JP2005178571A - Steering device - Google Patents

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Kenta Kubota
賢太 窪田
Tomonori Tanaka
智規 田中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve both reduction of erroneous fail and execution of smooth system lock at determination of fail. <P>SOLUTION: In the steering device, when self-steer of front wheels 4, 4 is continuously determined for an allowance time of determination of fail, it is determined as fail and a warning lamp 12 is turned ON and a system is locked. A steering control controller 11 calculates a rotation angular velocity of a motor of a front wheel steering actuator 7 from presumed self-aligning torque. The allowance time is set shorter when the calculated rotation angular velocity is larger. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、目標転舵角に基づいて操向輪を転舵させる転舵アクチュエータを備えたステアリング装置の技術分野に属する。   The present invention belongs to the technical field of a steering device including a steering actuator that steers steered wheels based on a target turning angle.

従来のステアリング装置は、フェールとなる可能性があるセルフステアの角度が検知されたとき、車速に応じてフェール判定の許容時間を設定し、この許容時間に基づいてフェールを判定している。ここで、「セルフステア」とは、制御もしくは運転者が意図しない転舵を指す。ちなみに、非特許文献１には、許容時間の根拠となる安全なセルフステアの角度が規定されている。
BMW学会論文(Aachener Kolloquium Fahrzeug - und Motorentechnk2002),Active Steering - Requirements for System Safety and Development Process When a self-steer angle that may cause a failure is detected, a conventional steering device sets an allowable time for fail determination according to the vehicle speed, and determines a failure based on the allowable time. Here, “self-steering” refers to steering that the control or the driver does not intend. Incidentally, Non-Patent Document 1 defines a safe self-steer angle that is the basis of the allowable time.
BMW Society Paper (Aachener Kolloquium Fahrzeug-und Motorentechnk 2002), Active Steering-Requirements for System Safety and Development Process

しかしながら、フェールセーフのシステムでは、通常、フェール判定の許容時間を厳しい条件（転舵速度が高い）で規定しているため、フェール判定までの時間が非常に短く、システムロックを滑らかに作動する時間が少なく、かつ誤フェールを発生する可能性がある。逆に、緩やかな条件にした場合、高速走行時においてフェール判定が遅れ、システムのロックをスムーズに実施できないという問題がある。なお、「誤フェール」とは、フェールではないのに誤ってフェールと判定することであり、例えば目標転舵角と実転舵角とが、システムの応答性能によりわずかに乖離してしまった際に、故障と間違えて判断してしまうことをいう。   However, in fail-safe systems, the allowable time for fail judgment is usually specified under strict conditions (high steering speed), so the time until fail judgment is very short and the time to operate the system lock smoothly. And there is a possibility of causing an erroneous failure. On the other hand, when the conditions are moderate, there is a problem that the fail determination is delayed during high-speed driving, and the system cannot be locked smoothly. In addition, “false failure” means that a failure is mistakenly determined as not being a failure. For example, when the target turning angle and the actual turning angle are slightly different due to the response performance of the system. In addition, it means that it is judged as a malfunction.

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、誤フェールの減少と、フェール判定時のスムーズなシステムロックの実施とを両立できるステアリング装置を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to provide a steering device that can achieve both a reduction in false failure and a smooth system lock at the time of failure determination. .

上述の目的を達成するため、本発明では、目標転舵角に応じて操向輪を転舵させる転舵アクチュエータと、操向輪の目標転舵角と実転舵角との差が、あらかじめ設定された第１設定角度以上であるかどうかを検知するセルフステア検知手段と、車速に応じたフェール判定の許容時間を設定する許容時間設定手段と、セルフステアの検知が許容時間継続したとき、フェールと判定するフェール判定手段と、を備えたステアリング装置において、前記操向輪のセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段を設け、前記許容時間設定手段は、推定されたセルフアライニングトルクが大きいときほど、許容時間を短く設定する手段とした。   In order to achieve the above-described object, in the present invention, the difference between the steered actuator that steers the steered wheel according to the target steered angle, and the steered wheel target steered angle and actual steered angle is determined in advance. When the self-steer detection means for detecting whether or not the set first set angle or more, the allowable time setting means for setting the allowable time for fail determination according to the vehicle speed, and when the detection of the self-steer continues for the allowable time, And a fail judging means for judging a failure. Self-aligning torque estimating means for estimating a self-aligning torque of the steered wheels is provided, and the allowable time setting means includes the estimated self-aligning means. The larger the torque, the shorter the allowable time.

本発明のステアリング装置にあっては、セルフアライニングトルクが小さく時間的余裕がある場合には、フェール判定の許容時間を長く設定し、セルフアライニングトルクが大きく時間的余裕が無い場合には、フェール判定の許容時間を短く設定することにより、誤フェールの減少と、フェール判定時のスムーズなシステムロックの実施とを両立できる。   In the steering device of the present invention, when the self-aligning torque is small and there is a time margin, the allowable time for fail determination is set long, and when the self-aligning torque is large and there is no time margin, By setting the allowable time for fail judgment short, it is possible to achieve both a reduction in erroneous fail and a smooth system lock at the time of fail judgment.

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described based on the first embodiment.

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１のステアリング装置を適用した車両のシステムブロック図であり、実施例１のステアリング装置は、ステアリングホイール１と、コラムシャフト２と、前輪転舵機構３と、前輪４，４と、後輪転舵機構５と、後輪６，６と、前輪転舵アクチュエータ７と、前輪転舵コントローラ８と、後輪転舵アクチュエータ９と、後輪転舵コントローラ１０と、転舵制御コントローラ１１と、ワーニングランプ１２と、操舵角センサ１３と、車速センサ１４と、を備えている。 First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a system block diagram of a vehicle to which the steering device of the first embodiment is applied. The steering device of the first embodiment includes a steering wheel 1, a column shaft 2, a front wheel steering mechanism 3, and front wheels 4, 4. The rear wheel steering mechanism 5, the rear wheels 6, 6, the front wheel steering actuator 7, the front wheel steering controller 8, the rear wheel steering actuator 9, the rear wheel steering controller 10, and the steering control controller 11. A warning lamp 12, a steering angle sensor 13, and a vehicle speed sensor 14 are provided.

前輪転舵機構３は、ステアリングホイール１からコラムシャフト２に入力された回転を、ラックアンドピニオンにより車両の横方向運動へ変換し、前輪４，４を転舵させる。また、後輪転舵機構５は、後輪転舵アクチュエータ９の入力を車両横方向運動に変換し、後輪６，６を転舵させる。   The front wheel steering mechanism 3 converts the rotation input to the column shaft 2 from the steering wheel 1 into a lateral movement of the vehicle by a rack and pinion, and steers the front wheels 4 and 4. Further, the rear wheel steering mechanism 5 converts the input of the rear wheel steering actuator 9 into vehicle lateral movement, and steers the rear wheels 6 and 6.

前輪転舵アクチュエータ７は、例えば、モータと減速機等により構成され、モータの回転軸がコラムシャフト２に連結されている。この前輪転舵アクチュエータ７は、前輪転舵コントローラ８からの転舵角指令値に基づいて、前輪転舵角δに対する操舵角θの比であるステアリングギア比（θ／δ）を可変に制御する。   The front wheel steering actuator 7 includes, for example, a motor and a speed reducer, and the rotation shaft of the motor is connected to the column shaft 2. The front wheel steering actuator 7 variably controls the steering gear ratio (θ / δ), which is the ratio of the steering angle θ to the front wheel steering angle δ, based on the steering angle command value from the front wheel steering controller 8. .

前輪転舵コントローラ８は、転舵制御コントローラ１１から出力された目標前輪転舵角と、前輪転舵アクチュエータ７からフィードバックされた実際の前輪転舵角値とに基づいて、前輪転舵アクチュエータ７に対し、転舵角指令値を出力する。   Based on the target front wheel turning angle output from the turning control controller 11 and the actual front wheel turning angle value fed back from the front wheel turning actuator 7, the front wheel turning controller 8 controls the front wheel turning actuator 7. In contrast, the turning angle command value is output.

後輪転舵アクチュエータ９は、前輪転舵アクチュエータ７と同様に、モータと減速機等により構成され、モータの回転軸が後輪転舵機構５のラック軸と連結されている。この後輪転舵アクチュエータ９は、後輪転舵コントローラ１０からの転舵角指令値に基づいて、後輪６，６の転舵角を可変に制御する。   Like the front wheel steering actuator 7, the rear wheel steering actuator 9 is configured by a motor, a reduction gear, and the like, and the rotation shaft of the motor is connected to the rack shaft of the rear wheel steering mechanism 5. The rear wheel steering actuator 9 variably controls the steering angles of the rear wheels 6 and 6 based on the steering angle command value from the rear wheel steering controller 10.

後輪転舵コントローラ１０は、転舵制御コントローラ１１から出力された目標後輪転舵角と、後輪転舵アクチュエータ９からフィードバックされた実際の後輪転舵角値とに基づいて、後輪転舵アクチュエータ９に対し、転舵角指令値を出力する。   Based on the target rear wheel turning angle output from the turning control controller 11 and the actual rear wheel turning angle value fed back from the rear wheel turning actuator 9, the rear wheel turning controller 10 sends the rear wheel turning actuator 9 to the rear wheel turning actuator 9. In contrast, the turning angle command value is output.

転舵制御コントローラ１１は、操舵角センサ１３からの操舵角信号と、車速センサ１４からの車体速（＝車速）信号とに基づいて、目標前輪転舵角と目標後輪転舵角を生成し、前輪転舵コントローラ８と後輪転舵コントローラ１０に対し、制御指令を出力する。   The steering control controller 11 generates a target front wheel turning angle and a target rear wheel turning angle based on the steering angle signal from the steering angle sensor 13 and the vehicle body speed (= vehicle speed) signal from the vehicle speed sensor 14. Control commands are output to the front wheel steering controller 8 and the rear wheel steering controller 10.

また、転舵制御コントローラ１１は、モータの故障など、システムの故障時には、ワーニングランプ１２に対し、点灯指令を出力し、運転者に注意を促すとともに、前輪転舵アクチュエータ７と後輪転舵アクチュエータ９を停止させてシステムをロックする。   Further, the steering control controller 11 outputs a lighting command to the warning lamp 12 in the event of a system failure such as a motor failure, alerting the driver, and the front wheel steering actuator 7 and the rear wheel steering actuator 9. To lock the system.

図２は、転舵制御コントローラ１１のブロック図であり、転舵制御コントローラ１１は、目標値生成部１５と、目標出力値生成部１６とを備えている。目標値生成部１５は、操舵角と車体速から、目標ヨーレートと目標横速度を生成し、目標出力値生成部１６へ出力する。目標出力値生成部１６は、目標ヨーレートと目標横速度から、目標前輪転舵角と目標後輪転舵角を生成し、前輪転舵コントローラ８と後輪転舵コントローラ１０に出力する。   FIG. 2 is a block diagram of the steering control controller 11, and the steering control controller 11 includes a target value generation unit 15 and a target output value generation unit 16. The target value generation unit 15 generates a target yaw rate and a target lateral velocity from the steering angle and the vehicle body speed, and outputs them to the target output value generation unit 16. The target output value generation unit 16 generates a target front wheel turning angle and a target rear wheel turning angle from the target yaw rate and the target lateral speed, and outputs them to the front wheel turning controller 8 and the rear wheel turning controller 10.

図３は、目標値生成部１５の詳細を示すブロック図であり、目標値生成部１５は、車両モデル演算部１５ａと、目標値演算部１５ｂとを備えている。車両モデル演算部１５ａは、操舵角と車体速に基づいて車両パラメータを演算し、目標値演算部１５ｂへ出力する。目標値演算部１５ｂは、車両パラメータから目標ヨーレートと目標横速度を演算し、目標出力値生成部１６へ出力する。   FIG. 3 is a block diagram showing details of the target value generation unit 15, and the target value generation unit 15 includes a vehicle model calculation unit 15a and a target value calculation unit 15b. The vehicle model calculation unit 15a calculates vehicle parameters based on the steering angle and the vehicle body speed, and outputs them to the target value calculation unit 15b. The target value calculation unit 15 b calculates the target yaw rate and the target lateral velocity from the vehicle parameters and outputs them to the target output value generation unit 16.

図４は、目標出力値生成部１６の詳細を示すブロック図であり、目標出力値生成部１６は、目標前輪転舵角演算部１６ａと、目標後輪転舵角演算部１６ｂとを備えている。目標前輪転舵角演算部１６ａは、目標ヨーレート、目標横速度および後輪転舵角最大値に基づいて、目標前輪転舵角を演算し、前輪転舵コントローラ８へ出力する。また、目標後輪転舵角演算部１６ｂは、目標ヨーレートおよび目標横速度に基づいて、目標後輪転舵角を演算し、後輪転舵コントローラ１０へ出力する。   FIG. 4 is a block diagram showing details of the target output value generation unit 16, and the target output value generation unit 16 includes a target front wheel turning angle calculation unit 16a and a target rear wheel turning angle calculation unit 16b. . The target front wheel turning angle calculation unit 16a calculates a target front wheel turning angle based on the target yaw rate, the target lateral speed, and the rear wheel turning angle maximum value, and outputs the calculated value to the front wheel turning controller 8. Further, the target rear wheel turning angle calculation unit 16b calculates a target rear wheel turning angle based on the target yaw rate and the target lateral speed, and outputs the target rear wheel turning angle to the rear wheel turning controller 10.

次に、作用を説明する。
［フェール判定制御処理］
図５は、転舵制御コントローラ１１で実行されるフェール判定制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。 Next, the operation will be described.
[Fail judgment control processing]
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the fail determination control process executed by the turning control controller 11, and each step will be described below.

ステップS1では、車体スリップアングルβを推定し、ステップS2へ移行する。   In step S1, the vehicle body slip angle β is estimated, and the process proceeds to step S2.

ステップS2では、セルフアライニングトルクSATを推定し、ステップS3へ移行する。   In step S2, the self-aligning torque SAT is estimated, and the process proceeds to step S3.

ステップS3では、前輪転舵アクチュエータ７のモータの回転角速度ωを算出し、ステップS4へ移行する。   In step S3, the rotational angular velocity ω of the motor of the front wheel steering actuator 7 is calculated, and the process proceeds to step S4.

ステップS4では、目標前輪転舵角と実際の前輪転舵角値との差（セルフステアの角度）が、あらかじめ設定された第１設定角度以上乖離しているかどうかを判定する（セルフステア検知手段に相当）。YESの場合にはステップS5へ移行し、NOの場合には本制御を終了する。ここで、第１設定角度は、今後フェールとなる可能性があるセルフステアの角度（例えば、5deg）が設定されている。   In step S4, it is determined whether or not the difference between the target front wheel turning angle and the actual front wheel turning angle value (self-steer angle) is more than a first preset angle set in advance (self-steer detection means) Equivalent). If YES, the process proceeds to step S5. If NO, this control is terminated. Here, the first setting angle is set to a self-steer angle (for example, 5 deg) that may become a failure in the future.

ステップS5では、フェール判定の許容時間を決定し（許容時間設定手段に相当）、ステップS6へ移行する。   In step S5, an allowable time for fail determination is determined (corresponding to an allowable time setting means), and the process proceeds to step S6.

ステップS6では、タイマーのカウンターをインクリメントし、ステップS7へ移行する。なお、タイマーのカウンターは、本制御開始時にリセットされる。   In step S6, the timer counter is incremented, and the process proceeds to step S7. Note that the timer counter is reset at the start of this control.

ステップS7では、目標前輪転舵角と実際の前輪転舵角値との差があらかじめ設定された第２設定角度以上乖離しているかどうかを判断する（セルフステア判断手段に相当）。YESの場合にはステップS7へ移行し、NOの場合には本制御を終了する。第２設定角度は、第１設定角度よりも大きな角度であり、フェールとなる可能性が高いセルフステアの角度が設定されている。   In step S7, it is determined whether or not the difference between the target front wheel turning angle and the actual front wheel turning angle value is more than a preset second set angle (corresponding to self-steer determination means). If YES, the process proceeds to step S7, and if NO, this control is terminated. The second setting angle is larger than the first setting angle, and a self-steer angle that is highly likely to fail is set.

ステップS8では、タイマーのカウンターが許容時間以上であるかどうかを判定する（フェール判定手段に相当）。YESの場合にはステップS9へ移行し、NOの場合にはステップS6へ移行する。   In step S8, it is determined whether or not the timer counter is equal to or longer than the allowable time (corresponding to a fail determination means). If YES, the process moves to step S9. If NO, the process moves to step S6.

ステップS9では、前輪転舵コントローラ８と後輪転舵コントローラ１０に対し、転舵制御を停止する制御指令を出力するとともに、ワーニングランプ１２を点灯させる。   In step S9, a control command for stopping the steering control is output to the front wheel steering controller 8 and the rear wheel steering controller 10, and the warning lamp 12 is turned on.

［フェール判定制御作用］
セルフステアの角度が第１設定角度を超えた場合には、図５のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5へと進み、ステップS5において、モータの回転角速度ωに応じたフェール判定の許容時間が決定される。 [Fail judgment control action]
When the self-steer angle exceeds the first set angle, the process proceeds from step S1 to step S2 to step S3 to step S4 to step S5 in the flowchart of FIG. The allowable time for fail determination is determined.

続いて、セルフステアの角度が第２設定角度を超えた状態が継続している場合には、ステップS6→ステップS7→ステップS8が繰り返され、ステップS6において、タイマーのカウンターがインクリメントされる。   Subsequently, when the state where the self-steer angle exceeds the second set angle continues, step S6 → step S7 → step S8 is repeated, and in step S6, the counter of the timer is incremented.

そして、タイマーのカウンターが、フェール判定の許容時間に到達した場合には、ステップS8→ステップS9へと進み、ステップS9において、前輪転舵アクチュエータ７と後輪転舵アクチュエータ９による転舵角制御が停止され、ワーニングランプ１２の点灯により運転者にシステムフェールが通知される。   When the timer counter reaches the allowable time for fail determination, the process proceeds from step S8 to step S9. In step S9, the turning angle control by the front wheel turning actuator 7 and the rear wheel turning actuator 9 is stopped. Then, when the warning lamp 12 is turned on, a system failure is notified to the driver.

［フェール判定の許容時間算出］
実施例１では、前輪４，４のセルフアライニングトルクSATから、前輪転舵アクチュエータ７のモータの回転角速度ωを推定し、この回転角速度ωに基づいて、フェール判定の許容時間を設定する。 [Calculate allowable time for fail judgment]
In the first embodiment, the rotational angular velocity ω of the motor of the front wheel steering actuator 7 is estimated from the self-aligning torque SAT of the front wheels 4 and 4, and the allowable time for fail determination is set based on the rotational angular velocity ω.

車体スリップアングルβは、下記の式１〜式３により算出できる。
mV{(dβ/dt)+γ}=-2Kf(β+lf*γ/V-δ)-2Kr(β-lr*γ/V) …式１
Idγ/dt=-2Kf(β+lr*γ/V-δ)lf+2Kr(β-lr*γ/V)lγ …式２
lf=l-lr …式３
なお、Vは車速（車体速）、mは車両重量（定数）、Kf,Krは前輪，後輪のCP（定数）、lはホイールベース（定数）、δは前輪４，４の転舵角、Ｉは慣性モーメント（定数）、γはヨーレートである。 The vehicle body slip angle β can be calculated by the following equations 1 to 3.
mV {(dβ / dt) + γ} =-2K f (β + l f * γ / V-δ) -2K r (β-l r * γ / V)
Idγ / dt = -2K f (β + l r * γ / V-δ) l f + 2K r (β-l r * γ / V) l γ ... Formula 2
lf = l-lr… Formula 3
V is the vehicle speed (vehicle speed), m is the vehicle weight (constant), Kf and Kr are the front wheel and rear wheel CP (constant), l is the wheel base (constant), δ is the turning angle of the front wheels 4 and 4 , I is the moment of inertia (constant), and γ is the yaw rate.

続いて、セルフアライニングトルクSATは、下記の式４から求めることができる。
SAT=f(β+δ) …式４ Subsequently, the self-aligning torque SAT can be obtained from Equation 4 below.
SAT = f (β + δ) Equation 4

よって、モータの回転角速度ωは、下記の式５，６から算出できる。
Tsat=K*SAT …式５
dω/dt=(Tmotor-Tsat)/I …式６
なお、Tmotorはモータトルク、TsatはセルフアライニングトルクSATがコラムシャフト２に及ぼすトルク、Kは定数である。 Therefore, the rotational angular velocity ω of the motor can be calculated from the following formulas 5 and 6.
Tsat = K * SAT ... Formula 5
dω / dt = (Tmotor-Tsat) / I ... Formula 6
Tmotor is the motor torque, Tsat is the torque that the self-aligning torque SAT exerts on the column shaft 2, and K is a constant.

次に、式６の両辺を積分することにより、下記の式７が得られる。
ω=(Tmotor-Tsat)/I*t …式７ Next, by integrating both sides of Equation 6, the following Equation 7 is obtained.
ω = (Tmotor-Tsat) / I * t Equation 7

よって、フェール判定の許容時間tは、下記の式８のように表すことができる。
t=(Tmotor-Tsat)/I*ω …式８
すなわち、許容時間tは、モータの回転角速度ωに反比例するとともに、セルフアライニングトルクSATが大きくなるほど小さな値となる。 Therefore, the allowable time t for fail determination can be expressed as the following Expression 8.
t = (Tmotor-Tsat) / I * ω Equation 8
In other words, the allowable time t is inversely proportional to the rotational angular velocity ω of the motor, and decreases as the self-aligning torque SAT increases.

［モータの回転角速度に基づく許容時間可変制御作用］
BMW学会論文(Aachener Kolloquium Fahrzeug - und Motorentechnk2002)には、安全なセルフステア角度の規定が開示されている。図６は、車速に応じた最大セルフステアの角度、すなわち、許容されるセルフステアの最大角を示すグラフである。例えば、車速が50km/hの場合には、最大セルフステア角度は1.1degとなり、車速が100km/hの場合には、最大セルフステア角度は0.5degとなる。 [Allowable time variable control based on motor rotation angular velocity]
The BMW Society paper (Aachener Kolloquium Fahrzeug-und Motorentechnk 2002) discloses the provision of a safe self-steer angle. FIG. 6 is a graph showing the maximum self-steer angle according to the vehicle speed, that is, the allowable maximum self-steer angle. For example, when the vehicle speed is 50 km / h, the maximum self-steer angle is 1.1 deg. When the vehicle speed is 100 km / h, the maximum self-steer angle is 0.5 deg.

図６に対して、前輪４，４の転舵速度の違いでグラフ化したものを、図７に示す。グラフの横軸は車速であるが、縦軸はセルフステアの許容時間となる。この図は、モータの回転角速度を1200deg/secと定めた例であり、車速が50km/hの場合、許容時間は16secであり、車速が100km/hの場合、許容時間は7secとなることが判る。   FIG. 7 shows a graph of the difference in turning speed between the front wheels 4 and 4 with respect to FIG. The horizontal axis of the graph is the vehicle speed, but the vertical axis is the allowable self-steering time. This figure is an example in which the rotational angular speed of the motor is set to 1200 deg / sec.When the vehicle speed is 50 km / h, the allowable time is 16 seconds, and when the vehicle speed is 100 km / h, the allowable time may be 7 seconds. I understand.

ところが、上述の論文においては、セルフステア角度に至る転舵速度、すなわちモータの回転角速度についての規定はなされておらず、例えば、図８において、転舵角指令値と実転舵角との間で所定角度以上の乖離が生じた場合、通常は、車速に応じた許容時間を設定し、セルフステアが許容時間継続したとき、フェールと判定してシステムロックを実施している。   However, in the above-mentioned paper, there is no provision for the steering speed that reaches the self-steer angle, that is, the rotational angular speed of the motor. For example, in FIG. 8, between the steering angle command value and the actual steering angle. When a deviation of a predetermined angle or more occurs, usually, an allowable time corresponding to the vehicle speed is set, and when self-steering continues for the allowable time, it is determined that a failure has occurred and the system is locked.

このとき、転舵速度は考慮されていないため、転舵速度（モータの回転角速度）が遅く、時間的余裕がある場合と、転舵速度が速く、時間的余裕が無い場合とで、同一のフェール判定時間が設定されている。   At this time, since the turning speed is not considered, the turning speed (rotational angular speed of the motor) is slow and there is a time allowance, and the case where the turning speed is fast and there is no time allowance is the same. Fail judgment time is set.

一般に、フェールセーフは、システムの最も厳しい条件でフェール判定時間を設定するため、フェール判定までの時間的余裕が少なく、誤フェールでシステムを停止してしまう可能性や、システムロックを滑らかに実施できない可能性がある。   In general, fail-safe sets the fail judgment time under the strictest conditions of the system, so there is little time to fail judgment, there is a possibility that the system may stop due to an error, and the system lock cannot be performed smoothly. there is a possibility.

これに対し、実施例１のステアリング装置では、セルフアライニングトルクSATからモータの回転角速度ωを推定し、このモータの回転角速度ωに応じて許容時間tを設定している。例えば、図９に示すように、車速が50km/hの場合、モータの回転角速度ωが1200deg/secの場合には、許容時間tは16secであるが、モータの回転角速度ωが400deg/secの場合には、許容時間tは47secとなる。また、車速が100km/hの場合、モータの回転角速度ωが1200deg/secの場合には、許容時間tは7secであるが、モータの回転角速度ωが400deg/secの場合には、許容時間tは21secとなる。   On the other hand, in the steering device of the first embodiment, the rotational angular velocity ω of the motor is estimated from the self-aligning torque SAT, and the allowable time t is set according to the rotational angular velocity ω of the motor. For example, as shown in FIG. 9, when the vehicle speed is 50 km / h, the allowable time t is 16 sec when the rotational angular velocity ω of the motor is 1200 deg / sec, but the rotational angular velocity ω of the motor is 400 deg / sec. In this case, the allowable time t is 47 seconds. In addition, when the vehicle speed is 100 km / h, the allowable time t is 7 seconds when the rotational angular speed ω of the motor is 1200 deg / sec, but when the rotational angular speed ω of the motor is 400 deg / sec, the allowable time t Is 21 seconds.

すなわち、車速が同じ場合でも、時間的余裕がある場合には、誤フェールを回避しつつ正確な判定を行い、時間的余裕が少ない場合には、より早い判断を行うというように、モータの回転角速度ωに応じて許容時間tを変化させることで、より正確なフェール判定を行うことができる。   That is, even when the vehicle speed is the same, if there is a time allowance, an accurate determination is made while avoiding an erroneous failure, and if the time allowance is small, an earlier determination is made so that the motor rotation By changing the allowable time t according to the angular velocity ω, more accurate fail determination can be performed.

次に、効果を説明する。
実施例１のステアリング装置にあっては、下記の効果が得られる。 Next, the effect will be described.
In the steering device of the first embodiment, the following effects can be obtained.

(1) 転舵制御コントローラ１１は、推定したセルフアライニングトルクSATが大きいときほど許容時間tを短く設定するため、誤フェールの減少と、フェール判定時のスムーズなシステムロックの実施とを両立できる（請求項１に対応する効果）。   (1) Since the steerable controller 11 sets the allowable time t to be shorter as the estimated self-aligning torque SAT is larger, it is possible to achieve both a reduction in erroneous failure and a smooth system lock at the time of failure determination. (Effect corresponding to claim 1).

(2) 転舵制御コントローラ１１は、セルフアライニングトルクSATを推定してモータの回転角速度ωを算出し、回転角速度ωが大きいときほど許容時間tを短く設定するため、より正確な許容時間tを設定でき、フェール判定の正確さが高められる（請求項２に対応する効果）。   (2) The steered controller 11 estimates the self-aligning torque SAT and calculates the rotational angular velocity ω of the motor. The larger the rotational angular velocity ω is, the shorter the allowable time t is set. Therefore, the more accurate allowable time t Can be set, and the accuracy of the fail determination is improved (effect corresponding to claim 2).

(3) 転舵制御コントローラ１１は、セルフステアの角度が第１設定角度以上となったとき、許容時間tを設定してタイマーのカウントを開始し、タイマーのカウンタが許容時間tに到達するまでの間、セルフステアの角度が常に第２設定角度以上である場合に、フェールと判定してシステムロックを実施する。すなわち、セルフステアの角度が、フェールの可能性が第２設定角度ほどは高くない第１設定角度となったとき、あらかじめ許容時間tを決定しておくことにより、セルフステアの角度が第２設定角度以上となったときに許容時間tを設定する場合と比較して、フェールの判定時間を長く設定できるとともに、フェール判定時のシステムロックをスムーズに実施できる（請求項３に対応する効果）。   (3) When the self-steer angle becomes equal to or larger than the first set angle, the turning controller 11 sets the allowable time t and starts counting the timer until the timer counter reaches the allowable time t. If the self-steer angle is always greater than or equal to the second set angle, the system is locked by determining that a failure has occurred. That is, when the self-steer angle becomes the first set angle at which the possibility of failure is not as high as the second set angle, by determining the allowable time t in advance, the self-steer angle is set to the second set angle. Compared with the case where the allowable time t is set when the angle becomes equal to or greater than the angle, the failure determination time can be set longer, and the system lock at the time of failure determination can be performed smoothly (effect corresponding to claim 3).

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は実施例１に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。 (Other examples)
Although the best mode for carrying out the present invention has been described based on the first embodiment, the specific configuration of the present invention is not limited to the first embodiment and does not depart from the gist of the present invention. Such design changes are included in the present invention.

例えば、セルフステアを検知する手段として、モータの指令電流から目標前輪転舵角と実際の前輪転舵角値との差を間接的に判定してもよい。   For example, as a means for detecting self-steering, the difference between the target front wheel turning angle and the actual front wheel turning angle value may be indirectly determined from the command current of the motor.

実施例１のステアリング装置を適用した車両のシステムブロック図である。1 is a system block diagram of a vehicle to which a steering device according to a first embodiment is applied. 転舵制御コントローラ１１のブロック図である。2 is a block diagram of a turning control controller 11. FIG. 目標値生成部１５の詳細を示すブロック図である。4 is a block diagram illustrating details of a target value generation unit 15. FIG. 目標出力値生成部１６の詳細を示すブロック図である。4 is a block diagram showing details of a target output value generation unit 16. FIG. 転舵制御コントローラ１１で実行されるフェール判定制御処理の流れを示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a flow of a fail determination control process executed by a turning control controller 11. 車速に応じた最大セルフステアの角度を示すグラフである。It is a graph which shows the angle of the maximum self-steering according to a vehicle speed. 車速とモータの回転角速度に応じた余裕時間を示すグラフである。It is a graph which shows the margin time according to a vehicle speed and the rotational angular velocity of a motor. 従来のフェール判定を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the conventional fail determination. モータの回転角速度に応じた許容時間設定作用を示す図である。It is a figure which shows the allowable time setting effect | action according to the rotational angular velocity of a motor.

符号の説明Explanation of symbols

１ ステアリングホイール
２ コラムシャフト
３ 前輪転舵機構
４ 前輪
５ 後輪転舵機構
６ 後輪
７ 前輪転舵アクチュエータ
８ 前輪転舵コントローラ
９ 後輪転舵アクチュエータ
１０ 後輪転舵コントローラ
１１ 転舵制御コントローラ
１２ ワーニングランプ
１３ 操舵角センサ
１４ 車速センサ
１５ 目標値生成部
１５ａ 車両モデル演算部
１５ｂ 目標値演算部
１６ 目標出力値生成部
１６ａ 目標前輪転舵角演算部
１６ｂ 目標後輪転舵角演算部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel 2 Column shaft 3 Front wheel steering mechanism 4 Front wheel 5 Rear wheel steering mechanism 6 Rear wheel 7 Front wheel steering actuator 8 Front wheel steering controller 9 Rear wheel steering actuator 10 Rear wheel steering controller 11 Steering control controller 12 Warning lamp 13 Steering angle sensor 14 Vehicle speed sensor 15 Target value generator 15a Vehicle model calculator 15b Target value calculator 16 Target output value generator 16a Target front wheel turning angle calculator 16b Target rear wheel turning angle calculator

Claims (3)

目標転舵角に応じて操向輪を転舵させる転舵アクチュエータと、
操向輪の目標転舵角と実転舵角との差が、あらかじめ設定された第１設定角度以上であるかどうかを検知するセルフステア検知手段と、
車速に応じたフェール判定の許容時間を設定する許容時間設定手段と、
セルフステアの検知が許容時間継続したとき、フェールと判定するフェール判定手段と、
を備えたステアリング装置において、
前記操向輪のセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段を設け、
前記許容時間設定手段は、推定されたセルフアライニングトルクが大きいときほど、許容時間を短く設定することを特徴とするステアリング装置。 A steering actuator for steering the steered wheels according to the target turning angle;
Self-steer detection means for detecting whether or not the difference between the target turning angle of the steered wheel and the actual turning angle is equal to or greater than a first set angle set in advance;
A permissible time setting means for setting a permissible time for fail determination according to the vehicle speed;
Fail detection means for determining a failure when self-steer detection continues for an allowable time;
In a steering device with
Providing a self-aligning torque estimating means for estimating a self-aligning torque of the steering wheel;
The allowable time setting means sets the allowable time to be shorter as the estimated self-aligning torque is larger. 請求項１に記載のステアリング装置において、
前記転舵アクチュエータは、モータを備え、
前記許容時間設定手段は、推定されたセルフアライニングトルクからモータの回転角速度を算出し、算出された回転角速度が大きいときほど許容時間を短く設定することを特徴とするステアリング装置。 The steering apparatus according to claim 1, wherein
The steering actuator includes a motor,
The allowable time setting means calculates the rotational angular velocity of the motor from the estimated self-aligning torque, and sets the allowable time shorter as the calculated rotational angular velocity is larger. 請求項１または請求項２に記載のステアリング装置において、
前記操向輪の目標転舵角と実転舵角との差が、第１設定角度よりも大きな第２設定角度以上であるかどうかを判断するセルフステア判断手段を設け、
前記許容時間設定手段は、操向輪の目標転舵角と実転舵角との差が前記第１設定角度以上となったとき許容時間を設定し、
前記フェール判定手段は、許容時間が設定されてからセルフステアの判定が前記許容時間継続したとき、フェールと判定することを特徴とするステアリング装置。 The steering apparatus according to claim 1 or 2,
Providing a self-steer judging means for judging whether a difference between a target turning angle and an actual turning angle of the steered wheel is equal to or larger than a second set angle larger than the first set angle;
The allowable time setting means sets the allowable time when the difference between the target turning angle of the steered wheel and the actual turning angle is equal to or greater than the first setting angle,
The steering apparatus according to claim 1, wherein the fail determination means determines that a failure occurs when the determination of self-steering continues for the allowable time after the allowable time is set.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010149718A (en) * 2008-12-25 2010-07-08 Jtekt Corp Power steering device
JP2014136525A (en) * 2013-01-17 2014-07-28 Omron Automotive Electronics Co Ltd Steering control device
CN109367615A (en) * 2018-10-12 2019-02-22 浙江农林大学 A kind of automatic navigation vehicle based on super-broadband tech

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