(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動パワーステアリング用のモータを駆動するモータ駆動手段と、前記モータに流れるモータ電流を検出するモータ電流検出手段と、前記モータ電流検出手段のオフセットを補正するオフセット補正部とを有する電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記モータ駆動手段が非通電で前記モータ電流が流れていないモータ停止状態における前記モータ電流検出手段の出力信号を前記モータ電流検出手段のオフセット実測値とし、前記オフセット実測値と設計値に基づく標準オフセット値との差から補正値を作成する手段と、前記補正値を記憶する記憶部を備えるとともに、
前記オフセット補正部は、
前記記憶部に記憶された前記補正値と前記標準オフセット値との和を用いて前記モータ電流検出手段のオフセットを補正することを特徴とする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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や車両の操舵系にモータによる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の制御装置に関し、特にモータ電流検出系のオフセットを自動補正し、操舵補助力をバランスさせて操舵フィーリングを向上させるようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク（操舵補助トルク）を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流制御値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデュ−ティ比の調整で行っている。
【０００３】
ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図９に示して説明すると、操向ハンドル１の軸２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッド６に結合されている。軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介して軸２に結合されている。パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット３０には、バッテリ１４からイグニションキー１１を経て電力が供給され、コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基いてアシスト指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基いてモータ２０に供給する電流を制御する。
【０００４】
ところで、直流モータを使用した電動パワーステアリング装置では、モータ電流を制御することによって最適な操舵力を実現しているが、モータ電流を制御するためにはモータ電流検出回路が必要で、通常このようなモータ電流検出回路はアナログ回路で構成されている。アナログ回路は潜在的にＤＣ的なオフセットを持っており、特に電動パワーステアリングにおける電流検出回路においては、１２Ｖという低電圧で数十アンペアという大電流を高分解能で検出しなければならないため、電位差が小さな信号を検出範囲の最大値まで増幅することが必要であり、このような高利得の増幅器を有していると、潜在的なオフセットも増幅されて大きくなるといった問題がある。このようなオフセットがあると、制御上実際に電流が流れていないにも拘わらず、あたかも電流が流れているように見え、良好なアシストを行うことができないという問題が発生する。
【０００５】
従来このようなオフセット値に対して、電流検出回路の特性を、起こり得るオフセット値の最大値に対して影響がないように設定し、オフセットが発生してもシステム全体に影響を与えないような構成にしている。
【０００６】
図１０はオフセット補正機能を有したコントロールユニット３０の構成を示しており、ソフトによる実現部分とハードによる実現部分とに分かれている。トルクセンサ１０で検出される操舵トルクＴと、車速センサ１２で検出される車速Ｖは電流指令演算部３１に入力される。電流指令演算部３１は入力された操舵トルクＴ及び車速Ｖに基いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉを演算して決定する。操舵補助指令値Ｉは減算器３２に入力され、減算器３２での減算結果である電流制御値Ｅが、駆動制御手段３３を経てモータ駆動部３４に入力され、モータ駆動部３４によってモータ２０が駆動される。モータ駆動部３４の電流は電流検出部３５で検出され、電流検出信号が減算器３６に入力される。また、実測結果に基づくオフセット設定部３７からのオフセット値がオフセット補正部３８に入力され、オフセット補正部３８からの補正信号が減算器３６に入力され、減算器３６から補正された電流検出信号が減算器３２に入力される。
【０００７】
また、ハード的にオフセットを補正するには、図１１に示すような回路構成において、ＣＰＵ３０Ａの出力駆動回路３４Ａの出力がＯＦＦになる状態、即ちモータ２０に流れる電流（Ａ）が０になる状態にし、その時の電流検出回路３５Ａの出力電圧（Ｖ）を測定し、その電圧（Ｖ）が０になるようにオフセット補正回路３８Ａを調整している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電流検出回路の特性を、起こり得るオフセット値の最大値に対して影響がないように設定する方法においては、制御上必要な分解能に対して発生し得るオフセットが充分に小さい場合には問題ないが、オフセットが大きな場合は必要な分解能が得られず、制御上必要とするスケールを大きく超えたスケールを設定しなければならず、オフセット補正のために本来実現可能な性能より、数段落ちる性能しか実現できないという問題がある。
【０００９】
また、図１０に示すように予めハード的にオフセットを補正可能な構成要素（電流検出部３５、オフセット設定部３７、オフセット補正部３８）を設ける装置においては、調整のための余分な回路が必要であり、その調整作業のために時間がかかり、いずれにおいても製造時のコストを増加させてしまうといった問題がある。更に、より高性能の電動パワーステアリング装置を実現しようとする場合、電流検出回路の分解能をより高分解能化しなくてはならず、それに伴いオフセット補正手段も高分解能への対応が必要となり、その調整作業はよりシビアになる。
【００１０】
即ち、従来はハード的なオフセット補正を行っていたため、補正のための回路が必要で、部品コスト、実装面積が余計に必要であり、また、補正のための工数が必要で、その調整のためにコストアップしていた。更に、補正回路を実現するために可変抵抗（トリマー）を使用する場合、調整誤差は小さくなるが、調整後の位置ずれの発生が懸念されるといった問題がある。一方、補正回路を実現するために調整抵抗（固定抵抗の選定）を使用した場合には、調整後にずれることはないが、調整誤差が大きくなる問題がある。市販されている固定抵抗のバリエーション内の選定になるため、市販抵抗の刻み幅より小さい値の調整はできない欠点がある。
【００１１】
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、モータ電流検出系のオフセットを補正することによって操舵補助力をバランスさせ、操舵フィーリングを向上させるようにした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にある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電動パワーステアリング用のモータを駆動するモータ駆動手段と、前記モータに流れるモータ電流を検出するモータ電流検出手段と、前記モータ電流検出手段のオフセットを補正するオフセット補正部とを有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、本発明の上記目的は、  前記モータ駆動手段が非通電で前記モータ電流が流れていないモータ停止状態における前記モータ電流検出手段の出力信号を前記モータ電流検出手段のオフセット実測値とし、前記オフセット実測値と設計値に基づく標準オフセット値との差から補正値を作成する手段と、前記補正値を記憶する記憶部を備えるとともに、前記オフセット補正部が、前記記憶部に記憶された前記補正値と前記標準オフセット値との和を用いて前記モータ電流検出手段のオフセットを補正することにより達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明では、電流検出部（電流検出回路）のオフセットを自動的に補正するので、制御上必要な分解能を維持しつつ調整のための余分な回路が不要になると共に、その調整作業が不要になることによって、高性能かつ安価な電動パワーステアリング装置の制御装置を実現することができる。
【００１５】
高性能の電動パワーステアリング装置を実現しようとする場合、電流検出回路の分解能をより高分解能化した場合、本発明ではソフトウェアによる自動補正を行うので、検出回路の高分解能化が自動的に補正手段をも高分解能化することになり、高性能化にも適合した補正方法である。オフセットを補正する手段として、設計値に基づく標準値（設計上想定される基準値）と、測定したオフセット実測値及び標準値の差とを加算した値で補正しているので、万一オフセットの測定に失敗した場合や、オフセット補正の工程が抜けてしまった場合等にも、著しい性能低下の発生を防止することが可能である。
【００１６】
以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明の第１実施例の構成をブロック図で示しており、トルクセンサ４１からの操舵トルク信号Ｔ及び車速センサ４２からの車速信号Ｖが電流指令演算部５０に入力され、演算された電流指令値が加減算器５１に入力される。加減算器５１の出力は駆動制御手段５２に入力され、駆動制御手段５２はモータ駆動部６０を介してステアリング装置の補助操舵力を発生するモータ４０を駆動する。モータ電流は電流検出部６１で検出され、電流検出信号が加減算器５１に入力される。また、実測結果に基づくオフセット実測値５３はオフセット補正部５４に入力され、加減算器５１に入力されて電流検出部６１からの電流検出信号がオフセット補正される。
【００１８】
このような構成においてその動作を、図２のフローチャートを参照して説明する。
【００１９】
先ずソフト的なイニシャライズの処理を行い（ステップＳ１）、このイニシャライズ終了後のモータ４０に電流を流す通常制御前に、モータ駆動部６０をアクティブにする前の停止状態とする（ステップＳ２）。この停止状態ではモータ４０に電流は流れないが、電流検出部６１は電気的に生きているので、電流検出部６１からＣＰＵ（コントローラ）へ入力される電流検出信号は、回路系が有するオフセット値のみになる。このため、このオフセット値をＡ／Ｄ変換して読むことでオフセット値の測定、つまりオフセット実測値を得ることができる（ステップＳ３）。このオフセット実測値から補正値を作成する（ステップＳ４）。この補正値は通常制御上のモータ電流値と入力したモータ電流値のスケールが等しい場合は、オフセット値そのものが補正値となる。
【００２０】
次に通常制御に入り、先ずトルクセンサ４１からの操舵トルク信号ＴをＡ／Ｄ変換して入力し（ステップＳ１０）、異常値か否かの故障診断を行い（ステップＳ１１）、電流検出部６１からの電流検出信号をＡ／Ｄ変換して入力する（ステップＳ１２）。そして、この電流検出信号からオフセット補正部５４の補正値を減算したものを制御上の電流検出信号（制御電流値）とすると共に（ステップＳ１３）、異常値か否かの故障診断を行う（ステップＳ１４）。そして、この入力された電流検出信号（制御電流値）を使用してモータ制御信号を演算する（ステップＳ１５）。この演算されたモータ制御信号によりモータ４０を制御し（ステップＳ１６）、上記ステップＳ１０にリターンする。かかる通常制御を繰り返すことにより、電流検出部６１のオフセットに影響されない電動パワーステアリングのアシスト制御を行うことができる。
【００２１】
図３は本発明の第２実施例を図１に対応させて示しており、外部記憶素子としてのオフセット値記憶部（例えば不揮発性メモリ）５５にオフセット実測値を記憶する構成となっている。この場合、ハードウェアのオフセット値は製造時に決まるものであるので、製造時に１回のみ行う構成にすることにより、オフセットの測定が製造時の安定した状態で行われ、外乱（ノイズ、電源変動等）による影響を抑えることができ、高精度で安定した補正が可能となる。
【００２２】
第２実施例の動作を、図４のフローチャートに従って説明する。
【００２３】
先ずソフト的なイニシャライズの処理を行い（ステップＳ６０）、オフセット値記憶部５５から補正値記憶済みフラグを読込み（ステップＳ６１）、補正値記憶済みであるか否かを判定する（ステップＳ６２）。補正値記憶済みであると判定された場合には、オフセット補正値を読込んでステップＳ７０にスキップする（ステップＳ６８）。また、上記ステップＳ６２で補正値記憶済みでないと判定された場合にはモータ駆動部６０を停止状態とし（ステップＳ６３）、オフセット値を測定し（ステップＳ６４）、このオフセット実測値から補正値を作成し（ステップＳ６５）、補正値記憶済みフラグをＯＮする（ステップＳ６６）。そして、補正値と補正値記憶済みフラグをオフセット値記憶部５５に記憶する（ステップＳ６７）。
【００２４】
次に通常制御に入り、操舵トルク信号Ｔを入力し（ステップＳ７０）、故障診断を行い（ステップＳ７１）、電流検出部６１からの電流検出信号を入力する（ステップＳ７２）。この電流検出信号から補正値を減算したものを制御上の電流制御信号（制御電流値）とし（ステップＳ７３）、異常値か否かの故障診断を行う（ステップＳ７４）。そして、この入力された電流制御信号を使用してモータ制御信号を演算し（ステップＳ７５）、この演算されたモータ制御信号によりモータを制御する（ステップＳ７６）。かかる通常制御を繰り返すことにより、電流検出部６１のオフセットに影響されない電動パワーステアリングのアシスト制御を行うことができる。
【００２５】
図５は本発明の第３実施例を図１に対応させて示しており、設計値に基づく標準オフセット値５６と、実測したオフセット実測値及び設計値に基づく標準オフセット値の差５７とを加算してオフセット補正を行う例である。本例で補正に使用するオフセット値には、電流検出部６１がアナログ回路で構成されるために発生する設計上考慮可能な設計値に基づく標準オフセット値と、素子の固体差によって発生するオフセット実測値とが含まれる。高性能の電動パワーステアリング装置を構築するためには、電流検出部６１は極めて重要な部位になるので、高精度の部品を用いて高性能かつ安定した性能を得ることが必要不可欠になっている。従って、オフセット値全体に占める設計上考慮可能な標準オフセット値が大きいので、設計値に基づく標準オフセット値５６と実測による固体差によるオフセット実測値５７とを分けて補正することによって、電源変動やノイズ等によりオフセットの測定に不具合が生じた際も、システム全体へ大きな不具合を与えることを防ぐことができる。当然このような構成を実現する際には、固体差によるオフセット測定に対して予め予想される最大範囲を設定し、それに合致しないオフセット値に対しては異常として、再測定又は警告を行うようにしておく必要がある。
【００２６】
図６のフローチャートを参照して、第３実施例の動作を説明する。
【００２７】
先ずソフト的なイニシャライズの処理を行い（ステップＳ４０）、モータ駆動部６０を停止状態とし（ステップＳ４１）、オフセット値を測定し（ステップＳ４２）、この実測されたオフセット実測値及び設計値に基づく標準オフセット値の差５７によって補正値を作成する（ステップＳ４３）。
【００２８】
次に通常制御に入り、操舵トルク信号Ｔを入力し（ステップＳ５０）、異常値か否かの故障診断を行い（ステップＳ５１）、電流検出部６１からの電流検出信号を入力する（ステップＳ５２）。この電流検出信号から（補正値＋設計値に基づく標準オフセット値）を減算したものを制御上の電流検出信号（制御電流値）とし（ステップＳ５３）、異常値か否かの故障診断を行う（ステップＳ５４）。そして、この入力された電流検出信号を使用してモータ制御信号を演算し（ステップＳ５５）、この演算されたモータ制御信号によりモータ４０を制御する（ステップＳ５６）。かかる通常制御を繰り返すことにより、電流検出部６１のオフセットに影響されない電動パワーステアリングのアシスト制御を行うことができる。
【００２９】
図７は、本発明の第４実施例を図５に対応させて示しており、設計値に基づく標準オフセット値と、実測したオフセット実測値及び設計値に基づく標準オフセット値の差５７とを加算して補正すると共に、前記差５７を記憶するオフセット値記憶部（例えば不揮発性メモリ）５８を設けている。
【００３０】
第４実施例の動作を、図８のフローチャートに従って説明する。
【００３１】
先ずソフト的なイニシャライズの処理を行い（ステップＳ２０）、オフセット値記憶部５８から補正値記憶済みフラグを読込み（ステップＳ２１）、補正値記憶済みであるか否かを判定する（ステップＳ２２）。補正値記憶済みであると判定された場合には、オフセット補正値を読込んでステップＳ３０にスキップする（ステップＳ２８）。また、上記ステップＳ２２で、補正値記憶済みでないと判定された場合にはモータ駆動部６０を停止状態とし（ステップＳ２３）、前述と同様にオフセット値を測定し（ステップＳ２４）、このオフセット実測値から補正値を作成する（ステップＳ２５）。すなわち、補正値の作成は、設計値に基づく標準値とオフセット実測値の差を演算して行われる。そして、補正値記憶済みフラグをＯＮし（ステップＳ２６）、補正値と補正値記憶済みフラグをオフセット値記憶部５８に記憶する（ステップＳ２７）。
【００３２】
次に通常制御に入り、操舵トルク信号Ｔを入力し（ステップＳ３０）、異常値か否かの故障診断を行い（ステップＳ３１）、電流検出部６１からの電流検出信号を入力する（ステップＳ３２）。この電流検出信号から補正値を減算したものを制御上の電流検出信号（制御電流値）とする（ステップＳ３３）。即ち、電流検出信号と、補正値及び設計値に基づく標準値の加算値との差を制御電流値とする。そして、異常値か否かの故障診断を行い（ステップＳ３４）、入力された制御電流値を使用してモータ制御信号を演算し（ステップＳ３５）、この演算されたモータ制御信号によりモータ４０を制御する（ステップＳ３６）。かかる通常制御を繰り返すことにより、電流検出部６１のオフセットに影響されない電動パワーステアリングのアシスト制御を行うことができる。
【００３３】
上述のように設計標準オフセット値と実測オフセット値を分けて補正することで、電源変動やノイズ等による影響でシステムへの障害を防止することができる。また、実測オフセット値を記憶する際は、製造時の安定した状態で１回のみ行うことで対応できる利点がある。一般的に設計標準オフセット値に比べて実測オフセット値は小さいので、実測オフセット値のみを記憶し、設計標準オフセット値と実測オフセット値を分けて（予め実測オフセット値の補正量を制限しておく）補正することで、生産工程でのオフセット値の書込み失敗、或いは誤ってオフセット値の書込みの工程が抜けてしまった場合にも、システムへの障害を防止することができる。
【００３４】
本発明は電動パワーステアリング装置の形式（コラムタイプ、ピニオンタイプ、ラックタイプ）、モータの種類（ブラシ付き、ブラシレス等）を問わず、全ての電動パワーステアリング装置に適用可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明では、ハード構成の電流検出部のオフセットをソフトウェアの手法で自動的に補正するので、制御上必要な分解能を維持しつつ調整のための余分な回路が不要であり、その調整作業が不要になる。これによって、高性能かつ安価な電動パワーステアリング装置の制御装置を実現することができる。
【００３６】
また、オフセットを補正する手段として、設計値に基づく標準値（設計上想定される基準値）と、測定したオフセット実測値及び標準値の差とを加算した値で補正しているので、万一オフセットの測定に失敗した場合等にも著しい性能低下の発生を防止することが可能である。
【００３７】
更に、設計標準オフセット値と実測オフセット値を分けて補正する場合には、電源変動やノイズ等による影響でシステムへの障害を防止できると共に、実測オフセット値を記憶するときに製造時の安定した状態で１回のみ行えば良い。一般的に設計標準オフセット値に比べて実測オフセット値は小さいため、本発明では実測オフセット値のみを記憶し、設計標準オフセット値と実測オフセット値を分けて補正しているので、生産工程でオフセット値の書込み失敗があった場合にもシステムへの障害を防止でき、更にオフセット値の書込みの工程が誤って抜けてしまった場合にもシステムへの障害を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施例の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施例の構成を示すブロック図である。
【図４】第２実施例の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第３実施例の構成を示すブロック図である。
【図６】第３実施例の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第４実施例の構成を示すブロック図である。
【図８】第４実施例の動作を示すフローチャートである。
【図９】電動パワーステアリング装置の一例を示すブロック構成図である
【図１０】コントロールユニットの一般的な内部構成を機能的に示す機能ブロック図である。
【図１１】コントロールユニット内のハードウェア構成の一例を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
１         操向ハンドル
５         ピニオンラック機構
２０、４０    モータ
３０        コントロールユニット
４１        トルクセンサ
４２        車速センサ
５０        電流指令演算部
５２        駆動制御手段
５４        オフセット補正部
６０        モータ駆動部
６１        電流検出部
【図１】
0004089197.tif 000002
【図２】
0004089197.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004089197.tif 000007
【図７】
0004089197.tif 000008
【図８】
0004089197.tif 000009
【図９】
0004089197.tif 000010
【図１０】
0004089197.tif 000011
【図１１】
0004089197.tif 000012