(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との間の伝達比を変化させる伝達比可変機構を備えた車両用操舵制御装置であって、
前記伝達比可変機構の駆動源となるアクチュエータと、
操舵ハンドルの操舵状態を検知する操舵状態検知手段と、
車両の走行状態を検知する走行状態検知手段と、
車載発電機構の発電状態を検知する発電状態検知手段と、
前記操舵状態検知手段、走行状態検知手段及び発電状態検知手段の検知結果と、イグニションスイッチの操作位置とをもとに、アクチュエータの動作制御を行う制御手段とを備えており、
前記制御手段は、前記イグニションスイッチがオン操作された後から、前記車載発電機構が所定の発電状態となるまでの間、車載蓄電池からアクチュエータへの電力供給を制限することを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、車両走行中に前記車載発電機構の発電が停止した場合には、車両の走行が停止したと判断するまで、前記アクチュエータの動作制御を継続することを特徴とする請求項１記載の車両用操舵制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、車両走行中に前記車載発電機構の発電が停止状態となった場合、前記アクチュエータに流れる負荷電流の上昇を抑える抑制処理を実施することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との間の伝達比を変化させる伝達比可変機構を備えた車両用操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
操舵ハンドルと転舵輪とを連結する操舵系に、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との間の伝達比を変化させる伝達比可変機構を備える車両用操舵制御装置が提案されている（特公平６−８６２２５号など）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この伝達比可変機構を動作させるには、比較的大きな駆動電流が必要となり、車載されたバッテリーの消費電力が大となる。従って、バッテリーに蓄えられた電力の浪費を抑え、かつ、伝達比可変機構を有効に動作させるよう、如何にして伝達比可変機構の動作制御を行うかが重要となる。
【０００４】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的は、バッテリーに蓄えられた電力の浪費を抑え、かつ伝達比可変機構が有効に動作するように、伝達比可変機構の駆動制御を行い得る車両操舵制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明にかかる車両用操舵制御装置は、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との間の伝達比を変化させる伝達比可変機構を備えた車両用操舵制御装置であって、伝達比可変機構の駆動源となるアクチュエータと、操舵ハンドルの操舵状態を検知する操舵状態検知手段と、車両の走行状態を検知する走行状態検知手段と、車載発電機構の発電状態を検知する発電状態検知手段と、操舵状態検知手段、走行状態検知手段及び発電状態検知手段の検知結果と、イグニションスイッチの操作位置とをもとに、アクチュエータの動作制御を行う制御手段とを備えており、イグニションスイッチがオン操作された後から、車載発電機構が所定の発電状態となるまでの間、車載蓄電池からアクチュエータへの電力供給を制限することを特徴とする。
【０００６】
制御手段では、操舵状態、走行状態のほかに、車載発電機構の発電状態及びイグニションスイッチの操作位置を考慮して、伝達比可変機構のアクチュエータの動作制御を行う。これにより、これらから判断される各状況に応じて、車載畜電機構の電力浪費を抑制したり、伝達比可変機構を有効に動作させて好適な操舵性を確保するなど、各状況に応じたアクチュエータの動作制御を好適に実施する。
【０００８】
イグニションスイッチの操作位置としては、例えば、エンジンを停止状態としたり、電装品の電気系統をオフ状態とするオフ位置、エンジン駆動中のオン位置、エンジン始動時のスタート位置などがあり、イグニションスイッチの「オン操作」は、このようなオフ位置からオフ位置以外への操作をいうものとする。また、「電力供給を制限する」とは、アクチュエータに対する電力供給を禁止すること、およびアクチュエータに供給する電力を通常時に比べて抑制することの双方を含む意とする。
【０００９】
車載発電機構は、通常、エンジンによって回転駆動される機構となっており、エンジンが正常に始動することで車載発電機構が通常の発電状態となる。従って、イグニションスイッチがオフ位置以外に操作された後からエンジンが所定の回転状態となるまでの間は、車載発電機構による発電が行われていないか、発電状態が不十分な場合である。そこで、このようにイグニションスイッチがオン操作された後から、車載発電機構が所定の発電状態となるまでの間、操舵ハンドルが操作された場合にも、車載蓄電池からアクチュエータへの電力供給を制限して、車載蓄電池の電力浪費を抑える。
【００１０】
制御手段は、車両走行中に車載発電機構の発電が停止した場合には、車両の走行が停止したと判断するまで、アクチュエータの動作制御を継続するとよい。
【００１１】
車両の走行中にエンジン回転が停止するような故障が発生した場合には、エンジンの回転停止により、車載発電機構による発電も停止状態となる。しかし、このようにな場合に伝達比可変機構の駆動を停止させてしまうと、走行中の車両を路肩等に寄せて停車させる退避走行中にも、操舵性が正常時に比べて変化してしまう。
【００１２】
そこで、車両走行中に車載発電機構の発電が停止した場合には、車両の走行が停止したと判断するまで、正常時と同様に伝達比可変機構の動作制御を継続し、操舵性の変化を抑制する。
【００１３】
また、制御手段は、車両走行中に車載発電機構の発電が停止状態となった場合、アクチュエータに流れる負荷電流の上昇を抑える抑制処理を実施してもよい。
【００１４】
故障によるエンジン停止に連動してパワーステアリング装置のアシスト機能が停止するシステムを備えた場合には、走行中にパワーステアリング装置のアシスト機能が停止すると、伝達比可変機構の負荷トルクが増加するため、負荷電流が増加する。そこで、このような抑制処理を実施することにより、アクチュエータの発熱を抑制する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態につき、添付図面を参照して説明する。
【００１６】
図１をもとに操舵装置の全体的な構成を概略的に示す。入力軸２０と出力軸４０とは伝達比可変機構３０を介して連結されており、入力軸２０には操舵ハンドル１０が連結されている。出力軸４０は、ラックアンドピニオン式のギヤ装置５０を介してラック軸５１に連結されており、ラック軸５１の両側には転舵輪ＦＷが連結されている。
【００１７】
また、操舵ハンドル１０の操舵角が入力軸２０の回転角に対応するため、入力軸２０には、入力軸２０の回転角としての操舵角θｈを検出する操舵角センサ２１を設けている。
【００１８】
伝達比可変機構３０は、入力軸２０と出力軸４０とを連結する所定のギヤ機構を介して連結し、このギヤ機構を、例えばサーボモータで構成するアクチュエータ３１で駆動することで、入力軸２０−出力軸４０間の回転量の伝達比が変化する機構となっている。このアクチュエータ３１は、アクチュエータ３１の作動角を検出する作動角センサ３２を備えており、検出された作動角θｍは操舵制御装置１００に与えられる。
【００１９】
この出力軸４０の回転角を出力角θｐとすると、アクチュエータ３１が作動角θｍだけ回転することで、操舵角θｈが増速されて出力角θｐとなるため、操舵角θｈ、作動角θｍ、出力角θｐは下記（１）式の関係となる。従って、操舵角θｈと作動角θｍとをもとに、出力角θｐを把握することができる。
【００２０】
θｐ＝θｈ＋θｍ        …（１）
そして出力角θｐはラック軸５１のストローク位置に対応し、さらにラック軸５１のストローク位置は車輪ＦＷの転舵角に対応するため、操舵角θｈと作動角θｍとをもとに車輪ＦＷの転舵角を検知している。
【００２１】
伝達比可変機構３０の駆動制御は操舵制御装置１００によって実施される。操舵制御装置１００には、前述した操舵角センサ２１及び作動角センサ３２、車両の速度を検知する車速センサ６０の各検出結果の他、イグニションスイッチ６１の操作位置を示すイグニション信号や、オルタネータ６２の出力電圧を示す電圧信号などが与えられ、操舵制御装置１００はこれらの信号をもとに伝達比Ｇを設定すると共に、設定した伝達比Ｇに基づいてアクチュエータ３１の駆動制御を実施している。
【００２２】
なお、イグニションスイッチ６１の操作位置は、エンジンを停止状態としたり、電気系統をオフ状態とする「オフ位置」、電気系統に対する電源供給を許容する「ACC位置」、エンジン駆動中の「オン位置」、エンジン始動時の「スタート位置」などがあり、「オフ位置」は操舵ハンドルのロック機構に連動しているため、「LOCK」として表記されている場合もある。
【００２３】
ここで、操舵制御装置１００で実施する制御処理について、図２のフローチャートに沿って説明する。
【００２４】
このフローチャートはイグニションスイッチがオフ位置からACC位置に操作された時点で起動する。
【００２５】
まず、ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と記す。）１０２に進み、初期化処理を実行する。この初期化処理は、後述する終了処理（Ｓ１２４）において記憶した、操舵ハンドル１０の操舵角θｈ、アクチュエータ３１の作動角θｍなどの各検出データを読み込み、読み込んだ各検出データを初期値として設定する。また、この初期化処理では、エンジン故障の発生を示すフラグＦの値を「０」にリセットする。
【００２６】
続くＳ１０４では、操舵角センサ２１で検出された操舵角θｈ、作動角センサ３２で検出された作動角θｍ、車速センサ６０で検出された車速Ｖ、及び、オルタネータ６２の出力電圧ALTをそれぞれ読み込む。
【００２７】
続くＳ１０６では、図３に示す車速Ｖと伝達比Ｇとの関係を示すマップをもとに、車速Ｖに応じた伝達比Ｇを設定する。例えば、エンジン始動前の状況では、車速Ｖ＝０における伝達比Ｇｏが設定される。
【００２８】
続くＳ１０８では、制御目標となるアクチュエータ３１の目標作動角θｍｍを設定する。操舵角θｈ、伝達比Ｇ及び出力角θｐは下記（２）式の関係となるため、（１）式、（２）式より目標作動角θｍｍは（３）式で規定される。
【００２９】
θｐ＝Ｇ・θｈ                    …（２）
θｍｍ＝（Ｇ−１）・θｈ           …（３）
続くＳ１１０では、フラグＦの値が「０」であるかを判断する。ここではＦ＝０にリセットされた状態を想定すると、Ｓ１１０で「Ｙｅｓ」と判断されてＳ１１１２に進む。
【００３０】
Ｓ１１２では、オルタネータ６２の出力電圧ALTが所定のしきい値ALTthより大であるかを判断する。オルタネータ６２はエンジンの駆動力により回転駆動されて発電状態となるため、エンジン回転が停止中は、Ｓ１１２で「Ｎｏ」と判断される。
【００３１】
Ｓ１１２で「Ｎｏ」の場合には、Ｓ１１４に進んで車速ＶがＶ＞０であるか、すなわち車両が走行中であるかを判断する。エンジン始動前の状況では車速Ｖ＝０であり、Ｓ１４４で「Ｎｏ」と判断されてＳ１０４に戻る。
【００３２】
このように、イグニションスイッチ６１をオフ位置から操作した後、エンジンが始動してオルタネータ６２が発電を開始するまでの間は、Ｓ１０４〜Ｓ１１４の処理が繰り返し実行される。この間、操舵ハンドル１０が操作された場合には、ハンドル操作に応じて目標作動角θｍｍが随時更新されるものの、伝達比可変機構３０のアクチュエータ３１に対する制御信号Ｉｓが出力されることはない。
【００３３】
従って、イグニションスイッチ６１をオフ位置から操作した後からエンジン始動前の状況では、操舵ハンドル１０が操作された場合にも、バッテリー３００からアクチュエータ３１に駆動電流が供給されることがないため（図４参照）、この間、バッテリー３００に蓄えられた電力の浪費を抑えることができる。
【００３４】
一方、エンジンが始動されるとオルタネータ６２での発電が開始され、オルタネータ６２の出力電圧が上昇する。エンジン回転数が増加してオルタネータ６２の出力電圧ALTが所定のしきい値ALTthより大となると、Ｓ１１２で「Ｙｅｓ」と判断され、Ｓ１１６に進む。
【００３５】
Ｓ１１６では、アクチュエータ３１の目標作動角θｍｍと、検出された作動角θｍとの偏差ｅをｅ＝θｍｍ−θｍとして設定する。
【００３６】
続くＳ１１８では、アクチュエータ３１の作動角θｍが目標作動角θｍｍに一致するように、アクチュエータ３１を駆動する制御信号Ｉｓを設定する。この処理の一例としては、「ｓ」をラプラス演算子とする所定の関数Ｃ（ｓ）を用い、Ｉｓ＝Ｃ（ｓ）・ｅの演算式に基づいて、ＰＩＤ制御のパラメータを適切に設定することにより制御信号Ｉｓを設定することができる。
【００３７】
続くＳ１２０では、Ｓ１１８で設定した制御信号Ｉｓをアクチュエータ３１の駆動制御回路２００に出力する（図４）。これにより、駆動制御回路２００は入力される制御信号Ｉｓに応じて、アクチュエータ３１に対して駆動電流を供給する。
【００３８】
この後、Ｓ１２２に進み、イグニションスイッチ６１がオフ操作されたかを判断し、「Ｎｏ」の場合にはＳ１０４に戻り前述した処理が繰り返し実施される。この間、オルタネータ６２から正常な出力電圧ＡＬＴが検出される限り、Ｓ１１２で「Ｙｅｓ」と判断され、通常の伝達比可変機構の駆動制御が継続される。
【００３９】
そして、Ｓ１２２で「Ｙｅｓ」、すなわちイグニションスイッチ６１がオフ操作された場合には、Ｓ１２４に進み、操舵ハンドル１０の操舵角θｈ、アクチュエータ３１の作動角θｍなどの各検出データをＲＡＭに記憶する終了処理を実行して、このルーチンを終了する。
【００４０】
これに対し、車両の走行中にエンジン回転が停止するような故障が発生した場合には、エンジンの回転数が次第に低下して、オルタネータ６２の出力電圧も次第に低下し、エンジンの回転停止により、オルタネータ６２による発電も停止状態となる。このような場合には、オルタネータ６２の出力電圧ＡＬＴがしきい値ＡＬＴth以下の値となるため、先のＳ１１２において「Ｎｏ」と判断されてＳ１１４に進む。
【００４１】
車両が惰力で走行中は車速Ｖ＞０であり、Ｓ１１４では、「Ｙｅｓ」と判断されてＳ１２６に進み、エンジン故障の発生を示すフラグＦの値を「１」にセットして、前述したＳ１１６以降の処理が実行される。
【００４２】
再びＳ１０４から始まる次のルーチンでは、Ｓ１０４〜Ｓ１０８を経た後、Ｓ１１０に進むが、前回のルーチンにおいてフラグＦの値が「１」にセットされているため、Ｓ１１０で「Ｎｏ」と判断されてＳ１２８に進む。
【００４３】
Ｓ１２８では、車速Ｖ＝０、すなわち車両の惰力走行が停止したかが判断され、「Ｎｏ」の場合には、Ｓ１１６以降の処理に進む。そして、車両の惰力走行が停止した場合、すなわちＳ１２８で「Ｙｅｓ」の場合には、Ｓ１２４に進んで、前述した終了処理を実施して、伝達比可変機構３０のアクチュエータ３１の駆動制御を終了する。
【００４４】
このような制御処理を実施することで、車両の走行中にエンジン回転が停止するような故障が発生した場合にも、車両の惰力走行が停止するまで伝達比可変機構を動作させることができ、これにより、走行中の車両を路肩等に寄せて停車させる退避走行中も伝達比可変機構の動作を継続させ、故障発生前と同様な操舵性を維持することができる。
【００４５】
ここで第２の実施形態について説明する。
【００４６】
操舵時のアシスト力を付与するパワーステアリング装置が車両に搭載される場合がある。例えば、油圧式のパワーステアリング装置では、アシスト力を発生する油圧ポンプをエンジンによって駆動する駆動機構を採用した場合には、車両走行中、故障によってエンジン回転が停止した場合には、これに連動してパワーステアリング装置のアシスト機能が停止する。このように、車両走行中にパワーステアリング装置のアシスト機能が停止すると、この分、伝達比可変機構３０におけるアクチュエータ３１の負荷トルクが増加するため、アクチュエータ３１の駆動電流が増加する。
【００４７】
そこで、図５に示す実施形態ではこのような事態を想定し、図２で示したフローチャートにおけるＳ１１８とＳ１２０の間にＳ２００、Ｓ２０２の処理を追加して、アクチュエータ３１の発熱を抑える。
【００４８】
まずＳ１１８において制御信号Ｉｓを設定した後、Ｓ２００に進み、エンジン故障の発生を示すフラグＦの値を判断する。フラグＦが「０」に設定されている場合、すなわちエンジンが正常に駆動している場合には、Ｓ２００で「Ｙｅｓ」と判断されて前述したＳ１２０以降の処理に移行する。
【００４９】
一方、車両走行中にエンジン回転が停止すると、前述したＳ１２６においてフラグＦが「１」に設定されるため、Ｓ２００で「Ｎｏ」と判断されてＳ２０２に進み、制御信号Ｉｓの抑制処理を実行する。この抑制処理は、例えば図６に示すように、制御信号Ｉｓの最大値を所定値以下に抑える変換マップＡをもとに、Ｓ１１８で設定された制御信号Ｉｓを変換する。
【００５０】
なお、Ｓ２０２では、図６の変換マップＢを用いて制御信号Ｉｓの変換処理を実施することも可能であり、この場合には、制御信号Ｉｓの大きさを通常時に比べて５０％程度に抑制させることができる。
【００５１】
このような抑制処置を経た後、Ｓ１２０に進み、変換後の制御信号Ｉｓが出力されるため、アクチュエータ３１に対する駆動電流の増加が抑制され、アクチュエータ３１の発熱が抑えられる。
【００５２】
以上説明した各実施形態では、イグニションスイッチ６１がオフ位置から他の位置に操作された後から、オルタネータ６２の出力電圧ＡＬＴがしきい値ＡＬＴth以上となるまでの間（Ｓ１１４で「Ｎｏ」と判断される間）は、アクチュエータ３１の回転駆動を禁止する場合について例示した。このようにアクチュエータ３１の回転駆動を禁止する例としては、この他にも、Ｓ１１４で「Ｎｏ」と判断される間、図４におけるリレースイッチ４００をOFF状態として、駆動制御回路２００に対するバッテリー３００からの電源供給を遮断しても良い。
【００５３】
また、説明した各実施形態では、Ｓ１１４で「Ｎｏ」と判断される間、アクチュエータ３１の回転駆動を禁止する例について説明したが、このような禁止処理に限定するものではなく、例えば、制御信号Ｉｓの大きさを通常時に比べて十分に抑制させる抑制処理を実施することによっても、バッテリー３００に蓄えられた電力の浪費を抑制することも可能である。
【００５４】
この場合の実施形態を図７に例示しておく。図７のフローチャートは、図５のフローチャートにＳ３００〜Ｓ３０６が加わった処理となっており、Ｓ３００、Ｓ３０２，Ｓ３０４及びＳ３０６は、それぞれ先に説明したＳ１１６，Ｓ１１８，Ｓ２０２及びＳ１２０と同様な処理であり説明は省略する。この際、Ｓ３０４では、例えば図６における変換マップＣを用いて制御信号Ｉｓの大きさを十分に抑制させることにより、通常時にＳ１１８で設定される場合に比べて、十分に小さな値の制御信号Ｉｓが設定され、この間、バッテリー３００に蓄えられた電力の浪費を抑制することができる。
【００５５】
また、以上説明した各実施形態では、車両の走行中にエンジン回転が停止するような故障が発生した場合に、車両の惰力走行が停止するまで、すなわち車速＝０となるまで、伝達比可変機構２０を動作可能とする場合について例示した。この他にも、車両の退避走行が終了したことの判断を、イグニションスイッチ６１のOFF操作によって代用することもできる。
【００５６】
この場合の実施形態を図８に示す。図８のフローチャートは、先の図２で示したフローチャートにおいて、Ｓ１２８の判断処理が除かれたフローであり、説明は省略する。
【００５７】
さらに、各実施形態では、オルタネータ６２の発電状態を把握する検知機構として、オルタネータ６２の出力電圧を検出する場合について例示したが、この例に限定するものではなく、例えばエンジン回転数などをもとに、オルタネータ６２の発電状態を間接的に検知しても良い。
【００５８】
また、以上説明した実施形態では、電力を蓄える機構として蓄電池を例示したが、この他にも大容量のキャパシタであっても良く、電気エネルギーを蓄え得る蓄電機構であれば採用することが可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、各請求項にかかる車両用操舵制御装置によれば、操舵状態検知手段、走行状態検知手段及び発電状態検知手段の検知結果とイグニションスイッチの操作位置とをもとに、アクチュエータの動作制御を行う制御手段を備えるので、これらから判断される各状況に応じて、車載畜電機構の電力浪費を抑制したり、伝達比可変機構を有効に動作させて好適な操舵性を確保するなど、各状況に応じたアクチュエータの動作制御を好適に実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】操舵装置の全体的な構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】操舵制御装置で実施する制御処理を示すフローチャートである。
【図３】車速Ｖと伝達比Ｇとの関係を規定したマップである。
【図４】アクチュエータの駆動制御系を概略的に示すブロック図である。
【図５】他の実施形態にかかる制御処理を示すフローチャートである。
【図６】制御信号Ｉｓの変換前後の関係を示すマップである。
【図７】他の実施形態にかかる制御処理を示すフローチャートである。
【図８】他の実施形態にかかる制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…操舵ハンドル、２１…操舵角センサ（操舵状態検知手段）
３０…伝達比可変機構、３１…アクチュエータ、３２…作動角センサ
６０…車速センサ（走行状態検知手段）、１００…操舵制御装置
３００…バッテリー（車載蓄電池）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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