JP2010125953A - 車両用操舵装置およびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ハンドルと操向輪を転舵する舵取り機構とが機械的に分離され、ハンドルの操舵角に応じた転舵角に操向輪を転舵制御すると共に、ハンドルの操舵角に応じてハンドルに操舵反力を付与する車両用操舵装置において、操舵反力の位相を転舵角の位相よりも進ませる。
【選択図】 図3
Description
図1は、実施例1の車両用操舵装置を適用したステア・バイ・ワイヤシステムの全体構成図であり、実施例1の車両用操舵装置は、ハンドル1と前輪(操向輪)2,2を転舵する舵取り機構3とが機械的に切り離された、いわゆる、ステア・バイ・ワイヤ(SBW)システムである。
第2コントローラ15には、回転角センサ6からのコラムシャフト回転角と、操舵トルクセンサ7からの操舵トルクと、反力モータ角度センサ8からの反力モータ角度と、第1,第2タイヤ横力センサ12a,12bからのタイヤ横力とが入力される。また、第2コントローラ15には、図外のCAN通信線を介して車輪速等の車両情報が入力される。
なお、第2コントローラ15は、イグニッションオン時、回転角センサ6により検出されたコラムシャフト回転角に基づき、コラムシャフト4の回転角度をニュートラル位置(転舵角ゼロに対応する位置)に合わせる。
以下、説明の簡単のため、個々を別々に説明する必要がある場合を除き、第1,第2転舵モータ9a,9bを転舵モータ9、第1,第2転舵モータ角度センサ10a,10bを転舵モータ角度センサ10、第1,第2,第3コントローラ14,15,16をコントローラ15という。
転舵制御部19は、目標転舵角生成部19aと、モータ駆動部19bとを有する。
目標転舵角生成部19aは、可変ギア比マップに基づく定常ステア制御量(第一の定常ステア制御量)と、微分ステアマップに基づく微分ステア制御量(第一の微分ステア制御量)とを加算して目標転舵角を生成する。
実施例1では、反力モータ角度と、操舵トルクセンサ7に設けられているトーションバー捩れ角とから、操舵角を推定する。トーションバーの捩れ角は、トーションバーの捩り特性から、下記の関係式を用いて算出できる。
トーションバー捩れ角=操舵トルク/トルクセンサバネ定数
よって、操舵角は、
操舵角=トーションバー捩れ角+反力モータ角度
として求めることができる。
なお、この操舵角は回転角センサ6によって検出されたハンドル1の回転角に基づいて検出しても良い。
図3は、実施例1の微分ステアマップであり、転舵制御の微分ステア制御量は、操舵角速度と所定の微分ゲインK1とを乗算した値となるように設定する。ここで、微分ステア制御量は、あるリミット値により上限を設定している。
モータ駆動部19bは、目標転舵角生成部19aにより生成された目標転舵角と実際の転舵角(実転舵角)とを一致させる指令電流(すなわち目標転舵角と実転舵角との偏差に応じた指令電流)を転舵モータ9へ供給する。
仮想目標転舵角生成部20aは、可変ギア比マップに基づく定常ステア制御量(第二定常ステア制御量)と、微分ステアマップに基づく微分ステア制御量(第二微分ステア制御量)とを加算して仮想目標転舵角を生成する。仮想目標転舵角生成部20aでは、転舵制御部19の目標転舵角生成部19aと同一の方法で定常ステア制御量および微分ステア制御量を算出するが、微分ステアマップを転舵制御と異ならせている。
Th=Ih*d2θ/dt2 + Ch*dθ/dt + Kh*θ + Th*(θ-θac) + Fh*CF + Lh*AP …(1)
Ihは慣性係数、Chはダンピング係数、Khはバネ性係数、Thはフィードバック係数、Fhはタイヤ横力係数、CFはタイヤ横力、Lhは転舵軸力係数、APは転舵モータ電流より換算した転舵軸力、θacは実際の転舵角である。
モータ駆動部20cは、目標反力生成部20bにより生成された目標操舵反力に応じた目標電流と実反力(不図示の電流センサで検出された、反力モータ5に供給されている実電流)とを一致させる指令電流を反力モータ5へ供給する。
[操舵反力の応答性向上作用]
ハンドルと舵取り機構とがステアリングシャフトによって機械的に連結されたコンベンショナルな操舵装置では、ドライバの操舵入力に対して操舵反力が先に立ち上がり、遅れて転舵角が変化する。つまり、コンベンショナルな操舵装置では、操舵角の変化に対し転舵角の応答で決まる車両挙動の応答性よりも操舵反力の応答性が高い操舵反力特性を有する。
実施例1の車両用操舵装置にあっては、以下に列挙する効果を奏する。
(1) コントローラ15は、操舵反力の位相を転舵角の位相よりも進ませるため、SBWシステムの操舵反力特性を、コンベンショナルな操舵装置の操舵反力特性に近づけることができ、良好な操舵フィーリングを実現できる。
2 前輪(操向輪)
3 舵取り機構
4 コラムシャフト
5 反力モータ
6 回転角センサ
7 操舵トルクセンサ
8 反力モータ角度センサ
9a,9b 転舵モータ
10a,10b 転舵モータ角度センサ
11 ラック
12a,12b タイヤ横力センサ
13 ピニオンシャフト
14 第1コントローラ
15 第2コントローラ
16 第3コントローラ
17 バッテリ
18 通信線
19 転舵制御部(転舵制御手段)
19a 目標転舵角生成部
19b モータ駆動部
20 反力制御部(操舵反力制御手段)
20a 仮想目標転舵角生成部
20b 目標反力生成部
20c モータ駆動部
Claims (6)
- ハンドルと操向輪を転舵する舵取り機構とが機械的に分離され、ハンドルの操舵角に応じた転舵角に前記操向輪を転舵制御する転舵制御手段と、前記操舵角に応じて前記ハンドルに操舵反力を付与する操舵反力制御手段とを有する車両用操舵装置において、
前記操舵反力制御手段は、前記操舵反力の位相を前記転舵角の位相よりも進ませることを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1に記載の車両用操舵装置において、
前記転舵制御手段は、前記操舵角に応じた制御量である第一定常ステア制御量と前記ハンドルの操舵角速度に応じた制御量である第一微分ステア制御量とを加算した値に基づいて転舵角を設定し、
前記操舵反力制御手段は、前記操舵角に応じた制御量である第二定常ステア制御量と前記ハンドルの操舵角速度に応じた制御量である第二微分ステア制御量とを加算した値に基づいて操舵反力を設定し、
前記操舵反力制御手段は前記第二微分ステア制御量を、前記第一微分ステア制御量よりも大きくすることを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項2に記載の車両用操舵装置において、
前記操舵反力制御手段は、高車速域では低車速域よりも前記第二微分ステア制御量をより大きくすることを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項2または請求項3に記載の車両用操舵装置において、
前記転舵制御手段は、前記第一微分ステア制御量を予め定められた所定の上限値以下に制限し、
前記操舵反力制御手段は、前記第二微分ステア制御量を前記所定の上限値と同一の上限値で制限することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載の車両用操舵装置において、
前記操舵反力制御手段は、前記第二定常ステア制御量を、前記転舵制御手段で設定される第一定常ステア制御量と一致させることを特徴とする車両用操舵装置。 - ハンドルと操向輪を転舵する舵取り機構とが機械的に分離され、ハンドルの操舵角に応じた転舵角に前記操向輪を転舵制御すると共に、前記操舵角に応じて前記ハンドルに操舵反力を付与する車両用操舵装置の制御方法において、
前記操舵反力の位相を前記転舵角の位相よりも進ませることを特徴とする車両用操舵装置の制御方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014151881A (ja) * | 2013-02-13 | 2014-08-25 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用操舵制御装置及び車両用操舵制御方法 |
JP2016179760A (ja) * | 2015-03-24 | 2016-10-13 | 株式会社ショーワ | 電動パワーステアリング装置、操舵角算出方法 |
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