JP2012224280A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの始動がなくても好適に起動できる電動パワーステアリング装置を提供することを課題とする。
【解決手段】ステアリング機構に操舵補助力を与える電動機４と、電動機４を駆動する電動機駆動回路２３と、電動機駆動回路２３を制御する操舵制御ＥＣＵ１３０と、を備える電動パワーステアリング装置とする。そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、ＣＡＮ１３０ａを介して取得する完爆情報ＥＳ、走行用モータ可動情報ＭＳ、車速情報ＶＳ、および車速演算値情報ＴＲＳに基づいて電動機駆動回路２３を始動させ、ＣＡＮ１３０ａに異常が発生しているときには、ＣＡＮ１３０ａと異なる信号線を介して入力されるトルク信号ＴＳ、角度信号θＳに基づいて電動機駆動回路２３を始動させることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

車両に備わる電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、バッテリに蓄電された電力または発電機で発電される電力を電力源として駆動する。
ＥＰＳは、電動機の駆動などに大きなエネルギ（電力エネルギ）を必要とするため、例えば、エンジンが始動せず発電機での発電が行われない状態でＥＰＳが連続使用されると、バッテリに蓄電された電力の消耗が激しく、エンジンを始動するための電力が不足する場合がある。
このような電力の不足を回避するため、例えば特許文献１には、エンジンの潤滑油の油圧、またはラジエータやウォータジャケットに供給される水温によってエンジンの始動を監視し、エンジンが始動したときにステアリングアシスト力を発生させる、つまりＥＰＳを起動する技術が開示されている。
また、例えば特許文献２には、バッテリ電圧の急激な上昇を検出したときにエンジンの始動を判定し、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）を起動する技術が開示されている。

特開２００１−１６３２３８号公報 特開２００３−１４８３０８号公報

特許文献１，２に開示される技術は、いずれもエンジンで走行する車両に備わるＥＰＳを起動する技術であり、エンジンの始動をＥＰＳの起動条件としている。
しかしながら、近年はエンジンと走行用モータを組み合わせた車両駆動ユニットで走行するハイブリッド車両や走行用モータのみを車両駆動ユニットとする電動自動車があり、ハイブリッド車両が走行用モータで走行する場合や、電動自動車はエンジンが始動しないため、特許文献１，２に開示される技術ではＥＰＳを起動できないという問題がある。
また、エンジンの回転速度によってエンジンの始動を判定する場合、ＥＰＳの起動を判定する目的のためだけに、ＥＰＳの制御装置にエンジンの回転速度を入力する信号線が必要になり、生産コストが高くなるという問題がある。

そこで、本発明は、エンジン始動の信号がなくても好適に起動できる電動パワーステアリング装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本願に係る発明は、ステアリング機構に操舵補助力を与える電動機と、前記電動機を駆動する駆動装置と、前記駆動装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、情報通信手段を介して得られる情報に基づいて前記駆動装置を始動させ、前記情報通信手段に異常が発生しているときには、前記情報通信手段と異なる信号線を介して入力される信号に基づいて前記駆動装置を始動させることを特徴とする電動パワーステアリング装置とする。

この発明によると、制御装置は情報通信手段を介して得られる情報に基づいて、電動パワーステアリング装置の電動機を駆動する駆動装置を始動できる。さらに、情報通信手段に異常が発生したときに制御装置は、情報通信手段とは異なる信号線を介して入力される信号に基づいて駆動装置を始動できる。

また、この発明は、前記制御装置が前記情報通信手段を介して得られる情報は、車両の挙動を示す情報および車両駆動ユニットの状態を示す情報のうちの少なくとも１つであることを特徴とする。
したがって制御装置は、車両の挙動を示す情報および車両駆動ユニットの状態を示す情報に基づいて駆動装置を始動できる。

また、この発明は、前記信号線を介して前記制御装置に入力される信号は、操舵トルクの大きさと方向を示す信号および前記ステアリング機構において前記操舵トルクが入力される回転軸の回転量と回転方向を示す信号のうちの少なくとも１つであることを特徴とする。
したがって、情報通信手段に異常が発生しているときに制御装置は、操舵トルクの大きさと方向を示す信号およびステアリング機構において操舵トルクが入力される回転軸の回転量と回転方向を示す信号のうちの少なくとも１つに基づいて駆動装置を始動できる。

また、この発明は、前記情報通信手段に異常が発生しているとき、前記制御装置は、前記操舵トルクの方向と前記回転軸の回転方向が一致した場合に前記駆動装置を始動することを特徴とする。
したがって、情報通信手段に異常が発生しているときに制御装置は、操舵トルクの方向と、ステアリング機構において操舵トルクが入力される回転軸の回転方向が一致した場合に駆動装置を始動できる。

また、この発明は、前記情報通信手段は、ＣＡＮであることを特徴とする。
したがって制御装置は、ＣＡＮを介して得られる、車両の挙動を示す情報および車両駆動ユニットの状態を示す情報に基づいて駆動装置を始動できる。

本発明によると、エンジン始動の信号がなくても好適に起動できる電動パワーステアリング装置を提供できる。

本実施形態に係るＥＰＳが備わる車両の図である。 ＥＰＳの一構成例を示す図である。 操舵制御ＥＣＵに入力される信号の系統を示す図である。 ＥＰＳの起動を判定する手順を示すフローチャートである。 ＥＰＳの起動を判定する別の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ１０）は、例えば、図１に示すように、車両駆動ユニット１１が発生する駆動力がトランスミッション１２ａを含んで構成される動力伝達装置１２を介して前輪１ＦＬ，１ＦＲに伝達され、前輪１ＦＬ，１ＦＲが回転して走行する前輪駆動の車両１に備わっている。
車両１がハイブリッド車両の場合、車両駆動ユニット１１は、例えば、エンジン１１ａと走行用モータ１１ｂが組み合わさった構成であり、電子制御装置（車両駆動制御ＥＣＵ１１ｃ）によって、エンジン１１ａが発生する駆動力と走行用モータ１１ｂが発生する駆動力の少なくとも一方が選択されて車両１を走行させる。

また、前輪１ＦＬ，１ＦＲと後輪１ＲＬ，１ＲＲには、各車輪の回転速度を検出する車輪速センサＦＬ_Ｓ、ＦＲ_Ｓ、ＲＬ_Ｓ、ＲＲ_Ｓが備わっている。車輪速センサＦＬ_Ｓ、ＦＲ_Ｓ、ＲＬ_Ｓ、ＲＲ_Ｓは、例えば、各車輪１ＦＬ，１ＦＲ，１ＲＬ，１ＲＲの回転速度（車輪速）を単位時間あたりのパルス数として検出し、検出信号を車速センサＳ_Ｖに入力する。車速センサＳ_Ｖは各車輪速センサＦＬ_Ｓ、ＦＲ_Ｓ、ＲＬ_Ｓ、ＲＲ_Ｓから入力される各車輪１ＦＬ，１ＦＲ，１ＲＬ，１ＲＲの回転速度に基づいて車両１の車速を演算し、演算した車速を車速情報ＶＳとして出力する。
本実施形態において、車速情報ＶＳは、車両１の挙動を示す情報の１つである。
その他、車両１に備わる電動機４、電動機駆動回路２３、トルクセンサＳ_Ｔの詳細は後記する。

車両駆動ユニット１１の構成、動力伝達装置１２の構成、および車両駆動制御ＥＣＵ１１ｃによる車両駆動ユニット１１の制御方法は公知の技術を利用すればよく、ここでの詳細な説明は省略する。
なお、車両１が後輪駆動の場合、車両駆動ユニット１１が発生する駆動力が動力伝達装置１２等を介して後輪１ＲＬ，１ＲＲに伝達され、後輪１ＲＬ，１ＲＲが回転して車両１が走行するように構成される。

図２に示すように、本実施形態に係るＥＰＳ１０は、操向ハンドル３が設けられたメインステアリングシャフト３ａと、シャフト３ｃと、ピニオン軸７とが、２つのユニバーサルジョイント（自在継手）３ｂによって連結され、また、ピニオン軸７の下端部に設けられたピニオンギア７ａは、車幅方向に往復運動可能なラック軸８のラック歯８ａに噛合し、ラック軸８の両端には、タイロッド９、９を介して左右の前輪１ＦＬ、１ＦＲが連結されている。この構成により、操向ハンドル３の操舵にともなって前輪１ＦＬ、１ＦＲが転回し、車両１（図１参照）の進行方向を変えることができる。
なお、ピニオン軸７はその上部、中間部、下部を軸受３ｄ、３ｅ、３ｆを介して図示しないステアリングギアボックスに支持されている。

ＥＰＳ１０は、操向ハンドル３による操舵力を軽減するための操舵補助力を供給する電動機４を備えており、この電動機４の出力軸とピニオン軸７が、例えば複数のギヤで構成される減速機構５を介して接続され、電動機４の出力軸の回転駆動がピニオン軸７に伝達されるように構成される。そして、操向ハンドル３、メインステアリングシャフト３ａ、ユニバーサルジョイント３ｂ、シャフト３ｃ、減速機構５、ピニオン軸７、ラック軸８、ラック歯８ａおよびタイロッド９、９などを含んでステアリング機構が構成されている。
また、電動機４はステアリング機構に操舵補助力を与える。

電動機４は、複数の界磁コイルを備えた固定子（図示せず）とこの固定子の内部で回動する回転子（図示せず）からなる３相ブラシレスモータであり、電気エネルギーを機械的エネルギー（Ｐ_Ｍ＝ωＴ_Ｍ）に変換するものである。
ここで、ωは電動機４の角速度であり、Ｔ_Ｍは電動機４の発生トルクである。

また、ＥＰＳ１０は、電動機４を駆動する駆動装置である電動機駆動回路２３と、レゾルバ２５と、ピニオン軸７に加えられるピニオントルクＴ_Ｐを検出するトルクセンサＳ_Ｔと、トルクセンサＳ_Ｔの出力を増幅する差動増幅回路２１とを備えている。
そしてＥＰＳ１０は、制御装置（操舵制御ＥＣＵ１３０）によって制御される。
本実施形態において、ピニオントルクＴ_Ｐは、操向ハンドル３の操舵によって発生する操舵トルクとなる。また、ピニオン軸７は、ステアリング機構において操舵トルク（ピニオントルクＴ_Ｐ）が入力される回転軸に相当する。

電動機駆動回路２３は、例えば、３相のＦＥＴブリッジ回路のような複数のスイッチング素子を備え、操舵制御ＥＣＵ１３０がＥＰＳ１０の制御信号として出力するＤＵＴＹ（ＤＵ、ＤＶ、ＤＷ）信号を用いて、矩形波電圧を生成し、電動機４を駆動するものである。
また、操舵制御ＥＣＵ１３０は図示しないホール素子を用いて３相の電動機電流Ｉ（ＩＵ、ＩＶ、ＩＷ）を検出する機能を備えている。

レゾルバ２５は、電動機４の電動機回転角θ_ｍを検出し、角度信号θＳを出力するものであり、例えば、磁気抵抗変化を検出するセンサを図示しない回転子の周方向に等間隔の複数の凹凸部を設けた磁性回転体に近接させたものがある。

また、レゾルバ２５は、電動機回転角θ_ｍを、その回転方向を含んで検出する構成が好ましく、角度信号θＳには、電動機回転角θ_ｍの回転方向を示す情報が含まれることが好ましい。例えば、電動機回転角θ_ｍの回転方向が右回転方向のときの角度信号θＳの符号をプラス（電圧の場合は正電圧）とし、電動機回転角θ_ｍの回転方向が左回転方向のときの角度信号θＳの符号をマイナス（電圧の場合は負電圧）とする構成が好ましい。この構成によって角度信号θＳが入力される操舵制御ＥＣＵ１３０は、電動機回転角θ_ｍの大きさおよび回転方向を角度信号θＳに基づいて演算できる。つまり、操舵制御ＥＣＵ１３０は、電動機４の出力軸の回転角度と回転方向を取得できる。
電動機４の出力軸の回転方向は、ピニオン軸７の回転方向と１対１に対応しており、操舵制御ＥＣＵ１３０は、電動機４の出力軸の回転方向を取得することによってピニオン軸７の回転方向を取得できる。
したがって、本実施形態における角度信号θＳは、ピニオン軸７の回転量と回転方向を示す信号になる。

トルクセンサＳ_Ｔは、ピニオン軸７に加えられるピニオントルクＴ_Ｐを検出するものであり、ピニオン軸７の軸方向２箇所に逆方向の異方性となるように磁性膜が被着され、各磁性膜の表面に検出コイルがピニオン軸７に離間して挿入されている。
差動増幅回路２１は、検出コイルがインダクタンス変化として検出した２つの磁歪膜の透磁率変化の差分を増幅し、トルク信号ＴＳを出力するものである。
そしてトルク信号ＴＳには、ピニオントルクＴ_Ｐの方向を示す情報が含まれることが好ましい。例えば、ピニオントルクＴ_Ｐの方向が右方向のときのトルク信号ＴＳの符号をプラス（電圧の場合は正電圧）とし、ピニオントルクＴ_Ｐの方向が左方向のときのトルク信号ＴＳの符号をマイナス（電圧の場合は負電圧）とする構成が好ましい。この構成によってトルク信号ＴＳが入力される操舵制御ＥＣＵ１３０は、ピニオントルクＴ_Ｐの大きさおよび方向をトルク信号ＴＳに基づいて演算できる。
したがって、本実施形態におけるトルク信号ＴＳは、ピニオントルクＴ_Ｐ（操舵トルク）の大きさと方向を示す信号になる。

さらに、操舵制御ＥＣＵ１３０には、イグニッションスイッチ２２が接続され、イグニッションの状態（ＯＮ，ＯＦＦ）を通知するイグニッション信号ＩＧＳが操舵制御ＥＣＵ１３０に入力可能に構成される。イグニッション信号ＩＧＳの極性は限定するものではないが、例えばイグニッションがＯＦＦのときにゼロ（電圧の場合は接地電圧）、イグニッションがＯＮのときにプラス（電圧の場合は正電圧）の極性となる信号とすればよい。

操舵制御ＥＣＵ１３０は情報通信手段としてＣＡＮ（Control Area Network）１３０ａ（図３参照）のインタフェース（図示せず）を有し、必要な情報（信号）がＣＡＮ１３０ａを介して入力可能に構成される。例えば図３に示すように、車速センサＳ_ＶがＣＡＮ１３０ａを介して操舵制御ＥＣＵ１３０に接続され、操舵制御ＥＣＵ１３０は、ＣＡＮ１３０ａを介して車速情報ＶＳを取得可能に構成される。
また、車両駆動制御ＥＣＵ１１ｃもＣＡＮ１３０ａのインタフェース（図示せず）を有してＣＡＮ１３０ａに接続され、車両駆動制御ＥＣＵ１１ｃと操舵制御ＥＣＵ１３０とが相互に情報通信可能に構成されることが好ましい。
ＣＡＮ１３０ａでは、チェックサムやパリティを使用したエラーチェックが行われることが好ましく、この構成によってＣＡＮ１３０ａでのデータ通信の信頼性を向上できる。さらに、ＣＡＮ１３０ａの異常も検出可能となる。
なお、車両駆動制御ＥＣＵ１１ｃと操舵制御ＥＣＵ１３０は一体構成であってもよい。

また、ＣＡＮ１３０ａにおける信号の伝送方式は限定するものではないが、例えば２本一組の信号線を使用し、各信号線でプラスマイナスが反転した電圧を信号として伝送する伝送方式（平衡伝送）とすれば、ノイズに強く、かつ、伝送距離を長くできるＣＡＮ１３０ａとすることができる。
また、ＣＡＮ１３０ａを利用したデータ通信量が多く、ＣＡＮ１３０ａの負荷が大きい場合には、必要に応じて複数の系統のＣＡＮ１３０ａが、車両１（図１参照）に備わる構成としてもよい。

レゾルバ２５、イグニッションスイッチ２２は、それぞれＣＡＮ１３０ａとは別の専用回線（信号線）で操舵制御ＥＣＵ１３０と接続されて、角度信号θＳとイグニッション信号ＩＧＳが操舵制御ＥＣＵ１３０に入力される構成が好ましい。
さらに、電動機駆動回路２３もＣＡＮ１３０ａとは別の専用回線（信号線）で操舵制御ＥＣＵ１３０と接続され、操舵制御ＥＣＵ１３０が出力するＤＵＴＹが電動機駆動回路２３に入力され、操舵制御ＥＣＵ１３０は電動機電流Ｉを検出可能に構成される。
そして、本実施形態においては、差動増幅回路２１がＣＡＮ１３０ａとは別の専用回線（信号線）で操舵制御ＥＣＵ１３０と接続され、トルク信号ＴＳが操舵制御ＥＣＵ１３０に入力されるように構成される。
この構成によると、仮にＣＡＮ１３０ａに異常が発生した場合でも、操舵制御ＥＣＵ１３０には角度信号θＳ、イグニッション信号ＩＧＳ、電動機電流Ｉおよびトルク信号ＴＳが入力される。

このように構成される操舵制御ＥＣＵ１３０は、ＥＰＳ１０（図２参照）が備わる車両１（図１参照）が走行しているとき、トルクセンサＳ_Ｔ（図２参照）が検出するピニオントルクＴ_Ｐ、車速センサＳ_Ｖが検出する車速等に応じて、操向ハンドル３（図２参照）による操舵力を軽減するための好適な発生トルクＴ_Ｍを操舵補助力として電動機４（図２参照）で発生させる。

運転者等によってイグニッションスイッチ２２（図２参照）が操作されてイグニッションがＯＮになり、車両１（図１参照）が始動すると、操舵制御ＥＣＵ１３０（図２参照）はＥＰＳ１０（図２参照）を起動する。このとき、発電機（図示せず）が発電しない状態（例えば、エンジンのみを車両駆動ユニットとする車両でエンジンが停止している状態）で操向ハンドル３（図２参照）が操舵された場合に、操舵制御ＥＣＵ１３０が電動機４（図２参照）に電力を供給するように制御すると、その電力源はバッテリ（図示せず）となる。したがって、操向ハンドル３が連続操舵されて電動機４に連続して電力が供給されるとバッテリに蓄電される電力の消耗が激しく、例えばエンジンを始動するための電力が不足する場合がある。

そこで、本実施形態に係る操舵制御ＥＣＵ１３０（図２参照）は、イグニッションスイッチ２２（図２参照）が操作されてイグニッションがＯＮされた場合、発電機（図示せず）が発電しているとき、または、バッテリ（図示せず）に充分な電力が蓄電されているときに限ってＥＰＳ１０（図２参照）を起動するように構成される。
本実施形態の操舵制御ＥＣＵ１３０は、イグニッション信号ＩＧＳによってイグニッションがＯＮの状態であると判定すると、第１段階として、以下の条件１〜３の１つが満たされたときに、発電機が発電している状態またはバッテリに充分な電力が蓄電されている状態と判定してＥＰＳ１０を起動する。
条件１：エンジン１１ａ（図１参照）が始動しているとき、または走行用モータ１１ｂ（図１参照）による走行が可能なとき。
条件２：動力伝達装置１２（図１参照）で検出される車速が所定の閾値以上のとき。
条件３：車輪（前輪１ＦＬ，１ＦＲ（図１参照）や後輪１ＲＬ，１ＲＲ（図１参照））の車輪速から求められる車速が所定の閾値以上のとき。
なお、本実施形態におけるＥＰＳ１０の起動は、電動機駆動回路２３が始動して、操舵制御ＥＣＵ１３０からＤＵＴＹが入力されたときに矩形波電圧を生成できる状態になることとする。つまり、電動機駆動回路２３の始動をＥＰＳ１０の起動とする。

車両駆動ユニット１１（図１参照）は、前記したように、車両１（図１参照）がハイブリッド車両の場合はエンジン１１ａ（図１参照）と走行用モータ１１ｂ（図１参照）が組み合わさって構成される。
そこで車両駆動制御ＥＣＵ１１ｃ（図１参照）は、エンジン１１ａの状態を監視し、エンジン１１ａが始動したことを検出可能に構成される。
例えば、車両駆動制御ＥＣＵ１１ｃは、エンジン１１ａにおけるクランク軸（図示せず）の回転速度が所定値（例えば、５００ｒｐｍ）を超えたときにエンジン１１ａが始動したと判定する。そして、エンジン１１ａが始動したことを示す情報（完爆情報ＥＳ）をＣＡＮ１３０ａに送出する。操舵制御ＥＣＵ１３０は、完爆情報ＥＳをＣＡＮ１３０ａを介して取得したとき、車両駆動ユニット１１のエンジン１１ａが始動したと判定する。つまり、前記した条件１が満たされたと判定する。

また、車両駆動制御ＥＣＵ１１ｃは、エンジン１１ａ（図１参照）が始動していないとき、走行用モータ１１ｂ（図１参照）で走行可能な状態であることを示す情報（走行用モータ可動情報ＭＳ）を、完爆情報ＥＳの替わりにＣＡＮ１３０ａに送出する構成が好ましい。
車両駆動制御ＥＣＵ１１ｃはバッテリ（図示せず）の蓄電の状態（例えば、ＳＯＣ（state of charge））に基づいて、走行用モータ１１ｂでの走行の可能性を判定する。
そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、走行用モータ１１ｂでの走行が可能と判定したとき、走行用モータ可動情報ＭＳをＣＡＮ１３０ａに送出する。
操舵制御ＥＣＵ１３０は、走行用モータ可動情報ＭＳをＣＡＮ１３０ａを介して取得したとき、走行用モータ１１ｂを始動するのに充分な電力がバッテリに蓄電されていると判定する。そして、この状態であればＥＰＳ１０を駆動してもバッテリからの電力の消耗がエンジン１１ａの始動に影響を与えないと判定して、前記した条件１が満たされたと判定する。

なお、本実施形態において、完爆情報ＥＳおよび走行用モータ可動情報ＭＳは、車両駆動ユニット１１（図１参照）の状態を示す情報である。

動力伝達装置１２（図１参照）は、トランスミッション１２ａ（図１参照）を含んで構成され、このトランスミッション１２ａの駆動軸の回転速度が、回転速度センサ１２ｂ（図１参照）によって検出されるように構成される。さらに、車両駆動制御ＥＣＵ１１ｃは、回転速度センサ１２ｂから入力される信号に基づいて、車両１（図１参照）の車速を演算し、その演算結果を車速演算値情報ＴＲＳとしてＣＡＮ１３０ａに送出する。操舵制御ＥＣＵ１３０は、ＣＡＮ１３０ａを介して取得する車速演算値情報ＴＲＳが示す車速が所定の閾値（例えば、１０ｋｍ／ｈ）以上のとき、つまり、トランスミッション１２ａの駆動軸の回転速度から得られる車速が所定の閾値以上のとき、前記した条件２が満たされたと判定する。本実施形態において、車速演算値情報ＴＲＳは、車両１の挙動を示す情報の１つである。

また、前記したように車両１（図１参照）には車輪速に基づいて車速を演算し、演算した車速をＣＡＮ１３０ａを介して操舵制御ＥＣＵ１３０に入力する車速センサＳ_Ｖが備わっている。そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、ＣＡＮ１３０ａを介して取得する車速情報ＶＳが示す車速が所定の閾値（例えば、１０ｋｍ／ｈ）以上のとき、つまり、車輪１ＦＬ，１ＦＲ，１ＲＬ，１ＲＲ（図１参照）の車輪速から求められる車速が所定の閾値以上のとき、前記した条件３が満たされたと判定する。

以上のように操舵制御ＥＣＵ１３０（図２参照）は、イグニッション信号ＩＧＳによって、イグニッションがＯＮの状態であると判定すると、前記した条件１〜３を判定し、条件１〜３の少なくとも１つが満たされた場合にＥＰＳ１０（図２参照）を起動する。つまり、電動機駆動回路２３（図２参照）を始動する。

前記した条件１〜３の全てが満たされない場合、図２に示す操舵制御ＥＣＵ１３０は第２段階として、ＣＡＮ１３０ａ（図３参照）の異常の有無を判定し、ＣＡＮ１３０ａに異常がある場合は、以下の２つの条件が共に満たされたときに、ＥＰＳ１０を起動する。
条件４：ピニオントルクＴ_Ｐの値が所定の閾値以上のとき。
条件５：ピニオントルクＴ_Ｐの方向と、ピニオン軸７の回転方向が一致するとき。

図２に示すように、ピニオン軸７にはトルクセンサＳ_Ｔが取り付けられ、操向ハンドル３が操舵されたときなどにピニオン軸７に発生するピニオントルクＴ_Ｐを検出している。そして、トルクセンサＳ_Ｔが検出したピニオントルクＴ_Ｐは差動増幅回路２１でトルク信号ＴＳに変換されて操舵制御ＥＣＵ１３０に入力される。操舵制御ＥＣＵ１３０は入力されたトルク信号ＴＳに基づいてピニオン軸７に発生しているピニオントルクＴ_Ｐの大きさと方向を演算できる。
さらに、本実施形態においてトルク信号ＴＳは、ＣＡＮ１３０ａを介することなく操舵制御ＥＣＵ１３０に入力される構成であり、ＣＡＮ１３０ａに異常が発生していても操舵制御ＥＣＵ１３０はピニオントルクＴ_Ｐの大きさと方向を演算できる。

また、ＥＰＳ１０には電動機４の電動機回転角θ_ｍを検出するレゾルバ２５が備わり、検出した電動機回転角θ_ｍを角度信号θＳに変換して出力する。そして、レゾルバ２５から出力された角度信号θＳは操舵制御ＥＣＵ１３０に入力するように構成され、操舵制御ＥＣＵ１３０は入力された角度信号θＳに基づいて電動機４の電動機回転角θ_ｍの大きさと回転方向を演算できる。
さらに、本実施形態において角度信号θＳは、ＣＡＮ１３０ａを介することなく操舵制御ＥＣＵ１３０に入力される構成であり、ＣＡＮ１３０ａに異常が発生していても操舵制御ＥＣＵ１３０は電動機回転角θ_ｍの大きさと回転方向を演算できる。

例えば、ＥＰＳ１０が起動していない状態で操向ハンドル３が操作された場合、ピニオン軸７の回転にともなって電動機４の出力軸が回転したときに、レゾルバ２５が電動機４の電動機回転角θ_ｍを検出して角度信号θＳを出力する構成とすれば、操舵制御ＥＣＵ１３０は操向ハンドル３の操作によって発生する電動機回転角θ_ｍの大きさと回転方向を演算できる。さらに、演算した電動機回転角θ_ｍをピニオン軸７の操舵角の大きさと回転方向とすることができる。つまり、操舵制御ＥＣＵ１３０は、ピニオン軸７の回転方向を演算できる。そして、ピニオン軸７に発生しているピニオントルクＴ_Ｐの方向とピニオン軸７の回転方向を比較できる。

なお、条件５をＥＰＳ１０の起動条件に加えることによって、操向ハンドル３による、車両１（図１参照）の操舵操作が行われないときにＥＰＳ１０が起動することが回避される。
操向ハンドル３が操舵されると、その操舵方向にピニオン軸７が回転し、ピニオン軸７の回転方向に対応して電動機４の出力軸が回転する。したがって、ピニオン軸７に発生するピニオントルクＴ_Ｐの方向と、ピニオン軸７の回転方向は一致する。
これに対し、わだちなど路面からの影響によって前輪１ＦＬ，１ＦＲが転回したとき（いわゆるハンドル取られの発生）、運転者は操向ハンドル３を前輪１ＦＬ，１ＦＲの転回方向と反対の側に操舵する。したがって、前輪１ＦＬ，１ＦＲの転回によって回転するピニオン軸７の回転方向と、操向ハンドル３の操舵によってピニオン軸７に発生するピニオントルクＴ_Ｐの方向は逆方向になる。
つまり、条件５が満たされたときに操舵制御ＥＣＵ１３０がＥＰＳ１０を起動する構成によって、ハンドル取られなど不作為にピニオントルクＴ_Ｐが発生したときにはＥＰＳ１０が起動しない構成とすることができる。

以上のように本実施形態に係る操舵制御ＥＣＵ１３０は、イグニッションがＯＮされた状態で前記した条件１〜３の全てが満たされないとき、ＣＡＮ１３０ａに異常があり、前記した条件４，５が共に満たされると、ＥＰＳ１０を起動するように構成される。

図４を参照して、イグニッションがＯＮされたときに操舵制御ＥＣＵ１３０がＥＰＳ１０を起動する手順を説明する（適宜図１〜３参照）。
操舵制御ＥＣＵ１３０は、例えば図４に示す手順を所定のインターバル（例えば、１００ｍｓｅｃ間隔）で繰り返し実行し、ＥＰＳ１０の起動を制御する。

操舵制御ＥＣＵ１３０は、イグニッションスイッチ２２から送信されるイグニッション信号ＩＧＳによって、イグニッションの状態を判定し（ステップＳ１）、イグニッションがＯＮでなければ（ステップＳ１→Ｎｏ）、ＥＰＳ１０を起動しないで（ステップＳ８）、処理を終了する。
このとき、ＥＰＳ１０が起動した状態であれば、操舵制御ＥＣＵ１３０はＥＰＳ１０を停止する（ステップＳ８）。

一方、イグニッションがＯＮのとき（ステップＳ１→Ｙｅｓ）、操舵制御ＥＣＵ１３０はエンジン１１ａが始動しているか否かを判定する（条件１の判定）。
具体的に操舵制御ＥＣＵ１３０は、エンジン１１ａが完爆状態にあるか否か、もしくは走行用モータ１１ｂで走行が可能か否か、を判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２で操舵制御ＥＣＵ１３０は、ＣＡＮ１３０ａを介して完爆情報ＥＳ、もしくは走行用モータ可動情報ＭＳを取得したとき、エンジン１１ａが完爆状態、もしくは走行用モータ１１ｂで走行可能であると判定し（ステップＳ２→Ｙｅｓ）、ＥＰＳ１０を起動する（ステップＳ９）。

ＣＡＮ１３０ａを介して完爆情報ＥＳおよび走行用モータ可動情報ＭＳを取得できないとき、操舵制御ＥＣＵ１３０は、エンジン１１ａが完爆状態でなく、かつ、走行用モータ１１ｂでの走行が可能でないと判定する（ステップＳ２→Ｎｏ）。つまり、操舵制御ＥＣＵ１３０はエンジン１１ａが始動していないと判定する。さらに、走行用モータ１１ｂが始動できない状態であると判定する。そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は動力伝達装置１２で検出される車速が所定の閾値以上か否かを判定する（条件２の判定）。
具体的に操舵制御ＥＣＵ１３０は、ＣＡＮ１３０ａを介して取得する車速演算値情報ＴＲＳが示す車速を、トランスミッション１２ａで検出された車速（第１車速）とし、この第１車速が所定の閾値（第１閾値）以上のとき（ステップＳ３→Ｙｅｓ）、操舵制御ＥＣＵ１３０はＥＰＳ１０を起動する（ステップＳ９）。
この第１閾値は、例えば前記したように１０ｋｍ／ｈなど、実験計測等によって適宜設定される値であればよい。

第１車速が第１閾値未満のとき（ステップＳ３→Ｎｏ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は車輪速から求められる車速が所定の閾値以上か否かを判定する（条件３の判定）。
具体的に、操舵制御ＥＣＵ１３０は、ＣＡＮ１３０ａを介して取得する車速情報ＶＳが示す車速を、車輪１ＦＬ，１ＦＲ，１ＲＬ，１ＲＲの車輪速から求められる車速（第２車速）とし、この第２車速が所定の閾値（第２閾値）以上のとき（ステップＳ４→Ｙｅｓ）、操舵制御ＥＣＵ１３０はＥＰＳ１０を起動する（ステップＳ９）。
この第２閾値は、例えば前記したように１０ｋｍ／ｈなど、実験計測等によって適宜設定される値であればよい。

第２車速が第２閾値未満のとき（ステップＳ４→Ｎｏ）、操舵制御ＥＣＵ１３０はＣＡＮ１３０ａに異常が発生しているか否かを判定する（ステップＳ５）。この方法は特に限定するものではない。例えば、前記したように、ＣＡＮ１３０ａにおいてチェックサムやパリティを利用したエラーチェックが行われている場合、操舵制御ＥＣＵ１３０はチェックサムエラーやパリティエラーによって、完爆情報ＥＳ、走行用モータ可動情報ＭＳ、車速演算値情報ＴＲＳ、および車速情報ＶＳを取得できない場合に、ＣＡＮ１３０ａに異常が発生していると判定する構成とすればよい。そして、ＣＡＮ１３０ａに異常が発生していないとき（ステップＳ５→Ｎｏ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、ＥＰＳ１０を起動しないで（ステップＳ８）、処理を終了する。

一方、ＣＡＮ１３０ａに異常が発生しているとき（ステップＳ５→Ｙｅｓ）、操舵制御ＥＣＵ１３０はピニオントルクＴ_Ｐの値が所定の閾値（基準トルク値）以上か否かを判定する（条件４の判定）。
具体的に操舵制御ＥＣＵ１３０は、差動増幅回路２１から入力されるトルク信号ＴＳに基づいてピニオントルクＴ_Ｐを演算し、演算したピニオントルクＴ_Ｐが基準トルク値よりも小さいときは（ステップＳ６→Ｎｏ）、ＥＰＳ１０を起動しないで（ステップＳ８）、処理を終了する。
この基準トルク値は、実験計測等によって適宜設定される値であればよい。

一方、演算したピニオントルクＴ_Ｐが基準トルク値以上のとき（ステップＳ６→Ｙｅｓ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、ピニオントルクＴ_Ｐの方向とピニオン軸７の回転方向が一致するか否かを判定する（条件５の判定）。
具体的に操舵制御ＥＣＵ１３０は、差動増幅回路２１から入力されるトルク信号ＴＳの符号によってピニオントルクＴ_Ｐの方向を演算し、さらに、レゾルバ２５から入力される角度信号θＳの符号によってピニオン軸７の回転方向を演算する。
そして、ピニオントルクＴ_Ｐの方向とピニオン軸７の回転方向が一致したとき（ステップＳ７→Ｙｅｓ）、ＥＰＳ１０を起動して（ステップＳ９）処理を終了するが、ピニオントルクＴ_Ｐの方向とピニオン軸７の回転方向が一致しないとき（ステップＳ７→Ｎｏ）、ＥＰＳ１０を起動しないで（ステップＳ８）処理を終了する。

以上のように本実施形態に係るＥＰＳ１０（図２参照）を制御する操舵制御ＥＣＵ１３０（図２参照）は、ＣＡＮ１３０ａ（図３参照）を介して取得する、車両駆動ユニット１１（図１参照）の状態を示す情報（完爆情報ＥＳ、走行用モータ可動情報ＭＳ）や、車両１（図１参照）の挙動を示す情報（車速演算値情報ＴＲＳ、車速情報ＶＳ）に基づいてＥＰＳ１０を起動できる。
そして、前記した条件１が満たされたときに操舵制御ＥＣＵ１３０がＥＰＳ１０を起動する構成によって、エンジン１１ａ（図１参照）が始動せずに発電機（図示せず）で発電されない状態、およびバッテリ（図示せず）に充分な電力が蓄電されていない状態のときにＥＰＳ１０が起動することが回避され、バッテリ（図示せず）に蓄電される電力が激しく消耗されることを防止できる。

また、前記した条件２，３が満たされたときに操舵制御ＥＣＵ１３０（図２参照）がＥＰＳ１０（図２参照）を起動する構成によって、エンジン１１ａ（図１参照）が完爆状態でなく、かつ、走行用モータ１１ｂ（図１参照）が始動できない状態であっても、第１車速または第２車速の一方が閾値より大きければ、操舵制御ＥＣＵ１３０はＥＰＳ１０を起動できる。
例えば、アイドルストップでエンジン１１ａが停止しているときに下り坂で車両１（図１参照）が走り出すような状況であってもＥＰＳ１０が起動し、好適な操舵フィーリングで車両１を操舵できる。また、このような状態は暫定的なものである場合が多く、ＥＰＳ１０が連続操作されることは極めて少ない。したがって、バッテリに蓄電される電力が激しく消耗されることは回避される。

さらに、トランスミッション１２ａ（図１参照）で検出された第１車速と、車輪１ＦＬ，１ＦＲ，１ＲＬ，１ＲＲ（図１参照）の車輪速から求められる第２車速と、の２つの車速に基づいて、操舵制御ＥＣＵ１３０（図２参照）がＥＰＳ１０（図２参照）の起動を判定する構成にすることで、回転速度センサ１２ｂ（図１参照）と車速センサＳ_Ｖ（図１参照）の何れか一方に異常が発生した場合であっても操舵制御ＥＣＵ１３０が好適にＥＰＳ１０を起動できるというフェールセーフの機能を組み込むことができる。

また、ＣＡＮ１３０ａ（図３参照）に異常が発生した場合、操舵制御ＥＣＵ１３０（図２参照）は、ＣＡＮ１３０ａを介さずに取得できる信号（トルク信号ＴＳ、角度信号θＳ）に基づいて、ＥＰＳ１０（図２参照）を起動できる。この構成によって、ＣＡＮ１３０ａに異常が発生した場合であっても適宜ＥＰＳ１０が起動し、操舵フィーリングの低下を防止できる。つまり、ＣＡＮ１３０ａに異常が発生した場合であっても操舵制御ＥＣＵ１３０が好適にＥＰＳ１０を起動できるというフェールセーフの機能を組み込むことができる。

さらに、操舵制御ＥＣＵ１３０（図２参照）は、前記した条件４，５によって、ピニオン軸７（図２参照）に基準トルク値以上のピニオントルクＴ_Ｐが発生し、かつ、そのピニオントルクＴ_Ｐが運転者の意思（この場合は、車両１（図１参照）を操舵する意思）に基づいて発生したときに限ってＥＰＳ１０（図２参照）を起動できる。つまり、運転者に、車両１を操舵する意思がないときにＥＰＳ１０は起動せず、バッテリ（図示せず）の電力の消耗を抑えることができる。

また、操舵制御ＥＣＵ１３０（図２参照）はエンジン１１ａ（図１参照）の状態のみに基づいてＥＰＳ１０（図２参照）の起動を判定しないため、例えばエンジン１１ａが始動せずに走行用モータ１１ｂ（図１参照）のみで車両１（図１参照）が走行する場合であってもＥＰＳ１０が起動し、操舵フィーリングの低下を防止できる。

さらに、操舵制御ＥＣＵ１３０（図２参照）はエンジン１１ａ（図１参照）のクランク軸（図示せず）の回転速度を検出する必要がなく、クランク軸の回転速度を操舵制御ＥＣＵ１３０に入力する信号線を削減できる。この構成によってＥＰＳ１０（図２参照）のコストダウン、ひいては、車両１（図１参照）のコストダウンを図ることができる。

なお、図４に示すフローチャートにおいて、操舵制御ＥＣＵ１３０は、ステップＳ２〜Ｓ４が全て「Ｎｏ」の場合、すなわち、条件１〜３の全てが満たされない場合、ＣＡＮ１３０ａ（図３参照）に異常が発生しているか否かを判定しているが、この判定をしない構成であってもよい。

つまり、図５に示すように、ステップＳ４で第２車速が第２閾値未満の場合（ステップＳ４→Ｎｏ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は手順をステップＳ６に進め、ピニオントルクＴ_Ｐが基準トルク値以上で（ステップＳ６→Ｙｅｓ）、かつ、ピニオントルクＴ_Ｐの方向とピニオン軸７の回転方向が一致したとき（ステップＳ７→Ｙｅｓ）に、ＥＰＳ１０（図２参照）を起動する構成としてもよい。
図５に示すフローチャートは、図２に示すフローチャートからステップＳ５を削除したものであり、各ステップにおける処理は図２に示すフローチャートと同等である。
このように構成すると、前記した条件１〜３の全てが満たされない場合であっても前記した条件４と条件５が満たされたときには、ＣＡＮ１３０ａの異常の有無にかかわらずＥＰＳ１０が起動される。

また、条件１〜３の全てが満たされない場合（ステップＳ４→Ｎｏ）、ピニオントルクＴ_Ｐが基準トルク値以上のとき（ステップＳ６→Ｙｅｓ）にＥＰＳ１０（図２参照）を起動する（ステップＳ９）構成であってもよいし、ピニオントルクＴ_Ｐの方向とピニオン軸７（図２参照）の回転方向が一致したとき（ステップＳ７→Ｙｅｓ）にＥＰＳ１０を起動（ステップＳ９）する構成であってもよい。
このように構成すると、条件１〜３の全てが満たされない場合であっても、操舵制御ＥＣＵ１３０（図１参照）はＥＰＳ１０を容易に起動することができ、操舵フィーリングの低下を防止できる。

なお、情報通信手段として、ＣＡＮ１３０ａ（図３参照）が備わる構成としたが、情報通信手段はＣＡＮ１３０ａに限定されるものではなく、例えば、ＦｌｅｘＲａｙなどのプロトコルを使用する情報通信手段であってもよい。

１ 車両
３ 操向ハンドル（ステアリング機構）
３ａ メインステアリングシャフト（ステアリング機構）
３ｂ ユニバーサルジョイント（ステアリング機構）
３ｃ シャフト（ステアリング機構）
４ 電動機
５ 減速機構（ステアリング機構）
７ ピニオン軸（ステアリング機構、回転軸）
８ ラック軸（ステアリング機構）
９ タイロッド（ステアリング機構）
１０ ＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）
１１ 車両駆動ユニット
１１ａ エンジン
１１ｂ 走行用モータ
２３ 電動機駆動回路（駆動装置）
１３０ 操舵制御ＥＣＵ（制御装置）
１３０ａ ＣＡＮ（情報通信手段）
ＥＳ 完爆情報（車両駆動ユニットの状態を示す情報）
ＭＳ 走行用モータ可動情報（車両駆動ユニットの状態を示す情報）
ＴＳ トルク信号（操舵トルクの大きさと方向を示す信号）
ＴＲＳ 車速演算値情報（車両の挙動を示す情報）
ＶＳ 車速情報（車両の挙動を示す情報）
θＳ 角度信号（ピニオン軸の回転量と回転方向を示す信号）

Claims (5)

1. ステアリング機構に操舵補助力を与える電動機と、
   前記電動機を駆動する駆動装置と、
   前記駆動装置を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、情報通信手段を介して取得する情報に基づいて前記駆動装置を始動させ、
   前記情報通信手段に異常が発生しているときには、前記情報通信手段と異なる信号線を介して入力される信号に基づいて前記駆動装置を始動させることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記制御装置が前記情報通信手段を介して取得する情報は、車両の挙動を示す情報および車両駆動ユニットの状態を示す情報のうちの少なくとも１つであ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。
3. 前記信号線を介して前記制御装置に入力される信号は、操舵トルクの大きさと方向を示す信号および前記ステアリング機構において前記操舵トルクが入力される回転軸の回転量と回転方向を示す信号のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記情報通信手段に異常が発生しているとき、
   前記制御装置は、前記操舵トルクの方向と前記回転軸の回転方向が一致した場合に前記駆動装置を始動することを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記情報通信手段は、ＣＡＮを利用していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。

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