識別される。例えば、操舵ハンドル１１の左方向への操舵時における操舵トルクｔｒを正の値で、操舵ハンドル１１の右方向への操舵時における操舵トルクｔｒを負の値で示す。尚、本実施形態においては、トーションバーの捩れ角度を、トーションバーの両端に設けた２つのレゾルバにより検出するが、エンコーダ等の他の回転角センサにより検出することもできる。
【００２７】
次に、アシストＥＣＵ１００について図２を用いて説明する。アシストＥＣＵ１００は、モータ２０の目標制御量を演算し、演算された目標制御量に応じたスイッチ駆動信号を出力する電子制御回路５０と、電子制御回路５０から出力されたスイッチ駆動信号にしたがってモータ２０に通電するモータ駆動回路４０とを含んで構成される。
【００２８】
電子制御回路５０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる演算回路と入出力インタフェースを備えたマイクロコンピュータ６０（以下、マイコン６０と呼ぶ）と、マイコン６０から出力されるスイッチ制御信号を増幅してモータ駆動回路４０に供給するスイッチ駆動回路３０とを備える。
【００２９】
アシストＥＣＵ１００は、電源装置２００から電力供給される。この電源装置２００は、図示しないバッテリと、エンジンの回転により発電するオルタネータとから構成される。この電源装置２００の定格出力電圧は、例えば１２Ｖに設定されている。尚、図中においては、電源装置２００からモータ駆動回路４０への電源供給ラインである電源ライン２１０のみを示しているが、電子制御回路５０の作動電源も電源装置２００から供給される。
【００３０】
モータ駆動回路４０は、電源ライン２１０とグランドライン２２０との間に設けられ、スイッチング素子Ｑ１Ｈとスイッチング素子Ｑ２Ｈとを並列接続した上アーム回路４５Ｈと、スイッチング素子Ｑ１Ｌとスイッチング素子Ｑ２Ｌとを並列接続した下アーム回路４５Ｌとを直列に接続し、この上アーム回路４５Ｈと下アーム回路４５Ｌとの接続部から、モータ２０への電力供給を行うための通電ライン４７ａ，４７ｂを引き出したＨブリッジ回路で構成されている。
【００３１】
モータ駆動回路４０に設けられるスイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌとしては、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍetal Ｏxide Ｓemiconductor Ｆield Ｅffect Ｔransistor）が使用される。スイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌは、各ソース−ドレイン間に電源電圧が印加されるように上下のアーム回路４５Ｈ，４５Ｌに設けられ、また、各ゲートが電子制御回路５０のスイッチ駆動回路３０に接続される。
【００３２】
尚、図中に回路記号で示すように、ＭＯＳ−ＦＥＴには構造上、ダイオードが寄生している。このダイオードを寄生ダイオードと呼ぶ。各スイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌの寄生ダイオードは、電源ライン２１０からグランドライン２２０への電流の流れを遮断し、グランドライン２２０から電源ライン２１０へ向かう電流のみを許容する逆導通ダイオードである。また、モータ駆動回路４０は、寄生ダイオードとは別の逆導通ダイオード（電流遮断方向は寄生ダイオードと同じであって、電源電圧方向に対して逆方向にのみ導通するダイオード）をスイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｌ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌに並列に接続した構成であってもよい。
【００３３】
マイコン６０は、スイッチ駆動回路３０を介してモータ駆動回路４０の各スイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌのゲートに独立した駆動信号を出力する。この駆動信号により、各スイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌのオン状態とオフ状態とが切り替えられる。
【００３４】
モータ駆動回路４０においては、スイッチング素子Ｑ２Ｈとスイッチング素子Ｑ１Ｌとがオフに維持された状態でスイッチング素子Ｑ１Ｈとスイッチング素子Ｑ２Ｌとがオンすると、図中の（＋）方向に電流が流れる。これにより、モータ２０は、正回転方向のトルクを発生する。また、スイッチング素子Ｑ１Ｈとスイッチング素子Ｑ２Ｌとがオフに維持された状態でスイッチング素子Ｑ２Ｈとスイッチング素子Ｑ１Ｌとがオンすると、図中の（−）方向に電流が流れる。これにより、モータ２０は、逆回転方向のトルクを発生する。
【００３５】
アシストＥＣＵ１００は、モータ２０に流れる電流を検出する電流センサ３１を備えている。この電流センサ３１は、下アーム回路４５Ｌとグランドとを接続するグランドライン２２０に設けられる。電流センサ３１は、例えば、グランドライン２２０にシャント抵抗（図示略）を設け、このシャント抵抗の両端に現れる電圧をアンプ（図示略）で増幅し、増幅した電圧をＡ／Ｄコンバータ（図示略）によりデジタル信号に変換してマイコン６０に供給する。以下、電流センサ３１により検出されるモータ２０に流れる電流の値を、モータ実電流Ｉｍと呼ぶ。尚、電流センサ３１は、電圧信号を増幅する機能およびデジタル信号に変換する機能をマイコン６０側に設けてもよい。
【００３６】
また、アシストＥＣＵ１００は、電源装置２００からモータ駆動回路４０へ電力を供給する電源ライン２１０に電源リレースイッチ２３０を備えている。電源リレースイッチ２３０は、マイコン６０に接続され、マイコン６０からの駆動信号により接点が閉じたオン状態と接点が開いたオフ状態とに選択的に切り替え制御される。マイコン６０は、図示しないイグニッションスイッチがオンされると、電源リレースイッチ２３０をオン状態にし、イグニッションスイッチがオフされると、電源リレースイッチ２３０をオフ状態に切り替える。また、後述するように、アシスト制御中にモータ通電路の異常を検出したとき、電源リレースイッチ２３０をオフ状態にする。
【００３７】
また、アシストＥＣＵ１００は、車速センサ３４および報知器３３を接続している。車速センサ３４は、車速ｖｘを表す検出信号をアシストＥＣＵ１００に出力する。報知器３３は、アシストＥＣＵ１００からの信号により異常が発生していることを車両乗員に報知するもので、例えば、ウォーニングランプ、情報表示ディスプレイ、ウォーニングブザー、音声アラーム装置等が用いられる。
【００３８】
次に、マイコン６０の制御処理について説明する。マイコン６０は、その機能に着目すると、正常時モータ制御量演算部７０と、異常時モータ制御量演算部８０と、制御切替部６１と、ＰＷＭ制御部６２と、電流センサ異常検出部９１と、モータ異常検出部９２とを備えている。各機能部における処理は、マイコン６０に記憶された制御プログラムを所定の周期で繰り返し実行することにより行われる。
【００３９】
正常時モータ制御量演算部７０は、電流センサ３１に異常が検出されていないとき、つまり、電流センサ異常検出部９１から出力される異常判定信号ＦfailＩが「０」であるとき、モータ２０の制御量を演算するブロックである。正常時モータ制御量演算部７０は、目標トルク演算部７１と、目標電流演算部７２と、電流フィードバック制御部７３とを備えている。
【００４０】
目標トルク演算部７１は、車速センサ３４よって検出された車速ｖｘと、操舵トルクセンサ２１によって検出された操舵トルクｔｒとを入力し、図３に示すアシストマップを参照して、入力した車速ｖｘおよび操舵トルクｔｒに応じて設定される目標アシストトルクｔ＊を計算する。アシストマップは、代表的な複数の車速ｖｘごとに、操舵トルクｔｒと目標アシストトルクｔ＊との関係を設定した関係付けデータである。アシストマップは、操舵トルクｔｒが大きくなるにしたがって目標アシストトルクｔ＊が増加し、車速が低くなるにしたがって目標アシストトルクｔ＊が増加する特性を有している。尚、図３は、左方向の操舵時におけるアシストマップであって、右方向の操舵時におけるアシストマップは、左方向のものに対して操舵トルクｔｒと目標アシストトルクｔ＊の符号をそれぞれ反対（つまり負）にしたものとなる。
【００４１】
目標トルク演算部７１は、計算した目標アシストトルクｔ＊を目標電流演算部７２に出力する。目標電流演算部７２は、目標アシストトルクｔ＊を発生させるために必要な電流値である目標電流Ｉ＊を計算する。目標電流Ｉ＊は、目標アシストトルクｔ＊をトルク定数で除算することにより求められる。
【００４２】
目標トルク演算部７１は、計算した目標電流Ｉ＊を電流フィードバック制御部７３に出力する。電流フィードバック制御部７３は、目標電流Ｉ＊から電流センサ３１により検出されたモータ実電流Ｉｍを減算した偏差ΔＩを算出し、この偏差ΔＩを使ったＰＩ制御（比例積分制御）により、モータ実電流Ｉｍが目標電流Ｉ＊に追従するようにモータ２０に印加する目標電圧を表す電圧指令値Ｖ＊を計算する。電圧指令値Ｖ＊は、例えば、下記式により計算する。
Ｖ＊＝Ｋｐ・ΔＩ＋Ｋｉ・∫ΔＩ ｄｔ
ここでＫｐは、ＰＩ制御における比例項の制御ゲイン、Ｋｉは、ＰＩ制御における積分項の制御ゲインである。
【００４３】
電流フィードバック制御部７３は、計算した電圧指令値Ｖ＊を制御切替部６１に出力する。制御切替部６１は、正常時モータ制御量演算部７０と異常時モータ制御量演算部８０とから電圧指令値Ｖ＊を入力するように構成され、電流センサ異常検出部９１から出力される異常判定信号ＦfailＩが「０」のときに、正常時モータ制御量演算部７０から入力した電圧指令値Ｖ＊をそのままＰＷＭ制御部６２に出力し、電流センサ異常検出部９１から出力される異常判定信号ＦfailＩが「１」のときに、異常時モータ制御量演算部８０から入力した電圧指令値Ｖ＊をそのままＰＷＭ制御部６２に出力する。
【００４４】
ＰＷＭ制御部６２は、制御切替部６１から出力される電圧指令値Ｖ＊を入力し、電圧指令値Ｖ＊で表される電圧がモータ２０に印加されるようなデューティ比を設定したＰＷＭ（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）制御信号をスイッチ駆動回路３０に出力する。
【００４５】
スイッチ駆動回路３０は、入力したＰＷＭ制御信号を増幅してモータ駆動回路４０に出力する。これにより、電流センサ異常検出部９１から出力される異常判定信号ＦfailＩが「０」である場合には、正常時モータ制御量演算部７０にて計算された電圧指令値Ｖ＊に応じたデューティ比のパルス信号列がＰＷＭ制御信号としてモータ駆動回路４０に出力される。このＰＷＭ制御信号により、各スイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌのデューティ比が制御され、モータ２０の駆動電圧が電圧指令値Ｖ＊に調整される。こうして、モータ２０には、操舵操作方向に回転する向きに目標電流Ｉ＊が流れる。この結果、モータ２０は、目標アシストトルクｔ＊に等しいトルクを出力し、運転者の操舵操作をアシストする。
【００４６】
電流センサ異常検出部９１は、電流センサ３１により検出されるモータ実電流Ｉｍと、正常時モータ制御量演算部７０で計算される目標電流Ｉ＊とを入力し、モータ実電流Ｉｍと目標電流Ｉ＊とが所定期間にわたって大きく相違する場合に電流センサ３１が故障していると判定する。例えば、モータ実電流Ｉｍと目標電流Ｉ＊との偏差（｜Ｉｍ−Ｉ＊｜）を計算し、この偏差が予め設定された基準値よりも大きくなる連続時間が、予め設定された基準時間を超えた場合に、電流センサ３１が故障していると判定する。
【００４７】
電流センサ異常検出部９１は、電流センサ３１の異常を検出していない場合には、異常判定信号ＦfailＩを「０」に設定し、電流センサ３１の異常を検出した場合には、異常判定信号ＦfailＩを「１」に設定する。電流センサ異常検出部９１は、設定した異常判定信号ＦfailＩを、正常時モータ制御量演算部７０、異常時モータ制御量演算部８０、制御切替部６１、モータ異常検出部９２に出力する。正常時モータ制御量演算部７０は、異常判定信号ＦfailＩが「０」である場合に作動状態となり、異常判定信号ＦfailＩが「１」である場合に休止状態となる。また、異常時モータ制御量演算部８０は、異常判定信号ＦfailＩが「０」である場合に休止状態となり、異常判定信号ＦfailＩが「１」である場合に作動状態となる。
【００４８】
異常時モータ制御量演算部８０は、電流センサ３１に異常が検出されているとき、つまり、電流センサ異常検出部９１から出力される異常判定信号ＦfailＩが「１」であるとき、モータ２０の制御量を演算するブロックである。
【００４９】
異常時モータ制御量演算部８０は、目標トルク演算部７１と、目標電流演算部７２と、基本電圧演算部８１と、交流電圧信号生成部８２と、電圧値重畳部８３とを備えている。目標トルク演算部７１と目標電流演算部７２とは、正常時モータ制御量演算部７０と共通して設けられるものである。
【００５０】
基本電圧演算部８１は、目標電流演算部７２の出力する目標電流Ｉ＊を入力し、目標電流Ｉ＊に係数を乗じて、目標電流Ｉ＊に比例した基本電圧Ｖ０を計算する。計算された基本電圧Ｖ０は、モータ２０に印加する目標電圧の値を表しているが、後述するように重畳信号Ｖ１で補正されるため、最終的なモータ２０の制御量（電圧指令値Ｖ＊）を表すものではない。従って、ここでは、基本電圧演算部８１で計算された電圧を基本電圧Ｖ０と呼ぶ。基本電圧演算部８１は、計算した基本電圧Ｖ０を電圧値重畳部８３に出力する。
【００５１】
交流電圧信号生成部８２は、予め設定した周期で電圧値が変動する重畳信号Ｖ１を生成する。この重畳信号Ｖ１は、図４に示すように、周期Ｔで振幅（電圧値）が±Ａに変動する方形波状の交流電圧信号である。交流電圧信号生成部８２は、生成した重畳信号Ｖ１を電圧値重畳部８３に出力する。尚、重畳信号Ｖ１は、方形波に限るものでなく、例えば、正弦波、三角波などを用いてもよい。
【００５２】
電圧値重畳部８３は、基本電圧演算部８１の出力する基本電圧Ｖ０と、交流電圧信号生成部８２の出力する重畳信号Ｖ１とを入力し、基本電圧Ｖ０に重畳信号Ｖ１を加算した電圧値（Ｖ０＋Ｖ１）を計算する。この加算結果が、最終的な目標電圧、つまり、電圧指令値Ｖ＊となる。電圧値重畳部８３は、計算した電圧指令値Ｖ＊を制御切替部６１に出力する。
【００５３】
これにより、電流センサ異常検出部９１から出力される異常判定信号ＦfailＩが「１」である場合には、異常時モータ制御量演算部８０にて計算された電圧指令値Ｖ＊に応じたデューティ比のパルス信号列がＰＷＭ制御信号としてモータ駆動回路４０に出力される。このＰＷＭ制御信号により、各スイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌのデューティ比が制御され、モータ２０の駆動電圧が電圧指令値Ｖ＊に調整される。
【００５４】
異常時モータ制御量演算部８０にて計算された電圧指令値Ｖ＊にしたがってモータ２０が駆動制御された場合、モータ２０で発生するトルクが周期的（周期Ｔ）に変動する。つまり、重畳信号Ｖ１に応答したトルク変動が発生する。
【００５５】
モータ２０の通電路（モータ２０、モータ駆動回路４０、通電ライン４７ａ，４７ｂ）が正常である場合には、こうしたトルク変動が発生するが、モータ２０の通電路に異常が発生した場合、例えば、モータ２０自身の断線や短絡、あるいは、通電ライン４７ａ，４７ｂの断線や短絡、あるいは、モータ駆動回路４０のスイッチング素子Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌの断線や短絡といった異常が発生した場合には、こうしたトルク変動が発生しない。
【００５６】
モータ異常検出部９２は、こうした原理を利用して、モータ通電路の異常を検出する。モータ異常検出部９２は、電流センサ異常検出部９１の出力する異常判定信号ＦfailＩが「１」の場合、つまり、電流センサ３１の異常が検出されているときに作動する。
【００５７】
モータ異常検出部９２は、操舵トルクセンサ２１によって検出された操舵トルクｔｒと交流電圧信号生成部８２の出力する重畳信号Ｖ１とを入力し、操舵トルクｔｒにおける重畳信号Ｖ１に応答した振動の有無を判定する。尚、モータ異常検出部９２は、後述するように、操舵トルクセンサ２１に限らず、他のセンサから出力される検出信号を使ってモータ通電路の異常を判定することができる。従って、図２においては、センサの検出信号をＳにて示している。
【００５８】
図５は、電流センサ３１に異常が検出されているときのアシスト制御中におけるモータ２０に印加される電圧と、センサ検出値（例えば、操舵トルクｔｒ）との時間的変化を表す。モータ２０に印加される電圧は、図５の上段に示すにように、基本電圧Ｖ０に重畳信号Ｖ１を加算した方形波となる。従って、モータ２０の出力するトルクは振動する。これにより、センサ検出値は、図５の下段に示すように、トルク振動と同じ周期Ｔで振動する。
【００５９】
モータ異常検出部９２は、重畳信号Ｖ１が入力されている状態において、センサ検出値（例えば、操舵トルクｔｒ）の振動の大きさが、重畳信号Ｖ１の振幅や周期、機械系の特性に基づいて予め設定された基準値以上である場合に、モータ通電路が正常であると判定し、基準値未満である場合に、モータ通電路が異常であると判定する。
【００６０】
この場合、振動の大きさは、例えば、以下に示す種々の方法等で定義して求めることができる。
＜方法１＞ 重畳信号Ｖ１の周期Ｔよりも長い一定時間にわたってセンサ検出値の最大値と最小値とを求め、図６に示すように、そのセンサ検出値の最大値と最小値との差を振動の大きさと定義して求める。
【００６１】
＜方法２＞ 重畳信号Ｖ１の周期Ｔ、または、その整数倍の時間にわたって、センサ検出値をサンプリングし、図７に示すように、スペクトル分析により周期Ｔ（周波数１／Ｔ）における出力（スペクトル密度）を振動の大きさと定義して求める。
【００６２】
＜方法３＞ 図８に示すように、センサ検出値の谷から山に至る区間における勾配Ｇ１と、センサ検出値の山から谷に至る区間における勾配Ｇ２とを計算し、勾配Ｇ１と勾配Ｇ２との差に周期Ｔを乗算した値（（Ｇ１−Ｇ２）・Ｔ）を振動の大きさと定義して求める。
【００６３】
＜方法４＞ 図９に示すように、重畳信号Ｖ１の周期Ｔの信号を抽出することができるハイパスフィルタあるいはバンドパスフィルタでセンサ検出値を濾波し、フィルタ処理された後の信号の実行値あるいは振幅を振動の大きさと定義して求める。
【００６４】
モータ異常検出部９２は、図１０に示すモータ異常検出ルーチンを実行する。このモータ異常検出ルーチンは、電流センサ異常検出部９１から出力される異常判定信号ＦfailＩが「０」から「１」に変化すると起動し、所定の短い周期で繰り返される。
【００６５】
モータ異常検出部９２は、ステップＳ１１において、センサ（例えば、操舵トルクセンサ２１）により出力されるセンサ検出信号Ｓを読み込む。続いて、ステップＳ１２において、センサ検出値の振動の大きさＸを計算する。振動の大きさＸは、上述した方法等にて計算すればよい。続いて、ステップＳ１３において、振動の大きさＸが、予め設定された基準値Ｘref以上であるか否かを判断する。
【００６６】
モータ異常検出部９２は、振動の大きさＸが基準値Ｘref以上であれば（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１４において、異常判定信号ＦfailＭを「０」に設定する。この異常判定信号ＦfailＭは、「０」によりモータ通電路が正常であることを表し、「１」によりモータ通電路が異常であることを表す。
【００６７】
続いて、モータ異常検出部９２は、異常判定信号ＦfailＭを設定すると、ステップＳ１５において、異常判定信号ＦfailＭを異常時モータ制御量演算部８０とスイッチ駆動回路３０と電源リレースイッチ２３０と報知器３３とに出力する。
【００６８】
異常時モータ制御量演算部８０は、モータ異常検出部９２から出力された異常判定信号ＦfailＭが「０」である場合には、その演算処理を継続する。スイッチ駆動回路３０は、異常判定信号ＦfailＭが「０」である場合には、その信号増幅動作を継続する。また、電源リレースイッチ２３０は、異常判定信号ＦfailＭが「０」である場合には、オン状態を継続する。また、報知器３３は、異常判定信号ＦfailＭが「０」である場合には、報知動作を行わない。
【００６９】
モータ異常検出部９２は、ステップＳ１５において、異常判定信号ＦfailＭを出力すると、モータ異常検出ルーチンを一旦終了する。モータ異常検出部９２は、こうした処理を所定の短い周期で繰り返す。そして、ステップＳ１３において、振動の大きさＸが基準値Ｘref未満であると判断した場合には（Ｓ１３：Ｎｏ）、その処理をステップＳ１６に進めて、異常判定信号ＦfailＭを「１」に設定し、ステップＳ１５において、「１」に設定された異常判定信号ＦfailＭを異常時モータ制御量演算部８０とスイッチ駆動回路３０と電源リレースイッチ２３０と報知器３３とに出力してモータ異常検出ルーチンを終了する。この場合、モータ異常検出部９２は、モータ異常検出ルーチンを再開しない。
【００７０】
これにより、異常時モータ制御量演算部８０は、演算処理を終了し、スイッチ駆動回路３０は、信号増幅動作を終了する。また、電源リレースイッチ２３０は、オフ状態となる。従って、操舵アシストが停止される。また、報知器３３が作動を開始して、車両の乗員に対して異常である旨を報知する。
【００７１】
尚、異常判定信号ＦfailＭを「１」に設定するステップＳ１６の処理は、ステップＳ１３において、規定回数だけ連続して「Ｎｏ」と判断された場合に、実行するようにするとよい。これによれば、一時的なノイズ等による誤判定を防止することができる。また、報知器３３の作動は、電流センサ３１の異常が検出された段階、つまり、異常判定信号ＦfailＩが「１」となった段階から行うようにしてもよい。この場合、電流センサ３１の異常が検出された段階と、モータ通電路の異常までも検出された段階とで報知態様を切り替えるようにしてもよい。
【００７２】
以上説明した本実施形態の電動パワーステアリング装置１によれば、電流センサ３１が故障した場合には、正常時モータ制御量演算部７０に代えて異常時モータ制御量演算部８０がモータ制御量を演算する。この場合、電流フィードバック制御に代えて、フィードフォワード制御により操舵トルクｔｒに応じた基本電圧Ｖ０（モータ２０に印加すべき目標電圧）が計算され、この基本電圧Ｖ０に重畳電圧Ｖ１を加算した値が、最終的な目標電圧、つまり電圧指令値Ｖ＊として設定される。これにより、モータ２０でトルク振動が発生する。モータ異常検出部９２は、センサ検出値の振動の大きさ（この例では、操舵トルクセンサ２１により検出した操舵トルクｔｒの振動の大きさ）が基準値未満の場合に、モータ通電路に異常が発生していると判定する。
【００７３】
従って、本実施形態によれば、電流センサ３１が故障した場合であっても、操舵トルクｔｒに応じた所望の操舵アシストが得られるだけでなく、操舵アシスト中に、モータ通電路の断線、短絡といった異常を検出することができる。このため、電流センサ３１に加えてモータ通電路までも故障するという２重故障を確実に検出することができ、信頼性が向上する。また、２重故障を検出した場合には、操舵アシストを停止するためモータ駆動回路４０やモータ２０に与えるダメージを少なくすることができる。また、２重故障を検出して操舵アシストを停止した場合には、報知器３３を作動させて運転者に異常を知らせるため、運転者は適切に対応することができる。
【００７４】
＜変形例＞
上述した実施形態においては、モータ２０で発生するトルク振動を操舵トルクセンサ２１により検出してモータ通電路の異常を検出するようにしているが、操舵トルクセンサ２１に代えて、ステアリングシステムで使用される他のセンサを使用することもできる。
【００７５】
図１１は、他のセンサの配置を表した図である。例えば、車両挙動制御を行う車両においては、操舵ハンドル１１の中立位置からの回転角である操舵角θｈを検出する操舵角センサ２２をステアリングシャフト１２に備えている。このため、操舵アシスト用のモータ２０でトルク振動が発生すると、操舵角センサ２２の出力する検出信号の検出値が振動する。従って、操舵角センサ２２の検出値の振動の大きさに基づいて、モータ通電路の異常を検出することができる。また、操舵角θｈの変化する速度である操舵角速度を検出する機能を備えている車両の場合には、操舵角速度の検出値の振動の大きさに基づいて、モータ通電路の異常を検出することもできる。
【００７６】
また、舵角比を可変する舵角比可変装置２３を備えた車両においては、舵角比可変装置２３に設けられたセンサを使ってモータ通電路の異常を検出することもできる。舵角比可変装置２３は、図１１に示すように、操舵ハンドル１１と電動パワーステアリング装置１の減速ギヤ２５との間に設けられている。舵角比可変装置２３は、ステアリングシャフト１２の入力側である入力シャフト１２ａの下端部に一体回転するように接続されたケーシング２３ａを備えており、このケーシング２３ａにモータ２３ｂが固定されている。モータ２３ｂの出力軸は、ケーシング２３ａに回転可能に支持されていて、ステアリングシャフト１２の出力側である出力シャフト１２ｂに一体回転可能に接続されている。モータ２３ｂは、減速機構を内蔵していて、モータ２３ｂの回転が減速されて出力シャフト１２ｂに出力される。モータ２３ｂには、回転角センサ２３ｃが設けられている。回転角センサ２３ｃは、出力シャフト１２ｂのケーシング２３ａに対する相対角Δθに応じた検出信号を出力する。
【００７７】
入力シャフト１２ａには、操舵角θｈに応じた検出信号を出力する操舵角センサ２２が設けられている。舵角比可変装置２３は、図示しない舵角比ＥＣＵによるモータ２３ｂの制御により、操舵角θｈに応じて、入力シャフト１２ａの回転角度に対する出力シャフト１２ｂの回転角度の比が調整される。これにより、舵角比が目標舵角比に制御される。
【００７８】
こうした舵角比可変装置２３を備えたステアリングシステムにおいては、上述したように操舵アシスト用のモータ２０でトルク振動が発生すると、回転角センサ２３ｃの検出する相対角Δθを表す検出値が振動する。従って、この回転角センサ２３ｃの検出値の振動の大きさに基づいて、モータ通電路の異常を検出することができる。
【００７９】
また、また相対角Δθの変化する速度である回転角速度を検出する機能を備えているシステムであれば、回転角速度の検出値の振動の大きさに基づいて、モータ通電路の異常を検出することもできる。
【００８０】
また、舵角比可変装置２３のモータ２３ｂの端子間電圧Ｖを検出する電圧センサ２３ｄの検出値を使ってモータ通電路の異常を検出することもできる。モータ端子間電圧Ｖは、操舵アシスト用のモータ２０でトルク振動によりモータ２３ｂが回されると、その回転角速度に比例した大きさの逆起電力として現れる。従って、この逆起電力を検出することにより、検出値の振動の大きさに基づいて、モータ通電路の異常を検出することもできる。
【００８１】
また、図１１に示すように、操舵トルクセンサ２１が、トーションバー２１ｃの両端の絶対角度を検出する２つの角度センサ２１ａ，２１ｂ（例えば、レゾルバ）を備え、角度センサ２１ａで検出される角度θinと、角度センサ２１ｂで検出される角度θoutの差（θin−θout）から操舵トルクｔｒを検出する構成である場合には、角度センサ２１ａ，２１ｂの何れか一方の検出値の振動の大きさに基づいて、モータ通電路の異常を検出することもできる。この場合、操舵アシスト用のモータ２０に近い側（トーションバー２１ｃを介さない側）の角度センサ２１ｂの検出値の振動の大きさを検出することが好ましい。
【００８２】
上述した各種のセンサは、モータ２０でトルク振動が発生したときに、ステアリング機構１０の可動部における相対変位（角度）や相対速度（角速度）、または、それらに比例して変化する物理量を検出するものであるが、ステアリング機構１０に働く力（トルク）、または、その力に比例して変化する物理量を検出するようにしてもよい。
【００８３】
例えば、図１１に示すように、タイロッド１７などのステアリングリンクに荷重センサ２４を備えた車両においては、その荷重センサ２４を利用することができる。この荷重センサ２４は、軸方向に働く荷重Ｆａを表す検出信号を出力する。このため、モータ２０でトルク振動が発生したときに、荷重センサ２４の検出値も振動する。従って、荷重センサ２４の検出値の振動の大きさに基づいて、モータ通電路の異常を検出することができる。
【００８４】
また、例えば、図１１に示すように、ハブベアリング２７に荷重センサ２６を備えた車両においては、この荷重センサ２６を利用することができる。この荷重センサ２６は、軸方向に働く荷重Ｆｂを表す検出信号を出力する。このため、モータ２０でトルク振動が発生したときに、荷重センサ２６の検出値も振動する。従って、荷重センサ２６の検出値の振動の大きさに基づいて、モータ通電路の異常を検出することができる。
【００８５】
また、例えば、上述した舵角比可変装置２３を備えた車両において、舵角比調整用のモータ２３ｂに流れる電流Ｉを検出する電流センサ２３ｅを備えている場合には、その電流センサを利用することができる。モータ２３ｂは、トルクに比例した電流が流れる。従って、操舵アシスト用のモータ２０がトルク振動を発生したときに、舵角比可変装置２３においては、モータ２３ｂが舵角比を調整するように駆動制御され、モータ２３ｂに流れる電流の検出値が振動する。従って、電流センサ２３ｅの検出値の振動の大きさに基づいて、モータ通電路の異常を検出することができる。
【００８６】
尚、図１１は、これらのセンサを説明するために、センサや舵角比可変装置２３を全て備えたように記載されているが、これらのうちの１つを備えたものであればよい。また、位置関係においても、変更することができる。例えば、操舵トルクセンサ２１と舵角比可変装置２３とのステアリングシャフト１２上における位置関係は逆にすることもできる。また、操舵角センサ２２については、ステアリングシャフト１２上であれば、どこに設けてもよい。
【００８７】
以上、本実施形態および変形例の電動パワーステアリング装置１について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００８８】
例えば、本実施形態では、正常時モータ制御量演算部７０は、電流センサ３１により検出されたモータ実電流Ｉｍと目標電流Ｉ＊とに基づく電流フィードバック制御を行うが、更に、この電流フィードバック制御に補償制御を加味したものであってもよい。例えば、目標電流演算部７２と電流フィードバック制御部７３との間にフィルタ処理部を設け、フィルタ処理部にて目標電流Ｉｍの位相を調整するようにしてもよい。また、電流フィードバック制御部７３と並列にフィードフォワード制御部を設け、フィードフォワード制御部で目標電流Ｉ＊に対するフィードフォワード電圧指令値成分Ｖｆｆを演算するとともに、電流フィードバック制御部７３でモータ実電流Ｉｍと目標電流Ｉ＊との偏差ΔＩに基づくフィードバック電圧指令値成分Ｖｆｂを演算し、フィードフォワード電圧指令値成分Ｖｆｆとフィードバック電圧指令値成分Ｖｆｂとを加算して最終的な電圧指令値Ｖ＊（＝Ｖｆｆ＋Ｖｆｂ）を求めるようにしてもよい。
【００８９】
また、正常時モータ制御量演算部７０は、電流フィードバック制御を行わずに、フィードフォワード制御により電圧指令値Ｖ＊を演算する構成を採用することもできる。例えば、モータ２０に印加される電圧を検出し、このモータ実電圧とモータ実電流Ｉｍとから、オブザーバでモータ２０に発生する誘起電圧を推定する誘起電圧推定部を設ける。また、目標電流演算部７２の後段に、目標電流Ｉ＊をインダクタンス分の位相遅れ補償を行うフィルタ処理部を設ける。そして、位相補償した目標電流Ｉ＊から基本電圧を演算し、この基本電圧に推定誘起電圧を加算することにより電圧指令値Ｖ＊を演算する。この構成においては、誘起電圧をモータ実電圧とモータ実電流とで推定しているため、電流フィードバック制御をする必要がなく、フィードフォワードにて電圧指令値Ｖ＊を演算することができる。
【００９０】
例えば、本実施形態では、モータ２０の発生するトルクをステアリングシャフト１２に付与するコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置１について説明したが、モータの発生するトルクをラックバー１４に付与するラックアシスト式の電動パワーステアリング装置であってもよい。
【００９１】
また、本実施形態では、ブラシ付モータ２０をＨブリッジ回路４０にて駆動する方式の電動パワーステアリング装置１について説明したが、ブラシレスモータを３相インバータ回路にて駆動する方式の電動パワーステアリング装置であってもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１…電動パワーステアリング装置、１０…ステアリング機構、１１…操舵ハンドル、１２…ステアリングシャフト、２０…モータ、２１…操舵トルクセンサ、２１ａ，２１ｂ…角度センサ、２１ｃ…トーションバー、２２…操舵角センサ、２３…舵角比可変装置、２３ｂ…モータ、２３ｃ…回転角センサ、２３ｄ…電圧センサ、２３ｅ…電流センサ、２４，２６…荷重センサ、３０…スイッチ駆動回路、３１…電流センサ、３３…報知器、３４…車速センサ、４０…モータ駆動回路、５０…電子制御回路、６０…マイコン、６１…制御切替部、７０…正常時モータ制御量演算部、７１…目標トルク演算部、７２…目標電流演算部、７３…電流フィードバック制御部、８０…異常時モータ制御量演算部、８１…基本電圧演算部、８２…交流電圧信号生成部、８３…電圧値重畳部、９１…電流センサ異常検出部、９２…モータ異常検出部、１００…電子制御ユニット、ＦfailＭ…異常判定信号、ＦfailＩ…異常判定信号、Ｑ１Ｈ，Ｑ２Ｈ，Ｑ１Ｌ，Ｑ２Ｌ…スイッチング素子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵ハンドルからステアリングシャフトに入力された操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生するためのモータと、
前記モータに流れる電流を検出するモータ電流検出手段と、
前記モータ電流検出手段の異常を検出する異常検出手段と、
前記モータ電流検出手段の異常が検出されていない場合に、前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに応じて設定される目標電流と、前記モータ電流検出手段により検出された電流とに基づいて、前記検出された電流が前記目標電流に追従するように前記モータを駆動制御する正常時モータ制御手段と、
前記モータ電流検出手段の異常が検出されている場合に、前記正常時モータ制御手段に代わって、前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに応じて設定される目標電圧に基づいて、前記目標電圧が前記モータに印加されるように前記モータを駆動制御する異常時モータ制御手段と
を備えた電動パワーステアリング装置において、
前記操舵トルクに応じて設定される目標電圧に、予め設定された周期で電圧が変化する交流電圧を重畳した電圧を、前記異常時モータ制御手段が前記モータを駆動制御するための目標電圧に設定する異常時目標電圧設定手段と、
前記異常時モータ制御手段が、前記異常時目標電圧設定手段により設定された目標電圧にしたがって前記モータを駆動制御しているときに、前記交流電圧の重畳に応答して振動する物理量を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段により検出された前記交流電圧の重畳に応答して振動する物理量が基準値未満である場合、前記モータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定するモータ異常検出手段と
を備えた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】
前記モータ異常検出手段により前記モータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定された場合、前記異常時モータ制御手段による前記モータの駆動制御を停止させる駆動停止手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記振動検出手段は、操舵角あるいは操舵角速度に応じた信号を出力するセンサの検出値の振動を検出し、
前記モータ異常検出手段は、前記センサの検出値の振動の大きさが基準値未満である場合、前記モータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定することを特徴とする請求項１または２記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記振動検出手段は、前記ステアリング機構に働く力に応じた信号を出力するセンサの検出値の振動を検出し、
前記モータ異常検出手段は、前記センサの検出値の振動の大きさが基準値未満である場合、前記モータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定することを特徴とする請求項１または２記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１】
操舵ハンドルからステアリングシャフトに入力された操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生するためのモータと、
前記モータに流れる電流を検出するモータ電流検出手段と、
前記モータ電流検出手段の異常を検出する異常検出手段と、
前記モータ電流検出手段の異常が検出されていない場合に、前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに応じて設定される目標電流と、前記モータ電流検出手段により検出された電流とに基づいて、前記検出された電流が前記目標電流に追従するように前記モータを駆動制御する正常時モータ制御手段と、
前記モータ電流検出手段の異常が検出されている場合に、前記正常時モータ制御手段に代わって、前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに応じて設定される目標電圧に基づいて、前記目標電圧が前記モータに印加されるように前記モータを駆動制御する異常時モータ制御手段と
を備えた電動パワーステアリング装置において、
前記操舵トルクに応じて設定される目標電圧に、予め設定された周期で電圧が変化する交流電圧を重畳した電圧を、前記異常時モータ制御手段が前記モータを駆動制御するための目標電圧に設定する異常時目標電圧設定手段と、
前記異常時モータ制御手段が、前記異常時目標電圧設定手段により設定された目標電圧にしたがって前記モータを駆動制御しているときに、前記交流電圧の重畳に応答して振動する物理量を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段により検出された前記交流電圧の重畳に応答して振動する物理量が基準値未満である場合、前記モータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定するモータ異常検出手段と
を備えた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】
前記モータ異常検出手段により前記モータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定された場合、前記異常時モータ制御手段による前記モータの駆動制御を停止させる駆動停止手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記振動検出手段は、操舵角あるいは操舵角速度に応じた信号を出力するセンサの検出値の振動を検出し、
前記モータ異常検出手段は、前記センサの検出値の振動の大きさが基準値未満である場合、前記モータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定することを特徴とする請求項１または２記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記振動検出手段は、前記ステアリング機構に働く力に応じた信号を出力するセンサの検出値の振動を検出し、
前記モータ異常検出手段は、前記センサの検出値の振動の大きさが基準値未満である場合、前記モータを含めたモータ通電路に異常が発生していると判定することを特徴とする請求項１または２記載の電動パワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２１８６４６（Ｐ２０１２−２１８６４６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８８４６７（Ｐ２０１１−８８４６７）
【出願日】平成２３年４月１２日（２０１１．４．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１２日（２０１１．４．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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