JP4109437B2 - 電動式パワーステアリング制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動式パワーステアリング制御装置に関し、より詳しくはモータ角センサを用いて操舵角を演算する電動式パワーステアリング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、例えば、特開２０００−２０３４４３号公報「電動式パワーステアリングシステム」に記載された従来の電動式パワーステアリング制御装置を示した構成図である。
図１６において、ステアリング軸１はステアリングホイール２と連結されており、運転手による上記ステアリングホイール２の操作に応じて回転する。車輪３，４にはラック・ピニオンギア５を介して上記ステアリング軸１の回転動作が伝達されている。
【０００３】
また、操舵トルクセンサ６は運転手がステアリングホイール２を操作することにより生じる操舵トルク値を計測するものであり、この計測された操舵トルク値はモータ８に供給する電流を制御（図示しないアシストトルク制御手段による制御）するために用いられる。上記モータ８は例えば１６．５：１のギア比率を有するモータ減速ギア７を介してステアリグ軸１と連結され、ステアリング軸１にトルク補助を与えるためのものである。
【０００４】
ここで、上記モータ８は３相永久磁石ブラシレスモータであり、３個のホール効果センサＡ，Ｂ，Ｃから成るモータ角センサ９を付属する。以下にモータ角センサ９の詳細を図１７を用いて説明する。
【０００５】
図１７（ａ）はモータ８と３個のホール効果センサＡ，Ｂ，Ｃの配置を示した構成図である。図１７（ａ）において、モータ角センサ９はモータの回転子電磁石１００の周囲に等間隔で配置されており、回転子の回転角を検出する。すなわち、各センサＡ，Ｂ，Ｃは検出範囲内に回転子磁石のＮ極があるかＳ極があるかを検出することにより、回転子の回転角を検出することができる。図１７（ｂ）は図１７（ａ）に示したモータ８の構成において、モータ８が１２０度回転する間にセンサＡ，Ｂ，Ｃで検出される回転子磁石の極性の組み合わせを示したものである。
【０００６】
このモータ８の構成によれば、モータ８が１２０度回転する間に６種類の回転子磁石の極性の組み合わせ（Ｓ１〜Ｓ６）が得られることとなり、１２０度のモータ角を６分割することは、モータ減速ギア７を介したステアリング軸１の角度に換算すると、次式（１）の如く１．２度の分解能となる。
【０００７】
１２０［度］／６／１６．５＝１．２［度］ ・・・・・・（１）
【０００８】
しかしながら、モータ角センサ９の出力は所定位置からの絶対角を表すものではない。同方向に回転し続けた場合、図１７（ｂ）に示したＳ１〜Ｓ６のセンサ出力シーケンスが１２０度ごとに繰り返される。モータ回転角カウンタ１０はこのＳ１〜Ｓ６の回転子磁石の極性の組み合わせをカウントする手段である。モータ回転角カウンタ１０はモータ角センサ９の出力が例えばＳ１→Ｓ２、Ｓ２→Ｓ３、Ｓ３→Ｓ４・・・と順方向に変化した場合はカウントアップ、Ｓ１→Ｓ６、Ｓ６→Ｓ５、Ｓ５→Ｓ４・・・と逆方向に変化した場合はカウントダウンする。
【０００９】
中立点センサ１１はステアリング軸１の回転角、またはその他のステアリングアセンブリ（ステアリングラック等）が車両直進位置にあることを、直接的に検出する位置センサや圧力センサ、あるいは間接的に検出する車両ヨーレートセンサ等である。
【００１０】
さらに、具体的な説明を加えると、車両のステアリングホイール２を左端から右端まで切り回した場合に、通常、ステアリング軸１は３〜４回転するが、中立点センサは、図１８に示すようにステアリング軸１の回転角が車両直進位置にある状態のみ検出する。すなわち、ステアリングホイール２を左端から右端まで切り回してステアリング軸が３〜４回転する間に、車両直進位置に相当する１点のみで検出信号を発するものであり、ステアリング軸１の周回毎に検出信号を発するものではない。
【００１１】
次に、ステアリング軸回転角算出手段１２はステアリング軸１が車両直進位置からどれくらい回転しているかを算出するものである。この算出された値は電動式パワーステアリングの操舵フィーリングを良くするための制御に使用されたり、また、他の制御装置（例えば、ブレーキ制御装置）に供給され、車両安定性を良くするための制御等に使用される。以下にステアリング軸回転角算出手段１２の動作フローを説明する。
【００１２】
図１９はステアリング軸回転角算出手段１２の動作を示したフローチャートである。
はじめに、ステップＳ１９−１では、ステアリング軸回転角算出手段１２は中立点センサ１１の検出状態を読み取り、ステップＳ１９−２へ進む。
【００１３】
ステップＳ１９−２では、ステップＳ１９−１で読み取った中立点センサ１１がＯＮであるか否かを判定する（車両直進位置にある場合に「中立点センサ１１がＯＮ」になる）。判定の結果、中立点センサ１１がＯＮの場合はステップＳ１９−３へ進み、ＯＦＦである場合はステップＳ１９−４へ進む。
【００１４】
ステップＳ１９−３では、上記ステップＳ１９−２の判定の結果、中立点センサ１１がＯＮの場合、ステアリング軸回転角算出手段１２は、モータ回転角カウンタ１０のカウント値を０にリセットする。ここに、図１８はステアリング軸回転角とモータ回転角の関係を模式的に示した相関図であり、ステップＳ１９−３におけるカウント値のリセットにより図２０に示すように、モータ回転角カウンタ１０の値はステアリング軸回転角に応じたものになる。
【００１５】
次いで、ステップＳ１９−４では、ステアリング軸回転角算出手段１２は、モータ回転角カウンタ１０からカウント値を読み取る。その後、ステップＳ１９−５では、次式（２）にてステアリング軸回転角を算出する。
ステアリング軸回転角［度］＝（モータ回転角カウンタの値）×１．２・・・・・（２）
【００１６】
以上の動作により、ステアリング軸１の車両直進位置からの回転角を算出している。なお、例外として、装置起動後、初めて中立点センサ１１がＯＮになるまでの間は、ステップＳ１９−１、ステップＳ１９−２を繰り返す（図中の点線部）。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように従来の電動式パワーステアリング制御装置では、中立点センサ１１によってステアリング軸１の車両直進位置を精度良く検出し、モータ回転角カウンタ１０を０にリセットすることが重要である。したがって、中立点センサ１１の組み込み過程においては、正確なステアリング軸１の車両直進位置を検出できるようにするため、取り付け位置に高い精度を要求されるとともに、コストが非常に高くなるという問題点があった。
【００１８】
本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、中立点センサの組み込み過程において取り付け位置に精度を要することなく、高分解能、かつ高精度なステアリング軸回転角を得ることのできる電動式パワーステアリング制御装置を実現することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電動式パワーステアリング制御装置は、車両の進行方向を特定するステアリング軸の回転角がステアリング軸可動範囲内の予め定めた１点にあることを検出する中立点検出手段と、上記ステアリング軸にギアを介して補助トルクを与えるモータの回転角を検出するモータ角検出手段と、上記モータ角検出手段により検出されたモータ回転角に基づいて上記モータが所定角度を回転した回数を回転方向別にカウントするカウンタ手段と、上記モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、上記ステアリング軸の回転操作により生じる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車両直進位置からのステアリング軸の回転角を算出するステアリング軸回転角算出手段とを備え、上記ステアリング軸回転角算出手段は、上記中立点検出手段の検出結果に応じて上記カウンタ手段のカウント値をリセットし、上記操舵トルクと、上記モータに流れる電流信号とに基づいてステアリング軸反力推定値を算出し、上記モータ回転速度検出手段により検出されたモータ回転速度と、正の速度値および負の速度値からなる２つのしきい値との比較に基づいてモータ回転方向を判定し、上記ステアリング軸反力推定値の絶対値が、車両が直進走行していると認められる範囲内である場合に、上記モータ回転方向に基づいて上記カウンタ手段によるリセット後のカウント値を回転方向別に記憶し、該記憶した回転方向別のカウンタ値を平均化して中立点補正値を算出し、上記中立点補正値と、上記カウンタ手段によるカウント値とに基づいてステアリング軸回転角を算出するものである。
また、上記ステアリング軸回転角検出手段は、上記モータ回転速度検出手段による検出値に基づいて中立点補正値を算出するものである。
【００２４】
また、車両の進行方向を特定するステアリング軸の回転角がステアリング軸可動範囲内の予め定めた１点にあることを検出する中立点検出手段と、上記ステアリング軸にギアを介して補助トルクを与えるモータの回転角を検出するモータ角検出手段と、上記モータ角検出手段により検出されたモータ回転角に基づいて上記モータが所定角度を回転した回数を回転方向別にカウントするカウンタ手段と、上記モータの回転方向を検出するモータ回転方向検出手段と、上記ステアリング軸の回転操作により生じる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車両直進位置からのステアリング軸の回転角を算出するステアリング軸回転角算出手段と車両の走行速度を検出する車速センサとを備え、上記ステアリング軸回転角算出手段は、上記中立点検出手段の検出結果に応じて上記カウンタ手段のカウント値をリセットし、上記操舵トルクと、上記モータに流れる電流信号とに基づいてステアリング軸反力推定値を算出し、上記ステアリング軸反力推定値の絶対値が、車両が直進走行していると認められる範囲内であり、かつ、上記車速センサにより検出された車両の走行速度が予め設定された速度以上である場合に、上記モータ回転方向に基づいて上記カウンタ手段によるリセット後のカウント値を回転方向別に記憶し、該記憶した回転方向別のカウンタ値を平均化して中立点補正値を算出し、上記中立点補正値と、上記カウンタ手段によるカウント値とに基づいてステアリング軸回転角を算出するものである。
【００２６】
また、車両の進行方向を特定するステアリング軸の回転角がステアリング軸可動範囲内の予め定めた１点にあることを検出する中立点検出手段と、上記ステアリング軸にギアを介して補助トルクを与えるモータの回転角を検出するモータ角検出手段と、上記モータ角検出手段により検出されたモータ回転角に基づいて上記モータが所定角度を回転した回数を回転方向別にカウントするカウンタ手段と、上記モータの回転方向を検出するモータ回転方向検出手段と、上記ステアリング軸の回転操作により生じる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車両直進位置からのステアリング軸の回転角を算出するステアリング軸回転角算出手段とを備え、上記ステアリング軸回転角算出手段は、ステアリング機構の摩擦によって生じる摩擦トルクをモータの回転方向別に予め記憶したテーブルを備え、上記中立点検出手段の検出結果に応じて上記カウンタ手段のカウント値をリセットし、上記操舵トルクと、上記モータに流れる電流信号と、上記モータ回転方向に応じて上記テーブルから読み込んだ対応する摩擦トルクとに基づいてステアリング軸反力推定値を算出し、上記ステアリング軸反力推定値の絶対値が、車両が直進走行していると認められる範囲内である場合に、上記カウンタ手段によるカウント値により中立点補正値を算出し、上記中立点補正値と、上記カウンタ手段によるカウント値とに基づいてステアリング軸回転角を算出するものである。
【００２７】
また、ステアリング軸回転角算出手段は、算出した中立点補正値を電源遮断中も保持するものである。
また、上記中立点検出手段は、上記予め定めた１点から所定の回転角度だけ回転した位置において上記予め定めた１点における検出結果と同一の検出結果をさらに出力し、上記ステアリング軸の回転角が上記ステアリング軸可動範囲内の予め定めた複数の点のいずれかにあることを検出するものである。
また、上記操舵トルク検出手段に代えて、上記車両の左右の車輪のそれぞれに車輪の回転速度を検出する車輪速検出手段を備え、上記ステアリング軸回転角検出手段は、上記中立点検出手段の検出結果に応じて上記カウンタ手段のカウント値をリセットし、上記車輪速検出手段により検出された左右の車輪の回転速度差を算出し、上記回転速度差の絶対値が、車両が直進していると認められる範囲内である場合に、中立点補正値を算出するものである。
【００２８】
【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に係る電動式パワーステアリング制御装置を示す構成図である。
図１において、図１６と同一符号は同一箇所を示し、その説明は省略する。新たな符号として、１３はモータ８の回転方向を検出するモータ回転方向センサであり、１４は、図１６におけるステアリング軸回転角算出手段１２とは異なる演算を行なうステアリング軸回転角算出手段である。
【００２９】
ステアリング軸回転角算出手段１４には、従来例と同じモータ回転角カウンタ１０からのカウント値および中立点センサ１１からの検出信号に追加して、操舵トルクセンサ６からの操舵トルク信号、モータ８に流れるモータ電流信号、および上記モータ回転方向センサ１３により検出されたモータ回転方向が入力される。
【００３０】
モータ回転方向センサ１３はモータ８の回転方向を常に検出しているものであり、左回転、右回転、停止状態のいずれかを示す信号を常に出力しているものである。例えば、モータ角センサ９の出力が、図１７（ｂ）に示すモータ８が１２０度回転する間のセンサＡ，Ｂ，Ｃで検出される回転子磁石の極性の組み合わせにおいて、Ｓ１→Ｓ２、Ｓ２→Ｓ３、Ｓ３→Ｓ４・・・と順方向に変化した場合は左回転、Ｓ１→Ｓ６、Ｓ６→Ｓ５、Ｓ５→Ｓ４・・・と逆方向に変化した場合は右回転、所定時間内に変化がない場合に停止と判断する。なお、これらの３つの信号は、図示しないアシストトルク制御手段が入力している場合が多いので、ステアリング軸回転角算出手段１４は、図示しないアシストトルク制御手段から入力しても良い。上記以外は、従来例と同様である。
【００３１】
以下に、本実施の形態１におけるステアリング軸回転角算出手段１４の動作について説明する。
図２は本実施の形態１に係る電動式パワーステアリング制御装置におけるステアリング軸回転角算出手段１４の動作を示したフローチャートである。
なお、従来例と同じく、装置起動後、初めて中立点センサがＯＮになるまでの間は、ステップＳ２−３、Ｓ２−４を繰り返す（図中点線部）。
【００３２】
はじめに、ステップＳ２−１では、ステアリング軸回転角算出手段１４は、中立点補正値を算出済みかどうかを判定する。算出済みでない場合はステップＳ２−２へ進み、後述するステアリング軸回転角算出手段１４により中立点補正値を算出し、すでに算出済みである場合はステップＳ２−３へ進む。
【００３３】
ステップＳ２−３以降のステップ（Ｓ２−３〜Ｓ２−７）は、従来例に示した図１９におけるステップＳ１９−１〜Ｓ１９−５と同じであるが、最終のステップＳ２−７でステアリング回転角の算出するために次式（３）を用いる。
【００３４】
ステアリング軸回転角［度］＝（モータ回転角カウンタの値−中立点補正値）×１．２［度］・・・・・（３）
【００３５】
次に、中立点補正値を算出する際のステアリング軸回転角算出手段１４の動作について説明する。
【００３６】
図３は本実施の形態１に係る電動式パワーステアリング制御装置におけるステアリング軸回転角算出手段１４の中立点補正値算出時の動作を示したフローチャートである。
はじめに、ステップＳ３−１では中立点センサ１１の出力を読み込み、次いで、ステップＳ３−２では中立点センサ１１がＯＮか否かを判定する。中立点センサがＯＮになるまではステップＳ３−１、ステップＳ３−２を継続する。中立点センサがＯＮになれば、ステップＳ３−３へ進み、モータ回転角カウンタ９のカウント値、左回転補正値記憶フラグ、右回転補正値記憶フラグを０にリセットする。なお、左回転補正値記憶フラグ、右回転補正値記憶フラグは、ステアリング軸回転角算出手段１４の内部に備えられたフラグである。
【００３７】
その後、ステップＳ３−４では、操舵トルク信号、モータ電流信号、モータ回転角カウンタ、モータ回転方向センサを読み込み、次いで、ステップＳ３−５にて次式（４）を用いてステアリング軸反力推定値を算出する。
ステアリング軸反力推定値＝（操舵トルク信号）＋（Ｋt×モータ電流信号）・・・・・（４）
ここでＫtはモータ８のトルク定数であり、所定電流当たりのモータ発生トルク（ステアリング軸換算）を示すものである。車両が直進している場合は、ステアリング軸反力はごく小さな値となる。
【００３８】
次いで、ステップＳ３−６では、上記ステップＳ３−５で算出したステアリング軸反力推定値の絶対値が、所定値より小さいかどうか判定する。ここでの所定値は、車両が直進走行しているかどうかを判定するためのしきい値であり、実験データ等から最適な値を設定すれば良い。
【００３９】
ステアリング軸反力推定値の絶対値が、所定値より小さい場合はステップＳ３−７へ進み、ステップＳ３−４で読み込んだモータ回転方向センサ１３の値によりモータの回転方向を判定する。また、ステアリング軸反力推定値の絶対値が、所定値より大きい場合はステップＳ３−４に戻る。
【００４０】
次に、ステップＳ３−７でモータの回転方向が左回転と判定した場合には、ステップＳ３−８へ進みステップＳ３−４で読み込んだモータ回転角カウンタ１０の値を、左回転補正値として記憶し、左回転補正値記憶フラグを１にセットする。
【００４１】
一方、モータの回転方向が右回転と判定した場合には、ステップＳ３−９へ進みステップＳ３−４で読み込んだモータ回転角カウンタ１０の値を、右回転補正値として記憶し、右回転補正値記憶フラグを１にセットする。
【００４２】
また、モータ８が停止していると判定した場合にはステップＳ３−４に戻るが、モータ８が左回転、または右回転で動作していると判断した場合にはステップＳ３−１０へ進み、左回転補正値記憶フラグ、右回転補正値記憶フラグが共に１か否かを判定し、共に１の場合は、ステップＳ３−１１にて次式（５）により中立点補正値を算出する。
中立点補正値＝（左回転補正値＋右回転補正値）／２ ・・・・・（５）
【００４３】
以上の動作フローにより本実施の形態１では、ステアリング軸回転角算出手段１４は中立点補正値を算出することができる。
【００４４】
次に、式（４）により路面反力の推定が可能となる理由について以下に詳述する。ステアリング機構の運動方程式は、次式（６）で表される。
Ｊ×ｄωs／ｄｔ＝Ｔhdl＋Ｔmtr−Ｔfric×ｓｉｇｎ（ωｓ）−Ｔreact ・・・・・（６）
J：ステアリング機構の慣性モーメント（ステアリング軸換算）
ｄωs／ｄｔ：ステアリング軸回転加速度
Ｔhdl：操舵トルク
Ｔmtr：モータ出力トルク（ステアリング軸換算）
Ｔfric：ステアリング機構の摩擦トルク（ステアリング軸換算）
sign(ωs) ：ステアリング軸の回転速度の符号（回転方向）
Ｔreact：ステアリング軸反力（ステアリング軸換算）
【００４５】
式（６）をステアリング軸反力Ｔreactについて解くと、次式（７）のようになる。
Ｔreact＝Ｔhdl＋Ｔmtr−Ｊ×ｄωs／ｄｔ−Ｔfric×ｓｉｇｎ（ωｓ）・・・・・（７）
【００４６】
従って、操舵トルクＴhdl，モータ出力トルクＴmtr，ステアリング軸回転加速度ｄωs／ｄｔ，ステアリング機構の摩擦トルクＴfricから、路面反力Ｔreactの算出可能であることが分かる。なお、操舵トルクＴhdlには、操舵トルクセンサ６による操舵トルク信号Ｔsensを用い、また、モータ出力トルクＴmtrには、モータ８に流れるモータ電流信号Ｉmtrに既知のモータトルク定数Ｋtを乗じて用いることができる。
【００４７】
ここで、ステアリング軸回転加速度の項（−Ｊ×ｄωs／ｄｔ）は、一般に極端な急操舵をしない限り無視可能であり、また、ステアリング機構の摩擦トルクＴfricは、一般に左右操舵時にほぼ同じ大きさであり、かつ方向が逆であるため、左右に操舵し算術平均を行えば摩擦トルクＴfricの影響は自動的にキャンセルされるため、Ｔfric×ｓｉｇｎ（ωｓ）の項も無視することができる。
以上により式（４）が導出され、式（４）により検出した路面反力推定値に基づいて中立点補正値の算出が可能となる。
【００４８】
本実施の形態１では、以上のようにステアリング軸反力推定値により、中立点を補正するようにしたので、従来に比べてステアリング軸１への中立点センサ１１の組み込み過程で車両直進位置と中立点センサ１１の中立点とを一致させるための精度を必要としないので、コストが低い電動式パワーステアリング制御装置を提供できる。
また、装置の電源を遮断する際に、中立点補正値を記憶するようにすれば、次回の装置起動時は、中立点補正値の算出が不要であるので、高精度なステアリング軸回転角が早く得られる。
【００４９】
なお、本実施の形態１では、左回転補正値、右回転補正値を１つ記憶した際に、それぞれ左回転補正値記憶フラグ、右回転補正値記憶フラグを１にセットするようにしたが、これに限るものでなく、例えば、左回転補正値、右回転補正値を１００データ記憶した際に、左回転補正値記憶フラグ、右回転補正値記憶フラグを１にセットするようにし、中立点補正値を、次式（８）により算出すれば、多くのデータの平均値となり、より高精度な中立点補正値を算出できる。以降に述べる実施の形態でも同様である。
中立点補正値＝（左回転補正値［１］〜［１００］の合計＋右回転補正値［１］〜［１００］の合計）／２００・・・・・（８）
【００５０】
また、モータ回転方向センサ１３が、左回転、右回転、停止状態のいずれかを示す信号を常に出力するものとしたが、モータ回転速度センサを備え、検出されたモータ回転速度をステアリング軸回転角算出手段１４に入力し、しきい値を用いて左回転、右回転、停止状態を判定してもよい。以降に述べる実施の形態でも同様である。具体的には、例えばモータが左回転であるときの速度をプラスの速度値として検出するようにモータ回転方向センサを設けた場合に、右回転であるときは逆にマイナスの速度値として検出されることとなる。したがって、例えば第１のしきい値として＋０．１、第２のしきい値として−０．１を設定すれば、モータ回転速度センサの検出値が＋０．１以上であれば左回転、−０．１以下であれば右回転、−０．１〜＋０．１の範囲内であれば停止状態と判定することができる。
【００５１】
また、モータ角センサ９の分解能を１．２度としているが、これに限るものではなく、モータ角センサ９の分解能に応じて、式（３）中の１．２［度］を変更すればよい。以降に述べる実施の形態でも同様である。
【００５２】
また、本実施の形態１では、中立点補正値の算出を１回しか行っていないが、中立点補正値の算出を複数回行い、その平均値を使用しても良い。以降に述べる実施の形態でも同様である。
【００５３】
実施の形態２．
ステアリング機構は、一般にステアリングホイール２を左右に操作した際、左右対称な操作性を確保するような機構となっているが、中には左右対称な操作性を確保できていない車両もある。
本実施の形態２では、摩擦トルクＴfricを回転方向別に予めテーブルとして記憶しておき、ステアリング軸回転方向、すなわちモータ回転方向に応じた摩擦トルクＴfricをテーブルから読み込み、ステアリング軸反力推定値を次式（９）により算出する。
【００５４】
ステアリング軸反力推定値＝操舵トルク信号＋（Ｋt×モータ電流信号）＋摩擦トルク値・・・・（９）
【００５５】
図４は本実施の形態２に係る電動式パワーステアリング制御装置における上記実施の形態１とは異なるステアリング軸回転角算出手段１４の中立点補正値算出時の動作を示したフローチャートである。以下に図４を用いて中立点補正値を算出する際のステアリング軸回転角算出手段１４の動作について説明する。
【００５６】
図４において、ステップＳ４−１〜ステップＳ４−４は上記実施の形態１における図３のステップＳ３−１〜ステップＳ３−４と同一であるため説明を省略する。
ステップＳ４−５では、ステップＳ４−４により読み込まれたモータ回転方向センサ１３により検出されたモータ回転方向に対応する摩擦トルク値を上記テーブルから読み込む。次いで、ステップＳ４−６では、式（９）を用いてステアリング軸反力推定値を算出する。
【００５７】
ステップＳ４−７では、上記ステップＳ４−６で算出したステアリング軸反力推定値の絶対値が、所定値より小さいかどうか判定する。ここでの所定値は、車両が直進走行しているかどうかを判定するためのしきい値であり、実験データ等から最適な値を設定すれば良い。
次いで、ステップＳ４−８では、モータ回転角カウンタ１０のカウント値を読み取る。
【００５８】
以上のように、本実施の形態２によれば、ステアリング機構の操作性が左右非対称な車両であっても、高精度な中立点補正値を算出できる。また、モータ回転方向別の補正値を平均化する必要がなく、短時間で中立点補正値を算出できる。
【００５９】
実施の形態３．
実際の走行条件では、中立点をより精度よく算出できる操舵パターン（例えば、高速での車線変更時等）がある。本実施の形態３では、精度よく中立点補正値を算出するため、車速センサを備えることにより、この車速センサにより検出された車両の走行速度が所定値より大きい（あるいは、車速が所定範囲内の）場合のみのデータをもとに中立点補正値を算出する。
【００６０】
図５は、本実施の形態３に係る電動式パワーステアリング制御装置における中立点補正値の算出を示したフローチャートである。図５において、ステップＳ５−１〜Ｓ５−３は、上記実施の形態１における図３のステップＳ３−１〜Ｓ３−３と同様なため説明を省略する。
ステップＳ５−４では、車速センサによる車両走行速度を読み取る。次いで、ステップＳ５−５では、車両走行速度が所定値よりも大きい場合にはステップＳ５−６へ進み、所定値よりも小さい場合にはステップＳ５−４、Ｓ５−５を繰り返す。
【００６１】
ステップＳ５−６では、操舵トルク信号、モータ電流信号、モータ回転角カウンタ、モータ回転方向センサの値を読み込む。以下は上記実施の形態１における図３のステップＳ３−５〜ステップＳ３−１１と同様である。
【００６２】
以上のように、本実施の形態３に係る電動式パワーステアリング制御装置では、車両走行速度が所定値以上あるいは所定範囲内である場合のみにステアリング軸反力推定値を算出することができ、精度良く中立点が算出可能な所望の車両走行時のみに中立点補正値の算出をすることができる。
【００６３】
なお、同様にしてモータ回転速度センサを備えることにより、モータ回転速度やモータ回転速度の微分値（モータ回転加速度）が、所定値より大きい（あるいは、所定範囲内の）場合のみのデータをもとに、中立点補正値を算出することもできる。
【００６４】
実施の形態４．
上述してきた実施の形態１〜３では、中立点センサ１１は、ステアリング軸１の周回毎にＯＮになるものではなく、ステアリングホイール２を左端から右端に切り回してステアリング軸１が３〜４回転する間には、車両直進位置に相当する１点のみでＯＮになるものとしたが、本実施の形態４におけるの中立点センサ１１は、ステアリング軸１の周回毎にＯＮになるものである。すなわち、図６のように、ステアリング軸１の回転角が車両直進位置にある場合だけでなく、それに＋３６０度、あるいは、−３６０度した回転角でも、中立点センサがＯＮになる。
【００６５】
本実施の形態４に係る電動式パワーステアリング制御装置の構成は上記実施の形態３と同じく車速センサを備えるものである。ステアリング軸回転角算出手段１４の動作フローを説明する。
【００６６】
はじめに、ステップＳ７−１では、ステアリング軸回転角算出手段１４は、中立点補正値を算出済みか否かを判定する。判定の結果、算出済みである場合にはステップＳ７−４へ進む。一方、算出済みでない場合にはステップＳ７−２へ進み中立点補正値を算出する。ここで、本実施の形態４における中立点補正値の算出処理について説明する。図８は本発明の実施の形態４に係るステアリング軸回転角算出手段における中立点補正値の算出処理を示したフローチャートである。以下に図８について説明する。
【００６７】
まず、ステップＳ８−１では、車速センサおよび中立点センサの検出値を読み取り、ステップＳ８−２では、車速が所定値より大きくかつ中立点センサがＯＮであるかを判定する。判定の結果がＹｅｓであればステップＳ８−３へ進み、ＮｏであればステップＳ８−２の判定結果がＹｅｓになるまでステップＳ８−１、Ｓ８−２を繰り返す。
【００６８】
ステップＳ８−３では、操舵トルク信号とモータ電流信号を読み込み、ステップＳ８−４では、式（４）によりステアリング軸反力推定値を算出する。
次に、ステップＳ８−５では、上記ステアリング軸反力推定値が所定値Ａより小さいか否かを判定する。ここでの所定値Ａは、ステップＳ８−１において、ステアリング軸１の回転角が車両直進位置にあり、中立点センサ１１がＯＮになったものであるか、あるいは、それに＋３６０度、−３６０度した回転角で、中立点センサがＯＮになったものであるかを判定するものであり、実験データ等から最適な値を設定すれば良い。これ以降の処理は、上記実施の形態１〜３と同様である。
【００６９】
なお、所定値Ｂは上記実施の形態１〜３と同様に、車両が直進走行しているかどうかを判定するためのしきい値であり、実験データ等から最適な値を設定すれば良い。
【００７０】
中立点補正値を算出後は、図７に戻り、ステップＳ７−３にて周回値を０にリセットした後、ステップＳ７−４にて中立点センサを読み込み、ステップＳ７−５にて中立点センサ１１がＯＮかどうかを判定する。
ここで、ステップＳ７−６では中立点センサ１１がＯＮの場合に、周回値の更新を行う。周回値はステアリング軸回転角算出手段１４内の変数であり、ステアリング軸１の回転角が車両直進位置から何回転しているかを示すものである。図９は周回値の更新処理を示すフローチャートである。
【００７１】
図９において、所定値Ｃはステアリング軸１が車両直進位置から左方向に１回転したこと、所定値Ｄはステアリング軸１が車両直進位置から右方向に１回転したことをモータ回転角カウンタ１０の値から判定するためのしきい値である。判定条件は、所定値Ｃより大きいか、所定値Ｄより小さいか等でも良い。周回値の更新を行った後の処理は、上記実施の形態１〜３と同じであるが、最終ステップＳ７−９でステアリング回転角の算出するために次式（１０）を用いる。
【００７２】
ステアリング軸回転角［度］＝（モータ回転角カウンタの値−中立点補正値） ×１．２［度］＋周回値×３６０［度］・・・・・（１０）
【００７３】
なお、図１０はモータ回転角カウンタの値とステアリング軸回転角との対応関係を示した相関図である。本実施の形態４では、式（１０）で算出する時点で、図１０に示した対応関係を有している。
【００７４】
このようにして、本実施の形態４では、ステアリング軸１の回転角が車両直進位置にあり、中立点センサ１１がＯＮになったものであるか、あるいは、それに＋３６０度、−３６０度した回転角で、中立点センサ１１がＯＮになったものであるかを、ステアリング軸反力推定値により判定した上で、ステアリング軸１の回転角が車両直進位置にある際に、モータ回転角カウンタ１０をリセットして中立点補正値を算出する。
【００７５】
以上のように、本実施の形態４に係る電動式パワーステアリング制御装置によれば、中立点センサ１１がＯＮになるたびに周回値を更新し、周回値を考慮してステアリング軸回転角を算出するので、中立点センサ１１は、ステアリング軸１の周回毎にＯＮになるものであっても、ステアリング軸回転角を算出することができる。
【００７６】
なお、本実施の形態４の電動式パワーステアリング制御装置では、電源遮断時に中立点補正値及び周回値を記憶するようにしても、電源を遮断している間にハンドルを切ると、次回の起動時に、周回値に誤差が生じている可能性がある。これを防ぐためには、装置起動時に毎回、中立点補正値の算出及び周回値の０リセットを行うようにする必要がある。
【００７７】
また、別の方法として、図１１に示す周回値設定フローチャートを図７に示すステップＳ７−１の前に実行して周回値を設定してもよい。ただし、この周回値設定フローチャートにより周回値を設定する場合には、ステアリング軸反力推定値と周回値を対応付けたテーブルをステアリング軸回転角算出手段１４等に予め記憶しておく必要がある。この周回値設定フローチャートをステップＳ７−１の前に実行した場合には、中立点補正値は前回記憶した値を使えば良く、高精度なステアリング軸回転角を早く得ることができる。
【００７８】
なお、本実施の形態４では、中立点センサ１１をステアリング軸１の回転角が車両直進位置にある場合だけでなく、それに＋３６０度、あるいは、−３６０度した回転角でも、中立点センサ１１がＯＮになるものとしたが、これに限るものではなく、例えば、図１２のように＋９０、−９０毎の回転角でも、中立点センサ１１がＯＮになるものでも良い。
【００７９】
この場合には、「周回値」の代わりに「四分の一周回値」とし、最終ステップＳ７−９では、式（１１）によりステアリング軸回転角を算出する。
ステアリング軸回転角［度］＝（モータ回転角カウンタの値−中立点補正値）１．２［度］＋（周回値／４）×９０［度］ ・・・・・（１１）
【００８０】
実施の形態５．
図１３は、本実施の形態５に係る電動式パワーステアリング制御装置のシステム構成図であり、上記実施の形態１〜４における中立点センサ１１をモータ８の回転軸に取り付けたものである。この中立点センサ１１は、モータ８が１回転する毎にＯＮになるものである。モータ減速ギア７が例えば、従来例と同じく１６．５：１の場合、ステアリング軸の回転角に換算して、＋３６０／１６．５［度］、−３６０／１６．５［度］毎に中立点センサ１１がＯＮになる。
【００８１】
本実施の形態５でのステアリング回転角算出手段１４の動作は、上記実施の形態４と同様であるが、実施の形態４における「周回値」の代わりに「モータ周回値」とし、最終ステップＳ７−９では、式（１２）によりステアリング軸回転角を算出する。
ステアリング軸回転角［度］＝（モータ回転角カウンタの値−中立点補正値）×１．２［度］＋モータ周回値×３６０／１６．５［度］ ・・・・（１２）
【００８２】
以上のように、本実施の形態５に係る電動式パワーステアリング制御装置では、中立点センサ１１をモータ８の回転軸に取り付けたので、中立点センサ１１とモータ８を一体化したパッケージに納めることができ、上記実施の形態１〜４の効果に加えて、組み立てコストの低い電動式パワーステアリング制御装置を提供することができる。
【００８３】
実施の形態６．
上述してきた実施の形態１〜５では、中立点補正値を算出する際に、ステアリング軸反力推定値が所定値よりも小さいか否かを参照して行なっていたが、本実施の形態６では左右の前車輪の回転速度差が所定値よりも小さいか否かを参照する。（車両が直進走行時には左右前輪の回転速度差は０となる。）
【００８４】
図１４は本実施の形態６に係る電動式パワーステアリング制御装置のシステム構成図を示す。図１４において、車輪速検出センサ１５はそれぞれの車輪の回転速度を検出し、検出された各車輪速度値はステアリング軸回転角検出手段１４によって読み取られる。
【００８５】
次に、図１５には本実施の形態６に係る電動式パワーステアリング制御装置におけるステアリング軸回転角算出手段１４の中立点補正値算出時の動作フローチャートを示す。なお、ここでの中立点補正値の算出方法は、上記実施の形態２における図４に示した中立点補正値の算出方法とほぼ同一のため、図４との相違点についてのみ説明する。
【００８６】
図１５において、ステップＳ１５−１，Ｓ１５−２は図４ステップ４−１，Ｓ４−２と同一である。ステップＳ４−３では、モータ回転角カウンタ、左回転補正値記憶フラグ、右回転補正値記憶フラグを０にリセットしていたが、ステップＳ１５−３では、モータ回転角カウンタのみを０にリセットする。
【００８７】
次いで、ステップ１５−４では、モータ回転角カウンタ、左前車輪速センサ、右前車輪速センサの値を読み取り、ステップＳ１５−５では、上記ステップＳ１５−４で読み取った左前車輪速センサ、右前車輪速センサの車輪回転速度との差異の絶対値が所定値よりも小さいか否かを判定する。なお、ここでの所定値は、車両が直進走行しているかどうかのしきい値であり、実験データ等から最適な値を設定すれば良い。
【００８８】
ステップＳ１５−５での判定の結果、右車輪速センサの車輪回転速度との差異の絶対値が所定値よりも小さい場合には、上記ステップＳ１５−４で読み取ったモータ回転角カウンタの値を中立点補正値として設定し、一方、右車輪速センサの車輪回転速度との差異の絶対値が所定値よりも大きい場合には、ステップＳ１５−４，Ｓ１５−５を繰り返すこととなる。
【００８９】
以上のように、ステアリング軸回転角算出手段１４は、取得した中立点補正値に基づいて上記実施の形態１〜５と同様にしてステアリング軸回転角を算出することができるため、本実施の形態６においてもステアリング軸への中立点検出手段の組み込み過程で、車両直進位置と中立点検出手段の中立点とを一致させるための精度を必要とせず、コストが低い電動式パワーステアリング制御装置を提供できる。
【００９０】
また、本実施の形態６に係る電動式パワーステアリング制御装置によれば、ステアリング軸回転角算出手段１４等に予め左右車輪速差と周回値を対応付けたテーブルを記憶し、上記実施の形態４に係る図１１の周回値設定フローチャートを用いて、ステップＳ１１−４にて車輪速検出センサ１５から左前車輪の回転速度と右前車輪の回転速度を込み、次いでステップＳ１１−５にて上記左右の車輪回転速度の絶対値により左右車輪速差を求め、ステップＳ１１−６にて上記左右車輪速差と周回値を対応付けたテーブルからステップＳ１１−５で求めた左右車輪速差に応じた値を抽出することにより、実施の形態４と同様に高精度なステアリング軸回転角を速く得ることができる。
【００９１】
【発明の効果】
本発明に係る電動式パワーステアリングによれば、ステアリング軸回転角算出手段が、中立点検出手段の検出結果に応じてカウンタ手段のカウント値をリセットし、操舵トルクと、モータに流れる電流信号とに基づいてステアリング軸反力推定値を算出し、ステアリング軸反力推定値の絶対値が、車両が直進走行していると認められる範囲内である場合に、モータ回転方向に基づいて上記カウンタ手段によるリセット後のカウント値を回転方向別に記憶し、該記憶した回転方向別のカウンタ値を平均化して中立点補正値を算出し、該中立点補正値と、上記リセット後のカウント値とに基づいてステアリング軸回転角を算出することにより、ステアリング軸への中立点検出手段の組み込み過程で、車両直進位置と中立点検出手段の中立点とを一致させるための精度を必要とせず、コストが低い電動式パワーステアリング制御装置を提供できる。
【００９２】
また、中立点検出手段は、予め定めた１点から所定の回転角度だけ回転した位置において上記予め定めた１点における検出結果と同一の検出結果をさらに出力し、上記ステアリング軸の回転角が上記ステアリング軸可動範囲内の予め定めた複数の点のいずれかにあることを検出し、ステアリング軸回転角算出手段は、上記中立点検出手段の検出結果に応じて上記カウンタ手段のカウント値をリセットし、操舵トルクと、モータに流れる電流信号とに基づいてステアリング軸反力推定値を算出し、該ステアリング軸反力推定値の絶対値に基づいて上記中立点検出手段の検出結果が車両直進位置によるものと判定された場合に車両直進位置を検出するため、上記中立点検出手段がステアリング軸の所定回転角度毎に検出するものであっても、中立点検出手段の組み込み過程で、取り付け位置の精度を要さず、コストが低い電動式パワーステアリング制御装置を提供できる。
【００９３】
また、操舵トルクセンサに代えて、車両の左右の車輪のそれぞれに車輪の回転速度を検出する車輪速検出手段を備え、ステアリング軸回転角検出手段は、中立点検出手段の検出結果に応じて上記カウンタ手段のカウント値をリセットし、上記車輪速検出手段により検出された左右の車輪の回転速度差を算出し、回転速度差の絶対値が、車両が直進していると認められる範囲内である場合に、中立点補正値を算出することにより、ステアリング軸への中立点検出手段の組み込み過程で、車両直進位置と中立点検出手段の中立点とを一致させるための精度を必要とせず、コストが低い電動式パワーステアリング制御装置を提供できる。
【００９４】
また、中立点検出手段をモータの回転軸に備えたことにより、中立点検出手段とモータとを一体化したパッケージに納めることができ、組み立てコストの低い電動式パワーステアリング制御装置を提供することができる。
【００９５】
また、モータ回転方向検出手段に代えて、モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段を備え、ステアリング軸回転角算出手段は、上記モータ回転速度をしきい値と比較することによりモータ回転方向を判定するため、直接的にモータ回転方向を検出できなくてもステアリング軸回転角を算出することができる。
【００９６】
また、車両の走行速度を検出する車速センサをさらに備え、ステアリング軸回転角検出手段は、車速センサにより検出された車両の走行速度が予め設定された速度以上である場合に中立点補正値を算出するため、精度良く中立点補正値を算出できる。
【００９７】
また、ステアリング軸回転角検出手段は、モータ回転速度検出手段による検出値に基づいて中立点補正値を算出するため、精度良く中立点補正値を算出できる。
【００９８】
また、ステアリング軸回転角算出手段は、ステアリング機構の摩擦によって生じる摩擦トルクをモータの回転方向別に予め記憶したテーブルを備え、モータ回転方向に応じて上記テーブルから対応する摩擦トルクを読み込み、該読み込んだ摩擦トルクに基づいて中立点補正値を算出するため、ステアリング機構の操作性が左右非対称な車両であっても、高精度な中立点補正値を算出できる。また、左右の平均を行う必要がなく、短時間で中立点補正値を算出できる。
【００９９】
また、ステアリング軸回転角算出手段は、算出した中立点補正値を電源遮断中も保持するため、次回の装置起動時は中立点補正値の算出が不要となり、高精度なステアリング軸回転角が早く得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係る電動式パワーステアリング制御装置のシステム構成図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に係るステアリング軸回転角算出手段の動作を示すフローチャートである。
【図３】 本発明の実施の形態１に係るステアリング軸回転角算出手段における中立点補正値の算出を示したフローチャートである。
【図４】 本発明の実施の形態２に係るステアリング軸回転角算出手段における中立点補正値の算出を示したフローチャートである。
【図５】 本発明の実施の形態３に係るステアリング軸回転角算出手段における中立点補正値の算出を示したフローチャートである。
【図６】 本発明の実施の形態４に係る中立点センサの検出タイミングを示した模式図である。
【図７】 本発明の実施の形態４に係るステアリング軸回転角算出手段の動作を示すフローチャートである。
【図８】 本発明の実施の形態４に係るステアリング軸回転角算出手段における中立点補正値の算出を示したフローチャートである。
【図９】 本発明の実施の形態４に係る周回値の更新処理を示すスローチャートである。
【図１０】 本発明の実施の形態４に係るモータ回転角カウンタの値とステアリング軸回転角との対応関係を示した相関図である。
【図１１】 本発明の実施の形態４に係る周回値設定フローチャートである。
【図１２】 本発明の実施の形態４に係る中立点センサの検出タイミングを示した模式図である。
【図１３】 本発明の実施の形態５に係る電動式パワーステアリング制御装置のシステム構成図である。
【図１４】 本発明の実施の形態６に係る電動式パワーステアリング制御装置のシステム構成図である。
【図１５】 本発明の実施の形態６に係るステアリング軸回転角算出手段における中立点補正値の算出を示したフローチャートである。
【図１６】 従来の電動式パワーステアリング制御装置のシステム構成図である。
【図１７】 従来の電動式パワーステアリング制御装置のモータとホール効果センサの配置図である。
【図１８】 従来の電動式パワーステアリング制御装置における中立点センサの検出タイミングを示した模式図である。
【図１９】 従来の電動式パワーステアリング制御装置におけるステアリング軸回転角算出手段の動作を示したフローチャートである。
【図２０】 従来の電動式パワーステアリング制御装置におけるステアリング軸回転角とモータ回転角の関係を模式的に示した相関図である。
【符号の説明】
１ ステアリング軸、２ ステアリングホイール、３ 車輪、４ 車輪、５ ギア、６ 操舵トルクセンサ、７ モータ減速ギア、８ モータ、９ モータ角センサ、１０ モータ回転角カウンタ、１１ 中立点センサ、１２ ステアリング軸回転角算出手段、１３ モータ回転方向センサ、１４ ステアリング軸回転角算出手段、１５ 車輪速検出センサ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動式パワーステアリング制御装置に関し、より詳しくはモータ角センサを用いて操舵角を演算する電動式パワーステアリング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、例えば、特開２０００−２０３４４３号公報「電動式パワーステアリングシステム」に記載された従来の電動式パワーステアリング制御装置を示した構成図である。
図１６において、ステアリング軸１はステアリングホイール２と連結されており、運転手による上記ステアリングホイール２の操作に応じて回転する。車輪３，４にはラック・ピニオンギア５を介して上記ステアリング軸１の回転動作が伝達されている。
【０００３】
また、操舵トルクセンサ６は運転手がステアリングホイール２を操作することにより生じる操舵トルク値を計測するものであり、この計測された操舵トルク値はモータ８に供給する電流を制御（図示しないアシストトルク制御手段による制御）するために用いられる。上記モータ８は例えば１６．５：１のギア比率を有するモータ減速ギア７を介してステアリグ軸１と連結され、ステアリング軸１にトルク補助を与えるためのものである。
【０００４】
ここで、上記モータ８は３相永久磁石ブラシレスモータであり、３個のホール効果センサＡ，Ｂ，Ｃから成るモータ角センサ９を付属する。以下にモータ角センサ９の詳細を図１７を用いて説明する。
【０００５】
図１７（ａ）はモータ８と３個のホール効果センサＡ，Ｂ，Ｃの配置を示した構成図である。図１７（ａ）において、モータ角センサ９はモータの回転子電磁石１００の周囲に等間隔で配置されており、回転子の回転角を検出する。すなわち、各センサＡ，Ｂ，Ｃは検出範囲内に回転子磁石のＮ極があるかＳ極があるかを検出することにより、回転子の回転角を検出することができる。図１７（ｂ）は図１７（ａ）に示したモータ８の構成において、モータ８が１２０度回転する間にセンサＡ，Ｂ，Ｃで検出される回転子磁石の極性の組み合わせを示したものである。
【０００６】
このモータ８の構成によれば、モータ８が１２０度回転する間に６種類の回転子磁石の極性の組み合わせ（Ｓ１〜Ｓ６）が得られることとなり、１２０度のモータ角を６分割することは、モータ減速ギア７を介したステアリング軸１の角度に換算すると、次式（１）の如く１．２度の分解能となる。
【０００７】
１２０［度］／６／１６．５＝１．２［度］ ・・・・・・（１）
【０００８】
しかしながら、モータ角センサ９の出力は所定位置からの絶対角を表すものではない。同方向に回転し続けた場合、図１７（ｂ）に示したＳ１〜Ｓ６のセンサ出力シーケンスが１２０度ごとに繰り返される。モータ回転角カウンタ１０はこのＳ１〜Ｓ６の回転子磁石の極性の組み合わせをカウントする手段である。モータ回転角カウンタ１０はモータ角センサ９の出力が例えばＳ１→Ｓ２、Ｓ２→Ｓ３、Ｓ３→Ｓ４・・・と順方向に変化した場合はカウントアップ、Ｓ１→Ｓ６、Ｓ６→Ｓ５、Ｓ５→Ｓ４・・・と逆方向に変化した場合はカウントダウンする。
【０００９】
中立点センサ１１はステアリング軸１の回転角、またはその他のステアリングアセンブリ（ステアリングラック等）が車両直進位置にあることを、直接的に検出する位置センサや圧力センサ、あるいは間接的に検出する車両ヨーレートセンサ等である。
【００１０】
さらに、具体的な説明を加えると、車両のステアリングホイール２を左端から右端まで切り回した場合に、通常、ステアリング軸１は３〜４回転するが、中立点センサは、図１８に示すようにステアリング軸１の回転角が車両直進位置にある状態のみ検出する。すなわち、ステアリングホイール２を左端から右端まで切り回してステアリング軸が３〜４回転する間に、車両直進位置に相当する１点のみで検出信号を発するものであり、ステアリング軸１の周回毎に検出信号を発するものではない。
【００１１】
次に、ステアリング軸回転角算出手段１２はステアリング軸１が車両直進位置からどれくらい回転しているかを算出するものである。この算出された値は電動式パワーステアリングの操舵フィーリングを良くするための制御に使用されたり、また、他の制御装置（例えば、ブレーキ制御装置）に供給され、車両安定性を良くするための制御等に使用される。以下にステアリング軸回転角算出手段１２の動作フローを説明する。
【００１２】
図１９はステアリング軸回転角算出手段１２の動作を示したフローチャートである。
はじめに、ステップＳ１９−１では、ステアリング軸回転角算出手段１２は中立点センサ１１の検出状態を読み取り、ステップＳ１９−２へ進む。
【００１３】
ステップＳ１９−２では、ステップＳ１９−１で読み取った中立点センサ１１がＯＮであるか否かを判定する（車両直進位置にある場合に「中立点センサ１１がＯＮ」になる）。判定の結果、中立点センサ１１がＯＮの場合はステップＳ１９−３へ進み、ＯＦＦである場合はステップＳ１９−４へ進む。
【００１４】
ステップＳ１９−３では、上記ステップＳ１９−２の判定の結果、中立点センサ１１がＯＮの場合、ステアリング軸回転角算出手段１２は、モータ回転角カウンタ１０のカウント値を０にリセットする。ここに、図１８はステアリング軸回転角とモータ回転角の関係を模式的に示した相関図であり、ステップＳ１９−３におけるカウント値のリセットにより図２０に示すように、モータ回転角カウンタ１０の値はステアリング軸回転角に応じたものになる。
【００１５】
次いで、ステップＳ１９−４では、ステアリング軸回転角算出手段１２は、モータ回転角カウンタ１０からカウント値を読み取る。その後、ステップＳ１９−５では、次式（２）にてステアリング軸回転角を算出する。
ステアリング軸回転角［度］＝（モータ回転角カウンタの値）×１．２・・・・・（２）
【００１６】
以上の動作により、ステアリング軸１の車両直進位置からの回転角を算出している。なお、例外として、装置起動後、初めて中立点センサ１１がＯＮになるまでの間は、ステップＳ１９−１、ステップＳ１９−２を繰り返す（図中の点線部）。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように従来の電動式パワーステアリング制御装置では、中立点センサ１１によってステアリング軸１の車両直進位置を精度良く検出し、モータ回転角カウンタ１０を０にリセットすることが重要である。したがって、中立点センサ１１の組み込み過程においては、正確なステアリング軸１の車両直進位置を検出できるようにするため、取り付け位置に高い精度を要求されるとともに、コストが非常に高くなるという問題点があった。
【００１８】
本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、中立点センサの組み込み過程において取り付け位置に精度を要することなく、高分解能、かつ高精度なステアリング軸回転角を得ることのできる電動式パワーステアリング制御装置を実現することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電動式パワーステアリング制御装置は、車両の進行方向を特定するステアリング軸の回転角がステアリング軸可動範囲内の予め定めた１点にあることを検出する中立点検出手段と、上記ステアリング軸にギアを介して補助トルクを与えるモータの回転角を検出するモータ角検出手段と、上記モータ角検出手段により検出されたモータ回転角に基づいて上記モータが所定角度を回転した回数を回転方向別にカウントするカウンタ手段と、上記モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、上記ステアリング軸の回転操作により生じる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車両直進位置からのステアリング軸の回転角を算出するステアリング軸回転角算出手段とを備え、上記ステアリング軸回転角算出手段は、上記中立点検出手段の検出結果に応じて上記カウンタ手段のカウント値をリセットし、上記操舵トルクと、上記モータに流れる電流信号とに基づいてステアリング軸反力推定値を算出し、上記モータ回転速度検出手段により検出されたモータ回転速度と、正の速度値および負の速度値からなる２つのしきい値との比較に基づいてモータ回転方向を判定し、上記ステアリング軸反力推定値の絶対値が、車両が直進走行していると認められる範囲内である場合に、上記モータ回転方向に基づいて上記カウンタ手段によるリセット後のカウント値を回転方向別に記憶し、該記憶した回転方向別のカウンタ値を平均化して中立点補正値を算出し、上記中立点補正値と、上記カウンタ手段によるカウント値とに基づいてステアリング軸回転角を算出するものである。
また、上記ステアリング軸回転角検出手段は、上記モータ回転速度検出手段による検出値に基づいて中立点補正値を算出するものである。
【００２４】
また、車両の進行方向を特定するステアリング軸の回転角がステアリング軸可動範囲内の予め定めた１点にあることを検出する中立点検出手段と、上記ステアリング軸にギアを介して補助トルクを与えるモータの回転角を検出するモータ角検出手段と、上記モータ角検出手段により検出されたモータ回転角に基づいて上記モータが所定角度を回転した回数を回転方向別にカウントするカウンタ手段と、上記モータの回転方向を検出するモータ回転方向検出手段と、上記ステアリング軸の回転操作により生じる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車両直進位置からのステアリング軸の回転角を算出するステアリング軸回転角算出手段と車両の走行速度を検出する車速センサとを備え、上記ステアリング軸回転角算出手段は、上記中立点検出手段の検出結果に応じて上記カウンタ手段のカウント値をリセットし、上記操舵トルクと、上記モータに流れる電流信号とに基づいてステアリング軸反力推定値を算出し、上記ステアリング軸反力推定値の絶対値が、車両が直進走行していると認められる範囲内であり、かつ、上記車速センサにより検出された車両の走行速度が予め設定された速度以上である場合に、上記モータ回転方向に基づいて上記カウンタ手段によるリセット後のカウント値を回転方向別に記憶し、該記憶した回転方向別のカウンタ値を平均化して中立点補正値を算出し、上記中立点補正値と、上記カウンタ手段によるカウント値とに基づいてステアリング軸回転角を算出するものである。
【００２６】
また、車両の進行方向を特定するステアリング軸の回転角がステアリング軸可動範囲内の予め定めた１点にあることを検出する中立点検出手段と、上記ステアリング軸にギアを介して補助トルクを与えるモータの回転角を検出するモータ角検出手段と、上記モータ角検出手段により検出されたモータ回転角に基づいて上記モータが所定角度を回転した回数を回転方向別にカウントするカウンタ手段と、上記モータの回転方向を検出するモータ回転方向検出手段と、上記ステアリング軸の回転操作により生じる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車両直進位置からのステアリング軸の回転角を算出するステアリング軸回転角算出手段とを備え、上記ステアリング軸回転角算出手段は、ステアリング機構の摩擦によって生じる摩擦トルクをモータの回転方向別に予め記憶したテーブルを備え、上記中立点検出手段の検出結果に応じて上記カウンタ手段のカウント値をリセットし、上記操舵トルクと、上記モータに流れる電流信号と、上記モータ回転方向に応じて上記テーブルから読み込んだ対応する摩擦トルクとに基づいてステアリング軸反力推定値を算出し、上記ステアリング軸反力推定値の絶対値が、車両が直進走行していると認められる範囲内である場合に、上記カウンタ手段によるカウント値により中立点補正値を算出し、上記中立点補正値と、上記カウンタ手段によるカウント値とに基づいてステアリング軸回転角を算出するものである。
【００２７】
また、ステアリング軸回転角算出手段は、算出した中立点補正値を電源遮断中も保持するものである。
また、上記中立点検出手段は、上記予め定めた１点から所定の回転角度だけ回転した位置において上記予め定めた１点における検出結果と同一の検出結果をさらに出力し、上記ステアリング軸の回転角が上記ステアリング軸可動範囲内の予め定めた複数の点のいずれかにあることを検出するものである。
また、上記操舵トルク検出手段に代えて、上記車両の左右の車輪のそれぞれに車輪の回転速度を検出する車輪速検出手段を備え、上記ステアリング軸回転角検出手段は、上記中立点検出手段の検出結果に応じて上記カウンタ手段のカウント値をリセットし、上記車輪速検出手段により検出された左右の車輪の回転速度差を算出し、上記回転速度差の絶対値が、車両が直進していると認められる範囲内である場合に、中立点補正値を算出するものである。
【００２８】
【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に係る電動式パワーステアリング制御装置を示す構成図である。
図１において、図１６と同一符号は同一箇所を示し、その説明は省略する。新たな符号として、１３はモータ８の回転方向を検出するモータ回転方向センサであり、１４は、図１６におけるステアリング軸回転角算出手段１２とは異なる演算を行なうステアリング軸回転角算出手段である。
【００２９】
ステアリング軸回転角算出手段１４には、従来例と同じモータ回転角カウンタ１０からのカウント値および中立点センサ１１からの検出信号に追加して、操舵トルクセンサ６からの操舵トルク信号、モータ８に流れるモータ電流信号、および上記モータ回転方向センサ１３により検出されたモータ回転方向が入力される。
【００３０】
モータ回転方向センサ１３はモータ８の回転方向を常に検出しているものであり、左回転、右回転、停止状態のいずれかを示す信号を常に出力しているものである。例えば、モータ角センサ９の出力が、図１７（ｂ）に示すモータ８が１２０度回転する間のセンサＡ，Ｂ，Ｃで検出される回転子磁石の極性の組み合わせにおいて、Ｓ１→Ｓ２、Ｓ２→Ｓ３、Ｓ３→Ｓ４・・・と順方向に変化した場合は左回転、Ｓ１→Ｓ６、Ｓ６→Ｓ５、Ｓ５→Ｓ４・・・と逆方向に変化した場合は右回転、所定時間内に変化がない場合に停止と判断する。なお、これらの３つの信号は、図示しないアシストトルク制御手段が入力している場合が多いので、ステアリング軸回転角算出手段１４は、図示しないアシストトルク制御手段から入力しても良い。上記以外は、従来例と同様である。
【００３１】
以下に、本実施の形態１におけるステアリング軸回転角算出手段１４の動作について説明する。
図２は本実施の形態１に係る電動式パワーステアリング制御装置におけるステアリング軸回転角算出手段１４の動作を示したフローチャートである。
なお、従来例と同じく、装置起動後、初めて中立点センサがＯＮになるまでの間は、ステップＳ２−３、Ｓ２−４を繰り返す（図中点線部）。
【００３２】
はじめに、ステップＳ２−１では、ステアリング軸回転角算出手段１４は、中立点補正値を算出済みかどうかを判定する。算出済みでない場合はステップＳ２−２へ進み、後述するステアリング軸回転角算出手段１４により中立点補正値を算出し、すでに算出済みである場合はステップＳ２−３へ進む。
【００３３】
ステップＳ２−３以降のステップ（Ｓ２−３〜Ｓ２−７）は、従来例に示した図１９におけるステップＳ１９−１〜Ｓ１９−５と同じであるが、最終のステップＳ２−７でステアリング回転角の算出するために次式（３）を用いる。
【００３４】
ステアリング軸回転角［度］＝（モータ回転角カウンタの値−中立点補正値）×１．２［度］・・・・・（３）
【００３５】
次に、中立点補正値を算出する際のステアリング軸回転角算出手段１４の動作について説明する。
【００３６】
図３は本実施の形態１に係る電動式パワーステアリング制御装置におけるステアリング軸回転角算出手段１４の中立点補正値算出時の動作を示したフローチャートである。
はじめに、ステップＳ３−１では中立点センサ１１の出力を読み込み、次いで、ステップＳ３−２では中立点センサ１１がＯＮか否かを判定する。中立点センサがＯＮになるまではステップＳ３−１、ステップＳ３−２を継続する。中立点センサがＯＮになれば、ステップＳ３−３へ進み、モータ回転角カウンタ９のカウント値、左回転補正値記憶フラグ、右回転補正値記憶フラグを０にリセットする。なお、左回転補正値記憶フラグ、右回転補正値記憶フラグは、ステアリング軸回転角算出手段１４の内部に備えられたフラグである。
【００３７】
その後、ステップＳ３−４では、操舵トルク信号、モータ電流信号、モータ回転角カウンタ、モータ回転方向センサを読み込み、次いで、ステップＳ３−５にて次式（４）を用いてステアリング軸反力推定値を算出する。
ステアリング軸反力推定値＝（操舵トルク信号）＋（Ｋt×モータ電流信号）・・・・・（４）
ここでＫtはモータ８のトルク定数であり、所定電流当たりのモータ発生トルク（ステアリング軸換算）を示すものである。車両が直進している場合は、ステアリング軸反力はごく小さな値となる。
【００３８】
次いで、ステップＳ３−６では、上記ステップＳ３−５で算出したステアリング軸反力推定値の絶対値が、所定値より小さいかどうか判定する。ここでの所定値は、車両が直進走行しているかどうかを判定するためのしきい値であり、実験データ等から最適な値を設定すれば良い。
【００３９】
ステアリング軸反力推定値の絶対値が、所定値より小さい場合はステップＳ３−７へ進み、ステップＳ３−４で読み込んだモータ回転方向センサ１３の値によりモータの回転方向を判定する。また、ステアリング軸反力推定値の絶対値が、所定値より大きい場合はステップＳ３−４に戻る。
【００４０】
次に、ステップＳ３−７でモータの回転方向が左回転と判定した場合には、ステップＳ３−８へ進みステップＳ３−４で読み込んだモータ回転角カウンタ１０の値を、左回転補正値として記憶し、左回転補正値記憶フラグを１にセットする。
【００４１】
一方、モータの回転方向が右回転と判定した場合には、ステップＳ３−９へ進みステップＳ３−４で読み込んだモータ回転角カウンタ１０の値を、右回転補正値として記憶し、右回転補正値記憶フラグを１にセットする。
【００４２】
また、モータ８が停止していると判定した場合にはステップＳ３−４に戻るが、モータ８が左回転、または右回転で動作していると判断した場合にはステップＳ３−１０へ進み、左回転補正値記憶フラグ、右回転補正値記憶フラグが共に１か否かを判定し、共に１の場合は、ステップＳ３−１１にて次式（５）により中立点補正値を算出する。
中立点補正値＝（左回転補正値＋右回転補正値）／２ ・・・・・（５）
【００４３】
以上の動作フローにより本実施の形態１では、ステアリング軸回転角算出手段１４は中立点補正値を算出することができる。
【００４４】
次に、式（４）により路面反力の推定が可能となる理由について以下に詳述する。ステアリング機構の運動方程式は、次式（６）で表される。
Ｊ×ｄωs／ｄｔ＝Ｔhdl＋Ｔmtr−Ｔfric×ｓｉｇｎ（ωｓ）−Ｔreact ・・・・・（６）
J：ステアリング機構の慣性モーメント（ステアリング軸換算）
ｄωs／ｄｔ：ステアリング軸回転加速度
Ｔhdl：操舵トルク
Ｔmtr：モータ出力トルク（ステアリング軸換算）
Ｔfric：ステアリング機構の摩擦トルク（ステアリング軸換算）
sign(ωs) ：ステアリング軸の回転速度の符号（回転方向）
Ｔreact：ステアリング軸反力（ステアリング軸換算）
【００４５】
式（６）をステアリング軸反力Ｔreactについて解くと、次式（７）のようになる。
Ｔreact＝Ｔhdl＋Ｔmtr−Ｊ×ｄωs／ｄｔ−Ｔfric×ｓｉｇｎ（ωｓ）・・・・・（７）
【００４６】
従って、操舵トルクＴhdl，モータ出力トルクＴmtr，ステアリング軸回転加速度ｄωs／ｄｔ，ステアリング機構の摩擦トルクＴfricから、路面反力Ｔreactの算出可能であることが分かる。なお、操舵トルクＴhdlには、操舵トルクセンサ６による操舵トルク信号Ｔsensを用い、また、モータ出力トルクＴmtrには、モータ８に流れるモータ電流信号Ｉmtrに既知のモータトルク定数Ｋtを乗じて用いることができる。
【００４７】
ここで、ステアリング軸回転加速度の項（−Ｊ×ｄωs／ｄｔ）は、一般に極端な急操舵をしない限り無視可能であり、また、ステアリング機構の摩擦トルクＴfricは、一般に左右操舵時にほぼ同じ大きさであり、かつ方向が逆であるため、左右に操舵し算術平均を行えば摩擦トルクＴfricの影響は自動的にキャンセルされるため、Ｔfric×ｓｉｇｎ（ωｓ）の項も無視することができる。
以上により式（４）が導出され、式（４）により検出した路面反力推定値に基づいて中立点補正値の算出が可能となる。
【００４８】
本実施の形態１では、以上のようにステアリング軸反力推定値により、中立点を補正するようにしたので、従来に比べてステアリング軸１への中立点センサ１１の組み込み過程で車両直進位置と中立点センサ１１の中立点とを一致させるための精度を必要としないので、コストが低い電動式パワーステアリング制御装置を提供できる。
また、装置の電源を遮断する際に、中立点補正値を記憶するようにすれば、次回の装置起動時は、中立点補正値の算出が不要であるので、高精度なステアリング軸回転角が早く得られる。
【００４９】
なお、本実施の形態１では、左回転補正値、右回転補正値を１つ記憶した際に、それぞれ左回転補正値記憶フラグ、右回転補正値記憶フラグを１にセットするようにしたが、これに限るものでなく、例えば、左回転補正値、右回転補正値を１００データ記憶した際に、左回転補正値記憶フラグ、右回転補正値記憶フラグを１にセットするようにし、中立点補正値を、次式（８）により算出すれば、多くのデータの平均値となり、より高精度な中立点補正値を算出できる。以降に述べる実施の形態でも同様である。
中立点補正値＝（左回転補正値［１］〜［１００］の合計＋右回転補正値［１］〜［１００］の合計）／２００・・・・・（８）
【００５０】
また、モータ回転方向センサ１３が、左回転、右回転、停止状態のいずれかを示す信号を常に出力するものとしたが、モータ回転速度センサを備え、検出されたモータ回転速度をステアリング軸回転角算出手段１４に入力し、しきい値を用いて左回転、右回転、停止状態を判定してもよい。以降に述べる実施の形態でも同様である。具体的には、例えばモータが左回転であるときの速度をプラスの速度値として検出するようにモータ回転方向センサを設けた場合に、右回転であるときは逆にマイナスの速度値として検出されることとなる。したがって、例えば第１のしきい値として＋０．１、第２のしきい値として−０．１を設定すれば、モータ回転速度センサの検出値が＋０．１以上であれば左回転、−０．１以下であれば右回転、−０．１〜＋０．１の範囲内であれば停止状態と判定することができる。
【００５１】
また、モータ角センサ９の分解能を１．２度としているが、これに限るものではなく、モータ角センサ９の分解能に応じて、式（３）中の１．２［度］を変更すればよい。以降に述べる実施の形態でも同様である。
【００５２】
また、本実施の形態１では、中立点補正値の算出を１回しか行っていないが、中立点補正値の算出を複数回行い、その平均値を使用しても良い。以降に述べる実施の形態でも同様である。
【００５３】
実施の形態２．
ステアリング機構は、一般にステアリングホイール２を左右に操作した際、左右対称な操作性を確保するような機構となっているが、中には左右対称な操作性を確保できていない車両もある。
本実施の形態２では、摩擦トルクＴfricを回転方向別に予めテーブルとして記憶しておき、ステアリング軸回転方向、すなわちモータ回転方向に応じた摩擦トルクＴfricをテーブルから読み込み、ステアリング軸反力推定値を次式（９）により算出する。
【００５４】
ステアリング軸反力推定値＝操舵トルク信号＋（Ｋt×モータ電流信号）＋摩擦トルク値・・・・（９）
【００５５】
図４は本実施の形態２に係る電動式パワーステアリング制御装置における上記実施の形態１とは異なるステアリング軸回転角算出手段１４の中立点補正値算出時の動作を示したフローチャートである。以下に図４を用いて中立点補正値を算出する際のステアリング軸回転角算出手段１４の動作について説明する。
【００５６】
図４において、ステップＳ４−１〜ステップＳ４−４は上記実施の形態１における図３のステップＳ３−１〜ステップＳ３−４と同一であるため説明を省略する。
ステップＳ４−５では、ステップＳ４−４により読み込まれたモータ回転方向センサ１３により検出されたモータ回転方向に対応する摩擦トルク値を上記テーブルから読み込む。次いで、ステップＳ４−６では、式（９）を用いてステアリング軸反力推定値を算出する。
【００５７】
ステップＳ４−７では、上記ステップＳ４−６で算出したステアリング軸反力推定値の絶対値が、所定値より小さいかどうか判定する。ここでの所定値は、車両が直進走行しているかどうかを判定するためのしきい値であり、実験データ等から最適な値を設定すれば良い。
次いで、ステップＳ４−８では、モータ回転角カウンタ１０のカウント値を読み取る。
【００５８】
以上のように、本実施の形態２によれば、ステアリング機構の操作性が左右非対称な車両であっても、高精度な中立点補正値を算出できる。また、モータ回転方向別の補正値を平均化する必要がなく、短時間で中立点補正値を算出できる。
【００５９】
実施の形態３．
実際の走行条件では、中立点をより精度よく算出できる操舵パターン（例えば、高速での車線変更時等）がある。本実施の形態３では、精度よく中立点補正値を算出するため、車速センサを備えることにより、この車速センサにより検出された車両の走行速度が所定値より大きい（あるいは、車速が所定範囲内の）場合のみのデータをもとに中立点補正値を算出する。
【００６０】
図５は、本実施の形態３に係る電動式パワーステアリング制御装置における中立点補正値の算出を示したフローチャートである。図５において、ステップＳ５−１〜Ｓ５−３は、上記実施の形態１における図３のステップＳ３−１〜Ｓ３−３と同様なため説明を省略する。
ステップＳ５−４では、車速センサによる車両走行速度を読み取る。次いで、ステップＳ５−５では、車両走行速度が所定値よりも大きい場合にはステップＳ５−６へ進み、所定値よりも小さい場合にはステップＳ５−４、Ｓ５−５を繰り返す。
【００６１】
ステップＳ５−６では、操舵トルク信号、モータ電流信号、モータ回転角カウンタ、モータ回転方向センサの値を読み込む。以下は上記実施の形態１における図３のステップＳ３−５〜ステップＳ３−１１と同様である。
【００６２】
以上のように、本実施の形態３に係る電動式パワーステアリング制御装置では、車両走行速度が所定値以上あるいは所定範囲内である場合のみにステアリング軸反力推定値を算出することができ、精度良く中立点が算出可能な所望の車両走行時のみに中立点補正値の算出をすることができる。
【００６３】
なお、同様にしてモータ回転速度センサを備えることにより、モータ回転速度やモータ回転速度の微分値（モータ回転加速度）が、所定値より大きい（あるいは、所定範囲内の）場合のみのデータをもとに、中立点補正値を算出することもできる。
【００６４】
実施の形態４．
上述してきた実施の形態１〜３では、中立点センサ１１は、ステアリング軸１の周回毎にＯＮになるものではなく、ステアリングホイール２を左端から右端に切り回してステアリング軸１が３〜４回転する間には、車両直進位置に相当する１点のみでＯＮになるものとしたが、本実施の形態４におけるの中立点センサ１１は、ステアリング軸１の周回毎にＯＮになるものである。すなわち、図６のように、ステアリング軸１の回転角が車両直進位置にある場合だけでなく、それに＋３６０度、あるいは、−３６０度した回転角でも、中立点センサがＯＮになる。
【００６５】
本実施の形態４に係る電動式パワーステアリング制御装置の構成は上記実施の形態３と同じく車速センサを備えるものである。ステアリング軸回転角算出手段１４の動作フローを説明する。
【００６６】
はじめに、ステップＳ７−１では、ステアリング軸回転角算出手段１４は、中立点補正値を算出済みか否かを判定する。判定の結果、算出済みである場合にはステップＳ７−４へ進む。一方、算出済みでない場合にはステップＳ７−２へ進み中立点補正値を算出する。ここで、本実施の形態４における中立点補正値の算出処理について説明する。図８は本発明の実施の形態４に係るステアリング軸回転角算出手段における中立点補正値の算出処理を示したフローチャートである。以下に図８について説明する。
【００６７】
まず、ステップＳ８−１では、車速センサおよび中立点センサの検出値を読み取り、ステップＳ８−２では、車速が所定値より大きくかつ中立点センサがＯＮであるかを判定する。判定の結果がＹｅｓであればステップＳ８−３へ進み、ＮｏであればステップＳ８−２の判定結果がＹｅｓになるまでステップＳ８−１、Ｓ８−２を繰り返す。
【００６８】
ステップＳ８−３では、操舵トルク信号とモータ電流信号を読み込み、ステップＳ８−４では、式（４）によりステアリング軸反力推定値を算出する。
次に、ステップＳ８−５では、上記ステアリング軸反力推定値が所定値Ａより小さいか否かを判定する。ここでの所定値Ａは、ステップＳ８−１において、ステアリング軸１の回転角が車両直進位置にあり、中立点センサ１１がＯＮになったものであるか、あるいは、それに＋３６０度、−３６０度した回転角で、中立点センサがＯＮになったものであるかを判定するものであり、実験データ等から最適な値を設定すれば良い。これ以降の処理は、上記実施の形態１〜３と同様である。
【００６９】
なお、所定値Ｂは上記実施の形態１〜３と同様に、車両が直進走行しているかどうかを判定するためのしきい値であり、実験データ等から最適な値を設定すれば良い。
【００７０】
中立点補正値を算出後は、図７に戻り、ステップＳ７−３にて周回値を０にリセットした後、ステップＳ７−４にて中立点センサを読み込み、ステップＳ７−５にて中立点センサ１１がＯＮかどうかを判定する。
ここで、ステップＳ７−６では中立点センサ１１がＯＮの場合に、周回値の更新を行う。周回値はステアリング軸回転角算出手段１４内の変数であり、ステアリング軸１の回転角が車両直進位置から何回転しているかを示すものである。図９は周回値の更新処理を示すフローチャートである。
【００７１】
図９において、所定値Ｃはステアリング軸１が車両直進位置から左方向に１回転したこと、所定値Ｄはステアリング軸１が車両直進位置から右方向に１回転したことをモータ回転角カウンタ１０の値から判定するためのしきい値である。判定条件は、所定値Ｃより大きいか、所定値Ｄより小さいか等でも良い。周回値の更新を行った後の処理は、上記実施の形態１〜３と同じであるが、最終ステップＳ７−９でステアリング回転角の算出するために次式（１０）を用いる。
【００７２】
ステアリング軸回転角［度］＝（モータ回転角カウンタの値−中立点補正値） ×１．２［度］＋周回値×３６０［度］・・・・・（１０）
【００７３】
なお、図１０はモータ回転角カウンタの値とステアリング軸回転角との対応関係を示した相関図である。本実施の形態４では、式（１０）で算出する時点で、図１０に示した対応関係を有している。
【００７４】
このようにして、本実施の形態４では、ステアリング軸１の回転角が車両直進位置にあり、中立点センサ１１がＯＮになったものであるか、あるいは、それに＋３６０度、−３６０度した回転角で、中立点センサ１１がＯＮになったものであるかを、ステアリング軸反力推定値により判定した上で、ステアリング軸１の回転角が車両直進位置にある際に、モータ回転角カウンタ１０をリセットして中立点補正値を算出する。
【００７５】
以上のように、本実施の形態４に係る電動式パワーステアリング制御装置によれば、中立点センサ１１がＯＮになるたびに周回値を更新し、周回値を考慮してステアリング軸回転角を算出するので、中立点センサ１１は、ステアリング軸１の周回毎にＯＮになるものであっても、ステアリング軸回転角を算出することができる。
【００７６】
なお、本実施の形態４の電動式パワーステアリング制御装置では、電源遮断時に中立点補正値及び周回値を記憶するようにしても、電源を遮断している間にハンドルを切ると、次回の起動時に、周回値に誤差が生じている可能性がある。これを防ぐためには、装置起動時に毎回、中立点補正値の算出及び周回値の０リセットを行うようにする必要がある。
【００７７】
また、別の方法として、図１１に示す周回値設定フローチャートを図７に示すステップＳ７−１の前に実行して周回値を設定してもよい。ただし、この周回値設定フローチャートにより周回値を設定する場合には、ステアリング軸反力推定値と周回値を対応付けたテーブルをステアリング軸回転角算出手段１４等に予め記憶しておく必要がある。この周回値設定フローチャートをステップＳ７−１の前に実行した場合には、中立点補正値は前回記憶した値を使えば良く、高精度なステアリング軸回転角を早く得ることができる。
【００７８】
なお、本実施の形態４では、中立点センサ１１をステアリング軸１の回転角が車両直進位置にある場合だけでなく、それに＋３６０度、あるいは、−３６０度した回転角でも、中立点センサ１１がＯＮになるものとしたが、これに限るものではなく、例えば、図１２のように＋９０、−９０毎の回転角でも、中立点センサ１１がＯＮになるものでも良い。
【００７９】
この場合には、「周回値」の代わりに「四分の一周回値」とし、最終ステップＳ７−９では、式（１１）によりステアリング軸回転角を算出する。
ステアリング軸回転角［度］＝（モータ回転角カウンタの値−中立点補正値）１．２［度］＋（周回値／４）×９０［度］ ・・・・・（１１）
【００８０】
実施の形態５．
図１３は、本実施の形態５に係る電動式パワーステアリング制御装置のシステム構成図であり、上記実施の形態１〜４における中立点センサ１１をモータ８の回転軸に取り付けたものである。この中立点センサ１１は、モータ８が１回転する毎にＯＮになるものである。モータ減速ギア７が例えば、従来例と同じく１６．５：１の場合、ステアリング軸の回転角に換算して、＋３６０／１６．５［度］、−３６０／１６．５［度］毎に中立点センサ１１がＯＮになる。
【００８１】
本実施の形態５でのステアリング回転角算出手段１４の動作は、上記実施の形態４と同様であるが、実施の形態４における「周回値」の代わりに「モータ周回値」とし、最終ステップＳ７−９では、式（１２）によりステアリング軸回転角を算出する。
ステアリング軸回転角［度］＝（モータ回転角カウンタの値−中立点補正値）×１．２［度］＋モータ周回値×３６０／１６．５［度］ ・・・・（１２）
【００８２】
以上のように、本実施の形態５に係る電動式パワーステアリング制御装置では、中立点センサ１１をモータ８の回転軸に取り付けたので、中立点センサ１１とモータ８を一体化したパッケージに納めることができ、上記実施の形態１〜４の効果に加えて、組み立てコストの低い電動式パワーステアリング制御装置を提供することができる。
【００８３】
実施の形態６．
上述してきた実施の形態１〜５では、中立点補正値を算出する際に、ステアリング軸反力推定値が所定値よりも小さいか否かを参照して行なっていたが、本実施の形態６では左右の前車輪の回転速度差が所定値よりも小さいか否かを参照する。（車両が直進走行時には左右前輪の回転速度差は０となる。）
【００８４】
図１４は本実施の形態６に係る電動式パワーステアリング制御装置のシステム構成図を示す。図１４において、車輪速検出センサ１５はそれぞれの車輪の回転速度を検出し、検出された各車輪速度値はステアリング軸回転角検出手段１４によって読み取られる。
【００８５】
次に、図１５には本実施の形態６に係る電動式パワーステアリング制御装置におけるステアリング軸回転角算出手段１４の中立点補正値算出時の動作フローチャートを示す。なお、ここでの中立点補正値の算出方法は、上記実施の形態２における図４に示した中立点補正値の算出方法とほぼ同一のため、図４との相違点についてのみ説明する。
【００８６】
図１５において、ステップＳ１５−１，Ｓ１５−２は図４ステップ４−１，Ｓ４−２と同一である。ステップＳ４−３では、モータ回転角カウンタ、左回転補正値記憶フラグ、右回転補正値記憶フラグを０にリセットしていたが、ステップＳ１５−３では、モータ回転角カウンタのみを０にリセットする。
【００８７】
次いで、ステップ１５−４では、モータ回転角カウンタ、左前車輪速センサ、右前車輪速センサの値を読み取り、ステップＳ１５−５では、上記ステップＳ１５−４で読み取った左前車輪速センサ、右前車輪速センサの車輪回転速度との差異の絶対値が所定値よりも小さいか否かを判定する。なお、ここでの所定値は、車両が直進走行しているかどうかのしきい値であり、実験データ等から最適な値を設定すれば良い。
【００８８】
ステップＳ１５−５での判定の結果、右車輪速センサの車輪回転速度との差異の絶対値が所定値よりも小さい場合には、上記ステップＳ１５−４で読み取ったモータ回転角カウンタの値を中立点補正値として設定し、一方、右車輪速センサの車輪回転速度との差異の絶対値が所定値よりも大きい場合には、ステップＳ１５−４，Ｓ１５−５を繰り返すこととなる。
【００８９】
以上のように、ステアリング軸回転角算出手段１４は、取得した中立点補正値に基づいて上記実施の形態１〜５と同様にしてステアリング軸回転角を算出することができるため、本実施の形態６においてもステアリング軸への中立点検出手段の組み込み過程で、車両直進位置と中立点検出手段の中立点とを一致させるための精度を必要とせず、コストが低い電動式パワーステアリング制御装置を提供できる。
【００９０】
また、本実施の形態６に係る電動式パワーステアリング制御装置によれば、ステアリング軸回転角算出手段１４等に予め左右車輪速差と周回値を対応付けたテーブルを記憶し、上記実施の形態４に係る図１１の周回値設定フローチャートを用いて、ステップＳ１１−４にて車輪速検出センサ１５から左前車輪の回転速度と右前車輪の回転速度を込み、次いでステップＳ１１−５にて上記左右の車輪回転速度の絶対値により左右車輪速差を求め、ステップＳ１１−６にて上記左右車輪速差と周回値を対応付けたテーブルからステップＳ１１−５で求めた左右車輪速差に応じた値を抽出することにより、実施の形態４と同様に高精度なステアリング軸回転角を速く得ることができる。
【００９１】
【発明の効果】
本発明に係る電動式パワーステアリングによれば、ステアリング軸回転角算出手段が、中立点検出手段の検出結果に応じてカウンタ手段のカウント値をリセットし、操舵トルクと、モータに流れる電流信号とに基づいてステアリング軸反力推定値を算出し、ステアリング軸反力推定値の絶対値が、車両が直進走行していると認められる範囲内である場合に、モータ回転方向に基づいて上記カウンタ手段によるリセット後のカウント値を回転方向別に記憶し、該記憶した回転方向別のカウンタ値を平均化して中立点補正値を算出し、該中立点補正値と、上記リセット後のカウント値とに基づいてステアリング軸回転角を算出することにより、ステアリング軸への中立点検出手段の組み込み過程で、車両直進位置と中立点検出手段の中立点とを一致させるための精度を必要とせず、コストが低い電動式パワーステアリング制御装置を提供できる。
【００９２】
また、中立点検出手段は、予め定めた１点から所定の回転角度だけ回転した位置において上記予め定めた１点における検出結果と同一の検出結果をさらに出力し、上記ステアリング軸の回転角が上記ステアリング軸可動範囲内の予め定めた複数の点のいずれかにあることを検出し、ステアリング軸回転角算出手段は、上記中立点検出手段の検出結果に応じて上記カウンタ手段のカウント値をリセットし、操舵トルクと、モータに流れる電流信号とに基づいてステアリング軸反力推定値を算出し、該ステアリング軸反力推定値の絶対値に基づいて上記中立点検出手段の検出結果が車両直進位置によるものと判定された場合に車両直進位置を検出するため、上記中立点検出手段がステアリング軸の所定回転角度毎に検出するものであっても、中立点検出手段の組み込み過程で、取り付け位置の精度を要さず、コストが低い電動式パワーステアリング制御装置を提供できる。
【００９３】
また、操舵トルクセンサに代えて、車両の左右の車輪のそれぞれに車輪の回転速度を検出する車輪速検出手段を備え、ステアリング軸回転角検出手段は、中立点検出手段の検出結果に応じて上記カウンタ手段のカウント値をリセットし、上記車輪速検出手段により検出された左右の車輪の回転速度差を算出し、回転速度差の絶対値が、車両が直進していると認められる範囲内である場合に、中立点補正値を算出することにより、ステアリング軸への中立点検出手段の組み込み過程で、車両直進位置と中立点検出手段の中立点とを一致させるための精度を必要とせず、コストが低い電動式パワーステアリング制御装置を提供できる。
【００９４】
また、中立点検出手段をモータの回転軸に備えたことにより、中立点検出手段とモータとを一体化したパッケージに納めることができ、組み立てコストの低い電動式パワーステアリング制御装置を提供することができる。
【００９５】
また、モータ回転方向検出手段に代えて、モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段を備え、ステアリング軸回転角算出手段は、上記モータ回転速度をしきい値と比較することによりモータ回転方向を判定するため、直接的にモータ回転方向を検出できなくてもステアリング軸回転角を算出することができる。
【００９６】
また、車両の走行速度を検出する車速センサをさらに備え、ステアリング軸回転角検出手段は、車速センサにより検出された車両の走行速度が予め設定された速度以上である場合に中立点補正値を算出するため、精度良く中立点補正値を算出できる。
【００９７】
また、ステアリング軸回転角検出手段は、モータ回転速度検出手段による検出値に基づいて中立点補正値を算出するため、精度良く中立点補正値を算出できる。
【００９８】
また、ステアリング軸回転角算出手段は、ステアリング機構の摩擦によって生じる摩擦トルクをモータの回転方向別に予め記憶したテーブルを備え、モータ回転方向に応じて上記テーブルから対応する摩擦トルクを読み込み、該読み込んだ摩擦トルクに基づいて中立点補正値を算出するため、ステアリング機構の操作性が左右非対称な車両であっても、高精度な中立点補正値を算出できる。また、左右の平均を行う必要がなく、短時間で中立点補正値を算出できる。
【００９９】
また、ステアリング軸回転角算出手段は、算出した中立点補正値を電源遮断中も保持するため、次回の装置起動時は中立点補正値の算出が不要となり、高精度なステアリング軸回転角が早く得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係る電動式パワーステアリング制御装置のシステム構成図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に係るステアリング軸回転角算出手段の動作を示すフローチャートである。
【図３】 本発明の実施の形態１に係るステアリング軸回転角算出手段における中立点補正値の算出を示したフローチャートである。
【図４】 本発明の実施の形態２に係るステアリング軸回転角算出手段における中立点補正値の算出を示したフローチャートである。
【図５】 本発明の実施の形態３に係るステアリング軸回転角算出手段における中立点補正値の算出を示したフローチャートである。
【図６】 本発明の実施の形態４に係る中立点センサの検出タイミングを示した模式図である。
【図７】 本発明の実施の形態４に係るステアリング軸回転角算出手段の動作を示すフローチャートである。
【図８】 本発明の実施の形態４に係るステアリング軸回転角算出手段における中立点補正値の算出を示したフローチャートである。
【図９】 本発明の実施の形態４に係る周回値の更新処理を示すスローチャートである。
【図１０】 本発明の実施の形態４に係るモータ回転角カウンタの値とステアリング軸回転角との対応関係を示した相関図である。
【図１１】 本発明の実施の形態４に係る周回値設定フローチャートである。
【図１２】 本発明の実施の形態４に係る中立点センサの検出タイミングを示した模式図である。
【図１３】 本発明の実施の形態５に係る電動式パワーステアリング制御装置のシステム構成図である。
【図１４】 本発明の実施の形態６に係る電動式パワーステアリング制御装置のシステム構成図である。
【図１５】 本発明の実施の形態６に係るステアリング軸回転角算出手段における中立点補正値の算出を示したフローチャートである。
【図１６】 従来の電動式パワーステアリング制御装置のシステム構成図である。
【図１７】 従来の電動式パワーステアリング制御装置のモータとホール効果センサの配置図である。
【図１８】 従来の電動式パワーステアリング制御装置における中立点センサの検出タイミングを示した模式図である。
【図１９】 従来の電動式パワーステアリング制御装置におけるステアリング軸回転角算出手段の動作を示したフローチャートである。
【図２０】 従来の電動式パワーステアリング制御装置におけるステアリング軸回転角とモータ回転角の関係を模式的に示した相関図である。
【符号の説明】
１ ステアリング軸、２ ステアリングホイール、３ 車輪、４ 車輪、５ ギア、６ 操舵トルクセンサ、７ モータ減速ギア、８ モータ、９ モータ角センサ、１０ モータ回転角カウンタ、１１ 中立点センサ、１２ ステアリング軸回転角算出手段、１３ モータ回転方向センサ、１４ ステアリング軸回転角算出手段、１５ 車輪速検出センサ。
Claims (7)
- 車両の進行方向を特定するステアリング軸の回転角がステアリング軸可動範囲内の予め定めた１点にあることを検出する中立点検出手段と、
上記ステアリング軸にギアを介して補助トルクを与えるモータの回転角を検出するモータ角検出手段と、
上記モータ角検出手段により検出されたモータ回転角に基づいて上記モータが所定角度を回転した回数を回転方向別にカウントするカウンタ手段と、
上記モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、
上記ステアリング軸の回転操作により生じる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
車両直進位置からのステアリング軸の回転角を算出するステアリング軸回転角算出手段と
を備え、
上記ステアリング軸回転角算出手段は、
上記中立点検出手段の検出結果に応じて上記カウンタ手段のカウント値をリセットし、上記操舵トルクと、上記モータに流れる電流信号とに基づいてステアリング軸反力推定値を算出し、
上記モータ回転速度検出手段により検出されたモータ回転速度と、正の速度値および負の速度値からなる２つのしきい値との比較に基づいてモータ回転方向を判定し、
上記ステアリング軸反力推定値の絶対値が、車両が直進走行していると認められる範囲内である場合に、上記モータ回転方向に基づいて上記カウンタ手段によるリセット後のカウント値を回転方向別に記憶し、該記憶した回転方向別のカウンタ値を平均化して中立点補正値を算出し、
上記中立点補正値と、上記カウンタ手段によるカウント値とに基づいてステアリング軸回転角を算出する
ことを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。 - 請求項１に記載の電動式パワーステアリング制御装置において、
上記ステアリング軸回転角検出手段は、上記モータ回転速度検出手段による検出値に基づいて中立点補正値を算出する
ことを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。 - 車両の進行方向を特定するステアリング軸の回転角がステアリング軸可動範囲内の予め定めた１点にあることを検出する中立点検出手段と、
上記ステアリング軸にギアを介して補助トルクを与えるモータの回転角を検出するモータ角検出手段と、
上記モータ角検出手段により検出されたモータ回転角に基づいて上記モータが所定角度を回転した回数を回転方向別にカウントするカウンタ手段と、
上記モータの回転方向を検出するモータ回転方向検出手段と、
上記ステアリング軸の回転操作により生じる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
車両直進位置からのステアリング軸の回転角を算出するステアリング軸回転角算出手段と
車両の走行速度を検出する車速センサと
を備え、
上記ステアリング軸回転角算出手段は、
上記中立点検出手段の検出結果に応じて上記カウンタ手段のカウント値をリセットし、上記操舵トルクと、上記モータに流れる電流信号とに基づいてステアリング軸反力推定値を算出し、
上記ステアリング軸反力推定値の絶対値が、車両が直進走行していると認められる範囲内であり、かつ、上記車速センサにより検出された車両の走行速度が予め設定された速度以上である場合に、上記モータ回転方向に基づいて上記カウンタ手段によるリセット後のカウント値を回転方向別に記憶し、該記憶した回転方向別のカウンタ値を平均化して中立点補正値を算出し、
上記中立点補正値と、上記カウンタ手段によるカウント値とに基づいてステアリング軸回転角を算出する
ことを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。 - 車両の進行方向を特定するステアリング軸の回転角がステアリング軸可動範囲内の予め定めた１点にあることを検出する中立点検出手段と、
上記ステアリング軸にギアを介して補助トルクを与えるモータの回転角を検出するモータ角検出手段と、
上記モータ角検出手段により検出されたモータ回転角に基づいて上記モータが所定角度を回転した回数を回転方向別にカウントするカウンタ手段と、
上記モータの回転方向を検出するモータ回転方向検出手段と、
上記ステアリング軸の回転操作により生じる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
車両直進位置からのステアリング軸の回転角を算出するステアリング軸回転角算出手段と
を備え、
上記ステアリング軸回転角算出手段は、
ステアリング機構の摩擦によって生じる摩擦トルクをモータの回転方向別に予め記憶したテーブルを備え、
上記中立点検出手段の検出結果に応じて上記カウンタ手段のカウント値をリセットし、上記操舵トルクと、上記モータに流れる電流信号と、上記モータ回転方向に応じて上記テーブルから読み込んだ対応する摩擦トルクとに基づいてステアリング軸反力推定値を算出し、
上記ステアリング軸反力推定値の絶対値が、車両が直進走行していると認められる範囲内である場合に、上記カウンタ手段によるカウント値により中立点補正値を算出し、
上記中立点補正値と、上記カウンタ手段によるカウント値とに基づいてステアリング軸回転角を算出する
ことを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。 - 請求項１乃至４のいずれかに記載の電動式パワーステアリング制御装置において、
ステアリング軸回転角算出手段は、算出した中立点補正値を電源遮断中も保持することを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。 - 請求項１乃至５のいずれかに記載の電動式パワーステアリング制御装置において、
上記中立点検出手段は、上記予め定めた１点から所定の回転角度だけ回転した位置において上記予め定めた１点における検出結果と同一の検出結果をさらに出力し、上記ステアリング軸の回転角が上記ステアリング軸可動範囲内の予め定めた複数の点のいずれかにあることを検出する
ことを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。 - 請求項１乃至６のいずれかに記載の電動式パワーステアリング制御装置において、
上記操舵トルク検出手段に代えて、上記車両の左右の車輪のそれぞれに車輪の回転速度を検出する車輪速検出手段を備え、
上記ステアリング軸回転角検出手段は、
上記中立点検出手段の検出結果に応じて上記カウンタ手段のカウント値をリセットし、上記車輪速検出手段により検出された左右の車輪の回転速度差を算出し、
上記回転速度差の絶対値が、車両が直進していると認められる範囲内である場合に、中立点補正値を算出する
ことを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。
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