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JP2006228002A - Dual system with failure detection function - Google Patents

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JP2006228002A
JP2006228002A JP2005042354A JP2005042354A JP2006228002A JP 2006228002 A JP2006228002 A JP 2006228002A JP 2005042354 A JP2005042354 A JP 2005042354A JP 2005042354 A JP2005042354 A JP 2005042354A JP 2006228002 A JP2006228002 A JP 2006228002A
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Japan
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output
subsystem
physical quantity
steering angle
steering
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Application number
JP2005042354A
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Japanese (ja)
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Tadashi Higo
正 肥後
Yasuhiro Sato
靖裕 佐藤
Hiroshi Arita
寛史 有田
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Original Assignee
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】二重化したサブシステムの何れに故障の可能性が高いかを判定でき、しかもセンサを用いることなくその故障の判定ができる故障検知機能付き二重系システムの提供。
【解決手段】入力Uを共通の入力とするサブシステムA及びBでなる二重系Dと、入力Uを受け、サブシステムAの出力Q又はサブシステムBの出力Qをモデル化により推定した推定値を擬似出力Pとして計算により生成する計算モデルXと、出力Q及びQ並びに擬似出力Pを比較し、サブシステムA又はBのうちのいずれが故障であるかを多数決論理で判定し、出力Q及びQのうちの正常な方を選択し、システム1の出力Qとする判定選択部Gとから構成される。判定選択部Gは、擬似出力Pが常に正しいとして判定する。計算モデルXは、サブシステムA又はBの伝達関数モデルをプログラムにより実現し、その伝達関数に入力Uを加えたときの出力を擬似出力Pとする。
【選択図】 図1
Provided is a duplex system with a failure detection function that can determine which of the redundant subsystems has a high possibility of failure and can determine the failure without using a sensor.
A dual system D composed of subsystems A and B having an input U as a common input and an input U, and an output Q A of the subsystem A or an output Q B of the subsystem B are estimated by modeling. The calculation model X generated by calculation using the estimated value as a pseudo output P is compared with the outputs Q A and Q B and the pseudo output P, and it is determined by majority logic whether one of the subsystems A or B is faulty. And a determination selection unit G that selects the normal one of the outputs Q A and Q B and sets it as the output Q of the system 1. The determination selection unit G determines that the pseudo output P is always correct. In the calculation model X, a transfer function model of the subsystem A or B is realized by a program, and an output when an input U is added to the transfer function is set as a pseudo output P.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、同一構成の2つのサブシステムを並列に備えることにより、信頼性の向上を図った二重系システムであって、特に2つのサブシステムの内の一方が故障したときに、どちらのサブシステムが故障したかを検知できるようにした二重系システムに関する。   The present invention is a dual system in which reliability is improved by providing two subsystems of the same configuration in parallel, particularly when one of the two subsystems fails. The present invention relates to a dual system capable of detecting whether a subsystem has failed.

自動車の手動式のステアリング装置は、ハンドル(ステアリングホイール)、コラム、ステアリングギア、ステアリングリンク装置等でなる。ステアリングリンク装置は、転回車輪(「操向車輪」と称される)の転舵を行うことにより、自動車の舵取りをする。運転者が、ハンドルを回転し、舵取り操作を行うと、ハンドルに与えられた回転力と舵角(前述の操作角に同じ)とは、コラム、ステアリングギア、ステアリングリンク装置を介して、転回車輪へ伝えられる。   A manual steering device of an automobile includes a steering wheel (steering wheel), a column, a steering gear, a steering link device, and the like. The steering link device steers an automobile by turning a turning wheel (referred to as a “steering wheel”). When the driver rotates the steering wheel and performs a steering operation, the rotational force applied to the steering wheel and the steering angle (same as the above-mentioned operating angle) are determined by turning the wheel through the column, steering gear, and steering link device. To be told.

上記現用のステアリング装置におけるコラム、ステアリングギア、ステアリングリンク装置は、機械要素でなり、所用の取り付け空間が大きく、自動車の室内空間を制限する。このような機械要素を電気系に置き換えたステアバイワイヤシステムと呼ばれるステアリングシステムが提案されている。ステアバイワイヤシステムでは、転回車輪を転回させるモータ(サーボモータ)を備え、ハンドルの舵角情報は電気線路でモータ制御系に送られ、モータ制御系は舵角情報に基づきモータの回転を制御する。モータの回転力は、リンク機構を介して転回車輪へ伝え、転回車輪を転舵させる。   The column, the steering gear, and the steering link device in the above-described current steering device are mechanical elements, and a large installation space is required, which restricts the interior space of the automobile. A steering system called a steer-by-wire system in which such mechanical elements are replaced with electric systems has been proposed. In the steer-by-wire system, a motor (servo motor) that rotates the rotating wheel is provided, and steering angle information of the steering wheel is sent to the motor control system via an electric line, and the motor control system controls the rotation of the motor based on the steering angle information. The rotational force of the motor is transmitted to the turning wheel via the link mechanism, and the turning wheel is steered.

ステアバイワイヤシステムでは、電気回路でなる制御系に故障が生じると、操舵不能などの重大な事態に陥る懸念がある。ステアバイワイヤシステムの安全性(フェールセーフ)を向上する手段としては、制御系を冗長化することがまず考えられる。特許文献1には、図7に示すような3重系の冗長化制御装置が開示されている。特許文献1の制御装置では、宇宙機の位置、目標物との相対姿勢を検出するセンサ(1)のセンサデータ(2)を3つのコントローラ内のセンサ信号処理回路(3)で処理して位置・相対姿勢データ(4)を得る。3つの計算機(5)は、そのデータ(4)を入力して各種処理を行い、アクチュエータ制御信号(6)を生成し、監視制御回路(13)へ出力する。監視制御回路(13)は、3つのコントローラ(8)から出力されるアクチュエータ制御信号(6)をチェックし、アクチュエータ(12)へ駆動信号を出力する。監視制御回路(13)は、コントローラ(8)の動作をチェックする。3台のコントローラ(8)は、監視制御回路(13)の動作をチェックすることにより、危険を回避するための制御処理を行う。   In a steer-by-wire system, there is a concern that a serious situation such as inability to steer will occur if a control system comprising an electric circuit fails. As a means for improving the safety (fail-safe) of the steer-by-wire system, it is first considered to make the control system redundant. Patent Document 1 discloses a triple redundant control device as shown in FIG. In the control device of Patent Document 1, the sensor data (2) of the sensor (1) for detecting the position of the spacecraft and the relative posture with the target is processed by the sensor signal processing circuit (3) in the three controllers. -Obtain relative attitude data (4). The three computers (5) input the data (4), perform various processes, generate an actuator control signal (6), and output it to the monitoring control circuit (13). The monitoring control circuit (13) checks the actuator control signal (6) output from the three controllers (8) and outputs a drive signal to the actuator (12). The supervisory control circuit (13) checks the operation of the controller (8). The three controllers (8) perform control processing to avoid danger by checking the operation of the supervisory control circuit (13).

図8は特許文献2に記載の自動車用制御装置を示す図である。この自動車用制御装置では、スロットルバルブ7の開度を複数のスロットル開度センサ81
〜8nで検出し、空気密度ρと回転数Neと吸入空気量qとから推定スロットル開度演算手段11で推定スロットル開度演算を行い、推定スロットル開度ΘIと複数のスロットル開度センサの検出信号とを比較演算手段15で比較演算して、スロットル開度センサの故障の判定を行い、その程度に応じて燃料供給停止または強制休筒を行う。空気密度ρは空気密度センサ9で検出し、回転数Neは回転数センサ10で検出し、吸入空気量qは空気流量センサ12および吸入空気量検出手段13で検出する。特許文献2では、図8の構成でもって、スロットル開度センサの故障検出を確実にすることにより、スロットル開度センサの故障による自動車の暴走防止とドライバビリティの向上が可能であり、自動車用制御装置の信頼性が向上するとしている。
FIG. 8 is a diagram showing the automobile control device described in Patent Document 2. As shown in FIG. In this automobile control device, the opening degree of the throttle valve 7 is set to a plurality of throttle opening degree sensors 8 1.
-8 n , and the estimated throttle opening calculation means 11 calculates the estimated throttle opening from the air density ρ, the rotational speed Ne, and the intake air amount q, and the estimated throttle opening Θ I and a plurality of throttle opening sensors The comparison calculation means 15 compares the detected signal and determines whether or not the throttle opening sensor has failed, and depending on the degree, the fuel supply is stopped or forced cylinder deactivation is performed. The air density ρ is detected by the air density sensor 9, the rotation speed Ne is detected by the rotation speed sensor 10, and the intake air amount q is detected by the air flow rate sensor 12 and the intake air amount detection means 13. In Patent Document 2, with the configuration of FIG. 8, it is possible to prevent the runaway of the automobile due to the failure of the throttle opening sensor and improve the drivability by ensuring the failure detection of the throttle opening sensor. It is said that the reliability of the device will be improved.

特開平5―286499JP-A-5-286499 特開平5―312090JP-A-5-312090

特許文献1のような3重系の冗長化制御装置では、監視制御回路(13)は3つのコントローラ(8)から出力されるアクチュエータ制御信号を比較し、3つのアクチュエータ制御信号(6)相互の差が所定の閾値を越えたときは、多数決原理により、3つのコントローラ(8)のうちのどれが故障している可能性が大きいかを判定できる。しかしながら、3重系の冗長システムは、小型のシステムでは採用に困難が生じ易い。例えば、前記ステアバイワイヤ方式のステアリングシステムを軽自動車に搭載しようとすると、3個のモータ及びリンク機構を要するから、搭載のための所要空間が大きくなり、重量も大きくなり、更に製造価格も高くなる。   In the triple redundant control device as in Patent Document 1, the supervisory control circuit (13) compares the actuator control signals output from the three controllers (8) and compares the three actuator control signals (6) with each other. When the difference exceeds a predetermined threshold, it is possible to determine which of the three controllers (8) is likely to be broken by the majority rule. However, it is easy to adopt a triple redundant system in a small system. For example, if the steer-by-wire steering system is to be mounted on a mini vehicle, three motors and a link mechanism are required, which increases the required space for mounting, increases the weight, and increases the manufacturing price. .

3重系の冗長システムにおける所要空間および重量の大きさを軽減するために、2つのサブシステムを設けた2重系の冗長システムの採用が考えられる。一方のサブシステムの故障を検出できれば他方のサブシステムへ切り替えることができるので、サブシステムを1つだけ備える一重系に比べれば安全性が向上するといえる。しかし、単なる二重系システムでは、現用のサブシステムが故障か否かの判定において多数決論理が適用できない。そこで、単なる二重系システムは、ステアバイワイヤシステム等の高度の安全性が求められるシステムには適さない。ステアバイワイヤシステム等の高度の安全性が求められる冗長系システムでは、故障サブシステムを冗長系システムから切り離す必要があり、そのためには複数のサブシステムのうちの故障サブシステムを高い信頼性をもって探し出せる判定手段の採用が不可避である。   In order to reduce the required space and weight of the triple redundant system, it is possible to adopt a dual redundant system provided with two subsystems. If a failure of one subsystem can be detected, it is possible to switch to the other subsystem, so it can be said that the safety is improved as compared to a single system having only one subsystem. However, in a simple dual system, majority logic cannot be applied to determine whether or not a working subsystem is faulty. Therefore, a simple dual system is not suitable for a system that requires a high level of safety such as a steer-by-wire system. In redundant systems that require a high level of safety, such as steer-by-wire systems, it is necessary to isolate the faulty subsystem from the redundant system. Adoption of means is inevitable.

特許文献2の自動車用制御装置によれば、推定スロットル開度ΘIと複数のスロットル開度センサの検出信号とを比較演算手段15で比較演算して、スロットル開度センサの故障の判定が可能である。しかしながら、推定スロットル開度ΘIは、空気密度センサ9で検出した空気密度ρ、回転数センサ10で検出した回転数Ne、空気流量センサ12および吸入空気量検出手段13で検出した吸入空気量qを用いて、推定スロットル開度演算手段11で推定スロットル開度演算を行うことにより、生成している。このように、多重化したスロットル開度センサの故障判定に、格別な空気密度センサ9、回転数センサ10並びに空気流量センサ12および吸入空気量検出手段13を要する特許文献2の自動車用制御装置の構成では、多重化システムを一層複雑化する。特許文献2の冗長系が、スロットル開度センサというサブシステムを2個とした最小構成の二重化システムであっても、必要なセンサはやはり空気密度センサ9、回転数センサ10及び空気流量センサ12の3個であり、サブシステムを二重化した二重化システムの構成における故障判定手段の複雑性は軽減されない。故障判定手段に物理的なセンサを設ければ、センサ自体に故障の確率が相当にある。したがって、特許文献2の冗長系システムには、センサ設置のための空間を要するので小型のシステムでは採用に困難が生じ易いという特許文献1の冗長系システムの欠点は解消されない上、更に故障判定手段としての物理的なセンサに起因する安全性・信頼性の低下を招くという欠点がある。 According to the automobile control device of Patent Document 2, the estimated throttle opening Θ I and the detection signals of the plurality of throttle opening sensors are compared and calculated by the comparison calculation means 15 to determine whether or not the throttle opening sensor has failed. It is. However, the estimated throttle opening Θ I is determined by the air density ρ detected by the air density sensor 9, the rotational speed Ne detected by the rotational speed sensor 10, the intake air amount q detected by the air flow rate sensor 12 and the intake air amount detecting means 13. The estimated throttle opening calculation means 11 performs calculation using the estimated throttle opening calculation means 11. As described above, the vehicle control apparatus of Patent Document 2 that requires special air density sensor 9, rotation speed sensor 10, air flow rate sensor 12, and intake air amount detection means 13 for failure determination of the multiplexed throttle opening sensor. The configuration further complicates the multiplexing system. Even if the redundant system of Patent Document 2 is a duplex system having a minimum configuration with two subsystems called throttle opening sensors, the necessary sensors are still the air density sensor 9, the rotation speed sensor 10, and the air flow rate sensor 12. The complexity of the failure determination means in the configuration of the duplex system in which the number of subsystems is duplexed is not reduced. If a physical sensor is provided in the failure determination means, the sensor itself has a considerable probability of failure. Therefore, since the redundant system of Patent Document 2 requires a space for sensor installation, the disadvantage of the redundant system of Patent Document 1 that is difficult to adopt in a small system is not solved, and further, failure determination means As a result, there is a drawback that the safety and reliability are lowered due to the physical sensor.

そこで、本発明の目的は、二重化したサブシステムの何れに故障の可能性が高いかを判定でき、しかもセンサを用いることなくその故障の判定ができる故障検知機能付き二重系システムの提供にある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a duplex system with a failure detection function that can determine which of the redundant subsystems has a high possibility of failure and can determine the failure without using a sensor. .

前述の課題を解決するために本発明は次の手段を提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides the following means.

(1)第1の物理量をそのまま、又は第1の物理量の変換をして得た第2の物理量を共通の入力とする第1及び第2のサブシステムでなる二重系と、
前記第1又は第2の物理量を受け、前記第1又は第2のサブシステムの出力をモデル化により推定した推定値を擬似出力として計算により生成する計算モデルと、
前記第1及び第2のサブシステムの出力並びに前記擬似出力を比較し、該第1又は第2のサブシステムのうちのいずれが故障であるかを多数決論理で判定する判定手段と
を含んでなる故障検知機能付き二重系システム。
(1) a duplex system composed of first and second subsystems using the first physical quantity as it is or the second physical quantity obtained by converting the first physical quantity as a common input;
A calculation model that receives the first physical quantity or the second physical quantity and generates an estimated value obtained by modeling the output of the first or second subsystem by modeling as a pseudo output;
Determining means for comparing the outputs of the first and second subsystems and the pseudo output and determining by majority logic which of the first or second subsystem is faulty. Dual system with failure detection function.

(2)車両の操縦ハンドルの操作角に基づく該車両の目標操向方向と該車両の操向車輪の操舵角との差である第1の物理量を前記第1の物理量とし、
前記第1の物理量を移動量に変換し、該移動量を前記第2の物理量とする動力装置を備え、
前記第1及び第2のサブシステムの各々は、前記移動量に基づく前記操舵角を取り出すリンク機構および該リンク機構で取り出された該操舵角を検知する操舵角センサを備え、
前記計算モデルは、前記第1の物理量に基づき前記操舵角センサの出力の推定値を計算し、該推定値を前記擬似出力とし、
前記判定手段は、前記第1及び第2のサブシステムの前記操舵角センサの出力と前記擬似出力との比較により、該第1及び第2のサブシステムの内のいずれが故障であるかを判定する
ことを特徴とする前記(1)に記載の故障検知機能付き二重系システム。
(2) A first physical quantity that is a difference between a target steering direction of the vehicle based on an operation angle of a steering handle of the vehicle and a steering angle of a steering wheel of the vehicle is set as the first physical quantity,
A power unit that converts the first physical quantity into a movement quantity and uses the movement quantity as the second physical quantity;
Each of the first and second subsystems includes a link mechanism that extracts the steering angle based on the amount of movement, and a steering angle sensor that detects the steering angle extracted by the link mechanism,
The calculation model calculates an estimated value of the output of the steering angle sensor based on the first physical quantity, the estimated value as the pseudo output,
The determination means determines which one of the first and second subsystems is defective by comparing the output of the steering angle sensor of the first and second subsystems with the pseudo output. The dual system with a failure detection function according to (1) above.

(3)車両の操縦ハンドルの操作角に基づく該車両の目標操向方向と該車両の操向車輪の操舵角との差を前記第1の物理量とし、
前記第1又は第2のサブシステムの各々は、前記第1の物理量に基づき回転力を生成するモータ及び該モータの駆動電流を検知する電流センサを備え、
前記計算モデルは、前記第1の物理量に基づき前記電流センサの出力の推定値を計算し、該推定値を前記擬似出力とし、
前記判定手段は、前記第1及び第2のサブシステムの前記電流センサの出力と前記擬似出力との比較により、該第1及び第2のサブシステムの内のいずれが故障であるかを判定する
ことを特徴とする前記(1)に記載の故障検知機能付き二重系システム。
(3) The difference between the target steering direction of the vehicle based on the operation angle of the steering handle of the vehicle and the steering angle of the steering wheel of the vehicle is the first physical quantity,
Each of the first or second subsystem includes a motor that generates a rotational force based on the first physical quantity, and a current sensor that detects a driving current of the motor,
The calculation model calculates an estimated value of the output of the current sensor based on the first physical quantity, the estimated value as the pseudo output,
The determination means determines which one of the first and second subsystems is faulty by comparing the output of the current sensor of the first and second subsystems with the pseudo output. The dual system with a failure detection function according to (1) above.

(4)第1の物理量をそのまま、又は第1の物理量の変換をして得た第2の物理量を入力とするサブシステムと、
前記第1又は第2の物理量を受け、前記サブシステムの出力をモデル化により推定した推定値を擬似出力として計算により生成する計算モデルと、
前記サブシステムの出力と前記擬似出力とを比較し、該サブシステムの故障の有無を判定する判定手段と
を含んでなる故障検知機能付きシステム。
(4) a subsystem that receives the first physical quantity as it is or receives the second physical quantity obtained by converting the first physical quantity;
A calculation model that receives the first or second physical quantity and generates an estimated value obtained by modeling the output of the subsystem by modeling as a pseudo output; and
A system with a failure detection function, comprising: a determination unit that compares the output of the subsystem with the pseudo output and determines whether or not there is a failure in the subsystem.

上記構成の本発明の故障検知機能付き二重系システムは、二重化サブシステムに加えて計算モデルを設けた擬似三重系である。計算モデルでは、二重化サブシステムの入力の物理量に基づき、該サブシステムの出力に近似した出力を擬似出力として計算する。そこで、本発明の故障検知機能付き二重系システムでは、この擬似三重系の各出力を判定手段で比較することにより、何れのサブシステムの故障の可能性が高いかが多数決論理で判定できる。計算モデルはマイクロプロセッサ及びプログラムで実現できるので、リンク機構等のサブシステムに比べて小型、軽量、安価であるから、本発明の故障検知機能付き二重系システムは、小型のシステムにも容易に適用できる。また、本発明の故障検知機能付き二重系システムは、擬似三重系で構成されるので、単なる二重系システムよりもシステム全体としての安全性・信頼性は改善される。   The dual system with a fault detection function of the present invention having the above configuration is a pseudo triple system in which a calculation model is provided in addition to the dual subsystem. In the calculation model, an output approximate to the output of the subsystem is calculated as a pseudo output based on the physical quantity of the input of the duplexed subsystem. Therefore, in the dual system with a failure detection function of the present invention, by comparing each output of the pseudo triple system by the determination means, it is possible to determine which subsystem has a high possibility of failure by majority logic. Since the calculation model can be realized by a microprocessor and a program, it is smaller, lighter and cheaper than a subsystem such as a link mechanism. Therefore, the dual system with a fault detection function of the present invention can be easily applied to a small system. Applicable. Moreover, since the dual system with a failure detection function of the present invention is configured in a pseudo triple system, the safety and reliability of the entire system is improved as compared with a simple dual system.

その上、本発明の故障検知機能付き二重系システムでは、特許文献1のような三重系システムにすることもなく、また特許文献2のように故障検出用センサを備えることもなくサブシステムの故障の判定をするから、小型のシステムにも容易に適用でき、システム全体としての安全性・信頼性がサブシステムを三重系にしたときと同様に向上できるという有利性が担保される。このように、本発明の故障検知機能付き二重系システムは、三重系システムにすることもなく、また故障検出用センサを備えることもなくサブシステムの故障の判定をするから、サブシステムを三重系にした三重系冗長システムに比べ、小型、軽量、安価であり、部品の交換や点検の回数、費用を軽減できる。   In addition, in the dual system with a failure detection function of the present invention, there is no triple system as in Patent Document 1, and there is no failure detection sensor as in Patent Document 2. Since the failure is judged, it can be easily applied to a small system, and the advantage that the safety and reliability of the entire system can be improved in the same way as when the subsystem is triple-systemd is ensured. As described above, the duplex system with a failure detection function of the present invention determines a subsystem failure without using a triple system and without providing a failure detection sensor. Compared to the triple redundant system, it is smaller, lighter, and less expensive, and can reduce the number of parts exchanges and inspections and the cost.

次に実施の形態を挙げ、本発明を一層具体的に説明する。   Next, the present invention will be described more specifically with reference to embodiments.

図1は本発明の第1の実施の形態の構成を示す図である。本図において、1は本発明の一実施の形態である故障検知機能付き二重系システム、Cはコントローラ、Dは二重系、A,Bはサブシステム、Xは計算モデル、Gは判定選択部である。故障検知機能付き二重系システム1は、二重系D、計算モデルX及び判定選択部Gでなる。二重系DはサブシステムA及びBでなる。コントローラCの出力は、故障検知機能付き二重系システム1に対する入力Uである。入力Uは前述の第1の物理量に相当する。サブシステムA及びBは、同じ構成であり、入力Uを処理し、それぞれ出力Q及びQを生成する。計算モデルXは、マイクロプロセッサ及びプログラムでなる。そのプログラムは、サブシステムAにおける処理を模した伝達関数で計算をし、擬似出力Pを生成する。擬似出力Pは、入力UがサブシステムAで処理されたときにおけるサブシステムAの出力Qをモデルにより推定した推定値である。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the first exemplary embodiment of the present invention. In this figure, 1 is a dual system with a fault detection function according to an embodiment of the present invention, C is a controller, D is a dual system, A and B are subsystems, X is a calculation model, and G is a decision selection. Part. The dual system 1 with a failure detection function includes a dual system D, a calculation model X, and a determination selection unit G. Duplex system D consists of subsystems A and B. The output of the controller C is an input U to the duplex system 1 with a failure detection function. The input U corresponds to the first physical quantity described above. Subsystems A and B have the same configuration and process input U to produce outputs Q A and Q B , respectively. The calculation model X includes a microprocessor and a program. The program calculates with a transfer function simulating the processing in the subsystem A and generates a pseudo output P. The pseudo output P is an estimated value obtained by estimating the output Q A of the subsystem A when the input U is processed by the subsystem A using a model.

図2は、図1における判定選択部Gの内部構成を示す図である。判定選択部Gは、判定部Γおよび選択部Πでなる。判定部Γは、出力Q及びQ並びに擬似出力Pを受け、表1の判定基準表に従い、サブシステムA及びBが正常であるか故障であるかを判定し、判定を表す判定データλを出力する。判定基準表におけるξ及びξ’は許容誤差である。許容誤差ξの次元は、出力Q、Q、Pの次元である。選択部Πは、判定データλで示される判定に従い、出力Q又はQのうちの一方を出力Qとして選択する。 FIG. 2 is a diagram illustrating an internal configuration of the determination selection unit G in FIG. The determination selection unit G includes a determination unit Γ and a selection unit Π. The determination unit Γ receives the outputs Q A and Q B and the pseudo output P, determines whether the subsystems A and B are normal or faulty according to the determination criterion table of Table 1, and determines determination data λ representing the determination Is output. Ξ and ξ ′ in the criterion table are allowable errors. The dimension of the tolerance ξ is the dimension of the outputs Q A , Q B , P. The selector Π selects one of the outputs Q A and Q B as the output Q according to the determination indicated by the determination data λ.

Figure 2006228002
Figure 2006228002

図3は、一般的なステアバイワイヤシステムにおける二重系部分および関連部分の一例を示す機能構成図である。モータM及びMはサーボモータ、操舵力伝達機構Fは、モータM,Mの出力である操舵力を転回車輪へ伝達する機械部分である。リンクL及びLは転回車輪の操舵角を検知するために、転回車輪とともにキングピン回りに回転する機械要素(ナックルアーム等)に連結されたリンクである。リンクLの出力のδLA及びリンクLの出力のδLBを出力する。二重系#1はモータM及びMでなり、二重系#2はリンクL及びLでなる。 FIG. 3 is a functional configuration diagram illustrating an example of a dual system part and a related part in a general steer-by-wire system. Motor M A and M B is a servo motor, a steering force transmission mechanism F is a machine part that transmits the motor M A, is the output steering force M B to turn the wheel. The links L A and L B are links connected to a mechanical element (such as a knuckle arm) that rotates around the kingpin together with the turning wheel in order to detect the steering angle of the turning wheel. Outputting a [delta] LB of the output link L A [delta] LA and link L B of the output of. Dual system # 1 becomes a motor M A and M B, dual system # 2 is the link L A and L B.

入力Uは、車両の操縦ハンドルの操作角に基づく該車両の目標操向方向と該車両の転回車輪の操舵角との差である誤差角に基づき、ステアバイワイヤシステムのコントローラで生成される操舵指令値を表し、前記第1の物理量に相当する。QMA及びQMBは、モータM及びMの出力であって、トルクの次元で表されてものである。QはQMA及びQMBの和のトルクである。Rは、転回車輪の転回角度すなわち操舵角であり、操舵力伝達機構FがトルクQを転回車輪に伝達することにより、転回車輪が転回した角度である。δLA及びδLBは、それぞれリンクL及びLで操舵角Rを取り出し、操舵角センサで検出した操舵角である。δは、操舵角であり、選択部Πにおいて選択された操舵角δLA又はδLBの内の一方である。δは、入力Uを基に、モータM及びM並びに操舵力伝達機構Fにより転回車輪を転回させた結果を表すデータであり、ステアバイワイヤシステムのコントローラにフィードバックされる。図3の構成のままでは、操舵角δLA又はδLBの内のどちらを選択するべきかを判定する手段を備えないから、実用的ではない。 The input U is a steering command generated by the controller of the steer-by-wire system based on an error angle that is a difference between the target steering direction of the vehicle based on the operation angle of the steering handle of the vehicle and the steering angle of the turning wheel of the vehicle. Represents a value and corresponds to the first physical quantity. Q MA and Q MB is an output of the motor M A and M B, those represented by the dimension of the torque. Q M is the torque of the sum of Q MA and Q MB . R is a turning angle i.e. a steering angle of turn wheel by steering force transmission mechanism F is transmitting torque Q M to turn the wheels is an angle turning wheels were turning. [delta] LA and [delta] LB, respectively taking out the link L A and steering angle R in L B, a steering angle detected by the steering angle sensor. [delta] L is a steering angle, which is one of the steering angle [delta] LA or [delta] LB is selected in the selection unit [pi. [delta] L, based on the input U, is data representing the result of the turn of the turn wheels by the motor M A and M B and the steering force transmission mechanism F, is fed back to the controller of the steer-by-wire system. The configuration of FIG. 3 is not practical because there is no means for determining which of the steering angles δ LA or δ LB should be selected.

図4は、ステアバイワイヤシステムにおける二重系部分および関連部分の一例を示す機能構成図であり、図3の構成を一層具体化するとともに、操舵角δ又はδの内のどちらを選択するべきかを判定する手段を備えたものである。図4は、本発明の故障検知機能付き二重系システムの第2の実施の形態である。入力Uは、車両の操縦ハンドルの操作角に基づく該車両の目標操向方向と該車両の転回車輪の操舵角との差である誤差角に基づき、ステアバイワイヤシステムのコントローラで生成される操舵指令値を表し、前述の第1の物理量に対応する。モータM及びMは、サーボモータであり、入力Uに対応する駆動電流101及び102をそれぞれ消費して、回転する。電流センサS及びSは、駆動電流101及び102をそれぞれ検知し、電流I及びIとして、それぞれ出力する。Kta及びKtbは、それぞれモータM及びMのトルク定数である。Q及びQは、それぞれモータM及びMの出力であって、駆動電流101及び102をトルク定数Kta及びKtbでそれぞれトルクの次元に変換した値である。換算外力105は、転回車輪が路面から受ける外力をトルクの次元に換算した値であり、転回車輪が路面の段差などに乗り上げたとき等に大きな値となる。Qは、Q,Q及び換算外力105の和のトルクである。モータM及びM並びにトルク定数Kta及びKtbは、図3の二重系#1に対応する。 FIG. 4 is a functional configuration diagram illustrating an example of a dual system portion and a related portion in the steer-by-wire system. The configuration of FIG. 3 is further embodied, and one of the steering angles δ A and δ B is selected. It is provided with a means for determining whether it should be. FIG. 4 is a second embodiment of a dual system with a failure detection function of the present invention. The input U is a steering command generated by the controller of the steer-by-wire system based on an error angle that is a difference between the target steering direction of the vehicle based on the operation angle of the steering handle of the vehicle and the steering angle of the turning wheel of the vehicle. Represents a value and corresponds to the first physical quantity described above. Motor M A and M B are servo motors, it consumes a drive current 101 and 102 corresponding to the input U respectively, to rotate. Current sensors S A and S B detect drive currents 101 and 102, respectively, and output them as currents I A and I B , respectively. Kta and Ktb is torque constant of each motor M A and M B. Q A and Q B are each an output of the motor M A and M B, which is a value obtained by converting the dimension of the torque, respectively the drive current 101 and 102 in torque constant Kta and KTb. The converted external force 105 is a value obtained by converting the external force received by the turning wheel from the road surface into a torque dimension, and is a large value when the turning wheel rides on a step on the road surface or the like. Q T is a torque that is the sum of Q A and Q B and the converted external force 105. Motor M A and M B and torque constant Kta and Ktb correspond to a double system # 1 in FIG.

変速機Zは、モータM及びMの回転を減速するギアであり、そのギア比はNgである。変速機Zの出力107は、変速機の入力であるトルクQをギア比Ng倍したトルクである。慣性モーメントJは、変速機Zの出力を転回車輪へ伝えるリンク機構等の機械要素の換算慣性モーメントである。慣性モーメントJの出力Rは、入力107の二重積分であり、操舵角を表し、前述の第2の物理量に対応する。リンクL及びLは、転回車輪の操舵角を取り出すために、転回車輪とともにキングピン回りに回転する機械要素(ナックルアーム等)に連結されたリンク機構である。リンクL及びLは、1つの転回車輪の操舵角を互いに独立に取り出す。Δ及びΔは、リンクL及びLでそれぞれ取り出された操舵角である。操舵角センサΨ及びΨは、それぞれリンクL及びLの角度、すなわち転回車輪の操舵角ΔおよびΔを入力として受け、検出した操舵角をδおよびδとして出力する。リンクL及び操舵角センサΨはサブシステムAをなし、リンクL及び操舵角センサΨはサブシステムBをなす。サブシステムA及びサブシステムBは図3の二重系#2に対応する。 Transmission Z is a gear that reduces the rotation of the motor M A and M B, the gear ratio is Ng. The output of the transmission Z 107 is a torque Q T is the input of the transmission a gear ratio Ng multiplied torque. The inertia moment J is a converted inertia moment of a mechanical element such as a link mechanism that transmits the output of the transmission Z to the rotating wheel. The output R of the moment of inertia J is a double integral of the input 107, represents the steering angle, and corresponds to the aforementioned second physical quantity. The links L A and L B are link mechanisms connected to mechanical elements (such as a knuckle arm) that rotate around the kingpin together with the turning wheel in order to extract the steering angle of the turning wheel. The links L A and L B take out the steering angle of one turning wheel independently of each other. Δ A and Δ B are steering angles extracted by the links L A and L B , respectively. The steering angle sensors Ψ A and Ψ B receive the angles of the links L A and L B , that is, the steering angles Δ A and Δ B of the turning wheels, respectively, and output the detected steering angles as δ A and δ B. The link L A and the steering angle sensor Ψ A constitute a subsystem A, and the link L B and the steering angle sensor Ψ B constitute a subsystem B. Subsystem A and subsystem B correspond to duplex system # 2 in FIG.

計算モデルXは、マイクロプロセッサ及びプログラムでなり、入力Uを受け、擬似出力δを生成する。そのプログラムは、入力Uを入力し、モータMから操舵角センサΨに至る物理的実在のサブシステムを模した式(1)の伝達関数により、入力Uを処理し、操舵角センサΨの出力の操舵角δを計算する。

Figure 2006228002
式(1)において、トルク定数Kta=Ktb=Ktとした。また、Jは前記慣性モーメント、Kpはシステムの比例ゲイン、Kdはシステムの速度ゲインである。 Calculation model X is made by a microprocessor and a program, receives an input U, generates a pseudo output [delta] P. The program inputs the input U, processes the input U with the transfer function of equation (1) that imitates a physical real subsystem from the motor M A to the steering angle sensor Ψ A , and the steering angle sensor Ψ A The steering angle δ A of the output is calculated.
Figure 2006228002
In equation (1), the torque constant Kta = Ktb = Kt. J is the moment of inertia, Kp is the system proportional gain, and Kd is the system speed gain.

判定選択部Gは、図2の構成を有してなる。ただし、図4における判定選択部Gは、図2におけるQ,Q,Q及びPをδ,δ,δ及びδにそれぞれ代えたものである。図4の構成では、計算モデルXが、操舵角δに代えて操舵角δを推定するようにしても差し支えない。 The determination selection unit G has the configuration shown in FIG. However, the determination selection unit G in FIG. 4 is obtained by replacing Q A , Q B , Q, and P in FIG. 2 with δ A , δ B , δ, and δ P , respectively. In the configuration of FIG. 4, the calculation model X is, no problem be estimated steering angle [delta] B in place of the steering angle [delta] A.

図2の判定部Γは、操舵角δ及びδ並びに擬似出力δを受け、表2の判定基準表に従い、リンクL及び操舵角センサΨでなるサブシステムA並びにリンクL及び操舵角センサΨでなるサブシステムBが正常であるか故障であるかを判定し、判定結果を表す判定データλを出力する。判定基準表におけるξ及びξ’は許容誤差である。許容誤差ξ及びξ’の次元は操舵角δ又はδと同じ次元である。選択部Πは、判定データλで示される判定に従い、操舵角δ又はδのうちの一方を図4の故障検知機能付き二重系システムの操舵角δとして選択する。 Determination unit Γ of Figure 2, receives the steering angle [delta] A and [delta] B, as well as pseudo output [delta] P, in accordance with criteria table of the table 2, and the link L A and subsystems A and link made by the steering angle sensor [psi A L B It is determined whether the subsystem B composed of the steering angle sensor ΨB is normal or malfunctioning, and determination data λ representing the determination result is output. Ξ and ξ ′ in the criterion table are allowable errors. The dimensions of the tolerances ξ and ξ ′ are the same as the steering angle δ A or δ B. The selection unit に 従 い selects one of the steering angles δ A or δ B as the steering angle δ of the dual system with a failure detection function in FIG. 4 according to the determination indicated by the determination data λ.

Figure 2006228002
Figure 2006228002

表2において、「サブシステムA出力δ」の列は、出力(操舵角)δと擬似出力δとの差の絶対値を許容誤差ξと比較して、場合を分けている。「サブシステムB出力δ」の列は、出力(操舵角)δと擬似出力δとの差の絶対値を許容誤差ξと比較して、場合を分けている。この実施の形態では、計算モデルXは故障せず、擬似出力δは常に正常であるとしており、したがって「擬似出力δ」の列は、常にδである。計算モデルXを構成するマイクロプロセッサの異常は、別途の公知の手段でモニタし、システムはマイクロプロセッサの異常に対処し得るように構成してある。 In Table 2, the column “subsystem A output δ A ” divides the case by comparing the absolute value of the difference between the output (steering angle) δ A and the pseudo output δ P with the allowable error ξ. The column “subsystem B output δ B ” compares the absolute value of the difference between the output (steering angle) δ B and the pseudo output δ P with the allowable error ξ, and separates the cases. In this embodiment, the calculation model X does not fail and the pseudo output δ P is always normal, so the column of the “pseudo output δ P ” is always δ P. The abnormality of the microprocessor constituting the calculation model X is monitored by a separate known means, and the system is configured to cope with the abnormality of the microprocessor.

表2の「故障」の列は、「サブシステムA出力δ」及び「サブシステムB出力δ」の状況から判断して、判定部Γが故障と判定する要素を示している。本実施の形態では、サブシステムA及びBにおけるリンクL及びLは故障の可能性が実質上ゼロであるとしており、サブシステムA及びBにおける故障は操舵角センサΨ又はΨにだけあり得ると仮定している。そこで、「故障」の列では、システムの全てが正常であると判断するときは「正常」とし、サブシステムA又はBに故障があると判断するときはセンサΨ又はΨを「故障」としている。「故障」の列で「正常」と記した場合には、判定部Γは選択部Πに対し操舵角δを選択させるべく判定データλを出力する。「故障」の列で「センサΨ」と記した場合には、判定部Γは選択部Πに対し操舵角δを選択させるべく判定データλを出力し、「故障」の列で「センサΨ」と記した場合には、判定部Γは選択部Πに対し操舵角δを選択させるべく判定データλを出力する。 The column of “Fault” in Table 2 indicates elements that are determined by the determination unit Γ as a failure, based on the status of “Subsystem A output δ A ” and “Subsystem B output δ B ”. In this embodiment, the link L A and L B in subsystem A and B are the possibility of failure is assumed to be substantially zero, failure in subsystem A and B only the steering angle sensor [psi A or [psi B It is assumed that it is possible. Therefore, in the column of “failure”, “normal” is determined when it is determined that all of the systems are normal, and the sensor Ψ A or Ψ B is “failed” when it is determined that the subsystem A or B has a failure. It is said. If marked "normal" in the column of "fault", the determination unit Γ outputs the decision data λ so as to select the steering angle [delta] A to selector [pi. When “sensor Ψ A ” is described in the “failure” column, the determination unit Γ outputs determination data λ to select the steering angle δ B to the selection unit 、, and “sensor” in the “failure” column. when marked [psi B ", the determination unit Γ outputs the decision data λ so as to select the steering angle [delta] a to selector [pi.

「停止」の列は、「故障」の列でセンサΨ又はΨを故障としたときに停止する要素を示す。本実施の形態では、センサΨ又はΨが故障のときは、センサΨ又はΨをそれぞれ停止し、停止した要素はシステムから切り離す。「運用」の列には、判定部Γにおいて「故障」の列に記した判定をしたときに、システムをどのように運用するかが記してある。No.1―No.4の場合には、判定選択部Gの出力δは、入力Uを生成するコントローラへ帰還(フィードバック)される。No.5の場合には、機械的な故障又は操舵角センサΨBの故障として外部へ報告する。No.6の場合には、機械的な故障又は操舵角センサΨAの故障として外部へ報告し、δをδBへ切り替える。No.7の場合は、|δAP|≧ξ、|δBP|≧ξであって、かつ|δAB|<ξ’の場合である。このような場合は、路面状況が悪く、路面から大きな外力を受けている可能性が高い。そこで、判定部Γはシステムを正常と判定する。しかし、もし換算外力105が異常のときはシステムが異常であるとして外部へ報告する。No.8の場合は、|δAP|≧ξ、|δBP|≧ξであって、かつ|δAB|≧ξ’の場合である。このとき、判定部Γは、仮に舵角センサΨBの故障と判定するとともに、操舵角δAで外力を推定し、その推定外力を外部へ報告する。なお、直進走行の場合には、δA及びδBはいずれもほぼゼロとなるが、サブシステムA又はBが正常であればそのサブシステムの出力δA又はδBは変動するので、出力δA又はδBの変動幅が所定値を越えておればそのサブシステムを正常と判定し、その変動幅が所定値以下であれば当該サブシステムを故障と判定するように、表2の判定基準を変更しても差し支えない。 The “stop” column indicates an element that stops when the sensor Ψ A or Ψ B fails in the “failure” column. In the present embodiment, when the sensor Ψ A or Ψ B is faulty, the sensor Ψ A or Ψ B is stopped, and the stopped element is disconnected from the system. The column “operation” describes how the system is operated when the determination unit Γ makes the determination described in the column “failure”. In the case of No. 1 to No. 4, the output δ of the determination selection unit G is fed back (feedback) to the controller that generates the input U. In the case of No. 5, it is reported to the outside as a mechanical failure or a failure of the steering angle sensor Ψ B. In the case of No. 6, it is reported to the outside as a mechanical failure or a failure of the steering angle sensor Ψ A , and δ is switched to δ B. In the case of No. 7, | δ A −δ P | ≧ ξ, | δ B −δ P | ≧ ξ, and | δ A −δ B | <ξ ′. In such a case, the road surface condition is bad and there is a high possibility of receiving a large external force from the road surface. Therefore, the determination unit Γ determines that the system is normal. However, if the converted external force 105 is abnormal, it is reported to the outside that the system is abnormal. In the case of No. 8, | δ A −δ P | ≧ ξ, | δ B −δ P | ≧ ξ, and | δ A −δ B | ≧ ξ ′. At this time, the determination unit Γ temporarily determines that the steering angle sensor Ψ B is faulty, estimates the external force with the steering angle δ A , and reports the estimated external force to the outside. In the case of straight running, both δ A and δ B are almost zero, but if the subsystem A or B is normal, the output δ A or δ B of the subsystem fluctuates, so the output δ The criteria of Table 2 are such that if the fluctuation range of A or δ B exceeds a predetermined value, the subsystem is determined to be normal, and if the fluctuation range is equal to or less than the predetermined value, the subsystem is determined to be faulty. It is safe to change.

上に述べた図4の本発明の故障検知機能付き二重系システムは、サブシステムA及びBでなる二重化サブシステムに加えて計算モデルXを設けた擬似三重系である。計算モデルXでは、システムの入力Uに基づき、サブシステムA又はBの出力の操舵角δ又はδをモデル化により推定した推定値を擬似出力δとして計算する。そこで、図4の実施の形態では、この擬似三重系の各出力δ,δ及びδを判定選択部Gで比較することにより、何れのサブシステムの故障の可能性が高いかが多数決論理で判定できる。計算モデルXはマイクロプロセッサ及びプログラムで実現できるので、リンクL及び操舵角センサΨでなるサブシステムAや、リンクL及び操舵角センサΨでなるサブシステムBに比べて小型、軽量、安価であるから、図4の本発明の実施の形態は、小型のシステムにも容易に適用できる。また、本実施の形態の故障検知機能付き二重系システムは、擬似三重系構成であるから、単なる二重系システムよりも、システム全体としての安全性・信頼性が改善される。 The dual system with a fault detection function of the present invention shown in FIG. 4 described above is a pseudo triple system in which a calculation model X is provided in addition to the dual subsystem consisting of subsystems A and B. In the calculation model X, an estimated value obtained by modeling the steering angle δ A or δ B of the output of the subsystem A or B based on the input U of the system is calculated as the pseudo output δ P. Therefore, in the embodiment of FIG. 4, by comparing each of the pseudo triple system outputs δ A , δ B, and δ P by the determination selection unit G, which of the subsystems has a high possibility of failure is determined by the majority logic. Can be determined. Since the calculation model X can be implemented by a microprocessor and program, compact than or subsystems A comprising the link L A and the steering angle sensor [psi A, the sub-system B comprising the link L B and the steering angle sensor [psi B, light weight, Since it is inexpensive, the embodiment of the present invention shown in FIG. 4 can be easily applied to a small system. Moreover, since the dual system with a failure detection function of the present embodiment has a pseudo triple system configuration, the safety and reliability of the entire system is improved as compared with a simple dual system.

その上、図4の故障検知機能付き二重系システムでは、特許文献1のような三重系システムにすることもなく、また特許文献2のように故障検出用センサを備えることもなくサブシステムの故障の判定をするから、小型のシステムにも容易に適用でき、システム全体としての安全性・信頼性がサブシステムを三重系にしたときと同様に向上できるという有利性が担保される。このように、図4の実施の形態の故障検知機能付き二重系システムは、サブシステムを三重系にした三重系冗長システムに比べ、小型、軽量、安価であり、部品の交換や点検の回数、費用を軽減できる。   In addition, the dual system with a failure detection function in FIG. 4 does not have a triple system as in Patent Document 1 and does not have a failure detection sensor as in Patent Document 2. Since the failure is judged, it can be easily applied to a small system, and the advantage that the safety and reliability of the entire system can be improved in the same way as when the subsystem is triple-systemd is ensured. As described above, the dual system with a fault detection function of the embodiment of FIG. 4 is smaller, lighter, and less expensive than the triple redundant system in which the subsystem is a triple system. , Reduce costs.

図5は、ステアバイワイヤシステムにおける二重系部分の故障判定を可能にした本発明の第3の実施の形態を示す機能構成図である。図5の実施の形態は、ステアバイワイヤシステムにおける二重系部分の故障判定を行うが、図4で多数決論理により故障の有無を判定した部分とは別の二重系部分について故障判定を行う。モータM,M、電流センサS,S及び判定選択部G並びに入力Uは、図4のものと同である。モータM及び電流センサSはサブシステムAをなし、モータM及び電流センサSはサブシステムBをなす。 FIG. 5 is a functional configuration diagram showing a third embodiment of the present invention that enables the failure determination of the dual system portion in the steer-by-wire system. In the embodiment of FIG. 5, the failure determination of the dual system portion in the steer-by-wire system is performed. However, the failure determination is performed for the dual system portion different from the portion in FIG. The motors M A and M B , the current sensors S A and S B, the determination selection unit G, and the input U are the same as those in FIG. The motor M A and the current sensor S A constitute a subsystem A, and the motor M B and the current sensor S B constitute a subsystem B.

計算モデルXは、マイクロプロセッサ及びプログラムでなり、入力Uを受け、擬似出力Iを生成する。そのプログラムは、入力Uを入力し、モータM及び電流センサSでなるサブシステムAを模した伝達関数により、入力Uを処理し、電流センサSの出力の電流Iを計算する。伝達関数に代えてフィルタを用いることもできる。図5の構成では、計算モデルXが、電流Iに代えて電流Iを推定するようにしても差し支えない。判定選択部Gは、図2の構成を有してなる。ただし、図4における判定選択部Gは、図2におけるQ,Q,Q及びPをI,I,I及びIにそれぞれ代えたものである。 Calculation model X 2 is constituted by a microprocessor and a program, receives an input U, generates a pseudo output I P. The program receives the input U, the transfer function of the subsystem A mimics comprising a motor M A and the current sensor S A, processes the input U, calculates the current I A of the output of the current sensor S A. A filter may be used in place of the transfer function. In the configuration of FIG. 5, the calculation model X 2 is, no problem be estimated current I B in place of the current I A. The determination selection unit G has the configuration shown in FIG. However, the determination selection unit G in FIG. 4 is obtained by replacing Q A , Q B , Q, and P in FIG. 2 with I A , I B , I, and IP , respectively.

入力Uは、車両の操縦ハンドルの操作角に基づく該車両の目標操向方向と該車両の転回車輪の操舵角との差である誤差角に基づき、ステアバイワイヤシステムのコントローラで生成される操舵指令値を表し、前述の第1の物理量に対応する。モータM及びMは、サーボモータであり、入力Uに対応する駆動電流101及び102をそれぞれ消費して、回転する。電流センサS及びSは、駆動電流101及び102をそれぞれ検知し、電流I及びIとして、それぞれ出力する。 The input U is a steering command generated by the controller of the steer-by-wire system based on an error angle that is a difference between the target steering direction of the vehicle based on the operation angle of the steering handle of the vehicle and the steering angle of the turning wheel of the vehicle. Represents a value and corresponds to the first physical quantity described above. Motor M A and M B are servo motors, it consumes a drive current 101 and 102 corresponding to the input U respectively, to rotate. Current sensors S A and S B detect drive currents 101 and 102, respectively, and output them as currents I A and I B , respectively.

図2の判定部Γは、電流I及びI並びに擬似出力Iを受け、表3の判定基準表に従い、モータM及び電流センサSでなるサブシステムA並びにモータM及び電流センサSでなるサブシステムBが正常であるか故障であるかを判定し、判定を表す判定データλを出力する。判定基準表におけるξは許容誤差である。許容誤差ξの次元は電流である。選択部Πは、判定データλで示される判定に従い、電流I及びIのうちの一方を図5の故障検知機能付き二重系システムの電流Iとして選択する。この図5の本発明の故障検知機能付き二重系システムは、サブシステムA及びBでなる二重化サブシステムに加えて計算モデルXを設けた擬似三重系であり、表3に示すように、図4のシステムと同様の多数決原理より故障のサブシステムを検出でき、正常なサブシステムの出力をシステムの出力Iとして選択し、故障のサブシステムをシステムから切り離すことができる。図5の故障検知機能付き二重系システムには、図4のシステムと同様な多くの利点がある。 The determination unit Γ Figure 2 receives a current I A and I B and the pseudo output I P, in accordance with criteria table of the table 3, subsystem A and the motor M B and a current sensor comprising a motor M A and the current sensor S A It is determined whether the subsystem B consisting of S B is normal or faulty, and determination data λ representing the determination is output. In the criterion table, ξ is an allowable error. The dimension of the tolerance ξ is current. The selection unit に 従 い selects one of the currents I A and I B as the current I of the dual system with the fault detection function of FIG. 5 according to the determination indicated by the determination data λ. This dual systems with fault detection function of the present invention in FIG. 5 is a pseudo-triple system provided the calculation model X 2 In addition to the duplex subsystem consisting subsystem A and B, as shown in Table 3, The faulty subsystem can be detected by the majority rule similar to the system of FIG. 4, and the output of the normal subsystem can be selected as the system output I, and the faulty subsystem can be disconnected from the system. The dual system with a fault detection function of FIG. 5 has many advantages similar to the system of FIG.

Figure 2006228002
Figure 2006228002

図6は、本発明の第4の実施の形態の構成を示す図である。この実施の形態は、図1の実施の形態におけるサブシステムBを除いた構成である。計算モデルXは、図1のものと同じであり、マイクロプロセッサ及びプログラムでなる。そのプログラムは、サブシステムAにおける処理を模した伝達関数で計算をし、擬似出力Pを生成する。擬似出力Pは、入力UがサブシステムAで処理されたときにおけるサブシステムAの出力Qを推定した推定値である。判定選択部Gは、図2の構成を有してなる。ただし、図6における判定選択部Gでは、図2におけるQの入力がないので、サブシステムAの故障の有無を多数決原理により判定することはできない。そこで、判定選択部Gの判定部Γは、サブシステムAの出力Qと擬似出力Pとの比較をし、出力Qが擬似出力Pとの差の絶対値が許容値ξを超えたときは、サブシステムAの故障の可能性を警告する。 FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the fourth exemplary embodiment of the present invention. This embodiment has a configuration excluding the subsystem B in the embodiment of FIG. The calculation model X is the same as that shown in FIG. 1, and includes a microprocessor and a program. The program calculates with a transfer function simulating the processing in the subsystem A and generates a pseudo output P. The pseudo output P is an estimated value obtained by estimating the output Q A of the subsystem A when the input U is processed by the subsystem A. The determination selection unit G has the configuration shown in FIG. However, since the determination selection unit G in FIG. 6 does not have the input of Q B in FIG. 2, it is not possible to determine the presence or absence of a failure of the subsystem A based on the majority rule. Therefore, the determination unit Γ of determination selecting section G, the comparison of the output Q A and the pseudo output P of the subsystem A, when the output Q A is the absolute value of the difference between the pseudo output P exceeds the allowable value ξ Warns of a possible failure of subsystem A.

以上には実施の形態を挙げ、本発明を具体的に説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。例えば、図1、図4、図5及び図6の実施の形態では、計算モデルX又はXにおけるプログラムは伝達関数により、擬似出力を計算するとしたが、本発明の計算モデルは伝達関数に代えてフィルタを用いても擬似出力を計算できる。また、図4の実施の形態では、計算モデルXは、入力U(前述の第1の物理量に相当)を受け、操舵角δ又はδをモデル化により推定したが、入力Uに代えて、操舵力伝達機構Fの出力の操舵角R(前述の第2の物理量に相当)を受け、操舵角δ又はδをモデル化により推定しても差し支えない。また、図6の実施の形態は、計算モデルX及びサブシステムAが入力U(前述の第1の物理量に相当)をそのまま共通に受け、計算モデルXがサブシステムAの出力Qをモデル化により推定した例であるが、図4の実施の形態と同様に図6の実施の形態を変形し、入力Uを別のサブシステムで別の物理量(前述の第2の物理量に相当)に変換し、その別の物理量をサブシステムAに入力し、計算モデルXはサブシステムAの出力Qをモデル化(別のサブシステム及びサブシステムAでなるシステムのモデル化)により推定するようにしても差し支えない。 Although the embodiments have been described above and the present invention has been specifically described, the present invention is not limited to these embodiments. For example, FIG. 1, FIG. 4, in the embodiment of FIGS. 5 and 6, the program in the calculation model X or X 2 is a transfer function has been to calculate the pseudo output, calculation model of the present invention instead of the transfer function The pseudo output can be calculated using a filter. In the embodiment of FIG. 4, the calculation model X receives the input U (corresponding to the first physical quantity described above) and estimates the steering angle δ A or δ B by modeling. In response to the steering angle R (corresponding to the second physical quantity described above) output from the steering force transmission mechanism F, the steering angle δ A or δ B may be estimated by modeling. In the embodiment of FIG. 6, the calculation model X and the subsystem A commonly receive the input U (corresponding to the first physical quantity described above) as it is, and the calculation model X models the output Q A of the subsystem A. As in the embodiment of FIG. 4, the embodiment of FIG. 6 is modified and the input U is converted to another physical quantity (corresponding to the second physical quantity described above) by another subsystem. Then, the other physical quantity is input to the subsystem A, and the calculation model X estimates the output Q A of the subsystem A by modeling (modeling of a system composed of another subsystem and the subsystem A). There is no problem.

本発明の第1の実施の形態の構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of a first exemplary embodiment of the present invention. 図1における判定選択部Gの内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the determination selection part G in FIG. 一般的なステアバイワイヤシステムにおける二重系部分および関連部分の一例を示す機能構成図である。It is a functional block diagram which shows an example of the duplex part and related part in a general steer-by-wire system. ステアバイワイヤシステムにおける二重系部分および関連部分の一例を示す機能構成図であり、図3の構成を一層具体化するとともに、操舵角δ又はδの内のどちらを選択するべきかを判定する手段を備えた本発明の第2の実施の形態の構成を示す図である。FIG. 4 is a functional configuration diagram illustrating an example of a dual system portion and a related portion in a steer-by-wire system, further specifying the configuration of FIG. 3 and determining which of the steering angles δ A or δ B should be selected. It is a figure which shows the structure of the 2nd Embodiment of this invention provided with the means to do. ステアバイワイヤシステムにおける二重系部分の故障判定を可能にした本発明の第3の実施の形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows the 3rd Embodiment of this invention which enabled the failure determination of the double part in a steer-by-wire system. 本発明の第4の実施の形態の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 4th Embodiment of this invention. 従来の3重系の冗長化制御装置を示す図である。It is a figure which shows the conventional triple redundant control apparatus. 複数のスロットル開度センサの故障判定を可能にする自動車用制御装置を示す図である。It is a figure which shows the control apparatus for motor vehicles which enables the failure determination of a some throttle opening sensor.

符号の説明Explanation of symbols

1 故障検知機能付き二重系システム
101 モータM出力
102 モータM出力
105 換算外力(摩擦など)
107 変速機Zの入力であるトルクQをギア比Ng倍したトルク
A,B サブシステム
C コントローラ
D 二重系
F 操舵力伝達機構
G 判定選択部
I 判定選択部Gの出力の電流
電流センサSで検知した電流
電流センサSで検知した電流
計算モデルXにおける計算により推定した電流
J 慣性モーメント
Kta,Ktb トルク定数
,L リンク
,M モータ
Ng ギア比
P 擬似出力
Q 故障検知機能付き二重系システム1の出力
モータMの出力101をトルク定数Ktaでトルクの次元に変換した値(並びに図1及び図6のサブシステムAの出力)
モータMの出力102をトルク定数Ktbでトルクの次元に変換した値(並びに図1及び図4のサブシステムBの出力)
MA モータMの出力
MB モータMの出力
MA及びQMBの和
,Q及び換算外力105の和のトルク
R 操舵力伝達機構Fの出力の操舵角
,S 電流センサ
U 入力
X,X 計算モデル
Z 変速機
Δ サブシステムAにおけるリンクLで取り出した操舵角
Δ サブシステムBにおけるリンクLで取り出した操舵角
δ 判定選択部Gの出力の操舵角
δ Δを操舵角センサΨで検知した操舵角
δ Δを操舵角センサΨで検知した操舵角
δLA リンクLの出力の操舵角
δLB リンクLの出力の操舵角
δ 計算モデルXにおける計算により推定した操舵角
Γ 判定部
Π 選択部
λ 判定データ
1 failure detection function dual systems 101 motor M A output 102 the motor M B output 105 converted external force (friction, etc.)
107 transmission Z torque A was Ng multiplying gear ratio torque Q T is the input, B subsystem C controller D dual system F steering force transmission mechanism G determination selecting section I determination selecting section output current I A current of G sensor S A if the detected current I B current sensor S B if the detected current I P calculated current estimated by calculation in model X 2 J the moment of inertia Kta, KTb torque constant L A, L B links M A, M B motor Ng Gear ratio P Pseudo output Q Output of dual system 1 with failure detection function Q A value obtained by converting output 101 of motor A to torque dimension with torque constant Kta (and output of subsystem A in FIGS. 1 and 6) )
Q B motor M value output 102 is converted by a torque constant Ktb dimension of torque B (as well as the output of the sub system B of FIG. 1 and FIG. 4)
Q MA motor M outputs of Q MB motor M B of A Q M Q sum of MA and Q MB Q T Q A, the steering angle of the output torque R steering force transmission mechanism F of the sum of Q B and converted external force 105 S A, S B current sensor U input X, X 2 calculation model Z transmission delta A subsystem link in A L link in the steering angle delta B subsystem B taken out by A L B in the retrieved steering angle δ determination selecting section G steering angle [delta] LB link L B of the output of the steering angle [delta] a delta steering angle of the steering angle [delta] B delta B detected by the steering angle sensor [psi a detected by the steering angle sensor [psi B to a [delta] LA link L a of the output of the Steering angle of output of δ Steering angle estimated by calculation in P calculation model X Γ determination unit 選 択 selection unit λ determination data

Claims (4)

第1の物理量をそのまま、又は第1の物理量の変換をして得た第2の物理量を共通の入力とする第1及び第2のサブシステムでなる二重系と、
前記第1又は第2の物理量を受け、前記第1又は第2のサブシステムの出力をモデル化により推定した推定値を擬似出力として計算により生成する計算モデルと、
前記第1及び第2のサブシステムの出力並びに前記擬似出力を比較し、該第1又は第2のサブシステムのうちのいずれが故障であるかを多数決論理で判定する判定手段と
を含んでなる故障検知機能付き二重系システム。
A duplex system composed of the first and second subsystems using the first physical quantity as it is or the second physical quantity obtained by converting the first physical quantity as a common input;
A calculation model that receives the first physical quantity or the second physical quantity and generates an estimated value obtained by modeling the output of the first or second subsystem by modeling as a pseudo output;
Determining means for comparing the outputs of the first and second subsystems and the pseudo output and determining by majority logic which of the first or second subsystem is faulty. Dual system with failure detection function.
車両の操縦ハンドルの操作角に基づく該車両の目標操向方向と該車両の操向車輪の操舵角との差を前記第1の物理量とし、
前記第1の物理量を移動量に変換し、該移動量を前記第2の物理量とする動力装置を備え、
前記第1及び第2のサブシステムの各々は、前記移動量に基づく前記操舵角を取り出すリンク機構および該リンク機構で取り出された該操舵角を検知する操舵角センサを備え、
前記計算モデルは、前記第1の物理量に基づき前記操舵角センサの出力の推定値を計算し、該推定値を前記擬似出力とし、
前記判定手段は、前記第1及び第2のサブシステムの前記操舵角センサの出力と前記擬似出力との比較により、該第1及び第2のサブシステムの内のいずれが故障であるかを判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の故障検知機能付き二重系システム。
The difference between the target steering direction of the vehicle based on the operation angle of the steering handle of the vehicle and the steering angle of the steering wheel of the vehicle is the first physical quantity,
A power unit that converts the first physical quantity into a movement quantity and uses the movement quantity as the second physical quantity;
Each of the first and second subsystems includes a link mechanism that extracts the steering angle based on the amount of movement, and a steering angle sensor that detects the steering angle extracted by the link mechanism,
The calculation model calculates an estimated value of the output of the steering angle sensor based on the first physical quantity, the estimated value as the pseudo output,
The determination means determines which one of the first and second subsystems is defective by comparing the output of the steering angle sensor of the first and second subsystems with the pseudo output. The dual system with a failure detection function according to claim 1.
車両の操縦ハンドルの操作角に基づく該車両の目標操向方向と該車両の操向車輪の操舵角との差を前記第1の物理量とし、
前記第1又は第2のサブシステムの各々は、前記第1の物理量に基づき回転力を生成するモータ及び該モータの駆動電流を検知する電流センサを備え、
前記計算モデルは、前記第1の物理量に基づき前記電流センサの出力の推定値を計算し、該推定値を前記擬似出力とし、
前記判定手段は、前記第1及び第2のサブシステムの前記電流センサの出力と前記擬似出力との比較により、該第1及び第2のサブシステムの内のいずれが故障であるかを判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の故障検知機能付き二重系システム。
The difference between the target steering direction of the vehicle based on the operation angle of the steering handle of the vehicle and the steering angle of the steering wheel of the vehicle is the first physical quantity,
Each of the first or second subsystem includes a motor that generates a rotational force based on the first physical quantity, and a current sensor that detects a driving current of the motor,
The calculation model calculates an estimated value of the output of the current sensor based on the first physical quantity, the estimated value as the pseudo output,
The determination means determines which one of the first and second subsystems is faulty by comparing the output of the current sensor of the first and second subsystems with the pseudo output. The dual system with a failure detection function according to claim 1.
第1の物理量をそのまま、又は第1の物理量の変換をして得た第2の物理量を入力とするサブシステムと、
前記第1又は第2の物理量を受け、前記サブシステムの出力をモデル化により推定した推定値を擬似出力として計算により生成する計算モデルと、
前記サブシステムの出力と前記擬似出力とを比較し、該サブシステムの故障の有無を判定する判定手段と
を含んでなる故障検知機能付きシステム。
A subsystem that receives the first physical quantity as it is or receives the second physical quantity obtained by converting the first physical quantity;
A calculation model that receives the first or second physical quantity and generates an estimated value obtained by modeling the output of the subsystem by modeling as a pseudo output; and
A system with a failure detection function, comprising: a determination unit that compares the output of the subsystem with the pseudo output and determines whether or not there is a failure in the subsystem.
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