JP5910621B2 - 電動パワーステアリング装置、キャリブレーション装置及びキャリブレーション方法 - Google Patents
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Description
このような電動パワーステアリング装置(EPS)において、製品毎に生じる操舵トルクのバラツキを抑えるため、トルクセンサのキャリブレーション(calibration:校正)を実施する技術の1つとして、例えば特許文献1に記載の技術がある。この技術では、トルクセンサがその出力特性を変えられるセンサ回路を備える。トルクセンサ及び電動モータは、アクチュエータによって付与される入力トルクに応じて作動する。操舵トルク測定器は、操舵機構が出力する操舵トルクを測定する。センサ出力調整器は、操舵トルク測定器によって測定される操舵トルクと予め設定される理想値との差をズレ量として算出し、算出されたズレ量に応じて操舵トルクを理想値に近づけるようにセンサ回路の出力特性を調整する。
力トルクに応じたトルクセンサ信号を出力する。第1のエンコーダは、ステアリングシャフトの入力軸に配置され、入力トルクに応じた入力軸の角度情報を出力する。第2のエンコーダは、ステアリングシャフトの出力軸に配置され、入力トルクに応じた出力軸の角度情報を出力する。キャリブレーション装置は、入力軸の角度情報と出力軸の角度情報との差分値を算出し、トルクセンサ信号から差分値を除去し、差分値を除去したトルクセンサ信号を用いてトルクセンサのキャリブレーションを実施する。実際には、ステアリングシャフトに入力トルクを付与するアクチュエータを備えていても良い。上記の第1のエンコーダ及び第2のエンコーダは、少なくともトルクセンサと同等以上の角度精度を有する。
図1は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す全体構成図である。図2は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置のうち、キャリブレーション(校正)に用いられる構成を示す図である。
本実施形態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1と、ステアリングシャフト2と、トルクセンサ3と、ステアリングギヤ8と、操舵補助機構10と、減速ギヤ11と、電動モータ13と、コントローラ14と、バッテリ15と、イグニッションスイッチ16と、車速センサ17と、操舵角センサ18と、アクチュエータ19と、アクチュエータ制御器20と、エンコーダ21と、軸受22と、カップリング(軸継手)23とを備える。
、実際にはコントローラ14に接続されていても良いし、コントローラ14自体でも良い。
まず、当該演算方法を実施するための前提となる特徴的な構成について説明する。
図1及び図2に示すように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置では、駆動側と従動側との両側にエンコーダ21を配置している。エンコーダ21は、ステアリングシャフト2の角度情報を取得してコントローラ14に渡す。エンコーダ21は、ロータリーエンコーダ等の回転角センサである。なお、エンコーダ21の両側には、軸受22が配置されている。軸受22は、ステアリングコラム内でステアリングシャフト2を支持する。エンコーダ21と軸受22とは、カップリング23を介してトルクセンサ3に連結されている。
図4は、本実施形態に係るコントローラ14の構成の一部を示す図である。
本実施形態では、コントローラ14は、キャリブレーション処理部30を備える。これにより、コントローラ14は、キャリブレーション装置(校正装置)として動作することが可能になる。キャリブレーション処理部30は、トルクセンサ信号取得部31と、第1角度情報取得部32と、第2角度情報取得部33と、角度情報差分算出部34と、メカ影響排除部35と、トルクセンサ校正部36とを備える。
第1エンコーダ21aは、駆動側の軸(駆動軸)である入力軸2aの角度情報を第1角度情報取得部32に出力する。第1角度情報取得部32は、第1エンコーダ21aからの角度情報(入力軸2aの角度情報)を取得し、角度情報差分算出部34に出力する。また、第2エンコーダ21bは、従動側の軸(従動軸)である出力軸2bの角度情報を第2角度情報取得部33に出力する。第2角度情報取得部33は、第2エンコーダ21bからの角度情報(出力軸2bの角度情報)を取得し、角度情報差分算出部34に出力する。角度情報差分算出部34は、第1エンコーダ21aからの角度情報(入力軸2aの角度情報)と第2エンコーダ21bからの角度情報(出力軸2bの角度情報)との差分値を算出することで、機械部品の影響によるリップル成分(メカリップル)に相当する捩れ角B(de
g)を検出し、メカ影響排除部35に出力する。なお、差分値は絶対値でも良い。
メカ影響排除部35は、機械部品の影響によるリップル成分(メカリップル)に相当する捩れ角B(deg)を、捩れ角A(deg)のトルクセンサ信号から除去することで、トルクセンサ3の影響によるリップル成分(センサリップル)のみを含んだ捩れ角C(deg)のトルクセンサ信号を取り出す。
トルクセンサ校正部36は、捩れ角C(deg)のトルクセンサ信号をキャリブレーションの対象とすることで、可能な限り機械部品の影響等を排除した状態でトルクセンサ3のキャリブレーションを実施することができる。これにより、トルクセンサ校正部36は、トルクセンサ3を校正する。
本実施形態では、電動パワーステアリング装置(EPS)として、コラムアシスト型を想定しているが、実際には、本実施形態の構成が適用可能であれば、ラックアシスト型や、ピニオンアシスト型等でも良い。
なお、本実施形態では、2つのエンコーダを用いているが、実際には、2つのエンコーダに限定されるものではなく、3つ以上のエンコーダを用いても良い。すなわち、第1エンコーダ21aは複数でも良い。同様に、第2エンコーダ21bは複数でも良い。
また、実際には、コントローラ14ではなく、チェッカ/テスタ等の試験機のような外部のキャリブレーション装置(校正装置)を用いてトルクセンサ3のキャリブレーションを実施するようにしても良い。この場合、上記の説明において、コントローラ14を試験機と読み替える。この試験機は、図4に示すキャリブレーション処理部30を備える。
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)本実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、トルクセンサと、第1のエンコーダと、第2のエンコーダと、キャリブレーション装置とを備える。トルクセンサは、入力トルクを車輪に伝達するステアリングシャフトの入力軸と出力軸との間に配置され、入力トルクに応じたトルクセンサ信号を出力する。第1のエンコーダは、ステアリングシャフトの入力軸に配置され、入力トルクに応じた入力軸の角度情報を出力する。第2のエンコーダは、ステアリングシャフトの出力軸に配置され、入力トルクに応じた出力軸の角度情報を出力する。キャリブレーション装置は、入力軸の角度情報と出力軸の角度情報との差分値を算出し、トルクセンサ信号から差分値を除去し、差分値を除去したトルクセンサ信号を用いてトルクセンサのキャリブレーションを実施する。実際には、ステアリングシャフトに入力トルクを付与するアクチュエータを備えていても良い。
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、実際には、上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に含まれる。
Claims (4)
- 入力トルクを車輪に伝達するステアリングシャフトの入力軸と出力軸との間に配置され、入力トルクに応じたトルクセンサ信号を出力するトルクセンサと、
前記ステアリングシャフトの入力軸に配置され、入力トルクに応じた入力軸の角度情報を出力する第1のエンコーダと、
前記ステアリングシャフトの出力軸に配置され、入力トルクに応じた出力軸の角度情報を出力する第2のエンコーダと、
前記入力軸の角度情報と前記出力軸の角度情報との差分値を算出し、前記トルクセンサ信号から前記差分値を除去し、前記差分値を除去した前記トルクセンサ信号を用いて前記トルクセンサのキャリブレーションを実施するキャリブレーション装置と、を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記第1のエンコーダ及び第2のエンコーダは、少なくとも前記トルクセンサと同等以上の角度精度を有することを特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
- 入力トルクを車輪に伝達するステアリングシャフトの入力軸と出力軸との間に配置されたトルクセンサの出力であるトルクセンサ信号を取得するトルクセンサ信号取得部と、
前記ステアリングシャフトの入力軸の角度情報を取得する第1角度情報取得部と、
前記ステアリングシャフトの出力軸の角度情報を取得する第2角度情報取得部と、
前記入力軸の角度情報と前記出力軸の角度情報との差分値を算出する角度情報差分算出部と、
前記トルクセンサ信号から前記差分値を除去するメカ影響排除部と、
前記差分値を除去した前記トルクセンサ信号を用いて前記トルクセンサのキャリブレーションを実施するトルクセンサ校正部と、を備えることを特徴とするキャリブレーション装置。 - 入力トルクを車輪に伝達するステアリングシャフトの入力軸と出力軸との間に配置されたトルクセンサの出力であるトルクセンサ信号を取得し、
前記ステアリングシャフトの入力軸の角度情報を取得し、
前記ステアリングシャフトの出力軸の角度情報を取得し、
前記入力軸の角度情報と前記出力軸の角度情報との差分値を算出し、
前記トルクセンサ信号から前記差分値を除去し、
前記差分値を除去した前記トルクセンサ信号を用いて前記トルクセンサのキャリブレーションを実施することを特徴とするキャリブレーション方法。
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