CN110816641A - 转向系统 - Google Patents
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Abstract
提供一种实用性高的线控转向式的转向系统。通过将反作用力赋予装置设为双系统,从而设置两个操作信息取得系统(110A、110B),通过将转舵装置设为双系统,从而设置两个转舵系统(108A、108B),还设置有辅助性的操作信息取得系统(112)和辅助性的转舵系统(52),由两个专用通信线(124A、124B)将两个操作信息取得系统与两个转舵系统以各一方的方式连接,并且设置有辅助性的操作信息取得系统以至少能够发送信息的方式连接且两个转舵系统及辅助转舵装置各自以至少能够接收信息的方式连接的通信总线(120a)。即使在六个系统中的两个系统发生了电气故障的情况下,也能够基于在至少一个操作信息取得系统中所取得的操作信息,由至少一个转舵系统变更车辆的朝向。
Description
技术领域
本发明涉及搭载于车辆的线控转向式的转向系统。
背景技术
近来,正在盛行不依靠驾驶员的操作力地使车轮转舵的转向系统、即所谓的线控转向式的转向系统的研究。下述专利文献记载的转向系统是线控转向式的转向系统的一例,在该转向系统中,考虑到电气故障的发生,而将转舵装置设为双系统,而且设置有用于通过线缆(日文:ケーブル)将驾驶员的操作力向转舵装置传递的机械式备用机构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-262609号公报
发明内容
发明要解决的课题
为了构建顾及了针对电气故障的故障保护的实用的线控转向式的转向系统,期望实现该系统的进一步的冗余化,若使系统进一步冗余化,则需要对构成该系统的控制装置之间的通信下相当多的工夫。本发明是鉴于这样的实际情况而做出的,以提供一种实用性高的线控转向式的转向系统为课题。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题,本发明的线控转向式的转向系统的特征在于,
通过将反作用力赋予装置设为双系统,从而将作为取得操作信息的系统的操作信息取得系统设为双系统,通过将转舵装置设为双系统,从而将转舵系统也设为双系统,进而,除反作用力赋予装置以外,还设置有操作信息取得装置作为辅助性的操作信息取得系统,并且设置有用于变更车辆的朝向的辅助转舵装置作为辅助性的转舵系统,将与反作用力赋予装置的双系统对应的两个控制装置中的一方、和与转舵装置的双系统对应的两个控制装置中的一方通过一个专用通信线连接,将与反作用力赋予装置的双系统对应的两个控制装置中的另一方、和与转舵装置的双系统对应的两个控制装置中的另一方通过另一个专用通信线连接,设置有通信总线,操作信息取得装置以至少能够发送信息的方式连接于通信总线,并且,转舵装置的两个控制装置和辅助转舵装置各自以至少能够接收信息的方式连接于通信总线。
发明的效果
根据本发明的转向系统,操作信息取得系统、转舵系统均被设为三系统。也就是说,操作信息取得系统、转舵系统均被设为三个冗余系统。并且,通过采用上述那样的专用通信线、通信总线的构成,从而即使在操作信息取得系统和转舵系统合计六个系统中的两个系统中发生了电气故障的情况下,也能够基于在至少一个操作信息取得系统中取得的操作信息,由至少一个转舵系统变更车辆的朝向。因此,根据本发明,能够构建在故障保护的观点上优异的实用的转向系统。
发明的技术方案
以下,在本申请中例示了一些认为能够请求专利保护的发明(以下,有时称为“能够请求保护的发明”)的技术方案,并对其进行说明。各技术方案与权利要求同样地划分为项,对各项标注编号,并根据需要以引用其他项的编号的形式进行记载。这只不过是为了容易理解能够请求保护的发明,其要旨并非在于将构成这些发明的构成要素的组合限定于以下的各项所记载的技术方案。也就是说,能够请求保护的发明应当参考附随于各项的记载、实施例的记载等来解释,只要是按照其解释,则对各项的技术方案进一步附加其他构成要素而得到的技术方案、从各项的技术方案删除某些构成要素而得到的技术方案也可以是能够请求保护的发明的一技术方案。
(1)一种线控转向式的转向系统,具备:
由驾驶员操作的操作构件;
双系统的反作用力赋予装置,与双系统相对应地具有两个反作用力控制装置,在各系统中,取得与所述操作构件的操作程度相关的信息即操作信息,并且基于该操作信息对所述操作构件赋予操作反作用力;
双系统的转舵装置,与双系统相对应地具有两个转舵控制装置,在各系统中,基于所述操作信息使车轮转舵;
操作信息取得装置,是所述反作用力赋予装置以外的取得所述操作信息的操作信息取得装置;
辅助转舵装置,是所述转舵装置以外的能够变更配备了该转向系统的车辆的朝向的辅助转舵装置;
两条专用通信线,其中一条将所述两个反作用力控制装置中的一方与所述两个转舵控制装置中的一方连接成能够互相发送接收信息,另一条将所述两个反作用力控制装置中的另一方与所述两个转舵控制装置中的另一方连接成能够互相发送接收信息;以及
第1通信总线,所述操作信息取得装置以至少能够发送信息的方式接连于该第1通信总线,并且,所述两个转舵控制装置和所述辅助转舵装置各自以至少能够接收信息的方式连接于该第1通信总线。
本技术方案是能够请求保护的发明的基本的技术方案。在本技术方案中,可认为双系统的反作用力赋予装置中的任一系统均构成用于取得操作信息的系统、即操作信息取得系统,另外,操作信息取得装置也构成用于取得操作信息的系统、即操作信息取得系统,本技术方案的转向系统具有三个操作信息取得系统。同样地,可认为双系统的转舵装置中的任一系统均构成用于使车轮转舵或变更车辆的朝向的系统、即转舵系统,另外,辅助转舵装置也构成用于使车轮转舵或变更车辆的朝向的系统、即转舵系统,本技术方案的转向系统具有三个转舵系统。并且,在本技术方案的转向系统中,通过一条专用通信线将反作用力赋予装置的双系统中的一个控制装置与转舵装置的双系统中的一个控制装置连接,通过另一条专用通信线将反作用力赋予装置的双系统中的另一个控制装置与转舵装置的双系统中的另一个控制装置连接,能够通过通信总线,将来自作为辅助性的操作信息取得系统发挥功能的操作信息取得装置的操作信息向转舵装置的双系统中的各控制装置、作为辅助性的转舵系统发挥功能的辅助转舵装置传递。因此,在本转向系统中,虽然在现实中难以想到,但即使三个操作信息取得系统、三个转舵系统中的两个发生了电气故障,也可确保根据来自至少一个操作信息取得系统的操作信息,在至少一个转舵系统中进行转舵(包括改变车轮的朝向的情况、和改变车辆的朝向的情况双方的概念)。
本技术方案中的“操作构件”以通常的方向盘为代表,也包括操纵杆等。“操作信息”是“与操作构件的操作程度相关的信息”,“操作程度”通常是操作构件的操作量(例如,从中立位置起的操作角度等),但只要是转舵所依据的物理量即可,没有特别的限定,操作程度例如还包括施加于操作构件的驾驶员的操作力、操作构件的操作速度等。
本技术方案中的“操作信息取得装置”可认为是反作用力赋予装置所具有的操作程度取得手段的替代手段。虽然操作信息取得装置也可以由在将反作用力赋予装置设为了三系统的情况下的上述双系统以外的一个系统构成,但从难以受到反作用力赋予装置的电气故障的影响这一理由出发,优选为反作用力赋予装置以外的装置。详细而言,反作用力赋予装置所具有的操作程度取得手段例如通过构成为,在反作用力赋予装置使用电动马达作为反作用力源的情况下,使反作用力控制装置基于该电动马达的马达旋转角取得操作信息来实现即可,另一方面,操作信息取得装置构成为直接取得操作构件的操作程度即可。
同样地,虽然本技术方案中的“辅助转舵装置”也可以由在将转舵装置设为了三系统的情况下的上述双系统以外的一个系统构成,但优选为如下装置:即使在转舵装置全都不发挥功能的情况下,也能够变更车辆的朝向。反过来说,也可以是仅在转舵装置全都不发挥功能时,发挥变更车辆的朝向的功能的装置。之后会进行说明,车辆所具备的制动系统也能够通过对左右的车轮赋予不同大小的制动力来变更车辆的朝向,所以可以成为辅助转舵装置。
(2)根据(1)项所记载的转向系统,所述两个转舵控制装置中的一个以上的转舵控制装置以不能发送信息的方式连接于所述第1通信总线。
反作用力控制装置、转舵控制装置通常构成为包括:计算机和工作设备(驱动源、致动器等)的驱动电路,在该计算机中进行通信。操作信息取得装置、辅助转舵装置也具有控制装置,可认为该控制装置也具有计算机,在该计算机中进行通信。控制装置的故障包括计算机的故障,在计算机发生故障的情况下,如之后详细说明的那样,可预测伴随有无秩序发送信息现象的情况。该无秩序发送信息现象是使含义不明确的信息大量地无限制地流通的现象。在发生伴随无秩序发送信息现象的故障的情况下,当计算机以能够使信息流出的方式连接于通信总线时,该通信总线有可能因大量地流入的信息而不再发挥功能。根据本技术方案,由于一个或两个转舵控制装置无法使信息向第1通信总线流出,因此,即使该转舵控制装置发生了伴随无秩序发送信息现象的故障的情况下,也能够防止第1通信总线因该故障而不再发挥功能的情况。
(3)根据(1)项或(2)项所记载的转向系统,该转向系统还具备将所述两个反作用力控制装置中的各反作用力控制装置与所述辅助转舵装置连接的第2通信总线。
(4)根据(3)项所记载的转向系统,所述两个反作用力控制装置中的一个以上的反作用力控制装置以不能发送信息的方式连接于所述第2通信总线。
根据上述两个技术方案的转向系统,能够将由任一反作用力控制装置所取得的操作信息用于由辅助转舵装置实现的转舵,另外,也能够将在上述第2通信总线流通的信息用于由反作用力控制装置实现的操作反作用力的控制。根据两个技术方案中的后者,即使在以不能发送信息的方式连接于第2通信总线的一个以上的反作用力控制装置发生了伴随无秩序发送信息现象的故障时,也能够维持第2通信总线的功能。
(5)根据(1)项~(4)项中的任一项所记载的转向系统,该转向系统还具备将所述两个反作用力控制装置中的各反作用力控制装置、所述两个转舵控制装置中的各转舵控制装置、以及所述辅助转舵装置连接的第3通信总线。
(6)根据(5)项所记载的转向系统,所述两个反作用力控制装置中的一个以上的反作用力控制装置、和所述两个转舵控制装置中的一个以上的转舵控制装置中的至少一方以不能发送信息的方式连接于所述第3通信总线。
根据上述两个技术方案,能够进行没有通过专用通信线连接的反作用力控制装置与转舵控制装置之间的通信,即使在专用通信线不发挥功能的情况下,也能够将反作用力控制装置所取得的操作信息用于由转舵控制装置实现的转舵的控制,另外,能够将转舵控制装置所取得的转舵信息(后述)用于由反作用力控制装置实现的操作反作用力的控制。而且,利用经由第3通信总线得到的信息,反作用力控制装置、转舵控制装置能够进行反作用力控制、转舵控制。根据上述两个技术方案中的后者,即使在以不能发送信息的方式连接于第3通信总线的控制装置发生了伴随无秩序发送信息现象的故障时,也能够维持第3通信总线的功能。
(7)根据(1)项~(6)项中的任一项所记载的转向系统,该转向系统还具备:
将所述两个反作用力控制装置中的各反作用力控制装置与所述辅助转舵装置连接的第2通信总线;和
将所述两个反作用力控制装置中的各反作用力控制装置、所述两个转舵控制装置中的各转舵控制装置、以及所述辅助转舵装置连接的第3通信总线,
所述两个转舵控制装置中的一个以不能发送信息的方式连接于所述第1通信总线,并且以能够发送接收信息的方式连接于所述第3通信总线,另一个以能够发送接收信息的方式连接于所述第1通信总线,并且以不能发送信息的方式连接于所述第3通信总线,并且,
所述两个反作用力控制装置中的一个以不能发送信息的方式连接于所述第2通信总线,并且以能够发送接收信息的方式连接于所述第3通信总线,另一个以能够发送接收信息的方式连接于所述第2通信总线,并且以不能发送信息的方式连接于所述第3通信总线。
本技术方案是与之后说明的实施例的转向系统相关的具体的技术方案。关于本技术方案的转向系统的作用、优点等,参照实施例的说明。
(8)根据(1)项~(7)项中的任一项所记载的转向系统,所述辅助转舵装置是,配备了该转向系统的车辆所具备的、能够对左右的车轮独立地赋予制动力的制动系统。
本技术方案是对辅助转舵装置施加了具体的限定的技术方案,是由外部的系统担任辅助转舵装置的技术方案。通过对左右的车轮赋予不同大小的制动力,从而能够改变车辆的朝向,制动系统在发生了上述转舵装置不发挥功能那样的故障的情况下,也能够紧急地使车辆转舵。在该含义下,制动系统可以是作为非常手段的转舵装置。
(9)根据(1)项~(8)项中的任一项所记载的转向系统,所述双系统的转舵装置构成为,在各系统中,取得与车轮的转舵程度相关的信息即转舵信息,并且,
所述双系统的反作用力赋予装置构成为,在各系统中,基于所述转舵信息控制所述操作反作用力。
本技术方案中的“转舵信息”是与转舵程度相关的信息,“转舵程度”除车轮的转舵量以外,还包括转舵所需要的力(转舵负荷)、转舵的速度等。若反作用力控制装置基于转舵负荷进行操作反作用力的控制,则能够使驾驶员感受到该负荷。若能够经由通信总线将转舵信息从转舵控制装置向反作用力控制装置传递,则即使在发生了专用通信线不发挥功能那样的故障的情况下,也能够进行基于转舵信息的操作反作用力的控制。
(10)根据(1)项~(9)项中的任一项所记载的转向系统,所述双系统的反作用力赋予装置构成为,在各系统中,基于与配备了该转向系统的车辆的行驶速度相关的信息即车速信息,对所述操作反作用力进行控制。
根据本技术方案的转向系统,例如,在车辆行驶速度高的情况下,能够增大操作反作用力来抑制驾驶员的过度的转向操作,从而提高车辆的直行稳定性,在车辆行驶速度低的情况下,能够降低操作反作用力来使驾驶员对车辆的掌控变得容易。
(11)根据(1)项~(10)项中的任一项所记载的转向系统,所述双系统的转舵装置构成为,在各系统中,基于与配备了该转向系统的车辆的行驶速度相关的信息即车速信息,对车轮的转舵程度进行控制。
转舵程度也包括车轮的转舵量,根据本技术方案的转向系统,例如,在车辆行驶速度高的情况下,能够减小车轮的转舵量相对于操作构件的操作量之比(以下,有时称为“转舵比”)来实现车辆的行驶稳定性,在车辆行驶速度低的情况下,能够增大转舵比来提高车辆的转向性。
(12)根据(10)项或(11)项所记载的转向系统,构成为所述车速信息在所述第1通信总线流通。
(13)根据(10)项~(12)项中的任一项所记载的转向系统,
该转向系统具备将所述两个反作用力控制装置中的各反作用力控制装置与所述辅助转舵装置连接的第2通信总线,并且该转向系统构成为所述车速信息在该第2通信总线流通。
(14)根据(10)项~(13)项中的任一项所记载的转向系统,该转向系统具备将所述两个反作用力控制装置中的各反作用力控制装置、所述两个转舵控制装置中的各转舵控制装置、以及所述辅助转舵装置连接的第3通信总线,并且该转向系统构成为所述车速信息在该第3通信总线流通。
在上述三个技术方案的转向系统中,构成为反作用力控制装置和转舵控制装置中的至少一方经由通信总线接受车速信息。若使车速信息在多个通信总线流通,则即使某个通信总线不发挥功能,反作用力控制装置和转舵控制装置中的至少一方也能够经由发挥功能的通信总线得到车速信息。
(15)根据(10)项~(14)项中的任一项所记载的转向系统,所述车速信息包括来自配备了该转向系统的车辆所具备的制动系统的信息。
(16)根据(10)项~(15)项中的任一项所记载的转向系统,所述车速信息包括来自配备了该转向系统的车辆所具备的车辆驱动系统的信息。
通常的制动系统具备对车轮的转速进行检测的车轮速度传感器,另外,例如,搭载于混合动力车辆的车辆驱动系统多具备对发动机的转速、电动马达的转速进行检测的转速传感器。在上述两个技术方案中,使来自这些制动系统和车辆驱动系统中的至少一方的车速信息在通信总线流通。若构成为来自制动系统和车辆驱动系统双方的车速信息在通信总线流通,则即使在没有从这两个系统中的一方流出车速信息的情况下,也能够将来自另一方的车速信息用于反作用力控制装置和转舵控制装置中的至少一方。
附图说明
图1是示意性地示出实施例的转向系统及搭载有该系统的车辆的整体构成的图。
图2是示出实施例的转向系统的转舵装置所具备的转舵致动器的剖视图。
图3是示出与实施例的转向系统的控制相关的构成的框图。
图4是用于说明构成实施例的转向系统的多个电子控制单元中的一个发生了故障的情况下的电子控制单元间的通信状态的示意图。
图5是用于说明构成实施例的转向系统的多个电子控制单元中的两个发生了故障的情况下的电子控制单元间的通信状态的示意图。
图6是用于说明构成实施例的转向系统的多个电子控制单元中的两个发生了故障的情况下的电子控制单元间的通信状态的与图5不同的示意图。
图7是示出与变形例的转向系统的控制相关的构成的框图。
附图标记说明
10:车辆12:车轮14、14’:线控转向式的转向系统16:混合动力式的车辆驱动系统18:制动系统40:混合动力电子控制单元(混合动力ECU)52:制动电子控制单元(制动ECU)60:方向盘〔操作构件〕62:反作用力赋予装置64:转舵装置68(68A、68B):转舵马达72:转舵致动器96A、96B:马达旋转角传感器98:转舵量传感器102(102A、102B):反作用力马达104A、104B:马达旋转角传感器106:操作量传感器〔操作信息取得装置〕108A、108B:转舵电子控制单元(转舵ECU)〔转舵控制装置〕110A、110B:反作用力电子控制单元(反作用力ECU)〔反作用力控制装置〕112:操作量电子控制单元(操作量ECU)〔操作信息取得装置〕114S、114C、114δ:计算机118S、118C、118δ:输入输出接口(I/O)120、120’:通信总线120a:第1通信总线120b:第2通信总线120c:第3通信总线122:网关124A:第1专用通信线124B:第2专用通信线
具体实施方式
以下,作为能够请求保护的发明的实施方式,参照附图对作为能够请求保护的发明的实施例的转向系统详细地进行说明。此外,能够请求保护的发明除了下述实施例以外,还能够以以前述〔发明的技术方案〕这一项所记载的方式为代表的,基于本领域技术人员的知识而实施了各种变更、改良后得到的各种方式来实施。
实施例
[A]搭载有实施例的转向系统的车辆的整体构成
实施例的线控转向式的转向系统例如搭载于图1所示那样的车辆10。车辆10是具有前后左右四个车轮的车辆,将图中所示的左右两个前轮12(以下,有时不对前轮和后轮进行区分而称为“车轮12”)设为转舵轮,转向系统14使上述两个前轮12转舵(转向)。本车辆10为前轮驱动车,两个前轮12均为驱动轮。为了驱动上述两个前轮12旋转,在车辆10搭载有混合动力式的车辆驱动系统16。在本车辆10还设置有液压式的制动系统18以用于阻止四个车轮12的旋转。关于转向系统14的构成,之后详细地进行说明,在此,对车辆驱动系统16和制动系统18简单地进行说明。
车辆驱动系统16是通常的车辆驱动系统,具有:作为驱动源的发动机22、主要作为发电机发挥功能的电动发电机24、连结着上述发动机22、电动发电机24的动力分配机构26、以及作为另一驱动源的电动马达28。动力分配机构26具有将发动机22的旋转分配为电动发电机24的旋转和输出轴的旋转的功能。电动马达28经由作为减速器发挥功能的减速机构30连接于输出轴。输出轴的旋转经由差动机构32、驱动轴34L、24R传递,从而驱动左右的前轮12旋转。电动发电机24经由变换器36G连接于蓄电池38,通过电动发电机24的发电得到的电能储存于蓄电池38。另外,电动马达28也经由变换器36M连接于蓄电池38,通过分别控制变换器36M、变换器36G来控制电动马达28的工作、电动发电机24的工作。蓄电池38的充电量的管理、变换器36M、变换器36G的控制通过作为构成为包括计算机、构成该车辆驱动系统的各设备的驱动电路(驱动器)等的控制装置的混合动力电子控制单元40(以下,有时称为“混合动力ECU40”)来进行。
在车辆减速时,通过前轮12的旋转,电动马达28不接受来自蓄电池38的电力的供给地进行旋转。利用由该旋转产生的电动势,电动马达28发电,所发出的电力经由变换器36M作为电量储存于蓄电池38。与相当于所充的电量的能量相应地,前轮12的旋转减速,也就是说车辆减速。因此,在本车辆中,车辆驱动系统16也作为再生制动系统发挥功能。此外,混合动力ECU40能够基于发动机22、电动发电机24、电动马达28各自的转速来推定车轮12的转速、即车辆10的行驶速度v,并将该推定到的行驶速度v(以下,有时称为“车速vHB”)作为车速信息发送。
制动系统18是通常的制动系统,构成为包括:作为制动操作构件的制动器踏板42;连结于制动器踏板42,并对来自储液部44的工作液进行加压的串联型的主缸46;连接于主缸46的制动致动器48;以及作为车轮制动器的盘式制动装置(disc brake)50,其配设于四个车轮12中的各车轮,被从制动致动器48供给工作液。
制动致动器48内置有泵、电磁阀等,通常,截断来自主缸46的工作液的流通,将由内置的泵加压后的工作液调压为与制动器踏板42的操作的程度相应的压力,并向各盘式制动装置50供给。制动致动器48的控制通过构成为包括泵、电磁阀等的驱动电路(驱动器)、计算机等的制动电子控制单元52(以下,有时称为“制动ECU52”)进行。
本制动系统18能够独立地控制使四个车轮12各自产生的制动力。也就是说,具有使对左右的车轮12赋予的制动力不同的功能。本制动系统18能够利用该功能使车辆向左右转向,能够实现作为之后详细说明的辅助转舵装置的作用。此外,虽然省略了图示,但在各车轮12设置有车轮转速传感器54,制动ECU52能够基于由上述各车轮转速传感器54检测出的车轮转速vR来推定车辆10的行驶速度v,并将该推定到的行驶速度v(以下,有时称为“车速vBR”)作为车速信息发送。
[B]实施例的转向系统的整体构成
实施例的转向系统14是所谓的线控转向式的转向系统,构成为包括:作为转向操作构件的方向盘60;对方向盘60赋予操作反作用力的反作用力赋予装置62;以及使车轮12转舵的转舵装置64。
车轮12各自通过转向节66保持为能够旋转,所述转向节66经由悬架装置以能够转动的方式支承于车体。转舵装置64构成为包括:转舵致动器72,其具有作为驱动源的电动马达、即转舵马达68,使转舵杆70向左右运动;和连杆74,其在转舵杆70的两端分别经由球接头而连结了一端。连杆74各自的另一端经由球接头连结于在对应的转向节66设置的转向节臂。通过使转舵杆70向左右运动,从而各转向节66转动而各车轮12转舵。
关于转舵致动器72的构造,也参照图2进行说明,如图2所示,在转舵致动器72中,在壳体76内,将转舵杆70保持为不能绕其轴线旋转且能够向左右移动。在转舵杆70的外周形成有螺纹槽78。另外,在壳体76内,保持筒80被保持为能够绕其轴线旋转且不能向左右移动。在保持筒80,固定地保持有对轴承滚珠进行保持的螺母82。使螺母82与转舵杆70互相螺合,它们构成为滚珠丝杠机构。转舵马达68以自身的轴线与转舵杆70的轴线互相平行的姿势配设于壳体76的外部,在马达轴84的顶端附设有正时带轮86。在保持筒80的外周,与正时带轮86同样地形成有卡合齿88,保持筒80作为与正时带轮86成对的另一正时带轮发挥功能。在保持筒80、正时带轮86卷绕有正时带90,通过转舵马达68的旋转(严格地说是马达轴84的旋转),从而螺母82旋转,转舵杆70在左右方向上向与转舵马达68的旋转方向相应的朝向移动。
转舵马达68例如是3相的无刷DC马达,被设为双系统的马达。详细而言,在马达轴84的外周,以在周向上排列并固定的方式配设有双系统共用的磁体92,与双系统对应的两组线圈94A、94B以与这些磁体92相对的方式配设。通过向线圈94A、94B中的任一方通电均会使转舵马达68旋转,另外,通过向双方通电也会使转舵马达68旋转。转舵马达68所产生的转矩、即使得转舵杆70向左右移动的力大致与向线圈94A、94B供给的电流的总和成比例。此外,鉴于转舵马达68为双系统的马达,拟制为存在两个转舵马达,以下,为了方便有时将与双系统各自对应的转舵马达68的部分称为转舵马达68A、68B。因此,转舵马达68A、68B可以认为是转舵装置64的两个驱动源,转舵装置64自身被设为双系统。
在转舵致动器72中,与转舵马达68的双系统相对应,在转舵马达68A、68B分别设置有用于检测附设于马达轴84的磁体92与自身的线圈94A或线圈94B的相对相位、即作为马达轴84的旋转角的马达旋转角RS的马达旋转角传感器96A、96B(具体而言,是旋转变压器)。另外,如在图1中示意性示出的那样,转舵致动器72与所谓的动力转向装置的转舵致动器同样,设置有齿条&小齿轮机构,还设置有用于将构成该机构的小齿轮轴的旋转角度作为转舵杆70的动作量、即车轮12的转舵量θ来检测的转舵量传感器98。转舵量传感器98能够超过360°地检测从转舵杆70位于中立位置(车轮12没有向左右中的任一方转舵的状态的位置)的状态起的旋转量,作为所谓的绝对角传感器发挥功能。转舵量传感器98可以使用与之后说明的所谓的转向传感器同样的传感器。
如图1所示,反作用力赋予装置62构成为包括:固定于方向盘60并能够与方向盘60一体地旋转的转向轴100;和作为电动马达的反作用力马达102。反作用力马达102的马达轴与转向轴100一体化,反作用力马达102对方向盘60赋予旋转转矩。该旋转转矩作为针对驾驶员对方向盘60的操作、也就是说转向操作的反作用力(操作反作用力)发挥功能。因此,反作用力马达102作为反作用力致动器发挥功能。
关于反作用力马达102,虽然省略了详细的构造的图示,但与转舵马达68同样地被设为双系统的无刷DC马达。考虑这一情况,拟制为存在两个反作用力马达,以下,如图1所示,为了方便而有时将与双系统各自对应的反作用力马达102的部分称为反作用力马达102A、102B。此外,操作反作用力也作为使方向盘60向中立位置(既不向右也不向左操作的位置)返回的力发挥功能。操作反作用力通过向反作用力马达102A、102B中的任一方或双方的通电而产生,其大小大致与向反作用力马达102A、102B供给的电流的总和成比例。反作用力赋予装置62也与转舵装置64同样地被设为与反作用力马达102的双系统对应的双系统。
在反作用力赋予装置62中,与转舵装置64同样,与反作用力马达102的双系统相对应,在反作用力马达102A、102B分别设置有作为旋转变压器的马达旋转角传感器104A、104B。马达旋转角传感器104A、104B也可以使用GMR。马达旋转角传感器104A、104B检测与转向轴100一体化了的反作用力马达102的马达轴的马达旋转角RC。另外,在反作用力赋予装置62附设有用于检测方向盘60的操作量δ的操作量传感器106。操作量传感器106被称为所谓的转向传感器,能够超过360°地检测从位于中立位置(没有向左右中的任一方操作的状态的位置)的状态起的方向盘60的旋转量作为操作量δ,作为所谓的绝对角传感器发挥功能。操作量传感器106可以认为是直接地检测方向盘的操作的程度的装置。
[C]与实施例的转向系统的控制相关的构成
参照图1进行说明,转舵装置64的控制、即转舵致动器72所具备的转舵马达68的控制通过与双系统相对应地分别作为转舵控制装置发挥功能的两个转舵电子控制单元108A、108B(以下,有时称为“转舵ECU108A、108B”)来进行。具体而言,转舵ECU108A基于由马达旋转角传感器96A检测到的马达旋转角RS进行转舵马达68A的工作的控制,转舵ECU108B基于由马达旋转角传感器96B检测到的马达旋转角RS进行转舵马达68B的工作的控制。同样地,反作用力赋予装置62的控制、即反作用力马达102的控制通过与双系统相对应地分别作为反作用力控制装置发挥功能的两个反作用力电子控制单元110A、110B(以下,有时称为“反作用力ECU110A、110B”)进行。具体而言,反作用力ECU110A基于由马达旋转角传感器104A检测到的马达旋转角RC进行反作用力马达102A的工作的控制,反作用力ECU110B基于由马达旋转角传感器104B检测到的马达旋转角RC进行反作用力马达102B的工作的控制。另外,为了发送关于由操作量传感器106检测到的操作量δ的信息,在本转向系统14中,设置有操作量电子控制单元112(以下,有时称为“操作量ECU112”)。
参照用框图表示的图3进一步说明与转向系统14的控制相关的构成,转舵ECU108A、108B分别构成为包括:构成为包括CPU、ROM、RAM等的计算机114S、和作为转舵马达68A、68B的驱动电路(驱动器)的变换器116S。计算机114S经由变换器116S控制转舵马达68A、68B的工作。马达旋转角传感器96A、96B分别连接于计算机114S。转舵ECU108A、108B分别具有用于通信的三个端口,计算机114S具有与这三个端口相对应地作为收发机发挥功能的三个输入输出接口118S(以下,有时称为“I/O118S”)。此外,计算机114S也连接于转舵量传感器98。
同样地,反作用力ECU110A、110B分别构成为包括:构成为包括CPU、ROM、RAM等的计算机114C;和作为反作用力马达102A、102B的驱动电路(驱动器)的变换器116C。计算机114C经由变换器116C控制反作用力马达102A、102B的工作。马达旋转角传感器104A、104B分别连接于计算机114C。反作用力ECU110A、110B分别具有用于通信的三个端口,计算机114C具有与这三个端口相对应地作为收发机发挥功能的三个输入输出接口118C(以下,有时称为“I/O118C”)。
操作量ECU112具有构成为包括CPU、ROM、RAM等的计算机114δ,计算机114δ连接于操作量传感器106。操作量ECU112具有用于通信的一个端口,计算机114δ具有与该端口相对应地作为收发机发挥功能的一个输入输出接口118δ(以下,有时称为“I/O118δ”)。操作量ECU112、操作量传感器106作为反作用力赋予装置62以外的、取得方向盘60的操作量δ作为操作信息的操作信息取得装置发挥功能。
转舵ECU108A、108B、反作用力ECU110A、110B、操作量ECU112为了互相进行通信,分别连接于三条通信总线120中的一条以上的通信总线120。此外,在需要区分三条通信总线120的情况下,将它们称为第1通信总线120a、第2通信总线120b、第3通信总线120c。具体而言,转舵ECU108A、108B分别连接于第1通信总线120a、第3通信总线120c,反作用力ECU110A、110B分别连接于第2通信总线120b、第3通信总线120c,操作量ECU112连接于第1通信总线120a。此外,制动ECU52也连接于第1通信总线120a、第2通信总线120b、第3通信总线120c,混合动力ECU40也连接于第2通信总线120b,另外,经由网关122连接于第3通信总线120c。
此外,本转向系统14可以认为是具有构成为包括转舵马达68A、转舵ECU108A、反作用力马达102A、以及反作用力ECU110A的一个系统(以下,有时称为“A系统”)、和构成为包括转舵马达68B、转舵ECU108B、反作用力马达102B、以及反作用力ECU110B的一个系统(以下,有时称为“B系统”)这两个系统的转向系统,为了作为这样的双系统的转向系统发挥功能,转舵ECU108A与反作用力ECU110A通过第1专用通信线124A(以下,有时简称为“专用通信线124A”)连接,转舵ECU108B与反作用力ECU110B通过第2专用通信线124B(以下,有时简称为“专用通信线124B”)连接。
[D]实施例的转向系统中的通常时的控制
通常时、即本转向系统14的双系统均未发生故障时的本转向系统14的控制能够主要区分为作为反作用力ECU110A、110B对反作用力赋予装置62、即反作用力马达102A、102B的控制的反作用力控制、和作为转舵ECU108A、108B对转舵装置64、即转舵马达68A、68B的控制的转舵控制。如之前所说明的那样,本转向系统14被设为双系统,由于双系统执行相同的控制,因此,以下的说明仅针对双系统中的一个系统的控制。因此,对反作用力ECU110A、110B、反作用力马达102A、102B、转舵ECU108A、108B、转舵马达68A、68B等删除作为标号的添加文字的“A”、“B”,表示为反作用力ECU110、反作用力马达102、转舵ECU108、转舵马达68等。也就是说,将双系统视为一个系统。此外,与双系统相对应,在通常时,反作用力ECU110A与转舵ECU108A经由专用通信线124A进行通信,反作用力ECU110B与转舵ECU108B经由专用通信线124B进行通信,并且不进行经由第1通信总线120a~第3通信总线120c实现的反作用力ECU110、转舵ECU108彼此间的通信。
i)反作用力控制
在通常时,反作用力ECU110、详细而言反作用力ECU110的计算机114C所执行的反作用力控制基本上以对方向盘60赋予与操作量δ相应的大小的操作反作用力FC的方式执行。这是基本反作用力控制,换言之,以操作量δ越大则向中立位置返回的方向上的力越大的方式控制向反作用力马达102供给的供给电流IC。能够通过对由设置于反作用力马达102的马达旋转角传感器104检测的马达旋转角RC进行累计来算出操作量δ,因此,反作用力ECU110根据基于马达旋转角RC的计算来掌握当前的操作量δ,并基于所掌握的操作量δ,按照下式来决定应当赋予的操作反作用力FC。
FC=αc×δαc:基本反作用力增益
在开始了该车辆10的运转的时间点,反作用力ECU110掌握的操作量δ基于由操作量传感器106检测的操作量δ进行校准。
在本转向系统14的反作用力控制中,除上述基本反作用力控制以外,反作用力ECU110还进行基于车辆10的行驶速度v的车速依据反作用力控制、和基于转舵装置64的负荷、即转舵致动器72的负荷的转舵负荷依据反作用力控制。关于车速依据反作用力控制,由于车速v越大则越难以进行方向盘60的操作,所以车速依据反作用力控制是车速v越大则越增大操作反作用力的控制,另外,转舵负荷依据反作用力控制是如下控制:例如在车轮12越上了路缘石等的情况下等转舵致动器72的负荷变大了时,为了使驾驶员意识到该负荷而增大操作反作用力。如之前所说明的那样,混合动力ECU40、制动ECU52推定车速v作为车速vHB、vBR,反作用力ECU110基于经由第1通信总线120a~第3通信总线120c从混合动力ECU40、制动ECU52发送来的与车速vHB、vBR相关的车速信息,进行车速依据反作用力控制。另外,之后会进行说明,转舵ECU108决定作为车轮12的转舵量θ的目标的目标转舵量θ*,并进行基于转舵量偏差Δθ(=θ*-θ)的反馈控制,以使得实际的转舵量θ成为该目标转舵量θ*,可推定为转舵量偏差Δθ越大,则转舵致动器72的负荷、即转舵马达68的负荷越大。反作用力ECU110基于从转舵ECU108发送来的作为转舵信息的转舵量偏差Δθ,以转舵量偏差Δθ越大则使操作反作用力FC越大的方式进行转舵负荷依据反作用力控制。
除上述基本反作用力控制以外,还进行车速依据反作用力控制、和转舵负荷依据反作用力控制,从而实际上,反作用力ECU110在反作用力控制中按照下式来决定应当赋予的操作反作用力FC。
FC=αc×δ+βC×v+γC×Δθ
βC:车速依据反作用力增益、γC:转舵负荷依据反作用力增益
然后,从变换器116C向反作用力马达102供给用于赋予按照上述式子决定了的操作反作用力FC的电流IC。
ii)转舵控制
在通常时,转舵ECU108、详细而言转舵ECU108的计算机114S所执行的转舵控制基本上以使得车轮的转舵量θ成为与方向盘60的操作量δ相应的量的方式控制转舵致动器72、即转舵马达68。这是基本转舵控制。能够通过对由设置于转舵马达68的马达旋转角传感器96检测的马达旋转角RS进行累计来算出转舵量θ,因此,转舵ECU108根据基于马达旋转角RS的计算来掌握当前的转舵量θ。另一方面,转舵ECU108基于从反作用力ECU110发送来的作为操作信息的方向盘60的操作量δ,按照下式来决定作为转舵量θ的目标的目标转舵量θ*。
θ*=αS×δαS:基本转舵增益
然后,转舵ECU108求得实际的转舵量θ相对于目标转舵量的偏差即转舵量偏差Δθ,进行基于该转舵量偏差Δθ的转舵马达68的反馈控制。具体而言,例如基于下式来决定向转舵马达68供给的供给电流IS,并从变换器116S向转舵马达68供给该电流。
IS=βSP×Δθ+βSD×dΔθ
βSP:比例增益、βSD:微分增益、dΔθ:转舵量偏差的微分值
此外,与操作量δ同样,在该车辆10开始了运转的时间点,转舵ECU108掌握的转舵量θ基于由转舵量传感器98检测的转舵量θ进行校准。
在本转向系统14的转舵控制中,除上述基本转舵控制以外,转舵ECU108还执行基于车辆10的行驶速度v的转舵比变更控制。本转向系统14具有所谓的VGRS(variable gearratio system:可变齿比转向系统)功能,车速v越大则考虑行驶的稳定性而使转舵量θ的变化相对于操作量δ的变化的比例(所谓的“转舵比”)越小,反过来说,车速v越小,则为了提高操作性而使该比例越大。与反作用力控制同样,转舵ECU108基于经由第1通信总线120a~第3通信总线120c从混合动力ECU40、制动ECU52发送来的与车速vHB、vBR相关的车速信息来进行转舵比变更控制。通过除上述基本转舵控制以外还执行该转舵比变更控制,从而实际上,转舵ECU108按照下式决定目标转舵量θ*。
θ*=γS(v)×αS×δγS(v):以车辆行驶速度v为参数的系数
[E]针对实施例的转向系统的电气故障的应对
本转向系统14是不依靠驾驶员施加于方向盘60的操作力而是通过转舵致动器72的电气控制来使车轮12转舵的系统,即所谓的线控转向式的转向系统。并且,在本转向系统14中,不具备在该转向系统14产生了电气故障时,还可通过驾驶员的操作力使车轮12转舵的手段。因此,从故障保护的观点出发,针对电气故障、具体而言转向系统14所具备的反作用力ECU110、转舵ECU108的故障的应对尤其成为问题。以下,对为了应对反作用力ECU110、转舵ECU108的故障而使本转向系统14所具备的手段进行说明。
i)三个冗余系统
在本转向系统14中,在反作用力ECU110、转舵ECU108中的任一方中发生了电气故障时,最低也需要确保能够根据方向盘60的操作量δ某种程度地变更车辆10的朝向的功能。如之前所说明的那样,在本转向系统14中,与双系统的反作用力赋予装置62相对应,作为取得操作量δ作为操作信息的系统(以下,有时称为“操作信息取得系统”),具有各自各包括一个反作用力ECU110、马达旋转角传感器104的两个系统。另外,作为变更车辆10的朝向的系统(以下,有时称为“转舵系统”),具有用于通过使车轮12转舵来改变车辆10的朝向的、各自各包括一个转舵ECU108、转舵马达68的两个系统。并且,反作用力ECU110中的一个与转舵ECU108中的一个通过专用通信线124连接,另外,反作用力ECU110中的另一个与转舵ECU108中的另一个通过专用通信线124连接。因此,即使两个反作用力ECU110、两个转舵ECU108中的任一个发生了故障、即发生了一次故障,也可确保至少一个操作信息取得系统和一个转舵系统的工作、即该转向系统14的双系统中的一个系统的工作。
然而,虽然现实中难以想到,但在设想反作用力ECU110、转舵ECU108中的任意两个发生故障、即发生二次故障的情况下,从故障保护的观点出发,优选也能够应对二次故障。
因此,在本转向系统14中,在将上述两个操作信息取得系统设为了主操作信息取得系统的情况下,除上述主操作信息取得系统以外,还设置有包括操作量传感器106、操作量ECU112的上述的操作信息取得装置作为替代的操作信息取得系统即辅助操作信息取得系统。
另外,在将上述两个转舵系统设为了主转舵系统的情况下,具有通过对左右的车轮12独立地赋予制动力来变更车辆10的朝向的功能的上述制动系统18作为非常紧急的转舵系统即辅助转舵系统发挥功能。也就是说,制动系统18构成为该转向系统14的一部分。换言之,由制动ECU52控制的制动系统18被设为本转向系统14的辅助转舵装置。作为辅助转舵系统的制动系统18的工作仅在两个主转舵系统发生了故障时进行,具体而言,制动ECU52基于得到的与方向盘60的操作量δ相关的信息,以使得对左右的车轮12赋予的制动力成为与该操作量δ相应的差的方式控制制动致动器48。通过使对右侧的车轮12的制动力比对左侧的车轮12的制动力大,从而车辆能够变为朝向右侧,通过使对左侧的车轮12的制动力比对右侧的车轮12的制动力大,从而车辆能够变为朝向左侧。
并且,在本转向系统14中,将操作量ECU112、转舵ECU108、以及制动ECU52连接于第1通信总线120a,以使得构成上述操作信息取得装置的操作量ECU112能够将自身所取得的与操作量δ相关的信息作为操作信息发送,并且两个转舵ECU108、以及作为辅助转舵装置的制动ECU52各自能够接收该发送来的信息。
通过上述那样的构成,在本转向系统14中,操作信息取得系统、转舵系统均被设为三系统的系统,即使在发生了反作用力ECU110、转舵ECU108中的任意两个发生故障的二次故障的情况下,也能够基于某一操作信息取得系统所取得的方向盘60的操作量δ,由某一转舵系统对车辆的朝向进行变更。也就是说,在本转向系统14中,操作信息取得系统、转舵系统均被设为三个冗余系统。
此外,如之前所说明的那样,在通常时,反作用力ECU110进行的反作用力控制除基本反作用力控制以外,还包括转舵负荷依据反作用力控制、车速依据反作用力控制,转舵ECU108进行的转舵控制除基本转舵控制以外,还包括转舵比变更控制。在本转向系统14中,即使转舵ECU108中的一个发生了故障,也能够尽可能由两个反作用力ECU110进行转舵负荷依据反作用力控制,另外,即使在发送车速信息的混合动力ECU40、制动ECU52发生了故障、或车速信息的通信路径不再发挥功能的情况下,也能够尽可能由反作用力ECU110进行车速依据反作用力控制、由转舵ECU108进行转舵比变更控制,鉴于此等情况,如图3所示,通过第1通信总线120a、第2通信总线120b、以及第3通信总线120c这三个通信总线(有时统称为“通信总线120”),将两个反作用力ECU110、两个转舵ECU108、操作量ECU112、制动ECU52、以及混合动力ECU40互相连接。
对三个通信总线120的功能清楚地进行说明,如之前所说明的那样,第1通信总线120a可认为是以将上述的构成操作信息取得装置的操作量ECU112所取得的方向盘60的操作量δ向分别构成三个转舵系统的转舵ECU108、制动ECU52发送为主要目的的通信总线。另外,第2通信总线120b可认为是以将来自混合动力ECU40、制动ECU52的与车速v相关的信息向两个反作用力ECU110传递为主要目的的通信总线。而且,第3通信总线120c可认为是以将来自混合动力ECU40、制动ECU52的与车速v相关的信息向两个转舵ECU108传递为主要目的,以能够使不同的系统的反作用力ECU110与转舵ECU108进行通信为另一目的的通信总线。
ii)针对伴随无秩序发送信息现象的电子控制单元的故障的应对
转舵ECU108、反作用力ECU110、操作量ECU112、混合动力ECU40、以及制动ECU52(以下,有时简单地统称为“ECU”)各自在经由通信总线120发送信息(以下,有时称为“内容信息”)的情况下,对该信息附上用于识别自身的信息(例如,地址、ID等,以下,有时称为“识别信息”),并使其在通信总线120流通。各ECU根据从通信总线流来的信息,基于识别信息来接收所需要的内容信息。不过,在ECU发生了故障的情况下,详细而言,在ECU内置的计算机114S、114C、114δ等发生了故障的情况下,有可能该发生了故障的ECU没有附上识别信息,而使含义不明确的信息在通信总线120大量地无限制地流通。也就是说,有可能发生伴随无秩序发送信息现象的故障。
在任一ECU发生了伴随上述无秩序发送信息现象的故障的情况下,可预想该ECU连接的通信总线120充满无限制地流通的大量的信息,不再发挥功能。也就是说,经由该通信总线120的全部通信无法再进行。
因此,本转向系统14构成为,在转舵ECU108、反作用力ECU110中的各ECU中,关于三个端口中的一个端口和与该端口连接的通信总线120的信息的交换,虽然接收来自该通信总线120的经由该一个端口的信息,但禁止经由该一个端口的向该通信总线120的信息的流出。也就是说,在该一个端口中,进行仅能够接收信息的单向通信。在转舵ECU108、反作用力ECU110中的各ECU中,计算机114S、114C所具有的三个I/O118S、I/O118C中的一个设为进行单向通信的这样的构成。在图3中,对设为进行单向通信的三个I/O118S、118C中的一个标注“×”,并用虚线表示进行单向通信的通信总线120与端口之间的通信线。
具体而言,反作用力ECU110A接收来自第2通信总线120b的信息,但无法进行向第2通信总线120b的信息的流出,反作用力ECU110B接收来自第3通信总线120c的信息,但无法进行向第3通信总线120c的信息的流出。同样地,转舵ECU108A接收来自第3通信总线120c的信息,但无法进行向第3通信总线120c的信息的流出,转舵ECU108B接收来自第1通信总线120a的信息,但无法进行向第1通信总线120a的信息的流出。通过这样的构成,例如,即使在反作用力ECU110A、反作用力ECU110B、转舵ECU108A、转舵ECU108B中分别发生了伴随无秩序发送信息现象的故障的情况下,也不会阻碍经由第2通信总线120b、第3通信总线120c、第3通信总线120c、第1通信总线120a的通信。
此外,反作用力ECU110、转舵ECU108这四个均具有三个通信端口,使该三个端口中的一个进行单向通信,即,使与通信端口相关的反作用力ECU110、转舵ECU108的构成统一,这一点在实现本转向系统14的构成上的简单化上有利。
iii)发生了电气故障的情况下的转向系统的工作
以下,对在一个或两个ECU发生了电气故障的情况下,怎么确保没有发生故障的ECU之间的通信、该转向系统14怎样进行工作具体地进行说明。此外,在以下的说明中,省略不属于三个操作信息取得系统、三个转舵系统中的任一方的混合动力ECU40。
首先,参照图4,针对在一个ECU发生了伴随上述无秩序发送信息现象的故障的情况,替代发生了故障的ECU并进行说明。在图4中,省略ECU的内部构成,为了参考,在图4(a)中示出了任一ECU均未发生故障的状态。另外,在图4(b)~(g)中,发生了故障的ECU用×标记表示,并删去不再发挥功能的通信总线120、以及不再发挥功能的专用通信线124。
图4(b)示出反作用力ECU110A发生了故障的状态。在该状态下,专用通信线124A、第3通信总线120c不再发挥功能。转舵ECU108A基于从操作量ECU112经由第1通信总线120a接受的操作信息,进行基本转舵控制,转舵ECU108A、转舵ECU108B基于从制动ECU52经由第1通信总线120a接受的车速信息,进行转舵比变更控制。另外,反作用力ECU110B基于从制动ECU52经由第2通信总线120b接受的车速信息,进行车速依据反作用力控制。此外,在本转向系统14中,操作信息、车速信息具体而言分别是与操作量δ相关的信息、与车辆10的行驶速度v相关的信息,在以下的说明中也同样。
图4(c)示出反作用力ECU110B发生了故障的状态。在该状态下,专用通信线124B、第2通信总线120b不再发挥功能。转舵ECU108B基于从操作量ECU112经由第1通信总线120a接受的操作信息,进行基本转舵控制,转舵ECU108A、转舵ECU108B基于从制动ECU52经由第1通信总线120a或第3通信总线120c接受的车速信息,进行转舵比变更控制。另外,反作用力ECU110A基于从制动ECU52经由第3通信总线120c接受的车速信息,进行车速依据反作用力控制。
图4(d)示出操作量ECU112发生了故障的状态。在该状态下,第1通信总线120a不再发挥功能,故障在辅助性的操作信息取得系统发生,另外,专用通信线124A、专用通信线124B、第2通信总线120b、以及第3通信总线120c发挥功能,所以,由反作用力ECU110、转舵ECU108实现的反作用力控制、转舵控制不受影响。
图4(e)示出转舵ECU108A发生了故障的状态。在该状态下,专用通信线124A、第1通信总线120a不再发挥功能。转舵ECU108B基于从制动ECU52经由第3通信总线120c接受的车速信息,进行转舵比变更控制。反作用力ECU110A、反作用力ECU110B基于从制动ECU52经由第2通信总线120b或第3通信总线120c接受的车速信息,进行车速依据反作用力控制,反作用力ECU110A基于从转舵ECU108B经由第3通信总线120c接受的转舵信息,进行转舵负荷依据反作用力控制。此外,在本转向系统中,转舵信息是与转舵量偏差Δθ相关的信息,在以下的说明中也同样。
图4(f)示出转舵ECU108B发生了故障的状态。在该状态下,专用通信线124B、第3通信总线120c不再发挥功能。转舵ECU108A基于从制动ECU52经由第1通信总线120a接受的车速信息,进行转舵比变更控制。反作用力ECU110A、反作用力ECU110B基于从制动ECU52经由第2通信总线120b接受的车速信息,进行车速依据反作用力控制。此外,由于从转舵ECU108A接受转舵信息的路径不存在,因此反作用力ECU110B不执行转舵负荷依据反作用力控制。
图4(g)示出制动ECU52发生了故障的状态。在该状态下,虽然两条专用通信线124A、124B发挥功能,但三个通信总线120a、120b、120c均不发挥功能。反作用力ECU110A、反作用力ECU110B均进行基本反作用力控制、转舵负荷依据反作用力控制,但不进行车速依据反作用力控制。转舵ECU108A、转舵ECU108B均进行基本转舵控制,但不进行转舵比变更控制。
接着,参照图5、图6,针对在两个ECU发生了伴随上述无秩序发送信息现象的故障的情况,替代发生了故障的ECU并进行说明。与图4同样,在图5、图6中省略了ECU的内部构成,为了参考,在图5(a)中示出了任一ECU均未发生故障的状态。另外,在图5(b)~(h)、图6(i)~(p)中,发生了故障的ECU用×标记表示,并删除不再发挥功能的通信总线120、以及不再发挥功能的专用通信线124。
图5(b)示出构成A系统的反作用力ECU110A、转舵ECU108A发生了故障的状态。在该状态下,专用通信线124A、第1通信总线120a、第3通信总线120c不再发挥功能。B系统发挥功能,转舵ECU108B不进行转舵比变更控制,反作用力ECU110B基于从制动ECU52经由第2通信总线120b接受的车速信息,进行车速依据反作用力控制。
图5(c)示出构成B系统的反作用力ECU110B、转舵ECU108B发生了故障的状态。在该状态下,专用通信线124B、第2通信总线120b、第3通信总线120c不再发挥功能。A系统发挥功能,反作用力ECU110A不进行车速依据反作用力控制,转舵ECU108A基于从制动ECU52经由第1通信总线120a接受的车速信息,进行转舵比变更控制。
图5(d)示出构成辅助操作信息取得系统的操作量ECU112、构成辅助转舵系统的制动ECU52发生了故障的状态。在该状态下,第1通信总线120a、第2通信总线120b、第3通信总线120c中的任一方均不发挥功能。A系统、B系统发挥功能,但由于接受车速信息的路径不存在,因此,反作用力ECU110A、反作用力ECU110B不进行车速依据反作用力控制,转舵ECU108A、转舵ECU108B不进行转舵比变更控制。
图5(e)示出分别构成两个主操作信息取得系统的反作用力ECU110A、反作用力ECU110B均发生了故障的状态。在该状态下,专用通信线124A、专用通信线124B双方、和第2通信总线120b、第3通信总线120c不再发挥功能。转舵ECU108A、转舵ECU108B各自基于从构成辅助操作信息取得系统的操作量ECU112经由第1通信总线120a接受的操作信息,进行基本转舵控制,基于从制动ECU52经由第1通信总线120a接受的车速信息,进行转舵比变更控制。
图5(f)示出分别构成两个主转舵系统的转舵ECU108A、转舵ECU108B均发生了故障的状态。在该状态下,专用通信线124A、专用通信线124B双方、和第1通信总线120a、第3通信总线120c不再发挥功能。在该状态下,制动ECU52从反作用力ECU110B经由第2通信总线120b接受操作信息,制动系统18作为辅助转舵系统发挥功能。反作用力ECU110A、反作用力ECU110B能够基于从制动ECU52经由第2通信总线120b接受的车速信息,进行车速依据反作用力控制。
图5(g)示出构成A系统的反作用力ECU110A、和构成B系统的转舵ECU108B发生了故障的状态。在该状态下,专用通信线124A、专用通信线124B双方、和第3通信总线120c不再发挥功能。在该状态下,转舵ECU108A基于从操作量ECU112经由第1通信总线120a接受的操作信息,进行基本转舵控制,基于从制动ECU52经由第1通信总线120a接受的车速信息,进行转舵比变更控制。反作用力ECU110B基于从制动ECU52经由第2通信总线120b接受的车速信息,进行车速依据反作用力控制。
图5(h)示出构成B系统的反作用力ECU110B、和构成A系统的转舵ECU108A发生了故障的状态。在该状态下,专用通信线124A、专用通信线124B双方、和第1通信总线120a、第2通信总线120b不再发挥功能。在该状态下,转舵ECU108B基于从反作用力ECU110A经由第3通信总线120c接受的操作信息,进行基本转舵控制,基于从制动ECU52经由第3通信总线120c接受的车速信息,进行转舵比变更控制。反作用力ECU110A基于从制动ECU52经由第3通信总线120c接受的车速信息,进行车速依据反作用力控制。
图6(i)示出反作用力ECU110A和操作量ECU112发生了故障的状态。在该状态下,专用通信线124A、第1通信总线120a、第3通信总线120c不再发挥功能。转舵ECU108A无法进行基本转舵控制,但B系统发挥功能。转舵ECU108B无法进行转舵比变更控制,但反作用力ECU110B基于从制动ECU52经由第2通信总线120b接受的车速信息,进行车速依据反作用力控制。
图6(j)示出反作用力ECU110B和操作量ECU112发生了故障的状态。在该状态下,专用通信线124B、第1通信总线120a、第2通信总线120b不再发挥功能。转舵ECU108B基于从反作用力ECU110A经由第3通信总线120c接受的操作信息,进行基本转舵控制。另外,转舵ECU108A、转舵ECU108B均基于从制动ECU52经由第3通信总线120c接受的车速信息,进行转舵比变更控制。反作用力ECU110A也基于从制动ECU52经由第3通信总线120c接受的车速信息,进行车速依据反作用力控制。
图6(k)示出转舵ECU108A和操作量ECU112发生了故障的状态。在该状态下,专用通信线124A、第1通信总线120a不再发挥功能。B系统发挥功能,转舵ECU108B基于从制动ECU52经由第3通信总线120c接受的车速信息,进行转舵比变更控制。反作用力ECU110A、反作用力ECU110B基于从制动ECU52经由第2通信总线120b或第3通信总线120c接受的车速信息,进行车速依据反作用力控制。
图6(l)示出转舵ECU108B和操作量ECU112发生了故障的状态。在该状态下,专用通信线124B、第1通信总线120a、第3通信总线120c不再发挥功能。由于没有从制动ECU52接受车速信息的路径,因此转舵ECU108A不进行转舵比变更控制。另一方面,反作用力ECU110A、反作用力ECU110B均基于从制动ECU52经由第2通信总线120b接受的车速信息,进行车速依据反作用力控制。
图6(m)示出反作用力ECU110A和制动ECU52发生了故障的状态。在该状态下,专用通信线124A、和第1通信总线120a、第2通信总线120b、第3通信总线120c这三个通信总线均不再发挥功能。转舵ECU108A无法进行基本转舵控制,但B系统发挥功能。由于无法得到车速信息,因此,反作用力ECU110B不进行车速依据反作用力控制,转舵ECU108B不进行转舵比变更控制。
图6(n)示出反作用力ECU110B和制动ECU52发生了故障的状态。在该状态下,专用通信线124B、和第1通信总线120a、第2通信总线120b、第3通信总线120c这三个通信总线均不再发挥功能。转舵ECU108B无法进行基本转舵控制,但A系统发挥功能。由于无法得到车速信息,因此,反作用力ECU110A不进行车速依据反作用力控制,转舵ECU108A不进行转舵比变更控制。
图6(o)示出转舵ECU108A和制动ECU52发生了故障的状态。在该状态下,专用通信线124A、和第1通信总线120a、第2通信总线120b、第3通信总线120c这三个通信总线均不再发挥功能。由于无法得到车速信息,因此,反作用力ECU110B不进行车速依据反作用力控制,转舵ECU108B不进行转舵比变更控制。
图6(p)示出转舵ECU108B和制动ECU52发生了故障的状态。在该状态下,专用通信线124B、和第1通信总线120a、第2通信总线120b、第3通信总线120c这三个通信总线均不再发挥功能。由于无法得到车速信息,因此,反作用力ECU110A不进行车速依据反作用力控制,转舵ECU108A不进行转舵比变更控制。
以上,针对操作信息取得系统中的三个ECU和转舵系统中的三个ECU这六个ECU中的一个或两个发生了伴随无秩序发送信息现象的故障的全部情形,对怎么确保没有发生故障的ECU之间的通信、该转向系统14怎样进行工作进行了说明。根据以上的说明可知:在任何情形下,均能够通过包括辅助转舵系统的三个转舵系统中的任意一个以上的转舵系统的工作,来根据方向盘60的操作量δ变更车辆的朝向。由此,在故障保护的观点上,本转向系统14是优异的线控转向式的转向系统。
[F]变形例
在上述实施例的转向系统14中,鉴于伴随无秩序发送信息现象的故障,在反作用力ECU110A、110B、转舵ECU108A、108B、与第1通信总线120a~第3通信总线120c的连接中,反作用力ECU110A、110B、转舵ECU108A、108B各自的经由三个端口中的一个的通信被设为上述那样的单向通信。关于设为单向通信的端口的数量、将哪个端口设为单向通信,能够在设计上任意地决定。
另外,在上述实施例的转向系统14中,除第1通信总线120a以外,还配设有第2通信总线120b、第3通信总线120c,合计采用了三个通信总线,但也可以根据在任一ECU发生了故障的情况下,应该使该转向系统确保怎样的功能、即,例如以何种程度确保依赖于车速依据反作用力控制、转舵负荷依据反作用力控制、转舵比变更控制等附加控制的功能、或者,以何种程度考虑无秩序发送信息现象等,而使通信总线的数量增减。
例如,也可以如图7所示的转向系统14’那样,仅设置一条通信总线120’,并将操作量ECU112、转舵ECU108A、转舵ECU108B、制动ECU52连接于该通信总线120’。在这样的简单的转向系统14’中,即使任意两个ECU发生了不伴随无秩序发送信息现象的故障,也能够根据方向盘60的操作量δ改变车辆10的朝向。若考虑无秩序发送信息现象,则像转向系统14’那样,采用如下构成即可:转舵ECU108A、转舵ECU108B、制动ECU52、与通信总线120’之间的通信被设为能够从通信总线120’取得信息,并且禁止信息向通信总线120’流出那样的单向通信。
Claims (15)
1.一种线控转向式的转向系统,具备:
由驾驶员操作的操作构件;
双系统的反作用力赋予装置,与双系统相对应地具有两个反作用力控制装置,在各系统中,取得与所述操作构件的操作程度相关的信息即操作信息,并且基于该操作信息对所述操作构件赋予操作反作用力;
双系统的转舵装置,与双系统相对应地具有两个转舵控制装置,在各系统中,基于所述操作信息使车轮转舵;
操作信息取得装置,是所述反作用力赋予装置以外的取得所述操作信息的操作信息取得装置;
辅助转舵装置,是所述转舵装置以外的能够变更配备了该转向系统的车辆的朝向的辅助转舵装置;
两条专用通信线,其中一条将所述两个反作用力控制装置中的一方与所述两个转舵控制装置中的一方连接成能够互相发送接收信息,另一条将所述两个反作用力控制装置中的另一方与所述两个转舵控制装置中的另一方连接成能够互相发送接收信息;以及
第1通信总线,所述操作信息取得装置以至少能够发送信息的方式接连于该第1通信总线,并且,所述两个转舵控制装置和所述辅助转舵装置各自以至少能够接收信息的方式连接于该第1通信总线。
2.根据权利要求1所述的转向系统,
所述两个转舵控制装置中的一个以上的转舵控制装置以不能发送信息的方式连接于所述第1通信总线。
3.根据权利要求1或2所述的转向系统,
该转向系统还具备将所述两个反作用力控制装置中的各反作用力控制装置与所述辅助转舵装置连接的第2通信总线。
4.根据权利要求3所述的转向系统,
所述两个反作用力控制装置中的一个以上的反作用力控制装置以不能发送信息的方式连接于所述第2通信总线。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的转向系统,
该转向系统还具备将所述两个反作用力控制装置中的各反作用力控制装置、所述两个转舵控制装置中的各转舵控制装置、以及所述辅助转舵装置连接的第3通信总线。
6.根据权利要求5所述的转向系统,
所述两个反作用力控制装置中的一个以上的反作用力控制装置、和所述两个转舵控制装置中的一个以上的转舵控制装置中的至少一方以不能发送信息的方式连接于所述第3通信总线。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的转向系统,
该转向系统还具备:
将所述两个反作用力控制装置中的各反作用力控制装置与所述辅助转舵装置连接的第2通信总线;和
将所述两个反作用力控制装置中的各反作用力控制装置、所述两个转舵控制装置中的各转舵控制装置、以及所述辅助转舵装置连接的第3通信总线,
所述两个转舵控制装置中的一个以不能发送信息的方式连接于所述第1通信总线,并且以能够发送接收信息的方式连接于所述第3通信总线,另一个以能够发送接收信息的方式连接于所述第1通信总线,并且以不能发送信息的方式连接于所述第3通信总线,并且,
所述两个反作用力控制装置中的一个以不能发送信息的方式连接于所述第2通信总线,并且以能够发送接收信息的方式连接于所述第3通信总线,另一个以能够发送接收信息的方式连接于所述第2通信总线,并且以不能发送信息的方式连接于所述第3通信总线。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的转向系统,
所述辅助转舵装置是,配备了该转向系统的车辆所具备的、能够对左右的车轮独立地赋予制动力的制动系统。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的转向系统,
所述双系统的转舵装置构成为,在各系统中,取得与车轮的转舵程度相关的信息即转舵信息,并且,
所述双系统的反作用力赋予装置构成为,在各系统中,基于所述转舵信息控制所述操作反作用力。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的转向系统,
所述双系统的反作用力赋予装置构成为,在各系统中,基于与配备了该转向系统的车辆的行驶速度相关的信息即车速信息,对所述操作反作用力进行控制,以及/或者,
所述双系统的转舵装置构成为,在各系统中,基于与配备了该转向系统的车辆的行驶速度相关的信息即车速信息,对车轮的转舵程度进行控制。
11.根据权利要求10所述的转向系统,
构成为所述车速信息在所述第1通信总线流通。
12.根据权利要求10或11所述的转向系统,
该转向系统具备将所述两个反作用力控制装置中的各反作用力控制装置与所述辅助转舵装置连接的第2通信总线,并且该转向系统构成为所述车速信息在该第2通信总线流通。
13.根据权利要求10~12中任一项所述的转向系统,
该转向系统具备将所述两个反作用力控制装置中的各反作用力控制装置、所述两个转舵控制装置中的各转舵控制装置、以及所述辅助转舵装置连接的第3通信总线,并且该转向系统构成为所述车速信息在该第3通信总线流通。
14.根据权利要求10~13中任一项所述的转向系统,
所述车速信息包括来自配备了该转向系统的车辆所具备的制动系统的信息。
15.根据权利要求10~14中任一项所述的转向系统,
所述车速信息包括来自配备了该转向系统的车辆所具备的车辆驱动系统的信息。
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