JP2022179082A - Controller for vehicular steering system and steer-by-wire system having the same - Google Patents

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JP2022179082A JP2021086326A JP2021086326A JP2022179082A JP 2022179082 A JP2022179082 A JP 2022179082A JP 2021086326 A JP2021086326 A JP 2021086326A JP 2021086326 A JP2021086326 A JP 2021086326A JP 2022179082 A JP2022179082 A JP 2022179082A
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Takaaki Uemoto
貴弘 椿
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Abstract

To provide a controller for a vehicular steering system and an SBW system having the same, capable of suppressing an increase in the power consumption of a motor and a rise in the temperature of the motor by generating an appropriate reaction force according to a steering state.SOLUTION: A controller for a vehicular steering system, having a torsion bar and a steering final end and controlling a steering mechanism, comprises: a first target steering torque generating section including an elastic item generating section in which a first torque signal to be output functions as a steering reaction force when the magnitude of a steering angle exceeds a threshold value set at a neighbor of a final end angle, for computing a first target steering torque at least on the basis of the first torque signal; a first converting section for computing a first target twist angle at least on the basis of the first target steering torque; and a first twist angle control section for computing a first current command value at least on the basis of the first target twist angle. The elastic item generating section has a characteristic that a threshold value fluctuates following a steering angle and the proportion of the fluctuation of a threshold value to the fluctuation of a steering angle under a steering return increase state becomes smaller as a steering angle speed is higher.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、操舵機構と転舵機構とが機械的に分離されているステアバイワイヤシステム等の車両用操向システムの制御装置に関し、特に、操舵可能な限界となる操舵終端を有する操舵機構を制御する車両用操向システムの制御装置及びそれを備えたステアバイワイヤシステムに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control device for a vehicle steering system such as a steer-by-wire system in which a steering mechanism and a steering mechanism are mechanically separated, and in particular, controls a steering mechanism having a steering end that is the limit of steerability. The present invention relates to a control device for a vehicle steering system and a steer-by-wire system including the same.

車両用操向システムの1つとして、運転者が操作するハンドルを有する操舵機構と転舵輪を転舵する転舵機構とが機械的に分離されているステアバイワイヤ(SBW)システムがある。SBWシステムでは、ハンドルの操作を電気信号によって転舵機構に伝えて転舵輪を転舵すると共に、運転者に適切な操舵感を与えるための操舵反力を操舵機構で生成する。操舵機構は反力用モータを備える反力アクチュエータにより操舵反力を生成し、転舵機構は転舵用モータを備える転舵アクチュエータにより転舵輪を転舵する。反力アクチュエータとハンドルはコラム軸を介して機械的に接続されており、反力アクチュエータが生成した反力(トルク)が、コラム軸とハンドルを介して運転者に伝達される。 As one vehicle steering system, there is a steer-by-wire (SBW) system in which a steering mechanism having a steering wheel operated by a driver and a steering mechanism for steering steered wheels are mechanically separated. In the SBW system, the operation of the steering wheel is transmitted to the steering mechanism by an electric signal to steer the steered wheels, and the steering mechanism generates a steering reaction force for giving an appropriate steering feeling to the driver. The steering mechanism generates a steering reaction force with a reaction force actuator having a reaction force motor, and the steering mechanism steers the steered wheels with a steering actuator having a steering motor. The reaction force actuator and the steering wheel are mechanically connected via the column shaft, and the reaction force (torque) generated by the reaction force actuator is transmitted to the driver via the column shaft and the steering wheel.

SBWシステムにおいて、操舵機構に操舵可能な限界となる操舵終端を設け、ハンドルの操舵角に上限値を設定することがある。これは、ハンドルに種々の電気部品を設置し、車両に固定された制御器とそれらをケーブルで接続する場合のケーブルに起因する問題の回避等を目的としたものである。例えば、特許第6167634号公報(特許文献1)では、ステアリングシャフトの径方向に延びる溝形状の第1転動路を有する第1プレートと、ステアリングシャフトの周方向に螺旋状に形成された溝形状の第2転動路を有する第2プレートを重ね合わせ、両転動路に挟み込まれて転動可能なボールを有する回転制限機構を備えるステアバイワイヤが提案されている。第1プレートはステアリングシャフトと一体で回転し、第2プレートは回転しないようになっているので、ハンドルを回転し、第1プレートがステアリングシャフトと一体で回転すると、ボールは第2転動路に沿って移動する。そして、ボールが第2転動路の端面に接触すると、移動が制限されるので、ハンドルの回転も制限されることになる。 In the SBW system, there is a case where the steering mechanism is provided with a steering end, which is the steerable limit, and an upper limit value is set for the steering angle of the steering wheel. This is intended to avoid problems caused by cables when installing various electric parts on the steering wheel and connecting them with a controller fixed to the vehicle. For example, in Japanese Patent No. 6167634 (Patent Document 1), a first plate having a groove-shaped first rolling path extending in the radial direction of the steering shaft and a groove-shaped groove spirally formed in the circumferential direction of the steering shaft A steer-by-wire has been proposed in which a second plate having a second rolling path is superimposed and provided with a rotation limiting mechanism having a ball that is sandwiched between the two rolling paths and that can roll. Since the first plate rotates together with the steering shaft and the second plate does not rotate, when the steering wheel rotates and the first plate rotates together with the steering shaft, the balls move to the second rolling path. move along. When the ball comes into contact with the end surface of the second rolling path, the movement of the ball is restricted, so the rotation of the handle is also restricted.

このように操舵機構に操舵終端を設けた場合、操舵終端まで操舵したときに衝突が生じ、衝突音が発生し、運転者が不快に感じることがある。 When the steering mechanism is provided with the steering end in this manner, a collision occurs when the steering is steered to the steering end, and a collision noise is generated, which may make the driver feel uncomfortable.

この問題への対策として、特許文献1のステアバイワイヤでは、物理的な方法を採用している。即ち、特許文献1の回転制限機構では、端面近くの溝の深さを他よりも小さくする等して、ボールの摩擦力を大きくし、運転者の操舵速度を低下させて、端面に衝突する速度を低下させている。 As a countermeasure against this problem, the steer-by-wire of Patent Document 1 employs a physical method. That is, in the rotation limiting mechanism of Patent Document 1, the depth of the groove near the end face is made smaller than the others to increase the frictional force of the ball, thereby reducing the steering speed of the driver and causing the ball to collide with the end face. slowing down.

特許文献1のように物理的な方法で操舵終端での衝突の対策を行う場合、運転者に適切な操舵感を与えるための調整が容易ではなく、調整した後でも経年変化等により操舵感が変わる可能性がある。 When a collision countermeasure is taken at the end of steering by a physical method as in Patent Document 1, it is not easy to make adjustments to give the driver an appropriate steering feeling, and even after the adjustment, the steering feeling deteriorates due to aging and the like. may change.

操舵終端での衝突に対する他の対策方法として、操舵角が操舵終端である最大操舵角に達する前に、反力アクチュエータが生成する反力を上昇させる方法がある。この方法の場合、操舵感の調整が物理的な方法よりも容易である。例えば、特開2017-24624号公報(特許文献2)では、転舵角と操舵角双方が上限値を超えようとするステアリングの操作がなされる事態を抑制するために、操舵角が操舵角閾値以上となる場合に急激に大きくなる第1反力と、転舵角が転舵角閾値以上となる場合に急激に大きくなる第2反力を設定し、第1反力と第2反力の和に基づき、目標操舵角を設定するSBWシステムが提案されている。このように目標操舵角を設定することにより、特許文献2のSBWシステムは、操舵角が上限値を超えようとするステアリングの操作がなされる事態を抑制している。 As another countermeasure against collision at the end of steering, there is a method of increasing the reaction force generated by the reaction force actuator before the steering angle reaches the maximum steering angle, which is the end of steering. In the case of this method, it is easier to adjust the steering feel than with a physical method. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-24624 (Patent Document 2), the steering angle is set to the steering angle threshold value in order to suppress the steering operation in which both the turning angle and the steering angle exceed the upper limit values. A first reaction force that sharply increases when the turning angle exceeds the turning angle threshold value or a second reaction force that sharply increases when the turning angle becomes equal to or greater than the turning angle threshold is set. SBW systems have been proposed that set a target steering angle based on the sum. By setting the target steering angle in this way, the SBW system of Patent Literature 2 suppresses a steering operation that would cause the steering angle to exceed the upper limit.

特許第6167634号公報Japanese Patent No. 6167634 特開2017-24624号公報JP 2017-24624 A

しかしながら、特許文献2のSBWシステムのように操舵角に応じて反力を上昇させる場合、遅い操舵や操舵トルクが小さいとき、上昇させられた反力が強く働き過ぎて、操舵角が最大操舵角になる前に操舵終端に達したと運転者が誤認してしまう可能性がある。誤認しないとしても、操舵終端まで操舵するために大きな操舵トルクを与えなければならない可能性がある。また、ハンドルを切り戻す際に、上昇させられた反力のためにキックバックが生じる可能性がある。慣性力が働く速い操舵や操舵トルクが大きいときは、操舵終端を誤認する可能性や大きな操舵トルクを与える可能性は低くなるが、キックバックが生じる可能性は変わらない。また、必要以上に反力を生成すると、モータの消費電力の不必要な増加や、モータの温度の上昇を招くおそれがある。 However, when the reaction force is increased according to the steering angle as in the SBW system of Patent Document 2, when the steering is slow or the steering torque is small, the increased reaction force acts too strongly and the steering angle becomes the maximum steering angle. There is a possibility that the driver will mistakenly think that the steering end has been reached before . Even if there is no misunderstanding, there is a possibility that a large steering torque must be applied in order to steer to the end of the steering. Also, when the steering wheel is turned back, kickback may occur due to the increased reaction force. When the inertial force acts on the fast steering or the steering torque is large, the possibility of erroneously identifying the end of the steering and the possibility of applying a large steering torque decrease, but the possibility of kickback occurring remains the same. In addition, generating an excessive reaction force may cause an unnecessary increase in the power consumption of the motor and an increase in the temperature of the motor.

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、操舵状態に応じて適切な反力を生成し、モータの消費電力の増加やモータの温度の上昇を抑制可能な車両用操向システムの制御装置及びそれを備えたSBWシステムを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the circumstances described above. An object of the present invention is to provide a vehicle steering system control device and an SBW system including the same.

本発明は、トーションバーを備え、操舵可能な限界となる操舵終端を有し、反力アクチュエータを駆動制御することにより、操舵機構を制御する車両用操向システムの制御装置に関し、本発明の上記目的は、操舵角の大きさが、前記操舵終端に対応する角度の近傍に設定される閾値を超えた場合、出力する第1トルク信号が操舵反力として機能する弾性項生成部を具備し、少なくとも前記第1トルク信号に基づく第1目標操舵トルクの演算のための第1目標操舵トルク生成部と、少なくとも前記第1目標操舵トルクに基づく第1目標捩れ角の演算のための第1変換部と、少なくとも前記第1目標捩れ角に基づく、前記トーションバーの捩れ角を追従させるような第1電流指令値の演算のための第1捩れ角制御部とを備え、前記弾性項生成部が、前記操舵角に追従して前記閾値が変動し、前記操舵機構が切増し状態の場合において、前記操舵角の変動に対する前記閾値の変動の割合が、舵角速度が速いときに小さくなる特性を有し、前記第1電流指令値に基づいて前記反力アクチュエータを駆動制御することにより達成される。 The present invention relates to a controller for a vehicle steering system, which includes a torsion bar, has a steering end that is the limit of steerability, and controls a steering mechanism by driving and controlling a reaction force actuator. An object of the present invention is to provide an elastic term generator that outputs a first torque signal that functions as a steering reaction force when the magnitude of the steering angle exceeds a threshold value set in the vicinity of the angle corresponding to the end of the steering, a first target steering torque generator for calculating a first target steering torque based on at least the first torque signal; and a first conversion unit for calculating a first target twist angle based on at least the first target steering torque. and a first torsion angle control unit for calculating a first current command value that follows the torsion angle of the torsion bar based on at least the first target torsion angle, wherein the elastic term generation unit The threshold value fluctuates in accordance with the steering angle, and when the steering mechanism is in a further turning state, the ratio of the fluctuation of the threshold value to the fluctuation of the steering angle becomes smaller when the steering angular velocity is high. , by driving and controlling the reaction force actuator based on the first current command value.

また、本発明の上記目的は、前記弾性項生成部が有する特性が、更に、前記舵角速度が速いとき、前記操舵機構が切戻し状態の場合での前記割合が、前記切増し状態の場合より大きい特性であることにより、或いは、前記弾性項生成部が、前記操舵角に対してローパスフィルタを適用して得られる値を用いて前記閾値を決定することにより、或いは、前記切戻し状態の場合での前記ローパスフィルタの遮断周波数が、前記切増し状態の場合より高く設定されていることにより、或いは、前記弾性項生成部が、前記操舵角の大きさが前記閾値を超えてから大きくなるに従って、前記第1トルク信号の大きさが大きくなる特性を更に有することにより、或いは、前記第1目標操舵トルク生成部が、前記第1トルク信号に対して位相進み補償を行う位相補償部を更に具備することにより、或いは、基本マップを用いて前記操舵角に応じた第2トルク信号を求める基本マップ部を具備し、少なくとも前記第2トルク信号に基づいて第2目標操舵トルクを出力する第2目標操舵トルク生成部を更に備え、前記第1目標操舵トルク生成部からの出力及び前記第2目標操舵トルクより前記第1目標操舵トルクを算出することにより、或いは、基本マップを用いて前記操舵角に応じた第2トルク信号を求める基本マップ部を具備し、少なくとも前記第2トルク信号に基づいて第2目標操舵トルクを出力する第2目標操舵トルク生成部と、前記第2目標操舵トルクを第2目標捩れ角に変換する第2変換部とを更に備え、前記第1変換部からの出力及び前記第2目標捩れ角より前記第1目標捩れ角を算出することにより、或いは、基本マップを用いて前記操舵角に応じた第2トルク信号を求める基本マップ部を具備し、少なくとも前記第2トルク信号に基づいて第2目標操舵トルクを出力する第2目標操舵トルク生成部と、前記第2目標操舵トルクを第2目標捩れ角に変換する第2変換部と、前記第1目標捩れ角に基づいて第2電流指令値を演算する第2捩れ角制御部とを更に備え、前記第1捩れ角制御部からの出力及び前記第2電流指令値より前記第1電流指令値を算出することにより、或いは、前記第2目標操舵トルク生成部が、車速感応であるダンパゲインマップを用いて角速度情報に基づいて第3トルク信号を求めるダンパ演算部を更に具備し、前記第2トルク信号及び前記第3トルク信号より前記第2目標操舵トルクを算出することにより、より効果的に達成される。 Further, the above object of the present invention is characterized in that the characteristic of the elastic term generator is such that when the steering angular velocity is high, the ratio when the steering mechanism is in the return state is higher than that when the steering mechanism is in the additional steering state. or the elastic term generating unit determines the threshold value using a value obtained by applying a low-pass filter to the steering angle; The cut-off frequency of the low-pass filter at is set higher than that in the additional steering state, or the elastic term generation unit increases as the magnitude of the steering angle exceeds the threshold value. or the first target steering torque generating section further comprises a phase compensating section for performing phase lead compensation on the first torque signal. Alternatively, a second target for outputting a second target steering torque based on at least the second torque signal, which includes a basic map section that obtains a second torque signal corresponding to the steering angle using a basic map. A steering torque generator is further provided, and the first target steering torque is calculated from the output from the first target steering torque generator and the second target steering torque, or the steering angle is calculated using a basic map. a second target steering torque generator for outputting a second target steering torque based on at least the second torque signal; a second conversion unit that converts to a target twist angle, and by calculating the first target twist angle from the output from the first conversion unit and the second target twist angle, or using a basic map a second target steering torque generation unit including a basic map unit for obtaining a second torque signal corresponding to the steering angle and outputting a second target steering torque based on at least the second torque signal; and the second target steering. a second conversion section for converting torque into a second target torsion angle; and a second torsion angle control section for calculating a second current command value based on the first target torsion angle, wherein the first torsion angle control By calculating the first current command value from the output from the unit and the second current command value, or by the second target steering torque generating unit based on the angular velocity information using a damper gain map sensitive to vehicle speed further comprising a damper calculation section for obtaining a third torque signal from the second torque signal and calculating the second target steering torque from the second torque signal and the third torque signal. achieved more effectively.

更に、本発明の上記目的は、上記車両用操向システムの制御装置と、前記制御装置により制御される前記操舵機構とを備えるステアバイワイヤシステムにより達成される。 Further, the above object of the present invention is achieved by a steer-by-wire system comprising the vehicle steering system controller and the steering mechanism controlled by the controller.

本発明の車両用操向システムの制御装置によれば、操舵終端に対応する角度の近傍に設定される閾値を操舵角が超えた場合に操舵反力として機能するトルク信号を出力する弾性項生成部の切増し状態での特性を、舵角速度に応じて変更させることにより、適切な反力を生成し、モータの消費電力の増加やモータの温度の上昇を抑制することができる。 According to the vehicle steering system control device of the present invention, an elastic term is generated that outputs a torque signal that functions as a steering reaction force when the steering angle exceeds a threshold value set near the angle corresponding to the steering end. By changing the characteristics in the additional turning state of the part according to the steering angular velocity, it is possible to generate an appropriate reaction force and suppress an increase in the power consumption of the motor and an increase in the temperature of the motor.

本発明に係る制御装置を備えるSBWシステムの概要の例を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing an example of an outline of an SBW system provided with a control device according to the present invention; FIG. コラム軸への各種センサの配設例を示す構造図である。FIG. 4 is a structural diagram showing an example of arrangement of various sensors on a column shaft; 本発明の構成例(第1実施形態)を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example (1st Embodiment) of this invention. 目標操舵トルク生成部100の構成例を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration example of a target steering torque generation unit 100; FIG. 基本マップ部の構成例及び基本マップの特性例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a basic map unit and a characteristic example of a basic map; ダンパゲインマップの特性例を示す線図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of characteristics of a damper gain map; 目標操舵トルク生成部200の構成例を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration example of a target steering torque generation unit 200; FIG. 弾性項生成部の構成例を示すブロック図である。4 is a block diagram showing a configuration example of an elastic term generator; FIG. 切増し/切戻し判定を説明するための線図である。FIG. 5 is a diagram for explaining additional steering/return determination; 可変ゲイン部の構成例を示すブロック図である。3 is a block diagram showing a configuration example of a variable gain section; FIG. 切増し状態における閾値の変動について説明するための線図である。FIG. 11 is a diagram for explaining threshold fluctuations in a turning-further state; FIG. 切戻し状態における閾値の変動について説明するための線図である。FIG. 5 is a diagram for explaining threshold fluctuations in a switchback state; 弾性項生成部の変形例で使用されるマップの特性例を示す線図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of characteristics of a map used in a modification of the elastic term generator; 目標転舵角生成部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a target steering angle production|generation part. 制限部での上下限値の設定例を示す線図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of setting upper and lower limit values in a limiter; 本発明の動作例(第1実施形態)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example (1st Embodiment) of this invention. 目標操舵トルク生成部100の動作例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an operation example of a target steering torque generation unit 100; 目標操舵トルク生成部200の動作例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an operation example of a target steering torque generation unit 200; 目標転舵角生成部の動作例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an operation example of a target steering angle generator; 位相補償部の挿入例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an example of insertion of a phase compensator; 反力制御系の構成例(第2実施形態)を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example (2nd Embodiment) of a reaction force control system. 反力制御系の動作例(第2実施形態)の一部を示すフローチャートである。9 is a flow chart showing part of an operation example (second embodiment) of a reaction force control system; 反力制御系の構成例(第3実施形態)を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example (3rd Embodiment) of a reaction force control system. 反力制御系の動作例(第3実施形態)の一部を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows a part of example (3rd Embodiment) of operation of a reaction force control system.

本発明は、操舵可能な限界となる操舵終端に対応する角度(以下、「終端角度」とする)に操舵角が達する前に、具体的には操舵角が終端角度近傍に設定される閾値を超えた場合に、反力アクチュエータが生成する反力を上昇させるための目標操舵トルクとなるトルク信号の特性を、舵角速度に応じて変更する。具体的には、本発明では、操舵角に追従して閾値を変動させ、ハンドルを切り増して操舵角の大きさが大きくなる状態(切増し状態)における操舵角の変動に対する閾値の変動の割合を舵角速度に応じて変更して算出されるトルク信号に基づいて反力を上昇させる。これにより、必要に応じて適切な反力が生成され、モータの消費電力の増加やモータの温度の上昇を抑制することができる。上記機能は目標操舵トルク生成部内の弾性項生成部に実装される。 The present invention sets a threshold at which the steering angle is set near the terminal angle before the steering angle reaches the angle corresponding to the steering terminal end (hereinafter referred to as the "terminal angle"), which is the limit of steerability. The characteristic of the torque signal, which becomes the target steering torque for increasing the reaction force generated by the reaction force actuator when it exceeds the steering angular velocity, is changed according to the steering angular velocity. Specifically, in the present invention, the threshold is changed to follow the steering angle, and the ratio of the change in the threshold to the change in the steering angle in a state in which the steering wheel is further turned to increase the magnitude of the steering angle (state of increased steering). is changed according to the steering angular velocity to increase the reaction force based on the torque signal calculated. As a result, an appropriate reaction force is generated as necessary, and an increase in motor power consumption and a rise in motor temperature can be suppressed. The above function is implemented in the elastic term generator in the target steering torque generator.

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Below, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、本発明に係る制御装置を備えるSBWシステムの構成例について説明する。 First, a configuration example of an SBW system including a control device according to the present invention will be described.

図1はSBWシステムの構成例を示した図である。SBWシステムは、運転者が操作するハンドル1を有する操舵機構を構成する反力装置30、転舵輪を転舵する転舵機構を構成する転舵装置40、及び両装置の制御を行う制御装置50を備える。SBWシステムには、一般的な電動パワーステアリング装置が備える、コラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)2と機械的に結合されるインターミディエイトシャフトがなく、運転者によるハンドル1の操作を電気信号によって、具体的には反力装置30から出力される操舵角θhを電気信号として伝える。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the SBW system. The SBW system includes a reaction force device 30 that constitutes a steering mechanism having a steering wheel 1 operated by a driver, a steering device 40 that constitutes a steering mechanism that turns steered wheels, and a control device 50 that controls both devices. Prepare. The SBW system does not have an intermediate shaft that is mechanically coupled with a column shaft (steering shaft, handle shaft) 2, which is provided in a general electric power steering device. Specifically, the steering angle θh output from the reaction force device 30 is transmitted as an electrical signal.

反力装置30は、反力用モータ31及び反力用モータ31の回転速度を減速する減速機構32を備え、転舵輪5L,5Rから伝わる車両の運動状態を、反力用モータ31により生成される反力(トルク)として運転者に伝達する。反力装置30は、コラム軸2に設けられる舵角センサ33及び角度センサ34を更に備えている。コラム軸2への舵角センサ33及び角度センサ34の配設は、具体的には図2のようになっている。即ち、舵角センサ33はコラム軸2の上部に設けられ、操舵角θhを検出する。コラム軸2にはトーションバー2Aが介挿されており、角度センサ34として、トーションバー2Aを挟んでコラム軸2のハンドル1側に上側角度センサ34Aが設けられ、トーションバー2Aを挟んでコラム軸2のハンドル1の反対側に下側角度センサ34Bが設けられており、上側角度センサ34Aはハンドル角θを検出し、下側角度センサ34Bはコラム角θを検出する。ハンドル角θ及びコラム角θは捩れ角演算部36に入力され、捩れ角演算部36は下記数1によってトーションバーの捩れ角Δθを求める。 The reaction force device 30 includes a reaction force motor 31 and a speed reduction mechanism 32 that reduces the rotation speed of the reaction force motor 31. is transmitted to the driver as a reaction force (torque). The reaction force device 30 further includes a steering angle sensor 33 and an angle sensor 34 provided on the column shaft 2 . Specifically, the arrangement of the steering angle sensor 33 and the angle sensor 34 on the column shaft 2 is as shown in FIG. That is, the steering angle sensor 33 is provided above the column shaft 2 and detects the steering angle θh. A torsion bar 2A is inserted in the column shaft 2, and as an angle sensor 34, an upper angle sensor 34A is provided on the handle 1 side of the column shaft 2 with the torsion bar 2A interposed therebetween. 2, a lower angle sensor 34B is provided on the opposite side of the steering wheel 1. The upper angle sensor 34A detects the steering wheel angle .theta.1 , and the lower angle sensor 34B detects the column angle .theta.2 . The steering wheel angle .theta.1 and the column angle .theta.2 are input to the torsion angle calculator 36, and the torsion angle calculator 36 obtains the torsion bar torsion angle .DELTA..theta.

Figure 2022179082000002
なお、磁歪式や光学式等の公知のセンサを用いて、捩れ角Δθを直接求めても良い。
Figure 2022179082000002
Note that the torsion angle Δθ may be obtained directly using a known sensor such as a magnetostrictive sensor or an optical sensor.

コラム軸2は、操舵可能な限界となる操舵終端を物理的に設定するストッパ35を備える。操舵終端まで操舵したときの操舵角θhが終端角度であり、操舵角θhの大きさの限界値となる。ストッパ35として、例えば特許文献1に記載の回転制限機構等を使用する。なお、反力アクチュエータは反力用モータ31、減速機構32等により構成されるが、反力用モータ31のみを反力アクチュエータと呼ぶこともある。 The column shaft 2 is provided with a stopper 35 that physically sets the steering end, which is the steerable limit. The steering angle .theta.h when the vehicle is steered to the end of the steering is the terminal angle, which is the limit value of the magnitude of the steering angle .theta.h. As the stopper 35, for example, a rotation limiting mechanism or the like disclosed in Patent Document 1 is used. The reaction force actuator is composed of the reaction force motor 31, the reduction mechanism 32, and the like, but the reaction force motor 31 alone may be called the reaction force actuator.

転舵装置40は、転舵用モータ41、転舵用モータ41の回転速度を減速する減速機構42及び回転運動を直線運動に変換するピニオンラック機構44を備える。操舵角θhの変化に合わせて、転舵用モータ41を駆動し、その駆動力を、減速機構42を介してピニオンラック機構44に付与し、タイロッド3a,3bを経て、転舵輪5L,5Rを転舵する。ピニオンラック機構44の近傍には角度センサ43が配置されており、転舵輪5L,5Rの転舵角θtを検出する。転舵角θtとして、転舵用モータ41のモータ角やラックの位置等を使用しても良い。 The steering device 40 includes a steering motor 41, a deceleration mechanism 42 for reducing the rotational speed of the steering motor 41, and a pinion rack mechanism 44 for converting rotational motion into linear motion. The steering motor 41 is driven in accordance with the change in the steering angle θh, and the driving force thereof is applied to the pinion rack mechanism 44 via the speed reduction mechanism 42, and the steered wheels 5L, 5R are driven via the tie rods 3a, 3b. steer. An angle sensor 43 is arranged near the pinion rack mechanism 44 to detect the turning angle θt of the steerable wheels 5L and 5R. As the steering angle θt, the motor angle of the steering motor 41, the position of the rack, or the like may be used.

制御装置50は、反力装置30及び転舵装置40を協調制御するために、両装置から出力される操舵角θhや転舵角θt等の情報に加え、車速センサ10で検出される車速Vs等を基に、反力用モータ31を駆動制御するための電圧制御指令値Vref1及び転舵用モータ41を駆動制御するための電圧制御指令値Vref2を生成する。制御装置50には、バッテリ12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信号が入力される。また、制御装置50には、車両の各種情報を授受するCAN(Controller Area Network)20が接続されており、車速VsはCAN20から受信することも可能である。更に、制御装置50には、CAN20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CAN21も接続可能である。 In order to cooperatively control the reaction force device 30 and the steering device 40, the control device 50 controls the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 10 in addition to information such as the steering angle θh and the steering angle θt output from both devices. Based on the above, a voltage control command value Vref1 for driving and controlling the reaction force motor 31 and a voltage control command value Vref2 for driving and controlling the steering motor 41 are generated. The control device 50 is supplied with power from the battery 12 and receives an ignition key signal through the ignition key 11 . Further, the controller 50 is connected to a CAN (Controller Area Network) 20 for exchanging various types of vehicle information, and the vehicle speed Vs can also be received from the CAN 20 . Further, the control device 50 can be connected to a non-CAN 21 that exchanges communication other than the CAN 20, analog/digital signals, radio waves, and the like.

制御装置50はCPU(MCU、MPU等も含む)を有し、反力装置30及び転舵装置40の協調制御は、主としてCPU内部においてプログラムで実行される。その制御を行うための構成例(第1実施形態)を図3に示す。図3において、反力用モータ31、舵角センサ33、角度センサ34、PWM(パルス幅変調)制御部37、インバータ38及びモータ電流検出器39を反力装置30が具備し、転舵用モータ41、角度センサ43、PWM制御部47、インバータ48及びモータ電流検出器49を転舵装置40が具備し、その他の構成要素が制御装置50で実現される。なお、制御装置50の構成要素の一部又は全部をハードウェアで実現しても良い。制御装置50は、データやプログラム等を格納するために、RAM(ランダムアクセスメモリ)やROM(リードオンリーメモリ)等を搭載しても良い。また、制御装置50がPWM制御部37、インバータ38、モータ電流検出器39、PWM制御部47、インバータ48及びモータ電流検出器49の一部又は全部を具備しても良い。 The control device 50 has a CPU (including MCU, MPU, etc.), and coordinated control of the reaction force device 30 and the steering device 40 is mainly executed by a program inside the CPU. FIG. 3 shows a configuration example (first embodiment) for performing the control. In FIG. 3, a reaction force device 30 includes a reaction force motor 31, a steering angle sensor 33, an angle sensor 34, a PWM (pulse width modulation) control unit 37, an inverter 38, and a motor current detector 39. 41 , an angle sensor 43 , a PWM control unit 47 , an inverter 48 and a motor current detector 49 , the steering device 40 is provided, and other components are realized by the control device 50 . A part or all of the constituent elements of the control device 50 may be realized by hardware. The control device 50 may be equipped with a RAM (random access memory), a ROM (read only memory), or the like to store data, programs, and the like. Also, the control device 50 may include part or all of the PWM control section 37 , the inverter 38 , the motor current detector 39 , the PWM control section 47 , the inverter 48 and the motor current detector 49 .

制御装置50は、反力装置30の制御を行う構成(以下、「反力制御系」とする)と、転舵装置40の制御を行う構成(以下、「転舵制御系」とする)を有し、反力制御系60と転舵制御系70が協調して、反力装置30及び転舵装置40を制御する。 The control device 50 has a configuration for controlling the reaction force device 30 (hereinafter referred to as a “reaction force control system”) and a configuration for controlling the steering device 40 (hereinafter referred to as a “steering control system”). The reaction force control system 60 and the steering control system 70 cooperate to control the reaction force device 30 and the steering device 40 .

反力制御系60は、目標操舵トルク生成部100(第2目標操舵トルク生成部)及び200(第1目標操舵トルク生成部)、変換部300(第1変換部)、捩れ角制御部400(第1捩れ角制御部)、電流制御部500、加算部510並びに減算部520及び530を備え、トーションバー2Aの捩れ角が目標捩れ角に追従するような制御を行う。目標操舵トルク生成部100にて操舵角θh及び車速Vsに基づいて目標操舵トルクTrefAが生成され、目標操舵トルク生成部200にて操舵角θhに基づいて目標操舵トルクTrefBが生成され、目標操舵トルクTrefA及びTrefBの加算値である目標操舵トルクTrefが変換部300にて目標捩れ角Δθrefに変換される。目標捩れ角Δθrefと捩れ角Δθの偏差dΔθ(=Δθref-Δθ)が捩れ角制御部400に入力され、捩れ角制御部400にて、捩れ角Δθが目標捩れ角Δθrefとなるような電流指令値Imcが演算される。そして、電流指令値Imcとモータ電流検出器39で検出される反力用モータ41の電流値(モータ電流値)Imrの偏差I1(=Imc-Imr)が減算部530で算出され、偏差I1に基づいて電流制御部500にて電圧制御指令値Vref1が求められる。反力装置30では、電圧制御指令値Vref1に基づいて、PWM制御部37及びインバータ38を介して反力用モータ31が駆動制御される。なお、目標操舵トルクTrefAが第2目標操舵トルク、目標操舵トルクTrefが第1目標操舵トルク、目標捩れ角Δθrefが第1目標捩れ角、電流指令値Imcが第1電流指令値に対応する。 The reaction force control system 60 includes a target steering torque generation unit 100 (second target steering torque generation unit) and 200 (first target steering torque generation unit), a conversion unit 300 (first conversion unit), a torsion angle control unit 400 ( a first torsion angle control section), a current control section 500, an addition section 510, and subtraction sections 520 and 530, and performs control such that the torsion angle of the torsion bar 2A follows the target torsion angle. A target steering torque generation unit 100 generates a target steering torque TrefA based on the steering angle θh and the vehicle speed Vs. A target steering torque generation unit 200 generates a target steering torque TrefB based on the steering angle θh. Target steering torque Tref, which is the sum of TrefA and TrefB, is converted into target torsion angle Δθref by conversion unit 300 . A deviation dΔθ (=Δθref−Δθ) between the target torsion angle Δθref and the torsion angle Δθ is input to the torsion angle control unit 400, and the torsion angle control unit 400 sets a current command value such that the torsion angle Δθ becomes the target torsion angle Δθref. Imc is computed. Then, a deviation I1 (=Imc−Imr) between the current command value Imc and the current value (motor current value) Imr of the reaction force motor 41 detected by the motor current detector 39 is calculated by the subtraction unit 530. Based on this, the current control unit 500 obtains the voltage control command value Vref1. In the reaction force device 30, the reaction force motor 31 is driven and controlled via the PWM control section 37 and the inverter 38 based on the voltage control command value Vref1. The target steering torque TrefA corresponds to the second target steering torque, the target steering torque Tref to the first target steering torque, the target twist angle Δθref to the first target twist angle, and the current command value Imc to the first current command value.

目標操舵トルク生成部100の構成例を図4に示す。目標操舵トルク生成部100は、基本マップ部110、微分部120、ダンパゲイン部130、乗算部140及び加算部150を備える。操舵角θhは基本マップ部110及び微分部120に入力され、車速Vsは基本マップ部110及びダンパゲイン部130に入力される。 FIG. 4 shows a configuration example of the target steering torque generator 100. As shown in FIG. The target steering torque generation section 100 includes a basic map section 110 , a differentiation section 120 , a damper gain section 130 , a multiplication section 140 and an addition section 150 . The steering angle θh is input to the basic map portion 110 and the differentiating portion 120, and the vehicle speed Vs is input to the basic map portion 110 and the damper gain portion .

基本マップ部110は、基本マップを有し、基本マップを用いて、車速Vsをパラメータとするトルク信号Tref_a(第2トルク信号)を出力する。トルク信号Tref_aは、基本となる反力を生成するために使用される。基本マップはチューニングにより調整されており、例えば、図5(A)に示されるように、トルク信号Tref_aの大きさは、操舵角θhの大きさ|θh|が増加するにつれて増加し、車速Vsが増加するにつれても増加するようになっている。つまり、操舵角θhの大きさが大きくなるにつれ、また、車速Vsが速くなるにつれ、反力が大きくなる。なお、図5(A)において、符号部111は操舵角θhの符号(+1、-1)を乗算部112に出力しており、操舵角θhの大きさからマップによりトルク信号Tref_aの大きさを求め、これに操舵角θhの符号を乗算し、トルク信号Tref_aを求める構成となっている。または、図5(B)に示されるように、正負の操舵角θhに応じてマップを構成しても良く、この場合、操舵角θhが正の場合と負の場合とで変化の態様を変えても良い。また、図5に示される基本マップは車速感応であるが、車速感応でなくても良い。 The basic map unit 110 has a basic map, and uses the basic map to output a torque signal Tref_a (second torque signal) having the vehicle speed Vs as a parameter. Torque signal Tref_a is used to generate a basic reaction force. The basic map is adjusted by tuning. For example, as shown in FIG. 5A, the magnitude of the torque signal Tref_a increases as the steering angle θh magnitude |θh| It also increases as it increases. That is, as the steering angle θh increases and as the vehicle speed Vs increases, the reaction force increases. In FIG. 5A, sign section 111 outputs the sign (+1, -1) of steering angle θh to multiplication section 112, and the magnitude of torque signal Tref_a is calculated from a map based on the magnitude of steering angle θh. and multiplied by the sign of the steering angle θh to obtain the torque signal Tref_a. Alternatively, as shown in FIG. 5(B), the map may be configured according to the positive and negative steering angles θh. can be Further, although the basic map shown in FIG. 5 is vehicle speed sensitive, it does not have to be vehicle speed sensitive.

微分部120は、操舵角θhを微分して角速度情報である舵角速度ωh1を算出し、舵角速度ωh1は乗算部140に入力される。なお、舵角速度ωh1の代わりに反力用モータ31のモータ角速度を角速度情報として使用しても良い。この場合、微分部120は不要となる。 The differentiation unit 120 differentiates the steering angle θh to calculate a steering angular velocity ωh1 as angular velocity information, and the steering angular velocity ωh1 is input to the multiplication unit 140 . The motor angular velocity of the reaction force motor 31 may be used as the angular velocity information instead of the steering angular velocity ωh1. In this case, the differentiating section 120 becomes unnecessary.

ダンパゲイン部130は、舵角速度ωh1に乗算されるダンパゲインDを出力する。乗算部140にてダンパゲインDを乗算された舵角速度ωh1は、トルク信号Tref_b(第3トルク信号)として加算部150に入力される。ダンパゲインDは、ダンパゲイン部130が有する車速感応型のダンパゲインマップを用いて、車速Vsに応じて求められる。ダンパゲインマップは、例えば、図6に示されるように、車速Vsが速くなるに従って徐々に大きくなる特性を有する。このようなダンパゲインDを舵角速度ωh1に乗算して舵角速度ωh1に比例した目標操舵トルクの補償を行うことにより、フィーリングとしての粘性感を持たせることができ、また、ステアリングを切った状態から手放しの状態にした場合、ハンドルが発振することなく収れん性を持たせられ、システム安定性の向上を図れる。ダンパゲインマップは操舵角θhに応じて可変としても良い。なお、ダンパゲイン部130及び乗算部140でダンパ演算部を構成している。 A damper gain section 130 outputs a damper gain DG to be multiplied by the steering angular velocity ωh1. The steering angular velocity ωh1 multiplied by the damper gain DG in the multiplier 140 is input to the adder 150 as the torque signal Tref_b (third torque signal). The damper gain DG is obtained according to the vehicle speed Vs using a vehicle speed sensitive damper gain map of the damper gain section 130 . The damper gain map has a characteristic of gradually increasing as the vehicle speed Vs increases, as shown in FIG. 6, for example. By multiplying the steering angular velocity ωh1 by such a damper gain DG and compensating for the target steering torque proportional to the steering angular velocity ωh1, it is possible to give a viscous feeling as a feeling, and the steering is turned off. When the handle is released from the handle, the steering wheel does not oscillate and has convergence, improving system stability. The damper gain map may be variable according to the steering angle θh. The damper gain section 130 and the multiplication section 140 constitute a damper calculation section.

トルク信号Tref_a及びTref_bは、加算部150で加算され、加算結果は目標操舵トルクTrefAとして出力される。 The torque signals Tref_a and Tref_b are added by the adder 150, and the addition result is output as the target steering torque TrefA.

目標操舵トルク生成部200の構成例を図7に示す。目標操舵トルク生成部200は、弾性項生成部210及び位相補償部220を備え、操舵角θhは弾性項生成部210に入力される。 FIG. 7 shows a configuration example of the target steering torque generator 200. As shown in FIG. Target steering torque generator 200 includes elastic term generator 210 and phase compensator 220 , and steering angle θh is input to elastic term generator 210 .

弾性項生成部210は、操舵角θhの大きさ|θh|が終端角度の近傍に設定される所定の閾値θthを超えてから反力を上昇させるためのトルク信号TrefB0(第1トルク信号)を生成する。つまり、操舵角θhの大きさ|θh|が閾値θthを超えたら、トルク信号TrefB0の大きさが大きくなるようにする。 The elastic term generator 210 generates a torque signal TrefB0 (first torque signal) for increasing the reaction force after the magnitude |θh| of the steering angle θh exceeds a predetermined threshold θth set near the terminal angle. Generate. That is, when the magnitude |θh| of the steering angle θh exceeds the threshold θth, the magnitude of the torque signal TrefB0 is increased.

弾性項生成部210は、閾値θthを操舵角θhに追従して変動させ、切増し状態における操舵角θhの変動に対する閾値θthの変動の割合(以下、「閾値変動率」とする)が、舵角速度が速いときに小さくなるようにする。イメージとしては、閾値θthが操舵角θhから逃げるように動作し、遅い操舵に対しては操舵角θhと略同程度に動作して逃げられるが、速い操舵に対しては操舵角θhより遅れて動作して逃げられないようにする。これにより、速い操舵のときにのみ、反力を上昇させる。 The elastic term generation unit 210 varies the threshold θth following the steering angle θh, and the ratio of the variation of the threshold θth to the variation of the steering angle θh in the increased steering state (hereinafter referred to as “threshold variation rate”) is Make it smaller when the angular velocity is fast. As an image, the threshold θth operates so as to escape from the steering angle θh, and for slow steering, it operates approximately the same as the steering angle θh and escapes, but for fast steering, it lags behind the steering angle θh. Move to prevent escape. This increases the reaction force only during fast steering.

ハンドルを切り戻して操舵角の大きさが小さくなる状態(切戻し状態)における閾値変動率は、切増し状態の場合とは異なる変化とする。イメージとしては、閾値θthが操舵角θhを追いかけるように動作し、遅い操舵に対しては、切増し状態の場合と同様に操舵角θhと略同程度に動作して追いつくが、速い操舵に対しては、切増し状態の場合とは異なり、遅い操舵の場合と同様に操舵角θhと略同程度に動作して追いつくようにする。つまり、速い操舵の場合、切戻し状態での閾値変動率は切増し状態の場合より大きくなる。切戻し状態での閾値変動率を切増し状態の場合と同様な変化にすると、操舵終端近傍にて速い操舵でハンドルを切り戻した後、即座に速い操舵でハンドルを切り増した場合、閾値θthが操舵角θhに追いつけない状態で切り増すことになるので、反力を十分に上昇させることができない。この点を解消するために、切戻し状態では、速い操舵の場合でも閾値θthは操舵角θhと略同程度に動作して追いつくようにする。 The threshold change rate in the state where the steering angle is reduced by turning the steering wheel back (steering back state) is different from that in the additional steering state. As an image, the threshold .theta.th follows the steering angle .theta.h. Unlike the case of the additional steering state, the steering angle .theta. That is, in the case of fast steering, the threshold fluctuation rate in the return state is larger than that in the additional steering state. If the threshold fluctuation rate in the steering return state changes in the same manner as in the additional steering state, the threshold θth cannot catch up with the steering angle θh, the reaction force cannot be increased sufficiently. In order to solve this problem, in the return state, the threshold value θth is operated to catch up with the steering angle θh even in the case of fast steering.

閾値θthを上記のように動作させるために、弾性項生成部210は、操舵角θhに対してローパスフィルタ(LPF)によるフィルタ処理を施すことにより、閾値θthを決め、LPFの遮断周波数を切増し状態と切戻し状態とで異なる値とする。LPFによって操舵角θhに対して遅れをもたせた変化を閾値θthに与え、閾値θthの追従性を変化させる。また、切戻し状態での遮断周波数を切増し状態での遮断周波数より高く設定することにより、切戻し状態での速い操舵に対しても、閾値θthが操舵角θhに追いつくようにする。 In order to operate the threshold θth as described above, the elastic term generator 210 determines the threshold θth by filtering the steering angle θh with a low-pass filter (LPF), and increases the cutoff frequency of the LPF. Different values are used for the state and the revertive state. The LPF gives the threshold θth a change with a delay with respect to the steering angle θh to change the followability of the threshold θth. Further, by setting the cutoff frequency in the return state to be higher than the cutoff frequency in the additional steering state, the threshold θth catches up with the steering angle θh even for fast steering in the return state.

弾性項生成部210の構成例を図8に示す。弾性項生成部210は微分部211、切増し/切戻し判定部212、フィルタ部213及び可変ゲイン部214を備え、操舵角θhは、これらの構成要素全てに入力される。 FIG. 8 shows a configuration example of the elastic term generator 210 . The elastic term generation unit 210 includes a differentiation unit 211, an additional steering/return determination unit 212, a filter unit 213, and a variable gain unit 214, and the steering angle θh is input to all of these components.

微分部211は、操舵角θhを微分して舵角速度ωh2を算出し、舵角速度ωh2は切増し/切戻し判定部212に入力される。 A differentiating section 211 differentiates the steering angle θh to calculate a steering angular velocity ωh 2 , and the steering angular velocity ωh 2 is input to an additional steering/return determination section 212 .

切増し/切戻し判定部212は、操舵機構が切増し状態か切戻し状態であるかの判定(以下、「切増し/切戻し判定」とする)を行う。例えば図9に示されるように、操舵角θh及び舵角速度ωh2の正負関係で切増し/切戻し判定を行う。判定結果は操舵状態STsとしてフィルタ部213に出力される。切増し/切戻し判定を、操舵トルクを使用して行っても良い。即ち、特開2003-170856号公報で示されるように、操舵トルクの符号と操舵トルク変化率の符号とが同一で、かつ操舵トルク変化率の絶対値が所定値以上のときに切増し状態と判定し、操舵トルクの符号と操舵トルク変化率の符号とが異符号で、かつ操舵トルク変化率の絶対値が所定値以上のときに切戻し状態と判定するようにしても良い。または、操舵トルクと舵角速度ωh2を使用し、操舵トルクと舵角速度ωh
2の符号が同一の場合に切増し状態と判定し、異符号の場合に切戻し状態と判定するようにしても良い。
The additional steering/return determination unit 212 determines whether the steering mechanism is in the additional steering state or the return state (hereinafter referred to as "determination of additional steering/return"). For example, as shown in FIG. 9, the steering angle .theta.h and the steering angular velocity .omega.h2 are positive or negative to determine whether the steering angle is increased or not. The determination result is output to filter section 213 as steering state STs. The additional steering/return determination may be made using the steering torque. That is, as disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2003-170856, when the sign of the steering torque and the sign of the rate of change of the steering torque are the same, and the absolute value of the rate of change of the steering torque is equal to or greater than a predetermined value, the steering state is the additional steering state. If the sign of the steering torque and the sign of the rate of change of the steering torque are different from each other and the absolute value of the rate of change of the steering torque is equal to or greater than a predetermined value, it may be determined that the steering wheel is in the return state. Alternatively, using the steering torque and the steering angular velocity ωh2, the steering torque and the steering angular velocity ωh
2 may be determined to be in the additional steering state when the signs of the two are the same, and may be determined to be in the return state when the signs are different.

フィルタ部213は、LPFを有しており、操舵角θhに対してLPFによるフィルタ処理を施して、その結果を閾値θthとして出力する。LPFとして、1次の伝達関数や2次の伝達関数等の任意の伝達関数で表されるLPFを使用して良い。LPFの遮断周波数は、切増し状態と切戻し状態とで異なる値とし、切戻し状態での遮断周波数を切増し状態での遮断周波数より高くする。例えば、経験値として、切増し状態での遮断周波数を1~5Hzとし、切戻し状態での遮断周波数を5~10Hzとする。切増し状態か切戻し状態かは、操舵状態STsより判断する。なお、閾値θthは、可変ゲイン部214において操舵角θhの大きさに対する閾値として使用されるので、フィルタ処理後の値が負数の場合、正数にした値を閾値θthとして出力する。 The filter unit 213 has an LPF, performs filter processing with the LPF on the steering angle θh, and outputs the result as a threshold value θth. As the LPF, an LPF represented by an arbitrary transfer function such as a first-order transfer function or a second-order transfer function may be used. The cutoff frequency of the LPF is set to different values in the additional steering state and the return state, and the cutoff frequency in the return state is made higher than the cutoff frequency in the additional steering state. For example, as an empirical value, the cutoff frequency in the additional steering state is set to 1 to 5 Hz, and the cutoff frequency in the return state is set to 5 to 10 Hz. Whether the steering is in the additional steering state or the steering back state is determined from the steering state STs. Note that the threshold θth is used as a threshold for the magnitude of the steering angle θh in the variable gain section 214, so if the value after filtering is a negative number, a positive value is output as the threshold θth.

可変ゲイン部214は、操舵角θhの大きさが、フィルタ部213から出力される閾値θthを超えてからトルク信号TrefB0を出力するような特性のマップ(以下、「可変ゲインマップ」とする)を有する。可変ゲインマップは、例えば、図10に示されるように、操舵角θhの大きさが閾値θthを超えてから大きくなるに従って、トルク信号TrefB0の大きさがゼロから直線的に大きくなる特性を有する。このような増加する特性に基づいて反力に急激な変化をつけることで操舵終端での衝突の抑制を図る。図10において、θlimは操舵角の機械的な限界値である終端角度又は操舵角検出の測定限界値であり、可変ゲインマップはθlim以下の領域で定義される。このように、可変ゲイン部214によれば、操舵角θhの大きさが閾値θthを超えた場合に大きな反力となる目標操舵トルクを与えることができる。なお、可変ゲインマップは、図10に示されるような直線的な特性ではなく、単調に増加する特性であれば、曲線的な特性でも良い。また、マップではなく、数式、例えば一次関数等によって特性を定義しても良い。更に、図10では、符号部215は操舵角θhの符号(+1、-1)を乗算部216に出力しており、操舵角θhの大きさからマップによりトルク信号TrefB0の大きさを求め、これに操舵角θhの符号を乗算し、トルク信号TrefB0を求める構成となっているが、目標操舵トルク生成部100の基本マップ部110と同様に、正負の操舵角θhに応じてマップを構成しても良く、この場合、操舵角θhが正の場合と負の場合とで変化の態様を変えても良い。 Variable gain section 214 creates a characteristic map (hereinafter referred to as “variable gain map”) that outputs torque signal TrefB0 after the magnitude of steering angle θh exceeds threshold θth output from filter section 213 . have. For example, as shown in FIG. 10, the variable gain map has the characteristic that the magnitude of the torque signal TrefB0 increases linearly from zero as the magnitude of the steering angle θh increases after exceeding the threshold value θth. By giving a sudden change to the reaction force based on such an increasing characteristic, the collision at the end of the steering can be suppressed. In FIG. 10, .theta.lim is the end angle, which is the mechanical limit value of the steering angle, or the measurement limit value of the steering angle detection, and the variable gain map is defined in the area below .theta.lim. Thus, according to the variable gain section 214, it is possible to apply the target steering torque that becomes a large reaction force when the magnitude of the steering angle θh exceeds the threshold value θth. Note that the variable gain map may be a curvilinear characteristic as long as it monotonically increases instead of the linear characteristic shown in FIG. Also, instead of maps, the characteristics may be defined by mathematical formulas such as linear functions. Further, in FIG. 10, the sign section 215 outputs the sign (+1, -1) of the steering angle θh to the multiplication section 216, and the magnitude of the torque signal TrefB0 is obtained from the magnitude of the steering angle θh using a map. is multiplied by the sign of the steering angle θh to obtain the torque signal TrefB0. In this case, the mode of change may be changed depending on whether the steering angle .theta.h is positive or negative.

このような構成の弾性項生成部210における閾値θthの変動について説明する。 Fluctuations in the threshold θth in the elastic term generator 210 having such a configuration will be described.

まず、切増し状態における閾値θthの変動について説明する。 First, the variation of the threshold value θth in the additional steering state will be described.

舵角速度が遅い場合、操舵角θhの変動の周波数成分はフィルタ部213のLPFにより殆ど遮断されることなく通過するので、フィルタ部213から出力される閾値θthは、操舵角θhとほぼ同じ大きさとなる。よって、図11(A)に示されるように、閾値θthは操舵角θhに追従して移動するので、トルク信号TrefB0はゼロに近い値となり、トルク信号TrefB0に基づく反力は生じない。これに対して、舵角速度が速くなると、操舵角θhの変動の周波数成分の中で遮断される周波数成分が出てくるので、閾値θthの変動は操舵角θhの変動より抑制されたものとなる。よって、図11(B)に示されるように、操舵角θhに対する閾値θthの追従が遅くなり、トルク信号TrefB0の値が大きくなり、それに基づく反力が生じる。つまり、舵角速度が遅いときは、閾値θthが操舵角θhに追従して移動し、反力の上昇が抑えられるので、操舵終端と誤認してしまう可能性や操舵終端までの操舵のために大きな操舵トルクを与えなければならない可能性が低くなり、舵角速度が速いときは、反力が上昇するので、操舵終端での衝突を抑制することができる。トルク信号TrefB0に基づく反力が生じている状態において保舵すると、閾値θthが操舵角θhに近づいていくので、トルク信号TrefB0が小さくなり、それに基づく反力が弱くなる。ハンドルを切り戻す際は、舵角速度がゼロになり、図11(A)に示される状態からの開始に戻るので、トルク信号TrefB0に基づく反力もゼロからの開始となる。よって、キックバックの発生が抑えられる。 When the steering angular velocity is slow, the frequency component of the variation in the steering angle θh passes through the LPF of the filter unit 213 without being blocked by the filter unit 213. Therefore, the threshold θth output from the filter unit 213 has substantially the same magnitude as the steering angle θh. Become. Therefore, as shown in FIG. 11A, the threshold θth moves following the steering angle θh, so the torque signal TrefB0 becomes a value close to zero, and no reaction force is generated based on the torque signal TrefB0. On the other hand, when the steering angular velocity increases, some of the frequency components of the variation of the steering angle θh are cut off, so that the variation of the threshold θth is suppressed more than the variation of the steering angle θh. . Therefore, as shown in FIG. 11B, the threshold .theta.th follows the steering angle .theta.h slowly, the value of the torque signal TrefB0 increases, and a reaction force is generated based thereon. That is, when the steering angular velocity is slow, the threshold θth moves to follow the steering angle θh, suppressing an increase in the reaction force. Since the possibility that the steering torque must be applied becomes low and the reaction force increases when the steering angular velocity is high, the collision at the end of the steering can be suppressed. If the steering is held in a state where a reaction force based on the torque signal TrefB0 is generated, the threshold θth approaches the steering angle θh, so the torque signal TrefB0 becomes smaller and the reaction force based on it becomes weaker. When the steering wheel is turned back, the steering angular velocity becomes zero and the operation returns to the starting state shown in FIG. 11(A), so the reaction force based on the torque signal TrefB0 also starts from zero. Therefore, the occurrence of kickback is suppressed.

次に、切戻し状態における閾値θthの変動について説明する。切戻し状態と切増し状態とで遮断周波数を異なる値とする効果を説明するために、遮断周波数を同じ値にした場合と比較して説明する。 Next, variation of the threshold value θth in the switchback state will be described. In order to explain the effect of setting the cut-off frequency to different values in the return state and the additional turn-on state, a comparison with the case where the cut-off frequency is set to the same value will be described.

切戻し状態と切増し状態での遮断周波数を同じにした場合、切戻し状態における閾値θthは、切増し状態の場合と同様な動作となる。即ち、舵角速度が遅い場合は、閾値θthは操舵角θhとほぼ同じ大きさとなり、閾値θthは操舵角θhに追従して移動するが、舵角速度が速くなると、閾値θthの変動が操舵角θhの変動より抑制されたものとなり、図12(A)に示されるように、操舵角θhに対する閾値θthの追従が遅くなり、操舵角θhと閾値θthの間にギャップ(例えば、図12(A)でのWG)が生じる。この状態において速い操舵で切増し状態に移行した場合、ギャップが解消するまでの間、トルク信号TrefB0は略ゼロとなり、トルク信号TrefB0に基づく反力が生じないので、操舵終端での衝突の抑制効果が不十分となる。これに対して、切戻し状態での遮断周波数を高くした場合、切戻し状態における閾値θthは、舵角速度が速いときでも操舵角θhの変動の周波数成分は殆ど遮断されないので、図12(B)に示されるように、操舵角θhに追従して移動する。よって、この状態において速い操舵で切増し状態に移行しても、閾値θthは、図11(B)に示される動作に移行できるので、トルク信号TrefB0に基づく反力が生じ、操舵終端での衝突を抑制することができる。 If the same cutoff frequency is set in the return state and the increased steering state, the threshold value θth in the return state operates in the same manner as in the increased steering state. That is, when the steering angular speed is slow, the threshold θth is substantially the same as the steering angle θh, and the threshold θth follows the steering angle θh. As shown in FIG. 12A, the threshold θth follows the steering angle θh slowly, and the gap between the steering angle θh and the threshold θth (for example, FIG. 12A) WG) occurs. In this state, when shifting to the additional steering state by fast steering, the torque signal TrefB0 becomes substantially zero until the gap disappears, and the reaction force based on the torque signal TrefB0 does not occur, so the effect of suppressing the collision at the end of the steering. is insufficient. On the other hand, when the cutoff frequency in the steering-back state is increased, the threshold θth in the steering-back state hardly cuts off the frequency component of the fluctuation of the steering angle θh even when the steering angular velocity is high. , moves following the steering angle θh. Therefore, in this state, even if the steering is shifted to the additional steering state by fast steering, the threshold value θth can shift to the operation shown in FIG. 11(B). can be suppressed.

弾性項生成部210において、閾値θthを変動させるのではなく、操舵角θhの大きさ(絶対値)から閾値θthを減算した値を用いることにより、実質的に閾値θthが操舵角θhに追従するようにしても良い。即ち、操舵角θhの大きさ|θh|と閾値θthとの差分dθ(=|θh|-θth)を求め、可変ゲインマップの代わりに、図13に示されるような差分dθに対するトルク信号TrefB0の大きさを定義したマップを使用して、トルク信号TrefB0を求めるようにしても良い。図13に示されるマップは、閾値θthが原点になるように可変ゲインマップを移動させた特性となっている。 By using a value obtained by subtracting the threshold θth from the magnitude (absolute value) of the steering angle θh instead of varying the threshold θth in the elastic term generator 210, the threshold θth substantially follows the steering angle θh. You can do it. That is, the difference dθ (=|θh|-θth) between the magnitude |θh| of the steering angle θh and the threshold value θth is obtained. A map defining the magnitude may be used to determine the torque signal TrefB0. The map shown in FIG. 13 has characteristics obtained by moving the variable gain map so that the threshold value θth becomes the origin.

なお、弾性項生成部210ではフィルタ部213からの出力を閾値θthとしているが、閾値θthにマージンをもたせるべく、フィルタ部213からの出力に所定の値を加えたものを閾値θthとしても良い。操舵角θhにマージンをもたせた値をフィルタ部213で処理し、フィルタ部213からの出力を閾値θthとしても良い。また、操舵角θhが所定の角度を超えた時点から、閾値θthの操舵角θhへの追従を開始させるようにしても良い。その場合、操舵角θhが所定の角度以内のときには、閾値θthを所定の角度に固定するようにしても良い。所定の角度として、例えば終端角度から10deg手前の位置の角度を設定する。 Note that the elastic term generation unit 210 uses the output from the filter unit 213 as the threshold θth, but the threshold θth may be obtained by adding a predetermined value to the output from the filter unit 213 in order to provide a margin for the threshold θth. A value obtained by adding a margin to the steering angle θh may be processed by the filter unit 213, and the output from the filter unit 213 may be used as the threshold value θth. Further, the tracking of the threshold value θth to the steering angle θh may be started when the steering angle θh exceeds a predetermined angle. In that case, when the steering angle θh is within a predetermined angle, the threshold θth may be fixed at a predetermined angle. As the predetermined angle, for example, an angle 10 degrees before the end angle is set.

位相補償部220は、トルク信号TrefB0に対して位相進み補償を行い、目標操舵トルクTrefBを算出する。操舵終端付近まで操舵した際に、弾性項生成部210の効果で抑制がかかる場合、跳ね返される事象が生じる可能性があるので、トルク信号TrefB0に対して位相進み補償を行うことにより、この跳ね返りの低減を図る。位相補償部220は、下記数2で表される1次の位相補償フィルタを有し、分子の遮断周波数を分母の遮断周波数よりも小さい値に設定することにより位相進みの設定とする。 Phase compensation section 220 performs phase lead compensation on torque signal TrefB0 to calculate target steering torque TrefB. If the elastic term generating section 210 suppresses the steering until the end of the steering operation, there is a possibility that a rebound event may occur. Try to reduce. The phase compensation section 220 has a first-order phase compensation filter represented by Equation 2 below, and sets the phase lead by setting the cutoff frequency of the numerator to a value smaller than the cutoff frequency of the denominator.

Figure 2022179082000003
ここで、Tn=1/(2π・fn)、Td=1/(2π・fd)で、fn及びfdは遮断周波数であり、fn<fdとなっている。位相補償部220は、入力したトルク信号TrefB0に対して、上記数2で表される位相補償フィルタによる位相進み補償を行い、目標操舵トルクTrefBを算出する。操舵角θhの大きさが閾値θth以下の場合、図10に示されるようにトルク信号TrefB0はゼロであるから、位相補償部220から出力される目標操舵トルクTrefBもゼロとなり、位相進み補償は機能しないことになる。このように、弾性項生成部210と位相補償部220を組み合わせることにより、操舵終端での衝突抑制と同時に跳ね返り低減を実現することができる。位相補償フィルタは1次ではなく、2次以上でも良く、位相進み補償を実現するのであれば、PD(比例微分)制御等で位相進み補償を行っても良い。位相補償フィルタの特性を車速及び/又は舵角速度に応じて変更しても良い。例えば、車速又は舵角速度が速いときには応答性が速くなるように、Tnを大きくするか、Tdを小さくする。これにより、より適切な跳ね返り低減を実現することができる。なお、跳ね返り低減を他の手段で実現する場合等では、位相補償部220はなくても良い。
Figure 2022179082000003
Here, Tn=1/(2π·fn), Td=1/(2π·fd), fn and fd are cutoff frequencies, and fn<fd. Phase compensator 220 performs phase lead compensation on the input torque signal TrefB0 using the phase compensating filter represented by Equation 2 above to calculate target steering torque TrefB. When the magnitude of the steering angle θh is equal to or less than the threshold θth, the torque signal TrefB0 is zero as shown in FIG. I will not. In this manner, by combining the elastic term generator 210 and the phase compensator 220, it is possible to suppress the collision at the end of the steering and reduce the rebound. The phase compensation filter may be of a second or higher order instead of a first order, and if phase lead compensation is to be realized, phase lead compensation may be performed by PD (proportional differential) control or the like. The characteristics of the phase compensation filter may be changed according to vehicle speed and/or steering angular velocity. For example, when the vehicle speed or the steering angular velocity is high, Tn is increased or Td is decreased so as to increase the responsiveness. As a result, more appropriate bounce reduction can be achieved. It should be noted that the phase compensator 220 may be omitted if the rebound reduction is achieved by other means.

説明を図3に戻すと、目標操舵トルク生成部100及び200からそれぞれ出力される目標操舵トルクTrefA及びTrefBは、加算部510で加算され、加算結果は目標操舵トルクTrefとして出力される。 Returning to FIG. 3, the target steering torques TrefA and TrefB respectively output from the target steering torque generators 100 and 200 are added by the adder 510, and the addition result is output as the target steering torque Tref.

変換部300は、トーションバー2Aのバネ定数Ktの逆数の符号を反転した-1/Ktの特性を有しており、目標操舵トルクTrefを目標捩れ角Δθrefに変換する。 The conversion unit 300 has a characteristic of -1/Kt obtained by inverting the sign of the reciprocal of the spring constant Kt of the torsion bar 2A, and converts the target steering torque Tref into the target twist angle Δθref.

減算部520では、目標捩れ角Δθrefが加算入力され、トーションバー2Aの捩れ角Δθが減算入力され、減算結果である偏差dΔθが捩れ角制御部400に入力される。 In the subtraction unit 520, the target torsion angle Δθref is added, the torsion angle Δθ of the torsion bar 2A is subtracted, and the subtraction result dΔθ is input to the torsion angle control unit 400.

捩れ角制御部400は、偏差dΔθに対して補償値CFB(伝達関数)を乗算し、目標捩れ角Δθrefに捩れ角Δθが追従するような電流指令値Imcを出力する。補償値CFBは単純なゲインでも、PI(比例積分)制御やPID(比例積分微分)制御等の補償値など一般的に用いられている補償値でも良い。 The torsion angle control unit 400 multiplies the deviation dΔθ by a compensation value C FB (transfer function) and outputs a current command value Imc such that the torsion angle Δθ follows the target torsion angle Δθref. The compensation value CFB may be a simple gain or a generally used compensation value such as a compensation value for PI (proportional-integral) control or PID (proportional-integral-derivative) control.

電流指令値Imcは減算部530に加算入力され、減算部530にて、フィードバックされているモータ電流値Imrとの偏差I1が演算される。電流制御部500は偏差I1を入力し、PI制御等により電流制御を行い、電流制御された電圧制御指令値Vref1を出力する。 The current command value Imc is added to the subtraction unit 530, and the subtraction unit 530 calculates the deviation I1 from the motor current value Imr being fed back. A current control unit 500 inputs the deviation I1, performs current control by PI control or the like, and outputs a current-controlled voltage control command value Vref1.

電圧制御指令値Vref1は反力装置30に送られ、PWM制御部37に入力されてデューティが演算され、PWM制御部37からのPWM信号により、インバータ38を介して反力用モータ31がPWM駆動される。反力用モータ31のモータ電流値Imrはモータ電流検出器39で検出され、反力制御系60の減算部530にフィードバックされる。 The voltage control command value Vref1 is sent to the reaction force device 30, input to the PWM control unit 37, and the duty is calculated. be done. A motor current value Imr of the reaction force motor 31 is detected by the motor current detector 39 and fed back to the subtractor 530 of the reaction force control system 60 .

なお、目標操舵トルク生成部100での微分部120で算出される舵角速度ωh1及び弾性項生成部210での微分部211で算出される舵角速度ωh2は、操舵角θhに対する微分演算により求めているが、高域のノイズの影響を低減するために適度にLPF処理を実施している。また、ハイパスフィルタ(HPF)とゲインにより、微分演算とLPF処理を実施しても良い。更に、舵角速度ωh1及びωh2は、操舵角θhではなく、上側角度センサが検出するハンドル角θ又は下側角度センサが検出するコラム角θに対して微分演算とLPF処理を行って算出しても良い。微分部120及び211を1つにして共用しても良い。 The steering angular velocity ωh1 calculated by the differentiating section 120 of the target steering torque generating section 100 and the steering angular velocity ωh2 calculated by the differentiating section 211 of the elastic term generating section 210 are obtained by differential calculation with respect to the steering angle θh. However, in order to reduce the influence of high-frequency noise, LPF processing is performed appropriately. Also, a high-pass filter (HPF) and a gain may be used to perform differential calculation and LPF processing. Further, the steering angular velocities ωh1 and ωh2 are not calculated from the steering angle θh, but are calculated by performing differentiation and LPF processing on the steering wheel angle θ1 detected by the upper angle sensor or the column angle θ2 detected by the lower angle sensor. can be Differential units 120 and 211 may be combined into one and shared.

転舵制御系70は、目標転舵角生成部600、転舵角制御部700、電流制御部800並びに減算部810及び820を備え、転舵角θtが目標転舵角θtrefに追従するような制御を行う。目標転舵角生成部600にて操舵角θhに基づいて目標転舵角θtrefが生成され、目標転舵角θtrefと転舵角θtの偏差dθt(=θtref-θt)が転舵角制御部700に入力され、転舵角制御部700にて、転舵角θtが目標転舵角θtrefとなるような電流指令値Imctが演算される。そして、電流指令値Imctとモータ電流検出器49で検出される転舵用モータ41の電流値(モータ電流値)Imdの偏差I2(=Imct-Imd)が減算部820で算出され、偏差I2に基づいて電流制御部800にて電圧制御指令値Vref2が求められる。転舵装置40では、電圧制御指令値Vref2に基づいて、PWM制御部47及びインバータ48を介して転舵用モータ41が駆動制御される。 The steering control system 70 includes a target steering angle generator 600, a steering angle controller 700, a current controller 800, and subtractors 810 and 820. control. A target steering angle θtref is generated based on the steering angle θh in the target steering angle generation unit 600, and the deviation dθt (=θtref−θt) between the target steering angle θtref and the steering angle θt is obtained by the steering angle control unit 700. , and a steering angle control unit 700 calculates a current command value Imct such that the steering angle θt becomes the target steering angle θtref. Then, a deviation I2 (=Imct-Imd) between the current command value Imct and the current value (motor current value) Imd of the steering motor 41 detected by the motor current detector 49 is calculated by the subtractor 820. Based on this, voltage control command value Vref2 is obtained in current control unit 800 . In the steering device 40, the driving of the steering motor 41 is controlled via the PWM control section 47 and the inverter 48 based on the voltage control command value Vref2.

目標転舵角生成部600の構成例を図14に示す。目標転舵角生成部600は、制限部610、レート制限部620及び補正部630を備える。 FIG. 14 shows a configuration example of the target turning angle generator 600. As shown in FIG. The target steering angle generator 600 includes a limiter 610 , a rate limiter 620 and a corrector 630 .

制限部610は、操舵角θhの上下限値を制限して、操舵角θh1を出力する。操舵角θhの上下限値を制限することにより、ハードウェアエラー等によるRAMのデータ化けや通信異常等の影響で操舵角θhが異常値となった場合に、異常な値の出力を抑える。図15に示されるように、操舵角に対する上限値及び下限値を予め設定し、入力する操舵角θhが、上限値以上の場合は上限値を、下限値以下の場合は下限値を、それ以外の場合は操舵角θhを、操舵角θh1として出力する。なお、操舵角が異常値とならない場合や、他の手段で異常な値の出力を抑える場合等では制限部610は省略可能である。 Limiting unit 610 limits the upper and lower limits of steering angle θh and outputs steering angle θh1. By limiting the upper and lower limits of the steering angle .theta.h, output of an abnormal value is suppressed when the steering angle .theta.h becomes an abnormal value due to data corruption in the RAM due to a hardware error or the like, a communication error, or the like. As shown in FIG. 15, an upper limit value and a lower limit value for the steering angle are set in advance. , the steering angle θh is output as the steering angle θh1. Note that the limiting unit 610 can be omitted when the steering angle does not become an abnormal value or when suppressing the output of an abnormal value by other means.

レート制限部620は、非常に急激な操舵が行われた場合、又は、上記のように操舵角が異常値になった場合に、操舵角の急変を防止するために、操舵角θh1の変化量に対して制限値を設定して制限をかけて、操舵角θh2を出力する。例えば、1サンプル前の操舵角θh1からの差分を変化量とし、その変化量の絶対値が所定の値(制限値)より大きい場合、変化量の絶対値が制限値となるように、操舵角θh1を加減算し、操舵角θh2として出力し、制限値以下の場合は、操舵角θh1をそのまま操舵角θh2として出力する。操舵角θh1の変化量に対して制限をかけることにより、目標転舵角の急変を防止し、車両の不安定挙動を抑制する。なお、変化量の絶対値に対して制限値を設定するのではなく、変化量に対して上限値及び下限値を設定して制限をかけるようにしても良く、変化量ではなく変化率や差分率に対して制限をかけるようにしても良い。また、操舵角が急変しない場合や、他の手段で急変を回避する場合等ではレート制限部620は省略可能である。 Rate limiter 620 controls the amount of change in steering angle θh1 in order to prevent a sudden change in the steering angle when the steering is performed very abruptly or when the steering angle becomes an abnormal value as described above. A limit value is set for , and the steering angle θh2 is output. For example, if the amount of change is the difference from the steering angle θh1 one sample before, and the absolute value of the amount of change is greater than a predetermined value (limit value), the steering angle The steering angle .theta.h2 is output by adding or subtracting .theta.h1. If the steering angle .theta.h2 is equal to or less than the limit value, the steering angle .theta.h1 is directly output as the steering angle .theta.h2. By limiting the amount of change in the steering angle θh1, sudden changes in the target steering angle are prevented and unstable behavior of the vehicle is suppressed. Instead of setting a limit value for the absolute value of the amount of change, an upper limit value and a lower limit value may be set for the amount of change to limit the amount of change. You may make it restrict|limit with respect to a rate. Also, the rate limiter 620 can be omitted if the steering angle does not change suddenly or if the sudden change is avoided by other means.

補正部630は、操舵角θh2を補正して、目標転舵角θtrefを出力する。例えば、目標操舵トルク生成部100内の基本マップ部110のように、操舵角θh2の大きさ|θh2|に対する目標転舵角θtrefの特性を定義したマップを用いて、操舵角θh2より目標転舵角θtrefを求める。或いは、単純に、操舵角θh2に所定のゲインを乗算することにより、目標転舵角θtrefを求めるようにしても良い。 Correction unit 630 corrects steering angle θh2 and outputs target steering angle θtref. For example, using a map such as the basic map section 110 in the target steering torque generation section 100 that defines the characteristic of the target steering angle θtref with respect to the magnitude |θh2| of the steering angle θh2, the target steering angle Find the angle θtref. Alternatively, the target steering angle θtref may be obtained simply by multiplying the steering angle θh2 by a predetermined gain.

減算部810では、目標転舵角θtrefが加算入力され、転舵角θtが減算入力され、減算結果である偏差dθtが転舵角制御部700に入力される。 The subtraction unit 810 receives the target turning angle θtref for addition, subtracts the turning angle θt, and inputs the difference dθt, which is the subtraction result, to the turning angle control unit 700 .

転舵角制御部700は、捩れ角制御部400と同様に、偏差dθtに対して補償値CtFB(伝達関数)を乗算し、目標転舵角θtrefに転舵角θtが追従するような電流指令値Imctを出力する。 Similarly to the torsion angle control unit 400, the turning angle control unit 700 multiplies the deviation dθt by a compensation value Ct FB (transfer function), and determines the current so that the turning angle θt follows the target turning angle θtref. Output the command value Imct.

減算部820、電流制御部800、PWM制御部47、インバータ48及びモータ電流検出器49は、それぞれ減算部530、電流制御部500、PWM制御部37、インバータ38及びモータ電流検出器39と同様な構成で同様な動作を行う。 Subtractor 820, current controller 800, PWM controller 47, inverter 48, and motor current detector 49 are similar to subtractor 530, current controller 500, PWM controller 37, inverter 38, and motor current detector 39, respectively. Do the same with configuration.

このような構成において、本実施形態の動作例を図16~図19のフローチャートを参照して説明する。 In such a configuration, an operation example of this embodiment will be described with reference to the flow charts of FIGS. 16 to 19. FIG.

動作を開始すると、操舵角θh、車速Vs、捩れ角Δθ及び転舵角θtが検出又は算出され(ステップS10)、操舵角θhは目標操舵トルク生成部100及び200並びに目標転舵角生成部600に、車速Vsは目標操舵トルク生成部100に、捩れ角Δθは減算部520に、転舵角θtは減算部810にそれぞれ入力される。 When the operation starts, the steering angle θh, vehicle speed Vs, torsion angle Δθ, and turning angle θt are detected or calculated (step S10). Furthermore, the vehicle speed Vs is input to the target steering torque generator 100, the torsion angle .DELTA..theta.

操舵角θh及び車速Vsを入力した目標操舵トルク生成部100は、目標操舵トルクTrefAを生成する(ステップS20)。目標操舵トルク生成部100の動作例については、図17のフローチャートを参照して説明する。 The target steering torque generator 100, which receives the steering angle θh and the vehicle speed Vs, generates a target steering torque TrefA (step S20). An example of the operation of the target steering torque generator 100 will be described with reference to the flowchart of FIG.

目標操舵トルク生成部100に入力された操舵角θhは基本マップ部110及び微分部120に、車速Vsは基本マップ部110及びダンパゲイン部130にそれぞれ入力される(ステップS21)。 The steering angle θh inputted to the target steering torque generating section 100 is inputted to the basic map section 110 and the differentiating section 120, and the vehicle speed Vs is inputted to the basic map section 110 and the damper gain section 130 (step S21).

基本マップ部110は、図5(A)又は(B)に示される基本マップを用いて、操舵角θh及び車速Vsに応じたトルク信号Tref_aを生成して、加算部150に出力する(ステップS22)。 The basic map unit 110 uses the basic map shown in FIG. 5A or 5B to generate a torque signal Tref_a corresponding to the steering angle θh and the vehicle speed Vs, and outputs the torque signal Tref_a to the addition unit 150 (step S22). ).

微分部120は操舵角θhを微分して舵角速度ωh1を出力し(ステップS23)、ダンパゲイン部130は図6に示されるダンパゲインマップを用いて車速Vsに応じたダンパゲインDを出力し(ステップS24)、乗算部140は舵角速度ωh1及びダンパゲインDを乗算してトルク信号Tref_bを演算し、加算部150に出力する(ステップS25)。そして、加算部150にてトルク信号Tref_a及びTref_bが加算され、目標操舵トルクTrefAが演算される(ステップS26)。 The differentiating section 120 differentiates the steering angle θh to output the steering angular velocity ωh1 (step S23), and the damper gain section 130 outputs the damper gain DG according to the vehicle speed Vs using the damper gain map shown in FIG. 6 (step S24), the multiplier 140 multiplies the steering angular velocity ωh1 and the damper gain DG to calculate the torque signal Tref_b, and outputs it to the adder 150 (step S25). Then, the addition unit 150 adds the torque signals Tref_a and Tref_b to calculate the target steering torque TrefA (step S26).

操舵角θhを入力した目標操舵トルク生成部200は、目標操舵トルクTrefBを生成する(ステップS30)。目標操舵トルク生成部200の動作例については、図18のフローチャートを参照して説明する。 The target steering torque generator 200 that receives the steering angle θh generates a target steering torque TrefB (step S30). An example of the operation of the target steering torque generator 200 will be described with reference to the flowchart of FIG.

目標操舵トルク生成部200に入力された操舵角θhは弾性項生成部210内の微分部211、切増し/切戻し判定部212、フィルタ部213及び可変ゲイン部214に入力される(ステップS31)。 The steering angle θh inputted to the target steering torque generating section 200 is inputted to the differentiating section 211, the steering/return determining section 212, the filtering section 213 and the variable gain section 214 in the elastic term generating section 210 (step S31). .

微分部211は操舵角θhを微分して舵角速度ωh2を算出し、切増し/切戻し判定部212に出力する(ステップS32)。 The differentiating section 211 differentiates the steering angle θh to calculate a steering angular velocity ωh2, and outputs the calculated steering angular velocity ωh2 to the additional steering/reverse steering determination section 212 (step S32).

切増し/切戻し判定部212は、操舵角θh及び舵角速度ωhから、図9に示される特性に従って切増し/切戻し判定を行い、判定結果である操舵状態STsをフィルタ部213に出力する(ステップS33)。 Based on the steering angle θh and the steering angular velocity ωh, the additional steering/reverse steering determination unit 212 performs additional steering/reverse steering determination according to the characteristics shown in FIG. step S33).

フィルタ部213は、操舵状態STsより操舵機構が切増し状態か切戻し状態であるかを判断し(ステップS34)、各状態に応じて予め設定された遮断周波数を用いて、操舵角θhに対してLPF処理を行い(ステップS35)、閾値θthを可変ゲイン部214に出力する。 The filter unit 213 determines whether the steering mechanism is in the additional steering state or the steering back state from the steering state STs (step S34). LPF processing is performed (step S 35 ), and the threshold θth is output to the variable gain section 214 .

可変ゲイン部214は、入力した閾値θthを図10に示される可変ゲインマップに設定し(ステップS36)、可変ゲインマップを用いて、操舵角θhに応じたトルク信号TrefB0を求め、位相補償部220に出力する(ステップS37)。 Variable gain section 214 sets the input threshold value θth in the variable gain map shown in FIG. (step S37).

位相補償部220は、トルク信号TrefB0に対して位相進み補償を行い、目標操舵トルクTrefBを算出し、加算部510に出力する(ステップS38)。 Phase compensator 220 performs phase advance compensation on torque signal TrefB0 to calculate target steering torque TrefB and outputs it to adder 510 (step S38).

加算部510において目標操舵トルクTrefA及びTrefBが加算され、目標操舵トルクTrefが変換部300に出力される(ステップS40)。 Target steering torques TrefA and TrefB are added in addition section 510, and target steering torque Tref is output to conversion section 300 (step S40).

変換部300は、目標操舵トルクTrefを目標捩れ角Δθrefに変換し(ステップS50)、目標捩れ角Δθrefは減算部520に加算入力される。 Conversion unit 300 converts target steering torque Tref into target twist angle Δθref (step S 50 ), and target twist angle Δθref is added to subtraction unit 520 .

減算部520には捩れ角Δθが減算入力されており、目標捩れ角Δθrefから捩れ角Δθを減算することにより、偏差dΔθが算出される(ステップS60)。偏差dΔθは捩れ角制御部400に入力され、捩れ角制御部400は、偏差dΔθに補償値CFBを乗算することにより電流指令値Imcを求める(ステップS70)。 The torsion angle Δθ is subtracted from the subtractor 520, and the deviation dΔθ is calculated by subtracting the torsion angle Δθ from the target torsion angle Δθref (step S60). The deviation dΔθ is input to the torsion angle control section 400, and the torsion angle control section 400 obtains the current command value Imc by multiplying the deviation dΔθ by the compensation value CFB (step S70).

電流指令値Imcは減算部530に加算入力され、モータ電流検出器39で検出されたモータ電流値Imrとの偏差I1が減算部530で算出される(ステップS80)。偏差I1は電流制御部500に入力され、電流制御部500は電流制御により電圧制御指令値Vref1を算出する(ステップS90)。その後、電圧制御指令値Vref1に基づいて、PWM制御部37及びインバータ38を介して、反力用モータ31が駆動制御される(ステップS100)。 The current command value Imc is added to the subtractor 530, and the deviation I1 from the motor current value Imr detected by the motor current detector 39 is calculated by the subtractor 530 (step S80). The deviation I1 is input to the current control unit 500, and the current control unit 500 calculates the voltage control command value Vref1 by current control (step S90). After that, based on the voltage control command value Vref1, the reaction force motor 31 is driven and controlled via the PWM control section 37 and the inverter 38 (step S100).

一方、操舵角θhを入力した目標転舵角生成部600は、目標転舵角θtrefを生成する(ステップS110)。目標転舵角生成部600の動作例については、図19のフローチャートを参照して説明する。 On the other hand, the target turning angle generator 600, which receives the steering angle θh, generates a target turning angle θtref (step S110). An example of the operation of the target steering angle generator 600 will be described with reference to the flowchart of FIG.

目標転舵角生成部600に入力された操舵角θhは制限部610に入力される。制限部610は、予め設定された上限値及び下限値により操舵角θhの上下限値を制限し(ステップS111)、操舵角θh1としてレート制限部620に出力する。レート制限部620は、予め設定された制限値により操舵角θh1の変化量に対して制限をかけ(ステップS112)、操舵角θh2として補正部630に出力する。補正部630は、操舵角θh2を補正して目標転舵角θtrefを求める(ステップS113)。目標転舵角θtrefは減算部810に加算入力される。 The steering angle θh input to the target steering angle generation section 600 is input to the limit section 610 . Limiting unit 610 limits the upper and lower limits of steering angle θh using preset upper and lower limits (step S111), and outputs the result to rate limiting unit 620 as steering angle θh1. Rate limiter 620 limits the amount of change in steering angle θh1 by a preset limit value (step S112), and outputs the result to correction unit 630 as steering angle θh2. The correction unit 630 corrects the steering angle θh2 to obtain the target turning angle θtref (step S113). Target steering angle θtref is added to subtraction section 810 .

減算部810には転舵角θtが減算入力されており、目標転舵角θtrefから転舵角θtを減算することにより、偏差dθtが算出される(ステップS120)。偏差dθtは転舵角制御部700に入力され、転舵角制御部700は、偏差dθtに補償値CtFBを乗算することにより電流指令値Imctを求める(ステップS130)。 The steering angle θt is subtracted from the subtraction unit 810, and the deviation dθt is calculated by subtracting the steering angle θt from the target steering angle θtref (step S120). The deviation dθt is input to the turning angle control section 700, and the turning angle control section 700 multiplies the deviation dθt by the compensation value Ct FB to obtain the current command value Imct (step S130).

電流指令値Imctは減算部820に加算入力され、モータ電流検出器49で検出されたモータ電流値Imdとの偏差I2が減算部820で算出される(ステップS140)。偏差I2は電流制御部800に入力され、電流制御部800は電流制御により電圧制御指令値Vref2を算出する(ステップS150)。その後、電圧制御指令値Vref2に基づいて、PWM制御部47及びインバータ48を介して、転舵用モータ41が駆動制御される(ステップS160)。 The current command value Imct is added to the subtractor 820, and the deviation I2 from the motor current value Imd detected by the motor current detector 49 is calculated by the subtractor 820 (step S140). Deviation I2 is input to current control section 800, and current control section 800 calculates voltage control command value Vref2 by current control (step S150). After that, based on the voltage control command value Vref2, the driving of the steering motor 41 is controlled via the PWM control section 47 and the inverter 48 (step S160).

なお、図16~図19におけるデータ入力及び演算等の順番は適宜変更可能である。 Note that the order of data input and calculation in FIGS. 16 to 19 can be changed as appropriate.

上述の実施形態において、目標操舵トルク生成部100はダンパ演算部(ダンパゲイン部130、乗算部140)を備えるが、ダンパ演算部による効果を別の手段で実現する場合や、演算量削減を重視する場合等では、ダンパ演算部を削減しても良い。この場合、微分部120及び加算部150も削減可能となる。目標操舵トルクTrefAに基づいて生成される反力にヒステリシス特性を付加するために、即ちハンドルの切増し操舵と切戻し操舵とで異なる反力を生成するために、ヒステリシス特性を有するトルク信号を目標操舵トルクTrefAに加算するようにしても良い。更に、基本マップ部110の前段又は後段に位相補償を行なう位相補償部160を挿入しても良い。つまり、図4中の破線で囲まれた領域Rの構成を、図20(A)又は(B)に示されるような構成にしても良い。位相補償部160において、位相補償として位相進み補償を設定し、例えば、分子の遮断周波数を1.0Hz、分母の遮断周波数を1.3Hzとした1次フィルタで位相進み補償を行う場合、スッキリしたフィールを実現することができる。目標操舵トルク生成部100に関しては、操舵角に基づいた構成であるならば、上述の構成に限られない。 In the above-described embodiment, the target steering torque generation unit 100 includes a damper calculation unit (damper gain unit 130, multiplication unit 140). In some cases, the damper calculation unit may be omitted. In this case, the differentiating section 120 and the adding section 150 can also be eliminated. In order to add a hysteresis characteristic to the reaction force generated based on the target steering torque TrefA, that is, to generate a different reaction force between the additional steering and the return steering of the steering wheel, a torque signal having a hysteresis characteristic is set as a target. It may be added to the steering torque TrefA. Furthermore, a phase compensator 160 that performs phase compensation may be inserted before or after the basic map unit 110 . That is, the configuration of the region R surrounded by the dashed line in FIG. 4 may be changed to the configuration shown in FIG. 20(A) or (B). In the phase compensation unit 160, phase lead compensation is set as phase compensation. For example, when the phase lead compensation is performed by a first-order filter with a numerator cutoff frequency of 1.0 Hz and a denominator cutoff frequency of 1.3 Hz, the phase lead compensation is clear. feel can be realized. The target steering torque generating section 100 is not limited to the above configuration as long as it is based on the steering angle.

また、反力制御系60の機能を、目標操舵トルクTrefBを基にした反力の生成に特化する場合等では、目標操舵トルク生成部100を削減しても良い。この場合、加算部510も削減可能で、目標操舵トルク生成部200から出力される目標操舵トルクTrefBが変換部300に入力されることになる。 Further, when the function of the reaction force control system 60 is specialized to generate a reaction force based on the target steering torque TrefB, the target steering torque generation section 100 may be omitted. In this case, addition section 510 can also be omitted, and target steering torque TrefB output from target steering torque generation section 200 is input to conversion section 300 .

上述の弾性項生成部210は、フィルタ部213が有するLPFの遮断周波数を切増し状態と切戻し状態とで異なる値としているが、切増し状態のときのみにフィルタ処理を行い、切戻し状態ではフィルタ処理を行わず、操舵角θhを閾値θthとして使用するようにしても良い。切戻し状態においてフィルタ処理を行わないことにより、遅い操舵だけではなく速い操舵に対しても、閾値θthが操舵角θhに追いつくようにすることができる。 The elastic term generation unit 210 described above sets the cutoff frequency of the LPF of the filter unit 213 to different values in the increased steering state and the reversal state. The steering angle θh may be used as the threshold θth without filtering. By not performing filter processing in the return state, the threshold θth can catch up with the steering angle θh not only for slow steering but also for fast steering.

本発明の他の実施の形態について説明する。なお、以降の各実施形態において、既出の他の実施形態と同一の構成には同一の符号を付して、その説明の一部又は全てを省略する。 Another embodiment of the present invention will be described. In addition, in each subsequent embodiment, the same code|symbol is attached|subjected to the same structure as other embodiment of existing appearance, and a part or all of the description is abbreviate|omitted.

第1実施形態では、反力を上昇させるための目標操舵トルクTrefBを目標操舵トルクTrefAに加算しているが、目標操舵トルク生成から電流指令値算出までの各段階において、反力を上昇させるための基となる要素の加算を行うことが可能である。 In the first embodiment, the target steering torque TrefB for increasing the reaction force is added to the target steering torque TrefA. It is possible to perform addition of the underlying elements of .

図21に示す反力制御系の構成例(第2実施形態)では、目標捩れ角演算後に上記加算を行っている。第2実施形態での反力制御系60Aでは、図3に示される第1実施形態での反力制御系60と比べると、変換部310(第2変換部)が追加され、目標操舵トルク生成部100及び200の後段に配置されている加算部510が削除され、代わりに変換部300及び310の後段に加算部511が配置されている。 In the configuration example (second embodiment) of the reaction force control system shown in FIG. 21, the addition is performed after the calculation of the target torsion angle. In the reaction force control system 60A of the second embodiment, compared with the reaction force control system 60 of the first embodiment shown in FIG. The adding section 510 arranged after the sections 100 and 200 is eliminated, and instead, an adding section 511 is arranged after the transforming sections 300 and 310 .

変換部310は、変換部300と同様に、トーションバー2Aのバネ定数Ktの逆数の符号を反転した-1/Ktの特性を有しており、目標操舵トルク生成部100から出力される目標操舵トルクTrefAを目標捩れ角ΔθrefAに変換する。目標捩れ角ΔθrefAは加算部511に入力される。また、変換部300は、目標操舵トルク生成部200から出力される目標操舵トルクTrefBを目標捩れ角ΔθrefBに変換し、目標捩れ角ΔθrefBは加算部511に入力される。そして、目標捩れ角ΔθrefAとΔθrefBの加算結果が目標捩れ角Δθrefとなる。なお、本実施形態では、目標操舵トルクTrefBが第1目標操舵トルクに対応し、目標捩れ角ΔθrefAが第2目標捩れ角に対応する。 Conversion unit 310, like conversion unit 300, has a characteristic of −1/Kt obtained by reversing the sign of the reciprocal of the spring constant Kt of torsion bar 2A. Torque TrefA is converted into target twist angle ΔθrefA. The target twist angle ΔθrefA is input to the adder 511 . Conversion unit 300 converts target steering torque TrefB output from target steering torque generation unit 200 into target twist angle ΔθrefB, and target twist angle ΔθrefB is input to addition unit 511 . Then, the addition result of the target twist angles ΔθrefA and ΔθrefB becomes the target twist angle Δθref. In this embodiment, the target steering torque TrefB corresponds to the first target steering torque, and the target twist angle ΔθrefA corresponds to the second target twist angle.

第2実施形態の動作は、第1実施形態の動作と比べると、反力制御系において目標操舵トルクTrefA及びTrefBの生成後から偏差dΔθの算出前までの動作(図16でのステップS40~S50)が異なる。異なる動作について、図22のフローチャートを参照して説明する。 Compared with the operation of the first embodiment, the operation of the second embodiment is the operation from after generation of the target steering torques TrefA and TrefB to before calculation of the deviation dΔθ in the reaction force control system (steps S40 to S50 in FIG. 16). ) are different. Different operations will be described with reference to the flow chart of FIG.

ステップS30の後、変換部310は目標操舵トルクTrefAを目標捩れ角ΔθrefAに変換し(ステップS41)、変換部300は目標操舵トルクTrefBを目標捩れ角ΔθrefBに変換する(ステップS42)。そして、加算部511は、目標捩れ角ΔθrefAとΔθrefBを加算し、目標捩れ角Δθrefを出力する(ステップS43)。目標捩れ角Δθrefは減算部520に加算入力され、ステップS60へと続く。 After step S30, conversion unit 310 converts target steering torque TrefA into target twist angle ΔθrefA (step S41), and conversion unit 300 converts target steering torque TrefB into target twist angle ΔθrefB (step S42). Then, the adder 511 adds the target twist angles ΔθrefA and ΔθrefB and outputs the target twist angle Δθref (step S43). The target twist angle Δθref is added to the subtractor 520, and the process continues to step S60.

図23に示す反力制御系の構成例(第3実施形態)では、電流指令値演算後に上記加算を行っている。第3実施形態での反力制御系60Bでは、図21に示される第2実施形態での反力制御系60Aと比べると、捩れ角制御部410(第2捩れ角制御部)が更に追加され、加算部が捩れ角制御部400及び410の後段に移動している。 In the configuration example (third embodiment) of the reaction force control system shown in FIG. 23, the addition is performed after the current command value is calculated. Compared to the reaction force control system 60A of the second embodiment shown in FIG. 21, the reaction force control system 60B of the third embodiment further includes a twist angle control section 410 (second twist angle control section). , the addition section is moved to the stage after the twist angle control sections 400 and 410 .

捩れ角制御部410は、捩れ角制御部400と同様に、目標捩れ角ΔθrefBに対して補償値CFB(伝達関数)を乗算し、電流指令値ImcBを出力する。電流指令値ImcBは加算部512に入力される。減算部520は、変換部310から出力される目標捩れ角ΔθrefAからトーションバー2Aの捩れ角Δθを減算し、減算結果である偏差dΔθAが捩れ角制御部400に入力される。捩れ角制御部400は、偏差dΔθAに対して補償値CFB(伝達関数)を乗算し、電流指令値ImcAを出力する。電流指令値ImcAは加算部512に入力される。そして、電流指令値ImcAとImcBの加算結果が電流指令値Imcとなる。なお、本実施形態では、目標捩れ角ΔθrefBが第1目標捩れ角に対応し、電流指令値ImcBが第2電流指令値に対応する。 Similar to torsion angle control unit 400, torsion angle control unit 410 multiplies target torsion angle ΔθrefB by compensation value C FB (transfer function) and outputs current command value ImcB. Current command value ImcB is input to adder 512 . Subtraction unit 520 subtracts torsion angle Δθ of torsion bar 2A from target torsion angle ΔθrefA output from conversion unit 310 , and deviation dΔθA, which is the subtraction result, is input to torsion angle control unit 400 . A torsion angle control unit 400 multiplies the deviation dΔθA by a compensation value C FB (transfer function) and outputs a current command value ImcA. Current command value ImcA is input to adder 512 . The addition result of the current command values ImcA and ImcB becomes the current command value Imc. Note that in the present embodiment, the target twist angle ΔθrefB corresponds to the first target twist angle, and the current command value ImcB corresponds to the second current command value.

第3実施形態の動作は、第2実施形態の動作と比べると、反力制御系において目標捩れ角ΔθrefA及びΔθrefBの演算後から偏差I1の算出前までの動作(図16及び図22でのステップS43~S70)が異なる。異なる動作について、図24のフローチャートを参照して説明する。 Compared with the operation of the second embodiment, the operation of the third embodiment is the operation from after the calculation of the target torsion angles ΔθrefA and ΔθrefB to before the calculation of the deviation I1 in the reaction force control system (the steps in FIGS. 16 and 22). S43 to S70) are different. Different operations will be described with reference to the flow chart of FIG.

ステップS42の後、減算部520は、目標捩れ角ΔθrefAから捩れ角Δθを減算することにより、偏差dΔθAを算出する(ステップS51)。偏差dΔθAは捩れ角制御部400に入力され、捩れ角制御部400は、偏差dΔθAに補償値CFBを乗算することにより電流指令値ImcAを求める(ステップS52)。一方、捩れ角制御部410は、目標捩れ角ΔθrefBに補償値CFBを乗算することにより電流指令値ImcBを求める(ステップS53)。そして、加算部512は、電流指令値ImcAとImcBを加算し、電流指令値Imcを出力する(ステップS54)。電流指令値Imcは減算部530に加算入力され、ステップS80へと続く。 After step S42, the subtraction unit 520 calculates the deviation dΔθA by subtracting the torsion angle Δθ from the target torsion angle ΔθrefA (step S51). The deviation dΔθA is input to the torsion angle control unit 400, and the torsion angle control unit 400 multiplies the deviation dΔθA by the compensation value CFB to obtain the current command value ImcA (step S52). On the other hand, the torsion angle control unit 410 obtains the current command value ImcB by multiplying the target torsion angle ΔθrefB by the compensation value CFB (step S53). Adder 512 then adds current command values ImcA and ImcB and outputs current command value Imc (step S54). Current command value Imc is added to subtraction unit 530, and the process continues to step S80.

上述の実施形態(第1~第3実施形態)では1つの制御装置が反力制御系及び転舵制御系を有しているが、反力制御系のみを有する制御装置と転舵制御系のみを有する制御装置をそれぞれ設けても良い。この場合、制御装置同士は通信によりデータの送受信を行うことになる。また、図1に示されるSBWシステムは反力装置30と転舵装置40の間には機械的な結合を持たないが、システムに異常が発生した場合に、コラム軸2と転舵機構をクラッチ等で機械的に結合する機械的トルク伝達機構を備えるSBWシステムにも、本発明は適用可能である。このようなSBWシステムでは、システム正常時はクラッチをオフにして機械的トルク伝達を開放状態とし、システム異常時はクラッチをオンにして機械的トルク伝達を可能状態とする。更に、反力装置30はトーションバーを備えているが、ハンドル1と反力用モータ31の間に任意のバネ定数を有する機構であればトーションバーに限定しなくても良い。 In the above-described embodiments (first to third embodiments), one control device has a reaction force control system and a steering control system. may be provided respectively. In this case, the control devices transmit and receive data through communication. Further, the SBW system shown in FIG. 1 does not have a mechanical connection between the reaction force device 30 and the steering device 40, but when an abnormality occurs in the system, the column shaft 2 and the steering mechanism are clutched. The present invention can also be applied to an SBW system provided with a mechanical torque transmission mechanism that is mechanically coupled by e.g. In such an SBW system, when the system is normal, the clutch is turned off to disengage mechanical torque transmission, and when the system is abnormal, the clutch is turned on to enable mechanical torque transmission. Furthermore, although the reaction force device 30 has a torsion bar, any mechanism having an arbitrary spring constant between the handle 1 and the reaction force motor 31 is not limited to the torsion bar.

上述の実施形態での捩れ角制御部は直接的に電流指令値を演算しているが、電流指令値を演算する前に、先ず出力したいモータトルク(目標トルク)を演算してから、電流指令値を演算するようにしても良い。この場合、モータトルクから電流指令値を求めるには、一般的に用いられている、モータ電流とモータトルクの関係を使用する。 The torsion angle control unit in the above-described embodiment directly calculates the current command value. A value may be calculated. In this case, a commonly used relationship between motor current and motor torque is used to obtain the current command value from the motor torque.

なお、上述で使用した図は、本発明に関して定性的な説明を行うための概念図であり、これらに限定されるものではない。また、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるが、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。 The diagrams used above are conceptual diagrams for qualitatively explaining the present invention, and the present invention is not limited to these. Moreover, although the above-described embodiment is a preferred example of the present invention, it is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

本発明の主たる目的は、操舵終端での衝突を抑制するための目標操舵トルクの実現手段についてであり、目標操舵トルクに対する操舵トルクの追従性の実現手段に関しては、上記の変換部及び捩れ角制御部に限定しなくても良い。 A main object of the present invention is to provide means for realizing a target steering torque for suppressing a collision at the end of steering. It does not have to be limited to departments.

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)
2A トーションバー
10 車速センサ
30 反力装置
31 反力用モータ
32、42 減速機構
33 舵角センサ
34、43 角度センサ
35 ストッパ
36 捩れ角演算部
37、47 PWM制御部
38、48 インバータ
39、49 モータ電流検出器
40 転舵装置
41 転舵用モータ
50 制御装置
60、60A、60B 反力制御系
70 転舵制御系
100、200 目標操舵トルク生成部
110 基本マップ部
120、211 微分部
130 ダンパゲイン部
160、220 位相補償部
210 弾性項生成部
212 切増し/切戻し判定部
213 フィルタ部
214 可変ゲイン部
300、310 変換部
400、410 捩れ角制御部
500、800 電流制御部
600 目標転舵角生成部
610 制限部
620 レート制限部
630 補正部
700 転舵角制御部




1 steering wheel 2 column axis (steering shaft, steering wheel axis)
2A torsion bar 10 vehicle speed sensor 30 reaction force device 31 reaction force motors 32, 42 reduction mechanism 33 steering angle sensors 34, 43 angle sensor 35 stopper 36 torsion angle calculation units 37, 47 PWM control units 38, 48 inverters 39, 49 motor Current detector 40 Steering device 41 Steering motor 50 Control device 60, 60A, 60B Reaction force control system 70 Steering control system 100, 200 Target steering torque generation unit 110 Basic map units 120, 211 Differentiation unit 130 Damper gain unit 160 , 220 phase compensator 210 elastic term generator 212 steering/return determination unit 213 filter unit 214 variable gain units 300 and 310 converters 400 and 410 twist angle controllers 500 and 800 current controller 600 target steering angle generator 610 restriction unit 620 rate restriction unit 630 correction unit 700 steering angle control unit




Claims (11)

トーションバーを備え、操舵可能な限界となる操舵終端を有し、反力アクチュエータを駆動制御することにより、操舵機構を制御する車両用操向システムの制御装置であって、
操舵角の大きさが、前記操舵終端に対応する角度の近傍に設定される閾値を超えた場合、出力する第1トルク信号が操舵反力として機能する弾性項生成部を具備し、少なくとも前記第1トルク信号に基づく第1目標操舵トルクの演算のための第1目標操舵トルク生成部と、
少なくとも前記第1目標操舵トルクに基づく第1目標捩れ角の演算のための第1変換部と、
少なくとも前記第1目標捩れ角に基づく、前記トーションバーの捩れ角を追従させるような第1電流指令値の演算のための第1捩れ角制御部とを備え、
前記弾性項生成部が、前記操舵角に追従して前記閾値が変動し、前記操舵機構が切増し状態の場合において、前記操舵角の変動に対する前記閾値の変動の割合が、舵角速度が速いときに小さくなる特性を有し、
前記第1電流指令値に基づいて前記反力アクチュエータを駆動制御することを特徴とする車両用操向システムの制御装置。
A control device for a vehicle steering system that includes a torsion bar, has a steering end that is the limit of steerability, and controls a steering mechanism by driving and controlling a reaction force actuator,
an elastic term generation unit that outputs a first torque signal that functions as a steering reaction force when the magnitude of the steering angle exceeds a threshold value that is set in the vicinity of the angle corresponding to the end of the steering; a first target steering torque generator for calculating a first target steering torque based on the 1 torque signal;
a first converter for calculating a first target twist angle based on at least the first target steering torque;
a first torsion angle control unit for calculating a first current command value that follows the torsion angle of the torsion bar based on at least the first target torsion angle;
When the elastic term generator changes the threshold value following the steering angle, and the steering mechanism is in a further steering state, the ratio of the change in the threshold value to the change in the steering angle is high when the steering angular velocity is high. has the characteristic of becoming smaller to
A control device for a steering system for a vehicle, wherein drive control is performed on the reaction force actuator based on the first current command value.
前記弾性項生成部が有する特性が、
更に、前記舵角速度が速いとき、前記操舵機構が切戻し状態の場合での前記割合が、前記切増し状態の場合より大きい特性である請求項1に記載の車両用操向システムの制御装置。
The characteristics of the elastic term generator are
2. The controller for a vehicle steering system according to claim 1, further comprising a characteristic in which, when the steering angular velocity is high, the ratio in the steering mechanism in the return state is greater than in the steering mechanism in the additional steering state.
前記弾性項生成部が、
前記操舵角に対してローパスフィルタを適用して得られる値を用いて前記閾値を決定する請求項2に記載の車両用操向システムの制御装置。
The elastic term generator,
3. A controller for a vehicle steering system according to claim 2, wherein the threshold value is determined using a value obtained by applying a low-pass filter to the steering angle.
前記切戻し状態の場合での前記ローパスフィルタの遮断周波数が、前記切増し状態の場合より高く設定されている請求項3に記載の車両用操向システムの制御装置。 4. A controller for a vehicle steering system according to claim 3, wherein a cut-off frequency of said low-pass filter in said return state is set higher than in said additional steering state. 前記弾性項生成部が、
前記操舵角の大きさが前記閾値を超えてから大きくなるに従って、前記第1トルク信号の大きさが大きくなる特性を更に有する請求項1乃至4のいずれかに記載の車両用操向システムの制御装置。
The elastic term generator,
5. The vehicle steering system control according to any one of claims 1 to 4, further comprising a characteristic that the magnitude of the first torque signal increases as the magnitude of the steering angle increases after exceeding the threshold value. Device.
前記第1目標操舵トルク生成部が、
前記第1トルク信号に対して位相進み補償を行う位相補償部を更に具備する請求項1乃至5のいずれかに記載の車両用操向システムの制御装置。
The first target steering torque generation unit,
6. The control device for a vehicle steering system according to claim 1, further comprising a phase compensator that performs phase lead compensation on the first torque signal.
基本マップを用いて前記操舵角に応じた第2トルク信号を求める基本マップ部を具備し、少なくとも前記第2トルク信号に基づいて第2目標操舵トルクを出力する第2目標操舵トルク生成部を更に備え、
前記第1目標操舵トルク生成部からの出力及び前記第2目標操舵トルクより前記第1目標操舵トルクを算出する請求項1乃至6のいずれかに記載の車両用操向システムの制御装置。
A second target steering torque generator, comprising a basic map section for obtaining a second torque signal corresponding to the steering angle using a basic map, and outputting a second target steering torque based on at least the second torque signal. prepared,
7. A control device for a vehicle steering system according to claim 1, wherein said first target steering torque is calculated from an output from said first target steering torque generating section and said second target steering torque.
基本マップを用いて前記操舵角に応じた第2トルク信号を求める基本マップ部を具備し、少なくとも前記第2トルク信号に基づいて第2目標操舵トルクを出力する第2目標操舵トルク生成部と、
前記第2目標操舵トルクを第2目標捩れ角に変換する第2変換部とを更に備え、
前記第1変換部からの出力及び前記第2目標捩れ角より前記第1目標捩れ角を算出する請求項1乃至6のいずれかに記載の車両用操向システムの制御装置。
a second target steering torque generation unit including a basic map unit that obtains a second torque signal corresponding to the steering angle using a basic map, and that outputs a second target steering torque based on at least the second torque signal;
a second conversion unit that converts the second target steering torque into a second target torsion angle;
7. The controller for a vehicle steering system according to claim 1, wherein the first target torsion angle is calculated from the output from the first conversion unit and the second target torsion angle.
基本マップを用いて前記操舵角に応じた第2トルク信号を求める基本マップ部を具備し、少なくとも前記第2トルク信号に基づいて第2目標操舵トルクを出力する第2目標操舵トルク生成部と、
前記第2目標操舵トルクを第2目標捩れ角に変換する第2変換部と、
前記第1目標捩れ角に基づいて第2電流指令値を演算する第2捩れ角制御部とを更に備え、
前記第1捩れ角制御部からの出力及び前記第2電流指令値より前記第1電流指令値を算出する請求項1乃至6のいずれかに記載の車両用操向システムの制御装置。
a second target steering torque generation unit including a basic map unit that obtains a second torque signal corresponding to the steering angle using a basic map, and that outputs a second target steering torque based on at least the second torque signal;
a second conversion unit that converts the second target steering torque into a second target twist angle;
a second torsion angle control unit that calculates a second current command value based on the first target torsion angle;
7. The controller for a vehicle steering system according to claim 1, wherein the first current command value is calculated from the output from the first torsion angle control section and the second current command value.
前記第2目標操舵トルク生成部が、
車速感応であるダンパゲインマップを用いて角速度情報に基づいて第3トルク信号を求めるダンパ演算部を更に具備し、
前記第2トルク信号及び前記第3トルク信号より前記第2目標操舵トルクを算出する請求項7乃至9のいずれかに記載の車両用操向システムの制御装置。
The second target steering torque generating section,
further comprising a damper calculation unit that obtains a third torque signal based on angular velocity information using a damper gain map sensitive to vehicle speed;
10. A controller for a vehicle steering system according to claim 7, wherein said second target steering torque is calculated from said second torque signal and said third torque signal.
請求項1乃至10のいずれかに記載の車両用操向システムの制御装置と、
前記制御装置により制御される前記操舵機構とを備えるステアバイワイヤシステム。
a control device for a vehicle steering system according to any one of claims 1 to 10;
and the steering mechanism controlled by the controller.
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