(57)【要約】【課題】パワーステアリング装置において、高精度な絶対舵角を検出すると共に、コストを低減する。【解決手段】初期舵角設定回路１１において、イグニッションスイッチまたはアクセサリスイッチがオンになったとき舵角センサＡＳの検出値を初期値として設定し、または、直進状態と判断された時に初期値を０として設定する。絶対舵角変化量演算回路１２において、モータ回転角センサ８の出力信号から推定された絶対舵角の変化量を演算する。そして、絶対舵角演算回路１３において、前記初期値に絶対舵角の変化量を加算して、ステアリングホイールＳＷの中立位置からの変化量である絶対舵角を演算する。【選択図】図２
2014189115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの操舵操作を転舵輪に伝達する操舵機構と、
ロータ、ステータおよび前記ロータの回転位置を検出するモータ回転角センサを備え、減速機を介して前記操舵機構に操舵力を付与する電動モータと、
を備えたパワーステアリング装置のステアリングホイールの中立状態からの回転量である絶対舵角を検出する舵角検出装置であって、
前記操舵機構に設けられ、前記絶対舵角を検出する舵角センサと、
前記モータ回転角センサの出力信号および前記減速機の減速比に基づき、前記絶対舵角の変化量を演算する絶対舵角変化量演算回路と、
車両のイグニッションスイッチまたはアクセサリスイッチがオンとなったとき、前記舵角センサによって検出された絶対舵角を初期値として設定する初期舵角設定回路と、
前記初期値および前記絶対舵角の変化量に基づき、ステアリングホイールの操舵操作に応じて変化するときの前記絶対舵角を演算する絶対舵角演算回路と、
を有することを特徴とする舵角検出装置。
【請求項２】
ステアリングホイールの操舵操作を転舵輪に伝達する操舵機構と、
ロータ、ステータおよび前記ロータの回転位置を検出するモータ回転角センサを備え、減速機を介して前記操舵機構に操舵力を付与する電動モータと、
を備えたパワーステアリング装置のステアリングホイールの中立状態からの回転量である絶対舵角を検出する舵角検出装置であって、  
前記モータ回転角センサの出力信号および前記減速機の減速比に基づき、前記絶対舵角の変化量を演算する絶対舵角変化量演算回路と、
車両速度、ヨーレート値、横加速度、転舵輪の左右輪回転速度差、カーナビゲーションシステムの地図情報または車載カメラの進路情報に基づく進路の曲率情報のうち少なくとも何れか１つに基づき車両が直進状態であるか否かを判断し、直進状態であると判断したとき、前記絶対舵角の初期値を０度に設定する初期舵角設定回路と、
前記０度に設定された初期値および前記絶対舵角の変化量に基づき、ステアリングホイールの操舵操作に応じて変化するときの前記絶対舵角を演算する絶対舵角演算回路と、
を有することを特徴とする舵角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のパワーステアリング装置に係り、特に、パワーステアリング装置の舵角検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の操舵感向上，高出力，高効率化等のニーズに応えるため、高精度な舵角センサ，モータ回転角センサを用いて車両の各種制御を行うものが増えている。
【０００３】
ステアリング装置の舵角センサとしては、下記の特許文献１が公開されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９２４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
モータ回転角センサは、電動モータを制御するために高い検出精度を有するが、相対舵角を検出するものであり、単独では絶対舵角を検出することができない。そのため、高精度な絶対舵角を検出することを目的として高精度な舵角センサを用いる必要があった。しかしながら、高精度な舵角センサおよびモータ回転角センサを用いた場合、コストアップに繋がるという問題があった。
【０００６】
本発明はかかる技術的課題に鑑みて案出されたものであり、パワーステアリング装置において、高精度な絶対舵角を検出すると共に、コストを低減することが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明は、イグニッションスイッチまたはアクセサリスイッチがオンになったとき舵角センサの検出値を初期値として設定し、または、直進状態と判断された時に初期値を０として設定し、モータ回転角センサの出力信号から推定された絶対舵角の変化量を前記初期値に加算して、ステアリングホイールの中立位置からの変化量である絶対舵角を演算する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、パワーステアリング装置において、高精度な絶対舵角を検出すると共に、コストアップを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１におけるパワーステアリング装置を示す概略図である。
【図２】実施形態１における舵角検出装置を示すブロック図である。
【図３】実施形態１における各信号を示すグラフである。
【図４】モータ回転角センサの出力信号を示すグラフである。
【図５】舵角センサの分解能とモータ回転角センサの出力信号を示すグラフである。
【図６】実施形態２における各信号を示すグラフである。
【図７】実施形態４の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係るパワーステアリング装置の舵角検出装置における実施形態１〜４を図１〜図７に基づいて詳述する。
【００１１】
［実施形態１］
図１は、本実施形態１におけるパワーステアリング装置を示す概略図である。図１に示すパワーステアリング装置は、ステアリングホイールＳＷ，ステアリングシャフト１，ピニオン軸５，ラック軸６により基本的な操舵機構が構成されている。この操舵機構は、運転者によってステアリングホイールＳＷが回転操作されると、そのステアリングホイールＳＷの操舵トルクがステアリングシャフト１を介してピニオン軸５に伝達されると共に、ピニオン軸５の回転運動がラック軸６の直線運動に変換され、ラック軸６の両端に連結された左右の転舵輪（図示省略）が転舵するようになっている。つまり、ラック軸６には、ピニオン軸５が噛み合いするラック歯が形成されており、そのラック歯とピニオン軸との噛合をもってステアリングシャフト１の回転を転舵動作に変換する変換機構が構成される。
【００１２】
また、ピニオン軸５のハウジングにはステアリングホイールＳＷの操舵角を検出するトルクセンサＴＳ（例えば、レゾルバ等）が設けられており、トルクセンサＴＳの出力信号および電動モータＭに設けられたモータ回転角センサ（例えば
レゾルバやＩＣ等）８の出力信号，車速情報に基づいて制御装置（図示省略：以下、ＥＣＵと称する）により電動モータＭの電流制御を行い、電動モータＭから減速機７を介してラック軸６に対して操舵補助力を付与するように構成されている。
【００１３】
また、ステアリングシャフト１は、ステアリングホイールＳＷ側の入力軸２とラック軸６側の出力軸３とに軸方向で分割されている。入力軸２と出力軸３はそれぞれ中空状に形成されていると共に、入力軸２と出力軸３の内周側に設けられたトーションバー４を介して互いに同軸連結されている。これにより、入力軸２と出力軸３とがトーションバー４の捻れ変形を持って相対回転可能になっている。また、このトーションバー４には、舵角センサＡＳ（例えば、ＭＲ素子やＩＣ等）が設けられている。
【００１４】
次に、本実施形態１における絶対舵角の演算方法について説明する。モータ回転角センサ８は、相対舵角を検出するものであり、単独では絶対舵角を検出することができない。そこで、イグニッションスイッチまたはアクセサリスイッチがオンした時の舵角センサＡＳで検出された絶対舵角を初期値として用いるものである。以下、図２に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図２は、本実施形態１における舵角検出装置を示すブロック図である。図２に示すように、舵角検出装置１０はＥＣＵに設けられており、車両のイグニッションスイッチまたはアクセサリスイッチをオンした時の舵角センサＡＳで検出された絶対舵角を初期値として設定する初期舵角設定回路１１と、モータ回転角センサ８の出力信号および減速機７の減速比に基づき、絶対舵角の変化量を演算する絶対舵角変化量演算回路１２と、前記初期舵角設定回路１１で設定された初期値および前記絶対舵角変化量演算回路１２によって演算された前記絶対舵角の変化量に基づき、ステアリングホイールＳＷの操舵操作に応じて変化する絶対舵角を演算する絶対舵角演算回路１３と、を備えている。
【００１６】
図３は、本実施形態１における各信号を示す波形図である。図３に示すように、イグニションスイッチまたはアクセサリスイッチがオンとなった時、舵角センサＡＳで検出された絶対舵角は、初期舵角設定回路１１において初期値として設定され、この初期値が保持される。
【００１７】
また、イグニッションスイッチまたはアクセサリスイッチがオンしたとき、絶対舵角変化量演算回路１２において、モータ回転角センサ８の出力信号から推定した相対舵角は０点に補正され、その後に検出された相対舵角が絶対舵角の変化量として検出（演算）される。
【００１８】
また、図４に示すように、モータ回転角センサ８の検出範囲は３６０°であり、３６０°回転すると、モータ回転角センサ８の出力は０に戻る。そのため、モータシャフトが検出範囲（３６０°）を超えて変化した場合には、モータシャフトが検出範囲３６０°（±１８０°）内で変化したのか、さらにそこからＮ回転しているのかを判別することができない。そこで、前記モータシャフトが時計回り方向または反時計回り方向に何回転したかを回転数情報Ｎとしてカウントする。その結果、モータ回転角センサ８において３６０°以上の絶対舵角の変化量を検出することが可能となる。
【００１９】
このように、イグニッションスイッチまたはアクセサリスイッチがオンした時の舵角センサＡＳで検出された絶対舵角を初期値とし、この初期値にモータ回転角センサ８の出力信号から推定された絶対舵角の変化量（相対舵角）を加算することにより、ステアリングホイールＳＷの中立状態からの操舵角である絶対舵角を検出することができる。
【００２０】
図５は、舵角センサＡＳの分解能と、モータ回転角センサ８の出力信号から推定した絶対舵角の変化量を示すグラフである。図５に示すように、本実施形態１で用いている舵角センサＡＳは分解能が高いものではない。一方、モータ回転角センサ８は、電動モータＭを制御するために高い検出精度を有し、モータ回転角センサ８の出力信号から推定した絶対舵角の変化量は高い分解能を有する。そのため、舵角センサＡＳで検出された絶対舵角に、モータ回転角センサ８の出力信号から推定された絶対舵角の変化量を加算することにより、高精度な絶対舵角を得ることができる。その結果、近年高精度化する舵角センサ、モータ角センサのうちモータ角センサ８のみ高精度のものを用い、舵角センサＡＳは精度の低いものを用いることで、コストの低減を図ることが可能になる。
【００２１】
また、舵角センサＡＳの出力は、舵角センサＡＳの構造によりうねり成分を有するが、モータ回転角センサＡＳの出力信号から推定された絶対舵角の変化量を加算することにより、舵角センサＡＳの出力が持つうねり成分の影響を抑制し、検出精度を高めることが可能となる。
【００２２】
さらに、舵角センサＡＳの絶対舵角を初期値として用いるため、前記回転数情報Ｎにカウントエラーがあった場合でも正常な絶対舵角を出力することが可能となる。
【００２３】
また、舵角センサＡＳの出力信号を初期値とし、この初期値に対してモータ回転角センサ８の出力信号から推定した絶対舵角の変化量を加算しているため、システム構成がシンプルとなる。
【００２４】
［実施形態２］
次に、本実施形態２における舵角検出装置について説明する。本実施形態２における舵角検出装置は、トーションバー４の捻れ角を考慮したものである。その他の構成は実施形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００２５】
すなわち、実施形態１では、舵角センサＡＳで検出された初期値（絶対舵角）に対して、モータ回転角センサ８で検出された絶対舵角の変化量（相対舵角）のみを加算して絶対舵角を算出していたが、本実施形態２では、図６に示すように、さらに、トルクセンサＴＳの出力信号であるトルク値に基づいたトーションバー４の捻れ角を加算して、絶対舵角を算出したものである。
【００２６】
その結果、本実施形態２で検出された絶対舵角は、トーションバー４の捻れ分も考慮された値となり、実施形態１で演算された絶対舵角に比べて、さらに精度の高い値を得ることができる。
【００２７】
また、前記トルク値は、トルクセンサＴＳの出力信号ではなく、制御に用いるトルク値を用いてもよい。これにより、トルクセンサＴＳを省略することができ、装置を簡略化することが可能となる。
【００２８】
［実施形態３］
次に、本実施形態３における舵角検出装置について説明する。本実施形態３における舵角検出装置は、減速機７におけるボールねじや操舵機構（ピニオン軸５，ラック軸５）のバックラッシュによる角度誤差を考慮したものである。その他の構成は実施形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００２９】
すなわち、実施形態１では、舵角センサＡＳで検出された初期値（絶対舵角）に対して、モータ回転角センサ８の出力信号から推定された絶対舵角の変化量（相対舵角）のみを加算して絶対舵角を算出していたが、本実施形態３では、前記バックラッシュによる角度誤差をさらに加算して、絶対舵角を算出したものである。
【００３０】
前記バックラッシュによる角度誤差は、モータ回転角センサ８の出力値に対するトルクセンサＴＳや舵角センサＡＳの出力遅れから推定することができ、予め固定値として設定しておく方法が考えられる。
【００３１】
そして、舵角センサＡＳで検出された初期値（絶対舵角）に対して、モータ回転角センサ８の出力信号から推定された絶対舵角の変化量（相対舵角）を加算した絶対舵角に対し、前記バックラッシュによる角度誤差をさらに加算することによって、より精度の高い絶対舵角を得ることができる。
【００３２】
さらに、舵角センサＡＳで検出された絶対舵角（初期値），モータ回転角センサ８の出力信号から推定された絶対舵角の変化量（相対舵角），前記バックラッシュによる角度誤差の他に、実施形態２で示したトーションバー４の捻れ角も加算して絶対舵角を算出することにより、絶対舵角の精度がより向上する。
【００３３】
［実施形態４］
次に、本実施形態４における舵角検出装置について説明する。本実施形態４における舵角検出装置は、舵角センサＡＳを省略したものである。
【００３４】
実施形態１〜３では、イグニッションスイッチまたはアクセサリスイッチがオンした時の舵角センサＡＳで検出された絶対舵角を初期値として設定していたが、本実施形態４では、初期舵角設定回路１１において、車両が直進状態であると判断された時、初期値を０に設定するものである。
【００３５】
車両が直進状態であるか否かを判断するための情報（以下、直進判断情報と称する）としては、車両速度，ヨーレート値，横加速度，転舵輪の左右輪回転速度差，カーナビゲーションシステムの地図情報，車載カメラの進路情報等が挙げられる。
【００３６】
前記車両速度が大きい場合は、車両が直進状態であることが推定できる。そのため、車両に搭載された速度センサで検出された車両速度が予め設定された閾値よりも大きい場合は、車両が直進していると判断することができる。
【００３７】
また、ヨーレート値，横加速度，転舵輪の左右輪回転速度差は、それぞれの値が極めて小さい時は車両が直進していると判断することができる。
【００３８】
カーナビゲーションの地図情報または車載カメラの進路情報からは、進路の曲率情報を得ることができるため、この曲率情報から車両が直進状態か否かを推定することが可能である。
【００３９】
図７に示すように、前記直進判断情報によって直進状態と判断されたとき、絶対舵角の初期値を０度として設定し、この初期値（０）に対してモータ回転角センサ８の出力信号から推定された絶対舵角の変化量を加算することにより、前記絶対舵角を算出することができる。
【００４０】
その結果、単独で絶対舵角を検出可能な舵角センサＡＳを設けることなく、ステアリングホイールＳＷの絶対舵角を得ることが可能となる。
【００４１】
また、モータ回転角センサ８の分解能は舵角センサＡＳの分解能に比べ高いため、モータ回転角センサ８の出力信号を用いて絶対舵角を演算することにより、高精度な絶対舵角を得ることができる。
【００４２】
また、実施形態２，３で示したトーションバー４の捻れ角や、前記バックラッシュによる角度誤差を加算すれば、さらに絶対舵角の精度を向上させることが可能となる。
【００４３】
ここで、上述した各実施形態から把握される技術的思想であって、特許請求の範囲に記載したもの以外のものについて、その効果ともに以下に記載する。
【００４４】
（ａ）請求項１記載の舵角検出装置であって、前記初期値，前記絶対舵角の変化量およびトーションバーの捻れ角に基づき、ステアリングホイールの操舵操作に応じて変化するときの前記絶対舵角を演算することを特徴とする。
【００４５】
（ａ）記載の技術的思想によれば、トーションバーの捻れ分を考慮することができ、より精度の高い絶対舵角を得ることが可能となる。
【００４６】
（ｂ）（ａ）記載の舵角検出装置であって、前記トーションバーの捻れ角は、制御に用いるトルク値から推定することを特徴とする。
【００４７】
（ｂ）記載の技術的思想によれば、別途トルクセンサの角度信号情報を入手することなく、必ず制御に用いられるトルク値を用いてトーションバーの捻れ角を推定するため、システムの簡素化を図ることができる。
【００４８】
（ｃ）請求項１記載の舵角検出装置であって、前記初期値，前記絶対舵角の変化量および前記操舵機構や前記減速機におけるバックラッシュによる角度誤差に基づきステアリングホイールの操舵操作に応じて変化する時の前記絶対舵角を演算することを特徴とする。
【００４９】
（ｃ）記載の技術的思想によれば、前記操舵機構や減速機におけるバックラッシュによる角度誤差を考慮することができ、より精度の高い絶対舵角を得ることが可能となる。
【００５０】
（ｄ）請求項１記載の舵角検出装置であって、前記絶対舵角変化量演算回路は、モータシャフトが時計回り方向または反時計回り方向に何回転したかを回転する情報としてカウントすることを特徴とする。
【００５１】
（ｄ）記載の技術的思想によれば、絶対舵角の変化量として３６０°以上の範囲も検出可能となる。
【符号の説明】
【００５２】
ＳＷ…ステアリングホイール
ＡＳ…舵角センサ
Ｍ…電動モータ
７…減速機
８…モータ回転角センサ
１０…絶対舵角検出装置
１１…初期舵角設定回路
１２…絶対舵角変化量演算回路
１３…絶対舵角演算回路
【図１】
2014189115.tif 000003
【図２】
2014189115.tif 000004
【図３】
2014189115.tif 000005
【図４】
2014189115.tif 000006
【図５】
2014189115.tif 000007
【図６】
2014189115.tif 000008
【図７】
2014189115.tif 000009