JP6419426B2 - 電動パワーステアリング用電子制御ユニット - Google Patents

Description

本発明は、電動モータを使用してステアリングの操舵アシスト制御を行う車両に用いて好適な、電動パワーステアリング用電子制御ユニットに関するものである。

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）を検出するアングルセンサが設けられている。例えば、特許文献１に記載されているように、アングルセンサは、バッテリから供給される電力によって作動し、ブラシレスＤＣモータ等、電動モータの回転軸の回転角を検出する回転角センサを有している。回転角センサは、電動モータの回転軸に取り付けられた磁性体からなる回転部材の磁界の変化を検出する磁気抵抗素子からなるＭＲセンサ等をいう。

ＭＲセンサは、回転部材の回転角度に応じてπ／２だけ位相がずれるように配置され、磁界の強さに応じて電気抵抗値が変化する磁気抵抗素子がブリッジを構成する。このように構成されたアングルセンサにより、コントローラは、電動モータの回転角θに対応する正弦波（ｓｉｎθ）及び余弦波（ｃｏｓθ）の角度信号を取得することができる。

また、例えば、特許文献２に記載されているように、イグニッションが動作していない環境下においてもステアリングホイールの操舵角に関連する情報を取得し続けることが可能なアングルセンサ、およびこれを備えた電動パワーステアリング装置が知られている。

特開２０１２−１０３０８９号公報 特開２０１２−１０３０９０号公報

上記した従来技術によれば、アングルセンサを電動モータ内部に設置する必要があるため、アングルセンサ、およびそのコントローラが個別に必要になる。また、アングルセンサとコントローラとの接続のためにハーネスも必要とし、部品点数の増加とともにノイズ対策も必要でありコスト増の要因になっていた。また、アングルセンサに異常が発生すると正常なアシスト制御ができず、このため信頼性の面でも問題があった。

本発明は、上記の事情に基づいてなされたものであり、部品点数の削減によりコストダウンをはかるとともに、信頼性の向上をはかった、電動パワーステアリング用電子制御ユニットを提供することを目的とする。

本題の例示的な第１発明は、電動モータの回転によりステアリングの操舵を補助する、前記電動モータと一体形成された電動パワーステアリング用電子制御ユニットであって、前記電動モータの回転軸に取り付けられた磁性体と対向する位置に配置され、イグニッションスイッチ経由で供給される電力により動作して前記電動モータの第１の回転角信号を出力する第１の磁気検出素子と、前記磁性体と対向する位置に配置され、常時供給される電力により動作して前記電動モータの第２の回転角信号を出力する第２の磁気検出素子と、前記第１の回転角信号と、前記イグニッションスイッチが動作していないときに出力される前記第２の回転角信号とから前記電動モータの回転角情報を生成し、前記生成した回転角情報から前記ステアリングの位置を算出する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ステアリングの位置情報を算出する制御回路部と、前記制御回路部から制御指令を受信すると、前記第２の磁気検出素子から前記第２の回転角信号を取得し、前記第２の回転角信号から前記第２の回転角情報を生成して前記制御回路部へ送信する監視回路部と、バッテリと、前記イグニッションスイッチを介して接続され、前記第１の磁気検出素子、および前記制御回路部へ電力を供給する第１の電源回路部と、前記バッテリに接続され、前記第２の磁気検出素子、および前記監視回路部へ電力を供給する第２の電源回路部と、を有し、前記バッテリから電力が供給停止されると、前記監視回路部は、前記監視回路部の内部に保存しているデータをリセットし、次回、前記イグニッションスイッチが動作して前記制御回路部が、前記監視回路部に前記制御指令を送信して前記第２の回転角情報を要求した場合に、前記監視回路部から出力されるべきデータが存在しないようにすることで、前記制御回路部が異常を検知する、ことを特徴とする。

本題の例示的な第１発明は、電動パワーステアリング用電子制御ユニットにおいて、前記第１の磁気検出素子はＭＲセンサであり、前記第２の磁気検出素子は、前記ＭＲセンサまたはホール素子であることを特徴とする。

本題の例示的な第１発明は、電動パワーステアリング用電子制御ユニットにおいて、前記ＭＲセンサは、前記磁性体の回転角度に応じてπ／２だけ位相がずれるように配置された少なくとも１組の磁気抵抗素子からなるブリッジ回路で構成されることを特徴とする。

本題の例示的な第１発明は、電動パワーステアリング用電子制御ユニットにおいて、前記制御部は、前記ステアリングの位置情報を算出する制御回路部と、前記制御回路から制御指令を受信すると、前記第２の磁気検出素子から前記第２の回転角信号を取得し、前記第２の回転角信号から前記第２の回転角情報を生成して前記制御回路部へ送信する監視回路部と、を含むことを特徴とする。

本題の例示的な第１発明は、電動パワーステアリング用電子制御ユニットにおいて、前記監視回路部は、内部で設定された所定の時間間隔にしたがい前記生成した第２の回転角情報を監視することを特徴とする。

本題の例示的な第１発明は、電動パワーステアリング用電子制御ユニットにおいて、前記監視回路部は、前記制御回路により指定される所定の時間間隔で前記生成した第２の回転角情報を監視することを特徴とする。

本題の例示的な第１発明は、電動パワーステアリング用電子制御ユニットにおいて、前記制御回路部は、前記イグニッションスイッチの停止直後における前記電動モータの前記第２の回転角情報と前記ステアリングの位置情報とを記憶し、前記イグニッションスイッチが動作すると、前記監視回路から受信した前記第２の回転角情報と、前記記憶してある情報から現時点における前記ステアリングの位置情報を算出することを特徴とする。

本題の例示的な第１発明は、電動パワーステアリング用電子制御ユニットにおいて、前記制御回路部は、前記イグニッションスイッチが動作すると、前記監視回路部から前記第２の回転角情報を取得し、自身で管理する前記電動モータの回転角演算結果と、前記取得した第２の回転角情報と比較して前記電動モータの回転角の確度を診断することを特徴とする。

本題の例示的な第１発明は、電動パワーステアリング用電子制御ユニットにおいて、前記制御回路部は、前記イグニッションスイッチが動作すると、前記第２の磁気検出素子から前記監視回路部を経由して前記第２の角度信号を取得し、自身で管理する前記電動モータの回転角演算結果と、前記取得した第２の角度信号に基づき演算により得られる前記第２の回転角情報とを比較し、前記電動モータの回転角の確度を診断することを特徴とする。

本題の例示的な第１発明は、電動パワーステアリング用電子制御ユニットにおいて、前記制御回路部は、前記イグニッションスイッチが動作すると、前記第２の磁気検出素子から前記監視回路部を経由して前記第２の角度信号を取得し、自身で管理する前記電動モータの回転角算出結果と前記取得した第２の角度信号に基づき演算して得られる前記第２の回転角情報とを比較し、前記第１の磁気検出素子または前記第２の磁気検出素子の出力の確度を診断することを特徴とする。

本題の例示的な第１発明は、電動パワーステアリング用電子制御ユニットにおいて、前記制御部は、制御回路部と、前記制御回路部から制御指令を受信すると、前記第２の磁気検出素子から出力される前記第２の回転角信号に基づき生成される前記第２の角度情報に基づき前記ステアリングの操舵位置を算出して記憶し、前記イグニッションスイッチが動作したことを契機に、前記記憶した前記ステアリングの位置情報を前記制御回路部へ送信する監視回路部と、を有することを特徴とする。

本題の例示的な第１発明は、電動パワーステアリング用電子制御ユニットにおいて、前記監視回路部は、前記制御指令を受信した時点を基準に、前記第２の回転角情報から前記電動モータの回転位置情報を算出して記憶し、前記イグニッションスイッチが動作したことを契機に、前記記憶した回転位置情報を前記制御回路部へ送信することを特徴とする。

本題の例示的な第１発明は、電動パワーステアリング用電子制御ユニットにおいて、前記監視回路部は、前記イグニッションスイッチが動作していないときに前記第２の回転角情報を出力できないことを検出すると、前記制御回路部に動作異常信号を送信することを特徴とする。

本題の例示的な第１発明は、電動パワーステアリング用電子制御ユニットにおいて、前記監視回路部は、前記イグニッションスイッチが動作していないときに前記第２の回転角情報を出力できないことを検出すると、前記イグニッションスイッチが動作して前記電動モータにより前記ステアリングが操舵されたことを契機に、前記ステアリングの位置情報を算出することを特徴とする。

本題の例示的な第１発明は、電動パワーステアリング用電子制御ユニットにおいて、バッテリと、前記バッテリとは前記イグニッションスイッチを介して接続され、前記第１の磁気検出素子、および前記制御回路部へ電力を供給する第１の電源回路部と、前記バッテリに接続され、前記第２の磁気検出素子、および前記監視回路部へ電力を供給する第２の電源回路部と、を有することを特徴とする。

本題の例示的な第１発明は、電動パワーステアリング用電子制御ユニットにおいて、バッテリと、前記バッテリとは前記イグニッションスイッチ経由で接続され、前記バッテリから出力される電力を前記イグニッションスイッチ経由で前記第１の磁気検出素子と前記制御回路部へ分配する第１の電源出力端子と、前記バッテリに接続され、前記バッテリから出力される電力を、前記第２の磁気検出素子および前記監視回路部へ分配する第２の電源出力端子とを含む共通電源回路部と、を有することを特徴とする。

本題の例示的な第１発明は、電動パワーステアリング用電子制御ユニットにおいて、前記監視回路部、前記第１の電源回路部、前記第２の電源回路部、前記共通電源回路部のうち、少なくとも２つの組み合わせを１個のパッケージに収容した複合集積回路で形成することを特徴とする。

本題の例示的な第１発明は、電動パワーステアリング用電子制御ユニットにおいて、前記第１の磁気検出素子と前記第２の磁気検出素子は、それぞれが独立して１個のパッケージに実装されることを特徴とする。

本題の例示的な第１発明は、電動パワーステアリング用電子制御ユニットにおいて、前記監視回路部が前記第２の磁気検出素子に電力を供給することを特徴とする。

本発明によれば、部品点数の削減によりコストダウンをはかるとともに、信頼性の向上をはかった電動パワーステアリング用電子制御ユニットを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング用電子制御ユニットが搭載される電動パワーステアリング装置の全体構成図である。 電動モータと一体形成された電動パワーステアリング用電子制御ユニットの分解斜視図である。 図２に示した磁気検出素子の実装断面図である。 本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング用電子制御ユニットの内部構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング用電子制御ユニットの制御回路部の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング用電子制御ユニットの監視回路部の動作を示すフローチャートである。 変形例１の電動パワーステアリング用電子制御ユニットの内部構成を示すブロック図である。 変形例２の電動パワーステアリング用電子制御ユニットの内部構成を示すブロック図である。 変形例３の電動パワーステアリング用電子制御ユニットの内部構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態（以下、単に本実施形態という）に係る電動パワーステアリング用電子制御ユニット（ＥＰＳ−ＥＣＵ）について詳細に説明する。

（実施形態の構成）
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング用電子制御ユニットが搭載された電動パワーステアリング装置１は、車両のステアリングハンドル１５から車両の操舵車輪１６に至るステアリング系に補助トルクを与える補助トルク機構を備えている。図１に示す例では、ステアリング系は、ステアリングハンドル１５にステアリングシャフト及び自在軸継手を介して回転軸２４に連結し、回転軸２４にラックアンドピニオン機構１７を介してラック軸２６を連結し、ラック軸２６の両端に左右のボールジョイント、タイロッド及びナックルを介して左右の操舵車輪１６を連結したものである。ラックアンドピニオン機構１７は、回転軸２４に有したピニオンと、ラック軸２６に有したラックとを備える。このステアリング系によれば、運転者がステアリングハンドル１５を操舵することで、その操舵トルクによりラックアンドピニオン機構１７を介して、操舵車輪１６，１６を操舵することができる。

補助トルク機構は、ステアリングハンドル１５に加えたステアリング系の操舵トルクを操舵トルクセンサ１８で検出し、この検出信号に基づき、電動モータ１１と、電子制御ユニット１２とが一体形成された電動パワーステアリング用電子制御ユニット１０で操舵トルクに応じた補助トルクを発生し、例えばウォームギヤ機構を介して回転軸２６に伝達し、さらに、補助トルクを回転軸２６からステアリング系のラックアンドピニオン機構１７に伝達するようにした機構である。この電動パワーステアリング用電子制御ユニット１０は、バッテリ１９からイグニッションスイッチ２０経由で電力が供給される電源系統と、バッテリから常時電力が供給される電源系統の２つを有する。

なお、上述した補助トルクがステアリング系に与えられる箇所によって、電動パワーステアリング装置１は、ピニオンアシスト型、ラックアシスト型、コラムアシスト型等に分類することができる。図１の電動パワーステアリング装置１は、ピニオンアシスト型を示しているが、電動パワーステアリング装置１は、ラックアシスト型、コラムアシスト型等に適用してもよい。

図２に、電動モータと一体形成された電動パワーステアリング用電子制御ユニット１０の分解斜視図が示されている。図２によれば、ユニットカバー１２ａは、図１の電子制御ユニット１２のカバーであり、モータカバー１１ａは、図１の電動モータ１１のカバーである。電動モータ１１のモータ軸１１ｂの方向にユニットカバー１２ａが配置されるように、電子制御ユニット１２は、電動モータ１１と一体に形成される。図２の例において、方向ＤＲ１が電動モータ１１の上を指す場合、電子制御ユニット１２は、電動モータ１１の上部に電動モータ１１と一体に形成することができる。なお、外部コネクタ１３は、モータ軸１１ｂの方向（方向ＤＲ１）に突き出し、操舵トルクセンサ１８等と電子制御ユニット１２とを接続する少なくとも１個の端子を有している。

電子制御ユニット１２は、例えば、電源回路、モータ電流（実電流）を検出する電流センサ、マイクロプロセッサ、ＦＥＴブリッジ回路、および後述する磁気検出素子等を実装するコントローラ基板１２０を含む。マイクロプロセッサは、上述したトルク信号の他に、外部から供給される車速信号等に基づいて、電動モータ１１をベクトル制御することができる。マイクロプロセッサによって制御されるＦＥＴブリッジ回路は、例えば、電動モータ１１（ブラシレスモータ）に駆動電流（３相交流電流）を通電するスイッチング回路によって構成される。

このような電子制御ユニット１２は、少なくとも操舵トルク（トルク信号）に基づいて目標電流を設定し、好ましくは、図示省略した車速センサによって検出された車速、及び後述する磁気検出素子によって検出されたロータの回転角も考慮して、目標電流を設定する。電子制御ユニット１１は、電流センサによって検出されたモータ電流（実電流）が目標電流に一致するように、電動モータ１１の駆動電流（駆動信号）を制御することができる。電動パワーステアリング装置１によれば、運転者の操舵トルクに電動モータ１１の補助トルクを加えた複合トルクにより、回転軸２６で操舵車輪１６，１６を操舵することができる。

図２、および図３の実装断面図に示すように、コントローラ基板１２０の裏面には、電動モータ１１のモータ軸１１ｂに取り付けられた磁性体１１０と対向する位置に２個の磁気検出素子１２１，１２２が実装されている。磁気検出素子１２１，１２２は、ＭＲセンサまたはホール素子により構成され、その実装位置は、図２に示すように、コントローラ基板１２０の裏面に横並びに実装する他に、電動モータ１１のモータ軸１１ｂに取り付けられた磁性体１１０と対向する位置であれば、コントローラ基板１２０の表面と裏面にそれぞれ１個ずつ実装してもよい。コントローラ基板１２０の表面には、上述したマイクロプロセッサやＦＥＴブリッジ回路等の電気部品が実装される。

図３によれば、コントローラ基板１２０上に実装された磁気検出素子１２１，１２２に対向する位置に、電動モータ１０の中で構成されるモータ軸１１ｂの端に取り付けられたマグネット等で構成される磁性体１１０がある。磁気抵抗素子１２１，１２２は周囲の磁界変化を検知する素子であり、磁性体１１０が回転すると、回転角度θに応じて正弦波（ＳＩＮθ）および余弦波（ＣＯＳθ）の角度信号を出力する。磁気検出素子１２１，１２２から出力される角度信号はマイクロプロセッサ（後述する制御部）により演算され、その角度情報が算出される。マイクロプロセッサは、算出された角度情報に基づき電動モータ１１を制御する。

次に、図４を用いて本実施形態に係る電動パワーステアリング用電子制御ユニット１０の基本構成について説明する。

図４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用電子制御ユニット１０は、コントローラ基板１２０を含む。コントローラ基板１２０には、制御部１２０ａの他に、磁気検出素子が２個実装される。一つは、バッテリ１９からイグニッションスイッチ２０経由で供給される電力によって駆動される磁気検出素子１２１であり、他の一つは、バッテリ１９から常時供給される電力により駆動される専用磁気検出素子１２２である。ここでは、磁気検出素子１２１、専用磁気検出素子１２２ともに、ＭＲセンサを用いることとする。ＭＲセンサ１２１，１２２は、電動モータ１１のモータ軸１１ｂの末端に取り付けられた磁性体１１０の回転角度に応じてπ／２だけ位相がずれるように配置された少なくとも１組の磁気抵抗素子からなるブリッジ回路で構成される。

制御部１２０ａは、磁気検出素子１２１から得られる回転角信号（ｃｏｓθｘ，ｓｉｎθｘ）と、イグニッションスイッチ２０が動作していないときに専用磁気検出素子１２２から出力される回転角信号（ｃｏｓθｙ，ｓｉｎθｙ）とから電動モータ１１の回転角情報（角度信号）を生成し、生成した回転角情報からステアリング１５の位置を算出する。このため、制御部１２０ａは、電源回路部１２３と、専用電源回路部１２４と、監視回路部１２５と、制御回路部１２６と、により構成される。

電源回路部１２３は、バッテリ１９とはイグニッションスイッチ２０を介して接続され、磁気検出素子１２１と制御回路部１２６へ電力を供給する。専用電源回路部１２４は、バッテリ１９に接続され、専用磁気検出素子１２２と監視回路部１２５へ常時電力を供給する。監視回路部１２５は、例えば、マイクロプロセッサを内蔵し、制御回路部１２６から制御指令＃１を受信すると、専用磁気検出素子１２２から回転角信号を取得し、この回転角信号から回転角情報を生成して制御回路部１２６へ送信する。このとき、監視回路部１２５は、内部で設定された所定の時間間隔にしたがい生成した回転角情報を監視するか、制御回路部１２６により指定される所定の時間間隔で生成した回転角情報を監視する。

制御回路部１２６は、制御部１２０ａが、磁気検出素子１２１から得られる回転角信号と、イグニッションスイッチ２０が動作していないときに専用磁気検出素子１２２から出力される回転角信号とから電動モータ１１の回転角情報（角度信号）を生成し、生成した回転角情報からステアリング１５の位置を算出するために、監視回路部１２５を制御する。具体的に、イグニッションスイッチ２０ＯＦＦ直後における電動モータ１１の回転角情報とステアリング（ホイール）の位置情報とを記憶し、イグニッションスイッチ２０が再度ＯＮしたことを契機に、監視回路部１２５から取得した回転角情報と、先に記憶してある回転角情報およびステアリング１５の位置情報とから現時点におけるステアリング１５の位置情報を算出する。

制御回路部１２６は、イグニッションスイッチ２０が動作（ＯＮ）すると、監視回路部１２５から回転角情報を取得し、自身で管理する電動モータ１１の回転角演算結果と、取得した回転角情報とを比較して電動モータ１１の回転角の確度を診断してもよい。また、制御回路部１２６は、イグニッションスイッチ２０が動作すると、専用磁気検出素子１２２から監視回路部１２５を経由して角度信号を取得し、自身で管理する電動モータ１１の回転角演算結果と、取得した角度信号に基づき演算により得られる回転角情報とを比較し、電動モータ１１の回転角の確度を診断してもよい。更に、制御回路部１２６は、イグニッションスイッチ２０が動作すると、専用磁気検出素子１２２から監視回路部１２５を経由して角度信号（ｓｉｎθｙ，ｃｏｓθｙ）を取得し、自身で管理する電動モータ１１の回転角算出結果と取得した角度信号に基づき演算して得られる回転角情報とを比較し、磁気検出素子１２１または専用磁気検出素子１２２の出力の確度を診断してもよい。

監視回路部１２５は、制御回路部１２６から制御指令＃１を受信すると、専用磁気検出素子１２２から出力される回転角信号に基づき生成される角度情報に基づきステアリング１５の操舵位置を算出して記憶し、イグニッションスイッチ２０が動作したことを契機に、記憶したステアリング１５の位置情報を制御回路部１２６へ送信する。監視回路部１２５は、制御指令＃１を受信した時点を基準に、回転角情報から電動モータ１１の回転位置情報を算出して記憶し、イグニッションスイッチ２０が動作したことを契機に、記憶した回転位置情報を制御回路部１２６へ送信してもよい。

監視回路部１２５は、イグニッションスイッチ２０が動作していないときに（ＯＦＦ）、回転角情報を出力できないことを検出すると、制御回路部１２６に動作異常信号を送信してもよい。監視回路部１２５は、イグニッションスイッチ２０が動作していないときに回転角情報を出力できないことを検出すると、イグニッションスイッチ２０が動作して電動モータ１１によりステアリング１５が操舵されたことを契機に、ステアリング１５の位置情報を算出してもよい。

（実施形態の動作）
以下、図５，図６のフローチャートを参照しながら本実施形態の電動パワーステアリング用電子制御ユニット１０（制御部１２０ａ）の動作について詳細に説明する。

まず、図５のフローチャートを参照して、制御部１２０ａ（制御回路部１２６）の動作から説明する。制御回路部１２６は、イグニッションスイッチ（ＩＧ）２０のＯＮ／ＯＦＦを常時監視している（ステップＳ１０１）。イグニッションスイッチ２０のＯＮが検出されると（ステップＳ１０１“ＹＥＳ”）、制御回路部１２６は、磁気検出素子１２１から電動モータ１１の回転角θに対応する正弦波（ｃｏｓθｘ），および余弦波（ｓｉｎθｘ）の角度信号を取得し（ステップＳ１０２）、回転角情報θｘ、およびステアリング１５の位置を算出する（ステップＳ１０３）。ステアリングの位置は、回転角情報θ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求めることができる。

次に、イグニッションスイッチ２０がＯＦＦすると（ステップＳ１０４“ＹＥＳ”）、制御回路部１２６は、監視回路部１２５に制御指令＃１を送信して、イグニッションスイッチＯＦＦ中における角度信号の監視を要求する（ステップＳ１０５）。続いて、イグニッションスイッチがＯＦＦする直前の回転角情報、およびステアリング１５の位置を保存し（ステップＳ１０６）、電源のシャットダウン処理を実行して動作を停止する（ステップＳ１０７）。電源回路部１２３は、イグニッションスイッチ２０がＯＮしているときはコントローラ基板１２０内部に電力を供給するが、イグニッションスイッチ２０がＯＦＦするとコントローラ基板１２０内部への電力供給は行わない。但し、本実施形態の電動パワーステアリング用電子制御ユニット１０は、イグニッションスイッチ２０がＯＦＦしても制御回路部１２６の制御により一定期間だけコントローラ基板１２０内部への電力供給が可能な構成になっている。

なお、専用磁気検出素子１２２と監視回路部１２５へ供給する電力は、専用電源回路部１２４が生成する。専用電源回路部１２４はバッテリ１９にイグニッションスイッチ２０を経由することなく直結しているため、イグニッションスイッチ２０がＯＮしていないときでも常に電力を供給し続けることができる。したがって、後述するように、監視回路部１２５は、制御回路部１２６から制御指令＃１を受信すると、専用磁気検出素子１２２からイグニッションスイチ２０が動作していないときの回転角信号（ｓｉｎθｙ，ｃｏｓθｙ）を取得し、この回転角信号を監視して回転角情報θを生成している。

そして、再度イグニッションスイッチ２０がＯＮすると（ステップＳ１０８“ＹＥＳ”）、制御回路部１２６は、監視回路部１２５へ制御指令＃２を送信して回転角情報取得要求を行なうことで（ステップＳ１０９）、イグニッションＯＦＦ中の回転角情報が専用磁気検出素子１２２により検出され、監視回路部１２５によって監視された回転角情報を取得する（ステップＳ１１０）。制御回路部１２６は、監視回路部１２５からイグニッションＯＦＦ中の回転角情報を取得すると（ステップＳ１１０“ＹＥＳ”）、イグニッションスイッチ２０がＯＦＦした直後に保存済みの電動モータ１１の回転角情報、およびステアリング１５の位置情報に基づき、現時点のステアリング１５の位置情報を算出する（ステップＳ１１１）。一方、回転角情報を取得できないことを検出すると（ステップＳ１１０“ＮＯ”）、イグニッションスイッチ２０が動作していないときの回転角監視ができないことを示す異常報知を行う（ステップＳ１１５）。

なお、本実施形態に係る電動パワーステアリング用電子制御ユニット１０によれば、磁気センサを、磁気検出素子１２１と専用磁気検出素子１２２のように２系統持つ。すなわち、磁気検出素子１２１と専用磁気検出素子１２２は、電源供給系統が異なり、それぞれ独立して存在するため、互に得られる角度情報を比較し（ステップＳ１１２）、角度信号に基づき演算により得られる回転角情報を比較し、あるいは、角度情報に基づき演算により得られるステアリング１５の位置情報を比較し、一致した場合に（ステップＳ１１３“ＹＥＳ”）、演算により求められたステアリング１５の位置情報を出力することにより、ステアリング１５の操舵を補助する制御に反映させる（ステップＳ１１４）。なお、不一致が発生した場合（ステップＳ１１３“ＮＯ”）、磁気検出素子１２１，あるいは専用磁気検出素子１２２の異常を検知することができ、これを外部に報知することにより（ステップＳ１１５）、信頼性の向上がはかれる。

次に、図６のフローチャートを参照しながら監視回路部１２５の動作について説明する。制御回路部１２６は、イグニッションスイッチ２０がＯＦＦすると、監視回路部１２５に対して制御指令＃１を送信してイグニッションスイッチ２０がＯＦＦ中の電動モータ１１の回転角の監視を要求する。このとき、制御回路部１２６は、イグニッションスイッチ２０がＯＦＦした直後の電動モータ１１の回転角、およびステアリング１５の位置情報を保存してある。制御指令＃１を受信した監視回路部１２５は（ステップＳ２０１“ＹＥＳ”）、専用磁気検出素子１２２の角度信号ｓｉｎθｙ，およびｃｏｓθｙを取得し、取得した角度信号に基づき電動モータ１１の回転角を監視する（ステップＳ２０２）。

監視回路部１２５は、電動モータ１１の回転角を監視する際、バッテリ１９の消費電流値を抑制するために、ある一定期間毎に電動モータ１１の回転監視と、電動モータ１１の回転非監視（以降、低消費電力モードという）を繰り返し実行しても良い。ここで、低消費電力モードとは、一定期間専用磁気検出素子２２への電源供給を停止し、あるいは監視回路部１２５の消費電流を一時的に低下させることを意味する。但し、低消費電力モードの期間が長いと、電動モータ１１が回転したにも関わらず、電動モータ１１が回転したことが検知出来なくなるため、電動モータ１１の回転角監視に影響の無い範囲で設定することが望ましい。

また、監視回路部１２５でステアリング１５の位置情報も算出させた場合、算出までに時間を要し、電力消費が多くなることが想定される。このため、監視回路部１２５の演算内容について、イグニッションスイッチ２０がＯＦＦしてから電動モータ１１が左右に何回回転したかを計算するのみとした場合、処理時間が軽減されるため監視時間が短縮され、バッテリ１９の消費電力が軽減される。また、監視回路部１２５が一定期間毎に電動モータ１１の回転角監視と低消費モードを繰り返す中で、電動モータ１１の角度変化を検知し、電動モータ１１の角度変化が停止するまで監視を継続すると、電動モータ１１の回転角監視の精度が向上する。

すなわち、監視回路部１２５は、低消費電力モードでない通常の監視モードにある場合（ステップＳ２０３“ＮＯ”）、専用磁気検出素子１２２から取得した角度信号に基づき演算により回転角を監視し（ステップＳ２０４）、監視により得た回転角情報を都度保存する（ステップＳ２０８）。一方、低消費電力モードにあって（ステップＳ２０３“ＹＥＳ”）、一定時間毎の監視タイミングに合致すれば（ステップＳ２０５“ＹＥＳ”）、一定期間専用磁気検出素子１２２への電源供給を停止し、あるいは消費電流を一時的に低下させる制御を行う（ステップＳ２０６）。そして、回転角が変化した場合にのみ（ステップＳ２０７“ＹＥＳ”）、回転角の情報を保存する（ステップＳ２０８）。

続いて、イグニッションスイッチ２０がＯＮし、制御回路部１２６が制御指令＃２を監視回路部１２５に送信してイグニッションスイッチＯＦＦ中の電動モータ１１の回転角情報の取得を要求する。監視回路部１２５が制御指令＃２を受信すると（ステップＳ２０９“ＹＥＳ”）、イグニッションスイッチ２０がＯＦＦ中に監視した電動モータ１１の回転角情報を制御回路部１２６へ送信する（ステップＳ２１０）。このことにより、制御回路部１２６は、監視回路部１２５から電動モータ１１の回転角情報、およびイグニッションスイッチ２０がＯＦＦした直後に保存した電動モータ１１の回転角情報とステアリング１５の位置情報とを用いて、現時点のステアリング１５の位置を導き出す。制御指令＃２未受信の場合は（ステップＳ２０９“ＮＯ”）、ステップＳ２０２以降の処理を繰り返し実行して回転角監視を行ない、回転角情報の保存を繰り返し実行する。

なお、監視回路部１２５は、イグニッションスイッチ２０のＯＮ／ＯＦＦに依存することなく電動モータ１１の回転位置情報を元にステアリング１５の位置情報を算出してもよい。この場合、制御回路部１２６は、監視回路部１２５のステアリング位置情報をイグニッションスイッチ２０がＯＮされる毎に要求して取得することになる。

一方、例えば、バッテリ１９が車両から外された場合、監視回路部１２５は、イグニッションスイッチ２０がＯＦＦ中の電動モータ１１の回転角監視が出来なくなることが想定される。イグニッションスイッチ２０がＯＦＦのときに電動モータ１１の回転角監視が出来なかった場合、監視回路部１２５の内部に保存しているデータをリセットすることで、次回、イグニッションスイッチ２０がＯＮして制御回路部１２６が監視回路部１２５に対して制御指令＃２を送信して回転角情報を要求した場合に、出力されるべきデータが存在しないようにする。このことにより、制御回路部１２６が異常を検知することも可能であり、したがって、異常時に対する信頼性が向上する。

（実施形態の効果）
以上説明のように本実施形態によれば、電動モータ１１と一体形成された電動パワーステアリング用電子制御ユニット１０において、磁気検出素子を２系統（磁気検出素子１２１と専用磁気検出素子１２２）備え、制御部１２０ａが、磁気検出素子１２１から出力される第１の回転角信号（ｓｉｎθｘ，ｃｏｓｉｎθｘ）と、イグニッションスイッチ２０が動作していないときに専用磁気検出素子１２２から出力される第２の回転角信号（ｓｉｎθｙ，ｃｏｓｉｎθｙ）とから電動モータ１１の回転角情報を生成し、生成した回転角情報からステアリング１５の位置を算出することにより、部品点数削減によりコストダウンをはかるとともに、信頼性の向上がはかれる。

具体的には、以下に列挙する効果が得られる電動パワーステアリング用電子制御ユニット１０を提供することができる。
（１）電動パワーステアリング用電子制御ユニット１０に、アングルセンサが持つ機能を持たせることで、アングルセンサ用の基板、およびアングルセンサとそのコントローラとを接続するためのハーネス部品が不要になるため、コストダウンが可能である。
（２）ハーネス部品が不要になるためノイズ耐性が向上する。
（３）磁気検出素子を２系統使用するため、それぞれの磁気検出素子から導出される電動モータ１１の回転角を比較することにより、一方の磁気検出素子が故障した場合に異常検出が可能になり、したがって、信頼性が向上する。
（４）イグニッションスイッチ２０のＯＦＦ時における角度演算処理の内容を軽減することにより、イグニッションスイッチ２０のＯＦＦ時における電動モータ１１の回転角度を一定間隔で監視する際の監視時間を短く設定することができる。その結果、省電力化が可能になる。
（５）イグニッションスイッチ２０のＯＦＦ時における電動モータ１１の回転角検出が実施されなかった場合に異常報知することにより、不確かなデータを用いたアシスト制御を禁止するため、信頼性が向上する。

（変形例１）
次に図７を参照して本実施形態の変形例１に係る電動パワーステアリング用電子制御ユニット１０Ａの基本構成について説明する。

図４に示した本実施形態に係る電動パワーステアリング用電子制御ユニット１０において、磁気検出素子１２１及び専用磁気検出素子１２２はそれぞれ独立した素子であるものとして説明したが、以下に説明する変形例１では、磁気検出素子１２１と専用磁気検出素子１２２を１個のパッケージに内蔵した内部独立型磁気検出素子３０とした。このことにより、磁気検出として使用する素子が１個に集約され、コスト低減、及び基板面積削減による電動パワーステアリング用電子制御ユニット１０Ａの小型化が可能になる。

なお、変形例１によれば、内部独立型磁気検出素子３０を使用することとしたが、素子が完全に独立していなくても、角度信号ｓｉｎθｘ、角度信号ｃｏｓθｘ，ｓｉｎθｙ，ｃｏｓθｙのそれぞれを検出可能であり、例えば、一方の素子が故障モードに陥った場合に他方の素子に影響を及ぼさないタイプであればよい。

（変形例２）
次に、図８を参照して本実施形態の変形例２に係る電動パワーステアリング用電子制御ユニット１０Ｂの基本構成について説明する。

図４に示した本実施形態に係る電動パワーステアリング用電子制御ユニット１０において、電源回路部１２３および専用電源回路部１２４は、それぞれ独立した電源回路であるものとした。これに対し以下に説明する変形例２では、電源回路部１２３と専用電源回路部１２４の機能を併せ持つ共通電源回路部４０を用いることとした。この場合、電源回路が集約され、コスト低減及び基板面積削減による電動パワーステアリング用電子制御ユニット１０Ｂの小型化が可能になる。

（変形例３）
次に図９を用いて本実施形態の変形例３に係る電動パワーステアリング用電子制御ユニット１０Ｃの基板構成について説明する。

図８に示した変形例２に係る電動パワーステアリング用電子制御ユニット１０Ｂでは、共通電源回路部４０により、電源回路部１２３と専用電源回路部１２４とを共通化した例を説明した。これに対し、以下に説明する変形例３では、共通電源回路部４０に、更に、監視回路部１２５が持つ機能も合わせ持った複合電源回路部５０を用いることとした。この場合、共通電源回路部４０と監視回路部１２５が集約され、変形例２と比較して更なるコスト低減、及び基板面積削減による電動パワーステアリング用電子制御ユニット１０Ｃの小型化が可能になる。

なお、上記した実施形態（図４）、および変形例１，２（図７，図８）において、専用磁気検出素子１２２への電力供給は専用電源回路部１２４から行うものとして説明したが、専用電源回路部１２４の電源を停止することは監視回路部１２５への電力供給も停止することを意味し、この場合、監視回路部１２６は、イグニッションスイッチ２０がＯＦＦ中の角度監視ができなくなる。したがって、専用磁気検出回路１２２への電力供給は、監視回路部１２５から電力供給を行なってもよい。具体的には、監視回路部１２５が内蔵するマイコンポートから電力供給する。この場合、消費電力の抑制が可能である。また、上記した変形例１，２，３によれば、内部独立型磁気検出素子３０，共通電源回路部４０，複合電源回路部５０を使用することにより、内蔵する各素子を１パッケージに集約する構成について説明したが、この形態に限らず、磁気検出素子１２１、専用磁気検出素子１２２、監視回路部１２５、電源回路部１２３、専用電源回路部１２４のうち、何れか少なくとも２個以上の組み合わせよる機能集約化により、更なる小型化、低コスト化が可能である。

１…電動パワーステアリング装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…電動パワーステアリング用電子制御ユニット、１１…電動モータ、１１ｂ…モータ軸、１２…電子制御ユニット、１３…外部コネクタ、１５…ステアリング、１６…操舵車輪、１７…ラックアンドピニオン機構、１８…操舵トルクセンサ、１９…バッテリ、２０…イグニッションスイッチ、３０…内部独立型磁気検出素子、４０…共通電源回路部、５０…複合電源回路部、１１０…磁性体、１２０…コントローラ基板、１２１…磁気検出素子、１２２…専用磁気検出素子、１２３…電源回路部、１２４…専用電源回路部、１２５…監視回路部、１２６…制御回路部

Claims (13)

1. 電動モータの回転によりステアリングの操舵を補助する、前記電動モータと一体形成された電動パワーステアリング用電子制御ユニットであって、
   前記電動モータの回転軸に取り付けられた磁性体と対向する位置に配置され、イグニッションスイッチ経由で供給される電力により動作して前記電動モータの第１の回転角信号を出力する第１の磁気検出素子と、
   前記磁性体と対向する位置に配置され、常時供給される電力により動作して前記電動モータの第２の回転角信号を出力する第２の磁気検出素子と、
   前記第１の回転角信号と、前記イグニッションスイッチが動作していないときに出力される前記第２の回転角信号とから前記電動モータの回転角情報を生成し、前記生成した回転角情報から前記ステアリングの位置を算出する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記ステアリングの位置情報を算出する制御回路部と、
   前記制御回路部から制御指令を受信すると、前記第２の磁気検出素子から前記第２の回転角信号を取得し、前記第２の回転角信号から第２の回転角情報を生成して前記制御回路部へ送信する監視回路部と、
   バッテリと、前記イグニッションスイッチを介して接続され、前記第１の磁気検出素子、および前記制御回路部へ電力を供給する第１の電源回路部と、
   前記バッテリに接続され、前記第２の磁気検出素子、および前記監視回路部へ電力を供給する第２の電源回路部と、を有し、
   前記バッテリから電力が供給停止されると、前記監視回路部は、前記監視回路部の内部に保存しているデータをリセットし、次回、前記イグニッションスイッチが動作して前記制御回路部が、前記監視回路部に前記制御指令を送信して前記第２の回転角情報を要求した場合に、前記監視回路部から出力されるべきデータが存在しないようにすることで、前記制御回路部が異常を検知する
   ことを特徴とする電動パワーステアリング用電子制御ユニット。
2. 前記第１の磁気検出素子はＭＲセンサであり、前記第２の磁気検出素子は、前記ＭＲセンサまたはホール素子であることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング用電子制御ユニット。
3. 前記ＭＲセンサは、
   前記磁性体の回転角度に応じてπ／２だけ位相がずれるように配置された少なくとも１組の磁気抵抗素子からなるブリッジ回路で構成されることを特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング用電子制御ユニット。
4. 前記監視回路部は、
   内部で設定された所定の時間間隔にしたがい前記生成した第２の回転角情報を監視する
   ことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング用電子制御ユニット。
5. 前記監視回路部は、
   前記制御回路部により指定される所定の時間間隔で前記生成した第２の回転角情報を監
   視することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング用電子制御ユニット。
6. 前記制御回路部は、
   前記イグニッションスイッチの非動作時直後における前記電動モータの前記第２の回転角情報と前記ステアリングの位置情報とを記憶し、前記イグニッションスイッチが動作すると、前記監視回路部から受信した前記第２の回転角情報と、前記記憶してある情報から現時点における前記ステアリングの位置情報を算出することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング用電子制御ユニット。
7. 前記制御回路部は、
   前記イグニッションスイッチが動作すると、前記監視回路部から前記第２の回転角情報を取得し、自身で管理する前記電動モータの回転角演算結果と、前記取得した第２の回転角情報と比較して前記電動モータの回転角の確度を診断することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング用電子制御ユニット。
8. 前記制御回路部は、
   前記イグニッションスイッチが動作すると、前記第２の磁気検出素子から前記監視回路部を経由して第２の角度信号を取得し、自身で管理する前記電動モータの回転角演算結果と、前記取得した第２の角度信号に基づき演算により得られる前記第２の回転角情報とを比較し、前記電動モータの回転角の確度を診断することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング用電子制御ユニット。
9. 前記制御回路部は、
   前記イグニッションスイッチが動作すると、前記第２の磁気検出素子から前記監視回路部を経由して第２の角度信号を取得し、自身で管理する前記電動モータの回転角算出結果と前記取得した第２の角度信号に基づき演算して得られる前記第２の回転角情報とを比較し、前記第１の磁気検出素子または前記第２の磁気検出素子の出力の確度を診断することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング用電子制御ユニット。
10. 前記制御部は、
    前記制御回路部から制御指令を受信すると、前記第２の磁気検出素子から出力される前記第２の回転角信号に基づき生成される第２の角度情報に基づき前記ステアリングの操舵位置を算出して記憶し、前記イグニッションスイッチが動作したことを契機に、前記記憶した前記ステアリングの位置情報を前記制御回路部へ送信する前記監視回路部と、
    を有することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング用電子制御ユニット。
11. 前記監視回路部は、
    前記制御指令を受信した時点を基準に、前記第２の回転角情報から前記電動モータの回転位置情報を算出して記憶し、前記イグニッションスイッチが動作したことを契機に、前記記憶した回転位置情報を前記制御回路部へ送信することを特徴とする請求項１０記載の電動パワーステアリング用電子制御ユニット。
12. 前記監視回路部は、
    前記イグニッションスイッチが動作していないときに前記第２の回転角情報を出力できないことを検出すると、前記制御回路部に動作異常信号を送信することを特徴とする請求項１０または１１記載の電動パワーステアリング用電子制御ユニット。
13. 前記監視回路部は、
    前記イグニッションスイッチが動作していないときに前記第２の回転角情報を出力できないことを検出すると、前記イグニッションスイッチが動作して前記電動モータにより前記ステアリングが操舵されたことを契機に、前記ステアリングの位置情報を算出することを特徴とする請求項１０または１１記載の電動パワーステアリング用電子制御ユニット。
    

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