(57)【要約】【課題】  二つのアクチュエータを備えた電動ステアリング装置に給電するバッテリの状態を容易かつ的確に判定できるようにする。【解決手段】  メインバッテリ３１により駆動される第１アクチュエータ１４の駆動力が不足すると、サブバッテリ３６により駆動される第２アクチュエータ１７の駆動力で第１アクチュエータ１４の駆動力をアシストするので、メインバッテリ３１が異常になって第１アクチュエータ１４の駆動力が低下するのに応じて、第２アクチュエータ１７の駆動量が増加する。従って、第２アクチュエータ１７の駆動量が閾値以上になったときに、つまり所定時間内における第２アクチュエータ１７の電流の積算値が閾値以上になったときにメインバッテリ３６の異常を判定することで、メインバッテリの異常判定を的確に行うことができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインバッテリ（３１）により駆動される第１アクチュエータ（１４）と、サブバッテリ（３６）により駆動される第２アクチュエータ（１７）とを備え、第１アクチュエータ（１４）で車輪（Ｗ）を転舵する際に駆動力が不足すると、第２アクチュエータ（１７）の駆動力で第１アクチュエータ（１４）の駆動力をアシストする電動ステアリング装置において、
第２アクチュエータ（１７）の駆動量が閾値以上になった場合にメインバッテリ（３１）の異常を判定することを特徴とする、電動ステアリング装置におけるバッテリ状態判定装置。
【請求項２】
所定時間内における第２アクチュエータ（１７）の電流の積算値が閾値以上になった場合にメインバッテリ（３１）の異常を判定することを特徴とする、請求項１に記載の電動ステアリング装置におけるバッテリ状態判定装置。
【請求項３】
所定時間内における第２アクチュエータ（１７）の作動時間の積算値が閾値以上になった場合にメインバッテリ（３１）の異常を判定することを特徴とする、請求項１に記載の電動ステアリング装置におけるバッテリ状態判定装置。
【請求項４】
第１アクチュエータ（１４）および第２アクチュエータ（１７）の電流の和に対する第２アクチュエータ（１７）の電流の比率が閾値以上になった場合にメインバッテリ（３１）の異常を判定することを特徴とする、請求項１に記載の電動ステアリング装置におけるバッテリ状態判定装置。
【請求項５】
所定時間内における第２アクチュエータ（１７）の電力の積算値が閾値以上になった場合にメインバッテリ（３１）の異常を判定することを特徴とする、請求項１に記載の電動ステアリング装置におけるバッテリ状態判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリにより駆動される第１アクチュエータおよび第２アクチュエータを備え、第１アクチュエータで車輪を転舵する際に駆動力が不足すると、第２アクチュエータの駆動力で第１アクチュエータの駆動力をアシストする電動ステアリング装置におけるバッテリ状態判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイールとステアリングギヤボックスとの機械的接続を絶ち、ステアリングホイールの操作により発生する電気信号に基づいて、制御手段がステアリングギヤボックスに設けたアクチュエータの駆動を制御して左右の車輪を転舵するステア・バイ・ワイヤ式操舵装置では、その電源であるバッテリの状態が悪化すると車輪の転舵を確実に行えなくなる可能性があるため、バッテリの劣化状態や残容量を精度良く判定してメンテナンスや交換を行う必要がある。
【０００３】
従来、バッテリの劣化状態や残容量の判定は、バッテリから大きな電流を取り出しながら端子電圧の低下率を監視し、その低下率が閾値を超えた場合にバッテリに異常があると判定していた。
【０００４】
またバッテリの寿命延長や劣化判定を行うものが、下記特許文献１により公知であり、電気自動車のバッテリの残容量を測定するものが下記特許文献２により公知である。
【特許文献１】特表２００２−５４２５７６号公報
【特許文献２】特開平６−５４４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置に給電するバッテリから大電流を取り出しながら、その端子電圧の低下率を監視して異常を判定する上記従来の手法では、バッテリに大きな負荷を掛けて大電流を流すための特別の回路や制御装置を必要とする問題がある。またステア・バイ・ワイヤ式操舵装置のアクチュエータに大電流を流して上記判定を行おうとすると、車輪が転舵されないように固定する等の手段を講じないとアクチュエータに大電流を流すことができず、やはりコストが嵩む問題がある。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、二つのアクチュエータを備えた電動ステアリング装置に給電するバッテリの状態を容易かつ的確に判定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、メインバッテリにより駆動される第１アクチュエータと、サブバッテリにより駆動される第２アクチュエータとを備え、第１アクチュエータで車輪を転舵する際に駆動力が不足すると、第２アクチュエータの駆動力で第１アクチュエータの駆動力をアシストする電動ステアリング装置において、第２アクチュエータの駆動量が閾値以上になった場合にメインバッテリの異常を判定することを特徴とする、電動ステアリング装置におけるバッテリ状態判定装置が提案される。
【０００８】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、所定時間内における第２アクチュエータの電流の積算値が閾値以上になった場合にメインバッテリの異常を判定することを特徴とする、電動ステアリング装置におけるバッテリ状態判定装置が提案される。
【０００９】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、所定時間内における第２アクチュエータの作動時間の積算値が閾値以上になった場合にメインバッテリの異常を判定することを特徴とする、電動ステアリング装置におけるバッテリ状態判定装置が提案される。
【００１０】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、第１アクチュエータおよび第２アクチュエータの電流の和に対する第２アクチュエータの電流の比率が閾値以上になった場合にメインバッテリの異常を判定することを特徴とする、電動ステアリング装置におけるバッテリ状態判定装置が提案される。
【００１１】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、所定時間内における第２アクチュエータの電力の積算値が閾値以上になった場合にメインバッテリの異常を判定することを特徴とする、電動ステアリング装置におけるバッテリ状態判定装置が提案される。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の構成によれば、メインバッテリにより駆動される第１アクチュエータの駆動力が不足すると、サブバッテリにより駆動される第２アクチュエータの駆動力で第１アクチュエータの駆動力をアシストするので、メインバッテリが異常になって第１アクチュエータの駆動力が低下するのに応じて、第２アクチュエータの駆動量が増加する。従って、第２アクチュエータの駆動量が閾値以上になったときにメインバッテリの異常を判定することで、メインバッテリの異常判定を容易かつ的確に行うことができる。
【００１３】
請求項２の構成によれば、所定時間内における第２アクチュエータの電流の積算値が閾値以上になるとメインバッテリの異常を判定するので、メインバッテリの残容量の低下や劣化を的確に判定することができる。
【００１４】
請求項３の構成によれば、所定時間内における第２アクチュエータの作動時間の積算値が閾値以上になるとメインバッテリの異常を判定するので、メインバッテリの残容量の低下や劣化を的確に判定することができる。
【００１５】
請求項４の構成によれば、第１アクチュエータおよび第２アクチュエータの電流の和に対する第２アクチュエータの電流の比率が閾値以上になるとメインバッテリの異常を判定するので、メインバッテリの残容量の低下や劣化を的確に判定することができる。
【００１６】
請求項５の構成によれば、所定時間内における第２アクチュエータの電力の積算値が閾値以上になるとメインバッテリの異常を判定するので、メインバッテリの残容量の低下や劣化を的確に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１８】
図１〜図４は本発明の一実施例を示すもので、図１はステア・バイ・ワイヤ式操舵装置の全体構成を示す図、図２は第１、第２アクチュエータの電源系を示す図、図３はメインバッテリの残容量の正常時および不足時の作用説明図、図４はメインバッテリの残容量が大幅に不足したときの作用説明図である。
【００１９】
図１に示すように、自動車の車輪Ｗ，Ｗを転舵するステアリングギヤボックス１１は車体左右方向に摺動自在なラックバー１２を備えており、ラックバー１２の両端が左右のタイロッド１３，１３を介して左右の車輪Ｗ，Ｗに接続される。電気モータよりなる第１アクチュエータ１４により回転するピニオン１５がラックバー１２に形成したラック１６に噛み合っており、第１アクチュエータ１４を駆動するとピニオン１５およびラック１６を介してラックバー１２が車体左右方向に摺動し、タイロッド１３，１３を介して左右の車輪Ｗ，Ｗが転舵される。
【００２０】
電気モータよりなる第２アクチュエータ１７と、それにより回転する環状のドライブギヤ１８とがラックバー１２の外周を囲むように配置される。ラックバー１２に固定したブラケット１９に支持した雌ねじ部材２０に雄ねじ部材２１が噛み合っており、この雄ねじ部材２１の一端に設けたドリブンギヤ２２が前記ドライブギヤ１８に噛み合っている。従って、第２アクチュエータ１７を駆動すると、ドライブギヤ１８の回転がドリブンギヤ２２を介して雄ねじ部材２１に伝達され、回転する雄ねじ部材２１に噛み合う雌ねじ部材２０が車体左右方向に移動することで、ラックバー１２が車体左右方向に摺動して左右の車輪Ｗ，Ｗが転舵される。
【００２１】
ステアリングホイール２３と一体のステアリングシャフト２４の下端に操舵反力発生手段２５が設けられる。操舵反力発生手段２５は電気モータあるいは油圧によりステアリングホイール２３に擬似的な操舵反力を付与するもので、その操舵反力の方向および大きさは任意に制御可能である。
【００２２】
第１アクチュエータ１４、第２アクチュエータ１７および操舵反力発生手段２５の作動を制御する電子制御ユニットＵには、操舵角センサＳａで検出した操舵角δと、操舵トルクセンサＳｂで検出した操舵トルクＴと、車速センサＳｃで検出した車速Ｖｖと、ラック位置センサＳｄで検出したラック位置Ｐとが入力される。
【００２３】
図２は第１アクチュエータ１４および第２アクチュエータ１７の電源系を示すもので、メインバッテリ３１に第１リレー３２を介して第１アクチュエータ１４、ジェネレータ３３、スタータモータ３４および他の電装品３５が並列に接続されるとともに、サブバッテリ３６に第２リレー３７を介して第２アクチュエータ１７が接続される。イグニッションスイッチ３８の閉成により作動する電子制御ユニットＵには、メインバッテリ３１およびサブバッテリ３６の状態を監視すべく、サブバッテリ３６の電圧Ｖ′を検出する電圧センサＳｆ′と、第１アクチュエータ１４の電流Ｉを検出する電流センサＳｇと、第２アクチュエータ１７の電流Ｉ′を検出する電流センサＳｇ′とが接続される。電子制御ユニットＵは、メインバッテリ３１の残容量の不足を判定すると、第１リレー３２および第２リレー３７を右位置に切り替えることでメインバッテリ３１の代わりにサブバッテリ３６を使用し、またサブバッテリ３６の残容量の不足を判定すると、充電制御手段３９を介してサブバッテリ３６を充電する。
【００２４】
次に、上記構成を備えた実施例の作用を説明する。
【００２５】
第１アクチュエータ１４は第２アクチュエータ１７に対して優先的に使用され、第２アクチュエータ１７は第１アクチュエータ１４の出力が不足したときのアシストに使用される。
【００２６】
ドライバーがステアリングホイール２３を操作すると、操舵角センサＳａで検出した操舵角δと、車速センサＳｃで検出した車速Ｖｖと、ラック位置センサＳｄで検出したラック位置Ｐとが電子制御ユニットＵに入力される。電子制御ユニットＵは、例えば、ステアリングホイール２３の操舵角δに比例した車輪Ｗ，Ｗの転舵角γが得られるように第１アクチュエータ１４を駆動し、ステアリングギヤボックス１１を介して車輪Ｗ，Ｗを転舵する。
【００２７】
このとき、ラック位置センサＳｄで検出したラック位置Ｐ（つまり、車輪Ｗ，Ｗの転舵角γ）が目標位置に一致するようにフィードバック制御が行われる。また、例えば、車速センサＳｃで検出した車速Ｖｖが大きいときには車輪Ｗ，Ｗの目標転舵角を減少させ、前記車速Ｖｖが小さいときには車輪Ｗ，Ｗの目標転舵角を増加させることで、高速時に車両の直進安定性を高めるとともに、低速時に車両の取り回しを容易にすることができる。
【００２８】
ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置ではステアリングホイール２３に車輪Ｗ，Ｗからの操舵反力が作用しないため、電子制御ユニットＵからの指令で操舵反力発生手段２５を駆動し、ステアリングホイール２３に操舵反力を付与する必要がある。その際の目標操舵トルクは、例えば、操舵角δが大きくなるほど小さくなるように設定される。そして操舵トルクセンサＳｂで検出した操舵トルクＴが前記目標操舵トルクに一致するように、操舵反力発生手段２５の駆動がフィードバック制御される。このように、操舵反力発生手段２５でステアリングホイール２３に擬似的な操舵反力を付与することで、ドライバーの違和感を解消することができる。
【００２９】
尚、車速センサＳｃで検出した車速Ｖｖが小さいときに操舵反力発生手段２５に小さな操舵反力を発生させ、車速センサＳｃで検出した車速Ｖｖが大きいときに操舵反力発生手段２５に大きな操舵反力を発生させることで、高速走行時の車両挙動を安定させるとともに、車庫入れ時等のドライバーの操舵を容易にすることができる。
【００３０】
ところで、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置ではメインバッテリ３１の残容量が減少して電子制御ユニットＵあるいは第１アクチュエータ１４が作動不能になると、ステアリングホイール２３およびステアリングギヤボックス１１の機械的接続が絶たれているために、車輪Ｗ，Ｗを的確に転舵できなくなる可能性がある。従って、メインバッテリ３１の状態を常に監視し、メインバッテリ３１が劣化したりの残容量が低下したりした場合には、メインバッテリ３１に代わる電源を確保してステア・バイ・ワイヤ式操舵装置の作動を確保する必要がある。
【００３１】
即ち、第１アクチュエータ１４による転舵が行われているとき、図３（Ａ）に示すように、電子制御ユニットＵにより目標転舵角および実転舵角の偏差が監視されており、前記偏差が閾値未満である場合には第１アクチュエータ１４のみが駆動され、第２アクチュエータ１７が駆動されることはない。
【００３２】
メインバッテリ３１の残容量が低下してくると、図３（Ｂ）に示すように第１アクチュエータ１４の出力が不足することで、目標転舵角および実転舵角の偏差が閾値以上になる場合が発生する。このような場合には、メインバッテリ３１による第１アクチュエータ１４の駆動と、サブバッテリ３６による第２アクチュエータ１７の駆動とが同時に行われ、第２アクチュエータ１７の駆動力で第１アクチュエータ１４の駆動力をアシストして車輪Ｗ，Ｗを転舵し、目標転舵角および実転舵角の偏差を閾値未満に減少させる。
【００３３】
メインバッテリ３１の残容量の低下が進むと、図４（Ａ）に示すように第１アクチュエータ１４の出力が更に不足し、目標転舵角および実転舵角の偏差が閾値以上になる頻度が高くなる。このような場合には、電子制御ユニットＵは、図４（Ｂ）に示すように電流センサＳｇ′で検出した第２アクチュエータ１７の電流Ｉ′の所定時間における積算値ΣＩ′（斜線部分の面積）を演算し、その電流の積算値ΣＩ′が閾値以上になるとメインバッテリ３１に異常があると判定し、第１リレー３２および第２リレー３７を右位置に切り替えることで、メインバッテリ３１を切り離してサブバッテリ３６で第１アクチュエータ１４を駆動する。これにより、メインバッテリ３１に異常が発生してもサブバッテリ３６で車輪Ｗ，Ｗの転舵を支障なく継続することができ、その間にメインバッテリ３１の充電や交換のようなメンテナンスを行うことができる。
【００３４】
メインバッテリ３１の異常を判定する手法には、上記第１実施例の第２アクチュエータ１７の電流Ｉ′の積算値ΣＩ′を用いる手法以外に複数存在する。
【００３５】
第２実施例は、電流センサＳｇ′で検出した電流Ｉ′から第２アクチュエータ１７が作動する作動時間の積算値を算出し、所定時間内に前記作動時間の積算値が閾値以上になった場合にメインバッテリ３１の異常を判定するものである。
【００３６】
第３実施例は、電流センサＳｇで検出した第１アクチュエータ１４の電流Ｉと、電流センサＳｇ′で検出した第２アクチュエータ１７の電流Ｉ′とから、第１、第２アクチュエータ１４，１７の消費電流Ｉ＋Ｉ′に対する第２アクチュエータ１７の消費電流の比率Ｉ′／（Ｉ＋Ｉ′）を算出し、この比率Ｉ′／（Ｉ＋Ｉ′）が閾値以上になった場合にメインバッテリ３１の異常を判定するものである。
【００３７】
第４実施例は、第２アクチュエータ１７の消費電力を電流センサＳｇ′で検出した電流Ｉ′と電圧センサＳｆ′で検出したサブバッテリ３６の電圧Ｖ′との積Ｉ′・Ｖ′として算出し、所定時間における第２アクチュエータ１７の消費電力の積算値ΣＩ′・Ｖ′が閾値以上になった場合にメインバッテリ３１の異常を判定するものである。
【００３８】
これらの第２実施例〜第４実施例によっても、上述した第１実施例と同様にメインバッテリ３１の異常を的確に判定することができる。
【００３９】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４０】
例えば、実施例ではステア・バイ・ワイヤ式操舵装置を例示したが、本発明は電動パワーステアリング装置に対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置の全体構成を示す図
【図２】第１、第２アクチュエータの電源系を示す図
【図３】メインバッテリの残容量の正常時および不足時の作用説明図
【図４】メインバッテリの残容量が大幅に不足したときの作用説明図
【符号の説明】
【００４２】
１４        第１アクチュエータ
１７        第２アクチュエータ
３１        メインバッテリ
３６        サブバッテリ
Ｗ          車輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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