特許 7027985 舵角検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-21

(45)【発行日】2022-03-02

(54)【発明の名称】舵角検出装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20220222BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20220222BHJP

   B62D 117/00 20060101ALN20220222BHJP

   B62D 119/00 20060101ALN20220222BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00

B62D5/04

B62D117:00

B62D119:00

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018048128

(22)【出願日】2018-03-15

(65)【公開番号】P2019156287

(43)【公開日】2019-09-19

【審査請求日】2021-02-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】高橋 俊博

(72)【発明者】

【氏名】藤田 祐志

(72)【発明者】

【氏名】中島 悠貴

(72)【発明者】

【氏名】蔵座 翔太

【審査官】村山 禎恒

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－３０４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－８９６９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ ６／００－６／１０

Ｂ６２Ｄ ５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジング内に往復動可能に収容され、両端に連結される転舵輪を転舵させる転舵軸と、前記転舵軸の往復動に応じて回転する回転軸と、モータの回転を前記転舵軸の往復動に変換するアクチュエータと、前記回転軸の回転角を絶対角で検出する絶対角検出部と、前記モータの回転角を相対角で検出する相対角検出部とを有する操舵装置を検出対象とし、
温度変化を考慮した前記回転軸の回転角を示す制御舵角を演算する制御舵角演算部を備え、
前記制御舵角演算部は、
車両が所定の進行方向となる前記転舵輪の転舵角を示す基準点舵角を基準とする前記モータの回転数及び前記相対角検出部により検出されるモータ相対角に基づいて、絶対角で表される前記回転軸の回転角を示す回転軸換算角を演算する回転軸換算角演算部と、
前記回転軸換算角と前記絶対角検出部により検出される回転軸検出角との差分と、前記転舵軸と前記回転軸との連結部分から前記転舵軸と前記アクチュエータとの連結部分までの長さにおける演算基点からいずれか一方の前記連結部分までの長さに応じた比率とに基づいて、温度変化による補正量を演算する補正量演算部とを備えた舵角検出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の舵角検出装置において、
前記制御舵角演算部は、前記補正量にローパスフィルタ処理が施されたものを用いて前記制御舵角を演算する舵角検出装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の舵角検出装置において、
前記補正量演算部は、前記補正量の絶対値が予め設定された上限値を超える場合には、該補正量を無効とする舵角検出装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項に記載の舵角検出装置において、
前記補正量演算部は、前記操舵装置に前記転舵輪を転舵させるためのトルクが付与されていない場合に、前記差分に基づいて前記補正量を演算する舵角検出装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一項に記載の舵角検出装置において、
前記補正量演算部は、ステアリングホイールが前記相対角検出部による前記モータ相対角の検出タイミングと前記絶対角検出部による前記回転軸検出角の検出タイミングとの僅かなずれが生じ得る角速度で操舵されていない場合に、前記差分に基づいて前記補正量を演算する舵角検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、舵角検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）等に用いられる舵角検出装置には、転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸（例えば、ピニオン軸等）の回転角を絶対角で表される制御舵角として検出するものがある。こうした制御舵角は、例えばモータの回転角を相対角で検出する相対角センサの検出値と、ステアリング中立位置等からのモータの回転数（カウント値）とに基づいて演算される。

【0003】

ところで、多くの場合、ＥＰＳのラックアンドピニオン機構を構成するラック軸は鉄系の金属材料からなり、ラック軸を収容するラックハウジングはアルミ系の金属材料からなる。そのため、線膨張係数の違いに応じて、ラック軸やラックハウジングの温度変化によるこれらの寸法変化が異なる。その結果、ラックハウジングに固定されたモータの回転角に基づいて演算される制御舵角と、ピニオン軸の実際の回転角との間に温度変化に起因してずれが生じる。そこで、近年では、例えばラックハウジングの内部におけるラック軸近傍にその温度を検出する温度センサを設け、該温度センサの検出値に基づいて補正して制御舵角を演算するようにした舵角検出装置が開示されている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－１６９０６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、近年、舵角検出装置においては、実際のピニオン軸（回転軸）の回転角に対応したより正確な制御舵角を演算することが要求されるようになっている。ここで、上記従来の構成では、ラック軸近傍に配置された温度センサにより検出される温度に基づいて補正量を演算しているが、ラック軸の温度とラックハウジングの温度とは厳密には一致しない。そのため、温度センサの検出値に応じて補正量を演算しても、ラック軸及びラックハウジングのそれぞれの温度に応じた補正量を演算できているとは言い切れないのが実情である。そのため、温度変化による寸法変化をより正確に反映した補正量を演算できる新たな技術の創出が求められていた。

【0006】

なお、こうした問題は、各部材の温度を正確に検出できていない点に起因しており、各部材を構成する材料が異なる場合に限らず、例えばラック軸とラックハウジングと同じ材料により構成した場合にも同様に生じ得る。

【0007】

本発明の目的は、温度変化による寸法変化をより正確に反映した補正量を演算できる舵角検出装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決する舵角検出装置は、ハウジング内に往復動可能に収容され、両端に連結される転舵輪を転舵させる転舵軸と、前記転舵軸の往復動に応じて回転する回転軸と、モータの回転を前記転舵軸の往復動に変換するアクチュエータと、前記回転軸の回転角を絶対角で検出する絶対角検出部と、前記モータの回転角を相対角で検出する相対角検出部とを有する操舵装置を検出対象とし、温度変化を考慮した前記回転軸の回転角を示す制御舵角を演算する制御舵角演算部を備え、前記制御舵角演算部は、車両が所定の進行方向となる前記転舵輪の転舵角を示す基準点舵角を基準とする前記モータの回転数及び前記相対角検出部により検出されるモータ相対角に基づいて、絶対角で表される前記回転軸の回転角を示す回転軸換算角を演算する回転軸換算角演算部と、前記回転軸換算角と前記絶対角検出部により検出される回転軸検出角との差分と、前記転舵軸と前記回転軸との連結部分から前記転舵軸と前記アクチュエータとの連結部分までの長さにおける演算基点からいずれか一方の前記連結部分までの長さに応じた比率とに基づいて、温度変化による補正量を演算する補正量演算部とを備えた。

【0009】

上記構成によれば、回転軸換算角と回転軸検出角との差分をハウジング及び転舵軸の温度変化の影響により生じたものとし、該差分に各連結部分間の長さにおける演算基点から一方の連結部分までの長さの割合を掛け合わせることで、温度変化による補正量を演算する。このように補正量が各部材の温度ではなく、温度変化により実際に寸法変化が生じた結果として得られる差分に基づく値となるため、温度変化によるハウジング及び転舵軸の寸法変化を示す補正量を正確に演算できる。

【0010】

上記舵角検出装置において、前記制御舵角演算部は、前記補正量にローパスフィルタ処理が施されたものを用いて前記制御舵角を演算することが好ましい。
回転軸換算角と回転軸検出角との差分は、温度変化に応じて徐々に発生し、急峻な変化は発生しにくい。この点、上記構成によれば、補正量にローパスフィルタ処理を施すことで、ノイズにより差分が急峻な変化を伴ったとしても、こうした急峻な変化を示す高周波成分が除去されるため、より正確な補正量を演算できる。

【0011】

上記舵角検出装置において、前記補正量演算部は、前記補正量の絶対値が予め設定された上限値を超える場合には、該補正量を無効とすることが好ましい。
ハウジングや転舵軸の寸法や現実的に取り得る温度等から、温度変化により生じる回転軸換算角と回転軸検出角との差分の最大値が決まり、補正値の上限値も決まる。そのため、補正値の絶対値が上限値を超える場合には、例えばセンサ等に異常が生じていると考えることができる。そのため、上記構成によれば、異常な補正量を用いて誤った制御舵角を演算することを抑制できる。

【0012】

上記舵角検出装置において、前記補正量演算部は、前記操舵装置に前記転舵輪を転舵させるためのトルクが付与されていない場合に、前記差分に基づいて前記補正量を演算することが好ましい。

【0013】

例えば回転軸や転舵軸に大きな力が加わると、これらが弾性変形することで、回転軸換算角と回転軸検出角との間にずれが生じるおそれがある。そのため、回転軸等に大きな力が加わる状態では、回転軸換算角と回転軸検出角との差分に、温度変化の影響以外の成分が含まれることになり、該差分に基づいて正確な補正量を演算できなくなる。この点、上記構成によれば、操舵装置に転舵輪を転舵させるためのトルクが付与されていない場合に補正量を演算するため、異常な補正量が演算されることを抑制できる。

【0014】

上記舵角検出装置において、前記補正量演算部は、ステアリングホイールが前記相対角検出部による前記モータ相対角の検出タイミングと前記絶対角検出部による前記回転軸検出角の検出タイミングとの僅かなずれが生じ得る角速度で操舵されていない場合に、前記差分に基づいて前記補正量を演算することが好ましい。

【0015】

高速で操舵している場合には、例えば相対角検出部によるモータ相対角の検出タイミングと絶対角検出部による回転軸検出角の検出タイミングとの僅かなずれにより、回転軸換算角と回転軸検出角との間にずれが生じるおそれがある。この点、上記構成によれば、ステアリングホイールがモータ相対角及び回転軸検出角間の検出タイミングにずれが生じるおそれがある高速で操舵されていない場合に補正量を演算するため、異常な補正量が演算されることを抑制できる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、温度変化による寸法変化をより正確に反映した補正量を演算できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】電動パワーステアリング装置の概略構成図。

【図2】操舵制御装置のブロック図。

【図3】制御舵角演算部のブロック図。

【図4】補正量演算部による補正量演算の処理手順を示すフローチャート。

【図5】（ａ）はピニオン換算角の変化の一例を示すグラフ、（ｂ）はピニオンセンサ角の変化の一例を示すグラフ、（ｃ）は補正量の変化の一例を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、舵角検出装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、制御対象となる操舵装置としての電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１は、運転者によるステアリングホイール２の操作に基づいて転舵輪３を転舵させる操舵機構４を備えている。また、ＥＰＳ１は、操舵機構４にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するアクチュエータとしてのＥＰＳアクチュエータ５と、ＥＰＳアクチュエータ５の作動を制御する舵角検出装置としての操舵制御装置６とを備えている。

【0019】

操舵機構４は、ステアリングホイール２が固定されるステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１の回転に応じて軸方向に往復動する転舵軸としてのラック軸１２と、ラック軸１２が往復動可能に挿通されるハウジングとしての略円筒状のラックハウジング１３とを備えている。なお、ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール２側から順にコラム軸１４、中間軸１５、及びピニオン軸１６を連結することにより構成されている。また、本実施形態のラック軸１２は、鉄系の金属材料により構成され、ラックハウジング１３は、アルミ系の金属材料により構成されている。

【0020】

ラック軸１２とピニオン軸１６とは、ラックハウジング１３内に所定の交差角をもって配置されており、ラック軸１２に形成されたラック歯１２ａとピニオン軸１６に形成されたピニオン歯１６ａとが噛合されることでラックアンドピニオン機構１７が構成されている。また、ラック軸１２の両端には、タイロッド１８を介して転舵輪３が組付けられた図示しないナックルに連結されている。したがって、ＥＰＳ１では、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト１１の回転がラックアンドピニオン機構１７によりラック軸１２の軸方向移動に変換され、この軸方向移動がタイロッド１８を介してナックルに伝達されることにより、転舵輪３の転舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。なお、ピニオン軸１６の回転角は、転舵輪３の転舵角に換算可能であり、本実施形態では、ピニオン軸１６がラック軸１２の往復動に応じて回転する回転軸に相当する。

【0021】

ＥＰＳアクチュエータ５は、駆動源であるモータ２１と、モータ２１の回転を伝達する伝達機構２２と、伝達機構２２を介して伝達された回転をラック軸１２の往復動に変換する変換機構２３とを備えている。そして、ＥＰＳアクチュエータ５は、モータ２１の回転を伝達機構２２を介して変換機構２３に伝達し、変換機構２３にてラック軸１２の往復動に変換することで操舵機構４にアシスト力を付与する。なお、本実施形態のモータ２１には、例えば三相のブラシレスモータが採用されている。伝達機構２２には、例えば一対のプーリ２４，２５及びベルト２６からなるベルト機構が採用されている。変換機構２３には、ラック軸１２の外周に同軸配置された円筒状のボール螺子ナット２７を備え、ラック軸１２の外周及びボール螺子ナット２７の内周にそれぞれ形成された螺子溝間にボール２８を介在させてなるボールネジ機構が採用されている。

【0022】

操舵制御装置６には、車両の車速Ｖを検出する車速センサ３１、及び運転者の操舵によりステアリングシャフト１１に付与された操舵トルクＴを検出するトルクセンサ３２が接続されている。なお、本実施形態では、ピニオン軸１６の途中にトーションバー２９が設けられており、トルクセンサ３２は、トーションバー２９の捩れに基づいて操舵トルクＴを検出する。また、操舵制御装置６には、ピニオン軸１６の回転角を３６０°の範囲を超える絶対角で検出する絶対角検出部としてのピニオン絶対角センサ３３と、モータ２１の回転角を３６０°の範囲内の相対角で検出する相対角検出部としてのモータ相対角センサ３４が接続されている。これにより、操舵制御装置６には、ピニオン絶対角センサ３３により検出される回転軸検出角としてのピニオンセンサ角θp_d、及びモータ相対角センサ３４により検出されるモータ相対角θm_rが入力される。

【0023】

本実施形態では、モータ相対角センサ３４として、ピニオン絶対角センサ３３よりも検出する回転角の分解能が高いものが用いられている。また、ピニオン絶対角センサ３３は、車両が直進するピニオン軸１６の回転角が０°となるように組み付けられている。なお、操舵トルクＴは、一方向（本実施形態では、右）に操舵した場合に正の値、他方向（本実施形態では、左）に操舵した場合に負の値として検出され、ピニオンセンサ角θp_d及びモータ相対角θm_rは、ステアリング中立位置から一方向の回転角である場合に正の値、他方向の回転角である場合に負の値として検出される。

【0024】

そして、操舵制御装置６は、これら各センサにより検出される各種状態量に基づいてモータ２１に駆動電力を供給することにより、ＥＰＳアクチュエータ５の作動を制御する。つまり、操舵制御装置６は、ＥＰＳアクチュエータ５の制御を通じてアシスト力を操舵機構４に付与するアシスト制御を実行する。

【0025】

図２に示すように、操舵制御装置６は、モータ制御信号を出力するマイコン４１と、モータ制御信号に基づいてモータ２１に駆動電力を供給する駆動回路４２とを備えている。なお、本実施形態の駆動回路４２には、複数のスイッチング素子（例えば、ＦＥＴ等）を有する周知のＰＷＭインバータが採用されている。そして、マイコン４１の出力する制御信号は、各スイッチング素子のオンオフ状態を規定するものとなっている。これにより、制御信号に応答して各スイッチング素子がオンオフし、各相のモータコイルへの通電パターンが切り替わることにより、バッテリ４３の直流電力が三相の駆動電力に変換されてモータ２１へと出力される。なお、以下に示す各制御ブロックは、マイコン４１が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものであり、所定のサンプリング周期（検出周期）で各状態量を検出し、所定の演算周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理が実行される。

【0026】

マイコン４１には、上記車速Ｖ、操舵トルクＴ、ピニオンセンサ角θp_d及びモータ相対角θm_rが入力される。また、マイコン４１には、駆動回路４２と各相のモータコイルとの間の接続線４４に設けられた電流センサ４５により検出されるモータ２１の各相電流値Ｉが入力される。なお、図２では、説明の便宜上、各相の接続線及び各相の電流センサ４５をそれぞれ１つにまとめて図示している。そして、マイコン４１は、これら各状態量に基づいてモータ制御信号を出力する。

【0027】

詳しくは、マイコン４１は、モータ２１に対する電力供給の目標値、すなわち目標アシスト力に対応する電流指令値Ｉd*，Ｉq*を演算する電流指令値演算部５１と、電流指令値Ｉd*，Ｉq*に基づいてモータ制御信号を出力するモータ制御信号出力部５２とを備えている。また、マイコン４１は、モータ相対角θm_rとピニオンセンサ角θp_dとに基づいて、後述するように温度変化による補正量Ｃを考慮して、絶対角で表されるピニオン軸１６の回転角を示す制御舵角θsを演算する制御舵角演算部５３と、制御舵角演算部５３に接続されたメモリ５５とを備えている。なお、制御舵角θsは、ステアリングホイール２の操舵角に相当し、モータ２１のモータ相対角θm_rと同様に、ステアリング中立位置から一方向の回転角である場合に正の値、他方向の回転角である場合に負の値とし、電流指令値は、一方向への操舵をアシストする場合に正の値、他方向への操舵をアシストする場合に負の値とする。

【0028】

電流指令値Ｉd*，Ｉq*は、モータ２１に供給すべき電流の目標値であり、ｄ／ｑ座標系におけるｄ軸上の電流指令値及びｑ軸上の電流指令値をそれぞれ示す。このうち、ｑ軸電流指令値Ｉq*は、モータ２１の出力トルクの目標値である目標アシスト力に相当する。なお、本実施形態では、ｄ軸電流指令値Ｉd*は、ゼロに固定されている。

【0029】

詳しくは、電流指令値演算部５１は、ｑ軸電流指令値Ｉq*の基礎成分である基本電流指令値Ｉas*を演算する基本アシスト演算部６１と、基本電流指令値Ｉas*に対する電流補正値Ｉra*を演算する電流補正値演算部６２とを備えている。基本アシスト演算部６１には、操舵トルクＴ及び車速Ｖが入力される。そして、基本アシスト演算部６１は、操舵トルクＴ及び車速Ｖに基づいて基本電流指令値Ｉas*を演算する。具体的には、基本アシスト演算部６１は、操舵トルクＴの絶対値が大きいほど、また車速Ｖが遅いほど、より大きな値（絶対値）を有する基本電流指令値Ｉas*を演算する。このように演算された基本電流指令値Ｉas*は、減算器６３に入力される。

【0030】

電流補正値演算部６２は、制御舵角演算部５３から出力される制御舵角θsに基づいて電流補正値Ｉra*を演算する。なお、電流補正値演算部６２は、制御舵角演算部５３から制御舵角θsが出力されない場合には、電流補正値Ｉra*を演算しない、又は電流補正値Ｉra*としてゼロを出力する。本実施形態では、電流補正値Ｉra*は、ステアリングホイール２の中立位置への復帰性を向上させるように基本電流指令値Ｉas*を補正する補正成分であり、電流補正値Ｉra*を出力することで、ステアリング戻し制御を実行する。このように演算された電流補正値Ｉra*は、減算器６３に入力される。

【0031】

減算器６３は、基本アシスト演算部６１で演算された基本電流指令値Ｉas*に、電流補正値演算部６２で演算された電流補正値Ｉra*を減算することによりｑ軸電流指令値Ｉq*を演算する。そして、減算器６３は、演算したｑ軸電流指令値Ｉq*をモータ制御信号出力部５２に出力する。

【0032】

モータ制御信号出力部５２は、電流指令値Ｉd*，Ｉq*、各相電流値Ｉ及びモータ相対角θm_rに基づいてｄ／ｑ座標系における電流フィードバック制御を実行することにより、モータ制御信号を生成する。詳しくは、モータ制御信号出力部５２は、モータ相対角θm_rに基づいて各相電流値Ｉをｄ／ｑ座標上に写像することにより、ｄ／ｑ座標系におけるモータ２１の実電流値であるｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqを演算する。そして、モータ制御信号出力部５２は、ｄ軸電流値Ｉdをｄ軸電流指令値Ｉd*に追従させるべく、またｑ軸電流値Ｉqをｑ軸電流指令値Ｉq*に追従させるべく、それぞれ電流フィードバック制御を行うことによりモータ制御信号を生成する。このモータ制御信号が駆動回路４２に出力されることによりモータ２１に制御信号に応じた駆動電力が供給される。これにより、モータ２１の出力トルクが、ｑ軸電流指令値Ｉq*に対応したトルク指令値に追従するようにモータ２１の駆動が制御される。なお、ｑ軸電流値Ｉqは、制御舵角演算部５３にも出力される。

【0033】

次に、制御舵角演算部５３による制御舵角θsの演算について説明する。
図３に示すように、制御舵角演算部５３は、モータ相対角θm_rをピニオン軸１６の回転角に換算した回転軸換算角としてのピニオン換算角θp_cを演算するピニオン換算角演算部７１を備えている。また、制御舵角演算部５３は、ラック軸１２及びラックハウジング１３の温度変化に対する補正量Ｃを演算する補正量演算部７２と、補正量Ｃにローパスフィルタ処理を施すローパスフィルタ処理部７３とを備えている。

【0034】

ピニオン換算角演算部７１には、モータ相対角θm_r及びピニオンセンサ角θp_dが入力される。ピニオン換算角演算部７１は、基準点舵角としての車両が直進するステアリング中立位置からのモータ２１の回転数（ターン数）及びモータ相対角θm_rに基づいてピニオン換算角θp_cを演算する。

【0035】

具体的には、メモリ５５には、ラックアンドピニオン機構１７のギア比、変換機構２３のリード及び伝達機構２２の減速比によって定められた換算係数に基づいて、モータ２１の１回転に相当するピニオンセンサ角θp_dの角度範囲毎にモータ２１の回転数が対応付けられている。ピニオン換算角演算部７１は、車両の起動スイッチ（イグニッションスイッチやスタートスイッチ等）がオンされた際に、ピニオンセンサ角θp_dに基づいて、モータ２１のステアリング中立位置からの回転数を取得する。そして、ピニオン換算角演算部７１は、取得したピニオンセンサ角θp_dに基づくモータ２１の回転数とモータ相対角θm_rとに基づいて、ピニオン換算角θp_cを演算する。一例として換算係数が「２０」であり、ピニオンセンサ角θp_dの１８°毎にモータ２１の回転数が増加する場合において、ピニオンセンサ角θp_dが－９°～９°の範囲内であればモータ２１の回転数が１回転目、ピニオンセンサ角θp_dが１０°～２８°の範囲内であればモータ２１の回転数が２回転目とした場合を想定する。この場合において、例えばピニオンセンサ角θp_dが１０°～２８°の範囲内であれば、モータ２１の回転数が２回転目であり、モータ相対角θm_rが６０°であれば、該モータ相対角θm_rを換算係数で除算した値に基づいてピニオン換算角θp_cは１３°となる。なお、本実施形態では、車両の起動時にピニオン換算角θp_cを演算した後は、該ピニオン換算角θp_cをモータ相対角θm_rの変化に応じて増減させることで演算周期毎にピニオン換算角θp_cが演算されるが、ピニオン換算角θp_cを演算する度にピニオンセンサ角θp_d及びモータ相対角θm_rを用いてもよい。このように演算されるピニオン換算角θp_cは、補正量演算部７２及び減算器７４に出力される。

【0036】

補正量演算部７２には、ピニオン換算角θp_cに加え、該ピニオン換算角θp_cを微分することにより得られるピニオン角速度ωp、ピニオンセンサ角θp_d、操舵トルクＴ及びｑ軸電流値Ｉqが入力される。補正量演算部７２は、ピニオン換算角θp_cとピニオンセンサ角θp_dとの差分Δθ（＝θp_c－θp_d）をラック軸１２及びラックハウジング１３の温度変化による寸法変化の影響とし、該差分Δθにピニオン絶対角センサ３３及びモータ相対角センサ３４の設置位置に応じた比率Ｒ１を掛け合わせることにより、補正量Ｃを演算する。なお、本実施形態では、補正量演算部７２による補正量Ｃの演算周期は、ピニオン換算角θp_cの演算周期よりも長く設定されているが、補正量Ｃの演算周期をピニオン換算角θp_cの演算周期と同じ、又はこれよりも短く設定してもよい。

【0037】

具体的には、図１に示すように、比率Ｒ１は、演算基点となるラック軸１２の軸方向中心からラック軸１２とピニオン軸１６との連結部分までの長さを「Ａ」、ラック軸１２の軸方向中心からラック軸１２とＥＰＳアクチュエータ５との連結部分までの長さを「Ｂ」とした場合に、下記（１）式により表される。

【0038】

Ｒ１＝Ｂ／（Ａ＋Ｂ） …（１）
なお、本実施形態では、ラック軸１２とピニオン軸１６との連結部分をピニオン軸１６の軸心とし、ラック軸１２とＥＰＳアクチュエータ５との連結部分をボール螺子ナット２７の軸方向中央としているが、ピニオン軸１６及びボール螺子ナット２７が存在する範囲内であれば、各連結部分における長さＡ，Ｂを規定する位置は変更可能である。

【0039】

図３に示す補正量演算部７２は、補正量Ｃの演算をＥＰＳ１に転舵輪３を転舵させるためのトルクが付与されていない場合に行い、ＥＰＳ１に該トルクが付与されている場合には補正量Ｃを演算しない。具体的には、補正量演算部７２は、操舵トルクＴの絶対値がトルク閾値Ｔth以下であり、かつｑ軸電流値Ｉqの絶対値が電流閾値Ｉth以下である場合に操舵を行うためのトルクが付与されていないと判定する。なお、トルク閾値Ｔthは、操舵していないことを示す操舵トルクＴであり、ノイズ等の影響を考慮してゼロよりもやや大きな値に設定されている。また、電流閾値Ｉthは、電流が流れていないことを示す電流値であり、ノイズ等の影響を考慮してゼロよりもやや大きな値に設定されている。

【0040】

また、補正量演算部７２は、補正量Ｃの演算をステアリングホイール２が高速で操舵されていない場合に行い、高速で操舵されている場合には補正量Ｃを演算しない。具体的には、補正量演算部７２は、ピニオン角速度ωpの絶対値が角速度閾値ωth以下である場合に、ステアリングホイール２が高速で操舵されていないと判定する。なお、角速度閾値ωthは、モータ相対角センサ３４によるモータ相対角θm_rの検出タイミングとピニオン絶対角センサ３３によるピニオンセンサ角θp_dの検出タイミングとの僅かなずれが発生し得るとして実験的に求められる大きな角速度であり、予め設定されている。

【0041】

また、補正量演算部７２は、演算した補正量Ｃの絶対値が上限値Ｃlimを超えた場合には、該補正量Ｃを無効、すなわち補正量Ｃの値をゼロとする又は補正量Ｃを出力しない。なお、上限値Ｃlimは、ラック軸１２やラックハウジング１３の寸法や現実的に取り得る温度等に基づいて決まる差分Δθの最大値に比率Ｒ１を乗算した値であり、予め設定されている。

【0042】

補正量演算部７２による補正量Ｃの演算処理手順は、例えば図４のフローチャートに示すように、先ず各種状態量を取得すると（ステップ１０１）、操舵トルクＴの絶対値がトルク閾値Ｔth以下であり、かつｑ軸電流値Ｉqの絶対値が電流閾値Ｉth以下であるか否かを判定する（ステップ１０２）。続いて、操舵トルクＴの絶対値がトルク閾値Ｔth以下であり、かつｑ軸電流値Ｉqの絶対値が電流閾値Ｉth以下である場合には（ステップ１０２：ＹＥＳ）、ピニオン角速度ωpの絶対値が角速度閾値ωth以下であるか否かを判定する（ステップ１０３）。そして、ピニオン角速度ωpの絶対値が角速度閾値ωth以下である場合には（ステップ１０３：ＹＥＳ）、差分Δθを演算し（ステップ１０４）、補正量Ｃを演算する（ステップ１０５）。なお、操舵トルクＴの絶対値がトルク閾値Ｔthよりも大きい、又はｑ軸電流値Ｉqの絶対値が電流閾値Ｉthよりも大きい場合（ステップ１０２：ＮＯ）、及びピニオン角速度ωpの絶対値が角速度閾値ωthよりも大きい場合には（ステップ１０３：ＮＯ）、ステップ１０４以降の処理を実行しない。

【0043】

続いて、補正量演算部７２は、補正量Ｃの絶対値が上限値Ｃlim以下であるか否かを判定する（ステップ１０６）。そして、補正量Ｃの絶対値が上限値Ｃlim以下である場合には（ステップ１０６：ＹＥＳ）、補正量Ｃをローパスフィルタ処理部７３に出力する（ステップ１０７）。一方、補正量Ｃの絶対値が上限値Ｃlimよりも大きい場合には（ステップ１０６：ＮＯ）、補正量Ｃを無効とし、補正量Ｃの値をゼロとする又は補正量Ｃを出力しない（ステップ１０８）。

【0044】

図３に示すように、ローパスフィルタ処理部７３は、入力された補正量Ｃにローパスフィルタ処理を施す。ここで、上記のようにモータ相対角センサ３４の分解能はピニオン絶対角センサ３３の分解能よりも高いため、例えば図５（ａ）に示すように、ピニオン換算角θp_cが変化した場合に、ピニオンセンサ角θp_dは、例えば図５（ｂ）に示すように離散的に変化する。そのため、ラック軸１２及びラックハウジング１３の温度が変化した場合には、例えば図５（ｃ）に破線で示すように、補正量Ｃ（差分Δθ）も離散的に変化する。この点、ローパスフィルタ処理部７３がローパスフィルタ処理を施すことにより、同図において実線で示すように、補正量Ｃ’は連続的に変化する。なお、ローパスフィルタ処理により補正量Ｃ’を示す信号に時間遅れが生じるが、ラック軸１２やラックハウジング１３の温度変化は緩やかであるため、当該時間遅れの影響はほとんどない。

【0045】

図３に示すように、ローパスフィルタ処理が施された補正量Ｃ’は、減算器７４に出力される。そして、制御舵角演算部５３は、減算器７４において、ピニオン換算角θp_cから補正量Ｃ’を差し引いた値を制御舵角θsとして出力する。なお、本実施形態の制御舵角演算部５３は、補正量Ｃ’が無効とされた場合には、ピニオン換算角θp_cをそのまま制御舵角θsとして出力する、又は制御舵角θsを出力しない。

【0046】

本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）補正量演算部７２は、ピニオン換算角θp_cとピニオンセンサ角との差分Δθにラック軸１２とピニオン軸１６との連結部分からラック軸１２とＥＰＳアクチュエータ５との連結部分までの長さにおけるその軸方向中点からＥＰＳアクチュエータ５の連結部分までの長さに応じた比率Ｒ１を掛け合わせることにより、補正量Ｃを演算する。このように補正量Ｃがラック軸１２及びラックハウジング１３の温度ではなく、温度変化により実際に寸法変化が生じた結果として得られる差分Δθに基づく値となる。そのため、温度変化によるラック軸１２及びラックハウジング１３の寸法変化を示す補正量Ｃを正確に演算できる。

【0047】

（２）制御舵角演算部５３は、差分Δθが温度変化に応じて徐々に発生し、急峻な変化は発生しにくいことを踏まえ、ローパスフィルタ処理が施された補正量Ｃ’を用いて制御舵角θsを演算するようにしたため、ノイズにより差分Δθが急峻な変化を伴ったとしても、こうした急峻な変化を示す高周波成分が除去され、より正確な補正量Ｃを演算できる。

【0048】

（３）補正量演算部７２は、補正量Ｃの絶対値が上限値Ｃlimを超える場合には、例えばピニオン絶対角センサ３３等に異常が生じていると考えることができることを踏まえ、該補正量Ｃを無効とするようにしたため、異常な補正量Ｃを用いて誤った制御舵角θsを演算することを抑制できる。

【0049】

（４）例えばピニオン軸１６やラック軸１２に大きな力が加わると、これらが弾性変形することで、ピニオン換算角θp_cとピニオンセンサ角θp_dとの間にずれが生じるおそれがある。そのため、ピニオン軸１６等に大きな力が加わる状態では、ピニオン換算角θp_cとピニオンセンサ角θp_dとの差分Δθに、温度変化の影響以外の成分が含まれることになり、該差分Δθに基づいて正確な補正量Ｃを演算できなくなる。この点、本実施形態では、ＥＰＳ１に転舵輪３を転舵させるためのトルクが付与されていない場合に補正量Ｃを演算するため、異常な補正量が演算されることを抑制できる。

【0050】

（５）ステアリングホイール２が高速操舵されている場合には、例えばモータ相対角センサ３４によるモータ相対角θm_rの検出タイミングとピニオン絶対角センサ３３によるピニオンセンサ角θp_dの検出タイミングとの僅かなずれにより、ピニオン換算角θp_cとピニオンセンサ角θp_dとの間にずれが生じるおそれがある。この点、本実施形態では、ステアリングホイール２がモータ相対角θm_r及びピニオンセンサ角θp_d間の検出タイミングにずれが生じるおそれがある高速で操舵されていない場合に補正量Ｃを演算するため、異常な補正量Ｃが演算されることを抑制できる。

【0051】

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態において、トルクセンサ３２とピニオン絶対角センサ３３とを一体化したものを用いてもよい。

【0052】

・上記実施形態では、ピニオン換算角θp_cを微分したピニオン角速度ωpの絶対値が角速度閾値ωth以下である場合に、ステアリングホイール２が高速操舵されていないと判定したが、これに限らず、例えばピニオンセンサ角θp_dを微分して得られる値と閾値との比較により高速操舵されていないことを判定してもよい。また、ステアリングホイール２が高速操舵されているか否かにかかわらず、補正量Ｃを演算してもよい。

【0053】

・上記実施形態では、操舵トルクＴの絶対値がトルク閾値Ｔth以下であり、かつｑ軸電流値Ｉqの絶対値が電流閾値Ｉth以下である場合に操舵を行うためのトルクが付与されていないと判定した。しかし、これに限らず、例えばｑ軸電流値Ｉqに代えてｑ軸電流指令値Ｉq*を用いて当該判定を行ってもよい。また、操舵を行うためのトルクが付与されているか否かにかかわらず、補正量Ｃを演算してもよい。

【0054】

・上記実施形態において、補正量Ｃが上限値Ｃlimを超えた場合にもその値を有効とし、補正量Ｃに基づいてピニオン換算角θp_cを補正して制御舵角θsを演算してもよい。
・上記実施形態において、制御舵角演算部５３にローパスフィルタ処理部７３を設けず、ローパスフィルタ処理が施されていない補正量Ｃを用いて制御舵角θsを演算してもよい。

【0055】

・上記実施形態において、制御舵角θsに基づく電流補正値Ｉra*を演算することによりステアリング戻し制御を行ったが、これに限らず、例えばエンド当ての衝撃を緩和するエンド当て緩和制御等の他の制御を行ってもよい。

【0056】

・上記実施形態において、ラックハウジング１３及びピニオン軸１６をそれぞれ同一の材料により構成してもよい。
・上記実施形態において、例えばラック軸１２に第２ラック歯を形成するとともに、ＥＰＳアクチュエータ５が第２ラック歯と噛合する第２ピニオン軸及びモータ２１の回転を減速して第２ピニオン軸に伝達する減速機構を備える構成としてもよく、ＥＰＳアクチュエータ５の構成は適宜変更可能である。

【0057】

・上記実施形態では、演算基点をラック軸１２の軸方向中心としたが、これに限らず、例えば軸方向中心よりもピニオン軸１６側に寄った位置を演算基点としてもよく、演算基点は適宜変更可能である。

【0058】

・上記実施形態では、転舵輪３の転舵角に換算可能な回転軸をピニオン軸１６としたが、これに限らず、例えばコラム軸１４を回転軸としてもよい。
・上記実施形態では、制御舵角演算部５３は、ピニオン換算角θp_cを補正量Ｃにより補正することで制御舵角θsを演算したが、これに限らず、ピニオンセンサ角θp_dを補正量Ｃにより補正することで制御舵角θsを演算してもよい。この場合、補正量Ｃは、差分Δθ（θp_d－θp_c）に下記（２）式により表される比率Ｒ２を乗算することにより、演算される。

【0059】

Ｒ２＝Ａ／（Ａ＋Ｂ） …（２）
・上記実施形態では、絶対角検出部としてピニオン絶対角センサ３３を用いたが、これに限らず、例えばラック軸１２のストローク位置を検出するストロークセンサをピニオン軸１６近傍に設け、該ストロークセンサの検出値を換算することによりピニオンセンサ角θp_dを取得してもよい。この場合には、ストロークセンサが絶対角検出部に相当する。

【0060】

・上記実施形態では、制御対象となる操舵装置としてＥＰＳ１を採用したが、これに限らず、例えばステアバイワイヤ（ＳＢＷ）方式の操舵装置を採用してもよい。この場合、例えば中間軸１５にクラッチ機構を設けることで、コラム軸１４とピニオン軸１６との間の動力伝達を断接可能な構成とすることができる。また、例えば中間軸１５を廃し、コラム軸１４とピニオン軸１６との間を機械的に分離した構成とすることもできる。

【符号の説明】

【0061】

１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２…ステアリングホイール、３…転舵輪、４…操舵機構、５…ＥＰＳアクチュエータ（アクチュエータ）、６…操舵制御装置（舵角検出装置）、１１…ステアリングシャフト、１２…ラック軸（転舵軸）、１３…ラックハウジング（ハウジング）、１６…ピニオン軸（回転軸）、２１…モータ、３２…トルクセンサ、３３…ピニオン絶対角センサ（絶対角検出部）、３４…モータ相対角センサ（相対角検出部）、５３…制御舵角演算部、７１…ピニオン換算角演算部（回転軸換算角演算部）、７２…補正量演算部、７３…ローパスフィルタ処理部、Ａ，Ｂ…長さ、Ｃ…補正量、Ｃlim…上限値、Ｉq…ｑ軸電流値、Ｉth…電流閾値、Ｒ１，Ｒ２…比率、Ｔ…操舵トルク、Ｔth…トルク閾値、θs…制御舵角、θm_r…モータ相対角、θp_c…ピニオン換算角（回転軸換算角）、θp_d…ピニオンセンサ角（回転軸検出角）、Δθ点差分、ωp…ピニオン角速度、ωth…角速度閾値。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】