JP5226473B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

この発明は、ステアリングホイールの軽い操舵力で車両を旋回できるように、電動モータ等のアクチュエータの動力を操舵系に伝えて前記ステアリングホイールの操舵力を軽減する車両の電動パワーステアリング装置に関する。

ステアリングホイールの中点からの操舵量に応じて操舵補助力発生用アクチュエータを制御する場合、その中点が不正確であると車両の進行方向が偏るおそれがある。そのため、その中点をできるだけ正確に定めることが要求されている。

例えば、車両のヨーレートや横加速度等の検出値に基づいてステアリングホイールの位置が車両の直進状態に対応するか否かを判断し、ステアリングホイールの位置が車両の直進状態に対応すると判断される時点の操舵量センサによる検出操舵量を中点として記憶することが行われている。

しかし、記憶された中点はイグニッションスイッチが開かれることで記憶消去され、その後にイグニッションスイッチが閉じられてからステアリングホイールの位置が車両の直進状態に対応するか否かを判断するためには一定の時間を要する。そのため、中点からの操舵量に応じた制御の開始が遅れるという問題がある。

この問題を解決する技術が提案されている（特許文献１）。この特許文献１に係る技術では、イグニッションスイッチが閉じられる毎に、ステアリングホイールの位置が車両の直進状態に対応する位置にあるかどうかが判断され、車両の直進状態に対応する位置にあると判断された時点で相対角センサであるレゾルバによるステアリングホイールの操舵量（舵角）が、中点として中点記憶用揮発性メモリに記憶される（中点が同定される）。レゾルバは、イグニッションスイッチが閉じられているときに作動し、開かれているときには電力が供給されないので作動しない。

また、特許文献１に係る技術では、ステアリングシャフトの相対的な回転角を検出する舵角センサが設けられ、舵角センサには、常時電力が供給され、イグニッションスイッチが閉じられていても、開かれていても舵角センサが作動する。

この場合、レゾルバの分解能は、０．１［°］程度であり、舵角センサの分解能は、１［°］程度である。

そして、特許文献１に係る技術では、レゾルバによるステアリングホイールの操舵量と、舵角センサによるステアリングホイールの回転角は、いずれも不揮発性メモリ記憶される。

この特許文献１に係る技術では、イグニッションスイッチが閉じられたとき（時点ｔ１とする。）、時点ｔ１の直近のイグニッションスイッチが開かれたとき（時点ｔ１の前の時点ｔ０とする。）におけるレゾルバの中点からの操舵量｛不揮発性メモリに記憶されていた操舵量であって、操舵角θ１（中点からの絶対角である。）とする。｝と、時点ｔ０から時点ｔ１の間に（すなわち、イグニッションスイッチが開かれている間のステアリングホイールの操作で）舵角センサにより検出された回転角｛不揮発性メモリに記憶されていた回転角であって、操舵角θ２（相対角である。）とする。｝と、時点ｔ１から直後の時点である時点ｔ２までのレゾルバによる操舵量｛操舵角θ３（相対角である。）とする。｝との和（θ１+θ２+θ３）を、（新たに中点が同定されるまでの）中点からの操舵量（操舵角）とみなし、このみなし操舵量（θ１+θ２+θ３）により操舵補助力発生用のアクチュエータである電動モータを駆動することが記載されている。

特開２００８−３７３５０号公報

このように、特許文献１に係る技術では、イグニッションスイッチが閉じられたときに、中点からのみなし操舵量（θ１+θ２+θ３）により、直ちに、ステアリングホイールの操作に応じた操舵補助力を発生する電動パワーステアリング制御を行うことができる。

ところで、近時の車両には、燃費向上のために、信号待ちや渋滞時などに、エンジンが自動的に停止するアイドルストップシステムが搭載される。

しかしながら、特許文献１に係る技術では、このアイドルストップシステムとステアリングシャフトの中点保持との関係について何も記載されていない。

しかも、特許文献１に係る技術では、イグニッションスイッチが開いている状態において、舵角センサに常に通電しているので、長期的に車両を動かさない場合には、電力が無駄に消費され、最悪の場合には、バッテリがあがってしまうおそれがある。

この発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、アイドルストップシステムが搭載された車両のアイドルストップからの復帰時に、直ちに、ステアリングホイールの操作に応じた操舵補助力を発生することを可能とする省電力が考慮された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。

この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と、前記ステアリングホイールの操作に応じて操舵補助力を発生するアクチュエータと、相対角センサにより前記ステアリングホイールの操舵量を検出する操舵量センサと、前記ステアリングホイールの位置が車両の直進状態に対応すると判断される時点の前記操舵量センサによって検出された操舵量を中点として記憶する揮発性の中点記憶部と、を備える電動パワーステアリング装置において、当該電動パワーステアリング装置が搭載される車両が、イグニッションオフである場合に、アイドルストップ状態か否かを判断するアイドルストップ状態判断部と、前記アイドルストップ状態判断部によって、前記車両がイグニッションオフで且つアイドルストップ状態であると判断された場合は、前記中点記憶部に通電し続ける通電制御部と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、イグニッションオフ（例えば、点火信号の停止時、燃料噴射信号の停止時等）であっても、アイドルストップ時には、中点を記憶している揮発性の中点記憶部に通電し続けるので、アイドルストップからの復帰時に、揮発性の中点記憶部に記憶された中点位置から直ちに操舵補助力制御が行える。しかも、イグニッションオフでアイドルストップ時ではないときには、揮発性の中点記憶部に通電しないので、不必要に電力を消費することがない。

この場合、前記アイドルストップ状態判断部によって、前記車両がイグニッションオフで且つアイドルストップ状態であると判断された場合は、前記操舵量センサに通電し続けることで、アイドルストップ中に運転者等によりステアリングホイールが操作され、舵角に変更があった場合でも、アイドルストップ復帰時に中点からの操舵量（舵角位置）を認識することができる。すなわち、揮発性の中点記憶部に記憶された中点位置に操舵量センサにより検出された舵角変更を加えた操舵量に基づいて直ちに操舵補助力制御を行うことができる。

また、この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と、前記ステアリングホイールの操作に応じて操舵補助力を発生するアクチュエータと、相対角センサにより前記ステアリングホイールの操舵量を検出する操舵量センサと、前記ステアリングホイールの位置が車両の直進状態に対応すると判断される時点の前記操舵量センサによって検出された操舵量を中点として記憶する不揮発性の中点記憶部と、を備える電動パワーステアリング装置において、当該電動パワーステアリング装置が搭載される車両が、イグニッションオフである場合に、アイドルストップ状態か否かを判断するアイドルストップ状態判断部と、前記アイドルストップ状態判断部によって、前記車両がイグニッションオフで且つアイドルストップ状態であると判断された場合は、前記操舵量センサに通電し続ける通電制御部と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、イグニッションオフ（例えば、点火信号の停止時、燃料噴射信号の停止時等）であっても、アイドルストップ時には、操舵量センサに通電し続けるので、アイドルストップ中にステアリングホイールが操作され、舵角に変更があった場合でも、アイドルストップ復帰時に中点からの操舵量（直進状態からの舵角）を認識することができ、直ちに、的確な操舵補助力制御が行える。

この発明によれば、アイドルストップシステムが搭載された車両のアイドルストップからの復帰時に、直ちに、ステアリングホイールの操作に応じた的確な操舵補助力を発生することができる省電力が考慮された電動パワーステアリング装置が提供される。

Ａ．以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、この発明の一実施形態に係る車両の電動パワーステアリング装置１０の概略的構成図である。

図２は、電動パワーステアリング装置１０を構成するＥＰＳＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３０の詳細機能を含む電動パワーステアリング装置１０のブロック図である。

なお、ＥＣＵは、マイクロコンピュータを含み、マイクロコンピュータは、ＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することで各種機能を実行する機能実行部（機能実行手段）として機能する。

図１に示すように、電動パワーステアリング装置１０は、ピニオン１８ａとラック１８ｂとからなるラックアンドピニオン機構１８と、電動モータであるＥＰＳモータ３６を含む補助ラックアンドピニオン機構３８とを備える車輪（操向輪）２２の操舵機構１１を備える。

運転者によるステアリングホイール１２の操舵力は、ステアリングシャフト１４を介して操舵機構１１を構成するラックアンドピニオン機構１８に伝えられる。ステアリングシャフト１４には、ステアリングトルク（操舵トルク）Ｔｓを検出する操舵トルクセンサ１６と、相対角センサによりステアリングホイール１２の操舵量（舵角）θｓを検出する操舵量センサ４２とが設けられている。

この場合、ステアリングシャフト１４からピニオン１８ａが受けた回転力は、ラック１８ｂの軸方向の直線運動に変換され、タイロッド２０を介して車輪２２の操行方向を変化させる。

このときステアリングホイール１２の手動による操舵力をアシストするために、操舵トルクセンサ１６により検出された操舵トルクＳｔがＥＰＳＥＣＵ３０に入力される。

ＥＰＳＥＣＵ３０には、操舵トルクＴｓの他、車速センサ３２からの車速Ｖ、ヨーレートセンサ３４からのヨーレートＹｒ、操舵量センサ４２からの操舵量θｓ等の種々の入力情報が供給される。

ＥＰＳＥＣＵ３０の図２に示す操舵補助トルク決定部４３は、これらの入力情報に基づいて、操舵補助トルクＴｓａを決定し、モータ駆動部４４に供給する。

モータ駆動部４４は、操舵補助トルクＴｓａを発生させるモータ電流Ｉｅｐｓを発生し、ＥＰＳモータ３６に供給する。

ＲＡＭ等の揮発性のメモリである中点記憶部４８を備える中点学習部４６は、相対角センサである操舵量センサ４２の中点（０点、直進時操舵量又は直進時舵角という。）学習のために、直進状態を検出し中点として中点記憶部４８に記憶する。

この場合、直進状態の検出は、例えば、次の（１）〜（４）の検出値が、それぞれ、基準値範囲内である場合に直進状態であるとみなすことで行われる。

（１）ヨーレートセンサ３４により検出されるヨーレートＹｒ、（２）車速センサ３２により検出される車速Ｖ、（３）車速Ｖの所定時間内の変化量、及び（４）所定時間内の操舵量θｓの変化量。

そして、直進状態であるとみなしたときの操舵量センサ４２の出力値である操舵量θｓを中点｛０［ｄｅｇ］｝と学習し、中点記憶部４８に記憶する。したがって、中点を中点記憶部４８に記憶した後には、操舵量センサ４２により検出された操舵量θｓから中点記憶部４８に記憶された中点の操舵量θｓを差し引くことで中点（０［ｄｅｇ］）からの操舵量（直進方向からの舵角）θｓを検出することができる。

操舵補助トルク決定部４３は、基本的な制御（基本ＥＰＳ制御という。）として、車速Ｖをパラメータとし、車速Ｖが小さくなるほど大きくなり、かつ操舵トルクＴｓに比例して大きくなる操舵補助トルクＴｓａを発生する公知の制御を行う（例えば、特開平１１−４９０００号公報の図１参照）。

実際には、基本ＥＰＳ制御による上記の操舵補助トルクＴｓａを、中点が記憶された後は、記憶された中点からの操舵量センサ４２による操舵量θｓに応じて補正する。例えば、中点からの操舵量θｓの大きさが設定値以下の場合は操舵トルクＴｓが増加しても操舵補助力トルクＴｓａを発生させないように制御することで、直進走行の安定性を増加させる制御や、中点からの操舵量θｓの大きさが減少する時に中点からの操舵量θｓに応じて操舵補助トルクＴｓａを変化させることでステアリングホイール１２の中点位置への収束性を向上する制御等を行う。なお、これらの補正制御も公知である（例えば、特許文献１の段落［００１５］）。

したがって、操舵量センサ４２の中点を中点記憶部４８に保持しておくことは適切な操舵力を得る上で重要である。ここで、中点記憶部４８は、揮発性メモリにより構成されるので、中点記憶部４８に記憶された中点は、中点記憶部４８に対する通電（電力の供給）が停止されると消滅（揮発）する。

一方、操舵量センサ４２は、例えばレゾルバにより構成され、通電されているときに操舵量θｓを出力し、通電されていないときには何も出力しない。

この実施形態において、中点記憶部４８及び操舵量センサ４２に対する通電は、通電制御部５０を通じて行われる。

通電制御部５０は、アイドルストップ状態判断部５２の判断結果に基づき、中点記憶部４８及び操舵量センサ４２に対する通電を継続するか否かを決定する。

この電動パワーステアリング装置１０が搭載された車両は、メインスイッチ１００を有し、このメインスイッチ１００の閉操作により車載のバッテリ６６の電源電圧ＶｂａｔがＥＰＳＥＣＵ３０の他、エンジンＥＣＵ６０、アイドルストップＥＣＵ６４、ＥＰＳモータ３６、車速センサ３２、操舵トルクセンサ１６、ヨーレートセンサ３４、ブレーキスイッチ７０、シフトレバースイッチ７２、アクセルペダルスイッチ７４等に供給される。

ここで、エンジンＥＣＵ６０は、図３のフローチャートに示すように、ステップＳ２において、メインスイッチ１００の閉操作が検出されると、ステップＳ４において、エンジン６２を始動し（エンジンオン）、ステップＳ６においてイグニッションオン信号ＩＧＯＮを発生する。イグニッションオン信号ＩＧＯＮは、例えば、点火信号、燃料噴射信号、又はクランク角信号等で代用される。

さらに、ステップＳ８において、アイドルステップフラグＦｉｓがＦｉｓ＝オンになっているかどうかを判断し、オンになっている場合には、イグニッションオフ信号ＩＧＯＦＦを発生した後、ステップＳ１２でエンジン６２を停止（エンジンオフ）させる（エンジンストップ状態）。イグニッションオフ信号ＩＧＯＦＦは、上記した点火信号の停止、燃料噴射信号の停止、又はクランク角信号の停止等で代用される。

ステップＳ１２でのエンジンオフ後、ステップＳ８にて、アイドルストップフラグＦｉｓの状態を判断し、アイドルストップフラグＦｉｓがＦｉｓ＝オフ（ステップＳ８：ＮＯ）にもどっていたら、アイドル復帰を行い、ステップＳ２のメインスイッチ１００が閉じられていることを条件にステップＳ４においてエンジン６２を再び始動させる。

なお、ステップＳ２において、メインスイッチ１００が開かれていた場合には、ステップＳ１４において、エンジン６２を停止させる（エンジンオフ）。

次に、アイドルストップＥＣＵは、図４のフローチャートに示すように、ステップＳ２２において、アイドルストップ条件が成立しているかどうかを判断する。

この実施形態において、アイドルストップ条件は、シフトレバースイッチ７２が、Ｄレンジ（ＡＴ車のＤレンジ）、アクセルペダルスイッチ７４がオフ（アクセルペダルが踏まれていない。）、かつブレーキスイッチ７０がオン（ブレーキペダルが踏まれている。）のときに、ステップＳ２４において、アイドルストップフラグＦｉｓをＦｉｓ＝オンにする。

この状態でブレーキスイッチ７０がオフになったとき（ブレーキペダルから足を離したとき）に、ステップＳ２６において、アイドルストップフラグＦｉｓをＦｉｓ＝オフとして、アイドル復帰状態にする。

図１に示すように、アイドルストップＥＣＵ６４から発生されるアイドルストップフラグＦｉｓは、エンジンＥＣＵとＥＰＳＥＣＵを構成するアイドルストップ状態判断部５２に供給される。

アイドルストップ状態判断部５２には、さらに、エンジンＥＣＵ６０からイグニッションオン信号ＩＧＯＮ又はイグニッションオフ信号ＩＧＯＦＦが供給される。

アイドルストップ状態判断部５２は、メインスイッチ１００の開閉、イグニッションオフ信号ＩＧＯＦＦ、及びアイドルストップフラグＦｉｓに基づき通電制御部５０を制御する。

次に、ＥＰＳＥＣＵ３０の動作、特にアイドルストップ状態判断部５２及び通電制御部５０の動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ３０において、通電制御部５０は、メインスイッチ１００が閉状態とされたことをバッテリ電圧Ｖｂａｔの供給により判断する。このとき、通電制御部５０は、ＥＰＳＥＣＵ３０全体及び操舵量センサ４２にバッテリ電圧Ｖｂａｔによる電力を供給する。

メインスイッチ１００が閉状態とされているとき、アイドルストップ状態判断部５２は、ステップＳ３２において、イグニッションオフ信号ＩＧＯＦＦが供給されているかどうかを判断する。

イグニッションオフ信号ＩＧＯＦＦが供給されておらずイグニッションオン信号ＩＧＯＮが供給されている場合には、アイドルストップ状態判断部５２は、ステップＳ３６において、通電制御部５０による操舵量センサ４２及び中点記憶部４８に対する通電を継続し、ステップＳ３８において、上述した基本ＥＰＳ制御、及び中点を検出した後には中点を考慮したＥＰＳ制御を行う。

その一方、ステップＳ３２のアイドルストップ状態判断部５２の判断において、イグニッションオフ信号ＩＧＯＦＦが供給されている場合、ステップＳ３４において、アイドルストップ状態か否かをアイドルストップフラグＦｉｓがＦｉｓ＝オンであるかどうかにより判断する。

アイドルストップフラグＦｉｓがＦｉｓ＝オンであってアイドルストップ状態であると判断した場合には、ステップＳ４０において、通電制御部５０は、図２の点線の矢印で示すように中点記憶部４８、操舵量センサ４２及びアイドルストップ状態判断部５２にのみ電力（バッテリ電圧Ｖｂａｔ）を供給し、ＥＰＳＥＣＵ３０中の他のユニットへの電力の供給を停止する。

実際上、アイドルストップフラグＦｉｓがＦｉｓ＝オンとされたときに、バッテリ６６の電力の必要な部位は、図６に示す実線の枠で表示した、操舵量センサ４２、中点記憶部４８、通電制御部５０、アイドルストップ状態判断部５２、エンジンＥＣＵ６０、アイドルストップＥＣＵ６４、ブレーキスイッチ７０、シフトレバースイッチ７２、及びアクセルペダルスイッチ７４であり、点線の枠で表示したその他の部位には、アイドルストップ時には、通電が不要であるので省電力を図れる。

Ｂ．まとめ
以上説明したように、上述した実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０は、ステアリングホイール１２と、ステアリングホイール１２の操作に応じて操舵補助力を発生するアクチュエータとしてのＥＰＳモータ３６と、相対角センサによりステアリングホイール１２の操舵量θｓを検出する操舵量センサ４２と、ステアリングホイール１２の位置が車両の直進状態に対応すると判断される時点の操舵量センサ４２によって検出された操舵量θｓを中点として記憶する揮発性のメモリであり中点記憶部４８と、を備え、当該電動パワーステアリング装置１０が搭載される車両が、イグニッションオフ信号ＩＧＯＦＦを出力している場合に、アイドルストップ状態か否かを判断するアイドルストップ状態判断部５２と、アイドルストップ状態判断部５２によって、前記車両がイグニッションオフ信号ＩＧＯＦＦを出力し且つアイドルストップ状態（Ｆｉｓ＝オン）であると判断された場合は、中点記憶部４８と操舵量センサ４２に通電し続ける通電制御部５０と、を備える。

この実施形態によれば、アイドルストップ時に中点記憶部４８の他、操舵量センサ４２にも通電し続けることで（第１実施例：ベストモード）、アイドルストップ中に、ステアリングホイール１２が操作され、操舵量θｓに変更が発生しても、アイドルストップの復帰時に、直ちに、変更後の操舵量θｓに基づいた的確な操舵力補助制御を開始することができる。

アイドルストップ時以外のイグニッションオフでは中点記憶部４８及び操舵量センサ４２にも通電しないので、不必要な電力の消費を回避でき、省電力が考慮された電動パワーステアリング装置１０を提供することができる。

なお、アイドルストップ時に操舵量センサ４２には通電しないで中点記憶部４８のみに通電し続けることで（第２実施例）、アイドルストップからの復帰時（Ｆｉｓ＝オフ）に、直ちに、ステアリングホイール１２の操作に応じた的確な操舵補助力を発生することができ、アイドルストップ時以外のイグニッションオフでは中点記憶部４８にも通電しないので、不必要な電力の消費を回避でき、省電力が考慮された電動パワーステアリング装置１０を提供することができる。

上記した第１実施例及び第２実施例においては、中点記憶部４８として揮発性のメモリを用いているが、中点記憶部４８にＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性のメモリ（不揮発性の中点記憶部）を使用することもできる（第３実施例）。不揮発性のメモリを使用した場合には、アイドルストップ状態判断部５２によって、車両がイグニッションオフで且つアイドルストップ状態であると判断された場合は、通電制御部５０は、操舵量センサ４２に通電し続けるようにする（不揮発性の中点記憶部４８への通電は不要である。）。これにより、上記と同様に、アイドルストップ中に、ステアリングホイール１２が操作され、操舵量θｓに変更が発生しても、アイドルストップの復帰時に、変更後の操舵量θｓに基づいた的確な操舵力補助制御を行うことができる。

この発明は、特に、車両走行用の駆動源としてのエンジンにジェネレータ・モータ（発電電動機）を一体的に備え、前記ジェネレータ・モータが前記エンジンの出力を補助する補助駆動源として使用されるモータ補助型ハイブリッド車両の電動パワーステアリング装置に適用すれば、円滑にアイドルストップの制御を行うことが可能であるので、好適である。

なお、この発明は、上述した実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

この発明の一実施形態に係る車両の電動パワーステアリング装置の概略的構成図である。 図１中、ＥＰＳＥＣＵの構成例を示すブロック図である。 通電制御及びアイドルストップに係わるエンジンＥＣＵの動作説明に供されるフローチャートである。 通電制御及びアイドルストップに係わるアイドルストップＥＣＵの動作説明に供されるフローチャートである。 通電制御及びアイドルストップに係わるＥＰＳＥＣＵの動作説明に供されるフローチャートである。 通電制御による通電部位、非通電部位の説明図である。

符号の説明

１０…電動パワーステアリング装置 １１…操舵機構
１２…ステアリングホイール １６…操舵トルクセンサ
３０…ＥＰＳＥＣＵ ３６…ＥＰＳモータ
４２…操舵量センサ ４８…中点記憶部
５０…通電制御部 ５２…アイドルストップ状態判断部

Claims (1)

1. ステアリングホイールと、
   前記ステアリングホイールの操作に応じて操舵補助力を発生するアクチュエータと、
   相対角センサにより前記ステアリングホイールの操舵量を検出する操舵量センサと、
   前記ステアリングホイールの位置が車両の直進状態に対応すると判断される時点の前記操舵量センサによって検出された操舵量を中点として記憶する揮発性の中点記憶部と、
   を備える電動パワーステアリング装置において、
   当該電動パワーステアリング装置が搭載される車両が、イグニッションオフである場合に、アイドルストップ状態か否かを判断するアイドルストップ状態判断部と、
   前記アイドルストップ状態判断部によって、前記車両がイグニッションオフで且つアイドルストップ状態であると判断された場合は、前記操舵量センサには通電しないで、前記中点記憶部に通電し続ける通電制御部と、
   を備え、
   前記アイドルストップ状態からの復帰時に、前記中点記憶部に記憶された前記中点の位置から前記アクチュエータにより前記操舵補助力の制御を行う
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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