(57)【要約】【課題】制御性能の向上を図ると共に、低コスト化及び小型化を図ることができる電動パワーステアリング装置と４輪駆動制御装置を備えた動力操舵システムを提供する。【解決手段】電動パワーステアリング装置は、アシスト電動機を含むＥＰＳ用アクチュエータ２と、車輪速や操舵トルク等を検出するセンサと、アシスト用情報に基づきアシスト電動機を制御する電動アシスト制御手段１とを有する。４輪駆動制御装置は、カップリング７を含む駆動力配分伝達手段４〜９と、車輪速やスロットル開度等を検出するセンサと、４輪駆動制御用情報に基づき前輪と後輪に配分される駆動力の駆動力配分率の可変制御を行う配分率可変制御手段１とを有する。そして、電動アシスト制御手段１と配分率可変制御手段１とを一の収納ケース内に配設して一体化した一体化制御手段１とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵力を補助するアシスト電動機を備えた電動アシスト駆動手段と、少なくとも車輪速又は操舵輪側のステアリングシャフトにかかる操舵トルクであるアシスト用情報を検出してアシスト用情報信号を生成するアシスト用情報検出手段と、前記アシスト用情報信号に基づき前記電動アシスト駆動手段を制御する電動アシスト制御手段とを有する電動パワーステアリング装置と、
駆動力を前輪と後輪とに配分して伝達する駆動力配分伝達手段と、少なくとも車輪速又はスロットルバルブのスロットル開度である４輪駆動制御用情報を検出して４輪駆動制御用情報信号を生成する４輪駆動制御用情報検出手段と、前記４輪駆動制御用情報信号に基づき前記前輪と前記後輪に配分される前記駆動力の駆動力配分率の可変制御を行う配分率可変制御手段とを有する４輪駆動制御装置と、
を備えた動力操舵システムにおいて、
前記電動アシスト制御手段と前記配分率可変制御手段とを一の収納ケース内に配設して一体化した一体化制御手段としたことを特徴とする動力操舵システム。
【請求項２】
前記一体化制御手段は、
前記アシスト用情報信号及び前記４輪駆動制御用情報信号に基づき演算処理を行う複数のマイクロコンピュータと、
少なくとも前記複数のマイクロコンピュータを載置した基板とを有することを特徴とする請求項１記載の動力操舵システム。
【請求項３】
前記一体化制御手段は、
前記アシスト用情報信号及び前記４輪駆動制御用情報信号に基づき演算処理を行う少なくとも１つのマイクロコンピュータと、
前記マイクロコンピュータの監視を行うマイコン監視回路と、
少なくとも前記マイクロコンピュータ及び前記マイコン監視回路を載置した基板とを有することを特徴とする請求項１記載の動力操舵システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置と４輪駆動制御装置とを備えた動力操舵システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アシスト電動機により操舵力を補助する電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ装置」という）は、例えば特開２００２−２７４４０４号公報に開示されている。また、４輪駆動制御装置は、例えば特開２００３−１３６９９２号公報に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２７４４０４号公報
【特許文献２】
特開２００３−１３６９９２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来は、ＥＰＳ装置と４輪駆動制御装置とは、それぞれ別個に独立した装置として構成されていた。そのため、ＥＰＳ装置のＥＣＵ（電動アシスト制御手段）と４輪駆動制御装置のＥＣＵ（配分率可変制御手段）は、別個に有しており、別個に製造されていた。このことは、これらの両装置を備えた動力操舵システム全体としては高コスト化及び大型化を招来していた。さらに、ＥＰＳ装置と４輪駆動制御装置との間における信号の伝達をコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスによるＣＡＮ通信により行っていたために、通信時間がかかり制御性能が劣るという問題もあった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、制御性能の向上を図ると共に、低コスト化及び小型化を図ることができるＥＰＳ装置と４輪駆動制御装置を備えた動力操舵システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
請求項１に記載の動力操舵システムは、電動パワーステアリング装置と４輪駆動制御装置とを備える。ここで、電動パワーステアリング装置は、操舵力を補助するアシスト電動機を備えた電動アシスト駆動手段と、少なくとも車輪速又は操舵輪側のステアリングシャフトにかかる操舵トルクであるアシスト用情報を検出してアシスト用情報信号を生成するアシスト用情報検出手段と、前記アシスト用情報信号に基づき前記電動アシスト駆動手段を制御する電動アシスト制御手段とを有する。４輪駆動制御装置は、駆動力を前輪と後輪とに配分して伝達する駆動力配分伝達手段と、少なくとも車輪速又はスロットルバルブのスロットル開度である４輪駆動制御用情報を検出して４輪駆動制御用情報信号を生成する４輪駆動制御用情報検出手段と、前記４輪駆動制御用情報信号に基づき前記前輪と前記後輪に配分される前記駆動力の駆動力配分率の可変制御を行う配分率可変制御手段とを有する。そして、請求項１に記載の動力操舵システムの特徴的な構成は、前記電動アシスト制御手段と前記配分率可変制御手段とを一の収納ケース内に配設して一体化した一体化制御手段としたことである。
【０００７】
つまり、電動アシスト制御手段と配分率可変制御手段とを一体化することにより、製造コストを低減することができると共に、動力操舵システム全体として小型化を図ることができる。さらに、一体化することにより、両装置の情報伝達を電機回路又はソフトウエアにより構成することができるため、ＣＡＮ通信による情報伝達に比べると非常に高速かつ安定して情報伝達することができる。その結果、ＥＰＳ制御及び４輪駆動制御の制御性能を向上させることができる。さらに、これらの制御手段に使用されるコネクタや電子部品等の共通化、制御信号の共有化が可能となることによる車両配線やコネクタやインターフェイス回路の共通化により低コスト化を図ることもできる。
【０００８】
また、請求項２に記載の動力操舵システムは、一体化制御手段が、前記アシスト用情報信号及び前記４輪駆動制御用情報信号に基づき演算処理を行う複数のマイクロコンピュータと、少なくとも前記複数のマイクロコンピュータを載置した基板とを有することを特徴とする。
【０００９】
これにより、一部のマイクロコンピュータを各駆動手段の制御信号を出力する制御用マイコンとして使用し、他のマイクロコンピュータを制御用マイコンの入出力又は演算等の監視用マイコンとして使用することができる。さらに、これらのマイクロコンピュータは同一の基板上に配設され配線回路により電気的に接続することができるため、情報伝達はノイズの影響を受けにくく、さらにＣＡＮ通信による情報伝達に比べると非常に高速かつ安定して情報伝達することができる。その結果、ＥＰＳ制御及び４輪駆動制御の制御性能を向上させることができる。また、一のマイクロコンピュータをＥＰＳ装置用として使用し、他のマイクロコンピュータを４輪駆動制御装置用として使用することもできる。もちろん、一つのマイクロコンピュータをＥＰＳ装置用及び４輪駆動制御装置用として使用する場合には、両装置間の情報伝達はソフトウエアにより容易に行うことができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の動力操舵システムは、前記一体化制御手段が、前記アシスト用情報信号及び前記４輪駆動制御用情報信号に基づき演算処理を行う少なくとも１つのマイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータの監視を行うマイコン監視回路と、少なくとも前記マイクロコンピュータ及び前記マイコン監視回路を載置した基板とを有することを特徴とする。これにより、マイコン監視回路は簡易な構成とすることができるため、監視用としてマイクロコンピュータを使用する場合に比べて、低コスト化を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
【００１２】
本実施形態における動力操舵システムの全体構成を図１に示す。本実施形態における動力操舵システムは、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ装置）と４輪駆動制御装置とからなる。ＥＰＳ装置は、アシスト電動機により操舵力を補助する装置である。４輪駆動制御装置は、前輪と後輪に配分される駆動力配分率の可変制御を行って前輪と後輪とを駆動する装置である。
【００１３】
図１に示すように、動力操舵システムは、制御装置（一体化制御手段、電動アシスト制御手段、配分率可変制御手段）１と、ＥＰＳアクチュエータ（電動アシスト駆動手段）２と、エンジン３と、駆動力伝達装置（駆動力配分伝達手段）４〜９と、バッテリ１３と、各種センサ（図示せず）とから構成される。
【００１４】
ＥＰＳアクチュエータ２は、ステアリングホイール１２に連結されたアシスト電動機を備えており、アシスト電動機の制御により操舵力を補助するアシスト力を発生させる。駆動力伝達装置は、トランスアクスル４と、フロントアスクル５と、プロペラシャフト６と、カップリング７と、リアディファレンシャル８と、リアアクスル９とから構成されている。
【００１５】
トランスアスクル３は、エンジン３に連結されているトランスミッションと、フロントディファレンシャルと、トランスファ等とから構成されている。そして、フロントアスクル５は、左右側それぞれに配設されており、一端側がフロントディファレンシャルに連結され、他端側に前輪１０が連結されている。このように、前輪１０には、エンジン３の駆動力が、トランスアスクル４及びフロントアスクル５を介して伝達される。
【００１６】
プロペラシャフト６は、一端側がトランスファに連結され、他端側がカップリング７に連結されている。カップリング７は、リアディファレンシャル８に連結されている。このカップリングコイル７は、制御装置（ＥＣＵ）１から供給される電流値に応じた摩擦係合力を発生させ、この摩擦係合力によりプロペラシャフト６からリアディファレンシャル８に駆動力が伝達される。すなわち、制御装置（ＥＣＵ）１から供給される電流値に応じて前輪と後輪の駆動力配分率が決定される。そして、リアアスクル１０は、左右側それぞれに配設されており、一端側がリアディファレンシャル９に連結され、他端側に後輪１１が連結されている。このように、後輪１１には、エンジン３の駆動力が、トランスアスクル３、プロペラシャフト６、カップリング７、リアディファレンシャル８、及びリアアスクル９を介して伝達される。
【００１７】
バッテリ１３は、バッテリ電圧を昇圧させる昇圧回路（図示せず）を介して制御装置１に接続している。昇圧回路は一つのみでよい。なお、従来の動力操舵システムにおいては、ＥＰＳ装置とＶＧＲＳ装置とに別個に昇圧回路を有していたが、本実施形態の動力操舵システムにおいては共通化した一つの昇圧回路により対応可能となる。
【００１８】
各種センサには、トルクセンサ（操舵トルク検出手段）、操舵角センサ（操舵角検出手段）、車輪速センサ（車輪速検出手段）、スロットル開度センサ（スロットル開度検出手段）、ヨーレート、横加速度、タイヤ角等のセンサ、及び選択モードセンサ等が含まれている。トルクセンサは、操舵輪側のステアリングシャフトの操舵トルクを検出して、操舵トルク信号を生成するセンサである。操舵角センサは、ステアリングホイール１２から入力される操舵角を検出して、操舵角信号を生成するセンサである。車輪速センサは、車輪１０，１１の回転速度を検出して車輪速信号を生成するセンサである。スロットル開度センサは、スロットルバルブのスロットル開度を検出して、スロットル開度信号を生成するセンサである。ヨーレートセンサは、ヨーレート、すなわち車両が向きを変える角速度を検出してヨーレート信号を生成するセンサである。横加速度センサは、車両の横加速度を検出して横加速度信号を生成するセンサである。タイヤ角センサは、タイヤの切れ角を検出してタイヤ角信号を生成するセンサである。選択モードセンサは、４輪駆動モードと２輪駆動モードのうち乗員により選択された選択モードを出力するセンサである。
【００１９】
ここで、上記の各種センサにより検出される情報は、全て４輪駆動制御装置の制御用の情報（４輪駆動制御用情報）として用いられる。また、上記の各種センサにより検出される情報のうち選択モードを除く情報は、パワーステアリング装置の制御用情報（アシスト用情報）として用いられる。
【００２０】
制御装置１は、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２１と、マイコン２２、２３と、プリドライバ２４、２５と、インバータ回路２６、２７とから構成されている。これらのうち、マイコン２２，２３は同一の基板上に載置されている。そして、マイコン２２，２３は、基板上に形成された配線回路により電気的に接続されている。また、制御装置１は、一つの収納ケース（図示せず）内に配設されている。ここで、Ｉ／Ｆ２１は、操舵トルク信号、操舵角信号、車輪速信号、スロットル開度信号、ヨーレート信号、横加速度信号、タイヤ角信号、選択モードが入力される。
【００２１】
マイコン２２、２３の内部には、演算処理や制御処理を行う中央演算装置（ＣＰＵ）、メモリ（ＲＯＭ又はＥＥＯＲＯＭ、ＲＡＭ）、およびＩ／Ｏポート（入力／出力回路）等の機能を含んで構成される。そして、マイコン２２は、制御用マイコンとして使用し、マイコン２３は、監視用マイコンとして使用する。マイコン（制御用マイコン）２２及びマイコン（監視用マイコン）２３共に、各入力信号に基づき同一の演算処理を行っている。
【００２２】
制御用マイコン２２は、演算処理処理により得られた結果をプリドライバ２４、２５に出力して、インバータ回路２６、２７を介してＥＰＳアクチュエータ２のアシスト電動機及びカップリング７を駆動制御する。具体的には、制御用マイコン２２は、ＥＰＳ用演算部と４輪駆動制御用演算部とを有している。そして、ＥＰＳ用演算部は、車輪速信号と操舵トルク信号等の各種センサの出力信号（アシスト用情報信号）に基づき、アシスト電動機への供給電流の制御演算処理を行う。この演算処理の結果をＥＰＳ用プリドライバ２４に出力して、さらに、ＥＰＳ用インバータ回路２６に出力する。そして、ＥＰＳ用インバータ回路２６からＥＰＳ用アクチュエータ２のアシスト電動機に電流が供給される。
【００２３】
また、４輪駆動制御用演算部は、車輪速信号とスロットル開度信号と選択モード信号等の各種センサの出力信号（４輪駆動制御用情報信号）に基づき、カップリング７への供給電流の制御演算処理を行う。すなわち、前輪と後輪に配分される駆動力の駆動力配分率を決定する演算処理を行い、駆動力配分率の可変制御を行う。なお、選択モード信号が２輪駆動モードである場合には駆動力配分率を決定する演算処理は行わず、常に後輪１１にはエンジン３の駆動力が伝達されない。そして、この演算処理の結果を４輪駆動制御用プリドライバ２５に出力して、さらに、４輪駆動制御用インバータ回路２７に出力する。そして、４輪駆動制御用インバータ回路２７からカップリング７に電流が供給される。
【００２４】
監視用マイコン２３も、制御用マイコン２２と同様に、ＥＰＳ用演算部と４輪駆動制御用演算部とを有している。そして、演算処理により得られた結果を制御用マイコン２２の演算結果と比較して、両者の演算結果が同一であれば演算処理により得られた結果は正常であると判断して制御動作を継続する。一方、両者の演算結果が異なる場合は、異常と判断して制御動作を中止する。両者の演算結果が異なる場合とは、制御用マイコン２２が異常な場合と、監視用マイコン２３が異常な場合と、何れもが異常な場合とがある。なお、監視用マイコン２３は、上位桁のみの演算処理を行い、上位桁のみを比較するようにしてもよい。この場合は、監視用マイコン２３を安価なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の動力操舵システムの全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１  ・・・  制御装置（一体化制御手段）
２  ・・・  ＥＰＳアクチュエータ（電動アシスト駆動手段）
３  ・・・  エンジン
７  ・・・  カップリング（駆動力配分伝達手段）
８  ・・・  リアディファレンシャル（駆動力配分伝達手段）
【図１】
2005001607.tif 000003