JP2011000964A - 操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行中に、バックアップシステムに発生した不具合を適切に診断することにより、バックアップシステムの正常動作に関する信頼性をより一層向上させた操舵装置を提供する。
【解決手段】ステアバイワイヤシステムにより車両を操舵するメイン操舵部に不具合が生じた場合に、操舵機構と転舵機構との間を機械的に連結することによって車両の操舵機能を復帰させるバックアップ操舵部と、バックアップ操舵部の動作状態を診断する診断部とを備え、診断部は、車両の走行状態を判定する走行状態判定部と、車両が所定の旋回角未満で走行中に、操舵機構と転舵機構とを連結させる連結機能の診断を行う連結診断部と、操舵機構と転舵機構とが正常に連結され、且つ車両が走行中の期間にバックアップ操舵部による操舵機能の診断を行う操舵診断部とを有する操舵装置とした。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ステアバイワイヤ方式の操舵装置に関するものである。

従来から、自動車などの車両の操舵システムとして、ドライバが操作するステアリングホイル等を含む操舵機構と、前輪等の転舵輪の方向を変化させる転舵機構との機械的な連結を排除したステアバイワイヤシステムが提案されている。

かかるステアバイワイヤシステムを適用した操舵装置では、ステアリングホイルの回動を操舵センサにより検知し、転舵機構を駆動する転舵アクチュエータが操舵センサによる検知結果に基づいて転舵輪の方向を駆動制御するので、ステアリングホイルの操舵角と実際の転舵角との比率を自由に設定することができる。

この種の操舵装置は、ステアバイワイヤシステムに不具合が生じた場合、操舵機構と転舵機構とが機械的に連結されていないため車両の操舵が不能となる恐れがあるため、ステアバイワイヤシステムとは別系統で車両の操舵を可能とするバックアップシステムが設けられる。

バックアップシステムとしては、例えば、操舵機構と転舵機構とを断接自在に連結する電磁クラッチを設け、ステアバイワイヤシステムが正常に機能している間は、操舵機構と転舵機構との機械的連結を切断しておき、ステアバイワイヤシステムに不具合が発生した場合に、操舵機構と転舵機構とを機械的に連結するように電磁クラッチを制御するシステムが知られている。

このバックアップシステムは、メインの操舵システムに不具合が生じた場合等の非常時に、ドライバの危険を回避するための操舵システムであるため、常に正常に動作可能な状態を保っておく必要がある。

操舵装置のバックアップシステムを常に正常に動作可能な状態を保つ技術として、バックアップシステムを定期的に動作させて、その動作状態を自己診断する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この技術では、イグニッションスイッチがＯＮされた時（ステアバイワイヤシステムの起動時）に、電磁クラッチを電子制御して操舵機構と転舵機構とを機械的に連結させて、電磁クラッチの動作状態を診断する電気的診断と、操舵機構と転舵機構とを機械的に連結させた状態で操舵機構と転舵機構とを自動的に駆動させて、操舵機構及び転舵機構の動作状態を診断する機械的診断とを行っていた。

特開２００６−２９０１３６号公報

しかしながら、上記従来の技術では、車両の走行中にバックアップシステムに不具合が発生した場合、その不具合を適切に診断することができなかったため、バックアップシステムの正常動作に関する信頼性を十分に向上させることができない恐れがあった。

すなわち、バックアップシステムは、機械的な構造で構成されているため、比較的振動が少ない停車時よりも、振動が大きい走行中に不具合が発生する可能性が高いため、イグニッションスイッチをＯＮにする停車中にバックアップシステムの自己診断を行うだけでは、走行中にバックアップシステムに不具合が発生した場合に、その不具合を適切に診断することができない。

特に、特許文献１に記載の技術では、機械的診断を行う場合に、操舵機構と転舵機構とを自動的に駆動させて、操舵機構及び転舵機構の動作状態を診断していたため、走行中にドライバの意思とは無関係に操舵機構と転舵機構とを自動的に駆動させることにより生じる危険性を考慮すると走行中に機械的診断を行うことができず、走行中にバックアップシステムの不具合の発生を検出することができなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車両の走行中に、バックアップシステムに発生した不具合を適切に診断することにより、バックアップシステムの正常動作に関する信頼性をより一層向上させた操舵装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明では、ステアバイワイヤシステムにより車両を操舵するメイン操舵部に不具合が生じた場合に、操舵機構と転舵機構との間を機械的に連結することによって車両の操舵機能を復帰させるバックアップ操舵部と、前記バックアップ操舵部の動作状態を診断する診断部とを備えた操舵装置であって、前記診断部は、車両の走行状態を判定する走行状態判定部と、前記走行状態判定部により車両が所定の旋回角未満で走行中であると判定された場合に、前記操舵機構と前記転舵機構とを連結させる連結機能の診断を行う連結診断部と、前記連結診断部により前記操舵機構と前記転舵機構とが正常に連結されたと診断され、且つ前記走行状態判定部により車両が走行中であると判定されている期間に前記バックアップ操舵部による操舵機能の診断を行う操舵診断部とを有する操舵装置を提供することとした。

本発明によれば、車両の走行中に、バックアップシステムに発生した不具合を適切に診断することにより、操舵装置に設けられたバックアップシステムの正常動作に関する信頼性をより一層向上させることができる。

図１は、本実施形態に係る操舵装置の概要構成を示す説明図である。 図２は、第１の連結診断の診断手順を示す説明図である。 図３は、第２の連結診断の手順を示す説明図である。 図４は、操舵診断の手順を示す説明図である。 図５は、操舵装置が連結診断及び操舵診断を行う手順及びそのタイミングを示す説明図である。 図６は、本実施形態に係る操舵装置が備える診断部の構成を説明するための機能ブロック図である。 図７は、本実施形態に係る操舵装置の制御部により実行される処理を示すフローチャートである。 図８は、本実施形態に係る操舵装置の制御部により実行される処理を示すフローチャートである。 図９は、本実施形態に係る操舵装置の制御部により実行される処理を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る操舵装置の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る操舵装置の概要構成を示す説明図である。なお、同図では、説明を容易にするために、信号線等を一部省略している。

図１に示すように、本実施形態に係る操舵装置１は、操舵機構２と、転舵機構３と、連結切替部４と、これら操舵機構２、転舵機構３、連結切替部４の動作を制御することによってステアバイワイヤシステムによる車両の操舵（以下、「ステアバイワイヤ操舵」という。）を可能とする制御部５とを備えている。

ここで、ステアバイワイヤシステムとは、ドライバが操作するステアリングホイル２１等を含む操舵機構２と、前輪等の転舵輪３１の方向を変化させる転舵機構３との機械的な連結を排除した操舵システムである。

この操舵装置１では、ステアバイワイヤ操舵を行う場合、制御部５が連結切替部４を制御して、操舵機構２と転舵機構３との機械的連結を切断し、ドライバの操舵操作を電気信号に変換して、その電気信号に基づいて転舵機構３を駆動させることにより車両の操舵制御を行う。

また、この操舵装置１は、ステアバイワイヤシステムに不具合が生じた場合に、制御部５が連結切替部４を制御して、操舵機構２と転舵機構３との間を機械的に連結させることにより、車両の操舵機能を復帰させるバックアップシステムを備えている。

つまり、この操舵装置１では、連結切替部４により操舵機構２と転舵機構３との機械的連結が切断されている場合に、操舵機構２、転舵機構３、制御部５等が協働してステアバイワイヤシステムにより車両を操舵するメイン操舵部として機能する。

一方、この操舵装置１では、連結切替部４により操舵機構２、転舵機構３、連結切替部等が協働してバックアップ操舵部として機能する。なお、ここでは図示していないが、バックアップ操舵を行う際に、公知のパワーステアリングシステムを適用してもよい。

バックアップシステムは、メインの操舵システムに不具合が生じた場合等の非常時に、ドライバの危険を回避するための操舵システムであるため、常に正常に動作可能な状態を保っておく必要がある。

そのため、この操舵装置１は、制御部５の内部に、バックアップ操舵部が正常に動作するか否かを自己診断する診断部７を備えている。特に、この診断部７は、車両のイグニッションスイッチ（以下、「ＩＧ」という。）がＯＮされたときに自己診断を行うだけでなく、その後、車両が走行中にも所定の条件が成立した場合には自己診断を行うように構成している。

そのため、この操舵装置１では、車両の走行中に、バックアップシステムに不具合が発生した場合にも、その不具合を適切に診断することができるので、操舵装置１に設けられたバックアップシステムの正常動作に関する信頼性をより一層向上させることができる。この診断部７の構成及び動作については、後に詳述する。

操舵機構２は、ドライバが操作するステアリングホイル２１、ステアリングホイル２１の回動に伴って回転する操舵側シャフト２２、反力モータ２３、操舵トルクセンサ２４、操舵角センサ２５等を備えている。

反力モータ２３は、ステアバイワイヤ操舵時に、操舵側シャフト２２に対して、回転方向と逆方向に所定の負荷（反力）をかけるモータである。この反力モータ２３により操舵側シャフト２２へ適度な反力を加えることによって、ステアバイワイヤ操舵時の操舵感を従来の機械的なパワーステアリング操舵時の操舵感に近づけるようにしている。

操舵トルクセンサ２４は、ドライバがステアリングホイル２１に加える力（トルク）を検知するセンサである。また、操舵角センサ２５は、操舵側シャフト２２の回転角度を検知するセンサである。制御部５は、この操舵角センサ２５により検知された回転角度に基づいて、後述の転舵モータ３２の動作を制御してステアバイワイヤ操舵を実現する。

転舵機構３は、車両の走行を転舵する転舵輪３１、ステアバイワイヤ操舵時に制御部５の制御に従って駆動する転舵モータ３２、転舵モータ３２の駆動力を転舵輪３１へ伝達することによって転舵輪３１の向きを変化させるリンク機構３３等を備えている。

また、転舵機構３は、バックアップ操舵時に操舵側シャフト２２に連動して回転することにより転舵輪３１の向きを変化させる転舵側シャフト３４、転舵側シャフト３４の回転角を検知する転舵角センサ３５を備えている。

制御部５は、ステアバイワイヤコントローラ５１、反力コントローラ５２、転舵コントローラ５３、電磁クラッチアクチュエータ５４等を備えている。

反力コントローラ５２は、ステアバイワイヤコントローラ５１の制御に従って、反力モータ２３の駆動制御を行う処理部である。また、転舵コントローラ５３は、ステアバイワイヤコントローラ５１の制御に従って、転舵モータ３２の駆動制御を行う処理部である。

電磁クラッチアクチュエータ５４は、ステアバイワイヤコントローラ５１の制御に従って、連結切替部４が備える電磁クラッチ４１（図６参照）を連結駆動及び切断駆動させる処理部である。

ステアバイワイヤコントローラ５１は、操舵装置１の動作全体を統括制御する処理部であり、反力コントローラ５２、転舵コントローラ５３、電磁クラッチアクチュエータ５４、カーナビゲーションシステム（以下、「カーナビ」という。）６１、スタビリティーコントローラ（ＳＣ）６２、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）６３等と接続している。

このステアバイワイヤコントローラ５１は、電磁クラッチアクチュエータ５４を制御して連結切替部４に操舵機構２と転舵機構３との機械的連結を切断させた状態で、操舵角センサ２５により検知された操舵側シャフト２２の回転角度に応じて、転舵コントローラ５３を制御することにより転舵モータ３２を駆動させ、ステアバイワイヤ操舵を行わせる。

また、ステアバイワイヤコントローラ５１は、ステアバイワイヤシステムに不具合が生じたことを検知した場合に、電磁クラッチアクチュエータ５４を制御して、連結切替部４に操舵機構２と転舵機構３とを機械的に連結させ、バックアップ操舵を行わせる。

更に、このステアバイワイヤコントローラ５１は、バックアップ操舵部が正常に動作するか否かを自己診断する診断部７を備えている。この診断部７は、操舵機構２と転舵機構３とを実際に連結させる動作（連結機能）に関する連結診断と、操舵機構２と転舵機構３とを連結させた状態でのバックアップ操舵部の動作（操舵機能）に関する操舵診断とを行う処理部である。

ここで、診断部７が行う連結診断及び操舵診断について、図２〜図４を参照して説明する。図２は、第１の連結診断の診断手順を示す説明図であり、図３は、第２の連結診断の手順を示す説明図であり、図４は、操舵診断の手順を示す説明図である。なお、図２には、連結切替部４の一断面を示しており、図３には、連結切替部４の他の断面を示している。

図２に示すように、本実施形態の連結切替部４は、操舵側シャフト２２の下端（ステアリングホイル２１と逆側）に連結されたクラッチ擦動部４１ａと、転舵側シャフト３４の上端（リンク機構３３と逆側）に連結されたクラッチ擦動部４１ｂとを備えた電磁クラッチ４１を備えている。

これらクラッチ擦動部４１ａ、４１ｂは、電磁クラッチアクチュエータ４５により駆動され、図２（ａ）に示すように、これらクラッチ擦動部４１ａ、４１ｂの対向する面が離隔しているときが、操舵機構２と転舵機構３とが切断されたステアバイワイヤ操舵時である。

また、図２（ｂ）に示すように、クラッチ擦動部４１ａ、４１ｂの対向する面同士が密着しているときが、操舵機構２と転舵機構３とが連結されたバックアップ操舵時である。

本実施形態では、各クラッチ擦動部４１ａ、４１ｂの動作に連動して動作するクラッチ擦動部４１ａ、４１ｂの各カバー４４に導電性部材により構成した接点４３ａ、４３ｂを設けている。

これらの接点４３ａ、４３ｂは、操舵機構２と転舵機構３とが正常に連結されたときに接触位置に設けられている。操舵機構２側の接点４３ａは、所定の電圧を印加する通電部７５と接続されている。一方、転舵機構３側の接点４３ｂは、ＧＮＤ（接地点）と接続されている。

そして、第１の連結判定では、通電判定部９１により転舵機構３側の接点４３ｂとＧＮＤとの間の通電状態（電圧）をモニタリングして、接点４３ａと接点４３ｂとの接触状態を判定することにより、操舵機構２と転舵機構３とが正常に連結したか否かを診断する。

つまり診断部７は、図２（ａ）に示すステアバイワイヤ操舵時に、図２（ｂ）に示すように、操舵機構２と転舵機構３とを実際に連結させ、このときに通電判定部９１が通電を検知した場合に、操舵機構２と転舵機構３とが正常に連結したと判定する。

このように、第１の連結判定では、各クラッチ擦動部４１ａ、４１ｂのカバー４４に接点４３ａ、４３ｂを設け、これら接点４３ａ、４３ｂ同士が接触したときに流れる電流電圧を検知するという簡易な構成でありながら、操舵機構２と転舵機構３とが正常に連結したか否かを容易に診断することができる。

なお、本実施形態では、各クラッチ擦動部４１ａ、４１ｂのカバー４４に接点４３ａ、４３ｂを設けているが、接点４３ａ、４３ｂの設置位置は、カバー４４に限定するものではなく、操舵機構２と転舵機構３とが切断されているときに離隔し、操舵機構２と転舵機構３とが正常に連結されたときに接触する位置であれば、任意の位置に設けることができる。

次に、第２の連結診断について説明する。図３に示すように、連結切替部４は、クラッチ擦動部４１ａ、４１ｂの摺動を補助する断面視コの字形状のガイド体４５を備えている。このガイド体４５の内面（天井面及び底面）とクラッチ擦動部４１ａ、４１ｂとの間はバネ４７により接続されている。

また、操舵機構２側のクラッチ擦動部４１ａの上面所定位置には、永久磁石４６が設けられている。この永久磁石４６と対向する位置には、一旦がスイッチＳＷを介して通電部７５に接続され、他端がＧＮＤに接続されたクラッチ駆動コイル４２が設けられている。

そして、この連結切替部４は、図３（ａ）に示すように、スイッチＳＷをＯＮ状態として、永久磁石４６をクラッチ駆動コイル４２側へ引き寄せることにより、クラッチ擦動部４１ａとクラッチ擦動部４１ｂとを離隔させて、操舵機構２と転舵機構３とを切断させる。

また、連結切替部４は、図３（ｂ）に示すように、スイッチＳＷをＯＦＦ状態として、バネ４７の弾性力によりクラッチ擦動部４１ａとクラッチ擦動部４１ｂとを密接させて、操舵機構２と転舵機構３とを連結させる。

そして、第２の連結診断では、クラッチ駆動コイル４２に流れる電流の通電状態を通電判定部９１によってモニタリングすることによって、連結切替部４の切替機能が正常であるか否かを判定する。

このとき、診断部７は、スイッチＳＷをＯＮ状態にして、通電判定部９１によりクラッチ駆動コイル４２に正常に通電されているか否かを判定することによって、通電部７５とクラッチ駆動コイル４２とＧＮＤとの間に断線が無いか否かを診断する。

第２の連結診断では、通電判定部９１によりクラッチ駆動コイル４２に正常に通電されているか否かを判定するという簡易な構成でありながら、操舵機構２と転舵機構３とが正常に切断可能か否かを的確に診断することができる。

このように、本実施形態の操舵装置１では、第１の連結診断により連結切替部４による連結動作に関する診断を行い、第２の連結診断により連結切替部４による切断動作に関する診断を行うことができる。

次に、診断部７が行う操舵診断について説明する。操舵診断は、転舵診断により連結切替部４の動作が正常と判定された場合に、実際に操舵機構２と転舵機構３とを連結した状態で行われる。

操舵診断において診断部７は、図４に示すように、ドライバによりステアリングホイル２１が回動操作されたときに、操舵角センサ２５により操舵側シャフト２２の回転角度を操舵角θ１として検知させる。

また、診断部７は、操舵角センサ２５により操舵角θ１が検知されたときに、転舵角センサ３５により転舵側シャフト３４の回転角を転舵角θ２として検知させる。そして、診断部７は、操舵角θ１から転舵角θ２を差引いた値の絶対値が所定の閾値以下であった場合に、バックアップ操舵部が正常に動作していると診断する。

なお、本実施形態では、操舵角θ１から転舵角θ２を差引いた値の絶対値が所定の閾値以下であった場合に、バックアップ操舵部が正常に動作していると診断させたが、転舵角センサ３５の取付け位置や検知内容によっては、操舵角θ１から転舵角θ２にピニオンギア比Ｋを乗算した値を差引いた値の絶対値と所定の閾値とを比較し、コの絶対値が所定の閾値以下であった場合に、バックアップ操舵部が正常に動作していると診断させてもよい。

このように、本実施形態の操舵装置１では、ドライバによるステアリングホイル２１の実際の操作量と、ステアリングホイル２１に機械的に連結された転舵機構３の転舵量とを比較してバックアップ操舵部の動作が正常であるか否かを診断するので、バックアップ操舵部の動作診断を行うために操舵機構２及び転舵機構３をモータ等で自動的に駆動してドライバに違和感を与えることがない。

特に、本実施形態の操舵装置１では、ドライバによりＩＧがＯＮされたときに一度連結切替部４の動作に関して前述の連結診断と操舵診断とを行うだけでなく、その後、車両の走行中にも所定の条件が成立した場合には、随時連結診断と操舵診断を行う。

図５は、操舵装置１が連結診断及び操舵診断を行う手順及びそのタイミングを示す説明図である。なお、図５中の符号６１ａは、カーナビ６１の表示部に表示されている自車位置を示す画像である。

図５（ａ）に示すように、本実施形態の操舵装置１は、自宅を出発する時など、ドライバによりＩＧがＯＮされた場合にステアバイワイヤシステムを起動すると共に、この停車中にバックアップシステムの診断処理（連結診断及び操舵診断）を行う（１）。

その後、車両が走行を開始すると、図５（ｂ）に示すように、操舵装置１は、走行中にバックアップシステムの診断が可能か否かの判定を判定する走行中診断条件判定処理を実行する（２）。

ここで、操舵装置１は、車両の走行状態と、車両の予測進路に関して所定の条件が成立した場合に、走行中診断条件が成立したと判定してバックアップシステムの診断を行う。

このとき、操舵装置１は、車両が所定の旋回角未満で走行中である（ほぼ直進状態である）と判定した場合に、走行状態に関する条件が成立したと判定する。また、操舵装置１は、カーナビ６１がＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から受信したＧＰＳ信号を取得して自車位置を特定し、特定した自車位置と予め記憶している道路地図情報とから、今後の車両の進路を推測する。

そして、操舵装置１は、推測した予測進路から、今後車両が所定距離を走行する間の車両の旋回挙動を予測して、予測進路における車両の予測旋回角度が所定角度未満であると判定した場合に、予測進路に関する条件が成立したと判定する。

操舵装置１は、走行中診断条件が成立したと判定すると、電磁クラッチ４１を接続して操舵機構２と転舵機構３とを連結させてステアバイワイヤ操舵からバックアップ操舵に切替える（３）。

続いて、操舵装置１は、第１及び第２の連結診断を実行する（４）。その後、操舵装置１は、連結診断の結果が正常であった場合に、バックアップ操舵を継続させつつ、車両がカーブに差し掛かったときのドライバによるステアリングホイル２１操作を利用して、操舵診断を実行する（５）。

そして、操舵装置１は、上記のように連結診断と操舵診断との結果がいずれも正常であった場合に、電磁クラッチ４１を切断してバックアップ操舵からステアバイワイヤ操舵に切替える（６）。

このように、本実施形態の操舵装置１は、車両の走行中に走行中診断条件が成立した場合には、随時バックアップシステムの診断処理を実行するため、ＩＧがＯＮされたときには正常であったバックアップシステムに、走行中の振動等による不具合が発生した場合であっても、車両の走行中にその不具合を診断してドライバへ警告報知を行うことができる。

また、この操舵装置１は、図５（ｃ）に示すように、操舵装置１は、走行中診断条件判定処理を実行した場合に、車両が直進状態であるため走行状態に関する条件が成立したと判定しても、予測進路から今後車両が大きく旋回することが予想される場合には、予測進路に関する条件が不成立であると判定して（７）、ステアバイワイヤ操舵を継続させて、バックアップシステムの診断処理をキャンセルする（８）。

このように、本実施形態の操舵装置１は、現時点でたとえ車両が直進中であったとしても、その後の進路に大きなカーブがある場合には、バックアップシステムの診断処理をキャンセルするため、車両が大きなカーブに差し掛かったときに、操舵機構２と転舵機構３とを実際に連結してステアリングホイル２１の操舵感が変化することがない。

そのため、この操舵装置１では、バックアップシステムの診断処理を実行することでドライバに違和感を与えることがないので、ステアバイワイヤ操舵からバックアップ操舵への切替えによる操舵感の変化によってドライバが運転操作を誤る等の危険性を低減しつつ、走行中にバックアップシステムの診断を行うことができる。

次に、図６を参照して、操舵装置１の制御部５が備える診断部７の構成について説明する。図６は、本実施形態に係る操舵装置１が備える診断部７の構成を説明するための機能ブロック図である。

なお、ここでは、操舵機構２、転舵機構３、連結切替部４の各構成要素については、図１に示した操舵装置１と同一の符号を付することにより、その説明を省略することとする。

図６に示すように、診断部７は、走行状態判定部７１と、連結診断部７２と、操舵診断部７３と、報知部７４と、通電部７５と、記憶部８３と、自車位置特定部８５とを備えている。

走行状態判定部７１は、車両の走行状態を判定する処理部であり、直進判定部８１と、挙動予測部８２とを備えている。直進判定部８１は、操舵トルクセンサ２４から入力されるドライバによりステアリングホイル２１にかけられた負荷（トルク）や、図示しない車速センサから入力される車速情報、ヨーレートセンサから入力されるヨーレート値、Ｇセンサから入力される横Ｇ値等の車両情報に基づいて、車両が現時点で略直進状態であるか否かを判定する処理部である。

そして、走行状態判定部７１は、現時点で車両がほぼ直進状態であり、且つ挙動予測部８２から今後の車両の予測進路において、車両が所定の旋回角度以上で旋回しないと予測された予測結果が入力された場合に、走行中診断条件に関して条件成立と判定し、その旨を示す信号を通電部７５へ出力する。

挙動予測部８２は、自車位置特定部８５から入力される自車位置を示す情報と、記憶部８３に記憶している地図情報（道路地図情報）８４とに基づいて、今後の車両の進路を予測して、その予測進路の湾曲状態や屈曲状態から、今後車両が所定の旋回角度以上で旋回するか否か（車両の挙動）を予測し、その予測結果を直進判定部８１へ出力する処理部である。

記憶部８３は、フラッシュメモリ等の不揮発性記憶装置により構成しており、全国の道路地図を網羅した地図情報８４を記憶している。自車位置特定部８５は、カーナビ６１がＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳを取得し、そのＧＰＳ信号に基づいて車両の自車位置を特定する処理部である。

通電部７５は、走行状態判定部７１（直進判定部８１）から条件成立を示す信号が入力された場合に、接点４３ａとクラッチ駆動コイル４２とに所定のタイミングで電力を供給して、バックアップシステムに関する連結診断を開始させる処理部である。

連結診断部７２は、走行状態判定部７１により車両が所定の旋回角未満で走行中であると判定され、且つ、予測進路においても車両が所定の旋回角未満で走行すると予測された場合に、操舵機構２と転舵機構３とを連結させる連結機能の診断（連結診断）を行う処理部である。

この連結診断部７２は、通電判定部９１と、連結判定部９２と、切替機能判定部９３とを備えている。通電判定部９１は、第１の連結診断時に接点４３ａと接点４３ｂとが導通しているか否かを判定し、その判定結果を連結判定部９２へ出力する処理部である。

また、この通電判定部９１は、第２の連結診断時にクラッチ駆動コイル４２が導通しているか否かを判定し、その判定結果を切替機能判定部９３へ出力する。

連結判定部９２は、通電判定部９１から接点４３ａと接点４３ｂとが導通していないことを示す判定結果が入力された場合に、操舵機構２と転舵機構３とが正常に連結されていないと判定し、その旨を示す信号を報知部７４へ出力する処理部である。

切替機能判定部９３は、通電判定部９１からクラッチ駆動コイル４２が導通していないことを示す判定結果が入力された場合に、操舵機構２と転舵機構３との連結機能が異常をきたしていると判定し、その旨を示す信号を報知部７４へ出力する処理部である。

操舵診断部７３は、連結診断部７２により操舵機構２と転舵機構３とが正常に連結されたと診断され、且つ走行状態判定部７１により車両が走行中であると判定されている期間にバックアップ操舵部による操舵機能の診断（操舵診断）を行う処理部である。

なお、ここでは、図示を省略しているが、操舵診断部７３には、走行状態判定部７１が車速センサの検知結果に基づいて、車両が走行中であると判定している場合に、その旨を示す信号が入力される。また、操舵診断部７３は、走行中以外にも、ＩＧがＯＮされたときに、連結診断の結果が正常であった場合、バックアップシステムの操舵診断を行う。

この操舵診断部７３は、操舵角センサ２５の検知結果に基づいて、操舵側シャフト２２の操舵角θ１を操舵量として判定する操舵量判定部１０１と、転舵角センサ３５の検知結果に基づいて、転舵側シャフト３５の転舵角θ２を転舵量として判定する転舵量判定部１０２と、操舵動作診断部１０３とを備えている。

操舵動作診断部１０３は、バックアップシステムの動作を診断する処理部である。この操舵動作診断部１０３は、連結判定部９２から操舵機構２と転舵機構３とが正常に連結されたことを示す信号が入力され、且つ、切替機能判定部９３から連結切替部４の切替機能が正常であると判定されたことを示す信号が入力された場合に、操舵動作の診断を行う。

そして、操舵動作診断部１０３は、操舵量判定部１０１により判定された操舵角θ１から転舵量判定部１０２により判定された転舵角θ２を差引いた値の絶対値が所定の閾値を超えていた場合に、操舵動作に異常をきたしていると診断して、その診断結果を報知部７４へ出力する処理部である。

報知部７４は、車両のインストルメントパネルに設けられた複数のワーニングランプにより構成している。この報知部７４は、連結診断部７３又は操舵診断部７３からバックアップシステムに不具合（異常）があることを示す診断結果が入力された場合に、その異常の内容に対応したワーニングランプを点灯させることによって、バックアップシステムの異常をドライバに対して警告報知する。

なお、図６には、操舵装置１が備える制御部５の機能的な構成を示したが、この制御部５は、物理的にはＣＰＵ（Central Processing Unit）とＲＯＭ（Read Only Memory）とＲＡＭ（Random Access Memory）とを有する情報処理装置を備えている。

そして、操舵装置１では、このＣＰＵがＲＯＭからバックアップシステム診断処理用の各種プログラムを読出し、ＲＡＭを作業領域として使用して実行することにより、前述の診断部７として機能して、バックアップシステムの診断処理を行う。

次に、図７〜図９を参照して、操舵装置１の制御部５がバックアップシステムの診断処理を行う際に実行する処理について説明する。図７〜図９は、本実施形態に係る操舵装置１の制御部５により実行される処理を示すフローチャートである。

操舵装置１の制御部５が備えるＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」という。）は、車両のＩＧがＯＮされると、図７に示すように、まず、バックアップシステムの診断処理を実行する（ステップＳ１０１）。この診断処理については、後に図８を参照して具体的に説明する。

続いて、ＣＰＵは、診断処理の結果が正常であったか否かの判定を行い（ステップＳ１０２）、正常であったと判定した場合に（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１０３へ移す。一方、ＣＰＵは、診断処理の結果が異常であったと判定した場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、処理をステップＳ１０７へ移す。

ステップＳ１０３において、ＣＰＵは、電磁クラッチ４１を切断してステアバイワイヤ操舵を開始させ、続いて、走行中診断条件判定処理を実行して（ステップＳ１０４）、処理をステップＳ１０５へ移す。この走行中診断条件判定処理については、後に図９を参照して具体的に説明する。

ステップＳ１０５において、ＣＰＵは、走行中診断条件が成立したか否かの判定を行い、条件が成立したと判定した場合に（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１０６へ移す。一方、ＣＰＵは、条件が不成立と判定した場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、処理をステップＳ１０３へ移す。

ステップＳ１０６において、ＣＰＵは、電磁クラッチ４１を接続してバックアップ操舵を開始させ、その後、処理をステップＳ１０１へ移す。ＣＰＵは、これらステップＳ１０１〜ステップＳ１０６の処理をＩＧがＯＦＦされるまで繰り返し実行する。

また、診断結果が異常であると判定した場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）に、ＣＰＵは、電磁クラッチ４１の接続を禁止する設定を行い（ステップＳ１０７）、その後、報知部７４に警告報知を行わせる（ステップＳ１０８）。

続いて、ＣＰＵは、電磁クラッチ４１を切断させてステアバイワイヤ操舵に切替え（ステップＳ１０９）、その後、ＩＧがＯＦＦされたか否かの判定を行う（ステップＳ１１０）。

そして、ＣＰＵは、ＩＧがＯＦＦされたと判定した場合に（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、処理を終了する。一方、ＣＰＵは、ＩＧがＯＦＦされていないと判定した場合（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、処理をステップＳ１０８へ移す。

次に、ＣＰＵがステップＳ１０１で実行する診断処理について、図８を参照して具体的に説明する。図８に示すように、ＣＰＵは、診断処理を開始すると、まず、接点４３ａ、４３ｂが電気的に導通（ＯＮ）したか否かの判定を行う（ステップＳ２０１）。

そして、ＣＰＵは、接点４３ａ、４３ｂがＯＮしたと判定した場合に（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ２０２へ移す。一方、ＣＰＵは、接点４３ａ、４３ｂがＯＮしていないと判定した場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、診断結果を異常と判定して（ステップＳ２０６）、処理を終了する。

ステップＳ２０２において、ＣＰＵは、クラッチ駆動コイル４２に通電して通電状態になるか否かの判定を行い、通電状態になった場合に（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、クラッチ駆動コイル４２への通電を停止して電磁クラッチ４１を接続状態にしてから処理をステップＳ２０３へ移す。

一方、ＣＰＵは、クラッチ駆動コイル４２が通電状態にならないと判定した場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、診断結果を異常と判定して（ステップＳ２０６）、処理を終了する。

ステップＳ２０３において、ＣＰＵは、バックアップ操舵中の操舵量が所定の閾値以上であるか否かの判定を行い、所定の閾値以上であると判定した場合に（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ２０４へ移す。

一方、ＣＰＵは、バックアップ操舵中の操舵量が所定の閾値未満であると判定した場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、操舵量が閾値以上となるまでステップＳ２０３の判定処理を繰り返す。

ステップＳ２０４において、ＣＰＵは、操舵量（操舵角θ１）から転舵量（転舵角θ２）を差引いた値の絶対値が所定の閾値以下であるか否かの判定を行い、閾値以下であると判定した場合に（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、診断結果を正常であると判定して（ステップＳ２０５）処理を終了する。

一方、ＣＰＵは、操舵量（操舵角θ１）から転舵量（転舵角θ２）を差引いた値の絶対値が所定の閾値を超えていると判定した場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、診断結果を異常と判定して（ステップＳ２０６）、処理を終了する。

なお、本実施形態では、ステップＳ２０１、ステップＳ２０２、ステップＳ２０４の判定の結果がいずれもＮｏの場合に、診断結果が異常と判断させているが、ステップＳ２０１、ステップＳ２０２、ステップＳ２０４の判定の結果、いずれか一つの判定でＮｏと判定された場合に、診断結果を異常と判断させるように処理を変更してもよい。

次に、ＣＰＵがステップＳ１０４で実行する走行中診断条件判定処理について、図９を参照して具体的に説明する。図９に示すように、走行中診断条件判定処理を開始すると、ＣＰＵは、まず、車速が所定の閾値を超えているか否かの判定を行う（ステップＳ３０１）。

そして、ＣＰＵは、車速が閾値を超えていると判定した場合に（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ３０２へ移す。一方、ＣＰＵは、車速が閾値以下であると判定した場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、走行状態について条件不成立と判定して（ステップＳ３０７）、処理を終了する。

ステップＳ３０２において、ＣＰＵは、ヨーレートが所定の閾値未満であるか否かの判定を行い、閾値未満であると判定した場合に（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ３０３へ移す。一方、ＣＰＵは、ヨーレートが閾値以上であると判定した場合（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、走行状態について条件不成立と判定して（ステップＳ３０７）、処理を終了する。

ステップＳ３０３において、ＣＰＵは、車両にかかる横Ｇが所定の閾値未満であるか否かの判定を行い、閾値未満であると判定した場合に（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ３０４へ移す。一方、ＣＰＵは、横Ｇが閾値以上であると判定した場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、走行状態について条件不成立と判定して（ステップＳ３０７）、処理を終了する。

ステップＳ３０４において、ＣＰＵは、操舵トルクが所定の閾値未満であるか否かの判定を行い、閾値未満であると判定した場合に（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、走行状態について条件成立と判定して、処理をステップＳ３０５へ移す。

一方、ＣＰＵは、操舵トルクが所定の閾値以上であると判定した場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、走行状態について条件不成立と判定して（ステップＳ３０７）、処理を終了する。

ステップＳ３０５において、ＣＰＵは、予測進路での旋回角度が所定の閾値未満と予測されたか否かの判定を行い、閾値未満であると判定された場合に（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、予測進路について条件が成立したと判定して（ステップＳ３０６）、処理を終了する。

一方、ＣＰＵは、予測進路での旋回角度が所定の閾値以上であると判定した場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、予測進路について条件不成立と判定して（ステップＳ３０７）、処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態に係る操舵装置１によれば、車両の走行中に、バックアップシステムに発生した不具合を適切に診断することができるので、バックアップシステムの正常動作に関する信頼性をより一層向上させることができる。

また、上記した実施形態では、診断部７の挙動予測部８２が自車位置特定部８５により特定された自車位置の情報と、記憶部８３に記憶している地図情報８４とに基づいて、車両の予測進路と予測進路における車両の挙動とを予測させているが、他の方法により車両の予測進路と予測進路における車両の挙動とを予測させてもよい。

例えば、操舵装置１に車両の進行方向（前方）を撮像するカメラを設け、そのカメラで撮像した画像情報に基づいて、挙動予測部８２に車両の予測進路と予測進路における車両の挙動とを予測させてもよい。

かかる構成とする場合、カメラにより撮像された画像に含まれるガードレールや路側帯、斜線等の情報を解析して、車両の予測進路と予測進路における車両の挙動とを予測させる。

また、操舵装置１に車両の進行方向（前方）に存在する物体を検知可能なレーダを設け、このレーダにより車両の進行方向に存在するガードレールを検知させ、その検知結果に基づいて、車両の予測進路と予測進路における車両の挙動とを予測させてもよい。

また、本実施形態では、走行状態判定部７１により車両が所定の旋回角未満で走行中であり、且つ予測進路においても車両が所定の旋回角未満で走行すると予測された場合に走行中診断条件が成立したものと判定しているが、予測経路に関する条件を省略して、車両が所定の旋回角未満で走行中であった場合に、走行中診断条件が成立したと判定させてもよい。

こうして走行中診断条件の成立を判定した場合であっても、車両の走行中に、バックアップシステムに発生した不具合を適切に診断することができるので、バックアップシステムの正常動作に関する信頼性を向上させることができる。

また、バックアップシステムの診断処理は、車両の走行中に所定時間間隔毎に定期的に実行してもよい。この場合、走行中に前回の診断処理から所定時間が経過した場合に、走行中診断条件が成立したと判定する。かかる構成とすることによっても、車両の走行中に、バックアップシステムに発生した不具合を適切に診断することができる。

１ 操舵装置
２ 操舵機構
３ 転舵機構
４ 連結切替部
４１ 電磁クラッチ
５ 制御部
７ 診断部
７１ 走行状態判定部
７２ 連結診断部
７３ 操舵診断部
７４ 報知部
８１ 直進判定部
８２ 挙動予測部
９１ 通電判定部
９２ 連結判定部
９３ 切替機能判定部
１０１ 操舵量判定部
１０２ 転舵量判定部
１０３ 操舵動作診断部

Claims (6)

1. ステアバイワイヤシステムにより車両を操舵するメイン操舵部に不具合が生じた場合に、操舵機構と転舵機構との間を機械的に連結することによって車両の操舵機能を復帰させるバックアップ操舵部と、前記バックアップ操舵部の動作状態を診断する診断部とを備えた操舵装置であって、
   前記診断部は、
   車両の走行状態を判定する走行状態判定部と、
   前記走行状態判定部により車両が所定の旋回角未満で走行中であると判定された場合に、前記操舵機構と前記転舵機構とを連結させる連結機能の診断を行う連結診断部と、
   前記連結診断部により前記操舵機構と前記転舵機構とが正常に連結されたと診断され、且つ前記走行状態判定部により車両が走行中であると判定されている期間に前記バックアップ操舵部による操舵機能の診断を行う操舵診断部と
   を有することを特徴とする操舵装置。
2. 前記操舵診断部は、
   前記操舵機構の操舵量を判定する操舵量判定部と、
   前記転舵機構の転舵量を判定する転舵量判定部と、
   前記操舵機構が操舵されたときに、操舵量判定部により判定された前記操舵量と前記転舵量判定部により判定された前記転舵量とに基づいて、前記バックアップ操舵部の操舵動作を診断する操舵動作診断部と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の操舵装置。
3. 前記操舵機構と前記転舵機構とが正常に連結されたときに接触する接点を備え、
   前記連結診断部は、
   前記接点同士が接触した場合に、前記操舵機構と前記転舵機構とが正常に連結されたと判定する連結判定部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の操舵装置。
4. 通電状態を切替えることにより、前記操舵機構と前記転舵機構との連結及び切断を切替える連結切替部を備え、
   前記連結診断部は、
   前記連結切替部への通電状態を判定する通電状態判定部と、
   前記通電状態判定部による判定結果に基づいて、前記連結切替部の切替機能が正常であるか否かを判定する切替機能判定部と
   を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の操舵装置。
5. 走行状態判定部は、
   車両の進路に基づいて車両の挙動を予測する挙動予測部を備え、前記挙動予測部による予測結果に基づいて車両の走行状態を判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の操舵装置。
6. 道路地図情報を記憶した記憶部と、
   自車位置を特定する自車位置特定部とを備え、
   前記挙動予測部は、前記自車位置特定部により特定した自車位置と前記記憶部に記憶している道路地図情報とに基づいて予測した予測進路から車両の旋回挙動を予測することを特徴とする請求項５に記載の操舵装置。

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