(57)【要約】【課題】  上位の電子制御ユニットの負担軽減を図りながら、また最大転舵角を超えるという特定条件に限らず異常診断できて、確実な異常診断が行える異常監視機能付き後輪転舵制御装置を提供する。【解決手段】  転舵角制御用の第１の制御手段３４と、トー角制御用の第２の制御手段３５の駆動量演算部３８，３９に、互いに自己の制御対象のモータ１９，２８の駆動量である正規の駆動量の他に、相手方の制御対象の駆動量を異常診断用に演算させる。異常監視部４０，４１は正規の駆動量と相手方が演算した異常診断用の駆動量とを比較部４２，４３で比較し、不一致であると、異常判定部４４，４５によって、第１，第２のいずれかの制御手段３４，３５に異常が生じていると判定する。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の後輪の転舵およびトー角調整をそれぞれ行う転舵調整機構およびトー角調整機構を有し、これら転舵調整機構およびトー角調整機構は、それぞれの駆動源である第１および第２のモータを動作させることで転舵角およびトー角を調整可能な後輪転舵装置に対し制御を行う後輪転舵制御装置であって、
車両全体を制御する上位の電子制御ユニットとは別で、かつ互いに別の電子制御ユニットとして設けられてそれぞれ前記第１のモータおよび第２のモータを制御する第１の制御手段および第２の制御手段を有し、
前記第１、第２の制御手段は、それぞれ転舵角およびトー角の制御目標値を基に、これら第１、第２の制御手段の制御対象となる前記第１、第２のモータの駆動量を正規の駆動量として演算すると共に、互いに相手側の制御手段が演算する前記第２、第１のモータの駆動量を異常判定用として演算する駆動量演算部をそれぞれ有し、
前記第１、第２の制御手段は、それぞれの駆動量演算部が演算した前記正規の駆動量と相手側の制御手段の駆動量演算部が演算した前記異常判定用の駆動量を比較する比較部、およびこの比較部において両駆動量が不一致の場合に、前記第１、第２の制御手段の少なくとも一方が異常であると判定する異常判定部を有する異常監視部を備えることを特徴とする、
異常監視機能付き後輪転舵制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の異常監視機能付き後輪転舵制御装置において、前記異常監視部により異常であると判定されたときに、即時に転舵およびトー角の制御を中止する異常時制御中止手段を設けた異常監視機能付き後輪転舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、後輪転舵機能を備えた自動車などの車両に適用する異常監視機能付き後輪転舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の安定走行性能を図る目的で、前輪転舵に加え、後輪を転舵させる後輪転舵装置が知られている。後輪転舵装置の制御装置は、マイクロコンピュータを内蔵し、車両の状態を常に監視するための各種センサ群の値から的確な転舵角やトー角の目標角を決定し、転舵のためのアクチュエータを駆動している。転舵装置は車両の走行性能を左右する重要な機能であり、極力安全性能を維持するために、万一異常が発生した場合は、確実に異常を検知することが望まれる。
【０００３】
後輪転舵制御装置に関わる異常な状態を監視する例として、たとえば、特許文献１では、転舵角の制御目標値または、計測値が最大転舵角を超えたか否かを監視することで、制御系の異常を判定する異常監視装置を提供している。異常監視装置は、転舵制御のための演算処理手段とは別の演算処理手段により構成されている。このため、車両全体を制御する上位の電子制御ユニットの負担を軽減させるとともに、上位の電子制御ユニットは、後輪転舵装置の異常発生時も、独立して車両の制御を続行させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５２６０１００号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の例のように、異常監視装置が、転舵制御のための演算処理装置とは別の演算処理装置により構成されている場合、上位の電子制御ユニットの負荷の軽減という利点は得られるが、異常監視を行う演算処理装置自体に異常が発生してしまうと、異常検出手段そのものを失うことになり、信頼性が低下する。
また、転舵角制御のための演算処理装置が異常な状態は、最大転舵角を超えた場合に限られないが、最大転舵角を超えた場合という特定の条件でしか異常を検出することができないため、異常診断機能の確実性が欠ける。
【０００６】
この発明は、上記の課題を解決し、上位の電子制御ユニットの負担軽減を図りながら、最大転舵角を超えるという特定条件に限らず異常診断できて、確実な異常診断が行える異常監視機能付き後輪転舵制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の異常監視機能付き後輪転舵制御装置は、車両１の後輪１０，１１の転舵およびトー角調整をそれぞれ行う転舵調整機構１２ａおよびトー角調整機構１２ｂを有し、これら転舵調整機構１２ａおよびトー角調整機構１２ｂは、それぞれの駆動源である第１および第２のモータ１９，２８を動作させることで転舵角およびトー角を調整可能な後輪転舵装置１２に対し制御を行う後輪転舵制御装置３３であって、
車両全体を制御する上位の電子制御ユニット９とは別で、かつ互いに別の電子制御ユニットとして設けられてそれぞれ前記第１のモータ１９および第２のモータ２８を制御する第１の制御手段３４および第２の制御手段３５を有し、
前記第１、第２の制御手段３４，３５は、それぞれ転舵角およびトー角の制御目標値を基に、これら第１、第２の制御手段３４，３５の制御対象となる前記第１、第２のモータ１９，２８の駆動量を正規の駆動量として演算すると共に、互いに相手側の制御手段３５，３４が演算する前記第２、第１のモータ２８，１９の駆動量を異常判定用として演算する駆動量演算部３８，３９をそれぞれ有し、
前記第１、第２の制御手段３４，３５は、それぞれの駆動量演算部３８，３９が演算した前記正規の駆動量と相手側の制御手段３５，３４の駆動量演算部３９，３８が演算した前記異常判定用の駆動量を比較する比較部４２，４３、およびこの比較部４２，４３において両駆動量が不一致の場合に、前記第１、第２の制御手段３４，３５の少なくとも一方が異常であると判定する異常判定部４４，４５を有する異常監視部４０，４１を備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、後輪転舵装置１２の制御装置３３を、第１の制御手段３４と第２の制御手段３５との２つの電子制御ユニットで構成し、第１，第２の制御手段に、自己が演算すべき正規の駆動量を演算させると共に、相手側の制御手段３５，３４が演算する駆動量を異常判定用として演算させる。前記比較部４２，４３は、自己の制御手段３４，３５が演算した正規の駆動量と、相手側の制御手段３５，３４が演算した異常判定用の駆動量とを比較する。異常監視部４４，４５は、比較部４２，４３において両駆動量が不一致の場合に、前記第１、第２の制御手段３４，３５の少なくとも一方が異常であると判定する。このように、第１，第２の２つの制御手段３４，３５による相互診断機能によって、制御系の異常状態を確実に診断することが可能になり、異常診断の信頼性を向上させることが可能となる。また、最大転舵角を超えるという特定条件に限らず、種々の異常発生の場合の異常診断が行え、第１，第２の制御手段３４，３５のハードウェアに異常が発生した場合の異常診断も行える。
さらに、車両全体を制御する上位の電子制御ユニット９とは別の、後輪転舵制御装置３３の内部の第１および第２の制御手段３４，３５でこれら制御手段３４，３５の異常を監視する。そのため、上位の電子制御ユニット９の負担を軽減させるとともに、上位の電子制御ユニット９は、後輪転舵装置の異常発生時も、独立して車両の制御を続行させることができる。
【０００９】
この発明において、前記異常監視部４４，４５により異常であると判定されたときに、即時に転舵およびトー角の制御を中止する異常時制御中止手段４６を設けても良い。後輪転舵の制御に異常がある場合は、適切な転舵やトー角が行えず、走行が不安定となるため、即時に転舵およびトー角の制御を中止することが安全上で好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の異常監視機能付き後輪転舵制御装置は、車両の後輪の転舵およびトー角調整をそれぞれ行う転舵調整機構およびトー角調整機構を有し、これら転舵調整機構およびトー角調整機構は、それぞれの駆動源である第１および第２のモータを動作させることで転舵角およびトー角を調整可能な後輪転舵装置に対し制御を行う後輪転舵制御装置であって、車両全体を制御する上位の電子制御ユニットとは別で、かつ互いに別の電子制御ユニットとして設けられてそれぞれ前記第１のモータおよび第２のモータを制御する第１の制御手段および第２の制御手段を有し、前記第１、第２の制御手段は、それぞれ転舵角およびトー角の制御目標値を基に、これら第１、第２の制御手段の制御対象となる前記第１、第２のモータの駆動量を正規の駆動量として演算すると共に、互いに相手側の制御手段が演算する前記第２、第１のモータの駆動量を異常判定用として演算する駆動量演算部をそれぞれ有し、前記第１、第２の制御手段は、それぞれの駆動量演算部が演算した前記正規の駆動量と相手側の制御手段の駆動量演算部が演算した前記異常判定用の駆動量を比較する比較部、およびこの比較部において両駆動量が不一致の場合に、前記第１、第２の制御手段の少なくとも一方が異常であると判定する異常判定部を有する異常監視部を備えるため、上位の電子制御ユニットの負担軽減を図りながら、演算処理装置の異常時であっても、また最大転舵角を超えるという特定条件に限らず異常診断できて、確実な異常診断が行える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の一実施形態に係る異常監視機能付き後輪転舵制御装置を適用する後輪転舵装置を搭載した自動車の概略構成図である。
【図２】その後輪転舵装置の一例を示す断面図である。
【図３】同後輪転舵装置による後輪転舵の概念図である。
【図４】同後輪転舵装置によるトー角調整の概念図である。
【図５】同異常監視機能付き後輪転舵制御装置の概念構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図１に、後輪転舵装置を搭載した自動車の概略構成図を示す。自動車１の前輪２，３は、ステアリングホイール４の操舵角をラックアンドピニオンからなる前輪転舵機構５に伝達することで左右に転舵される。ステアリングホイール４の操舵軸に設けた舵角センサ６、車速センサ７、ヨーレートセンサ８の出力は、電子制御ユニット９に入力される。後輪１０、１１は後輪転舵装置１２と連結されたタイロッド１３、２１を介して転舵される。後輪１０、１１の転舵角は、舵角センサ６、車速センサ７、ヨーレートセンサ８など、自動車１の走行情報が入力される電子制御ユニット９で決定された目標転舵角を、後輪転舵制御装置３３が受信して制御される。前記電子制御ユニット９は、車両全体を制御する最上位の電子制御ユニットであるが、前輪転舵用の専用の電子制御ユニットであっても良い。
【００１３】
図２に後輪転舵装置１２の構成図を示す。後輪転舵装置１２は、後輪１０、１１を転舵する転舵機構１２ａと、トー角調整機構１２ｂと、検出部１２ｃから構成される。転舵機構１２ａは、前輪転舵角に対して後輪を同位相、逆位相に転舵する機構である。トー角調整機構１２ｂは、転舵機構１２ａと連動して、トー角調整（トーイン、トーアウト）を実現するための機構である。転舵機構１２ａおよびトー角調整機構１２ｂは、例えば、回転・直動変換手段である滑りねじまたはボールねじからなる送りねじ機構と、減速機を介してモータで回転させる構成とされる。
【００１４】
転舵機構１２ａは、この例では、第１のロッド１３上に形成された第１の雄ねじ１３ａ、およびこれに螺合する雌ねじを有する第１のナット１４からからなる台形ねじの第１の送りねじ機構１５と、第１のナット１４を遊星歯車機構の遊星キャリアとする第１の減速機１６と、第１の減速機１６のサンギヤ１７ａをその先端に形成した中空モータシャフト１７およびステータ１８からなる第１のモータ１９とから構成される。これらは全て第１のロッド１３と同じ軸上に配置される。第１のロッド１３は、回転防止機構２０で回転を拘束され、軸方向の移動のみ可能とされる。回転防止機構２０としては、セレーション、Ｄカットなど様々な手法が採用可能である。
【００１５】
トー角調整部１２ｂは、第１のロッド１３の一端部に形成した第２の雄ねじ１３ｂと、第２のロッド２１の一端部に形成した第２のナット（雌ねじ）２１ａを含む台形ねじの第２の送りねじ機構２２を主要部品とされる。第２のロッド２１は、例えばボールスプライン軸であり、その外周には軸方向に複数の溝２１ｂが形成され、この溝２１ｂを転動体２３（ボール）が転がることで直動案内と回転トルクを伝達可能なボールスプラインナット２４が挿入される。ボールスプラインナット２４を遊星キャリアとする第２の減速機（遊星歯車減速機）２５と、第２の減速機２５のサンギヤ２６ａをその先端に形成した中空モータシャフト２６およびステータ２７からなる第２のモータ２８を含み、これらはすべて第１のロッド１３と同じ軸上に配置される。
【００１６】
第１のモータ１９を回転すると、第１の減速機１６で減速されて第１のナット１４が回転し、その回転量に応じて第１のロッド１３と第２のロッド２１とが一体となって左右に移動し、後輪１０，１１を前輪に対して同位相、あるいは逆位相に転舵する。
【００１７】
第２のモータ２８を回転すると、第２の減速機２５で減速されてボールスプラインナット２４が回転する。ボールスプラインナット２４の回転に伴い、第２のロッド２１（ボールスプライン軸）も一緒に回転して第２のナット２１ａが回転し、第１のロッド１３に対して第２のロッド２１が左右に相対移動して、第２のロッド２１側に連結される後輪１０のトー角を調整する。左右の後輪１０、１１のトー角を変更する場合には、第１、第２のロッド１３、２１の位置をそれぞれ調整することで、トーイン、トーアウトの制御が可能となる。
【００１８】
検出部１２ｃには、各種センサが配置される。後輪転舵装置１２の転舵位置は、第１のロッド１３の位置を第１の位置検出器２９で検出することで把握する。また、トー角調整位置は、第１のロッド１３に対する第２のロッド２１の位置を第２の位置検出器３０で検出することで把握し、これら検出情報は後輪転舵制御装置３３（図１，図５）に入力される。また、中空モータシャフト１７、２６の各端部には回転角を検出する第１、第２の回転検出器３１、３２、たとえばレゾルバが配置される。
【００１９】
図３に、後輪転舵のイメージ図を示す。後輪転舵装置１２の第１のロッド１３を左右に移動すると、第１、第２のロッド１３、２１は一体となって左右に移動し、前輪２，３（図１）の転舵角に対して後輪１０、１１を同位相、あるいは逆位相に転舵する。
【００２０】
図４に、トー角調整のイメージ図を示す。図４（ａ）は、第２のロッド２１を矢印Ａ方向に移動した場合の後輪１０のトー角調整状況を示す。第２のモータ２８を回転すると、第２の減速機２５で減速されてボールスプラインナット２４が回転し、それに合わせて第２のロッド２１（ボールスプライン軸）も一緒に回転して第２のナット２１ａが回転する。たとえば、第２のロッド２１が矢印Ａ方向に移動して、第２のロッド２１側に連結される後輪１０のトー角を２αに調整する。このとき、第１のロッド１３は固定状態のため、第１のロッド１３の側に連結される後輪１１のトー角は動かない。
【００２１】
図４（ｂ）は、左右の後輪のトー角をそれぞれ調整する例を示す。左右の後輪１０、１１のトー角を変更する場合には、図４（ａ）に示す状態から、第１のロッド１３の位置を矢印Ｂの方向に移動し、後輪１０のトー角の半分のαだけ転舵すると、左右の後輪１０、１１のトー角はそれぞれαに調整される。ここでは、説明を判り易くするため左右の後輪のトー角調整を別々に分けたが、実際には、第１、第２のロッド１３、２１を同時に移動してトー角調整がされる。
【００２２】
図５に後輪転舵制御装置の概念構成のブロック図を示す。後輪転舵制御装置３３は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）１により構成される第１の制御手段３４と、ＥＣＵ２により構成される第２の制御手段３５、入力インターフェース部３６、およびモータドライブ回路部３７で構成される。上記のＥＣＵ１，ＥＣＵ２は、マイクロコンピュータや電子部品が実装された回路基板等のハードウェアを言う。
【００２３】
後輪転舵制御装置３３には、上位の電子制御ユニット９で決定された後輪転舵角やトー角の目標値が、入力インターフェース部３６を介して第１の制御手段３４、および第２の制御手段３５に送信される。
【００２４】
第１の制御手段３４および第２の制御手段３５は、制御目標値を受け、第１のモータ１９の駆動量（この実施例の場合、転舵角）と第２のモータ２８の駆動量（この実施例の場合、トー角）を演算する駆動量演算部３８，３９と、演算された駆動量を基に互いの制御手段の異常を診断するための異常監視部４０，４１とを備えている。また、第１の制御手段３４および第２の制御手段３５のいずれか一方または両方に、あるいは第１の制御手段３４および第２の制御手段３５とは別の任意の箇所に異常時制御中止手段４６が設けられている。この制御中止手段４６は必ずしも設けなくても良い。この他に、異常監視部４０，４１による異常の判定結果に応じて、運転席の計器盤（図示せず）等に異常を表示して運転者に視覚的に、または音によって知らせる異常報知手段（図示せず）を設けることが好ましい。
【００２５】
異常監視部４０，４１は、駆動量演算部３８、３９で演算された駆動量を比較するための比較部４２，４３と、これら比較部４２，４３の比較結果から第１または第２の制御手段３４，３５の異常を判断する異常判定部４４，４５とを備えている。
【００２６】
第１の制御手段３４は、第１のモータ１９の制御を実行する。第２の制御手段３４は、第２のモータ２８の制御を実行する。この際、第１の制御手段３４の駆動量演算部３８は、第１のモータ１９の駆動量の演算と共に、第２の制御手段３５の異常を監視するため、第２のモータ２８の駆動量も合わせて演算する。これと同様に、第２の制御手段３５の駆動量演算部３９は、第２のモータ２８の駆動量の演算と共に、第１の制御手段３４の異常を監視するため、第１のモータ１９の駆動量も合わせて演算する。
【００２７】
第１の制御手段３４の比較部４２では、第１の制御手段３４の駆動演算部３８で演算した第１のモータ１９の駆動量である正規の駆動量と、第２の制御手段３５の駆動量演算部３９で演算した第１のモータ１９の駆動量である異常検出用の駆動量とを比較する。
第２の制御手段３５の比較部４３では、第２の制御手段３５の駆動演算部３９で演算した第２のモータ２８の駆動量である正規の駆動量と、第１の制御手段３４の駆動量演算部３８で演算した第２のモータ２８の駆動量である異常検出用の駆動量とを比較する。
【００２８】
比較した演算結果がすべて一致すれば、第１の制御手段３４および第２の制御手段３５はそれぞれ正常に動作していると判断できる。一方で、比較した結果に不一致が発生した場合、第１の制御手段３４および第２の制御手段３５の少なくとも一方が故障していると推測できる。
【００２９】
第１の制御手段３４の異常判定部４４は、比較部４２により比較した演算結果が一致すれば、第１の制御手段３４および第２の制御手段３５のいずれも正常に動作していると判断し、不一致であれば、第１の制御手段３４および第２の制御手段３５のいずれかに異常が発生していると判定する。
第２の制御手段３５の異常判定部４５は、比較部４３により比較した演算結果が一致すれば、第１の制御手段３４および第２の制御手段３５のいずれも正常に動作していると判断し、不一致であれば、第１の制御手段３４および第２の制御手段３５のいずれかに異常が発生していると判定する。
【００３０】
異常時制御中止手段４６は、いずれかの異常判定部４４，４５が異常であると判定とすると、後輪転舵制御装置３３による後輪転舵制御、つまり転舵およびトー角調整の制御を中止する。
【００３１】
この構成の異常監視機能付き後輪転舵制御装置３３によると、このように、第１，第２の２つの制御手段３４，３５による相互診断機能によって、制御系の異常状態を確実に診断することが可能になり、異常診断の信頼性を向上させることが可能となる。また、最大転舵角を超えるという特定条件に限らず、種々の異常発生の場合の異常診断が行え、第１，第２の制御手段３４，３５を構成するハードウェアに異常に発生した場合の異常診断も行える。
さらに、車両全体を制御する上位の電子制御ユニット９とは別の、後輪転舵制御装置３３の内部の第１および第２の制御手段３４，３５でこれら制御手段３４，３５の異常を監視する。そのため、上位の電子制御ユニット９の負担を軽減させるとともに、上位の電子制御ユニット９は、後輪転舵装置の異常発生時も、独立して車両の制御を続行させることができる。
【００３２】
また、前記異常時制御中止手段４６を設けた場合は、後輪転舵の制御に異常がある場合に、即時に転舵およびトー角の制御を中止するため、走行の安全性が向上する。
【００３３】
以上、実形態載に基づいてこの発明を説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではない。実施例では、転舵角とトー角を第１、第２のモータで協調制御を実施する例を示したが、この発明は、例えば、後輪左右独立転舵機構を有する後輪転舵装置などにも適用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１…車両
２，３…前輪
４…ステアリングホイール
５…前輪転舵機構
９…上位の電子制御ユニット
１０，１１…後輪
１２…後輪転舵装置
１２ａ…転舵調整機構
１２ｂ…トー角調整機構
１９…第１のモータ
２８…第２のモータ
３３…後輪転舵制御装置
３４…第１の制御手段
３５…第２の制御手段
３８，３９…駆動量演算部
４０，４１…異常監視部
４２，４３…比較部
４４，４５…異常判定部
４６…異常時制御中止手段
【図１】
2015093535.tif 000003
【図２】
2015093535.tif 000004
【図３】
2015093535.tif 000005
【図４】
2015093535.tif 000006
【図５】
2015093535.tif 000007