JP2000053012A - 操舵制御装置 - Google Patents

操舵制御装置

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JP2000053012A
JP2000053012A JP11219192A JP21919299A JP2000053012A JP 2000053012 A JP2000053012 A JP 2000053012A JP 11219192 A JP11219192 A JP 11219192A JP 21919299 A JP21919299 A JP 21919299A JP 2000053012 A JP2000053012 A JP 2000053012A
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steering
control device
steering control
belonging
voltage supply
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JP11219192A
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Mathias Hommel
ホメル マティアス
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Robert Bosch GmbH
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 故障に対する強度が向上し，常に正確な操舵
制御が可能な操舵制御装置を提供する。 【解決手段】 操舵制御装置は，例えば，自動車のステ
ア・バイ・ワイヤ操舵に適用可能であり，２つの別個の
冗長なシステムＡ，Ｂを有している。システムＡ，Ｂは
それぞれ，別個の冗長なプロセス制御コンピュータ６
ａ，６ｂを有し，プロセス制御コンピュータ６ａ，６ｂ
は，それぞれに付設されている駆動ユニット１２ａ，１
２ｂを介して，同一の操舵軸１７に作用する２つの別個
の冗長なサーボモータ１４ａ，１４ｂに操作信号を供給
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，操舵制御装置にか
かり，例えば，電気的な閉／開ループ制御装置を有し，
自動車におけるステア・バイ・ワイヤ操舵に適用される
電気機械式操舵制御装置に関するものである。そして，
この閉／開ループ制御装置は，電気サーボモータのため
の操舵信号を生成する。サーボモータは，トランスミッ
ションを介して操舵調整部（例えば，ステアリングギヤ
ラック操舵装置のステアリングギヤラック）に作用し，
この場合，閉／開ループ制御装置は，コントロールユニ
ット介してサーボモータに対してコントロール信号を供
給するプロセス制御コンピュータを有する。
【０００２】
【従来の技術】この種の操舵制御装置は，例えばドイツ
出願ＤＥ１９５４０９５６に開示されている。ここで開
示されている操舵制御装置は，ステアリングホィールコ
ラムとステアリングギヤラック操舵装置のステアリング
ギヤラックとの間の機械的な結合が分離可能であり，ス
テア・バイ・ワイヤ操舵に適用される。
【０００３】補助操舵装置または自動操舵装置が故障し
た場合，これらの付加的な装置はオフされ，運転者は操
舵すべき車輪を機械的に制御することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，自動的
な操舵駆動のための従来の操舵制御装置は，故障に対し
て万全とは言えない。ステアリングホィールと操舵トラ
ンスミッションとの間に機械的な結合が存在しないステ
ア・バイ・ワイヤ装置を有する車両において，操舵制御
装置の故障に対する強度が向上するように配慮しなけれ
ばならない。
【０００５】本発明は，上記のような問題点に鑑みてな
されたものであり，その目的は，故障が発生した場合で
あっても，どのサブシステムに故障が発生したかには関
係なく，正確なステア・バイ・ワイヤ操舵機能を可能と
する，故障が許容された操舵制御装置を提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に，本発明によれば，操舵制御装置は，２つの別個の冗
長なシステムを有する。この場合，閉／開ループ制御装
置は，２つの別個の冗長なプロセス制御コンピュータを
有し，これらは，それぞれに付設されている別個の冗長
な駆動ユニットを介して，同一の操舵軸に作用する２つ
の別個のサーボモータに対して操作信号を供給する。か
かる構成によれば，故障が発生した場合であっても，ど
のサブシステムに故障が発生したかには関係なく，操舵
システムを完全に使用することが可能となる。
【０００７】通常駆動において，システムのうち第１の
システムが動作し，第２のシステムは待機状態（パッシ
ブ）とされる。ここでのパッシブとは，パッシブなプロ
セス制御コンピュータは，それに付設されているサーボ
モータのための操作信号を発生しないが，付設されてい
る電圧供給装置によって給電されている状態を意味す
る。すなわちプロセス制御コンピュータは，待機状態で
はあるものの，アクティブなプロセス制御コンピュータ
と情報を交換し，上位に接続された車両コンピュータか
ら情報を受信し，かつ位置センサから位置測定信号を受
信することが可能である。
【０００８】このとき，アクティブなプロセス制御コン
ピュータは，付設されている電気的なサーボモータをそ
の間に接続されている駆動ユニットを介して閉／開ルー
プ制御し，パッシブなプロセス制御コンピュータと情報
を交換し，位置センサから位置測定信号を受信し，上位
の車両コンピュータから情報を入手する。さらに，アク
ティブなプロセス制御コンピュータは，パッシブなプロ
セス制御コンピュータに付設されている他の電気的なサ
ーボモータの位相電圧または位相電流を読み込む。
【０００９】２つのプロセス制御コンピュータは，常に
その計算した実際位置および故障情報を交換する（ウォ
ッチ・ドッグ機能）。故障の場合，一方のシステムのプ
ロセス制御コンピュータは，電流が切れることによって
オープンとなるリレーを用いて他方のシステムをオフす
る。
【００１０】システム条件によって２種類の故障が発生
することが考えられる。 モードＩ：位置センサの故障 モードII：２つのシステムＡ，Ｂにおける任意の他のサ
ブシステムの故障 なお，ここでは軸およびトランスミッションなど，すべ
ての機械的な部分は，通常の負荷およびストレス負荷に
耐えるように構成され，かつ設計されているものとす
る。
【００１１】モードIIのカテゴリーに属する故障の場合
には，それまでパッシブであったシステムがアクティブ
となり，故障したシステムがオフされる。これまでパッ
シブであったシステムが故障した場合には，もちろんア
クティブなシステムがアクティブ状態を維持する。これ
に対してアクティブなシステムが故障した場合は，パッ
シブなシステムがアクティブとされる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照しながら，
本発明にかかる操舵制御装置の好適な実施の形態につい
て詳細に説明する。なお，以下の説明および添付された
図面において，略同一の機能および構成を有する構成要
素については，同一符号を付することによって重複説明
を省略する。
【００１３】本発明の実施の形態にかかる操舵制御装置
は，図１に示すように，操舵調整部１（例えば，ステア
リングギヤラック操舵装置のステアリングギヤラッ
ク），２つの別個の冗長なプロセス制御コンピュータ６
ａ，６ｂ，２つの別個の冗長なサーボモータ１４ａ，１
４ｂ，サーボモータ１４ａ，１４ｂを駆動するための２
つの別個の冗長な駆動ユニット１２ａ，１２ｂ，２つの
別個の冗長な電圧供給装置７ａ，７ｂ，一の位置センサ
としての位置センサ３，トランスミッション（駆動装
置）２，および故障許容のデータバス（データチャネ
ル）１６から構成されている。データバス１６は，プロ
セス制御コンピュータ６ａ，６ｂと，上位の車両コンピ
ュータ（図示せず。）を接続している。
【００１４】図１から明らかなように，本発明の実施の
形態にかかる操舵制御装置は，それぞれ略同一に構成さ
れた２つの別個のシステムＡ，Ｂに分けることができ
る。以下，操舵制御装置を２つの動作状態，すなわち全
ての構成が正常に機能している通常状態および故障が生
じている故障状態に分けて説明する。
【００１５】（通常状態）通常状態においては，システ
ムＡが動作し，システムＢがパッシブとされる。システ
ムＡに属する電圧供給装置７ａは，電気的な接続８ａ，
９ａを介してプロセス制御コンピュータ６ａおよびモー
タ駆動ユニット１２ａに電圧を供給する。電圧供給装置
７ａは，バッテリおよび／またはダイナモ（発電機）で
構成される。また，プロセス制御コンピュータ６ａは，
データバス１６およびデータ接続線１５ａを介して上位
の車両コンピュータから，車両の走行状態およびシステ
ムＡに属する電気的なサーボモータ１４ａが実行すべき
目標操舵動作に関する情報を得る。
【００１６】操舵調整部１の位置制御すなわち操舵動作
を実行するために，アクティブなプロセス制御コンピュ
ータ６ａは，接続線４を介して，位置センサ３が供給す
る操舵調整部１の実際位置およびパッシブなシステムＢ
に属するサーボモータ１４ｂの電圧または電流を読み込
む。このようにして，外部的な上位の制御ループが形成
される。
【００１７】電気的なサーボモータ１４ｂは，多相交流
非同期モータまたはＥＣモータである。通常状態では，
このサーボモータ１４ｂは，非通電でも連動して回転
し，発電機として機能するため，プロセス制御コンピュ
ータ６ａは，その位相電流または位相電圧を示す信号か
ら回転運動を計算して，操舵調整部１の相対的な位置を
推定することが可能となる。このようにして，位置セン
サ３とは別に，他の物理的な原理に基づく第２の位置セ
ンサが備えられることになる。
【００１８】さらに，２つのシステムＡ，Ｂに属する２
つのプロセス制御コンピュータ６ａ，６ｂは，常に自ら
が計算した実際位置およびエラー情報を相互に交換する
（ウォッチ・ドッグ機能）。そして，故障の場合，各シ
ステムは，電流が切れることによってオープンとなるリ
レー１８ａ，１８ｂを用いて他方のシステムをオフす
る。このため，各プロセス制御コンピュータ６ａ，６ｂ
は，他のシステムに属するリレー１８ｂ，１８ａに接続
される。
【００１９】位置センサ３によって読み取られた位置情
報，または，パッシブであって連動して回転する電気的
なサーボモータの位相電流または位相電圧を介して計算
された位置情報が正しい場合，プロセス制御コンピュー
タ６ａは，接続線１０ａを介して駆動ユニット１２ａの
目標電流値を設定する。そして，駆動ユニット１２ａ
は，内蔵するパワーエレクトロニクス系によって電気接
続線１３ａを介して電気的なサーボモータ１４ａを駆動
する。このようにして，内部的な下位の制御ループが形
成される。
【００２０】電気的なサーボモータ１４ａは，恒久的に
励磁される直流モータで構成することが可能であるが，
動作原理上，モータ１４ｂと区別される。
【００２１】既に説明したように，通常動作において，
パッシブなシステムＢに備えられた電気的なサーボモー
タ１４ｂは，操舵軸としての共通軸１７上でパッシブに
連動回転する。
【００２２】システムＢに備えられた電圧供給装置７ｂ
は，電気的な接続線８ｂ，９ｂを介して，プロセス制御
コンピュータ６ｂおよび駆動ユニット１２ｂに対して電
圧を印加するものであって，バッテリおよび／またはダ
イナモ（発電機）で構成される。そして，この電圧供給
装置７ｂは，物理的な原理から，電圧供給装置７ａと異
なるように構成される。
【００２３】プロセス制御コンピュータ６ｂも，データ
バス１６に接続された電気的な接続線１５ｂを介して上
位の車両コンピュータから，車両の走行状態および操舵
制御装置が実行すべき目標操舵動作に関する情報を得
る。
【００２４】（故障状態）システム条件に基づき，２種
類のエラー発生が考えられる。位置センサ３の故障（モ
ードＩ），そして任意の他のシステム，すなわち各シス
テムＡ，Ｂの装置の故障（モードII）が発生し得る。
【００２５】モードII：このエラーモードにおいては，
それぞれ他のシステムがアクティブになり，故障のある
システムがオフされる。システムＢが故障した場合（例
えばシステムＢに備えられたプロセス制御コンピュータ
６ｂまたはサーボモータ１４ｂが故障した場合），シス
テムＡは，アクティブ状態を維持する。これに対して，
システムＡが故障した場合には，システムＢがアクティ
ブとなる。
【００２６】操舵調整部１の位置制御を実行するため，
第２のシステムＢに属するプロセス制御コンピュータ６
ｂは，位置センサ３から出力される操舵調整部１の実位
置を読み込み（外部の上位の制御ループ），接続線１０
ｂを介して駆動ユニット１２ｂの目標電流値を設定す
る。そして，駆動ユニット１２ｂは，内蔵するパワーエ
レクトロニクス系によって，電気的な接続線１３ｂを介
してサーボモータ１４ｂを駆動する（内部の下位の制御
ループ）。
【００２７】モードＩ：位置センサ３が故障した場合，
システムＡは，電気的なサーボモータ１４ｂの発電機と
しての動作および車両モデルによる支援に基づき，操舵
調整部１の実際の位置，すなわち実際の操舵角度を計算
することができる。
【００２８】本発明の実施の形態では，通常，システム
Ａがアクティブであり，システムＢはパッシブである場
合に即して説明している。そして，エラーモードIIにお
いて，第２のシステムＢへの動作の切換えが行われるも
のとされている。しかし，本発明は，これに限定される
ものではない。
【００２９】他の安全哲学に基づき，アクティブな状態
をそれぞれ交互にシステムＡ，Ｂに割り振ることも可能
である。アクティブな状態の切り換えは，周期的にある
いは車両の走行状態（例えば，キロメータ単位）に従っ
て設定することが可能である。ただし，そのためには，
２つのサーボモータの物理的な原理として，その位相電
圧またはその位相電流の検出に基づき，位置信号が計算
可能であることが要求される。
【００３０】上述の説明から明らかなように，本発明の
実施の形態にかかる操舵制御装置は，各構成要素が別個
に冗長に配置されて成るシステムＡおよびシステムＢか
ら構成されている。そして，一方のシステムは，他方の
システムの機能を補償する。したがって，本発明の実施
の形態にかかる操舵制御装置によれば，故障に対する強
度が向上し，常に正確な操舵制御が可能となる。
【００３１】以上，添付図面を参照しながら本発明の好
適な実施の形態について説明したが，本発明はかかる実
施の形態に限定されない。当業者であれば，特許請求の
範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変
更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，そ
れらについても当然に本発明の技術的範囲に属するもの
と了解される。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように，本発明にかかる操
舵制御装置よれば，故障に対する強度が向上し，常に正
確な操舵制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を概略的に説明する機能ブロック回路図
である。
【符号の説明】
１：操舵調整部 ２：トランスミッション ６ａ，６ｂ：プロセス制御コンピュータ ７ａ，７ｂ：電圧供給装置 １２ａ，１２ｂ：駆動ユニット １４ａ，１４ｂ：サーボモータ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 操舵軸と，前記操舵軸の回転運動を操舵
    調整部に伝達するトランスミッションを有する操舵制御
    装置であって，閉／開ループ制御系を有する２以上のシ
    ステムを備え，前記各システムは，サーボモータと，駆
    動ユニットを介して前記サーボモータを制御するプロセ
    ス制御コンピュータを備え，前記各システムに属するサ
    ーボモータは，前記操舵軸に作用することを特徴とす
    る，操舵制御装置。
  2. 【請求項２】 一のシステムは，バッテリおよび／また
    はダイナモから構成され，前記一のシステムの電圧供給
    源となる第１の電圧供給装置を有し，他のシステムは，
    バッテリおよび／またはダイナモから構成され，前記他
    のシステムの電圧供給源となる第２の電圧供給装置を有
    し，前記第１の電圧供給装置および前記第２の電圧供給
    装置はそれぞれ，物理的に分離されて構成されることを
    特徴とする，請求項１に記載の操舵制御装置。
  3. 【請求項３】 前記各システムに属するプロセス制御コ
    ンピュータは，相互に，操舵制御装置の駆動状態に関す
    る情報とエラー報告を交換するように構成されているこ
    とを特徴とする，請求項１または２に記載の操舵制御装
    置。
  4. 【請求項４】 前記各システムに属するプロセス制御コ
    ンピュータは，データバスを介して，上位の車両コンピ
    ュータから車両の走行状態および調節すべき目標操舵角
    度に関する情報を得ることを特徴とする，請求項１，
    ２，または３に記載の操舵制御装置。
  5. 【請求項５】 前記各システムに属するプロセス制御コ
    ンピュータはそれぞれ，他のシステムをオフすることが
    可能であることを特徴とする，請求項１，２，３，また
    は４に記載の操舵制御装置。
  6. 【請求項６】 前記各システムに属するプロセス制御コ
    ンピュータはそれぞれ，他のシステムの属するサーボモ
    ータの電圧供給を遮断することが可能であることを特徴
    とする，請求項１，２，３，４，または５に記載の操舵
    制御装置。
  7. 【請求項７】 異なる物理的な測定原理に基づく２以上
    の位置センサが設けられていることを特徴とする，請求
    項１，２，３，４，５，または６に記載の操舵制御装
    置。
  8. 【請求項８】 一の位置センサは，操舵制御装置の変位
    の絶対値を測定し，測定された絶対的な距離に対応する
    測定信号を前記各システムに属するプロセス制御コンピ
    ュータに供給する絶対距離センサとして構成されること
    を特徴とする，請求項７に記載の操舵制御装置。
  9. 【請求項９】 他の位置センサは，前記各システムに属
    するサーボモータのうち非アクティブなサーボモータで
    あり，前記非アクティブなサーボモータの位相電圧およ
    び／または位相電流に対応する信号が前記各システムに
    属するプロセス制御コンピュータに入力されることを特
    徴とする，請求項７または８に記載の操舵制御装置。
  10. 【請求項１０】 前記各システムに属するサーボモータ
    は，異なる原理で動作し，各サーボモータの少なくとも
    一つは，ＥＣモータまたは多相交流非同期モータである
    ことを特徴とする，請求項１，２，３，４，５，６，
    ７，８，または９に記載の操舵制御装置。
  11. 【請求項１１】 前記各システムに属するサーボモータ
    は，前記操舵軸に共通に結合されて回転し，前記操舵軸
    の回転運動は，トランスミッションおよび操舵調整部を
    介して１または２以上の車輪の操舵運動に変換されるこ
    とを特徴とする，請求項１，２，３，４，５，６，７，
    ８，９，または１０に記載の操舵制御装置。
  12. 【請求項１２】 前記トランスミッションは，重畳トラ
    ンスミッションであって，一の重畳入力には前記操舵軸
    が作用し，他の重畳入力にはステアリングホィールの回
    転運動が作用することを特徴とする，請求項１，２，
    ３，４，５，６，７，８，９，１０，または１１に記載
    の操舵制御装置。
JP11219192A 1998-08-01 1999-08-02 操舵制御装置 Pending JP2000053012A (ja)

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DE19834870.3 1998-08-01
DE19834870A DE19834870A1 (de) 1998-08-01 1998-08-01 Fehlertoleranter elektromechanischer steer-by-wire-Lenksteller

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