JP3927531B2 - Control device for vehicle steering system - Google Patents

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JP3927531B2 JP2003346028A JP2003346028A JP3927531B2 JP 3927531 B2 JP3927531 B2 JP 3927531B2 JP 2003346028 A JP2003346028 A JP 2003346028A JP 2003346028 A JP2003346028 A JP 2003346028A JP 3927531 B2 JP3927531 B2 JP 3927531B2
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Description

この発明は、自動車などに搭載される車両用操舵装置の制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device for a vehicle steering device mounted on an automobile or the like.

電動式パワーステアリング制御装置において、運転者による操舵トルクをアシストするアシストモータの駆動電流の目標値を演算するために、路面反力トルク推定値を演算することが行われる。例えば特開2003−127888号公報(先行技術1)には、運転者による操舵トルクと、アシストモータによるアシストトルクとに基づいて得られるステアリング軸換算の路面反力トルク信号から、摩擦項を外乱として除去して、路面反力トルク推定値を得るようにしたものが開示されている。   In the electric power steering control device, in order to calculate the target value of the drive current of the assist motor that assists the steering torque by the driver, the road surface reaction force torque estimated value is calculated. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-127888 (Prior Art 1), a friction term is determined as a disturbance from a road surface reaction force torque signal in terms of a steering shaft obtained based on a steering torque by a driver and an assist torque by an assist motor. What is removed and the road surface reaction force torque estimated value is obtained is disclosed.

しかし先行技術1に開示されたものは、摩擦項を定常値の外乱として、ステアリング軸換算の路面反力トルク信号のヒステリシスを除去するものであるので、高周波の外乱に対して、路面反力トルク推定値の推定精度が悪化する。   However, what is disclosed in the prior art 1 is to remove the hysteresis of the road surface reaction force torque signal in terms of the steering axis with the friction term as a steady-state disturbance, so that the road surface reaction torque against the high frequency disturbance. The estimation accuracy of the estimated value deteriorates.

高周波の外乱を打ち消すために、ステアリング軸換算の路面反力トルク信号をローパスフィルタ処理することも考えられているが、このローパスフィルタ処理では、実際の路面反力トルクの変化に対し、路面反力トルク推定値に位相遅れまたはゲインのずれが生じるという問題がある。   In order to cancel out high-frequency disturbances, it is also considered to low-pass filter the road surface reaction force torque signal converted to the steering axis. In this low-pass filter processing, the road surface reaction force against the actual road reaction torque change There is a problem that a phase delay or a gain shift occurs in the estimated torque value.

一方、ステアリング軸換算の路面反力トルク推定値を1段以上の1次ローパスフィルタから得るようにしたものにおいて、このローパスフィルタの時定数を、ハンドルの操舵速度に応じて変更するものが、特開2001−122146号公報(先行技術2)に開示されており、またローパスフィルタの時定数を、車速に応じて変更するものが、特開2001−239951号公報(先行技術3)に開示されている。   On the other hand, an estimated value of the road surface reaction force torque in terms of steering shaft is obtained from a primary low-pass filter of one or more stages, and the time constant of this low-pass filter is changed according to the steering speed of the steering wheel. Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-122146 (prior art 2), and the one that changes the time constant of the low-pass filter according to the vehicle speed is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-239951 (prior art 3). Yes.

しかしこの先行技術2に開示されたものでは、車速が上昇したときに、路面反力トルク推定値の推定精度が低下する不都合がある。また先行技術3に開示されたものでは、ハンドルの操舵速度が上昇したときに、路面反力トルク推定値の推定精度が低下する不都合がある。   However, the technique disclosed in Prior Art 2 has a disadvantage that the estimation accuracy of the road surface reaction force torque estimated value decreases when the vehicle speed increases. Further, the technique disclosed in the prior art 3 has a disadvantage that the estimation accuracy of the road surface reaction force torque estimated value is lowered when the steering speed of the steering wheel is increased.

そこで、この出願と同じ発明者等による先の出願、特願2002−124701では、ステアリング軸換算の路面反力トルク信号を1段以上の1次ローパスフィルタ処理して路面反力トルク推定値を得るものにおいて、ローパスフィルタ処理の時定数を、ハンドルの操舵速度と車速の両方に応じて変更するものが提案された。   Therefore, in the previous application by the same inventors as this application, Japanese Patent Application No. 2002-124701, the road surface reaction force torque signal converted to the steering shaft is subjected to one or more primary low-pass filters to obtain the road surface reaction force torque estimation value. Among them, a method has been proposed in which the time constant of low-pass filter processing is changed according to both the steering speed of the steering wheel and the vehicle speed.

特開2003−127888号公報JP 2003-127888 A 特開2001−122146号公報JP 2001-122146 A 特開2001−239951号公報JP 2001-239951 A 特願2002−124701号出願Application for Japanese Patent Application No. 2002-124701

しかしこの先の出願は、路面反力トルクとハンドルの操舵角との勾配が必須となっているので、路面反力トルクとハンドルの操舵角との比を測定する必要があり、この測定に工数を要するほか、同じ車種であっても車のグレードの変化などにより自動車の前輪荷重が変わる場合などでは、路面反力トルクとハンドルの操舵角との比を測定し直す必要があり、実用上に問題が残っている。   However, since the previous application requires a gradient between the road surface reaction torque and the steering angle of the steering wheel, it is necessary to measure the ratio between the road surface reaction torque and the steering angle of the steering wheel. In addition, even if the same model is used, the ratio of road reaction torque to the steering angle of the steering wheel must be re-measured when the front wheel load of the car changes due to changes in the grade of the car. Remains.

この出願は、このような問題を改善し、ステアリング軸換算の路面反力トルクに高周波の外乱が発生している場合にも、精度良く路面反力トルク推定値を得ることができる車両用操舵装置の制御装置を提案するものである。   This application improves such a problem, and even when a high-frequency disturbance is generated in the road surface reaction force torque converted to the steering shaft, the vehicle steering device can accurately obtain the road surface reaction force torque estimated value. A control device is proposed.

この発明による車両用操舵装置の制御装置は、運転者により操舵されるハンドルと、このハンドルに連結されたステアリング軸と、このステアリング軸に結合され運転者による操舵トルクを補助するアシストトルクを発生するアシストモータとを有するステアリング機構を備えた車両用操舵装置の制御装置であって、さらに、路面反力トルクに基づいて前記ステアリング軸に作用するステアリング軸反力トルクに応じたステアリング軸反力トルク信号を発生する信号出力手段と、前記路面反力トルクの推定値を演算する路面反力トルク演算手段を備え前記路面反力トルク演算手段は、前記ステアリング軸反力トルク信号をフィルタするローパスフィルタ手段と、このローパスフィルタ手段の時定数を演算する時定数演算手段とを有し、前記時定数演算手段が、前記ステアリング軸反力トルク信号の微分出力と、前記ステアリング機構の摩擦トルクを表す摩擦トルク信号とに基づき、前記時定数を演算することを特徴とする。 A control apparatus for a vehicle steering system according to the present invention generates a steering wheel that is steered by a driver, a steering shaft that is coupled to the steering wheel, and an assist torque that is coupled to the steering shaft and assists the steering torque of the driver. A control device for a vehicle steering apparatus having a steering mechanism having an assist motor, and further a steering shaft reaction force torque signal corresponding to a steering shaft reaction force torque acting on the steering shaft based on a road surface reaction force torque And a road surface reaction force torque calculation means for calculating an estimated value of the road surface reaction force torque, the road surface reaction force torque calculation means being a low pass filter means for filtering the steering shaft reaction force torque signal. And time constant calculating means for calculating the time constant of the low-pass filter means, Constant computing means, a differential output of the steering shaft reaction torque signal, based on the friction torque signal representing the frictional torque of the steering mechanism, characterized by calculating said time constant.

この発明による車両用操舵装置の制御装置では、ステアリング軸反力トルク信号をローパスフィルタ手段によりフィルタするので、外乱を含むステアリング軸反力トルクからも精度良く路面反力トルク推定値を得ることができる。またローパスフィルタ手段の時定数を、ステアリング軸反力トルク信号の微分出力と、ステアリング機構の摩擦トルクを表す摩擦トルク信号とに基づき演算するので、路面反力トルクとハンドルの操舵角との勾配測定を必須とせず、また、加えて路面反力トルクと操舵角との比に比例するゲイン出力を併用する場合にも、そのゲイン出力をより簡便に得られるようにして、より少ない測定工数で路面反力トルク推定値を得ることができる。   In the control device for a vehicle steering system according to the present invention, the steering shaft reaction force torque signal is filtered by the low-pass filter means, so that the road surface reaction force torque estimated value can be obtained with high accuracy from the steering shaft reaction force torque including disturbance. . The time constant of the low-pass filter means is calculated based on the differential output of the steering shaft reaction force torque signal and the friction torque signal representing the friction torque of the steering mechanism, so that the gradient measurement of the road surface reaction force torque and the steering angle of the steering wheel is performed. In addition, when using a gain output that is proportional to the ratio of the road reaction torque and the steering angle, the gain output can be obtained more easily, and the road surface can be reduced with less measurement man-hours. An estimated reaction force torque can be obtained.

以下、この発明による車両用操舵制御装置のいくつかの実施の形態について、図面を参照して説明する。   Several embodiments of a vehicle steering control device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による車両用操舵装置の制御装置の全体構成を示す。この実施の形態1は、自動車に搭載される電動式パワーステアリング制御装置である。
この実施の形態1による車両用操舵装置の制御装置は、ステアリング機構10を有し、このステアリング機構10は、ハンドル1と、ステアリング軸2と、ステアリングギヤボックス3と、トルクセンサ4と、アシストモータ5と、ラックとピニオン機構6とを含んでいる。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows the overall configuration of a control device for a vehicle steering system according to Embodiment 1 of the present invention. The first embodiment is an electric power steering control device mounted on an automobile.
The control device for a vehicle steering apparatus according to the first embodiment includes a steering mechanism 10, and the steering mechanism 10 includes a handle 1, a steering shaft 2, a steering gear box 3, a torque sensor 4, and an assist motor. 5, a rack and a pinion mechanism 6.

図1において、ハンドル1は自動車の運転者が操舵する自動車のステアリングハンドルであり、ステアリング軸2の上端に連結されている。ハンドル1には運転者による操舵トルクThdlが加えられ、この操舵トルクThdlはステアリング軸2に伝達される。トルクセンサ4はステアリング軸2に結合され、操舵トルクThdlに応じた操舵トルク検出信号Thdl(s)を発生する。ステアリングモータ5は電気モータであり、これもステアリング軸2に減速ギヤを介して結合され、ステアリング軸2に操舵トルクThdlをアシストするアシストトルクTassistを与える。   In FIG. 1, a handle 1 is a steering handle of an automobile that is steered by an automobile driver, and is connected to an upper end of a steering shaft 2. A steering torque Thdl by the driver is applied to the steering wheel 1, and this steering torque Thdl is transmitted to the steering shaft 2. The torque sensor 4 is coupled to the steering shaft 2 and generates a steering torque detection signal Thdl (s) corresponding to the steering torque Thdl. The steering motor 5 is an electric motor, which is also coupled to the steering shaft 2 via a reduction gear, and applies an assist torque Tassist that assists the steering torque Thdl to the steering shaft 2.

ステアリングギヤボックス3はステアリング軸2の下端に設けられる。ステアリング軸2に与えられる操舵トルクThdlとアシストトルクTassistとを加え合わせた合成トルクが、ステアリングギヤボックス3を通じて数倍にされ、ラックとピニオン機構6を通じて、タイヤ7を操作する。   The steering gear box 3 is provided at the lower end of the steering shaft 2. A combined torque obtained by adding the steering torque Thdl and the assist torque Tassist applied to the steering shaft 2 is multiplied several times through the steering gear box 3, and the tire 7 is operated through the rack and pinion mechanism 6.

実施の形態1の全体的な動作について説明する。
図1の制御装置は、ステアリング機構10に電気的に組み合わされたEPS(Electric Power Steering)用制御ユニット8を有する。この制御ユニット8には、トルクセンサ4からの操舵トルク検出信号Thdl(s)と、アシストモータ5からのモータ駆動電流検出信号Imtr(s)と、モータ駆動電圧検出信号Vmtr(s)とが入力される。この制御ユニット8は、アシストモータ5に対して、制御信号Imtr(t)を供給する。この制御信号Imtr(t)は、アシストモータ5に対する駆動電流目標である。
The overall operation of the first embodiment will be described.
The control device of FIG. 1 has an EPS (Electric Power Steering) control unit 8 electrically combined with the steering mechanism 10. The control unit 8 receives a steering torque detection signal Thdl (s) from the torque sensor 4, a motor drive current detection signal Imtr (s) from the assist motor 5, and a motor drive voltage detection signal Vmtr (s). Is done. The control unit 8 supplies a control signal Imtr (t) to the assist motor 5. This control signal Imtr (t) is a drive current target for the assist motor 5.

図1において、符号Talignはタイヤ7に与えられる路面反力トルクであり、Ttranはこの路面反力トルクTalignに基づき、ステアリング軸2に作用するステアリング軸反力トルクである。ステアリング軸反力トルクTtranは、ステアリング軸2に換算された路面反力トルクである。Tfrpはステアリング機構10の摩擦トルクであり、アシストモータ5における摩擦トルクTmfricを除くステアリング機構10の摩擦トルクとする。   In FIG. 1, symbol Talign is a road surface reaction force torque applied to the tire 7, and Ttran is a steering shaft reaction force torque acting on the steering shaft 2 based on the road surface reaction torque Talign. The steering shaft reaction force torque Ttran is a road surface reaction force torque converted to the steering shaft 2. Tfrp is the friction torque of the steering mechanism 10 and is the friction torque of the steering mechanism 10 excluding the friction torque Tmfric in the assist motor 5.

図1に示す電動式パワーステアリング制御装置は、運転者がハンドル1を切った時の操舵トルクThdlをトルクセンサ4で操舵トルク検出信号Thdl(s)として検出し、その操舵トルク検出信号Thdl(s)に応じて、操舵トルクThdlを補助するアシストトルクTassistを発生させることを主な機能とする。制御ユニット8は、アシストモータ5の駆動電流Imtrを検出した検出信号Imtr(s)と、アシストモータ5の駆動電圧Vmtrを検出した検出信号Vmtr(s)と、操舵トルク検出信号Thdl(s)とに基づき、アシストトルクTassistを発生するための制御信号Imtr(t)を演算し、この制御信号Imtr(t)をアシストモータ5に供給する。   The electric power steering control device shown in FIG. 1 detects the steering torque Thdl when the driver turns the steering wheel 1 as a steering torque detection signal Thdl (s) by the torque sensor 4, and the steering torque detection signal Thdl (s) ) To generate an assist torque Tassist that assists the steering torque Thdl. The control unit 8 detects a detection signal Imtr (s) that detects the drive current Imtr of the assist motor 5, a detection signal Vmtr (s) that detects the drive voltage Vmtr of the assist motor 5, and a steering torque detection signal Thdl (s). Based on the control signal, a control signal Imtr (t) for generating the assist torque Tassist is calculated, and the control signal Imtr (t) is supplied to the assist motor 5.

力学的には、操舵トルクThdlとアシストトルクTassistの和が、ステアリング軸反力トルクTtranに抗してステアリング軸2を回転させる。また、ハンドル1を回転させる時には、アシストモータ5の慣性項も作用するので、ステアリング軸反力トルクTtranは、次式(1)で与えられる。
Ttran=Thdl+Tassist−J×dω/dt (1)
ただし、アシストモータ5の慣性トルクをJ×dω/dtとする。
Dynamically, the sum of the steering torque Thdl and the assist torque Tassist rotates the steering shaft 2 against the steering shaft reaction torque Ttran. Further, since the inertia term of the assist motor 5 also acts when the handle 1 is rotated, the steering shaft reaction force torque Ttran is given by the following equation (1).
Ttran = Thdl + Tassist−J × dω / dt (1)
However, the inertia torque of the assist motor 5 is assumed to be J × dω / dt.

またアシストモータ5によるアシストトルクTassistは、次式(2)で与えられる。
Tassist=Ggear×Kt×Imtr (2)
ただし、Ggearはアシストモータ5とステアリング軸2との間の減速ギヤのギア比である。
The assist torque Tassist by the assist motor 5 is given by the following equation (2).
Tassist = Ggear × Kt × Imtr (2)
Here, Ggear is the gear ratio of the reduction gear between the assist motor 5 and the steering shaft 2.

また、ステアリング軸反力トルクTtranは、路面反力トルクTalignとステアリング機構10内の全摩擦トルクTfricとの和であり、次式(3)で与えられる。
Ttran=Talign+Tfric
=Talign+(Ggear×Tmfric+Tfrp) (3)
ただし、Tmfricはアシストモータ5における摩擦トルク、Tfrpはこのアシストモータ5における摩擦トルクTmfricを除く、ステアリング機構10の摩擦トルクであり、Tmfric+Tfrp=Tfricである。
The steering shaft reaction force torque Ttran is the sum of the road surface reaction force torque Talign and the total friction torque Tfric in the steering mechanism 10, and is given by the following equation (3).
Ttran = Talign + Tfric
= Talign + (Ggear × Tmfric + Tfrp) (3)
However, Tmfric is the friction torque in the assist motor 5, Tfrp is the friction torque of the steering mechanism 10 excluding the friction torque Tmfric in the assist motor 5, and Tmfric + Tfrp = Tfric.

電動式パワーステアリング制御装置の制御ユニット8は、アシストモータ5の駆動電流Imtrに対する目標値を演算して制御信号Imtr(t)を発生する。この制御信号Imtr(t)に対して、アシストモータ5の実際の駆動電流Imtrが一致するように電流制御がなされて、アシストモータ5は駆動電流値にトルク定数とギア比(モータ5からステアリング軸2間)を乗じた所定のトルクを発生し、運転者が操舵する時の操舵トルクThdlをアシストする構成となっている。   The control unit 8 of the electric power steering control device calculates a target value for the drive current Imtr of the assist motor 5 and generates a control signal Imtr (t). Current control is performed so that the actual drive current Imtr of the assist motor 5 matches the control signal Imtr (t), and the assist motor 5 has a torque constant and a gear ratio (from the motor 5 to the steering shaft). A predetermined torque multiplied by 2) is generated to assist the steering torque Thdl when the driver steers.

次に、ローパスフィルタ動作を用いた路面反力トルクの推定について説明する。
まず、操舵は、カーブ、レーンチェンジ等様々な場面で実施されるが、それらの操舵パターンは、所定時間内の範囲においては一定速度のランプ状とみなす。その場合の路面反力トルクTalignの時間変化率をTgradとすると、路面反力トルクTalignおよびステアリング軸反力トルクTtranは、それぞれ次式(4)(5)のようになる。ここで、sはラプラス変換変数である。
Talign=Tgrad/s (4)
Ttran=Tgrad/s+{(Ggear×Tmfric+Tfrp)/s} (5)
Next, estimation of the road surface reaction torque using the low-pass filter operation will be described.
First, steering is performed in various scenes such as a curve and a lane change, and the steering pattern is regarded as a ramp having a constant speed within a predetermined time range. In this case, when the time change rate of the road surface reaction torque Talign is Tgrad, the road surface reaction torque Talign and the steering shaft reaction torque Ttran are expressed by the following equations (4) and (5), respectively. Here, s is a Laplace transform variable.
Talign = Tgrad / s 2 (4)
Ttran = Tgrad / s 2 + {(Ggear × Tmfric + Tfrp) / s} (5)

ここで、ステアリング軸反力トルクTtranに比例する信号をローパスフィルタ動作によりフィルタして得られる路面反力トルク推定値Talign-estは次の式(6)で与えられる。
Talign-est=Ttran×1/(τest×s+1)
=[Tgrad/s+{(Ggear×Tmfric+Tfrp)/s}]×1/(τest×s+1)(6)
Here, the road surface reaction force torque estimated value Talign-est obtained by filtering a signal proportional to the steering shaft reaction force torque Ttran by a low-pass filter operation is given by the following equation (6).
Talign-est = Ttran × 1 / (τest × s + 1)
= [Tgrad / s 2 + {(Ggear × Tmfric + Tfrp) / s}] × 1 / (τest × s + 1) (6)

このとき、推定すべき状態量である路面反力トルクTalignと路面反力推定値Talign-estとの推定誤差E(s)は、次式(7)となる。
E(s)=Tgrad/s−{Tgrad/s +(Ggear×Tmfric+Tfrp)/s}
×{1/(τest×s+1)}
={Tgrad×τest−(Ggear×Tmfric+Tfrp)}/s{(τest×s+1)(7)
At this time, the estimation error E (s) between the road surface reaction force torque Talign and the road surface reaction force estimated value Talign-est, which are state quantities to be estimated, is expressed by the following equation (7).
E (s) = Tgrad / s 2 − {Tgrad / s 2 + (Ggear × Tmfric + Tfrp) / s}
× {1 / (τest × s + 1)}
= {Tgrad × τest− (Ggear × Tmfric + Tfrp)} / s {(τest × s + 1) (7)

したがって、ローパスフィルタ動作の時定数τestが次式(8)で表わせるときに、推定誤差E(s)が0となる。
τest={Ggear×Tmfric+Tfrp}/Tgrad (8)
Therefore, when the time constant τest of the low-pass filter operation can be expressed by the following equation (8), the estimation error E (s) becomes zero.
τest = {Ggear × Tmfric + Tfrp} / Tgrad (8)

ここで、路面反力トルクTalignの時間変化率Tgradは、ステアリング軸反力トルクの時間変化率と等価であるので、次式(9)で表わされる。
Tgrad=dTalign/dt=dTtran/dt (9)
Here, the time change rate Tgrad of the road surface reaction force torque Talign is equivalent to the time change rate of the steering shaft reaction force torque, and is expressed by the following equation (9).
Tgrad = dTalign / dt = dTtran / dt (9)

したがって、次式(10)によりローパスフィルタ動作の時定数τestの最適値が定まる。
τest=(Ggear×Tmfric+Tfrp)/(dTalign/dt)
=(Ggear×Tmfric+Tfrp)/(dTtran/dt) (10)
最適な路面反力トルク推定値Talign-estは、式(10)で与えられる最適なローパスフィルタ動作の時定数τestを用いて、ステアリング軸反力トルクTtranに比例する信号をローパスフィルタすることにより得られる。
Therefore, the optimum value of the time constant τest of the low-pass filter operation is determined by the following equation (10).
τest = (Ggear × Tmfric + Tfrp) / (dTalign / dt)
= (Ggear × Tmfric + Tfrp) / (dTtran / dt) (10)
The optimum road reaction force torque estimated value Talign-est is obtained by low-pass filtering a signal proportional to the steering shaft reaction force torque Ttran using the optimum low-pass filter operation time constant τest given by the equation (10). It is done.

図2は実施の形態1における制御ユニット8とアシストモータ5の制御回路20を示すブロック図である。制御ユニット8は鎖線にブロック8で示される。この制御ユニット8は、車速検出器11と、操舵トルク検出器12と、モータ速度検出器13と、モータ加速度検出器14と、路面反力トルク検出器30と、アシストトルク決定ブロック16と、モータ電流決定器17とを含んでいる。   FIG. 2 is a block diagram illustrating the control unit 8 and the control circuit 20 of the assist motor 5 according to the first embodiment. The control unit 8 is indicated by a block 8 in the chain line. The control unit 8 includes a vehicle speed detector 11, a steering torque detector 12, a motor speed detector 13, a motor acceleration detector 14, a road surface reaction force torque detector 30, an assist torque determining block 16, a motor. A current determiner 17.

車速検出器11は、車速Vを受けて車速信号V(s)を出力する。操舵トルク検出器12は、トルクセンサ4を含み、操舵トルクThdlを受けて操舵トルク検出信号Thdl(s)を出力する。モータ速度検出器13は、アシストモータ5の回転速度を受けてモータ速度信号Smtr(s)を出力する。モータ加速度検出器14は、モータ速度信号Smtr(s)を微分してモータ加速度信号Amtr(s)を出力する。   The vehicle speed detector 11 receives the vehicle speed V and outputs a vehicle speed signal V (s). The steering torque detector 12 includes the torque sensor 4, receives the steering torque Thdl, and outputs a steering torque detection signal Thdl (s). The motor speed detector 13 receives the rotational speed of the assist motor 5 and outputs a motor speed signal Smtr (s). The motor acceleration detector 14 differentiates the motor speed signal Smtr (s) and outputs a motor acceleration signal Amtr (s).

路面反力トルク検出器30は、ステアリング軸反力トルクTtranを受けて、路面反力トルク推定値Test-alignを出力する。アシストトルク決定ブロック16は、車速信号V(s)と、操舵トルク信号Thdl(s)と、路面反力トルク推定値Talign-estと、モータ速度信号Smtr(s)と、モータ加速度信号Amtr(s)とを受けて、アシストモータ5が発生するアシストトルクTassistに対応するアシストトルク信号Tassist(s)を発生する。モータ電流決定器18は、アシストトルク信号Tassist(s)を受けて、アシストトルクTassistを発生するためのモータ駆動電流に対する電流目標値Imtr(t)を出力する。   The road surface reaction force torque detector 30 receives the steering shaft reaction force torque Ttran, and outputs a road surface reaction force torque estimated value Test-align. The assist torque determination block 16 includes a vehicle speed signal V (s), a steering torque signal Thdl (s), a road surface reaction force torque estimated value Talign-est, a motor speed signal Smtr (s), and a motor acceleration signal Amtr (s). ), An assist torque signal Tassist (s) corresponding to the assist torque Tassist generated by the assist motor 5 is generated. The motor current determiner 18 receives the assist torque signal Tassist (s) and outputs a current target value Imtr (t) for the motor drive current for generating the assist torque Tassist.

アシストモータ5の制御回路20は、アシストモータ5に内蔵されており、比較器21と、モータ駆動器22と、モータ電流検出器23を含んでいる。モータ電流検出器23は、アシストモータ5の実際の駆動電流Imtrに相当するモータ駆動電流信号Imtr(s)を出力する。比較器21は、電流目標値Imtr(t)と、モータ駆動電流信号Imtr(s)を比較する。モータ駆動器22は、電流目標値Imtr(t)と、駆動電流信号Imtr(s)との差を0とするように、アシストモータ5を駆動する。   The control circuit 20 of the assist motor 5 is built in the assist motor 5 and includes a comparator 21, a motor driver 22, and a motor current detector 23. The motor current detector 23 outputs a motor drive current signal Imtr (s) corresponding to the actual drive current Imtr of the assist motor 5. The comparator 21 compares the current target value Imtr (t) with the motor drive current signal Imtr (s). The motor driver 22 drives the assist motor 5 so that the difference between the current target value Imtr (t) and the drive current signal Imtr (s) is zero.

図3は路面反力トルク検出器30の詳細を示すブロック図である。この路面反力トルク検出器30は、ステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)を出力する信号出力手段31と、路面反力トルク推定値Talignを演算する路面反力トルク演算手段32を有する。信号出力手段31は例えばステアリング軸2に設けられたロードセルなどの検出手段であり、ステアリング軸反力トルクTtranを受けて、それに比例するステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)を出力する。   FIG. 3 is a block diagram showing details of the road surface reaction force torque detector 30. The road surface reaction force torque detector 30 has signal output means 31 for outputting a steering shaft reaction force torque signal Ttran (s) and road surface reaction force torque calculation means 32 for calculating a road surface reaction force torque estimated value Talign. The signal output means 31 is a detection means such as a load cell provided on the steering shaft 2, for example, receives the steering shaft reaction force torque Ttran and outputs a steering shaft reaction force torque signal Ttran (s) proportional thereto.

路面反力トルク演算手段32は、微分演算器33と、アシストモータ5の摩擦トルクTmfricに応じた摩擦トルク信号Tmfric(s)を発生する第1の摩擦トルク信号器34と、アシストモータ5を除くステアリング機構10の摩擦トルクTfrpに相当する摩擦トルク信号Tfrp(s)を発生する第2の摩擦トルク信号器35と、ローパスフィルタ動作の時定数τestを演算する時定数演算器36と、ローパスフィルタ手段37とを含んでいる。   The road surface reaction force torque calculation means 32 excludes the differentiation calculator 33, the first friction torque signal generator 34 that generates the friction torque signal Tmfric (s) corresponding to the friction torque Tmfric of the assist motor 5, and the assist motor 5. A second friction torque signal generator 35 for generating a friction torque signal Tfrp (s) corresponding to the friction torque Tfrp of the steering mechanism 10, a time constant calculator 36 for calculating a time constant τest of the low pass filter operation, and a low pass filter means. 37.

微分演算器33は、ステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)を受けて、その微分出力Ttran(d)を出力する。時定数演算器36は、微分出力Ttran(d)と、摩擦トルク信号Tmfric(s)と、摩擦トルク信号Tfrp(s)とを受け、ローパスフィルタ手段37に対する時定数τestを式(10)に基づいて演算する。ローパスフィルタ手段37は、その時定数τestが時定数演算器36によって決定されるものであり、ステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)をフィルタして、路面反力トルク推定値Talign-estを出力する。   The differential calculator 33 receives the steering shaft reaction force torque signal Ttran (s) and outputs the differential output Ttran (d). The time constant calculator 36 receives the differential output Ttran (d), the friction torque signal Tmfric (s), and the friction torque signal Tfrp (s), and sets the time constant τest for the low-pass filter means 37 based on the equation (10). To calculate. The low-pass filter means 37 has its time constant τest determined by the time constant calculator 36, filters the steering shaft reaction force torque signal Ttran (s), and outputs a road surface reaction force torque estimated value Talign-est. .

図2に示す制御ユニット8および図3に示す路面反力トルク検出器30は、マイクロコンピュータを主体にして構成される。ローパスフィルタ手段37も、ハードウエアとしてのローパスフィルタを使用せずに、マイクロコンピュータによって、ローパスフィルタのフィルタ動作と等価な動作を実現する。   The control unit 8 shown in FIG. 2 and the road surface reaction force torque detector 30 shown in FIG. 3 are mainly composed of a microcomputer. The low-pass filter means 37 also realizes an operation equivalent to the filter operation of the low-pass filter by a microcomputer without using the low-pass filter as hardware.

ステアリング軸反力トルクTtranは、ステアリング軸2にロードセルなどの検出器を取り付けることにより検出され、信号出力手段31はステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)を出力するようにしているが、制御ユニット8は、アシストモータ5の駆動電流検出信号Imtr(s)と、操舵トルク検出信号Thdl(s)を受けるように構成され、またモータ加速度信号Amtr(s)を出力するモータ加速度検出器14を有しているので、これらの駆動電流検出信号Imtr(s)、操舵トルク検出信号Thdl(s)およびモータ加速度信号Amtr(s)から、式(1)に基づいてステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)を演算することも可能である。   The steering shaft reaction torque Ttran is detected by attaching a detector such as a load cell to the steering shaft 2, and the signal output means 31 outputs a steering shaft reaction torque signal Ttran (s). 8 includes a motor acceleration detector 14 configured to receive the drive current detection signal Imtr (s) of the assist motor 5 and the steering torque detection signal Thdl (s), and to output the motor acceleration signal Amtr (s). Therefore, from these drive current detection signal Imtr (s), steering torque detection signal Thdl (s) and motor acceleration signal Amtr (s), the steering shaft reaction force torque signal Ttran (s ) Can also be calculated.

またローパスフィルタ手段37に対する時定数は、制御の安定性の観点から、常に正である必要がある。したがって実施の形態1では、式(10)で得られた時定数τestの絶対値が、ローパスフィルタ手段37の時定数であるものとする。なお、実施の形態2以降の各実施の形態でも、同様に、時定数τestはその絶対値をとるものとする。   Also, the time constant for the low-pass filter means 37 must always be positive from the viewpoint of control stability. Therefore, in the first embodiment, it is assumed that the absolute value of the time constant τest obtained by Expression (10) is the time constant of the low-pass filter means 37. In each of the embodiments after the second embodiment, the time constant τest takes the absolute value in the same manner.

また、実施の形態1では、モータ速度検出器13により、アシストモータ5の速度信号Smtr(s)を検出しているが、特開平11−139339号公報に示されるように、次の式(11)によって演算することも可能である。   In the first embodiment, the speed signal Smtr (s) of the assist motor 5 is detected by the motor speed detector 13, but as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 11-139339, the following equation (11 ).

Figure 0003927531
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Figure 0003927531
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次に実施の形態1の動作を図4のフローチャートに基づいて説明する。この図4は、スタートとエンドの間に、ステップS101からS105を含んでいる。まずステップS101では、ステアリング軸反力トルク信号出力手段31からのステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)を、制御ユニット8を構成するマイクロコンピュータのメモリに読み込む。次のステップS102では、微分演算器33により、ステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)の微分出力Ttran(d)を演算する。   Next, the operation of the first embodiment will be described based on the flowchart of FIG. FIG. 4 includes steps S101 to S105 between the start and the end. First, in step S101, the steering shaft reaction force torque signal Ttran (s) from the steering shaft reaction force torque signal output means 31 is read into the memory of the microcomputer constituting the control unit 8. In the next step S102, the differential calculator 33 calculates the differential output Ttran (d) of the steering shaft reaction force torque signal Ttran (s).

次のステップS103では、微分演算器32からの微分出力Ttran(d)と、第1の摩擦トルク信号器34からの摩擦トルク信号Tmfic(s)と、第2の摩擦トルク信号器35からの摩擦トルク信号Tfrp(s)とに基づき、時定数演算器36において、式(10)にしたがってローパスフィルタ動作の時定数τestを演算する。次のステップS104では、ローパスフィルタ手段37において、時定数演算器36からの時定数τestを用い、ステアリング軸反力トルク信号出力手段31からのステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)をローパスフィルタすることにより、路面反力トルク推定値Talign-estを出力する。   In the next step S103, the differential output Ttran (d) from the differential calculator 32, the friction torque signal Tmfic (s) from the first friction torque signal device 34, and the friction from the second friction torque signal device 35 are shown. Based on the torque signal Tfrp (s), the time constant calculator 36 calculates the time constant τest of the low-pass filter operation according to the equation (10). In the next step S104, the low pass filter means 37 uses the time constant τest from the time constant calculator 36 to low pass filter the steering shaft reaction force torque signal Ttran (s) from the steering shaft reaction force torque signal output means 31. As a result, the road surface reaction force torque estimated value Talign-est is output.

以上のように実施の形態1は、ステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)をローパスフィルタ手段37によりフィルタすることによって、路面反力トルク推定値Talign-estを得るものにおいて、ローパスフィルタ手段37の時定数τestを、ステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)の微分出力Ttran(d)と、ステアリング機構10の摩擦トルク信号Tficとに基づいて演算するので、路面反力トルクTtranとハンドルの操舵角との比を測定する必要がなくなり、この測定に伴なう工数を削減できるほか、同じ車種であっても車のグレードの変化などにより自動車の前輪荷重が変わる場合などでも、路面反力トルクとハンドルの操舵角との比を測定し直す必要がなく、効果的に路面反力トルク推定値Test-alignを得て、効果的な操舵制御を実現することができる。   As described above, the first embodiment obtains the road surface reaction force torque estimated value Talign-est by filtering the steering shaft reaction force torque signal Ttran (s) by the low pass filter means 37. Since the time constant τest is calculated based on the differential output Ttran (d) of the steering shaft reaction force torque signal Ttran (s) and the friction torque signal Tfic of the steering mechanism 10, the road surface reaction force torque Ttran and the steering angle of the steering wheel are calculated. It is no longer necessary to measure the ratio to the road surface, and the man-hours involved in this measurement can be reduced, and even if the front wheel load of the car changes due to changes in the car grade, etc. It is not necessary to re-measure the ratio with the steering angle of the steering wheel, and it is possible to effectively obtain the road surface reaction force torque estimated value Test-align and realize effective steering control.

図5は実施の形態1による路面反力トルク推定値Talign-estの一例を示す。横軸は時間(sec)であり、縦軸は路面反力トルク(Nm)である。太い実線の特性T1は実際の路面反力トルクの変化を示し、細い実線の特性T2は、この特性T1に加えられた外乱を含むステアリング軸反力トルクTtranの変化を示し、点線の特性T3は実施の形態1で得られた路面反力トルク推定値Test-alignを示す。ステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)をローパスフィルタ動作でフィルタすることにより、この図5に示すように、外乱を含むステアリング軸反力トルクTtranが加わっても、外乱を除去したロバストな路面反力トルク推定値Test-alignを得ることができる。   FIG. 5 shows an example of a road surface reaction force torque estimated value Talign-est according to the first embodiment. The horizontal axis is time (sec), and the vertical axis is road surface reaction torque (Nm). A thick solid line characteristic T1 indicates a change in the actual road reaction torque, a thin solid line characteristic T2 indicates a change in the steering shaft reaction torque Ttran including a disturbance applied to the characteristic T1, and a dotted line characteristic T3 indicates The road surface reaction force torque estimated value Test-align obtained in the first embodiment is shown. By filtering the steering shaft reaction force torque signal Ttran (s) with a low-pass filter operation, as shown in FIG. 5, even if the steering shaft reaction force torque Ttran including the disturbance is applied, the robust road surface reaction that eliminates the disturbance is removed. The estimated force torque value Test-align can be obtained.

実施の形態2.
実施の形態1は、ローパスフィルタ手段37における時定数τestを、式(10)に従って、ステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)の微分出力Ttran(d)と、アシストモータ5の摩擦トルク信号Tmfric(s)と、アシストモータ5を除くステアリング機構10の摩擦トルク信号Tfrp(s)とに基づいて演算するが、この実施の形態2は、実施の形態1とは異なる演算により、時定数τestを演算する。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the time constant τest in the low-pass filter means 37 is determined by using the differential output Ttran (d) of the steering shaft reaction force torque signal Ttran (s) and the friction torque signal Tmfric ( s) and the friction torque signal Tfrp (s) of the steering mechanism 10 excluding the assist motor 5, the second embodiment calculates the time constant τest by a calculation different from that of the first embodiment. To do.

時定数τestは式(8)において与えられるが、この式(8)の分母には、路面反力トルクTalignの時間変化率Tgradが含まれている。この時間変化率Tgradは、次の式(12)で表される。
Tgrad=dTalign/dt=(dTalign/dα)(dα/dt) (12)
この式(12)において、αは、線形域において路面反力トルクTalignに対して比例関係とみなすことのできる車両状態量とする。このような車両状態量αには、車両のハンドルの操舵角、車両のヨーレート、車両の横加速度Gy、車両の横滑り角、車両のコーナーリングフォースなどが該当する。
The time constant τest is given in the equation (8), and the denominator of the equation (8) includes the time change rate Tgrad of the road surface reaction torque Talign. This time change rate Tgrad is expressed by the following equation (12).
Tgrad = dTalign / dt = (dTalign / dα) (dα / dt) (12)
In this equation (12), α is a vehicle state quantity that can be regarded as a proportional relationship to the road surface reaction torque Talign in the linear region. Such a vehicle state quantity α corresponds to the steering angle of the steering wheel of the vehicle, the yaw rate of the vehicle, the lateral acceleration Gy of the vehicle, the side slip angle of the vehicle, the cornering force of the vehicle, and the like.

実施の形態2はこの車両状態量αを用いて、時定数τestを演算するものである。車両状態量αとして、車両のハンドル1の操舵角θを用いる場合、式(12)における(dTalign/dα)は、路面反力トルクTalignと操舵角θとの比に比例するゲインとなり、このゲインをKalign-gainθと表せば、時定数τestは次の式(13)で表わすことができる。
τest=(Ggear×Tmfric+Tfrp)/Kalign-gainθ×(dθ/dt) (13)
実施の形態2は、例えばこのゲインKalign-gainθを用いて、時定数τestを演算する。車速が変化すれば、それに応じて路面反力トルクTalignと操舵角θとの比は変わるが、この実施の形態2では、例えば車速が40Km/hに相当するときの路面反力トルクTalignと操舵角θの比が得られれば、この値を代表値として、ゲインKalign-gainθと設定することにより、路面反力トルクと操舵角との比を測定する工数を少なくする。
In the second embodiment, the time constant τest is calculated using the vehicle state quantity α. When the steering angle θ of the vehicle handle 1 is used as the vehicle state quantity α, (dTalign / dα) in the equation (12) is a gain proportional to the ratio between the road surface reaction torque Talign and the steering angle θ. Is expressed as Kalign-gainθ, the time constant τest can be expressed by the following equation (13).
τest = (Ggear × Tmfric + Tfrp) / Kalign-gain θ × (dθ / dt) (13)
In the second embodiment, for example, the time constant τest is calculated using this gain Kalign-gainθ. If the vehicle speed changes, the ratio between the road surface reaction torque Talign and the steering angle θ changes accordingly. In the second embodiment, for example, the road surface reaction torque Talign and the steering when the vehicle speed corresponds to 40 km / h are used. If the ratio of the angle θ is obtained, this value is set as a representative value and set as the gain Kalign-gain θ, thereby reducing the man-hour for measuring the ratio of the road surface reaction torque to the steering angle.

図6は実施の形態2に使用される路面反力トルク検出器30Aを示し、この路面反力トルク検出器30Aは路面反力トルク演算手段32Aを使用する。図3に示す路面反力トルク検出器30に比較して、ハンドル角検出器38が追加され、また路面反力トルク演算手段32Aには、ゲイン出力手段39が追加されている。ハンドル角検出器38は、図1のハンドル1の操舵角θに応じた操舵角信号θ(s)を発生し、またゲイン出力手段39は比のゲインKalign-gainθを出力する。図6では、微分演算器33はハンドル角検出器15からの操舵角信号θ(s)を微分し、その微分出力θ(d)を出力する。この微分出力θ(d)は式(13)における(dθ/dt)である。この実施の形態2における時定数演算器36Aは、微分出力θ(d)と、ゲイン出力Ralign-gainθと、摩擦トルク信号Tmfric(s)、Tfrp(s)とにより、時定数τestを演算する。その他のステアリング反力トルク信号出力手段31、第1、第2の摩擦トルク信号器34、35およびローパスフィルタ手段37は、図3と同じである。   FIG. 6 shows a road surface reaction force torque detector 30A used in the second embodiment, and this road surface reaction force torque detector 30A uses road surface reaction force torque calculation means 32A. Compared to the road surface reaction force torque detector 30 shown in FIG. 3, a handle angle detector 38 is added, and a gain output means 39 is added to the road surface reaction force torque calculation means 32A. The handle angle detector 38 generates a steering angle signal θ (s) corresponding to the steering angle θ of the handle 1 in FIG. 1, and the gain output means 39 outputs a ratio gain Kalign-gain θ. In FIG. 6, the differential calculator 33 differentiates the steering angle signal θ (s) from the steering wheel angle detector 15 and outputs the differential output θ (d). This differential output θ (d) is (dθ / dt) in equation (13). The time constant calculator 36A in the second embodiment calculates the time constant τest from the differential output θ (d), the gain output Ralign-gainθ, and the friction torque signals Tmfric (s) and Tfrp (s). Other steering reaction force torque signal output means 31, first and second friction torque signal devices 34 and 35, and low-pass filter means 37 are the same as in FIG.

図7は実施の形態2の動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、スタートとエンドとの間に、ステップS201からS206を有する。このフローチャートに基づいて動作を説明する。   FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the second embodiment. This flowchart has steps S201 to S206 between the start and the end. The operation will be described based on this flowchart.

まずステップS201では、ステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)が制御ユニット8を構成するマイクロコンピュータのメモリに読み込まれる。次のステップS202では、続いて操舵角信号θ(s)がメモリに読み込まれる。次のステップS203では、微分演算器33により、操舵角信号θ(s)の微分出力θ(d)が演算される。次のステップS204では、時定数演算器36により、時定数τestが演算される。この時定数τestは、実施の形態2では、微分演算器33からの微分出力θ(d)と、ゲイン出力手段39からの比のゲインKalign-gainθと、第1の摩擦トルク信号器34からの摩擦トルク信号Tmfric(s)と、第2の摩擦トルク信号器35からの摩擦トルク信号Tfrp(s)とにより、式(13)に従って演算される。   First, at step S201, the steering shaft reaction force torque signal Ttran (s) is read into the memory of the microcomputer constituting the control unit 8. In the next step S202, the steering angle signal θ (s) is subsequently read into the memory. In the next step S203, the differential output θ (d) of the steering angle signal θ (s) is calculated by the differential calculator 33. In the next step S204, the time constant calculator 36 calculates the time constant τest. In the second embodiment, this time constant τest is obtained from the differential output θ (d) from the differential calculator 33, the gain Kalign-gainθ of the ratio from the gain output means 39, and the first friction torque signal device 34. The friction torque signal Tmfric (s) and the friction torque signal Tfrp (s) from the second friction torque signal device 35 are used to calculate according to the equation (13).

次のステップS205では、ステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)をローパスフィルタ手段37に通し、時定数演算器36からの時定数τestに基づき、ステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)をローパスフィルタする。その結果、ステップS206では、路面反力トルク推定値Talign-estが出力される。   In the next step S205, the steering shaft reaction force torque signal Ttran (s) is passed through the low-pass filter means 37, and the steering shaft reaction force torque signal Ttran (s) is low-pass filtered based on the time constant τest from the time constant calculator 36. To do. As a result, in step S206, the road surface reaction force torque estimated value Talign-est is output.

実施の形態2において、操舵角信号θ(s)を微分演算器31で微分したが、ハンドル角速度に応じた信号を直接得ることができる場合には、微分演算器33を省略できる。   In the second embodiment, the steering angle signal θ (s) is differentiated by the differential calculator 31. However, if the signal corresponding to the steering wheel angular velocity can be directly obtained, the differential calculator 33 can be omitted.

また、操舵角信号θ(s)を検出することができない場合には、他の車両状態量から操舵角θを演算することも可能である。例えば、横加速度Gyから操舵角θを以下の式(14)で演算することができる。
θ=Gy(β1×s+β2×s+β3)/α1×s+α2×s+α3) (14)
ただし、
α1=I×M
α2={(C+C)Iz+(C +C )M}/V
α3=C(1+AV)/V
β1=I
β2=CLL/V
β3=C
なおIはヨー慣性、Mは車両重量、Vは車速、Cは前輪コーナーリングパワー、Cは後輪コーナーリングパワー、Lは前軸重心間距離、Lは後軸重心間距離、Lはホイールベース、Aは車両のスタビリティファクタである。
When the steering angle signal θ (s) cannot be detected, the steering angle θ can be calculated from other vehicle state quantities. For example, the steering angle θ can be calculated from the lateral acceleration Gy by the following equation (14).
θ = Gy (β1 × s 2 + β2 × s + β3) / α1 × s 2 + α2 × s + α3) (14)
However,
α1 = I z × M
α2 = {(C f + C r ) Iz + (C f L f 2 + C r L r 2 ) M} / V
α3 = C f C r L 2 (1 + AV 2 ) / V 2
β1 = I z C f
β2 = C f C r LL r / V
β3 = C f C r L
Incidentally I z is yaw inertia, M is vehicle weight, V is the vehicle speed, C f is a front wheel cornering power, C r is the rear wheel cornering power, L f is the front axle distance between centers of gravity, L r is the rear axle distance between centers of gravity, L Is the wheelbase, and A is the vehicle stability factor.

また、路面反力トルクTalignと操舵角θとの比のゲインKalign-gainθが得られない場合、路面反力トルクTalignと他の車両状態量αの比に比例するゲインを得ることで、実施可能となる。例えば、路面反力トルクTalignと横加速度Gyの比に比例するゲインKalign-gainGyを用いて、次の式(15)からローパスフィルタ動作の時定数τestを得ることができる。
Τest=(Ggear×Tmfric+Tfrp)/Kalign-gainGy×(dGy/dt) (15)
In addition, if the gain Kalign-gainθ of the ratio between the road surface reaction torque Talign and the steering angle θ cannot be obtained, it can be implemented by obtaining a gain proportional to the ratio of the road surface reaction torque Talign and other vehicle state quantity α. It becomes. For example, the time constant τest of the low-pass filter operation can be obtained from the following equation (15) using the gain Kalign-gainGy proportional to the ratio of the road surface reaction torque Talign and the lateral acceleration Gy.
Est = (Ggear × Tmfric + Tfrp) / Kalign-gain Gy × (dGy / dt) (15)

この横加速度Gyは検出しなくても、式(14)から導出される次の式(16)から演算することもできる。
Gy=θ(α1×s+α2×s+α3)/(β1×s+β2×s+β3) (16)
Even if this lateral acceleration Gy is not detected, it can also be calculated from the following equation (16) derived from equation (14).
Gy = θ (α1 × s 2 + α2 × s + α3) / (β1 × s 2 + β2 × s + β3) (16)

さらに、車両状態量αとして、操舵角θを用いるもの、またその代替車両状態量として横加速度Gyを用いるものについて説明したが、これら以外の車両状態量α、例えば、車両のヨーレート、車両の横滑り角、車両のコーナーリングフォースなどを用いても、同様に、路面反力トルク推定値Talign-estを得るためのローパスフィルタ動作の時定数τestを演算することができる。   Further, the vehicle state quantity α using the steering angle θ and the alternative vehicle state quantity using the lateral acceleration Gy have been described, but other vehicle state quantities α such as the vehicle yaw rate, the vehicle skid Similarly, the time constant τest of the low-pass filter operation for obtaining the road surface reaction force torque estimated value Talign-est can be calculated using corners, vehicle cornering forces, and the like.

このように実施の形態2では、路面反力トルク推定値Talign-estを得るためのローパスフィルタ動作の時定数τestが、線形域において路面反力トルクTalignと比例関係にある車両状態量αを用い、この車両状態量αの微分出力にゲインを乗じて容易に演算することが可能である。また簡易に、ゲインによってローパスフィルタ動作の時定数τestを変更することができる。したがって、この時定数τestを定める際の工数も少なくなり、実施の形態1と同様に、路面反力トルクと操舵角との比を測定する必要がなくなり、この測定に伴なう工数を削減できるほか、同じ車種であっても車のグレードの変化などにより自動車の前輪荷重が変わる場合などでも、路面反力トルクと操舵角との比を測定し直す必要がなく、効果的に路面反力トルク推定値Talign-estを得て、効果的な操舵制御を実現することができる。   Thus, in the second embodiment, the time constant τest of the low-pass filter operation for obtaining the road surface reaction force torque estimated value Talign-est is a vehicle state quantity α that is proportional to the road surface reaction force torque Talign in the linear region. The differential output of the vehicle state quantity α can be easily calculated by multiplying the gain. Further, the time constant τest of the low-pass filter operation can be easily changed by the gain. Therefore, the man-hour for determining the time constant τest is reduced, and it is not necessary to measure the ratio of the road surface reaction force torque to the steering angle as in the first embodiment, and the man-hour associated with this measurement can be reduced. In addition, even if the front wheel load of the car changes due to changes in the grade of the car even if it is the same model, there is no need to re-measure the ratio of the road reaction torque to the steering angle, and the road reaction torque effectively By obtaining the estimated value Talign-est, effective steering control can be realized.

実施の形態3.
実施の形態2では、ローパスフィルタ動作の時定数τestを演算する中で、ゲイン出力手段39からの比のゲインを一定値として演算に使用したが、この実施の形態3は、この比のゲインを車速に応じて変化させるようにしたものである。
この実施の形態3において、線形域において路面反力トルクTalignと比例関係にある車両状態量αとしては、車両のハンドルの操舵角、車両のヨーレート、車両の横加速度Gy、車両の横滑り角、車両のコーナーリングフォースなどを使用することができるが、車両のハンドルの操舵角を用いるものについて説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the second embodiment, while calculating the time constant τest of the low-pass filter operation, the gain of the ratio from the gain output means 39 is used as a constant value for the calculation, but in the third embodiment, the gain of this ratio is used. It is designed to change according to the vehicle speed.
In the third embodiment, the vehicle state quantity α that is proportional to the road surface reaction force torque Talign in the linear region includes the steering angle of the steering wheel of the vehicle, the yaw rate of the vehicle, the lateral acceleration Gy of the vehicle, the side slip angle of the vehicle, The cornering force of the vehicle can be used, but the one using the steering angle of the steering wheel of the vehicle will be described.

実施の形態2についての説明の中で、路面反力トルクTalignと操舵角θの比のゲインが車速に応じて変化することを説明した。実施の形態2では、この比のゲインを例えば40Km/h相当の比を代表値として、一定値として扱うこととしたが、実施の形態3では、より正確な路面反力トルク推定値Talign-estを得るために、この比のゲインを車速に応じて変化する関数とする。この車速Vに応じて変化する関数をKalign-θ(V)とすれば、これは次の式(17)で与えられる。この関数Kalign-θ(V)は、路面反力トルクTalignと操舵角θの比であって、車速に応じて変化する。
Kalign-θ(V)=(1/1+AV)×(V/L)×Tvel (17)
ただし、Tvelは任意の一車速に応じた路面反力トルクTalignと操舵角θの比より演算される基準ゲインである。
In the description of the second embodiment, it has been described that the gain of the ratio between the road surface reaction torque Talign and the steering angle θ changes according to the vehicle speed. In the second embodiment, the gain of this ratio is treated as a constant value with the ratio corresponding to, for example, 40 km / h as a representative value, but in the third embodiment, a more accurate road surface reaction force torque estimated value Talign-est is obtained. Therefore, the gain of this ratio is a function that changes according to the vehicle speed. If the function that changes according to the vehicle speed V is Kalign-θ (V), this is given by the following equation (17). This function Kalign-θ (V) is a ratio of the road surface reaction torque Talign and the steering angle θ, and changes according to the vehicle speed.
Kalign-θ (V) = (1/1 + AV 2 ) × (V 2 / L) × Tvel (17)
However, Tvel is a reference gain calculated from the ratio of the road surface reaction torque Talign and the steering angle θ according to an arbitrary vehicle speed.

この実施の形態3では、路面反力トルクTalignと、車両状態量α、例えば操舵角θの比の関数ゲインKalign-θ(V)を、任意の一車速に応じた路面反力トルクTalignと操舵角θの比より演算された基準ゲインTvelに基づき、式(17)に従って簡便に演算する。   In the third embodiment, the road surface reaction force torque Talign and the vehicle state quantity α, for example, the function gain Kalign-θ (V) of the ratio of the steering angle θ, the road surface reaction force torque Talign corresponding to an arbitrary one vehicle speed and the steering. Based on the reference gain Tvel calculated from the ratio of the angle θ, the calculation is simply performed according to the equation (17).

この車速に応じて変化する関数Kalign-θ(V)を用いた場合、路面反力トルク推定値Talign-estを演算するためのローパスフィルタ動作の時定数τestは、次の式(18)にて求められる。
Τest=(Ggear×Tmfric+Tfrp)/Kalign-θ(V)×(dθ/dt) (18)
When the function Kalign-θ (V) that changes according to the vehicle speed is used, the time constant τest of the low-pass filter operation for calculating the road surface reaction force torque estimated value Talign-est is expressed by the following equation (18). Desired.
Τest = (Ggear × Tmfric + Tfrp) / Kalign-θ (V) × (dθ / dt) (18)

関数Kalign-θ(V)は式(17)の通り車速Vの2次関数であり、この2次関数を得ることが実装上困難な場合には、その1次関数にて近似することにより、簡単に路面反力トルク推定値Talign-estを演算するためのローパスフィルタ動作の時定数τestを得るようにする。図8はこの1次関数と2次関数の関係を示すグラフである。横軸は車速(Km/h)、縦軸はトルク勾配(Nm/rad)である。太い実線の特性K1は関数Kalign-θ(V)の2次関数ゲインを示し、細い実線の特性K2はその一次関数ゲインを示す。図8から明らかなように、この一次関数ゲインが2次関数ゲインをほぼ近似する。なお、図8において、×印は、実施の形態3で基準ゲインTvelとして用いた車速40(Km/h)のゲインを示す。   The function Kalign-θ (V) is a quadratic function of the vehicle speed V as shown in Expression (17). If it is difficult to obtain this quadratic function in terms of mounting, the approximation by the linear function The time constant τest of the low-pass filter operation for easily calculating the road surface reaction force torque estimated value Talign-est is obtained. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the linear function and the quadratic function. The horizontal axis represents the vehicle speed (Km / h), and the vertical axis represents the torque gradient (Nm / rad). A thick solid line characteristic K1 indicates a quadratic function gain of the function Kalign-θ (V), and a thin solid line characteristic K2 indicates a linear function gain thereof. As is apparent from FIG. 8, this linear function gain approximates the quadratic function gain. In FIG. 8, a cross indicates a gain at a vehicle speed of 40 (Km / h) used as the reference gain Tvel in the third embodiment.

図9は実施の形態3で使用される路面反力トルク検出器30Bを示す。この路面反力トルク検出器30Bは、路面反力トルク演算手段32Bを使用する。この路面反力トルク検出器30Bは、図6に示す路面反力トルク検出器30Aに比べて、車速検出器11が追加され、また路面反力トルク演算手段32Bには、ゲイン演算器40が追加されている。車速検出器11は図2に示されたものと同じものであり、車速Vに応じて車速信号V(s)を発生する。ゲイン演算器40は、ゲイン出力手段であり、図6のゲイン出力手段39に代わって用いられる。車速検出器11からの車速信号V(s)はゲイン演算器(ゲイン出力手段)40に入力され、このゲイン演算器(ゲイン出力手段)40が、基準ゲインTvelを用いて、車速Vの関数であるゲインKalign-θ(V)を演算して出力する。実施の形態3における時定数演算器36Bは、微分出力θ(d)と、ゲイン出力Kalign-θ(V)と、摩擦トルク信号Tmfric(s)、Tfrp(s)とに基づいて、時定数τestを演算する。   FIG. 9 shows a road surface reaction force torque detector 30B used in the third embodiment. The road surface reaction force torque detector 30B uses road surface reaction torque calculation means 32B. The road surface reaction force torque detector 30B has a vehicle speed detector 11 added to the road surface reaction force torque detector 30A shown in FIG. 6, and a gain calculator 40 is added to the road surface reaction force torque calculation means 32B. Has been. The vehicle speed detector 11 is the same as that shown in FIG. 2 and generates a vehicle speed signal V (s) according to the vehicle speed V. The gain calculator 40 is a gain output means and is used in place of the gain output means 39 of FIG. A vehicle speed signal V (s) from the vehicle speed detector 11 is input to a gain calculator (gain output means) 40. The gain calculator (gain output means) 40 uses the reference gain Tvel as a function of the vehicle speed V. A certain gain Kalign-θ (V) is calculated and output. The time constant calculator 36B in the third embodiment uses the time constant τest based on the differential output θ (d), the gain output Kalign-θ (V), and the friction torque signals Tmfric (s) and Tfrp (s). Is calculated.

図10は実施の形態3の動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、スタートとエンドとの間に、ステップS301からS308を含む。
まずステップS301では、ステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)が制御ユニット8を構成するマイクロコンピュータのメモリに読み込まれる。次のステップS302では、続いて操舵角信号θ(s)がメモリに読み込まれる。次のステップS303では、車速信号V(s)がメモリに読み込まれる。次のステップS304では、微分演算器33により、操舵角信号θ(s)の微分出力θ(d)が演算される。次のステップS305では、車速信号V(s)に基づいて、車速Vの関数であるゲインKalign-θ(V)が演算される。
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the third embodiment. This flowchart includes steps S301 to S308 between the start and the end.
First, in step S301, the steering shaft reaction force torque signal Ttran (s) is read into the memory of a microcomputer constituting the control unit 8. In the next step S302, the steering angle signal θ (s) is subsequently read into the memory. In the next step S303, the vehicle speed signal V (s) is read into the memory. In the next step S304, the differential output θ (d) of the steering angle signal θ (s) is calculated by the differential calculator 33. In the next step S305, a gain Kalign-θ (V) that is a function of the vehicle speed V is calculated based on the vehicle speed signal V (s).

次のステップS306では、時定数演算器36により、時定数τestが演算される。この時定数τestは、実施の形態3では、微分演算器33からの微分出力θ(d)と、ゲイン演算器(ゲイン出力手段)40からの関数ゲインKalign-θ(V)と、第1の摩擦トルク信号器34からの摩擦トルク信号Tmfric(s)と、第2の摩擦トルク信号器35からの摩擦トルク信号Tfrp(s)とにより、式(18)に従って演算される。
次のステップS307では、ステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)をローパスフィルタ手段37に通し、時定数演算器36からの時定数τestに基づき、ステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)をローパスフィルタする。その結果、ステップS308では、路面反力トルク推定値Talign-estが出力される。
In the next step S306, the time constant calculator 36 calculates the time constant τest. In the third embodiment, this time constant τest is the differential output θ (d) from the differential calculator 33, the function gain Kalign-θ (V) from the gain calculator (gain output means) 40, and the first The friction torque signal Tmfric (s) from the friction torque signal device 34 and the friction torque signal Tfrp (s) from the second friction torque signal device 35 are used to calculate according to the equation (18).
In the next step S307, the steering shaft reaction force torque signal Ttran (s) is passed through the low-pass filter means 37, and the steering shaft reaction force torque signal Ttran (s) is low-pass filtered based on the time constant τest from the time constant calculator 36. To do. As a result, in step S308, the road surface reaction torque estimation value Talign-est is output.

このように、実施の形態3では、より正確な路面反力トルク推定値Talign-estを得るために、路面反力トルクTalignと車両状態量α、例えば操舵角θの比のゲインを車速に応じて変化する関数とし、しかもこの関数ゲインを任意の一車速に対応して演算された基準ゲインに基づき、簡便に演算するようにしたので、路面反力トルク推定値Talign-estをより正確に、しかも簡便に求めることができる。   Thus, in the third embodiment, in order to obtain a more accurate road surface reaction torque estimation value Talign-est, the gain of the ratio between the road surface reaction force torque Talign and the vehicle state quantity α, for example, the steering angle θ is set according to the vehicle speed. And the function gain is simply calculated based on the reference gain calculated corresponding to any one vehicle speed, so the road surface reaction force torque estimated value Talign-est can be calculated more accurately. Moreover, it can be easily obtained.

なお、実施の形態3では、車両状態量αとして操舵角θを用いるものについて具体的に説明したが、実施の形態2と同様に、線形域において路面反力トルクTalignに対して比例関係とみなすことのできる他の車両状態量α、例えば車両のヨーレート、車両の横加速度Gy、車両の横滑り角、車両のコーナーリングフォースなどを用いることもできる。この場合にも、路面反力トルクTalignとこれらの比のゲインを車速に応じて変化する関数ゲインとし、しかもこの関数ゲインを任意の一車速に対応して演算された基準ゲインに基づき、簡便に演算することにより、同様な効果が得られる。   In the third embodiment, the vehicle state quantity α using the steering angle θ is specifically described. However, as in the second embodiment, the vehicle state quantity α is regarded as proportional to the road surface reaction force torque Talign in the linear region. Other vehicle state quantities α that can be used, such as the yaw rate of the vehicle, the lateral acceleration Gy of the vehicle, the side slip angle of the vehicle, the cornering force of the vehicle, etc. Also in this case, the road surface reaction torque Talign and the gain of these ratios are function gains that change according to the vehicle speed, and this function gain is simply based on the reference gain calculated corresponding to any one vehicle speed. The same effect can be obtained by calculating.

実施の形態4.
実施の形態3は、路面反力トルクTalignと車両状態量αの比に比例するゲインを車速に応じて変化する関数とし、この関数ゲインを任意の一車速に対応して演算された基準ゲインに基づき、簡便に演算するようにしたが、この実施の形態4は、その基準ゲインをさらに簡単に、車両の前軸荷重から、特別な測定なしに、求めることができるようにしたものである。
Embodiment 4 FIG.
In the third embodiment, a gain proportional to the ratio of the road surface reaction torque Talign and the vehicle state quantity α is set as a function that changes according to the vehicle speed, and this function gain is set to a reference gain calculated corresponding to an arbitrary vehicle speed. In this embodiment, the reference gain can be obtained more simply from the front axle load of the vehicle without any special measurement.

路面反力トルクTalignは、力学的に、次の式(19)によって表わすことができる。
Talign=(ζn+ζc)Cβ (19)
ただし、ζnはニューマチックトレール、ζcはキャスタトレール、βは車両の前輪の横滑り角である。
The road surface reaction torque Talign can be mechanically expressed by the following equation (19).
Talign = (ζn + ζc) C f β f (19)
Where ζ n is a pneumatic trail, ζ c is a caster trail, and β f is a side slip angle of the front wheel of the vehicle.

コーナーリングパワーCはタイヤに発生するコーナーリングフォースの傾斜を表わしている。コーナーリングフォースはタイヤと接地面の摩擦力であるから、その大きさはタイヤに加わる荷重およびタイヤと路面間の摩擦係数で決定される。これは同じ路面状態を想定した場合において、コーナーリングフォースはタイヤに加わる荷重により決定されることを意味する。すなわち、コーナーリングパワーも、荷重により決定できる。また、タイヤの種類によりコーナーリングパワーが異なる影響は無視できるものとする。 Cornering power C f represents the slope of the cornering force generated in the tire. Since the cornering force is a frictional force between the tire and the contact surface, the magnitude is determined by the load applied to the tire and the coefficient of friction between the tire and the road surface. This means that the cornering force is determined by the load applied to the tire when the same road surface condition is assumed. That is, the cornering power can also be determined by the load. Also, the effect of different cornering power depending on the type of tire can be ignored.

また、βfが線形域ではハンドル角θに比例し、ζn、ζcも一定値とみなすことにより、式(17)は次の式(20)のように、簡単化できる。
(Talign/θ)=Kalign-θ(V)=(1/1+AV)(V/L)Kw (20)
ここで、Kwは前軸荷重に応じたゲインである。
Further, when βf is proportional to the steering wheel angle θ in the linear region and ζn and ζc are also regarded as constant values, the equation (17) can be simplified as the following equation (20).
(Talign / θ) = Kalign−θ (V) = (1/1 + AV 2 ) (V 2 / L) Kw (20)
Here, Kw is a gain corresponding to the front axle load.

一般的な車両では、図11に示すように、前軸荷重により各車速における路面反力トルクとタイヤ角の比のゲインが決まってくる。これは、前軸荷重によって、各車速に応じた路面反力トルクと操舵角θの比の関数を近似できることを意味する。図11の太い実線の特性G1は、車種ごとの路面反力トルクTalignとタイヤ角の比を、60(Km/h)の車速について示した。横軸は前軸荷重、縦軸はトルク勾配(Nm/rad)を示す。
図11の細い実線G2は特性G1に対する上限値を、また細い実線G2は特性G1に対する下限設定値を示す。上述のように、各車速における路面反力トルクとタイヤ角の比は、タイヤの種類およびニューマチックトレールの長さによっても変化するが、前軸荷重ごとの路面反力トルクとタイヤ角の比のゲインは上限値G2と下限値G3の間の範囲に設定することが望ましい。ただし、特殊なタイヤおよびステアリング機構10を有する車両においては、この限りではない。
In a general vehicle, as shown in FIG. 11, the gain of the ratio between the road surface reaction torque and the tire angle at each vehicle speed is determined by the front axle load. This means that the function of the ratio of the road surface reaction torque and the steering angle θ according to each vehicle speed can be approximated by the front axle load. The thick solid line characteristic G1 in FIG. 11 indicates the ratio of the road surface reaction torque Talign to the tire angle for each vehicle type at a vehicle speed of 60 (Km / h). The horizontal axis indicates the front load, and the vertical axis indicates the torque gradient (Nm / rad).
A thin solid line G2 in FIG. 11 indicates an upper limit value for the characteristic G1, and a thin solid line G2 indicates a lower limit set value for the characteristic G1. As described above, the ratio of the road reaction torque and tire angle at each vehicle speed varies depending on the type of tire and the length of the pneumatic trail, but the ratio of the road reaction torque and tire angle for each front axle load. The gain is desirably set in a range between the upper limit G2 and the lower limit G3. However, this is not the case with vehicles having special tires and the steering mechanism 10.

このように、実施の形態4によれば、路面反力トルク推定値Talign-estを演算するためのローパスフィルタ動作の時定数τestを演算するのに必要な各車速Vに応じた路面反力トルクTalignと車両状態量αの比のゲインを前軸荷重から、特別な測定なしに簡易に求めることができる。   Thus, according to the fourth embodiment, the road surface reaction force torque corresponding to each vehicle speed V necessary for calculating the time constant τest of the low-pass filter operation for calculating the road surface reaction force torque estimated value Talign-est. The gain of the ratio between Talign and the vehicle state quantity α can be easily obtained from the front axle load without any special measurement.

なお、実施の形態4においても、操舵角θの他に、実施の形態2と同様に、線形域において路面反力トルクTalignに対して比例関係とみなすことのできる他の車両状態量α、例えば車両のヨーレート、車両の横加速度Gy、車両の横滑り角、車両のコーナーリングフォースなどを用いることもできる。この場合にも、各車速Vに応じた路面反力トルクTalignと車両状態量αの比のゲインを前軸荷重から、特別な測定なしに簡易に求めることができる。   In the fourth embodiment, in addition to the steering angle θ, as in the second embodiment, another vehicle state quantity α that can be regarded as proportional to the road surface reaction torque Talign in the linear region, for example, Vehicle yaw rate, vehicle lateral acceleration Gy, vehicle side slip angle, vehicle cornering force, and the like can also be used. Also in this case, the gain of the ratio between the road surface reaction torque Talign and the vehicle state quantity α corresponding to each vehicle speed V can be easily obtained from the front axle load without special measurement.

実施の形態5.
この実施の形態5は、路面反力トルク検出器30Cを用いる。この路面反力トルク検出器30Cは、2つの時定数演算器361、362により演算された時定数τest1、τest2を、スイッチング演算器41により選択して、ローパスフィルタ手段37に与えるようにしたものである。第1の時定数演算器361は、例えば実施の形態1の時定数演算器36とされ、その時定数演算器36により演算された時定数をτest1とする。また第2の時定数演算器362は、実施の形態2の時定数演算器36Aとされ、その時定数演算器36Aにより演算された時定数をτest2とする。スイッチング演算器41は、時定数τest1、τest2の大きい方、または小さい方を選択して出力するように構成される。
Embodiment 5 FIG.
The fifth embodiment uses a road surface reaction force torque detector 30C. This road surface reaction force torque detector 30C is configured such that the time constants τest1 and τest2 calculated by the two time constant calculators 361 and 362 are selected by the switching calculator 41 and given to the low-pass filter means 37. is there. The first time constant calculator 361 is, for example, the time constant calculator 36 of the first embodiment, and the time constant calculated by the time constant calculator 36 is τest1. The second time constant calculator 362 is the time constant calculator 36A of the second embodiment, and the time constant calculated by the time constant calculator 36A is τest2. The switching calculator 41 is configured to select and output the larger one of the time constants τest1 and τest2 or the smaller one.

この実施の形態5によれば、2つの時定数演算器361、362からの時定数τest1、τest2を選択するので、状況に応じて適切な時定数を選びながら、ステアリング軸反力トルク信号Ttran(s)をローパスフィルタ手段37でフィルタすることにより、より適切な路面反力トルク推定値Talign-estを得ることができる。   According to the fifth embodiment, since the time constants τest1 and τest2 from the two time constant calculators 361 and 362 are selected, an appropriate time constant is selected according to the situation, and the steering shaft reaction force torque signal Ttran ( By filtering s) with the low-pass filter means 37, a more appropriate road surface reaction torque estimation value Talign-est can be obtained.

実施の形態5では、2つの時定数演算器361、362からの時定数τest1、τest2の中、一方の時定数が誤動作または大きなノイズなどの影響で適切でない値となったときに、残る適切な他方の時定数を選択するようにすることも可能である。
また、第1の時定数演算器361を実施の形態3による時定数演算器34Bとし、第2の時定数演算器362を実施の形態4による時定数演算器とすることもできる。
In the fifth embodiment, when one of the time constants τest1 and τest2 from the two time constant calculators 361 and 362 becomes an inappropriate value due to malfunction or large noise, the remaining appropriate It is also possible to select the other time constant.
Alternatively, the first time constant calculator 361 may be the time constant calculator 34B according to the third embodiment, and the second time constant calculator 362 may be the time constant calculator according to the fourth embodiment.

さらに、第1の時定数演算器361を、実施の形態1から4の時定数演算器36、36A、36Bの中から選ばれた何れか1つの時定数演算器とし、第2の時定数演算器322を、実施の形態1から4の時定数演算器36、36A、36Bの中から選ばれた他の1つの時定数演算器とし、任意に組み合わせて用いることもできる。この場合、第1の時定数演算器361を、車両状態量αの中の1つの状態量に対応するものとし、第2の時定数演算器362を、他の車両状態量αに対応するものとすることもできる。また、3つ以上のより多数の時定数演算器を組み合わせることもできる。   Further, the first time constant calculator 361 is any one of the time constant calculators selected from the time constant calculators 36, 36A, and 36B of the first to fourth embodiments, and the second time constant calculator is used. The unit 322 may be another time constant calculator selected from the time constant calculators 36, 36A, and 36B of the first to fourth embodiments, and may be used in any combination. In this case, the first time constant calculator 361 corresponds to one state quantity in the vehicle state quantity α, and the second time constant calculator 362 corresponds to another vehicle state quantity α. It can also be. It is also possible to combine more than two more time constant calculators.

実施の形態6.
この実施の形態6は、路面反力トルク検出器30Dを用いる。この路面反力トルク検出器30Dは、時定数演算器360の出力にリミッタ演算器42を設け、時定数演算器360から出力される時定数τestの所定レベルを超える出力レベルをカットするようにしたものである。リミッタ演算器42は、時定数τestのリミット出力τest(l)をローパスフィルタ手段37に与える。
Embodiment 6 FIG.
The sixth embodiment uses a road surface reaction force torque detector 30D. This road surface reaction force torque detector 30D is provided with a limiter calculator 42 at the output of the time constant calculator 360 to cut an output level exceeding a predetermined level of the time constant τest output from the time constant calculator 360. Is. The limiter calculator 42 gives the limit output τest (l) of the time constant τest to the low-pass filter means 37.

この実施の形態6において、時定数演算器360は、実施の形態1から4における時定数演算器34、34A、34Bの何れのすることも可能であり、また実施の形態5のように、複数の、例えば2つの時定数演算器361、362とスイッチング演算器41とを組み合わせたものとすることもできる。   In the sixth embodiment, the time constant calculator 360 can be any of the time constant calculators 34, 34A, and 34B in the first to fourth embodiments, and a plurality of time constant calculators 360 can be used as in the fifth embodiment. For example, the two time constant calculators 361 and 362 and the switching calculator 41 may be combined.

この実施の形態6によれば、時定数τestについて、ゼロ以下のレベルをカットすることができ、また時定数τestの発散を抑制することができる。   According to the sixth embodiment, the time constant τest can be cut at a level below zero, and the divergence of the time constant τest can be suppressed.

この発明による車両操舵制御装置は、例えば自動車のパワーステアリング制御装置として、利用することができる。   The vehicle steering control device according to the present invention can be used, for example, as a power steering control device for an automobile.

この発明による車両操舵制御装置の実施の形態1の全体の構成を示す斜視図。1 is a perspective view showing the overall configuration of Embodiment 1 of a vehicle steering control device according to the present invention. この実施の形態1の全体的な制御回路を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing an overall control circuit of the first embodiment. 実施の形態1で使用される路面反力トルク検出器を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a road surface reaction torque detector used in the first embodiment. 実施の形態1の動作を示すフローチャート。3 is a flowchart showing the operation of the first embodiment. 実施の形態1に対応して路面反力トルクの時間に対する変化の一例を示すグラフ。6 is a graph illustrating an example of a change in road reaction force torque with respect to time corresponding to the first embodiment. この発明による車両操舵制御装置の実施の形態2で使用される路面反力トルク検出器を示すブロック図。The block diagram which shows the road surface reaction force torque detector used in Embodiment 2 of the vehicle steering control apparatus by this invention. 実施の形態2の動作を示すフローチャート。9 is a flowchart showing the operation of the second embodiment. 実施の形態2に対応して車速とそれに応じた関数ゲインを示すグラフ。6 is a graph showing a vehicle speed and a function gain corresponding to the vehicle speed according to the second embodiment. この発明による車両操舵制御装置の実施の形態3で使用される路面反力トルク検出器を示すブロック図。The block diagram which shows the road surface reaction force torque detector used in Embodiment 3 of the vehicle steering control apparatus by this invention. 実施の形態3の動作を示すフローチャート。10 is a flowchart showing the operation of the third embodiment. 実施の形態3に対応して前軸荷重ごとの路面反力トルクとタイヤ角の比のゲインを示すグラフ。FIG. 9 is a graph showing a road surface reaction force torque and tire angle ratio gain for each front axle load corresponding to the third embodiment. この発明による車両操舵制御装置の実施の形態5で使用される路面反力トルク検出器を示すブロック図。The block diagram which shows the road surface reaction force torque detector used in Embodiment 5 of the vehicle steering control apparatus by this invention. この発明による車両操舵制御装置の実施の形態6で使用される路面反力トルク検出器を示すブロック図。The block diagram which shows the road surface reaction force torque detector used in Embodiment 6 of the vehicle steering control apparatus by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:ハンドル、2:ステアリング軸、3:ステアリングギヤボックス、
4:トルクセンサ、5:アシストモータ、7:タイヤ、8:制御ユニット、
11:車速検出器、12:操舵トルク検出器、13:モータ速度検出器、
14:モータ加速度検出器、16:アシストトルク決定ブロック、
17:モータ電流決定器、
20:モータ制御回路、21:比較器、22:モータ駆動器、23:モータ電流検出器、
30、30A、30B、30C、30D:路面反力トルク検出器、
31:ステアリング反力トルク信号出力手段、
32、32A、32B:路面反力トルク演算手段、33:微分演算器、
34、35:摩擦トルク信号器、
36、36A、36B、360、361、362:時定数演算器、
37:ローパスフィルタ手段、38:ハンドル角検出器、
39、40:ゲイン出力手段、41:スイッチング演算器、42:リミッタ演算器。
1: steering wheel, 2: steering shaft, 3: steering gear box,
4: torque sensor, 5: assist motor, 7: tire, 8: control unit,
11: Vehicle speed detector, 12: Steering torque detector, 13: Motor speed detector,
14: motor acceleration detector, 16: assist torque determination block,
17: Motor current determiner,
20: Motor control circuit, 21: Comparator, 22: Motor driver, 23: Motor current detector,
30, 30A, 30B, 30C, 30D: road surface reaction torque detector,
31: Steering reaction force torque signal output means,
32, 32A, 32B: road reaction force torque calculating means, 33: differential calculator,
34, 35: friction torque signal device,
36, 36A, 36B, 360, 361, 362: time constant calculator,
37: Low-pass filter means, 38: Handle angle detector,
39, 40: gain output means, 41: switching calculator, 42: limiter calculator.

Claims (11)

運転者により操舵されるハンドルと、このハンドルに連結されたステアリング軸と、このステアリング軸に結合され運転者による操舵トルクを補助するアシストトルクを発生するアシストモータとを有するステアリング機構を備えた車両用操舵装置の制御装置であって、さらに、路面反力トルクに基づいて前記ステアリング軸に作用するステアリング軸反力トルクに応じたステアリング軸反力トルク信号を発生する信号出力手段と、前記路面反力トルクの推定値を演算する路面反力トルク演算手段を備え前記路面反力トルク演算手段は、前記ステアリング軸反力トルク信号をフィルタするローパスフィルタ手段と、このローパスフィルタ手段の時定数を演算する時定数演算手段とを有し、前記時定数演算手段が、前記ステアリング軸反力トルク信号の微分出力と、前記ステアリング機構の摩擦トルクを表す摩擦トルク信号とに基づき、前記時定数を演算することを特徴とする車両用操舵装置の制御装置。 A vehicle equipped with a steering mechanism having a steering wheel steered by a driver, a steering shaft coupled to the steering wheel, and an assist motor coupled to the steering shaft and generating an assist torque for assisting the steering torque by the driver. A control device for a steering device, further comprising a signal output means for generating a steering shaft reaction force torque signal corresponding to a steering shaft reaction force torque acting on the steering shaft based on a road surface reaction force torque, and the road surface reaction force Road surface reaction force torque calculation means for calculating an estimated value of torque is provided , and the road surface reaction force torque calculation means calculates a low-pass filter means for filtering the steering shaft reaction force torque signal and a time constant of the low-pass filter means. Time constant calculating means, and the time constant calculating means includes the steering shaft reaction force torque. A differential output of the click signal, based on said friction torque signal representing the frictional torque of the steering mechanism, the control device of a vehicle steering system, characterized by calculating said time constant. 請求項1記載の車両用操舵装置の制御装置であって、前記アシストモータが減速機を介して前記ステアリング軸に結合されていて、前記摩擦トルク信号が、前記アシストモータの摩擦トルクを前記減速機の減速ギヤ比倍した第1の摩擦トルク信号と、前記アシストモータの摩擦トルクを除く前記ステアリング機構の摩擦トルクに対応する第2の摩擦トルク信号とを含んでいることを特徴とする車両用操舵装置の制御装置。   2. The control apparatus for a steering apparatus for a vehicle according to claim 1, wherein the assist motor is coupled to the steering shaft via a speed reducer, and the friction torque signal causes the friction torque of the assist motor to be reduced to the speed reducer. And a second friction torque signal corresponding to the friction torque of the steering mechanism excluding the friction torque of the assist motor. Control device for the device. 請求項1記載の車両用操舵装置の制御装置であって、さらに、前記路面反力トルクと、線形域で前記路面反力トルクと比例関係にあるとみなすことのできる車両状態量との比に比例するゲイン出力を出力するゲイン出力手段を有し、前記時定数演算手段が、前記微分出力と、前記摩擦トルク信号と、前記ゲイン出力とに基づき、前記時定数を演算することを特徴とする車両用操舵装置の制御装置。   The control device for a vehicle steering system according to claim 1, further comprising: a ratio between the road surface reaction torque and a vehicle state quantity that can be considered to be proportional to the road surface reaction torque in a linear region. Gain output means for outputting a proportional gain output, wherein the time constant calculating means calculates the time constant based on the differential output, the friction torque signal, and the gain output. A control device for a vehicle steering system. 請求項3記載の車両用操舵装置の制御装置であって、前記ゲイン出力が車速に応じて変化する関数として、前記ゲイン出力手段から出力されることを特徴とする車両用操舵装置の制御装置。   4. The control apparatus for a vehicle steering apparatus according to claim 3, wherein the gain output is output from the gain output means as a function that changes according to a vehicle speed. 請求項4記載の車両用操舵装置の制御装置であって、前記ゲイン出力が、車速に応じてその1次関数または2次関数として変化する関数として、前記ゲイン出力手段から出力されることを特徴とする車両用操舵装置の制御装置。   5. The control apparatus for a vehicle steering apparatus according to claim 4, wherein the gain output is output from the gain output means as a function that changes as a linear function or a quadratic function according to a vehicle speed. A control device for a vehicle steering system. 請求項4記載の車両用操舵装置の制御装置であって、前記ゲイン出力が、基準ゲインを用いて車速に応じて変化する関数とされ、前記基準ゲインが、任意の一車速に対応する路面反力トルクと前記車両状態量との比から演算されたことを特徴とする車両用操舵装置の制御装置。   5. The control apparatus for a vehicle steering apparatus according to claim 4, wherein the gain output is a function that changes according to a vehicle speed using a reference gain, and the reference gain corresponds to a road surface reaction corresponding to an arbitrary vehicle speed. A control device for a vehicle steering device, wherein the control device is calculated from a ratio between a force torque and the vehicle state quantity. 請求項3、4、5又は6記載の車両用操舵装置の制御装置であって、前記車両状態量として前記ハンドルの操舵角が用いられたことを特徴とする車両用操舵装置の制御装置。   7. The control device for a vehicle steering apparatus according to claim 3, wherein a steering angle of the steering wheel is used as the vehicle state quantity. 請求項4記載の車両用操舵装置の制御装置であって、前記ゲイン出力が、基準ゲインを用いて演算され、この基準ゲインが車両の前軸荷重を用いて設定されることを特徴とする車両用操舵装置の制御装置。   5. The control apparatus for a vehicle steering apparatus according to claim 4, wherein the gain output is calculated using a reference gain, and the reference gain is set using a front axle load of the vehicle. Steering device control device. 請求項1記載の車両用操舵装置の制御装置であって、前記時定数演算手段が、2つの時定数演算器と、これらの2つの時定数演算器の出力を切り換えるスイッチング手段とを有し、前記一方の時定数演算器が、前記ステアリング軸反力トルク信号の微分出力と前記ステアリング機構の摩擦トルク信号とから前記時定数を演算する時定数演算器として構成され、また前記他方の時定数演算器が、前記ステアリング軸反力トルク信号の微分出力と前記ステアリング機構の摩擦トルク信号とに加え、前記路面反力トルクと、線形域でこの路面反力トルクと比例関係にあるとみなすことのできる車両状態量との比に比例するゲイン出力に基づき前記時定数を演算する時定数演算器として構成されたことを特徴とする車両用操舵装置の制御装置。   The control apparatus for a vehicle steering system according to claim 1, wherein the time constant calculation means includes two time constant calculators and switching means for switching outputs of the two time constant calculators. The one time constant calculator is configured as a time constant calculator that calculates the time constant from the differential output of the steering shaft reaction force torque signal and the friction torque signal of the steering mechanism, and the other time constant calculator In addition to the differential output of the steering shaft reaction force torque signal and the friction torque signal of the steering mechanism, it can be considered that the road surface reaction force torque is proportional to the road reaction force torque in a linear region. A control device for a vehicle steering system, wherein the control device is configured as a time constant calculator that calculates the time constant based on a gain output proportional to a ratio to a vehicle state quantity. 請求項1記載の車両用操舵装置の制御装置であって、前記時定数演算手段が、2つの時定数演算器と、これらの2つの時定数演算器の出力を切り換えるスイッチング手段とを有し、前記2つの時定数演算器が、ともに前記ステアリング軸反力トルク信号の微分出力と前記ステアリング機構の摩擦トルク信号とに加え、前記路面反力トルクと、線形域でこの路面反力トルクと比例関係にあるとみなすことのできる車両状態量との比に比例するゲイン出力に基づき前記時定数を演算する時定数演算器として構成されたことを特徴とする車両用操舵装置の制御装置。   The control apparatus for a vehicle steering system according to claim 1, wherein the time constant calculation means includes two time constant calculators and switching means for switching outputs of the two time constant calculators. In addition to the differential output of the steering shaft reaction force torque signal and the friction torque signal of the steering mechanism, the two time constant calculators are proportional to the road surface reaction force torque and the road surface reaction force torque in a linear region. A control device for a vehicle steering system, comprising: a time constant calculator that calculates the time constant based on a gain output proportional to a ratio with a vehicle state quantity that can be regarded as 請求項1記載の車両用操舵装置の制御装置であって、前記時定数演算手段の出力に接続されたリミッタ手段を有し、このリミッタ手段は前記時定数演算手段から出力される時定数の大きさを制限することを特徴とする車両用操舵装置の制御装置。
2. The control apparatus for a vehicle steering apparatus according to claim 1, further comprising a limiter unit connected to an output of the time constant calculation unit, and the limiter unit outputs a time constant output from the time constant calculation unit. A control device for a vehicle steering system, characterized by limiting the length.
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