JP2007190985A - Steering device for vehicle - Google Patents
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Description
この発明は、車両用操舵装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering apparatus.
従来、例えば操向輪を転舵させるステアリング機構を制御するシステムを、各2つのアクチュエータおよびセンサおよび制御コントローラにより構成して二重系とした車両用操舵装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、上記従来技術に係る車両用操舵装置においては、単に、一方の制御コントローラが故障した場合に、他方の制御コントローラによってステアリング機構を制御するだけであるから、何れの制御コントローラにも障害が発生しない状態では、二重化された制御コントローラを有効に利用することができないという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、制御システムの冗長化によって耐障害性を向上させつつ、冗長化された複数の制御システムを協調的に制御すると共に、各制御システムを構成する複数の処理装置の一部に処理負荷が集中してしまうことを防止して、装置全体としての処理効率を向上させることが可能な車両用操舵装置を提供することを目的としている。
By the way, in the vehicle steering apparatus according to the above-described prior art, when one control controller fails, the steering mechanism is only controlled by the other control controller. If the state is not set, there arises a problem that the duplicated controller cannot be used effectively.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to coordinately control a plurality of redundant control systems while improving fault tolerance through redundancy of the control systems, and to configure a plurality of control systems. An object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus that can prevent the processing load from concentrating on a part of the processing apparatus and improve the processing efficiency of the entire apparatus.
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項1に記載の本発明の車両用操舵装置は、車両の舵角に係る検出信号を出力する2つのセンサ(例えば、実施の形態での第1および第2舵角センサ3a,3b)と、該2つのセンサと共に同一部位に配置され、各センサの検出信号毎に基づき前記舵角を演算し、各演算結果を舵角信号として出力する2つの舵角演算部(例えば、実施の形態での第1および第2舵角演算部21a,21b)と、前記センサおよび前記舵角演算部とは異なる部位に配置され、前記2つの舵角演算部から出力される各舵角信号毎に基づき転舵モータ(例えば、実施の形態での転舵モータ10)を制御する制御信号を出力する2つの転舵モータ制御部(例えば、実施の形態での第1および第2モータ制御部32a,32b)とを備え、前記2つの舵角演算部のうちの一方の前記舵角演算部から出力される前記舵角信号は他方の前記舵角演算部に入力され、他方の前記舵角演算部から出力される前記舵角信号は一方の前記舵角演算部に入力され、前記2つの舵角演算部は互いの前記舵角信号に基づく判定処理を実行することを特徴としている。
In order to solve the above problems and achieve the object, a vehicle steering apparatus according to a first aspect of the present invention includes two sensors (for example, in the embodiment) that output a detection signal related to the steering angle of the vehicle. The first and second
上記の車両用操舵装置によれば、車両の舵角に係る検出信号を出力するセンサと、この検出信号に基づき舵角信号を出力する舵角演算部と、舵角信号に基づき転舵モータを制御する転舵モータ制御部とを備える制御システムが冗長化されていることにより、例えばセンサの異常等に対する耐障害性を向上させることができる。
さらに、センサおよび舵角演算部と、転舵モータ制御部とを、異なる部位に配置し、舵角を算出する処理と、転舵モータを制御する処理とを、分離して割り当てたことにより、制御システムを構成する一部の構成要素に処理負荷が集中してしまうことを防止して、システム全体としての処理効率を向上させることができると共に、各構成要素毎の交換や変更が容易となり、制御システムの汎用性を向上させることができる。
しかも、2つの舵角演算部は、互いの舵角信号に基づく判定処理を実行することから、例えば各舵角演算部毎に2つのセンサの検出信号から舵角信号を算出して判定処理を実行する場合に比べて、各舵角演算部での演算負荷が増大してしまうことを防止しつつ、互いの舵角演算処理に対する異常の発生を容易に検出することができる。
According to the above vehicle steering apparatus, the sensor that outputs a detection signal related to the steering angle of the vehicle, the steering angle calculation unit that outputs the steering angle signal based on the detection signal, and the steering motor based on the steering angle signal. Since the control system including the steered motor control unit to be controlled is made redundant, for example, it is possible to improve fault tolerance against sensor abnormality or the like.
Furthermore, by arranging the sensor and the rudder angle calculation unit and the steered motor control unit in different parts, and separately assigning the process of calculating the rudder angle and the process of controlling the steered motor, It is possible to prevent the processing load from concentrating on some of the components that make up the control system, improve the processing efficiency of the entire system, and make it easy to replace and change each component. The versatility of the control system can be improved.
In addition, since the two rudder angle calculation units execute the determination process based on the respective rudder angle signals, for example, the rudder angle signal is calculated from the detection signals of the two sensors for each rudder angle calculation unit. It is possible to easily detect the occurrence of an abnormality in the steering angle calculation process while preventing an increase in the calculation load in each steering angle calculation unit as compared with the case of executing.
また、請求項2に記載の本発明の車両用操舵装置は、車両の舵角に係る検出信号を出力する2つのセンサ(例えば、実施の形態での第1および第2舵角センサ3a,3b)と、該2つのセンサと共に同一部位に配置され、各センサの検出信号毎に基づき前記舵角を演算し、各演算結果を舵角信号として出力する2つの舵角演算部(例えば、実施の形態での第1および第2舵角演算部21a,21b)と、前記センサおよび前記舵角演算部とは異なる部位に配置され、前記2つの舵角演算部から出力される各舵角信号毎に基づき反力モータ(例えば、実施の形態での反力モータ4)を制御する制御信号を出力する2つの反力モータ制御部(例えば、実施の形態での第1および第2モータ制御部42a,42b)とを備え、前記2つの舵角演算部のうちの一方の前記舵角演算部から出力される前記舵角信号は他方の前記舵角演算部に入力され、他方の前記舵角演算部から出力される前記舵角信号は一方の前記舵角演算部に入力され、前記2つの舵角演算部は互いの前記舵角信号に基づく判定処理を実行することを特徴としている。
Further, the vehicle steering apparatus according to the second aspect of the present invention includes two sensors (for example, the first and second
上記の車両用操舵装置によれば、車両の舵角に係る検出信号を出力するセンサと、この検出信号に基づき舵角信号を出力する舵角演算部と、舵角信号に基づき反力モータを制御する反力モータ制御部とを備える制御システムが冗長化されていることにより、例えばセンサの異常等に対する耐障害性を向上させることができる。
さらに、センサおよび舵角演算部と、反力モータ制御部とを、異なる部位に配置し、舵角を算出する処理と、反力モータを制御する処理とを、分離して割り当てたことにより、制御システムを構成する一部の構成要素に処理負荷が集中してしまうことを防止して、システム全体としての処理効率を向上させることができると共に、各構成要素毎の交換や変更が容易となり、制御システムの汎用性を向上させることができる。
しかも、2つの舵角演算部は、互いの舵角信号に基づく判定処理を実行することから、例えば各舵角演算部毎に2つのセンサの検出信号から舵角信号を算出して判定処理を実行する場合に比べて、各舵角演算部での演算負荷が増大してしまうことを防止しつつ、互いの舵角演算処理に対する異常の発生を容易に検出することができる。
According to the above vehicle steering device, the sensor that outputs a detection signal related to the steering angle of the vehicle, the steering angle calculation unit that outputs the steering angle signal based on the detection signal, and the reaction force motor based on the steering angle signal. Since the control system including the reaction force motor control unit to be controlled is made redundant, for example, it is possible to improve fault tolerance against sensor abnormality or the like.
Furthermore, by arranging the sensor and the rudder angle calculation unit and the reaction force motor control unit in different parts, and separately assigning the process of calculating the rudder angle and the process of controlling the reaction force motor, It is possible to prevent the processing load from concentrating on some of the components that make up the control system, improve the processing efficiency of the entire system, and make it easy to replace and change each component. The versatility of the control system can be improved.
In addition, since the two rudder angle calculation units execute the determination process based on the respective rudder angle signals, for example, the rudder angle signal is calculated from the detection signals of the two sensors for each rudder angle calculation unit. It is possible to easily detect the occurrence of an abnormality in the steering angle calculation process while preventing an increase in the calculation load in each steering angle calculation unit as compared with the case of executing.
以上説明したように、本発明の車両用操舵装置によれば、制御システムの冗長化によって耐障害性を向上させつつ、冗長化された複数の制御システムを協調的に制御すると共に、各制御システムを構成する複数の構成要素の一部に処理負荷が集中してしまうことを防止して、装置全体としての処理効率を向上させることができる。 As described above, according to the vehicle steering system of the present invention, the control system is coordinated to control a plurality of redundant control systems while improving fault tolerance by making the control systems redundant. It is possible to prevent the processing load from concentrating on some of the plurality of constituent elements constituting the apparatus, and to improve the processing efficiency of the entire apparatus.
以下、本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による車両用操舵装置1は、運転者が操舵するステアリングホイール(操作子、以下、単にステアリングと呼ぶ)と、転舵輪(車輪)とが機械的に連結されていない、いわゆるSBW(Steer By Wire)式の操舵装置であって、例えば図1に示すように、運転者が操舵を行うステアリングホイール(操作子、以下、単にステアリングと呼ぶ)2と、ステアリング2に付設された2つの第1および第2舵角センサ3a,3bおよび反力モータ4および操舵トルクセンサ5と、左右の車輪(転舵輪)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車輪6に舵角(転舵角)を与える転舵モータ10と、車両の速度(車速)を出力する車速センサ11と、検出制御装置12と、転舵制御装置13と、反力制御装置14とを備えて構成されている。
Hereinafter, a vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The vehicle steering apparatus 1 according to the present embodiment is a so-called SBW (steering wheel (operator, hereinafter simply referred to as steering) that is steered by a driver and a steered wheel (wheel) that are not mechanically connected. Steer By Wire) type steering device, for example, as shown in FIG. 1, a steering wheel (operator, hereinafter simply referred to as steering) 2 for steering by a driver, and two attached to the steering 2 First and second
検出制御装置12は、例えば図2に示すように、冗長化された2つの第1および第2舵角センサ3a,3bから出力される各検出信号、例えば運転者によるステアリング2の操作に応じた操舵角に係る状態量の検出信号に基づき、操舵角を演算し、各演算結果を舵角信号として出力する2つの第1および第2舵角演算部21a,21bと、各インタフェース22a,22bとを備えて構成されている。
この検出制御装置12は、2つの第1および第2舵角センサ3a,3bと共に同一部位に配置されている。
For example, as shown in FIG. 2, the
The
そして、2つの第1および第2舵角演算部21a,21bに対し、第1舵角演算部21aから出力される舵角信号は第2舵角演算部21bに入力され、第2舵角演算部21bから出力される舵角信号は第1舵角演算部21aに入力されている。
第1舵角演算部21aは、第1舵角センサ3aの検出信号に基づき算出した舵角信号を出力する際に、この舵角信号と、第2舵角演算部21bから入力された舵角信号との比較結果(例えば、差分等)の情報を付加するようになっている。
同様にして、第2舵角演算部21bは、第2舵角センサ3bの検出信号に基づき算出した舵角信号を出力する際に、この舵角信号と、第1舵角演算部21aから入力された舵角信号との比較結果(例えば、差分等)の情報を付加するようになっている。
And with respect to two 1st and 2nd steering
When the first steering
Similarly, when the steering angle signal calculated based on the detection signal of the second
なお、2つの第1および第2舵角演算部21a,21bは、例えば各舵角センサ3a,3bでの電圧低下や故障等の検出情報を互いにやり取りし、各舵角信号の演算処理の信頼性を向上させるようになっている。
The two first and second rudder
転舵制御装置13は、各インタフェース31a,31bと、検出制御装置12の冗長化された2つの第1および第2舵角演算部21a,21bから各インタフェース22a,22bを介して出力される舵角信号に基づき、車輪6の舵角(転舵角)に対する目標転舵角を設定し、この目標転舵角に車輪6の実転舵角を一致させるために要する転舵モータ10への供給電力を制御する2つの第1および第2モータ制御部32a,32bとを備えて構成されている。
この転舵制御装置13は、各舵角センサ3a,3bおよび検出制御装置12とは異なる部位に配置されている。
さらに、各モータ制御部32a,32bは、各舵角演算部21a,21bから入力される舵角信号に付加されている比較結果の情報に基づき、互いの舵角信号の信頼性を判定する。
なお、2つの第1および第2モータ制御部32a,32bは、例えば車両の情報等を互いにやり取りし、転舵モータ10に対する制御を検証するようになっている。
The
The
Furthermore, each
Note that the two first and second
反力制御装置14は、各インタフェース41a,41bと、検出制御装置12の冗長化された2つの第1および第2舵角演算部21a,21bから各インタフェース22a,22bを介して出力される舵角信号と、例えば車速センサ11および操舵トルクセンサ5から出力される各検出信号に基づき、運転者によるステアリング2の操舵方向とは逆方向に作用する操舵反力に対する目標値(目標操舵反力)を設定し、この目標操舵反力を反力モータ4から出力させるために要する反力モータ4への供給電力を制御する2つの第1および第2モータ制御部42a,42bとを備えて構成されている。
この反力制御装置14は、各舵角センサ3a,3bおよび検出制御装置12と、転舵制御装置13とは異なる部位に配置されている。
さらに、各モータ制御部42a,42bは、各舵角演算部21a,21bから入力される舵角信号に付加されている比較結果の情報に基づき、互いの舵角信号の信頼性を判定する。
なお、2つの第1および第2モータ制御部42a,42bは、例えば車両の情報等を互いにやり取りし、反力モータ4に対する制御を検証するようになっている。
The reaction
The reaction
Furthermore, each
The two first and second
上述したように、本実施の形態による車両用操舵装置1によれば、2つの第1および第2舵角センサ3a,3bと、各舵角センサ3a,3bの検出信号に基づき舵角信号を出力する2つの第1および第2舵角演算部21a,21bと、各舵角信号に基づき転舵モータ10を制御する2つの第1および第2モータ制御部32a,32bと、各舵角信号に基づき反力モータ4を制御する2つの第1および第2モータ制御部42a,42bとを備えることにより、制御システムが冗長化されていることから、例えば各舵角センサ3a,3bの異常等に対する耐障害性を向上させることができる。
As described above, according to the vehicle steering apparatus 1 according to the present embodiment, the steering angle signal is generated based on the detection signals of the two first and second
さらに、各舵角センサ3a,3bおよび各舵角演算部21a,21bと、各モータ制御部32a,32bと、各モータ制御部42a,42bとを、互いに異なる部位に配置し、舵角を算出する処理と、転舵モータ10を制御する処理と、反力モータ4を制御する処理とを、互いに分離して割り当てたことにより、転舵制御装置13および反力制御装置14には、信頼性や精度が確定された舵角信号が転舵制御装置13から入力されることになり、例えば転舵制御装置13および反力制御装置14において各舵角センサ3a,3bの検出信号に基づいて舵角を演算する場合に比べて、制御システムを構成する一部の構成要素(例えば、転舵制御装置13および反力制御装置14等)に処理負荷が集中してしまうことを防止して、システム全体としての処理効率を向上させることができると共に、各構成要素毎の交換や変更が容易となり、制御システムの汎用性を向上させることができる。
Further, the
しかも、2つの第1および第2舵角演算部21a,21bは、互いの舵角信号に基づく判定処理を実行することから、例えば各舵角演算部21a,21b毎に2つの第1および第2舵角センサ3a,3bの検出信号から舵角信号を算出して判定処理を実行する場合に比べて、各舵角演算部21a,21bでの演算負荷が増大してしまうことを防止しつつ、互いの舵角演算処理に対する異常の発生を容易に検出することができる。
Moreover, since the two first and second steering
なお、上述した実施の形態においては、転舵制御装置13および反力制御装置14に対して、冗長化された2つの第1および第2舵角演算部21a,21bから各舵角信号を入力するとしたが、これに限定されず、例えば転舵制御装置13のみ、あるいは、例えば反力制御装置14のみに各舵角信号を入力してもよい。
In the above-described embodiment, the steering angle signals are input from the two redundant first and second steering
3a 第1舵角センサ
3b 第2舵角センサ
10 車両用操舵装置
21a 第1舵角演算部(舵角演算部)
21b 第2舵角演算部(舵角演算部)
32a 第1モータ制御部(転舵モータ制御部)
32b 第2モータ制御部(転舵モータ制御部)
3a 1st
21b 2nd steering angle calculating part (steering angle calculating part)
32a 1st motor control part (steering motor control part)
32b 2nd motor control part (steering motor control part)
Claims (2)
該2つのセンサと共に同一部位に配置され、各センサの検出信号毎に基づき前記舵角を演算し、各演算結果を舵角信号として出力する2つの舵角演算部と、
前記センサおよび前記舵角演算部とは異なる部位に配置され、前記2つの舵角演算部から出力される各舵角信号毎に基づき転舵モータを制御する制御信号を出力する2つの転舵モータ制御部とを備え、
前記2つの舵角演算部のうちの一方の前記舵角演算部から出力される前記舵角信号は他方の前記舵角演算部に入力され、他方の前記舵角演算部から出力される前記舵角信号は一方の前記舵角演算部に入力され、前記2つの舵角演算部は互いの前記舵角信号に基づく判定処理を実行することを特徴とする車両用操舵装置。 Two sensors for outputting a detection signal relating to the steering angle of the vehicle;
Two steering angle calculation units that are arranged in the same part together with the two sensors, calculate the steering angle based on the detection signal of each sensor, and output each calculation result as a steering angle signal;
Two steered motors that are arranged in different parts from the sensor and the rudder angle calculating unit and that output a control signal for controlling the steered motor based on each rudder angle signal output from the two rudder angle calculating units A control unit,
The rudder angle signal output from one of the two rudder angle calculators is input to the other rudder angle calculator, and the rudder angle output from the other rudder angle calculator. An angle signal is input to one of the steering angle calculation units, and the two steering angle calculation units execute a determination process based on the steering angle signal of each other.
該2つのセンサと共に同一部位に配置され、各センサの検出信号毎に基づき前記舵角を演算し、各演算結果を舵角信号として出力する2つの舵角演算部と、
前記センサおよび前記舵角演算部とは異なる部位に配置され、前記2つの舵角演算部から出力される各舵角信号毎に基づき反力モータを制御する制御信号を出力する2つの反力モータ制御部とを備え、
前記2つの舵角演算部のうちの一方の前記舵角演算部から出力される前記舵角信号は他方の前記舵角演算部に入力され、他方の前記舵角演算部から出力される前記舵角信号は一方の前記舵角演算部に入力され、前記2つの舵角演算部は互いの前記舵角信号に基づく判定処理を実行することを特徴とする車両用操舵装置。
Two sensors for outputting a detection signal relating to the steering angle of the vehicle;
Two steering angle calculation units that are arranged in the same part together with the two sensors, calculate the steering angle based on the detection signal of each sensor, and output each calculation result as a steering angle signal;
Two reaction force motors that are arranged in different parts from the sensor and the steering angle calculation unit and that output a control signal that controls the reaction force motor based on each steering angle signal output from the two steering angle calculation units A control unit,
The rudder angle signal output from one of the two rudder angle calculators is input to the other rudder angle calculator, and the rudder angle output from the other rudder angle calculator. An angle signal is input to one of the steering angle calculation units, and the two steering angle calculation units execute a determination process based on the steering angle signal of each other.
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