WO2018151291A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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torsion bar
torsion
handle
torque
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PCT/JP2018/005705
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澤田　英樹
有紀恵 藤原
亮 皆木
孝義 菅原
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日本精工株式会社
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    • B62D15/021—Determination of steering angle
    • B62D15/0215—Determination of steering angle by measuring on the steering column

Definitions

  • the present invention relates to an assist mode for controlling a motor that applies an assist force to a steering system when a driver steers the steering system of the vehicle, and a motor according to a target steering angle that is given from the vehicle as needed when the vehicle travels autonomously.
  • An electric power steering apparatus having an automatic mode for controlling the steering angle, in particular, using the angle information of the motor downstream from the torque sensor, and estimating the steering wheel angle using a secondary or higher-order resonance filter that matches the frequency response when released.
  • the present invention relates to an electric power steering apparatus that performs accurate manual input determination.
  • a column shaft (steering shaft, handle shaft) 2 of a handle (steering wheel) 1 is a reduction gear 3, universal joints 4 a and 4 b, and a pinion rack mechanism 5.
  • the tie rods 6a and 6b are connected to the steering wheels 8L and 8R via the hub units 7a and 7b.
  • the column shaft 2 is provided with a torque sensor 10 for detecting the steering torque of the handle 1 and a rudder angle sensor 14 for detecting the steering angle ⁇ h, and a motor 20 for assisting the steering force of the handle 1 is provided with a deceleration mechanism.
  • a reduction gear reduction ratio 1 / N
  • the control unit (ECU) 100 that controls the electric power steering apparatus is supplied with electric power from the battery 13 and also receives an ignition key signal via the ignition key 11.
  • the control unit 100 calculates a current command value of an assist (steering assistance) command based on the steering torque Tr detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12, and compensates the current command value.
  • the current supplied to the motor 20 is controlled by the voltage control command value Vref subjected to.
  • the steering angle sensor 14 for detecting the steering angle ⁇ h is not essential and may not be provided.
  • the control unit 100 is connected to a CAN (Controller Area Network) 40 that transmits and receives various types of vehicle information, and the vehicle speed Vs can also be received from the CAN 40.
  • the control unit 100 can also be connected to a non-CAN 41 that exchanges communications, analog / digital signals, radio waves, and the like other than the CAN 40.
  • control unit 100 is mainly composed of a CPU (including an MPU, MCU, etc.). General functions executed by a program inside the CPU are shown in FIG. The configuration is as shown.
  • the function and operation of the control unit 100 will be described with reference to FIG. 2.
  • the steering torque Tr from the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs from the vehicle speed sensor 12 are input to the current command value calculation unit 101, and the current command value calculation unit 101.
  • the calculated current command value Iref1 is added to the compensation signal CM from the compensation unit 110 for improving characteristics in the adding unit 102A, and the added current command value Iref2 is limited to the maximum value in the current limiting unit 103.
  • the current command value Irefm whose maximum value is limited is input to the subtraction unit 102B, and the motor current detection value Im is subtracted.
  • the duty 20 is input and the duty is calculated, and the motor 20 is PWM driven via the inverter 107 with the PWM signal for which the duty is calculated.
  • the motor current value Im of the motor 20 is detected by the motor current detector 108, and is subtracted and fed back to the subtraction unit 102B. Further, an electrical angle signal ⁇ e of the motor 20 is acquired from a rotation sensor 20A such as a resolver connected to the motor 20.
  • the compensation unit 110 adds the detected or estimated self-aligning torque (SAT) 113 to the inertia compensation value 112 by the addition unit 114, and further adds the convergence control value 111 to the addition result by the addition unit 115.
  • the addition result is input as a compensation signal CM to the adding unit 102A to improve the characteristics.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • ADAS is a system developed to improve the safety and convenience in consideration of the future of the automobile society. It detects the risk of accidents caused by unforeseeable situations and side-by-side driving, and prevents accidents in advance. Or it will be for mitigation.
  • operations such as “recognition”, “judgment”, and “operation” are required.
  • ADAS is Provide support.
  • hand ON / OFF (Hands-ON / OFF) detection technology it is becoming increasingly important.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-337181 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-208498 (Patent Document 2).
  • the automatic steering device disclosed in Patent Document 1 includes a mechanism for releasing automatic steering when a torsion torque Tt applied between an automatic steering input point and a handle is equal to or greater than a predetermined value. Is not released by mistake.
  • FIG. 3 shows a general configuration in the case where the torsion torque Tt related to the torsion bar is detected to determine manual input.
  • the column shaft 2 is provided with a torque sensor unit 200 for detecting the torsion torque Tt. Yes.
  • the torsion bar 201 disposed in the torque sensor unit 200 is used, and the torsion of the input side column shaft (IS) 2A and the output side column shaft (OS) 2B via the torsion bar 201 is stub shaft 202, aluminum A voltage formed in the coil 204 formed by the sleeve 203 or the like and wound around the outer peripheral surface of the aluminum sleeve 203 is detected as a torsion torque Tt.
  • the handle 1 side is the input side column shaft (IS) 2A
  • the pinion side is the output side column shaft (OS) 2B
  • the output side column shaft 2B is connected to the worm and worm with respect to the torsion bar 201 arranged in the torque sensor unit 200.
  • a reduction gear (reduction ratio 1 / N (N> 1.0)) 3 formed of a wheel is provided.
  • the worm wheel attached to the output side column shaft 2B is driven to rotate at a reduction ratio of 1 / N by a worm connected to the output shaft of the motor 20, and the motor 20 is controlled by a control unit (ECU) 100.
  • ECU control unit
  • the automatic steering device disclosed in Patent Document 2 accurately detects manual steering by a driver during automatic steering and reliably cancels automatic steering, so that the torsion torque Tt generated in the column shaft 2 and the steering wheel 1
  • the release of automatic steering is determined based on the difference from the torque Ti required to rotationally accelerate the inertia moment Ih to the steering angular acceleration ⁇ h ′′.
  • the handle 1 is opened, when the input-side column shaft 2A is rotated by an angle theta O of the reduction gear 3 side by the motor 20, the handle 1 is in the inertia If it is overcome and rotated by an angle ⁇ h, the following equation 1 is established, where Kh is the torsional rigidity (spring constant) of the input side column shaft 2A and Ih is the moment of inertia of the handle 1.
  • the torsion torque Tt can be estimated by detecting the rotational angular acceleration ⁇ h ′′ of the handle 1. Then, when the automatic steering is being performed, the driver uses the automatic steering force. When the handle 1 is rotated against this, a torsion torque Tt is generated in the input side column shaft 2A.
  • the torsion torque Tt generated in the column shaft (steering shaft) is detected, and the steering torque Ti is calculated from the steering angular acceleration ⁇ ′′ and the inertia moment Ih of the steering wheel 1.
  • the comparison (Tt-Ti) is performed, and then the automatic steering operation of the steering is canceled or set as necessary, so that the portion corresponding to the inertia moment Ih is upstream of the assisted load side. Since it is obtained by information (determined by tuning work), there is a problem that it is easily affected by noise related to the free vibration system due to the spring constant Kh, etc. Second order differentiation is necessary to obtain the angular acceleration ⁇ ” There is a problem of increasing noise. If differentiation is performed at the steering change point, noise becomes particularly large.
  • the present invention has been made based on the above-described circumstances, and the object of the present invention is to avoid the influence of disturbances without causing an increase in cost and without being affected by noise associated with the free vibration system due to a spring constant or the like. It is an object of the present invention to provide an electric power steering apparatus that can accurately determine a manual input (hand ON / OFF) in a situation where no power is received. When the steering is held with both hands or one hand, the hand is ON (with manual input), and when the steering is not being held, the hand is OFF (without manual input).
  • the present invention includes a torsion bar on a column shaft connected to a handle, drives and controls a motor that applies assist torque to a vehicle steering mechanism by a current command value via a speed reduction mechanism, and switches between an assist mode and an automatic mode.
  • the object of the present invention is to provide a torsion bar torsion angle calculation unit for obtaining a torsion bar torsion angle based on torque information about the torsion bar, and a predetermined arithmetic expression from an electric angle signal of the motor.
  • An output side column shaft relative angle generation unit that outputs an output side relative angle
  • an actual handle angle calculation unit that calculates an actual handle angle based on the torsion bar torsion angle and the output side relative angle
  • the output side relative angle A resonance filter for obtaining an estimated handle angle in a released state, and the actual handle angle Deviation angle of the estimated steering wheel angle of the fine the hands-off state is achieved by and a hand ON / OFF determination unit determines hand ON when the time becomes a predetermined angle or more has continued for the predetermined period of time one or more.
  • the object of the present invention is to determine whether the hand ON / OFF determination unit determines hand OFF when the time during which the deviation angle is smaller than the predetermined angle continues for a predetermined time 2 or more after the determination of the hand ON.
  • the torque information related to the torsion bar is the column shaft angle related to the handle or the torsion torque related to the torsion bar, or the torsion bar torsion angle calculation unit inputs the torsion torque and
  • the torsion bar torsion angle calculating unit that calculates the torsion bar torsion angle by dividing by a spring constant, or the torsion bar torsion angle calculating unit includes a torque sensor detection input side column angle and a torque sensor detection output side column.
  • the torsion bar torsion angle generation unit that generates the torsion bar torsion angle, or the output side column shaft relative angle generation unit performs an anti-rollover process on the electrical angle signal,
  • the output side relative angle is output, or the predetermined calculation formula is a calculation formula that multiplies the electrical angle signal by the number of pole pairs of the motor and the reduction ratio of the reduction mechanism, or
  • the resonance filter reproduces the resonance of the handle when the steering is turned from the output side column shaft in an actual machine, and the estimated handle angle in the released state obtained by inputting the output side column angle is the actual handle angle.
  • the resonance filter is a second-order or higher-order LPF (low-pass filter). By it is more effectively achieved.
  • the handle angle is estimated by a resonance filter that matches the frequency response when released. Since hand ON / OFF is determined based on a comparison (difference) with the actual handle angle, it is possible to accurately determine hand input without being affected by noise associated with the free vibration system including the resonance of the handle. It can be performed. In the present invention, since the second order differentiation is not performed, the determination is simple and is not easily affected by noise.
  • an assist mode for controlling a motor that applies an assisting force to the steering system, and when the vehicle autonomously travels from the vehicle
  • an electric power steering apparatus having an automatic mode for controlling a motor according to a given target steering angle
  • there is a technique for detecting whether the driver is holding the steering (hand ON / OFF or manual input) In the detection, it is becoming more and more important to improve detection accuracy that is not affected by disturbance noise.
  • the present invention proposes a method for determining by an angle system that does not use differentiation, instead of the hand ON / OFF determination that has been conventionally determined by a torque system.
  • the angle information of the assist motor of the EPS downstream from the torque sensor is used, and the handle angle is determined by a resonance filter (for example, a second-order or higher-order LPF (low-pass filter)) designed in accordance with the frequency response at hand release.
  • a resonance filter for example, a second-order or higher-order LPF (low-pass filter)
  • LPF low-pass filter
  • the hand when the steering is gripped with both hands or one hand, the hand is turned on (with manual input), and when the steering is not gripped, the hand is turned off (without manual input).
  • the handle ON / OFF is accurately determined without being affected by noise related to the free vibration system due to torsional rigidity including handle resonance. I am doing so.
  • FIG. 5 is a mechanism diagram showing the relationship between the torsion bar 23, the handle angle ⁇ h, and the output side column angle ⁇ c.
  • FIG. 12 shows the characteristics when the hand is touched to the handle 1, and the characteristics are increased ( ⁇ t 1), the steered state (t 1 to t 2), the switch back (t 2 to t 3), and the steered state (t 3 to).
  • the actual handle angle (input side column angle) when the output side column angle ⁇ c is changed is shown.
  • FIG. 13 shows characteristics when the hand 1 is not touched, for example, turning right ( ⁇ t1), holding state (t1 to t2), turning left (t2 to t3), holding state (t3 to t3).
  • the difference in characteristics between FIGS. 12 and 13 is caused by the torsion bar twist angle ⁇ d of the torsion bar vibration, and it is possible to determine whether the handle is released (hand OFF) or touched (hand ON).
  • a Hall IC sensor 21 as an angle sensor and a 20 ° rotor sensor 22 as a torque sensor input side rotor are mounted on the input side column shaft 2A on the handle 1 side of the column shaft 2 provided with the torsion bar 23.
  • the Hall IC sensor 21 outputs an AS_IS angle ⁇ n with a cycle of 296 °.
  • the 20 ° rotor sensor 22 mounted on the handle 1 side of the torsion bar 23 outputs the input side column angle signals ⁇ h1 (TS_IS angle 1) and ⁇ h2 (TS_IS angle 2) with a cycle of 20 °, and the input side column angle signal.
  • ⁇ h1 is input to the angle calculation unit 50.
  • a torque sensor output side rotor 40 ° rotor sensor 24 is mounted on the output side column shaft 2B of the column shaft 2, and output side column angle signals ⁇ c1 (TS_OS angle 1) and ⁇ c2 are output from the 40 ° rotor sensor 24. (TS_OS angle 2) is output, and the output side column angle signal ⁇ c1 is input to the angle calculation unit 50. Both the input side column angle signal ⁇ h1 and the output side column angle signal ⁇ c1 are calculated by the angle calculator 50, and the torque sensor detection input side column angle ⁇ th and the torque sensor detection output side column angle ⁇ tc are output.
  • the configuration of the manual input determination unit of the present invention can be applied to a case where the torsion torque Tt is directly detected from the configuration of FIG. 3 and a case where the torsion torque Tt is obtained from the configuration of FIG.
  • a torsion bar torsion angle generator 120 for generating a torsion bar torsion angle ⁇ d by inputting a torque sensor detection input side column angle ⁇ th and a torque sensor detection output side column angle ⁇ tc, and an electric angle signal ⁇ e of the motor from the rotation sensor 20A.
  • the output side (OS) relative angle generation unit 150 that inputs and outputs the output side (OS) relative angle ⁇ t, and the actual handle that outputs the actual handle angle ⁇ hr by adding the torsion bar twist angle ⁇ d and the output side relative angle ⁇ t
  • An addition unit 121 as an angle calculation unit, a resonance filter 140 that inputs an output-side relative angle ⁇ t and outputs an estimated handle angle ⁇ he in a released state, and a deviation angle ⁇ de by subtracting the estimated handle angle ⁇ he from the actual handle angle ⁇ hr
  • a subtraction unit 122 for determining the hand ON / OFF determination unit 130 for determining hand ON / OFF based on the deviation angle ⁇ de. It is.
  • ) can determine the torsion bar twist angle ⁇ d from the twist torque Tt detected by the torque sensor unit 200 shown in FIG.
  • the configuration in this case is shown in FIG. 8, and the torsion bar torsion angle ⁇ d is obtained by inputting the detected torsion torque Tt to the torsion bar torsion angle calculation unit 120A and calculating the following equation (8).
  • the side relative angle ⁇ t is output.
  • the resonance filter 140 for obtaining the estimated handle angle ⁇ he in the hand-off state uses the data obtained by reproducing the resonance of the handle 1 by turning the steering from the output side column shaft 2B in the actual machine, and the handle side angle ⁇ h that is the input side column angle and the output side column
  • the frequency response is taken from the measurement result of the angle ⁇ c, and the resonance filter is designed according to the frequency response.
  • a Bode diagram showing a characteristic example of the resonance filter 140 is a characteristic B (solid line) in FIG. 9, and the gain of the resonance filter 140 is flat up to around 3 Hz, and a general secondary LPF (dashed line characteristic A around 10 Hz). ) And is slightly lower than a general second-order LPF (dashed characteristic A) at about 20 Hz or less.
  • the phase of the resonance filter 140 is less than a general second-order LPF (dashed line characteristic A) at about 20 Hz or less, and is less than a general second-order LPF (dashed line characteristic A) at about 20 Hz or less.
  • the delay is getting bigger. That is, with a bench test device that simulates an actual machine or an actual vehicle, while the ECU is energized, the handle 1 is left untouched (actually, the universal joint 4a in FIG. 1 is released). Then, the output side column shaft 2B is rotated to measure the handle angle ⁇ h and the output side column angle ⁇ c.
  • a handle angle ⁇ h is obtained by obtaining a torsion angle ⁇ d (a torsion angle ⁇ d is directly obtained by a torque sensor) from the torsion torque Tt and adding it to the output side column angle ⁇ c (see Expression 6).
  • the handle angle ⁇ h includes handle resonance. Since the ideal filter result ⁇ he (estimated handle angle in the hand-off state) with the output side column angle ⁇ c input for the measurement at hand release should be the handle angle ⁇ h, a secondary filter must be used to reproduce the resonance. I need it.
  • the designed resonance filter 140 is adjusted so that the estimated handle angle ⁇ he in the released state matches the handle angle ⁇ h of the actual machine data, resulting in the characteristics shown in FIG.
  • the waveform of the actual output side column angle ⁇ c is shown in FIG. 12 and FIG. 13, while the actual handle angle ⁇ hr shows a vibration waveform at the steering change point or the like.
  • the estimated handle angle ⁇ he released from the resonance filter 140 is also removed by the resonance filter 140 designed by tuning and input to the subtraction unit 122.
  • the configuration of the hand ON / OFF determination unit 130 is, for example, as shown in FIG. 10, and the deviation angle ⁇ de obtained by the subtraction unit 122 is input to the absolute value conversion unit 131, and the deviation angle
  • the angle comparison unit 132 outputs an angle establishment signal AE.
  • the angle establishment signal AE is input to the establishment time comparison unit 133 and the non-establishment time comparison unit 134.
  • the establishment time comparison unit 133 determines the hand ON when the angle establishment signal AE continues for a predetermined time threshold T1 or more.
  • DS1 is output, and the determination signal DS1 is output through the OR circuit 135 as a hand-ON determination signal DS.
  • the failure time comparison unit 134 outputs a determination signal DS2 indicating hand OFF when the failure state of Formula 10 continues for a preset time threshold value T2, and the determination signal DS2 is the OR circuit 135. Then, it is output as a hand-off determination signal DS.
  • the purpose of holding the hand ON state for a certain period of time is when there is no difference in angle between the input side and the output side even when the driver touches the steering wheel (for example, the road surface is good and the vehicle is running on a straight line) This is because it is necessary not to determine that the hand is OFF when the hand is released.
  • the deviation angle ⁇ de is converted into an absolute value and compared with one angle threshold value ⁇ th. However, it may be compared with a positive / negative angle threshold value ⁇ ⁇ th without converting into an absolute value.
  • the torque sensor detection input side column angle ⁇ th and the torque sensor detection output side column angle ⁇ tc are input to the torsion bar torsion angle generation unit 120 (step S10), and the torsion bar torsion angle generation unit 120 generates the torsion bar torsion angle ⁇ d.
  • the torsion bar twist angle ⁇ d is input to the adding unit 121.
  • the torsion torque Tt shown in FIG. 3 is input
  • the torsion torque Tt is input to the torsion bar torsion angle calculation unit 120A
  • the torsion bar torsion angle calculation unit 120A calculates the torsion bar torsion angle ⁇ d. .
  • the motor electrical angle ⁇ e is input to the output side relative angle generation unit 110 (step S12), and the output side relative angle generation unit 110 generates the output side relative angle ⁇ t (step S13), and adds the output side relative angle ⁇ t.
  • the adding unit 121 calculates the actual handle angle ⁇ hr by adding the torsion bar twist angle ⁇ d and the output side relative angle ⁇ t (step S14), and the resonance filter 140 processes the output side relative angle ⁇ t to estimate the handle angle ⁇ he. (Step S15) and input to the subtractor 122, respectively.
  • the subtractor 122 subtracts the estimated handle angle ⁇ he in the released state from the actual handle angle ⁇ hr to calculate the deviation angle ⁇ de (step S16) and inputs it to the handle ON / OFF determination unit 130.
  • the absolute value converting unit 131 obtains the absolute value
  • the establishment time comparison unit 133 outputs the determination signal DS1 when the angle establishment signal AE continues for the time threshold T1 or more (step S24), and the determination signal DS1 is output through the OR circuit 135 as the determination signal DS (step S25). ).
  • the failure time comparison unit 134 determines whether or not the failure state of Equation 9 continues for the time threshold value T2 after the hand ON determination (step S26), and a determination signal when the failure status becomes equal to or greater than the time threshold value T2.
  • DS2 is output (step S27), and the determination signal DS2 is output as the determination signal DS through the OR circuit 135 (step S28).
  • FIG. 12 is a table test apparatus or the like simulating an actual machine or an actual vehicle, and the estimated handle angle ⁇ he, the actual handle angle ⁇ hr, and the output side when the ECU is energized and the handle is touched (hand ON)
  • An example of the waveform of the column angle ⁇ c is shown. The time is increased up to the time t1, the time t1 to t2 is in the steered state, the time t2 to t3 is turned back, and the time t3 and later is in the steered state.
  • FIG. 13 shows a waveform example of each angle when the hand is not touched on the handle on the same time scale as FIG. 12 (hand OFF).

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Abstract

【課題】自由振動系に絡むノイズの影響を受けずに、外乱の影響を受けない状況で精度良く手入力を判定することができる電動パワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】車両の操舵機構にアシストトルクを付与するモータを駆動制御すると共に、アシストモードと自動モードを切り替える機能を有する電動パワーステアリング装置において、トルク情報に基づいてトーションバー捩れ角を求めるトーションバー捩れ角算出部と、モータの電気角信号から出力側相対角度を出力する出力側コラム軸相対角度生成部と、トーションバー捩れ角及び出力側相対角度に基づいて実ハンドル角度を求める実ハンドル角度算出部と、出力側相対角度から手放し状態の推定ハンドル角度を求める共振フィルタと、実ハンドル角度及び推定ハンドル角度の偏差角度が所定角度以上となる時間が所定時間１以上継続したときにハンドＯＮを判定するハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部とを具備する。

Description

電動パワーステアリング装置
　本発明は、車両の操舵系を運転者が操舵するに際して、操舵系にアシスト力を付与するモータを制御するアシストモードと、車両が自律走行するに際して車両から随時与えられる目標操舵角に応じてモータを制御する自動モードとを有する電動パワーステアリング装置に関し、特にトルクセンサより下流にあるモータの角度情報を利用し、手放し時の周波数応答に合わせた２次以上の共振フィルタを用いてハンドル角度を推定し、手放し状態の推定ハンドル角度と実ハンドル角度との比較を行うことでハンドＯＮ／ＯＦＦ判定（ステアリングの片手(hand)把持（ＯＮ）若しくは両手(hands)把持（ＯＮ）と、ステアリングを把持していない状態（ＯＦＦ）との判定）を行い、ハンドルの共振を含めた自由振動系に絡むノイズの影響を受けることなく、精度の良い手入力の判定を行う電動パワーステアリング装置に関する。
　電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル（ステアリングホイール）１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θhを検出する舵角センサ１４が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が、減速機構としての減速ギア（減速比１／Ｎ）３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）１００には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット１００は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｒと車速センサ１２で検出された車速Ｖｓとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによってモータ２０に供給する電流を制御する。なお、操舵角θｈを検出する舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良い。
　コントロールユニット１００には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ)４０が接続されており、車速ＶｓはＣＡＮ４０から受信することも可能である。また、コントロールユニット１００には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／デジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１も接続可能である。
　このような電動パワーステアリング装置において、コントロールユニット１００は主としてＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵ等を含む）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、例えば図２に示されるような構成となっている。
　図２を参照してコントロールユニット１００の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０からの操舵トルクＴｒ及び車速センサ１２からの車速Ｖｓは電流指令値演算部１０１に入力され、電流指令値演算部１０１は操舵トルクＴｒ及び車速Ｖｓに基づいてアシストマップ等を用いて電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。演算された電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部１０２Ａで、特性を改善するための補償部１１０からの補償信号ＣＭと加算され、加算された電流指令値Ｉｒｅｆ２が電流制限部１０３で最大値を制限され、最大値を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部１０２Ｂに入力され、モータ電流検出値Ｉｍを減算される。
　減算部１０２Ｂでの減算結果である偏差ΔＩ（＝Ｉｒｅｆｍ－Ｉｍ）はＰＩ制御部１０５でＰＩ（比例積分）等の電流制御をされ、電流制御された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部１０６に入力されてDutyを演算され、Dutyを演算されたＰＷＭ信号でインバータ１０７を介してモータ２０をＰＷＭ駆動する。モータ２０のモータ電流値Ｉｍはモータ電流検出器１０８で検出され、減算部１０２Ｂに減算入力されてフィードバックされる。また、モータ２０に連結されたレゾルバ等の回転センサ２０Ａから、モータ２０の電気角信号θｅを取得する。
　補償部１１０は、検出若しくは推定されたセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）１１３を加算部１１４で慣性補償値１１２と加算し、その加算結果に更に加算部１１５で収れん性制御値１１１を加算し、その加算結果を補償信号ＣＭとして加算部１０２Ａに入力し、特性改善を実施する。
　このような電動パワーステアリング装置において、先進運転支援システム（ＡＤＡＳ：Advanced　Driver　Assistance　System）は、車載向けアプリケーションの中で最も急速な成長を遂げている分野の一つである。ＡＤＡＳは車社会の将来を考えて、安全性と利便性を向上させるために開発されたシステムで、見通しの悪い状況や、わき見運転などによって事故が起こる危険性を検知し、事故を未然に防止若しくは軽減するためのものとなる。車両を運転するためには「認知」、「判断」、「操作」といった動作が必要になるが、その一連の動作に対して安全を確保するということに重点をおいて、ＡＤＡＳが運転者の支援を行う。将来の自動運転技術に繋がる技術として、運転者がステアリングを把持しているかの手入力の判断、つまりハンドＯＮ／ＯＦＦ（Hands-ON/OFF）の検出技術があるが、その検出精度の向上が益々重要になってきている。
　従来のハンドＯＮ／ＯＦＦの検出技術として、例えば特開平８－３３７１８１号公報（特許文献１）及び特開平１１－２０８４９８号公報（特許文献２）に開示されたものがある。特許文献１に開示された自動操舵装置は、自動操舵入力点とハンドルとの間にかかる捩れトルクＴｔが所定値以上であるときに自動操舵が解除される機構を備えたものであり、自動操舵が誤って解除されないようにしている。
　トーションバーに関連する捩れトルクＴｔを検出して、手入力を判定する場合の一般的な構成は図３であり、コラム軸２に捩れトルクＴｔを検出するためのトルクセンサ部２００が設けられている。トルクセンサ部２００に配置されているトーションバー２０１を用いた構成であり、トーションバー２０１を介した入力側コラム軸（ＩＳ）２Ａと出力側コラム軸（ＯＳ）２Ｂの捩れをスタブシャフト２０２、アルミ製スリーブ２０３等により形成し、アルミ製スリーブ２０３の外周面に巻回されているコイル２０４に誘起される電圧を捩れトルクＴｔとして検出する。トルクセンサ部２００に配置されているトーショッバー２０１に対してハンドル１側が入力側コラム軸（ＩＳ）２Ａであり、ピニオン側が出力側コラム軸（ＯＳ）２Ｂであり、出力側コラム軸２Ｂにウォーム及びウォームホイールで成る減速ギア（減速比１／Ｎ（Ｎ＞１．０））３が設けられている。出力側コラム軸２Ｂに取付けられているウォームホイールは、モータ２０の出力軸に連結されているウォームにより減速比１／Ｎで駆動回転され、モータ２０はコントロールユニット（ＥＣＵ）１００で制御される。
　このような構造で、トルク検出値が所定値Ｔ0以上であっても、コラム軸２の回転角加速度θ”が所定値Ａより大きい場合には、自動操舵が解除されない構成としている。また、特許文献２に開示された自動操舵装置は、自動操舵中の運転者による手動操舵を正確に検出して自動操舵を確実に解除するため、コラム軸２に発生する捩れトルクＴｔと、ハンドル１の慣性モーメントＩｈを操舵角加速度θｈ”まで回転加速するために要するトルクＴｉとの差に基づいて、自動操舵の解除を判定している。
　即ち、図４に示すモデル図を参照して説明すると、ハンドル１が開放され、モータ２０により入力側コラム軸２Ａが減速ギア３側から角度θOだけ回転駆動されたとき、ハンドル１が慣性に打ち勝って角度θｈだけ回転したとすると、入力側コラム軸２Ａの捩れ剛性（バネ定数）をＫｈ、ハンドル１の慣性モーメントをＩｈとすると、下記数１が成立する。
　（数１）
Ｉｈ×θｈ”＋Ｋｈ（θｈ－θO）＝０
ただし、θｈ”は、角度θｈの二階微分値である回転角加速度である。
 
この場合に、入力側コラム軸２Ａにかかる捩れトルクＴｔは、下記数２で表わされる。
　（数２）
Ｔｔ＝Ｋｈ×（θO－ｈ）
上記数１及び数２より、下記数３が成立する。
　（数３）
Ｔｔ＝Ｉｈ×θｈ”
 
　数３で表されるように、捩れトルクＴｔはハンドル１の回転角加速度θｈ”を検出することにより推定できることになる。そして、自動操舵が行われているときに、運転者が自動操舵力に抗してハンドル１を回転させると、入力側コラム軸２Ａに捩れトルクＴｔが発生する。この捩れトルクＴｔは、ハンドル１の慣性モーメントＩｈを回転角加速度θｈ”まで加速するために要するトルクＴｉ（＝Ｉｈ×θｈ”）と、運転者による手動操舵トルクＴｄとの和になるので、下記数４が成立する。
　（数４）
Ｔｔ＝Ｔｉ＋Ｔｄ＝Ｉｈ×θｈ”＋Ｔｄ
 
　上記数４から明らかなように、入力側コラム軸２Ａの捩れトルクＴｔと、ハンドル１を回転加速するために要するトルクＴｉとの差（Ｔｔ－Ｔｉ）は、運転者による手動操舵トルクＴｄに等しいので、下記数５が成立する。
　（数５）
Ｔｔ－Ｔｉ＝Ｔｔ－Ｉｈ×θｈ”＝Ｔｄ
 
従って、上記トルク差（Ｔｔ－Ｔｉ）を求めることによって、自動操舵中における運転者の手動操舵（手入力）の有無を判断することができる。
特開平８－３３７１８１号公報 特開１１－２０８４９８号公報
　特許文献１及び特許文献２に開示された自動操舵装置では、コラム軸（ステアリングシャフト）に発生する捩れトルクＴｔを検出し、操舵角加速度θ”とハンドル１の慣性モーメントＩｈから操舵中トルクＴｉを求めて比較（Ｔｔ－Ｔｉ）を実施する。その後、必要に応じてステアリングの自動操舵運転を解除又は設定を行う。従って、慣性モーメントＩｈに相当する部分は、アシストされる負荷側より上流側の情報（チューニング作業で決定）で求められるので、バネ定数Ｋｈ等による自由振動系に絡むノイズの影響を受け易くなる問題がある。角加速度θ”を求めるために２階微分が必要であり、非常にノイズ多くなる問題がある。操舵の変化点で微分すれば、特にノイズが大きくなる。
　また、特許文献１及び特許文献２に開示された自動操舵装置では手入力をトルク検出値（捩れトルク）で判定しており、コラム軸角度で行う手法については全く言及していない。
　更に、ハンドルにタッチセンサを設けて手入力を検出する手法もあるが、タッチセンサの取付けにコストがかかると共に、手袋などの装着や環境によって検出精度が低下してしまう問題がある。
　本発明は上述のような事情に基づいてなされたものであり、本発明の目的は、コストアップを生じることなく、バネ定数等による自由振動系に絡むノイズの影響を受けずに、外乱の影響を受けない状況で精度良く手入力（ハンドＯＮ／ＯＦＦ）を判定することができる電動パワーステアリング装置を提供することにある。ステアリングを両手若しくは片手で把持した場合をハンドＯＮ（手入力有り）とし、ステアリングを把持していない場合をハンドＯＦＦ（手入力無し）としている。
　本発明は、ハンドルに連結されたコラム軸にトーションバーを備え、減速機構を介し、電流指令値により車両の操舵機構にアシストトルクを付与するモータを駆動制御すると共に、アシストモードと自動モードを切り替える機能を有する電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記トーションバーに関するトルク情報に基づいてトーションバー捩れ角を求めるトーションバー捩れ角算出部と、前記モータの電気角信号から所定演算式を用いて出力側相対角度を出力する出力側コラム軸相対角度生成部と、前記トーションバー捩れ角及び前記出力側相対角度に基づいて実ハンドル角度を求める実ハンドル角度算出部と、前記出力側相対角度から手放し状態の推定ハンドル角度を求める共振フィルタと、前記実ハンドル角度及び前記手放し状態の推定ハンドル角度の偏差角度が所定角度以上となる時間が所定時間１以上継続したときにハンドＯＮを判定するハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部とを具備することにより達成される。
　また、本発明の上記目的は、前記ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部が、前記ハンドＯＮの判定後、前記偏差角度が前記所定角度より小さい時間が所定時間２以上継続したときにハンドＯＦＦを判定することにより、或いは前記トーションバーに関するトルク情報が、前記ハンドルに関するコラム軸角度又は前記トーションバーに関する捩れトルクであることにより、或いは前記トーションバー捩れ角算出部が、前記捩れトルクを入力し、前記トーションバーのバネ定数で除算することにより前記トーションバー捩れ角を演算するトーションバー捩れ角演算部であることにより、或いは前記トーションバー捩れ角算出部が、トルクセンサ検出入力側コラム角度及びトルクセンサ検出出力側コラム角度を入力し、前記トーションバーのバネ定数を用いて前記トーションバー捩れ角を生成するトーションバー捩れ角生成部であることにより、或いは前記出力側コラム軸相対角度生成部は、前記電気角信号をアンチロールオーバー処理して後に、前記所定演算式によって前記出力側相対角度を出力するようになっていることにより、或いは前記所定演算式が、前記電気角信号に前記モータの極対数、前記減速機構の減速比を乗算する演算式であることにより、或いは前記共振フィルタは、実機で出力側コラム軸からステアリングが回されたときの前記ハンドルの共振を再現し、前記出力側コラム角度を入力して得た前記手放し状態の推定ハンドル角度が前記実ハンドル角度とほぼ同一となる特性となっていることにより、或いは前記共振フィルタが、２次以上のＬＰＦ（ローパスフィルタ）であることにより、より効果的に達成される。
　本発明の電動パワーステアリング装置によれば、トルクセンサより下流にあるモータの角度情報若しくはトルク検出値（捩れトルク）を利用し、手放し時の周波数応答に合わせた共振フィルタによりハンドル角度を推定し、実ハンドル角度との比較（差）に基づいてハンドＯＮ／ＯＦＦの判定を行っているので、ハンドルの共振を含めた自由振動系に絡むノイズの影響を受けることなく、精度の良い手入力の判定を行うことができる。本発明では２階微分を行うことはないので、判定が簡易であり、ノイズの影響も受け難い。
電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。 電動パワーステアリング装置の制御系の構成例を示すブロック図である。 コラム式ステアリングのステアリングシャフト（コラム軸）の機構を示す図である。 ステアリングシャフト（コラム軸）にかかる力を解析するためのモデル図である。 トーションバーとハンドル角度、出力側コラム角度の関係を示す機構図である。 センサの装着例及びコラム角度、ハンドル角度の関係を示す図である。 本発明に係る手入力判定部の構成例を示すブロック図である。 捩れトルクを入力する場合の構成例の一部を示すブロック図である。 本発明に用いる共振フィルタの特性例を示すボード線図である。 ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部の構成例を示すブロック図である。 本発明の動作例を示すフローチャートである。 ハンドルに触れている場合の操舵系角度特性の一例を示すタイムチャートである。 ハンドルに触れていない場合の操舵系角度特性の一例を示すタイムチャートである。
　ハンドルが接続されたコラム軸にトーションバーを備えた車両の操舵系を運転者が操舵するに際して、操舵系にアシスト力を付与するモータを制御するアシストモードと、車両が自律走行するに際して車両から随時与えられる目標操舵角に応じてモータを制御する自動モードとを有する電動パワーステアリング装置において、運転者がステアリングを把持しているかの判断（ハンドＯＮ／ＯＦＦ若しくは手入力）の検出技術があるが、その検出において、外乱ノイズの影響を受けない検出精度の向上が益々重要になってきている。
　本発明では、従来トルク系で判定していたハンドＯＮ／ＯＦＦ判定に代え、微分を用いない角度系で判定する手法を提案する。具体的にはトルクセンサより下流にあるＥＰＳのアシストモータの角度情報を利用し、手放し時の周波数応答に合わせて設計された共振フィルタ（例えば２次以上のＬＰＦ（ローパスフィルタ））によりハンドル角度を推定し、コラム軸に関する角度情報若しくは捩れトルクとモータの電気角信号とから算出された実ハンドル角度と、手放し状態で推定された推定ハンドル角度との偏差角度に基づき、角度閾値及び時間閾値との２段階の比較を行うことでハンドルＯＮ／ＯＦＦの判定、つまり手入力の判定を行う。本発明では、ステアリングを両手若しくは片手で把持した場合をハンドＯＮ（手入力有り）とし、ステアリングを把持していない場合をハンドＯＦＦ（手入力無し）としている。微分演算を伴うモータ角速度やモータ角加速度などを用いずとも、ハンドルの共振を含めた捩れ剛性等による自由振動系に絡むノイズの影響を受けずに、精度の良いハンドルＯＮ／ＯＦＦの判定を行うようにしている。
　本発明は、操舵系を図１のユニバーサルジョイント４ａから切り離した状態で出力側コラム軸２Ｂを回す（角度を与える）と、ハンドル１に手を触れている場合とハンドル１に手を触れていない場合とで、入力側コラム軸２Ａに現れる振動特性が異なる現象に基づいている。図５は、トーションバー２３とハンドル角度θｈ、出力側コラム角度θｃの関係を示す機構図であり、トーションバー捩れ角をθｄとすると、下記数６が成立する。
　（数６）
　　θｈ＝θｃ＋θｄ
 
　そして、図１２は、ハンドル１に手を触れている場合の特性を、切増し（～ｔ１）、保舵状態（ｔ１～ｔ２）、切戻し（ｔ２～ｔ３）、保舵状態（ｔ３～）について、出力側コラム角度θｃを変化させたときの実ハンドル角度（入力側コラム角度）を示している。同様に図１３は、ハンドル１に手を触れていない場合の特性を、例えば右切り（～ｔ１）、保舵状態（ｔ１～ｔ２）、左切り（ｔ２～ｔ３）、保舵状態（ｔ３～）について、出力側コラム角度θｃを変化させたときの実ハンドル角度（入力側コラム角度）を示している。図１２及び図１３の特性の相違は、トーションバー振動のトーションバー捩れ角θｄに起因しており、ハンドルの手放し（ハンドＯＦＦ）若しくは手触れ（ハンドＯＮ）を判定することができる。
　以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
　先ず、角度情報を用いて判定する場合の各種センサの配設関係を図６に示して説明する。
　トーションバー２３を備えたコラム軸２のハンドル１側の入力側コラム軸２Ａには、角度センサとしてのホールＩＣセンサ２１及びトルクセンサ入力側ロータの２０°ロータセンサ２２が装着されている。ホールＩＣセンサ２１は２９６°周期のＡＳ＿ＩＳ角度θｎを出力する。トーションバー２３よりもハンドル１側に装着された２０°ロータセンサ２２は、２０°周期の入力側コラム角度信号θh1（ＴＳ＿ＩＳ角度１）及びθh2（ＴＳ＿ＩＳ角度２）を出力し、入力側コラム角度信号θh1は角度演算部５０に入力される。また、コラム軸２の出力側コラム軸２Ｂには、トルクセンサ出力側ロータの４０°ロータセンサ２４が装着されており、４０°ロータセンサ２４から出力側コラム角度信号θc1（ＴＳ＿ＯＳ角度１）及びθc2（ＴＳ＿ＯＳ角度２）が出力され、出力側コラム角度信号θc1は角度演算部５０に入力される。入力側コラム角度信号θh1及び出力側コラム角度信号θc1は共に角度演算部５０で絶対角度が演算され、トルクセンサ検出入力側コラム角度θth及びトルクセンサ検出出力側コラム角度θtcが出力される。
　トルクセンサ検出入力側コラム角度θth及びトルクセンサ検出出力側コラム角度θtcから捩れトルクＴｔを求める場合には、トーションバー２３のバネ定数をＫｈとすると、下記数７より求めることができる。
　（数７）
　　Ｔｔ＝Ｋｈ（θth－θtc）
 
　また、トルク検出値から捩れトルクＴｔを求めて判定する場合には、前述した図３の構成から捩れトルクＴｔを直接求める。
　本発明の手入力判定部の構成は、図３の構成から捩れトルクＴｔを直接検出する場合と、図６の構成から捩れトルクＴｔを求める場合とに適用できる。先ず、図６の構成から捩れトルクＴｔを求める場合の実施形態を図７に示して説明する。
　トルクセンサ検出入力側コラム角度θth及びトルクセンサ検出出力側コラム角度θtcを入力してトーションバー捩れ角θｄを生成するトーションバー捩れ角生成部１２０と、回転センサ２０Ａからのモータの電気角信号θｅを入力して出力側（ＯＳ）相対角度θｔを出力する出力側（ＯＳ）相対角度生成部１５０と、トーションバー捩れ角θｄ及び出力側相対角度θｔを加算して実ハンドル角度θhrを出力する実ハンドル角度算出部としての加算部１２１と、出力側相対角度θｔを入力して手放し状態の推定ハンドル角度θheを出力する共振フィルタ１４０と、実ハンドル角度θhrから推定ハンドル角度θheを減算して偏差角度θdeを求める減算部１２２と、偏差角度θdeに基づいてハンドＯＮ／ＯＦＦを判定するハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部１３０とで構成されている。
　トーションバー捩れ角生成部１２０は、本例では図６に示すトルクセンサ検出入力側コラム角度θth及びトルクセンサ検出出力側コラム角度θtcに基づいてトーションバー捩れ角θｄを求めている（θｄ＝θth－θtc若しくはθｄ＝｜θth－θtc｜）が、図３に示すトルクセンサ部２００で検出された捩れトルクＴｔからトーションバー捩れ角θｄを求めることができる。この場合の構成は図８であり、検出された捩れトルクＴｔをトーションバー捩れ角演算部１２０Ａに入力し、下記数８を演算してトーションバー捩れ角θｄを求める。
　（数８）
　　θｄ＝Ｔｔ／Ｋｈ
 
　また、出力側相対角度生成部１１０はモータ電気角スケールでアンチロールオーバー処理（波形処理（例えば鋸波の角度信号を連続的な角度信号に処理する））を行い、下記数９に基づいて出力側相対角度θｔを出力する。
　（数９）
　　θｔ＝θｅ×１／極対数×減速比
　　但し、極対数はモータの極対数、減速比は減速機構の減速比である。
 
　なお、出力側からのチューニングに当たっては、ユニットに存在する摩擦、モータのロストルク、モータ軸のスプライン部のガタ、慣性、入力側ベアリングの予圧などが関連する。
　手放し状態の推定ハンドル角度θheを求める共振フィルタ１４０は、実機で出力側コラム軸２Ｂからステアリングを回してハンドル１の共振を再現したデータを用い、入力側コラム角度であるハンドル角度θｈと出力側コラム角度θｃの測定結果から周波数応答を取り、それに合わせた共振フィルタに設計されている。共振フィルタ１４０の特性例を示すボード線図は図９の特性Ｂ（実線）であり、共振フィルタ１４０のゲインは３Ｈｚ近辺まで平坦で、１０Ｈｚ近辺で一般的な２次のＬＰＦ（破線の特性Ａ）よりも凸状に大きくなっており、約２０Ｈｚ以下で一般的な２次のＬＰＦ（破線の特性Ａ）より少し低下している。また、共振フィルタ１４０の位相は、約２０Ｈｚ以下で一般的な２次のＬＰＦ（破線の特性Ａ）よりも遅れが小さく、約２０Ｈｚ以下で一般的な２次のＬＰＦ（破線の特性Ａ）よりも遅れが大きくなっている。即ち、実機若しくは実車を模擬した台上試験装置等で、ＥＣＵに通電をした状態で、ハンドル１には一切手を触れない手放し状態で、（実際には図１のユニバーサルジョイント４aの部分を離して手入力を与えることにより）出力側コラム軸２Ｂを回し、ハンドル角度θｈ及び出力側コラム角度θｃの測定を行う。捩れトルクＴｔから捩れ角θｄ（トルクセンサにより捩れ角θｄは直接求まる）を求め、出力側コラム角度θｃに加算することでハンドル角度θｈが求まる（数６参照）。フィルタの設計では、上記実機若しくは実車を模擬した台上試験装置等の実機データの出力側コラム角度θｃとハンドル角度θｈを用いる。このハンドル角度θｈには、ハンドルの共振も含まれる。手放しでの測定のため、出力側コラム角度θｃを入力した理想のフィルタ結果θhe（手放し状態の推定ハンドル角度）はハンドル角度θｈになるべきなので、共振を再現させるためには、２次のフィルタが必要になる。設計した共振フィルタ１４０は、手放し状態の推定ハンドル角度θheを実機データのハンドル角度θｈに合わせるように調整しており、結果的に図９の特性となる。
　実出力側コラム角度θｃの波形は図１２及び図１３に示されており、これに対して実ハンドル角度θhrは操舵の変化点等で振動波形がみられる。共振フィルタ１４０からの手放し状態の推定ハンドル角度θheは、チューニングにより設計された共振フィルタ１４０によりノイズも除去され、減算部１２２に入力される。
　ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部１３０の構成は例えば図１０に示すようになっており、減算部１２２で求められた偏差角度θdeは絶対値化部１３１に入力され、絶対値化された偏差角度｜θde｜は角度比較部１３２に入力され、予め設定されている角度閾値θthと比較される。即ち、下記数１０が成立するか否かが判定される。
　（数１０）
　　｜θhr－θhc｜＝｜θde｜　≧　θth
 
　上記数１０が成立する場合、角度比較部１３２は角度成立信号ＡＥを出力する。角度成立信号ＡＥは成立時間比較部１３３及び不成立時間比較部１３４に入力され、成立時間比較部１３３は角度成立信号ＡＥが予め設定されている時間閾値Ｔ1以上継続したときにハンドＯＮを示す判定信号ＤＳ１を出力し、判定信号ＤＳ１はＯＲ回路１３５を経てハンドＯＮの判断信号ＤＳとして出力される。また、不成立時間比較部１３４はハンドＯＮ判定後、数１０の不成立状態が予め設定されている時間閾値Ｔ2だけ継続した場合、ハンドＯＦＦを示す判定信号ＤＳ２を出力し、判定信号ＤＳ２はＯＲ回路１３５を経てハンドＯＦＦの判断信号ＤＳとして出力される。ハンドＯＮ状態を一定時間保持する目的は、運転者がハンドルに触れている場合でも、入力側と出力側の角度差が出ない場合(例えば路面状態が良く、直線を走行中など)や瞬間的な手放しなどのときに、ハンドＯＦＦとして判定しないようにする必要があるためである。
　なお、図１０の例では偏差角度θdeを絶対値化して１つの角度閾値θthと比較しているが、絶対値化することなく正負の角度閾値±θthと比較するようにしても良い。
　このような構成において、その動作例を図１１のフローチャートを参照して説明する。
　先ず、トルクセンサ検出入力側コラム角度θth及びトルクセンサ検出出力側コラム角度θtcをトーションバー捩れ角生成部１２０に入力し（ステップＳ１０）、トーションバー捩れ角生成部１２０はトーションバー捩れ角θｄを生成する（ステップＳ１１）。トーションバー捩れ角θｄは加算部１２１に入力される。なお、図３に示す捩れトルクＴｔを入力する図８の場合には、捩れトルクＴｔをトーションバー捩れ角演算部１２０Ａに入力し、トーションバー捩れ角演算部１２０Ａはトーションバー捩れ角θｄを演算する。
　また、モータ電気角θｅを出力側相対角度生成部１１０に入力し（ステップＳ１２）、出力側相対角度生成部１１０は出力側相対角度θｔを生成し（ステップＳ１３）、出力側相対角度θｔを加算部１２１及び共振フィルタ１４０に入力する。次いで、加算部１２１はトーションバー捩れ角θｄ及び出力側相対角度θｔを加算して実ハンドル角度θhrを演算し（ステップＳ１４）、共振フィルタ１４０は出力側相対角度θｔを処理して推定ハンドル角度θheを演算し（ステップＳ１５）、それぞれ減算部１２２に入力する。減算部１２２は実ハンドル角度θhrから手放し状態の推定ハンドル角度θheを減算して偏差角度θdeを演算し（ステップＳ１６）、ハンドルＯＮ／ＯＦＦ判定部１３０に入力する。
　ハンドルＯＮ／ＯＦＦ判定部１３０では、先ず絶対値化部１３１で偏差角度θdeの絶対値｜θde｜を求め（ステップＳ２０）、角度比較部１３２において数９が成立するか否かを判定する（ステップＳ２１）。数９が成立しない場合には上記ステップＳ２０にリターンし、数９が成立すれば角度比較部１３２は角度成立信号ＡＥを出力する（ステップＳ２２）。角度成立信号ＡＥは成立時間比較部１３３に入力され、その継続時間が時間閾値Ｔ1と比較される（ステップＳ２３）。成立時間比較部１３３は、角度成立信号ＡＥが時間閾値Ｔ1以上継続したときに判定信号ＤＳ１を出力し（ステップＳ２４）、判定信号ＤＳ１はＯＲ回路１３５を経て判断信号ＤＳが出力される（ステップＳ２５）。また、不成立時間比較部１３４はハンドＯＮ判定後、数９の不成立状態が時間閾値Ｔ2だけ継続したか否かを判定し（ステップＳ２６）、不成立状態が時間閾値Ｔ2以上となったときに判定信号ＤＳ２を出力し（ステップＳ２７）、判定信号ＤＳ２はＯＲ回路１３５を経て判断信号ＤＳとして出力される（ステップＳ２８）。
　図１２は、実機若しくは実車を模擬した台上試験装置等で、ＥＣＵに通電をした状態で、ハンドルに手を触れた状態（ハンドＯＮ）での推定ハンドル角度θhe、実ハンドル角度θhr及び出力側コラム角度θｃの波形例を示しており、時点ｔ１までが切増し、時点ｔ１～ｔ２が保舵状態、時点ｔ２～ｔ３が切戻し、時点ｔ３以降が保舵状態を示している。図１３は、図１２と同じ時間スケールでのハンドルに手を触れていない状態（ハンドＯＦＦ）での各角度の波形例を示している。
１　　　　　　　　　ハンドル（ステアリングホイール）
２　　　　　　　　　コラム軸（ハンドル軸）
２Ａ　　　　　　　　入力側コラム軸（ＩＳ）
２Ｂ　　　　　　　　出力側コラム軸（ＯＳ）
２０　　　　　　　　モータ
２３、２０１　　　　トーションバー
１００　　　　　　　コントロールユニット
１２０　　　　　　　入出力（ＩＳ／ＯＳ）差角度生成部
１３０　　　　　　　ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部
１４０　　　　　　　共振フィルタ
１５０　　　　　　　出力側（ＯＳ）相対角度生成部
２００　　　　　　　トルクセンサ部

Claims (9)

  1. ハンドルに連結されたコラム軸にトーションバーを備え、減速機構を介し、電流指令値により車両の操舵機構にアシストトルクを付与するモータを駆動制御すると共に、アシストモードと自動モードを切り替える機能を有する電動パワーステアリング装置において、
    前記トーションバーに関するトルク情報に基づいてトーションバー捩れ角を求めるトーションバー捩れ角算出部と、
    前記モータの電気角信号から所定演算式を用いて出力側相対角度を出力する出力側コラム軸相対角度生成部と、
    前記トーションバー捩れ角及び前記出力側相対角度に基づいて実ハンドル角度を求める実ハンドル角度算出部と、
    前記出力側相対角度から手放し状態の推定ハンドル角度を求める共振フィルタと、
    前記実ハンドル角度及び前記手放し状態の推定ハンドル角度の偏差角度が所定角度以上となる時間が所定時間１以上継続したときにハンドＯＮを判定するハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部と、
    を具備したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  2. 前記ハンドＯＮ／ＯＦＦ判定部が、前記ハンドＯＮの判定後、前記偏差角度が前記所定角度より小さい時間が所定時間２以上継続したときにハンドＯＦＦを判定する請求項１に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  3. 前記トーションバーに関するトルク情報が、前記ハンドルに関するコラム軸角度又は前記トーションバーに関する捩れトルクである請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  4. 前記トーションバー捩れ角算出部が、前記捩れトルクを入力し、前記トーションバーのバネ定数で除算することにより前記トーションバー捩れ角を演算するトーションバー捩れ角演算部である請求項３に記載の電動パワーステアリング制御装置。
  5. 前記トーションバー捩れ角算出部が、トルクセンサ検出入力側コラム角度及びトルクセンサ検出出力側コラム角度を入力し、前記トーションバーのバネ定数を用いて前記トーションバー捩れ角を生成するトーションバー捩れ角生成部である請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
  6. 前記出力側コラム軸相対角度生成部は、前記電気角信号をアンチロールオーバー処理して後に、前記所定演算式によって前記出力側相対角度を出力するようになっている請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
  7. 前記所定演算式が、前記電気角信号に前記モータの極対数、前記減速機構の減速比を乗算する演算式である請求項６に記載の電動パワーステアリング装置。
  8. 前記共振フィルタは、
    実機で出力側コラム軸からステアリングが回されたときの前記ハンドルの共振を再現し、前記出力側コラム角度を入力して得た前記手放し状態の推定ハンドル角度が前記実ハンドル角度とほぼ同一となる特性となっている請求項１乃至７のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
  9. 前記共振フィルタが、２次以上のＬＰＦである請求項８に記載の電動パワーステアリング装置。
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