(57)【要約】【課題】車輪操舵軸を駆動するアクチュエータの制御部が、車両運転終了時の角度位置を見失った場合でも、車輪操舵軸の駆動制御を正常に再開できる車両用操舵制御システムを提供する。【解決手段】操舵制御部１００において、車輪操舵軸の角度位置の検出結果を随時記憶する第一の記憶部１２３と、車両運転終了時における車両操舵軸の角度位置（終了角度位置）を記憶する第二の記憶部１１５とを設ける。車両運転開始時における車両操舵軸の初期角度位置を、第二の記憶部１１５に記憶された前回運転終了時の終了角度位置に基づいて決定する。他方、該第二の記憶部１１５の記憶内容による初期角度位置の決定が不能となった場合には、第一の記憶部１２３に記憶されている角度位置検出結果に基づいて前回運転終了時の終了角度位置を復元して使用する。【選択図】　図４
2004058770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵用のハンドル軸と車輪操舵軸とが機械的に分離されてなり、ハンドル軸の操作角と車両の運転状態とに応じて前記車輪操舵軸に与えるべき操舵角を決定し、当該操舵角が得られるように前記車輪操舵軸をアクチュエータにより回転駆動するようにした車両用操舵制御システムにおいて、
前記ハンドル軸の角度位置（以下、ハンドル軸角度位置という）を検出するハンドル軸角度検出部と、
前記車輪操舵軸の角度位置（以下、操舵軸角度位置という）を検出する操舵軸角度検出部と、
前記車両の運転状態を検出する運転状態検出部と、
検出されたハンドル軸角度位置と車両の運転状態とに基づいて前記車輪操舵軸の目標角度位置を決定し、該操舵軸角度位置が前記目標角度位置に近づくように、前記アクチュエータの動作を制御する操舵制御部とを備え、
該操舵制御部は、前記操舵軸角度位置の検出結果を随時記憶する第一の記憶部と、車両運転終了時における前記車輪操舵軸の角度位置（以下、終了角度位置という）を記憶する第二の記憶部とを有し、車両運転開始時における前記車輪操舵軸の初期角度位置を、前記第二の記憶部に記憶された前回運転終了時の終了角度位置に基づいて決定するとともに、該第二の記憶部の記憶内容による初期角度位置の決定が不能となった場合には、前記第一の記憶部に記憶されている角度位置検出結果に基づいて前回運転終了時の終了角度位置を復元して使用することを特徴とする車両用操舵制御システム。
【請求項２】
前記操舵制御部はＣＰＵとそのワークメモリとなるＲＡＭとを有し、該ＲＡＭ内に予め定められたメモリエリアが前記第一の記憶部として定められ、他方、前記第二の記憶部は、前記ＣＰＵが前記ＲＡＭに対するデータ読出し／書込みを行なう第一の動作電圧においては、データの読出しのみが可能であり、他方、前記第一の動作電圧とは異なる第二の動作電圧を設定することによりデータの書込みが可能となるＰＲＯＭにて構成され、車両運転終了後も前記ＲＡＭ及びＰＲＯＭへの記憶内容保持のための電力供給が継続されるように構成されている請求項１記載の車両用操舵制御システム。
【請求項３】
前記操舵制御部は、前記車輪操舵軸のアクチュエータの動作制御主体をなす主ＣＰＵと、該主ＣＰＵの処理動作のうち、少なくとも前記操舵軸角度位置の検出処理を前記主ＣＰＵと並行して行なう副ＣＰＵとを有し、前記主ＣＰＵのワークエリアをなす主ＣＰＵ側ＲＡＭと前記副ＣＰＵのワークエリアをなす副ＣＰＵ側ＲＡＭとのいずれかの、予め定められたメモリエリアが前記第一の記憶部として定められ、車両運転終了後も該メモリエリアの記憶内容保持のための電力供給が継続されるように構成されている請求項１又は２に記載の車両用操舵制御システム。
【請求項４】
前記操舵制御部は、車両運転開始時において、前記主ＣＰＵのリセットを前記副ＣＰＵが検出したときに、副ＣＰＵ側ＲＡＭに記憶されている最後の角度位置検出結果を前記終了角度位置として採用する請求項３記載の車両用操舵制御システム。
【請求項５】
前記操舵制御部は、車両の運転開始時において、前記主ＣＰＵのリセットを前記副ＣＰＵが検出したときに、前記主ＣＰＵ側ＲＡＭと前記副ＣＰＵ側ＲＡＭとにそれぞれ記憶されている最後の角度位置検出結果を比較し、両者が一致した場合に該角度位置検出結果を前記終了角度位置として採用する請求項３記載の車両用操舵制御システム。
【請求項６】
前記操舵制御部は、前記主ＣＰＵ側ＲＡＭと前記副ＣＰＵ側ＲＡＭとにそれぞれ記憶されている最後の角度位置検出結果の比較結果が不一致であった場合に異常と判定し、所定の異常対応処理を行なう請求項５記載の車両用操舵制御システム。
【請求項７】
前記第二の記憶部は、前記主ＣＰＵが前記主ＣＰＵ側ＲＡＭに対するデータ読出し／書込みを行なう第一の動作電圧においては、前記主ＣＰＵによるデータの読出しのみが可能であり、他方、前記第一の動作電圧とは異なる第二の動作電圧を設定することにより前記主ＣＰＵによるデータの書込みが可能となるＰＲＯＭにて構成されてなる請求項３ないし６のいずれか１項に記載の車両用操舵制御システム。
【請求項８】
前記操舵制御部は、車両の運転終了時において、前記主ＣＰＵのリセットを前記副ＣＰＵが検出したときに、前記副ＣＰＵ側ＲＡＭに記憶されている最後の角度位置検出結果を前記終了角度位置として前記ＰＲＯＭに記憶する請求項７に記載の車両用操舵制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車等の車両の操舵制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の操舵装置、特に自動車用の操舵装置において、近年、その更なる高機能化の一端として、操舵ハンドルの操作角（ハンドル操作角）と車輪操舵角とを１：１比率に固定せず、ハンドル操作角の車輪操舵角への変換比（舵角変換比）を車両の運転状態に応じて可変とした、いわゆる可変舵角変換比機構を搭載したものが開発されている。車両の運転状態としては、例えば、車両速度（車速）を例示でき、高速運転時においては舵角変換比を小さくすることにより、ハンドル操作角の増加に対して操舵角が急激に大きくならないようにすれば、高速走行の安定化を図ることができる。他方、低速走行時には、逆に舵角変換比を大きくすることで、一杯まで切るのに必要なハンドルの回転数を減少させることができ、車庫入れや縦列駐車あるいは幅寄せなど、操舵角の大きい運転操作を非常に簡便に行なうことができる。
【０００３】
舵角変換比を可変化する機構としては、例えば特開平１１−３３４６０４号公報に開示されているように、ハンドル軸と車輪操舵軸とを、ギア比が可変な歯車式伝達部にて直結したタイプのものがあるが、この構成は、歯車式伝達部のギア比変更機構が複雑になる欠点がある。そこで、ハンドル軸と車輪操舵軸とを分離し、モータ等のアクチュエータにより車輪操舵軸を回転駆動するタイプのものが、例えば特開平１１−３３４６２８号公報等に提案されている。具体的には、角度検出部が検出するハンドル操作角と車両運転状態とに応じて定まる舵角変換比とに基づいて、コンピュータ処理により最終的に必要な車輪操舵角を演算し、その演算された車輪操舵角が得られるように、ハンドル軸から機械的に切り離された車輪操舵軸をアクチュエータ（モータ）により回転駆動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方式ではハンドル軸と車輪操舵軸とが機械的に分離されているために、以下のような不具合が生ずる場合がある。すなわち、ハンドルをある角度に切った状態で車両の運転を終了すると、車輪操舵軸のアクチュエータは、その運転終了時の角度位置にて回転動作を停止する。運転終了時の角度位置はアクチュエータの制御部内に記憶しておき、運転を再開するときには、その記憶された最終角度位置を初期角度位置とする形で、アクチュエータによる車輪操舵軸の駆動を再開する。しかし、何らかの要因により制御部が終了角度位置を見失ってしまうと、該アクチュエータによる車輪操舵軸の駆動制御を正常に再開できなくなる惧れがある。
【０００５】
本発明は、車輪操舵軸を駆動するアクチュエータの制御部が、車両運転終了時の角度位置を見失った場合でも、車輪操舵軸の駆動制御を正常に再開できる車両用操舵制御システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
本発明は、操舵用のハンドル軸と車輪操舵軸とが機械的に分離されてなり、ハンドル軸の操作角と車両の運転状態とに応じて車輪操舵軸に与えるべき操舵角を決定し、当該操舵角が得られるように車輪操舵軸をアクチュエータにより回転駆動するようにした車両用操舵制御システムにおいて、上記の課題を解決するために、
ハンドル軸の角度位置を検出するハンドル軸角度検出部と、
車輪操舵軸の角度位置（操舵軸角度位置）を検出する操舵軸角度検出部と、
車両の運転状態を検出する運転状態検出部と、
検出されたハンドル軸の角度位置と車両の運転状態とに基づいて車輪操舵軸の目標角度位置を決定し、該操舵軸角度位置が目標角度位置に近づくように、アクチュエータの動作を制御する操舵制御部とを備え、
該操舵制御部は、操舵軸角度位置の検出結果を随時記憶する第一の記憶部と、車両運転終了時における車輪操舵軸の角度位置（終了角度位置）を記憶する第二の記憶部とを有し、車両運転開始時における車輪操舵軸の初期角度位置を、第二の記憶部に記憶された前回運転終了時の終了角度位置に基づいて決定するとともに、該第二の記憶部の記憶内容による初期角度位置の決定が不能となった場合には、第一の記憶部に記憶されている角度位置検出結果に基づいて前回運転終了時の終了角度位置を復元して使用する、
ことを特徴とする。
【０００７】
上記本発明の車両用操舵制御システムは、操舵用のハンドル軸と車輪操舵軸とが機械的に分離され、ハンドル軸の操作角（以下、ハンドル角ともいう）と車両の運転状態とに応じて車輪操舵軸に与えるべき操舵角（以下、車輪操舵角ともいう）を決定し、当該操舵角が得られるように車輪操舵軸をアクチュエータにより回転駆動する。例えば、車両の運転状態に応じて定まる舵角変換比によりハンドル角を車輪操舵角に変換し、当該車輪操舵角が得られるように車輪操舵軸のアクチュエータを駆動制御する。そして、車両運転終了時においては、車輪操舵軸の終了角度位置を第二の記憶部に記憶し、次回運転開始時には、その第二の記憶部に記憶された終了角度位置を用いて車輪操舵軸の初期角度位置を決定することにより、アクチュエータによる車輪操舵軸の駆動を問題なく再開できる。
【０００８】
しかし、上記第二の記憶部の記憶内容を用いた初期角度位置の決定処理が、何らかのトラブルにより不能となる場合がある。具体的には、第二の記憶部の終了角度位置に関する記憶内容が失われた場合や、運転終了時における第二の記憶部への終了角度位置の書込みに失敗した場合、さらには、第二の記憶部からのデータの読み出し自体が不能になった場合などがこれに該当する。いずれの場合も操舵制御部は終了角度位置を見失ってしまうことになり、次回運転開始時にアクチュエータによる車輪操舵軸の駆動制御を正常に再開できなくなる。
【０００９】
そこで、本発明では次のような点に着目して、上記の不具合の解決を図った。すなわち、車両運転中において操舵制御部は、ハンドル操作の推移により刻々変化する車輪操舵軸の目標角度位置を随時演算し、操舵軸角度位置がその都度目標角度位置に近づくように、アクチュエータの動作を制御している。従って、その制御処理のいわば主記憶部として使用される第一の記憶部には、操舵軸角度検出部がモニタする操舵軸角度位置の最新の情報が記憶保持されている。そこで、その第一の記憶部に残されている角度位置検出結果を用いれば、終了角度位置の情報取得に関して第二の記憶部を当てにすることができなくなった場合でも、前回運転終了時の終了角度位置を問題なく復元でき、アクチュエータによる車輪操舵軸の駆動制御を正常に再開することができる。
【００１０】
操舵制御部は、具体的には以下のように構成できる。すなわち、ＣＰＵとそのワークメモリとなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）とを有し、該ＲＡＭ内に予め定められたメモリエリアが第一の記憶部として定められる。他方、第二の記憶部は、ＣＰＵがＲＡＭに対するデータ読出し／書込みを行なう第一の動作電圧においては、データの読出しのみが可能であり、他方、第一の動作電圧とは異なる第二の動作電圧を設定することによりデータの書込み（書き換えを概念として含む）が可能となるＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）にて構成され、車両運転終了後もＲＡＭ及びＰＲＯＭへの記憶内容保持のための電力供給が継続されるように構成される。例えば、制御部に含まれるＣＰＵは、ノイズ等による誤動作により暴走することがある。そこで、終了角度位置を記憶する第二の記憶部を、ワークメモリをなすＲＡＭとは異なる動作電圧においてのみ書込み可能となるＰＲＯＭにて構成しておけば、ＣＰＵが誤動作しても第二の記憶部内の情報が誤って書き換えられたりする心配がない。また、車両の運転を終了するということは、車両の運転駆動に使用する電装系（以下、主電装系と言う）の電源がＯＦＦされることを意味する（内燃機関を使用する自動車の場合は、イグニッションスイッチをＯＦＦにすることである）。操舵制御部のＲＡＭ及びＰＲＯＭへの電力供給が継続されていれば、主電装系の電源がＯＦＦになっても、最終書込み角度情報を記憶する第一の記憶部をなすＲＡＭの記憶内容は保持される。従って、該ＲＡＭの記憶内容に基づいて終了角度位置を復元することができる。
【００１１】
なお、上記のようなＰＲＯＭは電気的に記憶内容の変更が可能なＰＲＯＭであり、例えば周知のＥＥＰＲＯＭあるいはフラッシュメモリを使用できる。本発明のような車両用操舵制御システムにおいては、角度位置等、サイズのそれほど大きくないデータを頻繁に書き換える必要があるため、データの書き換え可能単位がフラッシュメモリよりも小さいＥＥＰＲＯＭ（バイト単位でデータ書き換えが可能）がより好適である。
【００１２】
操舵制御部は、車輪操舵軸のアクチュエータの動作制御主体をなす主ＣＰＵと、該主ＣＰＵの処理動作のうち、少なくとも操舵軸角度位置の検出処理を主ＣＰＵと並行して行なう副ＣＰＵとを有するものとして構成できる。この場合、主ＣＰＵのワークエリアをなす主ＣＰＵ側ＲＡＭと副ＣＰＵのワークエリアをなす副ＣＰＵ側ＲＡＭとのいずれかの予め定められたメモリエリアを第一の記憶部として定めすることができる。そして、車両運転終了後も該メモリエリアの記憶内容保持のための電力供給が継続されるように構成しておく。このようにＣＰＵを２つ設け、主ＣＰＵが行なうのと同じ操舵軸角度位置の検出処理を副ＣＰＵにも実行させれば、主ＣＰＵと副ＣＰＵとにリセット等のトラブルが同時に発生する確率は極めて小さいから、どちらかのＣＰＵのＲＡＭには正常な角度検出結果が通常は残される。そこで、それらＣＰＵのＲＡＭの、該角度検出結果の格納エリアをなすメモリエリアを第一の記憶部として定めておくことで、主ＣＰＵにて終了角度位置を第二の記憶部に記憶する処理が不調に終わっても、上記メモリエリアの記憶内容を参照して終了角度位置を問題なく復元できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明が適用される車両用操舵制御システムの、全体構成の一例を模式的に示したものである（なお、本実施形態において「車両」は自動車とするが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではない）。該車両用操舵制御システム１は、操舵用ハンドル２に直結されたハンドル軸３と、車輪操舵軸８とが機械的に分離された構成を有する。車輪操舵軸８はアクチュエータとしてのモータ６により回転駆動される。車輪操舵軸８の先端はステアリングギアボックス９内に延び、該車輪操舵軸８とともに回転するピニオン１０がラックバー１１を軸線方向に往復動させることにより、車輪１３，１３の転舵角が変化する。なお、本実施形態の車両用操舵制御システム１においては、ラックバー１１の往復動が、周知の油圧式、電動式あるいは電動油圧式のパワーアシスト機構１２により駆動補助されるパワーステアリングが採用されている。
【００１４】
ハンドル軸３の角度位置φは、ロータリエンコーダ等の周知の角度検出部からなるハンドル軸角度検出部１０１により検出される。他方、車輪操舵軸８の角度位置θは、同じくロータリエンコーダ等の角度検出部からなる操舵軸角度検出部１０３により検出される。また、本実施形態においては、自動車の運転状態を検出する運転状態検出部として、車速Ｖを検出する車速検出部（車速センサ）１０２が設けられている。車速検出部１０２は、例えば車輪１３の回転を検出する回転検出部（例えばロータリエンコーダやタコジェネレータ）で構成される。そして、操舵制御部１００が、検出されたハンドル軸３の角度位置φと車速Ｖとに基づいて、車輪操舵軸８の目標角度位置θ’を決定し、該車輪操舵軸８の角度位置θが目標角度位置θ’に近づくように、モータドライバ１８を介して、モータ６の動作を制御する。
【００１５】
なお、ハンドル軸３と車輪操舵軸８との間には、両者を一体回転可能にロック結合したロック状態と、該ロック結合を解除したアンロック状態との間で切り替え可能なロック機構１９が設けられている。ロック状態では、ハンドル軸３の回転角が変換されることなく（つまり、舵角変換比が１：１）車輪操舵軸８に伝達され、マニュアルステアリングが可能となる。該ロック機構１９のロック状態への切り替えは、異常発生時などにおいて操舵制御部１００からの指令によりなされる。
【００１６】
図２は、モータ６による車輪操舵軸８の駆動部ユニットの構成例を、自動車への取付状態にて示すものである。該駆動部ユニット１４において、ハンドル２（図１）の操作によりハンドル軸３を回転させると、モータケース３３がその内側に組み付けられたモータ６とともに一体的に回転するようになっている。本実施形態においては、ハンドル軸３は、ユニバーサルジョイント３１９を介して入力軸２０に連結され、該入力軸２０がボルト２１，２１を介して第一カップリング部材２２に結合されている。この第一カップリング部材２２にはピン３１が一体化されている。他方、ピン３１は、第二カップリング部材３２の一方の板面中央から後方に延びるスリーブ３２ａ内に係合してはめ込まれている。他方、筒状のモータケース３３は、第二カップリング部材３２の他方の板面側に一体化されている。なお、符号４４はゴムあるいは樹脂にて構成されたカバーであり、ハンドル軸３と一体的に回転する。また、符号４６は、コックピットパネル４８に一体化された駆動部ユニット１４を収容するためのケースであり、符号４５は、カバー４４とケース４６との間をシールするシールリングである。
【００１７】
モータケース３３の内側には、コイル３５，３５を含むモータ６のステータ部分２３が一体的に組み付けられている。該ステータ部分２３の内側には、モータ出力軸３６がベアリング４１を介して回転可能に組み付けられている。また、モータ出力軸３６の外周面には永久磁石からなる電機子３４が一体化されており、この電機子３４を挟む形でコイル３５，３５が配置されている。なお、コイル３５，３５からは、モータケース３３の後端面に連なるように給電端子５０が取り出され、該給電端子５０において給電ケーブル４２によりコイル３５，３５に給電がなされる。
【００１８】
後述の通り、本実施形態においてモータ６はブラシレスモータであり、給電ケーブル４２は、該ブラシレスモータの各相のコイル３５，３５に個別に給電する素線を集合させた帯状の集合ケーブルとして構成されている。そして、モータケース３３の後端側に隣接する形でハブ４３ａを有するケーブルケース４３が設けられ、その中に給電ケーブル４２が、ハブ４３ａに対してゼンマイ状に巻かれた形で収容されている。給電ケーブル４２の、給電端子５０に接続されているのと反対の端部は、ケーブルケース４３のハブ４３ａに固定されている。そして、ハンドル軸３がモータケース３３ひいては給電端子５０とともに正方向又は逆方向に回転すると、ケーブルケース４３内の給電ケーブル４２は、ハブ４３ａへの巻き付き又は繰り出しを生じさせることにより、上記モータケース３３の回転を吸収する役割を果たす。
【００１９】
モータ出力軸３６の回転は、減速機構７を介して所定比率（例えば１／５０）に減速された上で車輪操舵軸８に伝達される。本実施形態において減速機構７は、ハーモニックドライブ減速機にて構成してある。すなわち、モータ出力軸３６には、楕円型のインナーレース付ベアリング３７が一体化され、その外側に変形可能な薄肉の外歯車３８がはめ込まれている。そして、この外歯車３８の外側に、カップリング４０を介して車輪操舵軸８が一体化された内歯車３９，１３９が噛み合っている。内歯車３９，１３９は、同軸的に配置された内歯車（以下、第一内歯車ともいう）３９と内歯車（以下、第二内歯車ともいう）１３９とからなり、第一内歯車３９がモータケース３３に固定されて該モータケース３３と一体回転する一方、第二内歯車１３９はモータケース３３に非固定とされ、該モータケース３３に対して相対回転可能とされている。第一内歯車３９はこれと噛み合う外歯車３８との歯数差がゼロであり、外歯車３８との間での相対回転を生じない（つまり、回転するモータ出力軸３６に対して、第一内歯車３９ひいてはモータケース３３及びハンドル軸３が、遊転可能に結合されているともいえる）。他方、第二内歯車１３９は外歯車３８よりも歯数が大きく（例えば２）、内歯車１３９の歯数をＮ、外歯車３８と内歯車１３９との歯数差をｎとすると、モータ出力軸３６の回転をｎ／Ｎに減速した形で車輪操舵軸８に伝達する。また、内歯車３９，１３９は、本実施形態においては、コンパクト化を図るために、ハンドル軸３の入力軸２０、モータ出力軸３６及び車輪操舵軸８が同軸的に配置されている。
【００２０】
次に、ロック機構１９は、ハンドル軸３に対して相対回転不能なロックベース部（本実施形態においてはモータケース３３）側に固定されたロック部材５１と、ロック受けベース部（本実施形態においては、モータ出力軸３６側）に設けられたロック受け部材５２とを有する。図３に示すように、ロック部材５１は、ロック受け部材５２に形成されたロック受け部５３に係合するロック位置と、該ロック受け部５３から退避したアンロック位置との間で進退可能に設けられている。本実施形態においては、車輪操舵軸８と一体的に回転するロック受け部材５２の周方向にロック受け部５３が所定の間隔で複数形成され、ロック部材５１の先端に設けられたロック部５１ａが、車輪操舵軸８の回転角位相に応じて、それら複数のロック受け部５３の任意の１つのものに選択的に係合するようになっている。ハンドル軸３はモータケース３３に対し（本実施形態では、カップリング２２及びピンにより）相対回転不能に結合されている。ロック部材５１とロック受け部材５２とが非係合（非ロック状態）の場合は、モータ出力軸３６はモータケース３３に対して回転し、その回転が外歯車３８を経て第一内歯車３９及び第二内歯車１３９にそれぞれ伝達される。モータケース３３に固定された第一内歯車３９は、前述の通り外歯車３８に対して相対回転しないので、結果的にハンドル軸３と同速で回転する（つまり、ハンドル操作に追従して回転する）。また、第二内歯車１３９は、モータ出力軸３６の回転を車輪操舵軸８に減速して伝達し、車輪操舵軸８の回転駆動を担う。他方、ロック部材５１とロック受け部材５２とが係合してロック状態になると、モータ出力軸３６はモータケース３３に対して相対回転不能となる。そして、減速機構７の内歯車３９，１３９のうち、第一内歯車３９がモータケース３３に固定されているから、第一内歯車３９、外歯車３８及び第二内歯車１３９の順でハンドル軸３の回転が車輪操舵軸８に直接伝達されることとなる。
【００２１】
なお、本実施形態においては、ロック受け部材５２は、モータ出力軸３６の一端の外周面に取り付けられ、各ロック受け部５３は、該ロック受け部材５２の外周面から半径方向に切れ込む凹状に形成されている。また、図２に示すように、ロック部材５１は、モータケース３３に設けられた回転ベース３００に対し、車輪操舵軸８とほぼ平行な軸線周りに回転可能に取り付けられ、その後端部５５ａが結合されている。また、ソレノイド５５の付勢が解除されたときに、ロック部材５１を元の位置に弾性復帰させる弾性部材５４が設けられている。ソレノイド５５の付勢及び付勢解除の動作により、ソレノイド５５ａの先端に設けられた凸部５５ａとロック部材５１の一端部５１ｂに形成された溝部を介してロック部材５１の先端に形成されたロック部５１ａが、前記したロック／アンロックのためにロック受け部材５２に対し接近／離間する。なお、ソレノイド５５の付勢時がロック状態となるかアンロック状態となるかは選択可能であるが、本実施形態では、ソレノイド５５の付勢時にアンロックとなるように定めてある。これによると、電源遮断時等においてソレノイド５５が付勢解除されたとき、弾性部材５４の作用によりロック状態となり、マニュアル操舵が可能となる。
【００２２】
図４は、操舵制御部１００の電気的構成の一例を示すブロック図である。操舵制御部１００の要部をなすのは２つのマイコン１１０及び１２０である。主マイコン１１０は、主ＣＰＵ１１１、制御プログラムを格納したＲＯＭ１１２、ＣＰＵ１１１のワークエリアとなる主ＣＰＵ側ＲＡＭ１１３及び入出力インターフェース１１４を有する。また、副マイコン１２０は、副ＣＰＵ１２１、制御プログラムを格納したＲＯＭ１２２、副ＣＰＵ１２１のワークエリアとなる副ＣＰＵ側ＲＡＭ１２３及び入出力インターフェース１２４を有する。車輪操舵軸８を駆動するモータ６（アクチュエータ）の動作制御を直接行なうのは主マイコン１１０であり、副マイコン１２０は、必要なパラメータ演算等、モータ６の動作制御に必要なデータ処理を主マイコン１１０と並行して行なうとともに、そのデータ処理結果を主マイコン１１０との間で通信することにより、主マイコン１１０の動作が正常であるかどうかを監視・確認し、必要に応じて情報の補完を行なう補助制御部としての機能を果たす。本実施形態において主マイコン１１０と副マイコン１２０とのデータ通信は、入出力インターフェース１１４，１２４間の通信によりなされる。なお、両マイコン１１０及び１２０は、自動車の運転終了後（すなわち、イグニッションＯＦＦ後）においても、図示しない安定化電源からの電源電圧Ｖｃｃ（例えば＋５Ｖ）の供給を受け、ＲＡＭ１１３，１２３あるいはＥＥＰＲＯＭ（後述）１１５の記憶内容が保持されるようになっている。
【００２３】
ハンドル軸角度検出部１０１、車速検出部１０２及び操舵軸角度検出部１０３の各出力は、主マイコン１１０及び副マイコン１２０の入出力インターフェース１１４，１２４にそれぞれ分配入力される。本実施形態では、いずれの検出部もロータリエンコーダで構成され、そのエンコーダからの計数信号が図示しないシュミットトリガ部を経て入出力インターフェース１１４，１２４のデジタルデータポートに直接入力されている。また、主マイコン１１０の入出力インターフェース１１４には、前述のロック機構１９の駆動部をなすソレノイド５５が、ソレノイドドライバ５６を介して接続されている。
【００２４】
モータ６はブラシレスモータ、本実施形態では３相ブラシレスモータにて構成され、ＰＷＭ制御により回転速度が調整される。また、モータドライバ１８には、モータ６の電源となる車載バッテリー５７が接続されている。モータドライバ１８が受電するバッテリー５７の電圧（電源電圧）Ｖｓは、自動車の各所に分散した負荷の状態や、オルタ−ネータの発電状態により随時変化する（例えば９〜１４Ｖ）。本実施形態においては、このような変動するバッテリー電圧Ｖｓを、安定化電源回路を介さず、モータ電源電圧として直接使用する。操舵制御部１００は、このように相当幅にて変動する電源電圧Ｖｓの使用を前提として、モータ６の制御を行なうので、電源電圧Ｖｓの測定部が設けられている。本実施形態では、モータ６への通電経路（ドライバ１８の直前）から電圧測定用の分岐経路が引き出され、そこに設けられた分圧抵抗６０，６０を経て電圧測定信号を取り出している。該電圧測定信号はコンデンサ６１により平滑化された後、電圧フォロワ６２を経て入出力インターフェース１１４，１２４のＡ／Ｄ変換機能付入力ポート（以下、Ａ／Ｄポートという）に入力される。
【００２５】
また、過電流発生の有無など、モータ６の通電状態を監視するために、モータ６への通電経路上に電流検出部が設けられている。具体的には、経路上に設けられたシャント抵抗（電流検出抵抗）５８の両端電圧差を電流センサ７０により測定し、該両端電圧差に基づく電流Ｉｓの測定信号を入出力インターフェース１１４，１２４のＡ／Ｄポートに入力するようにしている。なお、シャント抵抗以外にも、ホール素子や電流検出コイルなど、電磁的な原理に基づいて電流検出するプローブを用いてもよい。
【００２６】
図４に戻り、両マイコン１１０，１２０のＲＡＭ１１３，１２３には、それぞれ以下のようなメモリエリアが形成されている。
▲１▼車速測定値メモリ：車速センサ１０２からの現在の車速の測定値を記憶する。
▲２▼ハンドル軸角度位置（φ）カウンタメモリ：ハンドル軸角度位置検出部１０１をなすロータリエンコーダからの計数信号をカウントし、ハンドル軸角度位置φを示すそのカウント値を記憶する。なお、ロータリエンコーダは回転方向の識別が可能なものを使用し、正方向回転の場合はカウンタをインクリメントし、逆方向回転の場合はデクリメントする。
▲３▼舵角変換比（α）算出値メモリ：車速測定値に基づいて算出された舵角変換比αを記憶する。
▲４▼目標操舵軸角度位置（θ’）算出値メモリ：現在のハンドル軸角度位置φと舵角変換比αとの値から、例えばφ×αにより算出された操舵軸角度位置の目標値、すなわち目標操舵軸角度位置θ’の値を記憶する。
▲５▼操舵軸角度位置（θ）カウンタメモリ：操舵軸角度検出部１０３をなすロータリエンコーダからの計数信号をカウントし、操舵軸角度位置θを示すそのカウント値を記憶する。操舵軸角度検出部１０３は、回転方向の識別が可能なインクリメント型ロータリエンコーダとして構成され、車輪操舵軸８の回転方向が正であれば上記のカウンタをインクリメントし、逆であればカウンタをデクリメントする。
▲６▼Δθ算出値メモリ：目標操舵軸角度位置θ’と現在の操舵軸角度位置θとの隔たりΔθ（≡θ’−θ）の算出値を記憶する。
▲７▼電源電圧（Ｖｓ）測定値メモリ：モータ６の電源電圧Ｖｓの測定値を記憶する。
▲８▼デューティ比（η）決定値メモリ：モータ６をＰＷＭ通電するための、Δθと電源電圧Ｖｓとに基づいて決定されたデューティ比ηを記憶する。
▲９▼電流（Ｉｓ）測定値メモリ：電流センサ７０による電流Ｉｓの測定値を記憶する。
【００２７】
また、主マイコン１１０の入出力インターフェース１１４には、運転終了時（つまり、イグニッションＯＦＦ時）における車輪操舵軸８の角度位置、すなわち終了角度位置を記憶するためのＥＥＰＲＯＭ１１５が第二の記憶部として設けられている。該ＥＥＰＲＯＭ１１５（ＰＲＯＭ）は、主ＣＰＵ１１１が主ＣＰＵ側ＲＡＭ１１２に対するデータ読出し／書込みを行なう第一の動作電圧（＋５Ｖ）においては、主ＣＰＵ１１１によるデータの読出しのみが可能であり、他方、第一の動作電圧（＋５Ｖ）とは異なる第二の動作電圧（本実施形態では、第一の動作電圧より高い電圧が採用される：例えば＋７Ｖ）を設定することにより主ＣＰＵ１１１によるデータの書込みが可能となるものであり、主ＣＰＵ１１１が暴走しても内容が誤って書き換えられることがない。第二の動作電圧は、ＥＥＰＲＯＭ１１５と入出力インターフェース１１４との間に介在する図示しない昇圧回路によって生成される。
【００２８】
以下、車両用操舵制御システム１の動作について説明する。
図８には、主マイコン１１０による制御プログラムの主ルーチンの処理の流れを示すものである。Ｓ１は初期化処理であり、前回イグニッションスイッチをＯＦＦにしたときの終了処理にてＥＥＰＲＯＭ１１５に書き込まれている車輪操舵軸８の終了角度位置（後述）を読み出し、該終了角度位置を、処理開始に際しての車輪操舵軸８の初期角度位置として設定することを要旨とする。具体的には、終了角度位置を示すカウンタ値を、前述の操舵軸角度位置カウンタメモリにセットする。なお、後述するＥＥＰＲＯＭ１１５へのデータ書込み完了フラグは、この時点でクリアしておく。
【００２９】
初期化処理が終了すれば、Ｓ２に進んで操舵制御処理となる。該操舵制御処理は、パラメータサンプリングの間隔を均一化するために、一定の周期（例えば数百μｓ）にて繰り返し実行される。その詳細を、図９により説明する。Ｓ２０１においては、現在の車速Ｖの測定値をリードし、次いでＳ２０２ではハンドル軸角度位置φをリードする。そして、Ｓ２０３においては、車速Ｖの算出値から、ハンドル軸角度位置φを目標操舵軸角度位置θ’に変換するための舵角変換比αを決定する。舵角変換比αは、車速Ｖに応じて異なる値が設定される。具体的には、図６に示すように、車速Ｖが一定以上に大きい状態では、舵角変換比αは小さく設定され、車速Ｖが一定以下に小さい低速走行時には舵角変換比αは大きく設定される。本実施形態では、図５に示すような、種々の車速Ｖに対応した舵角変換比αの設定値を与えるテーブル１３０をＲＯＭ１１２（１２２）に格納しておき、このテーブル１３０を参照して現在の車速Ｖに対応する舵角変換比αを補間法により算出する。なお、本実施形態においては、車両の運転状態を示す情報として車速Ｖを用いているが、これ以外にも、車両が受ける横圧や路面の傾斜角等を車両の運転状態を示す情報としてセンサにより検出し、その検出値に応じて舵角変換比αを特有の値に設定することが可能である。また、車速Ｖに応じて舵角変換比αの基本値を決定し、上記のような車速以外の情報に基づいて、その基本値を随時補正して使用することも可能である。
【００３０】
Ｓ２０４では、検出されたハンドル軸角度位置φに、決定された舵角変換比αを乗じて目標操舵軸角度位置θ’を算出する。そして、Ｓ２０５において、現在の操舵軸角度位置θを読み取る。Ｓ２０６では、操舵軸角度位置カウンタから求められた現在の操舵軸角度位置θと目標操舵軸角度位置θ’との隔たりΔθ（＝θ’−θ）を算出する。さらにＳ２０７においては、現在の電源電圧Ｖｓの測定値を読み取る。
【００３１】
モータ６は、目標操舵軸角度位置θ’と現在の操舵軸角度位置θとの差（Δθ）が縮小するように車輪操舵軸８を回転駆動する。そして、操舵軸角度位置θが目標操舵軸角度位置θ’に迅速かつスムーズに近づくことができるように、Δθが大きいときはモータ６の回転速度を大きくし、逆にΔθが小さいときはモータ６の回転速度を小さくする。基本的にはΔθをパラメータとした比例制御であるが、オーバーシュートやハンチング等を抑制し、制御の安定化を図るために、Δθの微分あるいは積分を考慮した周知のＰＩＤ制御を行なうことが望ましい。
【００３２】
モータ６は前述の通りＰＷＭ制御されており、回転速度は、そのデューティ比ηを変更することにより調整される。電源電圧Ｖｓが一定であれば、デューティ比により回転速度をほぼ一義的に調整できるが、本実施形態では前述の通り電源電圧Ｖｓは一定でない。従って、電源電圧Ｖｓも考慮してデューティ比ηを定めるようにする。例えば、図７に示すように、種々の電源電圧ＶｓとΔθとの各組み合わせに対応したデューティ比ηを与える二次元のデューティ比変換テーブル１３１をＲＯＭ１１２（１２２）に格納しておき、電源電圧Ｖｓの測定値とΔθの算出値に対応するデューティ比ηの値を読み取って用いることができる。なお、モータ６の回転速度は負荷によっても変動する。この場合、電流センサ７０によるモータ電流Ｉｓの測定値を元に、モータ負荷の状態を推定し、デューティ比ηを補正して用いることも可能である。
【００３３】
ここまでの処理は、図４の主マイコン１１０と副マイコン１２０との双方にて並列的に実行される。例えば、主マイコン１１０の動作が正常であるかどうかは、主マイコン１１０のＲＡＭ１１３に記憶された各パラメータの演算結果を副マイコン１２０に随時転送し、副マイコン１２０側にて、ＲＡＭ１２３の記憶内容と照合することにより、異常発生の有無を監視させることができる。他方、主マイコン１１０側では、決定されたデューティ比ηを元にＰＷＭ信号を生成する。そして、操舵軸角度検出部１０３をなすロータリエンコーダからの信号を参照してモータドライバ１８に該ＰＷＭ信号を出力することにより、モータ６をＰＷＭ制御する。
【００３４】
図８に戻り、Ｓ３ではイグニッションスイッチがＯＦＦされているかどうかを確認し、もしＯＦＦされている場合はＳ４の終了処理となる。すなわち、イグニッションスイッチがＯＦＦになっている場合は、自動車の運転が終了したことを意味するから、主マイコン１１０において操舵軸角度位置カウンタに記憶されている、車輪操舵軸８の終了角度位置を読み出し、これをＥＥＰＲＯＭ１１５に格納し、さらに、ＲＡＭ１１３に設けられたデータ書込み完了フラグをセットして処理を終了する。
【００３５】
ところで、この終了処理に何らかの異常が発生した場合、ＥＥＰＲＯＭ１１５に終了角度位置が正常に書き込まれないことがありえる。既に説明した通り、車輪操舵軸８の角度位置θは、一種のインクリメント型ロータリエンコーダにて検出されているから、上記のようなトラブルが生じて、前回運転終了時の角度位置である終了角度位置θＥが見失われてしまうと、運転開始に際しての初期角度位置θＩの設定が不能となってしまい、操舵制御処理を開始することができなくなってしまう。
【００３６】
そこで、本実施形態では、以下のような本発明特有の態様を有した初期化処理を行なう。図１０は、その第一の実施形態を示す主ＣＰＵ１１１側のフローチャートである。処理の要旨は、車両運転開始時において、主ＣＰＵ１１１のリセットを副ＣＰＵ１２１が検出したときに、副ＣＰＵ側ＲＡＭ１２３に記憶されている最後の角度位置θの検出結果を前回運転終了時の終了角度位置θＥとして採用する、というものである。具体的にはＳ１０１において、副ＣＰＵ１２１が主ＣＰＵ１１１のリセットを検出しているかどうかを調べる。もしリセットと判定されたとき、副ＣＰＵ１２１は主ＣＰＵ１１１に対してリセット検出を通知し、主ＣＰＵ１１１はこれを受けてＳ１０２に進む。リセットを検出していなければ、Ｓ１０４に進みＥＥＰＲＯＭ１１５内の終了角度位置θＥを読み出し、前記した初期角度位置θＩとしてカウンタにセットする。
【００３７】
Ｓ１０２においては、ＥＥＰＲＯＭ１１５のデータ書込み完了フラグにアクセスし、このフラグがクリアされているかどうかを調べる。フラグがクリアされておらず、データ書込み完了のフラグ値がセットされているようであれば、Ｓ１０４に進んでＥＥＰＲＯＭ１１５内の終了角度位置θＥを読み出し、前記した初期角度位置θＩとしてカウンタにセットする。他方、Ｓ１０２においてフラグがクリアされている場合は、前回終了時にＥＥＰＲＯＭ１１５への終了角度位置θＥの書込みに失敗したことを意味するから、ＥＥＰＲＯＭ１１５内の情報はもはや使用できない。そこで、主ＣＰＵ１１１の動作監視を行なう副ＣＰＵ１２１のＲＡＭ１２３には、最後の角度位置θの検出結果を示すカウンタ値も残っているはずであるから、この値の転送を副ＣＰＵ１２１に要求する。そして、Ｓ１０３において、このデータを受け取り、これを初期角度位置θＩ（すなわち、終了角度位置θＥの復元値）としてカウンタにセットする。最後に、初期化処理に際してＳ１０５に進み、データ書込み完了フラグをクリアする。
【００３８】
なお、主マイコン１１０と副マイコン１２０とは、イグニッションＯＦＦ後も動作電源がバックアップされているから、主ＣＰＵ１１１がリセットされた場合も、主ＣＰＵ側ＲＡＭ１１３の記憶内容は保持されている可能性がある。従って、主ＣＰＵ側ＲＡＭ１１３に残された最後の角度位置θの検出結果を、終了角度位置θＥの復元値として用いることもできる。しかし、ＣＰＵのリセットは、多くはプログラムの暴走により生ずることが多く、ＲＡＭの記憶値の相当部分が破壊を受けている可能性もある。そこで、より慎重に対応する態様として、図１１に示すような初期化処理を採用することもできる。処理の要旨は、車両の運転開始時において、主ＣＰＵ１１１のリセットを副ＣＰＵ１２１が検出したときに、主ＣＰＵ側ＲＡＭ１１３と副ＣＰＵ側ＲＡＭ１２３とにそれぞれ記憶されている最後の角度位置θの検出結果を比較し、両者が一致した場合に該角度位置θの検出結果を前回運転終了時の終了角度位置θＥとして採用する。
【００３９】
図１１においては、図１０と相違するステップのみ説明を行ない、図１０と共通するステップの説明は省略する。すなわち、Ｓ１１０では、副ＣＰＵ側ＲＡＭ１２３の最後の角度位置θの検出結果を受信し、Ｓ１１１では主ＣＰＵ側ＲＡＭ１１３の後の角度位置θの検出結果を読み出して、Ｓ１１２において両者を比較する。もし両者が一致していれば（誤差の範囲の不一致は許容される）、Ｓ１１３に進み、副ＣＰＵ側ＲＡＭ１２３（又は主ＣＰＵ側ＲＡＭ１１３）の最後の角度位置θを終了角度位置θＥの復元値としてカウンタにセットする。
【００４０】
また、上記の処理では、Ｓ１１２において、主ＣＰＵ側ＲＡＭ１１３と副ＣＰＵ側ＲＡＭ１２３とにそれぞれ記憶されている最後の角度位置θの検出結果の比較結果が不一致であった場合に異常と判定し、所定の異常対応処理を行なうようになっている。主ＣＰＵ１１１が暴走等の要因でリセットされた場合、不一致となった結果のうち特に信頼できないのは、主ＣＰＵ側ＲＡＭ１１３側の検出結果であるといえる。しかし、副ＣＰＵ側ＲＡＭ１２３の値も、正常であるかどうかを確認するべき情報が他に残されていない状況であるから、念のため不採用として異常対応処理とする、というのが本態様の主旨である。本実施形態では、Ｓ１１４において異常対応処理の一つして警報処理を行なう。これは、例えば自動車のコックピットパネル等に配置された警報ランプを点灯したり、あるいは音声による警報出力を行なう処理である。また、異常対応処理は、基本的には自動車を修理工場に持ち込んで、マイコン設定等をやり直す処理が中心となるが、修理が終わるまで自動車の運転が不能になると、修理工場への自動車の搬送等が甚だ面倒になる。そこで、車速等に応じて舵角変換比を変更しない、マニュアルステアリングを最小限の機能として確保できるように構成しておけば、自動車の運転を継続できる。そこで、本実施形態ではＳ１１５において、このマニュアルステアリングを可能とするルーチンを起動して処理を終了するようにしている。該ルーチンにおいては、図１のロック機構１９（具体的には図４のロック用ソレノイド５５）を作動させ、ハンドル軸３と車輪操舵軸８とを一体回転可能にロック結合した状態とする。
【００４１】
なお、以上は初期化処理を中心に説明したが、主ＣＰＵ１１１のリセットによるＥＥＰＲＯＭ１１５への終了角度位置θの書込み失敗は、そもそも図８の終了処理（Ｓ４）で発生するトラブルであるから、この段階で不具合の芽を摘み取っておくことも有効である。具体的には、図１２のような終了処理を行なうことが可能である。すなわち、自動車（車両）の運転終了後、Ｓ４０１において主ＣＰＵ１１１のリセットを副ＣＰＵ１２１が検出しているかどうかを確認する。そして、もし検出している場合はＳ４０４に進み、副ＣＰＵ側ＲＡＭ１２３に記憶されている最後の角度位置θの検出結果を、終了角度位置θＥとしてＥＥＰＲＯＭ（ＰＲＯＭ）１１５に記憶する。なお、主ＣＰＵ１１１のリセットが検出されなかった場合は、主ＣＰＵ側ＲＡＭ１１３に記憶されている最後の角度位置θの検出結果を、終了角度位置θＥとしてＥＥＰＲＯＭ１１５に記憶する（Ｓ４０２）。Ｓ４０３では、ＲＡＭ１１３に設けられたデータ書込み完了フラグをセットして処理を終了する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用操舵制御システムの全体構成を模式的に示す図。
【図２】駆動部ユニットの一実施例を示す縦断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】本発明の車両用操舵制御システムの電気的構成の一例を示すブロック図。
【図５】舵角変換比と車速との関係を与えるテーブルの模式図。
【図６】車速に応じて舵角変換比を変化させるパターンの一例を示す模式図。
【図７】モータ電源電圧と角度偏差Δθとによりデューティ比を決定するための二次元テーブルの模式図。
【図８】本発明の車両用操舵制御システムにおけるコンピュータ処理の主ルーチンの一例を示すフローチャート。
【図９】図８の操舵制御処理の詳細の一例を示すフローチャート。
【図１０】図８の初期化処理を、本発明の第一の実施形態として構成した例を示すフローチャート。
【図１１】図８の初期化処理を、本発明の第二の実施形態として構成した例を示すフローチャート。
【図１２】図８の終了処理を本発明の実施形態として構成した例を示すフローチャート。
【符号の説明】
３　ハンドル軸
６　モータ（アクチュエータ）
８　車輪操舵軸
１００　操舵制御部
１０１　ハンドル軸角度検出部
１０３　操舵軸角度検出部
１１１　主ＣＰＵ
１１５　ＥＥＰＲＯＭ（第二の記憶部）
１１３　主ＣＰＵ側ＲＡＭ
１２１　副ＣＰＵ
１２３　副ＣＰＵ側ＲＡＭ（第一の記憶部）
【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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【図７】
2004058770.tif 000009
【図８】
2004058770.tif 000010
【図９】
2004058770.tif 000011
【図１０】
2004058770.tif 000012
【図１１】
2004058770.tif 000013
【図１２】
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