JP7380446B2 - Steering device, drive source control method, and drive source control program - Google Patents

Steering device, drive source control method, and drive source control program Download PDF

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Description

本発明は、電動で操作部材の位置が変化するステアリング装置、駆動源制御方法、および駆動源制御プログラムに関する。 The present invention relates to a steering device in which the position of an operating member is changed electrically, a drive source control method, and a drive source control program.

車両の自動運転においてシステムが全責任をもつ自動運転レベル４以上の状態では、運転者が車両の操作に責任を持つ必要が無く、ステアリングホイールなどの操作部材を持つ必要がなくなる。従って自動運転時にステアリングホイールが移動し運転者の前方の空間が広く確保されれば運転者の快適性を高めることが出来る。そのため、自動運転時にはステアリングホイールを車両の前側の退避場所に移動させる技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。 In the state of automatic driving level 4 or higher, where the system is fully responsible for the automatic driving of the vehicle, the driver does not need to be responsible for operating the vehicle and does not need to hold operating members such as a steering wheel. Therefore, if the steering wheel moves during automatic driving to ensure a wide space in front of the driver, the driver's comfort can be improved. Therefore, a technique has been proposed in which the steering wheel is moved to a retreat location on the front side of the vehicle during automatic driving (for example, see Patent Document 1).

特開２０１７－２０６１５３号公報JP 2017-206153 Publication

従来、操作部材を軸方向に移動させる場合、操作部材の位置をセンサにより検出し、操作部材の実際の位置が目標位置となるようフィードバック制御を行っている。しかし、センサに異常が発生した時にはフィードバック制御を継続することができず、操作部材が目標の位置に到達できない。 Conventionally, when moving an operating member in the axial direction, the position of the operating member is detected by a sensor, and feedback control is performed so that the actual position of the operating member becomes a target position. However, when an abnormality occurs in the sensor, feedback control cannot be continued and the operating member cannot reach the target position.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、センサに依存することなく操作部材を目標位置に配置することができるステアリング装置、駆動源制御方法、および駆動源制御プログラムの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and aims to provide a steering device, a drive source control method, and a drive source control program that can position an operating member at a target position without depending on a sensor. .

上記目的を達成するために、本発明の１つであるステアリング装置は、運転者が操作する操作部材の位置を変化させる変位機構、および前記変位機構を動作させる電動駆動源を備える動作装置と、前記電動駆動源を動作させる電力に関する情報である駆動情報を積算し積算駆動情報を生成する情報積算部と、前記積算駆動情報に基づき前記変位機構による前記操作部材の推定位置を位置モデルにより算出する位置推定部と、前記位置推定部により算出された推定位置に基づき前記電動駆動源を制御する動作制御部と、を備える。 In order to achieve the above object, a steering device according to one aspect of the present invention includes: a displacement mechanism that changes the position of an operating member operated by a driver; and an operating device that includes an electric drive source that operates the displacement mechanism; an information integrating unit that integrates drive information that is information regarding electric power for operating the electric drive source to generate integrated drive information; and a position model that calculates an estimated position of the operating member by the displacement mechanism based on the integrated drive information. The apparatus includes a position estimation section and an operation control section that controls the electric drive source based on the estimated position calculated by the position estimation section.

また、本発明の他の１つである駆動源制御方法は、ステアリング装置において、運転者が操作する操作部材の位置を変化させる変位機構、および前記変位機構を動作させる電動駆動源を備える動作装置の前記電動駆動源を制御する駆動源制御方法であって、前記電動駆動源を動作させる電力に関する情報である駆動情報を積算し積算駆動情報を情報積算部が生成し、前記積算駆動情報に基づき前記変位機構による前記操作部材の推定位置を位置モデルにより位置推定部が算出し、前記位置推定部により算出された推定位置に基づき前記電動駆動源を動作制御部が制御する。 Another aspect of the present invention is a drive source control method, in which a steering device includes a displacement mechanism that changes the position of an operating member operated by a driver, and an electric drive source that operates the displacement mechanism. A drive source control method for controlling the electric drive source, wherein an information integration unit generates accumulated drive information by accumulating drive information that is information regarding electric power for operating the electric drive source, and based on the accumulated drive information. A position estimation unit calculates an estimated position of the operating member by the displacement mechanism using a position model, and an operation control unit controls the electric drive source based on the estimated position calculated by the position estimation unit.

本発明によれば、操作部材の位置を検出する検出手段の出力によらず電動駆動源を制御して操作部材を目標位置に配置することができる。 According to the present invention, the operating member can be placed at the target position by controlling the electric drive source regardless of the output of the detection means that detects the position of the operating member.

図１は、実施の形態１に係るステアリング装置の機能構成を機構構成とともに示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the functional configuration of the steering device according to the first embodiment together with the mechanical configuration. 図２は、移動する操作部材の各段階を別々に示す図である。FIG. 2 is a diagram showing each stage of the moving operating member separately. 図３は、実施の形態１に係る制御における情報の流れの制御例２を示すブロック線図である。FIG. 3 is a block diagram showing a second example of controlling the flow of information in the control according to the first embodiment. 図４は、実施の形態２に係るステアリング装置の機能構成を機構構成とともに示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing the functional configuration of the steering device according to the second embodiment together with the mechanical configuration. 図５は、変位機構に異常が発生したと判断される状態を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a state in which it is determined that an abnormality has occurred in the displacement mechanism. 図６は、実施の形態２に係る情報の流れを示すブロック線図である。FIG. 6 is a block diagram showing the flow of information according to the second embodiment. 図７は、位置モデルの更新の流れを示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing the flow of updating the location model.

以下に、本発明に係るステアリング装置、駆動源制御方法、および駆動源制御プログラムの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の位置関係、および接続状態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下では複数の発明を一つの実施の形態として説明する場合があるが、請求項に記載されていない構成要素については、その請求項に係る発明に関しては任意の構成要素であるとして説明している。また、図面は、本発明を説明するために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。 Embodiments of a steering device, a drive source control method, and a drive source control program according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the numerical values, shapes, materials, components, positional relationships of the components, connection states, steps, order of steps, etc. shown in the following embodiments are merely examples, and do not limit the present invention. In addition, although multiple inventions may be described below as one embodiment, constituent elements not stated in a claim will be explained as arbitrary constituent elements with respect to the claimed invention. ing. Further, the drawings are schematic diagrams with appropriate emphasis, omission, and ratio adjustment for explaining the present invention, and may differ from the actual shapes, positional relationships, and ratios.

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係るステアリング装置の機能構成を機構構成とともに示すブロック図である。ステアリング装置１００は、搭載された車両の転舵輪を転舵するための操作部材２００を運転者２１０に対して移動させることができる装置であって、動作装置と、情報積算部１７０と、位置推定部１８０と、動作制御部１６０と、を備えている。本実施の形態１の場合、ステアリング装置１００は、動作装置として第一動作装置１１０、第二動作装置１２０、第三動作装置１３０、および第四動作装置１４０を備えている。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing the functional configuration of the steering device according to the first embodiment together with the mechanical configuration. The steering device 100 is a device that can move an operating member 200 for steering wheels of a vehicle mounted thereon relative to a driver 210, and includes an operating device, an information integration unit 170, and a position estimation unit. section 180 and an operation control section 160. In the case of the first embodiment, the steering device 100 includes a first operating device 110, a second operating device 120, a third operating device 130, and a fourth operating device 140 as operating devices.

本実施の形態１の場合、ステアリング装置１００は、操作部材２００と車両の転舵輪とが機械的に接続されず、操作部材２００の操作量を示す信号に基づき転舵輪を転舵させるいわゆるステアバイワイヤ（ＳＢＷ）システムに用いられる装置である。動作制御部１６０、情報積算部１７０、および位置推定部１８０は、プログラムをコンピュータである駆動源制御装置１５１に実行させることにより実現されている。 In the case of the first embodiment, the steering device 100 has a so-called steer-by-wire system in which the operating member 200 and the steered wheels of the vehicle are not mechanically connected, and the steered wheels are steered based on a signal indicating the amount of operation of the operating member 200. (SBW) system. The motion control section 160, the information integration section 170, and the position estimation section 180 are realized by causing the drive source control device 151, which is a computer, to execute a program.

操作部材２００は、ステアリング装置１００が搭載される車両の転舵輪を転舵させるために運転者２１０が操作する部材である。操作部材２００の形状は、特に限定されるものではない。本実施の形態１の場合、いわゆるステアリングホイールと称される円環状の部材を操作部材２００として採用しているが、操作部材２００は、矩形の環状や棒状などでも構わない。 The operating member 200 is a member that is operated by the driver 210 to steer the steered wheels of the vehicle in which the steering device 100 is mounted. The shape of the operating member 200 is not particularly limited. In the first embodiment, an annular member called a steering wheel is used as the operating member 200, but the operating member 200 may also be shaped like a rectangular ring or a rod.

第一動作装置１１０は、運転者２１０が操作する操作部材２００の位置を所定の一方向（図中Ｙ軸方向）に変化させる装置であり、第一変位機構１１１と、第一電動駆動源１１２と、を備えている。 The first operating device 110 is a device that changes the position of the operating member 200 operated by the driver 210 in one predetermined direction (the Y-axis direction in the figure), and includes a first displacement mechanism 111 and a first electric drive source 112. It is equipped with.

変位機構の１つである第一変位機構１１１は、運転者２１０が操作する操作部材２００の位置を変化させる機構のうちの１つである。本実施の形態１の場合、第一変位機構１１１は、図１、図２に示すように、操作部材２００を車両の前方（図中Ｙ＋側）、または後方（図中Ｙ－側）に移動させる出退機構であり、複数段階の伸縮機構を備えている。具体的に第一変位機構１１１は、車両に固定される基礎レール１１３と、基礎レール１１３に案内されて車両の前後方向に移動する中間移動体１１４と、中間移動体１１４に案内されて車両の前後方向に移動する先端移動体１１５とを備えている。第一変位機構１１１は、操作部材２００を運転者２１０に向かって進出させ、また車両のダッシュボード２２０に向かって後退させることができる。ステアリング装置１００が搭載される車両は、特定の場所でシステムが全てを操作することができる自動運転車であり、第一変位機構１１１は、図２のｃの段に示すように、操作部材２００をダッシュボード２２０内にまで後退させることができる。また、第一変位機構１１１自体もダッシュボード２２０内にまで縮むことができるものとなっている。 The first displacement mechanism 111, which is one of the displacement mechanisms, is one of the mechanisms that changes the position of the operating member 200 operated by the driver 210. In the case of the first embodiment, the first displacement mechanism 111 moves the operating member 200 to the front (Y+ side in the figure) or the rear (Y- side in the figure) of the vehicle, as shown in FIGS. 1 and 2. It is an egress and retraction mechanism that allows the user to move the robot, and is equipped with a multi-stage expansion and contraction mechanism. Specifically, the first displacement mechanism 111 includes a base rail 113 that is fixed to the vehicle, an intermediate moving body 114 that is guided by the base rail 113 and moves in the longitudinal direction of the vehicle, and a base rail 114 that is guided by the intermediate moving body 114 and moves the vehicle. It includes a distal end moving body 115 that moves in the front-back direction. The first displacement mechanism 111 can advance the operating member 200 toward the driver 210 and retreat toward the dashboard 220 of the vehicle. The vehicle in which the steering device 100 is mounted is an automatic driving vehicle that can be operated entirely by the system at a specific location, and the first displacement mechanism 111 is equipped with an operating member 200, as shown in step c of FIG. can be retracted into the dashboard 220. Further, the first displacement mechanism 111 itself can also be retracted into the dashboard 220.

電動駆動源の１つである第一電動駆動源１１２は、第一変位機構１１１を動作させる駆動力を発生させる装置である。本実施の形態１の場合、第一電動駆動源１１２は、三相のブラシレスモータであり、インバータから供給されるパルス状の電力により回転する電動モータである。第一電動駆動源１１２は、中間移動体１１４に取り付けられている。第一電動駆動源１１２は、基礎レール１１３に対する中間移動体１１４の推進力を発生させ、かつ中間移動体１１４に対する先端移動体１１５の推進力を発生させる。なお、第一電動駆動源１１２が取り付けられる位置は、特に限定されるものではない。また、第一電動駆動源１１２を複数備え、中間移動体１１４、および先端移動体１１５を別々に駆動しても構わない。 The first electric drive source 112, which is one of the electric drive sources, is a device that generates a driving force that operates the first displacement mechanism 111. In the case of the first embodiment, the first electric drive source 112 is a three-phase brushless motor, and is an electric motor rotated by pulsed power supplied from an inverter. The first electric drive source 112 is attached to the intermediate moving body 114. The first electric drive source 112 generates a propulsive force of the intermediate moving body 114 with respect to the base rail 113 and generates a propulsive force of the tip moving body 115 with respect to the intermediate moving body 114. Note that the position where the first electric drive source 112 is attached is not particularly limited. Alternatively, a plurality of first electric drive sources 112 may be provided, and the intermediate moving body 114 and the distal end moving body 115 may be driven separately.

第二動作装置１２０は、操作部材２００の位置を第一動作装置１１０とは異なる方向に変化させる装置であり、第二変位機構１２１と、第二電動駆動源１２２と、を備えている。 The second operating device 120 is a device that changes the position of the operating member 200 in a direction different from that of the first operating device 110, and includes a second displacement mechanism 121 and a second electric drive source 122.

変位機構の１つである第二変位機構１２１は、第一変位機構１１１とは異なる方向に操作部材２００の位置を変化させる機構である。本実施の形態１の場合、第二変位機構１２１は、車両の幅方向（図中Ｘ軸方向）に延在する第一回転軸１２３を中心に中間移動体１１４に対して先端移動体１１５を回転させ、操作部材２００を運転者２１０に対して上下させるいわゆるチルト機構である。 The second displacement mechanism 121, which is one of the displacement mechanisms, is a mechanism that changes the position of the operating member 200 in a direction different from that of the first displacement mechanism 111. In the case of the first embodiment, the second displacement mechanism 121 moves the tip moving body 115 relative to the intermediate moving body 114 around a first rotating shaft 123 extending in the width direction of the vehicle (X-axis direction in the figure). This is a so-called tilt mechanism that rotates and moves the operating member 200 up and down with respect to the driver 210.

電動駆動源の１つである第二電動駆動源１２２は、第二変位機構１２１を動作させる駆動力を発生させる装置である。本実施の形態１の場合、第二電動駆動源１２２は、三相のブラシレスモータである。第二電動駆動源１２２は、先端移動体１１５に取り付けられている。なお、第二電動駆動源１２２は、中間移動体１１４に取り付けられていても構わない。 The second electric drive source 122, which is one of the electric drive sources, is a device that generates a driving force that operates the second displacement mechanism 121. In the case of the first embodiment, the second electric drive source 122 is a three-phase brushless motor. The second electric drive source 122 is attached to the distal end moving body 115. Note that the second electric drive source 122 may be attached to the intermediate moving body 114.

第三動作装置１３０は、操作部材２００の位置を第一動作装置１１０、および第二動作装置１２０とは異なる方向に変化させる装置であり、第三変位機構１３１と、第三電動駆動源１３２と、を備えている。 The third operating device 130 is a device that changes the position of the operating member 200 in a direction different from that of the first operating device 110 and the second operating device 120, and includes a third displacement mechanism 131 and a third electric drive source 132. , is equipped with.

変位機構の１つである第三変位機構１３１は、第一変位機構１１１、および第二変位機構１２１とは異なる方向に操作部材２００の位置を変化させる機構である。本実施の形態１の場合、第三変位機構１３１は、操作部材２００の回転方向に交差する方向であって車両の幅方向（図中Ｘ軸方向）に延在する回転軸を中心に第一変位機構１１１の先端移動体１１５に対して操作部材２００を回転させ、ダッシュボード２２０内に収納しやすい位置に操作部材２００の位置を変化させる機構である。 The third displacement mechanism 131, which is one of the displacement mechanisms, is a mechanism that changes the position of the operating member 200 in a direction different from that of the first displacement mechanism 111 and the second displacement mechanism 121. In the case of the first embodiment, the third displacement mechanism 131 is configured such that the third displacement mechanism 131 has a first displacement mechanism centered on a rotation axis that intersects with the rotation direction of the operating member 200 and extends in the width direction of the vehicle (X-axis direction in the figure). This is a mechanism that rotates the operating member 200 with respect to the distal end moving body 115 of the displacement mechanism 111 and changes the position of the operating member 200 to a position where it can be easily accommodated within the dashboard 220.

電動駆動源の１つである第三電動駆動源１３２は、第三変位機構１３１を動作させる駆動力を発生させる装置である。本実施の形態１の場合、第三電動駆動源１３２は、三相のブラシレスモータである。 The third electric drive source 132, which is one of the electric drive sources, is a device that generates a driving force that operates the third displacement mechanism 131. In the case of the first embodiment, the third electric drive source 132 is a three-phase brushless motor.

第四動作装置１４０は、操作部材２００の位置（姿勢）を第一動作装置１１０、第二動作装置１２０、および第三動作装置１３０とは異なる方向に変化させる装置であり、第四変位機構（不図示）と、第四電動駆動源１４２と、を備えている。 The fourth operating device 140 is a device that changes the position (attitude) of the operating member 200 in a direction different from that of the first operating device 110, the second operating device 120, and the third operating device 130, and the fourth displacement mechanism ( (not shown) and a fourth electric drive source 142.

変位機構の１つである第四変位機構は、操作部材２００を回転可能に第四電動駆動源１４２と連結する回転軸体、および回転軸体を回転可能に保持する軸受などを備えている。なお、操作部材２００が円環状であるため、第四変位機構は、操作部材２００の位置として操作部材２００の姿勢、つまり操作部材２００の回転軸体周りの回転角を変化させる機構である。 The fourth displacement mechanism, which is one of the displacement mechanisms, includes a rotating shaft that rotatably connects the operating member 200 to the fourth electric drive source 142, a bearing that rotatably holds the rotating shaft, and the like. Note that since the operating member 200 is annular, the fourth displacement mechanism is a mechanism that changes the position of the operating member 200 and the attitude of the operating member 200, that is, the rotation angle of the operating member 200 around the rotating shaft body.

電動駆動源の１つである第四電動駆動源１４２は、操作部材２００を回転軸体周りに回転させる方向に動作させる駆動力を発生させるいわゆる反力モータである。本実施の形態１の場合、第四電動駆動源１４２は、三相のブラシレスモータである。第四電動駆動源１４２は、例えば運転者２１０が操作部材２００に付与する操作トルクに反し、機械式のステアリングにより得られる感覚を再現するようなトルクを発生させる。また、第四電動駆動源１４２は、収納に適した姿勢になるように操作部材２００を回転させる。 The fourth electric drive source 142, which is one of the electric drive sources, is a so-called reaction force motor that generates a driving force that causes the operating member 200 to rotate in a direction around the rotating shaft. In the case of the first embodiment, the fourth electric drive source 142 is a three-phase brushless motor. The fourth electric drive source 142 generates a torque that reproduces the sensation obtained by mechanical steering, contrary to the operating torque that the driver 210 applies to the operating member 200, for example. Further, the fourth electric drive source 142 rotates the operating member 200 so that it assumes a posture suitable for storage.

情報積算部１７０は、電動駆動源を動作させる電力に関する情報である駆動情報を積算し積算駆動情報を生成する処理部である。本実施の形態１の場合、電動駆動源の制御として第一電動駆動源１１２の制御を例示する。なお、電動駆動源の制御は、第一電動駆動源１１２の制御に限定されるものではなく、ステアリング装置１００が備える電動駆動源の少なくとも１つの制御であればよい。 The information integration unit 170 is a processing unit that integrates drive information, which is information regarding the electric power for operating the electric drive source, and generates integrated drive information. In the case of the first embodiment, control of the first electric drive source 112 will be exemplified as control of the electric drive source. Note that the control of the electric drive source is not limited to the control of the first electric drive source 112, and may be any control of at least one of the electric drive sources included in the steering device 100.

駆動情報の１つである第一駆動情報は、例えば、第一電動駆動源１１２に電力を供給する第一インバータへの第一指令値、および第一電動駆動源１１２に供給する第一実電力値の少なくとも一方が含まれる。また、第一実電力値は、例えば第一電動駆動源１１２に供給する実電流値、実電圧値、およびデューティー比の少なくとも１つを用いて表される。 The first drive information, which is one of the drive information, includes, for example, a first command value to a first inverter that supplies power to the first electric drive source 112, and a first actual power that is supplied to the first electric drive source 112. Contains at least one of the values. Further, the first actual power value is expressed, for example, using at least one of an actual current value, an actual voltage value, and a duty ratio supplied to the first electric drive source 112.

積算駆動情報の１つである第一積算駆動情報は、例えば操作部材２００が所定の基準位置に配置された状態から第一駆動情報を積算する。積算方法は、特に限定されるものではなく、たとえば積分器により第一駆動情報を蓄積してもかまわない。本実施の形態１の場合、情報積算部１７０は、第一電流指令値、および第一実電流値の少なくとも一方を時間積分することにより第一積算駆動情報を生成している。 The first integrated drive information, which is one of the integrated drive information, is obtained by integrating the first drive information from a state in which the operating member 200 is placed at a predetermined reference position, for example. The integration method is not particularly limited; for example, the first drive information may be accumulated using an integrator. In the case of the first embodiment, the information integration section 170 generates the first integrated drive information by time-integrating at least one of the first current command value and the first actual current value.

位置推定部１８０は、積算駆動情報に基づき変位機構による操作部材２００の推定位置を位置モデルにより算出する。操作部材２００の位置を推定するモデルは、特に限定されるものではないが、例えば第一変位機構１１１をモデル化した伝達関数、ニューラルネットワークなどを備える人工知能などを例示できる。また、位置推定部１８０は、種類やパラメータ値などが相互に異なる複数の位置モデルを備えてもよい。例えば位置推定部１８０は、操作部材２００を運転者２１０に近づける進出時の位置推定に用いられる第一位置モデルと、運転者２１０から遠ざかる後退時の位置推定に用いられる第二位置モデルを用いて操作部材２００の位置を推定してもよい。 The position estimation unit 180 calculates the estimated position of the operating member 200 by the displacement mechanism based on the integrated drive information using a position model. The model for estimating the position of the operating member 200 is not particularly limited, but examples include, for example, a transfer function that models the first displacement mechanism 111, artificial intelligence that includes a neural network, and the like. Further, the position estimating unit 180 may include a plurality of position models having mutually different types, parameter values, and the like. For example, the position estimating unit 180 uses a first position model that is used to estimate the position when moving the operating member 200 closer to the driver 210 and a second position model that is used to estimate the position when reversing to move the operating member 200 closer to the driver 210. The position of the operating member 200 may be estimated.

動作制御部１６０は、位置推定部１８０により算出された推定位置に基づき電動駆動源を制御する。動作制御部１６０の制御方法は、限定されるものではなく、例えば、位置推定部１８０から取得した推定位置が目標位置になると、電動駆動源をオフにする制御を動作制御部１６０の制御例１として示すことができる。 The operation control unit 160 controls the electric drive source based on the estimated position calculated by the position estimation unit 180. The control method of the operation control unit 160 is not limited, and for example, control example 1 of the operation control unit 160 turns off the electric drive source when the estimated position acquired from the position estimation unit 180 reaches the target position. It can be shown as

図３は、実施の形態１に係る制御における情報の流れの制御例２を示すブロック線図である。制御例２の場合、動作制御部１６０は、積算駆動情報に基づき位置推定部１８０が推定した推定位置が目標位置に追従するよう電動駆動源を制御するいわゆるフィードバック制御を行っている。 FIG. 3 is a block diagram showing a second example of controlling the flow of information in the control according to the first embodiment. In the case of control example 2, the operation control unit 160 performs so-called feedback control to control the electric drive source so that the estimated position estimated by the position estimation unit 180 based on the integrated drive information follows the target position.

実施の形態１に係るステアリング装置１００によれば、ステアリング装置１００に検出手段を備えることなく操作部材２００を目標位置に配置することができる。 According to the steering device 100 according to the first embodiment, the operating member 200 can be placed at the target position without providing the steering device 100 with a detection means.

（実施の形態２）
ステアリング装置１００の実施の形態２について説明する。なお、前記実施の形態１と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの（部分）には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。 (Embodiment 2)
A second embodiment of the steering device 100 will be described. Note that parts (portions) having the same functions, functions, shapes, mechanisms, and structures as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted. Further, in the following, points different from Embodiment 1 will be mainly explained, and explanations of the same contents may be omitted.

図４は、実施の形態２に係るステアリング装置の機能構成を機構構成とともに示すブロック図である。実施の形態２に係るステアリング装置１００は、実施の形態１のステアリング装置１００の構成に加えて、検出手段として第一検出手段（不図示）と、第二検出手段（不図示）と、第三検出手段（不図示）と、第四検出手段（不図示）と、判断部１５０とを備えている。 FIG. 4 is a block diagram showing the functional configuration of the steering device according to the second embodiment together with the mechanical configuration. In addition to the configuration of the steering device 100 of Embodiment 1, the steering device 100 according to the second embodiment includes a first detection means (not shown), a second detection means (not shown), and a third detection means. It includes a detection means (not shown), a fourth detection means (not shown), and a determination section 150.

検出手段の１つである第一検出手段は、第一変位機構１１１による操作部材２００の位置を示す実位置情報を検出する装置である。第一検出手段の種類は特に限定されるものではないが、本実施の形態１の場合、第一電動駆動源１１２に設けられ、第一電動駆動源１１２の回転角を検出する、ロータリーエンコーダやレゾルバなどの回転角検出装置である。なお、第一検出手段は、第一変位機構１１１に取り付けられたリニアエンコーダなどでも構わない。なお、複数の第一電動駆動源１１２が存在する場合、第一検出手段は中間移動体１１４、および先端移動体１１５の位置をそれぞれ取得し、これらの検出結果を操作部材２００の位置を示す第一位置情報として検出しても構わない。 The first detection means, which is one of the detection means, is a device that detects actual position information indicating the position of the operating member 200 by the first displacement mechanism 111. Although the type of the first detection means is not particularly limited, in the case of the first embodiment, a rotary encoder or the like is provided in the first electric drive source 112 and detects the rotation angle of the first electric drive source 112. This is a rotation angle detection device such as a resolver. Note that the first detection means may be a linear encoder attached to the first displacement mechanism 111 or the like. Note that when a plurality of first electric drive sources 112 exist, the first detection means acquires the positions of the intermediate moving body 114 and the tip moving body 115, respectively, and uses these detection results as a first detection means indicating the position of the operating member 200. It may be detected as one location information.

検出手段の１つである第二検出手段は、第二変位機構１２１による操作部材２００の位置を示す第二実位置情報を検出する装置である。第二検出手段の種類は特に限定されるものではないが、本実施の形態１の場合、第二検出手段の種類は第一検出手段と同じである。 The second detection means, which is one of the detection means, is a device that detects second actual position information indicating the position of the operating member 200 by the second displacement mechanism 121. Although the type of the second detection means is not particularly limited, in the case of the first embodiment, the type of the second detection means is the same as the first detection means.

検出手段の１つである第三検出手段は、第三変位機構１３１による操作部材２００の位置を示す第三実位置情報を検出する装置である。第三検出手段の種類は特に限定されるものではないが、本実施の形態１の場合、第三検出手段の種類は第一検出手段と同じである。 The third detection means, which is one of the detection means, is a device that detects third actual position information indicating the position of the operating member 200 by the third displacement mechanism 131. Although the type of the third detection means is not particularly limited, in the case of the first embodiment, the type of the third detection means is the same as the first detection means.

検出手段の１つである第四検出手段は、第四変位機構による操作部材２００の位置（姿勢）を示す第四実位置情報を検出する装置である。第四検出手段の種類は特に限定されるものではないが、第四電動駆動源１４２の回転角を検出する回転角検出装置、操作部材２００の回転角を検出する回転角検出装置、および操作部材２００に入力されるトルクセンサの少なくとも１つを含んでもよい。 The fourth detection means, which is one of the detection means, is a device that detects fourth actual position information indicating the position (orientation) of the operating member 200 by the fourth displacement mechanism. The type of the fourth detection means is not particularly limited, but includes a rotation angle detection device that detects the rotation angle of the fourth electric drive source 142, a rotation angle detection device that detects the rotation angle of the operation member 200, and an operation member. 200 may also include at least one torque sensor input to 200.

判断部１５０は、検出手段の異常の有無を判断する。判断部１５０の判断手法は特に限定されるものではないが、本実施の形態２の場合、検出手段から得られた実位置情報が所定範囲内にある状態が所定期間継続し、動作装置の動作情報に含まれる電動駆動源を動作させるための駆動情報が異常でない場合、検出手段に異常が発生したと判断する。 The determining unit 150 determines whether or not there is an abnormality in the detection means. Although the judgment method of the judgment unit 150 is not particularly limited, in the case of the second embodiment, the state in which the actual position information obtained from the detection means is within a predetermined range continues for a predetermined period, and the operation of the operating device is If the drive information for operating the electric drive source included in the information is not abnormal, it is determined that an abnormality has occurred in the detection means.

判断部１５０の具体的な判断手法は特に限定されるものではないが、例えば判断部１５０は、実位置情報が所定範囲内にある状態が所定期間継続し、かつ第一動作情報に含まれる第一駆動情報が異常でない場合、第一検出手段に異常が発生したと判断してもよい。第一駆動情報が異常でない場合とは、例えば第一電動駆動源１１２に電力を供給する第一インバータへの第一指令値（指示電流値）が与えられているにもかかわらず第一電動駆動源１１２に供給する第一実電力値（実電流値）が第一指令値に追従していない場合などである。具体的には、第一指令値と第一実電力値との差分を取得して第二閾値に基づいて閾値判断し、差分が所定値を超えた場合、第一検出手段に異常が発生し、報が異常ではなく、第一検出手段に異常が発生したと判断する。また、判断部１５０は、図５の破線で示すように、第一指令値と第一実電力値の差分が前記所定値を越えず、前記第一実電力値が継続的に増加し、第一実電力値に対して定められた第一閾値を超えた場合は、第一動作装置１１０の動作に異常有りと判断する。 Although the specific determination method of the determination unit 150 is not particularly limited, for example, the determination unit 150 determines that the actual position information remains within a predetermined range for a predetermined period, and the If the first drive information is not abnormal, it may be determined that an abnormality has occurred in the first detection means. The case where the first drive information is not abnormal means, for example, that the first electric drive information is not abnormal even though the first command value (instruction current value) is given to the first inverter that supplies electric power to the first electric drive source 112. This is the case, for example, when the first actual power value (actual current value) supplied to the source 112 does not follow the first command value. Specifically, the difference between the first command value and the first actual power value is obtained, a threshold value is determined based on the second threshold value, and if the difference exceeds a predetermined value, an abnormality occurs in the first detection means. , it is determined that the information is not an abnormality and that an abnormality has occurred in the first detection means. Furthermore, as shown by the broken line in FIG. If the first threshold value determined for one actual power value is exceeded, it is determined that there is an abnormality in the operation of the first operating device 110.

また、判断部１５０は、第一実位置情報が所定範囲内にある状態が所定期間継続し、判断対象である第一動作装置１１０とは別の動作装置の動作情報が異常であると判断する場合、第一検出手段は正常であると判断してもよい。これは、他の動作装置にも異常があると判断する場合、運転者２１０などが操作部材２００に干渉して力を加えている状態であることが推定でき、第一検出手段には異常が発生していないと考えられるからである。 Further, the determination unit 150 determines that the state in which the first actual position information is within a predetermined range continues for a predetermined period and that the operation information of an operation device other than the first operation device 110 that is the determination target is abnormal. In this case, the first detection means may be determined to be normal. This means that if it is determined that there is an abnormality in other operating devices, it can be assumed that the driver 210 or the like is interfering with and applying force to the operating member 200, and that there is an abnormality in the first detection means. This is because it is considered that it has not occurred.

判断部１５０は、第二検出手段、第三検出手段、および第四検出手段に対しても同様の判断手法で異常の有無を判断することができる。なお、各動作装置における異常の有無判断の閾値などはそれぞれ異なる。 The determining unit 150 can also determine the presence or absence of an abnormality with respect to the second detecting means, the third detecting means, and the fourth detecting means using a similar determination method. Note that the threshold values for determining the presence or absence of an abnormality in each operating device are different.

図６は、実施の形態２に係る情報の流れを示すブロック線図である。動作制御部１６０は、判断部１５０が上記の手法により検出手段１０３に異常があると判断した場合、入力切り替え器１６１を用いて情報の取得先を検出手段１０３から推定位置に切り替える。情報の取得先を切り替えた後は、動作制御部１６０は、推定位置基づき電動駆動源を制御する。 FIG. 6 is a block diagram showing the flow of information according to the second embodiment. When the determining unit 150 determines that there is an abnormality in the detecting means 103 using the above method, the operation control unit 160 uses the input switch 161 to switch the information acquisition source from the detecting means 103 to the estimated position. After switching the information acquisition source, the operation control unit 160 controls the electric drive source based on the estimated position.

位置推定部１８０は、検出手段から取得する実位置情報、および駆動情報に基づき位置推定部１８０が備える位置モデルを更新する。また、位置推定部１８０は、判断部１５０が検出手段１０３に異常があると判断した場合、位置モデルの更新を中断する。 The position estimating unit 180 updates the position model included in the position estimating unit 180 based on the actual position information acquired from the detection means and the driving information. Further, the position estimating unit 180 suspends updating of the position model when the determining unit 150 determines that there is an abnormality in the detecting means 103.

図７は、位置モデルの更新の流れを示すフローチャートである。本実施の形態２の場合位置モデルの更新は、操作部材２００の変位の完了後に実行される（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）。つまり、第一動作装置１１０による操作部材２００の移動が完了すると、判断部１５０は、第一動作情報に外乱による情報が付加されているか否かを判断する（Ｓ１０２）。外乱とは、例えば運転者２１０が移動中の操作部材２００に対し力を加えた場合などである。 FIG. 7 is a flowchart showing the flow of updating the location model. In the case of the second embodiment, the position model is updated after the displacement of the operating member 200 is completed (S101: Yes). That is, when the movement of the operating member 200 by the first operating device 110 is completed, the determining unit 150 determines whether information due to disturbance is added to the first operating information (S102). The disturbance is, for example, when the driver 210 applies force to the operating member 200 while it is moving.

判断部１５０が、外乱ありと判断した場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、更新処理は実行されずに終了する。判断部１５０が、外乱無し、と判断した場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、位置推定部１８０は、更新処理を実行する（Ｓ１０３）。 If the determination unit 150 determines that there is a disturbance (S102: Yes), the update process ends without being executed. If the determining unit 150 determines that there is no disturbance (S102: No), the position estimating unit 180 executes an update process (S103).

具体的な更新方法は、採用される位置モデルによって異なるものであり、限定されるものではない。例えば位置モデルが変位機構をモデル化した伝達関数の場合、位置推定部１８０は、入力された情報、および出力した情報に基づきパラメータの値を更新する。また、位置モデルが人工知能の場合、入力された情報、および出力した情報を入力ベクトルとして人工知能に与え学習により位置モデルを更新する。 The specific updating method differs depending on the position model employed and is not limited. For example, if the position model is a transfer function that models a displacement mechanism, the position estimation unit 180 updates the parameter values based on input information and output information. Furthermore, when the position model is an artificial intelligence, input information and output information are given to the artificial intelligence as input vectors, and the position model is updated through learning.

動作装置の動作完了の度に位置モデルを更新することにより、気温の変化や経年劣化などによる変化機構の状態の変化を適切に反映させた位置モデルとすることができる。 By updating the position model every time the operation of the operating device is completed, it is possible to create a position model that appropriately reflects changes in the state of the change mechanism due to changes in temperature, deterioration over time, and the like.

本実施の形態２に係るステアリング装置１００によれば、異常の発生により検出手段の出力に基づく制御から推定位置に基づく制御に切り替えることができる。従って、冗長化のために複数のセンサを配置しなくとも、検出手段異常時の保証を推定位置により実行することができる。 According to the steering device 100 according to the second embodiment, when an abnormality occurs, control based on the output of the detection means can be switched to control based on the estimated position. Therefore, without arranging a plurality of sensors for redundancy, it is possible to guarantee the detection means in the event of an abnormality based on the estimated position.

また、異常発生の有無の判断も、操作部材２００を指定の位置に変位させるために用いられる駆動情報、および位置情報に基づき判断するため、部品点数の上昇を抑制できる。 Furthermore, since the determination of whether an abnormality has occurred is made based on the drive information used to displace the operating member 200 to a specified position and the position information, an increase in the number of parts can be suppressed.

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。 Note that the present invention is not limited to the above embodiments. For example, the embodiments of the present invention may be realized by arbitrarily combining the components described in this specification or by excluding some of the components. The present invention also includes modifications obtained by making various modifications to the above-described embodiments that a person skilled in the art can conceive without departing from the gist of the present invention, that is, the meaning of the words written in the claims. It will be done.

例えば動作制御部１６０は、判断部１５０が、第一動作装置１１０の動作に異常有りと判断した場合、第二動作装置１２０、第三動作装置１３０、および第四動作装置１４０の少なくとも１つに所定の動作をさせてもよい。例えば動作制御部１６０は、所定の動作として第二動作装置１２０が停止している場合に動作させる、所定のストロークで振動させるなどの動作を第二動作装置１２０に実行させる。これにより、判断部１５０は、動作制御部１６０が所定の動作をさせた第二動作装置１２０の第二動作情報を取得して第二動作装置１２０に異常があるか否かを判断し、第一動作装置１１０の状態を詳細に判断することが可能となる。 For example, when the determining unit 150 determines that there is an abnormality in the operation of the first operating device 110, the operation control unit 160 controls at least one of the second operating device 120, the third operating device 130, and the fourth operating device 140. A predetermined operation may be performed. For example, the operation control unit 160 causes the second operating device 120 to perform an operation such as operating when the second operating device 120 is stopped or vibrating with a predetermined stroke as a predetermined operation. Thereby, the determination unit 150 acquires the second operation information of the second operation device 120 that has been caused to perform a predetermined operation by the operation control unit 160, determines whether or not there is an abnormality in the second operation device 120, and determines whether or not there is an abnormality in the second operation device 120. It becomes possible to determine the state of one operating device 110 in detail.

また、ステアリング装置１００は、ステアバイワイヤではなく、転舵輪と操作部材２００とが機械的に接続されたステアリングに用いられても構わない。例えば、運転者２１０の体格に応じて操作部材２００の位置を電動モータの駆動力を用いて変化させるステアリング装置１００であってもよい。 Moreover, the steering device 100 may be used for steering in which steered wheels and the operating member 200 are mechanically connected, instead of steer-by-wire. For example, the steering device 100 may change the position of the operating member 200 according to the physique of the driver 210 using the driving force of an electric motor.

また、車両の幅方向に延在し移動方向と交差する回転軸周りに操作部材２００が回転して格納される場合を説明したが、第四動作装置１４０を備えずに操作部材２００の姿勢を維持したままダッシュボード２２０内に埋没する場合など、操作部材２００の格納状態は限定されるものではない。 Further, although the case has been described in which the operating member 200 is rotated and stored around the rotation axis extending in the width direction of the vehicle and intersecting the moving direction, the attitude of the operating member 200 is changed without providing the fourth operating device 140. The storage state of the operation member 200 is not limited, such as when the operation member 200 is buried in the dashboard 220 while being maintained.

本発明は、操作部材の位置を電動で変化させることのできるステアリング装置に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in a steering device that can electrically change the position of an operating member.

１００…ステアリング装置、１０３…検出手段、１１０…第一動作装置、１１１…第一変位機構、１１２…第一電動駆動源、１２０…第二動作装置、１２１…第二変位機構、１２２…第二電動駆動源、１３０…第三動作装置、１３１…第三変位機構、１３２…第三電動駆動源、１４０…第四動作装置、１４２…第四電動駆動源、１５０…判断部、１５１…駆動源制御装置、１６０…動作制御部、１６１…器、１７０…情報積算部、１８０…位置推定部、２００…操作部材、２１０…運転者、２２０…ダッシュボード DESCRIPTION OF SYMBOLS 100... Steering device, 103... Detection means, 110... First operating device, 111... First displacement mechanism, 112... First electric drive source, 120... Second operating device, 121... Second displacement mechanism, 122... Second Electric drive source, 130... Third operating device, 131... Third displacement mechanism, 132... Third electric drive source, 140... Fourth operating device, 142... Fourth electric drive source, 150... Judgment unit, 151... Drive source Control device, 160... Operation control unit, 161... Instrument, 170... Information integration unit, 180... Position estimation unit, 200... Operation member, 210... Driver, 220... Dashboard

Claims (9)

運転者が操作する操作部材の位置を変化させる変位機構、および前記変位機構を動作させる電動駆動源を備える動作装置と、
前記電動駆動源を動作させる電力に関する情報である駆動情報を積算し積算駆動情報を生成する情報積算部と、
前記積算駆動情報に基づき前記変位機構による前記操作部材の推定位置を位置モデルにより算出する位置推定部と、
前記位置推定部により算出された推定位置に基づき前記電動駆動源を制御する動作制御部と、
を備えるステアリング装置。 an operating device including a displacement mechanism that changes the position of an operating member operated by a driver; and an electric drive source that operates the displacement mechanism;
an information integration unit that integrates drive information that is information regarding electric power for operating the electric drive source and generates integrated drive information;
a position estimating unit that calculates an estimated position of the operating member by the displacement mechanism based on the integrated drive information using a position model;
an operation control unit that controls the electric drive source based on the estimated position calculated by the position estimation unit;
A steering device comprising: 前記動作制御部は、
前記推定位置が目標位置に追従するよう電動駆動源を制御する
請求項１に記載のステアリング装置。 The operation control section includes:
The steering device according to claim 1, wherein an electric drive source is controlled so that the estimated position follows a target position. 前記変位機構による前記操作部材の位置を示す実位置情報を検出する検出手段と、
前記検出手段の異常の有無を判断する判断部と、を備え、
前記動作制御部は、
前記判断部が前記検出手段に異常があると判断した場合、前記推定位置に基づき前記電動駆動源を制御する
請求項１または２に記載のステアリング装置。 detection means for detecting actual position information indicating the position of the operating member by the displacement mechanism;
a determination unit that determines whether or not there is an abnormality in the detection means,
The operation control section includes:
The steering device according to claim 1 or 2, wherein when the determination unit determines that there is an abnormality in the detection means, the electric drive source is controlled based on the estimated position. 前記判断部は、
前記実位置情報が所定範囲内にある状態が所定期間継続し、前記動作装置の動作に関する情報である動作情報に含まれる前記電動駆動源を動作させるための駆動情報が異常でない場合、前記検出手段に異常が発生したと判断する
請求項３に記載のステアリング装置。 The judgment unit is
If the state in which the actual position information is within a predetermined range continues for a predetermined period and the drive information for operating the electric drive source included in the operation information that is information regarding the operation of the operating device is not abnormal, the detection means The steering device according to claim 3, wherein it is determined that an abnormality has occurred in the steering device. 複数の動作装置を備える場合であって、
前記判断部は、
前記実位置情報が所定範囲内にある状態が所定期間継続し、判断対象とは別の動作装置の動作情報が異常である場合、前記検出手段は正常であると判断する
請求項３に記載のステアリング装置。 In the case where a plurality of operating devices are provided,
The judgment unit is
4. The detection means determines that the detection means is normal when the actual position information continues to be within a predetermined range for a predetermined period and the operation information of an operation device other than the determination target is abnormal. Steering device. 前記位置推定部は、
前記実位置情報、および前記駆動情報に基づき前記位置モデルを更新する
請求項３から５のいずれか一項に記載のステアリング装置。 The position estimating unit is
The steering device according to any one of claims 3 to 5, wherein the position model is updated based on the actual position information and the drive information. 前記位置推定部は、
前記判断部が前記検出手段に異常があると判断した場合、前記位置モデルの更新を中断する
請求項３から６のいずれか一項に記載のステアリング装置。 The position estimating unit is
The steering device according to any one of claims 3 to 6, wherein when the determination unit determines that there is an abnormality in the detection means, updating of the position model is interrupted. ステアリング装置において、運転者が操作する操作部材の位置を変化させる変位機構、および前記変位機構を動作させる電動駆動源を備える動作装置の前記電動駆動源を制御する駆動源制御方法であって、
前記電動駆動源を動作させる電力に関する情報である駆動情報を積算し積算駆動情報を情報積算部が生成し、
前記積算駆動情報に基づき前記変位機構による前記操作部材の推定位置を位置モデルにより位置推定部が算出し、
前記位置推定部により算出された推定位置に基づき前記電動駆動源を動作制御部が制御する
駆動源制御方法。 In a steering device, a drive source control method for controlling an electric drive source of an operating device including a displacement mechanism that changes the position of an operating member operated by a driver, and an electric drive source that operates the displacement mechanism, the method comprising:
An information integration unit generates integrated drive information by integrating drive information that is information regarding electric power for operating the electric drive source,
A position estimation unit calculates an estimated position of the operating member by the displacement mechanism based on the integrated drive information, using a position model;
A drive source control method, wherein an operation control section controls the electric drive source based on an estimated position calculated by the position estimating section. 請求項８に記載の駆動源制御方法をコンピュータに実現させる駆動源制御プログラム。 A drive source control program that causes a computer to implement the drive source control method according to claim 8.
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