(57)【要約】【課題】  操舵反力モータおよび転舵モータにおいて生じる回生電力の蓄電を効率的に行うことができるステアバイワイヤ式操舵装置を提供する。【解決手段】  転舵用の操舵軸１０と機械的に連結されていないステアリングホイール１と、このステアリングホイール１の操舵角を検出する操舵角センサ２と、前記ステアリングホイール１に反力トルクを付与する操舵反力モータ４と、この操舵反力モータ４と前記操舵軸１０を駆動する転舵モータ６とを制御するステアリング制御部５とを備える。ステアリング制御部５は、操舵角センサ２の検出する操舵角の信号を含む運転状態検出信号に基づいて、転舵モータ６を制御する。操舵反力モータ４および転舵モータ６において生じる回生電力を蓄電する蓄電手段１４を設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転舵用の操舵軸と機械的に連結されていないステアリングホイールと、このステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサと、前記ステアリングホイールに反力トルクを付与する操舵反力モータと、この操舵反力モータと前記操舵軸を駆動する転舵モータとを制御するステアリング制御部とを備え、前記操舵角センサの検出する操舵角の信号を含む運転状態検出信号に基づいて前記転舵モータを前記ステアリング制御部で制御するようにしたステアバイワイヤ式操舵装置において、
前記操舵反力モータおよび前記転舵モータにおいて生じる回生電力を蓄電する蓄電手段を設けたことを特徴とするステアバイワイヤ式操舵装置。
【請求項２】
請求項１において、前記蓄電手段は、前記操舵反力モータにおいて生じる回生電力と前記転舵モータにおいて生じる回生電力を、切り換え回路を介して１つの充電回路からバッテリに蓄電するものとしたステアバイワイヤ式操舵装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記操舵反力モータにおいて生じる回生電力の前記蓄電手段による蓄電は、直進状態からコーナリングを開始して操舵角の角速度が一定値以上となったことを、前記操舵角センサの検出する操舵角の信号から判定して行うものとしたステアバイワイヤ式操舵装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、前記ステアリングホイールに作用する操舵トルクを検出する操舵トルクセンサを設け、前記操舵反力モータにおいて生じる回生電力の前記蓄電手段による蓄電は、操舵トルクが一定値以上となったことを、前記操舵トルクセンサの検出する操舵トルクの信号から判定して行うものとしたステアバイワイヤ式操舵装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２において、車輪に加わる転舵力を検出する転舵力センサを設け、前記転舵モータにおいて生じる回生電力の前記蓄電手段による蓄電は、コーナリングから直進状態に戻るときの車輪からの復元力が一定値以上となったことを、前記転舵力センサの検出する転舵力の信号から判定して行うものとしたステアバイワイヤ式操舵装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２において、車輪の転舵角を検出する転舵角センサを設け、前記転舵モータにおいて生じる回生電力の前記蓄電手段による蓄電は、コーナリングから直進状態に戻るときの転舵角の角速度が一定値以上となったことを、前記転舵角センサの検出する転舵角の信号から判定して行うものとしたステアバイワイヤ式操舵装置。
【請求項７】
請求項２ないし請求項６のいずれか１項において、前記操舵反力モータにおいて生じる回生電力と前記転舵モータにおいて生じる回生電力の前記蓄電手段による蓄電の切り換えは、前記操舵角センサの検出する操舵角の信号を含む運転状態検出信号に基づいて前記ステアリング制御部で判定して行うものとしたステアバイワイヤ式操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転舵用の操舵軸と機械的に連結されていないステアリングホイールで操舵を行うようにしたステアバイワイヤ式操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のステアバイワイヤ式操舵装置では、車輪からステアリングホイールに路面反力が伝達されないため、操舵反力モータからステアリングホイールに反力トルクを付与することで、運転者に操舵感を与えている。操舵反力モータの回転方向は、運転者の操作によるステアリングホイールの回転方向と逆方向になるため、操舵反力モータが発電機として作用して回生電流が発生する。この回生電流は、高周波音や振動の発生原因になることがあるため、操舵速度や操舵反力モータの回転速度に応じて、回生電流を抑制する方法が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００７−３０２０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に開示の技術は、操舵反力モータにおいて生じる回生電流を抑制して、回生電流に起因する高周波音や振動の発生を防止するものであり、操舵反力モータからの回生電力をバッテリーに充電する等して有効利用するものではない。また、転舵用の操舵軸を駆動する転舵モータにおいても再生電流が発生するが、その電力回生について特許文献１では言及されていない。
【０００４】
この発明の目的は、操舵反力モータおよび転舵モータにおいて生じる回生電力の蓄電を効率的に行うことができるステアバイワイヤ式操舵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明のステアバイワイヤ式操舵装置は、転舵用のラック軸等の操舵軸と機械的に連結されていないステアリングホイールと、このステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサと、前記ステアリングホイールに反力トルクを付与する操舵反力モータと、この操舵反力モータと前記操舵軸を駆動する転舵モータとを制御するステアリング制御部とを備え、前記操舵角センサの検出する操舵角の信号を含む運転状態検出信号に基づいて前記転舵モータを前記ステアリング制御部で制御するようにしたステアバイワイヤ式操舵装置において、前記操舵反力モータおよび前記転舵モータにおいて生じる回生電力を蓄電する蓄電手段を設けたことを特徴とする。
この構成によると、操舵反力モータおよび転舵モータにおいて生じる回生電力の蓄電を効率的に行うことができ、自動車全体での省エネルギーに貢献できる。
【０００６】
この発明において、前記蓄電手段は、前記操舵反力モータにおいて生じる回生電力と前記転舵モータにおいて生じる回生電力を、切り換え回路を介して１つの充電回路からバッテリに蓄電するものとしても良い。
操舵反力モータと転舵モータとでは、回生電力の発生タイミングが異なるので、これらの回生電力を、運転状況により切り換え回路を切り換えて１つの充電回路からバッテリに蓄電することで、両モータの回生電力を１つのバッテリに蓄電することができる。これにより、蓄電手段における充電回路およびバッテリを共通化でき、蓄電手段の構成を簡略化できる。
【０００７】
この発明において、前記操舵反力モータにおいて生じる回生電力の前記蓄電手段による蓄電は、直進状態からコーナリングを開始して操舵角の角速度が一定値以上となったことを、前記操舵角センサの検出する操舵角の信号から判定して行うものとしても良い。
【０００８】
この発明において、前記ステアリングホイールに作用する操舵トルクを検出する操舵トルクセンサを設け、前記操舵反力モータにおいて生じる回生電力の前記蓄電手段による蓄電は、操舵トルクが一定値以上となったことを、前記操舵トルクセンサの検出する操舵トルクの信号から判定して行うものとしても良い。
【０００９】
この発明において、車輪に加わる転舵力を検出する転舵力センサを設け、前記転舵モータにおいて生じる回生電力の前記蓄電手段による蓄電は、コーナリングから直進状態に戻るときの車輪からの復元力が一定値以上となったことを、前記転舵力センサの検出する転舵力の信号から判定して行うものとしても良い。
【００１０】
この発明において、車輪の転舵角を検出する転舵角センサを設け、前記転舵モータにおいて生じる回生電力の前記蓄電手段による蓄電は、コーナリングから直進状態に戻るときの転舵角の角速度が一定値以上となったことを、前記転舵角センサの検出する転舵角の信号から判定して行うものとしても良い。
【００１１】
この発明において、前記操舵反力モータにおいて生じる回生電力と前記転舵モータにおいて生じる回生電力の前記蓄電手段による蓄電の切り換えは、前記操舵角センサの検出する操舵角の信号を含む運転状態検出信号に基づいて前記ステアリング制御部で判定して行うものとしても良い。
【発明の効果】
【００１２】
この発明のステアバイワイヤ式操舵装置は、転舵用の操舵軸と機械的に連結されていないステアリングホイールと、このステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサと、前記ステアリングホイールに反力トルクを付与する操舵反力モータと、この操舵反力モータと前記操舵軸を駆動する転舵モータとを制御するステアリング制御部とを備え、前記操舵角センサの検出する操舵角の信号を含む運転状態検出信号に基づいて前記転舵モータを前記ステアリング制御部で制御するようにしたステアバイワイヤ式操舵装置において、前記操舵反力モータおよび前記転舵モータにおいて生じる回生電力を蓄電する蓄電手段を設けたため、操舵反力モータおよび転舵モータにおいて生じる回生電力の蓄電を効率的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。このステアバイワイヤ式操舵装置は、運転者が操舵するステアリングホイール１と、操舵角センサ２と、操舵トルクセンサ３と、操舵反力モータ４と、左右の車輪１３にナックルアーム１２およびタイロッド１１を介して連結された転舵用の軸方向移動自在な操舵軸１０と、転舵モータ６と、車速センサ７と、転舵角センサ８と、転舵力センサ９と、ステアリング制御部５ａを含むＥＣＵ（電気制御ユニット）５とを備える。操舵軸１０はラック軸等からなる。ＥＣＵ５およびそのステアリング制御部５ａは、マイクロコンピュータおよびその制御プログラムを含む電子回路等により構成される。
【００１４】
ステアリングホイール１は、転舵用の操舵軸１０と機械的に連結されていない。ステアリングホイール１に対して、操舵角センサ２および操舵トルクセンサ３が設けられ、操舵反力モータ４が接続されている。操舵角センサ２は、ステアリングホイール１の操舵角を検出するセンサである。操舵トルクセンサ３は、ステアリングホイール１に作用する操舵トルクを検出するセンサである。操舵反力モータ４は、ステアリングホイール１に反力トルクを付与するモータである。
【００１５】
転舵モータ６は、操舵軸１０を軸方向に駆動して車輪１３を転舵するモータである。車速センサ７は、車輪１３の回転速度を検出するセンサである。転舵角センサ８は車輪１３の転舵角を検出するセンサである。転舵力センサ９は、車輪１３に加わる転舵力を検出するセンサである。ＥＣＵ５のステアリング制御部５ａは、操舵反力モータ４および転舵モータ６を制御する。すなわち、ステアリング制御部５ａは、操舵角センサ２の検出する操舵角の信号、車速センサ７の検出する車輪回転速度の信号、および運転状態を検出する図示しない各種センサの信号に基づいて目標転舵角を設定し、実際の転舵角が目標転舵角になるように転舵角センサ８の信号をフィードバックして、転舵モータ６を制御する。また、ステアリング制御部５ａは、転舵力センサ９の検出する転舵力の信号、車速センサ７の検出する車輪回転速度の信号、および転舵角センサ８の検出する転舵角の信号に基づいて目標操舵反力トルクを設定し、実際の操舵反力トルクが目標操舵反力トルクに一致するように操舵トルクセンサ３の検出する操舵トルクの信号をフィードバックして、操舵反力モータ４を制御する。
【００１６】
このステアバイワイヤ式操舵装置には、前記操舵反力モータ４および転舵モータ６において生じる回生電力を蓄電する蓄電手段１４が設けられている。この蓄電手段１４は、操舵反力モータ４において生じる回生電力と転舵モータ６において生じる回生電力を、切り換え回路１５を介して１つの充電回路１６から二次電池であるバッテリ１７に蓄電するものとしている。すなわち、切り換え回路１５のａ接点が接続された状態では、操舵反力モータ４において生じる回生電力が、切り換え回路１５を介して充電回路１６からバッテリ１７に蓄電される。また、切り換え回路１５のｂ接点が接続された状態では、転舵モータ６において生じる回生電力が、切り換え回路１５を介して同じ充電回路１６からバッテリ１７に蓄電される。
【００１７】
前記切り換え回路１５の切り換え動作は、ＥＣＵ５のステアリング制御部５ａによって制御される。このステアバイワイヤ式操舵装置を搭載した自動車が、直進状態からカーブに差し掛かりコーナリングを開始した時点では操舵角速度が大きく、操舵反力モータ４は発電機として動作し回生電力を発生する。一方、カーブを抜けて直進状態に戻る時点では、転舵角をゼロに戻そうとする復元力が車輪１３に働くので、転舵モータ６は回生電力を発生する。このように、操舵反力モータ４と転舵モータ６とでは、回生電力を発生するタイミングが異なるので、ＥＣＵ５のステアリング制御部５ａは、各モータ４，６の回生電力発生タイミングを以下のように判定して、前記切り換え回路１５の切り換え動作を制御する。図２は、この場合のＥＣＵ５のステアリング制御部５ａによる切り換え回路１５の切り換え制御をフロー図で示している。
【００１８】
すなわち、ステアリング制御部５ａは、操舵角信号の入力を常に監視し（ステップＲ１）、例えば自動車が直進状態からコーナリングを開始して操舵角が一定値以上となったこと（Ｒ２）、つまり操舵反力モータ４が回生電力を発生するタイミングになったことを、操舵角センサ２の検出する操舵角の信号から判定して、切り換え回路１５をａ接点が接続される状態に切り換え制御する（Ｒ５）。また、ステアリング制御部５ａは、操舵角が一定値以上になっていない場合に操舵力入力信号を監視し（Ｒ３）、例えば自動車がコーナリングから直進状態に戻るときの車輪１３からの復元力が一定値以上となったこと、つまり転舵モータ６が回生電力を発生するタインミングになったことを、転舵力センサ９の検出する転舵力の信号から判定して（Ｒ４）、切り換え回路１５をｂ接点が接続される状態に切り換え制御する（Ｒ６）。
【００１９】
図３は、ＥＣＵ１５のステアリング制御部５ａによる切り換え回路１５の切り換え制御の他の例をフロー図で示している。この制御例では、ステアリング制御部５ａは、操舵力トルク信号の入力を監視し（Ｓ１）、自動車が直進状態からコーナリングを開始して操舵トルクが一定値以上となったこと、つまり操舵反力モータ４が回生電力を発生するタイミングになったことを、操舵トルクセンサ３の検出する操舵トルクの信号から判定して（Ｓ２）、切り換え回路１５をａ接点が接続される状態に切り換え制御する（Ｓ５）。また、ステアリング制御部５ａは、操舵トルクが一定値以上に満たない場合は、操舵角信号の入力を監視し（Ｓ３）、例えば自動車がコーナリングから直進状態に戻るときの転舵角の角速度が一定値以上となったこと、つまり転舵モータ６が回生電力を発生するタインミングになったことを、転舵角センサ８の検出する転舵角の信号から判定して（Ｓ４）、切り換え回路１５をｂ接点が接続される状態に切り換え制御する（Ｓ６）。この場合、転舵角の角速度は、転舵角信号を時間微分して算出される。
【００２０】
このように、このステアバイワイヤ式操舵装置では、操舵反力モータ４および転舵モータ６において生じる回生電力を蓄電する蓄電手段１４を設けているので、両モータ４，６で生じる回生電力の蓄電を効率的に行うことができ、自動車全体での省エネルギーに貢献できる。
【００２１】
操舵反力モータ４において生じる回生電力と、転舵モータ６において生じる回生電力は、それぞれの電圧が異なるため、同時に１つのバッテリに蓄電することは難しい。この実施形態における蓄電手段１４では、操舵反力モータ４において生じる回生電力と転舵モータ６において生じる回生電力を、切り換え回路１５を介して１つの充電回路１６からバッテリ１７に蓄電するように構成しているので、充電回路１６およびバッテリ１７を共通化することができ、蓄電手段１４を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の一実施形態にかかるステアバイワイヤ式操舵装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】同ステアバイワイヤ式操舵装置におけるステアリング制御部での切り換え回路の切換制御の一例を示すフロー図である。
【図３】同ステアバイワイヤ式操舵装置におけるステアリング制御部での切り換え回路の切換制御の他の例を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…ステアリングホイール
２…操舵角センサ
３…操舵トルクセンサ
４…操舵反力モータ
５…ＥＣＵ
５ａ…ステアリング制御部
６…転舵モータ
８…転舵角センサ
９…転舵力センサ
１０…操舵軸
１４…蓄電手段
１５…切り換え回路
１６…充電回路
１７…バッテリ
【図１】
2010052501.tif 000003
【図２】
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【図３】
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