JP2006335213A - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサ3と、ステアリングホイールから機械的に分離されている転舵輪と、転舵輪を転舵する転舵モータ10と、操舵角センサ3で検出した操舵角に応じて目標転舵角を設定する目標転舵角設定部21と、ステアリングホイールに操舵反力を付与する反力モータ4と、仮想転舵角を設定する擬似操舵制御部22および理想操舵モデル23と、を備え、目標転舵角と仮想転舵角との偏差に応じて反力モータ4を制御する。
【選択図】 図2
Description
操舵反力の制御方法として、ステアリングホイールへの操作入力に基づいて設定される目標転舵角と実際の車輪の転舵角(すなわち実転舵角)との偏差に基づいて操舵反力を発生させるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この場合には一般に、目標転舵角と実転舵角との偏差が大きいほど操舵反力を大きくなるように制御している。
例えば、一般に極低速での操舵では転舵部の出力が小さいため操舵追従性が低下する傾向にあり、そのようなときには目標転舵角と実転舵角との偏差が大きくなるので操舵反力が大きくなってしまい、操舵フィーリングが悪化する場合がある。
また、転舵部の慣性項が大きいときには大きな出力を必要とするが、このときにステアリングホイールを早く切ると、初期には目標転舵角と実転舵角との偏差が大きくなり、その後に偏差がなくなるので、操舵初期には操舵反力が大きくなって操舵が非常に重く感じられ、その後操舵反力の抜けを感じるため、操舵フィーリングが悪くなる。
しかしながら、アクティブステアを採用している従来のステア・バイ・ワイヤ式の操舵装置においては、アクティブステアが目標転舵角と実転舵角との偏差に影響を及ぼし、操舵反力の中にアクティブステアに起因する反力成分が含まれるようになるため、操舵フィーリングが悪くなる。
そこで、この発明は、転舵部の動特性に影響を受けずに操舵反力特性を任意に設定できて、操舵フィーリングが向上する車両用操舵装置を提供するものである。
このように構成することにより、目標転舵角と仮想転舵角との偏差に応じて反力アクチュエータを制御するので、実際の転舵部の動特性の影響を受けずに反力アクチュエータを制御することができる。
このように構成することにより、転舵アクチュエータの制御量を小さくすることが可能になる。
請求項2に係る発明によれば、転舵アクチュエータの制御量を小さくすることが可能になるので、省エネルギーが可能になる。
[実施例1]
初めに、この発明に係る車両用操舵装置の実施例1を図1〜図4の図面を参照して説明する。
この車両用操舵装置1は、図1に示すように、運転者が操作を行う操作部1Aと転舵輪を転舵させる転舵部1Bとが機械的に連結されていないステア・バイ・ワイヤ式の操舵装置である。
操作部1Aは、運転者により操作されるステアリングホイール(操作子)2と、ステアリングホイール2の操舵角(操作入力量)を検出する操舵角センサ(操作入力量検出手段)3と、ステアリングホイール2に操舵反力を付与する反力モータ(反力アクチュエータ)4と、を備えて構成されている。
一方、転舵部1Bは、左右の車輪(転舵輪)6にナックルアーム7及びタイロッド8を介して連結されたラック軸9と、ラック軸9を軸方向に駆動して車輪6を転舵する転舵モータ(転舵アクチュエータ)10と、ラック軸9の軸方向位置から車輪6の転舵角(実転舵角)を検出する転舵角センサ(転舵角検出手段)12と、を備えて構成されている。
操舵角センサ3は検出した操舵角に対応する電気信号を、ヨーレートセンサ11は検出したヨーレートに対応する電気信号を、転舵角センサ12は検出した転舵角に対応する電気信号を、それぞれ電子制御装置20に出力する。
電子制御装置20は、目標転舵角設定部(目標転舵角設定手段)21と、擬似操舵制御部22と、理想操舵モデル23と、反力制御部25と、補正転舵角設定部26と、操舵制御部27と、を備えており、反力モータ4と転舵モータ10とを個別に制御し得るようになっている。
擬似操舵制御部22は理想操舵モデル23に対する駆動電圧を制御するものであり、目標操舵出力設定部21で設定された目標転舵角と理想操舵モデル23の出力(後述する仮想転舵角)との偏差に基づき、該偏差がそのときの走行状態に応じた最適値(≠0)となるように、非積分型の制御を行う。
図3に理想操舵モデル23における処理の一例を示す。まず、擬似操舵制御部22の出力である駆動電圧と仮想転舵モータのリアクタンスLSと回路抵抗Rに基づいて駆動電流Iを算出し、この駆動電流Iに所定の係数を乗じて仮想転舵モータのモータトルクTrを算出する。さらに、このモータトルクTrと仮想路面反力との偏差と、仮想転舵モータの慣性力と、仮想機械損失(仮想摩擦力)に基づいて、仮想転舵角速度dθ/dtを算出し、仮想転舵角速度dθ/dtを時間で積分して仮想転舵角θを算出する。また、算出された仮想転舵角θに応じて仮想路面反力を算出しフィードバックする。
なお、仮想転舵角θだけではなく、車速や路面摩擦係数をパラメータとして追加して、仮想路面反力を算出してもよい。
例えば、極低速での操舵において転舵部1Bの出力が十分でないときにも、それによって操舵フィーリングが悪影響を受けることはない。
このように、この実施例1の操舵装置では、目標転舵角設定部21で設定した目標転舵角を転舵部1Bが追従するのではなく、理想操舵モデル23の出力(仮想転舵角)を転舵部1Bが追従するので、より定量的且つ精密な転舵部1Bの設計および実装が可能になる。
次に、この発明に係る車両用操舵装置の実施例2における転舵制御および反力制御について図5の制御ブロック図を参照して説明する。なお、装置構成については実施例1と同じであるので、図1を援用して説明を省略する。
実施例2の車両用操舵装置1における転舵制御および反力制御が実施例1のものと相違する点は、理想操舵モデル23に対する駆動電圧の算出方法にある。この実施例2の制御装置20は、目標転舵角設定部21で設定された目標転舵角をそれに応じた電圧値に変換する変換部24を備えている。ここで、目標転舵角に応じた電圧値とは、理想操舵モデル23の出力(仮想転舵角)を目標転舵角に一致させるのに必要な理想操舵モデル23に対する駆動電圧である
そして、実施例2では、目標転舵角と仮想転舵角との偏差に基づいて擬似操舵制御部22で制御された電圧と、変換部24により変換された目標転舵角に対応する電圧とを合算し、合算した電圧を理想操舵モデル23に対する駆動電圧とする。この理想操舵モデル23に対する駆動電圧の算出方法以外は実施例1の場合の転舵制御および反力制御と同じであるので詳細説明は省略する。
また、実施例2においても、補正転舵角設定部26の出力は目標反力の設定に何ら影響を与えることがないので、操舵反力にはアクティブステアに起因する反力成分が含まれなくなる。これにより、操舵フィーリングが従来よりも格段に向上する
次に、この発明に係る車両用操舵装置の実施例3における転舵制御および反力制御について図6の制御ブロック図を参照して説明する。なお、装置構成については実施例1と同じであるので、図1を援用して説明を省略する。
実施例3の車両用操舵装置1における転舵制御および反力制御が実施例1のものと相違する点は、総合目標転舵角の算出方法だけである。実施例1における車両用操舵装置では、理想操舵モデル23の出力である仮想転舵角と補正転舵角設定部26で算出された補正転舵角とを加算して総合目標転舵角を算出したが、実施例3では、目標転舵角設定部21で設定された目標転舵角と補正転舵角設定部26で算出された補正転舵角とを加算して総合目標転舵角を算出する。この総合目標転舵角の算出方法以外は実施例1の場合の転舵制御および反力制御と同じであるので詳細説明は省略する。
また、補正転舵角設定部26の出力は目標反力の設定に何ら影響を与えることがないので、操舵反力にはアクティブステアに起因する反力成分が含まれなくなる。これにより、操舵フィーリングが従来よりも格段に向上する。
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、操作子はステアリングホイールに限定されるものではなく、ジョイスティックであってもよい。
また、前述した実施例ではステアリングホイール(操作子)への操作入力量を操舵角としたが、操舵トルク(操作状態量)を操作入力量として転舵アクチュエータを制御してもよい。
前述した実施例では車両状態検出手段をヨーレートセンサで構成しヨーレートから車両状態を検出しているが、車両状態検出手段を横加速度センサなどで構成し、横加速度などから車両状態を検出することも可能である。
2 ステアリングホイール(操作子)
3 操舵角センサ(操作入力量検出手段)
4 反力モータ(反力アクチュエータ)
6 車輪(転舵輪)
10 転舵モータ(転舵アクチュエータ)
12 転舵角センサ(転舵角検出手段)
21 目標転舵角設定部(目標転舵角設定手段)
22 擬似操舵制御部(仮想転舵角設定手段)
23 理想操舵モデル(仮想転舵角設定手段)
Claims (2)
- 運転者が操作を行う操作子と、
前記操作子への操作入力量を検出する操作入力量検出手段と、
前記操作子から機械的に分離されている転舵輪と、
前記転舵輪を転舵する転舵アクチュエータと、
前記操作入力量検出手段で検出した操作入力量に応じて目標転舵角を設定する目標転舵角設定手段と、
前記操作子に操舵反力を付与する反力アクチュエータと、
仮想転舵角を設定する仮想転舵角設定手段と、
を備え、前記目標転舵角設定手段で設定した目標転舵角と前記仮想転舵角設定手段で設定した仮想転舵角との偏差に応じて前記反力アクチュエータを制御することを特徴とする車両用操舵装置。 - 前記転舵輪の実転舵角を検出する転舵角検出手段を備え、前記仮想転舵角設定手段で設定した仮想転舵角と前記転舵角検出手段で検出した実転舵角との偏差に応じて前記転舵アクチュエータを制御することを特徴とする請求項1に記載の車両用操舵装置。
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