JP7690337B2 - ステアリングシステム - Google Patents
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Description
主電源およびバックアップ電源と、
メイン系統,サブ系統の2系統とされた転舵モータを有し、その転舵モータが発生させる力によって車輪を転舵する転舵装置と、
前記転舵装置を転舵要求に基づいて制御すべく、前記転舵モータのメイン系統,サブ系統の各々の作動を制御するコントローラと
を備えたステアバイワイヤ型のステアリングシステムであって、
前記コントローラが、前記転舵モータのメイン系統およびサブ系統に前記主電源から給電されている通常給電時には、前記転舵モータのサブ系統を、前記転舵モータのメイン系統に整合させて作動させ、前記転舵モータのサブ系統には前記バックアップ電源からは給電されずに前記転舵モータのメイン系統に前記バックアップ電源だけから給電されるバックアップ時には、前記転舵モータのメイン系統を、それへの給電を制限しつつ作動させ、若しくは、作動させずに、前記転舵モータのサブ系統を、独立して制御するように構成される。
車両に搭載される実施例のステアリングシステムは、図1に模式的に示すように、それぞれが転舵輪である2つの車輪(前輪である)10を転舵するためのシステムであり、機械的に互いに独立した操作装置12および転舵装置14を備えたステアバイワイヤ型のステアリングシステムである。
実施例のステアリングシステムは、操作装置12,転舵装置14の電源として、図2に模式的に示すように、主電源としての主電源ユニット(以下、単に「主電源」という場合がある)70と、バックアップ電源としてのバックアップ電源ユニット(以下、単に「バックアップ電源」という場合がある)72とを備えている。主電源70は、DC-DCコンバータ74と、蓄電池76とを有している。バックアップ電源72は、キャパシタ78を有している。なお、図では、操作装置12,操作装置14からのグランド線については記載を省略している。
以下に、本ステアリングシステムの制御について、転舵装置14の制御である転舵制御,操作装置12の反力付与機構28の制御である反力制御を、順次説明する。
転舵制御は、転舵要求、すなわち、手動運転の場合におけるステアリングホイール20の操作角δに応じて、車輪10を転舵するための制御である。転舵制御は、転舵ECU62によって実行される。詳しく言えば、転舵制御は、2系統のコントローラである転舵ECU62a,転舵ECU62bが独立して行う独立転舵制御(単に、「独立制御」という場合がある)と、それら転舵ECU62a,転舵ECU62bが、協調して行う協調転舵制御(単に、「協調制御」という場合がある)との2種類が設定されている。以下に、独立転舵制御,協調転舵制御についてそれぞれ説明し、その後に、バックアップ時の転舵制御,制御の切換のフローについて説明する。
独立転舵制御では、制御メイン系統を構成する転舵ECU62aが、転舵メイン系統14aを制御し、制御サブ系統を構成する転舵ECU62bが、転舵サブ系統14bを制御する。つまり、転舵ECU62a,転舵ECU62bが、互いに同じ制御を並行して行う。以下に、転舵ECU62a,転舵ECU62bの各々の転舵制御を、1つの系統の制御としてまとめて説明する。なお、以下の独立転舵制御の説明において、メイン系統であるかサブ系統であるかを問わないときには、構成要素の符号の添え字a,bを用いないこととする。
θ*=RG×δ
Δν=ν*-ν
TqS=GP×Δν+GI×∫Δνdt+GD×dΔν/dt
独立転舵制御は、上述のとおりであるが、転舵メイン系統14aおよび転舵サブ系統14bに主電源70から電力が供給可能となされている通常給電時には、本ステアリングシステムでは、協調転舵制御が実行される。協調転舵制御は、転舵装置14、詳しくは、転舵アクチュエータ42の円滑な動作、および、転舵メイン系統14aと転舵サブ系統14bとが互いに同じ力を発生させることに考慮した制御である。言い換えれば、協調転舵制御は、転舵サブ系統14bを構成する転舵モータ50bを、転舵メイン系統14aを構成する転舵モータ50aに整合させて作動させる制御である。
先に説明したように、バックアップ電源72は、キャパシタ78を含んで構成され、主電源70と比較して、相当に容量が低いものとされている。そこで、主電源70に代えてバックアップ電源72から電力の供給を受けて転舵メイン系統14aを作動させる場合には、その転舵メイン系統14aにおいて、転舵モータ50aに供給する転舵電流ISに対して制限を設ける。
転舵メイン系統14a,転舵サブ系統14bのそれぞれの作動の切換、つまり、通常給電時とバックアップ時とのそれぞれにおいて、転舵メイン系統14a,転舵サブ系統14bの各々が行うべき作動についての指示は、統括ECU68によって行われる。統括ECU68は、上記作動の切換のために、図6にフローチャートを示す作動切換プログラムを、短い時間ピッチ(例えば、数msec~数十msec)で繰り返し実行する。以下に、そのプログラムに従った処理を説明する。
反力制御は、運転者にステアリング操作に対する操作感を付与するための制御であり、本ステアリングシステムでは、通常給電時においては、操作メイン系統12a,操作サブ系統12bが、互いに独立して、かつ、並行して、同じ操作反力FCTを、ステアリングホイール20に付与するようにされている。以下に、反力制御において、制御メイン系統を構成する操作ECU60a,制御サブ系統を構成する操作ECU60bの各々が行う反力付与処理について、それらを一元化して説明する。
FCT=FS-FA
FA=β×TqO
ちなみに、βは、操作力依拠減少成分FAを決定するためのゲインであり、操作ECU60は、操作トルクセンサ36を介して、操作トルクTqOを検出する。
IC=α×FCT
ちなみに、αは、設定されている電流決定係数である。
14:転舵装置 14a:転舵メイン系統 14b:転舵サブ系統 20:ステアリングホイール〔操作部材〕 26:反力モータ 28:反力付与機構 30:モータ回転角センサ 42:転舵アクチュエータ 50:転舵モータ 50a〔転舵メイン系統〕 50b〔転舵サブ系統〕 54,54a,54b:モータ回転角センサ 60:操作電子制御ユニット(操作ECU)〔コントローラ〕 62:転舵電子制御ユニット(転舵ECU)〔コントローラ〕 62a〔制御メイン系統〕,62b〔制御サブ系統〕 68:統括電子制御ユニット(統括ECU)〔コントローラ〕 70:主電源ユニット〔主電源〕 72:バックアップ電源ユニット〔バックアップ電源〕 74:DC-DCコンバータ 76:蓄電池 78:キャパシタ
Claims (8)
- 主電源およびバックアップ電源と、
メイン系統,サブ系統の2系統とされた転舵モータを有し、その転舵モータが発生させる力によって車輪を転舵する転舵装置と、
前記転舵装置を転舵要求に基づいて制御すべく、前記転舵モータのメイン系統,サブ系統の各々の作動を制御するコントローラと
を備えたステアバイワイヤ型のステアリングシステムであって、
前記コントローラが、前記転舵モータのメイン系統およびサブ系統に前記主電源から給電されている通常給電時には、前記転舵モータのサブ系統を、前記転舵モータのメイン系統に整合させて作動させ、前記転舵モータのサブ系統には前記バックアップ電源からは給電されずに前記転舵モータのメイン系統に前記バックアップ電源だけから給電されるバックアップ時には、前記転舵モータのメイン系統を、それへの給電を制限しつつ作動させ、若しくは、作動させずに、前記転舵モータのサブ系統を、独立して制御するように構成されたステアリングシステム。 - 前記コントローラが、
前記通常給電時には、前記転舵モータのメイン系統とサブ系統とが、互いに同じ力を発生させるように、それらメイン系統,サブ系統の各々の作動を制御するように構成された請求項1に記載のステアリングシステム。 - 前記コントローラが、
前記バックアップ時において、前記主電源から前記転舵モータのサブ系統に適切な給電が行われないときには、前記転舵モータのサブ系統を作動させずに、前記転舵モータのメイン系統を、それへの給電を制限しつつ作動させるように構成された請求項1または請求項2に記載のステアリングシステム。 - 前記コントローラが、
前記バックアップ時において、前記主電源から前記転舵モータのサブ系統に適切な給電が行われているときに、前記転舵モータのメイン系統を、それへの給電を制限しつつ作動させるように構成された請求項1または請求項2に記載のステアリングシステム。 - 前記コントローラが、
前記バックアップ時において、前記主電源から前記転舵モータのサブ系統に適切な給電が行われるときに、前記転舵モータのメイン系統を、作動させないように構成された請求項1または請求項2に記載のステアリングシステム。 - 前記コントローラが、
前記転舵モータのメイン系統,サブ系統に対応して、メイン系統,サブ系統の2系統を有し、
前記通常給電時に、メイン系統が決定した前記転舵モータのメイン系統への供給電流に基づいて、サブ系統が、前記転舵モータのサブ系統に給電し、
前記バックアップ時には、サブ系統が、メイン系統が決定した前記転舵モータのメイン系統への供給電流に依らずに、自らが決定した前記転舵モータのサブ系統への供給電流に基づいて、その転舵モータのサブ系統に給電するように構成された請求項1ないし請求項5のいずれか1つに記載のステアリングシステム。 - 前記主電源が蓄電池を含む一方で、前記バックアップ電源が、キャパシタである請求項1ないし請求項6のいずれか1つに記載のステアリングシステム。
- 前記バックアップ電源が、
前記通常給電時、前記主電源から受電して充電され、バックアップ時に、充電されている電気エネルギに依拠して前記転舵モータのメイン系統に給電するように構成された請求項1ないし請求項7のいずれか1つに記載のステアリングシステム。
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