JP6536242B2 - 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関する。

乗用車やトラック等の車両の操舵力を軽減するため、電動機によって操舵を補助する、いわゆる電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electric Power Steering）装置がある。電動パワーステアリング装置は、電動機が発生する動力を、減速機を介してステアリングシャフト又はラック軸に付与する操舵補助制御機能を有している。

電動パワーステアリング装置においては、操舵補助制御におけるステアリング機構の中立位置（すなわち車両直進時におけるハンドル位置、以下、「ステアリング中立位置」ともいう）、すなわち車両直進時におけるハンドル位置と、そのステアリング中立位置に対する車両走行時のステアリング機構の推定角（以下、「ステアリング推定角」ともいう）とを正確に推定して操舵補助制御に反映させる必要がある。ここで、理論的には、車両の走行中において操舵輪の回転速度比が１．０となる位置がステアリング中立位置となる。しかしながら、タイヤの減り具合や路面状況により左右の操舵輪の回転半径は必ずしも一致しないため、実際のステアリング中立位置に対し誤差を生じる。例えば、特許文献１には、操舵輪の回転速度比の統計的な平均化処理を行うことで平均回転速度比を求め、この平均回転速度比を用いて回転速度比を補正し、この補正後の回転速度比を用いて、ステアリング操舵角を算出する操舵角推定装置が開示されている。すなわち、この特許文献１では、補正した回転速度比を用いることで、ステアリング中立位置と、このステアリング中立位置に対するステアリング推定角とを正確に推定することができる。また、例えば、特許文献２には、前左右輪、後左右輪、前後左輪、前後右輪の４組の推定操舵を比較してスリップしている車輪を特定し、スリップしていない定常状態の車輪で得られた値を舵角推定値として採用する技術が開示されている。

特開２００３−１４４５０号公報 特開２００５−９８８２７号公報

しかし、上記従来技術に開示される技術では、操舵角推定機能が動作していない状態、すなわち、車両のイグニッションスイッチがＯＦＦ状態であり、ＥＰＳ装置における操舵補助制御機能の停止中において、ハンドルが操作される等、何らかの物理的な力がステアリング機構に作用した場合には、操舵角推定機能が再び作動した際にステアリング推定角の誤差を生じ、操舵補助制御機能の動作に影響を与える可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、操舵角推定機能が動作していない状態におけるステアリングの推定角の誤差を吸収し得る電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、電動パワーステアリング装置は、車両のステアリング機構に補助操舵力を付与する電動機と、車両の操舵補助制御上におけるステアリング機構の推定角を求める操舵角推定機能を有し、ステアリング機構の推定角を用いて、電動機を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、操舵角推定機能が動作していない場合に、車両のドアロック解除信号に基づいて電動機の回転角の検出を開始し、当該回転角に基づき、ステアリング機構の推定角を補償するステアリング推定角補償機能を有する。

これにより、操舵角推定機能が動作していない状態におけるステアリング機構の推定角の誤差を吸収することができる。

本発明の望ましい態様として、ステアリング機構の推定角を格納する記憶装置を備え、制御装置は、車両のイグニッションスイッチがＯＮ状態である操舵補助制御機能の動作時において、記憶装置に記憶されたステアリング機構の推定角を読み出して電動機を制御すると共に、ステアリング機構の推定角を操舵角推定機能により更新して記憶装置に保存し、イグニッションスイッチがＯＦＦ状態である操舵補助制御機能の停止時において、記憶装置に記憶されたステアリング機構の推定角を読み出すと共に、電動機の回転角に基づき、ステアリング機構の推定角に対するステアリング機構の角度変化分をステアリング推定角補償機能により求め、記憶装置から読み出したステアリング機構の推定角にステアリング機構の角度変化分を加算してステアリング機構の推定角を更新し、記憶装置に保存する。これにより、イグニッションＯＮ後の通常制御開始時において、イグニッションＯＦＦ状態において補償されたステアリング機構の推定角を用いて、正常に通常制御に移行できる。

本発明の望ましい態様として、車両のドアロック解除信号に基づき初動検出信号を出力する初動検出回路を備え、制御装置は、初動検出信号に基づき、ステアリング推定角補償機能を動作させる。これにより、イグニッションスイッチがＯＦＦ状態である初動期間、すなわち、ドアロックが解除されてから、イグニッションスイッチがＯＦＦ状態からＯＮ状態に操作されて通常制御に移行するまでの期間において、ハンドルホイールが操作される等、何らかの物理的な力がハンドルホイールに作用することによるステアリング機構の推定角の変化を吸収することができ、イグニッションスイッチがＯＦＦ状態であるときにステアリング機構の推定角が変化する可能性を小さくすることができる。

本発明の望ましい態様として、少なくとも車両のドアの施解錠を指示する電子キーからのドアロック解除信号を受信する受信機を備え、初動検出回路は、受信機がドアロック解除信号を受信した時点で、初動検出信号を出力する。これにより、電子キーからのドアロック解除信号を受信機が受信した時点で、ステアリング推定角補償機能を実現する制御プログラムを起動することができる。

本発明によれば、操舵角推定機能が動作していない状態におけるステアリングの推定角の誤差を吸収し得る電動パワーステアリング装置を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す図である。 図２は、本実施形態に係る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のハードウェア構成を示す模式図である。 図３は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置におけるステアリング推定角と電動機の回転角との関係を示す図である。 図４は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置におけるステアリング推定角の変化分と電動機の回転角変化分との関係を示す図である。 図５は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置においてＥＥＰＲＯＭに書き込まれるステアリング推定角、ステアリング中立位置に対応する電動機の中立位置、電動機の中立位置に対する回転角、及び電動機の回転角変化分の一例を示す図である。 図６は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御用コンピュータの機能的な構成を示す機能ブロック図である。 図７は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置におけるステアリング推定角補償処理の手順を示すフローチャートである。 図８は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置における受信機の配置例を示す図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す図である。電動パワーステアリング装置１００は、車両に搭載されて、当該車両の運転者によるハンドルホイール１（以下、「ステアリング」ともいう）の操作を補助するものである。ハンドルホイール１のコラム軸２は、減速ギヤ３、ユニバーサルジョイント４ａ、４ｂ、ラックアンドピニオン機構５を介して、左操舵輪２１及び右操舵輪２２のタイロッド６に連結されている。コラム軸２には、ハンドルホイール１の操舵トルクＴを検出するトルクセンサ１０が設けられている。また、コラム軸２には減速ギヤ３が取り付けられている。減速ギヤ３は、電動機（操舵補助モータ）２０の発生するトルクを増加させてコラム軸２へ伝達する。このような構造によって、電動機２０が発生するトルクにより、ハンドルホイール１の操舵力が補助される。

本実施形態において、電動パワーステアリング装置１００は、コラム軸２に電動機２０のトルクを伝達するコラムアシスト型の装置であるが、電動パワーステアリング装置の形式はこれに限定されるものではない。例えば、電動パワーステアリング装置１００は、ピニオンアシスト型やラックアシスト型等であってもよい。

電動機２０は、例えば、ブラシレスモータやブラシモータである。電動パワーステアリング装置１００を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit、以下、「コントロールユニット」ともいう）３０には、バッテリ１４から電力が供給されるとともに、イグニッションスイッチ１１からイグニッション信号が送信される。また、ＥＣＵ３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴと車速センサ１２で検出された車両速度（車速）Ｖとに基づいて、電動機２０の電流指令値を演算する。そして、ＥＣＵ３０は、電動パワーステアリング装置１００を制御する制御装置である。ＥＣＵ３０は、電動機２０に供給される電流の値（電流検出値）と電流指令値とに基づいて、電動機２０の電流検出値が電流指令値に追従するように電動機２０を駆動制御（以下、「操舵補助制御」ともいう）する。また、ＥＣＵ３０は、左操舵輪車輪速センサ２１ａにより検出された左操舵輪２１の回転速度Ｖｆ１と右操舵輪車輪速センサ２２ａにより検出された右操舵輪２２の回転速度Ｖｆ２とを用いて、操舵補助制御におけるステアリング（ハンドルホイール１）の中立位置（以下、「ステアリング中立位置」ともいう）と、そのステアリング中立位置に対するステアリング（ハイドルホイール１）の推定角（以下、「ステアリング推定角」ともいう）とを推定する機能（以下、「操舵角推定機能」ともいう）を有している。

図２は、本実施形態に係る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のハードウェア構成を示す模式図である。ＥＣＵ３０は、図２に示すように、ＭＣＵ（Micro Control Unit、以下、「制御用コンピュータ」ともいう）１１０と、電動機駆動回路１５と、電流検出回路１６と、位置検出回路１７と、受信機１８と、初動検出回路１９等とを備えている。

ＭＣＵ１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）１０４、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０５、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器１０６、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）コントローラ１０７等を備え、これらがバスに接続されている。ＣＰＵ１０１は、処理装置であり、ＲＯＭ１０２に格納された、電動パワーステアリング装置１００の制御用コンピュータプログラム（以下、「制御プログラム」ともいう）を実行して、電動パワーステアリング装置１００を制御する。

ＲＯＭ１０２は、操舵補助制御に用いる操舵補助制御用データであって、制御プログラム及び制御プログラムを実施する際に使用する制御データを記憶するためのメモリとして使用される。また、ＲＡＭ１０３は、制御プログラムを動作させるためのワークメモリとして使用される。

ＥＥＰＲＯＭ１０４は、電源遮断後においても記憶内容を保持可能な不揮発性メモリであり、ＣＰＵ１０１が、電動パワーステアリング装置１００における操舵補助制御で使用する制御データ等が格納される。本実施形態では、例えば上述したステアリング中立位置に対するステアリング推定角や、そのステアリング推定角に対応した電動機２０の基準回転角、後述する本実施形態に係るステアリング推定角補償機能により検出される電動機２０の基準回転角に対する回転角変化分等が格納される。ＥＥＰＲＯＭ１０４に格納された各種データは、ＥＣＵ３０に電源が投入された後にＲＡＭ１０３に展開された制御プログラム上で使用され、所定のタイミングでＥＥＰＲＯＭ１０４に上書きされる。なお、ここでは、不揮発性メモリとして、ＥＥＰＲＯＭを使用することとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、ＦＬＡＳＨ−ＲＯＭ、ＳＤＲＡＭ等の他の不揮発性メモリを使用することにしてもよい。

Ａ／Ｄ変換器１０６は、トルクセンサ１０からの操舵トルクＴ、電流検出回路１６からの電動機２０の電流検出値Ｉｍ、位置検出回路１７からの電動機２０の回転角θ、左操舵輪車輪速センサ２１ａからの左操舵輪２１の回転速度Ｖｆ１、及び右操舵輪車輪速センサ２２ａからの右操舵輪２２の回転速度Ｖｆ２等の信号を入力し、ディジタル信号に変換する。インターフェース１０５は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載ネットワークに接続されている。インターフェース１０５は、車速センサ１２からの車速Ｖの信号（車速パルス）を受け付けるためのものである。なお、トルクセンサ１０からの操舵トルクＴ、左操舵輪車輪速センサ２１ａからの左操舵輪２１の回転速度Ｖｆ１、及び右操舵輪車輪速センサ２２ａからの右操舵輪２２の回転速度Ｖｆ２等の信号についても、上述した車載ネットワークを介してインターフェース１０５が受け付ける構成であってもよい。

ＰＷＭコントローラ１０７は、電動機２０に対する電流指令値に基づいてＵＶＷ各相のＰＷＭ制御信号を出力する。電動機駆動回路１５は、インバータ回路等により構成され、ＰＷＭコントローラ１０７から出力された信号に基づいて電動機２０を駆動する。電流検出回路１６は、電動機２０に供給される電流の値（電流検出値）Ｉｍを検出してＡ／Ｄ変換器１０６に出力する。位置検出回路１７は、位置センサ（例えば、レゾルバ等）２５の出力信号を電動機２０の回転角θとして、Ａ／Ｄ変換器１０６に出力する。

受信機１８及び初動検出回路１９は、操舵角推定機能が動作していない状態、すなわち、イグニッションスイッチ１１がＯＦＦであり、ＥＰＳ装置１００における操舵補助制御機能の停止中においても、電力が供給され動作しているものとする。受信機１８は、車両の所有者が所持する電子キー２００からのドアロック解除信号を受信し、初動検出回路１９に出力する。ここで、電子キー２００は、電動パワーステアリング装置１００と共に車両に搭載されるキーレスエントリシステムあるいはスマートエントリシステムで用いられ、車両のドアやトランクの施解鍵を指示する携帯端末である。初動検出回路１９は、受信機１８からのドアロック解除信号に基づき、コントロールユニット（ＥＣＵ）３０内部の制御用コンピュータ（ＭＣＵ）１１０に対し、後述するステアリング推定角補償機能を実現するための制御プログラムを起動させる初動検出信号を出力する機能を有している。これら受信機１８及び初動検出回路１９は、上述のように、操舵角推定機能が動作していない状態を含め、常時動作するものである。このため、これら受信機１８及び初動検出回路１９は、消費電力がより小さいことが望ましい。なお、図２に示す例では、受信機１８をＥＣＵ３０内部に設ける例を示したが、これに限るものではなく、例えば、後述するように、車両のダッシュボード付近の位置や、センターコンソール付近の位置、あるいは、運転席側ドア付近の位置等に配置してもよい。

次に、図１乃至図３を用いて、操舵角推定機能におけるステアリング中立位置及びステアリング推定角の算出手法について説明する。図３は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置におけるステアリング推定角と電動機の回転角との関係を示す図である。

操舵角推定機能は、例えば特開２００３−１４４５０号公報や特許第４１６７９５９号公報等に記載された技術を用いて実現することができる。具体的には、ＥＣＵ３０は、車両走行時において、図１に示す左操舵輪車輪速センサ２１ａで検出される左操舵輪２１の回転速度Ｖｆ１と、右操舵輪車輪速センサ２２ａで検出される右操舵輪２２の回転速度Ｖｆ２との回転速度比に基づき、現在のステアリング位置Ｐ１を推定し、この現在のステアリング位置Ｐ１と回転速度比が１．０となるステアリング中立位置Ｐ０との角度、すなわち、ステアリング中立位置Ｐ０に対する現在のステアリング位置Ｐ１の角度であるステアリング推定角θ１とを推定する。このとき、例えば特開２００３−１４４５０号公報に記載されたように、平均回転速度比を求め、この平均回転速度比に基づき回転速度比を補正するようにしてもよいし、例えば特許第４１６７９５９号公報に記載されたように、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の各車輪速を用いてもよい。

また、ＥＣＵ３０は、図３に示すように、現在のステアリング位置Ｐ１に対応する電動機２０の位置Ｑ１を検出し、この位置Ｑ１に対し、ステアリング中立位置Ｐ０に対応する電動機２０の中立位置Ｑ０を求める。このときの電動機２０の中立位置Ｑ０に対する位置Ｑ１の角度である回転角θ２を求める。この回転角θ２は、コラム軸２に取り付けられた歯数ａのギア３ａと、電動機２０のシャフト２０ａに取り付けられた歯数ｂのギア３ｂとのギア比ａ／ｂをＡとすると、以下の（１）式で示される。

θ２＝θ１＊Ａ・・・（１）

また、上述した回転速度比を適切に算出できない停止時や極低速走行時には、電動機２０の回転角θ２を用いて、ステアリング推定角θ１を求めるようにしてもよい。具体的には、現在の電動機２０の位置Ｑ１を検出し、回転速度比が算出可能な所定速度以上の速度で走行しているときに求めた電動機２０の中立位置Ｑ０に対する回転角θ２を求める。このときのステアリング推定角θ１は、以下の（２）式で示される。

θ１＝θ２／Ａ・・・（２）

なお、操舵角推定機能におけるステアリング推定角θ１、ステアリング中立位置Ｐ０、電動機２０の中立位置Ｐ０、及び電動機２０の回転角θ２の算出手法については、上記手法に限るものではなく、これらの算出手法により本発明が限定されるものではない。

次に、図１乃至図５を用いて、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１００におけるステアリング推定角補償機能について説明する。図４は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置におけるステアリング推定角の変化分と電動機の回転角変化分との関係を示す図である。図５は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置においてＥＥＰＲＯＭに書き込まれるステアリング推定角、ステアリング中立位置に対応する電動機の中立位置、電動機の中立位置に対する回転角、及び電動機の回転角変化分の一例を示す図である。

図５（ａ）に示すように、ＥＥＰＲＯＭ１０４には、ステアリング推定角補償機能における初期値として、上述した操舵角推定機能によって得られたステアリング中立位置Ｐ０に対するステアリング推定角θ１と、ステアリング中立位置Ｐ０に対応した電動機２０の中立位置Ｑ０と、この中立位置Ｑ０に対する回転角θ２とが格納されている（図５（ａ））。これらのステアリング推定角θ１、中立位置Ｑ０、回転角θ２は、操舵補助制御機能の動作中においてＲＡＭ１０３に展開された制御プログラム上で使用されると共に、操舵角推定機能によって所定のタイミングでＥＥＰＲＯＭ１０４に上書きされる。

操舵角推定機能が動作していない状態、すなわち、イグニッションスイッチ１１がＯＦＦであり、ＥＰＳ装置１００における操舵補助制御機能の停止中において、ハンドルホイール１が操作される等、何らかの物理的な力がハンドルホイール１に作用し、ステアリング推定角θ１が変化した場合には（θ１→θ１±Δθ１、ここでは、＋符号を右旋回方向、−符号を左旋回方向とする）、操舵角推定機能が動作している状態、すなわち、イグニッションスイッチ１１がＯＮであり、ＥＰＳ装置１００における操舵補助制御機能の動作中においてＥＥＰＲＯＭ１０４に書き込まれた初期値（θ１）に対して誤差（±Δθ１）を生じ、次回イグニッションスイッチ１１がＯＮされた後の操舵補助制御動作に影響を与える可能性がある。

本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１００では、ＥＣＵ３０の内部に受信機１８及び初動検出回路１９を備え、電子キー２００からのドアロック解除信号を受信機１８が受信した時点で、初動検出回路１９からコントロールユニット（ＥＣＵ）３０内部の制御用コンピュータ（ＭＣＵ）１１０に対し、ステアリング推定角補償機能を実現するための制御プログラムを起動させる初動検出信号を出力する。

ここで、本実施形態に係るステアリング推定角補償機能は、イグニッションスイッチ１１がＯＮ状態であり、ＥＰＳ装置１００における操舵補助制御機能及び操舵角推定機能の動作中において、上述した操舵角推定機能によりＥＥＰＲＯＭ１０４に書き込まれたステアリング推定角の初期値（θ１）に対し、イグニッションスイッチ１１がＯＦＦ状態であり、ＥＰＳ装置１００における操舵補助制御機能及び操舵角推定機能の停止中において、受信機１８が電子キー２００からのドアロック解除信号を受信してから、ドライバによりイグニッションスイッチ１１が操作されて操舵角推定機能を含む電動パワーステアリング装置１００の制御プログラムが実行されて通常制御に移行するまでの間（以下、「初動期間」という）、ハンドルホイール１の操作等によるステアリング推定角の変化に伴う電動機２０の回転角の変化を監視する機能である。

図４に示すように、ステアリング推定角θ１がΔθ１分変化すると、ギア３ａとギア３ｂとのギア比Ａ（＝ａ／ｂ）を乗じた分だけ、電動機２０が回転する。このときの電動機２０の回転角変化分Δθ２は、以下の（３）式に示される。

Δθ２＝（Δθ１）＊Ａ・・・（３）

ＥＣＵ３０の位置検出回路１７は、位置センサ２５からの出力信号から電動機２０の回転角θ２’を検出する。ＣＰＵ１０１は、操舵角推定機能によりＥＥＰＲＯＭ１０４に書き込まれた電動機２０の回転角の初期値θ２を読み出し、この電動機２０の回転角の初期値θ２と位置検出回路１７により検出された電動機２０の回転角θ２’との差分値である回転角変化分Δθ２（＝θ２’−θ２）を求め、ＥＥＰＲＯＭ１０４に書き込む（図５（ｂ））。

そして、ドライバによってイグニッションスイッチ１１がＯＦＦ状態からＯＮ状態に操作されて、電動パワーステアリング装置１００における操舵補助制御機能及び操舵角推定機能を実現するための制御プログラムが実行されて通常制御に移行する。このとき、ＣＰＵ１０１は、前回の通常制御において操舵角推定機能によりＥＥＰＲＯＭ１０４に書き込まれたステアリング推定角θ１を読み出すと共に、初動期間においてステアリング推定角補償機能によりＥＥＰＲＯＭ１０４に書き込まれた電動機２０の回転角変化分Δθ２を読み出し、上記（３）式を変形した以下の（４）式により、初動期間におけるステアリング推定角θ１の変化分Δθ１を求める。

Δθ１＝（Δθ２）／Ａ・・・（４）

そして、読み出したθ１に対し、（４）式で得たΔθ１を加算した値θ１’（＝θ１＋（Δθ２／Ａ））を、操舵角推定機能におけるステアリング推定角の初期値としてＥＥＰＲＯＭ１０４に書き込むと共に電動機２０の回転角変化分をリセットし（図５（ｃ））、通常制御に移行する。

これにより、イグニッションスイッチ１１がＯＦＦ状態であるときの初動期間、すなわち、受信機１８が電子キー２００からのドアロック解除信号を受信してから、ドライバによりイグニッションスイッチ１１がＯＦＦ状態からＯＮ状態に操作されて、電動パワーステアリング装置１００における操舵補助制御機能及び操舵角推定機能を実現するための制御プログラムが実行されて通常制御に移行するまでの期間において、ハンドルホイール１が操作される等、何らかの物理的な力がハンドルホイール１に作用することによるステアリング推定角θ１の変化を吸収することができ、イグニッションスイッチ１１がＯＦＦ状態であるときにステアリング推定角が変化する可能性を小さくすることができる。このため、イグニッションスイッチ１１がＯＦＦ状態からＯＮ状態に操作されて操舵補助制御機能及び操舵角推定機能が動作した後の通常制御開始時におけるステアリング推定角を補償でき、正常に通常制御に移行できる。

なお、ステアリング推定角補償機能により電動機２０の回転角の監視を開始してから、所定時間内に通常制御に移行しなかった場合には、ＥＥＰＲＯＭ１０４に書き込まれたステアリング推定角θ１及び電動機２０の回転角変化分Δθ２を読み出し、読み出したθ１に対し上記（４）式で得たΔθ１を加算した値θ１’（＝θ１＋（Δθ２／Ａ））を、操舵角推定機能におけるステアリング推定角の初期値としてＥＥＰＲＯＭ１０４に書き込むと共に、電動機２０の回転角変化分をリセットする（図５（ｃ））。

次に、図１乃至図７を用いて、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１００のステアリング推定角補償機能における処理手順について説明する。図６は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御用コンピュータの機能的な構成を示す機能ブロック図である。図７は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置におけるステアリング推定角補償処理の手順を示すフローチャートである。

図６において、推定角演算部１１１は、記憶部１１３と共働して操舵角推定機能を実現する。推定角補償部１１２は、記憶部１１３と共働してステアリング推定角補償機能を実現する。操舵補助制御部１１４は、記憶部１１３と共働して操舵補助制御機能を実現する。推定角演算部１１１、推定角補償部１１２、及び操舵補助制御部１１４は、図２に示すＣＰＵ１０１により実現される各制御プログラムによって機能する機能ブロックであり、記憶部１１３は、図２に示すＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、及びＥＥＰＲＯＭ１０４で構成される機能ブロックである。なお、操舵角推定機能及び操舵補助制御機能は、イグニッションスイッチ１１がＯＮ状態であるときに動作する機能であり、ステアリング推定角補償機能は、イグニッションスイッチ１１がＯＦＦ状態であるときに動作する機能である。

電動パワーステアリング装置１００の通常制御中、すなわち、イグニッションスイッチ１１がＯＮ状態であり、操舵補助制御機能及び操舵角推定機能が動作している状態において、推定角演算部１１１は、操舵角推定機能によって得たステアリング推定角θ１、電動機２０の中立位置Ｑ０、及び電動機２０の回転角θ２を記憶部１１３（ＥＥＰＲＯＭ１０４）に格納すると共に、随時更新している（図５（ａ））。また、操舵補助制御部１１４は、記憶部１１３（ＥＥＰＲＯＭ１０４）に格納されたステアリング推定角θ１に基づき、操舵補助制御を行う。コントロールユニット（ＥＣＵ）３０の制御用コンピュータ（ＭＣＵ）１１０を構成するＣＰＵ１０１は、イグニッションスイッチ１１の状態を監視し、イグニッションスイッチ１１がＯＮ状態であるか否かを判定する（ステップＳ１）。イグニッションスイッチ１１がＯＮ状態であるか否かは、図１に示すイグニッションスイッチ１１から送信されるイグニッション信号の有無に基づいてＣＰＵ１０１が判定する。

イグニッションスイッチ１１がＯＮ状態である場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、すなわち、ＣＰＵ１０１がイグニッションスイッチ１１はＯＮ状態であると判定した場合、ＣＰＵ１０１は、イグニッションの状態の監視を継続すると共に、電動パワーステアリング装置１００の通常制御を継続する。イグニッションスイッチ１１がＯＦＦ状態である場合（ステップＳ１；Ｎｏ）、すなわち、ＣＰＵ１０１がイグニッションスイッチ１１はＯＦＦ状態であると判定した場合、ＣＰＵ１０１は、所定時間（ここでは、ｎ分間）の第１の待機状態に移行する（ステップＳ２）。この第１の待機状態では、ドライバによってイグニッションスイッチ１１がＯＦＦ状態からＯＮ状態に操作された際に、瞬時に通常制御に移行可能な状態を維持しているものとする。

ＣＰＵ１０１は、所定時間（ここでは、ｎ分間）が経過したか否かを判定し（ステップＳ３）、所定時間経過するまで、第１の待機状態を継続する（ステップＳ３；Ｎｏ）。

所定時間経過後に（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、推定角演算部１１１は、操舵角推定機能により得たステアリング推定角θ１、電動機２０の中立位置Ｑ０、及び電動機２０の回転角θ２を記憶部１１３（ＥＥＰＲＯＭ１０４）に格納する（ステップＳ４）。そして、ＣＰＵ１０１は、操舵補助制御機能及び操舵角推定機能を含む電動パワーステアリング装置１００の全ての制御プログラムを停止させ、初動検出回路１９からの初動検出信号を受信するまでの第２の待機状態に移行する（ステップＳ５）。この第２の待機状態において、コントロールユニット（ＥＣＵ）３０は、通常制御時とは異なる低消費電力モードで動作しているものとする。ＣＰＵ１０１は、この第２の待機状態において、初動検出回路１９からの初動検出信号を受信した際に、ＲＯＭ１０２に格納されているステアリング推定角補償機能を実現する制御プログラムを読み込んで実行することにより、推定角補償部１１２を実現する。

ＣＰＵ１０１は、初動検出回路１９からの初動検出信号を受信したか否かを判定し（ステップＳ６）、初動検出信号を受信するまで、第２の待機状態を継続する（ステップＳ６；Ｎｏ）。

電子キー２００からのドアロック解除信号を受信機１８が受信すると、初動検出回路１９は、コントロールユニット（ＥＣＵ）３０内部の制御用コンピュータ（ＭＣＵ）１１０に対し、ステアリング推定角補償機能を実現するための制御プログラムを起動させる初動検出信号を出力する。ＣＰＵ１０１は、初動検出回路１９からの初動検出信号を受信すると（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、ＲＯＭ１０２に格納されているステアリング推定角補償機能を実現する制御プログラムを読み込んで実行し（ステップＳ７）、推定角補償部１１２を実現する。推定角補償部１１２は、記憶部１１３（ＥＥＰＲＯＭ１０４）に格納されたステアリング推定角θ１及び電動機２０の回転角θ２を読み込み（ステップＳ８）、ステアリング推定角補償機能により電動機２０の回転角の監視を開始する（ステップＳ９）。

推定角補償部１１２は、電動機２０の回転角の監視を所定のタイミングで実行し、位置検出回路１７により検出された電動機２０の回転角θ２’から記憶部１１３（ＥＥＰＲＯＭ１０４）から読み出した電動機２０の回転角θ２を差し引いて電動機２０の回転角変化分Δθ２（＝θ２−θ２’）を求め、検出された電動機２０の回転角θ２’及び電動機２０の回転角変化分Δθ２を記憶部１１３（ＥＥＰＲＯＭ１０４）に書き込む（図５（ｂ））。

ＣＰＵ１０１は、推定角補償部１１２による電動機２０の回転角の監視と並行して、イグニッションスイッチ１１の状態を監視し、イグニッションスイッチ１１がＯＮ状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。

イグニッションスイッチ１１がＯＦＦ状態である場合（ステップＳ１０；Ｎｏ）、すなわち、ＣＰＵ１０１がイグニッションスイッチ１１はＯＦＦ状態であると判定した場合、ＣＰＵ１０１は、推定角補償部１１２による電動機２０の回転角の監視を開始してから所定時間（ここでは、Ｎ分間）経過したか否かを判定する（ステップＳ１１）。所定時間経過していない場合には（ステップＳ１１；Ｎｏ）、イグニッションスイッチ１１の状態の監視を継続すると共に、推定角補償部１１２による電動機２０の回転角の監視を継続する。

イグニッションスイッチ１１がＯＮ状態である場合（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、すなわち、ＣＰＵ１０１がイグニッションスイッチ１１はＯＮ状態であると判定した場合、推定角補償部１１２は、記憶部１１３（ＥＥＰＲＯＭ１０４）に格納された電動機２０の回転角変化分Δθ２を読み出し、ステップＳ８において読み出したステアリング推定角θ１に対し、上述した（４）式で得たΔθ１（＝Δθ２／Ａ）を加算した値θ１’（＝θ１＋（Δθ２／Ａ））を、操舵補助制御部１１４による操舵補助制御機能におけるステアリング推定角の初期値として記憶部１１３（ＥＥＰＲＯＭ１０４）に書き込むと共に電動機２０の回転角変化分をリセットする（ステップＳ１２、図５（ｃ））。そして、ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納されている操舵補助制御機能及び操舵角推定機能を実現する制御プログラムを読み込んで実行し、操舵補助制御部１１４及び推定角演算部１１１を実現して通常制御に移行し（ステップＳ１３）、ステアリング推定角補償処理を終了する。

推定角補償部１１２がステアリング推定角補償機能により電動機２０の回転角の監視を開始してから、所定時間（ここでは、Ｎ分間）内にイグニッションスイッチ１１がＯＦＦ状態からＯＮ状態に操作されなかった場合、すなわち、所定時間経過するまでＣＰＵ１０１がイグニッションスイッチ１１はＯＦＦ状態であると判定した場合には（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、推定角補償部１１２は、記憶部１１３（ＥＥＰＲＯＭ１０４）に格納されたステアリング推定角θ１、及び、推定角補償部１１２により記憶部１１３（ＥＥＰＲＯＭ１０４）に格納された電動機２０の回転角変化分Δθ２を読み出し、読み出したステアリング推定角θ１に対し、上述した（４）式で得たΔθ１（＝Δθ２／Ａ）を加算した値θ１’（＝θ１＋（Δθ２／Ａ））を記憶部１１３（ＥＥＰＲＯＭ１０４）に書き込むと共に電動機２０の回転角変化分をリセットし（ステップＳ１４、図５（ｃ））、第２の待機状態に移行する（ステップＳ５）。以降、イグニッションスイッチ１１がＯＮ状態となるまで（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、ステップＳ５乃至ステップＳ１１の処理を繰り返す。

上述したステアリング推定角補償処理フローを実行することにより、イグニッションスイッチ１１がＯＦＦ状態であるときの初動期間、すなわち、受信機１８が電子キー２００からのドアロック解除信号を受信してから、イグニッションスイッチ１１がＯＦＦ状態からＯＮ状態に操作されて、電動パワーステアリング装置１００における操舵補助制御機能及び操舵角推定機能を実現するための制御プログラムが実行されて通常制御に移行するまでの期間において、ハンドルホイール１が操作される等、何らかの物理的な力がハンドルホイール１に作用することによるステアリング推定角θ１の変化を吸収することができ、イグニッションスイッチ１１がＯＦＦ状態であるときにステアリング推定角が変化する可能性を小さくすることができる。このため、イグニッションスイッチ１１がＯＦＦ状態からＯＮ状態に操作されて操舵補助制御機能及び操舵角推定機能が動作した後の通常制御開始時におけるステアリング推定角を補償でき、正常に通常制御に移行できる。

なお、上記説明では、受信機１８をＥＣＵ３０内部に設け、電子キー２００からのドアロック解除信号を受信する例を示したが、これに限るものではなく、例えば、電動パワーステアリング装置１００と共に車両に搭載されるキーレスエントリシステムあるいはスマートエントリシステムから、ドアロック解除信号が入力される構成であってもよい。

図８は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置における受信機の配置例を示す図である。図８に示すように、上述したキーレスエントリシステムあるいはスマートエントリシステムにおける受信機は、例えば、車両３００のダッシュボード付近の位置３０１や、センターコンソール付近の位置３０２、あるいは、運転席側ドア付近の位置３０３等に配置してもよい。

また、上記説明では、初動検出回路１９をＭＣＵ１１０の外部に設けた例を示したが、例えば、ＭＣＵ１１０内のＣＰＵ１０１により実現される制御プログラムによって機能する機能ブロックの１つとして、上述した初動検出回路１９として機能する初動検出部を設けた構成であってもよい。

以上説明したように、本実施形態の電動パワーステアリング装置は、イグニッションスイッチ１１がＯＮ状態であり、操舵補助制御機能及び操舵角推定機能が動作している通常制御時において、操舵角推定機能により求めたステアリング推定角θ１をＥＥＰＲＯＭ１０４に保存し、イグニッションスイッチ１１がＯＦＦ状態であり、操舵補助制御機能及び操舵角推定機能が停止しているとき、電子キー２００からのドアロック解除信号を受信機１８が受信した時点で、ＥＥＰＲＯＭ１０４に保存されたステアリング推定角θ１を読み出すと共に、所定のタイミングでステアリング推定角補償機能を実現する制御プログラムを実行する。具体的には、電動機２０の回転角変化分Δθ２を検出し、この電動機２０の回転角変化分Δθ２から、ステアリング推定角θ１の変化分Δθ１（＝Δθ２／Ａ）を求める。そして、求めたステアリング推定角の変化分Δθ１（＝Δθ２／Ａ）をステアリング推定角θ１に加算することで補償したステアリング推定角θ１’（＝θ１＋（Δθ２／Ａ））をＥＥＰＲＯＭ１０４に保存し、当該ステアリング推定角θ１’を用いて、イグニッションスイッチ１１がＯＦＦ状態からＯＮ状態に操作されて操舵補助制御機能及び操舵角推定機能が動作した後の通常制御を行う。これにより、イグニッションスイッチ１１がＯＦＦ状態であるときの初動期間、すなわち、電子キー２００からのドアロック解除信号を受信機１８が受信してから、ドライバによりイグニッションスイッチ１１がＯＦＦ状態からＯＮ状態に操作されて、電動パワーステアリング装置１００における操舵補助制御機能及び操舵角推定機能を実現するための制御プログラムが実行されて通常制御に移行するまでの期間において、ハンドルホイール１が操作される等、何らかの物理的な力がハンドルホイール１に作用することによるステアリング推定角θ１の変化を吸収することができ、イグニッションスイッチ１１がＯＦＦ状態であるときにステアリング推定角が変化する可能性を小さくすることができる。このため、イグニッションスイッチ１１がＯＦＦ状態からＯＮ状態に操作されて操舵補助制御機能及び操舵角推定機能が動作した後の通常制御開始時におけるステアリング推定角を補償でき、正常に通常制御に移行できる。

以上のように、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、イグニッションスイッチがＯＦＦ状態であり、操舵補助制御機能及び操舵角推定機能が停止しているときのステアリング推定角の補償に有用であり、特に、電子キーによりドアやトランクの施解錠を指示するキーレスエントリシステムあるいはスマートエントリシステムを搭載した構成に適している。

１ ハンドルホイール
２ コラム軸
３ 減速ギヤ
３ａ ギヤ（コラム軸）
３ｂ ギヤ（シャフト（電動機））
４ａ、４ｂ ユニバーサルジョイント
１０ トルクセンサ
１１ イグニッションスイッチ
１２ 車速センサ
１４ バッテリ
１５ 電動機駆動回路
１６ 電流検出回路
１７ 位置検出回路
１８ 受信機
１９ 初動検出回路
２０ 電動機
２０ａ シャフト（電動機）
２１ 左操舵輪
２１ａ 左操舵輪車輪速センサ
２２ 右操舵輪
２２ａ 右操舵輪車輪速センサ
２５ 位置センサ
３０ コントロールユニット（ＥＣＵ）
１００ 電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）
１０１ ＣＰＵ
１０５ インターフェース
１０６ Ａ／Ｄ変換器
１０７ ＰＷＭコントローラ
１１０ 制御用コンピュータ（ＭＣＵ）
２００ 電子キー
３００ 車両
３０１ センサ配置位置（ダッシュボード付近）
３０２ センサ配置位置（センターコンソール付近）
３０３ センサ配置位置（運転席側ドア付近）

Claims (4)

1. 車両のステアリング機構に補助操舵力を付与する電動機と、
   前記車両の操舵補助制御上における前記ステアリング機構の推定角を求める操舵角推定機能を有し、前記ステアリング機構の推定角を用いて、前記電動機を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記操舵角推定機能が動作していない場合に、前記車両のドアロック解除信号に基づいて前記電動機の回転角の検出を開始し、当該回転角に基づき、前記操舵角推定機能が停止する待機状態に移行する直前の前記ステアリング機構の推定角を補償するステアリング推定角補償機能を有する
   電動パワーステアリング装置。
2. 前記制御装置は、
   前記ステアリング機構の推定角を格納する記憶部を備え、
   前記車両のイグニッションスイッチがＯＮ状態である操舵補助制御機能の動作時において、前記記憶部に記憶された前記ステアリング機構の推定角を読み出して前記電動機を制御すると共に、前記ステアリング機構の推定角を前記操舵角推定機能により更新して前記記憶部に保存し、
   前記イグニッションスイッチがＯＦＦ状態である操舵補助制御機能の停止時において、前記記憶部に記憶された前記待機状態に移行する直前の前記ステアリング機構の推定角を読み出すと共に、前記電動機の回転角に基づき、当該ステアリング機構の推定角に対するステアリング機構の角度変化分を前記ステアリング推定角補償機能により求め、前記記憶部から読み出した前記待機状態に移行する直前の前記ステアリング機構の推定角に前記ステアリング機構の推定角の変化分を加算して前記ステアリング機構の推定角を更新し、前記記憶部に保存する
   請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記制御装置は、
   前記ドアロック解除信号に基づき初動検出信号を出力する初動検出部を備え、前記初動検出信号に基づき、前記ステアリング推定角補償機能を動作させる請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 少なくとも前記車両のドアの施解錠を指示する電子キーからの前記ドアロック解除信号を受信する受信機を備え、
   前記初動検出部は、前記受信機が前記ドアロック解除信号を受信した時点で、前記初動検出信号を出力する請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。

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