JP2008285037A

JP2008285037A - 車両用制御装置

Info

Publication number: JP2008285037A
Application number: JP2007132527A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Matsuda; 茂松田
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2008-11-27

Abstract

【課題】ステアリング用のモータに過大な電流が流れないようにする。
【解決手段】ステアリングシャフト３に操舵反力を発生させる駆動モータ１２と、ステアリングホイール２の回転を拘束する電磁ブレーキ手段１５と、ステアリングシャフト３にかけられたトルクを検出するトルクセンサ１８とを有し、角度差がメモリ３８に格納されている値以上になったら電磁ブレーキ信号発生手段４４が電磁ブレーキ信号を発生させる。電磁ブレーキ信号は、電磁ブレーキ手段１５を駆動させる信号になると共に、遮断信号発生手段４９において遮断信号を発生させる。遮断信号は、駆動信号生成手段３３に入力され、駆動モータ１２への電流供給を停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用制御装置に関する。

ステアリングホイールと、操向輪を操向させるステアリングギヤとを機械的に分離させたステアバイワイヤ方式の車両用制御装置が開発されている。この車両用制御装置では、ステアリングホイールの回転を検出するセンサを設け、センサでステアリングホイールの操舵角度を検出し、これに相当する操向角度を制御装置で算出する。さらに、操向角度に操向輪の角度が一致するようにステアリングギヤを駆動させる。

この種の車両用制御装置では、ステアリングホイールに反力を与えられるようにモータが設けられている。反力を与える際には、ステアリングホイールの回転角度と車速を検出し、これらに応じて目標反力トルクを演算する。目標反力トルクに応じたトルクがステアリングホイールに作用させられる。操向輪側では、モータをサーボ制御して操向させる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２９１８５３公報

しかしながら、運転者がステアリングホイールを回転させて車両の進行方向を変化させたときにタイヤに強い外力が加わると、タイヤ側のモータが停止したり、逆転したりすることがあった。この場合に、タイヤの追随速度を低下させる情報や、モータの動作を停止させる情報が適切に処理されないと、制御装置がステアリングホイールの回転角度とタイヤの角度を一致させようとしてモータの電流値を大きくしてしまうことがあった。このため、電流を多く流せるような大きな体格のモータが必要になったり、バッテリや発電機の能力を超えた電流値を流せるような構成にしたりしなければならなかった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、モータに過大な電流が流れないようにすることを主な目的とする。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、車両の車体に回転可能に支持されたステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトに取り付けられ、前記ステアリングシャフトとともに回転するステアリングホイールと、前記ステアリングシャフトの回転を検出するエンコーダから供給されるパルス信号をカウントし、第１のカウント信号を発生する第１のカウント手段と、前記第１のカウント手段から出力される第１のカウント信号を前記ステアリングホイールの回転量を示す信号に変換し、操舵角度信号として出力する操舵角度算出手段と、車両の車体に操向可能に支持された操向輪と、電動機とラックアンドピニオン機構を有し、車両の車体に対する前記操向輪の操向角度を変化させる駆動手段と、前記操向輪の操向角度の変化を検出し、前記操向輪の操向角度の変化に伴い検出信号を発生するエンコーダから供給される検出信号をカウントし、第２のカウント信号を出力する第２のカウント手段と、前記操舵角度信号と前記第２のカウント手段から算出した前記操向輪の操向角度の角度差を算出する角度差算出手段と、前記角度差算出手段で算出した角度差を減少させる操舵反力を前記ステアリングシャフトに発生させる駆動モータと、前記ステアリングシャフトの回転にブレーキをかける電磁ブレーキ手段と、前記角度差算出手段から出力される角度差信号が所定値以上になったときに電磁ブレーキの駆動を指令する信号を出力する角度差信号比較手段と、前記駆動手段の前記電動機が所定時間停止したときに、前記電磁ブレーキの駆動を指令する信号を出力するモータ回転停止検出手段と、前記角度差信号比較手段と前記モータ回転停止検出手段の一方が前記電磁ブレーキ手段の駆動を指令する信号を出力したときに、前記電磁ブレーキ手段を駆動させる電磁ブレーキ信号を発生させる電磁ブレーキ信号発生手段と、電磁ブレーキ信号の出力を受けて前記駆動モータへの電流供給を停止させる遮断信号を発生させる遮断信号発生手段とを備えることを特徴とする車両用制御装置とした。
この車両用制御装置は、角度差が所定値以上になった場合、又は操向輪の駆動手段が一定時間停止した場合に、電磁ブレーキ信号を発生させて電磁ブレーキ手段を駆動させる。電磁ブレーキ力によってステアリングシャフトの回転を拘束させ、その一方で駆動モータによる操舵反力の発生を停止させる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の車両用制御装置において、前記ステアリングシャフトにかかるトルクがゼロになったとき、又は前記ステアリングシャフトの回転方向が逆転したとき、或いは前記角度差算出手段で算出した角度差が所定値を下回ったときに、電磁ブレーキ信号の発生及び遮断信号の発生を停止させる解除信号発生手段を備えることを特徴とする。
この車両用制御装置は、電磁ブレーキをかけているときに、トルクがゼロになった場合や、ステアリングシャフトの回転方向が変化した場合、角度差が小さくなった場合に、通常の制御に復帰するように電磁ブレーキを解除する。これと同時に駆動モータへの電流供給を再開する。

本発明によれば、角度差が所定値以上になったとき、又は駆動手段による操向が一定時間以上停止したときに電磁ブレーキ手段を使用してステアリングシャフトの回転を拘束する一方で、駆動モータへの電流供給を停止する。操舵反力を制御する駆動モータに対して、電磁ブレーキ手段の消費電流が小さくて済むので、モータに供給する電流量が過大になることが防止される。駆動モータの体格を小さくでき、消費電力も低減できる。

図１及び図２に示すように、車両用制御装置１は、運転者が操作する入力手段であるステアリングホイール２が取り付けられたステアリングシャフト３と、操向輪（以下、タイヤという）４を操向させるステアリングギヤ５とが機械的に接続されておらず、ステアリングシャフト３側の第一の制御装置６と、ステアリングギヤ５の第二の制御装置７と介して電気的に接続されている。

ステアリングシャフト３は、車体に固定されたハウジング１１に回転自在に支持されている。ハウジング１１内には、電動機に減速機構を取り付けた駆動モータ１２が収容されており、駆動モータ１２の動力をステアリングシャフト３に伝達可能に連結されている。さらに、ハウジング１１には、ステアリングホイール２の回転に応じてパルス信号を出力する第１のエンコーダ１３と、ステアリングホイール２の操舵角度の中立点を検出する第２のエンコーダ１４と、ステアリングホイール２の回転を拘束する電磁ブレーキ手段１５が取り付けられている。駆動モータ１２は、駆動回路１６を介して第一の制御装置６に接続されている。電磁ブレーキ手段１５は、電磁石に通電してロータの回転を停止させるようなブレーキ力を発生させるもので、駆動回路１７を介して第一の制御装置６に接続されている。各駆動回路１６，１７は、スイッチング素子などを有し、不図示の電源からの電流を駆動モータ１２や電磁ブレーキ手段１５に供給するように構成されている。
さらに、ステアリングシャフト３には、トルクセンサ１８が取り付けられている。トルクセンサ１８は、ステアリングホイール２から駆動モータ１２に至るまでの間に取り付けれ、第一の制御装置６にトルクに応じた信号を出力する。

第１のエンコーダ１３は、光学式のロータリエンコーダが用いられている。ロータリエンコーダは、ステアリングホイール２と共に回転する不図示の円板を有し、この円板には２列のパターンが形成されている。各パターンは、例えば、周方向に等間隔に形成された略同じ幅のスリットからなり、一方のパターンのスリットの配置に対して他方のパターンのスリットの配置を周方向にスリット幅の１／４だけずらして配置されている。したがって、円板を挟んで発光素子と受光素子を配置すれば、それぞれのパターンに対応して１／４周期だけパルスの発生タイミングがずれた信号が得られる。このようなパルス信号の一例を図３に示す。以下、一方のパターンによって発生する第１のパルス信号をＡ相の回転検出信号Ａｗとし、他方のパターンによって発生する第２のパルス列信号をＢ相の回転検出信号Ｂｗとする。

第２のエンコーダ１４は、操舵角度をリセットする位置を検出する中心位置検出センサとして使用される。例えば、ステアリングホイール２を操舵可能な範囲で回転させたときに１回転するように減速された円板にマーカを設け、このマーカを検出したときにパルス信号を出力するセンサが用いられる。マーカは、タイヤ４が直進方向に向くときのステアリングホイール２の回転位置に対応して設けられている。車両は、直進方向に対して右側及び左側のそれぞれに同じ量だけタイヤ４を操向可能に構成されているので、このときのステアリングホイール２の回転位置は、操舵可能な領域の中立点に相当する。したがって、運転者がステアリングホイール２を回転させているときに、中立点に達する度に初期位置信号として中立点位置信号Ｃｗ（図３参照）が１つ出力される。中立点位置信号Ｃｗは、回転検出信号Ａｗ，Ｂｗのそれぞれの周期の１／２よりも長く、回転検出信号Ａｗ，Ｂｗのそれぞれの周期よりも短い時間幅のパルス信号である。

第一の制御装置６は、第１のカウント手段として、それぞれの回転検出信号Ａｗ，Ｂｗが入力されるアップダウン判定回路２１と、回転検出信号Ａｗが入力されるエッジ検出手段２２Ａと、回転検出信号Ｂｗが入力されるエッジ検出手段２２Ｂと、第１のカウンタであるアップダウンカウンタ２４とを有する。
アップダウンカウンタ２４は、各エッジ検出手段２２Ａ，２２Ｂの出力がＯＲ回路２５を介して接続されると共に、アップダウン判定回路２１の出力及びリセット信号整形手段２３の出力が接続されている。リセット信号整形手段２３は、中立点位置信号Ｃｗが入力されたときにアップダウンカウンタ２４の第１のカウント信号をリセットするリセット信号を生成し、リセット端子に入力する。

アップダウンカウンタ２４から出力される第１のカウント信号は、操舵角度算出手段２６に入力される。操舵角度算出手段２６は、操舵角度マップ２７を検索して操舵角度を算出する。操舵角度マップ２７は、アップダウンカウンタ２４のカウント値と操舵角度を対応付けた構成を有する。操舵角度算出手段２６の出力は、操舵角度信号出力回路２８と、角度差信号算出手段２９、操舵反力算出手段３０に接続されている。

操舵角度信号出力回路２８は、操舵角度算出手段２６から出力される操舵角度信号を第二の制御装置７に送信する。
角度差信号算出手段２９は、操舵角度信号に加えて、操向角度信号受信手段３１を介して第二の制御装置７から操向角度の信号が入力される。操向角度に対する操舵角度の角度差が算出され、その結果が角度差信号として操舵反力算出手段３０に出力される。角度差信号は、第１の角度差信号比較手段３５及び第２の角度差信号比較手段３６にも入力される。
操舵反力算出手段３０は、操舵反力マップ３２を検索して駆動モータ１２で発生させる操舵反力を算出する。操舵反力マップ３２は、角度差と操舵反力を対応付けた構成を有する。操舵反力は、操向角度に操舵角度を一致させるような大きさ及び向きが選択される。操舵反力算出手段３０の出力は、駆動信号生成手段３３に接続されている。駆動信号生成手段３３は、操舵反力算出手段３０で演算した操舵反力に応じて駆動回路１６に駆動信号を出力する。

第１の角度差信号比較手段３５は、メモリ３７を検索可能に構成されている。メモリ３７には、後述する電磁ブレーキを解除可能な角度差の信号（解除角度差信号）が入力されている。第１の角度差信号比較手段３５は、実際の角度差信号がメモリ３７に登録されている解除角度差信号を下回ったら、解除信号発生手段４６に信号を出力するようになっている。
第２の角度差信号比較手段３６は、メモリ３８を検索可能に構成されている。メモリ３８には、電磁ブレーキを発生させるべき角度差の信号（開始角度差信号）が入力されている。第２の角度差信号比較手段３６は、実際の角度差信号がメモリ３８に登録されている開始角度差信号を越えたら、電磁ブレーキ信号発生手段４４と、警報信号発生手段３９に信号出力する。開始角度差信号は、例えば、角度差で３°〜６°に相当する値であり、解除角度差信号より大きい角度差に相当する信号である。
警報信号発生手段３９は、信号が入力されたときに、外部の警報装置４０を駆動させる。警報装置４０は、例えば、インストルメントパネルに配置されたランプや、警報器であり、発光や音などを利用して運転者に異常を知らせる装置である。

電磁ブレーキ信号発生手段４４は、第２の角度差信号比較手段３６の出力の他に、モータ回転停止信号受信手段４５、解除信号発生手段４６の出力も接続されており、マップ４８を検索して電磁ブレーキ手段１５に供給する電流値を決定するように構成されている。電磁ブレーキ信号発生手段４４で発生される電磁ブレーキ信号は、駆動回路１７と、遮断信号発生手段４９に出力される。
モータ回転停止信号受信手段４５は、第二の制御装置７から送信されるモータ回転停止信号を受信する手段である。
解除信号発生手段４６は、第１の角度差信号比較手段３５の出力の他に、トルク比較手段５１と反転検出手段５２の出力も接続されており、これらの手段３５，５１，５２の出力に応じて解除信号を発生して電磁ブレーキ信号発生手段４４と遮断信号発生手段４９に出力する。
遮断信号発生手段４９は、電磁ブレーキ信号発生手段４４からの信号入力によって遮断信号を駆動信号生成手段３３に出力し、解除信号発生手段４６からの信号入力によって遮断信号の出力を停止する。

トルク比較手段５１は、トルク検出手段５３を介してトルクセンサ１８の検出信号が入力される。メモリ５４に格納されているトルク値と比較し、比較結果を解除信号発生手段４６に出力する。メモリ５４には、トルクがゼロに相当する信号が格納されている。
反転検出手段５２は、直前のアップダウン判定回路２１の判定結果をメモリ５５に記憶させておき、直前の判定結果と新しく入力された判定結果を比較し、操舵方向の反転を判定する。判定を行ったら、新しく入力された判定結果をメモリ５５に上書きする。

図２に示すように、ステアリングギヤ５は、駆動手段として電動機に減速機構が取り付けられた操向モータ６１と、操向モータ６１の回転をステアリングロッド６２の直線運動に変換するラックアンドピニオン機構を備えている。ステアリングロッド６２の両端にはタイロッド６３とナックルアーム６４を介してタイヤ４が接続されている。操向モータ６１は、駆動回路６５を介して第二の制御装置７に接続されている。駆動回路６５は、スイッチング素子などを有し、不図示の電源からの電流を操向モータ６１に供給するように構成されている。

操向モータ６１には、操向モータ６１の回転から操向角度を検出する第３のエンコーダ６６が取り付けられている。第３のエンコーダ６６には、前記と同様に光学式のロータリエンコーダを使用している。第３のエンコーダ６６からは、Ａ相の回転検出信号Ａｇと、パルスの発生タイミングが半周期ずれたＢ相の回転検出信号Ｂｇとが出力される。
ステアリングギヤ５には、操向角度をリセットする位置を検出する操向角度リセットセンサとして、操向角度の中立点を検出する第４のエンコーダ６７が取り付けられている。第４のエンコーダ６７は、ステアリングロッド６２が最も右に移動したラックエンドから、最も左に移動したラックエンドまでの間の中間地点を検出することで操向角度の中立点を検出するもので、ステアリングロッド６２と共に移動する不図示のマーキングを検出してパルス状の中立点位置信号Ｃｇ（図３参照）を１つ出力するように構成されている。

第二の制御装置７は、第２のカウント手段として、それぞれの回転検出信号Ａｇ，Ｂｇが入力されるアップダウン判定回路７１と、回転検出信号Ａｇが入力されるエッジ検出手段７２Ａと、回転検出信号Ｂｇが入力されるエッジ検出手段７２Ｂと、第２のカウンタであるアップダウンカウンタ７４とを有する。
アップダウンカウンタ７４は、各エッジ検出手段７２Ａ，７２Ｂの出力がＯＲ回路７５を介して接続されると共に、アップダウン判定回路７１の出力及びリセット信号整形手段７６の出力が接続されている。リセット信号整形手段７６は、中立点位置信号Ｃｇが入力されたときにアップダウンカウンタ７４の第２のカウント信号をリセットするリセット信号を生成し、リセット端子に入力する。アップダウンカウンタ７４の出力は、操向角度算出手段７９に接続されている。

操向角度算出手段７９は、操向角度マップ８０を検索して操向角度を算出する。操向角度マップ８０は、アップダウンカウンタ７４のカウント値と操向角度を対応付けた構成を有する。操向角度の信号は、操向角度信号出力回路８１を通して第一の制御装置６の操向角度信号受信手段３１（図１参照）に出力されると共に、角度差信号算出手段８２、操向角度決定手段８３にも接続される。

角度差信号算出手段８２には、操舵角度信号受信手段８５を介して第一の制御装置６の操舵角度信号出力回路２８から送信される操舵角度の信号が入力される。角度差信号算出手段８２の出力は、操向角度決定手段８３に接続されている。操向角度決定手段８３は、目標操向角度マップ８６を検索して目標操向角度を算出する。目標操向角度マップ８６は、実際の操向角度に対する角度差が大きい場合には、出力が大きくなるように設定されている。目標操向角度の信号は、駆動信号生成手段８７で駆動信号に変換されて駆動回路６５に出力される。

ここで、ＯＲ回路７５の出力は、モータ回転停止検出手段９１にも接続されている。モータ回転停止検出手段９１は、ＯＲ回路７５の出力が停止したら、タイマ９２のカウントを開始させ、カウント値が予め設定されている所定値に達したら、モータ回転停止信号を出力する。モータ回転停止検出手段９１の出力は、モータ回転停止信号出力回路９３と、解除信号発生手段９４に接続されている。モータ回転停止信号出力回路９３は、モータ回転停止信号を第一の制御装置６に送信する。解除信号発生手段９４は、モータ回転停止信号を受け取ったら解除信号を電流増大信号発生回路９５に出力する構成を有する。

駆動回路６５から操向モータ６１に供給される電流は、電流センサ９６でモニタさている。電流センサ９６の出力は、電流検出回路９７を経て電流比較手段９８に入力される。電流比較手段９８は、電流センサ９６で検出した電流値と、メモリ９９に登録されている閾値を比較する。閾値は、操向モータ６１に流す電流として許容される最大値（許容電流最大値）である。電流値が許容電流最大値を越えたら、電流増大信号発生回路９５に信号を出力する。

また、角度差信号算出手段８２の出力は、角度差信号比較手段１００にも接続されている。角度差信号比較手段１００は、メモリ１０１に格納されている角度差と比較する。比較結果は、タイマ９２と電流増大信号発生回路９５に出力される。
電流増大信号発生回路９５は、各手段９４，９８，１００の出力に応じて駆動モータ６１に供給する電流の指令値を増大させる電流増大信号を発生して駆動信号生成手段８７に出力する。

次に、この実施の形態の作用について説明する。
運転者がステアリングホイール２を回転させると、第１のエンコーダ１３から回転角度に応じて２通りのパルス信号（回転検出信号Ａｗ，Ｂｗ）が第一の制御装置６に出力される。アップダウン判定回路２１は、回転検出信号Ａｗと回転検出信号Ｂｗのそれぞれのパルス信号の信号レベルが変化する順番からステアリングホイール２の回転方向を判定する。図３の矢印ＡＡ１に示す方向では、回転検出信号Ａｗがハイレベルになってから、回転検出信号Ｂｗがハイレベルになる。この場合には、例えば、ステアリングホイール２が右方向に操舵されているとみなし、アップダウンカウンタ２４にカウントアップするように指令する。ステアリングホイール２を逆回転させたときは、矢印ＡＡ１と反対、つまり矢印ＡＡ２に示す方向で各パルスが出力されることになる。この場合、回転検出信号Ｂｗがハイレベルになってから、回転検出信号Ａｗがハイレベルになるので、アップダウン判定回路２１がアップダウンカウンタ２４にカウントダウンするように指令する。

エッジ検出手段２２Ａは、回転検出信号Ａｗのパルスの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジをそれぞれ検出し、ＯＲ回路２５に出力する。同様に、エッジ検出手段２２Ｂは、回転検出信号Ｂｗのパルスの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジをそれぞれ検出し、ＯＲ回路２５に出力する。ＯＲ回路２５は、両エッジ検出手段２２Ａ，２２Ｂの信号の論理和を演算し、いずれかのエッジ検出手段２２Ａ，２２Ｂがエッジを検出したらパルスが立ち上がるような信号を作成する。これによって、第１のエンコーダ１３から出力されるパルス状の信号の分解能が４倍になる。
アップダウンカウンタ２４は、直進走行に相当する中立点位置を基準にしてＯＲ回路２５から出力されるパルス信号をカウントする。アップダウン判定回路２１がカウントアップを指令しているときは、入力されたパルスを前回までのパルス数のカウント値に加算する。アップダウン判定回路２１がカウントダウンを指令しているときは、入力されたパルスを前回までのパルス数のカウント値から減算する。

操舵角度算出手段２６は、アップダウンカウンタ２４のカウント値で操舵角度マップ２７を検出し、そのカウント値に対応する操舵角度を取得する。操舵角度信号は、操舵角度信号出力回路２８と角度差信号算出手段２９と、操舵反力算出手段３０に出力される。操舵角度信号出力回路２８は、操舵角度信号を第二の制御装置７に向けて送信する。

第二の制御装置７では、操舵角度信号を操舵角度信号受信手段８５で受信し、角度差信号算出手段８２が操舵角度に対応する操向角度（以下、目標操向角度という）を算出する。さらに、目標操向角度と現在のタイヤ４の操向角度（以下、実操向角度という）との角度差が算出される。操向角度決定手段８３は、角度差で目標操向角度マップ８６を検索して目標操向角度を決定する。目標操向角度は、角度差がゼロになるような操向角度である。駆動信号生成手段８７は、目標操向角度に応じた駆動信号を作成して駆動回路６５に出力し、操向モータ６１を回転させ、ステアリングロッド６２を移動させる。これによって、タイロッド６３等で連結されたタイヤ４の角度が変化する。

操向モータ６１が回転すると、第３のエンコーダ６６から２通りの回転検出信号Ａｇ，Ｂｇが出力される。第二の制御装置７は、アップダウン判定回路７１でそれぞれの回転検出信号Ａｇ，Ｂｇのそれぞれのパルス信号の信号レベルの変化から回転方向を判定する。判定のアルゴリズムは、第一の制御装置６のアップダウン判定回路２１と同じである。また、各エッジ検出手段７２Ａ，７２ＢとＯＲ回路７５で回転検出信号Ａｇ，Ｂｇに対して分解能が４倍のパルス信号を作成する。
アップダウン判定回路７１の指令に従ってＯＲ回路７５からパルス信号が出力される。アップダウンカウンタ７４は、車両が直進走行に相当する中立点位置を基準にしてＯＲ回路７５から出力されるパルス信号をカウントアップ又はカウントダウンする。操向角度算出手段７９がカウント値で操向角度マップ８０を検索し、実操向角度を求める。実操向角度の信号は、前記した角度差信号算出手段８２及び操向角度決定手段８３に入力され、操向モータ６１の制御に利用される。

さらに、実操向角度の信号は、操向角度信号出力回路８１から第一の制御装置６に送信される。第一の制御装置６では、操向角度信号受信手段３１から角度差信号算出手段２９に入力される。角度差信号算出手段３２は、実操向角度と、操舵角度算出手段２６で算出された現在の操舵角度（以下、実操舵角度という）との角度差を算出し、角度差信号として出力する。操舵反力算出手段３０は、角度差で操舵反力マップ３２を検索して操舵反力を決定し、駆動信号生成手段３３に指令信号を出力する。駆動信号生成手段３３は、操舵反力が得られるような駆動信号を作成し、駆動回路１６から駆動モータ１２に供給される電流を制御する。駆動モータ１２の回転によってステアリングシャフト３に操舵反力が発生し、ステアリングホイール２を握っている運転者に伝達される。

ここで、ステアリングホイール２を操作しているときに、ステアリングギヤ５側の操向モータ６１が負荷の増加や外力の増加によって動きが止められたり、逆方向に回転してしまったりすることがある。この場合、操向角度との角度差が大きいと、角度差を減らすように駆動信号生成手段３３が電流量を増加させるような駆動信号を発生させる。この結果、駆動回路１６から駆動モータ１２に供給される電流が増大する。

電磁ブレーキ信号発生手段４４は、角度差が所定値以上の場合、又はモータ回転停止信号を受信した場合に電磁ブレーキ信号を発生させる。
ここで、角度差が所定値以上とは、第２の角度差信号比較手段３６で角度差がメモリ３８に格納されている開始角度差を越えたときである。このとき、第２の角度差信号比較手段３６から警報信号発生手段３９に信号が出力され、警報装置４０が作動する。色や音などで運者に注意を促す。
また、モータ回転停止信号を受信する場合とは、ステアリングギヤ５側で操向モータ６１の回転が停止し、かつモータ停止状態が所定時間継続したときである。操向モータ６１が負荷の増加や外力の増加によって停止したときは、第３のエンコーダ６６のパルス出力が停止してＯＲ回路７５の出力が変化しなくなるので、モータ回転停止検出手段９１がタイマ９２を起動させる。所定時間経過してもＯＲ回路７５からパルス信号が出力されないときは操向モータ６１が回転停止していると判定し、モータ回転停止信号を出力する。この信号がモータ回転停止信号出力回路９３から第一の制御装置６に送られ、電磁ブレーキ信号の発生に利用される。

電磁ブレーキ信号が発生すると、駆動回路１７が電磁ブレーキ手段１５を駆動させる。ステアリングシャフト３の回転にブレーキがかけられて、ステアリングホイール２の回転が拘束され、その回転位置で停止させられる。さらに、電磁ブレーキ信号によって遮断信号発生手段４９を稼動させられ、駆動信号生成手段３３から駆動信号の出力を停止させ、駆動モータ１２への電流供給をストップさせる。

このようにして発生させた電磁ブレーキは、解除信号発生手段４６が解除信号を発生させたときに解除される。解除信号を発生させる場合としては、ステアリングシャフト３にかかるトルクがゼロになったことをトルク比較手段５１が検出したとき、又はステアリングホイール２の回転方向が反転させられたことを反転検出手段５２で検出したときがあげられる。さらに、第１の角度差信号比較手段３５において角度差信号が解除角度信号を下回ったと判定されたときにも解除信号を発生させる。解除信号が発生したときは、電磁ブレーキ手段１５への通電が停止されて電磁ブレーキが解除される。さらに、遮断信号発生手段４９の出力が停止されるので、駆動信号の出力が再開されて駆動モータ１２による操舵反力制御が再開される。つまり、運転者がステアリングホイール２を回転操作できるようになり、操舵角度と操向角度の角度差に応じて操作反力が発生するようになる。

同様に、ステアリングギヤ５側でも操向モータ６１が負荷の増加や外力の増加によって停止したり、逆方向に回転してしまったりすることがある。さらに、外力などによってタイヤ４の操向動作が非常に遅くなることもある。
この場合、操舵角度との角度差が大きいと、角度差を減らすように駆動信号生成手段８７が電流量を増加させるような駆動信号を発生させる。この結果、駆動回路６５から操向モータ６１に供給される電流が増大する。
第二の制御装置７は電流センサ９６で電流値を絶えず監視しており、電流値がメモリ９９に格納されている許容電流最大値を越えたら、電流比較手段９８から電流増大信号発生回路９５に信号を出力する。

ここで、角度差信号比較手段１００において角度差信号算出手段８２で算出した角度差がメモリ１０１に格納されている所定の角度差を越えた場合にも電流増大信号発生回路９５に信号が出力される。
電流増大信号発生回路９５は、操向モータ６１に供給される電流が許容電流最大値を越え、かつ現在の操向角度と操舵角度の角度差が所定値を越えると共に、操向モータ６１の回転停止が検出されたときに、電流が許容される最大値に保持されるように、駆動信号生成手段８７に信号を出力する。

電流最大信号の発生は、解除信号発生手段９４が解除信号を発生させたとき解除される。解除信号発生手段９４は、モータ回転停止検出手段９１が操向モータ６１の回転を検出したときに、解除信号を発生する。つまり、停止中の操向モータ６１が再び回転を開始したら、電流増大信号の発生を停止させ、操向モータ６１に大きい電流が流され続けないようにする。
モータ回転停止検出手段９１が回転停止判定時に使用するタイマ９２は、角度差信号比較手段１００において角度差信号が所定値を越えたときもカウントを開始するようになっている。したがって、電流増大信号発生回路９５が電流の増大を指令してからタイマ９２で設定された時間が経過した後は解除信号が発生して電流の増大がストップする。これによって、長い間、操向モータ６１に大きい電流が流され続けないようになる。

この実施の形態では、操向モータ６１が負荷や外力によって停止したり、逆転したり、動作が非常に遅くなったりして供給電流が増大したときにステアリングホイール２側で操舵反力の代わりに電磁ブレーキをかけてステアリングホイール２の回転操作を禁止又は抑制するようにしたので、駆動モータ１２に電流が流れすぎないようにできる。電磁ブレーキ力を発生させるのみに使用され、通電させる電流値が所定値を超えない電磁ブレーキ手段１５の消費電力は、角度差に応じて操舵反力を制御する駆動モータ１２に比べて少なくて済むので消費電力を低減できる。
ステアリングシャフト３にかけられたトルクが変化したり、回転方向が逆転したりしたときに、電磁ブレーキを解除するようにしたので、運転者の意思に反映した制御が行える。

なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、第一、第二の制御装置６，７を１つの制御装置から構成しても良い。
２つの制御装置６，７に分割するときは、出力回路２８，８１及び受信手段３１，８５を使って信号を角度信号を送受信する第１の系統と、モータ回転停止信号受信手段４５及びモータ回転停止信号出力回路９３を使って制御用の信号を送受信する第２の系統の２系統の通信回線を設けることが好ましい。
電流比較手段９８は、電流変動による誤検知を防止するため、ミリ秒程度の時間間隔で積分やフィルタリングを行うと良い。

本発明の実施の形態に係る車両用制御装置のステアリングホイール側の構成を示すブロック図である。車両用制御装置のステアリングギヤ側の構成を示すブロック図である。アップダウンカウンタに入力される信号を説明する図である。

符号の説明

１車両用制御装置
２ステアリングホイール
３ステアリングシャフト
４タイヤ（操向輪）
５ステアリングギヤ
１２駆動モータ
１３第１のエンコーダ
１５電磁ブレーキ手段
１６駆動回路
１８トルクセンサ
２４アップダウンカウンタ（第１のカウント手段
２６操舵角度算出手段
２９角度差信号算出手段
３６第２の角度差信号比較手段
４４電磁ブレーキ信号発生手段
４６解除信号発生手段
４９遮断信号発生手段
９１モータ回転停止検出手段

Claims

車両の車体に回転可能に支持されたステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトに取り付けられ、前記ステアリングシャフトとともに回転するステアリングホイールと、
前記ステアリングシャフトの回転を検出するエンコーダから供給されるパルス信号をカウントし、第１のカウント信号を発生する第１のカウント手段と、
前記第１のカウント手段から出力される第１のカウント信号を前記ステアリングホイールの回転量を示す信号に変換し、操舵角度信号として出力する操舵角度算出手段と、
車両の車体に操向可能に支持された操向輪と、
電動機とラックアンドピニオン機構を有し、車両の車体に対する前記操向輪の操向角度を変化させる駆動手段と、
前記操向輪の操向角度の変化を検出し、前記操向輪の操向角度の変化に伴い検出信号を発生するエンコーダから供給される検出信号をカウントし、第２のカウント信号を出力する第２のカウント手段と、
前記操舵角度信号と前記第２のカウント手段から算出した前記操向輪の操向角度の角度差を算出する角度差算出手段と、
前記角度差算出手段で算出した角度差を減少させる操舵反力を前記ステアリングシャフトに発生させる駆動モータと、
前記ステアリングシャフトの回転にブレーキをかける電磁ブレーキ手段と、
前記角度差算出手段から出力される角度差信号が所定値以上になったときに電磁ブレーキの駆動を指令する信号を出力する角度差信号比較手段と、
前記駆動手段の前記電動機が所定時間停止したときに、前記電磁ブレーキの駆動を指令する信号を出力するモータ回転停止検出手段と、
前記角度差信号比較手段と前記モータ回転停止検出手段の一方が前記電磁ブレーキ手段の駆動を指令する信号を出力したときに、前記電磁ブレーキ手段を駆動させる電磁ブレーキ信号を発生させる電磁ブレーキ信号発生手段と、
電磁ブレーキ信号の出力を受けて前記駆動モータへの電流供給を停止させる遮断信号を発生させる遮断信号発生手段と
を備えることを特徴とする車両用制御装置。
前記ステアリングシャフトにかかるトルクがゼロになったとき、又は前記ステアリングシャフトの回転方向が逆転したとき、或いは前記角度差算出手段で算出した角度差が所定値を下回ったときに、電磁ブレーキ信号の発生及び遮断信号の発生を停止させる解除信号発生手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。