JP2014139059A - Steering control device and vehicle - Google Patents

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Hitoaki Ono
仁章 小野
Masao Kamiyama
真生 上山
Yoji Kunihiro
洋司 国弘
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steering control device enabling improvement of steering feeling.SOLUTION: An ECU 30 serving as a steering control device calculates motor output torque Tm to be generated by an assist motor 22 on the basis of a steering operation state of a driver and a driving state of a vehicle 1, estimates an estimation value Tvd of vehicle response reaction force that is transmitted to a steering from a road surface by a behavior of the vehicle 1 in response to the steering operation by the driver on the basis of steering torque Tsw caused by the steering operation by the driver of the vehicle 1, assist torque Ta and friction torque generated from the steering used by the driver to perform the steering operation to a steered wheel, calculates reaction force application torque Tadd transmitted to the steering in addition to actual vehicle response reaction force on the basis of the vehicle response reaction force estimation value Tvd, and controls the assist torque Ta for assisting the steering operation by the driver on the basis of a value obtained by subtracting reaction force application torque Tadd from the motor output torque Tm.

Description

本発明は、操舵制御装置及びこれを備える車両に関する。   The present invention relates to a steering control device and a vehicle including the same.

従来、車両の運転者の操舵操作を補助する電動パワーステアリング装置の制御技術に関し、例えば特許文献1には、車速や操舵角などの車両状態を表す情報に基づいて、アクチュエータによりステアリングに付与される摩擦トルクを制御する技術が開示されている。これにより、車両状態に応じて最適な大きさ・方向の摩擦トルクを生成することができ、操舵保舵時の保舵力低減・安定性を図ることができる。   2. Description of the Related Art Conventionally, regarding a control technique of an electric power steering apparatus that assists a steering operation of a driver of a vehicle, for example, Patent Document 1 gives to a steering by an actuator based on information representing a vehicle state such as a vehicle speed and a steering angle. A technique for controlling the friction torque is disclosed. As a result, it is possible to generate a friction torque having an optimum magnitude and direction according to the vehicle state, and to reduce the steering force and to maintain stability during steering and holding.

特開2009−126244号公報JP 2009-126244 A

しかしながら、特許文献1などの従来技術では、摩擦トルクを付与するため、ステアリングシステムの摩擦が大きい場合、操舵感を向上するためには改善の余地があった。   However, in the prior art such as Patent Document 1, there is room for improvement in order to improve the steering feeling when the friction of the steering system is large because the friction torque is applied.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、操舵感を向上できる操舵制御装置及びこれを備える車両を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a steering control device capable of improving a steering feeling and a vehicle including the same.

上記課題を解決するために、本発明に係る操舵制御装置は、アクチュエータにより発生される、車両の運転者の操舵操作を補助するアシストトルクを制御する操舵制御装置であって、前記運転者の操舵操作状態及び前記車両の運転状態に基づいて、前記アクチュエータに発生させるべき基準トルクを算出し、前記車両の運転者の操舵操作に伴う操舵トルクと、前記アシストトルクと、前記運転者が操舵操作を行うステアリングから転舵輪の間で発生する摩擦トルクとに基づいて、前記運転者の操舵操作に応じて発生する前記車両の挙動によって路面からステアリングに伝わる車両応答反力を推定し、前記推定した車両応答反力に基づいて、実際の車両応答反力に加えてステアリングに伝える反力付与トルクを算出し、前記基準トルクから前記反力付与トルクを除いた値に基づいて、前記アシストトルクを制御することを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, a steering control device according to the present invention is a steering control device that controls an assist torque generated by an actuator to assist a steering operation of a driver of a vehicle. Based on the operation state and the driving state of the vehicle, a reference torque to be generated by the actuator is calculated, the steering torque accompanying the steering operation of the driver of the vehicle, the assist torque, and the driver performing the steering operation. Based on the friction torque generated between the steering wheel and the steered wheels to be performed, the vehicle response reaction force transmitted from the road surface to the steering is estimated by the behavior of the vehicle generated according to the steering operation of the driver, and the estimated vehicle Based on the response reaction force, a reaction force application torque to be transmitted to the steering in addition to the actual vehicle response reaction force is calculated. Based on the value obtained by subtracting the force application torque, and controls the assisting torque.

また、上記の操舵制御装置は、前記操舵トルクに前記アシストトルクを加算し、さらに前記摩擦トルクを減算することで、前記推定した車両応答反力を算出することが好ましい。   The steering control apparatus preferably calculates the estimated vehicle response reaction force by adding the assist torque to the steering torque and subtracting the friction torque.

また、上記の操舵制御装置は、前記推定した車両応答反力にゲインを乗じることで前記反力付与トルクを算出することが好ましい。   The steering control device preferably calculates the reaction force applying torque by multiplying the estimated vehicle response reaction force by a gain.

また、上記の操舵制御装置は、前記ゲインは、前記推定した車両応答反力の絶対値が小さいほど大きく、また、前記推定した車両応答反力の絶対値が大きいほど小さく設定されることが好ましい。   In the steering control device, it is preferable that the gain is set to be larger as the absolute value of the estimated vehicle response reaction force is smaller and to be smaller as the absolute value of the estimated vehicle response reaction force is larger. .

同様に、上記課題を解決するために、本発明に係る車両は、上記の操舵制御装置と、前記操舵制御装置により制御された前記アシストトルクを発生させる前記アクチュエータを有する電動パワーステアリング装置と、を備えることを特徴とする。   Similarly, in order to solve the above-described problem, a vehicle according to the present invention includes the above-described steering control device, and an electric power steering device including the actuator that generates the assist torque controlled by the steering control device. It is characterized by providing.

本発明に係る操舵制御装置及び車両は、ステアリングシャフトの軸周りに発生するトルクを、実際の車両応答反力を反力付与トルクの分だけ仮想的に増幅させた状態にできるので、操舵トルク〜モータアシストトルク特性の線形性を向上させることができ、この結果操舵操作中の操舵感を向上できるという効果を奏する。   In the steering control device and the vehicle according to the present invention, the torque generated around the axis of the steering shaft can be virtually amplified by the amount of the reaction force applying torque, so that the actual torque of the vehicle response can be increased. The linearity of the motor assist torque characteristic can be improved, and as a result, the steering feeling during the steering operation can be improved.

図1は、本発明の一実施形態に係る操舵制御装置を有する車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a vehicle steering apparatus having a steering control apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1中の操舵制御装置としてのECUの機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram of the ECU as the steering control device in FIG. 図3は、本実施形態の操舵制御装置としてのECUにより実施される反力付与制御のフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart of the reaction force application control performed by the ECU as the steering control device of the present embodiment. 図4は、図3のフローチャートのステップS101における摩擦トルク推定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a subroutine of friction torque estimation processing in step S101 of the flowchart of FIG. 図5は、図3のフローチャートのステップS105において用いる反力ゲインKaddの設定マップの一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a reaction force gain Kadd setting map used in step S105 of the flowchart of FIG. 図6は、モータアシスト制御の有無と、車両応答反力の大小による操舵トルク〜ヨーレート特性の差異を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a difference in steering torque to yaw rate characteristics depending on the presence or absence of motor assist control and the magnitude of the vehicle response reaction force. 図7は、車両応答反力の大小による操舵トルク〜モータアシストトルクの特性の差異を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a difference in characteristics between steering torque and motor assist torque depending on the magnitude of the vehicle response reaction force.

以下に、本発明に係る操舵制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。   Hereinafter, an embodiment of a steering control device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

まず図1、2を参照して、本実施形態に係る操舵制御装置の構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る操舵制御装置を有する車両用操舵装置の概略構成を示す模式図であり、図2は、図1中の操舵制御装置としてのECUの機能ブロック図である。   First, the configuration of the steering control device according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a vehicle steering apparatus having a steering control apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a functional block diagram of an ECU as the steering control apparatus in FIG. is there.

図1に示すように、車両用操舵装置10は、車両1に搭載され、車両1の運転者の操舵操作に応じて、車両1の転舵輪(図示せず)を操舵するための装置である。車両用操舵装置10は、運転者が操作するステアリングホイール11を含むステアリングコラム12を備える。ステアリングコラム12は、ステアリングホイール11の回転軸となるステアリングシャフト14を回転可能に支持する。ステアリングシャフト14は、ゴムカップリング13等を介して中間シャフト(インターミディエイトシャフト)16に接続される。中間シャフト16はピニオンシャフト(出力軸)に接続され、ステアリングギアボックス27内でピニオンシャフトのピニオン17がステアリングラック(転舵ロッド)18に噛合される。ステアリングラック18の両端には、それぞれタイロッド19の一端が接続されると共に各タイロッド19の他端にはナックルアーム等(図示せず)を介して転舵輪(図示せず)が接続されている。   As shown in FIG. 1, the vehicle steering device 10 is a device that is mounted on the vehicle 1 and steers steered wheels (not shown) of the vehicle 1 in accordance with the steering operation of the driver of the vehicle 1. . The vehicle steering apparatus 10 includes a steering column 12 including a steering wheel 11 operated by a driver. The steering column 12 rotatably supports a steering shaft 14 that serves as a rotating shaft of the steering wheel 11. The steering shaft 14 is connected to an intermediate shaft (intermediate shaft) 16 via a rubber coupling 13 or the like. The intermediate shaft 16 is connected to a pinion shaft (output shaft), and a pinion 17 of the pinion shaft is engaged with a steering rack (steering rod) 18 in a steering gear box 27. One end of a tie rod 19 is connected to each end of the steering rack 18 and a steered wheel (not shown) is connected to the other end of each tie rod 19 via a knuckle arm or the like (not shown).

車両用操舵装置10の中間シャフト16又はステアリングシャフト14には、ステアリングホイール11の操舵角に応じた信号を発生する舵角センサ26や、ステアリングシャフト14に付与される操舵トルクTswに応じた信号を発生するトルクセンサ15が設けられる。尚、トルクセンサ15は、例えば、トーションバーで結合された中間シャフト16(入力軸)とピニオンシャフト(出力軸)にそれぞれ設けられ、これらの軸の回転角度差に基づいてトルクを検出する計2個のレゾルバセンサから構成されてもよい。   A steering angle sensor 26 that generates a signal corresponding to the steering angle of the steering wheel 11 and a signal corresponding to the steering torque Tsw applied to the steering shaft 14 are applied to the intermediate shaft 16 or the steering shaft 14 of the vehicle steering device 10. A torque sensor 15 is provided. The torque sensor 15 is provided on each of the intermediate shaft 16 (input shaft) and the pinion shaft (output shaft) coupled by, for example, a torsion bar, and a total of 2 that detects torque based on the rotation angle difference between these shafts. It may be composed of a single resolver sensor.

また、車両用操舵装置10は、電動パワーステアリング装置20を備える。電動パワーステアリング装置20は、主要な構成要素として、操舵補助用のアクチュエータ22(以下、「アシストモータ22」という)、及び、アシストモータ22の回転角(以下、「モータ回転角」ともいう)θを検出する回転角センサ24を備える。転舵輪の転舵角は、回転角センサ24により検出されるモータ回転角θから求めることができる。アシストモータ22は、例えば3相交流モータで構成される。アシストモータ22は、ステアリングギアボックス27内にステアリングラック18と同軸に設けられ、その駆動力によりステアリングラック18の移動を助勢する。電動パワーステアリング装置20の構成自体は、配置場所を含め、任意であってよい。電動パワーステアリング装置20のアシストモータ22は、後述のECU30により制御される。アシストモータ22の制御態様については、後述する。   The vehicle steering apparatus 10 includes an electric power steering apparatus 20. The electric power steering apparatus 20 includes, as main components, a steering assist actuator 22 (hereinafter referred to as “assist motor 22”) and a rotation angle (hereinafter also referred to as “motor rotation angle”) θ of the assist motor 22. Is provided with a rotation angle sensor 24 for detecting. The turning angle of the steered wheel can be obtained from the motor rotation angle θ detected by the rotation angle sensor 24. The assist motor 22 is composed of, for example, a three-phase AC motor. The assist motor 22 is provided coaxially with the steering rack 18 in the steering gear box 27, and assists the movement of the steering rack 18 by its driving force. The configuration itself of the electric power steering apparatus 20 may be arbitrary including an arrangement place. The assist motor 22 of the electric power steering device 20 is controlled by an ECU 30 described later. The control mode of the assist motor 22 will be described later.

車両用操舵装置10は、ECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)30を備える。ECU30は、車両1の状態や車両1の周囲の状態などの情報に基づいて、車両1の各部の制御を行う。特に本実施形態では、ECU30は、トルクセンサ15、回転角センサ24、舵角センサ26、車速センサ(図示せず)などの各種センサにより検出された操舵操作の物理量に基づいて、運転者の操舵操作を補助するためのトルク(以降「アシストトルクTa」と記載する)を調節して、このアシストトルクTaを電動パワーステアリング装置20のアシストモータ22により発生させる制御(以降「モータアシスト制御」とも記載する)を実行可能である。すなわち、ECU30は、アシストモータ22により発生される、車両1の運転者の操舵操作を補助するアシストトルクTaを制御する操舵制御装置として機能する。   The vehicle steering apparatus 10 includes an ECU (Electronic Control Unit) 30. The ECU 30 controls each part of the vehicle 1 based on information such as the state of the vehicle 1 and the surrounding state of the vehicle 1. In particular, in the present embodiment, the ECU 30 steers the driver based on the physical quantity of the steering operation detected by various sensors such as the torque sensor 15, the rotation angle sensor 24, the rudder angle sensor 26, and the vehicle speed sensor (not shown). Control for adjusting the torque for assisting the operation (hereinafter referred to as “assist torque Ta”) and generating the assist torque Ta by the assist motor 22 of the electric power steering device 20 (hereinafter also referred to as “motor assist control”). Can be executed). That is, the ECU 30 functions as a steering control device that controls the assist torque Ta that is generated by the assist motor 22 and assists the steering operation of the driver of the vehicle 1.

さらに、本実施形態のECU30は、車両応答反力を仮想的に増幅させて、この車両応答反力の仮想増幅分を考慮した上でアシストトルクを調整する制御(以降「反力付与制御」とも記載する)を実行可能に構成されている。ここで、「車両応答反力」とは、運転者の操舵操作に応じて発生する車両1の挙動によって、車両1の転舵輪が路面から受け、運転者が操舵操作を行なうステアリングの回転軸であるステアリングシャフトに伝わる反力を意味するものである。   Further, the ECU 30 of the present embodiment virtually amplifies the vehicle response reaction force and adjusts the assist torque in consideration of the virtual amplification of the vehicle response reaction force (hereinafter referred to as “reaction force application control”). To be described). Here, the “vehicle response reaction force” is a rotating shaft of a steering wheel on which the steered wheels of the vehicle 1 are received from the road surface by the behavior of the vehicle 1 generated according to the driver's steering operation, and the driver performs the steering operation. It means the reaction force transmitted to a certain steering shaft.

図2に示すように、ECU30は、この反力付与制御を実行可能とすべく、モータ出力トルク演算部31、摩擦トルク推定部32、車両応答反力推定部33、ゲイン乗算器34、減算器35、制御指令演算部36の各機能を実現するよう構成されている。   As shown in FIG. 2, the ECU 30 makes it possible to execute this reaction force application control, a motor output torque calculation unit 31, a friction torque estimation unit 32, a vehicle response reaction force estimation unit 33, a gain multiplier 34, a subtractor. 35, each function of the control command calculation unit 36 is realized.

モータ出力トルク演算部31は、運転者の操舵操作状態及び車両1の運転状態に基づいて、アシストモータ22に発生させるべきトルクの基準値(基準トルク)であるモータ出力トルクTmを算出する。モータ出力トルク演算部31には、車速センサ(図示せず)により検出された車両1の車速や、トルクセンサ15により検出された、車両1の運転者の操舵操作に伴う操舵トルクTswなどの情報が入力される。モータ出力トルク演算部31は、これらの入力情報に基づいて、例えば基本アシスト制御やダンピング制御など周知のモータアシスト制御の制御手法を用いて、モータ出力トルクTmを出力する。すなわち、モータ出力トルクTmとは、従来のモータアシスト制御におけるアシストモータ22への制御指令値と等価である。   The motor output torque calculator 31 calculates a motor output torque Tm that is a reference value (reference torque) of torque to be generated by the assist motor 22 based on the steering operation state of the driver and the driving state of the vehicle 1. The motor output torque calculation unit 31 includes information such as the vehicle speed of the vehicle 1 detected by a vehicle speed sensor (not shown) and the steering torque Tsw accompanying the steering operation of the driver of the vehicle 1 detected by the torque sensor 15. Is entered. The motor output torque calculator 31 outputs the motor output torque Tm based on the input information using a known motor assist control method such as basic assist control or damping control. That is, the motor output torque Tm is equivalent to a control command value to the assist motor 22 in the conventional motor assist control.

摩擦トルク推定部32は、回転角センサ24により検出されたモータ回転角θに基づき摩擦トルクを推定する。ここで「摩擦トルク」とは、運転者が操舵操作を行うステアリングホイール11から転舵輪までの間で発生する機械的な摩擦全てを含むものである。摩擦トルク推定部32は、モータ回転角θを入力情報とする摩擦モデルを用いて摩擦トルクを推定し、摩擦トルク推定値Tfを出力する。摩擦モデルを用いた摩擦推定手法については、図6を参照して後述する。   The friction torque estimation unit 32 estimates the friction torque based on the motor rotation angle θ detected by the rotation angle sensor 24. Here, the “friction torque” includes all mechanical friction generated between the steering wheel 11 on which the driver performs the steering operation and the steered wheels. The friction torque estimation unit 32 estimates the friction torque using a friction model using the motor rotation angle θ as input information, and outputs a friction torque estimated value Tf. A friction estimation method using the friction model will be described later with reference to FIG.

車両応答反力推定部33は、トルクセンサ15により検出された操舵トルクTswと、摩擦トルク推定部32の出力である摩擦トルク推定値Tfと、アシストトルクTaに基づいて、車両応答反力を推定し、車両応答反力推定値Tvdを出力する。   The vehicle response reaction force estimation unit 33 estimates the vehicle response reaction force based on the steering torque Tsw detected by the torque sensor 15, the friction torque estimation value Tf that is the output of the friction torque estimation unit 32, and the assist torque Ta. The vehicle response reaction force estimated value Tvd is output.

ここで、車両応答反力推定部33における車両応答反力の推定手法について詳細に説明する。ステアリング角度0度の位置から一方向へ連続的に操舵する場合、摩擦トルク(摩擦トルク推定値Tf)は、ステアリングホイール11の操舵方向と反対側に発生するので、操舵トルクTsw及びモータ出力トルクTmと逆方向に発生する。車両応答反力(車両応答反力推定値Tvd)は、ステアリングホイール11のデフォルト位置(ステアリング角度が0度の位置)の方向に発生する。アシストトルクTaは、操舵トルクTswと同方向に発生する。モータ出力トルクTmは、上述のように従来の制御手法におけるモータ制御指令値であり、アシストトルクTaと同一の性質をもつので、操舵トルクTswと同方向に発生する。ここで、運転者が車両の操舵方向をある方向まで動かす状態を考えると、操舵方向を動かすための力は、運転者が発生させる操舵トルクTswと、アシストモータ22が発生させるアシストトルクTaである。一方、この操舵操作に逆らう力は、摩擦トルクと車両応答反力である。操舵操作中は、ステアリングホイール11の回転軸であるステアリングシャフト14の軸回りでこれらの4つの力が釣り合った状態を維持しつつ、ステアリング角度や転舵角度が連続的に推移してゆく。つまり、操舵操作中における力の釣り合いは、次の(1)式で表すことができる。
操舵トルクTsw+アシストトルクTa=摩擦トルク+車両応答反力
・・・(1)
Here, the vehicle response reaction force estimation method in the vehicle response reaction force estimation unit 33 will be described in detail. When the steering is continuously performed in one direction from the position where the steering angle is 0 degrees, the friction torque (friction torque estimated value Tf) is generated on the opposite side to the steering direction of the steering wheel 11, and therefore, the steering torque Tsw and the motor output torque Tm. And in the opposite direction. The vehicle response reaction force (vehicle response reaction force estimated value Tvd) is generated in the direction of the default position of the steering wheel 11 (the position at which the steering angle is 0 degrees). The assist torque Ta is generated in the same direction as the steering torque Tsw. The motor output torque Tm is a motor control command value in the conventional control method as described above, and has the same property as the assist torque Ta, and is generated in the same direction as the steering torque Tsw. Here, considering the state in which the driver moves the steering direction of the vehicle to a certain direction, the force for moving the steering direction is the steering torque Tsw generated by the driver and the assist torque Ta generated by the assist motor 22. . On the other hand, the force against the steering operation is a friction torque and a vehicle response reaction force. During the steering operation, the steering angle and the turning angle continuously change while maintaining a state where these four forces are balanced around the axis of the steering shaft 14 that is the rotation axis of the steering wheel 11. That is, the balance of force during the steering operation can be expressed by the following equation (1).
Steering torque Tsw + assist torque Ta = friction torque + vehicle response reaction force
... (1)

上記(1)式より、車両応答反力は、操舵トルクTsw、アシストトルクTa、摩擦トルクTfを用いて次の(2)式により表すことができる。
車両応答反力=操舵トルクTsw+アシストトルクTa−摩擦トルク
・・・(2)
From the above equation (1), the vehicle response reaction force can be expressed by the following equation (2) using the steering torque Tsw, the assist torque Ta, and the friction torque Tf.
Vehicle response reaction force = steering torque Tsw + assist torque Ta−friction torque
... (2)

したがって、車両応答反力推定部33は、トルクセンサ15により検出された操舵トルクTswと、前回の処理で減算器35から出力されたアシストトルクTaの前回値と、摩擦トルク推定部32の出力である摩擦トルク推定値Tfと、を(2)式に代入することで、車両応答反力推定値Tvdを算出することができる。   Therefore, the vehicle response reaction force estimation unit 33 is based on the steering torque Tsw detected by the torque sensor 15, the previous value of the assist torque Ta output from the subtractor 35 in the previous process, and the output of the friction torque estimation unit 32. A vehicle response reaction force estimated value Tvd can be calculated by substituting a certain estimated friction torque value Tf into the equation (2).

ゲイン乗算器34は、車両応答反力推定部33により算出された車両応答反力推定値Tvdに反力ゲインKaddを乗じて、反力付与トルクTaddを算出する。ここで、「反力付与トルク」とは、ステアリングシャフト14の軸回りで、実際の車両応答反力に加えて伝えるトルクであり、ステアリングに伝わる車両応答反力を仮想的に増幅させるために付与するトルクである。反力付与トルクTaddは、車両応答反力推定値Tvdに反力ゲインKaddを乗じて算出されるので、反力付与トルクTaddの大きさは、基本的には車両応答反力推定値Tvdの大きさに応じて決定される。つまり、車両応答反力推定部33により推定された車両応答反力推定値Tvdの大きさに応じて、車両応答反力の仮想的な増幅量が決まる。例えば、車両応答反力推定値Tvdの大きさが100の場合の車両応答反力の仮想的な増幅量を50とすると、車両応答反力推定値Tvdが200の場合には、車両応答反力の仮想的な増幅量を100とすることができる。   The gain multiplier 34 multiplies the vehicle response reaction force estimated value Tvd calculated by the vehicle response reaction force estimation unit 33 by the reaction force gain Kadd to calculate the reaction force application torque Tadd. Here, the “reaction force application torque” is a torque transmitted in addition to the actual vehicle response reaction force around the axis of the steering shaft 14, and is applied to virtually amplify the vehicle response reaction force transmitted to the steering. Torque. Since the reaction force applying torque Tadd is calculated by multiplying the vehicle response reaction force estimated value Tvd by the reaction force gain Kadd, the magnitude of the reaction force applying torque Tadd is basically the magnitude of the vehicle response reaction force estimated value Tvd. It is decided accordingly. That is, a virtual amplification amount of the vehicle response reaction force is determined according to the magnitude of the vehicle response reaction force estimated value Tvd estimated by the vehicle response reaction force estimation unit 33. For example, assuming that the virtual amplification amount of the vehicle response reaction force when the magnitude of the vehicle response reaction force estimated value Tvd is 100 is 50, when the vehicle response reaction force estimated value Tvd is 200, the vehicle response reaction force The virtual amplification amount can be set to 100.

減算器35は、モータ出力トルク演算部31により算出されたモータ出力トルクTmから、車両応答反力推定部33及びゲイン乗算器34により算出された反力付与トルクTaddを減算して、アシストトルクTaとして出力する。   The subtractor 35 subtracts the reaction force application torque Tadd calculated by the vehicle response reaction force estimation unit 33 and the gain multiplier 34 from the motor output torque Tm calculated by the motor output torque calculation unit 31 to obtain an assist torque Ta. Output as.

制御指令演算部36は、減算器35から出力されたアシストトルクTaに基づいて、アシストモータ22への制御指令値Iを出力する。制御指令値Iは、具体的にはアシストモータ22の作動電流値である。   The control command calculation unit 36 outputs a control command value I to the assist motor 22 based on the assist torque Ta output from the subtractor 35. Specifically, the control command value I is an operating current value of the assist motor 22.

ECU30は、この制御指令値Iをアシストモータ22に出力する。アシストモータ22は、ECU30から入力される制御指令値Iに応じて、ステアリングシャフト14の軸回りに所望のアシストトルクTaを発生させるよう駆動する。つまり、ECU30は、モータ出力トルクTmから反力付与トルクTaddを除いた値に基づいて、アシストモータ22により発生させるアシストトルクTaを制御する。   The ECU 30 outputs this control command value I to the assist motor 22. The assist motor 22 is driven to generate a desired assist torque Ta around the axis of the steering shaft 14 in accordance with a control command value I input from the ECU 30. That is, the ECU 30 controls the assist torque Ta generated by the assist motor 22 based on a value obtained by subtracting the reaction force applying torque Tadd from the motor output torque Tm.

ECU30は、物理的には、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。上述したECU30の機能は、ROMに保持されるアプリケーションプログラムをRAMにロードしてCPUで実行することによって、CPUの制御のもとで車両1内の各種装置を動作させるとともに、RAMやROMにおけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。なお、ECU30は、上記の機能に限定されず、車両1のECUとして用いるその他の各種機能を備えている。また、上記のECUとは、操舵システムを統括する単一のECUにより実現されてもよいし、2つ以上のECUにより協動して実現されてもよい。   The ECU 30 is physically an electronic circuit mainly including a well-known microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and an interface. The function of the ECU 30 described above is to load various application programs stored in the ROM into the RAM and execute them by the CPU, thereby operating various devices in the vehicle 1 under the control of the CPU, and data in the RAM and ROM. This is realized by reading and writing. Note that the ECU 30 is not limited to the above functions, and includes other various functions used as the ECU of the vehicle 1. Moreover, said ECU may be implement | achieved by single ECU which supervises a steering system, and may be implement | achieved in cooperation with 2 or more ECU.

次に、図3〜5を参照して、本実施形態に係る操舵制御装置の動作について説明する。
図3は、本実施形態の操舵制御装置としてのECUにより実施される反力付与制御のフローチャートであり、図4は、図3のフローチャートのステップS101における摩擦トルク推定処理のサブルーチンを示すフローチャートであり、図5は、図3のフローチャートのステップS105において用いる反力ゲインKaddの設定マップの一例を示す図である。図3のフローチャートに示す反力付与制御処理は、ECU30により例えば所定周期ごとに実行される。
Next, the operation of the steering control device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a flowchart of the reaction force application control performed by the ECU as the steering control device of this embodiment, and FIG. 4 is a flowchart showing a subroutine of the friction torque estimation process in step S101 of the flowchart of FIG. FIG. 5 is a diagram showing an example of a reaction force gain Kadd setting map used in step S105 of the flowchart of FIG. The reaction force application control process shown in the flowchart of FIG. 3 is executed by the ECU 30 at predetermined intervals, for example.

図3のフローチャートに沿って操舵制御装置(ECU30)の反力付与制御処理を説明すると、まずステップS101では、ECU30の摩擦トルク推定部32により、摩擦トルク推定値Tfが算出される。摩擦トルク推定部32は、回転角センサ24により検出されたモータ回転角θに基づいて、図4に示すサブルーチンを実行して摩擦トルクを推定する。   The reaction force application control process of the steering control device (ECU 30) will be described with reference to the flowchart of FIG. 3. First, in step S101, the friction torque estimation unit 32 of the ECU 30 calculates the friction torque estimation value Tf. The friction torque estimating unit 32 executes the subroutine shown in FIG. 4 based on the motor rotation angle θ detected by the rotation angle sensor 24 and estimates the friction torque.

図4に示す摩擦トルク推定処理のサブルーチンでは、先ず、ステップS201にて、目標モータ回転角θが初期化されているか否か、即ち今回周期が初回周期であるか否かが判定される。目標モータ回転角θが初期化されていない場合(ステップS201のNo)には、ステップS202に進み、今回周期が初回周期でない場合、即ち目標モータ回転角θが前回周期以前に初期化されている場合(ステップS201のYes)には、そのまま、ステップS203に進む。 The subroutine of the friction torque estimation processing shown in FIG. 4, first, at step S201, whether the target motor rotational angle theta t is initialized, that is, whether the period this is the first time period is determined. If the target motor rotation angle θ t has not been initialized (No in step S201), the process proceeds to step S202, and if the current cycle is not the first cycle, that is, the target motor rotation angle θ t is initialized before the previous cycle. If yes (Yes in step S201), the process directly proceeds to step S203.

ステップS202では、目標モータ回転角θの初期値が、モータ回転角θ(今回周期の値、以下同じ)に設定され、ステップS203に進む。尚、目標モータ回転角θの初期値はゼロであってもよい。 In step S202, the initial value of the target motor rotational angle theta t is, the motor rotational angle theta (current cycle value, hereinafter the same) is set to, the process proceeds to step S203. The initial value of the target motor rotational angle theta t may be zero.

ステップS203では、モータ回転角θと、偏差上限値Δと、現在の目標モータ回転角θとが、θ>θ+Δなる関係であるか否かが判定される。偏差上限値Δは、メカ摩擦トルク値Tf0と、摩擦勾配Kf0とを用いて、Δ=Tf0/Kf0として演算される。メカ摩擦トルク値Tf0は、所定条件下におけるステアリングホイール11から転舵輪までの間の機械的な摩擦トルクの値であって、この所定条件下で実測した値を用いてもよいし、車速や操舵角などに基づき推定した値を用いてもよい。摩擦勾配Kf0は、操舵系の摩擦特性や剛性等を考慮して決定される任意の固定値であってよい。なお、Tf0及びKf0は正の値であるので、偏差上限値Δは正の値である。 In step S203, it is determined whether or not the motor rotation angle θ, the deviation upper limit value Δ, and the current target motor rotation angle θ t have a relationship of θ> θ t + Δ. The deviation upper limit value Δ is calculated as Δ = T f0 / K f0 using the mechanical friction torque value T f0 and the friction gradient K f0 . The mechanical friction torque value T f0 is a mechanical friction torque value between the steering wheel 11 and the steered wheel under a predetermined condition, and a value measured under the predetermined condition may be used. A value estimated based on a steering angle or the like may be used. The friction gradient K f0 may be an arbitrary fixed value that is determined in consideration of the friction characteristics and rigidity of the steering system. Since T f0 and K f0 are positive values, the deviation upper limit Δ is a positive value.

ステップS203の判定の結果、θ>θ+Δである場合(ステップS203のYes)には、ステップS204に進み、θ≦θ+Δである場合(ステップS203のNo)、ステップS205に進む。 As a result of the determination in step S203, if θ> θ t + Δ (Yes in step S203), the process proceeds to step S204, and if θ ≦ θ t + Δ (No in step S203), the process proceeds to step S205.

ステップS204では、目標モータ回転角θが、モータ回転角θと偏差上限値Δとを用いて、θ=θ−Δなる式により、新たな値に変更される。即ち、目標モータ回転角θからモータ回転角θを引いた偏差Δθ(=θ−θ)が、Δθ<−Δの場合には、目標モータ回転角θが、θ=θ−Δに変更(更新)される。ステップS204の処理が完了するとステップS207に進む。 In step S204, the target motor rotation angle θ t is changed to a new value by the equation θ t = θ−Δ, using the motor rotation angle θ and the deviation upper limit value Δ. That is, when the deviation Δθ (= θ t −θ) obtained by subtracting the motor rotation angle θ from the target motor rotation angle θ t is Δθ <−Δ, the target motor rotation angle θ t is θ t = θ−Δ. Changed (updated) to When the process of step S204 is completed, the process proceeds to step S207.

ステップS205では、モータ回転角θ(今回周期の値)と、偏差上限値Δと、現在の目標モータ回転角θとが、θ<θ−Δなる関係であるか否かが判定される。θ<θ−Δである場合(ステップS205のYes)には、ステップS206に進む。 In step S205, the motor rotation angle theta (the value in the current cycle), the upper limit value of the deviation delta, and the current target motor rotational angle theta t, whether or not θ <θ t -Δ the relationship is determined . If θ <θ t −Δ (Yes in step S205), the process proceeds to step S206.

ステップS206では、目標モータ回転角θが、モータ回転角θと偏差上限値Δとを用いて、θ=θ+Δなる式により、新たな値に変更される。即ち、目標モータ回転角θからモータ回転角θを引いた偏差Δθ(=θ−θ)が、Δθ>Δの場合には、目標モータ回転角θが、θ=θ+Δに変更(更新)される。 In step S206, the target motor rotation angle θ t is changed to a new value by the equation θ t = θ + Δ using the motor rotation angle θ and the deviation upper limit value Δ. That is, when the deviation Δθ (= θ t −θ) obtained by subtracting the motor rotation angle θ from the target motor rotation angle θ t is Δθ> Δ, the target motor rotation angle θ t is changed to θ t = θ + Δ ( Updated).

なお、上記のステップS205で、θ≧θ−Δである場合(ステップS205のNo)、現在の目標モータ回転角θが変更されずに維持されたままステップS207に進む。即ち、目標モータ回転角θからモータ回転角θを引いた偏差Δθ(=θ−θ)が、−Δ≦Δθ≦Δの場合には、目標モータ回転角θが変更されずに維持される。 If θ ≧ θ t −Δ in step S205 described above (No in step S205), the process proceeds to step S207 while the current target motor rotation angle θ t is maintained unchanged. That is, when the deviation Δθ (= θ t −θ) obtained by subtracting the motor rotation angle θ from the target motor rotation angle θ t is −Δ ≦ Δθ ≦ Δ, the target motor rotation angle θ t is maintained unchanged. Is done.

ステップS207では、ステップS201〜S206において更新または維持された目標モータ回転角θを用いて、下記の(3)式により摩擦トルク推定値Tfが算出される。
Tf=Kf0(θ−θ) ・・・(3)
In step S207, using the updated or maintained the target motor rotational angle theta t in step S201 to S206, the friction torque estimated value Tf is calculated by the following equation (3).
Tf = K f0t −θ) (3)

ステップS208では、ステップS207において算出された摩擦トルク推定値Tfがローパスフィルタ処理される。ステップS208の処理が完了すると、メインフローに戻り、ステップS102に進む。   In step S208, the estimated friction torque Tf calculated in step S207 is low-pass filtered. When the process of step S208 is completed, the process returns to the main flow and proceeds to step S102.

なお、図4に示す摩擦トルク推定処理において、摩擦トルク推定値Tfの算出に用いるモータ回転角θを、舵角センサ26により検出される操舵角に置き換えて、操舵角に基づいて摩擦トルク推定値Tfを算出する構成としてもよい。   In the friction torque estimation process shown in FIG. 4, the motor rotation angle θ used for calculating the friction torque estimation value Tf is replaced with the steering angle detected by the steering angle sensor 26, and the friction torque estimation value is calculated based on the steering angle. It is good also as a structure which calculates Tf.

図3に戻り、ステップS102では、操舵トルクTswが検出される。ECU30は、例えばトルクセンサ15から入力される情報に基づいて操舵トルクTswを取得することができる。ステップS102の処理が完了するとステップS103に進む。   Returning to FIG. 3, in step S102, the steering torque Tsw is detected. The ECU 30 can obtain the steering torque Tsw based on information input from the torque sensor 15, for example. When the process of step S102 is completed, the process proceeds to step S103.

ステップS103では、モータ出力トルク演算部31により、モータ出力トルクTmが算出される。モータ出力トルク演算部31は、車速センサ(図示せず)により検出された車両1の車速や、ステップS102において検出された操舵トルクTswなどの入力情報に基づいて、例えば基本アシスト制御やダンピング制御など周知の電動パワーステアリング装置20の制御手法を用いて、モータ出力トルクTmを出力する。ステップS103の処理が完了するとステップS104に進む。   In step S <b> 103, the motor output torque Tm is calculated by the motor output torque calculator 31. The motor output torque calculation unit 31 is based on input information such as the vehicle speed of the vehicle 1 detected by a vehicle speed sensor (not shown) and the steering torque Tsw detected in step S102, for example, basic assist control or damping control. The motor output torque Tm is output using a known control method of the electric power steering device 20. When the process of step S103 is completed, the process proceeds to step S104.

ステップS104では、車両応答反力推定部33により、車両応答反力推定値Tvdが算出される。車両応答反力推定部33は、ステップS101において推定された摩擦トルク推定値Tfと、ステップS102において検出された操舵トルクTswと、本制御フローの前回の処理ループで算出されたアシストトルクTaの前回値とを、上述のとおり(2)式に代入することで、車両応答反力推定値Tvdを算出する。すなわち、操舵トルクTswにアシストトルクTaを加算し、さらに摩擦トルク推定値Tfを減算することで、車両応答反力推定値Tvdを算出する(Tvd=Tsw+Ta−Tf)。ステップS104の処理が完了するとステップS105に進む。   In step S104, the vehicle response reaction force estimation unit 33 calculates a vehicle response reaction force estimated value Tvd. The vehicle response reaction force estimation unit 33 calculates the previous value of the friction torque estimated value Tf estimated in step S101, the steering torque Tsw detected in step S102, and the assist torque Ta calculated in the previous processing loop of this control flow. By substituting the value into the equation (2) as described above, the vehicle response reaction force estimated value Tvd is calculated. That is, the vehicle response reaction force estimated value Tvd is calculated by adding the assist torque Ta to the steering torque Tsw and subtracting the friction torque estimated value Tf (Tvd = Tsw + Ta−Tf). When the process of step S104 is completed, the process proceeds to step S105.

ステップS105では、ゲイン乗算器34により、反力ゲインKaddが設定される。反力ゲインKaddは、ステップS104において算出された車両応答反力推定値Tvdの絶対値の大きさに応じて適宜設定される。ECU30は、例えば図5に示すような、車両応答反力と反力ゲインとを対応付けた設定マップを記憶しておき、この設定マップを参照して、ステップS104において算出された車両応答反力推定値Tvdに基づいて反力ゲインKaddを設定する。図5の設定マップは、横軸が車両応答反力推定値Tvd、縦軸が反力ゲインKaddを表す。図5の設定マップでは、車両応答反力推定値Tvdに対応する反力ゲインKaddが、縦軸正方向に凸形状をとる曲線として設定されている。すなわち、車両応答反力推定値Tvdの絶対値が小さいほど反力ゲインKaddが大きく、また、車両応答反力推定値Tvdの絶対値が大きいほど反力ゲインKaddが小さく設定されている。   In step S <b> 105, the reaction force gain Kadd is set by the gain multiplier 34. The reaction force gain Kadd is appropriately set according to the magnitude of the absolute value of the vehicle response reaction force estimated value Tvd calculated in step S104. For example, as shown in FIG. 5, the ECU 30 stores a setting map in which the vehicle response reaction force and the reaction force gain are associated with each other, and the vehicle response reaction force calculated in step S104 with reference to the setting map. A reaction force gain Kadd is set based on the estimated value Tvd. In the setting map of FIG. 5, the horizontal axis represents the vehicle response reaction force estimated value Tvd, and the vertical axis represents the reaction force gain Kadd. In the setting map of FIG. 5, the reaction force gain Kadd corresponding to the vehicle response reaction force estimated value Tvd is set as a curve having a convex shape in the positive direction of the vertical axis. That is, the smaller the absolute value of the vehicle response reaction force estimated value Tvd, the larger the reaction force gain Kadd, and the larger the absolute value of the vehicle response reaction force estimated value Tvd, the smaller the reaction force gain Kadd.

なお、ステップS105において設定される反力ゲインKaddは、車両応答反力推定値Tvdの大きさによらず一定値としてもよい。   The reaction force gain Kadd set in step S105 may be a constant value regardless of the magnitude of the vehicle response reaction force estimated value Tvd.

ステップS106では、ゲイン乗算器34により、反力付与トルクTaddが算出される。ゲイン乗算器34は、ステップS104において算出された車両応答反力推定値Tvdに、ステップS105において設定された反力ゲインKaddを乗じて、反力付与トルクTaddを算出する(Tadd=Kadd×Tvd)。ステップS106の処理が完了するとステップS107に進む。   In step S <b> 106, the reaction force applying torque Tadd is calculated by the gain multiplier 34. The gain multiplier 34 multiplies the vehicle response reaction force estimated value Tvd calculated in step S104 by the reaction force gain Kadd set in step S105 to calculate a reaction force application torque Tadd (Tadd = Kadd × Tvd). . When the process of step S106 is completed, the process proceeds to step S107.

ステップS107では、減算器35により、ステップS103にて算出されたモータ出力トルクTmから、ステップS106にて算出された反力付与トルクTaddを減算することで、アシストトルクTaが算出される(Ta=Tm−Tadd)。なお、ステップS107にて算出されたアシストトルクTaは、ECU30内にアシストトルクTaの前回値として記憶され、本制御フローの次回実行時に、ステップS104の車両応答反力推定値Tvdの算出に用いられる。   In step S107, the assist torque Ta is calculated by subtracting the reaction force application torque Tadd calculated in step S106 from the motor output torque Tm calculated in step S103 by the subtractor 35 (Ta = Tm-Tadd). The assist torque Ta calculated in step S107 is stored in the ECU 30 as the previous value of the assist torque Ta, and is used for calculating the vehicle response reaction force estimated value Tvd in step S104 at the next execution of this control flow. .

ステップS108では、制御指令演算部36により、ステップS107にて算出されたアシストトルクTaに基づいて、アシストモータ22への制御指令値Iが演算される。ECU30は、この制御指令値Iをアシストモータ22に出力する。ステップS108の処理が完了すると本制御フローは終了する。   In step S108, the control command calculation unit 36 calculates the control command value I for the assist motor 22 based on the assist torque Ta calculated in step S107. The ECU 30 outputs this control command value I to the assist motor 22. When the process of step S108 is completed, this control flow ends.

このように、本実施形態では、従来のモータアシスト制御の制御指令値であるモータ出力トルクTmから、反力付与トルクTaddが減算されることで、アシストトルクTaが算出される。このように算出されたアシストトルクTaをアシストモータ22に発生させた場合、ステアリングシャフト14の軸周りに発生するトルクは、操舵方向にモータ出力トルクTmが発生し、さらに、操舵方向の逆方向に、車両が実際に路面から受けることにより発生した車両応答反力と、アシストモータ22により仮想的に追加した反力付与トルクTaddとを合計した反力が発生している状態と等価である。つまり、実際に路面からステアリングに伝わる車両応答反力に加えて、反力付与トルクTaddがステアリングに伝えられ、この結果、車両応答反力が、反力付与トルクTaddの分だけ仮想的に増幅された状態となる。   Thus, in the present embodiment, the assist torque Ta is calculated by subtracting the reaction force applying torque Tadd from the motor output torque Tm that is a control command value of the conventional motor assist control. When the assist torque Ta calculated in this way is generated in the assist motor 22, the torque generated around the axis of the steering shaft 14 is the motor output torque Tm in the steering direction, and further in the direction opposite to the steering direction. This is equivalent to a state in which a reaction force obtained by summing the vehicle response reaction force generated when the vehicle is actually received from the road surface and the reaction force application torque Tadd virtually added by the assist motor 22 is generated. That is, in addition to the vehicle response reaction force actually transmitted from the road surface to the steering, the reaction force application torque Tadd is transmitted to the steering, and as a result, the vehicle response reaction force is virtually amplified by the reaction force application torque Tadd. It becomes a state.

このように、車両応答反力を仮想的に増幅させることによる効果について、図6,7を参照して説明する。図6は、モータアシスト制御の有無と、車両応答反力の大小による操舵トルク〜ヨーレート特性の差異を示す図であり、図7は、車両応答反力の大小による操舵トルク〜モータアシストトルクの特性の差異を示す図である。   Thus, the effect by virtually amplifying the vehicle response reaction force will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a diagram showing the difference between steering torque and yaw rate characteristics depending on the presence or absence of motor assist control and the magnitude of vehicle response reaction force, and FIG. 7 is the characteristic of steering torque to motor assist torque depending on the magnitude of vehicle response reaction force. It is a figure which shows the difference.

図6は、横軸に運転者により入力される操舵トルク、縦軸に、操舵トルクに応じて車両1の挙動として出力されるヨーレートを表す。図6には、モータアシスト制御ありでの操舵トルク〜ヨーレート特性が太線のグラフで示されている。また、図6には、モータアシスト制御なしでの特性が、車両1が実際に受ける車両応答反力の大小に応じて2種類示されており、車両応答反力が大きい場合の特性が実線のグラフで示され、車両応答反力が小さい場合の特性が点線のグラフで示されている。   FIG. 6 shows the steering torque input by the driver on the horizontal axis, and the yaw rate output as the behavior of the vehicle 1 in accordance with the steering torque on the vertical axis. In FIG. 6, the steering torque to yaw rate characteristic with motor assist control is shown by a bold line graph. FIG. 6 shows two types of characteristics without motor assist control, depending on the magnitude of the vehicle response reaction force that the vehicle 1 actually receives. The characteristics when the vehicle response reaction force is large are indicated by solid lines. The characteristic when the vehicle response reaction force is small is shown by a dotted line graph.

図6に実線及び点線のグラフで示すように、モータアシスト制御が無い場合には、操舵トルクが所定値に達するまでは、操舵装置の機械的な摩擦によって転舵が行なわれず、ヨーレートが発生しない。そして、操舵トルクが所定値を超えると、摩擦に抗して転舵が行なわれてヨーレートが急激に増加する。つまり、モータアシスト制御が無い場合には、操舵トルク〜ヨーレート特性は摩擦の影響で不連続なものとなり、非線形な特性となる。さらに、図6に点線のグラフで示すように、車両応答反力が小さい場合の操舵トルク〜ヨーレート特性は、大きい場合のものと比較して、ヨーレートの発生後の増加度合いが急となり、非線形性がより強い特性となる。   As shown by the solid and dotted lines in FIG. 6, in the absence of motor assist control, no steering is performed due to mechanical friction of the steering device until the steering torque reaches a predetermined value, and no yaw rate is generated. . When the steering torque exceeds a predetermined value, the steering is performed against friction and the yaw rate increases rapidly. That is, when there is no motor assist control, the steering torque-yaw rate characteristic becomes discontinuous due to the influence of friction and becomes a non-linear characteristic. Further, as shown by the dotted line graph in FIG. 6, the steering torque to yaw rate characteristic when the vehicle response reaction force is small is abruptly increased after generation of the yaw rate compared with the case where the vehicle response reaction force is large, and nonlinearity Has stronger characteristics.

モータアシスト制御では、アシストモータ22によりモータアシストトルクを付与することにより、図6に実線及び点線のグラフで示す非線形な操舵トルク〜ヨーレート特性を、太線のグラフで示す狙いの特性に変更して、操舵トルクに対する車両応答の線形性を向上することができる。   In the motor assist control, by applying motor assist torque by the assist motor 22, the nonlinear steering torque to yaw rate characteristic shown by the solid line and dotted line graph in FIG. 6 is changed to the target characteristic shown by the bold line graph, The linearity of the vehicle response to the steering torque can be improved.

図7は、横軸に操舵トルクを表し、縦軸に、モータアシスト制御において図6の狙いの特性を実現するために付与されるモータアシストトルクを表す。図7には、車両応答反力が大きい場合の操舵トルク〜モータアシストトルク特性が実線のグラフで示され、車両応答反力が小さい場合の特性が点線のグラフで示されている。   In FIG. 7, the horizontal axis represents the steering torque, and the vertical axis represents the motor assist torque that is applied to realize the target characteristics of FIG. 6 in the motor assist control. In FIG. 7, the steering torque to motor assist torque characteristic when the vehicle response reaction force is large is shown by a solid line graph, and the characteristic when the vehicle response reaction force is small is shown by a dotted line graph.

車両応答反力が大きい場合に、モータアシスト制御によって図6に実線のグラフで示す操舵トルク〜ヨーレート特性を、太線のグラフで示す狙いの特性に変更させる場合を考える。この場合、特性の非線形性が比較的弱いため、図7に実線のグラフで示すように、操舵トルク〜モータアシストトルク特性は線形に近い特性となる。   Consider a case where the steering torque-yaw rate characteristic indicated by the solid line graph in FIG. 6 is changed to the target characteristic indicated by the thick line graph by motor assist control when the vehicle response reaction force is large. In this case, since the nonlinearity of the characteristic is relatively weak, as shown by a solid line graph in FIG. 7, the steering torque to motor assist torque characteristic is a characteristic close to linear.

一方、車両応答反力が小さい場合に、モータアシスト制御によって図6に点線のグラフで示す操舵トルク〜ヨーレート特性を、太線のグラフで示す狙いの特性に変更させる場合を考える。この場合には、特性の非線形性が強いため、図7に点線のグラフで示すように、操舵トルク〜モータアシストトルク特性も非線形性の強い特性にする必要がある。言い換えると、図7に点線のグラフで示すように、車両応答反力が小さい場合の操舵トルク〜モータアシストトルク特性は、操舵トルクが所定値に到達するまでは、車両応答反力が大きい場合の特性と略同一の傾きで推移し、操舵トルクが所定値を超えた後に、特性の傾きが変化するように、非線形性の強いものとなる。   On the other hand, when the vehicle response reaction force is small, let us consider a case where the steering torque to yaw rate characteristic shown by the dotted line graph in FIG. 6 is changed to the target characteristic shown by the thick line graph by motor assist control. In this case, since the characteristic nonlinearity is strong, as shown by the dotted line graph in FIG. 7, the steering torque to motor assist torque characteristic also needs to be a characteristic with strong nonlinearity. In other words, as shown by the dotted line graph in FIG. 7, the steering torque to motor assist torque characteristic when the vehicle response reaction force is small is obtained when the vehicle response reaction force is large until the steering torque reaches a predetermined value. It changes with substantially the same inclination as the characteristic, and the nonlinearity is strong so that the inclination of the characteristic changes after the steering torque exceeds a predetermined value.

このように、モータアシスト制御による操舵トルク〜モータアシストトルク特性の非線形性が強くなると、戻し側で操舵トルクの段付きが発生したり、摩擦特性が変化したときに違和感が発生するなどの背反があり、操舵感への悪影響が考えられる。   As described above, when the nonlinearity of the steering torque to the motor assist torque characteristic by the motor assist control becomes strong, there is a contradiction such as a stepping of the steering torque on the return side or a sense of incongruity when the friction characteristic changes. There is an adverse effect on the steering feeling.

そこで、本実施形態では、モータアシスト制御と共に反力付与制御を実行することで、車両応答反力を仮想的に大きくする。これにより、操舵トルク〜モータアシストトルク特性の線形性を向上させることができ、操舵トルク〜ヨーレート特性の狙いの特性への変更を背反なく実現することができる。この結果、モータアシスト制御を伴う操舵操作中の操舵感を向上できる。   Therefore, in this embodiment, the vehicle response reaction force is virtually increased by executing the reaction force application control together with the motor assist control. Thereby, the linearity of the steering torque to the motor assist torque characteristic can be improved, and the change to the target characteristic of the steering torque to the yaw rate characteristic can be realized without contradiction. As a result, it is possible to improve the steering feeling during the steering operation with motor assist control.

次に、本実施形態に係る操舵制御装置の効果について説明する。   Next, effects of the steering control device according to the present embodiment will be described.

本実施形態の操舵制御装置としてのECU30は、アシストモータ22により発生される、車両1の運転者の操舵操作を補助するアシストトルクTaを制御する。ECU30のモータ出力トルク演算部31は、運転者の操舵操作状態及び車両1の運転状態に基づいて、アシストモータ22に発生させるべき基準トルクであるモータ出力トルクTmを算出する。ECU30の車両応答反力推定部33は、車両1の運転者の操舵操作に伴う操舵トルクTswと、アシストトルクTaの前回値と、運転者が操舵操作を行うステアリングから転舵輪の間で発生する摩擦トルク(摩擦トルク推定値Tf)とに基づいて、運転者の操舵操作に応じて発生する車両1の挙動によって路面からステアリングに伝わる車両応答反力(車両応答反力推定値Tvd)を推定する。ECU30のゲイン乗算器34は、車両応答反力推定値Tvdに基づいて、実際の車両応答反力に加えてステアリングに伝える反力付与トルクTaddを算出する。ECU30は、モータ出力トルクTmから反力付与トルクTaddを除いた値に基づいて、アシストトルクTaを制御する。   The ECU 30 as the steering control device of the present embodiment controls an assist torque Ta that is generated by the assist motor 22 and assists the steering operation of the driver of the vehicle 1. The motor output torque calculator 31 of the ECU 30 calculates a motor output torque Tm that is a reference torque to be generated by the assist motor 22 based on the steering operation state of the driver and the driving state of the vehicle 1. The vehicle response reaction force estimation unit 33 of the ECU 30 is generated between the steering torque Tsw accompanying the steering operation of the driver of the vehicle 1, the previous value of the assist torque Ta, and the steering wheel from which the driver performs the steering operation. Based on the friction torque (friction torque estimated value Tf), the vehicle response reaction force (vehicle response reaction force estimated value Tvd) transmitted from the road surface to the steering wheel is estimated by the behavior of the vehicle 1 generated according to the driver's steering operation. . Based on the vehicle response reaction force estimated value Tvd, the gain multiplier 34 of the ECU 30 calculates a reaction force application torque Tadd transmitted to the steering in addition to the actual vehicle response reaction force. The ECU 30 controls the assist torque Ta based on a value obtained by removing the reaction force applying torque Tadd from the motor output torque Tm.

この構成により、アシストトルクTaは反力付与トルクTaddの分だけ減算される。このように算出されたアシストトルクTaをアシストモータ22に発生させた場合、ステアリングの回転軸であるステアリングシャフト14の軸周りに伝わる反力成分は、上述のように、実際に路面から伝わる車両応答反力を反力付与トルクTaddの分だけ仮想的に増幅させたものとなる。これにより、図6,7を参照して説明したように、操舵トルク〜モータアシストトルク特性の線形性を向上させることができるので、モータアシスト制御を伴う操舵操作中の操舵感を向上できる。   With this configuration, the assist torque Ta is subtracted by the reaction force applying torque Tadd. When the assist torque Ta calculated in this way is generated in the assist motor 22, the reaction force component transmitted around the steering shaft 14, which is the rotation axis of the steering, is the vehicle response actually transmitted from the road surface as described above. The reaction force is virtually amplified by the reaction force application torque Tadd. Thereby, as described with reference to FIGS. 6 and 7, since the linearity of the steering torque to the motor assist torque characteristic can be improved, the steering feeling during the steering operation with the motor assist control can be improved.

また、ECU30の車両応答反力推定部33は、操舵トルクTswにアシストトルクTaの前回値を加算し、さらに摩擦トルク推定値Tfを減算することで、車両応答反力推定値Tvdを算出する(Tvd=Tsw+Ta−Tf)。   Further, the vehicle response reaction force estimation unit 33 of the ECU 30 adds the previous value of the assist torque Ta to the steering torque Tsw and further subtracts the friction torque estimation value Tf, thereby calculating the vehicle response reaction force estimation value Tvd ( Tvd = Tsw + Ta−Tf).

この構成により、上記の(1)式及び(2)式にしたがって説明したように、操舵操作中の力の釣り合いの関係式に基づいて、車両応答反力を精度良く推定することできるので、車両応答反力推定値Tvdに基づき算出される反力付与トルクTaddをより一層適切な値で導出することが可能となる。これにより、反力付与トルクTaddにより変更する操舵トルク〜モータアシストトルク特性の線形性をさらに向上でき、モータアシスト制御を伴う操舵操作中の操舵感をより一層向上できる。   With this configuration, the vehicle response reaction force can be accurately estimated based on the relational expression of the force balance during the steering operation as described in accordance with the above formulas (1) and (2). It becomes possible to derive the reaction force application torque Tadd calculated based on the response reaction force estimated value Tvd with a more appropriate value. Thereby, the linearity of the steering torque to the motor assist torque characteristic changed by the reaction force applying torque Tadd can be further improved, and the steering feeling during the steering operation with the motor assist control can be further improved.

また、ECU30のゲイン乗算器34は、車両応答反力推定部33により推定された車両応答反力推定値Tvdに反力ゲインKaddを乗じることで反力付与トルクTaddを算出する。反力ゲインKaddは、車両応答反力推定部33により推定された車両応答反力推定値Tvdの絶対値が小さいほど大きく、また、推定された車両応答反力推定値Tvdの絶対値が大きいほど小さく設定される。   The gain multiplier 34 of the ECU 30 calculates the reaction force applying torque Tadd by multiplying the vehicle response reaction force estimation value Tvd estimated by the vehicle response reaction force estimation unit 33 by the reaction force gain Kadd. The reaction force gain Kadd increases as the absolute value of the vehicle response reaction force estimated value Tvd estimated by the vehicle response reaction force estimation unit 33 decreases, and as the absolute value of the estimated vehicle response reaction force estimated value Tvd increases. Set small.

この構成により、反力ゲインKaddの設定を調整することで、算出される反力付与トルクTaddの大きさや変化を任意に制御することができる。これにより、反力付与トルクTaddを適切な値として導出することが可能となり、車両応答反力の仮想的な増幅量を適切に制御することができるので、反力付与トルクTaddにより変更する操舵トルク〜モータアシストトルク特性の線形性をより一層向上でき、操舵感を向上できる。   With this configuration, the magnitude and change of the calculated reaction force application torque Tadd can be arbitrarily controlled by adjusting the setting of the reaction force gain Kadd. Accordingly, the reaction force application torque Tadd can be derived as an appropriate value, and the virtual amplification amount of the vehicle response reaction force can be appropriately controlled. Therefore, the steering torque changed by the reaction force application torque Tadd -The linearity of the motor assist torque characteristic can be further improved, and the steering feeling can be improved.

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the said embodiment was shown as an example and is not intending limiting the range of invention. The above-described embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. The above-described embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof, as long as they are included in the scope and gist of the invention.

例えば、アシストモータ22は、ステアリングシャフト14や中間シャフト16と同軸に設け、駆動力によりシャフトの回転を助勢する構成としてもよい。この場合、回転角センサ24もアシストモータ22の近傍に配置される。摩擦トルク推定部32は、回転角センサ24により検出されたアシストモータ22の回転角θの代わりに、舵角センサ26により検出された操舵角を用いて摩擦トルクを推定してもよい。   For example, the assist motor 22 may be provided coaxially with the steering shaft 14 and the intermediate shaft 16, and may be configured to assist the rotation of the shaft with a driving force. In this case, the rotation angle sensor 24 is also disposed in the vicinity of the assist motor 22. The friction torque estimation unit 32 may estimate the friction torque using the steering angle detected by the steering angle sensor 26 instead of the rotation angle θ of the assist motor 22 detected by the rotation angle sensor 24.

また、上記実施形態では、車両応答反力推定部33が(2)式により車両応答反力推定値Tvdを算出する際にアシストトルクTaの前回値を用いているが、過去の処理で算出されたアシストトルクTaの前回値以外の過去値を用いることもできる。   In the above embodiment, the vehicle response reaction force estimation unit 33 uses the previous value of the assist torque Ta when calculating the vehicle response reaction force estimation value Tvd using the equation (2). A past value other than the previous value of the assist torque Ta can also be used.

1 車両
10 車両用操舵装置
20 電動パワーステアリング装置
22 アシストモータ(アクチュエータ)
30 ECU(操舵制御装置)
31 モータ出力トルク演算部
32 摩擦トルク推定部
33 車両応答反力推定部
Ta アシストトルク
Tm モータ出力トルク(基準トルク)
Tsw 操舵トルク
Tf 摩擦トルク推定値
Tvd 車両応答反力推定値
Tadd 反力付与トルク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 10 Vehicle steering device 20 Electric power steering device 22 Assist motor (actuator)
30 ECU (steering control device)
31 Motor output torque calculation unit 32 Friction torque estimation unit 33 Vehicle response reaction force estimation unit Ta assist torque Tm Motor output torque (reference torque)
Tsw Steering torque Tf Friction torque estimated value Tvd Vehicle response reaction force estimated value Tadd Reaction force applying torque

Claims (5)

アクチュエータにより発生される、車両の運転者の操舵操作を補助するアシストトルクを制御する操舵制御装置であって、
前記運転者の操舵操作状態及び前記車両の運転状態に基づいて、前記アクチュエータに発生させるべき基準トルクを算出し、
前記車両の運転者の操舵操作に伴う操舵トルクと、前記アシストトルクと、前記運転者が操舵操作を行うステアリングから転舵輪の間で発生する摩擦トルクとに基づいて、前記運転者の操舵操作に応じて発生する前記車両の挙動によって路面からステアリングに伝わる車両応答反力を推定し、
前記推定した車両応答反力に基づいて、実際の車両応答反力に加えてステアリングに伝える反力付与トルクを算出し、
前記基準トルクから前記反力付与トルクを除いた値に基づいて、前記アシストトルクを制御する
ことを特徴とする操舵制御装置。
A steering control device for controlling an assist torque generated by an actuator to assist a steering operation of a vehicle driver,
Based on the driver's steering operation state and the driving state of the vehicle, a reference torque to be generated by the actuator is calculated,
Based on the steering torque accompanying the steering operation of the driver of the vehicle, the assist torque, and the friction torque generated between the steering wheel and the steered wheel on which the driver performs the steering operation, the steering operation of the driver is performed. Estimating the vehicle reaction reaction force transmitted from the road surface to the steering wheel according to the behavior of the vehicle generated in response,
Based on the estimated vehicle response reaction force, a reaction force application torque to be transmitted to the steering in addition to the actual vehicle response reaction force is calculated,
A steering control device that controls the assist torque based on a value obtained by subtracting the reaction force applying torque from the reference torque.
前記操舵トルクに前記アシストトルクを加算し、さらに前記摩擦トルクを減算することで、前記推定した車両応答反力を算出することを特徴とする、請求項1に記載の操舵制御装置。   The steering control device according to claim 1, wherein the estimated vehicle response reaction force is calculated by adding the assist torque to the steering torque and further subtracting the friction torque. 前記推定した車両応答反力にゲインを乗じることで前記反力付与トルクを算出することを特徴とする、請求項1または2に記載の操舵制御装置。   The steering control device according to claim 1, wherein the reaction force application torque is calculated by multiplying the estimated vehicle response reaction force by a gain. 前記ゲインは、前記推定した車両応答反力の絶対値が小さいほど大きく、また、前記推定した車両応答反力の絶対値が大きいほど小さく設定されることを特徴とする、請求項3に記載の操舵制御装置。   4. The gain according to claim 3, wherein the gain is set to increase as the absolute value of the estimated vehicle response reaction force decreases, and to decrease as the absolute value of the estimated vehicle response reaction force increases. Steering control device. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の操舵制御装置と、
前記操舵制御装置により制御された前記アシストトルクを発生させる前記アクチュエータを有する電動パワーステアリング装置と、
を備えることを特徴とする車両。
The steering control device according to any one of claims 1 to 4,
An electric power steering device having the actuator for generating the assist torque controlled by the steering control device;
A vehicle comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020533218A (en) * 2017-09-13 2020-11-19 ジェイテクト ユーロップ Friction value estimation method
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