(57)【要約】【課題】泥棒に心理的な圧力をかけて盗難防止を図る着想を、電動パワーステアリング装置によって実現する。【解決手段】車両の窃盗行為に伴う物理的な異常を検出した場合に、電動パワーステアリング装置用のＥＣＵ１２の制御装置１５は、必要な操舵補助力を生じさせるためにモータ８のＵ，Ｖ，Ｗ相に順次供給すべき電流値のうち、Ｗ相の電流値を周期的に０として、３相の電流値に周期的な乱れを起こさせる。この周期の逆数が可聴域の周波数であれば、モータ８を発振源とする音を発生させことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、操舵トルクに基づいてモータにより操舵補助力を生じさせる電動パワーステアリング装置であって、
前記車両の窃盗行為に伴う物理的な異常を検出する異常検出手段と、
必要な操舵補助力を生じさせるための電流を前記モータに供給する制御手段とを備え、
前記異常検出手段が異常を検出したときの前記制御手段は、必要な操舵補助力を生じさせるために前記モータの各相に順次供給すべき電流値に、周期的な乱れを起こさせることにより、前記モータを発振源とする可聴域の音を発生させ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】
前記異常検出手段が異常を検出したときの前記制御手段は、必要な操舵補助力を生じさせるために前記モータの各相に順次供給すべき電流値のうち、特定相の電流値を周期的に０とすることにより前記乱れを起こさせる請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記音は、前記モータ及びこれを含む操舵系の少なくとも一部が振動体となって生じる請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記異常検出手段が異常を検出したときの前記制御手段は、操舵トルクに基づいて必要となる操舵補助力より小さい操舵補助力を前記モータに生じさせる請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記異常検出手段が異常を検出したときの前記制御手段は、操舵トルクが発生しない状態においても、仮想の操舵トルクに基づいて、必要な操舵補助力を生じさせるために前記モータの各相に順次供給すべき電流値に、周期的な乱れを起こさせる請求項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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両に搭載され、モータにより操舵補助力を生じさせる電動パワーステアリング装置に関し、特に、盗難防止にも役立つ電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の盗難を防止する装置が種々、提案されている。例えば、電子的なキーの照合システムによって、専用のキー以外ではエンジンを始動することができないようにするイモビライザーが、既に多くの車種で実用化されている。また、エンジン始動ではなく、次の段階で盗難を防止すべく、電動パワーステアリング装置に工夫を施す提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載された電動パワーステアリング装置では、キーの照合によって不正な始動を検出した場合、モータ駆動回路への電源供給を停止する。これにより、操舵補助力を生じさせるアシスト制御が不能となり、マニュアル操舵のみが可能な状態となる。一般に、窃盗のターゲットにされやすい高級車は車両重量が重いため、マニュアル操舵のみで運転することは著しく困難を伴う。従って、これは、高級車には有効な盗難防止策となる。
【０００４】
一方、特許文献２に記載された電動パワーステアリング装置では、キーの照合は行わないが、窃盗を企てる行為には何らかの物理的な異常が生じるため、このような異常を検出することにより窃盗行為を検出することができる。そして、窃盗行為を検出した場合には、電動パワーステアリング装置のモータをロックしてステアリングホイールが回転しないようにするか、又は、モータを駆動してステアリングホイールを左右に大きく動かすことにより、操舵不能として盗難を防止する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３１２５１９号公報（第６頁、第９〜１０欄）
【特許文献２】特開平７−２７７１４２号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような従来の電動パワーステアリング装置における盗難防止機能はいずれも、窃盗行為を強硬手段で阻止しようとする着想に基づいている。すなわち、異なる視点から見れば、泥棒に心理的な圧力をかけることにより盗難を防止する着想は未だ提案されていない、ともいえる。
【０００７】
一般に、車両に限らず、盗難防止には泥棒に対して衆人監視を意識させることが極めて有効である。従って、窃盗行為の検出によって警告灯を点灯させたり、スピーカ等を用いて警告音を車外に発することも考えられる。しかし、車両としての走行に不可欠ではないこのような警告装置は、一旦その所在を知られてしまうと、取り外しや破壊によって機能が無効にされる可能性もある。
【０００８】
かかる課題に鑑み、本願発明は、車泥棒に心理的な圧力をかけて盗難防止を図るという着想を、電動パワーステアリング装置によって実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、車両に搭載され、操舵トルクに基づいてモータにより操舵補助力を生じさせる電動パワーステアリング装置であって、前記車両の窃盗行為に伴う物理的な異常を検出する異常検出手段と、必要な操舵補助力を生じさせるための電流を前記モータに供給する制御手段とを備え、前記異常検出手段が異常を検出したときの前記制御手段は、必要な操舵補助力を生じさせるために前記モータの各相に順次供給すべき電流値に、周期的な乱れを起こさせることにより、前記モータを発振源とする可聴域の音を発生させることを特徴とするものである。
【００１０】
上記のように構成された電動パワーステアリング装置では、異常検出手段によって異常（窃盗行為）が検出されたとき、制御手段は、必要な操舵補助力を生じさせるためにモータの各相に順次供給すべき電流値に、周期的な乱れを起こさせる。この乱れの周期の逆数が可聴域の周波数となるようにすれば、モータを発振源とする音を発生させることができる。
【００１１】
また、上記電動パワーステアリング装置において、異常検出手段が異常を検出したときの制御手段は、必要な操舵補助力を生じさせるためにモータの各相に順次供給すべき電流値のうち、特定相の電流値を周期的に０とすることにより乱れを起こさせるようにしてもよい。
この場合、特定相の電流値が０となることにより他相の電流値が増大し、直前の状態と対比して、急激な電流ベクトルの変動を生じる。この変動が周期的に起きることにより、モータを発振源とする音を、容易かつ確実に、発生させることができる。
【００１２】
また、上記電動パワーステアリング装置において、音は、モータ及びこれを含む操舵系の少なくとも一部が振動体となって生じることが好ましい。
この場合、振動体の固有振動数の自然数倍の周波数で、電流値の乱れを起こさせることにより、共振を生じさせ、大きな警告音とすることができる。
【００１３】
また、上記電動パワーステアリング装置において、異常検出手段が異常を検出したときの制御手段は、操舵トルクに基づいて必要となる操舵補助力より小さい操舵補助力をモータに生じさせるようにしてもよい。
この場合、音の発生に加えて、操舵補助力の低下により操舵が困難となることで、盗難防止効果を高めることができる。
【００１４】
また、上記電動パワーステアリング装置において、異常検出手段が異常を検出したときの制御手段は、操舵トルクが発生しない状態においても、仮想の操舵トルクに基づいて、必要な操舵補助力を生じさせるためにモータの各相に順次供給すべき電流値に、周期的な乱れを起こさせるようにしてもよい。
この場合、操舵が行われなくても、音を発生させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、異常（窃盗行為）が検出された場合に、モータを発振源とする音を発生させることができる。これによって、泥棒に心理的な圧力をかけて盗難を防止する電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の機構の概略及び制御系の構成を示す図である。図において、ステアリングホイール（ハンドル）１には、ステアリングシャフト２、トーションバー３、ピニオンシャフト４、及び、ピニオン５が接続されている。ステアリングシャフト２は、ステアリングコラム２ａ内で軸周りに回動自在に支持されている。
【００１７】
トーションバー３の周囲に設けられたトルクセンサ６は、ステアリングホイール１に付与された操舵トルクを、トーションバー３の捩れ角度により検出する。ピニオンシャフト４には、減速機７を介してモータ８の回転トルクが付与される。ピニオン５はラック９と噛み合っており、ラック９の両端部にはタイロッド１０を介して左右の転舵輪（前輪）１１が接続されている。
【００１８】
上記モータ８は多相（ここでは３相）ブラシレスモータであり、電動パワーステアリング装置用のＥＣＵ（電子制御ユニット）１２内のモータ駆動部１３により駆動される。このＥＣＵ１２は、必要な操舵補助力を生じさせるための電流をモータ８に供給する「制御手段」を構成するものである。また、ＥＣＵ１２は、構造的には１つの筐体を成しており、ステアリングコラム２ａに取り付けられる。
【００１９】
図１における操舵系の一部２３（ステアリングホイール１、ステアリングシャフト２、ステアリングコラム２ａ、トーションバー３、ピニオンシャフト４、トルクセンサ６、減速機７及びモータ８）並びに、上記筐体としてのＥＣＵ１２は、本来の機能とは別に、１つの振動体として振動を共有することができる（詳細後述）。
【００２０】
モータ８に電流を供給する３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）のうちＵ，Ｖ相に流れる電流は、電流検出部（シャント抵抗）１４により検出され、検出信号は、マイクロコンピュータ及びその周辺回路によって構成される制御装置１５に送られる。モータ駆動部１３は、制御装置１５により制御される。モータ駆動部１３及びモータ８に電流を供給する電源部１６は、車載のバッテリの他、必要によりコンデンサ等による補助電源によって構成される。制御装置１５やモータ駆動部１３その他の、制御電源を必要とするデバイスには、電源部１６から制御電源電圧（Ｖｃｃ）が供給される。
【００２１】
また、制御装置１５には、車速センサ１７から車速信号、回転数センサ１８からエンジン回転数の信号、ドアロックセンサ１９からドアロック又はロック解除の信号、振動センサ２０から車両の振動を検出した信号、盗難防止装置２１から窃盗行為による異常を検出した信号、イグニッションキー２２からイグニッション操作のオン信号が、それぞれ入力される。振動センサ２０としては、例えば空気圧センサが用いられる。盗難防止装置２１としては、例えばイモビライザーが用いられる。
【００２２】
電動パワーステアリング装置は、イグニッションキー２２のオン操作により動作が可能となる。ステアリングホイール１に対して運転者により操舵トルクが付与されると、これを、トルクセンサ６が検出して、その検出信号を制御装置１５に送る。制御装置１５は、操舵トルク及び、車速センサ１７から送られてくる車速信号に基づいて、予め記憶しているアシストマップを参照しつつ、必要な操舵補助力を求める。
【００２３】
そして、制御装置１５は、必要な操舵補助力に基づいて、モータ駆動部１３に対し、モータ８の各相に供給すべき電流値を指示する。電流検出部１４は、Ｕ，Ｖ相については、モータ８に流れる実電流を検出して制御装置１５にフィードバックする。制御装置１５は、指示値と実電流とが互いに一致するようフィードバック制御を行う。Ｗ相については、制御装置１５が、Ｕ，Ｖ相の電流に基づいて、必要な電流の指示値を決定する。
【００２４】
モータ８の出力は、減速機７を介してピニオンシャフト４に伝達される。減速機７によって回転角度（回転数）は低減されるが、回転トルクは逆に増大する。減速比は例えば１８．３であり、ステアリングホイール１の回転角１度が、モータ８の出力軸８ａの１８．３度の回転に相当する。
【００２５】
必要な操舵補助力は、基本的に、操舵トルクが大きいほど大きくなり（但し、上限あり。）、逆に、操舵トルクが小さいほど小さくなる。また、車速に応じて異なるアシストマップを参照する制御も行われ、低速域では比較的大きな操舵補助力を生じさせて軽快な操舵を可能とし、逆に、高速域では比較的小さな操舵補助力として、操舵の「重さ」と安定感とをもたせる。さらに、エンジン回転数に基づいて、加減速を考慮した制御を行うことができる。
【００２６】
次に、盗難防止に関する機能について説明する。
車両の窃盗行為に伴う物理的な異常、例えば、キーが偽物であることは、キー照合を行うイモビライザー等の盗難防止装置２１によって、検出することができる。また、このような盗難防止装置２１が搭載されていない場合でも、車両の窃盗行為に伴う種々の物理的な異常を捉えて窃盗行為を検出することができる。
【００２７】
例えば、ドアロックセンサ１９の信号からドアロックが解除されたことを検出したが、その後所定時間が経過してもエンジン始動が行われない、という事象は、泥棒がドアロックを不正解錠したものの、次のエンジン始動に手間取っていると推認することができる。従って、ドアロックが解除されてから所定時間が経過してもエンジン始動が行われないことをもって、これを、窃盗行為に伴う異常として検出することができる。
【００２８】
また、例えば、ドアロックが解除された後、エンジン始動が行われることなく、振動センサ２０が微振動を検出し続けている、という事象であれば、泥棒がドアロックを不正解錠したものの、次のエンジン始動ができずに悪戦苦闘していると推認することができる。従って、ドアロックが解除されてからエンジン始動がされることなく振動が続いていることをもって、これを、窃盗行為に伴う異常として検出することができる。
【００２９】
すなわち、上記の盗難防止装置２１は単独で、また、ドアロックセンサ１９や振動センサ２０は制御装置１５と共に、車両の窃盗行為に伴う物理的な異常を検出する「異常検出手段」を構成する。
【００３０】
図２は、制御装置１５によって実行される、電動パワーステアリング装置の制御に関する処理を示すフローチャートである。この処理は、車両の中央電子制御装置（図示せず。）から所定の周期（メイン制御周期という。）ごとに指令を受けて実行される。このメイン制御周期は、例えば、４ｍｓｅｃである。図において、制御装置１５は、上述の盗難防止装置２１等の異常検出手段による異常検出信号に基づいて、異常（窃盗行為）が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１）。そして、制御装置１５は、異常が検出されない場合には通常のアシスト制御をＮ回実行する（ステップＳ２，Ｓ３）。
【００３１】
図３は、通常のアシスト制御の処理を示すサブルーチンである。制御開始により、制御装置１５は、入力されている各種信号を読み取る（ステップＳ２１）。次に、制御装置１５は、操舵トルクが０か否かの判定を行い（ステップＳ２２）、０であればそのまま処理を終了させる。すなわち、ステアリングホイール１が操作されていない場合は、アシスト制御は実行されない。
【００３２】
一方、操舵トルクが発生している場合には、制御装置１５は、モータ８の各相に流すべき電流を決定し（ステップＳ２３）、そのための指示値をモータ駆動部１３に指示して、各相に電流を流す(ステップＳ２４)。そして、制御装置１５は、Ｕ，Ｖ相に関しては実電流に基づくフィードバック制御を行い（ステップＳ２５）、指示値と実電流とを互いに一致させるよう制御する。また、Ｕ，Ｖ相への指示値に基づいて、Ｗ相の指示値を制御する。
【００３３】
図２に戻り、ステップＳ１において異常が検出された場合には、制御装置１５は、通常のアシスト制御を（Ｎ−１）回実行する（ステップＳ４，Ｓ５）。続いて、制御装置１５は、異常時の制御(ステップＳ６)を１回実行する。
【００３４】
図４は、異常時の制御の処理を示すサブルーチンである。制御開始により、制御装置１５は、入力されている各種信号を読み取る（ステップＳ６１）。次に、制御装置１５は、操舵トルクが０か否かの判定を行い（ステップＳ６２）、０であればそのまま処理を終了させる。すなわち、ステアリングホイール１が操作されていない場合は、異常時であっても、異常時の制御は実行されない。
【００３５】
一方、操舵トルクが発生している場合には、制御装置１５は、まず、Ｗ相電流の指示値を０にする(ステップＳ６４)。そして、制御装置１５は、モータ８のＵ，Ｖ相に流すべき電流を決定し（ステップＳ６５）、そのための指示値をモータ駆動部１３に指示して、Ｕ，Ｖ相に電流を流す(ステップＳ６４)。ここで、各相の指示値は、３相全体（合計）で必要な操舵補助力に対応した値になろうとするように制御される。従って、Ｗ相電流の指示値が強制的に０とされたことにより、Ｕ，Ｖ相電流の指示値は、直前のアシスト制御(ステップＳ４)における指示値より絶対値が増大（急増）する。そして、制御装置１５は、Ｕ，Ｖ相に関しては実電流に基づくフィードバック制御を行い（ステップＳ６６）、指示値と実電流とを互いに一致させる制御を行う。
【００３６】
以上の処理により、この時点で、直前のアシスト制御における指示値と対比すると、Ｕ，Ｖ相は指示値が急増し、Ｗ相は直前の指示値から突如０となる。このような急激な変化により、モータ８は、急激な電流ベクトルの変動を生じる。この変動が、メイン制御周期（４ｍｓｅｃ）ごとに周期的に起きることにより、モータ８は振動の発振源となる。
【００３７】
モータ８の振動は、図１における操舵系の一部２３及びＥＣＵ１２を振動体とした振動を引き起こす。図５は、この振動体の振動強度の周波数特性を示すグラフである。このグラフにより明らかに、振動体の固有振動数は２５０Ｈｚ付近にあり、その自然数倍で大きな振動が起きることがわかる。この２５０Ｈｚは、モータ８に発生する振動の周波数（１／４ｍｓｅｃ）と一致する。従って、モータ８の振動は振動体の固有振動数とほぼ一致し、モータ８を発振源とする２５０Ｈｚの共振振動が生じる。２５０Ｈｚは、可聴域（２０Ｈｚ〜２００００Ｈｚ）の周波数であり、音として認識することができる。
【００３８】
実験の結果、この音は、異常な騒音として周囲の人間の注意を喚起するに十分なものであることがわかった。また、ステアリングホイール１の回転角に対してモータ８は１８．３倍の回転角となるため、僅かな操舵でも、音を発生させることができる。従って、この音を警告音とすることにより、泥棒に窃盗行為を断念させることができ、結果的に、車両の盗難を防止することができる。
【００３９】
また、電動パワーステアリング装置は、車両の走行に不可欠な装置であるので、取り外しや破壊によって当該警告機能を解除できるものではない。さらに、当該警告機能を実現するために、従前の電動パワーステアリング装置の機械的な構造部分を改造したり、部品を追加することは不要であり、必要なものは、異常検出手段の他、制御装置１５による制御のみである。従って、電動パワーステアリング装置を搭載する全ての車種において、容易に、盗難防止機能を装備若しくは強化することができる。
【００４０】
以上のように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置では、モータを発振源とする可聴域の音を発生させことによって、泥棒に心理的な圧力をかけて盗難を防止することができる。
【００４１】
なお、上記実施形態では異常時にＷ相電流の指示値を０にする制御を行ったが、必ずしも０でなくてもよく、０に近い値を設定してもよい。また、逆に、特別に大きな値を設定することによっても３相の電流値を直前の状態から急激に変化させることができるので、同様な効果があると考えられる。要するに、必要な操舵補助力を生じさせるためにモータ８の各相に順次供給すべき電流値に、周期的な乱れを起こさせることにより、モータ８を発振源とする可聴域の音を発生させることができればよい。
【００４２】
但し、制御的には、フィードバック制御の対象でないＷ相電流の指示値を０として、フィードバック制御の対象であるＵ，Ｖ相電流の電流を制御することが、容易かつ確実に音を発生させるために好ましい。
また、Ｗ相電流の指示値を０とするのは、Ｗ相に電流検出部１４が設けられていないことに基づいているので、Ｕ又はＶ相に電流検出部が設けられない場合には、その相の電流の指示値を０にすればよい。
【００４３】
なお、共振により大きな音を発生させるためには、メイン制御周期と振動体の固有振動数（又はその自然数倍）とは互いに逆数の関係にあることが必要であるので、振動体の固有振動数が上記の例とは異なる場合には、メイン制御周期を適宜調節する必要がある。
【００４４】
なお、上記実施形態では、異常が検出されたときにも通常のアシスト制御を行う（図２のステップＳ４）ようにしたが、このときの操舵補助力を通常より弱くしてもよい。すなわち、操舵トルクに基づいて必要となる操舵補助力よりも、故意に小さい操舵補助力を生じさせるようにすれば、モータ８によるアシストが不十分となる。従って、その場合には、音の発生に加えて、操舵補助力の低下により操舵が困難となることで、盗難防止効果を高めることができる。
【００４５】
なお、上記実施形態では、異常時の制御を行う場合にも、操舵トルクの発生すなわちステアリング操作が行われたことを前提としたが（図４のステップＳ６２）、これとは異なる制御を行ってもよい。例えば、異常を検出したときには、操舵トルクが発生しない状態においても、仮想の操舵トルクに基づいて、必要な操舵補助力を生じさせるためにモータ８の各相に順次供給すべき電流値に、周期的な乱れを起こさせるようにすれば、操舵が行われなくても、モータ８を発振源とした警告の音を発生させることができる。この場合、勝手にステアリングホイール１が動くことになるが、モータ８の１８．３度の回転に対してステアリングホイール１は角度として１度しか回転しないので、例えば、モータ８の正転・逆転を行いながら音を発生させれば、ステアリングホイール１を大きく回転させなくても警告の音を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の機構の概略及び制御系の構成を示す図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の制御に関する処理を示すフローチャートである。
【図３】通常のアシスト制御の処理を示すサブルーチンである。
【図４】異常時の制御の処理を示すサブルーチンである。
【図５】振動体の振動強度の周波数特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
８  モータ
１２  ＥＣＵ（制御手段）
１５  制御装置
１９  ドアロックセンサ
２０  振動センサ
２１  盗難防止装置
２３  操舵系の一部
【図１】
2009208653.tif 000003
【図２】
2009208653.tif 000004
【図３】
2009208653.tif 000005
【図４】
2009208653.tif 000006
【図５】
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