JP2004276833A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動電源系の障害時における駆動力の不足を解消し得る車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】本車両用操舵装置では、バッテリ切換回路４０により、転舵モータ２７ａ、２７ｂ等の操舵制御系に駆動電力を供給するバッテリＢａｔｔ＿Ａ、Ｂａｔｔ＿Ｂのいずれをも、ＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０の第１制御部３０ａ、第２制御部３０ｂに接続可能としている。これにより、二重化されたバッテリＢａｔｔ＿Ａ、Ｂａｔｔ＿Ｂの一部、例えばバッテリＢａｔｔ＿Ａに障害が発生しても、当該障害のあるバッテリＢａｔｔ＿Ａから駆動電力の供給を受けていた第１制御部３０ａおよび第２制御部３０ｂには、障害のないバッテリＢａｔｔ＿Ｂを接続することができるので、当該障害の発生後においても、二重化された転舵モータ２７ａ、２７ｂの全てから駆動力を得ることができる。したがって、バッテリＢａｔｔ＿Ａ、Ｂａｔｔ＿Ｂの障害時における駆動力の不足を解消することができる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアバイワイヤシステムに係る車両用操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ステアリングホイールと操舵輪の操舵機構とを機械的に接続するリンク機構を設けることなく、ステアリングホイールの操作状態に基づいて操舵輪の目標実舵角を決定し、この決定された目標実舵角に操舵輪を制御する、いわゆるステアバイワイヤシステム（以下「ＳＢＷシステム」という。）が提案されている。このようなＳＢＷシステムにおいては、主要な構成装置・構成部品に故障等が発生した場合の安全性を確保する観点から、例えば特許文献１に開示されているように、制御装置として主制御部と副制御部を設けたり、駆動モータや駆動回路をそれぞれを２系統設けることによって、駆動システムを二重化にした冗長構成を採るものがある。
【０００３】
一般に、このような駆動システムを多重化したＳＢＷシステムでは、多重化された制御部や駆動モータ等に対応して電力を供給する駆動電源をこれらの系統ごとにそれぞれ備えている構成を採るものが多く、例えば、これらの駆動システムを同時に動作させることにより操舵輪の実舵角を制御に要する駆動力をそれぞれの駆動システムに分散させている。これにより、一つの駆動モータによる出力を抑制することができるので、コンパクト化および低コスト化を可能にしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３７１１２号公報（第１頁〜第６頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような冗長構成を採るＳＢＷシステムによると、一の駆動システムに障害が発生した場合には、残りの駆動システムによる駆動力によって操舵輪の実舵角を制御することになる。そのため、通常時の駆動力よりも低下した駆動力によって操舵輪を制御せざるを得ないことから、最も駆動力を必要とする据切り時においては制御目標とする実舵角まで十分に操舵輪を制御することができないという問題がある。
【０００６】
特に、駆動電源や電源ライン（以下「駆動電源系」という。）に障害が発生した場合には、駆動モータや駆動回路等は正常動作が可能であるにもかかわらず、そのような駆動電源からは駆動電力の供給を受けられないため、結局は当該駆動システムは駆動力を発生させることはできない。そのため、当該駆動システムから駆動力を出力させることができないので、正常に動作している残りの駆動システムから得られる駆動力によってのみ操舵輪を制御する必要から、駆動力の不足につながるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、駆動電源系の障害時における駆動力の不足を解消し得る車両用操舵装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
上記目的を達成するため、請求項１の車両用操舵装置では、ステアリングホイールの操作状態に基づいて操舵輪の目標実舵角を決定しこの決定された目標実舵角に操舵輪を制御する操舵制御系と、前記操舵制御系に駆動電力を供給する駆動電源と、をそれぞれ２以上備えた車両用操舵装置であって、前記２以上の駆動電源のいずれをも前記２以上の操舵制御系に接続可能な電源接続手段を有することを技術的特徴とする。
【０００９】
請求項１の発明では、電源接続手段により、操舵制御系に駆動電力を供給する「２以上の駆動電源」（以下「多重化された駆動電源」という。）のいずれをも、ステアリングホイールの操作状態に基づいて操舵輪の目標実舵角を決定しこの決定された目標実舵角に操舵輪を制御する「２以上の操舵制御系」（以下「多重化された操舵制御系」という。）に接続可能としている。これにより、多重化された駆動電源系の一部に障害が発生しても、当該障害のある駆動電源系から駆動電力の供給を受けていた操舵制御系に、障害のない駆動電源を接続することができるので、当該障害の発生後においても、多重化された操舵制御系の全てから駆動力を得ることができる。したがって、多重化された駆動電源系の一部に障害が発生しても、正常時と同様、多重化された操舵駆動系から駆動力を得ることができるため、駆動電源系の障害時における駆動力の不足を解消することができる。
【００１０】
また、請求項２の車両用操舵装置では、請求項１において、前記電源接続手段による電源接続は、前記操舵制御系による制御にのみ中止されることを技術的特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明では、電源接続手段による電源接続は、操舵制御系による制御にのみ中止されることから、操舵制御系以外による制御によって電源接続手段による電源接続を中止されることがない。これにより、例えば、走行中に運転者によってイグニッションスイッチをオフにされた場合や、他の制御システムにより電源接続手段による電源接続のを中止指令を受けた場合等であっても、当該電源接続手段は、多重化された駆動電源のいずれをも多重化された操舵制御系に接続した状態で維持することができる。したがって、駆動電源系の障害時のみならず、操舵制御系以外から駆動電力供給の中止制御等を受けた時でも、当該中止制御等に影響されることなく、駆動力の不足を解消することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両用操舵装置の実施形態について図を参照して説明する。
まず本実施形態に係る車両用操舵装置（以下「操舵装置」という。）２０の構成を図１に基づいて説明する。
【００１３】
図１に示すように、操舵装置２０は、主に、ステアリングホイール２１、操舵角センサ２３ａ、２３ｂ、ステアリングアクチュエータ２５、ＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０、バッテリＢａｔｔ＿Ａ、Ｂａｔｔ＿Ｂ等により構成されている、ＳＢＷシステムである。即ち、操舵装置２０は、ステアリングホイール２１と操舵輪ＦＲ、ＦＬのステアリングアクチュエータ２５とを機械的に接続するリンク機構を設けることなく、ステアリングホイール２１の操作状態を操舵角センサ２３により検出し、この操舵角センサ２３から出力された操舵角θｈ に基づいて操舵輪ＦＲ、ＦＬの目標実舵角をＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０により決定し、この決定された目標実舵角に操舵輪ＦＲ、ＦＬをステアリングアクチュエータ２５により制御するものである。
【００１４】
ステアリングホイール２１は、ステアリング軸２２の一端側に連結されており、このステアリング軸２２にはＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０に接続された２つの操舵角センサ２３、２３ｂが取り付けられている。これにより、ステアリングホイール２１の操作状態を操舵角センサ２３ａ、２３ｂによりそれぞれ検出し、ステアリングホイール２１の操舵角θｈ をＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０にそれぞれ出力している。
【００１５】
なお、このようにステアリング軸２２に操舵角センサ２３ａ、２３ｂを２つ設けているのは、後述するように、ＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０を構成する制御部を第１制御部３０ａと第２制御部３０ｂとにより二重化したことに伴い、操舵角センサ２３ａ、２３ｂにより検出された操舵角θｈ を第１制御部３０ａ、第２制御部３０ｂにそれぞれ入力する二重化構成を操舵角センサについても採用しているからである。
【００１６】
このステアリング軸２２の他端側には、ＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０に接続された反力モータ２４が連結されている。この反力モータ２４は、ステアリングホイール２１を操作する運転者に対して、操舵感を与えるもので、後述するように、ＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０により制御されている。
【００１７】
ステアリングアクチュエータ２５は、ＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０に接続された２つの転舵モータ２７ａ、２７ｂを内蔵しており、この転舵モータ２７ａ、２７ｂの出力軸による回転運動を図略のボールねじ機構を介して両端に連結されたステアリングロッド２６に伝達する。これにより、図略のタイロッドやナックルアームを介在させてステアリングロッド２６に連結されている操舵輪ＦＲ、ＦＬを転舵可能にしている。
【００１８】
また、このステアリングアクチュエータ２５には、転舵モータ２７ａ、２７ｂの回転角をそれぞれ検出し得る回転角センサ２８ａ、２８ｂも内蔵されており、これらの回転角センサ２８ａ、２８ｂはＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０に接続されている。これにより転舵モータ２７ａ、２７ｂの出力軸の回転量を検出することができるため、後述するようなフィードバック制御によって転舵モータ２７ａ、２７ｂの出力制御を可能にするとともに、転舵モータ２７ａ、２７ｂの回転を制御することにより目標実舵角に操舵輪ＦＲ、ＦＬを制御可能にしている。
【００１９】
ＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０は、ＣＰＵを中心にＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ装置、各種の入出力インタフェイスやモータ駆動回路等をそれぞれ２系統備えた制御装置で、後述するように各制御処理を実行することによって、転舵モータ２７ａ、２７ｂの駆動制御を司っている。
【００２０】
車速センサ３３は、駆動輪や従動輪の車輪速信号を検出し得るもので、ＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０に電気的に接続されており、その出力信号である車速信号をＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０に出力している。これにより、ＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０では、当該車両の走行速度、つまり車速に関する情報を得ることができる。
【００２１】
なお、ＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０は、当該車両の運動制御を行う他のＥＣＵ （例えばＥＮＧ＿ＥＣＵ やＡＢＳ＿ＥＣＵ 等）と車内ネットワークを構成している。そのため、ＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０は当該車内ネットワークを介して他のＥＣＵ から車速に関する情報を取得するように構成しても良い。この場合、車速センサ３３から出力された車速信号をＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０に入力する必要はなく、これにより当該ＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０による演算処理の負担が軽減されるので、他の処理を高速に演算することができる。
【００２２】
バッテリＢａｔｔ＿Ａは、直流電圧１２Ｖを発生可能な二次電池で、転舵モータ２７ａおよび転舵モータ２７ｂの双方を同時に駆動するのに十分な充放電容量を備えたものである。本実施形態の操舵装置２０では、主電源装置として使用される。
【００２３】
一方、バッテリＢａｔｔ＿Ｂも、バッテリＢａｔｔ＿Ａと同様に、直流電圧１２Ｖを発生可能な二次電池であり、転舵モータ２７ａおよび転舵モータ２７ｂの双方を同時に駆動するのに足りる充放電容量を備えたものである。本実施形態の操舵装置２０では、副電源装置として使用されるため、バッテリＢａｔｔ＿Ａに比べて充放電容量が小さく設定されており、その分、バッテリＢａｔｔ＿Ａよりも小型軽量かつ安価なものを採用している。
【００２４】
このように本実施形態に係る操舵装置２０においては、ステアリングホイール２１による操舵角θｈ を検出する操舵角センサ２３ａ、２３ｂや、操舵輪ＦＲ、ＦＬの実舵角を制御する転舵モータ２７ａ、２７ｂ、回転角センサ２８ａ、２８ｂ、第１制御部３０ａ、第２制御部３０ｂあるいはバッテリＢａｔｔ＿Ａ、Ｂａｔｔ＿Ｂといった操舵制御系をそれぞれ２系統設けた二重化構成を採用している。これにより主要な構成装置・構成部品に故障等が発生した場合の安全性を確保している。
【００２５】
次に、二重化されたＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０の構成およびＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０とバッテリＢａｔｔ＿Ａ、Ｂａｔｔ＿Ｂとの接続関係について図２を参照して説明する。
図２に示すように、ＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０は、両者ほぼ同一に構成された第１制御部３０ａおよび第２制御部３０ｂを備えている二重化冗長構成を採用している。そのため、ここでは第１制御部３０ａの構成を代表して説明する。
【００２６】
第１制御部３０ａは、主に、中央演算処理装置Ａ（以下「ＣＰＵ＿Ａ 」という。）、メモリ装置Ａ（以下「ＭＥＭ＿Ａ 」という。）、モータ駆動回路Ａ（以下「ＤＲＶ＿Ａ 」という。）、５Ｖ電源回路Ａ（以下「５Ｖ電源＿Ａ」という。）等から構成されている。
【００２７】
ＣＰＵ＿Ａ は、図４に示す機能ブロックによる各処理を制御する中央演算処理装置で、システムバスを介してＭＥＭ＿Ａ や図略の入出力インタフェイス等と接続されている。そのため、当該ＣＰＵ＿Ａ は、入出力インタフェイスに接続されている車速センサ３３から入力される車速信号により車速に関する情報を取得したり、あるいは後述するように入力ポートに接続されバッテリＢａｔｔ＿Ａの出力電圧を監視する電源電圧監視回路から入力されるバッテリ電圧に関する情報等を取得したりする。
【００２８】
また、ＣＰＵ＿Ａ は、入出力インタフェイスを介してＤＲＶ＿Ａ にモータ駆動電流を制御するＰＷＭ制御信号を送出したり、さらに後述するように出力ポートに接続されてリレーのオンオフ制御を担うリレー駆動回路にリレー制御信号を送出したりする。なお、このＣＰＵ＿Ａ には、後述するように、バッテリＢａｔｔ＿Ａから５Ｖ電源＿Ａを介して直流電圧５Ｖを供給可能な電源ライン５Ｖ＿Ａ が接続されている。
【００２９】
ＭＥＭ＿Ａ は、システムバスに接続されている記憶装置であり、ＣＰＵ＿Ａ が使用する主記憶空間を構成するものである。このＭＥＭ＿Ａ は、ＲＡＭやＲＯＭにより構成されており、システムプログラムをはじめとして、図３に示すバッテリ切換処理のプログラムや図４に示す機能ブロックによる各処理を実現する各種制御プログラム等が予め格納されている。
【００３０】
ＤＲＶ＿Ａ は、転舵モータ２７ａに供給する駆動電流を制御するモータ駆動回路で、ＰＷＭ制御によるスイッチング動作により転舵モータ２７ａに流れる駆動電流を制御可能に、電力用半導体スイッチング素子を中心に構成されている。なお、このＤＲＶ＿Ａ には、後述するように、バッテリＢａｔｔ＿Ａから所定のリレーを介して直流電圧１２Ｖを供給可能な電源ライン１２Ｖ＿Ａ が接続されている。
【００３１】
５Ｖ電源＿Ａは、バッテリＢａｔｔ＿Ａから供給される直流電圧１２Ｖを降圧し、ＣＰＵ＿Ａ を駆動可能な安定化された直流電圧５Ｖを供給可能に構成されるもので、例えば、５Ｖ用電源ＩＣ（いわゆる３端子レギュレータ）により構成されている。そのため、この５Ｖ電源＿Ａの入力端子は、イグニッションスイッチ＿Ａ（以下「ＩＧＳＷ＿Ａ」という。）およびダイオードＤ＿Ａ１ を介して主電源であるバッテリＢａｔｔ＿Ａに接続されている。また、この５Ｖ電源＿Ａの入力端子には、リレー＿Ａ２ およびダイオードＤ＿Ａ２ を介して副電源であるバッテリＢａｔｔ＿Ｂも接続されている。これにより、バッテリＢａｔｔ＿Ａ、Ｂａｔｔ＿Ｂのいずれからも、直流電圧１２Ｖが５Ｖ電源＿Ａに供給され得るように構成されている。なお、ダイオードＤ＿Ａ１ 、Ｄ＿Ａ２ は、バッテリＢａｔｔ＿Ａ、Ｂａｔｔ＿Ｂの間で相互に電流が流れ込むことを防ぐ逆電流防止のためにそれぞれ設けられている。
【００３２】
一方、５Ｖ電源＿Ａの出力端子は、電源ライン５Ｖ＿Ａに接続されており、ＣＰＵ＿Ａ やＭＥＭ＿Ａ 等に直流電圧５Ｖを供給可能に構成されている。なお、５Ｖ電源＿Ａのアース端子は、バッテリＢａｔｔ＿Ａ、Ｂａｔｔ＿ＢあるいはＣＰＵ＿Ａ 、ＭＥＭ＿Ａ 等の基準電位をとる端子に接続されている。
【００３３】
なお、この５Ｖ電源＿Ａに接続されるダイオードＤ＿Ａ１ のアノード端子は、電源電圧監視回路＿Ａ１ （以下「電圧監視＿Ａ１ 」という）の入力端子に接続されている。この電圧監視＿Ａ１ は、例えば電源監視用ＩＣにより構成されており、入力電圧の有無により、ＩＧＳＷ＿Ａがオン状態（入力電圧がある場合）にあるかオフ状態（入力電圧がない場合）にあるかを判定するために設けられている。そのため、この電圧監視＿Ａ１ の出力端子は、ＣＰＵ＿Ａ の入力ポートに接続されており、入力電圧の有無に関する情報をＣＰＵ＿Ａ に出力しＩＧＳＷ＿Ａのオン／オフを通知している。
【００３４】
ところで、当該第１制御部３０ａは、２つのリレー駆動回路を備えている。
即ち、第１制御部３０ａには、リレー駆動回路＿Ａ１ （以下「リレー駆動＿Ａ１ 」という。）とリレー駆動回路＿Ａ２ （以下「リレー駆動＿Ａ２ 」という。）が設けられており、両者ともＣＰＵ＿Ａ から出力されるリレー制御信号により、ＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０の外部に設けられたリレー＿Ａ１ 、リレー＿Ａ２ のオンオフ制御を行い得るように半導体スイッチング素子等により構成されている。
【００３５】
このリレー＿Ａ１ は、前述したように、バッテリＢａｔｔ＿Ａと電源ライン１２Ｖ＿Ａ との間に介在した電磁スイッチ回路であり、リレー駆動＿Ａ１ によってリレー駆動電流が供給されることで励磁されてバッテリＢａｔｔ＿Ａと電源ライン１２Ｖ＿Ａ とを電気的に接続する。これにより、当該電源ライン１２Ｖ＿Ａ には、バッテリＢａｔｔ＿Ａによる直流電圧１２Ｖが供給される。
【００３６】
一方、リレー＿Ａ２ も、バッテリＢａｔｔ＿Ｂと電源ライン１２Ｖ＿Ａ との間に介在した電磁スイッチ回路であり、リレー駆動＿Ａ２ によってリレー駆動電流が供給されることで励磁されてバッテリＢａｔｔ＿Ｂと電源ライン１２Ｖ＿Ａ とを電気的に接続している。これにより、当該電源ライン１２Ｖ＿Ａ には、バッテリＢａｔｔ＿Ａのみならず、バッテリＢａｔｔ＿Ｂからも直流電圧１２Ｖを供給することができる。
【００３７】
なお、電源ライン１２Ｖ＿Ａ には、電源電圧監視回路＿Ａ２ （以下「電圧監視＿Ａ２ 」という）の入力端子が接続されている。この電圧監視＿Ａ２ は、電源ライン１２Ｖ＿Ａ に所定範囲の直流電圧（例えば１１Ｖ以上１３Ｖ以下）が供給されているか否かを監視するために設けられているもので、例えば電源監視用ＩＣにより構成されている。そのため、この電圧監視＿Ａ２ の出力端子も、前述の電圧監視＿Ａ１ と同様、ＣＰＵ＿Ａ の入力ポートに接続されており、バッテリ電圧に関する情報をＣＰＵ＿Ａ に出力し電源ライン１２Ｖ＿Ａ の電圧の正常／異常を通知している。
【００３８】
そして、このように第１制御部３０ａが構成されているのと同様に、第２制御部３０ｂも構成されている。
即ち、第２制御部３０ｂも、主に、中央演算処理装置Ｂ（以下「ＣＰＵ＿Ｂ 」という。）、メモリ装置Ｂ（以下「ＭＥＭ＿Ｂ 」という。）、モータ駆動回路Ｂ（以下「ＤＲＶ＿Ｂ 」という。）、５Ｖ電源回路Ｂ（以下「５Ｖ電源＿Ｂ」という。）等から構成され、イグニッションスイッチ＿Ｂ（以下「ＩＧＳＷ＿Ｂ」という。）を介して接続されＩＧＳＷ＿Ｂのオンオフ状態を監視する電源電圧監視回路＿Ｂ１ （以下「電圧監視＿Ｂ１ 」という）や、リレー＿Ｂ１ に接続される電源ライン１２Ｖ＿Ｂ の直流電圧１２Ｖを監視する電源電圧監視回路＿Ｂ２ （以下「電圧監視＿Ｂ２ 」という）あるいはＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０の外部に設けられているリレー＿Ｂ１ 、リレー＿Ｂ２ をオンオフ制御するリレー駆動回路＿Ｂ１ （以下「リレー駆動＿Ｂ１ 」という。）、リレー駆動回路＿Ｂ２ （以下「リレー駆動＿Ｂ２ 」という。）を備えている。なおダイオードＤ＿Ｂ１ 、Ｄ＿Ｂ２ も、第１制御部３０ａのダイオードＤ＿Ａ１ 、Ｄ＿Ａ２ と同様、バッテリＢａｔｔ＿Ａ、Ｂａｔｔ＿Ｂの間で相互に電流が流れ込むことを防ぐ逆電流防止のためにそれぞれ設けられている。
【００３９】
このようにリレー＿Ａ１ を介して第１制御部３０ａとバッテリＢａｔｔ＿Ａとを、またリレー＿Ａ２ を介して第１制御部３０ａとバッテリＢａｔｔ＿Ｂとを、それぞれ接続可能に構成し、さらにリレー＿Ｂ２ を介して第２制御部３０ｂとバッテリＢａｔｔ＿Ａとを、またリレー＿Ｂ１ を介して第２制御部３０ｂとバッテリＢａｔｔ＿Ｂとを、それぞれ接続可能に構成することによって、通常時には、ＣＰＵ＿Ａ により、リレー＿Ａ１ をオン状態、リレー＿Ａ２ をオフ状態、またＣＰＵ＿Ｂ により、リレー＿Ｂ１ をオフ状態、リレー＿Ｂ２ をオン状態、にそれぞれ制御する。これにより、転舵モータ２７ａを駆動するＤＲＶ＿Ａ と転舵モータ２７ｂを駆動するＤＲＶ＿Ｂ とには、主電源であるバッテリＢａｔｔ＿Ａからそれぞれモータ駆動電流が供給されるため、副電源であるバッテリＢａｔｔ＿Ｂからは駆動電力の供給を受けることなく、主電源のバッテリＢａｔｔ＿Ａから供給される駆動電力のみによって転舵モータ２７ａ、２７ｂを駆動することができる。
【００４０】
これに対し、主電源のバッテリＢａｔｔ＿Ａ自体やバッテリＢａｔｔ＿ＡからＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０に至るまでの電源ライン等の主駆動電源系に断線、接触不良等の電源障害が発生した場合には、図３に示すバッテリ切換処理により主電源用のバッテリＢａｔｔ＿Ａから副電源用のバッテリＢａｔｔ＿Ｂに切り換える処理が行われる。なお、このバッテリ切換処理は、第１制御部３０ａのＣＰＵ＿Ａ と第２制御部３０ｂのＣＰＵ＿Ｂ との双方において実行されるもので、例えば５ミリ秒ごとの割込処理の中で行われる。また以下説明するステップＳ１０１、Ｓ１０３、Ｓ１０５は、それぞれ特許請求の範囲に記載の「電源接続手段」に相当するものである。
【００４１】
図３に示すように、バッテリ切換処理は、所定の初期化処理の後、まずステップＳ１０１により、バッテリＢａｔｔ＿Ａに関する情報である電源ライン１２Ｖ＿Ａ の電圧の正常／異常の通知を、ＣＰＵ＿Ａ では電源監視＿Ａ２あるいはＣＰＵ＿Ｂ では電源監視＿Ｂ２から取得する処理を行う。
【００４２】
そして、取得した正常／異常の通知に基づいて、電源ライン１２Ｖ＿Ａ が正常であると判断された場合には（Ｓ１０３で正常）、電源監視＿Ａ２あるいは電源監視＿Ｂ２により当該電源ライン１２Ｖ＿Ａ の電圧は所定範囲内（例えば１１Ｖ以上１３Ｖ以下）にあることが検出されているのでバッテリＢａｔｔ＿Ａには異常がないことになる。したがって、主電源であるバッテリＢａｔｔ＿Ａから副電源のバッテリＢａｔｔ＿Ｂに切り換える必要もないので、本バッテリ切換処理は一連の処理を終える。
【００４３】
一方、取得した正常／異常の通知に基づいて、電源ライン１２Ｖ＿Ａ が異常であると判断された場合には（Ｓ１０３で異常）、電源監視＿Ａ２あるいは電源監視＿Ｂ２により当該電源ライン１２Ｖ＿Ａ の電圧が当該所定範囲内にないことが検出されていることになる。つまり、当該電源ライン１２Ｖ＿Ａ の電圧が、例えば１１Ｖ未満であったり、１３Ｖを超えていたりしているので、バッテリＢａｔｔ＿Ａに異常がある蓋然性が高い。したがって、主電源であるバッテリＢａｔｔ＿Ａから副電源のバッテリＢａｔｔ＿Ｂに切り換える必要があるので、続くステップＳ１０５に処理を移行する。
【００４４】
ステップＳ１０５では、リレー切換信号を出力する処理を行う。即ち、ステップＳ１０３による判断処理によって、主電源であるバッテリＢａｔｔ＿Ａに異常のある蓋然性が高いと判断されたので、転舵モータ２７ａ、２７ｂに駆動電流を供給する駆動電源を主電源のバッテリＢａｔｔ＿Ａから副電源のバッテリＢａｔｔ＿Ｂに切り換えるため、ＣＰＵ＿Ａ では、リレー＿Ａ１ をオン状態からオフ状態に移行させるリレー制御信号をリレー駆動＿Ａ１ に送出する処理と、リレー＿Ａ２ をオフ状態からオン状態に移行させるリレー制御信号をリレー駆動＿Ａ２ に送出する処理とを行う。またＣＰＵ＿Ｂ では、リレー＿Ｂ１ をオフ状態からオン状態に移行させるリレー制御信号をリレー駆動＿Ｂ１ に送出する処理と、リレー＿Ｂ２ をオン状態からオフ状態に移行させるリレー制御信号をリレー駆動＿Ｂ２ に送出する処理とを行う。これにより、リレー＿Ａ１ およびリレー＿Ｂ２ はオフ状態、リレー＿Ａ２ およびリレー＿Ｂ１ はオン状態、にそれぞれ制御されるため、転舵モータ２７ａを駆動するＤＲＶ＿Ａ と転舵モータ２７ｂを駆動するＤＲＶ＿Ｂ とには、副電源であるバッテリＢａｔｔ＿Ｂからそれぞれモータ駆動電流を供給することができ、異常発生の蓋然性の高いバッテリＢａｔｔ＿ＡはＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０から電気的に切り離すことができる。
【００４５】
このように、操舵装置２０では、ＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０の第１制御部３０ａにおいては、主電源のバッテリＢａｔｔ＿Ａのみならず副電源のバッテリＢａｔｔ＿Ｂからも電源ライン１２Ｖ＿Ａ に駆動電力を供給できるようにバッテリＢａｔｔ＿Ｂと電源ライン１２Ｖ＿Ａ との間にリレー＿Ａ２ を介在させ、このリレー＿Ａ２ を駆動制御し得るリレー駆動＿Ａ２ をＣＰＵ＿Ａ の出力ポートに接続し、またＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０の第２制御部３０ｂにおいては、主電源のバッテリＢａｔｔ＿Ａのみならず副電源のバッテリＢａｔｔ＿Ｂからも電源ライン１２Ｖ＿Ｂ に駆動電力を供給できるようにバッテリＢａｔｔ＿Ｂと電源ライン１２Ｖ＿Ｂ との間にリレー＿Ｂ２ を介在させ、このリレー＿Ｂ２ を駆動制御し得るリレー駆動＿Ｂ２ をＣＰＵ＿Ｂ の出力ポートに接続する、バッテリ切換回路４０を設けている。そして、図３に示すバッテリ切換処理をＣＰＵ＿Ａ およびＣＰＵ＿Ｂ においてそれぞれ実行する。
【００４６】
これにより、二重化されたバッテリＢａｔｔ＿Ａ、Ｂａｔｔ＿Ｂの一部、例えばバッテリＢａｔｔ＿Ａに障害が発生しても、当該障害のあるバッテリＢａｔｔ＿Ａから駆動電力の供給を受けていた第１制御部３０ａおよび第２制御部３０ｂには、障害のないバッテリＢａｔｔ＿Ｂを接続することができるので、当該障害の発生後においても、二重化された転舵モータ２７ａ、２７ｂの全てから駆動力を得ることができる。
【００４７】
なお、上述したようにバッテリ切換回路４０によるリレー＿Ａ１ 、リレー＿Ａ２ 、リレー＿Ｂ１ およびリレー＿Ｂ２ のオンオフ制御は、リレー駆動＿Ａ１、リレー駆動＿Ａ２、リレー駆動＿Ｂ１あるいはリレー駆動＿Ｂ２に、ＣＰＵ＿Ａ またはＣＰＵ＿Ｂ から出力されるリレー制御信号にのみ制御される構成を採っている。そのため、ＩＧＳＷ＿ＡやＩＧＳＷ＿ＢによりバッテリＢａｔｔ＿Ａ、Ｂａｔｔ＿Ｂが接続された後は、ＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０以外による制御によってバッテリ切換回路４０のリレー＿Ａ１ 、リレー＿Ａ２ 、リレー＿Ｂ１ およびリレー＿Ｂ２ をオンオフ制御することはできない。
【００４８】
これにより、例えば、走行中に運転者によってＩＧＳＷ＿ＡおよびＩＧＳＷ＿Ｂをオフにされたり、他の制御システムからバッテリ切換回路４０のリレー＿Ａ１ 等をオンオフ制御する指令を受けても、バッテリ切換回路４０を制御することはできないため、二重化されたバッテリＢａｔｔ＿Ａ、Ｂａｔｔ＿ＢのいずれをもＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０の第１制御部３０ａ、第２制御部３０ｂに接続した状態で維持することができる。
【００４９】
続いて、ＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０により制御される操舵装置２０の基本機能を、図４に示す機能ブロックを参照して説明する。なおここでは、ＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０を構成する第１制御部３０ａが主要な制御処理を行い、第２制御部３０ｂは特定の制御処理だけを行う構成を処理形態を採るが、以下説明する各処理は第１制御部３０ａおよび第２制御部３０ｂのいずれが行っても良く、また両者が同一の処理を行い処理結果を照合し合うデュアルシステム構成を採用しても良い。
【００５０】
図４に示すように、操舵角センサ２３ａにより検出されたステアリングホイール２１の操舵角θｈ 、つまり位置指令がＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０の第１制御部３０ａに入力されると、第１制御部３０ａによる位置制御処理３０ａ１により、当該操舵角θｈ に応じた目標操舵角に操舵輪ＦＲ、ＦＬを転舵制御可能なステアリングロッド２６の位置を求める演算が行われる。
【００５１】
位置制御処理３０ａ１による位置演算が行われると、次に第１制御部３０ａによるトルク分配処理３０ａ２により、２つの転舵モータ２７ａ、２７ｂによって発生させるトルクを決定するトルク分配演算が行われる。即ち、操舵装置２０では、操舵輪ＦＲ、ＦＬを制御する操舵制御系として２つの転舵モータ２７ａ、２７ｂによる二重化構成を採っているため、それぞれの転舵モータ２７ａ、２７ｂにより発生させるトルクに対応する電流指令値を、このトルク分配処理３０ａ２によって算出する処理が行われる。
【００５２】
第１制御部３０ａによる電流制御処理３０ａ３では、トルク分配処理３０ａ２により得られた電流指令値に対するモータ駆動電流を転舵モータ２７ａに供給し得るように図略のＰＷＭ回路等を制御する。そのため、転舵モータ２７ａに供給されるモータ駆動電流は、電流センサ３５ａにより検出される検出電流として第１制御部３０ａによる電流制御処理３０ａ３にフィードバック入力され、また転舵モータ２７ａの回転角は、回転角センサ２８ａにより検出される検出位置（検出回転角）として位置制御処理３０ａ１および電流制御処理３０ａ３にフィードバック入力される。
【００５３】
一方、転舵モータ２７ｂは、もう一つの第２制御部３０ｂにより制御される。即ち、第１制御部３０ａによるトルク分配処理３０ａ２により得られた電流指令値に対するモータ駆動電流を転舵モータ２７ｂに供給し得るように、第２制御部３０ｂにより図略のＰＷＭ回路等を制御する。そのため、転舵モータ２７ｂに供給されるモータ駆動電流が、電流センサ３５ｂによる検出される検出電流として第２制御部３０ｂによる電流制御処理３０ｂ１にフィードバック入力され、また転舵モータ２７ｂの回転角も回転角センサ２８ｂにより検出される検出回転角として電流制御処理３０ｂ１にフィードバック入力される。
【００５４】
これにより、転舵モータ２７ａ、２７ｂには、第１制御部３０ａによるトルク分配処理３０ａ２により分配された指令トルクをそれぞれ発生させることができるため、当該トルクによりステアリングアクチュエータ２５のステアリングロッド２６をステアリングホイール２１の操舵角θｈ に応じた位置に制御でき、図略のタイロッドやナックルアームを介して操舵輪ＦＲ、ＦＬを目標操舵角に転舵することが可能となる。
【００５５】
ここで、電流センサ３５ｂにより検出される検出電流と、回転角センサ２８ｂにより検出される検出回転角とは、第１制御部３０ａによる反力推定処理３０ａ４にも入力される。これにより、ステアリングホイール２１の他端側に連結された反力モータ２４に発生させるべき反力を演算している。即ち、ステアリングホイール２１を操作する運転者に対して、適当な操舵感を与えるために必要となる、操舵回転方向とは逆回転方向にステアリングホイール２１を回転させる回転力（反力）を、第１制御部３０ａによる反力推定処理３０ａ４により演算している。
【００５６】
反力推定処理３０ａ４により反力が演算されると、反力モータ２４により発生させる反力に対応する電流指令値を、第１制御部３０ａによる反力特性マップ３０ａ５により求める処理が行われ、これにより求められた電流指令値に対するモータ駆動電流を反力モータ２４に供給し得るように、第１制御部３０ａによる電流制御処理３０ａ６により図略のＰＷＭ回路等を制御する。なお、この第１制御部３０ａによる電流制御処理３０ａ６にも、反力モータ２４に供給されるモータ駆動電流が電流センサ３６による検出される検出電流としてフィードバック入力される。これにより、反力モータ２４には、ステアリングアクチュエータ２５のステアリングロッド２６の位置に応じた反力を発生させ得るため、ステアリングホイール２１を操作する運転者に適当な操舵感を与えることが可能となる。
【００５７】
なお、第１制御部３０ａに障害等が発生し、第１制御部３０ａによる各制御処理が不能な場合には、第１制御部３０ａに代わって第２制御部３０ｂが、上述した位置制御処理３０ａ１、トルク分配処理３０ａ２、反力推定処理３０ａ４、反力特性マップ３０ａ５および電流制御処理３０ａ６の各処理を行う。これにより、第１制御部３０ａにより駆動制御されるべき転舵モータ２７ａは駆動力を発生させることができなくても、第２制御部３０ｂにより駆動制御される転舵モータ２７ｂにより駆動力を発生させることができるので、トルク分配処理３０ａ２により分配された指令トルクを転舵モータ２７ｂにより発生させ、ステアリングアクチュエータ２５等を介して操舵輪ＦＲ、ＦＬを転舵させることができる。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態に係る操舵装置２０によると、バッテリ切換回路４０により、第１制御部３０ａ、第２制御部３０ｂをはじめとする、操舵角センサ２３ａ、２３ｂや転舵モータ２７ａ、２７ｂ、回転角センサ２８ａ、２８ｂ、電流センサ３５ａ、３５ｂ等の操舵制御系に駆動電力を供給するバッテリＢａｔｔ＿Ａ、Ｂａｔｔ＿Ｂのいずれをも、ステアリングホイール２１の操作状態に基づいて操舵輪ＦＲ、ＦＬの目標実舵角を決定しこの決定された目標実舵角に操舵輪ＦＲ、ＦＬを制御する第１制御部３０ａ、第２制御部３０ｂに接続可能としている。これにより、二重化されたバッテリＢａｔｔ＿Ａ、Ｂａｔｔ＿Ｂの一部、例えばバッテリＢａｔｔ＿Ａに障害が発生しても、当該障害のあるバッテリＢａｔｔ＿Ａから駆動電力の供給を受けていた第１制御部３０ａおよび第２制御部３０ｂには、障害のないバッテリＢａｔｔ＿Ｂを接続することができるので、当該障害の発生後においても、二重化された転舵モータ２７ａ、２７ｂの全てから駆動力を得ることができる。したがって、二重化されたバッテリＢａｔｔ＿Ａ、Ｂａｔｔ＿Ｂの一部に障害が発生しても、正常時と同様、二重化された転舵モータ２７ａ、２７ｂから駆動力を得ることができるため、バッテリＢａｔｔ＿Ａ、Ｂａｔｔ＿Ｂの障害時における駆動力の不足を解消することができる。
【００５９】
また、本実施形態に係る操舵装置２０によると、バッテリ切換回路４０によるリレー＿Ａ１ 、リレー＿Ａ２ 、リレー＿Ｂ１ およびリレー＿Ｂ２ のオンオフ制御は、第１制御部３０ａのＣＰＵ＿Ａ または第２制御部３０ｂのＣＰＵ＿Ｂ による制御にのみ実行されることから、ＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０以外による制御によってバッテリ切換回路４０によるリレー＿Ａ１ 等のオンオフ制御されることがない。これにより、例えば、走行中に運転者によってＩＧＳＷ＿ＡおよびＩＧＳＷ＿Ｂをオフにされたり、他の制御システムからバッテリ切換回路４０のリレー＿Ａ１ 等をオンオフ制御する指令を受けても、バッテリ切換回路４０を制御することはできないため、二重化されたバッテリＢａｔｔ＿Ａ、Ｂａｔｔ＿ＢのいずれをもＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０の第１制御部３０ａ、第２制御部３０ｂに接続した状態で維持することができる。したがって、バッテリＢａｔｔ＿Ａ、Ｂａｔｔ＿Ｂの障害時のみならず、ＳＢＷ＿ＥＣＵ ３０以外からバッテリ切換回路４０のリレー＿Ａ１ 等をオンオフ制御する指令を受けた時でも、当該指令に影響されることなく、駆動力の不足を解消することができる。
【００６０】
なお、図５に示すように、図２に示すＩＧＳＷ＿Ｂを廃止して、ダイオードＤ＿Ｂ１ のアノード端子をバッテリＢａｔｔ＿Ａ側のイグニッションスイッチＩＧＳＷ（図２に示すＩＧＳＷ＿Ａ）に接続する配線４５を設けた回路を構成しても良い。これにより、イグニッションスイッチの回路数を２回路から１回路に削減することができるので、一般的なイグニッションスイッチを使用することが可能となり、製品コストを低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の構成概要を示す説明図である。
【図２】本実施形態に係る車両用操舵装置を構成するＳＢＷ＿ＥＣＵ およびバッテリの接続関係を示す回路図である。
【図３】図２に示すＣＰＵ＿Ａ およびＣＰＵ＿Ｂ により実行されるバッテリ切換処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】本実施形態に係る車両用操舵装置の主な機能構成を示すブロック図である。
【図５】本実施形態に係る車両用操舵装置を構成するＳＢＷ＿ＥＣＵ およびバッテリの接続関係の変形例を示す回路図である。
【符号の説明】
２０ 操舵装置 （車両用操舵装置）
２１ ステアリングホイール
２３ａ、２３ｂ 操舵角センサ （操舵制御系）
２４ 反力モータ
２５ ステアリングアクチュエータ
２７ａ、２７ｂ 転舵モータ （操舵制御系）
２８ａ、２８ｂ 回転角センサ （操舵制御系）
３０ ＳＢＷ＿ＥＣＵ （操舵制御系）
３０ａ 第１制御部 （操舵制御系）
３０ｂ 第２制御部 （操舵制御系）
３３ 車速センサ
３５ａ、３５ｂ 電流センサ （操舵制御系）
３６ 電流センサ
４０ バッテリ切換回路（電源接続手段）
４５ 配線
ＦＲ、ＦＬ 操舵輪
ＣＰＵ＿Ａ 、ＣＰＵ＿Ｂ 中央演算処理装置（操舵制御系、電源接続手段）
ＭＥＭ＿Ａ 、ＭＥＭ＿Ｂ メモリ装置 （操舵制御系）
ＤＲＶ＿Ａ 、ＤＲＶ＿Ｂ モータ駆動回路 （操舵制御系）
Ｂａｔｔ＿Ａ、Ｂａｔｔ＿Ｂ バッテリ （駆動電源）
Ｓ１０１、Ｓ１０３、Ｓ１０５ （電源接続手段）

Claims (2)

1. ステアリングホイールの操作状態に基づいて操舵輪の目標実舵角を決定しこの決定された目標実舵角に操舵輪を制御する操舵制御系と、前記操舵制御系に駆動電力を供給する駆動電源と、をそれぞれ２以上備えた車両用操舵装置であって、
   前記２以上の駆動電源のいずれをも前記２以上の操舵制御系に接続可能な電源接続手段を有することを特徴とする車両用操舵装置。
2. 前記電源接続手段による電源接続は、前記操舵制御系による制御にのみ中止されることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置。

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