JP3890035B2 - 多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用操舵装置、特に自動車の操舵装置においては、操舵ハンドルと車輪転舵軸とが機械的に連結されず、操舵制御部を介して電気的に接続される電動パワーステアリング、いわゆるステアバイワイヤ（Steer By Wire）方式の車両用操舵装置が知られている（特許文献１） 。この車両用操舵装置においては、構成する制御系が２系統もしくはそれ以上の系統からなり、ある１系統内の動作不良時にはその不良系統を他の系統で機能補償する多重補償系システムが採用されていることがある。これを採用することで、１つの制御系内に動作不良が発生した場合、例えば、車輪を転舵するための駆動手段である転舵モータ、或いはモータ制御部などが故障した場合に、他の制御系が現機能を維持し、通常時と変わらぬ走行を続けることを可能とする。そして、こうした動作不良が発生して上述のようなバックアップ系統で走行している際は、制御系内の動作不良の存在を運転者に認識させるために、ウォーニングランプなどが利用されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−８８７２７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、こうした制御系内の動作不良の発生を、ウォーニングランプなどで運転者に伝える場合、運転者がこれに気が付かない、又はたとえ気が付いたとしてもこれを軽んじてしまうことがある。これは、運転者の安全を確保するための制御系のバックアップが適切に行われているため、車両走行中にその故障を運転者が体感として感じることが無いからであり、そのため故障が発生しても運転者は意識的にウォーニングランプを見ることが無く、また、ウォーニングランプに気づいたとしても、その故障の重大性を認識できないからである。
【０００５】
特に、上述の多重補償系システム内に存在する複数の制御系は、同一スペックで構成されている可能性が高く、１つのシステムに障害が生じた場合は他のすべてのシステムも同じモードの障害を発症する可能性があるので早急な修理を必要とする場合が多い。
【０００６】
本発明の課題は、上述のような多重補償系のシステムにおいて、制御系内に動作不良が発生した場合に、車両の走行又はハンドル操作に意図した制限を設けることにより、運転者に制御系内の動作不良の存在を体感として認識させることを目的とする車両用操舵装置の提供である。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
請求項１に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、
操舵ハンドル軸の回転角を検出するハンドル軸回転角センサと、そのハンドル軸の回転角に対応して車輪転舵軸を回転させる転舵モータと、前記ハンドル軸に擬似的な操舵反力を生じさせる反力モータと、前記転舵モータ及び反力モータの駆動を制御する操舵制御部とを含み、前記センサ、モータ及び制御部の少なくとも１種が２系統以上の多重補償系システムを有して、その動作不良時にはその不良系統を他の系統で機能補償する多重補償系システムを備える車両用電動操舵装置において、
前記反力モータ、前記転舵モータ、及び前記操舵制御部の動作不良を判定して少なくとも１つの前記動作不良を検出した場合に、前記判定した動作不良に応じて前記反力モータによる疑似操舵反力を経時的に変更させる反力制御を実行して、運転者に動作不良の存在を認識させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、
請求項１に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置において、前記反力制御が、前記転舵モータ、前記操舵制御部、及び前記反力モータのうち少なくとも１つの動作不良を検出し且つ前記反力モータの少なくとも１つが正常動作している場合に、前記反力モータによる疑似操舵反力の設定値を正常動作時より大きい値に変更し、前記反力モータによる疑似操舵反力を変更した設定値まで経時的に変化させることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、
請求項２に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置において、前記反力制御が、前記転舵モータ又は前記操舵制御部のうち少なくとも１つの動作不良を検出した場合に実行されることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、
請求項１に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置において、前記反力制御が、前記転舵モータ、前記操舵制御部、及び前記反力モータのうち少なくとも１つの動作不良を検出し且つ前記反力モータの少なくとも１つが正常動作している場合に、前記反力モータによる疑似操舵反力の設定値を正常動作時より小さい値に変更し、前記反力モータによる疑似操舵反力を変更した設定値まで経時的に変化させることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、
請求項４に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置において、前記反力制御が、前記反力モータのうち少なくとも１つの動作不良を検出し且つ少なくとも１つが正常に稼動している場合に実行されることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、請求項３及び５を同時に備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、
請求項２，３，４，５又は６のいずれかに記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置において、
前記設定値が、前記転舵モータ、前記操舵制御部、及び前記反力モータから検出した各動作不良の数の集計結果に応じて決定されることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、
請求項１，２，３，４，５，６又は７のいずれかに記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置において、
前記反力制御と、車両の車速又はエンジン回転数の少なくとも一方に上限値を設け、前記車速又はエンジン回転数を前記上限値以下になるまで経時的に下げるとともに、その後は前記上限値を超えないように制御する車速制御との組み合わせによる制御パターンの制御を実行して、運転者に動作不良の存在を認識させることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、
請求項８に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置において、前記上限値が、前記転舵モータ、前記操舵制御部、及び前記反力モータから検出した各動作不良の数の集計結果に応じて決定されることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、
請求項８又は９のいずれかに記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置において、
前記多重補償系システムの動作不良を検出する動作不良検出手段と、前記組み合わせによる制御パターンの制御を実行させる動作不良対応制御部とを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項１１に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、
請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９又は１０のいずれかに記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置において、
前記多重補償系システムが、２重補償系システムであることを特徴とする。
【００１８】
請求項１〜１１に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置によれば、操舵制御系内に動作不良が生じている場合に、車両の走行又はハンドル操作に制限を設け運転者に運転違和感を体感として与えることで、運転者は制御系内の動作不良の存在を認識することができる。また、この制限によって、運転者は通常の走行ができないために車両の修理を強要され、速やかに車両の修理を考えるようになる。結果、動作不良を内在したままの車両を運転する時間が短くなり、運転者の危険が少なくなる。
【００１９】
請求項４〜１１に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置によれば、反力モータのうち少なくとも１つの動作不良を検出し且つ少なくとも１つが正常に稼動している場合に、前記反力モータは、発生させる疑似操舵反力を経時的に軽くして、操舵反力の小さい状態、又は操舵反力が無い状態にする。これによって、残存する反力モータも動作不良に陥った際に、運転者が急な反力の消失により急ハンドルを切ることがなくなり、運転者をこうした事故の危険から守ることができる。
【００２０】
請求項８〜１１に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置によれば、前記転舵モータ、前記操舵制御部、及び前記反力モータのうち少なくとも１つの動作不良を検出した場合に、車両の車速又はエンジン回転数の少なくとも一方に上限値を設け、車速又はエンジン回転数をその上限値を下回るように経時的に変化させて、車両の車速を予め落としておく。これによって、残存する前記転舵モータ、前記操舵制御部、及び前記反力モータが急に動作不良に陥った時に、運転者はブレーキ操作等で簡単に危険を回避できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図１に示す２重補償系システムによるステアバイワイヤ方式の車両用電動操舵装置を実施例とし、図１〜１４を用いて説明する。ただし本発明は、多重補償系システムによるステアバイワイヤ方式の車両用電動操舵装置であり、以下に示す２重補償系システムによる実施例に限定するものではない。
【００２２】
図１は、２重補償系システムによるステアバイワイヤ方式の車両用電動操舵装置の概略を示すものである。操舵ハンドル１と連結しその操舵ハンドル１の操舵による回転を伝達するハンドル軸２は、その同軸上で、ハンドル軸２の回転角を検出するハンドル軸回転角センサ３と、操舵ハンドル１の操舵に加えられるトルクを検出するトルクセンサ４と、減速機５とが連結している。減速機５は、ウォームギア等のギア機構であり、操舵ハンドル１を操舵する際の擬似反力を発生させる反力モータ６のトルクを、そのギア比により増大しつつハンドル軸２に伝達する。
【００２３】
また、車輪１０と連結する車輪転舵軸１１は、その同軸上で減速機１２ａ，ｂと、転舵回転角センサ１３ａ，ｂと連結している。減速機１２ａ，ｂはギア機構であり、転舵モータ１４ａ，ｂの回転を、そのギア比により減速しつつ、車輪転舵軸１１にその軸線方向の往復動作を行う力を与える。これにより、車輪１０の車輪転舵角を変化させる。転舵モータ１４ａ，ｂには、モータ回転角センサ（図示なし）が取り付けられている。転舵モータ１４ａ，ｂの回転量は、ハンドル軸回転角センサ３、トルクセンサ４の検出した操舵ハンドル１の操舵によるハンドル軸２の回転を示す出力信号に基づき、制御部２０ａ，ｂが制御する。
【００２４】
この制御部２０ａ，ｂ（以下、ＥＣＵともいう）には、ハンドル軸回転角センサ３、トルクセンサ４及び転舵回転角センサ１３ａ，ｂの検出した回転角とトルクを示す出力信号を入力するとともに、反力モータ６ａ，ｂと転舵モータ１４ａ，ｂに対して、両モータの端子間に電圧Ｖ１，Ｖ２を印加し、両モータを駆動させるためのモータ電流Ｉ１，Ｉ２を出力している。
【００２５】
なお、本実施形態の車両用電動操舵装置は２重補償系システムからなるものであり、反力モータ６ａ、転舵回転角センサ１３ａ、転舵モータ１４ａを含み、ＥＣＵ２０ａによって制御される制御系Ａと、反力モータ６ｂ、転舵回転角センサ１３ｂ、転舵モータ１４ｂを含み、ＥＣＵ２０ｂによって制御される制御系Ｂとの２系統の制御系を有する。
【００２６】
図２は，ＥＣＵ２０ａの構成を示すとともに、図１に示す２重補償系システムにおける車両用電動操舵装置の制御系Ａの構成を表す概略図である。ＥＣＵ２０ａは、制御手段としての中央演算処理装置であるＣＰＵ２１ａと、データの読み出し書き込みを行い、そのデータを一時記憶するワークメモリとして機能するＲＡＭ２２ａと、各種プログラムなどを記憶する読み出し専用メモリであるＲＯＭ２３ａと、外部と信号の送受信を行う入出力インターフェース２５ａとを有し、これらとバスライン２４ａを介して各種信号の送受信可能とした制御部を構成している。これにより、ＥＣＵは、センサ、モータ及び他のＥＣＵ、さらには車速制御用ＥＣＵと、信号の送受信を行う。
【００２７】
ＲＯＭ２３ａには、動作不良検出部３０ａと、動作不良対応部４０ａと、これらを除く車両操舵にかかわる公知の動作プログラムを記憶している操舵制御部５０ａが存在する。動作不良検出部３０ａは、ＥＣＵ２０ｂが制御する制御系Ｂの動作不良を確認しこれらをＲＡＭ２２ａに記憶するＥＣＵ動作確認プログラム３１ａと、反力モータ６ａ、転舵モータ１４ａの各動作不良を検出しＲＡＭ２２ａに記憶させる反力モータ動作確認プログラム３２ａと、転舵モータ動作確認プログラム３３ａとを有する。動作不良対応部４０ａは、動作不良を検出した際に、その様々な不良状況に応じて残存系統にバックアップを実行させるプログラムを有するバックアップ制御部４１ａと、制御系内に発生している動作不良に対応した動作不良対処プログラムを有する対処手段選択部４２ａと、動作確認及び動作不良確認時にはバックアップ制御とその後に実行する対処手段を実行するプログラムを有する対処手段実行部４３ａとを有する。ＥＣＵ２０ｂもＥＣＵ２０ａと同様の構成である。
【００２８】
また、図２に示されているように、ＥＣＵ２０ａは、自身とは異なる制御系の制御系Ｂの反力モータ６ｂ、転舵モータ１４ｂとも信号の送受信を行うことが可能である。これは、ＥＣＵ２０ｂも同様である。通常走行時においては、制御系ＡのＥＣＵ２０ａは制御系Ａ内のモータと、制御系ＢのＥＣＵ２０ｂは制御系Ｂ内のモータと信号の送受信を行っており、異なる制御系のモータと信号の送受信は行わない。上述のような異なる制御系との信号の送受信は、ＥＣＵの一方に動作不良が発生した場合に、正常なＥＣＵが動作不良を発生したもう一方のＥＣＵのモータ制御をバックアップする際に必要とされる。例えば、ＥＣＵ２０ａに動作不良が発生した場合は、ＥＣＵ２０ｂがＥＣＵ２０ａのバックアップとして機能し、ＥＣＵ２０ａの動作不良検出信号がＥＣＵ２０ｂに入力されることをトリガーとして、ＥＣＵ２０ｂは、自身の制御する反力モータ６ｂと転舵モータ１４ｂに入力する駆動信号と同じ信号を、反力モータ６ａと転舵モータ１４ａに対して入力し、駆動させることができる。
【００２９】
このように、本実施形態では、通常走行時、それぞれの制御系統の各センサ、モータ及び制御部が、それぞれの制御系内において、各役割を果たしているが、いずれかの制御系のセンサ、モータ及び制御部に動作不良が生じた場合には、残り一方の制御系内のセンサ、モータ及び制御部が、動作不良を生じた制御系のバックアップ系統として機能し、動作不良が生じる前の車両状態を維持するように、制御系Ａ，Ｂは構成されている。
【００３０】
本発明は、上述の２重補償系システムからなる車両用電動操舵装置において、２系統存在する操舵制御系のいずれかに動作不良が発生した場合、その動作不良を検出し、その動作不良が生じる前の車両状態に戻すバックアップ制御が完了した状態で、この動作不良の存在を運転者に体感として報知するための対処手段を選択し、実行するものである。これら動作不良検出とその対処手段の決定は、各制御系の制御部であるＥＣＵ２０ａ、２０ｂがそれぞれ行う。
【００３１】
ここで、図１の２重補償系システムからなる車両用電動操舵装置における動作不良の検出方法を説明する。反力モータ６ａ，ｂ、転舵モータ１４ａ，ｂ、ＥＣＵ２０ａ，ｂが動作不良を起こした場合に関して、その動作不良検出方法とその具体例を以下に示す。
【００３２】
まず、ＥＣＵが動作不良を発生した際の動作不良検出方法を説明する。本発明を適用するＥＣＵは、図２のＥＣＵ２０ａのように、ＥＣＵ内のＲＯＭにＥＣＵ動作確認プログラムを記憶している。このプログラムに基づいて、自身とその他のＥＣＵとの間で互いの動作状態を診断するための信号の送受信を行い、自身の送信した動作診断信号に対して相手側のＥＣＵから信号が返ってきた時、ＥＣＵ内のＣＰＵに、その信号が正常であるか、異常であるかの判断をさせることでＥＣＵの異常検出を行う。なお、信号が返ってこない場合は、返ってこないことに基づき、異常であると判断するものとする。
【００３３】
上述のＥＣＵ動作確認プログラムについて、図３のフローチャートを用いて説明する。以下では、図２のＥＣＵ２０ａが、ＲＯＭ２３ａに記憶されたＥＣＵ動作確認プログラム３１ａによって、ＥＣＵ２０ｂを診断する場合を例にして説明を行う。また、このときＥＣＵ２０ａは正常動作しているものとする。
【００３４】
Ｓ１００では、ＥＣＵ２０ａは、バスライン２４ａ、入出力インターフェース２５ａを介して、もう一方のＥＣＵ２０ｂにＥＣＵ動作診断信号を送信する。Ｓ１０１では、この信号を受けたＥＣＵ２０ｂが、自身に動作不良が存在するかを判断し、その状態を表す信号をＥＣＵ２０ａに送り返す。ＥＣＵ２０ａは、バスライン２４ａ、入出力インターフェース２５ａを介してこれを受信する。
【００３５】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ２０ａのＣＰＵ２１ａが、ＥＣＵ２０ｂから受信した信号がＥＣＵ２０ｂの動作不良をあらわす信号であるかそうでないかを確認し、Ｓ１０３では、これを基にＥＣＵ２０ｂが正常であるか異常であるかを判断する。また、ＥＣＵ２０ｂが動作しておらず、信号が返ってこない場合は、信号が返ってこないことに基づき、ＥＣＵ２０ｂが異常であると判断する。
【００３６】
その判断結果は、Ｓ１０４においてＥＣＵ２０ａのＲＡＭ２２ａに一時記憶し、プログラムを終了する。記録されたデータは、このプログラムが実行されるたびに、上書きされる。
【００３７】
このＥＣＵ動作確認プログラム３１ａによれば、ＥＣＵの動作不良の検出が可能で、その結果は、絶えずＲＡＭ２２ａ内に記録されているため、いつでもＥＣＵ２０ｂの動作状態の確認が行える。また、ＥＣＵ２０ｂは、これと同様のプログラムであるＥＣＵ動作確認プログラム３１ｂを有し、ＥＣＵ２０ａの診断を行うことができる。
【００３８】
次に、反力モータが動作不良を発生した際の動作不良検出方法を説明する。反力モータは、反力モータの端子間に対する電圧Ｖ１の印加に基づき、モータ電流Ｉ１が入力されることで駆動する。このモータ電流Ｉ１は、転舵モータを駆動させるための指令電流Ｉ２に基づいて、ＥＣＵが操舵トルク推定し、その操舵トルクに応じた指令反力トルクＴｓが発生するよう制御された電流である。反力モータの異常時には、上述の指令反力トルクＴｓとその指令反力トルクＴｓに基づいて反力モータが実際に出力するトルクＴとの間に一定以上の差が生じた状態となる。この反力モータの異常を検出するには、トルクセンサにより反力モータが実際に出力したトルクＴを検出し、このトルクＴと上述の指令反力トルクＴｓとの比較を行うことで判定することが可能である。
【００３９】
上述の反力モータの異常判定を行う反力モータ動作確認プログラムについて、図４のフローチャートを用いて説明する。以下では、図２のＥＣＵ２０ａが、ＲＯＭ２３ａに記憶された反力モータ動作確認プログラム３２ａによって、反力モータ６ａの動作確認をする場合を例にして説明を行う。このときＥＣＵ２０ａは正常動作しているものとする。
【００４０】
Ｓ１１０では、ＥＣＵ２０ａが、転舵モータ１４ａへの指令電流に基づいて操舵トルク推定し、その操舵トルクに応じた指令反力トルク（以下、指令トルクともいう）Ｔｓを算出する。また、Ｓ１１１では、トルクセンサ４からハンドル軸２に実際に加えられるトルクＴを検出する。このとき、両者はＲＡＭ２２ａに一時記憶される。
【００４１】
Ｓ１１２では、ＥＣＵ２０ａのＣＰＵ２１ａが、Ｓ１１０とＳ１１１でＲＡＭ２３ａに記憶した指令トルクＴｓと実際のトルクＴとの偏差ΔＴを演算し、Ｓ１１３において、Ｓ１１２で求めた偏差ΔＴが、本プログラムにおいて正常と認める範囲内にあるか否かを判断する。偏差ΔＴがその範囲内であれば反力モータ６ａは正常であると判断され、範囲外であれば異常であると判断される。
【００４２】
Ｓ１１４において、Ｓ１１３での判定結果をＲＡＭ２２ａに一時記憶し、本プログラムを終了する。ＲＡＭ２２ａ記録されたデータは、このプログラムが実行されるたびに、上書きされる。
【００４３】
この反力モータ動作確認プログラム３２ａによれば、反力モータ６ａの動作不良の検出が可能で、その結果は、絶えずＲＡＭ２２ａ内に記録されているため、いつでも反力モータ６ａの動作状態の確認が行える。また、ＥＣＵ２０ｂの反力モータ動作確認プログラム３２ｂにより、反力モータ６ｂも同様に検出可能である。
【００４４】
最後に、転舵モータが動作不良を発生した際の動作不良検出方法を説明する。転舵モータは、転舵モータの端子間に対する電圧Ｖ２の印加に基づきモータ電流Ｉ２が入力されることで駆動し、操舵によるハンドル軸の回転に基づいて、車輪転舵軸を回転させその軸線方向に往復動作させる。このモータ電流Ｉ２は、転舵モータを駆動するためのＥＣＵからの指令電流であるが、この指令電流値は、ハンドル軸回転角度センサから入力されるハンドル軸の回転角度（以下、ハンドル軸回転角度ともいう）φに基づくものであり、これにより、ハンドル軸の回転が車輪転舵軸に対して電気的に伝達される。この指令電流を得るために、検出されたハンドル軸回転角度φは、それに対応して回転する車輪転舵軸の目標回転角度（以下、指令角度ともいう）θｓに変換される。この目標回転角度θｓと転舵回転角センサによって検出される実際の車輪転舵軸の回転角度（転舵回転角）θとが、迅速且つスムーズに近づくように制御された電流が、指令電流として転舵モータに入力される。なお、ハンドル軸の回転角度φから指令角度θｓへの変換は、例えば、両者を変換するための変換比（以下、舵角変換比ともいう）を、減速機のギア比等を考慮に入れた上であらかじめ設定しておき、この変換比をハンドル軸回転角度φに乗じることで、変換できる。転舵モータ異常時には、上述の指令角度θｓと実際の車輪転舵軸の実際の回転角度（転舵回転角）θとの差が、一定時間経過しても規定値に達しないことから判断可能であり、これによって上述の転舵モータの異常判定が実行される。また、転舵モータの異常判定は、例えば、転舵モータへの通電経路上に電流検出部を設け、ここで検出される転舵モータへの実際の入力電流（モータ電流）Ｉ２と、ＥＣＵが算出した転舵モータへの指令電流Ｉｓ２との差が一定以上あるか否かを検出することでも、判定可能である。
【００４５】
上述の転舵モータの異常判定を行う転舵モータ動作確認プログラムについて、図５のフローチャートを用いて説明する。以下では、図２のＥＣＵ２０ａが、ＲＯＭ２３ａに記憶された反力モータ動作確認プログラム３３ａによって、正常動作している転舵モータ１４ａの動作確認をする場合を例にして説明を行う。このときＥＣＵ２０ａは正常動作しているものとする。
【００４６】
Ｓ１２０では、ＥＣＵ２０ａが、ハンドル軸回転角センサ３の検出するハンドル軸回転角φに基づいて、車輪転舵軸１１の目標回転角度である指令角度θｓを算出し、これをＲＡＭ２２ａに一時記憶する。Ｓ１２１においては、本プログラムで定められた一定時間が経過した後、転舵回転角センサ１３ａから、車輪転舵軸１１が実際に回転した回転角度（転舵回転角）θを検出し、これをＲＡＭ２２ａに一時記憶する。
【００４７】
Ｓ１２２では、ＥＣＵ２０ａのＣＰＵ２１ａが、Ｓ１２０とＳ１２１でＲＡＭ２２ａに記憶した転舵回転角の推定値θｓと実際の転舵回転角θの偏差Δθを演算し、Ｓ１２３において、Ｓ１２２で求めた偏差Δθが、本プログラムにおいて正常と認める範囲内にあるか否かを判断する。偏差Δθがその範囲内であれば正常であると判断され、範囲外であれば異常であると判断される。
【００４８】
Ｓ１２４において、Ｓ１２３での判定結果をＲＡＭ２２ａに一時記憶し、本プログラムを終了する。ＲＡＭ２２ａに記録されたデータは、このプログラムが実行されるたびに、上書きされる。
【００４９】
この転舵モータ動作確認プログラム３３ａによれば、転舵モータ６ａの動作不良の検出が可能で、その結果は、絶えずＲＡＭ２２ａ内に記録されているため、いつでも転舵モータ１４ａの動作状態の確認が行える。また、ＥＣＵ２０ｂの転舵モータ動作確認プログラム３３ｂにより、転舵モータ１４ｂも同様に検出可能である。
【００５０】
上述の動作不良検出プログラムによって動作不良が確認された後は、動作不良により変化した車両状態を、動作不良が生じる前の車両状態に戻すバックアップ制御が実行される。これが完了した後に、本発明の特徴である、運転者にその動作不良を認識させるための手段の実行が行われる。
【００５１】
ここで、図１の２重補償系システムからなる車両用電動操舵装置において、反力モータ６ａ，ｂ、転舵モータ１４ａ，ｂ、ＥＣＵ２０ａ，ｂのいずれかに発生した動作不良を運転者にどのように認識させるか、そのための手段についての説明を行う。
【００５２】
その手段としては、反力モータにより操舵の擬似反力の設定値を小さく又は大きくする反力制御を行い、ハンドル操作に制限を設ける手段、車両の車速、エンジン回転数に上限値を設け、車両の車速、エンジン回転数をその上限値以下に制御する車速制御により車両走行に制限を設ける手段、又はその両者からなる手段のいずれかが挙げられる。
【００５３】
まず、反力制御を行い、ハンドル操作に制限を設ける手段について説明を行う。この反力制御は、単に反力を通常走行時よりも大きく又は小さくするという制御を行うことでも簡易に可能であり報知手段としても有効であるが、本実施形態においては、反力モータの動作不良時には、反力を小さく、転舵モータ又はＥＣＵが動作不良を発生した場合には反力を重くする反力制御を行うものとする。この反力制御は、反力モータに入力するモータ電流Ｉ１を制御することでなされる。反力モータは、モータ電流Ｉ１を大きくするほどモータのコイルに流れる電流が増し、それに比例して発生するトルクは大きくなり、逆にモータ電流Ｉ１を小さくすれば発生するトルクも小さくなる。このトルクが、運転者のハンドル操作に与えられる擬似反力であり、これを変更することで、運転者はハンドル操作に違和感を覚えることとなる。
【００５４】
図６は、この反力制御の具体的な制御方法の流れを示すフローチャートである。以下、図６のフローチャートを用いてその説明を行う。Ｓ２００では、反力モータの動作確認を行う。この動作確認は、上述の反力モータ動作確認プログラムによってなされ、ここでは、そのときにＲＡＭに記憶した判定結果に基づき、動作確認を行う。このとき、反力モータに動作不良が発生している場合は、Ｓ２０３において、反力の設定値を動作不良以前より小さく設定する。Ｓ２０４において、Ｓ２０３で設定した反力値になるまで反力を経時的に小さくするために、反力モータに入力するモータ電流を経時的に減少させる制御を行う。Ｓ２０５において、反力が設定値に達したらこのモータ電流値を保つ制御がなされ、設定した反力を維持する。このとき、反力は急に変化させるのではなく、運転者が急ハンドルを切ることがないよう、経時的にゆっくりと変化するように制御する。また、設定する反力は、ゼロにしてもよい。
【００５５】
Ｓ２０５の後、Ｓ２０９において、動作不良に基づく反力設定値の変更の解除を行う設定がなされたかどうかの確認がなされる。解除が確認されなければ、Ｓ２０５を繰り返し、反力を小さくした設定のままの走行を続けることになる。この解除設定は、運転者が修理業者に車両を修理に出して修理完了後に業者がこれを実施することとし、運転者が解除設定を行えないようにしておく。解除設定がなされることで、車両は通常の反力の大きさに基づくハンドル操作が行えるようになる。
【００５６】
このとき、反力モータと同時に、ＥＣＵ、転舵モータの１つに動作異常が発生していたとしても、反力を小さくするＳ２０３、Ｓ２０４、Ｓ２０５の反力制御を行う。これは、反力モータの１つが動作不良を発生した状態で、さらにもう一方の反力モータにも故障が発生した際に、反力が急激に減少することを防ぐためである。したがって、反力モータの動作不良時に設定する反力の設定値は、ゼロに近いほど効果的であるといえる。
【００５７】
Ｓ２００で反力モータの動作確認を行った結果、反力モータが正常に動作していた場合は、Ｓ２０１においてＥＣＵの動作不良確認を行う。Ｓ２０１で、ＥＣＵの動作不良が確認できなかった場合は、Ｓ２０２に進み、転舵モータの動作確認を行う。
【００５８】
さらにＳ２０２において、転舵モータの動作不良が確認できなかった場合は、Ｓ２００の前に戻り、再度反力モータの動作確認から行う。このように、動作不良が発生していない場合においても、絶えず動作確認を行い、制御系内の動作不良の確認がなされている。
【００５９】
Ｓ２０１においてＥＣＵで動作不良が確認された場合と、Ｓ２０２で転舵モータの動作不良が確認された場合は、Ｓ２０６において、反力の設定値を動作不良前より大きく設定する。Ｓ２０７では、Ｓ２０６で設定した反力値になるまで反力を経時的に大きくするために、反力モータに入力するモータ電流を経時的に増加させる制御を行う。Ｓ２０８において、設定値に達したらこのモータ電流値を保つ制御がなされ、設定した反力を維持する。このとき、反力は急に変化させるのではなく、運転者が急にハンドルが切りにくくなることを避けるために、経時的にゆっくりと変化するように制御する。
【００６０】
Ｓ２０８の後、Ｓ２１０において、動作不良に基づく反力設定値の変更の解除を行う設定がなされたかどうかの確認がされる。解除が確認されなければ、Ｓ２０８を繰り返し、修理によって修理業者が解除設定を行った場合は、車両は通常の反力の大きさに基づくハンドル操作が行えるようになる。
【００６１】
次に、上述の車速制御により車両走行に制限を設ける手段について説明を行う。この車速制御は、車両の車速又はエンジン回転数の少なくとも一方に上限値を設け、前記車速又はエンジン回転数を前記上限値以下になるまで経時的に下げるとともに、その後は前記上限値を超えないように制御することで、運転者は車両の走行状態に違和感を覚えることとなる。本実施形態では、この車速制御は、車速制御用ＥＣＵが、エンジンのインジェクタを制御することでなされるものとする。
【００６２】
図７にエンジンの給排気系及び燃料系の構成を示す概略図を示す。エンジン６０の吸気通路６１には、その上流部で空気を浄化するエアクリーナ６４、吸入空気量ＧＡを検出するエアフローメータ６５、吸気通路６１の開口面積を変更して空気量を調整するスロットルバルブ６６が設けられる。スロットルバルブ６６の下流のインテークマニホールド６７には、ガソリン燃料を噴射するインジェクタ７０が設けられている。
【００６３】
吸気通路６１に吸入された空気は、エアクリーナ６４で浄化され、インジェクタ７０より噴射された燃料と混合されて、燃焼室６２に供給されて燃焼される。燃焼室６２において、燃焼により生じた排気ガスは、排気通路６３を通じて排出される。排気通路６３には、排気ガスの酸素分圧に応じた電圧を検出信号として出力する酸素センサ６８が設けられている。
【００６４】
またエンジン６０には、ガソリン用燃料系が設けられている。燃料系は、燃料ポンプ７３、デリバリパイプ７１、及びプレッシャレギュレータ７２を備えている。燃料ポンプ７３は、ガソリンタンク７４に貯蔵された燃料を汲み上げて、デリバリパイプ７１に圧送する。各デリバリパイプ７１内の燃圧は、プレッシャレギュレータ７２によって一定に保持されている。そしてデリバリパイプ７１から各気筒のインジェクタ７０へと燃料が供給される。
【００６５】
図８は、本発明を実行する各センサ類によりインジェクタ７０を制御する車速制御用ＥＣＵを示す概略図である。通常、インジェクタ７０は、電磁コイルへの通電によりプランジャが動作することによって、ノズルまで燃料が到達し、噴射される構造をとる。車速制御用ＥＣＵ８０に、エンジンへの吸入空気量やエンジンの負荷、水温、排気ガスの酸素分圧、吸気温度、加減速などの状態を検出するインジェクタ制御用センサ類８１からの電気信号を入力されることで、車速制御用ＥＣＵ８０が、エンジンの特性に合わせて設定した空燃比になるように、燃料噴射を行うインジェクタ７０の開弁時間を算出し、その開閉信号のデューティ比を決定する。これによって、その開閉信号が電磁コイルに通電され、燃料の噴射が行われる。
【００６６】
本発明の車速制御を実現するためには、このインジェクタ７０を制御するためのセンサ類８１に、車速センサ８２とエンジン回転数センサ８３を加えて、これらの検出する電気信号をインジェクタ７０の燃料噴射のバルブ幅を決定するパラメータに加えればよい。これによってインジェクタ７０を制御するには、まず、操舵制御系の動作不良時に、操舵制御用ＥＣＵ２０から車速制御用ＥＣＵ８０に対して、車速、エンジン回転数の上限値を指定する信号を入力し、車速制御用ＥＣＵ８０にこれを記憶させる。この後、車速センサ８２とエンジン回転数センサ８３によって検出された車速、エンジン回転数がこの上限値を上回った場合に、燃料噴射を行うインジェクタ７０の開弁時間を短くする、又は燃料自体を噴射しないように燃料カットを行う、といった制御を行わせるプログラムを車速制御用ＥＣＵ８０に記憶させ、車速、エンジン回転数がこの上限値を上回った場合に、これを実行するようにする。これにより、車速、エンジン回転数がこの上限値を上回った場合は、エンジンの回転数が強制的に落とされ、車速、エンジン回転数は上限値以下に下がる。
【００６７】
このとき、エンジン回転数に上限値を設ける場合は、ギアの種類ごとによって設定されることが望ましい。これは、高速ギア時と低速ギア時では、同一回転数でも高速ギアのほうが車速が大きいため、操舵制御系の動作不良発生時にできるだけ低速の走行をさせるには、高速ギアでの回転数上限値は低くして車速を抑え、低速ギア時ではある程度高めに上限値を設定してある程度のスピードが出せるようにしておけばよい。
【００６８】
この車速制御について、その制御方法は、車両の車速制御、エンジン回転数制御、又はその両者を同時に行う制御の３通りが考えられ、それぞれについてその具体的な制御方法を、図９、図１０、図１１のフローチャートに示す。
【００６９】
まず、車速のみを制御する車速制御を実行する場合を、図９を用いて説明する。Ｓ３００では、反力モータの動作確認を行う。反力モータの動作不良が確認されなかった場合は、Ｓ３０１において、ＥＣＵの動作確認を行う。さらに、ＥＣＵの動作不良も確認されなかった場合は、Ｓ３０２において、転舵モータの動作確認を行う。
【００７０】
Ｓ３０２で、転舵モータに動作不良が確認されなかった場合は、Ｓ３００の前まで戻り、再度反力モータの動作確認から行う。このように、動作不良が発生していない場合は、動作確認を繰り返し行い、常に制御系内の動作不良の確認を行う。
【００７１】
Ｓ３００，Ｓ３０１、Ｓ３０２のいずれかで動作不良が確認された場合は、Ｓ３０３において、操舵制御用ＥＣＵ２０から車速制御用ＥＣＵ８０に、車速上限値を指定する信号を入力して、車速制御用ＥＣＵ８０にこれを記憶させる。
【００７２】
この後、Ｓ３０４において、Ｓ３０３で車速センサ８２が検出した車速が、車速制御用ＥＣＵ８０に記憶された車速上限値を超えているかの判断を、車速制御用ＥＣＵ８０のＣＰＵ（図示せず）に実行させる。車速がその上限値を越えていると判断された場合は、Ｓ３０５に進み、車速を上限値以下になるまで経時的に車速を落とし続ける制御を実行し、車速が上限値以下になったらＳ３０６に進む。また、車速が上限値を越えていないと判断した場合は、Ｓ３０５を飛ばし、Ｓ３０６に進む。
【００７３】
Ｓ３０６では、操舵制御系の動作不良に基づく制限つきの車速制御を解除する設定がなされたかどうかの確認がなされる。解除が確認されなければ、Ｓ３０４に戻り、車速の上限値に基づく車速制御を再度実行し、修理によって解除設定がなされるまで、これを繰り返す。修理によってこの解除設定がなされれば、車両は、操舵制御系の動作不良による車速制限のない通常の走行が可能となる。
【００７４】
次に、エンジン回転数のみを制御する車速制御を実行する場合を、図１０を用いて説明する。図９と同様に、まず、Ｓ３１０、Ｓ３１１、Ｓ３１２において、反力モータ、ＥＣＵ、転舵モータの動作確認を行う。Ｓ３１２で、転舵モータに動作不良が確認できなかった場合は、Ｓ３１０の前まで戻り、再度反力モータの動作確認から行う。
【００７５】
Ｓ３１０，Ｓ３１１、Ｓ３１２のいずれかで動作不良が確認された場合は、Ｓ３１３において、操舵制御用ＥＣＵ２０から車速制御用ＥＣＵ８０に、エンジン回転数上限値を指定する信号を入力し、車速制御用ＥＣＵ８０にこれを記憶させる。
【００７６】
この後、Ｓ３１４において、Ｓ３１３でエンジン回転数センサ８３が検出したエンジン回転数が、車速制御用ＥＣＵ８０に記憶されたエンジン回転数上限値を超えているかの判断を、車速制御用ＥＣＵ８０のＣＰＵ（図示せず）に実行させる。エンジン回転数がその上限値を越えていると判断された場合は、Ｓ３１５に進み、エンジン回転数が上限値以下になるまで経時的にエンジン回転数を落とし続ける制御を実行し、エンジン回転数が上限値以下になったらＳ３１６に進む。また、エンジン回転数が上限値を越えていないと判断した場合は、Ｓ３１５を飛ばし、Ｓ３１６に進む。
【００７７】
Ｓ３１６では、操舵制御系の動作不良に基づく制限つきの車速制御を解除する設定がなされたかどうかの確認がなされる。解除が確認されなければ、Ｓ３１４に戻り、エンジン回転数の上限値に基づく車速制御を再度実行し、修理によって解除設定がなされるまで、これを繰り返す。修理によってこの解除設定がなされれば、車両は、操舵制御系の動作不良によるエンジン回転数制限のない通常の走行が可能となる。
【００７８】
最後に、車速とエンジン回転数の両者を同時に制御する車速制御を実行する場合を、図１１を用いて説明する。図９、１０と同様に、まず、Ｓ３２０、Ｓ３２１、Ｓ３２２において、反力モータ、ＥＣＵ、転舵モータの動作確認を行う。Ｓ３２２で、転舵モータに動作不良が確認できなかった場合は、Ｓ３２０の前まで戻り、再度反力モータの動作確認から行う。
【００７９】
Ｓ３２０，Ｓ３２１、Ｓ３２２のいずれかで動作不良が確認された場合は、Ｓ３２３，Ｓ３２４において、操舵制御用ＥＣＵ２０から車速制御用ＥＣＵ８０に対して、車速の上限値とエンジン回転数の上限値を指定する信号を入力し、これらを車速制御用ＥＣＵ８０に記憶させる。
【００８０】
この後、Ｓ３２５において、Ｓ３２３で車速センサ８２が検出した車速が、車速制御用ＥＣＵ８０に記憶された車速上限値を超えているかの判断を、車速制御用ＥＣＵ８０のＣＰＵ（図示せず）に実行させる。車速がその上限値を越えていると判断された場合は、Ｓ３２６に進み、車速が上限値以下になるまで経時的に車速を落とし続ける制御を実行し、車速が上限値以下になったらＳ３２７に進む。また、車速が上限値を越えていないと判断した場合は、Ｓ３２６を飛ばし、Ｓ３２７に進む。
【００８１】
Ｓ３２７では、Ｓ３２４でエンジン回転数センサ８３が検出したエンジン回転数が、車速制御用ＥＣＵ８０に記憶されたエンジン回転数上限値を超えているかの判断を、車速制御用ＥＣＵ８０のＣＰＵ（図示せず）に実行させる。エンジン回転数がその上限値を越えていると判断された場合は、Ｓ３２８に進み、エンジン回転数が上限値以下になるまで経時的にエンジン回転数を落とし続ける制御を実行し、エンジン回転数が上限値以下になったらＳ３２９に進む。また、エンジン回転数が上限値を越えていないと判断した場合は、Ｓ３２８を飛ばし、Ｓ３２９に進む。
【００８２】
Ｓ３２９では、操舵制御系の動作不良に基づく制限つきの車速制御を解除する設定がなされたか否かの確認がされる。解除が確認されなければ、Ｓ３２９に戻り、エンジン回転数の上限値に基づく車速制御を再度実行し、修理によって解除設定がなされるまで、これを繰り返す。修理によってこの解除設定がなされれば、車両は、操舵制御系の動作不良による車速制限、エンジン回転数制限のない通常の走行が可能となる。
【００８３】
なお、本実施形態における反力制御において設定される反力の設定値と、車速制御において設定される車速、エンジン回転数の上限値は、反力モータ、転舵モータ、ＥＣＵの中で、複数の動作不良が存在する場合に、何が動作不良となっているか、いくつの動作不良があるかを集計し、その集計結果に合わせて決定してもよい。例えば、本実施形態において、ＥＣＵと転舵モータが１つずつ故障した場合に、車速制御よって設定される車速の上限値を、ＥＣＵ又は転舵モータが１つ故障した場合に設定される車速の上限値よりも小さく設定するなど、動作不良の程度を考慮し、状況に応じた最適な対応手段を設定することが可能となる。
【００８４】
ここで、上述のＥＣＵ、反力モータ、転舵モータの動作確認プログラムを実行し、動作不良が確認された場合にそのバックアップ制御と反力制御・車速制御による対処手段を実行する対処手段実行プログラムについて、説明を行う。
【００８５】
上述のプログラムは、ＥＣＵ２０のＲＯＭ２３に記憶された対処手段実行部４３に格納されている。ここでは、ＥＣＵ２０ｂ、反力モータ６ａ、又は転舵モータ１４ａの動作不良を確認した場合を例として、以下に、そのそれぞれの場合において実行される上記プログラムについて説明する。このとき、ＥＣＵ２０ａは正常に動作しているものとする。
【００８６】
図１２は、ＥＣＵの動作不良を確認した場合に、対処手段実行プログラムが実行されたときの制御の流れを示すフローチャートである。ここでは、ＥＣＵ２０ｂの動作不良を確認した場合を例にして説明を行う。
【００８７】
Ｓ４００では、ＥＣＵ２０ａは、上述のＥＣＵ動作不良プログラム３１ａを実行し、Ｓ４００〜Ｓ４０３までを行う。Ｓ４０４において、Ｓ４０３でＲＡＭに記憶されたＥＣＵ２０ｂの動作状態を確認し、これが正常である場合はＳ４００に戻り、再度ＥＣＵ２０ｂの動作確認を実行する。ＥＣＵ２０ｂが正常である場合はこれを繰り返し、常にＥＣＵ２０ｂの動作状態を把握しておく。
【００８８】
Ｓ４０４において、ＥＣＵ２０ｂの動作不良を確認した場合は、まず、Ｓ４０５において全制御系の動作確認を行う。これにより、ＥＣＵ２０ａは、制御系Ａ，Ｂに存在するＥＣＵ２０ａ，ｂ、反力モータ６ａ，ｂ、転舵モータ１４ａ，ｂの動作不良を集計し確認する。
【００８９】
Ｓ４０５の結果を基に、Ｓ４０６では、ＥＣＵ２０ａのＲＯＭ２３ａに記憶された動作不良対応部４０ａのバックアップ制御部４１ａにより、ＥＣＵ２０ｂの動作不良以前の状態を維持するためのバックアップ制御がなされる。このバックアップ制御部４１ａは、制御系内の様々な動作不良に対応したバックアップ制御用プログラムを有しており、発生した動作不良に基づきプログラムを選択、実行する。この場合、ＥＣＵ２０ｂを含む制御系が正常に動作していない現在の状態を、ＥＣＵ２０ｂの動作不良前の２系統による制御状態と同じ状態にするために、制御系Ｂの反力モータ６ｂと転舵モータ１４ｂを制御系ＡのＥＣＵ２０ａが制御できる状態にする。
【００９０】
Ｓ４０６のバックアップ制御の完了と同時にＳ４０７では、Ｓ４０５の結果を基に、ＥＣＵ２０ａのＲＯＭ２３ａに記憶された動作不良対応部４０ａの対処手段選択部４２ａにより、動作不良に対する対処手段を実行するプログラムが選択される。この対処手段選択部４２ａは、制御系内の様々な動作不良に対応する対処手段を有しており、発生した動作不良に基づき、その手段を実行するプログラムを選択、実行する。このときの対処手段は、上述で述べた反力制御と車速制御、又はその組み合わせによる制御のいずれかであり、Ｓ４０５の結果を基に、そのいずれかを選択し、実行する。
【００９１】
図１３は、反力モータの動作不良を確認した場合に、対処手段実行プログラムが実行されたときの制御の流れを示すフローチャートである。ここでは、反力モータ６ａの動作不良を確認した場合に例にして説明を行う。
【００９２】
Ｓ４１０では、ＥＣＵ２０ａは、上述の反力モータ動作不良プログラム３２ａを実行し、Ｓ４１０〜Ｓ４１３までを行う。Ｓ４１４において、Ｓ４１３でＲＡＭに記憶された反力モータ６ａの動作状態を確認し、これが正常である場合はＳ４１０に戻り、再度ＥＣＵ２０ｂの動作確認を実行する。ＥＣＵ２０ｂが正常である場合はこれを繰り返し、常にＥＣＵ２０ｂの動作状態を把握しておく。
【００９３】
Ｓ４１４において、反力モータ６ａの動作不良を確認した場合は、まず、Ｓ４１５において全制御系の動作確認を行う。これにより、ＥＣＵ２０ａは、制御系Ａ，Ｂに存在するＥＣＵ２０ａ，ｂ、反力モータ６ａ，ｂ、転舵モータ１４ａ，ｂの動作不良を集計し確認する。
【００９４】
Ｓ４１５の結果を基に、Ｓ４１６では、ＥＣＵ２０ａのＲＯＭ２３ａに記憶された動作不良対応部４０ａのバックアップ制御部４１ａにより、反力モータ６ａの動作不良以前の状態を維持するためのバックアップ制御がなされる。この場合、ＥＣＵ２０ｂに、反力モータ６ｂの出力トルクを２倍にする制御を行うプログラムを選択し実行する。
【００９５】
Ｓ４１６のバックアップ制御の完了と同時にＳ４１７では、Ｓ４１５の結果を基に、ＥＣＵ２０ａのＲＯＭ２３ａに記憶された動作不良対応部４０ａの対処手段選択部４２ａにより、動作不良に対する対処手段を実行するプログラムが選択される。このときの対処手段は、上述で述べた反力制御と車速制御、又はその組み合わせによる制御のいずれかであり、Ｓ４１５の結果を基に、そのいずれかを選択し、実行する。
【００９６】
図１４は、転舵モータの動作不良を確認した場合に、対処手段実行プログラムが実行されたときの制御の流れを示すフローチャートである。ここでは、転舵モータ１４ａの動作不良を確認した場合を例にして説明を行う。
【００９７】
Ｓ４２０では、ＥＣＵ２０ａは、上述の転舵モータ動作不良プログラム３３ａを実行し、Ｓ４２０〜Ｓ４２３までを行う。Ｓ４２４において、Ｓ４２３でＲＡＭに記憶された転舵モータ１４ａの動作状態を確認し、これが正常である場合はＳ４２０に戻り、再度ＥＣＵ２０ｂの動作確認を実行する。ＥＣＵ２０ｂが正常である場合はこれを繰り返し、常にＥＣＵ２０ｂの動作状態を把握しておく。
【００９８】
Ｓ４２４において、転舵モータ１４ａの動作不良を確認した場合は、まず、Ｓ４２５において全制御系の動作確認を行う。これにより、ＥＣＵ２０ａは、制御系Ａ，Ｂに存在するＥＣＵ２０ａ，ｂ、反力モータ６ａ，ｂ、転舵モータ１４ａ，ｂの動作不良を集計し確認する。
【００９９】
Ｓ４２５の結果を基に、Ｓ４２６では、ＥＣＵ２０ａのＲＯＭ２３ａに記憶された動作不良対応部４０ａのバックアップ制御部４１ａにより、転舵モータ１４ａの動作不良以前の状態を維持するためのバックアップ制御がなされる。この場合、ＥＣＵ２０ｂに、転舵モータ１４ｂの出力トルクを２倍にする制御を行うプログラムを選択し実行する。
【０１００】
Ｓ４２６のバックアップ制御の完了と同時にＳ４２７では、Ｓ４２５の結果を基に、ＥＣＵ２０ａのＲＯＭ２３ａに記憶された動作不良対応部４０ａの対処手段選択部４２ａにより、動作不良に対する対処手段を実行するプログラムが選択される。このときの対処手段は、上述で述べた反力制御と車速制御、又はその組み合わせによる制御のいずれかであり、Ｓ４２５の結果を基に、そのいずれかを選択し、実行する。
【０１０１】
本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、多重補償系のシステムを有するステアバイワイヤ方式の車両用電動操舵装置において、制御系内に動作不良が発生した場合に、車両の走行又はハンドル操作に意図した制限を設けることにより、運転者に制御系内の動作不良の存在を体感として認識させることを特徴とする発明である。また、本発明は、ウォーニングランプ等の報知手段等と合わせて行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した２重補償系システムによるステアバイワイヤ方式の車両用電動操舵装置の概略図
【図２】同実施形態における制御系Ａの構成を表す概略図
【図３】同実施形態のＥＣＵ動作確認プログラムを示すフローチャート
【図４】同実施形態の反力モータ動作確認プログラムを示すフローチャート
【図５】同実施形態の転舵モータ動作確認プログラムを示すフローチャート
【図６】本発明を実行する反力モータによる反力制御の流れを示すフローチャート
【図７】エンジンの給排気系及び燃料系の構成を示す概略図
【図８】インジェクタを制御する車速制御用ＥＣＵを示す概略図
【図９】本発明を実行する車速を制御する車速制御の流れを示すフローチャート
【図１０】本発明を実行するエンジン回転数を制御する車速制御の流れを示すフローチャート
【図１１】本発明を実行する車速とエンジン回転数の両者を同時に制御する車速制御の流れを示すフローチャート
【図１２】同実施形態のＥＣＵ動作確認に基づく対処手段実行プログラムの実行例を示すフローチャート
【図１３】同実施形態の反力モータ動作確認に基づく対処手段実行プログラムの実行例を示すフローチャート
【図１４】同実施形態の転舵モータ動作確認に基づく対処手段実行プログラムの実行例を示すフローチャート
【符号の説明】
Ａ，Ｂ （操舵）制御系
１ 操舵ハンドル
２ ハンドル軸
３ ハンドル軸回転角センサ
４ トルクセンサ
５ 減速機
６ 反力モータ
１０ 車輪
１１ 車輪転舵軸
１２ 減速機
１３ 転舵回転角センサ
１４ 転舵モータ
２０ 制御部（ＥＣＵ）
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＡＭ
２３ ＲＯＭ
２４ バスライン
２５ 入出力インターフェース
３０ 動作不良検出部
３１ ＥＣＵ動作確認プログラム
３２ 反力モータ動作確認プログラム
３３ 転舵モータ動作確認プログラム
４０ 動作不良対応部
４１ バックアップ制御部
４２ 対処手段選択部
４３ 対処手段実行部
５０ 操舵制御部
６０ エンジン
６１ 吸気通路
６２ 燃焼室
６３ 排気通路
６４ エアクリーナ
６５ エアフローメータ
６６ スロットルバルブ
６７ インテークマニホールド
６８ 酸素センサ
７０ インジェクタ
７１ デリバリパイプ
７２ プレッシャレギュレータ
７３ 燃料ポンプ
７４ ガソリンタンク
８０ 車速制御用ＥＣＵ
８１ インジェクタ制御用センサ類
８２ 車速センサ
８３ エンジン回転数センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用操舵装置、特に自動車の操舵装置においては、操舵ハンドルと車輪転舵軸とが機械的に連結されず、操舵制御部を介して電気的に接続される電動パワーステアリング、いわゆるステアバイワイヤ（Steer By Wire）方式の車両用操舵装置が知られている（特許文献１） 。この車両用操舵装置においては、構成する制御系が２系統もしくはそれ以上の系統からなり、ある１系統内の動作不良時にはその不良系統を他の系統で機能補償する多重補償系システムが採用されていることがある。これを採用することで、１つの制御系内に動作不良が発生した場合、例えば、車輪を転舵するための駆動手段である転舵モータ、或いはモータ制御部などが故障した場合に、他の制御系が現機能を維持し、通常時と変わらぬ走行を続けることを可能とする。そして、こうした動作不良が発生して上述のようなバックアップ系統で走行している際は、制御系内の動作不良の存在を運転者に認識させるために、ウォーニングランプなどが利用されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−８８７２７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、こうした制御系内の動作不良の発生を、ウォーニングランプなどで運転者に伝える場合、運転者がこれに気が付かない、又はたとえ気が付いたとしてもこれを軽んじてしまうことがある。これは、運転者の安全を確保するための制御系のバックアップが適切に行われているため、車両走行中にその故障を運転者が体感として感じることが無いからであり、そのため故障が発生しても運転者は意識的にウォーニングランプを見ることが無く、また、ウォーニングランプに気づいたとしても、その故障の重大性を認識できないからである。
【０００５】
特に、上述の多重補償系システム内に存在する複数の制御系は、同一スペックで構成されている可能性が高く、１つのシステムに障害が生じた場合は他のすべてのシステムも同じモードの障害を発症する可能性があるので早急な修理を必要とする場合が多い。
【０００６】
本発明の課題は、上述のような多重補償系のシステムにおいて、制御系内に動作不良が発生した場合に、車両の走行又はハンドル操作に意図した制限を設けることにより、運転者に制御系内の動作不良の存在を体感として認識させることを目的とする車両用操舵装置の提供である。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
請求項１に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、
操舵ハンドル軸の回転角を検出するハンドル軸回転角センサと、そのハンドル軸の回転角に対応して車輪転舵軸を回転させる転舵モータと、前記ハンドル軸に擬似的な操舵反力を生じさせる反力モータと、前記転舵モータ及び反力モータの駆動を制御する操舵制御部とを含み、前記センサ、モータ及び制御部の少なくとも１種が２系統以上の多重補償系システムを有して、その動作不良時にはその不良系統を他の系統で機能補償する多重補償系システムを備える車両用電動操舵装置において、
前記反力モータ、前記転舵モータ、及び前記操舵制御部の動作不良を判定して少なくとも１つの前記動作不良を検出した場合に、前記判定した動作不良に応じて前記反力モータによる疑似操舵反力を経時的に変更させる反力制御を実行して、運転者に動作不良の存在を認識させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、
請求項１に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置において、前記反力制御が、前記転舵モータ、前記操舵制御部、及び前記反力モータのうち少なくとも１つの動作不良を検出し且つ前記反力モータの少なくとも１つが正常動作している場合に、前記反力モータによる疑似操舵反力の設定値を正常動作時より大きい値に変更し、前記反力モータによる疑似操舵反力を変更した設定値まで経時的に変化させることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、
請求項２に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置において、前記反力制御が、前記転舵モータ又は前記操舵制御部のうち少なくとも１つの動作不良を検出した場合に実行されることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、
請求項１に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置において、前記反力制御が、前記転舵モータ、前記操舵制御部、及び前記反力モータのうち少なくとも１つの動作不良を検出し且つ前記反力モータの少なくとも１つが正常動作している場合に、前記反力モータによる疑似操舵反力の設定値を正常動作時より小さい値に変更し、前記反力モータによる疑似操舵反力を変更した設定値まで経時的に変化させることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、
請求項４に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置において、前記反力制御が、前記反力モータのうち少なくとも１つの動作不良を検出し且つ少なくとも１つが正常に稼動している場合に実行されることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、請求項３及び５を同時に備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、
請求項２，３，４，５又は６のいずれかに記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置において、
前記設定値が、前記転舵モータ、前記操舵制御部、及び前記反力モータから検出した各動作不良の数の集計結果に応じて決定されることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、
請求項１，２，３，４，５，６又は７のいずれかに記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置において、
前記反力制御と、車両の車速又はエンジン回転数の少なくとも一方に上限値を設け、前記車速又はエンジン回転数を前記上限値以下になるまで経時的に下げるとともに、その後は前記上限値を超えないように制御する車速制御との組み合わせによる制御パターンの制御を実行して、運転者に動作不良の存在を認識させることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、
請求項８に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置において、前記上限値が、前記転舵モータ、前記操舵制御部、及び前記反力モータから検出した各動作不良の数の集計結果に応じて決定されることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、
請求項８又は９のいずれかに記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置において、
前記多重補償系システムの動作不良を検出する動作不良検出手段と、前記組み合わせによる制御パターンの制御を実行させる動作不良対応制御部とを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項１１に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置は、
請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９又は１０のいずれかに記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置において、
前記多重補償系システムが、２重補償系システムであることを特徴とする。
【００１８】
請求項１〜１１に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置によれば、操舵制御系内に動作不良が生じている場合に、車両の走行又はハンドル操作に制限を設け運転者に運転違和感を体感として与えることで、運転者は制御系内の動作不良の存在を認識することができる。また、この制限によって、運転者は通常の走行ができないために車両の修理を強要され、速やかに車両の修理を考えるようになる。結果、動作不良を内在したままの車両を運転する時間が短くなり、運転者の危険が少なくなる。
【００１９】
請求項４〜１１に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置によれば、反力モータのうち少なくとも１つの動作不良を検出し且つ少なくとも１つが正常に稼動している場合に、前記反力モータは、発生させる疑似操舵反力を経時的に軽くして、操舵反力の小さい状態、又は操舵反力が無い状態にする。これによって、残存する反力モータも動作不良に陥った際に、運転者が急な反力の消失により急ハンドルを切ることがなくなり、運転者をこうした事故の危険から守ることができる。
【００２０】
請求項８〜１１に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置によれば、前記転舵モータ、前記操舵制御部、及び前記反力モータのうち少なくとも１つの動作不良を検出した場合に、車両の車速又はエンジン回転数の少なくとも一方に上限値を設け、車速又はエンジン回転数をその上限値を下回るように経時的に変化させて、車両の車速を予め落としておく。これによって、残存する前記転舵モータ、前記操舵制御部、及び前記反力モータが急に動作不良に陥った時に、運転者はブレーキ操作等で簡単に危険を回避できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図１に示す２重補償系システムによるステアバイワイヤ方式の車両用電動操舵装置を実施例とし、図１〜１４を用いて説明する。ただし本発明は、多重補償系システムによるステアバイワイヤ方式の車両用電動操舵装置であり、以下に示す２重補償系システムによる実施例に限定するものではない。
【００２２】
図１は、２重補償系システムによるステアバイワイヤ方式の車両用電動操舵装置の概略を示すものである。操舵ハンドル１と連結しその操舵ハンドル１の操舵による回転を伝達するハンドル軸２は、その同軸上で、ハンドル軸２の回転角を検出するハンドル軸回転角センサ３と、操舵ハンドル１の操舵に加えられるトルクを検出するトルクセンサ４と、減速機５とが連結している。減速機５は、ウォームギア等のギア機構であり、操舵ハンドル１を操舵する際の擬似反力を発生させる反力モータ６のトルクを、そのギア比により増大しつつハンドル軸２に伝達する。
【００２３】
また、車輪１０と連結する車輪転舵軸１１は、その同軸上で減速機１２ａ，ｂと、転舵回転角センサ１３ａ，ｂと連結している。減速機１２ａ，ｂはギア機構であり、転舵モータ１４ａ，ｂの回転を、そのギア比により減速しつつ、車輪転舵軸１１にその軸線方向の往復動作を行う力を与える。これにより、車輪１０の車輪転舵角を変化させる。転舵モータ１４ａ，ｂには、モータ回転角センサ（図示なし）が取り付けられている。転舵モータ１４ａ，ｂの回転量は、ハンドル軸回転角センサ３、トルクセンサ４の検出した操舵ハンドル１の操舵によるハンドル軸２の回転を示す出力信号に基づき、制御部２０ａ，ｂが制御する。
【００２４】
この制御部２０ａ，ｂ（以下、ＥＣＵともいう）には、ハンドル軸回転角センサ３、トルクセンサ４及び転舵回転角センサ１３ａ，ｂの検出した回転角とトルクを示す出力信号を入力するとともに、反力モータ６ａ，ｂと転舵モータ１４ａ，ｂに対して、両モータの端子間に電圧Ｖ１，Ｖ２を印加し、両モータを駆動させるためのモータ電流Ｉ１，Ｉ２を出力している。
【００２５】
なお、本実施形態の車両用電動操舵装置は２重補償系システムからなるものであり、反力モータ６ａ、転舵回転角センサ１３ａ、転舵モータ１４ａを含み、ＥＣＵ２０ａによって制御される制御系Ａと、反力モータ６ｂ、転舵回転角センサ１３ｂ、転舵モータ１４ｂを含み、ＥＣＵ２０ｂによって制御される制御系Ｂとの２系統の制御系を有する。
【００２６】
図２は，ＥＣＵ２０ａの構成を示すとともに、図１に示す２重補償系システムにおける車両用電動操舵装置の制御系Ａの構成を表す概略図である。ＥＣＵ２０ａは、制御手段としての中央演算処理装置であるＣＰＵ２１ａと、データの読み出し書き込みを行い、そのデータを一時記憶するワークメモリとして機能するＲＡＭ２２ａと、各種プログラムなどを記憶する読み出し専用メモリであるＲＯＭ２３ａと、外部と信号の送受信を行う入出力インターフェース２５ａとを有し、これらとバスライン２４ａを介して各種信号の送受信可能とした制御部を構成している。これにより、ＥＣＵは、センサ、モータ及び他のＥＣＵ、さらには車速制御用ＥＣＵと、信号の送受信を行う。
【００２７】
ＲＯＭ２３ａには、動作不良検出部３０ａと、動作不良対応部４０ａと、これらを除く車両操舵にかかわる公知の動作プログラムを記憶している操舵制御部５０ａが存在する。動作不良検出部３０ａは、ＥＣＵ２０ｂが制御する制御系Ｂの動作不良を確認しこれらをＲＡＭ２２ａに記憶するＥＣＵ動作確認プログラム３１ａと、反力モータ６ａ、転舵モータ１４ａの各動作不良を検出しＲＡＭ２２ａに記憶させる反力モータ動作確認プログラム３２ａと、転舵モータ動作確認プログラム３３ａとを有する。動作不良対応部４０ａは、動作不良を検出した際に、その様々な不良状況に応じて残存系統にバックアップを実行させるプログラムを有するバックアップ制御部４１ａと、制御系内に発生している動作不良に対応した動作不良対処プログラムを有する対処手段選択部４２ａと、動作確認及び動作不良確認時にはバックアップ制御とその後に実行する対処手段を実行するプログラムを有する対処手段実行部４３ａとを有する。ＥＣＵ２０ｂもＥＣＵ２０ａと同様の構成である。
【００２８】
また、図２に示されているように、ＥＣＵ２０ａは、自身とは異なる制御系の制御系Ｂの反力モータ６ｂ、転舵モータ１４ｂとも信号の送受信を行うことが可能である。これは、ＥＣＵ２０ｂも同様である。通常走行時においては、制御系ＡのＥＣＵ２０ａは制御系Ａ内のモータと、制御系ＢのＥＣＵ２０ｂは制御系Ｂ内のモータと信号の送受信を行っており、異なる制御系のモータと信号の送受信は行わない。上述のような異なる制御系との信号の送受信は、ＥＣＵの一方に動作不良が発生した場合に、正常なＥＣＵが動作不良を発生したもう一方のＥＣＵのモータ制御をバックアップする際に必要とされる。例えば、ＥＣＵ２０ａに動作不良が発生した場合は、ＥＣＵ２０ｂがＥＣＵ２０ａのバックアップとして機能し、ＥＣＵ２０ａの動作不良検出信号がＥＣＵ２０ｂに入力されることをトリガーとして、ＥＣＵ２０ｂは、自身の制御する反力モータ６ｂと転舵モータ１４ｂに入力する駆動信号と同じ信号を、反力モータ６ａと転舵モータ１４ａに対して入力し、駆動させることができる。
【００２９】
このように、本実施形態では、通常走行時、それぞれの制御系統の各センサ、モータ及び制御部が、それぞれの制御系内において、各役割を果たしているが、いずれかの制御系のセンサ、モータ及び制御部に動作不良が生じた場合には、残り一方の制御系内のセンサ、モータ及び制御部が、動作不良を生じた制御系のバックアップ系統として機能し、動作不良が生じる前の車両状態を維持するように、制御系Ａ，Ｂは構成されている。
【００３０】
本発明は、上述の２重補償系システムからなる車両用電動操舵装置において、２系統存在する操舵制御系のいずれかに動作不良が発生した場合、その動作不良を検出し、その動作不良が生じる前の車両状態に戻すバックアップ制御が完了した状態で、この動作不良の存在を運転者に体感として報知するための対処手段を選択し、実行するものである。これら動作不良検出とその対処手段の決定は、各制御系の制御部であるＥＣＵ２０ａ、２０ｂがそれぞれ行う。
【００３１】
ここで、図１の２重補償系システムからなる車両用電動操舵装置における動作不良の検出方法を説明する。反力モータ６ａ，ｂ、転舵モータ１４ａ，ｂ、ＥＣＵ２０ａ，ｂが動作不良を起こした場合に関して、その動作不良検出方法とその具体例を以下に示す。
【００３２】
まず、ＥＣＵが動作不良を発生した際の動作不良検出方法を説明する。本発明を適用するＥＣＵは、図２のＥＣＵ２０ａのように、ＥＣＵ内のＲＯＭにＥＣＵ動作確認プログラムを記憶している。このプログラムに基づいて、自身とその他のＥＣＵとの間で互いの動作状態を診断するための信号の送受信を行い、自身の送信した動作診断信号に対して相手側のＥＣＵから信号が返ってきた時、ＥＣＵ内のＣＰＵに、その信号が正常であるか、異常であるかの判断をさせることでＥＣＵの異常検出を行う。なお、信号が返ってこない場合は、返ってこないことに基づき、異常であると判断するものとする。
【００３３】
上述のＥＣＵ動作確認プログラムについて、図３のフローチャートを用いて説明する。以下では、図２のＥＣＵ２０ａが、ＲＯＭ２３ａに記憶されたＥＣＵ動作確認プログラム３１ａによって、ＥＣＵ２０ｂを診断する場合を例にして説明を行う。また、このときＥＣＵ２０ａは正常動作しているものとする。
【００３４】
Ｓ１００では、ＥＣＵ２０ａは、バスライン２４ａ、入出力インターフェース２５ａを介して、もう一方のＥＣＵ２０ｂにＥＣＵ動作診断信号を送信する。Ｓ１０１では、この信号を受けたＥＣＵ２０ｂが、自身に動作不良が存在するかを判断し、その状態を表す信号をＥＣＵ２０ａに送り返す。ＥＣＵ２０ａは、バスライン２４ａ、入出力インターフェース２５ａを介してこれを受信する。
【００３５】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ２０ａのＣＰＵ２１ａが、ＥＣＵ２０ｂから受信した信号がＥＣＵ２０ｂの動作不良をあらわす信号であるかそうでないかを確認し、Ｓ１０３では、これを基にＥＣＵ２０ｂが正常であるか異常であるかを判断する。また、ＥＣＵ２０ｂが動作しておらず、信号が返ってこない場合は、信号が返ってこないことに基づき、ＥＣＵ２０ｂが異常であると判断する。
【００３６】
その判断結果は、Ｓ１０４においてＥＣＵ２０ａのＲＡＭ２２ａに一時記憶し、プログラムを終了する。記録されたデータは、このプログラムが実行されるたびに、上書きされる。
【００３７】
このＥＣＵ動作確認プログラム３１ａによれば、ＥＣＵの動作不良の検出が可能で、その結果は、絶えずＲＡＭ２２ａ内に記録されているため、いつでもＥＣＵ２０ｂの動作状態の確認が行える。また、ＥＣＵ２０ｂは、これと同様のプログラムであるＥＣＵ動作確認プログラム３１ｂを有し、ＥＣＵ２０ａの診断を行うことができる。
【００３８】
次に、反力モータが動作不良を発生した際の動作不良検出方法を説明する。反力モータは、反力モータの端子間に対する電圧Ｖ１の印加に基づき、モータ電流Ｉ１が入力されることで駆動する。このモータ電流Ｉ１は、転舵モータを駆動させるための指令電流Ｉ２に基づいて、ＥＣＵが操舵トルク推定し、その操舵トルクに応じた指令反力トルクＴｓが発生するよう制御された電流である。反力モータの異常時には、上述の指令反力トルクＴｓとその指令反力トルクＴｓに基づいて反力モータが実際に出力するトルクＴとの間に一定以上の差が生じた状態となる。この反力モータの異常を検出するには、トルクセンサにより反力モータが実際に出力したトルクＴを検出し、このトルクＴと上述の指令反力トルクＴｓとの比較を行うことで判定することが可能である。
【００３９】
上述の反力モータの異常判定を行う反力モータ動作確認プログラムについて、図４のフローチャートを用いて説明する。以下では、図２のＥＣＵ２０ａが、ＲＯＭ２３ａに記憶された反力モータ動作確認プログラム３２ａによって、反力モータ６ａの動作確認をする場合を例にして説明を行う。このときＥＣＵ２０ａは正常動作しているものとする。
【００４０】
Ｓ１１０では、ＥＣＵ２０ａが、転舵モータ１４ａへの指令電流に基づいて操舵トルク推定し、その操舵トルクに応じた指令反力トルク（以下、指令トルクともいう）Ｔｓを算出する。また、Ｓ１１１では、トルクセンサ４からハンドル軸２に実際に加えられるトルクＴを検出する。このとき、両者はＲＡＭ２２ａに一時記憶される。
【００４１】
Ｓ１１２では、ＥＣＵ２０ａのＣＰＵ２１ａが、Ｓ１１０とＳ１１１でＲＡＭ２３ａに記憶した指令トルクＴｓと実際のトルクＴとの偏差ΔＴを演算し、Ｓ１１３において、Ｓ１１２で求めた偏差ΔＴが、本プログラムにおいて正常と認める範囲内にあるか否かを判断する。偏差ΔＴがその範囲内であれば反力モータ６ａは正常であると判断され、範囲外であれば異常であると判断される。
【００４２】
Ｓ１１４において、Ｓ１１３での判定結果をＲＡＭ２２ａに一時記憶し、本プログラムを終了する。ＲＡＭ２２ａ記録されたデータは、このプログラムが実行されるたびに、上書きされる。
【００４３】
この反力モータ動作確認プログラム３２ａによれば、反力モータ６ａの動作不良の検出が可能で、その結果は、絶えずＲＡＭ２２ａ内に記録されているため、いつでも反力モータ６ａの動作状態の確認が行える。また、ＥＣＵ２０ｂの反力モータ動作確認プログラム３２ｂにより、反力モータ６ｂも同様に検出可能である。
【００４４】
最後に、転舵モータが動作不良を発生した際の動作不良検出方法を説明する。転舵モータは、転舵モータの端子間に対する電圧Ｖ２の印加に基づきモータ電流Ｉ２が入力されることで駆動し、操舵によるハンドル軸の回転に基づいて、車輪転舵軸を回転させその軸線方向に往復動作させる。このモータ電流Ｉ２は、転舵モータを駆動するためのＥＣＵからの指令電流であるが、この指令電流値は、ハンドル軸回転角度センサから入力されるハンドル軸の回転角度（以下、ハンドル軸回転角度ともいう）φに基づくものであり、これにより、ハンドル軸の回転が車輪転舵軸に対して電気的に伝達される。この指令電流を得るために、検出されたハンドル軸回転角度φは、それに対応して回転する車輪転舵軸の目標回転角度（以下、指令角度ともいう）θｓに変換される。この目標回転角度θｓと転舵回転角センサによって検出される実際の車輪転舵軸の回転角度（転舵回転角）θとが、迅速且つスムーズに近づくように制御された電流が、指令電流として転舵モータに入力される。なお、ハンドル軸の回転角度φから指令角度θｓへの変換は、例えば、両者を変換するための変換比（以下、舵角変換比ともいう）を、減速機のギア比等を考慮に入れた上であらかじめ設定しておき、この変換比をハンドル軸回転角度φに乗じることで、変換できる。転舵モータ異常時には、上述の指令角度θｓと実際の車輪転舵軸の実際の回転角度（転舵回転角）θとの差が、一定時間経過しても規定値に達しないことから判断可能であり、これによって上述の転舵モータの異常判定が実行される。また、転舵モータの異常判定は、例えば、転舵モータへの通電経路上に電流検出部を設け、ここで検出される転舵モータへの実際の入力電流（モータ電流）Ｉ２と、ＥＣＵが算出した転舵モータへの指令電流Ｉｓ２との差が一定以上あるか否かを検出することでも、判定可能である。
【００４５】
上述の転舵モータの異常判定を行う転舵モータ動作確認プログラムについて、図５のフローチャートを用いて説明する。以下では、図２のＥＣＵ２０ａが、ＲＯＭ２３ａに記憶された反力モータ動作確認プログラム３３ａによって、正常動作している転舵モータ１４ａの動作確認をする場合を例にして説明を行う。このときＥＣＵ２０ａは正常動作しているものとする。
【００４６】
Ｓ１２０では、ＥＣＵ２０ａが、ハンドル軸回転角センサ３の検出するハンドル軸回転角φに基づいて、車輪転舵軸１１の目標回転角度である指令角度θｓを算出し、これをＲＡＭ２２ａに一時記憶する。Ｓ１２１においては、本プログラムで定められた一定時間が経過した後、転舵回転角センサ１３ａから、車輪転舵軸１１が実際に回転した回転角度（転舵回転角）θを検出し、これをＲＡＭ２２ａに一時記憶する。
【００４７】
Ｓ１２２では、ＥＣＵ２０ａのＣＰＵ２１ａが、Ｓ１２０とＳ１２１でＲＡＭ２２ａに記憶した転舵回転角の推定値θｓと実際の転舵回転角θの偏差Δθを演算し、Ｓ１２３において、Ｓ１２２で求めた偏差Δθが、本プログラムにおいて正常と認める範囲内にあるか否かを判断する。偏差Δθがその範囲内であれば正常であると判断され、範囲外であれば異常であると判断される。
【００４８】
Ｓ１２４において、Ｓ１２３での判定結果をＲＡＭ２２ａに一時記憶し、本プログラムを終了する。ＲＡＭ２２ａに記録されたデータは、このプログラムが実行されるたびに、上書きされる。
【００４９】
この転舵モータ動作確認プログラム３３ａによれば、転舵モータ６ａの動作不良の検出が可能で、その結果は、絶えずＲＡＭ２２ａ内に記録されているため、いつでも転舵モータ１４ａの動作状態の確認が行える。また、ＥＣＵ２０ｂの転舵モータ動作確認プログラム３３ｂにより、転舵モータ１４ｂも同様に検出可能である。
【００５０】
上述の動作不良検出プログラムによって動作不良が確認された後は、動作不良により変化した車両状態を、動作不良が生じる前の車両状態に戻すバックアップ制御が実行される。これが完了した後に、本発明の特徴である、運転者にその動作不良を認識させるための手段の実行が行われる。
【００５１】
ここで、図１の２重補償系システムからなる車両用電動操舵装置において、反力モータ６ａ，ｂ、転舵モータ１４ａ，ｂ、ＥＣＵ２０ａ，ｂのいずれかに発生した動作不良を運転者にどのように認識させるか、そのための手段についての説明を行う。
【００５２】
その手段としては、反力モータにより操舵の擬似反力の設定値を小さく又は大きくする反力制御を行い、ハンドル操作に制限を設ける手段、車両の車速、エンジン回転数に上限値を設け、車両の車速、エンジン回転数をその上限値以下に制御する車速制御により車両走行に制限を設ける手段、又はその両者からなる手段のいずれかが挙げられる。
【００５３】
まず、反力制御を行い、ハンドル操作に制限を設ける手段について説明を行う。この反力制御は、単に反力を通常走行時よりも大きく又は小さくするという制御を行うことでも簡易に可能であり報知手段としても有効であるが、本実施形態においては、反力モータの動作不良時には、反力を小さく、転舵モータ又はＥＣＵが動作不良を発生した場合には反力を重くする反力制御を行うものとする。この反力制御は、反力モータに入力するモータ電流Ｉ１を制御することでなされる。反力モータは、モータ電流Ｉ１を大きくするほどモータのコイルに流れる電流が増し、それに比例して発生するトルクは大きくなり、逆にモータ電流Ｉ１を小さくすれば発生するトルクも小さくなる。このトルクが、運転者のハンドル操作に与えられる擬似反力であり、これを変更することで、運転者はハンドル操作に違和感を覚えることとなる。
【００５４】
図６は、この反力制御の具体的な制御方法の流れを示すフローチャートである。以下、図６のフローチャートを用いてその説明を行う。Ｓ２００では、反力モータの動作確認を行う。この動作確認は、上述の反力モータ動作確認プログラムによってなされ、ここでは、そのときにＲＡＭに記憶した判定結果に基づき、動作確認を行う。このとき、反力モータに動作不良が発生している場合は、Ｓ２０３において、反力の設定値を動作不良以前より小さく設定する。Ｓ２０４において、Ｓ２０３で設定した反力値になるまで反力を経時的に小さくするために、反力モータに入力するモータ電流を経時的に減少させる制御を行う。Ｓ２０５において、反力が設定値に達したらこのモータ電流値を保つ制御がなされ、設定した反力を維持する。このとき、反力は急に変化させるのではなく、運転者が急ハンドルを切ることがないよう、経時的にゆっくりと変化するように制御する。また、設定する反力は、ゼロにしてもよい。
【００５５】
Ｓ２０５の後、Ｓ２０９において、動作不良に基づく反力設定値の変更の解除を行う設定がなされたかどうかの確認がなされる。解除が確認されなければ、Ｓ２０５を繰り返し、反力を小さくした設定のままの走行を続けることになる。この解除設定は、運転者が修理業者に車両を修理に出して修理完了後に業者がこれを実施することとし、運転者が解除設定を行えないようにしておく。解除設定がなされることで、車両は通常の反力の大きさに基づくハンドル操作が行えるようになる。
【００５６】
このとき、反力モータと同時に、ＥＣＵ、転舵モータの１つに動作異常が発生していたとしても、反力を小さくするＳ２０３、Ｓ２０４、Ｓ２０５の反力制御を行う。これは、反力モータの１つが動作不良を発生した状態で、さらにもう一方の反力モータにも故障が発生した際に、反力が急激に減少することを防ぐためである。したがって、反力モータの動作不良時に設定する反力の設定値は、ゼロに近いほど効果的であるといえる。
【００５７】
Ｓ２００で反力モータの動作確認を行った結果、反力モータが正常に動作していた場合は、Ｓ２０１においてＥＣＵの動作不良確認を行う。Ｓ２０１で、ＥＣＵの動作不良が確認できなかった場合は、Ｓ２０２に進み、転舵モータの動作確認を行う。
【００５８】
さらにＳ２０２において、転舵モータの動作不良が確認できなかった場合は、Ｓ２００の前に戻り、再度反力モータの動作確認から行う。このように、動作不良が発生していない場合においても、絶えず動作確認を行い、制御系内の動作不良の確認がなされている。
【００５９】
Ｓ２０１においてＥＣＵで動作不良が確認された場合と、Ｓ２０２で転舵モータの動作不良が確認された場合は、Ｓ２０６において、反力の設定値を動作不良前より大きく設定する。Ｓ２０７では、Ｓ２０６で設定した反力値になるまで反力を経時的に大きくするために、反力モータに入力するモータ電流を経時的に増加させる制御を行う。Ｓ２０８において、設定値に達したらこのモータ電流値を保つ制御がなされ、設定した反力を維持する。このとき、反力は急に変化させるのではなく、運転者が急にハンドルが切りにくくなることを避けるために、経時的にゆっくりと変化するように制御する。
【００６０】
Ｓ２０８の後、Ｓ２１０において、動作不良に基づく反力設定値の変更の解除を行う設定がなされたかどうかの確認がされる。解除が確認されなければ、Ｓ２０８を繰り返し、修理によって修理業者が解除設定を行った場合は、車両は通常の反力の大きさに基づくハンドル操作が行えるようになる。
【００６１】
次に、上述の車速制御により車両走行に制限を設ける手段について説明を行う。この車速制御は、車両の車速又はエンジン回転数の少なくとも一方に上限値を設け、前記車速又はエンジン回転数を前記上限値以下になるまで経時的に下げるとともに、その後は前記上限値を超えないように制御することで、運転者は車両の走行状態に違和感を覚えることとなる。本実施形態では、この車速制御は、車速制御用ＥＣＵが、エンジンのインジェクタを制御することでなされるものとする。
【００６２】
図７にエンジンの給排気系及び燃料系の構成を示す概略図を示す。エンジン６０の吸気通路６１には、その上流部で空気を浄化するエアクリーナ６４、吸入空気量ＧＡを検出するエアフローメータ６５、吸気通路６１の開口面積を変更して空気量を調整するスロットルバルブ６６が設けられる。スロットルバルブ６６の下流のインテークマニホールド６７には、ガソリン燃料を噴射するインジェクタ７０が設けられている。
【００６３】
吸気通路６１に吸入された空気は、エアクリーナ６４で浄化され、インジェクタ７０より噴射された燃料と混合されて、燃焼室６２に供給されて燃焼される。燃焼室６２において、燃焼により生じた排気ガスは、排気通路６３を通じて排出される。排気通路６３には、排気ガスの酸素分圧に応じた電圧を検出信号として出力する酸素センサ６８が設けられている。
【００６４】
またエンジン６０には、ガソリン用燃料系が設けられている。燃料系は、燃料ポンプ７３、デリバリパイプ７１、及びプレッシャレギュレータ７２を備えている。燃料ポンプ７３は、ガソリンタンク７４に貯蔵された燃料を汲み上げて、デリバリパイプ７１に圧送する。各デリバリパイプ７１内の燃圧は、プレッシャレギュレータ７２によって一定に保持されている。そしてデリバリパイプ７１から各気筒のインジェクタ７０へと燃料が供給される。
【００６５】
図８は、本発明を実行する各センサ類によりインジェクタ７０を制御する車速制御用ＥＣＵを示す概略図である。通常、インジェクタ７０は、電磁コイルへの通電によりプランジャが動作することによって、ノズルまで燃料が到達し、噴射される構造をとる。車速制御用ＥＣＵ８０に、エンジンへの吸入空気量やエンジンの負荷、水温、排気ガスの酸素分圧、吸気温度、加減速などの状態を検出するインジェクタ制御用センサ類８１からの電気信号を入力されることで、車速制御用ＥＣＵ８０が、エンジンの特性に合わせて設定した空燃比になるように、燃料噴射を行うインジェクタ７０の開弁時間を算出し、その開閉信号のデューティ比を決定する。これによって、その開閉信号が電磁コイルに通電され、燃料の噴射が行われる。
【００６６】
本発明の車速制御を実現するためには、このインジェクタ７０を制御するためのセンサ類８１に、車速センサ８２とエンジン回転数センサ８３を加えて、これらの検出する電気信号をインジェクタ７０の燃料噴射のバルブ幅を決定するパラメータに加えればよい。これによってインジェクタ７０を制御するには、まず、操舵制御系の動作不良時に、操舵制御用ＥＣＵ２０から車速制御用ＥＣＵ８０に対して、車速、エンジン回転数の上限値を指定する信号を入力し、車速制御用ＥＣＵ８０にこれを記憶させる。この後、車速センサ８２とエンジン回転数センサ８３によって検出された車速、エンジン回転数がこの上限値を上回った場合に、燃料噴射を行うインジェクタ７０の開弁時間を短くする、又は燃料自体を噴射しないように燃料カットを行う、といった制御を行わせるプログラムを車速制御用ＥＣＵ８０に記憶させ、車速、エンジン回転数がこの上限値を上回った場合に、これを実行するようにする。これにより、車速、エンジン回転数がこの上限値を上回った場合は、エンジンの回転数が強制的に落とされ、車速、エンジン回転数は上限値以下に下がる。
【００６７】
このとき、エンジン回転数に上限値を設ける場合は、ギアの種類ごとによって設定されることが望ましい。これは、高速ギア時と低速ギア時では、同一回転数でも高速ギアのほうが車速が大きいため、操舵制御系の動作不良発生時にできるだけ低速の走行をさせるには、高速ギアでの回転数上限値は低くして車速を抑え、低速ギア時ではある程度高めに上限値を設定してある程度のスピードが出せるようにしておけばよい。
【００６８】
この車速制御について、その制御方法は、車両の車速制御、エンジン回転数制御、又はその両者を同時に行う制御の３通りが考えられ、それぞれについてその具体的な制御方法を、図９、図１０、図１１のフローチャートに示す。
【００６９】
まず、車速のみを制御する車速制御を実行する場合を、図９を用いて説明する。Ｓ３００では、反力モータの動作確認を行う。反力モータの動作不良が確認されなかった場合は、Ｓ３０１において、ＥＣＵの動作確認を行う。さらに、ＥＣＵの動作不良も確認されなかった場合は、Ｓ３０２において、転舵モータの動作確認を行う。
【００７０】
Ｓ３０２で、転舵モータに動作不良が確認されなかった場合は、Ｓ３００の前まで戻り、再度反力モータの動作確認から行う。このように、動作不良が発生していない場合は、動作確認を繰り返し行い、常に制御系内の動作不良の確認を行う。
【００７１】
Ｓ３００，Ｓ３０１、Ｓ３０２のいずれかで動作不良が確認された場合は、Ｓ３０３において、操舵制御用ＥＣＵ２０から車速制御用ＥＣＵ８０に、車速上限値を指定する信号を入力して、車速制御用ＥＣＵ８０にこれを記憶させる。
【００７２】
この後、Ｓ３０４において、Ｓ３０３で車速センサ８２が検出した車速が、車速制御用ＥＣＵ８０に記憶された車速上限値を超えているかの判断を、車速制御用ＥＣＵ８０のＣＰＵ（図示せず）に実行させる。車速がその上限値を越えていると判断された場合は、Ｓ３０５に進み、車速を上限値以下になるまで経時的に車速を落とし続ける制御を実行し、車速が上限値以下になったらＳ３０６に進む。また、車速が上限値を越えていないと判断した場合は、Ｓ３０５を飛ばし、Ｓ３０６に進む。
【００７３】
Ｓ３０６では、操舵制御系の動作不良に基づく制限つきの車速制御を解除する設定がなされたかどうかの確認がなされる。解除が確認されなければ、Ｓ３０４に戻り、車速の上限値に基づく車速制御を再度実行し、修理によって解除設定がなされるまで、これを繰り返す。修理によってこの解除設定がなされれば、車両は、操舵制御系の動作不良による車速制限のない通常の走行が可能となる。
【００７４】
次に、エンジン回転数のみを制御する車速制御を実行する場合を、図１０を用いて説明する。図９と同様に、まず、Ｓ３１０、Ｓ３１１、Ｓ３１２において、反力モータ、ＥＣＵ、転舵モータの動作確認を行う。Ｓ３１２で、転舵モータに動作不良が確認できなかった場合は、Ｓ３１０の前まで戻り、再度反力モータの動作確認から行う。
【００７５】
Ｓ３１０，Ｓ３１１、Ｓ３１２のいずれかで動作不良が確認された場合は、Ｓ３１３において、操舵制御用ＥＣＵ２０から車速制御用ＥＣＵ８０に、エンジン回転数上限値を指定する信号を入力し、車速制御用ＥＣＵ８０にこれを記憶させる。
【００７６】
この後、Ｓ３１４において、Ｓ３１３でエンジン回転数センサ８３が検出したエンジン回転数が、車速制御用ＥＣＵ８０に記憶されたエンジン回転数上限値を超えているかの判断を、車速制御用ＥＣＵ８０のＣＰＵ（図示せず）に実行させる。エンジン回転数がその上限値を越えていると判断された場合は、Ｓ３１５に進み、エンジン回転数が上限値以下になるまで経時的にエンジン回転数を落とし続ける制御を実行し、エンジン回転数が上限値以下になったらＳ３１６に進む。また、エンジン回転数が上限値を越えていないと判断した場合は、Ｓ３１５を飛ばし、Ｓ３１６に進む。
【００７７】
Ｓ３１６では、操舵制御系の動作不良に基づく制限つきの車速制御を解除する設定がなされたかどうかの確認がなされる。解除が確認されなければ、Ｓ３１４に戻り、エンジン回転数の上限値に基づく車速制御を再度実行し、修理によって解除設定がなされるまで、これを繰り返す。修理によってこの解除設定がなされれば、車両は、操舵制御系の動作不良によるエンジン回転数制限のない通常の走行が可能となる。
【００７８】
最後に、車速とエンジン回転数の両者を同時に制御する車速制御を実行する場合を、図１１を用いて説明する。図９、１０と同様に、まず、Ｓ３２０、Ｓ３２１、Ｓ３２２において、反力モータ、ＥＣＵ、転舵モータの動作確認を行う。Ｓ３２２で、転舵モータに動作不良が確認できなかった場合は、Ｓ３２０の前まで戻り、再度反力モータの動作確認から行う。
【００７９】
Ｓ３２０，Ｓ３２１、Ｓ３２２のいずれかで動作不良が確認された場合は、Ｓ３２３，Ｓ３２４において、操舵制御用ＥＣＵ２０から車速制御用ＥＣＵ８０に対して、車速の上限値とエンジン回転数の上限値を指定する信号を入力し、これらを車速制御用ＥＣＵ８０に記憶させる。
【００８０】
この後、Ｓ３２５において、Ｓ３２３で車速センサ８２が検出した車速が、車速制御用ＥＣＵ８０に記憶された車速上限値を超えているかの判断を、車速制御用ＥＣＵ８０のＣＰＵ（図示せず）に実行させる。車速がその上限値を越えていると判断された場合は、Ｓ３２６に進み、車速が上限値以下になるまで経時的に車速を落とし続ける制御を実行し、車速が上限値以下になったらＳ３２７に進む。また、車速が上限値を越えていないと判断した場合は、Ｓ３２６を飛ばし、Ｓ３２７に進む。
【００８１】
Ｓ３２７では、Ｓ３２４でエンジン回転数センサ８３が検出したエンジン回転数が、車速制御用ＥＣＵ８０に記憶されたエンジン回転数上限値を超えているかの判断を、車速制御用ＥＣＵ８０のＣＰＵ（図示せず）に実行させる。エンジン回転数がその上限値を越えていると判断された場合は、Ｓ３２８に進み、エンジン回転数が上限値以下になるまで経時的にエンジン回転数を落とし続ける制御を実行し、エンジン回転数が上限値以下になったらＳ３２９に進む。また、エンジン回転数が上限値を越えていないと判断した場合は、Ｓ３２８を飛ばし、Ｓ３２９に進む。
【００８２】
Ｓ３２９では、操舵制御系の動作不良に基づく制限つきの車速制御を解除する設定がなされたか否かの確認がされる。解除が確認されなければ、Ｓ３２９に戻り、エンジン回転数の上限値に基づく車速制御を再度実行し、修理によって解除設定がなされるまで、これを繰り返す。修理によってこの解除設定がなされれば、車両は、操舵制御系の動作不良による車速制限、エンジン回転数制限のない通常の走行が可能となる。
【００８３】
なお、本実施形態における反力制御において設定される反力の設定値と、車速制御において設定される車速、エンジン回転数の上限値は、反力モータ、転舵モータ、ＥＣＵの中で、複数の動作不良が存在する場合に、何が動作不良となっているか、いくつの動作不良があるかを集計し、その集計結果に合わせて決定してもよい。例えば、本実施形態において、ＥＣＵと転舵モータが１つずつ故障した場合に、車速制御よって設定される車速の上限値を、ＥＣＵ又は転舵モータが１つ故障した場合に設定される車速の上限値よりも小さく設定するなど、動作不良の程度を考慮し、状況に応じた最適な対応手段を設定することが可能となる。
【００８４】
ここで、上述のＥＣＵ、反力モータ、転舵モータの動作確認プログラムを実行し、動作不良が確認された場合にそのバックアップ制御と反力制御・車速制御による対処手段を実行する対処手段実行プログラムについて、説明を行う。
【００８５】
上述のプログラムは、ＥＣＵ２０のＲＯＭ２３に記憶された対処手段実行部４３に格納されている。ここでは、ＥＣＵ２０ｂ、反力モータ６ａ、又は転舵モータ１４ａの動作不良を確認した場合を例として、以下に、そのそれぞれの場合において実行される上記プログラムについて説明する。このとき、ＥＣＵ２０ａは正常に動作しているものとする。
【００８６】
図１２は、ＥＣＵの動作不良を確認した場合に、対処手段実行プログラムが実行されたときの制御の流れを示すフローチャートである。ここでは、ＥＣＵ２０ｂの動作不良を確認した場合を例にして説明を行う。
【００８７】
Ｓ４００では、ＥＣＵ２０ａは、上述のＥＣＵ動作不良プログラム３１ａを実行し、Ｓ４００〜Ｓ４０３までを行う。Ｓ４０４において、Ｓ４０３でＲＡＭに記憶されたＥＣＵ２０ｂの動作状態を確認し、これが正常である場合はＳ４００に戻り、再度ＥＣＵ２０ｂの動作確認を実行する。ＥＣＵ２０ｂが正常である場合はこれを繰り返し、常にＥＣＵ２０ｂの動作状態を把握しておく。
【００８８】
Ｓ４０４において、ＥＣＵ２０ｂの動作不良を確認した場合は、まず、Ｓ４０５において全制御系の動作確認を行う。これにより、ＥＣＵ２０ａは、制御系Ａ，Ｂに存在するＥＣＵ２０ａ，ｂ、反力モータ６ａ，ｂ、転舵モータ１４ａ，ｂの動作不良を集計し確認する。
【００８９】
Ｓ４０５の結果を基に、Ｓ４０６では、ＥＣＵ２０ａのＲＯＭ２３ａに記憶された動作不良対応部４０ａのバックアップ制御部４１ａにより、ＥＣＵ２０ｂの動作不良以前の状態を維持するためのバックアップ制御がなされる。このバックアップ制御部４１ａは、制御系内の様々な動作不良に対応したバックアップ制御用プログラムを有しており、発生した動作不良に基づきプログラムを選択、実行する。この場合、ＥＣＵ２０ｂを含む制御系が正常に動作していない現在の状態を、ＥＣＵ２０ｂの動作不良前の２系統による制御状態と同じ状態にするために、制御系Ｂの反力モータ６ｂと転舵モータ１４ｂを制御系ＡのＥＣＵ２０ａが制御できる状態にする。
【００９０】
Ｓ４０６のバックアップ制御の完了と同時にＳ４０７では、Ｓ４０５の結果を基に、ＥＣＵ２０ａのＲＯＭ２３ａに記憶された動作不良対応部４０ａの対処手段選択部４２ａにより、動作不良に対する対処手段を実行するプログラムが選択される。この対処手段選択部４２ａは、制御系内の様々な動作不良に対応する対処手段を有しており、発生した動作不良に基づき、その手段を実行するプログラムを選択、実行する。このときの対処手段は、上述で述べた反力制御と車速制御、又はその組み合わせによる制御のいずれかであり、Ｓ４０５の結果を基に、そのいずれかを選択し、実行する。
【００９１】
図１３は、反力モータの動作不良を確認した場合に、対処手段実行プログラムが実行されたときの制御の流れを示すフローチャートである。ここでは、反力モータ６ａの動作不良を確認した場合に例にして説明を行う。
【００９２】
Ｓ４１０では、ＥＣＵ２０ａは、上述の反力モータ動作不良プログラム３２ａを実行し、Ｓ４１０〜Ｓ４１３までを行う。Ｓ４１４において、Ｓ４１３でＲＡＭに記憶された反力モータ６ａの動作状態を確認し、これが正常である場合はＳ４１０に戻り、再度ＥＣＵ２０ｂの動作確認を実行する。ＥＣＵ２０ｂが正常である場合はこれを繰り返し、常にＥＣＵ２０ｂの動作状態を把握しておく。
【００９３】
Ｓ４１４において、反力モータ６ａの動作不良を確認した場合は、まず、Ｓ４１５において全制御系の動作確認を行う。これにより、ＥＣＵ２０ａは、制御系Ａ，Ｂに存在するＥＣＵ２０ａ，ｂ、反力モータ６ａ，ｂ、転舵モータ１４ａ，ｂの動作不良を集計し確認する。
【００９４】
Ｓ４１５の結果を基に、Ｓ４１６では、ＥＣＵ２０ａのＲＯＭ２３ａに記憶された動作不良対応部４０ａのバックアップ制御部４１ａにより、反力モータ６ａの動作不良以前の状態を維持するためのバックアップ制御がなされる。この場合、ＥＣＵ２０ｂに、反力モータ６ｂの出力トルクを２倍にする制御を行うプログラムを選択し実行する。
【００９５】
Ｓ４１６のバックアップ制御の完了と同時にＳ４１７では、Ｓ４１５の結果を基に、ＥＣＵ２０ａのＲＯＭ２３ａに記憶された動作不良対応部４０ａの対処手段選択部４２ａにより、動作不良に対する対処手段を実行するプログラムが選択される。このときの対処手段は、上述で述べた反力制御と車速制御、又はその組み合わせによる制御のいずれかであり、Ｓ４１５の結果を基に、そのいずれかを選択し、実行する。
【００９６】
図１４は、転舵モータの動作不良を確認した場合に、対処手段実行プログラムが実行されたときの制御の流れを示すフローチャートである。ここでは、転舵モータ１４ａの動作不良を確認した場合を例にして説明を行う。
【００９７】
Ｓ４２０では、ＥＣＵ２０ａは、上述の転舵モータ動作不良プログラム３３ａを実行し、Ｓ４２０〜Ｓ４２３までを行う。Ｓ４２４において、Ｓ４２３でＲＡＭに記憶された転舵モータ１４ａの動作状態を確認し、これが正常である場合はＳ４２０に戻り、再度ＥＣＵ２０ｂの動作確認を実行する。ＥＣＵ２０ｂが正常である場合はこれを繰り返し、常にＥＣＵ２０ｂの動作状態を把握しておく。
【００９８】
Ｓ４２４において、転舵モータ１４ａの動作不良を確認した場合は、まず、Ｓ４２５において全制御系の動作確認を行う。これにより、ＥＣＵ２０ａは、制御系Ａ，Ｂに存在するＥＣＵ２０ａ，ｂ、反力モータ６ａ，ｂ、転舵モータ１４ａ，ｂの動作不良を集計し確認する。
【００９９】
Ｓ４２５の結果を基に、Ｓ４２６では、ＥＣＵ２０ａのＲＯＭ２３ａに記憶された動作不良対応部４０ａのバックアップ制御部４１ａにより、転舵モータ１４ａの動作不良以前の状態を維持するためのバックアップ制御がなされる。この場合、ＥＣＵ２０ｂに、転舵モータ１４ｂの出力トルクを２倍にする制御を行うプログラムを選択し実行する。
【０１００】
Ｓ４２６のバックアップ制御の完了と同時にＳ４２７では、Ｓ４２５の結果を基に、ＥＣＵ２０ａのＲＯＭ２３ａに記憶された動作不良対応部４０ａの対処手段選択部４２ａにより、動作不良に対する対処手段を実行するプログラムが選択される。このときの対処手段は、上述で述べた反力制御と車速制御、又はその組み合わせによる制御のいずれかであり、Ｓ４２５の結果を基に、そのいずれかを選択し、実行する。
【０１０１】
本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、多重補償系のシステムを有するステアバイワイヤ方式の車両用電動操舵装置において、制御系内に動作不良が発生した場合に、車両の走行又はハンドル操作に意図した制限を設けることにより、運転者に制御系内の動作不良の存在を体感として認識させることを特徴とする発明である。また、本発明は、ウォーニングランプ等の報知手段等と合わせて行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した２重補償系システムによるステアバイワイヤ方式の車両用電動操舵装置の概略図
【図２】同実施形態における制御系Ａの構成を表す概略図
【図３】同実施形態のＥＣＵ動作確認プログラムを示すフローチャート
【図４】同実施形態の反力モータ動作確認プログラムを示すフローチャート
【図５】同実施形態の転舵モータ動作確認プログラムを示すフローチャート
【図６】本発明を実行する反力モータによる反力制御の流れを示すフローチャート
【図７】エンジンの給排気系及び燃料系の構成を示す概略図
【図８】インジェクタを制御する車速制御用ＥＣＵを示す概略図
【図９】本発明を実行する車速を制御する車速制御の流れを示すフローチャート
【図１０】本発明を実行するエンジン回転数を制御する車速制御の流れを示すフローチャート
【図１１】本発明を実行する車速とエンジン回転数の両者を同時に制御する車速制御の流れを示すフローチャート
【図１２】同実施形態のＥＣＵ動作確認に基づく対処手段実行プログラムの実行例を示すフローチャート
【図１３】同実施形態の反力モータ動作確認に基づく対処手段実行プログラムの実行例を示すフローチャート
【図１４】同実施形態の転舵モータ動作確認に基づく対処手段実行プログラムの実行例を示すフローチャート
【符号の説明】
Ａ，Ｂ （操舵）制御系
１ 操舵ハンドル
２ ハンドル軸
３ ハンドル軸回転角センサ
４ トルクセンサ
５ 減速機
６ 反力モータ
１０ 車輪
１１ 車輪転舵軸
１２ 減速機
１３ 転舵回転角センサ
１４ 転舵モータ
２０ 制御部（ＥＣＵ）
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＡＭ
２３ ＲＯＭ
２４ バスライン
２５ 入出力インターフェース
３０ 動作不良検出部
３１ ＥＣＵ動作確認プログラム
３２ 反力モータ動作確認プログラム
３３ 転舵モータ動作確認プログラム
４０ 動作不良対応部
４１ バックアップ制御部
４２ 対処手段選択部
４３ 対処手段実行部
５０ 操舵制御部
６０ エンジン
６１ 吸気通路
６２ 燃焼室
６３ 排気通路
６４ エアクリーナ
６５ エアフローメータ
６６ スロットルバルブ
６７ インテークマニホールド
６８ 酸素センサ
７０ インジェクタ
７１ デリバリパイプ
７２ プレッシャレギュレータ
７３ 燃料ポンプ
７４ ガソリンタンク
８０ 車速制御用ＥＣＵ
８１ インジェクタ制御用センサ類
８２ 車速センサ
８３ エンジン回転数センサ
Claims (11)
- 操舵ハンドル軸の回転角を検出するハンドル軸回転角センサと、そのハンドル軸の回転角に対応して車輪転舵軸を回転させる転舵モータと、前記ハンドル軸に擬似的な操舵反力を生じさせる反力モータと、前記転舵モータ及び反力モータの駆動を制御する操舵制御部とを含み、前記センサ、モータ及び制御部の少なくとも１種が２系統以上の多重補償系システムを有して、その動作不良時にはその不良系統を他の系統で機能補償する多重補償系システムを備える車両用電動操舵装置において、
前記反力モータ、前記転舵モータ、及び前記操舵制御部の動作不良を判定して少なくとも１つの前記動作不良を検出した場合に、前記判定した動作不良に応じて前記反力モータによる疑似操舵反力を経時的に変更させる反力制御を実行して、運転者に動作不良の存在を認識させることを特徴とする多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置。 - 前記反力制御が、前記転舵モータ、前記操舵制御部、及び前記反力モータのうち少なくとも１つの動作不良を検出し且つ前記反力モータの少なくとも１つが正常動作している場合に、前記反力モータによる疑似操舵反力の設定値を正常動作時より大きい値に変更し、前記反力モータによる疑似操舵反力を変更した設定値まで経時的に変化させることを特徴とする請求項１に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置。
- 前記反力制御が、前記転舵モータ又は前記操舵制御部のうち少なくとも１つの動作不良を検出した場合に実行されることを特徴とする請求項２に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置。
- 前記反力制御が、前記転舵モータ、前記操舵制御部、及び前記反力モータのうち少なくとも１つの動作不良を検出し且つ前記反力モータの少なくとも１つが正常動作している場合に、前記反力モータによる疑似操舵反力の設定値を正常動作時より小さい値に変更し、前記反力モータによる疑似操舵反力を変更した設定値まで経時的に変化させることを特徴とする請求項１に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置。
- 前記反力制御が、前記反力モータのうち少なくとも１つの動作不良を検出し且つ少なくとも１つが正常に稼動している場合に実行されることを特徴とする請求項４に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置。
- 請求項３及び５を同時に備えることを特徴とする多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置。
- 前記設定値が、前記転舵モータ、前記操舵制御部、及び前記反力モータから検出した各動作不良の数の集計結果に応じて決定されることを特徴とする請求項２，３，４，５又は６のいずれかに記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置。
- 前記反力制御と、車両の車速又はエンジン回転数の少なくとも一方に上限値を設け、前記車速又はエンジン回転数を前記上限値以下になるまで経時的に下げるとともに、その後は前記上限値を超えないように制御する車速制御との組み合わせによる制御パターンの制御を実行して、運転者に動作不良の存在を認識させることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６又は７のいずれかに記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置。
- 前記上限値が、前記転舵モータ、前記操舵制御部、及び前記反力モータから検出した各動作不良の数の集計結果に応じて決定されることを特徴とする請求項８に記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置。
- 前記多重補償系システムの動作不良を検出する動作不良検出手段と、前記組み合わせによる制御パターンの制御を実行させる動作不良対応制御部とを有することを特徴とする請求項８又は９のいずれかに記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置。
- 前記多重補償系システムが、２重補償系システムであることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９又は１０のいずれかに記載の多重補償系システムを有する車両用電動操舵装置。
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