JP4100223B2

JP4100223B2 - Vehicle steering control device

Info

Publication number: JP4100223B2
Application number: JP2003101562A
Authority: JP
Inventors: 良太白土; 宏毛利; 忠嗣玉正; 正博久保田; 恭幸園田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2023-04-04
Also published as: JP2004306727A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操向輪の転舵装置に機械的に連結されていないステアリングホイールを備えた、いわゆる、ステア・バイ・ワイヤ方式による車両用操舵制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両用操舵制御装置は、目標回転角θsiと出力角θｐとの制御偏差が大となった場合に、補正処理部７２による補正処理を開始する。この補正処理は、制御偏差がより小さくなるように目標回転角θsiを変更すると共に、変更した目標回転角θsiと入力角θｈとを基に、設定部７１で設定される伝達比を変更するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開特開平１１−２０８４９９号公報（図５）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車両用操舵制御装置にあっては、目標回転角と出力角との制御偏差が大となった場合に、この制御偏差がより小さくなるように目標回転角を変更すると共に、変更した目標回転角と入力角とを基に伝達比を変更する、という構成になっていたため、伝達比のゲインが高い（ステアリングホイールの操舵角が小さくても操向輪の転舵角が大きく転舵する）状態でドライバが軌道修正操舵や障害物回避操舵など比較的急峻な操舵を行うと、アクチュエータがドライバの操作に追従できれば伝達比のゲインは高いままなので、車両挙動が不安定になるおそれがある、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、車両の軌道修正操舵や障害物回避操舵等、ドライバが比較的急峻な操舵を行ったとき、ドライバの入力に対する車両挙動の応答性を緩やかにして、速い操舵入力でも車両挙動を制御しやすくすることができる車両用操舵制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、
ステアリングホイールの操舵角と操向輪の転舵角との比であるギヤ比を設定するギヤ比設定手段と、
少なくとも設定されたギヤ比に基づいて算出された目標転舵角となるように転舵アクチュエータを駆動する転舵制御手段と、
を備えた車両用操舵制御装置において、
前記ギヤ比設定手段は、車両の走行状態や操舵角に応じて最適な基準ギヤ比を算出する基準ギヤ比算出部と、基準ギヤ比よりも操舵入力に対し転舵出力が小さくなる低ゲインギヤ比を算出または保持する低ゲインギヤ比算出・保持部と、ドライバが車両の軌道修正操舵や障害物回避操舵を行っているか否かを判定するドライバ急操舵判定部と、該ドライバ急操舵判定部によりドライバが車両の軌道修正操舵や障害物回避操舵を行っていると判定された場合、設定ギヤ比を基準ギヤ比から低ゲインギヤ比へ変更する設定ギヤ比変更部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
【発明の効果】
よって、本発明の車両用操舵制御装置にあっては、ギヤ比設定手段において、ドライバが比較的急峻な操舵を行っていると判定された場合、操舵角と転舵角との比であるギヤ比が、ステアリングホイールへの操舵入力に対して、操向輪の転舵出力が小さくなるように変更されるため、車両の軌道修正操舵や障害物回避操舵等、ドライバが比較的急峻な操舵を行ったとき、ドライバの入力に対する車両挙動の応答性を緩やかにして、速い操舵入力でも車両挙動を制御しやすくすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両用操舵制御装置を実現する実施の形態を、図面に示す第１実施例〜第３実施例に基づいて説明する。
【０００９】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例の車両用操舵制御装置を示す全体システム図である。図１において、１はステアリングホイール、２は操舵反力アクチュエータ、３はトルクセンサ、４は操舵角センサ、５は操向輪、６は伝達部、７はステアリングギア（転舵装置）、８は転舵アクチュエータ、９は転舵角センサ、１０は舵角コントローラ（転舵制御手段）、１１は車速センサ、１２はヨーレートセンサである。
【００１０】
第１実施例装置の操作部は、車両の運転者の操作を伝えるステアリングホイール１と、ステアリングホイール１に操舵反力を発生させる操舵反力アクチュエータ２と、ステアリングホイール１と操舵反力アクチュエータ２の間で発生している操舵トルクTsを計測するトルクセンサ３と、ステアリングホイール１が操作された操舵角θを計測する操舵角センサ４と、により構成される。
【００１１】
第１実施例装置の転舵部は、車両を操向させるための操向輪５，５と、操向するための力を操向輪５，５に伝達するための伝達部６と、車両を操向するために車両横方向への力を伝達するステアリングギア７と、ステアリングギア７を操作して車両を操向するための力を発生させる転舵アクチュエータ８と、により構成される。
【００１２】
第１実施例装置の舵角制御系は、前記操舵トルクTsを計測するトルクセンサ３と、操舵角θを計測する操舵角センサ４と、操向輪５，５の転舵角δを計測する転舵角センサ９と、操向輪５，５に転舵角δを発生させるための制御量と操舵反力アクチュエータ２に操舵反力を発生させるための制御量を算出する舵角コントローラ１０と、車両の車速Ｖを計測する車速センサ１１と、車両のヨーレートψ’を計測するヨーレートセンサ１２と、により構成される。
【００１３】
図２は第１実施例装置の舵角制御系を示すブロック図で、舵角コントローラ１０内には、基準ギヤ比算出部１０ａと、低ゲインギヤ比算出・保持部１０ｂと、ドライバ急操舵判定部１０ｃと、設定ギヤ比変更部１０ｄと、操舵反力算出部１０ｅと、目標転舵角算出部１０ｆと、が設定されている。このうち、基準ギヤ比算出部１０ａと、低ゲインギヤ比算出・保持部１０ｂと、ドライバ急操舵判定部１０ｃと、設定ギヤ比変更部１０ｄと、によってギヤ比設定手段が構成される。
【００１４】
前記基準ギヤ比算出部１０ａは、車速Ｖ（車両の走行状態）や操舵角θに応じて最適な基準ギヤ比(θ/δ)を算出する（図４参照）。
【００１５】
前記低ゲインギヤ比算出・保持部１０ｂでは、基準ギヤ比(θ/δ)よりも操舵入力に対し転舵出力が小さくなる低ゲインギヤ比[θ/δ]を算出または保持する。例えば、過去の走行状況でドライバが体感的に慣れていると推定される基準ギヤ比(θ/δ)に基づいて低ゲインギヤ比[θ/δ]を算出し保持する。
【００１６】
前記ドライバ急操舵判定部１０ｃでは、操舵角θ、車速Ｖ、ヨーレートψ’を入力し、ドライバが車両の軌道修正操舵や障害物回避等の比較的急峻な操舵を行っているか否かを判定する。
【００１７】
前記設定ギヤ比変更部１０ｄでは、前記ドライバ急操舵判定部１０ｃによりドライバが車両の軌道修正操舵や障害物回避等の比較的急峻な操舵を行っていると判定された場合、設定ギヤ比θ/δを基準ギヤ比(θ/δ)から低ゲインギヤ比[θ/δ]へ変更する。
【００１８】
前記操舵反力算出部１０ｅでは、操舵角θ、操舵トルクTs、車速Ｖ、設定ギヤ比θ/δに基づいて、目標操舵反力を算出し、この操舵反力を発生するための操舵反力アクチュエータ２への指令値を算出する。
【００１９】
前記目標転舵角算出部１０ｆでは、操舵角θ、操舵トルクTs、車速Ｖ、設定ギヤ比θ/δに基づいて目標転舵角δ^*を算出し、操向輪５，５が目標転舵角δ^*になるように転舵アクチュエータ８への指令値を算出する。
【００２０】
以上の構成により、ドライバ入力による操舵角θに対する転舵角δの特性（ギヤ比特性）を任意に変更することができる、いわゆる、ステア・バイ・ワイヤの機能を実現することができる。
【００２１】
次に、作用を説明する。
【００２２】
［ギヤ比設定及び転舵制御処理］
図３は第１実施例装置の舵角コントローラ１０にて実行されるギヤ比設定及び転舵制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００２３】
ステップS300では、車両のイグニッションスイッチなどにより本システムが起動され、ステップS301へ移行する。
【００２４】
ステップS301では、車速センサ１１、操舵角センサ４およびヨーレートセンサ１２からの信号を入力し、ステップS302へ移行する。
【００２５】
ステップS302では、ステップS301で得られた車速Ｖおよび操舵角θに基づいて、ステアリングホイール１の操舵角θと操向輪５，５の転舵角δとの基準ギヤ比(θ/δ)を算出し、ステップS303へ移行する。
これは、例えば、車速Ｖが設定車速Ｖ0（例えば、V0＝約20km/h）以上で、かつ、操舵角θが設定舵角θ0以下の走行域では、操舵角θが変化してもギヤ比が一定であるため、図４(a)に示すように、車速Ｖが上がるにつれて基準ギヤ比(θ/δ)が大きくなり、同じ操舵角θでも、車速Ｖが上がるにつれて転舵角δが小さくなるように設定される。一方、車速Ｖが設定車速V0未満で、かつ、操舵角θが設定舵角θ0を超える走行域では、車速Ｖが変化してもギヤ比が一定であるため、図４(b)に示すように、操舵角θが増大するにつれて基準ギヤ比(θ/δ)が小さくなり、同じ車速Ｖでも、操舵角θが上がるにつれて二次関数的に転舵角δが増大するように設定される。それ以外の走行域では、車速Ｖと操舵角θの一方で決めたギヤ比を他方で補正するというように、車速Ｖと操舵角θの両方に対応して基準ギヤ比(θ/δ)が設定される。
【００２６】
ステップS303では、現在よりもギヤ比が低く設定されていた状態で、かつ、その状態が定常的に続いていた状況のギヤ比を低ゲインギヤ比[θ/δ]として算出し、これを保持し、ステップS304へ移行する。
例えば、ドライバが交差点を右折もしくは左折した場合は、その交差点に進入する前に道路をほぼ一定速で、かつ操舵角の変化も少なく走行していた状態でのギヤ比を低ゲインギヤ比[θ/δ]として算出し、保持する。
【００２７】
ステップS304では、ドライバが車両の軌道修正操舵や障害物回避操舵を行っているかどうかを判定し、YESの場合はステップS305へ移行し、NOの場合はステップS307へ移行する。
【００２８】
このステップS304では、下記の何れか一つの条件に該当した場合には、ドライバが車両の軌道修正操舵や障害物回避操舵を行っていると判定する。
▲１▼ステアリングホイール１の操舵角θが周期的な動作を表し、その周期・振幅・継続時間が各々所定値以上で、かつ、車両が直進状態となる前記ステアリングホイール１の中立位置を含むような場合には、ドライバが車両の軌道修正操舵を行っていると判定する。
▲２▼車速Ｖと操舵角θと車両の運動モデルを用いて推定される推定ヨーレートψ^#'と、計測された実ヨーレートψ’との差が所定値以上となった場合には、ドライバが車両の軌道修正操舵を行っていると判定する。
▲３▼計測された操舵角θに基づいて操舵角加速度θ’を算出し（操舵角加速度算出手段）、操舵角加速度θ’が所定値以上となった場合、ドライバが障害物回避操舵を行っていると判定する。
▲４▼車速Ｖと操舵角θと車両の運動モデルを用いて推定ヨー角加速度ψ^#''を算出し（推定ヨー角加速度算出手段）、推定ヨー角加速度ψ^#''が所定値以上となった場合、ドライバが障害物回避操舵を行っていると判定する。
▲５▼ヨーレートセンサ１２からのヨーレート計測値に基づいてヨー角加速度ψ''を算出し（ヨー角加速度算出手段）、ヨー角加速度ψ''が所定値以上となった場合、ドライバが障害物回避操舵を行っていると判定する。
【００２９】
ステップS305では、ステップS304においてドライバが軌道修正操舵や障害物回避操舵を行っていると判定された場合、操舵角θのみに応じて変化するように算出される低車速域では、操舵角θの中立位置ギヤ比（図４(b)参照）に変更し、ギヤ比が車速Ｖのみ、あるいは、車速Ｖと操舵角θに応じて変化するように算出される走行域では、ステップS303において算出・保持したギヤ比に変更する。つまり、設定ギヤ比θ/δとして、基準ギヤ比(θ/δ)よりもゲインの低い低ゲインギヤ比[θ/δ]に変更して適用し、ステップS306へ移行する。
【００３０】
ステップS306では、ステップS304においてドライバが軌道修正操舵や障害物回避操舵を行っていないと判定された場合、ステップS302において算出した基準ギヤ比(θ/δ)を設定ギヤ比θ/δとして適用し、ステップS307へ移行する。
【００３１】
ステップS307では、設定ギヤ比θ/δが低ゲインギヤ比[θ/δ]から基準ギヤ比(θ/δ)に変更されることによってステアリングホイール１の中立位置と操向輪５，５の直進とが合うように目標転舵角δ^*を徐々に修正し、ステップS301へ戻る。
【００３２】
［ギヤ比設定作用］
まず、ドライバが軌道修正操舵や障害物回避操舵等を行っていない通常操舵時には、図３のフローチャートにおいて、ステップS301→ステップS302→ステップS303→ステップS304→ステップS306へと進む流れとなり、ステップS306では、ステップS302において車速Ｖと操舵角θに基づいて算出した基準ギヤ比(θ/δ)が設定ギヤ比θ/δとして適用される。
【００３３】
よって、車速Ｖに対しては、低車速域では操舵応答ゲインの高いギヤ比で、車速Ｖが上昇するにつれて操舵応答ゲインが低くなるギヤ比に設定され、かつ、操舵角θに対して小操舵角域では操舵応答ゲインの低いギヤ比で、操舵角θが大きくなるに従って操舵応答ゲインが高くなるギヤ比に設定されるというように、車速Ｖおよび操舵角θに応じ、ドライバにとって最適な操舵応答を得ることができる。
【００３４】
次に、ドライバが通常操舵から車両の軌道修正操舵や障害物回避操舵等を行った場合には、図３のフローチャートにおいて、ステップS301→ステップS302→ステップS303→ステップS304→ステップS305へと進む流れとなり、ステップS305では、低ゲインギヤ比[θ/δ]（中立位置ギヤ比、あるいは、ステップS303において算出・保持したギヤ比）が設定ギヤ比θ/δとして適用される。
【００３５】
よって、車両の軌道修正操舵や障害物回避操舵等、ドライバが比較的急峻な操舵を行ったとき、設定ギヤ比θ/δが高ゲインのギヤ比から低ゲインのギヤ比に変更されることで、ドライバの入力に対する車両挙動の応答性が緩やかになり、速い操舵入力でも車両挙動を安定性を増す方向に制御しやすくなる。ちなみに、ドライバが比較的急峻な操舵を行っても、設定ギヤ比を高ゲインのまま維持すれば、速い操舵入力に対し応答良く車両挙動が発生し、ドライバが挙動修正しようとしても車両挙動の変化に追従できず、不安定な車両挙動を招くおそれがある。
【００３６】
さらに、ドライバが車両の軌道修正操舵や障害物回避操舵等を行っている間は、ステアリングホイール１の中立位置と操向輪５，５の直進がずれても修正を加えないが、ドライバが車両の軌道修正操舵や障害物回避操舵等が終了した時点で、設定ギヤ比θ/δを低ゲインギヤ比[θ/δ]から基準ギヤ比(θ/δ)に変更した場合には、ステップS307において、ステアリングホイール１の中立位置と操向輪５，５の直進が合うように目標転舵角δ^*が徐々に修正される。
【００３７】
よって、例えば、ステアリングホイール１が中立位置にない操舵途中においてギヤ比の変更がなされることで、ステアリングホイール１の中立位置と操向輪５，５の直進が合わなくなる状況となっていても、設定ギヤ比θ/δを基準ギヤ比(θ/δ)に戻したときに、直進時のステアリングホイール１の操作性を損なわせることがない。
【００３８】
次に、効果を説明する。
第１実施例の車両用操舵制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００３９】
(1)操向輪５，５のステアリングギヤ７に機械的に連結されていないステアリングホイール１と、該ステアリングホイール１に操舵反力を与える操舵反力アクチュエータ２と、前記ステアリングギヤ７にその出力を加える転舵アクチュエータ８と、ステアリングホイール１の操舵角θと操向輪５，５の転舵角δとの比であるギヤ比θ/δを設定するギヤ比設定手段と、少なくとも設定されたギヤ比θ/δに基づいて算出された目標転舵角δ^*となるように転舵アクチュエータ８を駆動する転舵制御手段と、を備えた車両用操舵制御装置において、前記ギヤ比設定手段は、ドライバが比較的急峻な操舵を行っていると判定された場合、前記ギヤ比θ/δを、ステアリングホイール１への操舵入力に対して、操向輪５，５の転舵出力が小さくなるように変更するため、ドライバが比較的急峻な操舵を行ったとき、ドライバの入力に対する車両挙動の応答性を緩やかにして、速い操舵入力でも車両挙動を制御しやすくすることができる。
【００４０】
(2)前記ギヤ比設定手段は、車両の走行状態や操舵角θに応じて最適な基準ギヤ比(θ/δ)を算出する基準ギヤ比算出部１０ａと、基準ギヤ比(θ/δ)よりも操舵入力に対し転舵出力が小さくなる低ゲインギヤ比[θ/δ]を算出または保持する低ゲインギヤ比算出・保持部１０ｂと、ドライバが車両の軌道修正操舵や障害物回避操舵を行っているか否かを判定するドライバ急操舵判定部１０ｃと、該ドライバ急操舵判定部１０ｃによりドライバが車両の軌道修正操舵や障害物回避操舵を行っていると判定された場合、設定ギヤ比θ/δを基準ギヤ比(θ/δ)から低ゲインギヤ比[θ/δ]へ変更する設定ギヤ比変更部１０ｄと、を有するため、ドライバが車両の軌道修正操舵や障害物回避操舵を行ったとき、ドライバの入力に対する車両挙動の応答性を緩やかにして、速い操舵入力でも車両挙動を制御しやすくすることができる。
【００４１】
(3)ステアリングホイール１の操舵角θが周期的な動作を表し、その周期・振幅・継続時間が各々所定値以上で、かつ、車両が直進状態となる前記ステアリングホイール１の中立位置を含むような場合には、ドライバが車両の軌道修正操舵を行っていると判定するため、操舵角θの変化状況を監視することで精度良くドライバの軌道修正操舵を判定することができる。
【００４２】
(4)車速Ｖと操舵角θと車両の運動モデルを用いて推定される推定ヨーレートψ^#'と、計測された実ヨーレートψ’との差が所定値以上となった場合には、ドライバが車両の軌道修正操舵を行っていると判定するため、推定ヨーレートψ^#'と実ヨーレートψ’との偏差を用いて精度良くドライバの軌道修正操舵を判定することができる。
【００４３】
(5)計測された操舵角θに基づいて操舵角加速度θ’を算出し、操舵角加速度θ’が所定値以上となった場合、ドライバが障害物回避操舵を行っていると判定するため、算出される操舵角加速度θ’を用いて精度良くドライバの障害物回避操舵を判定することができる。
【００４４】
(6)車速Ｖと操舵角θと車両の運動モデルを用いて推定ヨー角加速度ψ^#''を算出し、推定ヨー角加速度ψ^#''が所定値以上となった場合、ドライバが障害物回避操舵を行っていると判定するため、推定ヨー角加速度ψ^#''を用いて精度良くドライバの障害物回避操舵を判定することができる。
【００４５】
(7)ヨーレートセンサ１２からのヨーレート計測値に基づいてヨー角加速度ψ''を算出し、ヨー角加速度ψ''が所定値以上となった場合、ドライバが障害物回避操舵を行っていると判定するため、算出されるヨー角加速度ψ''を用いて精度良くドライバの障害物回避操舵を判定することができる。
【００４６】
(8)設定ギヤ比変更部１０ｄは、ドライバ急操舵判定部１０ｃによりドライバが比較的急峻な操舵を行っていると判定された場合、中立位置ギヤ比に変更するため、ギヤ比が操舵角θのみに応じて変化するように算出される走行域において、操舵角θに対し最も操舵応答ゲインが低くなり、ドライバが容易に車両挙動を安定とする操舵を行うことができる。
【００４７】
(9)設定ギヤ比変更部１０ｄは、ドライバ急操舵判定部１０ｃによりドライバが比較的急峻な操舵を行っていると判定された場合、ドライバ急操舵判定時点から所定時間内の過去で、車速変化および操舵角変化が所定値以内となる状態において適用されていた低ゲインギヤ比[θ/δ]に変更するため、ギヤ比が車速Ｖのみ、あるいは、車速Ｖと操舵角θに応じて変化するように算出される走行域において、ドライバが体感的に慣れていたギヤ比にて車両挙動を安定とする操舵を行うことができる。
【００４８】
(10)設定ギヤ比変更部１０ｄは、ドライバ急操舵判定部１０ｃによりドライバが比較的急峻な操舵を行っていると判定と同時に設定ギヤ比θ/δを基準ギヤ比(θ/δ)から低ゲインギヤ比[θ/δ]に変更し、ドライバの比較的急峻な操舵が終了したとの判定と同時に設定ギヤ比θ/δをその時点での走行状態に応じた基準ギヤ比(θ/δ)に変更するため、ドライバ急操舵判定に対し応答良くギヤ比の変更を行うことができる。
【００４９】
(11)目標転舵角算出部１０ｆは、ドライバ急操舵判定部１０ｃによりドライバの比較的急峻な操舵が終了したとの判定した場合、設定ギヤ比θ/δを基準ギヤ比(θ/δ)に変更した後、変更後の基準ギヤ比(θ/δ)においてステアリングホイール１の中立位置が操向輪の直進位置と合うように目標転舵角δ^*を徐々に修正するため、ギヤ比変更により、ステアリングホイール１の中立位置と操向輪５，５の直進が合わなくなる状況となっていても、設定ギヤ比θ/δを基準ギヤ比(θ/δ)に戻したときに、直進時のステアリングホイール１の操作性を損なわせることを防止できる。
【００５０】
（第２実施例）
第２実施例は、低ゲインギヤ比から基準ギヤ比に戻すとき、ドライバ急操舵判定時の基準ギヤ比に戻すようにした例である。なお、構成については、第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【００５１】
次に、作用を説明する。
【００５２】
［ギヤ比設定及び転舵制御処理］
図５は第２実施例装置の舵角コントローラ１０にて実行されるギヤ比設定及び転舵制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、ステップS300〜ステップS305は、第１実施例の図３の対応するステップと同様であるので説明を省略する。
【００５３】
ステップS308では、ステップS304においてドライバが軌道修正操舵や障害物回避操舵を行っていると判定された場合、この判定された起動周期においてステップS302において算出された基準ギヤ比(θ/δ)を保存したかどうかが判断され、YESの場合はステップS305へ移行し、NOの場合はステップS309へ移行する。
【００５４】
ステップS309では、ステップS302において算出された基準ギヤ比(θ/δ)を保存し、ステップS305へ移行する。
【００５５】
ステップS310では、ステップS304においてドライバが軌道修正操舵や障害物回避操舵を行っていないと判定された場合、判定変更直後か否かが判断され、YESの場合はステップS311へ移行し、NOの場合はステップS306へ移行する。
【００５６】
ステップS311では、ステップS309において保存されたドライバ急操舵判定時における基準ギヤ比(θ/δ)を設定ギヤ比θ/δとして適用し、ステップS307へ移行する。
【００５７】
［ギヤ比設定作用］
まず、ドライバが軌道修正操舵や障害物回避操舵等を行っていない通常操舵時には、図５のフローチャートにおいて、ステップS301→ステップS302→ステップS303→ステップS304→ステップS310→ステップS306へと進む流れとなり、ステップS306では、ステップS302において車速Ｖと操舵角θに基づいて算出した基準ギヤ比(θ/δ)が設定ギヤ比θ/δとして適用される。
【００５８】
次に、ドライバが通常操舵から車両の軌道修正操舵や障害物回避操舵等を行った場合には、図５のフローチャートにおいて、ステップS301→ステップS302→ステップS303→ステップS304→ステップS308→ステップS309→ステップS305へと進む流れとなり、ステップS309において、判断時にステップS302において算出された基準ギヤ比(θ/δ)を保存し、ステップS305において、低ゲインギヤ比[θ/δ]（中立位置ギヤ比、あるいは、ステップS303において算出・保持したギヤ比）が設定ギヤ比θ/δとして適用される。次の起動周期からは、図５のフローチャートにおいて、ステップS301→ステップS302→ステップS303→ステップS304→ステップS308→ステップS305へと進む流れが繰り返される。
【００５９】
さらに、ドライバの軌道修正操舵や障害物回避操舵等が終了した場合には、図５のフローチャートにおいて、ステップS301→ステップS302→ステップS303→ステップS304→ステップS310→ステップS311→ステップS307へと進む流れとなり、ステップS311において、ステップS309において、保存されたドライバ急操舵判定時の基準ギヤ比(θ/δ)に変更され、ステップS307において、ステアリングホイール１の中立位置と操向輪５，５の直進が合うように目標転舵角δ^*が徐々に修正される。その後、所定時間待って、もしくは、保持したギヤ比とステップS302で算出される基準ギヤ比(θ/δ)がほぼ一致すると、ステップS306からステップS306へ進む通常の流れとなる。
【００６０】
次に、効果を説明する。
この第２実施例の車両用操舵制御装置にあっては、第１実施例の(1)〜(9)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００６１】
(12)設定ギヤ比変更部１０ｄは、ドライバ急操舵判定部１０ｃによりドライバが比較的急峻な操舵を行っていると判定した時点で設定ギヤ比θ/δを基準ギヤ比(θ/δ)から低ゲインギヤ比[θ/δ]に変更し、ドライバの比較的急峻な操舵が終了したとの判定時点で設定ギヤ比θ/δをドライバ急操舵判定時におけるギヤ比に戻すため、ドライバ急操舵を行う直前でドライバが体感的に慣れていたギヤ比に変更されることで、ドライバにとって違和感の少ないギヤ比に変更することができる。
【００６２】
（第３実施例）
第３実施例は、設定ギヤ比の変更タイミングを、操舵角が中立位置となるタイミングで行うようにした例である。なお、構成については、第１実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【００６３】
次に、作用を説明する。
【００６４】
［ギヤ比設定及び転舵制御処理］
図６は第３実施例装置の舵角コントローラ１０にて実行されるギヤ比設定及び転舵制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、ステップS300〜ステップS305は、第１実施例の図３の対応するステップと同様であるので説明を省略する。
【００６５】
ステップS312では、ステップS304においてドライバが軌道修正操舵や障害物回避操舵を行っていると判定された場合、操舵角センサ３からその時の操舵角θを入力し、ステップS313へ移行する。
【００６６】
ステップS313では、ステップS312において入力された操舵角θに基づいて、中立位置か、もしくは、中立位置を経験したか否かが判断され、YESの場合はステップS305へ移行し、NOの場合はステップS301へ移行する。
【００６７】
ステップS314では、ステップS304においてドライバが軌道修正操舵や障害物回避操舵を行っていないと判定された場合、操舵角センサ３からその時の操舵角θを入力し、ステップS315へ移行する。
【００６８】
ステップS315では、ステップS314において入力された操舵角θに基づいて、中立位置か、もしくは、中立位置を経験したか否かが判断され、YESの場合はステップS306へ移行し、NOの場合はステップS301へ移行する。
【００６９】
［ギヤ比設定作用］
まず、ドライバが軌道修正操舵や障害物回避操舵等を行っていない通常操舵時で、操舵中立位置を経験している場合には、図６のフローチャートにおいて、ステップS301→ステップS302→ステップS303→ステップS304→ステップS314→ステップS315→ステップS306へと進む流れとなり、ステップS306では、ステップS302において車速Ｖと操舵角θに基づいて算出した基準ギヤ比(θ/δ)が設定ギヤ比θ/δとして適用される。
【００７０】
次に、ドライバが通常操舵から車両の軌道修正操舵や障害物回避操舵等を行った場合には、図６のフローチャートにおいて、ステップS301→ステップS302→ステップS303→ステップS304→ステップS312→ステップS313へと進み、急操舵判定直後で操舵中立位置になっていないと、ステップS313からステップS301へと戻る。そして、急操舵判定後で操舵中立位置になると、ステップS313からステップ305へと進む流れとなり、ステップS305において、低ゲインギヤ比[θ/δ]（中立位置ギヤ比、あるいは、ステップS303において算出・保持したギヤ比）が設定ギヤ比θ/δとして適用される。
【００７１】
さらに、ドライバの軌道修正操舵や障害物回避操舵等が終了した場合には、図６のフローチャートにおいて、ステップS301→ステップS302→ステップS303→ステップS304→ステップS314→ステップS315へと進み、急操舵判定終了直後で操舵中立位置となっていないと、ステップS315からステップS301へと戻る。そして、急操舵判定終了後で操舵中立位置になると、ステップS315からステップ306へと進む流れとなり、ステップS306において、ステップS302で算出される基準ギヤ比(θ/δ)に変更される。
【００７２】
次に、効果を説明する。
この第３実施例の車両用操舵制御装置にあっては、第１実施例の(1)〜(9)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００７３】
(13)設定ギヤ比変更部１０ｄは、ドライバ急操舵判定部１０ｃによりドライバが比較的急峻な操舵を行っていると判定された場合、該判定がなされた後、最初に操舵角中立位置に到達した時点で設定ギヤ比θ/δを基準ギヤ比(θ/δ)から低ゲインギヤ比[θ/δ]に変更し、ドライバが比較的急峻な操舵を行っているとの判定が終了した場合、該終了判定がなされた後、最初に操舵角中立位置に到達した時点で設定ギヤ比θ/δを低ゲインギヤ比[θ/δ]から基準ギヤ比(θ/δ)に変更するため、操舵中立位置と車両の直進とがずれることなく、ギヤ比を変更することができる。すなわち、この第３実施例では、第１実施例や第２実施例のように、目標転舵角δ^*の修正による中立位置調整を必要としない。
【００７４】
以上、本発明の車両用操舵制御装置を第１実施例〜第３実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７５】
例えば、実施例では、ドライバ急操舵判定部において、車両の軌道修正操舵と障害物回避操舵を判定する例を示したが、ドライバが比較的急峻な操舵を行っているか否かを判定するものであれば、実施例にて記載した判定以外の判定による例としても良い。
【００７６】
実施例では、低ゲインギヤ比として、中立位置ギヤ比と過去の安定走行時ギヤ比とを用いる例を示したが、予め決めた固定値による低ゲインギヤ比に変更するようにしても良いし、また、ドライバ急操舵判定部における急操舵の判定度合いに応じた可変値による低ゲインギヤ比に変更するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の車両用操舵制御装置を示す全体システム図である。
【図２】第１実施例装置の舵角制御系を示すブロック図である。
【図３】第１実施例装置の舵角コントローラにて実行されるギヤ比設定及び転舵制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】第１実施例の車両用操舵制御装置における車速に対するギヤ比特性及び操舵角に対するギヤ比特性を示す図である。
【図５】第２実施例装置の舵角コントローラにて実行されるギヤ比設定及び転舵制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】第３実施例装置の舵角コントローラにて実行されるギヤ比設定及び転舵制御処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ステアリングホイール
２操舵反力アクチュエータ
３トルクセンサ
４操舵角センサ
５操向輪
６伝達部
７ステアリングギア（転舵装置）
８転舵アクチュエータ
９転舵角センサ
１０舵角コントローラ（転舵制御手段）
１０ａ基準ギヤ比算出部
１０ｂ低ゲインギヤ比算出・保持部
１０ｃドライバ急操舵判定部
１０ｄ設定ギヤ比変更部
１０ｅ操舵反力算出部
１０ｆ目標転舵角算出部
１１車速センサ
１２ヨーレートセンサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of a so-called steer-by-wire vehicle steering control device including a steering wheel that is not mechanically connected to a steered wheel steering device.
[0002]
[Prior art]
The conventional vehicle steering control device starts the correction process by the correction processing unit 72 when the control deviation between the target rotation angle θsi and the output angle θp becomes large. In this correction process, the target rotation angle θsi is changed so that the control deviation becomes smaller, and the transmission ratio set by the setting unit 71 is changed based on the changed target rotation angle θsi and the input angle θh. (For example, refer to Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-11-208499 (FIG. 5).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional vehicle steering control device, when the control deviation between the target rotation angle and the output angle becomes large, the target rotation angle is changed and changed so that the control deviation becomes smaller. Since the transmission ratio is changed based on the target rotation angle and the input angle, the gain of the transmission ratio is high (even if the steering angle of the steering wheel is small, the turning angle of the steered wheels is large). If the driver performs steeper steering such as trajectory correction steering or obstacle avoidance steering in the state of steering), if the actuator can follow the driver's operation, the transmission ratio gain will remain high and the vehicle behavior may become unstable There was a problem that there was.
[0005]
The present invention has been made paying attention to the above problem, and when the driver performs relatively steep steering such as vehicle trajectory correction steering or obstacle avoidance steering, the response of the vehicle behavior to the driver's input is moderated. Thus, an object of the present invention is to provide a vehicle steering control device that can easily control vehicle behavior even with a fast steering input.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention,
Gear ratio setting means for setting a gear ratio, which is a ratio between the steering angle of the steering wheel and the steering angle of the steered wheels;
Turning control means for driving the turning actuator so as to achieve a target turning angle calculated based on at least the set gear ratio;
In a vehicle steering control device comprising:
The gear ratio setting means includes A reference gear ratio calculation unit that calculates an optimal reference gear ratio according to the running state and steering angle of the vehicle, and a low gain gear that calculates or maintains a low gain gear ratio in which the turning output is smaller than the reference gear ratio with respect to the steering input. A ratio calculation / holding unit, a driver rapid steering determination unit that determines whether the driver is performing vehicle trajectory correction steering or obstacle avoidance steering, and the driver rapid steering determination unit allows the driver to And a setting gear ratio changing unit that changes the setting gear ratio from the reference gear ratio to the low gain gear ratio when it is determined that the obstacle avoidance steering is performed. It is characterized by that.
[0007]
【The invention's effect】
Therefore, in the vehicle steering control device of the present invention, when the gear ratio setting means determines that the driver is steering relatively steeply, the gear which is the ratio of the steering angle to the turning angle. The ratio is changed so that the steering output of the steered wheels becomes smaller with respect to the steering input to the steering wheel, so that the driver can steer relatively steeper, such as vehicle trajectory correction steering and obstacle avoidance steering. When this is done, the response of the vehicle behavior to the driver's input can be moderated, and the vehicle behavior can be easily controlled even with fast steering input.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for realizing a vehicle steering control device of the present invention will be described based on first to third examples shown in the drawings.
[0009]
(First embodiment)
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall system diagram showing a vehicle steering control apparatus according to a first embodiment. In FIG. 1, 1 is a steering wheel, 2 is a steering reaction force actuator, 3 is a torque sensor, 4 is a steering angle sensor, 5 is a steering wheel, 6 is a transmission unit, 7 is a steering gear (steering device), 8 is A steering actuator, 9 is a steering angle sensor, 10 is a steering angle controller (steering control means), 11 is a vehicle speed sensor, and 12 is a yaw rate sensor.
[0010]
The operation unit of the first embodiment device includes a steering wheel 1 that transmits the operation of the driver of the vehicle, a steering reaction force actuator 2 that generates a steering reaction force on the steering wheel 1, and a steering wheel 1 and a steering reaction force actuator 2. And a steering angle sensor 4 that measures the steering angle θ at which the steering wheel 1 is operated.
[0011]
The steered portion of the first embodiment apparatus includes steered wheels 5 and 5 for steering the vehicle, a transmission unit 6 for transmitting the steering force to the steered wheels 5 and 5, and the vehicle In order to steer the vehicle, a steering gear 7 that transmits a force in the lateral direction of the vehicle, and a steering actuator 8 that operates the steering gear 7 to generate a force to steer the vehicle.
[0012]
The steering angle control system of the first embodiment apparatus measures the torque sensor 3 that measures the steering torque Ts, the steering angle sensor 4 that measures the steering angle θ, and the steering angle δ of the steered wheels 5 and 5. A steering angle sensor 9, a steering angle controller 10 that calculates a control amount for generating the steering angle δ in the steered wheels 5, 5 and a control amount for generating the steering reaction force in the steering reaction force actuator 2; The vehicle speed sensor 11 for measuring the vehicle speed V of the vehicle, and the yaw rate sensor 12 for measuring the yaw rate ψ ′ of the vehicle.
[0013]
FIG. 2 is a block diagram showing a steering angle control system of the first embodiment apparatus. In the steering angle controller 10, a reference gear ratio calculation unit 10a, a low gain gear ratio calculation / holding unit 10b, and a driver abrupt steering determination unit. 10c, a set gear ratio changing unit 10d, a steering reaction force calculating unit 10e, and a target turning angle calculating unit 10f are set. Among these, the reference gear ratio calculation unit 10a, the low gain gear ratio calculation / holding unit 10b, the driver rapid steering determination unit 10c, and the set gear ratio change unit 10d constitute a gear ratio setting unit.
[0014]
The reference gear ratio calculation unit 10a calculates an optimal reference gear ratio (θ / δ) according to the vehicle speed V (vehicle running state) and the steering angle θ (see FIG. 4).
[0015]
The low gain gear ratio calculation / holding unit 10b calculates or holds a low gain gear ratio [θ / δ] in which the turning output is smaller than the reference gear ratio (θ / δ) with respect to the steering input. For example, the low gain gear ratio [θ / δ] is calculated and held based on the reference gear ratio (θ / δ) that is estimated to be familiar to the driver in past driving situations.
[0016]
The driver rapid steering determination unit 10c inputs the steering angle θ, the vehicle speed V, and the yaw rate ψ ′, and determines whether or not the driver is performing relatively steep steering such as vehicle trajectory correction steering or obstacle avoidance. .
[0017]
In the set gear ratio changing unit 10d, when the driver rapid steering determination unit 10c determines that the driver is performing relatively steep steering such as vehicle track correction steering or obstacle avoidance, the set gear ratio θ / δ is changed from the reference gear ratio (θ / δ) to the low gain gear ratio [θ / δ].
[0018]
The steering reaction force calculation unit 10e calculates a target steering reaction force based on the steering angle θ, the steering torque Ts, the vehicle speed V, and the set gear ratio θ / δ, and the steering reaction force for generating the steering reaction force. A command value to the actuator 2 is calculated.
[0019]
In the target turning angle calculation unit 10f, the target turning angle δ is based on the steering angle θ, the steering torque Ts, the vehicle speed V, and the set gear ratio θ / δ. ^* And steered wheels 5 and 5 have a target turning angle δ ^* The command value to the steering actuator 8 is calculated so that
[0020]
With the above configuration, it is possible to realize a so-called steer-by-wire function that can arbitrarily change the characteristic (gear ratio characteristic) of the turning angle δ with respect to the steering angle θ by the driver input.
[0021]
Next, the operation will be described.
[0022]
[Gear ratio setting and steering control processing]
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of gear ratio setting and steering control processing executed by the steering angle controller 10 of the first embodiment apparatus, and each step will be described below.
[0023]
In step S300, the present system is activated by an ignition switch or the like of the vehicle, and the process proceeds to step S301.
[0024]
In step S301, signals from the vehicle speed sensor 11, the steering angle sensor 4, and the yaw rate sensor 12 are input, and the process proceeds to step S302.
[0025]
In step S302, based on the vehicle speed V and the steering angle θ obtained in step S301, the reference gear ratio (θ / δ) between the steering angle θ of the steering wheel 1 and the steering angle δ of the steered wheels 5, 5 is determined. Calculate and move to step S303.
For example, in a traveling region where the vehicle speed V is a set vehicle speed V0 (for example, V0 = about 20 km / h) or more and the steering angle θ is less than the set steering angle θ0, the gear ratio is changed. Therefore, as shown in FIG. 4A, the reference gear ratio (θ / δ) increases as the vehicle speed V increases. Even at the same steering angle θ, the turning angle δ decreases as the vehicle speed V increases. Is set to be On the other hand, in a traveling region where the vehicle speed V is less than the set vehicle speed V0 and the steering angle θ exceeds the set steering angle θ0, the gear ratio is constant even if the vehicle speed V changes, so as shown in FIG. Further, as the steering angle θ increases, the reference gear ratio (θ / δ) decreases, and even at the same vehicle speed V, the turning angle δ is set to increase in a quadratic function as the steering angle θ increases. In other travel areas, the reference gear ratio (θ / δ) corresponds to both the vehicle speed V and the steering angle θ, such that the gear ratio determined by the vehicle speed V and the steering angle θ is corrected by the other. Is set.
[0026]
In step S303, the gear ratio in a state in which the gear ratio is set lower than the current state and the state has been continuously maintained is calculated as a low gain gear ratio [θ / δ], and this is retained. The process proceeds to step S304.
For example, when a driver turns right or left at an intersection, the gear ratio when the vehicle is traveling at a substantially constant speed and with little change in steering angle before entering the intersection is set to a low gain gear ratio [θ / Calculate and hold as δ].
[0027]
In step S304, it is determined whether or not the driver is performing vehicle trajectory correction steering or obstacle avoidance steering. If YES, the process proceeds to step S305, and if NO, the process proceeds to step S307.
[0028]
In this step S304, if any one of the following conditions is met, it is determined that the driver is performing vehicle trajectory correction steering or obstacle avoidance steering.
(1) The steering angle θ of the steering wheel 1 represents a periodic operation, and includes the neutral position of the steering wheel 1 in which the cycle, amplitude, and duration are each not less than a predetermined value and the vehicle is in a straight traveling state. In such a case, it is determined that the driver is performing the track correction steering of the vehicle.
(2) Estimated yaw rate ψ estimated using vehicle speed V, steering angle θ, and vehicle motion model ^# When the difference between 'and the measured actual yaw rate ψ' is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the driver is performing the trajectory correction steering of the vehicle.
(3) Steering angular acceleration θ ′ is calculated based on the measured steering angle θ (steering angular acceleration calculating means). When the steering angular acceleration θ ′ exceeds a predetermined value, the driver performs obstacle avoidance steering. It is determined that
(4) Estimated yaw angular acceleration ψ using vehicle speed V, steering angle θ, and vehicle motion model ^# '' (Estimated yaw angular acceleration calculating means), and estimated yaw angular acceleration ψ ^# When '' is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the driver is performing obstacle avoidance steering.
(5) The yaw angular acceleration ψ ″ is calculated based on the yaw rate measurement value from the yaw rate sensor 12 (yaw angular acceleration calculating means), and if the yaw angular acceleration ψ ″ exceeds a predetermined value, the driver It is determined that avoidance steering is being performed.
[0029]
In step S305, if it is determined in step S304 that the driver is performing track correction steering or obstacle avoidance steering, in the low vehicle speed range calculated so as to change only according to the steering angle θ, the steering angle θ In the travel range where the gear ratio is changed to the neutral position gear ratio (see FIG. 4 (b)) and the gear ratio is calculated to change according to the vehicle speed V or the vehicle speed V and the steering angle θ, Change to the retained gear ratio. That is, the set gear ratio θ / δ is changed to a low gain gear ratio [θ / δ] having a gain lower than that of the reference gear ratio (θ / δ), and the process proceeds to step S306.
[0030]
In step S306, if it is determined in step S304 that the driver is not performing track correction steering or obstacle avoidance steering, the reference gear ratio (θ / δ) calculated in step S302 is applied as the set gear ratio θ / δ. The process proceeds to step S307.
[0031]
In step S307, the set gear ratio θ / δ is changed from the low gain gear ratio [θ / δ] to the reference gear ratio (θ / δ), whereby the neutral position of the steering wheel 1 and the straight travel of the steering wheels 5 and 5 are changed. The target turning angle δ so that ^* Is gradually corrected, and the process returns to step S301.
[0032]
[Gear ratio setting action]
First, during normal steering when the driver is not performing trajectory correction steering or obstacle avoidance steering, the flow proceeds from step S301 to step S302 to step S303 to step S304 to step S306 in the flowchart of FIG. In step S302, the reference gear ratio (θ / δ) calculated based on the vehicle speed V and the steering angle θ is applied as the set gear ratio θ / δ.
[0033]
Therefore, the vehicle speed V is set to a gear ratio with a high steering response gain in a low vehicle speed range, a gear ratio with which the steering response gain decreases as the vehicle speed V increases, and a small steering with respect to the steering angle θ. In the angular range, the gear ratio has a low steering response gain, and the gear ratio is set such that the steering response gain increases as the steering angle θ increases. The optimum steering response for the driver according to the vehicle speed V and the steering angle θ. Can be obtained.
[0034]
Next, when the driver performs vehicle trajectory correction steering, obstacle avoidance steering, or the like from normal steering, the flow proceeds from step S301 to step S302 to step S303 to step S304 to step S305 in the flowchart of FIG. In step S305, the low gain gear ratio [θ / δ] (neutral position gear ratio or the gear ratio calculated and held in step S303) is applied as the set gear ratio θ / δ.
[0035]
Therefore, when the driver performs a steeper steering such as vehicle trajectory correction steering or obstacle avoidance steering, the set gear ratio θ / δ is changed from a high gain gear ratio to a low gain gear ratio. The response of the vehicle behavior to the driver's input becomes gradual, and it becomes easy to control the vehicle behavior in the direction of increasing the stability even with a fast steering input. By the way, even if the driver steers relatively steeply, if the set gear ratio is maintained at a high gain, the vehicle behavior is generated with good response to fast steering input, and the vehicle behavior changes even if the driver tries to correct the behavior. May not follow, and may cause unstable vehicle behavior.
[0036]
Furthermore, while the driver is performing vehicle track correction steering, obstacle avoidance steering, or the like, no correction is made even if the neutral position of the steering wheel 1 and the steering wheels 5 and 5 are deviated straight. If the set gear ratio θ / δ is changed from the low gain gear ratio [θ / δ] to the reference gear ratio (θ / δ) when the trajectory correction steering or obstacle avoidance steering is completed in step S307, , The target turning angle δ so that the neutral position of the steering wheel 1 and the steered wheels 5 and 5 are aligned straightly. ^* Will be corrected gradually.
[0037]
Therefore, for example, even when the steering wheel 1 is not in the neutral position and the gear ratio is changed in the middle of the steering, the neutral position of the steering wheel 1 and the steering wheels 5 and 5 are not in a straight line. When the set gear ratio θ / δ is returned to the reference gear ratio (θ / δ), the operability of the steering wheel 1 during straight travel is not impaired.
[0038]
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering control device of the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
[0039]
(1) A steering wheel 1 that is not mechanically connected to the steering gear 7 of the steering wheels 5, 5, a steering reaction force actuator 2 that applies a steering reaction force to the steering wheel 1, and an output to the steering gear 7 And a gear ratio setting means for setting a gear ratio θ / δ, which is a ratio between the steering angle θ of the steering wheel 1 and the steering angle δ of the steered wheels 5 and 5, and at least set. Target turning angle δ calculated based on gear ratio θ / δ ^* A steering control device for driving the steering actuator 8 so that the gear ratio setting means determines that the driver is steering relatively steeply. The gear ratio θ / δ is changed with respect to the steering input to the steering wheel 1 so that the steering output of the steered wheels 5 and 5 becomes small. The response of the vehicle behavior to the driver's input can be moderated, and the vehicle behavior can be easily controlled even with a fast steering input.
[0040]
(2) The gear ratio setting means includes a reference gear ratio calculation unit 10a that calculates an optimal reference gear ratio (θ / δ) according to the running state of the vehicle and the steering angle θ, and a reference gear ratio (θ / δ). The low gain gear ratio calculation / holding unit 10b that calculates or holds the low gain gear ratio [θ / δ] that reduces the steering output relative to the steering input, and the driver performs vehicle track correction steering and obstacle avoidance steering. A driver rapid steering determination unit 10c for determining whether or not the vehicle is in the driver's rapid steering determination unit 10c, and the driver's rapid steering determination unit 10c determines that the driver is performing vehicle trajectory correction steering or obstacle avoidance steering; And a setting gear ratio changing unit 10d that changes the reference gear ratio (θ / δ) to the low gain gear ratio [θ / δ], so that when the driver performs vehicle track correction steering or obstacle avoidance steering, Decrease the response of the vehicle behavior to the driver's input, There can be easily controlled vehicle behavior in steering input.
[0041]
(3) The steering angle θ of the steering wheel 1 represents a periodic operation, and includes the neutral position of the steering wheel 1 in which the cycle, amplitude, and duration are each not less than a predetermined value and the vehicle is in a straight traveling state. In this case, since it is determined that the driver is performing the trajectory correction steering of the vehicle, the trajectory correction steering of the driver can be accurately determined by monitoring the change state of the steering angle θ.
[0042]
(4) Estimated yaw rate ψ estimated using vehicle speed V, steering angle θ, and vehicle motion model ^# When the difference between 'and the measured actual yaw rate ψ' exceeds a predetermined value, the estimated yaw rate ψ is determined in order to determine that the driver is performing the trajectory correction steering of the vehicle. ^# It is possible to accurately determine the driver's trajectory correction steering using the deviation between 'and the actual yaw rate ψ'.
[0043]
(5) Calculate the steering angular acceleration θ ′ based on the measured steering angle θ, and determine that the driver is performing obstacle avoidance steering when the steering angular acceleration θ ′ is equal to or greater than a predetermined value. Using the calculated steering angular acceleration θ ′, the driver's obstacle avoidance steering can be accurately determined.
[0044]
(6) Estimated yaw angular acceleration ψ using vehicle speed V, steering angle θ, and vehicle motion model ^# '' To calculate the estimated yaw angular acceleration ψ ^# '' Is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the driver is performing obstacle avoidance steering. ^# '' Can be used to accurately determine the driver's obstacle avoidance steering.
[0045]
(7) If the yaw angular acceleration ψ ″ is calculated based on the yaw rate measurement value from the yaw rate sensor 12 and the yaw angular acceleration ψ ″ exceeds a predetermined value, the driver is performing obstacle avoidance steering. Therefore, the obstacle avoidance steering of the driver can be accurately determined using the calculated yaw angular acceleration ψ ″.
[0046]
(8) The setting gear ratio changing unit 10d changes to the neutral position gear ratio when the driver abrupt steering determination unit 10c determines that the driver is steering relatively steeply, so that the gear ratio is the steering angle θ. In the travel range calculated so as to change only according to the steering angle θ, the steering response gain becomes the lowest with respect to the steering angle θ, and the driver can easily perform the steering that makes the vehicle behavior stable.
[0047]
(9) When the driver sudden steering determination unit 10c determines that the driver is performing relatively steep steering, the set gear ratio changing unit 10d changes the vehicle speed in the past within a predetermined time from the driver sudden steering determination time. In order to change to the low gain gear ratio [θ / δ] that has been applied in a state where the steering angle change is within a predetermined value, the gear ratio is changed according to the vehicle speed V only or according to the vehicle speed V and the steering angle θ. In the travel range calculated in (1), it is possible to perform steering that stabilizes the vehicle behavior at a gear ratio that the driver is accustomed to.
[0048]
(10) The set gear ratio changing unit 10d reduces the set gear ratio θ / δ from the reference gear ratio (θ / δ) at the same time when the driver abrupt steering determination unit 10c determines that the driver is steering relatively steeply. The gain gear ratio [θ / δ] is changed, and the set gear ratio θ / δ is determined as the reference gear ratio (θ / δ) corresponding to the current driving state at the same time as determining that the driver has finished relatively steep steering. Therefore, the gear ratio can be changed with good response to the driver sudden steering determination.
[0049]
(11) The target turning angle calculation unit 10f determines that the set gear ratio θ / δ is the reference gear ratio (θ / δ) when the driver abrupt steering determination unit 10c determines that the relatively steep steering of the driver has ended. Then, the target turning angle δ is set so that the neutral position of the steering wheel 1 matches the straight traveling position of the steered wheel at the changed reference gear ratio (θ / δ). ^* Therefore, even if the neutral position of the steering wheel 1 and the steered wheels 5 and 5 do not match straight due to the gear ratio change, the set gear ratio θ / δ is set to the reference gear ratio (θ / When returning to δ), it is possible to prevent the operability of the steering wheel 1 during straight traveling from being impaired.
[0050]
(Second embodiment)
In the second embodiment, when the low gain gear ratio is returned to the reference gear ratio, the reference gear ratio at the time of the driver's rapid steering determination is returned. Since the configuration is the same as that of the first embodiment, illustration and description thereof are omitted.
[0051]
Next, the operation will be described.
[0052]
[Gear ratio setting and steering control processing]
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of gear ratio setting and steering control processing executed by the steering angle controller 10 of the second embodiment device, and each step will be described below. Steps S300 to S305 are the same as the corresponding steps in FIG. 3 of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0053]
In step S308, if it is determined in step S304 that the driver is performing trajectory correction steering or obstacle avoidance steering, the reference gear ratio (θ / δ) calculated in step S302 is stored in the determined activation cycle. If YES, the process proceeds to step S305. If NO, the process proceeds to step S309.
[0054]
In step S309, the reference gear ratio (θ / δ) calculated in step S302 is stored, and the process proceeds to step S305.
[0055]
In step S310, if it is determined in step S304 that the driver does not perform trajectory correction steering or obstacle avoidance steering, it is determined whether or not it is immediately after the determination change. If YES, the process proceeds to step S311. If NO, Moves to step S306.
[0056]
In step S311, the reference gear ratio (θ / δ) at the time of the driver abrupt steering determination stored in step S309 is applied as the set gear ratio θ / δ, and the process proceeds to step S307.
[0057]
[Gear ratio setting action]
First, during normal steering in which the driver does not perform trajectory correction steering or obstacle avoidance steering, the flow proceeds from step S301 to step S302 to step S303 to step S304 to step S310 to step S306 in the flowchart of FIG. In step S306, the reference gear ratio (θ / δ) calculated based on the vehicle speed V and the steering angle θ in step S302 is applied as the set gear ratio θ / δ.
[0058]
Next, when the driver performs vehicle trajectory correction steering, obstacle avoidance steering, or the like from normal steering, step S301 → step S302 → step S303 → step S304 → step S308 → step S309 → The flow proceeds to step S305. In step S309, the reference gear ratio (θ / δ) calculated in step S302 at the time of determination is saved, and in step S305, the low gain gear ratio [θ / δ] (neutral position gear ratio, Alternatively, the gear ratio calculated and held in step S303) is applied as the set gear ratio θ / δ. From the next activation cycle, in the flowchart of FIG. 5, the flow of step S301 → step S302 → step S303 → step S304 → step S308 → step S305 is repeated.
[0059]
Further, when the driver's trajectory correction steering, obstacle avoidance steering, or the like is completed, in the flowchart of FIG. 5, the flow proceeds from step S301 to step S302 to step S303 to step S304 to step S310 to step S311 to step S307. In step S311, in step S309, the stored reference gear ratio (θ / δ) at the time of the driver's sudden steering determination is changed, and in step S307, the neutral position of the steering wheel 1 and the steering wheels 5 and 5 go straight. The target turning angle δ so that ^* Will be corrected gradually. Thereafter, after waiting for a predetermined time or when the held gear ratio and the reference gear ratio (θ / δ) calculated in step S302 substantially coincide with each other, a normal flow proceeds from step S306 to step S306.
[0060]
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering control apparatus of the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (9) of the first embodiment.
[0061]
(12) The set gear ratio changing unit 10d determines the set gear ratio θ / δ from the reference gear ratio (θ / δ) when the driver abrupt steering determination unit 10c determines that the driver is steering relatively steeply. To change the gear ratio to low gear ratio [θ / δ] and return the set gear ratio θ / δ to the gear ratio at the time of driver rapid steering determination when it is determined that the driver has finished relatively steep steering, By changing to the gear ratio that the driver is accustomed to just before performing, it is possible to change to a gear ratio that is less uncomfortable for the driver.
[0062]
(Third embodiment)
The third embodiment is an example in which the change timing of the set gear ratio is performed at the timing when the steering angle becomes the neutral position. Since the configuration is the same as that of the first embodiment, illustration and description thereof are omitted.
[0063]
Next, the operation will be described.
[0064]
[Gear ratio setting and steering control processing]
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of gear ratio setting and steering control processing executed by the steering angle controller 10 of the third embodiment device, and each step will be described below. Steps S300 to S305 are the same as the corresponding steps in FIG. 3 of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0065]
In step S312, when it is determined in step S304 that the driver is performing trajectory correction steering or obstacle avoidance steering, the steering angle θ at that time is input from the steering angle sensor 3, and the process proceeds to step S313.
[0066]
In step S313, based on the steering angle θ input in step S312, it is determined whether or not a neutral position or a neutral position has been experienced. If YES, the process proceeds to step S305. If NO, step S305 is performed. Move on to S301.
[0067]
In step S314, when it is determined in step S304 that the driver is not performing the trajectory correction steering or the obstacle avoidance steering, the steering angle θ at that time is input from the steering angle sensor 3, and the process proceeds to step S315.
[0068]
In step S315, based on the steering angle θ input in step S314, it is determined whether or not a neutral position or a neutral position has been experienced. If YES, the process proceeds to step S306, and if NO, step S306 is performed. Move on to S301.
[0069]
[Gear ratio setting action]
First, when the driver has experienced a steering neutral position during normal steering without performing trajectory correction steering or obstacle avoidance steering, step S301 → step S302 → step S303 → step in the flowchart of FIG. The flow proceeds from S304 to step S314 to step S315 to step S306. In step S306, the reference gear ratio (θ / δ) calculated based on the vehicle speed V and the steering angle θ in step S302 is set as the set gear ratio θ / δ. Applied.
[0070]
Next, when the driver performs vehicle trajectory correction steering or obstacle avoidance steering from normal steering to step S301 → step S302 → step S303 → step S304 → step S312 → step S313 in the flowchart of FIG. If the steering neutral position is not reached immediately after the sudden steering determination, the process returns from step S313 to step S301. Then, when the steering neutral position is reached after the sudden steering determination, the flow proceeds from step S313 to step 305. In step S305, the low gain gear ratio [θ / δ] (neutral position gear ratio or calculated / held in step S303). Applied gear ratio) is applied as the set gear ratio θ / δ.
[0071]
Further, when the driver's trajectory correction steering, obstacle avoidance steering, or the like is completed, the process proceeds from step S301 to step S302, step S303, step S304, step S314, and step S315 in the flowchart of FIG. If the steering neutral position is not reached immediately after the end, the process returns from step S315 to step S301. When the steering neutral position is reached after the end of the sudden steering determination, the flow proceeds from step S315 to step 306. In step S306, the reference gear ratio (θ / δ) calculated in step S302 is changed.
[0072]
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering control apparatus of the third embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (9) of the first embodiment.
[0073]
(13) The set gear ratio changing unit 10d first reaches the steering angle neutral position after the determination is made when the driver abrupt steering determination unit 10c determines that the driver is steering relatively steeply. When the set gear ratio θ / δ is changed from the reference gear ratio (θ / δ) to the low gain gear ratio [θ / δ] and the determination that the driver is performing a steeper steering is completed. After the end determination is made, when the steering angle neutral position is first reached, the set gear ratio θ / δ is changed from the low gain gear ratio [θ / δ] to the reference gear ratio (θ / δ). The gear ratio can be changed without shifting the position and the straight traveling of the vehicle. That is, in the third embodiment, as in the first and second embodiments, the target turning angle δ ^* There is no need for neutral position adjustment.
[0074]
As described above, the vehicle steering control device of the present invention has been described based on the first to third embodiments. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and the scope of the claims is as follows. Design changes and additions are allowed without departing from the spirit of the invention according to each claim.
[0075]
For example, in the embodiment, the driver abrupt steering determination unit has shown an example of determining the vehicle trajectory correction steering and the obstacle avoidance steering. However, the driver abrupt steering determination unit determines whether the driver is performing a relatively steep steering. If there is, it is good also as an example by determination other than the determination described in the Example.
[0076]
In the embodiment, the neutral position gear ratio and the past stable running gear ratio are used as the low gain gear ratio. However, the low gain gear ratio may be changed to a low gain gear ratio with a predetermined fixed value. In addition, the driver sudden steering determination unit may change to a low gain gear ratio with a variable value according to the determination degree of the rapid steering.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall system diagram showing a vehicle steering control apparatus according to a first embodiment;
FIG. 2 is a block diagram showing a steering angle control system of the first embodiment device.
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of gear ratio setting and steering control processing executed by a steering angle controller of the first embodiment apparatus;
FIG. 4 is a diagram illustrating a gear ratio characteristic with respect to a vehicle speed and a gear ratio characteristic with respect to a steering angle in the vehicle steering control device according to the first embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of gear ratio setting and steering control processing executed by a steering angle controller of the second embodiment device.
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of gear ratio setting and steering control processing executed by a steering angle controller of the third embodiment device.
[Explanation of symbols]
1 Steering wheel
2 Steering reaction force actuator
3 Torque sensor
4 Steering angle sensor
5 Steering wheel
6 Transmitter
7 Steering gear (steering device)
8 Steering actuator
9 Steering angle sensor
10 Steering angle controller (steering control means)
10a Reference gear ratio calculation part
10b Low gain gear ratio calculation / holding unit
10c Driver sudden steering determination unit
10d Setting gear ratio change section
10e Steering reaction force calculation unit
10f Target turning angle calculation unit
11 Vehicle speed sensor
12 Yaw rate sensor

Claims

A steering wheel that is not mechanically connected to the steering wheel steering device;
A steering reaction force actuator that applies a steering reaction force to the steering wheel;
A steering actuator that applies its output to the steering device;
Gear ratio setting means for setting a gear ratio which is a ratio of a steering angle of the steering wheel and a steered angle of the steered wheel;
A turning control means for driving the turning actuator so as to achieve a target turning angle calculated based on at least a set gear ratio;
In a vehicle steering control device comprising:
The gear ratio setting means includes a reference gear ratio calculation unit that calculates an optimal reference gear ratio according to a traveling state and a steering angle of the vehicle, and a low gain gear ratio in which a turning output is smaller than a reference gear ratio with respect to a steering input. A low gain gear ratio calculation / holding unit that calculates or holds the driver, a driver sudden steering determination unit that determines whether or not the driver is performing vehicle track correction steering or obstacle avoidance steering, and the driver rapid steering determination unit And a setting gear ratio changing unit that changes the setting gear ratio from the reference gear ratio to the low gain gear ratio when it is determined that the vehicle is performing track correction steering or obstacle avoidance steering. Steering control device.

The vehicle steering control device according to claim 1 ,
A steering angle sensor for measuring the steering angle of the steering wheel is provided,
The driver abrupt steering determination unit represents the steering wheel in a neutral position where the steering angle of the steering wheel represents a periodic operation, the period, the amplitude, and the duration are each not less than a predetermined value, and the vehicle is in a straight traveling state. When the vehicle steering control device is included, it is determined that the driver is performing the trajectory correction steering of the vehicle.

The vehicle steering control device according to claim 1 ,
A steering angle sensor for measuring the steering angle of the steering wheel, a vehicle speed sensor for measuring the vehicle speed, and a yaw rate sensor for measuring the yaw rate of the vehicle,
The driver abrupt steering determination unit determines whether the driver is in the vehicle when the difference between the estimated yaw rate estimated using the vehicle speed, the steering angle, and the vehicle motion model, and the measured actual yaw rate exceeds a predetermined value. A vehicle steering control device, characterized in that it is determined that track correction steering is being performed.

The vehicle steering control device according to claim 1 ,
A steering angular acceleration calculating means for calculating a steering angular acceleration based on the measured steering angle is provided;
The driver sudden steering determination unit determines that the driver is performing obstacle avoidance steering when the steering angular acceleration is equal to or greater than a predetermined value.

The vehicle steering control device according to claim 1 ,
Estimated yaw angular acceleration calculating means for calculating an estimated yaw angular acceleration using a vehicle speed, a steering angle, and a vehicle motion model is provided,
The driver abrupt steering determination unit determines that the driver is performing obstacle avoidance steering when the estimated yaw angular acceleration is equal to or greater than a predetermined value.

The vehicle steering control device according to claim 1 ,
Yaw angular acceleration calculating means for calculating yaw angular acceleration based on the yaw rate measurement value from the yaw rate sensor is provided,
The driver abrupt steering determination unit determines that the driver is performing obstacle avoidance steering when the calculated yaw angular acceleration is equal to or greater than a predetermined value.

The vehicle steering control device according to any one of claims 1 to 6 ,
The reference gear ratio calculation unit calculates the reference gear ratio as the steering angle increases,
The set gear ratio changing unit changes to a gear ratio at a neutral position of the steering angle when the driver abrupt steering determining unit determines that the driver is steering relatively steeply. Steering control device.

The vehicle steering control device according to any one of claims 1 to 6 ,
When the driver sudden steering determination unit determines that the driver is steering relatively steeply, the setting gear ratio changing unit is a vehicle speed change and steering angle in the past within a predetermined time from the driver sudden steering determination point. A vehicular steering control device, wherein a change is made to a low gain gear ratio applied in a state where the change is within a predetermined value.

The vehicle steering control device according to any one of claims 1 to 8 ,
The setting gear ratio changing unit changes the setting gear ratio from the reference gear ratio to the low gain gear ratio at the same time as determining that the driver is steering relatively steeply by the driver abrupt steering determining unit, and thereby the driver steep steering is relatively steep. The vehicle steering control device is characterized in that the gear ratio is changed to a reference gear ratio corresponding to the traveling state at that time simultaneously with the determination that complete steering is finished.

The vehicle steering control device according to any one of claims 1 to 9 ,
The steering control means changes the gear ratio to the reference gear ratio and then changes the steering wheel at the changed reference gear ratio when the driver abrupt steering determination unit determines that the driver has finished a relatively steep steering. A vehicle steering control device that gradually corrects a target turning angle so that a neutral position of the steering wheel matches a straight traveling position of a steered wheel.

The vehicle steering control device according to any one of claims 1 to 8 ,
The set gear ratio changing unit changes the set gear ratio from a reference gear ratio to a low gain gear ratio when the driver sudden steering determination unit determines that the driver is steering relatively steeply. A vehicle steering control device, wherein the gear ratio is returned to the reference gear ratio at the time of determination of driver rapid steering when it is determined that steep steering is completed.

The vehicle steering control device according to any one of claims 1 to 8 ,
When the driver sudden steering determination unit determines that the driver is steering relatively steeply, the setting gear ratio changing unit is the first time when the steering angle neutral position is reached after the determination is made. When the set gear ratio is changed from the reference gear ratio to the low gain gear ratio, and it is determined that the driver is steering relatively steeply, the steering angle neutral position is reached first after the end determination is made. A steering control device for a vehicle, wherein the set gear ratio is changed from a low gain gear ratio to a reference gear ratio at the point of time.