JP2014172513A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動パワーステアリング装置において、イグニッションオフ時において、絶対舵角の演算を可能としつつ消費電力をより低減することにある。
【解決手段】マイクロコンピュータ３０はイグニッションがオフ状態になるとスリープモードにある。このため、マイクロコンピュータ３０の消費電力を低減することができる。また、マイクロコンピュータ３０は、イグニッションがオフ状態にあるときにステアリング１０が回動操作されたことを、トルクセンサ５の検出結果を通じて判断すると、スリープモードを解除して絶対舵角θａを演算可能な絶対舵角監視モードとなる。よって、イグニッションがオフ状態において、演算される絶対舵角θａが実際の絶対舵角に対してずれることが抑制される。
【選択図】図２

Description

この発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

従来から、電動モータのトルクをステアリング機構に与えて操舵力を補助する電動パワーステアリング装置が知られている。
電動パワーステアリング装置において、モータの回転角度及びＳＡＴ（セルフアライニングトルク）値に基づきステアリングの絶対舵角が推定可能に構成されている（例えば、特許文献１参照）。この構成においては、イグニッションのオフ時には、ステアリングの絶対舵角の推定が行われない。このため、イグニッションオフ時に、ステアリングが操作された場合には、推定された絶対舵角が実際の絶対舵角に対してずれることになる。その問題を解決するべく、イグニッションオフ時にも常にステアリングの絶対舵角を監視する構成とした場合には、その処理に要する消費電力が問題となる。

そこで、電動パワーステアリング装置において、イグニッションのオフ時において、ステアリングの絶対舵角を推定するマイクロコンピュータを間欠動作させる構成がある（例えば、特許文献２参照）。

また、電動パワーステアリング装置において、イグニッションのオフ時においてステアリングが操作される可能性のある場合にのみ、ステアリングの絶対舵角を推定するマイクロコンピュータをオン状態とする構成がある（例えば、特許文献３参照）。このステアリングが操作される可能性のある場合とは、例えばイグニッションがオフ状態であるがキーが抜かれていない等である。

特開２００８−１９４７７１号公報 特開２００２−２１３９４４号公報 特開平６−２３４３６６号公報

上記特許文献２に記載の電動パワーステアリング装置においては、イグニッションオフ時であってもマイクロコンピュータを間欠動作させる必要がある。
また、上記特許文献３に記載の電動パワーステアリング装置においては、イグニッションオフ時においてステアリングが操作される可能性のある場合には、実際にステアリングが操作されなくてもマイクロコンピュータがオン状態とされる。

このように、依然として、イグニッションオフ時におけるマイクロコンピュータの消費電力が問題となっていた。
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、イグニッションオフ時において、絶対舵角の演算を可能としつつ消費電力をより低減した電動パワーステアリング装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
上記課題を解決するために、ステアリングの絶対舵角を演算する絶対舵角演算手段を備えた電動パワーステアリング装置において、ステアリングシャフトに生じるトルクに応じた検出信号を出力するトルクセンサと、前記絶対舵角演算手段をスリープモードへ切り替え、及び前記スリープモードを解除可能であるモード切替手段と、を備え、モード切替手段は、車両のイグニッションがオフ状態になったとき前記絶対舵角演算手段をスリープモードに切り替え、前記絶対舵角演算手段が前記スリープモードにある期間において、前記トルクセンサの検出信号を受けると前記スリープモードを解除する。

この構成によれば、絶対舵角演算手段はイグニッションがオフ状態にあるときスリープモードにある。このため、絶対舵角演算手段の消費電力を低減することができる。
また、イグニッションがオフ状態にあるときにステアリングが回動操作されると、トルクセンサからの検出信号を通じてスリープモードを解除して絶対舵角演算手段を通じて絶対舵角を演算可能な状態となる。よって、演算された絶対舵角が実際の絶対舵角に対してずれることが抑制される。

以上のように、イグニッションオフ時において、絶対舵角の演算を可能としつつ消費電力をより低減することができる。
上記電動パワーステアリング装置について、前記絶対舵角演算手段を構成する絶対舵角演算部を有するマイクロコンピュータを備え、前記モード切替手段は、前記スリープモードを解除したとき前記マイクロコンピュータにおける前記絶対舵角演算部を動作させることが好ましい。

この構成によれば、スリープモードが解除されたとき、マイクロコンピュータにおける絶対舵角演算部が動作されることで、イグニッションオフ時におけるステアリングの回動操作に伴う絶対舵角のずれが抑制される。

このようにマイクロコンピュータにおいて必要最低限の構成を動作させることで、マイクロコンピュータの消費電力を低減することができる。

本発明によれば、電動パワーステアリング装置において、イグニッションオフ時において、絶対舵角の演算を可能としつつ消費電力をより低減することができる。

本発明の一実施形態における電動パワーステアリング装置の構成を示すブロック図。 本発明の一実施形態におけるマイクロコンピュータ等の構成を示すブロック図。 本発明の一実施形態におけるマイクロコンピュータのモード切り替え態様を示すタイミングチャート。

以下、電動パワーステアリング装置の一実施形態について図１〜図３を参照して説明する。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置は、運転者のステアリング１０の操作に基づき転舵輪３を転舵させる操舵機構１と、運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構２とを備えている。

操舵機構１は、ステアリング１０の回転軸となるステアリングシャフト１１を備えている。ステアリングシャフト１１の下端部にはラックシャフト１３が連結されている。運転者のステアリング１０の操作に伴いステアリングシャフト１１が回転すると、その回転運動がラックシャフト１３の軸方向の往復直線運動に変換される。このラックシャフト１３の往復直線運動がその両端に連結されたタイロッド１４を介して転舵輪３に伝達される。これにより、転舵輪３の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。

アシスト機構２は、ステアリングシャフト１１にアシストトルクを付与するモータ２０を備えている。モータ２０は、三相交流モータからなるとともに、モータ制御装置４によって駆動制御される。モータ２０におけるモータシャフト２０ａの回転がギア機構１９を介してステアリングシャフト１１に伝達される。これにより、ステアリングシャフト１１にモータトルクが付与され、ステアリング１０の操作が補助される。

また、ステアリングシャフト１１には、運転者のステアリング操作に際してステアリングシャフト１１に付与されるトルクに応じたトルク電圧Ｖｔｈを検出するトルクセンサ５が設けられている。このトルクセンサ５には常に電力が供給されている。また、モータ２０には、モータ回転角θｍを検出する回転角センサ６が設けられている。

さらに、車両には、その車速Ｖを検出する車速センサ、車両の横加速度を検出する横Ｇセンサ等に相当する各種センサ７が設けられている。各種センサ７は車速Ｖ又は横Ｇに応じた電圧Ｖａを検出する。トルクセンサ５、回転角センサ６及び各種センサ７は、自身の検出結果をモータ制御装置４に出力する。

図２に示すように、モータ制御装置４は、マイクロコンピュータ３０と、絶対舵角推定システム９と、モータ駆動システム８とを備える。
絶対舵角推定システム９は、ステアリング１０の中立舵角を推定する中立舵角推定部９ａを備える。この中立舵角とは、車両が直進するときのステアリング１０の舵角をいう。中立舵角推定部９ａは、例えば、ＳＡＴ（セルフアライニングトルク）又は操舵トルクＴｈに基づき中立舵角を推定する。

絶対舵角推定システム９は、推定された中立舵角と、回転角センサ６からのモータ回転角θｍとに基づき絶対舵角に応じた電圧Ｖθａを検出し、その電圧Ｖθａをマイクロコンピュータ３０に出力する。

マイクロコンピュータ３０は、車載バッテリ５０から電力が供給されるとともに、モータ２０に供給すべき電流値に応じた電流指令値Ｉを演算し、その演算した電流指令値Ｉをモータ駆動システム８に出力する。モータ駆動システム８は電流指令値Ｉに応じたモータ駆動信号を生成し、その生成したモータ駆動信号Ｓｃをモータ２０に出力する。モータ２０はモータ駆動信号Ｓｃに基づき駆動する。

具体的には、マイクロコンピュータ３０は、絶対舵角演算部３１と、操舵トルク演算部３２と、各種センサ信号演算部３３と、モード切替部３４と、制御演算部３５とを備える。

絶対舵角演算部３１は、絶対舵角推定システム９を通じて検出された絶対舵角に応じた電圧Ｖθａを、制御演算部３５において演算可能とするべく絶対舵角θａに変換するとともに、その絶対舵角θａを周期的に自身のメモリに記憶する。

操舵トルク演算部３２は、トルクセンサ５を通じて検出されたトルク電圧Ｖｔｈを、制御演算部３５において演算可能とするべく操舵トルクＴｈに変換する。
各種センサ信号演算部３３は、各種センサ７を通じて検出された電圧Ｖａを、制御演算部３５において演算可能とするべく数値Ａ（車速、横Ｇ等）に変換する。

制御演算部３５は、上記３つの演算部３１〜３３を通じて認識した絶対舵角θａ、操舵トルクＴｈ及び数値Ａに基づき電流指令値Ｉを演算する。例えば、電流指令値Ｉは操舵トルクＴｈが大きいほど大きな値に演算され、車速が小さいほど大きな値に演算される。

モード切替部３４は、車両のイグニッション状態を示すＩＧ信号を受けて車両のイグニッション状態を認識する。例えば、モード切替部３４は、イグニッションがオンのときマイクロコンピュータ３０を通常動作モードとする。この通常動作モードにおいては、マイクロコンピュータ３０の全ての構成がオン状態とされる。

また、モード切替部３４はイグニッションがオフのときマイクロコンピュータ３０をスリープモードとする。このスリープモードにおいては、マイクロコンピュータ３０における絶対舵角演算部３１、各種センサ信号演算部３３及び制御演算部３５がオフ状態とされて、モード切替部３４及び操舵トルク演算部３２のみオン状態とされる。

モード切替部３４は、スリープモードにおいて、操舵トルク演算部３２を通じて操舵トルクＴｈを監視する。そして、モード切替部３４は、スリープモードにおいて、ステアリング１０の操作に伴う操舵トルクＴｈが発生した旨判断すると、絶対舵角演算部３１をオン状態とすることでマイクロコンピュータ３０を絶対舵角監視モードに切り替える。このときスリープモードが解除される。

絶対舵角監視モードにおいて、絶対舵角演算部３１はステアリング１０の回動操作に基づく絶対舵角θａの変化を監視するとともに現在の絶対舵角θａを自身のメモリに記憶する。この絶対舵角監視モードにおいては、マイクロコンピュータ３０のうち絶対舵角演算部３１、操舵トルク演算部３２及びモード切替部３４のみオン状態とされる。モード切替部３４は、絶対舵角監視モードにおいて、操舵トルク演算部３２を通じてステアリング１０の操作に伴う操舵トルクＴｈがなくなった旨判断すると、マイクロコンピュータ３０をスリープモードに切り替える。

モード切替部３４は、スリープモードが一定時間Ｔ１以上に亘って継続するとマイクロコンピュータ３０を電源オフモードとする。この電源オフモードにおいては、モード切替部３４を除くマイクロコンピュータ３０の全ての構成（絶対舵角演算部３１、操舵トルク演算部３２、各種センサ信号演算部３３及び制御演算部３５）がオフ状態とされる。一定時間Ｔ１は、イグニッションのオフ時からユーザが降車したと予想される時刻までの長さに基づき設定されている。

ここで、マイクロコンピュータ３０の消費電力は、「通常動作モード＞スリープモード＞電源オフモード」の関係となる。上記のように状況に応じて、マイクロコンピュータ３０を各モード間で切り替えることで、絶対舵角θａのずれを防止しつつ、消費電力を低減することができる。

つぎに、図３のタイムチャートに沿って、イグニッション状態及びステアリング操作状態の変化に伴う、マイクロコンピュータ３０のモード切り替わりに係る制御について説明する。

マイクロコンピュータ３０はイグニッションがオン状態のときには通常動作モードである（時刻ｔ１〜ｔ２）。そして、マイクロコンピュータ３０はイグニッションがオフ状態に切り替わったとき、通常動作モードからスリープモードに移行する（時刻ｔ２）。

マイクロコンピュータ３０はスリープモードにおいてトルクセンサ５の検出結果に基づきステアリング１０の回動操作がされる旨判断したとき、スリープモードから絶対舵角監視モードに切り替わる（時刻ｔ３）。そして、マイクロコンピュータ３０は、絶対舵角監視モードにおいて、トルクセンサ５の検出結果に基づきステアリング１０の回動操作がなくなった旨判断したとき、絶対舵角監視モードからスリープモードに切り替わる（時刻ｔ４）。

マイクロコンピュータ３０はスリープモードが一定時間Ｔ１以上に亘って継続すると電源オフモードに切り替わる（時刻ｔ５）。マイクロコンピュータ３０は電源オフモードにおいてイグニッションがオン状態に切り替わったとき、電源オフモードから通常動作モードに切り替わる（時刻ｔ６）。

また、マイクロコンピュータ３０はスリープモード又は絶対角監視モードにおいてイグニッションがオン状態に切り替わったときも通常動作モードに切り替わる。
なお、絶対舵角演算部３１及び絶対舵角推定システム９は絶対舵角演算手段の一例である。また、モード切替部３４及び操舵トルク演算部３２はモード切替手段の一例である。

以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）マイクロコンピュータ３０はイグニッションがオフ状態になるとスリープモードとなる。このため、マイクロコンピュータ３０の消費電力を低減することができる。

また、マイクロコンピュータ３０は、イグニッションがオフ状態にあるときにステアリング１０が回動操作されたことを、トルクセンサ５の検出結果を通じて判断すると、スリープモードを解除して、絶対舵角θａを演算可能な絶対舵角監視モードとなる。よって、イグニッションがオフ状態において、演算される絶対舵角θａが実際の絶対舵角に対してずれることが抑制される。

以上のように、イグニッションオフ時において、絶対舵角θａの演算を可能としつつ、マイクロコンピュータ３０の消費電力をより低減することができる。
（２）スリープモードにおいては操舵トルク演算部３２が動作されることで、イグニッションオフ時におけるステアリング１０の回動操作の有無を判断することができる。スリープモードが解除されて絶対舵角監視モードとなったとき、絶対舵角演算部３１が動作されることで、イグニッションオフ時におけるステアリング１０の回動操作に伴う絶対舵角のずれが抑制される。

上記スリープモード及び絶対舵角監視モードにあっては、少なくとも制御演算部３５及び各種センサ信号演算部３３はオフ状態とされている。このようにマイクロコンピュータ３０において必要最低限の構成を動作させることで、マイクロコンピュータ３０の消費電力を低減することができる。

（３）マイクロコンピュータ３０は、トルクセンサ５の検出結果を通じてステアリング１０の回動操作を判断する。この場合、モータの回転角センサ６の検出結果を通じてステアリング１０の回動操作を判断する構成に比べて、早期にステアリング１０の回動操作を判断可能となる。従って、マイクロコンピュータ３０は、より迅速にスリープモードから絶対舵角監視モードに切り替わることができる。よって、ステアリング１０の回動開始に対して絶対舵角監視モードへの切り替わりが遅延することが抑制される。これにより、絶対舵角θａの演算精度を向上させることができる。

（４）モード切替部３４は、スリープモードが一定時間Ｔ１以上に亘って継続するとマイクロコンピュータ３０を電源オフモードとする。よって、イグニッションのオフ時におけるマイクロコンピュータ３０の消費電力を低減することができる。

（５）上記（１）〜（４）の効果を、現状の電動パワーステアリング装置に新たな構成を追加することなく、マイクロコンピュータ３０の処理内容を変更するのみで実現することができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態においては、モード切替部３４は、スリープモードが一定時間Ｔ１以上に亘って継続するとマイクロコンピュータ３０を電源オフモードとしていたがスリープモードを維持してもよい。

また、モード切替部３４は、電源オフモードにおいて、車両ドアが解錠された、車両ドアが開いた等を通じてユーザが車両に戻ってきたと判断すると、電源オフモードからスリープモードに移行してもよい。これにより、絶対舵角のずれがいっそう抑制される。

・上記実施形態においては、スリープモードにおいて、操舵トルク演算部３２は、通常動作モードと同様に動作していた。しかし、スリープモードにおける操舵トルク演算部３２の動作を、消費電力の低減の観点から省エネ動作モードとしてもよい。例えば、省エネ動作モードにおいては、操舵トルク演算部３２は、トルクセンサ５の検出結果のサンプリング周期を長くしたり、操舵トルクＴｈの演算の精度を低下させたりする。これにより、スリープモードにおけるマイクロコンピュータ３０の消費電力をより低減させることができる。

・上記実施形態においては、絶対舵角監視モードにおいて、マイクロコンピュータ３０のうち絶対舵角演算部３１及び操舵トルク演算部３２がオン状態とされていたが、絶対舵角演算部３１のみオン状態とされてもよい。この場合、モード切替部３４は、絶対舵角演算部３１を通じて操舵角の変化がなくなった旨判断すると、マイクロコンピュータ３０をスリープモードに切り替える。本構成では、絶対舵角監視モードにおける消費電力をより低減することができる。

・上記実施形態においては、マイクロコンピュータ３０とは別に切替部を設けてもよい。この場合、切替部は、操舵トルク演算部３２及びモード切替部３４と同様に機能する。すなわち、切替部は、トルクセンサ５の検出結果に基づき、マイクロコンピュータ３０をスリープモードから絶対舵角監視モードに切り替える。

・上記実施形態においては、マイクロコンピュータ３０はスリープモードにおいてステアリング１０の回動操作がされたとき絶対舵角監視モードに切り替わる。しかし、マイクロコンピュータ３０はスリープモードにおいてステアリング１０の回動操作がされたとき通常動作モードに切り替わってもよい。

・上記実施形態においては、トルクセンサ５には常に電力が供給されていた。しかし、電源オフモードにおいては電力供給が遮断されてもよい。これにより、マイクロコンピュータ３０の消費電力をより低減することができる。

次に、前記実施形態から把握できる技術的思想をその効果と共に記載する。
前記マイクロコンピュータは前記トルクセンサの検出結果に基づき操舵トルクを演算する操舵トルク演算部を有し、前記モード切替手段は、前記スリープモードにおいては前記マイクロコンピュータにおける前記操舵トルク演算部を動作させることを特徴とする。

この構成によれば、スリープモードにおいては、マイクロコンピュータにおける操舵トルク演算部が動作されることで、イグニッションオフ時におけるステアリングの回動操作の有無を判断することができる。このようにマイクロコンピュータにおいて必要最低限の構成を動作させることで、マイクロコンピュータの消費電力を低減することができる。

１…操舵機構、２…アシスト機構、３…転舵輪、４…モータ制御装置、５…トルクセンサ、６…回転角センサ、７…各種センサ、８…モータ駆動システム、９…絶対舵角推定システム、１０…ステアリング、１１…ステアリングシャフト、２０…モータ、２０ａ…モータシャフト、３０…マイクロコンピュータ、３１…絶対舵角演算部、３２…操舵トルク演算部、３３…センサ信号演算部、３４…モード切替部、３５…制御演算部、５０…車載バッテリ。

Claims (2)

1. ステアリングの絶対舵角を演算する絶対舵角演算手段を備えた電動パワーステアリング装置において、
   ステアリングシャフトに生じるトルクに応じた検出信号を出力するトルクセンサと、
   前記絶対舵角演算手段をスリープモードへ切り替え、及び前記スリープモードを解除可能であるモード切替手段と、を備え、
   モード切替手段は、車両のイグニッションがオフ状態になったとき前記絶対舵角演算手段をスリープモードに切り替え、前記絶対舵角演算手段が前記スリープモードにある期間において、前記トルクセンサの検出信号を受けると前記スリープモードを解除する
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記絶対舵角演算手段を構成する絶対舵角演算部を有するマイクロコンピュータを備え、
   前記モード切替手段は、前記スリープモードを解除したとき前記マイクロコンピュータにおける前記絶対舵角演算部を動作させる
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。