JP2017165378A - 操舵反力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反力を２つの反力モータで制御する操舵反力制御装置において、２つの反力モータの駆動回路を１つとして製造コストを抑えると共に、回転方向を切替えての制御方法を可能とする。【解決手段】ステアリングホイール２に操舵反力を、２つの反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂで与える反力付与部３を備えた車両用操舵装置１の操舵反力制御装置である。２つの反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂを駆動するモータ駆動回路２１が１つのＨブリッジ回路２６であって、前記２つの反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂのそれぞれの通電回路２３，２４を開閉する開閉スイッチＳＷ３，ＳＷ４と、前記２つの反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂのうちの一方の前記通電回路２３，２４の通電方向を切り替えることが可能な切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２とを有する。【選択図】図４

Description

この発明は、ステアリングホイールと転舵輪との間のトルク伝達を機械的に分離した状態の車両用操舵装置、または機械的に連結されていないステアバイワイヤ式の車両用操舵装置に対して、特にそのステアリングホイールに付与する操舵反力を制御する操舵反力制御装置に関する。

特許文献１では後輪操舵装置の２つのモータを１つの駆動回路に並列に接続し、１つの制御装置で駆動している。特許文献２では冗長系を構成するために４つのモータを設置していて、４つのモータのそれぞれに制御回路を配置している。

特許第３４７６９７２号公報 特開２００４−３３８５６３号公報

特許文献１では一つの制御装置にて構成され製造コストを抑えているが、モータが共通のＦＥＴブリッジ回路に並列に接続されているため、回転方向が限定され制御方法が限定されてしまう。
特許文献２では、冗長系のモータを含め、４つのモータそれぞれに制御回路を配置しているため、制御回路が４つになりコストが増している。

この発明の目的は、反力を２つの反力モータで制御する操舵反力制御装置において、２つの反力モータの駆動回路を１つとして製造コストを抑えると共に、回転方向を切替えての制御方法を可能とした操舵反力制御装置を提供することである。
この発明の他の目的は、反力モータが異常となった時にはフェールセーフに移行し制御を続行できる操舵反力制御装置を提供することである。

この発明の操舵反力制御装置は、車両のステアリングホイール２に操舵反力を与える２つの反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂを有する反力付与部３と、転舵角を可変とする転舵装置６と、前記ステアリングホイール２の操作量を前記転舵装置６に機械的に連結と解除が可能なクラッチ１３とを備える車両用操舵装置１における前記反力付与部３を制御する操舵反力制御装置において、
前記２つの反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂを駆動するモータ駆動回路２１，２１Ａが１つの共通のＨブリッジ回路２６であって、前記２つの反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂのそれぞれの通電回路２３，２４を開閉する開閉スイッチＳＷ３，ＳＷ４と、前記２つの反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂのうちの一方の前記通電回路２４の通電方向を切り替えることが可能な切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２と、前記モータ駆動回路２１を制御する制御回路１６，１６Ａとを有する。

この構成によると、２つの反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂをＨブリッジ回路２６に並列に通電し、反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂそれぞれに通電回路２３，２４を開閉する開閉スイッチＳＷ３，ＳＷ４を配置し、さらに片方の反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂに通電方向を切替える切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２を配置した構成であるため、１つのモータ駆動回路２１，２１Ａにて反力付与部３を制御することができて、全体構成の簡素化により製造コストが抑えられ、かつ回転方向を切替えての制御を行うことができる。
なお、前記「開閉スイッチ」および「切替スイッチ」は、それぞれ開閉機能および切替機能を有するスイッチであれば良く、単独の開閉スイッチや切替スイッチに限らず、３モードスイッチ等の一部を成すスイッチ等であっても良い。

この発明において、前記２つの反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂの一方が異常になった時に、この異常になった反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂの前記開閉スイッチＳＷ３，ＳＷ４を開放する異常対応制御部５１を前記制御回路１６に有し、前記２つの反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂは、それぞれ１つの反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂによって運転に支障が無い程度の最低限の反力を付与することが可能な出力を有するようにしても良い。前記出力は、例えば定格出力である。
この構成の場合、いずれか一方の反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂに異常が発生した場合、反力トルクは半減するが、運転に支障の無い最低限の反力を付与することで操舵の制御を続行することができる。

この発明において、前記車両用操舵装置１は、前記反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂである２つの主の反力モータとそれぞれ切り換えて使用可能な冗長系を構成する２つの副の反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄを備え、前記車両用操舵装置１は、前記主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂに接続された前記モータ駆動回路２１Ａおよび前記制御回路１６Ａからなる主反力制御部２０Ａと、前記２つの副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄを制御する副反力制御部２１Ｂとを備え、この副反力制御部２１Ｂは、前記副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄを駆動する副モータ駆動回路２１Ｂが１つのＨブリッジ回路２６であって、前記２つの副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄのそれぞれの通電回路２３，２４を開閉する開閉スイッチＳＷ７、ＳＷ８と、前記２つの副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄのうちの一方の前記通電回路２３，２４の通電方向を切り替えることが可能な切替スイッチＳＷ５，ＳＷ６と、前記副モータ駆動回路２１Ｂを制御する制御回路１６Ｂとを有するようにしても良い。

この構成の場合、冗長系の反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄとモータ駆動回路１６Ｂを追加しても、４つの反力モータ(1) 〜(4) ８ａ〜８ｄに対し、モータ駆動回路は２１Ａ，２１Ｂの２つで足りるため、製造コストを抑えつつフェールセーフを実現することができる。また、冗長系の反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄを備えるため、モータ異常があっても反力トルクを低減せずに反力付与を行える。
なお、前記副反力制御部２０Ｂは、前記構成の副モータ駆動回路２１Ｂおよび制御回路１６Ｂを有しておれば良く、前記主反力制御部２０Ａと必ずしも同じ構成でなくても良い。

この発明において、前記構成の副反力制御部２０Ｂを有する場合に、通常時は前記２つの主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂの通電回路２３，２４の開閉スイッチＳＷ３，ＳＷ４を閉、前記２つの副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄの通電回路２３，２４の開閉スイッチＳＷ７、ＳＷ８を開放状態とし、前記２つの主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂのいずれか一方または両方の異常が検出されると、前記２つの主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂの通電回路２３，２４の開閉スイッチＳＷ３，ＳＷ４を開放状態とし、前記２つの副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄの通電回路２３，２４の開閉スイッチＳＷ７、ＳＷ８を閉とする第１の異常対応冗長系切替部５３を有するようにしても良い。
この第１の異常対応冗長系切替部５３を有することで、２つの主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂのいずれかに異常が発生した場合に、副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄを用いる制御が行える。

この発明において、前記構成の副反力制御部２０Ｂを有する場合に、前記２つの主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂと２つの副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄにおける、それぞれ一方の反力モータの前記通電回路２３，２４を開閉する開閉スイッチＳＷ３，ＳＷ４を開放し、前記２つの主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂのうちの１つと、前記２つの副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄのうちの１つで反力付与を行うように前記各開閉スイッチＳＷ３，ＳＷ４を制御する第２の異常対応冗長系切替部５４を有するようにしても良い。
この第２の異常対応冗長系切替部５４は、例えば、前記２つの主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂのいずれか一方と、この一方の主反力モータとは切り替えが不能な副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄとに異常が検出された場合に、異常のある主反力モータの通電回路２３，２４の開閉スイッチＳＷ３，ＳＷ４と、異常のある副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄの通電回路２３，２４の開閉スイッチＳＷ７、ＳＷ８とを開放状態とし、前記２つの主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂのうちの１つと、前記２つの副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄのうちの１つで反力付与を行うように前記各開閉スイッチＳＷ３，ＳＷ４を制御する。
このような第２の異常対応冗長系切替部５４を有することで、主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂのいずれか一方に異常が発生した場合に、２つの副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄの使用に切り替える場合と異なり、副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄに異常があっても、異常のない主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂと異常のない副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄとを用いた反力制御が行える。

この発明の操舵反力制御装置は、車両のステアリングホイールに操舵反力を与える２つの反力モータを有する反力付与部と、転舵角を可変とする転舵装置と、前記ステアリングホイールの操作量を前記転舵装置に機械的に連結と解除が可能なクラッチとを備える車両用操舵装置における前記反力付与部を制御する操舵反力制御装置において、前記２つの反力モータを駆動するモータ駆動回路が１つの共通のＨブリッジ回路であって、前記２つの反力モータのそれぞれの通電回路を開閉する開閉スイッチと、前記２つの反力モータのうちの一方の前記通電回路の通電方向を切り替えることが可能な切替スイッチと、前記モータ駆動回路を制御する制御回路とを有するため、製造コストを抑えると共に、回転方向を切替えての制御方法が可能となる。

この発明の実施形態に係る操舵反力制御装置を備える車両用操舵装置の概念構成を示すブロック図である。 図１のII部の具体例を示す断面図である。 図２のIII-III 矢視図である。 同操舵反力制御装置の回路図である。 操舵位相差（前輪舵角とステアリング角度の位相差）に対する操舵反力の例を示すグラフである。 フェールセーフ時の操舵位相差（前輪舵角とステアリング角度の位相差）に対する操舵反力の例を示すグラフである。 この発明の第２の実施形態における反力付与部の内部の平面図である。 同実施形態の操舵反力制御装置の回路図である。 同操舵反力制御装置の副モータ駆動回路を用いて反力制御を行う場合の操舵位相差（前輪舵角とステアリング角度の位相差）に対する操舵反力の例を示すグラフである。 同操舵反力制御装置のフェールセーフ時のモータ使用の遷移図である。

この発明の第１の実施形態を図１〜図６と共に説明する。図１は、この操舵反力付与装置を備える車両用操舵装置の概念構成を示すブロック図である。この車両用操舵装置１は、自動車をステアバイワイヤで操舵するもので、異常時には機械的に接続して手動による操舵が可能なようにバックアップ機能を備える。

この車両用操舵装置１の主な構成は、運転者が操舵するステアリングホイール２と、ステアリングホイール２に入力されたトルクを検出するトルクセンサ７と、操舵反力を与える反力付与部３と、一対の前輪（転舵輪である車輪）４，４を転舵させる転舵装置６と、異常時に手動による操舵が可能なように、ステアリングホイールの回転力を機械的に転舵装置に伝達するクラッチ１３とから構成される。 クラッチ１３には、反力付与部３から伸びる操舵軸１０と、転舵装置６に連結される転舵軸１２とが接続され、連結と非連結の切替を行う。

反力付与部３は、制御回路１６により、トルクセンサ７の検出値や転舵装置６の転舵量、前輪４，４からの荷重、車速の検出信号、および操舵角等を用いて決定された反力付与方向および反力の大きさが制御される。制御回路１６は、電子制御ユニット等からなる。前記制御回路１６と反力付与部３とで反力付与装置３Ａが構成される。

転舵装置６は、転舵モータ１５と、この転舵モータ１５の回転を直線運動に変換して前記一対の前輪４，４を支持する機構に伝える運動変換機構（図示せず）と、転舵軸の転舵角を検出す転舵角検出器１４とを備える。

図２に、反力付与部３の概略構成図を示す。
反力付与部３には、図１のステアリングホイール２と共に回転する操舵軸１０と、二つの反力モータ８ａ，８ｂ（図３参照）を持つ反力生成部８と、前記反力モータ８ａ，８ｂの回転を減速して前記操舵軸１０に伝達する減速機構３１と、前記二つの反力モータ８ａ，８ｂを駆動するモータ駆動回路２１（図４と共に後述）を備える。

図１において、反力付与部３は、クラッチ１３による非連結状態では、前記制御回路１６の制御により、転舵装置６の転舵量、前輪４，４からの荷重、車速の検出信号、前記トルクセンサ７からの信号、および操舵角等を用いて、定められた演算規則に従って決定される操舵反力を発生させる。転舵装置６は、操舵角およびトルクセンサ７からの信号等を用いて前記転舵モータ１５が制御されて前輪４，４の転舵を行う。

図３に、反力付与部３のより具体的な構成（図２のIII-III 矢視）を示す。前記２つの反力モータ８ａ，８ｂは、操舵軸１０の軸心に垂直な平面内にモータ軸心が位置するように、互いに平行に、かつ操舵軸１０の両側に位置するように配置されている。前記２つの反力モータ８ａ，８ｂは、いずれか一つだけであっても、運転に支障が発生しない最低限の反力付与が可能な出力を有するものが好ましい。前記２つの反力モータ８ａ，８ｂは、例えばＤＣモータ等からなる。操舵軸１０に、ウォームホイールからなる大歯車３２が設けられ、前記各反力モータ８ａ，８ｂの出力軸にそれぞれ設けられたウォームからなる２つの小歯車３３が噛み合っている。これら大歯車３２と２つの小歯車３３とで、前記減速機構３１が構成される。

前記操舵軸１０は、図２に示すように、ハウジング４１の各分割ハウジング４１ａ，４１ｂに設けられた軸受４２，４３により回転自在に支持されている。前記ウォームからなる小歯車３３は、図３に示すように、前記ハウジング４１に軸受４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂによって回転自在に支持されている。

図４において、Ｈブリッジ回路２６で構成されたモータ駆動回路２１に、反力モータ(1) ８ａの通電回路２３と反力モータ(2) ８ｂの通電回路２４とが並列で接続されている。なお、同図において、括弧書きの符号は、同種の構成部品同士を区別する符号である。

Ｈブリッジ回路２６は、二つの駆動用素子（駆動用素子(1)(3)）２８，２８が直列に接続された回路部２６ａと、他の二つの駆動用素子（駆動用素子(2)(４) ）２８，２８が直列に接続された回路部２６ｂとの間に、前記並列接続回路２５を接続してＨ形とした回路であり、両回路部２６ａ，２６ｂの一端（図の上側端）はモータ駆動電源２９に、他端（図の下側端）は、電流検出回路としての電流検出抵抗３０を介してアースに接続されている。前記モータ駆動電源２９は直流電源であり、例えば車載のバッテリとされるが、反力付与専用の直流電源であっても良い。

前記各駆動用素子２８はスイッチングトランジスタやMOSFET等の半導体スイッチング素子からなり、制御回路１６により開閉の制御が行われる。制御回路１６は、図１に示すトルクセンサ７の検出値や転舵装置６の転舵量、前輪４，４からの荷重、車速の検出信号、および操舵角等を用いて決定される反力付与方向および反力の大きさに応じて各駆動用素子２８と後述の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を、定められた規則に従って制御することで、二つの反力モータ８ａ，８ｂの出力トルクを制御し、その結果として操舵トルクを制御する。

なお、一般のＨブリッジ回路では、前記並列接続回路２５の代わりに、１台のモータが接続される。この実施形態は、Ｈブリッジ回路において、通常では１台のモータを接続する構成に代えて、２台の反力モータ８ａ，８ｂの前記並列接続回路２５を接続した点に一つの特徴がある。

反力モータ(1) ８ａの通電回路２３には開閉スイッチＳＷ３が配置され、反力モータ(2) ８ｂの通電回路２４には通電方向を切り替える２つの切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２と開閉スイッチＳＷ４とが設けられている。スイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４とはＨブリッジ回路２６と反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂ間の通電回路２３，２４を開閉するスイッチである。
具体的には、反力モータ(2) ８ｂの通電回路２４は、この通電回路２４の一端に常時接続されている切替回路部２４ａと他端に常時接続されている切替回路部２４ｂとが設けられ、前記２つの切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、接点ａ，ｂへの接続を切り替えることで、前記２本の切替回路部２４ａ，２４ｂと反力モータ(2) ８ｂとの接続を切り替える。前記開閉スイッチＳＷ４は、片方の切替スイッチＳＷ１と反力モータ(2) ８ｂとの間に介在している。

反力モータ(2）８ｂは切替スイッチＳＷ１を接点ｂ側、切替スイッチＳＷ２を接点ａ側に切替えることで、反力モータ(1) ８ａと同じ回転方向になり、切替スイッチＳＷ１を接点ａ側、切替スイッチＳＷ２を接点ｂ側に切替えることで、反力モータ１と逆回転方向になる。切替スイッチＳＷ１と開閉スイッチＳＷ４は別々に設置してもよいが、１つのスイッチとして３ポジション式スイッチに変更することも可能である。

この実施形態では、フェールセーフの制御手段として、異常対応制御部５１が制御回路１６に設けられている。異常対応制御部５１は、反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂのいずれかの異常が検出されると、その異常になった反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂの前記開閉スイッチＳＷ３，ＳＷ４を開放する。異常の検出は、異常対応制御部５１とは別に設けられていても、異常対応制御部５１に設けられていても良い。異常の検出は、例えば反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂに対する指令値と実際に発生したトルク（電流）等を比較し、その差が定められた範囲から外れている場合に異常と判定することなどで行われる。異常対応制御部５１のより具体的な制御内容は、例えば、後に示す表２、表３の制御とされる。

表１は通常時の反力制御に使用する駆動素子状態およびスイッチ状態のパターン例である。なお、各表では、同種部品を区別する符号の括弧は省略している。

図５は、操舵位相差（前輪舵角とステアリング角度の位相差）に対する操舵反力の例を示す。反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂは、中立位置や転舵位相差が小さい範囲Ａ（ステアリングホイールの遊び程度）の場合は、弱トルクで対向したトルクを発生させる。反力トルク(1),(2) は、歯車のガタを小さく、または零にするためのもので、操舵フィーリングに影響を与えないトルク強度にする。または、操舵に影響を与えないように、反力トルク(1),(2) は同等で、打ち消し合うトルクにする。（表１における１のパターンまたは３のパターン）。

転舵位相差が増加した場合Ｂは、反力モータ(1) ８ａがステアリングホイール２の回転に対する反力トルク(1) を発生させ、反力モータ(2) ８ｂもモータ回転方向を切替えて反力トルク(2) を発生させる。反力モータ(2) ８ｂは反力モータ(1) ８ｂに協調する動作をし、同方向に反力トルクを発生し、モータ(1) ８ａのトルク不足やモータ発熱を低減する。（表１の２のパターンまたは４のパターン）

何らかの異常が反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂで発生した場合は、フェールセーフに移行し、異常が発生した反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂ側の開閉スイッチＳＷ３または開閉スイッチＳＷ４をＯＦＦし、その反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂへの通電回路２３，２４を開放状態にする。この異常になった反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂの開閉スイッチＳＷ３，ＳＷ４を開放する異常対応制御部１６ａは、前記制御回路１６に備えられている。

表２はフェールセーフ時（反力モータ(1) ８ａが異常の時）の反力制御に使用する駆動素子状態およびスイッチ状態のパターン例である。

表３はフェールセーフ時（反力モータ(2) ８ｂが異常の時）の反力制御に使用する駆動素子状態およびスイッチ状態のパターン例である。

図６はフェールセーフ時の操舵位相差（前輪舵角とステアリング角度の位相差）に対する操舵反力の例を示す。フェールセーフ状態では、いずれか１つの反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂにて反力トルクの制御を行う。
中立位置や転舵位相差が小さい範囲Ａ（ステアリングホイールの遊び程度）の場合は、反力を発生させない。
転舵位相差が増加した場合Ｂは、いずれか１つの反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂでステアリングホイール２の回転に対する反力トルクを発生させるため、反力トルクは半分になる。

上記構成の操舵反力制御装置によると、２つの反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂを共通のＨブリッジ回路２６に並列に通電し、反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂのそれぞれに通電回路２３，２４を開閉する開閉スイッチＳＷ３，ＳＷ４を配置し、さらに片方の反力モータ(2）８ｂ に通電方向を切替える切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２を配置した構成であるため、１つのモータ駆動回路２１にて反力付与部３を制御することができて、全体構成の簡素化により製造コストが抑えられ、かつ回転方向を切替えて制御を行うことができる。
また、いずれか一方の反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂに異常が発生した場合、反力トルクは半減するが、運転に支障の無い最低限の反力を付与することで操舵の制御を続行することができる。

図７〜図１０は、第２の実施形態を示す。制御対象となる車両用操舵装置１（図１，図２）の構成については、反力付与部３が２つの副の反力付与モータを備える他は、第１の実施形態と同様である。
図７は、反力付与部３の構成（図２のIII-III 断面に相当）を示す。２つの副の反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄは、主となる２つの主となる反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂに対して、それぞれ共通となる出力軸を持つ。操舵軸１０に接続された大歯車３２へ、反力の入力を２個の小歯車３３，３３と反力モータ(1) 〜 (4)８ａ〜８ｄにより行う。反力モータ(1) ８ａおよび反力モータ(2) ８ｂで通常動作を行い、反力モータ(3) ８ｃおよび反力モータ(4) ８ｄは冗長のために配置されている。副の反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄは、この例では主となる反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂと同じ仕様のものが使用されている。

図８に、第２の実施形態の反力制御装置を示す。主モータ駆動回路２１Ａは通常動作用であり、副モータ駆動回路２１Ｂは冗長のために配置されている。主モータ駆動回路２１Ａとこれを制御する制御回路１６Ａとで主反力制御部２０Ａが構成され、副モータ駆動回路２１Ｂとこれを制御する制御回路１６Ｂとで副反力制御部２０Ｂが構成される。
主モータ駆動回路２１Ａおよび副モータ駆動回路２１Ｂは、いずれも図４と共に前述したモータ駆動回路２１と同様の構成であるが、その概要を説明する。

主モータ駆動回路２１Ａおよび副モータ駆動回路２１Ｂは、それぞれＨブリッジ回路２６で構成され、主モータ駆動回路２１Ａには主の反力モータ(1) ８ａおよび反力モータ(2) ８ｂが、副モータ駆動回路２１Ｂには副の反力モータ(3) ８ｃおよび反力モータ(4) ８ｄが並列で接続されている。反力モータ(1) ８ａには開閉スイッチＳＷ３が配置され、反力モータ(2) ８ｂには切替スイッチＳＷ１, ＳＷ２と、開閉スイッチＳＷ４とが配置されている。反力モータ(3) には開閉スイッチＳＷ７が配置され、反力モータ(4) ８ｄには切替スイッチＳＷ５，ＳＷ６と開閉スイッチＳＷ８とが配置されている。開閉スイッチＳＷ３と開閉スイッチＳＷ４、開閉スイッチＳＷ７と開閉スイッチＳＷ８は、Ｈブリッジ回路２６と反力モータ(1) 〜(4) ８ａ〜８ｄ間の通電回路２３，２４を開閉するスイッチである。切替スイッチＳＷ１と開閉スイッチＳＷ４、切替スイッチＳＷ５と開閉スイッチＳＷ８は、別々に設置してもよいが、１つのスイッチとして３ポジション式スイッチに変更することも可能である。

反力モータ(2) ８ｂは切替スイッチＳＷ１と切替スイッチＳＷ２で、反力モータ(4) ８ｄは切替えスイッチＳＷ５と切替スイッチＳＷ６を切替えることで駆動用素子(1) 〜(4) ２８の状態を変えることなく回転方向を切替えることができる。

この実施形態では、フェールセーフの制御手段として、異常対応冗長系制御手段５２が、主反力制御部２０Ａの制御回路１６Ａと副反力制御部２０Ｂの制御回路１６Ｂとのいずれか一方または両方に一部ずつ設けられている。異常対応冗長系制御手段５２は、第１の異常対応冗長系切替部５３と、第２の異常対応冗長系切替部５４と、異常対応モータ単独制御部５５とを有する。

第１の異常対応冗長系切替部５３は、通常時は前記２つの主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂの通電回路２３，２４の開閉スイッチＳＷ３，ＳＷ４を閉、前記２つの副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄの通電回路２３，２４の開閉スイッチＳＷ７，ＳＷ８を開放状態とし、前記２つの主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂのいずれか一方または両方の異常が検出されると、前記２つの主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂの通電回路２３，２４の開閉スイッチＳＷ３，ＳＷ４を開放状態とし、前記２つの副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄの通電回路２３，２４の開閉スイッチＳＷ７，ＳＷ８を閉とする。

第２の異常対応冗長系切替部５４は、前記２つの主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂと２つの副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄにおける、それぞれ一方の反力モータの前記通電回路２３，２４を開閉する開閉スイッチＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ７，ＳＷ８を開放し、前記２つの主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂのうちの１つと、前記２つの副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄのうちの１つで反力付与を行うように前記各開閉スイッチＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ７，ＳＷ８を制御する。
この第２の異常対応冗長系切替部５４は、例えば、前記２つの主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂのいずれか一方と、この一方の主反力モータとは切り替えが不能な副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄとに異常が検出された場合に、異常のある主反力モータの通電回路２３，２４の開閉スイッチＳＷ３，ＳＷ４と、異常のある副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄの通電回路２３，２４の開閉スイッチＳＷ７，ＳＷ８とを開放状態とし、前記２つの主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂのうちの１つと、前記２つの副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄのうちの１つで反力付与を行うように前記各開閉スイッチＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ７，ＳＷ８を制御する。
なお、この実施形態では、第２の異常対応冗長系切替部５４は、更に、主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂのいずれか一方と、この主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂと切り替えが可能な副反力モータ(3)(4)８ｃ，８ｄとを用いるように、前記開閉スイッチＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ７，ＳＷ８を制御するようにしている。

異常対応モータ単独制御部５５は、第１の実施形態における異常対応制御部５１（図４）と同様に、いずれか１台の反力モータ(1) 〜(4) ８ａ〜８ｄのみを用いて反力付与を行う制御手段である。ただし、反力モータ(1) 〜(4) ８ａ〜８ｄの２台以上が異常となった場合に、前記異常対応モータ単独制御部５５による制御を行う。

前記異常対応冗長系制御手段５２における第１の異常対応冗長系切替部５３、第２の異常対応冗長系切替部５４、異常対応モータ単独制御部５５、およびその全体の制御の具体的な内容は、後に表５以降の各表と図１０とを用いて説明する。

表４は、通常時に主モータ駆動回路２１Ａ（主の反力モータ(1) ８ａと反力モータ(2) ８ｂ）による反力制御に使用する駆動素子状態およびスイッチ状態のパターン例である。

図５は、操舵位相差（前輪舵角とステアリング角度の位相差）に対する操舵反力の例を示す。反力モータ(1) ８ａと反力モータ(2) ８ｂとは、中立位置や転舵位相差が小さい範囲（ステアリングホイールの遊び程度）の場合は、弱トルクで対向したトルクを発生させる（表４の１のパターンまたは３のパターン）。
転舵位相差が増加した場合は、反力モータ(1) ８ａがステアリングホイール２の回転に対する反力トルク１を発生させ、反力モータ(2) ８ｂもモータ回転方向を切替えて反力トルク２を発生させる。（表４の２のパターンまたは４のパターン）

何らかの異常が、反力モータ(1) ８ａまたは反力モータ(2) ８ｂのいずれか一方に、または反力モータ(1) ８ａと反力モータ(2) ８ｂとに同時に異常発生した場合は、この異常発生の情報を得てフェールセーフに移行し、副モータ駆動回路２１Ｂ（反力モータ(3) ８ｃと反力モータ(4) ８ｄ）によって反力制御を行う。前記第１の異常対応冗長系切替部５３は、前記主反力制御部２０Ａと副反力制御部２０Ｂの両方に一部ずつ設けられて、前記異常発生の情報を得ると、前記主反力制御部２０Ａの制御回路１６Ａによる制御状態から、副反力制御部２０Ｂの制御回路１６Ｂによる制御状態へ制御モードを切り替える。

表５は、フェールセーフ時に副モータ駆動回路２１Ｂ（反力モータ(3) ８ｃと反力モータ(4) ８ｄ）による反力制御に使用する駆動素子状態およびスイッチ状態のパターン例である。

更に何らかの異常が反力モータ(3) または反力モータ(4) で発生した場合は、第２の異常対応冗長系切替部５４により、次のフェールセーフに移行する。このフェールセーフでは、主モータ駆動回路２１Ａ（反力モータ(1) ８ａ）と副モータ駆動回路２１Ｂ（反力モータ(4) ８ｄ）により、または主モータ駆動回路２１Ａ（反力モータ(2) ８ｂ）と副モータ駆動回路２１Ｂ（反力モータ(3) ８ｃ）により、または主モータ駆動回路２１Ａ（反力モータ(1) ８ａ）と副モータ駆動回路２１Ｂ（反力モータ(3) ８ｃ）により、または主モータ駆動回路２１Ａ（反力モータ(2) ８ｂ）と副モータ駆動回路２１Ｂ（反力モータ(4) ８ｄ）により反力制御行う。

表６は、主モータ駆動回路２１Ａ（反力モータ(1) ８ａ）と副モータ駆動回路２１Ｂ（反力モータ(4) ８ｄ）による反力制御に使用する駆動素子状態およびスイッチ状態のパターン例である。

表７は、主モータ駆動回路２１Ａ（反力モータ(2) ８ｂ）と副モータ駆動回路２１Ｂ（反力モータ(3) ８ｃ）による反力制御に使用する駆動素子状態およびスイッチ状態のパターン例である。

表８は、主モータ駆動回路２１Ａ（反力モータ(1) ８ａ）と副モータ駆動回路２１Ｂ（反力モータ(3) ８ｃ）による反力制御に使用する駆動素子状態およびスイッチ状態のパターン例である。

表９は、主モータ駆動回路２１Ａ（反力モータ(2) ８ｂ）と副モータ駆動回路２１Ｂ（反力モータ(4) ８ｄ）による反力制御に使用する駆動素子状態およびスイッチ状態のパターン例である。

図９は、主モータ駆動回路２１Ａ（反力モータ(1) ８ａ）と副モータ駆動回路２１Ｂ（反力モータ(3) ８ｃ）または主モータ駆動回路２１Ａ（反力モータ(2) ８ｂ）と副モータ駆動回路２１Ａ（反力モータ(4) ８ｄ）にて反力制御を行う場合の操舵位相差（前輪舵角とステアリング角度の位相差）に対する操舵反力の例を示す。
中立位置や転舵位相差が小さい範囲Ａ（ステアリングホイール２の遊び程度）の場合は、反力を発生させない。転舵位相差が増加した場合Ｂは、２つの反力モータでステアリングホイール２の回転に対する反力トルクを発生させる。

更に何らかの異常が反力モータ(1) 〜(4) ８ａ〜８ｄで発生し、正常系と冗長系のモータの内、いずれか２つの反力モータ(1) 〜(4) ８ａ〜８ｄでの反力制御が不可能になった場合は、異常対応モータ単独制御部５５の制御によって、主モータ駆動回路２１Ａまたは副モータ駆動回路２１Ｂにより、第１の実施形態のように１つの反力モータ(1) 〜(4) ８ａ〜８ｄで反力制御を行う。

図１０は、反力モータ失陥時の状態遷移を示す。図１０は、表５〜表９と共に説明した状態への推移を纏めた図であり、前記冗長系配慮制御手段５２の全体が行う制御における状態遷移を示す。なお、同図では、「反力モータ」は単に「モータ」と記載している。

この実施形態の場合、このように冗長系（副）の反力モータ(3)(4)８c，８dと副モータ駆動回路２１Ｂを追加しても、４つの反力モータ(1)〜(4)８ａ〜８ｄに対し、モータ駆動回路は２１Ａ，２１Ｂの２つで足りるため製造コストを抑えつつフェールセーフを実現することができる。また、冗長系の反力モータ(3)(4)８c，８dを備えるため、異常があっても反力トルクを低減せずに反力付与を行える。

また、前記第１の異常対応冗長系切替部５３を有することで、２つの主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂのいずれかに異常が発生した場合に、副反力モータ(3)(4)８c，８dを用いる制御が行える。
さらに、前記第２の異常対応冗長系切替部５４を有することで、主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂのいずれか一方に異常が発生した場合に、２つの副反力モータ(3)(4)８c，８dの使用に切り替える場合と異なり、副反力モータ(3)(4)８c，８dに異常があっても、異常のない主反力モータ(1)(2)８ａ，８ｂと異常のない副反力モータ(3)(4)８c，８dとを用いた反力制御が行える。

以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…車両用操舵装置
２…ステアリングホイール
３…反力付与部
６…転舵装置
８ａ，８ｂ…反力モータ（主反力モータ）
８ｃ，８ｄ…反力モータ（副反力モータ）
１６，１６Ａ，１６Ｂ…制御回路
２０Ａ…主反力制御部
２０Ｂ…副反力制御部
２１…モータ駆動回路
２１Ａ…主モータ駆動回路
２１Ｂ…副モータ駆動回路
２３，２４…通電回路
２６…Ｈブリッジ回路
５１…異常対応制御部
５３…第１の異常対応冗長系切替部
５４…第２の異常対応冗長系切替部
ＳＷ１，ＳＷ２…切替スイッチ
ＳＷ３，ＳＷ４…開閉スイッチ

Claims (5)

1. 車両のステアリングホイールに操舵反力を与える２つの反力モータを有する反力付与部と、転舵角を可変とする転舵装置と、前記ステアリングホイールの操作量を前記転舵装置に機械的に連結と解除が可能なクラッチとを備える車両用操舵装置における前記反力付与部を制御する操舵反力制御装置において、
   前記２つの反力モータを駆動するモータ駆動回路が１つの共通のＨブリッジ回路であって、前記２つの反力モータのそれぞれの通電回路を開閉する開閉スイッチと、前記２つの反力モータのうちの一方の前記通電回路の通電方向を切り替えることが可能な切替スイッチと、前記モータ駆動回路を制御する制御回路とを有する、
   操舵反力制御装置。
2. 請求項１に記載の操舵反力制御装置において、前記２つの反力モータの一方が異常になった時に、この異常になった反力モータの前記開閉スイッチを開放する異常対応制御部を前記制御回路に有し、前記２つの反力モータは、それぞれ１つの反力モータによって運転に支障が無い程度の最低限の反力を付与することが可能な出力を有する操舵反力制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の操舵反力制御装置において、前記車両用操舵装置は、前記反力モータである２つの主の反力モータとそれぞれ切り換えて使用可能な冗長系を構成する２つの副の反力モータを備え、前記操舵反力制御装置は、前記主反力モータに接続された前記モータ駆動回路および前記制御回路からなる主反力制御部と、前記２つの副反力モータを制御する副反力制御部とを備え、この副反力制御部は、前記副反力モータを駆動する副モータ駆動回路が１つのＨブリッジ回路であって、前記２つの副反力モータのそれぞれの通電回路を開閉する開閉スイッチと、前記２つの副反力モータのうちの一方の前記通電回路の通電方向を切り替えることが可能な切替スイッチと、前記副モータ駆動回路を制御する制御回路とを有する操舵反力制御装置。
4. 請求項３に記載の操舵反力制御装置において、通常時は前記２つの主反力モータの通電回路の開閉スイッチを閉、前記２つの副反力モータの通電回路の開閉スイッチを開放状態とし、前記２つの主反力モータのいずれか一方または両方の異常が検出されると、前記２つの主反力モータの通電回路の開閉スイッチを開放状態とし、前記２つの副反力モータの通電回路の開閉スイッチを閉とする第１の異常対応冗長系切替部を有する操舵反力制御装置。
5. 請求項３に記載の操舵反力制御装置において、前記２つの主反力モータと２つの副反力モータにおける、それぞれ一方の反力モータの前記通電回路を開閉する開閉スイッチを開放し、前記２つの主反力モータのうちの１つと、前記２つの副反力モータのうちの１つで反力付与を行うように前記各開閉スイッチを制御する第２の異常対応冗長系切替部を有する操舵反力制御装置。

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