JP6437238B2

JP6437238B2 - 後輪転舵制御装置

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Publication number: JP6437238B2
Application number: JP2014164198A
Authority: JP
Inventors: 元広内山; 幸宏西尾; 達司井上
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2014-08-12
Filing date: 2014-08-12
Publication date: 2018-12-12
Anticipated expiration: 2034-08-12
Also published as: JP2016040141A

Description

この発明は、自動車などの車両に適用する後輪転舵制御装置に関する。

従来から、車両の安定走行性能を図る目的で、前輪転舵に加え、後輪を転舵させる後輪転舵装置が知られている。後輪転舵装置の制御装置は、マイクロコンピュータを内蔵し、車両の状態を常に監視するための各種センサ群の値から的確な転舵角やトー角の制御量を決定し、転舵のためのアクチュエータを駆動している。転舵装置は車両の走行性能を左右する重要な機能であり、その異常が発生した場合は、確実に異常を検知し、安全性能を維持することが望まれる。

後輪の左右後輪を独立に操舵制御する制御装置に関わる異常時の車両の挙動が不安定になることを回避する対策として、次の技術が提案されている。例えば、後輪操舵システムの異常時の車両走行安定性の低下を防止するために、車両挙動安定化制御システムを備えた後輪操舵車両において、後輪操舵制御の異常（トー角の変更不能、検出不能など）が発生し、特にトーアウト状態においては、その異常を検知し車両挙動安定化制御システムをオンにすることで車両挙動の安定化を図っている（特許文献１）。

他の従来技術として、後輪トー角制御装置がトーアウト状態で異常となった場合に、操舵応答性が過敏になることを低減するために、電動パワーステアリング装置のステアリングアシスト力を低減することで操舵応答性を保証している（特許文献２）。

特許第５３２０２８６号公報特開２０１０−２５４２６６号公報

特許文献１，２共に、例えばトーアウト状態で異常となった場合に、車両を安定化させるための制御を実行しており、不安定な挙動を回避することができる。しかし、万一意図しない転舵状態が発生した場合は、異常な状態に陥ってから異常を検出するよりも、意図しない車輪の駆動をできるだけ早期に検知し、未然に不安定状態を防止することが望ましいが、その具体的対策については特に記載がない。

また、引用文献１では、後輪操舵装置に異常が発生し、かつ車両挙動安定化制御システムがオフ状態にある場合に限定した異常処理となっており、車両挙動安定化制御システムの搭載を前提としている。

この発明の目的は、車両の左右の後輪をそれぞれ独立して転舵する後輪転舵装置を制御する後輪転舵制御装置において、意図しない転舵が発生し、車両の挙動が不安定に陥ることを未然に防止することができる後輪転舵制御装置を提供することである。

前提構成の後輪転舵制御装置１３０は、車両の左右の後輪１０，１１をアクチュエータ１４，１５によりそれぞれ独立に転舵する後輪転舵装置１２を制御する後輪転舵制御装置であって、
前記アクチュエータ１４，１５の回転角を検出する回転角検出器３３と、
前記アクチュエータ１４，１５の絶対位置を検出する絶対位置検出器３４と、
上位の制御手段９から入力される転舵指令値に従って前記アクチュエータ１４，１５を制御する電子制御装置１３Ｌ，１３Ｒと、
を備え、
前記電子制御装置１３Ｌ，１３Ｒは、
前記上位の制御手段９から入力される後輪の転舵指令値と、前記回転角検出器３３で検出される回転角または前記絶対位置検出器３４で検出される絶対位置のいずれか一方または両方と、を監視して意図しない転舵状態を検知する異常処理部５５と、
この異常処理部５５が意図しない転舵状態を検知したとき、前記アクチュエータ１４，１５に駆動電力を与える駆動電源６１を遮断する動力遮断部５４ａとを有することを特徴とする。
前記「意図しない転舵状態」とは、後輪転舵指令が無いときに転舵角の変位を検出する状態、および、後輪転舵指令があり転舵角の変位を検出するがこの検出した転舵角と実転舵角との偏差が閾値以上の状態を意味する。前記閾値は、例えば、実験やシミュレーション等の結果により定められる。前記「意図しない転舵状態」の例として、例えば、電子制御装置におけるマイクロプロセッサの入出力の異常、回転角検出器のＲＤコンバータの入出力の一部異常等が挙げられる。

この構成によると、異常処理部５５では、前記転舵指令値、回転角、および絶対位置により定められた所定の「意図しない転舵状態」が発生したか否かを判定する。例えば、回転角検出器３３Ｌから得られる回転角を監視する。上位の制御手段９からの転舵指令が無いにもかかわらず、回転角が一定の閾値を超えた場合、意図しない転舵状態が発生したと判定する。この異常処理部５５が意図しない転舵状態を検知したとき、動力遮断部５４ａは、異常処理部５５からの指令により駆動電源を遮断する。このように意図しない転舵状態が発生した場合、この意図しない後輪転舵を早く検知し、その駆動を遮断してしまうことで未然に不安定な挙動を回避することができる。

前記前提構成において、前記電子制御装置１３Ｌは、前記上位の制御手段９から入力される転舵指令値に対し、前記絶対位置検出器３４Ｌで検出される絶対位置と前記回転角検出器３３Ｌで検出される回転角との関係が、定められた許容値を超えているとき、前記回転角検出器３３Ｌまたは前記絶対位置検出器３４Ｌが異常であると判定する検出系異常判定部５７を有し、前記動力遮断部５４ａは、前記検出系異常判定部５７により異常を判定すると、前記アクチュエータ１４の駆動電源６１を遮断する。
前記定められた許容値は、例えば、試験やシミュレーション等の結果により定められる。

転舵状態を検出する信号は、その検出系である回転角検出器３３Ｌまたは絶対位置検出器３４Ｌに異常があっては正しい判定ができない。このため、この構成によると、事前に検出系異常判定部５７によって、検出系の信号における異常の有無を判定する。例えば、転舵指令値に対し、絶対位置検出器３４Ｌの出力Ｐ０と回転角検出器３３Ｌの出力Ｒ０とは、後輪転舵装置１２の所定部位の位置とその位置を変えるアクチュエータ１４である転舵モータ２７Ｌの回転位置との出力であるから、一定の関係がある。

したがって、その関係を試験やシミュレーションにより調べてテーブル等の関係設定手段５９に設定しておく。検出系異常判定部５７は、転舵指令値に対し、絶対位置検出器３４Ｌの出力Ｐ０と回転角検出器３３Ｌの出力Ｒ０の関係が、前記関係設定手段５９に設定された範囲に対して許容値を超えているとき、その許容値を超えた出力系が異常であると判定する。この結果、回転角検出器３３Ｌまたは絶対位置検出器３４Ｌの異常を検出することが可能となる。動力遮断部５４ａは、検出系異常判定部５７により異常を判定すると、アクチュエータ１４の駆動電源６１を遮断するため、未然に不安定な挙動を回避することができる。

この発明の後輪転舵制御装置１３０は、前記前提構成において、前記電子制御装置１３Ｌは、前記上位の制御手段９から入力される転舵指令値に対し、前記絶対位置検出器３４Ｌで検出される絶対位置と前記回転角検出器３３Ｌで検出される回転角との関係が、定められた許容値を超えているとき、前記回転角検出器３３Ｌまたは前記絶対位置検出器３４Ｌが異常であると判定する検出系異常判定部５７を有し、前記動力遮断部５４ａは、前記検出系異常判定部５７により異常を判定すると、前記アクチュエータ１４の駆動電源６１を遮断するものであり、前記アクチュエータは、前記左右の後輪１０，１１をそれぞれ独立に転舵する一対のアクチュエータ１４，１５であり、前記電子制御装置は、前記各アクチュエータ１４，１５をそれぞれ制御する一対の電子制御装置１３Ｌ，１３Ｒであり、前記一対の電子制御装置１３Ｌ，１３Ｒのうち一方の電子制御装置１３Ｌ（１３Ｒ）における前記検出系異常判定部５７が異常と判定したとき、正常な他方の電子制御装置１３Ｒ（１３Ｌ）へ前記一方の電子制御装置１３Ｌ（１３Ｒ）における検出系の異常を伝達する相互監視部５８を、前記各電子制御装置１３Ｌ（１３Ｒ）にそれぞれ設け、前記正常な他方の電子制御装置１３Ｒ（１３Ｌ）は、前記相互監視部５８から前記検出系の異常が伝達されると、前記他方の電子制御装置１３Ｒ（１３Ｌ）における動力遮断部５４ａにより前記他方の電子制御装置１３Ｒ（１３Ｌ）に対応する前記アクチュエータ１５（１４）の駆動電源６１を遮断する。

この場合、左右の後輪１０，１１を独立して転舵可能なシステムでありながらも、一方の電子制御装置１３Ｌ（１３Ｒ）における検出系に異常が発生すると、一方のアクチュエータ１４（１５）の駆動電源６１だけでなく他方のアクチュエータ１５（１４）の駆動電源６１も遮断する。このため、高度な安定化制御システムに依存せず、車両挙動が不安定になることを未然に防止し得る。

前記相互監視部５８は、前記一対の電子制御装置１３Ｌ，１３Ｒのうち一方の電子制御装置１３Ｌ（１３Ｒ）における前記異常処理部５５が意図しない転舵状態を検知したとき、正常な他方の電子制御装置１３Ｒ（１３Ｌ）へ前記意図しない転舵状態を伝達する機能を有し、
前記正常な他方の電子制御装置１３Ｒ（１３Ｌ）は、前記相互監視部５８から前記意図しない転舵状態が伝達されると、前記他方の電子制御装置１３Ｒ（１３Ｌ）における動力遮断部５４ａにより前記他方の電子制御装置１３Ｒ（１３Ｌ）に対応する前記アクチュエータ１５（１４）の駆動電源６１を遮断しても良い。

この場合、左右の後輪１０，１１のいずれか一方が意図しない転舵状態へ移行しようとする際、それを検知し、一方のアクチュエータ１４（１５）の駆動電源６１を遮断し、異常が発生していない他方のアクチュエータ１５（１４）の駆動電源６１を遅滞なく遮断し得る。したがって、高度な安定化制御システムに依存せず、車両挙動が不安定になることを未然に防止し得る。

この発明の後輪転舵制御装置は、車両の左右の後輪をアクチュエータによりそれぞれ独立に転舵する後輪転舵装置を制御する後輪転舵制御装置であって、前記アクチュエータの回転角を検出する回転角検出器と、前記アクチュエータの絶対位置を検出する絶対位置検出器と、上位の制御手段から入力される転舵指令値に従って前記アクチュエータを制御する電子制御装置とを備え、前記電子制御装置は、前記上位の制御手段から入力される後輪の転舵指令値と、前記回転角検出器で検出される回転角または前記絶対位置検出器で検出される絶対位置のいずれか一方または両方と、を監視して意図しない転舵状態を検知する異常処理部と、この異常処理部が意図しない転舵状態を検知したとき、前記アクチュエータに駆動電力を与える駆動電源を遮断する動力遮断部と、前記上位の制御手段から入力される転舵指令値に対し、前記絶対位置検出器で検出される絶対位置と前記回転角検出器で検出される回転角との関係が、定められた許容値を超えているとき、前記回転角検出器または前記絶対位置検出器が異常であると判定する検出系異常判定部と、を有し、前記動力遮断部は、前記検出系異常判定部により異常を判定すると、前記アクチュエータの駆動電源を遮断するものであり、前記アクチュエータは、前記左右の後輪をそれぞれ独立に転舵する一対のアクチュエータであり、前記電子制御装置は、前記各アクチュエータをそれぞれ制御する一対の電子制御装置であり、前記一対の電子制御装置のうち一方の電子制御装置における前記検出系異常判定部が異常と判定したとき、正常な他方の電子制御装置へ前記一方の電子制御装置における検出系の異常を伝達する相互監視部を、前記各電子制御装置にそれぞれ設け、前記正常な他方の電子制御装置は、前記相互監視部から前記検出系の異常が伝達されると、前記他方の電子制御装置における動力遮断部により前記他方の電子制御装置に対応する前記アクチュエータの駆動電源を遮断する。このため、車両の左右の後輪をそれぞれ独立して転舵する後輪転舵装置を制御する後輪転舵制御装置において、意図しない転舵が発生し、車両の挙動が不安定に陥ることを未然に防止することができる。

この発明の実施形態に係る後輪転舵制御装置を適用する後輪転舵装置を搭載した自動車の概略説明図である。同後輪転舵装置の一例を示す破断正面図である。図２の一部を拡大して示す断面図である。同後輪転舵制御装置の概念構成を示すブロック図である。同後輪転舵制御装置の異常診断フローを示すフローチャートである。

この発明の実施形態を図１ないし図５と共に説明する。
図１は、この実施形態に係る後輪転舵制御装置を適用する後輪転舵装置を搭載した自動車の概略説明図である。自動車１の左右の前輪２，３は、ステアリングホイール４の操舵角を、例えばラックアンドピニオンからなる主転舵装置である前輪転舵装置５に伝達することで左右に転舵される。ステアリングホイール４の操舵軸に対して設けた舵角センサ６、車速センサ７、およびヨーレートセンサ８の出力は、電子制御ユニット９に入力される。この電子制御ユニット９は、自動車１の全体の協調制御、統括制御等の制御を行うメインの制御手段であり、ＥＣＵまたはＶＣＵと略称される。

左右の後輪１０、１１は、シャシー（車体）に固定された後輪転舵装置１２により、この後輪転舵装置１２と連結された各タイロッドに対応するナックルアームＮａ，Ｎｂを介して転舵される。後輪転舵装置１２は、左右の後輪１０、１１を一対の転舵モータ２７Ｌ，２７Ｒによりそれぞれ独立に転舵可能である。後輪１０、１１の転舵角については、舵角センサ６、車速センサ７、ヨーレートセンサ８などの、自動車１の走行情報の入力に応じて電子制御ユニット９で決定された目標転舵角を、後輪転舵制御装置１３０が受信し、この後輪転舵制御装置１３０により左右の後輪１０、１１がそれぞれ独立して制御される。

図２は、この後輪転舵装置１２の一例を示す破断正面図である。
図１および図２に示すように、後輪転舵装置１２は、前輪転舵角に対して後輪１０、１１を同位相、逆位相に転舵する第１及び第２のアクチュエータ１４，１５を有する。第１のアクチュエータ１４は左側の後輪１０を転舵する駆動手段であり、第２のアクチュエータ１５は右側の後輪１１を転舵する駆動手段である。

図２に示すように、それぞれのアクチュエータ１４、１５は互いに同じ機械構成とされ、後輪転舵装置１２の中央線Ｘ−Ｘに対してほぼ対称構造とされるため、これ以降、第１アクチュエータ１４を用いて構造を説明する。なお、第１のアクチュエータ１４の各構成部品の符号にＬ、第２のアクチュエータ１５の各構成部品の符号にＲを付けるが、区別する必要がない場合には、Ｒ、Ｌを省略する（１６〜４４までの符号と、４６の符号）。

第１アクチュエータ１４は、台形ねじ１８と、スラスト軸受機構１９と、ラジアル軸受２０と、減速機２４と、モータ２７とを有する。台形ねじ１８は、ロッド１６の内径部に形成された雌ねじ１６ａと、シャフト１７の一端部に形成した雄ねじ１７ａとが螺合する。スラスト軸受機構１９は、シャフト１７を回転可能に支持すると共にスラスト方向の動きを拘束する。ラジアル軸受２０は、シャフト１７をラジアル方向に回転支持する。

減速機２４は、シャフト１７のフランジ１７ｂを遊星歯車機構のキャリアとし、その側面にピン２１で回転可能に支持した遊星歯車２２と、この遊星歯車２２と噛み合う内歯車２３とを有する。モータ２７は、減速機２４の太陽歯車２５ａをその先端に形成した中空モータシャフト２５と、ステータ２６とを有する。これら台形ねじ１８と減速機２４とモータ２７は全てロッド１６と同一軸上に配置される。中空モータシャフト２５の一部分にはＮ、Ｓを交互に着磁した磁石２８が固定される。中空モータシャフト２５は軸受４９でハウジング３２に支持されている。シャフト１７は滑り軸受４８でロッド１６に支持されている。

ロッド１６は、その両端を滑り軸受４７で支持されるとともに、回転防止機構２９で回転を拘束され、軸方向の移動のみ可能とされる。回転防止機構２９は、軸受３０で支持された円柱状のストッパ３１の先端３１ａを、ロッド１６に形成した長穴１６ｂに挿入した構成である。軸受３０はハウジング３２に固定され、ロッド１６が軸方向に移動した際にはストッパ３１の先端３１ａは長穴１６ｂに沿って移動し、ロッド１６の回転防止と機械的リミットとして機能し、ロッド１６の移動範囲を制限する。

モータ２７には回転角を検出する回転角検出器３３が固定される。回転角検出器３３は、例えばレゾルバであり、中空モータシャフト２５の一端部にレゾルバのロータ３３ａ、このロータ３３ａに対峙するハウジング３２にレゾルバのステータ３３ｂが固定される。中空モータシャフト２５の両端は軸受で回転支持され、この中空モータシャフト２５の中空孔２５ｂにはロッド１６が挿入される。中空孔２５ｂの内部に台形ねじ１８が配置されるため、後輪転舵装置１２の軸方向長さを短くすることができる。

モータ２７を回転すると、減速機２４で減速されてシャフト１７の端部に形成した雄ねじ１７ａが回転し、その回転量に応じてロッド１６Ｌが左右に移動し、ロッド１６Ｌの先端に固定された図示外のボールジョイントを介してナックルアームＮａ，Ｎｂ（図１）を動かして後輪１０（図１）のトー角を調整する。

後輪１０（図１）の転舵角は、ロッド１６の絶対位置を絶対位置検出器３４で検出することで把握する。検出情報は後輪転舵制御装置１３０（図１）に入力される。絶対位置検出器３４は、例えば、アナログ出力のホールＩＣ３５と磁石３６を用いた磁気検出器である。ロッド１６に固定されたホルダ３７内に磁石３６を固定し、磁石３６に対峙するハウジング３２側にホールＩＣ３５を固定している。

この絶対位置検出器３４は、ホールＩＣ３５に印加される磁束変化を位置出力に変換することでロッド１６の絶対位置を検出する。ホールＩＣ３５としてプログラム可能なものを用いれば、予めロッド１６の位置と磁束密度の関係をプログラムすることで絶対位置精度を向上することができる。

図３を用いて、スラスト軸受機構１９について説明する。
シャフト１７の端面に形成した内径部１７ｃには、連結軸３８Ｌ、スラスト軸受３９、軌道輪４０、およびスペーサ４１がそれぞれ挿入される。連結軸３８Ｌには、スラスト力を受けるフランジ３８ａが形成されている。スラスト軸受３９は、保持器付でありフランジ３８ａの両側に設けられる。軌道輪４０はスラスト軸受３９の転走面となる。

内径部１７ｃに隣接した側面１７ｄには、リング板４２と押え板４３が配置され、ボルト４４で押え板４３をシャフト１７の側面１７ｄ側に押さえこみ、スラスト軸受３９に予圧が与えられる。シャフト１７の内部にスラスト軸受機構１９を配置することで軸方向の長さを短縮することが可能となる。

第１のアクチュエータ１４側の連結軸３８Ｌの一端面に、雌ねじ３８Ｌｂが形成されている。第２のアクチュエータ１５側の一端部に、雄ねじ３８Ｒａが形成されている。これら雌ねじ３８Ｌｂと雄ねじ３８Ｒａとが、ハウジング４５の中央壁４５ａに開けた孔４５ｂを介して螺合され、それぞれの連結軸３８Ｌ、３８Ｒはハウジング４５に固定される。なお、シャフト１７のラジアル方向振れを抑えるため、ハウジング４５とシャフト１７の円筒外径部１７ｅとの間にラジアル軸受４６が挿入される。ラジアル軸受４６としては、例えば、外輪付きの針状ころ軸受を用いる。

ハウジング３２（Ｌ）、３２（Ｒ）とハウジング４５は連結されて１つのハウジングとされ、その中に第１および第２のアクチュエータ１４，１５が組み込まれる。
図２に示すように、第１のアクチュエータ１４のロッド１６Ｌを左右に移動すると、ロッド１６Ｌと連結される左の後輪１０（図１）が転舵され、トー角が調整される。また、第２のアクチュエータ１５のロッド１６Ｒを移動すると、ロッド１６Ｒと連結される右の後輪１１（図１）が転舵され、トー角が調整される。後輪転舵装置１２がシャシー（車体）に固定される方式でありながら、左右の後輪１０、１１（図１）を左右独立に転舵することができる。

図３に示すように、第１のアクチュエータ１４の連結軸３８Ｌと、第２のアクチュエータ１５の連結軸３８Ｒとがハウジング４５の中央壁４５ａを介して螺合されているため、第１のアクチュエータ１４のシャフト１６Ｌ（図２）と第２のアクチュエータ１５のシャフト１６Ｒ（図２）に加わる負荷がハウジング４５の中央壁４５ａに均等に印加されるため、左右後輪１０、１１（図１）のバランスを確保できる。
なお、ここではハウジング３２Ｌ、３２Ｒ、４５は３つに分割されているが、これらをねじ締結して一体化したものを１つのハウジングとして呼ぶ。

図４は、前記構成の後輪転舵装置１２（図１）を制御する後輪転舵制御装置１３０の概念構成のブロック図である。
後輪転舵制御装置１３０は、それぞれ左右の後輪１０、１１（図１）の転舵を行う第１，第２のアクチュエータ１４、１５を独立して制御する一対の電子制御装置１３Ｌ、１３Ｒを有し、これら電子制御装置１３Ｌ、１３Ｒは互いに同じ制御構成となっている。また、第１のアクチュエータ１４の構成部品であるモータ２７Ｌ、回転角検出器３３Ｌ、絶対位置検出器３４Ｌは、第２のアクチュエータ１５についても同一の構成部品を有する。

したがって、第１のアクチュエータ１４およびその電子制御装置１３Ｌについて、それぞれ構成部品に符号を付して説明し、第２のアクチュエータ１５およびその電子制御装置１３Ｒの各構成部品については、図示を省略する。これ以降、後輪転舵制御装置１３０の説明のために、原則、電子制御装置１３Ｌと第１のアクチュエータ１４を用いる。

第１のアクチュエータ１４の電子制御装置１３Ｌは、マイクロプロセッサ５０、上位の制御手段である電子制御ユニット９から得られる指令側の入力信号の入力インターフェース部５１、第１のアクチュエータ１４から得られる検出側の入力信号の入力インターフェース部５２、出力インターフェース部５３、およびモータ駆動部５４を有する。なお指令側および検出側の入力インターフェース部５１、５２は、互いに別の電子素子であっても、一つの電子素子の一部ずつであっても良い。

電子制御ユニット９で決定された後輪転舵角の目標値は、指令側の入力インターフェース部５１を介してマイクロプロセッサ５０に送信され、さらにマイクロプロセッサ５０内で後述の異常処理部５５を介してモータ制御目標値演算部５６へ送信される。
マイクロプロセッサ５０では、転舵モータ２７Ｌの制御を実行するため、モータ制御目標値演算部５６で演算された結果（この実施形態では、転舵角から算出されたモータ２７Ｌの回転数）に基づくモータ駆動指令が、出力インターフェース部５３を経由してモータ駆動部５４へ送信される。

転舵モータ２７Ｌとして、例えばブラシレスモータを使用した場合、制御の基本は、トルク（電流）、速度、位置の制御となり、本システムの制御対象は位置（舵角）であるため、マイクロプロセッサ５０に実装される図示外の制御系は、電流制御系の上位に速度制御系と位置制御系を構成する複合制御系となる。よって、モータ駆動指令値は、電子制御ユニット９からの指令によって算出された演算結果の他、モータ電流検出値や回転角検出値などのフィードバック値に基づき目標舵角に到達するよう制御される。

絶対位置検出器３４Ｌは、第１のアクチュエータ１４の絶対位置を監視する。絶対位置は、電源投入時、例えば、車両のイグニッション（図示せず）がオンの時点で検知され、その後の制御は、検出された絶対位置を基準に回転角検出器３３Ｌから得られる回転角で位置制御を実施する。これらの制御系は例えばソフトウエアの演算によって制御を行うようにマイクロプロセッサ５０に実装される。

ここで、本課題とその対策について説明する。
本課題は、上位制御手段である電子制御ユニット５０から転舵指令が無い場合、あるいはモータ制御目標値からモータ制御指令がモータ駆動部５４へ送信されていないにもかかわらず、万一意図しない転舵が発生した場合、少なからず車両の挙動に影響を及ぼす可能性がある。

意図しない転舵状態の例を示す。
例えば、回転角検出器３３Ｌにレゾルバを使用し、モータ２７Ｌの位置制御に使う位置情報をレゾルバのＲＤコンバータ（図示せず）から出力される二相パルス信号をマイクロプロセッサ５０内でアップダウンカウントすることで位置検出する方式の場合、マイクロプロセッサ５０の入出力の異常、前記ＲＤコンバータの入出力の一部異常などが発生すると、レゾルバ信号がマイクロプロセッサ５０の二相パルス信号入力部へ正しく入力されず、また、その他の機器は正常な状態においてモータ２７Ｌに異常が生じる可能性がある。

次に、その対策について説明する。
マイクロプロセッサ５０は、本課題の解決のため、異常処理部５５、検出系異常判定部５７、および相互監視部５８を備える。以降それぞれの役割を説明する。

＜異常処理部５５について＞
異常処理部５５では、意図しない転舵状態が発生した場合、即座にモータ２７Ｌの駆動を停止するため、異常の検知と検知時の処理を実施する。
意図しない転舵の検出は、電子制御ユニット９からの転舵指令の有無、および転舵（実測値）の有無によって判定を実施する。このため、異常処理部５５は、電子制御ユニット９からの転舵指令θ_ｉｎと、転舵の駆動量を把握することができる回転角検出器３３Ｌから得られる回転角情報Ｒ０、または絶対位置検出器３４Ｌから得られる絶対位置情報Ｐ０の少なくともいずれか一方の信号とに基づき、意図しない転舵状態が発生したか否かの診断を実施する。

具体的には、異常処理部５５は、例えば、（１）電子制御ユニット９から転舵指令が無いにもかかわらず、回転角検出器３３Ｌから得られる回転角信号が一定の閾値を超えた場合、（２）電子制御ユニット９から転舵指令が無いにもかかわらず、絶対位置検出器３４Ｌから得られる絶対位置信号が一定の閾値を超えた場合、または（３）電子制御ユニット９から転舵指令があり回転角検出器３３Ｌから回転角信号である転舵角の変位を検出するが、この検出した転舵角と実転舵角との偏差が閾値以上のとき、意図しない転舵状態が発生したと判定する。

＜検出系異常判定部５７について＞
回転角検出器３３Ｌまたは絶対位置検出器３４Ｌで転舵の有無を検出するため、その検出系自体に異常があると判定が不可能となる。そこで検出系異常判定部５７は、検出系の異常判定を実施する。このため、検出系異常判定部５７は、電子制御ユニット９からの転舵指令θ_ｉｎと、回転角検出器３３Ｌから得られる回転角情報Ｒ０、絶対位置検出器３４Ｌから得られる絶対位置情報Ｐ０の三つの信号の比較結果に基づき、検出系の異常判定を実施する。

転舵指令値θ_ｉｎに対し、絶対位置検出器３４Ｌの出力である絶対位置情報Ｐ０と、回転角検出器３３Ｌの出力である回転角情報Ｒ０とは、後輪転舵装置１２（図１）の所定部分の位置とその位置を変える駆動源である転舵モータ２７Ｌの回転位置との出力であるから、一定の関係がある。したがって、その関係を試験やシミュレーション等により調べてテーブル等の関係設定手段５９に設定しておく。

検出系異常判定部５７は、転舵指令値θ_ｉｎに対し、絶対位置検出器３４Ｌの絶対位置情報Ｐ０と回転角検出器３３Ｌの回転角情報Ｒ０の関係が、前記関係設定手段５９に設定された範囲に対して許容値を超えるまで外れていると、その許容値を超えた出力系が異常であると判定する。この結果、回転角検出器３３Ｌまたは絶対位置検出器３４Ｌの異常を検出し得る。

なお、この実施形態では、絶対位置検出系は１系統のみの出力を有する検出器を例に挙げたが、検出の信頼性を高めるために絶対位置検出器３４Ｌの出力Ｐ０を正逆反転させた冗長出力を設けても良い。この場合、絶対位置検出器３４Ｌの２出力のうちのいずれか一方の出力に異常が検出されたとしても、他方は正常であるため、絶対位置信号は電源ＯＮ時に絶対位置を検出する目的に限定して使用される場合は、当面の制御を続行させることができる。この目的のために、別の例として絶対位置検出器３４Ｌを２つ搭載して二重化することも可能である。

＜相互監視部５８について＞
一対の電子制御装置１３Ｌ、１３Ｒは、自己診断機能や、例えば、それぞれの制御目標を相互演算しその比較結果の一致／不一致でマイクロプロセッサ５０の異常な状態やソフトウェアの暴走などを互いに監視し、いずれか一方の電子制御装置１３Ｌ（１３Ｒ）で異常が発生した場合は、相互監視部５８および通信手段６０を経由して他方の電子制御装置１３Ｒ（１３Ｌ）へ、その情報を送信する。
相互監視部５８では、加えて、異常処理部５５で検知された意図しない転舵状態や、検出系異常判定部５７で判定された検出系の異常も監視し、万一異常が検出された場合、相互監視部５８および通信手段６０を経由して、他方の電子制御装置１３Ｒ（１３Ｌ）へその情報を送信する。

＜動力遮断部５４ａについて＞
動力遮断部５４ａは、異常処理部５５が意図しない転舵状態を検知したとき、または、検出系異常判定部５７により検出系の異常を判定すると、第１のアクチュエータ１４に駆動電力を与える駆動電源６１を強制的に遮断する。この動力遮断部５４ａはモータ駆動部５４に設けられる。動力の遮断は、機械的なリレーやＭＯＳ-ＦＥＴなどの電子スイッチを利用することが可能である。

また一対の電子制御装置１３Ｌ、１３Ｒのいずれか一方１３Ｌ（１３Ｒ）において、意図しない転舵状態を検知するかまたは検出系の異常を判定すると、その情報は相互監視部５８および通信手段６０を経由して、正常な他方の電子制御装置１３Ｒ（１３Ｌ）に通知される。通知を受けた正常な他方の電子制御装置１３Ｒ（１３Ｌ）は、この電子制御装置１３Ｒ（１３Ｌ）における異常処理部５５から動力遮断部５４ａへの情報伝達により、第２のアクチュエータ１５に駆動電力を与える駆動電源６１を強制的に遮断する。

図５は、この後輪転舵制御装置の異常診断フローを示すフローチャートである。以後、図１、図４も適宜参照しつつ説明する。例えば、車両のイグニッションをオンにする条件で本処理が開始する（ステップＳ１００）。本処理開始後、マイクロプロセッサ５０は最初に転舵角検出系の異常の有無を判断する（ステップＳ１０１）。

＜転舵角検出系異常無しの場合＞
ステップＳ１０１において転舵角検出系に異常が無ければ（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、マイクロプロセッサ５０は転舵角の変位を確認する（ステップＳ１０２）。ここでは、例えば、回転角検出器３３Ｌの信号Ｒ０を参照するが、絶対位置検出器３４Ｌの出力Ｐ０を使用しても良い。

ここで転舵角の変位を検出しなければ（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、診断を終了する（ステップＳ１０６）。転舵角の変位を検出した場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、異常処理部５５は、上位の電子制御ユニット９からの転舵指令の有無を確認する（ステップＳ１０３）。ここで万一転舵指令が無ければ（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、異常処理部５５は意図しない転舵状態と判定し、動力遮断部５４ａがアクチュエータ１４の駆動電源６１を遮断する（ステップＳ１０４）。転舵指令が有れば（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、転舵角の偏差の異常有りか否かを判定し（ステップＳ１０５）、転舵角の偏差の異常有りとの判定で（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、動力遮断部５４ａがアクチュエータ１４の駆動電源６１を遮断する（ステップＳ１０４）。転舵角の偏差の異常無しとの判定で（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、診断を終了する（ステップＳ１０６）。

＜転舵角検出系異常有りの場合＞
ステップＳ１０１で転舵角検出系に異常が有り、と判断した場合、マイクロプロセッサ５０の検出系異常判定部５７は、回転角検出系の異常か、絶対位置検出系の異常かを判定する（ステップＳ１０７）。回転角検出系に異常が有れば（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、ステップＳ１１０に移行し、動力遮断部５４ａがアクチュエータ１４の駆動電源６１を遮断する（ステップＳ１０４）。回転角検出系に異常が無ければ（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、絶対位置検出系に異常があると判断し、ステップＳ１０８へ進むが、例えば、絶対位置検出系が冗長信号を持つようにすれば、２系統のうちのいずれか正常な信号によって、当面の制御を続行することが可能となり、バックアップモードでの制御に切り替える（ステップＳ１０９）。前記バックアップモードとは、例えば、制御は続行するが、警告表示などで運転者に異常を知らせ速やかに修理工場等までの当面の制御の続行を明示するモードを示す。

ステップＳ１０７において、検出系異常判定部５７により回転角検出系が異常であると判断した場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、モータ２７Ｌの制御を続行することができないため、ステップＳ１０４に進み、駆動系の動力遮断を実行し、後輪転舵制御を中止する。

以上説明した後輪転舵制御装置１３０によれば、異常処理部５５が意図しない転舵状態を検知したとき、または、検出系異常判定部５７により検出系の異常を判定すると、動力遮断部５４ａは駆動電源６１を遮断する。このように意図しない転舵状態が発生したり、検出系に異常有りと判定すると、動力遮断部５４ａが駆動系の動力遮断を実行し、後輪転舵制御を中止するため、未然に不安定な挙動を回避することができる。

この後輪転舵制御装置１３０では、左右の後輪１０，１１を独立して転舵可能なシステムでありながらも、一方の電子制御装置１３Ｌ（１３Ｒ）における検出系に異常が発生したり、意図しない転舵状態が発生すると、一方のアクチュエータ１４（１５）の駆動電源６１だけでなく他方のアクチュエータ１５（１４）の駆動電源６１も遮断する。このため、高度な安定化制御システムに依存せず、車両挙動が不安定になることを未然に防止し得る。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

９…電子制御ユニット（上位の制御手段）
１０，１１…後輪
１２…後輪転舵装置
１３Ｌ，１３Ｒ…電子制御装置
１４，１５…アクチュエータ
３３Ｌ…回転角検出器
３４Ｌ…絶対位置検出器
５４ａ…動力遮断部
５５…異常処理部
５７…検出系異常判定部
５８…相互監視部
１３０…後輪転舵制御装置

Claims

車両の左右の後輪をアクチュエータによりそれぞれ独立に転舵する後輪転舵装置を制御する後輪転舵制御装置であって、
前記アクチュエータの回転角を検出する回転角検出器と、
前記アクチュエータの絶対位置を検出する絶対位置検出器と、
上位の制御手段から入力される転舵指令値に従って前記アクチュエータを制御する電子制御装置と、
を備え、
前記電子制御装置は、
前記上位の制御手段から入力される後輪の転舵指令値と、前記回転角検出器で検出される回転角または前記絶対位置検出器で検出される絶対位置のいずれか一方または両方と、を監視して意図しない転舵状態を検知する異常処理部と、
この異常処理部が意図しない転舵状態を検知したとき、前記アクチュエータに駆動電力を与える駆動電源を遮断する動力遮断部と、
前記上位の制御手段から入力される転舵指令値に対し、前記絶対位置検出器で検出される絶対位置と前記回転角検出器で検出される回転角との関係が、定められた許容値を超えているとき、前記回転角検出器または前記絶対位置検出器が異常であると判定する検出系異常判定部と、を有し、
前記動力遮断部は、前記検出系異常判定部により異常を判定すると、前記アクチュエータの駆動電源を遮断するものであり、前記アクチュエータは、前記左右の後輪をそれぞれ独立に転舵する一対のアクチュエータであり、前記電子制御装置は、前記各アクチュエータをそれぞれ制御する一対の電子制御装置であり、前記一対の電子制御装置のうち一方の電子制御装置における前記検出系異常判定部が異常と判定したとき、正常な他方の電子制御装置へ前記一方の電子制御装置における検出系の異常を伝達する相互監視部を、前記各電子制御装置にそれぞれ設け、前記正常な他方の電子制御装置は、前記相互監視部から前記検出系の異常が伝達されると、前記他方の電子制御装置における動力遮断部により前記他方の電子制御装置に対応する前記アクチュエータの駆動電源を遮断することを特徴とする後輪転舵制御装置。
請求項１記載の後輪転舵制御装置において、前記相互監視部は、前記一対の電子制御装置のうち一方の電子制御装置における前記異常処理部が意図しない転舵状態を検知したとき、正常な他方の電子制御装置へ前記意図しない転舵状態を伝達する機能を有し、
前記正常な他方の電子制御装置は、前記相互監視部から前記意図しない転舵状態が伝達されると、前記他方の電子制御装置における動力遮断部により前記他方の電子制御装置に対応する前記アクチュエータの駆動電源を遮断する後輪転舵制御装置。