(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵角を検出する舵角センサと、舵角センサによって検出された車両の操舵角に基づいて、電動モータを制御する制御信号を生成する制御手段と、前記制御手段の出力に基づいて、電動モータを駆動する信号を生成するモータ駆動手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記舵角センサ及び制御手段を収容した第１のモジュール、並びに前記電動モータ及びモータ駆動回路を収容した第２のモジュールを備え、
前記第１のモジュール及び第２のモジュールは、互いに分離された状態で電動パワーステアリング装置に装着されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記第１のモジュール及び第２のモジュールは、それぞれ中央処理回路を備えていることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記２つの中央処理回路は、通信により、それぞれに異常がないかどうかを相互に監視する機能を有することを特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記第１のモジュールは、舵角センサの補正機能を有することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記第２のモジュールは、電動モータの補正機能を有することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵トルク、操舵角、ヨーレートなどで現される車両の操舵状態に基づいて電動モータを駆動制御する電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置では、ステアリングシャフトを介して、ステアリング機構にステアリングホイールの回転が伝達されるとともに、ステアリング機構に、操舵角、操舵トルク、ヨーレート等に応じた電動モータからの操舵補助力が伝達されるようになっている。
従来、この電動モータに、操舵トルクセンサ、操舵トルクセンサ信号の処理回路（センサモジュール）、および電動モータの駆動回路（モータモジュール）を収容した筐体を一体的に取り付け、これにより、配線距離を短くして組み立て性を向上させた電動パワーステアリング装置が提案されている（特開平8-11730号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記電動パワーステアリング装置では、センサモジュールおよびモータモジュールを単一のマイクロコンピュータを搭載した同一の基板に設けているので、操舵トルクセンサ、または電動モータの規格（例えば車種に応じた電動モータの容量）が変わるたびに、基板ごと作り直さなければならない。このため、車種ごとに基板を設計する必要があり、設計の手間がかかり、コストアップにつながっていた。
【０００４】
そこで、本発明は、センサモジュールおよびモータモジュールを物理的に分離することにより、それぞれ別々に製造することができ、操舵トルクセンサ、操舵角センサ等のセンサ、電動モータの個々のばらつきの調整も独立して行うことのできる電動パワーステアリング装置を実現することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明の電動パワーステアリング装置は、操舵状態としての操舵角を検出する舵角センサ及び制御回路(13)を収容した第１のモジュール(1)、並びに電動モータ(M)及びモータ駆動回路(14)を収容した第２のモジュール(2)を備え、前記第１のモジュール及び第２のモジュールは、互いに分離された状態で電動パワーステアリング装置に装着されているものである。
【０００６】
前記の構成によれば、第１のモジュールで操舵角を検出して目標アシスト量の演算を行い、第２のモジュールでは、目標アシスト量に基づいてこの電動モータの回転制御を行う。したがって、電動モータの容量が変わっても、第２のモジュールのみの変更で対応が可能となり、さまざまの車種に対応が可能となり、コストダウンが図れる。
【０００８】
前記第１のモジュール及び第２のモジュールは、それぞれ中央処理回路(30a,30b,40)を備えていることが好ましい。これにより、「舵角センサ」を第１のモジュールで容易に個別調整することができ、電動モータを第２のモジュールで容易に個別調整することができる。前記第１のモジュール及び第２のモジュールの中央処理回路は互いに通信線(3a,3b)で結ばれ、通信により、それぞれに異常がないかどうかを相互に監視することが好ましい。
【０００９】
前記第1のモジュールは、舵角センサの補正機能を有することが好ましい。これにより、舵角センサの個別誤差や組み立て誤差、環境変化、経年変化などにより生じる変動を補正することができる。前記第２のモジュールは、電動モータの補正機能を有することがこのましい。これにより、電動モータの個別誤差や組み立て誤差、環境変化、経年変化などにより生じる変動を補正することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
電動パワーステアリング装置においては、ステアリングホイールの回転は、ステアリングシャフトを介して、ステアリング機構に機械的に伝達される。ステアリング機構又はステアリングシャフトには、電動ブラシレスモータ（以下「電動モータ」という）から操舵補助力が伝達されるようになっている。
【００１１】
前記ステアリング機構は、ステアリングシャフトの先端に形成されたピニオンと、ピニオンに歯合する車両の左右方向（車幅方向）に延びたラック軸とを備えている。ラック軸の両端には、タイロッドがそれぞれ結合されており、このタイロッドは、それぞれ操舵輪としての前左右輪を支持するナックルアームに連結されている。
この構成により、ステアリングホイールが操作されてステアリング軸が回転されると、この回転がピニオン及びラック軸によって、車両の左右方向に沿う直線運動に変換される。これによって、前左右輪ＦＬ，ＦＲの転舵が行われる。
【００１２】
前記ステアリングシャフトは、ステアリングホイール側に結合された入力軸と、ステアリング機構側に結合された出力軸とに分割されていて、これらの入力軸及び出力軸は、トーションバーによって互いに連結されている。トーションバーは、操舵トルクに応じて捩れを生じ、この捩れの量及び方向が、操舵トルクセンサによって検出される。
また、出力軸に関連して、この出力軸の回転角を検出することによりステアリング機構の操舵角を検出する操舵角センサが設けられている。
【００１３】
以下に説明する実施形態では、操舵トルクセンサを搭載するセンサモジュールを例示している。しかし、本発明は、これに限られるものではなく、操舵角センサを搭載するセンサモジュールについても適用があることを予め断っておく。
【００１４】
図１は、操舵トルクセンサ１２と制御回路１３とをセンサモジュール（第１のモジュールに相当する）１に収容し、電動モータＭとモータ駆動回路１４とをモータモジュール（第２のモジュールに相当する）２に収容し、これらのモジュール１，２が通信線３を介して相互に接続された状態を示す図である。
なお、操舵トルクセンサ１２から制御回路１３へ信号を送るケーブル（図示せず）は、センサモジュール１の中に収容されている。モータ駆動回路１４から電動モータＭを駆動する信号を送るケーブル及び端子は、後に図５〜図７を参照しながら説明する。
【００１５】
図２は、操舵トルクセンサ１２の具体例としての、位相差式操舵トルクセンサを示す斜視図である。トーションバー２１の上端部に連結された筒状部２２に検出対象となる金属羽根車（ターゲット）２３が装着され、トーションバー２１の下端部に連結された筒状部２５に検出対象となる金属羽根車２４が装着されている。操舵トルクセンサ１２の中のＭＲセンサ（磁気抵抗効果素子）により、両方の羽根車２３，２４の回転位相差が検出され、これにより、トーションバー２１にかかるトルクが検出される。ＭＲセンサは、二重に設けられていて、いずれかの検出に支障が生じても、トルクの検出が可能であり、アシストを継続することができる。また、金属羽根車２３又は２４の絶対位置が検出可能となっていて、これにより、絶対舵角の検出も可能となっている。したがって、前記操舵角センサと二重検出系を構成することができ、いずれかの検出に支障が生じても、舵角の検出が可能となる。
【００１６】
操舵トルクセンサ１２の出力信号は、制御回路１３に入力される。制御回路１３は、操舵トルクセンサ１２によって検出される操舵トルクに応じて電動モータＭの目標アシスト電流を定め、通信線３を通じて出力する（図１参照）。
一方、電動モータＭの筐体には、モータ駆動回路１４が装着されており（図１参照）、モータ駆動回路１４は、前記通信線３を通じて得られる目標アシスト電流信号に基づいて、操舵トルクに応じた操舵補助力がステアリングシャフトに与えられるように、電動モータＭを駆動制御する。
【００１７】
図３は、前記制御回路１３の機能を説明するためのブロック構成図である。制御回路１３には、メインＣＰＵ３０ａとサブＣＰＵ３０ｂの２つのＣＰＵを備えている。サブＣＰＵ３０ｂは、メインＣＰＵ３０ａの故障（フェイル）時に備えて設けられているものである。
以下、メインＣＰＵ３０ａの機能を説明する。
操舵トルクセンサ１２から送られてくる位相差検出信号は、Ａ／Ｄ変換器３１によりディジタル信号に変換される。目標アシスト電流演算部３２は、このディジタル信号に基づいて操舵をアシストするため電動モータＭに供給する目標アシスト電流を演算する。演算された電流値の信号は、シリアル通信インターフェイス回路３３によりシリアル変換され、ドライバを通してシリアル通信ライン３ａに送り出される。
【００１８】
また、目標アシスト電流演算部３２で演算するときに必要とされる操舵トルクセンサ１２の出力信号のゲインのばらつきの補正値、同出力信号のオフセット補正値等の個別誤差が書き込まれる不揮発性メモリEEPROM３５が備えられている。このEEPROMへの書き込みは、操舵トルクセンサ１２につないだ状態の制御回路１３の出荷前調整時に行う。EEPROM３５に書き込まれた値は、個々の操舵トルクセンサ１２の特性に応じた値となっている。
【００１９】
なお、EEPROM３５は、出荷前調整時のみならず、経年使用後にも、再度書き込みが可能になっている。これにより、操舵トルクセンサ１２の環境変化、経年変化に基づく個別誤差が補正できるようになっている。
また、目標アシスト電流演算部３２で用いられた舵角、舵角速度、操舵トルク、フェイル情報、目標アシスト電流などの情報は、ＣＡＮ(Control Area Network)コントローラ３６に収集され、ＣＡＮドライバ３７を通してＣＡＮバスに送り出される。また、ＣＡＮバスから車速情報がＣＡＮコントローラ３６を通して目標アシスト電流演算部３２に提供され、演算に用いられる。
【００２０】
図４は、モータ駆動回路１４の機能ブロック図である。モータ駆動回路１４は、ＣＰＵ４０を備えている。シリアル通信ライン３ａ，３ｂを通じて制御回路１３とつながれている。シリアル通信ライン３ａ，３ｂからの信号は、ドライバ４１ａ，４１ｂ、シリアル通信インターフェイス回路４２を介して電流制御演算回路４３に入力される。この電流制御演算回路４３において、目標アシスト電流に応じた出力信号が生成され、モータ駆動部４４に供給される。当該出力信号はモータ駆動部４４でＰＷＭ変調された電流信号に変換され、この信号により電動モータＭが駆動される。一方、電動モータＭに流れる電流、ロータ位置、フェイル検出の情報は、ＣＡＮコントローラ４５、ＣＡＮドライバ４６を通してＣＡＮバスに送り出される。
【００２１】
前述した図3のＣＰＵ３０ａ，３０ｂと、前記ＣＰＵ４０は、シリアル通信ライン３ａ，３ｂを通して、それぞれに異常がないかどうか相互に監視されている。
このモータ駆動回路１４にEEPROM４７が備えられ、ここに、組み合わされる電動モータＭのコギングトルクリップル、ブラシレスモータの誘起電圧等のばらつきの補正値が、書き込まれている。この書き込みは、出荷前調整時に行われる。EEPROM４７に書き込まれた値は、個々の電動モータＭの特性に応じた値となっている。
【００２２】
なお、EEPROM４７は、出荷前調整時のみならず、経年使用後にも、再度書き込みが可能になっている。これにより、電動モータＭの環境変化、経年変化に基づく個別誤差が補正できるようになっている。
図５〜図７は、モータモジュール２におけるモータ駆動回路１４と電動モータＭとの接続状態を示す斜視図である。
図５は端子５１のみによる接続状態を示している。図５(a)は、電動モータＭの上側面における接続を、図５(b)は、電動モータＭの端面における接続を示している。
【００２３】
図６はねじ５３止めによる端子５２同士の接続状態を示している。図６(a)は、電動モータＭの上側面における接続を、図６(b)は、電動モータＭの端面における接続を示している。ねじ止めすることにより、端子５２同士は圧接され、接続はさらに確実になる。
図７は一部溶接による端子５４の接続を示している。図７(a)は、電動モータＭの上側面における接続を、図７(b)は、電動モータＭの端面における接続を示している。この溶接により、端子５４同士は圧接され、接続はさらに確実になる。
【００２４】
端子には、大電流が流れるので、コネクタによる接続（図５）よりも、ねじ止め（図６）、または溶接（図７）による接続が好ましいといえる。
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、本発明は、（1）操舵角センサを構成要素とするセンサモジュールについても適用がある。この場合は、制御回路１３は、操舵角センサにより検出された舵角値に基づいて、目標アシスト電流を演算する機能を有する。また、（2）操舵トルクセンサ、操舵角センサの組み合わせにより、目標アシスト電流を演算する場合にも適用がある。この場合は、センサモジュールに当該２種類のセンサと制御回路が収容されることとなる。
【００２５】
その他、本発明の範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る、操舵トルクセンサ１２の筐体に装着された制御回路１３と、電動モータＭの筐体に装着されたモータ駆動回路１４とが通信線を介して相互に接続された状態を示す図である。
【図２】位相差式操舵トルクセンサ１２を示す斜視図である。
【図３】制御回路１３の機能を説明するためのブロック構成図である。
【図４】モータ駆動回路１４の機能を説明するためのブロック構成図である。
【図５】モータモジュールにおけるモータ駆動回路１４と電動モータＭとのコネクタのみによる接続状態を示す斜視図である。
【図６】モータモジュールにおけるモータ駆動回路１４と電動モータＭとのねじ止めによる接続状態を示す斜視図である。
【図７】モータモジュールにおけるモータ駆動回路１４と電動モータＭとの溶接による接続状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  センサモジュール
２  モータモジュール
３，３ａ，３ｂ  通信線
１２  操舵トルクセンサ
１３  制御回路
１４  モータ駆動回路
２１  トーションバー
２３，２４  金属羽根車
３０ａ  メインＣＰＵ
３０ｂ  サブＣＰＵ
３ａ，３ｂ  シリアル通信ライン
３５，４７  ＥＥＰＲＯＭ
４０  ＣＰＵ
５１  端子
５２  端子
５３  ねじ
５４  端子
Ｍ  電動モータ
【図１】
0004618474.tif 000002
【図２】
0004618474.tif 000003
【図３】
0004618474.tif 000004
【図４】
0004618474.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004618474.tif 000007
【図７】
0004618474.tif 000008