CN115571217A - 线控转向的操舵反作用力装置 - Google Patents

线控转向的操舵反作用力装置 Download PDF

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Abstract

本发明的问题在于，提供一种线控转向的操舵反作用力装置，可以将车辆特性的影响最小化，而容易设定目标操舵反作用力。为了解决上述问题，本发明提供一种线控转向的操舵反作用力装置(1)，包括：轴向力推定单元(15)，基于使转动轮转动的操舵致动器的电流值来推定操舵致动器的轴向力；及，规范操舵力设定单元(16)，基于轴向力推定单元(15)所推定的轴向力来设定规范操舵力。该线控转向的操舵反作用力装置(1)控制供给至操舵反作用力致动器的电流，所述操舵反作用力致动器以使线控转向的操作件的操舵扭矩成为规范操舵力设定单元(16)中所设定的规范操舵力的方式，对操作件赋予反作用力扭矩。

Description

线控转向的操舵反作用力装置
技术领域
本发明涉及一种线控转向的操舵反作用力装置。
背景技术
以往，已知有一种线控转向式的操舵装置，驾驶者进行操作的操作件(例如，手柄(handle)或杆(lever)等)与转动轮未机械连结。例如，如下述专利文献1中所公开，已知有一种线控转向，基于与目标转动角和实际转动角之间的偏差相应的偏差信号来设定目标操舵反作用力(目标操舵反作用力扭矩)，并以使基于操舵扭矩传感器的输出值而检测出的实际操舵扭矩与目标操舵反作用力扭矩一致的方式，对流入反作用力电动机中的电流进行反馈控制。
[先前技术文献]
(专利文献)
专利文献1：日本专利第4908049号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
以往的情况下，由于与目标转动角和实际转动角之间的偏差相应的反作用力因车辆而异，因此，需要针对每个车辆来设定反作用力的映射图(map)等。此时，开发要花费劳力，有改善的空间。
本发明的目的在于，提供一种线控转向的操舵反作用力装置，可以将车辆特性的影响最小化，而容易设定目标操舵反作用力。
[解决问题的技术手段]
(1)本发明包括：轴向力推定单元，基于使转动轮转动的操舵致动器的电流值来推定前述操舵致动器的轴向力；及，规范操舵力设定单元，基于前述轴向力推定单元所推定的轴向力来设定规范操舵力；并且，本发明控制供给至操舵反作用力致动器的电流，所述操舵反作用力致动器以使线控转向的操作件的操舵扭矩成为前述规范操舵力设定单元中所设定的规范操舵力的方式，对前述操作件赋予反作用力扭矩。
(2)本发明是根据上述(1)所述，可以是：前述轴向力推定单元基于前述操舵致动器的电动机速度来推定前述操舵致动器的摩擦力(friction)，并基于所推定的摩擦力来修正前述操舵致动器的轴向力。
(3)本发明是根据上述(2)所述，可以是：前述轴向力推定单元根据基于前述操舵致动器的电动机速度求出的粘性修正值，来修正前述操舵致动器的轴向力。
(4)本发明是根据上述(2)或(3)所述，可以是：前述轴向力推定单元根据基于前述操舵致动器的电动机速度求出的惯性修正值，来修正前述操舵致动器的轴向力。
(5)本发明是根据上述(1)所述，可以是：前述规范操舵力设定单元基于前述操舵反作用力致动器的电动机角度来求出摩擦力修正值，并基于所求出的摩擦力修正值，来修正基本反作用力，所述基本反作用力是基于前述轴向力推定单元所推定的轴向力而求出。
(6)本发明是根据上述(1)所述，可以是：前述规范操舵力设定单元基于前述操舵反作用力致动器的电动机角速度来求出衰减修正值，并基于所求出的衰减修正值，来修正基本反作用力，所述基本反作用力是基于前述轴向力推定单元所推定的轴向力而求出。
(发明的效果)
根据本发明，能够提供一种线控转向的操舵反作用力装置，可以将车辆特性的影响最小化，而容易设定目标操舵反作用力。
附图说明
图1是绘示应用本发明的一实施方式的线控转向的操舵反作用力装置的线控转向的一例的概略结构图。
图2是绘示本发明的一实施方式的线控转向的操舵反作用力装置的结构的概略框图。
图3是绘示轴向力推定单元的结构的概略框图。
图4是绘示规范操舵力设定单元的结构的概略框图。
具体实施方式
以下，针对本发明的具体实施方式，参照图式来详细说明。
图1是绘示应用本发明的一实施方式的线控转向的操舵反作用力装置的线控转向的一例的概略结构图。如该图所示，应用本实施方式的线控转向的操舵反作用力装置1的线控转向2包括：方向盘(操作件)3，由驾驶者进行操作；操舵角传感器4，检测方向盘3的操舵角；操舵反作用力致动器5，对方向盘3赋予操舵反作用力(反作用力扭矩)；操舵扭矩传感器6，检测作用至方向盘3的操舵扭矩；齿条轴10，经由关节臂8及拉杆9而连结于左右的车轮(转动轮)7；操舵致动器11，沿轴向驱动齿条轴10而使车轮7转动；车速传感器12，检测车速；转动角传感器13，根据齿条轴10的轴向位置来检测车轮的转动角；及，控制装置(Electronic Control Unit,ECU)14，控制操舵反作用力致动器5及操舵致动器11。该线控转向2中应用本发明的线控转向的操舵反作用力装置1。具体来说，ECU 14具有：未图示的操舵装置，基于来自操舵角传感器4或车速传感器12等的检测信号来控制操舵致动器11；及，本发明的线控转向的操舵反作用力装置1，控制操舵反作用力致动器5。另外，在本实施方式中，操舵反作用力致动器5及操舵致动器11为电动机。
图2是绘示本发明的一实施方式的线控转向的操舵反作用力装置的结构的概略框图。线控转向的操舵反作用力装置1包括：轴向力推定单元15，基于使车轮7转动的操舵致动器11的电流值来推定操舵致动器11的轴向力；及，规范操舵力设定单元16，基于轴向力推定单元15所推定的轴向力来设定规范操舵力。
图3是绘示轴向力推定单元的结构的概略框图。轴向力推定单元15基于操舵致动器11中流通的电流值即实际电流值及操舵致动器11的电动机速度来推定轴向力。即，如图3所示，在轴向力推定单元15中输入操舵致动器11的实际电流值及操舵致动器11的电动机速度。
操舵致动器11的实际电流值输入至低通滤波器17。在低通滤波器17中，高频成分被去除。由低通滤波器17去除了高频成分的实际电流值输入至转换部18。在转换部18中，生成与所输入的实际电流值相应的轴向力。转换部18中所生成的轴向力输入至减法器19。
而且，转换部18中所生成的轴向力输入至摩擦力推定部20。在该摩擦力推定部20中，除了转换部18中所生成的轴向力以外，还输入操舵致动器11的电动机速度。摩擦力推定部20基于转换部18中所生成的轴向力及操舵致动器11的电动机速度，来推定操舵致动器11的摩擦力。摩擦力推定部20所推定的摩擦力输入至摩擦力修正部21。在摩擦力修正部21中，借由将摩擦力推定部20所推定的摩擦力乘以摩擦力修正增益，来计算出摩擦力修正值。摩擦力修正部21中所求出的摩擦力修正值输入至加法器22。
另一方面，操舵致动器11的电动机速度不仅输入至前述摩擦力推定部20，也输入至低通滤波器23。在低通滤波器23中，高频成分被去除。由低通滤波器23去除了高频成分的电动机速度输入至粘性修正部24。在粘性修正部24中，借由将由低通滤波器23去除了高频成分的电动机速度乘以粘性修正增益，来计算出粘性修正值。粘性修正部24中所求出的粘性修正值输入至加法器25。
操舵致动器11的电动机速度不仅输入至前述摩擦力推定部20及低通滤波器23，也输入至微分器26。在微分器26中，借由对操舵致动器11的电动机速度进行微分，来计算出电动机加速度。微分器26中所计算出的电动机加速度输入至低通滤波器27。在低通滤波器27中，高频成分被去除。由低通滤波器27去除了高频成分的电动机加速度输入至惯性修正部28。在惯性修正部28中，借由将由低通滤波器27去除了高频成分的电动机加速度乘以惯性修正增益，来计算出惯性修正值。惯性修正部28中所求出的惯性修正值输入至加法器25。
如上所述，在加法器25中输入来自粘性修正部24的粘性修正值及来自惯性修正部28的惯性修正值。在加法器25中，将粘性修正值与惯性修正值相加，生成第一相加值。来自加法器25的第一相加值输入至加法器22。如上所述，在加法器22中输入来自摩擦力修正部21的摩擦力修正值。在加法器22中，将第一相加值与摩擦力修正值相加，生成第二相加值。来自加法器22的第二相加值输入至减法器19。如上所述，在减法器19中输入转换部18中所生成的轴向力。在减法器19中，从转换部18中所生成的轴向力中减去第二相加值，生成操舵致动器11的推定轴向力。如此，在轴向力推定单元15中，推定操舵致动器11的轴向力。
在轴向力推定单元15中，从转换部18中所生成的轴向力中减去包含摩擦力推定部20所推定的摩擦力的第二相加值。因此，轴向力推定单元15可以基于操舵致动器11的电动机速度来推定操舵致动器11的摩擦力，并基于所推定的摩擦力来修正操舵致动器11的轴向力。而且，在轴向力推定单元15中，从转换部18中所生成的轴向力中减去包含粘性修正值的第二相加值。因此，轴向力推定单元15可以根据基于操舵致动器11的电动机速度求出的粘性修正值，来修正操舵致动器11的轴向力。进而，在轴向力推定单元15中，从转换部18中所生成的轴向力中减去包含惯性修正值的第二相加值。因此，轴向力推定单元15可以根据基于操舵致动器11的电动机速度求出的惯性修正值，来修正操舵致动器11的轴向力。
图4是绘示规范操舵力设定单元的结构的概略框图。规范操舵力设定单元16基于轴向力推定单元15所推定的轴向力、操舵反作用力致动器5的电动机角速度及操舵反作用力致动器5的电动机角度，来设定规范操舵力。即，如图2及图4所示，在规范操舵力设定单元16中输入轴向力推定单元15所推定的轴向力、操舵反作用力致动器5的电动机角速度及操舵反作用力致动器5的电动机角度。在本实施方式中，规范操舵力设定单元16具有基准特性部29、舵角速度要素部30、舵角要素部31及加法器32。
在基准特性部29中输入轴向力推定单元15所推定的推定轴向力。基准特性部29参照横轴为推定轴向力、纵轴为基准重量的映射图33，生成与所输入的推定轴向力对应的基准重量。基准特性部29中所生成的基准重量输入至加法器32。
在舵角速度要素部30中输入操舵反作用力致动器5的电动机角速度。舵角速度要素部30具有横轴为电动机角速度、纵轴为衰减修正值的映射图34。舵角速度要素部30将所输入的电动机角速度转换为衰减修正值。来自舵角速度要素部30的衰减修正值输入至加法器32。
在舵角要素部31中输入操舵反作用力致动器5的电动机角度。舵角要素部31具有横轴为电动机角度、纵轴为摩擦力修正值的映射图35。舵角要素部31将所输入的电动机角度转换为摩擦力修正值。来自舵角要素部31的摩擦力修正值输入至加法器32。
在加法器32中，将基准重量、衰减修正值及摩擦力修正值相加。加法器32中的相加结果成为规范操舵力特性36。如此，规范操舵力设定单元16在基准特性部29、舵角速度要素部30及舵角要素部31中分别生成基准重量、衰减修正值及摩擦力修正值，并将所生成的基准重量、衰减修正值及摩擦力修正值相加，由此来设定规范操舵力。
在规范操舵力设定单元16中，在基准重量上加上衰减修正值。因此，规范操舵力设定单元16可以基于操舵反作用力致动器5的电动机角速度来求出衰减修正值，并基于所求出的衰减修正值，来修正基本反作用力，所述基本反作用力是基于轴向力推定单元15所推定的轴向力而求出。而且，在规范操舵力设定单元16中，在基准重量上加上摩擦力修正值。因此，规范操舵力设定单元16可以基于操舵反作用力致动器5的电动机角度来求出摩擦力修正值，并基于所求出的摩擦力修正值，来修正基本反作用力，所述基本反作用力是基于轴向力推定单元15所推定的轴向力而求出。
如图2所示，来自规范操舵力设定单元16的规范操舵力输入至减法器37。在该减法器37中输入由操舵扭矩传感器6所检测出的操舵扭矩。在减法器37中，从规范操舵力设定单元16中所设定的规范操舵力(规范操舵扭矩)中减去由操舵扭矩传感器6所检测出的操舵扭矩。减法器37中的相减结果输入至线性二次型调节(Linear Quadratic Regulation,LQR)控制部38。在LQR控制部38中，对减法器37中的相减结果进行LQR控制，生成应流入操舵反作用力致动器5中的电流值即指示电流值。然后，线控转向的操舵反作用力装置1以使输入至操舵反作用力致动器5的电流值成为指示电流值的方式进行反馈控制。如此，线控转向的操舵反作用力装置1控制供给至操舵反作用力致动器5的电流，所述操舵反作用力致动器5以使线控转向2的方向盘3的操舵扭矩成为规范操舵力设定单元16中所设定的规范操舵力的方式，对方向盘3赋予反作用力扭矩。
本实施方式的线控转向的操舵反作用力装置1的情况下，如上所述对流入操舵反作用力致动器5中的电流进行反馈控制。因此，由于操舵致动器11的输出与车轮7从路面接受的反作用力为几乎相等的关系，因此，借由根据操舵致动器11的电流值并基于规范操舵力来设定操舵反作用力致动器5的目标操舵反作用力，可以将车辆特性的影响最小化而容易设定目标操舵反作用力。而且，本实施方式的线控转向的操舵反作用力装置1的情况下，借由根据操舵致动器11的电动机速度推定的摩擦力，来修正操舵致动器11的轴向力。因此，可以修正与实际的齿条轴向力的偏差，所述实际的齿条轴向力是由开始旋转方向盘3或折返旋转方向盘3时的摩擦力产生。
而且，本实施方式的线控转向的操舵反作用力装置1的情况下，借由根据操舵致动器11的电动机速度求出的粘性修正值及惯性修正值，来修正操舵致动器11的轴向力。因此，借由根据电动机速度来进行粘性修正(开始旋转)及惯性修正(折返旋转)的修正，可以进一步抑制前述偏差。而且，本实施方式的线控转向的操舵反作用力装置1的情况下，借由根据操舵反作用力致动器5的电动机角度即方向盘角求出的摩擦力修正值，来修正根据轴向力推定单元15所推定的轴向力求出的基本反作用力。因此，借由利用方向盘角来修正基于推定轴向力的基准重量，可以设定对于车辆的驾驶者来说适合的转向力。进而，本实施方式的线控转向的操舵反作用力装置1的情况下，借由根据操舵反作用力致动器5的电动机角速度即方向盘角速度求出的衰减修正值，来修正根据轴向力推定单元15所推定的轴向力求出的基本反作用力。因此，借由利用方向盘角速度来修正基于推定轴向力的基准重量，可以设定与方向盘角速度相应而不仅仅与方向盘角相应的目标操舵反作用力，从而可以设定对于车辆的驾驶者来说更适合的转向力。
另外，本发明并不限定于上述实施方式，在可以实现本发明的目的的范围内的变形、改良包含在本发明中。
例如，在上述实施方式中，是利用粘性修正值及惯性修正值来修正轴向力，但也可以利用粘性修正值或惯性修正值来修正轴向力。
附图标记
1：线控转向的操舵反作用力装置
2：线控转向
3：方向盘(操作件)
5：操舵反作用力致动器
7：车轮(转动轮)
11：操舵致动器
15：轴向力推定单元
16：规范操舵力设定单元

Claims (6)

1.一种线控转向的操舵反作用力装置，包括：
轴向力推定单元，基于使转动轮转动的操舵致动器的电流值来推定前述操舵致动器的轴向力；及，
规范操舵力设定单元，基于前述轴向力推定单元所推定的轴向力来设定规范操舵力；并且，
所述线控转向的操舵反作用力装置控制供给至操舵反作用力致动器的电流，所述操舵反作用力致动器以使线控转向的操作件的操舵扭矩成为前述规范操舵力设定单元中所设定的规范操舵力的方式，对前述操作件赋予反作用力扭矩。
2.根据权利要求1所述的线控转向的操舵反作用力装置，其中，前述轴向力推定单元基于前述操舵致动器的电动机速度来推定前述操舵致动器的摩擦力，并基于所推定的摩擦力来修正前述操舵致动器的轴向力。
3.根据权利要求2所述的线控转向的操舵反作用力装置，其中，前述轴向力推定单元根据基于前述操舵致动器的电动机速度求出的粘性修正值，来修正前述操舵致动器的轴向力。
4.根据权利要求2或3所述的线控转向的操舵反作用力装置，其中，前述轴向力推定单元根据基于前述操舵致动器的电动机速度求出的惯性修正值，来修正前述操舵致动器的轴向力。
5.根据权利要求1所述的线控转向的操舵反作用力装置，其中，前述规范操舵力设定单元基于前述操舵反作用力致动器的电动机角度来求出摩擦力修正值，并基于所求出的摩擦力修正值，来修正基本反作用力，所述基本反作用力是基于前述轴向力推定单元所推定的轴向力而求出。
6.根据权利要求1所述的线控转向的操舵反作用力装置，其中，前述规范操舵力设定单元基于前述操舵反作用力致动器的电动机角速度来求出衰减修正值，并基于所求出的衰减修正值，来修正基本反作用力，所述基本反作用力是基于前述轴向力推定单元所推定的轴向力而求出。
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