(57)【要約】【課題】ステアリングホイールと転舵機構とを機械的に連結するクラッチが正常か異常かを新規な方法で判定することができる車両用操舵装置を提供する。【解決手段】車両用操舵装置１は、ステアリングホイール２と転舵輪３との間の動力伝達経路に設けられたクラッチ６と、ステアリングホイール２に操舵反力を付与するための反力モータ１４と、転舵輪３を転舵させるための転舵モータ３１と、少なくとも１つの転舵輪３のハブユニットに設けられ、当該転舵輪に作用する軸方向荷重を検出するための軸方向荷重センサ３９と、クラッチ６の締結状態時に、反力モータ１４を駆動し、反力モータの駆動前の軸方向荷重センサ３９の検出値と反力モータ１４の駆動中の軸方向荷重センサ３９の検出値とに基づいて、クラッチ６が正常であるか異常であるか判定するＥＣＵ４０とを含む。【選択図】図１
2018047876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を操向するための操舵部材と、
転舵輪を転舵させるための転舵機構と、
前記操舵部材と前記転舵輪との間の動力伝達経路に設けられたクラッチと、
前記動力伝達経路における前記クラッチよりも前記操舵部材側の部分に連結され、前記操舵部材に操舵反力を付与するための反力モータと、
前記動力伝達経路における前記クラッチよりも前記転舵輪側の部分に連結され、前記転舵輪を転舵させるための転舵モータと、
少なくとも１つの前記転舵輪のハブユニットに設けられ、当該転舵輪に作用する軸方向荷重を検出するための軸方向荷重センサと、
前記クラッチの締結状態時に、前記反力モータを駆動し、前記反力モータの駆動前の前記軸方向荷重センサの検出値と前記反力モータの駆動中の前記軸方向荷重センサの検出値とに基づいて、前記クラッチが正常であるか異常であるか判定する判定手段とを含む、車両用操舵装置。
【請求項２】
前記判定手段は、
前記クラッチの締結状態時に、前記軸方向荷重センサの検出値を第１の検出値として取得する手段と、
前記反力モータを駆動し、前記反力モータが駆動されている状態で、前記軸方向荷重センサの検出値を第２の検出値として取得する手段と、
前記第１の検出値と前記第２の検出値との差の絶対値が、所定の閾値以上であるか否かを判別する手段と、
前記絶対値が前記閾値以上であるときには、前記クラッチが正常であると判定し、前記絶対値が前記閾値未満であるときには、前記クラッチが異常であると判定する手段とを含む、請求項１に記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、操舵部材としてのステアリングホイールと転舵機構とをクラッチを介して機械的に連結することが可能なステアバイワイヤ（ＳＢＷ：Steer-By-Wire）式の車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、ステアリングシャフトに連結された反力モータと、転舵軸としてのラック軸にピニオンシャフトを介して連結された転舵モータと、ステアリングシャフトとラックとの間を締結および解放可能な電磁クラッチを有するバックアップ機構と、バックアップ機構が正常か異常かを判定するための手段（以下「バックアップ機構異常判定手段」という。）とを備えた車両用操舵装置が開示されている。特許文献１の車両用操舵装置には、操舵角を検出するための操舵角センサ、ステアリングシャフトに作用するトルクを検出するための操舵側トルクセンサ、ピニオンシャフトに作用するトルクを検出するための転舵側トルクセンサ、反力モータの回転角を検出するためのレゾルバ、転舵モータの回転角を検出するためのレゾルバ等が設けられている。
【０００３】
特許文献１の車両用操舵装置では、イグニッションがオフであるときには、電磁クラッチが締結状態とされている。そして、イグニッションがオンされた後に、バックアップ機構異常判定手段によってバックアップ機構が正常であると判定されると、電磁クラッチが解放状態にされる。
特許文献１のバックアップ機構異常判定手段は、次の（１）〜（６）のような方法で、バックアップ機構が正常であるか異常であるかを判定する。
（１）バックアップ機構異常判定手段は、電磁クラッチを締結状態にした後、反力モータおよび転舵モータを互いにトルクが相殺される方法に同一トルクで駆動させ、操舵側トルクセンサの検出値および転舵側トルクセンサの検出値を取得する。そして、バックアップ機構異常判定手段は、これらの検出値の差の絶対値が所定値以下であれば、バックアップ機構が正常であると判定し、これらの検出値の差の絶対値が所定値よりも大きければバックアップ機構が異常であると判定する。
（２）バックアップ機構異常判定手段は、電磁クラッチを締結状態にした後、反力モータおよび転舵モータを互いにトルクが相殺される方法に同一トルクで駆動させ、操舵側トルクセンサの検出値および操舵角センサの検出値を取得する。そして、バックアップ機構異常判定手段は、操舵側トルクセンサの検出値が所定値よりも大きいかまたは操舵角センサの検出値が所定値よりも大きいときに、バックアップ機構が異常であると判定する。
（３）バックアップ機構異常判定手段は、電磁クラッチを締結状態にした後、反力モータのみを駆動させ、操舵側トルクセンサの検出値および操舵角センサの検出値を取得する。そして、バックアップ機構異常判定手段は、これらの検出値の差の絶対値が所定値よりも大きいときに、バックアップ機構が異常であると判定する。
（４）バックアップ機構異常判定手段は、電磁クラッチを締結状態にした後、反力モータのみを駆動させ、操舵側トルクセンサの検出値および操舵角センサの検出値を取得する。そして、バックアップ機構異常判定手段は、操舵側トルクセンサの検出値が所定値未満であるかまたは操舵角センサの検出値が所定値よりも大きいときに、バックアップ機構が異常であると判定する。
（５）バックアップ機構異常判定手段は、電磁クラッチを締結状態にした後、転舵モータのみを駆動させ、操舵側トルクセンサの検出値および操舵角センサの検出値を取得する。そして、バックアップ機構異常判定手段は、これらの検出値の差の絶対値が所定値よりも大きいときに、バックアップ機構が異常であると判定する。
（６）バックアップ機構異常判定手段は、電磁クラッチを締結状態にした後、転舵モータのみを駆動させ、反力モータの回転角および転舵モータの回転角を取得する。そして、バックアップ機構異常判定手段は、反力モータの回転角および転舵モータの回転角を比較することによって、バックアップ機構が正常であるか異常であるかを判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１１１９１号公報
【特許文献２】特開２００７−１２７２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の特許文献１のバックアップ機構異常判定手段による前記（１）〜（５）の判定方法では、ステアリングシャフトの回転角、ステアリングシャフトに作用するトルクおよびピニオンシャフトに作用するトルクうちの少なくとも一つを検出する必要がある。このため、シャフトの動きをセンサが誤検出しないように、判定時に駆動される反力モータや転舵モータの駆動力を大きくする必要がある。
【０００６】
また、前述の特許文献１のバックアップ機構異常判定手段による前記（３）〜（６）の判定方法では、判定時に反力モータまたは転舵モータの一方のみが駆動されるため、ステアリングホイールが若干動くので、運転者に違和感を与えるおそれがある。
判定時に反力モータおよび転舵モータを反対方向に同じトルクで駆動すると、ステアリングホイールの回転を防止できるが、そのためには、電磁クラッチの入力側と出力側とを同じタイミングで同じトルクで反対方向に駆動させる必要がある。そのためには、各モータ、減速機、ＥＣＵ等の性能ばらつきを補償したうえで、反力モータまたは転舵モータを駆動する必要があるので、制御が複雑となる。
【０００７】
この発明の目的は、ステアリングホイールと転舵機構とを機械的に連結するクラッチが正常か異常かを新規な方法で判定することができる車両用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】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、車両を操向するための操舵部材（２）と、転舵輪（３）を転舵させるための転舵機構（４）と、前記操舵部材と前記転舵輪との間の動力伝達経路に設けられたクラッチ（６）と、前記動力伝達経路における前記クラッチよりも前記操舵部材側の部分に連結され、前記操舵部材に操舵反力を付与するための反力モータ（１４）と、前記動力伝達経路における前記クラッチよりも前記転舵輪側の部分に連結され、前記転舵輪を転舵させるための転舵モータ（３１）と、少なくとも１つの前記転舵輪のハブユニットに設けられ、当該転舵輪に作用する軸方向荷重を検出するための軸方向荷重センサ（３９）と、前記クラッチの締結状態時に、前記反力モータを駆動し、前記反力モータの駆動前の前記軸方向荷重センサの検出値と前記反力モータの駆動中の前記軸方向荷重センサの検出値とに基づいて、前記クラッチが正常であるか異常であるか判定する判定手段（９０）とを含む、車両用操舵装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
【０００９】
この構成では、少なくとも１つの転舵輪のハブユニットに設けられ、当該転舵輪に作用する軸方向荷重を検出するための軸方向荷重センサを利用して、クラッチが正常であるか異常であるかを判定することができる。つまり、クラッチが正常か異常かを新規な方法で判定することができるようになる。
請求項２に記載の発明は、前記判定手段は、前記クラッチの締結状態時に、前記軸方向荷重センサの検出値を第１の検出値として取得する手段と、前記反力モータを駆動し、前記反力モータが駆動されている状態で、前記軸方向荷重センサの検出値を第２の検出値として取得する手段と、前記第１の検出値と前記第２の検出値との差の絶対値が、所定の閾値以上であるか否かを判別する手段と、前記絶対値が前記閾値以上であるときには、前記クラッチが正常であると判定し、前記絶対値が前記閾値未満であるときには、前記クラッチが異常であると判定する手段とを含む、請求項１に記載の車両用操舵装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の構成を説明するための図解図である。
【図２】図２は、ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、転舵モータの構成を説明するための図解図である。
【図４】図４は、ステアバイワイヤモード時の転舵モータ制御部の動作を説明するための機能ブロック図である。
【図５】図５は、ステアバイワイヤモード時の反力モータ制御部の動作を説明するための機能ブロック図である。
【図６】図６は、クラッチ制御部によるクラッチ異常判定処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
車両用操舵装置１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール２と、転舵輪３を転舵するための転舵機構４と、ステアリングホイール２に連結されたステアリングシャフト５と、ステアリングシャフト５（ステアリングホイール２）と転舵機構４とを機械的に連結したり分離したりするためのクラッチ６とを含む。この実施形態では、クラッチ６は、電磁クラッチである。クラッチ６は、入力軸６Ａと出力軸６Ｂとを含み、入出力軸間のトルクの伝達・遮断を行う機能を有している。
【００１２】
ステアリングシャフト５は、ステアリングホイール２に連結された第１軸７と、クラッチ６の入力軸６Ａに一体的に連結された第２軸９と、第１軸７と第２軸９とを連結するトーションバー８とを含む。
第２軸９には、減速機１３を介して反力モータ１４が連結されている。反力モータ１４は、ステアリングホイール２に操舵反力（操舵方向と反対方向のトルク）を付与するための電動モータである。減速機１３は、反力モータ１４の出力軸に一体的に回転可能に連結されたウォーム軸（図示略）と、このウォーム軸と噛み合い、第２軸９に一体的に回転可能に連結されたウォームホイール（図示略）とを含むウォームギヤ機構からなる。反力モータ１４には、反力モータ１４の回転角を検出するための回転角センサ１５が設けられている。
【００１３】
転舵機構４は、クラッチ６の出力軸６Ｂに一体的に連結された第１ピニオン軸１６と、転舵軸としてのラック軸１７と、ラック軸１７に転舵力を付与するための転舵アクチュエータ３０とを含む。ラック軸１７の各端部には、タイロッド１８およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪３が連結されている。第１ピニオン軸１６の先端には、第１ピニオン１９が連結されている。ラック軸１７は、自動車の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１７の軸方向の第１端部には、第１ピニオン１９に噛み合う第１ラック２０が形成されている。
【００１４】
転舵アクチュエータ３０は、転舵モータ３１と、減速機３２と、第２ピニオン軸３３と、第２ピニオン３４と、第２ラック３５とを含む。第２ピニオン軸３３は、ステアリングシャフト５とは、分離して配置されている。減速機３２は、転舵モータ３１の出力軸に一体的に回転可能に連結されたウォーム軸（図示略）と、このウォーム軸と噛み合い、第２ピニオン軸３３に一体的に回転可能に連結されたウォームホイール（図示略）とを含むウォームギヤ機構からなる。
【００１５】
第２ピニオン３４は、第２ピニオン軸３３の先端に連結されている。第２ラック３５は、ラック軸１７の軸方向の第１端部とは反対の第２端部側に設けられている。第２ピニオン３４は、第２ラック３５に噛み合っている。転舵モータ３１には、転舵モータ３１の回転角を検出するための回転角センサ３６が設けられている。ラック軸１７の近傍には、ラック軸１７の軸方向移動量を検出するためのストロークセンサ（以下、「転舵角センサ」という。）３７が配置されている。転舵角センサ３７が検出したラック軸１７の軸方向移動量から、転舵輪３の転舵角δが検出されるようになっている。
【００１６】
２つの転舵輪３に対するハブユニット（図示略）のうち少なくとも一方には、対応する転舵輪３に作用する軸方向の荷重（以下、「軸方向荷重Ｆ」という。）を検出するための軸方向荷重センサ３９が設けられている。この実施形態では、２つの転舵輪３のハブユニット（図示略）のうちの一方に、軸方向荷重センサ３９が設けられている。軸方向荷重センサ３９としては、例えば、特開２００７−１２７２５３号（特許文献２）に開示されているセンサ装置を用いることができる。
【００１７】
回転角センサ１５，３６、転舵角センサ３７、車速センサ３８および軸方向荷重センサ３９の検出信号ならびにイグニッションキーの状態検知信号は、ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）４０に入力される。ＥＣＵ４０は、これらの入力信号に基づいて、クラッチ６、反力モータ１４および転舵モータ３１を制御する。
車両用操舵装置１は、動作モードとして、ステアバイワイヤモード、フェイルセーフモード等を有している。ステアバイワイヤモードは、ステアリングホイール２と転舵機構４とが機械的に連結されていない状態（クラッチ６が解放されている状態）で、転舵輪３の転舵が行われるモードである。フェイルセーフモードは、ステアリングホイール２と転舵機構４とを機械的に連結させた状態（クラッチ６が締結されている状態）で、転舵輪３の転舵が行われるモードであり、ステアバイワイヤモード時に何らかの異常が発生したときに自動的に設定されるモードである。フェイルセーフモードは、手動のみによって転舵を行うマニュアルステアリングモードであってもよく、反力モータ１４および転舵モータ３１の少なくとも一方によって、操舵トルク等に応じた操舵補助力を発生させるパワーステアリングモード（ＥＰＳモード）であってもよい。
【００１８】
図２は、ＥＣＵ４０の電気的構成を示すブロック図である。
ＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータ４１と、マイクロコンピュータ４１によって制御され、転舵モータ３１に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）４２と、転舵モータ３１に流れるモータ電流を検出する電流検出部４３と、マイクロコンピュータ４１によって制御され、反力モータ１４に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）４４と、反力モータ１４に流れるモータ電流を検出する電流検出部４５とを備えている。また、ＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータ４１によって制御され、クラッチ６を駆動するための駆動回路４６を備えている。
【００１９】
マイクロコンピュータ４１は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリなど）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、転舵モータ３１を制御するための転舵モータ制御部５０と、反力モータ１４を制御するための反力モータ制御部７０と、クラッチ６を制御するためのクラッチ制御部９０とを備えている。クラッチ制御部９０は、クラッチ６が正常であるか異常であるかを判定するクラッチ異常判定機能を有している。
【００２０】
クラッチ６は、例えば、常時は締結状態であり、通電状態とされることで解放状態となる。クラッチ制御部９０は、イグニッションキーがオン位置に操作されると、クラッチ６が正常であるか異常であるかの判定を行う。この判定方法の詳細については後述する。クラッチ６が異常であると判定された場合には、クラッチ制御部９０は、例えば、警報を出力して、エンジンの始動を禁止する。クラッチ６が正常であると判定された場合には、クラッチ制御部９０は、クラッチ６を解放状態にする。これにより、車両用操舵装置１は、ステアバイワイヤモードで動作する。イグニッションキーがオン位置からオフ位置に操作されると、クラッチ制御部９０は、クラッチ６を締結状態にさせる。また、クラッチ制御部９０は、ステアバイワイヤモード時に何らかの異常が発生したときに、クラッチ６を締結状態にさせる。この場合には、車両用操舵装置１は、前述したフェイルセーフモードで動作する。
【００２１】
転舵モータ制御部５０は、反力モータ制御部７０から与えられる操舵角θｈ、車速センサ３８によって検出される車速Ｖ、転舵角センサ３７によって検出される転舵角δ、回転角センサ３６の出力信号および電流検出部４３によって検出される電流に基づいて、駆動回路４２を制御する。これにより、転舵モータ制御部５０は、操舵状態に応じた転舵制御を実現する。
【００２２】
反力モータ制御部７０は、転舵モータ制御部５０から与えられる転舵側目標操舵角θｈｔ＊、回転角センサ１５の出力信号および電流検出部４５によって検出される電流に基づいて、駆動回路４４を制御する。これにより、反力モータ制御部７０は、操舵状態に応じた反力制御を実現する。
転舵モータ３１は、例えば三相ブラシレスモータであり、図３に図解的に示すように、界磁としてのロータ１００と、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のステータ巻線１０１，１０２，１０３を含むステータ１０５とを備えている。転舵モータ３１は、ロータの外部にステータを対向配置したインナーロータ型のものであってもよいし、筒状のロータの内部にステータを対向配置したアウターロータ型のものであってもよい。
【００２３】
各相のステータ巻線１０１，１０２，１０３の方向にＵ軸、Ｖ軸およびＷ軸をとった三相固定座標（ＵＶＷ座標系）が定義される。また、ロータ１００の磁極方向にｄ軸（磁極軸）をとり、ロータ１００の回転平面内においてｄ軸と直角な方向にｑ軸（トルク軸）をとった二相回転座標系（ｄｑ座標系。実回転座標系）が定義される。ｄｑ座標系は、ロータ１００とともに回転する回転座標系である。ｄｑ座標系では、ｑ軸電流のみがロータ１００のトルク発生に寄与するので、ｄ軸電流を零とし、ｑ軸電流を所望のトルクに応じて制御すればよい。ロータ１００の回転角（ロータ角（電気角））θｓは、Ｕ軸に対するｄ軸の回転角である。ｄｑ座標系は、ロータ角θｓに従う実回転座標系である。このロータ角θｓ-を用いることによって、ＵＶＷ座標系とｄｑ座標系との間での座標変換を行うことができる。反力モータ１４は、例えば三相ブラシレスモータからなり、転舵モータ３１と同様な構造を有している。
【００２４】
図４は、ステアバイワイヤモード時の転舵モータ制御部５０の動作を説明するためのブロック図である。
転舵モータ制御部５０は、角速度演算部５１と、転舵側目標操舵角設定部５２と、目標転舵角設定部５３と、角度偏差演算部５４と、ＰＩ（比例積分）制御部５５と、角速度偏差演算部５６と、ＰＩ制御部５７と、電流偏差演算部５８と、ＰＩ制御部５９と、ｄｑ／ＵＶＷ変換部６０と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部６１と、ＵＶＷ／ｄｑ変換部６２と、回転角演算部６３とを含む。
【００２５】
転舵側目標操舵角設定部５２は、反力モータ制御部７０内の操舵角演算部８３（図５参照）によって演算される操舵角θｈ（第２軸９の回転角）および車速センサ３８によって検出される車速Ｖに基づいて、ステアリングホイール２の回転角（操舵角）の目標値である転舵側目標操舵角θｈｔ＊を演算する。たとえば、転舵側目標操舵角設定部５２は、所定の伝達関数を用いて車速Ｖおよび操舵角θｈに応じた転舵側目標操舵角θｈｔ＊を設定する。つまり、転舵側目標操舵角設定部５２は、操舵状態を表す検出値（操舵状態検出値）に基づいて、転舵側目標操舵角θｈｔ＊を設定する。
【００２６】
目標転舵角設定部５３は、転舵側目標操舵角設定部５２によって設定される転舵側目標操舵角θｈｔ＊に基づいて、転舵角の目標値である目標転舵角δ＊を設定する。目標転舵角設定部５３によって設定される目標転舵角δ＊は、角度偏差演算部５４に与えられる。
角度偏差演算部５４は、目標転舵角設定部５３によって設定される目標転舵角δ＊と、転舵角センサ３７によって検出される転舵角δとの偏差Δδ（＝δ＊−δ）を演算する。
【００２７】
ＰＩ制御部５５は、角度偏差演算部５４によって演算される角度偏差Δδに対するＰＩ演算を行なうことにより、転舵角速度の目標値である目標転舵角速度ωｔ＊を演算する。ＰＩ制御部５５によって演算される目標転舵角速度ωｔ＊は、角速度偏差演算部５６に与えられる。
角速度演算部５１は、転舵角センサ３７によって検出される転舵角δを時間微分することによって、転舵角δの角速度（転舵角速度）ωｔを演算する。角速度演算部５１によって演算される転舵角速度ωｔは、角速度偏差演算部５６に与えられる。
【００２８】
角速度偏差演算部５６は、ＰＩ制御部５５によって演算される目標転舵角速度ωｔ＊と、角速度演算部５１によって演算される転舵角速度ωｔとの偏差Δωｔ（＝ωｔ＊−ωｔ）を演算する。
ＰＩ制御部５７は、角速度偏差演算部５６によって演算される角速度偏差Δωｔに対するＰＩ演算を行なうことにより、ｄｑ座標系の座標軸に流すべき電流の目標値である目標電流を演算する。具体的には、ＰＩ制御部５７は、目標ｄ軸電流Ｉｄ＊および目標ｑ軸電流Ｉｑ＊（以下、これらを総称するときには「目標二相電流Ｉｄｑ＊」という。）を演算する。さらに具体的には、ＰＩ制御部５７は、目標ｑ軸電流Ｉｑ＊を有意値として演算する一方で、目標ｄ軸電流Ｉｄ＊を零とする。ＰＩ制御部５７によって演算される目標二相電流Ｉｄｑ＊は、電流偏差演算部５８に与えられる。
【００２９】
回転角演算部６３は、回転角センサ３６の出力信号に基づいて、転舵モータ３１のロータの回転角（電気角。以下、「ロータ角θｓ」という。）を演算する。
電流検出部４３は、転舵モータ３１のＵ相電流ＩＵ、Ｖ相電流ＩＶおよびＷ相電流ＩＷ（以下、これらを総称するときは、「三相検出電流ＩＵＶＷ」という。）を検出する。電流検出部４３によって検出された三相検出電流ＩＵＶＷは、ＵＶＷ／ｄｑ変換部６２に与えられる。
【００３０】
ＵＶＷ／ｄｑ変換部６２は、電流検出部４３によって検出されるＵＶＷ座標系の三相検出電流ＩＵＶＷ（Ｕ相電流ＩＵ、Ｖ相電流ＩＶおよびＷ相電流ＩＷ）を、ｄｑ座標系の二相検出電流ＩｄおよびＩｑ（以下総称するときには「二相検出電流Ｉｄｑ」という。）に変換する。これらが電流偏差演算部５８に与えられる。ＵＶＷ／ｄｑ変換部６２における座標変換には、回転角演算部６３によって演算されたロータ角θｓが用いられる。
【００３１】
電流偏差演算部５８は、ＰＩ制御部５７によって演算される目標二相電流Ｉｄｑ＊と、ＵＶＷ／ｄｑ変換部６２から与えられる二相検出電流Ｉｄｑとの偏差を演算する。より具体的には、電流偏差演算部５８は、目標ｄ軸電流Ｉｄ＊に対するｄ軸検出電流Ｉｄの偏差および目標ｑ軸電流Ｉｑ＊に対するｑ軸検出電流Ｉｑの偏差を演算する。これらの偏差は、ＰＩ制御部５９に与えられる。
【００３２】
ＰＩ制御部５９は、電流偏差演算部５８によって演算される電流偏差に対するＰＩ演算を行なうことにより、転舵モータ３１に印加すべき目標二相電圧Ｖｄｑ＊（目標ｄ軸電圧Ｖｄ＊および目標ｑ軸電圧Ｖｑ＊）を生成する。この目標二相電圧Ｖｄｑ＊は、ｄｑ／ＵＶＷ変換部６０に与えられる。
ｄｑ／ＵＶＷ変換部６０は、目標二相電圧Ｖｄｑ＊を目標三相電圧ＶＵＶＷ＊に変換する。この座標変換には、回転角演算部６３によって演算されたロータ角θｓが用いられる。目標三相電圧ＶＵＶＷ＊は、目標Ｕ相電圧ＶＵ＊、目標Ｖ相電圧ＶＶ＊および目標Ｗ相電圧ＶＷ＊からなる。この目標三相電圧ＶＵＶＷ＊は、ＰＷＭ制御部６１に与えられる。
【００３３】
ＰＷＭ制御部６１は、目標Ｕ相電圧ＶＵ＊、目標Ｖ相電圧ＶＶ＊および目標Ｗ相電圧ＶＷ＊にそれぞれ対応するデューティのＵ相ＰＷＭ制御信号、Ｖ相ＰＷＭ制御信号およびＷ相ＰＷＭ制御信号を生成し、駆動回路４２に供給する。
駆動回路４２は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応した三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がＰＷＭ制御部６１から与えられるＰＷＭ制御信号によって制御されることにより、目標三相電圧ＶＵＶＷ＊に相当する電圧が転舵モータ３１の各相のステータ巻線１０１，１０２，１０３に印加される。
【００３４】
角度偏差演算部５４およびＰＩ制御部５５は、角度フィードバック制御手段を構成している。この角度フィードバック制御手段の働きによって、転舵輪３の転舵角δが、目標転舵角設定部５３によって設定される目標転舵角δ＊に近づくように制御される。また、角速度偏差演算部５６およびＰＩ制御部５７は、角速度フィードバック制御手段を構成している。この角速度フィードバック制御手段の働きによって、転舵角速度ωｔが、ＰＩ制御部５５によって演算される目標転舵角速度ωｔ＊に近づくように制御される。また、電流偏差演算部５８およびＰＩ制御部５９は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、転舵モータ３１に流れるモータ電流が、ＰＩ制御部５７によって演算される目標二相電流Ｉｄｑ＊に近づくように制御される。
【００３５】
図５は、ステアバイワイヤモード時のモータ制御部７０の動作を説明するためのブロック図である。
反力モータ制御部７０は、反力側目標操舵角設定部７１と、角度偏差演算部７２と、ＰＩ制御部７３と、角速度偏差演算部７５と、ＰＩ制御部７６と、電流偏差演算部７７と、ＰＩ制御部７８と、ｄｑ／ＵＶＷ変換部７９と、ＰＷＭ制御部８０と、ＵＶＷ／ｄｑ変換部８１と、回転角演算部８２と、操舵角演算部８３と、角速度演算部８４とを含む。
【００３６】
回転角演算部８２は、回転角センサ１５の出力信号に基づいて、反力モータ１４のロータの電気角θＲおよび機械角θＭを演算する。操舵角演算部８３は、反力モータ１４のロータの機械角θＭを減速機１３の減速比で除算することにより、操舵角θｈを演算する。この実施形態では、操舵角演算部８３は、第２軸９の中立位置（基準位置）からの第２軸９の正逆両方向の回転量（回転角）を演算するものであり、中立位置から右方向への回転量を例えば正の値として出力し、中立位置から左方向への回転量を例えば負の値として出力する。
【００３７】
反力側目標操舵角設定部７１は、転舵モータ制御部５０内の転舵側目標操舵角設定部５２によって設定される転舵側目標操舵角θｈｔ＊に基づいて、第２軸９の回転角の目標値である反力側目標操舵角θｈｒ＊を設定する。反力側目標操舵角設定部７１は、この実施形態では、転舵側目標操舵角設定部５２によって設定される転舵側目標操舵角θｈｔ＊を反力側目標操舵角θｈｒ＊として設定する。
【００３８】
角度偏差演算部７２は、反力側目標操舵角設定部７１によって設定される反力側目標操舵角θｈｒ＊と、操舵角演算部８３によって演算される操舵角θｈとの偏差Δθｈ（＝θｈｒ＊−θｈ）を演算する。
ＰＩ制御部７３は、角度偏差演算部７２によって演算される角度偏差Δθｈに対するＰＩ演算を行なうことにより、操舵角速度の目標値である目標操舵角速度ωｈ＊を演算する。ＰＩ制御部７３によって演算される目標操舵角速度ωｈ＊は、角速度偏差演算部７５に与えられる。
【００３９】
角速度演算部８４は、操舵角演算部８３によって演算される操舵角θｈを時間微分することによって、操舵角θｈの角速度（操舵角速度）ωｈを演算する。角速度演算部８４によって演算される操舵角速度ωｈは、角速度偏差演算部７５に与えられる。
角速度偏差演算部７５は、ＰＩ制御部７３によって演算される目標操舵角速度ωｈ＊と、角速度演算部８４によって演算される操舵角速度ωｈとの偏差Δωｈ（＝ωｈ＊−ωｈ）を演算する。
【００４０】
ＰＩ制御部７６は、角速度偏差演算部７５によって演算される角速度偏差Δωｈに対するＰＩ演算を行なうことにより、ｄｑ座標系の座標軸に流すべき電流の目標値である目標電流を演算する。具体的には、ＰＩ制御部７６は、目標ｄ軸電流ｉｄ＊および目標ｑ軸電流ｉｑ＊（以下、これらを総称するときには「目標二相電流ｉｄｑ＊」という。）を演算する。さらに具体的には、ＰＩ制御部７６は、目標ｑ軸電流ｉｑ＊を有意値として演算する一方で、目標ｄ軸電流ｉｄ＊を零とする。ＰＩ制御部７６によって演算される目標二相電流ｉｄｑ＊は、電流偏差演算部７７に与えられる。
【００４１】
電流検出部４５は、反力モータ１４のＵ相電流ｉＵ、Ｖ相電流ｉＶおよびＷ相電流ｉＷ（以下、これらを総称するときは、「三相検出電流ｉＵＶＷ」という。）を検出する。電流検出部４５によって検出された三相検出電流ｉＵＶＷは、ＵＶＷ／ｄｑ変換部８１に与えられる。
ＵＶＷ／ｄｑ変換部８１は、電流検出部４５によって検出されるＵＶＷ座標系の三相検出電流ｉＵＶＷ（Ｕ相電流ｉＵ、Ｖ相電流ｉＶおよびＷ相電流ｉＷ）を、ｄｑ座標系の二相検出電流ｉｄおよびｉｑ（以下総称するときには「二相検出電流ｉｄｑ」という。）に変換する。これらが電流偏差演算部７７に与えられる。ＵＶＷ／ｄｑ変換部８１における座標変換には、回転角演算部８２によって演算された電気角θＲが用いられる。
【００４２】
電流偏差演算部７７は、ＰＩ制御部７６から出力される目標二相電流ｉｄｑ＊と、ＵＶＷ／ｄｑ変換部８１から与えられる二相検出電流ｉｄｑとの偏差を演算する。より具体的には、電流偏差演算部７７は、目標ｄ軸電流ｉｄ＊に対するｄ軸検出電流ｉｄの偏差および目標ｑ軸電流ｉｑ＊に対するｑ軸検出電流ｉｑの偏差を演算する。これらの偏差は、ＰＩ制御部７８に与えられる。
【００４３】
ＰＩ制御部７８は、電流偏差演算部７７によって演算される電流偏差に対するＰＩ演算を行なうことにより、反力モータ１４に印加すべき目標二相電圧ｖｄｑ＊（目標ｄ軸電圧ｖｄ＊および目標ｑ軸電圧ｖｑ＊）を生成する。この目標二相電圧ｖｄｑ＊は、ｄｑ／ＵＶＷ変換部７９に与えられる。
ｄｑ／ＵＶＷ変換部７９は、目標二相電圧ｖｄｑ＊を目標三相電圧ｖＵＶＷ＊に変換する。この座標変換には、回転角演算部８２によって演算された電気角θＲが用いられる。目標三相電圧ｖＵＶＷ＊は、目標Ｕ相電圧ｖＵ＊、目標Ｖ相電圧ｖＶ＊および目標Ｗ相電圧ｖＷ＊からなる。この目標三相電圧ｖＵＶＷ＊は、ＰＷＭ制御部８０に与えられる。
【００４４】
ＰＷＭ制御部８０は、目標Ｕ相電圧ｖＵ＊、目標Ｖ相電圧ｖＶ＊および目標Ｗ相電圧ｖＷ＊にそれぞれ対応するデューティのＵ相ＰＷＭ制御信号、Ｖ相ＰＷＭ制御信号およびＷ相ＰＷＭ制御信号を生成し、駆動回路４４に供給する。
駆動回路４４は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応した三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がＰＷＭ制御部８０から与えられるＰＷＭ制御信号によって制御されることにより、目標三相電圧ｖＵＶＷ＊に相当する電圧が反力モータ１４の各相のステータ巻線に印加される。
【００４５】
角度偏差演算部７２およびＰＩ制御部７３は、角度フィードバック制御手段を構成している。この角度フィードバック制御手段の働きによって、操舵角θｈが、反力側目標操舵角設定部７１によって設定される反力側目標操舵角θｈｒ＊に近づくように制御される。また、角速度偏差演算部７５およびＰＩ制御部７６は、角速度フィードバック制御手段を構成している。この角速度フィードバック制御手段の働きによって、操舵角速度ωｈが、ＰＩ制御部７３によって演算される目標操舵角速度ωｈ＊に近づくように制御される。また、電流偏差演算部７７およびＰＩ制御部７８は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、反力モータ１４に流れるモータ電流が、ＰＩ制御部７６から出力される目標二相電流Ｉｄｑ＊に近づくように制御される。
【００４６】
図６は、クラッチ制御部９０によるクラッチ正常異常判定処理の手順を示すフローチャートである。
イグニッションキーがオン位置に操作されると(ステップＳ１)、クラッチ制御部９０は、クラッチ６を通電状態（解放状態）にすることなく、つまり、クラッチ６を締結状態にしたままで、軸方向荷重センサ３９によって検出される軸方向荷重Ｆを第１の軸方向荷重Ｆ１として取得する(ステップＳ２)。
【００４７】
次に、クラッチ制御部９０は、クラッチ６を締結状態にしたままで、反力モータ１４を一方向に回転駆動させる(ステップＳ３)。反力モータ１４を一方向に回転駆動させるには、クラッチ制御部９０は、例えば、図５に二点鎖線で示すように、電流偏差演算部７７に予め設定された所定の目標二相電流ｉｄｑ＊を与えればよい。これにより、反力モータ１４によって回転力が発生する。反力モータ１４によって発生した回転力は、クラッチ６が正常であれば、減速機１３およびクラッチ６を介して第１ピニオン軸１６に伝達される。第１ピニオン軸１６に伝達された回転力は、第１ピニオン１９および第１ラック２０によって、ラック軸１７の軸方向力に変換され、転舵輪３に伝達される。転舵輪３に作用する軸方向荷重Ｆは、ハブユニット（図示略）に設けられている軸方向荷重センサ３９によって検出される。
【００４８】
クラッチ制御部９０は、反力モータ１４が駆動されている状態で、軸方向荷重センサ３９によって検出される軸方向荷重Ｆを第２の軸方向荷重Ｆ２として取得する(ステップＳ４)。そして、クラッチ制御部９０は、前記ステップＳ２で取得した第１の軸方向荷重Ｆ１と前記ステップＳ４で取得した第２の軸方向荷重Ｆ２との差の絶対値｜Ｆ２−Ｆ１｜が所定の閾値α（α＞０）以上であるか否かを判別する(ステップＳ５)。
【００４９】
前記絶対値｜Ｆ２−Ｆ１｜が閾値α以上である場合には(ステップＳ５：ＹＥＳ)、クラッチ制御部９０は、クラッチ６は正常であると判定し、ステップＳ６に移行する。これは、クラッチ６が正常に締結されていれば、反力モータ１４が駆動されることによって、転舵輪３に作用する軸方向荷重Ｆが変化するからである。
ステップＳ６では、クラッチ制御部９０は、反力モータ１４の駆動を停止する。この後、クラッチ制御部９０は、クラッチ６に通電してクラッチ６を解放状態にする(ステップＳ７)。そして、クラッチ制御部９０は、転舵モータ制御部５０および反力モータ制御部７０にステアバイワイヤモード（ＳＢＷモード）での制御を開始させる(ステップＳ８)。
【００５０】
前記ステップＳ５において、前記絶対値｜Ｆ２−Ｆ１｜が閾値α未満であると判別された場合には(ステップＳ５：ＮＯ)、クラッチ制御部９０は、クラッチ６は異常であると判定し、反力モータ１４の駆動を停止した後(ステップＳ９)、クラッチ異常のフェールセーフ処理に移行する(ステップＳ１０)。クラッチ異常のフェールセーフ処理では、クラッチ制御部９０は、例えば、クラッチ６が異常である旨を報知するための表示を行うとともに、エンジンの始動を禁止する。
【００５１】
前記実施形態では、転舵輪３のハブユニットに設けられ、当該転舵輪３に作用する軸方向荷重Ｆを検出するための軸方向荷重センサ３９を利用して、クラッチ６が正常であるか異常であるかを判定できる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、操舵角θｈは反力モータ１４の回転角を検出する回転角センサ１５の出力に基づいて演算されている。しかし、図１に一点鎖線１１で示すように、ステアリングシャフト５の近傍にステアリングシャフト５の回転角を検出する操舵角センサを設け、当該操舵角センサによって操舵角θｈを検出するようにしてもよい。この場合には、反力モータ制御部７０内の操舵角演算部８３を省略できる。
【００５２】
また、前述の実施形態では、転舵角センサ３７によって転舵角δを検出しているが、転舵モータ３１の回転角を検出するための回転角センサ３６の出力信号に基づいて、転舵角δを演算するようにしてもよい。この場合には、転舵角センサ３７を省略できる。
この発明は、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１…車両用操舵装置、２…ステアリングホイール、６…クラッチ、３…転舵輪、４…転舵機構、５…ステアリングシャフト、１４…反力モータ、１５…回転角センサ、３１…転舵モータ、３６…回転角センサ、３７…転舵角センサ、３９…軸方向荷重センサ、４０…ＥＣＵ、４１…マイクロコンピュータ、５０…転舵モータ制御部、７０…反力モータ制御部、８３…操舵角演算部、９０…クラッチ制御部
【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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