JP4067902B2

JP4067902B2 - Vehicle steering control system

Info

Publication number: JP4067902B2
Application number: JP2002217816A
Authority: JP
Inventors: 和正小玉; 啓純益; 和彦窪田
Original assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2022-07-26
Also published as: JP2004058771A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車等の車両の操舵制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の操舵装置、特に自動車用の操舵装置において、近年、その更なる高機能化の一端として、操舵ハンドルの操作角（ハンドル操作角）と車輪操舵角とを１：１比率に固定せず、ハンドル操作角の車輪操舵角への変換比（舵角変換比）を車両の運転状態に応じて可変とした、いわゆる可変舵角変換比機構を搭載したものが開発されている。車両の運転状態としては、例えば、車両速度（車速）を例示でき、高速運転時においては舵角変換比を小さくすることにより、ハンドル操作角の増加に対して操舵角が急激に大きくならないようにすれば、高速走行の安定化を図ることができる。他方、低速走行時には、逆に舵角変換比を大きくすることで、一杯まで切るのに必要なハンドルの回転数を減少させることができ、車庫入れや縦列駐車あるいは幅寄せなど、操舵角の大きい運転操作を非常に簡便に行なうことができる。
【０００３】
舵角変換比を可変化する機構としては、例えば特開平１１−３３４６０４号公報に開示されているように、ハンドル軸と車輪操舵軸とを、ギア比が可変な歯車式伝達部にて直結したタイプのものがあるが、この構成は、歯車式伝達部のギア比変更機構が複雑になる欠点がある。そこで、ハンドル軸と車輪操舵軸とを分離し、モータ等のアクチュエータにより車輪操舵軸を回転駆動するタイプのものが、例えば特開平１１−３３４６２８号公報等に提案されている。具体的には、角度検出部が検出するハンドル操作角と車両運転状態とに応じて定まる舵角変換比とに基づいて、コンピュータ処理により最終的に必要な車輪操舵角を演算し、その演算された車輪操舵角が得られるように、ハンドル軸から機械的に切り離された車輪操舵軸をアクチュエータ（モータ）により回転駆動する。
【０００４】
上記の操舵制御方式では、車輪操舵軸の角度位置がアクチュエータの動作によって決定されるので、車輪操舵軸の舵角制御の精度や円滑性を確保するために、ハンドル軸の角度位置、車輪操舵軸の角度位置あるいは車速などを正確にモニタする必要がある。また、モータの電流や、モータの電源電圧なども、アクチュエータの動作制御を司る上で重要なパラメータとなりうる。そこで、制御の精度を向上するために、モータ制御を直接司る主ＣＰＵに加え、該主ＣＰＵの動作が正常であるかどうかを監視する副ＣＰＵを設けることが有効である。副ＣＰＵは、制御に必要なパラメータ演算等、モータの動作制御に必要なデータ処理を主ＣＰＵと並行して行なうとともに、そのデータ処理結果を主ＣＰＵとの間で通信することにより上記の監視を行なう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構成において、副ＣＰＵの監視機能は、主ＣＰＵと副ＣＰＵとの間のデータ通信の精度が確保されていることが前提となる。しかし、通信によるデータ転送にはノイズなどの影響による、エラー発生が問題となる。特に、パラレル通信によりデータのやり取りを行なう場合は、信号線の数が多くなるのでノイズの影響を特に受けやすい。特に、送信すべきデータが複数組あり、各データの組をデータＩＤにより特定しながら送受信する場合、そのデータＩＤがノイズの影響で誤認識されてしまうと、受信したデータ内容に混同が生じたり、データが誤ったメモリエリアに書き込まれたりするなどのトラブルを生じやすくなる。
【０００６】
本発明は、操舵軸駆動用のアクチュエータを２つのＣＰＵにより制御するとともに、それら２つのＣＰＵ間のデータ通信精度を簡便な方式により向上させた車両用操舵制御システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
本発明は、操舵用のハンドル軸の操作角と車両の運転状態とに応じて車輪操舵軸に与えるべき操舵角を決定し、当該操舵角が得られるように車輪操舵軸をアクチュエータにより回転駆動するようにした車両用操舵制御システムにおいて、上記の課題を解決するために、
ハンドル軸の角度位置（ハンドル軸角度位置）を検出するハンドル軸角度検出部と、
車輪操舵軸の角度位置（操舵軸角度位置）を検出する操舵軸角度検出部と、
車両の運転状態を検出する運転状態検出部と、
検出されたハンドル軸の角度位置（ハンドル軸角度位置）と車両の運転状態とに基づいて車輪操舵軸の目標角度位置を決定し、該操舵軸角度位置が目標角度位置に近づくように、アクチュエータの動作を制御する操舵制御部とを備え、
操舵制御部は、アクチュエータの動作制御主体をなす主ＣＰＵと、アクチュエータへの動作指令内容を決定するために主ＣＰＵが行なうデータ処理の少なくとも一部を、該主ＣＰＵと並行して行なう監視用の副ＣＰＵとを有し、主ＣＰＵと副ＣＰＵとの一方を送信側ＣＰＵ、他方を受信側ＣＰＵとして、送信側ＣＰＵのデータ処理結果を示すデータを該送信側ＣＰＵから受信側ＣＰＵへ通信により転送し、受信側ＣＰＵが、自身のデータ処理結果と送信側ＣＰＵから受信したデータ処理結果とに基づいて、主ＣＰＵが最終的に行なうべきデータ処理内容の確定を行なうものであり、
送信側ＣＰＵから受信側ＣＰＵへ転送すべきデータの全体が、データＩＤにて個々に特定される複数のブロックに分割され、データＩＤを切り替えながらブロック単位にてデータ転送が順次行なわれるとともに、データＩＤは、第一ビットレベルと第二ビットレベルとのいずれかに設定されるＩＤビットを複数含むパラレルビット列からなり、さらに、データ転送において、先行するデータＩＤから次のデータＩＤに切り替える際に、第一ビットレベルから第二ビットレベルに変化する第一種ビットと、第二ビットレベルから第一ビットレベルに変化する第二種ビットとの双方がパラレルビット列内に必ず生ずるように、個々のブロックを特定するためのデータＩＤの内容及び切り替えシーケンスが定められてなることを特徴とする。
【０００８】
上記本発明においては、アクチュエータ制御を司る主ＣＰＵと監視用の副ＣＰＵとの間のデータ通信を、データＩＤを切り替えながらブロック単位にてデータ転送することにより行なう。データＩＤは、第一ビットレベルと第二ビットレベルとのいずれかに設定されるＩＤビットを複数含むパラレルビット列により特定される。
【０００９】
複数ビットからなるデータＩＤをパラレル通信によりやり取りする場合、ノイズが発生すると、通信経路をなす複数の信号線にその影響が及ぶ。そして、ノイズ源が同じであれば、どの信号線にも、デジタル的には同じレベルのノイズ信号が重畳されることになる（例えば、サージノイズの場合はＨレベル）。従来、データＩＤにより一連のデータを転送する場合、データＩＤに連番を付与し、その番号順にデータＩＤ及びデータの送信を行なっていた。具体的には、連番のデータＩＤを直接的に２進法のビット情報に翻訳し、番号順のシーケンスにてデータ転送を行なうことになる。しかし、ノイズの影響を受けると、次のような問題が生じやすくなる。すなわち、２進法の番号順にデータＩＤが切り替わる際に、図１７に示すように、「０１１０Ｂ（６Ｄ）」から「０１１１Ｂ（７Ｄ）」（本明細書では、２進法の「１」をＨレベルに、「０」をＬレベルに対応させるが、逆の論理を用いてもよいことはもちろんである）への切り替えなど、データＩＤによっては、３つまでのビットレベルが同一に保持され、１つのビットレベルのみ変化することがある。この変化するビットの変化後のレベルが、重畳するノイズのレベルと一致していると、ノイズ重畳によりデータＩＤがあたかも次のデータＩＤへ切り替わったように識別され、前のデータＩＤのデータが出力されているにもかかわらず、ノイズ重畳後は、それが次のデータＩＤが示すデータとして取り込まれてしまうトラブルにつながる。
【００１０】
本発明においては、データ転送に際して先行するデータＩＤから次のデータＩＤに切り替える際に、第一ビットレベル（例えば「Ｈ」）から第二ビットレベル（例えば「Ｌ」）に変化する第一種ビットと、第二ビットレベルから第一ビットレベルに変化する第二種ビットとの双方がパラレルビット列内に必ず生ずるように、個々のブロックを特定するためのデータＩＤの内容及び切り替えシーケンスを定めてある（つまり、データＩＤを切り替える際に、レベルが互いに逆方向に切り替わるビット対が必ず混在するようになっている）。このようなビット対が存在すれば、レベル傾向の同じノイズが重畳したとき、その一方のビットには、必ず正規のビットレベル変化を打ち消すようにノイズが作用し、ビット対の逆方向のレベル変化は失われる。そこで、逆方向レベル変化を示すビット対が生じないＩＤ切り替えが存在しないように、データＩＤの内容と切り替えシーケンスを定めておけば、ノイズ重畳後のＩＤビットの内容が偶然別のデータＩＤに一致する不具合が極めて生じにくくなり、ノイズの影響を効果的に排除することができる。
【００１１】
本発明においてデータＩＤは、同一種別のデータを複数組転送したい場合に、その転送順位のみを特定するものとして使用することももちろん可能である。しかし、本発明の効果は、データＩＤにより異種のデータを特定する目的において、最も顕著に発揮される。具体的には、転送すべきデータが、データ種別の互いに異なる複数のブロックを含む場合であり、データＩＤは、データ種別に応じて互いに異なる内容に設定される。これにより、データＩＤ誤認識によるデータ種別の混同、ひいては、混同されたデータが本来とは異なるメモリエリアに書き込まれたりする、といった不具合を効果的に回避できる。
【００１２】
車両用の操舵制御システムにおいては、近年コスト削減のため、操舵制御部に使用できるＣＰＵの性能にも制限が加えられることが多く、ＣＰＵの内部処理ビット数やクロック周波数も低く抑えられる傾向にある。しかし、これと相反する要請として、操舵制御システムにおいては、ハンドル操作に操舵軸の回転をリアルタイムに追従させるため、操舵軸の駆動制御は可及的に迅速かつ円滑に行なうことが求められる。リアルタイム操舵制御を考慮した場合、操舵制御処理の一周期は長くとも数百μｓに留めざるを得ず、この周期内にエコノミカルなＣＰＵを用いて、種々のセンサからの出力取込や制御パラメータ決定演算をできるだけ多く行なわなければならない。従って、送信側ＣＰＵから受信側ＣＰＵへのデータ転送シーケンスも、限られた処理周期内にてできるだけ多くのデータ種別が網羅できるよう、転送すべきデータは、含まれるブロックのデータ種別を全て異なるものとし、データＩＤを、それらブロックに一対一に対応するものを、全て異なる内容に設定することが望ましいといえる。従来の方法では、こうした状況ではノイズによるデータＩＤ誤認の影響が特に生じやすかったが、本発明の採用により、このような場合においても、データＩＤ誤認の問題は発生せず、しかも、データＩＤの設定だけで対応できるので、ハードウェア的なコストアップ要因は皆無である。
【００１３】
次に、データＩＤは、送信側ＣＰＵと受信側ＣＰＵとの間でどちらの方向に送信しても、データ転送処理は成立しうる。例えば、受信側ＣＰＵから必要なデータのデータＩＤをデータ送信元である送信側ＣＰＵに送信し、これを受けた送信側ＣＰＵがデータＩＤに対応したブロックを受信側ＣＰＵに転送するような方式も可能である。しかし、この方式は、送信側ＣＰＵ側で、受けたデータＩＤに基づいて、送信すべきデータのブロックを検索する処理が必要となるため、無駄なステップが多くなる。また、受信側ＣＰＵは、データのブロックを受信するたびに、データの受信完了信号（いわゆるアクノリッジ信号）を返すようにすれば、データ送受信の精度が高められるが、余分な処理ステップ数がさらに必要となることはいうまでもない。そして、特に前述のような制限されたＣＰＵ環境下では、データ転送処理においてもなるべく余分なジョブを排除し、限られた周期内で必要なデータを高精度に転送することを考慮しなければならない。
【００１４】
そこで、本発明においては、データＩＤは、送信側ＣＰＵから受信側ＣＰＵに向けて一方向的に送信されるものとし、受信側ＣＰＵは、各データＩＤにて特定される個々のブロックの受信に対しては、個別の受信完了信号を送信側ＣＰＵに返さないように構成することが有効であるといえる。この構成によると、送信側ＣＰＵは、データのブロックをデータＩＤとともに受信側ＣＰＵへ一方的に送信するだけで事足り、他方、受信側ＣＰＵは、データＩＤを参照して、受けたブロックに含まれるデータを予め定められたメモリエリアに格納するだけでよい。また、ブロックごとにいちいちアクノリッジ信号を返さないので、結果的に余分なステップはほとんど生じない。このような処理は、本発明の採用により、データＩＤ誤認のトラブルが本質的に生じにくいことが前提となって、初めて利用可能となるのである。なお、受信側ＣＰＵは、データＩＤの内容により最後のブロックの受信を確認した後、送信側ＣＰＵに受信完了信号を返すようにしておけば、すべてのデータ送信が完了したこと自体は送信側ＣＰＵにおいて問題なく確認でき、データ送受信の精度が損なわれることがない。
【００１５】
送信側ＣＰＵと受信側ＣＰＵとは、パラレルデータポートを介してデータ通信を行なうものとすることができる。パラレル通信の採用により、ＣＰＵ間のデータ転送レートを高めることができる。こうしたパラレルデータポートの採用は、採用可能なＣＰＵの前記した低廉化の背景とも関係している。つまり、ＣＰＵの内部処理ビット数やクロック周波数を低く留めざるを得ない場合は、データ転送レート確保のため、パラレル通信の採用が不可欠ともなりうる。この場合、パラレルデータポートの予め定められた第一ビット列をデータＩＤに割り当て、残余のビット列の少なくとも一部をなす第二ビット列を転送されるべきデータに割り当てておけば、データＩＤの送信とブロックの送信とを、共通の周期により同時に制御できるので、ＣＰＵの処理負担をより軽減できる利点がある。
【００１６】
主ＣＰＵのデータ処理内容を副ＣＰＵが監視する場合、例えば主ＣＰＵのデータ処理結果を副ＣＰＵに送信し、副ＣＰＵ側にて、該副ＣＰＵ側のデータ処理結果との照合を行ない、問題が発生した場合にのみ副ＣＰＵ側から主ＣＰＵ側に通知を行なうようにしてもよい。また、送信側ＣＰＵを副ＣＰＵとし、受信側ＣＰＵを主ＣＰＵとして、主ＣＰＵが副ＣＰＵからのデータ処理結果を受信し、主ＣＰＵ側のデータ処理結果と照合して、その照合結果に基づき最終的に行なうべきデータ処理内容の確定を行なうこともできる。もちろん、主ＣＰＵと副ＣＰＵとの間で双方向のデータ通信を行なってもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明が適用される車両用操舵制御システムの、全体構成の一例を模式的に示したものである（なお、本実施形態において「車両」は自動車とするが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではない）。該車両用操舵制御システム１は、操舵用ハンドル２に直結されたハンドル軸３と、車輪操舵軸８とが機械的に分離された構成を有する。車輪操舵軸８はアクチュエータとしてのモータ６により回転駆動される。車輪操舵軸８の先端はステアリングギアボックス９内に延び、該車輪操舵軸８とともに回転するピニオン１０がラックバー１１を軸線方向に往復動させることにより、車輪１３，１３の転舵角が変化する。なお、本実施形態の車両用操舵制御システム１においては、ラックバー１１の往復動が、周知の油圧式、電動式あるいは電動油圧式のパワーアシスト機構１２により駆動補助されるパワーステアリングが採用されている。
【００１８】
ハンドル軸３の角度位置φは、ロータリエンコーダ等の周知の角度検出部からなるハンドル軸角度検出部１０１により検出される。他方、車輪操舵軸８の角度位置θは、同じくロータリエンコーダ等の角度検出部からなる操舵軸角度検出部１０３により検出される。また、本実施形態においては、自動車の運転状態を検出する運転状態検出部として、車速Ｖを検出する車速検出部（車速センサ）１０２が設けられている。車速検出部１０２は、例えば車輪１３の回転を検出する回転検出部（例えばロータリエンコーダやタコジェネレータ）で構成される。そして、操舵制御部１００が、検出されたハンドル軸３の角度位置φと車速Ｖとに基づいて、車輪操舵軸８の目標角度位置θ’を決定し、該車輪操舵軸８の角度位置θが目標角度位置θ’に近づくように、モータドライバ１８を介してモータ６の動作を制御する。
【００１９】
なお、ハンドル軸３と車輪操舵軸８との間には、両者を一体回転可能にロック結合したロック状態と、該ロック結合を解除したアンロック状態との間で切り替え可能なロック機構１９が設けられている。ロック状態では、ハンドル軸３の回転角が変換されることなく（つまり、舵角変換比が１：１）車輪操舵軸８に伝達され、マニュアルステアリングが可能となる。該ロック機構１９のロック状態への切り替えは、異常発生時などにおいて操舵制御部１００からの指令によりなされる。
【００２０】
図２は、モータ６による車輪操舵軸８の駆動部ユニットの構成例を、自動車への取付状態にて示すものである。該駆動部ユニット１４において、ハンドル２（図１）の操作によりハンドル軸３を回転させると、モータケース３３がその内側に組み付けられたモータ６とともに一体的に回転するようになっている。本実施形態においては、ハンドル軸３は、ユニバーサルジョイント３１９を介して入力軸２０に連結され、該入力軸２０がボルト２１，２１を介して第一カップリング部材２２に結合されている。この第一カップリング部材２２にはピン３１が一体化されている。他方、ピン３１は、第二カップリング部材３２の一方の板面中央から後方に延びるスリーブ３２ａ内に係合してはめ込まれている。他方、筒状のモータケース３３は、第二カップリング部材３２の他方の板面側に一体化されている。なお、符号４４はゴムあるいは樹脂にて構成されたカバーであり、ハンドル軸３と一体的に回転する。また、符号４６は、コックピットパネル４８に一体化された駆動部ユニット１４を収容するためのケースであり、符号４５は、カバー４４とケース４６との間をシールするシールリングである。
【００２１】
モータケース３３の内側には、コイル３５，３５を含むモータ６のステータ部分２３が一体的に組み付けられている。該ステータ部分２３の内側には、モータ出力軸３６がベアリング４１を介して回転可能に組み付けられている。また、モータ出力軸３６の外周面には永久磁石からなる電機子３４が一体化されており、この電機子３４を挟む形でコイル３５，３５が配置されている。なお、コイル３５，３５からは、モータケース３３の後端面に連なるように給電端子５０が取り出され、該給電端子５０において給電ケーブル４２によりコイル３５，３５に給電がなされる。
【００２２】
後述の通り、本実施形態においてモータ６はブラシレスモータであり、給電ケーブル４２は、該ブラシレスモータの各相のコイル３５，３５に個別に給電する素線を集合させた帯状の集合ケーブルとして構成されている。そして、モータケース３３の後端側に隣接する形でハブ４３ａを有するケーブルケース４３が設けられ、その中に給電ケーブル４２が、ハブ４３ａに対してゼンマイ状に巻かれた形で収容されている。給電ケーブル４２の、給電端子５０に接続されているのと反対の端部は、ケーブルケース４３のハブ４３ａに固定されている。そして、ハンドル軸３がモータケース３３ひいては給電端子５０とともに正方向又は逆方向に回転すると、ケーブルケース４３内の給電ケーブル４２は、ハブ４３ａへの巻き付き又は繰り出しを生じさせることにより、上記モータケース３３の回転を吸収する役割を果たす。
【００２３】
モータ出力軸３６の回転は、減速機構７を介して所定比率（例えば１／５０）に減速された上で車輪操舵軸８に伝達される。本実施形態において減速機構７は、ハーモニックドライブ減速機にて構成してある。すなわち、モータ出力軸３６には、楕円型のインナーレース付ベアリング３７が一体化され、その外側に変形可能な薄肉の外歯車３８がはめ込まれている。そして、この外歯車３８の外側に、カップリング４０を介して車輪操舵軸８が一体化された内歯車３９，１３９が噛み合っている。内歯車３９，１３９は、同軸的に配置された内歯車（以下、第一内歯車ともいう）３９と内歯車（以下、第二内歯車ともいう）１３９とからなり、第一内歯車３９がモータケース３３に固定されて該モータケース３３と一体回転する一方、第二内歯車１３９はモータケース３３に非固定とされ、該モータケース３３に対して相対回転可能とされている。第一内歯車３９はこれと噛み合う外歯車３８との歯数差がゼロであり、外歯車３８との間での相対回転を生じない（つまり、回転するモータ出力軸３６に対して、第一内歯車３９ひいてはモータケース３３及びハンドル軸３が、遊転可能に結合されているともいえる）。他方、第二内歯車１３９は外歯車３８よりも歯数が大きく（例えば２）、内歯車１３９の歯数をＮ、外歯車３８と内歯車１３９との歯数差をｎとすると、モータ出力軸３６の回転をｎ／Ｎに減速した形で車輪操舵軸８に伝達する。また、内歯車３９，１３９は、本実施形態においては、コンパクト化を図るために、ハンドル軸３の入力軸２０、モータ出力軸３６及び車輪操舵軸８が同軸的に配置されている。
【００２４】
次に、ロック機構１９は、ハンドル軸３に対して相対回転不能なロックベース部（本実施形態においてはモータケース３３）側に固定されたロック部材５１と、ロック受けベース部（本実施形態においては、モータ出力軸３６側）に設けられたロック受け部材５２とを有する。図３に示すように、ロック部材５１は、ロック受け部材５２に形成されたロック受け部５３に係合するロック位置と、該ロック受け部５３から退避したアンロック位置との間で進退可能に設けられている。本実施形態においては、車輪操舵軸８と一体的に回転するロック受け部材５２の周方向にロック受け部５３が所定の間隔で複数形成され、ロック部材５１の先端に設けられたロック部５１ａが、車輪操舵軸８の回転角位相に応じて、それら複数のロック受け部５３の任意の１つのものに選択的に係合するようになっている。ハンドル軸３はモータケース３３に対し（本実施形態では、カップリング２２及びピンにより）相対回転不能に結合されている。ロック部材５１とロック受け部材５２とが非係合（非ロック状態）の場合は、モータ出力軸３６はモータケース３３に対して回転し、その回転が外歯車３８を経て第一内歯車３９及び第二内歯車１３９にそれぞれ伝達される。モータケース３３に固定された第一内歯車３９は、前述の通り外歯車３８に対して相対回転しないので、結果的にハンドル軸３と同速で回転する（つまり、ハンドル操作に追従して回転する）。また、第二内歯車１３９は、モータ出力軸３６の回転を車輪操舵軸８に減速して伝達し、車輪操舵軸８の回転駆動を担う。他方、ロック部材５１とロック受け部材５２とが係合してロック状態になると、モータ出力軸３６はモータケース３３に対して相対回転不能となる。そして、減速機構７の内歯車３９，１３９のうち、第一内歯車３９がモータケース３３に固定されているから、第一内歯車３９、外歯車３８及び第二内歯車１３９の順でハンドル軸３の回転が車輪操舵軸８に直接伝達されることとなる。
【００２５】
なお、本実施形態においては、ロック受け部材５２は、モータ出力軸３６の一端の外周面に取り付けられ、各ロック受け部５３は、該ロック受け部材５２の外周面から半径方向に切れ込む凹状に形成されている。また、図２に示すように、ロック部材５１は、モータケース３３に設けられた回転ベース３００に対し、車輪操舵軸８とほぼ平行な軸線周りに回転可能に取り付けられ、その後端部５５ａが結合されている。また、ソレノイド５５の付勢が解除されたときに、ロック部材５１を元の位置に弾性復帰させる弾性部材５４が設けられている。ソレノイド５５の付勢及び付勢解除の動作により、ソレノイド５５ａの先端に設けられた凸部５５ａとロック部材５１の一端部５１ｂに形成された溝部を介してロック部材５１の先端に形成されたロック部５１ａが、前記したロック／アンロックのためにロック受け部材５２に対し接近／離間する。なお、ソレノイド５５の付勢時がロック状態となるアンロック状態となるかは選択可能であるが、本実施形態では、ソレノイド５５の付勢時にアンロックとなるように定めてある。これによると、電源遮断時等においてソレノイド５５が付勢解除されたとき、弾性部材５４の作用によりロック状態となり、マニュアル操舵が可能となる。
【００２６】
図４は、操舵制御部１００の電気的構成の一例を示すブロック図である。操舵制御部１００の要部をなすのは２つのマイコン１１０及び１２０である。主マイコン１１０は、主ＣＰＵ１１１、制御プログラムを格納したＲＯＭ１１２、ＣＰＵ１１１のワークエリアとなる主ＣＰＵ側ＲＡＭ１１３及び入出力インターフェース１１４を有する。また、副マイコン１２０は、副ＣＰＵ１２１、制御プログラムを格納したＲＯＭ１２２、副ＣＰＵ１２１のワークエリアとなる副ＣＰＵ側ＲＡＭ１２３及び入出力インターフェース１２４を有する。車輪操舵軸８を駆動するモータ６（アクチュエータ）の動作制御を直接行なうのは主マイコン１１０であり、副マイコン１２０は、必要なパラメータ演算等、モータ６の動作制御に必要なデータ処理を主マイコン１１０と並行して行なうとともに、そのデータ処理結果を主マイコン１１０との間で通信することにより、主マイコン１１０の動作が正常であるかどうかを監視・確認し、必要に応じて情報の補完を行なう補助制御部としての機能を果たす。本実施形態において主マイコン１１０と副マイコン１２０とのデータ通信は、入出力インターフェース１１４，１２４間のパラレル通信によりなされる。なお、両マイコン１１０及び１２０は、自動車の運転終了後（すなわち、イグニッションＯＦＦ後）においても、図示しない安定化電源からの電源電圧Ｖｃｃ（例えば＋５Ｖ）の供給を受け、ＲＡＭ１１３，１２３あるいはＥＥＰＲＯＭ（後述）１１５の記憶内容が保持されるようになっている。
【００２７】
ハンドル軸角度検出部１０１、車速検出部１０２及び操舵軸角度検出部１０３の各出力は、主マイコン１１０及び副マイコン１２０の入出力インターフェース１１４，１２４にそれぞれ分配入力される。本実施形態では、いずれの検出部もロータリエンコーダで構成され、そのエンコーダからの計数信号が図示しないシュミットトリガ部を経て入出力インターフェース１１４，１２４のデジタルデータポートに直接入力されている。また、主マイコン１１０の入出力インターフェース１１４には、前述のロック機構１９の駆動部をなすソレノイド５５が、ソレノイドドライバ５６を介して接続されている。
【００２８】
モータ６はブラシレスモータ、本実施形態では３相ブラシレスモータにて構成されている。図２に示すコイル３５，３５は、図５に示すように、１２０゜間隔で配置された３相のコイルＵ，Ｖ，Ｗからなり、これらのコイルＵ，Ｖ，Ｗと、電機子３４との相対的な角度関係が、モータ内に設けられた角度センサをなすホールＩＣにより検出される。そして、これらホールＩＣの出力を受けて、図１のモータドライバ１８は、図５に示すように、コイルＵ，Ｖ，Ｗの通電を、Ｗ→Ｕ（１）、Ｕ→Ｖ（３）、Ｖ→Ｗ（５）のごとく循環的に順次切り替える（正方向回転の場合：逆方向回転の場合は、上記の逆順のスイッチングとなる）。図８（ｂ）に、正方向回転の場合の、各相のコイルの通電シーケンスを示している（「Ｈ」が通電、「Ｌ」が非通電を表す：逆方向回転の場合は、図の左右を反転したシーケンスとなる）。図中の括弧書きの数字は、図５の対応する番号における電機子３４の角度位置を表している。
【００２９】
図４に戻り、モータ６の回転制御は、上記コイルＵ，Ｖ，Ｗの各相の通電切り替えシーケンスに、駆動制御部１００（本実施形態では、主マイコン１１０）からのＰＷＭ信号によるデューティ比制御シーケンスが重畳された形で行なわれる。図７は、モータドライバ１８の回路例を示すもので、コイルＵ，Ｖ，Ｗの各端子ｕ，ｕ’，ｖ，ｖ’，ｗ、ｗ’に対応したＦＥＴ（半導体スイッチング素子）７５〜８０が、周知のＨ型ブリッジ回路を構成するように配線されている（符号８７〜９２は、コイルＵ，Ｖ，Ｗのスイッチングに伴なう誘導電流のバイパス経路を形成するフライホイールダイオードである）。ＡＮＤゲート８１〜８６によりモータ側のホールＩＣ（角度センサ）からのスイッチング信号と駆動制御部１００からのＰＷＭ信号との論理積信号を作り、これを用いてＦＥＴ７５〜８０をスイッチング駆動すれば、通電に関与する相のコイルを選択的にＰＷＭ通電することができる。なお、ＰＷＭ通電の方式によっては、Ｈ型ブリッジ回路の上段（７５，７７，７９）あるいは下段（７６，７８，８０）のＦＥＴにのみＰＷＭ信号を入力すればよく、この場合は、ＡＮＤゲート８１〜８６のうち対応するものを省略して、ホールＩＣからのスイッチング信号を直接入力するように構成することができる。
【００３０】
なお、駆動制御部１００側においてＦＥＴ７５〜８０にＰＷＭ信号を順次与えるためのタイミングは、ホールＩＣ（角度センサ）からの信号を駆動制御部１００に分配することにより認識させてもよいが、本実施形態では、別途、角度センサとしてのロータリエンコーダを用いてこれを検出している。このロータリエンコーダはモータ出力軸３６の回転角度を検出するものであり、その角度検出値は減速後の車輪操舵軸８の角度位置と一義的な対応関係を有する。そこで、本実施形態では、このロータリエンコーダを操舵軸角度検出部１０３として利用する。
【００３１】
図８（ａ）は、上記のロータリエンコーダを模式的に示すもので、ブラシレスモータの通電シーケンスを制御するために、時系列的な出現順序が定められたコイル通電パターンを各々特定するためのビットパターン（角度識別パターン）が、円板の周方向に一定の角度間隔で形成されたものである。本実施形態においてビットパターンは、図面中ハッチング領域で示すスリットであり、回転体をなす円板の周方向に区間を定めて形成されたスリット群が、円板の半径方向に複数組（本実施形態では３組）形成されている。検出部としては、各スリット群に対応した図示しない透過型光センサ（例えばフォトカプラなど）が用いられ、半径方向の各スリット郡の形成位置において、スリットが検出されるか否かの組合せにより、円板の回転角度位相を示すビットパターンを出力する。
【００３２】
本実施形態においては、３相ブラシレスモータを使用しているので、図８（ｂ）に示すコイルＵ，Ｖ，Ｗの通電シーケンスが得られるように、その（１）〜（６）（図５参照）の通電パターンに対応した６種類のビットパターンが、円板の周方向に３０゜間隔で形成されている。従って、モータ６の電機子３４が回転すると、これと同期回転する上記ロータリエンコーダからは、現在通電されるべきコイルを特定するビットパターンが刻々出力される。そこで、駆動制御部１００は、このエンコーダのビットパターンを読み取ることにより、ＰＷＭ信号を送るべきコイルの端子（すなわち、図７のＦＥＴ７５〜８０）を自発的に決定することができる。
【００３３】
モータ出力軸３６の回転は減速されて車輪操舵軸８に伝達されるから、車輪操舵軸８が１回転する間に、ロータリエンコーダが設けられるモータ出力軸３６は複数回回転する。従って、モータ出力軸３６の絶対角度位置のみを示すエンコーダのビットパターンからは、車輪操舵軸８の絶対角度位置を知ることはできない。従って、図４に示すように、ＲＡＭ１１３（１２３）内に、ビットパターン変化の検出回数を計数するカウンタ（操舵軸角度位置カウンタ）を形成し、操舵軸角度位置（θ）をそのカウント数から求めるようにしてある。従って、機能的にはインクリメント型ロータリエンコーダに相当するものとみなすことができる。なお、モータ出力軸３６（モータ６の電機子）の絶対角度位置についてはビットパターンの種別により読み取ることができるから、そのビットパターンの変化順序をモニタすれば、モータ出力軸３６ひいては車輪操舵軸８の回転方向（すなわち、ハンドルを切る向きである）を知ることができる。従って、車輪操舵軸８の回転方向が正であれば上記のカウンタをインクリメントし、逆であればカウンタをデクリメントする。
【００３４】
モータドライバ１８には、モータ６の電源となる車載バッテリー５７が接続されている。モータドライバ１８が受電するバッテリー５７の電圧（電源電圧）Ｖｓは、自動車の各所に分散した負荷の状態や、オルターネータの発電状態により随時変化する（例えば９〜１４Ｖ）。本実施形態においては、このような変動するバッテリー電圧Ｖｓを、安定化電源回路を介さず、モータ電源電圧として直接使用する。操舵制御部１００は、このように相当幅にて変動する電源電圧Ｖｓの使用を前提として、モータ６の制御を行なうので、電源電圧Ｖｓの測定部が設けられている。本実施形態では、モータ６への通電経路（ドライバ１８の直前）から電圧測定用の分岐経路が引き出され、そこに設けられた分圧抵抗６０，６０を経て電圧測定信号を取り出している。該電圧測定信号はコンデンサ６１により平滑化された後、電圧フォロワ６２を経て入出力インターフェース１１４，１２４のＡ／Ｄ変換機能付入力ポート（以下、Ａ／Ｄポートという）に入力される。
【００３５】
また、過電流発生の有無など、モータ６の通電状態を監視するために、モータ６への通電経路上に電流検出部が設けられている。具体的には、経路上に設けられたシャント抵抗（電流検出抵抗）５８の両端電圧差を電流センサ７０により測定し、入出力インターフェース１１４，１２４のＡ／Ｄポートに入力するようにしている。電流センサ７０は、例えば図６に示すように、シャント抵抗５８の両端電圧を、電圧フォロワ７１，７２を介して取り出し、オペアンプ７３と周辺の抵抗器７４とからなる差動増幅器７５により増幅して出力するものである。差動増幅器７５の出力は、シャント抵抗５８を流れる電流値に比例したものとなるので、これを電流測定値Ｉｓとして用いることができる。なお、シャント抵抗以外にも、ホール素子や電流検出コイルなど、電磁的な原理に基づいて電流検出するプローブを用いてもよい。
【００３６】
図４に戻り、両マイコン１１０，１２０のＲＡＭ１１３，１２３には、それぞれ以下のようなメモリエリアが形成されている。
▲１▼車速測定値メモリ：車速センサ１０２からの現在の車速の測定値を記憶する。
▲２▼ハンドル軸角度位置（φ）カウンタメモリ：ハンドル軸角度位置検出部１０１をなすロータリエンコーダからの計数信号をカウントし、ハンドル軸角度位置φを示すそのカウント値を記憶する。なお、ロータリエンコーダは回転方向の識別が可能なものを使用し、正方向回転の場合はカウンタをインクリメントし、逆方向回転の場合はデクリメントする。
▲３▼舵角変換比（α）算出値メモリ：車速測定値に基づいて算出された舵角変換比αを記憶する。
▲４▼目標操舵軸角度位置（θ’）算出値メモリ：現在のハンドル軸角度位置φと舵角変換比αとの値から、例えばφ×αにより算出された操舵軸角度位置の目標値、すなわち目標操舵軸角度位置θ’の値を記憶する。
▲５▼操舵軸角度位置（θ）カウンタメモリ：操舵軸角度検出部１０３をなすロータリエンコーダからの計数信号をカウントし、操舵軸角度位置θを示すそのカウント値を記憶する。
▲６▼Δθ算出値メモリ：目標操舵軸角度位置θ’と現在の操舵軸角度位置θとの隔たりΔθ（＝θ’−θ）の算出値を記憶する。
▲７▼電源電圧（Ｖｓ）測定値メモリ：モータ６の電源電圧Ｖｓの測定値を記憶する。
▲８▼デューティ比（η）決定値メモリ：モータ６をＰＷＭ通電するための、Δθと電源電圧Ｖｓとに基づいて決定されたデューティ比ηを記憶する。
▲９▼電流（Ｉｓ）測定値メモリ：電流センサ７０による電流Ｉｓの測定値を記憶する。
【００３７】
また、主マイコン１１０の入出力インターフェース１１４には、運転終了時（つまり、イグニッションＯＦＦ時）における車輪操舵軸８の角度位置、すなわち終了角度位置を記憶するためのＥＥＰＲＯＭ１１５が第二の記憶部として設けられている。該ＥＥＰＲＯＭ１１５（ＰＲＯＭ）は、主ＣＰＵ１１１が主ＣＰＵ側ＲＡＭ１１２に対するデータ読出し／書込みを行なう第一の動作電圧（＋５Ｖ）においては、主ＣＰＵ１１１によるデータの読出しのみが可能であり、他方、第一の動作電圧（＋５Ｖ）とは異なる第二の動作電圧（本実施形態では、第一の動作電圧より高い電圧が採用される：例えば＋７Ｖ）を設定することにより主ＣＰＵ１１１によるデータの書込みが可能となるものであり、主ＣＰＵ１１１が暴走しても内容が誤って書き換えられることがない。第二の動作電圧は、ＥＥＰＲＯＭ１１５と入出力インターフェース１１４との間に介在する図示しない昇圧回路によって生成される。
【００３８】
以下、車両用操舵制御システム１の動作について説明する。
図１２には、主マイコン１１０による制御プログラムの主ルーチンの処理の流れを示すものである。Ｓ１は初期化処理であり、前回イグニッションスイッチをＯＦＦにしたときの終了処理にてＥＥＰＲＯＭ１１５に書き込まれている車輪操舵軸８の終了角度位置（後述）を読み出し、該終了角度位置を、処理開始に際しての車輪操舵軸８の初期角度位置として設定することを要旨とする。具体的には、終了角度位置を示すカウンタ値を、前述の操舵軸角度位置カウンタメモリにセットする。なお、後述するＥＥＰＲＯＭ１１５へのデータ書込み完了フラグは、この時点でクリアしておく。
【００３９】
初期化処理が終了すれば、Ｓ２に進んで操舵制御処理となる。該操舵制御処理は、パラメータサンプリングの間隔を均一化するために、一定の周期（例えば数百μｓ）にて繰り返し実行される。その詳細を、図１３により説明する。Ｓ２０１においては、現在の車速Ｖの測定値をリードし、次いでＳ２０２ではハンドル軸角度位置φをリードする。そして、Ｓ２０３においては、車速Ｖの算出値から、ハンドル軸角度位置φを目標操舵軸角度位置θ’に変換するための舵角変換比αを決定する。舵角変換比αは、車速Ｖに応じて異なる値が設定される。具体的には、図１０に示すように、車速Ｖが一定以上に大きい状態では、舵角変換比αは小さく設定され、車速Ｖが一定以下に小さい低速走行時には舵角変換比αは大きく設定される。本実施形態では、図９に示すような、種々の車速Ｖに対応した舵角変換比αの設定値を与えるテーブル１３０をＲＯＭ１１２（１２２）に格納しておき、このテーブル１３０を参照して現在の車速Ｖに対応する舵角変換比αを補間法により算出する。なお、本実施形態においては、車両の運転状態を示す情報として車速Ｖを用いているが、これ以外にも、車両が受ける横圧や路面の傾斜角等を車両の運転状態を示す情報としてセンサにより検出し、その検出値に応じて舵角変換比αを特有の値に設定することが可能である。また、車速Ｖに応じて舵角変換比αの基本値を決定し、上記のような車速以外の情報に基づいて、その基本値を随時補正して使用することも可能である。
【００４０】
Ｓ２０４では、検出されたハンドル軸角度位置φに、決定された舵角変換比αを乗じて目標操舵軸角度位置θ’を算出する。そして、Ｓ２０５において、現在の操舵軸角度位置θを読み取る。この操舵軸角度位置θの読み取りは、具体的には以下のようにして行っている。図８のロータリエンコーダからのビットパターンの変化を計数信号として、操舵軸角度位置カウンタにより計数し、その計数値によって与えられる。ビットパターンが変化したかどうかは、前回周期にて検出したビットパターンをメモリ記憶ないしハードウェア的にラッチしておき、次に入るビットパターンと照合したとき、両者が一致したかどうかにより検出できる。前述の通り、各ビットパターンはエンコーダの円板の回転位相を個別に表すものであるから、円板の回転方向によりビットパターンの変化シーケンスも変わる。従って、あるビットパターンがその前後のビットパターンのいずれに変化したかを見て回転方向を識別し、カウンタの計数値をインクリメントするかデクリメントするかを決める。
【００４１】
図１３に戻り、Ｓ２０６では、上記のようにして更新確定された現在の操舵軸角度位置θ（操舵軸角度位置カウンタから求められたもの）と目標操舵軸角度位置θ’との隔たりΔθ（＝θ’−θ）を算出する。さらにＳ２０７においては、現在の電源電圧Ｖｓの測定値を読み取る。モータ６は、目標操舵軸角度位置θ’と現在の操舵軸角度位置θとの差Δθが縮小するように車輪操舵軸８を回転駆動する。そして、操舵軸角度位置θが目標操舵軸角度位置θ’に迅速かつスムーズに近づくことができるように、Δθが大きいときはモータ６の回転速度を大きくし、逆にΔθが小さいときはモータ６の回転速度を小さくする。基本的にはΔθをパラメータとした比例制御であるが、オーバーシュートやハンチング等を抑制し、制御の安定化を図るために、Δθの微分あるいは積分を考慮した周知のＰＩＤ制御を行なうことが望ましい。
【００４２】
モータ６は前述の通りＰＷＭ制御されており、回転速度は、そのデューティ比ηを変更することにより調整される。電源電圧Ｖｓが一定であれば、デューティ比により回転速度をほぼ一義的に調整できるが、本実施形態では前述の通り電源電圧Ｖｓは一定でない。従って、電源電圧Ｖｓも考慮してデューティ比ηを定めるようにする（Ｓ２０８）。例えば、図１１に示すように、種々の電源電圧ＶｓとΔθとの各組合せに対応したデューティ比ηを与える二次元のデューティ比変換テーブル１３１をＲＯＭ１１２（１２２）に格納しておき、電源電圧Ｖｓの測定値とΔθの算出値に対応するデューティ比ηの値を読み取って用いることができる。なお、モータ６の回転速度は負荷によっても変動する。この場合、電流センサ７０によるモータ電流Ｉｓの測定値を元に、モータ負荷の状態を推定し、デューティ比ηを補正して用いることも可能である。
【００４３】
上記のデータ処理は、図４の主マイコン１１０（主ＣＰＵ１１１）と副マイコン１２０（副ＣＰＵ１２１）との双方にて並列的に実行される。本実施形態では、主マイコン１１０の動作が正常であるかどうかが、以下のような通信処理によって副マイコン１２０により監視されている。すなわち、主マイコン１１０のＲＡＭ１１３に記憶された各パラメータの演算結果、つまり主ＣＰＵ１１１側のデータ処理結果が、副マイコン１２０に前記したパラレル通信により随時転送され、副マイコン１２０側にて、ＲＡＭ１２３に記憶された副ＣＰＵ１２１側のデータ処理結果と内容照合され、例えば照合の一致・不一致に基づいて異常発生の判定がなされる。副マイコン１２０側において異常判定があれば、結果が主マイコン１１０に通知される。主マイコン１１０側では、これを受けて制御の修正や、場合により、前記したロック機構１９によるマニュアルステアリング処理に切り替える処理などを行なう。主マイコン１１０と副マイコン１２０との間でパラレル通信によりやり取りされる主なデータは、以下のようなものである：車速測定値、ハンドル軸角度位置（あるいは、ロータリエンコーダからの計数信号を表すビットパターンなど）、舵角変換比、目標操舵軸角度位置、操舵軸角度位置（カウンタ値）、電源電圧測定値、電流測定値。ただし、これ以外にも、判定結果や処理の許可・不許可などを表すフラグ値など、種々のデータが含まれる。
【００４４】
図４に示すように、主マイコン１１０から副マイコン１２０へのデータ転送は、パラレルデータポートを有する入出力インターフェース１１４，１２４間にて行なわれる。パラレルデータポートのうち、予め定められた第一ビット列（本実施形態では４ビット）をデータＩＤに割り当て、残余のビット列をなす第二ビット列をデータ転送に割り当てる。データ転送のための通信処理は、主ＣＰＵ１１１側はＲＯＭ１１２に、副ＣＰＵ１２１側はＲＯＭ１２２にそれぞれ格納された通信プログラムによって行なわれる。図１４は送信側ＣＰＵをなす主ＣＰＵ１２１側の、また、図１５は受信側ＣＰＵをなす副ＣＰＵ１２１側の、各通信処理の流れを示すフローチャートである。処理に必要なパラメータ（例えば現在及び前回のデータＩＤ）のメモリは、ＲＡＭ１１３，１２３に形成されている。
【００４５】
まず、主ＣＰＵ１２１によるデータ送信処理の流れを図１４により説明する。Ｓ４０１において、最初のデータＩＤをセットし、Ｓ４０２ではそのデータＩＤに対応するデータのブロックをＲＡＭ１１３から読み出す。そして、Ｓ４０３において、セットされたデータＩＤと読み出されたブロックを、入出力インターフェース１１４のパラレルデータポートから出力する。データＩＤとデータの出力は一定期間継続し、データＩＤのブロック送信が最後のものでなければ、Ｓ４０５に進んで次のデータＩＤをセットする。その後、Ｓ４０２に戻って、上記の処理を繰り返す。後述の通り副ＣＰＵ１２１からは、個々のブロック受信に対する受信完了信号（アクノリッジ信号）が返されないので、一定の出力継続時間が満了すればデータＩＤと送信ブロック内容を切り替えて、一方的に副ＣＰＵ１２１側へ送信する処理である。
【００４６】
データＩＤは、図１６に示すように、Ｈレベル（「１」：第一ビットレベル）とＬレベル（「０」：第二ビットレベル）とのいずれかに設定されるＩＤビットを複数（本実施形態では４ビット）含むパラレルビット列からなる。このＩＤビットの列は、二進法による番号としてみたとき、データＩＤのＩＤ番号を意味しているともいえるが、データＩＤの転送順序は、そのＩＤ番号の順序とは全く無関係に、以下の規則を優先して設定されている。すなわち、データ転送に際して先行するデータＩＤから次のデータＩＤに切り替える際に、「１」から「０」に変化する第一種ビットと、「０」から「１」に変化する第二種ビットとの双方がパラレルビット列内に必ず生ずるように、データＩＤの内容及び切り替えシーケンスが定められている。
【００４７】
図１６では、合計１２のデータＩＤが定められ、図に示す順序で、順次切り替えてブロックの転送がなされる。各データＩＤが示すブロックは、データ種別の互いに異なるものとされている。また、データＩＤは、それらブロックに一対一に対応するものが、全て異なる内容に設定されている。図では便宜的に切り替えシーケンス上のデータＩＤの順位を１〜１２の連番にて示しているが、個々のデータＩＤのビットが示す番号は、例えば１番では１１１０Ｂ（＝１４Ｄ）、２番では０１０１Ｂ（＝５Ｄ）、というようにビットが示す番号とデータＩＤ切り替えの順序とは全く無関係である。他方、第一ビット及び第三ビットに着目すれば、１番では「１」、２番では「０」であるから、「１」から「０」に変化する第一種ビットであり、第四ビットに着目すれば、１番では「０」、２番では「１」であるから、「０」から「１」に変化する第二種ビットである。つまり、ビットレベルの変化方向が互いに逆となる、第一種ビットと第二種ビットとの双方がパラレルビット列内に生じている。他の隣接するデータＩＤについても確認してみればわかる通り、このような第一種ビットと第二種ビットとの混在は、すべてのデータＩＤの切り替え時に生じている。このように第一種ビットと第二種ビットとが常に混在するようにデータＩＤの切り替えシーケンスを定めることで、ノイズによるデータＩＤ誤認等の不具合が効果的に防止されることは、既に「課題を解決するための手段及び作用・効果」の欄にて詳しく説明したので、ここでは繰り返さない。
【００４８】
ＲＡＭ１１３から読み出されるブロックのビット数は、最大で前記した第二ビット列のビット数までである。この最大ビット数の範囲内であれば、これよりもビット数の小さい制御パラメータ（例えば、精度があまり要求されない桁数の小さいデータやフラグ値など）を複数割り当てて同時に送信することができる。逆に最大ビット数を超える大きなビット数の制御パラメータ（例えば、車速測定値、ハンドル軸角度位置、操舵軸角度位置、電源電圧測定値、電流測定値など、精度の要求される桁数の大きいデータ）は、分割して複数のブロックに割り振り（例えば上位ビットと下位ビット）、順次転送することもできる。
【００４９】
図１４に戻り、副ＣＰＵ１２１からは、最後のブロック受信に対する受信完了信号（アクノリッジ信号）は返されるようになっているので、Ｓ４０４にて最後のデータＩＤのブロック送信が完了すればＳ４０６に進み、送信先である副ＣＰＵ１２１から、データの受信完了信号を受けているかどうかを確認する。受信完了信号を受けていれば、データ送信処理は終了する。なお、Ｓ４０７において、一定時間待って受信完了信号が来なかった場合は、副ＣＰＵ１２１側で何らかのトラブルが発生したと判断し、Ｓ４０８に進んで異常対応処理とする。操舵制御処理の１周期の残り時間に余裕があれば、上記のデータ転送のシーケンスをもう一度繰り返してもよいし、余裕のない場合は、この１周期のデータは不採用とする処理を行なってもよい。なお、予め定められた複数周期にわたって、データ送信処理における副ＣＰＵ１２１からの受信完了信号がない場合は、副ＣＰＵ１２１の故障と判定し、前記したロック機構１９を作動させてマニュアル操舵とすることも可能である。
【００５０】
図１５は、副ＣＰＵ１２１側のデータの受信処理の流れを示すものである。Ｓ３０１でデータＩＤ値を初期化し、これを前回データＩＤとしてセットする。Ｓ３０２では、データＩＤの受信ポートをリードし、Ｓ３０３で、そのデータＩＤが前回データＩＤから変化したかどうかを確認する。Ｙｅｓの場合はＳ３０４に進み、そのデータＩＤが正しいデータＩＤであるかどうかを判定する。この判定は、ＲＡＭ１２３などに正しいデータＩＤの内容とシーケンスとを示す参照データを記憶しておき、その参照データとの照合により行なうことができる。既に説明した通り、本発明のようにデータＩＤの内容と転送シーケンスとを定めることにより、ノイズが重畳すれば、他のいずれのデータＩＤとも異なる内容に変化する結果、Ｓ３０４での判定にて異常データＩＤとして容易に除外できる。
【００５１】
そして、Ｓ３０４でデータＩＤが正しいと判定されれば、Ｓ３０５にて該データＩＤとともに送られてきているデータのブロックを取り込む（なお、Ｓ３０３及びＳ３０４においてＮｏの場合は、Ｓ３０２に戻ってデータＩＤの受信ポートを再度リードし、以下、同様の処理となる）。例えばＲＯＭ１２２内には、転送されるブロック内の各ビットの、ＲＡＭ１２３における格納アドレスがデータＩＤ毎に記憶されており、これを参照してブロックを構成するデータのＲＡＭ１２３への書込みが行なわれる。もし、ノイズ等によりデータＩＤに誤認が生ずると、違うデータＩＤが示す格納アドレスにデータの書込みが行なわれることにつながるが、本実施形態では、本発明の採用によりデータＩＤの誤認が生じにくくなっているので、こうした不具合が極めて生じにくい。
【００５２】
Ｓ３０７では、ブロックの取込が完了後、現在のデータＩＤを前回データＩＤとしてセットしなおし、Ｓ３０２に戻って次のブロック取込のため、以下の処理を繰り返す。この処理の流れからも明らかな通り、個々のブロック取込に対応した受信完了信号の送信は行なわない。しかし、Ｓ３０６において最後のデータＩＤに対応するブロックの受信を確認したら、Ｓ３０８に進んで、全データの受信完了を通知するために、主ＣＰＵ１１１（受信側ＣＰＵ）に対し受信完了信号を返す。
【００５３】
図１３に戻り、主マイコン１１０側では、上記のようなデータ通信により、副マイコン１２０（副ＣＰＵ１２１）による監視を受けつつ、Ｓ２０８にて最終的なデューティ比ηを決定する。そして、その決定されたデューティ比ηを元にＰＷＭ信号を生成する。さらに、操舵軸角度検出部１０３をなすロータリエンコーダからの信号を参照してモータドライバ１８に対し、通電に関与する相のコイルをスイッチングするＦＥＴ（図７）へ該ＰＷＭ信号を出力することにより、モータ６をＰＷＭ制御する。
【００５４】
図１２に戻り、自動車の運転終了時には以下のような処理を行なう。すなわち、Ｓ３において、イグニッションスイッチがＯＦＦされているかどうかを確認し、もしＯＦＦされている場合はＳ４の終了処理となる。すなわち、イグニッションスイッチがＯＦＦになっている場合は、自動車の運転が終了したことを意味するから、主マイコン１１０において操舵軸角度位置カウンタに記憶されている、車輪操舵軸８の終了角度位置を読み出し、これをＥＥＰＲＯＭ１１５に格納し、さらに、ＲＡＭ１１３に設けられたデータ書込み完了フラグをセットして処理を終了する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用操舵制御システムの全体構成を模式的に示す図。
【図２】駆動部ユニットの一実施例を示す縦断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】本発明の車両用操舵制御システムの電気的構成の一例を示すブロック図。
【図５】本発明の実施形態に使用する３相ブラシレスモータの動作説明図。
【図６】電流センサの回路例を示す図。
【図７】３相ブラシレスモータのドライバ部分の一例を示す回路図。
【図８】図５の３相ブラシレスモータに使用するロータリエンコーダの説明図。
【図９】舵角変換比と車速との関係を与えるテーブルの模式図。
【図１０】車速に応じて舵角変換比を変化させるパターンの一例を示す模式図。
【図１１】モータ電源電圧と角度偏差Δθとによりデューティ比を決定するための二次元テーブルの模式図。
【図１２】本発明の車両用操舵制御システムにおけるコンピュータ処理の主ルーチンの一例を示すフローチャート。
【図１３】図１２の操舵制御処理の詳細の一例を示すフローチャート。
【図１４】主ＣＰＵ側におけるデータ送信処理の流れを示すフローチャート。
【図１５】副ＣＰＵ側におけるデータ受信処理の流れを示すフローチャート。
【図１６】データＩＤの内容と転送シーケンスとの設定例を示すタイミングチャート。
【図１７】データＩＤに及ぼすノイズの影響を説明する図。
【符号の説明】
３ハンドル軸
６モータ（アクチュエータ）
８車輪操舵軸
１００操舵制御部
１０１ハンドル軸角度検出部
１０３操舵軸角度検出部
１１１主ＣＰＵ
１２１副ＣＰＵ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steering control system for a vehicle such as an automobile.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in a steering device for a vehicle, particularly a steering device for an automobile, as one end of further enhancement of function, the steering wheel operating angle (handle operating angle) and the wheel steering angle are not fixed at a 1: 1 ratio, A vehicle equipped with a so-called variable steering angle conversion ratio mechanism in which the conversion ratio of the steering wheel operation angle to the wheel steering angle (steering angle conversion ratio) is variable according to the driving state of the vehicle has been developed. As the driving state of the vehicle, for example, the vehicle speed (vehicle speed) can be exemplified, and at the time of high-speed driving, the steering angle is not increased rapidly by increasing the steering wheel operation angle by reducing the steering angle conversion ratio. If this is done, it is possible to stabilize high-speed running. On the other hand, when driving at low speeds, the steering angle conversion ratio can be increased to reduce the number of steering wheel rotations required to turn the steering wheel fully. Driving operation can be performed very simply.
[0003]
As a mechanism for varying the rudder angle conversion ratio, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-334604, a handle shaft and a wheel steering shaft are directly connected by a gear-type transmission unit having a variable gear ratio. Although there is a type, this configuration has a drawback that the gear ratio changing mechanism of the gear transmission is complicated. Therefore, a type in which the steering wheel shaft and the wheel steering shaft are separated and the wheel steering shaft is rotationally driven by an actuator such as a motor has been proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-334628. Specifically, based on the steering wheel operation angle detected by the angle detection unit and the steering angle conversion ratio determined according to the vehicle driving state, a finally necessary wheel steering angle is calculated by computer processing, and the calculation is performed. The wheel steering shaft mechanically separated from the handle shaft is rotationally driven by an actuator (motor) so as to obtain a wheel steering angle.
[0004]
In the above steering control method, the angular position of the wheel steering shaft is determined by the operation of the actuator. Therefore, in order to ensure the accuracy and smoothness of the steering angle control of the wheel steering shaft, the angular position of the steering wheel shaft, the wheel steering shaft It is necessary to accurately monitor the angular position or vehicle speed of the vehicle. Further, the motor current, the motor power supply voltage, and the like can be important parameters for controlling the operation of the actuator. Therefore, in order to improve control accuracy, it is effective to provide a sub CPU that monitors whether the operation of the main CPU is normal in addition to the main CPU that directly controls the motor control. The sub CPU performs data processing necessary for motor operation control, such as parameter calculation necessary for control, in parallel with the main CPU, and communicates the data processing result with the main CPU to monitor the above. Do.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above configuration, the monitoring function of the sub CPU is based on the premise that the accuracy of data communication between the main CPU and the sub CPU is ensured. However, the occurrence of errors due to the influence of noise or the like becomes a problem in data transfer by communication. In particular, when data is exchanged by parallel communication, the number of signal lines increases, so that it is particularly susceptible to noise. In particular, when there are multiple sets of data to be transmitted and transmission / reception is performed while specifying each data set by data ID, if the data ID is misrecognized due to noise, the received data content may be confused. Problems such as data being written to the wrong memory area are likely to occur.
[0006]
An object of the present invention is to provide a vehicle steering control system in which an actuator for driving a steering shaft is controlled by two CPUs, and the data communication accuracy between the two CPUs is improved by a simple method.
[0007]
[Means for solving the problems and actions / effects]
According to the present invention, a steering angle to be given to a wheel steering shaft is determined according to an operation angle of a steering wheel shaft and a driving state of the vehicle, and the wheel steering shaft is rotationally driven by an actuator so as to obtain the steering angle. In order to solve the above problems in the vehicle steering control system as described above,
A handle shaft angle detector for detecting a handle shaft angle position (handle shaft angle position);
A steering shaft angle detector for detecting an angular position of the wheel steering shaft (steering shaft angular position);
A driving state detector for detecting the driving state of the vehicle;
A target angle position of the wheel steering shaft is determined based on the detected angular position of the handle shaft (handle shaft angle position) and the driving state of the vehicle, and the actuator shaft position is adjusted so that the steering shaft angle position approaches the target angle position. A steering control unit for controlling the operation,
The steering control unit is a monitoring unit that performs, in parallel with the main CPU, at least a part of the data processing performed by the main CPU that determines the operation control content of the actuator and the operation command content to the actuator. The sub CPU has one of the main CPU and the sub CPU as a transmission side CPU, and the other as a reception side CPU, and data indicating the data processing result of the transmission side CPU is transferred from the transmission side CPU to the reception side CPU by communication The receiving CPU determines the data processing content to be finally performed by the main CPU based on its own data processing result and the data processing result received from the transmitting CPU.
The entire data to be transferred from the sending CPU to the receiving CPU is divided into a plurality of blocks individually specified by the data ID, and the data transfer is sequentially performed in units of blocks while switching the data ID. The ID consists of a parallel bit string including a plurality of ID bits set to either the first bit level or the second bit level, and when switching from the preceding data ID to the next data ID in data transfer, Individual blocks so that both the first type bit changing from the first bit level to the second bit level and the second type bit changing from the second bit level to the first bit level always occur in the parallel bit string. The contents of the data ID and the switching sequence for specifying the are defined.
[0008]
In the present invention, data communication between the main CPU for controlling the actuator and the monitoring sub CPU is performed by transferring data in block units while switching the data ID. The data ID is specified by a parallel bit string including a plurality of ID bits set at either the first bit level or the second bit level.
[0009]
When exchanging data IDs composed of a plurality of bits by parallel communication, when noise occurs, the influence is exerted on a plurality of signal lines forming a communication path. If the noise source is the same, a noise signal having the same digital level is superimposed on any signal line (for example, H level in the case of surge noise). Conventionally, when transferring a series of data using a data ID, a serial number is assigned to the data ID, and the data ID and data are transmitted in the order of the number. More specifically, serial number data IDs are directly translated into binary bit information, and data transfer is performed in a sequence in numerical order. However, when affected by noise, the following problems are likely to occur. That is, when the data ID is switched in the binary number order, as shown in FIG. 17, “0110B (6D)” to “0111B (7D)” (in this specification, “1” in binary notation is set to H Depending on the data ID, up to three bit levels are kept the same, such as switching to “0” corresponding to the L level but of course the reverse logic may be used) Only one bit level may change. If the level after the change of the changing bit matches the level of the noise to be superimposed, the data ID is identified as if it has been switched to the next data ID due to the noise superimposition, and the data of the previous data ID is output. In spite of this, after the noise superimposition, it causes a trouble that it is taken in as data indicated by the next data ID.
[0010]
In the present invention, when switching from the preceding data ID to the next data ID at the time of data transfer, the first type bit that changes from the first bit level (for example, “H”) to the second bit level (for example, “L”). In addition, the contents of the data ID and the switching sequence for specifying individual blocks are determined so that both the second bit level and the second type bit changing from the first bit level to the first bit level always occur in the parallel bit string. (That is, when data IDs are switched, bit pairs whose levels are switched in opposite directions are always mixed). If such a bit pair exists, when noise with the same level tendency is superimposed, the noise always acts on one of the bits to cancel the normal bit level change, and the level change in the reverse direction of the bit pair Is lost. Therefore, if the contents of the data ID and the switching sequence are determined so that there is no ID switching that does not cause a bit pair indicating a reverse level change, the contents of the ID bit after noise superposition coincides with another data ID. This makes it extremely difficult to cause problems, and the influence of noise can be effectively eliminated.
[0011]
In the present invention, when a plurality of sets of the same type of data are to be transferred, the data ID can of course be used to specify only the transfer order. However, the effect of the present invention is most prominent in the purpose of specifying different kinds of data by the data ID. Specifically, this is a case where the data to be transferred includes a plurality of blocks having different data types, and the data IDs are set to different contents according to the data types. As a result, it is possible to effectively avoid problems such as confusion of data types due to erroneous recognition of data IDs, and thus confusion of data being written in a memory area different from the original.
[0012]
In a vehicle steering control system, in recent years, in order to reduce costs, the performance of a CPU that can be used for a steering control unit is often limited, and the number of internal processing bits and the clock frequency of the CPU tend to be kept low. . However, as a contradictory requirement, in the steering control system, the steering shaft drive control is required to be performed as quickly and smoothly as possible in order to cause the steering shaft rotation to follow the steering operation in real time. When real-time steering control is taken into consideration, one cycle of the steering control process must be at most several hundred μs, and the output from various sensors and control parameter determination are determined using an economical CPU within this cycle. You must do as many operations as possible. Therefore, the data transfer sequence from the sending CPU to the receiving CPU is such that the data to be transferred is different in all the data types of the included blocks so that as many data types as possible can be covered within a limited processing cycle. In addition, it can be said that it is desirable to set data IDs corresponding to the blocks one-to-one to all different contents. In the conventional method, the influence of the data ID misidentification due to noise is particularly likely to occur in such a situation. However, by adopting the present invention, the problem of the data ID misidentification does not occur even in such a case, and the data ID Since it can be handled only by setting, there is no cause for hardware cost increase.
[0013]
Next, the data transfer process can be established regardless of which direction the data ID is transmitted between the transmitting CPU and the receiving CPU. For example, a method in which a data ID of necessary data is transmitted from a receiving CPU to a transmitting CPU that is a data transmission source, and the receiving CPU that receives the data ID transfers a block corresponding to the data ID to the receiving CPU. Is possible. However, this method requires a process of searching for a block of data to be transmitted based on the received data ID on the transmission side CPU, and therefore there are many unnecessary steps. If the receiving CPU returns a data reception completion signal (so-called acknowledge signal) each time it receives a block of data, the accuracy of data transmission / reception can be improved, but an extra number of processing steps is required. Needless to say, In particular, under the limited CPU environment as described above, it is necessary to consider eliminating unnecessary jobs as much as possible in the data transfer processing and transferring necessary data with high accuracy within a limited cycle. .
[0014]
Therefore, in the present invention, the data ID is transmitted unidirectionally from the transmitting CPU to the receiving CPU, and the receiving CPU receives each block specified by each data ID. On the other hand, it can be said that it is effective to configure so that an individual reception completion signal is not returned to the transmitting CPU. According to this configuration, the transmitting CPU only needs to transmit the data block unilaterally to the receiving CPU together with the data ID. On the other hand, the receiving CPU refers to the data ID and is included in the received block. It is only necessary to store data in a predetermined memory area. In addition, since an acknowledge signal is not returned for each block, an extra step hardly occurs as a result. Such processing can be used for the first time on the premise that the trouble of data ID misrecognition is hardly caused by the adoption of the present invention. If the receiving CPU confirms the reception of the last block according to the contents of the data ID and then returns a reception completion signal to the transmitting CPU, the fact that all data transmission has been completed is itself the sending CPU. The accuracy of data transmission / reception is not impaired.
[0015]
The transmission side CPU and the reception side CPU can perform data communication via a parallel data port. By adopting parallel communication, the data transfer rate between CPUs can be increased. The adoption of such a parallel data port is also related to the background of the above-described low cost of the CPU that can be adopted. That is, when the number of internal processing bits and the clock frequency of the CPU must be kept low, it may be indispensable to adopt parallel communication in order to secure the data transfer rate. In this case, if the predetermined first bit string of the parallel data port is assigned to the data ID, and the second bit string forming at least a part of the remaining bit string is assigned to the data to be transferred, the data ID is transmitted and blocked. Can be simultaneously controlled by a common cycle, which has an advantage of further reducing the processing load on the CPU.
[0016]
When the sub CPU monitors the data processing contents of the main CPU, for example, the data processing result of the main CPU is transmitted to the sub CPU, and the sub CPU side collates with the data processing result of the sub CPU side, and there is a problem. Notification may be made from the sub CPU side to the main CPU side only when it occurs. The main CPU receives the data processing result from the sub CPU with the sending CPU as the sub CPU, the receiving CPU as the main CPU, and collates with the data processing result on the main CPU side. It is also possible to determine the contents of data processing to be performed automatically. Of course, bidirectional data communication may be performed between the main CPU and the sub CPU.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows an example of the overall configuration of a vehicle steering control system to which the present invention is applied (in the present embodiment, “vehicle” is an automobile, but the present invention is applied). The subject is not limited to this). The vehicle steering control system 1 has a configuration in which a handle shaft 3 directly connected to a steering handle 2 and a wheel steering shaft 8 are mechanically separated. The wheel steering shaft 8 is rotationally driven by a motor 6 as an actuator. The tip of the wheel steering shaft 8 extends into the steering gear box 9, and the pinion 10 that rotates together with the wheel steering shaft 8 reciprocates the rack bar 11 in the axial direction, thereby changing the turning angle of the wheels 13 and 13. . In the vehicle steering control system 1 of the present embodiment, power steering is employed in which the reciprocation of the rack bar 11 is driven and assisted by a known hydraulic, electric or electrohydraulic power assist mechanism 12. Yes.
[0018]
An angular position φ of the handle shaft 3 is detected by a handle shaft angle detection unit 101 including a known angle detection unit such as a rotary encoder. On the other hand, the angular position θ of the wheel steering shaft 8 is detected by a steering shaft angle detection unit 103 that is also composed of an angle detection unit such as a rotary encoder. In the present embodiment, a vehicle speed detection unit (vehicle speed sensor) 102 that detects the vehicle speed V is provided as a driving state detection unit that detects the driving state of the automobile. The vehicle speed detection unit 102 is configured by, for example, a rotation detection unit (for example, a rotary encoder or a tachometer) that detects the rotation of the wheel 13. Then, the steering control unit 100 determines the target angular position θ ′ of the wheel steering shaft 8 based on the detected angular position φ of the handle shaft 3 and the vehicle speed V, and the angular position θ of the wheel steering shaft 8 is determined. The operation of the motor 6 is controlled via the motor driver 18 so as to approach the target angular position θ ′.
[0019]
A lock mechanism 19 is provided between the handle shaft 3 and the wheel steering shaft 8 so as to be switchable between a locked state in which the two are locked together so as to rotate together and an unlocked state in which the lock connection is released. It has been. In the locked state, the rotation angle of the handle shaft 3 is transmitted to the wheel steering shaft 8 without being converted (that is, the steering angle conversion ratio is 1: 1), thereby enabling manual steering. The lock mechanism 19 is switched to the locked state by a command from the steering control unit 100 when an abnormality occurs.
[0020]
FIG. 2 shows an example of the configuration of the drive unit of the wheel steering shaft 8 by the motor 6 in an attached state to the automobile. In the drive unit 14, when the handle shaft 3 is rotated by operating the handle 2 (FIG. 1), the motor case 33 rotates integrally with the motor 6 assembled inside thereof. In the present embodiment, the handle shaft 3 is connected to the input shaft 20 via a universal joint 319, and the input shaft 20 is coupled to the first coupling member 22 via bolts 21 and 21. A pin 31 is integrated with the first coupling member 22. On the other hand, the pin 31 is engaged and fitted in a sleeve 32 a extending rearward from the center of one plate surface of the second coupling member 32. On the other hand, the cylindrical motor case 33 is integrated on the other plate surface side of the second coupling member 32. Reference numeral 44 denotes a cover made of rubber or resin, which rotates integrally with the handle shaft 3. Reference numeral 46 denotes a case for housing the drive unit 14 integrated with the cockpit panel 48, and reference numeral 45 denotes a seal ring that seals between the cover 44 and the case 46.
[0021]
Inside the motor case 33, the stator portion 23 of the motor 6 including the coils 35 is integrally assembled. A motor output shaft 36 is rotatably mounted inside the stator portion 23 via a bearing 41. Further, an armature 34 made of a permanent magnet is integrated on the outer peripheral surface of the motor output shaft 36, and coils 35, 35 are arranged so as to sandwich the armature 34. A power supply terminal 50 is taken out from the coils 35 and 35 so as to be continuous with the rear end surface of the motor case 33, and power is supplied to the coils 35 and 35 through the power supply cable 42 at the power supply terminal 50.
[0022]
As will be described later, in this embodiment, the motor 6 is a brushless motor, and the power supply cable 42 is configured as a belt-like collective cable in which strands that individually feed power to the coils 35 and 35 of each phase of the brushless motor are assembled. ing. And the cable case 43 which has the hub 43a in the form adjacent to the rear end side of the motor case 33 is provided, and the electric power feeding cable 42 is accommodated in the form wound by the spring shape with respect to the hub 43a in it. . The end of the power supply cable 42 opposite to the end connected to the power supply terminal 50 is fixed to the hub 43 a of the cable case 43. When the handle shaft 3 rotates in the forward direction or the reverse direction together with the motor case 33 and the power supply terminal 50, the power supply cable 42 in the cable case 43 is wound around or fed out to the hub 43a, so that the motor case 33 is provided. Plays the role of absorbing the rotation of
[0023]
The rotation of the motor output shaft 36 is transmitted to the wheel steering shaft 8 after being decelerated to a predetermined ratio (for example, 1/50) via the speed reduction mechanism 7. In this embodiment, the speed reduction mechanism 7 is composed of a harmonic drive speed reducer. That is, an elliptical bearing 37 with an inner race is integrated with the motor output shaft 36, and a deformable thin external gear 38 is fitted to the outside thereof. Further, the internal gears 39 and 139 with which the wheel steering shaft 8 is integrated via the coupling 40 are engaged with the outside of the external gear 38. The internal gears 39 and 139 include an coaxially arranged internal gear (hereinafter also referred to as a first internal gear) 39 and an internal gear (hereinafter also referred to as a second internal gear) 139. While fixed to the motor case 33 and rotating integrally with the motor case 33, the second internal gear 139 is not fixed to the motor case 33 and is rotatable relative to the motor case 33. The first internal gear 39 has no difference in the number of teeth from the external gear 38 meshing with the first internal gear 39 and does not cause relative rotation with the external gear 38 (that is, with respect to the rotating motor output shaft 36, It can also be said that the internal gear 39 and thus the motor case 33 and the handle shaft 3 are coupled so as to be freely rotatable). On the other hand, if the number of teeth of the second internal gear 139 is larger than that of the external gear 38 (for example, 2), the number of teeth of the internal gear 139 is N, and the number of teeth difference between the external gear 38 and the internal gear 139 is n, the motor output The rotation of the shaft 36 is transmitted to the wheel steering shaft 8 in a form decelerated to n / N. In the present embodiment, the internal gears 39 and 139 are coaxially arranged with the input shaft 20 of the handle shaft 3, the motor output shaft 36, and the wheel steering shaft 8 in order to reduce the size.
[0024]
Next, the lock mechanism 19 includes a lock member 51 fixed to the lock base portion (in this embodiment, the motor case 33) that cannot rotate relative to the handle shaft 3, and a lock receiving base portion (in this embodiment). Has a lock receiving member 52 provided on the motor output shaft 36 side). As shown in FIG. 3, the lock member 51 can advance and retreat between a lock position that engages with a lock receiving portion 53 formed on the lock receiving member 52 and an unlock position that is retracted from the lock receiving portion 53. Is provided. In the present embodiment, a plurality of lock receiving portions 53 are formed at predetermined intervals in the circumferential direction of the lock receiving member 52 that rotates integrally with the wheel steering shaft 8, and a lock portion 51 a provided at the tip of the lock member 51 is provided. In accordance with the rotational angle phase of the wheel steering shaft 8, it selectively engages with any one of the plurality of lock receiving portions 53. The handle shaft 3 is coupled to the motor case 33 (in the present embodiment, by the coupling 22 and the pin) so as not to be relatively rotatable. When the lock member 51 and the lock receiving member 52 are not engaged (in an unlocked state), the motor output shaft 36 rotates with respect to the motor case 33, and the rotation passes through the external gear 38 and the first internal gear 39 and Each is transmitted to the second internal gear 139. Since the first internal gear 39 fixed to the motor case 33 does not rotate relative to the external gear 38 as described above, as a result, the first internal gear 39 rotates at the same speed as the handle shaft 3 (that is, rotates following the handle operation). To do). The second internal gear 139 decelerates and transmits the rotation of the motor output shaft 36 to the wheel steering shaft 8 and is responsible for driving the wheel steering shaft 8 to rotate. On the other hand, when the lock member 51 and the lock receiving member 52 are engaged and locked, the motor output shaft 36 cannot rotate relative to the motor case 33. Of the internal gears 39 and 139 of the speed reduction mechanism 7, the first internal gear 39 is fixed to the motor case 33, and therefore the handle shaft in the order of the first internal gear 39, the external gear 38 and the second internal gear 139. 3 rotation is directly transmitted to the wheel steering shaft 8.
[0025]
In the present embodiment, the lock receiving member 52 is attached to the outer peripheral surface of one end of the motor output shaft 36, and each lock receiving portion 53 is formed in a concave shape that cuts in the radial direction from the outer peripheral surface of the lock receiving member 52. Has been. Further, as shown in FIG. 2, the lock member 51 is attached to the rotation base 300 provided in the motor case 33 so as to be rotatable around an axis substantially parallel to the wheel steering shaft 8, and the rear end portion 55a is coupled. Has been. Further, an elastic member 54 is provided that elastically returns the lock member 51 to its original position when the solenoid 55 is released from the bias. A lock formed at the tip of the lock member 51 through a projection 55a provided at the tip of the solenoid 55a and a groove formed at one end 51b of the lock member 51 by the biasing and releasing operation of the solenoid 55. The portion 51a approaches / separates from the lock receiving member 52 for locking / unlocking as described above. It is possible to select whether the solenoid 55 is energized or unlocked, but in this embodiment, the solenoid 55 is unlocked when energized. According to this, when the energization of the solenoid 55 is released at the time of power-off or the like, the locked state is obtained by the action of the elastic member 54, and manual steering is possible.
[0026]
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of an electrical configuration of the steering control unit 100. The two microcomputers 110 and 120 form the main part of the steering control unit 100. The main microcomputer 110 has a main CPU 111, a ROM 112 storing control programs, a main CPU RAM 113 serving as a work area for the CPU 111, and an input / output interface 114. The sub-microcomputer 120 has a sub-CPU 121, a ROM 122 storing a control program, a sub-CPU side RAM 123 serving as a work area for the sub-CPU 121, and an input / output interface 124. The main microcomputer 110 directly controls the operation of the motor 6 (actuator) that drives the wheel steering shaft 8, and the sub-microcomputer 120 performs data processing necessary for operation control of the motor 6, such as necessary parameter calculation. 110 is performed in parallel with the data processing result, and the data processing result is communicated with the main microcomputer 110 to monitor / confirm whether the operation of the main microcomputer 110 is normal, and supplement the information as necessary. It functions as an auxiliary control unit. In this embodiment, data communication between the main microcomputer 110 and the sub-microcomputer 120 is performed by parallel communication between the input / output interfaces 114 and 124. Both the microcomputers 110 and 120 are supplied with a power supply voltage Vcc (for example, +5 V) from a stabilized power supply (not shown) even after the operation of the automobile is finished (that is, after the ignition is turned off), and RAMs 113 and 123 or an EEPROM (described later). ) 115 stored contents are held.
[0027]
The outputs of the handle shaft angle detection unit 101, the vehicle speed detection unit 102, and the steering shaft angle detection unit 103 are distributed and input to the input / output interfaces 114 and 124 of the main microcomputer 110 and the sub microcomputer 120, respectively. In this embodiment, each detection unit is constituted by a rotary encoder, and a count signal from the encoder is directly input to digital data ports of the input / output interfaces 114 and 124 via a Schmitt trigger unit (not shown). In addition, a solenoid 55 that constitutes the drive unit of the lock mechanism 19 is connected to the input / output interface 114 of the main microcomputer 110 via a solenoid driver 56.
[0028]
The motor 6 is constituted by a brushless motor, which is a three-phase brushless motor in this embodiment. As shown in FIG. 5, the coils 35, 35 shown in FIG. 2 include three-phase coils U, V, W arranged at intervals of 120 °, and these coils U, V, W, armature 34, Is detected by a Hall IC that forms an angle sensor provided in the motor. Then, in response to the output of these Hall ICs, the motor driver 18 in FIG. 1 switches the energization of the coils U, V, W to W → U (1), U → V (3), as shown in FIG. Switching is performed sequentially in a cyclic manner as in V → W (5) (in the case of forward rotation: in the case of reverse rotation, the above reverse switching is performed). FIG. 8B shows the energization sequence of the coils of each phase in the case of forward rotation (“H” represents energization and “L” represents non-energization: The sequence is reversed left and right). The numbers in parentheses in the figure represent the angular position of the armature 34 at the corresponding number in FIG.
[0029]
Returning to FIG. 4, the rotation control of the motor 6 is performed by duty ratio control based on the PWM signal from the drive control unit 100 (main microcomputer 110 in the present embodiment) in the energization switching sequence of each phase of the coils U, V, and W. The sequence is performed in a superimposed manner. FIG. 7 shows a circuit example of the motor driver 18, and FETs (semiconductor switching elements) 75-80 corresponding to the terminals u, u ′, v, v ′, w, w ′ of the coils U, V, W are shown. Are wired so as to constitute a well-known H-type bridge circuit (reference numerals 87 to 92 are flywheel diodes that form a bypass path of an induced current accompanying switching of the coils U, V, and W). . If the AND gates 81 to 86 generate a logical product signal of the switching signal from the Hall IC (angle sensor) on the motor side and the PWM signal from the drive control unit 100 and use this to switch the FETs 75 to 80, the energization is performed. PWM coils can be selectively energized in the coils of the phase involved. Depending on the PWM energization method, it is only necessary to input a PWM signal to the upper (75, 77, 79) or lower (76, 78, 80) FETs of the H-bridge circuit. It is possible to omit the corresponding ones of ˜86 and directly input a switching signal from the Hall IC.
[0030]
Note that the timing for sequentially applying PWM signals to the FETs 75 to 80 on the drive control unit 100 side may be recognized by distributing the signal from the Hall IC (angle sensor) to the drive control unit 100, but this embodiment In the embodiment, this is separately detected by using a rotary encoder as an angle sensor. This rotary encoder detects the rotation angle of the motor output shaft 36, and the detected angle value has a unique correspondence with the angular position of the wheel steering shaft 8 after deceleration. Therefore, in this embodiment, this rotary encoder is used as the steering shaft angle detection unit 103.
[0031]
FIG. 8A schematically shows the above rotary encoder, and is a bit for specifying each coil energization pattern in which the time-series appearance order is determined in order to control the energization sequence of the brushless motor. Patterns (angle identification patterns) are formed at regular angular intervals in the circumferential direction of the disc. In the present embodiment, the bit pattern is a slit indicated by a hatched area in the drawing, and a plurality of sets of slit groups formed by defining a section in the circumferential direction of the disk forming the rotating body in the radial direction of the disk (this embodiment) 3 sets) are formed. As the detection unit, a transmission type optical sensor (not shown) corresponding to each slit group (for example, a photocoupler) is used, and depending on whether or not the slit is detected at the formation position of each slit group in the radial direction, A bit pattern indicating the rotation angle phase of the disc is output.
[0032]
In the present embodiment, since a three-phase brushless motor is used, (1) to (6) (FIG. 5) so that the energization sequence of the coils U, V, and W shown in FIG. 6 types of bit patterns corresponding to the energization pattern of (see) are formed at intervals of 30 ° in the circumferential direction of the disk. Therefore, when the armature 34 of the motor 6 rotates, a bit pattern for specifying a coil to be energized is outputted every moment from the rotary encoder that rotates in synchronization therewith. Therefore, the drive control unit 100 can spontaneously determine the coil terminals (ie, the FETs 75 to 80 in FIG. 7) to which the PWM signal is to be sent by reading the bit pattern of the encoder.
[0033]
Since the rotation of the motor output shaft 36 is decelerated and transmitted to the wheel steering shaft 8, the motor output shaft 36 provided with the rotary encoder rotates a plurality of times while the wheel steering shaft 8 rotates once. Therefore, the absolute angular position of the wheel steering shaft 8 cannot be known from the bit pattern of the encoder indicating only the absolute angular position of the motor output shaft 36. Therefore, as shown in FIG. 4, a counter (steering shaft angle position counter) for counting the number of detections of bit pattern changes is formed in the RAM 113 (123), and the steering shaft angle position (θ) is obtained from the counted number. It is like that. Therefore, it can be considered functionally equivalent to an incremental rotary encoder. Since the absolute angular position of the motor output shaft 36 (armature of the motor 6) can be read according to the type of bit pattern, the motor output shaft 36 and thus the wheel steering shaft 8 can be monitored by monitoring the change order of the bit pattern. It is possible to know the rotation direction (ie, the direction in which the handle is turned). Therefore, if the rotation direction of the wheel steering shaft 8 is positive, the counter is incremented, and if the rotation direction is reverse, the counter is decremented.
[0034]
The motor driver 18 is connected to an in-vehicle battery 57 serving as a power source for the motor 6. The voltage (power supply voltage) Vs of the battery 57 that is received by the motor driver 18 changes from time to time (for example, 9 to 14 V) depending on the state of the load dispersed in various parts of the automobile and the power generation state of the alternator. In the present embodiment, such a varying battery voltage Vs is directly used as a motor power supply voltage without going through a stabilized power supply circuit. Since the steering control unit 100 controls the motor 6 on the premise of using the power supply voltage Vs that fluctuates in a considerable range as described above, a measurement unit for the power supply voltage Vs is provided. In this embodiment, a branch path for voltage measurement is drawn out from the energization path to the motor 6 (immediately before the driver 18), and the voltage measurement signal is taken out through the voltage dividing resistors 60, 60 provided there. The voltage measurement signal is smoothed by the capacitor 61 and then input to the input ports with an A / D conversion function (hereinafter referred to as A / D ports) of the input / output interfaces 114 and 124 via the voltage follower 62.
[0035]
In addition, in order to monitor the energization state of the motor 6 such as the presence or absence of occurrence of overcurrent, a current detection unit is provided on the energization path to the motor 6. Specifically, the voltage difference between both ends of a shunt resistor (current detection resistor) 58 provided on the path is measured by the current sensor 70 and input to the A / D ports of the input / output interfaces 114 and 124. For example, as shown in FIG. 6, the current sensor 70 takes out the voltage across the shunt resistor 58 through voltage followers 71 and 72, and amplifies the voltage by a differential amplifier 75 including an operational amplifier 73 and a peripheral resistor 74. Output. Since the output of the differential amplifier 75 is proportional to the value of the current flowing through the shunt resistor 58, this can be used as the current measurement value Is. In addition to the shunt resistor, a probe that detects a current based on an electromagnetic principle such as a Hall element or a current detection coil may be used.
[0036]
Returning to FIG. 4, the RAMs 113 and 123 of both microcomputers 110 and 120 have the following memory areas, respectively.
(1) Vehicle speed measurement value memory: Stores the current vehicle speed measurement value from the vehicle speed sensor 102.
(2) Handle shaft angular position (φ) counter memory: Counts a count signal from the rotary encoder constituting the handle shaft angular position detection unit 101, and stores a count value indicating the handle shaft angular position φ. Note that a rotary encoder that can identify the rotation direction is used, and the counter is incremented for forward rotation and decremented for reverse rotation.
(3) Steering angle conversion ratio (α) calculated value memory: Stores the steering angle conversion ratio α calculated based on the vehicle speed measurement value.
(4) Target steering shaft angular position (θ ′) calculated value memory: The target value of the steering shaft angular position calculated by, for example, φ × α from the value of the current steering wheel angular position φ and the steering angle conversion ratio α, That is, the value of the target steering shaft angular position θ ′ is stored.
(5) Steering shaft angular position (θ) counter memory: Counting signals from the rotary encoder constituting the steering shaft angle detecting unit 103 are counted, and the count value indicating the steering shaft angular position θ is stored.
(6) Δθ calculated value memory: Stores a calculated value of a difference Δθ (= θ′−θ) between the target steering shaft angular position θ ′ and the current steering shaft angular position θ.
(7) Power supply voltage (Vs) measurement value memory: The measurement value of the power supply voltage Vs of the motor 6 is stored.
(8) Duty ratio (η) determined value memory: Stores the duty ratio η determined based on Δθ and the power supply voltage Vs for energizing the motor 6 with PWM.
(9) Current (Is) measurement value memory: Stores a measurement value of the current Is by the current sensor 70.
[0037]
The input / output interface 114 of the main microcomputer 110 is provided with an EEPROM 115 as a second storage unit for storing the angular position of the wheel steering shaft 8 at the end of operation (that is, when the ignition is OFF), that is, the end angle position. It has been. The EEPROM 115 (PROM) can only read data by the main CPU 111 at the first operating voltage (+ 5V) at which the main CPU 111 reads / writes data to / from the main CPU side RAM 112, while the first operation is performed in the first operation voltage. Data can be written by the main CPU 111 by setting a second operating voltage different from the voltage (+5 V) (in this embodiment, a voltage higher than the first operating voltage is adopted: for example, +7 V). Even if the main CPU 111 runs out of control, the contents are not erroneously rewritten. The second operating voltage is generated by a booster circuit (not shown) interposed between the EEPROM 115 and the input / output interface 114.
[0038]
Hereinafter, the operation of the vehicle steering control system 1 will be described.
FIG. 12 shows the flow of processing of the main routine of the control program by the main microcomputer 110. S1 is an initialization process, in which the end angle position (described later) of the wheel steering shaft 8 written in the EEPROM 115 in the end process when the ignition switch was previously turned off is read, and the end angle position is read when the process is started. The gist is to set it as the initial angular position of the wheel steering shaft 8. Specifically, the counter value indicating the end angle position is set in the steering shaft angle position counter memory described above. A data write completion flag to the EEPROM 115 described later is cleared at this time.
[0039]
When the initialization process ends, the process proceeds to S2 and the steering control process is performed. The steering control process is repeatedly executed at a constant period (for example, several hundred μs) in order to make the parameter sampling intervals uniform. The details will be described with reference to FIG. In S201, the current measured value of the vehicle speed V is read, and then in S202, the steering wheel shaft angular position φ is read. In S203, a steering angle conversion ratio α for converting the steering wheel shaft angular position φ to the target steering shaft angular position θ ′ is determined from the calculated value of the vehicle speed V. The steering angle conversion ratio α is set to a different value depending on the vehicle speed V. Specifically, as shown in FIG. 10, when the vehicle speed V is higher than a certain level, the steering angle conversion ratio α is set to be small, and when the vehicle speed V is low below a certain level, the steering angle conversion ratio α is set to be large. Is done. In the present embodiment, as shown in FIG. 9, a table 130 for giving a set value of the steering angle conversion ratio α corresponding to various vehicle speeds V is stored in the ROM 112 (122), and the current table 130 is referred to by referring to this table 130. The steering angle conversion ratio α corresponding to the vehicle speed V is calculated by the interpolation method. In the present embodiment, the vehicle speed V is used as information indicating the driving state of the vehicle, but in addition to this, the lateral pressure received by the vehicle, the inclination angle of the road surface, etc. are used as information indicating the driving state of the vehicle. And the steering angle conversion ratio α can be set to a specific value according to the detected value. It is also possible to determine the basic value of the steering angle conversion ratio α in accordance with the vehicle speed V and correct the basic value as needed based on information other than the vehicle speed as described above.
[0040]
In S204, the target steering shaft angular position θ ′ is calculated by multiplying the detected steering shaft angular position φ by the determined steering angle conversion ratio α. In S205, the current steering shaft angular position θ is read. Specifically, the steering shaft angular position θ is read as follows. The change of the bit pattern from the rotary encoder of FIG. 8 is counted by a steering shaft angular position counter as a count signal, and given by the count value. Whether or not the bit pattern has changed can be detected based on whether or not the bit pattern detected in the previous cycle is latched in memory or hardware and collated with the next incoming bit pattern. As described above, since each bit pattern individually represents the rotational phase of the encoder disk, the bit pattern change sequence also changes depending on the rotation direction of the disk. Therefore, the direction of rotation is identified by looking at which of the bit patterns before and after a certain bit pattern has changed, and it is determined whether to increment or decrement the counter value.
[0041]
Returning to FIG. 13, in S206, the difference Δθ between the current steering shaft angular position θ (obtained from the steering shaft angular position counter) updated and determined as described above and the target steering shaft angular position θ ′ (= θ′−θ) is calculated. In step S207, the current measured value of the power supply voltage Vs is read. The motor 6 rotationally drives the wheel steering shaft 8 so that the difference Δθ between the target steering shaft angular position θ ′ and the current steering shaft angular position θ is reduced. Then, the rotational speed of the motor 6 is increased when Δθ is large, and conversely, when Δθ is small, so that the steering shaft angular position θ can quickly and smoothly approach the target steering shaft angular position θ ′. Reduce the rotation speed of the. Basically, the proportional control uses Δθ as a parameter, but in order to suppress overshoot and hunting and stabilize the control, it is desirable to perform well-known PID control considering the differential or integral of Δθ. .
[0042]
The motor 6 is PWM controlled as described above, and the rotation speed is adjusted by changing the duty ratio η. If the power supply voltage Vs is constant, the rotational speed can be adjusted almost uniquely by the duty ratio. However, in this embodiment, the power supply voltage Vs is not constant as described above. Therefore, the duty ratio η is determined in consideration of the power supply voltage Vs (S208). For example, as shown in FIG. 11, a two-dimensional duty ratio conversion table 131 that gives a duty ratio η corresponding to each combination of various power supply voltages Vs and Δθ is stored in the ROM 112 (122), and the power supply voltage Vs. The value of the duty ratio η corresponding to the measured value and the calculated value of Δθ can be read and used. Note that the rotational speed of the motor 6 varies depending on the load. In this case, the state of the motor load can be estimated based on the measured value of the motor current Is by the current sensor 70, and the duty ratio η can be corrected and used.
[0043]
The above data processing is executed in parallel by both the main microcomputer 110 (main CPU 111) and the sub microcomputer 120 (sub CPU 121) in FIG. In the present embodiment, whether or not the operation of the main microcomputer 110 is normal is monitored by the sub-microcomputer 120 by the following communication process. That is, the calculation result of each parameter stored in the RAM 113 of the main microcomputer 110, that is, the data processing result on the main CPU 111 side is transferred to the sub microcomputer 120 at any time by the parallel communication described above, and stored in the RAM 123 on the sub microcomputer 120 side. The contents are collated with the data processing result on the side of the sub CPU 121, and the occurrence of an abnormality is determined based on, for example, matching / mismatching of matching. If there is an abnormality determination on the sub-microcomputer 120 side, the result is notified to the main microcomputer 110. On the main microcomputer 110 side, in response to this, control correction, and in some cases, processing such as switching to manual steering processing by the lock mechanism 19 described above are performed. The main data exchanged between the main microcomputer 110 and the sub microcomputer 120 by parallel communication is as follows: vehicle speed measurement value, steering wheel shaft angular position (or a bit representing a count signal from the rotary encoder) Pattern), steering angle conversion ratio, target steering shaft angular position, steering shaft angular position (counter value), power supply voltage measurement value, current measurement value. However, in addition to this, various data such as a determination result and a flag value indicating whether processing is permitted or not are included.
[0044]
As shown in FIG. 4, data transfer from the main microcomputer 110 to the sub-microcomputer 120 is performed between the input / output interfaces 114 and 124 having parallel data ports. Among the parallel data ports, a predetermined first bit string (4 bits in the present embodiment) is assigned to the data ID, and a second bit string constituting the remaining bit string is assigned to data transfer. Communication processing for data transfer is performed by communication programs stored in the ROM 112 on the main CPU 111 side and in the ROM 122 on the secondary CPU 121 side. FIG. 14 is a flowchart showing the flow of each communication process on the main CPU 121 side forming the sending CPU, and FIG. 15 is a flowchart showing the communication processing on the sub CPU 121 side forming the receiving CPU. Memory of parameters necessary for processing (for example, current and previous data IDs) is formed in the RAMs 113 and 123.
[0045]
First, the flow of data transmission processing by the main CPU 121 will be described with reference to FIG. In S401, the first data ID is set, and in S402, a block of data corresponding to the data ID is read from the RAM 113. In step S <b> 403, the set data ID and the read block are output from the parallel data port of the input / output interface 114. The output of the data ID and the data continues for a certain period. If the block transmission of the data ID is not the last one, the process proceeds to S405 and the next data ID is set. Then, it returns to S402 and repeats said process. As described later, since the reception completion signal (acknowledge signal) for each block reception is not returned from the sub CPU 121, the data ID and the transmission block contents are switched when the predetermined output continuation time expires. It is a process to transmit to.
[0046]
As shown in FIG. 16, the data ID includes a plurality of ID bits set to either the H level (“1”: the first bit level) or the L level (“0”: the second bit level). In the embodiment, it consists of a parallel bit string including 4 bits). This string of ID bits can be said to mean the ID number of the data ID when viewed as a binary number, but the transfer order of the data ID is completely independent of the order of the ID number and the following rules are used: It is set with priority. That is, when switching from the preceding data ID to the next data ID during data transfer, a first type bit that changes from “1” to “0” and a second type bit that changes from “0” to “1” The contents of the data ID and the switching sequence are determined so that both of these occur in the parallel bit string.
[0047]
In FIG. 16, a total of 12 data IDs are defined, and the blocks are transferred sequentially in the order shown in the figure. The blocks indicated by the data IDs are different from each other in data type. Data IDs corresponding to the blocks on a one-to-one basis are all set to different contents. In the figure, for the sake of convenience, the order of data IDs in the switching sequence is indicated by serial numbers 1 to 12, but the numbers indicated by the bits of the individual data IDs are, for example, 1110B (= 14D) and 2 Then, 0101B (= 5D), the number indicated by the bit and the order of data ID switching are completely irrelevant. On the other hand, paying attention to the first bit and the third bit, the first bit is “1” and the second bit is “0”, so it is a first type bit that changes from “1” to “0”, and the fourth bit. Paying attention to the bit, it is “0” in No. 1 and “1” in No. 2, so it is a second type bit that changes from “0” to “1”. That is, both the first type bit and the second type bit are generated in the parallel bit string in which the bit level change directions are opposite to each other. As can be seen by checking other adjacent data IDs, such a mixture of the first type bits and the second type bits occurs at the time of switching all the data IDs. As described above, the fact that the data ID switching sequence is determined so that the first type bit and the second type bit are always mixed can effectively prevent problems such as data ID misidentification due to noise. Since it was explained in detail in the column of “Means and Actions / Effects for Solving”, it will not be repeated here.
[0048]
The number of bits of the block read from the RAM 113 is up to the number of bits of the second bit string. Within the range of the maximum number of bits, a plurality of control parameters having a smaller number of bits (for example, data with a small number of digits and flag values that do not require much precision) can be assigned and transmitted simultaneously. Conversely, control parameters with a large number of bits that exceed the maximum number of bits (for example, vehicle speed measurement value, steering wheel shaft angle position, steering shaft angle position, power supply voltage measurement value, current measurement value, etc.) ) Can be divided and allocated to a plurality of blocks (for example, upper and lower bits) and transferred sequentially.
[0049]
Returning to FIG. 14, since the sub CPU 121 returns a reception completion signal (acknowledge signal) for the last block reception, if the block transmission of the last data ID is completed in S404, the process proceeds to S406. It is confirmed whether or not a data reception completion signal is received from the sub CPU 121 as the transmission destination. If the reception completion signal has been received, the data transmission process ends. In S407, if a reception completion signal is not received after a certain period of time, it is determined that some trouble has occurred on the sub CPU 121 side, and the process proceeds to S408 for an error handling process. If there is a margin in the remaining time of one cycle of the steering control process, the above-described data transfer sequence may be repeated once more. If there is no margin, the processing for not adopting this one cycle of data may be performed. Good. If there is no reception completion signal from the sub CPU 121 in the data transmission process over a plurality of predetermined cycles, it is possible to determine that the sub CPU 121 is faulty and operate the lock mechanism 19 to perform manual steering. It is.
[0050]
FIG. 15 shows the flow of data reception processing on the sub CPU 121 side. In step S301, the data ID value is initialized and set as the previous data ID. In S302, the data ID reception port is read, and in S303, it is confirmed whether or not the data ID has changed from the previous data ID. In the case of Yes, it progresses to S304 and it is determined whether the data ID is a correct data ID. This determination can be performed by storing reference data indicating the content and sequence of the correct data ID in the RAM 123 and the like and collating with the reference data. As already described, by defining the content of the data ID and the transfer sequence as in the present invention, if noise is superimposed, the content changes to a content different from any other data ID, resulting in an abnormality in the determination in S304. It can be easily excluded as a data ID.
[0051]
If it is determined in S304 that the data ID is correct, the block of data sent together with the data ID is fetched in S305 (in the case of No in S303 and S304, the process returns to S302 to return the data ID). The reception port is read again, and the same processing is performed thereafter). For example, the storage address in the RAM 123 of each bit in the block to be transferred is stored for each data ID in the ROM 122, and data constituting the block is written into the RAM 123 with reference to this. If the data ID is misidentified due to noise or the like, the data is written to the storage address indicated by the different data ID. However, in this embodiment, the data ID is less likely to be misidentified by adopting the present invention. Therefore, such problems are extremely difficult to occur.
[0052]
In S307, after the block fetch is completed, the current data ID is reset as the previous data ID, and the process returns to S302 to repeat the following processing for fetching the next block. As is apparent from this processing flow, the reception completion signal corresponding to each block fetch is not transmitted. However, when the reception of the block corresponding to the last data ID is confirmed in S306, the process proceeds to S308, and a reception completion signal is returned to the main CPU 111 (reception side CPU) in order to notify the completion of reception of all data.
[0053]
Returning to FIG. 13, on the main microcomputer 110 side, the final duty ratio η is determined in S208 while being monitored by the sub-microcomputer 120 (sub-CPU 121) by the data communication as described above. Then, a PWM signal is generated based on the determined duty ratio η. Furthermore, by referring to the signal from the rotary encoder that forms the steering shaft angle detection unit 103, the PWM signal is output to the motor driver 18 to the FET (FIG. 7) that switches the coil of the phase involved in energization. The motor 6 is PWM controlled.
[0054]
Returning to FIG. 12, the following processing is performed at the end of driving of the automobile. That is, in S3, it is confirmed whether or not the ignition switch is turned off. If it is turned off, the end processing in S4 is performed. That is, when the ignition switch is OFF, it means that the driving of the automobile has been completed. Therefore, the end angle position of the wheel steering shaft 8 stored in the steering shaft angle position counter in the main microcomputer 110 is read out. This is stored in the EEPROM 115, and further, a data write completion flag provided in the RAM 113 is set, and the process is terminated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a vehicle steering control system of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a drive unit.
3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the electrical configuration of the vehicle steering control system of the present invention.
FIG. 5 is an operation explanatory view of a three-phase brushless motor used in the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a circuit example of a current sensor.
FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a driver portion of a three-phase brushless motor.
8 is an explanatory diagram of a rotary encoder used in the three-phase brushless motor of FIG.
FIG. 9 is a schematic diagram of a table that gives a relationship between a steering angle conversion ratio and a vehicle speed.
FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of a pattern for changing the steering angle conversion ratio according to the vehicle speed.
FIG. 11 is a schematic diagram of a two-dimensional table for determining a duty ratio based on a motor power supply voltage and an angle deviation Δθ.
FIG. 12 is a flowchart showing an example of a main routine of computer processing in the vehicle steering control system of the present invention.
FIG. 13 is a flowchart showing an example of details of the steering control process of FIG. 12;
FIG. 14 is a flowchart showing a flow of data transmission processing on the main CPU side.
FIG. 15 is a flowchart showing a flow of data reception processing on the sub CPU side.
FIG. 16 is a timing chart showing a setting example of the contents of a data ID and a transfer sequence.
FIG. 17 is a diagram for explaining the influence of noise on a data ID.
[Explanation of symbols]
3 Handle shaft
6 Motor (actuator)
8 Wheel steering shaft
100 Steering control unit
101 Handle shaft angle detector
103 Steering shaft angle detector
111 Main CPU
121 Sub CPU

Claims

A steering angle to be given to the wheel steering shaft is determined according to an operation angle of a steering wheel shaft and a driving state of the vehicle, and the wheel steering shaft is rotationally driven by an actuator so as to obtain the steering angle. In the vehicle steering control system,
A handle shaft angle detector for detecting an angle position of the handle shaft (hereinafter referred to as a handle shaft angle position);
A steering shaft angle detector for detecting an angular position of the wheel steering shaft (hereinafter referred to as a steering shaft angular position);
A driving state detector for detecting a driving state of the vehicle;
A target angular position of the wheel steering shaft is determined based on the detected steering wheel shaft angular position and the driving state of the vehicle, and the operation of the actuator is controlled so that the steering shaft angular position approaches the target angular position. A steering control unit,
The steering control unit performs, in parallel with the main CPU, at least a part of a data processing performed by the main CPU that determines the operation command of the actuator and a main CPU that determines the operation command content to the actuator. A sub CPU for monitoring, one of the main CPU and the sub CPU as a transmitting CPU and the other as a receiving CPU, and data indicating the data processing result of the transmitting CPU from the transmitting CPU. The data is transferred to the receiving CPU by communication. Based on the data processing result of the receiving CPU and the data processing result received from the transmitting CPU, the data processing contents to be finally performed by the main CPU are determined. To confirm,
The entire data to be transferred from the transmitting CPU to the receiving CPU is divided into a plurality of blocks individually specified by data IDs, and data transfer is sequentially performed in units of blocks while switching the data IDs. The data ID includes a parallel bit string including a plurality of ID bits set to either the first bit level or the second bit level. Further, in the data transfer, the data ID is preceded by the next data ID. When switching to the first bit level from the first bit level to the second bit level and both the second bit level from the second bit level to the first bit level are both the parallel bit string. Data ID contents and switching sequence for specifying individual blocks to be sure to occur in Steering control system for a vehicle characterized by comprising stipulated.

The vehicle steering control system according to claim 1, wherein the data to be transferred includes a plurality of blocks having different data types, and the data ID is set to be different from each other according to the data types.

3. The vehicle according to claim 2, wherein the data to be transferred are all different in data types of contained blocks, and the data IDs corresponding to the blocks are set to different contents. Steering control system.

The data ID is unidirectionally transmitted from the transmitting CPU to the receiving CPU, and the receiving CPU receives each block specified by each data ID. The vehicle steering control system according to claim 2 or 3, wherein an individual reception completion signal is not returned to the transmission side CPU.

5. The vehicle steering control system according to claim 4, wherein the reception side CPU returns a reception completion signal to the transmission side CPU after confirming reception of the last block based on the content of the data ID.

The transmitting CPU and the receiving CPU perform data communication via a parallel data port, and a predetermined first bit string of the parallel data port is assigned to the data ID, and at least the remaining bit string 6. The vehicle steering control system according to claim 1, wherein a part of the second bit string is assigned to the data to be transferred.