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QUERVERWEIS AUF BEZOGENE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2018-0061343 , die am 29. Mai 2018 eingereicht wurde und die hier für alle Zwecke so einbezogen wird, als ob sie hier vollständig wiedergegeben wäre.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Lenksteuerung eines Steer-by-Wire-Systems, und insbesondere auf eine Lenksteuervorrichtung und ein Steuerverfahren zum Steuern eines Reaktionskraftmotors eines Lenkrads, wodurch ein Zahnstangenhub begrenzt wird.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Das Steer-by-Wire-System ist ein Lenksystem, das die mechanische Verbindungsstruktur zwischen dem Lenkrad und dem Fahrzeugrad eliminiert, die Aktuatoren an beiden Fahrzeugrädern anordnet, und hierdurch den Aktuator durch ein elektrisches Signal gemäß der Drehung des Lenkrads steuert.
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Genauer gesagt, das Lenksystem vom Steer-by-Wire-Typ kann aufweisend: ein Lenkrad, das zum Lenken direkt vom einem Fahrer betätigt wird, einen Reaktionskraftmotor, der auf einer Seite des Lenkrads angeordnet ist, um ein Reaktionsdrehmoment gemäß der Drehung zum Lenken bereitzustellen, ein Getriebe zum Durchführen eines Lenkvorgangs durch lineares Bewegen der Lenkwelle, einen Sensor zum Erfassen einer Drehmomentänderung und eines Lenkwinkels gemäß der Drehung des Lenkrads und einer Fahrzeuggeschwindigkeit, und eine ECU (elektronische Steuereinheit) zum Betätigen eines Getriebes, einen Aktuator und einen Reaktionskraftmotor gemäß einem von einem Sensor zugeführten elektrischen Signal. Hier ist der Reaktionskraftmotor auf einer Seite der mit dem Lenkrad verbundenen Lenkwelle installiert, um eine Kraft in einer Richtung entgegengesetzt zu der Drehung des Lenkrads zu erzeugen, damit dem Fahrer ein ordnungsgemäßes Lenkgefühl vermittelt wird.
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In einem allgemein verwendeten Steer-by-Wire-System vom Zahnstangen/Ritzel-Typ können in dem Fall, dass der Fahrer das Lenkrad bis zu einem Ende dreht, die Anschläge der Zahnstange und die Enden des Getriebegehäuses einander kontaktieren, und eine Kollision aufgrund der Trägheitsbewegung der Zahnstange kann auftreten. Als eine Folge können Geräusche und Vibrationen des Fahrzeugs erzeugt werden, wodurch ein Unbehagen des Fahrers bewirkt und die Lebensdauer des Fahrzeugs aufgrund mechanischer Beschädigung verkürzt werden.
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Insbesondere in dem Fall, dass eine externe Kraft auf das Fahrzeug einwirkt, beispielsweise in dem Fall, dass die Reibungskraft der Straßenoberfläche aufgrund einer Fremdsubstanz auf der Straßenoberfläche verringert ist oder die Bewegung der Zahnstange durch ein Hindernis wie einen Bordstein auf der Straße behindert wird, kann der Fahrer das Lenkrad bis zum Ende drehen, bis die Zahnstange kollidiert.
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Daher können Funktionen zur Begrenzung des Zahnstangenhubs in dem Fall, dass der Lenkwinkel durch Verwendung des Lenkunterstützungsmotors der Lenkvorrichtung mit elektrischer Kraftunterstützung (EPS) gesteuert wird, implementiert werden, und ein Beispiel hiervon ist eine Zahnstangenenden-Stoppfunktion. Bei der Zahnstangenenden-Stoppfunktion kann der Zahnstangenhub begrenzt werden durch Erhöhen des Reaktionsdrehmoments der elektrischen Servolenkung (EPS) in dem Fall des Drehens des Lenkrads bis zu einem Ende oder durch Zuführen eines umgekehrten Stroms zu dem Reaktionskraftmotor in Abhängigkeit von der Situation.
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Jedoch kann dieser Stand der Technik die externe Kraft, die auf das Fahrzeug einwirkt, nicht berücksichtigen, und kann nur denselben Zahnstangenhub-Steuerwert für einen vorbestimmten Ziellenkwinkel bereitstellen. Daher kann in einer Situation, in der eine externe Kraft auf das Fahrzeug einwirkt, der tatsächliche Lenkwinkel des Fahrzeugs stärker als der Ziellenkwinkel zunehmen oder abnehmen, und als eine Folge kann das Problem auftreten, dass sich das Lenkgefühl für den Fahrer ändert.
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Zusätzlich kann, um dieses Problem zu lösen, ein Verfahren zum Hinzufügen einer Hardwarevorrichtung zu einem Reaktionskraftmotor das Problem einer Zunahme der Produktionskosten haben. Zusätzlich kann bei dem Verfahren zum Zuführen eines starken umgekehrten Stroms zu dem Reaktionskraftmotor das Problem auftreten, dass das Empfinden der Differenz bei dem Lenkgefühl des Fahrers bei der Zuführung des starken umgekehrten Stroms zunehmen kann.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei diesem Hintergrund kann die vorliegende Offenbarung die Vorrichtung und das Verfahren zum Steuern des Reaktionskraftmotors des Lenkrads bereitstellen, um den Zahnstangenhub zu begrenzen.
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Die vorliegende Offenbarung kann die Vorrichtung und das Verfahren zum Verhindern einer Kollision des Zahnstangenanschlags und zum Verhindern einer mechanischen Beschädigung und von Geräuschen des Fahrzeugs durch eine leichtere Beschränkung des Zahnstangenhubs bereitstellen.
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Die vorliegende Offenbarung kann die Vorrichtung und das Verfahren zum Einstellen eines begrenzten Zahnstangenhubs für die Bequemlichkeit des Fahrers durch Erfassen des Lenkwinkels und der Bewegung des Reaktionskraftmotors bereitstellen.
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Die durch die vorliegende Offenbarung zu lösenden Probleme sind nicht auf die vorgenannten Probleme beschränkt, und andere, nicht erwähnte Probleme sind für den Fachmann anhand der folgenden Beschreibung offensichtlich.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Lenksteuervorrichtung eines Steer-by-Wire-Systems vorgesehen, welche enthält: eine Erfassungsinformations-Sammelvorrichtung zum Sammeln von zumindest einer von Erfassungsinformationen über eine Lenkung oder Erfassungsinformationen über eine Zahnstange; eine Motorbetätigungs-Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen eines Starts eines Motorbeschränkungsmodus für einen Reaktionskraftmotor und eines Endes des Motorbeschränkungsmodus für den Reaktionskraftmotor, der ein Reaktionsdrehmoment für ein Lenkrad auf der Grundlage der gesammelten Erfassungsinformationen bereitstellt; einen Steuersignalgenerator zum Erzeugen eines Steuersignals entsprechend dem Start des Motorbeschränkungsmodus oder dem Ende des Motorbeschränkungsmodus auf der Grundlage des Bestimmungsergebnisses; und eine Steuersignal-Ausgabevorrichtung zum Ausgeben des erzeugten Steuersignals zu dem Reaktionskraftmotor.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Lenksteuerverfahren eines Steer-by-Wire-Systems vorgesehen, welches enthält: Sammeln von zumindest einer von Erfassungsinformationen über eine Lenkung und Erfassungsinformationen über eine Zahnstange; Bestimmen eines Starts eines Motorbeschränkungsmodus für einen Reaktionskraftmotor und eines Endes des Motorbeschränkungsmodus für den Reaktionskraftmotor, der eine Reaktionskraft für ein Lenkrad auf der Grundlage der gesammelten Erfassungsinformationen bereitstellt; Erzeugen eines Steuersignals entsprechend dem Start des Motorbeschränkungsmodus oder dem Ende des Motorbeschränkungsmodus auf der Grundlage des Bestimmungsergebnisses; und Ausgeben des erzeugten Steuersignals zu dem Reaktionskraftmotor.
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Andere Einzelheiten dieser Offenbarung können in der detaillierten Beschreibung und in den Zeichnungen enthalten sein.
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Wie vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß der vorliegenden Offenbarung möglich, dem Fahrer Behaglichkeit zu vermitteln durch Verringern der Beschädigung des Fahrzeugs durch wirksame Beschränkung des Zahnstangenhubs.
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Weiterhin wird die Wirkung erhalten, dass das Verhalten des Fahrzeugs stabil gesteuert werden kann, während das Empfinden der Differenz gemäß der Lenkänderung des Lenkrads minimiert wird.
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Figurenliste
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- 1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel für ein Steer-by-Wire-System illustriert;
- 2 ist ein Blockschaltbild einer Lenksteuervorrichtung für ein Steer-by-Wire-System nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
- 3 ist ein Flussdiagramm eines Lenksteuerverfahrens eines Steer-by-Wire-Systems nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
- 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Lenksteuerverfahren zum Starten des Motorbeschränkungsmodus gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung illustriert;
- 5 ist ein Flussdiagramm, das ein Lenksteuerverfahren zum Beenden des Motorbeschränkungsmodus gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung illustriert; und
- Die 6, 7 und 8 sind Diagramme, die Beispiele für ein Verfahren zum Initiieren des Motorbeschränkungsmodus gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung illustrieren.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In der folgenden Beschreibung von Beispielen oder Ausführungsbeispielen wird Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen , in denen im Wege der Illustration spezifische Beispiele oder Ausführungsbeispiele gezeigt sind, die implementiert werden können, und in denen die gleichen Bezugszahlen und Zeichen verwendet werden können, um die gleichen oder ähnliche Komponenten zu bezeichnen, selbst wenn sie in verschiedenen begleitenden Zeichnungen gezeigt sind.
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Weiterhin wird in der folgenden Beschreibung der vorliegenden Offenbarung eine detaillierte Beschreibung von bekannten Funktionen und Komponenten weggelassen, wenn bestimmt wird, dass die Beschreibung die Klarheit des Gegenstands einiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beeinträchtigen könnte.
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Hier verwendete Begriffe wie „umfassend“, „habend“, „enthaltend“, „bildend“, „Ausstattung von“ und „gebildet aus“ sollen im Allgemeinen die Hinzufügung anderer Komponenten ermöglichen, sofern die Begriffe nicht mit dem Ausdruck „nur“ verwendet werden. Hier verwendete Singularformen sollen Pluralformen enthalten, sofern der Kontext nicht deutlich etwas anderes anzeigt.
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Begriffe wie „erster“, „zweiter“, „A“, „B“, „(A)“ oder „(B)“ können hier verwendet werden, um Elemente der Offenbarung zu beschreiben. Jeder dieser Begriffe wird nicht verwendet, um das Wesen, die Reihenfolge, die Sequenz oder die Anzahl von Elementen und so weiter zu definieren, sondern wird lediglich verwendet, um das entsprechende Element von anderen Elementen zu unterscheiden.
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Wenn erwähnt wird, dass ein erstes Element mit einem zweiten Element „verbunden oder gekoppelt ist“, dieses „kontaktiert oder überlappt“ und so weiter, ist dies so zu interpretieren, dass das erste Element nicht nur „direkt verbunden oder gekoppelt“ oder „direkt in Kontakt oder überlappend“ mit dem zweiten Element ist, sondern dass ein drittes Element auch zwischen dem ersten und dem zweiten Element angeordnet sein kann oder das erste und das zweite Element über ein viertes Element miteinander „verbunden oder gekoppelt“, „in Kontakt oder überlappend“ sein können. Hier kann das zweite Element in zumindest einem von zwei oder mehr Elementen enthalten sein, die miteinander „verbunden oder gekoppelt sind“, „einander kontaktieren oder überlappen“ und so weiter.
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Wenn zeitbezogene Begriffe wie „danach“, „nachfolgend“, „nächster“, „bevor“ und dergleichen verwendet werden, um Prozesse oder Operationen von Elementen oder Konfigurationen oder Flüsse oder Schritte von Operationen, Verarbeitungen, Herstellungsverfahren zu beschreiben, können diese Begriffe verwendet werden, um nicht aufeinanderfolgende oder nichtsequentielle Prozesse oder Operationen zu beschreiben, sofern der Begriff „direkt“ oder „unmittelbar“ zusammen verwendet wird.
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Zusätzlich ist, wenn irgendwelche Abmessungen, relative Größen und so weiter erwähnt werden, zu beachten, dass numerische Werte für Elemente oder Merkmale oder entsprechende Informationen (zum Beispiel Pegel, Bereich und so weiter) eine Toleranz oder einen Fehlerbereich enthalten, die durch verschiedene Faktoren (zum Beispiel Prozessfaktoren, innere oder äußere Belastungen, Geräusche und so weiter) bewirkt werden können, selbst wenn eine relevante Beschreibung nicht spezifiziert ist. Weiterhin umfasst der Begriff „ermöglichen“ vollständig alle Bedeutungen des Begriffs „können“.
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Nachfolgend wird die Lenksteuervorrichtung nach den vorliegenden Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel für ein Steer-by-Wire-System 1 illustriert.
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Gemäß 1 kann das Steer-by-Wire-System 1, enthaltend die Lenksteuervorrichtung 120, nach der vorliegenden Offenbarung aufweisen: ein Lenkrad 11, eine Lenkwelle 12 zum Stützen des Lenkrads, einen Reaktionskraftmotor 130, der auf einer Seite der Lenkwelle 12 konfiguriert ist und durch die Lenksteuervorrichtung 120 und die ECU 140 angetrieben wird, einen oder mehrere Sensoren 110, die auf einer Seite der Lenkwelle 12 oder des Reaktionsmotors 130 oder der Zahnstange 20 positioniert sind, um Lenkinformationen und Zahnstangen-Positionsinformationen zu erfassen, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 140 zum Erzeugen von Steuersignalen für die Lenkreaktionskraft und die Lenkunterstützungskraft auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen durch eine Unterstützungsstrom-Steuerkarte, und einen oder mehrere Aktuatoren 150, die unabhängig jedes von den linken Rädern und den rechten Rädern 18 des Fahrzeugs durch das Steuersignal der ECU lenken.
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In dem Steer-by-Wire-System 1 mit dem Zahnstangen-und-Ritzel-Typ kann das durch die Drehung des Lenkrads 11 erzeugte Lenkdrehmoment durch den Zahnstangen-Ritzel-Mechanismusbereich zu der Zahnstange 20 übertragen werden, und die in dem Aktuator 150 erzeugte Lenkunterstützungskraft kann durch die Spurstange 19 und die Zahnstange 109 zu den linken Rädern und den rechten Rädern 18 übertragen werden.
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Hier kann der Sensor 110 zumindest einen von einem Lenkwinkelsensor 13 zum Erfassen von Drehänderungen der Lenkwelle 12, die gemäß der Betätigung des Lenkrads 11 durch den Fahrer auftreten, einem Drehmomentsensor 14, der auf einer Seite der Lenkwelle 12 und dem Reaktionskraftmotor 130 installiert ist, zum Erfassen des von dem Reaktionskraftmotor 130 ausgegebenen Drehmoments, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 15 zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs, einen Zahnstangen-Positionssensor 16, der sich in der Zahnstange 20 befindet, zum Erfassen von Zahnstangen-Positionsinformationen, oder einem Motorpositionssensor 17 zum Erfassen der Position des Motorrotors des Reaktionskraftmotors 130 aufweisen. Alternativ kann der Sensor 110 Erfassungsinformationen empfangen.
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Der Reaktionskraftmotor 130 kann auf einer Seite der Lenkwelle 12 installiert sein und kann die Lenkreaktionskraft gegen die von dem Fahrer auf das Lenkrad 11 ausgeübte Lenkkraft gemäß dem von der Lenksteuervorrichtung 120 und der ECU 140 zugeführten Steuersignal erzeugen, um dem Fahrer ein angemessenes Lenkgefühl zu vermitteln. In dieser Beschreibung kann der Reaktionskraftmotor 130 durch einen Rückkopplungsmotor dargestellt sein.
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Genauer gesagt, die ECU 140 kann das Signal zum Steuern der Lenkreaktionskraft und der Lenkunterstützungskraft unter Verwendung der Unterstützungsstrom-Steuerkarte auf der Grundlage der von dem Sensor 110 erfassten Erfassungsinformationen erzeugen. Die ECU 140 kann die Betätigung des Reaktionskraftmotors 130 steuern und kann die Betätigung des Aktuators 150, der unabhängig die linken Räder und die rechten Räder 18 lenkt, steuern, um die Lenkung des Fahrzeugs auszuführen.
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In diesem Fall kann die Zahnstange 20 einen begrenzten Bereich von Zahnstangenhüben aufgrund der mechanischen Eigenschaften der Zahnstange haben. Dies folgt daraus, dass eine Kollision mit anderen Teilen in dem Fall auftreten kann, dass ein zusätzliches Drehmoment in dem Hubendenzustand ausgeübt wird. Insbesondere können der Anschlag der Zahnstange 20 und das Ende des Getriebegehäuses kollidieren. Eine derartige Kollision kann Geräusche und Vibrationen des Fahrzeugs erzeugen, die nicht nur für den Fahrer unbehaglich sind, sondern auch eine mechanische Beschädigung des Fahrzeugs verursachen können.
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Daher kann die Lenksteuervorrichtung 120 nach der vorliegenden Offenbarung den Hubbereich der Zahnstange begrenzen, um effektiver die Kollision des Zahnstangenanschlags zu verhindern, und kann den Motorbeschränkungsmodus so ausführen, dass die Lenkunterstützungskraft begrenzt wird.
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Obgleich die R-EPS (EPS vom Zahnstangentyp) als ein Beispiel für ein Steer-by-Wire-System in 1 illustriert und beschrieben ist, kann das vorliegende Ausführungsbeispiel auch auf eine hydraulische EPS, eine C-EPS (EPS vom Säulentyp), eine DP-EPS (EPS vom Doppelritzeltyp) und dergleichen angewendet werden.
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2 ist ein Blockschaltbild einer Lenksteuervorrichtung 120 für ein Steer-by-Wire-System 1 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
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Gemäß 2 kann die Lenksteuervorrichtung 120 nach der vorliegenden Offenbarung aufweisen: eine Erfassungsinformations-Sammelvorrichtung 210 zum Sammeln von zumindest Erfassungsinformationen über eine Lenkung oder Erfassungsinformationen über eine Zahnstange, eine Motorbetätigungs-Bestimmungsvorrichtung 220 zum Bestimmen des Starts des Motorbeschränkungsmodus und des Endes des Motorbeschränkungsmodus für den Reaktionskraftmotor, der das Reaktionsdrehmoment für das Lenkrad bereitstellt, einen Steuersignalgenerator 230 zum Erzeugen des Steuersignals entsprechend dem Start des Motorbeschränkungsmodus und der Beendigung des Motorbeschränkungsmodus, und eine Steuersignal-Ausgabevorrichtung 240 zum Ausgeben des erzeugten Steuersignals zu dem Reaktionskraftmotor.
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In diesem Fall können die Erfassungsinformationen über das Lenken zumindest eine von einer Reaktionsdrehmomentinformation des Reaktionskraftmotors, die von dem Drehmomentsensor oder dem Motorpositionssensor erzeugt wurde, oder einer Lenkwinkelinformation des Lenkrads, die von dem Lenkwinkelsensor erzeugt wurde.
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Die Erfassungsinformationen über die Zahnstange können zumindest eine von einer Information über einen vorbestimmten Zahnstangenhubbereich oder eine von dem Zahnstangen-Positionssensor erzeugte Zahnstangen-Positionsinformation aufweisen.
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In diesem Fall kann, wenn der Zahnstangenhub-Begrenzungsbereich entsprechend der mechanischen Gestaltung des Fahrzeugs fixiert ist, die Zahnstangenhubbereichsinformation als ein vorbestimmter Wert gespeichert werden. Alternativ kann, wenn der Zahnstangenhubbereich in Echtzeit geändert wird, die Zahnstangenhubbereichsinformation in Echtzeit aktualisiert werden.
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Genauer gesagt, die Erfassungsinformations-Sammelvorrichtung 210 kann zumindest eines von dem von dem Drehmomentsensor erzeugten Drehmomentsignal oder von dem von dem Lenkwinkelsensor erzeugten Lenkwinkelsignal empfangen, wenn sie die Lenkwinkelinformationen empfängt.
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Zusätzlich kann der Zahnstangen-Positionssensor ein Sensor zum Messen von variablen in Bezug auf die Bewegung der Zahnstange sein, oder er kann ein Sensor sein, der die Position der Zahnstange misst, die in dem Gehäuse des die Zahnstange umschließenden Getriebes angeordnet ist.
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Die Erfassungsinformations-Sammelvorrichtung 210 kann die Erfassungsinformationen durch die verschiedenen Netzwerke sammeln, wie das dienstintegrierte Digitalnetz (ISDN), der asymmetrische digitale Teilnehmeranschluss (ASDL), das lokale Netzwerk (LAN), das Ethernet, das Steuervorrichtungsbereichsnetz (CAN), das auf TCP/IP basierende Kommunikationsnetz, das optische Kommunikationsnetz, ein Funkkommunikationsnetz, welches CDMA und WCDMA enthält, ein lokales Netz wie Zigbee, Bluetooth.
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Die Motorbetätigungs-Bestimmungsvorrichtung 220 kann den Ziellenkwinkel und die Position der Zahnstange auf der Grundlage von zumindest einer von der Lenkwinkelinformation oder der Zahnstangenpositionsinformation bestimmen, und sie kann die Größe des dem Reaktionskraftmotor zugeführten Stroms und die Winkelgeschwindigkeit des Reaktionskraftmotors auf der Grundlage der Reaktionsdrehmomentinformationen bestimmen.
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In diesem Fall kann der Ziellenkwinkel auf der Grundlage des Lenkwinkels durch die Operation des Fahrers bestimmt werden, der den Grad des Lenkens des von dem Fahrer betätigten Lenkrads anzeigt.
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Die Motorbetätigungs-Bestimmungsvorrichtung 220 kann den Start des Motorbeschränkungsmodus in dem Fall steuern, dass die Position der Zahnstange entsprechend dem Ziellenkwinkel innerhalb des Schwellenbereichs für den Zahnstangenhubbereich ist.
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Das heißt, der Schwellenbereich für den Zahnstangenhubbereich kann den Bereich des Zahnstangenhubs anzeigen, in welchem der Anschlag der Zahnstange und das Getriebegehäuse miteinander kollidieren können. Somit kann der Zustand, dass die Position der Zahnstange entsprechend dem Ziellenkwinkel innerhalb des Schwellenbereichs für den Zahnstangenhubbereich ist, bedeuten, dass eine Kollision in dem Fall des Lenkens zu der Position der Zahnstange entsprechend dem Ziellenkwinkel auftreten kann. Daher kann, wenn die Position der Zahnstange entsprechend dem Ziellenkwinkel innerhalb des Schwellenbereichs ist, der Motorbeschränkungsmodus gestartet werden.
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Wenn die Motorbetätigungs-Bestimmungsvorrichtung 220 bestimmt, dass der Motorbeschränkungsmodus zu starten ist, kann die Lenksteuervorrichtung die Endstoppfunktion der Zahnstange für die Begrenzung des Zahnstangenhubbereichs durchführen, und kann gleichzeitig das Steuersignal gemäß dem Motorbeschränkungsmodus zu dem Reaktionskraftmotor ausgeben.
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Alternativ kann die Motorbetätigungs-Bestimmungsvorrichtung 220 den Abbruch oder die Beendigung des Motorbeschränkungsmodus steuern, wenn die Position der Zahnstange nicht innerhalb des Schwellenbereichs ist, während der Motorbeschränkungsmodus durchgeführt wird.
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Das heißt, da die Position der Zahnstange an einer Position ist, an der keine Gefahr einer Kollision zwischen den Anschlag der Zahnstange und dem Getriebegehäuse besteht, kann der Motorbeschränkungsmodus beendet werden oder der Motorbeschränkungsmodus braucht nicht ausgeführt zu werden.
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Zusätzlich kann die Motorbetätigungs-Bestimmungsvorrichtung 220 das Starten des Motorbeschränkungsmodus auf der Grundlage von zumindest einem der Umstände, ob das Fahrzeug gestartet wurde oder ob gefordert wird, dass das Lenkrad zu blockieren ist, steuern.
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Wenn ein Fehler in dem Steer-by-Wire-System 1 auftritt und das Senden/Empfangen von durch die Sensoren zugeführten elektrischen Signalen unmöglich ist, oder wenn die Betätigung des Reaktionskraftmotors nicht möglich ist, kann ein Lenkradblockier-Anforderungssignal von der ECU empfangen werden. In dem Fall, dass das Lenkradblockier-Anforderungssignal empfangen wird, kann die Motorbetätigungs-Bestimmungsvorrichtung 220 die Steuerung so durchführen, dass der Motorbeschränkungsmodus gestartet wird.
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Alternativ kann, wenn das Fahrzeug in dem AUS-Zustand ist, das heißt, wenn die Motorzündung des Fahrzeugs in dem AUS-Zustand ist, die Motorbetätigungs-Bestimmungsvorrichtung 220 den Motorbeschränkungsmodus starten, wenn die Fahrzeugzündung eingeschaltet wird, kann die Motorbetätigungs-Bestimmungsvorrichtung 220 den Lenkwinkel auf der Grundlage der Lenkwinkelinformationen des Lenkrads bestimmen, kann die Position der Zahnstange auf der Grundlage der Zahnstangenpositionsinformationen bestimmen, und kann bestimmen, ob der Motorbeschränkungsmodus gestartet oder beendet ist, auf der Grundlage der Lenkwinkelinformationen und der Zahnstangenpositionsinformationen.
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Die Motorbetätigungs-Bestimmungsvorrichtung startet den Motorbeschränkungsmodus, sodass es möglich ist, zu verhindern, dass das Lenkrad unnötigerweise in einer Situation betätigt wird, in der das Fahren des Fahrzeugs gefährlich ist.
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In diesem Fall kann der Motorbeschränkungsmodus die Operation des Ausschaltens des Dreiphasenschalters des Reaktionskraftmotors oder die Operation des Fixierens des elektrischen Winkels des Reaktionskraftmotors sein. Die Arbeitsweise des Motorbeschränkungsmodus wird später im Einzelnen mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben.
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Die Motorbetätigungs-Bestimmungsvorrichtung 220 kann zumindest eine von der Lenkwinkelrichtung des Lenkrads, der Reaktionsdrehmomentrichtung und der Winkelgeschwindigkeitsrichtung des Reaktionskraftmotors bestimmen. In diesem Fall kann die Motorbetätigungs-Bestimmungsvorrichtung 220 den Motorbeschränkungsmodus so steuern, dass er in dem Fall, dass die Lenkwinkelrichtung mit der Reaktionsdrehmomentrichtung übereinstimmt und die Winkelgeschwindigkeitsrichtung nicht mit der Reaktionskraftrichtung übereinstimmt, beendet wird.
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Beispielsweise wird angenommen, dass die Richtung im Uhrzeigersinn der Drehbewegung die positive (+) Richtung und die Richtung gegen den Uhrzeigersinn die negative (-) Richtung ist. Wenn die Richtung des Lenkwinkels positiv (+) ist, die Richtung des Reaktionsdrehmoments des Reaktionskraftmotors positiv (+) ist und die Winkelgeschwindigkeitsrichtung des Reaktionskraftmotors negativ (-) ist, bedeutet dies, dass die Zahnstangenposition des Fahrzeugs sich von dem Schwellenbereich des Zahnstangenhubbereichs entsprechend dem Ziellenkwinkel weg zu dem Normalbereich, in welchem die Begrenzung des Zahnstangenhubs nicht erforderlich ist, hin bewegt. Das heißt, die Lenkrichtung wird zu der Zahnstangenmittenrichtung zurückgeführt. Daher kann die Motorbetätigungs-Bestimmungsvorrichtung 220 den Motorbeschränkungsmodus beenden.
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In gleicher Weise bedeutet, wenn die Richtung des Lenkwinkels negativ (-) ist, die Richtung des Reaktionsdrehmoments des Reaktionskraftmotors negativ (-) ist und die Winkelgeschwindigkeitsrichtung des Reaktionskraftmotors positiv (+) ist, dies, dass die Zahnstangenposition des Fahrzeugs sich von dem Schwellenbereich zu dem Normalbereich hin bewegt, sodass die Motorbetätigungs-Bestimmungsvorrichtung 220 den Motorbeschränkungsmodus beenden kann.
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Auf diese Weise kann die Motorbetätigungs-Bestimmungsvorrichtung 220 den Motorbeschränkungsmodus automatisch starten oder beenden, indem die Richtung der Drehung des Lenkwinkels, des Reaktionsdrehmoments beziehungsweise der Winkelgeschwindigkeit erfasst wird.
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Der Steuersignalgenerator 230 kann das Steuersignal zum Starten oder zum Beenden des Sensorbeschränkungsmodus generieren und kann das Steuersignal zu dem Reaktionskraftmotor 130 durch die Steuersignal-Ausgabevorrichtung 240 senden, sodass der Zahnstangenhub leicht begrenzt werden kann.
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Die Steuersignal-Ausgabevorrichtung 240 kann das Steuersignal zur Erhöhung um ein vorbestimmtes Verhältnis oder zum graduellen Erhöhen der Größe des zu dem Reaktionskraftmotor gelieferten Stroms gemäß dem Motorbeschränkungsmodus ausgeben.
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Durch die Ausgabe eines derartigen Steuersignals kann die durch die Reaktionskraft des Reaktionskraftmotors erzeugte Lenkuneinheitlichkeit während der Lenkradbetätigung minimiert werden, wodurch die Betätigungsbequemlichkeit verbessert wird.
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Zusätzlich kann die Lenksteuervorrichtung 120 des vorbeschriebenen Steer-by-Wire-Systems 1 nur durch Software als die Steuerlogik des Reaktionskraftmotors ohne eine Hardwarekonfiguration implementiert werden.
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3 ist ein Flussdiagramm eines Lenksteuerverfahrens eines Steer-by-Wire-Systems nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
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Gemäß 3 kann das Lenksteuerverfahren des Steer-by-Wire-Systems nach der vorliegenden Offenbarung aufweisen: den Erfassungsinformations-Sammelschritt (S300) des Sammelns von zumindest einer von der Erfassungsinformation über das Lenken und der Erfassungsinformation über die Zahnstange, den Motorbetätigungs-Bestimmungsschritt (S310) des Bestimmens, ob der Motorbeschränkungsmodus zu starten und der Motorbeschränkungsmodus für den Reaktionskraftmotor, der das Reaktionsdrehmoment für ein Lenkrad bereitstellt, zu beenden ist, den Steuersignal-Erzeugungsschritt (S320) zum Erzeugen eines Steuersignals entsprechend dem Start des Motorbeschränkungsmodus oder der Beendigung des Motorbeschränkungsmodus, und einen Steuersignal-Ausgabeschritt (S330) zum Ausgeben des erzeugten Steuersignals zu dem Reaktionskraftmotor.
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4 ist ein Flussdiagramm, das ein Lenksteuerverfahren zum Starten des Motorbeschränkungsmodus gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung illustriert.
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In dem Erfassungsinformations-Sammelschritt S300 des Sammelns von zumindest einer von der Erfassungsinformation über das Lenken und der Erfassungsinformation über die Zahnstange kann die Erfassungsinformation über das Lenken zumindest eine von einer Reaktionsdrehmomentinformation des Reaktionskraftmotors, die von einem Drehmomentsensor oder einem Motorpositionssensor erzeugt wird, oder einer Lenkwinkelinformation des Lenkrads, die von dem Lenkwinkelsensor erzeugt wird, aufweisen. Die Erfassungsinformation über die Zahnstange kann zumindest eine von der vorbestimmten Zahnstangenhubbereichsinformation oder der von dem Zahnstangenpositionssensor erzeugten Zahnstangenpositionsinformation aufweisen.
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Gleichzeitig kann empfangen werden, ob das Fahrzeug gestartet wird oder ob die Lenkrad-Verriegelungsanforderung erfolgt (S410).
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Zu dieser Zeit kann der Motorbeschränkungsmodus gestartet werden (S460), wenn der Start des Fahrzeugs ausgeschaltet ist oder die Lenkrad-Verriegelungsanforderung empfangen wird (S460), und die Endstoppfunktion der Zahnstange zum Begrenzen des Zahnstangenhubbereichs kann ausgeführt werden (S470), und das Steuersignal entsprechend dem Motorbeschränkungsmodus wird zu dem Reaktionskraftmotor ausgegeben (S480).
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In dem Fall, dass der Start des Fahrzeugs eingeschaltet wird oder die Lenkrad-Verriegelungsanforderung nicht empfangen wird, kann die Lenksteuervorrichtung den Lenkwinkel auf der Grundlage der Lenkwinkelinformation des Lenkrads bestimmen und die Position der Zahnstange auf der Grundlage der Zahnstangen-Positionsinformation bestimmen (S430).
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Demgemäß kann die Lenksteuervorrichtung die Zahnstangenhubbereichsinformationen sammeln und erfassen, und kann den Ziellenkwinkel auf der Grundlage des bestimmten Lenkwinkels bestimmen (S430). Die Lenksteuervorrichtung kann den Schwellenbereich für den Zahnstangenhubbereich gemäß der Position der Zahnstange setzen.
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Nachfolgend kann die Lenksteuervorrichtung bestimmen, ob die Position der Zahnstange entsprechend dem Ziellenkwinkel innerhalb des Schwellenbereichs ist (S450), und kann die Steuerung so durchführen, dass der Motorbeschränkungsmodus gestartet wird, wenn die Position der Zahnstange innerhalb des Schwellenbereichs ist (S460).
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In dem Fall, dass der Motorbeschränkungsmodus gestartet wird, kann die Lenksteuervorrichtung die Endstoppfunktion der Zahnstange zum Begrenzen des Zahnstangenhubbereichs durchführen (S470) und kann das Steuersignal gemäß dem Motorbeschränkungsmodus zu dem Reaktionskraftmotor ausgeben (S480).
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In diesem Fall ist es möglich, die Empfindung der Differenz beim Lenken aufgrund der Lenkänderung des Lenkrads durch Ausgeben des Steuersignals zum Erhöhen um ein vorbestimmtes Verhältnis oder allmähliches Erhöhen der Größe des dem Reaktionskraftmotor zugeführten Stroms gemäß dem Motorbeschränkungsmodus zu minimieren.
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5 ist ein Flussdiagramm, das ein Lenksteuerverfahren zum Beenden des Motorbeschränkungsmodus nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung illustriert.
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Gemäß dem vorbeschriebenen Lenksteuerverfahren für den Reaktionskraftmotor ist es möglich, selbst wenn das Fahrzeug durch ein Straßenhindernis wie einen Bordstein behindert wird oder die Reibungskraft der Straßenoberfläche gering ist, effektiv die Kollision des Zahnstangenanschlags zu verhindern durch Vorsehen einer Behinderung der Lenkradbetätigung des Fahrzeugfahrers.
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Gemäß 5 kann in dem Fall, dass der Reaktionskraftmotor in dem Motorbeschränkungsmodus betrieben wird (S500), die Lenksteuervorrichtung Informationen über den Lenkwinkel und Informationen über das Reaktionsdrehmoment empfangen (S510). Diese Informationen können von zumindest einem von dem Reaktionsdrehmomentsignal und dem Lenkwinkelsignal, die von dem Lenkwinkelsensor, einem Drehmomentsensor und dergleichen, die in dem Reaktionskraftmotor angeordnet sind, erzeugt wurden, gesammelt werden.
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Die Lenksteuervorrichtung kann die Richtung des Lenkwinkelsignals des Fahrzeugs und die Richtung des Reaktionsdrehmomentsignals des Reaktionskraftmotors bestimmen. Genauer gesagt, die Lenksteuervorrichtung kann bestimmen, ob die Richtung des Lenkwinkelsignals und die Richtung des Reaktionsdrehmomentsignals miteinander übereinstimmen (S520).
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Wenn die Richtung des Reaktionsdrehmomentsignals mit der Richtung des Lenkwinkelsignals übereinstimmt, kann die Lenksteuervorrichtung die Winkelgeschwindigkeit des Reaktionskraftmotors durch Verwenden des Drehmomentsensors oder des Motorpositionssensors bestimmen (S530).
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Die Lenksteuervorrichtung kann bestimmen, ob die bestimmte Richtung der Winkelgeschwindigkeit unvereinbar mit der Richtung des Reaktionsdrehmomentsignals ist, das heißt, ob die Winkelgeschwindigkeitsrichtung des Reaktionskraftmotors entgegengesetzt der Reaktionsdrehmomentrichtung ist. Wenn die Winkelgeschwindigkeitsrichtung des Reaktionskraftmotors und die Reaktionsdrehmomentrichtung entgegengesetzt zueinander sind, kann die Lenksteuervorrichtung die Steuerung so durchführen, dass der Motorbeschränkungsmodus beendet wird (S550).
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Es wird beispielsweise angenommen, dass die Richtung im Uhrzeigersinn bei der Drehbewegung die positive (+) Richtung und die Richtung gegen den Uhrzeigersinn die negative (-) Richtung ist. Wenn die Richtung des Lenkwinkels die positive (+) ist, ist die Richtung des Reaktionsdrehmoments des Reaktionskraftmotors positiv (+) und die Winkelgeschwindigkeitsrichtung des Reaktionskraftmotors ist negativ (-), was bedeutet, dass die Zahnstangenposition des Fahrzeugs sich von dem Schwellenbereich des Zahnstangenhubbereichs entsprechend dem Ziellenkwinkel zu dem normalen Bereich, in welchem die Begrenzung des Zahnstangenhubs nicht erforderlich ist, bewegt. Das heißt, die Lenkrichtung wird zu der Zahnstangenmittenrichtung zurückgeführt. Daher sollte die Lenksteuervorrichtung den Motorbeschränkungsmodus beenden.
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In gleicher Weise bedeutet, wenn wie Richtung des Lenkwinkels die negative (-) ist, die Richtung des Reaktionsdrehmoments des Reaktionskraftmotors negativ (-) ist, und die Winkelgeschwindigkeitsrichtung des Reaktionskraftmotors positiv (+) ist, dass die Zahnstangenposition des Fahrzeugs sich von dem Schwellenbereich zu dem Normalbereich bewegt, sodass die Lenksteuervorrichtung den Motorbeschränkungsmodus abbrechen oder beenden sollte.
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Die Lenksteuervorrichtung kann das Steuersignal für den Abbruch des Motorbeschränkungsmodus erzeugen und kann das Steuersignal zu dem Reaktionskraftmotor und den Aktuator senden, wodurch der Zahnstangenhub leicht begrenzt werden kann.
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Gemäß dem vorbeschriebenen Lenksteuerverfahren eines Steer-by-Wire-Systems nach der vorliegenden Erfindung können auf den Lenkwinkel des Fahrzeugs und die Betätigung des Reaktionskraftmotors und die Richtung von diesem bezogene Informationen bestimmt werden. Zusätzlich kann der Motorbeschränkungsmodus automatisch gestartet oder beendet werden durch erneutes Durchführen der Betätigung des Reaktionskraftmotors, der fixiert (angehalten) ist aufgrund der Begrenzung des Zahnstangenhubs durch Verwendung derartiger Informationen und der Richtung hiervon.
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Die 6, 7 und 8 sind Diagramme, die Beispiele für ein Verfahren zum Initiieren des Motorbeschränkungsmodus gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung illustrieren.
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Der Motorbeschränkungsmodus nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Betätigung des Ausschaltens des Dreiphasenschalters des Dreiphasen-Reaktionskraftmotors oder die Betätigung des Fixierens des elektrischen Winkels des Reaktionskraftmotors sein. Genauer gesagt, wenn dem Dreiphasen-Reaktionskraftmotor ein Strom zugeführt wird, kann der Reaktionskraftmotor gemäß den drei Wellenformen angetrieben werden, das heißt der u-, der v- und der w-Wellenform, die eine Phasendifferenz von 120 Grad (2n/3) gemäß dem elektrischen Winkel des Rotors haben. In diesem Fall kann, wenn der durch den Positionswinkel des Rotors bestimmte Stromwert dem Reaktionskraftmotor zugeführt wird, der Rotor des Reaktionskraftmotors sich in der Größe und Richtung des Positionswinkels drehen. Das heißt, wenn der Stromwert gemäß der bestimmten Lenkoperation zu dem Reaktionskraftmotor geführt wird, kann der Reaktionskraftmotor so angetrieben werden, dass sich der Rotor um einen elektrischen Winkel mit Bezug auf den Stromwert dreht.
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Wie in 6 gezeigt ist, bedeuten ±u, ±v und ±w das Ende und den Anfang der Wicklung des bipolaren Dreiphasen-Reaktionskraftmotors. Hier ändert sich, wenn sich die Richtung des Stroms ändert, auch die Polarität des Magnetfeldes, sodass sich u, v und w ändern können und sich der Rotor des Reaktionskraftmotors demgemäß dreht.
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Wie vorstehend beschrieben ist, kann in dem Reaktionskraftmotor die Position für 120 Grad erfasst werden, und die Änderung der Wellenform von u, v, w kann gemäß dem elektrischen Winkel des Reaktionskraftmotors bestimmt werden. Daher kann, wenn der elektrische Winkel fixiert ist, der Wert des dem Reaktionskraftmotor zugeführten Stroms ebenfalls fixiert werden, sodass der Rotor fixiert werden kann. Daher kann der Antrieb des Reaktionskraftmotors durch Fixieren des elektrischen Winkels des Reaktionskraftmotors angehalten werden.
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Gemäß 7 kann, um den elektrischen Winkel an der Winkelposition A zu fixieren, der Stromwert entsprechend dem elektrischen Winkel auf dem Stromwert entsprechend den drei Punkten fixiert werden, die durch die Wellenformen des Strom/elektrischer Winkel-Diagramms angezeigt werden, und der Stromwert kann dem Reaktionskraftmotor zugeführt werden, sodass die Operation des Reaktionskraftmotors angehalten werden kann.
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In einem Zustand, in welchem der elektrische Winkel fixiert ist, das heißt, die Operation des Reaktionskraftmotors angehalten ist, kann, wenn der Fahrer des Fahrzeugs eine starke Kraft in der Richtung, in der der Anschlag der Zahnstange mit dem Lenkrad kollidiert, ausübt, das heißt, wenn der Fahrer mit einer starken Kraft innerhalb des kritischen Bereichs, in welchem der Zahnstangenhub beschränkt ist, lenkt, der Drehmomentwert des Drehmomentsensors bestimmt werden und die Größe des dem Reaktionskraftmotor entsprechend dem Reaktionsdrehmoment zugeführten Stroms kann in einem vorbestimmten Verhältnis erhöht oder allmählich auf der Grundlage des Drehmomentwerts erhöht werden, sodass der Motorbeschränkungsmodus aufrechterhalten werden kann.
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Als eine Folge kann die Größe der Lenkunterstützungskraft wirksam reduziert werden und die Wärmeerzeugung des Reaktionskraftmotors kann reduziert werden. Zusätzlich ist es in dem Fall, dass der Fahrer des Fahrzeugs das Lenkrad betätigt, möglich, das Empfinden des Fahrers für die Differenz in der Lenkunterstützungskraft aufgrund des Motorbeschränkungsmodus zu verringern.
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8 ist ein Schaltungsdiagramm des Reaktionskraftmotors zur Erläuterung einer Operation des Ausschaltens eines Dreiphasenschalters des Reaktionskraftmotors.
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Genauer gesagt, Wechselspannungen können selektiv an drei Phasen u, v und w gemäß EIN/AUS-Operationen der Schalter S1 bis S6 der Schaltung des Dreiphasen-Reaktionskraftmotors angelegt werden. Wenn die Reihenfolge des EIN/AUS-Zustands der Schalter geändert wird, kann sich die Reihenfolge der u-v, v-w- und w-u-Phasen ändern, sodass die Drehrichtung des Reaktionskraftkolbens geändert werden kann. Das Schaltelement kann vorzugsweise eine IBGT-Halbleitervorrichtung (IGBT = Insulated Gate Bipolar Transistor) sein, aber ist nicht hierauf beschränkt.
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Wie in 8 gezeigt ist, kann der Reaktionskraftmotor den angehaltenen Zustand ungeachtet der externen Kraft aufrechterhalten durch Öffnen (das heißt Ausschalten) der Schalter für die drei Phasen u, v und w des Schaltung des Reaktionskraftmotors. Dieses Verfahren kann den Reaktionskraftmotor mit einem kleinen Strom anhalten, wodurch ermöglicht wird, dass der Motorbeschränkungsmodus ausgeführt wird, selbst wenn die Zündung des Fahrzeugs ausgeschaltet ist.
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Demgemäß ist es möglich, die Steuerung so durchzuführen, dass der Motorbeschränkungsmodus gestartet wird, in welchem die Operation des Reaktionskraftmotors angehalten wird auf der Grundlage dessen, ob das Fahrzeug gestartet wird oder ob eine Verriegelung des Lenkrads gefordert wird.
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Wie vorstehend beschrieben ist, ist es mit der Lenksteuervorrichtung und dem Verfahren des Steer-by-Wire-Systems nach der vorliegenden Offenbarung möglich, dem Fahrer eine Annehmlichkeit zu vermitteln durch Verringern der Beschädigung des Fahrzeugs durch effektives Beschränken des Zahnstangenhubs. Weiterhin kann die Wirkung des stabilen Steuerns des Verhaltens des Fahrzeugs erhalten werden, während das Empfinden für den Unterschied beim Lenken aufgrund der Betätigung des Lenkrads minimiert wird.
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Die vorstehende Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen liefern ein Beispiel für die technische Idee der vorliegenden Erfindung nur zu Veranschaulichungszwecken. Das heißt, es ist beabsichtigt, dass die offenbarten Ausführungsbeispiele den Bereich der technischen Idee der vorliegenden Offenbarung illustrieren. Somit ist der Bereich der vorliegenden Offenbarung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es ist ihm der weiteste mit den Ansprüchen im Einklang stehende Bereich zuzuweisen.
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Der Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung sollte auf der Grundlage der folgenden Ansprüche ausgelegt werden, und alle technischen Ideen innerhalb des Bereichs von deren Äquivalenten sollten als innerhalb des Bereichs der vorliegenden Offenbarung enthalten ausgelegt werden.
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Zusätzlich sollten in den folgenden Ansprüchen die Begriffe nicht so ausgelegt werden, dass sie die Ansprüche auf die in der Beschreibung und den Ansprüchen offenbarten spezifischen Ausführungsbeispiele beschränken, sondern sollten so ausgelegt werden, dass sie alle möglichen Ausführungsbeispiele zusammen mit dem vollständigen Bereich von Äquivalenten, zu denen derartige Ansprüche berechtigt sind, enthalten. Demgemäß sind die Ansprüche nicht durch die Offenbarung beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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