(57)【要約】【課題】複数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】ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置は、バッテリ２６から給電される第１、第２ステアリングアクチュエータ１４，１７の作動を電子制御ユニットＵで制御することで車輪Ｗを転舵する。電子制御ユニットＵは、第１、第２ステアリングアクチュエータ１４，１７の一方を右転舵方向に駆動するとともに、他方を左転舵方向に駆動することでバッテリ２６から大きな電流を取り出し、その間に電圧センサＳｆが出力するバッテリ２６の端子電圧Ｖの下降量に基づいてバッテリ２６の状態を判定する。これにより、第１、第２ステアリングアクチュエータ１４，１７に容易に大電流を流し、バッテリ２６の状態を的確に判定することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ（２６）から給電される複数のアクチュエータ（１４，１７）の作動を制御手段（Ｕ）で制御することで車輪（Ｗ）を転舵する電動ステアリング装置において、
バッテリ（２６）の端子電圧（Ｖ）を検出して制御手段（Ｕ）に入力する電圧センサ（Ｓｆ）を備え、制御手段（Ｕ）は前記複数のアクチュエータ（１４，１７）の少なくとも一つを右転舵方向に駆動するとともに、他の少なくとも一つを左転舵方向に駆動し、その間に電圧センサ（Ｓｆ）が出力する端子電圧（Ｖ）の下降量に基づいてバッテリ（２６）の状態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】
前記制御手段（Ｕ）は、車輪（Ｗ）が転舵されないように前記複数のアクチュエータ（１４，１７）の出力トルクを制御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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリから給電される複数のアクチュエータの作動を制御手段で制御することで車輪を転舵する電動ステアリング装置に関し、特にそのバッテリ状態判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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および下記特許文献２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３により公知である。
【０００５】
【特許文献１】
特表２００２−５４２５７６号公報
【特許文献２】
特開２００２−１９０３２９号公報
【特許文献３】
特開平６−５４４０２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００７】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、複数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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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、バッテリから給電される複数のアクチュエータの作動を制御手段で制御することで車輪を転舵する電動ステアリング装置において、バッテリの端子電圧を検出して制御手段に入力する電圧センサを備え、制御手段は前記複数のアクチュエータの少なくとも一つを右転舵方向に駆動するとともに、他の少なくとも一つを左転舵方向に駆動し、その間に電圧センサが出力する端子電圧の下降量に基づいてバッテリの状態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】
上記構成によれば、車輪を転舵する複数のアクチュエータの少なくとも一つを右転舵方向に駆動するとともに、他の少なくとも一つを左転舵方向に駆動し、その間に前記複数のアクチュエータに給電するバッテリの端子電圧を電圧センサで検出し、その端子電圧の下降量に基づいてバッテリの状態を判定するので、複数のアクチュエータに容易に大電流を流してバッテリの状態を的確に判定することができる。しかも複数のアクチュエータの作動を制御する既存の制御手段を使用するので、特別の制御手段を設ける必要をなくして低コストで実現することができる。
【００１０】
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、前記制御手段は、車輪が転舵されないように前記複数のアクチュエータの出力トルクを制御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】
上記構成によれば、前記複数のアクチュエータの出力トルクを車輪が転舵されないように制御するので、車輪の不要な転舵を防止してドライバーの違和感を解消することができる。
【００１２】
尚、実施例の第１、第２ステアリングアクチュエータ１４，１７は本発明のアクチュエータに対応し、実施例の電子制御ユニットＵは本発明の制御手段に対応する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１４】
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ステアリングアクチュエータ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ステアリングアクチュエータ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。
【００１５】
電気モータよりなる第２ステアリングアクチュエータ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ステアリングアクチュエータ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。
【００１６】
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。
【００１７】
バッテリ２６に接続されて第１ステアリングアクチュエータ１４、第２ステアリングアクチュエータ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、電流センサＳｅで検出したバッテリ２６からの電流Ｉと、電圧センサＳｆで検出したバッテリ２６の端子電圧Ｖとが入力される。
【００１８】
次に、上記構成を備えた実施例の作用を説明する。
【００１９】
第１ステアリングアクチュエータ１４は通常時に使用され、第２ステアリングアクチュエータ１７は、第１ステアリングアクチュエータ１４の故障時のバックアップに使用される。第１ステアリングアクチュエータ１４が正常に機能する通常時に、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ステアリングアクチュエータ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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
また第１ステアリングアクチュエータ１４の故障時には、電子制御ユニットＵが第２ステアリングアクチュエータ１７を同様に制御することで、車輪Ｗ，Ｗの転舵を支障なく継続することができる。
【００２４】
ところで、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置ではバッテリ２６の残容量が減少して電子制御ユニットＵあるいは第１、第２ステアリングアクチュエータ１４，１７が作動不能になると、ステアリングホイールおよびステアリングギヤボックス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、バッテリ２６の状態を常に監視し、バッテリ２６が劣化したりの残容量が低下したりした場合には、バッテリ２６の充電や交換等の処置を行ってステア・バイ・ワイヤ式操舵装置の作動を確保する必要がある。
【００２５】
そこで本実施例では、例えばイグニッションスイッチをオンした直後に、電子制御ユニットＵからの指令で第１、第２ステアリングアクチュエータ１４，１７に逆方向の駆動指令を出力し、車輪Ｗ，Ｗを転舵することなく第１、第２ステアリングアクチュエータ１４，１７に負荷のみを加える。例えば、第１ステアリングアクチュエータ１４に右転舵方向の出力トルクを発生させ、第２ステアリングアクチュエータ１７に左転舵方向の出力トルクを発生させることで、両出力トルクを釣り合わせて車輪Ｗ，Ｗが転舵されないようにする。そのためには、ラック位置センサＳｄで検出したラック位置Ｐが変化しないように、第１、第２ステアリングアクチュエータ１４，１７の出力トルクを制御すれば良い。
【００２６】
このようにして第１、第２ステアリングアクチュエータ１４，１７に流れる電流Ｉを電流センサＳｅで検出し、その電流Ｉを所定値に達するまで増加させる。この状態で、電圧センサＳｆで検出したバッテリ２６の端子電圧Ｖを監視し、所定時間における端子電圧Ｖの下降量を検出する。バッテリ２６が劣化したり残容量が低下した状態にあると、電流を取り出したときの端子電圧の下降量が大きくなることから、前記所定時間における端子電圧Ｖの下降量が閾値を超えた場合に、バッテリ２６が劣化したり残容量が低下した状態にあると判断し、ドライバーに警報を発してバッテリ２６の充電や交換を促すことで、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置が作動不良を起こす事態を未然に回避することができる。
【００２７】
以上のように、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置が第１、第２ステアリングアクチュエータ１４，１７を備えていることに着目し、それら第１、第２ステアリングアクチュエータ１４，１７を同時に逆方向に駆動することにより、車輪Ｗ，Ｗを転舵することなく大きな負荷電流を流すことができる。しかも電子制御ユニットＵはもともと第１、第２ステアリングアクチュエータ１４，１７の駆動を制御する機能を備えているため、バッテリ２６の状態を判定するための特別の制御手段を新規に設ける必要がなくなり、低コストで実現することが可能となる。また車輪Ｗ，Ｗの不要な転舵が行われないため、ドライバーが違和感を覚えることもない。
【００２８】
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。
【００２９】
例えば、実施例では第１ステアリングアクチュエータ１４のバックアップ用として第２ステアリングアクチュエータ１７を設けているが、第１、第２ステアリングアクチュエータ１４，１７を常時併用するものであっても良い。
【００３０】
また実施例では電動ステアリング装置としてステア・バイ・ワイヤ式操舵装置を例示したが、電動ステアリング装置はドライバーのステアリング操作をアシストする電動パワーステアリング装置であっても良い。
【００３１】
また実施例ではバッテリ２６の状態を判定する際に、車輪Ｗ，Ｗが転舵されないように第１、第２ステアリングアクチュエータ１４，１７を駆動しているが、第１、第２ステアリングアクチュエータ１４，１７の駆動方向が相互に逆方向であれば車輪Ｗ，Ｗが転舵されても良い。
【００３２】
また実施例のステア・バイ・ワイヤ式操舵装置は２個のステアリングアクチュエータ１４，１７を備えているが、３個以上のステアリングアクチュエータを備えていても良い。
【００３３】
またバッテリ状態の判定は車両の停止時に行うことが望ましいが、車両の直線走行時に行うことも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、車輪を転舵する複数のアクチュエータの少なくとも一つを右転舵方向に駆動するとともに、他の少なくとも一つを左転舵方向に駆動し、その間に前記複数のアクチュエータに給電するバッテリの端子電圧を電圧センサで検出し、その端子電圧の下降量に基づいてバッテリの状態を判定するので、複数のアクチュエータに容易に大電流を流してバッテリの状態を的確に判定することができる。しかも複数のアクチュエータの作動を制御する既存の制御手段を使用するので、特別の制御手段を設ける必要をなくして低コストで実現することができる。
【００３５】
また請求項２に記載された発明によれば、前記複数のアクチュエータの出力トルクを車輪が転舵されないように制御するので、車輪の不要な転舵を防止してドライバーの違和感を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置の制御系のブロック図
【符号の説明】
１４        第１ステアリングアクチュエータ（アクチュエータ）
１７        第２ステアリングアクチュエータ（アクチュエータ）
２６        バッテリ
Ｓｆ        電圧センサ
Ｕ          電子制御ユニット（制御手段）
Ｖ          バッテリの端子電圧
Ｗ          車輪
【図１】
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