(57)【要約】【課題】トルクセンサの中立点のずれをできる限り小さくすることが可能な中立点調整方法及びその装置を提供すること。【解決手段】トルク付与手段からトルクセンサに対し、右方向のトルクを入力した後に入力トルクを０とし、そのときの右側中立点状態量を計測し、同様に左方向のトルクを入力した後に、入力トルクを０とし、そのときの左側中立点状態量を計測し、右側中立点状態量と左側中立点状態量との平均値を中立点とした。また、トルクセンサの中立点調整装置として、上述の中立点算出方法を実行する中立点算出手段を設けたこととした。【選択図】        図４
2005009951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者の操舵トルク入力のない中立点を境に、左右いずれの捩り方向にもトルクに応じた状態量を出力するトルクセンサと、
前記トルクセンサに対し、左右いずれの捩り方向にも絶対的なトルク値を入力可能なトルク付与手段と、
前記トルク付与手段から付与されたトルク値に対し、トルクセンサの出力する状態量を記憶する記憶手段と、
を備え、
前記トルク付与手段から前記トルクセンサに対し、右方向の絶対的な第１トルクを入力した後に、入力トルクを０とし、そのときの右側中立点状態量を計測し、
前記トルク付与手段から前記トルクセンサに対し、左方向の絶対的な第２トルクを入力した後に、入力トルクを０とし、そのときの左側中立点状態量を計測し、
前記右側中立点状態量と前記左側中立点状態量との平均値を前記トルクセンサの中立点として前記記憶手段に記憶することを特徴とするトルクセンサの中立点調整方法。
【請求項２】
運転者の操舵トルク入力のない中立点を境に、左右いずれの捩り方向にもトルクに応じた状態量を出力するトルクセンサと、
前記トルクセンサに対し、左右いずれの捩り方向にも絶対的なトルク値を入力可能なトルク付与手段と、
前記トルク付与手段から付与されたトルク値に対し、トルクセンサの出力する状態量を計測する状態量計測手段と、
計測された状態量を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された状態量からトルクセンサの中立点を算出する中立点算出手段と、
を備え、
前記中立点算出手段は、前記トルク付与手段から前記トルクセンサに対し、右方向の絶対的な第１トルクを入力した後に、入力トルクを０とし、そのときの右側中立点状態量を計測し、前記トルク付与手段から前記トルクセンサに対し、左方向の絶対的な第２トルクを入力した後に、入力トルクを０とし、そのときの左側中立点状態量を計測し、前記右側中立点状態量と前記左側中立点状態量との平均値を前記トルクセンサの中立点として算出することを特徴とするトルクセンサの中立点調整装置。
【請求項３】
運転者の操舵トルク入力のない中立点を境に、左右いずれの捩り方向にもトルクに応じた状態量を出力するトルクセンサと、
前記トルクセンサに対し、左右いずれの捩り方向にも絶対的なトルク値を入力可能なトルク付与手段と、
前記トルク付与手段から付与されたトルク値に対し、トルクセンサの出力する状態量を記憶する記憶手段と、
を備え、
前記トルク付与手段から前記トルクセンサに対し、右方向の最大トルクに相当する絶対的な第２トルクを入力し、そのときの右側最大状態量を計測し、
前記トルク付与手段から前記トルクセンサに対し、左方向の最大トルクに相当する絶対的な第２トルクを入力し、そのときの左側最大状態量を計測し、
前記右側最大状態量と前記左側最大状態量との平均値を前記トルクセンサの中立点として前記記憶手段に記憶することを特徴とするトルクセンサの中立点調整方法。
【請求項４】
運転者の操舵トルク入力のない中立点を境に、左右いずれの捩り方向にもトルクに応じた状態量を出力するトルクセンサと、
前記トルクセンサに対し、左右いずれの捩り方向にも絶対的なトルク値を入力可能なトルク付与手段と、
前記トルク付与手段から付与されたトルク値に対し、トルクセンサの出力する状態量を計測する状態量計測手段と、
計測された状態量を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された状態量からトルクセンサの中立点を算出する中立点算出手段と、
を備え、
前記中立点算出手段は、前記トルク付与手段から前記トルクセンサに対し、右方向の最大トルクに相当する絶対的な第１トルクを入力し、そのときの右側最大状態量を計測し、前記トルク付与手段から前記トルクセンサに対し、左方向の最大トルクに相当する絶対的な第２トルクを入力し、そのときの左側最大状態量を計測し、前記右側最大状態量と前記左側最大状態量との平均値を前記トルクセンサの中立点として算出することを特徴とするトルクセンサの中立点調整装置。
【請求項５】
請求項１ないし４に記載のトルクセンサの中立点調整方法及びその方法を用いた装置において、
前記右方向及び左方向の第１もしくは第２トルクに相当する状態量から前記トルクセンサのゲインを算出するゲイン算出手段を設けたことを特徴とするトルクセンサの中立点調整方法及びその方法を用いた装置。
【発明の詳細な説明】
。
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルクセンサの出力に基づき操舵アシストするパワーステアリング装置に関し、特にトルクセンサの中立点を調整する中立点調整装置及び中立点調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、操舵トルクを検出するトルクセンサの電圧調整技術として特許文献１に記載の技術が知られている。この公報には、トルクセンサの中立点の電圧調整を行う際、予め記憶した基準中立点電圧と実測の中立点電圧との差が小さくなる方向に調整する技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２３４９６６（図３参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、出願人は、操舵装置に用いるトルクセンサの出力電圧は、トルクセンサの左回りと右回りで出力電圧にヒステリシスがあることを見いだした。このヒステリシスは、操舵系の機械的構成に起因すると見られる。このため、左回りを経由した中立点電圧計測値と、右回りを経由した中立点電圧計測値とではずれが生じ、基準電圧と比較して補正したとしても、中立点電圧のバラツキが大きくなり、操舵制御の向上を図ることができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、トルクセンサの中立点のずれをできる限り小さくすることが可能な中立点調整方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため請求項１記載の発明では、操舵トルクを検出するトルクセンサにおいて、左回りと右回りのそれぞれの中立点におけるトルク検出信号の状態量を検出して中立点の調整を行うことが可能となり、トルクセンサのヒステリシスによる中立点のずれを小さくすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるパワーステアリング装置の全体構成を表すシステム図である。まず、構成について説明すると、１はステアリングホイール、２はステアリングシャフト、３はラックアンドピニオン式ギア機構、５は運転者の操舵力をアシストするパワーステアリング機構、６は電動モータ、７は操舵輪、１０はパワーステアリング機構を制御するコントロールユニットである。
【０００８】
パワーステアリング機構５は、電動モータ６の回転をステアリングシャフト２に設けられた減速機構に伝達する。運転者がステアリングホイール１を操作すると、操作方向に応じて電動モータ６の回転方向が切り換えられ、運転者の操舵力をアシストする。
【０００９】
また、ステアリングシャフト２には、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ１２が設けられている。
【００１０】
コントロールユニット１０には、トルクセンサ１２からの操舵トルク信号が入力される。この入力された信号に基づいて、電動モータ６へ指令信号を出力する。
【００１１】
図２はコントロールユニット１０内の構成を表すブロック図である。操舵制御部３１では、入力されたトルク信号に基づいて、電動モータ６の目標電流を演算する。モータ制御部３２では、実際のモータ電流及び目標電流の偏差に基づいて指令電圧を出力する。駆動回路３３では、指令された電圧を電動モータ６へ出力する。
【００１２】
図３はコントロールユニット１０内の構成を表すブロック図である。電源回路１０１は、バッテリ１１からの電圧信号、及びイグニッションスイッチ１３からのＩＧＮ信号が入力され、メインマイコン１０６と信号を送受信する。
【００１３】
エンジン回転数処理回路１０２は、エンジン回転数センサ１４からのエンジン回転数信号をメインマイコン１０６へ出力する。トルクセンサ処理回路１０３では、トルクセンサ１２からのトルク信号をメインマイコン１０６に対し出力するとともに、サブマイコン１０７へ出力する。車速信号処理回路１０４では、車速センサ１５からの車速信号をメインマイコン１０６へ出力する。ＣＡＮ通信回路１０５では、車両系ＣＡＮ１６によって送信される信号をメインマイコン１０６に出力する。
【００１４】
サブマイコン１０７では、メインマイコン１０６を監視する。メインマイコン１０６にフェールが発生したときは、フェールセーフリレー１０８，ウォーニングランプ駆動回路１１４へ制御信号を出力可能に構成されている。
【００１５】
フェールセーフリレー１０８では、何らかのフェールが発生したときに、モータ駆動用の電源供給を遮断する。ＥＥＰＲＯＭ１０９では、制御に必要な各種データを格納すると共に、データを更新可能な構成となっている。モータ駆動回路１１０では、メインマイコン１０６からの指令信号に基づいて電動モータ６へ電圧を供給する。電流モニタ回路１１１では、電動モータ６の電流値を検出し、メインマイコン１０６へ出力する。モータ端子電圧回路１１２では、電動モータ６の端子電圧をメインマイコン１０６へ出力する。
【００１６】
モータ回転信号処理回路１１３では、電動モータ６の回転数をメインマイコン１０６へ出力する。ウォーニングランプ駆動回路１１４であり、メインマイコン１０６もしくはサブマイコン１０７からの指令信号に基づいて、ウォーニングランプ８に対し指令信号を出力する。
【００１７】
検査機１１５では、コントロールユニット１０とのシリアル通信によりトルクセンサの補正を行う。
【００１８】
図４は検査機１１５とコントロールユニット１０との通信によるトルクセンサ中立点の調整を表すフローチャートである。尚、ステップ２０１〜ステップ２１１は検査機１１５側の演算処理によって実行され、ステップ３０１〜ステップ３１２はコントロールユニット１０側の演算処理によって実行される。この処理は、双方が通信によって情報を受け渡しながら行われるため、この通信の時系列に沿って以下のフローチャートを説明する。
【００１９】
ステップ２０１では、検査機１１５からコントロールユニット１０にトルクセンサ補正モード開始要求を送信する。
【００２０】
ステップ３０１では、コントロールユニット１０がトルクセンサ補正モード要求を受信したかどうかを確認し、受信を確認したときはステップ３０２へ進み、受信していないときは受信を行うまで待機する。
【００２１】
ステップ３０２では、コントロールユニット１０から検査機１１５に対し、補正モードに切り換えたことを送信し、ステップ２０２へ進む。
【００２２】
ステップ２０２では、検査機１１５において補正モード切換りを受信したかどうかを確認する。受信を確認したときはステップ２０３へ進み、受信していないときは受信を行うまで待機する。
【００２３】
ステップ２０３では、検査機１１５においてトルクを＋Ｆ（Ｎｍ）（特許請求の範囲に記載の第１トルクに相当）に設定し、トルク＋Ｆ（Ｎｍ）におけるトルクセンサ値の計測要求をコントロールユニット１０に送信して、ステップ３０３へ進む。
【００２４】
ステップ３０３では、コントロールユニット１０においてトルク＋Ｆ（Ｎｍ）におけるトルクセンサ値の計測要求を受信したかどうかを確認する。受信を確認したときはステップ３０４へ進み、受信していないときは受信を行うまで待機する。
【００２５】
ステップ３０４では、＋Ｆ（Ｎｍ）におけるトルク信号電圧を計測及び記憶し、計測終了を検査機１１５に送信して、ステップ２０４へ進む。
【００２６】
ステップ２０４では、検査機１１５において＋Ｆ（Ｎｍ）におけるトルク信号電圧の計測終了を受信したかどうかを確認する。受信を確認したときはステップ２０５へ進み、受信していないときは受信を行うまで待機する。
【００２７】
ステップ２０５では、検査機１１５においてトルクを０（Ｎｍ）に設定し、トルク０（Ｎｍ）におけるトルクセンサ値の計測要求をコントロールユニット１０に送信して、ステップ３０５へ進む。
【００２８】
ステップ３０５では、コントロールユニット１０においてトルク０（Ｎｍ）におけるトルクセンサ値の計測要求を受信したかどうかを確認する。受信を確認したときはステップ３０６へ進み、受信していないときは受信を行うまで待機する。
【００２９】
ステップ３０６では、コントロールユニット１０において１回目０（Ｎｍ）時トルク信号電圧を計測及び記憶し、計測終了を検査機１１５に送信して、ステップ２０６へ進む。
【００３０】
ステップ２０６では、検査機１１５において０（Ｎｍ）におけるトルク信号電圧計測終了を受信したかどうかを確認する。受信を確認したときはステップ２０７へ進み、受信していないときは受信を行うまで待機する。
【００３１】
ステップ２０７では、検査機１１５においてトルク−Ｆ（特許請求の範囲に記載の第２トルクに相当）（Ｎｍ）におけるトルクセンサ値の計測要求をコントロールユニット１０に送信して、ステップ３０７へ進む。
【００３２】
ステップ３０７では、コントロールユニット１０においてトルク−Ｆ（Ｎｍ）におけるトルクセンサ値の計測要求を受信したかどうかを確認する。受信を確認したときはステップ３０８へ進み、受信していないときは受信を行うまで待機する。
【００３３】
ステップ３０８では、−Ｆ（Ｎｍ）時トルク信号電圧を計測及び記憶し、計測終了を検査機１１５に送信して、ステップ２０８へ進む。
【００３４】
ステップ２０８では、検査機１１５において−Ｆ（Ｎｍ）時トルク信号電圧の計測終了を受信したかどうかを確認する。受信を確認したときはステップ２０９へ進み、受信していないときは受信を行うまで待機する。
【００３５】
ステップ２０９では、検査機１１５においてトルク０（Ｎｍ）におけるトルクセンサ値の計測要求をコントロールユニット１０に送信し、ステップ３０９へ進む。
【００３６】
ステップ３０９では、コントロールユニット１０においてトルク０Ｎｍにおけるトルクセンサ値の計測要求を受信したかどうかを確認する。受信を確認したときはステップ３１０へ、受信していないときは受信を行うまで待機する。
【００３７】
ステップ３１０では、コントロールユニット１０において２回目０（Ｎｍ）時トルク信号電圧を計測及び記憶し、計測終了を検査機１１５に送信してステップ２１０へ進む。
【００３８】
ステップ２１０では、検査機１１５において２回目０（Ｎｍ）トルク信号電圧の計測終了を受信したかどうかを確認する。受信を確認した場合はステップ２１１に進み、受信していない場合は受信を行うまで待機する。
【００３９】
ステップ２１１では、中立点の算出及び中立点のＥＥＰＲＯＭ１０９への書込み要求をコントロールユニット１０に送信してステップ３１１へ進む。
【００４０】
ステップ３１１では、検査機１１５側からの中立点算出及び中立点のＥＥＰＲＯＭ１０９への書込み要求を受信したかどうかを確認する。受信を確認したときはステップ３１２へ、受信していないときは受信を行うまで待機する。
【００４１】
ステップ３１２では、コントロールユニット１０における１回目及び２回目の０（Ｎｍ）時のトルク信号電圧の平均値を計算して中立点を算出すると共に、＋Ｆ（Ｎｍ）時のトルク信号電圧と−Ｆ（Ｎｍ）時のトルク信号電圧から電圧−トルク換算係数Ｇを算出する。そして、中立点及び換算係数のＥＥＰＲＯＭ１０９への書込みを行い、本制御フローを終了する。
【００４２】
上記制御内容について、図５のトルクセンサ補正データ作成方法の概略図に基づいて説明する。すなわち、パワーステアリング装置にあっては、機械的構成に起因するヒステリシスを考慮している。例えば、ギア機構において操舵フィーリングを良くするために設けた適度なバックラッシュ、タイヤが中立位置に戻った後に残るタイヤ捩れ、タイロッドとタイヤを繋ぐ箇所に使用されたゴムの捩れ等が挙げられる。これらのヒステリシスを考慮した中立点調整を含むトルクセンサ補正データ作成方法を以下に示す。
【００４３】
ステップ２０１において、検査機１１５からコントロールユニット１０へトルクセンサ補正モード開始要求を送信後、ステップ３０２でコントロールユニット１０が補正モードに切り換わるのを確認して、補正モード切換りを検査機１１５に送信する。検査機１１５の補正モード切換り受信を確認後、ステップ２０３でトルクを＋Ｆ（Ｎｍ）に設定して、検査機１１５からコントロールユニット１０にトルク＋Ｆ（Ｎｍ）におけるトルクセンサの計測要求を送信し、ステップ３０３でトルク＋Ｆ（Ｎｍ）におけるトルクセンサの計測要求を受信後、ステップ３０４でトルク＋Ｆ（Ｎｍ）におけるトルク信号電圧を計測及び記憶し、検査機１１５にトルク信号電圧の計測終了を送信する。このときの計測によって記憶される値が図５の点Ａとなる。
【００４４】
ステップ２０４において、検査機１１５側において、図５の点Ａにおける計測終了受信を確認後、ステップ２０５でトルク０（Ｎｍ）におけるトルクセンサの計測要求をコントロールユニット１０に送信する。ステップ３０６でコントロールユニット１０で１回目の０（Ｎｍ）時のトルク信号電圧を計測及び記憶し、計測終了を検査機１１５に送信する。このときの計測によって記憶される値が図５の点Ｂとなる。
【００４５】
ステップ２０６において１回目の０（Ｎｍ）時のトルク信号電圧の計測終了を確認後、ステップ２０７でトルク−Ｆ（Ｎｍ）におけるトルクセンサの計測要求をコントロールユニット１０に送信する。ステップ３０７で、トルク−Ｆ（Ｎｍ）におけるトルクセンサの計測要求の受信を確認後、ステップ３０８で−Ｆ（Ｎｍ）時のトルク信号の計測及び記憶を行い、計測終了を検査機１１５に送信する。このときの計測によって記憶される値が図５の点Ｃとなる。
【００４６】
ステップ２０８において−Ｆ（Ｎｍ）時のトルク計測終了の受信を確認後、ステップ２０９でトルク０（Ｎｍ）におけるトルクセンサの計測要求をコントロールユニット１０に送信する。コントロールユニット１０でトルク０（Ｎｍ）におけるトルクセンサの計測要求の受信を確認後、ステップ３１０で２回目０（Ｎｍ）時のトルク信号電圧を計測及び記憶し、２回目トルク０（Ｎｍ）のときのトルクセンサの計測終了を検査機１１５に送信する。このときの計測によって計測される点が図５の点Ｄとなる。
【００４７】
検査機１１５からコントロールユニット１０に中立点及びゲイン算出要求及びＥＥＰＲＯＭ１０９書込み要求を送り、コントロールユニット１０の書込み要求受信を確認後、点Ｂと点Ｄ、つまり１回目と２回目の０Ｎｍ時トルク信号電圧の平均値Ｂ＋Ｄ／２を計算し、ＥＥＰＲＯＭ１０９に中立点データとして書き込む。次に、Ａ点とＣ点のトルク信号電圧の偏差ΔＶ及びトルク偏差ΔＴ（＝２Ｆ）から電圧−トルク換算係数Ｇを計算し、ＥＥＰＲＯＭ１０９に換算係数データとして書き込む。
【００４８】
以上説明したように、実施の形態１においては、ＥＥＰＲＯＭ１０９に書き込んだ中立点データを用いて中立点の調整を行うことが可能となり、トルクセンサ１２のヒステリシスによる中立点のずれを出来る限り小さくすることができる。また、ＥＥＰＲＯＭ１０９に書き込んだデータを用いて中立点の調整を行っているため、可変抵抗による調整機器を廃止することが可能となり、回路構成を簡素化することができる（請求項１、２に対応）。
【００４９】
（実施の形態２）
次に実施の形態２について説明する。
尚、ステップ２０１〜ステップ２１１は検査機１１５側の演算処理によって実行され、ステップ３０１〜ステップ３１３はコントロールユニット１０側の演算処理によって実行される。この処理は、双方が通信によって情報を受け渡しながら行われるため、この通信の時系列に沿って以下のフローチャートを説明する。
図６は、実施の形態２における検査機１１５とコントロールユニット１０との通信によるトルクセンサ中立点の制御を表すフローチャートである。基本的な構成は実施の形態１の図４と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。
【００５０】
実施の形態２では、コントロールユニット１０においてステップ３１１で書込み要求受信を確認後、ステップ３１３で右回り及び左回りの最大トルク近傍のトルク信号電圧の傾きから中立点の算出を行い、ＥＥＰＲＯＭ１０９に中立データを書き込み、本制御フローを終了する。
【００５１】
上記制御内容について、図７のトルクセンサ補正データ作成方法の概略図に基づいて説明する。
【００５２】
図７は、トルクセンサ補正データ作成方法の概略図である。
ステップ２１１では、検査機１１５からコントロールユニット１０に中立点及び換算係数Ｇ算出要求をＥＥＰＲＯＭ１０９書込み要求を送り、コントロールユニット１０の書込み要求受信を確認後、右回り及び左回りの最大トルク近傍のトルク信号電圧の傾きから中立点を算出する。ここでいう中立点とは、点Ａと点Ｃ、つまり右回り、左回り各々の最大トルク近傍の点を結んだ線の傾きがトルク０（Ｎｍ）と交わる点のことであり、この中立点をＥＥＰＲＯＭ１０９に中立点データとして書き込む。
【００５３】
以上説明したように、実施の形態２においては、ＥＥＰＲＯＭ１０９に書き込んだ右回り及び左回り各々の最大トルク近傍における検出電圧はトルクセンサ１２のヒステリシスが生じ難いため、この値を用いて中立点を算出することで、トルクセンサ１２のヒステリシスによる中立点のずれを更に小さくすることができる。また、ＥＥＰＲＯＭ１０９に書き込んだデータを用いて中立点の調整を行っているため、可変抵抗による調整機器を廃止することが可能となり、回路構成を簡素化することができる（請求項３に対応）。
【００５４】
また、書き込んだデータを用いて中立点の調整を行っているため、可変抵抗による調整機器を廃止することが可能となり、回路構成を簡素化することができる（請求項４に対応）。
【００５５】
更に、正確な中立点とゲインを得ることが可能となり、トルクセンサの精度の向上を図ることができる（請求項５に対応）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるパワーステアリング装置の全体構成を表す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態における制御回路を表すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるコントロールユニット内の構成を表すブロック図である。
【図４】実施の形態１における検査機１１５とコントロールユニットとの通信によるトルクセンサ中立点の調整を表すフローチャートである。
【図５】実施の形態１におけるトルクセンサ補正データ作成方法の概略図である。
【図６】実施の形態２における検査機１１５とコントロールユニットとの通信によるトルクセンサ中立点の調整を表すフローチャートである。
【図７】実施の形態２におけるトルクセンサ補正データ作成方法の概略図である。
【符号の説明】
１        ステアリングホイール
２        ステアリングシャフト
３        ギア機構
５        パワーステアリング機構
６        電動モータ
７        操舵輪
８        ウォーニングランプ
１０        コントロールユニット（ＳＢＷＣＵ）
１１        バッテリ
１２        トルクセンサ
１３        イグニッションスイッチ
１４        エンジン回転数センサ
１５        車速センサ
１０９    ＥＥＰＲＯＭ
１１５    検査機
【図１】
2005009951.tif 000003
【図２】
2005009951.tif 000004
【図３】
2005009951.tif 000005
【図４】
2005009951.tif 000006
【図５】
2005009951.tif 000007
【図６】
2005009951.tif 000008
【図７】
2005009951.tif 000009