CN114340977B - 操舵控制装置及操舵控制方法 - Google Patents

操舵控制装置及操舵控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种能够减轻低速驾驶时的驾驶员的驾驶负担的操舵控制装置及操舵控制方法。本发明具备运算装置，所述运算装置根据方向盘(3)的操作量来驱动转舵轮执行器(7)而变更车轮(11)的舵角，运算转舵轮执行器(7)的控制量。在方向盘(3)的打盘中，运算装置通过车轮(11)的实际舵角相对于方向盘操舵角(δ)的比率发生变化的第1增益来控制转舵轮执行器(7)。此外，在方向盘(3)的回盘中，通过不同于第1增益的第2增益来控制转舵轮执行器(7)。

Description

操舵控制装置及操舵控制方法
技术领域
本发明涉及操舵控制装置及操舵控制方法。
背景技术
在通过电动马达的辅助力将驾驶员的方向盘操作传递至操舵轮的操舵控制装置中，有针对驾驶员的方向盘操作而根据车辆的状况来控制操舵轮的操舵角的技术。为了控制操舵角，操舵控制装置中配备有对方向盘的齿轮比进行变更的可变操舵机构。作为这样的技术，例如有专利文献1及专利文献2。
在专利文献1记载的技术中，根据方向盘的转打方向来选择打盘时的齿轮比Ga1或者回盘时的齿轮比Ga2。打盘时，根据速度-齿轮比图来决定与车速V相对应的齿轮比Gb1，根据操舵角速度-齿轮比增益图来决定与车速V相对应的齿轮比增益Gb2，对齿轮比Gb1乘以齿轮比增益Gb2来算出打盘时的齿轮比Ga1。并且，在速度V较低的情况下，将齿轮比Gb1设定得较高，即便方向盘操作产生的操舵角较小，操舵轮产生的实际舵角也会较大，在急操舵的情况下齿轮比增益Gb2低于1，防止对方向盘操作的跟随延迟。此外，在回盘时，选择与打盘时的齿轮比Ga1不一样的齿轮比Ga2，使方向盘位于中立位置。
其次，在专利文献2记载的技术中，在操舵转矩及辅助转矩较小的区域内，以输出减小的方式调整增益，实现了方向盘回送控制带来的平顺的回位操舵感。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2004-42796号公报
专利文献2：日本专利第6428965号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1记载的技术中，如图6的(A)(b)所示，是以如下方式进行控制：齿轮比Ga1和齿轮比Ga2以规定斜率呈直线变更到规定速度为止，当达到规定速度时，直线斜率被变更为另一斜率。因而，在齿轮比的斜率发生变更的速度下会发生齿轮比的急剧变化，从而存在方向盘操作留有不协调感这一问题。
在专利文献2记载的技术中，虽然对操舵转矩及辅助转矩的增益进行变更，但对应于方向盘操作的操舵角未作变更，所以在以低速进行驾驶的入库等倒退驻车时不得不大幅转打方向盘，从而存在驾驶员的驾驶负担重这一问题。
本发明的目的在于提供一种能够减轻低速驾驶时的驾驶员的驾驶负担的操舵控制装置及操舵控制方法。
解决问题的技术手段
为了达成上述目的，本发明为一种操舵控制装置，其具备运算装置，所述运算装置根据方向盘的操作量来驱动转舵轮执行器而变更转舵轮的舵角，运算所述转舵轮执行器的控制量，该操舵控制装置的特征在于，在所述方向盘的打盘中，所述运算装置通过所述转舵轮的实际舵角相对于方向盘操舵角的比率发生变化的第1增益来控制所述转舵轮执行器，在所述方向盘的回盘中，所述运算装置通过不同于所述第1增益的第2增益来控制所述转舵轮执行器。
此外，本发明为一种操舵控制方法，根据方向盘的操作量来控制转舵轮执行器而对转舵轮进行操舵，该操舵控制方法的特征在于，在所述方向盘的打盘中，通过所述转舵轮的实际舵角相对于方向盘操舵角的比率发生变化的第1增益对所述转舵轮进行操舵，在所述方向盘的回盘中，通过不同于所述第1增益的第2增益对所述转舵轮进行操舵。
发明的效果
根据本发明，可以提供一种能够减轻低速驾驶时的驾驶员的驾驶负担的操舵控制装置及操舵控制方法。
附图说明
图1为本实施例中搭载有操舵控制装置2的车辆1的概略构成图。
图2为本实施例的操舵控制装置2的框图。
图3为表示本实施例的操舵控制装置的处理的流程图。
图4为表示图3中的步骤S30的处理的流程图。
图5为表示图3中的步骤S31的处理的流程图。
图6为表示本实施例的方向盘操舵角δ与方向盘操舵角速度δ'的关系的图。
图7为表示本实施例的增益与方向盘操舵角δ的关系的图。
图8为表示本实施例的方向盘的打盘时和回盘时的方向盘操舵角δ与实际舵角δf的关系的图。
图9为表示本实施例的倒退驻车时的方向盘操舵角δ与时间的关系的图。
图10为表示本实施例的方向盘的打盘时的方向盘操舵角δ、实际舵角δf、操舵角速度的关系的图。
具体实施方式
下面，一边参考附图，一边对本发明的实施例进行说明。对同样的构成要素标注同样的符号，不重复同样的说明。
本发明的各种构成要素并非必须为各自独立的存在，而是容许一个构成要素由多个构件构成、多个构成要素由一个构件构成、或者某一构成要素为另一构成要素的一部分、或者某一构成要素的一部分与其他构成要素的一部分重复等。
在本实施例中，以方向盘与轮胎之间不带机械耦合的线控转向系统为例进行说明。线控转向系统可以对方向盘产生的操舵量与轮胎的偏转角的变更进行独立控制。
图1为本实施例中搭载有操舵控制装置2的车辆1的概略构成图。图1中，在车辆1中配备有方向盘3、操舵角传感器4、操舵转矩传感器5、实际舵角控制单元6、转舵轮执行器7、模拟操舵反力发生装置8、加速度传感器9以及陀螺仪传感器10，所述方向盘3供驾驶员操作，所述操舵角传感器4检测方向盘3的操舵角，所述操舵转矩传感器5对输入到方向盘3的操舵转矩进行检测，所述实际舵角控制单元6控制车轮11的实际舵角，所述转舵轮执行器7由实际舵角控制单元6加以控制而变更车轮11(右前轮11FR、左前轮11FL)的舵角，所述模拟操舵反力发生装置8以模拟方式产生台阶等所引起的反力并将模拟反力传递至方向盘3，所述加速度传感器9检测车辆1的加速度，所述陀螺仪传感器10检测车辆1的倾斜。加速度传感器9和陀螺仪传感器10的检测信号被发送至操舵控制装置2。
车辆1上配备有4只车轮11(右前轮11FR、左前轮11FL、右后轮11RR、左后轮11RL)。右前轮11FR及左前轮11FL成为由转舵轮执行器7加以驱动以变更车辆1的行进方向的转舵轮。此外，对4只车轮各方配备有轮速传感器12(右前轮速传感器12FR、左前轮速传感器12FL、右后轮速传感器12RR、左后轮速传感器12RL)。
在将车轮11(右前轮11FR、左前轮11FL：转舵轮)与转舵轮执行器7相连的传递部配备有实际舵角传感器13，所述实际舵角传感器13根据转舵轮执行器7的动作状况来检测车轮11的实际舵角。
转舵轮执行器7根据方向盘3的操作量来驱动转舵轮，变更转舵轮的舵角。驱动转舵轮的转舵轮执行器7的控制量由后文叙述的运算装置加以运算。
操舵角传感器4、操舵转矩传感器5、实际舵角传感器13、右前轮速传感器12FR、左前轮速传感器12FL、右后轮速传感器12RR、左后轮速传感器12RL的检测信号经由通信总线14发送至操舵控制装置2。
接着，对操舵控制装置2的构成进行说明。图2为本实施例的操舵控制装置2的框图。操舵控制装置2具备行驶条件判定部20、打盘/回盘判定部21以及增益调整部22。由操舵角传感器4检测到的与方向盘操舵角相关的信号、由轮速传感器12和加速度传感器9检测到的与车速相关的信号、由实际舵角传感器13检测到的车轮11的实际舵角、源于换挡杆的位置的前进或倒退等与车辆的移动方向相关的信号被输入至操舵控制装置2。虽未图示，但操舵控制装置2是配备有CPU(Central Processing Unit)等运算装置、主存储装置、辅助存储装置以及通信装置等硬件的ECU(Electronic Control Unit)的一个功能。于是，运算装置一边参考辅助存储装置中存储的数据库一边执行加载到主存储装置中的程序，由此实现行驶条件判定部20、打盘/回盘判定部21、增益调整部22这各个功能。
接着，对操舵控制装置2的运算装置中的处理进行说明。图3为表示本实施例的操舵控制装置的处理的流程图，图4为表示图3中的步骤S30的处理的流程图，图5为表示图3中的步骤S31的处理的流程图。
在步骤S30中，操舵控制装置2的行驶条件判定部20判断车辆1是否处于特定行驶条件内。所谓特定行驶条件，例如意指入库等倒退驻车。使用图4，对行驶条件判定部20中的步骤S30的处理进行说明。图4中，获取自身车辆为启动状态等自身车辆信息(步骤S40)。接着，根据由轮速传感器12、加速度传感器9检测到的信号来判断车辆1是否正以极低速行驶(步骤S41)。所谓极低速，例如是进行入库这样的不到5km/h的速度。在本实施例中，在检测车辆1的速度(车速)时，除了轮速传感器12以外还使用加速度传感器9。在车轮11正在打滑的情况下，有时会出现车速的误检测，所以，本实施例中除了轮速传感器12以外还使用加速度传感器9。
在步骤S41中，车速为极低速行驶的情况下，判断换挡杆是否挂入过1次R挡(倒挡)(步骤S42)。在平行驻车或倒退驻车等驻车模式中，车辆1大多会反复前进和倒退，换挡杆会挂入R(Reverse：倒退)的位置至少1次。若换挡杆挂入过1次R挡(倒挡)，则前进至步骤S31。
在步骤S41中，车辆1为停止状态或者在低速以上(例如5km/h以上)的情况(否的情况)下，返回至开始，重复进行处理。在步骤S42中换挡杆一次都未挂入过R挡的情况(否的情况)下，返回至开始，重复进行处理。步骤S41及步骤S42的否相当于步骤S30的否。
本实施例的运算装置以车速不到规定速度、换挡杆挂入过倒挡这一情况为条件来进行后文叙述的基于第1增益及第2增益的转舵轮执行器7的控制。
返回至图3，在步骤S31中，操舵控制装置2的打盘/回盘判定部21判定方向盘3是否为打盘。在图5中对打盘/回盘判定部21中的步骤S31的处理进行说明。
图5中，由操舵角传感器4算出方向盘3的操舵角速度。在步骤S51中，判断方向盘操舵角δ与方向盘操舵角速度δ'的正负是否一致。
此处，使用图6，对方向盘操舵角δ和方向盘操舵角速度δ'的正负进行说明。图6为表示本实施例的方向盘操舵角δ与方向盘操舵角速度δ'的关系的图。图中，纵轴与横轴的交点表示方向盘3处于中立的位置(中立点)、方向盘3的转动已停止(速度为0)的状态。
由于方向盘3往左右打盘，所以方向盘操舵角δ及方向盘操舵角速度δ'以中立点为界而出现正负变化。例如，若将方向盘3往右侧打盘的情况下的方向盘操舵角δ设为正(右侧的区域)，则方向盘3往左侧打盘的情况下的方向盘操舵角δ为负(左侧的区域)。
此外，若将方向盘3往右侧打盘的情况下的方向盘操舵角速度δ'设为正(上侧的区域)，则方向盘3往左侧打盘的情况以及对已往右侧打盘的方向盘3进行回盘的情况下的方向盘操舵角速度δ'为负(下侧的区域)。另外，对已往左侧打盘的方向盘3进行回盘的情况下的方向盘操舵角速度δ'为正(上侧的区域)。
综上所述，就是图6那样的四象限图。第一象限(右上)及第三象限(左下)为方向盘3的打盘状态，第二象限(左上)及第四象限(右下)为方向盘3的回盘状态。即，在方向盘操舵角δ与方向盘操舵角速度δ'的正负一致的情况下(第一象限及第三象限：正正或负负)，方向盘3呈打盘状态，在方向盘操舵角δ与方向盘操舵角速度δ'的正负不一致的情况下(第二象限及第四象限：正负或负正)，方向盘3呈回盘状态。
返回至图5，在步骤S51中方向盘操舵角δ与方向盘操舵角速度δ'的正负一致的情况下(是)，判定方向盘3为打盘(步骤S52)，前进至步骤S32。在步骤S51中方向盘操舵角δ与方向盘操舵角速度δ'的正负不一致的情况下(否)，判定方向盘3为回盘(步骤S53)，前进至步骤S33。
返回至图3，对方向盘3的打盘时和回盘时的处理进行说明。本实施例的特征在于，在方向盘3的打盘中，通过转舵轮(右前轮11FR、左前轮11FL)的实际舵角相对于方向盘操舵角的比率发生变化的增益(第1增益)来控制转舵轮执行器7，在方向盘3的回盘中，通过不同于第1增益的增益(第2增益)来控制转舵轮执行器7。
在步骤S31中方向盘3为打盘的情况下，选择转舵轮的实际舵角相对于方向盘的操舵角的比率上凸的连续函数的增益(第1增益)(步骤S32)。上凸的连续函数是根据方向盘操舵角δ和方向盘操舵角速度δ'来运算。
另一方面，在方向盘3不是打盘的情况(回盘的情况)下，选择成为实际舵角相对于方向盘的操舵角的比率成比例的函数那样的线性增益(第2增益)(步骤S33)。
继而，在步骤S34中，计算与各增益相符的控制量，计算结果从操舵控制装置2发送至实际舵角控制单元6，通过实际舵角控制单元6来控制转舵轮执行器7。于是，通过转舵轮执行器7对车轮11进行操舵。
接着，使用图7，对方向盘操舵角δ与增益的关系进行说明。图7为表示增益与方向盘操舵角δ的关系的图，纵轴表示增益，横轴表示方向盘操舵角δ。图7中，方向盘3的打盘时的增益在方向盘操舵角δ较小的位置上较高，随着方向盘操舵角δ增大，以变为往右下降的曲线的方式发生变化。另一方面，在方向盘3的回盘时，增益是固定的，不会根据方向盘操舵角δ而变化。
接着，对使用图7的增益的情况下的方向盘操舵角δ与实际舵角δf的关系进行说明。
图8为表示本实施例的方向盘3的打盘时和回盘时的方向盘操舵角δ与实际舵角δf的关系的图。图8中，横轴表示方向盘操舵角δ，纵轴表示实际舵角δf，以实际舵角δf(输出)相对于方向盘操舵角δ(输入)的比率发生变化的函数的增益的形式加以展示。
在方向盘3的打盘时和回盘时，在不进行变更增益的控制的情况下，实际舵角δf相对于方向盘操舵角δ的增益呈虚线(无控制)的样子。
在本实施例中，在方向盘3的打盘时，是设为相对于虚线(无控制)而上凸的连续函数的增益(第1增益)。上凸的增益为连续平滑的曲线。此外，上凸的连续函数的斜率如下：方向盘操舵角δ的绝对值越小斜率便越大，方向盘操舵角δ的绝对值越是接近极限值，斜率便越是接近0。
例如，在进行入库等倒退驻车的情况下，方向盘3的打盘量增大。
因此，在本实施例中，在开始转打方向盘3时，增大相对于方向盘操舵角δ的车轮11的实际舵角δf，随着方向盘操舵角δ增大，使相对于方向盘操舵角δ的车轮11的实际舵角δf徐缓地增加。
在本实施例中，在方向盘3的打盘时，设为相对于虚线(无控制)而上凸这样的增益(第1增益)，对相对于方向盘操舵角δ的车轮11的实际舵角δf进行变更，所以能减少入库等倒退驻车中的方向盘3的打盘操作量，从而能减轻驾驶员的驾驶负担。
此外，在本实施例中，在方向盘3的回盘时，在方向盘操舵角δ不是最大值附近的情况下(不是接近原地打盘的状态)，设为相对于虚线(无控制)而斜率增大这样的线性增益(第2增益)。
例如，在进行入库等倒退驻车的情况下，在车辆1的朝向已与驻车空间的倒退方向一致的情况下，方向盘3优选迅疾地回盘。因此，在本实施例中，在方向盘3的回盘中，增大相对于方向盘操舵角δ的车轮11的实际舵角δf，使相对于方向盘操舵角δ的车轮11的实际舵角δf迅疾地退回到中立位置。
线性增益(第2增益)的斜率也可根据转舵轮的实际舵角进行变更。这时，在操舵控制装置2的运算装置中，根据方向盘的回盘开始时的转舵轮的实际舵角来运算方向盘操舵角δ与转舵轮的实际舵角的比率而算出线性增益(第2增益)。
在本实施例中，可以减少入库等倒退驻车中的方向盘3的回盘操作量，从而能减轻驾驶员的驾驶负担。
接着，对车辆1的倒退驻车时的方向盘操舵角δ与时间的关系进行说明。图9为表示本实施例的倒退驻车时的方向盘操舵角δ与时间的关系的图。
车辆1停在车道70上，驾驶员正要往驻车空间71进行倒退驻车。车辆1像轨迹P那样运动而移动至驻车空间71。在倒退驻车时，驾驶员需要较大的方向盘操作。在不对相对于方向盘操舵角δ的实际舵角进行控制的情况下，在方向盘3的打盘到回盘操作中，方向盘操舵角δ与时间t的关系成为虚线所示那样的曲线。
相对于此，在本实施例中，在像图8那样在方向盘3的打盘中使用上凸这样的增益对相对于方向盘操舵角δ的实际舵角施加有控制的情况下，成为实线所示那样的曲线。即，在倒退驻车中，本实施例与不对相对于方向盘操舵角δ的实际舵角进行控制的情况相比，可以减小方向盘操舵角δ，所以能减少驾驶员的方向盘3的操作量，从而能减轻驾驶员的驾驶负担。
图10为表示本实施例的方向盘3的打盘时的方向盘操舵角δ、实际舵角δf、操舵角速度的关系的图。
在本实施例中，是使用上凸这样的增益来变更相对于方向盘操舵角δ的实际舵角δf，但变更实际舵角δf的增益也可根据操舵角速度进行变更。
上凸的连续函数的斜率如下：操舵角速度的绝对值越大斜率便越大，方向盘操舵角δ的绝对值越接近极限值，斜率便越接近0。
当上凸的连续函数的斜率增大时，操舵角速度增大，可以增大相对于方向盘操舵角δ的实际舵角δf。
关于增益，可预先将多个模式存储在辅助存储装置中，根据基于方向盘操舵角δ和操舵角速度运算出的结果而从多个增益中选择恰当的增益，将所选择的增益的程序加载到主存储装置中供运算装置执行。
根据本实施例，会根据方向盘操舵角δ和操舵角速度来选择恰当的增益，所以能根据驾驶员对方向盘3的打盘速度来切换增益，从而能减轻驾驶员的驾驶负担。
再者，本发明包含各种变形例，并不限定于上述实施例。
上述实施例是为了以易于理解的方式说明本发明所作的详细说明，并非一定限定于具备说明过的所有构成。
符号说明
1…车辆、2…操舵控制装置、3…方向盘、4…操舵角传感器、5…操舵转矩传感器、6…实际舵角控制单元、7…转舵轮执行器、8…模拟操舵反力发生装置、9…加速度传感器、10…陀螺仪传感器、11…车轮、11FL…左前轮、11FR…右前轮、11RL…左后轮、11RR…右后轮、12…轮速传感器、12FL…左前轮速传感器、12FR…右前轮速传感器、12RL…左后轮速传感器、12RR…右后轮速传感器、13…实际舵角传感器、14…通信总线、20…行驶条件判定部、21…回盘判定部、22…增益调整部、70…车道、71…驻车空间。

Claims (11)

1.一种操舵控制装置，其具备运算装置，所述运算装置根据方向盘的操作量来驱动转舵轮执行器而变更转舵轮的舵角，运算所述转舵轮执行器的控制量，该操舵控制装置的特征在于，
在所述方向盘的打盘中，所述运算装置通过所述转舵轮的实际舵角相对于方向盘操舵角的比率发生变化的第1增益来控制所述转舵轮执行器，
在所述方向盘的回盘中，所述运算装置通过不同于所述第1增益的第2增益来控制所述转舵轮执行器，
所述第1增益设为所述转舵轮的实际舵角相对于方向盘操舵角的比率上凸的连续函数，
所述上凸的连续函数是根据方向盘操舵角和操舵角速度来运算。
2.根据权利要求1所述的操舵控制装置，其特征在于，
所述第1增益为连续的值。
3.根据权利要求1所述的操舵控制装置，其特征在于，
方向盘操舵角的绝对值越小，所述上凸的连续函数的斜率便越大。
4.根据权利要求1所述的操舵控制装置，其特征在于，
操舵角速度的绝对值越大，所述上凸的连续函数的斜率便越大。
5.根据权利要求1所述的操舵控制装置，其特征在于，
方向盘操舵角的绝对值越接近极限值，所述上凸的连续函数的斜率便越接近0。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的操舵控制装置，其特征在于，
所述第2增益为线性。
7.根据权利要求6所述的操舵控制装置，其特征在于，
所述运算装置根据所述方向盘的回盘开始时的所述转舵轮的实际舵角来运算方向盘操舵角与所述转舵轮的实际舵角的比率。
8.根据权利要求1所述的操舵控制装置，其特征在于，
所述运算装置以车速不到规定速度、换挡杆挂入过倒挡这一情况为条件，通过所述第1增益及所述第2增益来控制所述转舵轮执行器。
9.一种操舵控制方法，根据方向盘的操作量来控制转舵轮执行器而对转舵轮进行操舵，该操舵控制方法的特征在于，
在所述方向盘的打盘中，通过所述转舵轮的实际舵角相对于方向盘操舵角的比率发生变化的第1增益对所述转舵轮进行操舵，
在所述方向盘的回盘中，通过不同于所述第1增益的第2增益对所述转舵轮进行操舵，
所述第1增益设为所述转舵轮的实际舵角相对于方向盘操舵角的比率上凸的连续函数，
所述上凸的连续函数是根据方向盘操舵角和操舵角速度来运算。
10.根据权利要求9所述的操舵控制方法，其特征在于，
所述第1增益为连续的值。
11.根据权利要求9或10所述的操舵控制方法，其特征在于，
所述第2增益为线性。
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