KR20180089503A - 조타 장치 - Google Patents

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히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

자동 조타 제어 중에 고장이 발생한 경우에 안전하게 주행을 계속할 수 있는 조타 장치의 제공. 운전자의 조타를 어시스트하는 어시스트 제어 기능과, 타각 명령값에 기초하여 자동으로 전타륜 타각을 제어하는 자동 조타 제어 기능을 갖는 복수 계통의 전동기를 포함한 전동 구동 장치를 구비한 조타 장치에 있어서, 제어기는, 자동 조타 제어에 의한 제어 중에, 전동 구동 장치의 전동기의 하나의 계통이 고장난 경우, 고장나지 않은 정상적인 계통의 전동기를 사용하여 자동 운전 제어S36을 계속한 후에, 어시스트 제어 S21로 이행했을 때의 전동기 출력 제한값을 모든 계통의 전동기가 정상적으로 동작하고 있을 때에 설정되어 있던 정상 시 출력 제한값 미만이 되는 고장 시 출력 제한값으로 설정한다.

Description

조타 장치
본 발명은 복수의 구동 장치와 복수의 전동기의 권선을 포함한 전동 구동 장치를 갖는 조타 장치에 관한 것이다.
파워 스티어링 장치 등의 조타 장치의 제어 장치는, 차량의 운전 상태에 기초하여, 모터 등을 구비한 액추에이터를 제어하여 운전자의 조타력을 보조하는 조타 보조력을 부여하는 어시스트 제어와, 상위 컨트롤러의 명령값에 기초하여 목표 타각을 생성하고, 액추에이터를 제어하여 전타륜 타각을 자동으로 조정하는 자동 조타 제어의 2개의 제어를 선택하여 제어하는 기능을 갖는 것이 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 (평)4-55168호 공보: 특허문헌 1을 참조).
또한, 주행 시에 조타 장치의 조타 어시스트 기능이 상실된 상태를 최대한 저감시키기 위하여, 인버터 등을 포함하는 구동 장치와 그 구동 장치에 대응하는 1조의 전동기의 권선의 조합을 포함하는 전동기 구동 장치를 2계통 구비한 조타 장치가 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2012-25374호 공보: 특허문헌 2를 참조). 이 조타 장치에서는, 어느 1계통의 인버터 또는 권선조의 고장을 검출했을 때, 고장 계통의 전원 릴레이를 차단하고, 정상 계통의 전류 공급 제한값의 상한값(최대 전류 제한값)을 고장 검출 이전과 동등한 값으로 설정한다. 또한, 차속이 소정의 역치 미만일 때에 최대 전류 제한값을 제로로 하여 조타 어시스트 토크가 발생하지 않는 상태로 한다.
일본 특허 공개 (평)4-55168호 공보 일본 특허 공개 제2012-25374호 공보
특허문헌 2에 기재된 조타 장치에서는, 고장 검출 후의 소정의 속도 미만일 때에 최대 전류 제한값을 제로로 하여 어시스트 토크를 발생하지 않게 함으로써 운전자에 고장을 알아차리게 함과 함께, 전동기의 발열을 억제할 수 있다. 여기서, 특허문헌 1에 있는 어시스트 제어와 자동 조타 제어의 2개의 제어를 구비한 제어계를 갖는 시스템에, 특허문헌 2에 있는 다계통을 포함하는 전동기 구동 장치를 구비한 조타 장치를 사용하는 경우를 생각한다.
이때에 자동 조타 중에 1계통의 전동기가 고장나고, 또한 운전자가 스티어링 휠로부터 손을 떼고 있으면 토크가 발생하지 않아, 운전자가 스티어링 휠을 파지할 때까지 차량의 주행 거동이 혼란될 가능성이 있다. 또한, 운전자가 고장을 알아차리고 스티어링 휠을 파지하여 주행을 계속하는 경우에는 어시스트 제어로 이행하게 된다. 그러나, 어시스트 제어 이행 후에 고장 전과 동등한 토크를 내는 경우는, 만일 정상적인 타계통도 고장난 경우에, 전동기가 어시스트하고 있던 토크가 직접 운전자에 가해지게 된다. 이때, 운전자는 토크 쇼크를 느끼게 된다. 또한, 스티어링 휠이 노면으로의 반력에 의해 움직이게 되어 차량 거동이 혼란되게 된다.
본 발명의 목적은, 자동 조타 제어 중에 고장이 발생한 경우에, 안전하게 주행을 계속할 수 있는 조타 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 조타 장치는,
구동 회로와 권선조의 조합을 포함하는 전동기를 복수 계통 갖는 전동 구동 장치를 구비하고,
스티어링 휠의 조작에 의해 입력되는 조타 토크에 기초하여 조타력을 보조하는 어시스트 제어와, 타각 명령값에 기초하여 전타륜의 타각을 제어하는 자동 조타 제어의 어느 제어를 선택하고, 미리 설정한 출력 제한값을 초과하지 않는 범위의 출력으로 상기 전동 구동 장치를 제어하는 제어기를 구비하는 조타 장치에 있어서,
상기 제어기는, 상기 자동 조타 제어에 의한 제어 중에, 상기 전동 구동 장치의 상기 전동기의 하나의 계통이 고장난 경우,
고장나지 않은 정상적인 계통의 전동기를 사용하여 상기 자동 조타 제어를 계속한 후에,
상기 어시스트 제어로 이행했을 때의 상기 정상적인 계통의 전동기의 상기 출력 제한값을, 모든 계통의 전동기가 정상적으로 동작하고 있을 때에 설정되어 있던 정상 시 출력 제한값보다도 작은 고장 시 출력 제한값으로 설정한다.
본 발명의 조타 장치는, 복수의 전동기를 포함하는 전동 구동 장치를 구비한 조타 장치에 있어서, 자동 조타 제어 중에 운전자가 스티어링 휠로부터 손을 뗀 상태에서, 1계통의 전동기에 고장이 발생한 경우에, 스티어링 휠이 운전자에 의해 파지되어 조작될 때까지는, 정상적인 계통의 전동기를 사용하여 자동 운전 제어를 계속한다. 그 후 운전자가 고장을 알아차려 스티어링 휠이 조타되면 어시스트 제어로 이행한다. 또한, 고장 후에 어시스트 제어로 이행한 경우의 출력 제한값을, 모든 전동기가 정상적인 상태인 경우의 출력 제한값보다도 작게 한다. 이에 의해 어시스트력을 작게 하여, 비록 다른 정상적인 전동기가 다시 고장났다고 해도, 어시스트 상실에 수반하여 운전자에 전해지는 토크 쇼크를 작게 할 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면, 자동 운전 중에 조타 장치에 고장이 발생했다고 해도 차량 거동이 크게 혼란되지 않고, 안전하게 주행을 계속할 수 있다.
상기한 이외의 과제, 구성 및 효과는, 이하의 실시 형태의 설명에 의해 명백해 질 것이다.
도 1은 본 발명의 조타 장치에 관한 일 실시예의 구성을 도시하는 개략도.
도 2는 본 발명의 조타 장치의 전동 구동 장치에 관한 일 실시예의 구성을 도시하는 개략도.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 관한 조타 장치의 정상 시의 제어를 나타내는 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 관한 조타 장치의 자동 조타 제어를 나타내는 흐름도.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 관한 조타 장치의 고장 시 제어 이행 모드를 나타내는 흐름도.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 관한 조타 장치의 고장 시 자동 조타 제어를 나타내는 흐름도.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 관한 고장 시 이행 제어를 나타내는 흐름도.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 관한 고장 시 어시스트 제어를 나타내는 흐름도.
도 9는 본 발명의 실시예 1에 관하여, 자동 운전 중에 조타 장치가 고장났을 때에 운전자가 스티어링 휠을 파지하고 있지 않은 경우에 대하여, 조타 토크, 각 계통의 전동기의 권선에 통전하는 전류값 및 전류 제한값의 시간 변화의 예를 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 실시예 1에 관하여, 자동 운전 중에 조타 장치가 고장났을 때에 운전자가 스티어링 휠을 파지하고 있는 경우에 대하여, 조타 토크, 각 계통의 전동기의 권선에 통전하는 전류값 및 전류 제한값의 시간 변화의 예를 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 실시예 2에 관한 고장 시 이행 제어를 나타내는 흐름도.
도 12는 본 발명의 실시예 2에 관한 고장 시 어시스트 제어를 나타내는 흐름도.
도 13은 본 발명의 실시예 2에 관하여, 자동 운전 중에 조타 장치가 고장났을 때에 운전자가 스티어링 휠을 파지하고 있지 않은 경우에 대하여, 조타 토크, 각 계통의 전동기의 권선에 통전하는 전류값 및 전류 제한값의 시간 변화의 예를 나타내는 도면.
도 14는 본 발명의 실시예 3에 관한 고장 시 전류 제한값의 설정에 관한 처리를 나타내는 흐름도.
도 15는 본 발명의 실시예 3에 관하여, 자동 운전 중에 조타 장치가 고장났을 때에 운전자가 스티어링 휠을 파지하고 있지 않은 경우에 대하여, 조타 토크, 각 계통의 전동기의 권선에 통전하는 전류값 및 전류 제한값의 시간 변화의 예를 나타내는 도면.
이하, 본 발명에 관한 실시예를 설명한다. 또한, 도 1 및 도 2에서 설명하는 구성은, 이하에서 설명하는 각 실시예에 있어서 공통되는 구성이다.
도 1은 본 발명의 조타 장치에 관한 일 실시예의 구성을 도시하는 개략도이다.
조타 장치(1)는, 전동 구동 장치(2) 및 조타 기구(3)에 의해 구성된다.
조타 기구(3)는, 스티어링 휠(4), 스티어링 샤프트(5), 피니언축(6) 및 랙축(7)을 갖는다. 랙축(7)에는, 감속 기구(8)를 개재시켜 전동 구동 장치(2)가 접속된다.
랙축(7)에는, 피니언축(6)과 맞물리는 랙 기어가 형성되어 있고, 랙 앤드 피니언의 기구를 구성하고, 피니언축(6)의 회전을 랙축(7)의 직동 운동으로 변환한다. 즉, 운전자에 의해 스티어링 휠(4)이 조작되면, 스티어링 샤프트(5)를 통하여 피니언축(6)에 회전이 전달된다. 피니언축(6)의 회전 운동은, 랙축(7)의 직동 운동으로 변환된다. 이에 의해, 랙축(7)의 양단에 접속되는 타이로드(9)를 개재시켜 연결되는 좌우의 차륜(10, 11)이 전타된다.
스티어링 샤프트(5)와 피니언축(6) 사이에는, 토크 센서(12)가 설치된다. 토크 센서(12)는, 도시하지 않은 토션 바의 비틀림각에 기초하여 조타 토크(21)를 출력한다. 토션 바는, 스티어링 샤프트(5)와 피니언축(6)의 접속부에 배치된다.
전동 구동 장치(2)의 출력축(19)에 접속되는 감속 기구(8)는, 예를 들어 도 1에서는 전동 구동 장치(2)의 출력축에 설치된 벨트·풀리(13)에 의해 구동되는 볼 나사(14)가 사용된다. 이 구성에 의해, 모터(9)의 토크를 랙축(7)의 병진 방향력으로 변환한다. 또한, 감속 기구(8)는, 스티어링 휠(4) 입력과 마찬가지로 랙 앤드 피니언을 사용하는 구성이나, 볼 나사의 너트를 중공 모터 등으로 직접 구동하는 구성 등을 사용해도 된다.
상위 컨트롤러(15)는, 운전자가 자동 조타에 의한 제어를 선택할 때에 조작하는 자동 운전 스위치(SW)로부터의 신호나, 차량에 설치된 카메라, 센서 및 지도 정보 등으로부터 얻어지는 차량 상태 신호 등이 입력된다. 운전자에 의해 자동 조타 스위치가 조작되어 자동 운전에서의 차량 제어가 선택되면, 차량 상태 신호에 기초하여 차량의 경로를 생성하고, 그것을 실현하기 위하여 조타 장치(1)의 전동 구동 장치(2)에 자동 조타 제어 혹은 어시스트 제어의 어느 쪽의 제어를 실행시킬지를 지시하는 신호나, 자동 조타 제어 시에 조타 장치(1)에 요구하는 타각 명령값 등을 포함한 상위 신호(20)를 출력한다.
전동 구동 장치(2)는, 입력 단자(16)와 출력 단자(17)를 구비함과 함께, 전원(18)이 접속된다. 전동 구동 장치(2)의 입력 단자(16)에는, 예를 들어 상위 신호(20), 조타 토크값(21) 및 차속 등의 차량 상태 신호(22)가 입력된다. 또한, 전동 구동 장치(2)의 출력 단자(17)로부터는, 제어 장치(30, 36)(도 2 참조)에서 연산된 모터 제어 전류(24), 상위 컨트롤러(15)로 조타 장치(1)의 조작 상태를 전달하는 신호(23) 및 고장 등의 상태를 알리는 경고 장치(경고 생성기)(24)에 대한 경고 명령(25) 등이 출력된다.
도 2는 본 발명의 조타 장치의 전동 구동 장치에 관한 일 실시예의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 전동 구동 장치(2)는 제1 계통 전동기(제1 계통 전동 구동기)(35)와 제2 계통 전동기(제2 계통 전동 구동기)(41)를 포함된다. 제1 계통 전동기(35)는, 제어 장치 A(30), 구동 회로 A(31), 권선 A(32), 전류 검출기 A(33) 및 위치 검출기 A(34)를 구비한다. 제2 계통 전동기(41)는, 제1 계통 전동기(35)와 마찬가지의 구성이며, 제어 장치 B(36), 구동 회로 B(37), 권선 B(38), 전류 검출기 B(39) 및 위치 검출기 B(40)를 구비한다. 여기서, 구동 회로 A(31) 및 권선 A(32)와 구동 회로 B(37) 및 권선 B(38)는 각각 예를 들어 인버터 및 브러시리스 모터의 권선에 의한 조(계통)를 구성하고, 권선 A(32)와 권선 B(38)에 구동 회로 A(31)와 구동 회로 B(37)를 조작하여 전류를 흘림으로써, 구동축(19)과 연결된 로터를 회전시키는 토크를 발생시킨다.
이어서, 각 계통(35, 41)의 구성 요소에 대하여, 상세하게 설명한다. 또한, 제1 계통 전동기(35)와 제2 계통 전동기(41)는 동일한 구성이기 때문에, 제1 계통 전동기(35)에 대하여 설명하고, 제2 계통 전동기(41)의 대응하는 구성은 괄호로 하여 부호를 붙여 설명한다. 또한 「A」 및 「B」는 제1 계통 전동기(35)와 제2 계통 전동기(41)를 구별하기 위한 기호이지만, 이해하기 쉽게 하기 위하여 이 기호를 부호와 함께 사용하여 설명한다.
전류 검출기 A(33)[B(39)]는 권선 A(32)[B(38)]에 통전하는 전류를 측정한다. 전류 검출기 A(33)[B(39)]에 의해 검출된 전류는 제어 장치 A(30)[B(36)]로 피드백한다.
위치 검출기 A(34)[B(40)]는 권선 A(32)[B(38)]에 통전함으로써 발생한 토크에 의해 구동되는 출력축(19)의 위치를 검출한다. 위치 검출기 A(34)[B(40)]에 의해 검출된 출력축(19)의 위치는 제어 장치 A(30)[B(36)]로 피드백한다.
또한, 제어 장치 A(30)[B(36)]는 자동 조타를 행하는 자동 조타 제어와 운전자의 조타 토크(21)를 어시스트하는 어시스트 제어의 각 제어를 실행하는 기능을 갖는다. 또한, 제어 장치 A(30)[B(36)]는 상위 컨트롤러로부터의 상위 신호(16)나 조타 토크(21) 신호, 차량 상태(22) 등으로부터 토크 명령값을 연산하는 기능을 갖는다. 또한, 제어 장치 A(30)[B(36)]는, 토크 명령값, 전류 검출기 A(33)[B(39)]의 전류 피드백값 및 위치 검출기 A(34)[B(40)]의 위치 피드백값 등에 기초하여 토크 명령값과 동일한 토크를 전동 구동 장치(2)가 발생하도록, 권선 A(32)[B(38)]에 통전하는 전류 명령값을 연산하는 기능을 갖는다. 또한 제어 장치 A(30)[B(36)]는, 전류 명령값과 동등한 전류가 권선 A(32)[B(38)]에 통전되도록, 구동 회로 A(31)[B(37)]를 조작한다. 이에 의해, 권선 A(32) 및 권선 B(38)는 동일한 출력축(19)에 접속되어 있으므로, 권선 A(32) 및 권선 B(38) 각각에서 발생하는 토크의 합이 출력축(19)으로부터 출력된다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명에 관한 조타 장치(1)의 전동 구동 장치(2)의 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 요소에 대해서는 동일한 부호를 기재하고, 중복되는 설명은 생략한다.
실시예 1
도 3은 조타 장치(1)가 정상적으로 작동하고 있는 경우(정상 시)의 전동 구동 장치(2)의 제어 개략을 나타내는 흐름도이다.
전동 구동 장치(2)는 상위 컨트롤러(15)로부터 출력된 상위 신호(20)에 기초하여 제어 방법을 선택한다. 처음에 제어 장치 A(30) 및 제어 장치 B(36)는 상위 컨트롤러(15)의 상위 신호(20)를 판독한다(스텝 S1). 이어서, 스텝 S2에서 자동 조타 제어의 요구가 있는지 여부를 판정한다. 여기서 자동 조타 제어의 요구는, 예를 들어 운전자가 자동 운전 스위치를 컨트롤하여 자동 운전 제어를 선택하고 있어, 차량의 상태가 자동 운전을 개시하기 위하여 필요한 조건(안전한 주행 중 고장이 없는 등)을 만족시키고 있는 경우에 내놓는다. 상위 컨트롤러(15)에 의해 자동 운전 제어의 실행이 요구되고 있는 경우에는 스텝 S3으로 진행하여, 자동 조타 제어를 실행한다(스텝 S3). 또한, 스텝 S2에 있어서 어시스트 제어 요구(통상의 제어 상태)가 있다고 판정한 경우에는 스텝 S4로 진행하여, 어시스트 제어를 실행한다. 스텝 S3 또는 스텝 S4를 실행한 후는 스텝 S5로 진행하여, 차량이 기동 상태에 있는 경우 등 제어의 계속이 요구되고 있는 경우에는 스텝 S1로 되돌아가, 도 3의 플로우를 반복한다. 한편, 차량의 기능이 정지 상태인 경우 등 제어의 계속이 요구되지 않은 경우에는 종료 처리를 행하고, 시스템을 정지한다.
도 4는 자동 조타 제어 중에 실행되는 처리의 개략을 나타내는 흐름도이다.
자동 조타 제어를 실행 중은 처음에 상위 신호(20)를 취득하고(스텝 S11), 자동 조타의 계속이 요구되고 있는지 여부를 판정한다(스텝 S12). 자동 조타 제어가 계속하여 요구되는 경우에는 스텝 S13으로 진행하여, 토크 센서(12)에서 검출되는 조타 토크(21)를 판독한다. 스텝 S14에서 토크 센서(12)의 값이 미리 설정된 역치 이하인 경우는 운전자가 스티어링 휠(4)을 파지하고 있지 않아, 운전자에 의한 조타 요구가 없다고 판단하여 스텝 S15로 진행한다. 스텝 S15에서는 조타 장치(1)의 고장 정보를 취득한다. 여기서 고장 정보는 전동 구동 장치(2)의 내부에서 일어나는 고장이나, 토크 센서(12) 등의 외부의 센서에서 일어나는 고장 등을 포함하여, 복수의 센서에 의한 관측이나, 2계통의 전동기(35, 41)의 상호 감시 등에 의해 추출되는 것으로 한다. 스텝 S16에서 고장 없음 판정을 행하여, 고장이 없는 경우에는 스텝 S17로 진행하여 자동 조타 제어를 계속한다.
또한, 스텝 S12에서 상위 컨트롤러(15)로부터의 자동 조타 계속의 요구가 없는 경우나, 스텝 S14의 판정에서 조타 토크(21)가 미리 설정한 역치보다도 커, 운전자에 의한 조타 요구가 있다고 판정한 경우에는, 스텝 S18에서 제어 이행 모드를 실행하여, 자동 운전으로부터 어시스트 제어로의 원활한 이행을 행한다. 여기서, 조타 토크(21)의 미리 설정한 역치는 예를 들어 자동 조타 중에 스티어링 휠(4)이 전동 구동 장치(2)에 조작된 경우에 관성력에 의해 발생한 토크를 토크 센서(12)에 의해 검출하고, 이 검출된 토크의 값 등을 사용하여 정하면 된다.
여기서, 제어 이행 모드란 예를 들어 자동 조타에 필요한 전동 구동 장치(2)의 토크 출력을 점감시키고, 그 대신 어시스트 제어에 필요한 전동 구동 장치(2)의 토크 출력의 비율을 점증시키는 제어를 행하는 상태를 가리킨다. 이 제어에 의해 차량의 주행 거동을 크게 변화시키지 않고, 또한 스티어링 휠(4)로부터 전해지는 반력이 운전자의 위화감이 되지 않도록 한다. 제어 이행 모드에 의해 자동 조타성 제어에 요구되는 토크의 비율이 제로가 되면 어시스트 제어 S19로 이행하고, 이후는 운전자의 조타 토크를 어시스트하는 어시스트 제어를 실행한다.
이어서, 스텝 S16에서 조타 장치(1)에 고장이 있다고 판정한 경우에 대하여 설명한다. 고장이 있는 경우에는 고장 시 제어 이행 모드(스텝 S20)로 이행한다. 여기서 고장 시 제어 이행 모드란 조타 장치(1)가 고장 상태일 때에 자동 운전 제어로부터 운전자의 조타를 어시스트하는 어시스트 제어로 이행하는 제어 상태를 가리킨다.
도 5는 고장 시 제어 이행 모드의 스텝 S20에서 실행되는 처리를 흐름도로 나타낸 것이다.
처음에 고장 계통을 판단하여(스텝 S31), 고장 계통의 구동 회로(구동 회로 A(31) 또는 구동 회로 B(37)를 조작하여 고장 계통을 차단한다(스텝 S32).
또한, 스텝 S33에 도시하는 바와 같이 경고 생성기(24)에 대하여 경고 명령(25)을 송신하고, 고장 발생 중에 조타 장치의 고장을 통지하기 위하여 경고를 발생시킨다. 이 경우, 경고 생성기(24)는 경고에 의해 운전자에게 스티어링 휠의 파지를 재촉하도록 하면 된다. 또한, 이 경고는 예를 들어, 경고음, 인디케이터 램프, 차량의 거동을 손상시키지 않을 정도의 핸들의 진동, 차속의 저속도화, 저속의 레인으로의 자동 조타 제어에 의한 이동 등에 의해 실행할 수 있고, 이들을 단독으로 혹은 조합하여 사용함으로써 운전자에 대한 경고로서 이용할 수 있다. 또한, 도로를 주행 중인 다른 차량이나 보행자에 대하여 고장을 통지하는 경고를 설정하는 것으로 해도 된다. 이 때문에, 경고 생성기(24)에는, 경고에 의해 타 차량에 대하여 조타 장치(1)의 실함을 표시하는 실함 표시기(24a)를 설치하면 된다.
이어서, 운전자의 조타 상태에 관한 정보를 취득한다(스텝 S34). 여기서 조타 상태는 예를 들어 토크 센서(12)에서 취득되는 조타 토크(21)를 사용한다. 이 조타 상태를 사용하여 스티어링 휠(SW)(4)이 파지되어 있는지 여부를 스텝 S35에서 판정한다. 스텝 S35는 예를 들어 조타 토크(21)가 미리 설정한 역치를 초과하지 않은 경우에 스티어링 휠(4)이 파지되어 있지 않다고 판단하는 것으로 한다. 스티어링 휠(4)이 파지되어 있지 않은 경우, 스텝 S36으로 진행하여, 고장 시 자동 조타 제어를 실행한다. 고장 시 자동 조타 제어에 대해서는 후술한다.
또한, 스텝 S35에서 조타 토크(21)가 역치 이상이며, 스티어링 휠(4)이 운전자에 의해 파지되어 있다고 판단한 경우에는, 스텝 S37로 진행하여, 고장 시 이행 제어를 실행한다. 이 고장 시 이행 제어에 대해서도 후술한다. 그 후, 고장 시 어시스트 제어를 스텝 S21에서 실행한다.
즉, 본 실시예에서는, 제어기(제어 장치)는, 조타 토크가 소정값 이상이 된 경우에, 운전자가 스티어링 휠(4)을 파지한 것을 판단하여, 자동 조타 제어로부터 어시스트 제어로 전환한다.
도 6은 도 5의 스텝 S36에서 실행하는 고장 시 자동 조타 제어의 처리 플로우를 나타내는 흐름도이다.
스텝 S41에서 조타 장치(1)가 고장난 후의 토크 명령값을 재연산한다.
여기에서는 차량이 선회 주행 중에 조타 장치(1)의 토크가 급격하게 변화됨으로써 차량의 거동이 혼란되는 것을 방지하기 위하여, 고장 전의 토크와 동등해지도록 재연산한 토크 명령값을 [토크 명령값=제1 계통 전동기에 대한 토크 명령값+ 제2 계통 전동기에 대한 토크 명령값]이 되도록 연산한다. 이 연산된 토크 명령값에 기초하여, 스텝 S42에서, 토크 명령값과 동등한 토크 출력을 얻기 위한, 정상적인 권선 A(32) 혹은 권선 B(38)에 통전하는 전류 명령값을 연산한다. 여기서, 각 권선에 통전하는 전류값은 각 전동기의 토크 출력에 상관이 있다. 이로 인해, 전류값이 큰 경우에는 각 전동기의 출력이 커진다.
다음에 스텝 S43에서, 스텝 S42에서 연산한 전류 명령값은 조타 장치(1)가 정상적으로 작동하고 있는 경우에 각 권선에 통전되는 정상 시 전류 제한값 이하가 되는지를 판정한다.
여기서, 전류 제한값은, 예를 들어 권선에 전류를 통전한 경우의 발열이 권선이나 회로를 손상시키지 않는 전류의 상한값 등으로부터, 미리 결정된다. 전류 명령값이 정상 시 전류 제한값 이하인 경우, 스텝 S44에서 전류 명령값을 변경하지 않고, 스텝 S45에서 이 전류 명령값과 동등한 전류가 정상적인 권선 A(32) 혹은 권선 B(38)에 통전되도록, 정상 계통의 구동 회로 A(31) 혹은 구동 회로 B(37)를 조작한다.
또한, 스텝 S43의 판정에 있어서, 스텝 S42에서 연산된 전류 명령값이 정상 시 전류 명령값보다도 크다고 판단된 경우에는, 스텝 S46에서 전류 명령값을 정상 시 전류 제한값과 동일해지도록 재설정한다. 그 후, 재설정한 전류 명령값과 동등한 전류값이 정상적인 권선 A(32) 혹은 권선 B(38)에 통전되도록, 정상 계통의 구동 회로 A(31) 혹은 구동 회로 B(37)를 조작한다.
도 7은 도 5의 고장 시 이행 제어(스텝 S37)의 처리 플로우를 나타내는 흐름도이다.
스텝 S51에서 상위 컨트롤러(15)로부터 요구되는 타각을 실현하기 위하여 필요한 전동 구동 장치(2)의 토크 출력인 자동 조타 토크를 연산한다. 동시에 토크 센서(12)에서 검출되는 조타 토크(21)에 기초하여, 운전자를 어시스트하기 위한 어시스트 토크(21)를 연산한다. 다음에 스텝 S52에서 토크 명령값을 연산한다. 여기서 토크 명령값은 먼저 연산된 자동 조타 토크와 어시스트 토크를 차량의 거동이 크게 변화하지 않도록 합성한 값으로서 연산된다. 예를 들어, 조타 토크(21)의 상승과 함께 자동 조타 토크의 비율을 작게 하고, 어시스트 토크의 비율을 크게 하면 된다. 스텝 S52에서 연산한 토크 명령값을 바탕으로 전류 명령값을 연산한다(스텝 S53). 이어서, 한쪽의 계통 전동기가 고장 시에 설정되는 권선 A(32) 혹은 권선 B(38)에 통전하는 전류의 최댓값에 상당하는 고장 시 전류 제한값을 연산한다(스텝 S54).
여기서, 고장 시 전류 제한값은 점감하는 것으로 하고, 예를 들어 운전자가 스티어링 휠(4)을 파지했다고 판단한 시점부터 운전자의 조타 토크(21)의 증가와 함께 감소하다가, 최종적으로 미리 정한 일정값이 되도록 한다. 여기서, 미리 정한 일정값은 상술한 정상 시 전류 제한값보다도 작은 값이며, 또한, 정상적인 나머지의 계통에 실함이 발생하여 어시스트 토크를 전혀 발생할 수 없게 된 상태를 상정하여 설정한다. 예를 들어 어시스트 토크가 소실된 순간에 스티어링 휠(4)로부터 전해지는 토크 쇼크에 대하여, 운전자가 차량의 거동을 크게 혼란되지 않도록 조타할 수 있는 최저 어시스트 토크를 발생 가능한 전류값을, 고장 시 최저 전류 제한값으로서 설정하면 된다.
다음에 스텝 S55에서 전류 명령값이 스텝 S54에서 설정한 고장 시 전류 명령값 이하인지 여부를 판정하여, 전류 명령값이 고장 시 전류 제한값 이하인 경우에는 전류 명령값을 변경하지 않는다(스텝 S56). 한편, 스텝 S55에서 전류 명령값이 고장 시 전류 제한값보다도 크다고 판단된 경우에는, 전류 명령값을 고장 시 전류 제한값과 동일한 값이 되도록 설정한다(스텝 S59). 그리고, 스텝 S57에서는, 이 전류 명령값과 동등한 전류값이 정상적인 권선 A(32) 혹은 권선 B(38)에 통전되도록, 정상 계통의 구동 회로 A(31) 혹은 구동 회로 B(37)를 조작한다.
다음에 스텝 S58에서, 스텝 S52에서 연산한, 자동 조타 토크와 어시스트 토크를 합성한 토크 명령값에 대하여, 자동 조타에 의한 토크의 비율(자동 조타 비율)이 제로인지를 판정한다. 동시에 고장 시 전류 제한값이 상술한 고장 시 최저 전류값과 동등해지는지를 판정한다. 자동 조타 비율이 제로가 아니거나 고장 시 전류 제한값이 고장 시 최저 전류 제한값과 동등하지 않은 경우에는, 스텝 S51로 되돌아가 처리를 반복한다. 자동 조타 비율이 제로이며 또한 고장 시 전류 제한값이 고장 시 최저 전류 제한값과 동등한 값이 되는 경우에는, 도 7에 도시하는 고장 시 이행 제어를 종료하고 고장 시 어시스트 제어 S21을 실행한다.
도 8은 고장 시 어시스트 제어 S21의 처리 플로우를 나타내는 흐름도이다.
스텝 S61에서, 조타 토크(21)에 기초하여, 어시스트 제어를 실행하기 위한 토크 명령값을 연산한다. 여기에서는 전동 구동 장치(2)가 정상적인 경우에는 2계통의 전동기로 나뉘어 있던 토크 명령값을 1계통의 전동기에서 출력할 수 있는 토크 명령값으로 변경한다. 이 연산된 토크 명령값에 기초하여, 스텝 S62에서 토크 명령값과 동등한 토크 출력을 얻기 위한 정상적인 권선 A(32) 혹은 권선 B(38)에 통전하는 전류 명령값을 연산한다. 다음에 스텝 S63에서, 전류 명령값이 각 권선에 통전하는 고장 시 최저 전류 제한값 이하가 되는지를 판정한다. 전류 명령값이 고장 시 최저 전류 제한값 이하인 경우, 스텝 S64에서 전류 명령값을 변경하지 않고, 스텝 S65에서 이 전류 명령값과 동등한 전류가 정상적인 권선 A(32) 혹은 권선 B(38)에 통전되도록, 정상 계통의 구동 회로 A(31) 혹은 구동 회로 B(37)를 조작한다.
또한, 스텝 S63의 판정에 있어서, 스텝 S62에서 연산된 전류 명령값이 고장 시 최저 전류 명령값보다도 크다고 판단된 경우에는, 스텝 S66에서 전류 명령값을 고장 시 최저 전류 제한값과 동일해지도록 재설정한다. 그 후, 재설정된 전류 명령값과 동등한 전류값이 정상적인 권선 A(32) 혹은 권선 B(38)에 통전되도록 정상 계통의 구동 회로 A(31) 혹은 구동 회로 B(37)를 조작한다(스텝 S65).
이상의 구성 및 처리 플로우로 구동되는 조타 장치(1)가 자동 조타 제어 중에 1계통의 전동기가 고장난 경우의 처리에 대하여, 도 9를 사용하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 실시예 1에 관하여, 자동 운전 중에 조타 장치(1)가 고장났을 때에 운전자가 스티어링 휠(4)을 파지하고 있지 않은 경우에 대하여, 조타 토크, 각 계통의 전동기의 권선에 통전하는 전류값 및 전류 제한값의 시간 변화를 나타내고 있다.
도 9는 자동 조타 제어를 실행하고 있는 조타 장치(1)를 탑재한 차량이 커브를 주행 중에 제2 계통 전동기(41)의 일부가 고장난 경우를 상정하고 있다. 도 9의 3개의 그래프 중 상측의 참조 부호 51은 운전자의 조타 토크의 시간 변화를 나타내는 조타 토크도이다. 중앙의 참조 부호 52는 제1 계통 전동기 전류값의 시간 변화를 나타내는 제1 계통 전동기 전류값도이며, 제1 계통 전동기(35)의 권선 A(32)에 통전하는 전류의 크기의 시간 변화를 나타내고 있다. 하측의 참조 부호 53은 제2 계통 전동기 전류값의 시간 변화를 나타내는 제2 계통 전동기 전류값도이며, 제2 계통 전동기(41)의 권선 B(38)에 통전하는 전류의 크기의 시간 변화를 나타내고 있다. 또한, 참조 부호 51 중에 나타내는 실선(54)은 운전자의 조타 토크(도 1의 조타 토크(21))를 나타내고 있다. 또한, 참조 부호 52 중에 나타내는 점선은 제1 계통 전동기(35)의 전류 제한값을 나타내고, 참조 부호 53 중에 나타내는 점선(56)은 제2 계통 전동기(41)의 전류 제한값을 나타낸다. 또한, 참조 부호 52 중에 나타내는 실선(57)은 제1 계통 전동기(35)의 전류 명령값의 예를 나타내고, 참조 부호 53 중에 나타내는 실선(58)은 제2 계통 전동기(41)의 전류 명령값의 예를 나타낸다.
도 1부터 9까지의 구성, 흐름도, 조타 토크(21) 및 전류값의 시간 변화를 사용하여 조타 장치(1)의 동작을 설명한다.
도 9의 좌단의 시간(시각)(59)의 시점에서는, 차량은 자동 운전 상태에서, 실선(54)으로 나타내는 바와 같이 운전자는 스티어링 휠(4)로부터 손을 떼고 있기 때문에, 실선(54)으로 나타내는 바와 같이 조타 토크(54)가 발생하지 않는다. 이 상태에서는, 도 3의 스텝 S3에 도시하는 바와 같이, 조타 장치(1)는 자동 조타 제어에 의해 제어된 제1 계통 전동기(35)의 출력 토크와 제2 계통 전동기(41)의 출력 토크의 합성 출력 토크로 동작하고 있다.
시간(60)에서 제2 계통 전동기(41)에 고장이 발생하면, 도 4의 스텝 S15에서 조타 장치(1)의 고장 정보를 취득하여 고장 상태에 있음을 판단하고(스텝 S16), 스텝 S20의 고장 시 제어 이행 모드를 실행한다. 또한, 도 5의 스텝 S31에서 제2 계통 전동기(41)의 고장을 판단하여, 스텝 S32에서 구동 회로 B(37)를 조작하여 고장난 제2 계통 전동기(41)를 차단한다. 또한, 시간(60)의 시점에서는 조타 토크의 도 51에 도시하는 바와 같이 조타 토크(54)가 없기 때문에, 스텝 S34에서 취득한 정보에 기초하여 스티어링 휠(4)이 파지되어 있지 않다고 판정하고(스텝 S35), 고장 시 자동 조타 제어를 실행한다(스텝 S36). 고장 시 자동 조타 제어에서는, 도 6의 스텝 S41에서 전동 구동 장치(2)의 토크 출력의 명령값을 연산한다. 이때, 제2 계통 전동기(41)는 고장에 의해 차단되어 있기 때문에, 커브를 선회할 때에 차륜을 전타하기 위한 힘이 부족하다. 이 부족한 힘을 보충할 목적으로, 정상 계통인 제1 계통 전동기(35)에 대한 토크 명령값을, 상술과 같이 고장 전의 2계통분에 상당하는 크기로 변경한다.
연산된 토크 명령값에 따라, 정상적인 제1 계통 전동기(35)에 대한 전류 명령값을 연산한다(스텝 S42). 다음에 스텝 S43에서, 연산된 전류 명령값이 정상 상태의 전동 구동 장치(2)에 설정되어 있던 값과 동일한 값인, 정상 시 전류 제한값(55a) 이하임을 확인한다. 전류 명령값이 정상 시 전류 제한값(55a) 이하인 경우에는 그대로의 전류 명령값에 기초하여(스텝 S44), 구동 회로 A(31)를 제어한다(스텝 S45). 전류 명령값이 정상 시 전류 제한값(55a)을 초과하는 경우에는, 전류 명령값을 정상 시 전류 제한값(55a)으로 재설정하고(스텝 S46), 구동 회로 A(31)를 제어한다.
여기서, 조타 장치(1)의 전동 구동 장치(2)의 최대 출력은 전타를 위하여 가장 큰 토크가 요구되는 차량 정지 상태에 맞추어 설계되는 것으로 한다. 어느 정도의 차속이 있는 상태에서는 차륜을 전타하는 데 필요한 토크는 작기 때문에, 본 실시예에 도시하는 바와 같이 2계통이 동등한 전동기(35, 41)를 포함하는 도 2의 구성의 경우, 1계통분의 토크 출력으로 주행 중의 전타에 필요한 토크는 충분히 발생 가능하다. 그래서 운전자가 조타 장치(1)의 고장을 알아차려 조타를 개시할 때까지는 도 6에 도시한 플로우에 따라, 잔존하고 있는 정상적인 제1 계통 전동기(35)를 사용하여 자동 조타를 계속한다.
다음에 도 9의 시간(61)의 타이밍에 운전자가 조타 장치(1)의 고장을 알아차려 스티어링 휠(4)을 파지하면, 실선(54)으로 나타내는 바와 같이 조타 토크(54)가 검출되기 시작한다. 조타 토크(54)가 증가되면, 스텝 37에서 고장 시 이행 제어를 실행한다.
고장 시 이행 제어는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 스텝 51에서 자동 조타 제어의 계속에 필요한 자동 조타 토크와 어시스트 제어에 필요한 어시스트 토크를 연산한다. 다음에 상술과 같이 차량의 거동이 크게 변화하지 않으며, 또한 운전자가 급한 스티어링 휠(4)의 토크 변화를 느끼지 않도록, 자동 조타 토크와 어시스트 토크를 합성한 토크 명령값(스텝 S52)의 토크에 상당하는, 권선 A(32)에 통전하는 전류값을 연산한다(스텝 S53). 예를 들어, 도 9에 있어서 일점쇄선(63)으로 나타내는 자동 조타 토크에 대응하는 전류값과 이점쇄선(64)으로 나타내는 어시스트 토크에 대응하는 전류값의 시간 변화가 나타내는 바와 같이, 운전자의 조작 토크(54)의 증가와 함께 자동 조타 토크의 비율을 감소시키고, 어시스트 토크(64)의 비율을 증가시키는 제어를 한다. 이때, 자동 조타 토크에 대응하는 전류값은 점감하고, 어시스트 토크에 대응하는 전류값은 점증한다.
이 때문에, 제어기(제어 장치)는, 내부의 연산값으로서 자동 조타 제어를 위하여 필요한 전동기의 출력(자동 조타 토크)의 비율인 자동 조타 기여율과, 어시스트 제어를 위하여 필요한 전동기의 출력(어시스트 토크)의 비율인 어시스트 제어 기여율을 갖고, 자동 조타 제어로부터 어시스트 제어로 전환할 때에, 자동 운전 기여율을 서서히 내림과 함께 어시스트 제어 기여율을 서서히 올린다.
여기서, 도 9에 있어서, 일점쇄선(63)과 이점쇄선(64)은 조타 토크(54)에 대하여 선형으로 변화하는 것으로서 기재했지만, 실제로는 조타 상황에 따라 비선형으로 변화하는 것으로 해도 된다.
이어서, 고장 시 전류 제한값을 스텝 S54에서 연산한다. 도 9의 점선(55b)으로 나타내는 바와 같이, 제1 계통 전동기(35)의 전류 제한값(55)도 조타 토크(21)의 상승과 함께 저하시킨다. 즉, 조타 토크가 크게 검출된 경우에, 조타 토크가 작은 경우보다도, 전류 제한값이 낮아지도록 한다. 또한, 여기에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 고장 시 전류 제한값은, 점선(55)에 도시하는 바와 같이, 최종적으로 일정값(55c)이 되도록 하면 된다. 여기서 고장 시 전류 제한값이 최종적인 일정값(55c)은 어시스트 제어 시에 어시스트 토크가 정상 계통의 한층 더한 실함에 의해 손상된 경우에, 운전자의 조타 토크(21)만으로 차량 거동의 변화를 소정의 값으로 억제되는 어시스트 토크에 상당하는 전류값으로 하면 된다. 예를 들어 이 고장 시 전류 제한값의 최종적인 일정값(55c)은 실험이나 시뮬레이션 등에 의해, 조타 장치(1)의 전동 구동 장치(2)의 모든 토크가 손상된 경우에, 차량이 주행 중인 레인으로부터 일탈하지 않는 값 등을 설정하면 된다.
이어서, 도 7의 스텝 55에 도시하는 바와 같이, 스텝 S53에서 연산된 전류 명령값이 고장 시 전류 제한값 이하임을 확인한다. 전류 명령값이 고장 시 전류 제한값 이하일 때는 그대로의 전류 명령값에 기초하여(스텝 S56), 구동 회로 A(31)를 제어한다(스텝 S57). 한편, 전류 명령값이 고장 시 전류 제한값을 초과하는 경우에는, 전류 명령값을 고장 시 전류 제한값으로 재설정하여(스텝 S59), 구동 회로 A(31)를 제어한다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 자동 조타에 수반하는 전류값의 비율이 제로가 되고 또한 전류 제한값이 고장 시 최저 전류 제한값과 동등해지는 시간(62)의 타이밍에, 도 7의 스텝 S58에 도시하는 바와 같이 고장 시 이행 제어를 종료하고, 도 5의 스텝 S21에 나타내는 고장 시 어시스트 제어를 실행한다. 즉, 제어기(제어 장치)는, 조타 토크가 소정값 이상이 되었을 때에, 자동 조타 기여율을 제로로 하고, 어시스트 제어에 의한 제어를 실행한다.
고장 시 어시스트 제어 중은, 도 8에 도시하는 바와 같이, 스텝 S61에서 어시스트 토크(토크 명령값)를 연산하고, 어시스트 토크를 정상적인 제1 계통 전동기(35)가 출력하기 위하여 필요한 전류 명령값을 연산한다(스텝 S62). 다음에 스텝 S63에서 연산된 전류 명령값이 고장 시 전류 제한값 이하임을 확인한다. 전류 명령값이 고장 시 전류 제한값 이하인 경우에는, 그대로의 전류 명령값에 기초하여(스텝 S64), 구동 회로 A(31)를 제어한다(스텝 S65). 한편, 전류 명령값이 고장 시 전류 제한값을 초과하는 경우에는, 전류 명령값을 고장 시 전류 제한값으로 재설정하여(스텝 S66), 구동 회로 A(31)를 제어한다. 그리고 도 8의 플로우를 차량이 정지 상태가 될 때까지 반복하고, 고장 시 어시스트 제어를 계속한다.
자동 조타 기능을 구비한 조타 장치(1)에서는, 자동 운전으로 차량이 조작되고 있는 경우에, 운전자가 스티어링 휠(4)로부터 손을 뗀 상태(손 뗀 상태)가 되는 것이 상정된다. 손 뗀 상태에서 조타 장치의 일부에 고장이 발생한 경우, 조타 장치(1)는 권선 A(32) 혹은 권선 B(38)에 통전하는 전류의 제한값을 고장 전과 동일한 값으로 하여 자동 조타를 계속한다. 그로 인해, 본 실시예의 조타 장치(1)를 탑재한 차량은, 조타 장치(1)의 고장 시에도 거동이 크게 혼란되지 않고, 안전하게 주행을 계속할 수 있다.
또한, 운전자가 고장을 알아차려 스티어링 휠(4)을 파지하고 조타를 개시한 경우에, 권선 A(32) 혹은 권선 B(38)에 통전하는 전류값의 제한값을, 조타 장치(1)가 고장나기 전의 값보다도 작은 값으로 설정하고, 어시스트 제어로 이행한다. 이에 의해 본 실시예의 조타 장치(1)를 탑재한 차량은, 어시스트 제어 이행 후에 잔존하고 있는 정상적인 계통의 전동기가 만일 고장났다고 해도, 주행 레인으로부터 일탈하지 않고 주행할 수 있다.
또한, 스티어링 휠(4)을 파지했을 때에, 조타 장치(1)가 정상적일 때보다도 고장났을 때가 더 큰 조타 토크가 필요해지기 때문에, 어시스트 조타 시에 운전자가 고장을 알아차리기 쉬워, 수리를 재촉하는 효과가 있다.
이러한 효과로부터, 본 실시예의 조타 장치(1)를 탑재한 차량은, 자동 운전 중에 조타 장치(1)에 고장이 발생한 경우에도, 안전하게 주행을 계속할 수 있다.
도 2의 전동 구동 장치(2)는, 제어 장치, 구동 회로, 권선, 전류 검출기 및 위치 검출기가 2계통이 된 구성을 나타냈지만, 토크 센서(12) 등의 센서도 2개 이상 갖고, 각 계통에 1개 이상의 센서를 갖도록 해도 된다. 이 경우도 마찬가지로, 각 계통의 제어 장치, 구동 회로, 권선, 전류 검출기, 위치 검출기 및 센서의 일부에 고장이 발생한 경우에, 먼저 설명한 방법과 마찬가지의 제어에 의해, 주행 중의 안전성을 확보할 수 있다.
또한, 도 2에서는 동일한 출력축(19)을 갖는 전동 구동 장치(2)를 나타냈지만, 각각의 계통에 대하여 출력축을 갖는 구성으로서도, 거의 동등한 효과가 얻어진다.
또한, 도 2의 구성은 전동 구동 장치(2)가 2계통의 전동기(35, 41)를 포함하는 예를 나타냈지만, 3계통 이상의 전동 구동기를 사용하는 구성에 동일한 생각을 적용해도, 상술한 효과와 동등한 효과가 얻어진다.
또한, 도 9에 도시하는 예에서는 조타 토크가 발생하는 것과 동시에 어시스트 제어로 이행한다고 했지만, 조타 토크(21)가 소정의 값 이상이 됨으로써, 스티어링 휠(4)이 파지되었다고 판단해도 된다. 이에 의해 스티어링 휠(4)의 관성력에 의한 토크값과 실제로 운전자에 의해 조타되고 있는 상태를 분별할 수 있다.
또한, 고장 시에 운전자가 스티어링 휠(4)에 자동 조타 중에도 손을 대고 있는 경우는, 도 10에 도시하는 바와 같이 제어를 실시한다. 도 10은 본 발명의 실시예 1에 관하여, 자동 운전 중에 조타 장치(1)가 고장났을 때에 운전자가 스티어링 휠(4)을 파지하고 있는 경우에 대하여, 조타 토크, 각 계통의 전동기의 권선에 통전하는 전류값 및 전류 제한값의 시간 변화의 예를 나타내는 도면이다.
이 경우는, 도 5의 스텝 34에서 스티어링 휠(4)이 운전자에 의해 파지되고 있다고 판단하여, 고장 시 자동 조타 제어를 실행하지 않고 고장 시 이행 제어(스텝 S37)를 실행한다. 이 경우는, 고장과 동시(시간(60))에 전술한 플로우와 마찬가지로 자동 조타 제어로부터 어시스트 제어로 이행하면서, 전류 제한값(55)을 정상 시 전류 제한값(55a)으로부터 고장 시 최저 전류 제한값(55c)까지 참조 부호 55b로 나타내는 바와 같이 점감된다.
도 10의 예에서는, 고장 후에 자동 운전을 계속하지 않는다. 즉, 운전자가 스티어링 휠(4)을 파지하고 있기 때문에, 도 9의 시간(60)부터 시간(61)까지의 기간의 제어가 생략된다. 그리고 본 예에서는, 시간(시각)(60)부터, 도 9의 시간(61) 이후와 마찬가지의 제어를 실행한다. 이 제어에 의해, 본 예에서도, 전류 제한값(55)을 정상 시보다도 작게 함으로써, 어시스트 토크의 발생량을 정상 시보다도 작게 한다. 이에 의해, 정상 계통이 또한 고장난 경우에, 운전자의 조작만으로 차량의 거동을 컨트롤하는 상태로 원활하게 이행할 수 있어, 차량의 궤도가 크게 흐트러지는 일이 없다. 또한, 고장 시의 어시스트 토크가 작기 때문에, 조타에 큰 힘이 필요해져, 운전자에 고장을 알아차리게 하여, 수리를 재촉시킨다는 효과가 얻어진다.
또한, 도 9에서 고장 시 전류 제한값은 조타 토크(54)의 증가와 함께 고장 시 최저 전류 제한값까지 감소된다고 했지만, 차량의 운동 상태도 고려하여 변화시키도록 해도 된다. 예를 들어, 차속이 낮은 경우에는 높은 경우보다 고장 시 최저 전류 제한값을 크게 한다. 이에 의해 상기와 마찬가지의 효과가 얻어지고, 또한 저속 시에 스티어링 휠(4)의 조작이 용이해진다는 효과도 얻어진다. 또한, 조타각이 큰 경우나, 조타 속도(조타각 속도)가 큰 경우에 고장 시 최저 전류 제한값을 크게 하는 것으로 해도 상기와 거의 동등한 효과가 얻어지고, 또한 대전타 및 급전타가 용이해지는 효과도 얻어진다. 또한, 차량 탑재 카메라 등으로 외계를 인식하고 있는 경우에, 전방에 장해물이 있어, 그것을 긴급하게 회피하는 경우 등에, 일시적으로 고장 시 최저 전류 제한값을 크게 함으로써, 상기한 효과와 함께 긴급 회피를 용이하게 한다는 효과가 얻어진다.
실시예 2
도 11 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 관한 조타 장치(1)에 대하여 설명한다. 본 실시예의 제어를 실행하는 조타 장치(1) 및 전동 구동 장치(2)는 제1 실시예와 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다. 또한, 고장 전의 제어 플로우 및 고장 시의 제어 플로우는 도 3, 도 4 및 도 5와 마찬가지이다.
본 실시예는, 제1 실시예의 도 5 스텝 S37 및 도 4의 스텝 S21의 제어 플로우의 내용이 상이하다.
도 11은, 도 5의 고장 시 이행 제어(스텝 S37)의 제2 실시예에 관한 처리 플로우를 나타낸다.
스텝 S71에서 상위 컨트롤러(15)로부터 요구되는 타각을 실현하기 위하여 필요한 전동 구동 장치(2)의 토크 출력인 자동 조타 토크를 연산한다. 동시에 토크 센서(12)에서 검출되는 조타 토크(21)에 기초하여, 운전자의 토크를 어시스트하기 위한 어시스트 토크를 연산한다. 다음에 스텝 S72에서 토크 명령값을 연산한다. 여기서 토크 명령값은 자동 조타 토크와 어시스트 토크를 차량의 거동이 크게 변화하지 않도록 합성한 값으로서 연산된다. 예를 들어, 조타 토크(21)의 상승과 함께 자동 조타 토크의 비율을 작게 하고, 어시스트 토크의 비율을 크게 하면 된다. 스텝 S72에서 연산한 토크 명령값을 바탕으로 전류 명령값을 연산한다(스텝 S73). 이어서, 한쪽의 계통 전동기가 고장 시에 설정되는 권선 A(32) 혹은 권선 B(38)에 통전하는 전류의 최댓값에 상당하는 고장 시 전류 제한값을 연산한다(스텝 S74).
여기서, 고장 시 이행 제어 중은 고장 시 전류 제한값을 조타 장치(1)가 정상 시의 전류 제한값과 동일한 값으로 한다.
다음에 스텝 S75에서 전류 명령값이 스텝 S74에서 설정한 고장 시 전류 명령값 이하인지 여부를 판정하여, 전류 명령값이 고장 시 전류 제한값 이하인 경우에는 전류 명령값을 변경하지 않는다(스텝 S76). 한편, 스텝(75)에서 전류 명령값이 고장 시 전류 제한값보다도 크다고 판단된 경우에는, 전류 명령값을 고장 시 전류 제한값과 동일한 값이 되도록 설정한다(스텝 S79). 그리고, 스텝 S77에서, 이 전류 명령값과 동등한 전류값이 정상적인 권선 A(32)에 통전되도록, 정상 계통의 구동 회로 A(31) 혹은 구동 회로 B(37)를 조작한다.
다음에 스텝 S78에서, 스텝 S72에서 연산한, 자동 조타 토크와 어시스트 토크를 합성한 토크 명령값에 대하여, 자동 조타에 의한 토크의 비율(자동 조타 비율)이 제로인지 판정한다. 자동 조타 비율이 제로가 아닌 경우에는, 스텝 S71로 되돌아가 처리를 반복한다. 자동 조타 비율이 제로인 경우에는, 도 11에 도시하는 고장 시 이행 제어를 종료하고 고장 시 어시스트 제어 S21을 실행한다.
도 12는 고장 시 어시스트 제어 S21의 제2 실시예에 관한 처리 플로우를 나타내는 흐름도이다.
스텝 S81에서, 조타 토크(21)에 기초하여, 어시스트 제어를 실행하기 위한 토크 명령값을 연산한다. 여기에서는 전동 구동 장치(2)가 정상적인 경우에는 2계통의 전동기(전동 구동기)로 나뉘어 있던 토크 명령값을 1계통의 전동기로 출력할 수 있는 토크 명령값으로 변경한다. 이 연산된 토크 명령값에 기초하여, 스텝 S82에서 토크 명령값과 동등한 토크 출력을 얻기 위한 정상적인 권선 A(32) 혹은 권선 B(38)에 통전하는 전류 명령값을 연산한다.
이어서, 한쪽의 계통 전동기가 고장 시에 설정되는, 정상적인 권선 A(32) 혹은 권선 B(38)에 통전하는 전류의 최댓값에 상당하는 고장 시 전류 제한값을 연산한다(스텝 S84).
여기서, 고장 시 전류 제한값은 점감하는 것으로 하는데, 예를 들어 시간과 함께 감소하다가, 최종적으로 미리 정한 일정값이 되도록 한다. 여기서, 미리 정한 일정값은 상술한 정상 시의 전류 제한값보다도 작은 값으로 설정한다. 또한 이 일정값은, 정상적인 나머지 계통에 실함이 발생하여 어시스트 토크를 전혀 발생할 수 없게 되어, 운전자의 조타 토크뿐인 조타로 이행할 때에 운전자가 차량의 거동을 크게 혼란되게 하지 않고 조타할 수 있는 최저 어시스트 토크를 발생 가능한 값(전류값 고장 시 최저 전류 제한값)으로 설정되면 된다.
이어서, 스텝 S84에서 전류 명령값이 각 권선에 통전하는 고장 시 전류 제한값 이하가 되는지를 판정한다. 전류 명령값이 고장 시 전류 제한값 이하인 경우, 스텝 S85에서 전류 명령값을 변경하지 않고, 스텝 S86에서 이 전류 명령값과 동등한 전류가 정상적인 권선 A(32) 혹은 권선 B(38)에 통전되도록, 정상 계통의 구동 회로 A(31) 혹은 구동 회로 B(37)를 조작한다.
또한, 스텝 S84의 판정에 있어서, 스텝 S82에서 연산된 전류 명령값이 고장 시 전류 명령값보다도 크다고 판단된 경우에는, 스텝 S87에서 전류 명령값을 고장 시 전류 제한값과 동일해지도록 재설정한다. 그 후, 재설정된 전류 명령값과 동등한 전류값이 정상적인 권선 A(32)에 통전되도록 정상 계통의 구동 회로 A(31)를 조작한다(스텝 S86).
이상의 도 12에 도시하는 고장 시 어시스트 제어를 차량이 정지할 때까지 반복 실행한다.
이상의 구성으로 구동 제어되는 조타 장치(1)에 있어서, 자동 조타 제어 중에 1계통의 전동기가 고장난 경우의 처리에 대하여, 도 13을 사용하여 설명한다. 도 13은 본 발명의 실시예 2에 관하여, 자동 운전 중의 조타 장치(1)가 고장났을 때에 운전자가 스티어링 휠(4)을 파지하고 있지 않은 경우에 대하여, 조타 토크, 각 계통의 전동기의 권선에 통전하는 전류값 및 전류 제한값의 시간 변화의 예를 나타내는 도면이다.
도 13은 자동 조타 제어를 실행하고 있는 조타 장치(1)를 탑재한 차량이 커브를 주행 중에 제2 계통 전동기(41)의 일부가 고장난 경우를 상정하고 있다. 도 13의 3개의 그래프 중 상측의 참조 부호 201은 운전자의 조타 토크(21)의 시간 변화를 나타내는 조타 토크도이다. 중앙의 참조 부호 202는 제1 계통 전동기 전류값의 시간 변화를 나타내는 제1 계통 전동기 전류값도이며, 제1 계통 전동기(35)의 권선 A(32)에 통전하는 전류값의 시간 변화를 나타내고 있다. 하측의 참조 부호 203은 제2 계통 전동기 전류값의 시간 변화를 나타내는 제2 계통 전동기 전류값도이며, 제2 계통 전동기(41)의 권선 B(38)에 통전하는 전류값의 시간 변화를 도시하는 도면이다. 또한, 참조 부호 201 중에 나타내는 실선(204)은 운전자의 조타 토크(도 1의 조타 토크(21))를 나타내고 있다. 또한, 참조 부호 202 중에 나타내는 점선(205)은 제1 계통 전동기(35)의 전류 제한값을 나타내고, 참조 부호 203 중에 나타내는 점선(206)은 제2 계통 전동기(41)의 전류 제한값을 나타낸다. 또한, 참조 부호 202 중에 나타내는 실선(207)은 제1 계통 전동기(35)의 전류 명령값의 예를 나타내고, 참조 부호 203 중에 나타내는 실선(208)은 제2 계통 전동기(41)의 전류 명령값의 예를 나타낸다.
도 13의 좌단의 시간(시각)(209)의 시점에서, 차량은 자동 운전 상태에 있고, 실선(204)으로 나타내는 바와 같이 운전자는 스티어링 휠(4)로부터 손을 뗀 상태이며, 조타 토크(204)가 발생하지 않는다. 그로 인해, 도 3의 스텝 S3에 도시하는 바와 같이, 제1 계통 전동기(35)의 출력 토크와 제2 계통 전동기의 출력 토크의 합성 출력 토크에 의해, 조타 장치(1)가 자동 조타 제어에 의해 동작하고 있다.
시간(210)에서 제2 계통 전동기(41)에 고장이 발생하면, 도 4의 스텝 S15에서 조타 장치(1)의 고장 정보를 취득하여 고장 상태에 있음을 판단하고(스텝 S16), 스텝 S20의 고장 시 제어 이행 모드를 실행한다. 또한 도 5의 스텝 S31에서 고장 계통을 판단하고, 스텝 32에서 구동 회로 B(37)를 조작하여 고장난 제2 계통 전동기(41)를 차단한다. 또한, 시간(210)의 시점에서는 조타 토크의 도 201에 도시하는 바와 같이 조타 토크(204)가 없기 때문에, 스텝 S34에서 취득한 정보에 기초하여 스티어링 휠(4)이 파지되어 있지 않다고 판정하고(스텝 S35), 고장 시 자동 조타 제어를 실행한다(스텝 S36). 고장 시 자동 조타 제어에서는, 도 6의 스텝 S41에서 전동 구동 장치(2)의 토크 출력의 명령값을 연산한다. 이때, 제2 계통 전동기(41)는 고장나서 차단되어 있기 때문에, 커브를 선회할 때의 토크가 부족하다. 이 부족한 토크를 보충할 목적으로, 정상 계통인 제1 계통 전동기(35)에 대한 토크 명령값을, 상술과 같이 고장 전의 2계통분에 상당하는 크기로 변경한다.
연산된 토크 명령값에 따라, 정상적인 제1 계통 전동기(35)에 대한 전류 명령값을 연산한다(스텝 S42). 다음에 스텝 S43에서, 연산된 전류 명령값이 정상 상태의 전동 구동 장치(2)에 설정되어 있던 값과 동일한 값인, 정상 시 전류 제한값(205a) 이하임을 확인한다. 전류 명령값이 정상 시 전류 제한값(205a) 이하인 경우에는, 그대로의 전류 명령값에 기초하여(스텝 S44), 구동 회로 A(31)를 제어한다(스텝 S45). 전류 명령값이, 정상 시 전류 제한값(205a)을 초과하는 경우에는, 전류 명령값을 정상 시 전류 제한값(205a)으로 재설정하여(스텝 S46), 구동 회로 A(31)를 제어한다.
여기서, 조타 장치(1)의 전동 구동 장치(2)의 최대 출력은 전타를 위하여 가장 큰 토크가 요구되는 차량 정지 상태에 맞추어 설계되는 것으로 한다. 그로 인해, 어느 정도의 차속이 있는 상태에서는 필요한 토크가 작아져, 본 실시예에 도시하는 바와 같이 2계통이 동등한 전동 구동 장치(35, 41)를 갖는 구성의 경우, 1계통분의 토크 출력으로 주행 중의 전타에 필요한 토크를 충분히 조달할 수 있다. 그래서 운전자가 조타 장치(1)의 고장을 알아차려 조타를 개시할 때까지는 도 6에 도시한 플로우에 따라, 정상적인 제1 계통 전동기(35)를 사용하여 자동 조타를 계속한다.
다음에 도 13의 시간(211)의 타이밍에 운전자가 조타 장치(1)의 고장을 알아차려 스티어링 휠(4)을 파지하면, 실선(204)으로 나타내는 바와 같이 조타 토크(204)가 검출되기 시작한다. 조타 토크(204)가 증가하면, 스텝 37에서 고장 시 이행 제어를 실행한다.
본 실시예에 관한 고장 시 이행 제어는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 스텝 71에서 자동 조타 제어의 계속에 필요한 자동 조타 토크와 어시스트 제어에 필요한 어시스트 토크를 연산한다. 다음에 상술과 같이 차량의 거동이 크게 변화하지 않으며, 또한 운전자가 급한 스티어링 휠(4)의 토크 변화를 느끼지 않도록, 자동 조타 토크와 어시스트 토크를 합성하고(스텝 S72), 각각의 토크에 상당하는, 권선 A(32)에 통전하는 전류값을 연산한다(스텝 S73). 예를 들어, 도 13에 있어서 일점쇄선(214)으로 나타내는 자동 조타 토크에 대응하는 전류값과 이점쇄선(215)으로 나타내는 어시스트 토크에 대응하는 전류값의 시간 변화가 나타내는 바와 같이, 운전자의 조작 토크(204)의 증가와 함께 자동 조타 토크의 비율을 감소시키고, 어시스트 토크의 비율을 증가시키는 제어를 한다. 이때, 자동 조타 토크에 대응하는 전류값은 점감하고, 어시스트 토크에 대응하는 전류값은 점증한다. 여기서, 도 13에 있어서, 일점쇄선(214)과 이점쇄선(215)은 조타 토크(204)에 대하여 선형으로 변화하는 것으로서 기재했지만, 실제로는 조타 상황에 따라 비선형으로 변화하는 것으로 해도 된다.
이어서, 스텝 S74에서 고장 시 전류 제한값을 설정하지만, 여기에서는 고장 시 이행 제어 중은 전류 제한값을 정상 시 전류 제한값으로부터 변화하지 않도록 한다. 즉, 운전자에 의해 스티어링 휠(4)이 파지되어 어시스트 제어로 이행할 때까지 동안은, 정상적인 계통의 전동기의 출력 제한값(고장 시 전류 제한값)은 정상 시의 출력의 상한값(정상 시 전류 제한값)과 동일한 값으로 한다.
이어서, 도 11에 도시하는 바와 같이, 스텝 S73에서 연산된 전류 명령값이 고장 시 전류 제한값 이하임을 확인한다(스텝 S75). 전류 명령값이 고장 시 전류 제한값 이하일 때는 그대로의 전류 명령값에 기초하여(스텝 S76), 구동 회로 A(31)를 제어한다(스텝 S77). 한편, 전류 명령값이 고장 시 전류 제한값을 초과하는 경우에는, 전류 명령값을 고장 시 전류 제한값으로 재설정하여(스텝 S79), 구동 회로 A(31)를 제어한다.
도 13에 도시하는 바와 같이, 자동 조타에 수반하는 전류값의 비율이 제로가 되는 시간(212)의 타이밍에서, 도 11의 스텝 S78에 도시하는 바와 같이 고장 시 이행 제어를 종료하고, 도 5의 스텝 S21에 나타내는 고장 시 어시스트 제어를 실행한다. 이때, 제어기(제어 장치)는, 운전자에 의해 스티어링 휠(4)이 파지되어, 어시스트 제어로 완전 이행한 후에, 정상적인 계통의 전동기 출력 제한값을 고장 시 출력 제한값(고장 시 전류 제한값)까지 시간의 경과와 함께 서서히 내린다. 즉, 정상적인 계통의 전동기 출력 제한값은 고장 시 전류 제한값까지 점감된다.
제2 실시예에 관한 고장 시 어시스트 제어 중은, 도 12에 도시하는 바와 같이 스텝 S81에서 어시스트 토크(토크 명령값)를 연산하고, 어시스트 토크를 정상적인 제1 계통 전동기(35)가 출력하기 위하여 필요한 전류 명령값을 연산한다(스텝 S82). 이어서, 고장 시 전류 제한값을 스텝 S83에서 연산한다. 예를 들어 도 13의 점선(205)(205b부)으로 나타내는 바와 같이, 전류 제한값은 시간과 함께 저하시킨다. 또한 고장 시 전류 제한값은, 점선(205)(205c부)으로 도시하는 바와 같이, 최종적으로 제1 실시 형태와 마찬가지로 고장 시 최저 전류 제한값이 되도록 하면 된다.
이어서, 스텝 S84에서, 연산된 전류 명령값이 고장 시 전류 제한값 이하임을 확인한다. 전류 명령값이 고장 시 전류 제한값 이하인 경우에는, 그대로의 전류 명령값에 기초하여(스텝 S85), 구동 회로 A(31)를 제어한다(스텝 S86). 한편, 전류 명령값이 고장 시 전류 제한값을 초과하는 경우에는 전류 명령값을 고장 시 전류 제한값으로 재설정하여(스텝 S87), 구동 회로 A(31)를 제어한다. 그리고 도 12의 플로우를 차량이 정지 상태가 될 때까지 반복하고, 고장 시 어시스트 제어를 계속한다.
본 실시예에 의해서도 제1 실시예와 마찬가지로, 자동 운전으로 차량이 조작되고 있는 경우에, 운전자가 스티어링 휠(4)로부터 손을 뗀 상태(손 뗀 상태)가 되는 것을 생각할 수 있다. 이 손 뗀 상태에서 조타 장치(1)의 일부에 고장이 발생한 경우에, 권선 A(32) 혹은 권선 B(38)에 통전하는 전류의 제한값을 고장 전과 동일한 값으로 설정하여 자동 조타를 계속한다. 이에 의해, 본 실시예의 조타 장치(1)를 구비한 차량은, 조타 장치(1)의 고장 시에도 거동이 크게 혼란되지 않고, 안전하게 주행을 계속할 수 있다.
또한, 운전자가 고장을 알아차려 스티어링 휠(4)을 파지하여 조타를 개시한 경우에, 권선 A(32) 혹은 권선 B(38)에 통전하는 전류값의 제한값을, 조타 장치(1)가 고장나기 전의 값보다도 작은 값으로 설정하고, 어시스트 제어로 이행한다. 이에 의해 본 실시예의 조타 장치를 구비한 차량은, 잔존하고 있는 정상적인 계통의 전동기(전동 구동기)가 만일 고장났다고 해도, 주행 레인으로부터 일탈하지 않고 주행할 수 있다.
또한, 스티어링 휠(4)을 파지했을 때에, 조타 장치(1)가 정상적일 때보다도 고장났을 때가 더 큰 토크가 필요해지기 때문에, 어시스트 조타 시에 운전자가 고장을 알아차리기 쉬워, 수리를 재촉하는 효과가 있다.
이러한 효과로부터, 본 발명의 제2 실시예를 사용한 조타 장치(1)를 탑재한 차량도, 자동 운전 중에 조타 장치(1)에 고장이 발생한 경우에, 안전하게 주행을 계속할 수 있다.
실시예 3
도 14 및 도 15를 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 관한 조타 장치(1)에 대하여 설명한다. 제3 실시예의 조타 장치(1) 및 전동 구동 장치(2)의 구성은, 제1 실시예 및 제2 실시예(도 1 및 도 2)와 마찬가지이기 때문에, 여기에서는 설명을 생략한다. 또한, 흐름도는 제1 실시예의 흐름도(도 3 내지 도 8)와 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.
본 실시예는, 제1 실시예에 있어서의 도 7의 고장 시 제어 이행 모드 중의 처리 중 스텝 S54의 고장 시 전류 제한값 연산이 상이하다.
도 14는 본 발명의 실시예 3에 관한 고장 시 전류 제한값의 설정에 관한 처리를 나타내는 흐름도이다.
제3 실시예에서는, 도 7의 고장 시 전류 제한값 연산(스텝 S54) 중에, 도 14의 흐름도에 나타내는 처리를 실행한다. 스텝 S91에서 차량 상태(22) 신호의 하나인 차속을 취득한다. 차속을 취득한 후, 스텝 S92에서 차속이 미리 설정된 차속 역치 이상이 되는지를 판정한다. 여기서 차속 역치는 예를 들어 차륜을 전타하기 위하여 필요한 힘의 차속 변화에 기초하여 정하고, 예를 들어 어느 정도 이상의 힘이 필요한 차속을 역치로 하면 된다.
스텝 S92에서 차속이 차속 역치 이상이라고 판정된 경우에는, 고장 시 전류 제한값을 고속 시 제한값으로 한다(스텝 S93). 또한, 스텝 S92에서 차속이 차속 역치보다도 작다고 판정된 경우에는, 고장 시 전류 제한값을 저속 시 제한값으로 한다(스텝 S94).
여기서 고속 시 제한값과 저속 시 제한값은 조타 토크의 증가나 시간의 경과 등에 따라 변화하여, 최종적으로 미리 정한 일정값이 되는 권선 A(34) 및 권선 B(38)에 통전하는 전류 제한값을 나타낸다. 전류 제한값의 미리 정한 일정값은, 고속 시 제한값을 저속 시 제한값보다도 더 작은 값으로 설정하면 된다. 또한, 이들 제한값은, 각 속도 영역에서 그 전류 제한값에 의해 출력되는 잔존 계통의 토크가, 그 잔존되어 있는 계통이 또한 고장남으로써 상실된 경우에, 거동의 혼란에 의해 차량이 레인을 일탈하지 않는 동일한 값을 설정하면 된다.
이러한 처리를 추가한 경우의 구성으로 구동 제어되는 조타 장치(1)에 있어서, 자동 조타 제어 중에 1계통의 전동기가 고장난 경우의 처리에 대하여, 도 15를 사용하여 설명한다. 도 15는 본 발명의 실시예 3에 관하여, 자동 운전 중에 조타 장치(1)가 고장났을 때에 운전자가 스티어링 휠(4)을 파지하고 있지 않은 경우에 대하여, 조타 토크, 각 계통의 전동기의 권선에 통전하는 전류값 및 전류 제한값의 시간 변화의 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 자동 조타 제어를 실행하고 있는 조타 장치(1)를 탑재한 차량이 커브를 주행 중에, 제2 계통 전동기(41)의 일부가 고장난 경우를 상정하고 있다.
도 15의 참조 부호 501은 제1 실시예의 도 9의 조타 토크의 시간 변화를 나타내는 조타 토크도(51)와 마찬가지의 조타 토크도이다. 참조 부호 502는 제1 계통 전동기의 권선 A(32)에 통전하는 전류값의 크기를 도시하는 도 9의 제1 계통 전동기 전류값도(52)와 마찬가지의 제1 계통 전동기 전류값도이다. 참조 부호 503은 제2 계통 전동기의 권선 B(38)에 통전하는 전류값의 크기를 도시하는 도 9의 제2 계통 전동기 전류값도(53)와 마찬가지의 제2 계통 전동기 전류값도이다. 도 15에서는 도 9 외에도 차속을 나타내는 차속도(301)가 추가되어 있다. 차속도(301)의 실선(302)은 차속의 시간 변화를 나타낸다. 또한, 도 15의 시간(61)에서 스티어링 휠(4)이 파지될 때까지는, 제1 실시예와 처리가 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
시간(시각)(61)에서 운전자가 스티어링 휠(4)을 파지하고, 조타 토크(54)가 증가하면, 도 5의 스텝 37에서 고장 시 이행 제어를 실행한다. 고장 시 이행 제어 실행 중에, 도 15의 차속을 도시하는 도면(301)에 도시하는 바와 같이, 차속(302)이 저하되고 있는 경우를 상정한다. 이 경우, 시간(303)에서 차속이 미리 설정된 차속 역치(304)를 하회한다. 차속 역치(304)를 상회하는 경우에는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 전류 제한값(55b1)을 조타 토크(54)의 증가와 함께 일정 비율로 점감시킨다. 한편, 시간 S303에서 차속이 차속 역치(304)를 하회한 경우에는, 전류 제한값(55b2)의 저하량을 감소시킨다.
또한, 시간(62)에서 전류 제한값(55)이 고장 시 최저 전류 제한값(55c)에 도달하지만, 이 값도 차속이 차속 역치 이상인 경우에 비하여 큰 값으로 설정한다. 이에 수반하여 실선(57)으로 나타내는 정상적인 제1 계통 전동기(35)의 전류 명령값을 고속 시보다도 크게 할 수 있고, 이점쇄선(64)으로 나타내는 어시스트 토크에 대응하는 전류값을 보다 크게 할 수 있다. 이로 인해, 조타 토크(54)의 변화를 억제하는 것이 가능해진다.
이상과 같은 구성에 의해, 제어되는 조타 장치(1)는, 제1 실시예와 마찬가지로, 자동 운전 중에 전동 구동 장치(2)의 1계통의 전동기가 고장났다고 해도 안전하게 주행을 계속할 수 있다. 또한, 차속이 저하되고, 차륜을 전타하기 위하여 필요한 힘이 커진 경우에, 차속에 따라 전류 제한값을 크게 함으로써 전동 구동 장치(2)의 출력을 크게 하고, 운전자의 부하를 경감시키는 것이 가능해진다.
상기한 예에서는 차속의 역치에 의해 전류 제한값을 전환하는 구성으로 했지만, 차속이 감소됨에 따라 전류 제한값이 연속적으로 커지도록 해도 된다. 이 경우도 마찬가지로, 운전자의 부하를 저감시키는 동등한 효과가 얻어진다.
또한, 상기한 예에서는 차속에 따라 전류 제한값을 변화시키는 예를 나타냈지만, 차속 대신에 타각의 변화나 타각 속도의 변화에 따라, 전류 제한값을 변화시키는 구성으로 해도 된다.
또한, 상위 컨트롤러(15)나 차량 상태(22)의 정보에서 충돌 회피 등의 요구가 있는 경우에는, 전류 제한값을 일시적으로 크게 하는 등의 처리를 실시하도록 해도 된다. 즉, 충돌 회피 요구가 있는 경우에는 없는 경우보다도, 고장 시 출력 제한값을 큰 값으로 설정하면 된다.
또한, 본 발명은 상기한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어, 상기한 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위하여 상세하게 설명한 것이며, 반드시 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어느 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성으로 치환하는 것이 가능하며, 또한 어느 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 부가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시예의 구성의 일부에 대하여, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.
1: 조타 장치
2: 전동 구동 장치
3: 조타 기구
4: 스티어링 휠
5: 스티어링 샤프트
6: 피니언축
7: 랙축
8: 감속 기구
9: 타이로드
10, 11: 차륜
12: 토크 센서
13: 벨트·풀리
14: 볼 나사
15: 상위 컨트롤러
16: 입력 단자
17: 출력 단자
18: 전원
19: 출력축
20: 상위 신호
21: 조타 토크 신호
22: 차량 상태 신호
23: 조타 장치 상태 신호
24: 경고 장치
25: 경고 명령
30: 제어 장치 A
31: 전류 검출기 A
32: 권선 A
33: 위치 검출기 A
35: 제1 계통 전동기
36: 제어 장치 B
37: 전류 검출기 B
38: 권선 B
39: 전류 검출기 B
40: 위치 검출기 B
41: 제2 계통 전동기

Claims (20)

  1. 구동 회로와 권선조의 조합을 포함하는 전동기를 복수 계통 갖는 전동 구동 장치를 구비하고,
    스티어링 휠의 조작에 의해 입력되는 조타 토크에 기초하여 조타력을 보조하는 어시스트 제어와, 타각 명령값에 기초하여 전타륜의 타각을 제어하는 자동 조타 제어의 어느 것의 제어를 선택하고, 미리 설정한 출력 제한값을 초과하지 않는 범위의 출력으로 상기 전동 구동 장치를 제어하는 제어기를 구비하는 조타 장치로서,
    상기 제어기는,
    상기 자동 조타 제어에 의한 제어 중에, 상기 전동 구동 장치의 상기 전동기의 하나의 계통이 고장난 경우,
    고장나지 않은 정상적인 계통의 전동기를 사용하여 상기 자동 조타 제어를 계속한 후에,
    상기 어시스트 제어로 이행했을 때의 상기 정상적인 계통의 전동기의 상기 출력 제한값을, 모든 계통의 전동기가 정상적으로 동작하고 있을 때에 설정되어 있던 정상 시 출력 제한값보다도 작은 고장 시 출력 제한값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 조타 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고장 시 출력 제한값은 차량의 운동 상태에 따라 가변으로 하는 것을 특징으로 하는 조타 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 고장 시 출력 제한값은 차속이 높은 경우보다도 낮은 경우가 더 큰 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 조타 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 고장 시 출력 제한값은 조타각 속도가 작은 경우보다도 큰 경우가 더 큰 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 조타 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 고장 시 출력 제한값은 조타각이 작은 경우보다도 큰 경우가 더 큰 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 조타 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 고장 시 출력 제한값은 충돌 회피 요구가 있는 경우에는 없는 경우보다도 큰 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 조타 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 스티어링 휠을 운전자가 파지한 것을 판단하여, 상기 자동 조타 제어로부터 상기 어시스트 제어로 전환하는 것을 특징으로 하는 조타 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어기는, 조타 토크가 소정값 이상이 된 경우에, 운전자에 의해 상기 스티어링 휠이 파지되었다고 판단하는 것을 특징으로 하는 조타 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 조타 토크가 크게 검출된 경우에, 상기 조타 토크가 작은 경우보다도, 상기 고장 시 출력 제한값을 낮게 설정하는 것을 특징으로 하는 조타 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 전동 구동 장치를 구성하는 상기 전동기의 하나의 계통이 실함되었을 때에, 스티어링 휠이 파지되어 있지 않음을 판단한 경우에는, 상기 자동 조타 제어를 계속하는 것을 특징으로 하는 조타 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제어기는,
    내부의 연산값으로서 상기 자동 조타 제어를 위하여 필요한 상기 전동기의 출력의 비율인 자동 조타 기여율과, 상기 어시스트 제어를 위하여 필요한 상기 전동기의 출력의 비율인 어시스트 제어 기여율을 갖고,
    상기 자동 조타 제어로부터 상기 어시스트 제어로 전환할 때에, 상기 자동 조타 기여율을 서서히 내림과 함께 상기 어시스트 제어 기여율을 서서히 올리는 것을 특징으로 하는 조타 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 조타 토크가 소정값 이상이 되었을 때에, 상기 자동 조타 기여율을 제로로 하고, 상기 어시스트 제어에 의한 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 조타 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 자동 조타 제어의 제어 중에 상기 전동 구동 장치를 구성하는 상기 전동기 중 1계통이 고장났을 때에, 운전자에 의해 상기 스티어링 휠이 파지되어 상기 어시스트 제어로 이행할 때까지 동안은, 상기 정상적인 계통의 전동기의 상기 출력 제한값은 상기 정상 시 출력 제한값과 동일한 값으로 하는 것을 특징으로 하는 조타 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어기는, 운전자에 의해 상기 스티어링 휠이 파지되고, 상기 어시스트 제어로 완전 이행한 후에, 상기 정상적인 계통의 전동기의 상기 출력 제한값을 상기 고장 시 출력 제한값까지 내리는 것을 특징으로 하는 조타 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 어시스트 제어로 이행 후에 상기 정상적인 계통의 상기 전동기의 상기 출력 제한값을 상기 고장 시 출력 제한값까지 내릴 때에, 시간의 경과와 함께 서서히 내리는 것을 특징으로 하는 조타 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 제어기가 상기 자동 조타 제어를 실행하고 있을 때에 상기 전동 구동 장치를 구성하는 상기 전동기 중 하나에 고장이 발생한 경우에, 고장을 알리는 경고를 발하는 경고 생성기를 구비하는 것을 특징으로 하는 조타 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 경고 생성기는 경고에 의해 운전자에게 상기 스티어링 휠의 파지를 재촉하는 것을 특징으로 하는 조타 장치.
  18. 제16항에 기재된 조타 장치를 구비하는 차량으로서,
    상기 경고 생성기에 경고에 의해 타 차량에 대하여 상기 조타 장치의 실함을 표시하는 실함 표시기를 설치한 것을 특징으로 하는 차량.
  19. 제16항에 기재된 조타 장치를 구비하는 차량으로서,
    상기 제어기는, 상기 자동 조타 제어의 제어 중에 상기 전동 구동 장치를 구성하는 상기 전동기의 일부에 고장이 발생했을 때, 차속을 저감시키는 것을 특징으로 하는 차량.
  20. 제16항에 기재된 조타 장치를 구비하는 차량으로서,
    상기 제어기는, 상기 자동 조타 제어의 제어 중에 상기 전동 구동 장치를 구성하는 상기 전동기의 일부에 고장이 발생했을 때, 저속측의 레인으로 유도하도록 상기 자동 조타 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 차량.
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