JP2009067118A - Vehicle steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は車両操舵装置に関し、特に、方位角信号とヨーレート信号をフィードバックする操舵システムで操舵入力に応じて転舵輪の転舵角を制御する電子制御式の車両操舵装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering apparatus, and more particularly, to an electronically controlled vehicle steering apparatus that controls a turning angle of a steered wheel according to a steering input in a steering system that feeds back an azimuth angle signal and a yaw rate signal.
特許文献1に記載された操舵制御装置は、操作素子と転舵輪の間が機械的に分離され、操舵用連結機構が電子制御装置で置き換えられ、操作素子による操舵入力に対して転舵輪の転舵角を任意に制御できるように構成された車両操舵装置に適用される。この操舵制御装置によれば、運転者が操作素子を操舵操作すると、その操舵の内容が電気的信号に変換される。電気的信号は電子制御装置に与えられて制御信号に変換され、この制御信号によって転舵輪の駆動装置に操舵内容の情報が与えられ、転舵輪の転舵角を制御・調整する。電子制御装置では、操作素子で与えられる操舵角を目標操舵角とし、例えば転舵角センサの検出作用で得られる転舵輪の転舵角を実舵角とし、実舵角が目標操舵角と一致するようにフィードバック制御を行っている。
In the steering control device described in
運転者が操舵操作する操作素子では、入力される目標操舵角が方位角で、フィードバックされる実際の情報が実際の方位角という場合がある。方位角で目標操舵角を与え、当該方位角の実際の状態をフィードバックして偏差信号を求め、当該偏差信号で転舵駆動を行う制御手段を備える操舵システムが提案されている。方位角をフィードバックする操舵システムによれば、緊急回避性能が従来の操舵システムに比して優るという利点を有する。 In an operation element that is steered by a driver, an input target steering angle may be an azimuth angle, and actual information fed back may be an actual azimuth angle. There has been proposed a steering system that includes a control unit that gives a target steering angle by an azimuth angle, feeds back an actual state of the azimuth angle, obtains a deviation signal, and performs a turning drive by the deviation signal. The steering system that feeds back the azimuth has the advantage that the emergency avoidance performance is superior to that of the conventional steering system.
方位角フィードバック方式の4輪車両の操舵システムでは、外乱を受けても車両の進路の維持が自動的に行われるので、高速走行での運転者の操舵負担を減らすことができる。また操舵入力に対する車両の応答で位相が大幅に進むために、緊急回避時の応答が速い。さらに、方位角フィードバック方式により運動の安定性が増加するため、障害物に気づく距離が短くなって大きな操舵入力を入れざる得ない状況でも回避運動が破綻することを避けることができる。このため、さらに、例えば隣接車線に回避する途中で車線を横切るまでの距離(回避距離)を短縮することができ、衝突回避を成功させる確率を高めることができる。
方位角フィードバックを行う操舵システムでは、一般的に、外乱を受けても進路の維持が自動的に行われ、高速走行での運転者の負担を減らすことができるという利点を有する。また操舵入力に対する車両の応答の位相が大幅に進むため、緊急回避時の応答が速く、しかもフィードバックのために運動の安定性が増加し、そのため障害物に気づく距離が短くなり、大きな入力を入れざるを得ない状況でも回避運動が破綻すること(発散やオーバーシュート)を避けられる。このため、さらに、隣接車線に回避する途中で車線を横切るまでの距離(回避距離)を短縮でき、衝突回避を成功させる確率を高めることができる。 A steering system that performs azimuth feedback generally has an advantage that the course is automatically maintained even when a disturbance is received, and the burden on the driver at high speed can be reduced. In addition, the phase of the vehicle's response to the steering input is greatly advanced, so the response at the time of emergency avoidance is fast, and the stability of the movement is increased due to feedback, so the distance to notice obstacles is shortened, and a large input is input. Even in the unavoidable situation, the avoidance movement can be avoided (divergence and overshoot). For this reason, the distance (avoidance distance) until it crosses a lane in the middle of avoiding to an adjacent lane can be shortened, and the probability of successful collision avoidance can be increased.
他方、方位角のみをフィードバックする操舵システムでは、位相進みの代償として定常応答がゼロになるため、操作素子の操舵角(ハンドル角)に対応した方位角で車両の回頭運動が止まるという特性を有する。従って、車両の旋回運動を続けるためには、常に操作素子を回して操舵角を増加し続けなければならない。このような特性を有する方位角フィードバック方式の操舵システムによれば、一定の操舵角を維持すれば車両が一定半径を維持して旋回運動を続ける従来の操舵システムに比較して、長い旋回時の運転操作で運転者の負担を増すことになる。 On the other hand, a steering system that feeds back only the azimuth has a characteristic that the turning motion of the vehicle stops at the azimuth corresponding to the steering angle (handle angle) of the operating element because the steady response becomes zero as a compensation for the phase advance. . Therefore, in order to continue the turning motion of the vehicle, it is necessary to always increase the steering angle by turning the operation element. According to the steering system of the azimuth feedback method having such a characteristic, when the vehicle is maintained at a constant steering angle, the vehicle maintains a constant radius and keeps a turning motion. Driving operation increases the burden on the driver.
それ故に方位角フィードバック方式の操舵システムでは、回避性能の優位特性を失うことなく、さらに長い旋回での運転者の操舵負担を軽減するということが望まれていた。 Therefore, in an azimuth feedback type steering system, it has been desired to reduce the driver's steering burden on a longer turn without losing the superior characteristics of avoidance performance.
そこで、本発明者は、先に、方位角とヨーレートをフィードバックする構成を有する車両操舵装置を提案した(特願2006−53696号、平成18年2月28日出願)。この車両操舵装置によれば、操作素子の操舵入力に対して方位角フィードバック方式等で転舵輪の転舵角を制御する構成で、回避性能の優位性を維持したまま、長い旋回運動での運転者の操舵負担を軽減できる。 Therefore, the present inventor has previously proposed a vehicle steering apparatus having a configuration that feeds back an azimuth angle and a yaw rate (Japanese Patent Application No. 2006-53696, filed on February 28, 2006). According to this vehicle steering device, the turning angle of the steered wheels is controlled by an azimuth feedback method or the like with respect to the steering input of the operation element, and driving with a long turning motion is maintained while maintaining the superiority of avoidance performance. Can reduce the steering burden.
しかしながら、方位角フィードバック方式の車両操舵装置では、より一層、回避運動を破綻(発散やオーバーシュート)させず、上記の回避距離を短縮させ、さらに衝突回避を成功させる確率をより高めることは、操舵システムとして至上の命題である。 However, in the azimuth feedback type vehicle steering system, the avoidance movement is not broken (divergence or overshoot), the above avoidance distance is shortened, and the probability of successful collision avoidance is further increased. It is the supreme proposition as a system.
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、方位角フィードバック方式の車両操舵装置であって、より一層、回避運動を破綻(発散やオーバーシュート)させず、回避距離を短縮することができ、さらに衝突回避を成功させる確率をより高めることができる車両操舵装置を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is an azimuth feedback type vehicle steering apparatus, which can further reduce the avoidance distance without causing breakdown (divergence or overshoot), An object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus that can further increase the probability of successful collision avoidance.
本発明に係る車両操舵装置は、上記目的を達成するために、次のように構成される。 In order to achieve the above object, a vehicle steering apparatus according to the present invention is configured as follows.
第1の車両操舵装置(請求項1に対応)は、運転者が操舵操作する操作素子と、操作素子の操作量を検出する操作量検出部と、転舵輪の向きを変更する転舵アクチュエータと、車両のヨーレート(ヨー角速度)に係るヨーレート信号を取り出すヨーレート信号取得部(車両ヨー応答特性抽出部)と、操作素子の操作量の変化量に応じた操作量変化信号を生成する微分演算部と、操作量検出部から出力される操作量信号と、微分演算部から出力される操作量変化信号とを加算する加算部と、加算部から出力される加算値からヨーレート信号とヨーレートの積分信号(方位角信号)とを減算する減算部と、減算部から出力される偏差信号に応じ転舵アクチュエータを駆動する駆動制御部と、から構成される。 A first vehicle steering device (corresponding to claim 1) includes an operation element that a driver performs a steering operation, an operation amount detection unit that detects an operation amount of the operation element, a turning actuator that changes a direction of a steered wheel, A yaw rate signal acquisition unit (vehicle yaw response characteristic extraction unit) that extracts a yaw rate signal related to the yaw rate (yaw angular velocity) of the vehicle, and a differential calculation unit that generates an operation amount change signal according to the change amount of the operation amount of the operation element; , An addition unit that adds the operation amount signal output from the operation amount detection unit and the operation amount change signal output from the differential operation unit, and an integration signal (yaw rate signal and yaw rate integration signal) from the addition value output from the addition unit A subtraction unit that subtracts the azimuth angle signal), and a drive control unit that drives the steering actuator in accordance with the deviation signal output from the subtraction unit.
上記の車両操舵装置では、操作素子で目標方位角に係る操作量信号を入力し、転舵輪の転舵角を制御するにあたって方位角フィードバック方式とヨーレートフィードバック方式を組み合せて制御する構成である。この車両操舵装置において、さらに、操作素子の操舵角すなわちハンドル角の微分項を付加することにより、操縦安定性の向上と、速い操舵を必要する緊急回避性能の向上と、旋回時の操舵の容易化とを図っている。 The above-described vehicle steering apparatus has a configuration in which an operation amount signal related to a target azimuth angle is input by an operation element, and the azimuth angle feedback method and the yaw rate feedback method are combined to control the turning angle of the steered wheels. In this vehicle steering apparatus, by adding a differential term of the steering angle of the operating element, that is, the steering wheel angle, the steering stability is improved, the emergency avoidance performance that requires quick steering is improved, and the steering during turning is easy. We are trying to make it easier.
第2の車両操舵装置(請求項2に対応)は、上記の構成において、好ましくは、微分演算部の信号ルートに設けられた出力調整部で設定されるゲインは、車速が大きくなるに従って高くされることを特徴とする。 In the second vehicle steering device (corresponding to claim 2), the gain set by the output adjustment unit provided in the signal route of the differential calculation unit is preferably increased as the vehicle speed increases. It is characterized by that.
本発明によれば、方位角フィードバック方式の操舵システムに対してヨーレートフィードバック方式の構成を付設し、方位角フィードバックとヨーレートフィードバックとを組み合わせた車両操舵装置において、ハンドル角の微分項を付加するようにしたため、高周波領域の応答性を向上することができるので、運転者の無駄時間などの反応の遅れを補償し、回避運動を破綻(発散やオーバーシュート)させず、操縦の安定性を向上することができ、速い操舵を必要する緊急回避性能を向上して回避距離を短縮することができ、旋回時の操舵を容易化して衝突回避を成功させる確率をより高めることができる。 According to the present invention, a yaw rate feedback configuration is added to an azimuth feedback feedback steering system, and a steering wheel differential term is added to a vehicle steering apparatus that combines azimuth feedback and yaw rate feedback. As a result, it is possible to improve the response in the high frequency range, so that the delay in the response such as the driver's dead time is compensated and the avoidance movement is not broken (divergence or overshoot), and the stability of the maneuvering is improved. Thus, the emergency avoidance performance requiring fast steering can be improved and the avoidance distance can be shortened, and the probability of successful collision avoidance by facilitating steering during turning can be further increased.
以下に、本発明の好適な実施形態(実施例)を添付図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Preferred embodiments (examples) of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の実施形態に係る車両操舵装置の模式的な装置構造を示し、図2は車両操舵装置の制御システムのブロック図を示す。また図3は後述する2つのゲインKw0,Kw1に係る車速−ゲイン特性を示し、図4は本実施形態に係る車両操舵装置によって実現される操舵特性を示す。 FIG. 1 shows a schematic device structure of a vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a block diagram of a control system of the vehicle steering apparatus. 3 shows vehicle speed-gain characteristics relating to two gains Kw0 and Kw1, which will be described later, and FIG. 4 shows steering characteristics realized by the vehicle steering apparatus according to the present embodiment.
この車両操舵装置10は、操作素子11(以下では「ハンドル11」という)の操舵入力に対して、転舵輪である前側タイヤ(前輪)12の転舵角を任意に制御できる電子制御式の車両操舵装置である。
The
運転者がハンドル11を操舵したとき、運転者の操舵操作で生じた回転角すなわち操舵角は、電子的な制御システムの制御機能に基づき、転舵駆動機構13を介して、前側タイヤ12でそれに対応する転舵角を発生させる。運転者は、ハンドル11を操作することにより、運転者自身が希望する車両運動(または車両進行方位)に係る情報を電子的制御システムに入力する。ハンドル11における運転者による操舵操作量は操舵角センサ14で操作量信号として検出される。ハンドル11と操舵角センサ14は操舵入力装置100を構成する。
When the driver steers the
車両操舵装置10において、ハンドル11の操舵軸15には、上記の操舵角センサ14と、操舵反力生成機構16と、操舵トルクセンサ17とが付設されている。
In the
操舵反力生成機構16は、操舵軸15およびハンドル11を介して運転者に反力を与えるためのものである。ハンドル11は、前述の通り、機械的な構造として前側タイヤ12に連結されていないので、ハンドル操作時に運転者の操舵フィーリングとして反力を与えることが必要となる。
The steering reaction
操舵トルクセンサ17は、操舵反力生成機構16が発生する操舵反力に抗して運転者がハンドル11を操舵操作する時に生じる操舵トルクを検出する。
The
また2つの前側タイヤ12は上記転舵駆動機構13の両側に配置されている。転舵駆動機構13は中央に転舵用のステアリングモータ18を備え、さらに両端部の外側に延設されたタイロッド19と、その先に設けられたナックルアーム20とを備えている。ナックルアーム20に前側タイヤ12が結合されている。転舵駆動機構13には、ステアリングモータ18が駆動されることにより生じる転舵角を検出する転舵角センサ21が付設されている。
Two
上記の転舵駆動機構13とステアリングモータ18によって前輪転舵機構200が構成される。
The steered
その他の検出系としては、車速センサ22、ヨーレート(ヨー角速度)や横加速度等を検出しまたは取り出す車両挙動センサ23が設けられている。車両挙動センサ23の中にはヨーレート情報を取り出すヨーレート信号取得手段が含まれる。
As other detection systems, a
24は電子制御ユニットであるECUである。ECU24は車両操舵装置の制御系を形成する。ECU24に対する入力要素は、操舵角センサ14と操作トルクセンサ17と転舵角センサ21と車速センサ22と車両挙動センサ23である。ECU24に対する出力要素は、操舵反力生成機構16と転舵用ステアリングモータ18である。
図2に従って車両操舵装置10の制御システムの機能的な構成を説明する。図2では、上記ECU24が破線のブロックで示され、さらにその内部構成が機能ブロック図の形式で示されている。機能ブロック図で示した制御システムの構成は、主にマイコンおよびソフトウェアによる組込み技術で実現されるが、ハードウェアの構成(電気回路)で実現することもできる。制御システムをソフトウェアで実現する場合には、メモリに制御プログラムが格納され、動作時に当該制御プログラムを読出して実行する。
A functional configuration of the control system of the
ECU24内に設けられた車両操舵装置10の制御システムにおいて、操舵入力装置100内の操舵角センサ14から出力された操舵信号(操作量信号)SG1は、並列に配置された2つの第1出力調整部31A,31Bに入力される。一方の第1出力調整部31AではゲインKw0が設定されており、他方の第1出力調整部31BではゲインKw1が設定されている。
In the control system for the
一方の第1出力調整部31AのゲインKw0は図3の特性41に示すごとく車速に応じて可変であり、他方の第1出力調整部31BのゲインKw1は図3の特性42に示すごとく車速に応じて可変である。ゲインKw0の値は車速が大きくなるにつれて直線的に小さくなる特性41を有する。ゲインKw1の値は車速が大きくなるにつれて直線的に大きくなる特性42を有する。第1出力調整部31Aに入力した操舵信号SG1は、ゲインKw0に係る特性41に基づき、車速の状態に応じてそのレベルや位相が適宜に調整される。他の第1出力調整部31Bに入力した操舵信号SG1は、ゲインKw1に係る特性42に基づき、車速の状態に応じてそのレベルや位相が適宜に調整される。
The gain Kw0 of one first
一方の第1出力調整部31Aに入力された操舵信号(操作量信号)SG1は、そこで調整され、さらにその後に、減算部32に加算状態で入力される。
他方の第1出力調整部31Bに入力された操舵信号(操作量信号)SG1は、そこで調整され、さらに出力側に設けられた微分演算部31B−1で微分処理された後に、「操作量変化信号SG1’」として減算部32に加算状態で入力される。
The steering signal (operation amount signal) SG1 input to the first
The steering signal (operation amount signal) SG1 input to the other first
上記の減算部32には、さらに、後述されるように、方位角信号SG2とヨーレート信号SG3が、操舵信号(操作量信号)SG1とその微分信号すなわち操作量変化信号SG1’との和信号から減算される対象信号として入力される。
なお減算部32は、操舵信号(操作量信号)SG1と操作量変化信号SG1’との関係のみに着目すれば加算手段としての機能を有する。従って減算部32は、全体としては加算/減算の演算手段として機能を有し、前段部分に加算部を備え、後段部分に減算部を備える構成である。
Further, as will be described later, the
Note that the subtracting
減算部32では、車速に応じて、操舵信号SG1とその操作量変化信号SG1’との和信号からヨーレート信号SG3を減算して得られる偏差信号、および/または、操舵信号SG1とその操作量変化信号SG1’との和信号から方位角信号SG2を減算して得られる偏差信号が出力される。この偏差信号は、第2出力調整部33を経由して前輪転舵機構200に供給される。減算部32から出力される偏差信号は制御信号として扱われる。第2出力調整部33は、車速に応じて可変であるゲインKsが設定されており、減算部32から出力される制御用の偏差信号のレベルや位相を車速に応じて調整する。第2出力調整部33から出力される信号は制御駆動信号として前輪転舵機構200に与えられ、前述の前側タイヤ12を転舵させる。
In the subtracting
前側タイヤ12が操舵信号SG1に基づく制御信号に従って転舵すると、前側タイヤ12において転舵角が生じる(状態ST1)。走行中の車両で前側タイヤ12に転舵角が生じると、当該車両において進行方向または進行方位を変える運動が生じる。進行方向等を変える運動が車両で生じると、車両の運動状態は前述の車両挙動センサ23により検出される。車両挙動センサ23の中には、前述の通りヨーレート信号取得手段が含まれている。従って、車両の運動状態に起因する車両ヨーの状態は、車両挙動センサ23に含まれるヨーレート信号取得手段によって取り出される。
When the
図2の制御システムでは、ヨーレート信号を取り出しかつ制御に関係する要素として、車両ヨー応答特性抽出部34が示されている。車両ヨー応答特性抽出部34は、前側タイヤ12で生じる転舵角を原因として車両の運動状態の変化を車両ヨー応答特性として抽出し、その結果としてヨーレート信号SG3を出力する機能を有している。当該車両ヨー応答特性抽出部34は、ヨーレート信号を取得する機能部である。
In the control system of FIG. 2, a vehicle yaw response
本実施形態での操舵システムの制御では、車両における実際の制御された状態から上記減算部32に対してフィードバックする構成を有している。フィードバックする経路は2つの経路を有する。第1のフィードバック経路は方位角フィードバック経路であり、第2のフィードバック経路はヨーレートフィードバック経路である。
The control of the steering system in the present embodiment has a configuration that feeds back to the subtracting
方位角フィードバック経路は、車両ヨー応答特性抽出部34から出力されるヨーレート信号SG3を積分する積分演算部35と、第3出力調整部36とから構成される。積分演算部35は、ヨーレート信号SG3を積分して方位角信号SG2を生成し、当該方位角信号SG2を出力する。第3出力調整部36は、車速に応じて可変であるゲインKφが設定されており、方位角信号SG2のレベルや位相を車速に応じて調整する。第3出力調整部36から出力された方位角信号SG2は前述のごとく減算部32に減算形式で入力される。第3出力調整部36のゲインKφは、第1のフィードバック経路である方位角フィードバック経路のフィードバックゲインである。
The azimuth feedback path includes an
ヨーレートフィードバック経路は、ブロック33から出力されるヨーレート信号SG3を調整する第4出力調整部37によって構成される。第4出力調整部37は、車速に応じて可変であるゲインKrが設定されており、ヨーレート信号SG3のレベルや位相が車速に応じて調整される。第4出力調整部37から出力されるヨーレート信号SG3は前述のごとく減算部32に減算形式で入力される。第4出力調整部37のゲインKrは、第2のフィードバック経路であるヨーレートフィードバック経路のフィードバックゲインである。
The yaw rate feedback path is configured by a fourth
またブロック34から出力されるヨーレート信号SG3は、操舵反力設定部38を経由して前述の操舵反力生成部16に供給される。操舵反力設定部38は、車速に応じて、ヨーレート信号SG3に基づいて操舵反力信号SG4を生成する。操舵反力信号SG4は操舵反力生成機構16に供給される。操舵反力生成機構16は、操舵反力信号SG4に基づいて操舵反力を生成する。
The yaw rate signal SG3 output from the
車速センサ22から出力される車速信号は、2つの第1出力調整部31A,31B、第2出力調整部33、第3出力調整部36、第4出力調整部37、および操舵反力設定部38に供給されている。第1出力調整部31、第2出力調整部33、第3出力調整部36、第4出力調整部37、および操舵反力設定部38の各ゲイン等は車速に応じて変化するように設定されている。第3出力調整部36のゲインKφおよび第4出力調整部37のゲインKrのそれぞれの車速に応じた変化は後で詳述される。
The vehicle speed signal output from the
上記の制御システムにおいて、2つの第1出力調整部31A,31B、第2出力調整部33、第3出力調整部36、第4出力調整部37の各ゲインKw0,Kw1,Ks,Kφ,Krは、レベル調整特性に加えて、必要に応じて位相進み特性も含むゲインである。
In the above control system, the gains Kw0, Kw1, Ks, Kφ, and Kr of the two first
次に車両操舵装置10における制御システムの構成において、特徴的な構成および作用を説明する。
Next, a characteristic configuration and operation of the control system configuration in the
方位角フィードバック方式の操舵装置において、運転者の操舵負担の大きい長い旋回運動に関する操舵は、比較的に低速の走行状態での車両操舵で生じる。他方、衝突被害に大きい高速の走行状態では、反対に高い緊急回避性能が望まれる。 In an azimuth feedback type steering apparatus, steering related to a long turning motion, which has a large steering burden on the driver, is generated by vehicle steering in a relatively low-speed traveling state. On the other hand, high emergency avoidance performance is desired in high-speed driving conditions that are highly susceptible to collision damage.
そこで、低速時には、第4出力調整部37のゲインKrを大きい値に設定し、かつ第3出力調整部36のゲインKφを小さい値に設定する。この結果、減算部32では、フィードバックされるヨーレート信号SG3の入力値が大きくなり、フィードバックされる方位角信号SG2の入力値が小さくなる。従って、減算部32では、操舵信号SG1と操作量変化信号SG1’との和信号からヨーレート信号SG3を減算して得られる偏差信号が出力される。ヨーレートフィードバック制御による当該偏差信号に基づいて、その後の前輪転舵機構200の動作制御が実行される。これにより、低速時の車両の走行状態において、ハンドル11の転舵角を低減することができ、運転者の操舵負担を軽減することができる。
Therefore, at low speed, the gain Kr of the fourth
他方、車両の走行状態が高速であるときには、第4出力調整部37のゲインKrを小さい値に設定し、かつ第3出力調整部36のゲインKφを大きい値に設定する。この結果、減算部32では、フィードバックされるヨーレート信号SG3の入力値が小さくなり、フィードバックされる方位角信号SG2の入力値が大きくなる。従って、減算部32では、操舵信号SG1と操作量変化信号SG1’との和信号から方位角信号SG2を減算して得られる偏差信号が出力される。方位角フィードバック制御による当該偏差信号に基づいて、その後の前輪転舵機構200の動作制御が実行される。これにより、高速時の車両の走行状態において、緊急回避運動の成功確率を高めることができる。
On the other hand, when the vehicle is traveling at high speed, the gain Kr of the fourth
低速時および高速時に設定されるゲインKrおよびゲインKφの設定値、および各ゲインの値の車速の変化に対する変化特性は、車両の基礎特性に基づいて、車速に応じて操舵応答特性が滑らかに変化するように決定される。 The set values of gain Kr and gain Kφ set at low speed and high speed, and the change characteristics of each gain value with respect to changes in vehicle speed, the steering response characteristics change smoothly according to the vehicle speed based on the basic characteristics of the vehicle To be decided.
さらに、上記の制御システムでは、減算部32で、ヨーレート信号SG3(低速時)または方位角信号SG2(高速時)を減算する対象信号は、前述の通り、一方の第1出力調整部31Aから出力される操舵信号SG1と、他方の第1出力調整部31Bに係る微分演算部31B−1から出力される操作量変化信号SG1’との和信号(SG1+SG1’)となっている。操舵信号すなわちハンドル角に係る信号の微分要素を各車速に応じて適宜に設定することにより、低速から高速における周波数特性の改善を図ることができる。すなわち、高周波領域での応答で遅れをなくすことができる。
Further, in the above control system, the target signal for subtracting the yaw rate signal SG3 (at low speed) or the azimuth angle signal SG2 (at high speed) by the subtracting
操舵入力に関する比例ゲインKw0は、前述の3つのゲイン(Kr,Kφ,Kw1)が変化すると、車両のヨーレートのゲインが変化するので、調整する必要がある。また以上の4つのゲインの値に従って、最適な車両の応答を維持するために前輪転舵量を決めるゲインKsも車速に応じて調整することが望ましい。 The proportional gain Kw0 related to the steering input needs to be adjusted because the yaw rate gain of the vehicle changes when the three gains (Kr, Kφ, Kw1) change. Further, it is desirable to adjust the gain Ks that determines the front wheel turning amount in accordance with the vehicle speed in order to maintain the optimum vehicle response in accordance with the above four gain values.
また本実施形態に係る車両操舵装置10では、ハンドル11の中立位置、すなわち次の運動のための前側タイヤ12の転舵角の原点となる位置は、方位角フィードバック方式の操舵装置である場合には方位角に応じて変化する。そのため、運転者にその状況を明確に知らせるために、車両の直進時のハンドル角位置での操舵反力が最小になるように、車両の応答パラメータ(例えばヨーレート)を参照して操舵反力を制御することも好ましい。この制御機能は、操舵反力設定部38に設けられる。
Further, in the
なお運転者の特性および好みによって、望ましい車両の応答特性が変わることも想定される。そのため、旋回性能を重視する設定、回避性能を重視する設定など複数の制御プログラムを用意し、運転者によって選択できるように構成することもできる。 It is also assumed that the desired vehicle response characteristics vary depending on the driver's characteristics and preferences. Therefore, it is possible to prepare a plurality of control programs such as a setting emphasizing turning performance and a setting emphasizing avoidance performance so that the driver can select them.
また図4に、本実施形態に係る車両操舵装置10によって実現される操舵特性(大きさ特性(A)と位相特性(B))を示す。図4の大きさ特性(A)と位相特性(B)の各々で、51が車両操舵装置10に関する特性であり、52が比較対象である微分項を付加しない操舵装置に関する特性である。車両操舵装置10の操舵特性によれば、前述した通りの高周波領域までのゲインの低下、および位相遅れの少ない高い応答性が実現されている。
FIG. 4 shows steering characteristics (size characteristics (A) and phase characteristics (B)) realized by the
以上の実施形態で説明された構成については本発明が理解・実施できる程度に示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。 The configurations described in the above embodiments are merely shown to the extent that the present invention can be understood and implemented. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, and can be variously modified without departing from the scope of the technical idea shown in the claims.
本発明は、方位角フィードバック方式とヨーレートフィードバック方式を組み合せて成り、操作素子による操舵入力に対して転舵輪の転舵角を任意に制御でき、高周波領域の応答性を高めた電子制御式の車両操舵装置に利用される。 The present invention is an electronically controlled vehicle that combines an azimuth feedback system and a yaw rate feedback system, can arbitrarily control the turning angle of a steered wheel with respect to steering input by an operating element, and has improved responsiveness in a high frequency region Used for steering devices.
10 車両操舵装置
11 ハンドル(操作素子)
12 前側タイヤ(転舵輪)
13 転舵駆動機構
14 操舵角センサ
16 操舵反力生成機構
17 操舵トルクセンサ
18 ステアリングセンサ
21 転舵角センサ
22 車速センサ
23 車両挙動センサ
24 ECU
31A 第1出力調整部
31B 第1出力調整部
31B−1 微分演算部
100 操舵入力装置
200 前輪転舵機構
10
12 Front tire (steering wheel)
DESCRIPTION OF
31A 1st
Claims (2)
前記操作素子の操作量を検出する操作量検出手段と、
転舵輪の向きを変更する転舵アクチュエータと、
車両のヨーレートに係るヨーレート信号を取り出すヨーレート信号取得手段と、
前記操作素子の操作量の変化量に応じた操作量変化信号を生成する微分演算手段と、 前記操作量検出手段から出力される操作量信号と、前記微分演算手段から出力される前記操作量変化信号とを加算する加算手段と、
前記加算手段から出力される加算値から前記ヨーレート信号と前記ヨーレートの積分信号とを減算する減算手段と、
前記減算手段から出力される偏差信号に応じて前記転舵アクチュエータを駆動する駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする車両操舵装置。 An operating element that the driver steers,
An operation amount detecting means for detecting an operation amount of the operation element;
A steering actuator for changing the direction of the steered wheels,
A yaw rate signal acquisition means for extracting a yaw rate signal related to the yaw rate of the vehicle;
Differential operation means for generating an operation amount change signal corresponding to the change amount of the operation amount of the operation element, an operation amount signal output from the operation amount detection means, and the operation amount change output from the differentiation operation means Adding means for adding the signal;
Subtracting means for subtracting the yaw rate signal and the integral signal of the yaw rate from the added value output from the adding means;
Drive control means for driving the steered actuator in accordance with a deviation signal output from the subtracting means;
A vehicle steering apparatus comprising:
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