JP2017024438A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】イグニッションスイッチがオフ状態からオン状態になった時に電動機の制御に用いられるステアリング推定角と実際のステアリング推定角との間の乖離を抑制できる電動パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトと、キーロックカラーと、補助操舵トルクを発生させる電動機と、電動機の位置センサと、キーロックカラーに嵌まるロックピンを備えるロック装置と、車輪速に基づいてステアリング推定角を得るコントロールユニットと、を備える。コントロールユニットは、イグニッションスイッチのオフ後にロックピンをキーロックカラーに向けて移動させ、ロックピンがキーロックカラーに嵌合するまで電動機を駆動させ、あるステアリング推定角に対応する電動機回転角とロックピンがキーロックカラーに嵌合した後の電動機回転角とを記憶する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

電動機によって補助操舵トルクを発生させることで操舵力を軽減させ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の制御においては、中立位置（車両が直進するステアリングホイールの位置）に対するステアリングホイールの回転角度（以下、ステアリング推定角という）の情報が必要となる。従来から、車輪の回転速度に基づいてステアリング推定角を演算する技術が知られている。車輪の回転速度に基づいてステアリング推定角を得る技術としては、例えば特許文献１が挙げられる。また、定常状態でない場合にもステアリング推定角を得る技術として、特許文献２が挙げられる。

車輪の回転速度に基づいてステアリング推定角を得る場合、イグニッションスイッチがオフ状態からオン状態になった直後においては、中立位置が不明であるので、ステアリング推定角が得られない。このため、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点のステアリング推定角を記憶する記憶装置を備え、イグニッションスイッチがオン状態となった時に記憶装置に記憶されたステアリング推定角に基づいて制御される電動パワーステアリング装置が知られている。

特開２００３−１４４５０号公報 特開２００５−９８８２７号公報

しかしながら、イグニッションスイッチがオフ状態になった後でもステアリングホイールが操作される可能性がある。このような場合、イグニッションスイッチがオフ状態からオン状態になった時、記憶装置から読み出されるステアリング推定角と、実際のステアリング推定角との間に乖離が生じる。このため、電動機が正確に制御されなくなる可能性がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、イグニッションスイッチがオフ状態からオン状態になった時に電動機の制御に用いられるステアリング推定角と実際のステアリング推定角との間の乖離を抑制できる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトに取り付けられたキーロックカラーと、前記ステアリングシャフトに与える補助操舵トルクを発生させる電動機と、前記電動機の回転角度を検出する位置センサと、前記キーロックカラーの凹部に嵌合できるロックピンを備えるロック装置と、少なくとも２つの車輪の回転速度に基づいてステアリング推定角を得ることができるコントロールユニットと、を備え、前記コントロールユニットは、イグニッションスイッチがオフ状態になった後に、前記ロックピンを前記キーロックカラーに向けて移動させるロック装置駆動回路と、前記ロックピンが移動した後、前記電動機を駆動させ、前記ロックピンが前記凹部に嵌合する位置まで前記ステアリングシャフトを回転させる電動機駆動回路と、ある前記ステアリング推定角に対応する前記電動機の回転角度を少なくとも１つ記憶し、且つ前記ロックピンが前記凹部に嵌合した後における前記電動機の回転角度を記憶する電動機回転角記憶部と、を備えることを特徴とする。

これにより、コントロールユニットは、イグニッションスイッチがオフ状態からオン状態になった時に、電動機回転角記憶部からあるステアリング推定角に対応する電動機の回転角度と、ロックピンが凹部に嵌合した後の電動機の回転角度と、を取得できる。これにより、コントロールユニットは、車両の走行前であっても、ステアリング推定角を演算することができる。また、イグニッションスイッチがオフ状態になってからオン状態になるまでの間、ロック装置によってステアリングシャフトの回転が規制される。このため、イグニッションスイッチがオフ状態になった時に記憶される電動機の回転角度と、イグニッションスイッチがオン状態になった時の実際の電動機の回転角度との間の乖離が生じにくくなっている。よって、電動パワーステアリング装置は、イグニッションスイッチがオフ状態からオン状態になった時に電動機の制御に用いられるステアリング推定角と実際のステアリング推定角との間の乖離を抑制できる。

本発明の望ましい態様として、前記電動機回転角記憶部は、前記ステアリングホイールが中立位置にあるときの前記電動機の回転角度を記憶することが好ましい。これにより、イグニッションスイッチがオン状態になったときの、ステアリング推定角の演算が容易になる。

本発明の望ましい態様として、前記キーロックカラーは、複数の前記凹部を備えることが好ましい。これにより、ロックピンが凹部に嵌合するまでに要する時間が短縮される。

本発明によれば、イグニッションスイッチがオフ状態からオン状態になった時に電動機の制御に用いられるステアリング推定角と実際のステアリング推定角との間の乖離を抑制でき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。

図１は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す模式図である。 図２は、本実施形態に係るコントロールユニットを示すブロック図である。 図３は、本実施形態に係るコントロールユニットの構成を示す模式図である。 図４は、本実施形態に係るステアリングコラムを回転中心軸を含む平面で切った断面図である。 図５は、図４におけるＡ−Ａ断面図である。 図６は、ロックピンがキーロックカラーの凸部に接した状態を示す断面図である。 図７は、ロックピンがキーロックカラーの凹部に嵌まった状態を示す断面図である。 図８は、走行中に推定角演算部が行う処理を示すフローチャートである。 図９は、イグニッションスイッチがオフ状態になった時にコントロールユニットが行う処理を示すフローチャートである。 図１０は、イグニッションスイッチがオフ状態になった時におけるステアリング推定角と電動機回転角との関係を示す模式図である。 図１１は、ロック装置が駆動した後のステアリング推定角と電動機回転角との関係を示す模式図である。 図１２は、イグニッションスイッチがオン状態になった時にコントロールユニットが行う処理を示すフローチャートである。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態）
図１は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す図である。図２は、本実施形態に係るコントロールユニットを示すブロック図である。図３は、本実施形態に係るコントロールユニットの構成を示す模式図である。図４は、本実施形態に係るステアリングコラムを回転中心軸を含む平面で切った断面図である。図５は、図４におけるＡ−Ａ断面図である。

電動パワーステアリング装置１００は、車両に搭載されて、前記車両の操舵者（運転者）によるステアリングホイール１の操作を補助する装置である。電動パワーステアリング装置１００は、操舵者から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール１と、ステアリングシャフト２と、ユニバーサルジョイント４ａ、ユニバーサルジョイント４ｂと、を備え、ラックアンドピニオン機構５を介してタイロッド６に連結されている。タイロッド６は、右前輪７１および左前輪７２の向きを変化させる。車両には、車両の走行速度を検出する車速センサ１２と、右前輪７１の回転速度を検出する右車輪速センサ７３と、左前輪７２の回転速度を検出する左車輪速センサ７４と、が設けられている。以下の説明において、車輪の回転速度は、単に車輪速と記載される。

ステアリングシャフト２の一端は、ステアリングホイール１に連結され、ステアリングシャフト２の他端はユニバーサルジョイント４ａに連結されている。本実施形態では、ステアリングシャフト２は、機械構造用炭素鋼（ＳＣ材（Carbon Steel for Machine Structural Use））等の一般的な鋼材等から形成される。

図４に示すように、電動パワーステアリング装置１００は、ステアリングコラム２１と、キーロックカラー９と、ロック装置８と、を備える。ステアリングコラム２１は、筒状部材であって、ステアリングシャフト２を回転中心軸Ｚｒを中心に回転可能に支持する。例えば、ステアリングシャフト２は、軸受２２を介してステアリングコラム２１に支持されている。例えば、ステアリングコラム２１は、機械構造用炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭ材（Carbon Steel Tubes for Machine Structural Purposes））等の一般的な鋼材等から形成される。

キーロックカラー９およびロック装置８は、ステアリングホイール１の回転を規制することで、車両の盗難を防止するための装置である。キーロックカラー９は、ステアリングシャフト２の外周面に取り付けられており、且つステアリングコラム２１の内部に位置している。図５に示すように、キーロックカラー９は、外周面に凸部９１および凹部９２を備える。凸部９１および凹部９２は、交互に配置されている。本実施形態においては、凸部９１および凹部９２は、それぞれ１２個ずつ設けられている。このため、キーロックカラー９の周方向において、隣接する２つの凹部９２は３０°ずれた位置にある。

ロック装置８は、ステアリングコラム２１の外周面に取り付けられる。ロック装置８は、筐体８０と、アクチュエータ８１と、ロックユニット８２と、挟持部材８９と、を備える。筐体８０は、アクチュエータ８１およびロックユニット８２を内蔵している。筐体８０および挟持部材８９がステアリングコラム２１を挟んだ（クランプした）状態で締結部材８８で締結されることにより、ロック装置８がステアリングコラム２１に固定されている。アクチュエータ８１は、後述するコントロールユニット３０からの指令に応じて駆動し、ロックユニット８２を、キーロックカラー９に近付く方向およびキーロックカラー９から遠ざかる方向に移動させることができる。ロックユニット８２は、ロックピン８５と、コイルバネ等である弾性部材８３と、を備える。ロックピン８５は、弾性部材８３を介してアクチュエータ８１に連結されている。ロックピン８５は、筐体８０およびステアリングコラム２１に設けられた貫通孔を貫通しており、キーロックカラー９に接触することができる。ロックピン８５の先端は、凹部９２に嵌まることができる。

図６は、ロックピンがキーロックカラーの凸部に接した状態を示す断面図である。図７は、ロックピンがキーロックカラーの凹部に嵌まった状態を示す断面図である。図６に示すように、ロックピン８５の先端がキーロックカラー９の凸部９１に対向した状態でロックピン８５がキーロックカラー９に向かって移動すると、ロックピン８５の先端がキーロックカラー９の凸部９１に突き当たる。このとき、弾性部材８３が縮むので弾性部材８３には弾性力が生じる。これにより、ロックピン８５には、キーロックカラー９の中心に向かう力が作用する。このような状態で、ステアリングシャフト２と共にキーロックカラー９が回転すると、図７に示すようにロックピン８５が凹部９２に嵌まる。本実施形態においては凹部９２が１２個設けられているので、キーロックカラー９が３０°回転するまでにロックピン８５が凹部９２に嵌まる。これにより、ステアリングシャフト２の回転が規制されるので、ステアリングホイール１の操作ができなくなる。

図１に示すように、電動パワーステアリング装置１００は、コントロールユニット（ＥＣＵ（Electronic Control Unit））３０と、トルクセンサ１０と、電動機（モータ）２０と、減速ギヤ３と、を備える。コントロールユニット３０は、車速センサ１２、右車輪速センサ７３、左車輪速センサ７４、電動機２０およびトルクセンサ１０と電気的に接続される。また、コントロールユニット３０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信により、車速センサ１２から車速信号Ｖを受信し、右車輪速センサ７３から右車輪速信号Ｖｆ１を受信し、左車輪速センサ７４から左車輪速信号Ｖｆ２を受信し、トルクセンサ１０からステアリングホイール１に加えられた操舵トルクＴを受信することができる。

電動機２０は、いわゆる、ブラシレスモータを例示して説明するが、ブラシ（摺動子）およびコンミテータ（整流子）を備えるブラシモータであってもよい。減速ギヤ３は、ステアリングシャフト２に連結される。電動機２０は、減速ギヤ３に連結され、且つ補助操舵トルクを発生させる電動機である。電動機２０は、減速ギヤ３を介してステアリングシャフト２に補助操舵トルクを与える。すなわち、本実施形態の電動パワーステアリング装置１００は、コラムアシスト方式である。

電動機２０で生じたトルクは、減速ギヤ３の内部のウォームを介してウォームホイールに伝達され、ウォームホイールを回転させる。減速ギヤ３は、ウォームおよびウォームホイールによって、電動機２０で生じたトルクを増加させる。そして、減速ギヤ３は、ステアリングシャフト２に補助操舵トルクを与える。このような構造によって、電動機２０が発生するトルクにより、ステアリングホイール１の操舵力が補助される。

コントロールユニット３０は、イグニッションスイッチ１１の操作に応じて、バッテリ１４から電力を受け取る。コントロールユニット３０は、車速信号Ｖ、操舵トルクＴおよび後述するステアリング推定角に基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出する。そして、コントロールユニット３０は、算出された補助操舵指令値に基づいて電動機２０へ供給する電流値を調節する。コントロールユニット３０は、電動機２０から誘起電圧の情報または電動機２０に設けられたレゾルバ等の位置センサ２５から出力される情報を動作情報として取得する。コントロールユニット３０は、電動機２０に流れる電流の値（電流検出値Ｉｍ）と電流指令値Ｉｄとに基づいて、電動機２０の電流検出値Ｉｍが電流指令値Ｉｄに追従するように電動機２０を駆動制御する。

図２に示すように、コントロールユニット３０は、電動機駆動回路１５と、電流検出回路１６と、位置検出回路１７と、ロック装置駆動回路１８と、制御用コンピュータ１１０と、を備えている。

電動機駆動回路１５は、インバータ回路等により構成され、制御用コンピュータ１１０から出力された信号に基づいて電動機２０を駆動する。電流検出回路１６は、電動機２０に流れる電流の値（電流検出値Ｉｍ）を検出して制御用コンピュータ１１０に出力する。位置検出回路１７は、位置センサ２５の出力信号を、電動機２０の回転子の回転角（以下、電動機回転角値）の値（電動機回転角値β）として制御用コンピュータ１１０に出力する。ロック装置駆動回路１８は、ロック装置８のアクチュエータ８１を駆動する。ロック装置駆動回路１８は、イグニッションスイッチ１１と電気的に接続されており、イグニッションスイッチ１１から信号を受信することができる。また、ロック装置駆動回路１８は、ロック装置８の駆動状態を信号として制御用コンピュータ１１０に出力できる。なお、ロック装置駆動回路１８の位置は、コントロールユニット３０の内部であってもよいし、コントロールユニット３０の外部であってもよい。

図３に示すように、制御用コンピュータ１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）１０４、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０５、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器１０６、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）コントローラ１０７等を備える。ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＥＥＰＲＯＭ１０４、インターフェース１０５、Ａ／Ｄ変換器１０６およびＰＷＭコントローラ１０７は、バスで接続されている。

ＲＯＭ１０２は、電動パワーステアリング装置１００の制御に用いられる制御プログラムおよびデータを格納する。また、ＲＡＭ１０３は、制御プログラムを動作させるためのワークメモリとして使用される。ＥＥＰＲＯＭ１０４には、制御プログラムが入出力する制御データ等が格納されている。制御データは、コントロールユニット３０に電源が投入された後にＲＡＭ１０３に展開された制御用コンピュータプログラム上で使用され、所定のタイミングでＥＥＰＲＯＭ１０４に上書きされる。ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、及びＥＥＰＲＯＭ１０４等は情報を格納する記憶装置であって、ＣＰＵ１０１が直接アクセスできる記憶装置（一次記憶装置）である。Ａ／Ｄ変換器１０６は、受信した信号をデジタル信号に変換する。インターフェース１０５は、ＣＡＮ通信により信号を受け付ける装置である。ＰＷＭコントローラ１０７は、電動機２０に対する電流指令値に基づいてＵＶＷ各相のＰＷＭ制御信号を出力する。

図２に示すように、制御用コンピュータ１１０は、トルク制御部１１０ａと、推定角制御部１１０ｂと、電流制御部１１８と、を備える。制御用コンピュータ１１０の各機能は、図３に示すＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＥＥＰＲＯＭ１０４、インターフェース１０５、Ａ／Ｄ変換器１０６、ＰＷＭコントローラ１０７を組み合わせて実現される。

トルク制御部１１０ａは、アシスト量演算部１１１、トルク微分器１１２及び位相補償部１１３を備える。アシスト量演算部１１１は、アシストマップを参照することで、現在の操舵トルクＴ及び車速Ｖに対応したアシストトルクＴｍを算出する。なお、アシスト量演算部１１１は、車速Ｖが低速の場合はステアリングホイール１の操作が軽くなり、車速Ｖが高速の場合はステアリングホイール１の操作が重くなるようにアシストトルクＴｍを算出することができる。トルク微分器１１２は、操舵トルクＴの微分値を算出する。トルク微分器１１２は、ステアリングホイール１の中立位置付近における制御の応答性を高めるために設けられる。位相補償部１１３は、操舵トルクＴの急激な変動を補償し、制御の安定性を維持するための位相補償を実行する。トルク制御部１１０ａは、トルク微分器１１２が算出した操舵トルクＴの微分値と、位相補償部１１３が位相補償したアシストトルクＴｍとを加算し、トルク指令値Ｔｄとして電流制御部１１８に出力する。

推定角制御部１１０ｂは、推定角演算部１１５と、電動機回転角記憶部１１７と、を備える。推定角演算部１１５は、車両の走行時に右車輪速信号Ｖｆ１および左車輪速信号Ｖｆ２に基づいてステアリング推定角を演算し、ステアリング推定角指令値αを電流制御部１１８に出力する。ステアリング推定角は、中立位置（車両が直進するステアリングホイール１の位置）に対するステアリングホイール１の回転角度である。電動機回転角記憶部１１７は、位置検出回路１７から出力される電動機回転角値βを記憶する。位置センサ２５は、例えば電動機２０の回転子の基準位置（電動機２０の起動時の位置）からの回転角度を検出する第１センサと、電動機２０の回転子の回転数を検出する第２センサと、を含む。位置検出回路１７は、第１センサおよび第２センサからの信号に基づいて、電動機回転角値βを電動機回転角記憶部１１７に出力する。このため、電動機回転角値βは２π以上の値となり得る。また、電動機回転角記憶部１１７は、ステアリング推定角がある値のときの相対的な電動機回転角（相対電動機回転角）を記憶する。すなわち、電動機回転角記憶部１１７は、ステアリング推定角と電動機回転角との対応関係を少なくとも１つ記憶する。電動機回転角記憶部１１７は、例えば、不揮発性メモリであるＲＯＭ１０２である。

電流制御部１１８は、トルク指令値Ｔｄおよびステアリング推定角指令値αに基づいて電流指令値Ｉｄを算出する。また、電流制御部１１８は、電流検出回路１６から電流検出値Ｉｍを得る。電流制御部１１８は、電流指令値Ｉｄと電流検出値Ｉｍとの差が０に近づくように電流指令値Ｉｄを調節する。

図８は、走行中に推定角演算部が行う処理を示すフローチャートである。図８に示すように、推定角演算部１１５は、車両の走行時に右車輪速信号Ｖｆ１および左車輪速信号Ｖｆ２に基づいて回転速度比を算出する（ステップＳ１１）。回転速度比は、例えば、右車輪速信号Ｖｆ１を左車輪速信号Ｖｆ２で除した値である。

次に、推定角演算部１１５は、回転速度比に基づいてステアリング推定角を演算する（ステップＳ１２）。例えば、推定角演算部１１５は、シミュレーションまたは実験等により予め設定された関数式等に基づいて、回転速度比からステアリング推定角を得る。回転速度比が１になるとき、ステアリングホイール１は中立位置にある。すなわち、回転速度比が１になるとき、ステアリング推定角が０°となる。

次に、推定角演算部１１５は、算出したステアリング推定角を電流制御部１１８に出力する（ステップＳ１３）。推定角演算部１１５は、ステップＳ１１からステップＳ１３までの処理を繰り返し行うことで、電流制御部１１８に出力するステアリング推定角指令値αを随時変化させる。

図９は、イグニッションスイッチがオフ状態になった時にコントロールユニットが行う処理を示すフローチャートである。図１０は、イグニッションスイッチがオフ状態になった時におけるステアリング推定角と電動機回転角との関係を示す模式図である。図１１は、ロック装置が駆動した後のステアリング推定角と電動機回転角との関係を示す模式図である。図９に示すように、車両の停止後に操舵者がイグニッションスイッチ１１をオフ状態にしたとき、コントロールユニット３０は、イグニッションスイッチ１１からオフ信号を得る（ステップＳ２１）。

コントロールユニット３０は、イグニッションスイッチ１１からオフ信号を得た後、バッテリ１４からの電力供給を維持する（ステップＳ２２）。これにより、コントロールユニット３０は、イグニッションスイッチ１１がオフ状態になった後でも、電動機駆動回路１５を介して電動機２０を駆動させ、ロック装置駆動回路１８を介してロック装置８を駆動することができる。

次に、コントロールユニット３０の電動機回転角記憶部１１７が、相対電動機回転角を１つ記憶する（ステップＳ２３）。本実施形態において、電動機回転角記憶部１１７は、ステアリング推定角が０°であるときの電動機回転角を記憶する。すなわち、ステアリングホイール１が中立位置にあるときの電動機回転角（以下、中立時電動機回転角という）を記憶する。図１０に示すように、例えばイグニッションスイッチ１１がオフ状態になったときのステアリング推定角がα１であって、電動機回転角（基準位置Ｑ０からの回転角度）がβ１であるとする。また、ステアリングホイール１が中立位置ＰＮにあるときの電動機２０の回転子の位置を中立時位置ＱＮとする。イグニッションスイッチ１１がオフ状態になった時にステアリングホイール１が位置Ｐ１にあり、この時の電動機２０の回転子の位置を位置Ｑ１とする。ステアリングホイール１の回転角度の変化分に対する電動機回転角の変化分（以下、ギア比という）は一定である。ステアリングホイール１の回転角度の変化分をΔα、電動機回転角の変化分をΔβとすると、ギア比（ＧＲ）は以下の数式（１）で表される。中立時電動機回転角（βＮ）は、以下の数式（２）で求められる。

ＧＲ＝Δβ／Δα ・・・・・（１）

βＮ＝β１−ＧＲ×α１ ・・・・・（２）

次に、ロック装置駆動回路１８が、アクチュエータ８１（図５参照）を駆動させることにより、ロックピン８５をキーロックカラー９に向かって移動させる（ステップＳ２４）。ロック装置駆動回路１８は、イグニッションスイッチ１１からのオフ信号に応じて、アクチュエータ８１を駆動させる。

次に、電動機駆動回路１５が、電動機２０を駆動し、ステアリングシャフト２を回転させる（ステップＳ２５）。これにより、ロックピン８５がキーロックカラー９の凹部９２に嵌合する。より具体的には、アクチュエータ８１が駆動した後にロック装置駆動回路１８が電流制御部１１８に信号を出力する。その後、電流制御部１１８が電流指令値Ｉｄを電動機駆動回路１５に出力することにより、電動機２０が駆動する。ロックピン８５が凹部９２に嵌合すると、電動機２０に流れる電流が過大になる。電流制御部１１８は、電流検出回路１６から過大な電流検出値Ｉｍを受信したときに、電流指令値Ｉｄの生成を停止し、電動機２０を停止させる。

次に、電動機回転角記憶部１１７が、ロックピン８５が凹部９２に嵌合した後の電動機回転角を記憶する（ステップＳ２６）。図１１において、ロックピン８５が凹部９２に嵌合したときの電動機２０の回転子の位置は位置Ｑｘである。位置Ｑｘでの電動機回転角はβｘである。電動機回転角記憶部１１７は、βｘを記憶する。また、ステアリングホイール１は、イグニッションスイッチ１１がオフ状態になった時の位置Ｐ１から位置Ｐｘに移動する。位置Ｐｘでのステアリング推定角はαｘである。

次に、コントロールユニット３０は、バッテリ１４からの電力供給を遮断する（ステップＳ２７）。電動機回転角記憶部１１７は不揮発性メモリであるＲＯＭ１０２であるため、コントロールユニット３０への電力供給が遮断された後においても、中立時電動機回転角（βＮ）およびロックピン８５が凹部９２に嵌合した後の電動機回転角（βｘ）は保存される。

図１２は、イグニッションスイッチがオン状態になった時にコントロールユニットが行う処理を示すフローチャートである。図１２に示すように、操舵者がイグニッションスイッチ１１をオン状態にしたとき、コントロールユニット３０は、イグニッションスイッチ１１からオン信号を受信する（ステップＳ３１）。

次に、推定角演算部１１５が、電動機回転角記憶部１１７に記憶された中立時電動機回転角（βＮ）と、ロックピン８５が凹部９２に嵌合した後の電動機回転角（βｘ）と、を読み込む（ステップＳ３２）。

次に、ロック装置駆動回路１８が、アクチュエータ８１（図５参照）を駆動させることにより、ロックピン８５をキーロックカラー９から離脱させる（ステップＳ３３）。ロック装置駆動回路１８は、イグニッションスイッチ１１からのオン信号に応じて、アクチュエータ８１を駆動させる。これにより、ステアリングシャフト２が回転できるようになるので、操舵者によるステアリングホイール１の操作が可能となる。

次に、推定角演算部１１５が、中立時電動機回転角（βＮ）と、ロックピン８５が凹部９２に嵌合した後の電動機回転角（βｘ）と、に基づいてステアリング推定角を演算する（ステップＳ３４）。例えば、図１１に示したステアリング推定角（αｘ）は、下記の数式（３）により求められる。また、操舵者によってステアリングホイール１が操作された後のステアリング推定角をαｙ、操作による電動機回転角の変化分をΔβｙとすると、下記の数式（４）により操作後のステアリング推定角が求められる。このため、車両の走行前であっても、推定角演算部１１５は、ステアリング推定角を演算することができる。

αｘ＝（βｘ−βＮ）／ＧＲ ・・・・・（３）

αｙ＝αｘ＋Δβｙ／ＧＲ ・・・・・（４）

次に、コントロールユニット３０は、ステップＳ３４で推定角演算部１１５が算出したステアリング推定角に基づいて電動機２０を制御する（ステップＳ３５）。より具体的には、電流制御部１１８が、推定角演算部１１５が算出したステアリング推定角指令値αと、トルク制御部１１０ａから出力されるトルク指令値Ｔｄと、に基づいて電流指令値Ｉｄを調節する。

次に、車両が走行状態に移った後、推定角演算部１１５が、車輪速に基づいてステアリング推定角を演算する（ステップＳ３６）。より具体的には、推定角演算部１１５が、右車輪速信号Ｖｆ１および左車輪速信号Ｖｆ２から回転速度比を算出し、回転速度比に基づいてステアリング推定角を算出する。

次に、コントロールユニット３０は、車輪速から推定角演算部１１５が算出したステアリング推定角に基づいて電動機２０を制御する（ステップＳ３７）。より具体的には、電流制御部１１８が、推定角演算部１１５が算出したステアリング推定角指令値αと、トルク制御部１１０ａから出力されるトルク指令値Ｔｄと、に基づいて電流指令値Ｉｄを調節する。

なお、ステップＳ３４で算出したステアリング推定角と、ステップＳ３６で算出したステアリング推定角との間に許容範囲の誤差が生じた場合、推定角演算部１１５は、次回のイグニッションスイッチ１１のオン時におけるステップＳ３４で当該誤差に基づく補正を行ってもよい。また、推定角演算部１１５は、当該誤差が所定の閾値を超えるか否かによって補正量を調節してもよい。許容範囲の誤差は、例えばロックピン８５と凹部９２との間のクリアランスに起因する誤差、または電動機２０から減速ギヤ３へのトルク伝達等におけるねじれ角誤差に起因する誤差である。また、キーロックカラー９の破損等によって、ステップＳ３４で算出したステアリング推定角と、ステップＳ３６で算出したステアリング推定角との間に許容範囲を超える誤差が生じた場合、コントロールユニット３０は、エラーが生じたことを知らせる警告等を発してもよい。

なお、推定角演算部１１５は、必ずしも右前輪７１および左前輪７２の車輪速度から回転速度比を求めなくてもよい。例えば、推定角演算部１１５は、右後輪および左後輪の車輪速度から回転速度比を求めてもよい。また、推定角演算部１１５は、右前輪７１、左前輪７２、右後輪および左後輪の車輪速に基づいて、定常状態であるか否かを判定してもよい。

なお、電動機回転角記憶部１１７が中立時電動機回転角を記憶するタイミングは、必ずしも図９に示したようにイグニッションスイッチ１１がオフ状態になった後でなくてもよい。例えば、電動機回転角記憶部１１７は、車両の走行中に中立時電動機回転角を記憶しておいてもよい。すなわち、電動機回転角記憶部１１７が、図８に示したステップＳ１２の後等のタイミングで中立時電動機回転角を記憶してもよい。

なお、電動機回転角記憶部１１７が記憶する対象は、必ずしも中立時電動機回転角ではなくてもよい。例えば、電動機回転角記憶部１１７は、ステアリング推定角が０ではないαａであるときの電動機回転角（βａ）を記憶してもよい。このような場合、イグニッションスイッチ１１がオフ状態からオン状態になった時に、図１１に示したステアリング推定角（αｘ）は下記の数式（５）により求められる。

αｘ＝αａ＋（βｘ−βａ）／ＧＲ ・・・・・（５）

なお、キーロックカラー９が備える凸部９１および凹部９２のそれぞれの数は、必ずしも１２個でなくてもよい。例えば凸部９１および凹部９２のそれぞれの数は、１１個以下であってもよいし、１３個以上であってもよい。また、キーロックカラー９が、１つの凹部９２を備えていてもよい。このような場合でも、キーロックカラー９が３６０°回転するまでにはロックピン８５が凹部９２に嵌合する。ただし、凹部９２が複数設けられている方が、ステップＳ２５（図９参照）でロックピン８５が凹部９２に嵌合するまでに要する時間が短縮できる点で好ましい。

なお、電動パワーステアリング装置１００は、必ずしもコラムアシスト型でなくてもよい。例えば、電動パワーステアリング装置１００は、ピニオンアシスト型やラックアシスト型等であってもよい。

以上説明したように、電動パワーステアリング装置１００は、ステアリングホイール１に連結されたステアリングシャフト２と、ステアリングシャフト２に取り付けられたキーロックカラー９と、ステアリングシャフト２に与える補助操舵トルクを発生させる電動機２０と、電動機２０の回転角度を検出する位置センサ２５と、キーロックカラー９の凹部９２に嵌合できるロックピン８５を備えるロック装置８と、少なくとも２つの車輪（右前輪７１および左前輪７２）の回転速度に基づいてステアリング推定角を得ることができるコントロールユニット３０と、を備える。コントロールユニット３０は、ロック装置駆動回路１８と、電動機駆動回路１５と、電動機回転角記憶部１１７と、を備える。ロック装置駆動回路１８は、イグニッションスイッチ１１がオフ状態になった後に、ロックピン８５をキーロックカラー９に向けて移動させる。電動機駆動回路１５は、ロックピン８５が移動した後、電動機２０を駆動させ、ロックピン８５が凹部９２に嵌合するまでステアリングシャフト２を回転させる。電動機回転角記憶部１１７は、あるステアリング推定角に対応する電動機２０の回転角度を少なくとも１つ記憶し、且つロックピン８５が凹部９２に嵌合した後における電動機２０の回転角度を記憶する。

これにより、コントロールユニット３０は、イグニッションスイッチ１１がオフ状態からオン状態になった時に、電動機回転角記憶部１１７からあるステアリング推定角に対応する電動機２０の回転角度と、ロックピン８５が凹部９２に嵌合した後の電動機２０の回転角度と、を取得できる。これにより、コントロールユニット３０は、車両の走行前であっても、ステアリング推定角を演算することができる。また、イグニッションスイッチ１１がオフ状態になってからオン状態になるまでの間、ロック装置８によってステアリングシャフト２の回転が規制される。このため、イグニッションスイッチ１１がオフ状態になった時に記憶される電動機２０の回転角度と、イグニッションスイッチ１１がオン状態になった時の実際の電動機２０の回転角度との間の乖離が生じにくくなっている。よって、電動パワーステアリング装置１００は、イグニッションスイッチ１１がオフ状態からオン状態になった時に電動機２０の制御に用いられるステアリング推定角と実際のステアリング推定角との間の乖離を抑制できる。

また、電動機回転角記憶部１１７は、ステアリングホイール１が中立位置にあるときの電動機回転角を記憶することが好ましい。これにより、イグニッションスイッチ１１がオン状態になったときの、ステアリング推定角の演算が容易になる。

また、キーロックカラー９は、複数の凹部９２を備える。これにより、ロックピン８５が凹部９２に嵌合するまでに要する時間が短縮される。

１０ トルクセンサ
１００ 電動パワーステアリング装置
１１ イグニッションスイッチ
１１０ 制御用コンピュータ
１１０ａ トルク制御部
１１０ｂ 推定角制御部
１１１ アシスト量演算部
１１２ トルク微分器
１１３ 位相補償部
１１５ 推定角演算部
１１７ 電動機回転角記憶部
１１８ 電流制御部
１２ 車速センサ
１４ バッテリ
１５ 電動機駆動回路
１６ 電流検出回路
１７ 位置検出回路
１８ ロック装置駆動回路
２ ステアリングシャフト
３ 減速ギヤ
２０ 電動機
２１ ステアリングコラム
２２ 軸受
２５ 位置センサ
３０ コントロールユニット
７１ 右前輪
７２ 左前輪
７３ 右車輪速センサ
７４ 左車輪速センサ
８ ロック装置
８１ アクチュエータ
８２ ロックユニット
８３ 弾性部材
８５ ロックピン
９ キーロックカラー
９１ 凸部
９２ 凹部

Claims (3)

1. ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフトと、
   前記ステアリングシャフトに取り付けられたキーロックカラーと、
   前記ステアリングシャフトに与える補助操舵トルクを発生させる電動機と、
   前記電動機の回転角度を検出する位置センサと、
   前記キーロックカラーの凹部に嵌合できるロックピンを備えるロック装置と、
   少なくとも２つの車輪の回転速度に基づいてステアリング推定角を得ることができるコントロールユニットと、
   を備え、
   前記コントロールユニットは、
   イグニッションスイッチがオフ状態になった後に、前記ロックピンを前記キーロックカラーに向けて移動させるロック装置駆動回路と、
   前記ロックピンが移動した後、前記電動機を駆動させ、前記ロックピンが前記凹部に嵌合する位置まで前記ステアリングシャフトを回転させる電動機駆動回路と、
   ある前記ステアリング推定角に対応する前記電動機の回転角度を少なくとも１つ記憶し、且つ前記ロックピンが前記凹部に嵌合した後における前記電動機の回転角度を記憶する電動機回転角記憶部と、
   を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記電動機回転角記憶部は、前記ステアリングホイールが中立位置にあるときの前記電動機の回転角度を記憶することを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記キーロックカラーは、複数の前記凹部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。

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