JP5125055B2 - ステアリング制御装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動パワーステアリング制御装置および電動チルト・テレスコピック制御装置を一体化したステアリング制御装置および方法に関する。

近年になり、自動車の電装化が進み、ドライバの体型に合わせてステアリングコラムのチルト位置およびテレスコピック位置を電動モータによって調整可能な電動チルト・テレスコピック装置が採用されつつある。この電動チルト・テレスコピック装置は、ドライバによって操作されるスイッチと、スイッチに接続された制御装置と、制御装置からの駆動信号に応じてステアリングコラムのチルト機構およびテレスコピック機構を駆動する電動モータと、チルト位置およびテレスコピック位置を検出するセンサとを備えて構成されている。ドライバがスイッチを操作すると、制御装置から電動モータに駆動電流が供給され、ステアリングコラムの角度（チルト位置）および軸方向位置（テレスコピック位置）を調整することが可能となる。

一方、電動パワーステアリング装置は、電動モータを用いて補助操舵トルクを発生させる装置であっって、ドライバによるハンドルの操作および車の動きを検出するトルクセンサと、トルクセンサからの検出信号に基づき電流指令値を演算し、この電流指令値に応じた電流を出力する電動パワーステアリング制御装置（ＥＣＵ）と、電動パワーステアリング制御装置からの出力信号に基づき回転トルクを発生する電動モータと、回転トルクをステアリング機構に伝える減速ギア等を備えて構成されている。

このように構成されたパワーステアリング装置において、ドライバがステアリングを操舵すると、トルクセンサにトルクが印加され、トルクの強さに応じたトルク信号が電動パワーステアリング制御装置内のＡ／Ｄコンバータに出力される。電動パワーステアリング制御装置はＡ／Ｄ変換されたトルク信号に基づき電流指令値を演算し、この電流指令値に基づくパルス信号が電流駆動回路に供給される。そして、電流駆動回路からモータに三相電流を与えることにより、操舵補助トルクがステアリングに印加される。このようにして、電動パワーステアリング装置のアシスト制御が実行される。

しかしながら、従来は、電動チルト・テレスコピック装置および電動パワーステアリング装置のそれぞれの制御装置は別個に構成されており、両者の制御も独立して行われていた。また、２つの制御装置が必要になることから、装置の小型化、コストダウンが必ずしも十分ではなかった。

従来技術として特開平８−２９５２４７号公報に記載されたステアリング機構が案出されている。このステアリング機構は多重ノードで作動する複数のモータを用いてチルトおよびテレスコピック作動を実現することにより部品点数の削減を目的としたものである。しかしながら、電動チルト・テレスコピック装置および電動パワーステアリング装置のそれぞれの制御装置を共通に構成したものではない。

また、特開２０００−２３８６４７号公報、特開平０５−２２９３７５号公報にはモータの回転数に基づきチルト位置およびテレスコピック位置を検出する構成が開示されている。特開平５−３９０４３号公報、特開２００１−１９９３５０号公報には１つのモータを用いてチルトおよびテレスコピック位置を調整する構成が開示されている。しかしながら、これらの公報に記載の従来技術は、電動チルト・テレスコピック装置および電動パワーステアリング装置のそれぞれの制御装置を共通に構成したものではない。

さらに、特開２００４−３２２８４１号公報には、演算部と駆動制御部が一体となった操舵制御装置が開示されている。特開２００４−３３０８４１号公報に示されたように、電動パワーステアリング制御装置と舵角変換比可変機構制御装置とを１つのＥＣＵに含む装置が案出されている。しかしながら、これらの従来技術も電動チルト・テレスコピック装置および電動パワーステアリング装置のそれぞれの制御装置を共通に構成したものではない。
特開平８−２９５２４７号公報 特開２０００−２３８６４７号公報 特開平０５−２２９３７５号公報 特開平５−３９０４３号公報 特開２００１−１９９３５０号公報 特開２００４−３２２８４１号公報 特開２００４−３３０８４１号公報 特開昭６０−１５７９６２号公報

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、電動パワーステアリング制御および電動チルト・テレスコピック制御を共通の制御装置によって実行可能なステアリング制御装置を提供することにある。

上述の課題を解決するために、本発明は、ステアリングに印加されたトルクを検出するトルクセンサからのトルク信号を少なくとも入力する入力手段と、入力されたトルク信号に基づき操舵補助トルク発生用のモータを駆動するための電動パワーステアリング制御を実行する制御手段とを備えたステアリング制御装置において、前記制御手段は、ステアリングコラムのチルトおよび／またはテレスコピック調整用のモータを駆動するための電動チルト・テレスコピック制御を実行可能であり、イグニッションキーが挿入されると電動チルト・テレスコピック制御を実行し、前記イグニッションキーがオンになると電動パワーステアリング制御を実行し、前記イグニッションキーがオフになると電動パワーステアリング制御を終了し、前記イグニッションキーが抜き出されると電動チルト・テレスコピック制御を禁止することを特徴とする。

前記制御手段は、電動パワーステアリング制御および電動チルト・テレスコピック制御を同時に実行可能である。
前記制御手段は、電動パワーステアリング制御を実行中は電動チルト・テレスコピック制御を禁止する。
前記制御手段は、前記トルク信号が所定値以下の場合には電動パワーステアリング制御および電動チルト・テレスコピック制御を同時に実行可能であって、前記トルク信号が所定値を越えた場合には電動チルト・テレスコピック制御を禁止する。

前記制御手段は、車速が所定値以下の場合には電動パワーステアリング制御および電動チルト・テレスコピック制御を同時に実行可能であって、車速が所定値を越えた場合には電動チルト・テレスコピック制御を禁止する。
前記制御手段は、シフトポジションがパーキングレンジまたはニュートラルポジション以外の場合には電動チルト・テレスコピック制御を禁止する。
前記制御手段は、パーキングブレーキが解除中は電動チルト・テレスコピック制御を禁止する。

前記モータは直流ブラシレスモータであって、駆動制御回路を内蔵する。
さらに、本発明の他の態様によれば、ステアリングに印加されたトルクを検出するトルクセンサからのトルク信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、車速を表す車速信号、およびＡ／Ｄ変換されたトルク信号に基づき操舵補助トルク発生用のモータを制御するための電動パワーステアリング制御ユニットと、操作子の操作に応じてステアリングコラムのチルトおよび／またはテレスコピック調整用のモータを制御するための電動チルト・テレスコピック制御ユニットとを備え、前記電動パワーステアリング制御ユニットの動作状態に応じて、前記電動チルト・テレスコピック制御ユニットの制御の許否が決定される。
前記電動チルト・テレスコピック制御ユニットの制御が禁止された場合には、ステアリング制御装置はチルトおよび／またはテレスコピック調整用のモータの駆動電流を遮断する。

本発明によれば、入力手段はステアリングに印加されたトルクを検出するトルクセンサからのトルク信号を入力し、制御手段は、入力されたトルク信号に基づき操舵補助トルク発生用のモータを駆動するための電動パワーステアリング制御を実行する。さらに、この制御手段は、ステアリングコラムのチルトおよび／またはテレスコピック調整用のモータを駆動するための電動チルト・テレスコピック制御を実行可能である。

すなわち、制御手段は電動パワーステアリング制御および電動チルト・テレスコピック制御を実行可能であるため、各々の制御装置を別々に構成する必要がなくなる。このため、装置の小型化、低コスト化を図ることが可能となる。また、共通のステアリング制御装置によって、電動パワーステアリング制御および電動チルト・テレスコピック制御を実行可能であるため、電動パワーステアリング制御の状態に応じて、最適な電動チルト・テレスコピック制御を実行することができる。

制御手段は、電動パワーステアリング制御および電動チルト・テレスコピック制御を同時に実行することもでき、また、電動パワーステアリング制御を実行中は電動チルト・テレスコピック制御を禁止しても良い。このように、電動パワーステアリング制御の状態に応じて、電動チルト・テレスコピック制御を許可したり、禁止したりすることができる。

例えば、制御手段は、トルク信号が所定値以下の場合には電動パワーステアリング制御および電動チルト・テレスコピック制御を同時に実行可能であってし、トルク信号が所定値を越えた場合には電動チルト・テレスコピック制御を禁止する。すなわち、トルク信号が大きい場合には操舵補助トルク発生用のモータに大電流が流れることから、電動チルト・テレスコピック制御を禁止することにより過電流が流れるのを防止することができる。

また、制御手段は、車速が所定値以下の場合には電動パワーステアリング制御および電動チルト・テレスコピック制御を同時に実行可能であって、車速が所定値を越えた場合には電動チルト・テレスコピック制御を禁止する。車両が高速で走行している場合には、安全性の観点から電動チルト・テレスコピック制御を禁止することができる。
制御手段は、シフトポジションがパーキングレンジまたはニュートラルポジション以外の場合には電動チルト・テレスコピック制御を禁止する。これにより、車両走行時における電動チルト・テレスコピック制御を禁止し、安全性を高めることができる。

さらに、制御手段は、パーキングブレーキが解除中は電動チルト・テレスコピック制御を禁止する。かかる構成によっても、車両走行時における電動チルト・テレスコピック制御を禁止し、安全性を高めることができる。

また、駆動制御回路を内蔵した直流ブラシレスモータを用いることにより、装置の小型化、信頼性向上等の技術的利点を享受することが可能となる。
さらに、本発明の他の態様において、Ａ／Ｄコンバータは、ステアリングに印加されたトルクを検出するトルクセンサからのトルク信号をＡ／Ｄ変換し、電動パワーステアリング制御ユニットは車速信号、およびＡ／Ｄ変換されたトルク信号に基づき操舵補助トルク発生用のモータを制御する。電動チルト・テレスコピック制御ユニットは操作子の操作に応じてステアリングコラムのチルトおよび／またはテレスコピック調整用のモータを制御する。そして、ステアリング制御装置は、電動パワーステアリング制御ユニットの動作状態に応じて、電動チルト・テレスコピック制御ユニットの制御の許否を決定する。そして、前記電動チルト・テレスコピック制御ユニットは、イグニッションキーが挿入されると電動チルト・テレスコピック制御を実行し、前記イグニッションキーが抜き出されると電動チルト・テレスコピック制御を禁止し、前記電動パワーステアリング制御ユニットは、前記イグニッションキーがオンになると電動パワーステアリング制御を実行し、前記イグニッションキーがオフになると電動パワーステアリング制御を終了する。これにより、安全性、電流負荷等を考慮しながら、最適な制御を実行することができる。

以下に、図面を参照しながら本発明の最良の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略図である。この図において、符号６はステアリング機構を示し、このステアリング機構６はステアリングホイール６ａ、ステアリングアッパーコラム６ｂ、チルト機構６ｃ、ステアリングロワーコラム６ｄ、シャフト６ｅ、ユニバーサルジョイント６ｆ、６ｇ、ラック＆ピニオン６ｈ、タイロッド６ｉを備えて構成されている。

チルト機構６ｃはステアリングロワーコラム６ｄに対してステアリングアッパーコラム６ｂを回動自在に軸支し、モータ９１の駆動力を受けてステアリングコラム６ｄのチルト角を変化させることが可能である。テレスコピック機構６ｄは円筒状のチューブと、このチューブ内を軸方向に摺動可能なロッドとを備えている。また、テレスコピック機構６ｄはモータ９２の回転トルクをテレスコピックチューブの軸方向の運動に変換するためのスクリューロッド、およびナット等を備えている。このような構成によって、ステアリングホイール６ａのテレスコピック位置を調整することが可能となる。

シャフト６ｅの一端はテレスコピック機構６ｄに連結されており、他端はユニバーサルジョイント６ｆ、６ｇを介してラック＆ピニオン６ｈに連結されている。このような構成により、ステアリングホイール６ａの回転トルクがラック＆ピニオン６ｈに伝わり、操舵トルクとしてタイロッド６ｉの軸方向の運動に変換される。

シャフト６ｅにはトルクセンサ４が設けられており、トルクセンサ４はステアリング６ａに印加された操舵トルクを検出し、トルク信号を出力可能である。さらに、シャフト６ｅには減速ギア３１、モータ３が取り付けられており、モータ３の回転トルクが減速ギア３１を介してシャフト６ｅに伝達される構成となっている。

ステアリング制御装置（ＥＣＵ）１は電動パワーステアリング制御ユニットおよび電動チルト・テレスコピック制御ユニットの２つの機能を有している。電動パワーステアリング制御ユニットの機能として、ステアリング制御装置１はトルクセンサ４からのトルク信号、車速センサ２からの車速信号に基づき補助操舵トルクを算出し、この算出結果に基づく駆動電流をモータ３に送出することができる。また、電動チルト・テレスコピック制御ユニットの機能として、ステアリング制御装置１はチルト用のモータ９１およびテレスコピック装置用のモータ９２を制御する機能を有している。さらに、ステアリング制御装置１は、電動パワーステアリング制御の状況に応じて電動チルト・テレスコピック制御の許否を決定することができる。

電動パワーステアリング制御装置１には電源５が接続されており、イグニッションキー５ａをオンにすることにより電動パワーステアリング制御装置１内部のリレーがオンとなり電源が供給される構成となっている。

図２はチルト機構６ｃおよびテレスコピック機構６ｄを説明するための図である。チルト用のモータ９１はギヤ等からなるチルト機構６ｃに連結され、アッパーコラム６ｂのチルト位置を調整可能である。また、テレスコピック用のモータ９２はテレスコピック機構６ｄに連結され、アッパーコラム６ｂを軸方向に移動させることによりテレスコピック位置を変更可能である。

図３（Ａ）はモータ９１，９２の断面図、図３（Ｂ）はモータ９１，９２を底面側から見た断面図である。モータ９１，９２は操舵トルク発生用のモータ３と同様に、整流子、ブラシを有さないいわゆる直流ブラシレスモータである。円筒形のハウジング９００内周にはステータ９０４が配設されており、ステータ９０４にはコイル９０３が巻回されている。出力軸９０６は軸受けに回動自在に軸支されており、出力軸の外周にはロータ９０５が設けられている。ロータ９０５にはＮ極、Ｓ極のマグネットが交互に配設されており、コイル９０３に駆動電流を流すことにより、誘導磁界が発生し、ロータ９０５が回転する。なお、マグネットの素材としては一般的なフェライト磁石の他、希土類のマグネットを用いることにより、大きなトルクを得ることができる。

また、基板９０１は円形をなし、ハウジング９０１の内径開口部を閉止するようにハウジング９０１に固着されている。このように、基板９０１の外径をハウジング９００の内径と略同一にすることにより、基板９０１をハウジング９００に内蔵することが容易となる。

この基板９０１には駆動回路が搭載されており、外部に駆動回路を設けることなく、モータ９１，９２を駆動することが可能である。駆動回路はＦＥＴ等のスイッチング素子からなり、コイル９０３に駆動電流を与える。駆動回路をモータに内蔵することにより、駆動回路からモータのコイルまでの電圧降下を低減できる。また、電気的な接続箇所が少なくなることから、ワイヤハーネスを減少でき、コスト削減も可能となる。

基板９０１にはさらに複数（例えば３個）のホール素子等のセンサ９０２が設けられており、出力軸９０６の位相を検出することが可能である。各々のセンサ９０２によって検出されたロータの位相に応じて、コイル９０３の各々に流す電流を選択的に切り替えることにより、ロータ９０５が回転する。センサ９０２を基板９０１上に搭載することにより、位置検出装置をモータとは別に構成する必要がなくなり、装置の小型化、コストダウンが可能となる。さらに、センサ９０２の出力に基づき、ステアリングアッパーコラムのチルト位置およびテレスコピック位置を検出することも可能である。

このように、本実施形態においては、チルト用のモータ９１、テレスコピック用のモータ９２に、操舵トルク発生用のモータ３と同様に直流ブラシレスモータを用いたことにより、制御回路を共通化することが容易となる。さらに、直流ブラシレスモータには数々の利点があり、本実施形態によればこれらの利点を享受することが可能となる。

すなわち、整流子、ブラシがないため、ステアリング機構の小型化、軽量化を図ることが可能となり、また、整流子およびブラシの摺動部分がないので、作動音を軽減でき、耐久性、信頼性を向上させることができる。さらに、ロータにはコイルがないため、回転部分の重量を軽減でき、モータイナーシャを低減することによって回転応答性を高めることも可能となる。また、ロータの重量バランスを均一にし易くなることから、異音、性能の不均一等の問題を回避できる。

図４は本実施形態に係るステアリング制御装置１のハードウェアブロック図である。電動パワーステアリング制御装置１は、マイクロプロセッサ、メモリを含むメインＭＣＵ（Micro Controller Unit）１０、ＰＷＭ信号を増幅するプリドライバ回路１１５、スイッチング素子より構成されたモータ駆動回路１１９、駆動電流を検出するモータ電流検出回路１２０、１２１、チルトおよびテレスコピックの制御用のサブＭＣＵ１５、温度検出用の温度センサ（未図示）等を備えて構成されている。

メインＭＣＵ１０は、Ａ／Ｄコンバータ１０１、カウンタ１０２、ＣＰＵ１０３、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０５、フラッシュメモリ１０６、ＰＷＭコントローラ１０７、インタフェースＩ／Ｆ１０８、バス１０９を備えて構成されている。

バス１０９はＡ／Ｄコンバータ１０１、カウンタ１０２、ＣＰＵ１０３、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０５、フラッシュメモリ１０６、ＰＷＭコントローラ１０７，インタフェースＩ／Ｆ１０８等の間でデータの受け渡しを行うためのものである。Ａ／Ｄコンバータ１０１は、コンパレータ、マルチプレクサ等により構成され、入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換可能である。このＡ／Ｄコンバータ１０１には、トルクセンサ４から出力されたメイントルク信号およびサブトルク信号、モータ電流検出回路１２０、１２１からの検出電流、モータ３の端子電圧、定電圧回路（未図示）の出力電圧、温度センサ（未図示）からの信号が入力されている。

上述のトルクセンサ４は、メイントルク信号、サブトルク信号の２つの出力信号を備え、これらの信号の合計電圧は一定電圧（例えば５Ｖ）であるクロス特性となるように設定されている。すなわち、ステアリングにトルクが印加されない場合には、メイントルク信号およびサブトルク信号はそれぞれトルク中立電圧２．５Ｖとなり、ステアリングに何らかのトルクが印加された場合には、メイントルク信号およびサブトルク信号は中立電圧２．５Ｖを基準として互いに逆方向に変動する。

カウンタ１０２は車速センサ２からの車速パルスをカウントしディジタル信号に変換するものである。ＲＯＭ１０４はモータ３の制御プログラム、ＰＷＭの演算プログラム、フェールセーフプログラム等を記憶するためのメモリとして使用され、ＲＡＭ１０５は当該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。フラッシュメモリ１０６は電源遮断後においても記憶内容を保持可能な不揮発性メモリであって、書き換える必要のある制御プログラム、トルクセンサ４，電流検出回路１２０，１２１等の補正値、制御による学習結果等をバックアップするためのものである。

ＰＷＭコントローラ１０７は三相の電圧を制御するためのデューティ値に基づきパルス幅変調を行い、パルス信号Ｗ、Ｖ、Ｕ、Ｗｂ、Ｖｂ、Ｕｂを生成するためのものである。ここで、パルス信号Ｗ、Ｖ、Ｕは正相の三相信号を表し、パルス信号Ｗｂ、Ｖｂ、Ｕｂは逆相の三相信号を表している。プリドライバ回路１１５はＰＷＭ回路においてコントローラ１０７からのパルス信号を増幅し、スイッチング素子を駆動するためのバッファ回路である。

モータ駆動回路１１９は、ＷＶＵの各相毎に相補接続された一対のスイッチング素子より構成され、各々の一対のスイッチング素子は電源電圧側（上段）のスイッチングトランジスタと接地電位側（下段）のスイッチングトランジスタを有している。上段のスイッチングトランジスタのゲートには、正相のパルス信号Ｗ、Ｖ、Ｕが入力され、下段のスイッチングトランジスタには逆相のパルス信号Ｗｂ、Ｖｂ、Ｕｂが入力されている。すなわち、上段、下段のスイッチングトランジスタは相補接続されており、交互にオン、オフ動作を繰り返すことにより、所望の駆動電流Ｉu、Ｉv、Ｉwを生成する。

なお、上段のスイッチングトランジスタと下段のスイッチングトランジスタとが同時にオンにならないように、両者がオフになる時間（デッドタイム）が正相のパルス信号Ｗ、Ｖ、Ｕと逆相のパルス信号Ｗｂ、Ｖｂ、Ｕｂのオンの時間の前後に設けられている。このように、デッドタイムを設けることにより、上段、下段のスイッチングトランジスタの短絡を回避することができる。

モータ電流検出回路１２０、１２１は抵抗等の電流−電圧変換素子から構成され、モータ３への駆動電流Ｉu、Ｉwを検出し、電流に応じた電圧をＡ／Ｄコンバータ１０１に出力可能である。定電圧回路（未図示）はレギュレータ回路により構成され、トルクセンサ４の電源電圧（例えば５Ｖ）を生成するためのものである。これにより、トルクセンサ４は正確なトルク信号を出力することができる。また、この電圧はＡ／Ｄコンバータ１０１に入力されており、トルク信号と比較することにより、定電圧回路１３０における電圧変動の影響を最小限に抑えている。

温度センサ（未図示）はサーミスタ等の温度特性変化を検出することにより、周囲温度に応じた電圧を出力可能である。例えば、モータ３、ステアリング制御装置１の各部に温度センサが取り付けられ、温度センサからの出力電圧はＡ／Ｄコンバータ１０１に入力されている。

サブＭＣＵ１５はＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ、Ｉ／Ｆ等を備え、ＲＯＭにはチルト、テレスコピック用のモータ９１、９２を制御するプログラムが格納されている。また、サブＭＣＵ１５はメインＭＣＵ１０とＩ／Ｆを介して接続されており、メインＭＣＵ１０からの指示を受けてチルト、テレスコピック用のモータ９１、９２を制御している。これにより、パワーステアリング制御状態に応じて、チルト、テレスコピック用のモータの最適な制御を行うことができる。

操作子７はドライバによって操作可能なスイッチ、ボリュームコントローラ等から構成され、サブＭＣＵ１５に接続されている。サブＭＣＵ１５は操作子７の操作に応じて、モータ９１，９２の制御プログラムを実行する。なお、チルトおよびテレスコピックの制御を禁止する場合には、操作子７の操作によらずモータ９１，９２への駆動電流がゼロとなるように、サブＭＣＵ１５の出力電圧を０Ｖとすることが望ましい。これにより、誤作動を回避することができる。

コントローラ９１０、９２０はＦＥＴ等のスイッチング素子からなり、直流ブラシレスモータ９１，９２の駆動電流を生成するための駆動制御回路である。なお、上述したように駆動制御回路をモータ９１、９２に内蔵しても良い。

上述したように、モータ９１、９２にはセンサ９０２が内蔵されており、センサ９０２からの信号はサブＭＣＵ１５に入力されている。これにより、サブＭＣＵ１５によってモータ９１，９２の回転数に基づきステアリングコラムのチルト位置およびテレスコピック位置を算出することが可能である。また、チルト機構６ｃ、テレスコピック機構６ｄにセンサを設け、センサの出力信号に基づきチルト位置およびテレスコピック位置を検出しても良い。サブＭＣＵ１５はこれらの信号に基づき、ステアリングコラムを所望のチルト位置およびテレスコピック位置まで移動させることができる。

図５に、ステアリング制御装置１の機能ブロック図を示す。上述したように、ステアリング制御装置１はメインＭＣＵ１０、サブＭＣＵ１５を有している。メインＭＣＵ１０は、電流指令値演算部１０３０、加算器１０３５，電流制御部１０３２、故障診断部１０３３の機能を有し、これらはＭＣＵ１０内のＣＰＵ１０３によって実現されるものである。

電流指令値演算部１０３０は、トルク信号Ｔ、車速信号、モータの検出電流ｉ、操舵角信号（未図示）、および検出電圧（未図示）に基づき電流指令値Ｉを演算する機能を有している。この電流指令値Ｉはモータ３に供給する駆動電流値を表しており、電流指令値Ｉに等しい駆動電流がモータ３に供給されるような制御が行われる。また、電流指令値演算部１０３０には車速センサ２からの車速パルスが入力されており、車速に応じた操舵補助力を決定することが可能である。

また、電流指令値演算部１０３０は、ハンドル戻り補償、モータ最大電流制御を有している。例えば、ハンドル戻り補償は、ステアリング９を中立位置に復元させるための制御を行うものである。一般に、電動パワーステアリング装置においては、減速ギア８等の影響によりセルフアライニングトルクが弱くなり易く、このためにハンドルが中立位置に戻り難くなってしまう。そこで、セルフアライニングトルクの作用によってモータ３が回転させられる際のモータの端子電圧ｅおよびモータ電流ｉを検出することによりモータ角速度を検出し、ハンドルを中立位置に復元させるための補償電流値を算出している。

モータ電流検出回路１２０、１２１はモータ３に供給された電流を検出し、検出電流ｉの信号を出力する。この検出電流ｉは加算器１０３５にフィードバックされるとともに、電流指令値演算部１０３０に入力される。加算器１０３５は検出電流ｉと電流指令値Ｉとの偏差Δｉを算出し、電流制御演算部１０３２に出力する。

電流制御演算部１０３２は、微分演算器、比例演算器、積分演算器から構成され、偏差Δｉがゼロとなるような制御を行う機能を有している。微分補償器は制御の応答速度を改善するために設けられており、比例演算器は偏差Δｉと所定の比例係数との乗算を行うためのものである。さらに、積分演算器は偏差Δｉの時間軸で積分値を算出し、偏差Δｉの定常値がゼロとなるような制御を行うためのものである。

故障診断部１０３３は、電動パワーステアリング制御装置１、モータ３、トルクセンサ４等の故障を診断し、所定のフェールセーフ処理を実行する機能を有している。故障診断は、例えば、モータ電流検出値、モータ端子電圧、ＥＣＵ温度、モータ温度を監視することにより行われる。また、故障診断処理には、イグニッションキーをオンにした直後の初期診断と、モータを駆動するアシスト制御における定常診断とがある。故障発生時には、故障診断部１０３３は電流指令値演算部１０３０および電流制御演算部１０３２に指示を与えることにより、操舵補助トルクの漸減処理等を行った後、図示しないリレーをオフにして給電を停止する。

さらに、サブＭＣＵ１５は、変換部１５１、加算機１５２、電流指令値演算部１５３の機能を有している。なお、図中では、１つの制御ブロックのみが記載されているが、チルトおよびテレスコピック用のモータ９１，９２のそれぞれに独立した２つの制御ブロックがサブＭＣＵ１５に用意されている。

変換部１５は、操作子７からの信号をモータ９１，９２の相対位置θに変換するためのものである。操作子７の操作に応じたモータ９１，９２の相対位置θの値をテーブルとして予め記憶し、このテーブルに基づいて相対位置θを決定しても良い。

加算器１５２は決定された相対位置θとセンサ９０２によって検出されたモータ９１，９２の相対位置θとの差分Δθを算出し、この差分Δθを電流指令値演算部１５３に与える。電流指令値演算部１５３は差分Δθの微分値ωを算出し、コントローラ９１０，９２０に与える。なお、上述したようにコントローラ９１０，９２０はモータ９１，９２に内蔵しても良くサブＣＰＵ１５内、またはＥＣＵ１内に設けても良い。

コントローラ９１０，９２０は、与えられた電流指令値ωに基づく駆動電流をモータ９１，９２に供給することによってモータ９１，９２を駆動する。モータ９１，９２の相対位置（回転数）θはセンサ９０２によって検出され、加算器１５２に入力される。このようにして、モータ９１，９２が所定の回転数だけ回転し、ステアリングコラムを所望のチルト位置およびテレスコピック位置に移動させることが可能となる。

続いて、本実施形態に係るステアリング制御装置の動作を説明する。図６は本実施形態に係るステアリング制御装置の動作を表すメインフローチャートである。先ず、ドライバによってイグニッションキーが挿入されると（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、メインＭＣＵ１０はサブＭＣＵ１５に対してチルトおよびテレスコピックの制御を許可する指示を与える。これにより、サブＭＣＵ１５はチルトおよびテレスコピックの制御を開始し、ステアリングコラムのチルトおよびテレスコピック位置を調整することが可能となる（ステップＳ１０１）。すなわち、イグニッションキーの挿入がなされない限り、ステアリングコラムのチルト、テレスコピック位置を変更することはできない。このとき、例えば特開昭６０−１５７９６２号公報に開示されたチルトリターン技術により、予め記憶されているチルト・テレスコピック位置にステアリングコラムを復元する動作を応用しても良い。

さらに、イグニッションキーがオンになると（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、メインＭＣＵ１０は電動パワーステアリングの制御を開始する（ステップＳ１０３）。これにより、ステアリング６ａの操舵に従い、操舵補助トルクがステアリングに印加される。

さらに、メインＭＣＵ１０はステアリングコラムのチルト、テレスコピックの制御の許否を判断する（ステップＳ１０４）。かかる制御の許否は後述するように、電動パワーステアリングの制御、車速、シフトレバー、パーキングブレーキ等の状態に応じて判断される。イグニッションスイッチがオンになっている間（ステップＳ１０５でＮＯ）、メインＭＣＵ１０はステップＳ１０３〜Ｓ１０４の処理を繰り返し実行する。

イグニッションキーがオフになると（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、メインＭＣＵ１０は電動パワーステアリングの制御を終了し、操舵補助トルクがステアリングに印加されなくなる（ステップＳ１０６）。イグニッションキーがオフになった後であっても、キーが抜き出されない限り（ステップＳ１０６でＮＯ）、ステアリングコラムのチルトおよびテレスコピック制御は禁止されず、チルトおよびテレスコピック位置の調整が可能である。

その後、キーが抜き出されると（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、メインＭＣＵ１０はチルトおよびテレスコピックの制御を禁止する（ステップＳ１０７）。すなわち、メインＭＣＵ１０はキーが抜かれたことを検知し、サブＭＣＵ１５に対してチルト及びテレスコピックの制御を禁止するように指示を与える。このとき、例えば特開昭６０−１５７９６２号公報に開示されているチルトアウェイ技術により、チルトを跳ね上げ、テレスコを収納し、搭乗者が乗降し易いチルト・テレスコピック位置にステアリングコラムを移動させた後に、チルト及びテレスコピック制御を禁止しても良い。

図７はステップＳ１０４で示されたチルトおよびテレスコ制御の詳細を表すフローチャートである。ステップＳ２０１において、メインＭＣＵ１０はトルクセンサ４によって検出されたトルクが予め定められた閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。トルクが閾値を超えていた場合には（ステップＳ２０１でＮＯ）、メインＭＣＵ１０はチルトおよびテレスコピックの制御を禁止するよう、サブＭＣＵ１５に指示を与える（ステップＳ２０６）。すなわち、操舵補助トルク発生用のモータ３に大電流を流す必要がある場合には、チルト・テレスコピック制御によるモータ９１，９２の駆動を禁止し、過電流が流れるのを防止している。また、ステアリングコラムのチルトおよびテレスコピック位置が動かないようにし、モータ３に余分な負荷がかかるのを防止することができる。

トルクが閾値以下である場合には（ステップＳ２０１でＹＥＳ）、続いてメインＭＣＵ１０は車速センサ２によって検出された車速が予め定められた閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０２）。車速が閾値を超えている場合には（ステップＳ２０２でＮＯ）、メインＭＣＵ１０はチルトおよびテレスコピックの制御を禁止するよう、サブＭＣＵ１５に指示を与える（ステップＳ２０６）。車両が走行している場合には、ステアリングコラムを調整するのは危険を伴う。このため、かかる場合にはチルトおよびテレスコピックの制御を禁止することが望ましい。

車速が閾値以下である場合には（ステップＳ２０２でＹＥＳ）、さらにメインＭＣＵ１０はシフトレバーがパーキング、ニュートラル位置であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。シフトレバーがパーキング、ニュートラル以外の場合（ステップＳ２０３でＮＯ）には、車両が走行可能な状態にあることから、安全性を考慮してチルトおよびテレスコピックの制御を禁止することが望ましい。従って、かかる場合には、メインＭＣＵ１０はチルトおよびテレスコピックの制御を禁止するよう、サブＭＣＵ１５に指示を与える（ステップＳ２０６）。

さらに、シフトレバーがパーキング、ニュートラルである場合（ステップＳ２０３でＹＥＳ）、メインＭＣＵ１０はパーキングブレーキが作動しているか否かを判断する（ステップＳ２０４）。パーキングブレーキが作動していない場合には（ステップＳ２０４でＮＯ）、車両が走行可能な状態にあることから、安全性を考慮してチルトおよびテレスコピックの制御が禁止される（ステップＳ２０６）。そして、パーキングブレーキが作動している場合には（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、メインＭＣＵ１０はサブＭＣＵ１５に対してチルトおよびテレスコピックの制御を許可する（ステップＳ２０５）。

上述のフローチャートでは、入力トルク、車速、シフトレバー、パーキングブレーキのすべての条件が成立した場合にチルトおよびテレスコピックの制御を許可している。なお、これらのうちのいずれかの条件が成立した場合に制御を許可するように、本実施形態を構成しても良い。

図８はステップ１０３（図６）で示された電動パワーステアリング制御を表すフローチャートである。ステップＳ３０１において、メインＭＣＵ１０はＡ／Ｄコンバータ１０１によってトルク信号、モータ駆動電流、モータ端子電圧等の信号をＡ／Ｄ変換する。さらに、メインＭＣＵ１０は車速センサ２からの信号等を入力し（ステップＳ３０２）、これらの信号に基づき操舵補助トルクを表す電流指令値を演算する（ステップＳ３０３）。

演算された電流指令値は、図５に示されるように、モータ電流検出回路１２０，１２１からのモータ電流検出値とともに加算器１０３５に入力される。そして、加算器１０３５からの偏差Δｉがゼロとなるように、電流制御演算部１０３２による制御が行われる。

続いて、メインＭＣＵ１０は、タイマカウンタに基づき診断周期毎に故障診断処理を実行する。すなわち、タイマカウンタの値が診断周期に対応する値に達すると（ステップＳ３０４でＹＥＳ）、メインＭＣＵ１０の故障診断部１０３３は、ＥＣＵ１，モータ３、トルクセンサ４等の故障を診断し、所定のフェールセーフ処理を実行する（ステップＳ３０５）。なお、故障診断処理は、電動パワーステアリング装置のみならず、チルトおよびテレスコピックの制御を行うサブＭＣＵ１５，モータ９１，９２について併せて実行しても良い。

以上、本実施形態を説明したが、本発明は上述の構成に拘泥されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば、本実施形態に係るステアリング制御装置はコラムタイプ、ラックタイプを問わない。また、プログラムの形態は上述のフローチャートに限定されず、同様の機能を実現できるものであれば変更可能である。さらに、メインＭＣＵ、サブＭＣＵを分けることなく、１つのＭＣＵによって電動パワーステアリング制御および電動チルト・テレスコピック制御を実現しても良い。

本発明の実施形態に係るステアリング装置の概略図である。 本発明の実施形態に係るステアリング機構の外観図である。 本発明の実施形態に係る直流ブラシレスモータの断面図である。 本発明の実施形態に係るステアリング制御装置のハードウェアブロック図である。 本発明の実施形態に係るステアリング制御装置の機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係るステアリング制御装置の動作を表すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るチルトおよびテレスコピック制御許可判断処理を表すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング制御処理を表すフローチャートである。

符号の説明

１ ＥＣＵ（制御手段）
３ モータ
４ トルクセンサ
６ ステアリング機構
６ｃ チルト機構
６ｄ テレスコピック機構
１０ メインＭＣＵ
１５ サブＭＣＵ
９１ モータ
９２ モータ

Claims (10)

1. ステアリングに印加されたトルクを検出するトルクセンサからのトルク信号を少なくとも入力する入力手段と、
   入力されたトルク信号に基づき操舵補助トルク発生用のモータを駆動するための電動パワーステアリング制御を実行する制御手段とを備えたステアリング制御装置において、
   前記制御手段は、ステアリングコラムのチルトおよび／またはテレスコピック調整用のモータを駆動するための電動チルト・テレスコピック制御を実行可能であり、イグニッションキーが挿入されると電動チルト・テレスコピック制御を実行し、前記イグニッションキーがオンになると電動パワーステアリング制御を実行し、前記イグニッションキーがオフになると電動パワーステアリング制御を終了し、前記イグニッションキーが抜き出されると電動チルト・テレスコピック制御を禁止することを特徴とするステアリング制御装置。
2. 前記制御手段は、電動パワーステアリング制御および電動チルト・テレスコピック制御を同時に実行可能であることを特徴とする請求項１に記載のステアリング制御装置。
3. 前記制御手段は、電動パワーステアリング制御を実行中は電動チルト・テレスコピック制御を禁止することを特徴とする請求項１に記載のステアリング制御装置。
4. 前記制御手段は、前記トルク信号が所定値以下の場合には電動パワーステアリング制御および電動チルト・テレスコピック制御を同時に実行可能であって、前記トルク信号が所定値を越えた場合には電動チルト・テレスコピック制御を禁止することを特徴とする請求項１に記載のステアリング制御装置。
5. 前記制御手段は、車速が所定値以下の場合には電動パワーステアリング制御および電動チルト・テレスコピック制御を同時に実行可能であって、車速が所定値を越えた場合には電動チルト・テレスコピック制御を禁止することを特徴とする請求項１に記載のステアリング制御装置。
6. 前記制御手段は、シフトポジションがパーキングレンジまたはニュートラルポジション以外の場合には電動チルト・テレスコピック制御を禁止することを特徴とする請求項１に記載のステアリング制御装置。
7. 前記制御手段は、パーキングブレーキが解除された場合は電動チルト・テレスコピック制御を禁止することを特徴とする請求項１に記載のステアリング制御装置。
8. 前記モータは直流ブラシレスモータであって、駆動制御回路を内蔵したことを特徴とする請求項７に記載のステアリング制御装置。
9. ステアリングに印加されたトルクを検出するトルクセンサからのトルク信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、
   車速を表す車速信号、およびＡ／Ｄ変換されたトルク信号に基づき操舵補助トルク発生用のモータを制御するための電動パワーステアリング制御ユニットと、
   操作子の操作に応じてステアリングコラムのチルトおよび／またはテレスコピック調整用のモータを制御するための電動チルト・テレスコピック制御ユニットとを備え、
   前記電動パワーステアリング制御ユニットの動作状態に応じて、前記電動チルト・テレスコピック制御ユニットの制御の許否が決定され、
   前記電動チルト・テレスコピック制御ユニットは、イグニッションキーが挿入されると電動チルト・テレスコピック制御を実行し、前記イグニッションキーが抜き出されると電動チルト・テレスコピック制御を禁止し、
   前記電動パワーステアリング制御ユニットは、前記イグニッションキーがオンになると電動パワーステアリング制御を実行し、前記イグニッションキーがオフになると電動パワーステアリング制御を終了するステアリング制御装置。
10. 前記電動チルト・テレスコピック制御ユニットの制御が禁止された場合には、チルトおよび／またはテレスコピック調整用のモータの駆動電流を遮断することを特徴とする請求項９に記載のステアリング制御装置。

Images