JP3561955B2 - 操舵制御装置の異常検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、操舵制御装置の異常検出装置に関し、特に、操舵制御装置における機械的な異常、とりわけ機械的にロック状態となる異常を検出する異常検出装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、四輪車の前輪の舵角補正を行なう前輪操舵装置や、後輪の舵角調整を行なう後輪操舵装置が知られている。更に、例えば、特開平１−１８６４７４号公報においては、従来の４輪操舵システムに関し、アクチュエータ、駆動回路、後輪センサのいずれかが故障した時でも、モータは目標値に対し駆動され続けることになり、後輪が制御に反する挙動をするおそれがあるとし、これを解決するため、目標後輪位置と現後輪位置との偏差が規定時間内に規定値内に収束しない場合に後輪操舵用モータへの電力供給を停止するエラー処理手段を有するコントローラを設けることとしている。更に、特開平１−２４０３７７号公報、実開昭６０−９２６７３号等の公報にも同様の誤作動検出手段が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
然し乍ら、上記公報に記載の４輪操舵システムにおいては、アクチュエータ、駆動回路、後輪センサのいずれが故障してもモータへの電力供給が停止されることになるので、システム全体としての異常は検知し得るとしても、故障した部位即ち異常箇所を特定することはできず、上記他の公報に記載の技術においても同様である。従って、修理に時間を要し、保守、点検が容易ではない。
【０００４】
ところで、上記のような操舵制御装置における電気的な異常である断線及び短絡の検出は比較的容易であり、例えば特開平１−２４８９２７号公報に開示された技術を利用し得る。これに対し、機械的な異常、特に構成部品が機械的にロック状態となったときの異常を電気的な異常と区別して検出することはできず、少くともこの機械的な異常を区別して検出し得るようにすることが望まれている。
【０００５】
そこで、本発明は、車両の操舵制御装置が機械的にロック状態となったときの異常を迅速、確実に検出し得る異常検出装置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】
上記の目的を達成するため、本発明においては、図１に示すように、車両の後輪を制御対象の操舵輪ＷＬとして該操舵輪ＷＬに操舵機構ＳＭを介してモータＭＴを連結し、このモータＭＴを駆動して操舵輪ＷＬの舵角制御を行なう車両の操舵制御装置において、車両の速度Ｖｓを検出する車速検出手段ＳＳと、モータＭＴに供給する駆動電流Ｉｍが所定の基準電流Ｋｉ以上か否かを判定する電流判定手段ＣＤと、電流判定手段ＣＤにて駆動電流Ｉｍが所定の基準電流Ｋｉ以上と判定した状態が所定の基準時間Ｋｔ以上継続したか否かを判定する時間判定手段ＴＤと、この時間判定手段ＴＤにて基準電流Ｋｉ以上の状態が基準時間Ｋｔ以上継続したときには操舵制御装置が異常と判定し異常信号を出力する異常判定手段ＡＤと、電流判定手段ＣＤの基準電流Ｋｉを車両の速度Ｖｓに応じた所定の特性に従って設定する基準電流調整手段ＳＣとを備えることとしたものである。
【０００７】
上記の異常検出装置において、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段を具備し、基準電流調整手段ＳＣが、電流判定手段ＣＤの基準電流Ｋｉを車両の速度Ｖｓ及び車両の横加速度に応じた所定の特性に従って設定するように構成するとよい。
【０００８】
また、上記の各異常検出装置において、図１に破線で示すように、時間判定手段ＴＤの基準時間Ｋｔを車両の速度Ｖｓに応じた所定の特性に従って設定する基準時間調整手段ＳＴを具備することとしてもよい。
【０００９】
更に、図１に示された装置において、基準電流調整手段ＳＣに代えて破線で示した基準時間調整手段ＳＴを設けることとしてもよい。
【００１０】
【作用】
上記図１に示した操舵制御装置においては、モータＭＴの駆動に応じ、操舵機構ＳＭを介して制御対象の操舵輪ＷＬ（後輪）の舵角制御が行なわれる。この間、車速検出手段ＳＳによって車両の速度Ｖｓが検出され、基準電流調整手段ＳＣによって、速度Ｖｓに応じた所定の特性に従って基準電流Ｋｉが設定される。また、電流判定手段ＣＤによってモータＭＴに供給する駆動電流Ｉｍが基準電流Ｋｉ以上か否かが判定される。更に、時間判定手段ＴＤにおいて、駆動電流Ｉｍが基準電流Ｋｉ以上と判定された状態が基準時間Ｋｔ以上継続したか否かが判定され、そうであれば異常判定手段ＡＤにて操舵制御装置が異常と判定され、異常信号が出力される。
【００１１】
更に横加速度検出手段を具備した異常検出装置においては、車両の横加速度が検出され、この横加速度及び速度Ｖｓに応じて基準電流Ｋｉの特性が設定されるので、一層正確に異常判定を行なうことができる。
【００１２】
また、図１に破線で示す基準時間調整手段ＳＴを具備した異常検出装置においては、車両の速度Ｖｓに応じて基準時間Ｋｔの特性が設定されるので、一層迅速に異常判定を行なうことができる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の操舵制御装置の実施例について図面を参照しながら説明する。本実施例は、車両の前輪の操舵に応じて後輪を操舵する後輪操舵制御装置における異常検出装置に係る。図２は操舵制御装置を搭載した車両の全体構成を示すもので、前輪１３，１４は前輪操舵機構１０によりステアリングホイール１９の回動操作に応じて操舵される。前輪操舵機構１０には、前輪１３，１４の舵角量を検出する例えばポテンショメータの前輪舵角センサ１７が設けられており、その測定データが電子制御ユニット２０に供給される。
【００１４】
また、車両の速度を検出する車速センサ９が設けられており、その出力が電子制御ユニット２０に供給される。車速センサ９としては、一対のセンサによって二系統で車速検出することとし、その平均値もしくは最大値を車速として出力するように構成してもよく、このように構成することによりセンサ異常を容易に検出することができる。
【００１５】
後輪１５，１６には後輪操舵機構１８が接続されており、モータ１２の回転に応じて操舵される。本実施例ではモータ１２は三相のブラシレスモータで、その軸方向端部には、モータ１２の回転角度を検出する相対舵角センサ６１が設けられている。相対舵角センサ６１としては、モータ１２の磁極の変化に応じて磁極信号を出力する磁極センサが用いられ、あるいは一般的なロータリエンコーダが用いられるが、出力信号は相対的な舵角値を表すことになる。本実施例では二組の磁極センサが設けられており、一方が故障したときにも操舵制御を継続することができるように構成されている。また、図２及び図３に示すように後輪１５，１６の舵角量を検出するポテンショメータの絶対舵角センサ６２が設けられている。而して、相対舵角センサ６１及び絶対舵角センサ６２によって後輪舵角センサ６０（図５）が構成され、これにより後輪１５，１６の実舵角が検出される。
【００１６】
本実施例の後輪操舵機構１８は図３に示すように、ハウジング５１にカバー５２が固定されており、このカバー５２と一体的にモータ１２のモータハウジング５３及び相対舵角センサ６１が設けられている。図４に明らかなように、ラック軸５５が車両の進行方向に対して直角に設けられており、ラック軸５５の両端部はボールジョイント５８を介して後輪のナックルアームに接続されている。ハウジング５１の図４の右端にはチューブ５９が嵌着されており、異なる長さのラック軸５５を設ける場合にも、チューブ５７を交換することにより、ハウジング５１を変更することなく対応することができる。ラック軸５５にはラック５６が形成されており、このラック５６は、車両の前後方向に延びるピニオン５７と噛合するように構成されている。
【００１７】
図４に示すように、モータ１２のモータ軸１２ｓの先端にピニオン１２ｐが設けられており、このピニオン１２ｐにギヤ１２ｇが噛合し、ハイポイドギヤが構成されている。このハイポイドギヤは、モータ１２のモータ軸１２ｓの回転をギヤ１２ｇの回転として伝えるが、ラック軸５５側からギヤ１２ｇに回転力が加えられたときには、モータ１２のモータ軸１２ｓが回転しないように逆効率零になるように設定されている。
【００１８】
上記モータ１２は電子制御ユニット２０からの信号によって制御されるように構成されている。即ち、電子制御ユニット２０には、車速センサ９、前輪舵角センサ１７、相対舵角センサ６１及び絶対舵角センサ６２から成る後輪舵角センサ６０等の出力が供給され、これらの出力に応じてモータ１２の回転量が設定され、モータ１２に制御信号が供給される。
【００１９】
図５は電子制御ユニット２０の構成を示すもので、電子制御ユニット２０には車載のバッテリ４１が接続されている。即ち、バッテリ４１が、ヒューズ及び電源端子ＩＰ１を介してモータドライバ４４に接続されると共に、ヒューズ、イグニッションスイッチ４２及び電源端子ＩＰ２を介してモータドライバ４４及び定電圧レギュレータ４３に接続されている。この定電圧レギュレータ４３から定電圧Ｖｃｃが出力される。
【００２０】
電子制御ユニット２０は、制御手段であるマイクロプロセッサ４５を有し、このマイクロプロセッサ４５は定電圧Ｖｃｃにより作動する。前述の車速センサ９、前輪舵角センサ１７及び後輪舵角センサ６０の検出信号が、インターフェース４６を介してマイクロプロセッサ４５に入力される。モータ１２の各相の端子は電子制御ユニット２０のモータドライバ４４に接続されている。モータドライバ４４に対しては電源端子ＩＰ１及びＩＰ２から電力が供給される。そして、マイクロプロセッサ４５からモータドライバ４４に制御信号が出力される。
【００２１】
モータドライバ４４には電流検出回路４７が接続されており、モータドライバ４４からモータ１２に供給される駆動電流Ｉｍが検出され、インターフェース４６を介してマイクロプロセッサ４５に入力するように構成されている。而して、マイクロプロセッサ４５において、駆動電流Ｉｍに基づき異常判定が行なわれた後、異常と判定されたときには操舵制御が停止されると共に、ドライバ４８を介して警報装置４９に異常信号が出力されるが、この異常判定処理については後述する。
【００２２】
マイクロプロセッサ４５においては、図１に示す制御ブロック図に従って目標舵角が設定されると共に、モータ１２のサーボ制御が行なわれ、更に後述の異常判定が行われる。先ず、目標値設定部２１においては、例えば前輪１３，１４の操舵角と車両の速度に応じて後輪１５，１６の目標舵角値θａが設定される。具体的には、目標値設定部２１において前輪舵角センサ１７の出力に応じて設定される係数と車速センサ９の出力に応じて設定される係数との積に基づいて目標舵角値θａが設定される。
【００２３】
例えば車両を停車するときには、後輪１５，１６が前輪１３，１４の操舵角に反比例して前輪１３，１４とは反対方向に操舵されるように目標舵角値θａが設定され、これにより車両の旋回半径が小さくなる。また、車両が高速で走行中のときには、目標舵角値θａが前輪１３，１４の操舵角に比例するように設定され、後輪１５，１６が前輪１３，１４と同じ方向に操舵され、車両旋回時の操縦安定性が良好なものとなる。
【００２４】
上記のように設定された目標舵角値θａは、微分部２２にて微分され、微分ゲイン設定部２３において、微分値Ｄθａから所定の特性に従って微分ゲインＧθａが求められる。即ち、微分値Ｄθａの絶対値が所定値（例えば０．１２ｄｅｇ）以下の場合には微分ゲインＧθａは０に設定され、微分値Ｄθａの絶対値が所定値（例えば０．４８ｄｅｇ）以上の場合には微分ゲインＧθａは所定値（例えば４）に設定される。従って、図１１に示すように、微分値Ｄθａの絶対値が０．１２乃至０．４８ｄｅｇの範囲内にあるときには微分ゲインＧθａは０乃至４の値となる。
【００２５】
一方、相対舵角センサ６１によってモータ１２の回転角θｍが検出され、舵角変換部３３を介して実舵角値θｒとして出力され、これが減算部２４に供給される。相対舵角センサ６１の出力は前述のように相対的な舵角値であり、実舵角値を表すものではないが、舵角変換部３３にて絶対舵角センサ６２の出力に基づき補正されるので、舵角変換部３３からは実舵角値θｒが出力される。
【００２６】
而して、減算部２４においては、目標舵角値θａから実舵角値θｒが減算され、舵角偏差Δθａが求められる。この舵角偏差Δθａは舵角偏差不感帯付与部２５を介して以下のように処理される。
【００２７】
舵角偏差不感帯付与部２５は、図１２に示すように、舵角偏差Δθａの絶対値が所定値α以下の場合に出力の舵角偏差値θｄを０として処理するものであり、これにより舵角偏差Δθａの値が小さいときには制御が停止するように構成されている。このようにして求められた舵角偏差値θｄは、微分部２６及び比例部２８に送られる。比例部２８では舵角偏差値θｄに所定の比例ゲインが乗算され、比例項Ｐｓが得られる。また、微分部２６では舵角偏差値θｄが微分され、舵角偏差微分値Ｄθｄが得られる。
【００２８】
この舵角偏差微分値Ｄθｄに対し、前述のように微分ゲイン設定部２３にて設定された微分ゲインＧθａが乗算部２７にて乗算され、微分項Ｄｓが得られる。そして、比例項Ｐｓと微分項Ｄｓが加算部２９にて加算され、舵角制御量、即ち舵角値θｃが得られる。
【００２９】
舵角値θｃは舵角偏差リミッタ３０により舵角制限がかけられる。舵角偏差リミッタ３０は、例えば図１３に示すように舵角値θｃに比例して制御量Ｏｃが設定されると共に、制御量Ｏｃが所定の上限値（例えば１．５ｄｅｇ）以上または所定の下限値（例えば−１．５ｄｅｇ）以下にならないように設定される。この制御量Ｏｃは偏差−デューティ変換部３１にて所定の特性に従ってデューティＤｙに変換され、パルス幅変調（ＰＷＭ）部３２に供給される。このパルス幅変調部３２においてはデューティＤｙに応じたパルス信号Ｐｗが形成され、モータドライバ４４に出力される。
【００３０】
而して、モータドライバ４４により、これに供給されるパルス信号Ｐｗに応じて、モータ１２がサーボ制御され回転駆動される。尚、上記ＰＤ制御に積分項を追加することとしてもよい。また、モータ１２の回転角θｍは電源電圧の変動によっても変化するので、バッテリ電圧を測定し、バッテリ電圧に応じてパルス信号Ｐｗを補正するようにしてもよい。
【００３１】
図７は本実施例の操舵制御装置が機械的にロック状態となるような異常が生じたか否かを判定する異常判定処理を示すもので、ステップ１０１においてモータ１２の駆動電流Ｉｍが基準電流Ｋｉと比較され、これを下回ればステップ１０２に進み通常の操舵制御が行なわれるが、これ以上であればステップ１０３に進む。基準電流Ｋｉは、例えば図８に示すように車速Ｖｓの増加に伴い漸減するように設定される。即ち、車速Ｖｓが小さいときには、操舵時の負荷が大で大きな操舵力が必要とされ、モータ１２の駆動電流Ｉｍも大電流が必要であるので、基準電流Ｋｉが大に設定されている。一方、車速Ｖｓが大となれば、操舵時の負荷が小でモータ１２の駆動電流Ｉｍは小さくなるので、基準電流Ｋｉも小に設定されており、確実に異常判定を行ない得るように設定されている。
【００３２】
次に、ステップ１０３においては、駆動電流Ｉｍが基準電流Ｋｉ以上となった後の時間ｔｉが所定の基準時間Ｋｔと比較される。この基準時間Ｋｔは、例えば図９に示すように車速Ｖｓの増加に伴いステップ状に減少するように設定される。この基準時間Ｋｔの設定に関しては、車速Ｖｓが小さいときには比較的緩やかな操舵作動が行われるので判定時間を長くする必要があるのに対し、車速Ｖｓが大となると操舵作動が速くなるので判定時間は短くてよい。このため、モータ１２への駆動電流Ｉｍ以上の通電時間ｔｉの基準時間Ｋｔが車速Ｖｓの増加に伴い減少するように設定されており、迅速に異常判定を行ない得るように設定されている。
【００３３】
尚、基準電流Ｋｉが少くとも図８に示すように設定されておれば、基準時間Ｋｔは一定時間としてもよい。また、基準時間Ｋｔを図９に示すように設定し基準電流Ｋｉを一定電流に設定することもできる。
【００３４】
而して、ステップ１０３において、時間ｔｉが基準時間Ｋｔを下回ればステップ１０２に進み通常の操舵制御が行なわれる。これに対し、時間ｔｉが基準時間Ｋｔ以上と判定された場合、即ち、モータ１２の駆動電流Ｉｍが所定の基準電流Ｋｉ以上となった状態が所定の基準時間Ｋｔ以上継続したと判定された場合には、ステップ１０４に進みロック異常と判定されて異常信号が出力され、警報装置４９が駆動されると共に、ステップ１０５にて操舵制御が停止される。尚、警報装置４９としては光、音等種々の報知手段によって構成することができるが、これを省略することとしてもよい。
【００３５】
図１０は、横加速度及び車両の速度に応じて基準電流を設定する発明の実施例における基準電流Ｋｉの特性を示す図である。速度Ｖｓの変化に伴う操舵時の負荷変動に加え、ステアリング角度Ａｓの増加（即ち、横加速度の増加）に伴い操舵時の負荷が大となるので、モータ１２の駆動電流Ｉｍを増大することが望ましい。このため、本実施例においては横加速度に対応するパラメータとしてステアリング角度Ａｓを採用し、前輪舵角センサ１７の出力信号に応じてステアリング角度Ａｓを演算することとしたものである。尚、別途ステアリングの操舵角を直接測定するセンサを設けることとしてもよい。
【００３６】
而して、本実施例によれば、ステアリング角度Ａｓの増加に伴い基準電流Ｋｉが増大すると共に、車速ＶｓがＶ１、Ｖ２、Ｖ３と増加するに伴い（従って、図１０においてＶ１＜Ｖ２＜Ｖ３という関係にある）、基準電流Ｋｉが減少するように設定されており、迅速且つ確実に異常判定を行うことができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は前述のように構成されているので以下に記載の効果を奏する。即ち、本発明においては、電流判定手段によってモータに供給する駆動電流が基準電流以上か否かが判定されると共に、時間判定手段において、駆動電流が基準電流以上と判定された状態が基準時間以上継続したか否かが判定され、そうであれば異常判定手段にて操舵制御装置が異常と判定されるように構成されており、しかも、基準電流調整手段によって、速度に応じた所定の特性に従って基準電流が設定されるように構成されているので、後輪を制御対象の操舵輪とする操舵制御装置が機械的にロック状態となるような異常が生じても、確実にこれを検出することができる。
【００３８】
上記に加え横加速度検出手段を具備した異常検出装置においては、車両の横加速度及び速度に応じて基準電流の特性が設定されるように構成されているので、一層正確に異常判定を行うことができる。
【００３９】
また、上記の各異常検出装置において基準時間調整手段を具備した装置によれば、車両の速度に応じて基準時間の特性が設定されるように構成されているので、迅速且つ確実に異常判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る異常検出装置の構成の概要を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例における車両の操舵制御装置の全体構成図である。
【図３】本発明の一実施例における後輪操舵機構の正面図である。
【図４】本発明の一実施例における後輪操舵機構の部分断面図である。
【図５】本発明の一実施例に供する電子制御ユニットの回路構成図である。
【図６】本発明の一実施例におけるモータ制御に係る制御ブロック図である。
【図７】本発明の一実施例における異常判定処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施例における基準電流Ｋｉの特性を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施例における基準時間Ｋｔの特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の他の実施例における基準電流Ｋｉの特性を示すグラフである。
【図１１】本発明の一実施例における舵角偏差不感帯付与部の入出力特性を示すグラフである。
【図１２】本発明の一実施例における舵角偏差リミッタの入出力特性を示すグラフである。
【図１３】本発明の一実施例における微分ゲイン設定部の入出力特性を示すグラフである。
【符号の説明】
９ 車速センサ
１１ 後輪舵角センサ
１２ モータ
１７ 前輪舵角センサ
２０ 電子制御ユニット
２２ 微分部
２３ 微分ゲイン設定部
２４ 減算部
２５ 舵角偏差不感帯付与部
２６ 微分部
２７ 乗算部
２８ 比例部
２９ 加算部
３０ 舵角偏差リミッタ
３１ 偏差−デューティ変換部
３２ パルス幅変調部
３３ 舵角変換部
４３ 定電圧レギュレータ
４４ モータドライバ
４５ マイクロプロセッサ
４６ インターフェース
４７ 電流検出回路
４９ 警報装置
６０ 後輪舵角センサ
６１ 相対舵角センサ
６２ 絶対舵角センサ
【産業上の利用分野】
本発明は、操舵制御装置の異常検出装置に関し、特に、操舵制御装置における機械的な異常、とりわけ機械的にロック状態となる異常を検出する異常検出装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、四輪車の前輪の舵角補正を行なう前輪操舵装置や、後輪の舵角調整を行なう後輪操舵装置が知られている。更に、例えば、特開平１−１８６４７４号公報においては、従来の４輪操舵システムに関し、アクチュエータ、駆動回路、後輪センサのいずれかが故障した時でも、モータは目標値に対し駆動され続けることになり、後輪が制御に反する挙動をするおそれがあるとし、これを解決するため、目標後輪位置と現後輪位置との偏差が規定時間内に規定値内に収束しない場合に後輪操舵用モータへの電力供給を停止するエラー処理手段を有するコントローラを設けることとしている。更に、特開平１−２４０３７７号公報、実開昭６０−９２６７３号等の公報にも同様の誤作動検出手段が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
然し乍ら、上記公報に記載の４輪操舵システムにおいては、アクチュエータ、駆動回路、後輪センサのいずれが故障してもモータへの電力供給が停止されることになるので、システム全体としての異常は検知し得るとしても、故障した部位即ち異常箇所を特定することはできず、上記他の公報に記載の技術においても同様である。従って、修理に時間を要し、保守、点検が容易ではない。
【０００４】
ところで、上記のような操舵制御装置における電気的な異常である断線及び短絡の検出は比較的容易であり、例えば特開平１−２４８９２７号公報に開示された技術を利用し得る。これに対し、機械的な異常、特に構成部品が機械的にロック状態となったときの異常を電気的な異常と区別して検出することはできず、少くともこの機械的な異常を区別して検出し得るようにすることが望まれている。
【０００５】
そこで、本発明は、車両の操舵制御装置が機械的にロック状態となったときの異常を迅速、確実に検出し得る異常検出装置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】
上記の目的を達成するため、本発明においては、図１に示すように、車両の後輪を制御対象の操舵輪ＷＬとして該操舵輪ＷＬに操舵機構ＳＭを介してモータＭＴを連結し、このモータＭＴを駆動して操舵輪ＷＬの舵角制御を行なう車両の操舵制御装置において、車両の速度Ｖｓを検出する車速検出手段ＳＳと、モータＭＴに供給する駆動電流Ｉｍが所定の基準電流Ｋｉ以上か否かを判定する電流判定手段ＣＤと、電流判定手段ＣＤにて駆動電流Ｉｍが所定の基準電流Ｋｉ以上と判定した状態が所定の基準時間Ｋｔ以上継続したか否かを判定する時間判定手段ＴＤと、この時間判定手段ＴＤにて基準電流Ｋｉ以上の状態が基準時間Ｋｔ以上継続したときには操舵制御装置が異常と判定し異常信号を出力する異常判定手段ＡＤと、電流判定手段ＣＤの基準電流Ｋｉを車両の速度Ｖｓに応じた所定の特性に従って設定する基準電流調整手段ＳＣとを備えることとしたものである。
【０００７】
上記の異常検出装置において、車両の横加速度を検出する横加速度検出手段を具備し、基準電流調整手段ＳＣが、電流判定手段ＣＤの基準電流Ｋｉを車両の速度Ｖｓ及び車両の横加速度に応じた所定の特性に従って設定するように構成するとよい。
【０００８】
また、上記の各異常検出装置において、図１に破線で示すように、時間判定手段ＴＤの基準時間Ｋｔを車両の速度Ｖｓに応じた所定の特性に従って設定する基準時間調整手段ＳＴを具備することとしてもよい。
【０００９】
更に、図１に示された装置において、基準電流調整手段ＳＣに代えて破線で示した基準時間調整手段ＳＴを設けることとしてもよい。
【００１０】
【作用】
上記図１に示した操舵制御装置においては、モータＭＴの駆動に応じ、操舵機構ＳＭを介して制御対象の操舵輪ＷＬ（後輪）の舵角制御が行なわれる。この間、車速検出手段ＳＳによって車両の速度Ｖｓが検出され、基準電流調整手段ＳＣによって、速度Ｖｓに応じた所定の特性に従って基準電流Ｋｉが設定される。また、電流判定手段ＣＤによってモータＭＴに供給する駆動電流Ｉｍが基準電流Ｋｉ以上か否かが判定される。更に、時間判定手段ＴＤにおいて、駆動電流Ｉｍが基準電流Ｋｉ以上と判定された状態が基準時間Ｋｔ以上継続したか否かが判定され、そうであれば異常判定手段ＡＤにて操舵制御装置が異常と判定され、異常信号が出力される。
【００１１】
更に横加速度検出手段を具備した異常検出装置においては、車両の横加速度が検出され、この横加速度及び速度Ｖｓに応じて基準電流Ｋｉの特性が設定されるので、一層正確に異常判定を行なうことができる。
【００１２】
また、図１に破線で示す基準時間調整手段ＳＴを具備した異常検出装置においては、車両の速度Ｖｓに応じて基準時間Ｋｔの特性が設定されるので、一層迅速に異常判定を行なうことができる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の操舵制御装置の実施例について図面を参照しながら説明する。本実施例は、車両の前輪の操舵に応じて後輪を操舵する後輪操舵制御装置における異常検出装置に係る。図２は操舵制御装置を搭載した車両の全体構成を示すもので、前輪１３，１４は前輪操舵機構１０によりステアリングホイール１９の回動操作に応じて操舵される。前輪操舵機構１０には、前輪１３，１４の舵角量を検出する例えばポテンショメータの前輪舵角センサ１７が設けられており、その測定データが電子制御ユニット２０に供給される。
【００１４】
また、車両の速度を検出する車速センサ９が設けられており、その出力が電子制御ユニット２０に供給される。車速センサ９としては、一対のセンサによって二系統で車速検出することとし、その平均値もしくは最大値を車速として出力するように構成してもよく、このように構成することによりセンサ異常を容易に検出することができる。
【００１５】
後輪１５，１６には後輪操舵機構１８が接続されており、モータ１２の回転に応じて操舵される。本実施例ではモータ１２は三相のブラシレスモータで、その軸方向端部には、モータ１２の回転角度を検出する相対舵角センサ６１が設けられている。相対舵角センサ６１としては、モータ１２の磁極の変化に応じて磁極信号を出力する磁極センサが用いられ、あるいは一般的なロータリエンコーダが用いられるが、出力信号は相対的な舵角値を表すことになる。本実施例では二組の磁極センサが設けられており、一方が故障したときにも操舵制御を継続することができるように構成されている。また、図２及び図３に示すように後輪１５，１６の舵角量を検出するポテンショメータの絶対舵角センサ６２が設けられている。而して、相対舵角センサ６１及び絶対舵角センサ６２によって後輪舵角センサ６０（図５）が構成され、これにより後輪１５，１６の実舵角が検出される。
【００１６】
本実施例の後輪操舵機構１８は図３に示すように、ハウジング５１にカバー５２が固定されており、このカバー５２と一体的にモータ１２のモータハウジング５３及び相対舵角センサ６１が設けられている。図４に明らかなように、ラック軸５５が車両の進行方向に対して直角に設けられており、ラック軸５５の両端部はボールジョイント５８を介して後輪のナックルアームに接続されている。ハウジング５１の図４の右端にはチューブ５９が嵌着されており、異なる長さのラック軸５５を設ける場合にも、チューブ５７を交換することにより、ハウジング５１を変更することなく対応することができる。ラック軸５５にはラック５６が形成されており、このラック５６は、車両の前後方向に延びるピニオン５７と噛合するように構成されている。
【００１７】
図４に示すように、モータ１２のモータ軸１２ｓの先端にピニオン１２ｐが設けられており、このピニオン１２ｐにギヤ１２ｇが噛合し、ハイポイドギヤが構成されている。このハイポイドギヤは、モータ１２のモータ軸１２ｓの回転をギヤ１２ｇの回転として伝えるが、ラック軸５５側からギヤ１２ｇに回転力が加えられたときには、モータ１２のモータ軸１２ｓが回転しないように逆効率零になるように設定されている。
【００１８】
上記モータ１２は電子制御ユニット２０からの信号によって制御されるように構成されている。即ち、電子制御ユニット２０には、車速センサ９、前輪舵角センサ１７、相対舵角センサ６１及び絶対舵角センサ６２から成る後輪舵角センサ６０等の出力が供給され、これらの出力に応じてモータ１２の回転量が設定され、モータ１２に制御信号が供給される。
【００１９】
図５は電子制御ユニット２０の構成を示すもので、電子制御ユニット２０には車載のバッテリ４１が接続されている。即ち、バッテリ４１が、ヒューズ及び電源端子ＩＰ１を介してモータドライバ４４に接続されると共に、ヒューズ、イグニッションスイッチ４２及び電源端子ＩＰ２を介してモータドライバ４４及び定電圧レギュレータ４３に接続されている。この定電圧レギュレータ４３から定電圧Ｖｃｃが出力される。
【００２０】
電子制御ユニット２０は、制御手段であるマイクロプロセッサ４５を有し、このマイクロプロセッサ４５は定電圧Ｖｃｃにより作動する。前述の車速センサ９、前輪舵角センサ１７及び後輪舵角センサ６０の検出信号が、インターフェース４６を介してマイクロプロセッサ４５に入力される。モータ１２の各相の端子は電子制御ユニット２０のモータドライバ４４に接続されている。モータドライバ４４に対しては電源端子ＩＰ１及びＩＰ２から電力が供給される。そして、マイクロプロセッサ４５からモータドライバ４４に制御信号が出力される。
【００２１】
モータドライバ４４には電流検出回路４７が接続されており、モータドライバ４４からモータ１２に供給される駆動電流Ｉｍが検出され、インターフェース４６を介してマイクロプロセッサ４５に入力するように構成されている。而して、マイクロプロセッサ４５において、駆動電流Ｉｍに基づき異常判定が行なわれた後、異常と判定されたときには操舵制御が停止されると共に、ドライバ４８を介して警報装置４９に異常信号が出力されるが、この異常判定処理については後述する。
【００２２】
マイクロプロセッサ４５においては、図１に示す制御ブロック図に従って目標舵角が設定されると共に、モータ１２のサーボ制御が行なわれ、更に後述の異常判定が行われる。先ず、目標値設定部２１においては、例えば前輪１３，１４の操舵角と車両の速度に応じて後輪１５，１６の目標舵角値θａが設定される。具体的には、目標値設定部２１において前輪舵角センサ１７の出力に応じて設定される係数と車速センサ９の出力に応じて設定される係数との積に基づいて目標舵角値θａが設定される。
【００２３】
例えば車両を停車するときには、後輪１５，１６が前輪１３，１４の操舵角に反比例して前輪１３，１４とは反対方向に操舵されるように目標舵角値θａが設定され、これにより車両の旋回半径が小さくなる。また、車両が高速で走行中のときには、目標舵角値θａが前輪１３，１４の操舵角に比例するように設定され、後輪１５，１６が前輪１３，１４と同じ方向に操舵され、車両旋回時の操縦安定性が良好なものとなる。
【００２４】
上記のように設定された目標舵角値θａは、微分部２２にて微分され、微分ゲイン設定部２３において、微分値Ｄθａから所定の特性に従って微分ゲインＧθａが求められる。即ち、微分値Ｄθａの絶対値が所定値（例えば０．１２ｄｅｇ）以下の場合には微分ゲインＧθａは０に設定され、微分値Ｄθａの絶対値が所定値（例えば０．４８ｄｅｇ）以上の場合には微分ゲインＧθａは所定値（例えば４）に設定される。従って、図１１に示すように、微分値Ｄθａの絶対値が０．１２乃至０．４８ｄｅｇの範囲内にあるときには微分ゲインＧθａは０乃至４の値となる。
【００２５】
一方、相対舵角センサ６１によってモータ１２の回転角θｍが検出され、舵角変換部３３を介して実舵角値θｒとして出力され、これが減算部２４に供給される。相対舵角センサ６１の出力は前述のように相対的な舵角値であり、実舵角値を表すものではないが、舵角変換部３３にて絶対舵角センサ６２の出力に基づき補正されるので、舵角変換部３３からは実舵角値θｒが出力される。
【００２６】
而して、減算部２４においては、目標舵角値θａから実舵角値θｒが減算され、舵角偏差Δθａが求められる。この舵角偏差Δθａは舵角偏差不感帯付与部２５を介して以下のように処理される。
【００２７】
舵角偏差不感帯付与部２５は、図１２に示すように、舵角偏差Δθａの絶対値が所定値α以下の場合に出力の舵角偏差値θｄを０として処理するものであり、これにより舵角偏差Δθａの値が小さいときには制御が停止するように構成されている。このようにして求められた舵角偏差値θｄは、微分部２６及び比例部２８に送られる。比例部２８では舵角偏差値θｄに所定の比例ゲインが乗算され、比例項Ｐｓが得られる。また、微分部２６では舵角偏差値θｄが微分され、舵角偏差微分値Ｄθｄが得られる。
【００２８】
この舵角偏差微分値Ｄθｄに対し、前述のように微分ゲイン設定部２３にて設定された微分ゲインＧθａが乗算部２７にて乗算され、微分項Ｄｓが得られる。そして、比例項Ｐｓと微分項Ｄｓが加算部２９にて加算され、舵角制御量、即ち舵角値θｃが得られる。
【００２９】
舵角値θｃは舵角偏差リミッタ３０により舵角制限がかけられる。舵角偏差リミッタ３０は、例えば図１３に示すように舵角値θｃに比例して制御量Ｏｃが設定されると共に、制御量Ｏｃが所定の上限値（例えば１．５ｄｅｇ）以上または所定の下限値（例えば−１．５ｄｅｇ）以下にならないように設定される。この制御量Ｏｃは偏差−デューティ変換部３１にて所定の特性に従ってデューティＤｙに変換され、パルス幅変調（ＰＷＭ）部３２に供給される。このパルス幅変調部３２においてはデューティＤｙに応じたパルス信号Ｐｗが形成され、モータドライバ４４に出力される。
【００３０】
而して、モータドライバ４４により、これに供給されるパルス信号Ｐｗに応じて、モータ１２がサーボ制御され回転駆動される。尚、上記ＰＤ制御に積分項を追加することとしてもよい。また、モータ１２の回転角θｍは電源電圧の変動によっても変化するので、バッテリ電圧を測定し、バッテリ電圧に応じてパルス信号Ｐｗを補正するようにしてもよい。
【００３１】
図７は本実施例の操舵制御装置が機械的にロック状態となるような異常が生じたか否かを判定する異常判定処理を示すもので、ステップ１０１においてモータ１２の駆動電流Ｉｍが基準電流Ｋｉと比較され、これを下回ればステップ１０２に進み通常の操舵制御が行なわれるが、これ以上であればステップ１０３に進む。基準電流Ｋｉは、例えば図８に示すように車速Ｖｓの増加に伴い漸減するように設定される。即ち、車速Ｖｓが小さいときには、操舵時の負荷が大で大きな操舵力が必要とされ、モータ１２の駆動電流Ｉｍも大電流が必要であるので、基準電流Ｋｉが大に設定されている。一方、車速Ｖｓが大となれば、操舵時の負荷が小でモータ１２の駆動電流Ｉｍは小さくなるので、基準電流Ｋｉも小に設定されており、確実に異常判定を行ない得るように設定されている。
【００３２】
次に、ステップ１０３においては、駆動電流Ｉｍが基準電流Ｋｉ以上となった後の時間ｔｉが所定の基準時間Ｋｔと比較される。この基準時間Ｋｔは、例えば図９に示すように車速Ｖｓの増加に伴いステップ状に減少するように設定される。この基準時間Ｋｔの設定に関しては、車速Ｖｓが小さいときには比較的緩やかな操舵作動が行われるので判定時間を長くする必要があるのに対し、車速Ｖｓが大となると操舵作動が速くなるので判定時間は短くてよい。このため、モータ１２への駆動電流Ｉｍ以上の通電時間ｔｉの基準時間Ｋｔが車速Ｖｓの増加に伴い減少するように設定されており、迅速に異常判定を行ない得るように設定されている。
【００３３】
尚、基準電流Ｋｉが少くとも図８に示すように設定されておれば、基準時間Ｋｔは一定時間としてもよい。また、基準時間Ｋｔを図９に示すように設定し基準電流Ｋｉを一定電流に設定することもできる。
【００３４】
而して、ステップ１０３において、時間ｔｉが基準時間Ｋｔを下回ればステップ１０２に進み通常の操舵制御が行なわれる。これに対し、時間ｔｉが基準時間Ｋｔ以上と判定された場合、即ち、モータ１２の駆動電流Ｉｍが所定の基準電流Ｋｉ以上となった状態が所定の基準時間Ｋｔ以上継続したと判定された場合には、ステップ１０４に進みロック異常と判定されて異常信号が出力され、警報装置４９が駆動されると共に、ステップ１０５にて操舵制御が停止される。尚、警報装置４９としては光、音等種々の報知手段によって構成することができるが、これを省略することとしてもよい。
【００３５】
図１０は、横加速度及び車両の速度に応じて基準電流を設定する発明の実施例における基準電流Ｋｉの特性を示す図である。速度Ｖｓの変化に伴う操舵時の負荷変動に加え、ステアリング角度Ａｓの増加（即ち、横加速度の増加）に伴い操舵時の負荷が大となるので、モータ１２の駆動電流Ｉｍを増大することが望ましい。このため、本実施例においては横加速度に対応するパラメータとしてステアリング角度Ａｓを採用し、前輪舵角センサ１７の出力信号に応じてステアリング角度Ａｓを演算することとしたものである。尚、別途ステアリングの操舵角を直接測定するセンサを設けることとしてもよい。
【００３６】
而して、本実施例によれば、ステアリング角度Ａｓの増加に伴い基準電流Ｋｉが増大すると共に、車速ＶｓがＶ１、Ｖ２、Ｖ３と増加するに伴い（従って、図１０においてＶ１＜Ｖ２＜Ｖ３という関係にある）、基準電流Ｋｉが減少するように設定されており、迅速且つ確実に異常判定を行うことができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は前述のように構成されているので以下に記載の効果を奏する。即ち、本発明においては、電流判定手段によってモータに供給する駆動電流が基準電流以上か否かが判定されると共に、時間判定手段において、駆動電流が基準電流以上と判定された状態が基準時間以上継続したか否かが判定され、そうであれば異常判定手段にて操舵制御装置が異常と判定されるように構成されており、しかも、基準電流調整手段によって、速度に応じた所定の特性に従って基準電流が設定されるように構成されているので、後輪を制御対象の操舵輪とする操舵制御装置が機械的にロック状態となるような異常が生じても、確実にこれを検出することができる。
【００３８】
上記に加え横加速度検出手段を具備した異常検出装置においては、車両の横加速度及び速度に応じて基準電流の特性が設定されるように構成されているので、一層正確に異常判定を行うことができる。
【００３９】
また、上記の各異常検出装置において基準時間調整手段を具備した装置によれば、車両の速度に応じて基準時間の特性が設定されるように構成されているので、迅速且つ確実に異常判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る異常検出装置の構成の概要を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例における車両の操舵制御装置の全体構成図である。
【図３】本発明の一実施例における後輪操舵機構の正面図である。
【図４】本発明の一実施例における後輪操舵機構の部分断面図である。
【図５】本発明の一実施例に供する電子制御ユニットの回路構成図である。
【図６】本発明の一実施例におけるモータ制御に係る制御ブロック図である。
【図７】本発明の一実施例における異常判定処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施例における基準電流Ｋｉの特性を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施例における基準時間Ｋｔの特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の他の実施例における基準電流Ｋｉの特性を示すグラフである。
【図１１】本発明の一実施例における舵角偏差不感帯付与部の入出力特性を示すグラフである。
【図１２】本発明の一実施例における舵角偏差リミッタの入出力特性を示すグラフである。
【図１３】本発明の一実施例における微分ゲイン設定部の入出力特性を示すグラフである。
【符号の説明】
９ 車速センサ
１１ 後輪舵角センサ
１２ モータ
１７ 前輪舵角センサ
２０ 電子制御ユニット
２２ 微分部
２３ 微分ゲイン設定部
２４ 減算部
２５ 舵角偏差不感帯付与部
２６ 微分部
２７ 乗算部
２８ 比例部
２９ 加算部
３０ 舵角偏差リミッタ
３１ 偏差−デューティ変換部
３２ パルス幅変調部
３３ 舵角変換部
４３ 定電圧レギュレータ
４４ モータドライバ
４５ マイクロプロセッサ
４６ インターフェース
４７ 電流検出回路
４９ 警報装置
６０ 後輪舵角センサ
６１ 相対舵角センサ
６２ 絶対舵角センサ
Claims (4)
- 車両の後輪を制御対象の操舵輪として該操舵輪に操舵機構を介してモータを連結し、該モータを駆動して前記操舵輪の舵角制御を行なう車両の操舵制御装置において、前記車両の速度を検出する車速検出手段と、前記モータに供給する駆動電流が所定の基準電流以上か否かを判定する電流判定手段と、該電流判定手段にて前記駆動電流が所定の基準電流以上と判定した状態が所定の基準時間以上継続したか否かを判定する時間判定手段と、該時間判定手段にて前記基準電流以上の状態が前記基準時間以上継続したときには前記操舵制御装置が異常と判定し異常信号を出力する異常判定手段と、前記電流判定手段の前記基準電流を前記車両の速度に応じた所定の特性に従って設定する基準電流調整手段とを備えたことを特徴とする操舵制御装置の異常検出装置。
- 前記車両の横加速度を検出する横加速度検出手段を具備し、前記基準電流調整手段が、前記電流判定手段の前記基準電流を前記車両の速度及び前記車両の横加速度に応じた所定の特性に従って設定するように構成したことを特徴とする請求項１記載の操舵制御装置の異常検出装置。
- 前記時間判定手段の前記基準時間を前記車両の速度に応じた所定の特性に従って設定する基準時間調整手段を具備したことを特徴とする請求項１又は２記載の操舵制御装置の異常検出装置。
- 車両の後輪を制御対象の操舵輪として該操舵輪に操舵機構を介してモータを連結し、該モータを駆動して前記操舵輪の舵角制御を行なう車両の操舵制御装置において、前記車両の速度を検出する車速検出手段と、前記モータに供給する駆動電流が所定の基準電流以上か否かを判定する電流判定手段と、該電流判定手段にて前記駆動電流が所定の基準電流以上と判定した状態が所定の基準時間以上継続したか否かを判定する時間判定手段と、該時間判定手段にて前記基準電流以上の状態が前記基準時間以上継続したときには前記操舵制御装置が異常と判定し異常信号を出力する異常判定手段と、前記時間判定手段の前記基準時間を前記車両の速度に応じた所定の特性に従って設定する基準時間調整手段とを備えたことを特徴とする操舵制御装置の異常検出装置。
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