JP2004189163A - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】システム構成の複雑化を招かずにより一層確実な故障診断が行えるように構成された車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】操舵手段の操作量に応じてタイヤに舵角を与える駆動手段であるモータ１０と、反力を操舵手段に付与するための操舵反力付与手段であるモータ４と、少なくとも駆動手段に対する出力指示機能を備える第１の制御手段であるＥＣＵ２１と、少なくとも操舵反力付与手段に対する出力指示機能を備える第２の制御手段であるＥＣＵ２２とを有する車両用操舵装置において、操舵系以外の車両搭載機器に対する出力指示機能を備える第３の制御手段であるＥＣＵ２３との信号授受機能を第１及び第２の制御手段に備えさせると共に、第１及び第２の制御手段の少なくともいずれか一方の故障診断機能を第３の制御手段に備えさせるものとする。これにより、既存の制御手段を故障診断用として利用するので、新たに専用の監視手段を設けずに済む。
【選択図】 図３
【解決手段】操舵手段の操作量に応じてタイヤに舵角を与える駆動手段であるモータ１０と、反力を操舵手段に付与するための操舵反力付与手段であるモータ４と、少なくとも駆動手段に対する出力指示機能を備える第１の制御手段であるＥＣＵ２１と、少なくとも操舵反力付与手段に対する出力指示機能を備える第２の制御手段であるＥＣＵ２２とを有する車両用操舵装置において、操舵系以外の車両搭載機器に対する出力指示機能を備える第３の制御手段であるＥＣＵ２３との信号授受機能を第１及び第２の制御手段に備えさせると共に、第１及び第２の制御手段の少なくともいずれか一方の故障診断機能を第３の制御手段に備えさせるものとする。これにより、既存の制御手段を故障診断用として利用するので、新たに専用の監視手段を設けずに済む。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
運転者の操作装置とタイヤとの間が電気的結合によって連動するように構成されたステア・バイ・ワイヤシステム（以下ＳＢＷ装置と標記する）と呼ばれる車両用操舵装置が知られている。このＳＢＷ装置では、ステアリングホイールやジョイスティック等に運転者が与える操作量に基づいてタイヤ切れ角の目標値を算出し、その目標値に従ってステアリングリンケージを駆動する電動モータ等の転舵アクチュエータをフィードバック制御することにより、タイヤ切れ角を制御している。
【０００３】
このＳＢＷ装置では、ステアリングホイールとタイヤとの間が機械的に連結されていないので、運転者は、タイヤに加わる路面反力をステアリングホイールから直接感じ取ることは実質的に不可能である。そのため、在来車に乗り慣れた運転者に大きな違和感を与えることが懸念される。
【０００４】
このような不都合に対処する手法として、ステアリングホイールの回転角とタイヤ切れ角との偏差、つまりフィードバック制御における目標値と実値との間に生ずる定常偏差に応じて擬似的な反力トルクを電動モータ等の反力アクチュエータで生成し、これをステアリングホイールに加えて運転者に手応えを与えるようにするものが知られている（特公平６−９８９３１号公報などを参照されたい）。
【０００５】
他方、これらの転舵アクチュエータ並びに反力アクチュエータは、一般にＣＰＵを備えた電子制御装置（以下ＥＣＵと標記する）によってその動作が制御されているが、ＥＣＵが故障しても操舵不能となることを避けるためのフェールセーフシステムが要求される（特許第３３１３９７９号公報などを参照されたい）。
【０００６】
このフェールセーフシステムとして、従来、複数のＥＣＵを備え、通常は主ＥＣＵが全体を統括制御し、主ＥＣＵが故障した時にのみ副ＥＣＵが制御機能を代替するようにした方式や、通常は、一方のＥＣＵが転舵アクチュエータを、他方のＥＣＵが反力アクチュエータを、それぞれ個別に制御し、どちらか一方の機能が欠落した場合には、正常なものがその機能を肩代わりするようにした方式などが知られている。
【０００７】
【特許文献１】
特公平６−９８９３１号公報
【特許文献２】
特許第３３１３９７９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、例えば、主ＥＣＵと副ＥＣＵとのそれぞれが発するウォッチドッグパルス（以下ＷＤＰと標記する）を互いに監視し合う従来の故障診断システムでは、ＷＤＰの異常からどちらかのＥＣＵが故障したであろうことは判断できるが、ＷＤＰの異常が、発信側の故障によるものか、受信側の故障によるものかを判別することはできないため、どちらのＥＣＵが故障したのかを知ることはできない。
【０００９】
そこで、主ＥＣＵと副ＥＣＵとの状態を監視する第三のＥＣＵを用意し、それらの三者間の相互データ通信によって故障したＥＣＵの特定、あるいは機能補償を行うＥＣＵを決定することが考えられるが、これによると、ＥＣＵあるいはＣＰＵが３つ以上必要となるため、システム構成の複雑化から製造コストの増大を免れ得なかった。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、システム構成の複雑化を招かずにより一層確実な故障診断が行えるように構成された車両用操舵装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明は、運転者が操作する操舵手段（例えばステアリングホイール２）と、該操舵手段の操作量に応じてタイヤ（６）に舵角を与える駆動手段（例えば電動式モータ１０）と、運転者の操作力に対抗する反力を操舵手段に付与するための操舵反力付与手段（例えば電動式モータ４）と、少なくとも駆動手段に対する出力指示機能を備える第１の制御手段（ＥＣＵ２１）と、少なくとも操舵反力付与手段に対する出力指示機能を備える第２の制御手段（ＥＣＵ２２）とを有する車両用操舵装置において、前記第１及び第２の制御手段に、操舵系以外の車両搭載機器に対する出力指示機能を備える第３の制御手段（ＥＣＵ２３）との信号授受機能を備えさせると共に、前記第３の制御手段に、前記第１及び第２の制御手段の少なくともいずれか一方の故障診断機能を備えさせるものとした。
【００１２】
このようにすれば、既存の制御手段を故障診断用として利用するので、新たに専用の監視手段を設けずに済む。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明が適用されるＳＢＷ装置の概略構成を示している。このＳＢＷ装置１は、運転者が操作するステアリングホイール２と、ステアリングホイール２に付設された操舵角センサ３、操舵反力付与モータ４、及び操舵トルクセンサ５と、左右のタイヤ６にナックルアーム７及びタイロッド８を介して連結されたステアリングロッド９と、ステアリングロッド９を軸方向に駆動してタイヤ６に切れ角を与えるステアリングモータ１０と、車速を出力する車速センサ１１と、ステアリングロッド９の軸方向位置からタイヤ６の切れ角を出力する切れ角センサ１２と、操舵反力付与モータ４及びステアリングモータ１０を制御する制御装置１３とからなっている。なお、ステアリングホイール２は、適宜なばね機構など（図示せず）により、常時中立位置へ向けて弾発付勢されている。
【００１５】
制御装置１３は、図２に示すように、操舵トルクセンサ５及び車速センサ１１の信号に基づいて操舵反力付与モータ４を制御する操舵反力制御部１４と、操舵角センサ３、車速センサ１１、及び切れ角センサ１２の信号に基づいてステアリングモータ１０を制御する転舵制御部１５とからなっており、操舵反力付与モータ４とステアリングモータ１０とを個別に制御し得るようになっている。
【００１６】
操舵反力制御部１４では、車速センサ１１からの車速信号及び転舵制御部１５からのタイヤ切れ角の目標値と実値との偏差信号に基づいて目標操舵反力設定部１６が設定した目標操舵反力を、操舵トルクセンサ５の出力値（実操舵トルク）と一致させるように、操舵反力モータ４の駆動電流を制御する。これにより、ステアリングホイール２に対し、運転者の操作方向とは逆方向の力（反力）が加えられる。この操舵反力は、例えば、タイヤ６の切れ角が増えるほど大きくなるように、或いは高速走行時は比較的大きく、低速走行時は比較的小さくなるように、連続的に可変制御され、ステアリングホイール２とタイヤ６との間が、あたかも機械的に直結されているかのような操舵フィーリングが得られるように加えられる。
【００１７】
他方、転舵制御部１５では、操舵角センサ３からのステアリングホイール２の操作方向を含めた操作量信号と、車速センサ１１からの車速信号とに基づく目標切れ角を目標切れ角設定部１７で設定し、この切れ角目標値と切れ角センサ１２が出力する実タイヤ切れ角値との偏差がその時の走行状態に応じて最適となるように、積分制御器１８、比例制御器１９、微分制御器２１で適宜に補償した上で、ステアリングモータ１０の駆動電流を制御している。これにより、運転者のステアリングホイール２の操作量に対し、その時の走行状況に応じた最適なタイヤ６の切れ角が決定され、ステアリングモータ１０がフィードバック制御される。
【００１８】
さて、この制御装置１３には、主ＥＣＵ２１と副ＥＣＵ２２との２つのＥＣＵが設けられている（図３参照）。これら２つのＥＣＵ２１・２２は、図４に示すように、所定周波数のＷＤＰ（ウォッチドッグパルス）を常時発信し、これを双方向通信によって両ＥＣＵが互いに監視し合っている。そしてＥＣＵに何らかの異常が発生すると、正常なＷＤＰが交信できなくなるので、この際には、故障判定フラグを立てる。
【００１９】
ここで単にＷＤＰの異常検出を両ＥＣＵが互いに行い合うだけでは、ＷＤＰの発信に異常があるのか、或いは受信に異常があるのかが判別できない。つまりどちらのＥＣＵが故障したのかを判別できない。そこで、本発明においては、通常時の作業負荷が比較的小さい、例えばＡＢＳ装置（アンチ・ロック・ブレーキ装置）の制御用ＥＣＵ２３にどちらのＥＣＵが故障したのかを判別させ、正常なＥＣＵのみを作動させるように切換信号を発するようにしている。
【００２０】
なお、ＳＢＷ装置１のＥＣＵ２１・２２は、故障判定フラグが立たない限りＡＢＳ装置のＥＣＵ２３からの信号を無視するようにすれば、ＡＢＳ装置のＥＣＵ２３が異常の場合にＳＢＷ装置１の動作に影響を及ぼすことはない。また故障診断に用いるＥＣＵは、ＡＢＳ装置に限らず、例えば燃料供給系やエアバッグの制御用ＥＣＵなど、他の車載機器のＥＣＵを適宜に利用することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳述した通り本発明によれば、操舵装置用ＥＣＵの健全性判断のためのＥＣＵとして、他の車載機器を制御する既存のものを流用するので、単にデータ通信手段を付加するだけで済むことから、ＳＢＷ装置のフェールセーフのために専用のＥＣＵを増設する必要がなく、コストの増大を招かずに、より一層確実なフェールセーフシステムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるステア・バイ・ワイヤ式操舵装置の概略構成図
【図２】本発明が適用されたステア・バイ・ワイヤ式操舵装置の制御ブロック図
【図３】各ＥＣＵの関連図
【図４】故障診断の概略タイムチャート
【符号の説明】
１ ステア・バイ・ワイヤ操舵装置
２ ステアリングホイール
３ 操舵角センサ
４ 操舵反力付加モータ
６ 操向車輪
１０ ステアリングモータ
１３ 制御装置
１５ 転舵制御部
１６ 目標操舵反力設定部
２１〜２３ ＥＣＵ
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
運転者の操作装置とタイヤとの間が電気的結合によって連動するように構成されたステア・バイ・ワイヤシステム（以下ＳＢＷ装置と標記する）と呼ばれる車両用操舵装置が知られている。このＳＢＷ装置では、ステアリングホイールやジョイスティック等に運転者が与える操作量に基づいてタイヤ切れ角の目標値を算出し、その目標値に従ってステアリングリンケージを駆動する電動モータ等の転舵アクチュエータをフィードバック制御することにより、タイヤ切れ角を制御している。
【０００３】
このＳＢＷ装置では、ステアリングホイールとタイヤとの間が機械的に連結されていないので、運転者は、タイヤに加わる路面反力をステアリングホイールから直接感じ取ることは実質的に不可能である。そのため、在来車に乗り慣れた運転者に大きな違和感を与えることが懸念される。
【０００４】
このような不都合に対処する手法として、ステアリングホイールの回転角とタイヤ切れ角との偏差、つまりフィードバック制御における目標値と実値との間に生ずる定常偏差に応じて擬似的な反力トルクを電動モータ等の反力アクチュエータで生成し、これをステアリングホイールに加えて運転者に手応えを与えるようにするものが知られている（特公平６−９８９３１号公報などを参照されたい）。
【０００５】
他方、これらの転舵アクチュエータ並びに反力アクチュエータは、一般にＣＰＵを備えた電子制御装置（以下ＥＣＵと標記する）によってその動作が制御されているが、ＥＣＵが故障しても操舵不能となることを避けるためのフェールセーフシステムが要求される（特許第３３１３９７９号公報などを参照されたい）。
【０００６】
このフェールセーフシステムとして、従来、複数のＥＣＵを備え、通常は主ＥＣＵが全体を統括制御し、主ＥＣＵが故障した時にのみ副ＥＣＵが制御機能を代替するようにした方式や、通常は、一方のＥＣＵが転舵アクチュエータを、他方のＥＣＵが反力アクチュエータを、それぞれ個別に制御し、どちらか一方の機能が欠落した場合には、正常なものがその機能を肩代わりするようにした方式などが知られている。
【０００７】
【特許文献１】
特公平６−９８９３１号公報
【特許文献２】
特許第３３１３９７９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、例えば、主ＥＣＵと副ＥＣＵとのそれぞれが発するウォッチドッグパルス（以下ＷＤＰと標記する）を互いに監視し合う従来の故障診断システムでは、ＷＤＰの異常からどちらかのＥＣＵが故障したであろうことは判断できるが、ＷＤＰの異常が、発信側の故障によるものか、受信側の故障によるものかを判別することはできないため、どちらのＥＣＵが故障したのかを知ることはできない。
【０００９】
そこで、主ＥＣＵと副ＥＣＵとの状態を監視する第三のＥＣＵを用意し、それらの三者間の相互データ通信によって故障したＥＣＵの特定、あるいは機能補償を行うＥＣＵを決定することが考えられるが、これによると、ＥＣＵあるいはＣＰＵが３つ以上必要となるため、システム構成の複雑化から製造コストの増大を免れ得なかった。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、システム構成の複雑化を招かずにより一層確実な故障診断が行えるように構成された車両用操舵装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明は、運転者が操作する操舵手段（例えばステアリングホイール２）と、該操舵手段の操作量に応じてタイヤ（６）に舵角を与える駆動手段（例えば電動式モータ１０）と、運転者の操作力に対抗する反力を操舵手段に付与するための操舵反力付与手段（例えば電動式モータ４）と、少なくとも駆動手段に対する出力指示機能を備える第１の制御手段（ＥＣＵ２１）と、少なくとも操舵反力付与手段に対する出力指示機能を備える第２の制御手段（ＥＣＵ２２）とを有する車両用操舵装置において、前記第１及び第２の制御手段に、操舵系以外の車両搭載機器に対する出力指示機能を備える第３の制御手段（ＥＣＵ２３）との信号授受機能を備えさせると共に、前記第３の制御手段に、前記第１及び第２の制御手段の少なくともいずれか一方の故障診断機能を備えさせるものとした。
【００１２】
このようにすれば、既存の制御手段を故障診断用として利用するので、新たに専用の監視手段を設けずに済む。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明が適用されるＳＢＷ装置の概略構成を示している。このＳＢＷ装置１は、運転者が操作するステアリングホイール２と、ステアリングホイール２に付設された操舵角センサ３、操舵反力付与モータ４、及び操舵トルクセンサ５と、左右のタイヤ６にナックルアーム７及びタイロッド８を介して連結されたステアリングロッド９と、ステアリングロッド９を軸方向に駆動してタイヤ６に切れ角を与えるステアリングモータ１０と、車速を出力する車速センサ１１と、ステアリングロッド９の軸方向位置からタイヤ６の切れ角を出力する切れ角センサ１２と、操舵反力付与モータ４及びステアリングモータ１０を制御する制御装置１３とからなっている。なお、ステアリングホイール２は、適宜なばね機構など（図示せず）により、常時中立位置へ向けて弾発付勢されている。
【００１５】
制御装置１３は、図２に示すように、操舵トルクセンサ５及び車速センサ１１の信号に基づいて操舵反力付与モータ４を制御する操舵反力制御部１４と、操舵角センサ３、車速センサ１１、及び切れ角センサ１２の信号に基づいてステアリングモータ１０を制御する転舵制御部１５とからなっており、操舵反力付与モータ４とステアリングモータ１０とを個別に制御し得るようになっている。
【００１６】
操舵反力制御部１４では、車速センサ１１からの車速信号及び転舵制御部１５からのタイヤ切れ角の目標値と実値との偏差信号に基づいて目標操舵反力設定部１６が設定した目標操舵反力を、操舵トルクセンサ５の出力値（実操舵トルク）と一致させるように、操舵反力モータ４の駆動電流を制御する。これにより、ステアリングホイール２に対し、運転者の操作方向とは逆方向の力（反力）が加えられる。この操舵反力は、例えば、タイヤ６の切れ角が増えるほど大きくなるように、或いは高速走行時は比較的大きく、低速走行時は比較的小さくなるように、連続的に可変制御され、ステアリングホイール２とタイヤ６との間が、あたかも機械的に直結されているかのような操舵フィーリングが得られるように加えられる。
【００１７】
他方、転舵制御部１５では、操舵角センサ３からのステアリングホイール２の操作方向を含めた操作量信号と、車速センサ１１からの車速信号とに基づく目標切れ角を目標切れ角設定部１７で設定し、この切れ角目標値と切れ角センサ１２が出力する実タイヤ切れ角値との偏差がその時の走行状態に応じて最適となるように、積分制御器１８、比例制御器１９、微分制御器２１で適宜に補償した上で、ステアリングモータ１０の駆動電流を制御している。これにより、運転者のステアリングホイール２の操作量に対し、その時の走行状況に応じた最適なタイヤ６の切れ角が決定され、ステアリングモータ１０がフィードバック制御される。
【００１８】
さて、この制御装置１３には、主ＥＣＵ２１と副ＥＣＵ２２との２つのＥＣＵが設けられている（図３参照）。これら２つのＥＣＵ２１・２２は、図４に示すように、所定周波数のＷＤＰ（ウォッチドッグパルス）を常時発信し、これを双方向通信によって両ＥＣＵが互いに監視し合っている。そしてＥＣＵに何らかの異常が発生すると、正常なＷＤＰが交信できなくなるので、この際には、故障判定フラグを立てる。
【００１９】
ここで単にＷＤＰの異常検出を両ＥＣＵが互いに行い合うだけでは、ＷＤＰの発信に異常があるのか、或いは受信に異常があるのかが判別できない。つまりどちらのＥＣＵが故障したのかを判別できない。そこで、本発明においては、通常時の作業負荷が比較的小さい、例えばＡＢＳ装置（アンチ・ロック・ブレーキ装置）の制御用ＥＣＵ２３にどちらのＥＣＵが故障したのかを判別させ、正常なＥＣＵのみを作動させるように切換信号を発するようにしている。
【００２０】
なお、ＳＢＷ装置１のＥＣＵ２１・２２は、故障判定フラグが立たない限りＡＢＳ装置のＥＣＵ２３からの信号を無視するようにすれば、ＡＢＳ装置のＥＣＵ２３が異常の場合にＳＢＷ装置１の動作に影響を及ぼすことはない。また故障診断に用いるＥＣＵは、ＡＢＳ装置に限らず、例えば燃料供給系やエアバッグの制御用ＥＣＵなど、他の車載機器のＥＣＵを適宜に利用することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳述した通り本発明によれば、操舵装置用ＥＣＵの健全性判断のためのＥＣＵとして、他の車載機器を制御する既存のものを流用するので、単にデータ通信手段を付加するだけで済むことから、ＳＢＷ装置のフェールセーフのために専用のＥＣＵを増設する必要がなく、コストの増大を招かずに、より一層確実なフェールセーフシステムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるステア・バイ・ワイヤ式操舵装置の概略構成図
【図２】本発明が適用されたステア・バイ・ワイヤ式操舵装置の制御ブロック図
【図３】各ＥＣＵの関連図
【図４】故障診断の概略タイムチャート
【符号の説明】
１ ステア・バイ・ワイヤ操舵装置
２ ステアリングホイール
３ 操舵角センサ
４ 操舵反力付加モータ
６ 操向車輪
１０ ステアリングモータ
１３ 制御装置
１５ 転舵制御部
１６ 目標操舵反力設定部
２１〜２３ ＥＣＵ
Claims (1)
- 運転者が操作する操舵手段と、該操舵手段の操作量に応じてタイヤに舵角を与える駆動手段と、運転者の操作力に対抗する反力を前記操舵手段に付与するための操舵反力付与手段と、少なくとも前記駆動手段に対する出力指示機能を備える第１の制御手段と、少なくとも前記操舵反力付与手段に対する出力指示機能を備える第２の制御手段と、を有する車両用操舵装置であって、
前記第１及び第２の制御手段に、操舵系以外の車両搭載機器に対する出力指示機能を備える第３の制御手段との信号授受機能を備えさせると共に、前記第３の制御手段に、前記第１及び第２の制御手段の少なくともいずれか一方の故障診断機能を備えさせることを特徴とする車両用操舵装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002361590A JP4382345B2 (ja) | 2002-12-13 | 2002-12-13 | 車両用操舵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002361590A JP4382345B2 (ja) | 2002-12-13 | 2002-12-13 | 車両用操舵装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2004189163A true JP2004189163A (ja) | 2004-07-08 |
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ID=32760259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2002361590A Expired - Lifetime JP4382345B2 (ja) | 2002-12-13 | 2002-12-13 | 車両用操舵装置 |
Country Status (1)
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2002
- 2002-12-13 JP JP2002361590A patent/JP4382345B2/ja not_active Expired - Lifetime
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