(57)【要約】  入出力装置３は、車両に設けられた電動パワーステアリング装置に設けられた回転機１を制御するための制御装置２に対して、車載通信ネットワークを介して接続され、外部から入力される加振開始指示に基づいて、回転機１の加振を開始させるための加振開始指示信号を生成し、当該加振開始指示信号を車載通信ネットワークを介して制御装置２に送信し、加振中に制御装置２によって検出される電動パワーステアリング装置の加振に対する応答データを車載通信ネットワークを介して制御装置２から受信する。
2015156350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に設けられたステアリングに対する操舵補助力を発生するための電動パワーステアリング装置に設けられた回転機を制御するための制御装置に対して、前記車両に備えられた車載通信ネットワークを介して接続され、
外部から入力される加振開始指示に基づいて、前記回転機の加振を開始させるための加振開始指示信号を生成し、
前記加振開始指示信号を前記車載通信ネットワークを介して前記制御装置に送信し、
前記加振中に前記制御装置によって検出される前記電動パワーステアリング装置の前記加振に対する応答データを前記車載通信ネットワークを介して前記制御装置から受信する
入出力装置。
【請求項２】
前記入出力装置は、前記応答データに基づいて前記電動パワーステアリング装置の機械特性を表す機械定数を算出する機械定数算出部を備える
請求項１に記載の入出力装置。
【請求項３】
前記応答データは、少なくとも、前記ステアリングに加えられた操舵トルク、前記回転機の回転角度、回転速度、及び、検出電流のいずれか１つを含む
請求項１または２に記載の入出力装置。
【請求項４】
前記入出力装置は、加振中に前記車両内部に発生する音を検出して、検出した前記音を音データとして出力する音声検出器を備える
請求項１から３までのいずれか１項に記載の入出力装置。
【請求項５】
前記入出力装置は、前記応答データ、前記音データ、または、前記機械定数を表示する表示部を備える
請求項４に記載の入出力装置。
【請求項６】
前記入出力装置は、
前記回転機を加振する加振指令の加振振幅値を示す振幅値が外部から入力され、前記振幅値を前記加振指令の加振振幅値として前記車載通信ネットワークを介して前記制御装置に送信する振幅入力部を備える
請求項１から５までのいずれか１項に記載の入出力装置。
【請求項７】
前記入出力装置は、
前記回転機を加振する加振指令の加振振幅値を前記応答データに基づいて設定し、設定した前記加振振幅値を前記車載通信ネットワークを介して前記制御装置に送信する振幅設定部を備える
請求項１から６までのいずれか１項に記載の入出力装置。
【請求項８】
前記入出力装置は、
前記機械定数算出部で算出された前記機械定数から、前記制御装置の制御定数を算出する制御定数算出部を備える
請求項２から７までのいずれか１項に記載の入出力装置。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項に記載の入出力装置と、
前記入出力装置に対して、前記車両に備えられた車載通信ネットワークを介して接続され、車両に設けられたステアリングに対する操舵補助力を発生するための電動パワーステアリング装置に設けられた回転機を制御するための制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記入出力装置からの前記加振開始指示信号を受けたときに、前記回転機を加振し、当該加振中に、当該加振に対する前記電動パワーステアリング装置の応答を検出して前記応答データとして前記入出力装置に送信する
ステアリング測定装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、
前記回転機を加振する加振指令を生成する加振指令生成部を備え、
前記入出力装置からの前記加振開始指示信号を受けたときに、前記加振指令生成部で生成した前記加振指令に基づいて前記回転機を加振する
請求項９に記載のステアリング測定装置。
【請求項１１】
前記入出力装置は、
前記回転機を加振する加振指令を生成する加振指令生成部を備え、
前記加振指令生成部で生成した前記加振指令を前記車載通信ネットワークを介して前記制御装置に送信し、
前記制御装置は、
前記入出力装置から受信した前記加振指令を記憶する記憶部を備え、
前記入出力装置からの前記加振開始指示信号を受けたときに、前記記憶部に記憶された前記加振指令に基づいて前記回転機を加振する
請求項９に記載のステアリング測定装置。
【請求項１２】
前記制御装置は、前記応答データとそれに対応する前記加振指令とを前記車載通信ネットワークを介して前記入出力装置に送信する
請求項９から１１までのいずれか１項に記載のステアリング測定装置。
【請求項１３】
前記加振指令生成部は、乱数または擬似乱数を用いて前記加振指令を生成する
請求項１０から１２までのいずれか１項に記載のステアリング測定装置。
【請求項１４】
前記制御装置は、前記電動パワーステアリング装置のステアリングホイールを開放した状態で前記回転機を加振する
請求項９から１３までのいずれか１項に記載のステアリング測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は入出力装置およびステアリング測定装置に関し、特に、ステアリングの機械定数を同定するための入出力装置およびそれを備えたステアリング測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来装置の例として、特許文献１に示されるステアリング装置の試験装置がある。当該特許文献１においては、ステアリング装置を試験するための試験装置が、マスタコントローラ（回転機制御装置）と、トルク信号をモニタするためのデータロガと、データロガによって得られたトルク信号を模擬したサインスイープ波形の試験信号を発生する試験信号発生器とを備えている。マスタコントローラは、一般的なステアリング装置が備える量産品としての制御装置（車載コントローラ）とほぼ同様の構成を有しており、ステアリング装置の機械特性を評価する。当該試験装置においては、ステアリング装置が備えるトルク検出器（トルクセンサ）から出力されるトルク信号をデータロガで直接ＡＤ変換などを行って取り込み、固定器具でステアリングを固定した状態で、試験信号発生器が発生するサインスイープ波形に応じた駆動信号によって操舵アクチュエータを制御してステアリングを加振する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２３２７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１においては、量産品としてステアリング装置に備わる制御装置（車載コントローラ）の他に、機械特性を評価するための加振用の制御装置（マスタコントローラ）を別途車両に備えて、当該加振用の制御装置（マスタコントローラ）で操舵アクチュエータを駆動するよう構成されているため、２つの制御装置が必要であった。さらに、トルクセンサの出力を試験装置で直接ＡＤ変換など行って取り込んでおり、センサ信号線や駆動信号線を試験装置に繋ぎ替える必要があった。そのため、複雑な構成となり、また、手間が多く掛かり、コストも高いという問題点があった。【０００５】
また、一般に、車載されている電装品の間を接続する通信ネットワークは、測定したい周波数帯域に対して、通信速度が遅いため、当該通信ネットワークを使用している特許文献１においては、高い周波数成分を実時間で伝達することができず、車載通信ネットワークを経由して、電動パワーステアリング装置を高い周波数まで加振し、高い周波数まで応答データを測定するのは困難であった。【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡素な構成で、容易に、ステアリングの機械特性を同定することができる、ステアリング測定装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、車両に設けられたステアリングに対する操舵補助力を発生するための電動パワーステアリング装置に設けられた回転機を制御するための制御装置に対して、前記車両に備えられた車載通信ネットワークを介して接続され、外部から入力される加振開始指示に基づいて、前記回転機の加振を開始させるための加振開始指示信号を生成し、前記加振開始指示信号を前記車載通信ネットワークを介して前記制御装置に送信し、前記加振中に前記制御装置によって検出される前記電動パワーステアリング装置の前記加振に対する応答データを前記車載通信ネットワークを介して前記制御装置から受信する入出力装置である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、加振の開始指示や加振の応答データを車載通信ネットワークを介して入出力装置と制御装置とが送受信するように構成したので、電動パワーステアリング装置に備わる回転機の制御装置を流用して試験用の加振を行うことができ、応答データも該制御装置で検出したものを利用できるため、配線の作業も僅かで済み、簡素な構成で簡便に機械特性を同定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１によるステアリング測定装置と電動パワーステアリング装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による制御装置を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１による入出力装置を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態２による入出力装置を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態２よる制御装置を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態３による入出力装置を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態１による擬似乱数の一部を示す波形を示した図である。
【図８】この発明の実施の形態１によるステアリングの周波数特性の一例を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態１による騒音のゲイン特性の一例を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態３による振幅設定処理を示すフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態４による入出力装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るステアリング測定装置と電動パワーステアリング装置を示す構成図である。図１において、電動パワーステアリング装置には、ステアリングホイール５１と、ステアリングシャフト５３と、ラック・ピニオンギヤ５４と、車輪５５と、タイロッド５６と、ナックルアーム５７と、回転機１と、制御装置２と、回転検出器２３と、トルク検出器２２とが設けられている。このハードウェア構成は、従来からある電動パワーステアリング装置と同様であり、車両に搭載されて量産されるものである。ただし、制御装置２に実装するソフトウェアとしては、既存の制御装置のソフトウェアに対して、加振開始指示信号と加振の振幅値とを受け取り加振指令を生成する処理（後述する通信受信部２６及び加振指令生成部２５）と、加振指令と加振により得られる応答データとを送信する処理（通信送信部２７）とが追加されており、これらの点が既存のものと異なる。これらについては後で詳述する。
【００１１】
ステアリングシャフト５３は、ステアリングホイール５１側に連結されている入力シャフト５３ａと、ラック・ピニオンギヤ５４側に連結された出力シャフト５３ｂとから構成されている。入力シャフト５３ａと出力シャフト５３ｂとは、トーションバー（図示せず）によって互いに連結されている。トーションバーはトルク検出器２２内に配置され、トルク検出器２２を軸方向に貫通している。トーションバーは、運転者（図示せず）のハンドル操作によってステアリングホイール５１に加えられる操舵トルクに応じて捩れを生じるものであり、トルク検出器２２は、この捩れの方向および量を検出する。なお、以下では、ステアリングホイール５１、ステアリングシャフト５３、および、トーションバーを、まとめて、ステアリングと呼ぶこととする。
【００１２】
また、入出力装置３は、ステアリングの機械定数を同定する測定試験を行う際に、車載通信ネットワークを介して制御装置２に接続されて用いられる。車載通信ネットワークは、車両に搭載され、車載される電装品の間を接続し、データを送受信する通信ネットワークである。車載通信ネットワークは、量産される車両に通常搭載されている。その車載通信ネットワークを利用して、測定試験の時は制御装置２を車載通信ネットワーク用ケーブル４を用いて入出力装置３にも接続する。
【００１３】
本実施の形態に係るステアリング測定装置は、電動パワーステアリングの機械定数を同定する測定試験を行うための装置である。本実施の形態に係るステアリング測定装置は、車両に搭載された量産される電動パワーステアリング装置に属する制御装置２、回転検出器２３、トルク検出器２２、および、それらに対して車載通信ネットワーク用ケーブル４で接続された測定試験用に使用する入出力装置３から構成される。従って、本実施の形態に係るステアリング測定装置は、回転機１、制御装置２、回転検出器２３、および、トルク検出器２２については、電動パワーステアリング装置に設けられているものを利用する。
【００１４】
ここで、車載通信ネットワークには、例えば、ＣＡＮ（コントローラー・エリア・ネットワーク）（登録商標）、ＦｌｅｘＲａｙ（フレックスレイ）（登録商標）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（イーサネット）（登録商標）などの種類があり、車両に搭載された種類に応じて、車載通信ネットワーク用ケーブルを配線すればよい。
【００１５】
このように、本実施の形態によるステアリング測定装置は、車両に設けられたステアリングに対する操舵補助力を発生するための電動パワーステアリング装置に設けられた回転機１を制御するための制御装置２と、制御装置２に対して車両に備えられた車載通信ネットワークを介して接続される入出力装置３とを備えている。入出力装置３は、外部から入力される加振開始指示に基づいて、回転機１の加振を開始させるための加振開始指示信号を生成する加振開始指示生成部と、加振開始指示信号を車載通信ネットワークを介して制御装置２に送信する通信送信部と、加振中に制御装置２によって検出される電動パワーステアリング装置の当該加振に対する応答データを車載通信ネットワークを介して制御装置２から受信する通信受信部とを備えている。制御装置２は、入出力装置３からの加振開始指示を受けたときに、回転機１を加振し、当該加振中に、当該加振に対する電動パワーステアリング装置の応答を検出して応答データとして入出力装置３に送信するという構成を有している。これらの構成によれば、加振の開始指示や加振の応答データを、車載通信ネットワークを介して、入出力装置３と制御装置２とで送受信できるので、量産品としてステアリングに備わる回転機１の制御装置２で加振でき、応答データも制御装置２で検出したものを利用できるようになり、配線の作業も僅かで済み、簡素な構成で簡便に機械特性を同定することができる、といった従来にない顕著な効果を奏することができる。
【００１６】
さらに、本実施の形態によれば、通信速度の遅い車載通信ネットワークを使っているが、入出力装置３からは加振開始指示を送信するだけとし、実際の加振は制御装置２が実時間で行うので、高周波成分まで加振ができる。また、応答データを制御装置２の検出器２２，２３が実時間で検出するので、高周波成分まで含む応答データを精度よく検出でき、入出力装置３は検出した後の高周波まで含む応答データを車載通信ネットワークで受信することができる。つまり、通信速度の遅い車載通信ネットワークを使いながらも、実際の加振と応答の検出は制御装置２が実時間で行えるので、高周波成分まで加振と測定ができ、精度良くステアリングの特性を測定することができるという効果も得られる。
【００１７】
また、本実施の形態では、電動パワーステアリング装置に設けられた既存の制御装置２を流用できるので、上記の特許文献１に記載のように試験用の制御装置を別途設ける必要はなく、構成が簡単で、配線等の手間も容易で、コストも低く抑えることができるという効果も得られる。
【００１８】
これらのことを、以下に詳細に説明する。
【００１９】
図２は、本実施の形態１に係る制御装置２の内部構成を示したブロック図である。図２に示すように、制御装置２には、入出力装置３に入力された加振開始指示信号と加振振幅値とを受信する通信受信部２６と、当該加振開始指示信号と加振振幅値とに基づいて加振指令を生成する加振指令生成部２５と、当該加振指令と後述するトルク検出器２２及び回転検出器２３からの検出値とに基づいて回転機１に電圧を印加して回転機１を加振する給電部２４と、加振中の回転機１の操舵トルクと回転速度とをそれぞれ検出するトルク検出器２２及び回転検出器２３と、加振指令生成部２５で生成した加振指令及び応答データを入出力装置３に送信する通信送信部２７とを備えている。なお、当該応答データには、検出された操舵トルクと回転速度とが含まれる。なお、このうち、給電部２４、トルク検出器２２、および、回転検出器２３は、電動パワーステアリング装置の一般的な制御装置に設けられた既存のものを流用可能である。
【００２０】
次に、電動パワーステアリング装置の動作について説明する。図１において、運転者（図示せず）のハンドル操作によってステアリングホイール５１に加えられた操舵トルクは、トルク検出器２２内のトーションバーおよびステアリングシャフト５３を通って伝達され、さらに、ラック・ピニオンギヤ５４を介して、ラック・ピニオンギヤ５４内のラック(図示省略）に伝達される。ラックと車輪５５とは、タイロッド５６およびナックルアーム５７を介して連結されている。従って、ハンドル操作によってラックに操舵トルクが伝達されると、片側の車輪５５ではタイロッド５６がナックルアーム５７を押し、反対側の車輪５５ではタイロッド５６がナックルアーム５７を引くことになり、車輪５５に舵角が与えられ、車輪５５を転舵させる。一方、回転機１から発生する出力トルクは、操舵補助力として、ステアリングシャフト５３に伝達され、操舵時に運転者が加える操舵トルクを軽減する。この回転機１は、例えば、永久磁石型同期モータや誘導モータのような交流モータ、あるいは、直流モータから構成される。
【００２１】
トルク検出器２２は、運転者がステアリングホイール５１を操舵することによりトーションバーに加わった操舵トルクを検出する。操舵トルクが加えられると、トーションバーには操舵トルクにほぼ比例した捩れが生じる。この捩れ角をトルク検出器２２が検出し、操舵トルク信号Ｔｓに換算する。回転検出器２３は、回転機１の回転軸に取り付けられ、回転軸の回転速度を検出し、回転速度信号ωｍを出力する。
【００２２】
制御装置２に備えられた給電部２４は、トルク検出器２２で検出した操舵トルク信号Ｔｓと回転検出器２３で検出した回転速度信号ωｍとが入力され、それらの信号に応じて、回転機１が出力する出力トルクに相当する電流指令を決定する。給電部２４は、この出力トルクを回転機１に発生させるべく、当該電流指令に基づいて、回転機１に流す電流を制御するための電圧指令を生成し、電圧指令に従って、図示しない駆動回路によって回転機１に電圧を印加して電流を流す。また、制御装置２は、通信受信部２６と通信送信部２７を有しており、これらを用いて、他の車載電装品、例えば、横滑り防止装置などと車載通信ネットワークを介して接続し、各検出器で検出した情報などを送受信し、より高機能な車両の制御に用いている。車両に搭載される電動パワーステアリング装置はこのように構成され、回転機１による操舵補助力をステアリングホイール５１に付与し、運転の補助装置として機能する。
【００２３】
以下では、ステアリングの機械定数を同定する本実施の形態１に係るステアリング測定装置の動作を説明する。
【００２４】
入出力装置３は、図３のように構成されるものであって、機械定数を同定する測定試験を行うユーザー（試験者）にとってのユーザーインターフェースとして、入力部３１、表示部３２、通信受信部３６、通信送信部３５、及び、マイクロフォン３７を備えている。入出力装置３は、入力部３１より入力されるユーザーからの入力と、車載通信ネットワークに接続された通信受信部３６を介して制御装置２から受信した情報と、マイクロフォン３７で検出される音データとに基づいて、各種処理を行う。また、入出力装置３は、車載通信ネットワークに接続された通信送信部３５を介して制御装置２に処理結果を送信するとともに、表示部３２に処理結果を表示する。
【００２５】
入出力装置３は、それを構成するハードウェアとして、例えば、タブレット・コンピュータ、および、ノートブック型パーソナルコンピュータなどの通信端末を用いればよい。タブレット・コンピュータであれば、タッチパネル式ディスプレイによって、入力部３１と表示部３２を兼用で構成できる。ノートブック型パーソナルコンピュータであれば、入力部３１をキーボードやマウスで構成し、表示部３２をディスプレイで構成すればよい。また、どちらを用いても、通常、マイクロフォン３７が内臓されているので、これを用いればよい。内蔵されていない場合や、別の精度のものを用いたい場合は、別途、マイクロフォンや騒音計を用意して、その出力を入出力装置３に接続してもよく、同様に音データを受渡しできる。
【００２６】
次に、入出力装置３における、ステアリングの加振に関する動作を説明する。
入力部３１は、ユーザー（試験者）が入力の操作をするための、タッチパネル式ディスプレイから構成されるか、あるいは、キーボードおよびマウスから構成される、振幅指定部（図示省略）と加振開始指示部（図示省略）とを備える。測定試験を行う場合、ユーザーは、まずはじめに、ステアリングホイール５１が開放された状態であることを確認し、振幅指定部において、加振指令の振幅を示す振幅値を指定する。振幅値の指定は、数値を入力するか、予め用意した振幅値のリストから選択する形式を取ればよい。指定された振幅値を受けて振幅入力部３４は、加振振幅値としてそれを数値データに変換し、通信送信部３５に受け渡す。なお、当該加振振幅値は、制御装置２において、加振指令生成部２５において加振指令を生成する際に用いられる。次に、ユーザーは、入力部３１の加振開始指示部において、加振の開始を指示する。当該指示の入力は、スイッチとして構成された加振開始指示部に、ユーザーが触れることで実行される。加振開始指示部は、スイッチではなく、タッチパネル式ディスプレイまたはキーボードおよびマウスから構成されてもよい。加振開始指示部で開始の指示が入力されると、加振開始指示生成部３３は、極短時間のパルス等のパルス信号で加振開始指示信号を生成し、通信送信部３５に受け渡す。なお、当該加振開始指示信号は、制御装置２において、加振指令を出力するタイミング信号として用いられる。
【００２７】
次に、制御装置２における、ステアリングの加振に関する動作を説明する。
図２に示すように、制御装置２は、通信受信部２６で、入出力装置３から車載通信ネットワークを介して加振開始指示信号と加振振幅値とを受け取り、加振指令生成部２５に受け渡す。加振指令生成部２５は、加振振幅値に基づいて加振指令を生成し、加振開始指示信号のパルスを受け取ったタイミングで、加振指令を出力する。加振指令生成部２５は、例えば、一般によく知られたＭ系列を用いた擬似乱数の生成法を用いて、加振指令を生成する。この生成法は、線形の漸化式で表現でき、線形帰還シフトレジスタなどでソフトウェアで実装する。この生成法によると、２進数でビット数をｎとすると、Ｍ系列の周期は、（２n−１）×ΔＴで表せる。ΔＴは演算周期である。Ｍ系列により生成された擬似乱数に、加振振幅値を乗算して、加振指令を生成する。また、Ｍ系列の周期を、加振指令で加振する期間である加振時間として設定し、加振時間の経過後には、加振指令を零に戻して、加振指令を停止させる。このようにして生成された加振指令は、給電部２４に電流指令として入力され、給電部２４は、加振指令に追従するよう電流を制御し、加振指令に応じたトルクを回転機１に発生させ、回転機１を加振する。なお、ここで、加振指令は電流指令として扱ったが、電圧指令として給電部２４に入力しても、概ね加振指令に従ったトルク（加振トルク）が発生するので、同様な効果が得られる。
【００２８】
図７は、Ｍ系列で生成した疑似乱数の波形を示した図である。図７に示す擬似乱数の波形は、演算周期で決まる最高周波数よりも低い周波数帯域における周波数成分を概ね均等に含むものである。また、サインスイープによる波形は、ある時刻においては単一の周波数成分のみを有するのに対し、Ｍ系列などで生成した擬似乱数または乱数による波形は、ある時刻において複数の周波数成分を含むという性質がある。そのため、短い時間の加振で広い周波数帯域を加振することができ、効率的にステアリングの周波数特性を取得することができる。なお、図７の波形は、Ｍ系列の１周期全体ではなく一部の期間のみを一例として示している。
【００２９】
このように、制御装置２に実装するソフトウェアの特徴は、前述したように、加振開始指示信号と加振の振幅値を受け取り加振指令を生成する処理（通信受信部２６及び加振指令生成部２５）と、加振指令と加振により得られる応答データとを入出力装置３に送信する処理（通信送信部２７）とが追加されている点である。従って、これらの処理を行うためのプログラムを既存の制御装置のソフトウェアに追加して、本実施の形態に係る制御装置２を構成する。
【００３０】
次に、制御装置２および入出力装置３における、加振の応答の動作および処理に関する部分を説明する。
給電部２４による駆動により、加振指令生成部２５で生成された加振指令に応じたトルク（加振トルク）が回転機１から発生し、その加振トルクが、ステアリングシャフト５３を介して、トルク検出器２２内のトーションバー、ステアリングホイール５１、ラック・ピニオンギヤ５４、及び、車輪５５に伝達する。こうして、加振トルクが、ステアリングの機械的な伝達特性に従い、各部位に伝達して、各部位が振動し、各周波数成分で異なる振幅や位相に変化して、回転角、回転速度、および、操舵トルクとして応答する。加振指令に対する応答は、制御装置２の回転検出器２３とトルク検出器２２とで検出され、回転速度信号および操舵トルク信号が応答データとして出力される。また、上記の機械的な振動が励起する騒音が車両内部に発生し、この騒音を入出力装置３のマイクロフォン３７（すなわち、音声検出器）が検出し、音データとして出力する。一方、回転検出器２３とトルク検出器２２とで検出された回転速度信号と操舵トルク信号とを含む応答データは、加振指令生成部２５で生成された加振指令と共に、通信送信部２７に受け渡され、車載通信ネットワークを介して、入出力装置３に送信される。この加振指令と応答データは、その間に検出器２２，２３の検出遅れや演算周期による極短い遅れ時間を含むが、ほぼ同期のとれた同じタイミングのデータになっているので、これらのデータを使えば機械的な応答を精度良く得られる。また、この測定試験を行う際は、ステアリングを固定する必要はなく、ステアリングホイール５１は開放された状態で自由に回転できる。加振の応答としてステアリングホイール５１が振動することで、その振動成分がトルク検出器２２や回転検出器２３において応答して、ステアリングホイール５１の慣性モーメントを同定することができる。この同定における慣性モーメントの算出方法は後述する。
【００３１】
入出力装置３は、通信受信部３６において、車載通信ネットワークを介して、制御装置２の通信送信部２７から送信された加振指令および応答データを受信し、機械定数算出部３８に受け渡す。加振指令は、騒音特性算出部３９にも入力される。
【００３２】
機械定数算出部３８は、加振指令から応答データである回転速度信号と操舵トルク信号までの伝達特性を周波数特性に変換するとともに、その周波数特性から機械定数を算出する。周波数特性の算出は、一般に知られた方法を適用すればよく、すなわち、スペクトル解析法、マルチデシメーション同定法、あるいは、部分空間法などを用いればよく、これらにより、図８に示すようなボード線図で示されたゲイン特性および位相特性からなる周波数特性を得ることができる。図８は、部分空間法を用いた例であり、ボード線図の他に、状態方程式や伝達関数といった数学モデルも得ることができる。図８の上段において、実線の波形が、加振トルクから操舵トルクまでのゲイン特性であり、破線の波形が、加振トルクから回転速度までのゲイン特性である。また、図８の下段において、実線の波形が、加振トルクから操舵トルクまでの位相特性であり、破線の波形が、加振トルクから回転速度までの位相特性である。
【００３３】
また、周波数特性において、図８で示すように、いくつかの特徴量があり、機械定数算出部３８は、これらの値も算出する。一点鎖線で示した周波数ｆｒを共振周波数ｆｒとして出力し、もう１つの一点鎖線で示した周波数ｆｎを反共振周波数ｆｎとして出力する。なお、共振周波数ｆｒは、図８の上段における実線で示される加振トルクから操舵トルクまでのゲイン特性、および、破線で示される加振トルクから回転速度までのゲイン特性が最大ピークとなるときの周波数値である。また、反共振周波数ｆｎは、図８の上段における破線で示される加振トルクから回転速度までのゲイン特性が最小ピークとなるときの周波数値である。また、機械定数算出部３８は、操舵トルクのゲイン特性のピークの大きさＧｐをピークゲインＧｐとして出力する。さらに、機械定数算出部３８は、図８の上段の枠で囲って示した回転速度のゲイン特性の高周波部分について、その代表点を例えば１００Ｈｚとし、１００ＨｚのゲインＧｈを高周波ゲインＧｈとして出力する。機械定数算出部３８は、これらの特徴量も周波数特性の一部として、出力する。周波数は単位をＨｚとしているが、ｒａｄ／ｓに変換した周波数の記号を共振周波数ωｒ、反共振周波数ωｎとする。
【００３４】
機械定数算出部３８における機械定数の算出は、上記で算出した周波数特性の特徴量に基づいて行う。電動パワーステアリング装置は、回転機１の慣性モーメントＪｍ、および、ステアリングホイール５１の慣性モーメントＪｓｗの２慣性系として近似的に表現できることが知られている。これらの慣性モーメントと、２慣性間のトーションバーの剛性Ｋｓ、粘性Ｃｓを合わせた４個を、算出したい未知の機械定数とする。これら未知の機械定数と上述の周波数特性の特徴量との関係式は、２慣性系の運動方程式から、下記の数式（１）〜（４）のように導出される。ここで、ωＨ＝２・π・１００とする。なお、高周波ゲインＧｈは、１００Ｈｚの点を選んだが、ピークの影響を受けない高周波であればよく、例えばピーク周波数の３倍以上の周波数で、ナイキスト周波数以下の範囲の点を用いてもよい。あるいは、その範囲の所定区間内でＧｈ×ωＨを平均化して、数式（４）をＧｈ×ωＨ＝１／Ｊｍと変形してもよい。
【００３５】
【数１】
2015156350.tif 000003
【００３６】
このように、未知の機械定数４個に対して、数式（１）〜（４）までの４連列方程式が得られるので、機械定数が簡単な計算で導出できることが分かる。まず、数式（４）より、下記の数式（５）に示すようにＪｍが求まり、次に、数式（１），（２）とＪｍとにより、下記の数式（６）に示すようにＫｓが求まり、数式（１）より、数式（７）に示すようにＪｓｗが求まり、最後に、数式（３）より、数式（８）に示すようにＣｓが求まる。
【００３７】
【数２】
2015156350.tif 000004
【００３８】
このようにして、代数計算に基いた４個の数式から、効率的に、機械定数を算出することができる。機械定数算出部３８は、共振周波数、反共振周波数、ピークゲイン、高周波ゲインなどの周波数特性の特徴量に基いた代数計算による算出式を用いて、慣性モーメント、トーションバーの剛性、粘性などの機械定数を、簡素な演算で算出できる。この方法であれば、ステアリングを２慣性系として運動方程式にしたことでステアリングホイール５１の慣性モーメントも同定できるので、ステアリングホイール５１を固定するなどして、回転を停止させ、回転機１の慣性モーメントのみの１慣性系にする必要はなく、測定試験が簡素にできる。
【００３９】
このようにして、加振指令と応答データとに基づいて、ステアリングの周波数特性と機械定数を算出することができる。
【００４０】
騒音特性算出部３９は、マイクロフォン３７からの音データと通信受信部３６からの加振指令に基づいて、騒音特性を算出する。この騒音特性も、機械定数算出部３８における周波数特性の算出と同様に、一般に知られた方法を適用すればよく、すなわち、スペクトル解析法、マルチデシメーション同定法、あるいは、部分空間法などを用いて、加振指令から、騒音特性までの周波数応答を算出し、その周波数応答のゲイン特性を出力する。騒音のゲイン特性を図９に示す。そして、そのゲイン特性の共振ピークの周波数を、騒音周波数ｆｓとして出力し、共振ピークの大きさを騒音ゲインＧｓとして出力する。なお、加振指令は、各周波数帯で均等なパワーを持っているので、騒音特性算出部３９では、加振指令から音データの応答を求めず、音データを周波数解析するだけで、ゲイン特性を演算しても、同様に騒音の共振ピークを算出することができる。このようにして、騒音特性算出部３９においては、加振指令と音データに基づいて、ステアリングの加振中に車両内部に発生する騒音の周波数特性である騒音特性を算出することができる。
【００４１】
次に、表示部３２について説明する。表示部３２は、機械定数算出部３８から入力された周波数特性と機械定数とを画面に表示する。ここで周波数特性は、操舵トルク、回転速度のボード線図（図８）、共振周波数、反共振周波数、ピークゲイン、高周波ゲインといった特徴量であり、機械定数は、慣性モーメント、トーションバーの剛性、粘性の値である。また、騒音特性として、騒音特性算出部３９から入力された、騒音のゲイン特性（図９）、騒音周波数ｆｓ、騒音ゲインＧｓの値も表示する。これらの、機械的特性をユーザーが表示部３２を介して知ることができ、制御定数の調整などに利用できる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態による入出力装置３は、車両に設けられたステアリングに対する操舵補助力を発生するための電動パワーステアリング装置に設けられた回転機を制御するための制御装置２に対して車両に備えられた車載通信ネットワークを介して接続され、外部から入力される加振開始指示に基づいて、回転機１の加振を開始させるための加振開始指示信号を生成し、加振開始指示信号を車載通信ネットワークを介して制御装置２に送信し、加振中に制御装置２によって検出される電動パワーステアリング装置の加振に対する応答データを車載通信ネットワークを介して制御装置２から受信するように構成されている。これにより、車両の量産品として電動パワーステアリング装置に備わる回転機１と制御装置２とを用いて加振でき、制御装置２で検出した応答データを通信で入出力装置３に受け渡し、入出力装置３で応答データを利用できるため、簡素な構成で容易に機械特性を同定することができる、といった従来にない顕著な効果を奏することができる。なお、従来は、前述したように、加振のためだけの制御装置を備えたり、車両の量産品でない試験用のデータロガのような装置で応答データを直接ＡＤ変換するなどして、複雑な構成を必要としており、そのために、センサや駆動系の配線の繋ぎ替え作業など手間が掛かっていた。それに対して、本実施の形態では、量産の車両の他には、タブレットコンピュータやノートブック型パーソナルコンピュータなどの一般的に用いられている入出力装置３を用意して、車載通信ネットワーク用ケーブルを配線するだけで、機械定数の同定が可能となるので、非常に簡素な構成で手間が少ないという効果が得られる。
【００４３】
また、本実施の形態によるステアリング測定装置は、車両に設けられたステアリングに対する操舵補助力を発生するための電動パワーステアリング装置に設けられた回転機を制御するための制御装置２と、制御装置２に対して車両に備えられた車載通信ネットワークを介して接続される入出力装置３とを備え、入出力装置３は、外部から入力される加振開始指示に基づいて、回転機１の加振を開始させるための加振開始指示信号を生成する加振開始指示生成部３３を備え、加振開始指示信号を車載通信ネットワークを介して制御装置２に送信し、加振中に制御装置２によって検出される電動パワーステアリング装置の加振に対する応答データを車載通信ネットワークを介して制御装置２から受信し、制御装置２は、入出力装置３からの加振開始指示を受けたときに、回転機１を加振し、当該加振中に、当該加振に対する電動パワーステアリング装置の応答を検出して応答データとして入出力装置３に送信するように構成されている。これにより、車両の量産品として電動パワーステアリング装置に備わる回転機１と制御装置２とを用いて加振でき、制御装置２で検出した応答データを通信で入出力装置３に受け渡し、入出力装置３で応答データを利用できるため、簡素な構成で容易に機械特性を同定することができる、といった従来にない顕著な効果を奏することができる。なお、従来は、前述したように、加振のためだけの制御装置を備えたり、車両の量産品でない試験用のデータロガのような装置で応答データを直接ＡＤ変換するなどして、複雑な構成を必要としており、そのために、センサや駆動系の配線の繋ぎ替え作業など手間が掛かっていた。それに対して、本実施の形態では、量産の車両の他には、タブレットコンピュータやノートブック型パーソナルコンピュータなどの一般的に用いられている入出力装置３を用意して、車載通信ネットワーク用ケーブルを配線するだけで、機械定数の同定が可能となるので、非常に簡素な構成で手間が少ないという効果が得られる。
【００４４】
さらに、本実施の形態によれば、通信速度の遅い車載通信ネットワークを使いながらも、入出力装置３からは加振開始指示という加振を始めるタイミングの信号を送信し、実際の加振は制御装置２が実時間で行うので、高周波成分まで加振ができる。また、応答データを制御装置２の検出器２２，２３が実時間で検出するので、高周波成分まで含む応答データを精度よく検出でき、入出力装置３は検出した後の高周波まで含む応答データを車載通信ネットワークで受信することができる。つまり、通信速度の遅い車載通信ネットワークを使いながらも、実際の加振と応答の検出は制御装置２が実時間で行えるので、高周波成分まで加振と測定ができ、精度良くステアリングの特性を測定できるといった顕著な効果が得られる。
【００４５】
さらに、本実施の形態によれば、制御装置２は、回転機１を加振する加振指令を生成する加振指令生成部２５を備え、入出力装置３からの加振開始指示を受けると、当該加振指令に基づいて回転機１の加振を開始するよう構成したので、データの伝達速度が遅い車載通信ネットワークで繋がっている入出力装置３からの指示を受ける制御装置２を用いて、高い周波数成分まで含む加振を実現でき、精度良く機械定数を同定することができる。
一方で、もし、本実施の形態の構成と異なり、加振開始指示を制御装置に送らずに、車載通信ネットワークを介して、入出力装置から加振指令を制御装置に随時送信するなどする場合には、送信できる加振指令の最高周波数がネットワークの伝達速度で制限されるため、高い周波数成分の加振ができず、精度良く機械定数を同定することができない。
本実施の形態では、このような問題を解決するため、制御装置２が、加振指令を生成する加振指令生成部２５を備えるようにしたので、高い周波数成分まで含む加振を実現でき、精度良く機械定数を同定することができる。
【００４６】
さらに、本実施の形態においては、制御装置２は、応答データとともに、当該応答データに対応する加振指令を車載通信ネットワークを介して入出力装置３に送信するよう構成したので、加振指令から応答データまでの無駄な遅れ時間がない同期のとれた組合せに基づいて、入出力装置３で周波数解析ができるので、高い周波数成分まで精度良く周波数特性を算出し、精度良く機械定数を同定することができる。
【００４７】
さらに、本実施の形態においては、入出力装置３は、加振中に検出した応答データに基づいて、ステアリングの機械特性を表す機械定数を算出する機械定数算出部３８を備えるよう構成したので、量産の車載機器から見て外部端末である入出力装置３の高性能な演算装置によって、精度良く機械定数を同定することができる。
【００４８】
さらに、本実施の形態においては、応答データとして、トルク検出器２２で検出される操舵トルク及び回転検出器２３で検出される回転速度の少なくともいずれか１つとしたので、それらを検出する各検出器２３，２２までの機械応答の特性を同定することができる。
【００４９】
さらに、本実施の形態においては、入出力装置３は、加振中に車両内部に発生する音を検出し、音データを出力する音声検出器としてのマイクロフォン３７を備えるよう構成したので、簡素な構成で騒音の特性まで同定することができる。
【００５０】
さらに、本実施の形態においては、入出力装置３は、応答データ、音データ、および、機械定数の少なくともいずれか１つを表示する表示部３２を備えるよう構成したので、同定の結果を、簡単にユーザーが確認することができる。
【００５１】
さらに、本実施の形態においては、入出力装置３は、回転機１を加振する加振指令の振幅値を示す加振振幅値を入力する振幅入力部３４を備え、当該加振振幅値を、車載通信ネットワークを介して制御装置２に送信するよう構成したので、過度な回転を起こさず、摩擦にも埋もれない加振指令になるよう、ユーザーが調整したり、あるいは、推奨の値を指定することができ、精度良く機械定数を同定することができる。
【００５２】
さらに、本実施の形態においては、加振指令生成部２５は、乱数または擬似乱数を用いて加振指令を生成するよう構成したので、同一時刻近傍に複数の周波数成分を重畳でき、加振時間を短くすることができるため、短時間でかつ精度良く機械定数を同定することができる。
【００５３】
さらに、ステアリングホイール５１を開放した状態で、回転機１を加振するよう構成したので、ステアリングホイール５１が加振指令に応じて振動できるので、ステアリングホイール５１の慣性モーメントも同定することができる。
【００５４】
また、上記の説明で、音声検出器としてマイクロフォン３７を利用し、入出力装置３で音データを取り込めるよう構成したのと同様に、加速度ピックアップセンサを、電動パワーステアリング装置や車両の振動を着目する箇所に取り付けて、その加速度情報を入出力装置３に取り込むように構成してもよい。その場合、騒音特性と同様に、加速度ピックアップセンサの取り付け箇所の振動特性を得る事ができ、ユーザーが制御定数の調整などに利用することができる。
【００５５】
また、上記の説明では、測定試験は、１つの動作点でしか行っていないが、例えば、電流指令などに、所定の一定値であるオフセット電流を与えるなどして、負荷の状態を何パターンか変えて、測定試験を行えるようにしても良い。具体的には、入出力装置３で、加振振幅値と同様にオフセット電流をユーザーが入力できるよう構成し、加振指令生成部２５で、加振指令にオフセット電流を加算したものを新たに加振指令として設定する。そして、表示部３２では、オフセット電流ごとに機械定数を表示するようにする。このように構成することで、負荷状態などの動作点ごとに機械定数が変化する場合でも、動作点ごとの機械定数を同定することができる。
【００５６】
実施の形態２．
上述の実施の形態１においては、制御装置２で加振指令を生成したが、本実施の形態では、入出力装置３で加振指令を生成し、制御装置２で加振指令を一旦記憶部に保存してから再生する点が、実施の形態１と異なり、他は同様である。
【００５７】
本実施の形態２における入出力装置３の構成を図４に示す。実施の形態１で図３に示した構成との差異は、図４においては、振幅入力部３４と通信送信部３５との間に加振指令生成部２５Ｂが追加されている点である。以下では、当該差異の部分について説明する。
入出力装置３に備えられた加振指令生成部２５Ｂは、振幅入力部３４から直接的に加振振幅値が入力され、加振開始指示は無くとも、待機中に事前に加振指令を算出し、算出した加振指令を、通信送信部３５に受け渡す。加振指令生成部２５Ｂにおける加振指令を生成する方法は、実施の形態１の加振指令生成部２５と同様であり、演算周期ΔＴを制御装置２の演算周期に合わせる点だけ注意すれば、同様な加振指令を生成できる。
【００５８】
次に、本実施の形態２における制御装置２の構成を図５に示す。実施の形態１で図２に示した構成との差異は、図５においては、図２の加振指令生成部２５の代わりに、記憶部２８が設けられている点である。以下では、当該差異の部分について説明する。制御装置２は、入出力装置３から車載通信ネットワークを介して送信された加振指令を通信受信部２６で受信し、受信した加振指令を記憶部２８に保存する。そして、入出力装置３から送信された加振開始指示信号が通信受信部２６を介して記憶部２８に入力され、記憶部２８が、加振開始指示信号のパルスを受け取った瞬間に、保存して置いた加振指令を出力し、給電部２４と通信送信部２７に入力する。
【００５９】
このように構成することで、入出力装置３で生成した加振指令を、通信速度の遅い車載通信ネットワークを介して制御装置２に送信しても、試験前に、一旦、制御装置２の記憶部２８に加振指令の全波形データを保存できるので、加振指令の周波数帯域は、通信速度に影響を受けることなく設定でき、制御装置２の記憶部２８から、高周波成分を実現するよう実時間で加振指令を出力できる。なお、入出力装置３の加振指令生成部２５Ｂは、実時間で加振指令を演算する必要は無く、遅い計算速度で算出してもよい。これは、実際に加振を行う制御装置２において再生する場合に、実時間で高周波を実現できるからである。
【００６０】
本実施の形態２の構成によれば、加振指令を入出力装置３で生成するようにしたが、制御装置２の記憶部２８に予め記憶しておき、それを利用できるようにしたことで、加振指令は制御装置２において実時間で高周波成分まで実現できるので、実施の形態１と同様な効果が得られる。
【００６１】
以上のように、本実施の形態２によれば、上記の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、本実施の形態２においては、入出力装置３が、回転機１を加振する加振指令を生成する加振指令生成部２５Ｂを備え、回転機１を加振する加振指令を試験実施前に車載通信ネットワークを介して制御装置２に送信しておき、制御装置２は、受信した加振指令を記憶する記憶部２８を備え、記憶部２８で記憶した加振指令に基づいて回転機１を加振するよう構成したので、制御装置２の負荷を減らすことができるとともに、加振指令は制御装置２において実時間で高周波成分まで実現でき、精度良く機械定数を同定することができる。
【００６２】
実施の形態３．
上述の実施の形態１においては、入出力装置３でユーザーからの指定された加振振幅値を振幅入力部３４により設定していたが、本実施の形態３では、入出力装置３で、振幅入力部３４の代わりに、振幅設定部３１０を備え、振幅設定部３１０により自動で加振振幅値を設定する点が、実施の形態１と異なり、他は同様である。
【００６３】
本実施の形態３における入出力装置３の構成を図６に示す。実施の形態１で図３に示した構成との差異は、図６においては、入力部３１と通信送信部３５との間において、図３の振幅入力部３４の代わりに、振幅設定部３１０が設けられている点である。以下では、当該差異の部分について説明する。
【００６４】
本実施の形態においては、入力部３１が、タッチパネル式ディスプレイまたはキーボードおよびマウスで構成される振幅設定開始操作部（図示省略）を備え、ユーザーがこれを操作することで、振幅設定開始信号が振幅設定部３１０に入力される。
【００６５】
振幅設定部３１０は、振幅設定開始信号が入力されると、図１０のフローチャートに従って、振幅設定処理を開始する。振幅設定部３１０は、まず、予めデフォルト値として最小値に設定されている暫定振幅値と調整加振開始指示信号とを出力し、通信送信部３５に入力する（ステップＳ１）。通信送信部３５は、車載通信ネットワークを介して、暫定振幅値と調整加振開始指示信号とを制御装置２に対して送信する。制御装置２は、暫定振幅値と調整加振開始指示信号とを、それぞれ、加振振幅値および加振開始指示信号として受信し、実施の形態１と同様に、回転機１から加振トルクが出力されるよう制御し、得られた応答データを車載通信ネットワークを介して、入出力装置３に送信する。振幅設定部３１０は、通信受信部３６を介して、暫定振幅値で加振された応答である応答データを受信し（ステップＳ２）、当該応答データから操舵トルク信号または回転速度信号の最大振幅を抽出する（ステップＳ３）。次に、最大振幅が予め設定された閾値未満であるか否かを判断し（ステップＳ４）、最大振幅が閾値未満である場合は、暫定振幅値に、予め設定された振幅値を加算して、暫定振幅値を増大させた値に更新して（ステップＳ６）、ステップＳ１の処理に戻り、当該暫定振幅値と調整加振開始指示信号を出力し、再び、振幅調整のための加振を行う。一方、閾値未満でない場合、すなわち、最大振幅が閾値以上である場合には、その時の暫定振幅値を加振振幅値として出力して振幅設定の処理を終了する（ステップＳ５）。このように、最大振幅が予め設定された閾値に至るまで、加振振幅値をステップ状に漸増させて、振幅調整のための加振を繰り返し、最大振幅が当該閾値に至った時点の暫定振幅を最終的な加振振幅値として出力する。ここで、当該閾値とは、加振トルクが摩擦に埋もれることのない値以上で、かつ、ステアリングが過度に回転しない上限値以下の範囲である。
【００６６】
以上のように、本実施の形態３によれば、上述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、本実施の形態３においては、入出力装置３は、回転機１を加振する加振指令の振幅値を示す加振振幅値を自動的に設定する振幅設定部３１０を備え、応答データが予め設定された閾値に至るまで、加振振幅値をステップ状に漸増させて、当該加振振幅値を車載通信ネットワークを介して制御装置２に送信するよう構成したので、過度な回転を起こさず、摩擦にも埋もれない加振指令になるよう、自動で振幅を最適にでき、精度良く機械定数を同定することができる。
【００６７】
実施の形態４．
上述の実施の形態１において入出力装置３は、算出した機械定数を表示部３２で表示するのみであったが、本実施の形態４では、機械定数に基づいて制御装置２で用いる制御定数を算出する制御定数算出部３１１を備える点が実施の形態１と異なり、他は同様である。
【００６８】
本実施の形態４における入出力装置３の構成を図１１に示す。実施の形態１で図３に示した構成との差異は、図１１においては、入力部３１及び機械定数算出部３８と表示部３２との間に、制御定数算出部３１１が設けられている点である。以下では、当該差異の部分について説明する。
【００６９】
一般に、電動パワーステアリング装置の制御装置２においては、慣性補償制御や、粘性補償制御が備わっており、それぞれ、回転機の慣性モーメントが小さいような挙動にするべく補償すること、ステアリングの粘性が大きいような挙動にするべく補償することを実現している。例えば、これらは、特開２００１−１７１５３９号公報の段落００３４から００３６にあるような構成となる。すなわち、回転加速度に比例し、回転機１に回転加速度と同方向の回転力を与える慣性補償電流と、回転速度に比例し、回転機１に回転速度と逆方向の回転力を与える粘性補償電流とを演算する。慣性補償電流および粘性補償電流を加算演算して求めた目標電流すなわち電流指令に、電流が追従するように制御するというものである。ここで、この比例関係を示すゲインを次のように定義する。回転加速度に、慣性補償ゲインＪｍｃを乗算すると慣性補償電流となり、回転速度に、粘性補償ゲインＣｓｃを乗算すると粘性補償電流となるものとする。
【００７０】
次に、回転機１の目標とする慣性モーメントを目標慣性モーメントＪｍ＊とし、ステアリングの目標とする粘性係数を目標粘性係数Ｃｓ＊とする。これらをまとめて目標定数と呼ぶ。このとき、実際に同定した慣性モーメントＪｍと粘性Ｃｓを用いて、次のように最適な各補償ゲインの値が導出できる。
【００７１】
Ｊｍｃ＝Ｊｍ−Ｊｍ＊        （９）
Ｃｓｃ＝Ｃｓ−Ｃｓ＊        （１０）
【００７２】
このような関係を踏まえて、本実施の形態４では、制御定数算出部３１１を次のように構成する。本実施の形態４の入出力装置３は、図１１に示すように、制御定数算出部３１１を備える。本実施の形態４においては、入力部３１が、目標定数として目標慣性モーメントＪｍ＊と目標粘性係数Ｃｓ＊との値をユーザーが入力するためのタッチパネル式ディスプレイまたはキーボードおよびマウスで構成された目標定数入力部（図示省略）を備え、ユーザーが入力したそれらの目標定数を、制御定数算出部３１１に受け渡す。また、制御定数算出部３１１には、機械定数算出部３８で算出した機械定数も入力される。制御定数算出部３１１は、機械定数と目標定数とに基づいて、数式（９）および数式（１０）に基づいて、慣性補償ゲインＪｍｃおよび粘性補償ゲインＣｓｃを算出し、これらを制御装置２の制御定数として表示部３２に受け渡す。表示部３２は、当該制御定数を画面に表示する。
【００７３】
以上のように、本実施の形態４によれば、上述した実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、本実施の形態４においては、入出力装置３が、機械定数算出部３８で算出される機械定数から制御定数を算出する制御定数算出部３１１を備えるようにしたので、精度良く同定された機械定数に基づいて、制御定数を自動で算出でき、制御定数を調整する工数を削減できる。
【００７４】
なお、上述した実施の形態１〜４において、回転検出器２３は、回転機１の回転速度を検出するよう構成したが、その場合に限らず、回転角度を検出するようにしてもよい。回転角度は、回転速度を積分したものであるので、算出したゲイン線図が、全体に２０ｄＢ／ｄｅｃだけ勾配が急になることと、位相特性が全体に９０度だけ低下するが、共振や反共振周波数は同じである。高周波ゲインＧｈは、ωＨを乗算して補正すれば、機械定数の同定も同様にできる。
【００７５】
また、上述した実施の形態１〜４において、制御装置２は、さらに、回転機１に流れる電流を検出する電流検出器を備えてもよく、応答データとして、電流検出信号を加えて、入出力装置３において、加振指令から電流検出信号までの周波数特性を算出するようにしてもよい。
【００７６】
また、上述した実施の形態１〜４において、機械定数算出部３８は、加振指令から操舵トルク、回転速度、回転角度までの周波数特性を算出して周波数特性に基づいて機械定数を同定したが、電流検出信号から、操舵トルク、回転速度、回転角度までの周波数特性を算出して周波数特性に基づいて機械定数を算出してもよい。電流検出信号は、電流指令に対して、通常、十分高周波まで追従するので、電流指令として加振指令を生成した場合、電流検出信号は加振指令とほぼ同一であるから、同じように機械定数を同定できる。
【００７７】
さらに、上述した実施の形態１〜４において、応答データとして、操舵トルク、回転速度、回転角度、及び、検出電流の少なくともいずれか１つとしたので、加振指令からそれらを検出する各検出器までの機械応答の特性を同定することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１  回転機、２  制御装置、３  入出力装置、４  車載通信ネットワーク用ケーブル、２２  トルク検出器、２３  回転検出器、２４  給電部、２５，２５Ｂ  加振指令生成部、２６  通信受信部、２７  通信送信部、２８  記憶部、３１  入力部、３２  表示部、３３  加振開始指示生成部、３４  振幅入力部、３５  通信送信部、３６  通信受信部、３７  マイクロフォン、３８  機械定数算出部、３９  騒音特性算出部、３１０  振幅設定部、３１１  制御定数算出部、５１  ステアリングホイール、５３  ステアリングシャフト、５４  ラック・ピニオンギヤ、５５  車輪、５６  タイロッド、５７  ナックルアーム。
【図１】
2015156350.tif 000005
【図２】
2015156350.tif 000006
【図３】
2015156350.tif 000007
【図４】
2015156350.tif 000008
【図５】
2015156350.tif 000009
【図６】
2015156350.tif 000010
【図７】
2015156350.tif 000011
【図８】
2015156350.tif 000012
【図９】
2015156350.tif 000013
【図１０】
2015156350.tif 000014
【図１１】
2015156350.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成28年5月16日(2016.5.16)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
この発明は入出力装置、ステアリング測定装置、および、制御装置に関し、特に、ステアリングの機械定数を同定するための入出力装置およびそれに接続される制御装置、および、それらを備えたステアリング測定装置に関するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡素な構成で、容易に、ステアリングの機械特性を同定することができる、入出力装置およびそれに接続される制御装置、および、それらを備えたステアリング測定装置を得ることを目的としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に設けられたステアリングに対する操舵補助力を発生するための電動パワーステアリング装置に設けられた回転機を制御するための制御装置に対して、前記車両に備えられた車載通信ネットワークを介して接続され、
外部から入力される加振開始指示に基づいて、前記回転機の加振を開始させるための加振開始指示信号を生成し、
前記加振開始指示信号を前記車載通信ネットワークを介して前記制御装置に送信し、
前記加振中に前記制御装置によって検出される前記電動パワーステアリング装置の前記加振に対する応答データを前記車載通信ネットワークを介して前記制御装置から受信する
入出力装置。
【請求項２】
前記入出力装置は、前記応答データに基づいて前記電動パワーステアリング装置の機械特性を表す機械定数を算出する機械定数算出部を備える
請求項１に記載の入出力装置。
【請求項３】
前記応答データは、少なくとも、前記ステアリングに加えられた操舵トルク、前記回転機の回転角度、回転速度、及び、検出電流のいずれか１つを含む
請求項１または２に記載の入出力装置。
【請求項４】
前記入出力装置は、加振中に前記車両内部に発生する音を検出して、検出した前記音を音データとして出力する音声検出器を備える
請求項１から３までのいずれか１項に記載の入出力装置。
【請求項５】
前記入出力装置は、前記応答データに基づいて前記電動パワーステアリング装置の機械特性を表す機械定数を算出する機械定数算出部を備え、
前記入出力装置は、前記応答データ、前記音データ、または、前記機械定数を表示する表示部を備える
請求項４に記載の入出力装置。
【請求項６】
前記入出力装置は、
前記回転機を加振する加振指令の加振振幅値を示す振幅値が外部から入力され、前記振幅値を前記加振指令の加振振幅値として前記車載通信ネットワークを介して前記制御装置に送信する振幅入力部を備える
請求項１から５までのいずれか１項に記載の入出力装置。
【請求項７】
前記入出力装置は、
前記回転機を加振する加振指令の加振振幅値を前記応答データに基づいて設定し、設定した前記加振振幅値を前記車載通信ネットワークを介して前記制御装置に送信する振幅設定部を備える
請求項１から５までのいずれか１項に記載の入出力装置。
【請求項８】
前記入出力装置は、
前記応答データに基づいて前記電動パワーステアリング装置の機械特性を表す機械定数を算出する機械定数算出部と、
前記機械定数算出部で算出された前記機械定数から、前記制御装置の制御定数を算出する制御定数算出部と
を備える
請求項１から７までのいずれか１項に記載の入出力装置。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項に記載の入出力装置と、
前記入出力装置に対して、前記車両に備えられた車載通信ネットワークを介して接続され、車両に設けられたステアリングに対する操舵補助力を発生するための電動パワーステアリング装置に設けられた回転機を制御するための制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記入出力装置からの前記加振開始指示信号を受けたときに、前記回転機を加振し、当該加振中に、当該加振に対する前記電動パワーステアリング装置の応答を検出して前記応答データとして前記入出力装置に送信する
ステアリング測定装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、
前記回転機を加振する加振指令を生成する加振指令生成部を備え、
前記入出力装置からの前記加振開始指示信号を受けたときに、前記加振指令生成部で生成した前記加振指令に基づいて前記回転機を加振する
請求項９に記載のステアリング測定装置。
【請求項１１】
前記入出力装置は、
前記回転機を加振する加振指令を生成する加振指令生成部を備え、
前記加振指令生成部で生成した前記加振指令を前記車載通信ネットワークを介して前記制御装置に送信し、
前記制御装置は、
前記入出力装置から受信した前記加振指令を記憶する記憶部を備え、
前記入出力装置からの前記加振開始指示信号を受けたときに、前記記憶部に記憶された前記加振指令に基づいて前記回転機を加振する
請求項９に記載のステアリング測定装置。
【請求項１２】
前記加振指令生成部は、乱数または擬似乱数を用いて前記加振指令を生成する
請求項１０または１１に記載のステアリング測定装置。
【請求項１３】
前記制御装置は、前記応答データとそれに対応する加振指令とを前記車載通信ネットワークを介して前記入出力装置に送信する
請求項９から１２までのいずれか１項に記載のステアリング測定装置。
【請求項１４】
前記制御装置は、前記電動パワーステアリング装置のステアリングホイールを開放した状態で前記回転機を加振する
請求項９から１３までのいずれか１項に記載のステアリング測定装置。
【請求項１５】
車両に設けられたステアリングに対する操舵補助力を発生するための電動パワーステアリング装置に設けられた回転機を制御するための制御装置であって、
前記回転機の加振を開始させるための加振開始指示信号を生成する入出力装置に車載通信ネットワークを介して接続され、
前記入出力装置からの前記加振開始指示信号を受けたときに、前記回転機を加振し、当該加振中に、当該加振に対する前記電動パワーステアリング装置の応答を検出して応答データとして前記入出力装置に送信する
制御装置。
【国際調査報告】
2015156350.tif 000016
2015156350.tif 000017
2015156350.tif 000018
2015156350.tif 000019