JP3551243B2

JP3551243B2 - 伝達比可変機構のロック方法及びロック装置、ブラシレスモータの駆動制御方法

Info

Publication number: JP3551243B2
Application number: JP2000103725A
Authority: JP
Inventors: 竜司山口; 隆博小城
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-04-05
Filing date: 2000-04-05
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2020-04-05
Also published as: JP2001287660A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との間の伝達比を変化させる伝達比可変機構のロック方法及びロック装置、及び、伝達比可変機構の駆動用などに用いられるブラシレスモータの駆動制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との間の伝達比を変化させる伝達比可変機構を備えた車両用操舵制御装置の一例が、例えば特開平１１−３４８９４号に開示されている。ここで開示された操舵制御装置では、伝達比可変機構のモータハウジング側にアーチ形状のロックアームを揺動自在に支持すると共に、ロータ軸に円盤状のロックホルダを固定しており、ロックアームの凸部をロックホルダの凹部内に係止させることでロック状態となり、モータハウジングとロータ軸との相対回転が阻止される構造となっている。
【０００３】
また、伝達比可変機構をロック状態とするには、伝達比可変機構を駆動させるモータをロック状態とすることによっても達成でき、例えば、特開平４−１６１０８９号には、ブラシレスモータのＡ相とＢ相の駆動巻き線（モータコイル）に同一方向の電流を流し続けることにより、ロータとステータとの相対回転を拘束するブラシレスモータのロック方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１１−３４８９４号に開示されているように、機械的なロック機構によって伝達比可変機構をロック状態とすることができるが、何らかの原因によりロック機構が故障した場合に備えて他のロック機構を備えることが望ましい。しかし、同様な機械的なロック機構を搭載すると、その分、余分な搭載スペースが必要となり、装置全体の小型化を進める上で支障となってしまう。
【０００５】
また、伝達比可変機構の駆動用となるブラシレスモータを、前述した手法によって電気的にロックすることで、伝達比可変機構をロック状態とすることもできるが、各相の駆動巻き線に対する通電状態の切り換えには通常、パワートランジスタが用いられており、励磁相を固定するには、特定のパワートランジスタのみを常にオン状態とする必要がある。このため、特定のパワートランジスタの発熱量が大となってしまい、この発熱を懸念してより大型のパワートランジスタを選択したり、或いはヒートシンクを設けるなどの必要性があった。
【０００６】
そこで本発明は、このような課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、既存の機械的な構造に追加・変更を施すことなく、またトランジスタの発熱量を抑えて、伝達比可変機構をロック状態とすることができる、伝達比可変機構のロック方法及びロック装置、及び、ブラシレスモータの駆動制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１にかかる伝達比可変機構のロック方法は、操舵ハンドル側に連結される入力軸と転舵輪側に連結される出力軸との間における、回転量の伝達比を変化させる伝達比可変機構のロック方法であって、伝達比可変機構を駆動するモータを、所定の回転角度範囲内において、正回転、逆回転を繰り返すように駆動制御することを特徴とする。
【０００８】
伝達比可変機構を駆動するモータを、所定の回転角度範囲内において正回転、逆回転を繰り返すように駆動制御することで、このモータのロータとステータとの相対回転が実質的に拘束され、伝達比可変機構における機構内部の相対的な機械的変位が拘束される。この作用により、伝達比の可変動作を禁止するロック状態とすることができるため、このような電気的な制御手法によっても、伝達比可変機構をロック状態とすることができる。
【０００９】
請求項２にかかる伝達比可変機構のロック方法は、請求項１における伝達比可変機構のロック方法において、伝達比可変機構は、この伝達比可変機構を駆動するモータの各相の駆動巻き線に対する通電状態を切り換える複数の切り換え素子を備えており、各相の駆動巻き線に対する通電状態が、このモータの回転駆動方向に応じて規則的に変化するように、各切り換え素子に与える制御信号群となる制御信号パターンを、回転駆動方向に応じて順に生成すると共に、いずれかの切り換え素子に故障が発生した場合には、故障が発生した切り換え素子の動作状態を変化させる信号を含む制御信号パターンを不良パターンとすると、この不良パターンが生成される以前に、この制御信号パターンの生成順を折り返す処理を繰り返すことで、所定の回転角度範囲内において、正回転、逆回転を繰り返すようにこのモータを駆動制御することを特徴とする。
【００１０】
このような不良パターンが生成される以前に、制御信号パターンの生成順を折り返す処理を繰り返すことで、いずれかの切り換え素子に故障が発生した場合であっても、正常に動作する切り換え素子の動作制御を行うことにより、伝達比可変機構を電気的にロック状態とすることが可能となる。またこの際、正常に動作する各切り換え素子を順に切り換えて使用することができるため、特定の切り換え素子のみをオン状態とした場合に比べて、個々の切り換え素子で発生する熱量が分散される。
【００１１】
請求項３にかかる伝達比可変機構のロック装置は、モータを駆動させて操舵ハンドル側に連結される入力軸と転舵輪側に連結される出力軸とを相対回転させることにより操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との間の伝達比を変化させる伝達比可変機構のロック装置であって、モータの回転制御を行う制御手段を備えており、制御手段は、所定の回転角度範囲内において、正回転、逆回転を繰り返すようにモータを制御するロック制御手段を備えて構成する。
【００１２】
ロック制御手段によって、所定の回転角度範囲内において正回転、逆回転を繰り返すようにモータを制御することで、モータのロータとステータとの相対回転が実質的に拘束され、伝達比可変機構における機構内部の相対的な機械的変位が拘束される。この作用により、伝達比の可変動作を禁止するロック状態とすることができるため、このような装置構成によっても、伝達比可変機構を電気的にロック状態とすることができる。
【００１３】
請求項４にかかる伝達比可変機構のロック装置は、モータを駆動させて操舵ハンドル側に連結される入力軸と転舵輪側に連結される出力軸とを相対回転させることにより操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との間の伝達比を変化させる伝達比可変機構のロック装置であって、モータにおける各相の駆動巻き線に対する通電状態を切り換える複数の切り換え手段と、モータにおける各相の駆動巻き線に対する通電状態が、モータの回転駆動方向に応じて規則的に変化するように、各切り換え手段に与える制御信号群となる制御信号パターンを、このモータの回転駆動方向に応じて順に生成する制御手段と、各切り換え手段の動作状態を検知する検知手段とを備えており、制御手段は、検知手段の検知結果によっていずれかの切り換え手段が故障と判断された場合、故障が発生した切り換え手段の動作状態を変化させる信号を含む制御信号パターンを不良パターンとすると、この不良パターンが生成される以前に、制御信号パターンの生成順を折り返す処理を繰り返すロック制御手段を備えて構成する。
【００１４】
検知手段の検知結果をもとに切り換え手段の故障が判断された場合、ロック制御手段は、不良パターンが生成される以前に、制御信号パターンの生成順を折り返す処理を繰り返す。この制御処理により、いずれかの切り換え手段に故障が発生した場合であっても、故障が発生した切り換え手段の動作状態を変化させることなく、正回転、逆回転を繰り返すようにモータを制御することができる。これによりモータのロータとステータとの相対回転が実質的に拘束され、伝達比可変機構における機構内部の相対的な機械的変位が拘束される。この作用により、伝達比の可変動作を禁止するロック状態とすることができるため、このようにいずれかの切り換え手段に故障が発生した場合であっても、伝達比可変機構を電気的にロック状態とすることができる。またこの際、正常に動作する各切り換え手段を順に切り換えて使用することになるため、特定の切り換え手段のみをオン状態として励磁相を固定した場合に比べて、個々の切り換え手段で発生する熱量が分散される。
【００１５】
請求項５にかかるブラシレスモータの駆動制御方法は、ブラシレスモータの各相の駆動巻き線に対する通電状態を切り換える複数の切り換え素子を備えたブラシレスモータの駆動制御方法であって、各相の駆動巻き線に対する通電状態が、ブラシレスモータの回転駆動方向に応じて規則的に変化するように、各切り換え素子に与える制御信号群となる制御信号パターンを、回転駆動方向に応じて順に生成すると共に、いずれかの切り換え素子に故障が発生した場合には、故障が発生した切り換え素子の動作状態を変化させる信号を含む制御信号パターンを不良パターンとすると、この不良パターンが生成される以前に、この制御信号パターンの生成順を折り返す処理を繰り返す。
【００１６】
このようにブラシレスモータを駆動制御することで、ブラシレスモータは、所定の回転角度範囲内において、正回転、逆回転を繰り返すように駆動されるため、ブラシレスモータのロータとステータとの相対回転を実質的に拘束することができる。また、この際、正常に動作する各切り換え素子を順に切り換えて使用することになるため、特定の切り換え素子のみをオン状態として励磁相を固定した場合に比べて、個々の切り換え素子で発生する熱量が分散される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき、添付図面を参照して説明する。
【００１８】
図１に操舵系に設けられた操舵装置の全体的な構成を示す。
【００１９】
入力軸２０と出力軸４０とは伝達比可変機構１００を介して連結されており、入力軸２０には操舵ハンドル１０が連結されている。出力軸４０は、ラックアンドピニオン式のギヤ装置５０を介してラック軸５１に連結されており、ラック軸５１の両側には転舵輪ＦＷが連結されている。
【００２０】
また、操舵ハンドル１０の操舵角が入力軸２０の回転角に対応するため、入力軸２０には、入力軸２０の回転角としての操舵角θｈを検出する操舵角センサ２１を設けている。この操舵角センサ２１は、相対回転角を検出するロータリーエンコーダで構成しており、このロータリーエンコーダから出力される２相のパルス信号は後述する操舵制御装置２００に与えられる。操舵制御装置２００では、この２相のパルス信号の位相差をもとに操舵ハンドル１０の回転方向を検知すると共に、パルス数をカウントすることにより操舵ハンドル１０の相対回転角を検知する機構となっている。
【００２１】
伝達比可変機構１００は、入力軸２０と出力軸４０とを相対回転可能に連結しており、ブラシレスモータ１１０によって伝達比可変機構１００を変位駆動することで、入力軸２０−出力軸４０間の回転量の伝達比を変化させる機構となっている。
【００２２】
図２に伝達比可変機構１００の構造を示す。伝達比可変機構１００は、筒形状のハウジング１０１を有しており、ハウジング１０１の筒面内側にステータ１１１を固定し、さらにその内側には、中空シャフト１１３と一体化したロータ１１２を配置しており、これらステータ１１１とロータ１１２によってブラシレスモータ１１０を構成している。なお、このブラシレスモータ１１０は、例えば磁極数２の３相ＤＣブラシレスモータで構成する。
【００２３】
中空シャフト１１３は、波動歯車減速機１２０を構成する楕円カム１２１と一体化しており、ブラシレスモータ１１０によって楕円カム１２１を回転駆動することで、可動フランジ１２２がハウジング１０１に対して相対的に回転する構造となっている。この可動フランジ１２２に対して入力軸２０を固定し、ハウジング１０１に対して出力軸４０を固定しているため、ブラシレスモータ１１０が回転することで、入力軸２０と出力軸４０とは相対的に回転することになる。この作用によって入力軸２０−出力軸４０間の回転量の伝達比が変化する機構となっており、ブラシレスモータ１１０の回転を制御することで伝達比の可変制御が実施される。
【００２４】
図３に示すように、中空シャフト１１３の外周部には、半円の円弧形状にＮ極１３０ＮとＳ極１３０Ｓとを配したリング状のマグネット１３０を固定しており、ブラシレスモータ１１０の磁極数が２極であるため、Ｎ極１３０ＮとＳ極１３０Ｓは、１８０°幅となっている。また、このマグネット１３０と向かい合う位置には、３つの作動角センサ１３１を１２０°ピッチで配し、ハウジング１０１に対して固定している。この作動角センサ１３１はホールＩＣで構成しており、ホールＩＣによって磁極変化を検出することで、ブラシレスモータ１１０の作動角θｍを検出している。
【００２５】
また、ハウジング１０１内には、ロータ１１２とステータ１１１との相対回転を機械的に拘束して、伝達比の可変動作を禁止するロック機構を備えている。
【００２６】
このロック機構は、図４に示すように、円弧状に湾曲したロックアーム１４０と、溝ピッチ９０°の凹凸溝を周囲に形成したロックホルダ１１４とを備えており、ロックアーム１４０はハウジング１０１側に固定した支持軸１４１を中心に傾動し、ロックホルダ１１４は中空シャフト１１３の端部において、中空シャフト１１３と一体的に形成している。
【００２７】
ロックアーム１４０には凸部１４０ａを設けており、ロックホルダ１１４の凹部内に、ロックアーム１４０の凸部１４０ａを係止させることで、ロータ１１２とステータ１１１との相対回転を拘束するロック状態となる。
【００２８】
ロックアーム１４０の駆動機構は次のようになっている。ロックアーム１４０の先端部には駆動コイル１４２を設けており、この駆動コイル１４２と相対するハウジング１０１側にマグネット１４３を固定している。また、図示は省略したが、ロックアーム１４０の支持軸１４１には、コイルスプリングが設けられており、ロックアーム１４０がロックホルダ１１４側に傾動するように常時押圧している。そして、駆動コイル１４２に電流が流れることで、駆動コイル１４２とマグネット１４３との間に電磁力による反発力が発生し、この反発力の作用によりロックアーム１４０が、コイルスプリングの押圧力に抗して、ロックホルダ１１４から離間する方向に傾動しロックが解除される。また、駆動コイル１４２に対する通電が停止されると、これによって反発力が消滅するため、コイルスプリングの押圧力の作用によりロックアーム１４０が傾動して、図４に示すようなロック状態に復帰する。
【００２９】
ここで、作動角センサ１３１によって、ブラシレスモータ１１０の作動角θｍを検出する処理について説明する。図５に、３つの作動角センサ１３１の各検出信号を、作動角センサ１３１の配列順にｕ、ｖ、ｗとして示す。一例として、作動角センサ１３１において、マグネット１３０のＮ極１３０Ｎを検出した場合には１（Ｈｉｇｈレベル）、Ｓ極１３０Ｓを検出した場合には０（Ｌｏｗレベル）の信号が出力されるものとすると、各作動角センサ１３１の検出信号は図５に示すように変化する。すなわち、各作動角センサ１３１の検出結果となる磁気パターン（ｕ，ｖ，ｗ）は、ロータ１１２とステータ１１１との相対回転方向を一定とすると、相対回転角６０°の間隔で、（１、０、０）、（１、１、０）、・・と変化する。従って、ここで例示した検出機構では、ブラシレスモータ１１０の作動角を角度ピッチ６０°単位に検出する。なお、ｕに２^２、ｖに２^１、ｗに２^０の重み付けをして加算した数計値Ｐの推移からも分かるように、磁気パターン（ｕ，ｖ，ｗ）は３６０°周期で変化し、磁気パターン（ｕ，ｖ，ｗ）或いは数計値Ｐの変化ピッチ数からロータ１１２の絶対回転角が把握できる。
【００３０】
このように各作動角センサ１３１で検出される磁気パターン（ｕ，ｖ，ｗ）は、ロータ１１２とステータ１１１との相対回転に応じて規則的に変化するため、磁気パターン（ｕ，ｖ，ｗ）或いは数計値Ｐの変化ピッチ数をもとに、ブラシレスモータ１１０の回転角度となる作動角θｍを絶対角として検出することができる。
【００３１】
そして、操舵制御装置２００では、各作動角センサ１３１等の検出結果をもとに、伝達比可変機構１００に搭載したブラシレスモータ１１０の駆動制御、伝達比可変機構１００のロック制御などを実施する。
【００３２】
操舵制御装置２００と伝達比可変機構１００との電気的な接続関係を図６に示す。操舵制御装置２００は、ＣＰＵ（中央処理装置）２１０、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）２２０、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２３０、入力インターフェース２４０、出力インターフェース２５０、ブラシレスモータ１１０の駆動制御を行うモータ駆動回路２６０、駆動コイル１４２及び作動角センサ１３１に対する電源の供給状態を変化させる電源制御回路２７０の他、接地電位が与えられるＧＮＤポート２８０を備えている。
【００３３】
電源制御回路２７０は２つの出力ポートを備えており、各出力ポートに接続された配線に対し、駆動コイル１４２及び作動角センサ１３１が伝達比可変機構１００内においてそれぞれ接続されている。また、作動角センサ１３１は３カ所に設けており、検出結果を操舵制御装置２００に与えるため、各作動角センサ１３１と入力インターフェース２４０との間に３本の配線が施されている。
【００３４】
モータ駆動回路２６０はＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応した３つの出力ポートを備え、これに対するブラシレスモータ１１０側では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応した３つの入力ポートを備えており、モータ駆動回路２６０−ブラシレスモータ１１０間には対応する各ポート間を接続する３本の配線が施されている。ＧＮＤポート２８０は、伝達比可変機構１００側に接地電位を与えるＧＮＤポート１５０に対し、１本の配線によって接続されている。
【００３５】
図７にモータ駆動回路２６０の構成を示す。モータ駆動回路２６０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の駆動巻き線１１４に対する通電状態を切り換えるための、６つのパワートランジスタ（ＭＯＳ）を備えており、Ｕ相用にはパワートランジスタＵｔｏｐ、Ｕｂｏｔｔｏｍを、Ｖ相用にはパワートランジスタＶｔｏｐ、Ｖｂｏｔｔｏｍを、Ｗ相用にはパワートランジスタＷｔｏｐ、Ｗｂｏｔｔｏｍを、それぞれ電源電圧ＶｃｃとＧＮＤとの間に直列に接続している。そして直列接続したパワートランジスタ同士の接続ラインを、ブラシレスモータ１１０の各相の駆動巻き線１１４の一端に接続し、各駆動巻き線１１４の他端側同士を互いに接続して構成している。また、各パワートランジスタＵｔｏｐ〜Ｗｂｏｔｔｏｍのゲートを、個々にゲート駆動回路２６１に接続しており、ゲート駆動回路２６１によって各パワートランジスタＵｔｏｐ〜Ｗｂｏｔｔｏｍのオン・オフ制御が実施される。
【００３６】
パワートランジスタＵｔｏｐ〜Ｗｂｏｔｔｏｍのオン・オフ制御は、３つの作動角センサ１３１の検出結果となる磁気パターン（ｕ，ｖ，ｗ）から得られるロータ１１２の回転位置情報と、所定の目標トルク演算によって決定されるロータ１１２の回転駆動方向とをもとに実施される。図８を参照して具体的に説明すると、ロータ１１２の電気角が０°の場合に、ロータ１１２を回転駆動すべき方向が時計まわり方向（正回転）とすると、ゲート駆動回路２６１からはパワートランジスタＵｔｏｐ及びＷｂｏｔｔｏｍに対してＨｉｇｈレベルの制御信号を与え、その他のパワートランジスタに対してＬｏｗレベルの制御信号を与える（制御信号パターン１）。この結果、パワートランジスタＵｔｏｐ及びＷｂｏｔｔｏｍがオン状態となって、図７に点線で示すように電流が流れ、Ｕ相の駆動巻き線１１４がＳ極に、Ｗ相の駆動巻き線１１４がＮ極にそれぞれ励磁され、ロータ１１２が矢印方向に回転する。さらにロータ１１２を正回転させる場合には、ロータ１１２の電気角が６０°となった時点で、パワートランジスタＶｔｏｐ及びＷｂｏｔｔｏｍに対してＨｉｇｈレベルの制御信号を与え、その他のパワートランジスタに対してＬｏｗレベルの制御信号を与える（制御信号パターン２）。
【００３７】
このように、各パワートランジスタＵｔｏｐ〜Ｗｂｏｔｔｏｍを動作させる制御信号群を制御信号パターンと称すると、この制御信号パターンを、ロータ１１２の回転位置と回転方向とに応じて規則的に変化させることで、ロータ１１２を時計まわり或いは反時計まわりに回転駆動することができる。本実施形態で例示したブラシレスモータ１１０の構成では、この制御信号パターンは図８に示すように全部で６パターンとなり、時計まわりに沿ってロータ１１２を回転駆動する場合には、制御信号パターンを１→２→３→４→５→６→１→２→３・・・と、また、反時計まわりに沿ってロータ１１２を回転駆動する場合には、１→６→５→４→３→２→１→６→５→４・・・と、規則的に変化するように、ゲート駆動回路２６１によって制御信号パターンを順に生成する。
【００３８】
このような構成を含む操舵制御装置２００と伝達比可変機構１００との電気的接続には、伝達比可変機構１００が車体に対して可動部となるため、スパイラルケーブル３００が用いられており、図２におけるケース３１０内に収容されている。なお、入力インターフェース２４０には操舵角センサ２１、車速センサ６０などの検出結果が与えられるが、操舵角センサ２１及び車速センサ６０は、伝達比可変機構１００の機構部外の車体側に固定されていため、入力インターフェース２４０との間には、スパイラルケーブル３００とは別に配線が施されている。
【００３９】
また、出力軸４０の回転角を出力角θｐ、波動歯車減速機１２０の減速比をＫとすると、操舵ハンドル１０の操舵角θｈ、伝達比可変機構１００におけるブラシレスモータ１１０の作動角θｍ、及び出力軸４０の出力角θｐは、下記（１）式の関係となる。従って、操舵制御装置２００では、操舵角θｈと作動角θｍとをもとに、出力角θｐを検知しており、この出力角θｐはラック軸５１のストローク位置に対応し、さらにラック軸５１のストローク位置は車輪ＦＷの転舵角に対応するため、出力角θｐが車輪ＦＷの転舵角に対応する。
【００４０】
θｐ＝θｈ＋Ｋ・θｍ …（１）
以下、操舵制御装置２００で実施する制御処理について、図９のフローチャートに沿って説明する。なお、この制御処理はイグニションスイッチ（ＩＧ）のオン操作により起動する。
【００４１】
まずステップ（以下、ステップを「Ｓ」と記す。）１０２では、ロック解除制御を実施する。イグニションスイッチがオフ状態中は、伝達比可変機構１００のロック機構が作動してロック状態となっているため、Ｓ１０２では、前述した電源制御回路２７０から駆動コイル１４２に対する通電を開始する。これにより、ロックアーム１４０がロックホルダ１１４から離間する方向に傾動しロックが解除される。
【００４２】
続くＳ１０４では、後述するＳ１２８でＲＡＭ２３０に記憶したブラシレスモータ１１０の作動角θｍｏを読み込み、続くＳ１０６では、作動角θｍｏをもとに操舵ハンドル１０の絶対操舵角θｈｏを算出する。伝達比をＧとすると、操舵角θｈと出力角θｐとの関係は、
θｐ＝Ｇ・θｈ …（２）
となるため、（１）式、（２）式より下記（３）式が得られる。
【００４３】
θｈ＝Ｋ・θｍ／（Ｇ−１） …（３）
イグニションスイッチＩＧのオフ操作作された後となる、伝達比制御の停止中における伝達比をゲート伝達比Ｇｏとすると、Ｓ１０６では、操舵ハンドル１０の絶対操舵角θｈｏを、（３）式から得られる下記（４）式をもとに算出することができる。
【００４４】
θｈｏ＝Ｋ・θｍｏ／（Ｇｏ−１） …（４）
続くＳ１０８では、操舵角センサ２１で検出された操舵角θｈ、作動角センサ１３１で検出された作動角θｍ、車速センサ６０で検出された車速Ｖをそれぞれ読み込む。この際、操舵角センサ２１では相対回転角が検出されるが、Ｓ１０６で絶対操舵角θｈｏを把握しており、絶対操舵角θｈｏからの相対回転角として処理することにより、操舵角θｈは絶対操舵角として扱うことができる。
【００４５】
続くＳ１１０では、図１０に示す車速Ｖと伝達比Ｇとの関係を示すマップから、Ｓ１０８で読み込んだ車速Ｖをもとにマップ検索し、車速Ｖに応じた伝達比Ｇを設定する。
【００４６】
続くＳ１１２では、制御目標となるブラシレスモータ１１０の目標作動角θｍｍを、（３）式より得られる下記（５）式をもとに設定する。
【００４７】
θｍｍ＝（Ｇ−１）・θｈ／Ｋ …（５）
続くＳ１１４では、Ｓ１０８で読み込まれたブラシレスモータ１１０の作動角θｍと、Ｓ１１２で設定した目標作動角θｍｍとの偏差ｅを、ｅ＝θｍｍ−θｍとして演算する。
【００４８】
続くＳ１１６では、伝達比可変機構１００をロック状態とするロック条件が成立したかを判断する。なお、ロック条件については後に詳述する。
【００４９】
Ｓ１１６で「Ｎｏ」、すなわち、ロック条件が成立していない場合には、Ｓ１１８に進み、オーバーシュートすることなく偏差ｅを０にするように、ブラシレスモータ１１０に対する制御信号Ｉｓを設定する。この処理の一例としては、Ｉｓ＝Ｃ（ｓ）・ｅの演算式に基づいて、ＰＩＤ制御のパラメータを適切に設定することにより制御信号Ｉｓを決定することができる。なお、式中の「（ｓ）」はラプラス演算子である。そして、続くＳ１２０では、Ｓ１１８で設定した制御信号Ｉｓに基づいてブラシレスモータ１１０を作動させる。
【００５０】
続くＳ１２２では、イグニションスイッチＩＧがオフ操作されたかを判断し、「Ｎｏ」の場合にはＳ１０８に戻り、前述した処理を繰り返し実施する。
【００５１】
イグニションスイッチＩＧがオフ操作された場合には（Ｓ１２２で「Ｙｅｓ」）、Ｓ１２４に進み、電源制御回路２７０から駆動コイル１４２に対する通電を停止するロック制御を実施する。この制御処理により、コイルスプリングの押圧力の作用によりロックアーム１４０が傾動して、図４に示すようなロック状態に復帰する。
【００５２】
Ｓ１２４においてこのようなロック制御を実行した後、Ｓ１２６に進み、この時点で作動角センサ１３１において検出された作動角θｍを読み込み、続くＳ１２８では検出した作動角θｍを作動角θｍｏとしてＲＡＭ２３０に記憶して、一連の制御処理を終了する。
【００５３】
一方、ブラシレスモータ１１０に過電流が流れるなどのモータ不良の場合、作動角センサ１３１から正確な検出信号が得られない場合や検出結果の連続性が途切れた場合などのセンサ不良の場合、ＣＰＵ２１０の不良、ＲＯＭ２２０やＲＡＭ２３０の読み込み異常などが発生した場合などのように、制御処理中に故障が発生した場合には、操舵制御装置２００において伝達比可変制御の続行が困難となる。そこで、このような故障が発生した場合には、伝達比可変機構１００をロック状態とし、以降の伝達比の可変制御処理を禁止する。
【００５４】
具体的には、伝達比の可変制御中に前述したいずれかの故障が発生した場合には、伝達比可変機構１００をロック状態とするロック条件が成立したものとして扱う。このロック条件が成立した場合には、先のＳ１１６で「Ｙｅｓ」と判断されてＳ２００に進みロック制御を実施し、続くＳ２０２において故障表示ランプを点灯させて運転者に故障の発生を知らせた後、Ｓ２０４に進み、以降の伝達比可変制御を禁止して、このルーチンを終了する。
【００５５】
このＳ２００では、伝達比可変機構１００を電気的にロック状態とするロック制御を実施する。ここでは、一例としては、Ｓ２００において、操舵制御装置２００のモータ駆動回路２６０で生成する制御信号パターン１〜６を、例えば・・→２→１→２→３→４→５→６→５→４→３→２→１→２→・・・と順に繰り返して生成する処理を開始する。制御信号パターンの生成処理として、このように制御信号パターンの生成順を、制御信号パターン「１」と「６」との間で折り返す処理を繰り返すことにより、ブラシレスモータ１１０のロータ１１２は、電気角３６０°の範囲を振動的に正回転・逆回転を繰り返す状態となる。このロータ１１２の回転が波動歯車減速機１２０を介して出力されるが、ロータ１１２が１回転した場合の波動歯車減速機１２０の回転角は、減速比Ｋとの関係で、実用上、１°〜２°程度に設定することが可能である。従って、このようにブラシレスモータ１１０の駆動制御を行った場合にも、伝達比可変機構１００における機構内部の相対的な機械的変位を実質的に拘束することができるため、伝達比可変機構１００を実質的にロック状態とすることができる。
【００５６】
また、この際、全てのパワートランジスタＵｔｏｐ〜Ｗｂｏｔｔｏｍのオン・オフを順次に切り換えて使用することができるため、特定のパワートランジスタのみをオン状態として励磁相を固定してロック状態とした場合に比べて、個々のパワートランジスタで発生する熱量を分散させることができ、ロック状態とした際の各パワートランジスタでの発熱量を抑えることができる。
【００５７】
さらに、このようにブラシレスモータ１１０のロータ１１２を、正回転・逆回転を繰り返すように振動的に回転駆動することで、ロータ反転時の振動が入力軸２０を介して操舵ハンドル１０に伝達されるため、運転者は操舵ハンドル１０を握る手から、一定の間隔で振動を感じる状態となり、これにより伝達比可変機構１００に故障が発生したことを認識することができる。
【００５８】
なお、モータ駆動回路２６０を構成するいずれかのパワートランジスタＵｔｏｐ〜Ｗｂｏｔｔｏｍに動作不良等の故障が発生する場合もあり得る。このようなパワートランジスタＵｔｏｐ〜Ｗｂｏｔｔｏｍの故障は、例えば、図７に示したａ点〜ｄ点の各電位を計測することによって把握することができる。
【００５９】
ここで、パワートランジスタＵｔｏｐがオフ状態のまま動作不良となった場合を想定すると、パワートランジスタＵｔｏｐがオン状態となる制御信号パターン（不良パターン）は制御信号パターン１及び６となる。従ってこのような場合には、モータ駆動回路２６０で生成する制御信号パターンの生成順を、制御信号パターン１及び６が生成される以前に折り返すこととし、制御信号パターン２〜５を用いて、・・→３→２→３→４→５→４→３→２→・・と繰り返して生成する。
【００６０】
従って、このようにいずれかのパワートランジスタＵｔｏｐ〜Ｗｂｏｔｔｏｍに動作不良等の故障が発生した場合にも、正常に動作するパワートランジスタを用いて、伝達比可変機構１００を電気的にロック状態とすることができる。
【００６１】
以上説明した実施形態では、図９のＳ２００では、伝達比可変機構１００を電気的にロック状態とする場合を例示したが、このような制御処理に代えて、先のＳ１２４で実施したように、駆動コイル１４２への通電を停止して機械的なロック機構を作動させることも可能である。また、Ｓ２００では、このような機械的なロック機構を作動させる処理と、電気的にロック状態とする制御処理とを同時に或いは択一的に実施しても良く、このように２種類のロック機構を備えることで、一方が故障した場合であっても他方のロック機構により、伝達比可変機構１００を確実にロックすることが可能となる。
【００６２】
また、前述した実施形態では、伝達比可変機構１００を電気的にロック状態とする制御処理として、制御信号パターン「１」と「６」との間で折り返す場合を例示したが、「１」と「６」に限定するものではなく、ロック制御の開始タイミングに応じて適宜設定することができる。また、パワートランジスタＵｔｏｐ〜Ｗｂｏｔｔｏｍが全て正常の場合であっても、例えば、制御信号パターン「２」と「５」との間で折り返しても良く、また、制御信号パターンを１巡以上させて折り返しても良い。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる伝達比可変機構のロック方法によれば、伝達比可変機構を駆動するモータを、正回転、逆回転を繰り返すように振動的に駆動制御することとした。これにより、伝達比可変機構における機構内部の相対的な機械的変位が拘束されて、伝達比の可変動作が禁止されるロック状態となるため、既存の機械的な構造に追加・変更を施すことなく、このような電気的な制御手法によっても、伝達比可変機構をロック状態とすることができる。
【００６４】
請求項２にかかる伝達比可変機構のロック方法によれば、請求項１における伝達比可変機構のロック方法において、モータの駆動巻き線に対する通電状態を切り換えるいずれかの切り換え素子に故障が発生した場合には、不良パターンが生成される以前に、この制御信号パターンの生成順を折り返す処理を繰り返すこととした。これにより、正常に動作する切り換え素子の動作制御を行うことにより、請求項１と同様に伝達比可変機構を電気的にロック状態とすることが可能となる。またこの際、正常に動作する各切り換え素子を順に切り換えて使用することができるため、特定の切り換え素子のみをオン状態とした場合に比べて、個々の切り換え素子で発生する熱量を分散させることができ、各切り換え素子の発熱量を抑えることができる。
【００６５】
請求項３にかかる伝達比可変機構のロック装置によれば、所定の回転角度範囲内において、正回転、逆回転を繰り返すようにモータを制御するロック制御手段を備える構成を採用したので、伝達比可変機構における機構内部の相対的な機械的変位を実質的に拘束して、伝達比の可変動作を禁止するロック状態とすることができる。
【００６６】
請求項４にかかる伝達比可変機構のロック装置によれば、いずれかの切り換え手段が故障と判断された場合、不良パターンが生成される以前に、制御信号パターンの生成順を折り返す処理を繰り返すロック制御手段を備える構成を採用したので、いずれかの切り換え手段に故障が発生した場合であっても、故障が発生した切り換え手段の動作状態を変化させることなく、正回転、逆回転を繰り返すようにモータを制御することができる。これにより、伝達比可変機構の相対的な機械的変位を拘束して、伝達比可変機構を電気的にロック状態とすることができる。また、この際、正常に動作する各切り換え手段を順に切り換えて使用することになるため、特定の切り換え手段のみをオン状態として励磁相を固定した場合に比べて、個々の切り換え手段で発生する熱量が分散され、各切り換え手段で発生する発熱量を抑制することができる。
【００６７】
請求項５にかかるブラシレスモータの駆動制御方法によれば、各相の駆動巻き線に対する通電状態が、ブラシレスモータの回転駆動方向に応じて規則的に変化するように、各切り換え素子に与える制御信号パターンを、回転駆動方向に応じて順に生成すると共に、いずれかの切り換え素子に故障が発生した場合には、不良パターンが生成される以前に、制御信号パターンの生成順を折り返す処理を繰り返すこととした。このようにブラシレスモータを駆動制御することで、ロータとステータとの相対回転を実質的に拘束することができ、また、この際、正常に動作する各切り換え素子を順に切り換えて使用することになるため、特定の切り換え素子のみをオン状態として励磁相を固定した場合に比べて、個々の切り換え素子で発生する熱量が分散され、各切り換え素子で発生する発熱量を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態にかかる操舵制御装置の全体的な構成を示すブロック図である。
【図２】伝達比可変機構を示す縦断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】３つの作動角センサの検出結果となる磁気パターンの推移を示す図である。
【図６】伝達比可変機構及び操舵制御装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図７】モータ駆動回路とブラシレスモータとの電気的な構成を概略的に示す説明図である。
【図８】作動角センサの検出結果となる磁気パターンと、各検出タイミングで生成されるパワートランジスタの制御信号パターンとを関係を示す図である。
【図９】操舵制御装置で実施する制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】車速Ｖと伝達比Ｇとの関係を規定したマップである。
【符号の説明】
１００…伝達比可変機構、１１０…ブラシレスモータ、１１４…駆動巻き線
２００…操舵制御装置、２６０…モータ駆動回路
Ｕｔｏｐ〜Ｗｂｏｔｔｏｍ…パワートランジスタ（切り換え素子／切り換え手段）

Claims

操舵ハンドル側に連結される入力軸と転舵輪側に連結される出力軸との間における、回転量の伝達比を変化させる伝達比可変機構のロック方法であって、
前記伝達比可変機構はモータを駆動させて前記入力軸と前記出力軸とを相対回転させることにより前記伝達比を変化させるものであり、
前記伝達比可変機構をロックすべき条件が成立したときに、前記モータを、所定の回転角度範囲内において、正回転、逆回転を繰り返すように駆動制御して前記入力軸と前記出力軸の相対回転を制限することを特徴とする伝達比可変機構のロック方法。
前記伝達比可変機構は、この伝達比可変機構を駆動するモータの各相の駆動巻き線に対する通電状態を切り換える複数の切り換え素子を備えており、
前記各相の駆動巻き線に対する通電状態が、このモータの回転駆動方向に応じて規則的に変化するように、前記各切り換え素子に与える制御信号群となる制御信号パターンを、回転駆動方向に応じて順に生成すると共に、
いずれかの前記切り換え素子に故障が発生した場合には、故障が発生した切り換え素子の動作状態を変化させる信号を含む制御信号パターンを不良パターンとすると、この不良パターンが生成される以前に、この制御信号パターンの生成順を折り返す処理を繰り返すことで、所定の回転角度範囲内において、正回転、逆回転を繰り返すようにこのモータを駆動制御することを特徴とする請求項１記載の伝達比可変機構のロック方法。
モータを駆動させて操舵ハンドル側に連結される入力軸と転舵輪側に連結される出力軸とを相対回転させることにより前記操舵ハンドルの操舵角と前記転舵輪の転舵角との間の伝達比を変化させる伝達比可変機構のロック装置であって、
前記モータの回転制御を行う制御手段を備えており、
前記制御手段は、
所定の回転角度範囲内において、正回転、逆回転を繰り返すように前記モータを制御することにより前記入力軸と前記出力軸の相対回転を制限するロック制御手段を備える伝達比可変機構のロック装置。
モータを駆動させて操舵ハンドル側に連結される入力軸と転舵輪側に連結される出力軸とを相対回転させることにより前記操舵ハンドルの操舵角と前記転舵輪の転舵角との間の伝達比を変化させる伝達比可変機構のロック装置であって、
前記モータにおける各相の駆動巻き線に対する通電状態を切り換える複数の切り換え手段と、
前記モータにおける各相の駆動巻き線に対する通電状態が、モータの回転駆動方向に応じて規則的に変化するように、前記各切り換え手段に与える制御信号群となる制御信号パターンを、このモータの回転駆動方向に応じて順に生成する制御手段と、
前記各切り換え手段の動作状態を検知する検知手段とを備えており、
前記制御手段は、
前記検知手段の検知結果によっていずれかの前記切り換え手段が故障と判断された場合、故障が発生した切り換え手段の動作状態を変化させる信号を含む制御信号パターンを不良パターンとすると、この不良パターンが生成される以前に、制御信号パターンの生成順を折り返す処理を繰り返すことにより前記入力軸と前記出力軸の相対回転を制限するロック制御手段を備える伝達比可変機構のロック装置。
ブラシレスモータの各相の駆動巻き線に対する通電状態を切り換える複数の切り換え素子を備えたブラシレスモータの駆動制御方法であって、
前記各相の駆動巻き線に対する通電状態が、ブラシレスモータの回転駆動方向に応じて規則的に変化するように、前記各切り換え素子に与える制御信号群となる制御信号パターンを、回転駆動方向に応じて順に生成すると共に、
いずれかの前記切り換え素子に故障が発生した場合には、故障が発生した切り換え素子の動作状態を変化させる信号を含む制御信号パターンを不良パターンとすると、この不良パターンが生成される以前に、この制御信号パターンの生成順を折り返す処理を繰り返すことにより前記ブラシレスモータのロータとステータの相対回転を制限するブラシレスモータの駆動制御方法。