JP3838546B2 - Vehicle steer-by-wire device - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のステアバイワイヤ（Steer By Wire）装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のステアバイワイヤ装置は、ドライバが操舵する操作装置（ステアリングホイール）と転舵輪（タイヤ）とが機械的に接続された図１１（ａ）に示すような一般的な操舵装置とは異なり、図１１（ｂ）に示すように、ドライバが操舵を指示するジョイスティックやステアリングホイールなどの操作装置とタイヤとは機械的には接続されておらず、切り離されている。
このステアバイワイヤ装置も、機械的に接続された一般的な操舵装置と同様の操舵フィーリングが得られるように、操作装置の舵角に応じて（ジョイスティックなどの操作量に応じて）タイヤの切れ角を比例制御（位置制御）している。このため、ステアバイワイヤ装置は、ジョイスティックなどの操作装置の操作量を検出する操作量センサ（転舵操作量センサ）と、この操作量センサの検出値に応じてタイヤの切れ角を制御する制御装置を有している。また、制御量としてのタイヤの切れ角を検出する転舵量センサ（例えばラック位置センサなど）を有している。
【０００３】
ところで、ステアバイワイヤ装置は、前記したとおりドライバが操舵指示をする操作装置とタイヤとが機械的に接続されていない（図１１（ｂ）参照）。このため、ステアバイワイヤ装置はシステム失陥時に完全にステアリングフリーとなってしまうことを防ぐため、操作量センサ（転舵操作量センサ）を二重化したり、操作トルクセンサによる操作量センサのバックアップを取ったりしている。また、制御量であるタイヤの切れ角（ラック位置）を検出する転舵量センサ（ラック位置センサ）も二重化するなどして冗長化による信頼性の確保を行っている。ちなみに、これら二重化したセンサにおいて、主制御用とバックアップ制御用などに分けることも行なわれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ラック位置などの制御量を検出するセンサは、バックアップ用も含めて一般的にかなり高精度なものが要求されている。このため、ステアバイワイヤ装置のコストが上昇するという問題がある。また、フェイルセーフ対応として、システム失陥を確実にバックアップする対策をあらゆる面から講じて車両のステアバイワイヤ装置の信頼性の向上を図る必要がある。
【０００５】
そこで、本発明は、車両のステアバイワイヤ装置の信頼性の向上、コスト上昇の抑制などを図ることを主たる目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題に鑑み本発明者らは鋭意研究を行い、通常時はジョイスティックの操作量に比例してタイヤの切れ角（ラック位置）を決定するが、制御量を検出するセンサ（ラック位置センサなど）が故障したときはそれまでの操作量−制御量の対応制御（比例制御）を打ち切り、代わりに操作量−転舵アクチュエータ出力（ラック軸力）の制御（対応制御・比例制御）に切り替えることで前記した課題が解決されることに着目し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、前記課題を解決した本発明の車両のステアバイワイヤ装置は、運転席の近傍に設けられた操作装置と、この操作装置の操作量を検出する操作量検出器と、車両の転舵輪を転舵する転舵アクチュエータと、転舵輪の転舵量を検出する転舵量検出器と、前記操作装置の操作量に転舵輪の転舵量が対応するように前記転舵アクチュエータを制御する制御手段と、からなる車両のステアバイワイヤ装置において、前記転舵アクチュエータの出力を検出する出力検出器を設け、前記制御手段は前記転舵量検出器の異常を判断したときには前記操作量に前記転舵アクチュエータの出力が対応するように制御する構成としたことを特徴とする。
【０００８】
この構成では、制御手段は、通常時は操舵装置の操舵量に転舵装置の転舵量が対応するようにアクチュエータを制御する。一方、転舵量を検出する転舵量検出器（転舵量センサ）の異常を判断したときは、制御手段は、操作装置の操作量にアクチュエータの出力が対応するように制御する。つまり、操作量−転舵量の対応制御を打ち切り、代わりに操作量−アクチュエータ出力の制御に切り替える。このため、システム失陥時のバックアップが確実に行なわれる。ちなみに、アクチュエータの出力を検出する検出器（センサ）は、転舵量を検出するラック位置センサなどに比べて安価である。
【０００９】
また、本発明の車両のステアバイワイヤ装置（請求項２）は、請求項１の構成において、前記転舵アクチュエータの出力を検出する出力検出器が前記転舵アクチュエータに流れる電流を検出する電流検出器であることを特徴とする。
【００１０】
転舵アクチュエータの電流を検出するセンサは安価であり、かつ転舵アクチュエータのフィードバック制御や故障診断のために元々設けられていることが殆どである。また、転舵アクチュエータに流れる電流はアクチュエータの出力と比例関係にある。
【００１１】
また、本発明の車両のステアバイワイヤ装置（請求項３）は、請求項１の構成において、前記転舵アクチュエータに流れる電流及び印加される電圧を検出する電流検出器及び電圧検出器を設け、検出した電流及び電圧に基づいて前記転舵アクチュエータの出力を推定する構成としたことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、正確な転舵アクチュエータの出力を推定することが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の車両のステアバイワイヤ装置（適宜ステアバイワイヤ装置と省略する）を、図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態のステアバイワイヤ装置は、ドライバに操作される操作装置たるジョイスティックを有し、その操作量に基づいて、ブレーキアクチュエータ、スロットルアクチュエータ及び転舵アクチュエータ（ステアリングモータ）を駆動して車両の運転操作、つまりステアバイワイヤによる車両の加減速及び転舵を行なう車両の操舵装置である。また、本実施形態のステアバイワイヤ装置は、転舵輪の転舵角（制御量）を検出するセンサとしてのラック位置センサを有しており、通常時はジョイスティックの操作量と転舵輪の転舵角を比例制御（位置制御）している。そして、ラック位置センサの異常時は、ジョイスティックの操作量にステアリングモータの出力が対応するように制御（バックアップ制御）する。
【００１４】
まず、図１を参照してステアバイワイヤ装置Ａの全体構成について説明する。図１は、ステアバイワイヤ装置の全体構成図である。
【００１５】
図１に示すように、ステアバイワイヤ装置Ａは、ジョイスティック１、転舵操作量センサ２、加減速操作量センサ３、制御装置４、ステアリングモータ５、スロットルアクチュエータ６、ブレーキアクチュエータ７、転舵操作反力モータ８、加減速操作反力モータ９、ラック位置センサ１０、スロットル開度センサ１１、ブレーキ液圧センサ１２、傾動支持機構１３、復帰機構１５，１６、ラック軸力センサ２０などから構成される。この図から判るように、ジョイスティック１と転舵輪Ｗは機械的に接続されておらず、切り離されている。
なお、ジョイスティック１は請求項の「操作装置」に相当し、転舵操作量センサ２は請求項の「操作量検出器」に相当し、制御装置４は請求項の「制御手段」に相当し、ステアリングモータ５は請求項の「転舵アクチュエータ」に相当し、ラック位置センサ１０は請求項の「転舵量検出器」に相当し、ラック軸力センサ２０は請求項の「出力検出器」に相当する。
【００１６】
〔ジョイスティック〕
まず、ジョイスティック１の構成について説明する。
図１に示すように、ステアバイワイヤ装置Ａは、車両の加減速操作及び転舵操作を行なうためのジョイスティック１を備える。そのため、ジョイスティック１は、車両の進行方向に対して前後方向に傾動する操作ができると共に左右方向にも傾動する操作ができるように傾動支持機構１３に支持される（図２，図３参照）。従って、ジョイスティック１は、円運動を描くように操作することができる。
【００１７】
ジョイスティック１を前後方向に傾動する操作は、ジョイスティック１の前後方向の操作を可能とする回転軸に備えられたポテンショメータなどからなる加減速操作量センサ３により、その操作量が電圧として検出（出力）されるようになっている。この操作量は、ジョイスティック１の中立位置を基準にして、後方に傾動する場合がブレーキ操作量であり、前方に傾動する場合がスロットル操作量である。そして、加減速操作量センサ３は、検出値を制御装置４に出力する。ちなみに、このジョイスティック１を前後方向に傾動する操作が、車両の加減速操作となる。
【００１８】
図７（ａ）を参照して、ジョイスティック１の前後方向の操作量に対する加減速操作量センサ３の出力の設定について説明する。なお、図７（ａ）は、ジョイスティック１の前後方向の位置と加減速操作量センサ３の出力との関係図である。この図から判るように、加減速操作量センサ３は、ジョイスティック１を前方に傾動する操作を行なうと該センサ３の出力を増加させ、後方に傾動する操作を行なうと該センサ３の出力を低下させる。そして、加減速操作量センサ３の出力が基準値を上回る部分がスロットル操作量であり、基準値を下回る部分がブレーキ操作量である。従って、加速操作及び減速操作（制動操作）とも、ジョイスティック１を傾動する操作の度合いが大きくなればなるほど、加減速操作量センサ３で検出（出力）される操作量も大きくなる。なお、スロットル操作量かブレーキ操作量かの判断は、後記する制御装置４の目標ブレーキ液圧設定部４０１及び目標スロットル開度設定部４２１で判断される（図５参照）。
【００１９】
また、ジョイスティック１を左右方向に傾動する操作も、ジョイスティック１の左右方向の操作を可能とする回転軸に備えられたポテンショメータなどからなる転舵操作量センサ２により、その操作量が電圧として検出（出力）されるようになっている。この場合の操作量も、ジョイスティック１の中立位置を基準にして、右側に傾動する場合が右側転舵操作量であり、左側に傾動する場合が左側転舵操作量である。そして、転舵操作量センサ２は、検出値を制御装置４に出力する。ちなみに、このジョイスティック１を左右方向に傾動する操作が、車両の転舵操作となる。
【００２０】
図７（ｂ）を参照して、ジョイスティック１の左右方向の操作量に対する転舵操作量センサ２の出力の設定について説明する。なお、図７（ｂ）は、ジョイスティック１の左右方向の位置と転舵操作量センサ２の出力との関係図である。この図から判るように、転舵操作量センサ２は、ジョイスティック１を右側に傾動する操作を行なうと出力を増加させ、左側に傾動する操作を行なうと出力を低下させるように設定される。そして、転舵操作量センサ２の出力が基準値を上回る部分が右側転舵操作量であり、基準値を下回る部分が左側転舵操作量である。従って、転舵操作は、ジョイスティック１を傾動する操作の度合いが大きくなればなるほど、加減速操作量センサ３で検出（出力）される操作量も大きくなる。なお、右側転舵操作量か左側転舵操作量かの判断は、通常制御時は、後記する目標ラック位置設定部４３１で判断され、バックアップ制御時（ラック位置センサ１０の故障時）は、後記する目標ラック軸力設定部４３３で判断される（図６参照）。
【００２１】
そして、転舵操作量センサ２及び加減速操作量センサ３により検出された操作量（出力信号）は、制御装置４にハーネス（信号伝達ケーブル）を通じて出力され、ステアバイワイヤによる制御を実現するようになっている。
【００２２】
なお、ステアバイワイヤ装置Ａの傾動支持機構１３は、ジョイスティック１を前後方向に傾動する操作に対して、その操作量が多くなればなるほど受動的にジョイスティック１を中立位置に復帰する力が大きく発生するような、バネ（弾性体）を用いた復帰機構１５，１６を有している（図２、図３参照）。
【００２３】
ここで、図２から図４を参照して、ジョイスティック１と傾動支持機構１３との構成を詳細に説明しておく。なお、図２は、ジョイスティック１の傾動支持機構１３の一部破断側面図である。図３は、ジョイスティック１の傾動支持機構１３の一部破断平面図である。図４は、ジョイスティック１の復帰機構１５，１６の一部破断正面図である。
【００２４】
ジョイスティック１は、ドライバが操作できるように、運転席の近傍に配置されている。ジョイスティック１は、パイプ状のスティック本体１Ａの上端に操作グリップ１Ｂが固定された構造を有し、スティック本体１Ａの下端部が傾動支持機構１３を介して左右方向及び前後方向に傾動自在に支持されている。なお、この傾動支持機構１３は、スティック本体１Ａに外装されたブーツ１４によって覆われている（図１参照）。
【００２５】
傾動支持機構１３は、ジョイスティック１を左右の転舵方向に傾動操作自在に支持する機構として、スティック本体１Ａの下端部を前後方向に貫通してこれに固定された左右傾動用支持軸１３Ａと、この左右傾動用支持軸１３Ａの前後の両端部を、ベアリングＢＲＧを介して回転自在に支持する傾動支持ベース１３Ｂとを備えている。この傾動支持ベース１３Ｂは、平面視において上方が開口した左右方向に長い概略長方形の枠状に形成されている。また、ジョイスティック１を傾動支持ベース１３Ｂと共に前後の加減速方向に傾動操作自在に支持する機構として、傾動支持ベース１３Ｂの左右の端部に同軸状に突設された一対の前後傾動用支持ピン１３Ｃと、この一対の前後傾動用支持ピン１３Ｃを、ベアリングＢＲＧを介して回転自在に支持する固定支持ベース１３Ｄとを備えている。この固定支持ベース１３Ｄは、左右の両端部に側壁を有する上方が開口したコ字状に形成されている。
【００２６】
さらに、ジョイスティック１のスティック本体１Ａと傾動支持機構１３の傾動支持ベース１３Ｂとの間には、ジョイスティック１を左右の転舵操作方向の中立位置（中立状態）に復帰させる復帰機構１５が設けられている。また、傾動支持機構１３の傾動支持ベース１３Ｂと固定支持ベース１３Ｄとの間には、傾動支持ベース１３Ｂと共にジョイスティック１を前後の加減速操作方向の中立位置に復帰させる復帰機構１６が設けられている。
【００２７】
復帰機構１５及び復帰機構１６は、略同様に構成されているため、その一方の復帰機構１５について説明し、他方の復帰機構１６については説明を省略する。この復帰機構１５は、傾動支持ベース１３Ｂからスティック本体１Ａへ向けて左右傾動用支持軸１３Ａと平行に突設された固定ピン１５Ａと、スティック本体１Ａから傾動支持ベース１３Ｂへ向けて左右傾動用支持軸１３Ａと平行に突設された回動ピン１５Ｂと、左右傾動用支持軸１３Ａに巻装された巻バネ１５Ｃとで構成されている。固定ピン１５Ａは、左右傾動用支持軸１３Ａの軸心を通る鉛直線上に配置して左右傾動用支持軸１３Ａの上方に配置されている。また、巻バネ１５Ｃは、その両端部を放射方向に折り曲げた係止部１５Ｄが固定ピン１５Ａに交差状態で係止されている。一方、回動ピン１５Ｂは、スティック本体１Ａの傾動操作に応じて巻バネ１５Ｃの一対の係止部１５Ｄのいずれか一方を押動するように、交差状態の一対の係止部１５Ｄの間に挿入されている。そして、この回動ピン１５Ｂが一対の係止部１５Ｄに押動されて固定ピン１５Ａの下方に位置すると、ジョイスティック１が略垂直に起立して左右の転舵操作方向の中立位置に停止するように構成されている。
【００２８】
さらに、傾動支持機構１３は、ドライバによるジョイスティック１の操作に対して、ジョイスティック１の動きに反力を与える反力発生手段を有する（反力の方向及び大きさについては後記する）。この反力発生手段は、ジョイスティック１の前後方向の回転軸の動きに反力を与える加減速操作反力モータ９、及びジョイスティック１の左右方向の回転軸の動きに反力を与える転舵操作反力モータ８を有する（図１参照）。反力の大きさ及び方向は制御装置４により設定されるが、この点は後記する。
【００２９】
〔ブレーキ系〕
次に、図１に戻って、ステアバイワイヤ装置Ａにおけるブレーキ系の構成を説明する。
このステアバイワイヤ装置Ａが搭載される車両のブレーキ系は、通常の車両と異なりブレーキペダルを有しない。その代わりに、ジョイスティック１がブレーキペダルの役割を有し、前記したように、中立位置のジョイスティック１を後方に傾動する操作を行なうとブレーキが効くようになっている。
【００３０】
また、この車両のブレーキ系は、エンジンの負圧などを利用するブレーキ倍力装置やマスタシリンダなどを有しない。その代わりに、トラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）やアンチブレーキロックシステム（ＡＢＳ）のような、ブレーキ液圧発生用のポンプ及びブレーキ液圧制御用の比例電磁弁を有し、ポンプが発生したブレーキ液圧を、比例電磁弁を介してホイールシリンダに作用させるようになっている。また、ホイールシリンダにはブレーキ液圧センサ１２が取り付けられ、ホイールシリンダのブレーキ液圧を検出して制御装置４に出力するようになっている。なお、ブレーキアクチュエータ７は、前記した比例電磁弁に相当し、制御装置４が生成する駆動信号に基づいて駆動される。
【００３１】
〔スロットル系〕
次に、ステアバイワイヤ装置Ａにおけるスロットル系の構成を説明する（図１参照）。
この車両のスロットル系は、通常の車両と異なりスロットルペダル（アクセルペダル）を有しない。その代わりに、ジョイスティック１がスロットルペダルの役割を有し、前記したように、中立位置のジョイスティック１を前方に傾動する操作を行なうとスロットル弁が開くようになっている。
【００３２】
この車両のスロットル弁は、弁駆動モータにより駆動されるが、スロットル弁の開度は、スロットル開度センサ１１により監視されるようになっている。なお、スロットルアクチュエータ６は、前記した弁駆動モータに相当し、制御装置４が生成する駆動信号に基づいて駆動される。
【００３３】
〔転舵系〕
次に、ステアバイワイヤ装置Ａにおける転舵系の構成を説明する（図１参照）。
この車両の転舵系は、通常の車両と異なりステアリングホイールを有しない。その代わりに、ジョイスティック１がステアリングホイールの役割を有し、前記したように、中立位置のジョイスティック１を左側に傾動する操作を行なうと、転舵輪Ｗ，Ｗが左側に転舵するようになっている。また、左側に傾動したジョイスティック１を中立位置に戻す操作を行なうと、転舵輪Ｗ，Ｗが中立位置に戻るようになっている。一方、中立位置のジョイスティック１を右側に傾動する操作を行なうと転舵輪Ｗ，Ｗが右側に転舵するようになっている。また、右側に傾動したジョイスティック１を中立位置に戻す操作を行なうと、転舵輪Ｗ，Ｗが中立位置に戻るようになっている。
【００３４】
また、この車両は、ドライバの転舵力をラック軸１８に伝達するステアリング軸やラックアンドピニオン機構などを有しない。その代わりに、ラック軸１８を軸方向に動かすステアリングモータ（ステアリングアクチュエータ）５、ボールねじ機構１７及びラック位置センサ１０を有する。なお、ステアリングモータ５は車体フレームに対して固定され、ステアリングモータ５の回転運動を、ボールねじ機構１７を介してラック軸１８の直線運動に変換している。これにより、ステアリングモータ５が発生する回転トルクがラック軸１８の軸力に変換され、ラック軸１８に生じた軸力は、ラック軸１８の端部のタイロッド１９，１９を介して転舵輪Ｗ，Ｗの転舵トルクへと変換される。また、ラック位置センサ１０は、ラック軸１８の直線運動におけるラック位置を検出して制御装置４に出力するようになっている。なお、ステアリングモータ５は、制御装置４が生成する駆動信号に基づいて駆動される。
【００３５】
〔センサ類〕
さらに、ステアバイワイヤ装置Ａを制御装置４で制御するために、車両には各種情報を制御装置４に取り込むための各種センサを有する（図１参照）。ラック位置センサ１０は、ラック軸１８の左右方向の位置を電気的な信号として制御装置４に出力する。スロットル開度センサ１１は、スロットル弁の開度を検出し、スロットル開度を電気的な信号として制御装置４に出力する。ブレーキ液圧センサ１２は、ホイールシリンダのブレーキ液圧を電気的な信号として制御装置４に出力する。ラック軸力センサ２０は、ラック軸１８に加わる軸力（応力・歪）を電気的な信号として制御装置４に出力する。なお、ラック軸力センサ２０は、ラック位置センサ１０の故障時に、該センサ１０をバックアップする役割を有する。
【００３６】
〔制御装置〕
次に、図１、図５、図６などを参照して制御装置４の構成を説明する。
図５は、制御装置におけるブレーキ制御部、ブレーキ操作反力制御部、スロットル制御部及びスロットル操作反力制御部に係る構成を示すブロック構成図である。図６は、制御装置における転舵制御部及び転舵操作反力制御部に係る構成を示すブロック構成図である。
【００３７】
制御装置４は、コンピュータ及び駆動回路などから構成され、ステアバイワイヤを実現するため、前記した各種センサ２，３，１０，１１，１２の出力信号をデジタル化して入力し、所定の処理を行い、各アクチュエータ５〜７、転舵操作反力モータ８及び加減速操作反力モータ９を所定の制御のもとに駆動する駆動信号を出力する。
なお、図５及び図６に示すように、制御装置４は、ブレーキ制御部４Ａ、ブレーキ操作反力制御部４Ｂ、スロットル制御部４Ｃ、スロットル操作反力制御部４Ｄ、転舵制御部４Ｅ、及び転舵操作反力制御部４Ｆを有する。
【００３８】
〔ブレーキ制御部〕
制御装置４におけるブレーキ制御部４Ａの構成を説明する（図５参照）。
ブレーキ制御部４Ａは、ドライバによるジョイスティック１の加減速操作の操作量に応じたブレーキ液圧をホイールシリンダに作用させる制御を行なう。
【００３９】
ブレーキ制御部４Ａは、目標ブレーキ液圧設定部４０１、偏差演算部４０２、ＰＩＤ制御部４０３、ブレーキアクチュエータ制御信号出力部４０４及びブレーキアクチュエータ駆動回路４０５を含んで構成される。なお、ブレーキ制御部４Ａのうち、ブレーキアクチュエータ駆動回路４０５を除いた部分は、制御装置４を構成するコンピュータにソフトウェア的に構成される。
【００４０】
目標ブレーキ液圧設定部４０１は、ブレーキ操作量たる加減速操作量センサ３の出力を入力して図８（ａ）に示すブレーキマップを検索し、ホイールシリンダに加えるべき目標ブレーキ液圧を設定する。なお、ブレーキマップは、図８（ａ）に示すように、ブレーキ操作量が大きくなれば目標ブレーキ液圧も大きくなるように設定されている。ちなみに、加減速操作量センサ３の出力（検出値）とブレーキ操作量との関係は、図７（ａ）に示すように、加減速操作量センサ３の出力が小さいほどブレーキ操作量が大きくなるというものである。このため、目標ブレーキ液圧設定部４０１におけるブレーキマップは、図８（ａ）のように右肩下がりになっている。
【００４１】
偏差演算部４０２は、目標ブレーキ液圧とブレーキ液圧センサ１２が検出した実ブレーキ液圧の偏差を演算し、偏差を後段のＰＩＤ制御部４０３に出力する。
【００４２】
ＰＩＤ制御部４０３は、偏差を入力してこの偏差にＰ（比例）、Ｉ（積分）及びＤ（微分）などの処理を施してＰＩＤ信号を生成し、後段のブレーキアクチュエータ制御信号出力部４０４に出力する。ブレーキアクチュエータ制御信号出力部４０４は、ＰＩＤ信号に基づいてホイールシリンダにブレーキ液圧を供給するブレーキアクチュエータ（比例電磁弁）７を制御する制御信号を生成し、後段のブレーキアクチュエータ駆動回路４０５に出力する。
【００４３】
ブレーキアクチュエータ７は、ブレーキアクチュエータ駆動回路４０５が生成した駆動信号により駆動される（比例電磁弁が開閉駆動される）。つまり、ジョイスティック１を後方に傾動すると、ステアバイワイヤによりブレーキ操作がなされる。
【００４４】
〔スロットル制御部〕
制御装置４におけるスロットル制御部４Ｃの構成を説明する（図５参照）。
スロットル制御部４Ｃは、ドライバによるジョイスティック１の加減速操作の操作量に応じた開度になるように、スロットル弁を制御する。
【００４５】
スロットル制御部４Ｃは、目標スロットル開度設定部４２１、偏差演算部４２２、ＰＩＤ制御部４２３、スロットルアクチュエータ制御信号出力部４２４及びスロットルアクチュエータ駆動回路４２５を含んで構成される。なお、スロットル制御部４Ｃのうち、スロットルアクチュエータ駆動回路４２５を除いた部分は、制御装置４を構成するコンピュータにソフトウェア的に構成される。
【００４６】
目標スロットル開度設定部４２１は、スロットル操作量たる加減速操作量センサ３の出力を入力して図８（ｂ）に示すスロットルマップを検索し、目標スロットル開度を設定する。なお、スロットルマップは、図８（ａ）に示すように、スロットル操作量が大きくなれば目標スロットル開度も大きくなるように設定されている。ちなみに、スロットル操作量が大きくなると加減速操作量センサ３の出力も大きくなるので、スロットルマップは、図８（ｂ）に示すように、右肩上りになっている。この点において、加減速操作量センサ３の出力が小さくなるとブレーキ操作量が大きくなるために右肩下がり（左肩上り）となっているブレーキマップ（図８（ａ）参照）とは異なる。
【００４７】
偏差演算部４２２は、目標スロットル開度とスロットル開度センサ１１が検出した実スロットル開度の偏差を演算し、偏差を後段のＰＩＤ制御部４２３に出力する。ＰＩＤ制御部は、偏差を入力してこの偏差にＰ（比例）、Ｉ（積分）及びＤ（微分）などの処理を施してＰＩＤ信号を生成し、後段のスロットルアクチュエータ制御信号出力部４２４に出力する。スロットルアクチュエータ制御信号出力部４２４は、ＰＩＤ信号に基づいて、スロットル弁を駆動するスロットルアクチュエータ６を制御する制御信号を生成して、スロットルアクチュエータ駆動回路４２５に出力する。
【００４８】
スロットルアクチュエータ６は、スロットルアクチュエータ駆動回路４２５が制御信号に基づいて生成した駆動信号により駆動される（弁駆動モータが駆動される）。つまり、ジョイスティック１を前方に傾動すると、ステアバイワイヤによりスロットル操作がなされる。
【００４９】
〔転舵制御部〕
制御装置４における転舵制御部４Ｅの構成を説明する（図６参照）。
転舵制御部４Ｅは、ドライバによるジョイスティック１の転舵操作の操作量に応じて転舵輪Ｗ，Ｗを、転舵する制御を行なう。なお、この転舵制御部４Ｅは、通常制御時はジョイスティック１の操作量に転舵輪Ｗ，Ｗの転舵量（ラック位置）が対応するようにステアリングモータを位置制御（比例制御）し、バックアップ制御時はジョイスティック１の操作量にステアリングモータ５の出力が対応するように制御する。
【００５０】
転舵制御部４Ｅは、目標ラック位置設定部４３１、偏差演算部４３２、目標ラック軸力設定部４３３、偏差演算部４３４、故障診断部４３５、制御切替部４３６、ＰＩＤ制御部４３７、ステアリングモータ制御信号出力部４３８及びステアリングモータ駆動回路４３９を含んで構成される。このうち、バックアップ制御を実現するための構成は、目標ラック軸力設定部４３３、偏差演算部４３４、故障診断部４３５及び制御切替部４３６である。なお、転舵制御部４Ｅのうち、ステアリングモータ駆動回路４３９を除いた部分は、制御装置４を構成するコンピュータにソフトウェア的に構成される。
【００５１】
目標ラック位置設定部４３１は、右側転舵操作量及び左側転舵操作量たる転舵操作量センサ２の出力を入力して図９（ａ）に示す通常制御時用の転舵マップを検索し、目標ラック位置を設定する。なお、通常制御時用の転舵マップは、図９（ａ）に示すように、右側転舵操作量が大きくなればこれに応じて目標ラック位置が左側に移動するように（転舵輪Ｗ，Ｗが右に切れるように）設定されており、逆に左側転舵操作量が大きくなればこれに応じて目標ラック位置が右側に移動するように（転舵輪Ｗ，Ｗが左に切れるように）設定されている。
偏差演算部４３２は、目標ラック位置とラック位置センサ１０が検出した実ラック位置の偏差を演算し、後段の制御切替部４３６に出力する。
【００５２】
バックアップ制御時に使用される目標ラック軸力設定部４３３は、右側転舵操作量及び左側転舵操作量たる転舵操作量センサ２の出力を入力して図９（ｂ）に示すバックアップ制御時用の転舵マップを検索し、目標ラック軸力を設定する。なお、バックアップ制御時用の転舵マップは、図９（ｂ）に示すように、右側転舵操作量が大きくなればこれに応じて、ラック軸１８を左側に移動させる向きのラック軸力（左側）が大きくなるように（つまり転舵輪Ｗ，Ｗがより早く右に切れるように）、目標ラック軸力が設定されている。一方、ラック軸力マップは、左側転舵操作量が大きくなればこれに応じて、ラック軸１８を右側に移動させる向きのラック軸力（右側）が大きくなるように（つまり転舵輪Ｗ，Ｗがより早く左に切れるように）、目標ラック軸力が設定されている。
同じくバックアップ制御時に使用される偏差演算部４３４は、目標ラック軸力とラック軸力センサ２０が検出した実ラック軸力の偏差を演算し、後段の制御切替部４３６に出力する。
【００５３】
故障診断部４３５は、転舵操作量センサ２の出力とラック位置センサ１０の出力を入力して、両センサ２，１０の出力の対応関係を監視する。故障診断部４３５は、両センサ２，１０の出力に対応関係がなくなった場合に、ラック位置センサ１０が故障したと判断する。故障診断部４３５は、ラック位置センサ１０が故障したと診断したときは、故障信号（故障フラグ）を生成して制御切替部４３６に出力する。
なお、故障診断部４３５のリファレンスとなる転舵操作量センサ２は二重化され、かつ二重化した転舵操作量センサ２同士の出力の対応関係を図示しない監視手段により監視され、該センサ２の故障診断が常時なされているものとする。ちなみに、転舵操作量センサ２は相対的に安価である。
【００５４】
制御切替部４３６は、２つの偏差演算部４３２，４３４からそれぞれ偏差を入力する。加えて、制御切替部４３６は、ラック位置センサ１０の故障時に故障診断部４３５から故障信号を入力する。この制御切替部４３６は、通常制御時はラック位置に係る偏差演算部４３２が出力した偏差を後段のＰＩＤ制御部４３７に出力する。一方、この制御切替部４３６は、故障信号を入力すると（バックアップ制御時）、ラック軸力に係る偏差演算部４３４が出力した偏差を後段のＰＩＤ制御部４３７に出力する。
【００５５】
ＰＩＤ制御部４３７は、いずれかの偏差を入力してこの偏差にＰ（比例）、Ｉ（積分）及びＤ（微分）などの処理を施してＰＩＤ信号を生成し、後段のステアリングモータ制御信号出力部４３８に出力する。ステアリングモータ制御信号出力部４３８は、ＰＩＤ信号に基づいて、ラック軸１８を駆動するステアリングモータ５を制御する制御信号を生成して、ステアリングモータ駆動回路４３９に出力する。
【００５６】
ステアリングモータ５は、ステアリングモータ駆動回路４３９が生成した駆動信号により駆動される。つまり、ジョイスティック１を左右方向に傾動すると、ステアバイワイヤにより転舵操作がなされる。
【００５７】
〔ブレーキ操作反力制御部〕
制御装置４におけるブレーキ操作反力制御部４Ｂの構成を説明する（図５参照）。
ブレーキ操作反力制御部４Ｂは、ドライバがジョイスティック１を後方向に傾動する操作を行なう際、つまり、ブレーキを効かせる操作を行なう際に、加減速操作反力モータ９を駆動して能動的にブレーキ操作反力をジョイスティック１に与える制御を行なう。
【００５８】
ブレーキ操作反力制御部４Ｂは、目標ブレーキ操作反力設定部４１１、加減速操作反力モータ制御信号出力部４１３及び加減速操作反力モータ駆動回路４１４を含んで構成される。なお、ブレーキ操作反力制御部４Ｂのうち、加減速操作反力モータ駆動回路４１４を除いた部分は、制御装置４を構成するコンピュータにソフトウェア的に構成される。
【００５９】
目標ブレーキ操作反力設定部４１１は、加減速操作量センサ３の出力を入力して目標ブレーキ操作反力マップ（図示外）を検索し、ジョイスティック１に与える反力の目標値である目標ブレーキ操作反力を設定する。目標ブレーキ操作反力マップは、加減速操作量センサ３の出力が基準値よりも小さくなると、つまりブレーキ操作量が大きくなると、目標ブレーキ操作反力も大きくなるようになっている。
【００６０】
加減速操作反力モータ制御信号出力部４１３は、目標ブレーキ操作反力から加減速操作反力モータ９を制御する制御信号を生成して加減速操作反力モータ駆動回路４１４に出力する。
【００６１】
加減速操作反力モータ９は、制御信号に基づいて加減速操作反力モータ駆動回路４１４が生成した駆動信号により駆動される。
【００６２】
よって、ドライバがジョイスティック１によりブレーキ操作を行なう際には、ジョイスティック１に対してブレーキ操作反力が与えられる。
【００６３】
〔スロットル操作反力制御部〕
制御装置４におけるスロットル操作反力制御部４Ｄの構成を説明する（図５参照）。
スロットル操作反力制御部４Ｄは、ドライバがジョイスティック１を前方向に傾動する操作を行なう際、つまり、原動機（エンジン）の出力を増加する操作を行なう際に、加減速操作反力モータを駆動して能動的にスロットル操作反力をジョイスティック１に与える制御を行なう。
【００６４】
スロットル操作反力制御部４Ｄは、目標スロットル操作反力設定部４１２、加減速操作反力モータ制御信号出力部４１３及び加減速操作反力モータ駆動回路４１４を含んで構成される。なお、スロットル操作反力制御部４Ｄのうち、加減速操作反力モータ駆動回路４１４を除いた部分は、制御装置４を構成するコンピュータにソフトウェア的に構成される。なお、スロットル操作反力制御部４Ｄは、加減速操作反力モータ制御信号出力部４１３及び加減速操作反力モータ駆動回路４１４を、ブレーキ操作反力制御部４Ｂと共用する構成である。
【００６５】
目標スロットル反力設定部４１２は、加減速操作量センサ３の出力を入力して目標スロットル操作反力マップ（図示外）を検索し、ジョイスティック１に与える反力の目標値である目標スロットル操作反力を設定する。目標スロットル操作反力マップは、加減速操作量センサ３の出力が基準値よりも大きくなると、つまりスロットル操作量が大きくなると、目標スロットル操作反力も大きくなるようになっている。
【００６６】
なお、ジョイスティック１に与えられるスロットル操作反力は、ブレーキ操作反力と方向が逆になるようにしてある。つまり、目標スロットル操作反力と目標ブレーキ操作反力は極性が反対になるようにしてある。
【００６７】
加減速操作反力モータ制御信号出力部４１３は、目標スロットル操作反力から加減速操作反力モータ９を制御する制御信号を生成して加減速操作反力モータ駆動回路４１４に出力する。
【００６８】
加減速操作反力モータ９は、制御信号に基づいて加減速操作反力モータ駆動回路４１４が生成した駆動信号により駆動される。
【００６９】
よって、ドライバがジョイスティック１により原動機の出力を増す操作を行なう際には、ジョイスティック１に対してスロットル操作反力が与えられる。
【００７０】
〔転舵操作反力制御部〕
制御装置４における転舵操作反力制御部４Ｆの構成を説明する（図６参照）。
転舵操作反力制御部４Ｆは、ドライバがジョイスティック１を左右方向に傾動する操作を行なう際、つまり、転舵操作を行なう際に、転舵操作反力モータ８を駆動して能動的に転舵操作反力をジョイスティック１に作用させる制御を行なう。
【００７１】
転舵操作反力制御部４Ｆは、目標転舵操作反力設定部４４１、転舵操作反力モータ制御信号出力部４４２及び転舵操作反力モータ駆動回路４４３を含んで構成される。なお、転舵操作反力制御部４Ｆのうち、転舵操作反力モータ駆動回路４４３を除いた部分は、制御装置４を構成するコンピュータにソフトウェア的に構成される。
【００７２】
目標転舵操作反力設定部４４１は、転舵操作量センサ２の出力を入力して目標転舵操作反力マップ（図示外）を検索し、ジョイスティック１に与える転舵操作反力の目標値である目標転舵操作反力を設定する。目標転舵操作反力マップは、転舵操作量センサ２の出力が基準値よりも大きくなると、つまりジョイスティック１の中立位置を基準にして右側転舵操作量が大きくなると、右側転舵操作反力も大きくなるように設定されている。かつ、目標転舵操作反力マップは、転舵操作量センサ２の出力が基準値よりも小さくなると、つまりジョイスティック１の中立位置を基準にして左側転舵操作量が大きくなると左側転舵操作反力も大きくなるように設定されている。
なお、ジョイスティック１に与えられる転舵操作反力は、右側転舵操作量における目標転舵操作反力と左側転舵操作量における目標転舵反力は極性が反対になる。
【００７３】
転舵操作反力モータ制御信号出力部４４２は、目標転舵操作反力（右側転舵操作反力、左側転舵操作反力）から転舵操作反力モータ８を制御する制御信号を生成して転舵操作反力モータ駆動回路４４３に出力する。
【００７４】
転舵操作反力モータ８は、制御信号に基づいて転舵操作反力モータ駆動回路４４３が生成した駆動信号により駆動される。
【００７５】
よって、ドライバがジョイスティック１により右側転舵量及び左側転舵量を増加する操作を行なう際には、ジョイスティック１に対して転舵操作反力が与えられる。
【００７６】
〔転舵制御部の動作〕
次に、以上の構成を有するステアバイワイヤ装置Ａのうち、本発明の要部である転舵制御部４Ｅに係る動作を、ラック位置センサ１０が正常に動作している通常制御時とラック位置センサ１０が故障したバックアップ制御時に分けて説明する（図１から図８を適宜参照）。
【００７７】
（通常制御時）
例えば、ドライバが車両を右側に向けるために、ジョイスティック１を右側に傾動する。ジョイスティック１を中立位置から右側に傾動すると、図７（ｂ）に示すように、転舵操作量センサ２の出力が基準値よりも大きくなる（右側転舵操作量が増加する）。すると、図６に示す目標ラック位置設定部４３１が図９（ａ）に示す通常制御時の転舵マップに基づいて、転舵操作量センサ２の出力に対応した目標ラック位置を設定する。ちなみに、ラック位置を制御する目標ラック位置設定部４３１（通常制御時用）は、ジョイスティック１が右側に傾動されると、目標ラック位置を必ずラック中立位置よりも左側に設定する。
偏差演算部４３２は、目標ラック位置設定部４３１が設定した目標ラック位置とラック位置センサ１０が検出したラック位置（実ラック位置）を入力して、両者の偏差を演算する。ラック位置に係る偏差は、制御切替部４３６に出力される。
【００７８】
同時に、目標ラック軸力設定部４３３にも右側転舵操作に係る転舵操作量センサ２の出力が入力される。このため、目標ラック軸力設定部４３３は、図９（ｂ）に示すバックアップ制御時の転舵マップに基づいて、転舵操作量センサ２の出力に対応した目標ラック軸力を設定する。ちなみに、ラック軸力を制御する目標ラック軸力設定部４３３（バックアップ制御時用）は、ジョイスティック１が右側に傾動されると、必ずラック軸１８を左側に移動させる目標ラック軸力を設定する。
偏差演算部４３４は、目標ラック軸力設定部４３３が設定した目標ラック軸力とラック軸力センサ２０が検出したラック軸力（実ラック軸力）を入力して、両者の偏差を演算する。ラック軸力に係る偏差は、制御切替部４３６に出力される。
【００７９】
また、故障診断部４３５には、ラック位置センサ１０の出力及び転舵操作量センサ２の出力が入力される。故障診断部４３５は、ラック位置センサ１０の出力と転舵操作量センサ２の出力に対応が取れている場合は、ラック位置センサ１０が正常と判断する。このため（ここでは通常制御時を説明しているので）、故障診断部４３５は、制御切替部４３６に故障信号を出力しない。
【００８０】
制御切替部４３６は、ラック位置に係る偏差とラック軸力に係る偏差を入力する。ここで、通常制御時は制御切替部４３６には故障信号が入力されていないので、制御切替部４３６は、ラック位置に係る偏差を後段のＰＩＤ制御部４３７に出力する。ＰＩＤ制御部４３７は、ラック位置に係る偏差がゼロになるようにＰＩＤ信号を生成して、後段のステアリングモータ制御信号出力部４３８に出力する。ステアリングモータ制御信号出力部４３８は、入力したＰＩＤ信号に基づいてステアリングモータ５を駆動する制御信号を生成し、後段のステアリングモータ駆動回路４３９に出力する。そして、ステアリングモータ駆動回路４３９は、ステアリングモータ５を駆動する駆動信号を生成し、ステアリングモータ５を駆動する。すると、ラック軸１８が左側に移動し、転舵輪Ｗ，Ｗが右側に転舵される。
ちなみに、通常制御時は位置制御を行なっているので、実ラック位置が目標ラック位置と一致するとステアリングモータ５は停止する。
【００８１】
よって、ドライバがジョイスティック１を右側に傾動した量（角度）に応じてラック位置が左側に移動する。これにより、ドライバがジョイスティック１を右側に傾動した量に応じて転舵輪Ｗ，Ｗが右側に転舵される。つまり、操舵操作量（転舵操作量）とラック位置の比例制御（位置制御）が行なわれる。
【００８２】
（バックアップ制御時）
ところで、例えばジョイスティック１を右側に傾動しているときにラック位置センサ１０が故障したとする。すると、転舵操作量センサ２の出力とラック位置センサ１０の出力とが対応しなくなる。このため、故障診断部４３５は、ラック位置センサ１０が故障したと判断する。なお、ラック位置センサ１０の故障診断に際してリファレンスとなる転舵操作量センサ２は、前記したとおり故障対策が施されている。
【００８３】
故障診断部４３５は、ラック位置センサ１０が故障したと判断したときは、故障信号（故障フラグ）を生成して制御切替部４３６に出力する。制御切替部４３６は、故障信号を入力すると、ラック軸力に係る偏差を後段のＰＩＤ制御部４３７に出力する。そして、ステアリングモータ制御信号出力部４３８における制御信号の生成などがなされ、ステアリングモータ５が駆動される。この説明においては、ジョイスティック１は右側に傾動しているので、ステアリングモータ５はラック軸を左側に移動するようなトルクを発生する（左側に向けてのラック軸力が発生）。すると、ラック軸１８が左側に移動し、転舵輪Ｗ，Ｗが右側に転舵される。
ちなみに、バックアップ制御時はラック軸力の制御を行なっているので、実ラック軸力が目標ラック軸力と一致するようにステアリングモータ５が駆動される。換言すると、実ラック軸力が目標ラック軸力に一致してもステアリングモータ５は停止しない。この点、このバックアップ制御は、ラック位置を制御する通常制御とは異なる。
なお、通常制御時のラック位置に係る偏差は、制御切替部４３６は後段に出力されることはない（制御には利用されない）。
【００８４】
このバックアップ制御時は、ジョイスティック１を右側に傾動すると、傾動した量（角度）に応じたラック軸力が発生するようにステアリングモータ５が駆動される。つまり、ラック位置センサ１０の故障により、操舵操作量（転舵操作量）とラック位置の比例制御が打ち切られ、操舵操作量（転舵操作量）とラック軸力との制御に切り替えられる。
【００８５】
なお、バックアップ制御時、転舵輪Ｗ，Ｗが転舵する速さは、ジョイスティック１を傾動させる角度によって異なる。例えば、ジョイスティック１を傾動させる角度が小さい場合は、転舵輪Ｗ，Ｗはゆっくり転舵する。逆に、ジョイスティック１を傾動させる角度が大きい場合は、転舵輪Ｗ，Ｗは迅速に転舵する。また、転舵輪Ｗ，Ｗの転舵量は、ジョイスティック１を傾動した角度と傾動している時間に比例するようになる。なお、転舵輪Ｗ，Ｗが転舵する速度（転舵量）は路面反力なども影響する。
【００８６】
また、バックアップ制御時（特に車両停止の際又は低車速域でのバックアップ制御時）は、ジョイスティック１を右側に傾動することで転舵輪Ｗ，Ｗを右側に転舵した後、転舵輪Ｗ，Ｗを中立位置に戻すには、ドライバはジョイスティック１を中立位置から逆方向に傾動して、逆方向のラック軸力を発生させる。同様に、ジョイスティック１を左側に傾動して転舵輪Ｗ，Ｗを左側に転舵した場合も同じで、転舵輪Ｗ，Ｗを中立位置に戻すには、ドライバはジョイスティック１を逆側に傾動する操作を行なう。
ちなみに、車両停止の際又は低車速域を除いた走行中は、転舵輪Ｗ，Ｗを中立位置に戻そうとするセルフアライニングトルクがラック軸１８に作用する。一方で、ジョイスティック１を中立位置に戻すとステアリングモータ５によるラック軸力（セルフアライニングトルクとは逆のトルク）が消滅する。このため、ジョイスティック１を中立位置に戻すと、セルフアライニングトルクにより自ずと転舵輪Ｗ，Ｗは中立位置に戻る。
【００８７】
〔制御フローチャート〕
なお、図６に示す転舵制御部４Ｅの制御フローチャート（ソフトウェア構成に係る部分）は、図１０に示すようなものになる。この制御フローチャートでは、Ｓ１１とＳ１２で通常制御時に利用されるラック位置に係る偏差が演算される。一方、Ｓ１３とＳ１４でバックアップ制御時に利用されるラック軸力に係る偏差が演算される。そして、Ｓ１５で故障診断がなされ、Ｓ１６で故障診断の結果に基づく分岐処理がなされる。故障なしの場合（ＹＥＳ、通常制御時）、つまりラック位置センサ１０が正常の場合は、Ｓ１７でラック位置に係る偏差を正式な偏差として後の処理（Ｓ１９，Ｓ２０）を行なう。一方、故障なしではない場合（ＮＯ、バックアップ制御時）、つまりラック位置センサ１０が故障の場合は、Ｓ１８でラック軸力に係る偏差を正式な偏差として後の処理（Ｓ１９，Ｓ２０）を行なう。ちなみに、この制御フローチャートは、例えば数十ミリ秒のインターバルをおいて、繰り返して実行される。
【００８８】
〔ラック軸力センサの変形例１〕
前記した実施形態（図１など参照）は、ラック軸力をラック軸１８に設けたラック軸力センサ２０で検出する構成であったが、ラック軸力はステアリングモータ５に流れる電流と比例関係にあるので、ラック軸力を、ステアリングモータ５に流れる電流値として制御を行なうことができる。例えば（図６参照）、ラック軸力センサ２０を電流センサに置き換え、目標ラック軸力設定部４３３を目標電流値設定部に置き換える。これにより、ラック軸力センサ２０をより安価な電流センサに置き換えることができる。
【００８９】
〔ラック軸力センサの変形例２〕
また、電流センサに加えて、電圧センサを設けてステアリングモータ５の電流値及び電圧値を検出することで、ラック軸力を推定することができ、ラック軸力センサ２０をより安価な電流センサと電圧センサに置き換えることができる。以下、ステアリングモータ５の電流と電圧を検出することにより、ラック軸力を推定する方法（手段）を説明する（図１など参照）。
【００９０】
前記説明したステアバイワイヤ装置Ａ（図１参照）の場合の実ラック軸力Ｆｒｃは、ステアリングモータ５からラック軸１８に与えられるラック軸力Ｆｍになる（Ｆｒｃ＝Ｆｍ）。
ステアリングモータ５からのラック軸力Ｆｍは、ステアリングモータ５の出力軸トルクＴｍにモータ出力ギヤ比Ｎをかけた値、Ｆｍ＝Ｎ・Ｔｍで表される。
【００９１】
このうち、ステアリングモータ５の出力軸トルクＴｍは、次式により求められる。
Ｔｍ＝Ｋｔ・Ｉｍ−Ｊｍ・θｍ’’−Ｃｍ・θｍ’±Ｔｆ
但し、Ｋｔは、モータトルク定数、
Ｉｍはモータ電流、
Ｊｍはモータ回転部分の慣性モーメント（設計値・定数）、
θｍ’はモータ角速度、
θｍ’’はモータ角加速度、
Ｃｍはモータ粘性係数、
Ｔｆはフリクショントルクである。
【００９２】
なお、ステアリングモータ５のモータ角速度θｍ’は、モータ逆起電力から次式により求められる。
θｍ’＝（Ｖｍ−Ｉｍ・Ｒｍ）／Ｋｍ
但し、Ｖｍはモータ電圧、
Ｒｍはモータ抵抗（設計値・定数）、
Ｋｍはモータの誘導電圧定数である。
【００９３】
なお、このラック軸力を求める構成は、転舵制御部４Ｅの外部（制御手段４の外部）に設けてもよいし、転舵制御部４Ｅ（制御手段４の内部）に設けてもよい。転舵制御部４Ｅに設ける構成の場合は、ステアリングモータ５の電流と電圧を検出する電流センサと電圧センサの出力を入力し、前記した各式に基づいてラック軸力（実ラック軸力）を演算するソフトウェア構成（プログラム）を、転舵制御部４Ｅの内部に構成する。
【００９４】
このようにすると、安価な電流センサと電圧センサとで、より正確なラック軸力を検出（推定）することができる。
【００９５】
なお、本発明は、前記した発明の実施の形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。
例えば、故障診断部４３５（図６参照）が故障を検出すると、アラームを発してドライバに制御が切り替わったことを知らせるようにしてもよい（故障信号を利用）。アラームはブザーなどでもよいし、予め記憶されている文書を音声合成することで音声メッセージとして流すものでもよい。
また、ブレーキとスロットルの操作方向を逆にしてもよい。つまり、ジョイスティック１（図１参照）を前方に傾動するとブレーキが効くようにしてもよい。また、ラック位置センサ１０（図１参照）の故障診断の手段・手法は限定しない。また、図６に示すように、バックアップ制御をフィードバック制御としたが、オープン制御としてもよい。
【００９６】
また、転舵操作反力制御に車速を加味するようにして、高車速ほど反力が大きくなるようにしてもよい。この場合は、車速センサを設け、目標転舵操作反力設定部４４１（図６参照）に車速を入力すると共に、転舵操作反力マップを、車速を加味したものとする（高車速ほど反力が大きくなるような転舵操作反力マップにする）。こうすると、同じ値の転舵操作センサの出力を入力しても、高車速ほど転舵操作反力が大きくなる（車両の高速安定性が向上する傾向になる）。
【００９７】
同様に、転舵制御に車速を加味するようにして、高車速ほど操舵フィーリングが「ダル」になるようにしてもよい。この場合は、車速センサを設け、目標ラック位置設定部４３１（図６参照）に車速を入力すると共に、通常制御時用の転舵マップを、車速を加味したものとする（高車速ほど目標ラック位置の変化が小さくなるような転舵マップにする）。加えて、目標ラック軸力設定部４３３（図６参照）に車速を入力すると共に、バックアップ制御時用の転舵マップを、車速を加味したものとする（高車速ほど目標ラック軸力が小さくなるような転舵マップにする）。こうすると、ジョイスティック１の操作量（傾動量）が同じでも、高車速ほどラック軸１８（図１参照）の移動が小さくなる。つまり、高車速域では操舵フィーリングが「ダル」になって車両の高速安定性が向上する傾向になり、低車速域では操舵フィーリングが「クイック」になってきびきびとした操舵（転舵）が行なえる傾向になる。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明した本発明は、以下のような優れた効果を有する。
請求項１に記載の発明によれば、転舵量検出器（ラック軸力センサ）の異常を判断したときに、バックアップを確実に行なうことができる。よって、車両のステアバイワイヤ装置の信頼性を向上することができる。また、転舵量検出器を二重化することなくバックアップ制御を行なうこともできる。このため、車両のステアバイワイヤ装置のコストの抑制を図ることもできる。
【００９９】
請求項２及び請求項３に記載の発明によれば、確実にバックアップ制御を行なうことができるので車両のステアバイワイヤ装置の信頼性が向上すると共に、バックアップを行なう構成のコストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る実施形態のステアバイワイヤ装置の全体構成図である。
【図２】 図１のジョイスティックの傾動支持機構の一部破断側面図である。
【図３】 図１のジョイスティックの傾動支持機構の一部破断平面図である。
【図４】 図１のジョイスティックの復帰機構の一部破断正面図である。
【図５】 図１の制御装置におけるブレーキ制御部、ブレーキ操作反力制御部、スロットル制御部及びスロットル操作反力制御部に係る構成を示すブロック構成図である。
【図６】 図１の制御装置における転舵制御部及び転舵操作反力制御部に係る構成を示すブロック構成図である。
【図７】 （ａ）は図１のジョイスティックの前後方向の位置と加減速操作量センサの出力との関係図であり、（ｂ）は図１のジョイスティックの左右方向の位置と転舵操作量センサの出力との関係図である。
【図８】 （ａ）は図１の制御装置におけるブレーキマップを示す図であり、（ｂ）は図１の制御装置におけるスロットルマップを示す図である。
【図９】 図１の制御装置における転舵マップを示す図であり、（ａ）は通常制御時に目標ラック位置を設定する転舵マップを示す図であり、（ｂ）はバックアップ制御時に目標ラック軸力を設定する転舵マップを示す図である。
【図１０】 図１の制御装置における転舵制御に係る構成の制御フローチャートである。
【図１１】 従来例を示す図であり、（ａ）は操作装置と転舵輪が機械的に接続された一般的な操舵装置、（ｂ）は操作装置と転舵輪が機械的に切り離されたステアバイワイヤ装置である。
【符号の説明】
Ａ … ステアバイワイヤ装置（車両のステアバイワイヤ装置）
１ … ジョイスティック（操作装置）
２ … 転舵操作量センサ（操作量検出器）
４ … 制御装置（制御手段）
４Ｅ … 転舵制御部（制御手段）
４３５… 故障診断部
５ … ステアリングモータ（転舵アクチュエータ）
６ … スロットルアクチュエータ
７ … ブレーキアクチュエータ
８ … 転舵操作反力モータ
９ … 加減速操作反力モータ
１０ … ラック位置センサ（転舵量検出器）
２０ … ラック軸力センサ（出力検出器）
Ｗ … 転舵輪[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steer-by-wire device for a vehicle.
[0002]
[Prior art]
A steer-by-wire device for a vehicle is different from a general steering device as shown in FIG. 11A in which an operation device (steering wheel) and a steered wheel (tire) that are steered by a driver are mechanically connected. As shown in FIG. 11 (b), the operation device such as a joystick or a steering wheel that the driver instructs to steer and the tire are not mechanically connected but separated from each other.
This steer-by-wire device also has a tire cut-off according to the steering angle of the operating device (depending on the amount of operation of the joystick, etc.) so that the same steering feeling as a general mechanically connected steering device can be obtained. The angle is proportionally controlled (position control). Therefore, the steer-by-wire device includes an operation amount sensor (steering operation amount sensor) that detects an operation amount of an operation device such as a joystick, and a control device that controls a tire turning angle according to a detection value of the operation amount sensor. have. In addition, a steering amount sensor (for example, a rack position sensor) that detects a tire turning angle as a control amount is provided.
[0003]
By the way, as described above, in the steer-by-wire device, the operating device to which the driver gives a steering instruction and the tire are not mechanically connected (see FIG. 11B). For this reason, in order to prevent the steer-by-wire device from becoming completely steering-free when the system fails, the operation amount sensor (steering operation amount sensor) is duplicated or the operation amount sensor is backed up by the operation torque sensor. It is. In addition, the steering amount sensor (rack position sensor) that detects the turning angle (rack position) of the tire, which is the control amount, is also duplicated to ensure reliability by redundancy. By the way, these duplex sensors are also divided into main control and backup control.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, a sensor that detects a control amount such as a rack position is generally required to have a fairly high accuracy including a backup amount. For this reason, there exists a problem that the cost of a steer-by-wire apparatus rises. In addition, as a fail-safe measure, it is necessary to take measures to reliably back up the system failure from all aspects to improve the reliability of the vehicle steer-by-wire device.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is a main object of the present invention to improve the reliability of a steer-by-wire device for a vehicle and to suppress an increase in cost.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above problems, the present inventors have conducted intensive research and, in normal times, determine the tire turning angle (rack position) in proportion to the amount of operation of the joystick, but sensors that detect the control amount (rack position sensor, etc.) If a failure occurs, the corresponding control (proportional control) of the operation amount-control amount is terminated, and instead the control (control control / proportional control) of the operation amount-steering actuator output (rack axial force) is switched. The present invention has been completed by paying attention to solving the above-mentioned problems.
[0007]
That is, the steer-by-wire device for a vehicle according to the present invention that has solved the above-described problems is an operation device provided in the vicinity of a driver's seat, an operation amount detector that detects an operation amount of the operation device, and a steered wheel of the vehicle. A steered steering actuator, a steered amount detector for detecting the steered amount of steered wheels, and a control means for controlling the steered actuator so that the steered amount of steered wheels corresponds to the manipulated variable of the operating device A steer-by-wire device for a vehicle comprising: an output detector for detecting an output of the steered actuator; wherein the control means determines that the steered actuator has an abnormality when the steered amount detector is abnormal. The configuration is such that the output is controlled so as to correspond.
[0008]
In this configuration, the control means normally controls the actuator so that the steering amount of the steering device corresponds to the steering amount of the steering device. On the other hand, when the abnormality of the steering amount detector (steering amount sensor) for detecting the steering amount is determined, the control means performs control so that the output of the actuator corresponds to the operation amount of the operating device. That is, the operation amount-steering amount correspondence control is discontinued, and instead the operation amount-actuator output control is switched. For this reason, the backup at the time of system failure is surely performed. Incidentally, a detector (sensor) that detects the output of the actuator is less expensive than a rack position sensor that detects the amount of steering.
[0009]
A steer-by-wire device for a vehicle according to the present invention (Claim 2) is the current detector in which the output detector for detecting the output of the steering actuator detects the current flowing through the steering actuator in the configuration of Claim 1. It is characterized by being.
[0010]
Sensors for detecting the current of the steering actuator are inexpensive and are mostly provided originally for feedback control and failure diagnosis of the steering actuator. The current flowing through the steering actuator is proportional to the output of the actuator.
[0011]
Further, the vehicle steer-by-wire device according to the present invention (Claim 3) is provided with a current detector and a voltage detector for detecting a current flowing through the steering actuator and an applied voltage in the configuration of Claim 1, and the detection. The output of the steered actuator is estimated based on the current and voltage.
[0012]
According to this configuration, it is possible to estimate an accurate output of the steering actuator.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a steer-by-wire device for a vehicle according to an embodiment of the present invention (abbreviated as a steer-by-wire device as appropriate) will be described in detail with reference to the drawings.
The steer-by-wire device of this embodiment has a joystick that is an operation device operated by a driver, and drives a brake actuator, a throttle actuator, and a steering actuator (steering motor) based on the operation amount to drive the vehicle. That is, this is a vehicle steering device that performs acceleration / deceleration and steering of the vehicle by steer-by-wire. Further, the steer-by-wire device of the present embodiment has a rack position sensor as a sensor for detecting the turning angle (control amount) of the steered wheels, and the joystick operation amount and the steered wheel steered angle are normally used. Is proportionally controlled (position control). When the rack position sensor is abnormal, control (backup control) is performed so that the output of the steering motor corresponds to the operation amount of the joystick.
[0014]
First, the overall configuration of the steer-by-wire apparatus A will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a steer-by-wire apparatus.
[0015]
As shown in FIG. 1, the steer-by-wire device A includes a joystick 1, a steering operation amount sensor 2, an acceleration / deceleration operation amount sensor 3, a control device 4, a steering motor 5, a throttle actuator 6, a brake actuator 7, and a steering operation reaction. A force motor 8, an acceleration / deceleration operation reaction force motor 9, a rack position sensor 10, a throttle opening sensor 11, a brake fluid pressure sensor 12, a tilting support mechanism 13, return mechanisms 15 and 16, a rack axial force sensor 20, and the like. . As can be seen from this figure, the joystick 1 and the steered wheel W are not mechanically connected but separated.
The joystick 1 corresponds to the “operation device” in the claims, the steering operation amount sensor 2 corresponds to the “operation amount detector” in the claims, and the control device 4 corresponds to the “control means” in the claims. The steering motor 5 corresponds to the “steering actuator” in the claims, the rack position sensor 10 corresponds to the “steering amount detector” in the claims, and the rack axial force sensor 20 corresponds to the “output detector” in the claims. It corresponds to.
[0016]
[Joystick]
First, the configuration of the joystick 1 will be described.
As shown in FIG. 1, the steer-by-wire device A includes a joystick 1 for performing an acceleration / deceleration operation and a steering operation of a vehicle. Therefore, the joystick 1 is supported by the tilt support mechanism 13 so that it can be tilted in the front-rear direction with respect to the traveling direction of the vehicle and can also be tilted in the left-right direction (see FIGS. 2 and 3). Therefore, the joystick 1 can be operated to draw a circular motion.
[0017]
The operation of tilting the joystick 1 in the front-rear direction is detected (output) by the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 including a potentiometer provided on the rotary shaft that enables the operation of the joystick 1 in the front-rear direction. It has come to be. This operation amount is a brake operation amount when tilting backward with reference to the neutral position of the joystick 1 and a throttle operation amount when tilting forward. The acceleration / deceleration operation amount sensor 3 outputs the detected value to the control device 4. Incidentally, the operation of tilting the joystick 1 in the front-rear direction is an acceleration / deceleration operation of the vehicle.
[0018]
With reference to FIG. 7A, the setting of the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 with respect to the operation amount of the joystick 1 in the front-rear direction will be described. FIG. 7A is a relationship diagram between the position of the joystick 1 in the front-rear direction and the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor 3. As can be seen from this figure, the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 increases the output of the sensor 3 when the operation of tilting the joystick 1 forward is performed, and decreases the output of the sensor 3 when the operation of tilting backward is performed. Let The portion where the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 exceeds the reference value is the throttle operation amount, and the portion below the reference value is the brake operation amount. Accordingly, the amount of operation detected (output) by the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 increases as the degree of the operation of tilting the joystick 1 increases in both the acceleration operation and the deceleration operation (braking operation). Whether the throttle operation amount or the brake operation amount is determined is determined by a target brake hydraulic pressure setting unit 401 and a target throttle opening setting unit 421 of the control device 4 described later (see FIG. 5).
[0019]
Further, the operation of tilting the joystick 1 in the left-right direction is also detected as a voltage by the steering operation amount sensor 2 including a potentiometer provided on a rotating shaft that enables the left-right operation of the joystick 1 ( Output). The amount of operation in this case is also the right-hand turning operation amount when tilting to the right with respect to the neutral position of the joystick 1, and the left-hand turning operation amount when tilting to the left. Then, the steering operation amount sensor 2 outputs the detected value to the control device 4. Incidentally, the operation of tilting the joystick 1 in the left-right direction is the steering operation of the vehicle.
[0020]
With reference to FIG.7 (b), the setting of the output of the steering operation amount sensor 2 with respect to the operation amount of the left-right direction of the joystick 1 is demonstrated. FIG. 7B is a relationship diagram between the position of the joystick 1 in the left-right direction and the output of the steering operation amount sensor 2. As can be seen from this figure, the steering operation amount sensor 2 is set to increase the output when the joystick 1 is tilted to the right and decrease the output when the tilt is moved to the left. And the part where the output of the turning operation amount sensor 2 exceeds the reference value is the right turning operation amount, and the part below the reference value is the left turning operation amount. Therefore, as the turning operation increases, the amount of operation detected (output) by the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 increases as the degree of operation of tilting the joystick 1 increases. The determination of the right-hand turning operation amount or the left-hand turning operation amount is made by a target rack position setting unit 431 described later during normal control, and is described later during backup control (when the rack position sensor 10 fails). Is determined by the target rack axial force setting unit 433 (see FIG. 6).
[0021]
The operation amount (output signal) detected by the steering operation amount sensor 2 and the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 is output to the control device 4 through a harness (signal transmission cable) so as to realize the control by the steer-by-wire. It has become.
[0022]
Note that the tilt support mechanism 13 of the steer-by-wire device A generates a greater force for passively returning the joystick 1 to the neutral position as the operation amount increases with respect to the operation of tilting the joystick 1 in the front-rear direction. Such return mechanisms 15 and 16 using springs (elastic bodies) are provided (see FIGS. 2 and 3).
[0023]
Here, the configuration of the joystick 1 and the tilting support mechanism 13 will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 2 is a partially broken side view of the tilting support mechanism 13 of the joystick 1. FIG. 3 is a partially broken plan view of the tilting support mechanism 13 of the joystick 1. FIG. 4 is a partially broken front view of the return mechanisms 15 and 16 of the joystick 1.
[0024]
The joystick 1 is disposed near the driver's seat so that the driver can operate it. The joystick 1 has a structure in which an operation grip 1B is fixed to an upper end of a pipe-shaped stick main body 1A, and a lower end portion of the stick main body 1A is supported by a tilt support mechanism 13 so as to be tiltable in the left-right direction and the front-rear direction. ing. The tilt support mechanism 13 is covered by a boot 14 that is externally mounted on the stick body 1A (see FIG. 1).
[0025]
The tilt support mechanism 13 is a mechanism that supports the joystick 1 so as to be tiltable in the left and right steering directions, and penetrates the lower end portion of the stick main body 1A in the front-rear direction and is fixed to the left and right tilt support shaft 13A. A tilt support base 13B that rotatably supports both front and rear ends of the left and right tilt support shaft 13A via a bearing BRG is provided. The tilting support base 13B is formed in a substantially rectangular frame shape that is long in the left-right direction with the top opened in plan view. In addition, as a mechanism for supporting the joystick 1 together with the tilt support base 13B so as to be tiltable in the front-rear acceleration / deceleration direction, a pair of front and rear tilt support pins 13C provided coaxially at the left and right ends of the tilt support base 13B. And a fixed support base 13D that rotatably supports the pair of support pins 13C for tilting forward and backward via a bearing BRG. The fixed support base 13D is formed in a U shape having an upper opening having side walls at the left and right ends.
[0026]
Furthermore, a return mechanism 15 is provided between the stick body 1A of the joystick 1 and the tilt support base 13B of the tilt support mechanism 13 to return the joystick 1 to the neutral position (neutral state) in the left and right steering operation direction. Yes. Further, between the tilt support base 13B and the fixed support base 13D of the tilt support mechanism 13, a return mechanism 16 is provided for returning the joystick 1 to the neutral position in the front-rear acceleration / deceleration operation direction together with the tilt support base 13B. .
[0027]
Since the return mechanism 15 and the return mechanism 16 are configured in substantially the same manner, only one return mechanism 15 will be described, and description of the other return mechanism 16 will be omitted. The return mechanism 15 includes a fixed pin 15A projecting parallel to the left / right tilt support shaft 13A from the tilt support base 13B toward the stick body 1A, and a left / right tilt support from the stick body 1A toward the tilt support base 13B. The rotary pin 15B is provided so as to project in parallel with the shaft 13A, and the winding spring 15C is wound around the support shaft 13A for tilting left and right. The fixing pin 15A is disposed on a vertical line passing through the axis of the left / right tilt support shaft 13A and is disposed above the left / right tilt support shaft 13A. Further, the winding spring 15C has a locking portion 15D that is bent at both ends thereof in the radial direction and locked to the fixing pin 15A in an intersecting state. On the other hand, the rotation pin 15B is interposed between the pair of locking portions 15D in the crossing state so as to push one of the pair of locking portions 15D of the winding spring 15C in accordance with the tilting operation of the stick body 1A. Has been inserted. When the pivot pin 15B is pushed by the pair of locking portions 15D and positioned below the fixed pin 15A, the joystick 1 stands up substantially vertically and stops at the neutral position in the left and right steering operation direction. It is configured.
[0028]
Furthermore, the tilting support mechanism 13 has a reaction force generating means for applying a reaction force to the movement of the joystick 1 in response to the operation of the joystick 1 by the driver (the direction and magnitude of the reaction force will be described later). The reaction force generating means includes an acceleration / deceleration operation reaction force motor 9 that applies a reaction force to the movement of the joystick 1 in the front-rear direction and a steering operation reaction that applies a reaction force to the movement of the joystick 1 in the left-right direction. It has a force motor 8 (see FIG. 1). The magnitude and direction of the reaction force are set by the control device 4, which will be described later.
[0029]
[Brake system]
Next, returning to FIG. 1, the structure of the brake system in the steer-by-wire apparatus A will be described.
Unlike a normal vehicle, the brake system of a vehicle on which this steer-by-wire device A is mounted does not have a brake pedal. Instead, the joystick 1 functions as a brake pedal, and as described above, the brake is effective when an operation of tilting the joystick 1 in the neutral position backward is performed.
[0030]
The vehicle brake system does not include a brake booster or a master cylinder that uses engine negative pressure. Instead, it has a pump for generating brake fluid pressure and a proportional solenoid valve for controlling brake fluid pressure, such as a traction control system (TCS) and anti-brake lock system (ABS), and the brake fluid pressure generated by the pump. Is applied to the wheel cylinder via a proportional solenoid valve. A brake fluid pressure sensor 12 is attached to the wheel cylinder so as to detect the brake fluid pressure of the wheel cylinder and output it to the control device 4. The brake actuator 7 corresponds to the proportional solenoid valve described above and is driven based on a drive signal generated by the control device 4.
[0031]
[Throttle system]
Next, the configuration of the throttle system in the steer-by-wire device A will be described (see FIG. 1).
Unlike a normal vehicle, the throttle system of this vehicle does not have a throttle pedal (accelerator pedal). Instead, the joystick 1 has a role of a throttle pedal, and as described above, when the operation of tilting the joystick 1 in the neutral position forward is performed, the throttle valve is opened.
[0032]
The throttle valve of this vehicle is driven by a valve drive motor, and the opening degree of the throttle valve is monitored by a throttle opening degree sensor 11. The throttle actuator 6 corresponds to the valve drive motor described above, and is driven based on a drive signal generated by the control device 4.
[0033]
(Steering system)
Next, the structure of the steering system in the steer-by-wire apparatus A will be described (see FIG. 1).
The steering system of this vehicle does not have a steering wheel unlike a normal vehicle. Instead, the joystick 1 functions as a steering wheel. As described above, when the joystick 1 in the neutral position is tilted to the left, the steered wheels W and W are steered to the left. Yes. Further, when an operation for returning the joystick 1 tilted to the left side to the neutral position is performed, the steered wheels W and W are returned to the neutral position. On the other hand, when the operation of tilting the joystick 1 at the neutral position to the right is performed, the steered wheels W and W are steered to the right. Further, when an operation of returning the joystick 1 tilted to the right side to the neutral position is performed, the steered wheels W and W are returned to the neutral position.
[0034]
Further, this vehicle does not have a steering shaft or a rack and pinion mechanism that transmits the steering force of the driver to the rack shaft 18. Instead, a steering motor (steering actuator) 5 that moves the rack shaft 18 in the axial direction, a ball screw mechanism 17 and a rack position sensor 10 are provided. The steering motor 5 is fixed to the vehicle body frame, and the rotational motion of the steering motor 5 is converted into a linear motion of the rack shaft 18 via the ball screw mechanism 17. As a result, the rotational torque generated by the steering motor 5 is converted into the axial force of the rack shaft 18, and the axial force generated in the rack shaft 18 is converted into the steered wheels W, via the tie rods 19, 19 at the end of the rack shaft 18. It is converted into W steering torque. The rack position sensor 10 detects the rack position in the linear motion of the rack shaft 18 and outputs it to the control device 4. The steering motor 5 is driven based on a drive signal generated by the control device 4.
[0035]
[Sensors]
Further, in order to control the steer-by-wire device A with the control device 4, the vehicle has various sensors for taking various information into the control device 4 (see FIG. 1). The rack position sensor 10 outputs the position of the rack shaft 18 in the left-right direction to the control device 4 as an electrical signal. The throttle opening sensor 11 detects the opening of the throttle valve, and outputs the throttle opening to the control device 4 as an electrical signal. The brake fluid pressure sensor 12 outputs the brake fluid pressure of the wheel cylinder to the control device 4 as an electrical signal. The rack axial force sensor 20 outputs an axial force (stress / strain) applied to the rack shaft 18 to the control device 4 as an electrical signal. The rack axial force sensor 20 has a role of backing up the sensor 10 when the rack position sensor 10 fails.
[0036]
〔Control device〕
Next, the configuration of the control device 4 will be described with reference to FIG. 1, FIG. 5, FIG.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration related to a brake control unit, a brake operation reaction force control unit, a throttle control unit, and a throttle operation reaction force control unit in the control device. FIG. 6 is a block configuration diagram illustrating a configuration related to a steering control unit and a steering operation reaction force control unit in the control device.
[0037]
The control device 4 is composed of a computer, a drive circuit, and the like, and in order to realize steer-by-wire, the output signals of the various sensors 2, 3, 10, 11, and 12 described above are digitized and input, and predetermined processing is performed. A drive signal for driving the actuators 5 to 7, the steering operation reaction force motor 8 and the acceleration / deceleration operation reaction force motor 9 under predetermined control is output.
5 and 6, the control device 4 includes a brake control unit 4A, a brake operation reaction force control unit 4B, a throttle control unit 4C, a throttle operation reaction force control unit 4D, a steering control unit 4E, and A steering operation reaction force control unit 4F is provided.
[0038]
[Brake control unit]
The configuration of the brake control unit 4A in the control device 4 will be described (see FIG. 5).
The brake control unit 4A performs control to cause the brake fluid pressure to act on the wheel cylinder according to the operation amount of the acceleration / deceleration operation of the joystick 1 by the driver.
[0039]
The brake control unit 4A includes a target brake fluid pressure setting unit 401, a deviation calculation unit 402, a PID control unit 403, a brake actuator control signal output unit 404, and a brake actuator drive circuit 405. Note that the portion of the brake control unit 4 </ b> A excluding the brake actuator drive circuit 405 is configured by software in a computer constituting the control device 4.
[0040]
The target brake fluid pressure setting unit 401 inputs the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 as a brake operation amount, searches the brake map shown in FIG. 8A, and sets the target brake fluid pressure to be applied to the wheel cylinder. . As shown in FIG. 8A, the brake map is set so that the target brake fluid pressure increases as the brake operation amount increases. Incidentally, the relationship between the output (detected value) of the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 and the brake operation amount is, as shown in FIG. 7A, the brake operation amount increases as the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 decreases. That's it. For this reason, the brake map in the target brake fluid pressure setting unit 401 has a downward slope as shown in FIG.
[0041]
The deviation calculation unit 402 calculates a deviation between the target brake hydraulic pressure and the actual brake hydraulic pressure detected by the brake hydraulic pressure sensor 12, and outputs the deviation to the PID control unit 403 at the subsequent stage.
[0042]
The PID control unit 403 inputs a deviation, performs processing such as P (proportional), I (integration), and D (differentiation) on the deviation to generate a PID signal, and outputs it to the brake actuator control signal output unit 404 at the subsequent stage. Output. The brake actuator control signal output unit 404 generates a control signal for controlling the brake actuator (proportional solenoid valve) 7 that supplies the brake fluid pressure to the wheel cylinder based on the PID signal, and outputs the control signal to the brake actuator drive circuit 405 at the subsequent stage. .
[0043]
The brake actuator 7 is driven by the drive signal generated by the brake actuator drive circuit 405 (the proportional solenoid valve is driven to open and close). That is, when the joystick 1 is tilted rearward, the brake operation is performed by the steer-by-wire.
[0044]
[Throttle control unit]
A configuration of the throttle control unit 4C in the control device 4 will be described (see FIG. 5).
The throttle control unit 4C controls the throttle valve so that the opening degree corresponds to the amount of acceleration / deceleration operation of the joystick 1 by the driver.
[0045]
The throttle control unit 4C includes a target throttle opening setting unit 421, a deviation calculation unit 422, a PID control unit 423, a throttle actuator control signal output unit 424, and a throttle actuator drive circuit 425. The portion of the throttle control unit 4C excluding the throttle actuator drive circuit 425 is configured by software in a computer that constitutes the control device 4.
[0046]
The target throttle opening setting unit 421 inputs the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 as the throttle operation amount, searches the throttle map shown in FIG. 8B, and sets the target throttle opening. As shown in FIG. 8A, the throttle map is set so that the target throttle opening increases as the throttle operation amount increases. Incidentally, as the throttle operation amount increases, the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 also increases, so that the throttle map rises to the right as shown in FIG. 8B. In this respect, since the brake operation amount increases as the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 decreases, the brake map is different from the brake map (see FIG. 8A) that is descending to the right.
[0047]
The deviation calculation unit 422 calculates a deviation between the target throttle opening and the actual throttle opening detected by the throttle opening sensor 11 and outputs the deviation to the PID control unit 423 at the subsequent stage. The PID control unit inputs a deviation, performs processing such as P (proportional), I (integration), and D (differentiation) on the deviation to generate a PID signal, and outputs it to the throttle actuator control signal output unit 424 in the subsequent stage. To do. The throttle actuator control signal output unit 424 generates a control signal for controlling the throttle actuator 6 that drives the throttle valve based on the PID signal, and outputs the control signal to the throttle actuator drive circuit 425.
[0048]
The throttle actuator 6 is driven by the drive signal generated by the throttle actuator drive circuit 425 based on the control signal (the valve drive motor is driven). That is, when the joystick 1 is tilted forward, a throttle operation is performed by steer-by-wire.
[0049]
(Steering control unit)
The structure of the steering control part 4E in the control apparatus 4 is demonstrated (refer FIG. 6).
The steered control unit 4E performs control to steer the steered wheels W and W according to the operation amount of the steering operation of the joystick 1 by the driver. The steering control unit 4E controls the position of the steering motor (proportional control) so that the steering amount (rack position) of the steered wheels W and W corresponds to the operation amount of the joystick 1 during normal control, and backup is performed. At the time of control, control is performed so that the output of the steering motor 5 corresponds to the operation amount of the joystick 1.
[0050]
The steered control unit 4E includes a target rack position setting unit 431, a deviation calculation unit 432, a target rack axial force setting unit 433, a deviation calculation unit 434, a failure diagnosis unit 435, a control switching unit 436, a PID control unit 437, and a steering motor control. A signal output unit 438 and a steering motor drive circuit 439 are included. Among these, the configuration for realizing the backup control is a target rack axial force setting unit 433, a deviation calculation unit 434, a failure diagnosis unit 435, and a control switching unit 436. In addition, the part except steering motor drive circuit 439 among steering control part 4E is comprised by the computer which comprises the control apparatus 4 by software.
[0051]
The target rack position setting unit 431 inputs the output of the steering operation amount sensor 2 that is the right steering operation amount and the left steering operation amount, and searches the steering map for normal control shown in FIG. Set the target rack position. In addition, as shown in FIG. 9A, the steering map for normal control is such that the target rack position moves to the left in accordance with the increase of the right-hand turning operation amount (the steered wheels W, W is set so that it turns to the right. Conversely, if the left steering operation amount increases, the target rack position moves to the right accordingly (the steered wheels W and W turn to the left). ) Is set.
The deviation calculation unit 432 calculates a deviation between the target rack position and the actual rack position detected by the rack position sensor 10 and outputs the deviation to the control switching unit 436 at the subsequent stage.
[0052]
The target rack axial force setting unit 433 used at the time of backup control inputs the output of the steering operation amount sensor 2 as the right side steering operation amount and the left side steering operation amount, and is used for the backup control time shown in FIG. Search the steering map of and set the target rack axial force. As shown in FIG. 9 (b), the steering map for backup control has a rack axial force (in the direction in which the rack shaft 18 is moved to the left in accordance with the increase in the amount of right steering operation). The target rack axial force is set so that the left side becomes larger (that is, the steered wheels W and W turn to the right sooner). On the other hand, in the rack axial force map, if the left steering operation amount increases, the rack axial force (right side) in the direction of moving the rack shaft 18 to the right increases accordingly (that is, the steered wheels W and W). The target rack axial force is set so that it turns to the left sooner.
Similarly, the deviation calculation unit 434 used during the backup control calculates a deviation between the target rack axial force and the actual rack axial force detected by the rack axial force sensor 20 and outputs the deviation to the control switching unit 436 at the subsequent stage.
[0053]
The failure diagnosis unit 435 inputs the output of the steering operation amount sensor 2 and the output of the rack position sensor 10 and monitors the correspondence between the outputs of the sensors 2 and 10. The failure diagnosis unit 435 determines that the rack position sensor 10 has failed when there is no correspondence between the outputs of the sensors 2 and 10. When the failure diagnosis unit 435 diagnoses that the rack position sensor 10 has failed, it generates a failure signal (failure flag) and outputs it to the control switching unit 436.
The turning operation amount sensor 2 serving as a reference for the failure diagnosis unit 435 is duplicated, and the correspondence relationship between outputs of the duplicated turning operation amount sensors 2 is monitored by a monitoring unit (not shown), and the failure diagnosis of the sensor 2 is performed. Is always done. Incidentally, the steering operation amount sensor 2 is relatively inexpensive.
[0054]
The control switching unit 436 inputs deviations from the two deviation calculation units 432 and 434, respectively. In addition, the control switching unit 436 receives a failure signal from the failure diagnosis unit 435 when the rack position sensor 10 fails. The control switching unit 436 outputs the deviation output from the deviation calculating unit 432 related to the rack position to the subsequent PID control unit 437 during normal control. On the other hand, when receiving a failure signal (during backup control), the control switching unit 436 outputs the deviation output by the deviation calculating unit 434 related to the rack axial force to the PID control unit 437 at the subsequent stage.
[0055]
The PID control unit 437 inputs one of the deviations, performs processing such as P (proportional), I (integration), and D (differential) on the deviation to generate a PID signal, and outputs a steering motor control signal at the subsequent stage. To the unit 438. The steering motor control signal output unit 438 generates a control signal for controlling the steering motor 5 that drives the rack shaft 18 based on the PID signal, and outputs the control signal to the steering motor drive circuit 439.
[0056]
The steering motor 5 is driven by a drive signal generated by the steering motor drive circuit 439. That is, when the joystick 1 is tilted in the left-right direction, a steering operation is performed by steer-by-wire.
[0057]
[Brake operation reaction force control unit]
A configuration of the brake operation reaction force control unit 4B in the control device 4 will be described (see FIG. 5).
The brake operation reaction force control unit 4B actively drives the acceleration / deceleration operation reaction force motor 9 when the driver performs an operation of tilting the joystick 1 backward, that is, when an operation of applying a brake is performed. Control is performed to apply a brake operation reaction force to the joystick 1.
[0058]
The brake operation reaction force control unit 4B includes a target brake operation reaction force setting unit 411, an acceleration / deceleration operation reaction force motor control signal output unit 413, and an acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 414. Note that the portion of the brake operation reaction force control unit 4 </ b> B excluding the acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 414 is configured by software in a computer constituting the control device 4.
[0059]
A target brake operation reaction force setting unit 411 inputs an output of the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 to search a target brake operation reaction force map (not shown), and a target brake operation that is a target value of the reaction force applied to the joystick 1. Set reaction force. In the target brake operation reaction force map, when the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 becomes smaller than the reference value, that is, when the brake operation amount increases, the target brake operation reaction force also increases.
[0060]
The acceleration / deceleration operation reaction force motor control signal output unit 413 generates a control signal for controlling the acceleration / deceleration operation reaction force motor 9 from the target brake operation reaction force and outputs the control signal to the acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 414.
[0061]
The acceleration / deceleration operation reaction force motor 9 is driven by the drive signal generated by the acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 414 based on the control signal.
[0062]
Therefore, when the driver performs a brake operation with the joystick 1, a brake operation reaction force is applied to the joystick 1.
[0063]
[Throttle operation reaction force control unit]
A configuration of the throttle operation reaction force control unit 4D in the control device 4 will be described (see FIG. 5).
The throttle operation reaction force control unit 4D drives the acceleration / deceleration operation reaction force motor when the driver performs an operation of tilting the joystick 1 forward, that is, when an operation of increasing the output of the prime mover (engine) is performed. Thus, a control to actively apply a throttle operation reaction force to the joystick 1 is performed.
[0064]
The throttle operation reaction force control unit 4D includes a target throttle operation reaction force setting unit 412, an acceleration / deceleration operation reaction force motor control signal output unit 413, and an acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 414. Note that the portion of the throttle operation reaction force control unit 4 </ b> D excluding the acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 414 is configured by software in a computer constituting the control device 4. The throttle operation reaction force control unit 4D is configured to share the acceleration / deceleration operation reaction force motor control signal output unit 413 and the acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 414 with the brake operation reaction force control unit 4B.
[0065]
The target throttle reaction force setting unit 412 inputs the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 to search a target throttle operation reaction force map (not shown), and a target throttle operation reaction that is a target value of the reaction force applied to the joystick 1. Set the force. The target throttle operation reaction force map is such that when the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 becomes larger than the reference value, that is, when the throttle operation amount increases, the target throttle operation reaction force also increases.
[0066]
The direction of the throttle operation reaction force applied to the joystick 1 is opposite to that of the brake operation reaction force. That is, the target throttle operation reaction force and the target brake operation reaction force have opposite polarities.
[0067]
The acceleration / deceleration operation reaction force motor control signal output unit 413 generates a control signal for controlling the acceleration / deceleration operation reaction force motor 9 from the target throttle operation reaction force and outputs the control signal to the acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 414.
[0068]
The acceleration / deceleration operation reaction force motor 9 is driven by the drive signal generated by the acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 414 based on the control signal.
[0069]
Therefore, when the driver performs an operation of increasing the output of the prime mover with the joystick 1, a throttle operation reaction force is applied to the joystick 1.
[0070]
(Steering operation reaction force control part)
The structure of the steering operation reaction force control part 4F in the control apparatus 4 is demonstrated (refer FIG. 6).
The steered operation reaction force control unit 4F drives the steered operation reaction force motor 8 to actively roll when the driver performs an operation of tilting the joystick 1 in the left-right direction, that is, when performing a steered operation. Control to apply the rudder operation reaction force to the joystick 1 is performed.
[0071]
The turning operation reaction force control unit 4F includes a target turning operation reaction force setting unit 441, a turning operation reaction force motor control signal output unit 442, and a turning operation reaction force motor drive circuit 443. In addition, the part except steering operation reaction force motor drive circuit 443 among the steering operation reaction force control part 4F is comprised by the computer which comprises the control apparatus 4 by software.
[0072]
The target turning operation reaction force setting unit 441 searches for a target turning operation reaction force map (not shown) by inputting the output of the turning operation amount sensor 2, and a target value of the turning operation reaction force applied to the joystick 1. The target steering operation reaction force is set. The target turning operation reaction force map shows that when the output of the turning operation amount sensor 2 becomes larger than the reference value, that is, when the right turning operation amount becomes larger with reference to the neutral position of the joystick 1, the right turning operation reaction force is also increased. It is set to be large. Further, the target turning operation reaction force map shows that when the output of the turning operation amount sensor 2 becomes smaller than the reference value, that is, when the left turning operation amount becomes large with reference to the neutral position of the joystick 1, the left turning operation reaction map becomes larger. The force is set to be large.
Note that the steering reaction reaction force applied to the joystick 1 is opposite in polarity to the target steering reaction force in the right steering operation amount and the target steering reaction force in the left steering operation amount.
[0073]
The steering operation reaction force motor control signal output unit 442 generates a control signal for controlling the steering operation reaction force motor 8 from the target turning operation reaction force (right turning operation reaction force, left turning operation reaction force). To the steering operation reaction force motor drive circuit 443.
[0074]
The steering operation reaction force motor 8 is driven by the drive signal generated by the steering operation reaction force motor drive circuit 443 based on the control signal.
[0075]
Therefore, when the driver performs an operation to increase the right turning amount and the left turning amount with the joystick 1, a turning operation reaction force is applied to the joystick 1.
[0076]
[Operation of steering control unit]
Next, in the steer-by-wire apparatus A having the above-described configuration, the operation related to the turning control unit 4E, which is the main part of the present invention, is performed during normal control when the rack position sensor 10 is operating normally and the rack position sensor. 10 will be described separately during backup control (refer to FIGS. 1 to 8 as appropriate).
[0077]
(Normal control)
For example, in order for the driver to turn the vehicle to the right side, the joystick 1 is tilted to the right side. When the joystick 1 is tilted to the right side from the neutral position, as shown in FIG. 7B, the output of the steering operation amount sensor 2 becomes larger than the reference value (the right side steering operation amount increases). Then, the target rack position setting unit 431 illustrated in FIG. 6 sets a target rack position corresponding to the output of the steering operation amount sensor 2 based on the steering map during normal control illustrated in FIG. Incidentally, the target rack position setting unit 431 (for normal control) that controls the rack position always sets the target rack position to the left of the rack neutral position when the joystick 1 is tilted to the right.
The deviation calculation unit 432 inputs the target rack position set by the target rack position setting unit 431 and the rack position (actual rack position) detected by the rack position sensor 10, and calculates the deviation between them. The deviation relating to the rack position is output to the control switching unit 436.
[0078]
At the same time, the output of the turning operation amount sensor 2 related to the right turning operation is also input to the target rack axial force setting unit 433. For this reason, the target rack axial force setting unit 433 sets the target rack axial force corresponding to the output of the steering operation amount sensor 2 based on the steering map at the time of backup control shown in FIG. Incidentally, the target rack axial force setting unit 433 (for backup control) that controls the rack axial force always sets the target rack axial force that moves the rack shaft 18 to the left side whenever the joystick 1 is tilted to the right side.
The deviation calculation unit 434 receives the target rack axial force set by the target rack axial force setting unit 433 and the rack axial force (actual rack axial force) detected by the rack axial force sensor 20, and calculates the deviation between them. The deviation related to the rack axial force is output to the control switching unit 436.
[0079]
Further, the failure diagnosis unit 435 receives the output of the rack position sensor 10 and the output of the steering operation amount sensor 2. The failure diagnosis unit 435 determines that the rack position sensor 10 is normal when the output of the rack position sensor 10 and the output of the steering operation amount sensor 2 are compatible. For this reason (because normal control is described here), the failure diagnosis unit 435 does not output a failure signal to the control switching unit 436.
[0080]
The control switching unit 436 inputs the deviation related to the rack position and the deviation related to the rack axial force. Here, since no failure signal is input to the control switching unit 436 during normal control, the control switching unit 436 outputs a deviation relating to the rack position to the PID control unit 437 at the subsequent stage. The PID control unit 437 generates a PID signal so that the deviation related to the rack position becomes zero, and outputs the PID signal to the steering motor control signal output unit 438 at the subsequent stage. The steering motor control signal output unit 438 generates a control signal for driving the steering motor 5 based on the input PID signal, and outputs the control signal to the subsequent steering motor drive circuit 439. The steering motor drive circuit 439 generates a drive signal for driving the steering motor 5 and drives the steering motor 5. Then, the rack shaft 18 moves to the left side, and the steered wheels W and W are steered to the right side.
Incidentally, since the position control is performed during the normal control, the steering motor 5 stops when the actual rack position matches the target rack position.
[0081]
Therefore, the rack position moves to the left according to the amount (angle) by which the driver tilts the joystick 1 to the right. Accordingly, the steered wheels W and W are steered to the right according to the amount of the driver tilting the joystick 1 to the right. That is, proportional control (position control) between the steering operation amount (steering operation amount) and the rack position is performed.
[0082]
(During backup control)
By the way, for example, it is assumed that the rack position sensor 10 is out of order when the joystick 1 is tilted to the right. Then, the output of the steering operation amount sensor 2 and the output of the rack position sensor 10 do not correspond. For this reason, the failure diagnosis unit 435 determines that the rack position sensor 10 has failed. The steering operation amount sensor 2 serving as a reference when diagnosing a failure of the rack position sensor 10 is provided with a failure countermeasure as described above.
[0083]
When the failure diagnosis unit 435 determines that the rack position sensor 10 has failed, it generates a failure signal (failure flag) and outputs it to the control switching unit 436. When the failure signal is input, the control switching unit 436 outputs the deviation relating to the rack axial force to the subsequent PID control unit 437. Then, a control signal is generated in the steering motor control signal output unit 438, and the steering motor 5 is driven. In this description, since the joystick 1 is tilted to the right side, the steering motor 5 generates a torque that moves the rack shaft to the left side (a rack axial force is generated toward the left side). Then, the rack shaft 18 moves to the left side, and the steered wheels W and W are steered to the right side.
Incidentally, since the rack axial force is controlled during the backup control, the steering motor 5 is driven so that the actual rack axial force coincides with the target rack axial force. In other words, even if the actual rack axial force matches the target rack axial force, the steering motor 5 does not stop. In this respect, the backup control is different from the normal control for controlling the rack position.
The deviation related to the rack position during normal control is not output to the subsequent stage by the control switching unit 436 (not used for control).
[0084]
During this backup control, when the joystick 1 is tilted to the right, the steering motor 5 is driven so that a rack axial force corresponding to the tilted amount (angle) is generated. That is, due to the failure of the rack position sensor 10, the proportional control of the steering operation amount (steering operation amount) and the rack position is discontinued, and the control is switched to the control of the steering operation amount (steering operation amount) and the rack axial force.
[0085]
Note that the speed at which the steered wheels W are steered during backup control varies depending on the angle at which the joystick 1 is tilted. For example, when the angle at which the joystick 1 is tilted is small, the steered wheels W and W are steered slowly. Conversely, when the angle at which the joystick 1 is tilted is large, the steered wheels W and W are steered quickly. Further, the steered amount of the steered wheels W, W is proportional to the angle at which the joystick 1 is tilted and the tilting time. Note that the speed (steering amount) at which the steered wheels W and W are steered is also influenced by road reaction force and the like.
[0086]
Further, at the time of backup control (especially when the vehicle is stopped or at the time of backup control at a low vehicle speed range), the steered wheels W, W are steered to the right by tilting the joystick 1 to the right, and then the steered wheels W, W To return to the neutral position, the driver tilts the joystick 1 in the reverse direction from the neutral position to generate a rack axial force in the reverse direction. Similarly, when the joystick 1 is tilted to the left and the steered wheels W and W are steered to the left, the driver tilts the joystick 1 to the opposite side in order to return the steered wheels W and W to the neutral position. Perform the operation.
Incidentally, when the vehicle is stopped or while traveling except in the low vehicle speed range, the self-aligning torque for returning the steered wheels W and W to the neutral position acts on the rack shaft 18. On the other hand, when the joystick 1 is returned to the neutral position, the rack axial force (torque opposite to the self-aligning torque) by the steering motor 5 disappears. For this reason, when the joystick 1 is returned to the neutral position, the steered wheels W and W are automatically returned to the neutral position by the self-aligning torque.
[0087]
[Control flow chart]
In addition, the control flowchart (part which concerns on a software structure) of the steering control part 4E shown in FIG. 6 becomes a thing as shown in FIG. In this control flowchart, the deviation relating to the rack position used during normal control is calculated in S11 and S12. On the other hand, in S13 and S14, a deviation related to the rack axial force used during the backup control is calculated. Then, a failure diagnosis is performed in S15, and a branch process based on the result of the failure diagnosis is performed in S16. When there is no failure (YES, during normal control), that is, when the rack position sensor 10 is normal, the subsequent processing (S19, S20) is performed with the deviation related to the rack position as the formal deviation in S17. On the other hand, if there is no failure (NO, during backup control), that is, if the rack position sensor 10 is in failure, the subsequent processing (S19, S20) is performed with the deviation relating to the rack axial force as the formal deviation in S18. Incidentally, this control flowchart is repeatedly executed at intervals of, for example, several tens of milliseconds.
[0088]
[Modification 1 of rack axial force sensor]
In the above-described embodiment (see FIG. 1 and the like), the rack axial force is detected by the rack axial force sensor 20 provided on the rack shaft 18, but the rack axial force is proportional to the current flowing through the steering motor 5. Therefore, the rack axial force can be controlled as a current value flowing through the steering motor 5. For example (see FIG. 6), the rack axial force sensor 20 is replaced with a current sensor, and the target rack axial force setting unit 433 is replaced with a target current value setting unit. Thereby, the rack axial force sensor 20 can be replaced with a cheaper current sensor.
[0089]
[Modification 2 of rack axial force sensor]
Further, by providing a voltage sensor in addition to the current sensor to detect the current value and voltage value of the steering motor 5, the rack axial force can be estimated, and the rack axial force sensor 20 is replaced with a cheaper current sensor. It can be replaced with a voltage sensor. Hereinafter, a method (means) for estimating the rack axial force by detecting the current and voltage of the steering motor 5 will be described (see FIG. 1 and the like).
[0090]
In the case of the steer-by-wire apparatus A (see FIG. 1) described above, the actual rack axial force Frc is the rack axial force Fm applied from the steering motor 5 to the rack shaft 18 (Frc = Fm).
The rack axial force Fm from the steering motor 5 is represented by Fm = N · Tm, which is a value obtained by multiplying the output shaft torque Tm of the steering motor 5 by the motor output gear ratio N.
[0091]
Among these, the output shaft torque Tm of the steering motor 5 is calculated | required by following Formula.
Tm = Kt · Im−Jm · θm ″ −Cm · θm ′ ± Tf
Where Kt is the motor torque constant,
Im is the motor current,
Jm is the moment of inertia of motor rotating part (design value / constant),
θm ′ is the motor angular velocity,
θm '' is the motor angular acceleration,
Cm is the motor viscosity coefficient,
Tf is a friction torque.
[0092]
The motor angular velocity θm ′ of the steering motor 5 is obtained from the motor back electromotive force by the following equation.
θm ′ = (Vm−Im · Rm) / Km
Where Vm is the motor voltage,
Rm is motor resistance (design value / constant),
Km is an induced voltage constant of the motor.
[0093]
In addition, the structure which calculates | requires this rack axial force may be provided in the exterior of the steering control part 4E (outside of the control means 4), and may be provided in the steering control part 4E (inside of the control means 4). In the case of the configuration provided in the turning control unit 4E, the current sensor for detecting the current and voltage of the steering motor 5 and the output of the voltage sensor are input, and the rack axial force (actual rack axial force) is calculated based on the above-described equations. A software configuration (program) to be calculated is configured in the turning control unit 4E.
[0094]
In this way, a more accurate rack axial force can be detected (estimated) with an inexpensive current sensor and voltage sensor.
[0095]
The present invention can be widely modified without being limited to the above-described embodiments.
For example, when the failure diagnosis unit 435 (see FIG. 6) detects a failure, an alarm may be issued to notify the driver that the control has been switched (using a failure signal). The alarm may be a buzzer or the like, or may be sent as a voice message by synthesizing a previously stored document.
Further, the operation directions of the brake and the throttle may be reversed. That is, the brake may be effective when the joystick 1 (see FIG. 1) is tilted forward. Further, the means and method for failure diagnosis of the rack position sensor 10 (see FIG. 1) are not limited. Further, as shown in FIG. 6, the backup control is feedback control, but may be open control.
[0096]
Further, the reaction force may be increased as the vehicle speed increases by adding the vehicle speed to the steering operation reaction force control. In this case, a vehicle speed sensor is provided, the vehicle speed is input to the target steering operation reaction force setting unit 441 (see FIG. 6), and the steering operation reaction force map is taken into consideration of the vehicle speed (the higher the vehicle speed, the more Use a steering operation reaction force map that increases the force). In this case, even if the output of the steering operation sensor having the same value is input, the steering operation reaction force increases as the vehicle speed increases (the high-speed stability of the vehicle tends to improve).
[0097]
Similarly, the steering feeling may be “dull” as the vehicle speed increases by adding the vehicle speed to the steering control. In this case, a vehicle speed sensor is provided, the vehicle speed is input to the target rack position setting unit 431 (see FIG. 6), and the steering map for normal control is added to the vehicle speed (the higher the vehicle speed, the higher the target rack Use a steering map that minimizes changes in position.) In addition, the vehicle speed is input to the target rack axial force setting unit 433 (see FIG. 6), and the steering map for backup control takes into account the vehicle speed (the target rack axial force decreases as the vehicle speed increases). A steering map like this). In this way, even if the operation amount (tilt amount) of the joystick 1 is the same, the movement of the rack shaft 18 (see FIG. 1) becomes smaller as the vehicle speed increases. In other words, the steering feeling becomes “dull” at high vehicle speeds and the high-speed stability of the vehicle tends to improve. At low vehicle speeds, the steering feeling becomes “quick” and steering becomes sharp Tend to be able to.
[0098]
【The invention's effect】
The present invention described above has the following excellent effects.
According to the first aspect of the present invention, when it is determined that the steering amount detector (rack axial force sensor) is abnormal, it is possible to perform backup reliably. Therefore, the reliability of the vehicle steer-by-wire device can be improved. Also, backup control can be performed without duplicating the turning amount detector. For this reason, the cost of the steer-by-wire device for the vehicle can be reduced.
[0099]
According to the second and third aspects of the invention, since the backup control can be reliably performed, the reliability of the steer-by-wire device of the vehicle is improved and the cost of the configuration for performing the backup can be suppressed. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a steer-by-wire apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a partially broken side view of the tilt support mechanism of the joystick in FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a partially broken plan view of the tilt support mechanism of the joystick of FIG. 1;
4 is a partially cutaway front view of the return mechanism of the joystick of FIG. 1. FIG.
5 is a block configuration diagram showing configurations relating to a brake control unit, a brake operation reaction force control unit, a throttle control unit, and a throttle operation reaction force control unit in the control device of FIG. 1;
6 is a block configuration diagram showing a configuration related to a steering control unit and a steering operation reaction force control unit in the control device of FIG. 1; FIG.
7A is a relationship diagram between the position in the front-rear direction of the joystick in FIG. 1 and the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor, and FIG. 7B is the position in the left-right direction of the joystick in FIG. It is a relationship figure with the output of a sensor.
8A is a diagram showing a brake map in the control device of FIG. 1, and FIG. 8B is a diagram showing a throttle map in the control device of FIG. 1;
9 is a diagram showing a steering map in the control device of FIG. 1, wherein (a) is a diagram showing a steering map for setting a target rack position during normal control, and (b) is a target rack during backup control. It is a figure which shows the steering map which sets an axial force.
10 is a control flowchart of a configuration related to steering control in the control device of FIG. 1;
11A and 11B are diagrams showing a conventional example, in which FIG. 11A is a general steering device in which an operation device and a steered wheel are mechanically connected, and FIG. 11B is a diagram in which the operation device and the steered wheel are mechanically separated. A steer-by-wire device.
[Explanation of symbols]
A ... Steer-by-wire device (vehicle steer-by-wire device)
1 ... Joystick (operating device)
2 ... Steering operation amount sensor (operation amount detector)
4 ... Control device (control means)
4E ... Steering control unit (control means)
435 ... Fault diagnosis unit
5 ... Steering motor (steering actuator)
6… Throttle actuator
7… Brake actuator
8 ... Steering operation reaction force motor
9 ... Acceleration / deceleration operation reaction force motor
10: Rack position sensor (steering amount detector)
20 ... Rack axial force sensor (output detector)
W ... steered wheel

Claims (3)

運転席の近傍に設けられた操作装置と、
この操作装置の操作量を検出する操作量検出器と、
車両の転舵輪を転舵する転舵アクチュエータと、
転舵輪の転舵量を検出する転舵量検出器と、
前記操作装置の操作量に転舵輪の転舵量が対応するように前記転舵アクチュエータを制御する制御手段と、からなる車両のステアバイワイヤ装置において、
前記転舵アクチュエータの出力を検出する出力検出器を設け、前記制御手段は前記転舵量検出器の異常を判断したときには前記操作量に前記転舵アクチュエータの出力が対応するように制御する構成としたこと、
を特徴とする車両のステアバイワイヤ装置。An operating device provided near the driver's seat;
An operation amount detector for detecting an operation amount of the operation device;
A steering actuator for steering the steered wheels of the vehicle;
A steered amount detector for detecting the steered amount of steered wheels;
In a steer-by-wire device for a vehicle, comprising: control means for controlling the steered actuator so that the steered amount of steered wheels corresponds to the manipulated variable of the manipulator,
An output detector for detecting the output of the steered actuator, and the control means performs control so that the output of the steered actuator corresponds to the operation amount when the abnormality of the steered amount detector is determined. What
A steer-by-wire device for a vehicle. 前記転舵アクチュエータの出力を検出する出力検出器が前記転舵アクチュエータに流れる電流を検出する電流検出器であること、を特徴とする請求項１に記載の車両のステアバイワイヤ装置。The steer-by-wire device for a vehicle according to claim 1, wherein the output detector that detects the output of the steering actuator is a current detector that detects a current flowing through the steering actuator. 前記転舵アクチュエータに流れる電流及び印加される電圧を検出する電流検出器及び電圧検出器を設け、
検出した電流及び電圧に基づいて前記転舵アクチュエータの出力を推定する構成としたこと、
を特徴とする請求項１に記載の車両のステアバイワイヤ装置。A current detector and a voltage detector for detecting a current flowing through the steering actuator and an applied voltage;
It was configured to estimate the output of the steering actuator based on the detected current and voltage,
The steer-by-wire device for a vehicle according to claim 1.

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