JP3871639B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアバイワイヤシステムに係る車両用操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ステアリングホイールと操舵輪の操舵機構とを機械的に接続するリンク機構を設けることなく、ステアリングホイールの操作状態に基づいて操舵輪の目標実舵角を決定し、この決定された目標実舵角に操舵輪を制御する、いわゆるステアバイワイヤシステム（以下「ＳＢＷシステム」という。）が提案されている。このようなＳＢＷシステムにおいては、主要な構成装置・構成部品に故障等が発生した場合の安全性を確保する観点から、例えば特許文献１に開示されているように、制御装置として主制御部と副制御部を設けたり、駆動モータや駆動回路をそれぞれを２系統設けて二重化にした冗長構成を採るものがある。
【０００３】
通常、このような冗長構成を採るＳＢＷシステムでは、二重化された主要な構成装置等の一方が故障した場合には、計器パネルの警告灯を点灯させたり、あるいは合成音声やアラーム音等により車両に故障が発生した旨を運転者に告知する。これにより車両の故障を認識した運転者は、二重化されていない他方の構成装置等によって動作しているＳＢＷシステムによる安全性を確保するため、例えば、走行速度を徐行速度に減速させたり、あるいは路肩に駐停車させて故障箇所の修理を要請するといった応急対策を採るのが通常である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３７１１２号公報（第１頁〜第６頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように二重化された主要な構成装置等の故障によって警告灯等による故障発生の告知があっても、このような警告に運転者が気づかない場合や、かかる警告を運転者が無視して車両の通常走行を続けた場合には、その間は、二重化にはならないＳＢＷシステムにより操舵制御が行われることとなる。そのため、このような二重化された主要な構成装置等の故障により、もはや二重化にはならないＳＢＷシステムによる操舵制御は極力回避する必要がある。
【０００６】
また、３系統以上に多重化された冗長構成を採るＳＢＷシステムにおいては、当初予定していた多重化における安全性の確保を期待することができなくなる。なお「当初予定していた多重化」とは、ＳＢＷシステムが備えている多系統を構成する装置やユニット等の全てが正常に作動し得る状態をいう。以下同じ。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、安全性を確保し得る車両用操舵装置を提供することにある。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
上記目的を達成するため、請求項１の車両用操舵装置では、ステアリングホイールの操作状態に基づいて操舵輪の目標実舵角を決定し、この決定された目標実舵角に操舵輪を制御する操舵制御系を多系統に備えた車両用操舵装置であって、前記多系統の操舵制御系の、いずれの異常も検出して異常検出情報を出力する異常検出手段と、前記異常検出情報の出力があると車両駆動装置の起動を阻止する起動阻止情報を車両駆動制御装置に出力する起動阻止情報出力手段と、を備えることを技術的特徴とする。
【００１３】
請求項１の発明では、異常検出手段により多系統の操舵制御系の、いずれの異常も検出して異常検出情報を出力し、この異常検出情報の出力があると車両駆動装置の起動を阻止する起動阻止情報を起動阻止情報出力手段により車両駆動制御装置に出力する。これにより、多系統の操舵制御系のいずれかに異常があると、当該車両の駆動力の発生を制御している車両駆動制御装置に対し、起動を阻止する起動阻止情報が出力されるので、このような起動阻止情報を受け取った当該車両駆動制御装置は、停止状態にある車両駆動装置の起動を阻止される。したがって、車両駆動装置の停止状態において、多重化された操舵制御系のいずれかに異常があり、もはや当初予定していた多重化にはならなくなった場合には、車両駆動制御装置により車両駆動装置の起動が阻止され、当該車両を走行不能にするので、安全性を確保することができる。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両用操舵装置の実施形態について図を参照して説明する。
まず本実施形態に係る車両用操舵装置（以下「操舵装置」という。）２０の構成を図１に基づいて説明する。
【００１７】
図１に示すように、操舵装置２０は、主に、ステアリングホイール２１、操舵角センサ２３、ステアリングアクチュエータ２５、SBW_ECU ３０等により構成されている、ＳＢＷシステムである。即ち、操舵装置２０は、ステアリングホイール２１と操舵輪ＦＲ、ＦＬのステアリングアクチュエータ２５とを機械的に接続するリンク機構を設けることなく、ステアリングホイール２１の操作状態を操舵角センサ２３により検出し、この操舵角センサ２３から出力された操舵角θh に基づいて操舵輪ＦＲ、ＦＬの目標実舵角をSBW_ECU ３０により決定し、この決定された目標実舵角に操舵輪ＦＲ、ＦＬをステアリングアクチュエータ２５により制御するものである。
【００１８】
ステアリングホイール２１は、ステアリング軸２２の一端側に連結されており、このステアリング軸２２にはSBW_ECU ３０に接続された操舵角センサ２３が取り付けられている。これにより、ステアリングホイール２１の操作状態を操舵角センサ２３により検出し、ステアリングホイール２１の操舵角θh をSBW_ECU ３０に出力している。
【００１９】
このステアリング軸２２の他端側には、SBW_ECU ３０に接続された反力モータ２４が連結されている。この反力モータ２４は、ステアリングホイール２１を操作する運転者に対して、操舵感を与えるもので、後述するように、SBW_ECU ３０により制御されている。
【００２０】
ステアリングアクチュエータ２５は、SBW_ECU ３０に接続された２個の転舵モータ２７ａ、２７ｂを内蔵しており、この転舵モータ２７ａ、２７ｂの出力軸による回転運動を図略のボールねじ機構を介して両端に連結されたステアリングロッド２６に伝達する。これにより、図略のタイロッドやナックルアームを介在させてステアリングロッド２６に連結されている操舵輪ＦＲ、ＦＬを転舵可能にしている。
【００２１】
また、このステアリングアクチュエータ２５には、転舵モータ２７ａ、２７ｂの回転角をそれぞれ検出し得る回転角センサ２８ａ、２８ｂも内蔵されており、これらの回転角センサ２８ａ、２８ｂはSBW_ECU ３０に接続されている。これにより転舵モータ２７ａ、２７ｂの出力軸の回転量を検出することができるため、後述するようなフィードバック制御によって転舵モータ２７ａ、２７ｂの出力制御を可能にするとともに、転舵モータ２７ａ、２７ｂの回転を制御することにより目標実舵角に操舵輪ＦＲ、ＦＬを制御可能にしている。
【００２２】
なお、ＳＢＷシステムにおいては、主要な構成装置・構成部品に故障等が発生した場合の安全性を確保する観点から、前述したように、制御装置、駆動モータや駆動回路をそれぞれを２系統設けて二重化にした冗長構成を採っている。そのため、本実施形態に係る操舵装置２０においても、操舵輪ＦＲ、ＦＬを目標実舵角に向くように制御する転舵モータ２７ａ、２７ｂを二重化している。
【００２３】
SBW_ECU ３０は、図略のＣＰＵを中心にＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ装置、各種の入出力インタフェイスやモータ駆動回路等を備えた制御装置であり、入力ポートには、前述の操舵角センサ２３や回転角センサ２８ａ、２８ｂ、また後述する車速センサ３３等が電気的に接続され、出力ポートには、前述の反力モータ２４や転舵モータ２７ａ、２７ｂ、また後述するENG_ECU ４０等が電気的に接続されている。これにより、各種センサにより検出された信号のSBW_ECU ３０への入力や、各モータやENG_ECU ４０に対する制御信号のSBW_ECU ３０からの出力を可能にしている。
【００２４】
なお、SBW_ECU ３０は、当該車両の運動制御を行う他のECU （例えばENG_ECU ４０やABS_ECU 等）と車内ネットワークを構成している。そのため、SBW_ECU ３０は当該車内ネットワークを介して車両駆動装置（内燃機関や電動モータ等）を制御するENG_ECU ４０との通信を可能にしており、後述するように、車速制限情報や起動阻止情報をENG_ECU ４０に通知している。
【００２５】
車速センサ３３は、駆動輪や従動輪の車輪速信号を検出し得るもので、SBW_ECU ３０に電気的に接続されており、その出力信号である車速信号をSBW_ECU ３０に出力している。これにより、SBW_ECU ３０では、当該車両の走行速度、つまり車速に関する情報を得ることができるため、後述するように、当該車両の車速が所定の低速度以下に減速されているか否かを知ることができる。
【００２６】
なお、この車速に関する情報は、このような車速センサ３３から直接得る構成に限られることはなく、例えば、車速センサ３３の出力信号を処理する他のECU から車速に関する情報を取得するように構成しても良い。これにより、当該SBW_ECU ３０による演算処理の負担が軽減されるので、他の処理を高速に演算することができる。
【００２７】
次に、SBW_ECU ３０により制御される操舵装置２０の基本機能を、図２に示す機能ブロックを参照して説明する。
図２に示すように、操舵角センサ２３により検出されたステアリングホイール２１の操舵角θh 、つまり位置指令がSBW_ECU ３０に入力されると、位置制御処理３０ａにより、当該操舵角θh に応じた目標操舵角に操舵輪ＦＲ、ＦＬを転舵制御可能なステアリングロッド２６の位置を求める演算が行われる。
【００２８】
位置制御処理３０ａによる位置演算が行われると、次にトルク分配処理３０ｂにより、２つの転舵モータ２７ａ、２７ｂによって発生させるトルクを決定するトルク分配演算が行われる。即ち、操舵装置２０では、操舵輪ＦＲ、ＦＬを制御する操舵制御系として２つの転舵モータ２７ａ、２７ｂによる二重化構成を採っているため、それぞれの転舵モータ２７ａ、２７ｂにより発生させるトルクに対応する電流指令値を、このトルク分配処理３０ｂによって算出する処理が行われる。
【００２９】
電流制御処理３０ｃでは、トルク分配処理３０ｂにより得られた電流指令値に対するモータ駆動電流を転舵モータ２７ａに供給し得るように図略のＰＷＭ回路等を制御する。そのため、転舵モータ２７ａに供給されるモータ駆動電流は、電流センサ３５ａにより検出される検出電流として電流制御処理３０ｃにフィードバック入力され、また転舵モータ２７ａの回転角は、回転角センサ２８ａにより検出される検出位置（検出回転角）として位置制御処理３０ａおよび電流制御処理３０ｃにフィードバック入力される。
【００３０】
同様に、電流制御処理３０ｄでも、トルク分配処理３０ｂにより得られた電流指令値に対するモータ駆動電流を転舵モータ２７ｂに供給し得るように図略のＰＷＭ回路等を制御するため、転舵モータ２７ｂに供給されるモータ駆動電流が、電流センサ３５ｂにより検出される検出電流として電流制御処理３０ｄにフィードバック入力され、また転舵モータ２７ｂの回転角は回転角センサ２８ｂにより検出される検出回転角として電流制御処理３０ｄにフィードバック入力される。
【００３１】
これにより、転舵モータ２７ａ、２７ｂには、トルク分配処理３０ｂにより分配された指令トルクをそれぞれ発生させることができるため、当該トルクによりステアリングアクチュエータ２５のステアリングロッド２６をステアリングホイール２１の操舵角θh に応じた位置に制御でき、図略のタイロッドやナックルアームを介して操舵輪ＦＲ、ＦＬを目標実舵角に転舵することが可能となる。
【００３２】
ここで、電流センサ３５ｂによる検出される検出電流と、回転角センサ２８ｂにより検出される検出回転角とは、反力推定処理３０ｅにも入力される。これにより、ステアリングホイール２１の他端側に連結された反力モータ２４に発生させるべき反力を演算している。即ち、ステアリングホイール２１を操作する運転者に対して、適当な操舵感を与えるために必要となる、操舵回転方向とは逆回転方向にステアリングホイール２１を回転させる回転力（反力）を、反力推定処理３０ｅにより演算している。
【００３３】
反力推定処理３０ｅにより反力が演算されると、反力モータ２４により発生させる反力に対応する電流指令値を、反力特性マップ３０ｆにより求める処理が行われ、これにより求められた電流指令値に対するモータ駆動電流を反力モータ２４に供給し得るように、電流制御処理３０ｇにより図略のＰＷＭ回路等を制御する。なお、この電流制御処理３０ｇにも、反力モータ２４に供給されるモータ駆動電流が電流センサ３６による検出される検出電流としてフィードバック入力される。これにより、反力モータ２４には、ステアリングアクチュエータ２５のステアリングロッド２６の位置に応じた反力を発生させ得るため、ステアリングホイール２１を操作する運転者に適当な操舵感を与えることが可能となる。
【００３４】
続いて、このように制御される操舵制御の異常を検出する処理（以下「異常検出処理」という。）の流れを図３に基づいて説明する。なおこの処理は、SBW_ECU ３０により、一定時間（例えば５ミリ秒）ごとに繰り返し行われる割り込み処理に類するものであり、これに関する一連のメインルーチンの説明は省略する。
【００３５】
図３に示すように、SBW_ECU ３０では、まずステップＳ１０１により、操舵制御系の異常の有無を検出する処理が行われる。即ち、回転角センサ２８ａ、２８ｂにより検出された各回転角や電流センサ３５ａ、３５ｂにより検出された各検出電流に基づいて、これらの転舵モータ２７ａ、２７ｂ、回転角センサ２８ａ、２８ｂや電流センサ３５ａ、３５ｂに異常があるか否かを判断する処理を行い、これらのいずれかに異常がある場合には異常検出情報を出力、例えば、所定の異常検出フラグや異常検出ビット等を設定する処理を行う。
【００３６】
次のステップＳ１０３では、操舵制御系に異常があるか否かの判断処理を行う。即ち、ステップＳ１０１により異常検出情報が出力（または設定）されている場合には、ステップＳ１０５によりENG_ECU ４０に所定の通知を行う必要があるので、このステップＳ１０３によって当該異常検出情報の出力がある場合には（Ｓ１０３でＹｅｓ）、ステップＳ１０５に処理を移行する。一方、異常検出情報の出力があると判断されない場合には（Ｓ１０３でＮｏ）、操舵制御系の異常はないので、一連の本異常検出処理を終了し、次回の処理に備える。
【００３７】
ステップＳ１０５では、車速制限要求をENG_ECU ４０に通知する処理が行われる。即ち、当該車両の走行速度（車速）を所定の徐行速度あるいは所定の低速度（例えば５km/h）以下に制限させる車速制限情報を、車内ネットワークを介してSBW_ECU ３０に接続されたENG_ECU ４０に送信する処理が行われる。ここで、「徐行速度」とは、ブレーキをかけると直ちに停止できる速度のことをいう。
【００３８】
続くステップＳ１０７では、操舵制御系に異常が発生していることを、運転者や乗員に告知するため、計器パネルの警告灯を点灯させる処理、つまり警告表示処理が行われる。この処理では、警告灯等の表示に限られず、例えば合成音声やアラーム音等を鳴動させるものであっても良い。これにより、もはや二重化ではないＳＢＷシステムによる安全性を確保するため、例えば、走行速度を所定の徐行速度に減速させたり、あるいは路肩に駐停車させて故障箇所の修理を要請するといった行動をとる契機を当該運転者等に与えることができる。
【００３９】
このようにして警告表示が行われると、一連の本異常検出処理は終了するのであるが、ステップＳ１０５により車速制限要求の通知を受けたENG_ECU ４０では次のような処理が行われる。なお、このENG_ECU ４０による車速制限処理も、一定時間（例えば５ミリ秒）ごとに繰り返し行われる割り込み処理に類するものであり、これに関する一連のメインルーチンの説明は省略する。
【００４０】
即ち、図３に示すように、ENG_ECU ４０では、ステップＳ５０１により、車速制限要求通知の有無を検出する処理が行われ、SBW_ECU ３０から車内ネットワークを介して車速制限要求を受信しているか否かを判断する処理を行い、受信している場合には車速制限情報を出力、例えば、所定の車速制限フラグや車速制限ビット等を設定する処理を行う。
【００４１】
次のステップＳ５０３では、車速制限要求の通知があるか否かの判断処理を行う。即ち、ステップＳ５０１により車速制限情報が出力（または設定）されている場合には、ステップＳ５０７により車速制限制御を行う必要があるので、このステップＳ５０３によって当該車速制限情報の出力がある場合には（Ｓ５０３でＹｅｓ）、ステップＳ５０５に処理を移行する。一方、車速制限情報の出力があると判断されない場合には（Ｓ５０３でＮｏ）、車速制限要求の通知は受けていないので、一連の本車速制限処理を終了し、次回の処理に備える。
【００４２】
続くステップＳ５０５では、当該車両の走行速度（車速）が、例えば、所定の徐行速度以下であるか否かの判断処理が行われる。例えば、SBW_ECU ３０による警告表示処理（Ｓ１０７）により、既に、運転者が自主的に所定の徐行速度以下に減速している場合には、ステップＳ５０７による車速制限制御処理をさらに行う必要はないので、このステップＳ５０５により現在の車速を判断している。そのため、ステップＳ５０５により車速が所定の徐行速度以下であると判断された場合には（Ｓ５０５でＹｅｓ）、一連の本車速制限処理を終了し、次回の処理に備える。一方、車速が所定の徐行速度以下であると判断されない場合、つまり所定の徐行速度を超えている場合には（Ｓ５０５でＮｏ）、ステップＳ５０７により車速制限制御を行う必要があるので、次ステップＳ５０７に処理を移行する。
【００４３】
ステップＳ５０７では、車速制限制御処理が行われる。即ち、SBW_ECU ３０により操舵制御系の異常があることから、車速制限要求の通知を受けているにもかかわらず、当該車両の走行速度が、所定の徐行速度あるいは所定の低速度以下に減速されていない場合には、もはや二重化にはなっていないＳＢＷシステムによる安全性を確保する必要上、いち早く所定の徐行速度等に減速して運転者がブレーキをかけると直ちに停止可能な状態にすべきである。そのため、ステップＳ５０７では車速制限制御として、例えば、車両駆動装置が内燃機関の場合には、アクセルペダルの踏込み量にかかわらずスロットルバルブの開度を抑える制御や、車両駆動装置が電動モータの場合には、回生ブレーキ等の作用により減速する制御、等が行われる。このような車速制限制御処理が行われると、一連の本車速制限処理を終了し、次回の処理に備える。
【００４４】
【００４５】
次に、SBW_ECU ３０により処理される異常検出処理の第１変形例の流れを図４に基づいて説明する。なおこの処理は、図３に示すステップＳ１０３からステップＳ１０７の間に、所定の徐行速度以下になるまで徐々に減速させる処理を追加したものである。そのため、図４に示すステップＳ２０１、Ｓ２０３、Ｓ２１３は、それぞれ図３に示すステップＳ１０１、Ｓ１０３、Ｓ１０７に対応するものであるから、これらの説明は省略し、本第１変形例に特有の処理について以下説明する。
【００４６】
図４に示すように、ステップＳ２０３により操舵制御系に異常があると判断すると（Ｓ２０３でＹｅｓ）、ステップＳ２０５により車速情報を取得する処理が行われる。即ち、車速センサ３３から当該車両の現在の車速情報を取得する。
【００４７】
ステップＳ２０７では、ステップＳ２０５により取得した車速情報に基づいて当該車両の現在の走行速度が所定の徐行速度以下であるか否かを判断する処理が行われる。なお所定の徐行速度は、図３を参照して説明したものと同様である。このような判断処理を行うのは、現在の車速が徐行速度以下であればそれ以上の車速制限を行う必要がないからである。そのため、現在の車速が徐行速度以下の場合には（Ｓ２０７でＹｅｓ）、ENG_ECU ４０に車速制限要求の通知を行うことなく、ステップＳ２１３により警告表示処理を行うこととしている。
【００４８】
ステップＳ２０７により、現在の車速が徐行速度以下であると判断されない場合、つまり徐行速度を超えている場合には（Ｓ２０７でＮｏ）、続くステップＳ２０９により所定の制限速度を設定する処理を行う。所定の制限速度は、例えば所定の徐行速度よりも速く、現在の車速（または前回設定した所定の制限速度）よりも遅い速度に設定される。このステップＳ２０７では、前回に設定された所定の制限速度を記憶しているので、次回またこのステップＳ２０７による処理を行う場合には、前回設定した所定の制限速度よりも遅い速度に所定の制限速度が設定される。これにより、次のステップＳ２１１により通知さえる所定の制限速度を徐々に減速させることができる。
【００４９】
ステップＳ２１１では、車速制限要求をENG_ECU ４０に通知する処理が行われる。即ち、当該車両の走行速度（車速）をステップＳ２０９により設定された所定の制限速度以下に制限させる車速制限情報を、車内ネットワークを介してSBW_ECU ３０に接続されたENG_ECU ４０に送信する処理が行われる。
【００５０】
このようにして所定の制限速度以下に制限させる車速制限情報がENG_ECU ４０に送信されると、ENG_ECU ４０ではステップＳ６０１により、車速制限要求通知の有無を検出する処理が行われ、SBW_ECU ３０から車内ネットワークを介して所定の制限速度以下に制限させる車速制限要求を受信しているか否かを判断する処理を行い、受信している場合には車速制限情報を出力、例えば、所定の車速制限フラグや車速制限ビット等を設定する処理を行う。
【００５１】
次のステップＳ６０３では、車速制限要求の通知があるか否かの判断処理を行い、所定の制限速度以下に制限させる車速制限情報が出力（または設定）されている場合には（Ｓ６０３でＹｅｓ）、ステップＳ６０５に処理を移行する。一方、車速制限情報の出力があると判断されない場合には（Ｓ６０３でＮｏ）、車速制限要求の通知は受けていないので、一連の本車速制限処理を終了し、次回の処理に備える。
【００５２】
続くステップＳ６０５では、当該車両の走行速度（車速）が、所定の制限速度以下であるか否かの判断処理が行われる。例えば、SBW_ECU ３０による警告表示処理（Ｓ２１３）により、既に、運転者が自主的に所定の制限速度以下に減速している場合には、今回はステップＳ６０７による車速制限制御処理を行う必要はないので、このステップＳ６０５により現在の車速を判断している。そのため、ステップＳ６０５により車速が所定の制限速度以下であると判断された場合には（Ｓ６０５でＹｅｓ）、一連の本車速制限処理を終了し、次回の処理に備える。一方、車速が所定の制限速度以下であると判断されない場合、つまり所定の制限速度を超えている場合には（Ｓ６０５でＮｏ）、ステップＳ６０７により車速制限制御を行う必要があるので、次のステップＳ６０７に処理を移行する。
【００５３】
ステップＳ６０７では、車速制限制御処理が行われる。即ち、SBW_ECU ３０により操舵制御系の異常があることから、車速制限要求の通知を受けているにもかかわらず、当該車両の走行速度が、所定の制限速度以下に減速されていない場合には、もはや二重化にはなっていないＳＢＷシステムによる安全性を確保する必要上、当該所定の制限速度以下に減速しつつ、所定の徐行速度等に減速して運転者がブレーキをかけると直ちに停止可能な状態にすべきである。そのため、ステップＳ６０７では車速制限制御として、例えば、車両駆動装置が内燃機関の場合には、アクセルペダルの踏込み量にかかわらずスロットルバルブの開度を抑える制御や、車両駆動装置が電動モータの場合には、回生ブレーキ等の作用により減速する制御、等が行われる。このような車速制限制御処理が行われると、一連の本車速制限処理を終了し、次回の処理に備える。
【００５４】
【００５５】
次に、SBW_ECU ３０により処理される異常検出処理の第２変形例の流れを図５に基づいて説明する。なおこの処理は、当該車両の車両駆動装置が停止している場合に行われるもので、図３に示すステップＳ１０３からステップＳ１０７の間に、当該車両駆動装置の起動中止要求を通知する処理を追加したものである。そのため、図５に示すステップＳ３０１、Ｓ３０３、Ｓ３１１は、それぞれ図３に示すステップＳ１０１、Ｓ１０３、Ｓ１０７に対応するものであるから、これらの説明は省略し、本第２変形例に特有の処理について以下説明する。
【００５６】
図５に示すように、ステップＳ３０３により操舵制御系に異常があると判断すると（Ｓ３０３でＹｅｓ）、ステップＳ３０５により車速情報を取得する処理が行われる。即ち、車速センサ３３から当該車両の現在の車速情報を取得する。
【００５７】
ステップＳ３０７では、ステップＳ３０５により取得した車速情報に基づいて当該車両の現在の走行速度がゼロであるか否かを判断する処理が行われる。このような判断処理を行うのは、現在の車速がゼロでなければ当該車両は駐停車しているとは言えず、当該車両の車両駆動装置は停止していない可能性が高い。そのため、ENG_ECU ４０に対し当該車両駆動装置の起動中止要求を通知する必要がないからである。したがって、現在の車速がゼロであると判断されない場合には（Ｓ３０７でＮｏ）、ENG_ECU ４０に起動中止要求の通知を行うことなく、ステップＳ３１１により警告表示処理を行うこととしている。
【００５８】
ステップＳ３０７により、現在の車速がゼロであると判断された場合には（Ｓ３０７でＹｅｓ）、続くステップＳ３０９により当該車両駆動装置の起動中止要求をENG_ECU ４０に通知する処理が行われる。即ち、当該車両のイグニッションスイッチがオンされても、例えば、内燃機関や駆動モータが起動されないことを要求する起動阻止情報を、車内ネットワークを介してSBW_ECU ３０に接続されたENG_ECU ４０に送信する処理が行われる。
【００５９】
このようにして当該車両駆動装置の起動阻止を要求する起動阻止情報がENG_ECU ４０に送信されると、ENG_ECU ４０ではステップＳ７０１により、起動中止要求通知の有無を検出する処理が行われ、SBW_ECU ３０から車内ネットワークを介して当該起動中止要求通知を受信しているか否かを判断する処理を行い、受信している場合には起動阻止情報を出力、例えば、所定の起動阻止フラグや起動阻止ビット等を設定する処理を行う。
【００６０】
次のステップＳ７０３では、起動中止要求の通知があるか否かの判断処理を行い、車両駆動装置の起動を中止する起動阻止情報が出力（または設定）されている場合には（Ｓ７０３でＹｅｓ）、ステップＳ７０５に処理を移行する。一方、起動阻止情報の出力があると判断されない場合には（Ｓ７０３でＮｏ）、起動中止要求の通知は受けていないので、一連の本起動阻止処理を終了し、次回の処理に備える。
【００６１】
続くステップＳ７０５では、当該車両の内燃機関や電動モータ（車両駆動装置）が停止中であるか否かの判断処理が行われる。つまり、本起動阻止処理は、当該車両の車両駆動装置が停止している場合に行われるものであるから、当該車両の内燃機関や電動モータ（車両駆動装置）が停止されていない場合には、今回はステップＳ７０７による起動阻止処理を行う必要はないので、このステップＳ７０５により現在の内燃機関や電動モータ（車両駆動装置）の状況を判断している。そのため、ステップＳ７０５により車両の内燃機関や電動モータ（車両駆動装置）が停止中であると判断されない場合には（Ｓ７０５でＮｏ）、一連の本起動阻止処理を終了し、次回の処理に備える。一方、車両の内燃機関や電動モータ（車両駆動装置）が停止中であると判断された場合には（Ｓ７０５でＹｅｓ）、ステップＳ７０７により起動阻止制御を行う必要があるので、次のステップＳ７０７に処理を移行する。
【００６２】
ステップＳ７０７では、起動阻止制御処理が行われる。即ち、SBW_ECU ３０により操舵制御系の異常があることから、イグニッションスイッチがオンにされても、もはや二重化にはなっていないＳＢＷシステムによる安全性を確保する必要上、当該車両の内燃機関や電動モータ（車両駆動装置）の起動を行わないようにすべきである。そのため、ステップＳ７０７では起動阻止制御として、例えば、車両駆動装置が内燃機関の場合には、イグニッションスイッチのオンにかかわらずセルモータが回転しないような制御や、車両駆動装置が電動モータの場合には、当該電動モータに駆動電流を供給しないような制御、等が行われる。このような起動阻止制御処理が行われると、一連の本起動阻止処理を終了し、次回の処理に備える。
【００６３】
このように本実施形態に係る操舵装置２０のSBW_ECU ３０による異常検出処理の第２変形例では、ステップＳ３０１により２系統の操舵制御系（転舵モータ２７ａ、２７ｂ、回転角センサ２８ａ、２８ｂ、電流センサ３５ａ、３５ｂ）の、いずれの異常も検出して異常検出情報を出力し、この異常検出情報の出力があると車両駆動装置の起動を阻止する起動阻止情報をステップＳ３０９によりENG_ECU ４０に出力する。これにより、２系統の操舵制御系（転舵モータ２７ａ、２７ｂ、回転角センサ２８ａ、２８ｂ、電流センサ３５ａ、３５ｂ）のいずれかに異常があると、当該車両の駆動力の発生を制御しているENG_ECU ４０に対し、起動を阻止する起動阻止情報が出力されるので、このような起動阻止情報を受け取った当該ENG_ECU ４０は、停止状態にある内燃機関や電動モータの起動を阻止される。したがって、内燃機関や電動モータの停止状態において、二重化された操舵制御系のいずれかに異常があり、もはや二重化にはならなくなった場合には、ENG_ECU ４０により内燃機関や電動モータの起動が阻止され、当該車両を走行不能にするので、安全性を確保することができる。
【００６４】
なお、ステップＳ３０９により起動阻止情報をENG_ECU ４０に出力する代わりに、例えば、自動変速機構を備えたオートマチックトランスミッション車においては、ステップＳ３０９による起動阻止情報を当該自動変速機構を制御する変速制御コンピュータに出力し、変速制御コンピュータによりパーキングレンジからドライブレンジへの移行を阻止する構成を採っても良い。これにより、二重化された操舵制御系のいずれかに異常があり、もはや二重化にはならなくなった場合には、当該変速制御コンピュータによりドライブレンジへの移行を阻止され、当該車両を走行不能にするので、安全性を確保することができる。
【００６５】
なお、以上説明した操舵装置２０は、その異常検出装置として、Ｓ１０１により２系統の操舵制御系（転舵モータ２７ａ、２７ｂ、回転角センサ２８ａ、２８ｂ、電流センサ３５ａ、３５ｂ）の、いずれの異常も検出して異常検出情報を出力し、この異常検出情報の出力があると車速を所定の低速度以下に制限させる車速制限情報をステップＳ１０５によりENG_ECU ４０に出力するように構成しても良い。これにより、２系統の操舵制御系（転舵モータ２７ａ、２７ｂ、回転角センサ２８ａ、２８ｂ、電流センサ３５ａ、３５ｂ）のいずれかに異常があると、当該車両の駆動力の発生を制御しているENG_ECU ４０に対し、車速を所定の低速度以下に制限させる車速制限情報が出力されるので、このような車速制限情報を受け取った当該ENG_ECU ４０は、車速が所定の低速度以下になるように駆動力の発生を制限する。したがって、２系統ある、つまり二重化された操舵制御系（転舵モータ２７ａ、２７ｂ、回転角センサ２８ａ、２８ｂ、電流センサ３５ａ、３５ｂ）のいずれかに異常があり、もはや二重化にはならなくなった場合には当該車両の車速が所定の低速度以下、例えばブレーキをかけると直ちに停止できる程度に減速されるので、安全性を確保することができる。
【００６６】
なお、上述した実施形態では、２系統の操舵制御系が常に作動しているものを挙げたが、これに限られることはない。例えば、２系統のうち、一方を通常使用する主操舵制御系とし、他方を主操舵制御系に異常が発生したときに作動する副操舵制御系とするシステムにおいて、主操舵制御系に異常が発生した際に図３〜図５に示す異常処理の動作を行っても良い。さらに２系統に限ることなく、更に多数系統の操舵制御系にも適用できることは詳述するまでもなく可能であり、上述した作用および効果と同様のものを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の構成概要を示す説明図である。
【図２】 本実施形態に係る車両用操舵装置の主な機能構成を示すブロック図である。
【図３】 本実施形態に係る車両用操舵装置のSBW_ECU ３０により処理される異常検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】 本実施形態に係る車両用操舵装置のSBW_ECU ３０により処理される異常検出処理の第１変形例の流れを示すフローチャートである。
【図５】 本実施形態に係る車両用操舵装置のSBW_ECU ３０により処理される異常検出処理の第２変形例の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
２０ 操舵装置 （車両用操舵装置）
２１ ステアリングホイール
２２ ステアリング軸
２３ 操舵角センサ（操舵制御系）
２４ 反力モータ
２５ ステアリングアクチュエータ
２６ ステアリングホイールロッド
２７ａ、２７ｂ 転舵モータ （操舵制御系）
２８ａ、２８ｂ 回転角センサ（操舵制御系）
３０ SBW_ECU （異常検出手段、起動阻止情報出力手段）
３０ａ 位置制御処理
３０ｂ トルク分配処理
３０ｃ 電流制御処理
３０ｄ 電流制御処理
３０ｅ 反力推定処理
３０ｆ 反力特性マップ
３０ｇ 電流制御処理
３３ 車速センサ
３５ａ、３５ｂ 電流センサ （操舵制御系）
３６ 電流センサ
４０ ENG_ECU （車両駆動制御装置）
ＦＲ、ＦＬ 操舵輪
Ｓ１０１
Ｓ３０１（異常検出手段）
Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ２１１
Ｓ２０５
Ｓ３０３、Ｓ３０９（起動阻止情報出力手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアバイワイヤシステムに係る車両用操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ステアリングホイールと操舵輪の操舵機構とを機械的に接続するリンク機構を設けることなく、ステアリングホイールの操作状態に基づいて操舵輪の目標実舵角を決定し、この決定された目標実舵角に操舵輪を制御する、いわゆるステアバイワイヤシステム（以下「ＳＢＷシステム」という。）が提案されている。このようなＳＢＷシステムにおいては、主要な構成装置・構成部品に故障等が発生した場合の安全性を確保する観点から、例えば特許文献１に開示されているように、制御装置として主制御部と副制御部を設けたり、駆動モータや駆動回路をそれぞれを２系統設けて二重化にした冗長構成を採るものがある。
【０００３】
通常、このような冗長構成を採るＳＢＷシステムでは、二重化された主要な構成装置等の一方が故障した場合には、計器パネルの警告灯を点灯させたり、あるいは合成音声やアラーム音等により車両に故障が発生した旨を運転者に告知する。これにより車両の故障を認識した運転者は、二重化されていない他方の構成装置等によって動作しているＳＢＷシステムによる安全性を確保するため、例えば、走行速度を徐行速度に減速させたり、あるいは路肩に駐停車させて故障箇所の修理を要請するといった応急対策を採るのが通常である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３７１１２号公報（第１頁〜第６頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように二重化された主要な構成装置等の故障によって警告灯等による故障発生の告知があっても、このような警告に運転者が気づかない場合や、かかる警告を運転者が無視して車両の通常走行を続けた場合には、その間は、二重化にはならないＳＢＷシステムにより操舵制御が行われることとなる。そのため、このような二重化された主要な構成装置等の故障により、もはや二重化にはならないＳＢＷシステムによる操舵制御は極力回避する必要がある。
【０００６】
また、３系統以上に多重化された冗長構成を採るＳＢＷシステムにおいては、当初予定していた多重化における安全性の確保を期待することができなくなる。なお「当初予定していた多重化」とは、ＳＢＷシステムが備えている多系統を構成する装置やユニット等の全てが正常に作動し得る状態をいう。以下同じ。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、安全性を確保し得る車両用操舵装置を提供することにある。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
上記目的を達成するため、請求項１の車両用操舵装置では、ステアリングホイールの操作状態に基づいて操舵輪の目標実舵角を決定し、この決定された目標実舵角に操舵輪を制御する操舵制御系を多系統に備えた車両用操舵装置であって、前記多系統の操舵制御系の、いずれの異常も検出して異常検出情報を出力する異常検出手段と、前記異常検出情報の出力があると車両駆動装置の起動を阻止する起動阻止情報を車両駆動制御装置に出力する起動阻止情報出力手段と、を備えることを技術的特徴とする。
【００１３】
請求項１の発明では、異常検出手段により多系統の操舵制御系の、いずれの異常も検出して異常検出情報を出力し、この異常検出情報の出力があると車両駆動装置の起動を阻止する起動阻止情報を起動阻止情報出力手段により車両駆動制御装置に出力する。これにより、多系統の操舵制御系のいずれかに異常があると、当該車両の駆動力の発生を制御している車両駆動制御装置に対し、起動を阻止する起動阻止情報が出力されるので、このような起動阻止情報を受け取った当該車両駆動制御装置は、停止状態にある車両駆動装置の起動を阻止される。したがって、車両駆動装置の停止状態において、多重化された操舵制御系のいずれかに異常があり、もはや当初予定していた多重化にはならなくなった場合には、車両駆動制御装置により車両駆動装置の起動が阻止され、当該車両を走行不能にするので、安全性を確保することができる。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両用操舵装置の実施形態について図を参照して説明する。
まず本実施形態に係る車両用操舵装置（以下「操舵装置」という。）２０の構成を図１に基づいて説明する。
【００１７】
図１に示すように、操舵装置２０は、主に、ステアリングホイール２１、操舵角センサ２３、ステアリングアクチュエータ２５、SBW_ECU ３０等により構成されている、ＳＢＷシステムである。即ち、操舵装置２０は、ステアリングホイール２１と操舵輪ＦＲ、ＦＬのステアリングアクチュエータ２５とを機械的に接続するリンク機構を設けることなく、ステアリングホイール２１の操作状態を操舵角センサ２３により検出し、この操舵角センサ２３から出力された操舵角θh に基づいて操舵輪ＦＲ、ＦＬの目標実舵角をSBW_ECU ３０により決定し、この決定された目標実舵角に操舵輪ＦＲ、ＦＬをステアリングアクチュエータ２５により制御するものである。
【００１８】
ステアリングホイール２１は、ステアリング軸２２の一端側に連結されており、このステアリング軸２２にはSBW_ECU ３０に接続された操舵角センサ２３が取り付けられている。これにより、ステアリングホイール２１の操作状態を操舵角センサ２３により検出し、ステアリングホイール２１の操舵角θh をSBW_ECU ３０に出力している。
【００１９】
このステアリング軸２２の他端側には、SBW_ECU ３０に接続された反力モータ２４が連結されている。この反力モータ２４は、ステアリングホイール２１を操作する運転者に対して、操舵感を与えるもので、後述するように、SBW_ECU ３０により制御されている。
【００２０】
ステアリングアクチュエータ２５は、SBW_ECU ３０に接続された２個の転舵モータ２７ａ、２７ｂを内蔵しており、この転舵モータ２７ａ、２７ｂの出力軸による回転運動を図略のボールねじ機構を介して両端に連結されたステアリングロッド２６に伝達する。これにより、図略のタイロッドやナックルアームを介在させてステアリングロッド２６に連結されている操舵輪ＦＲ、ＦＬを転舵可能にしている。
【００２１】
また、このステアリングアクチュエータ２５には、転舵モータ２７ａ、２７ｂの回転角をそれぞれ検出し得る回転角センサ２８ａ、２８ｂも内蔵されており、これらの回転角センサ２８ａ、２８ｂはSBW_ECU ３０に接続されている。これにより転舵モータ２７ａ、２７ｂの出力軸の回転量を検出することができるため、後述するようなフィードバック制御によって転舵モータ２７ａ、２７ｂの出力制御を可能にするとともに、転舵モータ２７ａ、２７ｂの回転を制御することにより目標実舵角に操舵輪ＦＲ、ＦＬを制御可能にしている。
【００２２】
なお、ＳＢＷシステムにおいては、主要な構成装置・構成部品に故障等が発生した場合の安全性を確保する観点から、前述したように、制御装置、駆動モータや駆動回路をそれぞれを２系統設けて二重化にした冗長構成を採っている。そのため、本実施形態に係る操舵装置２０においても、操舵輪ＦＲ、ＦＬを目標実舵角に向くように制御する転舵モータ２７ａ、２７ｂを二重化している。
【００２３】
SBW_ECU ３０は、図略のＣＰＵを中心にＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ装置、各種の入出力インタフェイスやモータ駆動回路等を備えた制御装置であり、入力ポートには、前述の操舵角センサ２３や回転角センサ２８ａ、２８ｂ、また後述する車速センサ３３等が電気的に接続され、出力ポートには、前述の反力モータ２４や転舵モータ２７ａ、２７ｂ、また後述するENG_ECU ４０等が電気的に接続されている。これにより、各種センサにより検出された信号のSBW_ECU ３０への入力や、各モータやENG_ECU ４０に対する制御信号のSBW_ECU ３０からの出力を可能にしている。
【００２４】
なお、SBW_ECU ３０は、当該車両の運動制御を行う他のECU （例えばENG_ECU ４０やABS_ECU 等）と車内ネットワークを構成している。そのため、SBW_ECU ３０は当該車内ネットワークを介して車両駆動装置（内燃機関や電動モータ等）を制御するENG_ECU ４０との通信を可能にしており、後述するように、車速制限情報や起動阻止情報をENG_ECU ４０に通知している。
【００２５】
車速センサ３３は、駆動輪や従動輪の車輪速信号を検出し得るもので、SBW_ECU ３０に電気的に接続されており、その出力信号である車速信号をSBW_ECU ３０に出力している。これにより、SBW_ECU ３０では、当該車両の走行速度、つまり車速に関する情報を得ることができるため、後述するように、当該車両の車速が所定の低速度以下に減速されているか否かを知ることができる。
【００２６】
なお、この車速に関する情報は、このような車速センサ３３から直接得る構成に限られることはなく、例えば、車速センサ３３の出力信号を処理する他のECU から車速に関する情報を取得するように構成しても良い。これにより、当該SBW_ECU ３０による演算処理の負担が軽減されるので、他の処理を高速に演算することができる。
【００２７】
次に、SBW_ECU ３０により制御される操舵装置２０の基本機能を、図２に示す機能ブロックを参照して説明する。
図２に示すように、操舵角センサ２３により検出されたステアリングホイール２１の操舵角θh 、つまり位置指令がSBW_ECU ３０に入力されると、位置制御処理３０ａにより、当該操舵角θh に応じた目標操舵角に操舵輪ＦＲ、ＦＬを転舵制御可能なステアリングロッド２６の位置を求める演算が行われる。
【００２８】
位置制御処理３０ａによる位置演算が行われると、次にトルク分配処理３０ｂにより、２つの転舵モータ２７ａ、２７ｂによって発生させるトルクを決定するトルク分配演算が行われる。即ち、操舵装置２０では、操舵輪ＦＲ、ＦＬを制御する操舵制御系として２つの転舵モータ２７ａ、２７ｂによる二重化構成を採っているため、それぞれの転舵モータ２７ａ、２７ｂにより発生させるトルクに対応する電流指令値を、このトルク分配処理３０ｂによって算出する処理が行われる。
【００２９】
電流制御処理３０ｃでは、トルク分配処理３０ｂにより得られた電流指令値に対するモータ駆動電流を転舵モータ２７ａに供給し得るように図略のＰＷＭ回路等を制御する。そのため、転舵モータ２７ａに供給されるモータ駆動電流は、電流センサ３５ａにより検出される検出電流として電流制御処理３０ｃにフィードバック入力され、また転舵モータ２７ａの回転角は、回転角センサ２８ａにより検出される検出位置（検出回転角）として位置制御処理３０ａおよび電流制御処理３０ｃにフィードバック入力される。
【００３０】
同様に、電流制御処理３０ｄでも、トルク分配処理３０ｂにより得られた電流指令値に対するモータ駆動電流を転舵モータ２７ｂに供給し得るように図略のＰＷＭ回路等を制御するため、転舵モータ２７ｂに供給されるモータ駆動電流が、電流センサ３５ｂにより検出される検出電流として電流制御処理３０ｄにフィードバック入力され、また転舵モータ２７ｂの回転角は回転角センサ２８ｂにより検出される検出回転角として電流制御処理３０ｄにフィードバック入力される。
【００３１】
これにより、転舵モータ２７ａ、２７ｂには、トルク分配処理３０ｂにより分配された指令トルクをそれぞれ発生させることができるため、当該トルクによりステアリングアクチュエータ２５のステアリングロッド２６をステアリングホイール２１の操舵角θh に応じた位置に制御でき、図略のタイロッドやナックルアームを介して操舵輪ＦＲ、ＦＬを目標実舵角に転舵することが可能となる。
【００３２】
ここで、電流センサ３５ｂによる検出される検出電流と、回転角センサ２８ｂにより検出される検出回転角とは、反力推定処理３０ｅにも入力される。これにより、ステアリングホイール２１の他端側に連結された反力モータ２４に発生させるべき反力を演算している。即ち、ステアリングホイール２１を操作する運転者に対して、適当な操舵感を与えるために必要となる、操舵回転方向とは逆回転方向にステアリングホイール２１を回転させる回転力（反力）を、反力推定処理３０ｅにより演算している。
【００３３】
反力推定処理３０ｅにより反力が演算されると、反力モータ２４により発生させる反力に対応する電流指令値を、反力特性マップ３０ｆにより求める処理が行われ、これにより求められた電流指令値に対するモータ駆動電流を反力モータ２４に供給し得るように、電流制御処理３０ｇにより図略のＰＷＭ回路等を制御する。なお、この電流制御処理３０ｇにも、反力モータ２４に供給されるモータ駆動電流が電流センサ３６による検出される検出電流としてフィードバック入力される。これにより、反力モータ２４には、ステアリングアクチュエータ２５のステアリングロッド２６の位置に応じた反力を発生させ得るため、ステアリングホイール２１を操作する運転者に適当な操舵感を与えることが可能となる。
【００３４】
続いて、このように制御される操舵制御の異常を検出する処理（以下「異常検出処理」という。）の流れを図３に基づいて説明する。なおこの処理は、SBW_ECU ３０により、一定時間（例えば５ミリ秒）ごとに繰り返し行われる割り込み処理に類するものであり、これに関する一連のメインルーチンの説明は省略する。
【００３５】
図３に示すように、SBW_ECU ３０では、まずステップＳ１０１により、操舵制御系の異常の有無を検出する処理が行われる。即ち、回転角センサ２８ａ、２８ｂにより検出された各回転角や電流センサ３５ａ、３５ｂにより検出された各検出電流に基づいて、これらの転舵モータ２７ａ、２７ｂ、回転角センサ２８ａ、２８ｂや電流センサ３５ａ、３５ｂに異常があるか否かを判断する処理を行い、これらのいずれかに異常がある場合には異常検出情報を出力、例えば、所定の異常検出フラグや異常検出ビット等を設定する処理を行う。
【００３６】
次のステップＳ１０３では、操舵制御系に異常があるか否かの判断処理を行う。即ち、ステップＳ１０１により異常検出情報が出力（または設定）されている場合には、ステップＳ１０５によりENG_ECU ４０に所定の通知を行う必要があるので、このステップＳ１０３によって当該異常検出情報の出力がある場合には（Ｓ１０３でＹｅｓ）、ステップＳ１０５に処理を移行する。一方、異常検出情報の出力があると判断されない場合には（Ｓ１０３でＮｏ）、操舵制御系の異常はないので、一連の本異常検出処理を終了し、次回の処理に備える。
【００３７】
ステップＳ１０５では、車速制限要求をENG_ECU ４０に通知する処理が行われる。即ち、当該車両の走行速度（車速）を所定の徐行速度あるいは所定の低速度（例えば５km/h）以下に制限させる車速制限情報を、車内ネットワークを介してSBW_ECU ３０に接続されたENG_ECU ４０に送信する処理が行われる。ここで、「徐行速度」とは、ブレーキをかけると直ちに停止できる速度のことをいう。
【００３８】
続くステップＳ１０７では、操舵制御系に異常が発生していることを、運転者や乗員に告知するため、計器パネルの警告灯を点灯させる処理、つまり警告表示処理が行われる。この処理では、警告灯等の表示に限られず、例えば合成音声やアラーム音等を鳴動させるものであっても良い。これにより、もはや二重化ではないＳＢＷシステムによる安全性を確保するため、例えば、走行速度を所定の徐行速度に減速させたり、あるいは路肩に駐停車させて故障箇所の修理を要請するといった行動をとる契機を当該運転者等に与えることができる。
【００３９】
このようにして警告表示が行われると、一連の本異常検出処理は終了するのであるが、ステップＳ１０５により車速制限要求の通知を受けたENG_ECU ４０では次のような処理が行われる。なお、このENG_ECU ４０による車速制限処理も、一定時間（例えば５ミリ秒）ごとに繰り返し行われる割り込み処理に類するものであり、これに関する一連のメインルーチンの説明は省略する。
【００４０】
即ち、図３に示すように、ENG_ECU ４０では、ステップＳ５０１により、車速制限要求通知の有無を検出する処理が行われ、SBW_ECU ３０から車内ネットワークを介して車速制限要求を受信しているか否かを判断する処理を行い、受信している場合には車速制限情報を出力、例えば、所定の車速制限フラグや車速制限ビット等を設定する処理を行う。
【００４１】
次のステップＳ５０３では、車速制限要求の通知があるか否かの判断処理を行う。即ち、ステップＳ５０１により車速制限情報が出力（または設定）されている場合には、ステップＳ５０７により車速制限制御を行う必要があるので、このステップＳ５０３によって当該車速制限情報の出力がある場合には（Ｓ５０３でＹｅｓ）、ステップＳ５０５に処理を移行する。一方、車速制限情報の出力があると判断されない場合には（Ｓ５０３でＮｏ）、車速制限要求の通知は受けていないので、一連の本車速制限処理を終了し、次回の処理に備える。
【００４２】
続くステップＳ５０５では、当該車両の走行速度（車速）が、例えば、所定の徐行速度以下であるか否かの判断処理が行われる。例えば、SBW_ECU ３０による警告表示処理（Ｓ１０７）により、既に、運転者が自主的に所定の徐行速度以下に減速している場合には、ステップＳ５０７による車速制限制御処理をさらに行う必要はないので、このステップＳ５０５により現在の車速を判断している。そのため、ステップＳ５０５により車速が所定の徐行速度以下であると判断された場合には（Ｓ５０５でＹｅｓ）、一連の本車速制限処理を終了し、次回の処理に備える。一方、車速が所定の徐行速度以下であると判断されない場合、つまり所定の徐行速度を超えている場合には（Ｓ５０５でＮｏ）、ステップＳ５０７により車速制限制御を行う必要があるので、次ステップＳ５０７に処理を移行する。
【００４３】
ステップＳ５０７では、車速制限制御処理が行われる。即ち、SBW_ECU ３０により操舵制御系の異常があることから、車速制限要求の通知を受けているにもかかわらず、当該車両の走行速度が、所定の徐行速度あるいは所定の低速度以下に減速されていない場合には、もはや二重化にはなっていないＳＢＷシステムによる安全性を確保する必要上、いち早く所定の徐行速度等に減速して運転者がブレーキをかけると直ちに停止可能な状態にすべきである。そのため、ステップＳ５０７では車速制限制御として、例えば、車両駆動装置が内燃機関の場合には、アクセルペダルの踏込み量にかかわらずスロットルバルブの開度を抑える制御や、車両駆動装置が電動モータの場合には、回生ブレーキ等の作用により減速する制御、等が行われる。このような車速制限制御処理が行われると、一連の本車速制限処理を終了し、次回の処理に備える。
【００４４】
【００４５】
次に、SBW_ECU ３０により処理される異常検出処理の第１変形例の流れを図４に基づいて説明する。なおこの処理は、図３に示すステップＳ１０３からステップＳ１０７の間に、所定の徐行速度以下になるまで徐々に減速させる処理を追加したものである。そのため、図４に示すステップＳ２０１、Ｓ２０３、Ｓ２１３は、それぞれ図３に示すステップＳ１０１、Ｓ１０３、Ｓ１０７に対応するものであるから、これらの説明は省略し、本第１変形例に特有の処理について以下説明する。
【００４６】
図４に示すように、ステップＳ２０３により操舵制御系に異常があると判断すると（Ｓ２０３でＹｅｓ）、ステップＳ２０５により車速情報を取得する処理が行われる。即ち、車速センサ３３から当該車両の現在の車速情報を取得する。
【００４７】
ステップＳ２０７では、ステップＳ２０５により取得した車速情報に基づいて当該車両の現在の走行速度が所定の徐行速度以下であるか否かを判断する処理が行われる。なお所定の徐行速度は、図３を参照して説明したものと同様である。このような判断処理を行うのは、現在の車速が徐行速度以下であればそれ以上の車速制限を行う必要がないからである。そのため、現在の車速が徐行速度以下の場合には（Ｓ２０７でＹｅｓ）、ENG_ECU ４０に車速制限要求の通知を行うことなく、ステップＳ２１３により警告表示処理を行うこととしている。
【００４８】
ステップＳ２０７により、現在の車速が徐行速度以下であると判断されない場合、つまり徐行速度を超えている場合には（Ｓ２０７でＮｏ）、続くステップＳ２０９により所定の制限速度を設定する処理を行う。所定の制限速度は、例えば所定の徐行速度よりも速く、現在の車速（または前回設定した所定の制限速度）よりも遅い速度に設定される。このステップＳ２０７では、前回に設定された所定の制限速度を記憶しているので、次回またこのステップＳ２０７による処理を行う場合には、前回設定した所定の制限速度よりも遅い速度に所定の制限速度が設定される。これにより、次のステップＳ２１１により通知さえる所定の制限速度を徐々に減速させることができる。
【００４９】
ステップＳ２１１では、車速制限要求をENG_ECU ４０に通知する処理が行われる。即ち、当該車両の走行速度（車速）をステップＳ２０９により設定された所定の制限速度以下に制限させる車速制限情報を、車内ネットワークを介してSBW_ECU ３０に接続されたENG_ECU ４０に送信する処理が行われる。
【００５０】
このようにして所定の制限速度以下に制限させる車速制限情報がENG_ECU ４０に送信されると、ENG_ECU ４０ではステップＳ６０１により、車速制限要求通知の有無を検出する処理が行われ、SBW_ECU ３０から車内ネットワークを介して所定の制限速度以下に制限させる車速制限要求を受信しているか否かを判断する処理を行い、受信している場合には車速制限情報を出力、例えば、所定の車速制限フラグや車速制限ビット等を設定する処理を行う。
【００５１】
次のステップＳ６０３では、車速制限要求の通知があるか否かの判断処理を行い、所定の制限速度以下に制限させる車速制限情報が出力（または設定）されている場合には（Ｓ６０３でＹｅｓ）、ステップＳ６０５に処理を移行する。一方、車速制限情報の出力があると判断されない場合には（Ｓ６０３でＮｏ）、車速制限要求の通知は受けていないので、一連の本車速制限処理を終了し、次回の処理に備える。
【００５２】
続くステップＳ６０５では、当該車両の走行速度（車速）が、所定の制限速度以下であるか否かの判断処理が行われる。例えば、SBW_ECU ３０による警告表示処理（Ｓ２１３）により、既に、運転者が自主的に所定の制限速度以下に減速している場合には、今回はステップＳ６０７による車速制限制御処理を行う必要はないので、このステップＳ６０５により現在の車速を判断している。そのため、ステップＳ６０５により車速が所定の制限速度以下であると判断された場合には（Ｓ６０５でＹｅｓ）、一連の本車速制限処理を終了し、次回の処理に備える。一方、車速が所定の制限速度以下であると判断されない場合、つまり所定の制限速度を超えている場合には（Ｓ６０５でＮｏ）、ステップＳ６０７により車速制限制御を行う必要があるので、次のステップＳ６０７に処理を移行する。
【００５３】
ステップＳ６０７では、車速制限制御処理が行われる。即ち、SBW_ECU ３０により操舵制御系の異常があることから、車速制限要求の通知を受けているにもかかわらず、当該車両の走行速度が、所定の制限速度以下に減速されていない場合には、もはや二重化にはなっていないＳＢＷシステムによる安全性を確保する必要上、当該所定の制限速度以下に減速しつつ、所定の徐行速度等に減速して運転者がブレーキをかけると直ちに停止可能な状態にすべきである。そのため、ステップＳ６０７では車速制限制御として、例えば、車両駆動装置が内燃機関の場合には、アクセルペダルの踏込み量にかかわらずスロットルバルブの開度を抑える制御や、車両駆動装置が電動モータの場合には、回生ブレーキ等の作用により減速する制御、等が行われる。このような車速制限制御処理が行われると、一連の本車速制限処理を終了し、次回の処理に備える。
【００５４】
【００５５】
次に、SBW_ECU ３０により処理される異常検出処理の第２変形例の流れを図５に基づいて説明する。なおこの処理は、当該車両の車両駆動装置が停止している場合に行われるもので、図３に示すステップＳ１０３からステップＳ１０７の間に、当該車両駆動装置の起動中止要求を通知する処理を追加したものである。そのため、図５に示すステップＳ３０１、Ｓ３０３、Ｓ３１１は、それぞれ図３に示すステップＳ１０１、Ｓ１０３、Ｓ１０７に対応するものであるから、これらの説明は省略し、本第２変形例に特有の処理について以下説明する。
【００５６】
図５に示すように、ステップＳ３０３により操舵制御系に異常があると判断すると（Ｓ３０３でＹｅｓ）、ステップＳ３０５により車速情報を取得する処理が行われる。即ち、車速センサ３３から当該車両の現在の車速情報を取得する。
【００５７】
ステップＳ３０７では、ステップＳ３０５により取得した車速情報に基づいて当該車両の現在の走行速度がゼロであるか否かを判断する処理が行われる。このような判断処理を行うのは、現在の車速がゼロでなければ当該車両は駐停車しているとは言えず、当該車両の車両駆動装置は停止していない可能性が高い。そのため、ENG_ECU ４０に対し当該車両駆動装置の起動中止要求を通知する必要がないからである。したがって、現在の車速がゼロであると判断されない場合には（Ｓ３０７でＮｏ）、ENG_ECU ４０に起動中止要求の通知を行うことなく、ステップＳ３１１により警告表示処理を行うこととしている。
【００５８】
ステップＳ３０７により、現在の車速がゼロであると判断された場合には（Ｓ３０７でＹｅｓ）、続くステップＳ３０９により当該車両駆動装置の起動中止要求をENG_ECU ４０に通知する処理が行われる。即ち、当該車両のイグニッションスイッチがオンされても、例えば、内燃機関や駆動モータが起動されないことを要求する起動阻止情報を、車内ネットワークを介してSBW_ECU ３０に接続されたENG_ECU ４０に送信する処理が行われる。
【００５９】
このようにして当該車両駆動装置の起動阻止を要求する起動阻止情報がENG_ECU ４０に送信されると、ENG_ECU ４０ではステップＳ７０１により、起動中止要求通知の有無を検出する処理が行われ、SBW_ECU ３０から車内ネットワークを介して当該起動中止要求通知を受信しているか否かを判断する処理を行い、受信している場合には起動阻止情報を出力、例えば、所定の起動阻止フラグや起動阻止ビット等を設定する処理を行う。
【００６０】
次のステップＳ７０３では、起動中止要求の通知があるか否かの判断処理を行い、車両駆動装置の起動を中止する起動阻止情報が出力（または設定）されている場合には（Ｓ７０３でＹｅｓ）、ステップＳ７０５に処理を移行する。一方、起動阻止情報の出力があると判断されない場合には（Ｓ７０３でＮｏ）、起動中止要求の通知は受けていないので、一連の本起動阻止処理を終了し、次回の処理に備える。
【００６１】
続くステップＳ７０５では、当該車両の内燃機関や電動モータ（車両駆動装置）が停止中であるか否かの判断処理が行われる。つまり、本起動阻止処理は、当該車両の車両駆動装置が停止している場合に行われるものであるから、当該車両の内燃機関や電動モータ（車両駆動装置）が停止されていない場合には、今回はステップＳ７０７による起動阻止処理を行う必要はないので、このステップＳ７０５により現在の内燃機関や電動モータ（車両駆動装置）の状況を判断している。そのため、ステップＳ７０５により車両の内燃機関や電動モータ（車両駆動装置）が停止中であると判断されない場合には（Ｓ７０５でＮｏ）、一連の本起動阻止処理を終了し、次回の処理に備える。一方、車両の内燃機関や電動モータ（車両駆動装置）が停止中であると判断された場合には（Ｓ７０５でＹｅｓ）、ステップＳ７０７により起動阻止制御を行う必要があるので、次のステップＳ７０７に処理を移行する。
【００６２】
ステップＳ７０７では、起動阻止制御処理が行われる。即ち、SBW_ECU ３０により操舵制御系の異常があることから、イグニッションスイッチがオンにされても、もはや二重化にはなっていないＳＢＷシステムによる安全性を確保する必要上、当該車両の内燃機関や電動モータ（車両駆動装置）の起動を行わないようにすべきである。そのため、ステップＳ７０７では起動阻止制御として、例えば、車両駆動装置が内燃機関の場合には、イグニッションスイッチのオンにかかわらずセルモータが回転しないような制御や、車両駆動装置が電動モータの場合には、当該電動モータに駆動電流を供給しないような制御、等が行われる。このような起動阻止制御処理が行われると、一連の本起動阻止処理を終了し、次回の処理に備える。
【００６３】
このように本実施形態に係る操舵装置２０のSBW_ECU ３０による異常検出処理の第２変形例では、ステップＳ３０１により２系統の操舵制御系（転舵モータ２７ａ、２７ｂ、回転角センサ２８ａ、２８ｂ、電流センサ３５ａ、３５ｂ）の、いずれの異常も検出して異常検出情報を出力し、この異常検出情報の出力があると車両駆動装置の起動を阻止する起動阻止情報をステップＳ３０９によりENG_ECU ４０に出力する。これにより、２系統の操舵制御系（転舵モータ２７ａ、２７ｂ、回転角センサ２８ａ、２８ｂ、電流センサ３５ａ、３５ｂ）のいずれかに異常があると、当該車両の駆動力の発生を制御しているENG_ECU ４０に対し、起動を阻止する起動阻止情報が出力されるので、このような起動阻止情報を受け取った当該ENG_ECU ４０は、停止状態にある内燃機関や電動モータの起動を阻止される。したがって、内燃機関や電動モータの停止状態において、二重化された操舵制御系のいずれかに異常があり、もはや二重化にはならなくなった場合には、ENG_ECU ４０により内燃機関や電動モータの起動が阻止され、当該車両を走行不能にするので、安全性を確保することができる。
【００６４】
なお、ステップＳ３０９により起動阻止情報をENG_ECU ４０に出力する代わりに、例えば、自動変速機構を備えたオートマチックトランスミッション車においては、ステップＳ３０９による起動阻止情報を当該自動変速機構を制御する変速制御コンピュータに出力し、変速制御コンピュータによりパーキングレンジからドライブレンジへの移行を阻止する構成を採っても良い。これにより、二重化された操舵制御系のいずれかに異常があり、もはや二重化にはならなくなった場合には、当該変速制御コンピュータによりドライブレンジへの移行を阻止され、当該車両を走行不能にするので、安全性を確保することができる。
【００６５】
なお、以上説明した操舵装置２０は、その異常検出装置として、Ｓ１０１により２系統の操舵制御系（転舵モータ２７ａ、２７ｂ、回転角センサ２８ａ、２８ｂ、電流センサ３５ａ、３５ｂ）の、いずれの異常も検出して異常検出情報を出力し、この異常検出情報の出力があると車速を所定の低速度以下に制限させる車速制限情報をステップＳ１０５によりENG_ECU ４０に出力するように構成しても良い。これにより、２系統の操舵制御系（転舵モータ２７ａ、２７ｂ、回転角センサ２８ａ、２８ｂ、電流センサ３５ａ、３５ｂ）のいずれかに異常があると、当該車両の駆動力の発生を制御しているENG_ECU ４０に対し、車速を所定の低速度以下に制限させる車速制限情報が出力されるので、このような車速制限情報を受け取った当該ENG_ECU ４０は、車速が所定の低速度以下になるように駆動力の発生を制限する。したがって、２系統ある、つまり二重化された操舵制御系（転舵モータ２７ａ、２７ｂ、回転角センサ２８ａ、２８ｂ、電流センサ３５ａ、３５ｂ）のいずれかに異常があり、もはや二重化にはならなくなった場合には当該車両の車速が所定の低速度以下、例えばブレーキをかけると直ちに停止できる程度に減速されるので、安全性を確保することができる。
【００６６】
なお、上述した実施形態では、２系統の操舵制御系が常に作動しているものを挙げたが、これに限られることはない。例えば、２系統のうち、一方を通常使用する主操舵制御系とし、他方を主操舵制御系に異常が発生したときに作動する副操舵制御系とするシステムにおいて、主操舵制御系に異常が発生した際に図３〜図５に示す異常処理の動作を行っても良い。さらに２系統に限ることなく、更に多数系統の操舵制御系にも適用できることは詳述するまでもなく可能であり、上述した作用および効果と同様のものを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の構成概要を示す説明図である。
【図２】 本実施形態に係る車両用操舵装置の主な機能構成を示すブロック図である。
【図３】 本実施形態に係る車両用操舵装置のSBW_ECU ３０により処理される異常検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】 本実施形態に係る車両用操舵装置のSBW_ECU ３０により処理される異常検出処理の第１変形例の流れを示すフローチャートである。
【図５】 本実施形態に係る車両用操舵装置のSBW_ECU ３０により処理される異常検出処理の第２変形例の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
２０ 操舵装置 （車両用操舵装置）
２１ ステアリングホイール
２２ ステアリング軸
２３ 操舵角センサ（操舵制御系）
２４ 反力モータ
２５ ステアリングアクチュエータ
２６ ステアリングホイールロッド
２７ａ、２７ｂ 転舵モータ （操舵制御系）
２８ａ、２８ｂ 回転角センサ（操舵制御系）
３０ SBW_ECU （異常検出手段、起動阻止情報出力手段）
３０ａ 位置制御処理
３０ｂ トルク分配処理
３０ｃ 電流制御処理
３０ｄ 電流制御処理
３０ｅ 反力推定処理
３０ｆ 反力特性マップ
３０ｇ 電流制御処理
３３ 車速センサ
３５ａ、３５ｂ 電流センサ （操舵制御系）
３６ 電流センサ
４０ ENG_ECU （車両駆動制御装置）
ＦＲ、ＦＬ 操舵輪
Ｓ１０１
Ｓ３０１（異常検出手段）
Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ２１１
Ｓ２０５
Ｓ３０３、Ｓ３０９（起動阻止情報出力手段）
Claims (1)
- ステアリングホイールの操作状態に基づいて操舵輪の目標実舵角を決定し、この決定された目標実舵角に操舵輪を制御する操舵制御系を多系統に備えた車両用操舵装置であって、
前記多系統の操舵制御系の、いずれの異常も検出して異常検出情報を出力する異常検出手段と、
前記異常検出情報の出力があると車両駆動装置の起動を阻止する起動阻止情報を車両駆動制御装置に出力する起動阻止情報出力手段と、
を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
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