JP2023128821A - steering system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステアバイワイヤ型のステアリングシステム、詳しくは、それの操作反力制御に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a steer-by-wire steering system, and more particularly, to control of operational reaction force thereof.
ステアリングシステムは、車輪を転舵するシステムであり、車輪の転舵によって車両は旋回する。車両の旋回挙動は、ヨーレート,横加速度等の挙動指標の変化によって把握することができる。そのことに鑑み、例えば、下記特許文献に記載された技術では、ヨーレートを、車輪の転舵制御に利用している。 The steering system is a system that steers the wheels, and the vehicle turns by steering the wheels. The turning behavior of a vehicle can be understood by changes in behavior indicators such as yaw rate and lateral acceleration. In view of this, for example, in the technology described in the following patent document, the yaw rate is utilized for wheel steering control.
上記特許文献に記載された技術は、いわゆる電動パワーステアリングシステムに関し、車輪の転舵をアシストするための力を制御するための技術である。昨今、パワーステアリングシステムとは異なるシステム、詳しく言えば、ステアリングホイール等の操作部材と、車輪を転舵するための転舵装置とが機械的に連結されておらず、運転者が操作部材に加えた操作力に依らずに、転舵装置によって操作部材の操作に応じた車輪の転舵を実現するステアバイワイヤ型のステアリングシステム(以下、「ステアバイワイヤシステム」という場合がある)の開発が盛んに行われている。そのステアバイワイヤシステムでは、転舵装置と操作部材とが連結されていないため、何らかの手段によって、運転者にステアリング操作感を与える必要がある。その手段として、具体的には、例えば、電動モータ等によって、運転者の操作に対する反力(以下、「操作反力」という場合がある)を、操作部材に付与する反力付与装置が設けられる。本願発明者は、この操作反力の制御に、上述の挙動指標を利用することにより、ステアバイワイヤシステムの実用性を向上させることができるとの知見を得た。本発明は、その知見に基づき、実用性の高いステアバイワイヤ型のステアリングシステムを提供することを課題とする。 The technology described in the above-mentioned patent document relates to a so-called electric power steering system, and is a technology for controlling force for assisting steering of wheels. Nowadays, systems that are different from power steering systems, more specifically, operating members such as a steering wheel and a steering device for steering the wheels, are not mechanically connected, and the driver has to Steer-by-wire steering systems (hereinafter sometimes referred to as ``steer-by-wire systems''), which use a steering device to steer wheels according to the operation of operating members without relying on operating force, are being actively developed. It is being done. In the steer-by-wire system, since the steering device and the operating member are not connected, it is necessary to give the driver a feeling of steering operation by some means. As a means for this purpose, specifically, a reaction force applying device is provided that applies a reaction force (hereinafter sometimes referred to as "operation reaction force") to the operation member against the driver's operation using, for example, an electric motor or the like. . The inventor of the present application has found that the practicality of the steer-by-wire system can be improved by using the above-mentioned behavior index to control this operation reaction force. Based on this knowledge, it is an object of the present invention to provide a highly practical steer-by-wire steering system.
上記課題を解決するために、本発明のステアリングシステムは、
車両に搭載されるステアバイワイヤ型のステアリングシステムであって、
運転者によって操作される操作部材と、その操作部材の操作に応じて車輪を転舵する転舵装置と、前記操作部材に操作反力を付与する反力付与装置と、当該ステアリングシステムの制御を司るコントローラとを備え、
前記コントローラが、
付与すべき前記操作反力を決定し、その決定した前記操作反力に基づいて、前記反力付与装置を制御するように構成され、かつ、
当該車両に生じている横加速度と当該車両のヨーレートとの少なくとも一方に依拠した車両挙動依拠成分を含む前記操作反力を決定するように構成される。
In order to solve the above problems, the steering system of the present invention includes:
A steer-by-wire steering system installed in a vehicle,
An operating member operated by a driver, a steering device that steers wheels in accordance with the operation of the operating member, a reaction force applying device that applies an operating reaction force to the operating member, and a steering system that controls the steering system. Equipped with a controller that controls the
The controller,
configured to determine the operational reaction force to be applied, and to control the reaction force applying device based on the determined operational reaction force, and
The operation reaction force is configured to determine the operation reaction force including a vehicle behavior dependent component based on at least one of a lateral acceleration occurring in the vehicle and a yaw rate of the vehicle.
上記横加速度,ヨーレートは、車両の旋回挙動の指標であり、その指標に基づいた上記車両挙動依拠成分を含んだ操作反力は、車両の旋回挙動に応じた適切なものとなる。したがって、本発明によれば、実用的なステアバイワイヤシステムを構築することができる。 The above-mentioned lateral acceleration and yaw rate are indicators of the turning behavior of the vehicle, and the operation reaction force including the above-mentioned vehicle behavior dependent component based on the indicators is appropriate according to the turning behavior of the vehicle. Therefore, according to the present invention, a practical steer-by-wire system can be constructed.
本発明は、左右の車輪を1つの転舵装置によって転舵するシステムに対しても適用でき、また、それぞれが左右の車輪の一方を独立して転舵する2つの転舵装置を備えたシステム、つまり、左右輪独立転舵式のシステムに対しても適用できる。 The present invention can also be applied to a system in which left and right wheels are steered by one steering device, and also to a system including two steering devices, each of which steers one of the left and right wheels independently. In other words, it can also be applied to a left and right wheel independent steering system.
横加速度,ヨーレートは、ともに、車両の旋回挙動を指標する挙動指標であり、車両挙動依拠成分は、横加速度とヨーレートとのいずれか一方だけに基づく成分であってもよく、横加速度とヨーレートとの両方に基づく車両挙動依拠成分であってもよい。後者は、横加速度に基づく横加速度依拠成分と、ヨーレートに基づくヨーレート依拠成分とが合わさったものと考えることができる。横加速度,ヨーレートは、どちらも、操作部材の操作量と車両の走行速度(以下、「車速」という場合がある)とに基づいて推定可能であるが、車両の実際の旋回挙動を加味した操作反力を付与するという観点からすれば、車両挙動依拠成分の決定において依拠する横加速度,ヨーレートは、車両に搭載された横加速度センサ,ヨーレートセンサによって実際に検出された横加速度,ヨーレートであることが望ましい。車両の旋回挙動が大きくなる(強くなる)程、操作反力を大きくすることが望ましいことに鑑みれば、車両挙動依拠成分は、横加速度,ヨーレートが大きくなる程、大きくなるように設定することが望ましい。 Both lateral acceleration and yaw rate are behavior indicators that indicate the turning behavior of the vehicle, and the vehicle behavior-dependent component may be a component based only on either the lateral acceleration or the yaw rate, or the lateral acceleration and the yaw rate. It may be a vehicle behavior dependent component based on both. The latter can be considered to be a combination of a lateral acceleration dependent component based on lateral acceleration and a yaw rate dependent component based on yaw rate. Both lateral acceleration and yaw rate can be estimated based on the operating amount of the operating member and the vehicle's traveling speed (hereinafter sometimes referred to as "vehicle speed"), but it is also possible to estimate the lateral acceleration and yaw rate based on the operating amount of the operating member and the traveling speed of the vehicle (hereinafter sometimes referred to as "vehicle speed"). From the perspective of applying a reaction force, the lateral acceleration and yaw rate that are relied on in determining the vehicle behavior dependent component must be the lateral acceleration and yaw rate that are actually detected by the lateral acceleration sensor and yaw rate sensor mounted on the vehicle. is desirable. Considering that it is desirable to increase the operation reaction force as the turning behavior of the vehicle becomes larger (stronger), the vehicle behavior dependent component should be set to become larger as the lateral acceleration and yaw rate become larger. desirable.
操作反力には、上記車両挙動依拠成分以外の他の成分を含ませることができる。他の成分としては、具体的には、例えば、車速と車輪の転舵量(「転舵角」,「車輪のトー角」等と考えることができる)とに依拠した車速転舵量依拠成分,転舵装置の負荷に依拠した転舵負荷依拠成分,操作部材の操作速度に依拠した操作速度依拠成分等、種々の成分を採用することができる。 The operation reaction force can include components other than the vehicle behavior dependent component. Specifically, other components include, for example, a vehicle speed turning amount dependent component that depends on the vehicle speed and the turning amount of the wheels (which can be considered as "steering angle", "wheel toe angle", etc.) , a steering load-dependent component that depends on the load of the steering device, and an operation speed-dependent component that depends on the operation speed of the operating member.
車輪を転舵するための力を転舵力と定義した場合、上記車速転舵量依拠成分は、例えば、車輪に作用するセルフアライニングトルクに対向するための転舵力に相応した成分と考えることができる。車輪の転舵量を維持若しくは増加させるためには、セルフアライニングトルクに打ち勝つ必要があり、セルフアライニングトルクを運転者に意識させるためには、車速転舵量依拠成分は、車速が高い程,転舵量が大きい程、大きくなるように設定することが望ましい。 When the force for steering the wheels is defined as the steering force, the component depending on the vehicle speed and steering amount is considered to be a component corresponding to the steering force to counter the self-aligning torque acting on the wheels, for example. be able to. In order to maintain or increase the amount of wheel turning, it is necessary to overcome the self-aligning torque, and in order to make the driver aware of the self-aligning torque, the vehicle speed turning amount dependent component should be adjusted as the vehicle speed increases. , It is desirable to set the value to be larger as the amount of steering becomes larger.
上記転舵負荷依拠成分は、例えば、車輪を転舵させるために転舵装置が実際に発揮している転舵力に相応した成分と考えることができる。例えば、据え切り動作等、車速がかなり低いときの転舵動作には、路面とタイヤとの間の摩擦力の影響が大きく、相当な転舵力を必要とし、転舵装置の負荷は相当に大きい。転舵負荷依拠成分は、このような転舵装置の負荷を運転者に感じさせるための成分と考えることができる。したがって、転舵負荷依拠成分は、転舵装置の負荷が大きい程、大きくなるように設定することが望ましい。なお、転舵装置の負荷は、転舵装置が駆動源として電動モータを有している場合には、概ね、その電動モータへの供給電流と比例していると考えることができ、転舵負荷依拠成分は、その供給電流に依拠して決定することができる。 The above-mentioned steering load-dependent component can be considered, for example, as a component corresponding to the steering force actually exerted by the steering device to steer the wheels. For example, steering operations when the vehicle speed is quite low, such as stationary steering operations, are greatly affected by the frictional force between the road surface and the tires, require a considerable steering force, and the load on the steering device is considerable. big. The steering load dependent component can be considered as a component for making the driver feel the load of such a steering device. Therefore, it is desirable to set the steering load dependent component to increase as the load on the steering device increases. In addition, if the steering device has an electric motor as a drive source, the load on the steering device can be considered to be roughly proportional to the current supplied to the electric motor, and the steering load The dependent component can be determined depending on the supplied current.
上記操作速度依拠成分は、例えば、操作部材の急激な操作を制限するための成分として機能させることができる。簡単に言えば、操作に対するダンパとしての機能である。その機能を担保させるためには、操作速度依拠成分は、操作部材の操作速度が高い程、大きくなるように設定することが望ましい。 The operation speed-dependent component can be made to function as a component for restricting rapid operation of the operation member, for example. Simply put, it functions as a damper against operations. In order to ensure this function, it is desirable that the operation speed dependent component is set to be larger as the operation speed of the operation member is higher.
付与すべき操作反力は、上述した各成分を、重み付けして足し合わせるようにして決定すればよい。この重み付けの係数が、すなわち、ゲインである。見方を換えれば、このゲインは、各成分の操作反力に対する寄与度と考えることができる。本ステアバイワイヤシステムでは、この寄与度を変更するように構成してもよい。各成分の寄与度を変更することにより、例えば、車両が置かれている状況に応じて、操作反力を適正化することが可能となる。なお、寄与度に関して補足すれば、寄与度の変更とは、寄与度を0にすることや0から高くすることをも含む概念である。つまり、複数の成分のうちの一部の寄与度を0にすることにより、その一部を操作反力から無くすることも、一部の寄与度を0から高くすることで、その一部を操作反力に含ませることも、寄与度の変更に該当するのである。また、複数の成分の各々の寄与度は、相対的なものであり、1の成分の寄与度を高くすることは、他の成分の寄与度を低くすることを意味する。 The operational reaction force to be applied may be determined by weighting and adding up each of the above-mentioned components. This weighting coefficient is the gain. In other words, this gain can be considered as the degree of contribution of each component to the operation reaction force. The present steer-by-wire system may be configured to change this degree of contribution. By changing the degree of contribution of each component, it becomes possible to optimize the operation reaction force depending on the situation in which the vehicle is placed, for example. As a supplementary note regarding the degree of contribution, changing the degree of contribution is a concept that includes setting the degree of contribution to 0 or increasing it from 0. In other words, by setting the contribution of some of the multiple components to 0, you can eliminate that part from the operation reaction force, or by increasing the contribution of some of the components from 0 to Including it in the operation reaction force also corresponds to changing the degree of contribution. Furthermore, the degree of contribution of each of the plurality of components is relative, and increasing the degree of contribution of one component means decreasing the degree of contribution of the other components.
寄与度の変更に関する具体的な例を挙げれば、上述した左右輪独立転舵式のステアバイワイヤシステムにおいて、例えば、2つの転舵装置のうちの一方だけで左右の車輪の一方を転舵する片輪転舵状況において、上記車両挙動依拠成分の寄与度を高くするようにしてもよい。2つの転舵装置の他方が失陥したような場合には、その他方によっては左右の車輪の1つが転舵させられなくなる。そのような片輪転舵状況では、他方の転舵装置によって転舵させられる車輪の転舵量は、一方の転舵装置によって転舵される車輪の転舵量からずれることも考えられ、また、他方の転舵装置が作動しなければ、他方の転舵装置には負荷が生じなくなると考えられる。そのような場合、上述した車速転舵量依拠成分,転舵負荷依拠成分は、適切な大きさとはならない事態が予測される。そのような事態に鑑み、片輪転舵状況において、車両挙動依拠成分の寄与度を高くすること、言い換えれば、車速転舵量依拠成分,転舵負荷依拠成分の寄与度を低くすることにより、片輪転舵状況においても、適切な操作反力を付与することが可能となるのである。 To give a specific example of changing the degree of contribution, in the above-mentioned steer-by-wire system with left and right wheels independently steered, for example, in the case of a steer-by-wire system in which the left and right wheels are independently steered, for example, there is a steer-by-wire system in which one of the left and right wheels is steered by only one of the two steering devices. In wheel steering situations, the degree of contribution of the vehicle behavior dependent component may be increased. If the other of the two steering devices fails, one of the left and right wheels will not be able to be steered depending on the other one. In such a one-wheel steering situation, the amount of steering of the wheel steered by the other steering device may deviate from the amount of steering of the wheel steered by one steering device, and, It is considered that if the other steering device does not operate, no load will be generated on the other steering device. In such a case, it is predicted that the above-mentioned vehicle speed turning amount dependent component and steering load dependent component will not have appropriate magnitudes. In view of such a situation, in a one-wheel steering situation, it is possible to increase the contribution of the vehicle behavior-dependent component, in other words, to lower the contribution of the vehicle speed steering amount-dependent component and the steering load-dependent component. Even in wheel steering situations, it becomes possible to apply an appropriate operational reaction force.
また、片輪転舵状況では、急激な車輪の転舵は好ましくない。そこで、急激な車輪の転舵を抑制するために、すなわち、急激な操作部材の操作を抑制すべく、上記操作速度依拠成分の寄与度を高くしてもよい。 Further, in a single-wheel steering situation, sudden wheel steering is not preferred. Therefore, in order to suppress sudden steering of the wheels, that is, to suppress sudden operation of the operating member, the degree of contribution of the operation speed dependent component may be increased.
以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例であるステアバイワイヤ型のステアリングシステムを、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕に記載された形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の形態で実施することができる。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, as a mode for carrying out the present invention, a steer-by-wire type steering system which is an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition to the following examples, the present invention can be implemented in various forms including the form described in the above [Aspects of the Invention] and various modifications and improvements made based on the knowledge of those skilled in the art. can.
[A]ステアリングシステムが搭載された車両の全体構成
実施例のステアリングシステムは、図1に模式的に示すように、左右の前輪10FL,10FRおよび左右の後輪10RL,10RRを有する車両に搭載されている。左右の前輪10FL,10FRが駆動輪、かつ、転舵輪とされている。なお、左右の前輪10FL,10FRを区別する必要がない場合には、それらを前輪10Fと、左右の後輪10RL,10RRを区別する必要がない場合には、それらを後輪10Rと、それぞれ総称し、前輪10F,後輪10Rを区別する必要がない場合には、単に、車輪10と総称することがあることとする。
[A] Overall configuration of a vehicle equipped with a steering system As schematically shown in FIG. ing. The left and right front wheels 10FL and 10FR are drive wheels and steered wheels. In addition, when there is no need to distinguish between the left and right front wheels 10FL and 10FR, they are collectively referred to as the
本ステアリングシステムは、いわゆる、ステアバイワイヤ型、かつ、左右輪独立転舵式のステアリングシステムであり、2つの前輪10Fを互いに独立して転舵するためにそれら前輪10Fに対してそれぞれ設けられた1対の車輪転舵装置(以下、単に「転舵装置」という場合がある)12と、運転者の操作を受け付けるための操作装置14と、1対の車輪転舵装置12をそれぞれ制御するための1対の転舵電子制御ユニット(以下、「転舵ECU」と略す場合があり、図では「S-ECU」と表されている)16と、操作装置14を制御するとともに転舵ECU16を統括するための操作電子制御ユニット(以下、「操作ECU」と略す場合があり、図では「O-ECU」と表されている)18とを含んで構成されている。本ステアリングシステムの構成および制御については、後に詳しく説明するが、2つの転舵ECU16と、操作ECU18とによって、当該ステアリングシステムのコントローラが構成されていると考えることができる。
This steering system is a so-called steer-by-wire type steering system with left and right wheels independent steering. A pair of wheel steering devices (hereinafter sometimes simply referred to as “steering devices”) 12, an operating
また、本車両には、2つの前輪10Fにそれぞれ設けられてそれぞれを電動モータによって回転駆動する1対の車輪駆動ユニット20を備えた車両駆動システムが搭載されている。車両駆動システムは、運転者によって操作されるアクセル操作部材としてのアクセルペダル22と、アクセルペダル22の操作量であるアクセル操作量εAを検出するためのアクセル操作量センサ24と、そのアクセル操作量センサ24によって検出されたアクセル操作量に基づいて1対の車輪駆動ユニット20の作動を制御する車両駆動電子制御ユニット(以下、「駆動ECU」と略す場合があり、図では「A-ECU」と表されている)26とを備えている。車両駆動システムは、一般的な構成を有し、一般的な制御が行われるものであるため、車両駆動システムの構成および制御についての説明は省略する。
Further, this vehicle is equipped with a vehicle drive system that includes a pair of
さらに、本車両には、液圧式のブレーキシステムが設けられている。ブレーキシステムは、運転者によって操作されるブレーキ操作部材としてのブレーキペダル30と、ブレーキペダル30に連結されたマスタシリンダ32と、ポンプ等からなる液圧源を有して作動液を加圧する作動液供給装置34と、4つの車輪10にそれぞれ設けられて作動液供給装置34からの作動液の圧力によってそれぞれを制動するための4つのブレーキ装置36と、作動液供給装置34の作動を制御するブレーキ電子制御ユニット(以下、「ブレーキECU」という場合があり、図では「B-ECU]と表されている)38とを備えている。ブレーキシステムは、いわゆるブレーキバイワイヤ型のシステムであり、ブレーキECU38は、ブレーキ操作量センサ40によって検出されたブレーキペダル30の操作量であるブレーキ操作量εBに基づいて、作動液供給装置34から各車輪10のブレーキ装置36へ供給される作動液の圧力を制御することで、当該車両に付与される制動力を制御する。ブレーキシステムは、一般的な構成を有し、一般的な制御が行われるものであるため、ブレーキシステムの構成および制御についての説明は省略する。
Furthermore, this vehicle is equipped with a hydraulic brake system. The brake system includes a
車両には、CAN(car area network or controllable area network)42が設けられており、そのCAN42には、2つの転舵ECU16,操作ECU18,駆動ECU26,ブレーキECU38が接続されている。それらのECU16,18,26,38は、CAN42を介して互いに通信しつつ、各自が行うべき制御を実行する。ちなみに、それらのECU16,18,26,38の各々は、CPU,ROM,RAM等を有するコンピュータと、そのコンピュータの指令に基づいて構成要素(例えば、電動モータ,バルブ,ポンプ等)を駆動するためのドライバ(駆動回路)とを含んで構成されている。なお、本車両には、車体に生じている横加速度GYを検出するための横加速度センサ44,当該車両のヨーレートγを検出するためのヨーレートセンサ46が設けられており、また、後輪10Rの各々に対してその各々の車輪回転速度(以下「車輪速」という場合がある)vWを検出するための車輪速センサ48が設けられている。それら横加速度センサ46,ヨーレートセンサ46,車輪速センサ48も、CAN42に接続されている。
The vehicle is provided with a CAN (car area network or controllable area network) 42, and two
ちなみに、当該車両の走行速度である車速vは、ブレーキECU38によって特定される。詳しく言えば、前輪10Fの各々の車輪速vWは、駆動ECU26によって、車輪駆動ユニット20の駆動源である電動モータの回転速度に基づいて把握され、その情報は、CAN42を介してブレーキECU38に送られてくる。一方で、後輪10Rの各々の車輪速vWは、車輪速センサ48によって検出され、その情報は、CAN42を介してブレーキECU38に送られてくる。ブレーキECU38は、それらの情報に基づいて、車速vを特定するのである。
Incidentally, the vehicle speed v, which is the traveling speed of the vehicle, is specified by the
[B]ステアリングシステムのハード構成
(a)車輪転舵装置のハード構成
本実施例の車両用ステアリングシステムの1対の車輪転舵装置12の各々は、車輪配設モジュール50に組み込まれている。車輪配設モジュール50には、上述の車両駆動システムの1対の車輪駆動ユニット20の1つ,ブレーキシステムの4つのブレーキ装置36のうちの1つも、組み込まれている。車輪配設モジュール(以下、単に、「モジュール」と略す場合がある)50は、図2に示すように、タイヤ10aが装着されたホイール10bを車体に配設するためのモジュールである。ホイール10b自体を車輪と考えることができるが、本実施例においては、便宜的に、タイヤ10aが装着されたホイール10bを車輪10と呼ぶこととする。
[B] Hardware configuration of steering system (a) Hardware configuration of wheel steering device Each of the pair of
モジュール50の構成を説明しつつ本ステアリングシステムの車輪転舵装置12について説明すれば、本モジュール50に配設されている上述の車輪駆動ユニット20は、ハウジング20aと、ハウジング20aに内蔵された駆動源としての電動モータおよびその電動モータの回転を減速する減速機(ともに図示を省略する)と、ホイール10bが取り付けられるアクスルハブ(図では隠れて見えない)とを有している。車輪駆動ユニット20は、ホイール10bのリムの内側に配置されるものであり、いわゆるインホイールモータユニットと呼ばれるものである。車輪駆動ユニット20は、よく知られた構造のものであるため、その構造についての説明は省略する。
To explain the
本モジュール50は、マクファーソン型サスペンション装置(「マクファーソンストラット型」とも呼ばれる)を含んで構成されている。このサスペンション装置において、車輪駆動ユニット20のハウジング20aは、車輪を回転可能に保持するキャリアとして、さらに言えば、ハウジング20aは、車輪転舵装置12におけるステアリングナックルとして機能し、車体に対する上下動が許容される。したがって、サスペンション装置は、サスペンションアームであるロアアーム52と、車輪駆動ユニット20のハウジング20aと、ショックアブソーバ54と、サスペンションスプリング56とを含んで構成されている。
The
サスペンション装置自体は一般的な構造のものであるため、簡単に説明すれば、ロアアーム52は、いわゆるLアームと呼ばれる形状のものであり、基端部が車両前後方向において2つの部分に分かれており、その基端部において、第1ブッシュ58,第2ブッシュ60を介して、アーム回動軸線LLのまわりに回動可能に、車体のサイドメンバー(図示を省略)に支持されている。車輪駆動ユニット20のハウジング20aは、それの下部において、ロアアーム52の先端部に、第1ジョイントであるアーム連結用ボールジョイント62(以下、「第1ジョイント62」という場合がある)を介して、回動可能に連結されている。
The suspension device itself has a general structure, so to briefly explain, the
ショックアブソーバ54は、下端部が、車輪駆動ユニット20のハウジング20aに固定的に支持され、上端部が、アッパサポート64を介して、車体のタイヤハウジングの上部に支持されている。サスペンションスプリング56の上端部も、アッパサポート64を介して車体のタイヤハウジングの上部に支持されており、サスペンションスプリング56の下端部は、ショックアブソーバ54にフランジ状に設けられたロアサポート54aによって支持されている。つまり、サスペンションスプリング56とショックアブソーバ54とは、ロアアーム52と車体との間に、互いに並列的に配設されているのである。
The
上述のように本モジュール50は、ブレーキ装置36を有しており、そのブレーキ装置36は、ホイール10bとともにアクスルハブに取り付けられて車輪10とともに回転するディスクロータ66と、そのディスクロータ66を跨ぐようにして車輪駆動ユニット20のハウジング20aに保持されたブレーキキャリパ68とを含んで構成されたディスクブレーキ装置である。詳しい説明は省略するが、このブレーキキャリパ68は、摩擦部材としてのブレーキパッドと、液圧式のシリンダとを有し、ブレーキ装置36は、作動液供給装置34から液圧シリンダに供給される作動液の圧力に依存してブレーキパッドをディスクロータ66に押し付けることで、車輪10の回転を止めるための制動力を発生させるように構成されている。
As described above, this
車輪転舵装置12は、左右1対の前輪10Fのうちの片方のみを他方とは独立して転舵するための単輪独立転舵装置であり、概ね、先に説明したようにステアリングナックルとして機能する車輪駆動ユニット20のハウジング20a(以下、車輪転舵装置12の構成要素として扱う場合には、「ステアリングナックル20a」という場合がある。)と、ロアアーム52の基端部に近い位置においてロアアーム52に配設された転舵アクチュエータ70と、その転舵アクチュエータ70とステアリングナックル20aとを連結するタイロッド72とを含んで構成されている。
The
転舵アクチュエータ70は、駆動源としての電動モータである転舵モータ70aと、転舵モータ70aの回転を減速する減速機70bと、減速機70bを介した転舵モータ70aの回転によって回動させられてピットマンアームとして機能するアクチュエータアーム70cとを含んで構成されている。タイロッド72の基端部は、第2ジョイントであるロッド基端部連結用ボールジョイント74(以下、「第2ジョイント74」という場合がある)を介して、アクチュエータアーム70cに連結され、タイロッド72の先端部は、第3ジョイントであるロッド先端部ボールジョイント76(以下、「第3ジョイント76」という場合がある)を介して、ステアリングナックル20aが有するナックルアーム20bに連結されている。
The steering
本車輪転舵装置12においては、上記アッパサポート64の中心と、第1ジョイント62の中心とを結ぶ線が、キングピン軸線KPとなる。転舵モータ70aを動作させることで、図に太矢印で示すように、転舵アクチュエータ70が有するアクチュエータアーム70cは、アクチュエータ軸線ALまわりに回動する。その回動がタイロッド72によって伝達されて、ステアリングナックル20aは、キングピン軸線KPまわりに回動させられる。つまり、図に太矢印で示すように、前輪10Fが転舵されるのである。このような構造から、本車輪転舵装置12では、アクチュエータアーム70c,タイロッド72,ナックルアーム20b等を含んで、転舵モータ70aの回転動作を前輪10Fの転舵動作に変換する動作変換機構78を備えているのである。
In the present
車輪転舵装置12は、転舵アクチュエータ70がロアアーム52に配設されている。そのため、モジュール50の車体への組み付け作業を簡便に行うことが可能となる。端的に言えば、ロアアーム52の基端部を車体のサイドメンバーに取り付け、アッパサポート64を車体のタイヤハウジングの上部に取り付けるだけで、サスペンション装置,ブレーキ装置,車輪転舵装置を、車両に搭載することができるのである。つまり、本モジュール50は、車両に対する搭載性において優れたモジュールとされているのである。
In the
ここで、後輪10Rについて簡単に説明すれば、後輪10Rの各々は、トレーリングアーム型のサスペンション装置を介して、車体に保持されている。各後輪10Fに対しては、ブレーキ装置36は設けられているものの、各後輪10Rが駆動輪でもまた転舵輪でもないため、車輪駆動ユニット20,車輪転舵装置12は設けられていない。
Here, to briefly explain the rear wheels 10R, each of the rear wheels 10R is held on the vehicle body via a trailing arm type suspension device. Although a
(b)操作装置のハード構成
操作装置14は、ステアバイワイヤ型のステアリングシステムにおける一般的な構造を有するものであり、簡単に説明すれば、図1に示すように、運転者によって操舵操作されるステアリング操作部材としてのステアリングホイール80と、そのステアリングホイール80の回転角であるステアリング操作角(以下、単に「操作角」という場合がある)δをステアリング操作部材の直進状態位置からの操作量として検出するためのステアリングセンサ82と、ステアリングホイール80に、運転者のステアリングホイール80の操作に対しての反力である操作反力を付与する反力付与装置84とを含んで構成されている。反力付与装置84は、力源としての電動モータである反力モータ84aと、反力モータ84aの力をステアリングホイール80に伝達するための減速機84bとを含んで構成されている。
(b) Hardware configuration of operating device The operating
[C]ステアリングシステムの制御
(a)制御に関する機能構成
ステアリングシステムの制御は、上述の操作ECU18,2つの転舵ECU16とによって実行される。操作ECU18は、CPU,ROM,RAM等からなるコンピュータと、反力モータ84aのドライバ(駆動回路)とを含んで構成され、同様に、転舵ECU16は、CPU,ROM,RAM等からなるコンピュータと、転舵モータ70aのドライバ(駆動回路)とを含んで構成されている。以下に、操作ECU18,転舵ECU16の機能を、模式的に示す図3のブロック図を参照しつつ説明する。
[C] Control of Steering System (a) Functional Configuration Regarding Control Control of the steering system is executed by the above-mentioned
i)転舵制御
まず、車輪10の転舵に関する制御である転舵制御について説明する。大まかに言えば、本ステアリングシステムでは、操作ECU18が、ステアリング操作角δに基づいて、実現すべき車輪10の転舵角θである目標転舵角θ*を決定し、2つの転舵ECU16の各々が、その目標転舵角θ*に基づいて、対応する車輪10の実際の転舵角θ(以下、「実転舵角θ」という場合がある)がその目標転舵角θ*となるように、転舵アクチュエータ70の転舵モータ70aの作動を制御する。なお、転舵角θは、車両が直進している状態の姿勢を基準とした車輪10のキングピン軸線KP回りの回転位相であり、転舵量の一種である。
i) Steering Control First, steering control, which is control related to steering of the wheels 10, will be explained. Roughly speaking, in this steering system, the
本ステアリングシステムは、いわゆるギヤ比可変システム(VGRS)を採用しており、操作ECU18は、転舵制御に関連して、操作角δに対する車輪10の転舵角θの比であるステアリングギヤ比βを決定するギヤ比決定部100を有している。このギヤ比決定部100は、車速vに基づいて、図4(a)のグラフに示すようなマップデータに従って、ステアリングギヤ比βを決定する。ちなみに、グラフから解るように、車両の走行安定性を考慮して、ステアリングギヤ比βは、概ね、車速vが高くなる程、小さくなるように設定されている。操作ECU18は、目標転舵角決定部102を有しており、この目標転舵角決定部102は、ステアリングセンサ82によって検出された操作角δと、ギヤ比決定部100によって決定されたステアリングギヤ比βとに基づいて、次式に従って、目標転舵角θ*を決定する。
θ*=β×δ
This steering system employs a so-called variable gear ratio system (VGRS), and in connection with steering control, the
θ * = β × δ
本ステアリングシステムでは、車輪10の転舵角θを直接的に検出する転舵角センサを有していない。そのため、転舵モータ70aのモータ回転角θMと、車輪10の転舵角θとが、一定の比例関係にあることを利用して、モータ回転角θMに基づいて、転舵角θを求めるべく、転舵ECU16は、転舵角換算部104を有している。転舵モータ70aは、モータ回転角センサ70dを有しており、転舵角換算部104は、そのモータ回転角センサ70dによって検出されたモータ回転角θMに基づいて、実転舵角θを特定する。
This steering system does not have a steering angle sensor that directly detects the steering angle θ of the wheels 10. Therefore, by utilizing the fact that the motor rotation angle θ M of the
転舵ECU16は、転舵トルク決定部106を有しており、転舵トルク決定部106は、操作ECU18の目標転舵角決定部102によって決定されて情報として送信されてくる目標転舵角θ*と、転舵角換算部104によって特定された実転舵角θとに基づいて、車輪10を転舵するために必要な転舵力として、転舵トルクTqSを決定する。詳しく説明すれば、転舵トルク決定部106は、目標転舵角θ*に対する実転舵力θの偏差である転舵角偏差Δθを特定し、その転舵角偏差Δθに基づき、PIDフィードバック制御手法を利用した転舵制御を行うべく、次式に従って、転舵トルクTqSを決定する。
TqS=KP×Δθ+KI×∫Δθdt+KD×dΔθ/dt
なお、上記式の右辺の第1,第2,第3項は、それぞれ、比例項,積分項,微分項であり、KP,KI,KDは、それぞれ、比例項ゲイン,積分項ゲイン,微分項ゲインである。なお、転舵角換算部104によって特定された実転舵角θについての情報は、操作ECU18に送信される。
The steering
Tq S =K P ×Δθ+K I ×∫Δθdt+K D ×dΔθ/dt
Note that the first, second, and third terms on the right side of the above equation are the proportional term, integral term, and differential term, respectively, and K P , K I , and K D are the proportional term gain and the integral term gain, respectively. , is the differential term gain. Note that information about the actual steering angle θ specified by the steering
転舵ECU16は、転舵通電制御部108を有しており、転舵通電制御部108は、転舵モータ70aが三相DCブラスレスモータであることから、転舵モータ70aの駆動回路(ドライバ)であるインバータを含んで構成されている。転舵通電制御部108は、転舵トルク決定部106によって決定された転舵トルクTqSに基づいて、転舵モータ70aに供給すべき電流である転舵電流ISを決定し、その転舵電流ISを、インバータから転舵モータ70aに供給する。
The steering
なお、転舵ECU16は、供給されている転舵電流ISを検出するための電流センサ110を有しており、この電流センサ110によって検出された転舵電流ISの情報は、後に説明する操作反力の制御に利用されるべく、操作ECU18に送信される。また、転舵ECU16は、車輪転舵装置12の作動状態を診断するための自己診断部111を有しており、後に詳しく説明するが、その診断の情報、具体的には、車輪転舵装置12が失陥している旨の情報である失陥情報DEFも、操作ECU18に送信される。
Note that the steering
ii)操作反力制御
次に、操作反力制御、すなわち、ステアリング操作に対して操作フィーリングを運転者に感じさせるべく、操作部材であるステアリングホイール80に操作反力を付与する制御について説明する。この操作反力制御は、操作ECU18によって行われる。大まかに言えば、操作ECU18は、操作反力としての反力トルクTqCを、複数の成分を足し合わせることによって決定し、その決定した反力トルクTqCに基づいて、反力付与装置84の反力モータ84aに電流(以下、「反力電流」という場合がある)ICを供給する。
ii) Operation reaction force control Next, operation reaction force control, that is, control for applying an operation reaction force to the
上記複数の成分として、車速vと車輪10の転舵角θとに基づいて決定される車速転舵角依拠成分TqC-vθと、転舵装置12の負荷に基づいて決定される転舵負荷依拠成分TqC-ISと、ステアリングホイール80の操作速度dδに基づいて決定される操作速度依拠成分TqC-dδと、車両の挙動に基づいて決定される車両挙動依拠成分とが設定されている。詳しく言えば、車両挙動依拠成分として、車体に生じている横加速度GYに基づいて決定される横加速度依拠成分TqC-GYと、車両のヨーレートγに基づいて決定されるヨーレート依拠成分TqC-γとが設定されている。
The plurality of components include a vehicle speed turning angle dependent component Tq Cv θ determined based on the vehicle speed v and the turning angle θ of the wheels 10, and a turning load dependent component determined based on the load of the
車速転舵角依拠成分TqC-vθは、車輪10に作用するセルフアライニングトルクに対抗するための転舵力に相応した成分と考えることができる。転舵負荷依拠成分TqC-ISは、車輪10を転舵させるために車輪転舵装置12が実際に発揮している転舵力に相応した成分と考えることができる。操作速度依拠成分TqC-dδは、ステアリングホイール80の急激な操作を制限するための成分と考えることができる。車両挙動依拠成分である横加速度依拠成分TqC-GY,ヨーレート依拠成分TqC-γは、いずれも、車両の実際の旋回挙動を加味した操作反力の成分と考えることができる。
The vehicle speed turning angle dependent component Tq Cv θ can be considered as a component corresponding to the steering force for countering the self-aligning torque acting on the wheels 10. The steering load dependent component Tq C-IS can be considered as a component corresponding to the steering force actually exerted by the
操作ECU18は、車速転舵角依拠成分TqC-vθを決定する車速転舵角依拠成分決定部112を有している。また、車速転舵角依拠成分TqC-vθの決定において依拠する車輪10の転舵角θは、2つの転舵ECU16の各々から情報として送られてくる右輪10の実転舵角θRと、左輪10の実転舵角θLとの平均である平均転舵角θAVEであり、その平均転舵角θAVEを次式に従って求めるため、操作ECU18は、転舵角平均部114を有している。
θAVE=(θR+θL)/2
車速転舵角依拠成分決定部112は、その平均転舵角θAVEと、ブレーキECU38から情報として送られてくる車速vとに基づいて、それら平均転舵角θAVEと車速vとをパラメータとする次式で示す関数に従って、車速転舵角依拠成分TqC-vθを決定する。
TqC-vθ=f(θAVE,v)
この関数f(θAVE,v)は、平均転舵角θAVEが大きくなるほど、車速vが高くなるほど、TqC-vθが大きくなるように設定された関数である。
The
θ AVE = (θ R + θ L )/2
Based on the average steering angle θ AVE and the vehicle speed v sent as information from the
Tq Cv θ=f(θ AVE ,v)
This function f(θ AVE , v) is a function set such that Tq Cv θ becomes larger as the average steering angle θ AVE becomes larger and the vehicle speed v becomes higher.
操作ECU18は、また、転舵負荷依拠成分TqC-ISを決定する転舵負荷依拠成分決定部116を有している。車輪転舵装置12の負荷は、概ね、転舵ECU16から転舵モータ70aに供給される転舵電流ISの大きさに比例すると考えてよく、転舵負荷依拠成分決定部116は、その転舵電流ISに基づいて決定される。厳密に言えば、転舵負荷依拠成分TqC-ISの決定において依拠する転舵電流ISは、2つの転舵ECU16の各々から情報として送られてくる右輪10側の転舵電流IS-Rと左輪10側の転舵電流IS-Lとの平均である平均転舵電流IS-AVEであり、その平均転舵電流IS-AVEを次式に従って求めるため、操作ECU18は、負荷平均部118を有している。
IS-AVE=(IS-R+IS-L)/2
転舵負荷依拠成分決定部116は、その平均転舵電流IS-AVEに基づいて、図5(a)のグラフに示すようなマップデータに従って、転舵負荷依拠成分TqC-ISを決定する。グラフから解るように、転舵負荷依拠成分TqC-ISは、平均転舵電流IS-AVEが大きいほど、大きくなるように決定される。
The
I S - AVE = (I S - R + I S - L )/2
The steering load dependent
操作ECU18は、さらに、操作速度依拠成分TqC-dδを決定する操作速度依拠成分決定部120を有している。操作速度依拠成分決定部120は、ステアリングセンサ82によって検出された操作角δに基づいて、ステアリングホイール80の操作速度dδを特定し、その操作速度dδに基づいて、図5(b)のグラフに示すようなマップデータに従って、操作速度依拠成分TqC-dδを決定する。グラフから解るように、操作速度依拠成分TqC-dδは、操作速度dδが高いほど、大きくなるように決定される。
The
操作ECU18は、車両挙動依拠成分を決定する車両挙動依拠成分決定部122を有しており、車両挙動依拠成分決定部122は、横加速度依拠成分決定部124と、ヨーレート依拠成分決定部126とを有している。横加速度依拠成分決定部124は、横加速度センサ44によって検出された横加速度GYに基づき、図5(c)のグラフに示すようなマップデータに従って、横加速度依拠成分TqC-GYを決定し、ヨーレート依拠成分決定部126は、ヨーレートセンサ46によって検出されたヨーレートγに基づき、図5(d)のグラフに示すようなマップデータに従って、ヨーレート依拠成分TqC-γを決定する。グラフから解るように、横加速度依拠成分TqC-GYは、横加速度GYが高いほど、大きくなるように決定され、ヨーレート依拠成分TqC-γは、ヨーレートγが高いほど、大きくなるように決定される。
The
操作ECU18は、加算器128を有しており、この加算器128によって、決定された各成分TqC-vθ,TqC-IS,TqC-dδ,TqC-GY,TqC-γが加算されるのであるが、各成分TqC-vθ,TqC-IS,TqC-dδ,TqC-GY,TqC-γは、寄与度が加味されて、言い換えれば、重み付けが施された後、加算される。そのため、操作ECU18は、ゲイン設定乗算部130を有している。 各成分TqC-vθ,TqC-IS,TqC-dδ,TqC-GY,TqC-γの寄与度は、 それぞれ、車速転舵角依拠成分決定ゲインKvθ,転舵負荷依拠成分決定ゲインKIS,操作速度依拠成分決定ゲインKdδ,横加速度依拠成分決定ゲインKGY,ヨーレート依拠成分決定ゲインKγによって規定される。ゲイン設定乗算部130では、各乗算器132~140によって、各成分決定部112,116,120,124,126によって決定された各成分TqC-vθ,TqC-IS,TqC-dδ,TqC-GY,TqC-γに、各成分決定ゲインKvθ,KIS,Kdδ,KGY,Kγが乗ぜられて、乗ぜられた各成分TqC-vθ,TqC-IS,TqC-dδ,TqC-GY,TqC-γが、加算器128に出力される。それら寄与度が加味された成分TqC-vθ,TqC-IS,TqC-dδ,TqC-GY,TqC-γは、加算器128によって加算され、付与すべき反力トルクTqCが決定される。乗算器132~140,加算器128による処理は、式で示せば、以下のような演算処理となる。
TqC=Kvθ×TqC-vθ+KIS×TqC-IS+Kdδ×TqC-dδ+KGY×TqC-GY
+Kγ×TqC-γ
The
Tq C =K v θ×Tq Cv θ+K IS ×Tq C-IS +K d δ×Tq Cd δ+K GY ×Tq C-GY
+Kγ×Tq C- γ
操作ECU18は、反力通電制御部142を有しており、反力通電制御部142は、反力モータ84aが三相DCブラスレスモータであることから、反力モータ84aの駆動回路(ドライバ)であるインバータを含んで構成されている。反力通電制御部142は、決定された反力トルクTqCに基づいて、反力モータ84aに供給すべき電流である反力電流ICを決定し、その反力電流ICを、インバータから反力モータ84aに供給する。
The
本ステアリングシステムでは、反力トルクTqCの決定において、上記各成分TqC-vθ,TqC-IS,TqC-dδ,TqC-GY,TqC-γの寄与度を変更可能とされている。詳しく説明すれば、各成分決定ゲインKvθ,KIS,Kdδ,KGY,Kγに対して、高ゲインKvθ-H,KIS-H,Kdδ-H,KGY-H,Kγ-Hと低ゲインKvθ-L,KIS-L,Kdδ-L,KGY-L,Kγ-Lとが設定されており、2つの車輪転舵装置12が共に正常で、左右の車輪10の両方共が適切に転舵される両輪転舵状況と、2つの車輪転舵装置12の一方が失陥し、左右の車輪10の一方が適切は転舵されない片輪転舵状況とで、高ゲインKvθ-H,KIS-H,Kdδ-H,KGY-H,Kγ-Hと低ゲインKvθ-L,KIS-L,Kdδ-L,KGY-L,Kγ-Lとの間で、各成分決定ゲインKvθ,KIS,Kdδ,KGY,Kγの切換を行うようにされている。
In this steering system, it is possible to change the degree of contribution of each of the components Tq Cv θ, Tq C-IS , Tq Cd δ, Tq C-GY , and Tq C- γ in determining the reaction torque Tq C. To explain in detail, for each component determined gain K v θ, K IS , K d δ, K GY , Kγ, high gain K v θ- H , K IS - H , K d δ- H , K GY - H , Kγ- H and low gains K v θ- L , K IS - L , K d δ- L , K GY - L , Kγ- L are set, and both
さらに詳しく説明すれば、車速転舵角依拠成分TqC-vθ,転舵負荷依拠成分TqC-ISは、それぞれ、左右の車輪10の両方の実転舵角θ,両方に対しての転舵電流ISに基づいて決定されるため、2つの車輪転舵装置12の一方が失陥している片輪転舵状況では、左右の車輪10の一方の実転舵角θ,一方に対しての転舵電流ISが正確に把握し得ない可能性があり、車速転舵角依拠成分TqC-vθ,転舵負荷依拠成分TqC-IS自体が、不適切な値となってしまい得る。そこで、片輪転舵状況において、車速転舵角依拠成分TqC-vθ,転舵負荷依拠成分TqC-ISの寄与度を低く設定し、その分、車両の実際の旋回挙動に応じた操作反力を得るべく、横加速度依拠成分TqC-GY,ヨーレート依拠成分TqC-γの寄与度を高く設定し、また、急なステアリング操作を制限すべく、操作速度依拠成分TqC-dδの寄与度を高く設定する。
To explain in more detail, the vehicle speed steering angle dependent component Tq Cv θ and the steering load dependent component Tq C-IS are the actual steering angle θ of both the left and right wheels 10, and the steering current for both, respectively. Since it is determined based on I S , in a single-wheel steering situation where one of the two
具体的には、図4(b)の表に示すように、両輪転舵状況では、車速転舵角依拠成分決定ゲインKvθ,転舵負荷依拠成分決定ゲインKISを、それぞれ、高ゲインKvθ-H,KIS-Hに、操作速度依拠成分決定ゲインKdδ,横加速度依拠成分決定ゲインKGY,ヨーレート依拠成分決定ゲインKγを、それぞれ、低ゲインKdδ-L,KGY-L,Kγ-Lに設定する。それに対して、片輪転舵状況では、車速転舵角依拠成分決定ゲインKvθ,転舵負荷依拠成分決定ゲインKISを、それぞれ、低ゲインKvθ-L,KIS-Lに、操作速度依拠成分決定ゲインKdδ,横加速度依拠成分決定ゲインKGY,ヨーレート依拠成分決定ゲインKγを、それぞれ、高ゲインKdδ-H,KGY-H,Kγ-Hに設定する。 Specifically, as shown in the table of FIG. 4(b), in a two-wheel steering situation, the vehicle speed turning angle dependent component determination gain K v θ and the steering load dependent component determination gain K IS are set to high gains, respectively. K v θ- H , K IS - H are the operation speed-dependent component determination gain K d δ, lateral acceleration-dependent component determination gain K GY , and yaw rate-dependent component determination gain Kγ, respectively, and the low gains K d δ- L , K Set to GY - L , Kγ- L . On the other hand, in a one-wheel steering situation, the vehicle speed steering angle dependent component determining gain K v θ and the steering load dependent component determining gain K IS are manipulated to low gains K v θ- L and K IS - L , respectively. The velocity-dependent component determination gain K d δ, the lateral acceleration-dependent component determination gain K GY , and the yaw rate-dependent component determination gain Kγ are set to high gains K d δ- H , K GY -H , and Kγ- H , respectively.
ゲイン設定乗算部130は、各転舵ECU16の自己診断部111から送信されてくる失陥情報DEFに基づいて、両輪転舵状況であるか片輪転舵状況であるかを判断し、その判断に基づいて、各成分決定ゲインKvθ,KIS,Kdδ,KGY,Kγの変更を行う。
The gain
なお、本ステアリングシステムでは、例えば、低ゲインKvθ-L,KIS-L,Kdδ-L,KGY-L,Kγ-Lを0に設定することで、両輪転舵状況において、車速転舵角依拠成分TqC-vθ,転舵負荷依拠成分TqC-ISだけの反力トルクTqCを付与し、片輪転舵状況において、操作速度依拠成分TqC-dδ,横加速度依拠成分TqC-GY,ヨーレート依拠成分TqC-γだけの反力トルクTqCを付与するようにしてもよい。また、車両挙動依拠成分として、横加速度依拠成分TqC-GY,ヨーレート依拠成分TqC-γのいずれか一方だけを採用してもよい。 In addition, in this steering system, for example, by setting the low gains K v θ- L , K IS - L , K d δ- L , K GY - L , and K γ- L to 0, in a two-wheel steering situation, Vehicle speed turning angle dependent component Tq Cv θ, steering load dependent component Tq C-IS Only reaction force torque Tq C is applied, and in a one-wheel steering situation, operation speed dependent component Tq Cd δ, lateral acceleration dependent component Tq C -GY , the reaction torque Tq C of only the yaw rate dependent component Tq C- γ may be applied. Further, as the vehicle behavior dependent component, only one of the lateral acceleration dependent component Tq C-GY and the yaw rate dependent component Tq C- γ may be employed.
(b)制御フロー
上述した転舵制御,操作反力制御は、図3の機能ブロックに従って設計されたASIC等の電子回路によって行われてもよいが、本ステアリングシステムでは、転舵制御は、操作ECU18,転舵ECU16のコンピュータが、それぞれ、図6にフローチャートを示す目標転舵角決定プログラム,車輪転舵プログラムを短い時間ピッチ(例えば、数m~数十msec)で繰り返し実行することによって行われ、操作反力制御は、操作ECU18のコンピュータが、図7にフローチャートを示す操作反力制御プログラムを、短い時間ピッチ(例えば、数m~数十msec)で繰り返し実行することによって行われる。以下に、それらのプログラムに従った転舵制御,操作反力制御の流れを、それらのフローチャートを参照しつつ説明する。
(b) Control flow Although the steering control and operation reaction force control described above may be performed by an electronic circuit such as an ASIC designed according to the functional blocks of FIG. 3, in this steering system, the steering control is This is carried out by the computers of the
i)転舵制御
操作ECU18において実行される目標転舵角決定プログラムに従う処理では、まず、ステップ1(以下、「S1」という場合がある。他のステップも同様である。)において、ブレーキECU38から送信される情報に基づいて、車速vが取得され、S2において、その車速vに基づいて、図4(a)に示すマップデータを参照して、ステアリングギヤ比βが決定される。続くS3において、ステアリングセンサ82によって、ステアリング操作角δが検出され、S4において、それら操作角δとステアリングギヤ比βとに基づいて、各車輪10の目標転舵角θ*が決定される。決定された目標転舵角θ*についての情報は、S5において、各転舵ECU16に送信される。
i) Steering control In the process according to the target turning angle determination program executed in the
各転舵ECU16において実行される車輪転舵プログラムに従う処理では、まず、S11において、操作ECU18から送信されてくる情報に基づいて、転舵すべき車輪10の目標転舵角θ*が取得される。その一方で、S12において、モータ回転角センサ70dによって検出されたモータ回転角θMに基づいて、車輪10の実転舵角θが取得される。そして、S13において、それら目標転舵角θ*と実転舵角θとに基づいて、転舵角偏差Δθが、特定される。
In the process according to the wheel steering program executed in each steering
次に、S14において、転舵角偏差Δθに基づき、フィードバック制御手法に従って、車輪10に付与すべき転舵トルクTqSが決定される。続くS15において、その転舵トルクTqSに基づいて、転舵モータ70aに供給すべき転舵電流ISが決定され、S16において、その転舵電流ISに基づいて、転舵モータ70aに電流が供給される。取得された実転舵角θ,決定された転舵電流ISについての情報は、S17において、操作ECU18に送信される。
Next, in S14, the steering torque Tq S to be applied to the wheels 10 is determined based on the steering angle deviation Δθ and according to the feedback control method. In subsequent S15, a steering current I S to be supplied to the
ii)操作反力制御
操作ECU18において実行される操作反力制御プログラムに従う処理では、まず、S21において、ブレーキECU38から送信されてくる情報,各転舵ECU16から送信されてくる情報に基づいて、それぞれ、車速v,実転舵角θが取得される。実転舵角θに関する情報は、左右の車輪10の各々に対して、送信されてくるため、先に説明したように、S21においては、実転舵角θは、左右の車輪10の実転舵角θの平均である平均転舵角θAVEとして取得される。そして、S22において、車速v,平均転舵角θAVEに基づいて、先に説明した関数に従って、車速転舵角依拠成分TqC-vθが決定される。
ii) Operation reaction force control In the process according to the operation reaction force control program executed in the
次に、S23において、各転舵ECU16から送信されてくる情報に基づいて、転舵電流ISが取得される。転舵電流ISに関する情報は、左右の車輪10の各々に対応する転舵ECU16から送信されてくるため、先に説明したように、S23においては、転舵電流ISは、それら転舵電流ISの平均である平均転舵電流IS-AVEとして取得される。そして、S24において、その平均転舵電流IS-AVEに基づき、図5(a)に示すマップデータに従って、転舵負荷依拠成分TqC-ISが決定される。
Next, in S23, the steering current I S is acquired based on the information transmitted from each steering
続くS25において、ステアリングセンサ82によって、ステアリングホイール80の操作角δが検出され、その操作角に基づいて、操作速度dδが特定される。そして、S26において、特定された操作速度dδに基づいて、図5(b)に示すマップデータに従って、操作速度依拠成分TqC-dδが決定される。
In subsequent S25, the
S27では、横加速度センサ44によって検出された横加速度GYが取得され、S28において、その横加速度GYに基づいて、図5(c)に示すマップデータに従って、横加速度依拠成分TqC-GYが決定される。S29では、ヨーレートセンサ46によって検出されたヨーレートγが取得され、S30において、そのヨーレートγに基づいて、図5(d)に示すマップデータに従って、ヨーレート依拠成分TqC-γが決定される。
In S27, the lateral acceleration G Y detected by the
次のS31において、2つの転舵ECU16のいずれかの自己診断部111から失陥情報DEFが送信されているか否かによって、当該ステアリングシステムが、上述の両輪転舵状況であるか片輪転舵状況であるかが判定される。両輪転舵状況であると判定された場合には、S32において、車速転舵角依拠成分決定ゲインKvθが高ゲインKvθ-Hに、転舵負荷依拠成分決定ゲインKISが高ゲインKIS-Hに、操作速度依拠成分決定ゲインKdδが低ゲインKdδ-Lに、横加速度依拠成分決定ゲインKGYが低ゲインKGY-Lに、ヨーレート依拠成分決定ゲインKγが低ゲインKγ-Lに、それぞれ、設定される。一方で、片輪転舵状況であると判定された場合には、S33において、車速転舵角依拠成分決定ゲインKvθが低ゲインKvθ-Lに、転舵負荷依拠成分決定ゲインKISが低ゲインKIS-Lに、操作速度依拠成分決定ゲインKdδが高ゲインKdδ-Hに、横加速度依拠成分決定ゲインKGYが高ゲインKGY-Hに、ヨーレート依拠成分決定ゲインKγが高ゲインKγ-Hに、それぞれ、設定される。
In the next step S31, depending on whether the failure information DEF is transmitted from the self-
上記設定された各成分決定ゲインKvθ,KIS,Kdδ,KGY,Kγと、上記決定された各成分TqC-vθ,TqC-IS,TqC-dδ,TqC-GY,TqC-γとに基づいて、S34において、反力トルクTqCが決定される。その決定された反力トルクTqCに基づいて、S35において、反力モータ84aに供給すべき反力電流ICが決定され、S36において、その反力電流ICに基づいて、反力モータ84aに電流が供給される。
Each component determination gain K v θ, K IS , K d δ, K GY , Kγ set above and each component determined above Tq Cv θ, Tq C-IS , Tq Cd δ, Tq C-GY , Tq Based on C- γ, reaction torque TqC is determined in S34. Based on the determined reaction torque Tq C , the reaction current I C to be supplied to the
10:車輪 12:車輪転舵装置 14:操作装置 16:転舵電子制御ユニット(転舵ECU)〔コントローラ〕 18:操作電子制御ユニット(操作ECU)〔コントローラ〕 42:CAN 44:横加速度センサ 46:ヨーレートセンサ 70:転舵アクチュエータ 70a:転舵モータ〔電動モータ〕〔駆動源〕 70d:モータ回転角センサ 80:ステアリングホイール〔ステアリング操作部材〕 82:ステアリングセンサ 84:反力付与装置 84a:反力モータ 110:電流センサ 111:自己診断部 112:車速転舵角依拠成分決定部 114:転舵角平均部 116:転舵負荷依拠成分決定部 118:負荷平均部 120:操作速度依拠成分決定部 122:車両挙動依拠成分決定部 124:横加速度依拠成分決定部 126:ヨーレート依拠成分決定部 128:加算器 130:ゲイン設定乗算部 132~140:乗算器 142:反力通電制御部 GY:横加速度 γ:ヨーレート δ:ステアリング操作角〔操作量〕 dδ:操作速度 θ:転舵角〔転舵量〕/実転舵角 θR:右輪の実転舵角 θL:左輪の実転舵角 θAVE:平均転舵角 TqC:反力トルク〔操作反力〕 TqC-vθ:車速転舵角依拠成分 TqC-IS:転舵負荷依拠成分 TqC-dδ:操作速度依拠成分 TqC-GY:横加速度依拠成分 TqC-γ:ヨーレート依拠成分 IS:転舵電流 IS-R:右輪側の転舵電流 IS-L:左輪側の転舵電流 IS-AVE:平均転舵電流 IC:反力電流 Kvθ:車速転舵角依拠成分決定ゲイン KIS:転舵負荷依拠成分決定ゲイン Kdδ:操作速度依拠成分決定ゲイン KGY:横加速度依拠成分決定ゲイン Kγ:ヨーレート依拠成分決定ゲイン Kvθ-H,KIS-H,Kdδ-H,KGY-H,Kγ-H:高ゲイン Kvθ-L,KIS-L,Kdδ-L,KGY-L,Kγ-L:低ゲイン DEF:失陥情報 10: Wheel 12: Wheel steering device 14: Operating device 16: Steering electronic control unit (steering ECU) [controller] 18: Operation electronic control unit (operation ECU) [controller] 42: CAN 44: Lateral acceleration sensor 46 : Yaw rate sensor 70: Steering actuator 70a: Steering motor [electric motor] [drive source] 70d: Motor rotation angle sensor 80: Steering wheel [steering operation member] 82: Steering sensor 84: Reaction force applying device 84a: Reaction force Motor 110: Current sensor 111: Self-diagnosis section 112: Vehicle speed turning angle dependent component determining section 114: Turning angle averaging section 116: Turning load dependent component determining section 118: Load averaging section 120: Operation speed dependent component determining section 122 : Vehicle behavior dependent component determining unit 124: Lateral acceleration dependent component determining unit 126: Yaw rate dependent component determining unit 128: Adder 130: Gain setting multiplier 132 to 140: Multiplier 142: Reaction force energization control unit G Y : Lateral acceleration γ: Yaw rate δ: Steering operation angle [operation amount] dδ: Operation speed θ: Steering angle [steering amount]/actual turning angle θ R : Actual turning angle of right wheel θ L : Actual turning angle of left wheel θ AVE : Average steering angle Tq C : Reaction torque [operation reaction force] Tq Cv θ: Vehicle speed steering angle dependent component Tq C-IS : Steering load dependent component Tq Cd δ: Operation speed dependent component Tq C-GY : Lateral acceleration dependent component Tq C- γ: Yaw rate dependent component I S : Steering current I SR : Right wheel steering current I SL : Left wheel steering current I S-AVE : Average steering current I C : Reaction current K v θ: Vehicle speed steering angle dependent component determination gain K IS : Steering load dependent component determination gain K d δ: Operation speed dependent component determination gain K GY : Lateral acceleration dependent component determination gain Kγ: Yaw rate dependent component determination Gain K v θ- H , K IS - H , K d δ- H , K GY - H , K γ- H : High gain K v θ- L , K IS - L , K d δ- L , K GY - L , Kγ- L : Low gain DEF: Failure information
Claims (5)
運転者によって操作される操作部材と、その操作部材の操作に応じて車輪を転舵する転舵装置と、前記操作部材に操作反力を付与する反力付与装置と、当該ステアリングシステムの制御を司るコントローラとを備え、
前記コントローラが、
付与すべき前記操作反力を決定し、その決定した前記操作反力に基づいて、前記反力付与装置を制御するように構成され、かつ、
当該車両に生じている横加速度と当該車両のヨーレートとの少なくとも一方に依拠した車両挙動依拠成分を含む前記操作反力を決定するように構成されたステアリングシステム。 A steer-by-wire steering system installed in a vehicle,
An operating member operated by a driver, a steering device that steers wheels in accordance with the operation of the operating member, a reaction force applying device that applies an operating reaction force to the operating member, and a steering system that controls the steering system. Equipped with a controller that controls the
The controller,
configured to determine the operational reaction force to be applied, and to control the reaction force applying device based on the determined operational reaction force, and
A steering system configured to determine the operation reaction force including a vehicle behavior dependent component that is based on at least one of a lateral acceleration occurring in the vehicle and a yaw rate of the vehicle.
前記車両挙動依拠成分以外の成分をも含んだ前記操作反力を決定するように構成され、その操作反力における前記車両挙動依拠成分の寄与度を変更可能に構成された請求項1に記載のステアリングシステム。 The controller,
2. The control system according to claim 1, wherein the control system is configured to determine the operation reaction force including components other than the vehicle behavior dependent component, and is configured to be able to change the degree of contribution of the vehicle behavior dependent component to the operation reaction force. steering system.
前記車両挙動依拠成分以外の成分として、当該車両の走行速度と前記車輪の転舵量とに依拠した車速転舵量依拠成分,前記転舵装置の負荷に依拠した転舵負荷依拠成分の少なくともいずれかを含む前記操作反力を決定するように構成された請求項2に記載のステアリングシステム。 The controller,
As a component other than the vehicle behavior dependent component, at least one of a vehicle speed turning amount dependent component that depends on the traveling speed of the vehicle and the turning amount of the wheels, and a turning load dependent component that depends on the load of the steering device. The steering system according to claim 2, wherein the steering system is configured to determine the operation reaction force including:
それぞれが前記転舵装置であり、左右の車輪の一方を独立して転舵する2つの転舵装置を備え、
前記コントローラが、
前記2つの転舵装置のうちの一方だけで左右の車輪の一方を転舵する片輪転舵状況において、前記車両挙動依拠成分の寄与度を高くするように構成された請求項2または請求項3に記載のステアリングシステム。 The steering system is
Each of the steering devices is the steering device, and includes two steering devices that independently steer one of the left and right wheels,
The controller,
Claim 2 or Claim 3, wherein the vehicle behavior-dependent component is configured to increase the degree of contribution of the vehicle behavior-dependent component in a single-wheel steering situation in which one of the left and right wheels is steered by only one of the two steering devices. The steering system described in.
前記コントローラが、
前記片輪転舵状況において、前記操作速度依拠成分の寄与度を高くするように構成された請求項4に記載のステアリングシステム。 The components other than the vehicle behavior dependent component include an operation speed dependent component that depends on the operation speed of the operation member,
The controller,
The steering system according to claim 4, wherein the steering system is configured to increase the degree of contribution of the operation speed dependent component in the one-wheel steering situation.
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- 2022-03-04 JP JP2022033446A patent/JP2023128821A/en active Pending
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