JP2006273051A - 車両用操舵制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 運転者が操作する操舵ハンドル1(操舵部)と、操向輪12を転舵する転舵アクチュエータ11(転舵部)と、をバックアップケーブル16,17で機械的に連結するバックアップケーブル機構7(ケーブルコラム部)を備えた車両用操舵制御装置において、前記操舵ハンドル1が左右に回転されたとき、前記バックアップケーブル16,17が伸びきった前記操舵ハンドル1の回転位置に基づいてケーブル伸びを判定するケーブル伸び判定手段(図3)を設けた。
【選択図】 図3
Description
前記操舵部が左右に回転されたとき、前記ケーブルが伸びきった前記操舵部の回転位置に基づいてケーブル伸びを判定するケーブル伸び判定手段を設けたことを特徴とする。
図1は実施例1の車両用操舵制御装置を示す全体システム図、図2は実施例1の車両用操舵制御装置のバックアップケーブル機構を示す平面図である。
実施例1の車両用操舵制御装置は、図1に示すように、操舵ハンドル1(操舵部)と、トルクセンサ2(操舵トルク検出手段)と、操舵ハンドル角度センサ3(操舵回転角検出手段)と、反力モータ4(操舵反力アクチュエータ)と、反力制御装置5と、バックアップクラッチ6と、バックアップケーブル機構7(ケーブルコラム部)と、転舵角度センサ8(転舵角検出手段)と、転舵モータ9と、転舵制御装置10と、転舵アクチュエータ11(転舵部)と、操向輪12と、通信線13と、転舵トルクセンサ19(転舵トルク検出手段)と、を備えている。
前記操舵ハンドル1の回転を転舵アクチュエータ11側へ伝えるプーリ14,14を含むバックアップケーブル機構7は、操舵ハンドル1に剛性感を持たせるため、ケース15とアウターケーブル17,17との間に張力調整バネ18,18を介装し、セット張力を与えている。尚、インナーケーブル16とアウターケーブル17とを、以下、「バックアップケーブル16,17」と略称する。
運転者がキーオフしてステアバイワイヤシステムが終了すると、ノーマルクローズのバックアップクラッチ6が締結することで、操舵ハンドル1と転舵アクチュエータ11は、バックアップクラッチ6及びバックアップケーブル機構7を介して機械的に繋がる。
運転者が車両を降り、ドアを施錠した以降にステアバイワイヤシステムは、バックアップケーブル16,17の伸び量の判定を行う。
[ケーブル伸び判定処理]
図3は実施例1のステアバイワイヤシステム(例えば、反力制御装置5)にて実行されるケーブル伸び判定処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する(ケーブル伸び判定手段)。
ここで、開始する操舵ハンドル角度は、その時の角度でよく、特定の決まった角度であるとは限らない。
ここで、制御開始時の目標操舵ハンドル角度は、前記ステップS5で測定した操舵ハンドル角度とする。こうすることで、制御開始時に現在の操舵ハンドル角度と比べてその差が小さな目標操舵ハンドル角度が入力され、過大な反力モータ駆動電流が出力されることを防ぐ。
尚、実施例1では、反力モータ4を右に回転させるために必要な反力モータ4の電流の向きを+としたが、システム構成によっては、−になることもあり得る。また、閾値は、例えば、事前にこの判定作業と同様に操舵ハンドルを回転させ、バックアップケーブル16,17が伸びきったときの反力モータ4の駆動電流を測定し決めておく。また、バックアップケーブル16,17の張力特性から閾値を決定しても良い。
すなわち、反力モータ4の駆動電流が+閾値以上になったことで、バックアップケーブル16,17が伸びきったと判断する。
すなわち、反力モータ4の駆動電流が−閾値以下になったことで、バックアップケーブル16,17が右回転のときとは逆方向の左回転で伸びきったと判断する。
このステップでケーブル異常と判定すると、次にシステムが起動した場合に、その異常をワーニングランプ等で警告する。
すなわち、ステップS17及びステップS18により、ケーブル異常/正常の判定のために右側あるいは左側へ増加させた操舵ハンドル角度を、操舵ハンドル角度位置制御を開始した時点における元の位置に戻す。
自動車の操舵を電動モータで行うステアバイワイヤシステムでは、通常時は操舵ハンドル側と転舵アクチュエータ側が切り離された状態にある。
しかし、故障時には、バックアップケーブル機構により操舵ハンドルと転舵アクチュエータを機械的に接続し、通常のステアリングシステムと同様に操舵できるようにする。
このようなバックアップケーブルには、以下のような問題がある。
しかも、現状では、ステアバイワイヤシステム側でもバックアップケーブルの異常な伸びを監視していないので、運転者がバックアップケーブルの異常な伸びを知り得る手段が無い。
尚、ステアバイワイヤの操舵にケーブルを利用したものとして、特開2002−225733号公報に記載のものが知られているが、これらの公報に開示されている技術でも、バックアップケーブルの異常な伸びに対する診断などは行っていない。
これに対し、実施例1では、システム失陥時にバックアップクラッチ6を繋ぎ、バックアップケーブル16,17にて操舵を行う構成のステアバイワイヤシステムにおいて、前記バックアップクラッチ6を繋ぎ、反力モータ4を駆動したとき、操舵ハンドル角度と操舵制御の状態量に基づいてバックアップケーブル16,17の伸び量を判定するケーブル伸び量判定手段を設けた。
そして、この伸び量が経年変化を含む事前に設定していた正常範囲内より超えた場合は、バックアップケーブル16,17に異常な伸びが発生したと判定する(ステップS14→ステップS15)。
ステアバイワイヤシステムにおいては、反力モータ4に電流を流すことで、操舵ハンドル1を回転させることができるが、バックアップクラッチ6を繋いだ状態においては、バックアップケーブル16,17が伸びきるまでの間しか操舵ハンドル1を回転させることができない。
それは、バックアップケーブル16,17が転舵アクチュエータ11を介して操向輪12,12に繋がっており、転舵モータ9を駆動しない状態においては、転舵アクチュエータ11を作動させるには非常に大きな力を必要とするからである。
尚、反力制御装置5内のモータ電流監視回路による電流センサ(電流検出手段)及び操舵ハンドル角度センサ3は、ステアバイワイヤシステムの基本制御に必要で、必ず備えてあるセンサであるので、バックアップケーブル16,17の伸び量を推定するために追加される部品が無く、コスト的にも有用である。
正常なバックアップケーブル16,17の伸び量は、バックアップクラッチ6のガタを含めて±2°程度と微小な角度であり、正常/異常の判断だけであればこの角度以上、操舵ハンドル1が動いた時点で判定できる。そのため、異常判定時間も、目標操舵ハンドル角度を360°/分の非常にゆっくりした速度で進めても1秒未満の短い時間で済む。
実施例1の車両用操舵制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
[ケーブル伸び判定処理]
図5は実施例2のステアバイワイヤシステム(例えば、反力制御装置5)にて実行されるケーブル伸び判定処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する(ケーブル伸び判定手段)。なお、ステップ21〜ステップS26は、それぞれ図3のステップS1〜ステップS6に対応し、ステップ33〜ステップS39は、それぞれ図3のステップS13〜ステップS19に対応するので説明を省略する。
尚、実施例2では、反力モータ4を右に回転させるために必要な反力モータ4の電流の向きを+としたが、システム構成によっては、−になることもあり得る。また、閾値は、例えば、事前にこの判定作業と同様に操舵ハンドルを回転させ、バックアップケーブル16,17が伸びきったときの目標操舵ハンドル角度θ*と実操舵ハンドル角度θとの偏差を測定し決めておく。また、バックアップケーブル16,17の張力特性から閾値を決定しても良い。
すなわち、θ*−θが+閾値以上になったことで、バックアップケーブル16,17が伸びきったと判断する。
実施例2のケーブル伸び量判定手段は、図5のフローチャートに示すように、操舵ハンドル1の目標操舵ハンドル角度と実操舵ハンドル角度との差分に比例してその差分を減らす方向に反力モータ4に電流を流す操舵ハンドル角度位置フィードバック制御を行い、その目標操舵ハンドル角度を左右どちらかの方向へ進めることで、操舵ハンドル1を回転させたとき、操舵ハンドル1の目標操舵ハンドル角度θ*と実操舵ハンドル角度θとの偏差がある閾値を超えたときの操舵ハンドル角度に基づいて、バックアップケーブル16,17の伸び量を判定することにより実現する。
そして、この伸び量が経年変化を含む事前に設定していた正常範囲内より超えた場合は、バックアップケーブル16,17に異常な伸びが発生したと判定する(ステップS34→ステップS35)。
尚、操舵ハンドル角度センサ3は、ステアバイワイヤシステムの基本制御に必要で、必ず備えてあるセンサであるので、バックアップケーブル16,17の伸び量を推定するために追加される部品が無く、コスト的にも有用である。
正常なバックアップケーブル16,17の伸び量は、バックアップクラッチ6のガタを含めて±2°程度と微小な角度であり、正常/異常の判断だけであればこの角度以上、操舵ハンドル1が動いた時点で判定できる。そのため、異常判定時間も、目標操舵ハンドル角度を360°/分の非常にゆっくりした速度で進めても1秒未満の短い時間で済む。
実施例2の車両用操舵制御装置にあっては、実施例1の(1),(2),(3)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
[ケーブル伸び判定処理]
図7は実施例3のステアバイワイヤシステム(例えば、反力制御装置5)にて実行されるケーブル伸び判定処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する(ケーブル伸び判定手段)。なお、ステップ41〜ステップS46は、それぞれ図3のステップS1〜ステップS6に対応し、ステップ43〜ステップS49は、それぞれ図3のステップS13〜ステップS19に対応するので説明を省略する。
尚、実施例3では、反力モータ4を右に回転させるために必要な反力モータ4の電流の向きを+としたが、システム構成によっては、−になることもあり得る。また、閾値は、例えば、事前にこの判定作業と同様に操舵ハンドルを回転させ、バックアップケーブル16,17が伸びきったときの転舵トルクを測定し決めておく。また、バックアップケーブル16,17の張力特性から閾値を決定しても良い。
すなわち、転舵トルクが+閾値以上になったことで、バックアップケーブル16,17が伸びきったと判断する。
実施例3のケーブル伸び量判定手段は、図7のフローチャートに示すように、操舵ハンドル1の目標操舵ハンドル角度と実操舵ハンドル角度との差分に比例してその差分を減らす方向に反力モータ4に電流を流す操舵ハンドル角度位置フィードバック制御を行い、その目標操舵ハンドル角度を左右どちらかの方向へ進めることで、操舵ハンドル1を回転させたとき、転舵トルクセンサ19のトルク値がある閾値を超えたときの操舵ハンドル角度に基づいて、バックアップケーブル16,17の伸び量を判定することにより実現する。
そして、この伸び量が経年変化を含む事前に設定していた正常範囲内より超えた場合は、バックアップケーブル16,17に異常な伸びが発生したと判定する(ステップS54→ステップS55)。
尚、転舵トルクセンサ19は、ステアバイワイヤシステムにおいて、路面の外乱を検出するために備えているセンサであるので、バックアップケーブル16,17の伸び量を推定するために追加される部品が無く、コスト的にも有用である。
実施例3の車両用操舵制御装置にあっては、実施例1の(1),(2),(3)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
[ケーブル伸び判定処理]
図8は実施例4のステアバイワイヤシステム(例えば、転舵制御装置10)にて実行されるケーブル伸び判定処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する(ケーブル伸び判定手段)。
ここで、+閾値や後述する−閾値は、事前にバックアップケーブル16,17が伸びきるときの操舵トルクを測定しておいて決定する。または、ケーブル張力特性から決定する。
実施例4では、システム失陥時にバックアップクラッチ6を繋ぎ、バックアップケーブル16,17にて操舵を行う構成のステアバイワイヤシステムにおいて、前記バックアップクラッチ6を繋ぎ、操舵ハンドル1の近傍に取り付けたトルクセンサ2で測定した操舵トルク信号を少なくする方向に転舵モータ9を駆動して運転者が操舵する操舵力をアシストする電動パワーステアリング状態にし、その時の、転舵角度と操舵ハンドル角度と操舵トルクの状態量に基づいてバックアップケーブル16,17の伸び量を判定するケーブル伸び量判定手段を設けた。
そして、この伸び量が経年変化を含む事前に設定していた正常範囲内より超えた場合は、バックアップケーブル16,17に異常な伸びが発生したと判定する(ステップS70→ステップS71)。
さらに、このバックアップケーブル16,17が伸びきったと判断したときの操舵ハンドル角度と転舵角度の差がバックアップケーブル16,17の伸び量と推定できる。但し、片側に操舵しただけで検出したバックアップケーブル16,17の伸び量は、本来の伸び量の半分であるので、逆側に操舵したときにも同様にバックアップケーブル16,17の伸び量を判定し、その時の操舵ハンドル角度と転舵角度の差分を求める。そして、左右操舵時の角度差分を求めると、その和が本来のバックアップケーブル伸び量となる。
尚、操舵トルクを検出するトルクセンサ2、操舵ハンドル角度センサ3、転舵角度センサ8は、ステアバイワイヤシステムの基本制御に必要で、必ず備えてあるセンサであるので、バックアップケーブル16,17の伸び量を推定するために追加される部品が無く、コスト的にも有用である。
実施例4の車両用操舵制御装置にあっては、実施例1の(1),(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
2 トルクセンサ(操舵トルク検出手段)
3 操舵ハンドル角度センサ(操舵回転角検出手段)
4 反力モータ(操舵反力アクチュエータ)
5 反力制御装置
6 バックアップクラッチ
7 バックアップケーブル機構(ケーブルコラム部)
8 転舵角度センサ(転舵角検出手段)
9 転舵モータ
10 転舵制御装置
11 転舵アクチュエータ(転舵部)
12 操向輪
13 通信線
14 プーリ
15 ケース
16 インナーケーブル(ケーブル)
17 アウターケーブル(ケーブル)
18 張力調整バネ
19 転舵トルクセンサ(転舵トルク検出手段)
Claims (9)
- 運転者が操作する操舵部と、操向輪を転舵する転舵部と、をケーブルで機械的に連結するケーブルコラム部を備えた車両用操舵制御装置において、
前記操舵部が左右に回転されたとき、前記ケーブルが伸びきった前記操舵部の回転位置に基づいてケーブル伸びを判定するケーブル伸び判定手段を設けたことを特徴とする車両用操舵制御装置。 - 請求項1に記載された車両用操舵制御装置において、
前記操舵部の操舵回転角を検出する操舵回転角検出手段を設け、
前記ケーブル伸び判定手段は、前記操舵部が左回転されたときに前記ケーブルが伸びきったときの前記操舵回転角と、前記操舵部が右回転されたときに前記ケーブルが伸びきったときの前記操舵回転角と、の偏差が所定値以上の場合、ケーブル伸びの異常が発生したと判定することを特徴とする車両用操舵制御装置。 - 請求項1に記載された車両用操舵制御装置において、
前記操舵部の操舵回転角を検出する操舵回転角検出手段と、前記転舵部の転舵角を検出する転舵角検出手段と、を設け、
前記ケーブル伸び判定手段は、前記操舵部が左回転されたときに前記ケーブルが伸びきったときの前記操舵回転角と前記転舵角との偏差と、前記操舵部が右回転されたときに前記ケーブルが伸びきったときの前記操舵回転角と前記転舵角との偏差と、の差分が所定値以上の場合、ケーブル伸びの異常が発生したと判定することを特徴とする車両用操舵制御装置。 - 請求項1乃至3の何れか1項に記載された車両用操舵制御装置において、
前記操舵部に操舵反力を付与する操舵反力アクチュエータを設け、
前記ケーブル伸び判定手段は、前記操舵反力アクチュエータで前記操舵部を回転させることを特徴とする車両用操舵制御装置。 - 請求項4に記載された車両用操舵制御装置において、
前記操舵反力アクチュエータの電流を検出する電流検出手段を設け、
前記ケーブル伸び判定手段は、前記電流値が所定値以上になったとき、前記ケーブルが伸びきったと判断することを特徴とする車両用操舵制御装置。 - 請求項4に記載された車両用操舵制御装置において、
前記操舵部の操舵回転角を検出する操舵回転角検出手段を設け、
前記ケーブル伸び判定手段は、前記操舵反力アクチュエータで前記操舵部を回転させたときの目標回転角と前記操舵回転角との偏差が所定値以上になったとき、前記ケーブルが伸びきったと判断することを特徴とする車両用操舵制御装置。 - 請求項4に記載された車両用操舵制御装置において、
前記転舵部の転舵トルクを検出する転舵トルク検出手段を設け、
前記ケーブル伸び判定手段は、前記操舵反力アクチュエータで前記操舵部を回転させたときの前記転舵トルクが所定値以上になったとき、前記ケーブルが伸びきったと判断することを特徴とする車両用操舵制御装置。 - 請求項1乃至3の何れか1項に記載された車両用操舵制御装置において、
前記操舵部に入力される運転者の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を設け、
前記ケーブル伸び判定手段は、前記操舵トルクが所定値以上になったとき、前記ケーブルが伸びきったと判断することを特徴とする車両用操舵制御装置。 - 運転者が操作する操舵部と、操向輪を転舵する転舵部と、をケーブルで機械的に連結するケーブルコラム部を備えた車両用操舵制御装置において、
前記操舵部が左右に回転されたとき、前記ケーブルが伸びきった前記操舵部の回転位置に基づいてケーブル伸びを判定することを特徴とする車両用操舵制御装置。
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