JP2004090792A

JP2004090792A - 車両の操舵装置

Info

Publication number: JP2004090792A
Application number: JP2002255071A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kasahara; 笠原　敏明
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】指定された反力トルクが小さい場合であっても、指定された反力トルクを複数のモータによって確実に発生させる。
【解決手段】反力装置用コントローラ毎に発生すべき反力トルクに応じた必要反力電流Ｉａを算出し（ステップＳ６）、これを反力発生モータの数、この場合“２”で等分し、この必要反力電流Ｉａの｜Ｉａ／２｜が、反力発生モータの不感帯域に応じて設定したしきい値Ｉｔ以上ならば、Ｉａ／２をモータ指令電流Ｉｍとして各反力発生モータを駆動し（ステップＳ８、Ｓ１０）、しきい値Ｉｔより小さければ、予め設定された優先順位の高い方の反力装置用コントローラでは、必要反力電流Ｉａをモータ指令電流Ｉｍとして反力発生モータを駆動し（ステップＳ１４）、優先順位の低い方の反力装置用コントローラでは、モータ指令電流Ｉｍを零にし、且つ反力発生モータのクラッチ機構を遮断する（ステップＳ１６）。
【選択図】　　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ステアリングホイールの操作に応じてアクチュエータにより転舵を行うようにした車両の操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、運転者が操舵するステアリングホイールと転舵輪の転舵機構とが機械的に切り離され、エンコーダ等の検出器によりステアリングホイールの操舵角を検出し、この操舵角検出値に応じて、アクチュエータにより転舵輪を転舵するようにした操舵装置として、ステアバイワイヤ式の操舵装置が知られている。
【０００３】
この種の操舵装置では、運転者が操舵するステアリングホイールが機械的に転舵輪と連結されていないために、ステアリングホイールを操舵しても運転者に操舵反力が伝わらず、運転者に違和感を与えることを回避するために、ステアリングホイールにアクチュエータを設け、このアクチュエータをモータで駆動することによって操舵反力を発生させるようにしている。
【０００４】
前記操舵反力を与えるためのアクチュエータを備えた反力装置は、例えば、アクチュエータを動作させるための２つの反力発生モータ、この反力発生モータの角度を測定するための３個の角度センサ及び各反力発生モータを駆動させるための２台のコントローラ等を含んで構成されている。そして、例えば転舵輪を転舵するためのアクチュエータを駆動する転舵モータのモータ電流に見合った反力トルクを算出し、この反力トルクを発生し得るモータ電流の指令値を算出し、このモータ電流指令値を２台の反力発生モータで均等に分割し、各反力発生モータを駆動することによって、これら２つの反力発生モータにより、操舵反力に見合った反力トルクを発生させるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、モータは通常、電流を流してもトルクを発生しないような不感帯を持つ。上述のように、電流指令値を２つのモータで均等に分割した場合、電流指令値が小さければ各モータへの指令値がさらに小さくなり不感帯に属する状態となり易い。
【０００６】
したがって、複数のモータによってトルクを発生させる場合、電流指令値に対してトルクが発生されない不感帯幅が増加することになる。
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、複数のモータによってトルクを発生させることに起因して不感帯幅が増加することを回避することの可能な車両の操舵装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る車両の操舵装置は、複数のモータのうち少なくとも一つのモータへの指令電流がしきい値以下であるときには、このモータへの指令電流がしきい値を上回り、且つ前記複数のモータへの指令電流の総和が変化しないように、各モータへの指令電流を調整する。
【０００８】
したがって、モータがトルクを発生しない不感帯域に応じて前記しきい値を設定すれば、各モータは指令電流に応じたトルクを発生することになり、且つ指令電流の総和は変化しないから、各モータへの指令電流を調整しても複数のモータによって発生されるトルクの総和が変化することはなく、全体としては指定されたトルクが発生されることになる。
【０００９】
【発明の効果】
本発明に係る車両の操舵装置によれば、複数のモータのうち少なくとも一つのモータへの指令電流がしきい値以下であるときには、このモータへの指令電流がしきい値を上回り、且つ調整前後の前記複数のモータへの指令電流の総和が変化しないように、各モータへの指令電流を調整するようにしたから、例えば、モータへの指令電流が、モータがトルクを発生しない不感帯域に応じたしきい値以下である場合には、各モータへの指令電流がしきい値を上回るように調整され、且つその総和が変化しないように調整されるから、モータへの指令電流が不感帯域であることに起因して指定されたトルクが発生されないといったことを回避することができ、複数のモータ全体として、指定されたトルクを発生させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明における車両の操舵装置の一例を示す概略構成図である。
図１中、１０は、ステアリングホイール１に対して操舵反力を付与するための反力装置、２０は、ステアリングホイール１とは機械的に切り離された転舵装置である。
【００１１】
この転舵装置２０は、公知の操舵装置と同等に構成され、ステアリングホイール１の操作量、図示しない車速センサによって検出した車速等に基づいて転舵輪２Ｌ、２Ｒの目標転舵角を算出し、これに基づいて発生すべき目標転舵トルクを算出し、この目標転舵トルクを発生するよう図示しない転舵モータを駆動する。この転舵モータで発生された目標転舵トルクを前記転舵輪２Ｌ、２Ｒを転舵させるためのラックアンドピニオン機構等で構成される図示しない転舵機構に付与することによって、ステアリングホイール１の操作量に応じて転舵輪２Ｌ、２Ｒを転舵するようになっている。
【００１２】
また、転舵装置２０には、前記転舵モータに供給される、前記目標転舵トルクを発生させるための転舵電流を検出する転舵電流検出手段２０ａが設けられ、この転舵電流検出手段２０ａで検出された転舵電流は、前記反力装置１０に入力されるようになっている。
一方、前記反力装置１０は、図１に示すように、ステアリングホイール１の回転中心部に接続されたコラムシャフト３に取り付けられた、反力発生モータ１１ａ、１１ｂと、これら反力発生モータ１１ａ、１１ｂをそれぞれ駆動制御する反力装置用コントローラ１３ａ、１３ｂと、前記反力発生モータ１１ａの回転角度を検出するための角度センサ１５、１６、前記反力発生モータ１１ｂの回転角度を検出するための角度センサ１７とから構成されている。
【００１３】
前記反力発生モータ１１ａ、１１ｂは、同一の機能構成を有し、前記コラムシャフト３にそれぞれクラッチ機構１２ａ及び１２ｂを介して取り付けられ、このクラッチ機構１２ａ、１２ｂを制御することによって、前記反力発生モータ１１ａ及び１１ｂと、コラムシャフト３との間での動力の伝達を遮断できるようになっている。
【００１４】
前記反力装置用コントローラ１３ａ、１３ｂは、同一の機能構成を有し、公知の反力装置用コントローラと同様に構成され、前記転舵装置２０の転舵電流検出手段２０ａからの転舵モータへ供給される転舵電流の電流値に基づいて反力装置１０において発生すべき反力トルクＴａを算出し、この反力トルクＴａを発生するために必要な電流値を必要反力電流Ｉａとして算出し、これを二等分した電流値（Ｉａ／２）を前記反力発生モータ１１ａ及び１１ｂのモータ指令電流Ｉｍとし、このモータ指令電流Ｉｍを反力発生モータ１１ａ、１１ｂに供給しこれらを駆動する。つまり、前記反力トルクＴａを前記反力発生モータ１１ａ、１１ｂで分担し、これら反力発生モータ１１ａ、１１ｂのそれぞれで発生するトルクの総和によって、前記反力トルクＴａを発生させる。
【００１５】
また、このとき、角度センサ１５〜１７の検出信号に基づいて反力発生モータ１１ａ、１１ｂの動作状況や、前記反力発生モータ１１ａ及び１１ｂのモータ指令電流Ｉｍを監視し、反力発生モータ１１ａ、１１ｂが正常に動作しているかどうか、また、モータ指令電流Ｉｍが予め設定したしきい値Ｉｔを下回るか否かに応じて、駆動する反力発生モータの数を調整し、また、モータ指令電流Ｉｍの電流値を調整する。
【００１６】
そして、上位コントローラ３０では、これら反力装置１０及び転舵装置２０の動作状況を監視すると共に、前記反力装置１０に対し、反力発生モータ１１ａ、１１ｂの優先順位を通知する。
図２は、前記反力装置用コントローラ１３ａ及び１３ｂで実行される反力制御処理の処理手順の一例を示したものであって、前記反力装置用コントローラ１３ａ及び１３ｂでは同一の動作を行うため、ここでは、反力装置用コントローラ１３ａについて説明する。
【００１７】
この反力装置用コントローラ１３ａでは、イグニッションスイッチが投入されるとこの反力制御処理を開始し、まず、ステップＳ２で、転舵電流検出手段２０ａからの転舵装置２０における転舵電流と、角度センサ１５〜１７のうち、反力装置用コントローラ１３ａの駆動対象である反力発生モータ１１ａに取り付けられた角度センサ１５及び１６の検出信号を読み込む。
【００１８】
次いで、ステップＳ４に移行し、前記角度センサ１５、１６の検出信号に基づいて、反力発生モータ１１ａが正常に動作しているかどうかを判断する。
この判断は、例えば、前記角度センサ１５、１６の検出信号に基づいて、反力発生モータ１１ａの回転速度が反力発生モータ１１ａが正常であるとみなすことの可能な、予め設定した許容範囲内であるかどうかに基づいて行う。また、角度センサ１５及び１６の検出信号に基づく回転速度の差が許容範囲内であるかどうかに基づいて角度センサ１５及び１６が正常に動作しているか等の判断も行う。
【００１９】
そして、反力発生モータ１１ａ或いは角度センサ１５、１６が正常ではないと判定されたときには、ステップＳ４からステップＳ２０に移行し、駆動対象である反力発生モータ１１ａのクラッチ機構１２ａを遮断し、反力発生モータ１１ａをコラムシャフト３から切り離す。そして、例えば、上位コントローラ３０に対し、反力発生モータ１１ａ或いは角度センサ１５、１６に異常が発生したことを通知し、以後、この反力発生モータ１１ａは用いず、正常な反力発生モータのみを用いて反力を発生させる等といった異常検出時の処理を行う。
【００２０】
一方、前記ステップＳ４において、駆動対象の反力発生モータ１１ａが正常であり且つ角度センサ１５、１６が正常であると判定された場合には、ステップＳ６に移行し、操舵反力に見合った反力トルクＴａを付与するために必要な必要反力電流Ｉａの算出を行う。
この必要反力電流Ｉａの算出は公知の手順で行えばよく、例えば、転舵電流検出手段２０ａで検出した転舵電流に基づいて転舵装置２０で発生した転舵トルクを推定し、この推定した転舵トルクに基づいてこれに見合った反力トルクＴａを算出する。そして、この反力トルクＴａを発生し得る電流値を算出し、これを必要反力電流Ｉａとする。
【００２１】
次いで、ステップＳ８に移行し、ステップＳ６で算出した必要反力電流Ｉａを反力発生モータの数、この場合“２”で等分し、この必要反力電流Ｉａを二等分した値の絶対値が、しきい値Ｉｔ以下であるかどうかを判断する。
前記しきい値Ｉｔは、前記反力発生モータ１１ａ及び１１ｂの、供給電流と発生トルクとの対応を表す電流−トルク特性に応じて設定される。
【００２２】
図３は、反力発生モータ１１ａ及び１１ｂの電流−トルク特性の一例を示したものであって、横軸は、反力発生モータ１１ａ、１１ｂに供給される電流Ｉ、縦軸は、この電流Ｉを反力発生モータ１１ａ、１１ｂに供給したときに反力発生モータ１１ａ、１１ｂから発生されるトルクＴである。
図３に示すように、電流値が正値の場合、電流値が、電流値Ｉｔより大きい場合には、電流値が増加するとトルクＴはこれに比例して増加するが、電流値が、Ｉｔ以下である間は、電流を供給してもトルクＴは零となる。同様に、電流値が負値の場合も同様に、電流値が負方向に増加するとトルクＴはこれに比例して増加するが、電流値の絶対値がＩｔ以下の場合には、電流を供給してもトルクＴは零となる。つまり、電流値の絶対値がＩｔ以下である領域は、不感帯領域となっている。この不感帯領域を特定する電流値Ｉｔを、前記しきい値として設定する。
【００２３】
そして、ステップＳ８の処理で、必要反力電流Ｉａの絶対値の二等分値｜Ｉａ／２｜が、しきい値Ｉｔ以下でない場合、つまり、反力発生モータ１１ａに供給される電流値が、これを反力発生モータ１１ａに供給した場合にトルクを発生する電流値であると判定された場合には、ステップＳ１０に移行し、必要反力電流Ｉａの二等分値Ｉａ／２を反力発生モータ１１ａへのモータ指令電流Ｉｍとして設定し、これを反力発生モータ１１ａに供給する。そして、ステップＳ２に戻る。
【００２４】
一方、ステップＳ８で、必要反力電流Ｉａの絶対値の二等分値｜Ｉａ／２｜が、しきい値Ｉｔ以下である場合には、ステップＳ１２に移行し、上位コントローラ３０から通知された、モータの優先順位に基づいて、反力発生モータ１１ａと１１ｂとの優先順位を比較し、反力発生モータ１１ａの方が、優先順位が高い場合には、反力発生モータ１１ａは駆動すべきモータであると判定し、ステップＳ１４に移行して、反力発生モータ１１ａのモータ指令電流Ｉｍとして、必要反力電流Ｉａを設定する。そして、ステップＳ２に戻る。
【００２５】
一方、前記ステップＳ１２で、反力発生モータ１１ａの方が優先順位が低い場合には、反力発生モータ１１ａは駆動すべきモータではないと判断し、ステップＳ１６に移行して反力発生モータ１１ａへのモータ指令電流Ｉｍを零に設定すると共に、クラッチ機構１２ａを遮断制御する。そして、ステップＳ２に戻る。
なお、前記上位コントローラ３０において優先順位を設定する方法としては、例えば、反力発生モータ１１ａと１１ｂとで定格出力が異なる場合には、その大小に基づいて反力発生モータ１１ａ及び１１ｂの優先順位を設定し、この優先順位を固定として用いるようにしてもよく、また、反力発生モータ１１ａ及び１１ｂの使用頻度、稼動頻度を計測するようにし、その都度、使用頻度の低い方を優先順位が高いとして設定するようにしてもよい。このように使用頻度や稼動頻度に応じて設定することによって、モータ発熱量が小さい方を駆動することになり、熱環境がより悪化することを回避することができる。
【００２６】
以上は反力装置用コントローラ１３ａにおける反力制御処理として説明したが、反力装置用コントローラ１３ｂにおける反力制御処理も同様である。ただし、反力装置用コントローラ１３ｂにおいては、角度センサ１７の検出信号に基づいて反力発生モータ１１ｂの異常監視を行う。
次に、上記実施の形態の動作を説明する。
【００２７】
反力装置用コントローラ１３ａ、１３ｂでは、イグニッションスイッチがオン状態となると、前記反力制御処理を開始する。そして、転舵電流検出手段２０ａで検出される転舵電流及び角度センサ１５〜１７からの反力発生モータ１１ａ、１１ｂの回転角度を読み込み、これらに基づいて反力発生モータ１１ａ、１１ｂが正常であるか、また、反力装置用コントローラ１３ａにおいては角度センサ１５及び１６が正常であるかどうかの判断等も行う（ステップＳ２、Ｓ４）。具体的には、反力発生モータ１１ａ、１１ｂの角度センサ１５〜１７からの各検出信号に基づき反力発生モータ１１ａ、１１ｂの回転速度をそれぞれ検出し、角度センサ１５、１６の検出信号に基づく反力発生モータ１１ａの回転速度の偏差が許容範囲外である場合、或いは角度センサ１５〜１７の検出信号に基づく回転速度の何れかが許容範囲外である場合には、反力発生モータ側或いは角度センサ側が異常であると判断し、それぞれ対応する反力発生モータのクラッチ機構を遮断状態に制御し、且つ対応する反力発生モータへのモータ指令電流を零に設定する。そして、上位コントローラ３０に異常が検出されたことを通知する等の処理を行う（ステップＳ２０）。
【００２８】
そして、反力発生モータ或いは角度センサの異常が検出されないときには、ステップＳ４からステップＳ６に移行し、転舵電流検出手段２０ａからの転舵電流に基づいて、反力装置１０で発生すべき反力トルクＴａを算出し、これに応じた必要反力電流Ｉａを算出する。
ここで、ステアリングホイール１が操舵されていない状態では、転舵装置２０において図示しない転舵モータは駆動されないから、反力トルクＴａは略零となり、必要反力電流Ｉａは略零となるから、ステップＳ６からステップＳ８を経てステップＳ１２に移行する。このとき、上位コントローラ３０から、反力発生モータ１１ａの方が、反力発生モータ１１ｂよりも優先順位が高いとして通知されている場合には、反力発生モータ１１ａを駆動制御する反力装置用コントローラ１３ａでは、ステップＳ１２からステップＳ１４に移行し、必要反力電流Ｉａを反力発生モータ１１ａへのモータ指令電流Ｉｍとして出力するが、この場合、必要反力電流Ｉａは略零であるから、反力発生モータ１１ａへのモータ指令電流Ｉｍも略零となり、反力発生モータ１１ａは駆動されない。
【００２９】
一方、反力発生モータ１１ｂを駆動制御する反力装置用コントローラ１３ｂでは、反力発生モータ１１ｂは反力発生モータ１１ａよりも優先順位が低いから、ステップＳ１２からステップＳ１６に移行し、反力発生モータ１１ｂへのモータ指令電流Ｉｍを零に設定し、クラッチ機構１２ｂを遮断状態に制御する。
したがって、反力発生モータ１１ａ及び１１ｂは共に駆動されないから、ステアリングホイール１が操舵されないときには、反力トルクは発生されない。
【００３０】
この状態から、運転者がステアリングホイール１を操舵すると、転舵装置２０では、公知の手順で動作し、ステアリングホイール１の操舵量に応じた操舵トルクを発生させるための転舵電流を算出し、これを図示しない操舵モータに供給して操舵モータを駆動する。これによって、転舵装置２０の転舵機構が動作し、転舵輪２Ｌ、２Ｒが転舵される。
【００３１】
一方、反力装置１０の各反力装置用コントローラ１３ａ、１３ｂでは、転舵電流検出手段２０ａで検出された転舵電流に基づいて、転舵トルクを推定し、この転舵トルクに見合った反力トルクＴａを算出し、この反力トルクＴａを発生し得える必要反力電流Ｉａを算出する（ステップＳ６）。そして、この必要反力電流Ｉａの絶対値の二等分値がしきい値Ｉｔ以下であるかどうかを判定する。
【００３２】
ここで、運転者によって比較的大きく操舵が行われ、転舵装置２０における転舵電流が比較的大きくこの転舵電流に基づき算出される必要反力電流Ｉａの絶対値の二等分値がしきい値Ｉｔを超えた場合には、ステップＳ８からステップＳ１０に移行し、各反力発生モータ１１ａ、１１ｂへのモータ指令電流Ｉｍをそれぞれ必要反力電流Ｉａの絶対値の二等分値として設定し、これを反力発生モータ１１ａ、１１ｂに出力する。
【００３３】
これによって、各反力発生モータ１１ａ、１１ｂは、必要反力電流Ｉａの二等分値（Ｉａ／２）の電流値によってそれぞれ駆動され、この必要反力電流Ｉａの二等分値（Ｉａ／２）はしきい値Ｉｔを超えているから、各反力発生モータ１１ａ、１１ｂからは、必要反力電流Ｉａの二等分値（Ｉａ／２）に応じたトルクが発生されることになる。
【００３４】
このとき、各反力発生モータ１１ａ、１１ｂの発生トルクは、図３に示すように供給される電流値に比例するから、各反力発生モータ１１ａ、１１ｂで発生するトルクは、これら反力発生モータ１１ａ、１１ｂに供給される電流値Ｉａ／２に応じたトルクとなるが、各反力発生モータ１１ａ、１１ｂで発生される各トルクがコラムシャフト３に付与されるから、コラムシャフト３には結果的に、必要反力電流Ｉａに応じた反力トルクＴａが付与されることになり、運転者は、ステアリングホイール１の操作量に応じた操舵反力を受けることになる。
【００３５】
一方、運転者が比較的小さく操舵を行い、この操舵に伴う転舵電流に基づき算出される必要反力電流Ｉａの絶対値の二等分値がしきい値Ｉｔを超えない場合には、ステップＳ８からステップＳ１２に移行する。
反力装置用コントローラ１３ａでは、上位コントローラ３０から反力発生モータ１１ａの方が優先順位が高いとして通知されているから、ステップＳ１２からステップＳ１４に移行し、ステップＳ６で算出された必要反力電流Ｉａを、反力発生モータ１１ａへのモータ指令電流Ｉｍとして設定し、これに応じて反力発生モータ１１ａを駆動する。
【００３６】
一方、反力装置用コントローラ１３ｂでは、上位コントローラ３０から反力発生モータ１１ｂの方が優先順位が低いとして通知されているから、ステップＳ１２からステップＳ１６に移行し、クラッチ機構１２ｂを遮断状態にし、反力発生モータ１１ｂへのモータ指令電流Ｉｍを零として設定する。
したがって、反力発生モータ１１ｂは駆動されず、反力発生モータ１１ａのみが駆動されることになり、反力発生モータ１１ｂからトルクは発生されないが、反力発生モータ１１ａによって必要反力電流Ｉａに応じたトルクつまり発生すべき反力トルクＴａが発生されることになる。よって、運転者は、ステアリングホイール１の操作量に応じた操舵反力を受けることになる。
【００３７】
そして、この状態から、運転者が大きく操舵を行い、この操舵に伴う転舵電流に基づき算出される必要反力電流Ｉａの絶対値の二等分値がしきい値Ｉｔを超える状態となると、ステップＳ８からステップＳ１０に移行し、各反力装置用コントローラ１３ａ及び１３ｂでは、必要反力電流Ｉａの二等分値を、各反力発生モータ１１ａ、１１ｂのモータ指令電流Ｉｍとして設定し、これに応じて反力発生モータ１１ａ及び１１ｂを駆動する。また、このとき、反力発生モータ１１ｂでは、前回処理実行時に、クラッチ機構１２ｂを遮断状態に制御しているから、クラッチ機構１２ｂを動力伝達可能状態に切り替えた後、反力発生モータ１１ｂを駆動する。
【００３８】
これによって、反力発生モータ１１ａ及び１１ｂで発生するトルクがそれぞれクラッチ機構１２ａ、１２ｂを介して、コラムシャフト３に伝達されることになる。
この状態から、例えば、反力装置用コントローラ１３ａにおいて、反力発生モータ１１ａの異常を検出した場合には、ステップＳ４で反力発生モータ１１ａの異常判定が行われたときにこれが検出されるから、ステップＳ４からステップＳ２０に移行し、反力発生モータ１１ａのクラッチ機構１２ａを遮断状態にし、異常を上位コントローラ３０に通知する等の処理を行う。
【００３９】
これによって、反力発生モータ１１ａが例えば反力装置用コントローラ１３ａの制御に関係なく異常回転したとしても反力発生モータ１１ａはクラッチ機構１２ａによって、コラムシャフト３から切り離されているから、反力発生モータ１１ａの異常発生トルクがコラムシャフト３に伝達されることはない。
そして、例えば、上位コントローラ３０が反力装置用コントローラ１３ａからの異常通知を受けて、反力装置用コントローラ１３ｂに反力装置用コントローラ１３ａの異常を通知することにより、反力装置用コントローラ１３ｂでは、以後、駆動すべきモータであると認識し、算出した必要反力電流Ｉａに基づいて、反力発生モータ１１ｂを駆動する。つまり、反力装置用コントローラ１３ｂでは、反力装置用コントローラ１３ａの異常が通知された場合には、以後、駆動すべきモータであると認識し、正常な反力発生モータは１１ｂのみであるから、必要反力電流Ｉａをモータ指令電流Ｉｍとして反力発生モータ１１ｂを駆動する。
【００４０】
ここで、転舵電流に基づき算出された必要反力電流Ｉａの二等分値が、しきい値Ｉｔを下回った場合、この必要反力電流Ｉａの二等分値は図３に示すように反力発生モータ１１ａ、１１ｂがトルクを発生しない不感帯領域に属すことから、必要反力電流Ｉａの二等分値を各反力発生モータ１１ａ、１１ｂへのモータ指令電流として設定した場合、各反力発生モータ１１ａ、１１ｂにおいてはトルクが発生されない。つまり、反力トルクを発生すべきであるのに、トルクが発生されないことになり、操舵を行っているにも関わらず、操舵反力が付与されないことになり、運転者に違和感を与えることになる。
【００４１】
しかしながら、上述のように、必要反力電流Ｉａの絶対値の二等分値がしきい値Ｉｔ以下であり不感帯領域に属するときには、二つの反力発生モータ１１ａ、１１ｂによって反力トルクを分担して発生せずに、何れか一方の反力発生モータによって、反力トルクを発生させるようにしたから、必要反力電流Ｉａに応じた反力トルクを発生させることができ、すなわち、操舵反力に見合った反力トルクを発生させることができる。
【００４２】
上述のように、前記必要反力電流Ｉａの二等分値を、各反力発生モータ１１ａ、１１ｂへのモータ指令電流Ｉｍとして設定した場合、これら反力発生モータは、必要反力電流Ｉａの絶対値の二等分値が、しきい値Ｉｔを超えているときにのみトルクを発生することになる。つまり、一つの反力発生モータで反力トルクを発生させるようにした場合には、必要反力電流Ｉａの絶対値が、しきい値Ｉｔを超えたときにトルクを発生することができるのに対し、二つの反力発生モータで反力トルクを発生させるようにした場合には、必要反力電流Ｉａの絶対値が、２×Ｉｔよりも大きい範囲で、トルクを発生することが可能となる。したがって、二つの反力発生モータを用いることに起因して、必要反力電流Ｉａに対してこれに応じたトルクを発生することができない不感帯幅が増加することになる。
【００４３】
しかしながら、予め必要反力電流Ｉａの絶対値の二等分値が、しきい値Ｉｔを超えるかどうかを判定し、これに応じて駆動する反力発生モータの数を調整するようにしたから、複数の反力発生モータで反力トルクを発生させるようにした場合であっても、不感帯幅が増加することなく、的確に反力トルクを発生させることができる。
【００４４】
また、このとき、一方の反力発生モータを停止させた場合には、他方の反力発生モータへのモータ指令電流Ｉｍとして必要反力電流Ｉａを設定するようにしているから、一方の反力発生モータしか駆動しなくとも、必要とする反力トルクＴａを確実に発生させることができる。
また、駆動しない方の反力発生モータについては、クラッチ機構を遮断状態とするだけでなく、モータ指令電流Ｉｍを零として設定し、この反力発生モータを駆動しないようにしているから、その分この反力発生モータにおける熱の発生を低減することができ、熱に対する保護を行うことができる。
【００４５】
また、各角度センサ１５〜１７の検出信号に基づいて、各反力発生モータ１１ａ、１１ｂの異常検出を行うと共に、角度センサ１５〜１７の異常も検出するようにし、反力発生モータ又は角度センサの異常を検出した場合には、異常を検出し反力発生モータのクラッチ機構を遮断状態にし、また、角度センサの異常を検出した場合には、この異常が生じた角度センサに対応する反力発生モータについてもクラッチ機構を遮断する等といった対処を行うようにしているから、異常が発生した反力発生モータが過剰回転する等といった異常動作を行った場合であっても、この異常動作に伴う過剰トルクがコラムシャフト３に付与されることを回避することができる。
【００４６】
なお、上記実施の形態においては、２つの反力発生モータ１１ａ及び１１ｂによって、反力トルクを発生させるようにした場合について説明したが、これに限らず、３つ以上の反力発生モータを用いて反力トルクを発生させるようにした場合であっても適用することができる。
この場合には、必要反力電流Ｉａを反力発生モータの個数で等分した値が、しきい値Ｉｔを超えるかどうかを判断し、しきい値Ｉｔ以下である場合には、何れかの反力発生モータ、例えば優先順位の一番低いものに対応するクラッチ機構を遮断状態にすると共に、この反力発生モータへのモータ指令電流を零に設定し、残りの反力発生モータの個数で必要反力電流Ｉａを等分した値をこれら各反力発生モータへのモータ指令電流として反力発生モータを駆動するようにすればよい。また、このとき必要反力電流Ｉａを等分した値が、しきい値Ｉｔを超えるかどうかを再度判定し、しきい値Ｉｔを超える状態となるまで駆動する反力発生モータの数を優先順位の低いものから順に削減し、しきい値Ｉｔを超えたときの反力発生モータの個数分の反力発生モータだけ駆動させるようにしてもよい。或いは、何れか一つの反力発生モータのみを駆動するようにしてもよく、また、モータ指令電流がしきい値Ｉｔを超えたときの反力発生モータの数以下の数の反力発生モータを駆動するようにしてもよい。
【００４７】
また、このとき、何れかの反力発生モータ或いはこれに対応する角度センサの異常を検出したときには、上位コントローラ３０を介して各反力装置用コントローラにこれを通知し、他の反力装置用コントローラから異常が通知された側の反力装置用コントローラにおいては、正常に動作可能な反力発生モータの数を認識し、この数に応じて、必要反力電流Ｉａを等分した値をモータ指令電流Ｉｍとして設定するようにすればよい。
【００４８】
また、上記実施の形態においては、必要反力電流Ｉａを二つの反力発生モータ１１ａ、１１ｂによって、二等分した値をモータ指令電流として設定するようにした場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、前記必要反力電流Ｉａをある割合で二分割し、これを、前記反力発生モータ１１ａ、１１ｂへのモータ指令電流Ｉｍとして設定するようにしてもよく、この場合には、前記割合で分割した各モータ指令電流Ｉｍと、しきい値Ｉｔとを比較し、何れかのモータ指令電流Ｉｍがしきい値Ｉｔを下回るときには、割合調整手段によって、前記必要反力電流の分割割合を調整し、調整後のモータ指令電流Ｉｍが共にしきい値Ｉｔを超えるように調整するようにしてもよく、また、何れか一方の反力発生モータのみを駆動させるようにしてもよい。また、このとき必要反力電流Ｉａの分担割合を調整する際に、各反力発生モータへのモータ指令電流Ｉｍの総和が必要反力電流Ｉａとなるように調整することによって、発生すべき反力トルクＴａとして算出されたトルクを過不足なく発生させることができると共に、必要反力電流Ｉａの分割割合を調整するようにしているから、一方の反力発生モータへのモータ指令電流を増大させた場合には、他の反力発生モータへのモータ指令電流が減少することになり、モータ指令電流を増加させることによって、その分発熱量も増加することになるが、その分他のモータ指令電流が減少し発熱量が減少することから、モータ指令電流を調整することに起因する総合的なモータの発熱量の増加を低減することができる。
【００４９】
また、上記実施の形態においては、反力装置１０に適用した場合について説明したが、これに限るものではない。前記転舵装置２０が、上記反力装置１０と同様に、複数の転舵モータによって転舵機構に転舵トルクを付与するようにした構成であれば、前記転舵装置２０に適用することも可能である。すなわち、ステアリングホイール１の操作量に応じた転舵トルクを発生させるために必要な転舵電流を算出し、これを転舵モータの個数で等分した値が、転舵モータの電流−トルク特性に応じて設定されるしきい値を超えるかどうかを判定し、これに応じて、上記と同様に、駆動する転舵モータの数を調整し、また、転舵モータに供給する指令電流を調整するようにすればよい。このようにすることによって、転舵装置２０においても上記と同等の作用効果を得ることができる。
ここで、上記実施の形態において、図２のステップＳ４の処理がモータ異常検出手段に対応し、ステップＳ８の処理が監視手段に対応し、ステップＳ１２〜Ｓ１６の処理が調整手段に対応している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における車両の操舵装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１の反力装置用コントローラにおける反力制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】図１の反力発生モータの電流−トルク特性の一例を示す特性図である。
【符号の説明】
１　ステアリングホイール
２Ｌ、２Ｒ　転舵輪
３　コラムシャフト
１０　反力装置
１１ａ、１１ｂ　反力発生モータ
１２ａ、１２ｂ　クラッチ機構
１３ａ、１３ｂ　反力装置用コントローラ
１５、１６、１７　角度センサ
２０　転舵装置
３０　上位コントローラ

Claims

操舵機構の操舵量に応じて、当該操舵機構と機械的に分離された転舵機構を駆動制御する転舵装置と、前記転舵機構の転舵に伴う反力を前記操舵機構に付与する反力装置とを備え、
前記転舵装置及び前記反力装置の少なくとも何れか一方は、トルクを発生するための複数のモータを含んで構成され、且つ指定されたトルクを各モータで分担して発生するようにした車両の操舵装置であって、
前記複数のモータのうち少なくとも一つのモータへの指令電流がしきい値以下であるときには、このモータへの指令電流がしきい値を上回り、且つ前記複数のモータへの指令電流の総和が変化しないように、各モータへの指令電流を調整するようにしたことを特徴とする車両の操舵装置。
操舵機構の操舵量に応じて、当該操舵機構と機械的に分離された転舵機構を駆動制御する転舵装置と、前記転舵機構の転舵に伴う反力を前記操舵機構に付与する反力装置とを備え、
前記転舵装置及び前記反力装置の少なくとも何れか一方は、トルクを発生するための複数のモータを含んで構成され、且つ指定されたトルクを各モータで分担して発生するようにした車両の操舵装置であって、
前記各モータへの指令電流がしきい値以下であるかどうかを監視する監視手段と、
当該監視手段で何れかのモータへの指令電流が前記しきい値以下であることを検出したとき前記各モータへの指令電流を調整する調整手段と、を備え、
当該調整手段は、全てのモータへの指令電流がしきい値を上回り、且つ調整前後の前記各モータへの指令電流の総和が変化しないように前記調整を行うことを特徴とする車両の操舵装置。
前記モータと前記転舵機構又は操舵機構との間に、これら間の動力伝達経路を遮断するクラッチ機構を備え、
前記調整手段は、前記何れかのモータへの指令電流が前記しきい値以下のときには、前記複数のモータのうちの指定されたモータの前記クラッチ機構を遮断状態にすると共にこのモータへの指令電流を零にし、且つ、残りのモータへの指令電流の調整後の総和が、調整前の前記指定されたモータを含む各モータへの指令電流の総和と一致するように調整を行うことを特徴とする請求項２記載の車両の操舵装置。
前記モータへの指令電流は、前記指定されたトルクを発生させるために必要な必要電流を、前記モータの数で等分した値に設定され、
前記調整手段は、前記モータへの指令電流が前記しきい値以下のときには、前記指定されたモータを除く残りのモータのモータ数で前記必要電流を等分した値を前記指定されたモータを除く残りのモータへの指令電流として設定することを特徴とする請求項３記載の車両の操舵装置。
前記調整手段は、予め設定された優先順位の低いモータへの指令電流を零に設定すると共に、このモータのクラッチ機構を遮断するようになっていることを特徴とする請求項３又は４記載の車両の操舵装置。
前記モータの異常を検出するモータ異常検出手段を備え、
前記調整手段は、前記モータ異常検出手段でモータの異常を検出したときには、異常を検出したモータに該当するクラッチ機構を遮断すると共に、当該モータへの指令電流を零に設定し、且つ、残りのモータへの指令電流の調整後の総和が、調整前の前記異常を検出したモータを含む各モータへの指令電流の総和と一致するように調整を行うことを特徴とする請求項３乃至５の何れかに記載の車両の操舵装置。
前記モータへの指令電流は、指定されたトルクを発生させるために必要な必要電流を、前記モータの数で等分した値に設定され、
前記調整手段は、前記モータ異常検出手段でモータの異常を検出したときには、正常なモータのモータ数で前記必要電流を等分した値を前記正常なモータへの指令電流として設定することを特徴とする請求項６記載の車両の操舵装置。