JP2020114708A - Steering wheel neutral point detection device - Google Patents

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弘明 半澤
Hiroaki Hanzawa
弘明 半澤
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Abstract

To automatically detect a neutral point of a steering wheel for a vehicle of steer-by-wire system.SOLUTION: The center of gravity of a steering wheel is out of the rotational center. A controller controls an actuator and rotates the steering wheel in the first direction and the second direction. Particularly, the controller executes the following processing with the steering wheel mechanically separated from wheels. The controller acquires, as a first and a second physical quantity, a physical quantity corresponding to a driving force of an actuator required to start the rotation from a stationary state to each of the first and the second directions. When an absolute value of a difference between the first physical quantity and the second physical quantity is larger than a threshold value and the first physical quantity is larger than the second physical quantity, the controller rotates the steering wheel in the first direction. The controller determines a position of the steering wheel obtained after repeating these processing until the absolute value of the difference is the threshold value or smaller as a neutral point.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、車両のハンドルの中立点を検出する技術に関する。 The present invention relates to a technique for detecting a neutral point of a steering wheel of a vehicle.

特許文献1は、ステアバイワイヤ方式のステアリング装置を開示している。そのステアリング装置は、ハンドルと、車輪を転舵駆動する転舵駆動手段と、ハンドルの操舵操作量に基づき転舵駆動手段による転舵を制御する制御手段と、ハンドルに対し操舵反力を付与する操舵反力付与手段と、を有する。 Patent Document 1 discloses a steer-by-wire type steering device. The steering device includes a steering wheel, a steering driving means for steering the wheels, a control means for controlling steering by the steering driving means based on a steering operation amount of the steering wheel, and a steering reaction force to the steering wheel. Steering reaction force applying means.

特開2006−137215号公報JP, 2006-137215, A

ステアバイワイヤ方式の車両では、ハンドル正立時に、車両が直進する方向に車輪が向いている必要がある(ハンドルオフセンターの防止)。そのために、従来、組立工場や修理工場においてハンドル中立点補正作業(センタ補正作業)が行われていた。具体的には、車輪を直進状態とし、操舵角センサを用いてハンドルの回転角を計測し、その値を補正値としてサービスツール等で書き込む、という作業が必要であった。この作業の精度や早さは、作業者の熟練度に依存するため、品質にばらつきが生じる。また、作業工数の増大は、コストの増大につながる。 In a steer-by-wire system vehicle, when the steering wheel is upright, the wheels need to be oriented in the direction in which the vehicle travels straight (prevention of the steering wheel off center). Therefore, conventionally, a steering wheel neutral point correction work (center correction work) has been performed in an assembly plant or a repair plant. Specifically, it is necessary to make the wheels straight, measure the rotation angle of the steering wheel using the steering angle sensor, and write the value as a correction value with a service tool or the like. The accuracy and speed of this work depend on the skill level of the worker, and therefore the quality varies. Further, an increase in the number of work steps leads to an increase in cost.

本発明の1つの目的は、ステアバイワイヤ方式の車両のハンドルの中立点を自動的に検出することができる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of automatically detecting a neutral point of a steering wheel of a steer-by-wire type vehicle.

本発明の1つの観点において、ステアバイワイヤ方式の車両のハンドルの中立点を検出するハンドル中立点検出装置が提供される。
前記ハンドルの重心位置は、前記ハンドルの回転中心からずれている。
前記ハンドル中立点検出装置は、
前記ハンドルを回転させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを制御して前記ハンドルを第1方向及び前記第1方向と逆の第2方向に回転させる制御装置と
を備える。
前記ハンドルが前記車両の車輪から機械的に切り離された状態で、前記制御装置は、
前記ハンドルが静止状態から前記第1方向及び前記第2方向のそれぞれに回転し始めるのに必要な前記アクチュエータの駆動力に相当する物理量を、第1物理量及び第2物理量として取得する第1処理と、
前記第1物理量と前記第2物理量との差の絶対値が閾値より大きく、且つ、前記第1物理量が前記第2物理量よりも大きい場合、前記ハンドルを前記第2方向に回転させる第2処理と、
前記差の前記絶対値が前記閾値より大きく、且つ、前記第2物理量が前記第1物理量よりも大きい場合、前記ハンドルを前記第1方向に回転させる第3処理と、
前記差の前記絶対値が前記閾値以下になるまで前記第1〜第3処理を繰り返した後の前記ハンドルの位置を前記中立点として決定する第4処理と
を行う。
In one aspect of the present invention, there is provided a steering wheel neutral point detecting device for detecting a steering neutral point of a steer-by-wire type vehicle.
The center of gravity of the handle is displaced from the center of rotation of the handle.
The handle neutral point detection device,
An actuator for rotating the handle,
A controller that controls the actuator to rotate the handle in a first direction and a second direction opposite to the first direction.
With the steering wheel mechanically disconnected from the vehicle wheels, the controller
A first process for acquiring, as a first physical amount and a second physical amount, a physical quantity corresponding to a driving force of the actuator necessary for the handle to start rotating in each of the first direction and the second direction from a stationary state; ,
When the absolute value of the difference between the first physical quantity and the second physical quantity is larger than a threshold value and the first physical quantity is larger than the second physical quantity, a second process of rotating the handle in the second direction, ,
If the absolute value of the difference is larger than the threshold value and the second physical quantity is larger than the first physical quantity, a third process of rotating the handle in the first direction,
A fourth process of determining the position of the handle as the neutral point after repeating the first to third processes until the absolute value of the difference becomes equal to or less than the threshold value is performed.

本発明によれば、ステアバイワイヤ方式の車両のハンドルの中立点を自動的に検出することが可能となる。その結果、組立工場や修理工場におけるハンドル中立点補正作業が、従来と比較して、格段に効率化され、コストも大幅に削減される。また、ハンドル中立点検出装置による処理は、作業者の熟練度に依存しないため、品質のばらつきが抑制される。 According to the present invention, it becomes possible to automatically detect the neutral point of the steering wheel of a steer-by-wire system vehicle. As a result, the steering neutral point correction work in the assembly factory and the repair factory is significantly more efficient than in the past, and the cost is significantly reduced. Further, since the processing performed by the steering wheel neutral point detection device does not depend on the skill level of the operator, variation in quality is suppressed.

本発明の第1の実施の形態に係る車両の構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the structure of the vehicle which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る車両のハンドルの形状例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the shape example of the steering wheel of the vehicle which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る車両のハンドルに対する重力の影響を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the influence of gravity with respect to the steering wheel of the vehicle which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るハンドル中立点検出装置の構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the structure of the steering wheel neutral point detection apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るハンドル中立点検出処理を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows steering wheel neutral point detection processing concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施の形態に係るハンドル中立点検出処理を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the steering wheel neutral point detection processing which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るハンドル中立点検出処理を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the steering wheel neutral point detection processing which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係るハンドル中立点検出処理を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the steering wheel neutral point detection processing which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

1.第1の実施の形態
1−1.ステアバイワイヤ方式の車両
図1は、本実施の形態に係る車両1の構成を概略的に示すブロック図である。車両1は、ステアバイワイヤ方式の車両である(メカリンクレス、メカクラッチ付きのいずれでも可)。車両1は、ハンドル(ステアリングホイール)10、ステアリングシャフト20、反力発生装置30、転舵装置40、車輪50、センサ群60、及び制御装置70を備えている。
1. 1. First embodiment 1-1. Steer-by-Wire System Vehicle FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a vehicle 1 according to the present embodiment. The vehicle 1 is a steer-by-wire system vehicle (both mechanical linkless and mechanical clutch are acceptable). The vehicle 1 includes a steering wheel (steering wheel) 10, a steering shaft 20, a reaction force generation device 30, a steering device 40, wheels 50, a sensor group 60, and a control device 70.

ハンドル10は、ドライバが操舵に用いる操作部材である。ステアリングシャフト20は、ハンドル10に連結されており、ハンドル10と共に回転する。 The handle 10 is an operation member used by a driver for steering. The steering shaft 20 is connected to the steering wheel 10 and rotates together with the steering wheel 10.

反力発生装置30は、ハンドル10に対して反力トルクを擬似的に付与する。具体的には、反力発生装置30は、ステアリングシャフト20に連結された反力アクチュエータを含んでいる。典型的には、反力アクチュエータは、電動モータである。反力アクチュエータの作動により、ステアリングシャフト20ひいてはハンドル10に反力トルクを付与することができる。反力アクチュエータの動作は、制御装置70によって制御される。 The reaction force generation device 30 applies a reaction force torque to the handle 10 in a pseudo manner. Specifically, the reaction force generation device 30 includes a reaction force actuator connected to the steering shaft 20. Typically, the reaction force actuator is an electric motor. By operating the reaction force actuator, reaction force torque can be applied to the steering shaft 20 and thus the steering wheel 10. The operation of the reaction force actuator is controlled by the control device 70.

転舵装置40は、車輪50を転舵する。具体的には、転舵装置40は、転舵軸を介して車輪50に連結された転舵アクチュエータを含んでいる。典型的には、転舵アクチュエータは、電動モータである。転舵アクチュエータの作動により、車輪50を転舵することができる。転舵アクチュエータの動作は、制御装置70によって制御される。 The steering device 40 steers the wheels 50. Specifically, the steered system 40 includes a steered actuator connected to the wheels 50 via a steered shaft. Typically, the steering actuator is an electric motor. The wheels 50 can be steered by operating the steering actuator. The operation of the steering actuator is controlled by the control device 70.

車輪50とハンドル10(ステアリングシャフト20)とは、機械的に切り離されている、あるいは、機械的に連結/切り離しが可能である。後者の場合、連結/切り離しは、制御装置70によって制御される。 The wheel 50 and the steering wheel 10 (steering shaft 20) are mechanically disconnected or can be mechanically connected/disconnected. In the latter case, the connection/disconnection is controlled by the controller 70.

センサ群60は、車両1の操舵状態及び走行状態を検出する。例えば、センサ群60は、操舵角センサ、操舵トルクセンサ、車速センサ、加速度センサ、等を含んでいる。操舵角センサは、ハンドル10の操舵角を検出する。操舵トルクセンサは、ステアリングシャフト20に印加される操舵トルクを検出する。車速センサは、車両1の速度である車速を検出する。加速度センサは、車両1の横加速度や上下加速度を検出する。 The sensor group 60 detects a steering state and a traveling state of the vehicle 1. For example, the sensor group 60 includes a steering angle sensor, a steering torque sensor, a vehicle speed sensor, an acceleration sensor, and the like. The steering angle sensor detects the steering angle of the steering wheel 10. The steering torque sensor detects the steering torque applied to the steering shaft 20. The vehicle speed sensor detects the vehicle speed that is the speed of the vehicle 1. The acceleration sensor detects lateral acceleration and vertical acceleration of the vehicle 1.

制御装置70は、車両1を制御する。この制御装置70は、プロセッサ、メモリ、及び入出力インタフェースを備えるマイクロコンピュータを含んでいる。当該マイクロコンピュータは、ECU(Electronic Control Unit)とも呼ばれる。プロセッサがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより、制御装置70による各種処理が実現される。 The control device 70 controls the vehicle 1. The control device 70 includes a microcomputer having a processor, a memory, and an input/output interface. The microcomputer is also called an ECU (Electronic Control Unit). Various processes by the control device 70 are realized by the processor executing the control program stored in the memory.

例えば、制御装置70は、転舵装置40を制御することによって、車輪50の転舵を制御する。典型的には、制御装置70は、ドライバによるハンドル10の操舵操作に応じて、転舵装置40を制御し、車輪50を転舵する。例えば、制御装置70は、ハンドル10の操舵角及び車速に基づいて目標転舵角を算出する。そして、制御装置70は、車輪50の転舵角が目標転舵角となるように、転舵装置40を制御する。 For example, the control device 70 controls the steering of the wheels 50 by controlling the steering device 40. Typically, the control device 70 controls the steering device 40 and steers the wheels 50 in accordance with the steering operation of the steering wheel 10 by the driver. For example, the control device 70 calculates the target turning angle based on the steering angle of the steering wheel 10 and the vehicle speed. Then, the control device 70 controls the steered device 40 so that the steered angle of the wheels 50 becomes the target steered angle.

また、制御装置70は、反力発生装置30を制御することによって、ハンドル10に付与される反力トルクを制御する。典型的には、制御装置70は、ドライバによるハンドル10の操舵操作に応じて、反力発生装置30を制御し、反力トルクを発生させる。例えば、制御装置70は、ハンドル10の操舵角及び車速に基づいて目標反力トルクを算出する。そして、制御装置70は、目標反力トルクが発生するように反力発生装置30を制御する。 Further, the control device 70 controls the reaction force generation device 30 to control the reaction force torque applied to the handle 10. Typically, the control device 70 controls the reaction force generation device 30 according to the steering operation of the steering wheel 10 by the driver to generate a reaction force torque. For example, the control device 70 calculates the target reaction torque based on the steering angle of the steering wheel 10 and the vehicle speed. Then, the control device 70 controls the reaction force generation device 30 so that the target reaction force torque is generated.

尚、制御装置70は、転舵装置40を制御するための第1の制御装置と、反力発生装置30を制御するための第2の制御装置とを別々に含んでいてもよい。この場合、第1の制御装置と第2の制御装置とは、互いに通信可能に接続され、必要な情報を互いにやりとりする。 The control device 70 may separately include a first control device for controlling the steering device 40 and a second control device for controlling the reaction force generation device 30. In this case, the first control device and the second control device are communicably connected to each other and exchange necessary information with each other.

1−2.ハンドルに対する重力の影響
図2は、本実施の形態に係るハンドル10の形状例を示す概念図である。ハンドル10の回転中心(回転軸)は、符号RCで表されている。ハンドル10は、回転中心RCを中心として回転する。時計回りの回転方向(第1方向)を、以下「A方向」と呼ぶ。反時計回りの回転方向(第2方向)を、以下「B方向」と呼ぶ。
1-2. Effect of Gravity on Handle FIG. 2 is a conceptual diagram showing a shape example of the handle 10 according to the present embodiment. The rotation center (rotation axis) of the handle 10 is represented by reference symbol RC. The handle 10 rotates around the rotation center RC. The clockwise rotation direction (first direction) is hereinafter referred to as “A direction”. The counterclockwise rotation direction (second direction) is hereinafter referred to as “B direction”.

本実施の形態では、ハンドル10の重心位置GCは、回転中心RCと一致しておらず、回転中心RCからずれている。例えば、ハンドル10は、図2で示されるような非円形状を有している。重心位置GCが回転中心RCからずれているため、ハンドル10に対する重力の影響は、ハンドル10の回転位置に応じて変動する。 In the present embodiment, the center of gravity position GC of the handle 10 does not coincide with the rotation center RC and is displaced from the rotation center RC. For example, the handle 10 has a non-circular shape as shown in FIG. Since the gravity center position GC is deviated from the rotation center RC, the influence of gravity on the handle 10 varies depending on the rotation position of the handle 10.

図3は、ハンドル10に対する重力の影響を説明するための概念図である。本実施の形態では、ハンドル10の中立点は、重力的に中立な位置を意味する。図3中の<状態A>は、ハンドル10が中立点からA方向に回転した状態である。一方、<状態B>は、ハンドル10が中立点からB方向に回転した状態である。 FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the influence of gravity on the handle 10. In the present embodiment, the neutral point of the handle 10 means a gravitationally neutral position. <State A> in FIG. 3 is a state in which the handle 10 is rotated in the A direction from the neutral point. On the other hand, <state B> is a state in which the handle 10 is rotated in the B direction from the neutral point.

ハンドル10の重心位置GCには、ハンドル10の重みによって、重力方向の荷重Fが働く。荷重Fの回転成分FRは、荷重Fの成分のうち、ハンドル10の回転方向の成分である。つまり、回転成分FRは、ハンドル10を回転させるトルクを発生させる。 A load F in the direction of gravity acts on the gravity center position GC of the handle 10 due to the weight of the handle 10. The rotation component FR of the load F is a component of the load F in the rotation direction of the handle 10. That is, the rotation component FR generates torque that rotates the handle 10.

状態Aでは、回転成分FRは、B方向のトルクを発生させる。この回転成分FRは、A方向へのハンドル10の回転に対抗し、B方向へのハンドル10の回転をアシストするように作用する。従って、状態Aで停止しているハンドル10が回転し始めるのに必要な駆動力は、回転方向に依って異なり、回転方向がA方向の場合により大きくなる。 In the state A, the rotation component FR produces a torque in the B direction. The rotation component FR acts to counter the rotation of the handle 10 in the A direction and assist the rotation of the handle 10 in the B direction. Therefore, the driving force required for the handle 10 stopped in the state A to start rotating differs depending on the rotation direction, and becomes larger when the rotation direction is the A direction.

一方、状態Bでは、回転成分FRは、A方向のトルクを発生させる。この回転成分FRは、B方向へのハンドル10の回転に対抗し、A方向へのハンドル10の回転をアシストするように作用する。従って、状態Bで停止しているハンドル10が回転し始めるのに必要な駆動力は、回転方向に依って異なり、回転方向がB方向の場合により大きくなる。 On the other hand, in the state B, the rotation component FR generates torque in the A direction. The rotation component FR acts to counter the rotation of the handle 10 in the B direction and to assist the rotation of the handle 10 in the A direction. Therefore, the driving force required for the handle 10 stopped in the state B to start rotating differs depending on the rotation direction, and becomes larger when the rotation direction is the B direction.

ハンドル10が中立点にある場合、ハンドル10が回転し始めるのに必要な駆動力は、回転方向に依らず同じである。 When the handle 10 is at the neutral point, the driving force required for the handle 10 to start rotating is the same regardless of the rotation direction.

このように、ハンドル10に対する重力(荷重F)の影響は、中立点に対するハンドル10の回転位置に応じて変動する。その結果、ハンドル10が停止状態から回転し始めるのに必要な駆動力も、中立点に対するハンドル10の回転位置に応じて変動する。本実施の形態によれば、このような性質を利用することによって、ハンドル10の中立点が自動的に検出される。 In this way, the influence of gravity (load F) on the handle 10 varies depending on the rotational position of the handle 10 with respect to the neutral point. As a result, the driving force required for the handle 10 to start rotating from the stopped state also varies depending on the rotational position of the handle 10 with respect to the neutral point. According to the present embodiment, the neutral point of the handle 10 is automatically detected by utilizing such a property.

より詳細には、ハンドル10が停止状態からA方向及びB方向のそれぞれに回転し始めるのに必要な駆動力の比較が行われる。この比較によって、ハンドル10が状態A、状態B、中立点のいずれにあるかを判定することができる。ハンドル10が状態Aにある場合、ハンドル10をB方向に回転させることによって中立点に近づけることができる。一方、ハンドル10が状態Bにある場合、ハンドル10をA方向に回転させることによって中立点に近づけることができる。これらの処理を繰り返すことによって、ハンドル10の中立点を自動的に検出(探索)することが可能となる。 More specifically, a comparison is made of the driving force required for the handle 10 to start rotating in the A direction and the B direction from the stopped state. By this comparison, it is possible to determine whether the handle 10 is in the state A, the state B, or the neutral point. When the handle 10 is in the state A, it can be brought close to the neutral point by rotating the handle 10 in the B direction. On the other hand, when the handle 10 is in the state B, it can be brought close to the neutral point by rotating the handle 10 in the A direction. By repeating these processes, the neutral point of the steering wheel 10 can be automatically detected (searched).

1−3.ハンドル中立点検出装置
図4は、本実施の形態に係るハンドル中立点検出装置100の構成を概略的に示すブロック図である。ハンドル中立点検出装置100は、ハンドル10の中立点を自動的に検出する。ハンドル中立点検出装置100は、アクチュエータ110と制御装置120を備えている。
1-3. Steering Wheel Neutral Point Detection Device FIG. 4 is a block diagram schematically showing the configuration of the steering wheel neutral point detection device 100 according to the present embodiment. The steering wheel neutral point detection device 100 automatically detects the neutral point of the steering wheel 10. The steering wheel neutral point detection device 100 includes an actuator 110 and a control device 120.

アクチュエータ110は、ハンドル10を回転させる。具体的には、アクチュエータ110は、ステアリングシャフト20を介してハンドル10に連結されている。アクチュエータ110が作動することにより、ステアリングシャフト20及びハンドル10を回転させるための駆動力が発生する。例えば、アクチュエータ110は、電動モータを含んでいる。電動モータのロータは、減速機を介してステアリングシャフト20につながっている。電動モータの回転により、ステアリングシャフト20ひいてはハンドル10にトルクを付与することができる。 The actuator 110 rotates the handle 10. Specifically, the actuator 110 is connected to the steering wheel 10 via the steering shaft 20. When the actuator 110 operates, a driving force for rotating the steering shaft 20 and the steering wheel 10 is generated. For example, the actuator 110 includes an electric motor. The rotor of the electric motor is connected to the steering shaft 20 via a speed reducer. By rotating the electric motor, torque can be applied to the steering shaft 20 and thus the handle 10.

制御装置120は、アクチュエータ110の動作を制御することによって、ハンドル10の回転を制御する。具体的には、制御装置120は、アクチュエータ110を制御する制御信号を生成し、制御信号をアクチュエータ110に出力する。アクチュエータ110は、制御信号に従って作動し、ハンドル10を回転させるための駆動力を発生する。また、制御装置120は、アクチュエータ110の作動状態を示す作動状態信号を受け取る。例えば、作動状態信号は、電動モータの回転角度、回転速度、モータ電流、モータ電圧、トルク、等を示す。 The control device 120 controls the rotation of the handle 10 by controlling the operation of the actuator 110. Specifically, the control device 120 generates a control signal for controlling the actuator 110 and outputs the control signal to the actuator 110. The actuator 110 operates according to the control signal and generates a driving force for rotating the handle 10. The control device 120 also receives an operating state signal indicating the operating state of the actuator 110. For example, the operating state signal indicates the rotation angle, rotation speed, motor current, motor voltage, torque, etc. of the electric motor.

典型的には、制御装置120は、プロセッサ、メモリ、及び入出力インタフェースを備えるマイクロコンピュータを含んでいる。プロセッサがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより、制御装置120による処理が実現される。 Controller 120 typically includes a microcomputer with a processor, memory, and input/output interface. The processor executes the control program stored in the memory, whereby the processing by the control device 120 is realized.

好適には、図1で示された反力発生装置30及び制御装置70が、アクチュエータ110及び制御装置120としてそれぞれ利用される。但し、ハンドル中立点検出装置100は、反力発生装置30及び制御装置70とは別に設けられてもよい。 Preferably, the reaction force generator 30 and the controller 70 shown in FIG. 1 are used as the actuator 110 and the controller 120, respectively. However, the steering wheel neutral point detection device 100 may be provided separately from the reaction force generation device 30 and the control device 70.

制御装置120は、ハンドル10の中立点を検出するハンドル中立点検出処理を実行する。ハンドル中立点検出処理は、ハンドル10が車輪50から機械的に切り離された状態で実行される。 The control device 120 executes a steering wheel neutral point detection process for detecting the neutral point of the steering wheel 10. The steering wheel neutral point detection processing is executed in a state in which the steering wheel 10 is mechanically separated from the wheels 50.

図5は、本実施の形態に係るハンドル中立点検出処理を示すフローチャートである。最初、ハンドル10は、ある回転位置において静止している。 FIG. 5 is a flowchart showing the steering wheel neutral point detection processing according to the present embodiment. Initially, the handle 10 is stationary in a rotational position.

ステップS100において、制御装置120は、アクチュエータ110を制御して、ハンドル10をA方向に回転させるための駆動力を徐々に増大させる。 In step S100, the control device 120 controls the actuator 110 to gradually increase the driving force for rotating the handle 10 in the A direction.

ステップS110において、制御装置120は、作動状態信号に基づいて、ハンドル10が静止状態からA方向に回転し始めたか否か判定する。ハンドル10が静止状態からA方向に回転し始めた場合(ステップS110;Yes)、制御装置120は、ハンドル10の回転が直ぐに停止するようにアクチュエータ110を制御する。そして、処理はステップS120に進む。それ以外の場合(ステップS110;No)、処理はステップS100に戻る。 In step S110, the control device 120 determines whether or not the handle 10 has started to rotate in the A direction from the stationary state based on the operation state signal. When the handle 10 starts to rotate in the A direction from the stationary state (step S110; Yes), the control device 120 controls the actuator 110 so that the rotation of the handle 10 immediately stops. Then, the process proceeds to step S120. Otherwise (step S110; No), the process returns to step S100.

ステップS120において、制御装置120は、作動状態信号に基づいて、ステップS110においてハンドル10が回転し始めるのに必要だったアクチュエータ110の駆動力に相当する物理量を取得する。そのような物理量としては、電動モータの駆動力、駆動トルク、モータ電流、電気エネルギー、等が例示される。このステップS120において取得される物理量は、以下「第1物理量P1」と呼ばれる。制御装置120は、第1物理量P1をメモリに格納する。その後、処理は、ステップS200に進む。 In step S120, the control device 120 acquires a physical quantity corresponding to the driving force of the actuator 110 required for the handle 10 to start rotating in step S110, based on the operation state signal. Examples of such physical quantity include driving force, driving torque, motor current, and electric energy of the electric motor. The physical quantity acquired in step S120 is hereinafter referred to as "first physical quantity P1". The control device 120 stores the first physical quantity P1 in the memory. Then, a process progresses to step S200.

ステップS200において、制御装置120は、アクチュエータ110を制御して、ハンドル10をB方向に回転させるための駆動力を徐々に増大させる。 In step S200, the control device 120 controls the actuator 110 to gradually increase the driving force for rotating the handle 10 in the B direction.

ステップS210において、制御装置120は、作動状態信号に基づいて、ハンドル10が静止状態からB方向に回転し始めたか否か判定する。ハンドル10が静止状態からB方向に回転し始めた場合(ステップS210;Yes)、制御装置120は、ハンドル10の回転が直ぐに停止するようにアクチュエータ110を制御する。そして、処理はステップS220に進む。それ以外の場合(ステップS210;No)、処理はステップS200に戻る。 In step S210, the control device 120 determines, based on the operation state signal, whether or not the handle 10 has started to rotate in the B direction from the stationary state. When the handle 10 starts to rotate in the B direction from the stationary state (step S210; Yes), the control device 120 controls the actuator 110 so that the rotation of the handle 10 immediately stops. Then, the process proceeds to step S220. In other cases (step S210; No), the process returns to step S200.

ステップS220において、制御装置120は、作動状態信号に基づいて、ステップS210においてハンドル10が回転し始めるのに必要だったアクチュエータ110の駆動力に相当する物理量を取得する。このステップS220において取得される物理量は、以下「第2物理量P2」と呼ばれる。制御装置120は、第2物理量P2をメモリに格納する。その後、処理はステップS300に進む。 In step S220, the control device 120 acquires a physical quantity corresponding to the driving force of the actuator 110 required for the handle 10 to start rotating in step S210, based on the operation state signal. The physical quantity acquired in step S220 is hereinafter referred to as "second physical quantity P2". The control device 120 stores the second physical quantity P2 in the memory. Then, a process progresses to step S300.

ステップS300において、制御装置120は、第1物理量P1と第2物理量P2との差の絶対値ΔPを、所定の閾値Pthと対比する。絶対値ΔPが閾値Pthよりも大きい場合(ステップS300;No)、処理はステップS400に進む。 In step S300, the control device 120 compares the absolute value ΔP of the difference between the first physical quantity P1 and the second physical quantity P2 with a predetermined threshold value Pth. When the absolute value ΔP is larger than the threshold Pth (step S300; No), the process proceeds to step S400.

第1物理量P1が第2物理量P2よりも大きい場合(ステップS400;Yes)、ハンドル10は、中立点からA方向に回転した状態A(図3参照)にある。この場合、処理は、ステップS500に進む。ステップS500において、制御装置120は、アクチュエータ110を制御して、ハンドル10をB方向に少しだけ回転させる。その後、処理はステップS100に戻る。 When the first physical quantity P1 is larger than the second physical quantity P2 (step S400; Yes), the handle 10 is in the state A (see FIG. 3) rotated in the A direction from the neutral point. In this case, the process proceeds to step S500. In step S500, the control device 120 controls the actuator 110 to rotate the handle 10 slightly in the B direction. Then, the process returns to step S100.

第2物理量P2が第1物理量P1よりも大きい場合(ステップS400;No)、ハンドル10は、中立点からB方向に回転した状態B(図3参照)にある。この場合、処理は、ステップS600に進む。ステップS600において、制御装置120は、アクチュエータ110を制御して、ハンドル10をA方向に少しだけ回転させる。その後、処理はステップS100に戻る。 When the second physical quantity P2 is larger than the first physical quantity P1 (step S400; No), the handle 10 is in the state B (see FIG. 3) rotated in the B direction from the neutral point. In this case, the process proceeds to step S600. In step S600, the control device 120 controls the actuator 110 to slightly rotate the handle 10 in the A direction. Then, the process returns to step S100.

ステップS100〜S600が繰り返し実行されることにより、ハンドル10は中立点に近づいていく。制御装置120は、絶対値ΔPが閾値Pth以下になるまで、ステップS100〜S600を繰り返し実行する。絶対値ΔPが閾値Pth以下になった場合(ステップS300;Yes)、処理はステップS700に進む。 By repeatedly performing steps S100 to S600, the handle 10 approaches the neutral point. The control device 120 repeatedly executes steps S100 to S600 until the absolute value ΔP becomes equal to or less than the threshold value Pth. When the absolute value ΔP becomes equal to or less than the threshold value Pth (step S300; Yes), the process proceeds to step S700.

ステップS700において、制御装置120は、ハンドル10の現在位置を中立点として決定する。 In step S700, control device 120 determines the current position of handle 10 as the neutral point.

1−4.効果
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、ステアバイワイヤ方式の車両1のハンドル10の中立点を自動的に検出することが可能となる。その結果、組立工場や修理工場におけるハンドル中立点補正作業(センタ補正作業)が、従来と比較して、格段に効率化され、コストも大幅に削減される。また、ハンドル中立点検出装置100によるハンドル中立点検出処理は、作業者の熟練度に依存しないため、品質のばらつきが抑制される。ハンドル10の中立点が分かる場合、絶対角センサを車両1から省略することも可能である。
1-4. Effects As described above, according to the present embodiment, it becomes possible to automatically detect the neutral point of the steering wheel 10 of the steer-by-wire type vehicle 1. As a result, the steering wheel neutral point correction work (center correction work) in an assembly plant or a repair plant is significantly more efficient than before, and the cost is also greatly reduced. Further, since the steering wheel neutral point detection processing by the steering wheel neutral point detection device 100 does not depend on the skill level of the operator, variation in quality is suppressed. If the neutral point of the steering wheel 10 is known, the absolute angle sensor can be omitted from the vehicle 1.

2.第2の実施の形態
図6は、第2の実施の形態に係るハンドル中立点検出処理を説明するための概念図である。上述の第1の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。
2. Second Embodiment FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the steering wheel neutral point detection processing according to the second embodiment. Descriptions that overlap with those of the first embodiment described above are omitted as appropriate.

制御装置120は、アクチュエータ110を制御して、ハンドル10をA方向とB方向の両方向に順番に回転させる。このとき、アクチュエータ110の駆動力の大きさは、A方向の場合とB方向の場合とで同じに設定される。アクチュエータ110の駆動力と回転成分FRが釣り合う位置まで、ハンドル10は回転する。 The control device 120 controls the actuator 110 to sequentially rotate the handle 10 in both the A direction and the B direction. At this time, the magnitude of the driving force of the actuator 110 is set to be the same in the A direction and the B direction. The handle 10 rotates to a position where the driving force of the actuator 110 and the rotational component FR are balanced.

制御装置120は、アクチュエータ110の駆動力と回転成分FRが釣り合った位置、すなわち、ハンドル10の回転が終わった位置(角度)を取得する。図6に示されるように、A方向へのハンドル10の回転は角度θAで終わり、B方向へのハンドル10の回転は角度θBで終わる。制御装置120は、アクチュエータ110の作動状態信号、あるいは、操舵角センサによって検出されるハンドル10の操舵角に基づいて、角度θA、θBを取得する。そして、制御装置120は、角度θAと角度θBの中間位置を、ハンドル10の中立点として決定する。 The control device 120 acquires a position where the driving force of the actuator 110 and the rotational component FR are balanced, that is, a position (angle) at which the rotation of the handle 10 has ended. As shown in FIG. 6, rotation of the handle 10 in the A direction ends at an angle θA, and rotation of the handle 10 in the B direction ends at an angle θB. The control device 120 acquires the angles θA and θB based on the operation state signal of the actuator 110 or the steering angle of the steering wheel 10 detected by the steering angle sensor. Then, the control device 120 determines the intermediate position between the angle θA and the angle θB as the neutral point of the handle 10.

第2の実施の形態によっても、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。 According to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

3.第3の実施の形態
図7は、第3の実施の形態に係るハンドル中立点検出処理を説明するための概念図である。上述の第1の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。
3. Third Embodiment FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining the steering wheel neutral point detection processing according to the third embodiment. Descriptions that overlap with those of the first embodiment described above are omitted as appropriate.

第3の実施の形態では、操舵トルクセンサが用いられる。操舵トルクセンサは、ステアリングシャフト20に印加される操舵トルクを検出する。ハンドル10を回転させる際、回転成分FRが存在すると、ステアリングシャフト20がねじれ、ゼロではない操舵トルクが検出される。ハンドル10が中立点にある場合、操舵トルクはゼロとなる。制御装置120は、アクチュエータ110を制御してハンドル10を回転させ、操舵トルクがゼロとなる位置をハンドル10の中立点として決定する。 In the third embodiment, a steering torque sensor is used. The steering torque sensor detects the steering torque applied to the steering shaft 20. When the steering wheel 10 is rotated, if the rotation component FR exists, the steering shaft 20 is twisted and a steering torque that is not zero is detected. When the steering wheel 10 is at the neutral point, the steering torque becomes zero. The control device 120 controls the actuator 110 to rotate the steering wheel 10 and determines the position where the steering torque becomes zero as the neutral point of the steering wheel 10.

第3の実施の形態によっても、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。 According to the third embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

4.第4の実施の形態
図8は、第4の実施の形態に係るハンドル中立点検出処理を説明するための概念図である。上述の第1の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。
4. Fourth Embodiment FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining the steering wheel neutral point detection processing according to the fourth embodiment. Descriptions that overlap with those of the first embodiment described above are omitted as appropriate.

制御装置120は、アクチュエータ110を制御して、ハンドル10を一方向に徐々に回転させる。より詳細には、制御装置120は、ある駆動力でハンドル10を回転させ、ハンドル10の回転が停止すると、駆動力を増加させるという処理を繰り返す。 The controller 120 controls the actuator 110 to gradually rotate the handle 10 in one direction. More specifically, the control device 120 repeats the process of rotating the handle 10 with a certain driving force and increasing the driving force when the rotation of the handle 10 is stopped.

図8に示されるように、ハンドル10の回転に必要な駆動力は、ハンドル10が中立位置から90°回転した位置において最大となる。ハンドル10が当該位置に到達した後は、駆動力が増加することなく、ハンドル10の回転が継続する。制御装置120は、アクチュエータ110の作動状態信号に基づいて、駆動力の増加が終了した位置を検出する。そして、制御装置120は、駆動力の増加が終了した位置から90°戻した位置を、ハンドル10の中立点として決定する。 As shown in FIG. 8, the driving force required to rotate the handle 10 is maximum when the handle 10 is rotated 90° from the neutral position. After the handle 10 reaches the position, the rotation of the handle 10 continues without increasing the driving force. The control device 120 detects the position where the increase of the driving force is completed, based on the operation state signal of the actuator 110. Then, the control device 120 determines, as the neutral point of the steering wheel 10, a position that is returned by 90° from the position where the increase of the driving force is completed.

第4の実施の形態によっても、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。 The same effects as those of the first embodiment can be obtained by the fourth embodiment.

5.第5の実施の形態
車両1が平坦な路面上に位置しない場合、重力方向は、車両1の上下方向からずれる。このことは、上述のハンドル中立点検出処理の精度の低下を招く。そのような精度低下を抑制するために、制御装置120は、車両1のロール角に基づいて補正処理を行ってもよい。車両1のロール角は、センサ群60に含まれる加速度センサ、ロールセンサ等による検出結果に基づいて算出可能である。あるいは、ハンドル10内部に設けられた加速度センサが用いられてもよい。
5. Fifth Embodiment When the vehicle 1 is not located on a flat road surface, the direction of gravity deviates from the vertical direction of the vehicle 1. This leads to a reduction in the accuracy of the steering wheel neutral point detection processing described above. In order to suppress such a decrease in accuracy, the control device 120 may perform the correction process based on the roll angle of the vehicle 1. The roll angle of the vehicle 1 can be calculated based on the detection result of the acceleration sensor, the roll sensor, etc. included in the sensor group 60. Alternatively, an acceleration sensor provided inside the handle 10 may be used.

第5の実施の形態は、上述の第1〜第4の実施の形態のいずれとも組み合わせ可能である。 The fifth embodiment can be combined with any of the above-described first to fourth embodiments.

1 車両
10 ハンドル(ステアリングホイール)
20 ステアリングシャフト
30 反力発生装置
40 転舵装置
50 車輪
60 センサ群
70 制御装置
100 ハンドル中立点検出装置
110 アクチュエータ
120 制御装置
GC 重心位置
RC 回転中心
1 vehicle 10 steering wheel (steering wheel)
20 Steering shaft 30 Reaction force generation device 40 Steering device 50 Wheels 60 Sensor group 70 Control device 100 Steering wheel neutral point detection device 110 Actuator 120 Control device GC Center of gravity position RC Rotation center

Claims (1)

ステアバイワイヤ方式の車両のハンドルの中立点を検出するハンドル中立点検出装置であって、
前記ハンドルの重心位置は、前記ハンドルの回転中心からずれており、
前記ハンドル中立点検出装置は、
前記ハンドルを回転させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを制御して前記ハンドルを第1方向及び前記第1方向と逆の第2方向に回転させる制御装置と
を備え、
前記ハンドルが前記車両の車輪から機械的に切り離された状態で、前記制御装置は、
前記ハンドルが静止状態から前記第1方向及び前記第2方向のそれぞれに回転し始めるのに必要な前記アクチュエータの駆動力に相当する物理量を、第1物理量及び第2物理量として取得する第1処理と、
前記第1物理量と前記第2物理量との差の絶対値が閾値より大きく、且つ、前記第1物理量が前記第2物理量よりも大きい場合、前記ハンドルを前記第2方向に回転させる第2処理と、
前記差の前記絶対値が前記閾値より大きく、且つ、前記第2物理量が前記第1物理量よりも大きい場合、前記ハンドルを前記第1方向に回転させる第3処理と、
前記差の前記絶対値が前記閾値以下になるまで前記第1〜第3処理を繰り返した後の前記ハンドルの位置を前記中立点として決定する第4処理と
を行う
ハンドル中立点検出装置。
A steering wheel neutral point detection device for detecting the neutral point of a steering wheel of a steer-by-wire system,
The center of gravity of the handle is displaced from the center of rotation of the handle,
The handle neutral point detection device,
An actuator for rotating the handle,
A control device that controls the actuator to rotate the handle in a first direction and a second direction opposite to the first direction,
With the steering wheel mechanically disconnected from the vehicle wheels, the controller
A first process for acquiring, as a first physical amount and a second physical amount, a physical quantity corresponding to a driving force of the actuator necessary for the handle to start rotating in each of the first direction and the second direction from a stationary state; ,
When the absolute value of the difference between the first physical quantity and the second physical quantity is larger than a threshold value and the first physical quantity is larger than the second physical quantity, a second process of rotating the handle in the second direction, ,
If the absolute value of the difference is larger than the threshold value and the second physical quantity is larger than the first physical quantity, a third process of rotating the handle in the first direction,
A steering wheel neutral point detection device that performs a fourth processing of determining the position of the steering wheel as the neutral point after repeating the first to third processing until the absolute value of the difference becomes equal to or less than the threshold value.
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