JP6582935B2 - モータ制御装置及びこれを備えた電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に搭載されたトルクセンサの作動状態を確認する技術に関する。

従来、電動パワーステアリング装置に搭載されたトルクセンサとして、ステアリングシャフトに生じるトルクに応じて互いに逆方向にインピーダンスが変化する１対の検出コイルを備えたものがある。そして、この１対の検出コイルの短絡によってトルクセンサが正常に作動していない状態（以下、「非作動状態」と記載する場合がある）を検出する技術として、例えば、特許文献１に開示された技術がある。この技術は、電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）のハードウェア構成は一切変えずに、トルクセンサ回路に対して、トルクセンサ回路に回路用電源電圧及び定電圧用基準電圧が入力されるタイミングで処理を行う付加回路部（ワンショットパルス発生部）と、１対の検出コイルの間の短絡を検出する監視回路部とを付加したものである。

特開２０１５−１１４１１３号公報

しかしながら、上記特許文献１の従来技術は、ＥＣＵに対してのハード変更は無いものの、トルクセンサ回路に対して、短絡による非作動状態の検出のための回路を付加しているため、その分のコストアップは避けられないといった問題を有する。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、より簡易な構成で１対の検出コイルの短絡によるトルクセンサの非作動状態を検出することが可能なモータ制御装置及びそれを備えた電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係るモータ制御装置は、ステアリングシャフトに入力されるトルクに応じて互いに逆方向にインピーダンスが変化する１対の検出コイルと、前記１対の検出コイルに直列接続されてブリッジ回路を形成する１対の抵抗とを有し、前記ブリッジ回路の電圧に基づき前記トルクを検出するトルクセンサで検出されるトルクに基づき操舵補助用の第１の電流指令値を演算する電流指令値演算部と、前記電流指令値演算部で演算した前記第１の電流指令値に基づき、前記ステアリングシャフトに与える操舵補助トルクを発生する電動モータを駆動制御するモータ制御部と、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサで検出される操舵角の変化に応じて、前記トルクセンサで検出されるトルクが変動したか否かを判定するトルク変動判定部と、前記トルク変動判定部の判定結果に基づき、トルクが変動したと判定した場合に前記トルクセンサは作動状態であると判定し、トルクが変動しなかったと判定した場合に前記トルクセンサは非作動状態であると判定する作動確認部と、を備える。
また、上記目的を達成するために、本発明の第２の態様に係る電動パワーステアリング装置は、上記第１の態様に係るモータ制御装置を備える。

本発明であれば、操舵角センサで検出される操舵角が変化したときにトルクセンサで検出されるトルクの変動の有無に基づきトルクセンサがその１対の検出コイルの短絡によって非作動状態となっているか否かを判定することが可能となる。これによって、既存のハードウェア構成を利用した簡易な演算処理や判定処理によってトルクセンサが非作動状態となっているか否かを確認することが可能となるので、作動確認部に必要な機能の一部又は全部をソフトウェアによって容易に実装することが可能となる。即ち、既存のセンサ出力を利用して上記短絡による非作動状態の発生の有無を確認することが可能となるので、作動確認用の信号を発生するための回路等が不要となり、従来と比較して、簡易な構成でトルクセンサの作動状態を確認することが可能となる。

本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を車両に適用した場合の全体構成図である。 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主要部を示す断面図である。 トルク検出部の構成を示す図である。 トルクセンサのインダクタンスの出力例を示す特性図である。 トルクセンサとコントロールユニットの接続関係を示すブロック図である。 トルクセンサ回路の一例を示すブロック図である。 コントロールユニットの機能構成の一例を示すブロック図である。 作動確認部の詳細な構成を示すブロック図である。 作動確認処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 （ａ）は、操舵角の変化の一例を示す波形図であり、（ｂ）〜（ｃ）は、（ａ）の操舵角変化に対するトルク出力の一例を示す波形図である。 自動運転を徐変させる際のモータ駆動電流の変化の一例を示す波形図である。

次に、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、寸法の関係や比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

（実施形態）
（構成）
本実施形態に係る車両１は、図１に示すように、左右の転舵輪となる前輪４ＦＲ及び４ＦＬと後輪４ＲＲ及び４ＲＬとを備えている。前輪４ＦＲ及び４ＦＬは、電動パワーステアリング装置３によって転舵される。
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置３は、図１に示すように、ステアリングホイール３１と、ステアリングシャフト３２と、第１のユニバーサルジョイント３４と、ロアシャフト３５と、第２のユニバーサルジョイント３６とを備える。
電動パワーステアリング装置３は、更に、ピニオンシャフト３７と、ステアリングギヤ３８と、タイロッド３９と、ナックルアーム４０と、操舵角センサ４３と、トルクセンサ１００とを備える。
ステアリングホイール３１に運転者から作用された操舵力は、ステアリングシャフト３２に伝達される。

そして、ステアリングシャフト３２に伝達された操舵力は、第１のユニバーサルジョイント３４を介してロアシャフト３５に伝達され、さらに、第２のユニバーサルジョイント３６を介してピニオンシャフト３７に伝達される。このピニオンシャフト３７は、入力軸３７ａと出力軸３７ｂとを有する。入力軸３７ａの一端は第２のユニバーサルジョイント３６に連結され、他端はトーションバー（不図示）を介して出力軸３７ｂの一端に連結されている。出力軸３７ｂに伝達された操舵力はステアリングギヤ３８を介してタイロッド３９に伝達される。更に、このタイロッド３９に伝達された操舵力はナックルアーム４０に伝達され、前輪４ＦＲおよび４ＦＬを転舵させる。

ここで、ステアリングギヤ３８は、ピニオンシャフト３７の出力軸３７ｂに連結されたピニオン３８ａとこのピニオン３８ａに噛合するラック３８ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成されている。したがって、ステアリングギヤ３８は、ピニオン３８ａに伝達された回転運動をラック３８ｂで車幅方向の直進運動に変換している。
また、ピニオンシャフト３７の出力軸３７ｂには、操舵補助力を出力軸３７ｂに伝達する操舵補助機構４１が連結されている。
操舵補助機構４１は、出力軸３７ｂに連結したウォームギヤ機構で構成される減速ギヤ４２と、この減速ギヤ４２に連結された操舵補助力を発生する電動モータ２００と、電動モータ２００のハウジングに固定支持されたコントロールユニット（ＥＣＵ）３００とを備えている。

電動モータ２００は、３相ブラシレスモータであり、図示しない環状のモータロータと環状のモータステータとを備えている。モータステータは、径方向内側に突出する複数の極歯を円周方向に等間隔に備えて構成され、各極歯には励磁用コイルが巻き回されている。そして、モータステータの内側に、モータロータが同軸に配設されている。モータロータは、モータステータの極歯と僅かの空隙（エアギャップ）をもって対向しかつ外周面に円周方向に等間隔に設けられた複数の磁石を備えて構成されている。
モータロータはモータ回転軸に固定されており、モータステータのコイルにコントロールユニット３００を介して３相交流電流を流すことでモータステータの各歯が所定の順序に励磁されてモータロータが回転し、この回転に伴ってモータ回転軸が回転する。

操舵角センサ４３は、ステアリングホイール３１の操舵角θｓを検出する。この操舵角センサ４３が検出した操舵角θｓは、コントロールユニット３００に入力される。
トルクセンサ１００は、ステアリングホイール３１に付与されて入力軸３７ａに伝達された操舵トルクＴｓを検出する。このトルクセンサ１００が検出した操舵トルクＴｓは、コントロールユニット３００に入力される。
コントロールユニット３００は、マイクロコントローラを含んで構成され、車載電源であるバッテリー５２から電源供給されることによって作動する。ここで、バッテリー５２の負極は接地され、その正極はエンジン始動を行うイグニッションスイッチ５３（以下、「ＩＧＮスイッチ５３」と記載する場合がある）を介してコントロールユニット３００に接続されると共に、ＩＧＮスイッチ５３を介さず直接、コントロールユニット３００に接続されている。

コントロールユニット３００には、操舵角θｓ及び操舵トルクＴｓの他に、車速センサ５０で検出した車速Ｖｓが入力される。そして、これらに応じた操舵補助トルクを操舵系に付与する操舵補助制御（操舵アシスト）を行う。具体的には、上記操舵補助トルクを電動モータ２００で発生するための操舵補助指令値（操舵補助トルク指令値）を公知の手順で算出し、算出した操舵補助指令値に基づいて電動モータ２００の電流指令値を算出する。そして、算出した電流指令値とモータ電流検出値とにより、電動モータ２００に供給する駆動電流をフィードバック制御する。

また、コントロールユニット３００は、例えば自動駐車制御や車線維持制御等の電動パワーステアリング装置３を利用した自動運転制御を行う自動運転制御装置５５と通信可能に接続されている。
自動運転制御装置５５は、車両１に搭載された不図示のカメラや距離センサなどの信号に基づき自動運転制御のための目標操舵角θｓ^*を生成し、生成した目標操舵角θｓ^*をコントロールユニット３００に出力する。また、自動運転制御に切り換わったことを識別する信号、例えばドライバによって自動運転作動用のボタンやスイッチ等が操作されることで出力される信号に基づき切替指令を生成する。そして、生成した切替指令をコントロールユニット３００に出力する。

次に、図２に基づき、電動パワーステアリング装置の主要部の構成について詳細に説明する。
図２において、符号５はハウジングであって、このハウジング５は、入力軸側ハウジング部５ａと出力軸側ハウジング部５ｂとに２分割された構造を有する。入力軸側ハウジング部５ａの内部には、入力軸３７ａが軸受６ａによって回転自在に支持されている。また、出力軸側ハウジング部５ｂの内部には出力軸３７ｂが軸受６ｂ及び６ｃによって回転自在に支持されている。

そして、入力軸３７ａ及び出力軸３７ｂは、入力軸３７ａの内部に配設されたトーションバー３０を介して連結されている。
入力軸３７ａ、トーションバー３０及び出力軸３７ｂは同軸に配置されており、入力軸３７ａとトーションバー３０とはピン結合し、また、トーションバー３０と出力軸３７ｂとはスプライン結合している。
また、出力軸３７ｂには、これと同軸で且つ一体に回転するウォームホイール７が固着されており、電動モータ２００で駆動されるウォーム８と出力軸側ハウジング部５ｂ内で噛合している。ウォームホイール７は金属製のハブ７ａに合成樹脂製の歯部７ｂが一体的に固定されている。電動モータ２００の回転力は、ウォーム８及びウォームホイール７を介して出力軸３７ｂに伝達され、電動モータ２００の回転方向を適宜切り換えることにより、出力軸３７ｂに任意の方向の操舵補助トルクが付与される。

次に、図３に基づき、入力軸３７ａ及び出力軸３７ｂ間のトルクを検出するトルクセンサ１００を構成するトルク検出部１０の構成について説明する。
トルク検出部１０は、入力軸３７ａに形成されたセンサシャフト部１１と、入力軸側ハウジング部５ａの内側に配置された１対の検出コイルＬ１及びＬ２と、両者の間に配置された円筒部材１２とを備える。
センサシャフト部１１は磁性材料で構成されており、センサシャフト部１１の表面には、図３に示すように、軸方向に延びた複数（図３の例では９個）の凸条１１ａが円周方向に沿って等間隔に形成されている。また、凸条１１ａの間には溝部１１ｂが形成されている。

センサシャフト部１１の外側には、センサシャフト部１１に接近して導電性で且つ非磁性の材料、例えばアルミニウムで構成された円筒部材１２がセンサシャフト部１１と同軸に配置されており、図２に示すように、円筒部材１２の延長部１２ｅは出力軸３７ｂの端部２ｅの外側に固定されている。
円筒部材１２には、前記したセンサシャフト部１１の表面の凸条１１ａに対向する位置に、円周方向に等間隔に配置された複数個（図３では９個）の長方形の窓１２ａからなる第１の窓列と、この第１の窓列から軸方向にずれた位置に、窓１２ａと同一形状で、円周方向の位相が異なる複数個（図３では９個）の長方形の窓１２ｂからなる第２の窓列とが設けられている。

円筒部材１２の外周は、同一規格の検出コイルＬ１及びＬ２が捲回されたコイルボビン１８を保持するヨーク１５ａ及び１５ｂで包囲されている。即ち、検出コイルＬ１、Ｌ２は円筒部材１２と同軸に配置され、検出コイルＬ１は窓１２ａからなる第１の窓列部分を包囲し、検出コイルＬ２は窓１２ｂからなる第２の窓列部分を包囲する。
ヨーク１５ａ及び１５ｂは、図２に示すように、入力軸側ハウジング部５ａの内部に固定され、検出コイルＬ１，Ｌ２の出力線は、コイルボビン１８に圧入されたコイル側端子にコイル先端部分を絡げて半田固定した状態で、基板スルーホールに挿入し、半田付けで接続されている。

次に、操舵トルクＴｓの大きさと検出コイルＬ１のインダクタンスＬ１ｉ及び検出コイルＬ２のインダクタンスＬ２ｉとの関係について説明する。
即ち、図４に示すように、右操舵トルク発生時は、円筒部材１２が時計方向に回転するから、操舵トルクＴｓが増大するに従って検出コイルＬ１のインダクタンスＬ１ｉは増加し、検出コイルＬ２のインダクタンスＬ２ｉは減少する。また、左操舵トルク発生時は、円筒部材１２が反時計方向に回転するから、操舵トルクＴｓが増大するに従って検出コイルＬ１のインダクタンスＬ１ｉは減少し、検出コイルＬ２のインダクタンスＬ２ｉは増加する。

（トルクセンサ１００とコントロールユニット３００との接続関係）
次に、トルクセンサ１００とコントロールユニット３００との電気的な接続関係について説明する。
トルクセンサ１００は、図５に示すように、１対の検出コイルＬ１，Ｌ２とトルクセンサ回路１５０とで構成され、検出コイルＬ１，Ｌ２とトルクセンサ回路１５０とはピンＰ１〜Ｐ４を介して接続されている。トルクセンサ回路１５０とコントロールユニット３００とは接地部ＴＳ−ＧＮＤ（グランド）で共通接続されると共に、コントロールユニット３００からトルクセンサ回路１５０へ回路用の電源電圧ＴＳ−Ｖｃｃ、定電圧用の基準電圧ＴＳ−Ｖｒｅｆが供給され、トルクセンサ回路１５０からコントロールユニット３００へ操舵トルクＴｓを示すメイントルク信号ＴＳ−Ｍａｉｎ及びサブトルク信号ＴＳ−Ｓｕｂが入力される。

（トルクセンサ回路１５０）
次に、トルクセンサ回路１５０の詳細な構成を説明する。
トルクセンサ回路１５０は、図６に示すように、操舵トルクＴｓを検出するブリッジ回路ＢＬＤを備える。
このブリッジ回路ＢＬＤは、検出コイルＬ１及び抵抗Ｚ１，Ｚ２が直列に接続された第１アームと、検出コイルＬ２及び抵抗Ｚ３，Ｚ４が直列に接続された第２アームとから構成されている。
更に、トルクセンサ回路１５０は、電流増幅部１５１と、発振部１５２と、メイン増幅全波整流部１５３と、サブ増幅全波整流部１５４と、メイン平滑中立調整部１５５と、サブ平滑中立調整部１５６と、監視部１６０と、回路要素１６１と、定電圧供給部１６２と、ノイズフィルタ１６３とを備える。

電源電圧ＴＳ−Ｖｃｃは、ノイズフィルタ１６３を介して回路要素１６１に入力され、回路要素１６１は、入力された電源電圧ＴＳ−Ｖｃｃを各回路要素及び電流増幅部１５１に供給する。また、基準電圧ＴＳ−Ｖｒｅｆは、ノイズフィルタ１６３を介して定電圧供給部１６２に入力される。
発振部１５２は、定電圧供給部１６２からの定電圧（基準電圧ＴＳ−Ｖｒｅｆ）の供給を受けて所定周波数の交流電圧を発振出力し、電流増幅部１５１は、発振部１５２の出力する交流電圧を増幅する。この増幅された交流電圧Ｖｏｓｃが第１アーム及び第２アームに供給される。

なお、トルクが作用していない状態で、ブリッジ回路ＢＬＤの第１アーム及び第２アームに等しい電流が流れて検出コイルＬ１の端部（ピン）Ｐ１の電圧Ｖ３と、検出コイルＬ２の端部（ピン）Ｐ３の電圧Ｖ４とが等しくなるように、予め検出コイルＬ１及びＬ２の特性を揃えておく。加えて、抵抗Ｚ１と抵抗Ｚ２の接合点の電圧Ｖ３と抵抗Ｚ３と抵抗Ｚ４の接合点の電圧Ｖ４とが等しくなるように、抵抗Ｚ１〜Ｚ４を揃えておく。
検出コイルＬ１の接合点Ｐ１の電圧Ｖ３と、検出コイルＬ２の接合点Ｐ３の電圧Ｖ４とは、メイン増幅全波整流部１５３に入力される。そして、メイン増幅全波整流部１５３は、電圧Ｖ３と電圧Ｖ４をこれらの差分の電圧信号に変換し増幅すると共に整流する。更に、整流後の電圧信号は、メイン平滑中立調整部１５５に入力され、メイン平滑中立調整部１５５は、この電圧信号の出力波形を調整し、調整後の電圧信号をノイズフィルタ１６３に入力する。ノイズフィルタ１６３は、入力された電圧信号のノイズ成分を低減し、ノイズ低減後の電圧信号を、メイントルク信号ＴＳ−Ｍａｉｎとして出力する。

また、抵抗Ｚ１と抵抗Ｚ２の接合点の電圧Ｖ１と、抵抗Ｚ３と抵抗Ｚ４の接合点の電圧Ｖ２は、サブ増幅全波整流部１５４に入力される。そして、サブ増幅全波整流部１５４は、電圧Ｖ１と電圧Ｖ４をこれらの差分の電圧信号に変換し増幅すると共に整流する。更に、サブ平滑中立調整部１５６は、この電圧信号の出力波形を調整し、調整後の電圧信号をノイズフィルタ１６３に入力する。ノイズフィルタ１６３は、入力された電圧信号のノイズ成分を低減し、ノイズ低減後の電圧信号を、サブトルク信号ＴＳ−Ｓｕｂとして出力する。
メイントルク信号ＴＳ−Ｍａｉｎ及びサブトルク信号ＴＳ−Ｓｕｂは、コントロールユニット３００に入力され、その差が零であるか零以外であるかを診断する。そして、零の場合はブリッジ回路ＢＬＤを構成する回路要素は正常であると診断し、差が零以外の信号の場合は、ブリッジ回路ＢＬＤを構成する回路要素が故障していると診断して、必要な処置、例えば警告表示をするほか、操舵トルクＴｓを無効にするなどの処理をする。

ここで、上述したトルクセンサ１００ではブリッジ回路ＢＬＤを構成しているため、ピンＰ１とピンＰ３が短絡した場合（即ち、１対の検出コイルＬ１及びＬ２が短絡した場合）には電圧Ｖ３及びＶ４が同一になってしまい、全体のインピーダンス変化が発生しても一定値となってしまう。このようなピン間が短絡したようなトルクセンサを搭載した電動パワーステアリング装置では、トルク入力が一定のアシスト制御になってしまい、運転者がステアリングホイール３１を操舵してもアシストされず、マニュアルステアリング状態となってしまう。その結果、運転者に不快感を与えてしまう。
この短絡による故障は、上述した差分による故障診断では検出することができない。そのため、本実施形態では、この短絡によるトルクセンサ１００の非作動状態を検出する機能を有するプログラム（以下、「作動確認用プログラム」と記載する場合がある）を含むモータ制御プログラムが、コントロールユニット３００に実装されている。

（コントロールユニット３００）
次に、コントロールユニット３００の具体的な機能構成について説明する。
コントロールユニット３００は、図７に示すように、指令値演算部２１と、指令値補償部２２と、モータ制御部２３と、舵角制御部２４と、切替部２５と、作動確認部２６とを備えている。
指令値演算部２１は、操舵補助指令値演算部６１と、位相補償部６２と、トルク微分回路６３と、を備える。

操舵補助指令値演算部６１は、操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓをもとに、操舵補助指令値算出マップを参照して操舵補助指令値（操舵補助トルク指令値）を演算する。ここで、操舵補助指令値算出マップは、横軸に操舵トルクＴｓ、縦軸に操舵補助指令値をとり、車速Ｖｓをパラメータとした特性線図で構成されている。操舵補助指令値は、操舵トルクＴｓの増加に対して最初は比較的緩やかに増加し、さらに操舵トルクＴｓが増加すると、その増加に対して操舵補助指令値が急峻に増加するように設定されている。この特性曲線の傾きは、車速Ｖｓの増加に従って小さくなるように設定されている。

位相補償部６２は、操舵補助指令値演算部６１で演算した操舵補助指令値に対して位相補償を行い、位相補償後の操舵補助指令値を加算器７８に出力する。ここでは、例えば、（Ｔ１ｓ＋１）／（Ｔ２ｓ＋１）のような伝達特性を操舵補助指令値に作用させるものとする。
トルク微分回路６３は、操舵トルクＴｓを微分した操舵トルク変化率をもとに操舵トルクＴｓに対する補償値を算出し、これを加算器７８に出力する。
指令値補償部２２は、角速度演算部７１と、角加速度演算部７２と、収斂性補償部７３と、慣性補償部７４と、ＳＡＴ推定フィードバック部７５と、を少なくとも備える。

角速度演算部７１は、回転角センサ２００ａで検出したモータ回転角θを微分してモータ角速度ωを算出する。角加速度演算部７２は、角速度演算部７１で演算したモータ角速度ωを微分してモータ角加速度αを算出する。
収斂性補償部７３は、角速度演算部７１で演算したモータ角速度ωを入力し、車両１のヨーの収斂性を改善するためにステアリングホイール３１が振れ回る動作に対して、ブレーキをかけるように、収斂性補償値Ｉｃを算出する。
慣性補償部７４は、電動モータ２００の慣性により発生するトルク相当分を補償して慣性感又は制御応答性の悪化を防止するための慣性補償値Ｉｉを算出する。

ＳＡＴ推定フィードバック部７５は、操舵トルクＴｓ、モータ角速度ω、モータ角加速度α及び指令値演算部２１で演算した操舵補助指令値を入力し、これらに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴを推定演算する。
そして、加算器７６は、慣性補償部７４で算出した慣性補償値ＩｉとＳＡＴ推定フィードバック部７５で算出したセルフアライニングトルクＳＡＴとを加算し、その結果を加算器７７に出力する。
加算器７７は、加算器７６の加算結果と収斂性補償部７３で算出した収斂性補償値Ｉｃとを加算し、その結果を指令補償値Ｉｃｏｍとして加算器７８に出力する。

加算器７８は、位相補償部６２が出力した位相補償後の操舵補助指令値に、トルク微分回路６３が出力した補償値と、指令値補償部２２が出力した指令補償値Ｉｃｏｍとを加算し、補償後の操舵補助指令値を出力する。この補償後の操舵補助指令値は、モータ制御部２３に入力する。
モータ制御部２３は、電動モータ２００の実電流を検出する電流検出器８０と、電流指令値演算部８１と、減算器８２と、電流制御部８３と、モータ駆動部８５と、を備える。
電流指令値演算部８１は、加算器７８が出力した操舵補助指令値（操舵補助トルク指令値）から電動モータ２００の第１の電流指令値Ｉｒｅｆｔを演算する。そして、演算した第１の電流指令値Ｉｒｅｆｔを切替部２５に出力する。

減算器８２は、作動確認部２６から入力された第３の電流指令値Ｉｒｅｆｃ（後述）と、電流検出器８０で検出したモータ電流検出値（実電流値Ｉｔ）との電流偏差を演算し、これを電流制御部８３に出力する。
電流制御部８３は、上記電流偏差に対して比例積分（ＰＩ）演算を行って電圧指令値を出力するフィードバック制御を行う。即ち、上記電流偏差が「０」となるように演算された電圧指令値をモータ駆動部８５に出力する。
モータ駆動部８５は、電動モータ２００に駆動電流を供給するためのインバータ回路（不図示）を備えている。モータ駆動部８５は、電流制御部８３が出力した電圧指令値に基づいてデューティ演算を行い、電動モータ２００の駆動指令となるデューティ比を演算する。そして、そのデューティ比に基づいてインバータ回路を駆動して電動モータ２００を駆動制御する。即ち、デューティ比によって制御された駆動電流を電動モータ２００に供給する。

舵角制御部２４は、自動運転制御装置５５からの目標操舵角θｓ^*と、操舵角センサ４３からの操舵角θｓ（以下、「実操舵角θｓ」と記載する場合がある）と、トルクセンサ１００からの操舵トルクＴｓと、角速度演算部７１からのモータ角速度ωとに基づき自動運転制御のための第２の電流指令値Ｉｒｅｆｍを演算する。そして、演算した第２の電流指令値Ｉｒｅｆｍを切替部２５に出力する。
具体的に、舵角制御部２４は、操舵トルクＴｓに基づき、予め設定したトルク閾値以上の操舵トルクＴｓに応じた目標操舵角補正値θｈａを演算し、この目標操舵角補正値θｈａによって目標操舵角θｓ^*を補正する。そして、補正後の目標操舵角θｓ^*と実操舵角θｓとの差分を０とするための第２の電流指令値Ｉｒｅｆｍを演算する。
切替部２５は、自動運転制御装置５５からの切替指令Ａｓに応じて、作動確認部２６に出力する電流指令値を、第１の電流指令値Ｉｒｅｆｔ及び第２の電流指令値Ｉｒｅｆｍのいずれか一方に切り換える。例えば、切替指令Ａｓの値が「０」のときは、第１の電流指令値Ｉｒｅｆｔに切り換え、「１」のときは、第２の電流指令値Ｉｒｅｆｍに切り換える。

（作動確認部２６）
次に、作動確認部２６の機能構成を説明する。
作動確認部２６は、図８に示すように、トルク変動判定部２６０と、作動判定部２６１と、電流指令値制御部２６２とを備える。なお、これら各機能部の機能は、コントロールユニット３００の備えるプロセッサ（不図示）によって上述した作動確認用プログラムを実行することで実現される。
トルク変動判定部２６０は、操舵角センサ４３の出力及びトルクセンサ１００の出力を監視し、操舵角センサ４３で検出される操舵角θｓに変化がある毎に、この変化に対してトルクセンサ１００から出力される操舵トルクＴｓに変動があるか否かを判定する。

なお、本実施形態のトルク変動判定部２６０は、操舵角θｓの微分値を演算し、この微分値に基づき操舵角θｓの変化の有無を判定する。例えば、現在の操舵角θｓ（ｔ）から、１つ前に取得した操舵角θｓ（ｔ−１）を減算することで微分値を演算する。
また、変化の有無については、微分値が予め設定した閾値以上のときに変化ありと判定し閾値未満のときに変化なしと判定するなど操舵角θｓの分解能やノイズ環境等に応じて閾値を設定する構成としてもよい。
また、本実施形態のトルク変動判定部２６０は、操舵角θｓと同様に、操舵トルクＴｓの微分値を演算し、この微分値に基づき操舵トルクＴｓの変動の有無を判定する。例えば、現在の操舵トルクＴｓ（ｔ）から、１つ前に取得した操舵トルクＴｓ（ｔ−１）を減算することで微分値を演算する。トルク変動の有無についても上記操舵角θｓの変化と同様に閾値との比較で判定するようにしてもよい。

そして、トルク変動判定部２６０は、トルク変動の判定結果を示す情報であるトルク変動情報ＴＣを作動判定部２６１に出力する。ここで、トルク変動情報ＴＣは、例えば、値が「１」であるときにトルクセンサ１００の出力する操舵トルクＴｓに変動があったことを示し、値が「０」であるときにトルクセンサ１００の出力する操舵トルクＴｓに変動が無かったことを示す情報である。
作動判定部２６１は、トルク変動判定部２６０からのトルク変動情報ＴＣに基づき、トルクセンサ１００が１対の検出コイルＬ１及びＬ２の短絡によって非作動状態となっているか否かを判定する。

具体的に、作動判定部２６１は、トルク変動判定部２６０からのトルク変動情報ＴＣに基づき、トルク変動情報ＴＣがトルクセンサ１００の出力する操舵トルクＴｓに変動があったことを示す値である場合に、トルクセンサ１００は非作動状態ではない（作動状態である）と判定する。一方、トルク変動情報ＴＣがトルクセンサ１００の出力する操舵トルクＴｓに変動がなかったことを示す値である場合に、トルクセンサ１００は非作動状態であると判定する。
そして、作動判定部２６１は、トルクセンサ１００が非作動状態であると判定すると、非作動状態であることを示す判定結果Ｔａｎを電流指令値制御部２６２に出力する。一方、非作動状態ではないと判定すると、作動状態であることを示す判定結果Ｔａｎを電流指令値制御部２６２に出力する。ここで、判定結果Ｔａｎは、例えば、値が「１」であるときにトルクセンサ１００が非作動状態であることを示し、値が「０」であるときにトルクセンサ１００が作動状態であることを示す情報である。

電流指令値制御部２６２は、作動判定部２６１からの判定結果Ｔａｎに基づきトルクセンサ１００が非作動状態であるか否かを判定する。そして、非作動状態であると判定した場合は、自動運転制御装置５５からの切替指令Ａｓに基づき、自動運転制御が作動しているか否かを判定する。自動運転制御が作動していないと判定したときは、直ちにアシスト動作を停止する第３の電流指令値Ｉｒｅｆｃ（例えば指令値「０」）を減算器８２に出力してマニュアルステアリング状態を維持する。具体的に、本実施形態では、トルクセンサ１００が非作動状態である間は、切換部２５からの入力に関係なく、値「０」の第３の電流指令値Ｉｒｅｆｃを減算器８２に出力する。
なお、この構成に限らず、電動パワーステアリング装置３が電磁クラッチによってステアリングシャフトへの動力（操舵補助トルク）の伝達及び遮断を行う機能を備えている場合は、電磁クラッチによって動力の伝達を遮断することでマニュアルステアリング状態を維持するようにしてもよい。

一方、自動運転制御が作動していると判定したときは、自動運転制御を徐変させる第３の電流指令値Ｉｒｅｆｃを減算器８２に出力する。例えば、現在の第２の電流指令値Ｉｒｅｆｍを徐々に小さくしていくようにした第３の電流指令値Ｉｒｅｆｃを減算器８２に出力して、最終的にマニュアルステアリング状態に移行する。以降は自動運転制御が作動していないときと同様に、自動運転制御の作動を禁止すると共にマニュアルステアリング状態を維持する。
電流指令値制御部２６２は、トルクセンサ１００が非作動状態ではない（作動状態である）と判定している期間では、切替部２５からの第１の電流指令値Ｉｒｅｆｔ又は第２の電流指令値Ｉｒｅｆｍを、そのまま第３の電流指令値Ｉｒｅｆｃとして減算器８２に出力する。

（作動確認処理）
次に、作動確認部２６で実行する作動確認処理について説明する。なお、作動確認処理は、メインルーチンに呼び出されて実行されるサブルーチンである。
コントロールユニット３００のプロセッサにおいて、作動確認処理が開始されると、図９に示すように、まず、ステップＳ１００に移行する。
ステップＳ１００では、トルク変動判定部２６０において、操舵角センサ４３で検出される操舵角θｓを取得して、ステップＳ１０２に移行する。
ステップＳ１０２では、トルク変動判定部２６０において、ステップＳ１００で取得した操舵角θｓと１つ前に取得した操舵角θｓとに基づき微分演算を行い、この微分結果に基づき操舵角θｓが変化したか否かを判定する。そして、変化したと判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１０４に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、一連の処理を終了して元の処理に復帰する。

ステップＳ１０４に移行した場合は、トルク変動判定部２６０において、トルクセンサ１００から出力される、操舵角θｓの変化に対応する操舵トルクＴｓを取得して、ステップＳ１０６に移行する。
ステップＳ１０６では、トルク変動判定部２６０において、ステップＳ１０４で取得した操舵トルクＴｓと１つ前に取得した操舵トルクＴｓとに基づき、操舵トルクＴｓの変動が無かったか否かを判定する。そして、変動が無かったと判定した場合（Ｙｅｓ）は、その結果を示すトルク変動情報ＴＣを作動判定部２６１に出力して、ステップＳ１０８に移行する。一方、変動があったと判定した場合（Ｎｏ）は、その結果を示すトルク変動情報ＴＣを作動判定部２６１に出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰する。

ステップＳ１０８に移行した場合は、作動判定部２６１において、トルクセンサ１００が非作動状態であることを示す判定結果Ｔａｎを電流指令値制御部２６２に出力して、ステップＳ１１０に移行する。
ステップＳ１１０では、電流指令値制御部２６２において、判定結果Ｔａｎからトルクセンサ１００が非作動状態であると判定すると、自動運転制御装置５５からの切替指令Ａｓに基づき、現在自動運転制御が作動中であるか否かを判定する。そして、作動中であると判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１１２に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１１４に移行する。

ステップＳ１１２に移行した場合は、電流指令値制御部２６２において、現在の第２の電流指令値Ｉｒｅｆｍを徐々に小さくした第３の電流指令値Ｉｒｅｆｃを減算器８２に出力してマニュアルステアリング状態に移行させて、一連の処理を終了し元の処理に復帰する。
一方、ステップＳ１１４に移行した場合は、電流指令値制御部２６２において、アシストトルクを「０」とする第３の電流指令値Ｉｒｅｆｃを減算器８２に出力してマニュアルステアリング状態を維持して、一連の処理を終了し元の処理に復帰する。

（動作）
次に、図１０〜図１１に基づき、本実施形態の動作について説明する。
ＩＧＮスイッチ５３がオン状態となって、バッテリー５２からコントロールユニット３００を含む各種装置に電源が供給されると、操舵角センサ４３、トルクセンサ１００等を含む各種センサが検出を開始する。そして、操舵角センサ４３から出力された操舵角θｓと、トルクセンサ１００から出力された操舵トルクＴｓとがコントロールユニット３００に入力される。
加えて、コントロールユニット３００でメインプログラムが実行され、作動確認処理が開始されると、トルク変動判定部２６０は、操舵角センサ４３から出力される操舵角θｓを取得し、取得した操舵角θｓとコントロールユニット３００の備えるＲＡＭ等のメモリに記憶された１つ前に取得した操舵角θｓとに基づき操舵角θｓの微分値を演算し、この微分値に基づき操舵角θｓに変化があったか否かを判定する。

ここでは、変化があったとして、トルク変動判定部２６０は、この変化に応じてトルクセンサ１００から出力される操舵トルクＴｓを取得し、取得した操舵トルクＴｓとコントロールユニット３００の備えるＲＡＭ等のメモリに記憶された１つ前に取得した操舵トルクＴｓとに基づき操舵トルクＴｓの微分値を演算し、この微分値に基づき操舵トルクＴｓに変動があったか否かを判定する。
ここでは、図１０（ａ）に示す操舵角θｓの変化に対して、図１２（ｂ）に示すように、操舵トルクＴｓの変動があったとする。これにより、トルク変動判定部２６０は、トルク変動があったことを示すトルク変動情報ＴＣを作動判定部２６１に出力する。

作動判定部２６１は、入力されたトルク変動情報ＴＣに基づき、トルク出力に変動があることから、トルクセンサ１００は非作動状態ではないと判定し、作動状態であることを示す判定結果Ｔａｎを電流指令値制御部２６２に出力する。
電流指令値制御部２６２は、入力された判定結果Ｔａｎに基づき、トルクセンサ１００が作動状態であることから、入力される第１の電流指令値Ｉｒｅｆｔ（現在、自動運転制御が作動していないとする）をそのまま第３の電流指令値Ｉｒｅｆｃとして減算器８２に出力する。

その後、自動運転制御が実施されたことによって操舵角θｓが変化したとする。
これにより、トルク変動判定部２６０において、トルクセンサ１００から出力される操舵角θｓの変化に対応する操舵トルクＴｓが取得され、操舵トルクＴｓの変動があったか否かが判定される。ここでは、図１０（ｃ）に示すように、操舵トルクＴｓの変動が無かったとする。これにより、トルク変動判定部２６０は、トルク変動が無かったことを示すトルク変動情報ＴＣを作動判定部２６１に出力する。
作動判定部２６１は、入力されたトルク変動情報ＴＣに基づき、トルク出力に変動が無かったことからトルクセンサ１００は非作動状態であると判定する。そして、非作動状態であることを示す判定結果Ｔａｎを電流指令値制御部２６２に出力する。

引き続き、電流指令値制御部２６２は、入力された判定結果Ｔａｎからトルクセンサ１００が非作動状態であると判定し、自動運転制御装置５５からの切替指令Ａｓに基づき自動運転制御が作動しているか否かを判定する。
ここでは、自動運転制御が作動しているため、電流指令値制御部２６２は、現在の第２の電流指令値Ｉｒｅｆｍに基づき、例えば、図１１に示すように、現在のモータ駆動電流が徐々に小さくなるように第２の電流指令値Ｉｒｅｆｍを徐々に小さくした値の第３の電流指令値Ｉｒｅｆｃを減算器８２に出力する。これにより、アシストトルクを徐々に小さくしていってマニュアルステアリング状態に移行する。マニュアルステアリング状態に移行後は、値「０」の第３の電流指令値Ｉｒｅｆｃを減算器８２に出力してマニュアルステアリング状態を維持し、以降の自動運転制御の作動を禁止する。

一方、トルクセンサ１００が非作動状態であると判定したときに、自動運転制御が作動していない場合は、値「０」の第３の電流指令値Ｉｒｅｆｃを減算器８２に出力してマニュアルステアリング状態を維持し、以降の自動運転制御の作動を禁止する。
なお、この構成に限らず、自動運転制御の作動を禁止する信号を自動運転制御装置５５に出力して、自動運転制御装置５５側で作動を禁止する処理（例えば、切替指令Ａｓを「０」に固定等）を行う構成とするなど他の構成としてもよい。
ここで、コントロールユニット３００はモータ制御装置に対応し、電流指令値演算部８１は電流指令値演算部に対応し、減算器８２、電流制御部８３及びモータ駆動部８５はモータ制御部に対応し、トルク変動判定部２６０はトルク変動判定部に対応し、作動判定部２６１は作動確認部に対応し、舵角制御部２４は舵角制御部に対応する。

（実施形態の効果）
（１）本実施形態に係るコントロールユニット３００は、電流指令値演算部８１が、ステアリングシャフト３２に入力される操舵トルクＴｓに応じて互いに逆方向にインピーダンスが変化する１対の検出コイルＬ１及びＬ２と、１対の検出コイルＬ１及びＬ２に直列接続されてブリッジ回路ＢＬＤを形成する１対の抵抗Ｚ１，Ｚ２及びＺ３，Ｚ４とを有し、ブリッジ回路ＢＬＤの電圧に基づいて操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ１００で検出した操舵トルクＴｓに基づき操舵補助用の第１の電流指令値Ｉｒｅｆｔを演算する。減算器８２、電流制御部８３及びモータ駆動部８５が、電流指令値演算部８１で演算した第１の電流指令値Ｉｒｅｆｔに基づき、ステアリングシャフト３２に与える操舵補助トルクを発生する電動モータ２００を駆動制御する。トルク変動判定部２６０が、ステアリングホイール３１の操舵角θｓを検出する操舵角センサ４３で検出された操舵角θｓの変化に応じて、トルクセンサ１００で検出される操舵トルクＴｓが変動したか否かを判定する。作動判定部２６１が、トルク変動判定部２６０の判定結果（トルク変動情報ＴＣ）に基づき、トルクセンサ１００で検出される操舵トルクＴｓが変動したと判定した場合にトルクセンサ１００は作動状態であると判定し、トルクセンサ１００で検出される操舵トルクＴｓが変動しなかったと判定した場合にトルクセンサ１００は１対の検出コイルＬ１及びＬ２の短絡による非作動状態であると判定する。

この構成であれば、操舵角センサ４３で検出した操舵角θｓが変化したときにトルクセンサ１００で検出される操舵トルクＴｓの変動の有無に基づきトルクセンサ１００が１対の検出コイルＬ１及びＬ２の短絡による非作動状態であるか否かを判定することが可能となる。
これによって、既存のハードウェア構成を利用した簡易な演算処理や判定処理によってトルクセンサ１００が非作動状態となっているか否かを判定することが可能となるので、非作動状態の判定に必要な機能の一部又は全部をソフトウェアによって容易に実装することが可能となる。即ち、既存のセンサ出力を利用して非作動状態の発生の有無を判定することが可能となるので、信号を入力するための回路等が不要となり、従来と比較して、簡易な構成でトルクセンサ１００の作動状態を確認することが可能となる。

（２）本実施形態に係るモータコントロールユニット３００は、舵角制御部２４が、当該コントロールユニット３００を備える電動パワーステアリング装置３の搭載された車両１の備える自動運転制御装置５５からの目標操舵角θｓ^*と、操舵角センサ４３で検出された操舵角θｓとに基づき自動運転制御用の第２の電流指令値Ｉｒｅｆｍを演算する。減算器８２、電流制御部８３及びモータ駆動部８５が、舵角制御部２４で演算された第２の電流指令値Ｉｒｅｆｍに基づき電動モータ２００を駆動制御する自動運転制御を行う。電流指令値制御部２６２が、トルクセンサ１００が非作動状態であると判定されると、自動運転制御の作動前は以降の自動運転制御の作動を禁止し、自動運転制御が作動中は強制的にマニュアルステアリング状態へと移行してから以降の自動運転制御の作動を禁止する。
この構成であれば、自動運転制御が作動中にトルクセンサ１００が非作動状態となることによる不具合の発生を低減することが可能となる。

（３）本実施形態に係るコントロールユニット３００は、電流指令値制御部２６２が、自動運転制御の作動中にトルクセンサ１００が非作動状態になったと判定されると、現在の第３の電流指令値Ｉｒｅｆｃ（第２の電流指令値Ｉｒｅｆｍ）を徐々に小さくすることで電動モータ２００に入力する駆動電流を徐変してマニュアルステアリング状態へと移行する制御を行う。
この構成であれば、トルクセンサ１００が非作動状態であると判定されたときに、自動運転制御が作動している場合は、自動運転制御（舵角制御）を即座に停止せずに徐々に停止状態へと移行させることが可能となる。
これによって、例えば、自動運転制御による操舵角の制御が行われている最中に、いきなり舵角制御を停止してマニュアルステアリング状態へと移行するようなことを防ぐことが可能となる。

（４）本実施形態に係る電動パワーステアリング装置３は、上記コントロールユニット３００を備える。
この構成であれば、上記（１）〜（３）に記載のコントロールユニット３００と同等の作用及び効果を得られる。

（変形例）
（１）上記実施形態では、電動モータ２００として、３相ブラシレスモータを例に挙げて説明したが、この構成に限らず、電動モータ２００を、４相以上のブラシレスモータから構成したり、ブラシモータから構成したりするなど他の構成としてもよい。
（２）上記実施形態では、本発明をピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置に適用した例を説明したが、この構成に限らず、例えば、コラムアシスト式又はラックアシスト式の電動パワーステアリング装置に適用する構成としてもよい。

１…車両、３…電動パワーステアリング装置、２１…指令値演算部、２２…指令値補償部、２３…モータ制御部、２４…舵角制御部、２５…切替部、２６…作動確認部、３１…ステアリングホイール、３２…ステアリングシャフト、３８…ステアリングギヤ、４１…操舵補助機構、４３…操舵角センサ、５０…車速センサ、５２…バッテリー、５３…イグニッションスイッチ、６１…操舵補助指令値演算部、６２…位相補償部、６３…トルク微分回路、７１…角速度演算部、７２…角加速度演算部、７３…収斂性補償部、７４…慣性補償部、７５…ＳＡＴ推定フィードバック部、７６〜７８…加算器、８０…電流検出器、８１…電流指令値演算部、８２…減算器、８４…電流制御部、８５…モータ駆動部、１００…トルクセンサ、１５０…トルクセンサ回路、Ｌ１，Ｌ２…検出コイル、Ｚ１〜Ｚ４…抵抗、２００…電動モータ、２６０…トルク変動判定部、２６１…作動判定部、２６２…電流指令値制御部、３００…コントロールユニット

Claims (3)

1. モータ制御装置であって、
   ステアリングシャフトに入力されるトルクに応じて互いに逆方向にインピーダンスが変化する１対の検出コイルと、前記１対の検出コイルに直列接続されてブリッジ回路を形成する１対の抵抗とを有し、前記ブリッジ回路の電圧に基づき前記トルクを検出するトルクセンサで検出されるトルクに基づき操舵補助用の第１の電流指令値を演算する電流指令値演算部と、
   前記電流指令値演算部で演算した前記第１の電流指令値に基づき、前記ステアリングシャフトに与える操舵補助トルクを発生する電動モータを駆動制御するモータ制御部と、
   ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサで検出される操舵角の変化に応じて、前記トルクセンサで検出されるトルクが変動したか否かを判定するトルク変動判定部と、
   前記トルク変動判定部の判定結果に基づき、トルクが変動したと判定した場合に前記トルクセンサは作動状態であると判定し、トルクが変動しなかったと判定した場合に前記トルクセンサは非作動状態であると判定する作動確認部と、
   前記モータ制御装置を備える電動パワーステアリング装置の搭載された車両の備える自動運転制御装置からの目標操舵角と、前記操舵角センサで検出された操舵角とに基づき自動運転制御用の第２の電流指令値を演算する舵角制御部と、を備え、
   前記モータ制御部は、前記舵角制御部で演算した第２の電流指令値に基づき前記電動モータを駆動制御する自動運転制御を行い、
   前記モータ制御装置は、前記トルクセンサが非作動状態であると判定されると、前記自動運転制御の作動前は以降の前記自動運転制御の作動を禁止し、前記自動運転制御が作動中は強制的にマニュアルステアリング状態へと移行してから以降の前記自動運転制御の作動を禁止する前記電動モータの駆動制御を行う自動運転作動制御部を、備えるモータ制御装置。
2. 前記自動運転作動制御部は、前記自動運転制御が作動中に前記トルクセンサが非作動状態であると判定されると、現在の前記第２の電流指令値を徐々に小さくすることで前記電動モータに入力する駆動電流を徐変してマニュアルステアリング状態へと移行する制御を行う請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 請求項１又は２に記載のモータ制御装置を備える電動パワーステアリング装置。

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