JP4675886B2 - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や車両の操舵系にモータによる操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特にステアリングシャフトの操舵角を検出する操舵角センサの異常を検出できるようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。

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１２に示し、図を参照して、その構成について説明する。

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で検出されたトルク値Ｔ、図示しない車速センサで検出された車速Ｖ、モータの回転位置を検出する位置検出センサ１１０で検出されたモータの回転角度、更に減速ギア１０３に取り付けられた操舵角センサ１１２で検出された操舵角θｓ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。
そして、検出された操舵角は、車輌の姿勢制御に使用されたり、電動パワーステアリング装置の制御などに使用されたりする。従って、操舵角センサが異常になった場合、当該センサで検出される誤った操舵角を用いて制御することは好ましくないので、当該操舵角センサの異常を早急に検出する必要がある。操舵角センサを二重系にすることが考えられるがコストが高くなる問題もあり、色々な異常検出手段が考案されてきた。

下記特許文献１に開示されている操舵角センサの異常検出手段は、モータの端子電圧とモータ電流から推定した操舵角と操舵角センサ１１２で検出された操舵角とを比較して操舵角センサの異常を検出している。

また、下記特許文献２に開示されているものは、操舵角センサ１１２で検出された操舵角と、モータの回転位置を検出する位置検出センサ１１０で検出されたモータの回転角度から推定される操舵角とを比較して操舵角センサの異常を検出している。
特開２００２−１０４２１１号公報 特開２００３−２５２２２８号公報

しかし、モータの端子電圧とモータ電流から推定した操舵角では、精度良く操舵角を検出することが困難であり、また、モータの位置検出センサを用いて操舵角を精度良く検出するためには、位置検出センサとしてレゾルバなどの高価な位置検出センサを用いる必要があるなどの問題がある。
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、安価なモータの位置検出センサを用いて精度良く相対舵角を推定して、操舵角センサの異常を検出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。

本発明は、ステアリングシャフトの操舵角を検出する操舵角センサを備え、車両の操舵系にモータによる操舵補助力を付与するように制御されるに関するものであり、本発明の上記目的は、前記モータの回転位置に応じて２値出力する複数の位置検出センサと、前記位置検出センサの２値出力から前記ステアリングシャフトの相対舵角を検出する相対舵角検出手段と、前記操舵角の変化量と前記相対舵角の変化量との差が所定値より大きい場合に前記操舵角センサ、又は前記相対舵角検出手段が異常であると判定して異常信号を出力する異常判定手段と、前記相対舵角の異常を判定する自己診断手段とを備え、前記異常判定手段が異常信号を出力し、且つ前記自己診断手段が正常と判定した場合に、前記操舵角センサが異常であると判定することによって達成される。

また、本発明の上記目的は、前記操舵角センサからの操舵角の入力を遮断する操舵角遮断手段を備えるとともに、前記異常判定手段が異常信号を出力した場合、前記操舵角遮断手段によって前記操舵角センサから出力される操舵角の入力を遮断し、前記操舵角を用いずに前記モータを制御することによって効果的に達成される。

本発明は、安価なモータの位置検出センサを用いて相対的な操舵角である相対舵角を推定する相対舵角推定部分と、操舵角センサから検出された操舵角と前記推定された相対舵角とを比較して異常を判定する異常判定部分とから構成されている。
まず、前半の安価なモータの位置検出センサを用いて相対的な操舵角である相対舵角を推定する相対舵角推定部分の理論について説明し、その後で本発明の実施例について説明する。
なお、相対舵角推定部分は、さらに、２値出力する位置検出センサの異常を自己判定する自己診断手段に関する部分と、位置検出センサを用いて相対的な操舵角である相対舵角を推定する部分に分かれている。
よって、２値出力する位置検出センサの異常を判定する自己診断手段の検出原理を先に説明し、その後で、位置検出センサの出力を用いて相対舵角を推定する原理について説明する。

モータ１０８のロータの位置を検出する位置検出センサとして、ホールセンサＨＳ１、ＨＳ２，ＨＳ３の３個がモータ１０８のステータに配されて、ロータの位置を検出する場合の原理を以下説明する。２値出力する位置検出センサの一例として取り上げたホールセンサは、一般的に安価な部品として手に入れることができる。３個のホールセンサＨＳ１，ＨＳ２，ＨＳ３がモータ１０８のステータに１２０度毎の等間隔で配置されている場合の２値出力の関係を図１に示す。ＨＳ１の出力が「０」から「１」へ、或いは「１」から「０」へ１８０度毎に変化する。ＨＳ２の出力は、ＨＳ１の出力に１２０度位相ずれた状態で「０」から「１」へ、或いは「１」から「０」へ１８０度毎に変化する。また、ＨＳ３の出力は、ＨＳ１とは２４０度、ＨＳ２とは１２０度位相がずれた状態で「０」から「１」へ、或いは「１」から「０」へ１８０度毎に変化する。

ここで、ＨＳ１，ＨＳ２，ＨＳ３の出力値を入力とする状態関数を定める。この状態関数は、その出力値がモータの回転位置と重複することなく一対一の関係となるものである。その一例として数１の式を状態関数として利用する。
（数１）
Ｓ＝４・［ＨＳ３］＋２・［ＨＳ２］＋［ＨＳ１］
＝２^２・［ＨＳ３］＋２^１・［ＨＳ２］＋２^０・［ＨＳ１］
ここで［ＨＳ１］、［ＨＳ２］、［ＨＳ３］は、それぞれＨＳ１，ＨＳ２，ＨＳ３の出力値で「０」または「１」のどちらかの値をとる。状態関数Ｓは数１の式に限定されるものではなく、状態関数Ｓはその出力値Ｓ_ｎ（以下、状態値Ｓ_ｎと記す。）がモータの回転位置と重複することなく一対一の関係となるものであれば別の関数を用いても良い。

図１において、数１の状態関数Ｓの計算結果を示してある。図１から判明するようにモータのロータの６０度毎の位置と状態値Ｓ_ｎの値の関係は一対一に関係づけられていることがわかる。図１において、左側に移動する、例えば、Ｓ_ｎの値が５から４へ，４から６へ移動する方向を反時計回り回転（以下ＣＣＷと記す。）とする。逆に、右に移動する、例えば、Ｓ_ｎの値が５から１へ、１から３へ移動する方向を時計回り回転（以下ＣＷと記す。）とする。

各ＨＳの出力値と状態関数Ｓの出力値である状態値Ｓ_ｎとの関係を図にしたのが図２である。図２において、状態値Ｓ_ｎが「０」および「７」は回転位置としては定義づけられていないが、状態関数Ｓの出力値として存在し得るので表記しておく。具体的には、ホールセンサの１個が故障して、その出力が常時「０」或いは「１」の場合に状態値Ｓ_ｎとして「０」や「７」が存在する。

また、図３は回転方向であるＣＷやＣＣＷと状態値Ｓ_ｎの出力値との関係を分かり易くするための図で、モータの回転方向と状態値Ｓ_ｎとの値の関係を表示してある。図３から判明することは、ある状態値Ｓ_ｎから別の状態値Ｓ_ｎ＋１へ移動する関係は決定されている。例えば、状態値Ｓが「１」の場合、ＣＷの方向なら、次は必ず「３」へ移動し、ＣＣＷ方向であれば、「５」へ移動する。よって、状態値Ｓが「１」から、次に、「２」や「４」や「６」へ直接移動することはありえず、異常と見なされる。

そこで、ある時点から、次の時点に変化した時の状態値Ｓ_ｎの変化の関係を図４に示す。ある時点の状態関数Ｓの出力値である状態値Ｓ_ｎ−１と次の状態値Ｓ_ｎの関係を表わしている。図４において、ある時点の状態値Ｓ_ｎ−１の値が「１」で、次の状態値Ｓ_ｎが「３」であれば、ＣＷ方向の回転なので図４において、Ｓ_ｎ−１とＳ_ｎとの交点の位置にはＣＷと表示してある。次の状態値Ｓ_ｎが「５」であれば、ＣＣＷ方向の回転なのでＳ_ｎ−１とＳ_ｎとの交点の位置にはＣＣＷと表示してある。ここで、Ｓ_ｎ−１が「１」でＳ_ｎが「１」であれば、それは回転せず、同じ位置に止まっていた回転停止を意味するのでＳ_ｎ−１とＳ_ｎとの交点の位置には「０」と表示してある。なお、Ｓ_ｎ−１が「１」でＳ_ｎが「２」、「４」、「６」であれば、それは異常（Error）なので「Ｅ」と表示する。

ホールセンサの故障まで考えると状態値Ｓ_ｎは「０」および「７」も存在するので図５が全てのケースを表示するものといえる。よって、ホールセンサの異常を前提とする状態値Ｓ_ｎ−１，Ｓ_ｎが「０」または「７」との交点はすべて「Ｅ」が表示されている。
この図５の意味するところは、ある時点の状態値Ｓ_ｎ−１と次の時点の状態値Ｓ_ｎとが判明すれば、モータの回転方向および検出異常が即座に判定することができることがわかる。この関係を数２のように定義する。
（数２）
Ｘ＝Ｔ［Ｓ_ｎ−１］［Ｓ_ｎ］
数２の式の意味するところは、ある時点の状態値Ｓ_ｎ−１と、次の時点の状態値Ｓ_ｎが判明すると図５の表の関係から、ＣＷ方向の回転、ＣＣＷ方向の回転、回転停止（０）、検出異常（Ｅ）の関係がわかるので、出力値Ｘの値としてＣＷ方向回転は「１」、ＣＣＷ方向回転は「−１」、回転停止は「０」、検出異常Ｅは「１２７」として出力することにする。よって、この出力Ｘを見れば、モータの回転方向、および検出異常（自己診断において異常を意味する）が同時に即座に判明する。以上の説明が、相対舵角推定部分の自己診断手段の検出原理の説明である。

次に、相対舵角推定部分の残り半分である相対舵角の検出原理について以下説明する。図５から判明することは、検出異常でない場合、モータがＣＷ方向の回転、或いはＣＣＷ方向の回転、或いは回転停止であることが即座に判明する。そこで、数２で定義した出力Ｘの値は、ＣＷ方向の回転を「１」として出力し、ＣＣＷ方向の回転を「−１」として出力し、回転停止状態を「０」として出力する。３個のホールセンサを１２０度で等間隔に配すれば、「１」が６０度相当の量を意味している。なお、この１２０度、６０度などの角度は電気角を意味しており、以下角度は電気角表示である。

よって、ある時点の状態値Ｓ_ｎ−１から次の時点の状態値Ｓ_ｎの関係が「１」であれば、ＣＷ方向に６０度回転し、次にＳ_ｎからＳ_ｎ＋１への変化のときの関係も「１」であれば、さらに６０度ＣＷ方向に回転したことがわかる。逆にある時点の状態値Ｓ_ｎ−１から次の時点の状態値Ｓ_ｎの関係が「−１」であればＣＣＷ方向に６０度回転していることがわかる。また、ある時点の状態値Ｓ_ｎ−１から次の時点の状態値Ｓ_ｎの関係が「０」であれば、回転せず停止していることを意味する。よって、図５の関係から、ＣＷ方向回転、ＣＣＷ方向回転、停止を意味する「１」、「−１」、「０」である出力値Ｘを前の状態値に加算して、加算結果を積算すれば相対的なモータの回転位置が分かる。つまり、数３のようにして加算して加算結果をしておけば良い。
（数３）
Ｃ_ｎｔ＝Ｃ_ｎｔ＋Ｘ
である。つまり、前の加算結果Ｃ_ｎｔに出力値Ｘを加算した結果を新しい加算結果Ｃ_ｎｔとすれば、加算した結果が積算され、相対的なモータの回転角度が算出できる。

次に、モータの回転度数からハンドル舵角Ａ_ｎを算出できる。なお、このハンドル舵角Ａ_ｎはステアリングシャフトの相対舵角ＲＡ（以下ハンドル相対舵角ＲＡと記す）を算出するために利用するための舵角である。
まず、ハンドル舵角Ａ_ｎを算出する。ハンドル舵角Ａ_ｎを算出するためには、ウォームのギア比なども考慮する必要がある。この関係は電動パワーステアリング装置によって異なるが、例えば３相４極モータの場合、数４の様に表わされる。
（数４）
Ａ_ｎ＝Ｋ・Ｃ_ｎｔ＋Ｔ_ｎ／Ｋｔ
である。
ここで、Ｋ＝６０度／２／Ｇである。Ｇはウォームギアのギア比である。また、第２項のＴ_ｎ／Ｋｔはトーションバーのねじれ角度であり、そのねじれ角度も考慮して加算したものである。なお、Ｔ_ｎは、状態値Ｓ_ｎと同時期に検出されるトルク値で、Ｋｔはバネ定数である。

つぎに、ハンドル相対舵角ＲＡを算出する。
まず、ハンドル相対舵角ＲＡは数５として算出できる。
（数５）
ＲＡ＝Ａ_ｎ−Ａ_ｎ−ｍ
である。ここで、Ａ_ｎはある時点のハンドル舵角で、Ａ_ｎ−ｍはｍステップ前のハンドル舵角である。相対舵角なのでＡ_ｎやＡ_ｎ−ｍの舵角が絶対的な意味で正確である必要はない。
なお、ハンドル操舵速度Ｖｈも算出する。
つまり、ハンドル操舵速度Ｖｈを算出する場合、ｍステップ変化するときに要した時間ｔ_ｍは分かっているので、ハンドル相対舵角ＲＡおよび時間ｔ_ｍを用いて数６の式を実行すれば良い。
（数６）
Ｖｈ＝ＲＡ／ｔ_ｍ
ここで、ｔ_ｍを例えば１００ｍｓのような時間に設定しておけば数６から直接ハンドル操舵速度Ｖｈが算出できる。
以上が、回転方向検出の異常（自己診断）および回転方向検出が正常時の回転方向を同時に検出できる理論的な説明、及びハンドル相対舵角ＲＡ（ステアリングシャフトの相対舵角ＲＡ）算出の理論的な説明である。

次に、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。
実施例においても、ホールセンサを用いて相対舵角を推定する部分と、操舵角センサで検出された操舵角（絶対舵角）と推定算出された相対舵角とを比較して異常を判定する部分に分けて説明する。

まず、ホールセンサを用いて相対舵角を推定する部分及び自己診断手段について図を参照して説明する。なお、以下に説明する制御処理は所定時間毎に処理される。そして、所定時間は、ある状態であるｎステップから次の状態の（ｎ＋１）ステップまでの１ステップに要する時間である。この所定時間はコントロールユニットのＣＰＵの性能や検出センサの検出速度などを総合的に考えて決定される。

図６は、自己診断手段Ｂ及び相対舵角検出手段Ａに関する制御ブロック図である。
自己診断手段Ｂは、ホールセンサの出力ＨＳ１，ＨＳ２，ＨＳ３を入力として、回転方向検出の異常(自己診断)および回転方向検出が正常時の回転方向を同時に検出している。
自己診断手段Ｂの構成は、モータに配されたホールセンサＨＳ１，ＨＳ２，ＨＳ３と、それらの出力を入力とする状態関数計算手段１１と、状態関数計算手段１１の出力を入力とする判定手段１２で構成される。判定手段１２は、さらに、記憶手段１２−１と判定テーブル１２−２から構成されている。記憶手段１２−１は状態関数計算手段１１の出力である状態値Ｓ_ｎを記憶するとともに、１ステップ前の状態値Ｓ_ｎ−１を判定テーブル１２−２へ出力する構成となっている。判定テーブル１２−２は状態値Ｓ_ｎとＳ_ｎ−１とを入力として判定値Ｘを出力する構成となっている。なお、判定テーブル１２−２は図５に示す回転方向および回転方向検出異常の判定をするテーブルである。

このような自己診断手段Ｂの構成において、その動作を図７のフローチャートを参照して説明する。位置検出センサであるホールセンサＨＳ１，ＨＳ２，ＨＳ３はモータの回転位置に対応して２値出力である「０」または「１」を出力する。ホールセンサの出力［ＨＳ１］、［ＨＳ２］、［ＨＳ３］は、状態関数計算手段１１に入力される（ステップS１）。
この状態関数計算手段１１で、数１の式であるＳ_ｎ＝４・［ＨＳ３］＋２・［ＨＳ２］＋［ＨＳ１］が計算される。この計算結果である状態値Ｓ_ｎは、判定手段１２に入力される（ステップS２）。この状態関数の計算は所定時間毎に実行される。
判定手段１２に入力された状態値Ｓ_ｎは記憶手段１２−１と判定テーブル１２−２に入力される。まず、記憶手段１２−１は、状態値Ｓ_ｎを記憶する（ステップS３）。そして記憶手段１２−１は、処理ステップの１ステップ前の状態値Ｓ_ｎ−１を判定テーブル１２−２へ出力する（ステップS４）。
そして、判定テーブル１２−２には前記所定時間を介して前後する状態関数の出力値である状態値Ｓ_ｎとＳ_ｎ−１が入力される（ステップS５）。判定テーブル１２−２は状態値Ｓ_ｎと状態値Ｓ_ｎ−１との関係を直ちに判定する。例えば、状態値Ｓ_ｎが「１」で状態値Ｓ_ｎ−１が「３」であれば、ＣＣＷ方向の回転であり、状態値Ｓ_ｎが「１」で状態値Ｓ_ｎ−１が「５」であれば、ＣＷ方向の回転である。状態値Ｓ_ｎが「１」で状態値Ｓ_ｎ−１が「１」であれば、回転せず回転停止の状態である。状態値Ｓ_ｎが「１」で状態値Ｓ_ｎ−１が「６」であれば、回転検出が異常である。
判定テーブル１２−２の出力としては数２の式の出力Ｘの値として出力される。つまり、ＣＷ回転なら「１」、ＣＣＷ回転なら「−１」、回転停止なら「０」、回転検出の異常なら「Ｅ」或いは「１２７」で出力される（ステップS６）。

モータの回転方向の検出および回転方向の検出異常を、テーブルを使用することで条件文を使用することなく、同時に検出できる。なお、自己診断検出異常出力Ｅが出力された場合、即ち自己診断手段Ｂによってモータ回転方向が異常と判定された結果は、後述する操舵角センサの正常を特定するときに利用される。逆に、自己診断検出異常出力Ｅが出力されない場合、即ち自己診断手段Ｂによってモータ回転方向が正常と判定された結果は、操舵角センサの異常を特定するときに利用される。

次にハンドル相対舵角ＲＡ算出の実施例について、図６の制御ブロック図及び図８、図９のフローチャートを参照して説明する。
まず、相対舵角検出手段Ａは、図６に示すように、状態関数計算手段１１と判定手段１２とからなる自己診断手段Ｂ及び相対舵角カウンタ１３、相対舵角算出手段１４とから構成される。つまり、自己診断手段Ｂからは、検出異常出力Ｅの他に、回転方向を示すＣＷ，ＣＣＷ，停止の各状態信号が出力される。これらの回転方向を示す信号（ＣＷ，ＣＣＷ，停止）が相対舵角カウンタ１３に入力され、ハンドル舵角Ａ_ｎが出力される。次に、ハンドル舵角Ａ_ｎは、相対舵角算出手段１４に入力され、ハンドル相対舵角ＲＡが出力される。

まず、相対舵角カウンタ１３でハンドル舵角Ａ_ｎを算出する手順を図８のフローチャートを参照して説明する。最初に、モータの回転方向であるＣＷ回転、ＣＣＷ回転、回転停止を数値化する。本実施例では、判定テーブル１２−２は回転方向の検出と数値化を同時に実施しており、ＣＷ回転、ＣＣＷ回転、回転停止はそれぞれ「１」、「−１」、「０」と数値化される。つまり、Ｘは「１」、「−１」、「０」のいずれかの値をとる（ステップS１１）。次に、数値Ｘを所定時間毎に、つまり、ステップ毎に加算し続け、積算値Ｃ_ｎｔを算出する。つまり、Ｃ_ｎｔ＝Ｃ_ｎｔ＋Ｘの式を実行して、その結果、Ｘが積算され積算値Ｃ_ｎｔが算出される（ステップS１２）。

つぎに、数４で定義された式Ａ_ｎ＝Ｋ・Ｃ_ｎｔ＋Ｔ_ｎ／Ｋｔに基づいてハンドル舵角Ａ_ｎが算出される（ステップS１３）。なお、トルクＴ_ｎはｎステップでのトルク値である。最後にカウンタとしてｎステップを終了して（ｎ＋１）ステップに対応するカウントをする（ステップS１４）。以上が、相対舵角カウンタ１３の動作である。
次に、ハンドル相対舵角ＲＡを求める。ハンドル相対舵角ＲＡは相対舵角算出手段１４で算出される。相対舵角算出手段１４では、図９のフローチャートにおいて、数５の式を実行する。つまり、ハンドル相対舵角ＲＡについては、現在のｎステップの舵角Ａ_ｎからｍステップ前の舵角Ａ_ｎ−ｍを減算すればハンドル相対舵角ＲＡが算出される。（ステップS２１）。
なお、算出されたハンドル相対舵角ＲＡをｍステップに要した時間ｔ_ｍで割り算すればハンドル操舵速度Ｖｈが算出される（ステップS２２）。以上が、ホールセンサを用いて相対舵角を推定する部分についての実施例である。

次に、操舵角センサ１１２で検出された操舵角θｓ（絶対舵角）と上述したような方法で推定されたハンドル相対舵角ＲＡとを用いて操舵角センサの異常を判定する部分の実施例について図１０の制御ブロック図及び図１１のフローチャートを参照して説明する。
最初に、異常判定の判定原理について説明してから、その後で、図１０及び図１１を参照して実施例について説明する。ここで、異常判定手段Ｃの入力である操舵角θｓの変化量Δθｓは、操舵角センサ１１２が初期値として読み込んだ値θｓ０からの変化量である。即ち、数７の関係式が成立する。
（数７）
Δθｓ＝θｓ−θｓ０
同じように、異常判定手段Ｃのもうひとつの入力である相対舵角の変化量ΔＲＡは、ハンドル相対舵角ＲＡの初期値として読み込んだ値ＲＡ０からの変化量である。即ち、数８の関係式が成立する。
（数８）
ΔＲＡ＝ＲＡ−ＲＡ０
もし、操舵角センサ１１２で検出された絶対舵角である操舵角θｓが正常に検出され、そして、相対舵角検出手段Ａで推定された相対舵角であるハンドル相対舵角ＲＡが正常に算出されているならば、Δθｓ＝ΔＲＡである。操舵角θｓ又はハンドル相対舵角ＲＡのどちらかが異常であるならば、Δθｓ＝ΔＲＡは成立しない。しかし、操舵角センサの検出誤差や相対舵角の算出誤差を考慮すると、数９に示すように、変化量Δθｓと変化量ΔＲＡとの差分である｜Δθｓ−ΔＲＡ｜が所定値Δθｔｈより大きいか否かを判定することにより、操舵角センサが検出した操舵角θｓ、又は算出した相対舵角ＲＡのどちらかが異常であることが判明する。
（数９）
｜Δθｓ−ΔＲＡ｜＞Δθｔｈ
さらに、自己診断手段Ｂによって相対舵角ＲＡの算出に異常があることが自己診断できるので、数９による判定結果に、この自己診断結果を加味すれば、操舵角センサ１１２の異常を判定できる。以上が、異常判定の判定原理である。

図１０及び図１１を参照して、実施例について説明する。異常判定手段Ｃは、減算手段２０、絶対値手段２１、所定値設定手段２２及び比較手段２３から構成されている。
図１０において、操舵角センサ１１２で検出された絶対舵角である操舵角θｓの変化量Δθｓ、及び相対舵角算出手段１４で算出されたハンドル相対舵角ＲＡの変化量（相対舵角）ΔＲＡが、減算手段２０に入力され、その差である（Δθｓ−ΔＲＡ）が算出され、絶対値手段２１で、その絶対値｜Δθｓ−ΔＲＡ｜が算出される。
次に、比較手段２３において、所定値設定手段２２で設定された所定値Δθｔｈと、絶対値手段２１の出力である絶対値｜Δθｓ−ΔＲＡ｜との大きさが比較され、絶対値｜Δθｓ−ΔＲＡ｜が所定値Δθｔｈより小さければ、操舵角θｓもハンドル相対舵角ＲＡも正常であると判定される。反対に、絶対値｜Δθｓ−ΔＲＡ｜が所定値Δθｔｈより大きければ、操舵角θｓ又はハンドル相対舵角ＲＡのどちらかが異常と判定され、異常信号（ＥＲ）が出力される。
さらに、自己診断手段Ｂが出力する自己診断検出異常の信号（Ｅ）を組み合わせれば、操舵角θｓ又はハンドル相対舵角ＲＡのどちらが異常なのかを特定できる。例えば、異常判定手段Ｃが異常を判定して異常信号（ＥＲ）を出力し、且つ、自己診断手段Ｂが自己診断検出異常信号（Ｅ）の信号を出力していない場合（即ち、自己診断手段が正常と判定した場合）は、操舵角θｓの検出が異常と特定できる。その場合は、操舵角センサ１１２の異常である確率が非常に高くなる。

以上の説明を、図１１のフローチャートを参照して説明すると以下のようになる。
操舵角センサの出力である操舵角θｓ、及びハンドル相対舵角ＲＡの初期値を読み込んだかを判定する（ステップS３１）。読み込んでいない場合（ＮＯ）は、操舵角センサからの初期値の操舵角θｓ０を読み込み記憶する（ステップS３２）。同じく、ハンドル相対舵角ＲＡ（ステップS２１で算出した）の初期値ＲＡ０を読み込み記憶する（ステップS３３）。

一方、初期値を読み込み記憶した場合（ＹＥＳ）は以下のようになる。
ＣＰＵにプログラムされた周期で操舵角センサで検出した操舵角θｓを読み込む（ステップS３４）。次に、ステップS２１で算出されるハンドル相対舵角ＲＡを読み込む（ステップS３５）。操舵角の変化量Δθｓ＝θｓ−θｓ０を算出する（ステップS３６）。同じく、ハンドル相対舵角の変化量ΔＲＡ＝ＲＡ−ＲＡ０を算出する（ステップS３７）。
操舵角の変化量Δθｓとハンドル相対舵角の変化量ΔＲＡとの誤差が、所定値Δθｔｈより大きいか判定する（ステップS３８）。誤差が所定値より小さければ（ＮＯ）、操舵角も相対舵角もともに正常なので、この周期の判定は終了する。
誤差が所定値より大きい場合は（ＹＥＳ）、操舵角θｓ又はハンドル相対舵角ＲＡのどちらかが異常である。異常信号（ＥＲ）が出力される（ステップS３９）。自己診断手段Ｂで検出される自己診断検出異常信号（Ｅ）が出力されているかどうかを判定する（ステップS４０）。自己診断検出異常信号（Ｅ）が出力されていれば（自己診断手段が異常と判定した場合）（ＹＥＳ）、ハンドル相対舵角ＲＡの異常と特定できる（ステップS４１）。自己診断検出異常信号（Ｅ）が出力されていなければ（自己診断手段が正常と判定した場合）（ＮＯ）、操舵角θｓの異常と特定できる（ステップS４２）。

以上説明したようにして操舵角θｓの異常が検出でき、操舵角センサの異常も含めてその異常を検出できる。そして、操舵角センサ１１２の異常を検出した場合、操舵角θｓは、電動パワーステアリング装置の制御にとって絶対必要な入力信号ではないので、図示しない操舵角遮断手段により操舵角θｓの入力を遮断し、操舵角センサ１１２からの操舵角θｓを用いないで制御する方が、誤った信号である操舵角θｓを用いた制御より相対的に良い制御ができる。前記操舵角遮断手段は前記異常信号（ＥＲ）によって制御される。或いは、操舵角センサ１１２が異常の場合、操舵角θｓの代わりにハンドル相対舵角ＲＡを用いて制御しても良い。

また、操舵角θｓが異常なのか、ハンドル相対舵角ＲＡが異常なのか特定できない場合でも、操舵角センサ１１２からの操舵角θｓを用いないで制御することも考えられる。即ち、仮に、操舵角センサが異常であった場合、誤った操舵角θｓを用いて誤った制御をするよりは、操舵角θｓを用いないで制御する方が運転手にとって好ましい場合があるからである。
なお、実施例では、２値出力する位置検出センサとしてホールセンサの例について説明したが、ホールセンサやホールＩＣなどに限定されるものではない。
以上説明したように、本発明を用いれば、安価な位置検出センサを用いて、操舵角センサの異常を精度良く検出することができるという効果を期待できる。

本発明の電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、安価な２値出力する位置検出センサを用いて相対舵角を検出して、その相対舵角と操舵角センサで検出した操舵角とを比較することによって、まず、どちらかが異常であることを検出でき、さらに、相対舵角の検出において、自己の異常を診断できるので、その自己診断結果を加味すれば操舵角センサの異常を検出できる効果がある。
また、操舵角が異常の可能性がある場合は、操舵角の入力信号なしに電動パワーステアリング装置を制御した方が、誤った操舵角の入力信号を用いた電動パワーステアリング装置の制御より正しい制御ができるという優れた効果を有している。

モータの回転位置とホールセンサの出力を入力とした状態関数の出力値の関係を示す図である。 ホールセンサの出力値と状態値Ｓ_ｎとの関係を示す図である。 モータの回転方向と状態値Ｓ_ｎとの関係を示す図である。 所定時間を介した前後の状態値Ｓ_ｎ−１、Ｓ_ｎと回転方向および回転方向検出異常の関係を示す図である。 ホールセンサの異常なども考慮した状態値Ｓ_ｎ−１、Ｓ_ｎと回転方向および回転方向検出異常の関係を示す図である。 本発明の制御ブロック図である。 本発明のモータ回転方向検出および回転方向検出異常を判定する処理のフローチャートである。 舵角を算出するフローチャートである。 ハンドル相対舵角、ハンドル操舵速度を算出するフローチャートである。 異常判定の制御ブロック図である。 異常判定のフローチャートである。 電動パワーステアリング装置の構成図である。

Claims (2)

1. ステアリングシャフトの操舵角を検出する操舵角センサを備え、車両の操舵系にモータによる操舵補助力を付与するように制御される電動パワーステアリング装置の制御装置において、
   前記モータの回転位置に応じて２値出力する複数の位置検出センサと、
   前記位置検出センサの２値出力から前記ステアリングシャフトの相対舵角を検出する相対舵角検出手段と、
   前記操舵角の変化量と前記相対舵角の変化量との差が所定値より大きい場合に、前記操舵角センサ又は前記相対舵角検出手段が異常であると判定して異常信号を出力する異常判定手段と、
   前記相対舵角の異常を判定する自己診断手段とを備え、
   前記異常判定手段が異常信号を出力し、且つ前記自己診断手段が正常と判定した場合に、前記操舵角センサが異常であると判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。
2. 前記電動パワーステアリング装置の制御装置は、さらに、前記操舵角センサからの操舵角の入力を遮断する操舵角遮断手段を備えるとともに、
   前記異常判定手段が異常信号を出力した場合、前記操舵角遮断手段によって前記操舵角センサから出力される操舵角の入力を遮断し、前記操舵角を用いずに前記モータを制御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の制御装置。

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