JP2020040458A - ステアリングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】制御装置への電源の再投入後、相対角センサで取得する転舵モータの相対角から現在の転舵角を再び推定することができるステアリングシステムを提供する。【解決手段】本発明に係るステアリングシステム２は、操向輪を転舵する転舵モータ１８と、転舵モータ１８の相対角を取得する相対角センサ２２と、転舵モータ１８及び相対角センサ２２に接続される制御装置３０とを備える。制御装置３０は、相対角センサ２２によって取得された転舵モータ１８の相対角と転舵モータ１８の回転回数とに基づいて現在の転舵角を推定するとともに、転舵モータ１８を駆動して転舵角を制御し、電源が再投入された場合は、転舵モータ１８をエンド位置まで駆動し、そのときに相対角センサ２２によって取得された転舵モータ１８の相対角に基づいて、現在の転舵角を再度推定し直すように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明はステアリングシステムに関し、特に、操向輪を転舵する転舵モータと転舵モータの相対角を取得する相対角センサとを備えるステアリングシステムに関する。

特許文献１には、運転者による操舵操作を転舵モータによってアシストするステアリングシステムにおいて、転舵モータの相対角センサから得た情報に基づいて転舵角を推定することが開示されている。

特開２０１４−２１０４９５号公報

相対角センサから得た情報或いはそれに基づいて推定した転舵角は、ステアリングシステムを制御する制御装置のメモリに記憶される。しかし、バッテリが取り外される等して制御装置の電源が切られた場合、その間に操舵操作が行われたとしても転舵角の推定値を更新することができない。また、電源が切られることで、転舵角の推定に必要な情報が失われる場合がある。このため、電源の再投入後には、相対角センサの情報から推定される転舵角と実際の操舵角との間にずれが生じているおそれがある。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、制御装置への電源の再投入後、相対角センサで取得する転舵モータの相対角から現在の転舵角を再び推定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。

本発明に係るステアリングシステムは、操向輪を転舵する転舵モータと、転舵モータの相対角を取得する相対角センサと、転舵モータ及び相対角センサに接続される制御装置とを備える。制御装置は、相対角センサによって取得された転舵モータの相対角と転舵モータの回転回数とに基づいて現在の転舵角を推定するとともに、転舵モータを駆動して転舵角を制御し、電源が再投入された場合は、転舵モータをエンド位置まで駆動し、そのときに相対角センサによって取得された転舵モータの相対角に基づいて、現在の転舵角を再度推定し直すように構成されている。

本発明に係るステアリングシステムによれば、電源が切られることで現在の転舵角を喪失したとしても、電源の再投入後、転舵モータをエンド位置まで駆動し、エンド位置での転舵モータの相対角を相対角センサによって取得することにより、そのときの転舵モータの相対角から現在の転舵角を再度推定し直すことができる。

本発明の実施の形態に係るステアリングシステムの構成を示す図である。 電源が切られることで生じる問題について説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

１．ステアリングシステムの構成
図１は、本発明の実施の形態に係るステアリングシステム２の構成を示す図である。本実施の形態では、ステアリングシステム２は、ステアリングホイール４と操向輪６とが機械的に接続されずに転舵モータ１８により操向輪６を転舵することができるステアバイワイヤ方式のステアリングシステムとして構成されている。ステアリングホイール４は、運転者による操舵操作が入力される操舵部材である。ステアリングホイール４は、ステアリングシャフト８を介して反力モータ１０に連結されている。

転舵モータ１８は、減速機構２０を介してラックシャフト１４に取り付けられている。操向輪６は、タイロッド１６を介してラックシャフト１４に連結されている。転舵モータ１８を回転させてラックシャフト１４をその軸方向に直線運動させることにより、タイロッド１６を介して操向輪６の転舵角が変更される。

反力モータ１０には、反力モータ１０のロータの回転角を相対角と回転回数とで取得する相対角センサ１２が取り付けられている。以下、この相対角センサ１２を操舵角センサ１２と称する。転舵モータ１８には、転舵モータ１８のロータの回転角を相対角と回転回数とで取得する相対角センサ２２が取り付けられている。以下、この相対角センサ２２を転舵角センサ２２と称する。反力モータ１０と転舵モータ１８とは制御装置３０の出力部に接続され、操舵角センサ１２と転舵角センサ２２とは制御装置３０の入力部に接続されている。

制御装置３０は、少なくとも１つのプロセッサと少なくとも１つのメモリとを有するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。制御装置３０は、操舵角センサ１２で取得される反力モータ１０の相対角と回転回数とに基づいて操舵角を計算し、操舵角に基づいて転舵モータ１８を制御する。また、制御装置３０は、転舵角センサ２２で取得される転舵モータ１８の相対角と回転回数とに基づいて転舵角を計算し、転舵角に基づいて反力モータ１０を制御する。操舵角の計算では、制御装置３０は、予め記憶した操舵角の中立位置を基準にして操舵角を計算する。また、転舵角の計算では、制御装置３０は、予め記憶した転舵角の中立位置を基準にして転舵角を計算する。

２．電源が再投入された場合の処理
図２には、制御装置３０で認識される転舵角を時間のグラフで表している。転舵モータ１８が一定回転している間は、１回転毎に回転回数をカウントすることによって、転舵角センサ２２で取得した転舵モータ１８の相対角と回転回数とから現在の転舵角を認識することができる。しかし、例えばバッテリ交換時に制御装置３０の電源が切られた場合、制御装置３０のメモリに一時的に記憶されていた回転回数の情報はリセットされる。このため、電源を再投入したときに制御装置３０が認識する転舵角は、そのとき転舵角センサ２２から得られる相対角から計算される転舵角となってしまう。

そこで、本実施の形態では、転舵角の中立位置を転舵モータ１８のエンド位置（転舵角が最大になる位置）からの回転回数と相対角とで記憶する。特に、エンド位置から中立位置までの回転回数については固定値として予め記憶しておく。バッテリ交換等により制御装置３０の電源が切られた場合には、制御装置３０は、電源の再投入後、転舵モータ１８をエンド位置まで駆動し、エンド位置における転舵モータ１８の相対角を転舵角センサ２２によって取得する。そして、そのとき取得した転舵モータ１８の相対角と、予め記憶した転舵モータ１８のエンド位置から中立位置までの回転回数とに基づいて転舵角の中立位置を再計算する。

転舵角の中立位置は経時変化等よって一定にはならないが、変化するのは相対角であり、エンド位置からの回転回数までは変わらない。ゆえに、エンド位置から中立位置までの回転回数を固定値として持っていれば、エンド位置での転舵モータ１８の相対角を再取得するだけで、転舵角の中立位置を再計算することができる。これにより、電源が切られることで現在の転舵角を喪失したとしても、再計算した中立位置を基準にして転舵モータ１８の相対角から現在の転舵角を再度推定し直すことができる。

また、制御装置３０は、操舵角の中立位置についても反力モータ１０のエンド位置（操舵角が最大になる位置）からの相対角と回転回数とで記憶する。特に、エンド位置から中立位置までの回転回数については固定値として予め記憶しておく。バッテリ交換等により制御装置３０の電源が切られた場合には、制御装置３０は、電源の再投入後、反力モータ１０をエンド位置まで駆動し、エンド位置における反力モータ１０の相対角を操舵角センサ１２によって取得する。そして、そのとき取得した反力モータ１０の相対角と、予め記憶した反力モータ１０のエンド位置から中立位置までの回転回数とに基づいて操舵角の中立位置を再計算する。これにより、電源が切られることで現在の操舵角を喪失したとしても、再計算した中立位置を基準にして反力モータ１０の相対角から現在の操舵角を再度推定し直すことができる。

３．その他実施の形態
上述の実施の形態では、本発明をステアバイワイヤ方式のステアリングシステムに適用した例について説明した。ただし、本発明は、運転者の操舵操作を転舵モータによってアシストする方式のステアリングシステムにも適用することができる。さらに言えば、本発明は、操向輪を転舵する転舵モータと、転舵モータの相対角を取得する相対角センサとを備えるステアリングシステムに対して広く適用することができる。

以下、参考として、制御装置への電源の再投入後、相対角センサで取得する転舵モータ或いは反力モータの相対角から現在の転舵角或いは操舵角を再び推定するための他の手法をいくつか例示する。

第１の参考例では、電源の再投入後、転舵モータを左エンド位置まで駆動し、左エンド位置までの回転回数と左エンド位置での相対角とを取得する。次に、転舵モータを右エンド位置まで駆動し、右エンド位置までの回転回数と右エンド位置での相対角とを取得する。そして、取得したそれらの情報に基づいて転舵角の中立位置を再計算し、再計算した中立位置を基準にして転舵モータの相対角から現在の転舵角を推定する。現在の操舵角についても同様の方法で推定し直すことができる。

第２の参考例では、ステアリングシステムは、相対角センサとは別に絶対角センサを備える。そして、転舵角或いは操舵角の中立位置は、相対角センサではなく絶対角センサによって取得する。電源の再投入後、絶対角センサで取得される絶対角と中立位置との差分を用いて相対角センサで取得される相対角を補正する。これにより、電源の再投入後、転舵モータや反力モータをエンド位置まで動かさずとも、相対角センサで取得される相対角から現在の転舵角或いは操舵角を推定することが可能となる。

２ ステアリングシステム
１０ 反力モータ
１２ 操舵角センサ（相対角センサ）
１４ ラックシャフト
１８ 転舵モータ
２２ 転舵角センサ（相対角センサ）
３０ 制御装置

Claims (1)

1. 操向輪を転舵する転舵モータと、前記転舵モータの相対角を取得する相対角センサと、前記転舵モータ及び前記相対角センサに接続される制御装置と、を備えるステアリングシステムにおいて、
   前記制御装置は、
   前記相対角センサによって取得された前記転舵モータの相対角と回転回数とに基づいて現在の転舵角を推定するとともに、前記転舵モータを駆動して転舵角を制御し、
   電源が再投入された場合は、前記転舵モータをエンド位置まで駆動し、そのときに前記相対角センサによって取得された前記転舵モータの相対角に基づいて、現在の転舵角を再度推定し直すように構成されている
   ことを特徴とするステアリングシステム。

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