JP2007110788A - 電動式ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動モータのデューティ比制御開始時に放射ノイズを抑制すると共に駆動開始音を抑制する。
【解決手段】 後端側にステアリングホイールが装着されるステアリング機構と、該ステアリング機構の傾動位置及び伸縮位置の少なくとも一方を位置調整する電動モータ７１，８１を有する姿勢調整機構と、前記電動モータを駆動制御するモータ駆動回路９０Ａ，９０Ｂと、該モータ駆動回路に対して前記姿勢調整機構の位置調整を指令するパルス幅変調信号でなる速度指令値を出力する制御部１００とを備えた電動式ステアリング装置であって、前記制御部１００は、前記姿勢調整機構の作動を開始する速度指令値を出力する際に、デューティ比を当該姿勢調整機構が低デューティ比のノイズ影響領域を超える最小デューティ比まで増加させた後最大デューティ比まで単位時間当たりのデューティ比変化量を一定値以下に制限して漸増させるように構成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ステアリング機構の傾動位置及び伸縮位置の少なくとも一方を位置調整するようにした電動式ステアリング装置に関する。

この種の電動式ステアリング装置としては、例えば入れ子とチルト部からなるステアリングコラムとねじを回転させるブラシレスモータと、ブラシレスも多を制御する制御ユニットとネジとかみ合ってチルト及び入れ子を可能にするクラッチとを有する調整自在に位置決めされた機構のためのメモリを装備したパワーシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−２２９３７５号公報（第１頁、図３）

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、ブラシレスモータを適用してチルト及びテレスコピック機構を駆動するようにしており、通常駆動源としてブラシレスモータを適用した場合には、デューティ比を制御するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を使用してブラシレスモータを駆動するようにしている。このようにパルス幅変調信号でブラシレスモータを制御する場合に、デューティ比を目標値まで一気に増加すると、駆動開始電流のピークが発生し、放射ノイズが大きくなると共に、ブラシレスモータで急激なトルクを発生するため、大きな駆動開始音を発生するという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、電動モータのデューティ比制御開始時に放射ノイズを抑制すると共に駆動開始音を抑制することができる電動式ステアリング装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係る電動式ステアリング装置は、後端側にステアリングホイールが装着されるステアリング機構と、該ステアリング機構の傾動位置及び伸縮位置の少なくとも一方を位置調整する電動モータを有する姿勢調整機構と、前記電動モータを駆動制御するモータ駆動回路と、該モータ駆動回路に対して前記姿勢調整機構の位置調整を指令するパルス幅変調信号でなる速度指令値を出力する制御部とを備えた電動式ステアリング装置であって、前記制御部は、前記姿勢調整機構の作動を開始する速度指令値を出力する際に、デューティ比を当該姿勢調整機構が低デューティ比のノイズ影響領域を超える最小デューティ比まで増加させた後最大デューティ比まで単位時間当たりのデューティ比変化量を一定値以下に制限して漸増させるように構成されていることを特徴としている。

また、請求項２に係る電動式ステアリング装置は、請求項１に係る発明において、前記制御部は、電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、該電源電圧検出手段で検出した電源電圧が増加するに従って最大デューティ比を減少させる最大デューティ比設定手段とを備えていることを特徴としている。
さらに、請求項３に係る電動式ステアリング装置は、請求項２に係る発明において、 前記最大デューティ比設定手段は、設定される最大デューティ比が１００％近傍の設定値を超えたときに１００％に設定するように構成されていることを特徴としている。

本発明によれば、姿勢調整機構の作動を開始する速度指令値を出力する際に、デューティ比を当該姿勢調整機構が低デューティ比のノイズ影響領域を超える最小デューティ比まで増加させた後最大デューティ比まで単位時間当たりのデューティ比変化量を一定値以下に制限して漸増させるので、電動モータに一気に高いデューティ比の速度指令が与えられることを抑制して、デューティ比を緩やかに増加させることができ、駆動開始電流のピークを抑制して放射ノイズを低減すると共に、急激なトルクの発生を抑制して駆動開始音を低減することができるという効果が得られる。また、最大デューティ比を電源電圧の増加に応じて減少させることにより、電源電圧の変動にかかわらず電動モータを定速駆動することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す電動式ステアリング装置の概略構成図である。この電動式ステアリング装置１は、いわゆる首振りチルト方式を採用しており、ステアリングホイール２から延びてステアリングギア（図示せず）に連結されたステアリングシャフト３をその軸の周りに回転可能に保持する三つのステアリングコラム、すなわち、アッパコラム４，ミドルコラム５，ロアコラム６を備えている。そして、各コラム４，５，６の相対位置を適宜調節することによって、ステアリングシャフト３、ひいてはステアリングホイール２が所望の位置に保持される。

アッパコラム４は、内部空間にステアリングシャフト３のユニバーサルジョイント（図示せず）を収容している。アッパコラム４は、ミドルコラム５の後端に形成されたフォーク部５１にチルトヒンジピン５１ａを介してチルト可能に取り付けられている。すなわち、アッパコラム４を、チルトヒンジピン５１ａを支点として適宜揺動させることにより、ステアリングホイール２のチルト位置を調節することができる。

ミドルコラム５は、ロアコラム６に内嵌・保持され、アッパコラム４を支持するフォーク部５１と伴に軸線方向に摺動可能になっている。すなわち、車体側に固定されたロアコラム６に対してミドルコラム５を適宜進退させることにより、アッパコラム４がステアリングシャフト３と共にその軸方向に移動し、ステアリングホイール２のテレスコピック位置を調節することができる。

アッパコラム４のチルト位置は、電動チルト機構７によって調節される。この電動チルト機構７は、ギアボックス７０が付設された例えば３相のブラシレスモータ７１と、このブラシレスモータ７１に駆動される伸縮ロッド装置７２とを備えている。
伸縮ロッド装置７２から延びるアクチュエータロッド７２ａは、ブラシレスモータ７１の回転に応じて伸縮する。

伸縮ロッド装置７２の前端部は、ミドルコラム５に固定されたブラケット５２にピン５３で枢着されており、ヒンジを構成している。アクチュエータロッド７２ａの後端部は、アッパコラム４に固定されたブラケット４２にピン４３で枢着されており、ヒンジを構成している。したがって、伸縮ロッド装置７２からアクチュエータロッド７２ａを徐々に繰り出せば、アッパコラム４がミドルコラム５に対して反時計方向に滑らかに回転することになり、ステアリングホイール２を上向きに徐々に傾けることができる。一方、伸縮ロッド装置７２中にアクチュエータロッド７２ａを徐々に収納すれば、アッパコラム４がミドルコラム５に対して時計方向に滑らかに回転することになり、ステアリングホイール２を下向きに徐々に傾けることができる。

アッパコラム４のテレスコピック位置は、電動チルトアクチュエータ７とほぼ同一構造の電動テレスコピック機構８によって調節される。すなわち、この電動テレスコピック機構８は、ギアボックス８０が付設された例えば３相のブラシレスモータ８１と、このブラシレスモータ８１に駆動される伸縮ロッド装置８２とを備えている。
伸縮ロッド装置８２の前端部は、ロアコラム６に固定されたブラケット６２にピン６３で枢着されており、ヒンジを構成している。アクチュエータロッド８２ａの後端部は、ミドルコラム５のフォーク部５１に固定されたブラケット５５にピン５６で枢着されており、ヒンジを構成している。したがって、伸縮ロッド装置８２からアクチュエータロッド８２ａを繰り出せば、ミドルコラム５がロアコラム６から繰り出されることになり、ステアリングホイール２を後退させることができる。一方、伸縮ロッド装置８２内にアクチュエータロッド８２ａを収納すれば、ミドルコラム５がロアコラム６に繰り込まれることになり、ステアリングホイール２を前進させることができる。

なお、ミドルコラム５に固定されたブラケット５２は、ロアコラム６に形成された溝６ａに案内され、ミドルコラム５と共にロアコラム６に対して軸線方向に沿って摺動できるようになっている。
ここで、ブラシレスモータ７１及び８１は、モータ駆動回路９０Ａ及び９０Ｂを内蔵している。これらモータ駆動回路９０Ａ及び９０Ｂは、図３に示すように、後述する制御装置１００から入力されるスタート及びストップを表す信号ＳＴ／ＳＰと、回転方向を指示する回転方向信号ＣＷ／ＣＣＷと、速度指令を表すパルス幅変調信号ＰＷＭと、ブラシレスモータ７１及び８１の例えばホール素子で構成される位置検出素子９１ｕ〜９１ｗの出力を２値信号に変換するシュミットトリガ回路９２ｕ〜９２ｗから入力される回転位置信号とが入力され、これらに基づいてブラシレスモータ７１及び８１を駆動する三相駆動信号を形成する三相分配回路９３と、この三相分配回路９３から出力される三相駆動信号と、後述するインバータ回路９６の過電流を検出する過電流検出回路９４からの過電流検出値信号ＳＩとが入力されてインバータ回路９６を構成する電界効果トランジスタＱｕａ〜Ｑｗｂのゲートを駆動するＦＥＴゲート駆動回路９５と、一対の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑｕａ，Ｑｕｂ、Ｑｖａ，Ｑｖｂ及びＱｗａ，Ｑｗｂを直列に接続してブラシレスモータ７１及び８１の各相コイルＬｕ、Ｌｖ及びＬｗに対応する３組のＦＥＴ回路を並列に接続したインバータ回路９６とを備えている。ここで、ＦＥＴゲート駆動回路９５は、過電流検出回路９４から正常モータ電流状態を表す例えば論理値“０”の過電流検出信号ＳＩが入力されているときには、三相分配回路９３から入力される三相駆動信号に応じた回転方向及び回転速度ブラシレスモータ７１及び８１を駆動するようにインバータ回路９６の各電界効果トランジスタＱｕａ〜Ｑｗｂのゲートにパルス幅変調信号ＰＷＭを供給するが、過電流検出回路９４から過電流状態を表す例えば論理値“１”の過電流検出信号ＳＩが入力されたときに、例えばインバータ回路９６の下アームを構成する電界効果トランジスタＱｕｂ、Ｑｖｂ及びＱｗｂのゲートに供給するＰＷＭ信号のデューティ比を０％に制御してブラシレスモータ７１又は８１の励磁コイルＬｕ〜Ｌｗへの通電を停止させる。

そして、モータ駆動回路９０Ａ及び９０Ｂが制御装置１００によって駆動制御される。この制御装置１００は、図２に示すように、車両に搭載されたバッテリ１０１からのバッテリ電圧Ｖｂがヒューズ１０２を介して入力されるレギュレータ１０３と、車両に搭載した走行状態検出手段としての車速センサ１０４の車速検出値を通信回線を介して他の制御系から取得する通信インタフェース１０５と、レギュレータ１０３から出力される電源電圧Ｖｃによって作動される演算処理装置（ＣＰＵ）１０６と、この演算処理装置１０６に接続された不揮発性メモリ１０７と、前記ヒューズ１０２とモータ駆動回路９０Ａ及び９０Ｂのバッテリ電圧入力端との間に制御装置１００内で介挿されたスイッチング部としてのリレー回路１０８とを備えている。

演算処理装置１０５には、バッテリ電圧Ｖ_Bが直接入力されると共には、レギュレータ１０３の電源電圧が入力され、さらにバッテリ１０１にヒューズ１１０を介して接続されたイグニッションスイッチ１１１から出力されるイグニッション信号ＩＧと、バッテリ１０１にヒューズ１１２を介して接続されたキースイッチ１１３から出力されるキースイッチ信号ＫＳと、乗降ドアの開閉状態を示すドアスイッチ１１４のドア信号ＤＳと、チルト機構７の傾斜角を指示するマニュアルチルトスイッチ部１１５及びテレスコピック機構８の伸縮位置を指示するテレスコスイッチ部１１６のスイッチ信号ＳＴ１及びＳＴ２と、モータ駆動回路９０Ａ及び９０Ｂから出力される１２０度の位相差を有する位置検出信号ＦＧ１及びＦＧ２とが入力されている。

そして、演算処理装置１０６は、レギュレータ１０３から制御電源Ｖｃが入力されたときに、モータ制御処理を実行する。
このモータ制御処理は、レギュレータ１０３から制御電圧Ｖｃが供給開始されたときに実行開始され、先ず、ステップＳ１で、リレー回路１０８のリレーコイルＬ_LRと接地との間に接続したスイッチング素子１２０をオン状態に制御する高レベルのリレー制御信号ＳＬをスイッチング素子１２０に出力してからステップＳ２に移行する。

このステップＳ２では、モータ駆動回路９０Ａ及び９０Ｂが異常であるか否かを判定し、モータ駆動回路９０Ａ及び９０Ｂが異常であるときにはステップＳ３に移行して、低レベルのリレー制御信号ＳＬをスイッチング素子１２０に出力して、スイッチング素子１２０をオフ状態に制御してから処理を終了し、モータ駆動回路９０Ａ及び９０Ｂが正常であるときにはステップＳ４に移行する。

このステップＳ４では、チルト機構７のモータ駆動回路９０Ａを作動させてチルト機構７を上側のメカニカルストッパ（図示せず）に当接する上死点方向に駆動してメカニカルストッパに当接したことを検出したときに、この位置から所定量下側に戻した電動チルト制御範囲の上死点となる制御原点に移動させる制御原点設定処理を行ってからステップＳ５に移行する。

このステップＳ５では、テレスコピック機構８のモータ駆動回路９０Ｂを作動させてテレスコピック機構８を縮み側のメカニカルストッパ（図示せず）に当接する下死点方向に駆動してメカニカルストッパに当接したことを検出したときに、この位置から所定量伸び側に戻した電動テレスコピック制御範囲の下死点となる制御原点に移動させる制御原点設定処理を行ってからステップＳ６に移行する。

このステップＳ６では、イグニッション信号ＩＧを読込み、次いでステップＳ７に移行して、エンジン始動時でイグニッション信号ＩＧがオン状態であるか否かを判定し、エンジン始動時ではなくイグニッションスイッチ１１１がオフ状態であるときには、ステップＳ８に移行して、低レベルのリレー制御信号ＳＬをスイッチング素子１２０に出力してから前記ステップＳ６に戻り、エンジン始動時であってイグニッションスイッチ１１１がオン状態であるときにはステップＳ９に移行して、高レベルのリレー制御信号ＳＬをスイッチング素子１２０に出力してからステップＳ１０に移行する。

このステップＳ１０では、エンジン始動回数Ｎを“１”だけインクリメントしてからステップＳ１１に移行し、エンジン始動回数Ｎが予め設定した設定値Ｎｓに達したから否かを判定し、Ｎ≧Ｎｓであるときには、エンジン始動開始数Ｎが設定値Ｎｓに達して制御原点補正が必要であるものと判断してステップＳ１２に移行し、エンジン始動回数Ｎを“０”にリセットしてから前記ステップＳ４に戻り、Ｎ＜Ｎｓであるときには制御原点補正はまだ必要ないものと判断してステップＳ１３に移行する。

このステップＳ１３では、記憶装置１０７のチルト位置記憶領域にチルト位置が記憶されているか否かを判定し、チルト位置が記憶されていないときにはステップＳ１４に移行して、チルト機構７をマニュアル動作範囲の上死点位置まで下降させてからステップＳ１６に移行する。
一方、ステップＳ１３の判定結果が、チルト位置が記憶されているときにはステップＳ１５に移行して、記憶されたチルト位置までチルト機構７を下降させてからステップＳ１６に移行する。

このステップＳ１６では、テレスコ位置が記憶装置１０７のテレスコ位置記憶領域に記憶されているか否かを判定し、テレスコ位置が記憶されているときにはステップＳ１７に移行して、記憶されたテレスコ位置までテレスコピック機構８を伸張させてからステップＳ１８に移行し、テレスコ位置が記憶されていないときには直接ステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１８では、マニュアルチルトスイッチ部１１５からチルト位置を指定するスイッチ信号ＳＴ１が入力されたか否かを判定し、スイッチ信号ＳＴ１が入力されたときには、ステップＳ１９に移行して、入力されたスイッチ信号ＳＴ１に応じたチルト位置にチルト機構７を制御してからステップＳ２０に移行し、スイッチ信号ＳＴ１が入力されていないときには、直接ステップＳ２０に移行する。

このステップＳ２０では、マニュアルテレスコスイッチ部１１６からテレスコ位置を指定するスイッチ信号ＳＴ２が入力されたか否かを判定し、スイッチ信号ＳＴ２が入力されているときにはステップＳ２１に移行して、入力されたスイッチ信号ＳＴ２に応じたテレスコ位置にテレスコピック機構８を制御してからステップＳ２２に移行し、スイッチ信号ＳＴ２が入力されていないときには直接ステップＳ２２に移行する。

このステップＳ２２では、前回のスイッチ信号ＳＴ１又はＳＴ２が入力されてから所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定し、所定時間Ｔ１が経過したときには後述するステップＳ２７に移行し、所定時間Ｔ１が経過していないときには、ステップＳ２３に移行して、車速センサ１０４で検出した車速検出値Ｖｓを読込み、次いでステップＳ２４に移行して、車速検出値Ｖｓが車両が走行状態であると判断可能な閾値Ｖｓｔ以上であるか否かを判定し、Ｖｓ≧Ｖｓｔであるときには後述するステップＳ２７に移行し、Ｖｓ＜Ｖｓｔであるときには車両が停止状態にあるものと判断してステップＳ２５に移行する。

このステップＳ２５では、異常判定フラグＦＡが異常を表す“１”に設定されているか否かを判定し、ＦＡ＝“１”であるとき即ち異常状態が発生しているときにはステップＳ２６に移行して、リレー回路１０８をオフ状態とする低レベルのリレー制御信号ＳＬをリレーコイルＬ_Lと接地との間に介挿されたスイッチング素子１２０に出力して、このスイッチング素子１２０をオフ状態に制御してからモータ制御処理を終了する。

一方、ステップＳ２５の判定結果が、ＦＡ＝“０”であるとき即ち異常状態が発生していない正常状態であるときには前記ステップＳ１８に戻る。
ステップＳ２７では、前記ステップＳ２６と同様にリレー回路１０８をオフ状態とする低レベルのリレー制御信号ＳＬをリレーコイルＬ_LRと接地との間に介挿されたスイッチング素子１２０に出力して、このスイッチング素子１２０をオフ状態に制御してからステップＳ２８に移行する。

このステップＳ２８では、キースイッチ１１３から出力されるキースイッチ信号ＫＳを読込み、次いでステップＳ２９に移行して、キースイッチ信号ＫＳがオフ状態即ち運転者が後者する可能性がある状態であるか否かを判定し、キースイッチ信号ＫＳがオン状態を継続しているときには運転者が後者の可能性が略ないものと判断してキースイッチ信号ＫＳがオフ状態となるまで待機し、キースイッチ信号ＫＳがオフ状態となるとステップＳ３０に移行する。

このステップＳ３０では、後述する異常検出処理で異常判定フラグＦＡが“１”にセットされているか否かを判定し、これが“１”にセットされているときにはそのままモータ制御処理を終了し、異常判定フラグＦＡが“０”にリセットされているときにはステップＳ３１に移行する。
このステップＳ３１では、前述したステップＳ１と同様に、リレー回路１０８のリレーコイルＬ_LRと接地との間に接続したスイッチング素子１２０をオン状態に制御する高レベルのリレー制御信号ＳＬをスイッチング素子１２０に出力してからステップＳ３２に移行する。

このステップＳ３２では、現在のチルト位置は記憶装置１０７のチルト位置記憶領域に記憶されているチルト位置と一致するか否かを判定し、両者が一致しないときには、ステップＳ３３に移行して、現在のチルト位置をチルト位置記憶領域に更新記憶してからステップＳ３４に移行し、両者が一致するときには直接ステップＳ３４に移行する。
このステップＳ３４では、現在のテレスコ位置は記憶装置１０７のテレスコ位置記憶領域に記憶されているテレスコ位置と一致するか否かを判定し、両者が一致しない場合には、ステップＳ３５に移行して、現在のテレスコ子位置を記憶装置１０７のテレスコ位置記憶領域に更新記憶してからステップＳ３６に移行し、両者が一致する場合には、そのままステップＳ３６に移行する。

このステップＳ３６では、チルト機構７を自動制御する場合の上側退避位置に移動制御させてからステップＳ３７に移行し、テレスコピック機構８を縮み側退避位置に移動制御してから前記ステップＳ６に戻る。
また、演算処理装置１０６では、図５に示す異常検出処理を所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行する。この異常検出処理は、先ず、ステップＳ４１で、モータ駆動回路９０Ａから出力されるモータ位置検出信号ＦＧ１，ＦＧ２を読込み、次いでステップＳ４２に移行して、モータ駆動回路９０Ａに対する速度指令値ＰＷＭが“０”であるか否かを判定し、速度指令値ＰＷＭが“０”であるときにはステップＳ４３に移行して、モータ駆動回路９０Ａから出力されるモータ位置検出信号ＦＧ１及びＦＧ２の少なくとも一方に状態変化が生じたか否かを判定し、状態変化を生じたときには速度指令値ＰＷＭが“０”であり、モータ駆動回路９０Ａが駆動されていないにもかかわらずブラシレスモータ７１が回転駆動しており、モータ駆動回路９０Ａに天絡等の異常が発生したものと判断してステップＳ４４に移行して、異常判定フラグＦＡを“１”にセットし、状態変化を生じないときにはモータ駆動回路９０Ａが正常であるものと判断して後述するステップＳ４９に移行する。

一方、ステップＳ４２の判定結果が、速度指令値ＰＷＭが“０”以外であるときにはステップＳ４５に移行して、所定時間内にモータ位置検出信号ＦＧ１及びＦＧ２が状態変化しているか否かを判定し、これらが状態変化していないときには、ブラシレスモータ７１が回転していない異常状態であるものと判断して前記ステップＳ４４に移行し、モータ位置検出信号ＦＧ１及びＦＧ２が状態変化しているときには一応ブラシレスモータ７１が正常であるものと判断してステップＳ４６に移行する。

このステップＳ４６では、モータ駆動回路９０Ａに対する回転方向指令ＣＷ／ＣＣＷを読込み、次いでステップＳ４７に移行して、モータ駆動回路９０Ａから入力されるモータ位置検出信号ＦＧ１及びＦＧ２を読込み、両信号ＦＧ１及びＦＧ２の立ち上がりの順位から回転方向を検出する。
次いで、ステップＳ４８に移行して、回転方向指令ＣＷ／ＣＣＷとステップＳ４７で検出した回転方向検出値とが一致するか否かを判定し、両者が不一致であるときにはモータ駆動回路９０Ａが異常であると判断して前記ステップＳ４４に移行し、両者が一致する場合にはモータ駆動回路９０Ａが正常であるものと判断してステップＳ４９に移行する。

このステップＳ４９では、モータ駆動回路９０Ｂから出力されるモータ位置検出信号ＦＧ１，ＦＧ２を読込み、次いでステップＳ５０に移行して、モータ駆動回路９０Ｂに対する速度指令値ＰＷＭが“０”であるか否かを判定し、速度指令値ＰＷＭが“０”であるときにはステップＳ５１に移行して、モータ駆動回路９０Ｂから出力されるモータ位置検出信号ＦＧ１及びＦＧ２の少なくとも一方に状態変化が生じたか否かを判定し、状態変化を生じたときには速度指令値ＰＷＭが“０”であり、モータ駆動回路９０Ｂが駆動されていないにもかかわらずブラシレスモータ８１が回転駆動しており、モータ駆動回路９０Ｂに天絡等の異常が発生したものと判断してステップＳ５２に移行して、異常判定フラグＦＡを“１”にセットし、状態変化を生じないときにはモータ駆動回路９０Ｂが正常であるものと判断してステップＳ５７に移行し、異常判定フラグＦＡを“０”にリセットしてからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。

一方、ステップＳ５０の判定結果が、速度指令値ＰＷＭが“０”以外であるときにはステップＳ５３に移行して、所定時間内にモータ位置検出信号ＦＧ１及びＦＧ２が状態変化しているか否かを判定し、これらが状態変化していないときには、ブラシレスモータ８１が回転していない異常状態であるものと判断して前記ステップＳ５２に移行し、モータ位置検出信号ＦＧ１及びＦＧ２が状態変化しているときには一応ブラシレスモータ８１が正常であるものと判断してステップＳ５４に移行する。

このステップＳ５４では、モータ駆動回路９０Ｂに対する回転方向指令ＣＷ／ＣＣＷを読込み、次いでステップＳ５５に移行して、モータ駆動回路９０Ｂから入力されるモータ位置検出信号ＦＧ１及びＦＧ２を読込み、両信号ＦＧ１及びＦＧ２の立ち上がりの順位から回転方向を検出する。
次いで、ステップＳ５６に移行して、回転方向指令ＣＷ／ＣＣＷとステップＳ５５で検出した回転方向検出値とが一致するか否かを判定し、両者が不一致であるときにはモータ駆動回路９０Ｂが異常であると判断して前記ステップＳ５２に移行し、両者が一致する場合にはモータ駆動回路９０Ｂが正常であるものと判断して前記ステップＳ５７に移行する。

さらに、演算処理装置１０６はチルト機構７及びテレスコピック機構８のブラシレスモータ７１及び８１を駆動開始する際に、図６に示すスロースタート処理を実行する。
このスロースタート処理は、先ず、ステップＳ６１で、バッテリ電圧Ｖ_Bを読込み、次いでステップＳ６２に移行して、読込んだバッテリ電圧Ｖ_Bをもとに図７に示す最大デューティ比算出用マップを参照して最大デューティ比Ｄ_MAXを算出してからステップＳ６３に移行する。

ここで、最大デューティ比算出用マップは、図７に示すように、基本的にはバッテリ電圧Ｖ_Bが低電圧であるときに最大デューティ比Ｄ_MAXが１００％に設定され、その後バッテリ電圧が増加するに応じてブラシレスモータ７１，８１の駆動速度が一定となるように徐々に最大デューティ比Ｄ_MAXを低下させる漸減直線Ｌ_Dによって設定され、バッテリ電圧Ｖ_Bが低い領域で最大デューティ比Ｄ_MAXが１００％近傍の高デューティ比側のノイズ影響領域内に設定される場合には、これを避けて１００％に設定される。

また、チルト機構７を傾動させる最小速度を発生する最小デューティ比Ｄ_MINは例えば０％近傍の網点を付した低デューティ比のノイズ影響領域を超える値に設定されている。
ステップＳ６３では、デューティ比Ｄを０％から最小デューティ比Ｄ_MINまで一気に増加して速度指令ＰＷＭとしてモータ駆動回路９０Ａ，９０Ｂに出力し、次いで、ステップＳ６４に移行して、速度指令ＰＷＭを出力してから所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過していないときには経過するまで待機し、所定時間が経過したときには、ステップＳ６５に移行する。

このステップＳ６５では、現在のデューティ比Ｄに単位時間当たりの変化量を制限した設定値ΔＤを加算することにより新たなデューティ比Ｄを算出し、次いで、ステップＳ６６に移行して、算出したデューティ比Ｄが最大デューティ比Ｄ_MAXを超えているか否かを判定し、Ｄ≦Ｄ_MAXであるときにはステップＳ６７に移行して、デューティ比Ｄの速度指令ＰＷＭをモータ駆動回路９０Ａ，９０Ｂに出力してから前記ステップＳ６４に戻り、デューティ比Ｄが最大デューティ比Ｄ_MAXを超えている場合には、ステップＳ６８に移行して、デューティ比Ｄを最大デューティ比Ｄ_MAXに設定してステップＳ６９に移行する。

このステップＳ６９では、デューティ比Ｄの速度指令ＰＷＭをモータ駆動回路９０Ａ，９０Ｂに出力してからステップＳ７０に移行し、速度指令ＰＷＭの出力が停止されたか否かを判定し、速度指令ＰＷＭの出力が停止されていないときには前記ステップＳ６８に戻り、速度指令ＰＷＭの出力が停止されているときにはスロースタート処理を終了する。
この図４〜図６の処理において、図４の処理におけるＳ１，Ｓ４〜Ｓ２２，Ｓ２５〜Ｓ３５の処理が制御部に対応し、ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ２３，Ｓ２４の処理が異常制御部に対応し、図５の処理が異常検出部に対応し、図６の処理におけるステップＳ６１の処理が電源電圧検出手段に対応し、ステップＳ６２の処理が最大デューティ比設定手段に対応している。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、生産工場で車両にチルト機構７及びテレスコピック機構８が組み付けられると共に、バッテリ１０１が搭載されて、このバッテリ１０１から制御装置１００にバッテリ電圧Ｖ_Bが投入されると、レギュレータ１０３から制御電圧Ｖｃが演算処理装置１０６に供給されることにより、この演算処理装置１０６で図４のモータ制御処理及び図５の異常検出処理が実行開始される。

このとき、モータ駆動回路９０Ａ及び９０Ｂに異常が発生しておらず、図５の異常検出処理で異常判定フラグＦＡが“０”にリセットされているものとする。
このため、図４のモータ制御処理では、ステップＳ１で、高レベルのリレー制御信号ＳＬをスイッチング素子１２０に出力することにより、リレーコイルＬ_LRに通電してリレー接点ｔ_LRをオン状態とすることにより、ブラシレスモータ７１及び８１のモータ駆動回路９０Ａ及び９０Ｂにバッテリ電圧Ｖ_Bを供給開始する。

そして、異常判定フラグＦＡが“０”にリセットされているので、ステップＳ２からステップＳ４に移行して、チルト機構７の制御原点を設定する制御原点設定処理を行い、次いでステップＳ５に移行してテレスコピック機構８の制御原点を設定する制御原点設定処理を行う。
このため、チルト機構７では、ステアリングシャフト３が上方側の上死点位置となってステアリングホイール２が上方に退避した状態となり、さらにテレスコピック機構８では、ミドルコラム５がロアコラム６に対して収縮した状態となって、ステアリングホイール２が運転者の乗降を容易にするように上前方に退避した状態となる。

このとき、イグニッションスイッチ１１１がオフ状態であるものとすると、ステップＳ６からステップＳ７を経てステップＳ８に移行し、低レベルのリレー制御信号ＳＬをスイッチング素子１２０に出力することにより、スイッチング素子１２０をオフ状態とし、これによってリレー回路１０８をオフ状態としてブラシレスモータ７１及び８１のモータ駆動回路９０Ａ及び９０Ｂへのバッテリ電圧Ｖ_Bの供給を停止し、ステップＳ６〜Ｓ８を繰り返すループ処理状態となる。

その後、工場出荷状態となるか又はユーザが車両を使用する状態となって、運転者が乗車してイグニッションスイッチ１１１をオン状態としてエンジンを始動すると、図４の処理で、ステップＳ７からステップＳ９に移行して、高レベルのリレー制御信号ＳＬがスイッチング素子１２０に出力されることにより、リレー回路１０８がオン状態に制御されてブラシレスモータ７１及び８１のモータ駆動回路９０Ａ及び９０Ｂにバッテリ電圧Ｖ_Bが供給されて作動可能な状態となる。

このとき、エンジン始動回数Ｎがインクリメントされ、このエンジン始動回数Ｎが設定値Ｎｓに達していないときにはステップＳ１１からステップＳ１３に移行して、先ずチルト機構７のチルト位置が記憶装置１０７のチルト位置記憶領域に記憶されているか否かを判定する。車両がユーザに納車されたばかりであるときには、記憶装置１０７のチルト位置記憶領域及びテレスコ位置記憶領域にはチルト位置及びテレスコ位置が記憶されていない状態となるので、ステップＳ１３からステップＳ１４に移行して、チルト機構７のブラシレスモータ７１を駆動する逆転方向指令ＣＣＷ及び所定パルス数のチルト位置指令ＰＷＭを出力してブラシレスモータ７１を回転駆動させて、チルト機構７のステアリングシャフト３をマニュアル動作範囲の最上位点まで下降させる。これによって、ステアリングホイール２が運転者の操作可能範囲内に下降する。

このとき、速度指令ＰＷＭを出力する際に、図６に示すスロースタート処理が実行され、そのときのバッテリ電圧Ｖ_Bに基づいて最大デューティ比Ｄ_MAXが算出され（ステップＳ６２）、次いで、図８に示すように、デューティ比Ｄをノイズの影響を受けるノイズ影響領域を避けるために、一気に最小デューティ比Ｄ_MINまで増加させ（ステップＳ６３）、この最小でューティ比Ｄ_MINに設定されたデューティ比Ｄの速度指令ＰＷＭをモータ駆動回路９０Ａに出力する。この状態で所定時間（数ｍｓｅｃ〜数十ｍｓｅｃ程度）待機してからデューティ比Ｄに所定値ΔＤを加算することを繰り返してデューティ比Ｄを徐々に増加させ、デューティ比Ｄが最大デューティ比Ｄ_MAXを超えると最大デューティ比Ｄ_MAXに維持される。

このように、速度指令ＰＷＭの出力を開始する際に、ノイズの影響を受けるデューティ比領域を飛ばして速度指令ＰＷＭのデューティ比Ｄを最小デューティ比Ｄ_MINから出力開始し、その後、所定時間毎に設定値ΔＤだけ順次増加させるようにしているので、ブラシレスモータ７１に供給する駆動開始電流にピークが発生することを確実に抑制することができ、放射ノイズを抑制するとこができると共に、急激なトルクの発生を防止して駆動開始音を小さく抑制することができ、チルト機構７を良好に駆動開始させることができる。しかも、最大テューティ比Ｄ_MAXがバッテリ電圧Ｖ_Bが増加するに応じて小さい値に減少されるので、ブラシレスモータ７１の駆動速度をバッテリ電圧Ｖ_Bにかかわらず一定とすることができ、バッテリ電圧Ｖ_Bの変動に応じてブラシレスモータ７１の駆動速度が変動することにより運転者に違和感を与えることを確実に防止することができる。さらに、最大デューティ比Ｄ_MAXがノイズの影響を受けるデューティ比１００％近傍の領域を使用することなく、この領域では最大デューティ比Ｄ_MAXが１００％に設定されるので、ノイズの影響を受けることなくブラシレスモータを良好に駆動することができる。

一方、テレスコピック機構８については、もともと制御原点がミドルコラム５の収縮範囲の最縮み側に設定されているので、ステップＳ１６からステップＳ１８にジャンプすることからブラシレスモータ８１を駆動することなく停止状態を維持する。
その後、運転者がチルト位置を調整したい場合には、マニュアルチルトスイッチ部ＳＴ１で好みのチルト位置を選択し、これに応じたスイッチ信号ＳＴ１が入力されると、入力されたスイッチ信号ＳＴ１に応じて逆転方向指令ＣＣＷ及び速度指令ＰＷＭがモータ駆動回路９０Ａに出力されて、ブラシレスモータ７１が例えば逆転されてステアリングホイール２が運転者の所望チルト位置まで下降される。このときにも、前記図６のスロースタート処理が実行される。

同様に、運手者がテレスコ位置を調整した場合には、マニュアルテレスコスイッチ部１１６を操作して好みのテレスコ位置を選択し、これに応じたスイッチ信号ＳＴ２が入力されると、入力されたスイッチ信号ＳＴ２に応じて逆転方向指令ＣＣＷ及び速度指令ＰＷＭがモータ駆動回路９０Ｂに出力されて、ブラシレスモータ８１が例えば逆転されてステアリングホイール２が運転者の所望テレスコ位置まで伸張される。このときにも、前記図６のスロースタート処理が実行される。
このように、運転者がマニュアルチルトスイッチ部１１５及びマニュアルテレスコスイッチ部１１６を操作することにより、ステアリングホイール２を運転者の所望位置に移動させることができる。

その後、運転者が最後に操作したマニュアルチルトスイッチ部１１５又はマニュアルテレスコスイッチ部１１６を操作してから所定時間が経過するまでは、マニュアルチルトスイッチ部１１５及びマニュアルテレスコスイッチ部１１６での位置選択操作を行うことができるが、所定時間が経過したとき又は車速センサ１０４で検出した車速検出値Ｖｓが閾値Ｖｓｔ以上となって走行状態と判断されたときにはステップＳ２２又はステップＳ２４からステップＳ２７に移行して、低レベルのリレー制御信号ＳＬをスイッチング素子１２０に出力することにより、リレー回路１０８がオフ状態に制御されて、モータ駆動回路９０Ａ及び９０Ｂへのバッテリ電圧Ｖ_Bの供給が停止されて、ブラシレスモータ７１及び８１の駆動が停止され、チルト機構７及びテレスコピック機構８の作動が停止される。

このように、マニュアルチルトスイッチ部１１５及びマニュアルテレスコスイッチ部１１６が操作されないで所定時間が経過したとき及び車速検出値Ｖｓが閾値Ｖｓｔ以上となって走行状態となったときには、運転者のチルト位置及びテレスコ位置の調節が完了したものと判断して、リレー回路１０８をオフ状態とし、モータ駆動回路９０Ａ及び９０Ｂへのバッテリ電圧Ｖ_Bの供給を停止するので、以後、チルト機構７及びテレスコピック機構８が不用意に作動されることを確実に防止することができる。

その後、運転者が車両から降車する前に、キースイッチ１１３をオフ状態とすると、図４の処理においてステップＳ２９からステップＳ３０に移行し、異常判定フラグＦＡが“０”にリセットされているときにはステップＳ３１に移行して、高レベルのリレー制御信号ＳＬをスイッチング素子１２０に出力することにより、リレー回路１０８をオン状態に制御して、モータ駆動回路９０Ａ及び９０Ｂにバッテリ電圧Ｖ_Bを供給開始して、チルト機構７及びテレスコピック機構８を作動可能状態とする。

次いで、現在のチルト位置が記憶装置１０７のチルト位置記憶領域に記憶されているチルト位置と一致するか否かを判定し、チルト位置が記憶されていないので、現在のチルト位置がチルト位置記憶領域に記憶される（ステップＳ３３）。
同様に、現在のテレスコ位置が記憶装置１０７のテレスコ位置記憶領域に記憶されているテレスコ位置と一致するか否かを判定し、テレスコ位置が記憶されていないので、現在のテレスコ位置がテレスコ位置記憶領域に記憶される（ステップＳ３５）。

次いで、チルト機構７のモータ駆動回路９０Ａに対して速度指令ＰＷＭ及び例えば正転指令ＣＷが出力されて、ブラシレスモータ７１が正転されて、ステアリングホイール２が上方の上死点となる退避位置に退避され、次いでテレスコピック機構８のモータ駆動回路９０Ｂに対して速度指令ＰＷＭ及び例えば正転指令ＣＷが出力されて、ブラシレスモータ８１が正転されて、ミドルコラム５が収縮されてステアリングホイール２が車両前方側に退避され、運転者の前部に移動空間が形成されて、運転者が乗降を容易に行うことができる。

このように、記憶装置１０７のチルト位置記憶領域及びテレスコ位置記憶領域にチルト位置及びテレスコ位置が記憶されると、その後は、運手者が乗車してイグニッションスイッチ１１１をオン状態とする毎に、記憶装置１０７のチルト位置記憶領域及びテレスコ位置記憶領域に記憶されているチルト位置及びテレスコ位置となるにチルト機構７のブラシレスモータ７１及びテレスコピック機構８のブラシレスモータ８１が自動的に制御される。

ところが、演算処理装置１０６で実行される図５の異常検出処理で、モータ駆動回路９０Ａに対する速度指令ＰＷＭが“０”である状態即ちブラシレスモータ７１を駆動していない状態で、モータ駆動回路９０Ａから入力されるモータ位置検出信号ＦＧ１，ＦＧ２の何れかが状態変化を生じたときには、モータ駆動回路９０Ａの下アームを構成する電界効果トランジスタＱｕｂ〜Ｑｗｂに短絡が発生したり、ブラシレスモータ７１に地絡等が発生したりして駆動状態となった異常状態であると判断して異常判定フラグＦＡが“１”にセットされる（ステップＳ４４）。

また、モータ駆動回路９０Ａに“０”を超える速度指令値ＰＷＭが出力されて、ブラシレスモータ７１が回転駆動されている状態で、制御装置１００及びブラシレスモータ７１間に断線が発生してブラシレスモータ７１が回転しない状態となったり、過電流検出回路９４で過電流を検出したＦＥＴゲート駆動回路９５によって下アームを構成する電界効果トランジスタＱｕｂ〜Ｑｗｂがオフ状態に制御されてブラシレスモータ７１の回転が停止される状態となったりして異常が発生した場合には異常判定フラグＦＡが“１”にセットされる。

また、モータ駆動回路断線がその回転方向指令ＣＷ／ＣＣＷとモータ駆動回路９０Ａから入力されるモータ位置検出信号ＦＧ１，ＦＧ２の立ち上がり時点の順位即ちモータ位置検出信号ＦＧ１及びＦＧ２の何れの位相が進んでいるかを検出してモータ回転方向を検出し（ステップＳ４７）、この回転方向検出値と回転方向指令ＣＷ／ＣＣＷとが不一致であるときにもモータ駆動回路９０Ａの異常と判断して異常判定フラグＦＡを“１”にセットする。

また、テレスコピック機構８のモータ駆動回路９０Ｂについても上記と同様の異常検出が行われる。
そして、モータ駆動回路９０Ａ及び９０Ｂの何れかに異常が発生して、異常判定フラグＦＡが“１”にセットされると、前述した図４のモータ制御処理では、演算処理装置１０６に電源が投入された初期状態で、異常判定フラグＦＡが“１”にセットされているときには、ステップＳ２からステップＳ３に移行して、低レベルのリレー制御信号ＳＬをスイッチング素子１２０に出力することにより、直ちにリレー回路１０８がオフ状態に制御されてモータ制御処理が終了される。このため、モータ駆動回路９０Ａ及び９０Ｂに供給されるバッテリ電圧Ｖ_Bを確実に遮断するので、異常発生時にブラシレスモータ７１及び８１が駆動されることを確実に防止することができる。

なお、上記実施形態においては、ブラシレスモータ７１及び８１にモータ駆動回路９０Ａ及び９０Ｂが内蔵されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、モータ駆動回路９０Ａ及び９０Ｂが制御装置１００内に設けられている場合でも本発明を適用することができる。ここで、モータとしてはブラシレスモータに限定されるものではなく、ブラシモータや任意の電動モータを適用することができる。

また、上記実施形態においては、図４のモータ制御処理で、イグニッションスイッチ１１１がオフ状態を継続している状態ではステップＳ６〜Ｓ８で待ちループ処理を行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前回の走行終了時にチルト機構７及びテレスコピック機構８を退避位置に移動させたときに、イグニッションスイッチ１１１の状態変化のみを監視する待機処理に移行し、イグニッションスイッチ１１１がオン状態となったときに図４の処理を復帰させるようにしてもよい。

さらに、上記実施形態においては、制御装置１００のレギュレータ１０３がバッテリ１０１にヒューズ１０２を介して直結されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、レギュレータ１０３にキースイッチ１１３を介してバッテリ電圧Ｖ_Bを供給するようにしてもよく、この場合には、記憶装置１０７として不揮発性メモリを適用して、チルト位置、テレスコ位置、エンジン始動回数Ｎ等を記憶するようにすればよい。

さらにまた、上記実施形態においては３相ブラシレスモータ７１及び８１を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、４相以上のブラシレスモータを適用することができる外、直流ブラシレスモータも適用することができる。
なおさらに、上記実施形態では、最小デューティ比Ｄ_MINを２０％に設定した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、チルト機構７及びテレスコピック機構８の構成に応じてノイズの影響を受けない下限値に設定すればよいものである。

本発明の一実施形態を示す概略構成図である。 本発明に適用し得る制御回路を示すブロック図である。 図２のモータ駆動回路の具体的構成を示すブロック図である。 図２の演算処理装置で実行するモータ制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 図２の演算処理装置で実行する異常検出処理手順の一例を示すフローチャートである。 図２の演算処理装置で実行するスロースタート処理手順の一例を示すフローチャートである。 最大デューティ比算出用マップを示す特性線図である。 スロースタート処理を実行したときのデューティ比の変化を示すタイムチャートである。

符号の説明

１…電動式ステアリング装置、２…ステアリングホイール、３…ステアリングシャフト、４…アッパコラム、５…ミドルコラム、６…ロアコラム、７…電動チルト機構、８…電動テレスコピック機構、７１…ブラシレスモータ、８１…ブラシレスモータ、９０Ａ，９０Ｂ…モータ駆動回路、９１ｕ〜９１ｗ…位置検出素子、９２ｕ〜９２ｗ…シュミットトリガ回路、９３…三相分配回路、９４…過電流検出回路、９５…ＦＥＴゲート駆動回路、９６…インバータ回路、１００…制御装置、１０１…バッテリ、１０３…レギュレータ、１０４…車速センサ、１０６…演算処理装置、１０７…記憶装置、１０８…リレー回路、１１１…イグニッションスイッチ、１１３…キースイッチ、１１４…ドアスイッチ、１１５…マニュアルチルトスイッチ部、１１６…マニュアルテレスコスイッチ部

Claims (3)

1. 後端側にステアリングホイールが装着されるステアリング機構と、該ステアリング機構の傾動位置及び伸縮位置の少なくとも一方を位置調整する電動モータを有する姿勢調整機構と、前記電動モータを駆動制御するモータ駆動回路と、該モータ駆動回路に対して前記姿勢調整機構の位置調整を指令するパルス幅変調信号でなる速度指令値を出力する制御部とを備えた電動式ステアリング装置であって、
   前記制御部は、前記姿勢調整機構の作動を開始する速度指令値を出力する際に、デューティ比を当該姿勢調整機構が低デューティ比のノイズ影響領域を超える最小デューティ比まで増加させた後最大デューティ比まで単位時間当たりのデューティ比変化量を一定値以下に制限して漸増させるように構成されていることを特徴とする電動式ステアリング装置。
2. 前記制御部は、電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、該電源電圧検出手段で検出した電源電圧が増加するに従って最大デューティ比を減少させる最大デューティ比設定手段とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の電動式ステアリング装置。
3. 前記最大デューティ比設定手段は、設定される最大デューティ比が１００％近傍の設定値を超えたときに１００％に設定するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の電動式ステアリング装置。

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