(57)【要約】【課題】車載バッテリがモータ回転角センサ、及びモータ回転角演算回路部に、電力を供給できなくなった場合にも、モータの回転角度情報を確保できる電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】制御手段は、イグニッションスイッチがオンの場合には、切り替え手段をオフすることにより、第１の電源装置からモータ回転角検出手段、及びモータ回転角演算手段に電源を供給する。一方、イグニッションスイッチがオフの場合には、切り替え手段をオンすることにより、第２の電源装置からモータ回転角検出手段、及びモータ回転角演算手段に電源を供給する構成とした。その結果、第１の電源装置が使用不可能になった場合でも、第２の電源装置から、モータ回転角検出手段、及びモータ回転角演算手段に電源を供給できるので、モータの回転角度情報を確保できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵系にアシストトルクを付与するモータと、
前記モータの回転角を検出するためのモータの回転角信号を出力するモータ回転角検出手段と、
前記モータ回転角検出手段からのモータ回転角信号に基づいて、前記モータの回転角を演算するモータ回転角演算手段と、
前記車両の起動をさせるイグニッションスイッチと、
前記モータ回転角検出手段及びモータ回転角演算手段に電源を供給する第１の電源装置と、
前記イグニッションスイッチがオフ時に、前記第１の電源装置に替わり、前記モータ回転角検出手段及びモータ回転角演算手段に電源を供給する第２の電源装置と、
前記第２の電源装置と、前記モータ回転角検出手段及びモータ回転角演算手段との接続を切り替える切り替え手段と、
前記切り替え手段を切り替える制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置において、
前記制御手段は、前記イグニッションスイッチがオンの場合には、前記切り替え手段をオフすることにより、前記第１の電源装置から前記モータ回転角検出手段及びモータ回転角演算手段に電源を供給するとともに、前記イグニッションスイッチがオフの場合には、前記切り替え手段をオンすることにより、前記第２の電源装置からモータ回転角検出手段及びモータ回転角演算手段に電源を供給すること、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ回転角センサ、及びモータ回転角演算回路部を有する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両のステアリングホイールに印加された操舵トルクを、トルクセンサで検出し、この操舵力に対応する補助操舵トルクを、電動モータで発生させて車輪の操舵を行う、電動パワーステアリング装置が実用化されている。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置には、電動モータの回転角を検出するための、モータ回転角センサ、及びモータ回転角演算回路部が設けられている。そして、モータ回転角センサ、及びモータ回転角演算回路部は、外部に設けられた車載バッテリから電圧が供給される。
【０００４】
このため、従来は、特許文献１に見られるように、イグニッションスイッチがオン、又は、オフ時にかかわらず、車載バッテリからモータ回転角センサ、及びモータ回転角演算回路部に電力を供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１０３０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記方法は、イグニッションスイッチがオフ時には、車載バッテリから、モータ回転角センサ、及びモータ回転角演算回路部に電力を供給している。しかし、上記方法では、車載バッテリから、モータ回転角センサ、及びモータ回転角演算回路部に、電力を供給できなくなると、モータが外部から回転させられた場合などでは、モータの回転角センサの角度情報が、得られなくなる問題があった。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車載バッテリがモータ回転角センサ、及びモータ回転角演算回路部に、電力を供給できなくなった場合にも、モータの回転角度情報を確保できる、電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置は、車両の操舵系にアシストトルクを付与するモータと、前記モータの回転角を検出するためのモータの回転角信号を出力するモータ回転角検出手段と、前記モータ回転角検出手段からのモータ回転角信号に基づいて、前記モータの回転角を演算するモータ回転角演算手段と、前記車両の起動をさせるイグニッションスイッチと、前記モータ回転角検出手段、及びモータ回転角演算手段に電源を供給する第１の電源装置と、前記イグニッションスイッチがオフ時に、前記第１の電源装置に替わり、前記モータ回転角検出手段、及びモータ回転角演算手段に電源を供給する第２の電源装置と、前記第２の電源装置と、前記モータ回転角検出手段、及びモータ回転角演算手段との接続を切り替える切り替え手段と、前記切り替え手段を切り替える制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置において、前記制御手段は、前記イグニッションスイッチがオンの場合には、前記切り替え手段をオフすることにより、前記第１の電源装置から前記モータ回転角検出手段、及びモータ回転角演算手段に電源を供給するとともに、前記イグニッションスイッチがオフの場合には、前記切り替え手段をオンすることにより、前記第２の電源装置からモータ回転角検出手段、及びモータ回転角演算手段に電源を供給すること、を要旨とする。
【０００９】
制御手段は、イグニッションスイッチがオンの場合には、切り替え手段をオフすることにより、第１の電源装置からモータ回転角検出手段、及びモータ回転角演算手段に電源を供給するとともに、イグニッションスイッチがオフの場合には、切り替え手段をオンすることにより、第２の電源装置からモータ回転角検出手段、及びモータ回転角演算手段に電源を供給する構成とした。その結果、第１の電源装置が使用不可能になった場合でも、第２の電源装置から、モータ回転角検出手段、及びモータ回転角演算手段に電源を供給できるので、モータの回転角度情報を確保できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、車載バッテリがモータ回転角センサ、及びモータ回転角演算回路部に、電力を供給できなくなった場合にも、モータの回転角度情報を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の電動パワーステアリング装置の概略構成図。
【図２】本実施形態の電動パワーステアリング装置の制御ブロック図。
【図３】本実施形態の電動パワーステアリング装置による、ＩＧＳＷオン／オフ時の処理手順を示すフローチャート図。
【図４】本実施形態の電動パワーステアリング装置による、ＩＧＳＷオン/オフ時のタイミングチャート図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、コラム型の電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳという）に具体化した本発明の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態のＥＰＳ１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、コラムシャフト８、インターミディエイトシャフト９、及びピニオンシャフト１０を連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪１２の舵角が変更されるようになっている。
【００１３】
また、ＥＰＳ１は、モータ２１を駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ２４（操舵力補助装置）と、ＥＰＳアクチュエータ２４の作動を制御するＥＣＵ２７とを備えている。
【００１４】
本実施形態のＥＰＳアクチュエータ２４は、コラム型のＥＰＳアクチュエータであり、その駆動源であるモータ２１は、減速機構２３を介してコラムシャフト８と駆動連結されている。そして、同モータ２１の回転を減速機構２３により減速してコラムシャフト８に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。
【００１５】
一方、ＥＣＵ２７には、車速センサ２５、トルクセンサ２６、及びモータ回転角センサ２２（モータ回転角検出手段、例えばレゾルバ）が接続されており、ＥＣＵ２７は、これら各センサの出力信号に基づいて、車速Ｖ、操舵トルクτ、及びモータ回転角θｍを検出する。
【００１６】
図２に示すように、ＥＣＵ２７は、モータ２１に三相交流電圧を供給する駆動回路部４０と、駆動回路部４０を介して、モータ２１の駆動を制御する制御部４１（以下、マイコンという：制御手段）を備えている。また、ＥＣＵ２７は、モータ回転角センサ２２から入力されるモータ回転角信号に基づいて、モータの回転角を演算するモータ回転角演算回路部４７（モータ回転角演算手段）と、モータ回転角演算回路部４７に電力を供給する、蓄電池ＢＴ２（第２の電源装置）を備えている。
【００１７】
駆動回路部４０は、複数のＭＯＳＦＥＴをブリッジ状に接続した、周知の構成からなる。駆動回路部４０は、マイコン４１から入力されるゲート信号に基づいて、複数のＭＯＳＦＥＴがオン／オフすることにより、車載バッテリＢＴ１（第１の電源装置）から、電源用リレー４５を介して供給される直流電圧を、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電圧に変換する。変換された三相交流電圧がモータ駆動電圧として、モータ２１に供給されることにより、モータ２１が駆動する。
【００１８】
駆動回路部４０と、モータ２１の間には、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各相電流値Ｉを検出する、電流センサ５５が設けられている。電流センサ５５の出力は、マイコン４１に取り込まれている。又、トルクセンサ２６、及び車速センサ２５のそれぞれの出力も、マイコン４１に取り込まれている。尚、モータ回転角センサ２２の出力は、モータ回転角演算回路部４７に取り込まれ、モータ回転角演算を実行した後、モータ回転角θｍとして、マイコン４１に取り込まれる。
【００１９】
マイコン４１は、モータ回転角センサ２２、車速センサ２５、トルクセンサ２６、及び電流センサ５５を通じて、それぞれ検出されるモータ回転角θｍ、車速Ｖ、操舵トルクτ、及び各相電流値Ｉに基づいて、モータ２１の駆動を制御する。
【００２０】
そして、マイコン４１用、及びモータ回転角演算回路部４７用の電源は、ダイオードＤ１、及びエンジン始動スイッチであるイグニッションスイッチＩＧＳＷを介して、車載バッテリＢＴ１に接続されている。また、マイコン４１用、及びモータ回転角演算回路部４７用の電源は、電源用リレー４５と、駆動回路部４０とを接続する配線Ｗ１の途中に、ダイオードＤ２を介する形でも車載バッテリＢＴ１に接続されている。
即ち、イグニッションスイッチＩＧＳＷ、または、電源用リレー４５のいずれか一方がオンされると、車載バッテリＢＴ１から、マイコン４１、及びモータ回転角演算回路部４７に電力が供給される。
【００２１】
また、モータ回転角演算回路部４７の電源は、蓄電池用リレー４６を介する形でも蓄電池ＢＴ２に接続されている。そして、蓄電池ＢＴ２は、ダイオードＤ３、及びイグニッションスイッチＩＧＳＷを介して車載バッテリＢＴ１に接続されている。蓄電池ＢＴ２の充電量が不足している場合には、この経路を介して、車載バッテリＢＴ１から蓄電池ＢＴ２に、所定の電荷が充電される。
【００２２】
次に、マイコン４１が電源用リレー４５のオン／オフを切り替える手順について説明する。
まず、運転者により、イグニッションスイッチＩＧＳＷがオン操作されると、車載バッテリＢＴ１からイグニッションスイッチＩＧＳＷ、ダイオードＤ１を介して、マイコン４１、及びモータ回転角演算回路部４７に電力が供給され、マイコン４１、及びモータ回転角演算回路部４７が作動する。作動したマイコン４１は、ＣＰＵやメモリなどの自身に搭載された電子部品、モータ回転角センサ２２、車速センサ２５、トルクセンサ２６、電流センサ５５、及び駆動回路部４０などを含む、電動パワーステアリング装置全体の正常な動作を確認する、いわゆるイニシャルチェックを行う。一方、作動したモータ回転角演算回路部４７は、モータ回転角センサ２２に励磁信号を出力するとともに、モータ回転角センサ２２から、モータ回転角信号を取り込み、モータ回転角θｍを演算し、演算したモータ回転角θｍをマイコン４１に出力する。
【００２３】
そして、マイコン４１は、イニシャルチェックを通じて、電動パワーステアリング装置全体が正常であることを確認できた場合、電源用リレー指令経路Ｌ１を介して、電源用リレー４５をオンさせる。これにより、車載バッテリＢＴ１から、駆動回路部４０に電力が供給され、モータ２１がモータ駆動制御を開始する。
【００２４】
一方、運転者により、イグニッションスイッチＩＧＳＷがオフ操作されると、イグニッションスイッチＩＧＳＷを介した、マイコン４１、及びモータ回転角演算回路部４７への電力供給は遮断される。しかし、マイコン４１、及びモータ回転角演算回路部４７は、電源用リレー４５を介した電力供給により、動作状態を維持することができる。
【００２５】
この時、マイコン４１は、イグニッションスイッチＩＧＳＷのオフ操作を検知すると、モータ回転角センサ２２、車速センサ２５、トルクセンサ２６、及び電流センサ５５の出力などに基づいて、モータ駆動制御を停止する条件が成立したか否かを判断する。そして、モータ駆動制御を停止する条件が成立した場合、電源用リレー指令経路Ｌ１を介して、電源用リレー４５をオフする。これにより、車載バッテリＢＴ１から、駆動回路部４０への電力供給が遮断されるとともに、マイコン４１が停止する。
【００２６】
次に、マイコン４１が蓄電池用リレー４６（切り替え手段）のオン／オフを切り替える手順について説明する。
まず、マイコン４１は、電源用リレー４５がオンされ、車載バッテリＢＴ１から、電源用リレー４５、及びダイオードＤ２を介して、モータ回転角演算回路部４７に電力が供給されたことを確認した後、蓄電池用リレー指令経路Ｌ２を介して、蓄電池用リレー４６をオフする。これにより、蓄電池ＢＴ２から蓄電池用リレー４６を介して、モータ回転角演算回路部４７への電力供給が遮断される。
【００２７】
次に、マイコン４１は、イグニッションスイッチＩＧＳＷがオンからオフ操作され、モータ駆動制御を停止する条件が成立した場合には、車載バッテリＢＴ１からイグニッションスイッチＩＧＳＷ、ダイオードＤ１を介しての電力供給が遮断されたことを確認した後、蓄電池用リレー指令経路Ｌ２を介して、蓄電池用リレー４６をオンする。
これにより、蓄電池ＢＴ２から蓄電池用リレー４６を介して、モータ回転角演算回路部４７へ電力が供給される。その後、マイコン４１は、電源用リレー指令経路Ｌ１を介して、電源用リレー４５をオフし、車載バッテリＢＴ１から、電源用リレー４５、及びダイオードＤ２を介して、マイコン４１、及びモータ回転角演算回路部４７への電力供給を遮断する。
【００２８】
次に、モータ回転角演算回路部４７の構成、及び機能を説明する。モータ回転角演算回路部４７は、モータ回転角を演算するモータ回転角演算部４８と、モータ回転角センサ２２の入出力信号を処理するＤ／Ａ変換器４９と、Ａ／Ｄ変換器５０、及びモータ回転角センサ２２の入出力信号を増幅する、増幅部５１（増幅器５２、５３）を備えている。
【００２９】
詳述すると、モータ回転角演算部４８では、モータ回転角センサ２２の入力信号となる励磁信号を生成する。そして、生成された励磁信号は、Ｄ／Ａ変換器４９を介して、励磁信号増幅器５２で増幅された後、モータ回転角センサ２２に入力される。一方、モータ回転角センサ２２から出力された誘起信号は、誘起信号増幅器５３で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器５０を介して、モータ回転角演算部４８に入力される。
次に、モータ回転角演算部４８に入力された誘起信号より、モータ回転角θｍが演算される。そして、モータ回転角演算部４８で演算されたモータ回転角θｍは、マイコン４１に入力され、モータ２１の駆動を制御するために使用される。
【００３０】
次に、本実施形態のＥＰＳによる、ＩＧＳＷオン／オフ時の処理手順を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、マイコン４１は、ＩＧＳＷがオンか否かを判定する（ステップＳ１０１）。そして、マイコン４１は、ＩＧＳＷがオンの場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）には、
電源用リレー４５をオン（リレー接点を閉じる）し（ステップＳ１０２）、駆動回路部４０に配線Ｗ１を介して、車載バッテリＢＴ１から電力を供給する。この時、既にマイコン４１、及びモータ回転角演算回路部４７には、ＩＧＳＷ、配線Ｗ２、及びダイオードＤ１を介して、車載バッテリＢＴ１から電力が供給されているが、更に、電源用リレー４５、配線Ｗ１及びダイオードＤ２を介して、車載バッテリＢＴ１から電力が供給されることになる。
【００３１】
次に、マイコン４１は、蓄電池用リレー４６をオフ（リレー接点を開く）し（ステップＳ１０３）、蓄電池ＢＴ２からモータ回転角演算回路部４７への電力供給を遮断する。この処理により、蓄電池ＢＴ２の電力消費を防止する。
【００３２】
一方、マイコン４１は、ＩＧＳＷがオフの場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）には、蓄電池用リレー４６をオン（リレー接点を閉じる）し（ステップＳ１０４）、蓄電池ＢＴ２からモータ回転角演算回路部４７へ電力を供給する。
【００３３】
次に、マイコン４１は、電源用リレー４５をオフ（リレー接点を開く）し（ステップＳ１０５）、車載バッテリＢＴ１からマイコン４１、及びモータ回転角演算回路部４７への電力供給を遮断する。この処理により、車載バッテリＢＴ１の電力消費を防止するとともに、ＩＧＳＷがオフされた後も、蓄電池ＢＴ２からモータ回転角演算回路部４７へ電力が供給されるので、モータの回転角度情報を確保できる。
【００３４】
次に、ＥＣＵ２７、及びマイコン４１が、図３に示すフローチャートの処理手順に基づいて、処理した場合のタイミングチャートを、図４を用いて説明する。
但し、図４は、ＥＣＵ２７を車両に搭載後、初めてＩＧＳＷが押された場合のタイミングチャート図であり、その後、モータ回転角演算回路部４７への電力供給が遮断されることはない。
【００３５】
ＥＣＵ２７を車両に搭載後、初めてＩＧＳＷがオンされると、車載バッテリＢＴ１からマイコン４１、及びモータ回転角演算回路部４７へ電力が供給される。次に、マイコン４１は、初期処理を終えた後、ＥＣＵ２７に異常がなければ、電源用リレー４５をオン（リレー接点を閉じる）する。
【００３６】
更に、マイコン４１は、電源用リレー４５がオンした後、蓄電池用リレー４６をオフする。以上の処理によって、モータ回転角演算回路部４７へは、ＩＧＳＷ、配線Ｗ２、及びダイオードＤ１を経由した場合と、電源用リレー４５、配線Ｗ１、及びダイオードＤ２を経由した場合との２系統によって、車載バッテリＢＴ１から電力が供給される。
【００３７】
一方、ＩＧＳＷがオフされると、マイコン４１は、蓄電池用リレー４６をオンし、モータ回転角演算回路部４７への電力供給を確保する。そして、マイコン４１は、モータ回転角演算回路部４７への電力供給が確保されたことを確認後、電源用リレー４５をオフする。そして、電源用リレー４５がオフされた後、マイコン４１への電力供給が遮断される。しかし、ＩＧＳＷ、及び電源用リレー４５がオフされ、車載バッテリＢＴ１から、モータ回転角センサ２２、及びモータ回転角演算回路部４７に、電力を供給できなくなった場合でも、蓄電池ＢＴ２から蓄電池用リレー４６を介して、モータ回転角演算回路部４７への電力供給が確保されているので、モータの回転角度情報を確保できる。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態のＥＰＳ１によれば、以下の作用・効果が得られる。
マイコン４１は、イグニッションスイッチＩＧＳＷがオンの場合には、蓄電池用リレー４６をオフすることにより、車載バッテリＢＴ１からモータ回転角センサ２２、及びモータ回転角演算回路部４７に、電力を供給する。一方、イグニッションスイッチＩＧＳＷがオフの場合には、蓄電池用リレー４６をオンすることにより、蓄電池ＢＴ２からモータ回転角センサ２２、及びモータ回転角演算回路部４７に電力を供給する構成とした。その結果、車載バッテリＢＴ１が使用不可能になった場合でも、蓄電池ＢＴ２から、モータ回転角センサ２２、及びモータ回転角演算回路部４７に電力を供給できるので、モータ２１の回転角度情報を確保できる。
【００３９】
尚、上記実施形態は、これを適宜変更した、以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態の図２に例示したブロック図では、モータ回転角演算回路部４７を、マイコン４１と別に設けたが、これに限ったことではなく、モータ回転角演算回路部４７を、マイコン４１で構築してもよい。また、モータ回転角演算回路部４７を、モータ回転角センサ２２と一体の構成としてもよい。
【００４０】
・上記実施形態では、モータ回転角センサをレゾルバで記載したが、モータ回転角センサはレゾルバに限ったことではなく、ホール素子、ＭＲ素子等を使用したモータ回転角センサであってもよい。
【００４１】
・上記実施形態では、本発明を車両のＥＰＳ１に適用したが、例えば、車両のステアリングシャフト３において、ステアリング２側の第１シャフトと、転舵輪１２側の第２シャフトとの間の伝達比を可変とする伝達比可変装置に本発明を適用してもよい。
【００４２】
・本実施形態では、本発明をコラムアシストＥＰＳに具体化したが、本発明をラックアシストＥＰＳやピニオンアシストＥＰＳに適用してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１：電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２：ステアリング、
３：ステアリングシャフト、４：ラックアンドピニオン機構、５：ラック軸、
８：コラムシャフト、９：インターミディエイトシャフト、１０：ピニオンシャフト、１１：タイロッド、１２：転舵輪、２１：モータ、
２２：モータ回転角センサ（モータ回転角検出手段）、２３：減速機構、
２４：ＥＰＳアクチュエータ（操舵力補助装置）、
２５：車速センサ、２６：トルクセンサ、２７：ＥＣＵ、
４０：駆動回路部、４１：制御部（マイコン、制御手段）、
４５：電源用リレー、４６：蓄電池用リレー（切り替え手段）、
４７：モータ回転角演算回路部（モータ回転角演算手段）、
４８：モータ回転角演算部、
４９：Ｄ／Ａ変換器、５０：Ａ／Ｄ変換器、
５１：増幅部、５２：励磁信号増幅器、５３：誘起信号増幅器、５５：電流センサ、
Ｖ：車速、τ：操舵トルク、θｍ：モータ回転角、Ｉ：各相電流値、
ＩＧＳＷ：イグニッションスイッチ、ＢＴ１：車載バッテリ（第１の電源装置）、
ＢＴ２：蓄電池（第２の電源装置）、
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３：ダイオード、Ｗ１、Ｗ２：配線、
Ｌ１：電源用リレー指令経路、Ｌ２：蓄電池用リレー指令経路
【図１】
2014234072.tif 000003
【図２】
2014234072.tif 000004
【図３】
2014234072.tif 000005
【図４】
2014234072.tif 000006