JP2016097793A - 後輪転舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の左右の後輪をそれぞれ独立して転舵する後輪転舵装置を制御する後輪転舵制御装置において、目的の後輪転舵量が、路面状態などの外力によってその駆動を阻害された場合に、車両の挙動が不安定に陥ることを未然に防止することができる後輪転舵制御装置を提供する。【解決手段】 後輪転舵制御装置１３における電子制御装置１３０は、電子制御ユニット９から入力される後輪の転舵指令値と、回転角検出器３３Ｌで検出される回転角または絶対位置検出器３４Ｌで検出される絶対位置のいずれか一方または両方とを監視して所定の異常判定規則により異常な転舵状態を検知する異常検知部５５ａと、異常検知部５５ａが異常な転舵状態を検知したとき、後輪への転舵指令を解除する転舵指令解除手段５５ｂとを有する。【選択図】 図４

Description

この発明は、自動車などの車両に適用する後輪転舵制御装置に関する。

従来から、車両の安定走行性能を図る目的で、前輪転舵に加え、後輪を転舵させる後輪転舵装置が知られている。後輪転舵装置の制御装置は、マイクロコンピュータを内蔵し、車両の状態を常に監視するための各種センサ群の値から的確な転舵角やトー角の制御量を決定し、転舵のためのアクチュエータを駆動している。転舵装置は車両の走行性能を左右する重要な機能であり、車両の状態や路面の状況に応じて最適な転舵角を推定し、車両安定化制御を実施する。

そのため、そのシステムに異常が発生した場合は、確実に異常を検知し、極力安全性能を維持することが望まれる。ここで言う異常とは、主にシステム側に起因する場合を想定しているが、例えば、車両が走行している路面状態の影響により、システムの性能限界を超える駆動力が必要になった場合など、外的要因によっても車両走行性能に悪影響を及ぼす可能性なども想定される。

左右の後輪を独立に転舵制御する制御装置に関わるシステムに起因する異常時の車両の挙動が不安定になることを回避する対策として、次の技術が提案されている。例えば、後輪操舵システムの異常時の車両走行安定性の低下を防止するために、車両挙動安定化制御システムを備えた後輪転舵車両において、後輪転舵制御の異常（トー角の変更不能、検出不能など）が発生し、特にトーアウト状態においては、その異常を検知し車両挙動安定化制御システムをオンにすることで車両挙動の安定化を図っている（特許文献１）。

他の従来技術として、車両の走行状態や搭載荷重などの変化によって、後輪トー角制御装置に搭載される転舵用アクチュエータに加わる軸力の変化により、トー角の応答性が左右輪で異なることを防止するため、アクチュエータの制御量を補正し、車両の走行フィールの向上を図っている（特許文献２）。

特許第５３２０２８６号公報 特許第５４３３０２３号公報

特許文献１では、システム側の異常発生に限定し、例えば、トーアウト状態で異常となった場合に、車両を安定化させるための制御を実行しており、不安定な挙動を回避することができる。
しかし、前述のように、車両が走行している路面状態の影響など、外部要因により、システムの性能限界を超える駆動力が必要になった場合なども、車両走行性能に悪影響を及ぼす可能性があり、その具体的対策については特に記載がない。

特許文献２では、制御可能な領域においては補正が可能だが、システムの性能限界を超える駆動力が必要になった場合なども、車両走行性能に悪影響を及ぼす可能性があり、特許文献１と同様にその具体的対策については特に記載がない。

この発明の目的は、車両の左右の後輪をそれぞれ独立して転舵する後輪転舵装置を制御する後輪転舵制御装置において、目的の後輪転舵量が、路面状態などの外力によってその駆動を阻害された場合に、車両の挙動が不安定に陥ることを未然に防止することができる後輪転舵制御装置を提供することである。

この発明の後輪転舵制御装置１３は、車両の左右の後輪１０，１１をアクチュエータ１４，１５によりそれぞれ独立に転舵する後輪転舵装置１２を制御する後輪転舵制御装置であって、
前記アクチュエータ１４，１５の回転角を検出する回転角検出器３３または前記アクチュエータ１４，１５の絶対位置を検出する絶対位置検出器３４と、
上位の制御手段９から入力される転舵指令値に従って前記アクチュエータ１４，１５を制御する電子制御装置１３０と、
を備え、
前記電子制御装置１３０は、
前記上位の制御手段９から入力される後輪１０，１１の転舵指令値と、前記回転角検出器３３で検出される回転角または前記絶対位置検出器３４で検出される絶対位置のいずれか一方または両方とを監視して所定の異常判定規則により異常な転舵状態を検知する異常検知部５５ａと、
この異常検知部５５ａが異常な転舵状態を検知したとき、後輪１０，１１への転舵指令を解除する転舵指令解除手段５５ｂとを有することを特徴とする。
前記「異常な転舵状態」について、上位の制御手段９からの転舵指令があるが、例えば、回転角検出器３３からの回転角信号が一定時間経過しても所望の値に到達せず、且つ、アクチュエータ１４，１５の駆動源２７の電流値が定められた値を超えている場合、異常な転舵状態と判断する。この場合、対象となる後輪１０，１１に異常な外力が加えられている可能性がある。
前記一定時間、前記所望の値、前記定められた値、および前記所定の異常判定規則は、それぞれ試験やシミュレーション等の結果により定められる。

この構成によると、異常検知部５５ａは、前記転舵指令値、回転角または絶対位置より、異常な転舵状態が発生したか否かを判定する。異常検知部５５ａは、例えば、回転角検出器３３から得られる回転角を監視する。上位の制御手段９からの転舵指令があるが、回転角検出器３３からの回転角信号が所望の値を超えないまま定められた時間が経過し、且つ、アクチュエータ１４，１５の駆動源２７の電流値が定められた値を超えている場合、異常検知部５５ａは、異常な転舵状態が発生したと判定する。この異常検知部５５ａが異常な転舵状態を検知したとき、転舵指令解除手段５５ｂは、後輪１０，１１への転舵指令を解除する。このように異常な転舵状態を検知したとき、車両がより安定な状態を維持できるように後輪１０，１１の状態を一時的に制御することができる。また前記異常な転舵状態は、システムの異常ではないため、前記異常な転舵状態から車両が脱出した際には、正常な制御への復旧が可能である。

前記電子制御装置１３０は、前記上位の制御手段９から入力される転舵指令値に従って、前記左右の後輪１０，１１を共に転舵していない直進状態からトーイン側またはトーアウト側に転舵駆動するとき、前記異常検知部５５ａがいずれか一方の後輪１０（１１）または両方の後輪１０，１１につき異常な転舵状態を検知すると、前記転舵指令解除手段５５ｂは、前記左右の後輪１０，１１への転舵指令を解除しても良い。

この場合、左右の後輪１０，１１が共に直進状態から、制御手段９からの指令に基づきアクチュエータ１４，１５を転舵駆動するとき、例えば、左右の後輪１０，１１の少なくともいずれか一方１０（１１）が路面の段差などにより物理的な駆動の障害が発生し、アクチュエータ１４（１５）の駆動源２７の駆動性能限界を超えると、異常検知部５５ａは異常な転舵状態を検知する。このような異常な転舵状態を検知したとき、転舵指令解除手段５５ｂは左右の後輪１０，１１への転舵指令を解除することで、前述のような物理的な駆動の障害を回避することが可能となる。

前記電子制御装置１３０は、前記上位の制御手段９から入力される転舵指令値に従って、前記左右の後輪１０，１１をトーイン状態から直進状態に戻すとき、前記異常検知部５５ａがいずれか一方の後輪１０（１１）または両方の後輪１０，１１につき異常な転舵状態を検知すると、前記転舵指令解除手段５５ｂは、前記左右の後輪１０，１１をトーイン状態に維持しても良い。このように左右の後輪１０，１１につき、トーイン状態から直進状態への転舵指令を解除してトーイン状態に維持することで、前述のような物理的な駆動の障害を回避することが可能となる。

前記電子制御装置１３０は、前記上位の制御手段９から入力される転舵指令値に従って、前記左右の後輪１０，１１を同相または逆相に転舵している状態から直進状態に戻すとき、前記異常検知部５５ａがトーイン側またはトーアウト側に向いた一方の後輪１０（１１）につき異常な転舵状態を検知すると、前記転舵指令解除手段５５ｂは、異常と検知されない他方の後輪１１（１０）を元の転舵状態から逆転舵状態または直進状態にしても良い。このように左右の後輪１０，１１につき、転舵している状態から直進状態に戻すとき、一方の後輪１０（１１）につき異常な転舵状態を検知すると、この一方の後輪１０（１１）に対する転舵指令を解除して元の転舵状態に維持すると共に、正常な他方の後輪１１（１０）のみを元の転舵状態から逆転舵状態または直進状態にすることで、前述のような物理的な駆動の障害を回避することが可能となる。

前記アクチュエータ１４，１５は、前記左右の後輪１０，１１をそれぞれ独立に転舵する一対のアクチュエータ１４，１５であり、前記電子制御装置１３０は、前記各アクチュエータ１４，１５をそれぞれ制御する一対の電子制御部１３０Ｌ、１３０Ｒを有し、前記一対の電子制御部１３０Ｌ、１３０Ｒのうち一方の電子制御部１３０Ｌ（１３０Ｒ）における前記異常検知部５５ａが異常な転舵状態を検知したとき、正常な他方の電子制御部１３０Ｒ（１３０Ｌ）へ前記一方の電子制御部１３０Ｌ（１３０Ｒ）における異常な転舵状態の情報を伝達する相互監視部５８を、前記各電子制御部１３０Ｌ、１３０Ｒにそれぞれ設けても良い。この場合、一方の電子制御部１３０Ｌ（１３０Ｒ）における異常検知部５５ａが異常な転舵状態を検知したとき、その情報は、相互監視部５８を経由して、他方の電子制御部１３０Ｒ（１３０Ｌ）に伝達される。これにより他方の電子制御部１３０Ｒ（１３０Ｌ）において、必要な制御が実行される。

この発明の後輪転舵制御装置は、車両の左右の後輪をアクチュエータによりそれぞれ独立に転舵する後輪転舵装置を制御する後輪転舵制御装置であって、前記アクチュエータの回転角を検出する回転角検出器または前記アクチュエータの絶対位置を検出する絶対位置検出器と、上位の制御手段から入力される転舵指令値に従って前記アクチュエータを制御する電子制御装置とを備える。前記電子制御装置は、前記上位の制御手段から入力される後輪の転舵指令値と、前記回転角検出器で検出される回転角または前記絶対位置検出器で検出される絶対位置のいずれか一方または両方とを監視して所定の異常判定規則により異常な転舵状態を検知する異常検知部と、この異常検知部が異常な転舵状態を検知したとき、後輪への転舵指令を解除する転舵指令解除手段とを有する。このため、目的の後輪転舵量が、路面状態などの外力によってその駆動を阻害された場合に、車両の挙動が不安定に陥ることを未然に防止することができる。

この発明の実施形態に係る後輪転舵制御装置を適用する後輪転舵装置を搭載した自動車の概略説明図である。 同後輪転舵装置の一例を示す破断正面図である。 図２の一部を拡大して示す断面図である。 同後輪転舵制御装置の概念構成を示すブロック図である。 同後輪転舵制御装置による転舵状態の推移を示す図である。 同後輪転舵制御装置による転舵状態の他の推移を示す図である。 同後輪転舵制御装置による転舵状態のその他の推移を示す図である。 同後輪転舵制御装置による転舵状態のその他の推移を示す図である。

この発明の実施形態を図１ないし図８と共に説明する。
図１は、この実施形態に係る後輪転舵制御装置を適用する後輪転舵装置を搭載した自動車の概略説明図である。自動車１の左右の前輪２，３は、ステアリングホイール４の操舵角を、例えばラックアンドピニオンからなる主転舵装置である前輪転舵装置５に伝達することで左右に転舵される。ステアリングホイール４の操舵軸に対して設けた舵角センサ６、車速センサ７、およびヨーレートセンサ８の出力は、電子制御ユニット９に入力される。この電子制御ユニット９は、自動車１の全体の協調制御、統括制御等の制御を行うメインの制御手段であり、ＥＣＵまたはＶＣＵと略称される。

左右の後輪１０、１１は、シャシー（車体）に固定された後輪転舵装置１２により、この後輪転舵装置１２と連結された各タイロッドに対応するナックルアームＮａ，Ｎｂを介して転舵される。後輪転舵装置１２は、左右の後輪１０、１１を一対の転舵モータ２７Ｌ，２７Ｒによりそれぞれ独立に転舵可能である。後輪１０、１１の転舵角については、舵角センサ６、車速センサ７、ヨーレートセンサ８などの、自動車１の走行情報の入力に応じて電子制御ユニット９で決定された目標転舵角を、後輪転舵制御装置１３が受信し、この後輪転舵制御装置１３により左右の後輪１０、１１がそれぞれ独立して制御される。

図２は、この後輪転舵装置１２の一例を示す破断正面図である。
図１および図２に示すように、後輪転舵装置１２は、前輪転舵角に対して後輪１０、１１を同位相、逆位相に転舵する第１及び第２のアクチュエータ１４，１５を有する。第１のアクチュエータ１４は左側の後輪１０を転舵する駆動手段であり、第２のアクチュエータ１５は右側の後輪１１を転舵する駆動手段である。

図２に示すように、それぞれのアクチュエータ１４、１５は互いに同じ機械構成とされ、後輪転舵装置１２の中央線Ｘ−Ｘに対してほぼ対称構造とされるため、これ以降、第１アクチュエータ１４を用いて構造を説明する。なお、第１のアクチュエータ１４の各構成部品の符号にＬ、第２のアクチュエータ１５の各構成部品の符号にＲを付けるが、区別する必要がない場合には、Ｒ、Ｌを省略する。

第１のアクチュエータ１４は、台形ねじ１８と、スラスト軸受機構１９と、ラジアル軸受２０と、減速機２４と、モータ２７とを有する。台形ねじ１８は、ロッド１６の内径部に形成された雌ねじ１６ａと、シャフト１７の一端部に形成した雄ねじ１７ａとが螺合する。スラスト軸受機構１９は、シャフト１７をラジアル方向に回転支持する。

減速機２４は、シャフト１７のフランジ１７ｂを遊星歯車機構のキャリアとし、その側面にピン２１で回転可能に支持した遊星歯車２２と、この遊星歯車２２と噛み合う内歯車２３とを有する。モータ２７は、減速機２４の太陽歯車２５ａをその先端に形成した中空モータシャフト２５と、ステータ２６とを有する。これら台形ねじ１８と減速機２４とモータ２７は全てロッド１６と同一軸上に配置される。中空モータシャフト２５の一部分にはＮ、Ｓを交互に着磁した磁石２８が固定される。中空モータシャフト２５は軸受４９でハウジング３２に支持されている。シャフト１７は滑り軸受４８でロッド１６に支持されている。

ロッド１６は、その両端が滑り軸受４７で支持されるとともに、回転防止機構２９で回転を拘束され、軸方向の移動のみ可能とされる。回転防止機構２９は、軸受３０で支持された円柱状のストッパ３１の先端３１ａを、ロッド１６に形成した長穴１６ｂに挿入した構成である。軸受３０はハウジング３２に固定される。ロッド１６が軸方向に移動した際にはストッパ３１の先端３１ａは、長穴１６ｂに沿って相対移動し、ロッド１６の回転防止と機械的リミットとして機能し、ロッド１６の移動範囲を制限する。

モータ２７には回転角を検出する回転角検出器３３が固定される。回転角検出器３３は、例えばレゾルバであり、ロータ３３ａとステータ３３ｂとを有する。中空モータシャフト２５の一端部にロータ３３ａが設けられ、このロータ３３ａに対峙するハウジング３２にステータ３３ｂが固定される。中空モータシャフト２５の両端は軸受で回転支持され、この中空モータシャフト２５の中空孔２５ｂにはロッド１６が挿入される。

第１のアクチュエータ１４におけるモータ２７Ｌを回転すると、第１のアクチュエータ１４に対応するシャフト１７の雄ねじ１７ａが減速機２４で減速されて回転する。このシャフト１７の回転量に応じて、ロッド１６Ｌが軸方向つまり図２の左右方向に移動し、ロッド１６Ｌの先端に固定された図示外のボールジョイントを介して、図１に示すナックルアームＮａを動かして後輪１０のトー角を調整する。
第２のアクチュエータ１５についても、同様にモータ駆動により第２のアクチュエータ１５に対応するシャフト１７の雄ねじ１７ａが減速機２４で減速されて回転する。このシャフト１７の回転量に応じて、ロッド１６Ｒが軸方向に移動し、同ロッド１６Ｒの先端に固定された図示外のボールジョイントを介して、図１に示すナックルアームＮｂを動かして後輪１１のトー角を調整する。

図１および図２に示すように、後輪１０の転舵角は、ロッド１６の絶対位置を絶対位置検出器３４で検出することで把握する。この絶対位置検出器３４で検出された検出情報は後輪転舵制御装置１３に入力される。絶対位置検出器３４は、例えば、アナログ出力のホールＩＣ３５と磁石３６を用いた磁気検出器である。ロッド１６に固定されたホルダ３７内に磁石３６を固定し、磁石３６に対峙するハウジング３２側にホールＩＣ３５を固定している。

この絶対位置検出器３４は、ホールＩＣ３５に印加される磁束変化を位置出力に変換することでロッド１６の絶対位置を検出する。ホールＩＣ３５としてプログラム可能なものを用いれば、予めロッド１６の位置と磁束密度との関係をプログラムすることで絶対位置精度を向上し得る。

図３を用いて、スラスト軸受機構１９について説明する。
シャフト１７の端面に形成した内径部１７ｃには、連結軸３８Ｌ、スラスト軸受３９、軌道輪４０、およびスペーサ４１がそれぞれ挿入される。連結軸３８Ｌには、スラスト力を受けるフランジ３８ａが形成されている。スラスト軸受３９は、保持器付でありフランジ３８ａの両側に設けられる。軌道輪４０はスラスト軸受３９の転走面となる。

内径部１７ｃに隣接した側面１７ｄには、リング板４２と押え板４３が配置される。この押え板４３が、ボルト４４によりシャフト１７の側面１７ｄ側に押し付けられることで、スラスト軸受３９に予圧が与えられる。シャフト１７の内部にスラスト軸受機構１９を配置することで軸方向の長さを短縮し得る。

第１のアクチュエータ１４側の連結軸３８Ｌの一端面に、雌ねじ３８Ｌｂが形成されている。第２のアクチュエータ１５側の一端部に、雄ねじ３８Ｒａが形成されている。またハウジング４５の中央壁４５ａに、孔４５ｂが形成されている。雌ねじ３８Ｌｂと雄ねじ３８Ｒａとが孔４５ｂを介して螺合され、それぞれの連結軸３８Ｌ、３８Ｒはハウジング４５に固定される。なお、シャフト１７のラジアル方向振れを抑えるため、ハウジング４５とシャフト１７の円筒外径部１７ｅとの間にラジアル軸受４６が挿入される。ラジアル軸受４６としては、例えば、外輪付きの針状ころ軸受を用いる。

ハウジング３２（Ｌ）、３２（Ｒ）とハウジング４５は連結されて１つのハウジングとされ、その中に第１および第２のアクチュエータ１４，１５が組み込まれる。
図１および図２に示すように、第１のアクチュエータ１４のロッド１６Ｌを左右に移動すると、ロッド１６Ｌと連結される左の後輪１０が転舵され、トー角が調整される。第２のアクチュエータ１５のロッド１６Ｒを移動すると、ロッド１６Ｒと連結される右の後輪１１が転舵され、トー角が調整される。後輪転舵装置１２がシャシー（車体）に固定される方式でありながら、左右の後輪１０、１１を左右独立に転舵し得る。

図３に示すように、第１のアクチュエータ１４の連結軸３８Ｌと、第２のアクチュエータ１５の連結軸３８Ｒとがハウジング４５の中央壁４５ａを介して螺合されている。このため、図２に示す第１のアクチュエータ１４のシャフト１６Ｌと第２のアクチュエータ１５のシャフト１６Ｒに加わる負荷が、図３に示すハウジング４５の中央壁４５ａに均等に印加される。したがって、左右後輪１０、１１のバランスを確保できる。
なお、ここではハウジング３２Ｌ、３２Ｒ、４５は３つに分割されているが、これらをねじ締結して一体化したものを１つのハウジングとして呼ぶ。

図４は、前記構成の後輪転舵装置１２（図１）を制御する後輪転舵制御装置１３の概念構成のブロック図である。
後輪転舵制御装置１３は電子制御装置１３０を有し、この電子制御装置１３０は、一対の電子制御部１３０Ｌ、１３０Ｒを有する。これら電子制御部１３０Ｌ、１３０Ｒは、それぞれ左右の後輪１０、１１（図１）の転舵を行う第１，第２のアクチュエータ１４、１５を独立して制御する。これら電子制御部１３０Ｌ、１３０Ｒは互いに同じ制御構成となっている。また、第１のアクチュエータ１４の構成部品であるモータ２７Ｌ、回転角検出器３３Ｌ、絶対位置検出器３４Ｌは、第２のアクチュエータ１５についても同一の構成部品を有する。

したがって、第１のアクチュエータ１４およびその電子制御部１３０Ｌについて、それぞれ構成部品に符号を付して説明し、第２のアクチュエータ１５およびその電子制御部１３０Ｒの各構成部品については、図示を省略する。これ以降、後輪転舵制御装置１３の説明のために、原則、電子制御部１３０Ｌと第１のアクチュエータ１４を用いる。

第１のアクチュエータ１４の電子制御部１３０Ｌは、マイクロプロセッサ５０、上位の制御手段である電子制御ユニット９から得られる指令側の入力信号の入力インターフェース部５１、第１のアクチュエータ１４から得られる検出側の入力信号の入力インターフェース部５２、出力インターフェース部５３、およびモータ駆動部５４を有する。なお指令側および検出側の入力インターフェース部５１、５２は、互いに別の電子素子であっても、一つの電子素子の一部ずつであっても良い。

電子制御ユニット９で決定された後輪転舵角の目標値は、指令側の入力インターフェース部５１を介してマイクロプロセッサ５０に送信され、さらにマイクロプロセッサ５０内で後述の異常処理部５５を介してモータ制御目標値演算部５６へ送信される。
マイクロプロセッサ５０では、転舵モータ２７Ｌの制御を実行するため、モータ制御目標値演算部５６で演算された結果（この実施形態では、転舵角から算出されたモータ２７Ｌの回転数）に基づくモータ駆動指令が、出力インターフェース部５３を経由してモータ駆動部５４へ送信される。

転舵モータ２７Ｌとして、例えばブラシレスモータを使用した場合、制御の基本は、トルク（電流）、速度、位置の制御となり、本システムの制御対象は位置（舵角）であるため、マイクロプロセッサ５０に実装される図示外の制御系は、電流制御系の上位に速度制御系と位置制御系を構成する複合制御系となる。よって、モータ駆動指令値は、電子制御ユニット９からの指令によって算出された演算結果の他、モータ電流検出値や回転角検出値などのフィードバック値に基づき目標舵角に到達するように制御される。

絶対位置検出器３４Ｌは、第１のアクチュエータ１４の絶対位置を監視する。絶対位置は、電源投入時、例えば、車両のイグニッション（図示せず）がオンの時点で検知され、その後の制御は、検出された絶対位置を基準に回転角検出器３３Ｌから得られる回転角で位置制御を実施する。これらの制御系は例えばソフトウェアの演算によって制御を行うようにマイクロプロセッサ５０に実装される。

ここで、本課題とその対策について説明する。
本課題は、上位制御手段である電子制御ユニット９から転舵指令が入力され、後輪を転舵させるアクチュエータの駆動源となるモータを駆動させようとする場合、次のような課題が発生し得る。例えば、路面にある段差などの影響で車両の転舵行動力に反する外力が作用した場合などでは、モータの制御性能の限界値を超える可能性があり、所定の時間内に転舵を実行できない、または、最悪の場合駆動自体を阻害してしまう可能性がある（以降、この状態を「異常な転舵状態」と記す）。
その結果、当初の目的とする車両性能を発揮できないうえに、制御を無理に続行させようとするために、その間無駄なエネルギー浪費に加え、車両が不安定な時間帯を無駄に費やす可能性がある。

次に、その対策について説明する。
マイクロプロセッサ５０は、本課題の解決のため、異常処理部５５および相互監視部５８を備える。また、モータ駆動部５４には、モータ電流検出部５９を備える。以降、異常処理部５５、相互監視部５８それぞれの役割を説明する。

＜異常処理部５５について＞
異常処理部５５は、「異常な転舵状態」を即座に検知するため、異常な転舵状態の検知を行う異常検知部５５ａと、この異常な転舵状態の検知時の処理を実施する転舵指令解除手段５５ｂとを有する。

異常検知部５５ａは、電子制御ユニット９からの転舵指令の有無、転舵（実測値）の有無、およびモータ２７Ｌにかかる負荷によって、異常な転舵状態の有無を判定する。このため、異常検知部５５ａは、電子制御ユニット９からの転舵指令θ_ｉｎと、モータ電流検出部５９から得られるモータ２７Ｌの電流値と、転舵の駆動量を把握することができる回転角検出器３３Ｌから得られる回転角情報Ｒ０または絶対位置検出器３４Ｌから得られる絶対位置情報Ｐ０の少なくとも一方の信号とに基づき、異常な転舵状態が発生したか否かの診断を実施する。

「異常な転舵状態」を検出するために、異常検知部５５ａでは、例えば、回転角検出器３３Ｌから得られる回転角信号Ｒ０を監視する。電子制御ユニット９からの転舵指令があるが、回転角信号Ｒ０が所望の値を超えないまま定められた時間が経過し、且つ、モータ電流検出部５９から得られるモータ電流値が定められた値つまり制御限界を超えている場合、異常検知部５５ａは、対象となる後輪に「異常な転舵状態」が発生したと判定する。この場合、対象となる後輪側に異常な外力が加わっている可能性があると判断できる。
なお、「異常な転舵状態」を監視する信号は、絶対位置検出器３４Ｌからの位置信号Ｐ０でも構わない。

転舵指令解除手段５５ｂは、異常検知部５５ａが対象となる後輪につき異常な転舵状態を検知したとき、前記後輪への転舵指令を解除する。例えば、対象となる前記後輪への転舵指令前に、この後輪が転舵していない直進状態だった場合、転舵指令解除手段５５ｂは、対象となる前記後輪への転舵指令をキャンセルして直進状態を維持する指令を、モータ制御目標値演算部５６へ与える。モータ制御目標値演算部５６において前記指令より演算された結果に基づくモータ駆動指令が、出力インターフェース部５３を経由してモータ駆動部５４へ送信される。これにより対象となる前記後輪の直進状態が維持される。

＜相互監視部５８について＞
一対の電子制御部１３０Ｌ，１３０Ｒは、自己診断機能や、例えば、それぞれの制御目標を相互演算しその比較結果の一致／不一致でマイクロプロセッサ５０の異常な状態やソフトウェアの暴走などを互いに監視し、いずれか一方の電子制御部１３０Ｌ（１３０Ｒ）で異常が発生した場合は、相互監視部５８および通信手段６０を経由して他方の電子制御部１３０Ｒ（１３０Ｌ）へ、その情報を送信する。
他方の電子制御部１３０Ｒ（１３０Ｌ）は、その異常な状態に応じて制御を中断したり、モータ駆動力を停止する等の処置を実施する。

また一対の電子制御部１３０Ｌ，１３０Ｒのいずれか一方１３０Ｌ（１３０Ｒ）において、異常処理部５５の異常検知部５５ａで検知された「異常な転舵状態」も監視する。異常検知部５５ａで「異常な転舵状態」が検知された場合、その情報は、相互監視部５８および通信手段６０を経由して、正常な他方の電子制御部１３０Ｒ（１３０Ｌ）に通知される。

本実施形態に係る後輪転舵制御装置は、「異常な転舵状態」を検出後に、車両がより安定な状態を維持できるように後輪の状態を一時的に制御することを目的としている。
優先順位としては、左右の後輪がいずれも転舵していない直進状態、次に後輪がトーイン状態、最後に左右の後輪のうちの少なくとも一方の後輪が直進状態であることを前提とした処置をとっている。

言い換えれば、後輪が両輪とも同相で転舵した状態では、車両を直進させることが困難となる状態や、またはトーアウト状態では、車両の不安定な状態を発生させる危険性があり、最悪でもこれらの不安定な状態を回避するための処置となる。
また、「異常な転舵状態」は、システムの異常ではないため、「異常な転舵状態」から車両が脱出した際には、正常な制御への復旧が可能である。

次に、この後輪転舵制御装置による転舵状態の推移を図５〜図８と共に説明する。これら図５〜図８のいずれの場合においても、車両の不安定な状態を回避し得る。図１および図４も適宜参照しつつ説明する。
図５に示すように、左右の後輪１０，１１が共に転舵していない直進状態である場合に、電子制御ユニット９から転舵指令を受けた際、少なくとも後輪１０，１１の一方の後輪１０（１１）に対応する電子制御部１３０Ｌ（１３０Ｒ）における異常検知部５５ａが「異常な転舵状態」を検知した場合、この電子制御部１３０Ｌ（１３０Ｒ）における転舵指令解除手段５５ｂが即座に転舵指令をキャンセルする。

この「異常な転舵状態」の情報は、相互監視部５８および通信手段６０を経由して他方の電子制御部１３０Ｒ（１３０Ｌ）へ通知され、この電子制御部１３０Ｒ（１３０Ｌ）に対応する後輪１１（１０）への転舵指令をキャンセルする。したがって、左右の後輪１０，１１の転舵制御の実行がキャンセルされる。

図６に示すように、左右の後輪１０，１１がトーイン状態で、電子制御ユニット９からの転舵指令に従って左右の後輪１０，１１を互いに直進状態に戻すとき、少なくとも後輪の一方１０（１１）に対応する電子制御部１３０Ｌ（１３０Ｒ）における異常検知部５５ａが「異常な転舵状態」を検知した場合、この電子制御部１３０Ｌ（１３０Ｒ）における転舵指令解除手段５５ｂが即座に転舵指令をキャンセルし、トーイン状態を維持する。

前記「異常な転舵状態」の情報は、相互監視部５８および通信手段６０を経由して他方の電子制御部１３０Ｒ（１３０Ｌ）へ通知され、この電子制御部１３０Ｒ（１３０Ｌ）に対応する後輪１１（１０）への転舵指令をキャンセルする。したがって、左右の後輪１０，１１の転舵制御の実行がキャンセルされる。

図７に示すように、左右の後輪１０，１１が前輪２，３の転舵方向に対して、同相または逆相に転舵している状態から、電子制御ユニット９からの転舵指令に従って左右の後輪１０，１１を互いに直進状態に戻すとき、例えばトーイン側に向いた一方の後輪１０（１１）に対応する電子制御部１３０Ｌ（１３０Ｒ）における異常検知部５５ａが「異常な転舵状態」を検知した場合、この電子制御部１３０Ｌ（１３０Ｒ）における転舵指令解除手段５５ｂが即座に転舵指令をキャンセルし、一方の後輪１０（１１）のトーイン状態を維持する。

前記「異常な転舵状態」の情報は、相互監視部５８および通信手段６０を経由して他方の電子制御部１３０Ｒ（１３０Ｌ）へ通知される。他方の電子制御部１３０Ｒ（１３０Ｌ）の異常処理部５５は、対応するトーアウト側に向いた他方の後輪１１（１０）を、逆転舵状態であるトーイン状態または直進状態にする。

図８に示すように、左右の後輪１０，１１が前輪２，３の転舵方向に対して、同相または逆相に転舵している状態から、電子制御ユニット９からの転舵指令に従って左右の後輪１０，１１を互いに直進状態に戻すとき、例えばトーアウト側に向いた一方の後輪１１（１０）に対応する電子制御部１３０Ｒ（１３０Ｌ）における異常検知部５５ａが「異常な転舵状態」を検知した場合、この電子制御部１３０Ｒ（１３０Ｌ）における転舵指令解除手段５５ｂが即座に転舵指令をキャンセルし、一方の後輪１１（１０）のトーアウト状態を維持する。
前記「異常な転舵状態」の情報は、相互監視部５８および通信手段６０を経由して他方の電子制御部１３０Ｌ（１３０Ｒ）へ通知される。他方の電子制御部１３０Ｌ（１３０Ｒ）の異常処理部５５は、対応するトーイン側に向いた他方の後輪１０（１１）を、直進状態にする。

以上説明した後輪転舵制御装置によれば、電子制御ユニット９からの指令に基づきアクチュエータ１４，１５を転舵駆動するとき、例えば、左右の後輪１０，１１の少なくともいずれか一方１０（１１）が路面の段差などにより物理的な駆動の障害が発生し、アクチュエータ１４（１５）の転舵モータ２７Ｌ（２７Ｒ）の駆動性能限界を超えると、異常検知部５５ａは異常な転舵状態を検知する。このような異常な転舵状態を検知したとき、転舵指令解除手段５５ｂは左右の後輪１０，１１への転舵指令を解除することで、物理的な駆動の障害を回避することが可能となる。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

９…電子制御ユニット（上位の制御手段）
１０，１１…後輪
１２…後輪転舵装置
１３…後輪転舵制御装置
１４，１５…アクチュエータ
３３…回転角検出器
３４…絶対位置検出器
５５ａ…異常検知部
５５ｂ…転舵指令解除手段
５８…相互監視部
１３０…電子制御装置
１３０Ｌ，１３０Ｒ…電子制御部

Claims (5)

1. 車両の左右の後輪をアクチュエータによりそれぞれ独立に転舵する後輪転舵装置を制御する後輪転舵制御装置であって、
   前記アクチュエータの回転角を検出する回転角検出器または前記アクチュエータの絶対位置を検出する絶対位置検出器と、
   上位の制御手段から入力される転舵指令値に従って前記アクチュエータを制御する電子制御装置と、
   を備え、
   前記電子制御装置は、
   前記上位の制御手段から入力される後輪の転舵指令値と、前記回転角検出器で検出される回転角または前記絶対位置検出器で検出される絶対位置のいずれか一方または両方とを監視して所定の異常判定規則により異常な転舵状態を検知する異常検知部と、
   この異常検知部が異常な転舵状態を検知したとき、後輪への転舵指令を解除する転舵指令解除手段と、
   を有することを特徴とする後輪転舵制御装置。
2. 請求項１に記載の後輪転舵制御装置において、前記電子制御装置は、前記上位の制御手段から入力される転舵指令値に従って、前記左右の後輪を共に転舵していない直進状態からトーイン側またはトーアウト側に転舵駆動するとき、前記異常検知部がいずれか一方の後輪または両方の後輪につき異常な転舵状態を検知すると、前記転舵指令解除手段は、前記左右の後輪への転舵指令を解除する後輪転舵制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の後輪転舵制御装置において、前記電子制御装置は、前記上位の制御手段から入力される転舵指令値に従って、前記左右の後輪をトーイン状態から直進状態に戻すとき、前記異常検知部がいずれか一方の後輪または両方の後輪につき異常な転舵状態を検知すると、前記転舵指令解除手段は、前記左右の後輪をトーイン状態に維持する後輪転舵制御装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の後輪転舵制御装置において、前記電子制御装置は、前記上位の制御手段から入力される転舵指令値に従って、前記左右の後輪を同相または逆相に転舵している状態から直進状態に戻すとき、前記異常検知部がトーイン側またはトーアウト側に向いた一方の後輪につき異常な転舵状態を検知すると、前記転舵指令解除手段は、異常と検知されない他方の後輪を元の転舵状態から逆転舵状態または直進状態にする後輪転舵制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の後輪転舵制御装置において、前記アクチュエータは、前記左右の後輪をそれぞれ独立に転舵する一対のアクチュエータであり、前記電子制御装置は、前記各アクチュエータをそれぞれ制御する一対の電子制御部を有し、前記一対の電子制御部のうち一方の電子制御部における前記異常検知部が異常な転舵状態を検知したとき、正常な他方の電子制御部へ前記一方の電子制御部における異常な転舵状態の情報を伝達する相互監視部を、前記各電子制御部にそれぞれ設けた後輪転舵制御装置。
   

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