电动动力转向控制装置 【技术领域】
本发明涉及根据动力转向的舵角信息及操舵转矩生成发生辅助转矩用的电动机电流的电动动力转向控制装置，特别是可靠地检测出舵角信息检测手段的异常，提高电动机的控制可靠性的电动动力转向控制装置。技术背景
图12是例如日本特开平4-2173号公报上揭示的已有的电动动力转向控制装置的结构方框图。
在图12中，驱动控制电动机7的控制器10由车上地电池1直接供电或通过点火开关2供电。
与车辆(未图示)的驾驶盘(handle)联动的驾驶机构3具有与驾驶盘形成一体的转向轮(steering wheel)，利用转向轮的操舵转矩Ts操纵车轮。
驾驶机构3上设置生成与司机操作的操舵转矩Ts对应的检测信号的转矩传感器4以及生成与舵角θs对应的检测信号的舵角传感器5。
车辆上设置生成与车速Vo对应的检测信号的车速传感器6。
各传感器4～6的(与车速Vo、驾驶机构3的舵角θs以及操舵转矩Ts对应的)检测信号被输入控制器10，控制器10使与舵角、操舵转矩Ts的大小以及方向对应的电动机电流im流入电动机7以驱动电动机7。
电动机7与驾驶机构3机械连结，相应于控制器10提供的电动机电流im使转向轮发生操舵辅助转矩Ta。
控制器10具备电源电路11、接口12、控制单元13、电动机驱动电路18、电动机电流检测手段19、继电器驱动电路20以及点火继电器(fire relay)21。
电源电路11通过点火开关2连接于电池1，在点火开关2导通操作时向控制单元13供电。
接口12取入各传感器4～6的检测信号，输入到控制单元13。
控制单元13为了对电动机7进行控制，具备操舵力辅助控制手段14、舵角检测手段15、舵角速度检测手段16、以及异常判定手段17。
电动机驱动电路18在控制单元13〕的控制下向电动机7提供电动机电流im。
电动机电流检测手段19对提供给电动机7的电动机电流im进行检测。
继电器驱动电路20在控制单元13作出异常判断时驱动点火继电器21。
点火继电器21由电池1供电，响应继电器驱动电路20的动作，使电动机驱动电路18停止。
控制单元13内的舵角检测手段15根据舵角传感器5来的检测信号检测出驾驶机构3的舵角θs，以舵角θs作为舵角信息，输入到操舵力辅助控制手段14、舵角速度检测手段16以及异常判定手段17。
舵角速度检测手段16根据舵角θs的时间变化率检测出舵角速度Vs，以舵角速度Vs作为舵角信息，输入到操舵力辅助控制手段14以及异常判定手段17。
异常判定手段17在舵角θs或舵角速度Vs显示出异常值时(超过最大允许值θmax、Vmax时)把表示包含舵角传感器5的舵角检测手段15或舵角速度检测手段16发生故障的异常判定信号输入到操舵力辅助控制手段14。
图12表示检测出舵角θs及舵角速度Vs作为驾驶机构3的舵角信息，检测出电动机电流im作为电动机7的旋转信息的情况。
控制单元13内的异常判定手段17将舵角θs、舵角速度Vs分别与对应于车速Vo的最大允许值θmax、Vmax进行比较，在舵角θs超过最大允许值θmax的情况下，或舵角速度Vs超过最大允许值Vmax的情况下，判定为舵角检测手段15或舵角速度检测手段16处于故障状态。
又，异常判定手段1将尽管利用操舵动作改变操舵转矩Ts，舵角θs仍然不改变等情况作为异常状态判断。
已有的电动动力转向控制装置如上所述，用不直接反映驾驶机构3的实际旋转动作的参数(车速Vo和操舵转矩Ts)作为舵角检测手段15和舵角速度检测手段16的异常判定条件，因此异常判定条件的设定极其困难，存在着不能够高精度判断的问题。
本发明是为了解决上述存在问题而作出的，其目的在于，提供不使用车速或操舵转矩作为异常判定条件，而只使用直接反映驾驶机构的实际旋转动作的参数，以此在舵角检测手段或舵角速度检测手段发生异常时能够简便而且高精度地进行异常判断的电动动力转向控制装置。发明内容
本发明的电动动力转向控制装置，具备：接受转向轮的操纵转矩，对车轮进行操纵的驾驶(steering)机构、检测驾驶机构的舵角信息的舵角信息检测手段、检测驾驶机构的操舵转矩的转矩检测手段、生成与舵角信息、操舵转矩的大小及方向相应的电动机电流的控制器、与驾驶机构机械连结，使转向轮(steering wheel)发生与所述电动机电流相应的操舵辅助转矩的电动机、检测电动机的旋转信息的电动机旋转信息检测手段、以及在电动机旋转信息与舵角信息的差显示出大于比较基准值的情况下，判定为舵角信息检测手段异常的异常判定手段。
又，本发明的电动动力转向控制装置的舵角信息检测手段包含检测驾驶机构的舵角速度的舵角速度检测手段；电动机旋转信息检测手段包含检测电动机的电动机角速度的电动机角速度检测手段；异常判定手段在电动机角速度与舵角速度的速度差显示出大于比较基准值的情况下，判定为舵角速度检测手段异常。
本发明的电动动力转向控制装置的舵角信息检测手段包含检测驾驶机构的舵角的舵角检测手段；舵角速度检测手段利用将舵角微分处理的方法检测舵角速度。
本发明的电动动力转向控制装置的舵角信息检测手段包含检测驾驶机构的舵角的舵角检测手段；电动机旋转信息检测手段包含检测电动机的电动机旋转角度的电动机旋转角度检测手段；异常判定手段在电动机旋转角度与舵角的角度差显示出大于比较基准值的情况下，判定为舵角检测手段异常。
本发明的电动动力转向控制装置的舵角信息检测手段包含检测驾驶机构的舵角速度的舵角信息检测手段；舵角检测手段利用对舵角速度进行积分处理的方法检测出所述舵角。
本发明的电动动力转向控制装置的控制器包含舵角信息使用禁止手段，在异常判定手段判定为舵角信息检测手段异常的情况下立即禁止舵角信息使用于电动机电流的控制。
本发明的电动动力转向控制装置的控制器包含经常存储舵角信息的舵角信息存储手段，在异常判定手段判定为舵角信息检测手段异常的情况下，将判定为异常之前片刻存储的前一次的舵角信息使用于电动机电流的控制，同时慢慢减少前一次的舵角信息，以慢慢减少对电动机电流的控制的影响。附图说明
图1是具体表示本发明实施形态1的异常判定手段的方框图。
图2是表示本发明实施形态1的电动机角速度检测手段的外围结构的方框图。
图3是表示本发明实施形态1的处理动作的流程图。
图4是具体表示本发明实施形态2的异常判定手段的方框图。
图5是表示本发明实施形态2的处理动作的流程图。
图6是表示本发明实施形态3的舵角速度检测手段的异常判定处理动作的流程图。
图7是表示本发明实施形态3的舵角检测手段的异常判定处理动作的流程图。
图8是表示本发明实施形态4的舵角速度检测手段的异常判定时的处理动作的流程图。
图9是表示本发明实施形态4的舵角检测手段的异常判定时的处理动作的流程图。
图10是表示本发明实施形态5的舵角速度检测手段的异常判定时的处理动作的流程图。
图11是表示本发明实施形态5的舵角检测手段的异常判定时的处理动作的流程图。
图12是表示已有的电动动力转向控制装置的结构方框图。具体实施形态
实施形态1
下面参照附图对本发明实施形态1进行详细说明。
图1是表示本发明实施形态1的异常判定手段17A的方框图。
在图1中，对于与上述(参照图12)相同的零部件赋予相同的符号，或在符号后添加A并省略详细说明。又，未图示出的结构与图12所示的相同。
舵角速度检测手段16和前面所述一样检测操纵驾驶机构3内的转向轮时的舵角速度Vs。
电动机角速度检测手段101检测出电动机角速度Vm作为电动机7的旋转信息。
在这种情况下，异常判定手段7A根据驾驶机构3的舵角信息和电动机7的旋转信息对舵角速度检测手段16进行异常判断。
也就是说，异常判定手段17A将舵角速度检测手段16检测出的舵角速度Vs和电动机角速度检测手段101检测出的电动机角速度Vm加以比较以判断舵角速度检测手段16是否处于异常状态。
异常判定手段17A具备速度差检测手段102、比较基准值设定手段103、以及比较手段104。
速度差检测手段102检测舵角速度Vs与电动机角速度Vm的速度差ΔV(＝|Vs-Vm|)。
比较基准值设定手段103设定相对于速度差ΔV的异常判断用的比较基准值α。比较手段104将速度差ΔV与比较基准值α加以比较，在ΔV≥α的情况下，将表示舵角速度检测手段16异常的异常判定信号输出到操舵力辅助控制手段14。
图2是表示电动机角速度检测手段101的具体结构例的方框图。
在图2中，电动机角速度检测手段101为了检测出电动机角速度Vm作为电动机7的旋转信息，使用电动机施加电压检测手段105来的电动机施加电压Em和电动机电流检测手段19来的电动机电流im。
电动机施加电压检测手段105和电动机电流检测手段19一样，可以从电动机驱动电路18(见图12)的控制量检测出电动机施加电压Em。
例如在使用直流电动机作为电动机7的情况下，如图2所示，用提供给电动机7的电动机电流im以及电动机施加电压求电动机角速度Vm是公知的事实。
下面同时参照图12和图3的流程图，对图1以及图2所示的本发明实施形态1的处理动作进行详细说明。
在图3中，首先，舵角速度检测手段16根据舵角θs检测出舵角速度Vs(步骤S1)，电动机角速度检测手段101根据电动机施加电压Em以及电动机电流im检测出电动机角速度Vm(步骤S2)。
接着，异常判定手段17A内的速度差检测手段102求舵角速度Vs和电动机角速度Vm的速度差ΔV(＝|Vs-Vm|)(步骤S3)。比较手段104判断速度差ΔV是否大于规定的比较基准值α(步骤S4)。
如果判定为ΔV≥α(即判定为“是”)，则认为是舵角速度检测手段16有异常，异常判定标记FV设定为“1”，执行异常处理(步骤S5)，结束图3的处理程序安排(routing)。
另一方面，在步骤S4，如果判定为ΔV＜α(即判定为“否”)，则不是异常状态，因此异常判定标志清“0”，结束图3的处理程序安排。
这样用正确反映驾驶机构3的舵角速度Vs的电动机角速度Vm进行异常判断，能够正确检测出舵角速度检测手段16检测出的舵角速度Vs为异常值的情况(舵角速度检测手段16发生异常的情况)，迅速作出应对。
实施形态2
在上述实施形态1中，使用舵角速度Vs作为舵角信息，而使用电动机角速度Vm作为电动机旋转信息，但是也可以使用舵角θs作为舵角信息，使用电动机旋转角度θm作为电动机旋转信息。
图4是表示使用舵角θs和电动机旋转角度θm作为异常判定用的参数的本发明实施形态2的异常判定手段17B及其外围结构的方框图。
在图4中，对于和上述(参照图12、图1)一样的零部件，赋予相同的符号，或在符号后面附加“B”，并省略叙述。又，未图示的结构与图12所示相同。
舵角检测手段15和前面所述一样，检测对驾驶机构3内的转向轮进行操纵时的舵角θs。
电动机旋转角度检测手段201检测电动机旋转角度θm作为电动机7的旋转信息。
在这种情况下，异常判定手段17B将舵角检测手段15检测出的舵角θs与电动机旋转角度检测手段201检测出的电动机旋转角度θm加以比较，以此判断舵角检测手段15的异常状态。
异常判定手段17B具备角度差检测手段102B、比较基准值设定手段103B、以及比较手段104B。
角度差检测手段102B检测舵角θs与电动机旋转角度θm的角度差Δθ(＝|θs-θm|)。
比较基准值设定手段103B设定对于角度差Δθ的异常判定用的比较基准值β。
比较手段104B将角度差Δθ与比较基准值β加以比较，在Δθ≥β的情况下，将表示舵角检测手段15异常的异常判定信号输出到操舵力辅助控制手段14。
下面一边参照图12同时参照图5的流程图一边对图4所示的本发明实施形态2的处理动作进行详细说明。
在图5中，步骤S11～步骤S16对应于上述(参照图3)步骤S1～步骤S6，仅仅是处理使用的参数不同。
首先，舵角检测手段15从舵角传感器5取入舵角信号，检测出舵角θs(步骤S11)，电动机旋转角度检测手段201检测电动机旋转角度θm(步骤S12)。
接着，异常判定手段17B内的角度偏差检测手段102B求舵角θs与电动机旋转角度θm的角度差Δθ(＝|θs-θm|)(步骤S13)，比较手段104B判断角度差Δθ是否大于规定的比较基准值β(步骤S14)。
如果判断为Δθ≥β(即判断为“是”)，则认为舵角检测手段15异常，将异常判断标志Fθ设定为“1”，进行异常时的处理(步骤S15)，结束图5的处理程序安排。
另一方面，在步骤S14，如果判定为Δθ＜β(即判定为“否”)，则不是异常状态，因此异常判定标志Fθ清“0”，结束图5的处理程序安排。
这样用正确反映驾驶机构3的舵角速度θs的电动机旋转角速度θm进行异常判断，能够正确检测出舵角检测手段15检测出的舵角θs为异常值的情况(舵角检测手段15发生异常的情况)，迅速作出应对。
实施形态3
在上述实施形态1、2中，没有具体述及异常判定时的处理，但是异常判定时也可以立即禁止使用舵角信息的电动机7的控制。
图6和图7是表示异常判定时立即禁止使用舵角信息的本发明实施形态3的处理动作的流程图。
图6表示舵角信息是舵角速度Vs的情况，图7表示舵角信息是舵角θs的情况。
在这种情况下，控制器10内的操舵力辅助控制手段14(参照图12)包含舵角信息使用禁止手段，在异常判定手段17A或17B判定舵角信息检测手段(舵角速度检测手段16或舵角检测手段15)有异常的情况下，立即禁止对于电动机电流im的控制使用舵角信息。
也就是说，在上述(参照图3)异常判定处理步骤S5将异常判定标志FV设定为“1”的情况下，执行图6的禁止处理，在上述(参照图5)异常判定处理步骤S15将异常判定标志Fθ设定为“1”的情况下，执行图7的禁止处理。
在图6中，操舵力辅助控制手段14首先判断异常判定手段17A(参照图1)是否将异常判定标志FV设定为“1”(步骤S21)。
如果判定为FV＝1(即判定为“是”)，则检测出舵角速度检测手段16异常，因此立即将舵角速度控制值Vc设定为0(deg/s)，禁止使用舵角速度Vs(步骤S22)，结束图6的处理程序安排。
另一方面，在步骤S21，如果判定为FV＝0(即判定为“否”)，则舵角速度检测手段16正常，因此不执行控制禁止步骤S22，结束图6的处理程序安排。
这样，在舵角速度检测手段16被判定为异常的情况下，立即禁止舵角速度Vs在控制值Vc的使用，这样可以不受故障影响地实施控制。
同样，在使用舵角θs作为舵角信息的情况下，在图7中，异常判定手段17B(参照图4)判断异常判定标志Fθ是否被设定为“1”(步骤S31)。
如果判定Fθ＝1(即判定为“是”)，则检测出舵角检测手段15异常，因此立即将舵角控制值θc设定为0(deg)，禁止舵角θs的使用(步骤S32)，结束图7的处理程序安排。
另一方面，在步骤S31，如果判定为Fθ＝0(即判定为“否”)，则舵角检测手段15处于正常状态，因此不执行控制禁止步骤S32，就结束图7的处理程序安排。
这样，在舵角检测手段15被判定为异常的情况下，立即禁止舵角θs在控制值θc的使用，这样可以不受故障影响地实施控制。
因此，在舵角信息是舵角速度Vs和舵角θs中的任何一种的情况下，在异常判定时来自舵角信息检测手段的异常值都不会反映在控制上，不会损害电动机7的控制可靠性。
实施形态4
还有，在上述实施形态3中，判定为异常时立即将控制值Vc或θc设定为0，禁止使用舵角信息，但是预先存储了判定为异常之前瞬间的控制值，在判定为异常后立即使用前一次的控制值，也可以从前一次的控制值慢慢使控制值Vc或θc减少到0。
图8和图9是表示判定为异常时使用前一次的控制值慢慢地将控制值减少为0的表示本发明实施形态4的处理动作的流程图。
图8是舵角信息为舵角速度Vs的情况，而图9则是舵角信息为舵角θs的情况，在各图中，步骤S21和步骤S31进行的处理与上面所述(参照图6和图7)相同。
在这种情况下，控制器10内的操舵力辅助控制手段14(参照图12)包含经常存储舵角信息的舵角信息存储手段，异常判定手段17A或17B判定舵角信息检测手段(舵角速度检测手段16或舵角检测手段15)有异常的情况下，将判定为异常之前瞬间存储的前一次的舵角信息使用于电动机电流im的控制，同时使用使前一次的舵角信息慢慢减少到0的值控制电动机电流im。
也就是说，像上述实施形态3那样，不是立即把使用于控制的舵角信息(控制值)设定为“0”(禁止)，而是使用发生异常之前的数据，慢慢消除故障的影响。
在图8中，首先判断异常判定标志FV是否设定为“1”(步骤S21)，如果判定为FV＝1(即判定为“是”)，则检测出舵角速度检测手段16的异常，因此按照下式(1)设定舵角速度Vs的控制值Vc(步骤S41)。
Vc＝|VM|-Va ……(1)在式(1)中，VM为前一次存储的控制值，Va是使控制值Vc逐渐减少用的规定值。
由式(1)可知，控制值Vc是用绝对值运算求得的值，Vc≥0作为运算条件提供，控制值Vc的减法运算处理以0为限。
下面对控制值Vc附加电动机7的旋转方向符号(步骤S42)，通过电动机驱动电路18(参照图12)将电动机电流im提供给电动机7。
最后，将当前的控制值Vc以前一次的控制值VM更新登录(步骤S43)，然后结束图8的处理程序安排。
另一方面，在步骤S21，如果判定为FV＝0(即判定为“否”)，则舵角速度检测手段16处于正常状态，因此不执行步骤S41和S42，立即执行前一次控制值VM的更新步骤S43，结束图8的处理程序安排。
判定为异常时执行下一次的图8的处理程序安排时，从已经进行减法运算的前一次的控制值VM再减去规定值Va后的值作为控制值Vc使用，因此控制值Vc在达到0之前慢慢减少。
这样，在异常判定标志FV设定为“1”的情况下(发生异常时)，利用将前一次存储的控制值VM减去规定值Va后的值作为下一次的控制值VM使用的方法，可以在舵角速度Vs为异常值的情况下慢慢消除故障的影响，可以减小检测出异常之后瞬间的控制冲击。
同样，在使用舵角θs作为舵角信息的情况下，在图9中，判断异常判定标志Fθ是否被设定为“1”(步骤S31)。如果判定Fθ＝1(即判定为“是”)，则检测出舵角检测手段15异常，因此将舵角θs的控制值θc按照下式(2)设定(步骤S51)。
θc＝|θM|-θa ……(2)
在式(2)中，θm为前一次存储的控制值，θa是使控制值θc逐渐减少用的规定值。
由式(2)可知，控制值θc是用绝对值运算求得的值，θc≥0作为运算条件提供，控制值θc的减法运算处理以0为限。
下面对控制值θc附加电动机7的旋转方向符号(步骤S52)，通过电动机驱动电路18将电动机电流im提供给电动机7。
最后，将当前的控制值θc以前一次的控制值VM更新登录(步骤S53)，然后结束图9的处理程序安排。
另一方面，在步骤S31，如果判定为θV＝0(即判定为“否”)，则舵角检测手段15处于正常状态，因此不执行步骤S51和S52，立即执行前一次控制值θM的更新步骤S53，结束图9的处理程序安排。
这样，异常判定标志θV被设定为1的情况下(发生异常时)，从前一次的控制值θM减去规定值θa得到的值作为下一次的控制值VM使用，这样，在舵角θs为异常值的情况下可以慢慢消除故障的影响，可以减小检测出异常之后瞬间的控制冲击。
因此，在舵角信息是舵角速度Vs和舵角θs中的任何一种的情况下，在异常判定时来自舵角信息检测手段的异常值都不会反映在控制上，不会损害电动机7的控制可靠性。
在这里，使前一次的舵角信息减少到0，但是只要慢慢减少到对电动机电流的控制的影响可以忽略的程度(即使不是0)即可。
实施形态5
还有，在上述实施形态1～4中，没有述及舵角速度检测手段16和舵角检测手段15的具体处理，但是也可以利用使用任意一种舵角信息的运算处理求另一种舵角信息。
图10和图11是表示对舵角θs和舵角速度Vs之一进行运算处理，而对另一方进行检测的本发明实施形态5的处理动作的流程图。
图10表示从舵角θs检测舵角速度Vs的情况，而图11则表示从舵角速度Vs检测出舵角θs的情况。
在图10中，舵角速度检测手段16首先从舵角检测手段15检测出舵角θs(步骤S61)，再如下式(3)所述，对舵角θs进行微分，以检测出舵角速度Vs。
Vs＝dθs/dt ……(3)
这样，对舵角θs进行微分处理检测舵角速度Vs，实际上可以省去舵角速度检测手段16。
同样，在从舵角速度Vs检测出舵角θs的情况下，在图11中，舵角检测手段15从舵角速度检测手段15检测出舵角速度Vs(步骤S71)，再如下式(4)所述，对舵角速度Vs进行积分，以检测出舵角θs(步骤S72)。
θs＝∫Vs·dt ……(4)
这样，对舵角速度Vs进行积分处理检测舵角θs，实际上可以省去舵角检测手段。
因此，在舵角信息为舵角速度Vs或舵角θs的任意一种情况下，都可以省去另一种检测手段，使结构简化。
如上所述，采用本发明，具备：接受转向轮的操纵转矩，对车轮进行操纵的驾驶机构、检测驾驶机构的舵角信息的舵角信息检测手段、检测驾驶机构的操舵转矩的转矩检测手段、生成与舵角信息、操舵转矩的大小及方向相应的电动机电流的控制器、与驾驶机构机械连结，使转向轮(steering wheel)发生与电动机电流相应的操舵辅助转矩的电动机、检测电动机的旋转信息的电动机旋转信息检测手段、以及在电动机旋转信息与舵角信息的差显示出大于比较基准值的情况下，判定舵角信息检测手段为异常的异常判定手段，只使用直接反映驾驶机构的实际旋转动作的参数，因此有能够得到能简便而且高精度地判定舵角信息检测手段的异常的电动动力转向控制装置的效果。
又，采用本发明，舵角信息检测手段包含检测所述驾驶机构的舵角速度的舵角速度检测手段；电动机旋转信息检测手段包含检测电动机的电动机角速度的电动机角速度检测手段；异常判定手段在电动机角速度与舵角速度的速度差显示出大于比较基准值的情况下，判定所述舵角速度检测手段为异常，因此有能够得到能简便而且高精度地判定舵角速度检测手段的异常的电动动力转向控制装置的效果。
又，采用本发明，舵角信息检测手段包含检测驾驶机构的舵角的舵角检测手段；舵角速度检测手段利用将舵角微分处理的方法检测舵角速度，因此有能够得到进一步简化结构的电动动力转向控制装置的效果。
又，采用本发明，舵角信息检测手段包含检测驾驶机构的舵角的舵角检测手段；电动机旋转信息检测手段包含检测电动机的电动机旋转角度的电动机旋转角度检测手段；异常判定手段在电动机旋转角度与舵角的角度差显示出大于比较基准值的情况下，判定舵角检测手段为异常，因此有能够得到能简便而且高精度地判定舵角检测手段的异常的电动动力转向控制装置的效果。
又，采用本发明，舵角信息检测手段包含检测驾驶机构的舵角速度的舵角速度检测手段；舵角检测手段利用对舵角速度进行积分处理的方法检测出舵角，因此有能够得到进一步简化结构的电动动力转向控制装置的效果。
又，采用本发明，控制器包含舵角信息使用禁止手段，在异常判定手段判定舵角信息检测手段为异常的情况下立即禁止舵角信息使用于电动机电流的控制，因此有能够得到能避免异常值影响电动机的控制的电动动力转向控制装置的效果。
又，采用本发明，控制器包含经常存储舵角信息的舵角信息存储手段，在异常判定手段判定为舵角信息检测手段异常的情况下，将判定为异常之前片刻存储的前一次的舵角信息使用于电动机电流的控制，同时慢慢减少前一次的舵角信息，以慢慢减少对电动机电流的控制的影响，因此有能够得到能避免异常值影响电动机的控制同时能够减少检测出异常时的控制冲击的电动动力转向控制装置的效果。