KR102312173B1 - 조타 제어 시스템 - Google Patents

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KR102312173B1
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마사타카 오쿠다
요스케 야마시타
신타로 다카야마
슌스케 히로마사
šœ스케 히로마사
도시유키 미키다
쇼지 구보타
유지 후지타
겐이치 아베
도시미츠 사카이
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도요타 지도샤（주）
가부시키가이샤 제이텍트
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Abstract

조타에 관련된 부재에 힘을 가하는 액추에이터(10), 및, 액추에이터를 제어하는 제어 장치(100)는, 이중화 구성을 갖는다. 제 1, 제 2 제어 장치(100-1, 100-2)는, 동일한 제어량을, 각각 제 1, 제 2 제어량(C1, C2)으로서 연산한다. 통상 모드에 있어서, 제어 장치(100)는, 제 1 제어량(C1)에 따라서 액추에이터(10)를 제어한다. 또, 제 1, 제 2 제어 장치(100-1, 100-2)는, 각각 연산한 제어량(C1, C2)을 통신을 통하여 주고받는다. 제 1, 제 2 제어량(C1, C2)의 사이에서 괴리가 발생한 경우, 또는, 제 1, 제 2 제어 장치(100-1, 100-2)의 사이에서 통신 이상이 발생한 경우, 통상 모드로부터 독립 모드로 전환한다. 독립 모드에서는, 제 1, 제 2 제어 장치(100-1, 100-2)는, 각각, 제 1, 제 2 제어량(C1, C2)에 따라서 제 1, 제 2 액추에이터를 제어한다.

Description

조타 제어 시스템{STEERING CONTROL SYSTEM}
본 발명은 차량의 조타를 제어하는 조타 제어 시스템에 관한 것이다.
일본 공개특허 특개2007-022194는 차량용 조타 장치를 개시하고 있다. 차량용 조타 장치는 메인 시스템과 리던던트 수단을 구비하고 있다. 메인 시스템은, 차륜을 전타(轉舵)시키는 힘을 발생하는 메인 전타 모터와, 메인 전타 모터에 전력을 공급하는 메인 전원을 갖고 있다. 리던던트 수단은, 메인 시스템의 작동 불량시의 백업을 행하는 서브 전타 모터 또는 서브 전원을 갖고 있다.
차량의 조타에 관련된 부재를 움직이기 위하여 액추에이터가 이용된다. 액추에이터는, 제어 장치에 의해서 제어되어 부재에 힘을 가한다.
제어 장치에 있어서 이상이 발생한 경우, 제어 장치에 의해서 제어되는 액추에이터가 잘못된 힘을 출력할 가능성이 있다. 조타에 관련된 부재에 잘못된 힘이 가해지는 것은, 차량 주행의 관점에서 바람직하지 않다. 또, 조타에 관련된 부재에 잘못된 힘이 가해지면, 차량의 드라이버는 조타에 대하여 위화감을 느끼는 경우가 있다.
이상 발생에 대비하여, 메인의 제어 장치와는 별도로 예비의 제어 장치를 마련하는 것도 생각할 수 있다. 그 경우, 메인의 제어 장치에 있어서 이상이 발생된 것이 확정되면, 대신에 예비의 제어 장치가 제어를 개시한다. 그러나, 제어 장치에 있어서 이상이 발생되었다고 확정될 때까지는, 어느 정도의 시간을 필요로 한다. 즉, 이상 발생으로부터 실제로 제어 장치를 전환할 때까지는, 어느 정도의 기간이 존재한다. 그 기간에, 조타에 관련된 부재에 잘못된 힘이 계속해서 인가된다.
본 발명은, 차량의 조타에 관련된 부재에 대한 액추에이터의 오출력의 영향을 재빠르게 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
본 발명의 하나의 태양은, 차량의 조타를 제어하는 조타 제어 시스템에 관련된다. 상기 조타 제어 시스템은, 상기 조타에 관련된 부재에 힘을 가하도록 구성된 액추에이터와, 상기 액추에이터를 제어하도록 구성된 제어 장치를 구비한다. 상기 액추에이터는, 주(主) 계통의 제 1 액추에이터와 종(從) 계통의 제 2 액추에이터를 포함하는 이중화 구성을 갖는다. 상기 제어 장치는, 상기 주 계통의 제 1 제어 장치와 상기 종 계통의 제 2 제어 장치를 포함하는 이중화 구성을 갖는다. 상기 제 1 제어 장치 및 상기 제 2 제어 장치는, 각각, 동일한 제어량을 제 1 제어량 및 제 2 제어량으로서 연산하도록 구성된다. 상기 제어 장치의 동작 모드는, 상기 제 2 제어량을 이용하지 않고 상기 제 1 제어량에 따라서 상기 제 1 액추에이터와 상기 제 2 액추에이터의 적어도 일방(一方)을 제어하는 통상 모드와, 상기 제 1 제어 장치가 상기 제 1 제어량에 따라서 상기 제 1 액추에이터를 제어하고, 상기 제 2 제어 장치가 상기 제 2 제어량에 따라서 상기 제 2 액추에이터를 제어하는 독립 모드를 포함한다. 상기 통상 모드에 있어서, 상기 제 1 제어 장치와 상기 제 2 제어 장치는 서로 통신을 행하도록 구성되며, 상기 제 1 제어 장치는, 상기 제 1 제어량을 상기 제 2 제어 장치에 송신하도록 구성되고, 상기 제 2 제어 장치는, 상기 제 2 제어량을 상기 제 1 제어 장치에 송신하도록 구성된다. 상기 제어 장치는, 상기 제 1 제어량과 상기 제 2 제어량 사이에서 괴리가 발생한 경우, 및, 상기 제 1 제어 장치와 상기 제 2 제어 장치 사이에서 통신 이상이 발생한 경우의 적어도 일방에 있어서, 상기 동작 모드가 상기 통상 모드로부터 상기 독립 모드로 전환되도록 구성된다.
상기 조타 제어 시스템에 있어서, 상기 제 1 제어 장치와 상기 제 2 제어 장치의 각각은, 자신의 이상을 검지하는 자기 진단 기능을 가져도 된다. 상기 제어 장치의 상기 동작 모드는, 상기 자기 진단 기능에 의해서 상기 제 1 제어 장치와 상기 제 2 제어 장치의 일방의 상기 이상의 발생이 확정된 경우에, 상기 제 1 제어 장치와 상기 제 2 제어 장치의 타방(他方)이 상기 액추에이터를 제어하는 백업 모드를 추가로 포함해도 된다. 상기 독립 모드의 개시 타이밍은, 상기 백업 모드의 개시 타이밍보다 빨라도 된다.
상기 조타 제어 시스템에 있어서, 상기 통상 모드에 있어서, 상기 제 1 제어 장치는, 상기 제 1 제어량에 따라서 상기 제 1 액추에이터를 제어하고, 상기 제 2 제어 장치는, 상기 제 1 제어 장치로부터 수취한 상기 제 1 제어량에 따라서 상기 제 2 액추에이터를 제어해도 된다.
상기 조타 제어 시스템에 있어서, 상기 통상 모드에 있어서, 상기 제 1 제어 장치는, 상기 제 2 제어 장치로부터 수취한 상기 제 2 제어량에 기초하여, 상기 괴리 또는 상기 통신 이상이 발생하였는지 여부를 판정하고, 상기 제 2 제어 장치는, 상기 제 1 제어 장치로부터 수취한 상기 제 1 제어량에 기초하여, 상기 괴리 또는 상기 통신 이상이 발생하였는지 여부를 판정해도 된다.
상기 조타 제어 시스템에 있어서, 상기 제 1 제어 장치는, 상기 제 1 제어량과 상기 제 2 제어 장치로부터 수취한 상기 제 2 제어량과의 사이의 차분(差分)이 역치 이상인 경우, 상기 괴리가 발생하였다고 판정해도 된다. 상기 제 2 제어 장치는, 상기 제 2 제어량과 상기 제 1 제어 장치로부터 수취한 상기 제 1 제어량과의 사이의 차분이 상기 역치 이상인 경우, 상기 괴리가 발생하였다고 판정해도 된다.
상기 조타 제어 시스템에 있어서, 상기 제 1 제어 장치와 상기 제 2 제어 장치의 일방은, 상기 괴리 또는 상기 통신 이상의 발생을 검지하도록 구성된 검지 제어 장치여도 된다. 상기 검지 제어 장치는, 상기 괴리 또는 상기 통신 이상의 발생을 검지하면 상기 독립 모드로 동작을 개시함과 함께, 상기 통상 모드로부터 상기 독립 모드로의 전환을, 상기 제 1 제어 장치와 상기 제 2 제어 장치의 타방에 통지하도록 구성되어도 된다. 상기 제 1 제어 장치와 상기 제 2 제어 장치의 상기 타방은, 상기 검지 제어 장치로부터의 통지에 응답하여 상기 독립 모드에서 동작을 개시하도록 구성되어도 된다.
상기 차량은, 기계적으로 분리된 핸들 및 차륜을 구비하는 스티어 바이 와이어 방식의 차량이어도 된다. 상기 조타 제어 시스템은, 상기 차륜을 전타하도록 구성된 전타 액추에이터와, 상기 핸들에 반력(反力) 토오크를 부여하도록 구성된 반력 액추에이터와, 상기 핸들의 조타 조작에 따라서 상기 전타 액추에이터를 제어하도록 구성된 전타 제어 장치와, 상기 핸들의 상기 조타 조작에 따라서 상기 반력 액추에이터를 제어하도록 구성된 반력 제어 장치를 추가로 구비해도 된다. 상기 전타 제어 장치와 상기 반력 제어 장치의 적어도 일방이, 상기 이중화 구성을 갖는 상기 제어 장치여도 된다. 상기 전타 제어 장치가 상기 이중화 구성을 갖는 상기 제어 장치인 경우, 상기 부재는 상기 차륜이고, 상기 전타 액추에이터는 상기 이중화 구성을 갖는 상기 액추에이터여도 된다. 상기 반력 제어 장치가 상기 제어 장치인 경우, 상기 부재는 상기 핸들이고, 상기 반력 액추에이터는 상기 이중화 구성을 갖는 상기 액추에이터여도 된다.
상기 조타 제어 시스템에 있어서, 상기 전타 제어 장치와 상기 반력 제어 장치의 각각이, 상기 이중화 구성을 갖는 상기 제어 장치여도 된다. 상기 전타 제어 장치와 상기 반력 제어 장치의 일방이 상기 동작 모드를 상기 통상 모드로부터 상기 독립 모드로 전환하는 경우, 상기 전타 제어 장치와 상기 반력 제어 장치의 타방도 상기 동작 모드를 상기 통상 모드로부터 상기 독립 모드로 전환하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 상기 태양에 의하면, 조타에 관련된 부재에 힘을 가하는 액추에이터는, 주 계통의 제 1 액추에이터와 종 계통의 제 2 액추에이터를 포함하는 이중화 구성을 갖는다. 액추에이터를 제어하는 제어 장치는, 주 계통의 제 1 제어 장치와 종 계통의 제 2 제어 장치를 포함하는 이중화 구성을 갖는다. 제 1 제어 장치 및 제 2 제어 장치는, 동일한 제어량을, 각각 제 1 제어량 및 제 2 제어량으로서 연산한다.
통상 모드에 있어서, 제어 장치는, 제 1 제어 장치에 의해서 연산되는 제 1 제어량에 따라서 제 1 액추에이터와 제 2 액추에이터의 적어도 일방을 제어한다. 이에 의해, 액추에이터에 있어서의 소음 진동의 발생이 억제된다.
단, 제 1 제어 장치에 있어서 이상이 발생한 경우, 연산되는 제 1 제어량이 잘못된 값이 될 가능성이 있다. 제 1 제어량이 잘못된 값이 된 경우, 액추에이터가 잘못된 힘을 출력한다. 그 때문에, 통상 모드와는 별도로 독립 모드가 마련되어 있다.
독립 모드에서는, 제 1 제어 장치가 제 1 제어량에 따라서 제 1 액추에이터를 제어하고, 제 2 제어 장치가 제 2 제어량에 따라서 제 2 액추에이터를 제어한다. 제 1 제어량이 잘못된 값이 되었다고 하더라도, 맞는 제 2 제어량에 따라서 제어되는 제 2 액추에이터는, 맞는 힘을 출력한다. 제 1 액추에이터가 잘못된 힘으로 부재를 움직이려고 하더라도, 동시에, 제 2 액추에이터는 맞는 힘으로 부재를 움직인다. 즉, 정상인 제 2 액추에이터는, 제 1 액추에이터의 오출력을 보상하도록 작용한다. 이에 의해, 부재에 대한 액추에이터의 오출력의 영향이 억제(완화)된다.
또, 통상 모드로부터 독립 모드로의 전환은, "이상 경향"의 검지에 응답하여 실행된다. 구체적으로는, 통상 모드가 한창일 때, 제 1 제어 장치와 제 2 제어 장치는, 각각 연산한 제어량(제 1 제어량, 제 2 제어량)을 통신을 통하여 주고받는다. 제 1 제어량과 제 2 제어량 사이에서 괴리가 발생한 경우, 또는, 제 1 제어 장치와 제 2 제어 장치 사이에서 통신 이상이 발생한 경우, 제어 장치는, 그것을 이상 경향으로서 검지한다. 이와 같은 이상 경향은, 이상 발생을 확정하는 것보다 빠르게 검지할 수 있다. 따라서, 독립 모드를 재빠르게 개시하는 것이 가능하게 된다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 주 계통의 제 1 제어 장치에 있어서 이상이 발생하였을 때, 차량의 조타에 관련된 부재에 대한 액추에이터의 오출력의 영향을 재빠르게 억제(완화)하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 조타, 나아가서는 차량 주행이 안정된다. 또, 조타 및 차량 주행에 대한 드라이버의 위화감이 경감된다.
본 발명의 예시적인 실시 형태의 특징, 이점, 및 기술적 그리고 산업적 중요성이 첨부 도면을 참조하여 하기에 기술될 것이고, 첨부 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 조타 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 조타 제어 시스템의 이중화 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 액추에이터의 이중화 구성의 제 1 예를 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 액추에이터의 이중화 구성의 제 2 예를 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 액추에이터의 이중화 구성의 제 3 예를 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 액추에이터의 이중화 구성의 제 4 예를 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 제어 장치에 의한 제어량의 연산의 일례를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 제어 장치에 의한 제어량의 연산의 기타의 예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 제어 장치의 통상 모드를 설명하기 위한 블록도이다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 제어 장치의 독립 모드를 설명하기 위한 블록도이다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 제어 장치의 백업 모드를 설명하기 위한 블록도이다.
도 12는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 독립 모드의 효과를 설명하기 위한 개념도이다.
도 13은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 독립 모드의 효과를 설명하기 위한 타이밍차트이다.
도 14는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 제어 장치에 의한 처리를 요약적으로 나타내는 플로우차트이다.
도 15는 본 발명의 제 2 실시 형태에 관련된 제어 장치의 기능 구성 예를 나타내는 블록도이다.
도 16은 본 발명의 제 2 실시 형태에 관련된 제어 장치의 통상 모드를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 17은 본 발명의 제 2 실시 형태에 관련된 제어 장치의 독립 모드를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 18은 본 발명의 제 2 실시 형태에 관련된 제어 장치의 백업 모드를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 19는 본 발명의 제 3 실시 형태에 관련된 제어 장치의 통상 모드를 설명하기 위한 블록도이다.
도 20은 본 발명의 제 3 실시 형태에 관련된 제어 장치의 통상 모드를 설명하기 위한 블록도이다.
도 21은 본 발명의 제 4 실시 형태에 관련된 조타 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 22는 본 발명의 제 4 실시 형태에 관련된 조타 제어 시스템의 이중화 구성의 예를 나타내는 블록도이다.
도 23은 본 발명의 제 5 실시 형태에 관련된 조타 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
1. 제 1 실시 형태
1-1. 조타 제어 시스템
도 1은 제 1 실시 형태에 관련된 조타 제어 시스템(1)의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다. 조타 제어 시스템(1)은, 차량에 탑재되어 있고, 차량의 조타를 제어한다. 조타 제어 시스템(1)은 액추에이터(10) 및 제어 장치(100)를 구비하고 있다.
액추에이터(10)는, 차량의 조타에 관련된 부재(20)에 연결되어 있고, 그 부재(20)에 힘을 가할 수 있다. 액추에이터(10)로서는 전동 모터가 예시된다. 부재(20)로서는 차륜, 핸들(스티어링 휠) 등이 예시된다.
제어 장치(100)는 액추에이터(10)를 제어한다. 제어 장치(100)는, 프로세서(101) 및 메모리(102)를 구비하는 마이크로 컴퓨터를 포함하고 있다. 또, 제어 장치(100)는, 액추에이터(10)를 구동하는 구동 회로(예: 인버터)를 포함하고 있어도 된다. 프로세서(101)가 메모리(102)에 격납된 제어 프로그램을 실행함으로써, 제어 장치(100)에 의한 각종 처리가 실현된다.
센서(30)는, 제어 장치(100)에 의한 액추에이터(10)의 제어에 필요한 정보를 검출한다. 예를 들면, 센서(30)는, 차량의 드라이버에 의한 조타 조작(예: 조타각, 조타 토오크), 액추에이터(10)의 동작 상태(예: 전동 모터의 회전각, 회전 속도, 구동 전류), 차량의 주행 상태(예: 차속) 등을 검출한다. 센서(30)는, 검출 결과를 나타내는 검출 정보(SEN)를 제어 장치(100)에 보낸다.
제어 장치(100)는, 검출 정보(SEN)에 기초하여, 액추에이터(10)를 제어하기 위한 제어량(C)을 연산한다. 제어량(C)으로서는, 차륜의 목표 전타각, 액추에이터(10)의 목표 회전각, 액추에이터(10)의 목표 회전 속도, 액추에이터(10)의 목표 토오크, 액추에이터(10)를 구동하는 목표 전류, 전류 제어 신호 등이 예시된다. 제어 장치(100)는 제어량(C)에 따라서 액추에이터(10)를 제어한다. 예를 들면, 액추에이터(10)가 전동 모터이며, 제어량(C)이 목표 회전각인 경우, 제어 장치(100)는, 전동 모터의 회전각이 목표 회전각이 되도록, 전동 모터를 피드백 제어한다.
1-2. 조타 제어 시스템의 이중화 구성
도 2는 본 실시 형태에 관련된 조타 제어 시스템(1)의 이중화 구성(리던던트 구성)을 개략적으로 나타내는 블록도이다. 본 실시 형태에 의하면, 적어도 액추에이터(10)와 제어 장치(100)가 이중화 구성을 갖고 있다. 편의상, 이중화 구성의 일방을 「주 계통」이라고 부르고, 타방을 「종 계통」이라고 부른다. 주 계통과 종 계통은 동일한 구성을 갖고 있다.
1-2-1. 액추에이터의 이중화 구성
도 2에 나타난 바와 같이, 액추에이터(10)는, 주 계통의 제 1 액추에이터(10-1)와 종 계통의 제 2 액추에이터(10-2)를 포함하는 이중화 구성을 갖고 있다. 제 1 액추에이터(10-1)와 제 2 액추에이터(10-2)는, 동일한 부재(20)에 연결되어 있고, 동일한 부재(20)에 동시에 힘을 가할 수 있다.
이하에, 액추에이터(10)의 이중화 구성의 여러 가지 예를 설명한다. 이하에 설명되는 예에서는, 액추에이터(10)는 전동 모터이다.
도 3은 액추에이터(10)의 이중화 구성의 제 1 예를 나타내는 모식도이다. 전동 모터의 로터(8)는 출력축(7)에 연결되어 있고, 출력축(7)을 중심으로 하여 회전한다. X 방향은 출력축(7)에 평행한 방향이다. 제 1 예에서는, 제 1 액추에이터(10-1)와 제 2 액추에이터(10-2)에서, 로터(8)는 공통이다. 그러나, 제 1 액추에이터(10-1)의 와인딩(코일)과 제 2 액추에이터(10-2)의 와인딩은, X 방향으로 분리되어 배치되어 있다. 이에 의해, 이중화 구성이 실현된다.
도 4는 액추에이터(10)의 이중화 구성의 제 2 예를 나타내는 모식도이다. 전동 모터의 로터(8)의 회전 방향은, φ 방향이다. 제 2 예에서는, 제 1 액추에이터(10-1)와 제 2 액추에이터(10-2)에서, 로터(8)는 공통이다. 그러나, 제 1 액추에이터(10-1)의 와인딩과 제 2 액추에이터(10-2)의 와인딩은, φ 방향으로 분리되어 배치되어 있다. 이에 의해, 이중화 구성이 실현된다.
도 5는 액추에이터(10)의 이중화 구성의 제 3 예를 나타내는 모식도이다. 제 2 예의 경우와 마찬가지로, 제 1 액추에이터(10-1)의 와인딩과 제 2 액추에이터(10-2)의 와인딩은, φ 방향으로 분리되어 배치되어 있다. 특히, 제 1 액추에이터(10-1)의 U상, V상 및 W상의 각각의 와인딩과, 제 2 액추에이터(10-2)의 U상, V상 및 W상의 각각의 와인딩이 번갈아 배치되어 있다. 이에 의해, 이중화 구성이 실현된다.
도 6은 액추에이터(10)의 이중화 구성의 제 4 예를 나타내는 모식도이다. 제 4 예에서는, 제 1 액추에이터(10-1)의 전동 모터와 제 2 액추에이터(10-2)의 전동 모터가 따로따로 마련되고, 그들 2개의 다른 전동 모터가 동축(출력축(7))에 접속되어 있다. 이에 의해, 이중화 구성이 실현된다.
1-2-2. 제어 장치의 이중화 구성
도 2에 나타난 바와 같이, 제어 장치(100)는, 주 계통의 제 1 제어 장치(100-1)와 종 계통의 제 2 제어 장치(100-2)를 포함하는 이중화 구성을 갖고 있다. 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2)의 각각은, 도 1에서 나타난 제어 장치(100)와 동일한 구성을 갖고 있다. 주 계통의 제 1 제어 장치(100-1)는, 주 계통의 제 1 액추에이터(10-1)를 제어한다. 종 계통의 제 2 제어 장치(100-2)는, 종 계통의 제 2 액추에이터(10-2)를 제어한다.
또, 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2)는, 서로 통신 가능하게 접속되어 있다. 통신은 유선 통신이도 되고 무선 통신이어도 된다.
도 7은 제어 장치(100)에 의한 제어량(C)의 연산의 일례를 설명하기 위한 블록도이다. 센서(30)는, 검출 정보(SEN)를 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2)에 보낸다. 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2)는, 동일한 검출 정보(SEN)에 기초하여, 동일한 제어량(C)을 연산한다.
이하의 설명에 있어서는, 편의상, 제 1 제어 장치(100-1)에 의해서 연산되는 제어량(C)을 「제 1 제어량(C1)」이라고 부르고, 제 2 제어 장치(100-2)에 의해서 연산되는 제어량(C)을 「제 2 제어량(C2)」이라고 부른다.
도 8은 제어 장치(100)에 의한 제어량(C)의 연산의 기타의 예를 설명하기 위한 블록도이다. 도 8에 나타난 예에서는, 센서(30)도 이중화 구성을 갖고 있다. 구체적으로는, 센서(30)는 주 계통의 제 1 센서(30-1)와 종 계통의 제 2 센서(30-2)를 포함하고 있다. 제 1 센서(30-1)와 제 2 센서(30-2)는, 각각, 제 1 액추에이터(10-1)와 제 2 액추에이터(10-2)에 장착되어 있어도 된다. 제 1 센서(30-1)와 제 2 센서(30-2)는 동일한 검출 정보(SEN)를 취득한다. 편의상, 제 1 센서(30-1)에 의해 얻어지는 검출 정보(SEN)를 「제 1 검출 정보(SEN-1)」라고 부르고, 제 2 센서(30-2)에 의해 얻어지는 검출 정보(SEN)를 「제 2 검출 정보(SEN-2)」라고 부른다.
주 계통의 제 1 센서(30-1)는, 제 1 검출 정보(SEN-1)를 주 계통의 제 1 제어 장치(100-1)에 보낸다. 제 1 제어 장치(100-1)는, 제 1 검출 정보(SEN-1)에 기초하여, 제 1 제어량(C1)을 연산한다. 종 계통의 제 2 센서(30-2)는, 제 2 검출 정보(SEN-2)를 종 계통의 제 2 제어 장치(100-2)에 보낸다. 제 2 제어 장치(100-2)는, 제 2 검출 정보(SEN-2)에 기초하여, 제 2 제어량(C2)을 연산한다.
예를 들면, 제 1 제어량(C1) 및 제 2 제어량(C2)은, 액추에이터(10)의 피드백 제어의 목표값이다.
일례로서, 액추에이터(10)(전동 모터)의 목표 회전각을 생각한다. 제 1 액추에이터(10-1)의 목표 회전각과 제 2 액추에이터(10-2)의 목표 회전각은 동일하다. 따라서, 제 1 제어량(C1) 및 제 2 제어량(C2)의 각각은, 그 동일한 목표 회전각, 또는 그것에 상당하는 양(예를 들면, 모터 제어 신호)이다.
기타의 예로서, 액추에이터(10) 전체로서의 목표 토오크를 생각한다. 제 1 액추에이터(10-1)의 목표 토오크는, 액추에이터(10) 전체로서의 목표 토오크의 절반이다. 마찬가지로, 제 2 액추에이터(10-2)의 목표 토오크는, 액추에이터(10) 전체로서의 목표 토오크의 절반이다. 따라서, 제 1 제어량(C1) 및 제 2 제어량(C2)의 각각은, 액추에이터(10) 전체로서의 목표 토오크의 절반, 또는 그것에 상당하는 양(예를 들면, 목표 전류)이다.
이상적으로는, 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어량(C2)의 크기는 동일하다. 단, 실제로는, 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어량(C2) 사이에 미소 차가 발생할 가능성이 있다. 예를 들면, 도 8에서 나타난 예의 경우, 제 1 검출 정보(SEN-1)와 제 2 검출 정보(SEN-2) 사이의 미소 차가, 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어량(C2) 사이의 미소 차의 원인이 된다. 제 1 검출 정보(SEN-1)와 제 2 검출 정보(SEN-2) 사이의 미소 차의 원인으로서는, 센서 검출 노이즈나, 제 1 센서(30-1)와 제 2 센서(30-2) 사이의 제조 불균일 등을 들 수 있다. 도 7에서 나타난 예의 경우도, 검출 정보(SEN)의 통신시의 노이즈, 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2) 사이의 제조 불균일 등이 미소 차의 원인이 될 수 있다.
1-3. 제어 장치의 동작 모드
다음으로, 본 실시 형태에 관련된 제어 장치(100)의 동작에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 의하면, 제어 장치(100)의 동작 모드는 복수 존재한다. 구체적으로는, 제어 장치(100)의 동작 모드는 적어도 「통상 모드」와 「독립 모드」를 포함하고 있다.
1-3-1. 통상 모드
도 9는 제어 장치(100)의 통상 모드를 설명하기 위한 블록도이다. 통상 모드에서는, 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2)는, 서로 통신을 행하고, 서로 동기하여 동작한다. 상술한 바와 같이, 제 1 제어 장치(100-1) 및 제 2 제어 장치(100-2)는, 동일한 제어량(C)을, 각각 제 1 제어량(C1) 및 제 2 제어량(C2)으로서 연산한다(도 7, 도 8 참조).
단, 상술한 바와 같이, 제조 불균일이나 노이즈 등에 의해, 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어량(C2) 사이에 미소 차가 발생할 가능성이 있다. 따라서, 제 1 제어량(C1)에 의해 제 1 액추에이터(10-1)를 제어하고, 제 2 제어량(C2)에 의해 제 2 액추에이터(10-2)를 제어하면, 액추에이터(10)에 있어서 소음 진동이 발생할 우려가 있다.
그와 같은 소음 진동을 억제하기 위하여, 통상 모드에서는, 제어 장치(100)는, 주 계통의 제 1 제어량(C1)에 따라서 제 1 액추에이터(10-1)와 제 2 액추에이터(10-2)의 양방(兩方)을 제어한다. 환언하면, 제어 장치(100)는, 제 2 제어량(C2)을 이용하지 않고, 제 1 액추에이터(10-1)와 제 2 액추에이터(10-2)의 양방을 제어한다.
구체적으로는, 제 1 제어 장치(100-1)는, 자신이 연산한 제 1 제어량(C1)에 따라서 제 1 액추에이터(10-1)를 제어한다. 또, 제 1 제어 장치(100-1)는, 제 1 제어량(C1)을 제 2 제어 장치(100-2)에 보낸다. 제 2 제어 장치(100-2)는, 제 1 제어 장치(100-1)로부터 제 1 제어량(C1)을 수취하고, 수취한 제 1 제어량(C1)에 따라서 제 2 액추에이터(10-2)를 제어한다. 제 1 액추에이터(10-1)와 제 2 액추에이터(10-2)가 제 1 제어량(C1)에 따라서 제어되기 때문에, 소음 진동의 발생이 억제된다.
1-3-2. 독립 모드
도 10은 제어 장치(100)의 독립 모드를 설명하기 위한 블록도이다. 독립 모드에 있어서, 제어 장치(100)는, 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2) 사이의 통신을 차단한다. 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2)는, 서로 통신을 행하지 않고 독립적으로 동작한다.
제 1 제어 장치(100-1)는, 연산한 제 1 제어량(C1)에 따라서 제 1 액추에이터(10-1)를 제어한다. 동시에, 제 2 제어 장치(100-2)는, 연산한 제 2 제어량(C2)에 따라서 제 2 액추에이터(10-2)를 제어한다. 환언하면, 제 1 제어 장치(100-1) 및 제 2 제어 장치(100-2)는, 각각 독립적으로 제 1 액추에이터(10-1) 및 제 2 액추에이터(10-2)를 제어한다. 이와 같은 독립 모드의 용법 및 의의에 대해서는 후술된다.
1-3-3. 백업 모드
제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2)의 각각은, 자신의 이상을 검지하는 자기 진단 기능(자기 감시 기능)을 갖고 있어도 된다. 자기 진단 기능은, 마이크로 컴퓨터에 탑재되어 있는 일반적인 기능이며, 그 상세한 설명은 생략한다. 자기 진단 기능에 의해서 제 i 제어 장치(100-i)(i＝1 또는 2)에 있어서의 이상의 발생이 확정되면, 제 i 제어 장치(100-i)는 동작을 정지한다.
자기 진단 기능에 의해서 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2)의 일방의 이상의 발생이 확정된 경우, 제어 장치(100)는 동작 모드를 「백업 모드」로 전환한다. 백업 모드에서는, 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2)의 타방이 액추에이터(10)를 제어한다.
도 11은 제어 장치(100)의 백업 모드를 설명하기 위한 블록도이다. 일례로서, 주 계통의 제 1 제어 장치(100-1)에 있어서 이상이 발생한 경우를 생각한다. 자기 진단 기능에 의해서 이상의 발생이 확정되면, 제 1 제어 장치(100-1)는 에러 신호를 출력하고, 동작을 정지한다. 종 계통의 제 2 제어 장치(100-2)는, 에러 신호에 응답하여, 동작 모드를 백업 모드로 전환한다. 그리고, 제 2 제어 장치(100-2)는, 제 2 제어량(C2)에 따라서 제 2 액추에이터(10-2)를 제어한다.
1-4. 이상 경향과 독립 모드
통상 모드가 한창일 때, 제 1 제어 장치(100-1) 또는 제 2 제어 장치(100-2)에 있어서 이상(고장)이 발생하는 경우가 있다. 특히, 주 계통의 제 1 제어 장치(100-1)에 있어서 이상이 발생한 경우, 제 1 제어 장치(100-1)에 의해서 연산되는 제 1 제어량(C1)이 잘못된 값(이상값)이 될 가능성이 있다. 제 1 제어량(C1)이 잘못된 값이 되면, 제 1 제어량(C1)에 따라서 제어되는 액추에이터(10)는, 부재(20)에 대하여 잘못된 힘을 출력한다. 조타에 관련된 부재(20)에 잘못된 힘이 가해지는 것은, 조타를 불안정하게 하기 때문에, 차량 주행의 관점에서 바람직하지 않다. 또, 차량의 드라이버가 조타에 대하여 위화감을 느낀다.
그래서, 본 실시 형태는, 제 1 제어 장치(100-1)에 있어서 이상이 발생한 경우에 부재(20)에 대한 액추에이터(10)의 오출력의 영향을 재빠르게 억제할 수 있는 기술을 제공한다. 그러기 위해서는, 먼저, 통상 모드가 한창일 때에 이상의 발생을 검지할 필요가 있다.
예를 들면, 상술의 자기 진단 기능을 이용하는 것을 생각할 수 있다. 단, 자기 진단 기능에 의해서 이상의 발생이 확정될 때까지는, 어느 정도의 시간(예를 들면, 수십 밀리 초)을 필요로 한다. 따라서, 제 1 제어 장치(100-1)에 있어서 이상이 발생한 경우, 이상 발생으로부터 제 1 제어 장치(100-1)의 동작 정지까지, 어느 정도의 기간이 존재한다. 그 기간에, 액추에이터(10)의 오출력이 계속되어 버린다. 가령 수십 밀리 초이더라도, 크게 잘못된 힘이 핸들이나 차륜과 같은 부재(20)에 계속해서 인가되는 것은, 차량 주행의 관점에서 바람직하지 않다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 제어 장치(100)에 있어서의 "이상 경향"에 착안한다.
1-4-1. 이상 경향의 검지
이상 경향의 제 1 예
제 1 제어 장치(100-1)에 의해서 연산되는 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어 장치(100-2)에 의해서 연산되는 제 2 제어량(C2)과의 사이에서 "괴리"가 발생한 경우, 제 1 제어 장치(100-1) 또는 제 2 제어 장치(100-2)에 있어서 이상이 발생하였을 가능성이 높다. 따라서, 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어량(C2) 사이에서 괴리가 발생하는 것이, "이상 경향"으로서 인식된다.
여기서의 "괴리"란, 제 1 제어 장치(100-1) 또는 제 2 제어 장치(100-2)에 있어서의 이상에 기인하는 것이며, 제조 불균일이나 노이즈에 기인하는 상기의 미소 차보다 훨씬 크다. 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어량(C2) 사이의 차분이 역치 이상인 경우, 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어량(C2) 사이에 "괴리"가 발생하였다고 판정된다.
통상 모드가 한창일 때, 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2)는, 각각 연산한 제어량(C)(제 1 제어량(C1), 제 2 제어량(C2))을 통신을 통하여 주고받는다(도 9 참조). 즉, 제 1 제어 장치(100-1)는, 연산한 제 1 제어량(C1)을 제 2 제어 장치(100-2)에 송신한다. 제 2 제어 장치(100-2)는, 제 1 제어 장치(100-1)로부터 제 1 제어량(C1)을 수취한다. 또, 제 2 제어 장치(100-2)는, 연산한 제 2 제어량(C2)을 제 1 제어 장치(100-1)에 송신한다. 제 1 제어 장치(100-1)는, 제 2 제어 장치(100-2)로부터 제 2 제어량(C2)을 수취한다.
제 1 제어 장치(100-1)는, 자신이 연산한 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어 장치(100-2)로부터 수취한 제 2 제어량(C2)을 비교함으로써, 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어량(C2) 사이에서 괴리가 발생하였는지 여부를 판정할 수 있다. 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어량(C2) 사이의 차분이 역치 이상인 경우, 제 1 제어 장치(100-1)는, 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어량(C2) 사이에서 괴리가 발생하였다고 판정한다.
마찬가지로, 제 2 제어 장치(100-2)는, 자신이 연산한 제 2 제어량(C2)과 제 1 제어 장치(100-1)로부터 수취한 제 1 제어량(C1)을 비교함으로써, 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어량(C2) 사이에서 괴리가 발생하였는지 여부를 판정할 수 있다. 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어량(C2) 사이의 차분이 역치 이상인 경우, 제 2 제어 장치(100-2)는, 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어량(C2) 사이에서 괴리가 발생하였다고 판정한다.
이상 경향의 제 2 예
기타의 예로서, 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2) 사이에서 통신 이상이 발생하는 것이, "이상 경향"으로서 인식되어도 된다. 그와 같은 통신 이상이 발생한 경우, 제 1 제어 장치(100-1) 또는 제 2 제어 장치(100-2)가 오작동할 가능성이 있기 때문이다.
예를 들면, 제 1 제어 장치(100-1)는, 제 1 제어량(C1)의 정보에 관하여, 체크섬(checksum) 등의 오류 검출 부호를 생성한다. 그리고, 제 1 제어 장치(100-1)는, 제 1 제어량(C1)과 오류 검출 부호를 관련지어 제 2 제어 장치(100-2)에 송신한다. 제 2 제어 장치(100-2)는, 수취한 제 1 제어량(C1)과 오류 검출 부호에 기초하여, 통신 중에 제 1 제어량(C1)의 정보가 변화되었는지 여부를 판정한다. 통신 중에 제 1 제어량(C1)의 정보가 변화된 경우, 제 2 제어 장치(100-2)는, 통신 이상이 발생하였다고 판정한다.
마찬가지로, 제 2 제어 장치(100-2)는, 제 2 제어량(C2)의 정보에 관하여, 체크섬 등의 오류 검출 부호를 산출한다. 그리고, 제 2 제어 장치(100-2)는, 제 2 제어량(C2)과 오류 검출 부호를 관련지어 제 1 제어 장치(100-1)에 송신한다. 제 1 제어 장치(100-1)는, 수취한 제 2 제어량(C2)과 오류 검출 부호에 기초하여, 통신 중에 제 2 제어량(C2)의 정보가 변화되었는지 여부를 판정한다. 통신 중에 제 2 제어량(C2)의 정보가 변화된 경우, 제 1 제어 장치(100-1)는, 통신 이상이 발생하였다고 판정한다.
또, 제 1 제어 장치(100-1)는, 제 2 제어 장치(100-2)로부터 제 2 제어량(C2)을 일정 기간 수신하지 않는 경우, 통신 이상이 발생하였다고 판정해도 된다. 마찬가지로, 제 2 제어 장치(100-2)는, 제 1 제어 장치(100-1)로부터 제 1 제어량(C1)을 일정 기간 수신하지 않는 경우, 통신 이상이 발생하였다고 판정해도 된다.
1-4-2. 통상 모드로부터 독립 모드로의 전환
제 1 제어량(C1)과 제 2 제어량(C2) 사이에서 괴리가 발생한 경우, 또는, 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2) 사이에서 통신 이상이 발생한 경우, 제어 장치(100)는, 그것을 이상 경향으로서 검지(인식)한다. 이 단계에서는, 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2)의 어느 것의 이상이 발생하였는지는 확정되어 있지 않다. 그러나, 이상 경향을 검지하면, 제어 장치(100)는, 즉석에서, 동작 모드를 통상 모드로부터 독립 모드로 전환한다.
보다 상세하게는, 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2) 중 일방이, 이상 경향을 검지한다. 이상 경향을 검지한 일방을, 이하에서 「검지 제어 장치(100-A)」라고 부른다. 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2) 중 타방을, 이하에서 「피통지 제어 장치(100-B)」라고 부른다.
검지 제어 장치(100-A)는, 자신의 동작 모드를 통상 모드로부터 독립 모드로 전환하여, 독립 모드에서 동작을 개시한다. 또한, 검지 제어 장치(100-A)는, 통상 모드로부터 독립 모드로의 전환을, 피통지 제어 장치(100-B)에 통지한다. 그 후, 검지 제어 장치(100-A)는 피통지 제어 장치(100-B)와의 통신을 차단한다.
피통지 제어 장치(100-B)는, 검지 제어 장치(100-A)로부터 전환 통지를 수취한다. 피통지 제어 장치(100-B)는, 전환 통지에 응답하여, 자신의 동작 모드를 통상 모드로부터 독립 모드로 전환하여, 독립 모드에서 동작을 개시한다. 또, 피통지 제어 장치(100-B)는 검지 제어 장치(100-A)와의 통신을 차단한다.
전형적으로는, 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2)의 양방이 검지 제어 장치(100-A)로서의 기능을 갖는다. 단, 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2)의 일방만이 검지 제어 장치(100-A)로서의 기능을 갖고 있어도 된다.
1-4-3. 독립 모드의 효과
이하에서, 주 계통의 제 1 제어 장치(100-1)에 있어서 이상이 발생하고, 제 1 제어량(C1)이 잘못된 값(이상값)이 된 경우를 생각한다. 제 2 제어 장치(100-2)에 의해서 연산되는 제 2 제어량(C2)은 맞는 상태라고 한다.
도 12는 독립 모드의 효과를 설명하기 위한 개념도이다. 종축은, 부재(20)에 걸리는 잘못된 힘(또는 토오크)을 나타내고 있다. 허용 레벨은, 허용되는 최대의 잘못된 힘이다. 예를 들면, 부재(20)가 핸들인 경우, 허용 레벨은, 드라이버가 핸들을 순간적으로 보지(保持)할 수 있을 정도의 오(誤) 토오크이다.
먼저, 비교예로서, 독립 모드가 없는 경우를 생각한다. 제 1 제어 장치(100-1)에 있어서 이상이 발생하고, 제 1 액추에이터(10-1)와 제 2 액추에이터(10-2)의 양방이, 잘못된 제 1 제어량(C1)에 따라서 제어된다. 그 결과, 제 1 액추에이터(10-1)와 제 2 액추에이터(10-2)의 양방이, 잘못된 힘을 출력한다. 제 1 액추에이터(10-1)와 제 2 액추에이터(10-2)의 양방의 오출력(오 제어량)에 의해, 크게 잘못된 힘이 부재(20)에 걸린다. 관성이나 마찰에 의한 저감을 고려하였다고 하더라도, 허용 레벨을 초과하는 크게 잘못된 힘이 부재(20)에 걸린다.
한편, 본 실시 형태에 의하면, 제 1 액추에이터(10-1)는, 잘못된 제 1 제어량(C1)에 따라서 제어되지만, 제 2 액추에이터(10-2)는, 맞는 제 2 제어량(C2)에 따라서 제어된다. 따라서, 적어도 제 2 액추에이터(10-2)는 맞는 힘을 출력한다. 그 결과, 액추에이터(10) 전체로서의 오출력(오 제어량)이, 비교예의 경우보다 감소된다.
또한, 액추에이터(10)가 이중화 구성을 가짐으로써, 다음과 같은 효과도 얻어진다.
제 1 액추에이터(10-1)와 제 2 액추에이터(10-2)는, 동일한 부재(20)에 연결되어 있고, 동일한 부재(20)에 동시에 힘을 가한다. 제 1 액추에이터(10-1)가 잘못된 힘에 의해 부재(20)를 움직이려고 하더라도, 동시에, 제 2 액추에이터(10-2)는 맞는 힘에 의해 부재(20)를 움직인다. 예를 들면, 제 1 액추에이터(10-1)가 부재(20)를 강하게 움직이려고 하더라도, 실제로는 부재(20)는 그대로는 움직이지 않는다. 이 경우, 정상인 제 2 액추에이터(10-2)에 의한 맞는 힘은, 잘못된 힘에 대하여 물리적으로 "브레이크"로서 작용한다. 즉, 정상인 제 2 액추에이터(10-2)는, 제 1 액추에이터(10-1)의 오출력을 보상하도록 작용한다. 그 결과, 부재(20)에 대한 액추에이터(10)의 오출력의 영향이 억제(완화)된다.
전형적으로는, 정상인 제 2 제어 장치(100-2)에 의한 제 2 액추에이터(10-2)의 제어(전형적으로는 피드백 제어)는, 이상인 제 1 제어 장치(100-1)에 의한 제 1 액추에이터(10-1)의 제어보다 강하다. 이 경우, 부재(20)의 움직임은, 주로, 제 2 액추에이터(10-2)에 의한 맞는 힘에 의해서 지배된다. 그 결과, 부재(20)에 대한 액추에이터(10)의 오출력의 영향이 더 억제된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 액추에이터(10) 전체로서의 오출력이, 비교예의 경우보다 감소된다. 또한, 정상인 제 2 액추에이터(10-2)는, 제 1 액추에이터(10-1)의 오출력을 보상하도록 작용한다. 이와 같은 2단계의 작용에 의해, 도 12에 나타난 바와 같이, 부재(20)에 걸리는 잘못된 힘이 충분히 억제된다. 그 결과, 조타, 나아가서는 차량 주행이 안정된다. 또, 조타 및 차량 주행에 대한 드라이버의 위화감이 경감된다.
또한, 종 계통의 제 2 제어 장치(100-2)에 있어서 이상이 발생한 경우이더라도, 정상인 제 1 액추에이터(10-1)가 제 2 액추에이터(10-2)의 오출력을 보상하는 효과는 얻어진다.
다음으로, 도 13을 참조하여, 독립 모드와 백업 모드의 관계를 설명한다. 도 13에 나타난 그래프에 있어서, 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 부재(20)에 걸리는 잘못된 힘을 나타내고 있다.
맨처음에, 제어 장치(100)는 통상 모드에서 동작하고 있다. 통상 모드가 한창일 때의 시각 TA에 있어서, 제 1 제어 장치(100-1)의 이상이 발생하고, 그 결과, 액추에이터(10)의 오출력이 발생한다. 제 1 제어 장치(100-1)의 자기 진단 기능은, 이상의 발생을 판정한다. 시각 TA보다 나중의 시각 TB에 있어서, 자기 진단 기능에 의해서 이상의 발생이 확정된다. 시각 TA부터 시각 TB까지의 시간은, 예를 들면, 수십 밀리 초 정도이다. 시각 TB에 있어서, 제어 장치(100)는 백업 모드를 개시한다.
통상 모드에 있어서, 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2)는, 각각 연산한 제어량(C)(제 1 제어량(C1), 제 2 제어량(C2))을 통신을 통하여 주고받는다. 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어량(C2) 사이에서 괴리가 발생한 경우, 또는, 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2) 사이에서 통신 이상이 발생한 경우, 제어 장치(100)는 그것을 이상 경향으로서 검지한다. 이와 같은 이상 경향의 검지는, 자기 진단 기능에 의한 이상 확정과 비교하여, 훨씬 빠르게 행해진다. 도 13에 나타난 바와 같이, 이상 경향은, 시각 TB보다 훨씬 빠른 시각 TX에 있어서 검지된다. 시각 TA부터 시각 TX까지의 시간은, 예를 들면, 1 밀리 초 정도이다.
시각 TX의 단계에서는, 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2) 중 어느 것의 이상이 발생하였는지는 확정되어 있지 않다. 그러나, 제어 장치(100)는, 이상 경향을 검지한 시각 TX에 있어서, 동작 모드를 통상 모드로부터 독립 모드로 전환한다. 그 결과로서, 독립 모드의 개시 타이밍은, 백업 모드의 개시 타이밍보다 빨라진다.
도 13 중의 상단(上段)의 그래프는, 독립 모드가 없는 비교예의 경우를 나타내고 있다. 비교예의 경우, 시각 TA부터 시각 TB의 기간, 부재(20)에 크게 잘못된 힘이 계속해서 인가된다. 가령 수십 밀리 초이더라도, 크게 잘못된 힘이 핸들이나 차륜과 같은 부재(20)에 계속해서 인가되는 것은, 차량 주행의 관점에서 바람직하지 않다.
한편, 본 실시 형태에 의하면, 이상 경향이 검지된 시각 TX의 단계에서, 독립 모드가 개시된다. 이에 의해, 백업 모드에는 미치지 못하지만, 부재(20)에 걸리는 잘못된 힘이 억제된다. 따라서, 도 13에 나타난 바와 같이, 부재(20)에 크게 잘못된 힘이 걸리는 기간이, 비교예의 경우보다 대폭 단축된다.
이상에 설명된 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 주 계통의 제 1 제어 장치(100-1)에 있어서 이상이 발생하였을 때, 조타에 관련된 부재(20)에 대한 액추에이터(10)의 오출력의 영향을 재빠르게 억제(완화)하는 것이 가능하게 된다. 즉, 조타에 관련된 부재(20)에 크게 잘못된 힘이 걸리는 기간이 단축된다. 그 결과, 조타, 나아가서는 차량 주행이 안정된다. 또, 조타 및 차량 주행에 대한 드라이버의 위화감이 경감된다.
1-5. 처리 플로우
도 14는 본 실시 형태에 관련된 제어 장치(100)에 의한 처리를 요약적으로 나타내는 플로우차트이다.
단계 S100에 있어서, 제어 장치(100)는 통상 모드에서 동작한다(도 9 참조). 제어 장치(100)는, 제 2 제어량(C2)을 이용하지 않고 제 1 제어량(C1)에 따라서 제 1 액추에이터(10-1) 및 제 2 액추에이터(10-2)를 제어한다. 또, 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2)는, 각각 연산한 제어량(C)(제 1 제어량(C1), 제 2 제어량(C2))을 통신을 통하여 주고받는다.
단계 S200에 있어서, 제어 장치(100)는, 이상 경향이 존재하는지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 제어 장치(100)는, 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어량(C2) 사이에서 괴리가 발생하였는지 여부, 또는, 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2) 사이에서 통신 이상이 발생하였는지 여부를 판정한다. 이상 경향이 검지된 경우(단계 S200; Yes), 처리는 단계 S300으로 진행된다. 그 이외의 경우(단계 S200; No), 처리는 단계 S100으로 되돌아간다.
단계 S300에 있어서, 제어 장치(100)의 동작 모드가, 통상 모드로부터 독립 모드로 전환된다. 독립 모드에 있어서, 제 1 제어 장치(100-1)는, 제 1 제어량(C1)에 따라서 제 1 액추에이터(10-1)를 제어한다. 동시에, 제 2 제어 장치(100-2)는, 연산한 제 2 제어량(C2)에 따라서 제 2 액추에이터(10-2)를 제어한다(도 10 참조).
제어 장치(100)가 이상으로부터 회복되지 않는 경우, 자기 진단 기능에 의해서 이상 발생이 확정된다. 이상 발생이 확정되면, 제어 장치(100)는, 백업 모드에서 동작한다. 이 백업 모드의 개시 타이밍은, 독립 모드의 개시 타이밍보다 느리다. 제어 장치(100)가 이상으로부터 회복된 경우, 제어 장치(100)는, 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2) 사이의 통신을 재개하고, 통상 모드로 복귀한다.
1-6. 정리
본 실시 형태에 의하면, 조타에 관련된 부재(20)에 힘을 가하는 액추에이터(10)는, 주 계통의 제 1 액추에이터(10-1)와 종 계통의 제 2 액추에이터(10-2)를 포함하는 이중화 구성을 갖는다. 액추에이터(10)를 제어하는 제어 장치(100)는, 주 계통의 제 1 제어 장치(100-1)와 종 계통의 제 2 제어 장치(100-2)를 포함하는 이중화 구성을 갖는다. 제 1 제어 장치(100-1) 및 제 2 제어 장치(100-2)는, 동일한 제어량(C)을, 각각 제 1 제어량(C1) 및 제 2 제어량(C2)으로서 연산한다.
통상 모드에 있어서, 제어 장치(100)는, 주 계통의 제 1 제어 장치(100-1)에 의해서 연산되는 제 1 제어량(C1)에 따라서 제 1 액추에이터(10-1)와 제 2 액추에이터(10-2)의 양방을 제어한다. 이에 의해, 액추에이터(10)에 있어서의 소음 진동의 발생이 억제된다.
단, 제 1 제어 장치(100-1)에 있어서 이상이 발생한 경우, 연산되는 제 1 제어량(C1)이 잘못된 값이 될 가능성이 있다. 제 1 제어량(C1)이 잘못된 값이 된 경우, 제 1 액추에이터(10-1) 및 제 2 액추에이터(10-2)가 잘못된 힘을 출력한다. 그 때문에, 통상 모드와는 별도로 독립 모드가 마련되어 있다.
독립 모드에서는, 제 1 제어 장치(100-1)가 제 1 제어량(C1)에 따라서 제 1 액추에이터(10-1)를 제어하고, 제 2 제어 장치(100-2)가 제 2 제어량(C2)에 따라서 제 2 액추에이터(10-2)를 제어한다. 제 1 제어량(C1)이 잘못된 값이 되었다고 하더라도, 맞는 제 2 제어량(C2)에 따라서 제어되는 제 2 액추에이터(10-2)는, 맞는 힘을 출력한다. 따라서, 통상 모드로부터 독립 모드로 전환됨으로써, 액추에이터(10) 전체로서의 오출력이 감소된다.
또한, 제 1 액추에이터(10-1)와 제 2 액추에이터(10-2)는, 동일한 부재(20)에 연결되어 있고, 동일한 부재(20)에 동시에 힘을 가한다. 제 1 액추에이터(10-1)가 잘못된 힘에 의해 부재(20)를 움직이려고 하더라도, 동시에, 제 2 액추에이터(10-2)는 맞는 힘에 의해 부재(20)를 움직인다. 즉, 정상인 제 2 액추에이터(10-2)는, 제 1 액추에이터(10-1)의 오출력을 보상하도록 작용한다. 이에 의해, 부재(20)에 대한 액추에이터(10)의 오출력의 영향이 억제(완화)된다.
또, 통상 모드로부터 독립 모드로의 전환은, "이상 경향"의 검지에 응답하여 실행된다. 구체적으로는, 통상 모드가 한창일 때, 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2)는, 각각 연산한 제어량(C)(제 1 제어량(C1), 제 2 제어량(C2))을 통신을 통하여 주고받는다. 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어량(C2) 사이에서 괴리가 발생한 경우, 또는, 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2) 사이에서 통신 이상이 발생한 경우, 제어 장치(100)는 그것을 이상 경향으로서 검지한다. 이와 같은 이상 경향은, 이상 발생을 확정하는 것보다 빨리 검지할 수 있다. 따라서, 독립 모드를 재빠르게 개시하는 것이 가능하게 된다.
이상에 설명된 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 주 계통의 제 1 제어 치(100-1)에 있어서 이상이 발생하였을 때, 조타에 관련된 부재(20)에 대한 액추에이터(10)의 오출력의 영향을 재빠르게 억제(완화)하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 조타, 나아가서는 차량 주행이 안정된다. 또, 조타 및 차량 주행에 대한 드라이버의 위화감이 경감된다.
2. 제 2 실시 형태
제 2 실시 형태에서는 제어 장치(100)의 기능 구성 예에 대하여 설명한다. 제 1 실시 형태와 중복되는 설명은 적절히 생략한다.
도 15는 제어 장치(100)의 기능 구성 예를 나타내는 블록도이다. 제 i 제어 장치(100-i)(i＝1 또는 2)는 제어량 연산부(200-i), 통신부(300-i), 판정부(400-i), 전환부(500-i) 및 구동부(600-i)를 구비하고 있다. 제어량 연산부(200-i), 판정부(400-i) 및 전환부(500-i)는, 제 i 제어 장치(100-i)의 프로세서(101)가 메모리(102)에 격납된 제어 프로그램을 실행함으로써 실현된다. 통신부(300-i)는 송신 장치, 수신 장치 및 통신 인터페이스를 포함하고 있다. 구동부(600-i)는 인버터 등의 구동 회로를 포함하고 있다.
2-1. 통상 모드
도 16은 본 실시 형태에 관련된 통상 모드를 설명하기 위한 블록도이다. 먼저, 제 1 제어 장치(100-1)에 대하여 설명한다.
제어량 연산부(200-1)는, 검출 정보(SEN)(또는 제 1 검출 정보(SEN-1))에 기초하여 제 1 제어량(C1)을 연산한다. 제어량 연산부(200-1)는, 연산한 제 1 제어량(C1)을, 통신부(300-1), 판정부(400-1) 및 전환부(500-1)에 출력한다.
통신부(300-1)는 제 2 제어 장치(100-2)와 통신을 행한다. 예를 들면, 통신부(300-1)는, 제 1 제어량(C1)을 제 2 제어 장치(100-2)에 송신한다. 또, 통신부(300-1)는, 제 2 제어 장치(100-2)로부터 송신되는 제 2 제어량(C2)을 수신한다. 통신부(300-1)는, 수신한 제 2 제어량(C2)을 판정부(400-1)와 전환부(500-1)에 출력한다.
판정부(400-1)는, 이상 경향이 존재하는지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 판정부(400-1)는, 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어량(C2)을 비교함으로써, 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어량(C2) 사이에서 괴리가 발생하였는지 여부를 판정한다. 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어량(C2) 사이의 차가 소정의 역치 이상인 경우, 판정부(400-1)는, 제 1 제어량(C1)과 제 2 제어량(C2) 사이에서 괴리가 발생하였다고 판정한다. 또, 판정부(400-1)는, 제 2 제어 장치(100-2)로부터 수취한 제 2 제어량(C2)에 기초하여, 통신 이상이 발생하였는지 여부를 판정한다. 그리고, 판정부(400-1)는, 판정 결과를 나타내는 판정 결과 신호를 전환부(500-1)에 출력한다.
전환부(500-1)는, 판정 결과 신호에 따라서 동작 모드를 전환한다. 판정 결과 신호가 이상 경향의 검지를 나타내고 있지 않은 경우, 전환부(500-1)는 통상 모드를 선택한다. 통상 모드에 있어서, 전환부(500-1)는, 제어량 연산부(200-1)에 의해서 연산된 제 1 제어량(C1)을 구동부(600-1)에 출력한다.
구동부(600-1)는, 전환부(500-1)로부터 출력되는 제 1 제어량(C1)에 따라서, 제 1 액추에이터(10-1)를 구동한다. 예를 들면, 구동부(600-1)는, 제 1 제어량(C1)에 따라서 전류 제어 신호(예: PWM 제어 신호)를 생성하고, 그 전류 제어 신호에 따라서 제 1 액추에이터(10-1)에 구동 전류(예: 삼상 교류 전류)를 공급한다. 제 1 액추에이터(10-1)는, 구동 전류에 의해서 구동되고, 부재(20)에 힘을 가한다.
제 2 제어 장치(100-2)의 동작은, 기본적으로 제 1 제어 장치(100-1)의 동작과 마찬가지이다. 상기의 제 1 제어 장치(100-1)의 동작의 설명에 있어서, 「제 1」을 「제 2」라고 대체하고, 「-1」을 「-2」라고 대체하고, 「C1」을 「C2」라고 대체하고, 「제 2」를 「제 1」이라고 대체하고, 「-2」를 「-1」이라고 대체하고, 「C2」를 「C1」이라고 대체한다.
단, 제 2 제어 장치(100-2)의 전환부(500-2)의 동작은, 제 1 제어 장치(100-1)의 전환부(500-1)의 동작과 다르다. 통상 모드에 있어서, 전환부(500-2)는, 제 1 제어 장치(100-1)로부터 수취한 제 1 제어량(C1)을 구동부(600-2)에 출력한다. 구동부(600-2)는, 전환부(500-2)로부터 출력되는 제 1 제어량(C1)에 따라서, 제 2 액추에이터(10-2)를 구동한다.
이와 같이, 제 1 제어 장치(100-1)는, 연산한 제 1 제어량(C1)에 따라서 제 1 액추에이터(10-1)를 제어한다. 한편, 제 2 제어 장치(100-2)는, 제 1 제어 장치(100-1)로부터 수취한 제 1 제어량(C1)에 따라서 제 2 액추에이터(10-2)를 제어한다. 즉, 통상 모드에 있어서, 제 1 액추에이터(10-1)와 제 2 액추에이터(10-2)의 양방은, 제 1 제어량(C1)에 따라서 제어된다. 제 1 액추에이터(10-1)와 제 2 액추에이터(10-2)가 제 1 제어량(C1)에 따라서 제어되기 때문에, 소음 진동의 발생이 억제된다.
2-2. 통상 모드로부터 독립 모드로의 전환
상술한 바와 같이, 제 1 제어 장치(100-1)의 전환부(500-1)는, 판정 결과 신호에 따라서 동작 모드를 전환한다. 판정 결과 신호가 이상 경향의 검지를 나타내는 경우, 전환부(500-1)는, 동작 모드를 통상 모드로부터 독립 모드로 전환한다. 또, 전환부(500-1)는, 통상 모드로부터 독립 모드로의 전환을, 통신부(300-1)를 통하여 제 2 제어 장치(100-2)에 통지한다. 그 후, 통신부(300-1)는 제 2 제어 장치(100-2)와의 통신을 차단한다.
제 2 제어 장치(100-2)(피통지 제어 장치(100-B))의 통신부(300-2)는, 제 1 제어 장치(100-1)(검지 제어 장치(100-A))로부터 전환 통지를 수취한다. 통신부(300-2)는, 수취한 전환 통지를 전환부(500-2)에 보낸다. 전환부(500-2)는, 전환 통지에 응답하여, 동작 모드를 통상 모드로부터 독립 모드로 전환한다. 그 후, 통신부(300-2)는 제 1 제어 장치(100-1)와의 통신을 차단한다.
마찬가지로, 제 2 제어 장치(100-2)의 전환부(500-2)는, 판정 결과 신호에 따라서 동작 모드를 전환한다. 판정 결과 신호가 이상 경향의 검지를 나타내는 경우, 전환부(500-2)는, 동작 모드를 통상 모드로부터 독립 모드로 전환한다. 또, 전환부(500-2)는, 통상 모드로부터 독립 모드로의 전환을, 통신부(300-2)를 통하여 제 1 제어 장치(100-1)에 통지한다. 그 후, 통신부(300-2)는 제 1 제어 장치(100-1)와의 통신을 차단한다.
제 1 제어 장치(100-1)(피통지 제어 장치(100-B))의 통신부(300-1)는, 제 2 제어 장치(100-2)(검지 제어 장치(100-A))로부터 전환 통지를 수취한다. 통신부(300-1)는, 수취한 전환 통지를 전환부(500-1)에 보낸다. 전환부(500-1)는, 전환 통지에 응답하여, 동작 모드를 통상 모드로부터 독립 모드로 전환한다. 그 후, 통신부(300-1)는 제 2 제어 장치(100-2)와의 통신을 차단한다.
2-3. 독립 모드
도 17은 본 실시 형태에 관련된 독립 모드를 설명하기 위한 블록도이다. 독립 모드에 있어서, 제 1 제어 장치(100-1)와 제 2 제어 장치(100-2)는, 서로 통신을 행하지 않고, 각각 독립적으로 동작한다.
구체적으로는, 제 1 제어 장치(100-1)의 전환부(500-1)는, 제어량 연산부(200-1)에 의해서 연산된 제 1 제어량(C1)을 구동부(600-1)에 출력한다. 구동부(600-1)는, 전환부(500-1)로부터 출력되는 제 1 제어량(C1)에 따라서, 제 1 액추에이터(10-1)를 구동한다. 이와 같이, 제 1 제어 장치(100-1)는, 제 1 제어량(C1)에 따라서 제 1 액추에이터(10-1)를 제어한다.
제 2 제어 장치(100-2)의 전환부(500-2)는, 제어량 연산부(200-2)에 의해서 연산된 제 2 제어량(C2)을 구동부(600-2)에 출력한다. 구동부(600-2)는, 전환부(500-2)로부터 출력되는 제 2 제어량(C2)에 따라서, 제 2 액추에이터(10-2)를 구동한다. 이와 같이, 제 2 제어 장치(100-2)는, 제 2 제어량(C2)에 따라서 제 2 액추에이터(10-2)를 제어한다.
2-4. 백업 모드
도 18은 본 실시 형태에 관련된 백업 모드를 설명하기 위한 블록도이다. 일례로서, 주 계통의 제 1 제어 장치(100-1)에 있어서 이상이 발생한 경우를 생각한다. 자기 진단 기능에 의해서 이상의 발생이 확정되면, 제 1 제어 장치(100-1)는, 에러 신호를 출력하고, 동작을 정지한다. 종 계통의 제 2 제어 장치(100-2)는, 에러 신호에 응답하여, 동작 모드를 백업 모드로 전환한다.
백업 모드에 있어서, 제 2 제어 장치(100-2)의 전환부(500-2)는, 제어량 연산부(200-2)에 의해서 연산된 제 2 제어량(C2)을 구동부(600-2)에 출력한다. 구동부(600-2)는, 전환부(500-2)로부터 출력되는 제 2 제어량(C2)에 따라서, 제 2 액추에이터(10-2)를 구동한다. 이와 같이, 제 2 제어 장치(100-2)는, 제 2 제어량(C2)에 따라서 제 2 액추에이터(10-2)를 제어한다.
3. 제 3 실시 형태
제 3 실시 형태에서는 통상 모드의 변형례에 대하여 생각한다. 이미 나온 실시 형태와 중복되는 설명은 적절히 생략한다.
도 19 및 도 20은 제 3 실시 형태에 관련된 통상 모드를 설명하기 위한 블록도이다. 제 3 실시 형태에 의하면, 제어 장치(100)는, 통상 모드에 있어서, 제 1 제어량(C1)에 따라서 제 1 액추에이터(10-1)와 제 2 액추에이터(10-2)의 일방만을 제어한다. 이 경우도, 액추에이터(10)에 있어서의 소음 진동이 억제된다.
도 19에 나타난 예에서는, 제 1 제어 장치(100-1)는, 자신이 연산한 제 1 제어량(C1)에 따라서 제 1 액추에이터(10-1)를 제어한다. 제 2 제어 장치(100-2)는 제 2 액추에이터(10-2)의 제어를 정지한다.
도 20에 나타난 예에서는, 제 2 제어 장치(100-2)는, 제 1 제어 장치(100-1)로부터 제 1 제어량(C1)을 수취하고, 수취한 제 1 제어량(C1)에 따라서 제 2 액추에이터(10-2)를 제어한다. 제 1 제어 장치(100-1)는 제 1 액추에이터(10-1)의 제어를 정지한다.
이상 경향의 검지, 통상 모드로부터 독립 모드로의 전환, 및, 독립 모드는, 이미 나온 실시 형태의 경우와 동일하다.
독립 모드에서는, 제 1 제어 장치(100-1)가 제 1 제어량(C1)에 따라서 제 1 액추에이터(10-1)를 제어하고, 제 2 제어 장치(100-2)가 제 2 제어량(C2)에 따라서 제 2 액추에이터(10-2)를 제어한다. 제 1 제어량(C1)이 잘못된 값이 되었다고 하더라도, 맞는 제 2 제어량(C2)에 따라서 제어되는 제 2 액추에이터(10-2)는, 맞는 힘을 출력한다. 제 1 액추에이터(10-1)가 잘못된 힘에 의해 부재(20)를 움직이려고 하더라도, 동시에, 제 2 액추에이터(10-2)는 맞는 힘에 의해 부재(20)를 움직인다. 즉, 정상인 제 2 액추에이터(10-2)는, 제 1 액추에이터(10-1)의 오출력을 보상하도록 작용한다. 이에 의해, 부재(20)에 대한 액추에이터(10)의 오출력의 영향이 억제(완화)된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 통상 모드와 독립 모드에서 작동하는 액추에이터의 수가 다르다. 그 때문에, 통상 모드로부터 독립 모드로의 전환시, 필요에 따라서, 제 1 제어량(C1) 및 제 2 제어량(C2)의 크기가 변경되어도 된다.
일례로서, 액추에이터(10) 전체로서의 목표 토오크가 정해져 있는 경우를 생각한다. 통상 모드에 있어서의 제 1 제어량(C1) 및 제 2 제어량(C2)은, 액추에이터(10) 전체로서의 목표 토오크, 또는 그것에 상당하는 양(예를 들면, 목표 전류)이다. 한편, 독립 모드에 있어서의 제 1 제어량(C1) 및 제 2 제어량(C2)은, 액추에이터(10) 전체로서의 목표 토오크의 절반, 또는 그것에 상당하는 양이다.
기타의 예로서, 액추에이터(10)(전동 모터)의 목표 회전각의 경우를 생각한다. 이 경우는, 통상 모드로부터 독립 모드로의 전환시, 제 1 제어량(C1) 및 제 2 제어량(C2)의 크기를 변경할 필요는 없다. 제 1 제어량(C1) 및 제 2 제어량(C2)은, 그 목표 회전각, 또는 그것에 상당하는 양이다.
4. 제 4 실시 형태
제 4 실시 형태에서는, 스티어 바이 와이어 방식의 차량에의 본 발명의 적용을 생각한다. 이미 나온 실시 형태와 중복되는 설명은 적절히 생략한다.
4-1. 구성
도 21은 제 4 실시 형태에 관련된 조타 제어 시스템(1)의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다. 핸들(스티어링 휠)(21)은, 드라이버가 조타에 이용하는 조작 부재이다. 스티어링 샤프트(22)는 핸들(21)에 연결되어 있고, 핸들(21)과 함께 회전한다. 전타축(24)은 차륜(25)에 연결되어 있다. 이들 핸들(21), 스티어링 샤프트(22), 전타축(24) 및 차륜(25)이, 조타에 관련된 부재(20)에 상당한다.
또한, 핸들(21)과 차륜(25)은 기계적으로 분리되어 있거나, 또는, 기계적으로 연결/분리가 가능하다. 이하의 설명에서는, 핸들(21)과 차륜(25)이 기계적으로 분리되어 있는 상태를 생각한다.
반력 액추에이터(11)는 핸들(21)에 대하여 토오크를 부여한다. 예를 들면, 반력 액추에이터(11)는 반력 모터를 포함하고 있다. 반력 모터의 로터(8)는, 감속기를 개재하여 스티어링 샤프트(22)에 연결되어 있다. 반력 모터의 작동에 의해, 스티어링 샤프트(22), 나아가서는 핸들(21)에 토오크를 부여할 수 있다. 반력 액추에이터(11)(반력 모터)의 동작은, 반력 제어 장치(110)에 의해서 제어된다.
전타 액추에이터(12)는 차륜(25)을 전타한다. 예를 들면, 전타 액추에이터(12)는 전타 모터를 포함하고 있다. 전타 모터의 로터(8)는, 감속기를 개재하여 전타축(24)에 연결되어 있다. 전타 모터가 회전하면, 그 회전 운동은 전타축(24)의 직선 운동으로 변환되고, 그에 의해 차륜(25)이 전타된다. 즉, 전타 모터의 작동에 의해, 차륜(25)을 전타할 수 있다. 전타 액추에이터(12)(전타 모터)의 동작은, 전타 제어 장치(120)에 의해서 제어된다.
센서(30)는 조타각 센서(31) 및 전타각 센서(32)를 포함하고 있다.
조타각 센서(31)는 핸들(21)의 조타각(θ)(핸들 각)을 검출한다. 조타각 센서(31)는, 반력 모터의 회전각을 검출하는 회전각 센서여도 된다. 그 경우, 반력 모터의 회전각으로부터 조타각(θ)이 산출된다. 조타각 센서(31)는, 조타각(θ)의 정보를 반력 제어 장치(110)에 보낸다.
전타각 센서(32)는 차륜(25)의 전타각(δ)을 검출한다. 예를 들면, 전타각 센서(32)는, 전타 모터의 회전각으로부터 전타각(δ)을 산출한다. 전타각 센서(32)는, 전타각(δ)을 나타내는 정보를 전타 제어 장치(120)에 보낸다.
센서(30)는, 추가로, 차속을 검출하는 차속 센서, 요 레이트를 검출하는 요 레이트 센서, 가속도를 검출하는 가속도 센서 등을 포함하고 있어도 된다.
반력 제어 장치(110)와 전타 제어 장치(120)는, 서로 통신 가능하게 접속되어 있고, 필요한 정보를 주고받는다. 예를 들면, 반력 제어 장치(110)는, 핸들(21)의 조타각(θ)의 정보를 전타 제어 장치(120)에 보낸다. 한편, 전타 제어 장치(120)는, 차륜(25)의 전타각(δ)의 정보를 반력 제어 장치(110)에 보낸다.
전타 제어 장치(120)는, 드라이버에 의한 핸들(21)의 조타 조작에 따라서, 차륜(25)을 전타하는 「전타 제어」를 행한다. 구체적으로는, 전타 제어 장치(120)는, 전타 액추에이터(12)를 제어함으로써, 조타각(θ)과 동기하도록 차륜(25)을 전타한다. 예를 들면, 전타 제어 장치(120)는, 조타각(θ) 및 차속에 기초하여, 목표 전타각(δt)을 산출한다. 그리고, 전타 제어 장치(120)는, 차륜(25)의 전타각(δ)이 목표 전타각(δt)에 추종하도록, 전타 액추에이터(12)의 동작을 제어한다. 이 때, 전타 제어 장치(120)는, 전타각(δ)과 목표 전타각(δt)과의 편차에 기초하여, 전타 액추에이터(12)를 제어하기 위한 제어량(C)을 결정한다. 전타 액추에이터(12)는 제어량(C)에 따라서 구동되고, 전타 액추에이터(12)가 작동함으로써 차륜(25)이 전타된다.
반력 제어 장치(110)는, 드라이버에 의한 핸들(21)의 조타 조작에 따라서, 핸들(21)에 반력 토오크를 부여하는 「반력 토오크 제어」를 행한다. 구체적으로는, 반력 제어 장치(110)는, 반력 액추에이터(11)를 제어함으로써, 반력 토오크를 핸들(21)에 부여한다. 반력 토오크는, 조타 조작시에 드라이버가 느끼는 조타 반력을 모의하는 토오크이다. 예를 들면, 반력 제어 장치(110)는, 조타각(θ) 및 차속에 기초하여, 차륜(25)에 걸리는 셀프 얼라이닝 토오크에 상당하는 목표 반력 토오크(스프링 성분)를 산출한다. 목표 반력 토오크는, 추가로, 조타 속도(dθ/dt)에 따른 덤핑 성분을 포함하고 있어도 된다. 반력 제어 장치(110)는, 목표 반력 토오크를 생성하도록 반력 액추에이터(11)의 동작을 제어한다. 이 때, 반력 제어 장치(110)는, 목표 반력 토오크에 기초하여, 반력 액추에이터(11)를 제어하기 위한 제어량(C)을 결정한다. 반력 액추에이터(11)는 제어량(C)에 따라서 구동되고, 반력 액추에이터(11)가 작동함으로써 반력 토오크가 발생한다.
4-2. 이중화 구성
반력 제어 장치(110)와 전타 제어 장치(120)의 적어도 일방에, 이미 나온 실시 형태에서 설명된 이중화 구성을 갖는 제어 장치(100)가 적용된다.
반력 제어 장치(110)가 이중화 구성을 갖는 제어 장치(100)의 경우, 반력 액추에이터(11)가 이중화 구성을 갖는 액추에이터(10)에 상당하고, 핸들(21) 및 스티어링 샤프트(22)가 부재(20)에 상당한다.
전타 제어 장치(120)가 이중화 구성을 갖는 제어 장치(100)의 경우, 전타 액추에이터(12)가 이중화 구성을 갖는 액추에이터(10)에 상당하고, 차륜(25) 및 전타축(24)이 부재(20)에 상당한다.
도 22는 본 실시 형태에 관련된 조타 제어 시스템(1)의 이중화 구성의 예를 나타내는 블록도이다. 도 22에 나타난 예에서는, 반력 제어 장치(110)와 전타 제어 장치(120)의 양방에, 이중화 구성을 갖는 제어 장치(100)가 적용되어 있다.
보다 상세하게는, 반력 제어 장치(110)는, 주 계통의 제 1 반력 제어 장치(110-1)와 종 계통의 제 2 반력 제어 장치(110-2)를 포함하고 있다. 반력 액추에이터(11)는, 주 계통의 제 1 반력 액추에이터(11-1)와 종 계통의 제 2 반력 액추에이터(11-2)를 포함하고 있다. 주 계통의 제 1 반력 제어 장치(110-1)는, 주 계통의 제 1 반력 액추에이터(11-1)를 제어한다. 종 계통의 제 2 반력 제어 장치(110-2)는, 종 계통의 제 2 반력 액추에이터(11-2)를 제어한다.
또, 전타 제어 장치(120)는, 주 계통의 제 1 전타 제어 장치(120-1)와 종 계통의 제 2 전타 제어 장치(120-2)를 포함하고 있다. 전타 액추에이터(12)는, 주 계통의 제 1 전타 액추에이터(12-1)와 종 계통의 제 2 전타 액추에이터(12-2)를 포함하고 있다. 주 계통의 제 1 전타 제어 장치(120-1)는, 주 계통의 제 1 전타 액추에이터(12-1)를 제어한다. 종 계통의 제 2 전타 제어 장치(120-2)는, 종 계통의 제 2 전타 액추에이터(12-2)를 제어한다.
또한, 주 계통의 제 1 반력 제어 장치(110-1)와 주 계통의 제 1 전타 제어 장치(120-1)는 서로 통신 가능하다. 마찬가지로, 종 계통의 제 2 반력 제어 장치(110-2)와 종 계통의 제 2 전타 제어 장치(120-2)는 서로 통신 가능하다.
일례로서, 제 1 반력 제어 장치(110-1)에 있어서 이상이 발생하고, 제 2 반력 제어 장치(110-2)가 이상 경향을 검지한 경우를 생각한다. 이 경우, 검지 제어 장치(100-A)는 제 2 반력 제어 장치(110-2)이다. 피통지 제어 장치(100-B)는, 제 1 반력 제어 장치(110-1)뿐만 아니라, 제 1 전타 제어 장치(120-1) 및 제 2 전타 제어 장치(120-2)도 포함한다. 제 2 반력 제어 장치(110-2)는, 통상 모드로부터 독립 모드로의 전환을, 제 1 반력 제어 장치(110-1), 제 1 전타 제어 장치(120-1) 및 제 2 전타 제어 장치(120-2) 모두에 통지한다. 제 1 전타 제어 장치(120-1)에 대해서는, 예를 들면, 제 2 전타 제어 장치(120-2)를 경유하여 전환 통지가 전달된다. 제 1 반력 제어 장치(110-1), 제 1 전타 제어 장치(120-1) 및 제 2 전타 제어 장치(120-2)의 각각은, 전환 통지에 응답하여, 동작 모드를 통상 모드로부터 독립 모드로 전환한다.
4-3. 효과
본 실시 형태에 의하면, 스티어 바이 와이어 방식의 차량에 있어서도 이미 나온 실시 형태의 경우와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
반력 제어 장치(110)에 제어 장치(100)가 적용되는 경우, 잘못된 반력 토오크 제어가 재빠르게 억제된다. 이에 의해, 반력 토오크에 대한 드라이버의 위화감이 경감된다. 또, 잘못된 반력 토오크 때문에 핸들(21)이 드라이버의 의사에 따르지 않고 예상 밖으로 조타되는 것이 억제된다. 핸들(21)이 예상 밖으로 조타되는 것이 억제되기 때문에, 차륜(25)이 예상 밖으로 전타되는 것도 억제된다. 즉, 차량이 잘못된 방향으로 주행하는 것이 억제된다. 이것은 차량 주행의 안정성 및 안전성의 관점에서 알맞다.
또, 전타 제어 장치(120)에 제어 장치(100)가 적용되는 경우, 잘못된 전타 제어가 재빠르게 억제된다. 이에 의해, 차륜(25)이 예상 밖으로 전타되는 것이 억제된다. 즉, 차량이 잘못된 방향으로 주행하는 것이 억제된다. 이것은, 차량 주행의 안정성 및 안전성의 관점에서 알맞다.
스티어 바이 와이어 방식의 경우, 핸들(21)과 차륜(25)이 기계적으로 분리되어 있기 때문에, 드라이버는 차륜(25)의 방향이 이상해진 것을 알아차리기 어렵다. 드라이버에 의한 수정이 늦으면, 차량 주행 방향의 어긋남(편향)이 커진다. 따라서, 이중화 구성을 갖는 제어 장치(100)를 스티어 바이 와이어 방식의 차량에 적용하는 것은 특별히 의의가 있다.
5. 제 5 실시 형태
제 5 실시 형태에서는 EPS(Electric Power Steering)를 포함하는 조타 제어 시스템(1)에의 본 발명의 적용을 생각한다. 이미 나온 실시 형태와 중복되는 설명은, 적절히 생략한다.
5-1. 구성
도 23은 제 5 실시 형태에 관련된 조타 제어 시스템(1)의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다. 스티어링 샤프트(22)의 일단(一端)은 핸들(21)에 연결되어 있고, 그 타단(他端)은 스티어링 기어 박스(23)에 연결되어 있다. 스티어링 기어 박스(23)는, 예를 들면, 랙 앤드 피니언을 포함하고 있다. 핸들(21)의 회전 운동은, 스티어링 샤프트(22) 및 스티어링 기어 박스(23)를 개재하여, 전타축(24)의 직선 운동으로 변환되고, 그에 의해 차륜(25)이 전타된다.
EPS 액추에이터(13)는 차륜(25)의 전타를 어시스트한다. 예를 들면, EPS 액추에이터(13)는 EPS 모터를 포함하고 있다. EPS 모터의 로터(8)는, 감속기를 개재하여 전타축(24)에 연결되어 있다. EPS 모터가 회전하면, 그 회전 운동은 전타축(24)의 직선 운동으로 변환되고, 그에 의해 차륜(25)이 전타된다. 즉, EPS 모터의 작동에 의해, 차륜(25)을 전타할 수 있다. EPS 액추에이터(13)(EPS 모터)의 동작은, EPS 제어 장치(130)에 의해서 제어된다.
센서(30)는, 조타각 센서(31) 및 전타각 센서(32)에 추가하여, 조타 토오크 센서(33)를 포함하고 있다. 조타 토오크 센서(33)는, 스티어링 샤프트(22)에 인가되는 조타 토오크(T)를 검출한다. 조타 토오크 센서(33)는, 조타 토오크(T)를 나타내는 정보를 EPS 제어 장치(130)에 출력한다.
EPS 제어 장치(130)는, 드라이버가 조타 조작을 행할 때의 조타 부담을 경감하기 위한 「어시스트 제어」를 행한다. 어시스트 제어에서는, EPS 제어 장치(130)는, EPS 액추에이터(13)를 제어하여 차륜(25)의 전타를 어시스트한다. 예를 들면, EPS 제어 장치(130)는, 조타 토오크(T) 및 차속에 기초하여, 목표 어시스트 토오크를 산출한다. 전형적으로는, 조타 토오크(T)가 커질수록, 목표 어시스트 토오크도 커진다. 그리고, EPS 제어 장치(130)는, 목표 어시스트 토오크를 생성하도록 EPS 액추에이터(13)의 동작을 제어한다. 이 때, EPS 제어 장치(130)는, 목표 어시스트 토오크에 기초하여, EPS 액추에이터(13)를 제어하기 위한 제어량(C)을 결정한다. EPS 액추에이터(13)는 제어량(C)에 따라서 구동되고, EPS 액추에이터(13)가 작동함으로써 어시스트 토오크가 발생한다. 이 어시스트 토오크에 의해서 차륜(25)의 전타가 어시스트되어, 드라이버의 조타 부담이 경감된다.
5-2. 이중화 구성
EPS 제어 장치(130)에, 이미 나온 실시 형태에서 설명된 이중화 구성을 갖는 제어 장치(100)가 적용된다. EPS 액추에이터(13)가 이중화 구성을 갖는 액추에이터(10)에 상당하고, 차륜(25) 및 전타축(24)이 부재(20)에 상당한다.
본 실시 형태에 의하면, 어시스트 제어에 관해서도 이미 나온 실시 형태의 경우와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 잘못된 어시스트 제어가 억제되기 때문에, 과잉의 어시스트 토오크가 억제된다. 이에 의해, 어시스트 제어에 대한 드라이버의 위화감이 경감된다.

Claims (8)

  1. 차량의 조타를 제어하는 조타 제어 시스템(1)으로서,
    조타 제어 시스템은,
    상기 조타에 관련된 부재에 힘을 가하도록 구성된 액추에이터(10) ― 상기 액추에이터(10)는, 주 계통의 제 1 액추에이터(10-1)와 종 계통의 제 2 액추에이터(10-2)를 포함하는 이중화 구성을 가짐 ― ; 및,
    상기 액추에이터(10)를 제어하도록 구성된 제어 장치(100) ― 상기 제어 장치(100)는, 상기 주 계통에 속하는 제 1 제어 장치(100-1)와 상기 종 계통에 속하는 제 2 제어 장치(100-2)를 포함하는 이중화 구성을 갖고, 상기 제 1 제어 장치(100-1) 및 상기 제 2 제어 장치(100-2)는, 각각, 동일한 제어량을 제 1 제어량(C1) 및 제 2 제어량(C2)으로서 연산하도록 구성됨 ― 을 포함하며,
    상기 제어 장치(100)의 동작 모드는, 상기 제 2 제어량(C2)을 이용하지 않고 상기 제 1 제어량(C1)에 따라서 상기 제 1 액추에이터(10-1)와 상기 제 2 액추에이터(10-2)의 적어도 일방을 제어하는 통상 모드와, 상기 제 1 제어 장치(100-1)가 상기 제 1 제어량(C1)에 따라서 상기 제 1 액추에이터(10-1)를 제어하고, 상기 제 2 제어 장치(100-2)가 상기 제 2 제어량(C2)에 따라서 상기 제 2 액추에이터(10-2)를 제어하는 독립 모드를 포함하고,
    상기 통상 모드에 있어서, 상기 제 1 제어 장치(100-1)와 상기 제 2 제어 장치(100-2)는 서로 통신을 행하도록 구성되고,
    상기 통상 모드에 있어서, 상기 제 1 제어 장치(100-1)는, 상기 제 1 제어량(C1)을 상기 제 2 제어 장치(100-2)에 송신하도록 구성되고, 상기 제 2 제어 장치(100-2)는, 상기 제 2 제어량(C2)을 상기 제 1 제어 장치(100-1)에 송신하도록 구성되고,
    상기 제어 장치(100)는, 상기 제 1 제어량(C1)과 상기 제 2 제어량(C2) 사이에서 괴리가 발생한 경우, 및, 상기 제 1 제어 장치(100-1)와 상기 제 2 제어 장치(100-2) 사이에서 통신 이상이 발생한 경우의 적어도 일방에 있어서, 상기 동작 모드가 상기 통상 모드로부터 상기 독립 모드로 전환되도록 구성되고,
    상기 제 1 제어 장치(100-1)와 상기 제 2 제어 장치(100-2)의 각각은, 자신의 이상을 검지하는 자기 진단 기능을 갖고 있고;
    상기 제어 장치(100)의 상기 동작 모드는, 상기 자기 진단 기능에 의해서 상기 제 1 제어 장치(100-1)와 상기 제 2 제어 장치(100-2)의 일방의 상기 이상의 발생이 확정된 경우에, 상기 제 1 제어 장치(100-1)와 상기 제 2 제어 장치(100-2)의 타방이 상기 액추에이터(10)를 제어하는 백업 모드를 추가로 포함하고;
    상기 독립 모드의 개시 타이밍은, 상기 백업 모드의 개시 타이밍보다 빠른 조타 제어 시스템(1).
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 통상 모드에 있어서, 상기 제 1 제어 장치(100-1)는, 상기 제 1 제어량(C1)에 따라서 상기 제 1 액추에이터(10-1)를 제어하고, 상기 제 2 제어 장치(100-2)는, 상기 제 1 제어 장치(100-1)로부터 수취한 상기 제 1 제어량(C1)에 따라서 상기 제 2 액추에이터(10-2)를 제어하는 조타 제어 시스템(1).
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 통상 모드에 있어서, 상기 제 1 제어 장치(100-1)는, 상기 제 2 제어 장치(100-2)로부터 수취한 상기 제 2 제어량(C2)에 기초하여, 상기 괴리 또는 상기 통신 이상이 발생하였는지 여부를 판정하고, 상기 제 2 제어 장치(100-2)는, 상기 제 1 제어 장치(100-1)로부터 수취한 상기 제 1 제어량(C1)에 기초하여, 상기 괴리 또는 상기 통신 이상이 발생하였는지 여부를 판정하는 조타 제어 시스템(1).
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 제어 장치(100-1)는, 상기 제 1 제어량(C1)과 상기 제 2 제어 장치(100-2)로부터 수취한 상기 제 2 제어량(C2)과의 사이의 차분이 역치 이상인 경우, 상기 괴리가 발생하였다고 판정하고;
    상기 제 2 제어 장치(100-2)는, 상기 제 2 제어량(C2)과 상기 제 1 제어 장치(100-1)로부터 수취한 상기 제 1 제어량(C1)과의 사이의 차분이 상기 역치 이상인 경우, 상기 괴리가 발생하였다고 판정하는 조타 제어 시스템(1).
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 제어 장치(100-1)와 상기 제 2 제어 장치(100-2)의 일방은 상기 괴리 또는 상기 통신 이상의 발생을 검지하도록 구성된 검지 제어 장치(100-A)이고;
    상기 검지 제어 장치(100-A)는, 상기 괴리 또는 상기 통신 이상의 발생을 검지하면 상기 독립 모드에서 동작을 개시함과 함께, 상기 통상 모드로부터 상기 독립 모드로의 전환을, 상기 제 1 제어 장치(100-1)와 상기 제 2 제어 장치(100-2)의 타방에 통지하고, 상기 제 1 제어 장치(100-1)와 상기 제 2 제어 장치(100-2)의 상기 타방은, 상기 검지 제어 장치(100-A)로부터의 통지에 응답하여 상기 독립 모드에서 동작을 개시하도록 구성되는 조타 제어 시스템(1).
  7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 차량은, 기계적으로 분리된 핸들 및 차륜을 구비하는 스티어 바이 와이어 방식의 차량이고;
    상기 조타 제어 시스템(1)은, 상기 차륜을 전타하도록 구성된 전타 액추에이터(12)와, 상기 핸들에 반력 토오크를 부여하도록 구성된 반력 액추에이터(11)와, 상기 핸들의 조타 조작에 따라서 상기 전타 액추에이터(12)를 제어하도록 구성된 전타 제어 장치(120)와, 상기 핸들의 상기 조타 조작에 따라서 상기 반력 액추에이터(11)를 제어하도록 구성된 반력 제어 장치(110)를 추가로 구비하고;
    상기 전타 제어 장치(120)와 상기 반력 제어 장치(110)의 적어도 일방이, 상기 이중화 구성을 갖는 상기 제어 장치(100)이고;
    상기 전타 제어 장치(120)가 상기 이중화 구성을 갖는 상기 제어 장치(100)인 경우, 상기 부재는 상기 차륜이고, 상기 전타 액추에이터(12)는 상기 이중화 구성을 갖는 상기 액추에이터(10)이며;
    상기 반력 제어 장치(110)가 상기 제어 장치(100)인 경우, 상기 부재는 상기 핸들이고, 상기 반력 액추에이터(11)는 상기 이중화 구성을 갖는 상기 액추에이터(10)인 조타 제어 시스템(1).
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전타 제어 장치(120)와 상기 반력 제어 장치(110)의 각각이, 상기 이중화 구성을 갖는 상기 제어 장치(100)이고;
    상기 전타 제어 장치(120)와 상기 반력 제어 장치(110)의 일방이 상기 동작 모드를 상기 통상 모드로부터 상기 독립 모드로 전환하는 경우, 상기 전타 제어 장치(120)와 상기 반력 제어 장치(110)의 타방도 상기 동작 모드를 상기 통상 모드로부터 상기 독립 모드로 전환하도록 구성되는 조타 제어 시스템(1).
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