JP2023534741A

JP2023534741A - ステアバイワイヤシステム及び操舵制御方法

Info

Publication number: JP2023534741A
Application number: JP2023504533A
Authority: JP
Inventors: リン，ミンゼォ; ジャン，ヨンション; リ，ジエ; リィウ，ドォンハオ
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2020-07-24
Filing date: 2020-07-24
Publication date: 2023-08-10
Also published as: EP4183663A4; CN112638747B; WO2022016553A1; EP4183663A1; CN112638747A

Abstract

ステアバイワイヤシステムが提供され、ステアリングコラム（２）及び制限装置（３）を含む。制限装置（３）は、固定ロッド（３１）、摺動ブロック（３２）及び可動制限ブロック（３３）を含む。摺動ブロック（３２）は固定ロッド（３１）上に位置し、摺動ブロック（３２）は、ステアリングコラム（２）が回転するのに伴って固定ロッド（３１）上を摺動できる。可動制限ブロック（３３）は固定ロッド（３１）上に位置し、ステアリングコラム（２）がターゲット回転範囲内で回転するようにするために、摺動ブロック（３２）が固定ロッド（３１）上を摺動するのを制限するため固定ロッド（３１）上を摺動できる。操舵制御方法、車両及びコントローラをさらに開示する。ステアバイワイヤシステムでは、制限装置がステアリングコラムの操舵を制限するため、ステアリングコラムはもはや制限なしに回転せず、操舵可能ホイールの回転範囲に対応するターゲット回転範囲内で回転する。このように、ステアリングコラムの回転範囲は、操舵可能ホイールの回転範囲と一致する。これは、車両の操舵に対する運転手の操作及び制御を促進し、運転の安全性を促進する。

Description

本願は、車両の操舵技術の分野に関し、具体的にはステアバイワイヤシステム及び操舵制御方法に関する。

ステアバイワイヤシステムは、電気信号を用いることにより車両の操舵を制御するシステムである。これは、ステアリングホイールと、操舵可能ホイールとの間の機械接続装置をキャンセルする。

ステアバイワイヤシステムは、ステアリングコントローラ、ステアリング駆動モータ、ステアリングホイール、ステアリングコラム等を主に含む。ステアリング駆動モータの出力軸は、回転するためにステアリングホイールに接続されている。ステアリングホイールは、ステアリングコラムの端部に取り付けられる。ステアリングコラムは、ステアリングホイールの回転角及びトルクを収集するためのセンサを有する。このように、運転手がステアリングホイールを操作すると、ステアリングコントローラは、センサを用いることによりステアリングホイールの回転角及びトルクを取得し、その後、ステアリングホイールの回転角及びトルクに基づいて、ステアリングドライブモータを制御し、ステアリングホイールを駆動して操舵し得る。

操舵可能ホイールは回転範囲を有するため、制限位置まで回転されると、操舵可能ホイールは回転を続けることができない。しかしながら、ステアリングホイールは制限なく回転できる。このように、ステアリングホイールの回転範囲が操舵可能ホイールの回転範囲と一致しないという問題が起こり得る。これは、車両の操舵に対する運転手の操作及び制御に影響を及ぼす。

本願は、ステアバイワイヤシステム及び操舵制御方法を提供する。これにより、従来の技術における、操舵可能ホイールには回転範囲の制限があるが、ステアリングホイールには回転範囲の制限がないという問題を解消できる。技術的な解決策は次のとおりである。

一態様によれば、ステアバイワイヤシステムが提供され、ステアバイワイヤシステムはステアリングコラム及び制限装置を含む。制限装置は、固定ロッド、摺動ブロック及び可動制限ブロックを含む。摺動ブロックは固定ロッド上に位置し、摺動ブロックは、ステアリングコラムが回転するときに固定ロッド上を摺動できる。可動制限ブロックは固定ロッド上に位置し、固定ロッド上を摺動でき、摺動ブロックが固定ロッド上を摺動するのを制限するように構成されている。したがって、ステアリングコラムはターゲット回転範囲内で回転する。

１つの例では、ステアバイワイヤシステムはさらにステアリングホイールを含み得る。ステアリングホイールはステアリングコラムの端部に固定されている。ステアリングコラムはステアリングホイールと同期的に回転できる。例えば、ステアリングホイールが回転すると、ステアリングコラムは駆動されて同期的に回転でき、ステアリングコラムが回転すると、ステアリングホイールは駆動されて同期的に回転できる。また、ステアリングコラムの回転角は、ステアリングホイールの回転角を表すために用いられてもよく、ステアリングコラムのトルクも、ステアリングホイールのトルクを表すために用いられ得る。したがって、本明細書では、ステアリングコラムの回転角はステアリングホイールの回転角と等しくてもよく、ステアリングコラムの回転範囲はステアリングホイールの回転範囲と等しくてもよい。

ステアリングホイールの回転角及びトルクを得るために、ステアリングコラムに回転角センサ及びトルクセンサが設置され得る。これに対応して、ステアリングコラムにトルクセンサ及び回転角センサが設置される。トルクセンサは、ステアリングコラムが回転したときに生じるトルクを収集できる。回転角センサは、ステアリングコラムの回転の間の回転角を収集できる。ステアリングコラムのトルク及び回転角は、それぞれステアリングホイールのトルク及び回転角として用いられ得る。

１つの例では、ステアバイワイヤシステムのステアリング駆動モータが車両の操舵可能ホイールに接続されている。操舵可能ホイールは、車両の左前輪及び右前輪であり得る。このように、トルクセンサ及び回転角センサを用いることによりステアリングホイールのトルク及び回転角を得た後に、ステアバイワイヤシステムのステアリングコントローラは、車両のワイヤ制御操舵を実施するために、ステアリング駆動装置を制御して操舵可能ホイールを駆動し操舵する。

操舵可能ホイールの回転は制限されているため、操舵可能ホイールは制限なしに回転できない。したがって、操舵可能ホイールの回転に適応するためには、ステアリングホイールの回転も制限する必要がある。これに対応して、ステアバイワイヤシステムは制限装置をさらに含む。制限装置は、ステアリングホイールがターゲット回転範囲内で回転するようにするために、固定ロッド上の摺動ブロック及び可動制限ブロックの摺動と、摺動ブロックとステアリングコラムとの間の回転接続とを用いることにより、ステアリングホイールの回転を制限する。ターゲット回転範囲は、ステアバイワイヤシステムが位置する車両の駆動パラメータを計算することにより得られる。

ステアバイワイヤシステムは、制限装置を用いてステアリングホイールの回転を制限し得るため、ステアリングホイールはもはや制限なしに回転せず、操舵可能ホイールの回転範囲に対応するターゲット回転範囲内で回転することが分かる。このように、ステアリングホイールの回転範囲は、操舵可能ホイールの回転範囲と一致する。また、操舵可能ホイールが制限位置まで回転すると、ステアリングホイールも制限位置まで回転する。これは、車両の操舵に対する運転手の操作及び制御を促進し、運転の安全性を促進する。

可能な実施では、制限装置はギアをさらに含む。ギアはステアリングコラムにスリーブされ、ステアリングコラムと同期的に回転する。摺動ブロックは、ギアと係合するラックを有する。摺動ブロックはギアと係合する。ギアがステアリングコラムと共に回転する場合、ギアは、固定ロッド上で摺動するように摺動ブロックを押す。

１つの例では、摺動ブロックは固定ロッドにスリーブされ、摺動ブロックの外壁はギアと係合し、ギアはステアリングコラムにスリーブされ、ステアリングコラムと共に同期的に動くことができる。このように、ステアリングコラムが回転すると、ステアリングコラムにスリーブされているギアも、ステアリングコラムと共に回転する。ギアは摺動ブロックと係合するため、ギアが回転した場合、摺動ブロックを押して固定ロッド上で摺動させることができる。摺動ブロックが固定ロッド上を摺動すると、ギアは押されて回転し得る。ギア及びステアリングコラムは同期的に回転するため、摺動ブロックとステアリングコラムとの間の回転接続が実施される。

摺動ブロックと、ステアリングコラムとの間の回転接続は、摺動ブロックが固定ロッド上で摺動し移動する場合に、ステアリングコラムを駆動して回転させることができることを意味し、ステアリングコラムの回転は、摺動ブロックを駆動して、固定ロッド上で摺動し移動させることもできることが分かる。

加えて、摺動ブロックとステアリングコラムの間には回転接続があるため、固定ロッド上での摺動ブロックの摺動範囲を制限して、ステアリングコラムの回転範囲が制限され得る。ステアリングホイールの回転範囲を表すためにステアリングコラムの回転範囲が用いられ得る。また、摺動ブロックの摺動は、ステアリングホイールの回転範囲を制限するために制限され得る。

摺動ブロックに接触するために摺動させると、摺動ブロックの摺動を制限するために可動制限ブロックを固定ロッド上でロックすることができるため、摺動ブロックは可動制限ブロックに向かう方向に摺動を続けることができない。可動制限ブロックは摺動ブロックの摺動範囲を制限できることが分かる。摺動ブロックの摺動範囲が制限されると、ステアリングコラムの回転範囲が制限される。ステアリングコラムはステアリングホイールと同期的に回転する。したがって、ステアリングホイールの回転範囲が制限される。

制限装置の可動制限ブロックは、摺動ブロックの摺動範囲を制限し、ステアリングホイールの回転範囲をさらに制限し得るため、ステアリングホイールはターゲット回転範囲内で回転することが分かる。

可能な実施では、固定ロッドはネジであり、摺動ブロック及び可動制限ブロックの双方はボールナットである。摺動ブロック及び可動制限ブロックの双方は固定ロッドにスリーブされている。摺動ブロック及び可動制限ブロックは固定ロッドの上を螺旋状に摺動できる。

摺動ブロック及び可動制限ブロックの双方はボールナットであり、固定ロッドはネジである。このように、摺動ブロックはネジの上を螺旋状に摺動し、可動制限ブロックはネジの上を螺旋状に摺動する。加えて、ボールは摺動ブロックの螺旋溝内にあり、ボールは可動制限ブロックの螺旋溝内にある。これにより、摺動ブロックと固定ロッドとの間の摩耗を減らし、可動制限ブロックと固定ロッドとの間の摩耗を減らし、制限装置の寿命を延ばすことができる。

可能な実施では、ステアバイワイヤシステムは摺動駆動モータをさらに含む。摺動駆動モータは、可動制限ブロックが固定ロッド上を摺動するように駆動する。

１つの例では、ステアバイワイヤシステムは１つの摺動駆動モータを含み得る。１つの摺動駆動モータは、上述の複数の可動制限ブロックが固定ロッド上を摺動するように駆動するように構成されている。あるいは、摺動駆動モータの数は、可動制限ブロックの数と同じであり得る。各可動制限ブロックは、１つの摺動駆動モータを用いることにより駆動される。この実施形態では、ステアバイワイヤシステムに含まれる摺動駆動モータの数に制限が設けられていない。当業者は、実際の状況に基づいて柔軟に数を選択してよい。

１つの例では、可動制限ブロックが摺動ブロックを制限すると、摺動駆動モータは、可動制限ブロックが摺動ブロックに接触するように駆動する。摺動駆動モータは、可動制限ブロックが摺動ブロックと接触する場合を維持するために可動制限ブロックの駆動を依然として継続し、摺動ブロックに推力を与える。これにより、摺動ブロックが摺動を続けるのが制限される。

可能な実施では、可動制限ブロックは、ステアリングコラムの回転角が、操舵可能ホイールの回転角と一致しない場合に、摺動ブロックがステアリングコラムを駆動し回転させて、ステアリングホイールと操舵可能ホイールとの間の回転角偏差が補正されるようにするために、摺動ブロックが固定ロッド上で摺動するように押すようさらに構成されている。

ステアリングコラムの回転角はステアリングホイールの回転角と等しい場合があるため、ステアリングホイールの回転角と操舵可能ホイールの回転角との一致は、ステアリングコラムの回転角と操舵可能ホイールの回転角との一致ともいい、ステアリングホイールの回転角と操舵可能ホイールの回転角との一致を、ステアリングコラムの回転角と操舵可能ホイールの回転角との一致ともいう。

ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角との一致とは、ステアリングホイールの回転角と、ステアリングホイールの回転角との対応関係が、ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角との予め記憶されたターゲット対応関係と一致することを意味する。不一致とは、ステアリングホイールの回転角と操舵可能ホイールの回転角との対応関係が、ターゲット対応関係と一致しないことを意味する。

１つの例では、ステアバイワイヤシステムのステアリングコントローラは、回転角センサを用いることによりステアリングホイールの現在の回転角を取得し、操舵可能ホイールに設置されている回転角センサを用いることにより操舵可能ホイールの現在の回転角を取得し、ステアリングホイールの現在の回転角と、操舵可能ホイールの現在の回転角との対応関係が、予め記憶されているターゲット対応関係と一致するかどうか検出する。ステアリングホイールの現在の回転角と、操舵可能ホイールの現在の回転角との対応関係が、予め記憶されたターゲット対応関係と一致しない場合、ステアリングコントローラは、ステアリングホイールの現在の回転角と、操舵可能ホイールの現在の回転角との間の回転角偏差を計算し得る。そして、回転角偏差に基づいて、対応する可動リミットブロックを制御して、摺動ブロックを押し、固定ロッド上で回転角偏差を解消する方向に摺動させる。摺動ブロックとステアリングコラムとの間に回転接続があるため、ステアリングホイールと操舵可能ホイールとの間の回転角偏差を解消するためにステアリングコラムを回転させることができる。

操舵可能ホイールが調整される場合に生じるタイヤ摩耗の状況を緩和するために、ステアリングホイールの回転角が操舵可能ホイールの回転角と一致するように調整して、タイヤが保護され得ることが分かる。ステアリングホイールの回転角及び操舵可能ホイールの回転角を動的に調整することで、ステアリングホイールと操舵可能ホイールのアライメント精度を改善できる。

可能な実施では、可動制限ブロックは、ステアリングホイールが戻ろうとしており、ステアバイワイヤシステムの戻り駆動モータが故障していることが検出された場合、摺動ブロックがステアリングコラムを駆動して回転させて、ステアリングホイールが戻るようにするために、摺動ブロックが固定ロッド上で摺動するように押すようさらに構成されている。

ステアリングホイールが戻るプロセスでは、ステアリングホイールの自動戻り速度を制御するために可動制限ブロックの摺動速度が制御され得る。

１つの例では、ワイヤ制御操舵が、ステアリングホイールが戻ろうとしているが、戻り駆動モータが故障し、ステアリングコラムを駆動してステアリングホイールを駆動し自動で戻らせることができない場合、対応する可動制限ブロックを制御し、摺動ブロックを押して、ステアリングホイールが自動で戻る方向に摺動させる得るため、ステアリングホイールは、摺動ブロックの摺動の間に自動で戻る。ステアリングホイールを自動で戻るように駆動する戻り駆動モータが故障していても、ステアリングホイールが自動で戻ることを実施できることが分かる。

可能な実施では、ターゲット回転範囲は、具体的には、操舵可能ホイールの回転範囲と、記憶されたステアリング回転比とを計算することにより得られる。ステアリング回転比は、操舵可能ホイールの回転角に対するステアリングホイールの回転角の比である。操舵可能ホイールの回転範囲は、作動状態にある車両の駆動パラメータを計算して得られる、操舵可能ホイールの制限回転範囲以下の回転範囲である。駆動パラメータは、車両の速度と、作動状態にある車両の最大ヨーレートを含む。操舵可能ホイールの制限回転範囲は、車両の属性値である。

１つの例では、作動状態にある操舵可能ホイールの最大回転角は、作動状態にある車両の駆動パラメータを計算することによって得られてもよく、最大回転角は、操舵可能ホイールの制限回転角以下である。操舵可能ホイールの回転範囲は、操舵可能ホイールの回転方向に基づいて得られる。次に、操舵可能ホイールの、制限回転角以下の最大回転角と、予め記憶されたステアリング回転比とに基づいて、ステアリングホイールの最大回転角が計算され得る。そして、ステアリングホイールの回転方向に基づいて、ステアリングホイールのターゲット回転範囲が得られる。

操舵可能ホイールの制限回転角及び回転方向に基づいて得られた操舵可能ハンドルの回転範囲は、操舵可能ホイールの制限回転範囲である。この場合、操舵可能ホイールの制限回転角と、ステアリング回転比とに基づいて得られた操舵可能ハンドルの回転角を、ステアリングホイールの制限回転角という。ステアリングホイールの制限回転角及び回転方向に基づいて得られたステアリングホイールのターゲット回転範囲は、ステアリングホイールの制限回転範囲である。

可能な実施では、ステアバイワイヤシステムは固定制限ブロックをさらに含む。固定制限ブロックは、固定ロッドの端部に固定されるとともに、ステアリングホイールが制限回転範囲内で回転するよう制限するために、可動制限ブロックが固定ロッド上で摺動するのを制限するように構成されている。ステアリングホイールの制限回転範囲は、ステアリングホイールの最大ターゲット回転範囲であり、操舵可能ホイールの制限回転範囲に基づいて得られる。

可動制限ブロックがステアリングホイールを制限すると、可動制限ブロックも固定ロッド上を摺動できるため、運転手がステアリングホイールを強く操作しすぎると、摺動ブロックは可動制限ブロックを押して固定ロッド上で摺動させ得る。その結果、可動制限ブロックは摺動ブロックの摺動を制限できない。

上述の事態が起こるのを回避し、ステアリングホイールが制限回転範囲を有するようにするため、これに対応して、ステアバイワイヤシステムは固定制限ブロックをさらに含む。固定制限ブロックは固定ロッドの端部に固定され、ステアリングホイールが制限回転範囲内で回転するよう制限するために、可動制限ブロックが固定ロッド上で摺動するのを制限するように構成されている。

ステアリングホイールのターゲット回転範囲がステアリングホイールの制限回転範囲の場合、ステアリングホイールが最大回転角まで時計回りに回転すると、左側の可動制限ブロックが左側の固定制限ブロックに接触し、ステアリングホイールが最大回転角まで反時計回りに回転すると、右側の可動制限ブロックが右側の固定制限ブロックに接触する。２つの可動制限ブロック間の距離が、固定ロッド上の摺動ブロックの制限摺動範囲である。

別の態様によれば、本願は操舵制御方法をさらに提供し、本方法は、
ステアリングコラムのターゲット回転範囲を取得することと、
ステアリングコラムの回転範囲と、可動制限ブロックの摺動範囲との間の対応関係に基づいて、可動制限ブロックの、ステアリングコラムのターゲット回転範囲に対応するターゲット摺動範囲を取得することと、
ステアリングコラムがターゲット回転範囲内で回転するようにするために、摺動ブロックが固定ロッド上で摺動するのを制限するために可動制限ブロックがターゲット摺動範囲内で摺動するように制御することと、を含む。

１つの例では、ステアリングコントローラは、先ず、ステアリングコントローラが位置されている車両の駆動パラメータが取得し、駆動パラメータに基づいて作動状態にある操舵可能ホイールの回転範囲を計算した後に、ステアリングホイールのターゲット回転範囲を計算する。ステアリングホイールの回転範囲と、可動制限ブロックの摺動範囲との対応関係は、ステアバイワイヤシステムに予め記憶されている。ステアリングホイールのターゲット回転範囲を計算した後に、ステアリングコントローラは、可動制限ブロックの、ステアリングホイールのターゲット回転範囲に対応するターゲット摺動範囲を見つけ得る。

可動制限ブロックのターゲット摺動範囲を見つけた後、ステアリングコントローラは、可動制限ブロックの摺動駆動モータを制御して、可動制限ブロックを駆動し、ターゲット位置に移動させ得る。可動制限ブロックのデフォルト位置とターゲット位置との間の距離が可動制限ブロックのターゲット摺動範囲であり、可動制限ブロックのデフォルト位置は、可動制限ブロックが固定制限ブロックと接触する位置である。２つの可動制限ブロックはターゲット摺動範囲内で摺動する。これにより、摺動ブロックが特定の範囲内で摺動するように制限され、ステアリングホイールがターゲット回転範囲内で回転するようにさらに制限する。

ステアバイワイヤシステムは、ステアリングホイールの回転を制限するために制限装置を用いるため、ステアリングホイールはもはや制限なしに回転せず、操舵可能ホイールの回転範囲に対応するターゲット回転範囲内で回転することが分かる。また、操舵可能ホイールが制限位置まで回転すると、ステアリングホイールも制限位置まで回転するため、ステアリングホイールの回転は操舵可能ホイールの回転と一致する。これにより、車両の操舵に対する運転手の操作及び制御が促進され、運転の安全性が促進される。

可能な実施では、ステアリングコラムのターゲット回転範囲を取得することは、
ステアバイワイヤシステムが位置する車両の駆動パラメータと、該車両の操舵可能ホイールの制限回転範囲とを取得することと、
駆動パラメータを計算することにより取得され、操舵可能ホイールの制限回転範囲以下の回転範囲を、操舵可能ホイールの回転範囲として用いることと、
操舵可能ホイールの回転範囲と、予め記憶されたステアリング回転比とに基づいて、ステアリングコラムのターゲット回転範囲を計算することと、
を含む。

駆動パラメータは、車両の車両速度及び作動状態にある車両の最大ヨーレートを含む。操舵可能ホイールの制限回転範囲は車両の属性値である。ステアリング回転比は、操舵可能ホイールの回転角に対するステアリングホイールの回転角の比である。

操舵可能ホイールは制限回転範囲を有するため、これに対応して、駆動パラメータを計算することにより得られる、操舵可能ホイールの制限回転範囲以下の回転範囲が、操舵可能ホイールの回転範囲として用いられ得る。そして、操舵可能ホイールの回転範囲と、予め記憶されたステアリング回転比とに基づいて、ステアリングホイールのターゲット回転範囲が計算される。ステアリング回転比は、操舵可能ホイールの回転角に対するステアリングホイールの回転角の比、すなわち、ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角との対応関係である。

可能な実施では、本方法は、
ステアリングホイールの現在の回転角と、操舵可能ホイールの現在の回転角と、ステアリングホイールの回転角と操舵可能ホイールの回転角との間の記憶されたターゲット対応関係とを取得することと、
ステアリングホイールの現在の回転角と、操舵可能ホイールの現在の回転角との間の対応関係がターゲット対応関係に合致しないことが検出された場合、ステアリングホイールの回転角は操舵可能ホイールの回転角と一致しないと判定することと、
ステアリングホイールの現在の回転角と、操舵可能ホイールの現在の回転角との間の回転角偏差に基づいて、摺動ブロックが固定ロッド上で摺動するように押すよう可動制限ブロックを制御することと、
ステアリングホイールの現在の回転角と、操舵可能ホイールの現在の回転角との間の対応関係が、ターゲット対応関係に合致していることが検出された場合、ステアリングホイールの回転角は、操舵可能ホイールの回転角と一致していると判定し、摺動ブロックが固定ロッド上で摺動するように押すのを停止するよう可動制限ブロックを制御することと、をさらに含む。

ステアリングホイール及び操舵可能ホイールが回転するプロセスで、ステアリングホイールの操舵と、操舵可能ホイールの操舵との間にずれがある場合、すなわち、ステアリングホイールの操舵と、操舵可能ホイールの操舵との間の対応関係が予め記憶された対応関係と合致しない場合、可動制限ブロックは摺動ブロックをさらに押して摺動させ得るため、ステアリングホイールが回転して、ステアリングホイールの操舵と、操舵可能ホイールの操舵との偏差が解消され、ステアリングホイールの操舵と、操舵可能ホイールの操舵とのアライメント精度が改善されることが分かる。

可能な実施では、前記方法は、
ステアリングホイールが戻ろうとしており、ステアバイワイヤシステムの戻り駆動モータが故障していることが検出された場合、摺動ブロックが固定ロッド上で摺動するように押すよう可動制限ブロックを制御することと、
ステアリングホイールが戻ったことが検出された場合、摺動ブロックが固定ロッド上で摺動するように押すのを停止するよう可動制限ブロックを制御することと、をさらに含む。

ステアリングホイールが自動的に戻るように駆動する戻り駆動モータが壊れて、故障しても、制限装置はステアリングホイールが自動的に戻るよう駆動することができるため、ステアリングホイールの自動戻り機能を確実にできることが分かる。

別の態様によれば、車両がさらに提供され、車両は上述のステアバイワイヤシステムを含み得る。

別の態様によれば、コントローラがさらに提供され、コントローラは上述の操舵制御方法を行うように構成され得る。

本願のこの実施形態では、ステアバイワイヤシステムは、ステアリングホイールの回転を制限するために制限装置を用いり得るため、ステアリングホイールはもはや制限なしに回転せず、操舵可能ホイールの回転範囲に対応するターゲット回転範囲内で回転する。このように、ステアリングホイールの回転範囲は、操舵可能ホイールの回転範囲と一致する。また、操舵可能ホイールが制限位置まで回転すると、ステアリングホイールも制限位置まで回転する。これにより、車両の操舵に対する運転手の操作及び制御が促進され、運転の安全性が促進される。

図１は、本願の一実施形態に係るステアバイワイヤシステムの構造の概略図である。図２は、本願の一実施形態に係るステアバイワイヤシステムの構造の概略図である。図３は、本願の一実施形態に係る、ギア及び摺動ブロックが回転するために接続された制限装置の構造の概略図である。図４は、本願の一実施形態に係るステアバイワイヤシステムの構造の概略図である。図５は、本願の一実施形態に係るステアバイワイヤシステムの構造の概略図である。図６は、本願の一実施形態に係る、左側にある可動制限ブロック及び固定制限ブロックが、ギアの時計回りの回転を制限する構造の概略図である。図７は、本願の一実施形態に係る、右側にある可動制限ブロック及び固定制限ブロックが、ギアの反時計回りの回転を制限する構造の概略図である。図８は、本願の一実施形態に係る、固定制限ブロック及び可動制限ブロックが摺動ブロックの摺動を制限する構造の概略図である。図９は、本願の一実施形態に係る、可動制限ブロックが摺動ブロックを右側に押してギアを反時計回りに回転させる構造の概略図である。図１０は、本願の一実施形態に係る、可動制限ブロックが摺動ブロックを左側に押してギアを時計回りに回転させる構造の概略図である。図１１は、本願の一実施形態に係る、ステアバイワイヤシステムの構造の概略図である。図１２は、本願の一実施形態に係る、操舵制御の概略フローチャートである。図１３は、本願の一実施形態に係る、ステアリングホイールと、操舵可能ホイールとの回転角偏差の補正の概略フローチャートである。図１４は、本願の一実施形態に係る、ステアリングホイールの時計回り回転及び反時計回り回転の制限の概略フローチャートである図１５は、本願の一実施形態に係る、駆動モータが故障した場合に、ステアリングホイールが戻り、ステアリングホイールが制限される概略フローチャートである。

参照符号
１．ステアリングホイール；２．ステアリングコラム；３．制限装置；４．戻り駆動モータ；２１．トルクセンサ；２２．回転角センサ；３１．固定ロッド；３２．摺動ブロック；３３．可動制限ブロック；３４．ギア；３５．摺動駆動モータ；３６．固定制限ブロック；３７．ダンパ；３３Ａ．第１の可動制限ブロック；３３Ｂ．第２の可動制限ブロック；３５Ａ．第１の摺動駆動モータ；３５Ｂ．第２の摺動駆動モータ

本願の一実施形態は、ステアバイワイヤシステムを提供する。ステアバイワイヤシステムは、知的自動車、新エネルギー自動車又は自動運転車に適用され得る。これらの車は総称して車両と呼ばれ得る。ステアバイワイヤシステムは、電気信号を用いることにより車両の操舵を制御するシステムである。これにより、ステアリングホイールと、操舵可能ホイールとの間の機械接続装置がキャンセルされるため、ステアリングホイールの回転が操舵可能ホイールの回転から独立する。本実施形態は、ステアリングホイールの回転範囲を制御でき、ステアリングホイールの操舵と、操舵可能ホイールの操舵との一致を維持でき、ステアリングホイールの自動的な戻りを制御できるステアバイワイヤシステムを提供する。

図１に示すように、ステアバイワイヤシステムは、ステアリングホイール１、ステアリングコラム２及び制限装置３を含む。制限装置３は、固定ロッド３１、摺動ブロック３２及び可動制限ブロック３３を含む。ステアリングホイール１は、ステアリングコラム２の端部に位置する。摺動ブロック３２は固定ロッド３１上に位置し、摺動ブロック３２は固定ロッド３１上で摺動でき、摺動ブロック３２は回転するためにステアリングコラム２に接続されている。このように、ステアリングコラム２がステアリングホイール１と共に回転すると、摺動ブロック３２は、ステアリングコラム２の回転に伴って固定ロッド３１上で摺動できる。可動制限ブロック３３は固定ロッド３１上に位置し、摺動ブロック３２が固定ロッド３１上で摺動するのを制限するために可動制限ブロック３３は固定ロッド３１上で摺動できるため、ステアリングホイール１はターゲット回転範囲内で回転する。ターゲット回転範囲は、ステアバイワイヤシステムが位置する車両の駆動パラメータを計算することにより得られる。

制限装置３は、ステアリングホイール１が「制限のない」から「回転範囲を有する」回転に変化し、ステアリングホイール１の操舵が制限されるように、ステアリングホイール１を制限するように構成され得る。制限装置３は、ステアリングホイール１と操舵可能ホイールとの間に回転角偏差がある場合に、ステアリングホイール１の操舵と、操舵可能ホイールの操舵とが一致し、揃うようにするために、ステアリングホイール１の回転角を補正するようさらに構成され得る。制限装置３は、ステアリングホイール１が自動的に戻ることができるようにさらに構成され得る。具体的な実施構造及びプロセスについては、以下の説明を参照されたい。

１つの例では、図１に示すように、ステアリングホイール１はステアリングコラム２の端部に固定され、ステアリングコラム２をステアリングホイール１と同期的に回転させることができる。例えば、ステアリングホイール１が回転すると、ステアリングコラム２が同期的に回転するよう駆動させることができる。ステアリングコラム２が回転すると、ステアリングホイール１が同期的に回転するよう駆動させることができる。また、ステアリングホイール１の回転角を表すためにステアリングコラム２の回転角を用いてもよく、ステアリングホイール１のトルクを表すためにステアリングコラム２のトルクを用いてもよい。したがって、本明細書では、ステアリングコラムの回転角は、ステアリングホイールの回転角と等しくてもよく、ステアリングコラムの回転範囲は、ステアリングホイールの回転範囲と等しくてもよい。

これに対応して、ステアリングホイール１の回転角及びトルクを得るために、ステアリングコラム２に回転角センサ及びトルクセンサが設置され得る。これに対応して、図１に示すように、ステアリングコラム２にトルクセンサ２１及び回転角センサ２２が設置されている。トルクセンサ２１は、ステアリングコラム２が回転した際に生じるトルクを収集できる。回転角センサ２２は、ステアリングコラム２の回転の間の回転角を収集できる。ステアリングコラム２のトルク及び回転角は、それぞれステアリングホイール１のトルク及び回転角として用いられ得る。トルクセンサ２１及び回転角センサ２２の双方は、ステアリングコントローラが、ステアリングホイール１に対して運転手により行われた操作を取得し、運転手によって行われた操作に基づいて車両の操舵及び直進を制御することができるように、収集したデータをステアバイワイヤシステムのステアリングコントローラに送信し得る。

ステアバイワイヤシステムのステアリングコントローラは、ステアバイワイヤシステムのコントローラであってもよく、車両の操舵を制御するように構成されるか又はステアバイワイヤシステムが位置する車両の全体的な車両コントローラであり得る。これは本実施形態では限定されない。

１つの例では、ステアバイワイヤシステムのステアリング駆動モータが車両の操舵可能ホイールに接続されている。操舵可能ホイールは、車両の左前輪及び右前輪であり得る。このように、トルクセンサ２１及び回転角センサ２２を用いることによりステアリングホイール１のトルク及び回転角を取得した後に、ステアバイワイヤシステムのステアリングコントローラは、車両のワイヤコントロール操舵を実施するために、ステアリング駆動装置を制御して操舵可能ホイールを駆動し操舵することができる。

操舵可能ホイールの回転は制限されているため、操舵可能ホイールは制限なく回転することはできない。したがって、操舵可能ホイールの回転に適合するために、ステアリングホイール１の回転も制限する必要がある。これに対応して、図１に示すように、ステアバイワイヤシステムは制限装置３をさらに含む。制限装置３は、ステアリングホイール１がターゲット回転範囲内で回転するようにするために、固定ロッド３１上での摺動ブロック３２及び可動制限ブロック３３の摺動と、摺動ブロック３２及びステアリングコラム２との回転接続とを用いることによりステアリングホイール１の回転を制限し得る。ターゲット回転範囲は、ステアバイワイヤシステムが位置する車両の駆動パラメータを計算することにより得られる。

先ず、制限装置の具体的な実施構造を説明し、その後にステアリングホイール１のターゲット回転範囲の計算プロセスを説明する。

本実施形態の説明を容易にするために、「左」、「右」、「時計回り」、「反時計回り」等で示される方位又は位置関係が導入され、その全ては、添付の図面に示す方位又は位置関係に基づく。これは、本解決策の説明を容易にするためのものにすぎず、具体的に限定されない。加えて、本明細書で言及される「第１」、「第２」等は、説明の目的のみに用いられ、相対的な重要性を示すか又は暗示するものと理解すべきでない。

図１に示すように、摺動ブロック３２は固定ロッド３１上に位置し、固定ロッド３１上を左右に摺動できる。摺動ブロック３２及び固定ロッド３１の設置方法は次の通りであり得る。摺動ブロック３２は管状構造を有し、固定ロッド３１上にスリーブされ得るため、摺動ブロック３２は固定ロッド３１に沿って左右に摺動できる。摺動ブロック３２と固定ロッド３１との間の摩擦を低減するために、摺動ブロック３２はボールナットであり、固定ロッド３１はネジ山を有するネジであり得るため、摺動ブロック３２は固定ロッド３１上を螺旋状に左右に摺動できる。加えて、摺動ブロック３２の螺旋溝にボールが入っている。これは、摺動ブロック３２と固定ロッド３１との間の摩耗を低減し、制限装置３の寿命を延ばすことができる。

摺動ブロック３２が固定ロッド３１上を摺動したときにステアリングコラム２が回転し、ステアリングコラム２が回転したときに摺動ブロック３２が固定ロッド３１上を摺動できるようにするために、これに対応して、摺動ブロック３２とステアリングコラム２との間に回転接続があり得る。回転接続とは、摺動ブロック３２が主要部として摺動した場合にステアリングコラム２が駆動されて回転し、ステアリングコラム２が主要部として回転した場合に、摺動ブロック３２が駆動されて摺動することを意味する。摺動ブロック３２及びステアリングコラム２の動きは関連し、回転接続を形成する。

摺動ブロック３２とステアリングコラム２との間の回転接続は、ネジ接続を介して実施され得る。これに対応して、図２に示すように、制限装置３はギア３４をさらに含み得る。ギア３４はステアリングコラム２にスリーブされ、ステアリングコラム２と同期的に回転する。図３に示すように、摺動ブロック３２は、ギア３４と係合するラックを有する。摺動ブロック３２とステアリングコラム２との間の回転接続は、ギア３４と係合するよって実施され得る。例えば、ステアリングコラム２と共にギア３４が回転すると、ギア３４は、摺動ブロック３２が固定ロッド３１上で摺動するように押すことができる。別の例として、摺動ブロック３２が固定ロッド３１上を摺動すると、摺動ブロック３２はギア３４が回転するように押すことができ、ステアリングコラム２にスリーブされたギア３４はステアリングコラム２と同期的に回転できる。

摺動ブロック３２は固定ロッド３１にスリーブされ、摺動ブロック３２の外壁はギア３４と係合し、ギア３４はステアリングコラム２にスリーブされ、ステアリングコラム２と同期的に動くことができる。このように、ステアリングコラム２が回転すると、ギア３４は摺動ブロック３２を固定ロッド３１上で摺動させるために押すことができ、摺動ブロック３２が固定ロッド３１上を摺動した場合、ギア３４を回転させるために押すことができる。ギア３４の回転はステアリングコラム２の回転であるため、摺動ブロック３２とステアリングコラム２の間の回転接続が実施される。

摺動ブロック３２とステアリングコラム２との回転接続は、摺動ブロック３２３が固定ロッド３１上を摺動し移動する際にステアリングコラム２を駆動して回転させることができ、ステアリングコラム２の回転も摺動ブロック３２を駆動して固定ロッド３１上で摺動し移動させることができることを意味することが分かる。

加えて、摺動ブロック３２とステアリングコラム３１との間に回転接続があるため、ステアリングコラム２の回転範囲を制限するために固定ロッド３１上の摺動ブロック３２の摺動範囲が制限され得る。ステアリングホイール１の回転範囲を表すためにステアリングコラム２の回転範囲が用いられ得る。また、ステアリングホイール１の回転範囲を制限するために摺動ブロック３２の摺動が制限され得る。

これに対応して、図１に示すように、制限装置３は可動制限ブロック３３を含む。可動制限ブロック３３は固定ロッド３１上に位置し、固定ロッド３１上を摺動できる。摺動ブロック３２に接触するように摺動する場合、可動制限ブロック３１は、摺動ブロック３２が可動制限ブロック３３に向かう方向に摺動を続けることができなくなるようにするために、摺動ブロック３２の摺動を制限するため固定ロッド３１上でロックされ得る。可動制限ブロック３３は摺動ブロック３２の摺動範囲を制限できることが分かる。摺動ブロック３２の摺動範囲が制限されると、ステアリングコラム２の回転範囲が制限される。ステアリングコラム２はステアリングホイール１と同期的に回転する。したがって、ステアリングホイール１の回転範囲が制限される。

可動制限ブロック３３を固定ロッド３１に取り付ける方法は次の通りであり得る。可動制限ブロック３３は管状構造を有しており、固定ロッド３１にスリーブされ、固定ロッド３１上を左右に摺動できる。可動制限ブロック３３と固定ロッド３１との間の摩擦を低減するために、可動制限ブロック３３はボールナットであり、固定ロッド３１はネジ山を有するネジであり得るため、可動制限ブロック３３は固定ロッド３１上を左右に螺旋状に摺動できる。加えて、可動制限ブロック３３の螺旋溝にはボールが入っている。これは、可動制限ブロック３３と固定ロッド３１との間の摩耗を低減し、制限装置３の寿命を延ばすことができる。

ステアリングホイール１は時計回り及び反時計回りに回転できるため、制限装置３は、ステアリングホイール１の時計回りの回転を制限する必要があり、ステアリングホイール１の反時計回りの回転も制限する必要がある。これに対応して、少なくとも２つの可動制限ブロック３３があり、少なくとも２つの可動制限ブロック３３は対でグループ化されている。２つの可動制限ブロック３３のうちの一方は、ステアリングホイール１の時計回りの回転を制限するように構成され、他方はステアリングホイール１の反時計回りの回転を制限するように構成されている。具体的には、ステアリングホイール１の時計回りの回転又はステアリングホイール１の反時計回りの回転を制限するように構成された可動制限ブロックは、摺動ブロック３２の摺動方向と、ステアリングホイール１の回転方向との間の対応関係に関連する。これは本願では限定されない。当業者であれば、実際の要件に基づいて柔軟に制限し得る。

例えば、図１に示すように、２つの可動制限ブロック３３がある。２つの可動制限ブロック３３は摺動ブロック３２の両側にそれぞれ位置している。すなわち、摺動ブロック３２は２つの可動制限ブロック３３の間に位置している。可動制限ブロック３２の左側にある可動制限ブロック３３は、摺動ブロック３２が左に摺動するのを制限するように構成され、可動制限ブロック３２の右側にある可動制限ブロック３３は、摺動ブロック３２が右に摺動するのを制限するように構成されている。このように、２つの可動制限ブロック３３は、摺動ブロック３２が特定の摺動範囲内で摺動するよう制限する。

別の例として、図４に示すように、４つの可動制限ブロック３３があり、２つの可動制限ブロックが１つのグループを形成するため、制限装置３は可動制限ブロックの２つのグループを含む。可動制限ブロック３３の一方のグループは第１の可動制限ブロック３３Ａと呼ばれ、可動制限ブロック３３の他方のグループは第２の可動制限ブロック３３Ｂと呼ばれ得る。図４に示すように、２つの第１の可動制限ブロック３３Ａは、摺動ブロック３２の両側にそれぞれ位置し、２つの第２の可動制限ブロック３３Ｂは、２つの第１の可動制限ブロック３３Ａの両側にそれぞれ位置し得る。すなわち、図４に示すように、摺動ブロック３２は２つの第１の可動制限ブロック３３Ａの間に位置する。一方の第１の可動制限ブロック３３Ａは摺動ブロック３２と、一方の第２の可動制限ブロック３３Ｂとの間に位置し、他方の第１の可動制限ブロック３３Ａは、摺動ブロック３２と他方の第２の可動制限ブロック３３Ｂとの間に位置する。第１の可動制限ブロック３３Ａは、摺動ブロック３２に対して第１のレベルの制限を行い、第２の可動制限ブロック３３Ｂは摺動ブロック３２に対して第２のレベルの制限を行い得る。これは、摺動ブロック３２に対する制限効果を高めることができる。

本実施形態は、制限装置３に含まれる可動制限ブロック３３の数に制限を設けない。当業者は、実際の要件に基づいて柔軟に数を選択し得る。説明を容易にするために、図１に示す２つの可動制限ブロック３３を一例として用い得る。

１つの例では、摺動ブロック３２固定ロッド３１上で摺動させるために駆動する動力は、ステアリングホイール１からのものであり得るか又は可動制限ブロック３３に押されることによるものであり得る。可動制限ブロック３３を固定ロッド３１上で摺動させるために駆動する動力は、摺動駆動モータ３６からのものであり得る。これに対応して、図１に示すように、ステアバイワイヤシステムは、摺動駆動モータ３５をさらに含み得る。可動制限ブロック３３は、摺動駆動モータ３５を用いることにより固定ロッド３１上を摺動する。

ステアバイワイヤシステムは、１つの摺動駆動モータ３５を含み得る。１つの摺動駆動モータ３５は、上述の複数の可動制限ブロック３３を駆動して固定ロッド３１上で摺動させるように構成されている。あるいは、摺動駆動モータ３５の数は可動制限ブロック３３の数と同じであってもよい。各可動制限ブロック３３は、１つの摺動駆動モータ３５を用いることにより駆動される。例えば、図１及び図４に示すように、第１の可動制限ブロック３３Ａは、第１の摺動駆動モータ３５Ａによって駆動され、第２の可動制限ブロック３３Ｂは、第２の摺動駆動モータ３５Ｂによって駆動される。この実施形態は、ステアバイワイヤシステムに含まれる摺動駆動モータ３５の数に制限を設けない。当業者は、実際の状況に基づいて数を柔軟に選択し得る。

１つの例では、可動制限ブロック３３が摺動ブロック３２を制限すると、摺動駆動モータ３５は、可動制限ブロック３３が摺動ブロック３２に接触するように駆動する。摺動駆動モータ３５は、可動制限ブロック３３が、摺動ブロック３２に推力を加えるために摺動ブロック３２と接触する場合を維持するために、駆動制限ブロック３３の駆動を依然続ける。これは、摺動ブロック３２が摺動を続けるのを制限する。

ステアリングホイール１を制限することは、ステアリングホイール１が操舵可能ホイールと同様になり、回転範囲を有することができるようにするためものである。加えて、ステアリングホイール１の回転範囲は、操舵可能ホイールの回転範囲と一致する。したがって、ステアリングホイール１の回転範囲は、操舵可能ホイールの回転範囲に基づいて計算する必要がある。ステアリングホイール１の回転範囲を計算した後に、ステアリングホイール１が計算された回転範囲内で回転するようにするために、可動制限ブロック３３の摺動範囲は、摺動ブロック３２の摺動範囲を制限するために制御され得る。

車両の安定した走行を確かなものにするため、操舵可能ホイールの回転範囲をリアルタイムで動的に調整するために、操舵可能ホイールは異なる作動状態で最適な回転範囲を有する。最適な回転範囲は、作動状態にある操舵可能ホイールのターゲット回転範囲と呼ばれ得る。作動状態にある操舵可能ホイールのターゲット回転範囲は、車両の駆動パラメータを用いることにより計算され得る。駆動パラメータは、作動状態にある車両の速度及び最大ヨーレートを含み得る。作動状態にある操舵可能ホイールのターゲット回転範囲は、以下の式を用いることにより計算を通じて得られ得る。

上記の式では、δ_ｆは作動状態にある操舵可能ホイールの最大回転角を表し、その単位はｒａｄであり、ｍは車両の重量を表し、それは車両の属性値であるとともに、その単位はｋｇであり、Ｃは、車両の前車軸と後車軸との間の軸距離を表し、その単位はｍであるとともに車両の属性値であり、ａは、車両の前車軸と質量中心との間の距離を表し、その単位はｍであるとともに車両の属性値であり、ｂは車両の後車軸と質量中心との間の距離を表し、その単位はｍであるとともに車両の属性値であり、ｃ_ａｆは前車軸のコーナリング剛性を表し、その単位はＮ／ｒａｄであるとともに車両の属性値であり、ｃ_ａｒは後車軸のコーナリング剛性を表し、その単位はＮ／ｒａｄであるとともに車両の属性値であり、ｕは車両の速度を表し、その単位はｍ／秒であるとともに車両の状態値であり、ω_ｍは車両が作動状態で耐えることができる最大ヨーレートを表し、その単位はｒａｄ／秒であり、車両の状態値である。

操舵可能ホイールの回転は対称である。つまり、操舵可能ホイールは時計回りに回転するか又は反時計回りに回転でき、最大回転角まで時計回りに回転するか又は最大回転角まで反時計回りに回転することができる。したがって、ステアバイワイヤシステムが、作動状態にある操舵可能ホイールの最大回転角δ_ｆを決定した後、負のδ_ｆから正のδ_ｆまでの角度範囲が作動状態にある操舵可能ホイールのターゲット回転範囲をなす。

作動状態にある操舵可能ホイールのターゲット回転範囲は、車両が安全且つ安定して運転される最適な回転範囲である。操舵可能ホイールは制限回転範囲をさらに有する。操舵可能ホイールの制限回転範囲は、操舵可能ホイールが操舵できる最大範囲であり、車両の属性値である。したがって、作動状態にある操舵可能ホイールのターゲット回転範囲は、操舵可能ホイールの制限回転範囲以下である。したがって、作動状態にある操舵可能ホイールのターゲット回転範囲は、作動状態における駆動パラメータに基づいて計算され、操舵可能ホイールの制限回転範囲以下の回転範囲である。

操舵可能ホイールの制限回転範囲は、操舵可能ホイールの制限回転角に基づいて得られる。したがって、作動状態にある操舵可能ホイールの最大回転角は、作動状態における駆動パラメータを計算することにより得られ、操舵可能ホイールの制限回転角以下の回転角である。

作動状態にある操舵可能ホイールの最大回転角を求めた後に、作動状態にあるステアリングホイール１の最大回転角は、下記の式を用いることにより求められ得る。

式中、δ_Ｓは、作動状態にあるステアリングホイールの最大回転角を表し、その単位はｒａｄであり、ｉはステアリング比を表し、寸法単位を有さず、τは補正量、すなわち誤差補正値を表し、その単位はｒａｄである。

同様に、ステアリングホイールの回転も対称である。ステアバイワイヤシステムが作動状態にあるステアリングホイールの最大回転角δ_Ｓを決定した後、負のδ_Ｓから正のδ_Ｓまでの角度範囲が、作動状態にあるステアリングホイールのターゲット回転範囲をなす。

操舵可能ホイールの制限回転角及び回転方向から得られた操舵可能ハンドルの回転範囲は、操舵可能ホイールの制限回転範囲である。この場合、操舵可能ホイールの制限回転角と、ステアリング回転比とに基づいて得られたステアリングホイールの回転角を、ステアリングホイールの制限回転角という。ステアリングホイールの制限回転角及び回転方向に基づいて得られたステアリングホイールのターゲット回転範囲は、ステアリングホイールの制限回転範囲である。

このように、操舵可能ホイールが負のδ_ｆから正のδ_ｆまでの回転範囲内で回転すると、制限装置３は、ステアリングホイール１が負のδ_Ｓから正のδ_Ｓまでの回転範囲内で回転するよう制御することができる。ステアバイワイヤシステムは、ステアリングホイールがもはや制限なく回転せずに、操舵可能ホイールの回転範囲に対応するターゲット回転範囲内で回転するようにするために、制限装置を用いてステアリングホイールの回転を制限し得ることが分かる。このように、ステアリングホイールの回転範囲が操舵可能ホイールの回転範囲と一致する。また、操舵可能ホイールが制限位置まで回転すると、ステアリングホイールも制限位置まで回転する。これにより、車両の操舵に対する運転手の操作及び制御が促進され、運転の安全性が促進される。

加えて、ステアバイワイヤシステムの制限装置３は、操舵可能ホイールが制限回転範囲内で回転するよう制限するだけでなく、作動状態における駆動パラメータに基づいて、ステアリングホイール１の回転範囲を動的に調整し得る。例えば、車両は、作動状態１である回転範囲を有し、作動状態２では別の回転範囲を有する。操舵可能ホイールの回転範囲は、車両が置かれている状態に基づいて調整できる。しかしながら、ステアリングホイール１の回転範囲は、操舵可能ホイールの回転範囲に基づいて計算される。したがって、運転の安全性を改善するために、ステアリングホイール１の回転範囲も実際の作業状態に基づいて動的に調整できる。

上記から、操舵可能ホイールは制限回転範囲を有することが分かる。これに対応して、操舵可能ホイールのターゲット回転範囲が制限回転範囲の場合、ステアリングホイール１のターゲット回転範囲も制限回転範囲に達する。可動制限ブロック３３がステアリングホイールを制限する場合、可動制限ブロック３３も固定ロッド３１上を摺動できるため、運転手がステアリングホイールを強く操作しすぎると、摺動ブロック３２も可動制限ブロック３３を押して固定ロッド３１上を摺動させる。その結果、可動制限ブロック３３は摺動ブロック３２の摺動を制限できない。

上記の状況が起こるのを回避し、ステアリングホイール１が制限回転範囲を有することができるようにするために、これに対応して、図５に示すように、ステアバイワイヤシステムは固定制限ブロック３６をさらに含む。固定制限ブロック３６は、固定ロッド３１の端部に固定され、可動制限ブロック３３が固定ロッド３１上を摺動するのを制限し、ステアリングホイール１が制限回転範囲内で回転するよう制限するように構成されている。

ステアリングホイール１のターゲット回転範囲がステアリングホイール１の制限回転範囲である場合、図６に示すように、ステアリングホイール１が最大回転角まで時計回りに回転すると、左側の可動制限ブロック３３は左側の固定制限ブロック３６に接触する。図７に示すように、ステアリングホイール１が最大回転角まで反時計回りに回転すると、右側の可動制限ブロック３３は右側の固定制限ブロック３６に接触する。図６及び図７に示すように、２つの可動制限ブロック３３の距離は、固定ロッド３１上の摺動ブロック３２の制限摺動範囲である。

例えば、運転手がステアリングホイールを時計回りに強く操作しすぎると、ステアリングホイール１は時計回りに回転する。図６に示すように、ステアリングコラム２のギア３４も時計回りに回転するため、ギア３４と係合する摺動ブロック３２は左側に摺動して、左側の可動制限ブロック３３を押し左側に摺動させる。しかしながら、左側の可動制限ブロック３３が左側の固定制限ブロック３６と接触している場合、固定制限ブロック３６は固定ロッド３１に固定されているため、摺動ブロック３２は左側に摺動を続けることができない。この場合、ステアリングホイール１は時計回りに回転を続けないため、ステアリングホイール１は、ステアリングホイール１の制限回転角まで時計回りに回転する。この場合、操舵可能ホイールも、操舵可能ホイールの制限回転角まで時計回り方向に回転する。

例えば、運転手がステアリングホイールを反時計回りに強く操作しすぎると、ステアリングホイール１は反時計回りに回転する。図７に示すように、ステアリングコラム２のギア３４も反時計回りに回転するため、ギア３４と係合する摺動ブロック３２は右側に摺動して、右側の可動制限ブロック３３を押し右側に摺動させる。しかしながら、右側の可動制限ブロック３３が右側の固定制限ブロック３６と接触している場合、固定制限ブロック３６は固定ロッド３１に固定されているため、摺動ブロック３２は右側に摺動を続けることができない。この場合、ステアリングホイール１は反時計回りに回転を続けないため、ステアリングホイール１は、ステアリングホイール１の制限回転角まで反時計回りに回転する。この場合、操舵可能ホイールも、操舵可能ホイールの制限回転角まで反時計回り方向に回転する。

固定制限ブロック３６は、ステアリングホイール１の制限回転範囲を制限し得るため、操舵可能ホイールが操舵可能ホイールの制限回転角まで回転すると、ステアリングホイール１もステアリングホイール１の制限回転角まで回転することが分かる。操舵可能ホイールが制限回転角まで回転するが、ステアリングホイールは回転を続けることができる場合を避けるために、ステアリングホイール１の回転は、操舵可能ホイールの回転と一致している。

本願では、作動状態におけるステアリングホイールのターゲット回転範囲を計算した後、ワイヤ制御操舵は、ステアリングホイールの回転範囲と、可動制限ブロック３３の摺動範囲との間の予め記憶された対応関係に基づいて、可動制限ブロック３３の、ステアリングホイールのターゲット回転範囲に対応するターゲット摺動範囲を取得し得る。可動制限ブロックのターゲット摺動範囲を取得した後、ワイヤ制御操舵は、可動制限ブロックをデフォルト位置からターゲット摺動範囲の別の境界位置に摺動させるよう制御し得る。

図８に示すように、左側の可動制限ブロック３３のデフォルト位置は、左側の可動制限ブロック３３が固定制限ブロックと接する位置であり、Ｓ_１０と表記される。右側の可動制限ブロック３３のデフォルト位置は、右側の可動制限ブロック３３が固定制限ブロック３６と接触する位置であり、Ｓ_２０と表記される。ワイヤ制御操舵は、左側の可動制限ブロック３３をデフォルト位置Ｓ_１０から第１のターゲット位置Ｓ_１１に摺動させるよう制御し得る。第１のターゲット位置Ｓ_１１は、左側の可動制限ブロックのターゲット摺動範囲の境界位置である。ワイヤ制御操舵は、右側の可動制限ブロック３３をデフォルト位置Ｓ_２０から第２のターゲット位置Ｓ_１２に摺動させるようさらに制御し得る。第２のターゲット位置Ｓ_１２は、右側の可動制限ブロックのターゲット摺動範囲の境界位置である。Ｓ_１０とＳ_１１との間の距離が左側の可動制限ブロック３３のターゲット摺動範囲であり、Ｓ_２０とＳ_１２との間の距離が右側の可動制限ブロック３３のターゲット摺動範囲である。Ｓ_１１及びＳ_１２は、車両の作動状態に基づいて動的に変更され得る。つまり、ステアリングホイール１のターゲット回転範囲が変化すると、Ｓ_１１及びＳ_１２も変化する。

このように、摺動ブロック３２は、Ｓ_１１からＳ_１２までの摺動に制限され、ステアリングホイール１は、ターゲット回転範囲内での回転に制限される。つまり、ステアリングホイールは、ターゲット回転範囲の左側境界位置まで反時計回りに回転でき、ターゲット回転範囲の右側境界位置まで時計回りに回転できる。

しかしながら、運転手がステアリングホイールを強く操作しすぎると、ステアリングホイールは、現在の作動状態におけるターゲット回転範囲を超えて時計回りに回転する。この場合、図６に示すように、左側の固定制限ブロック３６は、ステアリングホイールが回転を続けるのを制限する。ステアリングホイールが現在の作動状態におけるターゲット回転範囲を超えて反時計回りに回転すると、図６に示すように、右側の固定制限ブロック３６は、ステアリングホイールが回転を続けるのを制限する。

ステアバイワイヤシステムの制限装置３は、ステアリングホイール１の操舵を制限するだけでなく、操舵可能ホイールの操舵と、ステアリングホイール１の操舵との不一致を補正するために、ステアリングホイール１の操舵も調整できる。

ステアバイワイヤシステムの場合、一般に、回転角センサ２２を用いることによりステアリングホイール１の回転角を得た後、ステアバイワイヤシステムのステアリングコントローラは、ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角との間の予め記憶されたターゲット対応関係に基づいて、操舵可能ホイールの回転角を取得し得る。そして、ステアバイワイヤシステムは、ステアリングホイールの操舵が、ステアリングホイールの操舵と一致するように、得られた回転角に基づいて、操舵可能ホイールを駆動し操舵するようステアリング駆動装置を制御し得る。

しかしながら、操舵可能ホイールの操舵がステアリングホイールの操舵と一致しない場合も起こり得る。例えば、操舵可能ホイールの操舵が、ステアリングホイールの操舵に追従しない場合又は操舵可能ホイールの操舵がステアリングホイールの操舵を超える場合である。この場合、操舵可能ホイールの操舵又はステアリングホイールの操舵を補正する必要がある。操舵可能ホイールの操舵が補正される場合、タイヤの摩耗が起こることがあり、タイヤの損傷が深刻になる。したがって、ステアリングホイールの操舵が補正され得る。これに対応して、可動制限ブロック３３は、ステアリングホイール１の回転角が操舵可能ホイールの回転角と一致しない場合に、摺動ブロック３２がステアリングコラム２を駆動し回転させて、ステアリングホイール１と操舵可能ホイールとの回転角偏差が補正されるようにするために、摺動ブロック３２を押して固定ロッド３１上で摺動させるようさらに構成されている。

ステアリングホイール１の回転角と、操舵可能ホイールの回転角との一致は、ステアリングホイール１の回転角と、操舵可能ホイールの回転角との対応関係が、ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角との間の予め記憶されたターゲット対応関係と一致することを意味する。不一致とは、ステアリングホイール１の回転角と、操舵可能ホイールの回転角との対応関係が、ターゲット対応関係と一致しないことを意味する。

１つの例では、ステアバイワイヤシステムのステアリングコントローラは、回転角センサ２２を用いることによりステアリングホイールの現在の回転角を取得し、操舵可能ホイールに設置された回転角センサを用いることにより操舵可能ホイールの現在の回転角を取得し、ステアリングホイールの現在の回転角と、ステアリングホイールの現在の回転角との間の対応関係が、予め記憶されたターゲット対応と一致するかどうかを検出する。ステアリングホイールの現在の回転角と、操舵可能ホイールの現在の回転角との間の対応関係が、ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角との間の予め記憶されたターゲット対応関係と一致しない場合、ステアリングホイールの回転角は、操舵可能ホイールの回転角と一致していない。ステアリングコントローラは、ステアリングホイールの現在の回転角と、操舵可能ホイールの現在の回転角との間の回転角偏差を計算し得る。そして、回転角偏差に基づいて、回転角偏差を解消する方向に摺動ブロック３２を固定ロッド３１上で摺動させるために押すよう対応する可動制限ブロック３３を制御する。摺動ブロック３２とステアリングコラム２との間には回転接続があるため、ステアリングホイールと、操舵可能ホイールとの間の回転角偏差を解消するために、ステアリングコラム２が回転できる。

例えば、ステアリングホイール１が操舵可能ホイールに対して時計回りに回転する場合、ステアリングホイールは、回転角偏差を解消するために反時計回りに回転する必要がある。図９に示すように且つ図３を参照して、摺動ブロック３２の左側の可動制限ブロック３３は、制御されて摺動ブロック３２と接触するよう右側に摺動し、摺動ブロック３２を押して右側に摺動させる。図９に示すように、摺動ブロック３２が右側に摺動すると、ギア３４が反時計回りに回転し、さらにステアリングホイールが反時計回りに回転して、ステアリングホイール１と操舵可能ホイールとの間の回転角偏差が解消される。図９の直線矢印は摺動ブロック３２の摺動方向を示し、図９の回転矢印はギア３４の回転方向を示す。

別の例として、ステアリングホイール１が操舵可能ホイールに対して反時計回りに回転する場合、ステアリングホイールは、回転角偏差を補正するために時計回りに回転する必要がある。図１０に示すように且つ図３を参照して、摺動ブロック３２の右側の可動制限ブロック３３は、制御されて摺動ブロック３２と接触するよう左側に摺動し、摺動ブロック３２を押して左側に摺動させる。図１０に示すように、摺動ブロック３２が左側に摺動すると、ギア３４が時計回りに回転し、さらにステアリングホイールが時計回りに回転して、ステアリングホイール１と操舵可能ホイールとの間の回転角偏差が解消される。図１０の直線矢印は摺動ブロック３２の摺動方向を示し、図１０の回転矢印はギア３４の回転方向を示す。

ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角との間の一致は、ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角との間の対応関係が、ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角との間の予め記憶されたターゲット対応関係と一致していることを意味する。ターゲット対応関係は、車両のステアリング回転比と呼ばれ得る。

ステアリングホイール１の回転角は、操舵可能ホイールが調整されるときに生じるタイヤ摩耗の状況を緩和し、タイヤを保護するために、操舵可能ホイールの回転角と一致するように調整され得ることが分かる。ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角とを動的に調整することで、ステアリングホイールと、操舵可能ホイールとのアライメント精度を改善できる。

ステアバイワイヤシステムの制限装置３は、ステアリングホイール１の操舵を制限し、操舵可能ホイールの操舵と、ステアリングホイール１の操舵との不一致を補正するためにステアリングホイール１の操舵を調整するだけでなく、ステアリングホイール１を自動的に戻すように駆動することができる。

これに対応して、ステアバイワイヤシステムのステアリングコントローラは、摺動ブロック３２がステアリングコラム２を駆動して回転させ、ステアリングホイール１が戻るようにするために、摺動ブロック３２を押して固定ロッド３１上で摺動させるように可動制限ブロック３３を制御し得る。ステアリングホイール１が戻るプロセスにおいて、ステアリングホイール１の自動戻り速度を制御するために可動制限ブロック３３の摺動速度が制御され得る。

例えば、運転手がステアリングホイール１を特定の位置まで時計回りに回転させるために操作し、その後に手を緩めると、ステアリングホイール１は戻るために反時計回りに回転する必要がある。ステアリングホイール１が戻るために反時計回りに回転させることができるように、図９に示すように、摺動ブロック３２の左側の可動制限ブロック３３は、右側に摺動して摺動ブロック３２と接触し、摺動ブロック３２が特定の速度で右側に摺動するように押す。摺動ブロック３２が特定の速度で右側に摺動すると、ギア３２は反時計回りに回転し得る。ギア３２が反時計回りに回転するプロセスで、ステアリングコラム２及びステアリングホイール１の双方が反時計回りに回転するため、ステアリングホイール１は反時計回りに回転する。ステアリングホイール１が戻り位置にあることが検出された場合、ステアリングコントローラは、可動制限ブロック３３が摺動ブロック３２を右側に摺動させるために押すのを停止するよう制御するために、ギア３２は回転を停止し、ステアリングホイール１も戻り位置に留まる。

別の例として、運転手がステアリングホイール１を特定の位置まで反時計回りに回転させるために操作し、その後に手を緩めると、ステアリングホイール１は戻るために時計回りに回転する必要がある。ステアリングホイール１が戻るために時計回りに回転させることができるように、図１０に示すように、摺動ブロック３２の右側の可動制限ブロック３３は、左側に摺動して摺動ブロック３２と接触し、摺動ブロック３２が特定の速度で左側に摺動するように押す。摺動ブロック３２が特定の速度で左側に摺動すると、ギア３２は時計回りに回転し得る。ギア３２が時計回りに回転するプロセスで、ステアリングコラム２及びステアリングホイール１の双方が時計回りに回転するため、ステアリングホイール１は時計回りに回転する。ステアリングホイール１が戻り位置にあることが検出された場合、ステアリングコントローラは、可動制限ブロック３３が摺動ブロック３２を左側に摺動させるために押すのを停止するよう制御するために、ギア３２は回転を停止し、ステアリングホイール１も戻り位置に留まる。

加えて、図１及び図２に示すように、ステアバイワイヤシステムには戻り駆動モータ４をさらに含んでもよく、戻り駆動モータ４は、ステアリングホイール１が自動的に戻るよう駆動させるためにステアリングコラム２を駆動するように構成されている。

１つの例では、ワイヤ制御操舵が、ステアリングホイールが戻ろうとしているが、戻り駆動モータ４が故障しており、ステアリングコラム２を駆動してステアリングホイール１が自動的に戻るように駆動できないことが検出された場合、摺動ブロック３２を押して、ステアリングホイール１が自動的に戻ることができる方向に摺動させるために、対応する可動制限ブロック３３を上記の方法に基づいて制御するため、摺動ブロック１の摺動の間にステアリングホイール１は自動的に戻ることができる。

１つの例では、ステアリングホイール１を操作する手触りを運転手に与えるために、図１１に示すように、制限装置３はダンパ３７をさらに含み得る。図１１に示すように、ダンパ３７はギア３４に取り付けてもよく、ダンパ３７の位置は固定ロッド３１の位置の反対側である。運転手がステアリングホイールを操作する場合、ダンパ３７はギア３４の回転に抵抗を与える。これにより、操作のための手触りが運転手にもたらされる。

１つの例では、ステアバイワイヤシステムが位置する車両は、安定性制御システムをさらに含む。ステアバイワイヤシステムの動作の間に車速が上がりすぎること、非常ブレーキがかけられこと、ヨーレートが大きくなること等が車両で起きても、車両を安定させ、車両の転倒等の事故を防ぐために安定性制御システムを始動させることができる。

上記の説明に基づいて、ステアバイワイヤシステムは、ステアリングホイール１の回転を制限するために制限装置３を用いり得るため、ステアリングホイール１はもはや制限なしに回転せず、操舵可能ホイールの回転範囲に対応するターゲット回転範囲内で回転する。また、操舵可能ホイールが制限位置まで回転すると、ステアリングホイール１も制限位置まで回転する。

可動制限ブロック３３がステアリングホイール１を制限回転範囲内で回転させるように制限できない場合、固定制限ブロック３６がステアリングホイール１を制限回転範囲内で回転させるようさらに制限し得るため、操舵可能ホイールが操舵可能ホイールの制限回転範囲内で回転すると、ステアリングホイール１も、ステアリングホイール１の制限回転範囲内で回転する。したがって、ステアリングホイール１の回転範囲は、操舵可能ホイールの回転範囲と一致する。これにより、車両の安全の安全性が促進される。

ステアリングホイール１及びステアリングホイールが回転するプロセスで、ステアリングホイール１の操舵と、操舵可能ホイールの操舵との間にずれがある場合、すなわちステアリングホイール１の操舵と、操舵可能ホイールの操舵との間の対応関係が、予め記憶された対応関係と合致しない場合、ステアリングホイール１が回転し、ステアリングホイール１と操舵可能ホイールとの間の回転角偏差を解消して、ステアリングホイール１の操舵と、操舵可能ホイールの操舵とのアライメント精度が改善されるようにするために、可動制限ブロック３３は摺動ブロック３２をさらに押して摺動させ得る。

ステアバイワイヤシステムの戻り駆動モータ４が故障した場合又はステアバイワイヤシステムが戻り駆動モータを有さない場合、可動制限ブロック３３は摺動ブロック３２をさらに押して摺動させ得る。ステアリングホイール１は回転することができるため、ステアリングホイール１が自動的に戻る。

ステアリングホイール１の回転が制限されるプロセスでは、図６に示すように、ステアリングホイールの時計回りの回転が制限されている場合、摺動ブロック３２が左側に摺動するのを制限するために左側の可動制限ブロック３３及び左側の固定制限ブロック３６が用いられる。図７に示すように、ステアリングホイールの反時計回りの回転を制限されている場合、摺動ブロック３２が右側に摺動するのを制限するために右側の可動制限ブロック３３及び右側の固定制限ブロック３６が用いられる。

図９に示すように、ステアリングホイール１の操舵と、操舵可能ホイールの操舵との偏差が補正されるプロセスでは、ステアリングホイール１が反時計回りに回転できる場合、ステアリングホイール１と操舵可能ホイールとの偏差を解消するためにステアリングホイール１が反時計回りに回転されるようにするために、左側の可動ストップ３３が摺動ブロック３２を左側に押す。図１０に示すように、ステアリングホイール１が時計回りに回転できる場合、ステアリングホイール１と操舵可能ホイールとの偏差を解消するためにステアリングホイール１が時計回りに回転されるようにするために、右側の可動ストップ３３は、摺動ブロック３２を押して左側に摺動させる。

ステアリングホイール１が自動的に戻ることができるようにするために可動制限ブロック３３が摺動ブロック３２を押すプロセスでは、ステアリングホイール１が戻り位置まで反時計回りに回転できる場合、図９に示すように、ステアリングホイール１が反時計回りで回転するようにするために、左側の可動制限ブロック３３は、摺動ブロック３２を押して、特定の速度で右側に摺動させる。ステアリングホイール１が戻り位置まで反時計回りで回転する場合、左側の可動制限ブロック３３は、摺動ブロック３２が右側に摺動しないように押すのを止める。ステアリングホイール１が戻り位置に時計回りで回転できる場合、図１０に示すように、ステアリングホイール１が時計回りで回転するようにするために、右側の可動制限ブロック３３は、摺動ブロック３２を押して、特定の速度で左側に摺動させる。ステアリングホイール１が戻り位置まで時計回りで回転する場合、右側の可動制限ブロック３３は、摺動ブロック３２が左側に摺動しないように押すのを止める。

本願のこの実施形態では、ステアバイワイヤシステムは、制限装置を用いてステアリングホイールの回転を制限し得るため、ステアリングホイールはもはや制限なしに回転せず、操舵可能ホイールの回転範囲に対応するターゲット回転範囲内で回転する。また、操舵可能ホイールが制限位置まで回転すると、ステアリングホイールも制限位置まで回転するため、ステアリングホイールの回転範囲が操舵可能ホイールの回転範囲と一致する。これは、車両の操舵に対する運転手の操作及び制御を促進し、運転の安全性を促進する。

本願の一実施形態は車両をさらに提供し、車両は知的自動車、新エネルギー車、自動運転車等であり得る。車両は、上述のステアバイワイヤシステムを含み得る。例えば、ステアバイワイヤシステムは、制限装置を用いてステアリングホイールの回転を制限し得るため、ステアリングホイールはもはや制限なしに回転せず、操舵可能ホイールの回転範囲に対応するターゲット回転範囲内で回転する。このように、ステアリングホイールの回転範囲は、操舵可能ホイールの回転範囲と一致する。また、操舵可能ホイールが制限位置まで回転すると、ステアリングホイールも制限位置まで回転する。これは、車両の操舵に対する運転手の操作及び制御を促進し、運転の安全性を促進する。

本願の一実施形態は、操舵制御方法をさらに提供する。本方法は、上述のステアバイワイヤシステムによって行われ、ステアバイワイヤシステムにおいてステアリングコントローラによって具体的に行われ、図１２に示す手順に基づいて行われ得る。

ステップ１１１では、ステアバイワイヤシステムが位置する車両の操舵可能ホイールの回転範囲が取得され、操舵可能ホイールの回転範囲に基づいて、ステアリングホイール１のターゲット回転範囲が計算される。

１つの例では、ステアリングコントローラは、先ず、車両の駆動パラメータ、例えば、作動状態における車両の速度及び車両の最大ヨーレートを取得し得る。次に、作動状態における操舵可能ホイールの最大回転角δ_ｆを計算するために、駆動パラメータが上記式１を入れられる。次に、作動状態における操舵可能ホイールの最大回転角δ_ｆに基づいて、作動状態における操舵可能ホイールの回転範囲が得られる。次に、記憶されたステアリング回転比と、作動状態における操舵可能ホイールの最大回転角δ_ｆに基づいて、作動状態におけるステアリングホイール１の最大回転角、すなわち、作動状態におけるステアリングホイールの最大回転角δ_Ｓが上記式２にしたがって計算され、次に、作動状態におけるステアリングホイールの最大回転角δ_Ｓに基づいて、作動状態におけるステアリングホイールのターゲット回転範囲が計算される。

操舵可能ホイールは制限回転範囲を有するため、これに対応して、駆動パラメータを計算することにより得られ、操舵可能ホイールの制限回転範囲以下の回転範囲が操舵可能ホイールの回転範囲として用いられ得る。例えば、走行パラメータを計算することにより得られる、操舵可能ホイールの制限回転角以下の最大回転角は、作動状態における操舵可能ホイールの最大回転角として用いられ、次に、作動状態における操舵可能ホイールの最大回転角を基づいて、作動状態における操舵可能ホイールの回転範囲が計算される。

ステップ１１２では、ステアリングホイール１の回転範囲と、可動制限ブロック３３の摺動範囲との対応関係に基づいて、可動制限ブロック３３の、ステアリングホイール１のターゲット回転範囲に対応するターゲット摺動範囲が取得される。

一例では、ステアリングホイール１の回転範囲と可動制限ブロック３３の摺動範囲との対応は、ステアバイワイヤ方式であらかじめ記憶されている。ステアリングホイール１のターゲット回転範囲を計算した後、ステアリングコントローラは、可動制限ブロック３３のターゲット摺動範囲であって、ステアリングホイール１のターゲット回転範囲に対応するターゲット摺動範囲を見つけることができる。

ステップ１１３では、ステアリングホイール１がターゲット回転範囲内で回転するようにするために、可動制限ブロック３３がターゲット摺動範囲内で摺動するように制御して摺動ブロック３２が固定ロッド３１上で摺動するのを制限する。

１つの例では、可動制限ブロック３３のターゲット摺動範囲を見つけた後に、ステアリングコントローラは、可動制限ブロック３３を駆動してターゲット位置に動かすために、可動制限ブロック３３の摺動駆動モータ３５を制御する。可動制限ブロック３３のデフォルト位置とターゲット位置との間の距離が、可動制限ブロック３３のターゲット摺動範囲であり、可動制限ブロック３３のデフォルト位置は、可動制限ブロック３３が固定制限ブロック３６と接触する位置である。２つの可動制限ブロック３３はターゲット摺動範囲内で摺動する。これにより、摺動ブロック３２は特定の範囲内を摺動するように制限され、ステアリングホイール１がターゲット回転範囲内で回転するようさらに制限する。

例えば、図８に示すように、ステアリングコントローラは、左側の可動制限ブロック３３がデフォルト位置Ｓ_１０から第１のターゲット位置Ｓ_１１まで右側に移動するよう制御し、右側の可動制限ブロック３３をデフォルト位置Ｓ２０から第２のターゲット位置Ｓ_１２まで左側に移動するように制御する。左側の可動制限ブロックのデフォルト位置Ｓ_１０と第１のターゲット位置Ｓ_１１との間の範囲は、左側の可動制限ブロック３３のターゲット摺動範囲であり、右側の可動制限ブロックのデフォルト位置Ｓ２０と第２のターゲット位置Ｓ１２との間の範囲は、右側の可動制限ブロック３３のターゲット摺動範囲である。第１のターゲット位置Ｓ１１と、第２のターゲット位置Ｓ１２との間の摺動範囲は、摺動ブロック３２の摺動範囲である。このように、摺動ブロック３２は、左側の可動制限ブロック３３が留まる第１のターゲット位置Ｓ_１１と、右側の可動制限ブロック３３が留まる第２のターゲット位置Ｓ_１２との間の範囲内で摺動する。ステアリングホイール１は、ターゲット回転範囲内で回転する。左側の可動制限ブロックは、ステアリングホイールの時計回りの回転を制限するために第１ターゲット位置Ｓ_１１に位置する。右側の可動制限ブロックは、ステアリングホイールの反時計回りの回転を制限するために第２ターゲット位置Ｓ_１２に位置する。

ステアバイワイヤシステムは、制限装置を用いてステアリングホイールの回転を制限し得るため、ステアリングホイールはもはや制限なしに回転せず、操舵可能ホイールの回転範囲に対応するターゲット回転範囲内で回転する。また、操舵可能ホイールが制限位置まで回転すると、ステアリングホイールも制限位置まで回転するため、ステアリングホイールの回転範囲が操舵可能ホイールの回転範囲と一致する。これは、車両の操舵に対する運転手の操作及び制御を促進し、運転の安全性を促進する。

本方法は、ステアリングホイールの回転角が操舵可能ホイールの回転角と常に一致するようにするために、ステアリングホイールの回転角を調整するためにさらに用いられ得る。これに対応して、先ず、ステアリングコントローラは、ステアリングホイール１の現在の回転角、操舵可能ホイールの現在の回転角及びステアリングホイール１の回転角と、操舵可能ホイールの回転角との間の記憶されたターゲット対応関係を取得し得る。次に、ステアリングホイール１の現在の回転角と、操舵可能ホイールの現在の回転角との間の対応関係がターゲット対応関係と合致しないことが検出された場合、ステアリングコントローラは、ステアリングホイール１の操舵と、操舵可能ホイールの操舵とが一致していないと判定する。その後、ステアリングコントローラは、ステアリングホイール１の現在の回転角と、操舵可能ホイールの現在の回転角との間の回転角偏差に基づいて、可動制限ブロック３３を制御し、摺動ブロック３２を押して固定ロッド３１上で摺動させる。最後に、ステアリングホイール１の現在の回転角と、操舵可能ホイールの現在の回転角との間の対応関係がターゲット対応関係に合致していると検出された場合、ステアリングコントローラは、可動制限ブロック３３を制御し、固定ロッド３１上を摺動させるために摺動ブロック３２を押すのを停止させる。

ステアリングホイール１及び操舵可能ホイールが回転するプロセスで、ステアリングホイール１の操舵と、操舵可能ホイールの操舵との間にずれがある場合、すなわち、ステアリングホイール１の操舵と、操舵可能ホイールの操舵との間の対応関係が予め記憶された対応関係と合致しない場合、可動制限ブロック３３は、摺動ブロック３２をさらに押して摺動させ得るため、ステアリングホイール１が回転して、ステアリングホイール１の操舵と、操舵可能ホイールの操舵との偏差が解消され、ステアリングホイール１の操舵と、操舵可能ホイールの操舵とのアライメント精度が改善されることが分かる。

本方法は、ステアリングホイールの自動的な戻りを制御するためにさらに用いられ得る。これに対応して、ステアリングコントローラは、可動制限ブロック３３を制御し、摺動ブロック３３を押して固定ロッド３１上で摺動させ得る。ステアリングホイール１が戻ることが検出されると、ステアリングコントローラは可動制限ブロック３３を制御し、固定ロッド３１上を摺動させるために摺動ブロック３３を押すのを停止させる。

例えば、通常の場合、ステアリングホイールが自動的に戻るようにするために、ステアバイワイヤシステムの戻り駆動モータ４がステアリングコラム２を駆動し回転させる。しかしながら、戻り駆動モータ４が故障した場合、ステアリングコントローラは、可動制限ブロック３３を制御し、摺動ブロック３３が押されて、特定の速度で固定ロッド３１上を摺動させ得る。ステアリングホイール１が戻ることが検知された場合、ステアリングコントローラは、可動制限ブロック３３を制御し、固定ロッド３１上を摺動させるために摺動ブロック３３を押すのを停止させる。

ステアリングホイール１が自動的に戻るように駆動する戻り駆動モータ４が故障しても、制限装置３はステアリングホイール１が自動的に戻るよう駆動することができるため、ステアリングホイール１の自動戻り機能を確実にできることが分かる。

上記から、制限装置は、ステアリングホイールの回転を制限するだけでなく、ステアリングホイールの回転角を調整するために、ステアリングホイールの操舵が操舵可能ホイールの操舵と常に一致し、ステアリングホイールと、操舵可能ホイールのアラインメント精度が改善され、ステアリングホイールは自動的に戻るように駆動されることが分かる。

上記の説明に基づいて、車両の操舵を制御するステアバイワイヤシステムは、以下のいくつかのシナリオを少なくとも含み得る。１つのシナリオは、制限装置がステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角とを揃えるプロセスである。１つのシナリオは、制限装置がステアリングホイールの回転を制限するシナリオである。別のシナリオは駆動モータが故障するシナリオ、例えば、摺動駆動モータが故障するか又は戻り駆動モータが故障するプロセスである。以上のシナリオを以下で詳細に説明する。

ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角とを揃えるプロセスでは、車両の電源が投入された後に、ステアバイワイヤシステムはアライメントを定期的に行い、アラインメントは図１３に示す手順に基づいて行われ得る。

ステップ１２１で、ステアリングホイールの回転角センサ及び操舵可能ホイールの回転角センサを用いることにより、ステアリングホイールの現在の回転角と、操舵可能ホイールの現在の回転角とがそれぞれ取得され、ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角との間の予め記憶された対応関係に基づいて、ステアリングホイールの回転角が操舵可能ホイールの回転角と一致するかどうかが判定される。ステアリングホイールの回転角が操舵可能ホイールの回転角と一致している場合はステップ１２６に進み、アラインメントが終了する。ステアリングホイールの回転角が操舵可能ホイールの回転角と一致していない場合はステップ１２２に進み、ステアリングホイールが操舵可能ホイールに対して反時計回りに偏向しているかどうか判定する。ステアリングホイールが操舵可能ホイールに対して反時計回りに偏向している場合はステップ１２４に進む。ステアリングホイールが操舵可能ホイールに対して反時計回りに偏向していない場合はステップ１２３に進み、次にステップ１２５に進む。ステップ１２４及びステップ１２５に進んだ後、ステップ１２６に進み、アラインメントが終了する。

ステップ１２４では、右側の摺動駆動モータが始動して、右側の可動制限ブロックを駆動し、摺動ブロックを押して左側に摺動させるため、ステアリングコラムがステアリングホイールを駆動して時計回りに回転させて、ステアリングホイールと操舵可能ホイールと間の偏向を補正する。ステップ１２５では、左側の摺動駆動モータが始動して、左側の可動制限ブロックを駆動し、摺動ブロックを押して右側に摺動させるため、ステアリングコラムがステアリングホイールを駆動して反時計回りに回転させて、ステアリングホイールと操舵可能ホイールと間の偏向を補正する。

ステアリングホイールの回転を制限するシナリオでは、車両の電源が入れられた後に、ステアバイワイヤシステムは、現在の作動状態に基づいて、作動状態にあるステアリングホイールのターゲット回転範囲を計算し、ターゲット回転範囲を求めた後に、図１４に示す手順に基づいて、ステアリングホイールがターゲット回転範囲内で回転するように制御し得る。

ステップ１３１では、ステアリングホイールが時計回りに操舵されるかどうか判定される。ステアリングホイールが時計回りに操舵される場合、ステップ１３２に進む。ステアリングホイールが時計回りに操舵されない場合はステップ１３５に進むか又はステップ１３９に進む。ステップ１３２では、摺動ブロックの左側の摺動駆動モータが始動し、左側の可動制限ブロックを駆動して第１のターゲット位置まで右に動かし、ステアリングホイールの時計回りの回転を制限する。その後、ステップ１３３に進む。運転手がステアリングホイールを強く操作しすぎるため、ステアリングホイールの回転がターゲット回転範囲を超えてしまう。その後、ステップ１３４に進む。ステアリングホイールの時計回りの回転を制限するために左側の固定制限ブロックが用いられ、車両の安定した走行を確かなものにするために車両の安定制御システムが始動する。

同様に、ステアリングホイールが反時計回りに回転していると判定された後に、ステップ１３６に進んでもよい。摺動ブロックの右側の摺動駆動モータが始動し、右側の可動制限ブロックを駆動して第２のターゲット位置まで左に移動させて、ステアリングホイールの反時計回りの回転を制限する。そして、ステップ１３７に進む。運転手がステアリングホイールを強く操作しすぎるため、ステアリングホイールの回転がターゲット回転範囲を超えてしまう。その後、ステップ１３８に進む。ステアリングホイールの時計回りの回転を制限するために左側の固定制限ブロックが用いられ、車両の安定した走行を確かなものにするために車両の安定制御システムが始動する。

ステアリングホイールの回転を制限されているシナリオでは、ステアリングホイールが自動的に戻ることが検出された場合、ステップ１３９はステップ１４０に進み得る。戻り駆動モータを制御してステアリングコラムを駆動し、ステアリングホイールを駆動して自動的に戻す。

駆動モータが故障するシナリオでは、車両の電源が入れられた後に、ステアバイワイヤシステムは、摺動駆動モータ及び戻り駆動モータが故障しているかどうかをリアルタイムで検出し得る。図１５に示すように、摺動駆動モータが故障しているかどうかがステップ１４１で判定される。摺動駆動モータが故障している場合、ステップ１４２に進む。ステアリングホイールの回転を制限するために、摺動ブロックの摺動を制限するため摺動ブロックの両側にある固定制限ブロックが用いられる。戻り駆動モータが故障しているかどうかがステップ１４３で判定される。戻り駆動モータが故障している場合、ステップ１４４に進む。ステアリングホイールの戻りに必要な回転方向に基づいて対応する可動制限ブロックを決定し、摺動ブロックを押して固定ロッド上を摺動させるため、ステアリングコラムがステアリングホイールを駆動して自動的に戻す。

本願のこの実施形態では、ステアバイワイヤシステムは、制限装置を用いてステアリングホイールの回転を制限し得るため、ステアリングホイールはもはや制限なしに回転せず、操舵可能ホイールの回転範囲に対応するターゲット回転範囲内で回転する。このように、ステアリングホイールの回転範囲は、操舵可能ホイールの回転範囲と一致する。また、操舵可能ホイールが制限位置まで回転すると、ステアリングホイールも制限位置まで回転する。これは、車両の操舵に対する運転手の操作及び制御を促進し、運転の安全性を促進する。

本願の一実施形態はコントローラをさらに提供する。コントローラは、車両の操舵コントローラであり得る。例えば、コントローラは車両のステアリングコントローラであり、上述の操舵制御方法を行うように構成され得る。この方法は、制限装置がステアリングホイールの回転を制限することができるようにするために用いられ得るため、ステアリングホイールはもはや制限なしに回転せず、操舵可能ホイールの回転範囲に対応するターゲット回転範囲内で回転する。このように、ステアリングホイールの回転範囲は、操舵可能ホイールの回転範囲と一致する。また、操舵可能ホイールが制限位置まで回転すると、ステアリングホイールも制限位置まで回転する。これは、車両の操舵に対する運転手の操作及び制御を促進し、運転の安全性を促進する。

上記の説明は本願の一実施形態に過ぎず、本願を限定することを意図していない。本願の精神及び原理から逸脱することなく行われ得る修正、同等の置き換え又は改善は、本願の保護範囲内にあるものとする。

ステアバイワイヤシステムは、電気信号を用いることにより車両の操舵を制御するシステムであり、ステアリングホイールと、操舵可能ホイールとの間の機械接続装置がキャンセルされる。

ステアバイワイヤシステムは、ステアリングコントローラ、ステアリング駆動モータ、ステアリングホイール、ステアリングコラム等を主に含む。ステアリング駆動モータの出力軸は、回転を介してステアリングホイールに接続されている。ステアリングホイールは、ステアリングコラムの端部に取り付けられる。ステアリングコラムは、ステアリングホイールの回転角及びトルクを収集するためのセンサを有する。このように、運転手がステアリングホイールを操作すると、ステアリングコントローラは、センサを用いることによりステアリングホイールの回転角及びトルクを取得し、その後、ステアリングホイールの回転角及びトルクに基づいて、ステアリングドライブモータを制御し、ステアリングホイールを駆動して操舵し得る。

操舵可能ホイールは回転範囲を有するため、制限位置まで回転されると、操舵可能ホイールは回転を続けることができないが、ステアリングホイールは制限なく回転できる。このように、ステアリングホイールの回転範囲が操舵可能ホイールの回転範囲と一致しない場合があり、車両の操舵に対する運転手の操作及び制御に影響を及ぼす。

本願は、ステアバイワイヤシステム及び操舵制御方法を提供して、従来の技術における、操舵可能ホイールには回転範囲の制限があるが、ステアリングホイールには回転範囲の制限がないという問題を解消できる。技術的な解決策は次のとおりである。

一態様によれば、ステアバイワイヤシステムが提供され、ステアバイワイヤシステムはステアリングコラム及び制限装置を含む。制限装置は、固定ロッド、摺動ブロック及び可動制限ブロックを含む。摺動ブロックは固定ロッド上に位置し、摺動ブロックは、ステアリングコラムが回転するときに固定ロッド上を摺動できる。可動制限ブロックは固定ロッド上に位置し、固定ロッド上を摺動でき、摺動ブロックが固定ロッド上を摺動するのを制限する。したがって、ステアリングコラムはターゲット回転範囲内で回転する。

１つの例では、ステアバイワイヤシステムはさらにステアリングホイールを含み得る。ステアリングホイールはステアリングコラムの端部に固定されている。ステアリングコラムはステアリングホイールと同期的に回転し得る。例えば、ステアリングホイールが回転すると、ステアリングコラムは駆動されて同期的に回転でき、ステアリングコラムが回転すると、ステアリングホイールも駆動されて同期的に回転できるため、ステアリングコラムの回転角は、ステアリングホイールの回転角を表すために用いられてもよく、ステアリングコラムのトルクも、ステアリングホイールのトルクを表すために用いられ得る。したがって、本明細書では、ステアリングコラムの回転角はステアリングホイールの回転角と等しくてもよく、ステアリングコラムの回転範囲はステアリングホイールの回転範囲と等しくてもよい。

ステアリングホイールの回転角及びトルクを得るために、ステアリングコラムに回転角センサ及びトルクセンサが設置され得る。これに対応して、ステアリングコラムにトルクセンサ及び回転角センサが設置される。トルクセンサは、ステアリングコラムの回転の間に生じるトルクを収集できる。回転角センサは、ステアリングコラムの回転の間に生じる回転角を収集できる。ステアリングコラムのトルク及び回転角は、それぞれステアリングホイールのトルク及び回転角として用いられ得る。

操舵可能ホイールの回転は制限されており、操舵可能ホイールは制限なしに回転できない。したがって、操舵可能ホイールの回転に適応するためには、ステアリングホイールの回転も制限する必要がある。これに対応して、ステアバイワイヤシステムは制限装置をさらに含む。制限装置は、ステアリングホイールがターゲット回転範囲内で回転するようにするために、固定ロッド上の摺動ブロック及び可動制限ブロックの摺動と、摺動ブロックとステアリングコラムとの間の回転接続とを介して、ステアリングホイールの回転を制限する。ターゲット回転範囲は、ステアバイワイヤシステムが位置する車両の走行パラメータに基づく計算することにより得られる。

ステアバイワイヤシステムは、制限装置を用いてステアリングホイールの回転を制限し得るため、ステアリングホイールはもはや制限なしに回転せず、操舵可能ホイールの回転範囲に対応するターゲット回転範囲内で回転することが分かる。このように、ステアリングホイールの回転範囲は、操舵可能ホイールの回転範囲と一致する。したがって、操舵可能ホイールが制限位置まで回転すると、ステアリングホイールも制限位置まで回転する。これは、車両の操舵に対する運転手の操作及び制御を促進し、運転の安全性を促進する。

１つの例では、摺動ブロックは固定ロッドにスリーブされ、摺動ブロックの外壁はギアと係合し、ギアはステアリングコラムにスリーブされ、ステアリングコラムと共に同期的に動くことができる。このように、ステアリングコラムが回転すると、ステアリングコラムにスリーブされているギアも、ステアリングコラムと共に回転する。ギアは摺動ブロックと係合するため、ギアが回転した場合、摺動ブロックを押して固定ロッド上で摺動させることができる。加えて、摺動ブロックが固定ロッド上を摺動すると、ギアは押されて回転し得る。ギア及びステアリングコラムは同期的に回転するため、摺動ブロックとステアリングコラムとの間の回転接続が実施される。

摺動ブロックと、ステアリングコラムとの間の回転接続は、摺動ブロックが固定ロッド上で摺動し移動する場合に、ステアリングコラムの回転を駆動できることを意味し、そのステアリングコラムの回転は、摺動ブロックを駆動して、固定ロッド上で摺動し移動させることもできることが分かる。

加えて、摺動ブロックとステアリングコラムの間には回転接続があるため、固定ロッド上での摺動ブロックの摺動範囲を制限して、ステアリングコラムの回転範囲が制限され得る。ステアリングホイールの回転範囲を表すためにステアリングコラムの回転範囲が用いられ得るため、摺動ブロックの摺動は、ステアリングホイールの回転範囲を制限するために制限され得る。

摺動ブロックに接触するために摺動させると、摺動ブロックの摺動を制限するために可動制限ブロックを固定ロッド上でロックすることができるため、摺動ブロックは可動制限ブロックに向かう方向に摺動を続けることができない。可動制限ブロックは摺動ブロックの摺動範囲を制限できることが分かる。摺動ブロックの摺動範囲が制限されると、ステアリングコラムの回転範囲が制限される。ステアリングコラムはステアリングホイールと同期的に回転するため、ステアリングホイールの回転範囲が制限される。

摺動ブロック及び可動制限ブロックの双方はボールナットであり、固定ロッドはネジである。このように、摺動ブロックはネジの上を螺旋状に摺動し、可動制限ブロックはネジの上を螺旋状に摺動する。加えて、ボールは摺動ブロックの螺旋溝内にあり、ボールは可動制限ブロックの螺旋溝内にあるため、摺動ブロックと固定ロッドとの間の摩耗を減らし、可動制限ブロックと固定ロッドとの間の摩耗を減らし、制限装置の寿命を延ばすことができる。

１つの例では、ステアバイワイヤシステムは１つの摺動駆動モータを含み得る。摺動駆動モータは、上述の複数の可動制限ブロックが固定ロッド上を摺動するように駆動するように構成されている。あるいは、摺動駆動モータの数は、可動制限ブロックの数と同じであり得る。各可動制限ブロックは、１つの摺動駆動モータを用いることにより駆動される。この実施形態では、ステアバイワイヤシステムに含まれる摺動駆動モータの数に制限が設けられていない。当業者は、実際の状況に基づいて柔軟に数を選択してよい。

１つの例では、可動制限ブロックが摺動ブロックを制限しているときに、摺動駆動モータが可動制限ブロックを摺動ブロックに接触するように駆動した場合、摺動駆動モータは、可動制限ブロックと摺動ブロックとの接触を維持するために可動制限ブロックの駆動を依然として継続し、摺動ブロックに推力を与えて、摺動ブロックが摺動を続けるのが防止される。

ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角との一致とは、ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角との対応関係が、ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角との予め記憶されたターゲット対応関係と合致することを意味する。不一致とは、ステアリングホイールの回転角と操舵可能ホイールの回転角との対応関係が、ターゲット対応関係と合致しないことを意味する。

１つの例では、ステアバイワイヤシステムのステアリングコントローラは、回転角センサを用いることによりステアリングホイールの現在の回転角を取得し、操舵可能ホイールに設置されている回転角センサを用いることにより操舵可能ホイールの現在の回転角を取得し、ステアリングホイールの現在の回転角と、操舵可能ホイールの現在の回転角との対応関係が、予め記憶されているターゲット対応関係と一致するかどうか検出する。ステアリングホイールの現在の回転角と、操舵可能ホイールの現在の回転角との対応関係が、予め記憶されたターゲット対応関係と一致しない場合、ステアリングコントローラは、ステアリングホイールの現在の回転角と、操舵可能ホイールの現在の回転角との間の回転角偏差を計算し得る。そして、回転角偏差に基づいて、対応する可動制限ブロックを制御して、摺動ブロックを押し、固定ロッド上で回転角偏差を解消する方向に摺動させる。摺動ブロックとステアリングコラムとの間に回転接続があるため、ステアリングホイールと操舵可能ホイールとの間の回転角偏差を解消するためにステアリングコラムを回転させることができる。

操舵可能ホイールの調整によるタイヤ摩耗を緩和するために、ステアリングホイールの回転角が操舵可能ホイールの回転角と一致するように調整して、タイヤが保護され得ることが分かる。ステアリングホイールの回転角及び操舵可能ホイールの回転角を動的に調整することで、ステアリングホイールと操舵可能ホイールとの間のアライメントの精度を改善できる。

可能な実施では、ターゲット回転範囲は、具体的には、操舵可能ホイールの回転範囲と、記憶されたステアリング比とに基づく計算を介して得られる。ステアリング比は、操舵可能ホイールの回転角に対するステアリングホイールの回転角の比である。操舵可能ホイールの回転範囲は、作動状態にある車両の走行パラメータに基づく計算を介して得られる、操舵可能ホイールの制限回転範囲以下の回転範囲である。走行パラメータは、車両の速度と、作動状態にある車両の最大ヨーレートを含む。操舵可能ホイールの制限回転範囲は、車両の属性値である。

１つの例では、作動状態にある操舵可能ホイールの最大回転角は、作動状態にある車両の走行パラメータに基づいて計算されてもよく、最大回転角は、操舵可能ホイールの制限回転角以下である。操舵可能ホイールの回転範囲は、操舵可能ホイールの回転方向に基づいて得られる。次に、予め記憶されたステアリング回転比と、操舵可能ホイールの、制限回転角以下の最大回転角とに基づいて、ステアリングホイールの最大回転角が計算され得る。その後、ステアリングホイールの回転方向に基づいて、ステアリングホイールのターゲット回転範囲が得られる。

操舵可能ホイールの制限回転角及び回転方向に基づいて得られた操舵可能ハンドルの回転範囲は、操舵可能ホイールの制限回転範囲である。この場合、操舵可能ホイールの、操舵可能ハンドルの回転角とステアリング比とに基づいて得られた回転角を、ステアリングホイールの制限回転角といい、ステアリングホイールの、ステアリングホイールの制限回転角及び回転方向に基づいて得られたターゲット回転範囲は、ステアリングホイールの制限回転範囲である。

可能な実施では、ステアバイワイヤシステムは固定制限ブロックをさらに含む。固定制限ブロックは、固定ロッドの端部に固定されるとともに、ステアリングホイールが制限回転範囲内で回転するよう制限するために、可動制限ブロックが固定ロッド上で摺動するのを制限するように構成されている。ステアリングホイールの制限回転範囲は、ステアリングホイールの最大ターゲット回転範囲であり、操舵可能ホイールの制限回転範囲に基づく計算を介して得られる。

可動制限ブロックがステアリングホイールを制限すると、可動制限ブロックも固定ロッド上を摺動できるため、運転手がステアリングホイールを過度な強度で操作しすぎると、摺動ブロックは可動制限ブロックを押して固定ロッド上で摺動させ得る。その結果、可動制限ブロックは摺動ブロックの摺動を制限できない。

１つの例では、ステアリングコントローラは、先ず、ステアリングコントローラが位置されている車両の走行パラメータが取得し、走行パラメータに基づいて作動状態にある操舵可能ホイールの回転範囲を計算した後に、ステアリングホイールのターゲット回転範囲を計算する。ステアリングホイールの回転範囲と、可動制限ブロックの摺動範囲との対応関係は、ステアバイワイヤシステムに予め記憶されている。ステアリングホイールのターゲット回転範囲を計算した後に、ステアリングコントローラは、可動制限ブロックの、ステアリングホイールのターゲット回転範囲に対応するターゲット摺動範囲を見つけ得る。

可動制限ブロックのターゲット摺動範囲を見つけた後、ステアリングコントローラは、可動制限ブロックの摺動駆動モータを制御して、可動制限ブロックを駆動し、ターゲット位置に移動させ得る。可動制限ブロックのデフォルト位置とターゲット位置との間の距離が可動制限ブロックのターゲット摺動範囲であり、可動制限ブロックのデフォルト位置は、可動制限ブロックが固定制限ブロックと接触する位置である。２つの可動制限ブロックはターゲット摺動範囲内で摺動する。これにより、摺動ブロックが特定の範囲内で摺動するように制限されるため、ステアリングホイールがターゲット回転範囲内で回転するようにさらに制限する。

ステアバイワイヤシステムは、ステアリングホイールの回転を制限するために制限装置を用いるため、ステアリングホイールはもはや制限なしに回転せず、操舵可能ホイールの回転範囲に対応するターゲット回転範囲内で回転することが分かる。したがって、操舵可能ホイールが制限位置まで回転すると、ステアリングホイールも制限位置まで回転するため、ステアリングホイールの回転は操舵可能ホイールの回転と一致する。これにより、車両の操舵に対する運転手の操作及び制御が促進され、運転の安全性が促進される。

可能な実施では、ステアリングコラムのターゲット回転範囲を取得することは、
ステアバイワイヤシステムが位置する車両の走行パラメータと、該車両の操舵可能ホイールの制限回転範囲とを取得することと、
走行パラメータに基づく計算を介して取得され、操舵可能ホイールの制限回転範囲以下の回転範囲を、操舵可能ホイールの回転範囲として用いることと、
操舵可能ホイールの回転範囲と、記憶されたステアリング比とに基づいて、ステアリングコラムのターゲット回転範囲を計算することと、
を含む。

走行パラメータは、車両の車両速度及び作動状態にある車両の最大ヨーレートを含む。操舵可能ホイールの制限回転範囲は車両の属性値である。ステアリング比は、操舵可能ホイールの回転角に対するステアリングホイールの回転角の比である。

操舵可能ホイールは制限回転範囲を有するため、これに対応して、走行パラメータに基づく計算を介して得られる、操舵可能ホイールの制限回転範囲以下の回転範囲が、操舵可能ホイールの回転範囲として用いられ得る。そして、操舵可能ホイールの回転範囲と、予め記憶されたステアリング比とに基づいて、ステアリングホイールのターゲット回転範囲が計算される。ステアリング比は、操舵可能ホイールの回転角に対するステアリングホイールの回転角の比、すなわち、ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角との対応関係である。

ステアリングホイール及び操舵可能ホイールが回転するプロセスで、ステアリングホイールの操舵と、操舵可能ホイールの操舵との間にずれがある場合、すなわち、予め記憶された対応関係と合致しない場合、可動制限ブロックは摺動ブロックをさらに押して摺動させ得るため、ステアリングホイールが回転して、ステアリングホイールの操舵と、操舵可能ホイールの操舵との偏差が解消され、ステアリングホイールの操舵と、操舵可能ホイールの操舵との間のアライメントの精度が改善されることが分かる。

ステアリングホイールが自動的に戻るように駆動する戻り駆動モータが故障により壊れても、制限装置はステアリングホイールが自動的に戻るよう駆動することができるため、ステアリングホイールの自動戻り機能を確実にできることが分かる。

本願のこの実施形態では、ステアバイワイヤシステムは、ステアリングホイールの回転を制限するために制限装置を用いり得るため、ステアリングホイールはもはや制限なしに回転せず、操舵可能ホイールの回転範囲に対応するターゲット回転範囲内で回転する。このように、ステアリングホイールの回転範囲は、操舵可能ホイールの回転範囲と一致する。したがって、操舵可能ホイールが制限位置まで回転すると、ステアリングホイールも制限位置まで回転する。これにより、車両の操舵に対する運転手の操作及び制御が促進され、運転の安全性が促進される。

図１は、本願の一実施形態に係るステアバイワイヤシステムの構造の概略図である。図２は、本願の一実施形態に係るステアバイワイヤシステムの構造の概略図である。図３は、本願の一実施形態に係る、制限装置のギアと摺動ブロックとの間の回転接続の構造の概略図である。図４は、本願の一実施形態に係るステアバイワイヤシステムの構造の概略図である。図５は、本願の一実施形態に係るステアバイワイヤシステムの構造の概略図である。図６は、本願の一実施形態に係る、左側にある可動制限ブロック及び固定制限ブロックが、ギアの時計回りの回転を制限する構造の概略図である。図７は、本願の一実施形態に係る、右側にある可動制限ブロック及び固定制限ブロックが、ギアの反時計回りの回転を制限する構造の概略図である。図８は、本願の一実施形態に係る、固定制限ブロック及び可動制限ブロックが摺動ブロックの摺動を制限する構造の概略図である。図９は、本願の一実施形態に係る、可動制限ブロックが摺動ブロックを右側に押して摺動させてギアを反時計回りに回転させる構造の概略図である。図１０は、本願の一実施形態に係る、可動制限ブロックが摺動ブロックを左側に押して摺動させてギアを時計回りに回転させる構造の概略図である。図１１は、本願の一実施形態に係る、ステアバイワイヤシステムの構造の概略図である。図１２は、本願の一実施形態に係る、操舵制御手順の概略図である。図１３は、本願の一実施形態に係る、ステアリングホイールと、操舵可能ホイールとの回転角偏差の補正の手順の概略図である。図１４は、本願の一実施形態に係る、ステアリングホイールの時計回り回転及び反時計回り回転の制限の手順の概略図である図１５は、本願の一実施形態に係る、駆動モータが故障した場合に、ステアリングホイールが戻り、ステアリングホイールが制限される手順の概略図である。

本願の一実施形態は、ステアバイワイヤシステムを提供する。ステアバイワイヤシステムは、知的自動車、新エネルギー自動車又は自動運転車に適用され得る。これらの車は総称して車両と呼ばれ得る。ステアバイワイヤシステムは、電気信号を用いることにより車両の操舵を制御するシステムであり、ステアリングホイールと、操舵可能ホイールとの間の機械接続装置がキャンセルされるため、ステアリングホイールの回転と操舵可能ホイールの回転とが互いに独立する。本実施形態は、ステアリングホイールの回転範囲を制御でき、ステアリングホイールの操舵と、操舵可能ホイールの操舵との一致を維持でき、ステアリングホイールの自動的な戻りを制御等できるステアバイワイヤシステムを提供する。

図１に示すように、ステアバイワイヤシステムは、ステアリングホイール１、ステアリングコラム２及び制限装置３を含む。制限装置３は、固定ロッド３１、摺動ブロック３２及び可動制限ブロック３３を含む。ステアリングホイール１は、ステアリングコラム２の端部に位置する。摺動ブロック３２は固定ロッド３１上に位置し、摺動ブロック３２は固定ロッド３１上で摺動できる。摺動ブロック３２は回転を介してステアリングコラム２に接続されているため、ステアリングコラム２がステアリングホイール１と共に回転すると、摺動ブロック３２は、ステアリングコラム２の回転に伴って固定ロッド３１上で摺動できる。可動制限ブロック３３は固定ロッド３１上に位置し、摺動ブロック３２が固定ロッド３１上で摺動するのを制限するために可動制限ブロック３３は固定ロッド３１上で摺動できるため、ステアリングホイール１はターゲット回転範囲内で回転する。ターゲット回転範囲は、ステアバイワイヤシステムが位置する車両の走行パラメータに基づく計算を介して得られる。

１つの例では、図１に示すように、ステアリングホイール１はステアリングコラム２の端部に固定され、ステアリングコラム２をステアリングホイール１と同期的に回転させることができる。例えば、ステアリングホイール１が回転すると、ステアリングコラム２が同期的に回転するよう駆動させることができる。ステアリングコラム２が回転すると、ステアリングホイール１も同期的に回転するよう駆動させることができるため、ステアリングホイール１の回転角を表すためにステアリングコラム２の回転角を用いてもよく、ステアリングホイール１のトルクを表すためにステアリングコラム２のトルクを用いてもよい。したがって、本明細書では、ステアリングコラムの回転角は、ステアリングホイールの回転角と等しくてもよく、ステアリングコラムの回転範囲は、ステアリングホイールの回転範囲と等しくてもよい。

これに対応して、ステアリングホイール１の回転角及びトルクを得るために、ステアリングコラム２に回転角センサ及びトルクセンサが設置され得る。これに対応して、図１に示すように、ステアリングコラム２にトルクセンサ２１及び回転角センサ２２が設置されている。トルクセンサ２１は、ステアリングコラム２の回転の間に生じるトルクを収集できる。回転角センサ２２は、ステアリングコラム２の回転の間に生じる回転角を収集できる。ステアリングコラム２のトルク及び回転角は、それぞれステアリングホイール１のトルク及び回転角として用いられ得る。トルクセンサ２１及び回転角センサ２２の双方は、ステアリングコントローラが、ステアリングホイール１に対して運転手により行われた操作を取得し、運転手によって行われた操作に基づいて車両の操舵及び直進を制御することができるように、収集したデータをステアバイワイヤシステムのステアリングコントローラに送信し得る。

操舵可能ホイールの回転は制限されており、操舵可能ホイールは制限なく回転することはできない。したがって、操舵可能ホイールの回転に適合するために、ステアリングホイール１の回転も制限する必要がある。これに対応して、図１に示すように、ステアバイワイヤシステムは制限装置３をさらに含む。制限装置３は、ステアリングホイール１がターゲット回転範囲内で回転するようにするために、固定ロッド３１上での摺動ブロック３２及び可動制限ブロック３３の摺動と、摺動ブロック３２及びステアリングコラム２との回転接続とを介してステアリングホイール１の回転を制限し得る。ターゲット回転範囲は、ステアバイワイヤシステムが位置する車両の走行パラメータに基づく計算を介して得られる。

先ず、制限装置の具体的な実施構造を説明し、その後にステアリングホイール１のターゲット回転範囲を計算するプロセスを説明する。

本実施形態の説明を容易にするために、「左」、「右」、「時計回り」、「反時計回り」等で示される方位又は位置関係が導入され、その全ては、添付の図面に示す方位又は位置関係に基づく。これは、本解決策の説明を容易にするためのものにすぎず、具体的に限定されない。加えて、本明細書で言及される「第１」、「第２」等は、説明のためにのみに用いられ、相対的な重要性を示すか又は暗示するものと理解すべきでない。

図１に示すように、摺動ブロック３２は固定ロッド３１上に位置し、固定ロッド３１上を左方向及び右方向に摺動できる。摺動ブロック３２及び固定ロッド３１の設置方法は次の通りであり得る。摺動ブロック３２は管状構造を有し、固定ロッド３１上にスリーブされ得るため、摺動ブロック３２は固定ロッド３１に沿って左方向及び右方向に摺動できる。摺動ブロック３２と固定ロッド３１との間の摩擦を低減するために、摺動ブロック３２はボールナットであり、固定ロッド３１はネジ山を有するネジであり得るため、摺動ブロック３２は固定ロッド３１上を螺旋状に左方向及び右方向に摺動できる。加えて、摺動ブロック３２の螺旋溝にボールが入っているため、摺動ブロック３２と固定ロッド３１との間の摩耗を低減し、制限装置３の寿命を延ばすことができる。

摺動ブロック３２とステアリングコラム２との間の回転接続は、ネジ接続を介して実施され得る。これに対応して、図２に示すように、制限装置３はギア３４をさらに含み得る。ギア３４はステアリングコラム２にスリーブされ、ステアリングコラム２と同期的に回転する。図３に示すように、摺動ブロック３２は、ギア３４と係合するラックを有する。摺動ブロック３２はギア３４と係合してステアリングコラム２と回転接続を実施する。例えば、ステアリングコラム２と共にギア３４が回転すると、ギア３４は、摺動ブロック３２が固定ロッド３１上で摺動するように押し得る。別の例として、摺動ブロック３２が固定ロッド３１上を摺動すると、摺動ブロック３２はギア３４が回転するように押し得る。ギア３４はステアリングコラム２にスリーブされているため、ステアリングコラム２と同期的に回転できる。

摺動ブロック３２は固定ロッド３１にスリーブされ、摺動ブロック３２の外壁はギア３４と係合し、ギア３４はステアリングコラム２にスリーブされ、ステアリングコラム２と同期的に動くことができる。このように、ステアリングコラム２が回転すると、ギア３４は摺動ブロック３２を固定ロッド３１上で摺動させるために押してもよく、摺動ブロック３２が固定ロッド３１上を摺動した場合、ギア３４を回転させるために押し得る。ギア３４の回転はステアリングコラム２の回転であるため、摺動ブロック３２とステアリングコラム２の間の回転接続が実施される。

摺動ブロック３２とステアリングコラム２との回転接続は、摺動ブロック３２３が固定ロッド３１上を摺動し移動する際にステアリングコラム２の回転を駆動でき、ステアリングコラム２の回転も摺動ブロック３２を駆動して固定ロッド３１上で摺動し移動させることができることを意味することが分かる。

加えて、摺動ブロック３２とステアリングコラム３１との間に回転接続があるため、ステアリングコラム２の回転範囲を制限するために固定ロッド３１上の摺動ブロック３２の摺動範囲が制限され得る。ステアリングホイール１の回転範囲を表すためにステアリングコラム２の回転範囲が用いられ得る。したがって、ステアリングホイール１の回転範囲を制限するために摺動ブロック３２の摺動が制限され得る。

これに対応して、図１に示すように、制限装置３は可動制限ブロック３３を含む。可動制限ブロック３３は固定ロッド３１上に位置し、固定ロッド３１上を摺動できる。摺動ブロック３２に接触するように摺動する場合、可動制限ブロック３１は、摺動ブロック３２が可動制限ブロック３３に向かう方向に摺動を続けることができなくなるようにするために、摺動ブロック３２の摺動を制限するため固定ロッド３１上でロックされ得る。可動制限ブロック３３は摺動ブロック３２の摺動範囲を制限できることが分かる。摺動ブロック３２の摺動範囲が制限されると、ステアリングコラム２の回転範囲が制限される。ステアリングコラム２はステアリングホイール１と同期的に回転するため、ステアリングホイール１の回転範囲も制限される。

可動制限ブロック３３を固定ロッド３１に取り付ける方法は次の通りであり得る。可動制限ブロック３３は管状構造を有しており、固定ロッド３１にスリーブされ、固定ロッド３１上を左方向及び右方向に摺動できる。可動制限ブロック３３と固定ロッド３１との間の摩擦を低減するために、可動制限ブロック３３はボールナットであり、固定ロッド３１はネジ山を有するネジであり得るため、可動制限ブロック３３は固定ロッド３１上を左方向及び右方向に螺旋状に摺動できる。加えて、可動制限ブロック３３の螺旋溝にはボールが入っているため、可動制限ブロック３３と固定ロッド３１との間の摩耗を低減し、制限装置３の寿命を延ばすことができる。

ステアリングホイール１は時計回り及び反時計回りに回転できるため、制限装置３は、ステアリングホイール１の時計回りの回転を制限する必要があり、ステアリングホイール１の反時計回りの回転も制限する必要がある。これに対応して、少なくとも２つの可動制限ブロック３３があり、少なくとも２つの可動制限ブロック３３は対でグループ化されている。グループ内の一方の可動制限ブロック３３は、ステアリングホイール１の時計回りの回転を制限するように構成され、他方の可動制限ブロック３３はステアリングホイール１の反時計回りの回転を制限するように構成されている。ステアリングホイール１の時計回りの回転を制限するように構成された特定の可動制限ブロック又はステアリングホイール１の反時計回りの回転を制限するように構成された特定の可動制限ブロックは、摺動ブロック３２の摺動方向と、ステアリングホイール１の回転方向との間の対応関係に関連する。これは本願では限定されない。当業者であれば、実際の要件に基づいて可動制限ブロックを柔軟に制限し得る。

例えば、図１に示すように、２つの可動制限ブロック３３がある。２つの可動制限ブロック３３は摺動ブロック３２の両側にそれぞれ位置している。すなわち、摺動ブロック３２は２つの可動制限ブロック３３の間に位置している。摺動ブロック３２の左側にある可動制限ブロック３３は、摺動ブロック３２が左に摺動するのを制限するように構成され、摺動ブロック３２の右側にある可動制限ブロック３３は、摺動ブロック３２が右に摺動するのを制限するように構成されている。このように、２つの可動制限ブロック３３は、摺動ブロック３２が特定の摺動範囲内で摺動するよう制限する。

別の例として、図４に示すように、４つの可動制限ブロック３３があり、２つの可動制限ブロック毎に１つのグループが形成されるため、制限装置３は可動制限ブロックの２つのグループを含む。可動制限ブロック３３の一方のグループは第１の可動制限ブロック３３Ａと呼ばれ、可動制限ブロック３３の他方のグループは第２の可動制限ブロック３３Ｂと呼ばれ得る。図４に示すように、２つの第１の可動制限ブロック３３Ａは、摺動ブロック３２の両側にそれぞれ位置し、２つの第２の可動制限ブロック３３Ｂは、２つの第１の可動制限ブロック３３Ａの両側にそれぞれ位置し得る。より具体的には、図４に示すように、摺動ブロック３２は２つの第１の可動制限ブロック３３Ａの間に位置する。一方の第１の可動制限ブロック３３Ａは摺動ブロック３２と、一方の第２の可動制限ブロック３３Ｂとの間に位置し、他方の第１の可動制限ブロック３３Ａは、摺動ブロック３２と他方の第２の可動制限ブロック３３Ｂとの間に位置する。第１の可動制限ブロック３３Ａは、摺動ブロック３２に対して第１のレベルの制限を行い、第２の可動制限ブロック３３Ｂは摺動ブロック３２に対して第２のレベルの制限を行い得る。これは、摺動ブロック３２に対する制限効果を改善できる。

１つの例では、摺動ブロック３２固定ロッド３１上で摺動させるために駆動する動力は、ステアリングホイール１からのものであり得るか又は可動制限ブロック３３に押されることによるものであり得る。可動制限ブロック３３を固定ロッド３１上で摺動させるために駆動する動力は、摺動駆動モータ３６からのものであり得る。これに対応して、図１に示すように、ステアバイワイヤシステムは、摺動駆動モータ３５をさらに含み得る。可動制限ブロック３３は、摺動駆動モータ３５の駆動を介して固定ロッド３１上を摺動する。

１つの例では、可動制限ブロック３３が摺動ブロック３２を制限しているときに、摺動駆動モータ３５は、可動制限ブロック３３が摺動ブロック３２に接触するように駆動した場合、摺動駆動モータ３５は、摺動ブロック３２に推力を加えるために可動制限ブロック３３と摺動ブロック３２との間の接触を維持するために、駆動制限ブロック３３の駆動を依然続けるため、摺動ブロック３２が摺動を続けるのが防止される。

ステアリングホイール１は、操舵可能ホイールと同様に、ステアリングホイール１も回転範囲を有するように制限される。加えて、ステアリングホイール１の回転範囲は、操舵可能ホイールの回転範囲と一致する。したがって、ステアリングホイール１の回転範囲は、操舵可能ホイールの回転範囲に基づいて計算する必要がある。ステアリングホイール１の回転範囲を計算した後に、ステアリングホイール１が計算された回転範囲内で回転するようにするために、可動制限ブロック３３の摺動範囲は、摺動ブロック３２の摺動範囲を制限するために制御され得る。

車両の安定した走行を確かなものにするため、操舵可能ホイールの回転範囲をリアルタイムで動的に調整するために、操舵可能ホイールは異なる作動状態で最適な回転範囲を有する。最適な回転範囲は、作動状態にある操舵可能ホイールのターゲット回転範囲と呼ばれ得る。作動状態にある操舵可能ホイールのターゲット回転範囲は、車両の走行パラメータを用いることにより計算され得る。走行パラメータは、作動状態にある車両の速度及び最大ヨーレートを含み得る。作動状態にある操舵可能ホイールのターゲット回転範囲は、以下の式を用いることにより計算を通じて得られ得る。

上記の式では、δ_ｆは作動状態にある操舵可能ホイールの最大回転角を表し、単位はｒａｄであり、ｍは車両の重量を表し、車両の属性値であるとともに単位はｋｇであり、Ｃは、車両の前車軸と後車軸との間の軸距離を表し、単位はｍであるとともに車両の属性値であり、ａは、車両の前車軸と質量中心との間の距離を表し、単位はｍであるとともに車両の属性値であり、ｂは車両の後車軸と質量中心との間の距離を表し、単位はｍであるとともに車両の属性値であり、ｃ_ａｆは前車軸のコーナリング剛性を表し、単位はＮ／ｒａｄであるとともに車両の属性値であり、ｃ_ａｒは後車軸のコーナリング剛性を表し、単位はＮ／ｒａｄであるとともに車両の属性値であり、ｕは車両の速度を表し、単位はｍ／秒であるとともに車両の状態値であり、ω_ｍは車両が作動状態で耐えることができる最大ヨーレートを表し、単位はｒａｄ／秒であり、車両の状態値である。

操舵可能ホイールの回転は対称である。つまり、操舵可能ホイールは時計回りにも、反時計回りにも回転できる。操舵可能ホイールは最大回転角まで時計回りに回転し、最大回転角まで反時計回りに回転する。したがって、ステアバイワイヤシステムが、作動状態にある操舵可能ホイールの最大回転角δ_ｆを決定した後、負のδ_ｆから正のδ_ｆまでの角度範囲が作動状態にある操舵可能ホイールのターゲット回転範囲をなす。

作動状態にある操舵可能ホイールのターゲット回転範囲は、車両が安全且つ安定して運転される最適な回転範囲である。操舵可能ホイールは制限回転範囲をさらに有する。操舵可能ホイールの制限回転範囲は、操舵可能ホイールが操舵できる最大範囲であり、車両の属性値である。したがって、作動状態にある操舵可能ホイールのターゲット回転範囲は、操舵可能ホイールの制限回転範囲以下である。したがって、作動状態にある操舵可能ホイールのターゲット回転範囲は、作動状態における走行パラメータに基づいて計算され、操舵可能ホイールの制限回転範囲以下の回転範囲である。

操舵可能ホイールの制限回転範囲は、操舵可能ホイールの制限回転角に基づいて得られる。したがって、作動状態にある操舵可能ホイールの最大回転角は、作動状態における走行パラメータに基づく計算を介して得られ、操舵可能ホイールの制限回転角以下の回転角である。

式中、δ_Ｓは、作動状態にあるステアリングホイールの最大回転角を表し、単位はｒａｄであり、ｉはステアリング比を表し、寸法単位を有さず、τは補正量、すなわち誤差補正値を表し、単位はｒａｄである。

操舵可能ホイールの、操舵可能ホイールの制限回転角及び回転方向に基づいて得られた回転範囲は、操舵可能ホイールの制限回転範囲である。この場合、ステアリングホイールの、操舵可能ホイールの制限回転角と、ステアリング比とに基づいて得られた回転角を、ステアリングホイールの制限回転角といい、ステアリングホイールの、ステアリングホイールの制限回転角及び回転方向に基づいて得られたターゲット回転範囲は、ステアリングホイールの制限回転範囲である。

このように、操舵可能ホイールが負のδ_ｆから正のδ_ｆまでの回転範囲内で回転すると、制限装置３は、ステアリングホイール１が負のδ_Ｓから正のδ_Ｓまでの回転範囲内で回転するよう制御することができる。ステアバイワイヤシステムは、ステアリングホイールがもはや制限なく回転せずに、操舵可能ホイールの回転範囲に対応するターゲット回転範囲内で回転するようにするために、制限装置を用いてステアリングホイールの回転を制限し得ることが分かる。このように、ステアリングホイールの回転範囲が操舵可能ホイールの回転範囲と一致する。したがって、操舵可能ホイールが制限位置まで回転すると、ステアリングホイールも制限位置まで回転する。これにより、車両の操舵に対する運転手の操作及び制御が促進され、運転の安全性が促進される。

加えて、ステアバイワイヤシステムの制限装置３は、操舵可能ホイールが制限回転範囲内で回転するよう制限するだけでなく、作動状態における走行パラメータに基づいて、ステアリングホイール１の回転範囲を動的に調整し得る。例えば、車両は、作動状態１である回転範囲を有し、作動状態２では別の回転範囲を有する。操舵可能ホイールの回転範囲は、車両が置かれている状態に基づいて調整できる。しかしながら、ステアリングホイール１の回転範囲は、操舵可能ホイールの回転範囲に基づいて計算される。したがって、運転の安全性を改善するために、ステアリングホイール１の回転範囲も実際の作業状態に基づいて動的に調整できる。

上記から、操舵可能ホイールは制限回転範囲を有することが分かる。これに対応して、操舵可能ホイールのターゲット回転範囲が制限回転範囲の場合、ステアリングホイール１のターゲット回転範囲も制限回転範囲に達する。可動制限ブロック３３がステアリングホイールを制限する場合、可動制限ブロック３３も固定ロッド３１上を摺動できるため、運転手がステアリングホイールを過度な強度で操作した場合、摺動ブロック３２も可動制限ブロック３３を押して固定ロッド３１上を摺動させ得る。その結果、可動制限ブロック３３は摺動ブロック３２の摺動を制限できない。

例えば、運転手が過度の強度でステアリングホイールを時計回りに操作した場合、ステアリングホイール１は時計回りに回転する。図６に示すように、ステアリングコラム２のギア３４はそれにしたがって時計回りに回転するため、ギア３４と係合する摺動ブロック３２は左側に摺動して、左側の可動制限ブロック３３を押し左側に摺動させる。しかしながら、左側の可動制限ブロック３３が左側の固定制限ブロック３６と接触している場合、固定制限ブロック３６は固定ロッド３１に固定されているため、摺動ブロック３２は左側に摺動を続けることができない。したがって、ステアリングホイール１は時計回りに回転を続けることができないため、ステアリングホイール１は、時計回り回転方向にステアリングホイール１の制限回転角に達する。この場合、操舵可能ホイールも、時計回り回転方向に操舵可能ホイールの制限回転角に達する。

別の例として、運転手が過度な強度でステアリングホイールを反時計回りに操作した場合、ステアリングホイール１は反時計回りに回転する。図７に示すように、ステアリングコラム２のギア３４はそれにしたがって反時計回りに回転するため、ギア３４と係合する摺動ブロック３２は右側に摺動して、右側の可動制限ブロック３３を押し右側に摺動させる。しかしながら、右側の可動制限ブロック３３が右側の固定制限ブロック３６と接触している場合、固定制限ブロック３６は固定ロッド３１に固定されているため、摺動ブロック３２は右側に摺動を続けることができない。したがって、ステアリングホイール１は反時計回りに回転を続けることができないため、ステアリングホイール１は、反時計回り回転方向にステアリングホイール１の制限回転角に達する。この場合、操舵可能ホイールも、反時計回り回転方向に操舵可能ホイールの制限回転角に達する。

固定制限ブロック３６は、ステアリングホイール１の制限回転範囲を制限し得るため、操舵可能ホイールが操舵可能ホイールの制限回転角に達すると、ステアリングホイール１もステアリングホイール１の制限回転角に達することが分かる。したがって、操舵可能ホイールが制限回転角に達するが、ステアリングホイールは回転を続けることができる場合を避けるために、ステアリングホイール１の回転は、操舵可能ホイールの回転と一致している。

図８に示すように、左側の可動制限ブロック３３のデフォルト位置は、左側の可動制限ブロック３３が固定制限ブロックと接する位置であり、Ｓ_１０と表記される。右側の可動制限ブロック３３のデフォルト位置は、右側の可動制限ブロック３３が固定制限ブロック３６と接触する位置であり、Ｓ_２０と表記される。ワイヤ制御操舵は、左側の可動制限ブロック３３をデフォルト位置Ｓ_１０から第１のターゲット位置Ｓ_１１に摺動させるよう制御し得る。第１のターゲット位置Ｓ_１１は、左側の可動制限ブロックのターゲット摺動範囲の境界位置である。ワイヤ制御操舵は、右側の可動制限ブロック３３をデフォルト位置Ｓ_２０から第２のターゲット位置Ｓ_１２に摺動させるようさらに制御し得る。第２のターゲット位置Ｓ_１２は、右側の可動制限ブロックのターゲット摺動範囲の境界位置である。Ｓ_１０とＳ_１１との間の距離が左側の可動制限ブロック３３のターゲット摺動範囲であり、Ｓ_２０とＳ_１２との間の距離が右側の可動制限ブロック３３のターゲット摺動範囲である。Ｓ_１１及びＳ_１２は、車両の作動状態に基づいて動的に変更され得る。つまり、ステアリングホイール１のターゲット回転範囲が変化すると、Ｓ_１１及びＳ_１２もそれにしたがって変化する。

このように、摺動ブロック３２は、Ｓ_１１とＳ_１２との間の摺動に制限され、ステアリングホイール１は、ターゲット回転範囲内での回転に制限される。つまり、ステアリングホイールは、ターゲット回転範囲の左側境界位置まで反時計回りに回転でき、ターゲット回転範囲の右側境界位置まで時計回りに回転できる。

しかしながら、運転手が過度な強度でステアリングホイールを操作した場合、ステアリングホイールは、現在の作動状態におけるターゲット回転範囲を超えて時計回りに回転する。この場合、図６に示すように、左側の固定制限ブロック３６は、ステアリングホイールが回転を続けるのを防止する。ステアリングホイールが現在の作動状態におけるターゲット回転範囲を超えて反時計回りに回転すると、図６に示すように、右側の固定制限ブロック３６は、ステアリングホイールが回転を続けるのを防止する。

ステアバイワイヤシステムの制限装置３は、ステアリングホイール１の操舵を制限するだけでなく、操舵可能ホイールの操舵と、ステアリングホイール１の操舵との不一致を補正するために、ステアリングホイール１の操舵も調整し得る。

一般に、回転角センサ２２を用いることによりステアリングホイール１の回転角を得た後、ステアバイワイヤシステムのステアリングコントローラは、ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角との間の予め記憶されたターゲット対応関係に基づいて、操舵可能ホイールの回転角を取得し得る。そして、ステアリングコントローラは、ステアリングホイールの操舵が、ステアリングホイールの操舵と一致するように、得られた回転角に基づいて、操舵可能ホイールを駆動し操舵するようステアリング駆動装置を制御し得る。

しかしながら、操舵可能ホイールの操舵がステアリングホイールの操舵と一致しないことがある。例えば、操舵可能ホイールの操舵が、ステアリングホイールの操舵に追従しない場合又は操舵可能ホイールの操舵がステアリングホイールの操舵を超える場合である。この場合、操舵可能ホイールの操舵又はステアリングホイールの操舵を補正する必要がある。操舵可能ホイールの操舵が補正される場合、タイヤの摩耗が起こることがあり、タイヤの損傷が深刻になる。したがって、ステアリングホイールの操舵が補正され得る。これに対応して、可動制限ブロック３３は、ステアリングホイール１の回転角が操舵可能ホイールの回転角と一致しない場合に、摺動ブロック３２がステアリングコラム２を駆動し回転させて、ステアリングホイール１と操舵可能ホイールとの回転角偏差が補正されるようにするために、摺動ブロック３２を押して固定ロッド３１上で摺動させるようさらに構成されている。

ステアリングホイール１の回転角と、操舵可能ホイールの回転角との一致は、ステアリングホイール１の回転角と、操舵可能ホイールの回転角との対応関係が、ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角との間の予め記憶されたターゲット対応関係と合致することを意味する。不一致とは、ステアリングホイール１の回転角と、操舵可能ホイールの回転角との対応関係が、ターゲット対応関係と合致しないことを意味する。

１つの例では、ステアバイワイヤシステムのステアリングコントローラは、回転角センサ２２を用いることによりステアリングホイールの現在の回転角を取得し、操舵可能ホイールに設置された回転角センサを用いることにより操舵可能ホイールの現在の回転角を取得し、ステアリングホイールの現在の回転角と、操舵可能ホイールの現在の回転角との間の対応関係が、予め記憶されたターゲット対応と一致するかどうかを検出する。ステアリングホイールの現在の回転角と、操舵可能ホイールの現在の回転角との間の対応関係が、ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角との間の予め記憶されたターゲット対応関係と一致しない場合、ステアリングホイールの回転角は、操舵可能ホイールの回転角と一致していない。ステアリングコントローラは、ステアリングホイールの現在の回転角と、操舵可能ホイールの現在の回転角との間の回転角偏差を計算してもよく、そして、回転角偏差に基づいて、回転角偏差を解消する方向に摺動ブロック３２を固定ロッド３１上で摺動させるために押すよう対応する可動制限ブロック３３を制御する。摺動ブロック３２とステアリングコラム２との間には回転接続があるため、ステアリングホイールと、操舵可能ホイールとの間の回転角偏差を解消するために、ステアリングコラム２が回転できる。

例えば、ステアリングホイール１が操舵可能ホイールに対して時計回りに回転する場合、ステアリングホイールは、回転角偏差を解消するために反時計回りに回転する必要がある。図９に示すように且つ図３を参照して、摺動ブロック３２の左側の可動制限ブロック３３は、制御されて摺動ブロック３２と接触するよう右方向に摺動し、摺動ブロック３２を押して右方向に摺動させる。図９に示すように、摺動ブロック３２が右方向に摺動すると、ギア３４が反時計回りに回転し、さらにステアリングホイールが反時計回りに回転するため、ステアリングホイール１と操舵可能ホイールとの間の回転角偏差が解消される。図９の直線矢印は摺動ブロック３２の摺動方向を示し、図９の回転矢印はギア３４の回転方向を示す。

別の例として、ステアリングホイール１が操舵可能ホイールに対して反時計回りに回転する場合、ステアリングホイールは、回転角偏差を補正するために時計回りに回転する必要がある。図１０に示すように且つ図３を参照して、摺動ブロック３２の右側の可動制限ブロック３３は、制御されて摺動ブロック３２と接触するよう左方向に摺動し、摺動ブロック３２を押して左方向に摺動させる。図１０に示すように、摺動ブロック３２が左方向に摺動すると、ギア３４が時計回りに回転し、さらにステアリングホイールが時計回りに回転するため、ステアリングホイール１と操舵可能ホイールとの間の回転角偏差が解消される。図１０の直線矢印は摺動ブロック３２の摺動方向を示し、図１０の回転矢印はギア３４の回転方向を示す。

ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角との間の一致は、ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角との間の対応関係が、ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角との間の予め記憶されたターゲット対応関係と一致していることを意味する。ターゲット対応関係は、車両のステアリング比と呼ばれ得る。

ステアリングホイール１の回転角は、操舵可能ホイールの調整によって生じるタイヤ摩耗を緩和し、タイヤを保護するために、操舵可能ホイールの回転角と一致するように調整され得ることが分かる。ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角とを動的に調整することで、ステアリングホイールと、操舵可能ホイールとの間のアライメントの精度を改善できる。

例えば、運転手がステアリングホイール１を特定の位置まで時計回りに回転させるために操作し、その後にステアリングホイール１から手を離すと、ステアリングホイール１は戻るために反時計回りに回転する必要がある。ステアリングホイール１が戻るために反時計回りに回転させることができるように、図９に示すように、摺動ブロック３２の左側の可動制限ブロック３３は、右方向に摺動して摺動ブロック３２と接触し、摺動ブロック３２が特定の速度で右方向に摺動するように押す。摺動ブロック３２が特定の速度で右方向に摺動すると、ギア３４は反時計回りに回転し得る。ギア３４が反時計回りに回転するプロセスで、ステアリングコラム２及びステアリングホイール１の双方が反時計回りに回転するため、ステアリングホイール１は反時計回りに回転する。ステアリングホイール１が戻り位置にあることが検出された場合、ステアリングコントローラは、可動制限ブロック３３が摺動ブロック３２を右方向に摺動させるために押すのを停止するよう制御するために、ギア３４は回転を停止し、ステアリングホイール１も戻り位置に留まる。

別の例として、運転手がステアリングホイール１を特定の位置まで反時計回りに回転させるために操作し、その後にステアリングホイール１から手を離すと、ステアリングホイール１は戻るために時計回りに回転する必要がある。ステアリングホイール１が戻るために時計回りに回転させることができるように、図１０に示すように、摺動ブロック３２の右側の可動制限ブロック３３は、左方向に摺動して摺動ブロック３２と接触し、摺動ブロック３２が特定の速度で左方向に摺動するように押す。摺動ブロック３２が特定の速度で左方向に摺動すると、ギア３４は時計回りに回転し得る。ギア３４が時計回りに回転するプロセスで、ステアリングコラム２及びステアリングホイール１の双方が時計回りに回転するため、ステアリングホイール１は時計回りに回転する。ステアリングホイール１が戻り位置にあることが検出された場合、ステアリングコントローラは、可動制限ブロック３３が摺動ブロック３２を左方向に摺動させるために押すのを停止するよう制御するために、ギア３４は回転を停止し、ステアリングホイール１も戻り位置に留まる。

１つの例では、ワイヤ制御操舵が、ステアリングホイールが戻ろうとしているが、戻り駆動モータ４が故障しており、ステアリングコラム２を駆動してステアリングホイール１が自動的に戻るように駆動できないことが検出された場合、摺動ブロック３２を押して、ステアリングホイール１が自動的に戻ることができる方向に摺動させるために、対応する可動制限ブロック３３を上記の方法に基づいて制御するため、摺動ブロック３２の摺動の間にステアリングホイール１は自動的に戻ることができる。

１つの例では、ステアリングホイール１を操作する手触りを運転手に与えるために、それに対応して、図１１に示すように、制限装置３はダンパ３７をさらに含み得る。図１１に示すように、ダンパ３７はギア３４に取り付けてもよく、ダンパ３７の位置は固定ロッド３１の位置の反対側である。運転手がステアリングホイールを操作する場合、ダンパ３７はギア３４の回転に抵抗を与える。これにより、操作のための手触りが運転手にもたらされる。

１つの例では、ステアバイワイヤシステムが位置する車両は、安定性制御システムをさらに含む。ステアバイワイヤシステムの動作の間に、車両の速度が高すぎるか、非常ブレーキがかけられるか、ヨーレートが比較的大きくても、車両を安定させ、車両の転倒等の事故を防ぐために安定性制御システムを始動させることができる。

上記の説明に基づいて、ステアバイワイヤシステムは、ステアリングホイール１の回転を制限するために制限装置３を用いり得るため、ステアリングホイール１はもはや制限なしに回転せず、操舵可能ホイールの回転範囲に対応するターゲット回転範囲内で回転する。したがって、操舵可能ホイールが制限位置まで回転すると、ステアリングホイール１も制限位置まで回転する。

ステアリングホイール１及びステアリングホイールが回転するプロセスで、ステアリングホイール１の操舵と、操舵可能ホイールの操舵との間にずれがある場合、すなわち、予め記憶された対応関係と合致しない場合、ステアリングホイール１が回転し、ステアリングホイール１と操舵可能ホイールとの間の回転角偏差を解消して、ステアリングホイール１の操舵と、操舵可能ホイールの操舵との間のアライメントの精度が改善されるようにするために、可動制限ブロック３３は摺動ブロック３２をさらに押して摺動させ得る。

ステアリングホイール１の回転が制限されるプロセスでは、図６に示すように、ステアリングホイールの時計回りの回転が制限されている場合、摺動ブロック３２の左方向への摺動を制限するために左側の可動制限ブロック３３及び左側の固定制限ブロック３６が用いられる。図７に示すように、ステアリングホイールの反時計回りの回転を制限されている場合、摺動ブロック３２の右方向への摺動を制限するために右側の可動制限ブロック３３及び右側の固定制限ブロック３６が用いられる。

図９に示すように、ステアリングホイール１の操舵と、操舵可能ホイールの操舵との偏差が補正されるプロセスでは、ステアリングホイール１が反時計回りに回転できる場合、ステアリングホイール１と操舵可能ホイールとの偏差を解消するためにステアリングホイール１が反時計回りに回転されるようにするために、左側の可動制限ブロック３３が摺動ブロック３２を右方向に押す。図１０に示すように、ステアリングホイール１が時計回りに回転できる場合、ステアリングホイール１と操舵可能ホイールとの偏差を解消するためにステアリングホイール１が時計回りに回転されるようにするために、右側の可動ストップ３３は、摺動ブロック３２を押して左方向に摺動させる。

ステアリングホイール１が自動的に戻ることができるようにするために可動制限ブロック３３が摺動ブロック３２を押すプロセスでは、ステアリングホイール１が戻り位置まで反時計回りに回転できる場合、図９に示すように、ステアリングホイール１が反時計回りで回転するようにするために、左側の可動制限ブロック３３は、摺動ブロック３２を押して、特定の速度で右方向に摺動させる。ステアリングホイール１が戻り位置まで反時計回りで回転する場合、左側の可動制限ブロック３３は、摺動ブロック３２が右側に摺動しないように押すのを止める。ステアリングホイール１が戻り位置に時計回りで回転できる場合、図１０に示すように、ステアリングホイール１が時計回りで回転するようにするために、右側の可動制限ブロック３３は、摺動ブロック３２を押して、特定の速度で左方向に摺動させる。ステアリングホイール１が戻り位置まで時計回りで回転する場合、右側の可動制限ブロック３３は、摺動ブロック３２が左方向に摺動しないように押すのを止める。

本願のこの実施形態では、ステアバイワイヤシステムは、制限装置を用いてステアリングホイールの回転を制限し得るため、ステアリングホイールはもはや制限なしに回転せず、操舵可能ホイールの回転範囲に対応するターゲット回転範囲内で回転する。したがって、操舵可能ホイールが制限位置まで回転すると、ステアリングホイールも制限位置まで回転するため、ステアリングホイールの回転範囲が操舵可能ホイールの回転範囲と一致する。これは、車両の操舵に対する運転手の操作及び制御を促進し、運転の安全性を促進する。

本願の一実施形態は車両をさらに提供し、車両は知的自動車、新エネルギー車、自動運転車等であり得る。車両は、上述のステアバイワイヤシステムを含み得る。例えば、ステアバイワイヤシステムは、制限装置を用いてステアリングホイールの回転を制限し得るため、ステアリングホイールはもはや制限なしに回転せず、操舵可能ホイールの回転範囲に対応するターゲット回転範囲内で回転する。このように、ステアリングホイールの回転範囲は、操舵可能ホイールの回転範囲と一致する。したがって、操舵可能ホイールが制限位置まで回転すると、ステアリングホイールも制限位置まで回転する。これは、車両の操舵に対する運転手の操作及び制御を促進し、運転の安全性を促進する。

１つの例では、ステアリングコントローラは、先ず、車両の走行パラメータ、例えば、作動状態における車両の速度及び車両の最大ヨーレートを取得し得る。次に、作動状態における操舵可能ホイールの最大回転角δ_ｆを計算するために、走行パラメータが上記式１を入れられる。また、作動状態における操舵可能ホイールの最大回転角δ_ｆに基づいて、作動状態における操舵可能ホイールの回転範囲が得られる。その後、記憶されたステアリング回転比と、作動状態における操舵可能ホイールの最大回転角δ_ｆに基づいて、作動状態におけるステアリングホイール１の最大回転角、すなわち、作動状態におけるステアリングホイールの最大回転角δ_Ｓが上記式２にしたがって計算される。次に、作動状態におけるステアリングホイールの最大回転角δ_Ｓに基づいて、作動状態におけるステアリングホイールのターゲット回転範囲が計算され得る。

操舵可能ホイールは制限回転範囲を有するため、これに対応して、走行パラメータに基づく計算を介して得られ、操舵可能ホイールの制限回転範囲以下の回転範囲が操舵可能ホイールの回転範囲として用いられ得る。例えば、走行パラメータに基づく計算を介して得られる、操舵可能ホイールの制限回転角以下の最大回転角は、作動状態における操舵可能ホイールの最大回転角として用いられ、次に、作動状態における操舵可能ホイールの最大回転角を基づいて、作動状態における操舵可能ホイールの回転範囲が計算される。

１つの例では、可動制限ブロック３３のターゲット摺動範囲を見つけた後に、ステアリングコントローラは、可動制限ブロック３３を駆動してターゲット位置に動かすために、可動制限ブロック３３の摺動駆動モータ３５を制御する。可動制限ブロック３３のデフォルト位置とターゲット位置との間の距離が、可動制限ブロック３３のターゲット摺動範囲であり、可動制限ブロック３３のデフォルト位置は、可動制限ブロック３３が固定制限ブロック３６と接触する位置である。可動制限ブロック３３はターゲット摺動範囲内で摺動し、それは摺動ブロック３２が特定の範囲内を摺動するように制限するため、ステアリングホイール１がターゲット回転範囲内で回転するようさらに制限する。

例えば、図８に示すように、ステアリングコントローラは、左側の可動制限ブロック３３がデフォルト位置Ｓ_１０から第１のターゲット位置Ｓ_１１まで右方向に移動するよう制御し、右側の可動制限ブロック３３をデフォルト位置Ｓ２０から第２のターゲット位置Ｓ_１２まで左方向に移動するように制御する。左側の可動制限ブロックのデフォルト位置Ｓ_１０と第１のターゲット位置Ｓ_１１との間の範囲は、左側の可動制限ブロック３３のターゲット摺動範囲であり、右側の可動制限ブロックのデフォルト位置Ｓ２０と第２のターゲット位置Ｓ１２との間の範囲は、右側の可動制限ブロック３３のターゲット摺動範囲である。第１のターゲット位置Ｓ１１と、第２のターゲット位置Ｓ１２との間の摺動範囲は、摺動ブロック３２の摺動範囲である。このように、摺動ブロック３２が、左側の可動制限ブロック３３が留まる第１のターゲット位置Ｓ_１１と、右側の可動制限ブロック３３が留まる第２のターゲット位置Ｓ_１２との間の範囲内で摺動する場合、ステアリングホイール１は、ターゲット回転範囲内で回転する。左側の可動制限ブロックは、ステアリングホイールの時計回りの回転を制限するために第１ターゲット位置Ｓ_１１に位置する。右側の可動制限ブロックは、ステアリングホイールの反時計回りの回転を制限するために第２ターゲット位置Ｓ_１２に位置する。

ステアバイワイヤシステムは、制限装置を用いてステアリングホイールの回転を制限し得るため、ステアリングホイールはもはや制限なしに回転せず、操舵可能ホイールの回転範囲に対応するターゲット回転範囲内で回転する。したがって、操舵可能ホイールが制限位置まで回転すると、ステアリングホイールも制限位置まで回転するため、ステアリングホイールの回転範囲が操舵可能ホイールの回転範囲と一致する。これは、車両の操舵に対する運転手の操作及び制御を促進し、運転の安全性を促進する。

ステアリングホイール１及び操舵可能ホイールが回転するプロセスで、ステアリングホイール１の操舵と、操舵可能ホイールの操舵との間にずれがある場合、すなわち、予め記憶された対応関係と合致しない場合、可動制限ブロック３３は、摺動ブロック３２をさらに押して摺動させ得るため、ステアリングホイール１が回転して、ステアリングホイール１の操舵と、操舵可能ホイールの操舵との偏差が解消され、ステアリングホイール１の操舵と、操舵可能ホイールの操舵との間のアライメントの精度が改善されることが分かる。

ステアリングホイール１が自動的に戻るように駆動する戻り駆動モータ４が壊れることにより故障しても、制限装置３はステアリングホイール１が自動的に戻るよう駆動することができるため、ステアリングホイール１の自動戻り機能を確実にできることが分かる。

上記から、制限装置は、ステアリングホイールの回転を制限するだけでなく、ステアリングホイールの回転角を調整するために、ステアリングホイールの操舵が操舵可能ホイールの操舵と常に一致し、ステアリングホイールと、操舵可能ホイールとの間のアラインメントの精度が改善され、ステアリングホイールは自動的に戻るように駆動されることが分かる。

上記の説明に基づいて、ステアバイワイヤシステムが車両を操舵するために制御する場合には、少なくとも以下のいくつかのシナリオが含まれ得る。１つのシナリオは、制限装置がステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角とを揃えるプロセスである。１つのシナリオは、制限装置がステアリングホイールの回転を制限するシナリオである。別のシナリオは駆動モータが故障するシナリオ、例えば、摺動駆動モータが故障するか又は戻り駆動モータが故障するプロセスである。以上のいくつかのシナリオを以下で詳細に説明する。

ステップ１２１で、ステアリングホイールの回転角センサ及び操舵可能ホイールの回転角センサを用いることにより、ステアリングホイールの現在の回転角と、操舵可能ホイールの現在の回転角とがそれぞれ取得され、ステアリングホイールの回転角と、操舵可能ホイールの回転角との間の予め記憶された対応関係に基づいて、ステアリングホイールの回転角が操舵可能ホイールの回転角と一致するかどうかがさらに判定される。ステアリングホイールの回転角が操舵可能ホイールの回転角と一致している場合はステップ１２６に進み、アラインメントが終了する。ステアリングホイールの回転角が操舵可能ホイールの回転角と一致していない場合はステップ１２２に進み、ステアリングホイールが操舵可能ホイールに対して反時計回りに偏向しているかどうか判定する。ステアリングホイールが操舵可能ホイールに対して反時計回りに偏向している場合はステップ１２４に進む。ステアリングホイールが操舵可能ホイールに対して反時計回りに偏向していない場合はステップ１２３に進み、次にステップ１２５に進む。ステップ１２４及びステップ１２５が行われた後、ステップ１２６に進み、アラインメントが終了する。

ステップ１２４では、右側の摺動駆動モータが始動して、右側の可動制限ブロックを駆動し、摺動ブロックを押して左方向に摺動させるため、ステアリングコラムがステアリングホイールを駆動して時計回りに回転させて、ステアリングホイールと操舵可能ホイールと間の偏向を補正する。ステップ１２５では、左側の摺動駆動モータが始動して、左側の可動制限ブロックを駆動し、摺動ブロックを押して右方向に摺動させるため、ステアリングコラムがステアリングホイールを駆動して反時計回りに回転させて、ステアリングホイールと操舵可能ホイールと間の偏向を補正する。

ステップ１３１では、ステアリングホイールが時計回りに操舵されるかどうか判定される。ステアリングホイールが時計回りに操舵される場合、ステップ１３２に進むか又はステアリングホイールが時計回りに操舵されない場合はステップ１３５に進むか又はステップ１３９に進む。ステップ１３２では、摺動ブロックの左側の摺動駆動モータが始動し、左側の可動制限ブロックを駆動して第１のターゲット位置まで右方向に動かし、ステアリングホイールの時計回りの回転を制限する。その後、ステップ１３３に進む。運転手が過度な強度でステアリングホイールを操作したため、ステアリングホイールの回転がターゲット回転範囲を超えてしまう。この場合、ステップ１３４に進む。ステアリングホイールの時計回りの回転を制限するために左側の固定制限ブロックが用いられ、車両の安定した走行を確かなものにするために車両の安定制御システムが始動する。

同様に、ステアリングホイールが反時計回りに回転していると判定された後に、ステップ１３６に進んでもよい。摺動ブロックの右側の摺動駆動モータが始動し、右側の可動制限ブロックを駆動して第２のターゲット位置まで左方向に移動させて、ステアリングホイールの反時計回りの回転を制限する。そして、ステップ１３７に進む。運転手が過度な強度でステアリングホイールを操作したため、ステアリングホイールの回転がターゲット回転範囲を超えてしまう。この場合、ステップ１３８に進む。ステアリングホイールの時計回りの回転を制限するために左側の固定制限ブロックが用いられ、車両の安定した走行を確かなものにするために車両の安定制御システムが始動する。

本願のこの実施形態では、ステアバイワイヤシステムは、制限装置を用いてステアリングホイールの回転を制限し得るため、ステアリングホイールはもはや制限なしに回転せず、操舵可能ホイールの回転範囲に対応するターゲット回転範囲内で回転する。このように、ステアリングホイールの回転範囲は、操舵可能ホイールの回転範囲と一致する。したがって、操舵可能ホイールが制限位置まで回転すると、ステアリングホイールも制限位置まで回転する。これは、車両の操舵に対する運転手の操作及び制御を促進し、運転の安全性を促進する。

本願の一実施形態はコントローラをさらに提供する。コントローラは、例えば、車両のコントローラであってもよく、車両のステアリングコントローラであり、上述の操舵制御方法を行うように構成され得る。この方法は、制限装置がステアリングホイールの回転を制限することができるようにするために用いられ得るため、ステアリングホイールはもはや制限なしに回転せず、操舵可能ホイールの回転範囲に対応するターゲット回転範囲内で回転する。このように、ステアリングホイールの回転範囲は、操舵可能ホイールの回転範囲と一致する。したがって、操舵可能ホイールが制限位置まで回転すると、ステアリングホイールも制限位置まで回転する。これは、車両の操舵に対する運転手の操作及び制御を促進し、運転の安全性を促進する。

Claims

ステアバイワイヤシステムであって、当該ステアバイワイヤシステムは、ステアリングコラム（２）と、制限装置（３）とを含み、該制限装置（３）は、固定ロッド（３１）と、摺動ブロック（３２）と、可動制限ブロック（３３）とを含み、
前記摺動ブロック（３２）は、前記固定ロッド（３１）上に位置し、前記摺動ブロック（３２）は、前記ステアリングコラム（２）が回転するにつれて、前記固定ロッド（３１）上を摺動でき、
前記可動制限ブロック（３３）は前記固定ロッド（３１）上に位置し、前記ステアリングコラム（２）がターゲット回転範囲内で回転するようにするために、前記摺動ブロック（３２）が前記固定ロッド（３１）上で摺動するのを制限するため前記固定ロッド（３１）上を摺動できる、ステアバイワイヤシステム。
前記制限装置（３）はギア（３４）をさらに含み、該ギア（３４）は前記ステアリングコラム（２）にスリーブされるとともに、前記ステアリングコラム（２）と同期的に回転し、前記摺動ブロック（３２）は前記ギア（３４）と係合するラックを有し、前記摺動ブロック（３２）は前記ギア（３４）と係合し、前記ギア（３４）が前記ステアリングコラム（２）と共に回転する場合、前記ギア（３４）は、前記摺動ブロック（３２）が前記固定ロッド（３１）上で摺動するように押す、請求項１に記載のステアバイワイヤシステム。
前記固定ロッド（３１）はネジであり、前記摺動ブロック（３２）及び前記可動制限ブロック（３３）の双方はボールナットであり、前記摺動ブロック（３２）及び前記可動制限ブロック（３３）の双方は前記固定ロッド（３１）にスリーブされ、前記摺動ブロック（３２）及び前記可動制限ブロック（３３）は、前記固定ロッド（３１）上で螺旋状に摺動できる、請求項１又は２に記載のステアバイワイヤシステム。
前記ステアバイワイヤシステムは摺動駆動モータ（３５）をさらに含み、前記可動制限ブロック（３３）は、前記摺動駆動モータ（３５）の駆動を介して前記固定ロッド（３１）上を摺動する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のステアバイワイヤシステム。
前記可動制限ブロック（３３）は、前記ステアリングコラム（２）の回転角が、前記ステアバイワイヤシステムが位置する車両の操舵可能ホイールの回転角と一致しない場合に、前記摺動ブロック（３２）が前記ステアリングコラム（２）を押して回転させて、前記ステアリングコラム（２）と前記操舵可能ホイールとの間の回転角偏差が補正されるようにするために、前記摺動ブロックが前記固定ロッド上で摺動するよう押すようにさらに構成されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のステアバイワイヤシステム。
前記可動制限ブロック（３３）は、前記ステアバイワイヤシステムが位置する前記車両のステアリングホイール（１）が戻ろうとしており、前記ステアバイワイヤシステムの戻り駆動モータ（４）が故障していることが検出された場合、前記摺動ブロック（３２）が前記ステアリングコラム（２）を押して回転させて、前記ステアリングホイール（１）が戻るようにするために、前記摺動ブロックが前記固定ロッド上で摺動するよう押すようにさらに構成されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のステアバイワイヤシステム。
前記ターゲット回転範囲は、前記ステアバイワイヤシステムが位置する前記車両の前記操舵可能ホイールの回転範囲と、記憶されたステアリング比とに基づく計算を通じて具体的に取得され、該ステアリング比は、前記操舵可能ホイールの回転角に対する前記車両の前記ステアリングホイール（１）の回転角の比であり、
前記操舵可能ホイールの回転範囲は、作動状態にある前記車両の走行パラメータに基づく計算を通じて取得される、前記操舵可能ホイールの制限回転範囲以下の回転範囲であり、前記走行パラメータは、前記車両の車両速度及び作動状態にある前記車両の最大ヨーレートを含み、前記操舵可能ホイールの制限回転範囲は、前記車両の属性値である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のステアバイワイヤシステム。
前記ステアバイワイヤシステムは固定制限ブロック（３６）をさらに含み、該固定制限ブロック（３６）は、前記固定ロッド（３１）の端部に固定されるとともに、前記ステアリングコラム（２）が制限回転範囲内で回転するよう制限するために、前記可動制限ブロック（３３）が前記固定ロッド（３１）上で摺動するのを制限するように構成され、前記ステアリングコラム（２）の制限回転範囲は、前記ステアリングコラム（２）の最大ターゲット回転範囲であり、前記ステアバイワイヤシステムが位置する前記車両の前記操舵可能ホイールの制限回転範囲に基づく計算を通じて取得される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のステアバイワイヤシステム。
操舵制御方法であって、当該方法は、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のステアバイワイヤシステムに適用され、当該方法は、
前記ステアリングコラム（２）のターゲット回転範囲を取得することと、
前記ステアリングコラム（２）の回転範囲と、前記可動制限ブロック（３３）の摺動範囲との間の対応関係に基づいて、前記可動制限ブロック（３３）の、前記ステアリングコラム（２）のターゲット回転範囲に対応するターゲット摺動範囲を取得することと、
前記ステアリングコラム（２）が前記ターゲット回転範囲内で回転するようにするために、前記摺動ブロックが前記固定ロッド（３１）上で摺動するのを制限するために前記可動制限ブロック（３３）が前記ターゲット摺動範囲内で摺動するように制御することと、
を含む、方法。
前記ステアリングコラム（２）のターゲット回転範囲を取得することは、
前記ステアバイワイヤシステムが位置する、作動状態にある車両の走行パラメータと、該車両の操舵可能ホイールの制限回転範囲とを取得することと、
前記走行パラメータに基つく計算を通じて取得され、前記操舵可能ホイールの制限回転範囲以下の回転範囲を、前記操舵可能ホイールの回転範囲として用いることと、
前記操舵可能ホイールの回転範囲と、記憶されたステアリング比とに基づいて、前記ステアリングコラム（２）の前記ターゲット回転範囲を計算することと、
を含み、
前記走行パラメータは、前記車両の車両速度及び作動状態にある前記車両の最大ヨーレートを含み、前記操舵可能ホイールの制限回転範囲は前記車両の属性値であり、前記ステアリング比は、前記操舵可能ホイールの回転角に対する前記ステアバイワイヤシステムが位置する前記車両のステアリングホイール（１）の回転角の比である、請求項９に記載の方法。
前記方法は、
前記ステアリングコラム（２）の現在の回転角と、前記ステアバイワイヤシステムが位置する前記車両の前記操舵可能ホイールの現在の回転角と、前記ステアリングコラム（２）の回転角と前記操舵可能ホイールの回転角との間の記憶されたターゲット対応関係とを取得することと、
前記ステアリングコラム（２）の現在の回転角と、前記操舵可能ホイールの現在の回転角との間の対応関係が前記ターゲット対応関係に合致しないことが検出された場合、前記ステアリングコラム（２）の回転角は前記操舵可能ホイールの回転角と一致しないと判定することと、
前記ステアリングコラム（２）の現在の回転角と前記操舵可能ホイールの現在の回転角との間の回転角偏差に基づいて、前記摺動ブロック（３２）が前記固定ロッド（３１）上で摺動するように押すよう前記可動制限ブロック（３３）を制御することと、
前記ステアリングコラム（２）の現在の回転角と、前記操舵可能ホイールの現在の回転角との間の対応関係が、前記ターゲット対応関係に合致していることが検出された場合、前記ステアリングコラム（２）の回転角は、前記操舵可能ホイールの回転角と一致していると判定し、前記摺動ブロック（３２）が前記固定ロッド（３１）上で摺動するように押すのを停止するよう前記可動制限ブロック（３３）を制御することと、
をさらに含む、請求項９又は１０に記載の方法。
前記方法は、
前記ステアバイワイヤシステムが位置する前記車両の前記ステアリングホイール（１）が戻ろうとしており、前記ステアバイワイヤシステムの前記戻り駆動モータ（４）が故障していることが検出された場合、前記摺動ブロックが前記固定ロッド上で摺動するように押すよう前記可動制限ブロックを制御することと、
前記ステアリングホイールが戻ったことが検出された場合、前記摺動ブロックが前記固定ロッド上で摺動するように押すのを停止するよう前記可動制限ブロック（３３）を制御することと、
をさらに含む、請求項９乃至請求項１１のいずれか一項に記載の方法。
車両であって、当該車両は、請求項１乃至８に記載のステアバイワイヤシステムを含む、車両。
コントローラであって、当該コントローラは、請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の操舵制御方法を行うように構成されている、コントローラ。