JP2015063270A - ステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 センサの異常発生時における確実な診断が行え、かつ一部が失陥しても回転検出機能が続行可能な冗長機能を備え、この冗長機能の切替え時の電気的な位相ずれ等の問題がなく、さらに経済的なステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置を提供する。
【解決手段】 ステアリングホイールの操舵軸、または転舵軸連動体の回転角を検出し、絶対位置が検出可能で二系統の出力部を有する二系統出力センサである第１のセンサ７，３１を有する。第１のセンサ７，３１の二系統の出力値は、操舵軸または転舵軸連動体の回転領域において、互いに同一の増加率で直線的に変化し、それぞれの増減方向が前記回転領域の基準位置を起点に正反対な出力値を有する。前記第１のセンサ７，３１のセンサ信号の二系統の出力値を比較演算することで、前記二系統出力センサの信号異常を診断する異常診断部５３を設ける。
【選択図】 図４

Description

この発明は、転舵用の転舵軸と機械的に連結されていないステアリングホイールで操舵する自動車のステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置に関する。

自動車のステアリングホイールと、前輪を転舵する転舵装置とが機械的に連結されていないステアバイワイヤ方式の車両操舵装置が知られている。ステアバイワイヤ方式は、ステアリングホイールに操舵反力を与える反力アクチュエータ（反力付与部）と転舵装置から構成され、自動車の挙動に応じてステアリングホイールに操舵反力を与えるとともに、転舵装置内のアクチュエータを制御して前輪を転舵する。

ステアバイワイヤ方式は、車速に応じた車輪転舵の自動制御ができることから、車両の安定走行や運動性能の向上を可能とするものとして期待されているが、万一、反力アクチュエータ（反力付与部）や転舵装置に不具合が発生した場合の対策が重要になっている。この対策として、正常時はステアリングホイールと転舵装置とが完全に切り離された状態で、電子制御により転舵されるが、異常時にはステアリングホイールと転舵装置とを機械的に接続するクラッチを備えたステアバイワイヤシステムがある。

前記の通り、その利点を活かすため、何らかの不具合が発生してもできるだけ冗長性能を確保することが望まれるうえ、安全面を最優先に考える必要があり、経済面を配慮しつつ、確実に不具合を検知し、速やかにバックアップ機構へ切り替えるための工夫も必要である。
例えば、反力アクチュエータや転舵装置に装備されるモータ、そのモータを制御するための回転角検出センサのうち、回転角検出センサの異常を検知する方法として、少なくとも二つの回転角検出装置を装備し、それぞれの出力を比較することで異常を検知する手段が知られている。これらの場合、いずれか一つの回転角検出装置が破損した場合、所望の機能を継続できる手段がなければ、冗長性は確保できない。

複数のセンサを搭載した例として、特許文献１では、少なくとも二つの回転角検出装置を備え、操舵角の誤検出を防止する異常診断装置が提案されている。この特許文献１では、その手段に限定しており、回転角検出機能が少なくとも一つ失陥した際の解決策に関する記述がない。
特許文献２では、二つの回転角検出手段で、軸方向の絶対位置を算出する手段が提供されているが、特許文献１と同様に、ひとつの回転角検出手段が機能失陥した際の冗長機能についての記述がない。

また、複数のセンサを装備し、冗長性を確保する構造を考えた場合、センサの検出値に対する機械誤差などによる誤差分があるため、冗長機能切替タイミングにおいては、その誤差が、制御の挙動に影響を及ぼす恐れがあり、これに対する解決策が必要になる。

特許文献３では、回転角検出器とコントローラを各々三つ装備することによりロバスト性を確保しつつ、より確実な異常検出を提供する手段が提案されている。同文献３では、センサの検出値についての、機械誤差、読み込みタイミングなどによる誤診断対策を盛り込んでいるが、センサを切り替える際の検出差に対する具体的な対策については記述されていない。

特許第４７３００２４号公報 特開２００９−２９２３３１号公報 特許第４６３９９３０号公報

ステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置においては、前述のように、何らかの不具合が発生してもできるだけ冗長性能を確保することが望まれるうえ、安全面を最優先に考える必要があり、かつ経済面を配慮しつつ、確実に不具合を検知し、速やかにバックアップ機構へ切り替えるための工夫も必要である。
特許文献１，２では、二つの回転角検出手段を設けて操舵角の誤検出の防止や、絶対位置の算出を可能にする技術が提案されているが、いずれも、前述のように一つの回転検出手段が機能失陥した際の対策となる冗長機能については提案されていない。

この発明の目的は、センサの異常発生時における確実な診断が行え、かつ一部が失陥しても回転検出機能が続行可能な冗長機能を備え、この冗長機能の切替え時の電気的な位相ずれ等の問題がなく、さらにこれら確実な診断、冗長機能、およびその冗長機能切替え時の問題解消が経済的に行えるステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置を提供することである。

この発明のステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置は、車両のステアリングホイール２に操舵反力を与える反力付与部３と、転舵角を可変とする転舵装置６と、前記ステアリングホイール２の操作量を前記転舵装置６に機械的に伝達する連結とこの連結の解除が可能なクラッチ８０を備えるステアバイワイヤ式操舵装置を制御する車両操舵用制御装置において、
前記ステアリングホイール２の操舵軸１１、または前記転舵装置６が有する転舵用駆動伝達体２５ａの回転角を検出し、絶対位置が検出可能で二系統の出力部を有する二系統出力センサ７，３１を有し、
前記二系統出力センサ７，３１の二系統の出力値は、前記操舵軸１１または前記転舵軸連動体２５ａの回転領域において、互いに同一の増加率で直線的に変化し、それぞれの増減方向が前記回転領域の基準位置を起点に正反対な出力値を有し、
前記二系統出力センサ７，３１のセンサ信号の二系統の出力値を比較演算することで、前記二系統出力センサ７，３１の信号異常を診断する異常診断部５３を有することを特徴とする。
なお、前記「転舵用駆動伝達体」は、転舵の駆動源となるモータのロータから、転舵軸までの駆動伝達系のいずれの部品であっても良く、転舵軸自体、またはモータロータであっても良い。

上記構成によると、操舵軸１１または転舵軸連動体２５ａに、絶対位置検出可能な回転角検出センサとして二系統出力センサ７，３１を設け、この二系統出力センサ７，３１は、その二系統の出力として、前記操舵軸１１または前記転舵軸連動体２５ａの回転領域において、互いに同一の増加率で直線的に変化し、それぞれの増減方向が前記回転領域の基準位置を起点に正反対な出力値を有するものとしたため、前記異常診断部５３により、二系統の出力値を比較演算することで、前記二系統出力センサのニ系統の各信号の異常と、センサ７，３１自体の異常を確実に検知することが可能である。仮に一系統の信号を失陥しても他の一系統が正常であれば機能は続行可能となる。
また、前記二系統出力センサ７，３１は、一つの検出機構に対しニ系統の出力回路を装備するため、機械的な要因による位相のズレは発生せず、ニ系統の出力を切り替えて使用しても電気的な位相にもズレは発生しない。
このように、センサの異常発生時における確実な診断が行え、かつ仮に一系統が失陥しても残りの系統で回転検出機能が続行可能な冗長機能を備え、この冗長機能の切替え時の電気的な位相ずれ等の問題がなく、さらに二系統出力センサ７，３１の使用により、確実な診断、冗長機能、およびその冗長機能切替え時の問題解消が、センサ個数の増大を抑えて、簡易な構成の異常診断部５３で経済的に行える。

この発明において、前記ステアリングホイール２の操舵軸１１または前記転舵軸連動体２５ａの回転角を検出する第２のセンサ１７，２６を有し、
前記異常診断部５３は、この異常診断部５３に入力される前記二系統出力センサである第１のセンサ７，３１の二系統の出力値と前記第２のセンサ１７，２６の出力値の組み合わせによって異常であるか否かを定めた診断テーブル５４ａと、この診断テーブル５４ａを用いて前記第１のセンサ７，３１の二系統の出力信号の一方の異常か、第一のセンサ７，３１自体の異常か、を判定するテーブル使用判定部５４ｂとからなる診断テーブル部５４を備える構成としても良い。
前記診断テーブル部５４を備えることで、前記第１のセンサ７，３１の二系統の出力信号の一方の異常であるか、センサ７，３１自体の異常であるかを判定することができる。

この発明において、前記異常診断部５３は、前記二系統出力センサである前記第１のセンサ７，３１の二系統の出力信号のうち一系統の信号が異常と判断した場合に、前記二系統の出力信号のうちの異常と判断されていない方の信号である正常な信号を選択するようにしても良い。
これにより、前記二系統出力センサ７，３１の正常な信号を用いて回転検出機能を続行し、操舵およびその操舵による転舵を続行することができる。

この発明において、前記異常診断部５３は、前記二系統出力センサである前記第１のセンサ７，３１自体の異常と判断した場合に、前記クラッチ８０を接続する指令を出力する構成としても良い。これにより、センサ７，３１自体の異常があった場合に、ステアバイワイヤ式操舵とはならないが、操舵およびその操舵による転舵を続行することができる。

この発明において、前記ステアバイワイヤ式操舵装置がトー角を調整するトー角調整部３４を有する場合に、前記トー角調整部３４に設けられたトー角調整系回転体４１ａの回転角を検出し、絶対位置が検出可能で二系統の出力部を有するトー角調整部側の二系統出力センサ４４を設け、
前記トー角調整部３４側の二系統出力センサ４４の二系統の出力値は、前記トー角調整系回転体４１ａの回転領域において、互いに同一の増加率で直線的に変化し、それぞれの増減方向が前記回転領域の基準位置を起点に正反対な出力値を有し、
前記トー角調整部側の二系統出力センサ４４のセンサ信号の二系統の出力値を比較演算することで、前記二系統出力センサ４４の信号異常を診断する異常診断部５３を設けても良い。
この構成の場合、トー角の制御についても、操舵、転舵の場合と同様に、センサ４４の異常発生時における確実な診断が行え、かつ仮に一系統が失陥しても残りの系統で回転検出機能が続行可能な冗長機能を備え、この冗長機能の切替え時の電気的な位相ずれ等の問題がなく、さらに二系統出力センサ４４の使用により、確実な診断、冗長機能、およびその冗長機能切替え時の問題解消が経済的に行える。

この発明のステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置は、車両のステアリングホイールに操舵反力を与える反力付与部と、転舵角を可変とする転舵装置と、前記ステアリングホイールの操作量を前記転舵装置に機械的に伝達する連結とこの連結の解除が可能なクラッチを備えるステアバイワイヤ式操舵装置を制御する車両操舵用制御装置において、前記ステアリングホイールの操舵軸、または前記転舵装置が有する転舵軸連動体の回転角を検出し、絶対位置が検出可能で二系統の出力部を有する二系統出力センサを有し、前記二系統出力センサの二系統の出力値は、前記操舵軸または前記転舵軸連動体の回転領域において、互いに同一の増加率で直線的に変化し、それぞれの増減方向が前記回転領域の基準位置を起点に正反対な出力値を有し、前記二系統出力センサのセンサ信号の二系統の出力値を比較演算することで、前記二系統出力センサの信号異常を診断する異常診断部を有するため、センサの異常発生時における確実な診断が行え、かつ仮に一系統が失陥しても残りの系統で回転検出機能が続行可能な冗長機能を備え、この冗長機能の切替え時の電気的な位相ずれ等の問題がなく、さらに二系統出力センサの使用により、確実な診断、冗長機能、およびその冗長機能切替え時の問題解消が経済的に行える。

この発明の一実施形態を適用するステアバイワイヤ式操舵装置とその制御装置の概略構成図である。 同ステアバイワイヤ式操舵装置の反力付与部の構造図である。 同ステアバイワイヤ式操舵装置の転舵装置の構造図である。 同実施形態に係るステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置における第１の制御装置の概念構成を示すブロック図である。 同制御装置における第１のセンサの出力の説明図である。 同制御装置における診断フロー図である。 同制御装置における第１のセンサの可動範囲と出力信号、及び第２のセンサの出力信号との関係を示すグラフである。 同実施形態に係るステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置における第２の制御装置の概念構成を示すブロック図である。 この発明の他の実施形態を適用するトー角調整機能付きのステアバイワイヤ式操舵装置の構成図である。 同トー角調整機能付きのステアバイワイヤ式操舵装置を制御する第３の制御装置の概念構成を示すブロック図である。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図８と共に説明する。図１に、車両用操舵装置であるステアバイワイヤ式操舵装置とその制御装置の概略構成図を示す。ステアバイワイヤ式操舵装置１は、自動車をステアバイワイヤで操舵するもので、異常時には機械的に接続して手動による操舵が可能なようにバックアップ機能を備える。
このステアバイワイヤ式操舵装置１の主な構成は、運転者が操舵するステアリングホイール２と、このステアリングホイール２に操舵反力を与える反力付与部３と、転舵輪である一対の前輪４，５を転舵させる転舵装置６と、異常時にステアリングホイール２の回転力を転舵装置６に伝達するクラッチ８０と、それらを制御する電子制御ユニット５０から構成される。
反力付与部３には、反力用モータ８、二系統出力を持つ絶対位置検出器である第１のセンサ７、および回転角検出器である第２のセンサ１７を備える。
転舵装置６には、転舵用モータ２５、二系統出力を持つ絶対位置検出器である第１のセンサ３１、回転角検出器である第２のセンサ２６を備える。

このステアバイワイヤ式操舵装置１を制御するための電子制御ユニット５０は、車両の全体を制御するメインの電子制御ユニット（ＥＣＵ）の一部として、または、メインの電子制御ユニットとは別に設けられる。また、この電子制御ユニット５０は、反力付与部３に係る制御を行う第１の制御装置５１と、転舵装置６に係る制御を行う第２の制御装置５２から構成され、これら第１，第２の制御装置５１，５２は互いに通信し合う。

図２に、反力付与部３の構造図を示す。反力付与部３は、ステアリングホイール２に操舵反力を与える反力用モータ８と、この反力用モータ８の回転を減速する第１の遊星歯車減速機９と、ステアリングホイール２の回転数を制限するリミッタ１０から構成される。ステアリングホイール２は操舵軸１１に連結され、リミッタ１０によってステアリングホイール２の回転数が制限される。なお、この明細書で言う「回転数」は、単位時間当たりの回転数であり、回転速度と同義である。リミッタ１０は、第２の遊星歯車減速機１２で構成され、操舵軸１１は第２の遊星歯車減速機１２のサンギヤ１２ａと接続される。サンギヤ１２ａと噛合する遊星歯車１２ｂは遊星キャリア１２ｃに回転自在に支持され、遊星キャリア１２ｃは回転を拘束される。ステアリングホイール２を回転してサンギヤ１２ａを回転させると、サンギヤ１２ａと内歯車１２ｄの歯数に応じて内歯車１２ｄが減速されて回転する。

内歯車１２ｄにはピン１３が固定され、反力付与部３のケースにはストッパ１４が固定される。ステアバイワイヤではない一般の自動車のステアリングホイール２の最大操舵角に合わせ、ステアリングホイール２の回転を左右１．５回転程度に制限すると仮定すると、操舵軸１１は最大±１．５回転（全体で３回転）で、内歯車１２ｄが１回転未満になるような減速比に設定される。最大操舵位置ではピン１３がストッパ１４に当接して回転を制限する。

ステアリングホイール２の操舵角の絶対位置検出器として、内歯車１２ｄの回転角を検出する舵角検出器となる第１のセンサ７を備える。第１のセンサ７は回転型のポテンショメータであり、第１歯車１５ａと第２歯車１５ｂを介して１／１でポテンショメータに接続され、絶対位置を検出する。

ステアリングホイール２に反力を与える反力用モータ８のステータ８ａはケースに固定され、ロータ８ｂには第１連結軸１６が固定される。第１連結軸１６には回転検出器である第２のセンサ１７が固定され、反力用モータ８の制御に使用する。第２のセンサ１７として、例えばレゾルバを使用する。レゾルバのロータ１７ａを第１連結軸１６に固定し、レゾルバのステータ１７ｂをケースに固定する。

第１連結軸１６は、第１の遊星歯車減速機９のサンギヤ９ａと接続される。遊星歯車９ｂは遊星キャリア９ｃに回転自在に支持され、内歯車９ｄはケースに固定される。反力用モータ８のロータ８ｂを回転させることで第１連結軸１６と連結するサンギヤ９ａが回転し、遊星歯車９ｂを介して遊星キャリア９ｃが減速して回転する。遊星キャリア９ｃは操舵軸１１と接続されるため、反力用モータ８のトルクを増幅してステアリングホイール２に操舵反力を付与する。

正常時にはクラッチ８０が開放され、第１連結軸１６と第２連結軸１８とは分離されてステアバイワイヤ動作となる。また、異常時にはクラッチ８０が締結され、第１連結軸１６と第２連結軸１８とが接続されて、ステアリングホイール２により直接転舵装置６を転舵する。

図３に転舵装置６の構造図を示す。転舵装置６は、その回転を拘束した転舵軸１９の一部に形成したねじ部２０と、このねじ部２０とボールを介して螺合するボールナット２１からなるボールねじ機構２２を含む。ボールナット２１は軸受２３によって回転自在に支持される。また、ボールナット２１には第１歯車２４が固定される。

転舵用モータ２５のロータの一端部には、回転角を検出する回転検出器である第２のセンサ２６が固定される。第２のセンサ２６は、例えばレゾルバである。転舵用モータ２５のロータの他端には第２歯車２７が固定され、第１歯車と第２歯車が噛合する。転舵用モータ２５が回転することで、第１，第２歯車を介してボールナット２１が回転し、転舵軸１９が軸方向に移動することで前輪を転舵する。
転舵用モータ２５のロータには、さらに第３歯車２８（たとえば傘歯車）が固定され、第３歯車２８に噛合するように第４歯車２９を備える。第４歯車２９には入力軸３０が固定され、入力軸３０は転舵装置６の外側に突出する。

入力軸３０は、図示しない連結器（ジョイント）により第２連結軸１８と接続される。第２連結軸１８は、図１のクラッチ８０で断続される転舵装置６側の軸である。

図３において、転舵用モータ２５のロータには、このロータと一体の転舵軸連動体２５ａを介して、転舵軸１９の絶対位置を検出する絶対位置検出器である第１のセンサ３１が接続される。第１のセンサ３１の内部には減速機（図示なし）とポテンショメータ（図示なし）を備える。転舵用モータ２５のフル転舵時の回転数を１回転以下に減速し、減速後の出力を回転型のポテンショメータに入力することで転舵軸１９の絶対位置を検出する。ここでは、間接的に転舵軸１９の絶対位置を検出しているが、転舵軸１９を直接絶対位置検出の方法は問わない。

図１において、正常時にはクラッチ８０が遮断されているため、ステアリングホイール２の回転は転舵装置６の入力軸３０には伝達されず、ステアバイワイヤでの走行が可能とされる。異常時にはクラッチ８０が接続され、ステアリングホイール２の回転は第１の遊星歯車減速機９で増速されて、クラッチ８０を介して入力軸３０に伝達される。その後、図３に示す転舵装置６の第３、第４歯車２８、２９から第２、第１歯車２７、２４に動力が伝達されて、最終的にボールナット２１が回転することで転舵軸１９が軸方向に移動し、前輪４，５を手動で転舵することが可能となる。

このとき、図１のステアリングホイール２の操舵回転数は最大でも左右に１．５回転程度しかないが、第１の遊星歯車減速機９が増速器として機能する。例えば、第１の遊星歯車減速機９の減速比を１／１６と仮定した場合、ステアリングホイール２の操舵を左右に１．５回転すると、第１連結軸１６は左右にそれぞれ２４回転する。第１連結軸１６の回転はクラッチ８０を介して転舵装置６の入力軸３０に伝達されるので、入力軸３０も左右にそれぞれ２４回転させることが可能となる。第１、第２歯車２４、２７の歯数比を１／２、第３、第４歯車２８、２９の歯数比を１／１と仮定すると、ボールナット２１は±１２回転する。ねじ部２０のリードを５ｍｍと仮定すれば、転舵軸１９は±６０ｍｍ移動できるため、異常時でもステアリングホイール２の回転を機械的に伝達することで前輪４，５のフル転舵が可能となる。

なお、異常時には、反力用モータ８と転舵用モータ２５が外部から回転されて発電機として機能するため、これらが負荷にならないよう、これらモータ８，２５のパワー線を解放することが可能な遮断機７０，７１（図２，図３）を備えるモータドライバ回路７２、７３にすれば、反力用モータ８と転舵用モータ２５がステアリングホール２の回転負荷になることを抑制する。

次に、このステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置の構成を示す。
図１において、電子制御ユニット５０は、反力アクチュエータである反力用モータ８を制御する第１の制御装置５１と、転舵軸１９の駆動用の転舵用モータ２５を制御する第２の制御装置５２で構成される。

第１の制御装置５１は、反力付与部３に装備されたステアリングホイール２に操舵反力を与える反力用モータ８と、ステアリングホイール２の操舵角を絶対位置検出するための第１のセンサ７と、回転角検出器である第２のセンサ１７が接続される。
第２の制御装置５２は、転舵角を制御するための転舵用モータ２５と、転舵軸１９の絶対位置を検出する第１のセンサ３１と、回転角を検出する第２のセンサ２６とが接続される。

この実施形態では、反力付与部３および転舵装置６における絶対位置を検出するための各第１センサ７，３１を、ニ系統の出力を備えた二系統出力センサとしており、これらの出力系統において、万一、一系統の出力に異常が発生しても、他の正常な一系統の出力に異常がないことを診断し、操舵機能を続行可能にすることを目的としており、以下にその構成と診断フローについて説明する。
この診断フローにおいては、第１の制御装置５１と第２の制御装置５２は、同じ構成となるため、第１の制御装置５１を例に説明する。

図４に、第１の制御装置５１の内部構成を示す。
第１の制御装置５１は、この制御装置５１に入力されるニ系統の出力を備えた絶対位置検出器（二系統出力センサ）である第１のセンサ７の、ニ系統の信号を比較するための異常診断部５３を備える。

第１のセンサ７の出力を図５に示す。ニ系統の出力値Ｓ１１、Ｓ１２は、操舵軸の回転領域において、互いに同一の増加率で直線的に変化し、それぞれの増減方向が前記回転領域の基準位置Ｏを起点に正反対な出力値を有し、この実施形態の場合、ギア比の関係から、操舵軸の３回転に対して、図５に示す出力値となる。ここでは第１のセンサ７からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器を介して制御手段に入力し、例えばＡ／Ｄ変換器の分解能が１２ｂｉｔの場合０〜４０９６の値を直線的に変化する。

異常診断部５３では、出力比較部５６でニ系統の出力を備えた第１のセンサ７の信号Ｓ１１とＳ１２の比較演算を実施する。センサ出力がニ系統ともに正常な場合は、例えばニ系統の出力値を加算すると、その結果は一定値を示す。この一定値に対し、許容可能な基準公差を設け、その公差内であればセンサは正常と判断できる。もし、公差内にない場合、いずれかの信号の異常か、又はセンサ自体の破損などにより２出力ともに異常を発している可能性がある。この判断をするために診断テーブル部５４による判断を実施する。

診断テーブル部５４は、表１に設定内容を示す診断テーブル５４ａと、この診断テーブル５４ａを使用して所定の判定を行うテーブル使用判定部５４ｂとでなる。
診断テーブル部５４では、二系統出力センサである第１のセンサ７のニ系統の出力値Ｓ１１及びＳ１２と、回転角検出器である第２のセンサ１７の出力値Ｓ２を比較する。ここで第２のセンサ１７は、レゾルバであり、この実施形態において、例えば１倍角のレゾルバを使用すると、ステアリングホイール２と第一連結軸１６との減速比１／１６から、第１のセンサ７の測定範囲内において４８周期分の出力値が得られる。第２のセンサ１７の出力値Ｓ２と第１のセンサ７のニ系統の出力値Ｓ１１及びＳ１２の出力値を診断テーブル部５４の診断テーブル５４ａにメモリする。

表１に、第２のセンサ１７が１２ｂｉｔ位置信号の場合の診断テーブルデータを示す。

図６に、表１の診断テーブル５４ａのデータを利用した第１のセンサ７の診断フローを示す。この診断フローを図７と共に説明する。
まず、第１のセンサ７のニ系統の出力値Ｓ１１，Ｓ１２を図４の比較出力部５３で加算し、その加算値と基準公差とを比較する（図６のステップＲ１）。
加算値が基準公差内である場合は、ニ系統の出力値Ｓ１１，Ｓ１２のうち、定められた出力値（図６の例では出力Ｓ１１）を制御信号として選択する（Ｒ２。）
図７に示すように、第１のセンサ７の出力Ｓ１１＝Ｓ１１ｎにおいて、出力比較部５６での演算結果が基準公差内でない場合、直ちに診断テーブル部５４の診断テーブル５４ａにメモリされた診断テーブルパターンでＳ１２ｎ，Ｓ２ｎの値を参照する（Ｒ３）。その結果、Ｓ１１ｎの出力パターンが診断テーブルパターンから逸脱していなければ、その正常なＳ１１の信号が制御信号として選択される（Ｒ４，Ｒ２）。診断テーブルパターンから逸脱しているか否かは、表１に診断テーブル５４ａの内容例を示すように、二系統出力センサである第１のセンサ７のニ系統の出力値Ｓ１１及びＳ１２と、回転角検出器である第２のセンサ１７の出力値Ｓ２の比較によって行う。

Ｓ１１の出力パターンが診断テーブルパターンから逸脱していて、Ｓ１２の出力パターンが診断テーブルパターンから逸脱いなければ、その正常なＳ１２の信号が制御信号として選択される（Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６）。また、Ｓ１１ｎとＳ１２ｎとＳ２ｎの出力値の関係が診断テーブルパターンから逸脱していれば、第１のセンサ７自体が異常と判断し、全機能を停止しクラッチ８０を締結する（Ｒ４，Ｒ５，Ｒ７）。なお、フロー図では出力Ｓ１１，Ｓ１２のうち、Ｓ１１の出力が正常であるか否かを先に判断したが、出力Ｓ１２が正常であるか否かを先に判断しても良い。

図４に示す出力切替部５５は、診断テーブル部５４の診断結果に基づき、第１のセンサ７のニ系統の出力Ｓ１１とＳ１２のうち正常な系統を選択する。どちらも正常時な時は、たとえばＳ１１を選択するものとする。

第２の制御装置５２においても、第１の制御装置５１と同様の構成となるため、第１の制御装置５１の異常診断部５３と同様にして転舵角の絶対位置を検出するセンサの異常を診断することが可能である。ただし、第１の制御装置５１では、図４に示すように、第１センサ７，第２のセンサ１７が用いられ、出力切替部５５の出力先は、反力用モータ８を制御する反力制御部３ａであるで、第２の制御装置５２では、図８に示すように、第１センサ３１，第２のセンサ２６が用いられる。出力切替部５５の出力先は、転舵用モータ２５を制御する転舵制御部６ａである。異常診断部５３の処理は、第１の制御装置５１と第２の制御装置５２とで同じとなるため、対応部分に同一符号を付してその重複する説明を省略する。

上記構成によると、操舵軸１１または転舵軸連動体２５ａに、絶対位置検出可能な回転角検出センサとして二系統出力センサ７，３１を設け、この二系統出力センサ７，３１は、その二系統の出力として、前記操舵軸１１または前記転舵軸連動体２５ａの回転領域において、互いに同一の増加率で直線的に変化し、それぞれの増減方向が前記回転領域の基準位置を起点に正反対な出力値を有するものとしたため、前記異常診断部５３により、二系統の出力値を比較演算することで、前記二系統出力センサのニ系統の各信号の異常と、センサ７，３１自体の異常を確実に検知することが可能である。仮に一系統の信号を失陥しても他の一系統が正常であれば機能は続行可能となる。
また、前記二系統出力センサ７，３１は、一つの検出機構に対しニ系統の出力回路を装備するため、機械的な要因による位相のズレは発生せず、ニ系統の出力を切り替えて使用しても電気的な位相にもズレは発生しない。
このように、センサの異常発生時における確実な診断が行え、かつ仮に一系統が失陥しても残りの系統で回転検出機能が続行可能な冗長機能を備え、この冗長機能の切替え時の電気的な位相ずれ等の問題がなく、さらに二系統出力センサ７，３１の使用により、確実な診断、冗長機能、およびその冗長機能切替え時の問題解消が、センサ個数の増大を抑えて、簡易な構成の異常診断部５３で経済的に行える。

また、前記診断テーブル部５４を備えることで、前記第１のセンサ７，３１の二系統の出力信号の一方の異常であるか、センサ自体の異常であるかを判定することができる。

また、前記異常診断部５３は、前記二系統出力センサである前記第１のセンサ７，３１の二系統の出力信号のうち一系統の信号が異常と判断した場合に、前記二系統の出力信号のうちの異常と判断されていない方の信号である正常な信号を選択する。そのため、二系統出力センサである第１のセンサ７，３１の正常な信号を用いて回転検出機能を続行し、操舵およびその操舵による転舵を続行することができる。

さらに、前記異常診断部５３は、前記二系統出力センサである前記第１のセンサ７，３１自体の異常と判断した場合に、前記クラッチ８０を接続する指令を出力する構成としたため、センサ自体の異常があった場合に、ステアバイワイヤ式操舵とはならないが、操舵およびその操舵による転舵を続行することができる。

つぎに、この発明の他の実施形態を図９，図１０と共に説明する。この実施形態は、
トー角調整機能を有するステアバイワイヤ式操舵装置に適用した例である。図９にトー角調整機能の例を示す。転舵装置３２は転舵調整部３３とトー角調整部３４からなり、転舵機能とトー角制御機能を有する。転舵調整部３３では、転舵軸１９Ａの一端部に雄ねじ部３５が形成される点を除き、図３に示す転舵軸１９と構成は同じである。

トー角調整部３４は、トー角調整軸であるスプライン軸３６と、このスプライン軸３６に挿入されるスプラインナット３７が主要部品とされる。スプライン軸３６の一端部には雌ねじ部３６ａが形成され、転舵軸１９Ａの一端部に形成した雄ねじ部３５と螺合してねじ機構３８が形成される。スプライン軸３６は、例えばボールスプライン軸であり、その外周には軸方向に複数の溝３６ｂが形成され、スプラインナット３７には図示しない転動体の循環機構が形成される。溝３６ｂを図示しない転動体（ボール）が転がることで直動案内と回転トルクを伝達可能とされる。

スプラインナット３７は軸受３９によって回転自在に支持される。また、スプラインナット３７には第５歯車４０が固定される。トー角制御用モータ４１のロータの一端部には、回転角を検出する回転検出器である第２のセンサ４２が固定される。第２のセンサ４２は、たとえばレゾルバである。レゾルバのロータ４２ａをトー角制御用モータ４１のロータに固定し、ゾゾルバのステータ４２ｂをケースに固定する。

トー角調整用モータ４１のロータの他端には第６歯車４３が固定され、第５歯車４０と第６歯車４３が噛合する。トー角調整用モータ４１が回転すると、第５、第６歯車４０、４３を介してスプラインナット３７が回転する。それに合わせてねじ機構３８の雌ねじ部３６ａが回転することで、スプライン軸３６が転舵軸１９Ａに対して軸方向に移動してトー角を調整する。
トー角調整用モータ４１を回転させると、スプライン軸３６側に装着される片側の前輪のみトー角が調整される。左右の前輪４、５のトー角を変更する場合には、転舵用モータ２５とトー角調整用モータ４１の２つのモータを調整して、転舵軸１９Ａと、スプライン軸３６の軸方向位置をそれぞれ調整することで、トーイン、トーアウトの制御が可能となる。

トー角調整用モータ４１のロータには、スプライン軸３６の絶対位置を検出する位置検出器である二系統出力センサからなる第１のセンサ４４が接続される。具体的には、トー角調整用モータ４１のロータと一体のトー角調整系回転体４１ａに対して第１のセンサ４４が設けられる。第２のセンサ４４の内部には減速機（図示なし）とポテンショメータ（図示なし）を備える。トー角調整用モータ４１のフル転舵時の回転数を１回転以下に減速し、減速後の出力を回転型のポテンショメータに入力することでスプライン軸３６の絶対位置を検出する。ここでは、間接的にスプライン軸３６の絶対位置を検出しているが、スプライン軸３６を直接絶対位置検出の方法は問わない。

この構成のトー角調整機能を有するステアバイワイヤ式操舵装置において、トー角調整部３４を制御する第３の制御装置５７を図１の電子制御ユニット５０に設ける。第１の制御装置５１と第２の制御装置５２は、第２の制御装置５２の制御の対象が図９のステアバイワイヤ式操舵装置の転舵調整部３３になる他は同じであり、第１の制御装置５１および第２の制御装置５２における異常診断部５３およびセンサ類は、第１の実施形態と同様に設ける。

トー角調整用の第３の制御装置５７においても、第１の制御装置５１の異常診断部５３と同様にしてトー角の絶対位置を検出するセンサの異常を診断することが可能である。ただし、第１の制御装置５１では、図４に示すように、第１センサ７，第２のセンサ１７が用いられ、出力切替部５５の出力先は、反力用モータ８を制御する反力制御部３ａであるが、第３の制御装置５７では、図１０に示すように、第１センサ４４，第２のセンサ４２が用いられ、出力切替部５５の出力先は、トー角を制御するトー角制御部５８である。異常診断部５３の処理は、第１の制御装置５１と第２の制御装置５２とで同じとなるため、対応部分に同一符号を付してその重複する説明を省略する。
このように、第１の実施形態と同様の構成の第３の制御装置５７をトー角制御用として付加することでトー角調整部３４の二系統出力センサからなる絶対位置センサである第１のセンサ４４の異常診断が可能となる。

１…ステアバイワイヤ式操舵装置
２…ステアリングホイール
３…反力付与部
６…転舵装置
１１…操舵軸
７…第１のセンサ（二系統出力センサ）
１７…第２のセンサ
１９…転舵軸
２５ａ…モータロータ軸（転舵用駆動伝達体）
２６…第２のセンサ
３１…第１のセンサ（二系統出力センサ）
３３…転舵調整部
３４…トー角調整部
４２…第２のセンサ
４１ａ…モータロータ軸（トー角調整系回転体）
４４…第１のセンサ（二系統出力センサ）
５３…異常診断部
５４…診断テーブル部
５４ａ…診断テーブル
５４ｂ…テーブル使用判定部
８０…クラッチ

Claims (5)

1. 車両のステアリングホイールに操舵反力を与える反力付与部と、転舵角を可変とする転舵装置と、前記ステアリングホイールの操作量を前記転舵装置に機械的に伝達する連結とこの連結の解除が可能なクラッチを備えるステアバイワイヤ式操舵装置を制御する車両操舵用制御装置において、
   前記ステアリングホイールの操舵軸、または前記転舵装置が有する転舵軸連動体の回転角を検出し、絶対位置が検出可能で二系統の出力部を有する二系統出力センサを有し、
   前記二系統出力センサの二系統の出力値は、前記操舵軸または前記転舵軸連動体の回転領域において、互いに同一の増加率で直線的に変化し、それぞれの増減方向が前記回転領域の基準位置を起点に正反対な出力値を有し、
   前記二系統出力センサのセンサ信号の二系統の出力値を比較演算することで、前記二系統出力センサの信号異常を診断する異常診断部を有するステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置。
2. 請求項１記載のステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置において、前記ステアリングホイールの操舵軸または前記転舵軸連動体の回転角を検出する第２のセンサを有し、
   前記異常診断部は、この異常診断部に入力される前記二系統出力センサである第１のセンサの二系統の出力値と前記第２センサの出力値の組み合わせによって異常であるか否かを定めた診断テーブルと、この診断テーブルを用いて前記第１のセンサの二系統の出力信号の一方の異常か、センサ自体の異常か、を判定するテーブル使用判定部とからなる診断テーブル部を備えたステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置において、前記異常診断部は、前記二系統出力センサである前記第１のセンサの二系統の出力信号のうち一系統の信号が異常と判断した場合に、前記二系統の出力信号のうちの異常と判断されていない方の信号である正常な信号を選択するステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置において、前記異常診断部は、前記二系統出力センサである前記第１のセンサ自体の異常と判断した場合に、前記クラッチを接続する指令を出力するステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置において、前記ステアバイワイヤ式操舵装置はトー角を調整するトー角調整部を有し、 前記トー角調整部に設けられたトー角調整系回転体の回転角を検出し、絶対位置が検出可能で二系統の出力部を有するトー角調整部側の二系統出力センサを設け、
   前記トー角調整部側の二系統出力センサの二系統の出力値は、前記トー角調整系回転体の回転領域において、互いに同一の増加率で直線的に変化し、それぞれの増減方向が前記回転領域の基準位置を起点に正反対な出力値を有し、
   前記トー角調整部側の二系統出力センサのセンサ信号の二系統の出力値を比較演算することで、前記二系統出力センサの信号異常を診断する異常診断部を設けたステアバイワイヤ式操舵装置の制御装置。

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