JP3886950B2 - 車両の操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の操舵制御装置に関する。

従来、例えば車両の操舵輪を操舵する操舵機構を駆動するモータに対して、運転者の操舵を補助するように駆動信号を与えるモータ駆動装置と、このモータ駆動装置に制御信号を出力する電動パワーステアリング制御装置とを備え、モータの駆動力により運転者の操舵を補助することで、運転者の負担を低減する電動パワーステアリング装置が知られている。
このような電動パワーステアリング装置においては、運転者から入力される操舵トルクを検出するトルクセンサとして、例えば磁歪式のトルクセンサ（例えば、特許文献１参照）等を備え、このトルクセンサによって検出される操舵トルクの大きさおよび操舵方向に基づき、モータの駆動力や回転方向を制御するようになっている。
特開２００２−７１４７６号公報

ところで、上記従来技術に係るトルクセンサにおいては、トルクセンサから出力される検出信号に対して操舵方向の動作基準点、例えば運転者から入力される操舵トルクがゼロである状態に対応する中点等を設定する必要がある。
従来、この動作基準点を設定する方法としては、例えば車載システムを構成する複数の制御装置が接続された車載システム診断用の通信ライン、つまり車載システム診断用の診断装置から出力される診断用の制御信号やこの診断用の制御信号を受信した各制御装置から出力される診断結果の信号等の送受信に利用される通信ラインに、トルクセンサの動作基準点の設定や予め設定された適宜の動作基準点に対する補正値の設定を指示する制御信号を送出する方法が知られている。しかしながら、このような車載システム診断用の通信ラインを利用した方法では、この通信ラインを介して相互に接続される複数の制御装置に対して所定正規の電源供給、つまり車載バッテリからの電源供給が行われることが前提であって、例えば車両の製造工程等において車載バッテリが搭載されていない状態においては、トルクセンサの動作基準点の設定動作を適切に実行することができない虞がある。すなわち、車載バッテリが搭載されていない状態では、車載システム診断用の通信ラインを介して電動パワーステアリング制御装置へトルクセンサの動作基準点の設定を指示する制御信号の送出と共に車載バッテリ以外の他の電源から電源供給を行うことになり、予め電動パワーステアリング制御装置に対して車載システム診断用の通信ラインを介した電源供給に対応した適宜の構成を設けておくことになる。しかしながら、この場合には、通信ラインを介して相互に接続される電動パワーステアリング制御装置以外の他の複数の制御装置に対しても通信ラインを介した電源供給が行われてしまい、予めこれらの複数の制御装置に対して通信ラインを介した電源供給に対応した適宜の構成を設けていない状態では、これらの複数の制御装置間に予期しない相互作用等が発生する虞がある。ここで、例えば電動パワーステアリング制御装置以外の他の複数の制御装置に対しても通信ラインを介した電源供給に対応した適宜の構成を設ける場合には、これらの複数の制御装置に対して本来不必要な構成を付加することになり、装置構成が複雑化すると共に装置構成に要する費用が増大してしまうという問題が生じる。
また、このような問題に対して、従来、例えば車両でのステアリングホイールやステアリング軸等からなる手動操舵力発生機構の組み立てが完了した状態で操作者の手動による所定の操舵入力を検知した場合にトルクセンサの動作基準点を設定する方法が知られている。しかしながら、この場合には、手動操舵力発生機構の組み立てが完了していることが前提であり、例えば車両の製造工程等において手動操舵力発生機構の組み立てが完了していない状態や、例えば電動パワーステアリング制御装置に電源供給を行う車載バッテリが搭載されていない状態においては、トルクセンサの動作基準点の設定動作を実行することができないという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、トルクセンサの動作基準点を容易かつ適切に設定することが可能な車両の操舵制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の車両の操舵制御装置は、車両の操舵輪を操舵可能な操舵機構を駆動する電動機（後述する実施の形態でのモータ８）と、運転者から入力される操舵入力に係る操舵状態量（後述する実施の形態での操舵トルクＴＲＱ）を検出する操舵状態量検出手段（後述する実施の形態でのトルクセンサ１０ａ）と、該操舵状態量検出手段にて検出される前記操舵状態量に応じて、運転者の操舵をアシストするように前記電動機への通電電流を制御する電動機制御手段（後述する実施の形態でのＥＰＳ制御装置１０）と、外部から入力される基準点書込信号（後述する実施の形態での書き込み判定パルス）に応じて前記操舵状態量検出手段にて検出される前記操舵状態量の検出値に対する所定の基準点（後述する実施の形態での中点）を設定する基準点設定手段（後述する実施の形態でのＥＰＳ制御装置１０が兼ねる）とを備える車両の操舵制御装置であって、外部から前記基準点設定手段へ電力および前記基準点書込信号を供給する供給装置（後述する実施の形態での動作基準点設定装置１４）を着脱可能に接続するコネクタ（後述する実施の形態でのコネクタ１３）を備えることを特徴としている。

上記構成の車両の操舵制御装置によれば、操舵状態量の検出値に対する所定の基準点を設定する際には、コネクタを介して基準点設定手段と供給装置とを接続し、供給装置から基準点設定手段のみに電源供給を行うことができ、例えば基準点設定手段と相互に通信可能に接続された他の制御装置に対して電源供給が行われることを防止しつつ、容易かつ適切に操舵状態量検出手段に対する基準点の設定を行うことができる。

さらに、請求項２に記載の本発明の車両の操舵制御装置では、前記基準点書込信号は、前記所定の基準点の設定を指示するトリガ信号であって、前記基準点設定手段は前記トリガ信号を受信した時点での前記操舵状態量検出手段にて検出される前記操舵状態量の検出値を前記所定の基準点として設定することを特徴としている。

上記構成の車両の操舵制御装置によれば、コネクタを介して供給装置から基準点設定手段へ所定のトリガ信号を送出することによって容易かつ適切に操舵状態量検出手段に対する基準点の設定を行うことができる。これにより、基準点設定手段に予め具備される適宜の入力端子、例えば車両の製造工場やサービス工場等にて車載システムの診断を行う場合に所定の信号（サービスチェックシグナル：ＳＣＳ）を送出する際に利用される入力端子等にコネクタを接続し、この入力端子に通常状態にて入力される信号（例えば、サービスチェックシグナル等）とは異なる所定のトリガ信号が入力されたときに操舵状態量検出手段に対する基準点の設定を行うように設定しておくことで、例えば基準点設定手段に基準点書込信号を入力するための特別の入力端子を新たに設ける必要無しに基準点の設定を行うことができる。

請求項１に記載の本発明の車両の操舵制御装置によれば、基準点設定手段と相互に通信可能に接続された他の制御装置に対して電源供給が行われることを防止しつつ、容易かつ適切に操舵状態量検出手段に対する基準点の設定を行うことができる。
さらに、請求項２に記載の本発明の車両の操舵制御装置によれば、基準点設定手段に基準点書込信号を入力するための特別の入力端子を新たに設ける必要無しに基準点の設定を容易かつ適切に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態に係る車両の操舵制御装置について添付図面を参照しながら説明する。
例えば図１に示すように、この実施の形態に係る車両の操舵制御装置において、ステアリングホイール１に一体に設けられたステアリング軸２は、ユニバーサルジョイント３ａ，３ｂを有する連結軸３を介して、ステアリングギアボックス（図示略）内に設けられたラック・ピニオン機構４のピニオン４ａに連結されて手動操舵力発生機構５を構成している。
ピニオン４ａはラック軸６のラック歯６ａに噛合っており、ステアリングホイール１から入力された回転運動は、ピニオン４ａを介してラック軸６の往復運動に変換され、ラック軸６の両端にタイロッド７，７を介して連結された２つの操舵輪Ｗ，Ｗを転舵させる。
ラック軸６と同軸にモータ８が配設されており、モータ８の回転力はラック軸６にほぼ平行に設けられたボールねじ機構９を介して推力に変換される。すなわち、モータ８のロータ（図示略）には駆動側ヘリカルギア８ａが一体に設けられ、この駆動側ヘリカルギア８ａはボールねじ機構９のねじ軸９ａの軸端に一体に設けられたヘリカルギア９ｂに噛合わされている。
ステアリングギアボックス内には、ピニオン４ａに作用する操舵トルクＴＲＱ、すなわち運転者の手動操作により入力された操舵トルクＴＲＱを検出するためのトルクセンサ１０ａが設けられており、このトルクセンサ１０ａにて検出した操舵トルクＴＲＱの検出信号は、ＥＰＳ制御装置１０に入力されている。

ＥＰＳ制御装置１０は、車両の走行状態に応じた操舵トルクＴＲＱに対するアシスト量をモータ８に出力させるためのモータ駆動電流を出力する。このため、ＥＰＳ制御装置１０には、トルクセンサ１０ａから出力される操舵トルクＴＲＱの検出信号に加えて、車両の速度（車速）ＶＳＰを検出する車速センサ１０ｂから出力される検出信号と、内燃機関の回転数（エンジン回転数）を検出する回転数センサ（図示略）から出力される検出信号と、モータ８への通電電流を検出する電流センサ（図示略）から出力される検出信号（モータ電流）ＩＭと、モータ８への通電電圧を検出する電圧センサ（図示略）から出力される検出信号（モータ電圧）ＶＭとが入力されている。
ＥＰＳ制御装置１０は、例えばトルクセンサ１０ａにて検出した運転者から入力される操舵トルクＴＲＱおよび車速センサ１０ｂにて検出した車速ＶＳＰに応じて、操舵トルクＴＲＱを補助するパワーステアリング用のアシスト量を算出し、このアシスト量をモータ８に出力させるためのトルク指令としてアシストトルクＴａを算出する。そして、ＥＰＳ制御装置１０は、例えばトランジスタのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路（例えばＨブリッジ回路）を具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）による駆動回路（図示略）を介して、このアシストトルクＴａを発生させるためのモータ駆動電流を出力する。

ＥＰＳ制御装置１０には、例えば図２に示すように、各種の警報等を出力する出力装置（図示略）を具備するメータ１１と、ＥＰＳ制御装置１０の状態を診断する際に所定の信号（サービスチェックシグナル：ＳＣＳ）をＥＰＳ制御装置１０へ送出するサービスチェックショートカプラ１２とが接続され、さらに、ＥＰＳ制御装置１０には、トルクセンサ１０ａから出力される操舵トルクＴＲＱの検出信号に対して操舵方向の動作基準点、例えば運転者から入力される操舵トルクＴＲＱがゼロである状態に対応する中点を設定することを指示する動作基準点設定装置１４を着脱可能に接続するためのコネクタ１３が備えられている。

ＥＰＳ制御装置１０は、例えば、警報信号出力部２１と、ＳＣＳ／中立点トリガ信号受信部２２と、電源受給部２３と、接地部２４とを備えて構成されている。
警報信号出力部２１は、例えばランプ等からなる出力装置を具備するメータ１１に接続され、例えばＥＰＳ制御装置１０の状態診断時等のようにされている状態において警報信号出力部２１から出力される警報信号ＷＬＰがメータ１１に入力されるとメータ１１にて適宜の警報出力が実行されるようになっている。例えば警報信号出力部２１は、ＳＣＳ／中立点トリガ信号受信部２２に所定電圧レベル（例えば、電圧Ｖｂ）の信号ＳＣＳが入力された場合に、所定電圧レベル（例えば、電圧Ｖａ）のＯＮ信号を警報信号ＷＬＰとして出力し、一方、ＳＣＳ／中立点トリガ信号受信部２２にゼロレベルの信号ＳＣＳが入力された場合に、ゼロレベルのＯＦＦ信号を警報信号ＷＬＰとして出力するように設定されている。
ＳＣＳ／中立点トリガ信号受信部２２はサービスチェックショートカプラ１２に接続され、例えば車両の製造工場やサービス工場等にてＥＰＳ制御装置１０の状態診断が実行される場合には、サービスチェックショートカプラ１２が所定のタイミングで短絡および開放されることで所定の信号（サービスチェックシグナル）ＳＣＳがＳＣＳ／中立点トリガ信号受信部２２へ送出されるようになっている。

ＥＰＳ制御装置１０の警報信号出力部２１とＳＣＳ／中立点トリガ信号受信部２２とにはコネクタ１３の制御装置側端子１３ａが接続され、さらに、この制御装置側端子１３ａにはＥＰＳ制御装置１０の電源受給部２３と接地部２４とが接続されている。
この制御装置側端子１３ａに着脱可能に接続される設定装置側端子１３ｂは、動作基準点設定装置１４に具備される警報信号受信部３１および中立点トリガ信号送信部３２および電源供給部３３および接地部３４に接続されている。
すなわち、ＥＰＳ制御装置１０の外部に設けられた動作基準点設定装置１４によって、トルクセンサ１０ａから出力される操舵トルクＴＲＱの検出信号に対する操舵方向の動作基準点である中点を設定する際には、コネクタ１３の制御装置側端子１３ａと設定装置側端子１３ｂとが接続されることによって、ＥＰＳ制御装置１０の各電源受給部２３および接地部２４と、動作基準点設定装置１４の各電源供給部３３および接地部３４とが接続され、動作基準点設定装置１４からＥＰＳ制御装置１０へ、ＥＰＳ制御装置１０を作動可能とする例えば１２Ｖの電圧（Ｎ＿１２Ｖ）が供給されると共に各接地部２４，３４が接地される。さらに、ＥＰＳ制御装置１０の各警報信号出力部２１およびＳＣＳ／中立点トリガ信号受信部２２と、動作基準点設定装置１４の各警報信号受信部３１および中立点トリガ信号送信部３２とが接続されることによって、動作基準点設定装置１４からＥＰＳ制御装置１０へトルクセンサ１０ａの検出信号に対する中点の設定動作の実行を指示する中立点トリガ信号Ｎ＿ＳＣＳが送出され、この中点の設定動作の実行に応じてＥＰＳ制御装置１０から出力される警報信号Ｎ＿ＷＬＰが動作基準点設定装置１４へ送出される。
ここで、動作基準点設定装置１４からＥＰＳ制御装置１０へ送出される中立点トリガ信号Ｎ＿ＳＣＳは、ＥＰＳ制御装置１０の状態診断の処理時においてサービスチェックショートカプラ１２からＥＰＳ制御装置１０へ送出される信号ＳＣＳとは異なる信号となるように設定されている。
これにより、ＳＣＳ／中立点トリガ信号受信部２２を介して動作基準点設定装置１４から中立点トリガ信号Ｎ＿ＳＣＳを受信したＥＰＳ制御装置１０は、例えばこの中立点トリガ信号Ｎ＿ＳＣＳを受信した時点でのトルクセンサ１０ａから出力される操舵トルクＴＲＱの検出信号の値を操舵方向の動作基準点である中点として設定する。

本実施の形態による車両の操舵制御装置は上記構成を備えており、次に、この車両の操舵制御装置の動作、特に、動作基準点設定装置１４から出力される中立点トリガ信号Ｎ＿ＳＣＳに応じて実行する中点の設定動作について説明する。

先ず、コネクタ１３の制御装置側端子１３ａと設定装置側端子１３ｂとが接続された状態において、ＥＰＳ制御装置１０は、車両の運転状態が所定状態、例えば回転数センサから出力されるエンジン回転数の検出値がゼロとなる内燃機関の運転停止状態であって、かつ、車速センサ１０ａから出力される車速ＶＳＰの検出値がゼロとなる車両の停車状態であるか否かを判定すると共に、動作基準点設定装置１４の電源供給部３３からＥＰＳ制御装置１０の電源受給部２３へ供給される電圧（Ｎ＿１２Ｖ）の電圧値が所定電圧範囲（例えば、１２〜１６Ｖ等）内の値であるか否かを判定し、これら全ての判定結果が「ＹＥＳ」である場合には、書き込みモード状態に移行し、トルクセンサ１０ａの検出信号に対する中点の設定動作の実行を許可する。
動作基準点設定装置１４は、ＥＰＳ制御装置１０に対して中点の設定動作の実行を指示する際には、例えば図３に示す中立点トリガ信号Ｎ＿ＳＣＳの時刻ｔ１から時刻ｔ２における所定のパルス変化からなる初期化パルスを、コネクタ１３を介してＥＰＳ制御装置１０のＳＣＳ／中立点トリガ信号受信部２２へ送出する。
ＥＰＳ制御装置１０は、例えばＳＣＳ／中立点トリガ信号受信部２２に所定のパルス変化からなる初期化パルスが入力された場合には、書き込みモード判定状態に移行し、後述する所定の書き込み完了判別パルスがＳＣＳ／中立点トリガ信号受信部２２に入力されるまでの期間に亘って、警報信号出力部２１から動作基準点設定装置１４の警報信号受信部３１へ所定電圧レベル（例えば、電圧Ｖａ）のＯＮ信号を警報信号Ｎ＿ＷＬＰとして送出する。そして、ＥＰＳ制御装置１０は、この初期化パルスの入力以前に設定したトルクセンサ１０ａの検出信号に対する中点の設定に関する情報を初期化する。

そして、動作基準点設定装置１４は、初期化パルスの送出から所定の時間以内に、この初期化パルスに続いて、例えば図３に示す中立点トリガ信号Ｎ＿ＳＣＳの時刻ｔ２から時刻ｔ６における所定のパルス変化からなる書き込み判定パルスを、コネクタ１３を介してＥＰＳ制御装置１０のＳＣＳ／中立点トリガ信号受信部２２へ送出する。
動作基準点設定装置１４からＥＰＳ制御装置１０のＳＣＳ／中立点トリガ信号受信部２２に書き込み判定パルスが入力されると、ＥＰＳ制御装置１０は、初期化パルスに続いて入力された信号が書き込み判定パルスであるか否かを判定し、入力された信号が書き込み判定パルスであると判定した時点あるいはこの時点の後の所定のタイミング（例えば、図３に示す時刻ｔ６）において、トルクセンサ１０ａから出力される操舵トルクＴＲＱの検出信号の値を操舵方向の動作基準点である中点として設定する。そして、ＥＰＳ制御装置１０は、中点の設定動作を終了した後に、警報信号出力部２１から動作基準点設定装置１４の警報信号受信部３１へ送出する警報信号Ｎ＿ＷＬＰを、所定電圧レベル（例えば、電圧Ｖａ）のＯＮ信号からゼロレベルのＯＦＦ信号へと変更する。
そして、動作基準点設定装置１４は、書き込み判定パルスに続いて、例えば図３に示す中立点トリガ信号Ｎ＿ＳＣＳの時刻ｔ６から時刻ｔ７における所定のパルス変化からなる書き込み完了判別パルスを、コネクタ１３を介してＥＰＳ制御装置１０のＳＣＳ／中立点トリガ信号受信部２２へ送出する。
動作基準点設定装置１４からＥＰＳ制御装置１０のＳＣＳ／中立点トリガ信号受信部２２に書き込み完了判別パルスが入力されると、ＥＰＳ制御装置１０は、書き込み完了モード状態に移行し、例えば図３に示す警報信号Ｎ＿ＷＬＰの時刻ｔ６から時刻ｔ７におけるゼロレベルのＯＦＦ信号のように、所定のパルス変化からなる書き込み正常終了パルスを警報信号出力部２１から動作基準点設定装置１４の警報信号受信部３１へ送出し、一連の中点の設定動作の実行を終了する。

上述したように、本実施の形態による車両の操舵制御装置によれば、ＥＰＳ制御装置１０と動作基準点設定装置１４とを着脱可能に接続するための専用のコネクタ１３を設け、ＥＰＳ制御装置１０においてトルクセンサ１０ａから出力される操舵トルクＴＲＱの検出信号に対する操舵方向の動作基準点である中点を設定する際には、コネクタ１３を介して動作基準点設定装置１４からＥＰＳ制御装置１０のみにＥＰＳ制御装置１０を作動させるための電力を供給すると共に、中点の設定動作の実行を指示する中立点トリガ信号Ｎ＿ＳＣＳを送出するように設定したことにより、例えばＥＰＳ制御装置１０とバス等によって相互に通信可能に接続された他の車載システムの制御装置に対して、不必要な電力供給が行われることを防止しつつ、トルクセンサ１０ａの検出信号に対する基準点の設定を適切に行うことができる。
しかも、ＥＰＳ制御装置１０にコネクタ１３を介して動作基準点設定装置１４を接続するだけの単純な構成によって、トルクセンサ１０ａの検出信号に対する基準点の設定を容易に行うことができ、例えば車両の製造工程等において手動操舵力発生機構５の組み立てが完了していない状態や、ＥＰＳ制御装置１０を含む車載システムに電力供給を行う車載バッテリが搭載されていない状態であっても、適宜のタイミングで基準点の設定を行うことができる。
さらに、ＥＰＳ制御装置１０の作動状態、例えば書き込みモード状態や書き込みモード判定状態や書き込み完了モード状態に応じて、ＥＰＳ制御装置１０の警報信号出力部２１から動作基準点設定装置１４の警報信号受信部３１へコネクタ１３を介して所定のパルス変化からなる警報信号Ｎ＿ＷＬＰが送出されることで、ＥＰＳ制御装置１０の作動状態を容易に外部から判別することができる。

なお、上述した実施の形態において、ＥＰＳ制御装置１０は動作基準点設定装置１４から書き込み判定パルスが入力された場合に、トルクセンサ１０ａから出力される操舵トルクＴＲＱの検出信号の値を操舵方向の動作基準点である中点として設定するとしたが、これに限定されず、例えば予め所定の中点を記憶しておき、トルクセンサ１０ａから出力される操舵トルクＴＲＱの検出信号に基づき、この所定の中点を補正する中点補正値を算出し、書き込み判定パルスが入力された場合に、中点補正値によって所定の中点を補正してもよい。

本発明の実施の形態に係る車両の操舵制御装置の構成図である。 図１に示すＥＰＳ制御装置の構成図である。 操舵トルクＴＲＱの検出信号に対する操舵方向の動作基準点である中点を設定する際にＥＰＳ制御装置と動作基準点設定装置との間で送受信される中立点トリガ信号Ｎ＿ＳＣＳと警報信号Ｎ＿ＷＬＰとの時間変化の一例を示す図である。

符号の説明

８ モータ（電動機）
１０ ＥＰＳ制御装置（電動機制御手段、基準点設定手段）
１０ａ トルクセンサ（操舵状態量検出手段）
１３ コネクタ
１４ 供給装置（動作基準点設定装置）

Claims (2)

1. 車両の操舵輪を操舵可能な操舵機構を駆動する電動機と、
   運転者から入力される操舵入力に係る操舵状態量を検出する操舵状態量検出手段と、
   該操舵状態量検出手段にて検出される前記操舵状態量に応じて、運転者の操舵をアシストするように前記電動機への通電電流を制御する電動機制御手段と、
   外部から入力される基準点書込信号に応じて前記操舵状態量検出手段にて検出される前記操舵状態量の検出値に対する所定の基準点を設定する基準点設定手段とを備える車両の操舵制御装置であって、
   外部から前記基準点設定手段へ電力および前記基準点書込信号を供給する供給装置を着脱可能に接続するコネクタを備えることを特徴とする車両の操舵制御装置。
2. 前記基準点書込信号は、前記所定の基準点の設定を指示するトリガ信号であって、
   前記基準点設定手段は前記トリガ信号を受信した時点での前記操舵状態量検出手段にて検出される前記操舵状態量の検出値を前記所定の基準点として設定することを特徴とする請求項１に記載の車両の操舵制御装置。
   
   

Images