JP5339095B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、アングルセンサ及び電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an angle sensor and an electric power steering device.
従来より、車両のステアリングホイールに印加された操舵トルクをトルクセンサで検出し、この操舵力に対応する補助操舵トルクを電動モータで発生させて車輪の操舵を行う電動パワーステアリング装置が実用化されている。 Conventionally, an electric power steering apparatus that detects steering torque applied to a steering wheel of a vehicle with a torque sensor and generates an auxiliary steering torque corresponding to the steering force with an electric motor to steer a wheel has been put into practical use. Yes.
このような電動パワーステアリング装置には、ステアリングホイールの操舵角度(ステアリングシャフトの回転角度)を検出するためのアングルセンサが設けられている。また、現在においては、左右の車輪の回転速度に関する情報に基づいて、アングルセンサを用いることなくステアリングの操舵角度を推定する技術も提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。 Such an electric power steering apparatus is provided with an angle sensor for detecting the steering angle of the steering wheel (the rotation angle of the steering shaft). At present, a technique for estimating the steering angle of the steering without using an angle sensor based on information on the rotational speeds of the left and right wheels has also been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
特許文献1及び2に記載されたような従来の操舵角度推定技術においては、イグニションのオフ操作等によりコントロールユニットへの通電が遮断されると、直前まで算出していた操舵角度がリセットされてしまい、次回の通電時から操舵角度を新たに学習し直さなければならないという問題があった。このため、例えばイグニション・オフ時にステアリングホイールが操舵されると、その操舵角度を次回の通電時に反映させることができないという不都合が生じていた。
In the conventional steering angle estimation techniques described in
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、イグニション・オフ時においてもステアリングホイールの操舵角度に関連する情報を取得し続けることができるアングルセンサ及びこれを備え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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an angle sensor that can continue to acquire information related to the steering angle of the steering wheel even when the ignition is off, and an electric power steering apparatus including the angle sensor. The purpose is to do.
前記目的を達成するため、本発明に係るアングルセンサは、所定軸周りに回転するシャフトの回転角度に関連する情報を取得する角度情報取得手段を備え、外部から供給される電力により作動するとともに外部から制御指令が送出された場合に角度情報取得手段で取得した情報を外部に出力するものであって、制御指令が解除された場合に、角度情報取得手段で取得した情報を記憶する記憶手段をさらに備えるものである。 In order to achieve the above object, an angle sensor according to the present invention includes angle information acquisition means for acquiring information related to a rotation angle of a shaft rotating around a predetermined axis, and is operated by externally supplied electric power and externally. Storage means for storing the information acquired by the angle information acquisition means when the control command is released, and outputting the information acquired by the angle information acquisition means to the outside. In addition.
かかる構成を採用すると、外部から制御指令が送出された場合に、シャフトの回転角度に関連する情報を外部に出力することができる一方、制御指令が解除された場合に、シャフトの回転角度に関連する情報を記憶手段に記憶することができる。従って、制御指令解除時(例えばイグニション・オフ時)にシャフトの回転角度に関連する情報が検出された場合においても、その情報を保存することができ、その保存した情報を後に利用することが可能となる。 When such a configuration is adopted, when a control command is sent from the outside, information related to the rotation angle of the shaft can be output to the outside. On the other hand, when the control command is canceled, it is related to the rotation angle of the shaft. The information to be stored can be stored in the storage means. Therefore, even when information related to the rotation angle of the shaft is detected when the control command is released (for example, when the ignition is turned off), the information can be saved, and the saved information can be used later. It becomes.
本発明に係るアングルセンサにおいて、角度情報取得手段で取得した情報を記憶手段に記憶した後に制御指令が送出された場合に、記憶手段に記憶した情報を外部に出力するように構成することもできる。 In the angle sensor according to the present invention, when the control command is sent after the information acquired by the angle information acquisition unit is stored in the storage unit, the information stored in the storage unit can be output to the outside. .
かかる構成を採用すると、制御指令解除時に記憶手段に記憶したシャフトの回転角度に関連する情報を、制御指令再送出時に外部に出力することができるので、この情報を利用して制御指令解除時におけるシャフトの回転角度を算出することが可能となる。 By adopting such a configuration, information related to the rotation angle of the shaft stored in the storage means when the control command is released can be output to the outside when the control command is re-sent. The rotation angle of the shaft can be calculated.
本発明に係るアングルセンサにおいて、シャフトの回転角度に対応するモータの回転角度を検出するモータ回転角度センサを角度情報取得手段として採用することができる。かかる場合には、モータの駆動軸に取り付けられた回転部材と、この回転部材に固定された着磁部の磁界変化を検出する磁気抵抗素子部と、を有するモータ回転角度センサを採用することができる。また、回転部材の回転角度に応じて90°位相がずれるように配置された少なくとも一組の磁気検出素子からなるブリッジ回路で磁気抵抗素子部を構成することができる。磁気検出素子としてはMR素子やHall素子を採用することができる。 In the angle sensor according to the present invention, a motor rotation angle sensor that detects the rotation angle of the motor corresponding to the rotation angle of the shaft can be employed as the angle information acquisition means. In such a case, it is possible to employ a motor rotation angle sensor having a rotating member attached to the drive shaft of the motor and a magnetoresistive element portion that detects a magnetic field change of a magnetized portion fixed to the rotating member. it can. Further, the magnetoresistive element portion can be configured by a bridge circuit including at least one set of magnetic detection elements arranged so that the phase is shifted by 90 ° in accordance with the rotation angle of the rotating member. An MR element or a Hall element can be employed as the magnetic detection element.
また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトの回転角度に関連する情報を取得するアングルセンサと、ステアリングシャフトに取り付けられたステアリングホイールの操舵角度をアングルセンサで取得した情報に基づいて算出するコントロールユニットと、を備えるものである。アングルセンサとしては、本発明に係るアングルセンサを採用する。コントロールユニットは、アングルセンサに対してイグニション・オン時に制御指令を送出する一方イグニション・オフ時に制御指令を解除するとともに、制御指令解除後のイグニション・オン時に制御指令を再送出しアングルセンサの記憶手段に記憶した情報を受信して制御指令解除時におけるステアリングシャフトの回転角度を算出するものである。 The electric power steering apparatus according to the present invention calculates an angle sensor that acquires information related to the rotation angle of the steering shaft and a steering angle of a steering wheel attached to the steering shaft based on information acquired by the angle sensor. And a control unit. The angle sensor according to the present invention is employed as the angle sensor. The control unit sends a control command to the angle sensor when the ignition is turned on, while releasing the control command when the ignition is turned off, and re-sends the control command when the ignition is turned on after the control command is released. The stored information is received and the rotation angle of the steering shaft when the control command is canceled is calculated.
かかる構成を採用すると、イグニション・オフ時にコントロールユニットからの制御指令が解除された場合に、アングルセンサの角度情報取得手段で取得したステアリングシャフトの回転角度に関連する情報をアングルセンサの記憶手段に記憶することができる。従って、イグニション・オフ時にステアリングホイールが操舵された場合においても、ステアリングシャフトの回転角度に関連する情報を保存することができる。そして、その保存した情報を、制御指令再送出時にコントロールユニットに出力することができるので、制御指令解除時におけるステアリングホイールの操舵角度を算出することが可能となる。 With this configuration, when the control command from the control unit is canceled when the ignition is turned off, information related to the rotation angle of the steering shaft obtained by the angle information obtaining means of the angle sensor is stored in the storage means of the angle sensor. can do. Therefore, even when the steering wheel is steered when the ignition is off, information related to the rotation angle of the steering shaft can be stored. Since the stored information can be output to the control unit when the control command is retransmitted, the steering angle of the steering wheel when the control command is released can be calculated.
本発明に係る電動パワーステアリング装置において、イグニション・オフ時に蓄電池からアングルセンサのみに電力を供給してアングルセンサの角度情報取得手段で取得した情報を記憶手段に記憶することができる。 In the electric power steering apparatus according to the present invention, when the ignition is turned off, power can be supplied only from the storage battery to the angle sensor, and information acquired by the angle information acquisition unit of the angle sensor can be stored in the storage unit.
かかる構成を採用すると、イグニション・オフ時に蓄電池からアングルセンサに電力を供給するだけで、ステアリングシャフトの回転角度に関連する情報を保存することができる。従って、イグニション・オフ時における消費電力を節減することができる。 By adopting such a configuration, information relating to the rotation angle of the steering shaft can be stored only by supplying power from the storage battery to the angle sensor when the ignition is off. Therefore, it is possible to reduce power consumption when the ignition is off.
本発明によれば、イグニション・オフ時においてもステアリングホイールの操舵角度に関連する情報を取得し続けることができるアングルセンサ及びこれを備えた電動パワーステアリング装置を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the angle sensor which can continue acquiring the information relevant to the steering angle of a steering wheel also at the time of ignition off, and an electric power steering apparatus provided with the same.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、図1を用いて、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置1の構成の概要について説明する。電動パワーステアリング装置1は、所定軸周りに回転するステアリングシャフト2の回転角度に関連する情報を取得するアングルセンサ10と、ステアリングシャフト2に取り付けられたステアリングホイール3の操舵角度をアングルセンサ10で取得した情報に基づいて算出するコントロールユニット20と、を備えている。
First, the outline of the configuration of the electric power steering apparatus 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The electric power steering device 1 acquires an
ステアリングシャフト2は、減速ギア4、ユニバーサルジョイント5A・5B、ピニオンラック機構6を介して車輪のタイロッド7に連結されている。ステアリングシャフト2には、ステアリングホイール3の操舵トルクTを検出するトルクセンサ8が設けられており、ステアリングホイール3の操舵力Tによってトーションバー8aが捩れると、トルクセンサ8は操舵トルクTに応じた電気信号をコントロールユニット20に出力するようになっている。ステアリングシャフト2には、ステアリングホイール3の操舵トルクを補助する電動モータ9が減速ギア4を介して連結されており、電動モータ9にはアングルセンサ10が設けられている。アングルセンサ10の構成については後に詳述する。
The
コントロールユニット20には、バッテリ(蓄電池)31から電力が供給されるとともに、イグニションキー32を介してイグニション信号が入力される。コントロールユニット20は、トルクセンサ8で検出された操舵トルクT及び車速センサ33で検出された車速Vに基づいて操舵補助指令の電流指令値Iを算出し、算出した電流指令値Iに基づいて電動モータ9に供給する電流を制御する。コントロールユニット20の構成については後に詳述する。
Electric power is supplied to the
次に、図2を用いて、本実施形態に係るアングルセンサ10及びコントロールユニット20の機能的構成について説明する。
Next, functional configurations of the
アングルセンサ10は、図2に示すように、バッテリ31から供給される電力により作動するものであり、電動モータ9の回転角度を検出するモータ回転角度センサ11を有している。モータ回転角度センサ11は、ステアリングシャフト2の回転角度に関連する情報(ステアリングシャフト2の回転角度に一対一対応する電動モータ9の回転角度)を取得するものであり、本発明における角度情報取得手段として機能する。アングルセンサ10は、コントロールユニット20から制御指令が送出された場合に、モータ回転角度センサ11で検出した回転角度の情報(角度信号)をコントロールユニット20に出力する。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態におけるモータ回転角度センサ11は、電動モータ9の駆動軸に取り付けられた回転部材と、この回転部材に固定された着磁部(S極磁石及びN極磁石)の磁界変化を検出する磁気抵抗素子部と、を有する非接触式センサである。回転部材は、電動モータ9の駆動軸の回転と同期しつつ一定の周期で回転するようになっている。磁気抵抗素子部は、回転部材の回転角度に応じて90°位相がずれるように配置した少なくとも一組の磁気検出素子からなるブリッジ回路で構成されている。磁気検出素子としては、MR素子やHall素子を採用することができる。このように構成したモータ回転角度センサ11により、電動モータ9の回転角度θに対応する正弦波(sinθ)及び余弦波(cosθ)の信号がコントロールユニット20に出力される。
The motor
また、アングルセンサ10は、コントロールユニット20から送出される制御指令が解除された場合に、モータ回転角度センサ11で検出した情報を記憶する集積回路(ASIC)12を有している。集積回路12は、本発明における記憶手段として機能するものである。集積回路12は、モータ回転角度センサ11で検出した電動モータ9の回転角度θの情報(正弦波及び余弦波の信号)に基づいてステアリングシャフト2の回転角度を算出する機能をも有しており、このように算出したステアリングシャフト2の回転角度を記憶することもできる。また、集積回路12は、モータ回転角度センサ11で検出した情報を記憶した後にコントロールユニット20から制御指令が送出された場合に、記憶した情報をコントロールユニット20に出力する通信機能を有している。
The
コントロールユニット20は、図2に示すように、バッテリ31から供給される電力により作動するものであり、各種演算処理を行うMCU21等を有している。MCU21は、イグニションキー32を介してイグニション・オン信号が送出された場合に、アングルセンサ10に対して制御指令を送出するとともにアングルセンサ10から出力された回転角度の情報(角度信号)を受信し、受信した情報に基づいて逆正接関数(arctanθ)の演算処理を実行することによりステアリングシャフト2の回転角度を算出する。
As shown in FIG. 2, the
また、MCU21は、イグニション・オン信号が解除された場合に、スイッチ22の接続を遮断してバッテリ31からMCU21への通電を停止させるとともに、イグニション・オン時にアングルセンサ10へと送出していた制御指令を解除する。これにより、イグニション・オフ時には、MCU21による各種演算処理が停止させられる。一方、イグニション・オフ時(制御指令解除時)においても、アングルセンサ10にはバッテリ31から電力が供給される。このため、アングルセンサ10は、前述のようにイグニション・オフ時にモータ回転角度センサ11で検出した情報を集積回路12に記憶する。
Further, when the ignition-on signal is canceled, the
このようなイグニション・オフ期間を経た後、イグニション・オン信号が再送出された場合に、MCU21は、アングルセンサ10に対して制御指令を再送出し、アングルセンサ10の集積回路12に記憶されていた情報を受信し、受信した情報に基づいて演算処理を実行する。これにより、MCU21は、イグニション・オフ期間におけるステアリングシャフト2の回転角度(ステアリングホイール3の操舵角度)を算出することができる。
After such an ignition-off period, when the ignition-on signal is retransmitted, the
以上の実施形態に係るアングルセンサ10においては、外部(コントロールユニット20)から制御指令が送出された場合に、ステアリングシャフト2の回転角度に関連する情報を外部に出力することができる一方、制御指令が解除された場合に、ステアリングシャフト2の回転角度に関連する情報を集積回路12に記憶することができる。従って、制御指令解除時(イグニション・オフ時)にステアリングシャフト2の回転角度に関連する情報が検出された場合においても、その情報を保存することができ、その保存した情報を後に利用することが可能となる。
In the
また、以上の実施形態に係るアングルセンサ10においては、制御指令解除時に集積回路12に記憶したステアリングシャフト2の回転角度に関連する情報を、制御指令再送出時に外部(コントロールユニット20)に出力することができるので、この情報を利用して制御指令解除時におけるステアリングシャフト2の回転角度を算出することが可能となる。
Further, in the
また、以上の実施形態に係る電動パワーステアリング装置1においては、イグニション・オフ時にコントロールユニット20からの制御指令が解除された場合に、アングルセンサ10のモータ回転角度センサ11で検出した電動モータ9の回転角度の情報をアングルセンサ10の集積回路12に記憶することができる。従って、イグニション・オフ時にステアリングホイール3が操舵された場合においても、ステアリングシャフト2の回転角度に関連する情報(電動モータ9の回転角度の情報)を保存することができる。そして、その保存した情報が、制御指令再送出時にコントロールユニット20に出力されるので、制御指令解除時におけるステアリングホイール3の操舵角度を算出することが可能となる。
Further, in the electric power steering apparatus 1 according to the above embodiment, when the control command from the
また、以上の実施形態に係る電動パワーステアリング装置1においては、イグニション・オフ時にバッテリ31からアングルセンサ10に電力を供給するだけで、ステアリングシャフト2の回転角度に関連する情報を保存することができる。従って、イグニション・オフ時における消費電力を節減することができる。
Further, in the electric power steering apparatus 1 according to the above-described embodiment, information relating to the rotation angle of the
なお、以上の実施形態においては、アングルセンサの角度情報取得手段として、電動モータ9の回転角度の情報を検出するモータ回転角度センサ11を採用した例を示したが、角度情報取得手段の構成はこれに限られるものではない。例えば、ステアリングシャフト2自体に取り付けられてステアリングシャフト2と同期回転する回転部材と、この回転部材に固定された着磁部の磁界変化を検出する磁気抵抗素子部と、を有し、ステアリングシャフト2の回転角度に対応する正弦波及び余弦波の信号を出力する回転角度センサを角度情報取得手段として採用することもできる。
In the above embodiment, the example in which the motor
また、以上の実施形態においては、車両のステアリングシャフトの回転角度に関連する情報を取得する電動パワーステアリング装置用のアングルセンサに本発明を適用した例を示したが、本発明の適用範囲はこれに限られるものではなく、シャフトの回転角度に関連する情報を取得する種々のアングルセンサに本発明を適用することができる。 In the above embodiment, the example in which the present invention is applied to the angle sensor for the electric power steering apparatus that acquires information related to the rotation angle of the steering shaft of the vehicle has been shown. However, the scope of the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to various angle sensors that acquire information related to the rotation angle of the shaft.
1…電動パワーステアリング装置
2…ステアリングシャフト
3…ステアリングホイール
10…アングルセンサ
11…モータ回転角度センサ(角度情報取得手段)
12…集積回路(記憶手段)
20…コントロールユニット
31…バッテリ(蓄電池)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric
12 ... Integrated circuit (memory means)
20 ...
Claims (4)
前記アングルセンサは、前記ステアリングシャフトの回転角度に関連する情報を取得する角度情報取得手段と、制御指令が解除された場合に前記角度情報取得手段で取得した情報を記憶する記憶手段と、を有し、外部から供給される電力により作動するとともに外部から制御指令が送出された場合に前記角度情報取得手段で取得した情報を外部に出力する一方、前記角度情報取得手段で取得した情報を前記記憶手段に記憶した後に前記制御指令が送出された場合に前記記憶手段に記憶した情報を外部に出力するように構成され、
前記コントロールユニットは、前記アングルセンサに対してイグニション・オン時に制御指令を送出する一方イグニション・オフ時に前記制御指令を解除するとともに、制御指令解除後のイグニション・オン時に前記制御指令を再送出し前記アングルセンサの記憶手段に記憶した情報を受信して制御指令解除時における前記ステアリングシャフトの回転角度を算出するものであり、
イグニション・オフ時に蓄電池から前記アングルセンサのみに電力を供給して、前記アングルセンサの角度情報取得手段で取得した情報を前記アングルセンサの記憶手段に記憶するように構成される、
電動パワーステアリング装置。 An electric power steering system comprising: an angle sensor that acquires information related to a rotation angle of a steering shaft; and a control unit that calculates a steering angle of a steering wheel attached to the steering shaft based on the information acquired by the angle sensor. A device,
The angle sensor, and the angle information obtaining means for obtaining information related to the rotation angle of the steering shaft, a storage means for storing the information acquired by the angular information acquisition means when the control command is canceled, the The information obtained by the angle information acquisition means is output to the outside when the control command is sent from the outside and operated by the power supplied from the outside, while the information obtained by the angle information acquisition means is Configured to output the information stored in the storage means to the outside when the control command is sent after being stored in the storage means;
The control unit sends a control command to the angle sensor when the ignition is turned on, while releasing the control command when the ignition is turned off, and resends the control command when the ignition is turned on after the control command is released. Receiving the information stored in the storage means of the sensor and calculating the rotation angle of the steering shaft when the control command is canceled,
Power is supplied only from the storage battery to the angle sensor at the time of ignition off, and the information acquired by the angle information acquisition means of the angle sensor is stored in the storage means of the angle sensor.
Electric power steering device.
請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。 The angle information acquisition means is a motor rotation angle sensor that detects a rotation angle of a motor corresponding to a rotation angle of the shaft.
The electric power steering apparatus according to claim 1.
請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。 The motor rotation angle sensor includes a rotary member mounted on the drive shaft of the motor, and the element terminal portion that detect a magnetic field variation magnetized part which is fixed to the rotary member, the front Kimoto child The unit is configured by a bridge circuit including at least one set of magnetic detection elements arranged so that the phase is shifted by 90 ° according to the rotation angle of the rotating member.
The electric power steering apparatus according to claim 2.
請求項3に記載の電動パワーステアリング装置。 The magnetic detection element is an MR element or a Hall element.
The electric power steering apparatus according to claim 3.
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