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JP4062207B2 - Vehicle steering system - Google Patents

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JP4062207B2
JP4062207B2 JP2003286962A JP2003286962A JP4062207B2 JP 4062207 B2 JP4062207 B2 JP 4062207B2 JP 2003286962 A JP2003286962 A JP 2003286962A JP 2003286962 A JP2003286962 A JP 2003286962A JP 4062207 B2 JP4062207 B2 JP 4062207B2
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steering motor
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preliminary
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雅也 瀬川
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Description

本発明は、所謂ステアバイワイヤシステムを採用した車両用操舵装置におけるフェールセーフ機能の改良に関する。   The present invention relates to an improvement in a fail-safe function in a vehicle steering system employing a so-called steer-by-wire system.

ステアバイワイヤシステムを採用した操舵装置においては、操作部材を車輪に機械的に接続することなく、その操作部材の操作に応じて駆動される操舵用モータの動きを舵角が変化するように車輪に伝達している。   In a steering apparatus that employs a steer-by-wire system, the steering member driven by the operation of the operation member is not mechanically connected to the wheel so that the steering angle changes on the wheel. Communicating.

ステアバイワイヤシステムを採用した操舵装置においては操作部材と車輪が機械的に接続されていないため、操舵用モータの異常時に操舵不能に陥るのを防止するフェールセーフ機能が必要になる。そこで、予備の操舵用モータを設け、操舵用モータの異常時は予備の操舵用モータにより舵角を変化させることが考えられている(特許文献1参照)。
特開2000−53015号公報
In a steering device that employs a steer-by-wire system, the operation member and the wheel are not mechanically connected, and therefore a fail-safe function is required to prevent the steering motor from becoming unsteerable when the steering motor is abnormal. Therefore, it is considered that a spare steering motor is provided and the steering angle is changed by the spare steering motor when the steering motor is abnormal (see Patent Document 1).
JP 2000-53015 A

上記のように予備の操舵用モータを設けたとしても、その予備の操舵用モータへの電力供給用バッテリーが消尽されてしまうと操舵用モータの異常時にフェールセーフ機能を奏することができない。   Even if a spare steering motor is provided as described above, if the battery for supplying power to the spare steering motor is exhausted, the fail-safe function cannot be achieved when the steering motor is abnormal.

また、車両走行中にオルタネータ等の車載発電装置が故障することでエンジンが停止したような場合、慣性で走行する車両を路肩等の安全な停止場所まで導くための操舵機能を維持する必要がある。しかし、発電装置の故障によりバッテリーが急速に消尽されると、操舵用モータが正常であっても操舵機能を維持できなくなる。   In addition, when an on-vehicle power generation device such as an alternator breaks down while the vehicle is running, it is necessary to maintain a steering function for guiding the vehicle traveling by inertia to a safe stop location such as a road shoulder. . However, if the battery is rapidly exhausted due to a failure of the power generation device, the steering function cannot be maintained even if the steering motor is normal.

上記のような問題は、バッテリーに操舵用モータだけでなく空調装置のような大きな負荷が接続されている場合に助長される。本発明は上記問題を解決することを目的とする。   The above problem is promoted when not only a steering motor but also a large load such as an air conditioner is connected to the battery. The present invention aims to solve the above problems.

本発明は、操舵用モータと、予備操舵用モータと、前記操舵用モータと前記予備操舵用モータの動きを、操作部材を車輪に機械的に連結することなく舵角変化が生じるように車輪に伝達可能な機構と、前記操舵用モータへの電力供給用第1バッテリーと、前記予備操舵用モータへの電力供給用第2バッテリーと、前記操作部材の操作に応じて前記操舵用モータを駆動する制御系とを備える車両用操舵装置に適用される。   The present invention relates to a steering motor, a preliminary steering motor, and the movement of the steering motor and the preliminary steering motor so that the steering angle can be changed without mechanically connecting an operating member to the wheel. A mechanism capable of transmitting; a first battery for supplying power to the steering motor; a second battery for supplying power to the preliminary steering motor; and driving the steering motor in response to an operation of the operating member. The present invention is applied to a vehicle steering apparatus including a control system.

本発明の一つの特徴は、前記操舵用モータの異常検知手段と、車両走行中に車両走行用エンジンが停止したか否かを検知するエンジン停止検知手段と、前記第1バッテリーの消耗程度が設定以上か否かを検知するバッテリー消耗検知手段と、前記車輪の転舵量として舵角を検出する舵角センサとを備え、前記操舵用モータの異常検知時に、前記操舵用モータに代えて前記予備操舵用モータが前記操作部材の操作に応じて前記制御系により駆動され、車両走行中のエンジン停止と前記第1バッテリーの設定以上の消耗の検知時に、前記操舵用モータに代えて前記予備操舵用モータが前記操作部材の操作に応じて前記制御系により駆動され、前記バッテリー消耗検知手段は、前記操舵用モータの駆動信号の出力時点から前記舵角センサによる検出舵角の変化時点までの応答時間をモニターし、その応答時間が予め定めた設定時間を超えれば前記第1バッテリーの設定以上の消耗を検知する点にある。
これにより、操舵用モータの異常時に予備操舵用モータを第2バッテリーからの電力供給により駆動することで確実にフェールセーフ機能を奏することができる。
この場合、前記制御系は、前記操作部材の操作に応じた目標舵角と前記舵角センサによる検出舵角との偏差をなくすように前記操舵用モータを駆動するものとされ、前記異常検知手段は、前記目標舵角と前記検出舵角との偏差をモニターし、その偏差が設定時間以上にわたり設定値以上であれば前記操舵用モータの異常を検知するのが好ましい。
One feature of the present invention is that an abnormality detecting means for the steering motor, an engine stop detecting means for detecting whether or not the vehicle running engine is stopped during vehicle running, and a degree of consumption of the first battery are set. A battery consumption detecting means for detecting whether or not the steering wheel is detected, and a steering angle sensor for detecting a steering angle as a steering amount of the wheel, and when the abnormality is detected in the steering motor, the spare motor is replaced with the spare motor. A steering motor is driven by the control system in response to an operation of the operation member, and the preliminary steering steering is used instead of the steering motor when the engine is stopped while the vehicle is running and when the consumption of the first battery or more is detected. The motor is driven by the control system in accordance with the operation of the operation member, and the battery consumption detecting means is detected by the steering angle sensor from the output time point of the drive signal of the steering motor. Monitoring the response time until the change time of the corner, in that for detecting the setting more consumption of the first battery if it exceeds the set time of the response time is predetermined.
Thus, the fail-safe function can be reliably achieved by driving the preliminary steering motor by supplying power from the second battery when the steering motor is abnormal.
In this case, the control system drives the steering motor so as to eliminate a deviation between a target rudder angle corresponding to the operation of the operation member and a rudder angle detected by the rudder angle sensor, and the abnormality detection unit Preferably, the deviation between the target rudder angle and the detected rudder angle is monitored, and if the deviation is equal to or greater than a set value over a set time, an abnormality of the steering motor is preferably detected.

本発明の別の一つの特徴は、車両走行中に車両走行用エンジンが停止したか否かを検知する手段と、前記第1バッテリーの消耗程度が設定以上か否かを検知する手段と、前記車輪の転舵量として舵角を検出する舵角センサとを備え、車両走行中のエンジン停止と前記第1バッテリーの設定以上の消耗の検知時に、前記操舵用モータに代えて前記予備操舵用モータが前記操作部材の操作に応じて前記制御系により駆動され、前記第1バッテリーの消耗程度が設定以上か否かを検知する前記手段は、前記操舵用モータの駆動信号の出力時点から前記舵角センサによる検出舵角の変化時点までの応答時間をモニターし、その応答時間が予め定めた設定時間を超えれば前記第1バッテリーの設定以上の消耗を検知する点にある。
これにより、車両走行中にオルタネータ等の車載発電装置が故障することでエンジンが停止したような場合、第1バッテリーの消耗程度が設定以上になるまでは第1バッテリーから電力供給される操舵用モータを駆動し、第1バッテリーの消耗程度が設定以上になると第2バッテリーから電力供給される予備操舵用モータを駆動することで、操舵機能を長時間にわたり維持することができる。
Another feature of the present invention is that means for detecting whether or not the vehicle running engine has stopped during vehicle running, means for detecting whether or not the consumption level of the first battery is greater than or equal to a set value , A steering angle sensor for detecting a steering angle as a steering amount of the wheel, and the preliminary steering motor instead of the steering motor when detecting engine stop during running of the vehicle and consumption exceeding the setting of the first battery Is driven by the control system in response to the operation of the operation member, and the means for detecting whether or not the consumption level of the first battery is equal to or greater than a setting is determined by the steering angle from the output time point of the drive signal of the steering motor. The response time until the change of the detected steering angle by the sensor is monitored, and if the response time exceeds a predetermined set time, the consumption of the first battery or more is detected .
As a result, when the engine stops due to a failure of an on-vehicle power generator such as an alternator while the vehicle is running, the steering motor is supplied with power from the first battery until the consumption level of the first battery exceeds a set level. When the consumption level of the first battery is equal to or higher than the set value, the preliminary steering motor supplied with power from the second battery is driven, so that the steering function can be maintained for a long time.

本発明においては、前記第1バッテリーは前記第2バッテリーよりも公称電圧が大きくされ、前記第1バッテリーに接続される前記操舵用モータを含む負荷は、前記第2バッテリーに接続される前記予備操舵用モータを含む負荷よりも大きくされているのが好ましい。
これにより、第1バッテリーに操舵用モータ以外の空調装置等の大きな負荷を接続することで、第2バッテリーによる予備操舵用モータの駆動時間を長くすることができる。
In the present invention, the nominal voltage of the first battery is larger than that of the second battery, and the load including the steering motor connected to the first battery is the preliminary steering connected to the second battery. The load is preferably larger than the load including the motor for use.
Thereby, the driving time of the preliminary steering motor by the second battery can be extended by connecting a large load such as an air conditioner other than the steering motor to the first battery.

本発明によれば、操舵用モータにより舵角を変化させるステアバイワイヤシステムを採用した車両用操舵装置において、操舵用モータや車載発電装置の故障時にバッテリーの消耗により操舵不能に陥ることを防止し、確実にフェールセーフ機能を奏することができる。   According to the present invention, in a vehicle steering apparatus that employs a steer-by-wire system that changes a steering angle by a steering motor, it is possible to prevent steering from being disabled due to battery consumption when a steering motor or an in-vehicle power generation device fails, A fail-safe function can be surely achieved.

図1に示す本発明の実施形態の車両用操舵装置は、操作部材1の回転操作に応じて駆動される操舵用モータ2の動きを、操作部材1を前部左右車輪4に機械的に連結することなく、ステアリングギヤ機構3により舵角変化が生じるように両車輪4に伝達する。これにより、所謂ステアバイワイヤシステムが構成され、操作部材1の操作量と車輪4の転舵量との比が可変とされている。   The vehicle steering apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 mechanically connects the operation member 1 to the front left and right wheels 4 with respect to the movement of the steering motor 2 driven in accordance with the rotation operation of the operation member 1. Without being transmitted, the steering gear mechanism 3 transmits to both wheels 4 so that the steering angle changes. As a result, a so-called steer-by-wire system is configured, and the ratio between the operation amount of the operation member 1 and the turning amount of the wheel 4 is variable.

操作部材1は、車体側により回転可能に支持される回転シャフト10に連結されている。回転シャフト10に操作トルクを発生する操作用モータ19が接続されている。操作用モータ19としては例えば公知の直流ブラシレスモータ等を採用でき、本実施形態では操作用モータ19の出力シャフトが回転シャフト10に一体化されている。   The operating member 1 is connected to a rotating shaft 10 that is rotatably supported by the vehicle body side. An operation motor 19 that generates an operation torque is connected to the rotary shaft 10. As the operation motor 19, for example, a known direct current brushless motor or the like can be adopted. In this embodiment, the output shaft of the operation motor 19 is integrated with the rotary shaft 10.

操舵用モータ2としては、例えば公知の直流ブラシレスモータを採用できる。本実施形態の操舵用モータ2は、図2に示すように、車体に取り付けられるハウジング5内に固定されるステータ2aと、ハウジング5により軸受けを介して回転可能に支持されるロータ2bを有する。   As the steering motor 2, for example, a known DC brushless motor can be employed. As shown in FIG. 2, the steering motor 2 of the present embodiment includes a stator 2 a that is fixed in a housing 5 that is attached to a vehicle body, and a rotor 2 b that is rotatably supported by the housing 5 via a bearing.

ステアリングギヤ機構3は、ステアリングロッド3aと、ステアリングロッド3aに一体化されたボールスクリュー3bにボールを介してねじ合わされるボールナット3cを有する。ステアリングロッド3aが操舵用モータ2のロータ2bに挿入され、ボールナット3cがロータ2bに同行回転するように連結され、これにより操舵用モータ2が駆動されることでステアリングロッド3aは車両幅方向に移動する。ステアリングロッド3aの動きがタイロッド8とナックルアーム9を介して車輪4に伝達されることで車輪4の転舵角が変化する。操舵用モータ2が駆動されていない状態では、前部左右車輪4はセルフアライニングトルクにより直進位置に復帰できるようにホイールアラインメントが設定されている。   The steering gear mechanism 3 has a steering rod 3a and a ball nut 3c screwed to a ball screw 3b integrated with the steering rod 3a via a ball. The steering rod 3a is inserted into the rotor 2b of the steering motor 2, and the ball nut 3c is connected to the rotor 2b so as to rotate along with the rotor 2b. As a result, the steering motor 2 is driven so that the steering rod 3a moves in the vehicle width direction. Moving. When the movement of the steering rod 3a is transmitted to the wheel 4 through the tie rod 8 and the knuckle arm 9, the turning angle of the wheel 4 changes. In the state where the steering motor 2 is not driven, the wheel alignment is set so that the front left and right wheels 4 can be returned to the straight position by the self-aligning torque.

ステアリングギヤ機構3は、予備操舵用モータ30の動きを、操作部材1を車輪4に機械的に連結することなく舵角変化が生じるように車輪4に伝達する。すなわち、ステアリングロッド3aにラック3dが一体成形され、ラック3dに噛み合うピニオン3eと同行回転する回転シャフト3fがハウジング5に軸受けを介して支持され、回転シャフト3fに減速ギヤ機構3gを介して予備操舵用モータ30の回転が伝達される。これにより予備操舵用モータ30が駆動されることでステアリングロッド3aは車両幅方向に移動する。   The steering gear mechanism 3 transmits the movement of the preliminary steering motor 30 to the wheel 4 so that a change in the steering angle occurs without mechanically connecting the operating member 1 to the wheel 4. That is, a rack 3d is integrally formed on the steering rod 3a, a rotating shaft 3f that rotates together with a pinion 3e meshing with the rack 3d is supported by the housing 5 via a bearing, and preliminary rotation is performed on the rotating shaft 3f via a reduction gear mechanism 3g. The rotation of the motor 30 is transmitted. Accordingly, the steering rod 3a moves in the vehicle width direction by driving the preliminary steering motor 30.

操作部材1の操作量として中立位置からの操作角δhを検出する角度センサ11が設けられている。車輪4の転舵量として舵角δを検出する舵角センサ13が設けられ、本実施形態では舵角δとして車輪4の転舵量に対応するステアリングロッド3aの移動量を検出する。車速Vを検出する速度センサ14が設けられている。操作部材1の操作トルクThとして回転シャフト10により伝達されるトルクを検出するトルクセンサ44が設けられている。角度センサ11、舵角センサ13、速度センサ14、およびトルクセンサ44は制御装置20に接続される。   An angle sensor 11 that detects an operation angle δh from the neutral position as an operation amount of the operation member 1 is provided. A steering angle sensor 13 that detects a steering angle δ as a steering amount of the wheel 4 is provided. In the present embodiment, a movement amount of the steering rod 3a corresponding to the steering amount of the wheel 4 is detected as the steering angle δ. A speed sensor 14 for detecting the vehicle speed V is provided. A torque sensor 44 that detects torque transmitted by the rotary shaft 10 as the operation torque Th of the operation member 1 is provided. The angle sensor 11, the rudder angle sensor 13, the speed sensor 14, and the torque sensor 44 are connected to the control device 20.

制御装置20は、操作部材1の操作に応じて駆動回路22を介して操舵用モータ2を駆動する制御系を構成する。操舵用モータ2に駆動回路22を介して電力供給用第1バッテリー51が接続される。例えば、制御装置20は操作部材1の操作角δhと車速Vと目標舵角δ* との間の予め定められた関係を記憶し、目標舵角δ* と検出舵角δとの偏差をなくすように駆動回路22を介して操舵用モータ2の駆動信号を出力する。その駆動信号に応じた電力が第1バッテリー51から操舵用モータ2に供給される。その操作角δhと車速Vと目標舵角δ* との間の関係は、例えば目標舵角δ* が操作角δhに比例すると共に、その比例定数が車速Vの関数であって車速Vが大きくなる程に目標舵角δ* が小さくなるように設定される。なお、操舵用モータ2の制御方法は、操作部材1の操作に応じて舵角δが変化するように制御可能であれば特に限定されるものではない。 The control device 20 constitutes a control system that drives the steering motor 2 via the drive circuit 22 in accordance with the operation of the operation member 1. A power supply first battery 51 is connected to the steering motor 2 via the drive circuit 22. For example, the control device 20 stores a predetermined relationship among the operation angle δh of the operation member 1, the vehicle speed V, and the target rudder angle δ *, and eliminates the deviation between the target rudder angle δ * and the detected rudder angle δ. Thus, a drive signal for the steering motor 2 is output via the drive circuit 22. Electric power corresponding to the drive signal is supplied from the first battery 51 to the steering motor 2. The relationship between the operation angle δh, the vehicle speed V, and the target rudder angle δ * is, for example, that the target rudder angle δ * is proportional to the operation angle δh, and that the proportionality constant is a function of the vehicle speed V and the vehicle speed V is large. The target rudder angle δ * is set so as to decrease. The method for controlling the steering motor 2 is not particularly limited as long as it can be controlled so that the steering angle δ changes according to the operation of the operation member 1.

制御装置20は駆動回路23を介して操作用モータ19を制御する。操作用モータ19に駆動回路23を介して電力供給用第1バッテリー51が接続される。例えば、制御装置20は操作部材1の操作角δhと車速Vと目標操作トルクTh* との間の予め定められた関係を記憶し、目標操作トルクTh* と検出操作トルクThとの偏差をなくすように駆動回路23を介して操作用モータ19の駆動信号を出力する。その駆動信号に応じた電力が第1バッテリー51から操作用モータ19に供給される。その操作角δhと車速Vと目標操作トルクTh* との間の関係は、例えば操作角δhが大きく車速Vが小さくなる程に目標操作トルクTh* が大きくなるものとされる。これにより、操作部材1を中立位置に復帰させる方向の操作トルクが操作部材1に作用し、ドライバーに操作反力を作用させることができる。なお、操作用モータ19の制御方法は操作角や車速に応じたものに限定されず、例えば車両のヨーレートや横加速度等の検知センサを設け、その検出値に応じた操作トルクを付与するように操作用モータ19を制御してもよい。 The control device 20 controls the operation motor 19 via the drive circuit 23. A power supply first battery 51 is connected to the operation motor 19 via the drive circuit 23. For example, the control device 20 stores a predetermined relationship among the operation angle δh of the operation member 1, the vehicle speed V, and the target operation torque Th *, and eliminates the deviation between the target operation torque Th * and the detected operation torque Th. As described above, the drive signal of the operation motor 19 is output via the drive circuit 23. Electric power corresponding to the drive signal is supplied from the first battery 51 to the operating motor 19. The relationship among the operation angle δh, the vehicle speed V, and the target operation torque Th * is, for example, that the target operation torque Th * increases as the operation angle δh increases and the vehicle speed V decreases. Thereby, the operation torque in the direction of returning the operation member 1 to the neutral position acts on the operation member 1, and the operation reaction force can be applied to the driver. The control method of the operation motor 19 is not limited to the method according to the operation angle and the vehicle speed, and for example, a detection sensor such as a yaw rate or a lateral acceleration of the vehicle is provided, and an operation torque according to the detected value is applied. The operating motor 19 may be controlled.

操舵用モータ2の異常検知手段が設けられている。本実施形態の異常検知手段は制御装置20により構成され、目標舵角δ* と検出舵角δとの偏差をモニターし、その偏差が設定時間以上にわたり設定値以上であれば操舵用モータ2の異常検知信号を生成する。なお、異常検知手段は操舵用モータ2の異常を検知できるものであれば構成は特に限定されない。 An abnormality detection means for the steering motor 2 is provided. The abnormality detection means of the present embodiment is configured by the control device 20 and monitors the deviation between the target steering angle δ * and the detected steering angle δ, and if the deviation is equal to or greater than a set value over a set time, the steering motor 2 An anomaly detection signal is generated. The configuration of the abnormality detection means is not particularly limited as long as it can detect an abnormality of the steering motor 2.

車両走行中に車両走行用エンジンが停止したか否かを検知するエンジン停止検知手段が設けられている。本実施形態のエンジン停止検知手段は、エンジンの点火装置への点火用電力供給の有無を検知する電流センサ15と制御装置20により構成される。車速Vが零でなく、車載発電装置の故障等によりエンジン点火用電力が供給されなくなった場合に、制御装置20はエンジン停止検知信号を生成する。なお、エンジン停止検知手段は車両走行中にエンジンが停止したか否かを検知できるものであれば構成は特に限定されない。   Engine stop detection means is provided for detecting whether or not the vehicle driving engine has stopped during vehicle driving. The engine stop detection means of the present embodiment includes a current sensor 15 that detects whether or not ignition power is supplied to the engine ignition device, and a control device 20. When the vehicle speed V is not zero and the engine ignition power is not supplied due to a failure of the in-vehicle power generation device or the like, the control device 20 generates an engine stop detection signal. The configuration of the engine stop detection means is not particularly limited as long as it can detect whether or not the engine has stopped while the vehicle is running.

第1バッテリー51の消耗程度が設定以上か否かを検知するバッテリー消耗検知手段が設けられている。本実施形態のバッテリー消耗検知手段は、操舵用モータ2の駆動信号の出力時点から検出舵角δの変化時点までの応答時間をモニターし、その応答時間が予め定めた設定時間を超えればバッテリー消耗信号を生成する制御装置20により構成される
Battery consumption detecting means is provided for detecting whether or not the consumption level of the first battery 51 is greater than or equal to the setting. The battery consumption detecting means of the present embodiment monitors the response time from the output time of the drive signal of the steering motor 2 to the change time of the detected steering angle δ, and if the response time exceeds a predetermined set time, the battery is consumed. It is comprised by the control apparatus 20 which produces | generates a signal .

制御装置20は、操舵用モータ2の異常検知時に、操舵用モータ2に代えて予備操舵用モータ30を操作部材1の操作に応じて駆動回路24を介して駆動する。また、制御装置20は、車両走行中のエンジン停止と第1バッテリー51の設定以上の消耗の検知時に、操舵用モータ2に代えて予備操舵用モータ30を操作部材1の操作に応じて駆動回路24を介して駆動する。予備操舵用モータ30に駆動回路24を介して電力供給用第2バッテリー52が接続される。例えば、制御装置20は操作部材1の操作角δhと車速Vと目標舵角δ* との間の予め定められた関係を記憶し、目標舵角δ* と検出舵角δとの偏差をなくすように駆動回路24を介して予備操舵用モータ30の駆動信号を出力する。その駆動信号に応じた電力が第2バッテリー52から予備操舵用モータ30に供給される。予備操舵用モータ30の制御方法は操舵用モータ2の制御方法と同様であってもよいし異なるものであってもよい。 When the abnormality of the steering motor 2 is detected, the control device 20 drives the preliminary steering motor 30 via the drive circuit 24 according to the operation of the operation member 1 instead of the steering motor 2. In addition, the control device 20 drives the preliminary steering motor 30 in place of the steering motor 2 in accordance with the operation of the operation member 1 when the engine is stopped while the vehicle is running and the consumption of the first battery 51 or more is detected. 24 via the drive. A power supply second battery 52 is connected to the preliminary steering motor 30 via the drive circuit 24. For example, the control device 20 stores a predetermined relationship among the operation angle δh of the operation member 1, the vehicle speed V, and the target steering angle δ *, and eliminates the deviation between the target steering angle δ * and the detected steering angle δ. Thus, the drive signal of the preliminary steering motor 30 is output via the drive circuit 24. Electric power corresponding to the drive signal is supplied from the second battery 52 to the preliminary steering motor 30. The control method of the preliminary steering motor 30 may be the same as or different from the control method of the steering motor 2.

第1バッテリー51は第2バッテリー52よりも公称電圧が大きくされ、例えば第1バッテリー51の公称電圧は42Vとされ、第2バッテリー52の公称電圧は12Vとされる。第1バッテリー51に接続される操舵用モータ2を含む負荷は、第2バッテリー52に接続される予備操舵用モータ30を含む負荷よりも大きくされている。例えば、第1バッテリー51には操舵用モータ2以外に空調装置のような比較的大きな負荷が接続され、第2バッテリー52には予備操舵用モータ30以外にはランプ等の比較的小さな負荷が接続される。これにより、第1バッテリー51と第2バッテリー52が車載発電装置の故障等により充電を受けることがない場合において、第2バッテリー52による予備操舵用モータ30の駆動可能時間は、第1バッテリー51による操舵用モータ2の駆動可能時間よりも長くされている。   The nominal voltage of the first battery 51 is larger than that of the second battery 52. For example, the nominal voltage of the first battery 51 is 42V, and the nominal voltage of the second battery 52 is 12V. The load including the steering motor 2 connected to the first battery 51 is larger than the load including the preliminary steering motor 30 connected to the second battery 52. For example, a relatively large load such as an air conditioner is connected to the first battery 51 in addition to the steering motor 2, and a relatively small load such as a lamp is connected to the second battery 52 other than the preliminary steering motor 30. Is done. As a result, when the first battery 51 and the second battery 52 are not charged due to a failure of the in-vehicle power generation device or the like, the driveable time of the preliminary steering motor 30 by the second battery 52 depends on the first battery 51. It is longer than the driveable time of the steering motor 2.

図3に示すフローチャートは制御装置20による操舵用モータ2と予備操舵用モータ30と操作用モータ19の制御手順を示す。まず各センサによる検出値を読み込み(ステップS1)、切替フラグがオンか否かを判断する(ステップS2)。ステップS2において切替フラグがオンでなければ、上記のように目標舵角δ* と検出舵角δとの偏差をなくすように駆動回路22を介して操舵用モータ2を第1バッテリー51から供給される電力により駆動し(ステップS3)、目標操作トルクTh* と検出操作トルクThとの偏差をなくすように駆動回路23を介して操作用モータ19を駆動し(ステップS4)、異常判定処理を行い(ステップS5)、制御維持フラグがオンか否かを判断する(ステップS6)。ステップS6において制御維持フラグがオンであればステップS1に戻り、制御維持フラグがオフであれば制御を終了するか否かを、例えばイグニッションスイッチがオフか否かにより判断し(ステップS7)、終了しない場合はステップS1に戻り、終了する場合は切替フラグをオフし(ステップS8)、制御維持フラグをオフし(ステップS9)、終了する。ステップS2において切替フラグがオンであれば、上記のように目標舵角δ* と検出舵角δとの偏差をなくすように駆動回路24を介して予備操舵用モータ30を第2バッテリー52から供給される電力により駆動し(ステップS10)、ステップS4に進む。 The flowchart shown in FIG. 3 shows a control procedure of the steering motor 2, the preliminary steering motor 30 and the operation motor 19 by the control device 20. First, the detection value from each sensor is read (step S1), and it is determined whether or not the switching flag is on (step S2). If the switching flag is not on in step S2, the steering motor 2 is supplied from the first battery 51 via the drive circuit 22 so as to eliminate the deviation between the target steering angle δ * and the detected steering angle δ as described above. (Step S3), the operation motor 19 is driven via the drive circuit 23 so as to eliminate the deviation between the target operation torque Th * and the detected operation torque Th (step S4), and abnormality determination processing is performed. (Step S5), it is determined whether or not the control maintenance flag is ON (Step S6). If the control maintenance flag is on in step S6, the process returns to step S1, and if the control maintenance flag is off, it is determined whether or not to end the control, for example, based on whether or not the ignition switch is off (step S7). If not, the process returns to step S1, and if finished, the switching flag is turned off (step S8), the control maintenance flag is turned off (step S9), and the process is finished. If the switching flag is ON in step S2, the preliminary steering motor 30 is supplied from the second battery 52 via the drive circuit 24 so as to eliminate the deviation between the target steering angle δ * and the detected steering angle δ as described above. Driven by the generated electric power (step S10), the process proceeds to step S4.

図4は上記ステップS5における異常判定処理手順を示し、まず操舵用モータが異常か否かを判断し(ステップS101)、異常であれば切替フラグをオンし(ステップS102)、リターンする。ステップS101において操舵用モータが異常でなければ、車両が走行中か否かを判断し(ステップS103)、走行中でなければリターンし、走行中であればエンジン停止状態か否かを上記エンジン停止検知信号の有無から判断し(ステップS104)、エンジン停止状態でなければリターンし、エンジン停止状態であれば制御維持フラグをオンする(ステップS105)。次に、第1バッテリー51の消耗程度が設定以上か否かを上記バッテリー消耗信号の有無から判断し(ステップS106)、消耗していなければリターンし、消耗していれば切替フラグをオンし(ステップS107)、リターンする。   FIG. 4 shows the abnormality determination processing procedure in step S5. First, it is determined whether or not the steering motor is abnormal (step S101). If abnormal, the switching flag is turned on (step S102), and the process returns. If the steering motor is not abnormal in step S101, it is determined whether or not the vehicle is traveling (step S103). If the vehicle is not traveling, the process returns. If the vehicle is traveling, the engine stop state is determined. Judgment is made based on the presence or absence of a detection signal (step S104). If the engine is not stopped, the process returns. Next, it is determined whether or not the consumption level of the first battery 51 is greater than or equal to the setting based on the presence or absence of the battery consumption signal (step S106). If not, the process returns. If it is exhausted, the switching flag is turned on ( Step S107) and return.

上記実施形態によれば、操舵用モータ2の異常時に予備操舵用モータ30を第2バッテリー52からの電力供給により駆動することで確実にフェールセーフ機能を奏することができる。また、車両走行中にオルタネータ等の車載発電装置が故障することでエンジンが停止したような場合、第1バッテリー51の消耗程度が設定以上になるまでは第1バッテリー51から電力供給される操舵用モータ2を駆動し、第1バッテリー51の消耗程度が設定以上になると第2バッテリー52から電力供給される予備操舵用モータ30を駆動することで、操舵機能を長時間にわたり維持することができる。さらに、第1バッテリー51に空調装置等の大きな負荷を接続することで、第2バッテリー52による予備操舵用モータ30の駆動時間を長くすることができる。   According to the above embodiment, the fail-safe function can be reliably achieved by driving the preliminary steering motor 30 by the power supply from the second battery 52 when the steering motor 2 is abnormal. Further, when the engine is stopped due to a failure of an on-vehicle power generation device such as an alternator while the vehicle is running, the steering is supplied with power from the first battery 51 until the consumption level of the first battery 51 exceeds a set level. When the motor 2 is driven and the consumption level of the first battery 51 becomes equal to or higher than the set value, the preliminary steering motor 30 supplied with power from the second battery 52 is driven, so that the steering function can be maintained for a long time. Further, by connecting a large load such as an air conditioner to the first battery 51, the drive time of the preliminary steering motor 30 by the second battery 52 can be extended.

本発明は上記実施形態に限定されない。例えば第2バッテリーには予備操舵用モータのみが接続されるようにし、第2バッテリーによる予備操舵用モータの駆動時間を可及的に長くしてもよい。また、操舵用モータと予備操舵用モータの動きを、操作部材を車輪に機械的に連結することなく舵角変化が生じるように車輪に伝達する機構の構成は特に限定されず、例えば、ステアリングロッドに形成されたラックに噛み合う一対のピニオンを設け、一方のピニオンを操舵用モータの出力シャフトに、他方のピニオンを予備操舵用モータの出力シャフトに取り付けるようにしてもよい。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, only the preliminary steering motor may be connected to the second battery, and the driving time of the preliminary steering motor by the second battery may be made as long as possible. Further, the structure of the mechanism that transmits the movement of the steering motor and the preliminary steering motor to the wheels so that the steering angle changes without mechanically connecting the operation member to the wheels is not particularly limited. A pair of pinions that mesh with the rack formed on the rack may be provided, with one pinion attached to the output shaft of the steering motor and the other pinion attached to the output shaft of the preliminary steering motor.

本発明の実施形態の車両用操舵装置の構成説明図Structure explanatory drawing of the steering apparatus for vehicles of embodiment of this invention 本発明の実施形態の車両用操舵装置の部分構成説明図Explanatory drawing of a partial configuration of a vehicle steering system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の車両用操舵装置における操舵用モータと予備操舵用モータと操作用モータの制御手順を示すフローチャート6 is a flowchart showing a control procedure of a steering motor, a preliminary steering motor, and an operation motor in the vehicle steering apparatus according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の車両用操舵装置における異常判定処理手順を示すフローチャートThe flowchart which shows the abnormality determination process sequence in the steering device for vehicles of embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 操作部材
2 操舵用モータ
3 ステアリングギヤ機構
4 車輪
11 角度センサ
13 舵角センサ
14 速度センサ
15 電流センサ
20 制御装置
30 予備操舵用モータ
51 第1バッテリー
52 第2バッテリー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Operation member 2 Steering motor 3 Steering gear mechanism 4 Wheel 11 Angle sensor 13 Steering angle sensor 14 Speed sensor 15 Current sensor 20 Control device 30 Preliminary steering motor 51 First battery 52 Second battery

Claims (4)

操舵用モータと、
予備操舵用モータと、
前記操舵用モータと前記予備操舵用モータの動きを、操作部材を車輪に機械的に連結することなく舵角変化が生じるように車輪に伝達可能な機構と、
前記操舵用モータへの電力供給用第1バッテリーと、
前記予備操舵用モータへの電力供給用第2バッテリーと、
前記操作部材の操作に応じて前記操舵用モータを駆動する制御系と、
前記操舵用モータの異常検知手段と
車両走行中に車両走行用エンジンが停止したか否かを検知するエンジン停止検知手段と、
前記第1バッテリーの消耗程度が設定以上か否かを検知するバッテリー消耗検知手段と、
前記車輪の転舵量として舵角を検出する舵角センサとを備え、
前記操舵用モータの異常検知時に、前記操舵用モータに代えて前記予備操舵用モータが前記操作部材の操作に応じて前記制御系により駆動され
車両走行中のエンジン停止と前記第1バッテリーの設定以上の消耗の検知時に、前記操舵用モータに代えて前記予備操舵用モータが前記操作部材の操作に応じて前記制御系により駆動され、
前記バッテリー消耗検知手段は、前記操舵用モータの駆動信号の出力時点から前記舵角センサによる検出舵角の変化時点までの応答時間をモニターし、その応答時間が予め定めた設定時間を超えれば前記第1バッテリーの設定以上の消耗を検知することを特徴とする車両用操舵装置。
A steering motor;
A preliminary steering motor;
A mechanism capable of transmitting movements of the steering motor and the preliminary steering motor to the wheels such that a steering angle change occurs without mechanically connecting an operation member to the wheels;
A first battery for supplying power to the steering motor;
A second battery for supplying power to the preliminary steering motor;
A control system for driving the steering motor in response to an operation of the operation member;
An abnormality detection means of the steering motor ;
Engine stop detection means for detecting whether or not the vehicle driving engine has stopped during vehicle driving;
Battery consumption detecting means for detecting whether or not the consumption level of the first battery is greater than or equal to a setting;
A steering angle sensor for detecting a steering angle as a steering amount of the wheel ,
When the abnormality of the steering motor is detected, the preliminary steering motor is driven by the control system according to the operation of the operation member instead of the steering motor ,
When the engine is stopped while the vehicle is running and the consumption of the first battery or more is detected, the preliminary steering motor is driven by the control system in response to the operation of the operation member instead of the steering motor.
The battery consumption detecting means monitors the response time from the output time of the drive signal of the steering motor to the change time of the detected steering angle by the steering angle sensor, and if the response time exceeds a predetermined set time, A steering apparatus for a vehicle, characterized by detecting consumption exceeding a setting of a first battery .
前記制御系は、前記操作部材の操作に応じた目標舵角と前記舵角センサによる検出舵角との偏差をなくすように前記操舵用モータを駆動するものとされ、
前記異常検知手段は、前記目標舵角と前記検出舵角との偏差をモニターし、その偏差が設定時間以上にわたり設定値以上であれば前記操舵用モータの異常を検知する請求項1に記載の車両用操舵装置。
The control system drives the steering motor so as to eliminate a deviation between a target rudder angle according to an operation of the operation member and a rudder angle detected by the rudder angle sensor,
2. The abnormality detection unit according to claim 1, wherein the abnormality detection unit monitors a deviation between the target rudder angle and the detected rudder angle, and detects an abnormality of the steering motor if the deviation is equal to or greater than a set value over a set time . Vehicle steering system.
操舵用モータと、
予備操舵用モータと、
前記操舵用モータと前記予備操舵用モータの動きを、操作部材を車輪に機械的に連結することなく舵角変化が生じるように車輪に伝達可能な機構と、
前記操舵用モータへの電力供給用第1バッテリーと、
前記予備操舵用モータへの電力供給用第2バッテリーと、
前記操作部材の操作に応じて前記操舵用モータを駆動する制御系と、
車両走行中に車両走行用エンジンが停止したか否かを検知する手段と、
前記第1バッテリーの消耗程度が設定以上か否かを検知する手段と
前記車輪の転舵量として舵角を検出する舵角センサとを備え、
車両走行中のエンジン停止と前記第1バッテリーの設定以上の消耗の検知時に、前記操舵用モータに代えて前記予備操舵用モータが前記操作部材の操作に応じて前記制御系により駆動され
前記第1バッテリーの消耗程度が設定以上か否かを検知する前記手段は、前記操舵用モータの駆動信号の出力時点から前記舵角センサによる検出舵角の変化時点までの応答時間をモニターし、その応答時間が予め定めた設定時間を超えれば前記第1バッテリーの設定以上の消耗を検知することを特徴とする車両用操舵装置。
A steering motor;
A preliminary steering motor;
A mechanism capable of transmitting movements of the steering motor and the preliminary steering motor to the wheels such that a steering angle change occurs without mechanically connecting an operation member to the wheels;
A first battery for supplying power to the steering motor;
A second battery for supplying power to the preliminary steering motor;
A control system for driving the steering motor in response to an operation of the operation member;
Means for detecting whether or not the vehicle running engine has stopped during vehicle running;
Means for detecting whether or not the consumption level of the first battery is greater than or equal to a setting ;
A steering angle sensor for detecting a steering angle as a steering amount of the wheel ,
When the engine is stopped while the vehicle is running and the consumption of the first battery or more is detected, the preliminary steering motor is driven by the control system in response to the operation of the operation member instead of the steering motor .
The means for detecting whether or not the consumption level of the first battery is equal to or greater than a set value monitors the response time from the output time of the drive signal of the steering motor to the change time of the detected steering angle by the steering angle sensor, A vehicular steering apparatus, wherein when the response time exceeds a predetermined set time, exhaustion exceeding the setting of the first battery is detected .
前記第1バッテリーは前記第2バッテリーよりも公称電圧が大きくされ、前記第1バッテリーに接続される前記操舵用モータを含む負荷は、前記第2バッテリーに接続される前記予備操舵用モータを含む負荷よりも大きくされている請求項1〜3の中の何れかに記載の車両用操舵装置。   The nominal voltage of the first battery is larger than that of the second battery, and the load including the steering motor connected to the first battery includes a load including the preliminary steering motor connected to the second battery. The vehicle steering device according to any one of claims 1 to 3, wherein the vehicle steering device is made larger.
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