JP2013226943A - パワーステアリング装置およびパワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングホイールにおける中立状態からの操舵角の検出異常を検出可能とする。
【解決手段】
第１絶対角演算処理部２５により、第１と第２，第１と第３，第１と第４，第２と第３または第２と第４回転角の組み合わせに基づき絶対角を第１絶対角として演算し、第２絶対角演算処理部２６により、第３回転角と前記第４回転角の組み合わせに基づき、絶対角を第２絶対角として演算する。そして、異常検出処理部２７において、前記第１絶対角と前記第２絶対角とを比較することにより装置の異常を検出する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動モータを駆動源として車両の操舵機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置およびその制御装置に関する。

従来から、ステアリングホイールにおける中立状態からの操舵角を検出し、この操舵角に基づいて電動モータから車両の操舵機構にトルクを伝達することにより、操舵の補助を行う電動パワーステアリング装置が知られている。

上記のようなパワーステアリング装置としては、トルクセンサや舵角センサによりステアリングホイールにおける中立状態からの操舵角を検出する技術が従来から提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１‐８０８４１号公報

しかしながら、トルクセンサや舵角センサで検出した操舵角に誤検出等の異常があっても、その異常を判定することができず、誤検出した操舵角に基づいて操舵機構に操舵補助力を与えてしまっていた。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、ステアリングホイールにおける中立状態からの操舵角の検出異常を検出可能とすることを目的とする。

本発明は、ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する入力軸および前記入力軸とトーションバーを介して接続され前記入力軸の回転が伝達される出力軸から構成される操舵軸、並びに前記出力軸の回転を転舵輪の転舵動作に変換する変換機構、から構成される操舵機構と、を有する電動パワーステアリング装置であって、とりわけ、ＥＣＵに設けられ、第１と第２，第１と第３，第１と第４，第２と第３または第２と第４の回転角の組み合わせに基づき絶対角を第１絶対角として演算する第１絶対角演算処理部と、ＥＣＵに設けられ、第３回転角と第４回転角の組み合わせに基づき、絶対角を第２絶対角として演算する第２絶対角演算処理部と、前記第１絶対角と前記第２絶対角とを比較することにより装置の異常を検出する異常検出処理部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、ステアリングホイールにおける中立状態からの操舵角の検出異常を検出することが可能となる。

実施形態１における電動パワーステアリング装置を示す概略図である。 実施形態１におけるトルクセンサを示す断面図である。 実施形態１における舵角センサを示す構成図である。 実施形態１におけるＥＣＵを示すブロック図である。 電気角θｅ３，電気角θｅ４と絶対角との関係を示すタイムチャートである。 第１，第２換算表を示すグラフである。

以下、本発明に係る電動パワーステアリング装置の各実施形態１〜３を図面に基づいて詳述する。

［実施形態１］
図１は、本実施形態１における電動パワーステアリング装置を示す概略図である。図１に示す電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールＳＷ，ステアリングシャフト１，ピニオン軸２，ラック軸３により基本的な操舵機構が構成されている。この操舵機構は、運転者によってステアリングホイールＳＷが回転操作されると、そのステアリングホイールＳＷの操舵トルクがステアリングシャフト１を介してピニオン軸２に伝達されるとともに、そのピニオン軸２の回転運動がラック軸３の直線運動に変換され、ラック軸３の両端に連結された左右の転舵輪Ｗが転舵するようになっている。つまり、ラック軸３には、ピニオン軸２が噛み合いするラック歯３Ａが形成されており、そのラック歯３Ａとピニオン軸２との噛合をもってステアリングシャフト１の回転を転舵動作に変換する変換機構が構成される。

また、ステアリングシャフト１にはステアリングシャフト１の回転角を検出するトルクセンサＴＳおよび舵角センサ４が設けられており、トルクセンサＴＳおよび舵角センサ４の出力信号およびモータ回転センサ信号に基づいて制御装置（以下、ＥＣＵと称する）５により電動モータＭの電流制御を行い、電動モータＭからピニオン軸２に対して操舵補助力を付与するように構成されている。

図２に示すように、ステアリングシャフト１は、ステアリングホイールＳＷ側の入力軸１ａとラック軸３側の出力軸１ｂとに軸方向で分割されている。入力軸１ａと出力軸１ｂは、それぞれ中空状に形成されているとともに、入力軸１ａ，出力軸１ｂの内周側に設けられたトーションバー１ｃを介して互いに同軸連結されている。なお、入力軸１ａとトーションバー１ｃ、出力軸１ｂとトーションバー１ｃは中立ピンや圧入等により連結されている。これにより、入力軸１ａと出力軸１ｂとがトーションバー１ｃの捩れ変形を持って相対回転可能になっている。

ステアリングシャフト１の外周側には、外部使用環境に対応できるように、ステアリングシャフト１の外周側を囲繞しつつ車体に固定されたケーシング６が設けられていて、当該ケーシング６の内周面と入力軸１ａの外周面との間に入力軸１ａの回転変位である第１回転角を検出する第１回転角センサ（例えば、レゾルバ）７が設けられている。また、ケーシング６の内周面と出力軸１ｂの外周面との間には、出力軸１ｂの回転変位である第２回転角を検出する第２回転角センサ（例えば、レゾルバ）８が設けられている。

すなわち、トーションバー１ｃの捩れ変形に基づく入力軸１ａと出力軸１ｂとの相対回転変位量を両回転角センサ７，８によって検出することにより、運転者がステアリングホイールＳＷを回転操作する操舵トルクを検出するようになっている。換言すれば、ステアリングシャフト１に作用するトルクを検出するためのトルクセンサＴＳが両回転角センサ７，８をもって構成されている。

両回転角センサ７，８は、ステータにのみコイルが設けられ、ロータにはコイルが設けられていない周知の可変リラクタンス（ＶＲ）型のものであって、第１回転角センサ７は、入力軸１ａの外周面に一体的に嵌着された環状の入力軸側ロータ７ａと、その入力軸側ロータ７ａの外周面に所定の径方向の隙間を介して外挿され、ケーシング６に対して固定された環状の入力軸側ステータ７ｂと、を有している。一方、第２回転角センサ８は、出力軸１ｂの外周面に一体に嵌着された環状の出力軸側ロータ８ａと、その出力軸側ロータ８ａの外周側に所定の径方向隙間を介して外挿され、ケーシング６に対して固定された環状の出力軸側ステータ８ｂと、を有している。

第１回転角センサ７，第２回転角センサ８からの出力電圧は、ハーネス（クロックケーブルやスリップリング等），無線通信等によりＥＣＵ５に取り込まれる。ＥＣＵ５では、操舵トルク演算部（図示省略）により、第１回転角センサ７と、第２回転角センサ８、の出力値の差分からトーションバー１ｃの捩れ角を算出し、トーションバー捩れ角から、下記式によりトーションバー１ｃに発生する操舵トルクを検出する。
（操舵トルク）＝（トーションバー捩れ角）×（トーションバー剛性）
ＥＣＵ５には、その他に、モータ回転センサ信号，車速信号，舵速信号等が入力され、この操舵トルク，モータ回転センサ信号，車速信号，舵速信号等に基づいてモータ指令値演算回路（図示省略）により、電動モータＭへの指令電流値を演算する。

舵角センサ４は、図３に示すように、回転体としてのステアリングシャフト１の回転に伴って回転する第１歯車１１と、この第１歯車１１に噛み合う第２歯車（第１回転体）１２と、この第２歯車１２に噛み合う第３歯車（第２回転体）１３と、を有する。これら第１〜第３歯車１１〜１３を覆うように、回路基板１８が配置されている。

各歯車１１〜１３の外周側にはそれぞれ複数の歯が形成されている。検出用歯車としての第２，第３歯車１２，１３の歯数は１を除く所定の減速比を有するように設定されている。また、第２，第３歯車１２，１３には、それぞれＮ極及びＳ極が着磁された磁性部材１４，１５が取り付けられ、各磁性部材１４，１５と対向するように、磁気抵抗素子である第３回転角センサとしての第１ＭＲ素子１６と第４回転角センサとしての第２ＭＲ素子１７とがそれぞれ回路基板１８に装着されている。各ＭＲ素子１６，１７は、対向する磁性部材１４，１５の発生する磁界の変化を抵抗素子の抵抗値の変化として検出することにより、対応する各第２，第３歯車１２，１３の回転角である第３回転角及び第４回転角を検出するものである。このようにして検出された第３，第４回転角に基づいて、ステアリングホイールＳＷの操舵角が検出される。

次に、本実施形態１におけるＥＣＵ５について説明する。

図４に示すように、ＥＣＵ５は、トルクセンサＴＳ（第１回転角センサ）の出力信号である第１回転角信号Ｓ１が正弦波信号，余弦波信号として入力され、この第１回転角信号Ｓ１に基づいて入力軸の回転位置に応じた電気角θｅ１を演算する第１角度取得処理部２１と、舵角センサ４（第３，第４回転角センサ１６，１７）の出力信号である第３，第４回転角信号Ｓ３，Ｓ４が正弦波信号および余弦波信号として入力され、この第３，第４回転角信号Ｓ３，Ｓ４に基づいて第２歯車，第３歯車の回転位置に応じた電気角θｅ３，θｅ４を演算する第３，第４角度取得処理部２３，２４と、前記電気角θｅ１と電気角θｅ３に基づいてステアリングホイールＳＷにおける中立状態からの回転量である絶対角を第１絶対角として演算する第１絶対角演算処理部２５と、前記電気角θｅ３，θｅ４に基づいてステアリングホイールＳＷにおける中立状態からの回転量である絶対角を第２絶対角として演算する第２絶対角演算処理部２６と、第１絶対角演算処理部２５と第２絶対角演算処理部２６で演算された第１，第２絶対角を比較し、異常を検出する異常検出処理部２７と、を備える。

前記第１，第２絶対角演算処理部２５，２６は、電気角θｅ１とθｅ３，電気角θｅ３とθｅ４の組み合わせに基づき、転舵輪Ｗが直進方向を向く時のステアリングホイールＳＷの回転位置である中立状態からのステアリングホイールＳＷの回転量である絶対角を第１，第２絶対角として演算する。

図５は、第３，第４回転角センサ１６，１７の電気角θｅ３，θｅ４と第２絶対角の関係を示すタイムチャートである。図５（ａ）は電気角θｅ３と電気角θｅ４との関係を示しており、図５（ｂ）に示すように横軸は第２絶対角を示している。図５（ａ）に示すように、第２，第３歯車１２，１３の電気角θｅ３と電気角θｅ４は、歯車が１回転して３６０°に達する毎に０°にリセットされる。しかしながら、電気角θｅ３と電気角θｅ４との組み合わせは操舵角に対応するステアリングシャフト１の回転角に対して一組しか存在しないので、電気角θｅ３と電気角θｅ４との組み合わせから第２絶対角を求めることができる。なお、第１絶対角も同様に電気角θｅ１と電気角θｅ３との組み合わせから求めることができる。

前記異常検出処理部２７では、第１絶対角と第２絶対角とを相互比較することにより、装置の異常を検出する。すなわち、第１，第３，第４回転角センサが正常時は第１絶対角＝第２絶対角となり、第１，第３，第４回転角センサのいずれかに異常がある場合は第１絶対角≠第２絶対角となる。第３回転角センサに誤りがある場合、第１絶対角，第２絶対角ともにずれるが、第３回転角センサに異常がある時、第１絶対角＝第２絶対角とならないような回転数比で設計する。各センサ誤差が図６（ａ），（ｂ）に示す点線を超えた場合、絶対角に異常が発生する。

ここで、前記異常検出処理部２７において異常検出する際の閾値について説明する。図６（ａ）は電気角θｅ１と電気角θｅ３との関係を示すグラフであり、図６（ｂ）は電気角θｅ３と電気角θｅ４との関係を示すグラフである。以下、図６（ａ）を第１絶対角換算表，図６（ｂ）を第２絶対角換算表と称する。

図６（ａ）に示す第１絶対角換算表は、電気角θｅ１を横軸，前記電気角θｅ３を縦軸にとった表であり、図６（ｂ）に示す第２絶対角換算表は、前記電気角θｅ３を横軸，前記電気角θｅ４を縦軸にとった表である。第１絶対角換算表，第２絶対角換算表は、横軸，縦軸共に、０°から３６０°の範囲に亘ってそれぞれ設けられている。

第１絶対角換算表，第２絶対角換算表は、電気角θｅ１と電気角θｅ３，前記電気角θｅ３と電気角θｅ４のそれぞれ組み合わせによって特定される第１絶対角，第２絶対角の変化に沿って定義された複数の領域を備える。

例えば、図６（ｂ）に示すように、電気角θｅ３と電気角θｅ４が共に０度である状態から、ステアリングホイールＳＷの回転に伴って第２歯車１２，第３歯車１３が回転すると、電気角θｅ３と電気角θｅ４の値が上昇する。そして、第３歯車の回転角を示す電気角θｅ４が３６０度に達した時、電気角θｅ３は３４３度となる。この電気角θｅ３，電気角θｅ４が共に０度である点を起点とし、電気角θｅ３が３４３度，電気角θｅ４が３６０度の点を終点とした範囲を１つの領域としている。

次に、電気角θｅ３が３４３度，電気角θｅ４が０度の状態からステアリングホイールＳＷがさらに回転すると、電気角θｅ３と電気角θｅ４の値が上昇し、電気角θｅ３が３６０度に達したとき電気角θｅ４は１８度となる。このように、電気角θｅ３が３４３度，電気角θｅ４が０度の点を起点とし、電気角θｅ３が３６０度，電気角θｅ４が１８度の点を終点とした範囲を１つの領域としている。

次に、電気角θｅ３が０度，電気角θｅ４が１８度の状態からステアリングホイールＳＷがさらに回転すると、電気角θｅ３と電気角θｅ４の値が上昇し、電気角θｅ４が３６０度に達したとき電気角θｅは３２４度となる。このように、電気角θｅ３が０度，電気角θｅ４が１８度の点を起点とし、電気角θｅ３が３２４度電気角θｅ４が３６０度の点を終点とした範囲を１つの領域としている。そして、このような領域が繰り返し複数存在している。

すなわち、前記第１絶対角換算表，第２絶対角換算表は、一方の電気角が０度の点を起点とし、他方の電気角が３６０度に達する点を終点とする範囲を１つの領域としており、最大角が３６０度を超える第１，第２絶対角を特定可能としている。

そして、異常検出処理部２７は、第２絶対角換算表において、電気角θｅ３が１回転したときの前記電気角θｅ４の回転量から３６０度を引いた角度の絶対値をαとしたとき、第２絶対角換算表におけるα／２に第１絶対角における誤差分の所定値を加算した値を閾値とする。

すなわち、第２絶対角換算表において、互いに隣り合う領域同士の間隔はα度である。そのため、第２絶対角が第２絶対角換算表においてα／２よりも大きな誤差を有する場合、隣りの領域の値を第２絶対角として特定してしまい、正確な絶対角を特定することができない。そこで、第１絶対角と第２絶対角の差が第２絶対角換算表においてα／２よりも大きい場合、第１絶対角および第２絶対角のうちどちらかが異常であるとして検出する。

また、第１絶対角にも検出誤差が存在するため、α／２に検出誤差分を足した値を異常判断閾値として用いることにより、精度の高い異常検出を行うことができる。

以上示したように、本実施形態１における電動パワーステアリング装置によれば、第１，３回転角センサによって求められた第１絶対角と、第３，第４回転角センサによって求められた第２絶対角と、を相互比較することにより、同じ検出対象同士を比較することができ、精度の高い異常検出を行うことができる。

また、本実施形態１のように、舵角センサ４としてＭＲセンサを適用することにより、高応答で環境変化に強い回転角センサとすることが可能となる。

［実施形態２］
次に、本実施形態２における電動パワーステアリング装置について説明する。本実施形態２と実施形態１は、異常判断時における異常判断閾値が相違している。その他の構成は実施形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。

本実施形態２では、第１絶対角が第２絶対角換算表において対応する点を基準とし、一方の回転角が±１８０α／（３６０−α）度の範囲で、かつ、他方の回転角の±α／２の範囲で囲まれた領域を第２絶対角の異常判断閾値領域とする。

すなわち、第２絶対角換算表において互いに隣り合う領域同士の間隔は、縦軸（電気角θｅ４）をα度 とした場合、横軸（電気角θｅ３）の間隔は３６０α／（３６０−α）である。そのため、第２絶対角が第２絶対角換算表の縦軸（電気角θｅ４）においてα／２よりも大きな誤差を有する場合、または、第２絶対角が第２絶対角換算表の横軸（電気角θｅ３）において１８０α／ （３６０−α）よりも大きな偏差を有する場合、隣の領域の値を第２絶対角として特定 してしまうため、正確な角度を特定することができない。

なお、第２絶対角換算表において互いに隣り合う領域同士の横軸（電気角θｅ３）の間隔をα度とした場合、縦軸（電気角θｅ４）の間隔は３６０α／（３６０−α）である。この場合も算出される縦軸および横軸の間隔は、前述した縦軸の間隔をα，横軸の間隔を３６０α／（３６０−α）とした場合と同一となる。

そこで、本実施形態２では、第２絶対角換算表において一方の回転角は±１８０α／（３６０−α）度の範囲、かつ、他方の回転角は±α／２の範囲で囲まれた領域を異常判断閾値領域とし、第１絶対角の第２絶対角換算表における点を基準として、第２絶対角の第２絶対角換算表における点が、前記異常判断閾値領域外にあるときは装置の異常として検出する。

また、第１の絶対角にも所定の検 出誤差が存在するため、一方の回転角は±１８０α／（３６０−α）度の範囲、かつ、他方の回転角は±α／２の範囲で囲まれた領域これらを足した値を異常判断閾値として用いることにより、精度の高い異常検出を行うことができる。

［実施形態３］
次に、本実施形態３における電動パワーステアリング装置について説明する。

本実施形態３では、トルクセンサＴＳの出力信号から絶対角を演算する際、ＥＣＵ５に電力が供給されない状態から通電状態となった時、前記第２の絶対角に基づきカウント数を推定するものである。その他の構成は実施形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。

すなわち、トルクセンサＴＳの出力信号から絶対値を演算処理する際、ＥＣＵ５では、トルクセンサＴＳからの相対角とステアリングホイールＳＷの周回数を示すカウント数Ｎに基づいて絶対角を算出している。

ここで、トルクセンサＴＳの出力信号である第１，第２回転角信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて絶対角を算出する方法について説明する。まず、前記モータ指令値演算回路では、トルクセンサＴＳの出力信号である第１回転角信号Ｓ１，第２回転各信号Ｓ２を比較し、この第１回転角信号Ｓ１と第２回転角信号Ｓ２との偏差である相対角を算出する。

ここで、第１回転角信号Ｓ１と第２回転角信号Ｓ２との偏差は相対角であるため、その相対角が「３５９°」を超えて増加した場合における次の値は「０°」となり、同様に「０°」を超えて減少した場合における次の値は、「３５９°」となる。この変化点である「０°（３６０°）」を通過して相対角が変化することを電気角一周と定義し、この変化点を通過した際にステアリングホイールＳＷの中立状態からの周回数をカウントする。すなわち、相対角が「３５９°」を超えて増加し「０°」となった際には周回数をプラス側にカウントし（カウント数Ｎ＝Ｎ＋１）、相対角が「０°」を超えて減少し「３５９°」となった際には周回数をマイナス側にカウント（カウント数Ｎ＝Ｎ−１）する。なお、このカウント数Ｎは記憶手段等に記憶する。

そして、このように計測した周回数を示すカウント値Ｎおよび相対角に基づいてステアリングホイールＳＷの中立状態からの回転量である絶対角を算出する。

しかしながら、イグニッションスイッチまたはアクセサリスイッチ等を一旦オフにした場合、ＥＣＵ５に電力が供給されない状態となり、記憶手段に記憶されたカウント数Ｎは消去され、絶対角が算出できなくなる。そこで、再度ＥＣＵ５に電力が供給されたとき、第２絶対角の情報から得られた周回数を用いることにより、絶対角を算出することが可能となる。また、イグニッションオフから再始動までの間における操舵角検出の連続性（再現性）を担保すべく、イグニッションオフ後においても上記のような相対角のカウントを継続するとすれば、その消費電力の増大により、車載電源（バッテリ）の消耗を早める結果となってしまうが、本実施形態３によれば、カウント数を記憶することなく絶対角を特定することができるため、消費電力を抑制することが可能となる。

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。

例えば、実施形態１，２では、異常判断閾値に誤差分の所定値を含めた値としたが、誤差分の所定値を含めない値としても良い。これにより、更に精度の高い異常検出を行うことができる。

また、前記ＥＣＵ５は、前記第１、第２、第３および第４回転角センサからの出力信号が正弦波信号および余弦波信号として入力され、これら正弦波信号および余弦波信号を用いて前記操舵軸の回転角を演算するセンサＥＣＵと、前記モータ指令値演算回路が設けられ前記センサＥＣＵの演算結果に基づき前記モータヘの指令電流値を演算するモータＥＣＵと、で構成しても良い。

このように、センサＥＣＵとモータＥＣＵとで構成することにより、第１から第４回転角センサ全ての出力信号が同じセンサＥＣＵに入力されるため、演算回路の統合、簡略化を図ることができる。

さらに、前記異常検出処理部２７は、前記モータＥＣＵに設ける構成としても良い。これにより、センサＥＣＵは角度演算を含む特定の演算処理に限定することができ、センサＥＣＵの簡略化を図ることができる。

また、モータＥＣＵは、１つのプロセッサパッケージ内に複数のプロセッサコアが搭載されたマルチコアマイコンによって構成しても良い。このように、異常検出処理部２７のような安全に関する重要機能をマルチコアマイコンによって処理することにより、安全性を高めることができる。

また、前記モータＥＣＵは、前記電動モータＭと接続しても良い。このように、モータＥＣＵを電動モータＭ側に配置することにより、モータＥＣＵから電動モータＭヘの電力伝達ロスを抑制することができる。

また、実施形態１では、電動モータＭからピニオン軸２に対して操舵補助力を付与するピニオンアシストタイプの操舵機構について説明したが、出力軸に設けられた第１ピニオン軸と、この第１ピニオン軸と噛合う第１ラック歯および第１ラック歯と異なるラック歯である第２ラック歯が形成されたラックバーと、第２ラック歯と噛合う第２ピニオン軸と、前記第２ピニオン軸に設けられたウォームホイールと、 ウォームホイールと噛合うと共に電動モータの回転力が付与されるウォームシャフトと、から構成されるデュアルピニオンタイプの操舵機構でも適用可能である。

このように、ステアリングホイールによって回転される第１ピニオンと電動モータによって回転駆動される第２ピニオンとを夫々設けることにより、第１、第２ピニオンの負荷を分担させることができ、より大きな出力の装置を提供することができる。

また、実施形態１では、第１回転角と第３回転角に基づいて第１絶対角を算出したが、第１絶対角は第１と第２，第１と第４，第２と第３または第２と第４の回転角の組み合わせに基づいて算出しても良い。

ここで、上述した各実施形態から把握される技術的思想であって、特許請求の範囲に記載したもの以外のものについて、その効果ともに以下に記載する。

（１）請求項１に記載のパワーステアリング装置において、前記第１回転体および前記第２回転体は、Ｎ極およびＳ極が着磁された磁性部材によって構成され、
前記第３回転角センサおよび前記第４回転角センサは、前記Ｎ極およびＳ極の間に発生する磁界の変化を抵抗素子の抵抗値の変化として検出するＭＲセンサによって構成されることを特徴とするパワーステアリング装置。

（１）に記載の技術的思想によれば、高応答で環境変化に強い回転角センサとすることができる。

（２）（１）に記載のパワーステアリング装置において、前記ＥＣＵは、前記第１、第２、第３および第４回転角センサからの出力信号が正弦波信号および余弦波信号として入力され、これら正弦波信号および余弦波信号を用いて前記操舵軸の回転角を演算するセンサＥＣＵと、前記モータ指令値演算回路が設けられ前記センサＥＣＵの演算結果に基づき前記モータヘの指令電流値を演算するモータＥＣＵと、から構成されることを特徴とするパワーステアリング装置。

（２）に記載の技術的思想によれば、第１から第４の回転角センサ全ての出力信号が同じＥＣＵに入力されるため、演算回路の統合、簡略化を図ることができる。

（３）（２）に記載のパワーステアリング装置において、前記異常検出処理部は、前記モータＥＣＵに設けられることを特徴とするパワーステアリング装置。

（３）に記載の技術的思想によれば、センサＥＣＵを角度演算を含む特定の演算処理に限定することができ、センサＥＣＵの簡略化を図ることができる。

（４）（３）に記載のパワーステアリング装置において、前記モータＥＣＵは、１つのプロセッサパッケージ内に複数のプロセッサコアが搭載されたマルチコアマイコンによって構成されることを特徴とするパワーステアリング装置。

（４）に記載の技術的思想によれば、異常検出処理部のような安全に関する重要機能をマルチコアマイコンによって処理することにより、安全性を高めることができる。

（５）請求項１に記載のパワーステアリング装置において、前記操舵機構は、
前記出力軸に設けられた第１ピニオン軸と、
前記第１ピニオン軸と噛合う第１ラック歯および前記第１ラック歯と異なるラック歯である第２ラック歯が形成されたラックバーと、
前記第２ラック歯と噛合う第２ピニオン軸と、
前記第２ピニオン軸に設けられたウォームホイールと、
前記ウォームホイールと噛合うと共に前記電動モータの回転力が付与されるウォームシャフトと、
から構成されることを特徴とするパワーステアリング装置。

（５）に記載の技術的思想によれば、ステアリングホイールによって回転される第１ピニオンと電動モータによって回転駆動される第２ピニオンとを夫々設けることにより、第１，第２ピニオンの負荷を分担させることができ、より大きな出力の装置を提供することができる。

（６）（５）に記載のパワーステアリング装置において、前記モータＥＣＵは、前記電動モータと接続されることを特徴とするパワーステアリング装置。

（６）に記載の技術的思想によれば、モータＥＣＵを電動モータ側に配置することにより、モータＥＣＵから電動モータヘの電力伝達ロスを抑制することができる。

（７）請求項６に記載のパワーステアリング装置の制御装置において、前記第２絶対角演算処理部は、前記第３回転角信号または前記第４回転角信号の一方の回転角信号を横軸、他方の回転角信号を縦軸にとった表に相当するデータである第２絶対角換算表を有し、
前記第２絶対角換算表の前記横軸は前記一方の回転角信号の１周分の角度信号である０度から３６０度の範囲に亘って設けられ、前記縦軸は前記他方の回転角信号の１周分の角度である０度から３６０度の範囲に亘って設けられ、
前記第２絶対角換算表は、前記一方の回転角信号と前記他方の回転角信号の組み合わせによって特定される前記第２絶対角の変化に沿って定義された複数の領域を備え、
前記複数の領域は、前記一方の回転角信号が３６０度に到達したときの前記他方の回転角信号と前記一方の回転角信号が０度の点を起点とし前記他方の回転角信号が３６０度に到達したときを終点とする領域と、前記他方の回転角信号が３６０度に到達したときの前記一方の回転角信号と前記他方の回転角信号が０度の点を起点とし 、前記一方の回転角信号が３６０度に到達したときを終点とする領域とを備えることにより、前記一方の回転角信号と前記他方の回転角信号に基づき最大角が３６０度を超える前記第２絶対角を特定可能に設けられ、
前記異常検出処理部は、前記第１回転体が１回転したときの前記第２回転体の回転角から３６０度を引いた角度の絶対値をαとしたとき、前記第１絶対角と前記第２絶対角の差が第２絶対角換算表においてα／２に所定値を加えた値よりも大きいとき、装置の異常を検出することを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。

（７）に記載の技術的思想によれば、第２絶対角換算表において互いに隣り合う領域同士の間隔はα度であるため、第２絶対角がα／２よりも大きな誤差を有する場合、隣の領域の値を第２の絶対角として特定してしまい、正確な角度を特定することができない。また、第１絶対角にも所定の検出誤差が存在するため、これらを足した値を異常判断閾値として用いることにより、精度の高い異常検出を行うことができる。

（８）（７）に記載のパワーステアリング装置の制御装置において、前記異常検出処理部は、前記第１絶対角と前記第２絶対角の差が第２絶対角換算表におけるα／２よりも大きいとき、装置の異常を検出することを特徴とするパワーステアリング装置。

（８）に記載の技術的思想によれば、異常判断閾値をα／２以下とすることにより、更に精度の高い異常検出を行うことができる。

（９）請求項６に記載のパワーステアリング装置の制御装置において、前記第２絶対角演算処理部は、前記第３回転角信号または前記第４回転角信号の一方の回転角信号を横軸、他方の回転角信号を縦軸にとった表に相当するデータである第２の絶対角換算表を有し、
前記第２絶対角換算表の前記横軸は前記一方の回転角信号の１周分の角度信号である０度から３６０度の範囲に亘って設けられ、前記縦軸は前記他方の回転角信号の１周分の角度信号である０度から３６０度の範囲に亘って設けられ、
前記第２絶対角換算表は、前記一方の回転角信号と前記他方の回転角信号の
組み合わせによって特定される前記第２絶対角の変化に沿って定義された複数の 領域を備え、
前記複数の領域は、前記一方の回転角信号が３６０度に到達したときの前記他方の回転角信号と前記一方の回転角信号が０度の点を起点とし前記他方の回転角信号が３６０度に到達したときを終点とする領域と、前記他方の回転角信号が３６０度に到達したときの前記一方の回転角信号と前記他方の回転角信号が０度の点を起点とし、前記一方の回転角信号が３６０度に到達したときを終点とする領域とを備えることにより、前記一方の回転角信号と前記他方の回転角信号に基づき最大角が３６０度を超える前記第２絶対角を特定可能に設けられ、
前記異常検出処理部は、前記第１回転体が１回転したときの前記第２回転体の回転量から３６０度を引いた角度の絶対値をαとしたとき、
第１絶対角が第２絶対角換算表において対応する点を基準とし、一方の回転角信号が±１８０α／（３６０−α）度の範囲でかつ前記他方の回転角信号の±α／２の範囲で囲まれた領域を異常判断閾値領域とし、
異常判断時における前記第２絶対角が前記異常判断閾値領域外にあるとき、装置の異常を検出することを特徴とするパワーステアリング装置。

（９）に記載の技術的思想によれば、第２絶対角換算表において互いに隣り合う領域同士の間隔はα度（縦軸）および３６０α（３６０−α）（横軸）であるため、第２絶対角がα／２または１８０α／（３６０−α）よりも大きな誤差を有する場合、隣の領域の値を第２絶対角として特定してしまうため、正確な角度を特定することができない。また、第１絶対角にも所定の検出誤差が存在するため、これらを足した値を異常判断閾値として用いることにより、精度の高い異常検出を行うことができる。

（１０）請求項６に記載のパワーステアリング装置の制御装置において、前記第１絶対角演算処理部は、前記ＥＣＵに電力が供給されない状態から通電状態となったとき、前記第２絶対角に基づき、ステアリングホイールが中立状態から何回転目であるかを示すカウント数を推定し、このカウント数および第１回転角と第２回転角に基づきステアリングホイールの中立状態からの回転量である絶対角を演算することを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。

（１０）に記載の技術的思想によれば、イグニッションスイッチまたはアクセサリスイッチ等を一旦オフとすることに より、ＥＣＵに電力が供給されない状態となり、カウント数の情報は消去される。そこで、再度ＥＣＵに電力が供給されたとき、第２絶対角の情報を用いることにより、カウント数を記憶することなく、第１絶対角を特定することができる。

（１１）請求項６に記載のパワーステアリング装置の制御装置において、前記ＥＣＵは、前記第１，第２，第３および第４回転角センサからの出力信号が正弦波信号および余弦波信号として入力され、これら正弦波信号および余弦波信号を用いて前記操舵軸の回転角を演算するセンサＥＣＵと、前記モータ指令値演算回路が設けられ前記センサＥＣＵの演算結果に基づき前記モータヘの指令電流値を演算するモータＥＣＵと、から構成されることを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。

（１１）に記載の技術的思想によれば、第１から第４回転角センサ全ての出力信号が同じＥＣＵに入力されるため、演算回路の統合、簡略化を図ることができる。

（１２）（１１）に記載のパワーステアリング装置の制御装置において、前記異常検出処理部は、前記モータＥＣＵに設けられることを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。

（１２）に記載の技術的思想によれば、センサＥＣＵを角度演算を含む特定の演算処理に限定することができ、センサＥＣＵの簡略化を図ることができる。

（１３）（１２）に記載のパワーステアリング装置の制御装置において、前記モータＥＣＵは、１つのプロセッサパッケージ内に複数のプロセッサコアが搭載されたマルチコアマイコンによって構成されることを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。

（１３）に記載の技術的思想によれば、異常検出処理部のような安全に関する重要機能をマルチコアマイコンによって処理することにより、安全性を高めることができる。

４…舵角センサ
５…ＥＣＵ（制御装置）
７…第１回転角センサ
８…第２回転角センサ
ＴＳ…トルクセンサ
１６…第３回転角センサ（第１ＭＲ素子）
１７…第４回転角センサ（第２ＭＲ素子）
２１…第１角度取得処理部
２３…第３角度取得処理部
２４…第４角度取得処理部
２５…第１絶対角演算処理部
２６…第２絶対角演算処理部
２７…異常検出処理部

Claims (6)

1. ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する入力軸および前記入力軸とトーションバーを介して接続され前記入力軸の回転が伝達される出力軸から構成されるステアリングシャフト、並びに前記出力軸の回転を転舵輪の転舵動作に変換する変換機構、から構成される操舵機構と、
   前記操舵機構に操舵力を付与する電動モータと、
   前記電動モータを駆動制御するＥＣＵと、
   前記入力軸側に設けられ、前記入力軸の回転角である第１回転角を検出する第１回転角センサと、前記出力軸側に設けられ、前記出力軸の回転角である第２回転角を検出する第２回転角センサと、から構成され、前記第１回転角と前記第２回転角の相対回転角に基づき、前記操舵軸に発生する操舵トルクを検出するトルクセンサと、
   前記ＥＣＵに設けられ、前記操舵トルクに基づき、前記電動モータヘの指令電流値を 演算するモータ指令値演算回路と、
   前記操舵軸の回転に応じて回転する第１回転体を有し、前記第１回転体の回転角である第３回転角を検出する第３回転角センサと、
   前記第１回転体の回転に応じて１を除く所定の減速比をもって回転する第２回転体を有し、前記第２回転体の回転角である第４回転角を検出する第４の回転角センサと、
   前記ＥＣＵに設けられ、第１と第２，第１と第３，第１と第４，第２と第３または第２と第４回転角の組み合わせに基づき絶対角を第１絶対角として演算する第１絶対角演算処理部と、
   前記ＥＣＵに設けられ、前記第３回転角と前記第４回転角の組み合わせに基づき、絶対角を第２絶対角として演算する第２絶対角演算処理部と、
   前記第１絶対角と前記第２絶対角とを比較することにより装置の異常を検出する異常検出処理部と、
   を有することを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載のパワーステアリング装置において、前記第２絶対角演算処理部は、前記第３回転角または前記第４回転角の一方の回転角を横軸、他方の回転角を縦軸にとった表に相当するデータである第２絶対角換算表を有し、
   前記第２絶対角換算表の前記横軸は前記一方の回転角の１周分の角度である０度から３６０度の範囲に亘って設けられ、前記縦軸は前記他方の回転角の１周分の角度である０度から３６０度の範囲に亘って設けられ、
   前記第２絶対角換算表は、前記一方の回転角と前記他方の回転角の組み合わせによって特定される前記第２絶対角の変化に沿って定義された複数の領域を備え、
   前記複数の領域は、前記一方の回転角が３６０度に到達したときの前記他方の回転角と前記一方の回転角が０度の点を起点とし前記他方の回転角が３６０度に到達したときを終点とする領域と、前記他方の回転角が３６０度に到達したときの前記一方の回転角と前記他方の回転角が０度の点を起点とし前記一方の回転角が３６０度に到達したときを終点とする領域と、を備えることにより、前記一方の回転角と前記他方の回転角に基づき最大角が３６０度を超える前記第２絶対角を特定可能に設けられ、
   前記異常検出処理部は、前記第１回転体が１回転したときの前記第２回転体の回転角から３６０度を引いた角度の絶対値をαとしたとき、前記第１絶対角と前記第２絶対角の差が第２絶対角換算表においてα／２に所定値を加えた値よりも大きいとき、装置の異常を検出することを特徴とするパワーステアリング装置。
3. 請求項２に記載のパワーステアリング装置において、前記異常検出処理部は、前記第１絶対角と前記第２絶対角の差が第２絶対角換算表におけるα／２よりも大きいとき、装置の異常を検出することを特徴とするパワーステアリング装置。
4. 請求項１に記載のパワーステアリング装置において、前記第２絶対角演算処理部は、前記第３回転角または前記第４回転角の一方の回転角を横軸、他方の回転角を縦軸にとった表に相当するデータである第２絶対角換算表を有し、
   前記第２絶対角換算表の前記横軸は前記一方の回転角の１周分の角度である０度から３６０度の範囲に亘って設けられ、前記縦軸は前記他方の回転角の１周分の角度である０度から３６０度の範囲に亘って設けられ、
   前記第２絶対角換算表は、前記一方の回転角と前記他方の回転角の組み合わせによって特定される前記第２絶対角の変化に沿って定義された複数の領域を備え、
   前記複数の領域は、前記一方の回転角が３６０度に到達したときの前記他方の回転角と前記一方の回転角が０度の点を起点とし前記他方の回転角が３６０度に到達したときを終点とする領域と、前記他方の回転角が３６０度に到達したときの前記一方の回転角と前記他方の回転角が０度の点を起点とし前記一方の回転角が３６０度に到達したときを終点とする領域とを備えることにより、前記一方の回転角と前記他方の回転角に基づき最大角が３６０度を超える前記第２絶対角を特定可能に設けられ、
   前記異常検出処理部は、前記第１回転体が１回転したときの前記第２回転体の 回転量から３６０度を引いた角度の絶対値をαとしたとき、
   第１絶対角が第２絶対角換算表において対応する点を基準とし、一方の回転角が±１８０α／（３６０−α）度の範囲で、かつ、前記他方の回転角の±α／２の範囲で囲まれた領域を異常判断閾値領域とし、
   異常判断時における前記第２絶対角が前記異常判断閾値領域外にあるとき、装置の異常を検出することを特徴とするパワーステアリング装置。
5. 請求項１に記載のパワーステアリング装置において、前記ＥＣＵに電力が供給されない状態から通電状態となったとき、前記第２絶対角に基づき、ステアリングホイールが中立状態から何回転目であるかを示すカウント数を推定し、このカウント数および第１回転角と第２回転角に基づきステアリングホイールの中立状態からの回転量である絶対角を演算することを特徴とするパワーステアリング装置。
6. ステアリングホイールの操舵操作に伴い電動モータによって転舵輪に操舵力を付与するパワーステアリング装置の制御装置であって、
   車両の運転状態に基づき、前記電動モータを駆動制御するＥＣＵと、
   前記ＥＣＵに設けられ、ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する入力軸の回転角である第１回転角に関する信号である第１回転角信号を受信する第１角度取得処理部と、
   前記ＥＣＵに設けられ、前記第１回転角と前記第２回転角の相対回転角に基づき、前記入力軸、前記トーションバー、および前記出力軸とから構成される操舵軸に発生する操舵トルクを演算する操舵トルク演算部と、
   前記ＥＣＵに設けられ、前記操舵トルクに基づき前記電動モータヘの指令電流値を演算するモータ指令値演算回路と、
   前記操舵軸の回転に応じて回転する第１回転体の回転角である第３回転角に関する信号である第３回転角および前記第１回転体の回転に応じて１を除く所定の減速比をもって回転する第２回転体の回転角である第４回転角に関する信号である 第４回転角信号を受信する第３，第４角度取得処理部と、
   前記ＥＣＵに設けられ、第１と第２，第１と第３，第１と第４，第２と第３または第２と第４の回転角の組み合わせに基づき絶対角を第１絶対角として演算する第１絶対角として演算する第１絶対角演算処理部と、
   前記ＥＣＵに設けられ、前記第３回転角信号と前記第４回転角信号の組み合わせに基づき、絶対角を第２絶対角として演算する第２絶対角演算処理部と、
   前記第１絶対角と前記第２絶対角とを比較することにより装置の異常を検出する異常検出処理部と、
   を有することを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。

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