JP5915369B2 - 車両の操舵制御装置及び操舵制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、モータ制御部の演算異常を検出した場合であっても、挙動安定性の低下を抑制することが可能な、車両の操舵制御装置及び操舵制御方法を提供することを目的とする。
このため、モータ指令電流演算部の演算異常を検出した場合であっても、運転者による操舵操作子の操舵量と転舵輪の転舵量との乖離を抑制して、車両の挙動安定性が低下することを抑制可能となる。
(第一実施形態)
以下、本発明の第一実施形態(以下、本実施形態と記載する)について、図面を参照しつつ説明する。
(構成)
図1は、本実施形態の車両の操舵制御装置(以降の説明では、「操舵制御装置」と記載する場合がある)を備えた車両の概略構成を示す図である。
本実施形態の操舵制御装置1を備えた車両は、ステアバイワイヤ(SBW:Steer By Wire、以降の説明では、「SBW」と記載する場合がある)と呼称するシステム(SBWシステム)を適用した車両である。
図1中に示すように、本実施形態の操舵制御装置1は、第一転舵モータ2と、第二転舵モータ4と、クラッチ6と、操舵角検出部8と、第一転舵角検出部10と、第二転舵角検出部12を備える。これに加え、操舵制御装置1は、反力モータ14と、第一モータ制御部16と、第二モータ制御部18と、反力モータ制御部20を備える。
第一転舵モータ出力軸22の先端側には、歯車(図示せず)を設けてあり、この歯車は、ラックギア24と噛合する。
ラックギア24は、第一転舵モータ出力軸22及び後述する第二転舵モータ出力軸の回転に応じて車幅方向へ変位するラック軸26を有する。
ラック軸26の両端は、それぞれ、タイロッド28及びナックルアーム30を介して、転舵輪32に連結する。
第二転舵モータ出力軸34の先端側には、歯車(図示せず)を設けてあり、この歯車は、ラックギア24と噛合する。
ここで、クラッチ6の状態を開放状態に切り換えると、ステアリングシャフト38の一端側とピニオン軸40の一端側を離間させる。これにより、操舵操作子36と転舵輪32との間のトルク伝達経路を機械的に分離させて、操舵操作子36の操舵操作が転舵輪32へ伝達されない状態とする。なお、ステアリングシャフト38は、一端側をクラッチ6の内部で操舵側クラッチ板(図示せず)に連結し、他端側を操舵操作子36に連結して、操舵操作子36と共に回転する。また、ピニオン軸40は、一端側をクラッチ6の内部で転舵側クラッチ板(図示せず)に連結し、他端側に設けた歯車(図示せず)をラックギア24に噛合させる。
操舵角検出部8は、例えば、レゾルバ等を用いて形成し、操舵操作子36を回転可能に支持するステアリングコラム(図示せず)に設ける。
また、第一転舵角検出部10は、第一転舵モータ2の回転角度(転舵角度)を検出する。そして、第一転舵角検出部10は、検出した転舵角度(以降の説明では、「第一転舵モータ回転角」と記載する場合がある)を含む情報信号を、第一モータ制御部16、第二モータ制御部18及び反力モータ制御部20へ出力する。なお、以降の説明では、第一転舵モータ回転角を、「第一実転舵角θt1」と記載する場合がある。
また、第二転舵角検出部12は、第二転舵モータ4の回転角度(転舵角度)を検出する。そして、第二転舵角検出部12は、検出した転舵角度(以降の説明では、「第二転舵モータ回転角」と記載する場合がある)を含む情報信号を、第一モータ制御部16、第二モータ制御部18及び反力モータ制御部20へ出力する。なお、以降の説明では、第二転舵モータ回転角を、「第二実転舵角θt2」と記載する場合がある。
また、反力モータ14は、反力モータ制御部20が出力する反力モータ指令電流に応じて駆動するモータであり、ステアリングシャフト38を回転させて、操舵操作子36へ操舵反力を出力可能である。
ここで、反力モータ14が操舵操作子36へ出力する操舵反力は、転舵輪32に作用しているタイヤ軸力や操舵操作子36の操舵状態に応じて演算する。これにより、操舵操作子36を操舵する運転者へ、適切な操舵反力を伝達する。なお、操舵反力の演算に用いるタイヤ軸力や操舵操作子36の操舵状態は、クラッチ6を開放状態に切り換えて、操舵操作子36と転舵輪32との間のトルク伝達経路を機械的に分離させている状態における、タイヤ軸力や操舵操作子36の操舵状態である。
第一モータ制御部16は、第二モータ制御部18及び反力モータ制御部20と、CAN(Controller Area Network)等の通信ライン42を介して、情報信号の入出力を行う。
また、第一モータ制御部16は、通信ライン42を介して入力を受けた情報信号や、操舵角検出部8、第一転舵角検出部10及び第二転舵角検出部12から入力を受けた情報信号に基づき、第一転舵モータ2を駆動制御する。なお、第一モータ制御部16の詳細な構成については、後述する。
また、第二モータ制御部18は、通信ライン42を介して入力を受けた情報信号や、操舵角検出部8、第一転舵角検出部10及び第二転舵角検出部12から入力を受けた情報信号に基づき、第二転舵モータ4を駆動制御する。なお、第二モータ制御部18の詳細な構成については、後述する。
また、反力モータ制御部20は、通信ライン42を介して入力を受けた情報信号や、操舵角検出部8、第一転舵角検出部10及び第二転舵角検出部12から入力を受けた情報信号に基づき、反力モータ14を駆動制御する。なお、反力モータ制御部20の詳細な構成については、後述する。
以下、図1を参照しつつ、図2を用いて、第一モータ制御部16、第二モータ制御部18、反力モータ制御部20の詳細な構成を説明する。
図2は、第一モータ制御部16、第二モータ制御部18、反力モータ制御部20の詳細な構成を説明するブロック図である。
まず、第一モータ制御部16の構成を、図2中に示す他の構成との関連を含めて説明する。
図2中に示すように、第一モータ制御部16は、第一モータ指令電流演算部44と、第一監視部46と、第一切替部48と、第一誤差補正部50を備える。
そして、第一モータ指令電流演算部44は、演算した転舵モータ指令電流を含む情報信号(以降の説明では、「第一モータ指令電流信号」と記載する場合がある)を、第一監視部46及び第一切替部48へ出力する。これに加え、第一モータ指令電流演算部44は、第一モータ指令電流信号を、後述する第二監視部56及び第二切替部58と、第三監視部64へ出力する。
ここで、第一監視部46が行なう具体的な処理を説明する。なお、この処理は、後述する第二監視部56及び第三監視部64についても、同様である。
各モータ指令電流信号が含む転舵モータ指令電流が、演算結果の異なる二つのグループに区分されると判定すると、二つのグループに対し、各グループに含まれる転舵モータ指令電流の個数を検出する。
第一切替部48は、第一監視部46から、第一比較結果信号の入力を受ける。これに加え、第一切替部48は、第一モータ指令電流演算部44から、第一モータ指令電流信号の入力を受ける。さらに、第一切替部48は、第二モータ指令電流演算部54から、第二モータ指令電流信号の入力を受ける。
具体的には、第一監視部46及び第一切替部48は、第一比較結果信号が含む比較結果に応じて、以下の(1‐A)から(1‐D)の処理を行う。
ここで、モータ間オフセット量検出部52は、モータ間オフセット量を検出する。そして、検出したモータ間オフセット量を含む情報信号(以降の説明では、「モータ間オフセット量信号」と記載する場合がある)を、第一誤差補正部50及び後述する第二誤差補正部60へ出力する。なお、モータ間オフセット量検出部52は、第一モータ制御部16及び第二モータ制御部18が備える構成としてもよく、また、第一モータ制御部16及び第二モータ制御部18から独立した構成としてもよい。
図2中に示すように、第二モータ制御部18は、第二モータ指令電流演算部54と、第二監視部56と、第二切替部58と、第二誤差補正部60を備える。
第二モータ指令電流演算部54は、操舵角検出部8、第一転舵角検出部10及び第二転舵角検出部12が出力した情報信号の入力を受ける。そして、第一モータ指令電流演算部44に演算異常が発生していない通常時では、操舵角検出部8及び第一転舵角検出部10が出力した情報信号に基づき、例えば、現在操舵角θsと第一実転舵角θt1との偏差を用いて、転舵モータ指令電流を演算する。
三種類のモータ指令電流信号の入力を受けた第二監視部56は、各モータ指令電流信号が含む転舵モータ指令電流を比較する。そして、比較結果を含む情報信号(以降の説明では、「第二比較結果信号」と記載する場合がある)を、第二切替部58、第二モータ指令電流演算部54及び第二誤差補正部60へ出力する。
上述した各種情報信号の入力を受けた第二切替部58は、まず、第二比較結果信号が含む比較結果を参照し、この比較結果に応じて、第一モータ指令電流信号または第二モータ指令電流信号を、第二誤差補正部60へ出力する。
(2‐A)第一モータ指令電流信号が含む転舵モータ指令電流の値が、他の二種類のモータ指令電流信号が含む転舵モータ指令電流の値と異なる場合は、第二監視部56が、第一モータ指令電流演算部44に演算異常が発生していると判定する。そして、第二切替部58が、第二モータ指令電流信号を、第二誤差補正部60へ出力する。
また、第二誤差補正部60は、第二監視部56及び第二切替部58が上述した(2‐B)から(2‐D)の処理を行う場合、第二切替部58から入力を受けた第一モータ指令電流信号を、転舵モータ指令電流として、第二転舵モータ4へ出力する。なお、第二誤差補正部60から第二転舵モータ4への、転舵モータ指令電流の出力は、図示しないインバータを介して行なう。
図2中に示すように、反力モータ制御部20は、第三モータ指令電流演算部62と、第三監視部64と、反力モータ指令電流演算部66と、クラッチ指令電流演算部68を備える。
第三モータ指令電流演算部62は、操舵角検出部8、第一転舵角検出部10及び第二転舵角検出部12が出力した情報信号の入力を受ける。そして、第一モータ指令電流演算部44に演算異常が発生していない通常時では、操舵角検出部8及び第一転舵角検出部10が出力した情報信号に基づき、例えば、現在操舵角θsと第一実転舵角θt1との偏差を用いて、転舵モータ指令電流を演算する。
第三監視部64は、第三モータ指令電流演算部62から、第三モータ指令電流信号の入力を受ける。これに加え、第三監視部64は、第一モータ指令電流演算部44から、第一モータ指令電流信号の入力を受ける。さらに、第三監視部64は、第二モータ指令電流演算部54から、第二モータ指令電流信号の入力を受ける。
(3‐A)第一モータ指令電流信号が含む転舵モータ指令電流の値が、他の二種類のモータ指令電流信号が含む転舵モータ指令電流の値と異なる場合は、第一モータ指令電流演算部44に演算異常が発生していると判定する。
(3‐C)第三モータ指令電流信号が含む転舵モータ指令電流の値が、他の二種類のモータ指令電流信号が含む転舵モータ指令電流の値と異なる場合は、第三モータ指令電流演算部62に演算異常が発生していると判定する。
(3‐D)三種類のモータ指令電流信号が含む転舵モータ指令電流の値が等しい場合は、各モータ指令電流演算部が通常の状態であると判定する。
なお、本実施形態では、一例として、第三監視部64が上述した(3‐C)の処理を行う場合、反力モータ指令電流演算部66は、反力モータ14への反力モータ指令電流の出力を停止する場合を説明する。
クラッチ指令電流の演算は、例えば、第一転舵モータ2または第二転舵モータ4の温度と、予め設定したクラッチ締結温度を用いて行う。なお、第一転舵モータ2または第二転舵モータ4の温度は、例えば、第一モータ指令電流信号が含む転舵モータ指令電流の値に基づいて推定する。これは、第一転舵モータ2または第二転舵モータ4の過熱は、電流の通電による抵抗発熱に起因する場合が多いためである。
ここで、クラッチ締結温度は、第一転舵モータ2または第二転舵モータ4を正常(通常状態、通常制御)に使用することが困難な使用限界温度よりも、予め設定した温度差分低い温度であり、予め設定して、クラッチ指令電流演算部68に記憶させておく。
そして、第一転舵モータ2または第二転舵モータ4の温度がクラッチ締結温度を超えていると判定すると、開放状態(通常状態)のクラッチ6を締結状態に切り換える指令信号を演算し、この演算した指令信号を、クラッチ指令電流とする。
なお、本実施形態では、一例として、第三監視部64が上述した(3‐C)の処理を行う場合、クラッチ指令電流演算部68は、開放状態のクラッチ6を締結状態に切り換える指令信号を演算する場合を説明する。
一方、第一モータ指令電流演算部44に演算異常が発生した場合には、第二モータ指令電流演算部54が演算した転舵モータ指令電流を用いて、第一転舵モータ2及び第二転舵モータ4を駆動させる。すなわち、通常時では、第二モータ指令電流演算部54を、スレーブ側(従側)のモータ指令電流演算部として用いる。
次に、図1及び図2を参照して、本実施形態の車両の操舵制御装置1を用いて行なう動作の一例を説明する。
本実施形態の車両の操舵制御装置1を備える車両では、走行時に、第一モータ指令電流演算部44、第二モータ指令電流演算部54、第三モータ指令電流演算部62において、それぞれ、転舵モータ指令電流を演算する。
そして、第一監視部46、第二監視部56、第三監視部64において、それぞれ、入力を受けた三種類のモータ指令電流信号が含む転舵モータ指令電流を比較し、その比較結果に応じて、各モータ指令電流演算部に演算異常が発生しているか否かを判定する。
ここで、本実施形態では、第一モータ指令電流演算部44に演算異常が発生していない通常時では、第一モータ指令電流演算部44が演算した転舵モータ指令電流を用いて、第一転舵モータ2及び第二転舵モータ4を駆動させる。すなわち、第一モータ指令電流演算部44が演算した転舵モータ指令電流を、第一モータ制御部16から第一転舵モータ2へ出力し、第二モータ制御部18から第二転舵モータ4へ出力する。
したがって、本実施形態では、第一モータ指令電流演算部44に発生した演算異常を検出すると、演算異常が発生していない第二モータ指令電流演算部54で演算した転舵モータ指令電流により、第一転舵モータ2及び第二転舵モータ4を駆動させる。
また、本実施形態では、第一モータ指令電流演算部44に演算異常が発生すると、第二モータ指令電流演算部54が、現在操舵角θsと第二実転舵角θt2に基づいて、転舵モータ指令電流を演算する。さらに、第二モータ指令電流演算部54が演算した転舵モータ指令電流を、モータ間オフセット量を用いて補正し、この補正した転舵モータ指令電流により、第一転舵モータ2及び第二転舵モータ4を駆動させる。
これに加え、本実施形態の操舵制御方法では、演算異常が発生しているか否かの判定結果に応じて選択した転舵モータ指令電流を、モータ間オフセット量を用いて補正する。また、演算異常と判定していない状態では、検出した第一転舵モータ2の回転角度を用いて転舵モータ指令電流を演算する。一方、演算異常と判定した状態では、検出した第二転舵モータ4の回転角度を用いて転舵モータ指令電流を演算する。
本実施形態では、以下に記載する効果を奏することが可能となる。
(1)第一監視部46、第二監視部56及び第三監視部64が、第一モータ指令電流演算部44に演算異常が発生しているか否かを判定する。これに加え、第一切替部48及び第二切替部58が、第一モータ指令電流演算部44に演算異常が発生している場合、第二モータ指令電流演算部54が演算した転舵モータ指令電流を、各転舵モータを駆動制御するための転舵モータ指令電流として選択する。
その結果、第一モータ指令電流演算部44の演算異常を検出した場合であっても、運転者による操舵操作子36の操舵量と転舵輪32の転舵量との乖離を抑制して、車両の挙動安定性が低下することを抑制可能となる。
その結果、転舵モータ指令電流の演算に用いる実転舵角θtを切り替えても、第一実転舵角θt1と第二実転舵角θt2との偏差による、転舵モータ指令電流の演算への影響を低減させることが可能となる。
これにより、第一モータ指令電流演算部44の演算異常を検出し、転舵モータ指令電流を演算するための転舵角を、第一実転舵角θt1から第二実転舵角θt2へ切り替えた場合であっても、車両の挙動安定性が低下することを抑制可能となる。
その結果、転舵モータ指令電流を演算するための転舵角を、第一実転舵角θt1から第二実転舵角θt2へ切り替えた場合であっても、車両の挙動安定性が低下することを抑制可能となる。
その結果、反力モータ制御部20に演算異常が発生しており、反力モータ指令電流演算部66及びクラッチ指令電流演算部68に演算異常が発生している可能性がある場合に、車両の挙動安定性が低下することを抑制可能となる。
これに加え、転舵モータ指令電流の演算に用いる実転舵角θtを切り替えても、第一実転舵角θt1と第二実転舵角θt2との偏差による、転舵モータ指令電流の演算への影響を低減させることが可能となる。
その結果、第一モータ指令電流演算部44の演算異常を検出した場合であっても、運転者による操舵操作子36の操舵量と転舵輪32の転舵量との乖離を抑制して、車両の挙動安定性が低下することを抑制可能となる。
(1)本実施形態では、モータ指令電流演算部を備えるモータ制御部として、三つのモータ制御部(第一モータ制御部16、第二モータ制御部18、反力モータ制御部20)を備える構成としたが、これに限定するものではない。すなわち、例えば、四つ以上且つ偶数のモータ制御部を備える構成や、五つ以上且つ奇数のモータ制御部を備える構成としてもよい。ここで、四つ以上且つ偶数のモータ制御部を備える構成とする場合、例えば、転舵モータ指令電流を参照した多数決による演算異常の監視を行なう処理において、反力モータ制御部20の寄与度を、他のモータ制御部未満の寄与度としてもよい。
2 第一転舵モータ
4 第二転舵モータ
6 クラッチ
8 操舵角検出部
10 第一転舵角検出部
12 第二転舵角検出部
14 反力モータ
16 第一モータ制御部
18 第二モータ制御部
20 反力モータ制御部
22 第一転舵モータ出力軸
24 ラックギア
26 ラック軸
28 タイロッド
30 ナックルアーム
32 転舵輪(32FL、32FR)
34 第二転舵モータ出力軸
36 操舵操作子
38 ステアリングシャフト
40 ピニオン軸
42 通信ライン
44 第一モータ指令電流演算部
46 第一監視部
48 第一切替部
50 第一誤差補正部
52 モータ間オフセット量検出部
54 第二モータ指令電流演算部
56 第二監視部
58 第二切替部
60 第二誤差補正部
62 第三モータ指令電流演算部
64 第三監視部
66 反力モータ指令電流演算部
68 クラッチ指令電流演算部
Claims (3)
- 転舵輪を転舵させるための転舵トルクを出力する第一転舵モータと、
前記転舵トルクを出力する第二転舵モータと、
前記第一転舵モータの回転角度を検出する第一転舵角検出部と、
前記第二転舵モータの回転角度を検出する第二転舵角検出部と、
前記第一転舵角検出部が検出した回転角度と前記第二転舵角検出部が検出した回転角度との偏差であるモータ間オフセット量を検出するモータ間オフセット量検出部と、
操舵操作子の操作に応じて前記第一転舵モータ及び前記第二転舵モータを駆動制御するための転舵モータ指令電流を演算する三つ以上のモータ指令電流演算部と、
三つ以上の前記モータ指令電流演算部がそれぞれ演算した転舵モータ指令電流が演算結果の異なる二つのグループに区分され、前記二つのグループのうち含まれる転舵モータ指令電流の個数が少ないグループが含む転舵モータ指令電流を演算したモータ指令電流演算部を、演算異常が発生しているモータ指令電流演算部であると判定する監視部と、
前記監視部の判定結果に応じて、前記演算異常が発生していると判定したモータ指令電流演算部以外のモータ指令電流演算部が演算した転舵モータ指令電流を、前記第一転舵モータ及び前記第二転舵モータを駆動制御するための転舵モータ指令電流として選択する切替部と、
前記モータ間オフセット量検出部が検出したモータ間オフセット量を用いて、前記切替部が選択した転舵モータ指令電流を補正する誤差補正部と、を備え、
前記モータ指令電流演算部は、前記監視部が前記演算異常と判定していない状態では前記第一転舵角検出部が検出した第一転舵モータの回転角度を用いて前記転舵モータ指令電流を演算し、前記監視部が前記演算異常と判定した状態では前記第二転舵角検出部が検出した第二転舵モータの回転角度を用いて前記転舵モータ指令電流を演算することを特徴とする車両の操舵制御装置。 - 前記誤差補正部は、前記第一転舵角検出部の検出した回転角度が前記第二転舵角検出部の検出した回転角度未満である場合は、前記切替部が選択した転舵モータ指令電流を前記モータ間オフセット量に応じて増加させる補正を行い、前記第二転舵角検出部の検出した回転角度が前記第一転舵角検出部の検出した回転角度未満である場合は、前記切替部が選択した転舵モータ指令電流を前記モータ間オフセット量に応じて減少させる補正を行うことを特徴とする請求項1に記載した車両の操舵制御装置。
- 転舵輪を転舵させるための転舵トルクを出力する第一転舵モータの回転角度を検出し、
前記転舵トルクを出力する第二転舵モータの回転角度を検出し、
前記検出した第一転舵モータの回転角度と前記検出した第二転舵モータの回転角度との偏差であるモータ間オフセット量を検出し、
操舵操作子の操作に応じて前記第一転舵モータ及び前記第二転舵モータを駆動制御するための転舵モータ指令電流を演算する三つ以上のモータ指令電流演算部がそれぞれ演算した転舵モータ指令電流が演算結果の異なる二つのグループに区分され、前記二つのグループのうち含まれる転舵モータ指令電流の個数が少ないグループが含む転舵モータ指令電流を演算したモータ指令電流演算部を、演算異常が発生しているモータ指令電流演算部であると判定し、
前記判定結果に応じて、前記演算異常が発生していると判定したモータ指令電流演算部以外のモータ指令電流演算部が演算した転舵モータ指令電流を、前記第一転舵モータ及び前記第二転舵モータを駆動制御するための転舵モータ指令電流として選択し、
前記検出したモータ間オフセット量を用いて、前記選択した転舵モータ指令電流を補正し、
前記演算異常と判定していない状態では前記検出した第一転舵モータの回転角度を用いて前記転舵モータ指令電流を演算し、前記演算異常と判定した状態では前記検出した第二転舵モータの回転角度を用いて前記転舵モータ指令電流を演算することを特徴とする車両の操舵制御方法。
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