JP6040998B2 - ステアリング制御装置、ステアリング制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ステアリング制御装置、及びステアリング制御方法に関するものである。
特許文献1には、排気ガス対策や燃費向上のために、車両が停止しエンジンがアイドリング状態にあるときに、エンジンを自動的に停止させ、且つ発進の際にエンジンを再始動させるアイドリングストップ技術について記載されている。
特開2001−173476号公報
ところで、ステアリングバイワイヤでは、一般に、無通電で締結状態を維持できるバックアップ用のクラッチを搭載することになるので、イグニッションをOFFにするエンジン停止時にはクラッチが締結される。このイグニッションをOFFにしたときのクラッチ締結作動音は、降車シーンということもあり、ドアロックの解除音等、降車に向けて生じる様々な雑音に紛れるため目立ちにくい。一方、上記従来技術のようなアイドリングストップ中は、降車シーンよりも雑音が少ない又は小さいと考えられるため、クラッチの締結作動音が目立ってしまう可能性がある。
本発明の課題は、アイドリングストップ時における車室空間の静粛性を向上させることである。
本発明の一態様に係るステアリング制御装置は、予め定めた条件を満たしたときにエンジンを停止状態にさせ、車両が発進する際に前記エンジンを再始動させるアイドリングストップ機能を備えた車両に適用されるものである。そして、運転者によって操舵操作される操舵機構と、車輪を転舵する転舵機構との間に、操舵機構と転舵機構とを締結又は遮断の何れかに切り替え可能にするクラッチを介装する。そして、イグニッションオンによりエンジンが運転状態にあるときにはクラッチを遮断し、イグニッションオフによりエンジンが停止状態にあるときにはクラッチを締結する。運転者の操舵量に応じて、転舵機構に転舵トルクを付与可能な転舵アクチュエータを設ける。そして、アイドリングストップ機能によりエンジンを停止状態にさせたときには、クラッチの遮断状態を維持する。
本発明によれば、エンジンをストップさせたときには、クラッチの遮断状態を維持するので、クラッチ締結時の作動音を抑制することができる。したがって、アイドリングストップ時における車室空間の静粛性を向上させることができる。
ステアリング装置の概略構成図である。 アイドリングストップシステムの概略構成図である。 ステアリングバイワイヤ制御処理の全体構成を示すブロック図である。 IS時切替え制御処理を示すフローチャートである。 比較例1を示すタイムチャートである。 動作例1を示すタイムチャートである。 比較例2を示すタイムチャートである。 動作例2を示すタイムチャートである。 比較例3を示すタイムチャートである。 動作例3を示すタイムチャートである。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《第1実施形態》
《構成》
先ずステアリングバイワイヤの構造について説明する。
図1は、ステアリング装置の概略構成図である。
ステアリングホイール11は、ステアリングシャフト12に連結され、車輪(転舵輪)13L及び13Rは、ナックルアーム14、タイロッド15、ラック軸16、及びピニヨンギヤ17を順に介して第一ピニヨンシャフト18に連結される。ステアリングシャフト12及び第一ピニヨンシャフト18は、クラッチ19を介して接続又は遮断の何れかに切替え可能な状態で連結されている。
ここで、クラッチ19の入力側に存在するステアリングホイール11、及びステアリングシャフト12は、運転者のステアリング操作によってステアリングシャフト12が回転する操舵入力機構StINである。また、クラッチ19の出力側に存在するナックルアーム14、タイロッド15、ラック軸16、ピニヨンギヤ17、及び第一ピニヨンシャフト18は、第一ピニヨンシャフト18の回転によって車輪13L及び13Rが転舵される転舵出力機構StOUTである。
したがって、クラッチ19を接続(締結)した状態では、ステアリングホイール11を回転させると、ステアリングシャフト12、クラッチ19、及び第一ピニヨンシャフト18が回転する。第一ピニヨンシャフト18の回転運動は、ラック軸16及びピニヨンギヤ17によってタイロッド15の進退運動に変換され、ナックルアーム14を介して車輪13L及び13Rが転舵される。
クラッチ19は、無励磁締結形の電磁クラッチからなる。すなわち、電磁コイルが無励磁のときに、例えばカムローラ機構により、入力軸のカム面と出力軸の外輪との間にローラが噛み合い、入力軸と出力軸とが締結される。一方、電磁コイルを励磁するときに、アーマチュアの吸引により、入力軸のカム面と出力軸の外輪との間でローラの噛み合いが解除され、入力軸と出力軸とが遮断される。
ラック軸16は、車体左右方向(車幅方向)に延在し、その一方側(ここでは車体右側)にラックギヤ(歯)31を形成してあり、このラックギヤ31にピニヨンギヤ17を噛合させている。ラックギヤ31とピニヨンギヤ17との噛合状態はリテーナ機構によって調整される。
第一ピニヨンシャフト18は、クラッチ側の入力軸と、ピニヨンギヤ側の出力軸とからなり、その出力軸には、例えばウォームギヤ32を介して第一転舵モータM1を連結してある。第一転舵モータM1には、モータ回転角を検出するレゾルバ33を設けてある。
ウォームギヤ32は、第一ピニヨンシャフト18に連結されたウォームホイールと、第一転舵モータM1に連結されたウォームとからなり、ウォーム軸をウォームホイール軸に対して斜交させている。これは第一ピニヨンシャフト18に対する軸直角方向のモジュールを小さくするためである。
ウォームギヤ32は、ウォームの回転によってウォームホイールが回転し、またウォームホイールの回転によってもウォームが回転するように、つまり逆駆動が可能となるように、ウォームのねじれ角を安息角(摩擦角)よりも大きくしてある。
第一ピニヨンシャフト18における入力軸と出力軸との間には、トルクセンサ34を設けている。
上記のピニヨンギヤ17、第一ピニヨンシャフト18の出力軸、ウォームギヤ32、第一転舵モータM1、レゾルバ34、及びトルクセンサ34は、一体化した複合部品(アッセンブリ)として構成され、これを第一アクチュエータA1とする。第一アクチュエータA1は、電動パワーステアリング装置の構成部品と共通化される。
第一アクチュエータA1によれば、クラッチ19を遮断している状態で、第一転舵モータM1を駆動すると、ウォームギヤ32を介して第一ピニヨンシャフト18が回転するので、第一転舵モータM1の回転角に応じて車輪13L及び13Rの転舵角が変化する。したがって、クラッチ19を遮断しているときに、運転者のステアリング操作に応じて第一転舵モータM1を駆動制御することにより、ステアリングバイワイヤ機能として所望のステアリングコントロール特性が実現される。
さらに、クラッチ19を接続している状態で、第一転舵モータM1を駆動すると、ウォームギヤ32を介して第一ピニヨンシャフト18にモータトルクが伝達される。したがって、クラッチ19を接続しているときに、運転者のステアリング操作に応じて第一転舵モータM1を駆動制御することにより、運転者の操作負担を軽減する所望のアシスト特性が実現される。
ラック軸16の他方側(ここでは車体左側)には、ピニヨンギヤ35を介して第二ピニヨンシャフト36が連結されている。すなわち、ラック軸16の他方側(ここでは車体左側)にラックギヤ(歯)37を形成してあり、このラックギヤ37にピニヨンギヤ35を噛合させている。ラックギヤ37とピニヨンギヤ35との噛合状態はリテーナ機構によって調整される。
第二ピニヨンシャフト36には、例えばウォームギヤ38を介して第二転舵モータM2を連結してある。第二転舵モータM2は、第一転舵モータM1と同一型のモータである。第二転舵モータM2には、モータ回転角を検出するレゾルバ39を設けてある。
ウォームギヤ38は、第二ピニヨンシャフト36に連結されたウォームホイールと、第二転舵モータM2に連結されたウォームとからなり、ウォーム軸をウォームホイール軸に対して斜交させている。これは第二ピニヨンシャフト36に対する軸直角方向のモジュールを小さくするためである。
ウォームギヤ38は、ウォームの回転によってウォームホイールが回転し、またウォームホイールの回転によってもウォームが回転するように、つまり逆駆動が可能となるように、ウォームのねじれ角を安息角(摩擦角)よりも大きくしてある。
上記のピニヨンギヤ35、第二ピニヨンシャフト36の出力軸、ウォームギヤ38、第二転舵モータM2、及びレゾルバ39は、一体化された複合部品(アッセンブリ)として構成され、これを第二アクチュエータA2とする。
第二アクチュエータA2によれば、クラッチ19を遮断している状態で、第二転舵モータM2を駆動すると、ウォームギヤ32を介して第二ピニヨンシャフト36が回転するので、第二転舵モータM2の回転角に応じて車輪13L及び13Rの転舵角が変化する。したがって、クラッチ19を遮断しているときに、運転者のステアリング操作に応じて第二転舵モータM2を駆動制御することにより、ステアリングバイワイヤ機能として所望のステアリングコントロール特性が実現される。
ステアリングシャフト12には、反力モータ51を連結してある。反力モータ51は、ステアリングシャフト12と共に回転するロータと、このロータに対向してハウジングに固定されるステータと、を備える。ロータは、周方向に等間隔に並べたマグネットを、例えばインサートモールドによってロータコアに固定して形成してある。ステータは、コイルを巻装した鉄心を周方向に等間隔に並べ、ハウジングに対して例えば焼き嵌めによって固定して形成してある。反力モータ51には、モータ回転角を検出するレゾルバ52を設けてある。
ステアリングシャフト12には、操舵角センサ53を設けてある。
反力モータ51によれば、クラッチ19を遮断している状態で、反力モータ51を駆動すると、ステアリングシャフト12にモータトルクが伝達される。したがって、クラッチ19を遮断してステアリングバイワイヤを実行しているときに、路面から受ける反力に応じて反力モータ51を駆動制御することにより、運転者のステアリング操作に対して操作反力を付与する所望の反力特性が実現される。
上記がステアリング装置の構造である。
次に、制御系統の構成について説明する。
本実施形態では、第一転舵コントローラ(転舵ECU1)71と、第二転舵コントローラ(転舵ECU2)72と、反力コントローラ(反力ECU)73と、を備える。各コントローラは、例えばマイクロコンピュータからなる。
第一転舵コントローラ71は、レゾルバ33、トルクセンサ34、及び操舵角センサ53からの信号を入力し、駆動回路を介して第一転舵モータM1を駆動制御する。第二転舵コントローラ72は、レゾルバ39、及び操舵角センサ53からの信号を入力し、駆動回路を介して第二転舵モータM2を駆動制御する。反力コントローラ73は、レゾルバ52、及び操舵角センサ53からの信号を入力し、駆動回路を介して反力モータ52を駆動制御する。
レゾルバ33は、第一転舵モータM1のモータ回転角θm1を検出する。このレゾルバ33は、ステータコイルに励磁信号が入力されるときに、ロータの回転角に応じた検出信号をロータコイルから出力する。第一転舵コントローラ71は、信号処理回路により、励磁信号をステータコイルに出力すると共に、ロータコイルから入力される検出信号の振幅変調に基づいて第一転舵モータM1のモータ回転角θm1を判断する。なお、第一転舵コントローラ71は、右旋回を正の値として処理し、左旋回を負の値として処理する。
同様に、第二転舵モータM2のモータ回転角θm2については、レゾルバ39を介して第二転舵コントローラ72で検出し、反力モータ51のモータ回転角θrについては、レゾルバ52を介して反力コントローラ73で検出する。
トルクセンサ34は、第一ピニヨンシャフト18に入力されるトルクTsを検出する。このトルクセンサ34は、第一ピニヨンシャフト18の入力側と出力側との間に介在させたトーションバーの捩れ角を、例えばホール素子で検出し、多極磁石とヨークとの相対角度変位によって生じる磁束密度の変化を電気信号に変換して第一転舵コントローラ71に出力する。第一転舵コントローラ71は、入力された電気信号からトルクTsを判断する。なお、第一転舵コントローラ71は、運転者の右操舵を正の値として処理し、左操舵を負の値として処理する。
操舵角センサ53は、例えばロータリエンコーダからなり、ステアリングシャフト12の操舵角θsを検出する。この操舵角センサ53は、ステアリングシャフト12と共に円板状のスケールが回転するときに、スケールのスリットを透過する光を二つのフォトトランジスタで検出し、ステアリングシャフト12の回転に伴うパルス信号を各コントローラに出力する。各コントローラは、入力されたパルス信号からステアリングシャフト12の操舵角θsを判断する。なお、各コントローラは、右旋回を正の値として処理し、左旋回を負の値として処理する。
なお、各コントローラ同士は、通信線74によって相互通信可能に接続されている。すなわち、例えばCSMA/CA方式の多重通信(CAN:Controller Area Network)やフレックスレイ(Flex Ray)等の車載通信ネットワーク(車載LAN)規格を用いた通信路を構築してある。
各コントローラは、通信線75によってクラッチ19に接続されている。この通信線75は、クラッチ19を接続又は遮断の何れかに切替え可能なクラッチ制御信号を出力する通信路である。クラッチ制御信号は、クラッチ19を遮断するための信号であり、各コントローラがクラッチ制御信号を出力しているときに、クラッチ19が遮断され、何れかのコントローラがクラッチ制御信号の出力を停止すると、クラッチ19が接続される。
上記が制御系統の構成である。
次に、制御モードについて説明する。
本実施形態では、2モータSBWモード(2M‐SBW)と、2モータEPSモード(2M‐EPS)と、1モータSBWモード(1M‐SBW)と、1モータEPSモード(1M‐EPS)と、マニュアルステアリングモード(MS)と、がある。
2モータSBWモードは、二つのモータでステアリングバイワイヤ制御を実行するモードであり、2モータEPSモードは、二つのモータで電動パワーステアリング制御を実行するモードである。また、1モータSBWモードは、一つのモータだけでステアリングバイワイヤ制御を実行するモードであり、1モータEPSモードは、一つのモータだけで電動パワーステアリング制御を実行するモードである。そして、マニュアルステアリングモードは、何れのステアリング制御も中止するモードである。
[2モータSBWモード]
2モータSBWモードでは、クラッチ制御信号を出力してクラッチ19を遮断した状態で、第一転舵コントローラ71で第一転舵モータM1を駆動制御すると共に、第二転舵コントローラ72で第二転舵モータM2を駆動制御し、転舵角制御を実行する。すなわち、第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2が協働し、必要とされる転舵力を分担して出力する。一方、反力コントローラ73で反力モータ52を駆動制御し、反力制御を実行する。これにより、ステアリングバイワイヤ機能として、所望のステアリング特性を実現し、且つ良好な操作フィーリングを実現する。
第一転舵コントローラ71及び第二転舵コントローラ72は、操舵角θsに対する目標転舵角θwを設定すると共に、実際の転舵角θwを推定する。そして、モータ回転角θm1及びθm2を入力し、目標転舵角θwに実際の転舵角θwが一致するように、例えばロバストモデルマッチング手法などを用いて第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2を駆動制御する。
目標転舵角θwの設定は、例えば車速Vに応じて行う。すなわち、据え切り時や低速走行時には、運転者の操作負担を軽減するために、小さな操舵角θsで大きな転舵角θwが得られるように目標転舵角θwを設定する。また、高速走行時には、過敏な車両挙動を抑制し、走行安定性を確保するために、操舵角θsの変化に対する転舵角θwの変化が抑制されるように目標転舵角θwを設定する。
実転舵角θwの推定は、操舵角θs、モータ回転角θm1、モータ回転角θm2等に基づいて行う。
反力コントローラ73は、ステアリング操作時に路面から受ける反力に相当する目標反力トルクTrを設定し、この目標反力トルクTrに反力モータ52のトルクが一致するように、反力モータ52を駆動制御する。
目標反力トルクTrの設定は、例えば操舵角θs、第一転舵モータM1に流れる電流Im1、第二転舵モータM2に流れる電流Im2等に基づいて行う。
[2モータEPSモード]
2モータEPSモードでは、クラッチ制御信号の出力を停止してクラッチ19を接続した状態で、第一転舵コントローラ71で第一転舵モータM1を駆動制御すると共に、第二転舵コントローラ72で第二転舵モータM2を駆動制御し、アシスト制御を実行する。これにより、ステアリング系統を機械的に連結し、直接的なステアリング操作性を確保すると共に、さらに電動パワーステアリング機能として、運転者の操作負担を軽減する。
第一転舵コントローラ71及び第二転舵コントローラ72は、目標アシストトルクTaを設定し、この目標アシストトルクTaに第一転舵モータM1のトルクが一致するように、第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2を駆動制御する。
目標アシストトルクTaの設定は、例えば車速Vに応じて行う。すなわち、据え切り時や低速走行時には、運転者の操作負担を軽減するために、大きな目標アシストトルクTaを設定する。また、高速走行時には、過敏な車両挙動を抑制し、走行安定性を確保するために、小さな目標アシストトルクTaを設定する。
一方、2モータEPSモードでは、反力モータ52のリレー回路が切断される。すなわち、運転者がステアリング操作を行い、且つ第一転舵コントローラ71で第一転舵モータM1を駆動制御すると共に、第二転舵コントローラ72で第二転舵モータM2を駆動制御するときに、ステアリングシャフト12の回転によって反力モータ52が駆動されることで、反力モータ52自体が負荷とならないようにするためである。
[1モータSBWモード]
1モータSBWモードでは、クラッチ制御信号を出力してクラッチ19を遮断し、且つ第一転舵コントローラ71で第一転舵モータM1の駆動制御をしない(非駆動)状態で、第二転舵コントローラ72で第二転舵モータM2を駆動制御し、転舵角制御を実行する。すなわち、第二転舵モータM2が、必要とされる転舵力を単独で出力する。一方、反力コントローラ73で反力モータ52を駆動制御し、反力制御を実行する。これにより、ステアリングバイワイヤ機能として、所望のステアリング特性を実現し、且つ良好な操作フィーリングを実現する。
目標転舵角θwの設定や第二転舵モータM2の制御手法、及び目標反力トルクTrの設定や反力モータ52の制御手法については、2モータSBWモードと同様である。
一方、1モータSBWモードでは、第一転舵モータM1のリレー回路が切断され、第一転舵モータM1が電路から遮断される。すなわち、第二転舵コントローラ72で第二転舵モータM2を駆動制御するときに、ラック軸16の進退によって第一転舵モータM1が駆動されることで、第一転舵モータM1自体が負荷とならないようにするためである。
[1モータEPSモード]
1モータEPSモードでは、クラッチ制御信号の出力を停止してクラッチ19を接続し、且つ第二転舵コントローラ72で第二転舵モータM2の駆動制御をしない(非駆動)状態で、第一転舵コントローラ71で第一転舵モータM1を駆動制御し、アシスト制御を実行する。これにより、ステアリング系統を機械的に連結し、直接的なステアリング操作性を確保すると共に、さらに電動パワーステアリング機能として、運転者の操作負担を軽減する。
目標アシストトルクTaの設定や第一転舵モータM1の制御手法については、2モータEPSモードと同様である。
一方、1モータEPSモードでは、第二転舵モータM2のリレー回路が切断され、第二転舵モータM2が電路から遮断される。すなわち、運転者がステアリング操作を行い、且つ第一転舵コントローラ71で第一転舵モータM1を駆動制御するときに、ラック軸16の進退によって第二転舵モータM2が駆動されることで、第二転舵モータM2自体が負荷とならないようにするためである。同様の趣旨で、反力モータ52のリレー回路も切断され、反力モータ52が電路から遮断される。すなわち、運転者がステアリング操作を行い、且つ第一転舵コントローラ71で第一転舵モータM1を駆動制御するときに、ステアリングシャフト12の回転によって反力モータ52が駆動されることで、反力モータ52自体が負荷とならないようにするためである。
[マニュアルステアリングモード]
マニュアルステアリングモードでは、クラッチ制御信号の出力を停止してクラッチ19を接続した状態で、第一転舵コントローラ71で第一転舵モータM1の駆動制御をせず(非駆動)、且つ第二転舵コントローラ72で第二転舵モータM2の駆動制御をしない(非駆動)。つまり、各コントローラによる何れのステアリング制御も中止する。これにより、ステアリング系統を機械的に連結し、直接的なステアリング操作性を確保する。
マニュアルステアリングモードでは、第一転舵モータM1のリレー及び第二転舵モータM2のリレー回路が切断され、第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2が電路から遮断される。すなわち、運転者がステアリング操作を行うときに、ラック軸16の進退によって第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2が駆動されることで、第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2自体が負荷とならないようにするためである。同様の趣旨で、反力モータ52のリレー回路も切断され、反力モータ52が電路から遮断される。すなわち、運転者がステアリング操作を行うときに、ステアリングシャフト12の回転によって反力モータ52が駆動されることで、反力モータ52自体が負荷とならないようにするためである。
上記が制御モードの概要である。
次に、フェイルセーフについて説明する。
各コントローラは、夫々、自らの制御系統に異常があるか否かの自己診断を行い、その診断結果に応じて制御モードを切替える。すなわち、第一転舵コントローラ71は、第一転舵コントローラ71自身や、トルクセンサ34を有する第一アクチュエータA1、また配線系統に異常があるか否かの診断を行う。また、第二転舵コントローラ72は、第二転舵コントローラ72自身や、トルクセンサのない第二アクチュエータA2、また配線系統に異常があるか否かの診断を行う。また、反力コントローラ73は、反力コントローラ73自身や、反力モータ52、また配線系統に異常があるか否かの診断を行う。
先ず、第一転舵コントローラ71の制御系統、第二転舵コントローラ72の制御系統、及び反力コントローラ73の制御系統の全てが正常である場合には、2モータSBWモードとなる。但し、第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2の低電圧時や過熱時、イグニッションをONにした起動時(クラッチ19が遮断されるまで)、転舵角θwが最大転舵角に達している端当て時等には、一時的な措置として2モータEPSモードとなる。
一方、第一転舵コントローラ71の制御系統、第二転舵コントローラ72の制御系統、及び反力コントローラ73の制御系統のうち、少なくとも一つで異常が発生した場合に、1モータSBWモード、1モータEPSモード、及びマニュアルステアリング(MS)モードの何れかへと切り替わる。
先ず、第二転舵コントローラ72の制御系統、及び反力コントローラ73の制御系統が正常であり、第一転舵コントローラ71の制御系統に異常が発生した場合である。この場合には、第一アクチュエータA1によるステアリングバイワイヤ機能や電動パワーステアリング機能に異常が生じているだけであり、第二アクチュエータA2によるステアリングバイワイヤ機能や反力モータ52による反力生成機能は維持されているため、1モータSBWモードにする。
また、第一転舵コントローラ71の制御系統、及び反力コントローラ73の制御系統が正常であり、第二転舵コントローラ72の制御系統に異常が発生した場合である。この場合には、第二アクチュエータA2によるステアリングバイワイヤ機能に異常が生じているだけであり、第一アクチュエータA1による電動パワーステアリング機能は維持されているため、1モータEPSモードにする。
また、第一転舵コントローラ71の制御系統、及び第二転舵コントローラ72の制御系統が正常であり、反力コントローラ73の制御系統に異常が発生した場合である。この場合には、反力モータ52による反力生成機能に異常が生じているだけであり、第一アクチュエータA1による電動パワーステアリング機能は維持されているため、1モータEPSモードにする。
また、第一転舵コントローラ71の制御系統が正常であり、第二転舵コントローラ72の制御系統、及び反力コントローラ73の制御系統に異常が発生した場合である。この場合には、第二アクチュエータA2によるステアリングバイワイヤ機能、及び反力モータ52による反力生成機能に異常が生じているだけであり、第一アクチュエータA1による電動パワーステアリング機能は維持されているため、1モータEPSモードにする。
また、反力コントローラ73の制御系統が正常であり、第一転舵コントローラ71の制御系統、及び第二転舵コントローラ72の制御系統に異常が発生した場合である。この場合には、反力モータ52による反力生成機能は維持されているものの、第一アクチュエータA1によるステアリングバイワイヤ機能や電動パワーステアリング機能、及び第二アクチュエータA2によるステアリングバイワイヤ機能に異常が生じているため、マニュアルステアリングモードにする。
また、第二転舵コントローラ72の制御系統が正常であり、第一転舵コントローラ71の制御系統、及び反力コントローラ73の制御系統に異常が発生した場合である。この場合には、第二アクチュエータA2によるステアリングバイワイヤ機能は維持されているものの、第一アクチュエータA1によるステアリングバイワイヤ機能や電動パワーステアリング機能、及び反力モータ52による反力生成機能に異常が生じているため、マニュアルステアリングモードにする。
そして、第一転舵コントローラ71の制御系統、第二転舵コントローラ72の制御系統、及び反力コントローラ73の制御系統の全てに異常が発生した場合である。この場合には、第一アクチュエータA1によるステアリングバイワイヤ機能や電動パワーステアリング機能、第二アクチュエータA2によるステアリングバイワイヤ機能、及び反力モータ52による反力生成機能の全てに異常が生じているため、マニュアルステアリングモードにする。
上記がフェイルセーフの概要である。
次に、制御モードの遷移について説明する。
先ず、第一転舵コントローラ71の制御系統、第二転舵コントローラ72の制御系統、及び反力コントローラ73の制御系統の全てが正常である場合には、基本的には2モータSBWモードとなる。また、第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2の低電圧時や過熱時、イグニッションをONにした起動時(クラッチ19が遮断されるまで)、転舵角θwが最大転舵角に達している端当て時等には、一時的な措置として2モータEPSモードとなる。そして、第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2の低電圧や過熱が解消されたり、クラッチ19が遮断されたり、転舵角θが小さくなったりしたときには、2モータSBWモードとなる。このように、第一転舵コントローラ71の制御系統、第二転舵コントローラ72の制御系統、及び反力コントローラ73の制御系統の全てが正常に作動している限り、2モータSBWモードと2モータEPSモードとの間で遷移する。
また、2モータSBWモードの状態から、一次失陥として第一転舵コントローラ71の制御系統に異常が発生した場合には、1モータSBWモードへと遷移する。そして、1モータSBWモードの状態から、二次失陥として第二転舵コントローラ72の制御系統、及び反力コントローラ73の制御系統の少なくとも一方に異常が発生した場合には、マニュアルステアリングモードへと遷移する。このように、2モータSBWモードから1モータSBWモードを経由せず直にマニュアルステアリングモードへと遷移することはなく、失陥レベルに応じて段階的に制御モードを遷移させて冗長化させている。
また、2モータSBWモードの状態から、一次失陥として第二転舵コントローラ72の制御系統、及び反力コントローラ73の制御系統の少なくとも一方に異常が発生した場合には、1モータEPSモードへと遷移する。そして、1モータEPSモードの状態から、二次失陥として第一転舵コントローラ71の制御系統に異常が発生した場合には、マニュアルステアリングモードへと遷移する。このように、2モータSBWモードから1モータEPSモードを経由せず直にマニュアルステアリングモードへと遷移することはなく、失陥レベルに応じて段階的に制御モードを遷移させて冗長化させている。
また、一時的な措置として2モータEPSモードにある状態から、一次失陥として第二転舵コントローラ72の制御系統、及び反力コントローラ73の制御系統の少なくとも一方に異常が発生した場合には、1モータEPSモードへと遷移する。そして、1モータEPSモードの状態から、二次失陥として第一転舵コントローラ71の制御系統に異常が発生した場合には、マニュアルステアリングモードへと遷移する。このように、2モータSBWモードから1モータEPSモードを経由せず直にマニュアルステアリングモードへと遷移することはなく、失陥レベルに応じて段階的に制御モードを遷移させて冗長化させている。
なお、一時的な措置として2モータEPSモードにある状態から、第一転舵コントローラ71の制御系統に異常が発生した場合には、1モータEPSモードへの遷移が不可能となるため直にマニュアルステアリングモードへと遷移する。
上記が、制御モードの遷移である。
次に、アイドリングストップシステムについて説明する。
アイドリングストップ(IS)とは、交差点や渋滞等で車両が停止した際に、エンジンを自動的に停止させ(アイドリングストップ)、且つ発進の際に再始動させる機能であり、ノー・アイドリングやアイドル・リダクションとも呼ばれる。
ここで、アイドリングストップシステムの概略構成について説明する。
図2は、アイドリングストップシステムの概略構成図である。
アイドリングストップシステムでは、エンジンコントローラ(ENG−ECU)81が各種センサからの検出値に応じて、アイドリングストップを実行する。各種センサには、例えば車輪速センサ82、マスタバック圧力センサ83、アクセルセンサ84、加速度センサ85、エンジン回転センサ86、シフトセンサ87、アイドリングストップOFFスイッチ88等が含まれる。また、エンジンコントローラ81は、通信線74を介して第一転舵コントローラ71、第二転舵コントローラ72、反力コントローラ73等、他のコントローラと相互通信可能に接続されており、例えば操舵角信号も入力する。
車輪速センサ82は、各車輪の車輪速度VwFL〜VwRRを検出する。この車輪速センサ82は、例えばセンサロータの磁力線を検出回路によって検出しており、センサロータの回転に伴う磁界の変化を電流信号に変換してエンジンコントローラ81に出力する。エンジンコントローラ81は、入力された電流信号から車輪速度VwFL〜VwRRを判断する。
マスタバック圧力センサ83は、マスタバック(ブレーキブースタ)内の圧力をブレーキペダル踏力Pbとして検出する。このマスタバック圧力センサ83は、マスタバック内の圧力をダイヤフラム部で受け、このダイヤフラム部を介してピエゾ抵抗素子に生じる歪みを電気抵抗の変化として検出し、圧力に比例した電圧信号に変換してエンジンコントローラ81に出力する。エンジンコントローラ81は、入力された電圧信号からマスタバック内の圧力、つまりブレーキペダル踏力Pbを判断する。
アクセルセンサ84は、アクセルペダルの踏込み量に相当するペダル開度PPO(操作位置)を検出する。このアクセルセンサ84は、例えばポテンショメータであり、アクセルペダルのペダル開度PPOを電圧信号に変換してエンジンコントローラ81に出力する。エンジンコントローラ81は、入力された電圧信号からアクセルペダルのペダル開度PPOを判断する。なお、アクセルペダルが非操作位置にあるときに、ペダル開度PPOが0%となり、アクセルペダルが最大操作位置(ストロークエンド)にあるときに、ペダル開度PPOが100%となる。
加速度センサ85は、車両前後方向の加減速度を検出する。この加速度センサ85は、例えば固定電極に対する可動電極の位置変位を静電容量の変化として検出しており、加減速度と方向に比例した電圧信号に変換してエンジンコントローラ81に出力する。エンジンコントローラ81は、入力された電圧信号から加減速度を判断する。なお、エンジンコントローラ81は、加速を正の値として処理し、減速を負の値として処理する。
エンジン回転センサ86は、エンジン回転数Neを検出する。このエンジン回転センサ86は、例えばセンサロータの磁力線を検出回路によって検出しており、センサロータの回転に伴う磁界の変化を電流信号に変換してエンジンコントローラ81に出力する。エンジンコントローラ81は、入力された電流信号からエンジン回転数Neを判断する。
シフトセンサ87は、トランスミッションのシフトポジションを検出する。このシフトセンサ87は、例えば複数のホール素子を備え、夫々のON/OFF信号をエンジンコントローラ81に出力する。エンジンコントローラ81は、入力されたON/OFF信号の組み合わせからシフトポジションを判断する。
アイドリングストップOFFスイッチ(IS−OFFスイッチ)88は、アイドリングストップシステムのキャンセル操作を検出する。このアイドリングストップOFFスイッチ88は、運転者が操作可能となるようにダッシュボード近傍に設けてあり、例えば常閉型接点の検出回路を介してキャンセル操作に応じた電圧信号をエンジンコントローラ81に出力する。エンジンコントローラ81は、入力された電圧信号からアイドリングストップ機能をキャンセルするか否かを判断する。
エンジンコントローラ81は、フューエルインジェクタを介して燃料噴射制御を行ったり、イグニッションコイルを介して点火時期制御を行ったりして、エンジン91の停止及び再始動(リスタート)を制御する。また、再始動時には、スタータモータ92によるクランキングを制御する。
スタータモータ92は、例えば直巻整流子電動機からなり、出力軸のピニヨンギヤをエンジン91のリングギヤに噛合させてトルクを伝達することにより、エンジン91をクランキングする。スタータモータ92には、ピニヨンギヤを軸方向にスライドさせ、エンジン91のリングギヤに対して噛合する突出位置と噛合しない退避位置との間で進退させるソレノイドや、回転軸の回転を減速させる歯車機構等を備える。
エンジン91の動力は、サーペンタイン式のVベルト93を介してオルタネータ94に伝達される。オルタネータ94は、Vベルト93を介して伝達された動力によって発電を行い、発電した電力はバッテリ95に充電される。バッテリ95は、車両に搭載された各種電装機器に電力を供給する。すなわち、エンジンコントローラ81、スタータモータ92、第一転舵コントローラ71、第一転舵モータM1、第二転舵コントローラ72、第二転舵モータM2、反力コントローラ73、反力モータ51等に電力を供給する。
上記がアイドリングストップシステムの概略構成である。
次に、アイドリングストップの作動概要について説明する。
アイドリングストップシステムでは、例えば下記の許可条件を全て満足するときに、アイドリングストップを許可するスタンバイ状態となる。
・IS−OFFスイッチ88が非操作状態(アイドリングストップ機能がON)
・バッテリ95の充電状態(SOC)が例えば70%以上
・シフトポジションがRレンジ以外
上記のスタンバイ状態から、下記の作動条件を全て満足し、且つ例えば1secが経過したときに、エンジン91を停止させる。
・車速Vが0km/h
・アクセルペダル開度PPOが0%
・ブレーキペダル踏力Pbが例えば0.8MPa以上
・路面勾配が例えば14%以下
・エンジン回転数Neが例えば1200rpm未満
ここでは、車輪速度VwFL〜VwRRの平均値等を車速Vとして用いる。また、加減速度に応じて路面勾配を算出している。なお、路面勾配は(垂直距離/水平距離)×100として計算してあり、例えば1Hzのローパスフィルタ処理を行っている。
上記の停止状態から、下記の再始動条件の何れかを満足するときに、エンジン91を再始動させる。
・アイドリングストップ時からステアリング操作を開始
・車速Vが例えば2km/h以上
・アクセルペダル開度PPOが例えば5%以上
・PレンジからRレンジ又はDレンジへのシフト操作
・NレンジからRレンジ又はDレンジへのシフト操作
・DレンジからRレンジへのシフト操作
エンジンコントローラ81は、アイドリングストップの作動状態、及び再始動要求の有無等を含むアイドリングストップ状態信号(IS状態信号)を、通信線74を介して第一転舵コントローラ71、第二転舵コントローラ72、及び反力コントローラ73へ出力する。
上記がアイドリングストップの作動概要である。
次に、アイドリングストップシステムに関連したステアリングバイワイヤの制御処理について説明する。
図3は、ステアリングバイワイヤ制御処理の全体構成を示すブロック図である。
ステアリングバイワイヤ制御処理は、第一転舵コントローラ71、第二転舵コントローラ72、及び反力コントローラ73の夫々で個別に演算され、各コントローラの演算結果が一致するときに駆動制御の実行が許可される。なお、前述したように、第一転舵モータM1の駆動制御を司るのは第一転舵コントローラ71であり、第二転舵モータM2の駆動制御を司るのは第二転舵コントローラ72であり、反力モータ51の駆動制御を司るのは反力コントローラ73である。
ステアリングバイワイヤ制御処理では、IS時切替え制御部21と、クラッチ制御部22と、反力演算部23と、IS時反力演算部24と、反力切替え部25と、反力制御部26と、リミッタ処理部27と、転舵角指令値演算部41と、前回値記憶部42と、CL開放時転舵角指令値演算部43と、転舵角指令値切替え部44と、フェードイン制御処理部45と、角度サーボ制御部46と、リミッタ処理部47と、を備える。
IS時切替え制御部21は、後述するIS時切替え制御処理を実行することにより、クラッチ51の遮断及び締結を制御するクラッチ指令を出力すると共に、反力制御特性及び転舵角制御特性を切替えるための切替えフラグfsを出力する。切替えフラグfsは、0〜3の範囲で切替えられ、fs=0のときには、通常の反力制御特性及び転舵角制御特性となり、fs=1のときには、アイドリングストップが作動しているときの反力制御特性及び転舵角制御特性をとなる。また、fs=2のときには、通常の反力制御特性、及びクラッチ19を遮断するときの転舵角制御特性となり、fs=3のときには、通常の反力制御特性、及びアイドリングストップから再始動したときの転舵角制御特性となる。
クラッチ制御部22は、IS時切替え制御部21からのクラッチ指令に応じて、クラッチ19を遮断又は締結する。
反力演算部23は、2モータSBWモード、及び1モータSBWモードの何れを実行する際に、ステアリング操作に対して路面から受ける反力に相当する通常の目標反力トルクTrを設定し、出力する。ここで、路面から受ける反力とは、例えば操舵角θs、車速V、転舵角θw、第一転舵モータM1に流れる電流Im1、第二転舵モータM2に流れる電流Im2等に基づいて判断する。
IS時反力演算部24は、アイドリングストップが作動しているときに、反力演算部23とは異なる手法によってIS時の目標反力トルクTrISを設定し、出力する。ここでは、通常の目標反力トルクTrよりも小さな範囲で、運転者がステアリングホイール11から手を放しても、その重心バランスによってステアリングホイール11が自重によって回転してしまうようなことを防げる程度のトルクを設定する。具体的には、操舵角θsに応じたバネ抵抗、及び操舵角速度θs′に応じた粘性抵抗の少なくとも一方によって目標反力トルクTrISを設定する。
反力切替え部25は、切替えフラグfsに応じて、反力演算部23で演算した目標反力トルクTr、及びIS時反力演算部24で演算した目標反力トルクTrISの何れかに切替えたものを、最終的な目標反力トルクTrとして出力する。具体的には、切替えフラグがfs=0、2、3の何れかのときには、最終的な目標反力トルクTrとして目標反力トルクTrを選択し、切替えフラグがfs=1のときには、最終的な目標反力トルクTrとして目標反力トルクTrISを選択する。
反力制御部26は、目標反力トルクTrを実現するための反力モータ51への電流指令値を演算し、その電流指令値に基づいて反力モータ51を駆動制御する。ここでは、フィードフォワード制御、フィードバック制御、及びロバスト補償を含む、反力サーボ制御に基づく電流指令値を演算する。
リミッタ処理部27は、切替えフラグfsに応じて、反力モータ51への電流指令値に対するリミッタ処理を実行する。具体的には、切替えフラグがfs=1のときに、電流指令値に対するリミッタ処理を実行し、それ以外のとき、つまり切替えフラグがfs=0、2、3のときには、電流指令値に対するリミッタ処理を実行しない。
転舵角指令値演算部41は、2モータSBWモード、及び1モータSBWモードの何れを実行する際に、操舵角θsに対する通常の目標転舵角θwを設定し、出力する。ここで、通常の目標転舵角θwとは、例えば操舵角θsと、車速Vに応じた舵角比とに基づいて設定する。
前回値記憶部42は、目標転舵角θwの前回値θw (n−1)を保持し、出力する。
CL遮断時転舵角指令値演算部43は、クラッチ19を締結状態から遮断するときに、速やかに、且つ確実に遮断するために、転舵角指令値演算部41とは異なる手法によってCL遮断時の目標転舵角θwCLを設定し、出力する。ここでは、先ず操舵角θsの変化勾配に対して転舵角θwの変化勾配が一致するような転舵角を設定し、その転舵角を、操舵トルクが減少する方向に補正することで目標転舵角θwCLを設定する。具体的には、操舵角θsと転舵角θwとの差分Δθ(=θs−θw)を算出し、操舵角θsから差分Δθを減算した転舵角θd(θd=θsーΔθ)を設定する。そして、操舵トルクTsに予め設定したゲインを乗算することにより、操舵トルクTsを減少させる(解消する)ための補正量θtを設定する。そして、転舵角θdに補正量θtを加算することにより、目標転舵角θwCLとして設定する。これによれば、クラッチ19に対して締結指令を出力した後は、ステアリングシャフト12と第一ピニヨンシャフト18とが同じように動くようになり、操舵トルクTsの増加を抑制することができる。そのため、クラッチ19を構成するカムローラ機構で、ローラが噛み込む力が増加するのを抑制でき、それによってクラッチ19を遮断しやすくすることができる。
転舵角指令値切替え部44は、切替えフラグfsに応じて、転舵角指令値演算部41で演算した目標転舵角θw、前回値記憶部42で保持した前回値θw (n−1)、及びCL遮断時転舵角指令値演算部43で演算した目標転舵角θwCLの何れかに切替えたものを、最終的な目標転舵角θwとして出力する。具体的には、切替えフラグがfs=0、3の何れかのときには、最終的な目標転舵角θwとして目標転舵角θwを選択し、切替えフラグがfs=1のときには、最終的な目標転舵角θwとして前回値θw (n−1)を選択する。また、切替えフラグがfs=2のときには、最終的な目標転舵角θwとして目標転舵角θwCLを選択する。
フェードイン制御処理部45は、切替えフラグfsに応じて、目標転舵角θwに対するフェードイン処理を実行する。フェードイン処理とは、予め定めたフェードイン時間TFが経過するときに、当初の目標転舵角θwを実現させる処理であり、目標転舵角θwの急変を抑制するレートリミッタのような働きをする。具体的には、フェードイン時間TF内に実行する演算回数に基づいて、一回の演算実行で転舵角を変化させる変化量を設定し、この変化量ずつ目標転舵角θwを変化させる処理である。ここでは、切替えフラグがfs=2のときに、目標転舵角θwに対するフェードイン処理を実行し、切替えフラグがfs=0、1、3のときには、目標転舵角θwに対するフェードイン処理を実行しない。
角度サーボ制御部46は、2モータSBWモードであれば、目標転舵角θwを実現するための第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2への電流指令値を演算し、その電流指令値に基づいて第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2を駆動制御する。また、1モータSBWモードであれば、目標転舵角θwを実現するための第二転舵モータM2への電流指令値を演算し、その電流指令値に基づいて第二転舵モータM2を駆動制御する。ここでは、フィードフォワード制御、フィードバック制御、及びロバスト補償を含む、反力サーボ制御に基づく電流指令値を演算する。
リミッタ処理部47は、2モータSBWモードであれば、切替えフラグfsに応じて、第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2への電流指令値に対するリミッタ処理を実行する。ここでは、反力モータ51での消費電力よりも、第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2での消費電力が小さくなるようにリミッタ処理を行う。また、1モータSBWモードであれば、切替えフラグfsに応じて、第二転舵モータM2への電流指令値に対するリミッタ処理を実行する。ここでは、反力モータ51での消費電力よりも、第二転舵モータM2での消費電力が小さくなるようにリミッタ処理を行う。何れの場合も、切替えフラグがfs=1のときに、電流指令値に対するリミッタ処理を実行し、それ以外のとき、つまり切替えフラグがfs=0、2、3のときには、電流指令値に対するリミッタ処理を実行しない。
上記がステアリングバイワイヤ制御処理の全体構成である。
次に、IS時切替え制御部21で所定時間(例えば5msec)毎に実行されるIS時切替え制御処理について説明する。
図4は、IS時切替え制御処理を示すフローチャートである。
先ずステップS101では、アイドリングストップが作動中であるか否かを判定する。ここで、アイドリングストップが作動中であるときには、ステップS102に移行する。一方、アイドリングストップが作動中でないときには、ステップS108に移行する。
ステップS102では、アイドリングストップしてからエンジン91の再始動要求が出力されていないか否かを判定する。ここで、再始動要求が出力されていないときにはステップS102に移行する。一方、再始動要求が出力されているときにはステップS108に移行する。
ステップS103では、アイドリングストップが作動した時点の操舵角θsをIS初期操舵角θeとし、このIS初期操舵角θeを未記憶であるか否かを判定する。ここで、IS初期操舵角θeを未記憶であるときには、アイドリングストップが作動した直後であると判断してステップS104に移行する。一方、IS初期操舵角θeを記憶済みであるときには、アイドリングストップが作動した直後ではないと判断してステップS105に移行する。
ステップS104では、操舵角θsをIS初期操舵角θeとして記憶してからステップS105に移行する。
ステップS105では、クラッチ51の遮断状態を維持する。
続くステップS106では、切替えフラグをfs=1にセットし、出力する。これにより、アイドリングストップが作動しているときの反力制御特性及び転舵角制御特性に従って、ステアリングバイワイヤ制御を実行する。
続くステップS107では、タイマTCを0クリアしてから所定のメインプログラムに復帰する。
ステップS108では、車速Vが0より大きいか否かを判定する。ここで、判定結果がV=0であるときには、車両が停止していると判断してステップS109に移行する。一方、判定結果がV>0であるときには、車両が動いている、又は走行していると判断してステップS113に移行する。
ステップS109では、エンジン91の再始動が完了しているか否かを判定する。ここで、エンジン91の再始動が完了していないときにはステップS110に移行する。一方、エンジン91の再始動が完了しているときにはステップS113に移行する。
ステップS110では、操舵角θsが、構造的に定まる最大転舵角に対応する最大操舵角θmaxより小さいか否かを判定する。ここで、判定結果がθs<θmaxであるときには、操舵角θsの増加を未だ許容できると判断してステップS111に移行する。一方、判定結果がθs≧θmaxであるときには、操舵角θsの増加を許容できないと判断してステップS112に移行する。
ステップS111では、切替えフラグfs=1にセットし、出力してから所定のメインプログラムに復帰する。これにより、アイドリングストップが作動しているときの反力制御特性及び転舵角制御特性に従って、ステアリングバイワイヤ制御を実行する。
ステップS112では、クラッチ51に対する締結指令を出力してからステップS111に移行する。
ステップS113では、クラッチ51が遮断されているか否かを判定する。ここで、クラッチ51が遮断されていないときにはステップS113に移行する。一方、クラッチ51が遮断されているときにはステップS117に移行する。
ステップS114では、クラッチ51に対して遮断指令を出力する。
続くステップS115では、タイマTCを0クリアする。
続くステップS116では、切替えフラグをfs=2にセットし、出力してから所定のメインプログラムに復帰する。これにより、通常の反力制御特性、及びクラッチ19を遮断するときの転舵角制御特性に従って、ステアリングバイワイヤ制御を実行する。
ステップS117では、タイマTCがフェード時間TF以上であるか否かを判定する。ここで、判定結果がTC<TFであるときには、未だフェードイン時間TFは経過していないと判断してステップS118に移行する。一方、判定結果がTC≧TFであるときには、フェードイン時間TFが経過したと判断してステップS120に移行する。
ステップS118では、タイマTCをカウントアップする。
続くステップS119では、切替えフラグをfs=3にセットし、出力してから所定のメインプログラムに復帰する。これにより、通常の反力制御特性、及びアイドリングストップから再始動したときの転舵角制御特性に従って、ステアリングバイワイヤ制御を実行する。
ステップS120では、切替えフラグfs=0にリセットし、出力する。これにより、通常の反力制御特性及び転舵角制御特性に従って、ステアリングバイワイヤ制御を実行する。
続くステップS121では、記憶されたIS初期操舵角θeをリセットしてから所定のメインプログラムに復帰する。
上記がIS時切替え制御処理である。
《作用》
次に、第1実施形態の作用について説明する。
本実施形態では、転舵出力機構StOUTに駆動力を付与可能な第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2を設け、これら二つのモータによって車輪13L及び13Rを転舵する2モータSBWモードを実行する。これにより、ステアリングバイワイヤ機能として、所望のステアリング特性を実現することができる。また、二つのモータによって車輪13L及び13Rを転舵する構成とするとすることで、転舵出力機構StOUTに必要とされる駆動力を分担することができる。したがって、一つのモータによって車輪13L及び13Rを転舵する構成と比べて、モータの大型化を抑制でき、レイアウト性にも優れる。
また、二つのモータによって車輪13L及び13Rを転舵する構成では、仮に何れか一方の制御系統に異常が発生したとしても、異常が発生していない他方の制御系統を活用することができる。すなわち、何れか一方の制御系統のみに異常が発生した一次失陥に対するフェイルセーフとして、1モータSBWモードや1モータEPSモードを実行することができる。こうして、何れか一方の制御系統に異常が発生したとしても、異常が発生していない他方の制御系統を活用することで、二つのモータを設けることのメリットを十分に活かしたフェイルセーフを実現することができる。また、一次失陥に対するフェイルセーフから、さらに残りの制御系統にも異常が発生した二次失陥に対するフェイルセーフとして、マニュアルステアリングモードを実行することができる。これにより、ステアリング系統を機械的に連結し、直接的なステアリング操作性を確保することができる。
ところで、2モータSBWモードであれ、1モータSBWモードであれ、クラッチ19を遮断してステアリングバイワイヤを実行するのは、エンジン91が運転状態にあるときである。クラッチ19は、無励磁(無通電)のときに締結状態を維持するため、イグニッションをOFFにし、エンジン91を運転状態から停止すると、クラッチ19は締結される。このイグニッションをOFFにしたときのクラッチ締結作動音は、降車シーンということもあり、ドアロックの解除音等、降車に向けて生じる様々な雑音に紛れるため目立ちにくい。一方、アイドリングストップは、降車シーンとは異なり、雑音が少ない又は小さいと考えられるため、クラッチの締結作動音が目立ちやすくなってしまう。
そこで、アイドリングストップ機能によりエンジン91を運転状態から停止させ(ステップS101の判定が“Yes”)、且つ始動要求が出力されていないときには(ステップS102の判定が“Yes”)、クラッチ19の遮断した状態を維持する(ステップS105)。このように、アイドリングストップ機能によりエンジン91を運転状態から停止させたときには、クラッチ19の遮断した状態を維持するので、クラッチ19を締結するときの作動音を抑制することができる。したがって、アイドリングストップ時における車室空間の静粛性を向上させることができる。
ちなみに、クラッチ19の遮断した状態を維持するには、クラッチ19を励磁する必要があるため、その分、電力を消費する。しかしながら、アイドリングストップは、イグニッションのON/OFFよりも頻度が高いため、その度にクラッチ19の遮断/締結を繰り返すと、作動回数の過多により、耐久性に影響を与えてしまう。したがって、アイドリングストップ機能によりエンジン91を運転状態から停止させたときには、クラッチ19の遮断した状態を維持することで、クラッチ19における遮断/締結の作動回数を抑制することができるので、耐久性の面でも有利である。
ところで、ステアリングバイワイヤでは、第一転舵モータM1や第二転舵モータM2によって車輪を転舵したり、反力モータ51によって操舵反力を発生させたりすることで電力を消費する。しかしながら、アイドリングストップ中は、オルタネータ94も停止するため、ハイブリッド車両ではない通常のエンジン車両、つまり大型のバッテリやDC−DCコンバータを搭載していない車両では、利用可能な電力が限られている。したがって、アイドリングストップ中にステアリングバイワイヤを通常通り作動させると、バッテリ95の電圧が低下し、他の電装系統に影響を与えてしまう可能性がある。
上記のタイムチャートを、本実施形態に対する比較例1として説明する。
図5は、比較例1を示すタイムチャートである。
時点t11で、アイドリングストップが作動し、時点t12で、ステアリング操作が開始される。このとき、ステアリングバイワイヤを通常通り作動させると、その消費電力が大きくなるので、バッテリ95の電圧が減少し、電圧がE1を下回ると、例えばヘッドランプが暗くなる。
時点t13で、ステアリング操作が開始されると、エンジン91に対して始動要求が出力され、クランキングが開始されるので、バッテリ95の電圧がさらに減少し、E1よりも低いE2を下回ると、例えばナビゲーションシステムのディスプレイが消える。
時点t14でエンジン91が実際に再始動するが、それまでの間に、バッテリ95の電圧低下によって、他の電装系統に影響が出てしまう。
本実施形態では、アイドリングストップ機能によりエンジン91を運転状態から停止させ(ステップS101の判定が“Yes”)、且つ始動要求が出力されていないときには(ステップS102の判定が“Yes”)、切替えフラグをfs=1にセットする(ステップS106)。これにより、リミッタ処理部27は、反力モータ51への電流指令値に対するリミッタ処理を実行し、リミッタ処理部47は、第一転舵モータM1や第二転舵モータM2への電流指令値に対するリミッタ処理を実行する。これにより、ステアリングバイワイヤの電力消費を抑制することができるので、アイドリングストップ時におけるバッテリ95の電圧低を抑制することができる。
上記のタイムチャートを、本実施形態の動作例1として説明する。
図6は、動作例1を示すタイムチャートである。
時点t21で、アイドリングストップが作動し、時点t22で、ステアリング操作が開始される。このとき、ステアリングバイワイヤの電力消費を抑制されるので、バッテリ95の電圧低下を抑制できる。ここでは、ステアリング操作を開始しただけでは、電圧がE1を下回ることがないので、例えばヘッドランプが暗くなることはない。
時点t23で、エンジン91に対して始動要求が出力されるとクランキングが開始されるので、バッテリ95の電圧が低下するが、E2を下回ることがないので、例えばナビゲーションシステムのディスプレイが消えることはない。
時点t24でエンジン91が実際に再始動され、それまでの間も、バッテリ95の電圧低下を抑制できるので、他の電装系統に影響が出ることも抑制することができる。
なお、ステアリングバイワイヤの消費電力を抑制する際には、反力モータ51での消費電力よりも、第一転舵モータM1や第二転舵モータM2での消費電力が小さくなるようにリミッタ処理を行う。これは、アイドリングストップ中は車両が停止しているので、転舵角制御が制限されたとしても大きな影響はないが、操舵反力を制限し過ぎると、ステアリングホイール11が回転しやすい状態となるからである。すなわち、運転者が手放しをするとステアリングホイール11の重心バランスによっては、ステアリングホイール11が自重で回転しまうようなことがあり、運転者に違和感を与えてしまう可能性がある。そのため、反力モータ51での消費電力よりも、第一転舵モータM1や第二転舵モータM2での消費電力が小さくなるようにリミッタ処理を行うことで、良好な操作フィーリングを維持することができる。
また、アイドリングストップ機能により、再始動要求が出力され(ステップS102の判定が“No”)、実際に再始動が完了したときには(ステップS109の判定が“Yes”)、切替えフラグをfs=0にリセットする(ステップS120)。これにより、リミッタ処理部27では、反力モータ51への電流指令値に対するリミッタ処理を解除(中止)し、リミッタ処理部47では、第一転舵モータM1や第二転舵モータM2への電流指令値に対するリミッタ処理を解除(中止)する。これにより、通常のステアリングバイワイヤに復帰し、所望のステアリング特性を実現することができる。
また、アイドリングストップ中に、例えば路面勾配に応じて車両が動いたときには(ステップS108の判定が“Yes”)、切替えフラグをfs=0にリセットする(ステップS120)。すなわち、反力モータ51の駆動、及び第一転舵モータM1や第二転舵モータM2の駆動に対する制限を解除する。これは、車両が停止しているときには、転舵角制御が制限されたとしても大きな影響はないが、車両が動き出したときには、車両のコントロール性を確保するためにも、転舵角制御が重要となるからである。そのため、通常のステアリングバイワイヤに直ちに復帰することで、運転者に不安を与えてしまうことを抑制できる。
前述したように、操舵反力を制限し過ぎると、ステアリングホイール11が回転しやすい状態となってしまう。このとき、運転者が手放しをするとステアリングホイール11の重心バランスによっては、ステアリングホイール11が自重で回転しまうようなことがあり、運転者に違和感を与えてしまう可能性がある。
上記のタイムチャートを、本実施形態に対する比較例2として説明する。
図7は、比較例2を示すタイムチャートである。
時点t31で、アイドリングストップが作動し、時点t32で、ステアリング操作が開始されると、これに伴って再始動要求が出力される。このとき、操舵反力が略0の状態にあるので、ステアリングホイール11が容易に回転してしまい、構造的に定まる最大転舵角に対応する最大操舵角θmaxを大幅に上回ってしまう。このように、操舵反力を制限し過ぎると、操舵反力が抜け、ステアリングホイール11が回転自在の状態になると、運転者に不安を与えかねない。
時点t33で、エンジン91が再始動されると、通常のステアリングバイワイヤに復帰させる。このとき、操舵角θsと転舵角θwとのずれ量が大きいため、転舵角θwを修正するときの転舵角指令電流が急激に立ち上がる。
時点t34で、通常通りの操舵反力が立ち上がり、最大操舵角θsを超えて回し過ぎた操舵角θsが戻されることになり、運転者にとって違和感となる可能性がある。
本実施形態では、アイドリングストップ機能によりエンジン91を運転状態から停止させ(ステップS101の判定が“Yes”)、且つ始動要求が出力されていないときには(ステップS102の判定が“Yes”)、切替えフラグをfs=1にセットする(ステップS106)。これにより、反力切替え部25は、通常の目標反力トルクTrからアイドリングストップ中の目標反力トルクTrISに切替える。この目標反力トルクTrISは、通常の目標反力トルクTrよりも小さな範囲で、運転者がステアリングホイール11から手を放しても、その重心バランスによってステアリングホイール11が自重によって回転してしまうようなことを防げる程度のトルクである。これにより、アイドリングストップ時におけるバッテリ95の電圧低下を抑制することができる。また、操舵反力を制限し過ぎることもないので、操作フィーリングの低下を抑制することができる。
上記のタイムチャートを、本実施形態の動作例2として説明する。
図8は、動作例2を示すタイムチャートである。
時点t41で、アイドリングストップが作動すると、切替えフラグがfs=1にセットされる。これにより、転舵角指令値切替え部44は、前回値の転舵角θw (n−1)、つまりアイドリングストップが作動した時点の転舵角をラッチする。これにより、転舵モータM1や転舵モータM2での電力消費を抑制することができる。また、このように、転舵角θwをラッチしておくことにより、角度サーボ制御部46の積分がたまってしまい、後に制限が解除されて通常のステアリングバイワイヤに復帰したときに、過剰な電流が流れ、異音が発生するといった事態を回避することができる。
ステアリング操作が開始されると、時点t42で、再始動要求が出力され、アイドリングストップ中の目標反力トルクTrISに切替えられるので、ステアリングホイール11は回しにくくなり、操舵角θsは緩やかに変化する。また、目標反力トルクTrISは、操舵角θsに応じたバネ抵抗、及び操舵角速度θs′に応じた粘性抵抗の少なくとも一方によって設定される。これにより、良好な操作フィーリングを実現することができる。なお、通常の目標反力トルクTrの代わりに目標反力トルクTrISに切替えているのは、通常の目標反力トルクTr自体が大きく制限されているからである。すなわち、転舵角θwをラッチして転舵モータM1及びM2の駆動を制限していることで、転舵電流Imに基づいて算出する目標反力トルクTrも大きく制限されるからである。
時点t43で、操舵角θsが最大操舵角θmaxに到達すると(ステップS110の判定が“No”)、クラッチ19が締結されるので(ステップS112)、操舵角θsが最大操舵角θmaxを大幅に上回ってしまうことがなく、略最大操舵角で止まる。したがって、通常のステアリングバイワイヤに復帰したあとに、操舵角θsが大きく戻されることもない。
時点t44で、エンジン91の再始動が完了すると(ステップS109の判定が“Yes”)、通常のステアリングバイワイヤに復帰するために、クラッチ19に遮断指令が出力される(ステップS114)。
時点t45で、クラッチ19の遮断が完了し(ステップS113の判定が“Yes”)、切替えフラグがfs=3にセットされる(ステップS119)。これにより、反力切替え部25は、目標反力トルクTrISから再び通常の目標反力トルクTrに切替えるので、通常の操舵反力が立ち上がる。また、転舵角指令値切替え部44は、前回値の転舵角θw (n−1)から通常の目標転舵角θwに切替える。
このとき、操舵角θsに応じた転舵角θwとなるように、転舵角制御が実行されるが、予め定めたフェードイン時間TFをかけて、ゆっくりと転舵角制御を行う。これにより、転舵電流指令の急激な立ち上がり、及び転舵角θwの急変を抑制することができる。したがって、車体の揺れや異音の発生を抑制することができる。
時点t46で、フェードイン時間TFが終了すると(ステップS117の判定が“Yes”)、操舵角θsに応じた転舵角θwが達成されているので、切替えフラグをfs=0にリセットする(ステップS120)。これにより、通常のステアリングバイワイヤに復帰し、所望のステアリング特性を実現することができる。
上記が動作例2の説明である。
前述したように、アイドリングストップ中は、転舵角θwをラッチしているので、このときにステアリング操作がなされると、転舵角θwと操舵角θsの関係がずれてしまう。この場合、エンジン91の再始動に伴って通常のステアリングバイワイヤに復帰してから、転舵角θwを修正することになる。一般的には、ゆっくり修正するのが望ましいが、ずれ量が大きいときには操舵性の低下を招く可能性があり、また修正速度を速くし過ぎると、車体の揺れや異音の発生を招く可能性がある。
上記のタイムチャートを、本実施形態に対する比較例3として説明する。
図9は、比較例3を示すタイムチャートである。
時点t51で、アイドリングストップが作動し、時点t52で、ステアリング操作が開始されると、これに伴って再始動要求が出力される。このとき、操舵反力が略0の状態にあるので、ステアリングホイール11が容易に回転してしまい、構造的に定まる最大転舵角に対応する最大操舵角θmaxを大幅に上回ってしまう。
時点t53で、エンジン91が再始動されると、通常のステアリングバイワイヤに復帰させる。このとき、操舵角θsと転舵角θwとのずれ量が大きいため、転舵角θwを修正するときの転舵角指令電流が急激に立ち上がる。このように、転舵角θwの修正速度を速くし過ぎると、車体の揺れや異音の発生を招く可能性がある。
時点t54で、通常通りの操舵反力が立ち上がり、回し過ぎた操舵角θsが減少してゆく。
本実施形態では、アイドリングストップ機能により、エンジン91を再始動させたときには(ステップS109の判定が“Yes”)、転舵モータの駆動、及び反力モータの駆動に対する制限を解除し、エンジン91を停止させていた間に操舵角θsが変化して転舵角θwと操舵角との間に差が生じている場合には、予め定めたフェードイン時間TFをかけて差が解消されるように第一転舵モータM1や第二転舵モータM2を駆動する。したがって、差が小さいときには、ゆっくりと転舵角θwが修正されるが、差が大きくても、予め定めたフェードイン時間TF内に転舵角θwが修正されるので、よりスムーズに適正な転舵角へと復帰させることができる。
上記のタイムチャートを、本実施形態の動作例3として説明する。
図10は、動作例3を示すタイムチャートである。
時点t61で、アイドリングストップが作動すると、切替えフラグがfs=1にセットされる。これにより、転舵角指令値切替え部44は、前回値の転舵角θw (n−1)、つまりアイドリングストップが作動した時点の転舵角をラッチする。これにより、転舵モータM1や転舵モータM2での電力消費を抑制することができる。
ステアリング操作が開始されると、時点t62で、再始動要求が出力され、アイドリングストップ中の目標反力トルクTrISに切替えられるので、ステアリングホイール11は回しにくくなり、操舵角θsは緩やかに変化する。また、目標反力トルクTrISは、操舵角θsに応じたバネ抵抗、及び操舵角速度θs′に応じた粘性抵抗の少なくとも一方によって設定される。これにより、良好な操作フィーリングを実現することができる。
時点t63で、操舵角θsが最大操舵角θmaxに到達すると(ステップS110の判定が“No”)、クラッチ19が締結されるので(ステップS112)、操舵角θsが最大操舵角θmaxを大幅に上回ってしまうことがなく、略最大操舵角で止まる。
時点t64で、エンジン91の再始動が完了すると(ステップS109の判定が“Yes”)、通常のステアリングバイワイヤに復帰するために、クラッチ19に遮断指令が出力される(ステップS114)。
時点t65で、クラッチ19の遮断が完了し(ステップS113の判定が“Yes”)、切替えフラグがfs=3にセットされる(ステップS119)。これにより、反力切替え部25は、目標反力トルクTrISから再び通常の目標反力トルクTrに切替えるので、通常の操舵反力が立ち上がる。また、転舵角指令値切替え部44は、前回値の転舵角θw (n−1)から通常の目標転舵角θwに切替える。
このとき、操舵角θsに応じた転舵角θwとなるように、転舵角制御が実行されるが、予め定めたフェードイン時間TFをかけて、ゆっくりと転舵角制御を行う。これにより、転舵電流指令の急激な立ち上がり、及び転舵角θwの急変を抑制することができる。したがって、車体の揺れや異音の発生を抑制することができる。また、ずれ量が大きくても、予め定めたフェードイン時間TF以内に転舵角θwが修正されるので、よりスムーズに適正な転舵角θwへと復帰させることができる。
時点t66で、フェードイン時間TFが終了すると(ステップS117の判定が“Yes”)、操舵角θsに応じた転舵角θwが達成されているので、切替えフラグをfs=0にリセットする(ステップS120)。これにより、通常のステアリングバイワイヤに復帰し、所望のステアリング特性を実現することができる。
上記が動作例3の説明である。
《変形例》
本実施形態では、転舵出力機構StOUTに駆動力を付与するモータとして、第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2の二つのモータを設けているが、これに限定されるものではなく、一つのモータだけを設けてもよい。このように、転舵出力機構StOUTに駆動力を付与するモータの数量を減らせば、部品点数の削減を図ることができる。
本実施形態では、車速Vが0km/hとなったとき、つまり車両が停止したときに、エンジン91の自動停止(アイドリングストップ)を許可しているが、これに限定されるものではない。例えば、ブレーキONで、車速Vが例えば7km/h以下となったときに、エンジン91のアイドリングストップを許可するようにしてもよい。すなわち、車両が完全に停止していなくても、つまり車両が停止する前に、アイドリングストップさせるものにも本実施形態を適用することができる。なお、車両が停止する前にアイドリングストップを許可する場合には、車両が停止していなくてもアクセルONとなった時点で、エンジン91を再始動させる。
本実施形態では、転舵アクチュエータや反力アクチュエータに、電動モータを用いているが、これに限定されるものではない。すなわち、転舵出力機構StOUTへの転舵力の付与や、操舵入力機構StINへの操舵反力の付与を行うことが可能であれば、ソレノイドや動力シリンダ等、任意の駆動要素を用いることができる。
以上、操舵入力機構StINが「操舵機構」に対応し、転舵出力機構StOUTが「転舵機構」に対応し、ステアリングシャフト12が「入力軸」に対応し、第一ピニヨンシャフト18が「出力軸」に対応する。また、第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2が「転舵アクチュエータ」に対応し、第一転舵コントローラ71、第二転舵コントローラ72、反力コントローラ73が「ステアリング制御部」に対応し、エンジンコントローラ81が「アイドリングストップ制御部」に対応する。
《効果》
次に、第1実施形態における主要部の効果を記す。
(1)本実施形態のステアリング制御装置では、エンジン91と、予め定めた条件を満たしたときにエンジン91のアイドリングをストップさせ、車両が発進する際にエンジン91を再始動させるエンジンコントローラ81と、を備えた車両に適用されるものである。そして、運転者のステアリング操作によってステアリングシャフト12が回転する操舵入力機構StINと、第一ピニヨンシャフト18の回転によって車輪が転舵される転舵出力機構StOUTと、を備える。また、ステアリングシャフト12と第一ピニヨンシャフト18とを断続可能に連結するクラッチ19と、転舵出力機構StOUTに転舵トルクを付与可能な転舵モータM1及びM2と、車両を駆動するエンジン91と、を備える。また、エンジン91が運転状態にあるときには、クラッチ19を遮断して転舵モータM1及びM2の駆動制御を実行し、エンジン91が停止状態にあるときには、クラッチ19を締結して転舵モータM1及びM2の駆動制御を停止するステアリングバイワイヤ制御処理を行う。そして、エンジンコントローラ81がエンジン91のアイドリングをストップさせたときには、クラッチ19の遮断した状態を維持する。
このように、アイドリングストップ機能によりエンジン91のアイドリングをストップさせたときには、クラッチ19の遮断した状態を維持するので、クラッチ19締結時の作動音を抑制することができる。したがって、アイドリングストップ時における車室空間の静粛性を向上させることができる。
(2)本実施形態のステアリング制御装置では、構造的に定まる最大転舵角θwに対応する操舵角θsを最大操舵角θmaxと定義する。そして、エンジンコントローラ81がエンジン91のアイドリングをストップさせている間に、操舵角θsが最大操舵角θsに到達したときには、クラッチ19を締結する。
このように、操舵角θsが最大操舵角θsに到達したときに、クラッチ19を締結することで、操舵角θsが最大操舵角θmax以上、切り込めないようにすることができる。したがって、反力モータ51の過負荷による電力消費や過熱を抑制し、運転者にラックエンド(端当て)を知覚させ、良好な操作フィーリングを実現することができる。
(3)本実施形態のステアリング制御方法では、予め定めた条件を満たしたときにエンジン91のアイドリングをストップさせ、車両が発進する際にエンジン91を再始動させるアイドリングストップ機能を備えた車両に適用されるものである。そして、運転者のステアリング操作によってステアリングシャフト12が回転する操舵入力機構StINと、第一ピニヨンシャフト18の回転によって車輪が転舵される転舵出力機構StOUTとの間に、ステアリングシャフト12と第一ピニヨンシャフト18とを断続可能に連結するクラッチ19を介装する。また、転舵出力機構StOUTに転舵トルクを付与可能な転舵モータM1及びM2を設ける。また、エンジン91が運転状態にあるときには、クラッチ19を遮断して転舵モータM1及びM2の駆動制御を実行し、エンジン91が停止状態にあるときには、クラッチ19を締結して転舵モータM1及びM2の駆動制御を停止する。また、アイドリングストップ機能により、エンジン91を運転状態から停止させたときには、クラッチ19の遮断した状態を維持する。
このように、アイドリングストップ機能によりエンジン91のアイドリングをストップさせたときには、クラッチ19の遮断した状態を維持するので、クラッチ19締結時の作動音を抑制することができる。したがって、アイドリングストップ時における車室空間の静粛性を向上させることができる。
(4)本実施形態のステアリング制御装置では、エンジン91と、予め定めた条件を満たしたときにエンジン91のアイドリングをストップさせ、車両が発進する際にエンジン91を再始動させるエンジンコントローラ81と、を備えた車両に適用されるものである。そして、運転者のステアリング操作によってステアリングシャフト12が回転する操舵入力機構StINと、第一ピニヨンシャフト18の回転によって車輪が転舵される転舵出力機構StOUTと、を備える。また、ステアリングシャフト12と第一ピニヨンシャフト18とを断続可能に連結するクラッチ19と、転舵出力機構StOUTに転舵トルクを付与可能な転舵モータM1及びM2と、操舵入力機構StINに操舵反力を付与可能な反力モータ51と、を備える。また、クラッチ19を遮断して転舵モータM1及びM2及び反力モータ51の駆動制御を実行するステアリングバイワイヤ制御処理を行う。そして、エンジンコントローラ81がエンジン91のアイドリングをストップさせたときには、クラッチ19の遮断した状態を維持し、転舵モータM1及びM2の駆動、及び反力モータ51の駆動を制限する。
このように、アイドリングストップ機能によりエンジン91のアイドリングをストップさせたときには、転舵モータM1及びM2の駆動、及び反力モータ51の駆動を制限するので、電力消費を抑制することができる。したがって、アイドリングストップ時におけるバッテリ95の電圧低下を抑制することができる。
(5)本実施形態のステアリング制御装置では、反力モータ51の駆動を制限するよりも、転舵モータM1及びM2の駆動を大きく制限する。
このように、転舵角制御よりも操舵反力制御を優先し、適度な操舵反力を残すことにより、操作フィーリングの低下を抑制することができる。
(6)本実施形態のステアリング制御装置では、エンジンコントローラ81がエンジン91を再始動させたときには、転舵モータM1及びM2の駆動、及び反力モータ51の駆動に対する制限を解除する。
このように、エンジン91を再始動させたときには、バッテリ95の電圧低下という問題が生じないため、直ちにステアリングバイワイヤの制限を解除し、再び良好な操作フィーリングを実現することができる。
(7)本実施形態のステアリング制御装置では、エンジンコントローラ81がエンジン91のアイドリングをストップさせている間に、車両が動いたときには、転舵モータM1及びM2の駆動、及び反力モータ51の駆動に対する制限を解除する。
このように、車両が動き出したときには、車両のコントロール性を確保するために、通常のステアリングバイワイヤに直ちに復帰することで、運転者に不安を与えてしまうことを抑制できる。
(8)本実施形態のステアリング制御方法では、予め定めた条件を満たしたときにエンジン91のアイドリングをストップさせ、車両が発進する際にエンジン91を再始動させるアイドリングストップ機能を備えた車両に適用されるものである。そして、運転者のステアリング操作によってステアリングシャフト12が回転する操舵入力機構StINと、第一ピニヨンシャフト18の回転によって車輪が転舵される転舵出力機構StOUTとの間に、ステアリングシャフト12と第一ピニヨンシャフト18とを断続可能に連結するクラッチ19を介装する。また、転舵出力機構StOUTに転舵トルクを付与可能な転舵モータM1及びM2を設けると共に、操舵入力機構StINに操舵反力を付与可能な反力モータ51を設け、クラッチ19を遮断して転舵モータM1及びM2及び反力モータ51の駆動制御を実行する。そして、アイドリングストップ機能により、エンジン91のアイドリングをストップさせたときには、クラッチ19の遮断した状態を維持し、転舵モータM1及びM2の駆動、及び反力モータ51の駆動を制限する。
このように、アイドリングストップ機能によりエンジン91のアイドリングをストップさせたときには、転舵モータM1及びM2の駆動、及び反力モータ51の駆動を制限するので、電力消費を抑制することができる。したがって、アイドリングストップ時におけるバッテリ95の電圧低下を抑制することができる。
(9)本実施形態のステアリング制御装置では、エンジン91と、予め定めた条件を満たしたときにエンジン91のアイドリングをストップさせ、車両が発進する際にエンジン91を再始動させるエンジンコントローラ81と、を備えた車両に適用されるものである。そして、運転者のステアリング操作によってステアリングシャフト12が回転する操舵入力機構StINと、第一ピニヨンシャフト18の回転によって車輪が転舵される転舵出力機構StOUTと、を備える。また、ステアリングシャフト12と第一ピニヨンシャフト18とを断続可能に連結するクラッチ19と、転舵出力機構StOUTに転舵トルクを付与可能な転舵モータM1及びM2と、操舵入力機構StINに操舵反力を付与可能な反力モータ51と、を備える。また、クラッチ19を遮断して転舵モータM1及びM2及び反力モータ51の駆動制御を実行するステアリングバイワイヤ制御処理を行う。そして、エンジンコントローラ81がエンジン91のアイドリングをストップさせたときには、クラッチ19の遮断した状態を維持し、転舵モータM1及びM2の駆動を制限し、運転者が手放しをしてもステアリングシャフト12の空転を防止可能な範囲で操舵反力を制限することで反力モータ51の駆動を制限する。
このように、アイドリングストップ機能によりエンジン91のアイドリングをストップさせたときには、運転者が手放しをしてもステアリングシャフト12の空転を防止可能な範囲で操舵反力を制限するので、電力消費を抑制することができる。したがって、アイドリングストップ時におけるバッテリ95の電圧低下を抑制することができる。また、操舵反力を制限し過ぎることもないので、操作フィーリングの低下を抑制することができる。
(10)本実施形態のステアリング制御装置では、操舵角θsに応じたバネ抵抗、及び操舵角θs速度に応じた粘性抵抗の少なくとも一方によって操舵反力を設定する。
このように、操舵角θsに応じたバネ抵抗、及び操舵角θs速度に応じた粘性抵抗の少なくとも一方によって操舵反力を設定することにより、良好な操作フィーリングを実現することができる。
(11)本実施形態のステアリング制御装置では、エンジンコントローラ81がエンジン91のアイドリングをストップさせた時点の転舵角θwを維持する。
このように、エンジン91のアイドリングをストップさせた時点の転舵角θwを維持することにより、転舵モータM1及びM2での電力消費を確実に抑制することができる。
(12)本実施形態のステアリング制御方法では、予め定めた条件を満たしたときにエンジン91のアイドリングをストップさせ、車両が発進する際にエンジン91を再始動させるアイドリングストップ機能を備えた車両に適用されるものである。そして、運転者のステアリング操作によってステアリングシャフト12が回転する操舵入力機構StINと、第一ピニヨンシャフト18の回転によって車輪が転舵される転舵出力機構StOUTとの間に、ステアリングシャフト12と第一ピニヨンシャフト18とを断続可能に連結するクラッチ19を介装する。また、転舵出力機構StOUTに転舵トルクを付与可能な転舵モータM1及びM2を設けると共に、操舵入力機構StINに操舵反力を付与可能な反力モータ51を設け、クラッチ19を遮断して転舵モータM1及びM2及び反力モータ51の駆動制御を実行する。そして、アイドリングストップ機能により、エンジン91のアイドリングをストップさせたときには、クラッチ19の遮断した状態を維持し、転舵モータM1及びM2の駆動を制限し、運転者が手放しをしてもステアリングシャフト12の空転を防止可能な範囲で操舵反力を制限することで反力モータ51の駆動を制限する。
このように、アイドリングストップ機能によりエンジン91のアイドリングをストップさせたときには、運転者が手放しをしてもステアリングシャフト12の空転を防止可能な範囲で操舵反力を制限するので、電力消費を抑制することができる。したがって、アイドリングストップ時におけるバッテリ95の電圧低下を抑制することができる。また、操舵反力を制限し過ぎることもないので、操作フィーリングの低下を抑制することができる。
(13)本実施形態のステアリング制御装置では、エンジン91と、予め定めた条件を満たしたときにエンジン91のアイドリングをストップさせ、車両が発進する際にエンジン91を再始動させるエンジンコントローラ81と、を備えた車両に適用されるものである。そして、運転者のステアリング操作によってステアリングシャフト12が回転する操舵入力機構StINと、第一ピニヨンシャフト18の回転によって車輪が転舵される転舵出力機構StOUTと、を備える。また、ステアリングシャフト12と第一ピニヨンシャフト18とを断続可能に連結するクラッチ19と、転舵出力機構StOUTに転舵トルクを付与可能な転舵モータM1及びM2と、操舵入力機構StINに操舵反力を付与可能な反力モータ51と、を備える。また、クラッチ19を遮断して転舵モータM1及びM2及び反力モータ51の駆動制御を実行するステアリングバイワイヤ制御処理を行う。そして、エンジンコントローラ81がエンジン91のアイドリングをストップさせたときには、クラッチ19の遮断した状態を維持し、エンジン91のアイドリングをストップさせた時点の転舵角θwを維持することで転舵モータM1及びM2の駆動を制限し、反力モータ51の駆動を制限する。また、エンジンコントローラ81がエンジン91を再始動させたときには、転舵モータM1及びM2の駆動、及び反力モータ51の駆動に対する制限を解除し、エンジン91のアイドリングをストップさせていた間に操舵角θsが変化して転舵角θwと操舵角θsとの間に差が生じている場合には、予め定めた時間をかけて差が解消されるように転舵モータM1及びM2を駆動する。
このように、アイドリングストップ機能によりエンジン91のアイドリングをストップさせていた間に操舵角θsが変化して転舵角θwと操舵角θsとの間に差が生じている場合には、エンジン91の再始動後に予め定めたフェードイン時間TFをかけて差が解消されるように転舵モータM1及びM2を駆動する。したがって、差が小さいときには、ゆっくりと転舵角θwが修正されるが、差が大きくても、予め定めたフェードイン時間TF内に転舵角θwが修正されるので、よりスムーズに適正な転舵角へと復帰させることができる。
(14)本実施形態のステアリング制御方法では、予め定めた条件を満たしたときにエンジン91のアイドリングをストップさせ、車両が発進する際にエンジン91を再始動させるアイドリングストップ機能を備えた車両に適用されるものである。そして、運転者のステアリング操作によってステアリングシャフト12が回転する操舵入力機構StINと、第一ピニヨンシャフト18の回転によって車輪が転舵される転舵出力機構StOUTとの間に、ステアリングシャフト12と第一ピニヨンシャフト18とを断続可能に連結するクラッチ19を介装する。また、転舵出力機構StOUTに転舵トルクを付与可能な転舵モータM1及びM2を設けると共に、操舵入力機構StINに操舵反力を付与可能な反力モータ51を設け、クラッチ19を遮断して転舵モータM1及びM2及び反力モータ51の駆動制御を実行する。そして、アイドリングストップ機能により、エンジン91のアイドリングをストップさせたときには、クラッチ19の遮断した状態を維持し、エンジン91のアイドリングをストップさせた時点の転舵角θwを維持することで転舵モータM1及びM2の駆動を制限し、反力モータ51の駆動を制限する。また、アイドリングストップ機能により、エンジン91を再始動させたときには、転舵モータM1及びM2の駆動、及び反力モータ51の駆動に対する制限を解除し、エンジン91のアイドリングをストップさせていた間に操舵角θsが変化して転舵角θwと操舵角θsとの間に差が生じている場合には、予め定めた時間をかけて差が解消されるように転舵モータM1及びM2を駆動する。
このように、アイドリングストップ機能によりエンジン91のアイドリングをストップさせていた間に操舵角θsが変化して転舵角θwと操舵角θsとの間に差が生じている場合には、エンジン91の再始動後に予め定めたフェードイン時間TFをかけて差が解消されるように転舵モータM1及びM2を駆動する。したがって、差が小さいときには、ゆっくりと転舵角θwが修正されるが、差が大きくても、予め定めたフェードイン時間TF内に転舵角θwが修正されるので、よりスムーズに適正な転舵角へと復帰させることができる。
(15)本実施形態のステアリング制御装置では、車両が停止する際にエンジン91のアイドリングをストップさせる。
このように、車両が停止する際にエンジン91のアイドリングをストップさせることで、排気ガス削減や燃費向上を図ることができる。
(16)本実施形態のステアリング制御装置では、転舵アクチュエータは、電動モータからなる。
このように、転舵出力機構StOUTに転舵トルクを付与するためのアクチュエータとして、電動モータを用いることで、車輪の転舵を容易に制御することができる。
(17)本実施形態のステアリング制御装置では、エンジン91が運転状態にあるときには、クラッチ19を遮断して転舵モータM1及びM2の駆動制御を実行する。また、エンジン91が停止状態にあるときには、クラッチ19を締結して転舵モータM1及びM2の駆動制御を停止する。
このように、エンジン91が運転状態にあるときには、クラッチ19を遮断した状態で転舵モータM1及びM2を駆動制御するので、ステアリングバイワイヤ機能として、所望のステアリング特性を実現することができる。また、エンジン91が停止状態にあるときには、クラッチ19を締結した状態で転舵モータM1及びM2の駆動制御を停止しているので、操舵角と転舵角との関係がずれることを抑制できる。
(18)本実施形態のステアリング制御装置では、反力アクチュエータは、電動モータからなる。
このように、操舵入力機構StINに操舵反力を付与するためのアクチュエータとして、電動モータを用いることで、操舵反力を容易に制御することができる。
以上、本願が優先権を主張する日本国特許出願P2013−003879(2013年1月11日出願)、及び日本国特許出願P2013−003882(2013年1月11日出願)の全内容は、ここに引用例として包含される。
ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。
11 ステアリングホイール
12 ステアリングシャフト
13L及び13R 車輪
14 ナックルアーム
15 タイロッド
16 ラック軸
17 ピニヨンギヤ
18 第一ピニヨンシャフト
19 クラッチ
StIN 操舵入力機構
StOUT 転舵出力機構
31 ラックギヤ
32 ウォームギヤ
M1 第一転舵モータ
33 レゾルバ
34 トルクセンサ
A1 第一アクチュエータ
35 ピニヨンギヤ
36 第二ピニヨンシャフト
37 ラックギヤ
38 ウォームギヤ
M2 第二転舵モータ
39 レゾルバ
A2 第二アクチュエータ
51 反力モータ
52 レゾルバ
53 操舵角センサ
71 第一転舵コントローラ
72 第二転舵コントローラ
73 反力コントローラ
74 通信線
75 通信線
81 エンジンコントローラ
91 エンジン
92 スタータモータ
94 オルタネータ
95 バッテリ
21 IS時切替え制御部
22 クラッチ制御部
23 反力演算部
24 IS時反力演算部
25 反力切替え部
26 反力制御部
27 リミッタ処理部
41 転舵角指令値演算部
42 前回値記憶部
43 CL開放時転舵角指令値演算部
44 転舵角指令値切替え部
45 フェードイン制御処理部
46 角度サーボ制御部
47 リミッタ処理部

Claims (9)

  1. 車両を駆動するエンジンと、
    予め定めた条件を満たしたときに前記エンジンを停止状態にさせ、車両が発進する際に前記エンジンを再始動させるアイドリングストップ制御部と、を備えた車両に適用されるステアリング装置であって、
    運転者によって操舵操作される操舵機構と、
    車輪を転舵する転舵機構と、
    前記操舵機構と前記転舵機構とを締結又は遮断の何れかに切り替え可能にするクラッチと、
    イグニッションオンにより前記エンジンが運転状態にあるときには、前記クラッチを遮断し、イグニッションオフにより前記エンジンが停止状態にあるときには、前記クラッチを締結するステアリング制御部と、
    運転者の操舵量に応じて、前記転舵機構に転舵トルクを付与可能な転舵アクチュエータと、を備え、
    前記ステアリング制御部は、
    前記アイドリングストップ制御部が前記エンジンを停止状態にさせたときには、前記クラッチの遮断状態を維持することを特徴とするステアリング制御装置。
  2. 構造的に定まる最大転舵角に対応する操舵角を最大操舵角と定義し、
    前記ステアリング制御部は、
    前記アイドリングストップ制御部が前記エンジンを停止状態にさせている間に、操舵角が前記最大操舵角に到達したときには、前記クラッチを締結することを特徴とする請求項1に記載のステアリング制御装置。
  3. 前記アイドリングストップ制御部は、
    車両が停止する際に前記エンジンを停止状態にさせることを特徴とする請求項1又は2に記載のステアリング制御装置。
  4. 前記転舵アクチュエータは、電動モータからなることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のステアリング制御装置。
  5. 前記ステアリング制御部は、
    イグニッションオンにより前記エンジンが運転状態にあるときには、前記クラッチを遮断して前記転舵アクチュエータの駆動制御を実行し、イグニッションオフにより前記エンジンが停止状態にあるときには、前記クラッチを締結して前記転舵アクチュエータの駆動制御を停止することを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載のステアリング制御装置。
  6. 前記操舵機構に操舵反力を付与可能な反力アクチュエータを備え、
    前記ステアリング制御部は、
    前記クラッチを遮断して前記転舵アクチュエータ及び前記反力アクチュエータの駆動制御を実行し、
    前記アイドリングストップ制御部が前記エンジンを停止状態にさせたときには、前記クラッチの遮断状態を維持し、前記エンジンを停止状態にさせた時点の転舵角を維持することで前記転舵アクチュエータの駆動を制限すると共に、前記反力アクチュエータの駆動を制限し、
    前記アイドリングストップ制御部が前記エンジンを再始動させたときには、前記転舵アクチュエータの駆動、及び前記反力アクチュエータの駆動に対する制限を解除し、前記エンジンを停止状態にさせていた間に操舵角が変化して転舵角と操舵角との間に差が生じている場合には、予め定めた時間をかけて前記差が解消されるように前記転舵アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のステアリング制御装置。
  7. 前記ステアリング制御部は、
    前記アイドリングストップ制御部が前記エンジンを停止状態にさせている間に、車両が動いたときには、前記転舵アクチュエータの駆動、及び前記反力アクチュエータの駆動に対する制限を解除することを特徴とする請求項6に記載のステアリング制御装置。
  8. 前記反力アクチュエータは、電動モータからなることを特徴とする請求項6又は7に記載のステアリング制御装置。
  9. 予め定めた条件を満たしたときにエンジンを停止状態にさせ、車両が発進する際に前記エンジンを再始動させるアイドリングストップ機能を備えた車両に適用されるステアリング制御方法であって、
    運転者によって操舵操作される操舵機構と、車輪を転舵する転舵機構との間に、前記操舵機構と前記転舵機構とを締結又は遮断の何れかに切り替え可能にするクラッチを介装し、
    イグニッションオンにより前記エンジンが運転状態にあるときには、前記クラッチを遮断し、イグニッションオフにより前記エンジンが停止状態にあるときには、前記クラッチを締結し、
    前記転舵機構に転舵トルクを付与可能な転舵アクチュエータを設け
    記アイドリングストップ機能により、前記エンジンを停止状態にさせたときには、前記クラッチの遮断状態を維持することを特徴とするステアリング制御方法。
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