JP2010269639A - 車両用操舵制御装置、および操舵制御装置付き車両 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ハンドルの操舵角と前輪の転舵角との比である舵角比を変更する舵角比可変手段を駆動する転舵アクチュエータの負荷が予め定められた所定のしきい値よりも高いときには、運転者の操舵トルクをアシスト(補助)するアシストトルクを大きくするようにした。
【選択図】 図2
Description
〔全体構成〕
図1は、実施例1の車両15に搭載した車両用操舵装置1の全体システム図である。車両用操舵装置1は、ハンドル2の操舵角に対する前輪4の転舵角の比である舵角比を可変にすることができるとともに、後輪8も転舵させることができる4輪アクティブステアシステムである。
図2は車両用操舵装置1の制御ブロック図である。
4輪アクティブステアコントロールユニット12は、目標値生成部12a(目標前輪転舵角算出手段)と、目標出力生成部12b(目標転舵角算出手段)とを有している。パワーステアリングコントロールユニット17は、目標出力生成部17aと、走行状態判定部17b(負荷検出手段)と、出力補正部17cと、パワーステアリングアクチュエータコントロール部17dとを有している。
(車両モデル)
目標値生成部12aでは、以下に示す車両モデルを用いて車両パラメータを演算する。一般に、2輪モデルを仮定すると、車両のヨーレートと横速度は、下記の式(1)で表せる。
目標値生成部12aでは、操舵角γ、車速Vから目標ヨーレートψ'*、目標横速度Vy*を求める。
目標出力生成部12bでは、目標ヨーレートψ'*と目標横速度Vy*とに基づいて、目標後輪転舵角δ*と目標前輪転舵角θ*とを演算する。
後輪転舵アクチュエータコントロールユニット12cでは、目標後輪転舵角δ*と後輪転舵アクチュエータ10による後輪8の転舵角δとを入力し、不図示の後輪転舵角センサで検出された後輪8の転舵角δが目標後輪転舵角δ*となるように後輪転舵アクチュエータ10を駆動する指令電流Ir*を演算する。
前輪転舵アクチュエータコントロールユニット11では、目標前輪転舵角θ*と不図示の前輪転舵角センサで検出された前輪転舵アクチュエータ7による前輪4の転舵角θとを入力し、前輪4の転舵角θが目標前輪転舵角θ*となるように前輪転舵アクチュエータ7を駆動する指令電流If*を演算する。具体的には、上述の様に目標前輪転舵角θ*は、ハンドル2を操舵角γで操舵することにより付与される前輪4の転舵角θ(γ)と、前輪転舵アクチュエータ7の駆動により付与される前輪4の前輪補助転舵角との合計である為、運転者がハンドル2を操舵角γで操舵すると、舵角比可変機構20はハンドル2を操舵角γで操舵することにより付与される転舵角θ(γ)に前輪補助転舵角を加算した回転角度でピニオンシャフト6bを回転する。すなわち、舵角比可変機構20によって舵角比が変更されない場合はハンドル2を操舵角γで操舵するとピニオンシャフト6bの転舵角は転舵角θ(γ)となり、舵角比は1であるが、舵角比可変機構20によって転舵角θ(γ)に対して前輪補助転舵角が加算(前輪補助転舵角が正の値なら加算、前輪補助転舵角が負の値なら減算)される事により舵角比が変更される。
目標出力生成部17aでは、車速Vに基づいて目標アシストトルクT*を演算する。車速Vが低いときには目標アシストトルクT*を大きく、車速Vが高いときには目標アシストトルクT*を小さく設定する。すなわち、車速Vが低いときにはドライバがハンドル2に入力する操舵力を小さくすることによって車両15の旋回性を高め、車速Vが高いときにはドライバがハンドル2に入力する操舵力を大きくすることによって車両15の直進性を高める。なお、目標アシストトルクT*は、例えばステアリングシャフト6aに設けられた不図示トルクセンサで検出された運転者による操舵トルクや、操舵角センサ3で検出された操舵角の変化方向等から検出された運転者の操舵方向に合わせた方向のアシストトルクが算出される。
走行状態判定部17bでは、前輪転舵アクチュエータ7に作用する負荷L(γ',Gy)を演算する。前輪転舵アクチュエータ7に作用する負荷L(γ',Gy)は、操舵角速度γ'、横加速度Gyにより求められ、操舵角速度γ'が速いほど、また横加速度Gyが大きいほど高く演算される。そして演算した負荷L(γ',Gy)に応じて、補正ゲインXijを求めて設定する。補正ゲインXijは、負荷L(γ',Gy)がしきい値L1よりも高いときには、負荷L(γ',Gy)が大きくなるほど補正ゲインXijの値を大きく設定している。この補正ゲインXijは、後述する出力補正部17cにおける演算に用いられるものであって、前輪転舵アクチュエータ7の負荷に応じて設定するものである。補正ゲインXijが大きいほど、パワーステアリングアクチュエータ18が付与するアシストトルクTを大きくすることとなる。なお、しきい値L1は予め実験等によって求められた所定の値である。
出力補正部17cでは、操舵角速度γ'と横加速度Gyとに応じて走行状態判定部17bで設定された補正ゲインXijに基づいて目標アシストトルクT*を補正し、補正後目標アシストトルクTc*を求める。補正後目標アシストトルクTc*は次の式(17)を用いて算出する。
パワーステアリングアクチュエータコントロール部17dでは、補正後目標アシストトルクTc*に応じてパワーステアリングアクチュエータ18を駆動する指令電流Ip*を演算する。
実施例1の車両用操舵装置1は、ハンドル2の操舵角に対する前輪4の転舵角の比である舵角比を、前輪転舵アクチュエータ7により前輪補助転舵角を加算、減算することにより可変にすることができる。この前輪転舵アクチュエータ7が過熱等により駆動を停止すると、駆動停止の前後で舵角比が可変から固定に変わるためハンドルの操舵に対する車両挙動が大きく変わることとなり、ドライバに違和感を与えるおそれがあった。
すなわち、負荷が比較的低いときにはアシストトルクTの補正量を小さくすることにより、操舵反力変化を小さくしてドライバへの違和感を抑制することができる。一方、負荷が比較的高いときにはアシストトルクTの補正量を大きくすることにより、前輪転舵アクチュエータ7を駆動停止し難くすることができる。
次に実施例1の車両用操舵装置1の効果について、以下に列記する。
よって、負荷L(γ',Gy)が比較的低いときにはアシストトルクTを小さくすることにより、操舵反力変化を小さくしてドライバへの違和感を抑制することができる。一方、負荷L(γ',Gy)が比較的高いときにはアシストトルクTを大きくすることにより、前輪転舵アクチュエータ7を駆動停止し難くすることができる。
実施例1では、操舵角速度γ'と横加速度Gyとから負荷L(γ',Gy)を求めるようにしていた。実施例2では、横加速度Gyから負荷L(Gy)を求めるようにした点で実施例1と相違する。実施例2は、走行状態判定部17bの構成が実施例1と異なる。
図2は車両用操舵装置1の制御ブロック図である。
4輪アクティブステアコントロールユニット12は、目標値生成部12a(目標前輪転舵角算出手段)と、目標出力生成部12b(目標転舵角算出手段)とを有している。パワーステアリングコントロールユニット17は、目標出力生成部17aと、走行状態判定部17b(負荷検出手段)と、出力補正部17cと、パワーステアリングアクチュエータコントロール部17dとを有している。
走行状態判定部17bでは、前輪転舵アクチュエータ7に作用する負荷L(Gy)を演算する。前輪転舵アクチュエータ7に作用する負荷L(Gy)は、横加速度Gyにより求められ、横加速度Gyが大きいほど高く演算される。そして演算した負荷L(Gy)に応じて、補正ゲインXijを求めて設定する。補正ゲインXijは、負荷L(Gy)がしきい値L1よりも高いときには、負荷L(Gy)が大きくなるほど補正ゲインXijの値を大きく設定している。なお、しきい値L1は実施例1と同様に実験等によって予め求められた値である。
実施例2の車両用操舵装置1は、ハンドル2の操舵角に対する前輪4の転舵角の比である舵角比を、前輪転舵アクチュエータ7により前輪補助転舵角を加算、減算することにより可変にすることができる。この前輪転舵アクチュエータ7が過熱等により駆動を停止すると、駆動停止の前後で舵角比が可変から固定に変わるためハンドルの操舵に対する車両挙動が大きく変わることとなり、ドライバに違和感を与えるおそれがあった。
次に実施例2の車両用操舵装置1の効果について、以下に列記する。
実施例1では、操舵角速度γ'と横加速度Gyとから負荷L(γ',Gy)を求めるようにしていた。実施例3では、操舵角速度γ'から負荷L(γ')を求めるようにした点で実施例1と相違する。実施例3は、走行状態判定部17bの構成が実施例1と異なる。
図2は車両用操舵装置1の制御ブロック図である。
4輪アクティブステアコントロールユニット12は、目標値生成部12a(目標前輪転舵角算出手段)と、目標出力生成部12b(目標転舵角算出手段)とを有している。パワーステアリングコントロールユニット17は、目標出力生成部17aと、走行状態判定部17b(負荷検出手段)と、出力補正部17cと、パワーステアリングアクチュエータコントロール部17dとを有している。
走行状態判定部17bでは、前輪転舵アクチュエータ7に作用する負荷L(γ')を演算する。前輪転舵アクチュエータ7に作用する負荷L(γ')は、操舵角速度γ'により求められ、操舵角速度γ'が大きいほど高く演算される。そして演算した負荷L(γ')に応じて、補正ゲインXijを求めて設定する。補正ゲインXijは、負荷L(γ')がしきい値L1よりも高いときには、負荷L(γ')が大きくなるほど補正ゲインXijの値を大きく設定している。なお、しきい値L1は実施例1及び2と同様に、実験等によって予め求められた値である。
実施例3の車両用操舵装置1は、ハンドル2の操舵角に対する前輪4の転舵角の比である舵角比を、前輪転舵アクチュエータ7により転舵角を加算、減算することにより可変にすることができる。この前輪転舵アクチュエータ7が過熱等により駆動を停止すると、駆動停止の前後で舵角比が可変から固定に変わるためハンドルの操舵に対する車両挙動が大きく変わることとなり、ドライバに違和感を与えるおそれがあった。
次に実施例3の車両用操舵装置1の効果について、以下に列記する。
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例1ないし実施例3に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例1ないし実施例3に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
また実施例1ないし3の車両用操舵装置1は、前輪4および後輪8の舵角を可変にする4輪アクティブステアシステムであるが、前輪4のみの舵角を可変にするものであっても良い。
また実施例1,2の車両用操舵装置1では、横加速度Gyを横加速度センサ16により検出しているが、操舵角γと車速Vとから推定するようにしてもよい。
2 ハンドル
3 操舵角センサ(車両挙動検出手段、操舵角検出手段)
4 前輪
7 前輪転舵アクチュエータ
11 前輪転舵アクチュエータコントロールユニット(前輪アクチュエータ制御手段)
12a 目標値生成部(目標前輪転舵角演算手段)
12b 目標出力生成部(目標前輪転舵角演算手段)
14 車速センサ(車両挙動検出手段)
15 車両
16 横加速度センサ(横加速度検出手段)
17 パワーステアリングコントロールユニット(パワーステアリングアクチュエータ制御手段)
17b 走行状態判定部(負荷検出手段)
17d パワーステアリングアクチュエータコントロール部(パワーステアリングアクチュエータ制御手段)
18 パワーステアリングアクチュエータ
20 舵角比可変機構(舵角比可変手段)
Claims (7)
- ハンドルの操舵角と該ハンドルの操舵に伴って転舵する前輪の転舵角との比である舵角比を可変する舵角比可変手段と、
該舵角比可変手段を駆動する前輪転舵アクチュエータと、
前記ハンドルの操舵力に対して、アシストトルクを付与するパワーステアリングアクチュエータと、
前記パワーステアリングアクチュエータの前記アシストトルクを制御するパワーステアリングアクチュエータ制御手段と、
車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、
前記横加速度検出手段において検出した前記横加速度が大きいほど、前記転舵アクチュエータに作用する負荷を高く演算する負荷演算手段と、を備え、
前記パワーステアリングアクチュエータ制御手段は、前記負荷演算手段において演算した前記負荷が予め定められた所定のしきい値よりも高いときには、前記アシストトルクを増大することを特徴とする車両用操舵制御装置。 - ハンドルの操舵角と該ハンドルの操舵に伴って転舵する前輪の転舵角との比である舵角比を可変する舵角比可変手段と、
該舵角比可変手段を駆動する前輪転舵アクチュエータと、
前記ハンドルの操舵力に対して、アシストトルクを付与するパワーステアリングアクチュエータと、
前記パワーステアリングアクチュエータの前記アシストトルクを制御するパワーステアリングアクチュエータ制御手段と、
前記ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記操舵角検出手段において検出した前記操舵角の速度が速いほど、前記転舵アクチュエータに作用する負荷を高く演算する負荷演算手段と、を備え、
前記パワーステアリングアクチュエータ制御手段は、前記負荷演算手段において演算した前記負荷が予め定められた所定のしきい値よりも高いときには、前記アシストトルクを増大することを特徴とする車両用操舵制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載の車両用操舵制御装置において、
車両の挙動を検出する車両挙動検出手段と、
前記車両挙動検出手段によって検出された車両の挙動に基づいて目標前輪転舵角を算出する目標前輪転舵角算出手段と、
前記前輪の前記転舵角が前記目標前輪転舵角算出手段によって算出された目標前輪転舵角となるように前輪転舵アクチュエータを制御する前輪転舵アクチュエータ制御手段と、
を備えることを特徴とする車両用操舵制御装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の車両用操舵制御装置において、
車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、
前記ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、を備え、
前記負荷演算手段は、前記横加速度検出手段において検出した前記横加速度が大きいほど、および前記操舵角検出手段において検出した前記操舵角の速度が速いほど、前記転舵アクチュエータに作用する前記負荷を高く演算する手段であることを特徴とする車両用操舵制御装置。 - 請求項1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、
前記パワーステアリングアクチュエータ制御手段は、前記負荷検出手段において検出した前記負荷が前記しきい値よりも高いときには、前記負荷が高いほど前記アシストトルクを大きくすることを特徴とする車両用操舵制御装置。 - ハンドルの操舵角と該ハンドルの操舵に伴って転舵する前輪の転舵角との比である舵角比を可変する舵角比可変手段と、
該舵角比可変手段を駆動する前輪転舵アクチュエータと、
前記ハンドルの操舵力に対して、アシストトルクを付与するパワーステアリングアクチュエータと、
前記パワーステアリングアクチュエータの前記アシストトルクを制御するパワーステアリングアクチュエータ制御手段と、
車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、
前記横加速度検出手段において検出した前記横加速度が大きいほど、前記転舵アクチュエータに作用する負荷を高く演算する負荷演算手段と、を備え、
前記パワーステアリングアクチュエータ制御手段は、前記負荷演算手段において演算した前記負荷が予め定められた所定のしきい値よりも高いときには、前記アシストトルクを増大することを特徴とする操舵制御装置付き車両。 - ハンドルの操舵角と該ハンドルの操舵に伴って転舵する前輪の転舵角との比である舵角比を可変する舵角比可変手段と、
該舵角比可変手段を駆動する前輪転舵アクチュエータと、
前記ハンドルの操舵力に対して、アシストトルクを付与するパワーステアリングアクチュエータと、
前記パワーステアリングアクチュエータのアシストトルクを制御するパワーステアリングアクチュエータ制御手段と、
前記ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記操舵角検出手段において検出した前記操舵角の速度が速いほど、前記転舵アクチュエータに作用する負荷を高く演算する負荷演算手段と、を備え
前記パワーステアリングアクチュエータ制御手段は、前記負荷演算手段において演算した前記負荷が予め定められた所定のしきい値よりも高いときには、前記アシストトルクを増大することを特徴とする操舵制御装置付き車両。
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