JP4243146B2 - 電動ステアリング装置におけるバッテリ状態判定装置 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリから給電される複数のアクチュエータの作動を制御手段で制御することで車輪を転舵する電動ステアリング装置に関し、特にそのバッテリ状態判定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ステアリングホイールとステアリングギヤボックスとの機械的接続を絶ち、ステアリングホイールの操作により発生する電気信号に基づいて、制御手段がステアリングギヤボックスに設けたアクチュエータの駆動を制御して左右の車輪を転舵するステア・バイ・ワイヤ式操舵装置では、その電源であるバッテリの状態が悪化すると車輪の転舵を確実に行えなくなる可能性があるため、バッテリの劣化状態や残容量を精度良く判定してメンテナンスや交換を行う必要がある。
【0003】
従来、バッテリの劣化状態や残容量の判定は、バッテリから大きな電流を取り出しながら端子電圧の低下率を監視し、その低下率が閾値を超えた場合にバッテリに異常があると判定していた。
【0004】
またバッテリの寿命延長や劣化判定を行うものが、下記特許文献1および下記特許文献2により公知であり、電気自動車のバッテリの残容量を測定するものが下記特許文献3により公知である。
【0005】
【特許文献1】
特表2002−542576号公報
【0006】
【特許文献2】
特開2002−190329号公報
【0007】
【特許文献3】
特開平6−54402号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置に給電するバッテリから大電流を取り出しながら、その端子電圧の低下率を監視して異常を判定する上記従来の手法では、バッテリに大きな負荷を掛けて大電流を流すための特別の回路や制御装置を必要とする問題がある。またステア・バイ・ワイヤ式操舵装置のアクチュエータに大電流を流して上記判定を行おうとすると、車輪が転舵されないように固定する等の手段を講じないとアクチュエータに大電流を流すことができず、やはりコストが嵩む問題がある。
【0009】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、複数のアクチュエータを備えた電動ステアリング装置に給電するバッテリの状態を容易かつ的確に判定できるようにすることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、バッテリから給電される複数のアクチュエータの作動を制御手段で制御することで車輪を転舵する電動ステアリング装置において、前記バッテリの端子電圧を検出して前記制御手段に入力する電圧センサを備え、前記制御手段が、前記複数のアクチュエータの少なくとも一つを右転舵方向に駆動するとともに他の少なくとも一つを左転舵方向に駆動し、且つその左,右転舵方向にそれぞれ駆動するアクチュエータの出力トルクを、前記車輪が転舵されないように制御して、それらアクチュエータの駆動の間に前記電圧センサが出力する端子電圧の下降量に基づいて前記バッテリの状態を判定することを特徴とする、電動ステアリング装置におけるバッテリ状態判定装置が提案される。
【0011】
上記構成によれば、車輪を転舵する複数のアクチュエータの少なくとも一つを右転舵方向に駆動するとともに、他の少なくとも一つを左転舵方向に駆動し、その間に前記複数のアクチュエータに給電するバッテリの端子電圧を電圧センサで検出し、その端子電圧の下降量に基づいてバッテリの状態を判定するので、複数のアクチュエータに容易に大電流を流してバッテリの状態を的確に判定することができる。しかも複数のアクチュエータの作動を制御する既存の制御手段を使用するので、特別の制御手段を設ける必要をなくして低コストで実現することができる。
【0012】
また上記した左,右転舵方向へのアクチュエータの駆動の間、アクチュエータの出力トルクを車輪が転舵されないように制御するので、車輪の不要な転舵を防止してドライバーの違和感を解消することができる。
【0013】
尚、実施例の第1、第2ステアリングアクチュエータ14,17は本発明のアクチュエータに対応し、実施例の電子制御ユニットUは本発明の制御手段に対応する。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0015】
図1に示すように、自動車の車輪W,Wを転舵するステアリングギヤボックス11は車体左右方向に摺動自在なラックバー12を備えており、ラックバー12の両端が左右のタイロッド13,13を介して左右の車輪W,Wに接続される。電気モータよりなる第1ステアリングアクチュエータ14により回転するピニオン15がラックバー12に形成したラック16に噛み合っており、第1ステアリングアクチュエータ14を駆動するとピニオン15およびラック16を介してラックバー12が車体左右方向に摺動し、タイロッド13,13を介して左右の車輪W,Wが転舵される。
【0016】
電気モータよりなる第2ステアリングアクチュエータ17と、それにより回転する環状のドライブギヤ18とがラックバー12の外周を囲むように配置される。ラックバー12に固定したブラケット19に支持した雌ねじ部材20に雄ねじ部材21が噛み合っており、この雄ねじ部材21の一端に設けたドリブンギヤ22が前記ドライブギヤ18に噛み合っている。従って、第2ステアリングアクチュエータ17を駆動すると、ドライブギヤ18の回転がドリブンギヤ22を介して雄ねじ部材21に伝達され、回転する雄ねじ部材21に噛み合う雌ねじ部材20が車体左右方向に移動することで、ラックバー12が車体左右方向に摺動して左右の車輪W,Wが転舵される。
【0017】
ステアリングホイール23と一体のステアリングシャフト24の下端に操舵反力発生手段25が設けられる。操舵反力発生手段25は電気モータあるいは油圧によりステアリングホイール23に擬似的な操舵反力を付与するもので、その操舵反力の方向および大きさは任意に制御可能である。
【0018】
バッテリ26に接続されて第1ステアリングアクチュエータ14、第2ステアリングアクチュエータ17および操舵反力発生手段25の作動を制御する電子制御ユニットUには、操舵角センサSaで検出した操舵角δと、操舵トルクセンサSbで検出した操舵トルクTと、車速センサScで検出した車速Vvと、ラック位置センサSdで検出したラック位置Pと、電流センサSeで検出したバッテリ26からの電流Iと、電圧センサSfで検出したバッテリ26の端子電圧Vとが入力される。
【0019】
次に、上記構成を備えた実施例の作用を説明する。
【0020】
第1ステアリングアクチュエータ14は通常時に使用され、第2ステアリングアクチュエータ17は、第1ステアリングアクチュエータ14の故障時のバックアップに使用される。第1ステアリングアクチュエータ14が正常に機能する通常時に、ドライバーがステアリングホイール23を操作すると、操舵角センサSaで検出した操舵角δと、車速センサScで検出した車速Vvと、ラック位置センサSdで検出したラック位置Pとが電子制御ユニットUに入力される。電子制御ユニットUは、例えば、ステアリングホイール23の操舵角δに比例した車輪W,Wの転舵角γが得られるように第1ステアリングアクチュエータ14を駆動し、ステアリングギヤボックス11を介して車輪W,Wを転舵する。
【0021】
このとき、ラック位置センサSdで検出したラック位置P(つまり、車輪W,Wの転舵角γ)が目標位置に一致するようにフィードバック制御が行われる。また、例えば、車速センサScで検出した車速Vvが大きいときには車輪W,Wの目標転舵角を減少させ、前記車速Vvが小さいときには車輪W,Wの目標転舵角を増加させることで、高速時に車両の直進安定性を高めるとともに、低速時に車両の取り回しを容易にすることができる。
【0022】
ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置ではステアリングホイール23に車輪W,Wからの操舵反力が作用しないため、電子制御ユニットUからの指令で操舵反力発生手段25を駆動し、ステアリングホイール23に操舵反力を付与する必要がある。その際の目標操舵トルクは、例えば、操舵角δが大きくなるほど小さくなるように設定される。そして操舵トルクセンサSbで検出した操舵トルクTが前記目標操舵トルクに一致するように、操舵反力発生手段25の駆動がフィードバック制御される。このように、操舵反力発生手段25でステアリングホイール23に擬似的な操舵反力を付与することで、ドライバーの違和感を解消することができる。
【0023】
尚、車速センサScで検出した車速Vvが小さいときに操舵反力発生手段25に小さな操舵反力を発生させ、車速センサScで検出した車速Vvが大きいときに操舵反力発生手段25に大きな操舵反力を発生させることで、高速走行時の車両挙動を安定させるとともに、車庫入れ時等のドライバーの操舵を容易にすることができる。
【0024】
また第1ステアリングアクチュエータ14の故障時には、電子制御ユニットUが第2ステアリングアクチュエータ17を同様に制御することで、車輪W,Wの転舵を支障なく継続することができる。
【0025】
ところで、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置ではバッテリ26の残容量が減少して電子制御ユニットUあるいは第1、第2ステアリングアクチュエータ14,17が作動不能になると、ステアリングホイールおよびステアリングギヤボックスの機械的接続が絶たれているために、車輪W,Wを的確に転舵できなくなる可能性がある。従って、バッテリ26の状態を常に監視し、バッテリ26が劣化したりの残容量が低下したりした場合には、バッテリ26の充電や交換等の処置を行ってステア・バイ・ワイヤ式操舵装置の作動を確保する必要がある。
【0026】
そこで本実施例では、例えばイグニッションスイッチをオンした直後に、電子制御ユニットUからの指令で第1、第2ステアリングアクチュエータ14,17に逆方向の駆動指令を出力し、車輪W,Wを転舵することなく第1、第2ステアリングアクチュエータ14,17に負荷のみを加える。例えば、第1ステアリングアクチュエータ14に右転舵方向の出力トルクを発生させ、第2ステアリングアクチュエータ17に左転舵方向の出力トルクを発生させることで、両出力トルクを釣り合わせて車輪W,Wが転舵されないようにする。そのためには、ラック位置センサSdで検出したラック位置Pが変化しないように、第1、第2ステアリングアクチュエータ14,17の出力トルクを制御すれば良い。
【0027】
このようにして第1、第2ステアリングアクチュエータ14,17に流れる電流Iを電流センサSeで検出し、その電流Iを所定値に達するまで増加させる。この状態で、電圧センサSfで検出したバッテリ26の端子電圧Vを監視し、所定時間における端子電圧Vの下降量を検出する。バッテリ26が劣化したり残容量が低下した状態にあると、電流を取り出したときの端子電圧の下降量が大きくなることから、前記所定時間における端子電圧Vの下降量が閾値を超えた場合に、バッテリ26が劣化したり残容量が低下した状態にあると判断し、ドライバーに警報を発してバッテリ26の充電や交換を促すことで、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置が作動不良を起こす事態を未然に回避することができる。
【0028】
以上のように、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置が第1、第2ステアリングアクチュエータ14,17を備えていることに着目し、それら第1、第2ステアリングアクチュエータ14,17を同時に逆方向に駆動することにより、車輪W,Wを転舵することなく大きな負荷電流を流すことができる。しかも電子制御ユニットUはもともと第1、第2ステアリングアクチュエータ14,17の駆動を制御する機能を備えているため、バッテリ26の状態を判定するための特別の制御手段を新規に設ける必要がなくなり、低コストで実現することが可能となる。また車輪W,Wの不要な転舵が行われないため、ドライバーが違和感を覚えることもない。
【0029】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【0030】
例えば、実施例では第1ステアリングアクチュエータ14のバックアップ用として第2ステアリングアクチュエータ17を設けているが、第1、第2ステアリングアクチュエータ14,17を常時併用するものであっても良い。
【0031】
また実施例では電動ステアリング装置としてステア・バイ・ワイヤ式操舵装置を例示したが、電動ステアリング装置はドライバーのステアリング操作をアシストする電動パワーステアリング装置であっても良い。
【0032】
また実施例ではバッテリ26の状態を判定する際に、車輪W,Wが転舵されないように第1、第2ステアリングアクチュエータ14,17を駆動しているが、第1、第2ステアリングアクチュエータ14,17の駆動方向が相互に逆方向であれば車輪W,Wが転舵されても良い。
【0033】
また実施例のステア・バイ・ワイヤ式操舵装置は2個のステアリングアクチュエータ14,17を備えているが、3個以上のステアリングアクチュエータを備えていても良い。
【0034】
またバッテリ状態の判定は車両の停止時に行うことが望ましいが、車両の直線走行時に行うことも可能である。
【0035】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、車輪を転舵する複数のアクチュエータの少なくとも一つを右転舵方向に駆動するとともに、他の少なくとも一つを左転舵方向に駆動し、その間に前記複数のアクチュエータに給電するバッテリの端子電圧を電圧センサで検出し、その端子電圧の下降量に基づいてバッテリの状態を判定するので、複数のアクチュエータに容易に大電流を流してバッテリの状態を的確に判定することができる。しかも複数のアクチュエータの作動を制御する既存の制御手段を使用するので、特別の制御手段を設ける必要をなくして低コストで実現することができる。
【0036】
また上記のようにして複数のアクチュエータの少なくとも一つを右転舵方向に駆動するとともに他の少なくとも一つを左転舵方向に駆動する間、アクチュエータの出力トルクを車輪が転舵されないように制御するので、車輪の不要な転舵を防止してドライバーの違和感を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置の制御系のブロック図
【符号の説明】
14 第1ステアリングアクチュエータ(アクチュエータ)
17 第2ステアリングアクチュエータ(アクチュエータ)
26 バッテリ
Sf 電圧センサ
U 電子制御ユニット(制御手段)
V バッテリの端子電圧
W 車輪
Claims (1)
- バッテリ(26)から給電される複数のアクチュエータ(14,17)の作動を制御手段(U)で制御することで車輪(W)を転舵する電動ステアリング装置において、
前記バッテリ(26)の端子電圧(V)を検出して前記制御手段(U)に入力する電圧センサ(Sf)を備え、
前記制御手段(U)は、前記複数のアクチュエータ(14,17)の少なくとも一つを右転舵方向に駆動するとともに他の少なくとも一つを左転舵方向に駆動し、且つその左,右転舵方向にそれぞれ駆動するアクチュエータ(14,17)の出力トルクを、前記車輪(W)が転舵されないように制御して、それらアクチュエータ(14,17)の駆動の間に前記電圧センサ(Sf)が出力する端子電圧(V)の下降量に基づいて前記バッテリ(26)の状態を判定することを特徴とする、電動ステアリング装置におけるバッテリ状態判定装置。
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