JP2004338656A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ある電圧調整手段が故障等により正常な電位（変換電位）を出力できなくなった場合でも、他の電圧調整手段により制御ユニットへの電力供給が行なえ、安定した操舵制御を可能とした車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】電圧調整ユニット２８では、制御ユニット２００の使用電位に等しく設定された２個の電圧調整器、すなわち第一電圧調整器２８ａと第二電圧調整器２８ｂとが並列接続されている。また、制御ユニット２００と各電圧調整器２８ａ，２８ｂとの間には、制御ユニット２００側から各電圧調整器２８ａ，２８ｂ側へ電流が逆流するのを防止するダイオード２８ｃ，２８ｄが各々介装されている。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車等の車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用操舵装置、特に自動車の操舵装置において、パワーステアリング装置が広く一般に普及している（特許文献１，２参照）。また、車両用操舵装置の他の例として、ハンドル軸と車輪転舵軸とが機械的に連結されず操舵制御部を介して電気的に接続されたステアバイワイヤ（Ｓｔｅｅｒ Ｂｙ Ｗｉｒｅ）方式が知られている（特許文献３参照）。これら車両用操舵装置の操舵制御部においては、操舵用のハンドル軸に与えられる操舵トルクや操舵角といった操舵入力に応じて車輪転舵軸に与えるべきアシストトルクや転舵角といった転舵出力を決定し、その転舵出力が車輪転舵軸に与えられるように転舵軸駆動モータの回転を制御する方式が採用されている。
【０００３】
ところで、上記したような車両用操舵装置において、従来では、転舵軸駆動モータの回転を制御する信号を出力する制御ユニットには、１個の電圧調整器（電圧調整手段）を介して、常時モータ制御用電力を供給する電源が接続されていた。つまり、単一の電圧調整手段によって、例えば車載バッテリの定格電圧であるＤＣ１２Ｖを制御ユニットでの使用電圧であるＤＣ５Ｖに変換して供給していた。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１６８５９７号公報
【特許文献２】
特開２００１−３４１６５６号公報
【特許文献３】
特開２００１−８８７２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、電圧調整手段が故障等により正常な電位（変換電位）を出力できなくなった場合に、制御ユニットへの電力供給が一時的にでも途絶えると、操舵制御が不安定になるおそれがある。
【０００６】
本発明の課題は、ある電圧調整手段が故障等により正常な電位（変換電位）を出力できなくなった場合でも、他の電圧調整手段により制御ユニットへの電力供給が行なえ、安定した操舵制御を可能とした車両用操舵装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記の課題を解決するために、本発明の車両用操舵装置は、
操舵用のハンドル軸に与えられる操舵入力に応じて車輪転舵軸に与えるべき転舵出力を決定し、その転舵出力が得られるように転舵軸駆動モータの回転を制御して前記車輪転舵軸を移動させる操舵制御部を有する車両用操舵装置において、
前記転舵軸駆動モータの回転を制御する信号を出力する制御ユニットに常時モータ制御用電力を供給する電源が接続されるとともに、
前記電源と前記制御ユニットとの間に、該電源の有する電位を該制御ユニットで使用される電位に調整してモータ制御用電力を供給する複数の電圧調整手段が並列接続されることを特徴とする。
【０００８】
この車両用操舵装置によれば、並列接続された複数の電圧調整手段のうちある電圧調整手段が故障等により正常な電位（調整電位；変換電位）を出力できなくなった場合でも、他の電圧調整手段により制御ユニットへの電力供給がなされるので、操舵制御が安定して行なわれる。
【０００９】
また、上記の課題を解決するために、本発明に係る車両用操舵装置は、制御ユニットにモータ制御用電力を供給する複数の電源を有する場合の一態様として、
操舵用のハンドル軸に与えられる操舵入力に応じて車輪転舵軸に与えるべき転舵出力を決定し、その転舵出力が得られるように転舵軸駆動モータの回転を制御して前記車輪転舵軸を移動させる操舵制御部を有する車両用操舵装置において、
前記転舵軸駆動モータの回転を制御する信号を出力する制御ユニットには、複数の電源が常時モータ制御用電力を供給できるように並列接続されるとともに、
その電源並列接続部と前記制御ユニットとの間に、該電源並列接続部の有する電位を該制御ユニットで使用される電位に調整してモータ制御用電力を供給する複数の電圧調整手段が並列接続されることを特徴とする。
【００１０】
この車両用操舵装置によれば、並列接続された複数の電源と、並列接続された複数の電圧調整手段とにより、制御ユニットへの電力供給が二重に保障され、操舵制御の安定性が一層高められる。したがって、ステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置においても、操舵不能状態を回避することができる。
【００１１】
ここで、電圧調整手段で調整（変換）された電位をすべて制御ユニットで使用される電位（例えばＤＣ５Ｖ）に等しくなるように設定するのが望ましく、これにより電圧調整手段相互間での電位差の発生に伴う出力電流の逆流現象を防止し、電圧調整手段を保護することができる。
【００１２】
また、制御ユニットと電圧調整手段との間には、制御ユニット側から電圧調整手段側へ電流が逆流するのを防止するダイオードを各々介装するのが望ましく、これにより電圧調整手段相互間での電位差の発生に伴う出力電流の逆流現象を防止し、電圧調整手段を保護することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
（実施例）
図１は、本発明が適用される車両用操舵装置の一例としてのステアバイワイヤ方式操舵装置の全体構成を模式的に示したものである（なお、本実施形態において「車両」は自動車とするが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではない）。この車両用操舵装置１は、操舵用ハンドル２に直結されたハンドル軸３と、車輪転舵軸１１とが機械的に分離されたステアバイワイヤ方式に構成されている。車輪転舵軸１１には、転舵軸駆動モータ（以下、単にモータともいう）６及び減速機構１２が同軸状に組み付けられている。これにより、モータ６の回転が減速機構１２を介して車輪転舵軸１１に伝達され、車輪転舵軸１１が軸線方向に往復動し、車輪１３，１３の転舵角が変化する。
【００１４】
ハンドル軸３の角度位置φは、ロータリエンコーダ等の周知の角度検出部からなるハンドル軸角度検出部１４により操舵角（操舵入力）として検出される。一方、同じくロータリエンコーダ等からなるモータ角度位置検出部１５によりモータ６の回転角度位置θが転舵角（転舵出力）として検出される。そして、操舵制御部２０が、検出されたハンドル軸３の角度位置φに基づいて、モータ６の目標回転角度位置θ’を決定し、モータ６の回転角度位置θが目標回転角度位置θ’に近づくように、モータ６の動作を制御する。
【００１５】
図２は、車両用操舵装置１のブロック図である。車両（車両用操舵装置１）には複数の電源を有する電源部４０が備えられている。この実施例では、電源部４０は、モータ６にモータ駆動用電力を供給する操舵装置用電源４１（電源）と、モータ６を除く車両用電装品（例えばランプ、メータ類等）に電力を供給する車両用電源４２（電源）とを有している。操舵制御部２０において、操舵装置用電源４１とバックアップ用電源としての車両用電源４２とは、モータ６を回転駆動するモータ駆動回路１８に対して択一的にモータ駆動用電力を供給できるように並列配置されている。
【００１６】
具体的には、操舵装置用電源４１と車両用電源４２とは、操舵制御部２０の切換回路５（切換手段）、第一電圧モニタ５１（第一の電圧監視手段）、電源フィルタ２２を介してモータ６のモータ駆動回路１８に択一的に接続されている。切換回路５は、モータ駆動回路１８に接続された操舵装置用電源４１（接続電源）が所定値（下限閾値）を下回って電圧降下したとき、操舵装置用電源４１をモータ駆動回路１８と切断し、車両用電源４２（非接続電源）が地絡及び電圧降下していないことを確認した後に、モータ駆動回路１８の電源を操舵装置用電源４１から車両用電源４２に切り換えるものである。
【００１７】
同様に、操舵装置用電源４１と車両用電源４２とは車両用供給部３０の切換回路５’（切換手段）、電源フィルタ３２を介してランプ、メータ類等の車両用電装品の駆動回路（図示せず）に択一的に接続されている。切換回路５’は、駆動回路に接続された車両用電源４２が所定値（下限閾値）を下回って電圧降下したとき、車両用電源４２を、駆動回路と切断し、操舵装置用電源４１が地絡及び電圧降下していないことを確認した後に、駆動回路の電源を車両用電源４２から操舵装置用電源４１に切り換えるものである。
【００１８】
この他、操舵制御部２０には、ＣＰＵ２３、ＲＡＭ２４、ＲＯＭ２５、入出力インターフェース２６等を有し、これらをバス２７により送受信可能に接続した制御ユニット２００（マイクロコンピュータ）を備えている。また、操舵装置用電源４１と車両用電源４２とは各々常閉スイッチ２９，２９及び逆流防止用ダイオード２１，２１を介して電源接続点Ａ（電源並列接続部）で接続され、第二電圧モニタ５２（第二の電圧監視手段）を介して電圧調整ユニット２８に入力される。その後、電圧調整ユニット２８によって電圧コントロール（例えば、ＤＣ＋１２Ｖ→ＤＣ＋５Ｖに変換）された電圧が制御ユニット２００の入出力インターフェース２６等に入力される。このように、操舵装置用電源４１と車両用電源４２とは、操舵軸駆動モータ６の回転を制御する制御ユニット２００に対して常時モータ制御用電力を供給できるように並列接続（電源接続点Ａ）されている。
【００１９】
そして、電源接続点Ａと制御ユニット２００との間の電圧調整ユニット２８において、電源接続点Ａの有する電位（例えばＤＣ＋１２Ｖ）を制御ユニット２００で使用される電位（例えばＤＣ＋５Ｖ）に調整（変換）してモータ制御用電力を供給するために、複数の電圧調整器（電圧調整手段）が並列接続されている。図２の電圧調整ユニット２８では、制御ユニット２００の使用電位（ＤＣ＋５Ｖ）のモータ制御用電力を供給するように等しく設定された２個の電圧調整器、すなわち第一電圧調整器２８ａ（電圧調整手段）と第二電圧調整器２８ｂ（電圧調整手段）とが並列接続されている。また、制御ユニット２００と各電圧調整器２８ａ，２８ｂとの間には、制御ユニット２００側から各電圧調整器２８ａ，２８ｂ側へ電流が逆流するのを防止するダイオード２８ｃ，２８ｄが各々介装されている。
【００２０】
なお、入出力インターフェース２６には、ハンドル軸角度検出部１４の角度位置φ、モータ角度位置検出部１５の回転角度位置θ、第一電圧モニタ５１及び第二電圧モニタ５２で検出された各々の電圧モニタ値等が入力される。一方、入出力インターフェース２６からは、モータ駆動回路１８に対するモータ６の回転制御指令、切換回路５に対する切換制御指令（後述）等が出力される。制御ユニット２００のＣＰＵ２３は、ＲＯＭ２５に格納された電源異常判定プログラムを読み込み、ＲＡＭ２４をワークエリアとして用いつつ、このプログラムを実行して電源異常の有無を判定する判定手段としての機能を有する。
【００２１】
図３及び図４により、切換回路５によるモータ駆動回路１８に接続する電源回路の切換方法について詳述する。第一電圧モニタ５１は、モータ駆動回路１８に接続された操舵装置用電源４１からモータ駆動回路１８への供給電圧を検出（常時監視）し、第二電圧モニタ５２は、操舵装置用電源４１及び車両用電源４２から制御ユニット２００への供給電圧を検出（常時監視）している（図２参照）。そして、第一電圧モニタ５１の電圧モニタ値が所定値（下限閾値；図４（ｂ）参照；例えばＤＣ＋１０Ｖ）を下回り、かつ第二電圧モニタ５２の電圧モニタ値が所定値（下限閾値；図４（ｂ）参照；例えばＤＣ＋１０Ｖ）を上回っているとき、操舵装置用電源４１に異常（電圧降下、断線等）が発生していると判断し、制御ユニット２００（ＣＰＵ２３）は切換回路５に対して次のような切換制御指令を発する。つまり、切換回路５は、操舵装置用電源４１をモータ駆動回路１８と切断し、その所定時間（遅延時間；図４（ｂ）参照；例えば５０ｍｓ）経過後に、モータ駆動回路１８の電源を操舵装置用電源４１から車両用電源４２に切り換える。
【００２２】
具体的には図３に示すように、切換回路５は、第一電磁リレー５ｂ（Ｒ１；リレー）と第一電磁リレードライバ５ｘとの直列回路及び第二電磁リレー５ｃ（Ｒ２；リレー）と第二電磁リレードライバ５ｙとの直列回路とを有している。第一電磁リレー５ｂ（Ｒ１）及び第二電磁リレー５ｃ（Ｒ２）には、制御ユニット２００への供給電圧調整前の電位（例えばＤＣ＋１２Ｖ）が上記した電源接続点Ａ（電源並列接続部；図２参照）より与えられている。第一電磁リレー５ｂ（Ｒ１）に連動する常閉接点５ｄ（Ｒ１−ｂ）が操舵装置用電源４１に接続された回路に設けられる。一方、第二電磁リレー５ｃ（Ｒ２）に連動する常開接点５ｅ（Ｒ２−ａ）が車両用電源４２に接続された回路に設けられる。
【００２３】
これによって、モータ駆動回路１８（図２参照）に接続された操舵装置用電源４１が所定値以下に電圧降下したとき、第一電磁リレー５ｂ（Ｒ１）の常閉接点５ｄ（Ｒ１−ｂ）が開状態に切り換えられて、操舵装置用電源４１はモータ駆動回路１８と切断される。その所定時間（予め設定され、ＣＰＵ２３からのクロック信号に基づく遅延時間）経過後に、第二電磁リレー５ｃ（Ｒ２）の常開接点５ｅ（Ｒ２−ａ）が閉状態に切り換えられて、モータ駆動回路１８の電源が操舵装置用電源４１から車両用電源４２に切り換えられる。
【００２４】
このように、切換回路５は、制御ユニット２００からの制御信号（切換制御指令）に基づき、第二電圧モニタ５２が監視する制御ユニット２００への供給電圧を駆動源として、モータ駆動回路１８の電源を切換作動することになる。この制御ユニット２００への供給電圧は、操舵装置用電源４１及び車両用電源４２から常時モータ制御用電力として供給され、しかも第二電圧モニタ５２によって常時監視され、かつ２個の電圧調整器２８ａ，２８ｂが設けられているから、モータ駆動回路１８の電源切換が安定して行なわれ、操舵制御の安定性が向上する。つまり、操舵装置用電源４１によるモータ駆動回路１８への供給電圧が第一電圧モニタ５１の下限閾値を下回った場合であっても、制御ユニット２００への供給電圧が第二電圧モニタ５２の下限閾値を下回らない限り、モータ駆動回路１８の電源を操舵装置用電源４１から車両用電源４２へ切り換えることができる。
【００２５】
ところで、図４（ｃ）に示すように、第一電圧モニタ５１の電圧モニタ値が所定値（下限閾値）を下回り、かつ第二電圧モニタ５２の電圧モニタ値も所定値（下限閾値）を下回っているときには、操舵装置用電源４１及び車両用電源４２に異常（電圧降下、断線等）が発生していると判断し、制御ユニット２００（ＣＰＵ２３）は警報出力（警告表示、警告音声等）を行なう。
【００２６】
なお、図２に示す車両用供給部３０の切換手段５’では、図３（ａ）の常閉接点５ｄ（Ｒ１−ｂ）と常開接点５ｅ（Ｒ２−ａ）との接続位置を入れ換えて使用される。
【００２７】
このように、並列接続された２個の電圧調整器２８ａ，２８ｂのうち、例えば第一電圧調整器２８ａが故障等により正常な電位（調整電位；変換電位）を出力できなくなった場合でも、第二電圧調整器２８ｂにより制御ユニット２００への電力供給がなされるので、操舵制御が安定して行なわれる。しかも、並列接続された２個の電源４１，４２と、並列接続された２個の電圧調整器２８ａ，２８ｂとにより、制御ユニット２００への電力供給が二重に保障され、操舵制御の安定性が一層高められる。したがって、本実施例のようなステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置１においても、操舵不能状態を回避することが容易になる。
【００２８】
以上の説明は、ステアバイワイヤ方式操舵装置についてのみ行なったが、パワーステアリング装置にも適用できる。また、バックアップ用電源として車両用電源を使用する例を示したが、バックアップ用電源は車両用電源に接続されない純粋な（専用の）バックアップ用電源でも構わない。なお、これらの車両用操舵装置には、電動式、電動油圧式、速度感応型・回転数感応型等の転舵出力可変式等、種々のタイプが含まれる。なお、電源部４０に設ける電源は単数でもよく、操舵制御部及びモータの数は、１又は複数のいずれでもよい。また、これらの数は適宜組合せることができる。例えば、２基の操舵制御部と１個のモータ、１基の操舵制御部と２個のモータ等の組合せを選択できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される車両用操舵装置の一例としてのステアバイワイヤ方式操舵装置の全体構成を示す模式図。
【図２】図１の車両用操舵装置のブロック図。
【図３】切換回路の回路構成図。
【図４】（ａ）は切換回路のタイミングチャート、（ｂ）と（ｃ）は第一及び第二の電圧モニタによる電圧モニタ値の変化を表わすグラフ。
【符号の説明】
１ 車両用操舵装置（ステアバイワイヤ方式操舵装置）
３ ハンドル軸
６ モータ（転舵軸駆動モータ）
１１ 車輪転舵軸
２０ 操舵制御部
２００ 制御ユニット
２８ 電圧調整ユニット
２８ａ 第一電圧調整器（電圧調整手段）
２８ｂ 第二電圧調整器（電圧調整手段）
４０ 電源部
４１ 操舵装置用電源（電源）
４２ 車両用電源（電源）
Ａ 電源接続点（電源並列接続部）

Claims (2)

1. 操舵用のハンドル軸に与えられる操舵入力に応じて車輪転舵軸に与えるべき転舵出力を決定し、その転舵出力が得られるように転舵軸駆動モータの回転を制御して前記車輪転舵軸を移動させる操舵制御部を有する車両用操舵装置において、
   前記転舵軸駆動モータの回転を制御する信号を出力する制御ユニットに常時モータ制御用電力を供給する電源が接続されるとともに、
   前記電源と前記制御ユニットとの間に、該電源の有する電位を該制御ユニットで使用される電位に調整してモータ制御用電力を供給する複数の電圧調整手段が並列接続されることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 操舵用のハンドル軸に与えられる操舵入力に応じて車輪転舵軸に与えるべき転舵出力を決定し、その転舵出力が得られるように転舵軸駆動モータの回転を制御して前記車輪転舵軸を移動させる操舵制御部を有する車両用操舵装置において、
   前記転舵軸駆動モータの回転を制御する信号を出力する制御ユニットには、複数の電源が常時モータ制御用電力を供給できるように並列接続されるとともに、
   その電源並列接続部と前記制御ユニットとの間に、該電源並列接続部の有する電位を該制御ユニットで使用される電位に調整してモータ制御用電力を供給する複数の電圧調整手段が並列接続されることを特徴とする車両用操舵装置。

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