JP4956782B2 - Vehicle steering control device - Google Patents

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JP4956782B2 JP2006017157A JP2006017157A JP4956782B2 JP 4956782 B2 JP4956782 B2 JP 4956782B2 JP 2006017157 A JP2006017157 A JP 2006017157A JP 2006017157 A JP2006017157 A JP 2006017157A JP 4956782 B2 JP4956782 B2 JP 4956782B2
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Description

本発明は、操向輪に所望の車両特性を達成可能な補助舵角を付与する車両用操舵制御装置の技術分野に属する。   The present invention belongs to the technical field of a steering control device for a vehicle that gives an auxiliary steering angle that can achieve desired vehicle characteristics to a steered wheel.

従来、運転者のステアリングホイールの操舵角に対し、電動モータにより作動する伝達比可変アクチュエータを介して補助舵角を付与し、ステアリングホイールの操舵角と操向輪転舵角の間の伝達比(転舵角/操舵角)を変更する技術として、例えば特許文献1に記載の技術が開示されている。この公報に記載の技術では、目標転舵状態と実転舵状態との差である制御偏差に応じた制御量を求める際、制御偏差,車速,又は操舵速度に応じて制御ゲインを変更している。これにより、ステアリング系の発振を抑制しつつ、ステアリング剛性感を確保している。
特開2000−351382号公報
Conventionally, an auxiliary steering angle is given to a steering angle of a driver's steering wheel via a transmission ratio variable actuator that is operated by an electric motor, and a transmission ratio between the steering angle of the steering wheel and the steered wheel steering angle (the rotation ratio) is changed. As a technique for changing (steering angle / steering angle), for example, a technique described in Patent Document 1 is disclosed. In the technique described in this publication, when the control amount corresponding to the control deviation, which is the difference between the target turning state and the actual turning state, is obtained, the control gain is changed according to the control deviation, the vehicle speed, or the steering speed. Yes. As a result, the steering rigidity is secured while suppressing the oscillation of the steering system.
JP 2000-351382 A

しかしながら、制御ゲインを小さくすると、操舵初期の微少操舵角領域で伝達比可変アクチュエータの追従遅れ(定常偏差)が発生し、応答遅れ感の発生や、反力不足を招くという問題があった。   However, when the control gain is reduced, there is a problem that a follow-up delay (steady deviation) of the variable transmission ratio actuator occurs in a small steering angle region in the initial stage of steering, causing a sense of response delay and insufficient reaction force.

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、応答性やステアリング剛性感が良好な車両用操舵制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle steering control device having good responsiveness and steering rigidity.

上述の目的を達成するため、本発明車両用操舵制御装置では、ステアリングホイールの操舵角に対して回転角を加減算し、操向輪の転舵角との関係を表す伝達比を変更可能な伝達比可変アクチュエータと、ステアリングホイールの操作状態に応じて所望の伝達比となるように指令値を設定し、前記伝達比可変アクチュエータを制御する伝達比可変制御手段と、操作力の方向と前記伝達比可変アクチュエータの回転方向との関係が同方向のときは、逆方向のときよりも前記指令値が大きくなるように補正する指令値補正手段と、を備えたことを特徴とする。

In order to achieve the above-described object, in the vehicle steering control device of the present invention , the transmission angle can be changed by adding or subtracting the rotation angle with respect to the steering angle of the steering wheel and expressing the relationship with the steered wheel steering angle. A transmission ratio variable actuator, a transmission ratio variable control means for controlling the transmission ratio variable actuator by setting a command value so as to obtain a desired transmission ratio according to an operation state of the steering wheel, a direction of the operation force, and the transmission Command value correcting means for correcting the command value so that the command value becomes larger when the relationship with the rotation direction of the ratio variable actuator is the same direction than when the ratio variable actuator is in the reverse direction .

本発明の車両用操舵制御装置にあっては、操作力の方向と伝達比可変アクチュエータの回転方向との関係に基づいて指令値を補正するため、応答性及びステアリング剛性を高めることができる。   In the vehicle steering control device of the present invention, the command value is corrected based on the relationship between the direction of the operating force and the rotation direction of the transmission ratio variable actuator, so that responsiveness and steering rigidity can be improved.

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described based on examples.

[車両用操舵制御装置のシステム構成]
図1は実施例1の操舵制御装置のシステム構成図である。運転者が操舵するステアリングホイール1には、車体側に回転可能に支持されるとともにステアリングホイール1に接続されたステアリングシャフト2が接続されている。
[System configuration of vehicle steering control device]
FIG. 1 is a system configuration diagram of the steering control device according to the first embodiment. A steering wheel 2 that is rotatably supported on the vehicle body side and connected to the steering wheel 1 is connected to the steering wheel 1 that is steered by the driver.

ステアリングシャフト2には、ステアリング操舵角Θを検出する操舵角センサ8が設けられ、操舵角Θをコントロールユニット100へ出力する。また、操舵角センサ8よりも操向輪20側には、伝達比(前輪転舵角に対するステアリング操舵角Θの比)を変更する伝達比可変アクチュエータ3が設けられている。この伝達比可変アクチュエータ3には、前輪モータ3aが設けられ、前輪モータ3aの回転角θmfを操舵角Θに対し加減算することで伝達比を変更する。   The steering shaft 2 is provided with a steering angle sensor 8 that detects the steering angle Θ, and outputs the steering angle Θ to the control unit 100. Further, on the steered wheel 20 side of the steering angle sensor 8, a transmission ratio variable actuator 3 for changing a transmission ratio (ratio of the steering steering angle Θ to the front wheel turning angle) is provided. The transmission ratio variable actuator 3 is provided with a front wheel motor 3a, and the transmission ratio is changed by adding or subtracting the rotation angle θmf of the front wheel motor 3a with respect to the steering angle Θ.

前輪モータ3aにはエンコーダ10が設けられ、前輪モータ3aの回転角θmfがコントロールユニット100へ出力される。伝達比可変アクチュエータ3の操向輪20側には、ピニオン4が設けられ、所謂ラック&ピニオン機構によってラック軸5を軸方向左右に移動させ、操向輪20を転舵する。また、車速センサ7が設けられ、検出された車速VSPがコントロールユニット100へ出力される。   The front wheel motor 3 a is provided with an encoder 10, and the rotation angle θmf of the front wheel motor 3 a is output to the control unit 100. A pinion 4 is provided on the steered wheel 20 side of the transmission ratio variable actuator 3, and the steered wheel 20 is steered by moving the rack shaft 5 left and right in the axial direction by a so-called rack and pinion mechanism. A vehicle speed sensor 7 is provided, and the detected vehicle speed VSP is output to the control unit 100.

[コントロールユニットの制御構成]
図2はコントロールユニット100の構成を表すブロック図である。コントロールユニット100は、回転角目標値演算部110と、回転角目標値補正部120と、舵角サーボ制御部130から構成されている。
[Control unit control configuration]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control unit 100. The control unit 100 includes a rotation angle target value calculation unit 110, a rotation angle target value correction unit 120, and a steering angle servo control unit 130.

回転角目標値演算部110内には、操舵角センサ8及び車速センサ7の検出値Θ及びVSPに基づいて目標ヨーレイトを生成する目標値生成部と、目標ヨーレイトに基づいて目標前輪舵角θ*を演算し、この目標前輪舵角θ*に応じた前輪モータ3aの回転角目標値θmf*を出力する目標出力値生成部から構成され、回転角目標値補正部120に目標前輪舵角θ*に相当するモータ3aの回転角目標値θmf*を出力する。 In the rotation angle target value calculation unit 110, a target value generation unit that generates a target yaw rate based on the detected values Θ and VSP of the steering angle sensor 8 and the vehicle speed sensor 7, and a target front wheel steering angle θ * based on the target yaw rate . calculating a, the target front wheel steering angle is constructed from the target output value generating unit that outputs a target rotation angle Shitamf * of the front wheel motor 3a in accordance with the theta *, the target front wheel steering angle to a rotation angle target value correcting section 120 theta * The rotation angle target value θmf * of the motor 3a corresponding to is output.

回転角目標値補正部120は、回転角目標値演算部110から出力された回転角目標値θmf*を操舵角センサ8及び車速センサ7の検出値Θ及びVSPに基づいて補正し、補正後回転角目標値θmfh*を舵角サーボ制御部130に出力する。 The rotation angle target value correction unit 120 corrects the rotation angle target value θmf * output from the rotation angle target value calculation unit 110 based on the detected values Θ and VSP of the steering angle sensor 8 and the vehicle speed sensor 7, and rotates after the correction. The angle target value θmfh * is output to the rudder angle servo control unit 130.

舵角サーボ制御部130は、回転角目標値補正部120から出力された補正後回転角目標値θmfh*に基づいて伝達比可変アクチュエータ3の前輪モータ3aに電流指令値を出力し、前輪モータ3aとの間でサーボ制御を実行する。具体的には、補正後回転角目標値θmfh*と、実回転角θmfとの偏差eは下記式により算出される。

Figure 0004956782
よって、前輪モータ3aに出力される指令電流値Iθは、偏差eと、比例ゲインPと、微分ゲインDと、積分ゲインIとから下記式により算出される。
Figure 0004956782
尚、各ゲインはチューニング定数である。 The steering angle servo control unit 130 outputs a current command value to the front wheel motor 3a of the variable transmission ratio actuator 3 based on the corrected rotation angle target value θmfh * output from the rotation angle target value correction unit 120, and the front wheel motor 3a. Servo control is performed between Specifically, the deviation e between the corrected rotation angle target value θmfh * and the actual rotation angle θmf is calculated by the following equation.
Figure 0004956782
Thus, the command current value I theta output to the front wheels motor 3a, and the deviation e, a proportional gain P, a derivative gain D, is calculated by the following equation from the integral gain I.
Figure 0004956782
Each gain is a tuning constant.

次に、目標値生成部及び目標出力値生成部の演算内容について説明する。
[車両モデル演算]
車両モデル演算部111で実行される車両パラメータ演算について説明する。
一般に、2輪モデルを仮定すると、車両のヨーレイトは、下記の式(1)で表せる。

Figure 0004956782
ここで、
Figure 0004956782
Figure 0004956782
である。 Next, the calculation contents of the target value generation unit and the target output value generation unit will be described.
[Vehicle model calculation]
The vehicle parameter calculation executed by the vehicle model calculation unit 111 will be described.
In general, assuming a two-wheel model, the yaw rate of the vehicle can be expressed by the following equation (1).
Figure 0004956782
here,
Figure 0004956782
Figure 0004956782
It is.

状態方程式より前輪操舵に対するヨーレートの伝達関数を求めると、下記の式(3)となる。

Figure 0004956782
但し、
Figure 0004956782
となる。 When the transfer function of the yaw rate for the front wheel steering is obtained from the state equation, the following equation (3) is obtained.
Figure 0004956782
However,
Figure 0004956782
It becomes.

ヨーレイト伝達関数は、(3)より、

Figure 0004956782
である。 The yaw rate transfer function is (3)
Figure 0004956782
It is.

ここで、

Figure 0004956782
here,
Figure 0004956782

以上から、車両パラメータ

Figure 0004956782
が求められる。 From the above, vehicle parameters
Figure 0004956782
Is required.

[目標値演算]
車速、車両パラメータから、目標ヨーレートを求める。目標ヨーレイトと目標ヨー角加速度は、下記式(6)により表される。

Figure 0004956782
[Target value calculation]
The target yaw rate is obtained from the vehicle speed and vehicle parameters. The target yaw rate and the target yaw angular acceleration are expressed by the following formula (6).
Figure 0004956782

ここで、目標ヨーレイトのパラメータは、下記の式(7)で表される。

Figure 0004956782
ただし、yrate_gain_map,yrate_omegn_map,yrate_zeta_map,yrate_zero_mapは前輪操舵用チューニングパラメータである。 Here, the parameter of the target yaw rate is expressed by the following equation (7).
Figure 0004956782
However, yrate_gain_map, yrate_omegn_map, yrate_zeta_map, and yrate_zero_map are front wheel steering tuning parameters.

〔目標前輪転舵角演算〕
目標ヨーレイトから目標前輪舵角θ*を算出すると、下記式(8)より求められる。

Figure 0004956782
よって、目標前輪舵角θ*を下記式(9)により算出する。
Figure 0004956782
[Target front wheel turning angle calculation]
When the target front wheel steering angle θ * is calculated from the target yaw rate, it can be obtained from the following equation (8).
Figure 0004956782
Therefore, the target front wheel steering angle θ * is calculated by the following equation (9).
Figure 0004956782

以上により目標前輪舵角θ*が算出されると、この目標前輪舵角θ*に応じた伝達比可変アクチュエータ3(前輪モータ3a)の回転角目標値θmf*が算出される。尚、上記した演算により、低車速領域では操舵角Θに制御舵角を加算する制御が行われ、高車速領域では操舵角Θに制御舵角を減算する制御が行われる。特に車両停止に近い極低車速領域(車庫入れ等の作業時)には、最も多くの制御舵角が加算されることとなる。また、実施例1ではヨーレイト制御としたが、横速度制御としてもよいし、予めゲイン等が設定されたマップに基づいて目標前輪舵角を演算しても良く、特に限定しない。 When the target front wheel steering angle theta * is calculated by the above, the target rotation angle of the target front wheel steering angle theta * transfer ratio variable actuator 3 in accordance with the (front wheel motor 3a) θmf * is calculated. By the above-described calculation, control for adding the control steering angle to the steering angle Θ is performed in the low vehicle speed region, and control for subtracting the control steering angle from the steering angle Θ is performed in the high vehicle speed region. In particular, in the extremely low vehicle speed region close to the stop of the vehicle (during garage entry or the like), the most control steering angle is added. Further, although the yaw rate control is used in the first embodiment, the lateral speed control may be used, and the target front wheel steering angle may be calculated based on a map in which a gain or the like is set in advance, and is not particularly limited.

〔回転角目標値補正部について〕
次に、回転角目標値補正部120の制御内容について図3のフローチャートに基づいて説明する。
[Rotation angle target value correction unit]
Next, the control content of the rotation angle target value correction unit 120 will be described based on the flowchart of FIG.

〔操舵角・車速の読み込み処理〕
ステップS1では、操舵角センサ8及び車速センサ7より、運転者の操舵角Θ及び車速VSPを読み込む。
[Reading process of steering angle and vehicle speed]
In step S1, the driver's steering angle Θ and vehicle speed VSP are read from the steering angle sensor 8 and the vehicle speed sensor 7.

〔回転角目標値の演算処理〕
ステップS2では、回転角目標値演算部110により演算された回転角目標値θmf*を読み込む。
ステップS2'では、操舵角Θの絶対値が第1閾値よりも小さいかどうかを判断し、小さいときはステップS3に進み、それ以外のときはステップS14(舵角サーボ制御処理)に進む。第1閾値は、具体的には微少操舵角域(例:±10°)を表す。このように、微少操舵角領域にて補正を行うことで、直進から操舵初期のアクチュエータ追従遅れに起因する応答遅れ感、初期の反力の立ち上がりが小さいことによるステアリング剛性感の低下といった問題を抑制する。また、他の領域では補正しないようにできるため、例えば、大きくステアリングホイール1を切った後の切り返しによって補正方向が切り換わるようなときでも変動を生じないようにする。
[Rotation angle target value calculation processing]
In step S2, the rotation angle target value θmf * calculated by the rotation angle target value calculation unit 110 is read.
In step S2 ′, it is determined whether or not the absolute value of the steering angle Θ is smaller than the first threshold value. If smaller, the process proceeds to step S3. Otherwise, the process proceeds to step S14 (steering angle servo control process). Specifically, the first threshold value represents a very small steering angle region (eg, ± 10 °). In this way, by correcting in the very small steering angle region, it is possible to suppress problems such as response delay due to actuator follow-up delay from straight forward to the initial stage of steering, and deterioration of steering rigidity due to small initial reaction force rise. To do. Further, since the correction can be made in other areas, for example, the fluctuation is prevented from occurring even when the correction direction is switched by turning after the steering wheel 1 is largely turned.

〔操舵力の推定処理〕
ステップS3では、操舵角Θと車速VSPから、運転者の操舵トルクを推定する。尚、運転者の操舵トルクの推定に際しては、例えば、車両モデルから前輪20に発生する前輪スリップ角等が推定でき、このスリップ角に応じた路面反力を推定し、これら推定ロジックに基づいて運転者がどの程度の操舵トルクを発生しているかを推定する。尚、この推定方法については、操舵角速度や車両の挙動(ヨーレイト、横加速度)や4輪車輪速を用いてもよい。また、トルクセンサを備えている場合には、トルクセンサ信号を検出してもよく、特に限定しない。
[Steering force estimation process]
In step S3, the driver's steering torque is estimated from the steering angle Θ and the vehicle speed VSP. In estimating the steering torque of the driver, for example, the front wheel slip angle generated on the front wheel 20 can be estimated from the vehicle model, the road surface reaction force corresponding to the slip angle is estimated, and driving based on these estimation logics is performed. It is estimated how much steering torque the person is generating. For this estimation method, steering angular velocity, vehicle behavior (yaw rate, lateral acceleration), and four-wheel wheel speed may be used. Further, when a torque sensor is provided, a torque sensor signal may be detected, and is not particularly limited.

〔正効率・逆効率の判定処理〕
ステップS4では、推定した操舵トルクと、伝達比可変アクチュエータ3(前輪モータ3a)の実回転角の方向(角速度の符号)から、伝達比可変アクチュエータ3(前輪モータ3a)が反力に対向して動く方向(=正効率)か、反力から回される方向に動く方向(=逆効率)かを判定する。図4は前輪モータ3aに流れるアクチュエータ電流に対する出力トルクの関係を表す効率図である。アクチュエータ電流に対して出力トルクが高い場合は逆効率であり、効率が良いことを表す。一方、アクチュエータ電流に対して出力トルクが低い場合は正効率であり、効率が悪いことを表す。よって、正効率では伝達比可変アクチュエータ3(前輪モータ3a)の回転角目標値θmf*に対する実回転角θmfの偏差が生じやすく、逆効率ではその偏差はより小さい。
[Judgment processing of normal efficiency / reverse efficiency]
In step S4, the transmission ratio variable actuator 3 (front wheel motor 3a) faces the reaction force from the estimated steering torque and the direction of the actual rotation angle of the transmission ratio variable actuator 3 (front wheel motor 3a) (sign of angular velocity). It is determined whether the moving direction (= positive efficiency) or the moving direction (= reverse efficiency) from the reaction force. FIG. 4 is an efficiency diagram showing the relationship of the output torque with respect to the actuator current flowing through the front wheel motor 3a. When the output torque is high with respect to the actuator current, the efficiency is reverse, indicating that the efficiency is good. On the other hand, when the output torque is low with respect to the actuator current, the efficiency is positive and the efficiency is poor. Therefore, the deviation of the actual rotation angle θmf with respect to the rotation angle target value θmf * of the variable transmission ratio actuator 3 (front wheel motor 3a) is likely to occur in the normal efficiency, and the deviation is smaller in the reverse efficiency.

〔切り増し・切り戻し制御の判定処理〕
ステップS5及びステップS8では、推定した操舵トルクと、伝達比可変アクチュエータ3(前輪モータ3a)の回転角目標値θmf*の方向(回転角速度の符号)から、伝達比可変アクチュエータ3(前輪モータ3a)が切り増す方向に制御されるか、切り戻す方向に制御されるかを判定する。
[Judgment processing for control of adding and switching back off]
In steps S5 and S8, the transmission ratio variable actuator 3 (front wheel motor 3a) is calculated from the estimated steering torque and the direction of rotation angle target value θmf * (sign of rotation angular velocity) of the transmission ratio variable actuator 3 (front wheel motor 3a). It is determined whether or not the direction is controlled to be increased or decreased.

尚、切り増す方向とは、運転者の操舵角Θに対して加算する側であるため、所謂クイック制御であり、ステアリングホイール1を切り増すと、伝達比可変アクチュエータ3(前輪モータ3a)も切り増す方向に制御され、ステアリングホイール1を切り戻すと、伝達比可変アクチュエータ3(前輪モータ3a)も切り戻す方向に制御される。一方、切り戻す方向とは、運転者の操舵角Θに対して減算する側であるため、所謂スロー制御であり、ステアリングホイール1を切り増すと、伝達比可変アクチュエータ3(前輪モータ3a)は切り戻す方向に制御され、ステアリングホイール1を切り戻すと、伝達比可変アクチュエータ3(前輪モータ3a)は切り増す方向に制御される。   Note that the direction to increase is the side to add to the steering angle Θ of the driver, so it is so-called quick control. When the steering wheel 1 is increased, the transmission ratio variable actuator 3 (front wheel motor 3a) is also turned off. When the steering wheel 1 is turned back, the transmission ratio variable actuator 3 (front wheel motor 3a) is also controlled to turn back. On the other hand, the direction to switch back is so-called slow control because it is the side to subtract from the steering angle Θ of the driver, and when the steering wheel 1 is increased, the transmission ratio variable actuator 3 (front wheel motor 3a) is switched off. When the steering wheel 1 is turned back, the transmission ratio variable actuator 3 (front wheel motor 3a) is controlled to be increased.

ここで、切り増し・切り戻し制御と効率の関係について説明する。正効率や逆効率を考慮することなく与えられた回転角目標値に対して制御を実行した場合を例にとって説明する。   Here, the relationship between the increase / return control and the efficiency will be described. An example will be described in which control is performed on a given rotation angle target value without considering normal efficiency and reverse efficiency.

切り増し制御の場合、伝達比可変アクチュエータ3(前輪モータ3a)の定常偏差は回転角目標値θmf*の絶対値で見て実回転角θmfが小さくなる方向となる。図7は、効率を考慮していないクイック制御時のアクチュエータ追従性を表す図である。操舵角が増大するときには、クイック制御時には正効率となり、追従性が悪いため実回転角θmfの絶対値は回転角目標値θmf*よりも小さめとなる。一方、操舵角が減少するときには、クイック制御時には逆効率となり、追従性が良好なため実回転角θmfは回転角目標値θmf*に追従する。 In the case of rounding control, the steady-state deviation of the transmission ratio variable actuator 3 (front wheel motor 3a) is such that the actual rotation angle θmf decreases as viewed from the absolute value of the rotation angle target value θmf * . FIG. 7 is a diagram illustrating actuator followability during quick control without considering efficiency. When the steering angle increases, the efficiency is positive during the quick control and the followability is poor, so the absolute value of the actual rotation angle θmf is smaller than the rotation angle target value θmf * . On the other hand, when the steering angle decreases, the reverse efficiency is achieved during the quick control, and the followability is good, so the actual rotation angle θmf follows the rotation angle target value θmf * .

逆に、切り戻し制御の場合、定常偏差は回転角目標値θmf*の絶対値で見て実回転角θmfが大きくなる方向となる。この特性を考慮して、目標値の補正方向を嵩上げにするか、又は嵩下げにするかの判断を行う。図8は効率を考慮していないスロー制御時のアクチュエータ追従性を表す図である。操舵角が増大するときには、スロー制御時には逆効率となり、追従性が良好なため実回転角θmfは回転角目標値θmf*に追従する。一方、操舵角が減少するときは、スロー制御時には正効率となり、追従性が悪いため実回転角θmfの絶対値は回転角目標値θmf*よりも大きめとなる。よって、効率に応じて目標値を補正する。 On the other hand, in the case of the switchback control, the steady-state deviation is in the direction in which the actual rotation angle θmf increases as viewed from the absolute value of the rotation angle target value θmf * . In consideration of this characteristic, it is determined whether the correction direction of the target value is increased or decreased. FIG. 8 is a diagram illustrating actuator followability during slow control without considering efficiency. When the steering angle increases, the reverse efficiency is obtained during the slow control, and the followability is good, so the actual rotation angle θmf follows the rotation angle target value θmf * . On the other hand, when the steering angle decreases, the efficiency is positive during slow control and the followability is poor, so the absolute value of the actual rotation angle θmf is larger than the rotation angle target value θmf * . Therefore, the target value is corrected according to the efficiency.

〔目標値補正量の算出処理〕
ステップS6,ステップS7,ステップS9及びステップS10では、ステップS4,S5で判定した正効率/逆効率、及び切り増し/切り戻しの判定結果と、伝達比可変アクチュエータ3(前輪モータ3a)の回転角目標値θmf*から目標値補正量Δθを算出する。補正量Δθは、図4に示す効率図から予めマップで設定する。補正量Δθのマップは全部で4つあり、正効率か逆効率かで補正量の絶対値が異なり、更に切り増しか切り戻しかで嵩上げするのか、嵩下げするのかが異なる。選択されたマップに対し、回転角目標値θmf*の大きさに応じて補正量Δθを算出する。
[Target value correction amount calculation processing]
In step S6, step S7, step S9 and step S10, the determination result of the normal efficiency / reverse efficiency and increase / return determined in steps S4 and S5, and the rotation angle of the transmission ratio variable actuator 3 (front wheel motor 3a). A target value correction amount Δθ is calculated from the target value θmf * . The correction amount Δθ is set in advance using a map from the efficiency diagram shown in FIG. There are a total of four maps of the correction amount Δθ, and the absolute value of the correction amount differs depending on whether the efficiency is normal or reverse, and whether it is increased or decreased depending on whether it is increased or decreased. For the selected map, a correction amount Δθ is calculated according to the magnitude of the rotation angle target value θmf * .

図5は回転角目標値θmf*に対し嵩上げする際の正効率及び逆効率マップである。正効率時には、嵩上げ量を大きく設定し、逆効率時には、嵩上げ量を小さく設定する。図6は回転角目標値θmf*に対し嵩下げする際の正効率及び逆効率マップである。正効率時には、嵩下げ量を大きく設定し、逆効率時には、嵩下げ量を小さく設定する。尚、図5及び図6に示すように、それぞれ目標値の嵩上げ量・嵩下げ量には第2閾値が設定されている。この第2閾値は、中立位置で保舵しているときに動く程度(±3°程度)の値である。操舵角Θもしくは回転角目標値θmf*の絶対値が第2閾値よりも小さい0点付近では、制御ハンチングを防止するため、滑らかに変化させる。 FIG. 5 is a normal efficiency and reverse efficiency map when raising the rotation angle target value θmf * . When the efficiency is normal, the raising amount is set large, and when the efficiency is reverse, the raising amount is set small. FIG. 6 is a normal efficiency and reverse efficiency map when bulking the rotation angle target value θmf * . When the efficiency is normal, the bulk reduction amount is set large, and when the efficiency is reverse, the bulk reduction amount is set small. As shown in FIGS. 5 and 6, a second threshold value is set for each of the target value raising and lowering amounts. This second threshold value is a value of a degree of movement (about ± 3 °) when the vehicle is steered at the neutral position. In the vicinity of the 0 point where the absolute value of the steering angle Θ or the rotation angle target value θmf * is smaller than the second threshold value, it is smoothly changed to prevent control hunting.

〔目標値補正量の変化率制限処理〕
ステップS11及びステップS12では、算出した補正量Δθを回転角目標値θmf*に加える際に、操舵条件及び走行条件が変化すると補正量が変化する。具体的には、ステアリングホイール1の切り返しにより、正効率と逆効率との間を行き来したりすることで補正量Δθが急変する場合や、低車速時においてクイック制御を実行してる状態から車速の増大によりスロー制御を実行する状態に変化した場合などが考えられる。
[Target value correction amount change rate restriction processing]
In step S11 and step S12, when the calculated correction amount Δθ is added to the rotation angle target value θmf * , the correction amount changes when the steering condition and the traveling condition change. Specifically, when the correction amount Δθ changes suddenly by switching back and forth between the normal efficiency and the reverse efficiency by turning the steering wheel 1 or when the vehicle speed is changed from the state in which the quick control is executed at the low vehicle speed. A case where the state is changed to a state where the slow control is executed due to the increase is considered.

このときの補正量の急変を防止するため、補正量変化率の制限値を設定し、前回の補正量と今回算出した補正量を比較する。そして、補正量変化率が予め設定された閾値を越えた場合は、制限値でリミットされた補正量に変更し、それ以外の時は、今回算出した補正量をそのまま出力する。   In order to prevent a sudden change in the correction amount at this time, a limit value of the correction amount change rate is set, and the previous correction amount is compared with the correction amount calculated this time. When the correction amount change rate exceeds a preset threshold value, the correction amount is changed to the correction amount limited by the limit value, and otherwise, the correction amount calculated this time is output as it is.

〔補正後回転角目標値の演算〕
ステップS13では、演算された回転角目標値θmf*に補正量を加算し、補正後回転角目標値θmfh*を演算する。そして、ステップS14では、演算された補正後回転角目標値θmfh*となるように、舵角サーボ制御を実行する。
[Calculation of corrected rotation angle target value]
In step S13, adds the correction amount to the calculated target rotation angle θmf *, calculates a corrected target rotation angle θmfh *. In step S14, the steering angle servo control is executed so that the calculated rotation angle target value θmfh * after correction is obtained.

(目標値補正制御処理による作用)
図9は効率に応じて回転角目標値を補正した場合のクイック制御時のアクチュエータ追従性を表す図である。クイック制御時には、正効率側では目標値の嵩上げ量を大きくし、逆効率側では目標値の嵩上げ量を小さくすることで、実回転角θmfが補正前の回転角目標値θmf*に良好に追従していることが分かる。
(Operation by target value correction control processing)
FIG. 9 is a diagram illustrating actuator followability during quick control when the rotation angle target value is corrected according to efficiency. During quick control, increasing the target value increase on the positive efficiency side and decreasing the target value increase on the reverse efficiency side allows the actual rotation angle θmf to follow the rotation angle target value θmf * before correction well. You can see that

図10は効率に応じて回転角目標値を補正した場合のスロー制御時のアクチュエータ追従性を表す図である。スロー制御時には、逆効率側での目標値嵩下げ量を小さくし、正効率側では目標値の嵩下げ量を大きくすることで、実回転角θmfが補正前の回転角目標値θmf*に良好に追従していることが分かる。 FIG. 10 is a diagram illustrating actuator followability during slow control when the rotation angle target value is corrected according to efficiency. During slow control, the actual rotation angle θmf is good for the uncorrected rotation angle target value θmf * by reducing the target value increase amount on the reverse efficiency side and increasing the target value increase amount on the positive efficiency side. You can see that it follows.

以下、本実施例の作用効果について列挙する。
(1)ステアリングホイール1の操舵角Θに対して回転角θmfを加減算し、操向輪20の転舵角との関係を表す伝達比を変更可能な伝達比可変アクチュエータ3と、ステアリングホイールの操作状態に応じて所望の伝達比となるように指令値である回転角目標値θmf*を設定し、伝達比可変アクチュエータ3を制御するコントロールユニット100(伝達比可変制御手段)と、操作力の方向と伝達比可変アクチュエータ3の回転方向との関係に基づいて、回転角目標値θmf*を補正する回転角目標値補正部120(指令値補正手段)とを設けた。よって、操作力の方向と伝達比可変アクチュエータの回転方向との関係に基づいて指令値を補正するため、応答性及びステアリング剛性感を高めることができる。特に、微少操舵のように回転角目標値が小さい時のアクチュエータ追従性を向上させることが可能となり、応答の遅れ感や、反力の立ち上がりの不足、といった問題を抑制することができる。
Hereafter, it enumerates about the effect of a present Example.
(1) The transmission angle variable actuator 3 capable of changing the transmission ratio representing the relationship with the steered angle of the steered wheel 20 by adding or subtracting the rotation angle θmf to the steering angle Θ of the steering wheel 1 and the operation of the steering wheel A control unit 100 (transmission ratio variable control means) that controls the transmission ratio variable actuator 3 by setting a rotation angle target value θmf * that is a command value so as to obtain a desired transmission ratio according to the state, and the direction of the operating force And a rotation angle target value correction unit 120 (command value correction means) for correcting the rotation angle target value θmf * based on the relationship between the rotation ratio of the transmission ratio variable actuator 3 and the rotation direction of the transmission ratio variable actuator 3. Therefore, since the command value is corrected based on the relationship between the direction of the operating force and the rotation direction of the transmission ratio variable actuator, the responsiveness and steering rigidity can be enhanced. In particular, it becomes possible to improve the actuator followability when the rotation angle target value is small as in the case of minute steering, and it is possible to suppress problems such as a sense of delay in response and insufficient rise of reaction force.

尚、上記各構成は、操作力の方向と伝達比可変アクチュエータ3の回転方向との関係に基づいて、回転角目標値θmf*を補正し、実伝達比を補正前の回転角目標値θmf*に追従させることと同義である。 In each of the above-described configurations, the rotation angle target value θmf * is corrected based on the relationship between the direction of the operating force and the rotation direction of the transmission ratio variable actuator 3, and the actual transmission ratio is corrected before the rotation angle target value θmf *. It is synonymous with following.

(2)伝達比可変アクチュエータ3が回転角を加算しているときは、回転角目標値θmf*を増加補正することとした。よって、切り増し制御時(クイック制御時)のアクチュエータ追従性を向上することができる。 (2) When the transmission ratio variable actuator 3 adds the rotation angle, the rotation angle target value θmf * is increased and corrected. Therefore, it is possible to improve the actuator follow-up performance at the time of additional control (during quick control).

(3)伝達比可変アクチュエータ3が回転角を減算しているときは、回転角目標値θmf*を減少補正することとした。よって、切り戻し制御時(スロー制御時)のアクチュエータ追従性を向上することができる。特に、上記(2)及び(3)を併用することで、クイック制御及びスロー制御にかかわらず良好なアクチュエータ追従性を確保できる。 (3) When the transmission ratio variable actuator 3 is subtracting the rotation angle, the rotation angle target value θmf * is corrected to decrease. Therefore, it is possible to improve the actuator followability at the time of switching back control (during slow control). In particular, by using both (2) and (3) above, it is possible to ensure good actuator followability regardless of quick control or slow control.

(4)操作力の方向と伝達比可変アクチュエータ3の回転方向との関係が同方向のときは、逆方向のときよりも補正量を大きくすることとした。すなわち、正効率側は制御入力(電流)に対して出力特性の効率が悪く、回転角目標値θmf*に対する実回転角θmfの偏差が生じやすい。このため、伝達比可変アクチュエータ3の追従性が悪化する。このとき、目標値を増加補正することで、追従性を向上することができる。一方、逆効率側は制御入力(電流)に対して出力特性の効率が高いのでそれほど追従性は悪くなく、正効率側と同程度で目標値を補正すると、逆に目標値に対する追従性を悪化させる。このため、逆効率側になった場合には補正量を小さく設定することで、全領域において好ましい追従性を確保することができる。 (4) When the relationship between the direction of the operating force and the rotation direction of the transmission ratio variable actuator 3 is the same direction, the correction amount is made larger than that in the reverse direction. That is, on the positive efficiency side, the efficiency of the output characteristics is poor with respect to the control input (current), and the deviation of the actual rotation angle θmf from the rotation angle target value θmf * tends to occur. For this reason, the followability of the transmission ratio variable actuator 3 is deteriorated. At this time, the followability can be improved by increasing the target value. On the other hand, on the reverse efficiency side, the efficiency of the output characteristics is high with respect to the control input (current), so the followability is not so bad. If the target value is corrected to the same extent as the normal efficiency side, the followability to the target value is worsened Let For this reason, when it comes to the reverse efficiency side, a favorable followability can be ensured in the entire region by setting the correction amount small.

(5)操舵角Θが第1閾値以下のときに回転角目標値θmf*を補正することとした。よって、直進から操舵初期のアクチュエータ追従遅れに起因する応答遅れ感、初期の反力の立ち上がりが小さいといった問題を抑制することができる。また、他の領域では補正しないようにできるため、例えば、大きくステアリングホイール1を切った後の切り返しによる補正方向の切り換えでの変動を生じないようにできる。 (5) The rotation angle target value θmf * is corrected when the steering angle Θ is equal to or smaller than the first threshold value. Therefore, it is possible to suppress problems such as a feeling of response delay due to an actuator follow-up delay in the initial stage of steering from a straight line and a small rise in initial reaction force. Further, since it is possible to prevent correction in other areas, for example, it is possible to prevent fluctuations caused by switching of the correction direction due to turning after the steering wheel 1 is largely turned.

(6)操舵角Θもしくは回転角目標値θmf*が第2閾値以下のときは、回転角目標値θmf*が小さいほど補正量Δθを小さくすることとした。よって、伝達比可変アクチュエータ3の正効率側と逆効率側とが変化した場合であっても、補正量を徐々に変更することが可能となり、レーンチェンジなどで切り返しを行った場合も良好な追従性を確保することができる。 (6) When the steering angle Θ or the rotation angle target value θmf * is less than or equal to the second threshold value, the correction amount Δθ is made smaller as the rotation angle target value θmf * is smaller. Therefore, even when the forward efficiency side and the reverse efficiency side of the variable transmission ratio actuator 3 change, it becomes possible to gradually change the correction amount, and good follow-up even when switching back by lane change or the like Sex can be secured.

次に実施例2について説明する。基本的な構成は実施例1と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。図11は車速VSPとヨーレイトゲインとの関係を表す特性図である。ヨーレイトゲインとは、操舵角(転舵角)に対する車両のヨーレイトの比率である。図11に示すように、一般的に車両のヨーレイトゲイン特性は、100km/h付近をピークとした特性となる。すなわち、停止状態から100km/h付近に車速が上昇する過程では、操舵角(転舵角)に対して発生するヨーレイトが大きくなっていく傾向を示す。一方、100km/h付近から更に車速が上昇する過程では、操舵角(転舵角)に対して発生するヨーレイトが小さくなっていく傾向を示す。
つまり、車両のヨーレイトゲインが高い領域では、アクチュエータ追従遅れによる影響も大きく車両挙動に表れると言える。
Next, Example 2 will be described. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, only different points will be described. FIG. 11 is a characteristic diagram showing the relationship between the vehicle speed VSP and the yaw rate gain. The yaw rate gain is the ratio of the yaw rate of the vehicle to the steering angle (steering angle). As shown in FIG. 11, the yaw rate gain characteristic of a vehicle generally has a peak around 100 km / h. That is, the yaw rate generated with respect to the steering angle (steering angle) tends to increase in the process of increasing the vehicle speed in the vicinity of 100 km / h from the stop state. On the other hand, in the process of further increasing the vehicle speed from around 100 km / h, the yaw rate generated with respect to the steering angle (steering angle) tends to decrease.
In other words, it can be said that in the region where the yaw rate gain of the vehicle is high, the influence of the actuator follow-up delay is greatly reflected in the vehicle behavior.

そこで、このヨーレイトゲイン特性を考慮して補正量Δθを設定すべく、ステップS6,S7,S9,S10において嵩上げ量もしくは嵩下げ量を設定する際、車速に応じて設定される補正ゲインを作用させる(Δθ×k)こととした。   Therefore, in order to set the correction amount Δθ in consideration of the yaw rate gain characteristic, when setting the raising amount or the lowering amount in steps S6, S7, S9, S10, a correction gain set according to the vehicle speed is applied. (Δθ × k).

図12は車速に対する補正ゲインkの関係を表す図である。ヨーレイトゲインが小さい車速領域では、車両特性としては応答性の低い領域であるために補正ゲインkを小さく設定し、ヨーレイトゲインが大きい車速領域では、車両特性としては応答性の高い領域であるため補正ゲインkを大きく設定することとした。言い換えると、ヨーレイトゲインが大きいときは、ヨーレイトゲインが小さいときよりも補正量Δθを大きく設定することとした。   FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship of the correction gain k with respect to the vehicle speed. In the vehicle speed region where the yaw rate gain is low, the vehicle characteristic is a region with low responsiveness, so the correction gain k is set small, and in the vehicle speed region where the yaw rate gain is large, the vehicle characteristic is a region with high responsiveness. The gain k is set large. In other words, when the yaw rate gain is large, the correction amount Δθ is set larger than when the yaw rate gain is small.

これにより、車速による車両のヨー応答性の変化に合わせた補正量Δθを設定することができる。   Thereby, the correction amount Δθ can be set in accordance with the change in the yaw response of the vehicle depending on the vehicle speed.

(他の実施例)
以上、実施例1,2について説明したが、上記実施例に限らず下記に示す構成を取ってもよい。実施例1では、補正量Δθの嵩上げ量・嵩下げ量を算出する際、回転角目標値に対して設定していたが、操舵角Θに対して設定してもよい。
(Other examples)
As described above, the first and second embodiments have been described. In the first embodiment, when the amount of increase / decrease of the correction amount Δθ is calculated, the rotation angle target value is set, but it may be set for the steering angle Θ.

また、図5,6に示すマップに限らず、操舵角Θに対する目標前輪舵角θ*のゲインを変更してもよいし、目標前輪舵角θ*の演算の基礎となる操舵角Θ自体を補正してもよい。 5 and 6, the gain of the target front wheel steering angle θ * with respect to the steering angle Θ may be changed, or the steering angle Θ itself that is the basis for calculating the target front wheel steering angle θ * may be changed. It may be corrected.

また、ステップS11,S12において補正量の変化率を制限したが、補正量自体にヒステリシス特性を持たせてもよい。   In addition, although the change rate of the correction amount is limited in steps S11 and S12, the correction amount itself may have a hysteresis characteristic.

実施例1の操舵制御装置を示す全体システム図である。1 is an overall system diagram showing a steering control device of Embodiment 1. FIG. 実施例1のコントローラの制御ブロック図である。FIG. 3 is a control block diagram of a controller according to the first embodiment. 実施例1の回転角目標値補正部の制御内容を表すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating control contents of a rotation angle target value correction unit according to the first embodiment. 実施例1の前輪モータに流れるアクチュエータ電流に対する出力トルクの関係を表す効率図である。It is an efficiency diagram showing the relationship of the output torque with respect to the actuator current which flows into the front-wheel motor of Example 1. 実施例1の回転角目標値に対し嵩上げする際の正効率及び逆効率マップである。It is the normal efficiency and reverse efficiency map at the time of raising with respect to the rotation angle target value of Example 1. FIG. 実施例1の回転角目標値に対し嵩下げする際の正効率及び逆効率マップである。It is a normal efficiency and reverse efficiency map at the time of lowering with respect to the rotation angle target value of Example 1. FIG. 効率を考慮していないクイック制御時のアクチュエータ追従性を表す図である。It is a figure showing the actuator followability at the time of quick control which does not consider efficiency. 効率を考慮していないスロー制御時のアクチュエータ追従性を表す図である。It is a figure showing the actuator followability at the time of slow control which does not consider efficiency. 実施例1の効率に応じて回転角目標値を補正した場合のクイック制御時のアクチュエータ追従性を表す図である。It is a figure showing the actuator tracking property at the time of quick control at the time of correct | amending a rotation angle target value according to the efficiency of Example 1. FIG. 実施例1の効率に応じて回転角目標値を補正した場合のスロー制御時のアクチュエータ追従性を表す図である。It is a figure showing the actuator tracking property at the time of slow control at the time of correcting a rotation angle target value according to the efficiency of Example 1. 車速とヨーレイトゲインとの関係を表す特性図である。It is a characteristic view showing the relationship between a vehicle speed and a yaw rate gain. 実施例2の車速に対する補正ゲインkの関係を表す図である。It is a figure showing the relationship of the correction gain k with respect to the vehicle speed of Example 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
3a 前輪モータ
3 伝達比可変アクチュエータ
7 車速センサ
8 操舵角センサ
20 操向輪
100 コントロールユニット
110 回転角目標値演算部
120 回転角目標値補正部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel 2 Steering shaft 3a Front wheel motor 3 Variable transmission ratio actuator 7 Vehicle speed sensor 8 Steering angle sensor 20 Steering wheel
100 control unit
110 Rotation angle target value calculator
120 Rotation angle target value correction unit

Claims (8)

ステアリングホイールの操舵角に対して回転角を加減算し、操向輪の転舵角との関係を表す伝達比を変更可能な伝達比可変アクチュエータと、
ステアリングホイールの操作状態に応じて所望の伝達比となるように指令値を設定し、前記伝達比可変アクチュエータを制御する伝達比可変制御手段と、
操作力の方向と前記伝達比可変アクチュエータの回転方向との関係が同方向のときは、逆方向のときよりも前記指令値が大きくなるように補正する指令値補正手段と、
を備えたことを特徴とする車両用操舵制御装置。
A transmission ratio variable actuator capable of changing the transmission ratio representing the relationship with the steering angle of the steered wheel by adding and subtracting the rotation angle with respect to the steering angle of the steering wheel;
A transmission ratio variable control means for setting a command value so as to obtain a desired transmission ratio according to the operation state of the steering wheel, and controlling the transmission ratio variable actuator;
When the relationship between the direction of the operating force and the rotation direction of the transmission ratio variable actuator is the same direction, command value correction means for correcting the command value to be larger than that in the reverse direction ;
A vehicle steering control device comprising:
請求項1に記載の車両用操舵制御装置において、
前記指令値補正手段は、前記操作力の方向と前記伝達比可変アクチュエータの回転方向との関係が同方向のときは、前記指令値を増加補正することを特徴とする車両用操舵制御装置。
The vehicle steering control device according to claim 1,
The vehicle steering control device, wherein the command value correction means increases and corrects the command value when the relationship between the direction of the operation force and the rotation direction of the transmission ratio variable actuator is the same direction .
請求項1または2に記載の車両用操舵制御装置において、
前記指令値補正手段は、前記操作力の方向と前記伝達比可変アクチュエータの回転方向との関係が逆方向のときは、前記指令値を減少補正することを特徴とする車両用操舵制御装置。
The vehicle steering control device according to claim 1 or 2,
The vehicle steering control device, wherein the command value correction means corrects the command value to be decreased when the relationship between the direction of the operating force and the rotation direction of the transmission ratio variable actuator is opposite .
請求項1ないしいずれか1つに記載の車両用操舵制御装置において、
前記指令値補正手段は、操舵角が第1閾値以下のときに実行する手段であることを特徴とする車両用操舵制御装置。
The vehicle steering control device according to any one of claims 1 to 3 ,
The vehicle steering control device, wherein the command value correcting means is means executed when a steering angle is equal to or less than a first threshold value .
請求項に記載の車両用操舵制御装置において、
前記指令値補正手段は、前記操舵角もしくは前記指令値が前記第1閾値より小さな第2閾値以下のときは、前記回転角が小さいほど補正量を小さくする手段であることを特徴とする車両用操舵制御装置。
The vehicle steering control device according to claim 4 ,
The command value correcting means is a means for reducing the correction amount as the rotation angle is smaller when the steering angle or the command value is equal to or smaller than a second threshold smaller than the first threshold . Steering control device.
請求項1ないし5いずれか1つに記載の車両用操舵制御装置において、
前記指令値補正手段は、車速に基づいて補正量を設定することを特徴とする車両用操舵制御装置。
The vehicle steering control device according to any one of claims 1 to 5,
The vehicle steering control device, wherein the command value correction means sets a correction amount based on a vehicle speed .
請求項1ないしいずれか1つに記載の車両用操舵制御装置において、
前記指令値補正手段は、操舵角に対するヨーレイトを表すヨーレイトゲインが小さいときは、ヨーレイトゲインが大きいときよりも補正量を小さく設定することを特徴とする車両用操舵制御装置。
The vehicle steering control device according to any one of claims 1 to 5 ,
The vehicle steering control device, wherein the command value correction means sets the correction amount smaller when the yaw rate gain representing the yaw rate with respect to the steering angle is smaller than when the yaw rate gain is large .
ステアリングホイールの操舵角に対して回転角を加減算し、操向輪の転舵角との関係を表す伝達比を変更可能な伝達比可変アクチュエータに対し、所望の伝達比となるように指令値を出力するとき、
操作力の方向と前記伝達比可変アクチュエータの回転方向との関係が同方向のときは、逆方向のときよりも前記指令値が大きくなるように補正し、実伝達比を補正前の指令値に追従させることを特徴とする車両用操舵制御装置。
For the variable transmission ratio actuator that can change the transmission ratio that represents the relationship with the steering angle of the steered wheels by adding or subtracting the rotation angle to the steering angle of the steering wheel, the command value is set so that the desired transmission ratio is obtained. When outputting
When the relationship between the direction of the operating force and the rotation direction of the transmission ratio variable actuator is the same direction, the command value is corrected to be larger than that in the reverse direction, and the actual transmission ratio is set to the command value before correction. A vehicle steering control device characterized by being caused to follow.
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