JP2008285032A

JP2008285032A - Vehicular control device

Info

Publication number: JP2008285032A
Application number: JP2007132522A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Matsuda; 茂松田; Hiroshi Kimura; 浩木村
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2008-11-27

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make an operation reaction force efficiently and properly act by a simple structure, in a constitution wherein a steering wheel and a steering gear are mechanically separated. SOLUTION: To a steering shaft 3 to which the steering wheel 2 is fixed, a first motor 11 and a second motor 12 are mounted. These two motors 11, 12 can simultaneously apply forces on the steering shaft 3. For the first motor 11, a brush motor using a permanent magnet or a brush-less motor is used. For the second motor 12, a motor of a type using changes of reluctance is used. When an angle difference between a steering angle and a turning angle is small, the second motor 12 makes a holding force act on the steering wheel 2. COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両用制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device.

ステアリングホイールと、操向輪を操向させるステアリングギヤとを機械的に分離させたステアバイワイヤ方式の車両用制御装置が開発されている。この車両用制御装置では、ステアリングホイールの回転を検出するセンサを設け、センサでステアリングホイールの操舵角度を検出し、これに相当する操向角度を制御装置で算出する。さらに、操向角度に操向輪の角度が一致するようにステアリングギヤを駆動させる。 A steer-by-wire vehicle control device has been developed in which a steering wheel and a steering gear for steering a steering wheel are mechanically separated. In this vehicle control device, a sensor for detecting the rotation of the steering wheel is provided, the steering angle of the steering wheel is detected by the sensor, and the steering angle corresponding to this is calculated by the control device. Further, the steering gear is driven so that the steering wheel angle matches the steering angle.

この種の車両用制御装置では、ステアリングホイールに反力を与えられるように反力モータが設けられている。反力を与える際には、ステアリングホイールの回転角度と車速を検出し、これらに応じて目標反力トルクを演算する。目標反力トルクに応じたトルクがステアリングホイールに作用させられる（例えば、特許文献１参照）。これによって、運転者が操作力を作用させていない状態では操向輪がセルフアライニングトルクにより直線状態に復帰する。
特開２００５−５３３３４号公報 In this type of vehicle control device, a reaction force motor is provided so as to apply a reaction force to the steering wheel. When applying the reaction force, the rotation angle of the steering wheel and the vehicle speed are detected, and the target reaction force torque is calculated according to these. Torque corresponding to the target reaction force torque is applied to the steering wheel (see, for example, Patent Document 1). As a result, the steering wheel returns to the linear state by the self-aligning torque in a state where the driver does not apply the operating force.
JP 2005-53334 A

ここで、略一定の反力を常に発生させようとしたときには、反力モータをサーボ制御する必要がある。しかしながら、サーボ制御可能なモータは高価であった。また、ステアリングホイールの回転を停止させている状態を維持するためにはある程度のゲインで右回転と左回転の回転力を交互に、かつ高速に発生させなければならなかった。一般に、ゲインを高くすると動作が安定し難くなることから、制御が難しかった。さらに、位置制御するには常に大きい電流を入力し続ける必要があるので、消費電力が大きかった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で操作反力を効率良く、かつ適切に作用させられるようにすることを主な目的とする。 Here, when trying to always generate a substantially constant reaction force, it is necessary to servo-control the reaction force motor. However, servo-controllable motors are expensive. Further, in order to maintain the state in which the rotation of the steering wheel is stopped, it is necessary to generate the rotational force of the right rotation and the left rotation alternately and at a high speed with a certain gain. In general, when the gain is increased, the operation becomes difficult to stabilize, and thus control is difficult. Further, since it is necessary to constantly input a large current for position control, power consumption is large.
The present invention has been made in view of such circumstances, and a main object of the present invention is to allow an operation reaction force to be efficiently and appropriately applied with a simple configuration.

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、ステアリングホイールから入力される操舵角度と、ステアリングギヤに設けられた操向モータを駆動させて操向輪を操向させるときの操向角度とが一致するように電気的に制御する車両用制御装置において、永久磁石を利用して前記ステアリングホイールに操舵反力を作用させる第１のモータと、リラクタンスの変化を利用して前記ステアリングホイールに力を作用させる第２のモータとを有し、前記第一、第２のモータの両方で発生させた力を同時に前記ステアリングシャフトに伝達可能に配置したことを特徴とする車両用制御装置とした。
この車両用制御装置では、第１のモータを動作させることで、ステアリングホイールに操舵反力を作用させることができ、第２のモータを動作させると、ステアリングホイールに操舵反力や保持力を作用させることができる。第１のモータと第２のモータは両方使用しても良いし、一方のみを使用しても良い。 The invention according to claim 1 of the present invention for solving the above-described problems is a steering angle inputted from the steering wheel and a steering operation when driving a steering wheel by driving a steering motor provided in the steering gear. In the vehicle control device that electrically controls the direction angle to coincide with each other, a first motor that applies a steering reaction force to the steering wheel using a permanent magnet, and the steering that uses a change in reluctance And a second motor for applying a force to the wheel, and the force generated by both the first and second motors is arranged so as to be able to be transmitted to the steering shaft at the same time. It was.
In this vehicle control device, a steering reaction force can be applied to the steering wheel by operating the first motor, and a steering reaction force and a holding force are applied to the steering wheel when the second motor is operated. Can be made. Both the first motor and the second motor may be used, or only one of them may be used.

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の車両用制御装置において、操舵角度と操向角度の角度差がゼロを含む第一の範囲では、前記第２のモータに操舵角度を保持するように通電制御し、前記第１のモータは動作させないことを特徴とする。
この車両用制御装置では、リアクタンスの変化を利用して動作する第２のモータでは、位置制御が容易なので、保持力は第２のモータを使用して発生させる。 According to a second aspect of the present invention, in the vehicle control device according to the first aspect, the second motor holds the steering angle in a first range in which an angle difference between the steering angle and the steering angle includes zero. In this way, the energization control is performed, and the first motor is not operated.
In this vehicle control apparatus, since the position control is easy in the second motor that operates using the change in reactance, the holding force is generated by using the second motor.

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の車両用制御装置において、前記第１のモータのみで操舵反力を発生させる範囲と、前記第１のモータ及び前記第２のモータの２つのモータのそれぞれで操舵反力を発生させる範囲とを角度差に応じて切り替え可能に構成したことを特徴とする。
この車両用制御装置では、第１のモータで操舵反力を主に発生させ、第２のモータは追加的に操舵反力を発生させる。 According to a third aspect of the present invention, in the vehicle control device according to the first or second aspect, a range in which a steering reaction force is generated only by the first motor, the first motor, and the second motor A range in which a steering reaction force is generated in each of the two motors of the motor is configured to be switchable according to an angle difference.
In this vehicle control device, the first motor mainly generates a steering reaction force, and the second motor additionally generates a steering reaction force.

本発明によれば、２つのモータを協働可能に設けることで、１つのモータのゲインを高くする必要がなくなり、安定した制御を行えるようになる。ステアリングホイールに操舵反力や保持力を適切に作用させることが可能になって操舵フィーリングが良好になる。 According to the present invention, by providing two motors in a cooperative manner, it is not necessary to increase the gain of one motor, and stable control can be performed. Steering reaction force and holding force can be appropriately applied to the steering wheel, and the steering feeling is improved.

発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、車両用制御装置１は、運転者が操作する入力手段であるステアリングホイール２が取り付けられたステアリングシャフト３と、操向輪（以下、タイヤという）４を操向させるステアリングギヤ５とが機械的に接続されておらず、ステアリングシャフト３側の第一の制御装置６と、ステアリングギヤ５の第二の制御装置７と介して電気的に接続されている。 The best mode for carrying out the invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the vehicle control apparatus 1 operates a steering shaft 3 to which a steering wheel 2 as input means operated by a driver is attached, and a steered wheel (hereinafter referred to as a tire) 4. The steering gear 5 to be directed is not mechanically connected, and is electrically connected via the first control device 6 on the steering shaft 3 side and the second control device 7 of the steering gear 5.

ステアリングシャフト３は、第１のモータ１１と、第２のモータ１２が連結されている。第１のモータ１１は、ステアリングホイール２側に配置され、ステアリングシャフト３に反力を発生させる用途に用いられ、永久磁石を備えるモータである。このような第１のモータ１１としては、ブラシレスモータやブラシ付きモータがあげられる。第２のモータ１２は、主にステアリングシャフト３の回転を停止させる用途に用いられ、永久磁石を備えずにリラクタンスの変化を利用するリラクタンスモータが用いられる。第一、第２のモータ１１，１２は、それぞれ、駆動回路１６，１７を介して第一の制御装置６に接続されている。各駆動回路１６，１７は、スイッチング素子などを有し、不図示の電源からの電流を第１、第２のモータ１１，１２に供給するように構成されている。
さらに、第２のモータ１２には、ステアリングホイール２の回転に応じてパルス信号を出力する第１のエンコーダ１３と、ステアリングホイール２の操舵角度の中立点を検出する第２のエンコーダ１４が取り付けられている。 The steering shaft 3 is connected to a first motor 11 and a second motor 12. The first motor 11 is a motor that is disposed on the steering wheel 2 side, is used for generating a reaction force on the steering shaft 3, and includes a permanent magnet. Examples of the first motor 11 include a brushless motor and a brush motor. The second motor 12 is mainly used for the purpose of stopping the rotation of the steering shaft 3, and a reluctance motor that uses a change in reluctance without using a permanent magnet is used. The first and second motors 11 and 12 are connected to the first control device 6 via drive circuits 16 and 17, respectively. Each drive circuit 16, 17 has a switching element and the like, and is configured to supply current from a power source (not shown) to the first and second motors 11, 12.
Further, a first encoder 13 that outputs a pulse signal according to the rotation of the steering wheel 2 and a second encoder 14 that detects a neutral point of the steering angle of the steering wheel 2 are attached to the second motor 12. ing.

第１のエンコーダ１３は、光学式のロータリエンコーダが用いられている。ロータリエンコーダは、ステアリングホイール２と共に回転する不図示の円板を有し、この円板には２列のパターンが形成されている。各パターンは、例えば、周方向に等間隔に形成された略同じ幅のスリットからなり、一方のパターンのスリットの配置に対して他方のパターンのスリットの配置を周方向にスリット幅の１／４だけずらして配置されている。したがって、円板を挟んで発光素子と受光素子を配置すれば、それぞれのパターンに対応して１／４周期だけパルスの発生タイミングがずれた信号が得られる。このようなパルス信号の一例を図３に示す。以下、一方のパターンによって発生する第１のパルス信号をＡ相の回転検出信号Ａｗとし、他方のパターンによって発生する第２のパルス列信号をＢ相の回転検出信号Ｂｗとする。 The first encoder 13 is an optical rotary encoder. The rotary encoder has a disk (not shown) that rotates together with the steering wheel 2, and two rows of patterns are formed on the disk. Each pattern is composed of, for example, slits having substantially the same width formed at equal intervals in the circumferential direction, and the arrangement of the slits in the other pattern is set to 1/4 of the slit width in the circumferential direction with respect to the arrangement of the slits in one pattern. It is arranged just shifted. Therefore, if the light emitting element and the light receiving element are arranged with the disc interposed therebetween, a signal in which the pulse generation timing is shifted by a quarter period corresponding to each pattern is obtained. An example of such a pulse signal is shown in FIG. Hereinafter, a first pulse signal generated by one pattern is referred to as an A-phase rotation detection signal Aw, and a second pulse train signal generated by the other pattern is referred to as a B-phase rotation detection signal Bw.

第２のエンコーダ１４は、操舵角度をリセットする位置を検出する中心位置検出センサとして使用される。例えば、ステアリングホイール２を操舵可能な範囲で回転させたときに１回転するように減速された円板にマーカを設け、このマーカを検出したときにパルス信号を出力するセンサが用いられる。マーカは、タイヤ４が直進方向に向くときのステアリングホイール２の回転位置に対応して設けられている。車両は、直進方向に対して右側及び左側のそれぞれに同じ量だけタイヤ４を操向可能に構成されているので、このときのステアリングホイール２の回転位置は、操舵可能な領域の中立点に相当する。したがって、運転者がステアリングホイール２を回転させているときに、中立点に達する度に第１の初期位置信号として中立点位置信号Ｃｗ（図３参照）が１つ出力される。中立点位置信号Ｃｗは、回転検出信号Ａｗ，Ｂｗのそれぞれの周期の１／２よりも長く、回転検出信号Ａｗ，Ｂｗのそれぞれの周期よりも短い時間幅のパルス信号である。 The second encoder 14 is used as a center position detection sensor that detects a position at which the steering angle is reset. For example, a sensor is used that provides a marker on a disc that has been decelerated to rotate once when the steering wheel 2 is rotated within a steerable range, and that outputs a pulse signal when this marker is detected. The marker is provided corresponding to the rotational position of the steering wheel 2 when the tire 4 faces in the straight traveling direction. Since the vehicle is configured such that the tire 4 can be steered by the same amount on the right side and the left side with respect to the straight traveling direction, the rotational position of the steering wheel 2 at this time corresponds to a neutral point in the steerable region. To do. Therefore, when the driver rotates the steering wheel 2, one neutral point position signal Cw (see FIG. 3) is output as the first initial position signal each time the neutral point is reached. The neutral point position signal Cw is a pulse signal having a time width longer than ½ of each cycle of the rotation detection signals Aw and Bw and shorter than each cycle of the rotation detection signals Aw and Bw.

第一の制御装置６は、第１のカウント手段として、それぞれの回転検出信号Ａｗ，Ｂｗが入力されるアップダウン判定回路２１と、回転検出信号Ａｗが入力されるエッジ検出回路２２Ａと、回転検出信号Ｂｗが入力されるエッジ検出回路２２Ｂと、第１のカウンタであるアップダウンカウンタ２４とを有する。
アップダウンカウンタ２４は、各エッジ検出回路２２Ａ，２２Ｂの出力がＯＲ回路２５を介して接続されると共に、アップダウン判定回路２１の出力及びセット信号整形手段２３の出力も接続されている。リセット信号整形手段２３は、中立点位置信号Ｃｗが入力されたときにアップダウンカウンタ２４の第１のカウント値をリセットするリセット信号を出力する。 The first control device 6 includes, as first counting means, an up / down determination circuit 21 to which the rotation detection signals Aw and Bw are input, an edge detection circuit 22A to which the rotation detection signal Aw is input, and rotation detection. An edge detection circuit 22B to which the signal Bw is input and an up / down counter 24 as a first counter are included.
The up / down counter 24 is connected to the outputs of the edge detection circuits 22A and 22B via the OR circuit 25, and is also connected to the output of the up / down determination circuit 21 and the output of the set signal shaping means 23. The reset signal shaping means 23 outputs a reset signal for resetting the first count value of the up / down counter 24 when the neutral point position signal Cw is inputted.

アップダウンカウンタ２４から出力される第１のカウント信号は、操舵角度算出手段２９に接続されている。操舵角度算出手段２９は、操舵角度マップ３０を検索して操舵角度を算出する。操舵角度算出手段２９の出力は、出力回路３１を通して第二の制御装置７に接続されると共に、角度差信号算出手段３２に接続される。操舵角度マップ３０は、アップダウンカウンタ２４のカウント値と操舵角度を対応付けた構成を有する。角度差信号算出手段３２には、操向角度信号受信手段３３を介して第二の制御装置７の操向角度の信号が入力される。
角度差信号算出手段３２の出力は、操舵反力算出手段３４と、操舵角度差比較手段７１とに接続されている。操舵反力算出手段３４は、操舵反力マップ３５を検索して駆動モータ１２で発生させる操舵反力を算出する。操舵反力マップ３５は、角度差と操舵反力を対応付けた構成を有する。操舵反力算出手段３４の出力は、第１の駆動信号生成手段３６と第２の駆動信号生成手段７２に接続されている。第１の駆動信号生成手段３６は、操舵反力算出手段３４で演算した操舵反力と、操舵角度差比較手段７１からの信号に応じて第１のモータ１１の駆動信号を生成し、第１の駆動回路１６に出力する。第１の駆動信号生成手段３６は、操舵反力に応じた駆動信号を生成して第１の駆動回路１６に出力する。 The first count signal output from the up / down counter 24 is connected to the steering angle calculation means 29. The steering angle calculation means 29 searches the steering angle map 30 and calculates the steering angle. The output of the steering angle calculation means 29 is connected to the second control device 7 through the output circuit 31 and is also connected to the angle difference signal calculation means 32. The steering angle map 30 has a configuration in which the count value of the up / down counter 24 is associated with the steering angle. A signal of the steering angle of the second control device 7 is input to the angle difference signal calculating means 32 via the steering angle signal receiving means 33.
The output of the angle difference signal calculation means 32 is connected to the steering reaction force calculation means 34 and the steering angle difference comparison means 71. The steering reaction force calculation means 34 searches the steering reaction force map 35 and calculates the steering reaction force generated by the drive motor 12. The steering reaction force map 35 has a configuration in which the angle difference and the steering reaction force are associated with each other. The output of the steering reaction force calculation means 34 is connected to the first drive signal generation means 36 and the second drive signal generation means 72. The first drive signal generation means 36 generates a drive signal for the first motor 11 according to the steering reaction force calculated by the steering reaction force calculation means 34 and the signal from the steering angle difference comparison means 71, and To the driving circuit 16. The first drive signal generation means 36 generates a drive signal corresponding to the steering reaction force and outputs it to the first drive circuit 16.

操舵角度差比較手段７１は、操舵角度と操向角度の角度差と、メモリ７３に登録されている閾値とを比較し、第１の駆動信号生成手段３６と第２の駆動信号生成手段７２に信号を出力する。
第２の駆動信号生成手段７２は、操舵反力算出手段３４で演算した操舵反力と、操舵角度差比較手段７１からの信号に応じて第２のモータ１２の駆動信号を生成し、第２の駆動回路１７に出力する。 The steering angle difference comparison means 71 compares the angle difference between the steering angle and the steering angle with the threshold value registered in the memory 73, and compares the steering angle difference comparison means 71 with the first drive signal generation means 36 and the second drive signal generation means 72. Output a signal.
The second drive signal generation means 72 generates a drive signal for the second motor 12 according to the steering reaction force calculated by the steering reaction force calculation means 34 and the signal from the steering angle difference comparison means 71, and To the drive circuit 17.

図２に示すように、ステアリングギヤ５は、駆動手段として電動機に減速機構が取り付けられた操向モータ４１と、操向モータ４１の回転をステアリングロッド４２の直線運動に変換するラックアンドピニオン機構を備えている。ステアリングロッド４２の両端にはタイロッド４３とナックルアーム４４を介してタイヤ４が接続されている。操向モータ４１は、駆動回路４５を介して第二の制御装置７に接続されている。駆動回路４５は、スイッチング素子などを有し、不図示の電源からの電流を操向モータ４１に供給するように構成されている。 As shown in FIG. 2, the steering gear 5 includes a steering motor 41 in which a reduction mechanism is attached to an electric motor as driving means, and a rack and pinion mechanism that converts rotation of the steering motor 41 into linear motion of the steering rod 42. I have. The tire 4 is connected to both ends of the steering rod 42 via a tie rod 43 and a knuckle arm 44. The steering motor 41 is connected to the second control device 7 via the drive circuit 45. The drive circuit 45 includes a switching element and the like, and is configured to supply a current from a power source (not shown) to the steering motor 41.

操向モータ４１には、操向モータ４１の回転から操向角度を検出する第３のエンコーダ４６が取り付けられている。第３のエンコーダ４６は、前記と同様に光学式のロータリエンコーダを使用している。第３のエンコーダ４６からは、第４のパルス列信号であるＡ相の回転検出信号Ａｇと、パルスの発生タイミングが１／４周期ずれた第５のパルス列信号であるＢ相の回転検出信号Ｂｇとが出力される。
ステアリングギヤ５には、操向角度をリセットする位置を検出する中心位置検出センサとして、操向角度の中立点を検出する第４のエンコーダ４７が取り付けられている。第４のエンコーダ４７は、ステアリングロッド４２が最も右に移動したラックエンドから、最も左に移動したラックエンドまでの間の中間地点を検出することで操向角度の中立点を検出するもので、ステアリングロッド４２と共に移動する不図示のマーキングを検出して第２の初期位置信号として中立点位置信号Ｃｇ（図３参照）を１つ出力するように構成されている。中立点位置信号Ｃｇは、回転検出信号Ａｇ，Ｂｇのそれぞれの周期の１／２よりも長く、回転検出信号Ａｇ，Ｂｇのそれぞれの周期よりも短い時間幅のパルス信号である。 A third encoder 46 that detects the steering angle from the rotation of the steering motor 41 is attached to the steering motor 41. The third encoder 46 uses an optical rotary encoder as described above. From the third encoder 46, the A-phase rotation detection signal Ag, which is the fourth pulse train signal, and the B-phase rotation detection signal Bg, which is the fifth pulse train signal whose pulse generation timing is shifted by ¼ cycle, Is output.
A fourth encoder 47 that detects a neutral point of the steering angle is attached to the steering gear 5 as a center position detection sensor that detects a position at which the steering angle is reset. The fourth encoder 47 detects the neutral point of the steering angle by detecting the intermediate point between the rack end where the steering rod 42 has moved to the right and the rack end to which it has moved to the left. A marking (not shown) that moves together with the steering rod 42 is detected, and one neutral position signal Cg (see FIG. 3) is output as a second initial position signal. The neutral point position signal Cg is a pulse signal having a duration that is longer than ½ of each cycle of the rotation detection signals Ag and Bg and shorter than each cycle of the rotation detection signals Ag and Bg.

第二の制御装置７は、第２のカウント手段として、それぞれの回転検出信号Ａｇ，Ｂｇが入力されるアップダウン判定回路５１と、回転検出信号Ａｇが入力されるエッジ検出回路５２Ａと、回転検出信号Ｂｇが入力されるエッジ検出回路５２Ｂと、第２のカウンタであるアップダウンカウンタ５４とを有する。
アップダウンカウンタ５４は、各エッジ検出回路５２Ａ，５２Ｂの出力がＯＲ回路５５を介して接続されると共に、アップダウン判定回路５１の出力及びリセット信号整形手段５３の出力も接続されている。リセット信号整形手段５３は、中立点位置信号Ｃｇが入力されたときにアップダウンカウンタ５４のカウント値をリセットするリセット信号を出力する。 The second control device 7 includes, as second counting means, an up / down determination circuit 51 to which rotation detection signals Ag and Bg are input, an edge detection circuit 52A to which the rotation detection signal Ag is input, and rotation detection. It has an edge detection circuit 52B to which the signal Bg is inputted and an up / down counter 54 as a second counter.
The up / down counter 54 is connected to the outputs of the edge detection circuits 52 A and 52 B via the OR circuit 55, and is also connected to the output of the up / down determination circuit 51 and the output of the reset signal shaping means 53. The reset signal shaping means 53 outputs a reset signal for resetting the count value of the up / down counter 54 when the neutral point position signal Cg is inputted.

アップダウンカウンタ５４から出力される第２のカウント信号は、操向角度算出手段５９に接続されている。操向角度算出手段５９は、操向角度マップ６０を検索して操向角度を算出する。操向角度マップ６０は、アップダウンカウンタ５４のカウント値と操向角度を対応付けた構成を有する。操向角度の信号は、出力回路６１を通して第一の制御装置６の操向角度信号受信手段３３（図１参照）に接続されると共に、角度差信号算出手段６２に接続される。角度差信号算出手段６２には、操舵角度信号受信手段６３を介して第一の制御装置６の出力回路３１から送信される操舵角度の信号が入力される。
角度差信号算出手段６２の出力は、操向角度決定手段６４に接続されている。操向角度決定手段６４は、目標操向角度マップ６５を検索して目標操向角度を算出する。目標操向角度マップ６５は、実際の操向角度に対する角度差が大きい場合には、出力が大きくなるように設定されている。目標操向角度の信号は、駆動信号生成手段６６で駆動信号に変換されて駆動回路４５に出力される。 The second count signal output from the up / down counter 54 is connected to the steering angle calculation means 59. The steering angle calculation means 59 searches the steering angle map 60 and calculates the steering angle. The steering angle map 60 has a configuration in which the count value of the up / down counter 54 is associated with the steering angle. The steering angle signal is connected to the steering angle signal receiving means 33 (see FIG. 1) of the first control device 6 through the output circuit 61 and to the angle difference signal calculating means 62. A steering angle signal transmitted from the output circuit 31 of the first control device 6 is input to the angle difference signal calculating means 62 via the steering angle signal receiving means 63.
The output of the angle difference signal calculating means 62 is connected to the steering angle determining means 64. The steering angle determination means 64 searches the target steering angle map 65 and calculates the target steering angle. The target steering angle map 65 is set so that the output becomes large when the angle difference with respect to the actual steering angle is large. The target steering angle signal is converted into a drive signal by the drive signal generation means 66 and output to the drive circuit 45.

次に、この実施の形態の作用について説明する。
運転者がステアリングホイール２を回転させると、第１のエンコーダ１３から回転角度に応じて２通りのパルス列信号（回転検出信号Ａｗ，Ｂｗ）が第一の制御装置６に出力される。アップダウン判定回路２１は、回転検出信号Ａｗと回転検出信号Ｂｗのそれぞれのパルス列信号の信号レベルが変化する順番からステアリングホイール２の回転方向を判定する。図３の矢印ＡＡ１に示す方向では、回転検出信号Ａｗがハイレベルになってから、回転検出信号Ｂｗがハイレベルになる。この場合には、例えば、ステアリングホイール２が右方向に操舵されているとみなし、アップダウンカウンタ２４にカウントアップするように指令する。ステアリングホイール２を逆回転させたときは、矢印ＡＡ１と反対、つまり矢印ＡＡ２に示す方向で各パルスが出力されることになる。この場合、回転検出信号Ｂｗがハイレベルになってから、回転検出信号Ａｗがハイレベルになるので、アップダウン判定回路２１がアップダウンカウンタ２４にカウントダウンするように指令する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
When the driver rotates the steering wheel 2, two pulse train signals (rotation detection signals Aw, Bw) are output to the first control device 6 according to the rotation angle from the first encoder 13. The up / down determination circuit 21 determines the rotation direction of the steering wheel 2 from the order in which the signal levels of the pulse train signals of the rotation detection signal Aw and the rotation detection signal Bw change. In the direction indicated by the arrow AA1 in FIG. 3, the rotation detection signal Bw becomes high level after the rotation detection signal Aw becomes high level. In this case, for example, it is assumed that the steering wheel 2 is steered rightward, and the up / down counter 24 is instructed to count up. When the steering wheel 2 is rotated in the reverse direction, each pulse is output in the direction opposite to the arrow AA1, that is, in the direction indicated by the arrow AA2. In this case, since the rotation detection signal Aw becomes high level after the rotation detection signal Bw becomes high level, the up / down determination circuit 21 instructs the up / down counter 24 to count down.

エッジ検出回路２２Ａは、回転検出信号Ａｗのパルスの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジをそれぞれ検出し、ＯＲ回路２５に出力する。同様に、エッジ検出回路２２Ｂは、回転検出信号Ｂｗのパルスの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジをそれぞれ検出し、ＯＲ回路２５に出力する。ＯＲ回路２５は、両エッジ検出回路２２Ａ，２２Ｂの信号の論理和を演算し、いずれかのエッジ検出回路２２Ａ，２２Ｂがエッジを検出したらパルスが立ち上がるような信号を作成する。これによって、第１のエンコーダ１３から出力されるパルス状の信号の分解能が４倍になる。
アップダウンカウンタ２４は、車両の直進走行に相当する中立点位置を基準にしてＯＲ回路２５から出力されるパルス信号をカウントする。アップダウン判定回路２１がカウントアップを指令しているときは、入力されたパルスを前回までのパルス数のカウント値に加算する。アップダウン判定回路２１がカウントダウンを指令しているときは、入力されたパルスを前回までのパルス数のカウント値から減算する。 The edge detection circuit 22 A detects the rising edge and the falling edge of the rotation detection signal Aw pulse, and outputs them to the OR circuit 25. Similarly, the edge detection circuit 22B detects the rising edge and the falling edge of the rotation detection signal Bw pulse, and outputs them to the OR circuit 25. The OR circuit 25 calculates the logical sum of the signals from both edge detection circuits 22A and 22B, and creates a signal that causes a pulse to rise when one of the edge detection circuits 22A and 22B detects an edge. As a result, the resolution of the pulse signal output from the first encoder 13 is quadrupled.
The up / down counter 24 counts pulse signals output from the OR circuit 25 with reference to a neutral point position corresponding to straight traveling of the vehicle. When the up / down determination circuit 21 instructs to count up, the input pulse is added to the count value of the number of pulses up to the previous time. When the up / down determination circuit 21 instructs to count down, the input pulse is subtracted from the count value of the number of pulses up to the previous time.

操舵角度算出手段２９は、アップダウンカウンタ２４のカウント値として出力される第１のカウント信号で操舵角度マップ３０を検出し、第１のカウント信号に対応する操舵角度を取得する。操舵角度の信号（操舵角度信号）は、角度差信号算出手段３２に受け渡される。また、出力回路３１を通して第二の制御装置７に出力され、操向制御に使用される。 The steering angle calculation means 29 detects the steering angle map 30 with the first count signal output as the count value of the up / down counter 24, and acquires the steering angle corresponding to the first count signal. A steering angle signal (steering angle signal) is transferred to the angle difference signal calculating means 32. Moreover, it outputs to the 2nd control apparatus 7 through the output circuit 31, and is used for steering control.

第二の制御装置７では、操舵角度の信号を操舵角度信号受信手段６３で受信し、角度差信号算出手段６２が操舵角度に対応する操向角度（以下、目標操向角度という）を算出する。さらに、目標操向角度と現在のタイヤ４の操向角度（以下、実操向角度という）との角度差信号が算出される。操向角度決定手段６４は、角度差信号で目標操向角度マップ６５を検索して操向角度の指令値を決定する。この指令値は、角度差がゼロになるような操向角に相当する。駆動信号生成手段６６は、指令値に応じた駆動信号を作成して駆動回路４５に出力し、操向モータ４１を回転させ、ステアリングロッド４２を移動させる。これによって、タイロッド４３等で連結されたタイヤ４の角度が変化する。 In the second control device 7, the steering angle signal is received by the steering angle signal receiving means 63, and the angle difference signal calculating means 62 calculates a steering angle corresponding to the steering angle (hereinafter referred to as a target steering angle). . Further, an angle difference signal between the target steering angle and the current steering angle of the tire 4 (hereinafter referred to as an actual steering angle) is calculated. The steering angle determination means 64 searches the target steering angle map 65 with the angle difference signal to determine the steering angle command value. This command value corresponds to a steering angle such that the angle difference is zero. The drive signal generator 66 creates a drive signal corresponding to the command value and outputs it to the drive circuit 45, rotates the steering motor 41, and moves the steering rod 42. As a result, the angle of the tire 4 connected by the tie rod 43 or the like changes.

操向モータ４１が回転すると、第３のエンコーダ４６から２通りの回転検出信号Ａｇ，Ｂｇが出力される。第二の制御装置７は、アップダウン判定回路５１でそれぞれの回転検出信号Ａｇ，Ｂｇのそれぞれのパルス列信号の信号レベルの変化から回転方向を判定する。判定のアルゴリズムは、第一の制御装置６のアップダウン判定回路２１と同じである。また、各エッジ検出回路５２Ａ，５２ＢとＯＲ回路５５で回転検出信号Ａｇ，Ｂｇに対して分解能が４倍のパルス信号を作成する。
アップダウン判定回路５１の指令に従ってアップダウンカウンタ５４はＯＲ回路５５から出力されるパルス信号をカウントアップ又はカウントダウンする。アップダウンカウンタ５４のカウント値として出力される第２のカウント信号で操向角度算出手段５９が操向角度マップ６０を検索し、実操向角度を求める。実操向角度の信号（操向角度信号）は、前記した角度差信号算出手段６２及び操向角度決定手段６４に入力され、操向モータ４１の制御に利用される。さらに、出力回路６１から第一の制御装置６に送られる。 When the steering motor 41 rotates, two types of rotation detection signals Ag and Bg are output from the third encoder 46. The second control device 7 determines the rotation direction from the change in the signal level of each pulse train signal of each rotation detection signal Ag, Bg by the up / down determination circuit 51. The determination algorithm is the same as that of the up / down determination circuit 21 of the first control device 6. The edge detection circuits 52A and 52B and the OR circuit 55 generate a pulse signal having a resolution four times that of the rotation detection signals Ag and Bg.
The up / down counter 54 counts up or down the pulse signal output from the OR circuit 55 in accordance with a command from the up / down determination circuit 51. The steering angle calculation means 59 searches the steering angle map 60 with the second count signal output as the count value of the up / down counter 54, and obtains the actual steering angle. The actual steering angle signal (steering angle signal) is input to the angle difference signal calculating means 62 and the steering angle determining means 64 and used for controlling the steering motor 41. Further, it is sent from the output circuit 61 to the first control device 6.

第一の制御装置６では、操向角度信号を操向角度信号受信手段３３で受信し、角度差信号算出手段３２で実操向角度に対応する操舵角度（以下、目標操舵角度という）を算出する。さらに、操舵角度算出手段２９で算出した実際の操舵角度（以下、実操舵角度という）を操舵角度信号として取得し、目標操舵角度に対する実操舵角度との角度差を算出する。この角度差の信号は、操舵反力算出手段３４と操舵角度差比較手段７１に出力される。
操舵反力算出手段３４は、操舵反力マップ３５を検索して決定した操舵反力の情報を２つの駆動信号生成手段３６，７２に受け渡す。２つの駆動信号生成手段３６，７２には、操舵角度差比較手段７１からも信号が入力される。操舵角度差比較手段７１は、メモリ７３に登録されているデータを参照し、角度差に応じて第１のモータ１１と第２のモータ１２の駆動量の割合を決定し、対応する駆動信号生成手段３６，７２に指令値として出力する。 In the first control device 6, the steering angle signal is received by the steering angle signal receiving means 33, and the steering angle corresponding to the actual steering angle (hereinafter referred to as the target steering angle) is calculated by the angle difference signal calculating means 32. To do. Further, an actual steering angle (hereinafter referred to as an actual steering angle) calculated by the steering angle calculation means 29 is acquired as a steering angle signal, and an angle difference from the actual steering angle with respect to the target steering angle is calculated. This angle difference signal is output to the steering reaction force calculation means 34 and the steering angle difference comparison means 71.
The steering reaction force calculation means 34 passes information on the steering reaction force determined by searching the steering reaction force map 35 to the two drive signal generation means 36 and 72. Signals are also input from the steering angle difference comparison means 71 to the two drive signal generation means 36 and 72. The steering angle difference comparison means 71 refers to the data registered in the memory 73, determines the drive amount ratio of the first motor 11 and the second motor 12 according to the angle difference, and generates a corresponding drive signal. Output to the means 36 and 72 as a command value.

第１の駆動信号生成手段３６では、角度差から求められた必要な操舵反力を操舵角度差比較手段７１で算出した指令値に応じて変化させる。例えば、必要な操舵反力に指令値を乗じた値を第１のモータ１１で発生させる操舵反力とする。そして、調整した操舵反力に応じて駆動信号を作成し、第１の駆動回路１６を通して第１のモータ１１を動作させる。これによって、第１のモータ１１に連結されたステアリングシャフト３に操舵反力が発生する。この力は、ステアリングホイール２を操作する運転者にとって負荷として作用する。 The first drive signal generation means 36 changes the required steering reaction force obtained from the angle difference according to the command value calculated by the steering angle difference comparison means 71. For example, a value obtained by multiplying a required steering reaction force by a command value is set as the steering reaction force generated by the first motor 11. Then, a drive signal is created according to the adjusted steering reaction force, and the first motor 11 is operated through the first drive circuit 16. As a result, a steering reaction force is generated in the steering shaft 3 connected to the first motor 11. This force acts as a load for the driver who operates the steering wheel 2.

また、第２の駆動信号生成手段７２では、角度差から求められた必要な操舵反力を操舵角度差比較手段７１で算出した指令値に応じて変化させる。例えば、必要な操舵反力に指令値を乗じた値を第２のモータ１２で発生させる保持力又は操舵反力とする。そして、調整した保持力又は操舵反力に応じて駆動信号を作成し、第２の駆動回路１７を通して第２のモータ１２を動作させる。これによって、第２のモータ１２に連結されたステアリングシャフト３に保持力又は操舵反力が発生する。 Further, the second drive signal generation means 72 changes the necessary steering reaction force obtained from the angle difference according to the command value calculated by the steering angle difference comparison means 71. For example, a value obtained by multiplying a required steering reaction force by a command value is set as a holding force or a steering reaction force generated by the second motor 12. Then, a drive signal is created according to the adjusted holding force or steering reaction force, and the second motor 12 is operated through the second drive circuit 17. As a result, a holding force or a steering reaction force is generated in the steering shaft 3 connected to the second motor 12.

ここで、図４に各モータ１１，１２で発生させる力と角度差の関係の一例を模式的に示す。横軸は角度差を示し、略中央で角度差がゼロになり、ここから左右に離れるに従って角度差が増える。縦軸は操舵反力又は保持力に相当する。ラインＬ１が第１のモータ１１によって発生する力を示し、ラインＬ２，Ｌ３が第２のモータ１２によって発生する力を示す。角度差が−θ１からθ１までの小さい角度差の範囲では、第２のモータ１２を動作させて保持力を発生させる。第１のモータ１１は動作させない。角度が増えるに従って第２のモータ１２の割合を徐々に減少させ、第１のモータ１１の割合を徐々に増加させる。角度差が−θ２から−θ３の間、及びθ２からθ３の間では第１のモータ１１のみを動作させる。角度差が−θ３以上、及びθ３以上の範囲では、２つのモータ１１，１２を共に動作させる。 Here, FIG. 4 schematically shows an example of the relationship between the force generated by the motors 11 and 12 and the angle difference. The horizontal axis indicates the angle difference, the angle difference becomes zero at the approximate center, and the angle difference increases as the distance from the left and right is increased. The vertical axis corresponds to the steering reaction force or holding force. Line L1 indicates the force generated by the first motor 11, and lines L2 and L3 indicate the force generated by the second motor 12. In the range of the small angle difference from −θ1 to θ1, the second motor 12 is operated to generate the holding force. The first motor 11 is not operated. As the angle increases, the ratio of the second motor 12 is gradually decreased, and the ratio of the first motor 11 is gradually increased. When the angle difference is between −θ2 and −θ3 and between θ2 and θ3, only the first motor 11 is operated. In a range where the angle difference is −θ3 or more and θ3 or more, the two motors 11 and 12 are operated together.

つまり、角度差が小さい範囲では、ステアリングホイール２をその位置で保持するだけで良く、操舵反力を発生させる必要がないので、第１のモータ１１を停止させて第２のモータ１２のみで動作させる。第２のモータ１２は、リラクタンスモータなので、角度を保持するために必要な静的な電流のみを流せばステアリングホイール２をその角度で保持させることができる。
角度差はあるが、大きい操舵反力が必要でないときは、第１のモータ１１のみを動作させる。角度差が大きく、大きい操舵反力が必要なときや、ラックエンドの突き当て感を出させたいときは、２つのモータ１１，１２を同時に反力発生のために動作させる。 In other words, in a range where the angle difference is small, it is only necessary to hold the steering wheel 2 at that position, and it is not necessary to generate a steering reaction force, so the first motor 11 is stopped and only the second motor 12 is operated. Let Since the second motor 12 is a reluctance motor, the steering wheel 2 can be held at that angle by flowing only a static current necessary for maintaining the angle.
When there is an angle difference but a large steering reaction force is not required, only the first motor 11 is operated. When the angle difference is large and a large steering reaction force is required, or when it is desired to give a feeling of abutment of the rack end, the two motors 11 and 12 are simultaneously operated to generate the reaction force.

この実施の形態では、２つのモータ１１，１２を協働させるようにしたので、１つ１つのモータ１１，１２のゲインを高める必要がなくなって制御性が向上する。角度差が小さく操舵反力が不要な範囲では、リラクタンス型のモータ１２を使用して保持力を作用させるようにしたので、この範囲におけるステアリングホイール２の遊びやがたがた感の発生を防止できる。第２のモータ１２は、位置制御が容易になるので、制御が簡単になって消費電力も抑えられる。制御が簡単になることから、第１のエンコーダ１３に高い精度が要求されなくなって装置構成を簡略化できる。角度差が増加する過程（例えば、θ１からθ２に移行するとき）では第２のモータ１２の動作から第１のモータ１１の動作に切り換える必要があるが、徐々に連携動作させることで、運転者の手に発生する力の変化（トルク変動など）が感じらなれないようにしたので、違和感が生じることはない。
一方のモータ１１，１２に不具合があった場合には、他方のモータ１１，１２にその機能を補わせることも可能である。 In this embodiment, since the two motors 11 and 12 are made to cooperate with each other, it is not necessary to increase the gain of each of the motors 11 and 12, and the controllability is improved. In the range where the angle difference is small and the steering reaction force is unnecessary, the reluctance motor 12 is used to apply the holding force, so that it is possible to prevent the play and rattling of the steering wheel 2 in this range. Since the position control of the second motor 12 becomes easy, the control is simplified and the power consumption is suppressed. Since the control is simplified, the first encoder 13 is not required to have high accuracy, and the apparatus configuration can be simplified. In the process of increasing the angle difference (for example, when shifting from θ1 to θ2), it is necessary to switch from the operation of the second motor 12 to the operation of the first motor 11. Because the change of force (torque fluctuation, etc.) generated in the hand is not felt, there is no sense of incongruity.
If there is a problem with one of the motors 11 and 12, it is possible to make the other motors 11 and 12 supplement their functions.

なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、第一、第二の制御装置６，７は、１つの制御装置から構成しても良い。第１のモータ１１と第２のモータ１２の配置は逆転させても良い。 Note that the present invention can be widely applied without being limited to the above-described embodiment.
For example, the first and second control devices 6 and 7 may be composed of one control device. The arrangement of the first motor 11 and the second motor 12 may be reversed.

本発明の実施の形態に係る車両用制御装置のステアリングホイール側の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure by the side of the steering wheel of the control apparatus for vehicles which concerns on embodiment of this invention. 車両用制御装置のステアリングギヤ側の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure by the side of the steering gear of the control apparatus for vehicles. アップダウンカウンタに入力される信号を説明する図である。It is a figure explaining the signal input into an up / down counter. 角度差と操舵反力及び保持力の関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between an angle difference, steering reaction force, and holding force.

符号の説明Explanation of symbols

１車両用制御装置
２ステアリングホイール
３ステアリングシャフト
４タイヤ（操向輪）
５ステアリングギヤ（駆動手段）
６第一の制御装置
１１第１のモータ
１２第２のモータ
１３第１のエンコーダ
１６第１の駆動回路
１７第２の駆動回路
２４アップダウンカウンタ（第１の位置検出手段）
２９操舵角度算出手段
３４操舵反力算出手段
３６第１の駆動信号生成手段
７１操舵角度差比較手段
７２第２の駆動信号生成手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control apparatus for vehicles 2 Steering wheel 3 Steering shaft 4 Tire (steering wheel)
5 Steering gear (drive means)
6 1st control apparatus 11 1st motor 12 2nd motor 13 1st encoder 16 1st drive circuit 17 2nd drive circuit 24 Up / down counter (1st position detection means)
29 Steering angle calculation means 34 Steering reaction force calculation means 36 First drive signal generation means 71 Steering angle difference comparison means 72 Second drive signal generation means

Claims

車両の車体に回転可能に支持されたステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトに取り付けられ、前記ステアリングシャフトとともに回転するステアリングホイールと、
永久磁石を利用して前記ステアリングシャフトに操舵反力を作用させる第１のモータと、
前記第１のモータを駆動させる第１の駆動回路と、
前記第１の駆動回路に供給する駆動信号を発生させる第１の駆動信号生成手段と、
リラクタンスの変化を利用して前記ステアリングホイールに力を作用させる第２のモータと、
前記第２のモータを駆動させる第２の駆動回路と、
前記第２の駆動回路に供給する駆動信号を発生させる第２の駆動信号生成手段と、
前記ステアリングシャフトの回転を検出するエンコーダが出力するパルス信号をカウントする第１の位置検出手段と、
前記第１の位置検出手段のカウント値から前記ステアリングホイールの回転量を示す信号を発生させ、操舵角度信号として出力する操舵角度算出手段と、
車両の車体に回転可能に支持された操向輪と、
電動機を有し、車両の車体に対する前記操向輪の操向角度を変化させる駆動手段と、
前記操向輪の操向角度の変化を検出するエンコーダのパルス列信号をカウントする第２の位置検出手段と、
前記第２の位置検出手段でカウントした第２のカウント信号を前記操向輪の操向角の変化量を示す信号に変換し、操向角度信号として出力する操向角度算出手段と、
操向角度信号と操舵角度信号の角度差を算出する角度差信号算出手段と、
前記角度信号算出手段で算出した角度差の大小に応じて前記第１の駆動信号生成手段と前記第２の駆動信号生成手段のそれぞれで発生させる駆動信号を調整する操舵角度差比較手段と
を備えることを特徴とする車両用制御装置。 A steering shaft rotatably supported on the vehicle body;
A steering wheel attached to the steering shaft and rotating together with the steering shaft;
A first motor that applies a steering reaction force to the steering shaft using a permanent magnet;
A first drive circuit for driving the first motor;
First drive signal generation means for generating a drive signal to be supplied to the first drive circuit;
A second motor that applies a force to the steering wheel using a change in reluctance;
A second drive circuit for driving the second motor;
Second drive signal generation means for generating a drive signal to be supplied to the second drive circuit;
First position detecting means for counting a pulse signal output from an encoder for detecting rotation of the steering shaft;
Steering angle calculation means for generating a signal indicating the amount of rotation of the steering wheel from the count value of the first position detection means and outputting it as a steering angle signal;
A steered wheel rotatably supported on the vehicle body;
A driving means having an electric motor and changing a steering angle of the steering wheel with respect to a vehicle body;
Second position detecting means for counting a pulse train signal of an encoder for detecting a change in steering angle of the steering wheel;
Steering angle calculation means for converting the second count signal counted by the second position detection means into a signal indicating the amount of change in the steering angle of the steering wheel and outputting it as a steering angle signal;
An angle difference signal calculating means for calculating an angle difference between the steering angle signal and the steering angle signal;
Steering angle difference comparison means for adjusting a drive signal generated by each of the first drive signal generation means and the second drive signal generation means according to the magnitude of the angle difference calculated by the angle signal calculation means. A control apparatus for a vehicle.

前記操舵角度差比較手段は、操舵角度と操向角度の角度差がゼロを含む第一の範囲では、前記第２のモータに操舵角度を保持するように前記第２の駆動信号生成手段を制御し、前記第１のモータは動作させないように前記第１の駆動信号生成手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。 The steering angle difference comparison means controls the second drive signal generation means so that the second motor holds the steering angle in a first range where the angle difference between the steering angle and the steering angle includes zero. The vehicle control device according to claim 1, wherein the first drive signal generation unit is controlled so that the first motor is not operated.

前記操舵角度差比較手段は、前記第１のモータのみで操舵反力を発生させる範囲と、前記第１のモータ及び前記第２のモータの２つのモータのそれぞれで操舵反力を発生させる範囲とを角度差に応じて切り替えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用制御装置。 The steering angle difference comparison means includes a range in which a steering reaction force is generated only by the first motor, and a range in which a steering reaction force is generated by each of the two motors, the first motor and the second motor. The vehicle control device according to claim 1, wherein the vehicle control device is switched according to an angle difference.