JP2020069861A - 操舵制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】転舵輪の少なくとも一方向への転舵が制限される状況となった場合に、適切な操舵反力を付与できる操舵制御装置を提供する。【解決手段】操舵側制御部61は、操舵力成分Tstを演算する操舵力成分演算部72と、反力成分Firを演算する反力成分演算部73と、操舵力成分Tst及び反力成分Firに基づいて目標操舵角θh*を演算する目標操舵角演算部74と、操舵角θhを目標操舵角θh*に追従させる角度フィードバック制御の実行に基づいて目標反力トルクTs*を演算する目標反力トルク演算部75とを備える。反力成分演算部73は、エンド反力を演算するエンド反力演算部、及び障害物当て反力を演算する障害物当て反力演算部を備える。操舵力成分演算部72は、エンド反力及び障害物当て反力の少なくとも一方が所定反力を超える場合には、操舵力成分Tstの絶対値を小さくする。【選択図】図2
Description
本発明は、操舵制御装置に関する。
従来、操舵装置の一種として、運転者により操舵される操舵部と運転者の操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵部との間の動力伝達が分離されたステアバイワイヤ式のものがある。同形式の操舵装置では、転舵輪が受ける路面反力等が機械的にはステアリングホイールに伝達されない。そこで、こうした操舵装置を制御対象とする操舵制御装置には、操舵装置に作用する力のうち、運転者が入力する操舵トルクと同一方向の力(操舵力成分)と該操舵トルクと反対方向の力(反力成分)とに基づいて目標反力トルクを演算し、該目標反力トルクに示される操舵反力が付与されるように操舵側モータの作動を制御するものがある。
ここで、ステアリングホイールに付与する操舵反力として、例えば電動パワーステアリング装置(EPS)のように、運転者の操舵を補助するアシスト力が付与される操舵装置を操舵する際に運転者が受ける操舵反力を近似的に模擬することが考えられる。例えば特許文献1の操舵制御装置は、操舵トルクと該操舵トルクに応じたアシスト力を模擬するための付加トルクとを加算することにより操舵力成分を演算し、ラック軸に作用する軸力と該ラック軸の端部であるラックエンドがラックハウジングに当たる所謂エンド当ての衝撃を緩和するエンド反力とを加算することにより反力成分を演算する。また、同操舵制御装置は、操舵装置の理想的なモデル(ステアリングモデル)を想定し、当該モデルに操舵力成分から反力成分を差し引いた力が入力された場合の操舵角(目標操舵角)を演算する。そして、同操舵制御装置では、目標操舵角に実際の操舵角を追従させるべく、角度フィードバック制御の実行に基づいて目標反力トルクを演算し、操舵側モータから目標反力トルクが出力されるようにその作動を制御する。なお、上記エンド反力は、目標転舵対応角が予め設定された舵角閾値を超える場合に付与される。
上記特許文献1の構成において、エンド反力が付与される状況からさらに運転者が切り込み操舵を行う場合を想定する。この場合、反力成分は、エンド反力を加算することで急激に大きくなる。一方、操舵力成分も、切り込み操舵により操舵トルクの増加分、及び該操舵トルクの増加に伴う付加トルクの増加分によって増加する。そのため、エンド反力の加算により反力成分が増加しても、操舵力成分が増加することによって、目標反力トルクの増加が妨げられる。その結果、適切な操舵反力を付与できず、エンド反力が付与される状況でも、ステアリングホイールが切り込み側に回転するおそれがある。
一方、EPS等のように、ステアリングホイール(操舵部)と転舵輪(転舵部)とが機械的に連結されている操舵装置では、ラックエンドがラックハウジングに当たると、ラック軸の移動が物理的に規制される。そのため、ラックエンドがラックハウジングに当たる状況からさらに運転者が切り込み操舵を行っても、ステアリングホイールが切り込み側に回転せず、しっかりと操舵を規制できる。
このように上記従来の構成では、操舵部と転舵部とが機械的に連結されている操舵装置を操舵する場合のように、操舵を規制する操舵反力を適切に付与できているとは言い難く、この点においてなお改善の余地があった。
なお、このような問題は、エンド反力を付与する場合に限らず、例えば転舵輪が転舵により障害物に当たっている状況になる場合等、転舵輪の少なくとも一方向への転舵が制限される状況となった場合に操舵を規制するための規制反力を付与する場合には、同様に生じ得る。
本発明の目的は、転舵輪の少なくとも一方向への転舵が制限される状況となった場合に、適切な操舵反力を付与できる操舵制御装置を提供することにある。
上記課題を解決する操舵制御装置は、操舵部と、前記操舵部に入力される操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵部との間の動力伝達が分離した構造を有する操舵装置を制御対象とし、前記操舵部に入力される操舵に抗する力である操舵反力を与える操舵側モータの作動を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記操舵装置に対して入力される操舵トルクと同一方向に作用する力である操舵力成分を演算する操舵力成分演算部と、前記操舵装置に対して前記操舵トルクと反対方向に作用する力である反力成分を演算する反力成分演算部とを備え、前記操舵力成分及び前記反力成分に基づいて、前記操舵反力の目標値となる目標反力トルクを演算するものであり、前記反力成分演算部は、前記転舵輪の少なくとも一方向への転舵が制限される状況となる場合に、該転舵輪を少なくとも一方向へ転舵させる操舵を規制するための規制反力を演算する規制反力演算部を備え、前記操舵力成分演算部は、前記転舵輪の少なくとも一方向への転舵が制限される状況となる場合には、前記転舵輪の転舵が制限される状況とならない場合に比べ、前記操舵力成分の絶対値を小さくする。
上記構成によれば、転舵輪の少なくとも一方向への転舵が制限される状況となる場合には、操舵力成分の絶対値が小さくなる。そのため、反力成分の増加に基づく目標反力トルクの増加が、操舵力成分によって妨げられることを低減できる。これにより、転舵輪の少なくとも一方向への転舵が制限される状況となる場合に、適切な操舵反力を付与して操舵をしっかりと規制できる。
上記操舵制御装置において、前記操舵力成分演算部は、前記操舵トルクに基づいて前記同一方向に作用する付加トルクを演算する付加トルク演算部を備え、前記付加トルク演算部は、前記転舵輪の少なくとも一方向への転舵が制限される状況となる場合には、前記付加トルクの絶対値をゼロとすることが好ましい。
上記構成によれば、転舵輪の少なくとも一方向への転舵が制限される状況となる場合に、操舵力成分が増加することを好適に抑制できる。
上記操舵制御装置において、前記規制反力演算部は、前記操舵部に連結されるステアリングホイールの操舵角が前記操舵装置に応じて設定された舵角閾値を超える状況になる場合に、前記規制反力としてのエンド反力を演算するエンド反力演算部である構成を採用できる。
上記操舵制御装置において、前記規制反力演算部は、前記操舵部に連結されるステアリングホイールの操舵角が前記操舵装置に応じて設定された舵角閾値を超える状況になる場合に、前記規制反力としてのエンド反力を演算するエンド反力演算部である構成を採用できる。
上記操舵制御装置において、前記規制反力演算部は、前記転舵輪が転舵により障害物に当たっている状況になる場合に、前記規制反力としての障害物当て反力を演算する障害物当て反力演算部である構成を採用できる。
本発明によれば、転舵輪の少なくとも一方向への転舵が制限される状況となった場合に、適切な操舵反力を付与できる。
(第1実施形態)
以下、操舵制御装置の第1実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、操舵制御装置1の制御対象となるステアバイワイヤ式の操舵装置2は、運転者により操舵される操舵部3と、運転者による操舵部3の操舵に応じて転舵輪4を転舵させる転舵部5とを備えている。
以下、操舵制御装置の第1実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、操舵制御装置1の制御対象となるステアバイワイヤ式の操舵装置2は、運転者により操舵される操舵部3と、運転者による操舵部3の操舵に応じて転舵輪4を転舵させる転舵部5とを備えている。
操舵部3は、ステアリングホイール11が固定されるステアリングシャフト12と、ステアリングシャフト12に操舵反力を付与可能な操舵側アクチュエータ13とを備えている。操舵側アクチュエータ13は、駆動源となる操舵側モータ14と、操舵側モータ14の回転を減速してステアリングシャフト12に伝達する操舵側減速機15とを備えている。なお、本実施形態の操舵側モータ14には、例えば三相のブラシレスモータが採用されている。
ステアリングホイール11には、スパイラルケーブル装置21が連結されている。スパイラルケーブル装置21は、ステアリングホイール11に固定された第1ハウジング22と、車体に固定された第2ハウジング23と、第2ハウジング23に固定されるとともに第1及び第2ハウジング22,23によって区画された空間に収容された筒状部材24と、筒状部材24に巻きつけられるスパイラルケーブル25とを備えている。筒状部材24には、ステアリングシャフト12が挿通されている。スパイラルケーブル25は、ステアリングホイール11に固定されたホーン26と、車体に固定された車載電源B等とを接続する電気配線である。そして、スパイラルケーブル25の長さは、ホーン26と車載電源Bとの間の距離よりも十分に長く設定されており、その長さに応じた範囲でステアリングホイール11の回転を許容しつつ、ホーン26に電力を供給する。
転舵部5は、転舵輪4の転舵角に換算可能な回転軸としての第1ピニオン軸31と、第1ピニオン軸31に連結された転舵軸としてのラック軸32と、ラック軸32を往復動可能に収容するラックハウジング33と、第1ピニオン軸31の回転をラック軸32の往復動に変換する第1ラックアンドピニオン機構34とを備えている。第1ピニオン軸31とラック軸32とは、所定の交差角をもって配置されており、第1ラックアンドピニオン機構34は、第1ピニオン軸31に形成された第1ピニオン歯31aとラック軸32に形成された第1ラック歯32aとを噛合することにより構成されている。なお、ラック軸32は、第1ラックアンドピニオン機構34によりその軸方向一端側が往復動可能に支持されている。ラック軸32の両端には、ボールジョイントからなるラックエンド35を介してタイロッド36が連結されており、タイロッド36の先端は、転舵輪4が組み付けられた図示しないナックルに連結されている。
また、転舵部5は、第2ピニオン軸41と、第2ピニオン軸41の回転をラック軸32の往復動に変換する第2ラックアンドピニオン機構42と、第2ピニオン軸41を介してラック軸32に転舵輪4を転舵させる転舵力を付与する転舵側アクチュエータ43とを備えている。転舵側アクチュエータ43は、駆動源となる転舵側モータ44と、転舵側モータ44の回転を減速して第2ピニオン軸41に伝達する転舵側減速機45とを備えている。第2ピニオン軸41とラック軸32とは、所定の交差角をもって配置されており、第2ラックアンドピニオン機構42は、第2ピニオン軸41に形成された第2ピニオン歯41aとラック軸32に形成された第2ラック歯32bとを噛合することにより構成されている。なお、ラック軸32は、第2ラックアンドピニオン機構42によりその軸方向他端側が往復動可能に支持されている。また、本実施形態の転舵側モータ44には、例えば三相のブラシレスモータが採用されている。
このように構成された操舵装置2では、運転者によるステアリング操作に応じて転舵側アクチュエータ43により第2ピニオン軸41が回転駆動され、この回転が第2ラックアンドピニオン機構42によりラック軸32の軸方向移動に変換されることで、転舵輪4の転舵角が変更される。このとき、操舵側アクチュエータ13からは、運転者の操舵に抗する操舵反力がステアリングホイール11に付与される。
次に、本実施形態の電気的構成について説明する。
操舵制御装置1は、操舵側アクチュエータ13(操舵側モータ14)及び転舵側アクチュエータ43(転舵側モータ44)に接続されており、これらの作動を制御する。なお、操舵制御装置1は、図示しない中央処理装置(CPU)やメモリを備えており、所定の演算周期ごとにメモリに記憶されたプログラムをCPUが実行する。これにより、各種の制御が実行される。
操舵制御装置1は、操舵側アクチュエータ13(操舵側モータ14)及び転舵側アクチュエータ43(転舵側モータ44)に接続されており、これらの作動を制御する。なお、操舵制御装置1は、図示しない中央処理装置(CPU)やメモリを備えており、所定の演算周期ごとにメモリに記憶されたプログラムをCPUが実行する。これにより、各種の制御が実行される。
操舵制御装置1には、ステアリングシャフト12に付与された操舵トルクThを検出するトルクセンサ51が接続されている。なお、トルクセンサ51は、ステアリングシャフト12における操舵側アクチュエータ13(操舵側減速機15)との連結部分よりもステアリングホイール11側に設けられている。また、操舵制御装置1には、転舵輪4をドライブシャフト(図示略)を介して回転可能に支持するハブユニット52に設けられた左前輪センサ52l及び右前輪センサ52rが接続されている。左前輪センサ52l及び右前輪センサ52rは、各転舵輪4の車輪速Vl,Vrを検出する。なお、本実施形態の操舵制御装置1は、車輪速Vl,Vrの平均値を車速Vとして検出する。また、操舵制御装置1には、車両のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ53、及び車両の横加速度LAを検出する横加速度センサ54が接続されている。また、操舵制御装置1には、操舵部3の操舵量を示す検出値として操舵側モータ14の回転角θsを360°の範囲内の相対角で検出する操舵側回転センサ55、及び転舵部5の転舵量を示す検出値として転舵側モータ44の回転角θtを相対角で検出する転舵側回転センサ56が接続されている。なお、上記操舵トルクTh及び回転角θs,θtは、一方向(本実施形態では、右)に操舵した場合に正の値、他方向(本実施形態では、左)に操舵した場合に負の値として検出する。そして、操舵制御装置1は、これらの各種状態量に基づいて操舵側モータ14及び転舵側モータ44の作動を制御する。
以下、操舵制御装置1の構成について詳細に説明する。
図2に示すように、操舵制御装置1は、操舵側モータ制御信号Msを出力する制御部としての操舵側制御部61と、操舵側モータ制御信号Msに基づいて操舵側モータ14に駆動電力を供給する操舵側駆動回路62とを備えている。操舵側制御部61には、操舵側駆動回路62と操舵側モータ14の各相のモータコイルとの間の接続線63を流れる操舵側モータ14の各相電流値Ius,Ivs,Iwsを検出する電流センサ64が接続されている。なお、図2では、説明の便宜上、各相の接続線63及び各相の電流センサ64をそれぞれ1つにまとめて図示している。
図2に示すように、操舵制御装置1は、操舵側モータ制御信号Msを出力する制御部としての操舵側制御部61と、操舵側モータ制御信号Msに基づいて操舵側モータ14に駆動電力を供給する操舵側駆動回路62とを備えている。操舵側制御部61には、操舵側駆動回路62と操舵側モータ14の各相のモータコイルとの間の接続線63を流れる操舵側モータ14の各相電流値Ius,Ivs,Iwsを検出する電流センサ64が接続されている。なお、図2では、説明の便宜上、各相の接続線63及び各相の電流センサ64をそれぞれ1つにまとめて図示している。
また、操舵制御装置1は、転舵側モータ制御信号Mtを出力する転舵側制御部66と、転舵側モータ制御信号Mtに基づいて転舵側モータ44に駆動電力を供給する転舵側駆動回路67とを備えている。転舵側制御部66には、転舵側駆動回路67と転舵側モータ44の各相のモータコイルとの間の接続線68を流れる転舵側モータ44の各相電流値Iut,Ivt,Iwtを検出する電流センサ69が接続されている。なお、図2では、説明の便宜上、各相の接続線68及び各相の電流センサ69をそれぞれ1つにまとめて図示している。本実施形態の操舵側駆動回路62及び転舵側駆動回路67には、複数のスイッチング素子(例えば、FET等)を有する周知のPWMインバータがそれぞれ採用されている。そして、操舵側モータ制御信号Ms及び転舵側モータ制御信号Mtは、それぞれ各スイッチング素子のオンオフ状態を規定するゲートオンオフ信号となっている。
操舵側制御部61及び転舵側制御部66は、操舵側モータ制御信号Ms及び転舵側モータ制御信号Mtを操舵側駆動回路62及び転舵側駆動回路67に出力することにより、車載電源Bから操舵側モータ14及び転舵側モータ44に駆動電力をそれぞれ供給する。これにより、操舵側制御部61及び転舵側制御部66は、操舵側モータ14及び転舵側モータ44の作動を制御する。
先ず、操舵側制御部61の構成について説明する。
操舵側制御部61は、所定の演算周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行して、操舵側モータ制御信号Msを生成する。操舵側制御部61には、上記車速V、操舵トルクTh、ヨーレートγ、横加速度LA、回転角θs、各相電流値Ius,Ivs,Iws、後述する転舵側制御部66から出力される転舵対応角θp、及び転舵側モータ44の駆動電流であるq軸電流値Iqtが入力される。そして、操舵側制御部61は、これら各状態量に基づいて操舵側モータ制御信号Msを生成して出力する。
操舵側制御部61は、所定の演算周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行して、操舵側モータ制御信号Msを生成する。操舵側制御部61には、上記車速V、操舵トルクTh、ヨーレートγ、横加速度LA、回転角θs、各相電流値Ius,Ivs,Iws、後述する転舵側制御部66から出力される転舵対応角θp、及び転舵側モータ44の駆動電流であるq軸電流値Iqtが入力される。そして、操舵側制御部61は、これら各状態量に基づいて操舵側モータ制御信号Msを生成して出力する。
詳しくは、操舵側制御部61は、ステアリングホイール11の操舵角θhを演算する操舵角演算部71を備えている。また、操舵側制御部61は、入力される操舵トルクThと同一方向にステアリングホイール11を回転させる力である操舵力成分Tstを演算する操舵力成分演算部72と、ステアリングホイール11の回転に抗する力である反力成分Firを演算する反力成分演算部73とを備えている。なお、操舵力成分Tstは、操舵装置2に対して操舵トルクThと同一方向に作用する力であり、反力成分Firは、操舵装置2に対して操舵トルクThと反対方向に作用する力である。また、操舵側制御部61は、操舵角θhの目標値となる目標操舵角θh*を演算する目標操舵角演算部74と、上記操舵反力の目標値となる目標反力トルクTs*を演算する目標反力トルク演算部75と、操舵側モータ制御信号Msを出力する操舵側モータ制御信号演算部76とを備えている。
操舵角演算部71には、操舵側モータ14の回転角θsが入力される。操舵角演算部71は、回転角θsを、例えばステアリング中立位置からの操舵側モータ14の回転数をカウントすることにより、360°を超える範囲を含む絶対角に換算して取得する。そして、操舵角演算部71は、絶対角に換算された回転角に操舵側減速機15の回転速度比に基づく換算係数Ksを乗算することで、操舵角θhを演算する。このように演算された操舵角θhは、減算器78及び反力成分演算部73に出力される。
操舵力成分演算部72には、操舵トルクTh、エンド反力Fie及び障害物当て反力Foが入力される。そして、操舵力成分演算部72は、これらの状態量に基づいて操舵力成分Tstを演算する。
詳しくは、図3に示すように、操舵力成分演算部72は、操舵トルクThと同一方向に作用する付加トルク(基本アシストトルク)Tadを演算する付加トルク演算部81を備えている。付加トルク演算部81には、操舵トルクThが入力される。そして、付加トルク演算部81は、操舵トルクThの絶対値が大きいほど、大きな絶対値を有する付加トルクTadを演算する。なお、付加トルクTadは、モータにより運転者の操舵をアシストする電動パワーステアリング装置において、入力される操舵トルクに応じて付与するアシスト力と同様の傾向となるように演算される。また、付加トルク演算部81には、エンド反力Fie及び障害物当て反力Foが入力され、付加トルク演算部81は、後述するようにこれらに基づいて付加トルクTadの値を変更する。このように演算された付加トルクTadは、加算器82及び目標反力トルク演算部75に出力される。そして、操舵力成分演算部72は、加算器82において付加トルクTadと操舵トルクThとを足し合わせることで操舵力成分Tstを演算する。このように演算された操舵力成分Tstは、目標操舵角演算部74に入力される。
図2に示すように、目標操舵角演算部74には、車速V及び操舵力成分Tstに加え、後述する反力成分演算部73において演算される反力成分Firが入力される。目標操舵角演算部74は、操舵力成分Tstから反力成分Firを減算した値を入力トルクTin*(=Tb*+Th−Fir)として演算する。そして、目標操舵角演算部74は、入力トルクTin*と目標操舵角θh*とを関係づける下記(1)のモデル(ステアリングモデル)式を利用して、目標操舵角θh*を演算する。
Tin*=C・θh*’+J・θh*’’…(1)
このモデル式は、ステアリングホイール11(操舵部3)と転舵輪4(転舵部5)とが機械的に連結されたものにおいて、ステアリングホイール11の回転に伴って回転する回転軸のトルクと回転角との関係を定めて表したものである。そして、このモデル式は、操舵装置2の摩擦等をモデル化した粘性係数C、操舵装置2の慣性をモデル化した慣性係数Jを用いて表される。なお、粘性係数C及び慣性係数Jは、車速Vに応じて可変設定される。そして、このようにモデル式を用いて演算された目標操舵角θh*は、反力成分演算部73、減算器78及び転舵側制御部66に出力される。
このモデル式は、ステアリングホイール11(操舵部3)と転舵輪4(転舵部5)とが機械的に連結されたものにおいて、ステアリングホイール11の回転に伴って回転する回転軸のトルクと回転角との関係を定めて表したものである。そして、このモデル式は、操舵装置2の摩擦等をモデル化した粘性係数C、操舵装置2の慣性をモデル化した慣性係数Jを用いて表される。なお、粘性係数C及び慣性係数Jは、車速Vに応じて可変設定される。そして、このようにモデル式を用いて演算された目標操舵角θh*は、反力成分演算部73、減算器78及び転舵側制御部66に出力される。
目標反力トルク演算部75には、付加トルクTadに加え、減算器78において目標操舵角θh*から操舵角θhを差し引いた角度偏差Δθsが入力される。そして、目標反力トルク演算部75は、角度偏差Δθsに基づき、操舵角θhを目標操舵角θh*にフィードバック制御するための制御量として操舵側モータ14が付与する操舵反力の基礎となる基礎反力トルクを演算し、該基礎反力トルクに付加トルクTadを加算することで目標反力トルクTs*を演算する。具体的には、目標反力トルク演算部75は、角度偏差Δθsを入力とする比例要素、積分要素及び微分要素のそれぞれの出力値の和を、基礎反力トルクとして演算する。
操舵側モータ制御信号演算部76には、目標反力トルクTs*に加え、回転角θs及び相電流値Ius,Ivs,Iwsが入力される。本実施形態の操舵側モータ制御信号演算部76は、目標反力トルクTs*に基づいて、d/q座標系におけるq軸上の操舵側q軸目標電流値Iqs*を演算する。なお、本実施形態では、d軸上の操舵側d軸目標電流値Ids*は、基本的にゼロに設定される。そして、操舵側モータ制御信号演算部76は、d/q座標系における電流フィードバック制御を実行することにより、上記操舵側駆動回路62に出力する操舵側モータ制御信号Msを生成する。
具体的には、操舵側モータ制御信号演算部76は、回転角θsに基づいて相電流値Ius,Ivs,Iwsをd/q座標上に写像することにより、d/q座標系における操舵側モータ14の実電流値であるd軸電流値Ids及びq軸電流値Iqsを演算する。そして、操舵側モータ制御信号演算部76は、d軸電流値Idsを操舵側d軸目標電流値Ids*に追従させるべく、またq軸電流値Iqsを操舵側q軸目標電流値Iqs*に追従させるべく、d軸及びq軸上の各電流偏差に基づいて目標電圧値を演算し、該目標電圧値に基づくデューティ比を有する操舵側モータ制御信号Msを生成する。
このように演算された操舵側モータ制御信号Msは、操舵側駆動回路62に出力される。これにより、操舵側モータ14には、操舵側駆動回路62から操舵側モータ制御信号Msに応じた駆動電力が供給される。そして、操舵側モータ14は、目標反力トルクTs*に示される操舵反力をステアリングホイール11に付与する。
次に、転舵側制御部66について説明する。
転舵側制御部66は、所定の演算周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行して、転舵側モータ制御信号Mtを生成する。転舵側制御部66には、上記回転角θt、目標操舵角θh*及び転舵側モータ44の各相電流値Iut,Ivt,Iwtが入力される。そして、転舵側制御部66は、これら各状態量に基づいて転舵側モータ制御信号Mtを生成して出力する。
転舵側制御部66は、所定の演算周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行して、転舵側モータ制御信号Mtを生成する。転舵側制御部66には、上記回転角θt、目標操舵角θh*及び転舵側モータ44の各相電流値Iut,Ivt,Iwtが入力される。そして、転舵側制御部66は、これら各状態量に基づいて転舵側モータ制御信号Mtを生成して出力する。
詳しくは、転舵側制御部66は、第1ピニオン軸31の回転角(ピニオン角)に相当する転舵対応角θpを演算する転舵対応角演算部91を備えている。また、転舵側制御部66は、上記転舵力の目標値となる目標転舵トルクTt*を演算する目標転舵トルク演算部92と、転舵側モータ制御信号Mtを出力する転舵側モータ制御信号演算部93とを備えている。なお、本実施形態の操舵装置2では、操舵角θhと転舵対応角θpとの比である舵角比が一定に設定されており、転舵対応角θpの目標値となる目標転舵対応角は、目標操舵角θh*と等しい。
転舵対応角演算部91には、転舵側モータ44の回転角θtが入力される。転舵対応角演算部91は、入力される回転角θtを、例えば車両が直進する中立位置からの転舵側モータ44の回転数をカウントすることにより、絶対角に換算して取得する。そして、転舵対応角演算部91は、絶対角に換算された回転角に転舵側減速機45の回転速度比、第1及び第2ラックアンドピニオン機構34,42の回転速度比に基づく換算係数Ktを乗算して転舵対応角θpを演算する。つまり、転舵対応角θpは、第1ピニオン軸31がステアリングシャフト12に連結されていると仮定した場合におけるステアリングホイール11の操舵角θhに相当する。このように演算された転舵対応角θpは、減算器94及び上記反力成分演算部73に出力される。減算器94には、転舵対応角θpに加え、目標操舵角θh*(目標転舵対応角)が入力される。
目標転舵トルク演算部92には、減算器94において目標操舵角θh*(目標転舵対応角)から転舵対応角θpを差し引いた角度偏差Δθpが入力される。そして、目標転舵トルク演算部92は、角度偏差Δθpに基づき、転舵対応角θpを目標操舵角θh*にフィードバック制御するための制御量として、転舵側モータ44が付与する転舵力の目標値となる目標転舵トルクTt*を演算する。具体的には、目標転舵トルク演算部92は、角度偏差Δθpを入力とする比例要素、積分要素及び微分要素のそれぞれの出力値の和を、目標転舵トルクTt*として演算する。
転舵側モータ制御信号演算部93には、目標転舵トルクTt*に加え、回転角θt及び相電流値Iut,Ivt,Iwtが入力される。転舵側モータ制御信号演算部93は、目標転舵トルクTt*に基づいて、d/q座標系におけるq軸上の転舵側q軸目標電流値Iqt*を演算する。なお、本実施形態では、d軸上の転舵側d軸目標電流値Idt*は、基本的にゼロに設定される。そして、転舵側モータ制御信号演算部93は、d/q座標系における電流フィードバック制御を実行することにより、上記転舵側駆動回路67に出力する転舵側モータ制御信号Mtを生成する。
具体的には、転舵側モータ制御信号演算部93は、回転角θtに基づいて相電流値Iut,Ivt,Iwtをd/q座標上に写像することにより、d/q座標系における転舵側モータ44の実電流値であるd軸電流値Idt及びq軸電流値Iqtを演算する。そして、転舵側モータ制御信号演算部93は、d軸電流値Idtを転舵側d軸目標電流値Idt*に追従させるべく、またq軸電流値Iqtを転舵側q軸目標電流値Iqt*に追従させるべく、d軸及びq軸上の各電流偏差に基づいて目標電圧値を演算し、該目標電圧値に基づくデューティ比を有する転舵側モータ制御信号Mtを生成する。なお、転舵側モータ制御信号Mtを生成する過程で演算したq軸電流値Iqtは、上記反力成分演算部73に出力される。
このように演算された転舵側モータ制御信号Mtは、転舵側駆動回路67に出力される。これにより、転舵側モータ44には、転舵側駆動回路67から転舵側モータ制御信号Mtに応じた駆動電力が供給される。そして、転舵側モータ44は、目標転舵トルクTt*に示される転舵力を転舵輪4に付与する。
次に、反力成分演算部73の構成について説明する。
反力成分演算部73には、車速V、操舵角θh、転舵対応角θp、目標操舵角θh*及びq軸電流値Iqtが入力される。反力成分演算部73は、これらの状態量に基づいて反力成分Firを演算し、目標操舵角演算部74に出力する。
反力成分演算部73には、車速V、操舵角θh、転舵対応角θp、目標操舵角θh*及びq軸電流値Iqtが入力される。反力成分演算部73は、これらの状態量に基づいて反力成分Firを演算し、目標操舵角演算部74に出力する。
図4に示すように、反力成分演算部73は、軸力演算部としての配分軸力演算部101と、規制反力演算部としてのエンド反力演算部102と、規制反力演算部としての障害物当て反力演算部103と、反力選択部104とを備えている。配分軸力演算部101は、ラック軸32の軸力に応じた配分軸力Fdを演算する。エンド反力演算部102は、ステアリングホイール11の操舵角θhの絶対値が限界舵角に近づく場合に、更なる切り込み操舵が行われるのに抗する反力である規制反力としてのエンド反力Fieを演算する。障害物当て反力演算部103は、転舵輪4が転舵により縁石等の障害物に当たっている状況になる場合に、更なる切り込み操舵が行われるのに抗する反力である規制反力としての障害物当て反力Foを演算する。そして、反力成分演算部73は、配分軸力Fdに対し、エンド反力Fie及び障害物当て反力Foのうちの絶対値が最も大きな反力を加算した値を反力成分Firとして出力する。
詳しくは、配分軸力演算部101は、電流軸力(路面軸力)Ferを演算する電流軸力演算部111と、角度軸力(理想軸力)Fibを演算する角度軸力演算部112と、車両状態量軸力Fyrを演算する車両状態量軸力演算部113とを備えている。なお、電流軸力Fer、角度軸力Fib及び車両状態量軸力Fyrは、それぞれトルクの次元(N・m)で演算される。また、反力成分演算部73は、転舵輪4に対して路面から加えられる軸力(路面から伝達される路面情報)が反映されるように、角度軸力Fib、電流軸力Fer及び車両状態量軸力Fyrを所定割合で配分して軸力としての配分軸力Fdを演算する配分処理部114を備えている。
角度軸力演算部112には、車速V及び目標操舵角θh*(目標転舵対応角)が入力される。角度軸力演算部112は、転舵輪4に作用する軸力(転舵輪4に伝達される伝達力)の理想値であって、目標操舵角θh*に基づいて路面情報が反映されない角度軸力Fibを演算する。具体的には、角度軸力演算部112は、目標操舵角θh*の絶対値が大きくなるほど、角度軸力Fibの絶対値が大きくなるように演算する。また、角度軸力演算部112は、車速Vが大きくなるにつれて角度軸力Fibの絶対値が大きくなるように演算する。このように演算された角度軸力Fibは、配分処理部114に出力される。
電流軸力演算部111には、転舵側モータ44のq軸電流値Iqtが入力される。電流軸力演算部111は、転舵輪4に作用する軸力(転舵輪4に伝達される伝達力)の推定値であって、路面情報が反映された電流軸力Ferをq軸電流値Iqtに基づいて演算する。具体的には、電流軸力演算部111は、転舵側モータ44によってラック軸32に加えられるトルクと、転舵輪4に対して路面から加えられる力に応じたトルクとが釣り合うとして、q軸電流値Iqtの絶対値が大きくなるほど、電流軸力Ferの絶対値が大きくなるように演算する。このように演算された電流軸力Ferは、配分処理部114に出力される。
車両状態量軸力演算部113には、ヨーレートγ及び横加速度LAが入力される。車両状態量軸力演算部113は、車両に加わる横力が近似的にラック軸32に作用する軸力とみなすことができることを踏まえ、下記(2)を用いて車両状態量軸力Fyrを演算する。
Fyr=Kla×横加速度LA+Kγ×γ’…(2)
なお、「γ’」は、ヨーレートγの微分値を示し、「Kla」及び「Kγ」は、試験等により予め設定された係数を示す。このように演算された車両状態量軸力Fyrは、配分処理部114に出力される。
なお、「γ’」は、ヨーレートγの微分値を示し、「Kla」及び「Kγ」は、試験等により予め設定された係数を示す。このように演算された車両状態量軸力Fyrは、配分処理部114に出力される。
配分処理部114には、車速V、電流軸力Fer、角度軸力Fib及び車両状態量軸力Fyrが入力される。配分処理部114には、電流軸力Ferと、角度軸力Fibと、車両状態量軸力Fyrとの配分割合が予め設定されている。なお、本実施形態では、当該配分割合は、車速Vに応じて変化するように設定されている。配分処理部114は、入力された車速Vに応じた配分割合で電流軸力Fer、角度軸力Fib及び車両状態量軸力Fyrを配分し、配分軸力Fdを演算する。このように演算された配分軸力Fdは、加算器105に出力される。
エンド反力演算部102には、目標操舵角θh*(目標転舵対応角)が入力される。エンド反力演算部102は、目標操舵角θh*とエンド反力Fieとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することにより目標操舵角θh*に応じたエンド反力Fieを演算する。マップには、閾値角度θieが設定されており、目標操舵角θh*の絶対値が閾値角度θie以下の場合には、エンド反力Fieとしてゼロが演算され、目標操舵角θh*が閾値角度θieを超えると、絶対値がゼロよりも大きなエンド反力Fieが演算される。このように演算されたエンド反力Fieは、反力選択部104及び操舵力成分演算部72に出力される。なお、エンド反力Fieは、目標操舵角θh*が閾値角度θieを超えてある程度大きくなると、人の力ではそれ以上の切り込み操舵ができないほどに大きな絶対値となるように設定されている。つまり、本実施形態では、目標操舵角θh*が閾値角度θieを超える状況が、転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況の一に該当する。
ここで、閾値角度θieは、ラックエンド35がラックハウジング33に当接することでラック軸32の軸方向移動が規制される機械的なラックエンド位置よりも中立位置側に設けられた仮想ラックエンド位置での転舵対応角θpの値に設定されている。また、閾値角度θie(仮想ラックエンド位置での転舵対応角θp)は、操舵部3と転舵部5とが連結されていると仮定した場合における操舵部3との機械的構成との関係において、スパイラルケーブル装置21により最大限許容されるステアリングホイール11の操舵エンド位置での操舵角θhよりも中立位置側に設定されている。つまり、本実施形態の操舵装置2では、仮想ラックエンド位置が転舵部5の舵角限度位置として設定されるとともに、操舵エンド位置が操舵部3の舵角限度位置として設定されており、第1ピニオン軸31がステアリングシャフト12に連結されていると仮定した場合、転舵部5(転舵輪4)が先に舵角限度位置に到達する。そして、閾値角度θieが操舵装置2に応じて設定された舵角閾値に相当する。
障害物当て反力演算部103には、q軸電流値Iqtに加え、減算器106において操舵角θhから転舵対応角θpを差し引いた角度偏差Δθx、及び転舵対応角θpを微分することにより得られる転舵速度ωtが入力される。本実施形態の障害物当て反力演算部103は、これらの状態量に基づいて障害物当て反力Foを付与すべき状況に対する近似度合いを示す障害物当てゲインGoを演算し、該障害物当てゲインGoに基づいて障害物当て反力Foを演算する。
詳しくは、図5に示すように、障害物当て反力演算部103は、q軸電流値Iqtに基づく電流ゲインGoiを演算する電流ゲイン演算部121と、角度偏差Δθxに基づく角度ゲインGoaを演算する角度ゲイン演算部122と、転舵速度ωtに基づく速度ゲインGosを演算する速度ゲイン演算部123とを備えている。
電流ゲイン演算部121には、q軸電流値Iqtが入力される。電流ゲイン演算部121は、q軸電流値Iqtの絶対値と電流ゲインGoiとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することによりq軸電流値Iqtに応じた電流ゲインGoiを演算する。このマップは、q軸電流値Iqtの絶対値がゼロの場合に電流ゲインGoiが「0」となり、q軸電流値Iqtの絶対値の増大に比例して電流ゲインGoiが増大する。そして、q軸電流値Iqtの絶対値が電流閾値Ithよりも大きくなると、電流ゲインGoiが「1」となるように設定されている。つまり、本実施形態では、転舵輪4が転舵により障害物に当たっている状況に近似すると判断するための条件の1つとして、転舵輪4を転舵させようとしていることを採用し、q軸電流値Iqtの絶対値が大きいほど、転舵輪4が転舵により障害物に当たっている状況に近似すると判断する。なお、電流閾値Ithは、転舵側モータ44に供給された場合に、通常の路面であれば転舵輪4を転舵することが可能な電流値であり、予め試験等により設定されている。このように演算された電流ゲインGoiは、乗算器124に入力される。
角度ゲイン演算部122には、角度偏差Δθxが入力される。角度ゲイン演算部122は、角度偏差Δθxの絶対値と角度ゲインGoaとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することにより角度偏差Δθxに応じた角度ゲインGoaを演算する。このマップは、角度偏差Δθxの絶対値がゼロの場合に角度ゲインGoaが「0」となり、角度偏差Δθxの絶対値の増大に比例して角度ゲインGoaが増大する。そして、角度偏差Δθxの絶対値が角度偏差閾値Δθthよりも大きくなると、角度ゲインGoaが「1」となるように設定されている。つまり、本実施形態では、転舵輪4が転舵により障害物に当たっている状況に近似すると判断するための条件の1つとして、操舵角θhと転舵対応角θpとの間の偏差が大きいことを採用し、角度偏差Δθxの絶対値が大きいほど、転舵輪4が転舵により障害物に当たっている状況に近似すると判断する。なお、角度偏差閾値Δθthは、センサのノイズ等を考慮しても操舵角θhと転舵対応角θpとがずれているとみなすことが可能な角度であり、予め試験等により設定されている。このように演算された角度ゲインGoaは、乗算器124に入力される。
速度ゲイン演算部123には、転舵速度ωtが入力される。速度ゲイン演算部123は、転舵速度ωtの絶対値と速度ゲインGosとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することにより転舵速度ωtに応じた速度ゲインGosを演算する。このマップは、転舵速度ωtの絶対値がゼロの場合に速度ゲインGosが「1」となり、転舵速度ωtの絶対値の増大に比例して速度ゲインGosが減少する。そして、転舵速度ωtの絶対値が速度閾値ωthよりも大きくなると、速度ゲインGosが「0」となるように設定されている。つまり、本実施形態では、転舵輪4が転舵により障害物に当たっている状況に近似すると判断するための条件の1つとして、転舵速度ωtが低いことを採用し、転舵速度ωtの絶対値が低いほど、転舵輪4が転舵により障害物に当たっている状況に近似すると判断する。なお、速度閾値ωthは、センサのノイズ等を考慮しても転舵輪4が転舵しているとみなすことが可能な速度であり、予め試験等により設定されている。このように演算された速度ゲインGosは、乗算器124に入力される。
障害物当て反力演算部103は、乗算器124において、電流ゲインGoiと、角度ゲインGoaと、速度ゲインGosとを掛け合わせることにより、障害物当て反力Foを付与すべき状況に対する近似度合いを示す障害物当てゲインGoを演算する。このように演算された障害物当てゲインGoは、反力演算処理部125に出力される。
反力演算処理部125は、障害物当てゲインGoと障害物当て反力Foとの関係を定めたマップを備えており、同マップを参照することにより障害物当てゲインGoに応じた障害物当て反力Foを演算する。このマップは、障害物当てゲインGoがゼロの場合に障害物当て反力Foが「0」となり、障害物当てゲインGoの増大に比例して障害物当て反力Foが緩やかに増大する。そして、障害物当てゲインGoがゲイン閾値Gthよりも大きくなると、障害物当てゲインGoの増大に比例して障害物当て反力Foが急激に増大する。なお、ゲイン閾値Gthは、転舵輪4が転舵により障害物に当たっている状況と判断しても差し支えないゲインの大きさであり、予め試験等により設定されている。また、障害物当て反力Foは、障害物当てゲインGoがゲイン閾値Gthを超えてある程度大きくなると、人の力ではそれ以上の切り込み操舵ができないほどに大きな絶対値となるように設定されている。つまり、本実施形態では、障害物当てゲインGoがゲイン閾値Gthを超える状況が、転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況の他の一に該当する。これにより、障害物当てゲインGoがゲイン閾値Gth以下の領域では、障害物当て反力Foにより転舵輪4のタイヤ(ゴム)部分のみが障害物に当たった際の反力を再現し、障害物当てゲインGoがゲイン閾値Gthよりも大きな領域では、障害物当て反力Foにより転舵輪4のホイール部分が障害物に当たった際の反力を再現している。このように演算された障害物当て反力Foは、反力選択部104(図4参照)及び操舵力成分演算部72(図2参照)に出力される。
図4に示すように、反力選択部104には、エンド反力Fie及び障害物当て反力Foに加え、操舵角θhを微分することにより得られる操舵速度ωhが入力される。反力選択部104は、エンド反力Fie及び障害物当て反力Foのうちの絶対値が大きい反力を選択し、当該反力の符号(方向)を操舵速度ωhに示される符号(方向)とした値を選択反力Fslとして加算器105に出力する。そして、反力成分演算部73は、加算器105において、上記配分軸力Fdに選択反力Fslを加算した値を反力成分Firとして演算し、目標操舵角演算部74(図2参照)に出力する。
次に、操舵力成分演算部72による操舵力成分Tstの変更について説明する。
図3に示すように、本実施形態の操舵力成分演算部72は、転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況になる場合に、転舵輪4の転舵が制限される状況にならない場合に比べ、操舵力成分Tstの絶対値を小さくする。
図3に示すように、本実施形態の操舵力成分演算部72は、転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況になる場合に、転舵輪4の転舵が制限される状況にならない場合に比べ、操舵力成分Tstの絶対値を小さくする。
詳しくは、付加トルク演算部81には、操舵トルクThに加え、エンド反力Fie及び障害物当て反力Foが入力される。付加トルク演算部81は、エンド反力Fie及び障害物当て反力Foの少なくとも一方が予め設定された所定反力Fthよりも大きいか否かを判定する。なお、所定反力Fthは、障害物当てゲインGoの値がゲイン閾値Gthであるときの障害物当て反力Foの値よりも大きな値に設定されている。そして、付加トルク演算部81は、エンド反力Fie及び障害物当て反力Foの少なくとも一方が所定反力Fthよりも大きい場合には、操舵トルクThに基づいて演算した付加トルクTadをゼロに変更し、加算器82及び目標操舵角演算部74に出力する。一方、付加トルク演算部81は、エンド反力Fie及び障害物当て反力Foの双方が所定反力Fth以下である場合には、操舵トルクThに基づいて演算した付加トルクTadをそのまま加算器82及び目標操舵角演算部74に出力する。
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
(1)操舵力成分演算部72は、転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況となる場合に、転舵輪4の転舵が制限される状況とならない場合に比べ、操舵力成分Tstの絶対値を小さくする。そのため、エンド反力Fie又は障害物当て反力Foが足し合わされて反力成分Firが増加したことによる目標反力トルクTs*の増加が、操舵力成分Tstによって妨げられることを低減できる。これにより、転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況となる場合に、適切な操舵反力を付与して操舵をしっかりと規制できる。
(1)操舵力成分演算部72は、転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況となる場合に、転舵輪4の転舵が制限される状況とならない場合に比べ、操舵力成分Tstの絶対値を小さくする。そのため、エンド反力Fie又は障害物当て反力Foが足し合わされて反力成分Firが増加したことによる目標反力トルクTs*の増加が、操舵力成分Tstによって妨げられることを低減できる。これにより、転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況となる場合に、適切な操舵反力を付与して操舵をしっかりと規制できる。
(2)付加トルク演算部81は、転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況となる場合に、付加トルクTadをゼロとするため、操舵力成分Tstの増加を好適に抑制できる。
(第2実施形態)
次に、操舵制御装置の第2実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第1実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
次に、操舵制御装置の第2実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第1実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
図6に示すように、本実施形態の操舵側制御部61は、転舵輪4の転舵角に換算可能な転舵対応角θpの目標値である目標転舵対応角θp*を演算する目標転舵対応角演算部131を備えており、目標操舵角演算部74を備えていない。
操舵側制御部61は、操舵力成分Tst及び反力成分Firが入力される減算器132を備えており、減算器132において操舵力成分Tstから反力成分Firを差し引くことにより入力トルクTin*を演算する。このように演算された入力トルクTin*は、目標反力トルク演算部75及び目標転舵対応角演算部131に出力される。
本実施形態の目標反力トルク演算部75は、入力トルクTin*に基づいて操舵側モータ14が付与する操舵反力の目標値である目標反力トルクTs*を演算する。具体的には、目標反力トルク演算部75は、入力トルクTin*が大きいほど、より大きな絶対値を有する目標反力トルクTs*を演算する。
目標転舵対応角演算部131には、入力トルクTin*及び車速Vが入力される。目標転舵対応角演算部131は、上記第1実施形態の目標操舵角演算部74が目標操舵角θh*を演算する際の演算処理と同様の演算処理によって目標転舵対応角θp*を演算する。このように演算された目標転舵対応角θp*は、上記第1実施形態の目標操舵角θh*と同様の値であり、転舵側制御部66及び反力成分演算部73に出力される。
反力成分演算部73は、上記第1実施形態と同様に反力成分Firを演算し、該反力成分Firの演算過程で得られたエンド反力Fie及び障害物当て反力Foを操舵力成分演算部72に出力する。そして、操舵力成分演算部72の付加トルク演算部81(図3参照)は、転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況になる場合に、転舵輪4の転舵が制限される状況にならない場合に比べ、付加トルクTadの絶対値を小さくする。
以上、本実施形態では、上記第1実施形態の(1),(2)の作用及び効果と同様の作用予備効果を奏する。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記各実施形態において、付加トルク演算部81が、操舵トルクTh以外の状態量を加味して付加トルクTadを演算してもよい。例えば、付加トルク演算部81は、車速Vが遅くなるほど、絶対値が大きくなるように付加トルクTadを演算してもよい。
・上記各実施形態において、操舵力成分演算部72が付加トルク演算部81以外に、付加トルクTadの値を補正する補正量を演算する補正量演算部を備えていてもよい。この場合、補正量が操舵トルクThと同一方向の成分であれば、転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況になる場合に、当該補正量を小さくしてもよく、反対方向の成分であれば、変更しなくてもよい。
・上記各実施形態では、転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況になる場合に、付加トルクTadをゼロした。しかし、これに限らず、転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況になる場合に、転舵輪4の転舵が制限される状況にならない場合に比べ、操舵力成分Tstの絶対値が小さくなれば、付加トルクTadをゼロよりも大きな値に変更してもよい。また、転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況になる場合に、例えば付加トルクTadを変更せず、操舵力成分Tstに「1」未満のゲインを乗算することにより、操舵力成分Tstの絶対値を、転舵輪4の転舵が制限される状況にならない場合に比べて小さくしてもよい。
・上記各実施形態において、エンド反力演算部102のマップの形状は適宜変更可能である。例えば目標操舵角θh*が閾値角度θie以下の場合に、該目標操舵角θh*の増大に基づいてエンド反力Fieが緩やかに増大し、目標操舵角θh*が閾値角度θieよりも大きくなると、該目標操舵角θh*の増大に比例してエンド反力Fieが急激に増大するようにしてもよい。同様に、反力演算処理部125のマップの形状は適宜変更可能であり、例えば障害物当てゲインGoがゲイン閾値Gth以下の場合に、障害物当て反力Foがゼロとなるようにしてもよい。なお、これらのマップの形状に応じて、所定反力Fthの値を適宜変更可能であることは言うまでもない。
・上記各実施形態において、反力成分演算部73が、エンド反力演算部102及び障害物当て反力演算部103のいずれか一方のみを備える構成としてもよい。また、反力成分演算部73が、他の規制反力を演算する規制反力演算部を採用してもよい。こうした他の規制反力としては、車載電源Bの電圧が低下し、転舵側モータ44により十分な転舵力を付与できない場合に付与する反力を採用できる。
・上記各実施形態において、配分軸力Fdにおける電流軸力Fer、角度軸力Fib及び車両状態量軸力Fyrの配分割合を、車速Vと関係なく一定としてもよい。また、配分割合を車速V以外の状態量、例えば車載のエンジン等の制御パターンの設定状態を示すドライブモードに応じて配分割合を変更してもよい。
・上記各実施形態では、電流軸力Fer、角度軸力Fib及び車両状態量軸力Fyrに基づいて配分軸力Fdを演算したが、これに限らず、これらに加えて又は代えて、他の状態量に基づく軸力を用いてもよい。他の状態量に基づく軸力としては、例えばラック軸32の軸力を検出する軸力センサの検出値に基づく軸力や、ハブユニット52により検出されるタイヤ力に基づく軸力等を採用できる。
・上記各実施形態では、配分軸力Fdを反力成分Firの基礎としたが、これに限らず、単一の軸力(例えば電流軸力Fer)を反力成分の基礎としてもよい。
・上記各実施形態では、操舵力成分演算部72は、エンド反力Fie及び障害物当て反力Foに基づいて、転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況になるか否かを判定したが、これに限らず、例えば選択反力Fslに基づいて、同様に転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況になるか否かを判定してもよい。また、操舵力成分演算部72は、例えば目標操舵角θh*が閾値角度θieを超えた場合、又は障害物当てゲインGoがゲイン閾値Gthを超えた場合に転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況になると判定してもよく、転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況になるか否かの判定態様は適宜変更可能である。
・上記各実施形態では、操舵力成分演算部72は、エンド反力Fie及び障害物当て反力Foに基づいて、転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況になるか否かを判定したが、これに限らず、例えば選択反力Fslに基づいて、同様に転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況になるか否かを判定してもよい。また、操舵力成分演算部72は、例えば目標操舵角θh*が閾値角度θieを超えた場合、又は障害物当てゲインGoがゲイン閾値Gthを超えた場合に転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況になると判定してもよく、転舵輪4の少なくとも一方向への転舵が制限される状況になるか否かの判定態様は適宜変更可能である。
・上記各実施形態では、操舵角θhと転舵対応角θpとの舵角比を一定としたが、これに限らず、これらが車速等に応じて可変としてもよい。なお、この場合には、目標操舵角θh*と目標転舵対応角とが異なる値になる。
・上記各実施形態では、角度軸力Fibを目標操舵角θh*(目標転舵対応角)に基づいて演算したが、これに限らず、例えば操舵角θhに基づいて演算してもよく、また操舵トルクThや車速V等、他のパラメータを加味する等、他の方法で演算してもよい。
・上記各実施形態において、目標操舵角演算部74が車速Vを用いずに目標操舵角θh*を演算してもよい。
・上記各実施形態において、目標操舵角演算部74がサスペンションやホイールアライメント等の仕様によって決定されるバネ係数Kを用いた、所謂バネ項を追加してモデル化したモデル式を利用して目標操舵角θh*を演算してもよい。
・上記各実施形態において、目標操舵角演算部74がサスペンションやホイールアライメント等の仕様によって決定されるバネ係数Kを用いた、所謂バネ項を追加してモデル化したモデル式を利用して目標操舵角θh*を演算してもよい。
・上記各実施形態では、目標反力トルク演算部75が基礎反力トルクに付加トルクTadを加算して目標反力トルクTs*を演算したが、これに限らず、例えば付加トルクTadを加算せず、基礎反力トルクをそのまま目標反力トルクTs*として演算してもよい。
・上記各実施形態において、第1ラックアンドピニオン機構34に代えて、例えばブッシュ等によりラック軸32を支持してもよい。
・上記各実施形態において、転舵側アクチュエータ43として、例えばラック軸32の同軸上に転舵側モータ44を配置するものや、ラック軸32と平行に転舵側モータ44を配置するもの等を用いてもよい。
・上記各実施形態において、転舵側アクチュエータ43として、例えばラック軸32の同軸上に転舵側モータ44を配置するものや、ラック軸32と平行に転舵側モータ44を配置するもの等を用いてもよい。
・上記各実施形態では、操舵制御装置1の制御対象となる操舵装置2を、操舵部3と転舵部5との間の動力伝達を分離したリンクレスのステアバイワイヤ式操舵装置としたが、これに限らず、クラッチにより操舵部3と転舵部5との間の動力伝達を断接可能なステアバイワイヤ式操舵装置としてもよい。
例えば図7に示す例では、操舵部3と転舵部5との間には、クラッチ201が設けられている。クラッチ201は、その入力側要素に固定された入力側中間軸202を介してステアリングシャフト12に連結されるとともに、その出力側要素に固定された出力側中間軸203を介して第1ピニオン軸31に連結されている。そして、操舵制御装置1からの制御信号によりクラッチ201が解放状態となることで、操舵装置2はステアバイワイヤモードとなり、クラッチ201が締結状態となることで、操舵装置2は電動パワーステアリングモードとなる。
次に、上記各実施形態及び変形例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(イ)前記操舵力成分演算部は、前記操舵トルクと前記付加トルクとに基づいて、前記操舵力成分を演算する操舵制御装置。
(イ)前記操舵力成分演算部は、前記操舵トルクと前記付加トルクとに基づいて、前記操舵力成分を演算する操舵制御装置。
(ロ)前記反力成分演算部は、前記転舵輪が連結される転舵軸に対して前記反対方向に作用する軸力を演算する軸力演算部を備え、前記軸力及び前記規制反力に基づいて、前記反力成分を演算する操舵制御装置。
1…操舵制御装置、2…操舵装置、3…操舵部、4…転舵輪、5…転舵部、11…ステアリングホイール、12…ステアリングシャフト、14…操舵側モータ、61…操舵側制御部(制御部)、72…操舵力成分演算部、73…反力成分演算部、74…目標操舵角演算部、75…目標反力トルク演算部、81…付加トルク演算部、101…配分軸力演算部、102…エンド反力演算部(規制反力演算部)、103…障害物当て反力演算部(規制反力演算部)、111…電流軸力演算部、112…角度軸力演算部、113…車両状態量軸力演算部、114…配分処理部、125…反力演算処理部、Fd…配分軸力、Fer…電流軸力、Fib…角度軸力、Fyr…車両状態量軸力、Fie…エンド反力、Fo…障害物当て反力、Tst…操舵力成分、Fir…反力成分、Tad…付加トルク、Th…操舵トルク、Ts*…目標反力トルク、Tt*…目標転舵トルク、θh…操舵角、θp…転舵対応角、θh*…目標操舵角、θp*…目標転舵対応角。
Claims (4)
- 操舵部と、前記操舵部に入力される操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵部との間の動力伝達が分離した構造を有する操舵装置を制御対象とし、
前記操舵部に入力される操舵に抗する力である操舵反力を与える操舵側モータの作動を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記操舵装置に対して入力される操舵トルクと同一方向に作用する力である操舵力成分を演算する操舵力成分演算部と、
前記操舵装置に対して前記操舵トルクと反対方向に作用する力である反力成分を演算する反力成分演算部とを備え、
前記操舵力成分及び前記反力成分に基づいて、前記操舵反力の目標値となる目標反力トルクを演算するものであり、
前記反力成分演算部は、前記転舵輪の少なくとも一方向への転舵が制限される状況となる場合に、該転舵輪を少なくとも一方向へ転舵させる操舵を規制するための規制反力を演算する規制反力演算部を備え、
前記操舵力成分演算部は、前記転舵輪の少なくとも一方向への転舵が制限される状況となる場合には、前記転舵輪の転舵が制限される状況とならない場合に比べ、前記操舵力成分の絶対値を小さくする操舵制御装置。 - 請求項1に記載の操舵制御装置において、
前記操舵力成分演算部は、前記操舵トルクに基づいて前記同一方向に作用する付加トルクを演算する付加トルク演算部を備え、
前記付加トルク演算部は、前記転舵輪の少なくとも一方向への転舵が制限される状況となる場合には、前記付加トルクの絶対値をゼロとする操舵制御装置。 - 請求項1又は2に記載の操舵制御装置において、
前記規制反力演算部は、前記操舵部に連結されるステアリングホイールの操舵角が前記操舵装置に応じて設定された舵角閾値を超える状況になる場合に、前記規制反力としてのエンド反力を演算するエンド反力演算部である操舵制御装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の操舵制御装置において、
前記規制反力演算部は、前記転舵輪が転舵により障害物に当たっている状況になる場合に、前記規制反力としての障害物当て反力を演算する障害物当て反力演算部である操舵制御装置。
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