(57)【要約】【課題】  車両組み付け時の作業性の向上と、部品共用化によるコストダウンを共に図ることができる車両用操舵制御装置を提供する。【解決手段】  操舵ハンドル１から前輪１８までの操舵軸上に回転トルクを付与する複数のアクチュエータ（操舵反力モータ５、第１転舵モータ９、第２転舵モータ１１）と、これら複数のアクチュエータの１つとそれぞれ接続され、接続先アクチュエータを駆動制御する複数の制御装置（操舵反力制御装置１４、第１転舵制御装置１５、第２転舵制御装置１６）と、を備えた車両用操舵制御装置において、各制御装置は、操舵軸に回転トルクが作用したときの接続先アクチュエータの状態量に基づいて、接続先アクチュエータを識別すると共に、接続先アクチュエータに適したアクチュエータ制御を選択する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵ハンドルから操向輪までの操舵軸上に回転トルクを付与する複数のアクチュエータと、これら複数のアクチュエータの１つとそれぞれ接続され、接続先アクチュエータを駆動制御する複数の制御手段と、を備えた車両用操舵制御装置において、
前記各制御手段は、前記操舵軸に回転トルクが作用したときの接続先アクチュエータの状態量に基づいて、接続先アクチュエータを識別すると共に、接続先アクチュエータに適したアクチュエータ制御を選択することを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用操舵制御装置において、
前記各制御手段の間で、データを送受信する通信手段を設け、
前記各制御手段は、接続先アクチュエータ識別後、接続先アクチュエータに応じた前記通信手段上の識別値を選択し、他の制御手段との通信を行うことを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両用操舵制御装置において、
前記アクチュエータを３つ以上備え、
前記各制御手段は、１つの制御手段が接続先アクチュエータを駆動したとき、他のアクチュエータの回転状態に基づいて、接続先アクチュエータを識別することを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用操舵制御装置において、
前記複数のアクチュエータの少なくとも１つは、操舵ハンドルに転舵状態に応じた操舵反力を付与する操舵反力アクチュエータであり、
前記１つの制御手段により駆動されるアクチュエータは、前記操舵反力アクチュエータとすることを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の車両用操舵制御装置において、
前記操舵反力アクチュエータを駆動する制御手段は、前記操舵ハンドルが握られている場合には、前記操舵反力アクチュエータの駆動を停止することを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両用操舵制御装置において、
前記各制御手段は、各制御手段の少なくとも１つが接続先アクチュエータに対し所定の電流指令値を出力したときの各アクチュエータの実電流値に基づいて、接続先アクチュエータを識別することを特徴とする車両用操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアクチュエータと制御装置を備えた車両用操舵制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
操舵ハンドルと操向輪とが機械的に切り離されたステア・バイ・ワイヤ（SBW）システムでは、フェールセーフの観点から、転舵トルク、操舵反力トルクの生成に用いられるモータ、操舵状態量を検出するセンサや各モータを制御する制御装置を複数備えた冗長構成としている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
冗長構成のSBWシステムでは、各モータおよび各制御装置をそれぞれ同一のハード構成とすることで、部品共有化によるコストダウンおよび生産性の向上を図ることができる。この場合、各制御装置には、転舵または操舵反力の機能を備えたソフトウェアをあらかじめ書き込んでおき、車両への組み付け時には、部品番号等を記したプレートやラベルを制御装置に貼り付けてその機能を識別し、対応するモータと接続する方法が制御装置の低コスト化にとって好ましい。
【特許文献１】特開２００５−３５３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、制御装置は車両を組み立てる自動車生産工場、あるいは整備工場において、組み付ける作業者は外観上同一の制御装置をプレートやラベルを目視して識別し、対応するモータと接続しなければならない。したがって、操舵反力制御装置、転舵制御装置共に冗長数が多い場合には、作業性の悪化を招くと共に、誤組み付けが増大するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、車両組み付け時の作業性の向上と、部品共用化によるコストダウンを共に図ることができる車両用操舵制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するため、本発明では、
操舵ハンドルから操向輪までの操舵軸上に回転トルクを付与する複数のアクチュエータと、これら複数のアクチュエータの１つとそれぞれ接続され、接続先アクチュエータを駆動制御する複数の制御手段と、を備えた車両用操舵制御装置において、
前記各制御手段は、前記操舵軸に回転トルクが作用したときの接続先アクチュエータの状態量に基づいて、接続先アクチュエータを識別すると共に、接続先アクチュエータに適したアクチュエータ制御を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明にあっては、操舵軸に回転トルクが作用したときの接続先アクチュエータの状態量に基づいて、接続先アクチュエータが識別される。すなわち、各アクチュエータは、その機能に応じて、操舵軸に対する取り付け位置や操舵軸が回転したときの状態（駆動量、駆動方向や電流値）が異なることに着目し、操舵軸に回転トルクが作用し、各アクチュエータが駆動したときの状態に基づいて、接続先アクチュエータを識別しようとするものである。さらに、各制御手段は、アクチュエータの識別後、接続先アクチュエータに適したアクチュエータ制御を選択するため、車両組み付け時に作業者がプレートやラベル等で各制御手段を識別する手間を省くことができる。この結果、同一のアクチュエータおよび制御手段を用いてシステムを構成できるため、車両組み付け時の作業性の向上と、部品共用化によるコストダウンを共に図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜３に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の車両用操舵制御装置を適用したステア・バイ・ワイヤ（SBW）システムの全体構成図である。
【００１０】
図１のSBWシステムは、操舵ハンドル１と、トルクセンサ２と、操舵ハンドル角度センサ３と、操舵反力角度センサ４と、操舵反力モータ（アクチュエータ）５と、バックアップクラッチ６と、バックアップケーブル７と、第１転舵角度センサ８と、第１転舵モータ（アクチュエータ）９と、第２転舵角度センサ１０と、第２転舵モータ（アクチュエータ）１１と、転舵絶対角度センサ１２と、通信線（通信手段）１３と、操舵反力制御装置（制御手段）１４と、第１転舵制御装置（制御手段）１５と、第２転舵制御装置（制御手段）１６と、舵取り機構１７と、前輪（操向輪）１８と、コラムシャフト１９と、を備えている。
【００１１】
バックアップクラッチ６は、エンジンが駆動している通常のSBW制御時には接続しておらず、操舵ハンドル１と前輪１８とは機械的にはつながっていない。そして、SBWシステムに異常が発生した場合、またはSBWシステムを終了した場合などに接続される。また、各制御装置１４，１５，１６が接続されていない場合、または非通電時にもバックアップクラッチ６は接続状態である。
【００１２】
図２は操舵ハンドル１（コラムシャフト１９）、操舵反力モータ５、転舵モータ９，１１の回転方向の関係図であり、図２に示すように、操舵反力モータ５はコラムシャフト１９上に設けられ、操舵ハンドル１の回転量と方向が共に同一である。また、操舵反力側（操舵反力モータ５）と転舵側（転舵モータ９，１１）との間の機械的接続はバックアップケーブル７を介しており、操舵反力側と転舵側の回転比は、1:1に設定されている。
【００１３】
実施例１では、操舵反力モータ５、第１転舵モータ９および第２転舵モータ１１として、同一のモータが用いられているが、操舵反力モータ５に対し、第１，第２転舵モータ９，１１は、前輪１８を転舵するためギア（減速器）を介して大きな出力を出し得る構成としている。例えば、そのギア比を16とした場合、操舵ハンドル１を1回転させると、転舵モータ９，１１は16回転する。また、冗長の転舵モータ９，１１は、ギア比は同じであるが回転方向は異なるため、図２において操舵ハンドル１を時計回りに回転させた場合、第１転舵モータ９は時計回りに回転するが、第２転舵モータ１１は反時計回りに回転する。よって、操舵ハンドル角度、第１転舵モータ回転角度、第２転舵モータ回転角度の関係は、図３のようになる。
【００１４】
実施例１では、操舵反力制御装置１４、第１転舵制御装置１５および第２転舵制御装置１６として、同一のコントロールユニットが用いられ、メモリには、操舵反力モータ５、第１転舵モータ９および第２転舵モータ１１に対応したソフトウェアがそれぞれ書き込まれている。そして、車両組み立て工場や整備工場等で作業者が各モータと接続したとき、接続先モータの機能に応じたソフトウェアが選択され、以降、このソフトウェアによりSBW制御が実行される。
【００１５】
次に、作用を説明する。
［機能選択制御処理］
図４は、実施例１の各制御装置１４，１５，１６でそれぞれ実行される機能選択制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、この制御処理は、車両組み立て工場等で制御装置を車両に搭載し、コネクタに組み付け、バッテリー電源を投入した時点で開始される。
【００１６】
ステップS1では、すべての制御装置の機能識別が済んでいるか否かを判定する。YESの場合にはステップS2へ移行し、NOの場合にはステップS3へ移行する。ここで、他の制御装置の機能識別の有無は、互いに通信線１３経由で読み込むことができる。
【００１７】
ステップS2では、後述するステップS8、ステップS10またはステップS12で選択した機能に応じてSBW制御を開始し、リターンへ移行する。
【００１８】
ステップS3では、操舵反力角度センサ４、第１転舵角度センサ８または第２転舵角度センサ１０の角度信号を通信線１３経由で読み込み、自制御装置に接続されているモータの回転角度の変化量を測定し、ステップS4へ移行する。
【００１９】
ステップS4では、操舵ハンドル角度センサ３の角度信号を通信線１３経由で読み込み、操舵ハンドル１の回転角度の変化量を測定し、ステップS5へ移行する。このとき、作業者が各制御装置の機能識別を目的として操舵ハンドル１を回転させている場合、モータの回転角度と操舵ハンドル１の回転角度に変化が生じる。
【００２０】
ステップS5では、モータの回転角度と操舵ハンドル１の回転角度が変化したか否かをチェックする。YESの場合にはステップS6へ移行し、NOの場合にはステップS3へ移行する。
【００２１】
ステップS6では、ステップS3で測定したモータ角度センサ変化量を、ステップS4で測定した操舵ハンドル角度センサ変化量で除し、ステップS7へ移行する。
【００２２】
ステップS7では、ステップS6の結果から操舵反力モータ５に接続されているか否かを判定し、YESの場合にはステップS8へ移行し、NOの場合にはステップS9へ移行する。
【００２３】
ステップS8では、SBW制御の反力機能を選択し、リターンへ移行する。
【００２４】
ステップS9では、ステップS6の結果から第１転舵モータ９に接続されているか否かを判定し、YESの場合にはステップS10へ移行し、NOの場合にはステップS11へ移行する。
【００２５】
ステップS10では、SBW制御の第１転舵機能を選択し、ステップS21へ移行する。
【００２６】
ステップS11では、ステップS6の結果から第２転舵モータ１１に接続されているか否かを判定し、YESの場合にはステップS12へ移行し、NOの場合にはステップS13へ移行する。
【００２７】
ステップS12では、SBW制御の第２転舵機能を選択し、ステップS21へ移行する。なお、ステップS8、ステップS10、ステップS12では、機能選択と同時に、通信上の識別値の選択も行う。例えば、CAN通信であれば送信するメッセージID（識別値）を操舵反力モータ５、第１，第２転舵モータ９，１１であらかじめ決めておき、そのメッセージIDを選択するのかを決める。送信するメッセージIDが決まり、機能の選択が完了すれば受信すべきメッセージIDもおのずと決まる。これにより通信を介して他の制御装置とのデータ送受信が可能となる。
【００２８】
ステップS13では、接続されている角度センサあるいは制御装置のマイコンやメモリのどこかに異常があると考えられるため、制御装置の異常と判断し、ステップS14へ移行する。
【００２９】
ステップS14では、SBW制御を中止すると共に、制御装置あるいはセンサの修理、交換を促し、リターンへ移行する。
【００３０】
［機能選択制御作動］
作業者が各制御装置を各モータと接続し、ハンドル１を回した場合には、図４のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS3→ステップS4→ステップS5へと進み、ステップS5において、変化がない場合には、機能識別が不可能であるため、ステップS3へ戻り、角度変化が発生するまでステップS3→ステップS4→ステップS5を繰り返す。
【００３１】
ステップS5において、操舵ハンドル１が回されてモータの回転角度と操舵ハンドル１の回転角度の変化量が機能識別を行うのに十分な量（SBWシステムが持つギアのガタ、機械的な各部のねじれ等よりも十分大きな値、例えば、操舵ハンドル角度で10°程度）回転した場合には、ステップS6へ移行する。
【００３２】
ステップS6では、例えば、制御装置が第１転舵モータ９に接続されている場合、操舵ハンドル１を10°回転させると操舵ハンドル角度センサ３の信号から10°の角度変化量を制御装置は検出される。一方、第１転舵角度センサ８と第２転舵角度センサ１０からは、160°の角度変化量が検出され、ステップS6において、モータの角度変化量を操舵ハンドル１の角度変化量で割ったギア比を求めると、16という結果が得られる。よって、ステップS6の計算結果が1である場合には、ステップS7において操舵反力モータ５に接続され、計算結果が16である場合には、ステップS9において第１転舵モータ９に接続され、計算結果が-16である場合には、ステップS11において第２転舵モータ１１に接続されていると識別される。なお、実際にはギアのガタ、機械的な各部のねじれ等に起因して誤差が発生し、正確に1,16,-16のような数字とはならない場合もあるが、ステップS7以降の接続先モータの識別では、判定値に誤差を考慮したある程度の幅を持たせて識別を行う。
【００３３】
1) 操舵反力モータ５に接続されている場合には、ステップS6→ステップS7→ステップS8へと進む流れとなり、ステップS8では、操舵反力モータ５に対応した反力機能が選択される。
2) 第１転舵モータ９に接続されている場合には、ステップS6→ステップS9→ステップS10へと進む流れとなり、ステップS10では、第１転舵モータ９に対応した第１転舵機能が選択される。
3) 第２転舵モータ１１に接続されている場合には、ステップS6→ステップS9→ステップS11→ステップS12へと進む流れとなり、ステップS12では、第２転舵モータ１１に対応した第２転舵機能が選択される。
【００３４】
すべての制御装置で機能選択が済んだ場合には、ステップS1→ステップS2へと進み、ステップS2では、選択した機能に応じてSBW制御が開始される。
【００３５】
［部品共用化による作業性悪化について］
自動車の操舵を行うステア・バイ・ワイヤ（SBW）システムにおいては、安全性の観点から操向輪を角度制御する転舵側と操舵ハンドルに操舵反力を生成する操舵反力側にそれぞれモータ、センサ、制御装置等を複数備える冗長構成となっている。そして、システム故障時には、メカニカルバックアップ機構により、転舵側と操舵反力側とが機械的に連結される。
【００３６】
SBWシステムにおける各制御装置は、転舵側では操向輪の角度位置制御、操舵反力側では操舵反力制御と制御内容は異なるが、基本的にモータの角度や電流あるいはトルクセンサのトルク信号を計測し、モータを駆動している。また、制御装置間、あるいは車両のその他のシステムとは通信線を介して相互にデータのやり取りを行っている。そのため、制御装置のハードウェア仕様はほとんど同一であり、ソフトウェア仕様のみ異なる構成となる。
【００３７】
ここで、ハードウェアの仕様が同一であれば、実際の制御装置のハードウェアも転舵、操舵反力共に形状含めてすべて同一部品にすることで、生産性を上げ、部品共用化によるコストダウンを図ることができる。この場合、同一のハードウェアに転舵、操舵反力のそれぞれの機能を備えたソフトウェアを書き込み、部品番号等を記したプレートやラベルを制御装置に貼り付けて、その機能を識別することになる。
【００３８】
このようにすることで、制御装置の低コスト化を実現できるが、制御装置を車両に組み付ける作業者は、外観上同じ制御装置（ラベル違い）を転舵、操舵反力のどの制御装置であるかを区別しながら組み付ける必要があり、誤組み付けの可能性がある。
【００３９】
また、制御装置を生産する工場では、各制御装置のメモリに転舵、操舵反力それぞれの機能別のソフトウェアを書き込む必要があり、それぞれのソフトウェアあるいはそのソフトウェアを書き込んだ複数種類の制御装置を別々に管理する必要がある。これらは在庫管理も含めて非常に手間がかかる。特に、転舵側、操舵反力側で冗長数が多い場合には、制御装置もそれに応じて増えることになり、部品管理がさらに煩雑となる。
【００４０】
一方、車両に制御装置を組み付けた後、それぞれ機能別のソフトウェアを書き込む方法も考えられるが、その場合、専用のソフトウェア書き込み手段を設ける必要があり、コストアップや制御装置の小型化の面で不利であり、また、ソフトウェアの誤書き込みを発生する可能性も懸念される。
【００４１】
また、車両ネットワーク通信線を介して書き込む方法も考えられるが、これもネットワーク上で同時に接続されている同一仕様の制御装置において自らの個体識別を行わなければならず、その識別手段を制御装置に備える必要があるため、コストアップや制御装置の小型化の面で不利である。
【００４２】
［操舵軸回転時のアクチュエータ状態に応じた機能選択作用］
これに対し、実施例１の車両用操舵制御装置では、各制御装置をSBWシステムの各モータに接続し、操舵軸を回転させたときの各モータの回転状態から接続先を識別し、接続先モータに適合した制御を選択する。ここで、「操舵軸」とは、操舵ハンドル１から前輪１８までの操舵トルク伝達経路を言う。
【００４３】
例えば、図２のようにメカニカルバックアップ機構（バックアップクラッチ６、バックアップケーブル７）が機能した状態のSBWシステムにおいて、操舵ハンドル１を回転させると、第１，第２転舵モータ９，１１、操舵反力モータ５共に連れ回る。そのときの操舵ハンドル１の角度変化量に対する各モータ５，９，１１の角度センサが検出する角度変化量は、操舵ハンドル１と各モータ５，９，１１間のギア比によって決まり、図３のように転舵側、操舵反力側でそれぞれ異なる。この角度の変化量の違いを見ることで、各制御装置は接続されたモータが転舵側なのか操舵反力側なのかを識別することができる。
【００４４】
各制御装置は、自ら接続されたモータの角度センサの値と操舵ハンドル１の回転角度を検出するセンサの値を常に読み込み、変化量を計算しているので、その比較および比較結果から自らの接続先を識別することは容易に可能である。そして、角度センサはSBWシステムを機能させる上で通常使用する部品であり、各制御装置自らの接続先を判断するために特別に必要となる部品ではない。
【００４５】
また、実施例１のように転舵側が冗長のモータ構成であり、それぞれのモータ９，１１の回転方向が異なる場合には、ギア比が同一の場合であっても操舵ハンドル１の回転する方向に対してモータ９，１１の回転する方向がそれぞれ異なるため、冗長の制御装置は冗長のモータのどちらに接続されたのかを容易に識別することができる。
【００４６】
そして、実施例１では、この接続先識別結果に基づいて、制御装置が接続先に適合した制御を選択する構成としたことにより、接続先識別機能および制御選択機能と転舵側、操舵反力側制御を含めてすべてを１つのソフトウェアにまとめることができるので、制御装置およびソフトウェアの管理の手間が大幅に省ける。また、制御装置が１種類となるので、車両組み立て工場や整備工場で制御装置の誤組み付けが発生するのを防止できる。
【００４７】
［接続先モータに応じた識別値による通信作用］
実施例１では、複数の制御装置１４，１５，１６は通信線１３で接続され、各制御装置１４，１５，１６は接続先モータに応じた通信上の識別値を選択して通信を行う。
【００４８】
SBWシステムでは、複数の制御装置が通信線を使ってデータのやり取りを行い、協調してシステム全体の制御を行っている。その通信を正確に行うには、各制御装置が通信プロトコル上の識別値を持っている必要がある。各制御装置の通信プロトコルが異なる場合には、通信線上でデータが衝突し、正しいデータの送受信を行うことができない。
【００４９】
そこで、実施例１では、接続先モータに応じた制御を選択することと同様に、通信上の識別値も選択することで、機能選択以降における各制御装置間の通信において、他の制御装置と通信データが衝突するのを回避でき、正常な通信が実現可能となる。
【００５０】
例えば、車両通信で代表的なCAN通信では、すべてのメッセージにはID（識別値、識別番号）を設けている。通信を行うもの（ここでは、各制御装置）は、定期、不定期にメッセージIDと共にデータを送信するが、ここで通信プロトコルは、メッセージIDの値に応じて各メッセージに優先順位を設定している。これにより、同じタイミングで異なるメッセージが送信された場合に優先順位の低いメッセージを後で送信するよう調停する機能が働く。この調停機能は通信ネットワーク上で異なる送信先から同じメッセージIDが送信されないことが前提のものであり、異なる送信先から同じメッセージIDが送信された場合、メッセージの調停ができず、通信データが破壊されて正常に通信ができなくなる。ここで、通信タイミングが異なる場合には、送信できないこともないが、受信する側が誰から送られてきたデータであるのかを区別することができない。そのため、通信の識別値（CANの場合はメッセージID）は非常に重要である。
【００５１】
次に、効果を説明する。
実施例１の車両用操舵制御装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。
【００５２】
(1) 操舵ハンドル１から前輪１８までの操舵軸上に回転トルクを付与する複数のアクチュエータ（操舵反力モータ５、第１転舵モータ９、第２転舵モータ１１）と、これら複数のアクチュエータの１つとそれぞれ接続され、接続先アクチュエータを駆動制御する複数の制御装置（操舵反力制御装置１４、第１転舵制御装置１５、第２転舵制御装置１６）と、を備えた車両用操舵制御装置において、各制御装置は、操舵軸に回転トルクが作用したときの接続先アクチュエータの状態量に基づいて、接続先アクチュエータを識別すると共に、接続先アクチュエータに適したアクチュエータ制御を選択する。よって、車両組み付け時の作業性の向上と、部品共用化によるコストダウンを共に図ることができる。
【００５３】
(2) 各制御装置の間で、データを送受信する通信先１３を設け、各制御装置は、接続先アクチュエータ識別後、接続先アクチュエータに応じた通信線１３上の識別値を選択し、他の制御装置との通信を行うため、機能選択以降における各制御装置間の通信において、他の制御装置と通信データが衝突するのを回避でき、正常な通信が実現可能となる。
【実施例２】
【００５４】
実施例２は、１つのアクチュエータに接続された制御装置が、接続先アクチュエータを駆動したとき、その他のアクチュエータの回転状態から接続先を識別する例である。
【００５５】
実施例２の構成は、図１に示した実施例１と同様であるが、実施例２では、第１転舵モータ９と第２転舵モータ１１、第１転舵制御装置１５と第２転舵制御装置１６を同一仕様とし、操舵反力モータ５と操舵反力制御装置１４は別仕様としている。
【００５６】
次に、作用を説明する。
［機能選択制御処理］
図５は、実施例２の各制御装置１４，１５，１６でそれぞれ実行される機能選択制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、図４に示した実施例１と同一処理を行うステップには、同一のステップ番号を付して説明を省略する。
【００５７】
ステップS21では、転舵側の機能の識別が済んでいるか確認を行う。既に機能識別が済んでいればステップS2へ移行し、機能識別が済んでいなければステップS22へ移行する。
【００５８】
ステップS22では、操舵反力モータ５を作動して操舵ハンドル１を回転させる操舵反力モータ作動制御を実施し、ステップS3へ移行する。
【００５９】
ステップS23では、SBW制御の第１転舵機能を選択し、ステップS21へ移行する。
【００６０】
ステップS24では、SBW制御の第２転舵機能を選択し、ステップS21へ移行する。
【００６１】
［操舵反力モータ作動制御処理］
図６は、図５のステップS22で実行される操舵反力モータ作動制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００６２】
ステップS22-1では、実操舵ハンドル角度が目標操舵ハンドル角度に対して十分大きいか否かを判定する。YESの場合にはステップS22-2へ移行し、NOの場合にはステップS22-3へ移行する。
【００６３】
ステップS22-2では、操舵反力モータ５を停止し、リターンへ移行する。
【００６４】
ステップS22-3では、実操舵ハンドル角度が目標操舵ハンドル角度に対して十分小さいか否かを判定する。YESの場合にはステップS22-2へ移行し、NOの場合にはステップS22-4へ移行する。
【００６５】
ステップS22-4では、目標操舵ハンドル角度を一定量増加させ、ステップS22-5へ移行する。
【００６６】
ステップS22-5では、ステップS22-4で設定された目標操舵ハンドル角度に基づき操舵反力モータ５の角度制御を行い、リターンへ移行する。
【００６７】
［機能選択制御作動］
実施例２では、操舵反力モータ５と操舵反力制御装置１４は別構成であるため、転舵側のみ機能の識別を行う必要がある。このとき、操舵反力モータ５に接続された制御装置（操舵反力制御装置１４）は、操舵ハンドル１を回転させるために操舵反力モータ５を駆動するが、具体的には目標操舵ハンドル角度と実操舵ハンドル角度の差分に応じて、その差分を減らす方向に操舵反力モータ５に電流を流す角度フィードバック制御を行う。このとき、人（作業者）が操舵ハンドル１を操作したことを検出する目的で、操舵反力モータ５に流す電流指令値にはリミッターを設ける。このリミッターは人が操舵ハンドル１を握っていない状態で操舵反力モータ５が操舵ハンドル１を回転するのに必要な最低限の値とし、人が操舵ハンドル１を少しでも握っていた場合には、操舵反力モータ５を回転させるために必要なトルクに達しないため、操舵ハンドル１を回転できなくなる。
【００６８】
よって、人が操舵ハンドル１を握っている場合には、図６のフローチャートにおいて、ステップS22-1→ステップS22-2またはステップS22-1→ステップS22-3→ステップS22-2へと進み、ステップS22-2では、操舵反力モータ５を停止する。
【００６９】
人が操舵ハンドルを握っていない場合には、ステップS22-1→ステップS22-3→ステップS22-4→ステップS22-5へと進む流れとなり、ステップS22-4では、目標操舵ハンドル角度を少し増やし、ステップS22-5では、目標操舵ハンドル角度に実操舵ハンドル角度が一致するよう角度制御を行い、操舵反力モータ５に電流を流し操舵ハンドル１を回転させる。
【００７０】
そして、図５のフローチャートにおいて、ステップS3以降では、操舵ハンドル１が操舵反力モータ５により回転させられることを受け、ステップS6ではモータ角度センサ変化量と操舵ハンドル角度センサ変化量との比較に基づいて接続された転舵モータが識別され、ステップS23またはステップS24において、接続された転舵モータに応じて第１転舵機能または第２転舵機能が選択される。
【００７１】
第１転舵制御装置１５および第２転舵制御装置１６で機能選択が完了した後は、ステップS1→ステップS2へと進み、SBW制御が開始される。実施例２では、実施例１と同様、各制御装置は、接続先モータの識別を行うと同時に通信上の識別値の選択も行う。各制御装置が通信上の識別値の選択を行うと、各制御装置間での通信が可能となり、各制御装置の状態を把握することができるようになる。
【００７２】
よって、操舵反力に接続されて操舵反力モータ５を駆動していた制御装置（操舵反力制御装置１４）は、通信により第１転舵モータ９、第２転舵モータ１１に接続した制御装置（第１転舵制御装置１５、第２転舵制御装置１６）がそれぞれの接続先を識別したことを知ることができ、それを受けてステップS1→ステップS2へと進み、通常のSBW制御を開始する。
【００７３】
［操舵反力モータの駆動による転舵側の機能選択作用］
実施例１では、接続先を識別するために操舵軸を外部から何らかの方法を用いて回転させる必要があったが、実施例２では、操舵反力モータ５および操舵反力制御装置１４を別仕様とし、操舵反力制御装置１４は操舵反力モータ５を駆動することで操舵軸を回転させ、冗長構成とした転舵側の第１，第２転舵制御装置１５，１６の接続先識別を外部からの操作なしに自動で行うことができる。
【００７４】
すなわち、図３に示したように第１転舵モータ９と第２転舵モータ１１はギア比が同じで回転方向が異なるため、各制御装置１５，１６は転舵軸（ピニオン軸）と自モータ角度の変化量は見ずに、回転方向のみを見て接続先を判断すればよいので、判断処理が容易になり、誤判断しにくくなる。
【００７５】
また、操舵反力制御装置１４では、操舵反力モータ５の角度も計測し、角度制御もできるため、操舵軸の回転量も制御できる。そのため操舵軸を必要以上に回転させることなく接続先識別に必要な最小限の回転量で短時間に接続先識別を行うことができる。
【００７６】
［人が操舵ハンドルを握っているときの操舵反力モータ停止作用］
また、実施例２では、人が操舵ハンドル１を握っている場合には、操舵反力モータ５を駆動しない。すなわち、人が操舵ハンドル１を握っている場合は、人の操舵力と干渉することになる。操舵反力モータ５を駆動するために通常必要な電流量を流した場合でも、操舵ハンドル１が操舵反力モータ５により回転させたい方向に回転しない場合は、人が何らかの意思を持って操舵ハンドル１を握っていると予想できるため、操舵反力モータ５の回転を停止することで人の意思を優先できる。
【００７７】
また、操舵反力モータ５を回転させる方向とは違う向きに人が操舵ハンドル１を回転させようとしていた場合には、操舵反力モータ５のトルクと人の操舵力とが干渉して操舵軸の回転が安定しない。その場合には、操舵反力モータ５の電流を停止させることで、人の操舵力で操舵ハンドル１を回転することになり、十分な操舵ハンドル１の回転が得られ、確実な接続先モータの識別を行うことができる。
【００７８】
次に、効果を説明する。
実施例２の車両用操舵制御装置にあっては、実施例１の効果(1)，(2)に加え、以下に列挙する効果が得られる。
【００７９】
(3) アクチュエータを３つ（操舵反力モータ５、第１転舵モータ９、第２転舵モータ１１）備え、第１，第２転舵制御装置１５，１６は、操舵反力制御装置１４が操舵反力モータ５を駆動したとき、他の第１，第２転舵モータ９，１１の回転状態に基づいて、第１，第２転舵モータ９，１１を識別する。よって、第１，第２転舵制御装置１５，１６による接続先モータの識別を、外部からの操作なしに自動で行うことができる。
【００８０】
(4) ３つのアクチュエータの少なくとも１つは、操舵ハンドル１に転舵状態に応じた操舵反力を付与する操舵反力モータ５であり、操舵反力制御装置１４は、操舵反力モータ５を駆動するため、第１，第２転舵モータ９，１１の回転方向のみに着目して接続先モータを識別できる。また、操舵反力制御装置１４は、操舵軸の回転量を制御できるため、操舵軸を必要以上に回転させることなく、必要最小限の回転量で短時間に第１，第２転舵モータ９，１１の識別を行うことができる。
【００８１】
(5) 操舵反力制御装置１４は、操舵ハンドル１が握られている場合には、操舵反力モータ５の駆動を停止するため、人の操舵力との干渉を避け、不十分な操舵軸の回転量に基づく接続先モータの識別を防止できる。
【実施例３】
【００８２】
実施例３は、アクチュエータの実電流値で接続先を識別する例である。なお、構成については、図１に示した実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００８３】
次に、作用を説明する。
［機能選択制御処理］
図７は、実施例３の各制御装置１４，１５，１６でそれぞれ実行される機能選択制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、図４に示した実施例１および図５に示した実施例２と同一処理を行うステップには、同一のステップ番号を付して説明を省略する。
【００８４】
ステップS31では、３つの制御装置は操舵反力機能と転舵機能の選択を済ませているか否かを判定する。YESの場合にはステップS40へ移行し、NOの場合にはステップS32へ移行する。
【００８５】
ステップS32では、接続先モータに対し、固定電流指令値を出力し、ステップS33へ移行する。この固定電流指令値は、モータが回転しない程度の微小電流値で、SBWシステムの場合には、例えば4A程度とする。また、モータの駆動方式においてはPWM制御が一般的である。PWMのデューティー比Dutyは、下記の式(1)から求めることができる。
Duty＝Icmd÷Imax  …式(1)
ここで、
Icmd：電流指令値
Imax：最大電流値（デューティー比100%のときに流れる電流値）
である。
【００８６】
Imaxは、下記の式(2)から求めることができる。
Imax＝Vbatt÷R  …式(2)
である。
ここで、
Vbatt：電源電圧値
R：抵抗値（モータ、駆動回路の抵抗値の合計）
である。
【００８７】
式(1)，(2)によりデューティー比Dutyを計算するには、モータの抵抗値が必要であり、ここでは転舵モータ９，１１の抵抗値を使用してデューティー比Rの計算を行う。求めたデューティー比Dutyに応じて、図８に示す制御装置内のモータ駆動用のトランジスタを駆動し、モータに電流を流す。
【００８８】
ステップS33では、実際に流れた電流を、図８の制御装置内の電流センサにて計測し、ステップS34へ移行する。
【００８９】
ステップS34では、電流指令値と実電流値とを比較し、両者が等しい場合にはステップS35へ移行し、両者が異なる場合にはステップS36へ移行する。
【００９０】
ステップS35では、制御装置が接続した先が転舵であると識別して転舵機能を選択し、ステップS21へ移行する。
【００９１】
ステップS36では、実電流値が電流指令値の1/2であるかを識別し、YESの場合にはステップS37へ移行し、NOの場合にはステップS38へ移行する。
【００９２】
ステップS37では、接続先を操舵反力モータ５と識別して操舵反力機能を選択し、ステップS21へ移行する。
【００９３】
ステップS38では、接続されている角度センサあるいは制御装置のマイコンやメモリのどこかに異常あると考えられるため、制御装置の異常と判定し、ステップS39へ移行する。
【００９４】
ステップS39では、SBW制御を中止すると共に、制御装置あるいはセンサの修理、交換を促し、リターンへ移行する。
【００９５】
ステップS40では、自制御装置は操舵反力機能を選択しているか否かを判定する。YESの場合にはステップS22へ移行し、NOの場合にはステップS3へ移行する。
【００９６】
［機能選択制御作動］
実施例３では、各制御装置がコネクタに組み付けられ、バッテリー電源が投入されたとき、図７のフローチャートにおいて、ステップS21→ステップS31→ステップS32→ステップS33→ステップS34へと進み、ステップS34では、接続先モータへの電流指令値と実電流値とを比較し、接続先モータが操舵反力モータ５であるのか、または転舵モータ９，１１であるのかを判定する。
【００９７】
ステップS34で電流指令値と実電流値とが同じ場合は、ステップS35へと進み、第１転舵モータ９と第２転舵モータ１１のどちらか一方に接続されていると識別する。すなわち、この段階では制御装置が第１転舵モータ９と第２転舵モータ１１のどちらに接続されているかの区別は付かない。
なお、第１転舵モータ９と第２転舵モータ１１で異なるモータを使用する場合は、このステップで識別を終了することができる。
【００９８】
ステップS34で電流指令値と実電流値とが異なる場合は、ステップS36へと進み、ステップS36で実電流値が電流指令値の1/2である場合には、ステップS37へと進み、操舵反力モータ５に接続されていると識別する。
【００９９】
一般に、転舵モータは荷重の重い操向輪を転舵するため、操舵反力モータよりも高出力なモータを使用する。そのため転舵モータの抵抗値は操舵反力モータの抵抗値よりも小さく、通常は操舵反力モータに対し半分以下の値に設定されている。
【０１００】
実施例３では、転舵モータ９，１１の抵抗値を操舵反力モータ５の抵抗値の半分に設定し、転舵モータ９，１１の抵抗値を基準にデューティー比Dutyを計算しているため、操舵反力モータ５に接続した制御装置（操舵反力制御装置１４）で計測する実電流値は、図９に示すように電流指令値の半分となる。よって、実電流値が電流指令値の半分である場合には、接続先を操舵反力モータ５と識別することができる。
【０１０１】
なお、実際にはモータの抵抗値の個体バラツキや電流センサの誤差等があるため、転舵、操舵反力の接続先識別を行うための判定しきい値にはある程度の幅を持たせてある。また、ステップS34、ステップS36で転舵、操舵反力どちらにも選択されない場合は、ステップS38へ移行して制御装置異常と判定し、異常部位の修理、交換を促す。
【０１０２】
ステップS35またはステップS37で転舵、操舵反力共に機能の識別が済んだ後、操舵反力制御装置１４は、ステップS21→ステップS31→ステップS40→ステップS22へと進む流れを繰り返し、転舵側の制御装置１５，１６が第１転舵機能と第２転舵機能をそれぞれ選択するまで、操舵反力モータ５を駆動して操舵ハンドル１を徐々に回転させる。
【０１０３】
一方、第１，第２転舵制御装置１５，１６は、ステップS21→ステップS31→ステップS40→ステップS3へと進み、実施例１と同様の手法により、操舵ハンドル１を回転させたときのモータ角度センサ変化量に基づいて、第１転舵機能または第２転舵機能を選択する。
【０１０４】
［実電流値に基づく接続先識別作用］
実施例３では、転舵モータ９，１１の抵抗値に対し操舵反力モータ５の抵抗値が大きくなる点、すなわち同じ電流指令値を流したとき、転舵モータ９，１１の実電流値が操舵反力モータ５の実電流値よりも大きくなる点に着目して接続先モータを識別しているため、モータ抵抗値の固体バラツキの影響を受けることなく正確に接続先モータを識別することができる。
【０１０５】
実施例３では、電流指令値から実際に電流を出力するためにPWM駆動方式を採用しているため、図９に示したように接続先モータの実際の抵抗値が、計算に使用した抵抗値と異なる場合、電流指令値と実電流値との間に差が生じる。したがって、計算で使用する抵抗値を、転舵モータ９，１１または操舵反力モータ５のどちらか一方の抵抗値と同一の値に決めておくことで、電流指令値と実電流値とに差が生じたか否かによって接続先モータを識別することができる。
【０１０６】
なお、識別に必要なモータ駆動電流は、電流センサの分解能よりも大きな値であればよく、数A（アンペア）程度の少ない電流指令値で識別可能である。そのため、モータやその駆動回路が過熱することもない。また、モータはモータのフリクション等の影響で10A弱までは回転しない。そのため、操舵反力制御装置１４、第１，第２転舵制御装置１５，１６が接続先を識別するために同時に電流を流した場合でも、不必要な転舵軸の回転を抑制でき、相互干渉を回避することができる。加えて、実電流値を計測する電流センサはSBWシステムでは通常の制御で使用するものであり、特別な部品の追加が不要である。
【０１０７】
次に、効果を説明する。
実施例３の車両用操舵制御装置にあっては、実施例１の効果(1)，(2)、実施例２の効果(3)〜(5)に加え、以下に列挙する効果が得られる。
【０１０８】
(6) 各制御装置は、各制御装置の少なくとも１つが接続先モータに対し所定の電流指令値を出力したときの各モータの実電流値に基づいて、接続先アクチュエータが操舵反力モータ５であるか否かを識別する。すなわち、操舵反力モータ５と転舵モータ９，１１は、同じ電流指令値に対する実電流値が大きく異なることを利用して接続先モータを識別するため、モータの個体バラツキの影響を受けることなく正確にモータの識別を行うことができる。
【０１０９】
（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜３に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１〜３に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【０１１０】
例えば、実施例１〜３では、操舵ハンドルと前輪とが機械的に切り離されたステア・バイ・ワイヤシステムについて説明したが、本発明は、複数のモータを使用する操舵システムであれば、操舵ハンドルと前輪とが機械的に連結している構成にも適用することができる。
【０１１１】
実施例１〜３では、１つの操舵反力モータと２つの転舵モータを用いた構成について説明したが、操舵反力モータを２つ以上、転舵モータを３つ以上としてもよい。
また、実施例３では、操舵反力モータの識別を電流値で判断しているが、操舵反力モータに制御装置を接続したときに、接続端子の１つが特定の電圧または抵抗値となるように設定し、操舵反力モータを識別してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】実施例１の車両用操舵制御装置を適用したステア・バイ・ワイヤ（SBW）システムの全体構成図である。
【図２】操舵ハンドル１（コラムシャフト１９）、操舵反力モータ５、転舵モータ９，１１の回転方向の関係図である。
【図３】操舵ハンドル角度の変化量に対する各モータの変化量を示す図である。
【図４】実施例１の各制御装置１４，１５，１６でそれぞれ実行される機能選択制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】実施例２の各制御装置１４，１５，１６でそれぞれ実行される機能選択制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】図５のステップS22で実行される操舵反力モータ作動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】実施例３の各制御装置１４，１５，１６でそれぞれ実行される機能選択制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】制御装置内の構成を示す図である。
【図９】電流指令値による実電流値の違いから操舵反力モータを識別する方法を示す図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１  操舵ハンドル
２  トルクセンサ
３  操舵ハンドル角度センサ
４  操舵反力角度センサ
５  操舵反力モータ（アクチュエータ）
６  バックアップクラッチ
７  バックアップケーブル
８  第１転舵角度センサ
９  第１転舵モータ（アクチュエータ）
１０  第２転舵角度センサ
１１  第２転舵モータ（アクチュエータ）
１２  転舵絶対角度センサ
１３  通信線
１４  操舵反力制御装置（制御手段）
１５  第１転舵制御装置（制御手段）
１６  第２転舵制御装置（制御手段）
１７  舵取り機構
１８  前輪（操向輪）
１９  コラムシャフト
【図１】
2007069848.tif 000003
【図２】
2007069848.tif 000004
【図３】
2007069848.tif 000005
【図４】
2007069848.tif 000006
【図５】
2007069848.tif 000007
【図６】
2007069848.tif 000008
【図７】
2007069848.tif 000009
【図８】
2007069848.tif 000010
【図９】
2007069848.tif 000011