JP2015143048A - 車両制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両の走行中における車両制御の精度の低下を抑制すること。
【解決手段】パワステECU20は、IGライン16を介した電力供給と、パワーライン17を介した電力供給とで動作するとともに、IGライン16を介した電力供給で動作するブレーキECU30から自車両の走行状態に関する情報を入力することで、車両の運転を支援するための車両制御を実行するようにした。そして、自車両の走行中にIGライン16を介した電力供給の異常が発生する場合、ブレーキECU30にパワーライン17を介した電力供給を行う。
【選択図】図5

Description

本発明は、車両制御装置に関する。
車両の運転を支援するための種々の機能が知られており、こういった機能の一つとして、例えば、運転者のステアリング操作を補助するといった特許文献1の電動パワーステアリング装置を用いた車両制御がある。この特許文献1に記載の車両制御は、その制御が、専用の車両制御装置(ECU)により行われる。この専用の車両制御装置は、イグニッションスイッチ(IG)や専用のパワーライン(PIG)に接続され、これらを介した電力供給で動作する。また、上記専用の車両制御装置は、車両の車速に関する情報等を入力することで、運転者のステアリング操作を補助する車両制御を行う。
特開2010−187441号公報
ところで、上記専用の車両制御装置が入力する車両の車速に関する情報等は、こういった情報を検出するセンサや、他の車両制御装置(ECU)を介して入力される。もっとも、上記センサや上記他の車両制御装置といっても、これらもイグニッションスイッチ(IG)を介した電力供給で動作するので、車両の走行中にイグニッションスイッチ(IG)を介した電力供給の断絶等の異常が発生すると、上記専用の車両制御装置が車両の車速に関する情報等を入力できなくなる場合がある。
一方、上記専用の車両制御装置は、イグニッションスイッチ(IG)の他、専用のパワーライン(PIG)にも接続されているので、車両の走行中にイグニッションスイッチ(IG)を介した電力供給の異常が発生しても、専用のパワーライン(PIG)さえ正常であれば運転者のステアリング操作を補助する車両制御を続行可能になっている。しかし、上記専用の車両制御装置が車両制御を続行可能であっても、該制御のために必要な情報、すなわち車両の車速に関する情報等を入力することができなければ、その精度を低下させてしまうといった懸念がある。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の走行中における車両制御の精度の低下を抑制することができる車両制御装置を提供することにある。
上記課題を解決する車両制御装置は、イグニッションスイッチを介した電力供給と、その他の専用のパワーラインを介した電力供給とで動作するとともに、イグニッションスイッチを介した電力供給で動作する情報出力部から車両の走行状態に関する情報を入力することで、車両の運転を支援するための車両制御を実行するようにしている。また、この車両制御装置は、車両の走行中にイグニッションスイッチを介した電力供給の異常が発生する場合、情報出力部に専用のパワーラインを介した電力供給を可能に構成するようにしている。
この構成によれば、車両の走行中にイグニッションスイッチを介した電力供給の異常が発生したとしても、情報出力部は、車両制御装置における専用のパワーラインを介した電力供給がなされることで、その後も動作可能、すなわち車両制御装置への車両の走行状態に関する情報の出力を続行することができるようになる。この場合には、当然、車両制御装置も専用のパワーラインを介した電力供給がなされているので、上記イグニッションスイッチを介した電力供給の異常の発生前と変わらない車両制御が車両制御装置により続行されるようになる。したがって、車両の走行中における車両制御の精度の低下を抑制することができる。
そして、こうした車両制御装置は、例えば、操舵装置を制御することで、運転者のステアリング操作を補助する車両制御を行うものである。こういったステアリング操作の補助は、車両の走行中に突然と途切れてしまうと好ましくないので、こういった車両制御を対象として、車両の走行中にイグニッションスイッチを介した電力供給の異常が発生しても、該発生後の精度の低下を抑制することで、運転者の安全の確保に寄与することができる。
また、上述したように、運転者のステアリング操作を補助する場合には、車両の走行状態に関する情報として、車両の車速に関する情報が必要になる。このため、車両の走行中にイグニッションスイッチを介した電力供給の異常が発生しても、車両の車速に関する情報を車両制御装置に出力可能にすることで、運転者の安全の確保に寄与することができる。
そして、こうした車両制御装置において、情報出力部としては、例えば、車両の走行状態に関する情報を検出する検出センサから入力することで、上記車両制御とは異なる支援をなす別の車両制御装置であったりする。
本発明によれば、車両の走行中における車両制御の精度の低下を抑制することができる。
電動パワーステアリング装置の概略を示す図。 電力供給の様子を模式的に示す図。 パワステECUの概略を示す図。 操舵トルク、車速、及びアシストトルクの関係を示す図。 異常時における電力供給の様子を模式的に示す図。 異常時における電力供給の様子を模式的に示す図。
以下、車両制御装置の一実施形態を説明する。
図1に示すように、本実施形態の車両は、該車両の運転を支援するための機能として、運転者のステアリングホイール2の操作(以下、「ステアリング操作」という)を補助する電動パワーステアリング装置1を備える。
電動パワーステアリング装置1は、運転者のステアリング操作に基づき転舵輪3を転舵させる操舵機構4、及び運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構5を備える。
操舵機構4は、ステアリングホイール2の回転軸となるステアリングシャフト6、及びその下端部にラックアンドピニオン機構7を介して連結されたラック軸8を備える。操舵機構4では、運転者のステアリング操作に伴いステアリングシャフト6が回転すると、その回転運動がラックアンドピニオン機構7を介してラック軸8の軸方向の往復運動(直線運動)に変換される。このラック軸8の軸方向の往復運動がその両端に連結されたタイロッド9を介して転舵輪3に伝達されることにより転舵輪3の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。
アシスト機構5は、ステアリングシャフト6にアシストトルクを付与するモータ10を備える。モータ10はブラシ付きモータからなる。モータ10の出力軸の回転が減速機11を介してステアリングシャフト6に伝達されることでステアリングシャフト6にアシストトルクが付与され、運転者のステアリング操作が補助される。なお、本実施形態では、ステアリングシャフト6にアシストトルクを付与するが、ラック軸8にアシストトルクを付与するタイプでもよい。
こういったアシストトルクの付与は、車両制御装置としてのパワステECU20によりなされる。パワステECU20は、運転者のステアリング操作に際してステアリングシャフト6に付与される操舵トルクτや、自車両の車速V等の自車両の走行状態に関する情報を外部から入力することで、アシストトルクの付与を制御する。例えば、操舵トルクτは、ステアリングシャフト6に設けられるトルクセンサ12で検出され、該トルクセンサ12からパワステECU20に出力される。また、車速Vは、車両に設けられる車速センサ13で検出され、該車速センサ13から車両のブレーキに関する制御を行う情報出力部としてのブレーキECU30に出力される。
図2に示すように、各ECU20,30は、CAN(車内ネットワーク)40を介して各種情報を送受信可能に接続されている。ブレーキECU30は、車速センサ13から車速Vを入力すると、その車速V(情報)をCAN40に送信(出力)する。また、パワステECU20は、CAN40を介して車速Vを受信(入力)する。
また、図2に示すように、車両は、各種センサや各種ECUに電力供給を行うバッテリ14を備える。バッテリ14には、車速センサ13、パワステECU20、ブレーキECU30、その他、各種センサや各種ECUが電力供給路としてのIGライン16を介して接続される。IGライン16の途中には、車両の内燃機関の始動及び停止を切り替えるイグニッションスイッチ(以下、「IGSW」という)15が設けられる。
そして、IGSW15がONされ車両の内燃機関が始動されると、車速センサ13、パワステECU20、ブレーキECU30、その他、各種センサや各種ECUに対して、IGSW15、すなわちIGライン16を介した電力供給がなされる(V_igが供給される)。一方、IGSW15がOFFされ車両の内燃機関が停止されると、車速センサ13、パワステECU20、ブレーキECU30、その他、各種センサや各種ECUに対して、IGSW15、すなわちIGライン16を介した電力供給が遮断される。なお、IGSW15のON・OFFの状態は、パワステECU20、ブレーキECU30等の各種ECUに取り込まれ、パワステECU20、ブレーキECU30等の各種ECUがIGSW15のON・OFFの状態を検出することができる。
その他、例えば、バッテリ14及びIGSW15間でIGライン16に異常が発生したりすると、IGSW15がONであってもIGライン16を介した電力供給が断絶されたりする。なお、バッテリ14及びIGライン16間には、パワステECU20に接続される電圧センサ19が設けられている。そして、パワステECU20は、電圧センサ19からの検出信号S_igによりバッテリ14及びIGライン16間でIGライン16の異常を検出することができる。
また、バッテリ14には、トルクセンサ12及びパワステECU20がパワーライン17を介して接続される。パワーライン17の途中には、該パワーライン17のON及びOFFを切り替える切替SW18が設けられる。切替SW18は機械式リレーやFET等のスイッチング素子からなる。
そして、切替SW18がONされると、トルクセンサ12及びパワステECU20に対して、切替SW18、すなわちパワーライン17を介した電力供給がなされる(V_pigが供給される)。このようなパワーライン17を介した電力供給は、IGライン16とは別系統の電力供給路であって、トルクセンサ12及びパワステECU20の専用として用意される。一方、切替SW18がOFFされると、トルクセンサ12及びパワステECU20に対して、切替SW18、すなわちパワーライン17を介した電力供給が遮断される。なお、パワーライン17に接続されるトルクセンサ12及びパワステECU20に対しては、IGライン16を介した電力供給に異常が発生してもパワーライン17を介した電力供給が可能になる。
詳しくは、図3に示すように、パワステECU20は、モータ10の駆動を制御するマイクロコンピュータ(以下、「マイコン」という)21を備える。マイコン21には、IGライン16及びパワーライン17が接続される。また、パワステECU20は、該パワステECU20内に引き込まれるIGライン16及びパワーライン17の接続及び遮断を切り替える供給切替回路22を備える。供給切替回路22は、パワステECU20内に引き込まれるIGライン16及びパワーライン17の間に設けられるとともに、これらの接続及び遮断を切り替える供給切替SW23により構成される。供給切替SW23は機械式リレーやFET等のスイッチング素子からなる。
マイコン21には、トルクセンサ12及び電圧センサ19が電気的に接続され、操舵トルクτ及び検出信号S_igをそれぞれ入力する。また、マイコン21には、IGSW15が電気的に接続され、IGSW15のON・OFFの状態が取り込まれる。また、マイコン21には、CAN40が電気的に接続され、CAN40を介して車速Vを入力する。
以下、マイコン21が制御する内容について説明する。
マイコン21に関して、IGSW15がOFFからONされると、IGライン16を介した電力供給がなされ、該マイコン21が動作可能になる。また、IGライン16を介した電力供給が可能になることで、電圧センサ19が検出信号S_igを出力可能になる。なお、IGライン16を介した電力供給が可能になることで、車速センサ13が車速Vを検出してその検出結果を出力可能になる。また、IGライン16を介した電力供給が可能になることで、ブレーキECU30が車速センサ13から入力する車速Vを出力可能になる。
そして、マイコン21は、動作可能になると、まず切替SW18をONして、パワーライン17を介した電力供給を可能にする。パワーライン17を介した電力供給が可能になることで、トルクセンサ12が操舵トルクτを検出してその検出結果を出力可能になる。また、このパワーライン17の途中には、モータ10が接続されており、パワーライン17を介した電力供給が可能になることで、該モータ10が駆動可能になる。
IGライン16又はパワーライン17を介した電力供給がなされている間、マイコン21は、操舵トルクτや車速Vといった情報に基づいてアシストトルクの付与を演算する。
例えば、図4のマップに示すように、アシストトルクの付与は、操舵トルクτや車速Vから演算される。マイコン21は、操舵トルクτが大きくなるほど付与するアシストトルクを大きい値に設定する。また、マイコン21は、車速Vが速くなるほど、操舵トルクτに対するアシストトルクの変化勾配(アシスト勾配)を小さくする。そして、マイコン21は、演算したアシストトルクを付与するようにモータ10を制御する。
また、マイコン21に関して、IGSW15がONからOFFされると、IGライン16を介した電力供給が遮断される。なお、IGライン16を介した電力供給が遮断され、他からの電力供給がない場合には、ブレーキECU30が車速Vを出力不能になる。
一方、マイコン21は、IGライン16を介した電力供給が遮断された後も、まず切替SW18のONを維持して、少しの間はパワーライン17を介した電力供給を維持する。すなわち、トルクセンサ12は、IGライン16を介した電力供給が遮断された後も、上記少しの間は操舵トルクτを検出してその検出結果を出力可能に維持される。また、モータ10は、IGライン16を介した電力供給が遮断された後も、上記少しの間は駆動可能に維持される。そして、マイコン21は、IGライン16を介した電力供給が遮断された後、少しの間はパワーライン17を介した電力供給を維持して適当なタイミングで、切替SW18をOFFして、パワーライン17を介した電力供給を遮断する。すなわち、トルクセンサ12は、パワーライン17を介した電力供給が遮断されることで、操舵トルクτを検出不能になる。また、モータ10は、パワーライン17を介した電力供給が遮断されることで、駆動不能になる。
ところで、上述したIGライン16を介した電力供給の遮断は、車両の停止中に限らず、車両の走行中になされる異常状態に陥ることもある。具体的には、車両の走行中にIGSW15をOFFする場合や、車両の走行中であってIGSW15のON中、バッテリ14及びIGSW15間でIGライン16に異常が発生する場合である。
これらによっては、図5に示すように、車両の走行中にIGライン16を介した電力供給が異常状態に陥る。なお、IGライン16を介した電力供給が異常状態に陥る場合には、パワーライン17を介した電力供給については維持される。
本実施形態において、マイコン21は、IGSW15がONの状態中、所定の周期で電圧センサ19から検出信号S_igを入力しており、該検出信号S_igが予め定めた閾値を超えている場合、IGライン16を介した電力供給が正常であると判断して正常状態と判断する。なお、マイコン21は、正常状態と判断する間、供給切替SW23をOFFに維持する。
一方、マイコン21は、正常状態と判断する間、所定の周期でCAN40を介して車速Vを入力しており、異常状態と判断することを契機に、その直前に入力した車速Vが自車両の走行中であること(例えば、「0(零)」でない)を示すか否かで車両の走行中であるか否かを判断する。このように車両の走行中と判断する場合に、マイコン21は、IGSW15のOFFを検出すると、IGライン16を介した電力供給の異常を判断して異常状態と判断する。また、上述したような車両の走行中と判断する場合に、マイコン21は、IGSW15のONを検出していて、かつ上記所定の周期で電圧センサ19から上記閾値以上を示す検出信号S_igが入力されなくなると、IGライン16を介した電力供給の異常を判断して異常状態と判断する。そして、マイコン21は、異常状態と判断することを契機に、供給切替SW23をONに切り替える。
すなわち、図5及び図6に示すように、供給切替SW23がONされることで、IGライン16及びパワーライン17が接続されるとともに、電力供給の異常が発生したIGライン16にパワーライン17を介した電力供給がなされる。そして、車速センサ13、ブレーキECU30、その他、各種センサや各種ECUに対して、正常状態時のIGライン16を介した電力供給(V_igの供給)の代わりに、パワーライン17を介した電力供給(V_pigの供給)がなされる。
なお、マイコン21は、異常状態との判断後、IGSW15のONを検出していて、かつ上記所定の周期で電圧センサ19から上記閾値以上を示す検出信号S_igを入力するようになると、IGライン16を介した電力供給の復帰を判断して、これを契機に、供給切替SW23をOFFに切り替える。
次に、車両制御装置(パワステECU20)の作用を説明する。
図5及び図6に示すように、車両の走行中にIGライン16を介した電力供給の異常が発生したとしても、車速センサ13やブレーキECU30は、パワステECU20における専用のパワーライン17を介した電力供給がなされることで、その後も動作可能、すなわち車速VのCAN40への出力を続行することができるようになる。この場合には、当然、パワステECU20も専用のパワーライン17を介した電力供給がなされているので、IGライン16を介した電力供給の異常の発生前と変わらないアシストトルクの付与がパワステECU20により続行されるようになる。
こういったアシストトルクの付与に基づく運転者のステアリング操作の補助は、車両の走行中に突然と途切れてしまうと好ましくないので、こういったアシストトルクの付与を対象として、車両の走行中にIGライン16を介した電力供給の異常が発生しても、該発生後の精度の低下を抑制されるようになる。
また、上述したように、運転者のステアリング操作を補助する場合には、車両の走行状態に関する情報として、アシストトルクの付与とは異なるブレーキに関する制御を行うために車速センサ13やブレーキECU30が管理する車速Vに基づく情報が必要になる。このため、車両の走行中にIGライン16を介した電力供給の異常が発生しても、その後も車速センサ13やブレーキECU30が車速VのCAN40への出力を続行することができるので、車速Vに基づく情報をパワステECU20が入力可能になる。
また、本実施形態では、車速センサ13やブレーキECU30にパワーライン17を介した電力供給を行う場合、IGライン16を通じて行うことで、車速センサ13やブレーキECU30について特別な構成を有する必要がなくなる。
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に示す効果を奏することができる。
(1)車両の走行中にIGライン16を介した電力供給の異常が発生したとしても、IGライン16を介した電力供給の異常の発生前と変わらないアシストトルクの付与がパワステECU20により続行される。したがって、車両の走行中におけるアシストトルクの付与の精度の低下を抑制することができる。
(2)車両の走行中に突然と途切れてしまうと好ましくないアシストトルクの付与を対象として、車両の走行中にIGライン16を介した電力供給の異常の発生後の精度の低下を抑制することで、運転者の安全の確保に寄与することができる。
(3)車両の走行中にIGライン16を介した電力供給の異常が発生しても、その後も車速Vに基づく情報をパワステECU20が入力可能にすることで、運転者の安全の確保に寄与することができる。
(4)車速センサ13やブレーキECU30にパワーライン17を介した電力供給を行う場合、車速センサ13やブレーキECU30について特別な構成を有する必要がなくなる。これにより、パワステECU20が改良されていればよく、他については既存の構成を採用することができる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・車両の走行中にIGライン16を介した電力供給の異常が発生した場合、車速センサ13やブレーキECU30にパワーライン17を介した電力供給をする際、IGライン16とは別系統の異常状態時の専用となる電力供給路を用いてもよい。また、車速センサ13やブレーキECU30にパワーライン17を直結する構成を構築することもできる。
・車両の走行中にIGライン16を介した電力供給の異常が発生した場合、少なくとも車速センサ13やブレーキECU30にパワーライン17を介した電力供給可能であればよく、その他、各種センサや各種ECUについては電力供給の対象にしなくてもよい。このような構成は、例えば、IGSW15から車速センサ13、パワステECU20、及びブレーキECU30を繋ぐ第1のIGラインと、これら以外の各種センサや各種ECUを繋ぐ第2のIGラインを用意し、該第1のIGラインを通じてパワーライン17を介した電力供給可能にしたりすればよい。
・車速センサ13は、車速VをCAN40に出力したり、車速VをパワステECU20に直接出力したりしてもよく、この場合にも上記実施形態同様の効果を奏する。また、本別例では、車速センサ13が情報出力部に相当する。
・運転者のステアリング操作の補助には、車速Vの他、自車両の走行状態に関する情報を加味した制御を実現することもできる。例えば、ステアリングホイール2の操舵角等を加味した制御を実現してもよく、こういった操舵角を検出する操舵角センサがIGライン16に接続されていれば、車両の走行中におけるアシストトルクの付与の精度の低下を抑制することができる。
・車両の運転を支援するための車両制御として、ステアリングホイール2の操舵角に対する転舵輪3の転舵角の比率、すなわち入力側から出力側への回転伝達比(ステアリングギヤ比)を可変させる、所謂、VGR制御を行うこともできる。このVGR制御に車速Vが用いられる場合でも、車両の走行中におけるアシストトルクの付与の精度の低下を抑制することができる。また、VGR制御を行うVGRECUを設ける場合、該VGRECUは、通常、パワステECU20同様、専用のパワーラインに接続されることもある。このため、パワステECU20の代わりにVGRECUを車両制御装置として機能させることもできる。
・供給切替回路22(供給切替SW23)は、パワステECU20外部にてIGライン16及びパワーライン17を接続可能に設けてもよい。
・車両の走行中にIGライン16を介した電力供給の異常が発生したかどうかの判断は、車両の走行状態に関する情報の入力状況から判断することもできる。例えば、パワステECU20は、車速Vの所定の周期での入力ができなくなった場合に異常状態と判断してもよい。
・車速センサ13が動作に必要な電力供給をブレーキECU30から果たす構成の場合には、少なくともブレーキECU30にパワーライン17を介した電力供給が可能に構成されていればよい。
次に、上記実施形態及び別例(変形例)から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(イ)車両の走行中に前記イグニッションスイッチを介した電力供給の異常が発生する場合、該イグニッションスイッチを介した電力供給路を通じて前記情報出力部に前記専用のパワーラインを介した電力供給を可能にする。この構成によれば、情報出力部に専用のパワーラインを介した電力供給を行う場合、イグニッションスイッチを介した電力供給路を通じて行うことで、情報出力部について特別な構成を有する必要がなくなる。これにより、車両制御装置が改良されていればよく、他については既存の構成を採用することができる。
1…電動パワーステアリング装置、4…操舵機構、5…アシスト機構、12…トルクセンサ、13…車速センサ、15…IGSW(イグニッションスイッチ)、16…IGライン(イグニッションスイッチを介した電力供給路)、17…パワーライン(パワーラインを介した電力供給路)、20…パワステECU(車両制御装置)、30…ブレーキECU(情報出力部)、40…CAN。

Claims (4)

  1. イグニッションスイッチを介した電力供給と、その他の専用のパワーラインを介した電力供給とで動作するとともに、前記イグニッションスイッチを介した電力供給で動作する情報出力部から自車両の走行状態に関する情報を入力することで、車両の運転を支援するための車両制御を実行する車両制御装置であって、
    自車両の走行中に前記イグニッションスイッチを介した電力供給の異常が発生する場合、前記情報出力部に前記専用のパワーラインを介した電力供給を可能に構成されたことを特徴とする車両制御装置。
  2. 前記車両制御では、操舵機構を制御することで運転者のステアリング操作を補助する請求項1に記載の車両制御装置。
  3. 前記自車両の走行状態に関する情報は、自車両の車速に関する情報である請求項2に記載の車両制御装置。
  4. 前記情報出力部は、前記自車両の走行状態に関する情報を検出する検出センサから入力することで、前記車両制御とは異なる支援をなす別の車両制御装置である請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の車両制御装置。
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