JP2023095122A - Steering method and steering apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、転舵方法及び転舵装置に関する。 The present invention relates to a steering method and a steering device.
特許文献1には、車両を操舵する操舵部材と車輪を転舵する転舵装置とを備えて、操舵角に応じた転舵角を算出し、算出された転舵角に基づいて転舵アクチュエータを制御する舵角制御装置が記載されている。 Patent Document 1 discloses a steering actuator that includes a steering member that steers a vehicle and a steering device that steers wheels, calculates a steering angle according to the steering angle, and calculates the steering angle based on the calculated steering angle. A steering angle control device for controlling the
運転者により操舵されるステアリングホイールの操舵角に応じて目標転舵角を設定し、操向輪の実際の転舵角である実転舵角と目標転舵角との差に基づいた転舵力を発生させると、運転者の操舵操作に対する車両挙動の応答が速くなるため、運転者が違和感を覚えることがある。
本発明は、実転舵角と目標転舵角との差に基づいた転舵力で操向輪を転舵する転舵装置において、操舵操作に対する車両挙動の応答が速いことにより生じる運転者の違和感を低減することを目的とする。
A target steering angle is set according to the steering angle of the steering wheel steered by the driver, and steering is performed based on the difference between the actual steering angle, which is the actual steering angle of the steered wheels, and the target steering angle. When the force is generated, the response of the vehicle behavior to the driver's steering operation becomes faster, so the driver may feel uncomfortable.
The present invention provides a steering device that steers steered wheels with a steering force based on a difference between an actual steering angle and a target steering angle, and provides a driver's steerage caused by a quick vehicle behavior response to a steering operation. The purpose is to reduce discomfort.
本発明の一態様によれば、車両の操向輪を転舵する転舵方法が与えられる。転舵方法では、ステアリングホイールの操舵角を検出し、操向輪の実際の転舵角である実転舵角を検出し、検出された操舵角に応じて操向輪の目標転舵角を算出し、実転舵角と目標転舵角との差に基づいて、実転舵角を目標転舵角に一致させるための転舵力指令値を算出し、所定周波数帯における転舵力指令値のゲインを低減し、ゲインが低減された転舵力指令値に応じて操向輪を転舵する転舵力を発生させる。 According to one aspect of the present invention, a steering method is provided for steering steerable wheels of a vehicle. In the steering method, the steering angle of the steering wheel is detected, the actual steering angle, which is the actual steering angle of the steered wheels, is detected, and the target steering angle of the steered wheels is determined according to the detected steering angle. Based on the difference between the actual turning angle and the target turning angle, a turning force command value for matching the actual turning angle with the target turning angle is calculated, and a turning force command value in a predetermined frequency band is calculated. The gain of the value is reduced, and a steering force for steering the steered wheels is generated according to the steering force command value with the reduced gain.
本発明によれば、実転舵角と目標転舵角との差に基づいた転舵力で操向輪を転舵する転舵装置において、操舵操作に対する車両挙動の応答が速いことにより生じる運転者の違和感を低減できる。 According to the present invention, in the steering device that steers the steered wheels with a steering force based on the difference between the actual steering angle and the target steering angle, the steering that occurs due to the quick response of the vehicle behavior to the steering operation. It is possible to reduce the discomfort of the person.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下に示す本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that each drawing is schematic and may differ from the actual one. Further, the embodiments of the present invention shown below are examples of apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention. are not specific to the following: Various modifications can be made to the technical idea of the present invention within the technical scope defined by the claims.
(第1実施形態)
(構成)
図1は、第1実施形態~第3実施形態の車両の転舵装置の一例の概略構成図である。実施形態の転舵装置は、運転者の操舵入力を受け付ける操舵部31と、操向輪である左右前輪34FL、34FRを転舵する転舵部32と、バックアップクラッチ33と、コントローラ11を備える。
この操舵装置は、バックアップクラッチ33が解放状態になると、操舵部31と転舵部32とが機械的に分離されるステアバイワイヤ(SBW)システムを採用している。以下の説明において左右前輪34FL、34FRを「操向輪34」と表記することがある。
(First embodiment)
(composition)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a steering apparatus for a vehicle according to first to third embodiments. The steering device of the embodiment includes a
This steering system employs a steer-by-wire (SBW) system in which the
操舵部31は、ステアリングホイール31aと、コラムシャフト31bと、反力アクチュエータ12と、第1駆動回路13と、トルクセンサ16と、操舵角センサ19とを備える。
一方で転舵部32は、ピニオンシャフト32aと、ステアリングギア32bと、ラックギア32cと、ステアリングラック32dと、転舵アクチュエータ14と、第2駆動回路15と、転舵角センサ35を備える。
The
On the other hand, the
操舵部31のステアリングホイール31aは、反力アクチュエータ12によって反力トルクが付与されると共に、運転者によって付与される操舵トルクの入力を受けて回転する。なお、本明細書においてアクチュエータによってステアリングホイールに付与される反力トルクを「操舵反力トルク」と表記することがある。
コラムシャフト31bは、ステアリングホイール31aと一体に回転する。
The
The
一方で転舵部32のステアリングギア32bはラックギア32cと歯合し、ピニオンシャフト32aの回転に応じて操向輪34を転舵する。ステアリングギア32bとして、例えば、ラック・アンド・ピニオン式のステアリングギア等を採用してよい。
バックアップクラッチ33は、コラムシャフト31bとピニオンシャフト32aとの間に設けられる。そして、バックアップクラッチ33は、解放状態になると操舵部31と転舵部32とを機械的に切り離し、締結状態になると操舵部31と転舵部32とを機械的に接続する。なお、バックアップクラッチ33は、車両の走行時あるいはイグニッションスイッチがオンとされている時などの通常時には解放状態であり、例えば転舵アクチュエータ14や反力アクチュエータ12の異常など、システムに何らかの異常が発生した場合や車両のイグニッションスイッチがオフとされている時(例えば駐車時)に締結状態となるものであり、通常は解放状態とされている。このため、以下ではバックアップクラッチ33は解放状態であり、ステアリングホイール31aと転舵部32とは機械的に切り離されているものとして記載する。
On the other hand, the
トルクセンサ16は、ステアリングホイール31aからコラムシャフト31bに伝達する操舵トルクTsを検出する。
車速センサ17は、実施形態の転舵装置が搭載された車両の車輪速を検出し、車輪速に基づいて車両の車速Vvを算出する。
操舵角センサ19は、コラムシャフト回転角、すなわち、ステアリングホイール31aの操舵角θs(ハンドル角度)を検出する。
転舵角センサ35は、操向輪34の実際の転舵角である実転舵角θtを検出する。
The
The
The
A
コントローラ11は、操向輪の転舵制御とステアリングホイールの反力制御を行う電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)である。本明細書において「反力制御」とは、反力アクチュエータ12等のアクチュエータによりステアリングホイール31aに与える操舵反力トルクの制御をいう。コントローラ11は、プロセッサ20と記憶装置21等の周辺部品とを含む。プロセッサ20は、例えばCPU(Central Processing Unit)、やMPU(Micro-Processing Unit)であってよい。
The
記憶装置21は、半導体記憶装置、磁気記憶装置及び光学記憶装置を備えてよい。記憶装置21は、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等のメモリを含んでよい。
なお、汎用の半導体集積回路中に設定される機能的な論理回路でコントローラ11を実現してもよい。例えば、コントローラ11はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA:Field-Programmable Gate Array)等のプログラマブル・ロジック・デバイス(PLD:Programmable Logic Device)等を有していてもよい。
The
Note that the
図2は、コントローラ11の機能構成例を示すブロック図である。コントローラ11は、反力制御部40と転舵制御部41を備える。反力制御部40と転舵制御部41の機能は、例えばコントローラ11の記憶装置21に格納されたコンピュータプログラムを、プロセッサ20が実行することによって実現されてよい。
反力制御部40は、操舵角センサ19が検出した操舵角θsに応じて、ステアリングホイールへ付与する操舵反力トルク(ステアリングホイール31aへ付与する回転トルクであり、以下では反力トルクとも言う)の指令値である反力指令値fsを算出する。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the
The reaction
反力制御部40は、反力指令値fsを第1駆動回路13へ出力する。第1駆動回路13は、反力指令値fsに基づいて反力アクチュエータ12を駆動する。
反力アクチュエータ12は、例えば電動モータであってよい。反力アクチュエータ12は、コラムシャフト31bと同軸上に配置された出力軸を有する。
反力アクチュエータ12は、第1駆動回路13から出力される指令電流に応じて、ステアリングホイール31aに付与する回転トルクをコラムシャフト31bに出力する。回転トルクを付与することによって、ステアリングホイール31aに操舵反力トルクを発生させる。
The reaction
The
The
第1駆動回路13は、反力アクチュエータ12の駆動電流から推定される実際の操舵反力トルクと、反力制御部40から出力される反力指令値fsが示す反力トルクとを一致させるトルクフィードバックにより、反力アクチュエータ12へ出力する指令電流を制御する。あるいは、反力アクチュエータ12の駆動電流と、反力指令値fsに相当する駆動電流とを一致させる電流フィードバックによって、反力アクチュエータ12へ出力する指令電流を制御してもよい。
The
転舵制御部41は、ステアリングホイール31aの操舵角θsと、操向輪34の実転舵角θtと、車両の車速Vvに基づいて、操向輪34を転舵させる転舵トルクの指令値である転舵力指令値ftを算出する。
具体的には、転舵制御部41は、操舵角θsに基づいて、操向輪34の転舵角の目標値である目標転舵角θtrを算出する。
The
Specifically, the
転舵制御部41は、操舵角θsに対する目標転舵角θtrの比である角度比Ra=θtr/θsを、少なくとも車速Vvに応じて変化させてもよい。例えば、車速Vvが低い場合には角度比Raを比較的大きな値に設定してステアリングホイール31aの取り回し性を向上させ、車速Vvが高い場合には角度比Raを比較的小さな値に設定して操縦安定性を向上させてもよい。
The
転舵制御部41は、実転舵角θtと目標転舵角θtrとの差(θtr-θt)に基づいて、実転舵角θtを目標転舵角θtrに一致させるための転舵力指令値ftを算出する。転舵力指令値ftは、実転舵角θtと目標転舵角θtrとの差(θtr-θt)が大きくなるほど大きな値が算出される。転舵力指令値ftは、例えば実転舵角θtと目標転舵角θtrとの差(θtr-θt)に予め定められた所定のゲインを乗算して算出される。あるいは予め実転舵角θtと目標転舵角θtrとの差(θtr-θt)に対する転舵力指令値ftを転舵力マップとして記憶しておき、算出された(θtr-θt)に基づいて転舵力マップを参照して転舵力指令値ftを算出してもよい。
転舵制御部41は、転舵力指令値ftを第2駆動回路15に出力する。第2駆動回路15は、転舵力指令値ftに基づいて転舵アクチュエータ14を駆動する。
転舵アクチュエータ14は、例えばブラシレスモータ等の電動モータであってよい。転舵アクチュエータ14の出力軸は、減速機を介してラックギア32cと接続される。
The
The
The steering
転舵アクチュエータ14は、第2駆動回路15から出力される指令電流に応じて、操向輪34を転舵するための転舵トルクをステアリングラック32dに出力する。
第2駆動回路15は、転舵アクチュエータ14の駆動電流から推定される実際の転舵トルクと、転舵制御部41から出力される転舵力指令値ftが示す転舵トルクとを一致させるトルクフィードバックにより、転舵アクチュエータ14へ出力する指令電流を制御する。あるいは、転舵アクチュエータ14の駆動電流と、転舵力指令値ftに相当する駆動電流とを一致させる電流フィードバックによって、転舵アクチュエータ14へ出力する指令電流を制御してもよい。
The steering
The
このように実転舵角θtと目標転舵角θtrとの差(θtr-θt)に基づいて、実転舵角θtを目標転舵角θtrに一致させる転舵力を発生させると、運転者の操舵操作に対する車両挙動の応答が速くなり運転者が違和感を覚えることがある。
これは、操舵角θsから算出した目標転舵角θtrと実転舵角θtを一致させるようにサーボ制御すると、シャフトの連結により操舵トルクを操向輪に伝達していた従来の転舵装置に比べて、操舵角θsに対する転舵角θtの位相遅れが小さくなるからである。
Thus, if a steering force is generated that matches the actual steering angle θt with the target steering angle θtr based on the difference (θtr−θt) between the actual steering angle θt and the target steering angle θtr, the driver can The response of the vehicle behavior to the steering operation is quick, and the driver may feel uncomfortable.
When servo control is performed so that the target steering angle .theta.tr calculated from the steering angle .theta.s and the actual steering angle .theta.t coincide with each other, the conventional steering apparatus transmits the steering torque to the steered wheels through the connection of the shaft. This is because the phase delay of the steering angle θt with respect to the steering angle θs is smaller than that.
例えば、運転者が意識せずにステアリングホイール31aを微動させた場合や、微小な修正舵が発生した場合などに、比較的高い操舵周波数成分を含んだ操舵が入力されると、運転者が予期しないヨー運動が発生して運転者が違和感を覚えることがある。
以下の説明において、比較的高い操舵周波数成分を含んだ操舵が入力されることにより運転者が予期しないヨー運動が発生する現象を「ピク付き」と表記する。
For example, when the driver unconsciously slightly moves the
In the following description, a phenomenon in which yaw motion unexpected by the driver occurs due to steering input including a relatively high steering frequency component is referred to as "picking".
このようなピク付きは、操舵角θsに対する転舵力指令値ftの位相を遅らせることによって軽減できる。しかしながら、操舵角θsに対する転舵力指令値ftの位相を常に遅らせると、運転者がステアリングホイール31aの回転を止めて保舵状態とした後に、まだ実転舵角θtが増加してしまうという問題が発生することがある。
以下の説明において、ステアリングホイール31aの回転が止まり保舵状態になった後に、まだ実転舵角θtが増加する現象を「巻き込み」と表記する。
Such jerking can be reduced by delaying the phase of the steering force command value ft with respect to the steering angle θs. However, if the phase of the steering force command value ft with respect to the steering angle θs is always delayed, the actual steering angle θt still increases after the driver stops rotating the
In the following description, the phenomenon in which the actual turning angle θt still increases after the rotation of the
図3(a)及び図3(b)は、巻き込みの説明図である。図3(a)の実線は目標転舵角θtrを示し、破線は実転舵角θtを示している。図3(b)の破線は運転者が期待するヨーレイトを示し、実線は車両の実際のヨーレイトを示している。
時刻t0で運転者が操舵を開始すると目標転舵角θtrが増加する。操舵角に対する転舵力指令値ftの位相を遅らせることにより、実転舵角θtは目標転舵角θtrに遅れて変化する。
3(a) and 3(b) are explanatory diagrams of entrainment. The solid line in FIG. 3(a) indicates the target steering angle .theta.tr, and the dashed line indicates the actual steering angle .theta.t. The dashed line in FIG. 3(b) indicates the yaw rate expected by the driver, and the solid line indicates the actual yaw rate of the vehicle.
When the driver starts steering at time t0, the target steering angle θtr increases. By delaying the phase of the steering force command value ft with respect to the steering angle, the actual steering angle θt changes with a delay from the target steering angle θtr.
図3(b)を参照する。時刻t1において、車両のヨーレイトが運転者の所望のヨーレイトに達すると、運転者はステアリングホイール31aの回転を止める。このため、図3(a)の実線に示すように目標転舵角θtrの増加が止まって保舵状態となる。しかしながら、図3(a)の破線に示すように実転舵角θtはその後の時刻t2まで増加し続けるので、運転者の期待よりもヨーレイトが高くなる。このため、図3(a)の実線に示すような切り戻し操作(修正舵)が発生する。
Please refer to FIG. At time t1, when the yaw rate of the vehicle reaches the yaw rate desired by the driver, the driver stops turning the
このように、操舵角θsに対する転舵力指令値ftの位相を常に遅らせると、巻き込みという新たな課題が発生することがある。
そこで、実施形態の転舵制御部41は、所定周波数帯のみにおいて転舵力指令値ftのゲインを低減して位相を遅らせることによりピク付きを軽減する。
ピク付きの原因となる操舵入力の操舵周波数帯は、運転者が意識的に車両を操舵するときの操舵周波数帯よりも高い。例えば、前者は3Hz~4Hz程度であるのに比べ、後者は1Hz程度である。
Thus, if the phase of the steering force command value ft with respect to the steering angle θs is always delayed, a new problem of entrainment may occur.
Therefore, the
The steering frequency band of the steering input that causes the jerking is higher than the steering frequency band when the driver consciously steers the vehicle. For example, the former is about 3 Hz to 4 Hz, while the latter is about 1 Hz.
したがって、所定周波数帯のみに限定して転舵力指令値ftのゲインを低減して位相を遅らせることにより、ピク付きの原因となる比較的高い操舵周波数成分を含んだ操舵が入力されたときに転舵角の変化を抑制できるので、運転者が予期しないヨー運動の発生を抑制できる。これによりピク付きを軽減できる。
一方で、運転者が意識的に行う操舵入力の操舵周波数帯では、転舵力指令値ftのゲインの減少や位相遅れを回避できるため、運転者の所望する車両挙動に対して車両の実挙動が遅れるのを抑制できる。これにより巻き込みの発生を抑制することができる。
Therefore, by reducing the gain of the steering force command value ft only in a predetermined frequency band and delaying the phase, when steering including a relatively high steering frequency component that causes jerking is input. Since changes in the steering angle can be suppressed, occurrence of yaw motion unexpected by the driver can be suppressed. This can reduce picking.
On the other hand, in the steering frequency band of the steering input consciously performed by the driver, it is possible to avoid the decrease in the gain of the steering force command value ft and the phase delay. delay can be suppressed. This can suppress the occurrence of entanglement.
以下、転舵制御部41についてさらに説明する。
図4は、第1実施形態の転舵制御部41の機能構成の一例のブロック図である。転舵制御部41は、転舵角設定部50と、ゲイン低減部53と、加算器54と、転舵角制御部55を備える。
転舵角設定部50は、操舵角θsに応じて目標転舵角θtr1を算出する。例えば転舵角設定部50は、角度比Raを操舵角θsに乗算して目標転舵角θtr1を算出する。
転舵角設定部50は、角度比Raを動的に変化させてもよい。例えば、転舵角設定部50は、少なくとも車速Vvに応じて角度比Raを変更してもよい。
The
FIG. 4 is a block diagram of an example of the functional configuration of the
The steering
The turning
例えば、車速Vvが低い場合には角度比Raを比較的大きな値に設定してステアリングホイール31aの取り回し性を向上させ、車速Vvが高い場合には角度比Raを比較的小さな値に設定して操縦安定性を向上させてもよい。
あるいは、予め操舵角θsに対する目標転舵角θtr1を転舵角マップとして記憶しておき、検出した実際の操舵角θsに基づいて転舵角マップを参照して目標転舵角θtr1を算出してもよい。また、転舵角マップを車速Vvに応じて複数記憶することによって、操舵角θsに対する目標転舵角θtr1の関係を車速Vvに応じて変化させてもよい。
For example, when the vehicle speed Vv is low, the angle ratio Ra is set to a relatively large value to improve handling of the
Alternatively, the target steering angle θtr1 for the steering angle θs is stored in advance as a steering angle map, and the target steering angle θtr1 is calculated by referring to the steering angle map based on the detected actual steering angle θs. good too. Further, by storing a plurality of turning angle maps according to the vehicle speed Vv, the relationship between the steering angle θs and the target turning angle θtr1 may be changed according to the vehicle speed Vv.
ゲイン低減部53は、目標転舵角θtr1の所定周波数帯のゲインを低減する。すなわち、目標転舵角θtr1の所定周波数成分を減衰する。ゲイン低減部53は、所定周波数帯の目標転舵角θtr1のゲインを低減して得られた目標転舵角成分θtr2を加算器54に出力する。
図5(a)及び図5(b)は、ゲイン低減部53の周波数応答特性の一例を示すボード線図である。例えばゲイン低減部53は、所定周波数帯60において目標転舵角θtr1のゲインを減衰する。
The
5A and 5B are Bode diagrams showing an example of the frequency response characteristic of the
所定周波数帯60は、減衰が最大となるヌル(Null)周波数、下限周波数、及び上限周波数を、それぞれf0、f1、f2[Hz]とする周波数帯である。例えばヌル周波数f0は、ピク付きの原因となる操舵入力の操舵周波数である所定範囲程度の周波数に設定してよい。また例えば所定周波数帯60の幅は、運転者が意識的に車両を操舵するときの操舵周波数帯の比較的低い周波数が所定周波数帯60に含まれないように設定してよい。
ゲイン低減部53は、下限周波数f1からヌル周波数f0まで徐々に目標転舵角θtr1のゲインを減少させ、ヌル周波数f0から上限周波数f2まで徐々に目標転舵角θtr1のゲインを増加させる。
例えばゲイン低減部53は、バンドストップフィルタを備えていてもよく、例えば阻止帯域が狭いノッチフィルタを備えていてもよい。
The
The
For example, the
図4を参照する。加算器54は、目標転舵角θtr1と、ゲイン低減部53により所定周波数帯においてゲインが低減された目標転舵角成分θtr2を加算し、これらの和を目標転舵角θtr=θtr2+θtr1として転舵角制御部55に出力する。目標転舵角θtrは目標転舵角成分θtr2を含んでいるので、所定周波数帯における目標転舵角θtrのゲインも低減される。
Please refer to FIG. The
転舵角制御部55は、所定周波数帯におけるゲインが低減された目標転舵角θtrと実転舵角θtとの差に基づいて、実転舵角θtを目標転舵角θtrに一致させるための転舵力指令値ftを算出する。
このように、転舵制御部41は、所定周波数帯における目標転舵角θtrのゲインを低減することにより、転舵角制御部55が算出する転舵力指令値ftの、所定周波数帯のゲインを低減する。
The turning
In this way, the
これにより、運転者が意識せずにステアリングホイール31aを微動させた場合や微小な修正舵が発生した場合などに、所定周波数帯域程度の操舵周波数成分が入力されても、この周波数帯の転舵力指令値ftのゲインが低減されるのでヨー運動を抑制できる。これによりピク付きの発生を軽減できる。
特に、車速Vvの低下に伴って車両のヨー共振周波数が上昇して、運転者の意識しない操舵入力や微小な修正舵に含まれる操舵周波数成分の周波数(所定周波数帯60)に近くなっても、これらの操舵入力によって車両が共振するのを抑制でき、ピク付きの発生を効果的に軽減できる。このため、例えば所定周波数帯60のヌル周波数f0は、特定の車速域におけるヨー共振周波数に設定してもよい。例えば、車速Vvが30km/hである場合のヨー共振周波数に設定してもよい。
As a result, even if a steering frequency component of about a predetermined frequency band is input when the driver slightly moves the
In particular, even if the yaw resonance frequency of the vehicle increases as the vehicle speed Vv decreases and approaches the frequency (predetermined frequency band 60) of the steering frequency component included in the driver's unconscious steering input or minute steering correction. , the resonance of the vehicle due to these steering inputs can be suppressed, and the occurrence of jerking can be effectively reduced. Therefore, for example, the null frequency f0 of the
また、図5(b)に示すように所定周波数帯60以外の周波数帯では、ゲイン低減部53による位相遅れは少ない。このため、運転者が意識的に車両を操舵するときの操舵周波数程度の操舵に対する位相遅れが少ないので、図3(a)及び図3(b)を参照して説明した巻き込みが発生するのを軽減できる。
Further, as shown in FIG. 5B, in frequency bands other than the
(動作)
次に、図6を参照して、第1実施形態の転舵方法の一例を説明する。
ステップS1において操舵角センサ19は、ステアリングホイール31aの操舵角θsを検出する。
ステップS2において転舵角センサ35は、操向輪34の実転舵角θtを検出する。
ステップS3において転舵角設定部50は、操舵角θsに応じて目標転舵角θtr1を算出する。
(motion)
Next, an example of the steering method of the first embodiment will be described with reference to FIG.
In step S1, the
In step S<b>2 , the turning
In step S3, the steering
ステップS4においてゲイン低減部53は、所定周波数帯における目標転舵角θtr1のゲインを低減して目標転舵角θtrを得る。
ステップS5において転舵角制御部55は、所定周波数帯におけるゲインを低減した目標転舵角θtrと実転舵角θtとの差に基づいて転舵力指令値ftを算出する。
ステップS6において第2駆動回路15は、転舵力指令値ftに基づいて転舵アクチュエータ14を駆動する。その後に処理は終了する。
In step S4, the
In step S5, the steering
In step S6, the
(変形例)
図7は、変形例の転舵制御部41の機能構成例のブロック図である。車両のヨー共振周波数は、車速Vvの低下にともなって高くなる。このため、車速Vvが低速域にあるとき、ヨー共振周波数が、運転者の意識しないステアリングホイール31aの微動や微小な修正舵に含まれる操舵周波数成分の周波数(所定周波数帯60)と近くなる。
そこで変形例の転舵制御部41は、車速Vvが低速域にある場合にのみ所定周波数帯における転舵力指令値ftのゲインを低減する。
(Modification)
FIG. 7 is a block diagram of a functional configuration example of the
Therefore, the
変形例の転舵制御部41は、図4に示す転舵制御部41に類似する構成を備える。このため、同一又は類似の構成要素は同じ参照符号で示す。転舵制御部41は、位相補償制御部56と、車速感応ゲイン乗算部57a及び57bと、加算器58を備える。
位相補償制御部56は、ステアリングホイール31aから操向輪34までに生じる位相遅れを補償するための遅れ補償転舵角成分θtr3を、車両の線形モデルに基づいて算出する。
The
The phase
車速感応ゲイン乗算部57a及び57bは、車速Vvに応じた車速感応ゲインKv1及びKv2を、それぞれ遅れ補償転舵角成分θtr3及び目標転舵角成分θtr2に乗算する。
車速感応ゲインKv1は、低速域で「0」となり高速域で「1」となる車速感応ゲインである。例えば車速感応ゲインKv1は、車速Vvが10km/h以下では「0」となり、車速Vvが20km/h以上では「1」となり、車速Vvが10km/hから20km/hまで増加すると「0」から「1」まで増加してよい。
Vehicle speed
The vehicle speed sensitive gain Kv1 is a vehicle speed sensitive gain that is "0" in the low speed range and "1" in the high speed range. For example, the vehicle speed sensitive gain Kv1 becomes "0" when the vehicle speed Vv is 10 km/h or less, becomes "1" when the vehicle speed Vv is 20 km/h or more, and changes from "0" when the vehicle speed Vv increases from 10 km/h to 20 km/h. May be incremented to "1".
車速感応ゲインKv2は、低速域で「1」となり高速域で「0」となる車速感応ゲインである。例えば車速感応ゲインKv2は、車速Vvが30km/h以下では「1」となり、車速Vvが40km/h以上では「0」となり、車速Vvが30km/hから40km/hまで増加すると「1」から「0」まで減少してよい。
加算器54及び58は、目標転舵角θtr1に、車速感応ゲイン乗算部57a及び57bの出力を加算した和を目標転舵角θtr=θtr1+Kv1×θtr3+Kv2×θtr2として、転舵角制御部55に出力する。
The vehicle speed sensitive gain Kv2 is a vehicle speed sensitive gain that is "1" in the low speed range and "0" in the high speed range. For example, the vehicle speed sensitive gain Kv2 becomes "1" when the vehicle speed Vv is 30 km/h or less, becomes "0" when the vehicle speed Vv is 40 km/h or more, and changes from "1" when the vehicle speed Vv increases from 30 km/h to 40 km/h. May be reduced to "0".
The
(第2実施形態)
図8は、第2実施形態の転舵制御部41の機能構成例のブロック図である。第2実施形態の転舵制御部41は、転舵力指令値ftのゲインを低減する所定周波数帯を、車速Vvに応じて設定する。
第2実施形態の転舵制御部41は、図4に示す第1実施形態の転舵制御部41に類似する構成を備える。このため、同一又は類似の構成要素は同じ参照符号で示す。
(Second embodiment)
FIG. 8 is a block diagram of a functional configuration example of the
A
第2実施形態のゲイン低減部53は、目標転舵角θtr1のゲインを低減する所定周波数帯を車速Vvに応じて設定する。例えば、車速Vvが高い場合に比べて車速Vvが低い場合に、より高い所定周波数帯を設定する。
例えば第2実施形態のゲイン低減部53は、車速Vvに応じてヨー共振周波数を推定してよい。第2実施形態のゲイン低減部53は、図5(a)及び図5(b)のヌル周波数f0がヨー共振周波数となるように所定周波数帯60を設定してよい。
A
For example, the
例えば、ゲイン低減部53がノッチフィルタを備える場合には、中心周波数がヨー共振周波数となるようにノッチフィルタを設定してよい。例えばゲイン低減部53は、デジタルフィルタで実現されたノッチフィルタのタップ係数を車速Vvに応じて設定することにより、車速Vvに応じて所定周波数帯を設定してよい。
For example, if the
(第3実施形態)
上記の第1実施形態及び第2実施形態の転舵制御部41は、目標転舵角θtrのゲインを低減することにより所定周波数帯における転舵力指令値ftの位相を遅らせる。
これに代えて第4実施形態の転舵制御部41は、転舵角制御部55が出力する転舵力指令値自体のゲインを低減することにより、所定周波数帯における転舵力指令値ftのゲインを低減する。これにより、第1実施形態及び第2実施形態の転舵制御部41の効果と同様の効果を奏する。
(Third Embodiment)
The
Instead of this, the
図9は、第3実施形態の転舵制御部41の機能構成例のブロック図である。
転舵角制御部55は、転舵角設定部50が設定した目標転舵角θtr1と実転舵角θtとの差に基づいて、実転舵角θtを目標転舵角θtrに一致させるための転舵力指令値ft1を算出する。
FIG. 9 is a block diagram of a functional configuration example of the
The turning
ゲイン低減部53は、転舵力指令値ft1の所定周波数帯のゲインを低減する。すなわち、転舵力指令値ft1の所定周波数成分を減衰する。ゲイン低減部53は、所定周波数帯の転舵力指令値ft1のゲインを低減して得られた転舵力指令値成分ft2を加算器54に出力する。
加算器54は、転舵力指令値ft1と、ゲイン低減部53により所定周波数帯においてゲインが低減された転舵力指令値成分ft2を加算し、これらの和を転舵力指令値ft=ft2+ft1として出力する。
The
The
図10は、第3実施形態の転舵方法の一例のフローチャートである。
ステップS11~S13の処理は、図6のステップS1~S3の処理と同様である。
ステップS14において転舵角制御部55は、目標転舵角θtr1と実転舵角θtとの差に基づいて転舵力指令値ft1を算出する。
ステップS15においてゲイン低減部53は、所定周波数帯における転舵力指令値ft1のゲインを低減して、転舵力指令値ftを得る。
ステップS16において第2駆動回路15は、所定周波数帯におけるゲインを低減した転舵力指令値ftに基づいて転舵アクチュエータ14を駆動する。その後に処理は終了する。
FIG. 10 is a flowchart of an example of a steering method according to the third embodiment.
The processing of steps S11 to S13 is the same as the processing of steps S1 to S3 in FIG.
In step S14, the steering
In step S15, the
In step S16, the
(実施形態の効果)
(1)操舵角センサ19は、ステアリングホイール31aの操舵角を検出する。転舵角センサ35は、操向輪の実際の転舵角である実転舵角を検出する。コントローラ11は、検出された操舵角に応じて操向輪の目標転舵角を算出し、実転舵角と目標転舵角との差に基づいて、実転舵角を目標転舵角に一致させるための転舵力指令値を算出し、所定周波数帯における転舵力指令値のゲインを低減する。第2駆動回路15と転舵アクチュエータ14は、ゲインが低減された転舵力指令値に応じて操向輪34を転舵する転舵力を発生させる。
(Effect of Embodiment)
(1) The
例えばコントローラ11は、目標転舵角のゲインを低減することにより、所定周波数帯における転舵力指令値のゲインを低減してよい。また例えばコントローラ11は、実転舵角と目標転舵角との差に基づいて算出した転舵力指令値のゲインを低減することにより、所定周波数帯における転舵力指令値のゲインを低減してもよい。
これにより、運転者が意識せずにステアリングホイール31aを微動させた場合や微小な修正舵が発生した場合などに、所定周波数帯の操舵周波数成分を含んだ操舵が入力されても、この周波数帯の転舵力指令値のゲインが低減されるのでヨー運動を抑制できる。これによりピク付きの発生を軽減できる。
一方で、運転者が意識的に行う操舵入力の操舵周波数帯では、転舵力指令値のゲインゲインの減少や位相遅れを回避できるため、運転者の所望する車両挙動に対して車両の実挙動が遅れるのを抑制できる。これにより巻き込みの発生を抑制することができる。
For example, the
As a result, even if steering including a steering frequency component in a predetermined frequency band is input when the driver slightly moves the
On the other hand, in the steering frequency band of the steering input consciously performed by the driver, it is possible to avoid the decrease in the gain gain and the phase delay of the steering force command value. delay can be suppressed. This can suppress the occurrence of entanglement.
(2)所定周波数帯を、車両のヨー共振周波数付近の周波数帯に設定してもよい。
これにより、ヨー共振周波数が、運転者の意識しない操舵入力や微小な修正舵に含まれる操舵周波数成分の周波数に近くなっても、これらの操舵入力によって車両が共振するのを抑制でき、ピク付きの発生を効果的に軽減できる。
(2) The predetermined frequency band may be set to a frequency band near the yaw resonance frequency of the vehicle.
As a result, even if the yaw resonance frequency becomes close to the frequency of the steering frequency component included in steering input that the driver is not conscious of or due to minute steering correction, it is possible to suppress the vehicle from resonating due to such steering input. can effectively reduce the occurrence of
(3)コントローラ11は、所定周波数帯の下限周波数からヌル周波数まで徐々に転舵力指令値のゲインを減少させ、ヌル周波数から周波数帯の上限周波数まで徐々に転舵力指令値のゲインを増加させてもよい。
例えば、コントローラ11は、バンドストップフィルタを用いて所定周波数帯における転舵力指令値のゲインを低減させてもよい。
これにより、所定周波数帯の転舵力指令値のゲインを低減すると共に、所定周波数帯以外の周波数帯におけるゲインの減少や位相遅れを回避できる。
(3) The
For example, the
As a result, it is possible to reduce the gain of the steering force command value in the predetermined frequency band and to avoid gain reduction and phase delay in frequency bands other than the predetermined frequency band.
(4)車速センサ17は、車両の車速を検出してよい。コントローラ11は、車速が高い場合に比べて車速が低い場合に高い所定周波数帯を設定してもよい。
これにより、車速Vvの低下に伴って車両のヨー共振周波数が上昇することにより、ヨー共振周波数が運転者の意識しない操舵入力や微小な修正舵に含まれる操舵周波数成分の周波数に近くなっても、これらの操舵入力によって車両が共振するのを抑制でき、ピク付きの発生を効果的に軽減できる。
(4) The
As a result, the yaw resonance frequency of the vehicle increases as the vehicle speed Vv decreases, and even if the yaw resonance frequency approaches the frequency of the steering frequency component included in the steering input that the driver is not aware of or in the minute steering correction. , the resonance of the vehicle due to these steering inputs can be suppressed, and the occurrence of jerking can be effectively reduced.
11…コントローラ、12…反力アクチュエータ、13…第1駆動回路、14…転舵アクチュエータ、15…第2駆動回路、16…トルクセンサ、17…車速センサ、19…操舵角センサ、20…プロセッサ、21…記憶装置、31…操舵部、31a…ステアリングホイール、31b…コラムシャフト、32…転舵部、32a…ピニオンシャフト、32b…ステアリングギア、32c…ラックギア、32d…ステアリングラック、33…バックアップクラッチ、34…操向輪、34FL…左右前輪、34FR…左右前輪、35…転舵角センサ、40…反力制御部、41…転舵制御部、50…転舵角設定部、51…係数乗算部、52…減算器、53…ゲイン低減部、54、58…加算器、55…転舵角制御部、56…位相補償制御部、57a、57b…車速感応ゲイン乗算部、58…加算器
DESCRIPTION OF
Claims (8)
ステアリングホイールの操舵角を検出し、
前記操向輪の実際の転舵角である実転舵角を検出し、
検出された前記操舵角に応じて前記操向輪の目標転舵角を算出し、
前記実転舵角と前記目標転舵角との差に基づいて、前記実転舵角を前記目標転舵角に一致させるための転舵力指令値を算出し、
所定周波数帯における前記転舵力指令値のゲインを低減し、
ゲインが低減された前記転舵力指令値に応じて前記操向輪を転舵する転舵力を発生させる、
ことを特徴とする転舵方法。 A steering method for steering a steerable wheel of a vehicle,
detecting the steering angle of the steering wheel,
detecting an actual steering angle, which is the actual steering angle of the steerable wheels;
calculating a target steering angle of the steerable wheels according to the detected steering angle;
calculating a steering force command value for matching the actual steering angle with the target steering angle based on the difference between the actual steering angle and the target steering angle;
reducing the gain of the steering force command value in a predetermined frequency band,
generating a steering force for steering the steered wheels according to the steering force command value with the reduced gain;
A steering method characterized by:
前記車速が高い場合に比べて前記車速が低い場合に高い前記所定周波数帯を設定する、
ことを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載の転舵方法。 detecting the vehicle speed of the vehicle;
setting the predetermined frequency band higher when the vehicle speed is lower than when the vehicle speed is high;
The steering method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that:
ステアリングホイールの操舵角を検出する第1センサと、
前記操向輪の実際の転舵角である実転舵角を検出する第2センサと、
前記操向輪を転舵する転舵力を発生させるアクチュエータと、
前記第1センサが検出した前記操舵角に応じて前記操向輪の目標転舵角を算出し、前記実転舵角と前記目標転舵角との差に基づいて、前記実転舵角を前記目標転舵角に一致させるための転舵力指令値を算出すると共に、所定周波数帯における前記転舵力指令値のゲインを低減するゲイン低減手段を有し、ゲインが低減された前記転舵力指令値に応じて前記アクチュエータを駆動するコントローラと、
を備えることを特徴とする転舵装置。 A steering device for steering a steerable wheel of a vehicle,
a first sensor that detects the steering angle of the steering wheel;
a second sensor that detects an actual steering angle that is the actual steering angle of the steerable wheels;
an actuator that generates a steering force for steering the steerable wheels;
A target steering angle of the steered wheels is calculated according to the steering angle detected by the first sensor, and the actual steering angle is calculated based on a difference between the actual steering angle and the target steering angle. A steering force command value for matching with the target steering angle is calculated, and a gain reduction means is provided for reducing a gain of the steering force command value in a predetermined frequency band, and the steering with the reduced gain. a controller that drives the actuator according to the force command value;
A steering device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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