JP2008174191A - ステアリングシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】この発明は、電力消費の抑制効果を得ることができ、電力を確保して操舵困難に陥ることをなくし、車両の退避走行を可能とすることを目的とする。
【解決手段】この発明は、ステアリングハンドルと、操舵機構と、複数のアクチュエータと、複数の制御装置と、発電機と、電源とを備えるステアリングシステムにおいて、複数のアクチュエータは1以上の操舵モータと1以上のステアリングモータを含み、複数の制御装置は1以上の操舵モータ用制御装置と1以上のステアリングモータ用制御装置を含み、そのうち特定の制御装置により発電機の異常を確定した後、複数の制御装置の全てが、互いにほぼ同時となるよう速やかに低消費運転モードに移行し、この低消費運転モードでは操舵モータ及びステアリングモータに供給する電力を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限することを特徴とする。
【選択図】図2

Description

この発明はステアリングシステムに係り、特に、発電機系統が故障した場合に電力消費の抑制効果を得ることができ、電力消費の抑制で電力を確保して操舵困難に陥ることをなくすことができ、交通の妨げとならない場所への車両の退避走行を可能とすることができるステアリングシステムに関する。
車両には、ドライバーが人為的に操作するステアリングハンドルと、このステアリングハンドルの操作状態を考慮して操舵輪を所望の操舵状態に動作する操舵機構と、ステアリングハンドルの操作若しくは操舵機構の動作における操舵制御に用いられ電力を消費する複数のアクチュエータと、これらのアクチュエータに給電して動作状態を制御する複数の制御装置と、電力を発生させる発電機と、発生された電力を蓄えるとともに電力を他の装置に供給できる電源とを備える、いわゆるステアバイワイヤ方式のステアリングシステムを搭載しているものがある。
特開2005−82099号公報 特開2005−225733号公報 特開2005−22638号公報
従来のステアリングシステムにおいては、複数の電源(バッテリ)により1系統の電源装置に異常が発生じても、切替装置によりもう一方の電源装置をステアリングシステムに接続することで、フェールセーフを行っているものがある。
特開2004−328988号公報 特開2004−291846号公報 特開2004−291852号公報 特開2004−338657号公報
また、従来のステアリングシステムにおいては、別々の電源(バッテリ)2個をそれぞれ別々の制御手段、モータに供給することで、故障に対する強度を向上したものがある。
さらに、従来のステアリングシステムにおいては、2つの主・副操舵駆動系を設け、それぞれが制御手段、駆動回路、アクチュエータを備え、主・副操舵駆動系を切り換えることで、フェイルセーフを確実にしているものがある。
特開2000−53012号公報 特開2002−37112号公報
ところが、上記従来のステアリングシステムにおいては、電源系を切り替えたり、電源(バッテリ)を2個装備しているが、充電系が故障した場合に、全てのバッテリが時間と共に同様に劣化していく。
このため、従来と同様のモータ制御により電流を消費した場合には、短時間の内にバッテリの劣化を招き、電力確保が困難となってステアリングシステムが停止し、操舵困難となるおそれがある。また、充電系の故障だけでなく、発電機系統が故障した場合にも、同様に、電力確保が困難となってステアリングシステムが停止し、操舵困難となるおそれがある。この結果、ドライバーは、車両を交通の妨げとならない場所に移動させることができなくなる問題がある。
この発明は、発電機系統が故障した場合に電力消費の抑制効果を得ることができ、電力消費の抑制で電力を確保して操舵困難に陥ることをなくすことができ、交通の妨げとならない場所への車両の退避走行を可能とすることができるステアリングシステムを提供することを目的とする。
この発明は、人為的に操作するステアリングハンドルと、このステアリングハンドルの操作状態を考慮して操舵輪を所望の操舵状態に動作する操舵機構と、前記ステアリングハンドルの操作若しくは前記操舵機構の動作における操舵制御に用いられ電力を消費する複数のアクチュエータと、これらのアクチュエータに給電して動作状態を制御する複数の制御装置と、電力を発生させる発電機と、発生された電力を蓄えるとともに電力を他の装置に供給できる電源とを備えるステアリングシステムにおいて、前記複数のアクチュエータは1以上の操舵モータと1以上のステアリングモータを含み、前記複数の制御装置は1以上の操舵モータ用制御装置と1以上のステアリングモータ用制御装置を含み、そのうち特定の制御装置により前記発電機の異常を確定した後、前記複数の制御装置の全てが、互いにほぼ同時となるよう速やかに低消費運転モードに移行し、この低消費運転モードでは前記操舵モータ及び前記ステアリングモータに供給する電力を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限するングを設定することを特徴とする。
ステム。
この発明のステアリングシステムは、発電機系統が故障した場合にモータを停止させることで、電力消費の抑制効果を得ることができ、電力消費の抑制で電力を確保して操舵困難に陥ることをなくすことができ、交通の妨げとならない場所への車両の退避走行を可能とすることができる。
この発明のステアリングシステムは、発電機系統が故障した場合にモータを停止させることで、電力消費を抑制し、電力を確保して操舵困難に陥ることをなくし、車両の退避走行を可能とするものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。
図1〜図5は、この発明の第1実施例を示すものである。図1はステアリングシステムのシステム構成図、図2は電源装置のシステム構成図、図3は別の電源装置のシステム構成図、図4は発電機故障判定のバッテリ電圧を示す図、図5は発電機故障時の制御フローチャートである。図1において、1は車両、2はステアリングシステムである。ステアリングシステム2は、いわゆるステアバイワイヤ方式を採用したものであり、人為的に操作するステアリングハンドル3と、このステアリングハンドル3の操作状態を考慮して操舵輪4・5を所望の操舵状態に動作する操舵機構6と、ステアリングハンドル3の操作若しくは操舵機構6の動作における操舵制御に用いられ電力を消費する複数のアクチュエータ7〜9と、これらのアクチュエータ7〜9に給電して動作状態を制御する複数の制御装置10〜12と、電力を発生させる発電機13と、発生された電力を蓄えるとともに電力を他の装置に供給できる複数の電源14・15とを備えている。
前記ステアリングハンドル3は、ステアリングコラム16に回動可能に支持されたステアリング軸17の一端に取り付けられている。ステアリングコラム16には、ドライバーがステアリングハンドル3を操作した際の回転に対する反力又は回転をアシスト(助勢)する前記アクチュエータ7として、ステアリングモータ7を設けている。ステアリングモータ7の駆動力は、ステアリングコラム16に内蔵されたステアリングモータギヤを介してステアリング軸17に伝達される。また、ステアリングコラム16には、ステアリング軸17の回転角をステアリングハンドル3の回転角として検出する第1・第2回転角センサ18・19と、ステアリング軸17の回転トルクをステアリングハンドル3の回転トルクとして検出するトルクセンサ20とを設けている。
前記操舵機構6は、ステアリングハンドル3の操作状態を考慮して回転されるピニオン軸21を備え、ピニオン軸21の回転運動を内蔵するステアリングギヤにより直線運動に変換してラック軸22に伝達するステアリングギヤボックス23を備え、ラック軸22の両端に直線運動を左右の駆動輪4・5に伝達して操向する左右のタイロッド24・25を備えている。ステアリングギヤボックス23には、ピニオン軸21を支持する操舵モータギヤボックス26を設けている。操舵モータギヤボックス26は、ピニオン軸21の一端を外部に露出させて回転可能に支持し、ピニオン軸21の他端をステアリングギヤボックス23内においてステアリングギヤによりラック軸22に連絡している。
操舵モータギヤボックス26には、ピニオン軸21を回転させて操舵輪4・5を所望の操舵状態に動作する複数の前記アクチュエータ8・9として、第1・第2操舵モータ8・9を設けている。第1・第2操舵モータ8・9の駆動力は、操舵モータギヤボックス26に内蔵された操舵モータギヤによりピニオン軸21に伝達される。また、操舵モータギヤボックス26には、ピニオン軸21の回転角を検出する回転角センサ27を設けている。
前記複数の制御装置10〜12は、ステアリングモータ7に給電して動作状態を制御するステアリングモータ用制御装置10と、第1・第2操舵モータ8・9に給電して動作状態を制御する第1・第2操舵モータ用制御装置11・12とからなる。ステアリングモータ用制御装置10には、前記ステアリングモータ7と、第1・第2回転角センサ18・19と、トルクセンサ20とを接続している。第1・第2操舵モータ用制御装置11・12には、前記第1・第2操舵モータ8・9を各々接続し、また、回転角センサ27を接続している。
ステアリングモータ用制御装置10、第1・第2操舵モータ用制御装置11・12は、ステアリングシステム2のシステム制御装置28を構成している。システム制御装置28には、表示警報装置29、車両情報検知手段30、車両統合制御装置31を接続している。表示警報装置29は、車両1のアラーム等の表示・ブザー等による通知を行う。車両情報検知手段30は、車両速度を検知する車両速度検知手段、エンジン回転数を検知するエンジン回転数検知手段、イグニションスイッチ状態を検知するスイッチ状態検知手段、変速機のシフト位置を検知するシフト位置検知手段等からなり、各種車両情報を検知する。車両統合制御装置31は、車両1の速度制限等の統合制御を行う。
前記電力を発生させる発電機13は、車両1に搭載したエンジンにより駆動され、電力を発生する。前記電源である第1・第2バッテリ14・15は、図2に示すように、発電機13により発生された電力を蓄えるとともに、電力を他の装置、例えば、前記ステアリングモータ用制御装置10や第1・第2操舵モータ用制御装置11・12、これらステアリングシステム2以外の車両1の電気負荷32に供給できる。発電機13、第1・第2バッテリ14・15は、電源装置33を構成している。なお、電源装置33には、図3に示すように、前記発電機13、第1・第2バッテリ14・15に加えて、ハイブリッド車等のように高電圧バッテリ34と電圧変換機であるDC/DCコンバータ35とを備え、高電圧バッテリ34からDC/DCコンバータ35で変圧して第1・第2バッテリ14・15に電力を蓄えるものもある。
このステアリングシステム2には、クラッチ36を有する機械的操舵機構37を併設している。機械的操舵機構37は、ステアリングコラム16に回動可能に支持されたステアリング軸17の他端に電気的に接続・解放可能なクラッチ36を備え、クラッチ36に接続されるクラッチギヤボックス38を備えている。クラッチ36は、ステアリングモータ用制御装置10に接続され、ステアリング軸17とクラッチ軸39との間で駆動力の伝達を断続する。クラッチギヤボックス38は、クラッチ軸39に取り付けられたクラッチ入力ギヤ40と、このクラッチ入力ギヤ40に噛み合うクラッチ出力ギヤ41とを内蔵している。クラッチ出力ギヤ41には、フレキシブル軸42の一端を連結している。
また、機械的操舵機構37は、操舵機構5の操舵モータギヤボックス26に接続されるピニオンギヤボックス43を備えている。ピニオンギヤボックス43は、前記フレキシブル軸42の他端を連結したピニオン入力ギヤ44と、このピニオン入力ギヤ44に噛み合うピニオン出力ギヤ45とを内蔵している。ピニオン出力ギヤ45は、操舵モータギヤボックス26から露出されたピニオン軸21の一端に取り付けられている。
この機械的操舵機構37は、クラッチ36の接続状態ではステアリングハンドル3と操舵機構6とを機械的操舵機構37のフレキシブル軸42を介して駆動連結するとともに、クラッチ36の解放状態ではステアリングハンドル3と操舵機構6とを互いに独立駆動可能とする。これにより、このステアリングシステム2は、操舵機構5の第1・第2操舵モータ8・9の駆動力に頼ることなく、ドライバーによるステアリングハンドル3の操作力だけで、機械的に操舵輪4・5を所望の操舵状態に動作することができる。
このステアリングシステム2は、複数の制御装置として1以上の第1・第2操舵モータ用制御装置11・12と1以上のステアリングモータ用制御装置10を含み、そのうち特定の制御装置により発電機13の異常を確定した後、複数の制御装置10〜12の全てが、互いにほぼ同時となるよう速やかに低消費運転モードに移行する。この低消費運転モードでは、第1・第2操舵モータ8・9及びステアリングモータ7に供給する電力を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限する。
このステアリングシステム2は、複数の制御装置10〜12のうち特定の制御装置により発電機13の異常を確定した場合には、クラッチ36は接続状態とし、第1・第2操舵モータ用制御装置11・12は、低消費運転モードとして第1・第2操舵モータ8・9に供給する電力を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限する一方、ステアリングモータ用制御装置10は、低消費運転モードとしてステアリングモータ7に供給する電力を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限した上で、人為的な操作を助長する方向に駆動制御する。
このステアリングシステム2は、車両1の停車時に、予め設定した規定時間にわたり操作入力がない場合に、第1・第2操舵モータ用制御装置11・12は第1・第2操舵モータ8・9を完全に停止するように制御する一方、ステアリングモータ用制御装置10はステアリングモータ7を停止するように制御する。
このステアリングシステム2は、1以上の第1・第2操舵モータ用制御装置11・12と1以上のステアリングモータ用制御装置10を含む複数の制御装置10〜12が、それぞれ発電機13、電源である第1・第2バッテリ14・15若しくは電圧変換機であるDC/DCコンバータ35の異常を判定する判定手段46〜48を有している。それら複数の制御装置10〜12の判定手段46〜48のうち2以上の所定数が揃って異常を判定した場合には、特定の制御装置が発電機13、第1・第2バッテリ14・15若しくはDC/DCコンバータ35の異常を確定したとする。
次に作用を説明する。
ステアリングシステム2は、図5に示すように、制御がスタートすると(101)、発電機13の異常(FAIL)を検出したか否かを判断する(102)。発電機13の異常検出は、第1・第2操舵モータ用制御装置11・12とステアリングモータ用制御装置10との全ての制御装置10〜12により行う。各制御装置10〜12の判定手段46〜48は、第1・第2バッテリ14・15のバッテリ電圧を監視し、図4に示すように、一定時間内のAVE値(バッテリ電圧平均値)を算出しする。各制御装置10〜12は、このAVE値が規定電圧値Vs以下となり、且つこの規定電圧値Vs以下の状態が設定時間t以上継続した場合に、発電機13の異常検出と判定する。
発電機13の異常検出は、全ての制御装置10〜12のうちの特定の制御装置、例えば、第1・第2操舵モータ用制御装置11・12の2つが揃って発電機13の異常を検出した場合、あるいは、ステアリングモータ用制御装置10の1つが発電機13の異常検出した場合に、発電機13の異常を確定する。なお、発電機13の異常検出は、AVE値でなく、電圧変化幅(率)により判定することもできる。また、異常検出は、発電機13だけでなく、電源である第1・第2バッテリ14・15若しくは電圧変換機であるDC/DCコンバータ35の異常を検出してもよい。
前記発電機13の異常検出の判断(102)において、全ての制御装置10〜12が発電機13の異常を検出せず、判断(102)がNOの場合は、この判断を繰り返す。
前記発電機13の異常検出の判断(102)において、全ての制御装置10〜12のうちの特定の制御装置、例えば、第1・第2操舵モータ用制御装置11・12の2つが発電機13の異常検出し、あるいは、ステアリングモータ用制御装置10の1つだけが発電機13の異常検出し、判断(102)がYESの場合は、[1]表示警報装置29による表示・警報を開始し、[2]車両1の電気負荷32に電流制限(低消費電流運転)を要求し、[3]車両1の統合制御を行う車両統合制御装置31に速度制限(低速走行化)等を要求し(103)、機械的操舵機構37のクラッチ36を接続状態にし(104)、第1・第2操舵モータ用制御装置11・12による第1・第2操舵モータ8・9の低消費運転モードに移行する(105)と同時に、ステアリングモータ用制御装置10によるステアリングモータ7の低消費運転モードに移行する(106)。
前記第1・第2操舵用制御装置11・12による低消費運転モード(105)においては、車両1が停車状態(車両速度=0)か否かを判断する(107)。
この判断(107)がYESの場合は、[1]第1・第2操舵モータ8・9に供給する駆動電流の最大値を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限(C1値以下に制限)し、[2]ステアリングハンドル3の回転変化が無い(規定角度以下)、又はステアリングハンドル3のトルクセンサ20のトルク値が既定値以下の状態が規定時間継続した場合、第1・第2操舵モータ8・9をOFF(電流=0)とし、[3]第1・第2操舵モータ8・9の1回の駆動時間が規定時間T1を超えた場合、第1・第2操舵モータ8・9をOFFし、一度ステアリングハンドル3が中点に戻った時点でリセットし、第1・第2操舵モータ8・9を駆動可能とし(108)、エンドにする(109)。なお、[2]の第1・第2操舵モータ8・9のOFF後において、ステアリングハンドル3の回転変化を検出し(規定角度超え)、又はトルク値の増加を検出した場合は、速やかに第1・第2操舵モータ8・9を始動する。
また、前記判断(107)がNOの場合は、第1・第2操舵モータ8・9の駆動電流の最大値を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限(C2値以下に制限)し(110)、エンドにする(109)。
一方、前記ステアリングモータ用制御装置10による低消費運転モード(106)においては、車両1が停車状態(車両速度=0)か否かを判断する(111)。この判断(111)がYESの場合は、ステアリングハンドル3のトルクセンサ20のトルク値が既定値以下であるか否かを判断する(112)。この判断(112)がYESの場合は、ステアリングモータ7をOFF(電流=0)とし(113)、エンドにする(109)。ステアリングハンドル3は、ステアリングモータ7によるアシストが無いため、ドライバーがステアリングハンドル3を操作すると重い状態になるので、ドライバーに注意を勧告することができるとともに、消費電流を低減することができる。
また、前記判断(111)がNOの場合、また前記判断(112)がNOの場合は、ステアリングモータ7を駆動してステアリングハンドル3のアシスト制御(但し、テアリングモータ7の最大電流は制限(但し、最大電流は制限(C3値以下)する。)を行い(114)、エンドにする(109)。
このように、このステアリングシステム2は、複数の制御装置として1以上の第1・第2操舵モータ用制御装置11・12と1以上のステアリングモータ用制御装置10を含み、そのうち特定の制御装置により発電機13の異常を確定した後、複数の制御装置10〜12の全てが、互いにほぼ同時となるよう速やかに低消費運転モードに移行する。この低消費運転モードでは、第1・第2操舵モータ8・9及びステアリングモータ7に供給する電力を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限する。
これにより、このステアリングシステム2は、発電機系統が故障した場合に第1・第2操舵モータ8・9及びステアリングモータ7を停止させることで、電力消費の抑制効果を得ることができ、電力消費の抑制で第1・第2操舵モータ8・9及びステアリングモータ7に供給する電力を確保して操舵困難に陥ることをなくすことができ、交通の妨げとならない場所への車両1の退避走行を可能とすることができる。
このステアリングシステム2は、複数の制御装置10〜12のうち特定の制御装置により発電機13の異常を確定した場合には、クラッチ36は接続状態とし、第1・第2操舵モータ用制御装置11・12は、低消費運転モードとして第1・第2操舵モータ8・9に供給する電力を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限する一方、ステアリングモータ用制御装置10は、低消費運転モードとしてステアリングモータ7に供給する電力を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限した上で、人為的な操作を助長する方向に駆動制御する。
これにより、このステアリングシステム2は、電力消費が多い停車時(走行トルクによるトルクステアの効果が得られない状態)に、発電機系統が故障した場合に第1・第2操舵モータ8・9及びステアリングモータ7を停止させることで、電力消費の抑制効果が非常に大きく、電力消費の大きな抑制で第1・第2操舵モータ8・9及びステアリングモータ7に供給する電力を確保して走行中の制御量を大きく確保することができる。また、このステアリングシステム2は、機械的操舵機構37の介在により、減速比の変化や機械損の増加が生じても、ドライバーにはスムーズで軽い良好な操作性を提供できる。さらに、このステアリングシステム2は、電気式ステア(ステアバイワイヤ)の状態から機械式ステアに変更しても、その操作感のギャップを小さく抑えることができる。
このステアリングシステム2は、車両1の停車時に、予め設定した規定時間にわたりステアリングハンドル3の操作入力がない場合に、第1・第2操舵モータ用制御装置11・12は第1・第2操舵モータ8・9を完全に停止するように制御する一方、ステアリングモータ用制御装置10はステアリングモータ7を停止するように制御する。
これにより、このステアリングシステム2は、ステアリングハンドル3の反力制御を停止させることで、ドライバーへの注意勧告と消費電流の抑制が可能である。
このステアリングシステム2は、1以上の第1・第2操舵モータ用制御装置11・12と1以上のステアリングモータ用制御装置10を含む複数の制御装置10〜12が、それぞれ発電機13、電源である第1・第2バッテリ14・15若しくは電圧変換機であるDC/DCコンバータ35の異常を判定する判定手段46〜48を有し、それら複数の制御装置10〜12の判定手段46〜48のうち2以上の所定数が揃って異常を判定した場合には、特定の制御装置が発電機13、第1・第2バッテリ14・15若しくはDC/DCコンバータ35の異常を確定したとする。
これにより、このステアリングシステム2は、複数の制御装置10〜12のそれぞれが有している判定手段46〜48のうち、2以上の所定数が揃って異常を判定した場合に異常を確定しているので、故障の誤判定を防止することができる。
図6・図7は、第2実施例を示すものである。図6はステアリングシステムのシステム構成図、図7は発電機故障時の制御フローチャートである。第2実施例において、前述第1実施例と同一機能を果たす箇所には同一符合を付して説明する。図6において、1は車両、2はステアリングシステムである。第2実施例のステアリングシステム2は、いわゆるステアバイワイヤ方式を採用したものであり、第1実施例と同様に、人為的に操作するステアリングハンドル3と、このステアリングハンドル3の操作状態を考慮して操舵輪4・5を所望の操舵状態に動作する操舵機構6と、ステアリングハンドル3の操作若しくは操舵機構6の動作における操舵制御に用いられ電力を消費する複数のアクチュエータ7〜9と、これらのアクチュエータ7〜9に給電して動作状態を制御する複数の制御装置10〜12と、電力を発生させる発電機13と、発生された電力を蓄えるとともに電力を他の装置に供給できる複数の電源14・15とを備えている。
これらステアリングシステム2を構成するステアリングハンドル3、操舵機構6、複数のアクチュエータであるステアリングモータ7、第1・第2操舵モータ8・9、複数の制御装置であるステアリングモータ用制御装置10、第1・第2操舵モータ用制御装置11・12、発電機13、複数の電源である第1・第2バッテリ14・15の構成は、前述第1実施例と同様であるので詳細な説明は省略する。また、発電機13、第1・第2バッテリ14・15で構成される電源装置33は、図2に示すように、発電機13により発生された電力を第1・第2バッテリ14・15に蓄えるとともに、電力を他の装置、例えば、ステアリングモータ用制御装置10や第1・第2操舵モータ用制御装置11・12、これらステアリングシステム2以外の車両1の電気負荷32に供給できる。さらに、電源装置33には、図3に示すように、発電機13、第1・第2バッテリ14・15に加えて、ハイブリッド車等のように高電圧バッテリ34と電圧変換機であるDC/DCコンバータ35とを備え、高電圧バッテリ34からDC/DCコンバータ35で変圧して第1・第2バッテリ14・15に電力を蓄えるものもある。
第2実施例のステアリングシステム2は、ステアリングハンドル3と操舵機構6との間に、クラッチ36を有する機械的操舵機構37を併設していない点で、第1実施例と相違する。
第2実施例のステアリングシステム2は、複数の制御装置として1以上の第1・第2操舵モータ用制御装置11・12と1以上のステアリングモータ用制御装置10を含み、そのうち特定の制御装置により発電機13の異常を確定した後、複数の制御装置10〜12の全てが、互いにほぼ同時となるよう速やかに低消費運転モードに移行する。この低消費運転モードでは、第1・第2操舵モータ8・9及びステアリングモータ7に供給する電力を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限する。
このステアリングシステム2は、車両速度を検知する車速検知手段としての車両情報検知手段30を設け、複数の制御装置10〜12のうち特定の制御装置により前記発電機の異常を確定した場合には、第1・第2操舵モータ用制御装置11・12は、低消費運転モードとして第1・第2操舵モータ8・9に供給する電力を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限するとともに、ステアリングモータ用制御装置10は、低消費運転モードとしてステアリングモータ7に供給する電力を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限する。
このステアリングシステム2は、車両1の停車時に、予め設定した規定時間にわたり操作入力がない場合に、第1・第2操舵モータ用制御装置11・12は第1・第2操舵モータ8・9を完全に停止するように制御する一方、ステアリングモータ用制御装置10はステアリングモータ7を間欠駆動が可能なように制御する。
このステアリングシステム2は、1以上の第1・第2操舵モータ用制御装置11・12と1以上のステアリングモータ用制御装置10を含む複数の制御装置10〜12が、それぞれ発電機13、電源である第1・第2バッテリ14・15若しくは電圧変換機であるDC/DCコンバータ35の異常を判定する判定手段46〜48を有している。それら複数の制御装置10〜12の判定手段46〜48のうち2以上の所定数が揃って異常を判定した場合には、特定の制御装置が発電機13、第1・第2バッテリ14・15若しくはDC/DCコンバータ35の異常を確定したとする。
次に作用を説明する。
ステアリングシステム2は、図7に示すように、制御がスタートすると(201)、発電機13の異常(FAIL)を検出したか否かを判断する(202)。発電機13の異常検出は、第1・第2操舵モータ用制御装置11・12とステアリングモータ用制御装置10との全ての制御装置10〜12により行う。各制御装置10〜12の判定手段46〜48は、第1・第2バッテリ14・15のバッテリ電圧を監視し、図4に示すように、一定時間内のAVE値(バッテリ電圧平均値)を算出しする。各制御装置10〜12は、このAVE値が規定電圧値Vs以下となり、且つこの規定電圧値Vs以下の状態が設定時間t以上継続した場合に、発電機13の異常検出と判定する。
発電機13の異常検出は、全ての制御装置10〜12のうちの特定の制御装置、例えば、第1・第2操舵モータ用制御装置11・12の2つが揃って発電機13の異常を検出した場合、あるいは、ステアリングモータ用制御装置10の1つが発電機13の異常検出した場合に、発電機13の異常を確定する。なお、発電機13の異常検出は、AVE値でなく、電圧変化幅(率)により判定することもできる。また、異常検出は、発電機13だけでなく、電源である第1・第2バッテリ14・15若しくは電圧変換機であるDC/DCコンバータ35の異常を検出してもよい。
前記発電機13の異常検出の判断(202)において、全ての制御装置10〜12が発電機13の異常を検出せず、判断(202)がNOの場合は、この判断を繰り返す。
前記発電機13の異常検出の判断(202)において、全ての制御装置10〜12のうちの特定の制御装置、例えば、第1・第2操舵モータ用制御装置11・12の2つが発電機13の異常検出し、あるいは、ステアリングモータ用制御装置10の1つだけが発電機13の異常検出し、判断(202)がYESの場合は、[1]表示警報装置29による表示・警報を開始し、[2]車両1の電気負荷32に電流制限(低消費電流運転)を要求し、[3]車両1の統合制御を行う車両統合制御装置31に速度制限(低速走行化)等を要求し(203)、第1・第2操舵モータ用制御装置11・12による第1・第2操舵モータ8・9の低消費運転モードに移行する(204)と同時に、ステアリングモータ用制御装置10によるステアリングモータ7の低消費運転モードに移行する(205)。
前記第1・第2操舵モータ用制御装置11・12による低消費運転モード(204)においては、車両1が停車状態(車両速度=0)か否かを判断する(206)。
この判断(206)がYESの場合は、[1]第1・第2操舵モータ8・9に供給する駆動電流の最大値を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限(C1値以下に制限)し、[2]ステアリングハンドル3の回転変化が無い(規定角度以下)、又はステアリングハンドル3のトルクセンサ20のトルク値が既定値以下の状態が規定時間継続した場合、第1・第2操舵モータ8・9をOFF(電流=0)とし、[3]第1・第2操舵モータ8・9の1回の駆動時間が規定時間T1を超えた場合、第1・第2操舵モータ8・9をOFFし、一度ステアリングハンドル3が中点に戻った時点でリセットし、第1・第2操舵モータ8・9を駆動可能とし(207)、エンドにする(208)。なお、[2]の第1・第2操舵モータ8・9のOFF後において、ステアリングハンドル3の回転変化を検出し(規定角度超え)、又はトルク値の増加を検出した場合は、速やかに第1・第2操舵モータ8・9を始動する。
また、前記判断(206)がNOの場合は、第1・第2操舵モータ8・9の駆動電流の最大値を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限(C2値以下に制限)し(209)、エンドにする(208)。
一方、前記ステアリングモータ用制御装置10による低消費運転モード(205)においては、車両1が停車状態(車両速度=0)か否かを判断する(210)。この判断(210)がYESの場合は、ステアリングモータ7による反力制御を間欠動作(但し、最大電流は制限(C4値以下)する。)にし(211)、エンドにする(208)。ステアリングハンドル3は、ドライバーがステアリングハンドル3を操作したときに、ステアリングモータ7の間欠動作により抵抗感の有る/無し(減少)が一定間隔で連続するので、ドライバーに注意を勧告することができるとともに、消費電流を低減することができる。
また、前記判断(210)がNOの場合は、ステアリングモータ7による反力制御の最大電流を制限(C4値以下に制限)し(212)、エンドにする(208)。
このように、このステアリングシステム2は、複数の制御装置として1以上の第1・第2操舵モータ用制御装置11・12と1以上のステアリングモータ用制御装置10を含み、そのうち特定の制御装置により発電機13の異常を確定した後、複数の制御装置10〜12の全てが、互いにほぼ同時となるよう速やかに低消費運転モードに移行する。この低消費運転モードでは、第1・第2操舵モータ8・9及びステアリングモータ7に供給する電力を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限する。
これにより、このステアリングシステム2は、発電機系統が故障した場合に第1・第2操舵モータ8・9及びステアリングモータ7を停止させることで、電力消費の抑制効果を得ることができ、電力消費の抑制で第1・第2操舵モータ8・9及びステアリングモータ7に供給する電力を確保して操舵困難に陥ることをなくすことができ、交通の妨げとならない場所への車両1の退避走行を可能とすることができる。
このステアリングシステム2は、車両速度を検知する車速検知手段としての車両情報検知手段30を設け、複数の制御装置10〜12のうち特定の制御装置により前記発電機の異常を確定した場合には、第1・第2操舵モータ用制御装置11・12は、低消費運転モードとして第1・第2操舵モータ8・9に供給する電力を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限するとともに、ステアリングモータ用制御装置10は、低消費運転モードとしてステアリングモータ7に供給する電力を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限する。
これにより、このステアリングシステム2は、電力消費が多い停車時(走行トルクによるトルクステアの効果が得られない状態)に、発電機系統が故障した場合に第1・第2操舵モータ8・9及びステアリングモータ7を停止させることで、電力消費の抑制効果が非常に大きく、電力消費の大きな抑制で第1・第2操舵モータ8・9及びステアリングモータ7に供給する電力を確保して走行中の制御量を大きく確保することができる。
このステアリングシステム2は、車両1の停車時に、予め設定した規定時間にわたり操作入力がない場合に、第1・第2操舵モータ用制御装置11・12は第1・第2操舵モータ8・9を完全に停止するように制御する一方、ステアリングモータ用制御装置10はステアリングモータ7を間欠駆動が可能なように制御する。
これにより、このステアリングシステム2は、ステアリングハンドル3の反力制御を間欠動作させることで、ドライバーへの注意勧告と消費電流の抑制が可能である。
このステアリングシステム2は、1以上の第1・第2操舵モータ用制御装置11・12と1以上のステアリングモータ用制御装置10を含む複数の制御装置10〜12が、それぞれ発電機13、電源である第1・第2バッテリ14・15若しくは電圧変換機であるDC/DCコンバータ35の異常を判定する判定手段46〜48を有し、それら複数の制御装置10〜12の判定手段46〜48のうち2以上の所定数が揃って異常を判定した場合には、特定の制御装置が発電機13、第1・第2バッテリ14・15若しくはDC/DCコンバータ35の異常を確定したとする。
これにより、このステアリングシステム2は、複数の制御装置10〜12のそれぞれが有している判定手段46〜48のうち、2以上の所定数が揃って異常を判定した場合に異常を確定しているので、故障の誤判定を防止することができる。
この発明のステアリングシステムは、発電機系統が故障した場合にモータを停止させることで、電力消費を抑制し、電力を確保して操舵困難に陥ることをなくし、車両の退避走行を可能とするものであり、二輪車、四輪車やその他の車両にも適用することができる。
第1実施例を示すステアリングシステムのシステム構成図である。 第1実施例を示す電源装置のシステム構成図である。 第1実施例を示す別の電源装置のシステム構成図である。 第1実施例を示す発電機故障判定のバッテリ電圧を示す図である。 第1実施例を示す発電機故障時の制御フローチャートである。 第2実施例を示すステアリングシステムのシステム構成図ある。 第2実施例を示す発電機故障時の制御フローチャートである。
符号の説明
1 車両
2 ステアリングシステム
3 ステアリングハンドル
4・5 操舵輪
6 操舵機構
7 ステアリングモータ
8・9 第1・第2操舵モータ
10 ステアリングモータ用制御装置
11・12 第1・第2操舵モータ用制御装置
13 発電機
14・15 第1・第2バッテリ
16 ステアリングコラム
18・19 第1・第2回転角センサ
20 トルクセンサ
23 ステアリングギヤボックス
24・25 タイロッド
26 操舵モータギヤボックス
27 回転角センサ
36 クラッチ
37 機械的操舵機構
42 フレキシブル軸
46〜48 判定手段

Claims (6)

  1. 人為的に操作するステアリングハンドルと、このステアリングハンドルの操作状態を考慮して操舵輪を所望の操舵状態に動作する操舵機構と、前記ステアリングハンドルの操作若しくは前記操舵機構の動作における操舵制御に用いられ電力を消費する複数のアクチュエータと、これらのアクチュエータに給電して動作状態を制御する複数の制御装置と、電力を発生させる発電機と、発生された電力を蓄えるとともに電力を他の装置に供給できる電源とを備えるステアリングシステムにおいて、前記複数のアクチュエータは1以上の操舵モータと1以上のステアリングモータを含み、前記複数の制御装置は1以上の操舵モータ用制御装置と1以上のステアリングモータ用制御装置を含み、そのうち特定の制御装置により前記発電機の異常を確定した後、前記複数の制御装置の全てが、互いにほぼ同時となるよう速やかに低消費運転モードに移行し、この低消費運転モードでは前記操舵モータ及び前記ステアリングモータに供給する電力を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限することを特徴とするステアリングシステム。
  2. 前記ステアリングシステムに、クラッチを有する機械的操舵機構を併設し、このクラッチの接続状態では前記ステアリングハンドルと前記操舵機構とを前記機械的操舵機構を介して駆動連結するとともに、前記クラッチの解放状態では前記ステアリングハンドルと前記操舵機構とを互いに独立駆動可能とし、車両速度を検知する車速検知手段を設け、前記複数の制御装置のうち特定の制御装置により前記発電機の異常を確定した場合には、前記クラッチは接続状態とし、前記操舵モータ用制御装置は、低消費運転モードとして前記操舵モータに供給する電力を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限する一方、前記ステアリングモータ用制御装置は、低消費運転モードとして前記ステアリングモータに供給する電力を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限した上で、人為的な操作を助長する方向に駆動制御することを特徴とする請求項1に記載のステアリングシステム。
  3. 車両速度を検知する車速検知手段を設け、前記複数の制御装置のうち特定の制御装置により前記発電機の異常を確定した場合には、前記操舵モータ用制御装置は、低消費運転モードとして前記操舵モータに供給する電力を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限するとともに、前記ステアリングモータ用制御装置は、低消費運転モードとして前記ステアリングモータに供給する電力を、通常の供給電流に対し定率減少若しくは設定値超過部分カットにより制限することを特徴とする請求項1に記載のステアリングシステム。
  4. 停車時に、予め設定した規定時間にわたり操作入力がない場合に、前記操舵モータ用制御装置は前記操舵モータを完全に停止するように制御する一方、前記操舵モータ用制御装置は前記ステアリングモータを停止するように制御することを特徴とする請求項2に記載のステアリングシステム。
  5. 停車時に、予め設定した規定時間にわたり操作入力がない場合に、前記操舵モータ用制御装置は前記操舵モータを完全に停止するように制御する一方、前記操舵モータ用制御装置は前記ステアリングモータを間欠駆動が可能なように制御することを特徴とする請求項3に記載のステアリングシステム。
  6. 前記1以上の操舵モータ用制御装置と1以上のステアリングモータ用制御装置を含む複数の制御装置が、それぞれ発電機、電源若しくは電圧変換機の異常を判定する判定手段を有し、それら制御装置の判定手段のうち2以上の所定数が揃って異常を判定した場合に、特定の制御装置が発電機、電源若しくは電圧変換機の異常を確定したとすることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のステアリングシステム。
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