JP4269166B2

JP4269166B2 - 車両の操舵装置

Info

Publication number: JP4269166B2
Application number: JP2004119762A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　　公一; 晃長谷川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2024-04-15
Also published as: JP2005297877A

Description

本発明は、転舵輪を転舵するための少なくとも２つの電動モータまたは操舵ハンドルに操舵反力を付与するための少なくとも２つの電動モータを備えたステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置に関する。

従来から、主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータとしての２つの電動モータを備え、両方の電動モータが共に正常であるときには両方の電動モータの回転によって転舵輪を転舵し、一方の電動モータの異常時には他方の電動モータのみの回転によって転舵輪を転舵するステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置は知られている（下記特許文献１参照）。
特開２００２−１４５０９８号公報

しかし、上記特許文献１においては、電動モータの異常を検出する方法については、何ら説明されていない。

本発明の目的は、転舵輪を転舵するための少なくとも２つの電動モータまたは操舵ハンドルに操舵反力を付与するための少なくとも２つの電動モータを備えたステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、的確に電動モータの状態を検出できるようにすることにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、互いに動力伝達されるように配置されて転舵輪を転舵するための少なくとも第１電動モータおよび第２電動モータ、または互いに動力伝達されるように配置されて操舵ハンドルの回動操作に対して操舵反力を付与するための少なくとも第１電動モータおよび第２電動モータを備えたステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、前記第１電動モータを第１方向に回転させて、前記第２電動モータを第１方向に回転させるように前記第１電動モータに駆動電流を流し、かつ前記第２電動モータを前記第１方向とは反対方向である第２方向に回転させて、前記第１電動モータに駆動電流を流したことによる前記第１電動モータの駆動力と均衡した駆動力で前記第１電動モータを前記第１方向とは反対方向である第２方向に回転させるように前記第２電動モータに駆動電流を流す駆動手段と、前記駆動手段によって前記第１電動モータおよび前記第２電動モータが駆動されている状態で、前記第１電動モータおよび前記第２電動モータが回転しなかったことを条件に前記第１電動モータおよび前記第２電動モータが正常であると判定し、かつ前記第１電動モータおよび前記第２電動モータが回転したことを条件に前記第１電動モータおよび前記第２電動モータの一方が作動不能になっている可能性があると判定する第１判定手段とを設けたことにある。この場合、第１および第２電動モータに駆動電流を流すタイミングは、例えば、イグニッションスイッチを投入した直後である。

電動モータの発生駆動力は、電動モータの特性により、駆動電流の大きさに依存する。したがって、前記本発明のように、第１電動モータを第１方向に回転させて、第２電動モータを第１方向に回転させるように第１電動モータに駆動電流を流し、かつ第２電動モータを前記第１方向とは反対方向である第２方向に回転させて、第１電動モータに駆動電流を流したことによる前記第１電動モータの駆動力と均衡した駆動力で第１電動モータを前記第１方向とは反対方向である第２方向に回転させるように前記第２電動モータに駆動電流を流せば、第１および第２電動モータは他方の電動モータを互いに回転させようとする。そして、この状態で、第１および第２電動モータの回転および非回転を観察すれば、第１および第２電動モータの一方が作動不能状態になっていたり、一方の電動モータの効率が低下していることなど、すなわち電動モータの作動に関する状態を簡単に判定できるようになる。そして、本発明によれば、第１電動モータおよび第２電動モータが駆動されている状態で、第１電動モータおよび第２電動モータが回転しなかったことを条件に第１電動モータおよび第２電動モータが正常であると判定され、また第１電動モータおよび第２電動モータが回転したことを条件に第１電動モータおよび第２電動モータの一方が作動不能になっている可能性があると判定される。したがって、本発明によれば、第１電動モータおよび第２電動モータが正常である状態と、第１電動モータおよび第２電動モータの一方が作動不能になっている可能性がある状態とが的確に判定される。また、第１および第２電動モータの正常の判定時には、転舵輪が転舵され、または操舵ハンドルが回転されることはないので、運転者が違和感をもつこともない。

また、本発明の他の特徴は、前記駆動手段による前記第２電動モータの駆動により前記第１電動モータ及び前記第２電動モータが前記第２方向に回転して、前記第１判定手段によって前記第１電動モータおよび前記第２電動モータの一方が作動不能になっている可能性があると判定されたとき、前記第１電動モータへの駆動電流を徐々に増加して前記第２電動モータの駆動電流との差を徐々に大きくし、前記第１電動モータの駆動電流の増加分が所定値以上になっても前記第１電動モータが前記第２方向に回転していることを条件に前記第１電動モータが作動不能になっていると判定する第２判定手段と、前記駆動手段による前記第１電動モータの駆動により前記第１電動モータ及び前記第２電動モータが前記第１方向に回転して、前記第１電動モータおよび前記第２電動モータの一方が作動不能になっている可能性があると判定されたとき、前記第２電動モータへの駆動電流を徐々に増加して前記第１電動モータの駆動電流との差を徐々に大きくし、前記第２電動モータの駆動電流の増加分が所定値以上になっても前記第２電動モータが前記第１方向に回転していることを条件に前記第２電動モータが作動不能になっていると判定する第３判定手段とを設けたことにある。

これによれば、第２および第３判定手段の判定により、第１電動モータが作動不能状態になっていること、および第２電動モータが作動不能状態になっていることが的確に判定される。

また、本発明の他の特徴は、前記第２判定手段は、前記第１電動モータへの駆動電流を徐々に増加している間に、前記第１電動モータの回転が停止したとき、前記第１電動モータおよび前記第２電動モータに流れる電流の差に応じて前記第１電動モータの低下効率を決定する機能を含み、かつ前記第３判定手段は、前記第２電動モータへの駆動電流を徐々に増加している間に、前記第２電動モータの回転が停止したとき、前記第１電動モータおよび前記第２電動モータに流れる電流の差に応じて前記第２電動モータの低下効率を決定する機能を含むようにしたことにある。

第１および第２電動モータのうちの一方の電動モータが、作動不能になったわけではなく、単に劣化して十分な駆動力を発生することができない場合には、この一方の電動モータの駆動電流を他方の電動モータに対する駆動電流よりも大きくすれば、第１および第２電動モータの駆動力が互いに釣り合って第１および第２電動モータの回転が停止する。したがって、前記第２および第３判定手段の前記機能により、一方の電動モータの効率低下も簡単に判定できる。

以下、本発明の一実施形態に係る車両の操舵装置について図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係る車両の操舵装置を概略的に示している。

この車両の操舵装置は、運転者によって操作される操舵操作装置１０と、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を前記運転者の操作により転舵する転舵装置２０とを機械的に分離したステアバイワイヤ方式を採用している。操舵操作装置１０は、運転者によって回転操作される操作部としての操舵ハンドル１１を備えている。操舵ハンドル１１は操舵入力軸１２の上端に固定され、操舵入力軸１２はその下端にて減速機構を内蔵した反力発生用の操舵反力用電動モータ１３により回転駆動されるようになっている。

また、転舵装置２０は、車両の左右方向に延びて配置された転舵軸２１を備えている。この転舵軸２１の両端部には、タイロッド２２ａ，２２ｂおよびナックルアーム２３ａ，２３ｂを介して、転舵輪としての左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵可能に接続されている。左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、転舵軸２１の軸線方向の変位により左右に転舵される。転舵軸２１の外周上には、図示しないハウジングに組み付けられた第1転舵用電動モータ２４および第２転舵用電動モータ２５が設けられている。第1転舵用電動モータ２４および第２転舵用電動モータ２５の回転は、それぞれねじ送り機構２６，２７により減速されるとともに転舵軸２１の軸線方向の変位に変換される。なお、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の特性、すなわち駆動電流の大きさに対する発生駆動力の大きさの特性は同じであっても異なっていてもよい。

次に、操舵反力用電動モータ１３、第１転舵用電動モータ２４および第２転舵用電動モータ２４，２５の回転を制御する電気制御装置３０について説明する。電気制御装置３０は、操舵角センサ３１、転舵角センサ３２、第１および第２回転角センサ３３，３４を備えている。操舵角センサ３１は、操舵入力軸１２に組み付けられて、操舵ハンドル１１の中立位置からの回転角を検出して操舵角θとして出力する。転舵角センサ３２は、転舵軸２１の外周上にて図示しないハウジングに組み付けられ、転舵軸２１の基準位置からの軸線方向の変位量を検出して転舵角δとして出力する。なお、これらの操舵角θおよび転舵角δは、中立位置を「０」とし、右方向の角度を正の値で、左方向の角度を負の値でそれぞれ表す。第１および第２回転角センサ３３，３４は、第１および第２電動モータ２４，２５にそれぞれ組み付けられ、第１および第２電動モータ２４，２５の基準位置からの第１および第２回転角θm1，θm2をそれぞれ検出する。なお、これらの第１および第２回転角θm1，θm2も、正負の符号により基準位置からの回転方向を表す。

また、電気制御装置３０は、操舵角センサ３１に接続された操舵反力用電子制御ユニット（以下、操舵反力用ＥＣＵという）３５と、操舵角センサ３１、転舵角センサ３２および第１回転角センサ３３に接続された第１転舵用電子制御ユニット（以下、第１転舵用ＥＣＵという）３６と、操舵角センサ３１、転舵角センサ３２および第２回転角センサ３４に接続された第２転舵用電子制御ユニット（以下、第２転舵用ＥＣＵという）３７とを備えている。これらのＥＣＵ３５〜３７は、それぞれＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とする。そして、これらの３つのＥＣＵ３５は互いに接続されて、各種動作を連絡し合う。

操舵反力用ＥＣＵ３５は、ＲＯＭに記憶した図２の操舵反力制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行して、駆動回路４１を介して操舵用電動モータ１３を駆動制御する。第1転舵用ＥＣＵ３６は、ＲＯＭに記憶した図３の第１チェックプログラムをイグニッションスイッチの投入直後に１回だけ実行して、第１転舵用電動モータ２４の状態を判定する。また、第1転舵用ＥＣＵ３６は、その後、ＲＯＭに記憶した図５の転舵制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行して、駆動回路４２を介して第１転舵用電動モータ２４を駆動制御する。第２転舵用ＥＣＵ３７は、ＲＯＭに記憶した図４の第２チェックプログラムをイグニッションスイッチの投入直後に１回だけ実行して、第２転舵用電動モータ２５の状態を判定する。また、第２転舵用ＥＣＵ３７は、その後、ＲＯＭに記憶した図５の転舵制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行して、駆動回路４３を介して第２転舵用電動モータ２５を駆動制御する。なお、３つのＥＣＵ３５〜３７を設けるのに代えて、１つまたは２つのＥＣＵによって前記各制御を適宜行うようにしてもよい。

駆動回路４１〜４３は、ＥＣＵ３５〜３７により制御されて、電動モータ１３，２４，２５を駆動制御する。これらの駆動回路４１〜４３内には、電動モータ１３，２４，２５に流れる駆動電流をそれぞれ検出する駆動電流センサ４１ａ〜４３ａがそれぞれ設けられていて、駆動電流センサ４１ａ〜４３ａによって検出された駆動電流はＥＣＵ３５〜３７にそれぞれ供給される。また、ＥＣＵ３６，３７には、電動モータ２４の異常を運転者に警告するための警報ランプ、警報ブザーなどの警報器４４が接続されている。

次に、上記のように構成した実施形態の動作を説明する。イグニッションスイッチ（図示しない）の投入直後、第１および第２転舵用ＥＣＵ３６，３７は、図３の第１チェックプログラムおよび図４の第２チェックプログラムの実行をそれぞれ１回だけ行う。

第１チェックプログラムの実行は、ステップＳ２０にて開始され、第１転舵用ＥＣＵ３６は、ステップＳ２１にて、駆動電流センサ４２ａによって検出された駆動電流を入力するとともに、同入力した駆動電流を用いて駆動回路４２を制御し、第１転舵用電動モータ２４を第１方向に回転させるように同電動モータ２４に駆動電流Ｉ1を流す。第２チェックプログラムの実行は、ステップＳ４０にて開始され、第２転舵用ＥＣＵ３７は、ステップＳ４１にて、駆動電流センサ４３ａによって検出された駆動電流を入力するとともに、同入力した駆動電流を用いて駆動回路４３を制御し、第２転舵用電動モータ２５を第２方向に回転させるように同電動モータ２５に駆動電流Ｉ2を流す。

この場合、前記第１および第２方向は、互いに反対の回転方向、すなわち転舵軸２１を互いに反対方向に駆動するための回転方向である。また、駆動電流Ｉ1，Ｉ2は、共に正常状態にある第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の各発生駆動力が互いに均衡するように、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の駆動電流に対する発生駆動力の各特性に従って予め定められた大きさの電流である。すなわち、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の駆動電流に対する発生駆動力の各特性が等しければ（例えば、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５が同一の電動モータでそれぞれ構成されていれば）、駆動電流Ｉ1，Ｉ2は互いに等しい。第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の駆動電流に対する発生駆動力の各特性が異なれば、駆動電流Ｉ1，Ｉ2は互いに異なる。

前記ステップＳ２１の処理後、第１転舵用ＥＣＵ３６は、ステップＳ２２にて回転角センサ３３によって検出された第１回転角θm1を入力して、第１転舵用電動モータ２４が回転したか否かを判定する。一方、前記ステップＳ４１の処理後、第２転舵用ＥＣＵ３７は、ステップＳ４２にて回転角センサ３４によって検出された第２回転角θm2を入力して、第２転舵用電動モータ２５が回転したか否かを判定する。

いま、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５が正常であれば、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５は、互いに均衡した駆動力で、他方の電動モータ２５，２４をそれぞれ回転させようとするので、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５は共に回転しない。なお、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５によって発生される駆動力が極めて正確に一致しなくても、同駆動力がほぼ一致すれば、各部品間の摩擦損失によって第１および第２転舵用電動モータ２４，２５は回転しない。したがって、この場合には、第1転舵用ＥＣＵ３６は、ステップＳ２２にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ３２にて第１転舵用電動モータ２４に対する駆動電流の供給を停止制御することにより第１転舵用電動モータ２４の駆動制御を解除する。そして、ステップＳ３３にて第２転舵用ＥＣＵ３７に第１チェックプログラムの終了を通知して、ステップＳ３４にてこの第１チェックプログラムの実行を終了する。一方、第２転舵用ＥＣＵ３７は、ステップＳ４２にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ５２にて第２転舵用電動モータ２５に対する駆動電流の供給を停止制御することにより第２転舵用電動モータ２５の駆動制御を解除する。そして、ステップＳ５３にて第１転舵用ＥＣＵ３６に第２チェックプログラムの終了を通知して、ステップＳ５４にてこの第１チェックプログラムの実行を終了する。

これらの第１および第２チェックプログラムの終了後、第１および第２転舵用ＥＣＵ３６，３７は、図５の転舵制御プログラムの実行を所定の短時間ごとに繰り返し実行し始める。これらの転舵制御プログラムの実行はそれぞれステップＳ６０にて開始され、第１および第２転舵用ＥＣＵ３６，３７は、ステップＳ６１にて、操舵角センサ３１によって検出された操舵角θをそれぞれ入力するとともに、転舵角センサ３２によって検出された転舵角δを入力する。

次に、第１および第２転舵用ＥＣＵ３６，３７は、ステップＳ６２にて、各ＲＯＭ内に予め用意された目標転舵角テーブルを参照して、前記入力した操舵角θに対応する目標転舵角δ＊を計算する。この目標転舵角テーブルは、図６に示すように、操舵角θの絶対値｜θ｜の増加に従って絶対値の増加する目標転舵角δ＊を記憶している。なお、目標転舵角テーブルを用いるのに代えて、操舵角θと目標転舵角δ＊との関係を予め定めた関数を用意しておいて、同関数を用いて前記入力した操舵角θに対応する目標転舵角δ＊を計算するようにしてもよい。また、車速センサ、ヨーレートセンサ、横加速度センサなどを設けて、前記各センサによって検出された車速、ヨーレート、横加速度などに応じて前記計算した目標転舵角δ＊を補正するようにしてもよい。

前記目標転舵角δ＊の計算後、第１および第２転舵用ＥＣＵ３６，３７は、ステップＳ６３にて第１および第２転舵用電動モータ２４，２５を駆動制御して、ステップＳ６４にてこの転舵制御プログラムの実行を一旦終了する。このステップＳ６３の処理においては、前記計算した目標転舵角δ＊と前記入力した転舵角δとの差δ＊−δが計算され、駆動回路４２，４３との協働により、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５は前記差δ＊−δが「０」となるように駆動制御される。これにより、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５は、それらの回転により、ねじ送り機構２６，２７を介して転舵軸２１を軸線方向に駆動する。そして、転舵軸２１の軸線方向の変位により、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が目標転舵角δ＊に転舵される。その結果、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、操舵ハンドル１１の回動操作に応じて転舵され、車両は左右に旋回される。

このような転舵制御プログラムの実行と並行して、操舵反力用ＥＣＵ３５は、図２の操舵反力制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行している。この操舵反力プログラムの実行はステップＳ１０にて開始され、操舵反力用ＥＣＵ３５は、ステップＳ１１にて操舵角センサ３１によって検出された操舵角θを入力する。

次に、操舵反力用ＥＣＵ３５は、目標操舵反力テーブルを参照して、前記入力した操舵角θに対応する目標操舵反力を計算する。この目標操舵反力テーブルは、図７に示すように、操舵角θの絶対値｜θ｜の増加に従って絶対値の増加する目標操舵反力を記憶している。なお、目標操舵反力テーブルを用いるのに代えて、操舵角θと目標操舵反力との関係を予め定めた関数を用意しておいて、同関数を用いて前記入力した操舵角θに対応する目標操舵反力を計算するようにしてもよい。なお、この場合にも、車速、ヨーレート、横加速度などに応じて目標操舵反力を補正してもよい。

前記目標操舵反力の計算後、ステップＳ１３にて、駆動電流センサ４１ａによって検出された駆動電流を用いて、操舵ハンドル１１に付与される反力トルクが前記計算した目標操舵反力に一致するように駆動回路４１を介して操舵反力用電動モータ１３の回転を制御する。そして、ステップＳ１４にて、この転舵制御プログラムの実行を一旦終了する。これにより、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に対して、操舵ハンドル１１の操舵角θすなわち左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δに応じた反力トルクが付与される。したがって、運転者は、この操舵反力を感じながら、操舵ハンドル１１を回動操作できる。

次に、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５のいずれか一方が正常でない場合について説明する。この場合、前述の場合と異なり、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５のうちの一方が他方を回転させることになるので、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５は共に回転する。したがって、図３のステップＳ２２にて「Ｙｅｓ」と判定され、第１転舵用ＥＣＵ３６はステップＳ２３に進み、第１転舵用電動モータ２４が第１方向と反対方向（すなわち、第２方向）に回転しているかを判定する。この第１方向と反対方向の第１転舵用電動モータ２４の回転は、第１転舵用電動モータ２４が第２転舵用電動モータ２５によって回転させられたことを意味する。一方、第２転舵用ＥＣＵ３７はステップＳ４２にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ４３にて第２転舵用電動モータ２５が第２方向と反対方向（すなわち、第１方向）に回転しているかを判定する。この第２方向と反対方向の第２転舵用電動モータ２５の回転は、第２転舵用電動モータ２５が第１転舵用電動モータ２４によって回転させられたことを意味する。

第１転舵用電動モータ２４が第１方向と反対方向に回転したとすると、第１転舵用ＥＣＵ３６は、ステップＳ２３にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ２４以降の処理を実行する。一方、この場合、第２転舵用電動モータ２５も第１方向と反対方向すなわち第２方向に回転するので、第２転舵用ＥＣＵ３７は、ステップＳ４３にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ５１にて第１転舵用ＥＣＵ３６からの第１チェックプログラムの終了の通知を待つ。この間、第２転舵用電動モータ２５には前記ステップＳ４１の処理によって流された駆動電流Ｉ2が流され続ける。

第１転舵用ＥＣＵ３６は、ステップＳ２４にて変数ｎを「１」に初期設定した後、ステップＳ２７の変数ｎのカウントアップ処理およびステップＳ２８の変数ｎの比較処理により、変数ｎが所定値Ｎ以上になるまで、ステップＳ２５〜Ｓ２８からなる循環処理を繰り返し実行する。なお、この所定値Ｎは予め決められた自然数であって、この値が大きくなるほど、ステップＳ２５〜Ｓ２８からなる循環処理回数が大きくなり得る。この循環修理中、ステップＳ２５の処理により、第１転舵用電動モータ２４に流す駆動電流を微小電流ΔＩずつ増加させる。ステップＳ２６の処理により、前記駆動電流を増加させた状態で、回転角センサ３３からの検出第1回転角θm1を入力して、第１転舵用電動モータ２４が第１方向と反対方向に回転しているかを検出する。言い換えれば、第１転舵用電動モータ２４が、前記駆動電流の増加によって停止したかを判定する。

第１転舵用電動モータ２４が第１方向と反対方向に回転し続けていると、前記ステップＳ２５の駆動電流の増加処理がふたたび実行され、その後、前記ステップＳ２６の判定処理が実行される。このようなステップＳ２５〜Ｓ２８からなる循環処理中、第１転舵用電動モータ２４が第１方向と反対方向に回転しなくなると、ステップＳ２６にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２９に進む。この状態は、第１転舵用電動モータ２４に流す駆動電流を第２転舵用電動モータ２５に流す駆動電流よりも増加電流ｎ・ΔＩだけ大きくしたときに、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の駆動力が釣り合ったことを意味する。言い換えれば、第１転舵用電動モータ２４の効率が、同電動モータ２４の劣化などにより、増加電流ｎ・ΔＩ分だけ低下したことを意味する。ステップＳ２９においては、第１転舵用電動モータ２４の効率が低下していることを記憶するとともに、第１転舵用電動モータ２４に対する増加電流ｎ・ΔＩを記憶する。なお、この第１転舵用電動モータ２４の効率低下を運転者に知らせるようにしてもよい。

一方、変数ｎが所定値Ｎ以上になっても、第１転舵用電動モータ２４が第１方向と反対方向に回転し続けている場合には、ステップＳ２８にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ３０に進む。この状態は、第１転舵用電動モータ２４に流す駆動電流を第２転舵用電動モータ２５に流す駆動電流よりも(Ｎ−１)・ΔＩ（ある程度大きな電流）だけ大きくしても、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の駆動力が釣り合わなかったことを意味する。言い換えれば、第１転舵用電動モータ２４が作動不能に陥っていることを意味する。ステップＳ３０においては、警報器４４を作動させて、第１転舵用電動モータ２４に異常が発生していることを運転者に通報する。

前記ステップＳ２９またはステップＳ３０の処理後、第１転舵用ＥＣＵ３６はステップＳ３２にて第１転舵用電動モータ２４の駆動制御を解除し、ステップＳ３３にて第２転舵用ＥＣＵ３７に第１チェックプログラムの終了を通知して、ステップＳ３４にてこの第１チェックプログラムの実行を終了する。

この第１チェックプログラムの終了の通知により、第２転舵用ＥＣＵ３７は、図４のステップＳ５１にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ５２の第２転舵用電動モータ２５の駆動制御の解除処理およびステップＳ５３の第１転舵用ＥＣＵ３６に対する通知処理を実行した後、ステップＳ５４にてこの第２チェックプログラムの実行を終了する。

次に、第１転舵用電動モータ２４が第１方向に回転した場合について説明する。この場合、第１転舵用ＥＣＵ３６は、図３のステップＳ２３にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ３１にて第２転舵用ＥＣＵ３７からの第２チェックプログラムの終了の通知を待つ。この間、第１転舵用電動モータ２４には前記ステップＳ２１の処理によって流された駆動電流Ｉ1が流され続ける。また、この場合には、第２転舵用電動モータ２５は第１方向すなわち第２方向と反対方向と回転するので、第２転舵用ＥＣＵ３７は、図４のステップＳ４３にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４４〜Ｓ５０の処理を実行する。

これらのステップＳ４４〜Ｓ５０の処理は、前述した図３のステップＳ２４〜Ｓ３０の処理と似ており、異なる点は、対象が第２転舵用電動モータ２５である点と、ステップＳ４６の判定処理にて第２方向と反対方向の回転が判定される点のみであるので、その詳しい説明を省略する。このようなステップＳ４４〜Ｓ５０の処理後、第２転舵用ＥＣＵ３７はステップＳ５２にて第２転舵用電動モータ２５の駆動制御を解除し、ステップＳ５３にて第１転舵用ＥＣＵ３６に第２チェックプログラムの終了を通知して、ステップＳ５４にてこの第２チェックプログラムの実行を終了する。

この第２チェックプログラムの終了の通知により、第１転舵用ＥＣＵ３６は、図３のステップＳ３１にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ３２の第１転舵用電動モータ２４の駆動制御の解除処理およびステップＳ３３の第２転舵用ＥＣＵ３７に対する通知処理を実行した後、ステップＳ３４にてこの第１チェックプログラムの実行を終了する。

このようにして第１および第２チェックプログラムの実行が終了されると、第１および第２転舵用ＥＣＵ３６，３７は、前述したように、図５の転舵制御プログラムを実行して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵制御する。この場合、第１転舵用電動モータ２４の効率が低下している場合には、ステップＳ６３の転舵制御処理において、前記記憶した増加電流ｎ・ΔＩに相当する分だけ大きな駆動電流を第１転舵用電動モータ２４に流し、効率低下を補うようにして第１および第２転舵用電動モータ２４，２５に均等の駆動力を発生させるようにする。また、第２転舵用電動モータ２５の効率が低下している場合には、ステップＳ６３の転舵制御処理において、前記記憶した増加電流ｎ・ΔＩに相当する分だけ大きな駆動電流を第２転舵用電動モータ２５に流し、効率低下を補うようにして第１および第２転舵用電動モータ２４，２５に均等の駆動力を発生させるようにする。

上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、図３のステップＳ２１，Ｓ２２および図４のステップＳ４１，Ｓ４２の処理により、正常状態にある第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の各駆動力が均衡しかつ対抗する駆動電流を第１および第２転舵用電動モータ２４，２５に流し、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の正常状態を判定するようにしたので、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の正常が簡単に判定される。そして、この正常の判定時には、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５は回転せず、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵されることはないので、運転者が違和感をもつこともない。

また、図３のステップＳ２３〜Ｓ２９および図４のステップＳ４３〜Ｓ４９の処理により、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５に流れる電流に差が生じるようにして、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の回転によって第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の効率低下および作動不能を判定するようにしたので、これらの効率低下および作動不能も簡単に検出できる。特に、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５に流す電流の差を徐々に大きくしていき、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の回転が停止したときに、前記電流の差に応じて第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の低下した効率を定量的に計測するようにしたので、低下した効率の量も簡単に検出できるようになり、その後の制御にこの効率の低下を利用できるようになる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態においては、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の効率低下および作動不能の検出を、他方の電動モータによって回転させられた側の電動モータの駆動電流を増加させるようにした。しかし、これに代えて、他方の電動モータを回転させた側の電動モータの駆動電流を徐々に減少させて、同他方の電動モータに対応した第１または第２転舵用電動モータ２４，２５の効率低下および作動不能の検出を行うようにしてもよい。

この場合、図３の第１チェックプログラムにおいては、ステップＳ２３，Ｓ２６にて第１転舵用電動モータ２４が第１方向に回転したかを判定するようにするとともに、ステップＳ２５にて第１転舵用電動モータ２４の駆動電流を微小電流ΔＩずつ減少させるようにする。そして、この場合、第１チェックプログラムにおいては、第２転舵用電動モータ２５の効率低下および作動不能が検出されることになるので、検出結果を第２転舵用ＥＣＵ３７に出力しておく必要がある。一方、図４の第２チェックプログラムにおいては、ステップＳ４３，Ｓ４６にて第２転舵用電動モータ２５が第２方向に回転したかを判定するようにするとともに、ステップＳ４５にて第２転舵用電動モータ２５の駆動電流を微小電流ΔＩずつ減少させるようにする。そして、この場合、第２チェックプログラムにおいては、第１転舵用電動モータ２５の効率低下および作動不能が検出されることになるので、検出結果を第１転舵用ＥＣＵ３６に出力しておく必要がある。

さらに、前記第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の効率低下および作動不能の検出を、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５のうちの一方の電動モータの駆動電流を微小電流ΔＩずつ増加させるとともに、他方の電動モータの駆動電流を微小電流ΔＩずつ減少させるようにしてもよい。この場合、他方の電動モータにより回転させられた側の電動モータの駆動電流を上記図３および図４の第１および第２チェックプログラムのようにして増加させるとともに、他方の電動モータを回転させた側の電動モータの駆動電流を前記変形例のように減少させるようにする。ただし、この場合の電動モータの低下した効率は上記実施形態および変形例の場合の２倍となる。

また、上記実施形態においては、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の回転を第１および第２回転角センサ３３，３４により検出するようにした。しかし、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の回転は操舵軸２１の変位および左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵に対応するものであるので、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の回転を転舵角センサ３２による検出転舵角δを用いて検出するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するために第１および第２転舵用電動モータ２４，２５を用いるようにしたが、本発明は左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するために３つ以上の電動モータを備えた車両の操舵装置にも適用される。この場合、例えば図８に示すように、車両の操舵装置を変形できる。この変形例においては、転舵軸２１をラックバーで構成するとともに、上記実施形態の構成に加えて、同転舵軸２１に設けたラック歯２１ａに噛み合うピニオンギヤ５１を下端に固定した転舵入力軸５２を有する。転舵入力軸５２の上端部には第３転舵用電動モータ５３を設け、第３転舵用電動モータ５３の回転が減速器５４を介して転舵入力軸５２に伝達されるようにする。

さらに、この変形例においては、上記第１および第２転舵用ＥＣＵ３６，３７と同様な第３転舵用ＥＣＵ５５と、上記駆動回路４２，４３と同様な駆動電流センサ５６ａを内蔵した駆動回路５６と、上記第１および第２回転角センサ３３，３４と同様な第３転舵用電動モータ５３の回転角θm3を検出する回転角センサ５７とを設ける。また、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δを検出するために、上記実施形態の転舵角センサ３２を用いることも可能であるが、転舵入力軸５２の基準位置からの回転角を検出することによって転舵角δを検出する転舵角センサ５８を用いることもできる。

そして、第３転舵用ＥＣＵ５５は、操舵反力用ＥＣＵ３５、第１および第２転舵用ＥＣＵ３６，３７に接続されており、上記図３および図４の第１および第２チェックプログラムと同様に構成した第３チェックプログラムを実行するとともに、図５の転舵制御プログラムを実行する。この場合、第１ないし第３転舵用ＥＣＵ３６，３７，５５は、第１ないし第３チェックプログラムのうちの２つのチェックプログラムを同時に実行することにより、第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，５３の正常状態、効率低下状態および作動不能状態を検出する。具体的には、まず、上記実施形態のように、第１および第２転舵用ＥＣＵ３６，３７が第１および第２チェックプログラムを実行して、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の状態を判定する。その後、第３転舵用ＥＣＵ５５および第１転舵用ＥＣＵ３６（または第２転舵用ＥＣＵ３７）が第３チェックプログラムおよび第１チェックプログラム（または第２チェックプログラム）をそれぞれ同時に実行して、第３転舵用電動モータ５３および第１転舵用電動モータ２４（または第２転舵用電動モータ２５）の状態を判定する。なお、この場合には、前記第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，５３の状態判定がすべて終了した後に、第１ないし第３転舵用ＥＣＵ３６，３７，５５は図５の転舵制御プログラムをそれぞれ実行し始めるようにする。

また、上記実施形態および変形例においては、本発明を、車両の操舵装置に設けた複数の転舵用電動モータ２４，２５，５３に対して適用した。しかし、車両の操舵装置内に、操舵ハンドル１１の回動操作に対して操舵反力を付与するための一つまたは複数の操舵反力用電動モータが上記実施形態の操舵反力用電動モータ１３に加えて設けられている場合には、本発明は、上記実施形態の操舵反力用電動モータ１３を含む複数の操舵反力用電動モータに対しても適用される。前記１つまたは複数の操舵反力用電動モータは、操舵ハンドル１１の回動操作に対して反力を付与することが可能であれば、操舵反力用電動モータ１３に並列または直列に設けられていてもよい。

この変形例においては、前述した複数の操舵反力用電動モータを駆動回路を介してそれぞれ独立にまたは共通に制御する操舵反力用ＥＣＵ（上記実施形態の操舵反力用ＥＣＵ３５を含む）が、上記実施形態の図３，４の第１および第２チェックプログラムと同様に構成した第１および第２チェックプログラムをイグニッションスイッチの投入直後に１回だけ実行する。この第１および第２チェックプログラムにおいては、上記第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，５３に代えて、前述した複数の操舵反力用電動モータの駆動制御するとともに、それらの回転を検出する。したがって、前記複数の操舵反力用電動モータには、上記実施形態の回転角センサ２６，２７，５７と同様な回転角センサがそれぞれ組み付けられている。

この変形例によっても、前記プログラムの実行により、正常状態にある複数の操舵反力用電動モータの正常が簡単に判定される。そして、この正常の判定時には、複数の操舵反力用電動モータは回転せず、操舵ハンドル１１が回転することはないので、運転者が違和感をもつこともない。

また、この変形例においても、上記実施形態と同様に、複数の操舵反力用電動モータに流れる電流に差が生じるようにして、複数の操舵反力用電動モータの回転によって同複数の操舵反力用電動モータの効率低下および作動不能を判定するようにするとよい。そして、この場合も、複数の操舵反力用電動モータに流す電流の差を徐々に大きくしていき、複数の操舵反力用電動モータのうちの１つまたは複数の操舵反力用電動モータの回転が停止したときに、前記電流の差に応じて複数の操舵反力用電動モータの低下した効率を定量的に計測するようにするとよい。これらによれば、複数の操舵反力用電動モータに対しても、上記実施形態と同様な効果が期待される。

さらに、上記実施形態においては、車両を操舵するために回動操作される操舵ハンドル１１を用いるようにした。しかし、これに代えて、例えば、直線的に変位するジョイスティックタイプの操舵ハンドルを用いてもよいし、その他、運転者によって操作されるとともに車両に対する操舵を指示できるものであれば、いかなるものを用いてもよい。

本発明の一実施形態に係る車両の操舵装置の概略図である。図１の操舵反力用ＥＣＵによって実行される操舵反力制御プログラムのフローチャートである。図１の第１転舵用ＥＣＵによって実行される第１チェックプログラムのフローチャートである。図１の第２転舵用ＥＣＵによって実行される第２チェックプログラムのフローチャートである。図１の第１および第２転舵用ＥＣＵによって実行される転舵制御プログラムのフローチャートである。操舵角と目標転舵角との関係を示すグラフである。操舵角と目標操舵反力との関係を示すグラフである。図１の変形例に係る車両の操舵装置の概略図である。

符号の説明

ＦＷ１，ＦＷ２…前輪、１０…操舵操作装置、１１…操舵ハンドル、１３…操舵反力用電動モータ、２０…転舵装置、２１…転舵軸、２４，２５，５３…転舵用電動モータ、２６，２７，５７…回転角センサ、３１…操舵角センサ、３２，５８…転舵角センサ、３５…操舵反力用ＥＣＵ、３６，３７，５５…転舵用ＥＣＵ、４１ａ，４２ａ，４３ａ、５６ａ…駆動電流センサ

Claims

互いに動力伝達されるように配置されて転舵輪を転舵するための少なくとも第１電動モータおよび第２電動モータ、または互いに動力伝達されるように配置されて操舵ハンドルの回動操作に対して操舵反力を付与するための少なくとも第１電動モータおよび第２電動モータを備えたステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記第１電動モータを第１方向に回転させて、前記第２電動モータを第１方向に回転させるように前記第１電動モータに駆動電流を流し、かつ前記第２電動モータを前記第１方向とは反対方向である第２方向に回転させて、前記第１電動モータに駆動電流を流したことによる前記第１電動モータの駆動力と均衡した駆動力で前記第１電動モータを前記第１方向とは反対方向である第２方向に回転させるように前記第２電動モータに駆動電流を流す駆動手段と、
前記駆動手段によって前記第１電動モータおよび前記第２電動モータが駆動されている状態で、前記第１電動モータおよび前記第２電動モータが回転しなかったことを条件に前記第１電動モータおよび前記第２電動モータが正常であると判定し、かつ前記第１電動モータおよび前記第２電動モータが回転したことを条件に前記第１電動モータおよび前記第２電動モータの一方が作動不能になっている可能性があると判定する第１判定手段と
を設けたことを特徴とする車両の操舵装置。
請求項１に記載した車両の操舵装置において、さらに、
前記駆動手段による前記第２電動モータの駆動により前記第１電動モータ及び前記第２電動モータが前記第２方向に回転して、前記第１判定手段によって前記第１電動モータおよび前記第２電動モータの一方が作動不能になっている可能性があると判定されたとき、前記第１電動モータへの駆動電流を徐々に増加して前記第２電動モータの駆動電流との差を徐々に大きくし、前記第１電動モータの駆動電流の増加分が所定値以上になっても前記第１電動モータが前記第２方向に回転していることを条件に前記第１電動モータが作動不能になっていると判定する第２判定手段と、
前記駆動手段による前記第１電動モータの駆動により前記第１電動モータ及び前記第２電動モータが前記第１方向に回転して、前記第１電動モータおよび前記第２電動モータの一方が作動不能になっている可能性があると判定されたとき、前記第２電動モータへの駆動電流を徐々に増加して前記第１電動モータの駆動電流との差を徐々に大きくし、前記第２電動モータの駆動電流の増加分が所定値以上になっても前記第２電動モータが前記第１方向に回転していることを条件に前記第２電動モータが作動不能になっていると判定する第３判定手段とを設けたことを特徴とする車両の操舵装置。
前記第２判定手段は、前記第１電動モータへの駆動電流を徐々に増加している間に、前記第１電動モータの回転が停止したとき、前記第１電動モータおよび前記第２電動モータに流れる電流の差に応じて前記第１電動モータの低下効率を決定する機能を含み、かつ
前記第３判定手段は、前記第２電動モータへの駆動電流を徐々に増加している間に、前記第２電動モータの回転が停止したとき、前記第１電動モータおよび前記第２電動モータに流れる電流の差に応じて前記第２電動モータの低下効率を決定する機能を含む請求項２に記載した車両の操舵装置。