(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の後輪に対し、通電状態に応じて該後輪の転舵を促す操舵力を供給可能な操舵力供給手段と、
前記通電状態を制御可能な通電手段と
を備えた後輪操舵装置の制御装置であって、
前記後輪の目標舵角を設定する目標舵角設定手段と、
前記後輪の実舵角を特定する実舵角特定手段と、
前記設定された目標舵角と前記特定された実舵角との偏差に基づいて前記操舵力が供給されるように前記通電手段を制御する通電制御手段と、
前記特定された実舵角が基準舵角以上であり且つ前記偏差が基準偏差以上である場合に、前記設定された目標舵角を、前記偏差を規定する実舵角として設定する実舵角設定手段
と
を具備することを特徴とする後輪操舵装置の制御装置。
【請求項２】
車両の後輪に対し、通電状態に応じて該後輪の転舵を促す操舵力を供給可能な操舵力供給手段と、
前記通電状態を制御可能な通電手段と
を備えた後輪操舵装置の制御装置であって、
前記後輪の目標舵角を設定する目標舵角設定手段と、
前記後輪の実舵角を特定する実舵角特定手段と、
前記設定された目標舵角と前記特定された実舵角との偏差に基づいて前記操舵力が供給されるように前記通電手段を制御する通電制御手段と、
前記特定された実舵角が基準舵角以上であり且つ前記偏差が基準偏差以上である場合に、前記偏差に応じて、前記特定された実舵角に加算すべきオフセット角を設定するオフセット角設定手段と
を具備し、
前記通電制御手段は、前記設定された目標舵角と、前記特定された実舵角に前記設定されたオフセット角が加算された修正舵角との偏差に基づいて前記通電手段を制御する
ことを特徴とする後輪操舵装置の制御装置。
【請求項３】
前記車両における所定の状態量に応じて前記基準偏差を設定する基準偏差設定手段を更に具備する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の後輪操舵装置の制御装置。
【請求項４】
前記車両における所定の状態量は、前記車両の速度、前記後輪の実舵角及び前記車両の横加速度のうち少なくとも一つを含む
ことを特徴とする請求項３に記載の後輪操舵装置の制御装置。
【請求項５】
前記オフセット角設定手段は、前記設定される目標舵角が増加した場合に、その増加量に応じて前記オフセット角を増加補正する
ことを特徴とする請求項２に記載の後輪操舵装置の制御装置。
【請求項６】
前記オフセット角設定手段は、前記設定される目標舵角が増加した場合に、前記車両における所定の状態量に応じて前記オフセット角を減少補正する
ことを特徴とする請求項２に記載の後輪操舵装置の制御装置。
【請求項７】
前記オフセット角設定手段は、前記設定された目標舵角が前記特定された実舵角未満となった場合に、前記設定されたオフセット角を減少補正する
ことを特徴とする請求項２に記載の後輪操舵装置の制御装置。
【請求項８】
前記目標舵角設定手段は、前記車両における所定の状態量又はドライバ操舵量に基づいて前記目標舵角を設定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の後輪操舵装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＡＲＳ（Active Rear Steering）等の各種後輪操舵装置を制御する後輪操舵装置の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
後輪操舵装置において、後輪側からの駆動力伝達を防止するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された車両用後輪操舵装置によれば、アクチュエータから後輪に駆動力を伝達する動力伝達経路に、アクチュエータ側から後輪側への駆動力伝達を許容して逆方向の駆動力の伝達を阻止するウォームギア及び不可逆クラッチ機構を配置することにより、後輪の転舵角が変化するのを確実に防止することが可能であるとされている。【０００３】
尚、後輪操舵装置とは異なる技術分野においては、舵角エンド付近においてモータへの駆動電流を低減補正する電動パワーステアリング装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２３７６１４号公報
【特許文献２】特開２００７−２６９０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両においては、走行条件の変化等により後輪を転舵するための物理的負荷が変化することがある。特に、エンド付近の舵角範囲においては、係る物理的負荷は顕著に大きくなり易い。このような舵角制御に際しての物理的負荷が大きくなる舵角範囲においては、後輪に対し後輪の転舵を促す操舵力を付与可能な、例えばアクチュエータ等の駆動手段に要求される負荷が増加することになるため、このアクチュエータへ電力を供給するバッテリ等の各種蓄電手段の消耗が大きくなってしまう。【０００６】
特許文献１には、このような観点に立った記述はなく、この種の蓄電手段の消耗を抑制することができない。また、特許文献２に記載される技術を後輪操舵装置に適用可能であるか否かは別として、特許文献２に開示されるように、単に舵角エンド付近において駆動電流を低下させてしまっては、舵角制御が可能となる範囲が最初から縮小されることになり、折角備わる後輪操舵装置の効能が著しく減じられてしまう。即ち、上記特許文献に開示された技術を含む従来の技術では、後輪操舵装置の効能を可及的に維持しつつ蓄電手段の消耗を抑制することが実践的にみて甚だしく困難であるという技術的問題点がある。【０００７】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、後輪操舵装置の効能を可及的に維持しつつ蓄電手段の消耗を効果的に抑制することが可能な後輪操舵装置の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明に係る第１の後輪操舵装置の制御装置は、車両の後輪に対し、通電状態に応じて該後輪の転舵を促す操舵力を供給可能な操舵力供給手段と、前記通電状態を制御可能な通電手段とを備えた後輪操舵装置の制御装置であって、前記後輪の目標舵角を設定する目標舵角設定手段と、前記後輪の実舵角を特定する実舵角特定手段と、前記設定された目標舵角と前記特定された実舵角との偏差に基づいて前記操舵力が供給されるように前記通電手段を制御する通電制御手段と、前記特定された実舵角が基準舵角以上であり且つ前記偏差が基準偏差以上である場合に、前記設定された目標舵角を、前記偏差を規定する実舵角として設定する実舵角設定手段とを具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る第１の後輪操舵装置の制御装置は、操舵力供給手段と、通電手段とを備えた本発明に係る後輪操舵装置を制御する装置であって、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る。【００１０】
本発明に係る操舵力供給手段とは、例えば、直接的又は間接的に別によらず回転電機の回転動力を軸線方向の往復運動に変換可能な、所謂直動型アクチュエータ等を好適な一形態とする手段であり、少なくとも通電状態に応じて後輪の転舵を促す操舵力を供給可能な手段である。ここで、「通電状態」とは、通電の有無、通電のタイミング、駆動電圧、駆動電流、駆動電力或いは駆動デューティ比等を含む、操舵力供給手段に対する各種通電態様の詳細を意味し、本発明では特に、通電手段によって制御される。通電手段とは、例えば、操舵力供給手段と物理的、機械的、電気的又は磁気的な各種態様の下に接続された、ワイヤハネス、ケーブル、コネクタ、端子、スイッチング回路、インバータ回路、リレー回路或いはＰＷＭ制御回路等を適宜に含み得る、単一又は複数の物理的、機械的、電気的または磁気的な各種手段を包括する。【００１１】
本発明に係る後輪操舵装置の制御装置によれば、目標舵角設定手段により、後輪の目標舵角が設定され、通電制御手段が、この設定された目標舵角と、特定手段により特定される後輪の実舵角との偏差に基づいて、後輪に対し然るべき操舵力が付与されるように通電手段を制御する。この際、通電制御手段の実践的制御態様は、当該偏差を少なくとも制御上の一参照情報として使用する限りにおいて何ら限定されないが、好適な一形態としては、実舵角が目標舵角に追従するように、当該偏差をパラメータとした、ＰＩＤ制御等の各種フィードバック制御や、予め適合された制御条件に基づいてフィードフォワード制御等が実行され得る。【００１２】
尚、本発明に係る「特定」とは、検出、算出、導出、同定、取得或いは選択等の包括概念であって、最終的に、制御上の参照情報として確定させ得る限りにおいて、実践的態様は多岐にわたってよい趣旨である。例えば、特定手段は、舵角センサ等の検出手段であってもよいし、舵角センサ等の検出手段からセンサ出力としての実舵角相当値を電気信号として取得してもよい。また、特定されるのは、実舵角であっても、実舵角との対応関係が予め確定した実舵角相当値であってもよい。【００１３】
ところで、通電制御手段は、目標舵角と実舵角との偏差に基づいて通電手段を介して操舵力供給手段を制御しており、基本的には、目標舵角と実舵角との偏差がある限り、通電手段を介した電力供給は継続される。【００１４】
一方、後輪を転舵させるために必要となる操舵力は、実舵角以外の要素が共通であれば、実舵角が大きくなるに連れて大きくなり、舵角エンド及び舵角エンド近傍の舵角領域において最大となることが多い。このように相対的に大きい舵角領域においては、実舵角を目標舵角に追従させるための操舵力が、操舵力供給手段の物理的、機械的又は電気的な各種の制約或いは限界を超えることも少なくない。【００１５】
この場合、通電を継続したところで、実舵角と目標舵角との偏差が少なくとも実践上有益なる程度には減少しないといった状況が生じ得る。即ち、このような状況においては、目標舵角の達成に寄与し難い電力資源の浪費が継続的に生じることになる。このような電力資源の浪費は、後輪の舵角制御に係る実践上の利益を超えた不利益となり得る。【００１６】
そこで、本発明に係る第１の後輪操舵装置の制御装置によれば、実舵角が基準舵角以上であり且つ偏差が基準偏差以上である場合に、実舵角設定手段によって、その時点の目標舵角が、偏差を規定する実舵角として設定される。即ち、第１の後輪操舵装置によれば、目標舵角と実舵角との偏差とは、即ち、目標舵角同士の偏差となって、ゼロとなる（尚、目標舵角は、偏差を規定する実舵角として置換されるため、偏差を確定させるにあたっては、特定される実舵角に替えて、この置換された実舵角が利用されるのである）。このため、実現象として、後輪の舵角が目標舵角に追従しておらずとも、制御上は、後輪の舵角は目標舵角に追従しているものとして扱われる。
【００１８】
本発明に係る、「目標舵角と実舵角との偏差」とは、目標舵角から実舵角を減じてなる値であり、「偏差が基準偏差以上である」とは、即ち、実舵角が目標舵角に対し基準偏差以上不足している状態を意味する。尚、実践的な制御態様においては、後輪の転舵方向によって正負の符号が付帯されることがある。この場合、厳密に言えば目標舵角と実舵角の大小関係が逆転し得るが、無論このような場合等には、上述の趣旨に鑑みた判断がなされてよい。【００１９】
ここで、このような偏差に関する判断基準値である「基準偏差」とは、好適には、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、電力の浪費抑制効果及び後輪操舵による実益（これらは相互に背反し得る）を相互に協調的に考慮して定められ得る固定又は可変な値である。【００２０】
尚、基準偏差は、実舵角を目標舵角に追従させるに際して、後輪の操舵に要する操舵力が現状の操舵力供給手段の動作上の制約等に鑑みて過大であることに起因して実舵角に一種のサチュレーションが生じている状態を的確に判定し得るように設定されるのが望ましい。
【００２１】
また、実舵角に関する判断基準値である「基準舵角」とは、先に述べたように、舵角の大小が操舵力供給手段の負荷の大小に夫々対応する点に鑑みて設定される固定又は可変な値であり、例えば、舵角エンド付近の相対的に大きい値であってよい。補足すると、基準舵角未満の相対的小舵角領域では、何らかの理由で定常偏差が生じたとして、操舵力供給手段の負荷自体は大きくならず、電力浪費が実践上問題となる程度には顕在化し難いのである。【００２２】
但し、車両には、その駆動に電量供給を必要とする各種の電装補器類が搭載されており、操舵力供給手段へ供給可能な電力量は、これら電装補器類の稼動状況に大なり小なり影響を受け得る。このような理由により操舵力供給手段に対する供給電力量が制限を受けた場合にも、同様に目標舵角の達成が困難となりかねないが、この場合には特に、バッテリ等の蓄電手段は相対的高負荷状態にあり、操舵力供給手段への電力供給が蓄電手段に与える影響は相対的に大きくなる。従って、基準舵角とは、必ずしも舵角エンド付近の値に限定されず、例えば、その時点の蓄電手段の状態に応じて可変な値であってもよい。【００２３】
尚、通電制御手段は、電力供給を遮断すべきか否かを判断するにあたっての判断要素に、時間要素を加えてもよい。例えば、一定又は不定な時間範囲にわたって偏差が変化しない場合に（即ち、所謂定常偏差が生じた状態である）、その偏差を基準偏差と比較する等の措置を講じてもよい。【００２４】
このように、本発明に係る第１の後輪操舵装置の制御装置によれば、実舵角が目標舵角に対し過度に大きい定常偏差を生じるような場合に、通電手段からの持ち出し電力（即ち、操舵力供給手段から供給される操舵力）が、目標収束時のそれに相当する小さい値となり、電力資源の浪費を好適に回避することが可能となるのである。即ち、後輪操舵装置の効能を可及的に維持しつつ蓄電手段の消耗を効果的に抑制することが可能となるのである。
【００２５】
尚、本発明に係る第１の後輪操舵装置の制御装置において、操舵力供給手段は、逆効率が正効率よりも小さいアクチュエータであってもよい。
【００２６】
逆効率が正効率よりも小さい、望ましくは逆効率がゼロ以下であるアクチュエータを操舵力供給手段として備える構成によれば、後輪操舵に係る電力消費を節減するにあたって実践上極めて有益である。
【００３３】
上述した課題を解決するため、本発明に係る第２の後輪操舵装置の制御装置は、車両の後輪に対し、通電状態に応じて該後輪の転舵を促す操舵力を供給可能な操舵力供給手段と、前記通電状態を制御可能な通電手段とを備えた後輪操舵装置の制御装置であって、前記後輪の目標舵角を設定する目標舵角設定手段と、前記後輪の実舵角を特定する実舵角特定手段と、前記設定された目標舵角と前記特定された実舵角との偏差に基づいて前記操舵力が供給されるように前記通電手段を制御する通電制御手段と、前記特定された実舵角が基準舵角以上であり且つ前記偏差が基準偏差以上である場合に、前記偏差に応じて、前記特定された実舵角に加算すべきオフセット角を設定するオフセット角設定手段とを具備し、前記通電制御手段は、前記設定された目標舵角と、前記特定された実舵角に前記設定されたオフセット角が加算された修正舵角との偏差に基づいて前記通電手段を制御することを特徴とする。
【００３４】
本発明に係る第２の後輪操舵装置の制御装置は、上記第１の後輪操舵装置の制御装置と類似するものであって、実舵角が基準舵角以上であり且つ偏差が基準偏差以上である場合に、オフセット角設定手段によって、偏差に応じて、特定手段により特定された実舵角に加算されるべきオフセット角が設定される。即ち、その効能としては、上記第１の後輪操舵装置の制御装置と同様にして、制御上、目標舵角と特定された実舵角との偏差が解消されるのである。従って、第１の後輪操舵装置の制御装置と同様にして、電力資源の浪費が好適に回避されるのである。
【００３５】
本発明に係る第１又は第２の後輪操舵装置の制御装置の一の態様では、前記車両における所定の状態量に応じて前記基準偏差を設定する基準偏差設定手段を更に具備する。
【００３６】
この態様によれば、基準偏差設定手段により車両の状態量に応じて基準偏差が設定される。ここで、「車両の状態量」とは、車両において、操舵力供給手段の負荷との対応関係が予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて規定された状態量であって、この種の状態量に応じて基準偏差が設定されることによって、電力資源の浪費が生じているか否かを、より高精度に判別することが可能となる。【００３７】
尚、この態様では、前記車両における所定の状態量は、前記車両の速度、前記後輪の実舵角及び前記車両の横加速度のうち少なくとも一つを含んでもよい。【００３８】
後輪を転舵させるのに要する負荷は、車速が高い程小さくなり、実舵角が大きい程大きくなり、横加速度が大きい程大きくなる。即ち、これらは、上記車両の状態量として好適であり、これらを考慮して基準偏差を設定すれば、電力資源が浪費されているか否かの判断がより高精度に可能となる。【００３９】
本発明に係る第２の後輪操舵装置の制御装置の他の態様では、前記オフセット角設定手段は、前記設定される目標舵角が増加した場合に、その増加量に応じて前記オフセット角を増加補正する。
【００４０】
この態様によれば、後輪の目標舵角が増加した場合（即ち、より舵角エンド側へ切り込むことに相当する）に、その増加量に応じてオフセット角が増加側に補正される。このため、電力資源の浪費を確実に抑制することが可能となる。【００４１】
本発明に係る第２の後輪操舵装置の制御装置の他の態様では、前記オフセット角設定手段は、前記設定される目標舵角が増加した場合に、前記車両における所定の状態量に応じて前記オフセット角を減少補正する。
【００４２】
この態様によれば、後輪の目標舵角が増加した場合（即ち、より舵角エンド側へ切り込むことに相当する）に、車両の状態量に応じてオフセット角が減少補正される。車両の状態量（先に述べたような、例えば、車速、舵角或いは横加速度等を好適に含み得る）によっては、後輪の転舵に要する負荷が軽減される場合がある。このような場合には、電力資源の浪費は生じることがなく、且つ実舵角を目標舵角へより追従させることが可能となる。従って、このように、オフセット角を減少側へ補正することにより、後輪操舵に係る実践上の利益を可及的に享受することが可能となる。【００４３】
本発明に係る第２の後輪操舵装置の制御装置の他の態様では、前記オフセット角設定手段は、前記設定される目標舵角が前記特定された実舵角未満となった場合に、前記設定されたオフセット角を減少補正する。
【００４４】
この態様によれば、目標舵角が特定される実舵角未満となった場合（即ち、目標舵角が、舵角エンド方向とは逆側へ実舵角を横切った場合に相当する）に、設定されたオフセット角が減少側へ補正される。また、望ましい態様の一として、このようなオフセット角がゼロとされる。このため、電力資源の浪費回避の観点から後輪操舵装置に加えられる制約を可及的に早期に排除し、後輪操舵装置に係る実践上の利益を最大限に享受することが可能となる。【００４５】
本発明に係る第１又は第２の後輪操舵装置の制御装置の他の態様では、前記目標舵角設定手段は、前記車両における所定の状態量又はドライバ操舵量に基づいて前記目標舵角を設定する。
【００４６】
この態様によれば、例えば、操舵トルク、操舵角或いは操舵角速度等の各種ドライバ操舵量又は上述した如き各種車両の状態量に基づいて目標舵角が設定されるため、目標舵角を的確に設定することが可能となり、後輪操舵装置の効能が最適化され得る。このように後輪操舵装置を最適に駆動せしめ得る構成においては、即ち、電量資源の浪費回避に係る実践上の利益と併せて、極めて望ましい効果が奏される。【００４７】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１の車両における後輪舵角及びＡＲＳ駆動電流の一時間推移を例示する概略特性図である。
【図３】図１の車両においてなされるＡＲＳ電力節減制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
ＦＬ、ＦＲ…車輪、１０…車両、１１…ステアリングホイル、１２…アッパーステアリングシャフト、１３…ロアステアリングシャフト、１４…ピニオンギア、１６…操舵角センサ、１７…操舵トルクセンサ、１８…舵角センサ、１００…ＥＣＵ、２００…ＥＰＳアクチュエータ、３００…ＥＰＳ駆動装置、４００…ＡＲＳアクチュエータ、４１０…リアステアリングロッド、５００…ＡＲＳ駆動装置。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、適宜図面を参照して本発明の後輪駆動装置の制御装置に係る各種実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、車両１０の基本的な構成を概念的に表してなる概略構成図である。【００５１】
図１において、車両１０は、操舵輪として左右一対の前輪ＦＬ及びＦＲを備え、これら前輪が転舵することにより所望の方向に進行可能に構成されている。また、車両１０においては、左右一対の後輪ＲＬ及びＲＲもまた操舵輪であり、これら後輪が転舵することにより、車両の旋回動作が補助され、又車両挙動の安定化が図られる構成となっている。車両１０は、ＥＣＵ１００、ＥＰＳアクチュエータ２００、ＥＰＳ駆動装置３００、ＡＲＳアクチュエータ４００及びＡＲＳ駆動装置５００を備えた、本発明に係る「車両」の一例である。【００５２】
ＥＣＵ１００は、夫々不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備え、車両１０の動作全体を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「後輪操舵装置の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述するＡＲＳ電力節減制御を実行可能に構成されている。【００５３】
尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「目標舵角設定手段」、「実舵角特定手段」及び「通電制御手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。【００５４】
車両１０では、ステアリングホイル１１を介してドライバより与えられる操舵入力（即ち、本発明に係る「ドライバ操舵量」の一例である）が、ステアリングホイル１１と同軸回転可能に連結され、ステアリングホイル１１と同一方向に回転可能な軸体たるアッパーステアリングシャフト１２に伝達される。アッパーステアリングシャフト１２は、その下流側の端部において、操舵トルクセンサ１６を介してロアステアリングシャフト１３と連結されている。【００５５】
操舵トルクセンサ１６は、ドライバからステアリングホイル１１を介して与えられるドライバ操舵トルクＭＴを検出可能に構成されたセンサである。アッパーステアリングシャフト１２は、図示せぬトーションバーによりロアステアリングシャフト１３に連結された構成を有している。係るトーションバーの上流側及び下流側の両端部には、回転位相差検出用のリングが固定されている。このトーションバーは、車両１０のドライバがステアリングホイル１１を操作した際にアッパーステアリングシャフト１２の上流部を介して伝達される操舵トルク（即ち、ドライバ操舵トルクＭＴ）に応じてその回転方向に捩れる構成となっており、係る捩れを生じさせつつ下流部に操舵トルクを伝達可能に構成されている。従って、操舵トルクの伝達に際して、先に述べた回転位相差検出用のリング相互間には回転位相差が発生する。操舵トルクセンサ１６は、係る回転位相差を検出すると共に、係る回転位相差を操舵トルクに換算して操舵トルクＭＴに対応する電気信号として出力可能に構成されている。また、操舵トルクセンサ１６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された操舵トルクＭＴは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。【００５６】
操舵角センサ１７は、アッパーステアリングシャフト１２の回転量を表す操舵角ＭＡを検出可能に構成された角度センサである。操舵角センサ１７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された操舵角ＭＡは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。【００５７】
ロアステアリングシャフト１３の回転は、ラックアンドピニオン機構に伝達される。ラックアンドピニオン機構は、ロアステアリングシャフト１３の下流側端部に接続されたピニオンギア１４及び当該ピニオンギアのギア歯と噛合するギア歯が形成されたラックバー１５を含む操舵力伝達機構であり、ピニオンギア１４の回転がラックバー１５の図中左右方向の運動に変換されることにより、ラックバー１５の両端部に連結されたタイロッド及びナックル（符号省略）を介して操舵力が各操舵輪に伝達される構成となっている。即ち、車両１０では所謂ラックアンドピニオン式の操舵方式が実現されている。【００５８】
ＥＰＳアクチュエータ２００は、永久磁石が付設されてなる回転子たる不図示のロータと、当該ロータを取り囲む固定子であるステータとを含むＤＣブラシレスモータとしてのＥＰＳモータを備える。このＥＰＳモータは、ＥＰＳ駆動装置５００を介した当該ステータへの通電によりＥＰＳモータ内に形成される回転磁界の作用によってロータが回転することにより、その回転方向にアシストトルクＴＡを発生可能に構成されている。【００５９】
一方、ＥＰＳモータの回転軸たるモータ軸には、不図示の減速ギアが固定されており、この減速ギアはまた、ピニオンギア１４と噛合している。このため、ＥＰＳモータから発せられるアシストトルクＴＡは、ピニオンギア１４の回転をアシストするアシストトルクとして機能する。ピニオンギア１４は、先に述べたようにロアステアリングシャフト１３に連結されており、ロアステアリングシャフト１３は、アッパーステアリングシャフト１２に連結されている。従って、アッパーステアリングシャフト１２に加えられるドライバ操舵トルクＭＴは、アシストトルクＴＡにより適宜アシストされた形でラックバー１５に伝達され、ドライバの操舵負担が軽減される構成となっている。【００６０】
ＥＰＳ駆動装置３００は、ＥＰＳモータのステータに対し通電可能に構成された、ＰＷＭ回路、トランジスタ回路及びインバータ等を含む電気駆動回路である。ＥＰＳ駆動装置３００は、図示せぬバッテリと電気的に接続されており、当該バッテリから供給される電力によりＥＰＳモータに駆動電圧を供給可能に構成されている。また、ＥＰＳ駆動装置３００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作はＥＣＵ１００により制御される構成となっている。【００６１】
ＡＲＳアクチュエータ４００は、永久磁石が付設されてなる回転子たる不図示のロータと、当該ロータを取り囲む固定子であるステータとを含むＤＣブラシレスモータとしてのＡＲＳモータと、このＡＲＳモータの回転運動を図示左右方向の直線運動に変換する変換機構とを有する公知の直動型アクチュエータであり、本発明に係る「操舵力供給手段」の一例である。このＡＲＳモータは、ＡＲＳ駆動装置５００を介した当該ステータへの通電によりＡＲＳモータ内に形成される回転磁界の作用によってロータが回転することによりトルクを生じる構成となっている。【００６２】
ここで、ＡＲＳアクチュエータ４００は、リアステアリングロッド１９と接続されている。リアステアリングロッド１９は、ＡＲＳモータの回転運動が直線運動に変換された結果として生じる図示左右方向への操舵力に応じて図示左右方向に駆動可能に構成されており、左右の両端部にナックル等を介して左右の後輪が連結される構成となっている。従って、ＡＲＳアクチュエータ４００によって、後輪ＲＬ及び後輪ＲＲの舵角は、δｒｍａｘ〜−δｒｍａｘ（尚、正負の符号は、制御の便宜上付帯されるものであり、右転舵方向又は左転舵方向を意味する）の舵角範囲で可変となる。【００６３】
このリアステアリングロッド１９には、各後輪の舵角たる後輪舵角δｒ（尚、δｒは、左右で等しい）を検出可能な舵角センサ１８が配設されている。この舵角センサ１８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された後輪舵角δｒは、ＥＣＵ１００により一定または不定の周期で参照される構成となっている。【００６４】
尚、ＡＲＳアクチュエータ４００は、逆効率（即ち、各後輪からＡＲＳアクチュエータ４００への逆動力供給によりＡＲＳアクチュエータが駆動される効率）が正効率（即ち、ＡＲＳアクチュエータ４００から各後輪への正規の動力供給により各後輪が駆動される効率）未満であり、且つゼロ以下となっている。従って、ＡＲＳアクチュエータ４００は、基本的に、路面外乱や、路面入力或いは路面摩擦等による後輪からの動力の入力によって駆動されることはない。【００６５】
ＡＲＳ駆動装置５００は、ＡＲＳモータのステータに対し通電可能に構成された、ＰＷＭ回路、トランジスタ回路及びインバータ等を含む電気駆動回路であり、本発明に係る「通電手段」の一例である。ＡＲＳ駆動装置５００は、図示せぬバッテリと電気的に接続されており、当該バッテリから供給される電力を利用して、ＡＲＳモータに対し駆動電流Ｉｄａｒｓを供給可能に構成されている。また、ＡＲＳ駆動装置５００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作はＥＣＵ１００により制御される構成となっている。このように、本実施形態に係る車両１０においては、ＡＲＳアクチュエータ４００とＡＲＳ駆動装置５００とによって、本発明に係る「後輪駆動装置」の一例が構成されている。【００６６】
＜実施形態の動作＞
＜ＡＲＳアクチュエータ４００の制御＞
車両１０において、ＡＲＳアクチュエータ４００の動作状態は、ＥＣＵ１００によって制御される。ＥＣＵ１００は、先ず操舵角センサ１７により検出される操舵角ＭＡと車両１０の速度たる車速Ｖとに基づいて、後輪舵角の目標値である目標後輪舵角δｒｔｇ（即ち、本発明に係る「後輪の目標舵角」の一例である）を設定する。この際、ＥＣＵ１００は、予めＲＯＭに格納された、操舵角ＭＡと車速Ｖとをパラメータとする目標後輪舵角マップを参照する。目標後輪舵角マップには、これらパラメータに対し一の目標後輪舵角δｒｔｇが対応付けられており、ＥＣＵ１００は、その時点の操舵角ＭＡと車速Ｖとに対応する目標後輪舵角δｒｔｇを、選択的に取得する構成となっている。【００６７】
尚、図１には示されないが、車両１０には、車両の挙動制御上必要とされる各種のセンサが搭載されており、車速Ｖは、そのうちの一である車速センサによって検出される。この車速センサは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００により一定または不定の周期で参照される構成となっている。また、同様に、車両１０には、車両１０の横方向加速度たＧｙを検出可能な横加速度センサが備わる。【００６８】
目標後輪舵角δｒｔｇが設定されると、舵角センサ１８により検出される後輪舵角δｒをこの設定された目標後輪舵角δｒｔｇから減じてなる舵角偏差Δδｒ（即ち、本発明に係る「設定された目標舵角と特定された実舵角との偏差」の一例である）をフィードバックする形で、ＥＣＵ１００がＡＲＳ駆動装置５００を制御する。ＡＲＳ駆動装置５００から駆動電流Ｉｄａｒｓが供給されることにより、ＡＲＳアクチュエータ４００のＡＲＳモータが駆動され、リアステアリングロッド１９を介して後輪ＲＬ及びＲＲにこれらの転舵を促す操舵力が供給され、各後輪が駆動される。【００６９】
＜ＡＲＳ電力節減制御の詳細＞
次に、図２を参照し、ＡＲＳアクチュエータ４００及びＡＲＳ駆動装置５００を備えた構成における、実制御上の問題点について説明する。ここに、図２は、後輪舵角δｒ及びＡＲＳ駆動電流Ｉｄａｒｓの一時間推移を例示する概略特性図である。【００７０】
図２において、上段には後輪舵角δｒの時間推移が、また下段には、ＡＲＳアクチュエータ４００の駆動電流Ｉｄａｒｓの時間推移が夫々実線にて示される。ここで、時刻Ｔ０において後輪舵角δｒの制御が開始され、後輪舵角δｒが、中立位置ＮＴＬから一の転舵方向へ、目標後輪舵角δｒｔｇ（図示破線参照、尚、時刻Ｔ０以降暫時の期間においては実舵角δｒと略一致している）に追従するように変化し始めたとする。【００７１】
ところが、後輪の転舵に要する操舵力は、車両１０の走行条件に応じて変化するため、場合によっては、ＡＲＳアクチュエータ４００が対応する負荷範囲を超えることがある。このような負荷範囲では、目標後輪舵角δｒｔｇと後輪舵角δｒとの偏差である舵角偏差Δδｒが解消されないまま定常偏差として残存する。図２には、この様子が示されており、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２にかけての時間領域において、このような現象が生じている。【００７２】
一方、駆動電流Ｉｄａｒｓは、基本的には舵角偏差Δδｒに応じて決定されるから、舵角偏差Δδｒがこのように定常偏差として残存した状態では、その値は大きくなる。ところが、ＡＲＳ駆動装置５００を介してバッテリからどれだけ電力が持ち出されても、このように後輪を転舵させるのに要する負荷がＡＲＳアクチュエータ４００の物理的又は電気的限界を超えている状態では、後輪舵角δｒはそれ以上変化しない。このため、実際のＡＲＳアクチュエータ４００の効能に比較して、著しい電力資源の浪費が生じ得る。本実施形態では、このような電力資源の浪費が、ＡＲＳ電力節減制御により好適に回避されるのである。【００７３】
ここで、図３を参照し、ＡＲＳ電力節減制御の詳細について説明する。ここに、図３は、参考例としてのＡＲＳ電力節減制御のフローチャートである。
【００７４】
図３において、ＥＣＵ１００は、後輪舵角δｒが基準舵角δｒｔｈよりも大きいか否かを判別する（ステップＳ１０１）。尚、図３においては、後輪舵角δｒの絶対値とされるが、これは制御上正負の符号が付帯される点を考慮したものに過ぎず、基本的に転舵方向に正領域も負領域もないから、概念上は、後輪舵角δｒを基準舵角δｒｔｈと比較するだけでよい。ここで、後輪舵角δｒに対し定義される基準舵角δｒｔｈは、概ね舵角エンド（即ち、上述したδｒｍａｘである）近傍で設定された適合値である。【００７５】
後輪舵角δｒが基準舵角δｒｔｈ以下である場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０１を一定周期で実行して、実質的に処理を待機状態とする。一方、後輪舵角δｒが基準舵角δｒｔｈよりも大きい場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は更に、舵角偏差Δδｒが基準偏差Δδｒｔｈより大きく、且つその状態が継続している時間値である継続時間Ｔｌｓｔが基準値Ｔｌｓｔｔｈを超えたか否かを判別する（ステップＳ１０２）。【００７６】
継続時間Ｔｌｓｔは、最初に舵角偏差Δδｒが基準偏差Δδｒｔｈを超えた時点から、内蔵タイマにより計測が開始されており、舵角偏差Δδｒが基準偏差Δδｒｔｈを超えた状態が継続する限り、積算カウントされている。【００７７】
舵角偏差Δδｒが基準偏差Δδｒｔｈ以下であるか、又は舵角偏差Δδｒが基準偏差Δδｒｔｈより大きくても継続時間Ｔｌｓｔが未だ基準値Ｔｌｓｔｔｈを超えない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻し、一連の処理を繰り返す。【００７８】
一方、舵角偏差Δδｒが基準偏差Δδｒｔｈを超え、且つその状態が基準値Ｔｌｓｔｔｈよりも長い期間にわたって継続している場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、即ち、舵角偏差Δδｒが電力資源の浪費を招来し得る程度の定常偏差であると判断される場合、ＥＣＵ１００は、ＡＲＳ駆動装置５００を制御し、ＡＲＳアクチュエータ４００に対する駆動電流Ｉｄａｒｓの供給を遮断する（ステップＳ１０３）。【００７９】
駆動電流Ｉｄａｒｓの供給が遮断されると、ＥＣＵ１００は、舵角偏差Δδｒが閾値Ａ未満であり且つ目標後輪舵角δｒｔｇが後輪舵角δｒ未満であるか、即ち、目標後輪舵角δｒｔｇが舵角エンド方向とは逆方向（即ち、ニュートラル方向）に変化して、後輪舵角δｒを横切った上で、舵角偏差Δδｒが閾値Ａ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１０４）。【００８０】
舵角偏差Δδｒが閾値Ａ以上であるか、又は目標後輪舵角δｒｔｇが後輪舵角δｒ以上である場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、駆動電流の遮断を継続し、舵角偏差Δδｒが閾値Ａ未満であり、且つ目標後輪舵角δｒｔｇが後輪舵角δｒ未満である場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、駆動電流Ｉｄａｒｓの供給を再開する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５が実行されると、処理はステップＳ１０１に戻され、一連の処理が繰り返される。参考例としてのＡＲＳ電力節減制御は以上のように実行される。
【００８１】
尚、ステップＳ１０４においては、駆動電流の復帰許可に関し、相異なる二種類の判断条件が設けられているが、後段の判断条件、即ち、目標後輪舵角δｒｔｇが後輪舵角δｒ未満であるか否かとは、舵角偏差δｒがゼロ未満であるか否かに他ならない。従って、このゼロと閾値Ａとは、いずれか一方の判断条件のみが使用されたとしても同様の利益が享受され得る。
【００８２】
但し、本実施形態の如くに両者を複合条件として利用する場合、基本的には目標後輪舵角δｒｔｇが実舵角δｒ未満に低下した場合に電力の供給を再開させつつ、例えば、目標後輪舵角δｒｔｇの時間変化量が過剰に大きくＡＲＳアクチュエータ４００に要求される負荷が低下しない場合等における駆動電流の供給再開を防止することが可能であり、安全側の措置として有効である。【００８３】
このように、参考例としてのＡＲＳ電力節減制御によれば、舵角偏差Δδｒを詰めることができない程度にＡＲＳアクチュエータ４００に要求される負荷が高い場合には、ＡＲＳアクチュエータ４００に対する駆動電流Ｉｄａｒｓの供給が遮断される。
【００８４】
ここで特に、ＡＲＳアクチュエータ４００は、逆効率がゼロ以下のアクチュエータであり、駆動電流Ｉｄａｒｓの供給が遮断された状態において、後輪舵角δｒが、転舵輪たる後輪からの逆入力により中立位置ＮＴＬ（好適には、δｒ＝０である）に復帰することはない。このため、電力節減の効果と引き換えに、ＡＲＳアクチュエータ４００により提供される後輪操舵の利益が阻害されることはなく、後輪操舵の効能を可及的に維持しつつ、バッテリに蓄積された有限な電力資源の有効なる利用が実現されるのである。【００８５】
尚、ステップＳ１０２において参照される基準偏差Δδｒｔｈは、実験的に適合された固定値であってもよいが、その時点の車速Ｖ、横加速度Ｇｙ及び後輪舵角δｒに基づいてその都度設定される可変な値であってもよい。【００８６】
即ち、後輪を転舵させるにあたってＡＲＳアクチュエータ４００に要求される負荷は、車両１０の状態に応じて変化する。例えば、高車速領域では、後輪と路面との摩擦が減少するため、基本的に、後輪の転舵に要する負荷は小さくなる。このような場合には、基準偏差Δδｒｔｈを相対的に大きく設定することができ、電力供給が遮断される頻度を少なくすることができる。後輪舵角δｒ及び横加速度Ｇｙについても同様であり、後輪舵角δｒ及び横加速度Ｇｙは、夫々大きい程当該負荷が大きくなるから、基準偏差Δδｒｔｈを相対的に小さく設定することが望ましい。【００８７】
これら各状態量は、本発明に係る「車両の状態量」の一例であり、各状態量と基準偏差Δδｒｔｈとの対応関係は、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、可及的に後輪駆動の効能を維持しつつバッテリの浪費或いは消耗については確実に回避し得るように定められていてもよい。
＜実施形態に係るＡＲＳ電力節減制御＞
参考例においては、ＡＲＳアクチュエータ４００への電力供給を遮断することにより電力の浪費が回避されたが、本実施形態における電力の節減は、以下に説明する本実施形態に係るＡＲＳ電力節減制御により実現される。
以下に、本実施形態に係るＡＲＳ電力節減制御について説明する。尚、本実施形態に係るＡＲＳ電力節減制御は、多くの部分において図３に例示された参考例としてのＡＲＳ電力節減制御と同様であり、ここでは、既出の図３を参照する形で説明することとする。
【００８８】
本実施形態に係るＡＲＳ電力節減制御において、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０２に係る判断条件が満たされた場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、その時点の目標後輪舵角δｒｔｇを、舵角センサ１９により検出される後輪舵角δｒに替えて後輪舵角δｒとして設定する。
【００８９】
このように後輪舵角δｒの置換処理が終了すると、ＥＣＵ１００は、通常のＡＲＳアクチュエータ４００の駆動制御を継続する。即ち、この場合、舵角偏差Δδｒはゼロとなるため、ＡＲＳ４００からは電力資源を浪費する駆動力が供給されることはなくなり、バッテリに蓄積された電力資源の消費量が好適に節減されるのである。
＜第２実施形態＞
第１実施形態と同様の効果は、他の制御によっても実現可能である。ここで、本発明の第２実施形態として、このようなＡＲＳ電力節減制御について説明する。尚、第２実施形態に係るＡＲＳ電力節減制御は、多くの部分において図３に例示された参考例に係るＡＲＳ電力節減制御と同様であり、ここでは、既出の図３を参照する形で説明することとする。尚、第２実施形態に係る車両構成は第１実施形態と等しいものとする。
【００９０】
第２実施形態に係るＡＲＳ電力節減制御において、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０２に係る判断条件が満たされた場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、その時点の舵角偏差Δδｒに相当するオフセット舵角δｒｏｆｓを設定する。オフセット舵角δｒｏｆｓは、本発明に係る「オフセット角」の一例である。このようにオフセット舵角δｒｏｆｓを設定すると、ＥＣＵ１００は、この設定したオフセット舵角δｒｏｆｓを後輪舵角δｒに加算して、後輪舵角δｒを更新する。その結果、第１実施形態と同様に、舵角偏差Δδｒはゼロとなり、バッテリからの電力の持ち出しが抑制される。尚、オフセット舵角δｒｏｆｓは、必ずしも舵角偏差Δδｒに相当する値である必要はない。
【００９１】
尚、第２実施形態においては、目標後輪舵角δｒｔｇが増加した場合（即ち、更に舵角エンド方向への切り込み要求が生じた場合）に、目標後輪舵角δｒｔｇの増加量に応じてオフセット舵角δｒｏｆｓを増加させてもよい。このようにすれば、舵角偏差Δδｒに応じたフィードバック制御を常時収束状態とすることができ、バッテリからの無意味な電力の持ち出しが確実に回避される。
【００９２】
一方、第２実施形態においては、状況によりオフセット舵角δｒｏｆｓを減少（リリース）させることもできる。即ち、先に舵角偏差Δδｒに関して記述したように、車両１０の状態量（例えば、車速Ｖ、後輪舵角δｒ及び横加速度Ｇｙ）によっては、後輪の転舵に要するＡＲＳアクチュエータ４００側の負荷が増減する。この点を利用して、例えば、高車速領域においては、オフセット舵角δｒｏｆｓを減少さてもよい。この際、オフセット舵角δｒｏｆｓを減少させるタイミングを更に可変としてもよいし、オフセット舵角δｒｏｆｓを減少させる速度を可変としてもよい。
【００９３】
また、同様に、目標後輪舵角δｒｔｇが後輪舵角δｒよりも減少した場合（例えば、ステップＳ１０４に係る判断条件が満たされた場合）等においても、電力節減の必要が生じない旨の判断が可能であり、このような場合においてもオフセット舵角δｒｏｆｓが減少補正されてよい。尚、この場合、ＡＲＳアクチュエータ４００は、通常の後輪操舵制御を行い得るから、望ましくは、オフセット舵角δｒｏｆｓはゼロとされてもよい。【００９４】
本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う後輪操舵装置の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、車両の後輪を転舵させることが可能な後輪操舵装置の制御に利用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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