JP4352250B2 - 車両の操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、転舵輪を転舵するための電動モータを備えたステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置に関する。

従来、この種の装置は、例えば下記特許文献１に記載されているように、冗長性をもたせるために転舵輪を転舵するための複数の電動モータを備え、目標転舵角と実転舵角との差に応じて駆動電流を複数の電動モータにそれぞれ流して転舵輪を目標転舵角に独立に転舵制御するようにしている。
特開平１０−２２６３５２号公報

しかし、上記従来の装置においては、複数の電動モータのばらつき、実転舵角を検出するための独立したセンサの組み付け誤差、複数の電動モータを独立に転舵制御するための演算誤差などに起因した複数の電動モータによる転舵輪の転舵制御の微妙な差により、転舵輪が目標転舵角の極近傍まで転舵制御された状態では、複数の電動モータによる転舵力の方向が互いに逆になり、この逆向きの転舵力および外力の釣合いによって転舵輪の転舵角が一定に維持されることがある。この転舵輪の転舵状態では、複数の電動モータには互いに逆向きの転舵力を発生するための駆動電流がそれぞれ流れており、無駄な電力を消費していることになる。

本発明の目的は、上記問題に対処するためになされたもので、転舵輪を転舵するための複数の電動モータを備えたステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、無駄な電力消費をなくすようにしたことにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、目標転舵角と実転舵角との差に応じた駆動電流を複数の電動モータにそれぞれ流して転舵輪を目標転舵角に転舵制御する複数の転舵制御手段と、転舵輪の転舵が停止したことを検出する停止検出手段と、停止検出手段によって転舵輪の転舵が停止したことが検出されたとき、複数の転舵制御手段のうちの一部の転舵制御手段について、目標転舵角と実転舵角との差に応じた駆動電流を電動モータに流して転舵輪を目標転舵角に転舵制御する通常の転舵制御から、電動モータに流されていた駆動電流を減少させる減少制御へ、制御を切り替える電流低減手段とを設けたことにある。この場合、複数の転舵制御手段は、例えば、独立して検出された複数の実転舵角を用いて目標転舵角と実転舵角との差に応じて駆動電流を計算するものである。

上記のように構成した本発明においては、転舵輪が目標転舵角の極近傍まで転舵され、複数の電動モータによる転舵力および転舵輪から入力される外力が釣り合った状態になって転舵輪の転舵が停止すると、停止検出手段がこの状態を検出する。そして、この停止検出手段による検出に応答して、電流低減手段は、複数の電動モータのうちの一部の電動モータについて、目標転舵角と実転舵角との差に応じた駆動電流を電動モータに流して転舵輪を目標転舵角に転舵制御する通常の転舵制御から、電動モータに流されていた駆動電流を減少させる減少制御へ、制御を切り替える。したがって、この減少制御へ切り替えられた電動モータの転舵力は減少する。一方、前記減少制御へ切り替えられた電動モータ以外の電動モータに関しては、目標転舵角と実転舵角との差に応じた駆動電流を流すことによる転舵制御が続行され、前記減少制御へ切り替えられた電動モータの転舵力および外力に釣り合うような駆動電流が流されるようになるので、前記減少制御へ切り替えられた電動モータ以外の電動モータの駆動電流も減少し、無駄な電力消費をなくすことができる。

また、本発明の他の特徴は、電流低減手段が、前記減少制御へ切り替えられた電動モータの駆動電流が所定の小さな電流値になるまで、または前記減少制御へ切り替えられた電動モータによる転舵輪の実転舵角の変化が所定量になるまで、前記減少制御へ切り替えられた電動モータに流されていた駆動電流を時間経過に従って徐々に減少させるように構成したことにある。これによれば、前記減少制御へ切り替えられた電動モータに流れる駆動電流または前記減少制御へ切り替えられた電動モータによる転舵輪の転舵角を確認しながら、前記減少制御へ切り替えられた電動モータに流れる駆動電流が減少制御されるので、最終的に前記減少制御へ切り替えられた電動モータに流れる駆動電流の大きさを適当な値に制御できる。

以下、本発明の一実施形態に係る車両の操舵装置について図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係る車両の操舵装置を概略的に示している。

この車両の操舵装置は、運転者によって操舵操作される操舵操作装置１０と、転舵輪としての左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を前記運転者の操舵操作に応じて転舵する転舵装置２０とを機械的に分離したステアバイワイヤ方式を採用している。操舵操作装置１０は、運転者によって回動操作される操作部としての操舵ハンドル１１を備えている。操舵ハンドル１１は操舵入力軸１２の上端に固定され、操舵入力軸１２の下端には減速機構を内蔵した反力発生用の操舵反力用電動モータ１３が組み付けられている。操舵反力用電動モータ１３は、操舵ハンドル１１の操舵操作に対して反力を付与する。

転舵装置２０は、車両の左右方向に延びて配置されたラックバー２１を備えている。このラックバー２１の両端部には、タイロッド２２ａ，２２ｂおよびナックルアーム２３ａ，２３ｂを介して、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵可能に接続されている。左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、ラックバー２１の軸線方向の変位により左右に転舵される。ラックバー２１の外周上には、図示しないハウジングに組み付けられた第１転舵用電動モータ２４および第２転舵用電動モータ２５が設けられている。第１転舵用電動モータ２４および第２転舵用電動モータ２５の回転は、それぞれねじ送り機構２６，２７により減速されるとともにラックバー２１の軸線方向の変位に変換される。

また、転舵装置２０は、第３転舵用電動モータ３１も有している。この第３転舵用電動モータ３１の回転は、減速ギヤ３２を介してピニオンギヤ３３に伝達される。ピニオンギヤ３３はラックバー２１に設けたラック歯２１ａに噛み合っており、第３転舵用電動モータ３１の回転によりラックバー２１が軸線方向に変位する。これらの第１ないし第３転舵用電動モータ２４、２５，３１は駆動電流に比例した回転トルクをそれぞれ発生するもので、同じ大きさの駆動電流を流すことにより左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に対してほぼ同じ転舵力を付与するように構成されている。

次に、操舵反力用電動モータ１３および第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１の回転を制御する電気制御装置４０について説明する。電気制御装置４０は、操舵角センサ４１、軸力センサ４２、および第１ないし第３回転角センサ４３，４４，４５を備えている。操舵角センサ４１は、操舵入力軸１２に組み付けられて、操舵ハンドル１１の中立位置からの回転角を検出してハンドル操舵角θhとして出力する。なお、ハンドル操舵角θhは、中立位置を「０」とし、右方向の角度を正の値で、左方向の角度を負の値で表す。軸力センサ４２は、ラックバー２１に組み付けられて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵時にラックバー２１に作用する軸力Ｆを検出して出力する。なお、この軸力Ｆは、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を右方向に転舵する際に作用する軸力を正で表し、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を左方向に転舵する際に作用する軸力を負で表す。第１ないし第３回転角センサ４３，４４，４５は、第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１にそれぞれ組み付けられ、第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１の基準位置からの第１ないし第３回転角θm1，θm2，θm3をそれぞれ検出する。なお、これらの第１ないし第３回転角θm1，θm2，θm3も、中立位置を「０」とし、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の右方向の転舵に対応した方向の回転角を正の値で、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の左方向の転舵に対応した方向の回転角を負の値で表す。

また、電気制御装置４０は、操舵反力用電子制御ユニット（以下、操舵反力用ＥＣＵという）４６および第１ないし第３転舵用電子制御ユニット（以下、第１ないし第３転舵用ＥＣＵという）４７，４８，４９を備えている。操舵反力用ＥＣＵ４６には、操舵角センサ４１が接続されている。第１転舵用ＥＣＵ４７には、操舵角センサ４１、軸力センサ４２および第１回転角センサ４３が接続されている。第２転舵用ＥＣＵ４８には、操舵角センサ４１、軸力センサ４２および第２回転角センサ４４が接続されている。第３転舵用ＥＣＵ４８には、操舵角センサ４１、軸力センサ４２および第３回転角センサ４５が接続されている。

これらのＥＣＵ４６〜４９は、それぞれＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とする。操舵反力用ＥＣＵ４６は、ＲＯＭに記憶した図２の操舵反力制御プログラムを実行して、駆動回路５１を介して操舵反力用電動モータ１３を駆動制御する。第１ないし第３転舵用ＥＣＵ４７〜４９は、ＲＯＭに記憶した図３〜図５の第１ないし第３転舵制御プログラムをそれぞれ実行して、駆動回路５２〜５４を介して第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１をそれぞれ駆動制御する。

駆動回路５１〜５４は、ＥＣＵ４６〜４９によりそれぞれ制御されて、電動モータ１３，２４，２５，３１を駆動制御する。これらの駆動回路５１〜５４内には、電動モータ１３，２４，２５，３１に流れる駆動電流ｉh，ｉ1，ｉ2，ｉ3をそれぞれ検出する駆動電流センサ５１ａ〜５４ａがそれぞれ設けられていて、駆動電流センサ５１ａ〜５４ａによって検出された駆動電流ｉh，ｉ1，ｉ2，ｉ3はＥＣＵ４６〜４９にそれぞれ供給される。

次に、上記のように構成した実施形態の動作を説明する。イグニッションスイッチ（図示しない）の投入により、操舵反力用ＥＣＵ４６は、図２の操舵反力制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行し始める。この操舵反力プログラムの実行はステップＳ１０にて開始され、操舵反力用ＥＣＵ４６は、ステップＳ１１にて操舵角センサ４１によって検出されたハンドル操舵角θhを入力する。

次に、操舵反力用ＥＣＵ４６は、目標操舵反力テーブルを参照して、前記入力したハンドル操舵角θhに対応する目標操舵反力を計算する。この目標操舵反力テーブルは、図６に示すように、ハンドル操舵角θhの増加に従って増加する目標操舵反力を記憶している。なお、目標操舵反力テーブルを用いるのに代えて、ハンドル操舵角θhと目標操舵反力との関係を予め定めた関数を用意しておいて、同関数を用いて前記入力したハンドル操舵角θhに対応する目標操舵反力を計算するようにしてもよい。また、車速センサ、ヨーレートセンサ、横加速度センサなどを設けて、前記各センサによって検出された車速、ヨーレート、横加速度などに応じて前記計算した目標操舵反力を補正してもよい。

前記目標操舵反力の計算後、操舵反力用ＥＣＵ４６は、ステップＳ１３にて、駆動回路５１との協働により、駆動電流センサ５１ａによって検出された駆動電流ｉhをフィードバックして、前記目標操舵反力に対応した駆動電流を操舵反力用電動モータ１３に流す。そして、ステップＳ１４にて、この操舵反力制御プログラムの実行を一旦終了する。操舵反力用電動モータ１３は操舵入力軸１２を介して操舵ハンドル１１に前記計算した目標操舵反力に等しい操舵反力を付与する。これにより、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に対して、操舵ハンドル１１の操舵角θに応じた反力トルクが付与され、運転者は、この操舵反力を感じながら、操舵ハンドル１１を回動操作できる。

一方、第１転舵用ＥＣＵ４７は、前記操舵反力制御プログラムの実行に並行して、図３の第１転舵制御プログラムの実行を所定の短時間ごとに繰り返し実行する。第１転舵制御プログラムの実行は図３のステップＳ２０にて開始され、第１転舵用ＥＣＵ４７は、ステップＳ２１にて、操舵角センサ４１および回転角センサ４３によって検出されたハンドル操舵角θhおよびモータ回転角θm1をそれぞれ入力する。

次に、第１転舵用ＥＣＵ４７は、ステップＳ２２にて、モータ回転角θm1に比例定数を乗算することにより、モータ回転角θm1に対応して比例変化する左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の実転舵角δ1を計算する。そして、第１転舵用ＥＣＵ４７は、ステップＳ２３にて前記入力したハンドル操舵角θhおよび前記計算した実転舵角δ1をそれぞれ時間微分して、操舵角速度θv1（＝dθh/dt）および転舵角速度δv1（＝dδ1/dt）をそれぞれ計算する。なお、これらの操舵角速度θv1および転舵角速度δv1の演算処理においては、前回の第１転舵制御プログラムの実行時に入力されたハンドル操舵角θvおよび前回の第１転舵制御プログラムの実行時に計算された実転舵角δ1も利用される。

前記ステップＳ２３の処理後、第１転舵用ＥＣＵ４７は、ステップＳ２４，Ｓ２５にて、操舵角速度θv1および転舵角速度δv1が所定の正の微小値ΔθvおよびΔδv以上であるかを判定する。これらのステップＳ２４，Ｓ２５の判定処理は、操舵ハンドル１１の回動操作が停止し、かつ左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵が停止している場合には、操舵角速度θv1および転舵角速度δv1が共にほぼ「０」になることに鑑み、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵（すなわち転舵角の変更）が停止しているか、言い換えれば操舵ハンドル１１が中立位置に維持またはある舵角に保舵されているかを判定するものである。

いま、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵が停止していなければ、操舵角速度θv1が微小値Δθv以上であり、または転舵角速度δv1が微小値Δδv以上であり、第１転舵用ＥＣＵ４７はステップＳ２４またはＳ２５にて「Ｙｅｓ」と判定して、プログラムをステップＳ２６以降に進める。ステップＳ２６においては、中断フラグＳＴＦを“０”に設定する。この中断フラグＳＴＦは、“１”により後述する駆動電流の減少制御中であることを表し、“０”によりその他の状態を表す。

このステップＳ２６の処理後、第１転舵用ＥＣＵ４７は、ステップＳ２７にて、ＲＯＭ内に予め用意された目標転舵角テーブルを参照して、前記入力したハンドル操舵角θhに対応する目標転舵角δ＊を計算する。この目標転舵角テーブルは、図７に示すように、ハンドル操舵角θhの増加に従って増加する目標転舵角δ＊を記憶している。なお、目標転舵角テーブルを用いるのに代えて、ハンドル操舵角θhと目標転舵角δ＊との関係を予め定めた関数を用意しておいて、同関数を用いて前記入力したハンドル操舵角θhに対応する目標転舵角δ＊を計算するようにしてもよい。また、車速、ヨーレート、横加速度などに応じて前記計算した目標転舵角δ＊を補正するようにしてもよい。

前記目標転舵角δ＊の計算後、第１転舵用ＥＣＵ４７は、ステップＳ２８にて、駆動回路５２との協働により、駆動電流センサ５２ａによって検出された駆動電流ｉ1をフィードバックして、目標転舵角δ＊から実転舵角δ1を減算した差分値δ＊−δ1に比例した駆動電流Ｉc（＝ｋ・(δ＊−δ1)）を第１転舵用電動モータ２４に流す。なお、ｋは、予め決められた比例定数である。そして、ステップＳ３７にて、この第１転舵制御プログラムの実行を一旦終了する。これにより、第１転舵用電動モータ２４は前記差分値δ＊−δ1が「０」となるように駆動制御され、その回転により、ねじ送り機構２６を介してラックバー２１を軸線方向に駆動する。そして、ラックバー２１の軸線方向の変位により、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が目標転舵角δ＊に向かって転舵される。その結果、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、操舵ハンドル１１の回動操作に応じて転舵され、車両は左右に旋回される。

一方、第２転舵用ＥＣＵ４８も、前記操舵反力制御プログラムの実行に並行して、図４の第２転舵制御プログラムの実行を所定の短時間ごとにそれぞれ繰り返し実行する。第２転舵制御プログラムの実行は図４のステップＳ４０にて開始され、第２転舵用ＥＣＲ４８は、上記図３のステップＳ２１〜２８と同様な図４のステップＳ４１〜Ｓ４８の処理により、操舵ハンドル１１の回動操作に応じて左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を目標転舵角δ＊に転舵制御する。

ただし、この場合には、ステップＳ４１の処理により、回転角センサ４３によって検出された第１転舵用電動モータ２４の回転角θm1に代えて、回転角センサ４４によって検出された第２転舵用電動モータ２５の回転角θm2が入力される。そして、ステップＳ４２，Ｓ４３の処理により、この回転角θm2を用いて、上記実転舵角δ1および転舵角速度δv1に代わる実転舵角δ2および転舵角速度δv2（＝dδ2/dt）が計算されるとともに、操舵角速度θv2（＝dθh/dt）も上記操舵角速度θv1とは独立して計算される。また、ステップＳ４４，Ｓ４５，Ｓ４８の処理においては、操舵角速度θv2、転舵角速度δv2および実転舵角δ2を用いて演算処理が実行され、第２転舵用電動モータ２５には駆動電流Ｉc（＝ｋ・(δ＊−δ2)）が流される。さらに、ステップＳ４６の処理によって、“０”に設定される中断フラグＳＴＦも前記図３の中断フラグＳＴＦとは独立している。

さらに、第３転舵用ＥＣＵ４８も、前記操舵反力制御プログラムの実行に並行して、図５の第３転舵制御プログラムの実行を所定の短時間ごとにそれぞれ繰り返し実行する。第３転舵制御プログラムの実行は図４のステップＳ６０にて開始され、第３転舵用ＥＣＲ４９は、上記図３のステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２７，Ｓ２８と同様な図５のステップＳ６１〜Ｓ６４の処理により、操舵ハンドル１１の回動操作に応じて左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を目標転舵角δ＊に転舵制御する。そして、ステップＳ６５にて、この第３転舵制御プログラムの実行を終了する。

ただし、この場合には、ステップＳ６１の処理により、回転角センサ４３によって検出された第１転舵用電動モータ２４の回転角θm1に代えて、回転角センサ４５によって検出された第３転舵用電動モータ３１の回転角θm3が入力される。そして、ステップＳ６２の処理により、この回転角θm3を用いて、上記実転舵角δ1に代わる実転舵角δ3が計算される。また、ステップＳ６４の処理においては、実転舵角δ3を用いて演算処理が実行され、第３転舵用電動モータ３１には駆動電流Ｉc（＝ｋ・(δ＊−δ3)）が流される。

このような第１ないし第３転舵制御プログラムの実行により、第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１は、ほぼ均等な回転トルクにより共同して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵制御し、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を目標転舵角δ＊に転舵制御する。この左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵制御時には、ラックバー２１に作用する第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１による力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３に、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２にて入力されてナックルアーム２３ａ，２３ｂおよび対ロッド２２ａ，２２ｂを介してラックバー２１に加わる外力Ｆoutを加えた４つの力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆoutが下記式１の関係を満足した状態で、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵は目標転舵角δ＊の極近傍で停止する。
Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４＝０ …式１

しかし、第１ないし第３電動モータ２４，２５，３１のモータ回転角θm1，θm2，θm3に基づいて第１ないし第３転舵用ＥＣＲ４７〜４９によってそれぞれ独立して計算される実転舵角δ1，δ2、δ3は、ほぼ一致するが、電動モータ２４，２５，３１および回転角センサ４３，４４，４５の組付け誤差、第１ないし第３転舵用ＥＣＲ４７〜４９の演算誤差などにより僅かに異なる値を示す。このため、ラックバー２１に作用する第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１による力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３が対抗した状態で、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵が停止されていることがある。

この現象を具体例を上げて説明する。図９(Ａ)は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が目標転舵角δ＊（目標位置）の近傍まで転舵された状態で、ラックバー２１に作用する第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１による力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３が、Ｆ１＝＋２ｋＮ，Ｆ２＝＋３ｋＮ、Ｆ３＝−４ｋＮであり、外力ＦoutがＦout＝−１ｋである場合を示している。なお、これらの力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆoutは、正の値により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を右方向に転舵しようとする力を表し、負の値により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を左方向の転舵しようとする力を表す。また、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３は、第１ないし第３転舵制御プログラムにて計算されている第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１の実転舵角δ1，δ2，δ3に対応している。

このように左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵が停止している状態は、前述のように、第１転舵用ＥＣＵ４７による図３のステップＳ２４，Ｓ２５の処理により検出されるとともに、第２転舵用ＥＣＵ４８による図４のステップＳ４４，Ｓ４５の処理により検出される。すなわち、この左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵停止状態では、第１転舵用ＥＣＵ４７は、ステップＳ２４，２５にてそれぞれ「Ｎｏ」と判定して、プログラムをステップＳ２９以降に進める。ステップＳ２９においては、前記ステップＳ２６の処理によって“０”に設定されている中断フラグＳＴＦに基づいて「Ｎｏ」と判定される。そして、第１転舵用ＥＣＵ４７は、ステップＳ３０にて軸力センサ４２から検出軸力Ｆを入力し、ステップＳ３１にて軸力Ｆの絶対値｜Ｆ｜に比例する１つの電動モータ当たりの正のモータ電流Ｉoを計算する。そして、ステップＳ３２にて、中断フラグＳＴＦを“１”に設定しておくとともに、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵停止開始時の実転舵角δ1を停止時転舵角δ10として設定しておく。

このモータ電流Ｉoは軸力Ｆとの関係において定められており、第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１に同じ大きさのモータ電流Ｉoを同じ方向にそれぞれ流した場合に、ラックバー２１に軸力Ｆが作用するように定められている。すなわち、第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１は同じ出力特性に設計されているので、図８に示すように、軸力Ｆを得るために必要な第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１の同一方向の転舵のための駆動電流の合計電流の３分の１が、１つの電動モータ当たりのモータ電流Ｉoとなるように定められている。したがって、第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１がラックバー２１に作用する外力Ｆoutに対して同一方向に駆動力を発生していることを想定すれば、このモータ電流Ｉoは、軸力Ｆが発生しているときに、第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１に流れている最小電流に相当することが理解できる。そして、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が目標転舵角δ＊の極近傍まで転舵された状態では、第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１は前述のように互い対抗した方向にラックバー２１を駆動することがあるので、第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１のいずれかにはモータ電流Ｉoよりも大きな駆動電流が流れているのが通常である。

前記ステップＳ３２の処理後、第１転舵用ＥＣＵ４７は、ステップＳ３３にて、前回の第１転舵制御プログラムの実行時のステップＳ２８の処理によって計算した駆動電流Ｉc（＝ｋ・(δ＊−δ１)）が前記モータ電流Ｉoに所定の正の微小値ΔＩoを加算した値Ｉo＋ΔＩo以上であるかを判定する。なお、ここで微小値ΔＩoを加算する理由は、前述のように、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が目標転舵角δ＊の極近傍まで転舵された状態では、第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１のいずれかにモータ電流Ｉoよりも大きな駆動電流が流れていることを考慮したものである。

そして、駆動電流Ｉc（＝ｋ・(δ＊−δ１)）が前記加算値Ｉo＋ΔＩo以上であれば、第１転舵用ＥＣＵ４７は、ステップＳ３３にて「Ｙｅｓ」と判定し、プログラムをステップＳ３４に進める。ステップＳ３４においては、実転舵角δ1と停止時転舵角δ10との差｜δ1−δ10｜が所定量Δδ以下であるかを判定する。そして、前記差｜δ1−δ10｜が所定量Δδ以下であれば、第１転舵用ＥＣＵ４７は、ステップＳ３４にて「Ｙｅｓ」と判定し、プログラムをステップＳ３５に進める。

ステップＳ３５においては、第１転舵用ＥＣＵ４７は、前記駆動電流Ｉcを下記式２を用いて更新する。
Ｉc＝Ｉc−sign(Ｉc)・ΔＩc …式２
なお、関数sign(ｘ)は、変数ｘが負であるとき「−１」となり、変数ｘが「０」でるあるとき「０」となり、変数ｘが正であるとき「１」となる関数である。また、ΔＩcは所定の正の微小値である。この式２の演算により、駆動電流Ｉcが正であれば、駆動電流Ｉcは駆動電流値Ｉc−ΔＩcに更新される。また、駆動電流Ｉcが負であれば、駆動電流Ｉcは駆動電流値Ｉc＋ΔＩcに更新される。したがって、駆動電流Ｉcの絶対値｜Ｉc｜は減少制御される。

このステップＳ３５の処理後、第１転舵用ＥＣＵ４７は、ステップＳ３６にて、駆動回路５２との協働により、駆動電流センサ５２ａによって検出された駆動電流ｉ1をフィードバックして、前記更新した駆動電流Ｉcを第１転舵用電動モータ２４に流す。そして、ステップＳ３７にてこの第１転舵制御プログラムの実行を終了する。

次に、第１転舵制御プログラムが実行された場合も、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２がほぼ転舵停止状態にあって、操舵角速度θv1が微小値Δθv未満、かつ転舵角速度δv1が微小値Δδv未満である限り、ステップＳ２４，２５における共に「Ｎｏ」との判定のもとにステップＳ２９以降の処理が実行される。しかし、中断フラグＳＴＦは前回のステップＳ３２の処理により“１”に設定されているので、以降、第１転舵用ＥＣＵ４７は、ステップＳ２９にて「Ｙｅｓ」と判定して、プログラムをステップＳ３３に直接進める。これにより、１モータ当たりのモータ電流Ｉoは、前回のステップＳ３１の処理によって計算された値に維持される。そして、前回のステップＳ３５の処理によって更新された駆動電流Ｉcが前記加算値Ｉo＋ΔＩo以上であり、制御後の実転舵角δと停止時転舵角δ10との差｜δ−δ10｜が所定量Δδ以下である限り、ステップＳ３３，Ｓ３４にてそれぞれ「Ｙｅｓ」と判定され、ステップＳ３５，Ｓ３６の処理により、第１転舵用電動モータ２４の駆動電流Ｉcの絶対値｜Ｉc｜が微小値ΔＩcずつ徐々に減少制御されるとともに、同更新された駆動電流Ｉcが第１転舵用電動モータ２４に流される。

一方、この状態では、第２転舵用ＥＣＵ４８も、ステップＳ４４，４５にて「Ｎｏ」とそれぞれ判定して、前記ステップＳ２９〜Ｓ３６の処理と同様なステップＳ４９〜Ｓ５６の処理により、第２転舵用電動モータ２５の駆動電流Ｉcの絶対値｜Ｉc｜が微小値ΔＩcずつ徐々に減少制御されるとともに、同更新された駆動電流Ｉcが第２転舵用電動モータ２５に流される。ただし、この場合には、前記ステップＳ４８の処理によって計算された駆動電流Ｉcの絶対値｜Ｉc｜が微小値ΔＩcずつ徐々に減少制御される。

このような第１および第２転舵用ＥＣＵ４７，４８による駆動電流Ｉcの減少制御によって第１および第２電動モータ２４，２５に流れる駆動電流ｉ1，ｉ2が減少すると、第１および第２電動モータ２４，２５によるラックバー２１を軸線方向に駆動しようとする力Ｆ１，Ｆ２が変化する。この変化により、前述した第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１によるラックバー２１の駆動力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３およびラックバー２１に対して作用する外力Ｆoutのバランスが崩れて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角も極僅かに変化する。このとき、第３転舵用ＥＣＵ４９は、前述した図５のステップＳ６０〜Ｓ６５からなる第３転舵制御プログラムを繰り返し実行し続けており、目標転舵角δ＊と実転舵角δとの差δ＊―δに比例した駆動電流Ｉc（＝ｋ・（δ＊―δ3））を第３電動モータ３１に流している。したがって、前記力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆoutのバランスが崩れてラックバー２１が極僅かに変位すると、第３転舵用ＥＣＵ４９が第３電動モータ３１に流れる駆動電流Ｉcを自動的に変更して、前記力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆoutのバランスが取れた位置で、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵を停止する。これにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、これらの力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆoutのバランスの取れる位置まで極僅かに転舵される。

このことを、具体例をあげて説明する。左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵が停止したとき、第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１の実転舵角δ1，δ2，δ3が図９(Ａ)のＭ１，Ｍ２，Ｍ３であったとする。そして、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の駆動電流の減少制御により、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５がラックバー２１に付与する力Ｆ１、Ｆ２は１ｋＮずつ減少制御されて、それぞれ＋１ｋＮ，＋２ｋＮになったとする。このとき、外力Ｆoutは−１ｋＮであるので、力のバランス上、第３転舵用電動モータ３１がラックバー２１に付与する力Ｆ３は−２ｋＮになる。そして、第３転舵用電動モータ３１は、目標転舵角δ＊と実転舵角δ3の差分値に比例する駆動電流ｋ・(δ＊−δ3)で駆動制御されるので、ラックバー２１は左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の左方向の転舵に対応した方向に変位し、第３転舵用電動モータ３１の実転舵角δ3は図９(Ｂ)のＭ３の位置まで移動する。これにより、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の実転舵角δ1，δ2は図９(Ｂ)のＭ１，Ｍ２の位置まで移動する。

そして、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の駆動電流の減少制御により、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の各駆動電流Ｉcの絶対値｜Ｉc｜が加算値Ｉo＋ΔＩo未満になるか、または制御後の実転舵角δと停止時転舵角δ10との差｜δ−δ10｜が所定量Δδよりも大きくなると、第１転舵用ＥＣＵ４７はステップＳ３３またはＳ３４にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ３５，Ｓ３６の処理を実行しなくなる。また、第２転舵用ＥＣＵ４８は、ステップＳ５３またはＳ５４にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ５５，Ｓ５６の処理を実行しなくなる。

一方、このような第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の駆動電流の減少制御中、操舵ハンドル１１が回動操作され、または外力により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角が変化すると、前記図３のステップＳ２３にて計算される操舵角速度θv1の絶対値｜θv1｜または転舵角速度δv1の絶対値｜δv1｜が大きくなる。したがって、第１転舵用ＥＣＵ４７は、ステップＳ２４またはＳ２５にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２７，Ｓ２８の処理によりハンドル操舵角θhに応じた左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵を再開する。また、前記図４のステップＳ４３にて計算される操舵角速度θv2の絶対値｜θv2｜または転舵角速度δv2の絶対値｜δv2｜も大きくなる。したがって、第２転舵用ＥＣＵ４８は、ステップＳ４４またはＳ４５にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４７，Ｓ４８の処理によりハンドル操舵角θhに応じた左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵を再開する。第３転舵用ＥＣＵ４９は、前述した図５の転舵制御プログラムを繰り返し実行し続けて、操舵ハンドル１１の回動操作に応じて左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵し続ける。

上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、上記ステップＳ２７，Ｓ２８，Ｓ４７，Ｓ４８，Ｓ６３，Ｓ６４の目標転舵角δ＊と実転舵角δ1，δ2，δ3の差に応じた駆動電流Ｉcによる転舵制御により、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が目標転舵角δ＊の極近傍まで転舵され、第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１による転舵力および左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２から入力される外力が釣り合った状態になって左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵が停止する。この停止状態がステップＳ２３〜Ｓ２５，Ｓ４３〜Ｓ４５の処理によって検出されると、前記ステップＳ２７，Ｓ２８，Ｓ４７，Ｓ４８による第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の転舵制御が中断され、ステップＳ２９〜Ｓ３６，Ｓ４９〜Ｓ５６の処理により、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の駆動電流Ｉcがそれぞれ減少制御される。一方、第３転舵用電動モータ３１は、前述したステップＳ６３，６４の目標転舵角δ＊と実転舵角δ3の差に応じた駆動電流Ｉcによる転舵制御を続行している。そして、第３転舵用電動モータ３１には、第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１の転舵力および外力が釣り合うような駆動電流が流されるようになるので、第３転舵用電動モータ３１の駆動電流も減少し、無駄な電力消費をなくすことができる。特に、このような制御は、第１ないし第３転舵用ＥＣＵ４６〜４８が、情報交換を互いに行わずに、第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１をそれぞれ独立に作動制御している場合に有効である。

また、上記実施形態においては、ステップＳ３３，Ｓ３４，Ｓ５３，Ｓ５４の処理により、前記減少制御された第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の駆動電流Ｉcの絶対値｜Ｉc｜が微小値Ｉo＋ΔＩo未満になったこと、または左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の実転舵角δ1，δ2の変化の絶対値｜δ1−δ10｜，｜δ2−δ20｜が微小転舵角Δδよりも大きくなったことが検出される。そして、これらの検出がなされるまで、ステップＳ３５，Ｓ３６，Ｓ５５，Ｓ５６の処理により、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の駆動電流Ｉcが時間経過に従って徐々に微小値ΔＩcずつ減少制御される。その結果、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の駆動電流Ｉcおよび左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の実転舵角δ1，δ2を確認しながら、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５の駆動電流Ｉcが減少制御されるので、最終的に第１および第２転舵用電動モータ２４，２５に流れる駆動電流Ｉcの大きさを適当な値に制御できる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

上記実施形態においては、第１および第２転舵用電動モータ２４，２５について駆動電流Ｉcの減少制御処理を行い、第３転舵用電動モータ３１について駆動電流Ｉcの減少制御処理を行わないようにした。しかし、これに代えて、第１および第３転舵用電動モータ２４，３１または第２および第３転舵用電動モータ２５，３１について駆動電流Ｉcの減少制御処理を行い、残りの１つの電動モータについては駆動電流Ｉcの減少制御処理を行わないようにしてもよい。さらに、第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１のうちのいずれか１つの電動モータについて駆動電流Ｉcの減少制御処理を行い、残りの２つの電動モータについては駆動電流Ｉcの減少制御処理を行わないようにしてもよい。これらの場合、駆動電流Ｉcの減少制御処理を行う電動モータの作動を、図３の第１転舵制御プログラムおよび図４の第２転舵制御プログラムと同様な転舵制御プログラムにより制御すればよい。また、駆動電流Ｉcの減少制御処理を行わない電動モータの作動を、図５の第３転舵制御プログラムと同様な転舵制御プログラムにより制御すればよい。

また、上記実施形態では、第１ないし第３転舵用電動モータ２４，２５，３１を用いて左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵制御するステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置に本発明を適用した。しかし、２以上の電動モータによって左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵制御するステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置であれば、本発明は適用される。例えば、２つの電動モータによって左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵制御するステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置にも、本発明は適用される。この場合、いずれか一方の電動モータの作動を図３の第１転舵制御プログラムおよび図４の第２転舵制御プログラムと同様な転舵制御プログラムにより制御して、同電動モータの駆動電流Ｉcの減少制御を行うようにする。そして、他方の電動モータの作動を、図５の第３転舵制御プログラムと同様な転舵制御プログラムにより制御して、駆動電流Ｉcの減少制御処理を行わないようにすればよい。

さらに、上記実施形態においては、車両を操舵するために回動操作される操舵ハンドル１１を用いるようにした。しかし、これに代えて、例えば、直線的に変位するジョイスティックタイプの操舵ハンドルを用いてもよいし、その他、運転者によって操作されるとともに車両に対する操舵を指示できるものであれば、いかなるものを用いてもよい。

本発明の一実施形態に係る車両の操舵装置の全体概略図である。 図１の操舵反力用ＥＣＵによって実行される操舵反力制御プログラムのフローチャートである。 図１の第１転舵用ＥＣＵによって実行される第１転舵制御プログラムのフローチャートである。 図１の第２転舵用ＥＣＵによって実行される第２転舵制御プログラムのフローチャートである。 図１の第３転舵用ＥＣＵによって実行される第３転舵制御プログラムのフローチャートである。 ハンドル操舵角と目標操舵反力との関係を示すグラフである。 ハンドル操舵角と目標転舵角との関係を示すグラフである。 図１のラックバーに作用する軸力とモータ電流との関係を示すグラフである。 (Ａ)(Ｂ)は、駆動電流の減少制御による第１ないし第３転舵用電動モータの実転舵角と目標転舵角との関係の変化を説明するための説明図である。

符号の説明

ＦＷ１，ＦＷ２…前輪、１０…操舵操作装置、１１…操舵ハンドル、１３…操舵反力用電動モータ、２０…転舵装置、２１…ラックバー、２４，２５，３１…転舵用電動モータ、４１…操舵角センサ、４２…軸力センサ、４３〜４５…回転角センサ、４６…操舵反力用ＥＣＵ、４７〜４９…転舵用ＥＣＵ。

Claims (3)

1. 転舵輪を転舵するための複数の電動モータを備えたステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
   目標転舵角と実転舵角との差に応じた駆動電流を複数の電動モータにそれぞれ流して転舵輪を目標転舵角に転舵制御する複数の転舵制御手段と、
   転舵輪の転舵が停止したことを検出する停止検出手段と、
   前記停止検出手段によって転舵輪の転舵が停止したことが検出されたとき、前記複数の転舵制御手段のうちの一部の転舵制御手段について、前記目標転舵角と実転舵角との差に応じた駆動電流を電動モータに流して転舵輪を目標転舵角に転舵制御する通常の転舵制御から、電動モータに流されていた駆動電流を減少させる減少制御へ、制御を切り替える電流低減手段とを設けたことを特徴とする車両の操舵装置。
2. 前記複数の転舵制御手段は、独立して検出された複数の実転舵角を用いて目標転舵角と実転舵角との差に応じて駆動電流を計算するものである請求項１に記載した車両の操舵装置。
3. 前記電流低減手段は、前記減少制御へ切り替えられた電動モータの駆動電流が所定の小さな電流値になるまで、または前記減少制御へ切り替えられた電動モータによる転舵輪の実転舵角の変化が所定量になるまで、前記減少制御へ切り替えられた電動モータに流されていた駆動電流を時間経過に従って徐々に減少させる請求項１または２に記載した車両の操舵装置。

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