动力转向装置及动力转向装置的控制装置的制造方法
【专利摘要】一种动力转向装置及动力转向装置的控制装置，具有分别具有至少双系统的冗余度的转向操纵扭矩传感器(TS1、TS2)、转向操纵角传感器(AS1、AS2)、马达旋转角传感器(61、62)，通常情况下，在所述分别为双系统的转向操纵扭矩传感器(TS1、TS2)、转向操纵角传感器(AS1、AS2)、马达旋转角传感器(61、62)中，基于一个系统的转向操纵扭矩检测信号、转向操纵角检测信号、马达旋转角检测信号来进行转向操纵辅助控制。在双系统的转向操纵扭矩传感器(TS1、TS2)、转向操纵角传感器(AS1、AS2)、马达旋转角传感器(61、62)分别进行冗余监视，并在所述冗余监视中检测出异常的情况下，切换成替代信号。由此，在动力转向装置及动力转向装置的控制装置中，即使在传感器输出信号中产生了异常的情况下，也可以保留转向操纵辅助功能。
【专利说明】
动力转向装置及动力转向装置的控制装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及动力转向装置及动力转向装置的控制装置。
【背景技术】
[0002]近年来，随着EPS的普及，希望进一步提高产品价值。在这样的情况下，在万一发生故障时，即便是在有限的时间内，也希望保留转向操纵辅助功能。
[0003]在专利文献I公开有为了保留EPS的转向操纵辅助功能，在检测到扭矩传感器的异常的情况下，从该扭矩传感器的输出信号切换成从扭杆的上游及下游的信号生成的替代信号，继续进行转向操纵辅助控制的技术。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献I:(日本)特开2005-206070号公报
【发明内容】
[0007]由于如上所述的原因，在动力转向装置及动力转向装置的控制装置中，其课题在于，即使在传感器输出信号产生异常的情况下，也可以保留转向操纵辅助功能。
[0008]本发明是鉴于上述以往的问题而做出的，作为一实施方式，其特征在于，具有:分别具有至少双系统的冗余度的转向操纵扭矩传感器、转向操纵角传感器、马达旋转角传感器;在通常情况下，基于所述分别为双系统的转向操纵扭矩传感器、转向操纵角传感器、马达旋转角传感器的其中一个系统的转向操纵扭矩检测信号、转向操纵角检测信号、马达旋转角检测信号来进行转向操纵辅助控制；在所述双系统的转向操纵扭矩传感器、转向操纵角传感器、马达旋转角传感器分别进行冗余监视，并在所述冗余监视中检测出异常的情况下，切换成替代信号。
[0009]根据本发明，在动力转向装置及动力转向装置的控制装置中，其课题在于，即使在传感器输出信号中产生异常的情况下，也可以保留转向操纵辅助功能。
【附图说明】
[0010]图1是实施方式中的动力转向装置的概略图。
[0011]图2是实施方式中的动力转向装置的电气系统框图。
[0012]图3是对转向操纵扭矩传感器、转向操纵角传感器的输入输出进行表示的图。
[0013]图4是对实施方式I中的异常信号切换处理进行表示的流程图。
[0014]图5是对实施方式I中的异常信号切换处理进行表示的框图。
[0015]图6是对转向操纵扭矩计算信号(替代信号)的计算方法进行表示的说明图。
[0016]图7是对实施方式2中的异常信号切换处理进行表示的流程图。
[0017]图8是对实施方式2中的异常信号切换处理进行表示的框图。
[0018]图9是对转向操纵角计算信号(替代信号)的计算方法进行表示的说明图。
[0019]图10是对实施方式3中的异常信号切换处理进行表示的流程图。
[0020]图11是对实施方式3中的异常信号切换处理进行表示的框图。
[0021]图12是对马达旋转角计算信号(替代信号)的计算方法进行表示的说明图。
[0022]图13是对实施方式4中的异常信号切换处理进行表示的流程图。
[0023]图14是对实施方式5中的异常信号切换处理进行表示的流程图。
[0024]图15是表示平均信号的时间图。
[0025]图16是对实施方式6中的异常信号切换处理进行表示的流程图。
[0026]图17是表示实施方式6及7的控制框图。
[0027]图18是表示转向操纵辅助限制的一例的图表。
[0028]图19是表示转向操纵辅助限制的其他例的图表。
[0029]图20是对实施方式7中的异常信号切换处理进行表示的流程图。
[0030]图21是对实施方式8中的异常信号切换处理进行表示的流程图。
【具体实施方式】
[0031]以下，基于图1?21，对根据本发明的动力转向装置及动力转向装置的控制装置的实施方式I?8进行详细说明。
[0032][实施方式I]
[0033]图1是对本实施方式I中的动力转向装置进行表示的概略图。图1所示的动力转向装置由方向盘(省略图示)、转向轴(转向操纵轴)1、小齿轮轴2、齿条轴3构成基本的转向操纵机构。根据该转向操纵机构，当驾驶者对方向盘进行旋转操作时，该方向盘的转向操纵扭矩经由转向轴I传递到小齿轮轴2，并且小齿轮轴2的旋转运动转换成齿条轴3的直线运动，使与齿条轴3的两端连结的左右转向轮(省略图示)进行转向。即，在齿条轴3上形成有与小齿轮轴2啮合的齿条齿，构成通过该齿条齿与小齿轮轴的啮合将转向轴I的旋转转换成转向动作的转换机构。
[0034]另外，小齿轮轴2的壳体上设有检测方向盘的转向操纵角的转向操纵扭矩传感器TS (例如，旋转变压器等)，并且基于转向操纵扭矩传感器TS的输出信号、检测电动马达M的转子的旋转角的马达旋转角传感器6(例如，旋转变压器、IC等)的输出信号、车速信息，利用控制装置(以下，称为ECU)的马达控制电路(省略图示)，进行对电动马达M的驱动控制，从电动马达M经由减速器5对齿条轴3施加转向操纵辅助力。
[0035]电动马达M在其输出轴上设有减速器5，电动马达M的旋转在被减速的同时转换成齿条轴3的直线运动。
[0036]另外，转向轴I在轴向上被分割为方向盘侧的输入轴和齿条轴3侧的输
[0037]出轴。输入轴和输出轴经由扭杆(省略图示)被相互同轴连结。由此，输入轴和输出轴通过扭杆的扭转变形能够相对旋转。转向操纵扭矩传感器TS具备检测输入轴侧旋转角的第一角度传感器和检测输出轴侧旋转角的第二角度传感器，基于第一角度传感器和第二角度传感器的输出信号计算所述扭杆的扭转量，由此计算转向操纵扭矩。
[0038]另外，在该扭杆上设有转向操纵角传感器AS(例如，MR元件、IC等)。
[0039]图2表示电气系统的结构框图，图3是表示转向操纵扭矩传感器TS、转向操纵角传感器AS、马达旋转角传感器6的输入输出的图。如图2、图3所示，分别利用所述第一、第二角度传感器即主、副两个转向操纵扭矩传感器TSl、TS2、主、副两个转向操纵角传感器ASl、AS2、主、副两个马达旋转角传感器61、62来检测转向操纵扭矩、转向操纵角、马达旋转角，并分别将转向操纵扭矩检测信号Tt(主)、Tt(副)、转向操纵角检测信号θ8(主)、0s(gU)、马达旋转角检测信号θπι(主)、0m(glj)向ECU4内的扭矩信号接收部21b、21d、转向操纵角信号接收部21a、21c、马达旋转角信号接收部(省略图示)输出。
[0040 ]电源电路7构成传感器类、MPU9、IC部分的电源，进行供电。CAN通信电路8与车辆进行数据、其它信息的交换。MPU9进行EPS辅助控制的计算、马达电流的控制、功能构成部件的异常检测、向安全状态的过渡处理等。失效保险电路13带有如下功能:当由MPU9检测到异常并判断为必须要切断系统时，基于来自MPU9的指令切断马达电流的电源。
[0041 ]驱动电路10基于来自MPU9的指令来驱动逆变器电路12的驱动元件。
[0042]逆变器电路12由驱动元件构成，基于来自驱动电路10的指令工作。电动马达M根据来自逆变器电路12的电流进行驱动，输出用于转向操纵辅助的马达扭矩。逆变器电路12的下游侧的电流由作为电流检测元件的电流传感器Ila检测。电流监视电路Ilb是为了输出从辅助控制求出的电动马达M所需要的扭矩，监视马达控制所需要的电流值是否按目标输出的监视装置。
[0043]为了进行马达控制，设有进行高响应滤波处理的主、副电流检测电路14a、14b。另夕卜，为了监视逆变器电路12的过电流，设有检测平均电流并进行低响应的滤波处理的主、副电流检测电路15a、15b。
[0044]接着，基于图4所示的流程图、图5所示的框图、图6的表示转向操纵扭矩计算信号的计算例的图，对本实施方式I中的ECU4的异常信号切换处理进行说明。
[0045]首先，在Sla中，从主转向操纵扭矩传感器TSl、副转向操纵扭矩传感器TS2读取转向操纵扭矩信号Tt(主)、Tt(副)。接着，在S2a中读取主转向操纵角传感器AS1、副转向操纵角传感器AS2的转向操纵角检测信号θ8(主)、0s(gU)，并在S3a中读取主马达旋转角传感器61、副马达旋转角传感器62的马达旋转角检测信号0m(主hen^gij)。
[0046]其次，在S4a中，基于转向操纵角检测信号θ8(主)、马达旋转角检测信号0m(主)、扭杆的扭转刚性值Ktb、从小齿轮轴2到马达轴的减速比Ng，通过替代信号计算部20的第一转向操纵扭矩计算部16a计算转向操纵扭矩计算信号(替代信号)Tts(主)。
[0047]在此，基于图6，对转向操纵扭矩计算信号(替代信号)Tts(主)的计算方法进行说明。通过将扭杆上下游的相对角度乘以扭杆的扭转刚性值Ktb来计算转向操纵扭矩计算信号(替代信号)Tts(主)。扭杆上游的角度使用转向操纵角检测信号θ8(主)。另一方面，扭杆下游的角度(小齿轮轴2的旋转角)通过将马达旋转角检测信号0m(主)乘以从小齿轮轴2到马达轴之间的减速比Ng而算出。也就是说，转向操纵扭矩计算信号(替代信号)Tts(主)由下式(I)得出。
[0048]Tts=KtbX (0s-0p)---(l)
[0049]接着，基于转向操纵角检测信号0s(gU)、马达旋转角检测信号0m(gU)、扭杆的扭转刚性值Ktb、从小齿轮轴2到马达轴的减速比Ng，在替代信号计算部20的第二转向操纵扭矩计算部16b对转向操纵扭矩计算信号(替代信号)Tts(副)进行计算。转向操纵扭矩计算信号(替代信号)Tts(副)的计算方法与转向操纵扭矩计算信号(替代信号)Tts(主)相同。此外，在本实施方式I中，通过替代信号计算电路18，将转向操纵扭矩计算信号Tts(主)作为替代信号。
[0050]在S5a中，通过异常检测部17a，判断两个转向操纵扭矩检测信号的偏差ITt(主)-Tt(副)I是否比异常检测阈值小。在两个转向操纵扭矩检测信号的偏差|Tt(主)_Tt(副)I比异常检测阈值小的情况下，在S6中清空异常计数，并在S7a中通过切换判断部19将用于转向操纵辅助控制的信号设定为转向操纵扭矩检测信号Tt(主)，结束该控制周期中的处理。
[0051]在S5a中，在两个转向操纵扭矩检测信号的偏差|Tt(主)_Tt(副)I被判定为在异常检测阈值以上的情况下，在S8中，通过切换判断部19，判断异常计数是否在规定值(规定的确定时间)以上。在异常计数在规定值以上的情况下，在S9中，通过切换判断部19将用于转向操纵辅助控制的信号切换成替代信号，并在SlO中使警告灯点亮，促使驾驶者注意。
[0052]在S8中，在异常计数被判定为比规定值小的情况下，在Sll中，使异常计数递增。在两个转向操纵扭矩检测信号的偏差ITt(主)_Tt(副)I处于异常检测阈值以上的状态持续异常确定时间的情况下，该异常计数在每个控制周期递增。
[0053]如上所述，根据本实施方式I中的动力转向装置，能够通过转向操纵角检测信号θ8(主)、9s(副)和马达旋转角检测信号0m(主)、0m(gU)来计算转向操纵扭矩计算信号(替代信号)Tts(主)、Tts(副)，故而在转向操纵扭矩检测信号Tt(主)、Tt(副)中的至少任一个产生异常的情况下，能够利用该转向操纵扭矩计算信号(替代信号)Tts(主)、Tts(副)来替代用于转向操纵辅助控制的信号。其结果是，能够利用转向操纵扭矩计算信号(替代信号)Tts(主)、Tts(副)继续进行转向操纵辅助控制，减轻驾驶者的转向操纵负担。另外，能够降低因替代信号的精度差而造成的转向操纵辅助力的变动。
[0054]另外，转向操纵扭矩检测信号Tt(主)、Tt(副)一同输出转向操纵轴的扭矩信号，故而能够容易地进行比较，并尽快地以高检测精度进行异常检测。
[0055][实施方式2]
[0056]在实施方式I中，对转向操纵扭矩传感器TSl、TS2的转向操纵扭矩检测信号Tt(主)、Tt(副)的异常检测、替代信号的生成进行了说明，而在本实施方式2中，对转向操纵角传感器AS1、AS2的转向操纵角检测信号θ8(主)、0s(gU)的异常检测、替代信号的生成进行说明。
[0057]基于图7的流程图、图8的转向操纵角检测信号的异常检测框图、图9的表示转向操纵角计算信号的计算例的图，对本实施方式2中的动力转向装置进行说明。
[0058]如图7所示，关于S6、S8?Sll，本实施方式2与实施方式I相同。以下，省略对与实施方式I相同的处理的说明，仅对与实施方式I不同的处理进行说明。
[0059]首先，在Slb?S3b中，读取转向操纵角检测信号θ8(主)、0s(gU)、马达旋转角检测信号θπι(主)、0m(glj)、转向操纵扭矩检测信号Tt(主)、Tt(副)。
[0060]在本实施方式2中，为了生成转向操纵角检测信号θ8(主)、0s(gU)的替代信号，在替代信号计算部20的第一转向操纵角计算部16c、第二转向操纵角计算部16d中，计算转向操纵角计算信号(替代信号)9ss(主)、0SS(副)，并通过替代信号计算电路18将转向操纵角计算信号Gss(主)作为替代信号进行输出。
[0061]在S4b中，基于转向操纵扭矩检测信号Tt(主)、马达旋转角检测信号θπι(主)、扭杆的扭转刚性值Ktb、从小齿轮轴2到马达轴的减速比Ng，在第一转向操纵角计算部16c对转向操纵角计算信号(替代信号)Gss(主)进行计算。
[0062]在此，基于图9，对转向操纵角计算信号(替代信号)0SS(主)的计算方法进行说明。将马达旋转角检测信号θπι乘以从小齿轮轴2到马达轴之间的减速比Ng，从而转换成小齿轮轴2的旋转角θρ。另外，将转向操纵扭矩检测信号Tt除以扭杆的扭转刚性值Ktb，从而算出扭杆的扭转角T/Ktb。在扭杆的扭转产生时，在转向操纵角与在小齿轮轴2中的旋转角θρ之间仅相差扭杆的扭转量，故而通过将该小齿轮轴中的旋转角θρ和扭杆的扭转角T/Ktb相加，能够如下式(2)算出转向操纵角计算信号(替代信号)0SS(主)。
[0063]0ss = Θρ+Τ/Ktb...(2)
[0064]在转向操纵角传感器AS设置在比扭杆更靠转向轮一侧的情况下，小齿轮轴2中的旋转角9P为转向操纵角计算信号0SS，故而不需要扭杆的扭转角T/Ktb。
[0065]接着，基于转向操纵扭矩检测信号Tt(副)、马达旋转角检测信号0m(glj)、扭杆的扭转刚性值Ktb、从小齿轮轴2到马达轴的减速比Ng，通过第二转向操纵角计算部16d对转向操纵角计算信号(替代信号)Gss(副)进行计算。转向操纵角计算信号(替代信号)Gss(副)的计算方法与转向操纵角计算信号9ss(主)相同
[0066]在S5b中，通过异常检测部17b，判断两个转向操纵角检测信号的偏差Iθ8(主)-0S(副)I是否比异常检测阈值小。在两个转向操纵角检测信号的偏差I 9s(主)-0s(glj) I比异常检测阈值小的情况下，在S6中清空异常计数，并在S7b中通过切换判断部19将用于转向操纵辅助控制的信号设定为转向操纵角检测信号9s(主)，结束该控制周期中的处理。
[0067]如上所示，根据本实施方式2，起到了与实施方式I相同的作用效果。
[0068]另外，转向操纵角检测信号θ8(主)、0s(gU)—同输出转向操纵轴的角度信号，故而能够在异常检测部17容易地进行比较，并尽快地以高检测精度进行异常的检测。
[0069]在转向操纵角传感器ASl、AS2设置在比扭杆更靠方向盘一侧的情况下，在扭杆上产生扭转时，在转向操纵角及马达旋转角之间仅相差扭杆的扭转量，故而通过修正该差值，在第一、第二转向操纵角计算部16c、16d中能够得到精度更高的转向操纵角计算信号(替代信号)9ss(主)、0SS(副)。
[0070]另外，由于转向操纵角和马达旋转角均是角度信息，故而在转向操纵角传感器ASl、AS2设置在比扭杆更靠转向轮一侧的情况下，通过修正相当于减速器5等的减速比的量，能够从马达旋转角检测信号θπι(主henKgij)计算出转向操纵角计算信号(替代信号)0SS(主)、9ss(副)。由于根据该结果计算转向操纵角计算信号(替代信号)0SS(主)、0SS(副)，故而能够得到精度高的值。
[0071][实施方式3]
[0072]本实施方式3对马达旋转角传感器61、62的马达旋转角检测信号0m(主)、0m(gU)的异常检测、替代信号的生成进行说明。
[0073]基于图10的流程图、图11的马达旋转角检测信号的异常检测框图、图12的表示马达旋转角计算信号的计算例的图，对本实施方式3中的转向动力装置进行说明。
[0074]如图10所示，关于S6、S8?Sll，本实施方式3与实施方式I相同。以下，省略与实施方式I相同的处理的说明，仅对与实施方式I不同的处理进行说明。
[0075]首先，在Slc?S3c中，读取马达旋转角检测信号0m(主)、0m(gU)、转向操纵角检测信号9S(主)、0s(glj)、转向操纵扭矩检测信号Tt(主)、Tt(副)。
[0076]在实施方式3中，为了生成马达旋转角传感器61、62的替代信号，在替代信号计算部20的第一马达旋转角计算部16e、第二马达旋转角计算部16f中，计算马达旋转角计算信号(替代信号)Qms(主)、0ms(副)，并通过替代信号计算电路18将马达旋转角计算信号0ms(主)作为替代信号输出。
[0077]在S4c中，基于转向操纵扭矩检测信号Tt(主)、转向操纵角检测信号θ8(主)、扭杆的扭转刚性值Ktb、从小齿轮轴到马达中的减速比Ng，通过第一马达旋转角计算部16e对马达旋转角计算信号(替代信号)9ms (主)进行计算。
[0078]在此，基于图12，对马达旋转角计算信号(替代信号)0ms(主)的计算方法进行说明。从转向操纵角检测信号Qs(主)减去将转向操纵扭矩检测信号Tt(主)除以扭杆的扭转刚性值Ktb的值Tt/Ktb，并乘以从小齿轮轴2到马达轴之间的减速比Ng。然后，用这个值Ng*(0s-Tt/Ktb)除1，从而能够计算出马达旋转角计算信号(替代信号)0ms(主)。
[0079]也就是说，马达旋转角计算信号(替代信号)0ms由下式(3)得出。
[0080]0ms = I/Ng*(Θ s-Tt/Ktb)…(3)
[0081 ]在转向操纵角传感器AS设置在比扭杆更靠转向轮一侧的情况下，转向操纵角检测信号Gs成为小齿轮轴2中的旋转角θρ，故而不需要Tt/Ktb。
[0082]接着，基于转向操纵扭矩检测信号Tt(副)、转向操纵角检测信号0s(glj)、扭杆的扭转刚性值Ktb、从小齿轮轴到马达中的减速比Ng，通过第二马达旋转角计算部16f对马达旋转角计算信号(替代信号)Gms(副)进行计算。马达旋转角计算信号(替代信号)emMgU)的计算方法与马达旋转角计算信号(替代信号)9ms(主)相同。
[0083]在S5c中，通过异常检测部17，判断两个马达旋转角检测信号的偏差I0m(主)-0m(副)I是否比异常检测阈值小。在两个马达旋转角检测信号的偏差I θπι(主)-0m(glj) I比异常检测阈值小的情况下，在S6中清空异常计数，并在S7c中将用于转向操纵辅助控制的信号设定为马达旋转角检测信号θπι(主)，结束该控制周期中的处理。
[0084]如上所示，根据本实施方式3，起到了与实施方式1、2相同的作用效果。
[0085][实施方式4]
[0086]根据本实施方式4，在从检测出异常到确定异常的期间，使用替代信号来进行转向操纵辅助控制。
[0087]基于图13的流程图，对本实施方式4中的动力转向装置进行说明。
[0088]如图13所示，关于Sla?Sll，本实施方式4与实施方式I相同。以下，省略与实施方式I相同的处理的说明，仅对与实施方式I不同的处理进行说明。
[0089]在本实施方式4中，在S8中，在异常计数比规定值小的情况下，在Sll中，异常计数递增，并且在S12中，将用于转向操纵辅助控制的信号切换成第一转向操纵扭矩计算信号(替代信号)Tts(主)或第二转向操纵扭矩计算信号Tts(副)。
[0090]另外，之后，在S5a中，在两个转向操纵扭矩检测信号的偏差|Tt(主)_Tt(副)I为异常检测阈值以下的情况下，通过S6清空异常计数，并通过S7，返回基于转向操纵扭矩检测信号Tt(主)的通常的辅助控制。
[0091]在本实施方式4中，虽然是对转向操纵扭矩检测信号Tt(主)、Tt(副)的异常检测、替代信号的生成进行了说明，但转向操纵角检测信号9s(主)、0s(glj)、马达旋转角检测信号0m(主)、0m(glj)的异常检测、替代信号的生成也可以采取与本实施方式4相同的方法。
[0092]如上所述，根据本实施方式4，起到了与实施方式I相同的作用效果。另外，由于在异常确定前将用于转向操纵辅助控制的信号切换成替代信号，故而能够尽快地确保转向操纵的安全性。
[0093]另外，在复原到正常状态的情况下，通过返回通常的辅助控制，能够进行更适当的转向操纵控制。
[0094]进一步地，所述异常检测部17在对规定时间的经过时间进行计数，并在规定时间经过前判断为所述异常检测部17的异常状态被解除时，重置所述经过时间的计数值。由此，在正常复原后再次进入异常状态时，能够重新对规定时间进行计数，使判断精度提高。
[0095][实施方式5]
[0096]根据本实施方式5，在从检测出异常到确定异常为止的期间，使用平均信号进行转向操纵辅助控制。
[0097]基于图14的流程图、图15的平均信号的时间图，对本实施方式5中的动力转向装置进行说明。
[0098]如图14所示，关于Sla?Sll，本实施方式5与实施方式4相同。以下，省略与实施方式I相同的处理的说明，仅对与实施方式4不同的处理进行说明。
[0099]S4a的处理后，在S14中，计算出平均信号Tav。该平均信号Tav由转向操纵扭矩检测信号的平均值Tav=l/2*Tt(主)+Tt(副)、或转向操纵扭矩检测信号与转向操纵扭矩计算信号的平均值Tav = l/4*Tt(主)+Tt(副)+Tts(主)+Tts(副)算出。
[0100]在S8中，在异常计数比规定值小的情况下，在Sll中使异常计数递增，并在S14中，将用于转向操纵辅助控制的信号切换成平均信号Tav。
[0101]在本实施方式5中，虽然是对转向操纵扭矩检测信号Tt(主)、Tt(副)的异常检测及平均信号Tav的生成进行了说明，但转向操纵角检测信号θ8(主)、0s(gU)、马达旋转角检测信号θπι(主)、0m(glj)的异常检测及平均信号Tav的生成也可以采取与本实施方式5相同的方法。
[0102]如上所述，根据本实施方式5中的动力转向装置，由于将更多的信号进行平均化，因而即使一个信号成为异常的信号值而产生大的变化，也能够使该变化量更加缓和。即，在转向操纵扭矩检测信号Tt(主)产生故障的情况下，在直到故障确定为止的期间，相比于直接将转向操纵扭矩检测信号Tt(主)用于转向操纵辅助控制，切换成平均信号Tav能够使直到确定异常为止的系统动作、以及确定异常后切换成转向操纵扭矩计算信号(替代信号)Tt s (主)、Tt s (副)时的落差变得更小，降低切换时的方向盘冲击。
[0103]另外，与仅将转向操纵扭矩计算信号(替代信号)Tts(主)、Tts(副)用作替代信号的情况相比，包含转向操纵扭矩检测信号Tt(主)、Tt(副)自身在内的平均值表示与实际的转向操纵状态接近的值，故而能够进行更适当的转向操纵控制。另外，虽然存在转向操纵扭矩检测信号Tt(主)、Tt(副)中包含有异常信号的可能性，然而通过取平均值，可以将异常信号平滑化，抑制异常信号产生的影响。
[0104]另外，在本实施方式5中，在确定异常后，在S9中将用于转向操纵辅助控制的信号变更为转向操纵扭矩计算信号(替代信号)Tts(主)，但也可以变更为平均信号Tav。
[0105][实施方式6]
[0106]根据本实施方式6，在异常确定并通过替代信号进行转向操纵辅助控制的情况下，对马达的最大扭矩设置限幅处理。
[0107]基于图16的流程图、图17的控制框图、图18的表示转向操纵辅助限制的一例的图、图19的表示转向操纵辅助限制的其他例的图，对本实施方式6中的动力转向装置进行说明。如图16所示，关于Sla?S13、S14，本实施方式6与实施方式5相同。以下，省略与实施方式I相同的处理的说明，仅对与实施方式5不同的处理进行说明。
[0108]另外，转向操纵辅助控制部26进行方向盘返回控制等，然而与本发明无直接关系，故而在此省略说明。另外，异常检测部17b、17c、切换判断部19b、19c与本实施方式6无直接关系，故而在此省略说明，并在实施方式7中进行说明。
[0109]在本实施方式6中，在S8中异常计数超过规定值而确定为异常的情况下，在S9中，通过切换判断部19a将用于转向操纵辅助控制的信号切换成替代信号，并基于替代信号通过辅助MAP21根据车速计算出马达指令电流。在S15中，通过限幅器23对电动马达M的最大扭矩施加限幅处理。然后，基于限幅器23的输出，通过马达控制部24将马达指令信号(电压指令信号、电流指令信号等)输出，经由逆变器电路12驱动电动马达M。
[0110]如图18所示，在通常的辅助控制时，由实线所示的设计MAX值确定马达扭矩的最大值，但在切换成替代信号来进行转向操纵辅助控制时，通过限幅器23，马达扭矩的最大值被限制成比虚线所示的小于设计MAX值的值。
[0111]如上所述，根据本实施方式6中的动力转向装置，通过在异常确定的情况下进行辅助限制，能够确保转向操纵的安全性。
[0112]另外，由于转向操纵辅助力降低，故而转向操纵力变重，驾驶者容易觉察到故障发生。
[0113]另外，如图19所示，在通常情况下，通过辅助MAP21，对每个车速根据转向操纵扭矩确定马达指令电流。如图19所示，以车速= 0km/l^t马达指令电流大，车速= 40km/h、80km/h、120km/h时随着车速变大马达指令电流变小的方式进行设定。在本实施方式6中，在确定了异常且切换成替代信号来进行转向操纵辅助控制时，通过限幅器23对电动马达M的最大扭矩施加限制，但如虚线所示，也可以固定在辅助MAP21中的与车速=120km/h相当的马达指令电流而限制转向操纵辅助。
[0114][实施方式7]
[0115]根据本实施方式7，对用于生成替代信号的转向操纵角检测信号θ8(主)、θ8(?υ、马达旋转角检测信号(主)、0m(glj)进行冗余比较。
[0116]基于图20的流程图、图17所示的控制框图，对本实施方式7中的动力转向装置进行说明。如图20所示，关于Sla?S13、S14，本实施方式7与实施方式6相同。以下，省略与实施方式6相同的处理的说明，仅对与实施方式6不同的处理进行说明。
[0117]在S8中，在被判断为异常确定的情况下，在S9中通过切换判断部19a将用于转向操纵辅助控制的信号切换成替代信号，并在S15中，通过异常检测部17b判断转向操纵角检测信号的偏差|9s(主)-0s(glj)|是否比异常检测阈值小。
[0118]在转向操纵角检测信号的偏差Iθ8(主)-0s(gU) I在异常检测阈值以上的情况下，在S16中，通过异常检测部17b判断转向操纵角用的异常计数是否在规定值以上。
[0119]在转向操纵角用的异常计数在规定值以上的情况下，在S17中，通过失效保险判断部13a、失效保险处理部13b切断转向操纵辅助控制，并在S18中，为了促使驾驶者注意而点亮警告灯。
[0120]在转向操纵角用的异常计数比规定值小的情况下，在S19中，转向操纵用的异常计数递增，并且在S20中，为了促使驾驶者注意而点亮警告灯。
[0121]在S15中被判断为转向操纵角检测信号的偏差|θ8(主)-0s(gU)|比异常检测阈值销的情况下，在S21中，通过异常检测部17c，判断马达旋转角检测信号的偏差I 0m(主)-0m(副)I是否比异常检测阈值销。在被判定为马达旋转角检测信号的偏差I θπι(主)-0m(gij) I处于异常检测阈值以上的情况下，在S22中，通过异常检测部17c，判断马达旋转角用的异常计数是否在规定值以上。
[0122]在S22中被判定为马达旋转角用的异常计数处于规定值以上的情况下，在S23中切断转向操纵辅助控制，并在S24中为了促使驾驶者注意，使警告灯点亮。
[0123]在S22中被判断为马达旋转角用的异常计数比规定值小的情况下，在S25中清空马达旋转角用的异常计数，并在S26中为了促使驾驶者注意，使警告灯点亮。
[0124]在S21中被判断为马达旋转角检测信号的偏差|0m(主)-0m(glj)I比阈值小的情况下，在S27中，清空转向操纵角用及马达旋转角用的异常计数。但是，由于转向操纵扭矩检测信号Tt(主)或Tt(副)的异常已确定，且正在用替代信号来进行转向操纵辅助控制，故而在SlO中使警告灯点亮，促使驾驶者注意。
[0125]如上所示，根据本实施方式7，通过在所有的传感器中进行冗余监视，能够进行双重故障的检测，使安全性提高。
[0126][实施方式8]
[0127]根据本实施方式8，在转向操纵扭矩检测信号Tt(主)、Tt(副)的异常已确定的情况下，对转向操纵辅助进行渐弱处理。
[0128]基于图21的流程图，对本实施方式8中的动力转向装置进行说明。如图21所示，关于Sla?S13、S14，本实施方式8与实施方式6相同。以下，省略与实施方式6相同的处理的说明，仅对与实施方式6不同的处理进行说明。
[0129]在S8中，在异常计数在规定值以上且异常已确定的情况下，在S9中将转向操纵辅助控制切换成替代信号，并在SlO中使警告灯点亮。然后，在S28中，判定渐弱计数是否在规定值以上。
[0130]在渐弱计数比规定值小的情况下，在S29中对马达扭矩进行渐弱处理，并在S30中使渐弱计数递增。在渐弱计数达到规定值的情况下，在S31中使马达扭矩成为0，或切断转向操纵辅助控制。
[0131]另外，在S5a中被判断为转向操纵扭矩检测信号的偏差|Tt(主)_Tt(副)I比异常检测阈值小的情况下，在S6中清空异常计数，并在S32中清空渐弱计数。以后的处理与实施方式6相同。
[0132]如上所述，根据本实施方式8，通过从检测到转向操纵扭矩检测信号Tt(主)或Tt(副)的异常且警告灯点亮起经过规定时间之后，逐渐减弱转向操纵辅助控制，能够在转向操纵辅助控制完全终止前，将车辆移动到安全的位置。另外，通过根据时间的经过来逐渐减小转向操纵辅助量，能够抑制驾驶者的持续驾驶，提高安全性。进一步地，通过缓慢进行输出限制，能够抑制转向操纵的不适感。
[0133]以上，在本发明中，仅针对所记载的具体例进行了详细的说明，但作为本领域技术人员应当明白可以在本发明的技术思想的范围内进行丰富的变形及修正，这样的变形及修正显然属于权利要求的范围内。
[0134]例如，在由异常检测部检测到所述异常后，切断车辆的点火开关，进而之后，再次开启点火开关时，所述马达控制电路可以基于所述替代信号输出驱动控制所述电动马达的马达指令信号。这样，即使在车辆再起动时，也可以由替代信号继续进行转向操纵控制，从而能够减轻驾驶者的转向操纵负担。
[0135]在此，对从上述的各实施方式所把握的技术思想，即本发明的保护范围所述的内容以外的内容，与其效果一同记载如下。
[0136](a)在技术方案2所述的动力转向装置中，其特征在于，在由所述异常检测部检测到所述异常后，切断车辆的点火开关，进而之后，当再次开启点火开关时，所述马达控制部基于所述替代信号将驱动控制所述电动马达的马达指令信号输出。
[0137]根据(a)的技术思想，即使在车辆再起动时，也通过替代信号继续进行转向操纵控制，从而能够减轻驾驶者的转向操纵负担。
[0138](b)在技术方案4所述的动力转向装置中，其特征在于，在所述异常检测部检测到所述异常后，所述马达控制部基于所述替代信号输出所述马达指令信号，之后，在所述异常检测部判断所述异常状态已解除时，所述马达控制部基于所述已比较信号输出所述马达指令信号。
[0139]根据(b)的技术思想，在复原到正常状态的情况下，通过返回到通常控制(利用已比较信号的控制)，能够进行更适当的转向操纵控制。
[0140](C)在(b)所述的动力转向装置中，其特征在于，所述异常检测部对所述规定时间的经过时间进行计数，
[0141]所述异常检测部在经过所述规定时间前判断所述异常状态已解除时，重置所述经过时间的计数值。
[0142]根据(C)的技术思想，在正常复原后并再次进入异常状态时，能够重新对规定时间进行计数，使判断精度提高。
[0143](d)在技术方案8所述的动力转向装置中，其特征在于，在所述异常检测部检测出所述异常时，所述马达控制部将所述马达指令信号逐渐减小输出。
[0144]根据(d)的技术思想，通过缓慢地进行输出限制，能够抑制转向操纵的不适感。
[0145](e)在技术方案10所述的动力转向装置中，其特征在于，所述异常检测部将所述第一比较、所述第二比较、所述第三比较全部进行，从而检测所述扭矩传感器、所述转向操纵角传感器、所述马达旋转角传感器的异常。
[0146]根据(e)的技术思想，通过在所有的传感器中进行冗余监视，能够提高安全性。
[0147](f)在(e)所述的动力转向装置中，其特征在于，在由所述异常检测部检测到所述异常后，切断车辆的点火开关，进而之后，当再次开启点火开关时，所述马达控制部基于所述替代信号将驱动控制所述电动马达的马达指令信号输出。
[0148]根据(f)的技术思想，在车辆再起动时也通过替代信号继续进行转向操纵控制，由此能够减轻驾驶者的转向操纵负担。
[0149](g)在技术方案10所述的动力转向装置中，其特征在于，所述异常检测部在检测到异常并且该异常状态持续了规定时间时，判断所述异常是确定信息，
[0150]在所述异常检测部中检测到所述异常并且所述异常被判断为确定信息前，所述马达控制部基于所述替代信号输出所述马达指令信号。
[0151]根据(g)的技术思想，通过在异常确定前切换成替代信号，能够尽快地确保转向操纵的安全性。
[0152](h)在(g)所述的动力转向装置中，其特征在于，在所述异常检测部检测到所述异常后，所述马达控制部基于所述替代信号输出所述马达指令信号，之后，在所述异常检测部判断所述异常状态已解除时，所述马达控制部基于所述已比较信号输出所述马达指令信号。
[0153]根据(h)的技术思想，在复原到正常状态的情况下，通过返回到通常控制(利用已比较信号的控制)，能够进行更适当的转向操纵控制。
[0154](i)在(h)所述的动力转向装置中，其特征在于，所述异常检测部对所述规定时间的经过时间进行计数，
[0155]所述异常检测部在经过所述规定时间前判断所述异常状态已解除时，重置所述经过时间的计数值。
[0156]根据(i)的技术思想，在正常复原后再次进入异常状态时，能够重新对规定时间进行计数，能够使判断精度提高。
[0157](j)在技术方案10所述的动力转向装置中，其特征在于，所述替代信号为基于所述已比较信号以外的信号所计算的所述已比较信号相当值与所述已比较信号的平均值。
[0158]根据(j)的技术思想，与仅将已比较信号的相当值用作替代信号的情况相比，包含已比较信号自身在内的平均值表示与实际的转向操纵状态接近的值，故而能够进行更适当的转向操纵控制。另外，虽然存在已比较信号中包含有异常信号的可能性，但通过取平均值，可以将异常信号平滑化，抑制异常信号产生的影响。
[0159](k)在技术方案10所述的动力转向装置中，其特征在于，
[0160]在所述异常检测部检测到所述异常时，与判断为所述正常时的情况相比，所述马达控制部将所述马达指令信号降低输出。
[0161]根据(k)的技术思想，通过在检测到异常时进行输出限制，能够使转向操纵的安全性提尚O
[0162](I)在(k)所述的动力转向装置中，其特征在于，在所述异常检测部检测到所述异常时，所述马达控制部将所述马达指令信号逐渐减小进行输出。
[0163]根据(I)的技术思想，通过缓慢地进行输出限制，能够抑制转向操纵的不适感。
【主权项】
1.一种动力转向装置，其特征在于，具有: 转向操纵机构，其根据方向盘的转向操纵操作使转向轮转向； 电动马达，其向所述转向操纵机构付与转向操纵力； E⑶，其驱动控制所述电动马达； 扭矩传感器，其设于所述转向操纵机构，检测在所述转向操纵机构产生的转向操纵扭矩； 转向操纵角传感器，其设于所述转向操纵机构，检测所述方向盘的转向操纵量即转向操纵角； 马达旋转角传感器，其设于所述电动马达，检测所述电动马达的转子的旋转角； 扭矩信号接收部，其设于所述ECU，接收从所述扭矩传感器输出的两个转向操纵扭矩检测信号即第一转向操纵扭矩检测信号及第二转向操纵扭矩检测信号，所述第一转向操纵扭矩检测信号及所述第二转向操纵扭矩检测信号是由互不相同的检测元件所检测出的转向操纵扭矩检测信号，或者是由共同的检测元件检测之后经由互不相同的电子电路输出的转向操纵扭矩检测信号； 转向操纵角信号接收部，其设于所述ECU，接收从所述转向操纵角传感器输出的两个转向操纵角检测信号即第一转向操纵角检测信号及第二转向操纵角检测信号，所述第一转向操纵角检测信号及所述第二转向操纵角检测信号是由互不相同的检测元件所检测出的转向操纵角检测信号，或者是由共同的检测元件检测之后经由互不相同的电子电路输出的转向操纵角检测信号； 马达旋转角信号接收部，其设于所述ECU，接收从所述马达旋转角传感器被输出的两个马达旋转角检测信号即第一马达旋转角检测信号及第二马达旋转角检测信号，所述第一马达旋转角检测信号及所述第二马达旋转角检测信号是由互不相同的检测元件所检测出的马达旋转角检测信号，或者是由共同的检测元件检测之后经由互不相同的电子电路输出的马达旋转角检测信号； 异常检测部，其设于所述ECU，通过进行第一比较、第二比较、第三比较中的任一比较，检测所述扭矩传感器、所述转向操纵角传感器、或所述马达旋转角传感器的异常，所述第一比较是所述第一转向操纵扭矩检测信号与所述第二转向操纵扭矩检测信号的比较，所述第二比较是所述第一转向操纵角检测信号与所述第二转向操纵角检测信号的比较，所述第三比较是所述第一马达旋转角检测信号与所述第二马达旋转角检测信号的比较； 替代信号计算部，其设于所述ECU，使用所述第一、第二及第三比较中在所述异常检测部进行比较后的信号即已比较信号以外的信号，或使用所述已比较信号及所述已比较信号以外的信号，计算与所述已比较信号单位相同的已比较信号相当值即替代信号； 马达控制部，其设于所述ECU，在通过所述异常检测部未检测到所述扭矩传感器、所述转向操纵角传感器、或所述马达旋转角传感器的异常的正常时，基于所述已比较信号将驱动控制所述电动马达的马达指令信号输出，并在通过所述异常检测部检测到所述扭矩传感器、所述转向操纵角传感器、或所述马达旋转角传感器的异常时，基于所述替代信号输出所述马达指令信号。2.如权利要求1所述的动力转向装置，其特征在于， 所述异常检测部将所述第一比较、所述第二比较、及所述第三比较全部进行，检测所述扭矩传感器、所述转向操纵角传感器、及所述马达旋转角传感器的异常。3.如权利要求2所述的动力转向装置，其特征在于， 在由所述异常检测部检测到所述异常后，切断车辆的点火开关，进而之后，当再次开启点火开关时，所述马达控制部基于所述替代信号将驱动控制所述电动马达的马达指令信号输出。4.如权利要求1所述的动力转向装置，其特征在于， 所述异常检测部在检测到异常并且该异常状态持续了规定时间时，判断所述异常是确定信息， 在所述异常检测部中检测到所述异常并且所述异常被判断为确定信息前，所述马达控制部基于所述替代信号输出所述马达指令信号。5.如权利要求4所述的动力转向装置，其特征在于， 在所述异常检测部检测到所述异常后，所述马达控制部基于所述替代信号输出所述马达指令信号，之后，在所述异常检测部判断所述异常状态已解除时，所述马达控制部基于所述已比较信号输出所述马达指令信号。6.如权利要求5所述的动力转向装置，其特征在于， 所述异常检测部对所述规定时间的经过时间进行计数， 所述异常检测部在经过所述规定时间前判断所述异常状态已解除时，重置所述经过时间的计数值。7.如权利要求1所述的动力转向装置，其特征在于， 所述替代信号为基于所述已比较信号以外的信号所计算的所述已比较信号相当值与所述已比较信号的平均值。8.如权利要求1所述的动力转向装置，其特征在于， 在所述异常检测部检测到所述异常时，与判断为所述正常时的情况相比，所述马达控制部将所述马达指令信号降低输出。9.如权利要求8所述的动力转向装置，其特征在于， 在所述异常检测部检测到所述异常时，所述马达控制部将所述马达指令信号逐渐减小进行输出。10.—种动力转向装置的控制装置，其特征在于，所述动力转向装置通过电动马达向根据方向盘的转向操纵操作使转向轮转向的转向操纵机构付与转向操纵力，所述控制装置具有: 扭矩信号接收部，其接收从检测在所述转向操纵机构上产生的转向操纵扭矩的扭矩传感器输出的两个转向操纵扭矩检测信号即第一转向操纵扭矩检测信号及第二转向操纵扭矩检测信号，所述第一转向操纵扭矩检测信号及所述第二转向操纵扭矩检测信号是由互不相同的检测元件所检测出的转向操纵扭矩检测信号，或者是由共同的检测元件检测之后经由互不相同的电子电路输出的转向操纵扭矩检测信号； 转向操纵角信号接收部，其接收从检测所述方向盘的转向操纵量即转向操纵角的转向操纵角传感器输出的两个转向操纵角检测信号即第一转向操纵角检测信号及第二转向操纵角检测信号，所述第一转向操纵角检测信号及所述第二转向操纵角检测信号是由互不相同的检测元件所检测出的转向操纵角检测信号，或者是由共同的检测元件检测之后经由互不相同的电子电路输出的转向操纵角检测信号； 马达旋转角信号接收部，其接收从检测所述电动马达的转子的旋转角的马达旋转角传感器输出的两个马达旋转角检测信号即第一马达旋转角检测信号及第二马达旋转角检测信号，所述第一马达旋转角检测信号及所述第二马达旋转角检测信号是由互不相同的检测元件所检测出的马达旋转角检测信号，或者是由共同的检测元件检测之后经由互不相同的电子电路输出的马达旋转角检测信号； 异常检测部，其通过进行第一比较、第二比较、第三比较中的任一比较，检测所述扭矩传感器、所述转向操纵角传感器、或所述马达旋转角传感器的异常，所述第一比较是所述第一转向操纵扭矩检测信号与所述第二转向操纵扭矩检测信号的比较，所述第二比较是所述第一转向操纵角检测信号与所述第二转向操纵角检测信号的比较，所述第三比较是所述第一马达旋转角检测信号与所述第二马达旋转角检测信号的比较； 替代信号计算电路，其使用所述第一、第二及第三比较中的在所述异常检测部进行比较后的信号即已比较信号以外的信号，或使用所述已比较信号及所述已比较信号以外的信号，计算与所述已比较信号单位相同的已比较信号相当值即替代信号； 马达控制部，其在通过所述异常检测部未检测到所述扭矩传感器、所述转向操纵角传感器、或所述马达旋转角传感器的异常的正常时，基于所述已比较信号将驱动控制所述电动马达的马达指令信号输出，并在通过所述异常检测部检测到所述扭矩传感器、所述转向操纵角传感器、或所述马达旋转角传感器的异常时，基于所述替代信号输出所述马达指令信号。11.如权利要求10所述的动力转向装置的控制装置，其特征在于， 在权利要求6所述的动力转向装置的控制装置中，所述异常检测部将所述第一比较、所述第二比较、及所述第三比较全部进行，检测所述扭矩传感器、所述转向操纵角传感器、及所述马达旋转角传感器的异常。12.如权利要求11所述的动力转向装置的控制装置，其特征在于， 在通过所述异常检测部检测到所述异常后，切断车辆的点火开关，进而之后，当再次开启点火开关时，所述马达控制部基于所述替代信号将驱动控制所述电动马达的马达指令信号输出。13.如权利要求10所述的动力转向装置的控制装置，其特征在于， 所述异常检测部在检测到所述异常并且该异常状态持续了规定时间时，判断所述异常是确定ig息， 在所述异常检测部中检测到所述异常并且异常被判断为确定信息前，所述马达控制部基于所述替代信号输出所述马达指令信号。14.如权利要求13所述的动力转向装置的控制装置，其特征在于， 在所述异常检测部检测到所述异常后，所述马达控制部基于所述替代信号输出所述马达指令信号，之后，在所述异常检测部判断所述异常状态已解除时，所述马达控制部基于所述已比较信号输出所述马达指令信号。15.如权利要求14所述的动力转向装置的控制装置，其特征在于， 所述异常检测部对所述规定时间的经过时间进行计数， 并在经过所述规定时间前判断所述异常状态已解除时，重置所述经过时间的计数值。16.如权利要求10所述的动力转向装置的控制装置，其特征在于， 所述替代信号为基于所述已比较信号以外的信号所计算的所述已比较信号相当值与所述已比较信号的平均值。17.如权利要求10所述的动力转向装置的控制装置，其特征在于， 在所述异常检测部检测到所述异常时，与判断为所述正常时的情况相比，所述马达控制部将所述马达指令信号降低输出。18.如权利要求17所述的动力转向装置的控制装置，其特征在于， 在所述异常检测部检测到所述异常时，所述马达控制电路将所述马达指令信号逐渐减小输出。
【文档编号】B62D113/00GK106029471SQ201580008648
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年1月14日
【发明人】佐佐木光雄, 久积巧
【申请人】日立汽车系统株式会社