JPS6382875A - 電動式パワ−ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、補助操舵力の発生に電動アクチュエータを用
いたパワーステアリング装置に係り、特に乗用自動車に
好適な電動式パワーステアリング装置に関する。

〔従来の技術〕

自動車などのパワーステアリング装置としては、従来か
ら主として油圧式のものが用いられていたが、近年、そ
の制御内容の豊富化が容易なことや、車両内での鳴装の
容易性などが注目され、電動式のものが種々提案される
ようになり、その−例を例えば特開昭５９−７０２５７
号公報に見ることができる。

この電動式パワーステアリング装置の一般的な構成は、
例えば第１８図のようになっている。

この第１８図において、１は操舵ハンドル（以下、単に
ハンドルという）、２はハンドル１の回転軸に取付けた
トルクセンサ、３はステアリングギヤ（操舵機構）、４
は転向車輪（操舵車輪）、５は補助操舵力を発生する直
流モータ、６はフェイルセーフ用のクラッチ、７は減速
ギヤ、８はコントローラ（制御回路）、９．１０はスイ
ッチング用のトランジスタ、１１は直流モータ５に流れ
る電流を検出する電流検出器、１２はバッテリ、１３は
オルタネータ、１４．１５はフライホイール用のダイオ
ード、５０は直流モータ５の電機子、５１．５２は界磁
コイルである。

通常のハンドル操作時においては、ハンドル１に加えら
れた操作トルクＴをトルクセンサ２により検出し、コン
トローラ８に取り込む。コントローラ８はトルクセンサ
２の検出信号に応じてデユーティ比の異なるパルス出力
信号をトランジスタ９又はｌＯに供給し、モータ５をチ
ョッパ制御し、これにより、モータ５は必要に応じたト
ルクをクラッチ６と減速ギヤ７を介して転向車輪４に伝
達することによりハンドル１の操舵力をアシストする。

モータ５は直流直巻モータであり、右回転用界磁コイル
５１と左回転用界磁コイル５２を有する。電源は車載さ
れたバッテリ１２であり、オルタネータ１３により充電
される。

以上の構成により、ハンドル１からステアリングギヤ３
を介して伝達された扱作力と、モータ５から減速ギヤ７
を介して伝達された補助操舵力との合成による操舵力に
より転向車輪４の舵角が与えられることになり、従って
、トルクセンサ２によって検出される操作トルクＴに応
じてモータ５が補助操舵トルクを発生し、パワーステア
リング機能が得られることになる。そして、このとき、
コントローラ８は、電流検出器１１を介してモータ５に
流れる電流■を表わす信号■７を取り込み、これにより
トルクＴに応じて所定の電流■がモータ５に正しく供給
されるようにフィードバック制御する。

ところで、このような従来例では、トルクセンサに異常
が発生したときのバ′ンクアップについては特に配慮さ
れておらず、単にクラッチ６によりモータ５を切離して
パワーステアリング機能を停止させるようになっていた
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記したように、従来例では、トルクセンサに異常が発
生したときには、パワーステアリングとしての機能が直
ちに停止されてしまうが、この点については特に配慮さ
れておらず、このため、パワーステアリングとして、い
ま−歩、信頼性に不満が残るという問題点がある。

本発明の目的は、このような従来例の問題点に充分に対
処でき、常に高い（８＄１性を保って補助操舵力の制御
が行なえる電動式パワーステアリング装置を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、本発明によれば、ハンドルからステアリ
ングシステムに加えられる操舵力を検出するための検出
器、いわゆるトルクセンサを少くとも２個設け、これら
複数のトルクセンサのうちのいずれか１個を選択し、こ
の選択したトルクセンサの出力信号によって電動アクチ
ュエータによる補助操舵力のｖ１？２ｍを行なうことに
より解決される。

（作　用） 複数のトルクセンサのうちから任意にその１個を選択し
て制御に使用することができるから、異常が発生したト
ルクセンサが現われても残りのトルクセンサによる制御
の＃１続が可能になり、充分なパワーステアリング機能
に対するバックアップが得られる。

Ｃ実施例〕 以下、本発明による電動式パワーステアリング装置につ
いて、図示の実施例により詳細に説明する。

第１Ｉ２！は本発明の一実施例を示す全体構成図で２個
のトルクセンサ２０１　、２０２と、同じく２個の舵角
センサ２１０　、２２０を含む操舵センサ２０を備えて
いるほか、コントローラ８による制′ａ機能が異なる以
外は第１８図の一般的な電動式パワーステアリング装置
と同じである。

しかして、この第り図の実施例で、舵角センサ２１０　
、２２０を用いているのは、これにより慣性補償制御を
行なうためである。つまり、このようなパワーステアリ
ングシステムでは、補助操舵力を与えるためのモータ５
が比較的高速回転するため、その加減速時での慣性が無
視できず、このため、操作フィーリングが悪化し易い、
そこで、このモータ５などによる補助操舵力を与える系
での慣性を打消すための制御、すなわち慣性補償制御を
適用しているのである。

第２図は操舵センサ２０の一実施例で、摺動抵抗型のト
ランスデユーサをセンサ素子として用いたもので、この
第２図において、ＩＡはハンドル１（第１図）が取付け
られている入力軸、ＩＢはス、　　テアリングギヤ３に
結合されている出力軸で、これらはニードルベアリング
ＩＣにより同軸状に、相互に回動自在に構成され、ボー
ルベアリングｌＤによって固定部材ＩＥに保持されてい
る。そして、これら入力軸ＩＡと出力軸ＩＢとは、図示
してないトーションバーなどの弾性結合部材によって結
合されており、これによりハンドル１から入力軸ＩＡに
操舵力（トルク）が加えられ、これが出力軸ＩＨに伝達
される状態になると、このときの操舵力に対応して上記
したトーションバーなどの弾性結合部材にねじれが発生
し、この結果、入力軸ＩＡと出力軸ＩＢの間に操舵力（
以下、トルクという）Ｔに比例した角変位が現われるよ
うに構成されている。

２０Ａは入力軸ＩＡに取付けられた円板状の絶縁基板で
、その両面には第３図に示すような回路パターンが形成
されている。この第３図で、（ａ）は第２図の左側から
見た図で、同図−）は右側から見た図であり、まず、基
板２０Ａの左側の面には、第３図（ａ）に示すように、
トルクセンサ・２０１　、２０２　　（第１図）の検出
素子として働（抵抗体パターン２０１　ａ　＋２０２ｂ
と、これらを電源に接続するための導体パターン２０１
ｃ、　２０１ｄ、それに抵抗体パターン２０１ａ。

２０１ｂの摺動子に対する摺動面を形成する導体パター
ン２０１ｅ、　２０１ｆが形成されている。また、基板
２０Ａの右側の面には、第３図山）に示すように、舵角
センサ２１０　、２２０の検出素子として働（抵抗体パ
ターン２００と、この抵抗体パターン２００を電源に接
続するためのスリップリングとして働く導体パターン２
００ａ、　２００ｂ、それに第３図（ａ）における導体
パターン２０１ｅ、　２０１ｆを外部に接続するための
スリップリングとして働く導体パターン２００ｃ、　２
００ｄが形成されている。また、これら第３図（ａ）、
　（ｂ）において、ｒｌ、　ｒ２は導体リベットで、リ
ベットｒ１は右面の導体パターン２０Ｑａと左面の導体
パターン２０１ｃを接続する働きをし、リベットｒ２は
右面の裏体パターン２００ｂと左面の導体パターン２０
１ｄを接続する働きをする。

２０Ｂは出力軸ＩＢに取付けられた絶縁基板、で、基板
２ＯＡの左側の面に設けである抵抗体パターン２０１ａ
と導体パターン２０１ｅとの間を＊絡するようにし°ζ
接触摺動する２個１組のブラシ２００と、図には表われ
ていないが、入力軸ＩＡの中心線に対してブラシ２０Ｄ
とは１８０度ずれた位置で、抵抗体パターン２０１ｂと
導体パターン２０１ｆとの間を橋絡するようにして接触
摺動する２個１組のブラシ２０Ｅが取付けである。

２０Ｃは固定部材ＩＨに取付けられ、基板２ＯＡの右側
の面に設けである抵抗体パターン２００と各導体パター
ン２００ａ、　２００ｂ、　２００ｃ、　２００ｄのそ
れぞれに接触摺動する５個のブラシ２０Ｆが取付けてあ
り、さら゛に、この図には表われていないが、５個のブ
ラシ２０Ｂのうちの１個で抵抗体パターン２００に接触
摺動するブラシ（第２図で２０Ｆ′としたもの）に対し
て、入力軸ＩＡの中心線図りに１８０度離九九位置で抵
抗体パターン２００に接触摺動するもう１個のブラシ（
これを２０Ｆ′とする）が設けられている。

従って、ハンドル１が操作され、入力軸ＩＡから出力軸
ＩＢに対してトルクの伝達が行なわれると、このとき、
加えられたトルクに比例して基板２０Ａと２０Ｂの間に
角変位が現われ、この結果、ブラシ２００と２０Ｅは第
４図（ａ）の矢印で示すように相互に反対の方向に変位
し、抵抗体パターン２０１ａと２０１ｂに対する接触位
置に変化を生じ、これによるブラシ２０１ａ、　２０１
ｂからみた抵抗変化によりトルクの検出が行なえるよう
に動作すると共に、入力軸ＩＡの回転に伴って基板２Ｏ
Ａも固定基板２０Ｃに対して回転し、この結果、ブラシ
２０Ｆ　’　、　２０Ｆ“は第４図（ａｌの矢印で示す
ように抵抗体パターン２００に沿って摺動し、このとき
の摺動位置変化に伴うブラシ２０Ｆ　’　、　２０Ｆ　
’からみた抵抗変化により入力軸ＩＡの舵角（回転角）
検出が行なえるように動作する。

このときのトルクと舵角の検出は、第４開山）に示すよ
うに、外部抵抗２１．２２を介して５〔ｖ〕の直流電源
２３を接続した回路により行なわれるようになっており
、この結果、トルクセンサ２０１と２０２のそれぞれに
よるトルクＴ＋　、Ｔｚは第５図（ａ）に示す特性に従
って検出され、舵角センサ２１０及び２２０によるそれ
ぞれの舵角θ１と０２とは第６図の（ａ）、〜）に示す
特性に従って検出されることになる。

なお、これらのうち、トルクＴ１．Ｔｚについては、ダ
イナミックレンジを広げ、Ａ／Ｄ変換に際しての分解能
を高めるためにレベル変□換が行なわれ、第５図（ｂ）
に示すように、右回転トルク中３（Ｒ）と左回転トルク
’ｒｓ（ｔ、）とに分離し、実線で示す右回転トルクＴ
、（Ｒ）及び破線で示す左回転トルクＴ、（Ｌ）共に２
倍のダイナミックレンジをもつものとして制御に使用さ
れるよろになっている。

第１図に戻り、８０は制御用のマイコン（マイシコンピ
ユータ）で、Ａ／Ｄ変換器内蔵形のものであり、以下、
このマイコン８０によるパワーステアリング制御の概要
について説明する。

既に説明したように、この第１図の実施例では、舵角セ
ンサ２１０　、２２０の信号による慣性補償が行なわれ
るようになっているが、この外にも車速センサ２３０を
備え、これにより車速に応じて補助操舵力の値を変化さ
せるようにした、いわゆる車速補正が与えられるように
なっており、従って、以下、これも含めて第７図により
説明する。

第１図で説明したように、２個のトルクセンサ２０１　
、２０２によるトルクＴ＋　、Ｔｚは、スイッチＳＷＩ
、ＳＷ２によって選択され、通常はトルクＴ、が選択さ
れてマイコン８０に取込まれるようになっているが、ト
ルクセンサ２０１によるトルクＴ、の検出に異常が生じ
たときには、トルクＴ！が選択されてマイコン８０に取
込まれるようになっている。

そこで、これらトルクセンサ２０１　、２０２の信号Ｔ
、、’ｒｚは操舵信号処理回路８４（第１図）に入力さ
れ、ここでスイッチＳＷＩ、ＳＷ２によってそれらの一
方が選別された上でレベル変換器８４１によって第５図
山）に示す信号Ｔｓ（Ｒ）及びＴｓ（Ｌ）に変換された
後、まず、第７図の８０１の処理を受け、トルクＴに対
応した基本アシスト電流ＴＫＯへ変換されろ。

次に、この基本アシスト電流！、。は８０２による微分
処理と、８０３′による車速補正処理をそれぞれ独立に
受ける。

まず、微分処理８０３は応答性を上げるために必要な補
正電流１．を得るために設けであるものでマイコン８０
による繰り返し処理を利用したディジタル的な方決で微
分を行なうようになっており、今回の処理時点での値■
４゜（ｎ）と前回の処理時点での値！。。（ｎ−１）と
の減算により微分値１．を得るようになっている。

車速補正処理８０３は、車速が低いときには１．。

の値をとり、高速になるに従って１．０以下に減少して
ゆ＜Ｊｌ速補正係敗Ｋｖを基本アシスト電流ＴＭＯに乗
算する処理で、このときの車速補正係数に９は車速セン
サ２３０からの信号に基づいて８０４の係数算出処理で
作ったものを使用するようになっている。

次に、２個の舵角センサ２１０　、２２０の信号θ１θ
２はそれぞれ微分回路２３１　、２３２に入力され、こ
こでアナログ的に微分されて舵角速ｆｆＦ＋。

ｒ２に変換された上で取込まれ、さらにディジタル的な
微分処理８０６により舵角加速度ｒ、に変填され、８０
７に処理により慣性補償電流■ｒｓに変換される。

そして、モータ５に供給して補助操舵力となるべき電流
ＩＮは、これらの補正値の合算によるものとして得られ
、次のようになる。

ＩＮ　−ｒ、、＋　ＩＢ　＋　Ｉｒｓ ところで、舵角センサ２１０　、２２０による舵角θ１
．θ２は、第３開山）に示すように、抵抗体パターン２
００が３６０度にわたって設けられておらず、その一部
に切れ目があることから、第６図（ａ）、　（ｂ）に示
すように、相互に１８０度のずれをもって３６０度ごと
に約５度の検出不能領域をもっている。そこで、これら
の信号θ８．θ□に８０５の処理を行ない、これにより
所定の電圧範囲、例えば１．５（Ｖ）から３．５（Ｖ）
の電圧範囲にある方の信号、　　をθ３として検出し、
これにより舵角速度ｒ、。

ｒ２のうちの一方を、舵角変化に応じて選択し、それに
対して処理８０６を適用するようになっている。

再び第１図に戻り、８１はモータ制御回路、８２は車速
センサ２３０などからの信号をマイコン８０に入力する
ために必要な波形にするための波形整形回路、８３はモ
ータ制御回路８１に含まれているパワー素子（第１８図
のトランジスタ９．１０に相当）８１４の異常検出回路
、８４は操舵センサ信号処理回路、８５は複数の信号（
モータ５に流れる電流ＩＮと、パワー素子８１４の温度
を表わす信号ＰＴＥＭＰ。

それにクラッチ６の動作信号であるクラッチ）を切換え
て取込むためのアナログマルチプレクサ、８６はマイコ
ン８０を所定の時期にリセットするためのオートリセッ
ト回路、８７は電源リレー１８を作動させるための出力
回路、８８はワーニングランプ１９を点灯させるための
出力回路、８９はクラッチ６を作動させるための出力回
路である。

第８図は波形整形回路８２、アナログマルチプレクサ３
５、オートリセット回路８６、出力回路８７〜８９の詳
細を示したもので、９０は電源異常検出回路である。

波形整形回路８２はＩＣｌ０で示すシュミット回路とツ
ェナーダイオード２２〜Ｚ６を含み、車速信号とクラン
ク角信号はツェナーダイオードとシュミット回路により
波形整形し、オルタネータの信号はツェナーダイオード
で波形形成するようになっている。

アナログマルチプレクサ８５は形成基１４０５１など。

として知られているＩＣ９を用い、マイコン８０の出カ
ポ−）Ｐ６．Ｐ７から出力される選択信号Ｃ３ｏ、Ｃ３
Ｉにより選択を行なうようになっている。

オートリセット回路８６は形成基がＨＡ１８３５などと
して知られているＩＣを用い、自動車のイグニッション
スイッチがオンにされたことによって現われる信号ｖ直
、が立ち上ったとき、及びマイコン８０の出力ボートＰ
ＩＯから間欠的に現われている信号ＰＲＵＮが所定時間
以上途切れたときに信号ＲＥＳを発生し、マイコン８０
をリセットする働きをする。

電源異常検出回路９０は２個のコンパレータ９ｏ１゜９
０２を備え、マイコン８０の電源ｖｃｅが所定の範囲内
、例えば５±０．５（Ｖ）から外れたときにはトランジ
スタＴ１４をオフさせ、これによりタラッ千６、電源リ
レー１日をオフすると共にワーニングランプ１９を点灯
させる働きをする。つまり、マイコン８０の電源型ＶＣ
Ｃが所定範囲を外れると、このマイコン８０が正常に動
作しなくなる虞れを生じる。

そこで、このようなときにはパワーステアリング機能を
停止させ、これを表示させるようになっているのである
。また、このとき、トランジスタＴ１４のコレクタ電圧
をモータ制御回路８１に入力し、このトランジスタＴ１
４がオフにされたときには、モータ電流１．もゼロにさ
れるような制御が行なわれるようになっている。

なお、この実施例では、オルタネータ１３の電圧とスタ
ータスイッチがオンされたときの信号とを、所定の処理
回路を介してマイコン８０が入力ポートＰ４．Ｐ５から
取込み、これにより、オルタネータ１３の出力電圧が、
例えば５〔ｖ〕などの所定の電圧以下に低下したときと
、スタータが作動しているときにはモータ５の電流ｒｇ
をゼロにし、これにより誤動作を少くするようにしてい
る。

第９図は舵角センサ信号処理回路８４の一実施例で、ト
ルク信号Ｔ’＋　、Ｔｔは利得１に設定したオペアンプ
９０．９１からなるバッファを介して取込まれ、アナロ
グスイッチＩＣ９２により選択された上で、オペアンプ
９３．９４からなるレベル変換器によって処理され、信
号Ｔｓ　（Ｒ）　、　Ｔｓ　（Ｌ）となってマイコン８
０のアナログ入力Ａ　Ｎ　１　、　Ａ　Ｎ　２　ニ供給
されるようになっている。

一方、舵角θ２．θ２は、同じくオペアンプ９５゜９６
からなるバッファを介して取込まれたあと、そのままア
ナログ入力ＡＮＡとＡＮ６からマイコン８０に供給され
ると共に、微分回路９７．９８で処理されて舵角速度１
！ｒ、　、　　？、となった上でアナログ入力ＡＮ５．
ＡＮ６からマイコン８０に供給されるようになっている
。

第１０図は微分回路９７．９Ｆｌの一実施例で、オペア
ンプ９９の一人力に抵抗ＲＩとコンデンサＣを接続する
と共に帰還抵抗Ｒ２を接続し、十人力には２．５（Ｖ）
の基準電圧ｖ、、。、を接続したもので、その特性は図
中の式で表わされるものとなる。そして、この結果、舵
角速度ｒに対する出力ｖ、ｙの特性は第１１図に示すよ
うになっている。

ところで、この実施、例では、第１図から明らかなよう
に、補助操舵力を与えるためにモータ５に供給される電
流指令ＩＮは、マイコン８０の出力ポートｐＨ〜Ｐ１８
から８ビツトのディジタル信号として出力され、これが
モータ制御回路８１のＤ／Ａ変換器８１０に供給されて
アナログ信号化され、ＰＷＭｗ１ｗａ回路８１１でチョ
ッパ制御のためのパルス信号に変換される。そして、こ
のパルス信号が、モータ５の回転方向を制御するための
アントゲ−）８１２　、８１３を介してパワー素子８１
４に入力され、右回転信号ＦＲ，又は左回転信号ＦＬと
なってモータ５に供給されることになる。

このときの電流指令■、に対するモータ電流■は第１２
図に示すように、リニヤ−な特性を示すようになってい
る。一方、この電流■に対するモータ５の発生トルクは
、この第１２図の左側に示すようにノンリニヤ−な関係
を示す、従って、このノンリニヤ−な関係を補正するた
め、マイコン８０内ではテーブル変換などによる手段が
設けられている。なお、第１図の抵抗１１Ｒは検流検出
器１１（第１８図）と同じ役目をはたすもので、これに
よりモータ５に実際に流れる電流■を検出し、これをＰ
ＷＭ［ｉｉ回路８１１が取込んでフィードバックする働
きをするものである。

次に、マイコン８０による制御動作について説明する。

まず、第１３図はマイコン８０による制御動作の配分を
示したもので、大別すると、キースイッチがオンされた
ときに実行されるリセット処理１３０と、割込処理１３
１とになり、さらに割込処理１３１は、タイマにより２
　（ｍｓ）ごとに起動されるインターバル割込１３２と
、車速センサ２３０（第１図）からの車速パルスによる
ＩＣ（インプット・キャプチャ）割込１３３に分けられ
る。

リセット処理１３０は、上記したようにキースイッチが
オンされ、これによる信号ｖ！、の立上りでオートリセ
ット回路８６が動作してマイコン８０のリセット入力に
信号が入力されることにより起動し、第１４図に示すよ
うに、まず、処理１３０１ではマイコン内の各レジスタ
とボートのイニシャライズを行ない、処理１３０２では
ＲＡＭとＲＯＭのチェックを行なう、ＲＡＭのチェック
は成る数値を入れ、それの出力を加算した結果が所定値
になったか否かによって行ない、ＲＯＭのチェックは、
その出力を全て加算した結果が所定値になるか否かの、
いわゆるサムチェックによって行なうようになっている
。

処理１３０２の結果は次の処理１３０３で判断し、結果
がＮＯのときにはフェール（故１１）処理１３０４に進
むが、ＹＥＳとなったら処理１３０５に進み、ここでま
ずボートＰＩに出力してスイッチＳＷＩ　　（第１図）
を閉じ、これによりトルク（］）ＴＩを選択させ、続く
処理１３０６で舵角選別フラグ（後述）をリセットし、
最後に処理１３０７で割込処理１３２（第１３図）用の
タイマを起動させて処理を終る。一方、処理１３０３で
の結果がＮＯになったら１３０４のフェール処理に進む
が、この処理１３０４は第１５図のような内容になって
おり、処理０４１でモータ電流指令１ｗを零にし、続く
処理０４２　、０４３　、０４４では順次、出力回路８
７．８８．８９に対する信号を制御し、リレー１８をオ
フしてモータ５の電流を切り、クラッチ６をオフしてモ
ータ５の回転軸をステアリングギヤ３から切離し、ワー
ニングランプ１９を点灯させるようになっている。

従って、キースイッチがオンにされ、リセット処理１３
０が実行されて処理１３０３での結果が７８８番ごなっ
てから処理１３０７によるタイマセットが行なわれた時
点以降、割込処理１３１の実行に入ることになる。

割込処理１３１はさらにインターバル割込処理１３２と
ＩＣ割込処理１３３に分れるが、まず、ＩＣ割込処理１
３３の方から説明すると、このＩＣ割込１３３は、上記
したように、車速パルスが入力されるごとに起動され、
この車速パルスの立上りと立下りの両エウジが現われる
ごとに、内部に設定してあるカウンタをカウントアツプ
してゆく処理であり、この結果、このカウンタのカウン
ト値を後述する重連計算処理により一定の周期（例えば
６４０　　（ｗｓ）　）で読み取ってはクリアすること
によって車速Ｖを求めることができる。なお、この車速
センサ２３０からの車速パルスの周波数ｆ　（Ｈｚ）は
、例えば、ＪＩＳ　（日本工業規格）によれば、ｆ　＝
　０．３５４　Ｘ　Ｖ　（Ｋｍ／ｈ）となっており、従
って、例えば、車速■が１０　（Ｋｍ／ｈ）のときには
、周波数ｆは３．５４　（Ｈｚ）となり、このときの周
期は２８４〔鱈〕となって、これがＩＣ割込１３３の起
動周期となる。

次に、第１３図に戻り、リセット処理１３０の中の処理
１３０７でセットされたタイマは２　（ＭＳ）ごとにイ
ンターバル割込１３２を起動する。

こうしてインターバル割込１３２が起動すると、その都
度、タスクディスパッチャ処理１３４が働き、そのとき
どきの割込起動が、２〔鱈〕ごとに起動されるべきレベ
ル０のタスクに対応するものか、１０　（ｍｓ）ごとに
起ＩＪＪすべきレベルｌのタスクのものか、２０　（ｍ
Ｓ）ごとに起動すべきレベル２のタスクのものか、或い
は６４０　　（ｇｉＳ）ごとに起動すべきレベル３のタ
スクのものかを判別し、この判別結果に基づいて、それ
ぞれレベルＯのタスク１３５、レベルｌのタスク１３６
、レベル２のタスク１３７、レベル３のタスク１３８の
いずれかを起動させる。

第１６図（ａ）、　（ｂ）はレベル０のタスク１３５の
内容で、このタスク１３５がスタートすると、まず処理
５００でトルク（１）、　（２）のそれぞれのＮＧ（不
良）フラグが立っているか否かを調べ、結果がＹＥＳの
ときには直ちに第１５図で説明したフェール処理１３０
４に移行してしまう。つまり、ここでトルク（ｌ）。

（２）共にＮＧとなったら、もうパワーステアリング機
能の正常な維持は不可能だからである。

続く処理５０２　、５０４ではそれぞれ操舵センサ信号
処理回路８４（第９図）からアナログボートＡＮ１、Ａ
Ｎ２を介してアナログ信号Ｔｓ　（Ｒ）　、　Ｔｓ（Ｌ
）の取込みを行なう、なお、ここでは、信号Ｔ３　（Ｒ
）をＶｖ＊、　Ｔｓ　（Ｌ）をｖ７Ｌでそれぞれ表わす
ことにする。

次の処理５０６では、このときにトルクセンサ（１）が
選択されているか否かを調べ、結果がＮＯのときには処
理５０８で入れ替を行なう。これは第２図ないし第５図
に関連して説明したように、トルクセンサ（１）と（２
）とでは舵角の左右で信号の極性が反転していて、例え
ば、トルクセンサ（１）の右信号はトルクセンサ（２）
では左信号になっているからである。

処理５１０では、これらの信号ｖ７ワ、ｖｙｔが共に４
．５（Ｖ）未満であるか否かを調べ、結果がＮ。

のときには処理５１２に分岐し、ここで再度、トルクセ
ンサ（１）が選別れているか否かを調べ、結果がＮＯｌ
つまり、このときにトルクセンサ（２）が選択されてい
たときには、ここから直ちに第１５図のフェール処理１
３０４にジャンプしてしまう、既に第４図、第５図に関
連して説明したように、トルクセンサの出力は、センサ
が正常である限りは最大限でも４　〔ｖ〕にしかならな
い筈である。従って、５１０の処理で結果がＮＯになる
ということは、このときに選択されているトルクセンサ
に異常が生じたということになる。一方、第１４図のリ
セット処理の中での処理１３０５により、この実施例で
は最初は必ずトルクセンサ（１）が選択されるようにな
っている。従って、この処理５１２での結果がＮＯにな
ったということは、既に何らかの理由でトルクセンサ（
１）に異常が発生し、このときにはトルクセンサ（２）
が選択されていたことを意味する。そこで、この処理５
１２の結果がＮｏになったときには、トルクセンサ（１
）、　（２）が共に異常になったことを表わすものであ
るから、ここで直ちにフェール処理１３０４に移行する
のである。

次に、処理５１２での結果がＹＥＳとなったならば、こ
のときにはまだトルクセンサ（２）を選択する余地があ
ることを意味するから、次の処理５１４により出力ボー
トｐｔの信号を反転させ、スイッチＳＷ２をオンさせる
ことによりトルク（２）を選択し、続く処理５１６では
、前回の処理（２（ｍＳ）前）のときに算出してあった
電流指令を再び使用するようにして処理を終了する。

一方、このとき選択されていたトルクセンサに異常がな
ければ処理５１０での結果はＹＥＳとなるから、このと
きには、まず処理５１゛８でトルクの左右方向の判別を
行ない、その結果に従って５２０の処理、又は５２２の
処理を実行する。なお、このときの方向判別は信号Ｖ□
とＶｔｔの大小比較で行なっているが、これは第５開山
）によって説明した信号Ｖｔ１（−Ｔｓ　（Ｒ）　）と
ＶＴＬ　（−Ｔ＄　（Ｌ）　）の特性から容易に理解し
得るところである。

続く処理５２４では、このときのトルクＶ□又はＶＴＬ
に基づいて基本アシスト電流ＩＮ。の算定を行なう。な
お、このときの５２４の処理は第７図の処理８０１に相
当し、マツプ検索により行なう。

次の処理５２６　、５２８は第７図の処理８０２に相当
するもので、処理５２４で求めた基本アシスト電流１、
Ｉｏをディジタル的に微分し、マツプ検索により微分補
正電流分Ｉゎを設定する。

さらに次の処理５３０は第７図の処理８０３　、８０４
に相当するもので、第１３図のレベル３のタスク１３８
で求めた車速に応じてマツプ検索を行ない、ゲインを表
わす係数Ｋｖを読込み、これにより車速補正電流分Ｉ□
を設定する。

続＜５３２の処理では、これらの補正結果に基づき、一
応基本となるアシスト電流１１Ａ！！を計算しておく。

こうして、アシスト電流１　ｍａｓｔが求まったら、続
く処理５３４　、５３６で舵角信号の取込可能性を調べ
、舵角選別フラグがリセットされていた場合、又は舵角
ＮＧフラグが立っていた場合にはそのまま処理５３８に
進み、モータ５に供給すべき電流ＴＫ、（−１７゜ＴＡ
ｊ　）として上記のアシスト電流Ｉ　ＭＡｓｔをそのま
ま設定する。

一方、舵角センサからの信号の取込みに異常がなかった
とき、つまり処理５３４　、５３６での結果がいずれも
ＮＯとなったときには処理５４０〜５４８による慣性補
正処理に進み、舵角加速度ｒ、に対応した慣性補正電流
分Ｉ　Ｆ　ｓの設定を行ない、この電流分ＩＰ、とアシ
スト電流■６□６との合算により最終的に必要とするト
ータルのアシスト電流ＴｔｏｔａＬ（−ＩＮ　）を算定
する。なお、これらの処理５４０〜５４８は第７図の処
理８０５〜８０７に相当する。

こうして、処理５３８、又は処理５．１８でアシスト電
流■８を求めた後は、まず処理５５０でアシスト方向の
判別を行ない、その結果に基づいて出力ポ−）ＰＩ９、
又はＰ２Ｏ（第１図、第８図）のいずれカカラ方向指令
信号ＲＥＶ（Ｒ）、又はＲＥ　Ｖ　（Ｌ）のいずれかの
出力を行ない、続く処理５５２では最終的なアシスト電
流１．を表わす８ビツトのデータを出力ポートｐＨ−Ｐ
ｌＢに発生させ、この第６図（ａ）、　（ｂ）に示した
レベルＯのタスクによる処理を終了する。

次に、レベル１のタスク１３６（第１３図）の処理内容
について、第１７図により説明する。

このタスク１３６は上記したように１０　（０１Ｓ）ご
とに起動されるもので、このタスクの実行に入ると、ま
ず処理６００と６０２を実行してマイコンにリセットが
掛らないようにする。このときのＰＲＵＮ出力はマイコ
ン８０の出力ポートＰＩＯから発生される。

処理６０４ではＮＧフラグの有無によりトルク（１）が
正常か否かの判断を行ない、結果がＮｏのときには処理
６０６によりトルク（２）の選択を行なう、つまり、化
カポ−）ＰＩの出力状態を反転させる。

処理６０８ではアナログ人力ボートＡＮ３からトルク（
２）の信号■７□（＝Ｔｔ）の読込みを行ない、続く処
理６１０でこの信号ｖＴｔの電圧値が０．５（Ｖ）と４
．５（Ｖ）の間に収っているか否かを調べる。

そして、この処理６１０での結果がＮＯとなったときに
は、処理６１２を実行したあと第１５図のフェール（１
）の処理にジャンプし、このレベル１のタスクを終了す
る。つまり、この実施例では、第４図。

第５図で説明したように、トルクセンサ（Ｌ）、　（２
１が正常であれば、その出力であるＶＴＩｒ　Ｖ’ｒｔ
は必ず１〜４〔ｖ〕の間に収る筈であり、従って、この
６１０の処理で結果がＮＯになったということは、トル
クセンサ（１）、　（２）共に異常になったことを表わ
すからである。

処理６１０での結果がＹＥＳになったら、次の処理６１
４で再びトルク（１）が正常か否かを調べたあと、今読
込んである信号ｖＴｔが右トルクを表わすものか否かを
６１６の処理で判断する。この実施例では、トルク（２
）の信号Ｔｔ　　（＝Ｖｙｔ）は第５図（ａ）　（７）
ような特性をもっているから、信号ｖ７．が２．５（Ｖ
）より小さいか否かで右トルクか否かは容易に判別でき
る。

こうして信号ｖｙｓのトルク方向を判別した結果、右ト
ルクであったとき、つまり処理６１６の結果がＹＥＳと
なったら、このときには処理６１８を実行し、信号Ｖ？
ｔによるトルク（２）の右と、既にレベル０のタスク１
３５によって読取っであるトルク（１）の右と比較して
トルク差を求め、左トルク、つまり処理６１６での結果
がＮｏとなったときには、処理６２０でトルク（２）の
左とトルク（１）の左とを比較して同じ（トルク差を求
める。

その後、処理６２２でこれらのトルク差が所定範囲内の
小さな値を保っているか否かを判断し、結果がＹＥＳと
なったときにはトルクセンサ（１）。

（２）共に異常がないものとして次の処理６２４を実行
し、化カポ−）ＰＩの信号をトルク（１）が選択されて
いる状態に保つ。つまり、トルク（１）、　（２）の値
は、本来同じ値を示す筈であり、従って、これらのトル
ク差が小さいときには、確率的にトルクセンサ（１）、
　（２）共に正常であるとすることができ、この結果、
トルク（１）選択状態を保持するものである。

これに対して、処理６２２での結果がＮｏになつたとき
には、本来同じであるべきトルク（１）とトルク偉）の
間に差が現われたのであるから、トルクセンサ（１）と
（２）のいずれかに異常が発生したものと考えられ、従
って、このときには処理６２６に進み、ここでトルクセ
ンサ（１）、　（２１のいずれが異常になったかの判断
を行なうのである。そして、この処理６２６での判断原
理は次のとおりである。すなわち、本来、操舵トルクと
は常時変化しているものであり、これが変化しないもの
として検出されてきたとすれば、それは何らかの異常の
結果によるものであるとするのである。そして、この認
識に立ち、少ない変化量を示す方のトルクセンサが異常
になったものと判断するようにしたのである。

一方、処理６１４での結果がＮｏとなったときには、６
１６ないし６２８の処理はスキップし、次回での処理に
まかせる。

次に、６３０以降、６４０までの処理は、レベルＯのタ
スク１３５（第１６図）における処理５３４ないし処理
５４８で実行している慣性補正処理で使用すべき舵角速
度ｒ、としてアナログ入力ボートＡＮ５とＡＮ７のいず
れから人力されたものを使用するかを選別するためのも
ので、これは、この実施例における舵角センサが、第６
図Ｔａ）、　（ｂ）で説明したように、１個では連続的
な舵角の検出が行なえず、舵角に応じて２個のセンサを
切換えてゆく必要があるために設けられている処理であ
る。

このため、まず処理６３０ではアナログ入カポ−）ＡＮ
４から信号Ｖθ、を取込み、続く処理６３２テコノ信号
Ｖθ、が１．５（Ｖ）と３．５（Ｖ）（７）間にあるか
否かを判断する。そして、結果がＹＥＳとなったら、こ
のときには第６図（ａ）から明らかなように、この信号
Ｖθ、が正しい舵角を表わす範囲にあることを示すから
、処理６３４で舵角（１）を選別するフラグを立てる。

一方、処理６３２での結果がＮｏになったら、今度は処
理６３６であらためて入力ボートＡＮ６から信号Ｖθ２
を取込み、続いて、この信号■θ２が１．５（Ｖ）と３
．５（Ｖ）の間にあるか否かを６３８の処理で調べ、結
果がＹＥＳとなったら６４０の処理で舵角（２）を選別
するフラグを立てるのである。

ところで、第６図（ａ）、　（ｂ）の特性から明らかな
ように、舵角センサ（１）、　（２１の双方が共に正常
なら信号■θ１．Ｖθ２のいずれかは必ず１．５〜３．
５（Ｖ）の範囲内にあり、従って処理６３８での結果が
Ｎｏになる筈はない。そこで処理６３８での結果がＮＯ
になったときには、とにかく舵角センサ（１）。

（２）のいずれかに異常が発生したものと判断し、まず
処理６４２テ信号Ｖθ１とＶθ２が共に０．５（Ｖ）を
超えているか否かを調べ、続（処理６４４ではこれらが
共に４．５（Ｖ）未満であるか否かを調べ、これらの処
理６４２　、６４４のいずれかでも結果がＮＯになった
ら、そのときには６４６の処理を実行して舵角ＮＧフラ
グを立て、これにより以後は慣性補正が与えられないよ
うにする。

一方、処理６４２　、６４４での結果が共にＹＥＳにな
ったときには、舵角センサの信号Ｖθ１゜ｖ０８のいず
れかに一過性の変化が生じたものの、まだ、舵角センサ
に異常を生じたものとするには到らないものとし、処理
６４８により舵角選別フラグは前回のままに保ち、舵角
センサの異常判断については次回にまかせることにする
のである。

こうして舵角センサに関する処理を終ったあとは６５０
の処理に進み、入カポ−）Ｐ８．Ｐ９から取込んだ信号
ＶＣＥ（Ｒ）　、　Ｖｃｔ（Ｌ）に基づいてパワー素子
８１４の異常判定を行ない、異常が検出されたらフェー
ル（１）ルーチン１３０４にジャンプするが、そうでな
ければここで処理を終了する。

第１３図に戻り、２０　（＋ｍＳ）ごとに起動されるレ
ベル２のタスク１３７は、パワー素子８１４に含まれて
いる２個のパワートランジスタ（第１８図のトランジス
タ９．１０に相当）の温度を検出し、この温度が所定値
以上になったときにはモータ５に供給すべき電流ｌを減
少させるなどの機能をはたすようになっており、このた
め、パワー素子８１４内のパワートランジスタに取付け
であるサーミスタなどの温度検出素子からの信号ＰＴＥ
ＭＰを取込んで処理を行なうようになっている。

また、６４０　　（＋ｎＳ）ごとに起動されるレベル３
のタスク１３８は、上記したようにＩＣ割込処理１３３
でカウントアツプされているカウンタのデータを取込み
、車速を計算して求める処理を行なうもので、こうして
求めた車速データは上記した車速補正などに使用される
。

従って、この実施例によれば、トルク（１）とトルク（
２）の２個のトルクセンサ２０１　、２０２を鋼え、常
時、これら２個のトルクセンサの機能を監視し、通常は
トルクセンサ（１）の検出信号によりパワーステアリン
グ機能を遂行させているが、このトルクセンサ（１）に
異常が発生したときにはトルクセンサ（２）によりパワ
ーステアリング機能の遂行が引き継がれ、さらに、これ
ら２個のトルクセンサのいずれにも異常が発生したとき
に初めてパワーステアリング機能の停止が行なわれるよ
うになるから、パワーステアリング機能の充分なバック
アップと高い安全性を得ることができる。

また、この実施例によれば、トルクセンサの異常検出を
、その検出電圧が所定範囲内にあるか否かによって行な
うと共に、２個のセンサ間での検出電圧に差が生じたと
きには、これらセンサのうちで検出電圧の変化率が小さ
い方のセンサに異常が発生したものとするようになって
おり、常に確実にトルクセンサの異常検出を行なうこと
ができる。

さらに、この実施例によれば、補助操舵力の制御に車速
補正と慣性補正が施こされるようになっているから、優
れた操舵フィーリングを容易に得ることができる。

なお、以上の実施例では、トルクセンサを２個用いてい
るが、トルクセンサを３個以上用い、複数のトルクセン
サに異常が発生した場合でも充分にパワーステアリング
機能の＠続が可能なように本発明を構成してもよいこと
は言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、複数のうちから
任意に選択したトルクセンサにより補助操舵力制御を行
なうようにしたから、従来技術の問題点に対処し、充分
なパワーステアリング機能の維持を行ない、常に高い信
鎖性を保つことができる電動式パワーステアリング装置
を容易に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電動式パワーステアリング装置の
一実施例を示す全体構成図、第２図は操舵センサの一実
施例を示す断面図、第３図（ａ）、　（ｂ）はセンサ素
子基板の説明図、第４図（ａ）、　（ｂ）は操舵センサ
の結線図と等価回路図、第５図（ａ）、　（ｂ）はトル
クセンサの特性図、第６図（ａ）、　（ｂ）は舵角セン
サの特性図、第７図は動作説明用の論理ブロック図、第
８図は本発明の一実施例における周辺回路の説明図、第
９図は操舵センサ信号処理回路のブロック回路図、第１
０図は微分回路の一例を示す回路図、第１１図は微分回
路の特性図、第１２図は電流指令に対するモータ電流と
トルクの特性図、第１３図は制御機能の全体構成図、第
１・１図はリセット処理のフローチャート、第１５図は
フェール処理のフローチャート、第１６１１１（ａ）、
　（ｂ）はレベルＯのタスクによる処理を説明するフロ
ーチャート、第１７図はレベルｌのタスクによる処理を
説明するフローチャート、第１８図は電動式パワーステ
アリング装置の従来例を示すブロック図である。 １・・・操舵ハンドル、３・・・ステアリングギヤ、５
・・・モータ、６・・・クラッチ、７・・・減速ギヤ、
２０・・・操舵センサ。 第４図 （ａ） ｌｂノ 第１Ｏ図 Ｉｈ ζへ・ｔａｎ″（ＷＡ彩２−） 第１１図 ７ｃ宥Ｊ区　　　１１／　七１ス罠　　　。 ！１ピコーａａ　（ｆ＝クシーー：９ジ（＃ン第１２図 第１３図 第１６図（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、操舵ハンドルから車両の操舵機構に伝達される操舵
   力を検出し、この検出値に応じて電動アクチユエータに
   よる補助操舵力を制御する方式の電動式パワーステアリ
   ング装置において、上記操舵力を検出するための検出器
   を少くとも２個設け、これら少くとも２個の検出器のい
   ずれか１個を選択してそれによる操舵力検出値に基づき
   上記補助操舵力を制御するように構成したことを特徴と
   する電動式パワーステアリング装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記少くとも２個
   の検出器のそれぞれの検出動作状態を調べる監視手段を
   設け、この監視結果に基づいて検出器の選択を行なうよ
   うに構成したことを特徴とする電動式パワーステアリン
   グ装置。 ３、特許請求の範囲第２項において、上記監視手段が、
   上記少くとも２個の検出器のそれぞれによる検出値の変
   化率を調べる機能を備え、各検出器ごとの変化率に差を
   生じたときに最小の変化率を示した検出器を異常と判断
   するように構成されていることを特徴とする電動式パワ
   ーステアリング装置。 ４、特許請求の範囲第２項において、上記監視手段が、
   上記少くとも２個の検出器のそれぞれによる検出値が予
   め設定してある所定範囲内にあるか否かを調べる機能を
   備え、検出値が上記所定範囲を超えた検出器を異常と判
   断するように構成されていることを特徴とする電動式パ
   ワーステアリング装置。 ５、特許請求の範囲第１項において、上記操舵ハンドル
   が回転角を検出するセンサを備え、上記操舵角の検出値
   に基づく補助操舵力の制御に、上記センサの検出信号か
   ら算出した操舵角加速度値に応じた慣性補償制御が加え
   られるように構成したことを特徴とする電動式パワース
   テアリング装置。 ６、特許請求の範囲第５項において、上記センサが上記
   操舵ハンドルの回転角検出に死角をもつ少くとも２組の
   センサ素子で構成され、これら少くとも２組のセンサ素
   子の出力を回転角変化に応じて切換えることにより上記
   死角を補なうように構成されていることを特徴とする電
   動式パワーステアリング装置。