(57)【要約】【課題】電動パワーステアリング装置の稼動及び制御において、低電源電圧環境の中で、操舵補助が異常停止する場合においても、ドライバーに違和感を与えないで、自然に操舵アシストを停止することができる。【解決手段】電源電圧の低下時に、モータ駆動回路の故障により操舵アシストの停止が生じても、モータ端子間をリレーにより短絡して、モータによる電磁ブレーキを発生させることで、アシスト停止時のキックバックを緩和することができる。【選択図】図３
2011093442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵補助力を付与するモータと、前記モータを駆動する駆動制御装置とを具備した電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記駆動制御装置は、コンピュータの指令に基づいてモータを駆動するモータ駆動回路を有し、前記モータ駆動回路とモータの間に、モータの端子間を短絡させてモータを電磁ブレーキとして動作させるリレー装置を具備した電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項２】
前記リレー装置は、リレー駆動装置を具備し、リレー駆動装置は前記駆動制御装置に発生した異常停止信号をトリガーとして駆動し、所定時間継続した後に停止することを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置に関し、特に電源電圧が低下した場合に、操舵補助を停止するときに、タイヤの捩れ力が急激に開放されることによるドライバーへの違和感を防止する電動パワーステアリング装置の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これには、従来より、モータによる電磁ブレーキを活用するようにして、操舵補助を停止した際のドライバーへの負担を軽減し、ドライバーに違和感も与えず、安価な構成とするという課題があった。
【０００３】
この部分の改善の先行技術としては、図６に示す特許文献１（特開２００８−６８８７号公報）に記載の装置があり、これは、電源電圧が異常高電圧となってもモータ駆動素子（ＦＥＴやＩＧＢＴ等）
のゲート・ソース間耐圧を超えることを防止するため、ゲート駆動回路の電源部に電圧制限機能を設けている。これにより、高電圧時においても下側駆動素子の駆動が可能となり、電磁ブレーキを効かせることができるというものである。
【０００４】
しかしながら、この先行技術に記載されている装置は、低電圧環境ではモータ駆動素子が駆動出来ないので、車両のバッテリー電源低下状態にある場合には、モータの電磁ブレーキが作用しない場合が生じたり、モータ駆動回路の故障による操舵補助停止においても、モータの電磁ブレーキを作用させる事が出来ないという問題が有った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−６８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、車両のバッテリー電源低下状態にある場合にも、モータの電磁ブレーキを作用させることができ、モータ駆動回路の故障による操舵補助停止においても、モータの電磁ブレーキを作用させる事ができ、バッテリー電源低下に起因して操舵補助を停止するときにおいても、タイヤの捩れ力が急激に開放されることにより発生するキックバック振動を防止し、ドライバーが感じる違和感を抑えることのできる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するために、モータ端子間に、安価なリレーを用いて端子間を短絡する構成とし、操舵補助停止時には、リレーの短絡を行いモータの電磁ブレーキを発生させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、リレーは低電圧でも駆動することが可能であるため、車両のバッテリー電源低下状態にある場合にも、モータの電磁ブレーキを作用させることができ、モータ駆動回路の故障による操舵補助停止においても、モータの電磁ブレーキを作用させる事ができるので、操舵補助を停止するときに、タイヤの捩れ力が急激に開放されることによるキックバック振動に対してドライバーへの違和感を防止できるという効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の概要図を示す図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成図を示すものである。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置の機能構成例を示すブロック図を示すものである。
【図４】本発明に係る制御装置の機能構成の実施例の詳細示す結線図を示すものである。
【図５】本発明に係る制御装置の機能構成の別の実施例の詳細示す結線図を示すものである。
【図６】従来の電動パワーステアリング装置の構成を示す図を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に一実施形態を示す概略構成図であって、図中、ＳＭはステアリング機構である。このステアリング機構ＳＭは、ステアリングホイール１にドライバーから作用される操舵力が伝達される入力軸２ａとこの入力軸２ａに図示しないトーションバーを介して連結された出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２を備えている。このステアリングシャフト２は、ステアリングコラム３に回転自在に内装され、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は図示しないトーションバーに連結されている。
【００１１】
そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、２つのヨーク４ａ，４ｂとこれらを連結する十字連結部４ｃとで構成されるユニバーサルジョイント４を介して中間シャフト５に伝達され、さらに、２つのヨーク６ａ，６ｂとこれらを連結する十字連結部６ｃとで構成されるユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ機構８で車両幅方向の直進運動に変換されて左右のタイロッド９に伝達され、これらタイロッド９によって転舵輪ＷＬ，ＷＲを転舵させる。
【００１２】
ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助力を出力軸２ｂに伝達する操舵補助機構１０が連結されている。この操舵補助機構１０は、出力軸２ｂに連結した減速機構１１と、この減速機構１１に連結された操舵補助力を発生する電動機としての例えばブラシモータで構成される電動モータ１２とを備えている。
【００１３】
また、減速機構１１のステアリングホイール１側に連結されたハウジング１３内に操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ１４が配設されている。この操舵トルクセンサ１４は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を非接触の磁気センサで検出するように構成されている。
【００１４】
そして、操舵トルクセンサ１４から出力される操舵トルク検出値Ｔは、図２に示すように、コントローラ１５に入力される。このコントローラ１５には、操舵トルクセンサ１４からの操舵トルク検出値Ｔの他に車速センサ１９で検出した車速Ｖｓ、電動モータ１２に流れるモータ電流Ｉ及びエンコーダ等で構成される回転角センサ１８で検出したステアリングシャフト２の回転角θも入力される。
【００１５】
さらに、コントローラ１５は、バッテリー１６を電源としＩＧＮスイッチ１７を介して電源を入力するので、ＩＧＮスイッチ１７のＯＮ／ＯＦＦで電動パワーステアリングシステム全体は起動／停止している。バッテリー１６の電源を、電源リレー２０を介してコントローラ１５に直接入力し、ＩＧＮスイッチ１７で電源リレー２０を駆動し電源を入力しても良い。
【００１６】
図３は、本願発明のコントローラ１５の制御ブロック図で、コントローラ１５では操舵トルクセンサ１４から入力される操舵トルク検出値Ｔと車速検出値Ｖｓに応じた操舵補助力を電動モータ１２で発生させる電流指令値を操舵補助指令値演算部３１で演算し、位相補償部３２、微分補償部３３、収斂性制御部３４、慣性補償部３５の補償値を演算し、操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆを算出する。さらに、操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆは、モータ電流検出部３９の検出値をフィードバックし電流制御値Ｅが演算される。電流制御値Ｅはモータ駆動回路３６に入力され、モータ１２は後述するモータ端子間リレー４０を介して、モータ駆動回路３６の出力値により操舵アシスト力を発生させる。
【００１７】
また、回転角センサ１８で検出したモータ回転角θは角速度演算部３７でモータ角速度ωを演算し、更に角加速度演算部３８でモータ角加速度αを演算し、車速Ｖｓと共に収斂性制御部３４、慣性補償部３５により操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆを補償し電動パワーステアリングの操舵性を向上させている。
【００１８】
モータ駆動回路３６は図４に示すように、ＦＥＴゲート駆動回路４２が電流制御値Ｅに基づいて決定された信号を、ゲート回路４３を介してＦＥＴ１〜ＦＥＴ４のゲートに出力し、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４のゲートの切替えでモータを駆動している。
【００１９】
また、モータ端子間リレー４０は、モータ駆動回路３６とモータ１２の間に設けられ、モータ端子間リレー４０が駆動された場合は、モータ１２の端子間を短絡するよう結線されており、モータ端子間リレー４０の駆動指令はリレー駆動回路４１より出力される。
【００２０】
そして、リレー駆動回路４１はモータ制御系の異常信号Ｗを入力する。Ｗはモータ電流異常をはじめ、バッテリー電源電圧低下異常、アシストを急激に停止する異常等の信号であり、これらの異常信号を読み込むと、アシスト制御停止後直ちにモータ端子間リレー４０に駆動電流を流しリレーを作動させ、モータ１２の端子間を短絡させて電磁ブレーキ作用を発生させる。
【００２１】
さらに、電磁ブレーキ作用の発生時間は、リレー駆動回路４１に内蔵されているタイマーにより設定され、タイマーがカウントアップするとリレーの駆動指令が終了し、モータ端子間リレー４０の駆動電流を停止させて短絡を終了させて通常状態に戻る。
【００２２】
タイマー設定時間は、アシスト停止によってタイヤの捩れ力が開放されてキックバックが発生し、操舵反力が無くなるまでの時間が設定される。設定時間は５００ｍｓｅｃ程度が適しているが、チューニングにより決定しても良い。
【００２３】
ＦＥＴの駆動は概ね７Ｖを下回ると停止してしまうので、バッテリー電圧が低下している状態では、電磁ブレーキ作用が得られない。従って、本願発明のように、駆動電圧５Ｖでも作動が可能であるモータ端子間リレー４０を設けることで、バッテリー電圧が低い状態においても、電磁ブレーキ作用を得ることができる。
【００２４】
ここで、アシスト停止によるキックバックの発生メカニズムについて説明する。
【００２５】
前述の通り、ステアリングホイール１を回転すると、ステアリングシャフト２、ユニバーサルジョイント４を介して中間シャフト５に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７が回転する。このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ機構８で車両幅方向の直進運動に変換されて左右のタイロッド９に伝達され、これらタイロッド９によって転舵輪ＷＬ，ＷＲを転舵させる。
【００２６】
また、転舵輪ＷＬ，ＷＲと路面の間には摩擦があり、回転の抵抗力を発生させている。転舵輪ＷＬ，ＷＲはタイヤを現し一般にゴム製で弾力があることから、回転力と路面摩擦力の間に捩れ力が生じている。
【００２７】
そして、アシストが停止した瞬間には転舵輪ＷＬ，ＷＲの回転力が失われ、捩れ力が操舵反力として転舵輪ＷＬ，ＷＲを逆転させ、タイロッド９、ステアリングギヤ機構８、減速機構１１を介してモータ１２を逆転させ、更に、ステアリングシャフト２を逆転させステアリングホイール１が逆転する。
【００２８】
前述の捩れ力が逆転作動中に０になった時には、キックバックが収まりステアリングホイール１の逆転が収束する。収束するまでの僅かな時間ながら、逆転による振動がステアリングホイール１を伝わり、ドライバーは違和感を覚えることがある。
【００２９】
図５は、本願発明の別の実施例を示したもので、モータ１２をブラシレスモータに変更したもので、３相駆動となっている他は同様の構成となっている。
３相の場合は、２相のモータ端子間にリレーを設置して短絡させることで電磁ブレーキを作用させることができる。
【００３０】
以上により、本願発明は、モータ端子間をリレーにより短絡させてモータの電磁ブレーキ作用を引き出し、キックバックによるモータの逆回転を収束させることで、タイヤの捩れ力が急激に開放されることによるキックバック振動に対してドライバーへの違和感を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明に係る電動パワーステアリング装置のための制御装置は、各種車両に使用されている電動パワーステアリング装置おいて好適に使用することができる。特に、乗用車に使用されている電動パワーステアリング装置において好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
1    ステアリングホイール
2    ステアリングシャフト
3    ステアリングコラム
4    ユニバーサルジョイント
5    中間シャフト
6    ユニバーサルジョイント
7    ピニオンシャフト
8    ステアリングギヤ機構
9    タイロッド
10   操舵補助機構
11   減速機構
12   電動モータ
13   ハウジング
14   操舵トルクセンサ
15   コントローラ
16   バッテリー
17   ＩＧＮスイッチ
18   回転角センサ
19   車速センサ
20   電源リレー
30   トルクオフセット演算部
31   操舵補助指令値演算部
32   位相補償部
33   微分補償部
34   収斂性制御部
35   慣性補償部
36   モータ駆動回路
37   角速度演算部
38   角加速度演算部
39   モータ電流検出部
40   モータ端子間リレー
41   リレー駆動回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2011093442.tif 000007
【図６】
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