(57)【要約】【課題】トルクセンサのレゾルバの舵角精度誤差やハンドルと電動モータを連結するギアのガタ及び電動モータのレゾルバの電気角絶対精度誤差があっても正確な絶対位置を検出する。【解決手段】Ｓ９００で、トルクセンサによる操舵角θｔを読み込む。次に、Ｓ９０２で、モータ回転角による電気角θｍを読み込む。Ｓ９０８からＳ９２２で、θｔ、θｍ、ハンドルの回転数より、モータ回転数を求め、求めた全てのモータ回転数の中で整数値に一番近いモータ回転数から正しいハンドルの回転数を求める。そして、求めたハンドルの回転数とトルクセンサによる操舵角θｔより各種誤差に影響されない絶対位置が求められる。【選択図】　図１０
2004037312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールと、
前記ステアリングホイールの回転をアシストするモータと、
前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出するために設けられ、前記ステアリングホイールの回転角に応じて第１検出信号をリニア出力するトルク検出用の第１の検出手段と、
前記ステアリングホイールの回転に応じて駆動されて、同ステアリングホイールの回転をアシストするモータの回転を検出し、前記第１検出信号とは異なる周期を有する第２検出信号をリニア出力する第２の検出手段と、
前記第１及び第２検出信号と前記ステアリングホイールの回転数より、前記モータの回転数を演算する第１の演算手段と、
前記第１の演算手段により求められた前記モータの回転数のうち適切な回転数を選択する第１の選択手段と、
前記第１の選択手段により求められた前記適切な回転数に対応する前記ステアリングホイールの回転数を選択する第２の選択手段と、
前記第２の選択手段により求められた前記ステアリングホイールの回転数と前記第１検出信号により絶対位置を演算する第２の演算手段と、
を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置の絶対位置検出装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の検出手段は、それぞれレゾルバにて構成されてい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絶対位置検出装置。
【請求項３】
前記第１の検出手段は、前記ステアリングホイールが１回転する間は、同一の値を取らない少なくとも２個以上のレゾルバにて構成されてい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絶対位置検出装置。
【請求項４】
前記第１の選択手段は、整数値に一番近い数値を選択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絶対位置検出装置。
【請求項５】
前記第２の演算手段は、前記第２の選択手段で選択した前記ステアリングホイールの回転数に３６０を掛けた値に、前記第１検出信号を加算する加算手段により、絶対位置を検出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絶対位置検出装置。
【請求項６】
ステアリングホイールと、
前記ステアリングホイールの回転をアシストするモータと、
前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出するために設けられ、前記ステアリングホイールの回転角に応じて第１検出信号をリニア出力するトルク検出用の第１の検出ステップと、
前記ステアリングホイールの回転に応じて駆動されて、同ステアリングホイールの回転をアシストするモータの回転を検出し、前記第１検出信号とは異なる周期を有する第２検出信号をリニア出力する第２の検出ステップと、
前記第１及び第２検出信号と前記ステアリングホイールの回転数より、前記モータの回転数を演算する第１の演算ステップと、
前記第１の演算ステップにより求められた前記モータの回転数のうち適切な回転数を選択する第１の選択ステップと、
前記第１の選択ステップにより求められた前記適切な回転数に対応する前記ステアリングホイールの回転数を選択する第２の選択ステップと、
前記第２の選択ステップにより求められた前記ステアリングホイールの回転数と前記第１検出信号により絶対位置を演算する第２の演算ステップと、
を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置の絶対位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１回転以上の多回転を行なう多回転体、特にステアリングホイールの絶対位置を検出するための電動パワーステアリング装置の絶対位置検出装置及び絶対位置検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ステアリングホイール（以下、ハンドルという）の操舵力を軽減させるために、操舵系に電動モータによるアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置が知られている。そして、この電動パワーステアリング装置における様々な制御において、１回転以上の有限回転数内で回転する前記ハンドルの絶対位置（中立位置から何度にあるかを示す位置）が利用される。なお、前記中立位置とは、車両が直進するようにタイヤが操舵された際のハンドルの位置である。
【０００３】
ハンドルの絶対位置を検出するセンサとしては、回転角センサが一般的に知られている。この回転角センサはハンドルと一体回転するように設けられた多数のスリットを有するスリット板と、ステアリングコラムに固定状態に設けられた３組のフォトインタラプタとから構成されている。
【０００４】
３組のフォトインタラプタのうちの２組のフォトインタラプタは前記スリット板の回転量と回転方向を検出するためのものであり、残りの１組のフォトインタラプタはハンドルの１回転中での中立位置を検出するためのものである。これらの出力信号は車両の制御に使用される。
【０００５】
前記ハンドルの回転操作可能な範囲は、一般に１回転（３６０度）以内ではなく、中立位置を中心として、例えば左方向に２回転（７２０度）および右方向に２回転（７２０度）の±７２０度になっている。しかし、上記した回転角センサからの出力信号のうち、中立位置検出用の前記１組のフォトインタラプタから出力があっても、それが何回転目であるかは不明である。このため、回転角センサからの出力信号だけではハンドルの正確な絶対位置を検出することはできない。そのため回転角センサからの出力信号を使用し、絶対位置を検出するためのいろいろな手段が用いられている。
【０００６】
ところで最近では、ハンドルの絶対位置の検出を行なう上でコストの低減が求められている。しかしながら、従来ではハンドルの絶対位置の検出を目的として、上記したような複雑な構成の回転角センサに、さらにハンドルが何回転目かを検出する装置を設けなければならないという問題があった。
【０００７】
ところで、電動パワーステアリング装置の電動モータには、モータの位置を検出する装置としてレゾルバが設けられており、またハンドルの操舵トルクを検出する装置としてトルクセンサが設けられている。これらはいずれも回転角信号を出力しているので、コスト低減のためにこの信号を利用することが考えられる。しかし、電動モータのレゾルバ信号を使って絶対角度を検出しようとしても、レゾルバのロータが電気角１周期以内でどの位置にあるかしか分からないため、ハンドルの絶対位置を特定することは困難であった。
【０００８】
また、トルクセンサのレゾルバは、ハンドルに連結された入力軸と出力軸の間に設けられたトーションバーの捩れを検出するものである。しかし、トルクセンサのレゾルバもまたハンドルの１回転につき複数の信号が出力されるため、ハンドルの絶対位置を特定することは困難であった。従って、これら電動モータとトルクセンサのレゾルバから出力された信号を単独に使用してもハンドルの絶対位置を検出することはできなかった。
【０００９】
そこで、例えば特願２００１−２６８３８８号公報（以下、従来例と称す）に記載されているハンドルの絶対位置検出方法がある。このハンドルの絶対位置検出方法によれば、ハンドルの操舵トルクを検出するトルク検出用の第１の検出手段により、ハンドルの回転角に応じて第１検出信号がリニアに出力される。また、ハンドルの回転に応じて駆動されて、同ハンドルの回転をアシストするモータの回転を検出する第２の検出手段により、第１の検出手段とは異なる周期を有する第２の検出信号がリニアに出力される。そして、演算手段により第１及び第２の検出信号の偏差と、ハンドルの１回転当たりにおける両検出信号の基準偏差に基づいてハンドルの絶対位置が演算される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例にあっては、トルクセンサのレゾルバの舵角精度誤差やハンドルと電動モータを連結するギアのガタ及び電動モータのレゾルバの電気角絶対精度誤差等が考慮されていなかった。そのためハンドルの正確な絶対位置を検出できないという未解決の課題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、トルクセンサのレゾルバの舵角精度誤差やハンドルと電動モータを連結するギアのガタ及び電動モータのレゾルバの電気角絶対精度誤差等があっても正確に絶対位置を検出できる電動パワーステアリング装置の絶対位置検出装置及び絶対位置検出方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の電動パワーステアリング装置の絶対位置検出装置では、ステアリングホイールと、前記ステアリングホイールの回転をアシストするモータと、前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出するために設けられ、前記ステアリングホイールの回転角に応じて第１検出信号をリニア出力するトルク検出用の第１の検出手段と、前記ステアリングホイールの回転に応じて駆動されて、同ステアリングホイールの回転をアシストするモータの回転を検出し、前記第１検出信号とは異なる周期を有する第２検出信号をリニア出力する第２の検出手段と、前記第１及び第２検出信号と前記ステアリングホイールの回転数より、前記モータの回転数を演算する第１の演算手段と、前記第１の演算手段により求められた前記モータの回転数のうち適切な回転数を選択する第１の選択手段と、前記第１の選択手段により求められた前記適切な回転数に対応する前記ステアリングホイールの回転数を選択する第２の選択手段と、前記第２の選択手段により求められた前記ステアリングホイールの回転数と前記第１検出信号により絶対位置を演算する第２の演算手段とを備えたことを技術的特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、請求項２記載の電動パワーステアリング装置の絶対位置検出装置では、前記第１及び第２の検出手段は、それぞれレゾルバにて構成されていることを技術的特徴とする。
【００１４】
また、上記目的を達成するため、請求項３記載の電動パワーステアリング装置の絶対位置検出装置では、前記第１の検出手段は、前記ステアリングホイールが１回転する間は同一の値を取らない少なくとも２個以上のレゾルバにて構成されていることを技術的特徴とする。
【００１５】
また、上記目的を達成するため、請求項４記載の電動パワーステアリング装置の絶対位置検出装置では、前記第１の選択手段は、整数値に一番近い数値を選択することを技術的特徴とする。
【００１６】
また、上記目的を達成するため、請求項５記載の電動パワーステアリング装置の絶対位置検出装置では、前記第２の演算手段は、前記第２の選択手段で選択した前記ステアリングホイールの回転数に３６０を掛けた値に、前記第１検出信号を加算する加算手段により、絶対位置を検出することを技術的特徴とする。
【００１７】
また、上記目的を達成するため、請求項６記載の電動パワーステアリング装置の絶対位置検出方法では、ステアリングホイールと、前記ステアリングホイールの回転をアシストするモータと、前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出するために設けられ、前記ステアリングホイールの回転角に応じて第１検出信号をリニア出力するトルク検出用の第１の検出ステップと、前記ステアリングホイールの回転に応じて駆動されて、同ステアリングホイールの回転をアシストするモータの回転を検出し、前記第１検出信号とは異なる周期を有する第２検出信号をリニア出力する第２の検出ステップと、
前記第１及び第２検出信号と前記ステアリングホイールの回転数より、前記モータの回転数を演算する第１の演算ステップと、前記第１の演算ステップにより求められた前記モータの回転数のうち適切な回転数を選択する第１の選択ステップと、前記第１の選択ステップにより求められた前記適切な回転数に対応する前記ステアリングホイールの回転数を選択する第２の選択ステップと、前記第２の選択ステップにより求められた前記ステアリングホイールの回転数と前記第１検出信号により絶対位置を演算する第２の演算ステップとを備えたことを技術的特徴とする。
【００１８】
【作用】
請求項１の発明によれば、ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルク検出用の第１の検出手段により、前記ステアリングホイールの回転に応じて第１検出信号がリニア出力される。また、同ステアリングホイールの回転に応じて駆動されて、同ステアリングホイールの回転をアシストするモータの回転を検出する第２の検出手段により前記第１検出信号とは異なる周期を有する第２検出信号がリニア出力される。そして、前記第１及び第２検出信号と前記ステアリングホイールの回転数の全ての可能性に対して、前記モータの回転数が演算される。そして、演算された前記モータの回転数のうち適切な回転数を選択し、前記適切な回転数に対応する前記ステアリングホイールの回転数を選択する。そして、前記ステアリングホイールの回転数と前記第１検出信号により絶対位置が演算される。
【００１９】
請求項２の発明によれば、トルク検出用のレゾルバとモータの回転検出用のレゾルバからそれぞれ出力される第１及び第２検出信号によりステアリングホイールの絶対位置検出が実現される。
【００２０】
請求項３の発明によれば、ステアリングホイールが連結された第１回転軸に第１レゾルバが用いられ、第１回転軸とトーションバーを介して連結された第２回転軸の回転角を検出するための第２レゾルバが用いられ、ステアリングホイールが１回転する間は、第１レゾルバと第２レゾルバが同じ値をとらないように構成されているため、第１及び第２レゾルバの演算結果から出力される第１検出信号に基づいてステアリングホイールの１回転中の絶対位置検出が実現される。
【００２１】
請求項４記載の発明によれば、ステアリングホイールの回転に応じて駆動されて、同ステアリングホイールの回転をアシストするモータの全ての回転数を検出し、その中で整数値に一番近い回転数を選択しているので、正しいステアリングホイールの回転数を選択することができる。
【００２２】
請求項５記載の発明によれば、正しいステアリングホイールの回転数に３６０をかけた値に、第１検出信号を加算することでステアリングホイールの絶対位置検出が実現される。
【００２３】
請求項６記載の発明によれば、ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルク検出用の第１の検出ステップにより、前記ステアリングホイールの回転に応じて第１検出信号がリニア出力される。また、同ステアリングホイールの回転に応じて駆動されて、同ステアリングホイールの回転をアシストするモータの回転を検出する第２の検出ステップにより前記第１検出信号とは異なる周期を有する第２検出信号がリニア出力される。そして、前記第１及び第２検出信号と前記ステアリングホイールの回転数の全ての可能性に対して、前記モータの回転数が演算される。そして、演算された前記モータの回転数のうち適切な回転数を選択し、前記適切な回転数に対応する前記ステアリングホイールの回転数を選択する。そして、前記ステアリングホイールの回転数と前記第１検出信号により絶対位置が演算される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を電動パワーステアリング装置におけるハンドルの絶対回転角度（以下、絶対位置という）を検出するための絶対位置検出装置及び絶対位置検出方法を具体化した一実施形態を図１〜図１０に従って説明する。
【００２５】
図１に電動パワーステアリング装置１１を示す。中空円筒状の第１ラックハウジング１２と中空円筒状の第２ラックハウジング１３と、前記両ラックハウジングに同軸的に結合された中空円筒状のモータハウジング１４とが、図示しない車両のボディに第１ラックハウジング１２に形成された取り付け部１５を介してネジ止めにより支持されている。
【００２６】
第１ラックハウジング１２には、ピニオンシャフト１６を有するピニオンハウジング１７が結合されている。ピニオンシャフト１６は、ハンドル１８側から延びるステアリングシャフト１８ａに連結されており、ハンドル１８が回転操作されることによりピニオンシャフト１６も連動する。
【００２７】
図２に示すように、ピニオンシャフト１６は、ベアリング１９ａ、１９ｂを介して、ピニオンハウジング１７に対して回動自在に支持されている。ピニオンシャフト１６は、入力軸１６ａと出力軸１６ｂとから構成されており、出力軸１６ｂの先端側には、ピニオンギア１６ｃが設けられている。
【００２８】
前記入力軸１６ａ及び出力軸１６ｂ内には、トーションバー２０が内装されており、両軸１６ａ、１６ｂは、トーションバー２０を介して一体回転可能に連結されている。トーションバー２０における入力軸側端部は、入力軸１６ａに対してピン２１で結合されており、トーションバー２０の出力軸側端部は、出力軸１６ｂに対してスプライン結合されている。また、このトーションバー２０は、入力軸１６ａと出力軸１６ｂとが互いに相対回転した際に、捻り方向の弾性を生じるようになっている。そして、前記入力軸１６ａが第１回転軸に、出力軸１６ｂが第２回転軸に相当し、ピニオンシャフト１６が第１回転軸及び第２回転軸とが同軸となるように連結された機構に相当する。
【００２９】
前記入力軸１６ａ及び出力軸１６ｂの外周側には、トルクセンサ２２が設けられている。トルクセンサ２２は、第１レゾルバ２３及び第２レゾルバ２４を備えている。
【００３０】
図３に示すように、第１レゾルバ２３は、第１〜第４ヨーク５１〜５４と第１〜第４コイル５５〜５８とから構成されている。第１ヨーク５１はピニオンハウジング１７の内周に沿って環状に形成されており、当該ピニオンハウジング１７に固定されている。そして、第１ヨーク５１の内周部には第１コイル５５が巻き回されている。また、前記第１ヨーク５１と対向するように、入力軸１６ａの外周には、環状の第２ヨーク５２が入力軸１６ａ一体回転可能に固定されている。そして同第２ヨーク５２の外周部には、第２コイル５６が巻き回されている。
【００３１】
さらに、前記入力軸１６ａには、その外周上に第３ヨーク５３が一体回転可能に固定されており、この第３ヨーク５３の周囲には、第３コイル５７が巻き回されている。この第３コイル５７は前記第２コイル５６に接続されている。そして、前記第３ヨーク５３と対向するように、ピニオンハウジング１７の内周には、第４ヨーク５４が固定されており、同第４ヨーク５４には第４コイル５８が巻き回されている。第３コイル５７および第４コイル５８は、位相を９０度ずらした２種類のコイルから構成されている。
【００３２】
次に、第２レゾルバ２４について説明する。なお、その詳細については上記した第１レゾルバ２３とほぼ同様であるため、第１レゾルバ２３のヨーク５１〜５４及びコイル５５〜５８と同一符号を用いる。そして、異なるところのみを説明する。
【００３３】
第２レゾルバ２４は、第１〜第４ヨーク５１〜５４と第１〜第４コイル５５〜５８とから構成されており、ピニオンハウジング１７に設けられているが、第２、第３ヨーク５２、５３及び第２、第３コイル５６、５７は、出力軸１６ｂに設けられている。その他の構成については、第１レゾルバ２３と同様とされている。
【００３４】
次に、第１レゾルバ２３と第２レゾルバ２４とハンドル１回転について、電気的特性を図７に基づいて説明する。本実施例では、第１レゾルバ２３の出力θｔ１は（Ｂ）−（１）で示されるように、ハンドル１回転につき５つのピーク点を有している。これは電気的には５つのＮ極、Ｓ極を有しており、機械角３６０°に対して、電機角３６０°×５＝１８００°に当たる。これは電気角３６０°のレゾルバより５倍の分解能を有していることを意味している。
【００３５】
また、第２レゾルバ２４の出力θｔ２は（Ｂ）−（２）で示されるように、ハンドル１回転につき６つのピーク点を有している。これは電気的には６つのＮ極、Ｓ極を有しており、機械角３６０°に対して、電機角３６０°×６＝２１６０°に当たる。これは電気角３６０°のレゾルバより６倍の分解能を有していることを意味している。
【００３６】
（Ｂ）−（１）および（Ｂ）−（２）からわかるように、第１レゾルバ２３の出力θｔ１と第２レゾルバ２４の出力θｔ２は同じハンドル回転角において、同じ値を取る事はない。そのため、第１レゾルバ２３の出力θｔ１と第２レゾルバ２４の出力θｔ２を使用して、ハンドル１回転に高分解能の出力信号θｔを生成することができる。
【００３７】
次に、第１及び第２レゾルバ２３、２４に基づいたトルク検出について説明する。ハンドル１８が操舵され、入力軸１６ａが回転角θ１で回転した場合に、図４に示すように、第１コイル５５に交流電圧Ｅ１を加えると、その電圧に応じて第１ヨーク５１及び第２ヨーク５２に磁束が発生する。そして、そのときの磁束変化に応じて第２コイル５６には交流電圧が誘起される。第２コイル５６は第３コイル５７に接続しているため、当該第３コイル５７にも交流電圧が発生する。そして、当該第３コイル５７に発生した交流電圧によって、第４コイル５８には交流電圧が誘起されて、交流電圧Ｅ２，Ｅ３が出力される。このとき、２種類のコイルから構成された第４コイル５８からは、位相の異なる２種類の交流電圧Ｅ２，Ｅ３が出力され、これらは次の式（ａ）及び式（ｂ）の関係を満たす。
【００３８】
Ｅ２＝Ｋ・Ｅ１×ｃｏｓθ…（ａ）
Ｅ３＝Ｋ・Ｅ１×ｓｉｎθ…（ｂ）
なお、Ｋは変圧比を示す。このとき、上記式（ａ）及び式（ｂ）からθを算出することができ、この角度θが入力軸１６ａの回転角θ１となる。
【００３９】
一方、入力軸１６ａが回転すると、トーションバー２０を介して連結された出力軸１６ｂも回転する。そして、出力軸１６ｂ側に設けられた第２レゾルバ２４から前記式（ａ）及び式（ｂ）に基づいて、出力軸１６ｂの回転角θ２も算出される。
【００４０】
ここで、入力軸１６ａと出力軸１６ｂの回転に際して、トーションバー２０の捻れにより、入力軸１６ａと出力軸１６ｂの間で相対回転角度差Δθ（＝θ１−θ２）が生じる。その結果、このトーションバー２０の捻れ角度である相対回転角度差Δθとトーションバー２０の剛性とから操舵トルクは算出される。
【００４１】
そして、この操舵トルクに応じて操舵力をアシストするための公知のアシスト制御が行なわれ、後述する電動モータ３９によって、操舵力はアシストされ、好適にハンドル１８の操舵が可能になる。
【００４２】
図１及び図５に示すように、前記ラックハウジング１２と第２ラックハウジング１３とモータハウジング１４とから構成された筒状体内には、回転不能かつ軸線方向に移動可能にラックシャフト２７が内蔵されている。ラックシャフト２７の両端部には図示しないタイロッドを介して左右の前輪が連結されている。そのラックシャフト２７には、図２に示すように、ピニオンシャフト１６のピニオンギア１６ｃと噛合する噛み合い部２７ｂが形成され、ラックアンドピニオン機構を形成している。
【００４３】
図６に示すように、前記モータハウジング１４の内周には巻線が施されたステータ２９が嵌合され、ラックシャフト２７の軸線方向の中間部には中空円筒状にモータシャフト２８が同軸的にラックシャフト２７の外側に遊嵌されている。
【００４４】
モータシャフト２８は、第１及び第２ベアリング３０，３１を介してモータハウジング１４に支持されており、前記モータシャフト２８には永久磁石３７が外設して固定されている。
【００４５】
モータシャフト２８内にはボールネジナット３６が同軸的に内嵌されており、同ボールネジナット３６の内周面には螺旋状のボールネジ溝３６ａが設けられている。また、ラックシャフト２７の外周面には軸線方向の所定範囲に螺旋状のボールネジ溝２７ａが設けられており、ボールネジ溝２７ａとボールネジ溝３６ａとの間には、図示しない多数のボールが転動可能に受容されている。そして、両ボールネジ溝２７ａ、３６ａ等から構成されるボールネジ機構により、モータシャフト２８の正逆回転の回転トルクをラックシャフト２７の軸線方向における往復動に変換する。その後、この往復動はラックアンドピニオン機構をなすピニオンシャフト１６を介してハンドル１８の操舵力を軽減するアシスト力となる。そして、上記したモータシャフト２８、ステータ２９等により、モータとしての電動モータ３９が構成され、この電動モータ３９は、前記ハンドル１８の回転に応じて駆動される。
【００４６】
モータシャフト２８の外周側には、モータ回転角センサとしてのモータレゾルバ４１が設けられている。モータレゾルバ４１の詳細については、図３及び図４に示す第１レゾルバ２３とほぼ同様であるため、第１レゾルバ２３のヨーク５１〜５４及びコイル５５〜５８と同一符号を用いる。そして、異なるところのみを説明する。
【００４７】
即ち、モータレゾルバ４１は、第１〜第４ヨーク５１〜５４と第１〜第４コイル５５〜５８とから構成されており、第１、第４ヨーク５１、５４及び第１、第４コイル５５、５８は、モータハウジング１４に設けられており、第２、第３ヨーク５２，５３及び第２、第３コイル５６，５７は、モータシャフト２８に設けられている。その他の構成については、第１レゾルバ２３と同様である。
【００４８】
ここで、モータシャフト２８の回転角（以下、モータ回転角という）の検出について説明する。モータシャフト２８がある回転角で回転した場合に、第１コイル５５に交流電圧Ｅ１を印加すると、その電圧に応じて第１ヨーク５１に磁束が発生し、その磁束が第２ヨーク５２に伝わる。その磁束が第２コイル５６を鎖交することにより、交流電圧が誘起される。このとき、第２コイル５６に誘起された交流電圧が接続された第３コイル５７にも発生する。この第３コイル５７に発生した交流電圧に基づいて、第４コイル５８に交流電圧が誘起され、交流電圧Ｅ２、Ｅ３が出力される。そして、印加された交流電圧Ｅ１と出力された交流電圧Ｅ２，Ｅ３とから、前述した式（ａ）及び式（ｂ）によりモータ回転角は算出される。このようにして検出されたモータ回転角は、電動パワーステアリング装置１１における様々な制御に用いられる。
【００４９】
次に、上記のように構成された電動パワーステアリング装置におけるハンドル１８の絶対位置検出装置について説明する。図５に示すように、トルクセンサ２２を構成した第１及び第２レゾルバ２３、２４と、モータ回転角を検出するモータレゾルバ４１は演算手段としてのＥＣＵ（電子制御装置）４３に電気的に接続されている。そして、本実施形態では、前記第１及び第２レゾルバ２３、２４、モータレゾルバ４１、及びＥＣＵ４３から絶対位置検出装置が構成されている。前記第１及び第２レゾルバ２３、２４からは、ピニオンシャフト１６の出力軸１６ｂの回転角に応じてリニア出力された検出信号θｔ１、θｔ２が、ＥＣＵ４３に入力されるようになっている。また、モータレゾルバ４１からは、モータシャフト２８の回転角に応じてリニア出力された検出信号θｍがＥＣＵ４３に入力されるようになっている。前記各検出信号θｔ１，θｔ２，θｍは、第１レゾルバ２３、第２レゾルバ２４及びモータレゾルバ４１を構成する第４コイル５８から出力される交流電圧（Ｅ２またはＥ３）に相当し、本実施形態では、各レゾルバ２３、２４、４１の第４コイル５８を構成する２つのコイルのうち共に交流電圧Ｅ２を出力するコイルからの出力を示す。なお、交流電圧Ｅ２を出力するコイルに換えて交流電圧Ｅ３を出力するコイルからの出力を用いてもよい。
【００５０】
そして、ＥＣＵ４３は入力された検出信号θｔ１，θｔ２，θｍに基づいて、ハンドル１８の絶対位置を検出するようになっている。なお、本実施形態において、絶対位置とは、中立位置から何度離れているかを示すものであり、中立位置とは、車両が直進するように前輪が配置された際のハンドル１８の位置である。
【００５１】
次に、ＥＣＵ４３において、絶対位置検出を行なうための演算式について説明する。本実施例では、ハンドル１８は±２．０回転（±７２０°）の範囲内で回転するものとして説明する。＋は、中立位置から時計回り方向への回転を示し、−は中立位置から反時計回り方向への回転を示す。
【００５２】
トルクセンサのレゾルバ出力における検出信号θｔの周期ＴｔはＴｔ＝１周期とされている。図７（Ａ）に示すようにハンドル１回転で１周期出力される。また、図８（Ｂ）に示すように電動モータ３９（モータシャフト２８）の１回転に対するモータレゾルバ４１からの検出信号θｍの周期Ｔｍ１は、Ｔｍ１＝７周期となるように構成されている。
【００５３】
一方、ハンドル１８が１回転する間におけるラックシャフト２７の移動距離はＳｍｍとしている。また、ラックシャフト２７及びモータシャフト２８におけるボールネジ機構２７ａ、３６ａの１回転分のリードをＬとすると、ラックシャフト２７がＳｍｍ移動する間に、モータシャフト２８はＳ／Ｌ回転することになり、図８（Ａ）で示すように、本実施例では８．２回転することになる。従って、ハンドル１８（ピニオンシャフト１６）の１回転に対するモータレゾルバ４１からの検出信号θｍの周期Ｔｍ２は、図８（Ｂ）で示すように、Ｔｍ２＝５７．４（＝Ｔｍ１×８．２＝７×８．２）周期となる。
【００５４】
本実施例をハンドル１８、トルクセンサによる操舵角（θｔ）、モータレゾルバの出力（θｍ）から見てみると図９のようになる。ハンドルは左右に最大２回転する。（Ａ）はトルクセンサによる操舵角θｔを示し、ハンドル１回転につき１周期の出力となる。これが第１検出信号である。（Ｂ）はそのときのモータレゾルバの出力θｍを示す。これが第２検出信号である。
【００５５】
ここで具体的に、トルクセンサによる操舵角度をθｔ、モータ回転角による電気角θｍとして、それぞれの絶対位置を式であらわしてみる。
まずトルクセンサによる絶対位置＝θｔ＋３６０・Ａ　　　式（１）
ここでＡは整数で−２、−１、０、１をとる。
モータ回転角による絶対位置＝（θｍ＋３６０・Ｂ）／５７．４　　式（２）
ここでＢは理論的には、ハンドルと電動モータを連結する機械系のガタや電動モータおよびトルクセンサのレゾルバの電気角絶対精度誤差等がない場合には、整数値となり、−１２６〜１２５の値をとる。
式（１）と式（２）は等しいので、
θｔ＋３６０・Ａ＝（θｍ＋３６０・Ｂ）／５７．４となる。
よってＢ＝（５７．４・（θｔ＋３６０・Ａ）−θｍ）／３６０　　　式（３）
とあらわされる。
【００５６】
この式（１）、（３）を使用して具体的に絶対舵角の検出方法を図１０のフローチャートに従って説明する。このフローチャートは、定期的な割り込みにより起動する。まず、Ｓ９００において、トルクセンサによる操舵角θｔを読み込む。これが第１の検出手段である。具体的な数値として、θｔ＝３９．５°とする。次に、Ｓ９０２に進み、モータ回転角θｍを読み込む。これが第２の検出手段である。同じくθｍ＝２８４°とする。
【００５７】
次に、Ｓ９０４に進み、ハンドルの回転数Ｎ（始めに左回転）をＡに代入する。具体的な数値としてＮ＝２として、左２回転のためＡ＝−２とする。
次に、Ｓ９０６に進み、ループを回すカウンターＣＴＲを１にセットする。次に、Ｓ９０８に進み、θｔ＝３９．５°、θｍ＝２８４°、Ａ＝−２を式（３）に代入して、モータ回転数Ｂを求める。これが第１の演算手段である。
Ｂ＝｛５７．４・（３９．５＋３６０・（−２））−２８４｝／３６０
＝−１０９．２９１
この具体的な結果に表わされているように、モータ回転数Ｂを求める計算式には、ハンドルと電動モータを連結する機械系のガタや電動モータおよびトルクセンサのレゾルバの電気角絶対精度誤差等を含んでいるので、理論的に示した整数値ではなく、小数点を含んだ数値となっている。
次に、Ｓ９１０に進み、Ｂの値をメモリに記憶する。次に、Ｓ９１２に進み、Ａの値を同じくメモリに記憶する。次に、Ｓ９１４に進み、Ａの値を１インクリメントする。次に、Ｓ９１６に進み、ＣＴＲの値も１インクリメントする。次に、Ｓ９１８に進み、ＡがＮより大きいか判定する。今回の場合はＡが２より大きいか判定する。今回は大きくないためＳ９０８へ戻る。
【００５８】
Ｓ９０８では、θｔ＝３９．５°、θｍ＝２８４°、Ａ＝−１を式（３）に代入して、モータ回転数Ｂを求める。
Ｂ＝｛５７．４・（３９．５＋３６０・（−１））−２８４｝／３６０
＝−５１．８９１
次に、Ｓ９１０に進み、Ｂの値をメモリに記憶する。次に、Ｓ９１２に進み、Ａの値を同じくメモリに記憶する。次に、Ｓ９１４に進み、Ａの値を１インクリメントする。次に、Ｓ９１６に進み、ＣＴＲの値も１インクリメントする。次にＳ９１８に進み、Ａが２より大きいか判定する。今回も大きくないためＳ９０８へ戻る。
【００５９】
Ｓ９０８では、θｔ＝３９．５°、θｍ＝２８４°、Ａ＝０を式（３）に代入して、モータ回転数Ｂを求める。
Ｂ＝｛５７．４・（３９．５＋３６０・０）−２８４｝／３６０
＝５．５０９
次に、Ｓ９１０に進み、Ｂの値をメモリに記憶する。次に、Ｓ９１２に進み、Ａの値を同じくメモリに記憶する。次に、Ｓ９１４に進み、Ａの値を１インクリメントする。次に、Ｓ９１６に進み、ＣＴＲの値も１インクリメントする。次に、Ｓ９１８に進み、Ａが２より大きいか判定する。今回も大きくないためＳ９０８へ戻る。
【００６０】
Ｓ９０８では、θｔ＝３９．５°、θｍ＝２８４°、Ａ＝１を式（３）に代入して、モータ回転数Ｂを求める。
Ｂ＝｛５７．４・（３９．５＋３６０・１）−２８４｝／３６０
＝６２．９０９
次に、Ｓ９１０に進み、Ｂの値をメモリに記憶する。次に、Ｓ９１２に進み、Ａの値を同じくメモリに記憶する。次に、Ｓ９１４に進み、Ａの値を１インクリメントする。次に、Ｓ９１６に進み、ＣＴＲの値も１インクリメントする。次に、Ｓ９１８に進み、Ａが２より大きいか判定する。今回はＡ＝２となっており、判定はＹＥＳなのでＳ９２０へ進む。
【００６１】
Ｓ９２０では、全てのＢの値のうち誤差が最も小さい値であるＢを選ぶ。今回はＢ＝６２．９０９が該当する。これが第１の選択手段である。そしてその時のＡの値を求める。今回はＢ＝６２．９０９としたＡはＡ＝１である。これが第２の選択手段である。次に、Ｓ９２２に進み、θｔ、Ａの値を式（１）に代入し、絶対位置を求める。今回はθｔ＝３９．５°、Ａ＝１を代入する。
絶対位置＝３９．５＋３６０・１
＝３９９．５°
と求められる。これが第２の演算手段である。
【００６２】
課題で記述した、トルクセンサのレゾルバの舵角精度誤差や、ハンドルと電動モータを連結するギアのガタ、及び電動モータのレゾルバの電気角絶対精度誤差等は上記演算の中で小数点以下に含まれて記述されている。具体的には誤差ＥｒはＥｒ＝６３−６２．９０９＝０．０９１である。
【００６３】
上記したような方法で、ハンドル１８の絶対位置θを検出することができる。これにより、公知の電動パワーアシスト制御、ハンドル戻り制御等を好適に行なうことができる。従って、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００６４】
【発明の効果】
（１）上記実施形態では、ハンドル１８の回転により発生する操舵トルクを検出するためのトルクセンサ２２の第１レゾルバ２３と第２レゾルバ２４及びハンドル１８の回転に応じて駆動される電動モータ３９のモータ回転角を検出するためのモータレゾルバ４１と各レゾルバ２３、２４、４１から出力される検出信号を演算処理するＥＣＵ４３とで、絶対位置検出装置を構成した。そしてＥＣＵ４３では、各レゾルバ２３、２４，４１から出力される検出信号を使用してモータ回転角を演算し、まず演算した全てのモータ回転角のうち整数値に一番近いモータ回転角を選択し、次に、そのモータ回転角を与えたステアリングホイールの回転数を選択して、選択したステアリングホイールの回転数と第１検出信号とにより、絶対舵角θを検出した。従って、絶対舵角θを検出するために、必要である第１レゾルバ２３と第２レゾルバ２４とモータレゾルバ４１は、操舵トルクを検出するための第１レゾルバ２３と第２レゾルバ２４とモータ回転角を検出するためのモータレゾルバ４１を絶対位置検出装置として兼用しているため、従来と異なり、別途回転角センサを設ける必要がなく、コストの低減を図ることができ、好適に絶対舵角θを検出できる。
【００６５】
（２）上記実施形態では、トルクセンサ２２の第１レゾルバ２３と第２レゾルバ２４とモータレゾルバ４１の両方を利用して、絶対位置検出装置を構成した。例えば、モータレゾルバ４１のみを使用して、ハンドル１８の絶対位置検出を行なうことを想定すると、ＥＣＵ４３はこの検出信号だけではロータたるモータシャフト２８が検出信号にて形成される波形の一周期以内でどの位置にあるかしか判断できない。このため、ハンドル１８の絶対位置θを特定することは困難である。また、トルクセンサ２２の第２レゾルバ２４からの検出信号のみを用いて、ハンドル１８の回転角の検出は可能であるが、ＥＣＵ４３は、中立位置の特定、及び検出信号の波形の山が中立位置から何番目のものであるかは、判定できない。
【００６６】
これに対して、トルクセンサ２２の第１レゾルバ２３と第２レゾルバ２４とモータレゾルバ４１の両方を用いて、ハンドル１８の絶対位置検出を行なった本実施形態においては、トルクセンサのレゾルバの舵角精度誤差やハンドルと電動モータを連結するギアのガタ及び電動モータのレゾルバの電気角絶対精度誤差等があっても正確な電動パワーステアリング装置の絶対位置検出装置及び絶対位置検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動パワーステアリング装置の構成図を示す。
【図２】トルクセンサを備えた部位を示す。
【図３】第１レゾルバを示す。
【図４】第１レゾルバの巻き線図を示す。
【図５】絶対位置検出装置の電気的構成を示すブロック図
【図６】電動パワーステアリング装置における電動モータを備えた部位を示す。
【図７】トルクセンサのレゾルバの出力波形を示す。
【図８】ハンドル１回転とモータレゾルバの出力波形を示す。
【図９】トルクセンサによる操舵角とモータレゾルバの出力
【図１０】絶対位置演算のフローチャートを示す。
【符号の説明】
１１：電動パワーステアリング装置
１６：ピニオンシャフト
１６ａ：入力軸
１６ｂ：出力軸
１８：ステアリングホイール
２０：トーションバー
２３：第１レゾルバ（第１の検出手段）
２４：第２レゾルバ（第１の検出手段）
３９：電動モータ
４１：モータレゾルバ（第２の検出手段）
４３：ＥＣＵ（演算手段）
【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】
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【図６】
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【図７】
2004037312.tif 000009
【図８】
2004037312.tif 000010
【図９】
2004037312.tif 000011
【図１０】
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