JP2012144111A - Steer-by-wire system - Google Patents

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Hiroshi Urabe
洋 浦部
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Abstract

【課題】ステアバイワイヤシステムにおいて、ステアリングホイールの手応え感を最適に調整することにある。
【解決手段】反力発生モータ制御手段24は、異常検出手段24Bを備えるとともに、ステアリングホイール7の操作角を検出する操作角検出手段10,12に連絡し、異常検出手段24Bにより反力発生が停止する異常状態が検出されている時には操作角検出手段10,12により検出されるステアリングホイール操作角に基づいて反力発生モータ13の端子13A,13B間を断続的に短絡させる。
【選択図】図4
An object of the present invention is to optimally adjust the responsiveness of a steering wheel in a steer-by-wire system.
A reaction force generation motor control means 24 includes an abnormality detection means 24B, and communicates with operation angle detection means 10 and 12 for detecting an operation angle of a steering wheel 7 to generate reaction force by the abnormality detection means 24B. When an abnormal state to be stopped is detected, the terminals 13A and 13B of the reaction force generation motor 13 are intermittently short-circuited based on the steering wheel operation angle detected by the operation angle detection means 10 and 12.
[Selection] Figure 4

Description

この発明は、ステアバイワイヤシステムに係り、特にステアリングホイールに発生させる反力を制御するステアバイワイヤシステムに関する。   The present invention relates to a steer-by-wire system, and more particularly to a steer-by-wire system that controls a reaction force generated in a steering wheel.

車両においては、ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に切り離され、ステアリングホイールに路面反力に相当する反力を発生させる反力発生モータを設けたステアバイワイヤシステムを搭載しているものがある。
このステアバイワイヤシステムでは、異常発生によりステアリングホイールヘの反力を停止して、機械的なバックアップをクラッチの締結をすることで実現し、その異常発生からクラッチの締結までの間で反力が停止すると、ステアリングホイールの切り過ぎが発生し、車両が不安定になる可能性があり、そのため、この間に反力発生モータの端子間を専用リレーでショートさせて電磁ブレーキ状態とし、ステアリングホイールが急激に軽くなるのを防止し、また、電磁ブレーキの重さを調整するため、ショート状態をPWM制御することで、ブレーキの重さ調整しているものがある。
Some vehicles are equipped with a steer-by-wire system in which a steering wheel and a steering wheel are mechanically separated from each other and a reaction force generation motor that generates a reaction force corresponding to a road surface reaction force is provided on the steering wheel.
In this steer-by-wire system, the reaction force to the steering wheel is stopped when an abnormality occurs, and mechanical backup is achieved by engaging the clutch, and the reaction force stops between the occurrence of the abnormality and the engagement of the clutch. If this happens, the steering wheel may be overcut and the vehicle may become unstable.For this reason, the terminals of the reaction force generation motor are short-circuited by a dedicated relay to establish an electromagnetic brake state, and the steering wheel suddenly In order to prevent lightening and to adjust the weight of the electromagnetic brake, some brakes are adjusted by PWM control of the short state.

特開2006−44378号公報JP 2006-44378 A

特許文献1に係る車両用操舵装置は、システム異常時にステアリング機構とステアリングホイールとを機械的に連結するバックアップ装置を有し、そして、このバックアップ装置が作動するまでの間、操舵反力が急減し、運転者の力の加減によっては、過剰に操舵してしまうことを防止するものである。従って、バックアップ装置が作動するまでの時間だけ反力発生モータの端子間を短絡するように制御し、さらに、反力発生のモータの端子間を短絡することにより発生する反力は一定で、保舵時の操舵反カトルクの約1/2とするものである。   The vehicle steering device according to Patent Document 1 has a backup device that mechanically connects the steering mechanism and the steering wheel when the system is abnormal, and the steering reaction force is rapidly reduced until the backup device is activated. Depending on the driver's power, excessive steering is prevented. Therefore, control is performed so that the terminals of the reaction force generating motor are short-circuited for the time until the backup device is operated, and the reaction force generated by short-circuiting the terminals of the reaction force generating motor is constant and maintained. This is about 1/2 of the steering reaction torque at the time of steering.

ところが、従来、上記の特許文献1では、システムの不具合時のみ使用するリレースイッチを搭載するため、コストアップとなり、また、重さ(ステアリングホイールの手応え感)を調整できるとしているが、このような回路構成ではその調整が十分ではなく、また、システム異常時に操舵反力トルクが急変するおそれがあった。   However, conventionally, in Patent Document 1 described above, since a relay switch that is used only when the system malfunctions is mounted, the cost is increased and the weight (feeling of steering wheel response) can be adjusted. In the circuit configuration, the adjustment is not sufficient, and the steering reaction torque may change suddenly when the system is abnormal.

そこで、この発明の目的は、ステアリングホイールの手応え感を最適に調整するステアバイワイヤシステムを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a steer-by-wire system that optimally adjusts the responsiveness of the steering wheel.

この発明は、ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に切り離され、前記ステアリングホイールに路面反力に相当する反力を発生させる反力発生モータを設け、反力発生が停止する異常状態か否かを検出する異常検出手段を備え、この異常検出手段により反力発生が停止する異常状態が検出された時には前記反力発生モータの端子間を短絡させる反力発生モータ制御手段を設けたステアバイワイヤシステムにおいて、前記ステアリングホイールの操作角を検出する操作角検出手段を設け、前記反力発生モータ制御手段は前記異常検出手段により反力発生が停止する異常状態が検出されている時には前記操作角検出手段により検出されるステアリングホイール操作角に基づいて前記反力発生モータの端子間を断続的に短絡させることを特徴とする。   In this invention, the steering wheel and the steering wheel are mechanically separated, and the steering wheel is provided with a reaction force generation motor that generates a reaction force corresponding to the road surface reaction force. A steer-by-wire system provided with reaction force generation motor control means for short-circuiting the terminals of the reaction force generation motor when an abnormality state in which reaction force generation stops is detected by the abnormality detection means The operation angle detection means for detecting the operation angle of the steering wheel is provided, and the reaction force generation motor control means is configured to detect the operation angle detection means when an abnormal state in which reaction force generation is stopped is detected by the abnormality detection means. Characterized in that the terminals of the reaction force generation motor are intermittently short-circuited based on the steering wheel operation angle detected by That.

この発明のステアバイワイヤシステムは、ステアリングホイールの手応え感を最適に調整できる。   The steer-by-wire system of the present invention can optimally adjust the responsiveness of the steering wheel.

図1はステアリングホイールの反力制御のフローチャートである。(実施例)FIG. 1 is a flowchart of the reaction force control of the steering wheel. (Example) 図2は反力発生モータの駆動回路(Hブリッジ回路)の構成図である。(実施例)FIG. 2 is a configuration diagram of a drive circuit (H bridge circuit) of the reaction force generation motor. (Example) 図3は駆動デューティ(Duty)マップの図である。(実施例)FIG. 3 is a diagram of a drive duty (Duty) map. (Example) 図4はステアバイシステムの構成図である。(実施例)FIG. 4 is a block diagram of the steer-by system. (Example)

この発明は、ステアリングホイールの手応え感を最適に調整する目的を、ステアリングホイール操舵角に応じて反力発生モータの端子間を断続的に短絡させて実現するものである。   The present invention achieves the purpose of optimally adjusting the responsiveness of the steering wheel by intermittently short-circuiting the terminals of the reaction force generating motor according to the steering wheel steering angle.

図1〜図4は、この発明の実施例を示すものである。図4において、1は車両、2はステアバイワイヤシステムである。このステアバイワイヤシステム2は、機械的に連結の無い操作機構3と操舵機構4とを備え、操舵機構4を電気的に駆動してギヤレシオを自由に可変可能とする。   1 to 4 show an embodiment of the present invention. In FIG. 4, 1 is a vehicle and 2 is a steer-by-wire system. This steer-by-wire system 2 includes an operation mechanism 3 and a steering mechanism 4 that are not mechanically connected, and electrically drives the steering mechanism 4 to freely change the gear ratio.

図4に示すように、操作機構3には、ステアリングコラム5に対して軸支されたステアリングシャフト6と、このステアリングシャフト6の上端部位に一体的に設けられて人為操作可能なステアリングホイール7と、ステアリングシャフト6の下端部位に取り付けられた反力発生機構8及び回転ストッパ機構9とが備えられている。反力発生機構8は、ステアリングホイール7に反力を与える。回転ストッパ機構9は、ステアリングホイール7の回転数を制限する。
また、ステアリングシャフト6の軸部位には、ステアリングコラム5の上端でステアリングホイール操作角を検出する第1操作角検出手段10と、ステアリングコラム5の下端と反力発生機構8間ではステアリングホイール7の回転トルクを検出するトルクセンサ11と、ステアリングホイール操作角を検出する第2操作角検出手段12とが取り付けられている。
ステアリングコラム5には、内蔵されたギヤに連結した電気モータである反力発生モータ(ステアリングモータ)13が取り付けられる。この反力発生モータ13は、ステアリングシャフト6に併設され、ステアリングホイール7に路面反力に相当する反力を発生させるものである。
As shown in FIG. 4, the operation mechanism 3 includes a steering shaft 6 that is pivotally supported with respect to the steering column 5, and a steering wheel 7 that is integrally provided at an upper end portion of the steering shaft 6 and can be manually operated. A reaction force generation mechanism 8 and a rotation stopper mechanism 9 attached to the lower end portion of the steering shaft 6 are provided. The reaction force generation mechanism 8 applies a reaction force to the steering wheel 7. The rotation stopper mechanism 9 limits the number of rotations of the steering wheel 7.
In addition, a first operating angle detecting means 10 for detecting the steering wheel operating angle at the upper end of the steering column 5 is provided between the lower end of the steering column 5 and the reaction force generating mechanism 8. A torque sensor 11 that detects rotational torque and a second operation angle detection means 12 that detects a steering wheel operation angle are attached.
A reaction force generation motor (steering motor) 13, which is an electric motor connected to a built-in gear, is attached to the steering column 5. The reaction force generation motor 13 is provided along with the steering shaft 6 and generates a reaction force corresponding to the road surface reaction force on the steering wheel 7.

操舵機構4には、操舵輪としての左前輪14L、右前輪14Rと、この左前輪14L、右前輪14Rを駆動する左タイロッド15L、右タイロッド15Rと、この左タイロッド15L、右タイロッド15Rに連結するラック軸を内蔵したステアリングボックス16と、このステアリングボックス16のラック軸に連結したピニオン軸17と、このピニオン軸17に取り付けられてギヤを内蔵した操舵モータギヤボックス18とが備えられている。
また、ピニオン軸17には、操舵モータギヤボックス18の上側でピニオン軸17の回転角を検出する第1回転角センサ19、第2回転角センサ20が取り付けられている。
操舵モータギヤボックス18には、内蔵したギヤに連結するようにアクチュエータとして2つの第1操舵モータ21、第2操舵モータ22が取り付けられている。この第1操舵モータ21及び第2操舵モータ22は、左前輪14L、右前輪14Rの操舵制御を行う。
従って、ステアバイワイヤシステム2は、ステアリングホイール7と操舵輪としての左前輪14L、右前輪14Rとを機械的に切り離している。
The steering mechanism 4 is connected to the left front wheel 14L and the right front wheel 14R as steering wheels, the left tie rod 15L and the right tie rod 15R for driving the left front wheel 14L and the right front wheel 14R, and the left tie rod 15L and the right tie rod 15R. A steering box 16 incorporating a rack shaft, a pinion shaft 17 connected to the rack shaft of the steering box 16, and a steering motor gear box 18 attached to the pinion shaft 17 and incorporating a gear are provided.
Further, a first rotation angle sensor 19 and a second rotation angle sensor 20 that detect the rotation angle of the pinion shaft 17 on the upper side of the steering motor gear box 18 are attached to the pinion shaft 17.
Two first steering motors 21 and 22 are attached to the steering motor gear box 18 as actuators so as to be connected to the built-in gear. The first steering motor 21 and the second steering motor 22 perform steering control of the left front wheel 14L and the right front wheel 14R.
Therefore, the steer-by-wire system 2 mechanically separates the steering wheel 7 from the left front wheel 14L and the right front wheel 14R as steering wheels.

ステアバイワイヤシステム2は、制御装置23によって駆動される。この制御装置23には、反力発生モータ制御手段24と第1操舵用制御手段25と第2操舵用制御手段26とが備えられ、また、反力発生機構8と回転ストッパ機構9と第1操作角検出手段10とトルクセンサ11と第2操作角検出手段12と反力発生モータ13と第1回転角センサ19と第2回転角センサ20と第1操舵モータ21と第2操舵モータ22とが連絡している。
反力発生モータ制御手段24は、CPU24Aを備え、反力発生モータ13と車両情報検出手段27と表示警報装置28とに直接連絡し、反力発生モータ13の反力やアシスト力を指令する。
第1操舵用制御手段25は、CPU25Aを備え、第1操舵モータ21に直接連絡し、この第1操舵モータ21を駆動制御する。
第2操舵用制御手段26は、CPU26Aを備え、第2操舵モータ22に直接連絡し、この第2操舵モータ22を駆動制御する。
車両情報検出手段27は、車速、エンジン回転数、イグニションスイッチ状態、シフト位置等の各種車両情報を検出して反力発生モータ制御手段24に出力する。
表示警報装置28は、警告灯の表示又はブザーにより警報する。
このステアバイワイヤシステム2では、第1操作角検出手段10・第2操作角検出手段12からのステアリングホイール操作角に応じて第1操舵モータ21・第2操舵モータ22を駆動して左前輪14L・右前輪14Rを左右に切る制御を実施する。
また、ステアリングホイール7への路面反力は、反力発生モータ13を反力発生モータ制御手段24が制御することで印加される。
The steer-by-wire system 2 is driven by the control device 23. The control device 23 includes a reaction force generation motor control means 24, a first steering control means 25, and a second steering control means 26, and also includes a reaction force generation mechanism 8, a rotation stopper mechanism 9, and a first steering mechanism. Operation angle detection means 10, torque sensor 11, second operation angle detection means 12, reaction force generation motor 13, first rotation angle sensor 19, second rotation angle sensor 20, first steering motor 21, and second steering motor 22 Have contacted.
The reaction force generation motor control means 24 includes a CPU 24 </ b> A and directly communicates with the reaction force generation motor 13, the vehicle information detection means 27, and the display alarm device 28, and commands the reaction force and assist force of the reaction force generation motor 13.
The first steering control means 25 includes a CPU 25 </ b> A, communicates directly with the first steering motor 21, and drives and controls the first steering motor 21.
The second steering control means 26 includes a CPU 26 </ b> A, communicates directly with the second steering motor 22, and drives and controls the second steering motor 22.
The vehicle information detection means 27 detects various vehicle information such as the vehicle speed, the engine speed, the ignition switch state, and the shift position, and outputs them to the reaction force generation motor control means 24.
The display alarm device 28 warns by a warning light display or a buzzer.
In this steer-by-wire system 2, the first steering motor 21 and the second steering motor 22 are driven in accordance with the steering wheel operation angles from the first operation angle detection means 10 and the second operation angle detection means 12, and the left front wheel 14L, Control is performed to turn the right front wheel 14R left and right.
Further, the road surface reaction force to the steering wheel 7 is applied by the reaction force generation motor 13 being controlled by the reaction force generation motor control means 24.

図2に示すように、反力発生モータ13の駆動回路29は、従来から存在するHブリッジ回路であり、反力発生モータ制御手段24に連絡したフェールセーフリレー30と、反力発生モータ制御手段24に連絡したモータ駆動用素子(スイッチイング素子)としての4つの第1モータ駆動用素子(Tr1)31A〜第4モータ駆動用素子(Tr4)31Dと、一側の端子13Aが第1モータ駆動用素子(Tr1)31A・第2モータ駆動用素子(Tr2)31Bに連絡するとともに他側の端子13Bが第3モータ駆動用素子(Tr3)31C・第4モータ駆動用素子(Tr4)31Dに連絡した反力発生モータ13とを備えている。この場合、フェールセーフリレー30は、モータ駆動電源Pに連絡している。第1モータ駆動用素子(Tr1)31Aと第3モータ駆動用素子(Tr3)31Cとは、それぞれ連絡するとともに、フェールセーフリレー30に連絡している。また、第2モータ駆動用素子(Tr2)31Bと第4モータ駆動用素子(Tr4)31Cとは、それぞれ連絡するとともに、アース(GND)Eに連絡している。
そして、反力発生モータ13は、4つの第1モータ駆動用素子(Tr1)31A〜第4モータ駆動用素子(Tr4)31Dをデューティ(Duty)制御することで、正逆転される。
更に、反力発生モータ13の駆動用電源は、フェールセーフリレー30にて供給・停止される。
更にまた、第2モータ駆動用素子(Tr2)31B・第4モータ駆動用素子(Tr4)31Dをオンとすることで、従来のように、電磁ブレーキがかかる状態とすることが可能である。
As shown in FIG. 2, the drive circuit 29 of the reaction force generation motor 13 is a conventional H-bridge circuit, a fail-safe relay 30 that communicates with the reaction force generation motor control means 24, and the reaction force generation motor control means. Four first motor driving elements (Tr1) 31A to fourth motor driving elements (Tr4) 31D as motor driving elements (switching elements) communicated with 24 and a terminal 13A on one side are driven by the first motor. The other side terminal 13B is connected to the third motor driving element (Tr3) 31C and the fourth motor driving element (Tr4) 31D while communicating with the driving element (Tr1) 31A and the second motor driving element (Tr2) 31B. The reaction force generation motor 13 is provided. In this case, the fail safe relay 30 communicates with the motor drive power source P. The first motor driving element (Tr1) 31A and the third motor driving element (Tr3) 31C are in communication with each other and also in contact with the fail-safe relay 30. Further, the second motor driving element (Tr2) 31B and the fourth motor driving element (Tr4) 31C are in communication with each other, and are also in contact with the ground (GND) E.
The reaction force generation motor 13 is rotated forward and backward by duty-controlling the four first motor driving elements (Tr1) 31A to the fourth motor driving element (Tr4) 31D.
Further, the power for driving the reaction force generation motor 13 is supplied and stopped by the fail safe relay 30.
Furthermore, by turning on the second motor driving element (Tr2) 31B and the fourth motor driving element (Tr4) 31D, the electromagnetic brake can be applied as in the prior art.

反力発生モータ制御手段24は、反力発生が停止する異常状態か否かを検出する異常検出手段24Bを備え、この異常検出手段24Bにより反力発生が停止する異常状態が検出された時には反力発生モータ13の端子13A、13B間を短絡させる。
また、反力発生モータ制御手段24は、異常検出手段24Bにより反力発生が停止する異常状態が検出されている時には、第1操作角検出手段10・第2操作角検出手段12により検出されるステアリングホイール操作角に基づいて反力発生モータ13の端子13A、13B間を断続的に短絡させる。
更に、反力発生モータ制御手段24は、異常検出手段24Bにより反力発生が停止する異常状態が検出される直前の反カトルク値を記憶する記憶手段24Cを備え、異常検出手段24Bにより反力発生が停止する異常状態発生時には、記憶手段24Cに記憶された反力トルク値になるように反力発生モータ13の端子13A、13B間を断続的に短絡させる。
更にまた、反力発生モータ13の駆動回路29は、従来から存在するHブリッジ回路である。反力発生モータ制御手段24は、異常検出手段24Bにより反力発生が停止する異常状態が検出されていない時には、Hブリッジ回路である駆動回路29の4つのモータ駆動用素子31A〜31Dを制御することによって反力発生モータ13の回転を制御し、一方、異常検出手段24Bにより反力発生が停止する異常状態が検出されている時には、第1〜第4モータ駆動用素子31A〜31Dをデューティ(Duty)制御して反力発生モータ13の端子13A、13B間を断続的に短絡させる。
The reaction force generation motor control means 24 includes an abnormality detection means 24B that detects whether or not the reaction force generation is in an abnormal state. When the abnormality detection means 24B detects an abnormal state in which the reaction force generation stops, the reaction force generation motor control means 24 The terminals 13A and 13B of the force generation motor 13 are short-circuited.
The reaction force generation motor control means 24 is detected by the first operation angle detection means 10 and the second operation angle detection means 12 when the abnormality detection means 24B detects an abnormal state where reaction force generation stops. The terminals 13A and 13B of the reaction force generation motor 13 are intermittently short-circuited based on the steering wheel operation angle.
Further, the reaction force generation motor control unit 24 includes a storage unit 24C that stores a reaction force value immediately before the abnormality detection unit 24B detects an abnormal state in which reaction force generation is stopped, and the abnormality detection unit 24B generates reaction force. When an abnormal state occurs, the terminals 13A and 13B of the reaction force generation motor 13 are intermittently short-circuited so that the reaction force torque value stored in the storage unit 24C is obtained.
Furthermore, the drive circuit 29 of the reaction force generation motor 13 is a conventional H bridge circuit. The reaction force generation motor control unit 24 controls the four motor drive elements 31A to 31D of the drive circuit 29 that is an H bridge circuit when the abnormality detection unit 24B does not detect an abnormal state in which the reaction force generation stops. Thus, the rotation of the reaction force generation motor 13 is controlled, and when an abnormal state in which the reaction force generation stops is detected by the abnormality detection means 24B, the first to fourth motor driving elements 31A to 31D are set to duty ( (Duty) is controlled to intermittently short-circuit the terminals 13A and 13B of the reaction force generation motor 13.

このため、反力発生モータ制御手段24は、図3に示すような駆動デューティマップ24Dを備え、ステアリングホイール7の回転角速度θv([deg/s])に応じた駆動デューティ値(duty_v)を求める。なお、図3においては、例えば、ステアリングホイールの回転角速度θvが大きくなる程、駆動デューティ値(duty_v)が減少する。   Therefore, the reaction force generation motor control means 24 includes a drive duty map 24D as shown in FIG. 3, and obtains a drive duty value (duty_v) corresponding to the rotational angular velocity θv ([deg / s]) of the steering wheel 7. . In FIG. 3, for example, the drive duty value (duty_v) decreases as the rotational angular velocity θv of the steering wheel increases.

次に、この実施例に係るステアリングホイール7の反力制御について、図1のフローチャートに基づいて説明する。この制御は、反力発生モータ13を駆動することで、反力制御停止となる不具合の発生時にもステアリングホイール7の手応え感を提供するものである。
図1に示すように、制御装置23のプログラムがスタートすると(ステップA01)、現在の反力出力値(trq0)を取得して初期トルクとし(ステップA02)、F=1(出力未整合フラグ=1)とする(ステップA03)。
そして、フェール時モータ駆動条件が成立したか否かを判断する(ステップA04)。
このフェール時モータ駆動条件は、反力発生モータ制御手段24のCPU24Aが正常であることの条件と、反力発生モータ13が正常であることの条件と、全ての第1〜第4モータ駆動用素子31A〜31Dが正常であることの条件と、反力制御継続不可能条件が成立した場合の全ての条件が成立した場合に、成立する。
このステップA04がYESの場合には、第1モータ駆動用素子31A・第3モータ駆動用素子31Cをオフとする(ステップA05)。
そして、初期トルク(trq0)相当のデューティ(Duty)値を設定済みか否かを判断する(ステップA06)。
このステップA06がNOの場合には、最終出力反力トルク値duty_out=trq0に相当するデューティ値とする(ステップA07)。
このステップA06がYESの場合には、ステアリングホイール7の回転角速度θvを計算し(ステップA08)、そして、図3に示すように、駆動デューティマップからステアリングホイール7の回転角速度θv([deg/s])に応じた駆動デューティ値duty_vを求める(ステップA09)。
そして、F=1か否か、つまり、出力整合が必要か否かを判断する(ステップA10)。
このステップA10がYESの場合には、出力差分duty_diffを、duty_diff=duty_out−duty_vで計算する(ステップA11)。
次いで、duty_diff=0か否かを判断する(ステップA12)。
このステップA12がYESの場合には、F=0(整合完了)とする(ステップA13)。
このステップA13の処理後、又は、前記ステップA10がNOの場合には、duty_out=duty_vとする(ステップA14)。
前記ステップA12がNOの場合には、出力差分の20%を、duty_out=duty_out−duty_diff*0.2で補正する(ステップA15)。つまり、図3の駆動デューティマップから求めた駆動デューティ値duty_vに近づけるようにする。
このステップA15の処理後、前記ステップA14の処理後、又は、前記ステップA07の処理後は、第2モータ駆動用素子31B・第4モータ駆動用素子31Dを、最終出力反力トルク値となるように、duty_outで駆動し(ステップA16)、前記ステップA04に戻る。
一方、前記ステップA04がNOの場合には、全ての第1モータ駆動用素子31A〜第4モータ駆動用素子31Dをオフとし(ステップA17)、プログラムをエンドとする(ステップA18)。
Next, reaction force control of the steering wheel 7 according to this embodiment will be described based on the flowchart of FIG. In this control, the reaction force generation motor 13 is driven to provide a feeling of response of the steering wheel 7 even when a problem that causes the reaction force control to stop occurs.
As shown in FIG. 1, when the program of the control device 23 is started (step A01), the current reaction force output value (trq0) is acquired and set as the initial torque (step A02), and F = 1 (output inconsistency flag = 1) (step A03).
Then, it is determined whether or not a failure motor drive condition is satisfied (step A04).
The failure motor drive conditions include the condition that the CPU 24A of the reaction force generation motor control means 24 is normal, the condition that the reaction force generation motor 13 is normal, and all the first to fourth motor driving conditions. This is satisfied when the conditions that the elements 31A to 31D are normal and all the conditions when the reaction force control continuation impossible condition is satisfied are satisfied.
If this step A04 is YES, the first motor driving element 31A and the third motor driving element 31C are turned off (step A05).
Then, it is determined whether or not a duty value corresponding to the initial torque (trq0) has been set (step A06).
When this step A06 is NO, it is set as the duty value corresponding to the final output reaction force torque value duty_out = trq0 (step A07).
If this step A06 is YES, the rotational angular velocity θv of the steering wheel 7 is calculated (step A08), and the rotational angular velocity θv ([deg / s] of the steering wheel 7 is calculated from the drive duty map as shown in FIG. ] Is determined (step A09).
Then, it is determined whether F = 1, that is, whether output matching is necessary (step A10).
When this step A10 is YES, the output difference duty_diff is calculated by duty_diff = duty_out−duty_v (step A11).
Next, it is determined whether or not duty_diff = 0 (step A12).
If this step A12 is YES, F = 0 (alignment completion) is set (step A13).
After step A13 or when step A10 is NO, duty_out = duty_v is set (step A14).
When step A12 is NO, 20% of the output difference is corrected by duty_out = duty_out-duty_diff * 0.2 (step A15). That is, the drive duty value duty_v obtained from the drive duty map of FIG.
After the process of step A15, after the process of step A14 or after the process of step A07, the second motor driving element 31B and the fourth motor driving element 31D are set to the final output reaction force torque value. Then, it is driven with duty_out (step A16), and the process returns to step A04.
On the other hand, when step A04 is NO, all the first motor driving elements 31A to fourth motor driving elements 31D are turned off (step A17), and the program is ended (step A18).

以上この発明の実施例について説明してきたが、上述の実施例の構成を請求項毎に当てはめて説明する。
先ず、請求項1に係る発明において、反力発生モータ制御手段24は、異常検出手段24Bにより反力発生が停止する異常状態が検出されている時には、第1操作角検出手段10・第2操作角検出手段12により検出されるステアリングホイール操作角に基づいて反力発生モータ13の端子13A、13B間を断続的に短絡させる。
これにより、反力発生が停止する異常発生時からシステム電源停止時まで、ステアリングホイール7の手応え感をステアリングホイール操作角に応じて最適に調整することができる。
請求項2に係る発明において、反力発生モータ制御手段24は、異常検出手段24Bにより反力発生が停止する異常状態が検出される直前の反カトルク値を記憶する記憶手段24Cを備え、異常検出手段24Bにより反力発生が停止する異常状態発生時には、記憶手段24Cに記憶された反力トルク値になるように反力発生モータ13の端子13A、13B間を断続的に短絡させる。
これにより、急操舵中に反力制御が継続できなくなった場合でも、ステアリングホイール7の手応え感の急変を防ぐことが可能となり、ステアリングホイール7の切り過ぎを防止して操舵することが可能となる。
請求項3に係る発明において、反力発生モータ13の駆動回路29は、Hブリッジ回路である。反力発生モータ制御手段24は、異常検出手段24Bにより反力発生が停止する異常状態が検出されていない時には、Hブリッジ回路である駆動回路29の4つのモータ駆動用素子31A〜31Dを制御することによって反力発生モータ13の回転を制御し、一方、異常検出手段24Bにより反力発生が停止する異常状態が検出されている時には、モータ駆動用素子31A〜31Dをデューティ(Duty)制御して反力発生モータ13の端子13A、13B間を断続的に短絡させる。
これにより、従来から使用しているモータ駆動回路29のままで、反力発生が停止する異常時に、運転者にステアリングホイール7の手応え感を与えることができる。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the configuration of the above-described embodiments will be described for each claim.
First, in the invention according to claim 1, the reaction force generation motor control means 24 is configured to detect the first operation angle detection means 10 and the second operation when the abnormality detection means 24B detects an abnormal state where reaction force generation stops. Based on the steering wheel operation angle detected by the angle detection means 12, the terminals 13A and 13B of the reaction force generation motor 13 are intermittently short-circuited.
As a result, the responsiveness of the steering wheel 7 can be optimally adjusted according to the steering wheel operating angle from the occurrence of an abnormality that stops the reaction force generation to the stop of the system power supply.
In the invention according to claim 2, the reaction force generation motor control means 24 includes a storage means 24C for storing a reaction force value immediately before the abnormality detection means 24B detects an abnormal state in which reaction force generation is stopped, and detects abnormality. When an abnormal state occurs in which reaction force generation is stopped by the means 24B, the terminals 13A and 13B of the reaction force generation motor 13 are intermittently short-circuited so that the reaction force torque value stored in the storage means 24C is obtained.
As a result, even when the reaction force control cannot be continued during sudden steering, it is possible to prevent a sudden change in the feeling of response of the steering wheel 7 and to steer while preventing the steering wheel 7 from being overcut. .
In the invention according to claim 3, the drive circuit 29 of the reaction force generation motor 13 is an H-bridge circuit. The reaction force generation motor control unit 24 controls the four motor drive elements 31A to 31D of the drive circuit 29 that is an H bridge circuit when the abnormality detection unit 24B does not detect an abnormal state in which the reaction force generation stops. Thus, the rotation of the reaction force generation motor 13 is controlled. On the other hand, when the abnormality detection unit 24B detects an abnormal state in which the reaction force generation stops, the motor driving elements 31A to 31D are duty controlled. The terminals 13A and 13B of the reaction force generation motor 13 are intermittently short-circuited.
As a result, it is possible to give the driver a sense of responsiveness to the steering wheel 7 at the time of an abnormality in which the reaction force generation stops with the motor drive circuit 29 used conventionally.

また、この実施例においては、従来の引用文献1と対比して、以下のような特有の作用効果がある。
先ず、機械的バックアップ装置を不要として、反力発生が停止する異常発生時からシステム電源停止時まで、ステアリングホイール操作角に応じた手応え感を運転者に与えるため、反力発生モータ13の端子13A、13B間を断続的に短絡するように駆動回路29の各モータ駆動用素子(スイッチング素子)をデューテイ制御できる。
また、正常時の反力トルク値を記憶しておき、異常発生時には、異常が発生する直前の反力トルク値になるように制御し、ステアリングホイール7の手応え感の急変を防ぐことができる。
更に、リレースイッチを不要とし、構成を簡単にするとともに、廉価にできる。
更にまた、従来の引用文献1と同様に、電力供給回路の駆動電流値等をモニタリングすることで、異常を検出可能とし、有効的である。
また、フェール時モータ駆動条件が成立したときに、第1モータ駆動用素子31A・第3モータ駆動用素子31Cをオフとするため、フェールセーフリレー30の状態にかかわらず、ステアリングホイール7の制御を実行可能とする。
更に、通常のフェールセーフリレー30とHブリッジを使った駆動回路29のみを用いて、ステアリングホイール7の急激なトルクダウンを補うことができ、従来のように、異常発生から機械的なバックアップ動作に移るまでの間のみ利用するのではなく、異常発生からシステム電源停止(システム停止)までの間で利用可能となる。
Further, in this embodiment, there are the following specific effects as compared with the conventional cited document 1.
First, since a mechanical backup device is not required, the terminal 13A of the reaction force generation motor 13 is provided to give the driver a feeling of response corresponding to the steering wheel operation angle from the occurrence of an abnormality that stops reaction force generation until the system power supply is stopped. , 13B can be duty-controlled for each motor driving element (switching element) of the drive circuit 29 so as to intermittently short-circuit between 13B.
Further, the reaction force torque value at the normal time is stored, and when an abnormality occurs, the reaction force torque value immediately before the occurrence of the abnormality is controlled to prevent a sudden change in the feeling of response of the steering wheel 7.
Further, the relay switch is not required, the configuration can be simplified and the cost can be reduced.
Furthermore, as in the case of the conventional cited document 1, it is effective because the abnormality can be detected by monitoring the drive current value of the power supply circuit and the like.
Further, since the first motor driving element 31A and the third motor driving element 31C are turned off when the fail motor driving condition is satisfied, the steering wheel 7 is controlled regardless of the state of the fail safe relay 30. Make it executable.
Furthermore, it is possible to compensate for the sudden torque reduction of the steering wheel 7 using only the normal fail-safe relay 30 and the drive circuit 29 using the H bridge, and from the occurrence of abnormality to the mechanical backup operation as in the past. It can be used not only during the period until it moves, but also between the occurrence of an abnormality and the system power supply stop (system stop).

この発明に係るステアバイワイヤシステムを、各種車両に適用可能である。   The steer-by-wire system according to the present invention can be applied to various vehicles.

1 車両
2 ステアバイワイヤシステム
3 操作機構
4 操舵機構
5 ステアリングコラム
6 ステアリングシャフト
7 ステアリングホイール
10 第1操作角検出手段
11 トルクセンサ
12 第2操作角検出手段
13 反力発生モータ
14L 左前輪(操舵輪)
14R 右前輪(操舵輪)
21 第1操舵モータ
22 第2操舵モータ
23 制御装置
24 反力発生モータ制御手段
26 第1操舵用制御手段
27 第2操舵用制御手段
29 駆動回路(Hブリッジ回路)
30 フェールセーフリレー
31A〜31D モータ駆動用素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 2 Steer-by-wire system 3 Operation mechanism 4 Steering mechanism 5 Steering column 6 Steering shaft 7 Steering wheel 10 First operation angle detection means 11 Torque sensor 12 Second operation angle detection means 13 Reaction force generation motor 14L Left front wheel (steering wheel)
14R Right front wheel (steering wheel)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 1st steering motor 22 2nd steering motor 23 Control apparatus 24 Reaction force generation motor control means 26 1st steering control means 27 2nd steering control means 29 Drive circuit (H bridge circuit)
30 Fail-safe relay 31A-31D Motor drive element

Claims (3)

ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に切り離され、前記ステアリングホイールに路面反力に相当する反力を発生させる反力発生モータを設け、反力発生が停止する異常状態か否かを検出する異常検出手段を備え、この異常検出手段により反力発生が停止する異常状態が検出された時には前記反力発生モータの端子間を短絡させる反力発生モータ制御手段を設けたステアバイワイヤシステムにおいて、前記ステアリングホイールの操作角を検出する操作角検出手段を設け、前記反力発生モータ制御手段は前記異常検出手段により反力発生が停止する異常状態が検出されている時には前記操作角検出手段により検出されるステアリングホイール操作角に基づいて前記反力発生モータの端子間を断続的に短絡させることを特徴とするステアバイワイヤシステム。   An abnormality that detects whether or not the reaction force generation is stopped by providing a reaction force generation motor that generates a reaction force corresponding to the road surface reaction force on the steering wheel when the steering wheel and the steering wheel are mechanically separated. In the steer-by-wire system provided with a detection means, and provided with a reaction force generation motor control means for short-circuiting between the terminals of the reaction force generation motor when an abnormal state where reaction force generation stops is detected by the abnormality detection means, Operation angle detection means for detecting an operation angle of the wheel is provided, and the reaction force generation motor control means is detected by the operation angle detection means when an abnormal state in which reaction force generation is stopped is detected by the abnormality detection means. A steering bar characterized in that the terminals of the reaction force generation motor are intermittently short-circuited based on a steering wheel operating angle. Wire system. 前記反力発生モータ制御手段は、前記異常検出手段により反力発生が停止する異常状態が検出される直前の反カトルク値を記憶する記憶手段を備え、前記異常検出手段により反力発生が停止する異常状態発生時には前記記憶手段に記憶された反力トルク値になるように前記反力発生モータの端子間を断続的に短絡させることを特徴とする請求項1に記載のステアバイワイヤシステム。   The reaction force generation motor control means includes storage means for storing a reaction force value immediately before an abnormal state in which reaction force generation is stopped by the abnormality detection means is detected, and reaction force generation is stopped by the abnormality detection means. 2. The steer-by-wire system according to claim 1, wherein when an abnormal state occurs, the terminals of the reaction force generation motor are intermittently short-circuited so as to have a reaction force torque value stored in the storage unit. 前記反力発生モータの駆動回路はHブリッジ回路であり、前記反力発生モータ制御手段は、前記異常検出手段により反力発生が停止する異常状態が検出されていない時には前記Hブリッジ回路の4つのモータ駆動用素子を制御することによって前記反力発生モータの回転を制御し、前記異常検出手段により反力発生が停止する異常状態が検出されている時には前記モータ駆動用素子をデューティ制御して前記反力発生モータの端子間を断続的に短絡させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のステアバイワイヤシステム。   The drive circuit of the reaction force generation motor is an H bridge circuit, and the reaction force generation motor control means is configured to detect four abnormal states of the H bridge circuit when an abnormality state where reaction force generation stops is not detected by the abnormality detection means. The rotation of the reaction force generating motor is controlled by controlling the motor driving element, and when the abnormal state where the reaction force generation stops is detected by the abnormality detecting means, the motor driving element is duty controlled to control the rotation of the reaction force generating motor. The steer-by-wire system according to claim 1 or 2, wherein the terminals of the reaction force generation motor are intermittently short-circuited.
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