JP2017206116A - Driving assistance control device using electric power steering mechanism, and vehicle on which driving assistance control device is mounted - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電流指令値に基づいてモータを駆動して操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置及びそれを搭載した車両に関し、特に車両条件により発生する運転者が感じる安定感の低減を補償し、通常操舵運転における操舵運転の負荷を軽減する電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置及びそれを搭載した車両に関する。 The present invention relates to a driving support control device using an electric power steering mechanism that drives a motor based on a current command value to assist and control a steering system, and a vehicle equipped with the driving assistance control device. The present invention relates to a driving support control device using an electric power steering mechanism that compensates for a reduction in stability and reduces the load of steering driving in normal steering driving, and a vehicle equipped with the driving support control device.
車両の操舵系をモータの回転力でアシスト制御する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力で減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力(アシスト力)を付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にPWM(パルス幅変調)制御のデューティの調整で行っている。 An electric power steering device that assists and controls the steering system of a vehicle with the rotational force of a motor is provided with a steering assist force (assist force) applied to a steering shaft or a rack shaft by a transmission mechanism such as a gear or a belt via a speed reducer. ). Such a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of the motor current in order to accurately generate the torque of the steering assist force. In feedback control, the motor applied voltage is adjusted so that the difference between the current command value and the motor current detection value becomes small. In general, the adjustment of the motor applied voltage is performed by the duty of PWM (pulse width modulation) control. It is done by adjustment.
電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図1に示して説明すると、ハンドル1のコラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)2は減速ギア3、ユニバーサルジョイント4a及び4b、ピニオンラック機構5、タイロッド6a,6bを経て、更にハブユニット7a,7bを介して操向車輪8L,8Rに連結されている。また、コラム軸2には、ハンドル1の操舵トルクを検出するトルクセンサ10及び操舵角θを検出する舵角センサ14が設けられており、ハンドル1の操舵力を補助するモータ20が減速ギア3を介してコラム軸2に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット(ECU)30には、バッテリ13から電力が供給されると共に、イグニションキー11を経てイグニションキー(IG)信号が入力される。コントロールユニット30は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTsと車速センサ12で検出された車速Vとに基づいてアシスト(操舵補助)指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Vrefによって、モータ20に供給する電流を制御する。 The general configuration of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. 6b is further connected to the steering wheels 8L and 8R via hub units 7a and 7b. Further, the column shaft 2 is provided with a torque sensor 10 for detecting the steering torque of the handle 1 and a steering angle sensor 14 for detecting the steering angle θ, and the motor 20 for assisting the steering force of the handle 1 is provided with the reduction gear 3. Are connected to the column shaft 2 via The control unit (ECU) 30 that controls the electric power steering apparatus is supplied with electric power from the battery 13 and also receives an ignition key (IG) signal via the ignition key 11. The control unit 30 calculates a current command value of an assist (steering assistance) command based on the steering torque Ts detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 12, and compensates the current command value. The current supplied to the motor 20 is controlled by the voltage control command value Vref subjected to.
なお、舵角センサ14は必須のものではなく、配設されていなくても良く、また、モータ20に連結されたレゾルバ等の回転センサから操舵角を取得することも可能である。 The steering angle sensor 14 is not essential and may not be provided, and the steering angle can be obtained from a rotation sensor such as a resolver connected to the motor 20.
コントロールユニット30には、車両の各種情報を授受するCAN(Controller Area Network)40が接続されており、車速VはCAN40から受信することも可能である。また、コントロールユニット30には、CAN40以外の通信、アナログ/ディジタル信号、電波等を授受する非CAN41も接続可能である。 The control unit 30 is connected to a CAN (Controller Area Network) 40 that exchanges various types of vehicle information, and the vehicle speed V can also be received from the CAN 40. The control unit 30 can be connected to a non-CAN 41 that exchanges communications, analog / digital signals, radio waves, and the like other than the CAN 40.
コントロールユニット30は主としてMCU(CPU、MPU等も含む)で構成されるが、そのMCU内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図2のようになる。 The control unit 30 is mainly composed of an MCU (including a CPU, an MPU, etc.). FIG. 2 shows general functions executed by a program inside the MCU.
図2を参照してコントロールユニット30の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTs及び車速センサ12で検出された(若しくはCAN40からの)車速Vは、電流指令値Iref1を演算する電流指令値演算部31に入力される。電流指令値演算部31は、入力された操舵トルクTs及び車速Vに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ20に供給するモータ電流の制御目標値である電流指令値Iref1を演算する。電流指令値Iref1は加算部32Aを経て電流制限部33に入力され、最大電流を制限された電流指令値Irefmが減算部32Bに入力され、フィードバックされているモータ電流値Imとの偏差ΔI(=Irefm−Im)が演算され、その偏差ΔIが操舵動作の特性改善のためのPI(比例積分)制御部35に入力される。PI制御部35で特性改善された電圧制御指令値VrefがPWM制御部36に入力され、更に駆動部としてのインバータ37を介してモータ20がPWM駆動される。モータ20のモータ電流値Imはモータ電流検出器38で検出され、減算部32Bにフィードバックされる。インバータ37は駆動素子としてFET(電界効果トランジスタ)が用いられ、FETのブリッジ回路で構成されている。 The function and operation of the control unit 30 will be described with reference to FIG. 2. The steering torque Ts detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 12 (or from the CAN 40) are represented by the current command value Iref 1. The current command value calculation unit 31 to be calculated is input. The current command value calculation unit 31 calculates a current command value Iref1, which is a control target value of the motor current supplied to the motor 20, using an assist map or the like based on the input steering torque Ts and the vehicle speed V. The current command value Iref1 is input to the current limiting unit 33 via the adding unit 32A, and the current command value Irefm with the maximum current limited is input to the subtracting unit 32B, and the deviation ΔI (= Irefm−Im) is calculated, and the deviation ΔI is input to a PI (proportional integration) control unit 35 for improving the characteristics of the steering operation. The voltage control command value Vref whose characteristics are improved by the PI control unit 35 is input to the PWM control unit 36, and the motor 20 is PWM driven via an inverter 37 as a drive unit. The motor current value Im of the motor 20 is detected by the motor current detector 38 and fed back to the subtraction unit 32B. The inverter 37 uses a field effect transistor (FET) as a drive element, and is configured by a bridge circuit of the FET.
加算部32Aには補償信号生成部34からの補償信号CMが加算されており、補償信号CMの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部34は、セルフアライニングトルク(SAT)34−3と慣性34−2を加算部34−4で加算し、その加算結果に更に収れん性34−1を加算部34−5で加算し、加算部34−5の加算結果を補償信号CMとしている。 A compensation signal CM from the compensation signal generator 34 is added to the adder 32A, and the compensation of the steering system system is performed by adding the compensation signal CM to improve the convergence and inertia characteristics. . The compensation signal generator 34 adds the self-aligning torque (SAT) 34-3 and the inertia 34-2 by the adder 34-4, and further adds the convergence 34-1 to the addition result by the adder 34-5. The addition result of the adder 34-5 is used as the compensation signal CM.
このような電動パワーステアリング装置を運転支援制御装置として位置付け、操舵運転を支援し、操舵運転負荷を軽減するものとして活用することができる。 Such an electric power steering device can be positioned as a driving support control device, and can be used to assist steering driving and reduce steering driving load.
一般的な道路を普通に操舵運転している状態(通常操舵運転)での操舵運転負担軽減は、その効果は間接的ではあるが、事故回避技術と共に、交通安全上で重要な技術と位置付けられている。通常操舵運転における操舵運転とは、運転者が認識する目標軌道に追従する操舵制御のことであり、この場合の運転者の操舵運転行為は、認知、判断、行動によってなされる。よって、操舵運転負担軽減では、認知、判断、行動に対応し、(1)操舵行動に伴う身体的負担を軽減できるパワーアシスト特性、(2)操舵制御しやすい車両特性、(3)車両挙動を操舵情報(操舵トルク等の操舵に関連する情報)で把握しやすい操舵情報特性、という3つの特性(以下、総称して「操舵特性」とする)を対象として、それぞれの特性における目標特性と実現手段が議論されている。ここで、操舵情報特性とは、ヨーレート等の車両の挙動を表わす情報(車両挙動情報)から操舵情報までの特性を指す。 Although the effect of reducing the steering operation burden in a state where ordinary roads are normally steered (normal steering operation) is indirect, it is positioned as an important technology in traffic safety along with accident avoidance technology. ing. Steering driving in normal steering driving refers to steering control that follows a target trajectory recognized by the driver. In this case, the driver's steering driving action is performed by recognition, judgment, and action. Therefore, in the reduction of steering driving burden, it corresponds to recognition, judgment, and action, (1) power assist characteristics that can reduce the physical burden associated with steering action, (2) vehicle characteristics that are easy to perform steering control, and (3) vehicle behavior. Steering information (steering information such as steering torque) that can be easily grasped by steering information characteristics (hereinafter collectively referred to as “steering characteristics”), and target characteristics and realization of each characteristic Means are discussed. Here, the steering information characteristic refers to a characteristic from information representing the behavior of the vehicle such as a yaw rate (vehicle behavior information) to steering information.
(1)の操舵行動に伴う身体的負担軽減については、多くの車両において電動パワーステアリング装置がその役割を果たしている。 The electric power steering apparatus plays a role in many vehicles for reducing the physical burden associated with the steering action (1).
(2)の操舵制御しやすい車両特性については、実舵角を入力とし車両挙動を出力とする伝達特性の極である特性方程式の安定性に基づいた議論がなされている。例えば、非特許文献1では、ヨーレートや横加速度の応答特性を1次遅れ特性で近似し、フィーリングの良い応答特性とするための時定数の条件や、フィーリングの良い操舵トルク特性の時定数と応答特性の時定数の関係を提示している。また、操舵制御しやすい車両特性の実現手段として、例えば、非特許文献2では、4WS(四輪操舵)を用いてタイヤとハンドルが機械的に結合されていることの拘束を回避した上で、ヨーレートと横加速度の操舵応答特性の観点から、状態フィードバックを用いた車両特性補償方法や規範モデルに制御を用いた補償方法が提示されている。 Regarding the vehicle characteristics that are easy to control by steering in (2), discussions have been made based on the stability of the characteristic equation that is the pole of the transmission characteristics that have the actual steering angle as input and the vehicle behavior as output. For example, in Non-Patent Document 1, the time constant condition for approximating the response characteristics of the yaw rate and the lateral acceleration with the first-order lag characteristics to obtain a response characteristic with good feeling, and the time constant of the steering torque characteristic with good feeling And the relationship between the time constants of the response characteristics. Further, as a means for realizing vehicle characteristics that are easy to perform steering control, for example, in Non-Patent Document 2, after avoiding the constraint that the tire and the handle are mechanically coupled using 4WS (four-wheel steering), From the viewpoint of the steering response characteristics of the yaw rate and lateral acceleration, a vehicle characteristic compensation method using state feedback and a compensation method using control for a reference model have been proposed.
(3)の車両挙動を操舵情報で把握しやすい特性については、操舵トルクとヨーレートや横加速度の関係をリサージュ波形(リサジュー図形、リサジュー曲線等と呼ばれることもある)で表わし,その形状と主観的な操舵感評価との相関性に基づいた議論がなされている。例えば、非特許文献3では、操舵トルクと横加速度の関係をリサージュ波形で表わし、運転者の感覚を手応え感、ハンドル戻り感及び操舵トルクの位相遅れ感に分類し、それぞれの感覚に対応した特性値のあり方を提示している。車両挙動を操舵情報で把握しやすい特性の実現手段の議論においては、運転者は視覚情報のみならず操舵トルク情報でも車両挙動を認識しているということで、ヨーレートから操舵トルクまでの伝達特性を解析すると、車両の安定性に関わる車両特性の特性方程式が伝達特性に含まれないために、車両挙動が安定であっても運転者が安定感を感じられない車両条件が存在し、運転者が操舵トルク情報で車両挙動を把握しにくいという課題が予想されており、それを示唆する研究もある(例えば非特許文献4)。 For the characteristics of (3) where the vehicle behavior can be easily grasped by the steering information, the relationship between the steering torque, the yaw rate and the lateral acceleration is represented by a Lissajous waveform (sometimes called Lissajous figure, Lissajous curve, etc.), and its shape and subjective Discussion based on the correlation with the evaluation of steering feeling. For example, in Non-Patent Document 3, the relationship between the steering torque and the lateral acceleration is represented by a Lissajous waveform, and the driver's senses are classified into responsive feeling, steering wheel return feeling, and steering torque phase lag feeling, and characteristics corresponding to each sense. The way of value is presented. In the discussion of the means for realizing the characteristics that make it easy to grasp the vehicle behavior with the steering information, the driver recognizes the vehicle behavior not only with the visual information but also with the steering torque information. Analysis shows that the characteristic equation of vehicle characteristics related to vehicle stability is not included in the transfer characteristic, so there is a vehicle condition where the driver cannot feel a sense of stability even if the vehicle behavior is stable. The problem that it is difficult to grasp the vehicle behavior by the steering torque information is expected, and there is a research suggesting this (for example, Non-Patent Document 4).
しかしながら、非特許文献1及び非特許文献2では(2)の操舵制御しやすい車両特性に関する技術内容を、非特許文献3及び非特許文献4では(3)の車両挙動を操舵情報で把握しやすい特性に関する技術内容をそれぞれ提示しているが、(2)と(3)両方に対応できる技術とはなっていない。また、(3)における車両挙動が安定であっても運転者が安定感を感じられない車両条件が存在するという問題については、発生メカニズムが解析されておらず、具体的な対策が議論されていない。また、この問題は車両と運転者のインターフェースの問題であるため、本来ステアリングで補償すべき課題であると考えられるが、従来は車両設計の問題と捉えて対処されていたために、中小型車のように車両設計自由度が少ない車両では、本問題の影響が大きい。 However, in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, it is easy to grasp the technical content related to the vehicle characteristic (2) that is easy to perform steering control, and in Non-Patent Document 3 and Non-Patent Document 4, it is easy to grasp the vehicle behavior (3) from the steering information. Although the technical contents related to the characteristics are presented, the technology is not compatible with both (2) and (3). In addition, regarding the problem that there is a vehicle condition in which the driver cannot feel a sense of stability even if the vehicle behavior in (3) is stable, the generation mechanism has not been analyzed, and specific countermeasures have been discussed. Absent. In addition, this problem is a problem of the interface between the vehicle and the driver, so it is considered to be an issue that should be compensated for by steering. In particular, the effect of this problem is great in vehicles with a low degree of freedom in vehicle design.
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、車両挙動が安定であっても運転者が安定感を感じられないという現象の発生メカニズムを解析し、車両条件により発生する運転者が感じる安定感の低減を補償し、通常操舵運転における操舵運転の負荷を軽減する電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置及びそれを搭載した車両を提供することにある。 The present invention has been made under the circumstances as described above, and the object of the present invention is to analyze the occurrence mechanism of the phenomenon that the driver cannot feel a sense of stability even if the vehicle behavior is stable, and depending on the vehicle conditions. An object of the present invention is to provide a driving support control device using an electric power steering mechanism that compensates for the reduction in stability felt by the driver and reduces the load of steering driving in normal steering driving, and a vehicle equipped with the driving support control device.
本発明は、電流指令値に基づいてモータを駆動して操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置に関し、本発明の上記目的は、操舵角からヨーレートまでの車両特性が1次遅れ特性に近似するように前記電流指令値を補償する車両零点特性補償部と、車両挙動情報から操舵情報までの操舵情報特性の時定数が所望の値となるように前記電流指令値を補償する操舵情報特性補償部と、前記車両特性の減衰率が略1となるように、角度情報を用いて前記電流指令値を補償する車両減衰特性補償部とのうち、少なくとも1つを備え、通常操舵運転における後輪コーナリングコンプライアンスCrが小さい車両に対して、前記車両零点特性補償部、前記操舵情報特性補償部及び前記車両減衰特性補償部の少なくとも1つにより前記電流指令値を補償することにより、前記車両の操舵運転の負担を軽減することにより達成される。 The present invention relates to a driving support control apparatus using an electric power steering mechanism that drives a motor based on a current command value to assist and control a steering system. The object of the present invention is to provide vehicle characteristics from a steering angle to a yaw rate. A vehicle zero point characteristic compensator for compensating the current command value so as to approximate a first order lag characteristic, and the current command value so that a time constant of the steering information characteristic from the vehicle behavior information to the steering information becomes a desired value. At least one of a steering information characteristic compensation unit that compensates and a vehicle damping characteristic compensation unit that compensates the current command value using angle information so that an attenuation rate of the vehicle characteristic becomes approximately 1, For a vehicle having a small rear wheel cornering compliance Cr in normal steering operation, at least the vehicle zero point characteristic compensation unit, the steering information characteristic compensation unit, and the vehicle damping characteristic compensation unit By compensating the current command value by one, it is achieved by reducing the burden of steering operation of the vehicle.
また、本発明の上記目的は、操舵角からヨーレートまでの車両特性が1次遅れ特性に近似するように前記電流指令値を補償する車両零点特性補償部と、車両挙動情報から操舵情報までの操舵情報特性の時定数が所望の値となるように前記電流指令値を補償する操舵情報特性補償部とのうち、少なくとも1つを備え、通常操舵運転における後輪コーナリングコンプライアンスCrが小さく、ニュートラルステア特性を有する車両に対して、前記車両零点特性補償部及び前記操舵情報特性補償部の少なくとも1つにより前記電流指令値を補償することにより、前記車両の操舵運転の負担を軽減することにより達成される。 In addition, the object of the present invention is to provide a vehicle zero point characteristic compensation unit that compensates the current command value so that the vehicle characteristic from the steering angle to the yaw rate approximates the first order lag characteristic, and steering from the vehicle behavior information to the steering information. A steering information characteristic compensator that compensates the current command value so that the time constant of the information characteristic becomes a desired value, and has a small rear wheel cornering compliance Cr in a normal steering operation and a neutral steering characteristic; This is achieved by reducing the burden of steering operation of the vehicle by compensating the current command value by at least one of the vehicle zero point characteristic compensation unit and the steering information characteristic compensation unit. .
さらに、本発明の上記目的は、前記車両零点特性補償部は、トーションバー及び前記車両零点特性補償部による特性が、前記車両特性の零点を相殺する極を有し、前記車両特性の極と同等の零点を有するようにする極零相殺を行うことにより、前記車両特性を1次遅れ特性に近似させることにより、或いは前記車両挙動情報がヨーレートであり、前記操舵情報が操舵トルクであることにより、或いは前記操舵情報特性補償部は、セルフアライニングトルクを用いて前記電流指令値を補償することにより、或いは前記車両減衰特性補償部は、前記角度情報としてステアリング角を使用することにより、或いは前記後輪コーナリングコンプライアンスCrが、前記車両のホイールベースL、前車軸重心点間距離Lf、後車軸重心点間距離Lr、重量M、ヨー慣性モーメントYm及び車速Vに対して、下記数1を満たす場合、前記後輪コーナリングコンプライアンスCrが小さいとすることにより、或いは操舵周波数が略0.5Hz以下の場合、前記通常操舵運転とすることにより、より効果的に達成される。 Further, the object of the present invention is to provide the vehicle zero point characteristic compensation unit having a pole that cancels out the zero point of the vehicle characteristic, and the characteristic by the torsion bar and the vehicle zero point characteristic compensation unit is equal to the pole of the vehicle characteristic. By performing pole-zero cancellation so that the vehicle characteristic is approximated to a first-order lag characteristic, or the vehicle behavior information is a yaw rate, and the steering information is a steering torque, Alternatively, the steering information characteristic compensation unit compensates the current command value using a self-aligning torque, or the vehicle damping characteristic compensation unit uses a steering angle as the angle information, or the rear Wheel cornering compliance Cr is the vehicle wheelbase L, front axle center-of-gravity point distance Lf, rear axle center-of-gravity point distance Lr, weight For M, yaw moment of inertia Ym and vehicle speed V, when the following formula 1 is satisfied, if the rear wheel cornering compliance Cr is small, or if the steering frequency is about 0.5 Hz or less, This is achieved more effectively.
本発明の電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置によれば、車両挙動が安定であっても運転者が安定感を感じられないという現象の発生メカニズムの解析結果を活かし、車両特性が略1の減衰率をもち、1次遅れ特性に近似するように、且つ操舵情報特性の時定数が所望の値になるように電流指令値を補償することにより、中小型車のように車両設計自由度が少ない車両においても、運転者が感じる安定感を向上させ、通常操舵運転における操舵運転の負荷を軽減することができる。また、上記運転支援制御装置を車両に搭載することにより、安定感が向上し、負荷が軽減された走行が可能となる。 According to the driving support control apparatus using the electric power steering mechanism of the present invention, the vehicle characteristics are substantially reduced by utilizing the analysis result of the phenomenon that the driver cannot feel a sense of stability even if the vehicle behavior is stable. By compensating the current command value so that the time constant of the steering information characteristic has a desired value so as to approximate the first-order lag characteristic with a damping factor of 1, the degree of freedom in vehicle design as in a small and medium-sized vehicle Even in a vehicle with a small number of vehicles, it is possible to improve the sense of stability felt by the driver and reduce the steering operation load during normal steering operation. In addition, by mounting the driving support control device on a vehicle, a sense of stability is improved and traveling with a reduced load becomes possible.
本発明では、操舵特性のうち、操舵行動に伴う身体的負担を軽減できるパワーアシスト特性は既に実現されているとの前提で、操舵制御しやすい車両特性及び車両挙動を操舵情報で把握しやすい操舵情報特性を電動パワーステアリング機構(EPS)を用いて実現している。このうち、操舵情報特性については、車両挙動の認識において、運転者は操舵トルク情報も使用しているので、車両挙動に対する操舵トルクの特性(以下、「操舵トルク特性」とする)を主対象としている。 In the present invention, on the premise that the power assist characteristic that can reduce the physical burden associated with the steering action is already realized among the steering characteristics, the steering characteristics that make it easy to grasp the vehicle characteristics and the vehicle behavior that are easy to control by steering information. Information characteristics are realized using an electric power steering mechanism (EPS). Of these, regarding the steering information characteristic, the driver uses the steering torque information when recognizing the vehicle behavior, so the characteristic of the steering torque with respect to the vehicle behavior (hereinafter referred to as “steering torque characteristic”) is the main target. Yes.
上記の実現に当たり、通常操舵運転において運転者特性に適合する時定数をもつ1次伝達特性で近似できることを操舵トルク特性の目標特性としている。これは、通常操舵運転場面であるオンセンター領域及びオフセンター領域では操舵トルク情報が重要な役目を果たすが、オフセンター領域外ではパワーアシスト量を上げる調整がなされ、その結果、車両挙動に対する操舵トルク感度が低下し、視覚情報や操舵角情報に対して操舵トルク情報の相対的な重要性が低くなっていることと、操舵トルク特性は再現性があり、且つ車両挙動が理解し易い単純な関数であることが望ましいことから導き出されたものであり、運転者が操舵トルクを感じた後に予期したタイミングで予期した量の車両挙動が発生することを意味するので、目標として妥当であると推測される。車両挙動を表わす車両挙動情報としては、ヨーレートを使用する。また、車両特性として、操舵角に対するヨーレートの特性(以下、「ヨーレート伝達特性」とする)を使用している。なお、車両挙動情報として、ヨーレートではなく、横加速度を使用しても良い。 In realizing the above, the target characteristic of the steering torque characteristic is that it can be approximated by a primary transmission characteristic having a time constant that matches the driver characteristic in normal steering operation. This is because the steering torque information plays an important role in the on-center region and off-center region, which are normal steering driving situations, but the power assist amount is adjusted outside the off-center region. A simple function with reduced sensitivity, the relative importance of steering torque information with respect to visual information and steering angle information, and reproducibility of steering torque characteristics and easy understanding of vehicle behavior This is derived from the fact that it is desirable that the vehicle behaves in the expected amount after the driver feels the steering torque. The As the vehicle behavior information representing the vehicle behavior, the yaw rate is used. Further, the yaw rate characteristic with respect to the steering angle (hereinafter referred to as “yaw rate transmission characteristic”) is used as the vehicle characteristic. As the vehicle behavior information, lateral acceleration may be used instead of the yaw rate.
操舵トルク特性が上記目標特性を達成するためには、車両挙動が安定であっても運転者が安定感を感じられない車両条件が存在する問題への対策が必要である。そのために、操舵特性を再現可能なシミュレーションモデルを使用してヨーレートと操舵トルクのリサージュ波形を測定し、その解析結果を基に、運転者が安定感を感じられる条件を導き出している。以下、その条件の導出について説明する。 In order for the steering torque characteristic to achieve the target characteristic, it is necessary to take measures against the problem that there is a vehicle condition in which the driver cannot feel a sense of stability even if the vehicle behavior is stable. For this purpose, the Lissajous waveform of the yaw rate and steering torque is measured using a simulation model that can reproduce the steering characteristics, and the conditions under which the driver feels stable are derived based on the analysis results. Hereinafter, the derivation of the condition will be described.
シミュレーションモデルは、車両モデル、ステアリング機構モデル及びEPS制御器を含めてモデル化され、図3に示されるような構成となっている。図3において、θdは操舵角、θgはステアリング角、θtは実舵角、γはヨーレート、Ttorは操舵トルク検出値、Tstgは操舵トルク、Tsatはセルフアライニングトルク(SAT)、Ktorはトーションバー剛性、STG(s)はステアリング動特性、gtotはトータルギア比、C1(s)はEPS制御器のフィードフォワード特性、C2(s)はEPS制御器のフィードバック特性、Gθ(s)は実舵角θtに対するヨーレートの特性(以下、「実舵角ヨーレート伝達特性」とする)、Gγ(s)はヨーレートγに対するSATの特性であり、シミュレーションモデルは、Ktorを有するトーションバー100、C1(s)を有する特性部101、C2(s)を有する特性部102、STG(s)を有する特性部103、1/gtotをゲインとするゲイン部104、Gθ(s)を有する特性部105、Gγ(s)を有する特性部106、加減算部108、減算部107及び109から構成される。特性部101は3次の位相補償器としての機能の他に、図4に示されるようなパワーアシスト特性を有しており、パワーアシスト特性により操舵トルク検出値Ttorをパワーアシストトルクに変換した後、位相補償を行う。パワーアシスト特性は、図2での電流指令値演算部31が使用するアシストマップに相当するが、ここでは車速には依存しない特性としている。 The simulation model is modeled including a vehicle model, a steering mechanism model, and an EPS controller, and has a configuration as shown in FIG. In FIG. 3, [theta] d is the steering angle, [theta] g is the steering angle, [theta] t is the actual steering angle, gamma is the yaw rate, T tor the steering torque detection value, T stg steering torque, T sat is self-aligning torque (SAT), K Tor is the torsion bar rigidity, STG (s) is the steering dynamic characteristic, g tot is the total gear ratio, C 1 (s) is the feed forward characteristic of the EPS controller, C 2 (s) is the feedback characteristic of the EPS controller, G θ (s) is a characteristic of the yaw rate with respect to the actual steering angle θt (hereinafter referred to as “actual steering angle yaw rate transmission characteristic”), G γ (s) is a characteristic of the SAT with respect to the yaw rate γ, and the simulation model represents K tor . A torsion bar 100, a characteristic part 101 having C 1 (s), a characteristic part 102 having C 2 (s), and a characteristic part having STG (s) 103, a gain unit 104 having a gain of 1 / g tot , a characteristic unit 105 having G θ (s), a characteristic unit 106 having G γ (s), an addition / subtraction unit 108, and subtraction units 107 and 109. The characteristic unit 101 has a power assist characteristic as shown in FIG. 4 in addition to the function as a third-order phase compensator, and converts the steering torque detection value Ttor into the power assist torque by the power assist characteristic. After that, phase compensation is performed. The power assist characteristic corresponds to an assist map used by the current command value calculation unit 31 in FIG. 2, but here is a characteristic that does not depend on the vehicle speed.
本シミュレーションで用いる車両モデルのパラメータは下記表1の通りで、同定を行った車両は、エンジン排気量が1.2リットルの小型乗用車で、スタビリティファクタが0.0017のアンダーステア特性をもつ車両である。 The parameters of the vehicle model used in this simulation are as shown in Table 1 below. The identified vehicle is a small passenger car with an engine displacement of 1.2 liters and a vehicle having an understeer characteristic with a stability factor of 0.0017. is there.
図5において、図5(A)は車速が80km/時で操舵周波数が0.3Hzの場合、図5(B)は車速が80km/時で操舵周波数が0.5Hzの場合、図5(C)は車速が120km/時で操舵周波数が0.3Hzの場合、図5(D)は車速が120km/時で操舵周波数が0.5Hzの場合のリサージュ波形をそれぞれ示している。図5(A)及び(B)からわかるように、車速80km/時では、操舵周波数0.3Hzより0.5Hzの方が、ヨーレートがゼロ付近でのヒステリシス幅が増加しており、その大きさはヨーレートの振幅に応じて更に増加している。オフセンター領域でのヨーレートは大体1〜15°/秒であるから、オフセンター領域内である±10°/秒の範囲でのヨーレートに対する操舵トルクゲインが、ヨーレートの振幅増加に伴い、低下しており、この結果より、操舵トルクでヨーレートが把握しにくくなっていると推測される。また、図5(C)及び(D)に示される車速120km/時でのシミュレーション結果を見ると、車速120km/時では、車速80km/時に比べて、ヨーレートがゼロ付近のヒステリシス幅が狭くなっており、ヨーレートの振幅及び操舵周波数の増加に応じてヒステリシス幅が更に狭くなっていることがわかる。高速になるとヒステリシス幅が狭くなり、頼りない操舵感になることは良く知られる現象であるが、本シミュレーションでのヨーレート減衰率は約0.7であり、安定と言える範疇である。つまり、車両特性が安定で、車両挙動が安定であっても、(a)ヨーレートの振幅又は操舵周波数に対してヒステリシス幅が変化する、(b)車速に応じてヨーレートのゼロ付近のヒステリシス幅が狭くなる、との現象が起こると、運転者が感じる安定感が失われる場合があることがわかる。そこで、この2つの現象の要因について説明する。 5A, FIG. 5A shows a case where the vehicle speed is 80 km / hour and the steering frequency is 0.3 Hz, and FIG. 5B shows a case where the vehicle speed is 80 km / hour and the steering frequency is 0.5 Hz. ) Shows a Lissajous waveform when the vehicle speed is 120 km / hour and the steering frequency is 0.3 Hz, and FIG. 5D shows a Lissajous waveform when the vehicle speed is 120 km / hour and the steering frequency is 0.5 Hz. As can be seen from FIGS. 5A and 5B, at a vehicle speed of 80 km / hour, the hysteresis width at the yaw rate near zero increases at a steering frequency of 0.5 Hz rather than the steering frequency of 0.3 Hz. Increases further with the amplitude of the yaw rate. Since the yaw rate in the off-center region is approximately 1 to 15 ° / second, the steering torque gain with respect to the yaw rate in the range of ± 10 ° / second in the off-center region decreases as the yaw rate amplitude increases. From this result, it is estimated that the yaw rate is difficult to grasp by the steering torque. Further, when looking at the simulation result at a vehicle speed of 120 km / hour shown in FIGS. 5C and 5D, the hysteresis width near the zero yaw rate is narrower at the vehicle speed of 120 km / hour than at the vehicle speed of 80 km / hour. It can be seen that the hysteresis width becomes narrower as the yaw rate amplitude and steering frequency increase. Although it is a well-known phenomenon that the hysteresis width becomes narrower and the steering feeling becomes unreliable at higher speeds, the yaw rate attenuation rate in this simulation is about 0.7, which is a stable category. That is, even if the vehicle characteristics are stable and the vehicle behavior is stable, (a) the hysteresis width changes with respect to the amplitude or steering frequency of the yaw rate, and (b) the hysteresis width near zero of the yaw rate according to the vehicle speed. It can be seen that when the phenomenon of narrowing occurs, the sense of stability felt by the driver may be lost. Therefore, the cause of these two phenomena will be described.
まず、ステアリングの動特性は一定であるとして、操舵トルクの代用特性としてSATを使用し、車両モデルとして線形タイヤモデルを用いた平面2輪モデルを用いる場合、ヨーレートγ(s)に対するSAT Tsat(s)の伝達関数(以下、「SAT伝達関数」とする)は下記数2となる。 First, assuming that the steering dynamic characteristic is constant, when using a two-wheeled model using a linear tire model as a vehicle model and using a SAT as a substitute characteristic of the steering torque, SAT T sat ( The transfer function of s) (hereinafter referred to as “SAT transfer function”) is expressed by the following formula 2.
ここで、ξはトレール(キャスタートレール)、Yf(s)は前タイヤ横力、θt(s)は実舵角、Mは車両重量、Ymはヨー慣性モーメント、Krは後タイヤコーナリングパワー、Lrは後車軸重心点間距離、Lはホイールベース、Crは後コーナリングコンプライアンス、T1は時定数、sはラプラス演算子である。数2は、平面2輪モデルの基礎式(例えば、安部正人、大沢洋編、「自動車の運動性能向上技術(普及版)」、朝倉書店、2008年8月、p.21−36参照)、に対して、横方向とヨー方向の運動方程式を近似的に表わした下記数3及び数4と、SATは前軸タイヤ横力にトレールを乗じたキングピン回りのモーメントということで、下記数5で表わしたものを適用して算出したものである。
Where ξ is trail (cast rail), Yf (s) is front tire lateral force, θt (s) is actual steering angle, M is vehicle weight, Ym is yaw moment of inertia, Kr is rear tire cornering power, Lr is The distance between the rear axle centroid points, L is the wheel base, Cr is the rear cornering compliance, T 1 is the time constant, and s is the Laplace operator. Equation 2 is a basic formula of a plane two-wheel model (for example, Masato Abe, Hiroshi Osawa, “Technology for improving motor performance (popular version)”, Asakura Shoten, August 2008, p. 21-36), On the other hand, the following equations 3 and 4 that approximately represent the equations of motion in the lateral direction and the yaw direction, and SAT is the moment around the kingpin obtained by multiplying the front tire lateral force by the trail. It is calculated by applying what is expressed.
まずは、車両がニュートラルステア特性であると仮定した場合の条件について説明する。ニュートラルステア特性とはヨーレート減衰率が車速に依存せずに略1になる特性であると定義することができ、その定義の下、実舵角θt(s)に対するヨーレートγ(s)の特性である実舵角ヨーレート伝達特性が、通常操舵運転(操舵周波数0.5Hz以下)において下記数11で表わされる1次遅れ特性に近似できるものとする(以下、この近似できるとの仮定を「仮定1」とする)。 First, conditions when the vehicle is assumed to have neutral steering characteristics will be described. The neutral steer characteristic can be defined as a characteristic in which the yaw rate attenuation rate becomes approximately 1 without depending on the vehicle speed. Under the definition, the yaw rate attenuation rate is a characteristic of the yaw rate γ (s) with respect to the actual steering angle θt (s). It is assumed that a certain actual steering angle yaw rate transmission characteristic can be approximated to a first-order lag characteristic expressed by the following formula 11 in a normal steering operation (steering frequency: 0.5 Hz or less) (hereinafter, this assumption can be approximated as “Assumption 1”). ”).
操舵トルク特性が1次伝達特性となれば、後は数14で示される時定数τsatを運転者特性に適合するように設定すれば(以下、この設定を「時定数設定」とする)、操舵トルク特性を目標特性にすることができる。 If the steering torque characteristic becomes the primary transmission characteristic, the time constant τ sat shown in Equation 14 is set so as to match the driver characteristic (hereinafter, this setting is referred to as “time constant setting”). The steering torque characteristic can be a target characteristic.
以上より、通常操舵運転における後軸コーナリングコンプライアンスCrが数10を満たすように十分小さい場合、ニュートラルステア特性のようにヨーレート減衰率が車速に依存せずに略1の特性である車両は、仮定1及び仮定2が成立し、時定数設定が行えれば、操舵トルク特性が目標特性になる。 From the above, when the rear-shaft cornering compliance Cr in the normal steering operation is sufficiently small so as to satisfy several tens, the vehicle having the yaw rate attenuation rate of approximately 1 without depending on the vehicle speed, such as the neutral steer characteristic, is assumed 1 If Assumption 2 is established and the time constant can be set, the steering torque characteristic becomes the target characteristic.
車両がニュートラルステア特性の場合は上記の条件を満たせば、操舵トルク特性を目標特性にすることができるが、車両がアンダーステア特性の場合は、ヨーレート減衰率は車速により変化するので、数12を満たす車速が制限される。よって、アンダーステア特性の車両に対しては、ヨーレート減衰率が略1になるように補償する必要があるが、この補償(以下、「減衰率補償」とする)を車両の諸元の調整で行うのは困難である。なぜならば、スタビリティファクタKを後軸コーナリングコンプライアンスCrの関数で表わすと、下記数15のようになるが、数15からわかるように、後軸コーナリングコンプライアンスCrを小さく設定するとスタビリティファクタKが大きくなり、アンダーステア特性が強まるからである。 If the vehicle has a neutral steer characteristic, the steering torque characteristic can be set to the target characteristic if the above condition is satisfied. However, if the vehicle has an under steer characteristic, the yaw rate attenuation rate varies depending on the vehicle speed, and therefore satisfies the following equation (12). Vehicle speed is limited. Therefore, it is necessary to compensate for the vehicle having an understeer characteristic so that the yaw rate attenuation rate is approximately 1, but this compensation (hereinafter referred to as “attenuation rate compensation”) is performed by adjusting the specifications of the vehicle. It is difficult. This is because the stability factor K is expressed as a function of the rear-shaft cornering compliance Cr as shown in the following formula 15, but as can be seen from the formula 15, the stability factor K increases when the rear-shaft cornering compliance Cr is set small. This is because the understeer characteristic is strengthened.
ステアリング機能では、減衰率補償の他に、仮定1及び仮定2が成立するような補償(以下、「1次近似補償」とする)及び時定数設定のための補償(以下、「時定数補償」とする)も実施する。つまり、ステアリング機能によって、車両がアンダーステア特性を持つ場合は減衰率補償、1次近似補償及び時定数補償を行い、車両がニュートラルステア特性を持つ場合は1次近似補償及び時定数補償を行う。これらの補償を行うことにより、操舵トルク特性が目標の特性になると共に、実舵角ヨーレート伝達特性が、減衰率が略1で1次遅れ特性に近似した単純な特性となり、実舵角と連動して変化する操舵角に対するヨーレートの特性であるヨーレート伝達特性も単純な特性となるので、操舵制御しやすい車両特性となる。 In the steering function, in addition to compensation for the attenuation rate, compensation for assuming Assumption 1 and Assumption 2 (hereinafter referred to as “first order approximate compensation”) and compensation for setting a time constant (hereinafter referred to as “time constant compensation”). Also). That is, the steering function performs attenuation rate compensation, first-order approximation compensation, and time constant compensation when the vehicle has an understeer characteristic, and performs first-order approximation compensation and time constant compensation when the vehicle has a neutral steer characteristic. By performing these compensations, the steering torque characteristic becomes the target characteristic, and the actual steering angle yaw rate transmission characteristic becomes a simple characteristic that approximates to the first-order lag characteristic with an attenuation factor of approximately 1, and is linked to the actual steering angle. Thus, the yaw rate transmission characteristic, which is the characteristic of the yaw rate with respect to the steering angle that changes, is also a simple characteristic, so that the vehicle characteristic is easy to perform steering control.
本発明では、上記3つの補償(減衰率補償、1次近似補償、時定数補償)に対して、各補償のための補償部を用意している。具体的には、減衰率補償用として車両減衰特性補償部を、1次近似補償用として車両零点特性補償部を、時定数補償用として操舵情報特性補償部をそれぞれ用意している。但し、車両がニュートラルステア特性の場合は、車両減衰特性補償部は不要である。各補償は、電流指令値を補償することにより行われる。このような補償を行うことにより、通常操舵運転における後軸コーナリングコンプライアンスCrが小さい場合、操舵制御しやすい車両特性及び車両挙動を操舵情報で把握しやすい操舵情報特性が実現され、中小型車のように車両設計自由度が少ない車両においても、運転者が感じる安定感を向上させ、操舵運転の負荷を軽減することができる。 In the present invention, for each of the three compensations (attenuation rate compensation, first-order approximation compensation, and time constant compensation), a compensation unit for each compensation is prepared. Specifically, a vehicle damping characteristic compensation unit is provided for attenuation rate compensation, a vehicle zero point characteristic compensation unit is provided for primary approximation compensation, and a steering information characteristic compensation unit is provided for time constant compensation. However, when the vehicle has a neutral steering characteristic, the vehicle damping characteristic compensator is not necessary. Each compensation is performed by compensating the current command value. By performing such compensation, when the rear axle cornering compliance Cr in the normal steering operation is small, the vehicle characteristics that are easy to control the steering and the steering information characteristics that make it easy to grasp the vehicle behavior by the steering information are realized. Even in a vehicle with a low degree of freedom in vehicle design, it is possible to improve the sense of stability felt by the driver and reduce the load of steering operation.
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、対象とする車両は、通常操舵運転における後軸コーナリングコンプライアンスCrが小さく、数10を満たしているものとする。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiment, it is assumed that the target vehicle has a small rear-shaft cornering compliance Cr in the normal steering operation and satisfies the following formula (10).
まず、アンダーステア特性の車両を対象とした場合の実施形態(第1実施形態)について説明する。 First, an embodiment (first embodiment) for a vehicle having an understeer characteristic will be described.
図7は第1実施形態の構成例を示している。図7には、本発明に係る運転支援制御装置の構成例の一部を示しており、減算部151から出力される補償電流指令値Irefaは、例えば、図2に示されている加算部32Aに入力され、以降の構成は図2に示されている構成と同じである。電流指令値演算部31も、図2に示されている電流指令値演算部31と同一構成である。図2と同一構成については説明を省略する。 FIG. 7 shows a configuration example of the first embodiment. FIG. 7 shows a part of a configuration example of the driving support control apparatus according to the present invention, and the compensation current command value Irefa output from the subtracting unit 151 is, for example, the adding unit 32A shown in FIG. The subsequent configuration is the same as the configuration shown in FIG. The current command value calculation unit 31 also has the same configuration as the current command value calculation unit 31 shown in FIG. The description of the same configuration as in FIG. 2 is omitted.
SAT推定部110は、操舵トルクTs、アシストトルクTm、モータ角速度ωm及びモータ角加速度αmよりSAT Tsatを推定し、SAT推定値Tseとして出力する。車両零点特性補償部120は、電流指令値Iref1を入力し、1次近似補償を行い、補償電流指令値Irefzを出力する。操舵情報特性補償部130は、SAT推定値 Tseを用いて時定数補償のための補償信号Cs1を出力する。車両減衰特性補償部140は、ステアリング角θgを用いて減衰率補償のための補償信号Cs2を出力する。補償電流指令値Irefzは、加算部150及び減算部151にて補償信号Cs1及びCs2によりそれぞれ補償され、補償信号Irefaとして出力される。 The SAT estimation unit 110 estimates SAT T sat from the steering torque Ts, the assist torque Tm, the motor angular velocity ωm, and the motor angular acceleration αm, and outputs it as a SAT estimated value T se . The vehicle zero point characteristic compensation unit 120 receives the current command value Iref1, performs first-order approximation compensation, and outputs a compensation current command value Irefz. Steering information characteristic compensation unit 130 outputs a compensation signal Cs1 for time constant compensation using the SAT estimated value T se. The vehicle attenuation characteristic compensator 140 outputs a compensation signal Cs2 for compensating for the attenuation factor using the steering angle θg. The compensation current command value Irefz is compensated by the compensation signals Cs1 and Cs2 in the adder 150 and the subtractor 151, and is output as the compensation signal Irefa.
各部について詳細に説明する。 Each part will be described in detail.
SAT推定部110は、例えば特許第4192442号公報に示されている処理と同様の処理により、SAT Tsatを推定する。その処理の概略を説明する。 The SAT estimation unit 110 estimates SAT T sat by a process similar to the process disclosed in Japanese Patent No. 4192442, for example. An outline of the process will be described.
路面からステアリングまでの間に発生するトルクの様子は図8に示されるようになっており、運転者がハンドルを操舵することによって操舵トルクTsが発生し、その操舵トルクTsに従ってモータがアシストトルクTmを発生する。その結果、車輪が転舵され、反力としてSATが発生する。その際、モータの慣性J及び摩擦(静摩擦)Frによってハンドル操舵の抵抗となるトルクが生じる。これらの力の釣り合いから、下記数16のような運動方程式が得られる。 The state of the torque generated from the road surface to the steering is as shown in FIG. 8, and the steering torque Ts is generated when the driver steers the steering wheel, and the motor generates the assist torque Tm according to the steering torque Ts. Is generated. As a result, the wheels are steered and SAT is generated as a reaction force. At that time, a torque that becomes a steering steering resistance is generated by the inertia J of the motor and the friction (static friction) Fr. From the balance of these forces, the following equation of motion is obtained.
なお、推定されたSATをそのままフィードバックした場合、ステアリングが重くなり過ぎ、操舵感覚を向上することができない場合があるので、周波数特性を有するフィルタを用いてSAT推定値Tseを信号処理し、操舵感覚を向上するのに必要十分な情報のみを出力するようにしても良い。また、本方法以外の方法で、SATを推定しても良い。 If the estimated SAT is fed back as it is, the steering becomes too heavy and the steering feeling may not be improved. Therefore, the SAT estimated value Tse is signal-processed using a filter having frequency characteristics, and the steering is performed. Only information necessary and sufficient to improve the sense may be output. Moreover, you may estimate SAT by methods other than this method.
車両減衰特性補償部140は減衰率補償、即ちヨーレート減衰率を略1とする補償を行うための補償信号Cs2を算出する。 The vehicle attenuation characteristic compensation unit 140 calculates a compensation signal Cs2 for performing attenuation rate compensation, that is, compensation with a yaw rate attenuation rate of about 1.
アンダーステア特性の車両のヨーレート減衰率の調整は、図9(A)に示されるように、ヨーレートγ(s)を検出し、実舵角θt(s)に帰還する状態フィードバック制御により行うことができる。図9(A)において、KSTGはトーションバーを除くステアリング系剛性で、Cγ(s)は状態フィードバック制御の特性である。この制御をEPSの機能により実現するために、図9(A)に示される構成を図9(B)に示されるEPSの制御による構成に等価交換するフィードバック特性C2(s)を使用する。図9(B)の構成は、STG(s)=1/KSTGとして、図3に示されるシミュレーションモデルの一部と同じ構成となっている。 The adjustment of the yaw rate attenuation rate of the vehicle having the understeer characteristic can be performed by state feedback control in which the yaw rate γ (s) is detected and returned to the actual steering angle θt (s) as shown in FIG. . In FIG. 9A, K STG is the steering system rigidity excluding the torsion bar, and C γ (s) is the characteristic of the state feedback control. In order to realize this control by the function of EPS, a feedback characteristic C 2 (s) that exchanges the configuration shown in FIG. 9A equivalently to the configuration by the control of EPS shown in FIG. 9B is used. The configuration of FIG. 9B is the same configuration as a part of the simulation model shown in FIG. 3, where STG (s) = 1 / K STG .
状態フィードバック制御が加わる前の実舵角ヨーレート伝達特性Gθ(s)は、下記数18で表わされる。 The actual steering angle yaw rate transfer characteristic G θ (s) before the state feedback control is applied is expressed by the following equation (18).
数18〜20より、図9(A)に示される構成での特性は下記数21となり、数21からわかるように、フィードバックゲインKdに相当する減衰率が付加されることになるので、数21が下記数22のような近似式となるようなフィードバックゲインKdを定めることにより、ヨーレート減衰率を略1とすることができる。 From the formulas 18 to 20, the characteristic in the configuration shown in FIG. 9A is the following formula 21. As can be seen from the formula 21, an attenuation rate corresponding to the feedback gain Kd is added. By defining the feedback gain Kd such that is an approximate expression as shown in the following equation 22, the yaw rate attenuation rate can be made substantially 1.
車両零点特性補償部120は1次近似補償、即ち仮定1及び仮定2が成立するような補償を行うが、仮定2の「実舵角横加速度伝達特性が1次位相特性に近似できる」という仮定は、通常操舵運転に相当する操舵周波数0.5Hz以下においては妥当な仮定であると推測されるので、車両零点特性補償部120は仮定1が成立する補償を行う。実舵角横加速度伝達特性の零点の固有周波数は車速に依存せずに極より大きい2Hz付近にあるため、1次位相特性に近似するというのは、0.5Hz以下で2次である極の位相遅れ量を減らす方向に働くので、妥当な近似であると推測されるからである。また、仮定1についても、実舵角ヨーレート伝達特性が1次遅れ特性に近似するというのは、実舵角と連動して変化する操舵角に対するヨーレートの特性であるヨーレート伝達特性(つまり、車両特性)が1次遅れ特性に近似するということと等価であるから、ヨーレート伝達特性を1次遅れ特性に近似させることにより成立させる。 The vehicle zero point characteristic compensator 120 performs first order approximate compensation, that is, compensation so that Assumption 1 and Assumption 2 hold, but the assumption 2 “the actual steering angle lateral acceleration transmission characteristic can be approximated to the primary phase characteristic” is assumed. Is assumed to be a reasonable assumption at a steering frequency of 0.5 Hz or less, which corresponds to a normal steering operation, and therefore the vehicle zero point characteristic compensation unit 120 performs compensation for which Assumption 1 is established. Since the natural frequency of the zero point of the actual steering angle lateral acceleration transmission characteristic does not depend on the vehicle speed and is in the vicinity of 2 Hz, which is larger than the pole, approximating to the primary phase characteristic is that of the pole that is secondary at 0.5 Hz or less. This is because it works in the direction of reducing the amount of phase delay, and is estimated to be a reasonable approximation. For assumption 1, the actual steering angle yaw rate transmission characteristic approximates to the first-order lag characteristic because the yaw rate transmission characteristic (that is, the vehicle characteristic) is a yaw rate characteristic with respect to the steering angle that changes in conjunction with the actual steering angle. ) Is equivalent to approximating the first-order lag characteristic, and is established by approximating the yaw rate transfer characteristic to the first-order lag characteristic.
ヨーレート伝達特性の1次遅れ特性への近似は、零点の固有周波数を極零相殺することにより行う。これは、ヨーレート伝達特性の零点を相殺する極をもち、ヨーレート伝達特性の極と同じ時定数となる零点をもつフィードフォワード制御器を使用することにより行うことができる。そして、EPSの構成においては、図3に示されるシミュレーションモデルでのトーションバー100及び特性部101を含む閉ループの特性がフィードフォワード制御器の役割を果たしている。よって、ステアリング角θgと操舵トルクTstgが0.5Hz以下で比例すると仮定し、その比例係数をKsatとすると、下記数27を満たすように下記数28のフィードフォワード特性C1(s)の時定数T3及びT4を求めることにより、極零相殺を行うことができる。 The approximation of the yaw rate transfer characteristic to the first-order lag characteristic is performed by canceling the natural frequency of the zero point to zero. This can be done by using a feedforward controller that has a pole that cancels the zero point of the yaw rate transfer characteristic and has a zero point that has the same time constant as the pole of the yaw rate transfer characteristic. In the configuration of the EPS, the closed loop characteristics including the torsion bar 100 and the characteristic unit 101 in the simulation model shown in FIG. 3 play the role of a feedforward controller. Therefore, the steering angle θg between the steering torque T stg is assumed to be proportional below 0.5 Hz, when the proportionality coefficient K sat, the following equation 28 so as to satisfy the following equation 27 Feedforward characteristics C 1 of (s) By obtaining the time constants T 3 and T 4 , pole-zero cancellation can be performed.
ヨーレート伝達特性を数22及び数28から求めると、下記数29のように1次遅れ特性となり、目的が達成されることがわかる。 When the yaw rate transfer characteristic is obtained from the equations (22) and (28), it can be understood that the first delay characteristic is obtained as shown in the following equation (29), and the object is achieved.
フィードフォワード特性C1(s)を用いて、車両零点特性補償部120は、電流指令値Iref1を補償する。
The vehicle zero point characteristic compensation unit 120 compensates the current command value Iref1 using the feedforward characteristic C 1 (s).
操舵情報特性補償部130は時定数補償、即ち数14で示される時定数τsatを運転者特性に適合するように設定するための補償を行うための補償信号Cs1を算出する。これは、SAT推定値にフィルタ処理を行うことにより実現される。 The steering information characteristic compensation unit 130 calculates a compensation signal Cs1 for performing time constant compensation, that is, compensation for setting the time constant τ sat shown in Expression 14 so as to match the driver characteristics. This is realized by filtering the SAT estimated value.
SAT推定は外部オブザーバを用いて行うことができ、外部オブザーバを用いてSAT推定を行う場合の構成は図10(A)のようになる。図10(A)において、C(s)はトーションバーを含んだ制御系の特性、F(s)はフィルタ特性、Q(s)は外乱オブザーバ補償器の特性、STGn(s)はノミナル動特性である。図10(A)におけるSAT推定値Tseと実際のSAT Tsatが一致する場合、図10(A)に示される構成は図10(B)に示される構成に等価交換できる。そして、時定数τsatが運転者特性に適合するような所望の時定数τrとなるためのフィルタ特性F(s)の条件は下記数30となり、数30に数13を代入すると、フィルタ特性F(s)は下記数31となる。 The SAT estimation can be performed using an external observer, and the configuration in the case where the SAT estimation is performed using the external observer is as shown in FIG. In FIG. 10A, C (s) is a characteristic of a control system including a torsion bar, F (s) is a filter characteristic, Q (s) is a characteristic of a disturbance observer compensator, and STGn (s) is a nominal dynamic characteristic. It is. When the SAT estimated value T se in FIG. 10A matches the actual SAT T sat, the configuration shown in FIG. 10A can be equivalently exchanged with the configuration shown in FIG. 10B. Then, the condition of the filter characteristic F (s) for the time constant τ sat to be a desired time constant τ r that matches the driver characteristic is the following Expression 30. When Expression 13 is substituted into Expression 30, the filter characteristic F (s) is expressed by Equation 31 below.
また、外乱推定値は約10Hz以下の範囲で一致すれば良いので、10Hz以下で外乱オブザーバ補償器の特性Q(s)は略1となるようにする。よって、操舵情報特性補償部130は、フィルタ特性F(s)を用いて、SAT推定値Tseより補償信号Cs1を算出する。
Further, since the estimated disturbance values only need to match within a range of about 10 Hz or less, the characteristic Q (s) of the disturbance observer compensator is set to approximately 1 at 10 Hz or less. Therefore, the steering information characteristic compensation unit 130 calculates the compensation signal Cs1 from the SAT estimated value Tse using the filter characteristic F (s).
以上の構成において、第1実施形態の動作例を図11のフローチャートを参照して説明する。 In the above configuration, an operation example of the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
動作が開始すると、車速V、操舵トルクTs、モータ角速度ωm、モータ角加速度αm、アシストトルクTm及びステアリング角θgが入力される(ステップS10)。このうち、車速Vは電流指令値演算部31に、操舵トルクTsは電流指令値演算部31及びSAT推定部110に、モータ角速度ωm、モータ角加速度αm及びアシストトルクTmはSAT推定部110に、ステアリング角θgは車両減衰特性補償部140にそれぞれ入力される。なお、モータ角加速度αmはモータ角速度ωmを微分することにより算出される。 When the operation starts, the vehicle speed V, the steering torque Ts, the motor angular velocity ωm, the motor angular acceleration αm, the assist torque Tm, and the steering angle θg are input (step S10). Among these, the vehicle speed V is supplied to the current command value calculation unit 31, the steering torque Ts is supplied to the current command value calculation unit 31 and the SAT estimation unit 110, the motor angular velocity ωm, the motor angular acceleration αm, and the assist torque Tm are supplied to the SAT estimation unit 110. The steering angle θg is input to the vehicle damping characteristic compensator 140, respectively. The motor angular acceleration αm is calculated by differentiating the motor angular velocity ωm.
電流指令値演算部31は、図2に示される構成の場合と同様に、車速V及び操舵トルクTsより電流指令値Iref1を演算し(ステップS20)、車両零点特性補償部120に出力する。 The current command value calculation unit 31 calculates the current command value Iref1 from the vehicle speed V and the steering torque Ts as in the case of the configuration shown in FIG. 2 (step S20), and outputs it to the vehicle zero point characteristic compensation unit 120.
SAT推定部110は、操舵トルクTs、モータ角速度ωm、モータ角加速度αm及びアシストトルクTmを用いて数17よりSAT Tsatの推定値であるSAT推定値Tseを算出し(ステップS30)、SAT推定値Tseは、操舵情報特性補償部130に入力される。なお、電流指令値演算部31及びSAT推定部110の動作は、順番が入れ替わっても、並行して実行されても良い。 The SAT estimation unit 110 calculates a SAT estimated value T se that is an estimated value of SAT T sat from Equation 17 using the steering torque Ts, the motor angular velocity ωm, the motor angular acceleration αm, and the assist torque Tm (step S30). The estimated value T se is input to the steering information characteristic compensation unit 130. Note that the operations of the current command value calculation unit 31 and the SAT estimation unit 110 may be executed in parallel, even if the order is changed.
電流指令値Iref1を入力した車両零点特性補償部120は、数26を用いて電流指令値Iref1を変換し、補償電流指令値Irefzとして出力する(ステップS40)。数26におけるパワーアシストゲインKatには予め適切な値が設定されており、時定数T3及びT4には数25を満たすように予め調整された値が設定されている。補償電流指令値Irefzは加算部150に入力される。 The vehicle zero point characteristic compensator 120 to which the current command value Iref1 is input converts the current command value Iref1 using Equation 26 and outputs it as a compensated current command value Irefz (step S40). In Formula 26, an appropriate value is set in advance for the power assist gain Kat , and values adjusted in advance so as to satisfy Formula 25 are set in the time constants T 3 and T 4 . The compensation current command value Irefz is input to the adding unit 150.
SAT推定値Tseを入力した操舵情報特性補償部130は、数29を用いてSAT推定値Tseを変換し、補償信号Cs1を出力する(ステップS50)。数29における時定数τsatには予め求められた値が設定されており、時定数τrには予め所望の値が設定されている。補償信号Cs1は加算部150に入力される。なお、車両零点特性補償部120及び操舵情報特性補償部130の動作は、順番が入れ替わっても、並行して実行されても良い。 Steering information characteristic compensation unit 130 input the SAT estimated value T se converts the SAT estimated value T se using equation 29, and outputs a compensation signal Cs1 (step S50). A value determined in advance is set in the time constant τ sat in the equation 29, and a desired value is set in advance in the time constant τ r . The compensation signal Cs1 is input to the adder 150. Note that the operations of the vehicle zero point characteristic compensation unit 120 and the steering information characteristic compensation unit 130 may be executed in parallel, even if the order is changed.
加算部150に入力された補償電流指令値Irefzは、補償信号Cs1を加算されることにより補償され(ステップS60)、補償電流指令値Ireftとして出力される。補償電流指令値Ireftは減算部151に加算入力される。 The compensation current command value Irefz input to the adding unit 150 is compensated by adding the compensation signal Cs1 (step S60), and is output as the compensation current command value Ireft. The compensation current command value Ireft is added to the subtraction unit 151 and input.
ステアリング角θgを入力した車両減衰特性補償部140は、数24を用いてステアリング角θgを変換し、補償信号Cs2を出力する(ステップS70)。数24におけるGθ(0)、KSTG、時定数τn、ヨーレート減衰率ζnには予め求められた値が設定されており、フィードバックゲインKdには数22の近似式が成立するように予め調整された値が設定されている。補償信号Cs2は減算部151に減算入力される。 The vehicle attenuation characteristic compensator 140 that has received the steering angle θg converts the steering angle θg using Equation 24 and outputs a compensation signal Cs2 (step S70). Values obtained in advance are set for G θ (0), K STG , time constant τ n , and yaw rate attenuation rate ζ n in Equation 24 so that the approximate expression of Equation 22 is established for feedback gain Kd. A value adjusted in advance is set. The compensation signal Cs2 is subtracted and input to the subtraction unit 151.
減算部151に入力された補償電流指令値Ireftは、補償信号Cs2を減算されることにより補償され(ステップS80)、補償電流指令値Irefaとして出力される。 The compensation current command value Ireft input to the subtraction unit 151 is compensated by subtracting the compensation signal Cs2 (step S80), and is output as the compensation current command value Irefa.
なお、ステアリング角とモータ角には比例関係があるので、車両減衰特性補償部140はステアリング角の代わりにモータ角を使用しても良い。また、操舵情報特性補償部130はSAT推定値の代わりに操舵トルクを使用しても良い。この場合、ステアリングの動特性を考慮した変換を行う必要がある。 Since the steering angle and the motor angle have a proportional relationship, the vehicle damping characteristic compensation unit 140 may use a motor angle instead of the steering angle. Further, the steering information characteristic compensation unit 130 may use steering torque instead of the SAT estimated value. In this case, it is necessary to perform conversion in consideration of steering dynamic characteristics.
ここで、本実施形態の効果について説明する。 Here, the effect of this embodiment will be described.
本実施形態で行っている3つの補償(減衰率補償、1次近似補償、時定数補償)の効果を確認するために、本実施形態の運動支援制御装置を搭載したアンダーステア特性の車両を用いて、静的なパワーアシスト特性を変えずに補償有無の違いのみでレーン変更運転を行い、目標軌道に対する収束性を比較した。レーン変更時の収束性については、収束性が悪くオーバーシュートを起こすほど、操舵運転負荷が増すことが知られていることから、このような比較を行った。使用した車両の諸元は下記表2の通りで、オフセンター領域内で最も高い15°/秒程度のヨーレートが現れる車速80km/時でのレーン変更走行を行い、目標軌道に対する収束性の代用特性としてヨーレートのオーバーシュートを、図12に示されるコース制約条件を与えて、評価した。 In order to confirm the effects of the three compensations (attenuation rate compensation, first-order approximation compensation, and time constant compensation) performed in this embodiment, a vehicle having an understeer characteristic equipped with the exercise support control device of this embodiment is used. Then, the lane change operation was performed only by the difference of the presence or absence of compensation without changing the static power assist characteristics, and the convergence with respect to the target trajectory was compared. Regarding the convergence at the time of lane change, such a comparison was made because it is known that the steering operation load increases as the convergence is poor and overshoot occurs. The specifications of the vehicle used are as shown in Table 2 below, and the lane change running is performed at a vehicle speed of 80 km / hour in which the highest yaw rate of about 15 ° / second appears in the off-center region, and the convergence characteristics for the target trajectory are substituted. The overshoot of the yaw rate was evaluated by giving the course constraint condition shown in FIG.
評価結果を図13に示す。図13(A)は補償を行わなかった場合の結果で、図13(B)は補償を行った場合の結果である。縦軸がヨーレート及び操舵トルクで、横軸が時間である。図13から、補償を行わなかった場合はヨーレートが収束する直前でオーバーシュートが観察されるが、補償を行った場合はオーバーシュートが発生していないことがわかる。これは、ヨーレートに対する操舵トルクの位相特性が影響しているからであると推測される。補償を行わなかった場合は、ヨーレートと操舵トルクの位相差が操舵状態によって変化するため、操舵トルク情報でヨーレートを認識することが困難で、必要以上の操舵を行い、オーバーシュートの発生に至ったものと推測される。一方、補償を行った場合は、操舵時の操舵トルクとヨーレートとの位相関係はほぼ一定であり、運転者は操舵トルク情報でヨーレートを制御できた結果、オーバーシュートが発生しなかったものと推測される。このように、本実施形態による3つの補償により、ヨーレートのオーバーシュートが抑えられ、操舵運転負荷が軽減できたことが確認された。 The evaluation results are shown in FIG. FIG. 13A shows the result when compensation is not performed, and FIG. 13B shows the result when compensation is performed. The vertical axis is yaw rate and steering torque, and the horizontal axis is time. FIG. 13 shows that overshoot is observed immediately before the yaw rate converges when no compensation is performed, but no overshoot occurs when compensation is performed. This is presumed to be because the phase characteristic of the steering torque with respect to the yaw rate has an influence. Without compensation, the phase difference between the yaw rate and the steering torque changes depending on the steering state, so it is difficult to recognize the yaw rate from the steering torque information, and steering was performed more than necessary, leading to overshoot. Presumed to be. On the other hand, when compensation was performed, the phase relationship between the steering torque and yaw rate during steering was almost constant, and it was assumed that the driver could control the yaw rate with the steering torque information, so that no overshoot occurred. Is done. As described above, it was confirmed that the yaw rate overshoot was suppressed and the steering operation load was reduced by the three compensations according to the present embodiment.
次に、ニュートラルステア特性を持つ車両を対象とした場合の実施形態(第2実施形態)について説明する。 Next, an embodiment (second embodiment) for a vehicle having a neutral steer characteristic will be described.
図14は第2実施形態の構成例を示している。図14には、図7の場合と同様に、本発明に係る運転支援制御装置の構成例の一部を示している。前述のように、ニュートラルステア特性を持つ車両ではヨーレート減衰率が略1であり、減衰率補償を行う必要がないので、第2実施形態は、図7に示される第1実施形態と比べると、車両減衰特性補償部140がない構成となっている。よって、ステアリング角θgは入力せず、補償電流指令値Irefaではなく、加算部150から出力される補償電流指令値Ireftが、図2に示されている加算部32Aに入力されることになる。 FIG. 14 shows a configuration example of the second embodiment. FIG. 14 shows a part of a configuration example of the driving support control device according to the present invention, as in the case of FIG. As described above, the vehicle having the neutral steer characteristic has a yaw rate attenuation rate of approximately 1, and it is not necessary to perform attenuation rate compensation. Therefore, the second embodiment is compared with the first embodiment shown in FIG. The vehicle damping characteristic compensation unit 140 is not provided. Therefore, the steering angle θg is not input, and the compensation current command value Ireft output from the adder 150 instead of the compensation current command value Irefa is input to the adder 32A shown in FIG.
第2実施形態の動作例を図15に示す。図11に示される第1実施形態の動作例と比べると、車両減衰特性補償部140での動作(ステップS70)と、その動作結果である補償信号Cs2による減衰率補償(ステップS80)が不要となっている。その他の動作は、第1実施形態の動作例と同じである。 FIG. 15 shows an operation example of the second embodiment. Compared to the operation example of the first embodiment shown in FIG. 11, the operation in the vehicle attenuation characteristic compensation unit 140 (step S70) and the attenuation rate compensation (step S80) by the compensation signal Cs2 which is the operation result are unnecessary. It has become. Other operations are the same as the operation example of the first embodiment.
上述の実施形態(第1実施形態、第2実施形態)では、全ての補償を、EPSを用いて実行しているが、車両に搭載される他のシステムや機構が幾つかの補償を実行し、残りの補償をEPSが実行するような形態も可能である。例えば、減衰率補償及び1次近似補償は4WS(四輪操舵)、可変ギア比機構、SBW(Steer By Wire)等で実行可能であり、時定数補償はSBW等で実行可能である。4WSは、車両の方向を変えるときに前二輪だけでなく、後二輪も向きを変えて操舵するシステムであり、ヨーレート応答での位相の変化を抑制すること等が可能であるから、減衰率補償及び1次近似補償を実行することができる。可変ギア比機構は車速に応じて操舵ギア比を適切に制御する機構であり、EPSと組み合わせて使用することにより、車両特性であるヨーレート伝達特性を自動的に調整することが可能となり、減衰率補償及び1次近似補償を実行することができる。SBWはステアリングホイールの操作を電気信号で伝えるシステムであり、自由度の高いステアリング系制御を行うことが可能であるから、減衰率補償、1次近似補償及び時定数補償を実行することができる。但し、一般的にSBWはEPSの代用として使用されるので、EPSと併用する場合は、SBWが分担する補償のみを実行するような構成とする。例えば、図16に示されるように、本発明に係る運転支援制御装置70の他に、前輪操舵ギアボックス50及び後輪操舵ギアボックス51の中に4WSの機構が組み込まれており、可変ギア比機構60がモータ20に隣接して設置されている車両において、減衰率補償及び1次近似補償を可変ギア比機構60又は4WSが実行し、運転支援制御装置70は時定数補償のみを実行するということが可能である。この場合の本発明の実施形態の構成例(第3実施形態)は図17のようになり、図7に示される第1実施形態と比べると、車両零点特性補償部120及び車両減衰特性補償部140がない構成となる。そして、電流指令値演算部31から出力される電流指令値Iref1が、加算部152において、操舵情報特性補償部130から出力される補正信号Cs1を加算されることにより補償され、補償電流指令値Ireft’として出力され、補償電流指令値Ireft’が図2に示されている加算部32Aに入力される。 In the above-described embodiments (the first embodiment and the second embodiment), all the compensation is performed using EPS, but other systems and mechanisms mounted on the vehicle perform some compensation. It is also possible for the EPS to perform the remaining compensation. For example, attenuation rate compensation and first-order approximation compensation can be executed by 4WS (four-wheel steering), variable gear ratio mechanism, SBW (Steer By Wire), etc., and time constant compensation can be executed by SBW or the like. 4WS is a system that steers by changing the direction of not only the front two wheels but also the rear two wheels when changing the direction of the vehicle, and it is possible to suppress changes in phase due to yaw rate response, etc. And first order approximation compensation can be performed. The variable gear ratio mechanism is a mechanism that appropriately controls the steering gear ratio according to the vehicle speed. By using it in combination with EPS, it is possible to automatically adjust the yaw rate transmission characteristic, which is a vehicle characteristic, and the attenuation rate. Compensation and first order approximation compensation can be performed. The SBW is a system that transmits an operation of the steering wheel by an electrical signal, and can perform steering system control with a high degree of freedom. Therefore, attenuation rate compensation, first-order approximation compensation, and time constant compensation can be executed. However, since SBW is generally used as a substitute for EPS, when it is used together with EPS, only the compensation shared by SBW is executed. For example, as shown in FIG. 16, in addition to the driving support control device 70 according to the present invention, a 4WS mechanism is incorporated in the front wheel steering gear box 50 and the rear wheel steering gear box 51, and the variable gear ratio is In a vehicle in which the mechanism 60 is installed adjacent to the motor 20, the variable gear ratio mechanism 60 or 4WS executes the attenuation rate compensation and the first-order approximation compensation, and the driving support control device 70 executes only the time constant compensation. It is possible. A configuration example (third embodiment) of the embodiment of the present invention in this case is as shown in FIG. 17, and compared with the first embodiment shown in FIG. 7, the vehicle zero point characteristic compensating unit 120 and the vehicle damping characteristic compensating unit. The configuration without 140 is provided. Then, the current command value Iref1 output from the current command value calculation unit 31 is compensated by the addition unit 152 by adding the correction signal Cs1 output from the steering information characteristic compensation unit 130, and the compensation current command value Ireft The compensation current command value Ireft 'is input to the adder 32A shown in FIG.
1 ハンドル
2 コラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)
10 トルクセンサ
12 車速センサ
20 モータ
30 コントロールユニット(ECU)
31 電流指令値演算部
110 SAT推定部
120 車両零点特性補償部
130 操舵情報特性補償部
140 車両減衰特性補償部
1 Handle 2 Column shaft (steering shaft, handle shaft)
10 Torque sensor 12 Vehicle speed sensor 20 Motor 30 Control unit (ECU)
31 Current command value calculation unit 110 SAT estimation unit 120 Vehicle zero point characteristic compensation unit 130 Steering information characteristic compensation unit 140 Vehicle damping characteristic compensation unit
Claims (9)
操舵角からヨーレートまでの車両特性が1次遅れ特性に近似するように前記電流指令値を補償する車両零点特性補償部と、
車両挙動情報から操舵情報までの操舵情報特性の時定数が所望の値となるように前記電流指令値を補償する操舵情報特性補償部と、
前記車両特性の減衰率が略1となるように、角度情報を用いて前記電流指令値を補償する車両減衰特性補償部とのうち、少なくとも1つを備え、
通常操舵運転における後輪コーナリングコンプライアンスCrが小さい車両に対して、前記車両零点特性補償部、前記操舵情報特性補償部及び前記車両減衰特性補償部の少なくとも1つにより前記電流指令値を補償することにより、前記車両の操舵運転の負担を軽減することを特徴とする電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置。 In the driving assistance control device using the electric power steering mechanism that drives the motor based on the current command value to assist the steering system,
A vehicle zero point characteristic compensator for compensating the current command value so that the vehicle characteristic from the steering angle to the yaw rate approximates the first order lag characteristic;
A steering information characteristic compensation unit for compensating the current command value so that a time constant of the steering information characteristic from the vehicle behavior information to the steering information becomes a desired value;
Including at least one of a vehicle attenuation characteristic compensator that compensates the current command value using angle information so that an attenuation rate of the vehicle characteristic is approximately 1.
By compensating the current command value for at least one of the vehicle zero point characteristic compensation unit, the steering information characteristic compensation unit, and the vehicle damping characteristic compensation unit for a vehicle having a small rear wheel cornering compliance Cr in normal steering operation. A driving support control apparatus using an electric power steering mechanism that reduces a burden of steering driving of the vehicle.
操舵角からヨーレートまでの車両特性が1次遅れ特性に近似するように前記電流指令値を補償する車両零点特性補償部と、
車両挙動情報から操舵情報までの操舵情報特性の時定数が所望の値となるように前記電流指令値を補償する操舵情報特性補償部とのうち、少なくとも1つを備え、
通常操舵運転における後輪コーナリングコンプライアンスCrが小さく、ニュートラルステア特性を有する車両に対して、前記車両零点特性補償部及び前記操舵情報特性補償部の少なくとも1つにより前記電流指令値を補償することにより、前記車両の操舵運転の負担を軽減することを特徴とする電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置。 In the driving assistance control device using the electric power steering mechanism that drives the motor based on the current command value to assist the steering system,
A vehicle zero point characteristic compensator for compensating the current command value so that the vehicle characteristic from the steering angle to the yaw rate approximates the first order lag characteristic;
At least one of a steering information characteristic compensation unit that compensates the current command value so that a time constant of a steering information characteristic from vehicle behavior information to steering information becomes a desired value;
By compensating the current command value by at least one of the vehicle zero point characteristic compensation unit and the steering information characteristic compensation unit for a vehicle having a small rear wheel cornering compliance Cr in a normal steering operation and a neutral steering characteristic, A driving support control apparatus using an electric power steering mechanism, which reduces a burden of steering driving of the vehicle.
トーションバー及び前記車両零点特性補償部による特性が、前記車両特性の零点を相殺する極を有し、前記車両特性の極と同等の零点を有するようにする極零相殺を行うことにより、
前記車両特性を1次遅れ特性に近似させる請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置。 The vehicle zero point characteristic compensator is
By performing pole-zero cancellation so that the characteristic by the torsion bar and the vehicle zero-point compensation unit has a pole that cancels the zero of the vehicle characteristic and has a zero equivalent to the pole of the vehicle characteristic,
The driving assistance control device using the electric power steering mechanism according to claim 1 or 2, wherein the vehicle characteristic is approximated to a first-order lag characteristic.
前記操舵情報が操舵トルクである請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置。 The vehicle behavior information is a yaw rate,
The driving support control device using the electric power steering mechanism according to claim 1 or 2, wherein the steering information is a steering torque.
前記車両のホイールベースL、前車軸重心点間距離Lf、後車軸重心点間距離Lr、重量M、ヨー慣性モーメントYm及び車速Vに対して、
を満たす場合、前記後輪コーナリングコンプライアンスCrが小さいとする請求項1乃至6のいずれかに記載の電動パワーステアリング機構を用いた運転支援制御装置。 The rear wheel cornering compliance Cr is
With respect to the wheel base L, the front axle center-of-gravity point distance Lf, the rear axle center-of-gravity point distance Lr, the weight M, the yaw moment of inertia Ym, and the vehicle speed V,
The driving assistance control apparatus using the electric power steering mechanism according to any one of claims 1 to 6, wherein the rear wheel cornering compliance Cr is small when the condition is satisfied.
A vehicle equipped with a driving support control device using the electric power steering mechanism according to any one of claims 1 to 8.
Priority Applications (1)
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