JP5902465B2 - Ｅｐｓコントローラ，ｅｐｓアクチュエータ装置，及び，電動ステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＥＰＳコントローラ，ＥＰＳアクチュエータ装置，及び，電動ステアリング装置に関し、特に、トルク信号から認識するトルクパラメータのチューニングを行う際に好適のものである。

自動車等のステアリング機構では、電動ステアリング装置が組み込まれることで、操舵動作に係るドライバビリティを向上させている。電動ステアリング装置は、従来行われていた油圧制御から置換えられつつある技術であり、トルク信号を電気的に処理してアシストモータを制御させるＥＰＳコントローラが装備されている。このトルク信号は、ステアリングシャフト等に設けられたトルクセンサが、当該シャフトに加えられた捩じれトルクを検出し、これを電気信号として出力させるものである。

特開平１−２８０２３１号公報（特許文献１）では、トルク信号の電気的オフセット量をキャンセルさせる技術が紹介されている。かかる技術では、アシストモータを駆動させるスイッチング素子の切換え動作（ＰＷＭ信号のＯＮ／ＯＦＦ動作でなく、操舵方向の切換え動作を指す。）に応じて、当該切換動作時のトルク信号をサンプルホールドさせ、図１１（ａ）に示す如く、零トルク時でのトルク信号（電圧値）のオフセット量Ｖｔ０を算出する。そして、オフセット保証回路では、オフセット量をキャンセルさせた信号特性ｋ（Ｔｉｎｓｋ）を設定し、サンプルホールドが有効な間のオフセット量Ｖｔ０の保証を行う。

図１１（ａ）を参照し説明を続ける。トルク信号の検出電圧をＶｔ１とすると、オフセットキャンセルされなければ、信号特性ｊ（Ｔｉｎｓｊ）に基づいてトルクパラメータが算出されることとなる。このため、オフセットキャンセルが機能しない場合、トルクパラメータＴｉｎｓｊは、実際のトルク値に相当するトルクパラメータＴｉｎｓｋに対しオフセット誤差ｄｊ（ΔＴｉｎｓ）が含まれてしまうこととなる。

これに対し、特許文献１に係る技術では、同じ検出電圧Ｖｔ１の場合であっても、信号特性ｋ（Ｔｉｎｓｋ）に基づいてトルクパラメータが算出されるので、オフセット誤差ｄｊ（ΔＴｉｎｓ）がキャンセルされ、誤差の無いトルクパラメータＴｉｎｓｋを認識することが可能となる。

特開平１−２８０２３１号公報

実際に用いられるトルクセンサでは、図１１（ｂ）に示す如く、トルクパラメータに傾き誤差ｄｈ（ΔＴｉｎｓ）が含まれてしまうことがある。この傾き誤差ｄｈ（ΔＴｉｎｓ）を含んでいる信号特性ｈ（Ｔｉｎｓｈ）では、或る点を起点として其の誤差を拡張させる特性のもので、同図の場合、零トルク付近での誤差は認められない。このような場面で特許文献１に係る技術を用いたとしても、零トルク近傍で信号のオフセット量を認識している為、信号特性ｈ（Ｔｉｎｓｈ）が正しい特性を示しているものとして処理されてしまう。即ち、オフセットキャンセル機能は、傾き誤差ｄｈ（ΔＴｉｎｓ）を保証することができないという根本的な問題を有している。

ここで、オフセット誤差ｄｊ（ΔＴｉｎｓ）及び傾き誤差ｄｈ（ΔＴｉｎｓ）等を含む複合的な誤差をキャンセルさせようとすると、１点の検出値ではなく、複数の検出値に基づいて信号特性を修正させなければならない。しかし、特許文献１の技術では、操舵方向の切換動作に応じてトルク信号値をサンプルホールドさせる為、事実上、トルクパラメータの１点の検出値に基づいて信号特性を変更させなければならなくなり、傾き誤差ｄｈ（ΔＴｉｎｓ）を含む補正処理には不向きな技術である。

本発明は上記課題に鑑み、誤差の少ないトルクパラメータのチューニング処理を実現させ得るＥＰＳコントローラ，ＥＰＳアクチュエータ装置，及び，電動ステアリング装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明では次のようなＥＰＳコントローラの構成とする。即ち、アシストモータに加わった異なる複数の検査モータトルクを各々のモータ電流に基づいて算出する検査モータトルク算出手段と、前記複数の検査モータトルクを発生させた各検査操舵トルクに対応するトルク信号を検出するトルク信号検出手段と、前記複数の検査モータトルク及びこれらに対応する前記各検査操舵トルクに基づいてトルクパラメータを各々算出するパラメータデータ算出手段と、前記トルクパラメータの各々及びこれらに対応する前記トルク信号の各々に基づいて当該トルクパラメータ及び当該トルク信号についての相関関係を設定させる信号特性設定手段と、が車両停止状態の場面で機能されることとする。

また、本発明では次のようなＥＰＳコントローラの構成としても良い。即ち、アシストモータに加わった異なる複数の検査モータトルクに関するトルクパラメータを各々算出するパラメータデータ算出手段と、前記複数の検査モータトルクを発生させた各検査操舵トルクに対応するトルク信号を検出するトルク信号検出手段と、前記トルクパラメータの各々及びこれらに対応する前記トルク信号の各々に基づいて当該トルクパラメータ及び当該トルク信号についての相関関係を設定させる信号特性設定手段と、が車両停止状態の場面で機能されることとする。

前記相関関係は、２点の前記トルクパラメータ及びこれに対応する２点の前記トルク信号に基づいて設定されることとする。

前記トルク信号のうち１点は、前記トルクパラメータが零の際に対応して検出されたものであることとする。

また、本発明では、次のようなＥＰＳアクチュエータ装置の構成としても良い。即ち、上述した何れかの発明を適用させたＥＰＳコントローラと、前記ＥＰＳコントローラによって駆動されるインバータ回路と、前記インバータ回路によって駆動されるアシストモータと、から構成されることとする。

また、本発明では、次のような電動ステアリング装置の構成としても良い。即ち、上述したＥＰＳアクチュエータ装置と、トルク信号を出力させるトルクセンサと、前記アシストモータ及びステアリングシャフトの間に介在し互いの回転運動を結合させる歯車機構と、から構成されることとする。

本発明に係るＥＰＳコントローラによると、トルク信号とトルクパラメータとが複数点で関係付けられ、この関係に基づいてトルク信号とトルクパラメータとの相関関係が解析されることとなる。このため、特定された相関関係は、オフセット誤差がキャンセルされることは勿論のこと、傾き誤差についてもキャンセルされることとなる。このため、走行動作中で要求されるトルクレンジでは、其の全域に亘り、トルクパラメータの誤差が抑えられることとなる。

従って、本発明に係るＥＰＳアクチュエータ装置によると、トルクパラメータの誤差が広範囲のトルクレンジについて保証されるので、高トルクレンジのトルクパラメータがＥＰＳコントローラで認識された場合であっても、実際に出力されるアシストトルクが目標トルクに近い理想的な制御を実現させる。

そして、本発明に係る電動ステアリング装置によると、急激な操舵動作が行われても、アシストトルクの制御誤差が低減されるので、操縦者の意に沿ったアシストトルクを提供することとなり、ドライバビリティ―の向上が図られ、車両操作上の安全性が確保される。

実施の形態に係る電導パワーステアリング装置の構成を示す図。 実施の形態に係るＥＰＳアクチュエータ及びＥＰＳコントローラの機能ブロック図（ドライブモード）。 目標電流と入力トルクとの関係を示すＩｍ−Ｔｍ特性図。 インバータ回路を示す回路構成図（其の１）。 インバータ回路を示す回路構成図（其の２）。 インバータ回路を示す回路構成図（其の３）。 実施の形態に係るＥＰＳアクチュエータ及びＥＰＳコントローラの機能ブロック図（チューニングモード）。 チューニングモードでのインバータ回路の動作を表す図。 チューニングモードで起動されるチューニングルーティンを示す図。 チューニングルーティンで特定された特性関数を示す図。 トルク信号に生じる誤差を説明する図。

以下、本発明に係る実施の形態につき図面を参照して具体的に説明する。図１は、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置が示されている。当該電動パワーステアリング装置１００は、トルクセンサ８０と、車速センサ９０と、ＥＰＳアクチュエータ装置１００ａと、減速ギヤボックス１００ｂとから構成される。かかる電動パワーステアリング装置１００は、ステアリングシャフト６０に取付けられた、所謂、コラム式パワーステアリング装置である。また、同図には、車輪１０、これを操舵自在に連結されるタイロッド２０、斜歯ラック４０を成形させたステアリングラック３０、斜場ラック４０に歯合されたピニオンギヤ５０、一方がピニオンギヤ５０に固定され他方が操舵ハンドル７０に固定されたステアリングシャフト６０、当該ステアリングシャフト６０へ介挿されたトーションバー８１と、が便宜的に図示されている。かかる機構では、操舵ハンドル７０を操舵させてステアリングラック３０をスライドさせ、この動作に応じて車輪１０が左右舵取りされる。

トルクセンサ８０は、検出コイル８２ａと励磁コイル８２ｂとから構成され、トーションバー８１の両端に配置される。コイル８２ａ及び８２ｂの各々には鉄心が設けられ、双方の鉄心は、トーションバー８１に捩じれが生じると相対回転され、両鉄心に貫通する磁束を変化させる。また、検出コイル８２ａは、信号ラインを介してＥＰＳコントローラ１１０へ接続されている。かかる構成とされたトルクセンサ８０は、操舵トルクが印加されると、磁束変化量を検出しこれに応じた電圧値のトルク信号Ｖｔを発生させ、其の信号ＶｔをＥＰＳコントローラ１１０へ伝達させる。

車速センサ９０は、車輪１０の図示されないブレーキキャリパー等に設けられ、検出した速度情報ＶｖをＥＣＵ（Engine
Control Unit）へ出力する。尚、本実施の形態では、所定のＥＣＵを介して、車速情報ＶｖがＥＰＳアクチュエータ装置１００ａへ伝達されるものとする。

減速ギヤボックス１００ｂは、内部に減速ギヤを収容させ、ＥＰＳアクチュエータ装置１００ａのモータシャフトとステアリングシャフト６０とを減速ギヤを介して結合させている。このため、減速ギヤボックス１００ｂでは、所定のギヤ比のもと、モータシャフトとステアリングシャフトとの間でトルクを伝達させる。

ＥＰＳアクチュエータ装置１００ａは、図示の如く、ＥＰＳコントローラ１１０とアクチュエータ部１８０とから構成される。このうち、アクチュエータ部１２０は、ケース内部にアシストモータを収容させ、当該アシストモータと供に回動するモータシャフトが設けられている。かかるモータシャフトは、隣接する減速ギヤボックス１００ｂに延在し、内部の減速ギヤ（歯車機構）に接続されている。また、ＥＰＳアクチュエータ装置１００ａには、アシストモータを駆動させるインバータ回路が収容されている。かかるインバータ回路は、パワートランジスタ（スイッチング素子）を複数配備させている。但し、このインバータ回路は、アクチュエータ部１８０へ収容させる他、後述するＥＰＳコントローラ１１０へ収容させるようにしても良い。

ＥＰＳコントローラ１１０は、内部に制御基板が収容され、当該制御基板へバッテリーＶＢからの直流電源，トルク信号Ｖｔ及び車速情報Ｖｖが供給されている。この制御基板には、ＣＰＵ，メモリ回路，ＡＤ変換回路，及び，クロック回路等が実装され、メモリ回路等の記憶手段には、各種プログラムが格納されている。このＥＰＳコントローラ１１０は、制御基板へ実装されたハードウエア資源とプログラム等のソフトウェア資源とが協働して、以下説明する機能を実現するための情報処理装置を構築するものである。

図２は、ドライブモード処理が起動されている際における、ＥＰＳコントローラの機能ブロック図が示されている。尚、同図には、ＥＰＳコントローラ１１０の構成の他、トルクセンサ８０、車速センサ９０、インバータ回路１３０、及び、アシストモータ１２０が便宜的に示されている。また、ドライブモード処理とは、後述するチューニングモード処理が起動されていない場合に構築される処理であって、例えば、車両走行中にはこの処理が機能することとなる。

図示の如く、ドライブモード処理が起動されている場合、ＥＰＳコントローラ１１０では、トルクパラメータ認識手段１１１，目標電流設定手段１１２，減算手段１１３，及び，ドライブ信号設定手段１１４が機能構築される。

トルクパラメータ認識手段１１１は、トルク信号Ｖｔの認識値に基づいてトルクパラメータＰｔｑと呼ばれる物理量を算出し、その後、トルクパラメータＰｔｑに基づいて、アシストモータから出力されるべき目標出力トルクＴｍｔｈを設定する。ここで、トルクパラメータＰｔｑは、トルク信号Ｖｔとの相関関係ｆが予め設定されており、具体的なトルク信号Ｖｔが与えられることで、当該パラメータＰｔｑが算出される。

本実施の形態において、トルクパラメータＰｔｑは、トーションバーの捩じれ状態、即ち、トーションバートルクＴｉｎｓａの情報を表しているものである。以下、トルクパラメータＰｔｑは、トーションバートルクＴｉｎｓ又はトーションバーの捩じれ情報と呼ぶことがある。本実施の形態では、トーションバートルクＴｉｎｓａについて以下の関係が成立しているものとする。
Ｔｉｎｓａ＝Ｔｓａ−Ｔｍｐ・・・・・式Ａ
Ｔｉｎｓａ［ｋｇｆ・ｃｍ］：トーションバートルク （正符号：時計回り方向）
Ｔｓａ ［ｋｇｆ・ｃｍ］：操舵トルク （正符号：時計回り方向）
Ｔｍｐ ［ｋｇｆ・ｃｍ］：アシストトルク （正符号：時計回り方向）

但し、この関係式に、モータシャフトの捩じれ成分、タイヤ接地面または機構部での摩擦損失成分等を与えても良い。尚、操舵トルクＴｓａは操縦者が操舵ハンドル７０に加えたトルクを指し、アシストトルクＴｍｐはアシストモータ１２０から実際に出力されているトルクを指す。但し、アシストトルクＴｍｐは、減速ギヤのギヤ比を換算させた値とする。

トルクパラメータ認識手段１１１では、トーションバートルク（トルクパラメータ）Ｔｉｎｓａが算出されると、これに基づいて、目標アシストトルクＴｍｔｈを以下の如く設定する。
Ｔｍｔｈ＝Γ（Ｔｉｎｓａ）・・・・・式Ｂ
ここで、式Ｂに示される関数Γは、トルク用に設けられたフィードバック制御で設定される関数であって、トーションバートルク（トルクパラメータ）Ｔｉｎｓａが零収束または低減するよう、適宜に設定されるものである。

目標電流設定手段１１２は、メモリ回路内に格納された基本トルクマップ（図３）を参照して、目標電流Ｉｍｔｈを設定する。具体的に説明すると、先ず、車速情報Ｖｖに基づいて、何れの基本トルクマップＶ０〜ＶＨを参照するか決定する。仮に、速度情報ＶｖがＶＬのレンジに属する場合、当該マップＶＬを参照し、目標アシストトルクＴｍｔｈに対応する電流値、即ち、目標電流Ｉｍｔｈを設定する。尚、本実施の形態に係る基本トルクマップは、車速零のときマップＶ０が参照され、低速のときマップＶＬが参照され、高速のときマップＶＨが参照される。但し、これに限らず、更に細かく速度レンジを設定し、これに応じて基本トルクマップを追加させても良い。

減算手段１１３は、電流制御に関するフィードバックループに属している。当該減算手段１１３では、目標電流Ｉｍｔｈとモータ電流Ｉｍｐとの差分値ΔＩｄを算出し、この差分値ΔＩｄを後段のドライブ信号設定手段１１４へ供給する。モータ電流Ｉｍｐは、モータ電流検出手段１３１によって検出され、図示されないフィルター回路によってノイズキャンセル処理が施されている。このモータ電流検出手段１３１は、例えば、ホール素子を用いても良く、この他、検出抵抗、又は、検出トランスといった素子でも良い。

ドライブ信号設定手段１１４は、差分値ΔＩｄに基づいて、インバータ回路１３０のスイッチパターンを制御する。インバータ回路１３０は、複数のスイッチング素子によって構成されており、インバータ回路１３０では、これらのスイッチング素子の各々にＰＷＭ信号を出力させる。このＰＷＭ信号は、差分値ΔＩｄに基づいて電気角の位相を順次設定させる信号で、これを充足させる各相電流と内部回路で生成される搬送波とを比較させることでＤＵＴＹ比が決定される。この処理の際、ドライブ信号設定手段１１４では、ＰＩ制御又はＰＩＤ制御といった制御処理によって、差分値ΔＩｄが零値を追従するようフィードバック制御させている。即ち、必要十分なアシストトルクを随時提供できるような制御が行われる。

図４は、アシストモータを駆動させるインバータ回路が示されている。図示の如く、インバータ回路１３０は、上アーム側のスイッチング素子群Ｔｕａ〜Ｔｗａと、下アーム側のスイッチング素子群Ｔｕｂ〜Ｔｗｂとから構成されている。このインバータ回路１３０には、上アームバスバーにバッテリー電源ＶＢが供給され、下アームバスバーがグランドＧＮＤへアースされている。このスイッチング素子の各々は、ＭＯＳＦＥＴ，ＩＧＢＴといったパワートランジスタが用いられる。また、スイッチング素子Ｔｕａ及びＴｕｂから成るＵ相アームの接点ｔｕには、相電流ラインＬｉｎｅ−Ｕが接続され、当該相電流ラインＬｉｎ−Ｕの他端にはステータコイルＬｕが接続される。また、他の相アーム（Ｖ相アーム，Ｗ相アーム）についても、これと同様な配線が施されている。更に、本実施の形態では、下アーム側のスイッチング素子ＴｕｂとグランドＧＮＤとの間に検出抵抗Ｒｕが設けられ、他のスイッチング素子Ｔｖｂ及びＴｗｂについても、同様に検出抵抗Ｒｖ，Ｒｗが設けられている。各々の検出抵抗では、両端電圧がＥＰＳコントローラ１１０のＡＤ入力部へ印加されるよう配線されている。

尚、これらの検出抵抗は、上述したモータ電流検出手段１３１を構成するものである。但し、かかる形態に限ることなく、検出抵抗を、図５に示す如く各相電流ラインに設けても良く、図６に示す如く下アームバスラインとグランドＧＮＤとの間に設けても良い。また、検出抵抗に限らず、カレントトランス等の他の素子を用いて電流を検出するようにしても良い。

かかる構成とされたインバータ回路１３０は、ＥＰＳコントローラ１１０で生成されたＰＷＭ信号が、各々のパワートランジスタへ印加される。このＰＷＭ信号は、各スイッチング素子に対して個々に設定され、相電流ライン（Ｌｉｎｅ−Ｕ〜Ｌｉｎｅ−Ｗ）に流れる電流経路と其のタイミングを制御する。これにより、アシストモータ１２０では、電気角が制御されてローター（図示なし）が回転駆動し、ローターに接続されたモータシャフトからアシストトルクを発生させる。

図７は、チューニングモード処理が起動した際における、ＥＰＳコントローラの機能ブロック図が示されている。図示の如く、かかる場面でのＥＰＳコントローラ１１０では、チューニングモード認識手段１１６と、チューニング動作設定手段１１７と、検査モータトルク算出手段１１８と、トルク信号検出手段１１９ａと、パラメータデータ算出手段１１９ｂと、信号特性設定手段１１９とが機能構築される。尚、トルク信号検出手段１１９ａの処理ではトルク信号Ｖｔが供され、検査モータトルク算出手段１１８ではモータ電流Ｉｍｂが供される。

チューニングモード認識手段１１６は、所定のトリガー動作を認識するものであって、ＥＰＳコントローラ１１０へ入力される信号によって当該トリガーを認識する。例えば、製造ラインで実施されるチューニングモード処理について説明すると、電動ステアリング装置１００がトルク信号のチューニング検査工程に投入され、当該工程でチューニング処理を起動させる指令信号がＥＰＳコントローラ１１０へ与えられることで、其の指令信号をチューニングモード認識手段１１６がキャッチすることとなる。以後、本実施の形態では、製造ライン中のチューニング検査工程でチューニングモード処理を実施させていることとして説明を続ける。但し、実際には、出荷後の車両に対しても、当該指令信号をＥＰＳコントローラ１１０へ与えることで、チューニングモード処理を起動させることが可能である。即ち、本処理は、製造段階に利用されるだけでなく、メンテナンス時のような場面でもトルクパラメータのチューニングを実施することが可能である。

チューニング動作設定手段１１７は、チューニングモード認識手段１１６から指令信号を受信した旨の情報を受けると、チューニング用信号ＴＵＮを設定し、各々のスイッチング素子Ｔｕａ〜Ｔｗｂへ出力する。当該チューニング用信号ＴＵＮについて、図８を参照して具体的に説明する。図示の如く、チューニング用信号ＴＵＮは、上アーム側のスイッチング素子群の全てのスイッチング素子Ｔｕａ〜ＴｗａをＯＦＦ状態とさせ、一方、下アーム側のスイッチング素子群の全てのスイッチング素子Ｔｕｂ〜ＴｗｂをＯＮ状態とさせる。このように、チューニング動作設定手段１１７では、ＰＷＭ信号のような段発的な信号と異なり、インバータ回路１３０のスイッチパターンを一定に保持させる。尚、本実施の形態では、トルクパラメータ等を複数点について取得する処理が実施されるが、その間常にスイッチングパターンを保持させることとする。これにより、一の検査工程で、複数のサンプル処理をまとめて実施することが出来る。

一定に保持されるスイッチパターンは、図８に示す状態に限定にされるものではない。例えば、相電流ライン（Ｌｉｎｅ−Ｕ〜Ｌｉｎｅ−Ｗ）の各々に検出抵抗が介挿されているのであれば、上アーム側のスイッチング素子群Ｔｕａ〜Ｔｗａの全てをＯＮ状態とさせ、下アーム側のスイッチング素子群Ｔｕｂ〜Ｔｅｂの全てをＯＦＦ状態とさせても良い。また、ＯＮ状態とされるスイッチング素子群は、其の全てのスイッチング素子をＯＮ状態とさせなくとも、少なくとも１つのスイッチング素子のみＯＮ状態とさせれば良い。但し、アシストモータが発電機として動作する場合、１箇所のスイッチング素子のみがＯＮ状態とされていると、其のスイッチング素子へモータ電流が集中して流れることとなり、当該素子の発熱を招くこととなる。このため、図８のように、一方群のスイッチング素子群の全スイッチング素子Ｔｕｂ〜ＴｗｂをＯＮ状態とさせ、インバータ回路１３０に流れるモータ電流Ｉｍｂを分散させることで、パワートランジスタの破損を防止できる。

上述の如く、本実施の形態では、製造工程中又はメンテナンス作業といった非走行時にトルクパラメータのチューニング処理が実施される。このため、インバータ回路１３０を構成する複数のスイッチング素子に対し自由なスイッチパターンを設定させることが可能となる。

これに対し、特許文献１のようにチューニング処理を走行中に行うと、ＥＰＳコントローラ１１０ではアシストモータ１２０の電気角を常時調整させなければならず、操舵トルクＴｓａを一定値に保持させることが事実上不可能となる。そうすると、同一条件のサンプル値を何度も取得することが難しくなるので、同一条件で複数回サンプリングしてこれを平均値等の統計的処理で利用する、といった特定の検査処理に不向きとなる。また、変動中に信号をサンプリングすることは、ノイズの影響も受けやすくなり、其の信号が示す情報の信頼性に問題が生じる。

一方、本実施の形態では、車両を停止させた状態でチューニング処理が実施されるので、インバータ回路１３０のスイッチパターンを一定に保持させることが可能となる。そして、一定の検査操舵トルクＴｓｂを加えることで、トーションバーの捩じれ状態を同一条件に保つことが可能となる。このため、同一条件で複数の信号をサンプリングすることが容易となり、其の情報を統計的処理へ供することが可能となる。また、安定した条件で検査が実施されるため、其の検査工程で取得された信号特性は非常に信頼性の高いものとなる。

また、特許文献１では、車両走行中でチューニングされるため、所望の条件でトルクパラメータを取得することが困難である。これに対し、本実施の形態では、適宜な大きさの検査トルクを加えることができるので、幅広いトルクレンジについてチューニング処理を実施させることが可能となる。

更に、本実施の形態で採用されるスイッチパターンは、モータシャフトＳＨｍからアシストモータ１２０へトルクが加えられると、アシストモータ１２０が発電機として機能するので、ローターを回転させる反力としてモータシャフトＳＨｍの端部へ一定の負荷トルクを与える。このため、ステアリングシャフト６０のピニオン５０とラック３０の斜歯歯車４０とが機構的に結合されていなくとも、トーションバーの励磁コイル側へ発電負荷が加わり、チューニング検査工程を実施させることができる。こうして、検査工程の配置自由度を確保しておくことは、製造ラインの設計上、非常に有益な事項となる。

このように、本実施の形態によると、インバータ回路１３０のスイッチパターンを一定に保持させることで、トルクパラメータのチューニングを行う条件を、様々な面で好適化させている。

図７を参照して説明を続ける。操舵ハンドル７０に検査操舵トルクＴｓｂが加えられると、モータシャフトＳＨｍへ検査モータトルクＴｍｂが加わり、インバータ回路１３０ではモータ電流Ｉｍｂが流れる。尚、検査操舵トルクＴｓｂとは、チューニング工程で検査装置から加えられる試験用の印加トルクで、一定のトルク値に制御されたものである。当該検査操舵トルクＴｓｂは、検査装置によって、其のトルク値が複数準備されており、これが操舵ハンドル７０等へ順番に印加される。以下、検査操舵トルクＴｓｂの代表値を、Ｔｓｂ１及びＴｓｂ２として表現することが有る。この検査操舵トルクＴｓｂ１及びＴｓｂ２は、互いに異なるトルク値に設定されたものである。

検査操舵トルクＴｓｂが加えられているとき、トルクセンサでは、トーションバーの捩じれ状態に応じてトルク信号Ｖｔを出力させる。このとき、トルク信号検出手段１１９ａでは、当該トルク信号Ｖｔを検出する。以下、検査操舵トルクＴｓｂ１による試験が実施されている時のトルク信号、即ち、検査操舵トルクＴｓｂ１に対応するトルク信号をＶｔ１と表現することがある。また、検査操舵トルクＴｓｂ２に対応するトルク信号をＶｔ２と表現することがある。

また、検査操舵トルクＴｓｂが加えられている時、減速ギヤを介して検査モータトルクＴｍｂが発生し、アシストモータ１２０へ当該検査モータトルクＴｍｂが加えられる。このとき、検査モータトルク算出手段１１８では、アシストモータ１２０が発電機として動作するので、モータ電流Ｉｍｂを検出することとなる。そして、モータ電流Ｉｍｂが情報として取得されると、当該電流値を以下の式に代入して、モータ電流Ｉｍｂの検出値に対応する検査モータトルクＴｍｂを算出する。
Ｔｍｂ＝Ｋ・Ｉｍｂ・・・・・式Ｃ
Ｋ ［ｋｇｆ・ｃｍ／Ａ］：トルク定数
以下、検査操舵トルクＴｓｂ１又はＴｓｂ２で検査が実施されている際、これらに対応する具体的なモータ電流の値をＩｍｂ１又はＩｍｂ２と表記することがある。これらのモータ電流も、互いに異なる値を示す。また、モータ電流Ｉｍｂ１に基づいて算出された検査モータトルクをＴｍｂ１と表記することがあり，モータ電流Ｉｍｂ２に基づいて算出された検査モータトルクをＴｍｂ２と表記することがある。

チューニングモード処理では、トーションバーに加わるトルク（トーションバートルク）が以下の関係を有している。但し、検査モータトルクＴｍｂについては、モータシャフトとステアリングシャフトとの間に減速ギヤが設けられているので、これに相当するギヤ比が換算された値である。
Ｔｉｎｓｂ＝Ｔｓｂ−Ｔｍｂ・・・・・式Ｄ
Ｔｉｎｓｂ［ｋｇｆ・ｃｍ］：トーションバートルク （正符号：時計回り方向）
Ｔｓｂ ［ｋｇｆ・ｃｍ］：検査操舵トルク （正符号：時計回り方向）
Ｔｍｂ ［ｋｇｆ・ｃｍ］：検査モータトルク （正符号：時計回り方向）

パラメータデータ算出手段１１９ｂでは、検査装置から検査操舵トルクＴｓｂの情報が与えられ、且つ、検査モータトルク算出手段１１８から検査モータトルクＴｍｂの算出値が与えられる。そして、同処理１１９ｂでは、双方の値を式Ｄへ代入し、チューニングモード処理におけるトーションバートルクＴｉｎｓｂが算出される。以下、トーションバートルクＴｉｎｓｂの具体値をＴｉｎｓｂ１又はＴｉｎｓｂ２と表現する場合がある。このうち、トーションバートルクＴｉｎｓｂ１は、検査モータトルクＴｍｂ１及びこれを発生させた検査操舵トルクＴｓｂ１に基づいて算出されたパラメータであり、トーションバートルクＴｉｎｓｂ２は、検査モータトルクＴｍｂ２及びこれを発生させた検査操舵トルクＴｓｂ２に基づいて算出されたパラメータである。

ここで、チューニングモード処理におけるトーションバートルクＴｉｎｓｂは、ドライブモード処理でのトーションバートルクＴｉｎｓａに対応するものであり、これもトルクパラメータＰｔｑに属する。そして、当該トーションバートルクＴｉｎｓｂは、ドライブモード処理において、トーションバートルクＴｉｎａとして置き換えられ、目標アシストトルクＴｍｔｈを設定させるパラメータとして用いられる。

信号特性設定手段１１９では、検査操舵トルクＴｓｂの条件が変更されると、各々のトルク条件についてトルク信号Ｖｔと検査モータトルクＴｍｂとの関係（Ｘ，Ｙ，・・・）を取得していく。即ち、トルク信号Ｖｔと検査モータトルクＴｍｂとの関係が、異なる複数点について取得されることとなる。例えトーションバー（トルクパラメータ）Ｔｉｎｓｂ１及びこれに対応するトルク信号Ｖｔ１に基づいて、関係Ｘを取得する。また、例えトーションバートルク（トルクパラメータ）Ｔｉｎｓｂ２及びこれに対応するトルク信号Ｖｔ２に基づいて、関係Ｙを取得する。尚、この関係は、必ずしも、２点のみに限定されるものではない。

そして、信号特性設定手段１１９では、各トルク条件での各々の関係を解析し、トーションバートルク（トルクパラメータ）Ｔｉｎｓｂとトルク信号Ｖｔとの相関関係ｆを設定する。また、設定された相関関係ｆは、マップ情報又は関数として情報化され、メモリ回路へ格納されることとなる。このため、ドライブモード処理では、トルク信号Ｖｔを検出すると、チューニングモード処理で作成された相関関係ｆを参照することでトーションバートルクＴｉｎｓａを特定し、これを式Ｂに投入することで、目標トルクＴｍｔｈの算出が可能となる。尚、チューニングモード処理で作成される相関関係ｆについては、図１０乃至図１２にて詳細に説明することとする。

このように、チューニングモード処理では、トルク信号Ｖｔとトーションバートルク（トルクパラメータ）Ｔｉｎｓｂとの相関関係ｆが、実測による信号特性の解析によって正確に把握されることとなる。このため、本実施の形態で設定される相関関係ｆは、トルクセンサの信号又は回路上のバラツキをキャンセルさせる情報として機能する（チューニング機能）。先にも述べたように、ドライブモード処理では、チューニングされたトーションバートルク（トルクパラメータ）Ｔｉｎｓａを参照し、これに基づいて所定の処理が実行され、其の結果、目標電流Ｉｍｔｈを設定させている。従って、本実施の形態に係るＥＰＳコントローラでは、バラツキ等の誤差成分がキャンセルされるので、ドライバビリティの向上が図られ、事故等の発生を未然に防ぐことが可能となる。

また、本実施の形態に係るＥＰＳコントローラ１１０によると、トルク信号Ｖｔとトーションバートルク（トルクパラメータ）Ｔｉｎｓｂとが複数点で関係付けられ、この関係に基づいてトルク信号Ｖｔとトーションバートルク（トルクパラメータ）Ｔｉｎｓｂとの相関関係が解析されることとなる。このため、特定された相関関係は、オフセット誤差がキャンセルされることは勿論のこと、傾き誤差についてもキャンセルされることとなる。このため、走行動作で要求されるトルクレンジでは、其の全域に亘り、トーションバートルク（トルクパラメータ）Ｔｉｎｓａの誤差が抑えられることとなる。

尚、通常の車両の走行では、路面状況又は交通状況に応じて操舵方向を瞬時に切換えなければならないシチュエーションも当然に予定される。このため、トルク信号に係るチューニング処理は、車両走行時に実施させようとすると、或るトリガー情報に基づいて誤差のキャンセル量を瞬時に更新させなければならない。このため、特許文献１に係る技術のように、トルクパラメータを１点のみ検出することでも可能なチューニング処理として、オフセット誤差に限ったチューニング処理が採用されていると考えられる。

これに対し、本実施の形態に係るＥＰＳコントローラ１１０では、車両を停止させた状態、即ち、アシストトルクの出力が不要な状態で、チューニングモード処理を実行させている。このため、当該ＥＰＳコントローラ１１０では、トルクパラメータを複数サンプルして、トルク信号Ｖｔとの関係を取得することが可能とされる訳である。

また、本実施の形態に係るＥＰＳコントローラ１１０では、検査対象とするトルクレンジを広げることで、走行動作で要求されるトルクレンジでのトルクパラメータを網羅させることが可能となる。これにより、ＥＰＳコントローラでは、トルクパラメータＴｉｎｓｂに含まれる誤差因子が低減され、操舵トルクの大きさに関わらずアシストモータの最適制御が実現される。

従って、ＥＰＳアクチュエータ装置については、アシストトルクを適正値に一致させて出力させることが可能となる。また、かかる技術を適用させた電動ステアリング装置では、急激な操舵動作が行われても、アシストトルクの制御誤差が殆ど生じないので、車両操作上の安全性が確保される。

図９は、チューニングモード処理を実行させる処理ルーティンが示されている。チューニングルーティンＲＴＮは、検査装置から送られた指令信号を受信することにより起動される。ルーティンＲＴＮが起動されると、先ず、チューニング用信号ＴＵＮを出力させ、インバータ回路１３０のスイッチパターンを先の如く保持させる（Ｓ０１）。

処理Ｓ０１が完了すると、検査装置では、第１の操舵検査トルクＴｓｂ１をステアリングへ与える。先にも説明したが、検査装置から与えられる操舵検査トルクは、一定値に制御されている。このトルク条件のもと、ルーティンＲＴＮでは、モータ電流Ｉｍｂ１を検出し（Ｓ０２）、式Ｃ及び式Ｄを用いてトーションバートルクＴｉｎｓｂ１を算出する。また、同条件に対応するトルク信号Ｖｔ１を検出する（Ｓ０４）。尚、ここで検出された成分は、図１０における関係Ｘを特定するものである。

処理Ｓ０２〜Ｓ０４が完了すると、検査装置では、先と異なる一定トルク（第２の操舵検査トルクＴｓｂ２）をステアリングへ与える。そして、ルーティンＲＴＮでは、モータ電流Ｉｍｂ２を検出し（Ｓ０５）、これに対応するトーションバートルクＴｉｎｓｂ２と、トルク信号Ｖｔ２を得る（Ｓ０６，Ｓ０７）。尚、ここで検出された成分は、図１０における関係Ｙを特定するものである。

処理Ｓ０５〜Ｓ０７が完了した後、処理Ｓ０８では、トルク信号Ｖｔとトーションバートルク（トルクパラメータ）Ｔｉｎｓｂとの相関関係を解析する。本実施の形態では、トルクセンサの信号特性が線形であるため、図１０に示す如く、トルク信号ＶｔとトーションバートルクＴｉｎｓｂとの相関関係を一次関数によって設定することができる。即ち、処理Ｓ０８では、点Ｘ及び点Ｙに基づいて、以下の解析結果を得ることができる。
Ｖｔ＝α・Ｔｉｎｓｂ＋Ｖβ＝ｆ（Ｔｉｎｓｂ）・・・・・式Ｅ
尚、本実施の形態では、相関関係ｆが一次関数であるとしているが、これに限られるものではない。また、実際の相関関係が線形の関係でなくとも、適宜な演算を実施し、トルク信号ＶｔとトーションバートルクＴｉｎｓｂとの相関関係を直線回帰させる手法を用いても良い。

然して、この相関関係ｆがメモリ回路へ記録される（Ｓ０９）。ここで、メモリ回路へ記録される相関関係の情報は、様々な形態が考えられる。例えば、解析された式Ｅに基づいて、マップ情報を作成しても良い。また、式Ｅの傾き係数αと切片値Ｖβとを記憶させておき、適宜、式Ｅに係る演算を実行させるようにしても良い。

尚、図９〜図１０のように、本実施の形態でのＥＰＳコントローラ１１０は、トルクパラメータを２点のみ取得するようにすると良い。例えトーションバートルク（トルクパラメータ）とトルク信号とが線形的な関係を有している場合、２点の関係が把握されれば、其の関係を殆ど誤差なく特定すること可能となる。そして、トルクパラメータ等の演算処理も、これにより、簡素化できる。

また、トルクパラメータの一方は、其の値が零とされる場面で取得されるようにすると良い。何故なら、通常の運転動作では、直進状態を基準として左右操舵動作が繰り返される。そして、ＥＰＳコントローラでは、直進状態の操舵角を基準として操舵量が把握されている。このため、本実施の形態に係るＥＰＳコントローラ１１０は、かかる基準状態、即ち、トルクパラメータＴｉｎｓが零となる特異点を試験しておくことで、当該検査点での誤差を確実に排除させ、車両の安定動作に貢献することとなり得る。

以上、実施の形態について説明してきたが、特許請求の範囲に記される発明は、かかる形態に限定されるものではない。例えトーションバートルク（トルクパラメータ）は、実施の形態においてトーションバートルクを数値化させたものとして説明されているが、本発明ではこの他、このパラメータがモータ電流（アシストモータに加わった検査トルクに関するパラメータ）とされても良い。トルクパラメータがモータ電流である場合、トルク信号から直接的に目標電流を算出できるので、目標電流Ｉｍｔｈを設定する際の演算処理が簡素化される。

８０ トルクセンサ， １００ 電動ステアリング装置， １００ａ ＥＰＳアクチュエータ装置， １１０ ＥＰＳコントローラ， １１７ チューニング動作設定手段， １１８ 検査モータトルク算出手段， １１９ 信号特性設定手段， １１９ｂ パラメータデータ算出手段， １１９ａ トルク信号検出手段，１２０ アシストモータ。

Claims (6)

1. アシストモータに加わった異なる複数の検査モータトルクを各々のモータ電流に基づいて算出する検査モータトルク算出手段と、前記複数の検査モータトルクを発生させた各検査操舵トルクに対応するトルク信号を検出するトルク信号検出手段と、前記複数の検査モータトルク及びこれらに対応する前記各検査操舵トルクに基づいてトルクパラメータを各々算出するパラメータデータ算出手段と、前記トルクパラメータの各々及びこれらに対応する前記トルク信号の各々に基づいて当該トルクパラメータ及び当該トルク信号についての相関関係を設定させる信号特性設定手段と、が車両停止状態の場面で機能されることを特徴とするＥＰＳコントローラ。
2. アシストモータに加わった異なる複数の検査モータトルクに関するトルクパラメータを各々算出するパラメータデータ算出手段と、前記複数の検査モータトルクを発生させた各検査操舵トルクに対応するトルク信号を検出するトルク信号検出手段と、前記トルクパラメータの各々及びこれらに対応する前記トルク信号の各々に基づいて当該トルクパラメータ及び当該トルク信号についての相関関係を設定させる信号特性設定手段と、が車両停止状態の場面で機能されることを特徴とするＥＰＳコントローラ。
3. 前記相関関係は、２点の前記トルクパラメータ及びこれに対応する２点の前記トルク信号に基づいて設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＥＰＳコントローラ。
4. 前記トルク信号のうち１点は、前記トルクパラメータが零の際に対応して検出されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のＥＰＳコントローラ。
5. 請求項１乃至請求項４のうち何れか一つに記載のＥＰＳコントローラと、前記ＥＰＳコントローラによって駆動されるインバータ回路と、前記インバータ回路によって駆動されるアシストモータと、から構成されることを特徴とするＥＰＳアクチュエータ装置。
6. 請求項５に記載のＥＰＳアクチュエータ装置と、トルク信号を出力させるトルクセンサと、前記アシストモータ及びステアリングシャフトの間に介在し互いの回転運動を結合させる歯車機構と、から構成されることを特徴とする電動ステアリング装置。

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