電動パワーステアリング装置
【課題】
電動パワーステアリング装置に異常が発生して操舵補助が停止された場合に、ディファレンシャルギアをアクティブ制御することによって、運転者の操舵感に違和感を与えることなく代替操舵補助を行うことのできる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】
電動パワーステアリング装置の異常を検出する異常検出部と、左右の車輪の回転数差を調整するためのディファレンシャルギアとを設け、異常検出部が電動パワーステアリング装置の異常を検出したときに、ディファレンシャルギアが車両状態に基づいて代替操舵補助を行う。
電動パワーステアリング装置に異常が発生して操舵補助が停止された場合に、ディファレンシャルギアをアクティブ制御することによって、運転者の操舵感に違和感を与えることなく代替操舵補助を行うことのできる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】
電動パワーステアリング装置の異常を検出する異常検出部と、左右の車輪の回転数差を調整するためのディファレンシャルギアとを設け、異常検出部が電動パワーステアリング装置の異常を検出したときに、ディファレンシャルギアが車両状態に基づいて代替操舵補助を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵系に操舵補助力を付与するモータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置に関し、特に電動パワーステアリング装置に異常（故障を含む）が検出された場合に、ディファレンシャルギアによって左車輪と右車輪の回転数差を調整することによって代替操舵補助を行うようにした電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助トルク（操舵補助力）を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデュ−ティ比の調整で行っている。
【０００３】
電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図５に示して説明すると、ハンドル１０１のコラム軸（ステアリングシャフト）１０２は減速ギア１０３、ユニバーサルジョイント１０４Ａ及び１０４Ｂ、ピニオンラック機構１０５を経て操向車輪のタイロッド１０６に連結されている。コラム軸１０２には、ハンドル１０１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１１０が設けられており、ハンドル１０１の操舵力を補助するモータ１２０が減速ギア１０３を介してコラム軸１０２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット１３０には、バッテリ１１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット１３０は、トルクセンサ１１０で検出された操舵トルクＴと車速センサ１１２で検出された車速Ｖとに基づいて操舵補助（操舵補助）指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基づいてモータ１２０に供給する電流を制御する。
【０００４】
コントロールユニット１３０は主としてＣＰＵ（又はＭＰＵやＭＣＵ）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、図６のようになる。
【０００５】
図６を参照してコントロールユニット１３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１１０で検出された操舵トルクＴは、操舵系の安定性を高めるために位相補償部１３１で位相補償され、位相補償された操舵トルクＴＡが操舵補助指令値演算部１３２に入力される。又、車速センサ１１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算部１３２に入力される。操舵補助指令値演算部１３２は、入力された操舵トルクＴＡ及び車速Ｖに基づいて操舵補助マップ（ルックアップテーブル）１３３を参照して、モータ１２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉｒｅｆを決定する。
【０００６】
操舵補助指令値Ｉｒｅｆは減算部１３０Ａに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償部１３４に入力され、減算部１３０Ａで求められる偏差（Ｉｒｅｆ−ｉ）は比例演算部１３５に入力されると共に、フィードバック系の特性を改善するための積分演算部１３６に入力される。比例演算部１３５の出力及び積分演算部１３６の出力はそれぞれ加算部１３０Ｂに入力され、微分補償部１３４の出力も加算部１３０Ｂに加算され、加算部１３０Ｂでの加算結果である電流指令値Ｅが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路１３７に入力される。モータ１２０のモータ電流値はモータ電流検出回路１３８で検出され、検出されたモータ電流検出値ｉは減算部１３０Ａに入力されてフィードバックされる。モータ駆動回路１３７にバッテリ１１３から電力が供給され、モータ駆動回路１３７はＦＥＴ等の駆動素子で成るＨブリッジ回路（２相モータの場合）又は３相ブリッジ回路（３相モータの場合）で構成される。
【０００７】
このような電動パワーステアリング装置において異常が発生し、電動パワーステアリング装置による操舵補助を停止した場合に、運転者の操舵感に大きな違和感を与えるのを防止するための操舵制御装置が、特許第３５６４６９６号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１に記載の装置では、異常状態検出手段によって操舵反力付与手段の異常状態を検出し、異常状態が検出された場合に、左右車輪の制動装置に対して、操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクに基づいた制動力差を付与することによって、ハンドルを操舵意志方向に操舵補助する力を付与するようにしている。
【０００８】
また、昨今の車両には、電動パワーステアリング装置に加えて車両の安定した旋回特性、走行性の向上のため、ディファレンシャルギア（差動歯車、差動装置）及びＬＳＤ（リミテッド・スリップ・ディファレンシャル）を設けたものがある。これらは、車両が旋回する際に、旋回内輪側の駆動輪をスリップさせずに回転させて、左右の駆動輪がエンジン出力により常に同じ回転速度で駆動されるのを防止する働きがある。
【０００９】
特開平８−９９６５２号公報（特許文献２）には、ＬＳＤを備えた車両の操舵補助装置が開示されている。この操舵補助装置では、ＬＳＤが作動したときの、運転者のステアリング操作が重くなる等の違和感を解消するために、ＬＳＤが作動した場合に適宜操舵補助力を制御するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３５６４６９６号公報
【特許文献２】特開平８−９９６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
電動パワーステアリング装置において異常が発生し、その異常が検出されると、予期できないステアリング動作の異常を防止するため、状況によっては電動パワーステアリング装置による操舵補助を停止する必要がある。しかし、操舵補助が停止されると、運転者単独の力で直進状態に戻ろうとするステアリングを保持しなければならないため、ステアリングが制御を失っているように感じられる。そのため、運転者の操舵感に大きな違和感を与え、運転者に却って危険を感じさせることがある。
【００１２】
これを防止するために特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置では、電動パワーステアリング装置に異常が検出された場合に、制動装置によって左右車輪に制動力差を付与するようにしている。しかし、電動パワーステアリング装置において異常が検出された際の代替操舵補助を行う機構がディファレンシャルギアを用いるものではないため、旋回特性や走行性が悪いという問題がある。
【００１３】
また、特許文献２には、ＬＳＤを備えた電動パワーステアリング装置が開示されているが、このＬＳＤは電動パワーステアリング装置において異常が検出されたときに、代替操舵補助力を付与するために用いられるものではない。そのため、ＬＳＤの特性を発揮した操舵補助を行い得るものではない。
【００１４】
本発明は上述のような事情によりなされたものであり、本発明の目的は、電動パワーステアリング装置に異常（故障を含む）が発生して操舵補助が停止された場合に、車両状態に基づいてディファレンシャルギアをアクティブ制御することによって代替操舵補助を行い、電動パワーステアリング装置の異常発生時においても、運転者の操舵感に違和感を与えることなく操舵補助を継続することのできる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、操舵トルク及び車速に基づいて操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値に基づいてステアリング機構に操舵補助力を付与するモータを制御するようになっているコントロールユニットを具備した電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、左右の車輪の回転数差を調整するためのディファレンシャルギアと、前記ディファレンシャルギアを制御するためのディファレンシャルギアコントロールユニットとを具備し、前記コントロールユニットは、前記電動パワーステアリング装置の異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部で異常が検出された場合に、前記電動パワーステアリング装置による操舵補助の継続が可能であるか否かの第１判定を行う操舵補助切替判定部とを具備し、前記第１判定によって前記操舵補助の継続が不可能であると判定された場合に、前記ディファレンシャルギアが車両状態に基づいて代替操舵補助を行うことによって達成される。
【００１６】
また、本発明の上記目的は、前記ディファレンシャルギアコントロールユニットは、前記ディファレンシャルギアが正常であるか否かの判定を行うディファレンシャルギア正常判定部を具備し、前記ディファレンシャルギア正常判定部によって前記ディファレンシャルギアが正常であると判定された場合に、前記代替操舵補助を行うことにより、或いは、前記ディファレンシャルギア正常判定部によって前記ディファレンシャルギアが正常でないと判定された場合に、前記代替操舵補助を行わず、前記操舵補助を停止させることにより、或いは、前記操舵補助切替判定部は、前記代替操舵補助が行われた後、所定時間後に前記電動パワーステアリング装置が正常に復帰したか否かの判定を行い、前記判定によって前記電動パワーステアリング装置が正常に復帰したと判定された場合は、前記操舵補助を復帰させることにより、或いは、前記コントロールユニットは車両安全確保条件確定部を具備し、前記操舵補助切替判定部が行う前記判定によって前記電動パワーステアリング装置が正常に復帰していないと判定された場合は、前記車両安全確保条件確定部は車両の安全を確保するための条件の確定を行い、確定ができた場合は前記代替操舵補助を停止し、確定ができなかった場合は前記代替操舵補助を継続することにより、或いは、前記車両状態が、前記車速、前記操舵トルク及び舵角信号であることによって、より効果的に達成される。
【００１７】
本発明の電動パワーステアリング装置は、ハンドルから転舵輪までを機械的に非連結にして、前記ハンドルの操舵角に従ってコントロールユニットが転舵用アクチュエータを制御し、その駆動力により前記転舵輪を転舵するステアバイワイヤ形式の電動パワーステアリング装置であることによって、上記目的は達成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、異常が発生して操舵補助が停止された場合に、車両状態に基づいてディファレンシャルギアをアクティブ制御することによって代替操舵補助を行うので、電動パワーステアリング装置の異常発生時においても、運転者の操舵感に違和感を与えることなく操舵補助を継続することができる。特に大型車において、操舵補助が停止されると、急激な操舵感の悪化を招く恐れがあるが、ディファレンシャルギアによる代替操舵補助を行うことによってこれを防止することができる。
【００１９】
本発明はステアバイワイヤ形式の電動パワーステアリング装置においても、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置コントロールユニットの構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係るディファレンシャルギアコントロールユニットの構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の動作例を示すフローチャートである。
【図５】一般的な電動パワーステアリング装置の構成例を示す図である。
【図６】電動パワーステアリング装置のコントロールユニットの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０ 電動パワーステアリング装置コントロールユニット
１１,３１ ＣＰＵ
１２ モータ駆動回路
１３ モータ相電流検出回路
１４ モータ全電流検出回路
１６ 異常検出部
１７ 操舵補助切替判定部
１８ 操舵補助条件設定部
１９ 車両安全確保条件確定部
３０ ディファレンシャルギアコントロールユニット
３２ 回転数差算出部
３３ 駆動回路
３４ ディファレンシャルギア正常判定部
４０ ディファレンシャルギア
４１Ｒ,４１Ｌ 伝達容量可変クラッチ
４２Ｒ,４２Ｌ 油圧発生装置
５２ 左車輪回転数センサ
５３ 右車輪回転数センサ
５４ エンジン回転数センサ
５５ ＣＡＮバス
５５Ａ,５５Ｂ ＣＡＮ処理回路
１１０ トルクセンサ
１１２ 車速センサ
１２０ モータ
３１１ 差動制限トルク演算部
３１２ 代替操舵補助必要分演算部
３１４ 制御量設定部
３１５ 左右配分設定部
【発明を実施するための形態】
【００２２】
モータ相電流検出回路やモータ全電流検出回路のような電流検出回路に異常が発生した場合、コントロールユニット内のＣＰＵに異常が発生した場合、トルクセンサに異常が発生した場合等、電動パワーステアリング装置に異常が発生した場合、通常は危険を回避するために電動パワーステアリング装置による操舵補助を停止する。これに対し、本発明に係る電動パワーステアリング装置では、このような異常発生時に操舵補助が停止された場合でも、車両状態（操舵トルク、左右車輪回転数、エンジン回転数、車速、舵角）に基づきディファレンシャルギアによって左車輪と右車輪の回転数差を調整することによって代替操舵補助を行うようにしている。このため、電動パワーステアリング装置に異常が発生した場合においても、運転者の操舵感に違和感を与えることなく操舵補助を継続させることができる。
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成例を図５に対応させて示す図であり、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。なお、車両は前方より視た構造となっており、前輪５０Ｒ、５０Ｌと駆動輪の後輪５１Ｒ、５１Ｌとが視野的に重なった状態で表示している。
【００２５】
電動パワーステアリング装置コントロールユニット１０は、操舵トルクＴと車速Ｖとに基づいて操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基づいてモータ１２０に供給する電流を制御すると共に、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）バス５５でディファレンシャルギアコントロールユニット３０に接続されている。
【００２６】
本発明に係る車両は駆動輪の左右の車輪５１Ｒ及び５１Ｌの間にディファレンシャルギア４０を備えており、ディファレンシャルギア４０を制御するためのディファレンシャルギアコントロールユニット３０を具備している。駆動輪は、前輪又は後輪のいずれか一方であり、４輪駆動車の場合は前輪及び後輪の両方の車輪になる。本例では、後輪５１Ｒ及び５１Ｌが駆動輪になっているとして説明する。そして、左車輪回転数Ｌｒを検出する左車輪回転数センサ５２と、右車輪回転数Ｒｒを検出する右車輪回転数センサ５３とを具備し、エンジン回転数Ｒｓを検出するエンジン回転数センサ５４を具備している。左車輪回転数Ｌｒ、右車輪回転数Ｒｒ、エンジン回転数Ｒｓ及び車速Ｖはディファレンシャルギアコントロールユニット３０に入力され、ディファレンシャルギアコントロールユニット３０は電動パワーステアリング装置コントロールユニット１０とＣＡＮバス５５で通信可能に接続されている。なお、車速ＶはＣＡＮから与えられても良い。
【００２７】
ディファレンシャルギアコントロールユニット３０は、操舵トルクＴ、左車輪回転数Ｌｒ、右車輪回転数Ｒｒ、エンジン回転数Ｒｓ、車速Ｖ及び舵角センサ（図示せず）からの舵角信号Ｓｓの車両状態に基づいてディファレンシャルギア４０を制御するためのギア制御電圧Ｖｄを演算し、求めたギア制御電圧Ｖｄをディファレンシャルギア４０に入力する。ディファレンシャルギア４０は入力されたギア制御電圧Ｖｄに基づいて、左車輪５１Ｌと右車輪５１Ｒの回転数差を調整する。
【００２８】
ディファレンシャルギア４０は、車両が旋回している際に旋回内輪側の駆動輪をスリップさせずに回転させるために左右の車輪５１Ｌ、５１Ｒの回転数差を調整すると共に、電動パワーステアリング装置に異常が発生して操舵補助の継続ができないときに、代替操舵補助を行うためにも左右の車輪５１Ｌ、５１Ｒの回転数差を調整する。ディファレンシャルギアコントロールユニット３０は、車両旋回時のスリップ防止と代替操舵補助を行う際にディファレンシャルギア４０を制御する。
【００２９】
電動パワーステアリング装置コントロールユニット１０とディファレンシャルギアコントロールユニット３０の間はＣＡＮバス５５で接続されており、例えば電動パワーステアリング装置に異常が発生し、電動パワーステアリング装置による操舵補助の継続ができない場合に、ディファレンシャルギア４０による代替操舵補助に切り替えるための切り替え信号等がＣＡＮバス５５を介して送信される。
【００３０】
次に、電動パワーステアリング装置コントロールユニット１０の構成例を図２に示して説明する。
【００３１】
電動パワーステアリング装置コントロールユニット１０は、車速Ｖと操舵トルクＴに基づいて操舵補助指令値Ｉを演算し、補償等を施した電流指令値Ｅをモータ駆動回路１２に入力すると共に、全体の制御を実行するＣＰＵ１１と、モータ１２０に流れる各相電流ｉｐを検出するモータ相電流検出回路１３と、各相電流の総和ｉｔを検出するモータ全電流検出回路１４とを具備している。モータ駆動回路１２にはバッテリ１１３から電源リレー１１１を経て電力が供給され、電源リレー１１１はＣＰＵ１１からの切り替え信号ＳＷ１によってＯＮ／ＯＦＦされる。また、モータ駆動回路１２からモータ１２０には、モータリレー１５Ａ及び１５Ｂを経てモータ電流が供給され、モータリレー１５Ａ及び１５ＢはＣＰＵ１１からの切り替え信号ＳＷ２によってＯＮ／ＯＦＦされる。更に、ＣＰＵ１１、モータ相電流検出回路１３、モータ全電流検出回路１４、トルクセンサ１１０の異常を検出するための異常検出部１６と、異常検出部１６で異常が検出された場合、異常検出部１６から異常部位及び異常の程度を示す異常検出信号ＡＤが出力され、異常検出信号ＡＤに基づいて電動パワーステアリング装置による操舵補助の継続が可能であるか否かを判定する操舵補助切替判定部１７とが設けられている。なお、異常検出部１６で検出される異常は、上記のものの他に、車速センサ１１２、ＣＡＮ信号、バッテリ１１３の電圧、モータ駆動回路１２、温度センサ、過熱保護手段等の異常を検出するようにしても良い。
【００３２】
操舵補助切替判定部１７によって電動パワーステアリング装置による操舵補助が不可能であると判定されると、ディファレンシャルギア４０による代替操舵補助を行うように、代替操舵補助に切り替えるための切り替え信号ＳＷ３がＣＰＵ１１に入力されると共に、ＣＡＮ処理回路５５Ａ及びＣＡＮバス５５を介してディファレンシャルギアコントロールユニット３０に送信される。
【００３３】
また、操舵補助切替判定部１７の判定状態は切り替え信号ＳＷ３として操舵補助条件設定部１８及び車両安全確保条件確定部１９に入力されており、操舵補助切替判定部１７が電動パワーステアリング装置による操舵補助が不可能ではない、つまり操舵補助継続と判定した場合、操舵補助条件設定部１８は異常検出部１６で検出された異常に応じた一定の条件を設定し、この一定条件をＣＰＵ１１に入力して操舵補助の継続を行うようにする。
【００３４】
上記一定の条件は、異常検出部１６で検出される異常に応じて以下のように操舵補助を行う際に課される条件である。異常検出部１６で検出される異常が、車速センサ１１２の異常やＣＡＮ信号の異常のように、軽度な故障である場合は、操舵補助の制限を緩くする。例えば、異常を検出してから操舵補助の制限をするまでの時間を長くとる、或いは操舵補助量を制限する際の操舵補助量の上限値を大きくとる等である。異常検出部１６で検出される異常が、トルクセンサ１１０の異常やバッテリ１１３の電圧の異常のように、中程度の異常の場合は、操舵補助の制限を中程度にする。例えば、異常を検出してから操舵補助の制限をするまでの時間を中程度にとる、或いは操舵補助量を制限する際の操舵補助量の上限値を中程度にする等である。異常検出部１６で検出される異常が、モータ駆動回路１２の異常やＣＰＵ１１の異常のように、高度の異常の場合は、操舵補助の制限を厳しくする。例えば、異常を検出してから操舵補助の制限をするまでの時間を短時間にする、或いは操舵補助量を制限する際の操舵補助量の上限値を小さくする等である。
【００３５】
また、異常検出部１６で異常が検出された後、代替操舵補助が行われている場合及び一定条件下での操舵補助が行われている場合、所定時間後に異常検出部１６に異常が検出されているか否かによって、操舵補助切替判定部１７は電動パワーステアリング装置が正常に復帰したかどうかの判定を行う。電動パワーステアリング装置が正常に復帰したと判定された場合は、電動パワーステアリング装置による通常制御が復帰する。一方、電動パワーステアリング装置が正常に復帰していないと判定された場合、車両安全確保条件確定部１９によって車両の安全を確保するための条件の確定を行う。車両の安全を確保するための条件には、例えば、車速Ｖが十分に低速であると判断できる所定値以下の数値となる、或いは操舵トルクＴがニュートラルとなる、或いはバッテリ１１３のバッテリ電圧検出信号が所定の正常範囲内にあると認識される、或いはＣＡＮ信号により受信したエンジン信号が停止する等の条件がある。確定ができた場合はＣＰＵ１１を介して操舵補助及び代替操舵補助を停止する。
【００３６】
なお、図２に示される実施形態では、操舵補助条件設定部１８及び車両安全条件確定部１９をＣＰＵ１１の外部に設けているが、ＣＰＵ１１内に備える構成にしても良い。
【００３７】
次に、ディファレンシャルギアコントロールユニット３０の構成例を図３に示して説明するが、本例の車両は上方より視た平面構造となっており、前輪の左右車輪５０Ｒ、５０Ｌの間に電動パワーステアリング装置が装填され、駆動輪となる後輪の左右車輪５１Ｒ、５１Ｌの間にディファレンシャルギア４０が装填されている。
【００３８】
ディファレンシャルギアコントロールユニット３０は、代替操舵補助を行うためのＣＰＵ３１を具備している。ＣＰＵ３１は、少なくとも差動制限トルク演算部３１１、代替操舵補助必要分演算部３１２、加算部３１３、制限量設定部３１４及び左右配分設定部３１５の機能を有している。また、ディファレンシャルギアコントロールユニット３０内の回転数差算出部３２には、左車輪回転数センサ５２で検出された左車輪回転数Ｌｒと、右車輪回転数センサ５３で検出された右車輪回転数Ｒｒとが入力され、回転数差Ｒｄが算出される。ＣＰＵ３１には、回転数差Ｒｄ、車速Ｖ、エンジン回転数センサ５４で検出されるエンジン回転数Ｒｓ、ＣＡＮバス５５及びＣＡＮ処理回路５５Ａを介して送信される操舵トルクＴ、舵角センサで検出される舵角信号Ｓｓが入力される。
【００３９】
ＣＰＵ３１内の差動制限トルク演算部３１１は、操舵トルクＴ及び回転数差Ｒｄに基づいて差動制限トルクＴｄｌを演算する。差動制限トルクＴｄｌは、車両の旋回時に旋回内輪側の駆動輪をスリップさせずに回転させるために、左右の車輪５１Ｌ、５１Ｒの回転数差を調整するために必要なトルクである。代替操舵補助必要分演算部３１２では、代替操舵補助を行うのに必要な代替操舵補助トルクＳｔを、車速Ｖ、操舵トルクＴ、舵角信号Ｓｓに基づいて演算する。差動制限トルクＴｄｌと代替操舵補助トルクＳｔは加算部３１３で加算され、制御量設定部３１４に入力される。制御量設定部３１４は入力された加算値に基づいて必要な制御トルクＣｔを演算し、左右配分設定部３１５は制御トルクＣｔに基づいて左右の伝達容量可変クラッチ（アクチュエータ）４１Ｌ及び４１Ｒに印加するギア制御電圧ＶｄＬ及びＶｄＲを計算し、駆動回路３３に駆動信号Ｄｓを入力する。
【００４０】
駆動回路３３は、駆動信号Ｄｓに基づいて左右の伝達容量可変クラッチ４１Ｌ及び４１Ｒにギア制御電圧ＶｄＬ及びＶｄＲを印加する。通常、駆動回路３３は、ＣＰＵ３１から送信される駆動信号Ｄｓが微弱であるため、ロジック回路を具備している。伝達容量可変クラッチ４１Ｌ及び４１Ｒは、油圧発生装置４２Ｌ及び４２Ｒによって常に一定の圧力が加えられており、その出力ＣｏＲ及びＣｏＬをディファレンシャルギア４０に配分する。
【００４１】
なお、ディファレンシャルギア４０による代替操舵補助を行う前に、デイファレンシャルギアコントロールユニット３０内に設けられたディファレンシャルギア正常判定部３４は、ディファレンシャルギア４０が正常であるか否かの判定を行う。ディファレンシャルギア４０が正常であると判定された場合はディファレンシャルギア４０による代替操舵補助を行うようにし、ディファレンシャルギアが正常でないと判定された場合は代替操舵補助を行わず、ＣＡＮバス５５を介して電動パワーステアリング装置コントロールユニット１０に操舵補助停止信号を送信し、電動パワーステアリング装置による操舵補助を停止する。
【００４２】
このような構成の電動パワーステアリング装置において、異常が発生したときの対処の動作例を図４に示すフローチャートに沿って説明する。
【００４３】
電動パワーステアリング装置は、常時異常検出部１６によって異常が発生しているか否かについて監視されており（ステップＳ１）、異常検出部１６によって電動パワーステアリング装置に異常が検出されていない場合、電動パワーステアリング装置による通常制御が継続される（ステップＳ２）。
【００４４】
一方、上記ステップＳ１において異常検出部１６によって電動パワーステアリング装置の異常が検出された場合、操舵補助切替判定部１７によって電動パワーステアリング装置による操舵補助の継続ができるか否かの判定を行い（ステップＳ３）、電動パワーステアリング装置による操舵補助の継続が可能な場合、操舵補助条件設定部１８は異常検出部１６で検出された異常に応じて一定の条件を設定し、この一定条件下で電動パワーステアリング装置による操舵補助の継続を行う（ステップＳ４）。そして、所定時間後に異常検出部１６に異常が検出されているか否かによって、操舵補助切替判定部１７は電動パワーステアリング装置が正常に復帰したかどうかの判定を行う（ステップＳ５）。
【００４５】
ステップＳ５において電動パワーステアリング装置が正常に復帰したと判定された場合、ステップＳ２に進み電動パワーステアリング装置による通常制御が復帰する。一方、上記ステップＳ５において電動パワーステアリング装置が正常に復帰していないと判定された場合、車両安全確保条件確定部１９は車両の安全を確保するための条件を設定し、車両安全確保条件が確定できたか否かの判定を行う（ステップＳ６）。そして、車両の安全確保条件が確定したと判定された場合は、電動パワーステアリング装置による操舵補助を停止し（ステップＳ７）、車両の安全確保条件が確定していないと判定された場合は上記ステップＳ４に戻り、一定条件下での電動パワーステアリング装置による操舵補助が継続される。
【００４６】
上記ステップＳ３において電動パワーステアリング装置による操舵補助の継続が不可能であると判定された場合、先ずディファレンシャルギア正常判定部３４によってディファレンシャルギア４０が正常であるか否かの判定を行い（ステップＳ８）、ディファレンシャルギア４０が正常であると判定された場合、ディファレンシャルギア４０による代替操舵補助を実施し（ステップＳ９）、所定時間後に異常検出部１６に異常が検出されているか否かによって、操舵補助切替判定部１７によって電動パワーステアリング装置が正常に復帰したかどうかの判定を行い（ステップＳ１０）、電動パワーステアリング装置が正常に復帰したと判定された場合は、ステップＳ２に進み、電動パワーステアリング装置による通常制御が復帰する。
【００４７】
一方、上記ステップＳ１０において電動パワーステアリング装置が正常に復帰していないと判定された場合、車両安全確保条件確定部１９によって車両の安全を確保するための条件が確定したかどうかの判定を行い（ステップＳ１１）、車両の安全確保条件が確定したと判定された場合は代替操舵補助を停止し（ステップＳ１２）、車両の安全確保条件が確定していないと判定された場合は上記ステップＳ９に戻り、ディファレンシャルギア４０による代替操舵補助を継続する。
【００４８】
上記ステップＳ８においてディファレンシャルギア正常判定部３４によってディファレンシャルギア４０が正常でないと判定された場合、電動パワーステアリング装置による操舵補助を停止する（ステップＳ１３）。
【００４９】
上記実施形態は、電動パワーステアリング装置に異常が発生した場合にディファレンシャルギアによる代替操舵補助を行うものであるが、ディファレンシャルギアによる代替操舵補助をステアバイワイヤ形式の電動パワーステアリング装置に異常が発生した場合に行うようにしても良い。なお、ステアバイワイヤ形式の電動パワーステアリング装置は、ハンドルから転舵輪までを機械的に連結しないで、ハンドルの操舵角を電気的に検出し、この検出信号に基づきコントロールユニットが転舵輪の転舵角を算出し、ハンドルとは機械的に独立したアクチュエータを駆動制御して、転舵輪を転舵駆動するものである。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵系に操舵補助力を付与するモータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置に関し、特に電動パワーステアリング装置に異常（故障を含む）が検出された場合に、ディファレンシャルギアによって左車輪と右車輪の回転数差を調整することによって代替操舵補助を行うようにした電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助トルク（操舵補助力）を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデュ−ティ比の調整で行っている。
【０００３】
電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図５に示して説明すると、ハンドル１０１のコラム軸（ステアリングシャフト）１０２は減速ギア１０３、ユニバーサルジョイント１０４Ａ及び１０４Ｂ、ピニオンラック機構１０５を経て操向車輪のタイロッド１０６に連結されている。コラム軸１０２には、ハンドル１０１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１１０が設けられており、ハンドル１０１の操舵力を補助するモータ１２０が減速ギア１０３を介してコラム軸１０２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット１３０には、バッテリ１１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット１３０は、トルクセンサ１１０で検出された操舵トルクＴと車速センサ１１２で検出された車速Ｖとに基づいて操舵補助（操舵補助）指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基づいてモータ１２０に供給する電流を制御する。
【０００４】
コントロールユニット１３０は主としてＣＰＵ（又はＭＰＵやＭＣＵ）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、図６のようになる。
【０００５】
図６を参照してコントロールユニット１３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１１０で検出された操舵トルクＴは、操舵系の安定性を高めるために位相補償部１３１で位相補償され、位相補償された操舵トルクＴＡが操舵補助指令値演算部１３２に入力される。又、車速センサ１１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算部１３２に入力される。操舵補助指令値演算部１３２は、入力された操舵トルクＴＡ及び車速Ｖに基づいて操舵補助マップ（ルックアップテーブル）１３３を参照して、モータ１２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉｒｅｆを決定する。
【０００６】
操舵補助指令値Ｉｒｅｆは減算部１３０Ａに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償部１３４に入力され、減算部１３０Ａで求められる偏差（Ｉｒｅｆ−ｉ）は比例演算部１３５に入力されると共に、フィードバック系の特性を改善するための積分演算部１３６に入力される。比例演算部１３５の出力及び積分演算部１３６の出力はそれぞれ加算部１３０Ｂに入力され、微分補償部１３４の出力も加算部１３０Ｂに加算され、加算部１３０Ｂでの加算結果である電流指令値Ｅが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路１３７に入力される。モータ１２０のモータ電流値はモータ電流検出回路１３８で検出され、検出されたモータ電流検出値ｉは減算部１３０Ａに入力されてフィードバックされる。モータ駆動回路１３７にバッテリ１１３から電力が供給され、モータ駆動回路１３７はＦＥＴ等の駆動素子で成るＨブリッジ回路（２相モータの場合）又は３相ブリッジ回路（３相モータの場合）で構成される。
【０００７】
このような電動パワーステアリング装置において異常が発生し、電動パワーステアリング装置による操舵補助を停止した場合に、運転者の操舵感に大きな違和感を与えるのを防止するための操舵制御装置が、特許第３５６４６９６号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１に記載の装置では、異常状態検出手段によって操舵反力付与手段の異常状態を検出し、異常状態が検出された場合に、左右車輪の制動装置に対して、操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクに基づいた制動力差を付与することによって、ハンドルを操舵意志方向に操舵補助する力を付与するようにしている。
【０００８】
また、昨今の車両には、電動パワーステアリング装置に加えて車両の安定した旋回特性、走行性の向上のため、ディファレンシャルギア（差動歯車、差動装置）及びＬＳＤ（リミテッド・スリップ・ディファレンシャル）を設けたものがある。これらは、車両が旋回する際に、旋回内輪側の駆動輪をスリップさせずに回転させて、左右の駆動輪がエンジン出力により常に同じ回転速度で駆動されるのを防止する働きがある。
【０００９】
特開平８−９９６５２号公報（特許文献２）には、ＬＳＤを備えた車両の操舵補助装置が開示されている。この操舵補助装置では、ＬＳＤが作動したときの、運転者のステアリング操作が重くなる等の違和感を解消するために、ＬＳＤが作動した場合に適宜操舵補助力を制御するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３５６４６９６号公報
【特許文献２】特開平８−９９６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
電動パワーステアリング装置において異常が発生し、その異常が検出されると、予期できないステアリング動作の異常を防止するため、状況によっては電動パワーステアリング装置による操舵補助を停止する必要がある。しかし、操舵補助が停止されると、運転者単独の力で直進状態に戻ろうとするステアリングを保持しなければならないため、ステアリングが制御を失っているように感じられる。そのため、運転者の操舵感に大きな違和感を与え、運転者に却って危険を感じさせることがある。
【００１２】
これを防止するために特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置では、電動パワーステアリング装置に異常が検出された場合に、制動装置によって左右車輪に制動力差を付与するようにしている。しかし、電動パワーステアリング装置において異常が検出された際の代替操舵補助を行う機構がディファレンシャルギアを用いるものではないため、旋回特性や走行性が悪いという問題がある。
【００１３】
また、特許文献２には、ＬＳＤを備えた電動パワーステアリング装置が開示されているが、このＬＳＤは電動パワーステアリング装置において異常が検出されたときに、代替操舵補助力を付与するために用いられるものではない。そのため、ＬＳＤの特性を発揮した操舵補助を行い得るものではない。
【００１４】
本発明は上述のような事情によりなされたものであり、本発明の目的は、電動パワーステアリング装置に異常（故障を含む）が発生して操舵補助が停止された場合に、車両状態に基づいてディファレンシャルギアをアクティブ制御することによって代替操舵補助を行い、電動パワーステアリング装置の異常発生時においても、運転者の操舵感に違和感を与えることなく操舵補助を継続することのできる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、操舵トルク及び車速に基づいて操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値に基づいてステアリング機構に操舵補助力を付与するモータを制御するようになっているコントロールユニットを具備した電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、左右の車輪の回転数差を調整するためのディファレンシャルギアと、前記ディファレンシャルギアを制御するためのディファレンシャルギアコントロールユニットとを具備し、前記コントロールユニットは、前記電動パワーステアリング装置の異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部で異常が検出された場合に、前記電動パワーステアリング装置による操舵補助の継続が可能であるか否かの第１判定を行う操舵補助切替判定部とを具備し、前記第１判定によって前記操舵補助の継続が不可能であると判定された場合に、前記ディファレンシャルギアが車両状態に基づいて代替操舵補助を行うことによって達成される。
【００１６】
また、本発明の上記目的は、前記ディファレンシャルギアコントロールユニットは、前記ディファレンシャルギアが正常であるか否かの判定を行うディファレンシャルギア正常判定部を具備し、前記ディファレンシャルギア正常判定部によって前記ディファレンシャルギアが正常であると判定された場合に、前記代替操舵補助を行うことにより、或いは、前記ディファレンシャルギア正常判定部によって前記ディファレンシャルギアが正常でないと判定された場合に、前記代替操舵補助を行わず、前記操舵補助を停止させることにより、或いは、前記操舵補助切替判定部は、前記代替操舵補助が行われた後、所定時間後に前記電動パワーステアリング装置が正常に復帰したか否かの判定を行い、前記判定によって前記電動パワーステアリング装置が正常に復帰したと判定された場合は、前記操舵補助を復帰させることにより、或いは、前記コントロールユニットは車両安全確保条件確定部を具備し、前記操舵補助切替判定部が行う前記判定によって前記電動パワーステアリング装置が正常に復帰していないと判定された場合は、前記車両安全確保条件確定部は車両の安全を確保するための条件の確定を行い、確定ができた場合は前記代替操舵補助を停止し、確定ができなかった場合は前記代替操舵補助を継続することにより、或いは、前記車両状態が、前記車速、前記操舵トルク及び舵角信号であることによって、より効果的に達成される。
【００１７】
本発明の電動パワーステアリング装置は、ハンドルから転舵輪までを機械的に非連結にして、前記ハンドルの操舵角に従ってコントロールユニットが転舵用アクチュエータを制御し、その駆動力により前記転舵輪を転舵するステアバイワイヤ形式の電動パワーステアリング装置であることによって、上記目的は達成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、異常が発生して操舵補助が停止された場合に、車両状態に基づいてディファレンシャルギアをアクティブ制御することによって代替操舵補助を行うので、電動パワーステアリング装置の異常発生時においても、運転者の操舵感に違和感を与えることなく操舵補助を継続することができる。特に大型車において、操舵補助が停止されると、急激な操舵感の悪化を招く恐れがあるが、ディファレンシャルギアによる代替操舵補助を行うことによってこれを防止することができる。
【００１９】
本発明はステアバイワイヤ形式の電動パワーステアリング装置においても、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置コントロールユニットの構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係るディファレンシャルギアコントロールユニットの構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の動作例を示すフローチャートである。
【図５】一般的な電動パワーステアリング装置の構成例を示す図である。
【図６】電動パワーステアリング装置のコントロールユニットの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０ 電動パワーステアリング装置コントロールユニット
１１,３１ ＣＰＵ
１２ モータ駆動回路
１３ モータ相電流検出回路
１４ モータ全電流検出回路
１６ 異常検出部
１７ 操舵補助切替判定部
１８ 操舵補助条件設定部
１９ 車両安全確保条件確定部
３０ ディファレンシャルギアコントロールユニット
３２ 回転数差算出部
３３ 駆動回路
３４ ディファレンシャルギア正常判定部
４０ ディファレンシャルギア
４１Ｒ,４１Ｌ 伝達容量可変クラッチ
４２Ｒ,４２Ｌ 油圧発生装置
５２ 左車輪回転数センサ
５３ 右車輪回転数センサ
５４ エンジン回転数センサ
５５ ＣＡＮバス
５５Ａ,５５Ｂ ＣＡＮ処理回路
１１０ トルクセンサ
１１２ 車速センサ
１２０ モータ
３１１ 差動制限トルク演算部
３１２ 代替操舵補助必要分演算部
３１４ 制御量設定部
３１５ 左右配分設定部
【発明を実施するための形態】
【００２２】
モータ相電流検出回路やモータ全電流検出回路のような電流検出回路に異常が発生した場合、コントロールユニット内のＣＰＵに異常が発生した場合、トルクセンサに異常が発生した場合等、電動パワーステアリング装置に異常が発生した場合、通常は危険を回避するために電動パワーステアリング装置による操舵補助を停止する。これに対し、本発明に係る電動パワーステアリング装置では、このような異常発生時に操舵補助が停止された場合でも、車両状態（操舵トルク、左右車輪回転数、エンジン回転数、車速、舵角）に基づきディファレンシャルギアによって左車輪と右車輪の回転数差を調整することによって代替操舵補助を行うようにしている。このため、電動パワーステアリング装置に異常が発生した場合においても、運転者の操舵感に違和感を与えることなく操舵補助を継続させることができる。
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成例を図５に対応させて示す図であり、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。なお、車両は前方より視た構造となっており、前輪５０Ｒ、５０Ｌと駆動輪の後輪５１Ｒ、５１Ｌとが視野的に重なった状態で表示している。
【００２５】
電動パワーステアリング装置コントロールユニット１０は、操舵トルクＴと車速Ｖとに基づいて操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基づいてモータ１２０に供給する電流を制御すると共に、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）バス５５でディファレンシャルギアコントロールユニット３０に接続されている。
【００２６】
本発明に係る車両は駆動輪の左右の車輪５１Ｒ及び５１Ｌの間にディファレンシャルギア４０を備えており、ディファレンシャルギア４０を制御するためのディファレンシャルギアコントロールユニット３０を具備している。駆動輪は、前輪又は後輪のいずれか一方であり、４輪駆動車の場合は前輪及び後輪の両方の車輪になる。本例では、後輪５１Ｒ及び５１Ｌが駆動輪になっているとして説明する。そして、左車輪回転数Ｌｒを検出する左車輪回転数センサ５２と、右車輪回転数Ｒｒを検出する右車輪回転数センサ５３とを具備し、エンジン回転数Ｒｓを検出するエンジン回転数センサ５４を具備している。左車輪回転数Ｌｒ、右車輪回転数Ｒｒ、エンジン回転数Ｒｓ及び車速Ｖはディファレンシャルギアコントロールユニット３０に入力され、ディファレンシャルギアコントロールユニット３０は電動パワーステアリング装置コントロールユニット１０とＣＡＮバス５５で通信可能に接続されている。なお、車速ＶはＣＡＮから与えられても良い。
【００２７】
ディファレンシャルギアコントロールユニット３０は、操舵トルクＴ、左車輪回転数Ｌｒ、右車輪回転数Ｒｒ、エンジン回転数Ｒｓ、車速Ｖ及び舵角センサ（図示せず）からの舵角信号Ｓｓの車両状態に基づいてディファレンシャルギア４０を制御するためのギア制御電圧Ｖｄを演算し、求めたギア制御電圧Ｖｄをディファレンシャルギア４０に入力する。ディファレンシャルギア４０は入力されたギア制御電圧Ｖｄに基づいて、左車輪５１Ｌと右車輪５１Ｒの回転数差を調整する。
【００２８】
ディファレンシャルギア４０は、車両が旋回している際に旋回内輪側の駆動輪をスリップさせずに回転させるために左右の車輪５１Ｌ、５１Ｒの回転数差を調整すると共に、電動パワーステアリング装置に異常が発生して操舵補助の継続ができないときに、代替操舵補助を行うためにも左右の車輪５１Ｌ、５１Ｒの回転数差を調整する。ディファレンシャルギアコントロールユニット３０は、車両旋回時のスリップ防止と代替操舵補助を行う際にディファレンシャルギア４０を制御する。
【００２９】
電動パワーステアリング装置コントロールユニット１０とディファレンシャルギアコントロールユニット３０の間はＣＡＮバス５５で接続されており、例えば電動パワーステアリング装置に異常が発生し、電動パワーステアリング装置による操舵補助の継続ができない場合に、ディファレンシャルギア４０による代替操舵補助に切り替えるための切り替え信号等がＣＡＮバス５５を介して送信される。
【００３０】
次に、電動パワーステアリング装置コントロールユニット１０の構成例を図２に示して説明する。
【００３１】
電動パワーステアリング装置コントロールユニット１０は、車速Ｖと操舵トルクＴに基づいて操舵補助指令値Ｉを演算し、補償等を施した電流指令値Ｅをモータ駆動回路１２に入力すると共に、全体の制御を実行するＣＰＵ１１と、モータ１２０に流れる各相電流ｉｐを検出するモータ相電流検出回路１３と、各相電流の総和ｉｔを検出するモータ全電流検出回路１４とを具備している。モータ駆動回路１２にはバッテリ１１３から電源リレー１１１を経て電力が供給され、電源リレー１１１はＣＰＵ１１からの切り替え信号ＳＷ１によってＯＮ／ＯＦＦされる。また、モータ駆動回路１２からモータ１２０には、モータリレー１５Ａ及び１５Ｂを経てモータ電流が供給され、モータリレー１５Ａ及び１５ＢはＣＰＵ１１からの切り替え信号ＳＷ２によってＯＮ／ＯＦＦされる。更に、ＣＰＵ１１、モータ相電流検出回路１３、モータ全電流検出回路１４、トルクセンサ１１０の異常を検出するための異常検出部１６と、異常検出部１６で異常が検出された場合、異常検出部１６から異常部位及び異常の程度を示す異常検出信号ＡＤが出力され、異常検出信号ＡＤに基づいて電動パワーステアリング装置による操舵補助の継続が可能であるか否かを判定する操舵補助切替判定部１７とが設けられている。なお、異常検出部１６で検出される異常は、上記のものの他に、車速センサ１１２、ＣＡＮ信号、バッテリ１１３の電圧、モータ駆動回路１２、温度センサ、過熱保護手段等の異常を検出するようにしても良い。
【００３２】
操舵補助切替判定部１７によって電動パワーステアリング装置による操舵補助が不可能であると判定されると、ディファレンシャルギア４０による代替操舵補助を行うように、代替操舵補助に切り替えるための切り替え信号ＳＷ３がＣＰＵ１１に入力されると共に、ＣＡＮ処理回路５５Ａ及びＣＡＮバス５５を介してディファレンシャルギアコントロールユニット３０に送信される。
【００３３】
また、操舵補助切替判定部１７の判定状態は切り替え信号ＳＷ３として操舵補助条件設定部１８及び車両安全確保条件確定部１９に入力されており、操舵補助切替判定部１７が電動パワーステアリング装置による操舵補助が不可能ではない、つまり操舵補助継続と判定した場合、操舵補助条件設定部１８は異常検出部１６で検出された異常に応じた一定の条件を設定し、この一定条件をＣＰＵ１１に入力して操舵補助の継続を行うようにする。
【００３４】
上記一定の条件は、異常検出部１６で検出される異常に応じて以下のように操舵補助を行う際に課される条件である。異常検出部１６で検出される異常が、車速センサ１１２の異常やＣＡＮ信号の異常のように、軽度な故障である場合は、操舵補助の制限を緩くする。例えば、異常を検出してから操舵補助の制限をするまでの時間を長くとる、或いは操舵補助量を制限する際の操舵補助量の上限値を大きくとる等である。異常検出部１６で検出される異常が、トルクセンサ１１０の異常やバッテリ１１３の電圧の異常のように、中程度の異常の場合は、操舵補助の制限を中程度にする。例えば、異常を検出してから操舵補助の制限をするまでの時間を中程度にとる、或いは操舵補助量を制限する際の操舵補助量の上限値を中程度にする等である。異常検出部１６で検出される異常が、モータ駆動回路１２の異常やＣＰＵ１１の異常のように、高度の異常の場合は、操舵補助の制限を厳しくする。例えば、異常を検出してから操舵補助の制限をするまでの時間を短時間にする、或いは操舵補助量を制限する際の操舵補助量の上限値を小さくする等である。
【００３５】
また、異常検出部１６で異常が検出された後、代替操舵補助が行われている場合及び一定条件下での操舵補助が行われている場合、所定時間後に異常検出部１６に異常が検出されているか否かによって、操舵補助切替判定部１７は電動パワーステアリング装置が正常に復帰したかどうかの判定を行う。電動パワーステアリング装置が正常に復帰したと判定された場合は、電動パワーステアリング装置による通常制御が復帰する。一方、電動パワーステアリング装置が正常に復帰していないと判定された場合、車両安全確保条件確定部１９によって車両の安全を確保するための条件の確定を行う。車両の安全を確保するための条件には、例えば、車速Ｖが十分に低速であると判断できる所定値以下の数値となる、或いは操舵トルクＴがニュートラルとなる、或いはバッテリ１１３のバッテリ電圧検出信号が所定の正常範囲内にあると認識される、或いはＣＡＮ信号により受信したエンジン信号が停止する等の条件がある。確定ができた場合はＣＰＵ１１を介して操舵補助及び代替操舵補助を停止する。
【００３６】
なお、図２に示される実施形態では、操舵補助条件設定部１８及び車両安全条件確定部１９をＣＰＵ１１の外部に設けているが、ＣＰＵ１１内に備える構成にしても良い。
【００３７】
次に、ディファレンシャルギアコントロールユニット３０の構成例を図３に示して説明するが、本例の車両は上方より視た平面構造となっており、前輪の左右車輪５０Ｒ、５０Ｌの間に電動パワーステアリング装置が装填され、駆動輪となる後輪の左右車輪５１Ｒ、５１Ｌの間にディファレンシャルギア４０が装填されている。
【００３８】
ディファレンシャルギアコントロールユニット３０は、代替操舵補助を行うためのＣＰＵ３１を具備している。ＣＰＵ３１は、少なくとも差動制限トルク演算部３１１、代替操舵補助必要分演算部３１２、加算部３１３、制限量設定部３１４及び左右配分設定部３１５の機能を有している。また、ディファレンシャルギアコントロールユニット３０内の回転数差算出部３２には、左車輪回転数センサ５２で検出された左車輪回転数Ｌｒと、右車輪回転数センサ５３で検出された右車輪回転数Ｒｒとが入力され、回転数差Ｒｄが算出される。ＣＰＵ３１には、回転数差Ｒｄ、車速Ｖ、エンジン回転数センサ５４で検出されるエンジン回転数Ｒｓ、ＣＡＮバス５５及びＣＡＮ処理回路５５Ａを介して送信される操舵トルクＴ、舵角センサで検出される舵角信号Ｓｓが入力される。
【００３９】
ＣＰＵ３１内の差動制限トルク演算部３１１は、操舵トルクＴ及び回転数差Ｒｄに基づいて差動制限トルクＴｄｌを演算する。差動制限トルクＴｄｌは、車両の旋回時に旋回内輪側の駆動輪をスリップさせずに回転させるために、左右の車輪５１Ｌ、５１Ｒの回転数差を調整するために必要なトルクである。代替操舵補助必要分演算部３１２では、代替操舵補助を行うのに必要な代替操舵補助トルクＳｔを、車速Ｖ、操舵トルクＴ、舵角信号Ｓｓに基づいて演算する。差動制限トルクＴｄｌと代替操舵補助トルクＳｔは加算部３１３で加算され、制御量設定部３１４に入力される。制御量設定部３１４は入力された加算値に基づいて必要な制御トルクＣｔを演算し、左右配分設定部３１５は制御トルクＣｔに基づいて左右の伝達容量可変クラッチ（アクチュエータ）４１Ｌ及び４１Ｒに印加するギア制御電圧ＶｄＬ及びＶｄＲを計算し、駆動回路３３に駆動信号Ｄｓを入力する。
【００４０】
駆動回路３３は、駆動信号Ｄｓに基づいて左右の伝達容量可変クラッチ４１Ｌ及び４１Ｒにギア制御電圧ＶｄＬ及びＶｄＲを印加する。通常、駆動回路３３は、ＣＰＵ３１から送信される駆動信号Ｄｓが微弱であるため、ロジック回路を具備している。伝達容量可変クラッチ４１Ｌ及び４１Ｒは、油圧発生装置４２Ｌ及び４２Ｒによって常に一定の圧力が加えられており、その出力ＣｏＲ及びＣｏＬをディファレンシャルギア４０に配分する。
【００４１】
なお、ディファレンシャルギア４０による代替操舵補助を行う前に、デイファレンシャルギアコントロールユニット３０内に設けられたディファレンシャルギア正常判定部３４は、ディファレンシャルギア４０が正常であるか否かの判定を行う。ディファレンシャルギア４０が正常であると判定された場合はディファレンシャルギア４０による代替操舵補助を行うようにし、ディファレンシャルギアが正常でないと判定された場合は代替操舵補助を行わず、ＣＡＮバス５５を介して電動パワーステアリング装置コントロールユニット１０に操舵補助停止信号を送信し、電動パワーステアリング装置による操舵補助を停止する。
【００４２】
このような構成の電動パワーステアリング装置において、異常が発生したときの対処の動作例を図４に示すフローチャートに沿って説明する。
【００４３】
電動パワーステアリング装置は、常時異常検出部１６によって異常が発生しているか否かについて監視されており（ステップＳ１）、異常検出部１６によって電動パワーステアリング装置に異常が検出されていない場合、電動パワーステアリング装置による通常制御が継続される（ステップＳ２）。
【００４４】
一方、上記ステップＳ１において異常検出部１６によって電動パワーステアリング装置の異常が検出された場合、操舵補助切替判定部１７によって電動パワーステアリング装置による操舵補助の継続ができるか否かの判定を行い（ステップＳ３）、電動パワーステアリング装置による操舵補助の継続が可能な場合、操舵補助条件設定部１８は異常検出部１６で検出された異常に応じて一定の条件を設定し、この一定条件下で電動パワーステアリング装置による操舵補助の継続を行う（ステップＳ４）。そして、所定時間後に異常検出部１６に異常が検出されているか否かによって、操舵補助切替判定部１７は電動パワーステアリング装置が正常に復帰したかどうかの判定を行う（ステップＳ５）。
【００４５】
ステップＳ５において電動パワーステアリング装置が正常に復帰したと判定された場合、ステップＳ２に進み電動パワーステアリング装置による通常制御が復帰する。一方、上記ステップＳ５において電動パワーステアリング装置が正常に復帰していないと判定された場合、車両安全確保条件確定部１９は車両の安全を確保するための条件を設定し、車両安全確保条件が確定できたか否かの判定を行う（ステップＳ６）。そして、車両の安全確保条件が確定したと判定された場合は、電動パワーステアリング装置による操舵補助を停止し（ステップＳ７）、車両の安全確保条件が確定していないと判定された場合は上記ステップＳ４に戻り、一定条件下での電動パワーステアリング装置による操舵補助が継続される。
【００４６】
上記ステップＳ３において電動パワーステアリング装置による操舵補助の継続が不可能であると判定された場合、先ずディファレンシャルギア正常判定部３４によってディファレンシャルギア４０が正常であるか否かの判定を行い（ステップＳ８）、ディファレンシャルギア４０が正常であると判定された場合、ディファレンシャルギア４０による代替操舵補助を実施し（ステップＳ９）、所定時間後に異常検出部１６に異常が検出されているか否かによって、操舵補助切替判定部１７によって電動パワーステアリング装置が正常に復帰したかどうかの判定を行い（ステップＳ１０）、電動パワーステアリング装置が正常に復帰したと判定された場合は、ステップＳ２に進み、電動パワーステアリング装置による通常制御が復帰する。
【００４７】
一方、上記ステップＳ１０において電動パワーステアリング装置が正常に復帰していないと判定された場合、車両安全確保条件確定部１９によって車両の安全を確保するための条件が確定したかどうかの判定を行い（ステップＳ１１）、車両の安全確保条件が確定したと判定された場合は代替操舵補助を停止し（ステップＳ１２）、車両の安全確保条件が確定していないと判定された場合は上記ステップＳ９に戻り、ディファレンシャルギア４０による代替操舵補助を継続する。
【００４８】
上記ステップＳ８においてディファレンシャルギア正常判定部３４によってディファレンシャルギア４０が正常でないと判定された場合、電動パワーステアリング装置による操舵補助を停止する（ステップＳ１３）。
【００４９】
上記実施形態は、電動パワーステアリング装置に異常が発生した場合にディファレンシャルギアによる代替操舵補助を行うものであるが、ディファレンシャルギアによる代替操舵補助をステアバイワイヤ形式の電動パワーステアリング装置に異常が発生した場合に行うようにしても良い。なお、ステアバイワイヤ形式の電動パワーステアリング装置は、ハンドルから転舵輪までを機械的に連結しないで、ハンドルの操舵角を電気的に検出し、この検出信号に基づきコントロールユニットが転舵輪の転舵角を算出し、ハンドルとは機械的に独立したアクチュエータを駆動制御して、転舵輪を転舵駆動するものである。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵トルク及び車速に基づいて操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値に基づいてステアリング機構に操舵補助力を付与するモータを制御するようになっているコントロールユニットを具備した電動パワーステアリング装置において、
左右の車輪の回転数差を調整するためのディファレンシャルギアと、前記ディファレンシャルギアを制御するためのディファレンシャルギアコントロールユニットとを具備し、
前記コントロールユニットは、
前記電動パワーステアリング装置の異常を検出する異常検出部と、
前記異常検出部で異常が検出された場合に、前記電動パワーステアリング装置による操舵補助の継続が可能であるか否かの第１判定を行う操舵補助切替判定部とを具備し、
前記第１判定によって前記操舵補助の継続が不可能であると判定された場合に、前記ディファレンシャルギアが車両状態に基づいて代替操舵補助を行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記ディファレンシャルギアコントロールユニットは、前記ディファレンシャルギアが正常であるか否かの判定を行うディファレンシャルギア正常判定部を具備し、
前記ディファレンシャルギア正常判定部によって前記ディファレンシャルギアが正常であると判定された場合に、前記代替操舵補助を行う請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記ディファレンシャルギア正常判定部によって前記ディファレンシャルギアが正常でないと判定された場合に、前記代替操舵補助を行わず、前記操舵補助を停止させる請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記操舵補助切替判定部は、前記代替操舵補助が行われた後、所定時間後に前記電動パワーステアリング装置が正常に復帰したか否かの判定を行い、前記判定によって前記電動パワーステアリング装置が正常に復帰したと判定された場合は、前記操舵補助を復帰させる請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記コントロールユニットは車両安全確保条件確定部を具備し、
前記操舵補助切替判定部が行う前記判定によって前記電動パワーステアリング装置が正常に復帰していないと判定された場合は、前記車両安全確保条件確定部は車両の安全を確保するための条件の確定を行い、確定ができた場合は前記代替操舵補助を停止し、確定ができなかった場合は前記代替操舵補助を継続する請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記車両状態が、前記車速、前記操舵トルク及び舵角信号である請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記電動パワーステアリング装置は、ハンドルから転舵輪までを機械的に非連結にして、前記ハンドルの操舵角に従ってコントロールユニットが転舵用アクチュエータを制御し、その駆動力により前記転舵輪を転舵するステアバイワイヤ形式の電動パワーステアリング装置であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１】
操舵トルク及び車速に基づいて操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値に基づいてステアリング機構に操舵補助力を付与するモータを制御するようになっているコントロールユニットを具備した電動パワーステアリング装置において、
左右の車輪の回転数差を調整するためのディファレンシャルギアと、前記ディファレンシャルギアを制御するためのディファレンシャルギアコントロールユニットとを具備し、
前記コントロールユニットは、
前記電動パワーステアリング装置の異常を検出する異常検出部と、
前記異常検出部で異常が検出された場合に、前記電動パワーステアリング装置による操舵補助の継続が可能であるか否かの第１判定を行う操舵補助切替判定部とを具備し、
前記第１判定によって前記操舵補助の継続が不可能であると判定された場合に、前記ディファレンシャルギアが車両状態に基づいて代替操舵補助を行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記ディファレンシャルギアコントロールユニットは、前記ディファレンシャルギアが正常であるか否かの判定を行うディファレンシャルギア正常判定部を具備し、
前記ディファレンシャルギア正常判定部によって前記ディファレンシャルギアが正常であると判定された場合に、前記代替操舵補助を行う請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記ディファレンシャルギア正常判定部によって前記ディファレンシャルギアが正常でないと判定された場合に、前記代替操舵補助を行わず、前記操舵補助を停止させる請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記操舵補助切替判定部は、前記代替操舵補助が行われた後、所定時間後に前記電動パワーステアリング装置が正常に復帰したか否かの判定を行い、前記判定によって前記電動パワーステアリング装置が正常に復帰したと判定された場合は、前記操舵補助を復帰させる請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記コントロールユニットは車両安全確保条件確定部を具備し、
前記操舵補助切替判定部が行う前記判定によって前記電動パワーステアリング装置が正常に復帰していないと判定された場合は、前記車両安全確保条件確定部は車両の安全を確保するための条件の確定を行い、確定ができた場合は前記代替操舵補助を停止し、確定ができなかった場合は前記代替操舵補助を継続する請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記車両状態が、前記車速、前記操舵トルク及び舵角信号である請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記電動パワーステアリング装置は、ハンドルから転舵輪までを機械的に非連結にして、前記ハンドルの操舵角に従ってコントロールユニットが転舵用アクチュエータを制御し、その駆動力により前記転舵輪を転舵するステアバイワイヤ形式の電動パワーステアリング装置であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−６５９５（Ｐ２０１３−６５９５Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６８０４１（Ｐ２０１２−１６８０４１）
【出願日】平成２４年７月３０日（２０１２．７．３０）
【分割の表示】特願２００８−９０６４（Ｐ２００８−９０６４）の分割
【原出願日】平成２０年１月１８日（２００８．１．１８）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月３０日（２０１２．７．３０）
【分割の表示】特願２００８−９０６４（Ｐ２００８−９０６４）の分割
【原出願日】平成２０年１月１８日（２００８．１．１８）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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