JP4419109B2 - Vehicle steering control device - Google Patents

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JP4419109B2 JP2000065248A JP2000065248A JP4419109B2 JP 4419109 B2 JP4419109 B2 JP 4419109B2 JP 2000065248 A JP2000065248 A JP 2000065248A JP 2000065248 A JP2000065248 A JP 2000065248A JP 4419109 B2 JP4419109 B2 JP 4419109B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、操舵トルクに応じて駆動制御される操舵用アクチュエータからの駆動力をステアリング機構に伝達することにより操舵補助を行うパワーステアリング装置や、ステアリングホイールなどの操作手段の操作に基づき、この操作手段との機械的な結合を持たないステアリング機構を操舵用アクチュエータにより駆動する構成の車両用操舵装置などに適用される制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電動モータからの駆動力をギアまたは油圧装置を介してステアリング機構に伝達することによって操舵補助を行うパワーステアリング装置が、車両に搭載されて用いられている。電動モータは、たとえば、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクに応じて設定された目標電流値に基づいてフィードバック制御されるようになっており、これにより、操舵トルクに応じた操舵補助力(目標電流値に相当する力)がステアリング機構に与えられる。目標電流値は、操舵トルクが大きいほど大きく定められ、これにより、操舵トルクの大小に応じた操舵補助力がステアリング機構に与えられる。
【0003】
一方、ステアリングホイールと舵取り車輪を転舵するためのステアリング機構との機械的な結合を無くし、ステアリングホイールの操作方向および操作量を検出するとともに、その検出結果に基づいて、ステアリング機構に電動モータ等のアクチュエータからの駆動力を与えるようにした車両用操舵装置が提案されている(たとえば、特開平9−142330号公報参照)。このような車両用操舵装置を以下では、「ステア・バイ・ワイヤシステム」と呼ぶ。
【0004】
ステア・バイ・ワイヤシステムにおいては、ステアリングホイールの操作とステアリング機構の動作との関係を電気的制御によって、自由に変更することができるので、車両の運転性能を飛躍的に向上できるものと期待されている。
たとえば、ステアリングホイールの操作トルクまたは操舵角に対応する目標ヨーレートまたは目標横加速度を求め、これらに基づいてステアリング機構の動作を制御することによって、車両の姿勢制御を行うことができ、操舵に対する車両の運動特性を最適化できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
図9は、車両がコーナーを走行する場合の、車両位置の軌跡、すなわちライン取りの例を示す図である。図9(a)は、コーナーの曲率に忠実なライン取りをする運転者の場合の車両位置の軌跡を示す。また、図9(b)は、可能な限り直線的なラインに沿ってコーナーを通過しようとする運転者のライン取りを示す。
図9(a)に示すような忠実なライン取りをする運転者の場合には、ステアリングホイールを操作するときの操舵角が大きくなり、さらに、操舵角速度および車両のヨーレートも大きくなる。これ対して、図9(b)のようなライン取りをする傾向の運転者の場合には、操舵角、操舵角速度およびヨーレートはいずれも小さくなる傾向にある。
【0006】
車両にパワーステアリング装置またはステア・バイ・ワイヤシステムのいずれが装備されている場合であっても、図9(a)に示す忠実なライン取りをする傾向の運転者の場合の方が、図9(b)に示すような直線的なライン取りをする運転者に比較して、操舵負担が大きくなる。これは、パワーステアリング装置においては、操舵トルクに対する操舵補助力の特性であるアシスト特性には、運転者のライン取りの傾向が反映されないからである。また、ステア・バイ・ワイヤシステムにおいては、ステアリングホイールの操舵角に対するタイヤの転舵角の関係であるギア比が、運転者のライン取りの傾向とは無関係に設定されるからである。
【0007】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、コーナリング時における運転者個々の操舵傾向に応じて適切な駆動力をステアリング機構に与えることができ、これにより、操舵フィーリングを向上することができる車両用操舵制御装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、ステアリング機構(33;3)に与えるべき駆動力を発生する操舵用アクチュエータ(50;2)を操作手段(31;1)の操作に応じて制御する車両用操舵制御装置であって、操舵用アクチュエータを所定の制御特性に従って制御するアクチュエータ制御手段(41;20)と、上記操作手段の操舵角操舵角速度または車両のヨーレートのヒストグラムを作成し、上記ヒストグラムのピークに対応する上記操舵角、上記操舵角速度または上記ヨーレートの値であるピーク対応値の絶対値を出力するヒストグラム作成手段(44,S1,S2;20,S11,S12)と、このヒストグラム作成手段の出力に基づいて、上記アクチュエータ制御手段における制御特性を変更する制御特性変更手段(43,S3〜S6;20,S13〜S16)とを含み、上記制御特性変更手段は、上記ピーク対応値の絶対値を予め定めた基準値と大小比較する手段を有し、上記ピーク対応値の絶対値が基準値未満の場合には上記制御特性を通常特性とし、上記ピーク対応値の絶対値が基準値以上の場合には、上記制御特性を、上記通常特性よりも運転者の操舵負担を軽減する負担軽減特性とするものである、車両用操舵制御装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【0009】
この構成によれば、ステアリングホイールなどの操作手段の操舵角もしくは操舵角速度または車両のヨーレートの分布(ヒストグラム)が求められる。操舵角もしくは操舵角速度または車両のヨーレートの分布(ヒストグラム)は、コーナリング時における運転者の操舵傾向、すなわち、ライン取りに対応している。具体的には、コーナーの曲率に忠実なライン取りをする運転者の場合には、操舵角、操舵角速度または車両のヨーレートのヒストグラムは、比較的大きな操舵角、操舵角速度または車両のヨーレートの値においてピークをとる。これに対して、可能な限り直線的なライン取りでコーナーを通過しようとする運転者の場合には、操舵角、操舵角速度または車両のヨーレートのヒストグラムにおけるピークは、比較的小さな値に対応する位置に現れる。
【0010】
そこで、操舵角、操舵角速度または車両のヨーレートのヒストグラムにおけるピーク位置に基づいて、操舵用アクチュエータの制御特性を変更することとすれば、運転者の操舵傾向に適応した駆動力をステアリング機構に与えることができるので、どのような操舵傾向を有する運転者であっても良好な操舵フィーリングを得ることができる。
この発明では、ヒストグラム作成手段は、上記操舵角、上記操舵角速度または上記ヨーレートのヒストグラムを作成し、上記ヒストグラムのピークに対応する上記操舵角、上記操舵角速度または上記ヨーレートの値であるピーク対応値の絶対値を出力する。そして、制御特性変更手段は、当該ピーク対応値の絶対値を予め定めた基準値と大小比較する手段(S5;S15)を有す。すなわち、上記ピーク対応値の絶対値が基準値よりも大きいか小さいかに基づいて、コーナーの曲率に忠実なライン取りをする運転者であるか、それとも、可能な限り直線的なラインでコーナーを通過しようとする傾向の運転者であるかを判断することができる。そこで、制御特性変更手段は、上記ピーク対応値と基準値との比較結果に基づいて操舵用アクチュエータの制御特性を変更する。これにより、とくに、コーナーに忠実なライン取りをする運転者の場合に、その操舵負担を軽減することができる。
【0011】
この発明の車両用操舵制御装置は、操舵用アクチュエータが発生する駆動力を、直接的に、またはギア機構もしくは油圧装置のような適当な駆動力伝達機構を介して、ステアリング機構に伝達する構成の車両用操舵装置に適用することができる。このような車両用操舵装置は、操作手段の操作力を機械的にステアリング機構に伝達する構成において、操舵補助力をステアリング機構に与えるパワーステアリング装置であってもよい。また、上記車両用操舵装置は、操作手段とステアリング機構とが機械的な結合を持たず、操作手段の操作を電気的に検出して、この検出結果に基づいて操舵用アクチュエータを駆動制御することによりステアリング機構を駆動する、いわゆるステア・バイ・ワイヤシステムであってもよい。
【0012】
また、上記ヒストグラム作成手段は、たとえば、操作手段に関連して設けられた操舵角センサ(36;11)の出力信号を一定のサンプリング周期ごとにサンプリングし、このサンプリングされた操舵角の値ごとの度数を計数して一定時間ごとのヒストグラムを繰り返し作成する手段であってもよい。また、ヒストグラム作成手段は、操舵角センサの出力から操舵角速度を演算し、この演算された操舵角速度の値ごとの度数を求めて操舵角速度の一定時間ごとのヒストグラムを繰り返し作成するものであってもよい。さらには、ヒストグラム作成手段は、ヨーレート検出手段(16)の出力をサンプリングして、一定時間ごとのヨーレートのヒストグラムを繰り返し作成するものであってもよい。 請求項2記載の発明は、上記負担軽減特性は、上記操舵用アクチュエータが上記通常特性のときよりも大きな駆動力を発生する負担軽減アシスト特性である、請求項1記載の車両用操舵装置である。
請求項3記載の発明は、上記操舵用アクチュエータは、車両の舵取り車輪を転舵させるものであり、上記制御特性は、上記操作手段の操作角に対する上記舵取り車輪の転舵角の関係であるギア比特性であり、上記負担軽減特性は、操作角の増大に伴う転舵角の立ち上がりが上記通常特性のときよりも急峻な負担軽減ギア比特性である、請求項1記載の車両用操舵装置である。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の第1の実施形態に係るパワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。操作手段としてのステアリングホイール31に加えられた操舵トルクは、ステアリングシャフト32を介して、ステアリング機構33に伝達される。ステアリング機構33には、操舵用アクチュエータとしての電動モータ50から発生する駆動力が、ギア機構やボールねじ機構などの駆動力伝達機構を介して、操舵補助力として、伝達されるようになっている。
【0014】
ステアリングシャフト32は、ステアリングホイール31側に結合された入力軸32Aと、ステアリング機構33側に結合された出力軸32Bとに分割されていて、これらの入力軸32Aおよび出力軸32Bは、トーションバー34によって互いに連結されている。トーションバー34は、操舵トルクTに応じてねじれを生じるものであり、このねじれの方向および量は、トルクセンサ35によって検出されるようになっている。このトルクセンサ35の出力信号は、コントローラ40(ECU)に入力されている。
【0015】
コントローラ40は、トルクセンサ35によって検出される操舵トルクTに応じた駆動電流を電動モータ50に与え、操舵トルクTに応じた操舵補助力がステアリング機構33に与えられるように、電動モータ50を駆動制御する。このコントローラ40には、トルクセンサ35の出力信号のほかにも、ステアリングホイール31の回転角としての操舵角θを検出する舵角センサ36と、当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の車速Vを検出する車速センサ37との各出力信号も入力されている。
【0016】
コントローラ40は、内部に備えられたマイクロコンピュータによるプログラム処理によって、操舵トルクTおよび車速Vに応じた目標電流値Iを設定するアシスト制御部41、このアシスト制御部41によって設定された目標電流値Iに基づいて電動モータ50をフィードバック制御するモータ制御部42、アシスト制御部41における操舵トルク対目標電流値特性であるアシスト特性を変更するためのアシスト特性変更部43、ならびに操舵角θの分布を表すヒストグラムを作成するヒストグラム作成部44の各機能を実現するようになっている。
【0017】
ヒストグラム作成部44は、一定のサンプリング周期ごとに舵角センサ36が出力する操舵角θを取り込み、その値ごとの度数を計数する。これに基づいて、一定の時間(たとえば、5秒)内における操舵角θの分布を表すヒストグラムを繰り返し作成する。
このヒストグラムの例は、図2に示されている。図2(a)は、図9(a)に示すようなコーナーに忠実なライン取りをする運転者の場合の操舵角θのヒストグラムを示す。これ対して、図2(b)は、図9(b)に示すような直線的なライン取りをする運転者の場合の操舵角θのヒストグラムを示す。
【0018】
図2(a)(b)の比較から理解されるように、コーナーに忠実なライン取りをする運転者の場合には、操舵角θのヒストグラムにおいて、操舵角θの絶対値の比較的大きな値に対応する位置にピークが現れる。これに対して、直線的なライン取りでコーナーを通過しようとする運転者の場合には、比較的小さな操舵角の絶対値に対応する位置において、ヒストグラムにピークが現れる。
そこで、ヒストグラム作成部44は、操舵角θのヒストグラムにおけるピークに対応した操舵角θ(ピーク対応値)の絶対値(以下「ピーク操舵角」という。)θ1,θ2(ただし、θ1,θ2>0。総称するときには、「θp」という。)を出力する。このピーク操舵角θpは、アシスト特性変更部43に与えられる。
【0019】
アシスト特性変更部43は、ヒストグラム作成部44から与えられるピーク操舵角θpと予め定めた基準値θref(θref>0)とを比較する。この基準値θrefは、図9(a)(b)に示された2つのライン取りの中間的なライン取りでコーナーを通過する場合におけるヒストグラムのピークに対応するように設定されている。そのため、コーナーに忠実なライン取りをした場合におけるピーク操舵角θ1は、基準値θref以上の値をとる。これ対して、直線的なライン取りでコーナーを通過した場合におけるピーク操舵角θ2は、基準値θrefよりも小さな値をとる。つまり、ヒストグラムのピーク操舵角θpと基準値θrefとの比較結果は、運転者がどのような操舵傾向でコーナーを通過するかを表すことになる。
【0020】
アシスト特性変更部43は、ヒストグラム作成部44から与えられるピーク操舵角θpが基準値θrefよりも小さい場合には、通常のアシスト特性に従って電動モータ50を制御すべきことを表す指令信号をアシスト制御部41に与える。これに対して、ヒストグラム作成部44から与えられるピーク操舵角θpが基準値θref以上の場合には、アシスト制御部41に対して、通常よりも大きな操舵補助力を発生させるアシスト特性(以下、「負担軽減アシスト特性」という。)に従って電動モータ50を制御すべきことを表す指令信号を与える。
【0021】
図4は、アシスト制御部41におけるアシスト特性を表す図である。この図4において、曲線L0は通常のアシスト特性を示し、曲線L1は、負担軽減アシスト特性を示す。アシスト制御部41は、曲線L0またはL1で表されたいずれかのアシスト特性に従い、操舵トルクTの大小に応じて電動モータ50の目標電流値Iを定める。この目標電流値Iがモータ制御部42に与えられることにより、電動モータ50は、操舵トルクTに対応した適切な操舵補助力をステアリング機構33に与えることになる。
【0022】
操舵トルクTが零付近の値をとる場合には、大きな操舵補助力は必要ではないので、目標電流値Iは零に近いごく小さな値をとる。曲線L0に従う通常のアシスト特性においては、操舵トルクTの増加に伴って目標電流値Iは比較的緩やかに増加するようになっている。これに対して、曲線L1に従う負担軽減アシスト特性においては、操舵トルクTの増加に伴って目標電流値Iが比較的急峻に立ち上がるように設定されている。これにより、アシスト制御部41が曲線L1に従う負担軽減アシスト特性を採用する場合には、通常の場合よりも大きな操舵補助力がステアリング機構33に与えられて、運転者の操舵負担が軽減される。
【0023】
この実施形態では、ヒストグラム作成部44において作成されたヒストグラムのピーク操舵角θpが基準値θref以上の場合、すなわち図9(a)に示すようにコーナーの曲率に忠実なライン取りをする運転者の場合には、曲線L1に従う負担軽減アシスト特性が採用される。これにより、コーナーの曲率に忠実なライン取りをする運転者の操舵負担が軽減されることになる。
ヒストグラム作成部44は、操舵角θのヒストグラムを作成する代わりに、操舵角θの微分値である操舵角速度θ′のヒストグラムを作成するものであってもよい。操舵角速度θ′のヒストグラムの例は図3(a)(b)に示されている。図3(a)は、図9(a)に示すようにコーナーに忠実なライン取りをする運転者の場合に得られる操舵角速度θ′のヒストグラムを示す。これ対して、図3(b)は、図9(b)に示すような直線的なライン取りをする運転者の場合に得られる操舵角速度θ′のヒストグラムを示す。
【0024】
図3(a)(b)の比較から理解されるように、コーナーに忠実なライン取りをする運転者の場合には、ステアリングホイール31を大きく操作しなければならないから、それに応じて操舵角速度θ′の絶対値も大きくなる。そのため、操舵角速度θ′のヒストグラムにおいては、比較的大きな絶対値の操舵角速度θ′の位置にピークが現れる。これに対して、直線的なライン取りをする運転者の場合には、ステアリングホイール31の操作量が少ないから、それに応じて操舵角速度θ′の絶対値も小さくなる傾向にある。そのため、操舵角速度θ′のヒストグラムにおけるピークは、比較的小さな絶対値の操舵角速度θ′の位置に現れる。
【0025】
したがって、ヒストグラム作成部44が操舵角速度θ′のヒストグラムのピークに対応した操舵角速度(ピーク対応値)の絶対値(以下「ピーク操舵角速度」という。)θ′1,θ′2(ただし、θ′1,θ′2>0.以下総称するときには「θ′p」という。)を出力するようにしておけば、アシスト特性変更部43においては、ピーク操舵角速度θ′pと、これに対応した基準値θ′ref(θ′ref>0)とを比較し、その比較結果に対応した指令信号をアシスト制御部41に与えればよい。この場合の基準値θ′refは、操舵角θのヒストグラムを作成する場合と同じく、図9(a)(b)の両ライン取りの中間的なライン取りでコーナーを通過する運転者の場合の操舵角速度θ′のヒストグラムにおけるピークに対応した値とすればよい。
【0026】
図5は、コントローラ40の動作を説明するためのフローチャートである。まず、ヒストグラム作成部44において、操舵角θ(または操舵角速度θ′)が一定のサンプリング周期ごとにサンプリングされ、それらの各値の度数が一定の時間(たとえば、5秒)にわたって計数される。これにより、操舵角θ(または操舵角速度θ′)のヒストグラムが作成される(ステップS1)。このヒストグラムが完成すると、ヒストグラム作成部44は、作成されたヒストグラム中のピーク位置(すなわち、ピーク操舵角θp(またはピーク操舵角速度θ′p))を検出する(ステップS2)。
【0027】
コーナーの曲率やライン取りによっては、ヒストグラムにピークが存在しない場合もあるから、この場合には、ピークが存在しない旨を表す信号(たとえば、θp=0(またはθ′p=0)を表す信号)をアシスト特性変更部43に与える。
アシスト特性変更部43は、まず、ヒストグラムにおけるピークの有無を判断し(ステップS3)、ピークがなければ、通常のアシスト特性(図4における曲線L0)に従って目標電流Iを設定すべきことを表す指令信号をアシスト制御部41に与える(ステップS4)。
【0028】
一方、ヒストグラム作成部44から有意な値(たとえば、零以外の値)のピーク操舵角θp(またはピーク操舵角速度θ′p)が与えられると(ステップS3のYES)、これに対応する基準値θref(またはθ′ref)との比較が行われる(ステップS5)。ピーク操舵角θp(またはピーク操舵角速度θ′p)が基準値θref(またはθ′ref)以上の場合には、図4において曲線L1で示す負担軽減アシスト特性を選択すべき旨を表す指令信号をアシスト制御部41に与える(ステップS6)。これに対して、ピーク操舵角θref(またはピーク操舵角速度θ′p)が基準値θref(またはθ′ref)未満である場合には、図4において曲線L0で示す通常のアシスト特性を選択すべき旨を表す指令信号をアシスト制御部41に与える(ステップS4)。
【0029】
このようにしてアシスト制御部41が従うべきアシスト特性が定まると、アシスト制御部41は、操舵トルクTおよび車速Vに基づいて目標電流値Iを定める(ステップS7)。こうして定められた目標電流値Iに基づき、モータ制御部42が電動モータ50をフィードバック制御することになる(ステップS8)。
アシスト制御部41は、操舵トルクTに対する目標電流値Iのテーブルを、たとえば複数の車速域に対応して複数個有している。これにより、高速走行中には操舵補助力を小さくするとともに、低速走行中または停止時においては大きな操舵補助力を電動モータ50から発生させることができるようにしている。ただし、図4においては、一つの車速域におけるアシスト特性のみが示されている。
【0030】
以上のように、この実施形態によれば、運転者のコーナリング時における操舵傾向が、操舵角θ(または操舵角速度θ′)のヒストグラムのピーク位置に基づいて判断される。この判断結果に基づいて、コーナーに忠実なライン取りをする運転者の場合には操舵補助力を大きくして、運転者の操舵負担を軽減するようにしている。また、直線的なライン取りでコーナーを通過する運転者の場合には、通常のアシスト特性を採用して、過度な操舵補助が行われないようにしている。このようにして、個々の運転者の操舵傾向に良好に対応して適切な操舵補助力をステアリング機構33に与えることができる。その結果、いずれの操舵傾向を有する運転者においても、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【0031】
図6は、この発明の第2の実施形態に係る車両用操舵装置の基本的な構成を説明するための概念図である。この車両用操舵装置は、ステアリングホイール(操作手段)1の回転操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータ2の動作をステアリングギア3によって前部左右車輪4(舵取り車輪)の転舵運動に変換することによって、ステアリングホイール1とステアリングギア3とを機械的に連結することなく操舵を達成するステア・バイ・ワイヤシステムである。この場合に、操舵用アクチュエータ2およびステアリングギア3などにより、ステアリング機構が構成されている。
【0032】
操舵用アクチュエータ2は、たとえば公知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成することができる。ステアリングギア3は、操舵用アクチュエータ2の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド7の軸方向(車幅方向)の直線運動に変換する運動変換機構(ボールねじ機構など)を有する。ステアリングロッド7の運動は、タイロッド8を介してナックルアーム9に伝達され、このナックルアーム9の回動を引き起こす。これにより、ナックルアーム9に支持された車輪4の転舵が達成される。
【0033】
ステアリングホイール1は、車体に対して回転可能に支持された回転シャフト10に連結されている。この回転シャフト10には、ステアリングホイール1に操舵反力を与えるための反力アクチュエータ19が付設されている。具体的には、反力アクチュエータ19は、回転シャフト10と一体の出力シャフトを有するブラシレスモータ等の電動モータにより構成することができる。
回転シャフト10のステアリングホイール1とは反対側の端部には、渦巻きばねなどからなる弾性部材30が車体との間に結合されている。この弾性部材30は、反力アクチュエータ19がステアリングホイール1にトルクを付加していないときに、その弾性力によって、ステアリングホイール1を直進操舵位置に復帰させる。
【0034】
ステアリングホイール1の操作入力値を検出するために、回転シャフト10の回転角に対応する操舵角δhを検出するための操舵角センサ11が設けられている。また、回転シャフト10には、ステアリングホイール1に加えられた操舵トルクTを検出するためのトルクセンサ12が設けられている。
一方、操舵用アクチュエータ2の出力値を検出するための出力値センサとして、車輪4の転舵角δを検出する転舵角センサ13が設けられている。この転舵角センサ13は、操舵用アクチュエータ2によるステアリングロッド7の作動量を検出するポテンショメータなどで構成することができる。
【0035】
操舵角センサ11、トルクセンサ12および転舵角センサ13は、コンピュータを含むステアリング系制御装置20(舵取り制御手段)に接続されている。この制御装置20には、さらに、車両の横加速度Gyを検出するための横加速度センサ15と、車両のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ16と、車速Vを検出する速度センサ14とが接続されている。なお、横加速度Gyおよびヨーレートγに相関する変量として、操舵角δhと車速V以外に、たとえば、車輪速を検出するセンサを制御装置20に接続してもよい。
【0036】
制御装置20は、駆動回路22,23を介して操舵用アクチュエータ2と反力アクチュエータ19とを制御する。
より具体的には、制御装置20は、操舵角センサ11が検出する操舵角δhに対応した転舵角δが達成されるように操舵用アクチュエータ2を制御するための舵取り制御を実行する。さらに、制御装置20は、たとえば、ヨーレートセンサ16および横加速度センサ15によってそれぞれ検出される車両のヨーレートγおよび横加速度Gyに基づいて、車両の挙動の安定化のための姿勢制御を、操舵用アクチュエータ2の駆動による舵取り制御によって実現するようになっていてもよい。すなわち、たとえば、車両がスピンしそうになったような場合に、操舵用アクチュエータ2の制御によってすみやかにカウンターステア状態に導くなどして、車両姿勢の立て直しを図るようにしてもよい。
【0037】
制御装置20は、操舵角δhに対する転舵角δの関係であるギア比を任意に設定することができる。図7は、このようなギア比の設定例を説明するための図である。制御装置20は、たとえば、操舵角δhと転舵角δとが比例するような一定のギア比を設定することができる(曲線L10)。これに対して、制御装置20は、必要に応じて、曲線L11で示すように、比較的大きな操舵角δhに対してはギア比を変更して、操舵角δhの増大に伴って転舵角δが比較的急峻に立ち上がるようなギア比特性(負担軽減ギア比特性)を設定することもできる。
【0038】
この実施形態においては、図9(a)に示すようなコーナーの曲率に忠実なライン取りをする運転者の場合には、曲線L11に示す負担軽減ギア比特性が自動的に選択され、図9(b)に示すような直線的なライン取りをする運転者の場合には、曲線L10に示すような通常のギア比特性が自動的に選択される。
図8は、制御装置20におけるギア比特性の選択に係る処理を説明するためのフローチャートである。制御装置20は、操舵角δhを一定のサンプリング周期ごとに取り込み、その値ごとの度数を一定時間(たとえば、5秒)にわたって計数し、ヒストグラムを繰り返し作成する(ステップS11)。これに代えて、制御装置20は、操舵角δhの微分値である操舵角速度δh′のヒストグラムを作成してもよい。この場合に作成されるヒストグラムは、操舵角δhの場合は図2(a)(b)に示された操舵角θについてのヒストグラムと同様のものとなる。また、操舵角速度δh′のヒストグラムが作成される場合には、このヒストグラムは図3(a)(b)に示された分布と同様のものとなる。
【0039】
次に、制御装置20は、作成されたヒストグラムのピークを検出する(ステップS12)。すなわち、ヒストグラムのピークに対応した操舵角δh(ピーク対応値)の絶対値P(ただし、P>0.以下「ピーク操舵角P」という。)またはピークに対応した操舵角速度δh′(ピーク対応値)の絶対値P′(ただし、P′>0。以下「ピーク操舵角速度P′」という。)を検出する。車両が通過するコーナーの形状やライン取りによってはヒストグラムにピークが表れない場合もある。もしもヒストグラムにピークが表れない場合には(ステップS13のNO)、図7において曲線L10で示す通常のギア比特性が採用される(ステップS14)。
【0040】
これ対して、ヒストグラムにピークが現れる場合には(ステップS13のYES)、ピーク操舵角P(またはピーク操舵角速度P′)とこれに対応した基準値Pref(>0))(またはP′ref(>0))とが大小比較される(ステップS15)。ピーク操舵角P(またはピーク操舵角速度P′)が基準値Pref(またはP′ref)以上の場合には(ステップS15のYES)、図7において曲線L11で示す負担軽減ギア比特性が採用される(ステップS16)。すなわち、ステアリングホイール1を比較的大きく切り込むことにより操舵角δhが大きくなった場合には、車輪4が速やかに転舵され、これにより運転者の操舵負担が軽減される。
【0041】
もしも、ヒストグラムにおけるピーク操舵角P(またはピーク操舵角速度P′)が基準値Pref(またはP′ref)よりも小さければ(ステップS15のNO)、図7において曲線L10で示す通常のギア比特性が採用されるから(ステップS14)、車輪4の転舵角δが過度に大きくなることはない。
基準値PrefまたはP′refは、上述の第1の実施形態における基準値θrefまたはθ′refと同様な値に定められている。すなわち、基準値PrefまたはP′refは、図9(a)(b)おける2つのライン取りの中間的なライン取りでコーナーを通過する運転者の操舵傾向に対応した値とされている。したがって、コーナーに忠実なライン取りをする運転者の場合には、比較的大きなを操舵角δhに対して、転舵角δを速やかに増大させることができるので、運転者の操舵負担を軽減することができる。これに対して、直線的なライン取りでコーナーを通過する運転者に対しては、大きな操舵角δhに対しても転舵角δが速やかに増加することがないので、運転者の意思に反して車輪4が大きく転舵されるといったことがない。
【0042】
このように、この実施形態によれば、ステア・バイ・ワイヤシステムにおいて、運転者の操舵傾向に適応した適切なギア比特性が設定されるので、どのような操舵傾向を有する運転者であっても良好な操舵フィーリングを得ることができる。
以上、この発明の2つの実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、上述の第1の実施形態においては、操舵角θまたは操舵角速度θ′のヒストグラムのピーク位置に基づき、2種類のアシスト特性が選択的に用いられることとしたけれども、たとえば、ヒストグラムのピークに対応したピーク操舵角θpまたはピーク操舵角速度θ′pを2つ以上の基準値と比較することにより、3種類以上のアシスト特性を選択することができるようにしてもよい。これにより、運転者の操舵傾向をより詳細に分析することができるから、操舵フィーリングをさらに向上することができる。
【0043】
上述の第2の実施形態についても同様の変形が可能であり、操舵角δhまたは操舵角速度δh′のヒストグラムにおけるピーク位置(すなわち、ピーク操舵角Pまたはピーク操舵角速度P′)を2つ以上の基準値と比較して、運転者の操舵傾向をより詳細に分析し、ギア比特性を2種類以上に変更するようにしてもよい
【0044】
また、上述の第1の実施形態においては、電動モータ50が発生する駆動力が機械的な駆動力伝達機構を介してステアリング機構33に伝達される構成について説明したが、たとえば、電動モータ50により油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプにより圧送される作動油により駆動されるパワーシリンダーからの力をステアリング機構33に伝達する構成としてもよい。
また、上述の実施形態においては、操舵角または操舵角速度のヒストグラムを求めることとしたが、車両のヨーレートも運転者の操舵傾向に対応した分布を有する。したがって、ヨーレートについてのヒストグラムを作成し、これを分析することによって、運転者の操舵傾向に対応したアシスト特性またはギア比特性が設定されるようにしてもよい。より具体的には、たとえば上述の第2の実施形態の構成において、ヨーレートセンサ16の出力を一定時間にわたってサンプリングし、そのヒストグラムを作成して、このヒストグラム中のピーク位置に基づいて、ギア比特性を変更すればよい。この場合、ヨーレートのヒストグラムには、コーナーの曲率に忠実なライン取りをする運転者の場合には、ヨーレートの絶対値の大きな値に対応する位置にピークが現れ、コーナーを直線的に通過するライン取りをする傾向の運転者の場合には、ヨーレートの絶対値の小さな値に対応する位置にピークが現れることになる。そこで、このピーク位置に相当するヨーレート(ピーク対応値)の絶対値を適当な基準値と比較することで、運転者の操舵傾向を分析できる。
【0045】
その他、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。
【図2】操舵角のヒストグラムの例を示す図である。
【図3】操舵角速度のヒストグラムの例を示す図である。
【図4】アシスト特性の例を示す図である。
【図5】電動モータの制御に関連する処理を説明するためのフローチャートである。
【図6】この発明の第2の実施形態に係るステア・バイ・ワイヤシステムの構成を説明するための概念図である。
【図7】ギア比特性の設定例を説明するための図である。
【図8】ギア比特性を設定するための処理を説明するためのフローチャートである。
【図9】コーナー通過時における運転者の操舵傾向の例を示す図である。
【符号の説明】
31 ステアリングホイール
33 ステアリング機構
34 トーションバー
35 トルクセンサ
36 舵角センサ
37 車速センサ
40 コントローラ
41 アシスト制御部
42 モータ制御部
43 アシスト特性変更部
44 ヒストグラム作成部
50 電動モータ
1 ステアリングホイール
2 操舵用アクチュエータ
3 ステアリングギア
11 操舵角センサ
12 トルクセンサ
13 転舵角センサ
16 ヨーレートセンサ
20 ステアリング系制御装置
22 駆動回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is based on the operation of a power steering device that assists steering by transmitting a driving force from a steering actuator that is driven and controlled in accordance with a steering torque to a steering mechanism, and an operation means such as a steering wheel. The present invention relates to a control device applied to a vehicle steering device or the like configured to drive a steering mechanism having no mechanical coupling with means by a steering actuator.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a power steering device that assists steering by transmitting a driving force from an electric motor to a steering mechanism via a gear or a hydraulic device is mounted on a vehicle and used. For example, the electric motor is feedback-controlled based on a target current value set in accordance with a steering torque applied to the steering wheel, whereby a steering assist force (target current corresponding to the steering torque) is set. Force corresponding to the value) is applied to the steering mechanism. The target current value is set to be larger as the steering torque is larger, whereby a steering assist force corresponding to the magnitude of the steering torque is given to the steering mechanism.
[0003]
On the other hand, the mechanical coupling between the steering wheel and the steering mechanism for steering the steering wheel is eliminated, the operation direction and the operation amount of the steering wheel are detected, and an electric motor or the like is added to the steering mechanism based on the detection result. There has been proposed a vehicle steering apparatus that applies a driving force from the actuator (see, for example, JP-A-9-142330). Such a vehicle steering apparatus is hereinafter referred to as a “steer-by-wire system”.
[0004]
In the steer-by-wire system, the relationship between steering wheel operation and steering mechanism operation can be freely changed by electrical control, which is expected to dramatically improve the driving performance of the vehicle. ing.
For example, by obtaining a target yaw rate or target lateral acceleration corresponding to the steering wheel operating torque or steering angle, and controlling the operation of the steering mechanism based on the target yaw rate or the target lateral acceleration, the attitude control of the vehicle can be performed. The motion characteristics can be optimized.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a locus of a vehicle position, that is, a line drawing when the vehicle travels in a corner. FIG. 9A shows a trajectory of the vehicle position in the case of a driver who takes a line that is faithful to the curvature of the corner. FIG. 9 (b) shows a driver's line-drawing that tries to pass the corner along a straight line as much as possible.
In the case of a driver who takes a faithful line as shown in FIG. 9A, the steering angle when operating the steering wheel increases, and the steering angular velocity and the yaw rate of the vehicle also increase. On the other hand, in the case of a driver who tends to make a line as shown in FIG. 9B, the steering angle, the steering angular velocity, and the yaw rate all tend to be small.
[0006]
Regardless of whether the vehicle is equipped with a power steering device or a steer-by-wire system, the driver shown in FIG. Compared to a driver who takes a straight line as shown in FIG. This is because, in the power steering apparatus, the assist characteristic that is the characteristic of the steering assist force with respect to the steering torque does not reflect the driver's tendency to line. Further, in the steer-by-wire system, the gear ratio, which is the relationship between the steering angle of the tire with respect to the steering angle of the steering wheel, is set regardless of the driver's tendency to line up.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned technical problem and to give an appropriate driving force to the steering mechanism according to the steering tendency of each driver during cornering, thereby improving the steering feeling. An object of the present invention is to provide a vehicle steering control device that can do this.
[0008]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
  In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the steering actuator (50; 2) for generating the driving force to be applied to the steering mechanism (33; 3) is used to operate the operating means (31; 1). A vehicle steering control device that controls the actuator according to a predetermined control characteristic, and an actuator control means (41; 20) for controlling the steering actuator and a steering angle of the operation means.,Steering angular speedDegreeOr the yaw rate of the vehicleHistogram creation means for creating a histogram and outputting an absolute value of a peak corresponding value which is a value of the steering angle, the steering angular velocity or the yaw rate corresponding to the peak of the histogram(44, S1, S2; 20, S11, S12And thisOutput of histogram creation meansControl characteristic changing means (43, S3 to S6; 20, S13 to S16) for changing the control characteristic in the actuator control means based onThe control characteristic changing means has means for comparing the absolute value of the peak corresponding value with a predetermined reference value. When the absolute value of the peak corresponding value is less than the reference value, the control characteristic is changed. When the absolute value of the peak-corresponding value is equal to or higher than a reference value, the control characteristic is a burden reducing characteristic that reduces the driver's steering burden more than the normal characteristic.1 is a vehicle steering control device. In addition, the alphanumeric characters in parentheses represent corresponding components in the embodiments described later. The same applies hereinafter.
[0009]
  According to this configuration, the steering angle or steering angular velocity of the operating means such as the steering wheel or the distribution of the yaw rate of the vehicle(histogram)Is required. Steering angle or steering angular velocity or vehicle yaw rate distribution(histogram)Corresponds to the driver's steering tendency during cornering, that is, line taking. Specifically, in the case of a driver who takes a line that is faithful to the curvature of the corner, the steering angle, steering angular velocity, or vehicle yaw ratehistogramTakes a peak in the value of a relatively large steering angle, steering angular velocity or vehicle yaw rate. On the other hand, in the case of a driver who tries to pass a corner with a straight line as much as possible, the steering angle, steering angular velocity or vehicle yaw ratehistogramThe peak at appears at a position corresponding to a relatively small value.
[0010]
  Therefore, the steering angle, steering angular velocity or vehicle yaw ratePeak position in the histogramTherefore, if the control characteristic of the steering actuator is changed, a driving force adapted to the steering tendency of the driver can be given to the steering mechanism. In addition, a good steering feeling can be obtained.
  In the present invention, the histogram creating means creates a histogram of the steering angle, the steering angular velocity or the yaw rate, and the peak corresponding value which is the value of the steering angle, the steering angular velocity or the yaw rate corresponding to the peak of the histogram. Output the absolute value. AndThe control characteristic changing means isAbsolute value of the corresponding peak valueHas means (S5; S15) for comparing the size of the value with a predetermined reference valueRu. That is, the aboveAbsolute value of peak correspondenceBased on whether the value is larger or smaller than the reference value, or a driver who tends to take a line that is faithful to the curvature of the corner, or a driver who tends to pass the corner with a straight line as much as possible It can be judged whether there is.Therefore, the control characteristic changing means is,the abovePeak correspondence value andChange the control characteristics of the steering actuator based on the comparison result with the reference valueTo do. ThisEspecially, in the case of a driver who takes a line faithful to a corner, the steering burden can be reduced.
[0011]
The vehicle steering control device of the present invention is configured to transmit the driving force generated by the steering actuator to the steering mechanism directly or via an appropriate driving force transmission mechanism such as a gear mechanism or a hydraulic device. The present invention can be applied to a vehicle steering device. Such a vehicle steering device may be a power steering device that applies steering assist force to the steering mechanism in a configuration that mechanically transmits the operating force of the operating means to the steering mechanism. In the vehicle steering apparatus, the operation means and the steering mechanism do not have a mechanical coupling, the operation of the operation means is electrically detected, and the steering actuator is driven and controlled based on the detection result. The steering mechanism may be driven by a so-called steer-by-wire system.
[0012]
  Also, aboveHistogram creationThe means samples, for example, an output signal of a steering angle sensor (36; 11) provided in association with the operation means at a constant sampling period, and counts the frequency for each value of the sampled steering angle. It may be a means for repeatedly creating a histogram at regular intervals. Also,Histogram creationThe means may calculate the steering angular velocity from the output of the steering angle sensor, obtain the frequency for each value of the calculated steering angular velocity, and repeatedly create a histogram for each fixed time of the steering angular velocity. Moreover,Histogram creationThe means may sample the output of the yaw rate detection means (16) and repeatedly create a yaw rate histogram for each fixed time.The invention according to claim 2 is the vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the burden reducing characteristic is a burden reducing assist characteristic that generates a larger driving force than when the steering actuator has the normal characteristic. .
According to a third aspect of the present invention, the steering actuator steers a steering wheel of a vehicle, and the control characteristic is a gear that is a relationship of a steering angle of the steering wheel with respect to an operation angle of the operation means. The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the load reduction characteristic is a load reduction gear ratio characteristic that is steeper than when the turning angle accompanying an increase in the operation angle is the normal characteristic. is there.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of the power steering apparatus according to the first embodiment of the present invention. The steering torque applied to the steering wheel 31 as the operation means is transmitted to the steering mechanism 33 via the steering shaft 32. A driving force generated from an electric motor 50 as a steering actuator is transmitted to the steering mechanism 33 as a steering assist force through a driving force transmission mechanism such as a gear mechanism or a ball screw mechanism. .
[0014]
The steering shaft 32 is divided into an input shaft 32A coupled to the steering wheel 31 side and an output shaft 32B coupled to the steering mechanism 33 side. The input shaft 32A and the output shaft 32B are connected to a torsion bar 34. Are connected to each other. The torsion bar 34 is twisted according to the steering torque T, and the direction and amount of the twist are detected by the torque sensor 35. The output signal of the torque sensor 35 is input to the controller 40 (ECU).
[0015]
The controller 40 applies a drive current corresponding to the steering torque T detected by the torque sensor 35 to the electric motor 50, and drives the electric motor 50 so that a steering assist force corresponding to the steering torque T is applied to the steering mechanism 33. Control. In addition to the output signal of the torque sensor 35, the controller 40 includes a steering angle sensor 36 that detects a steering angle θ as a rotation angle of the steering wheel 31, and a vehicle speed V of a vehicle on which the electric power steering device is mounted. Each output signal with the vehicle speed sensor 37 for detecting is also input.
[0016]
The controller 40 includes an assist control unit 41 that sets a target current value I corresponding to the steering torque T and the vehicle speed V by program processing using a microcomputer provided therein, and the target current value I set by the assist control unit 41. The motor control unit 42 that feedback-controls the electric motor 50 based on the above, the assist characteristic changing unit 43 for changing the assist characteristic that is the steering torque versus target current value characteristic in the assist control unit 41, and the distribution of the steering angle θ are represented. Each function of the histogram creation unit 44 that creates a histogram is realized.
[0017]
The histogram creation unit 44 takes in the steering angle θ output from the steering angle sensor 36 at regular sampling intervals, and counts the frequency for each value. Based on this, a histogram representing the distribution of the steering angle θ within a certain time (for example, 5 seconds) is repeatedly created.
An example of this histogram is shown in FIG. FIG. 2A shows a histogram of the steering angle θ in the case of a driver who takes a line faithful to a corner as shown in FIG. On the other hand, FIG. 2B shows a histogram of the steering angle θ in the case of a driver who takes a straight line as shown in FIG. 9B.
[0018]
  As understood from the comparison between FIGS. 2 (a) and 2 (b), in the case of a driver who takes a line faithfully in a corner, a relatively large value of the absolute value of the steering angle θ in the histogram of the steering angle θ. A peak appears at a position corresponding to. On the other hand, in the case of a driver who tries to pass through a corner by taking a straight line, a peak appears in the histogram at a position corresponding to a relatively small absolute value of the steering angle.
  Therefore, the histogram creation unit 44 determines the steering angle θ corresponding to the peak in the histogram of the steering angle θ.(Peak correspondence value)Are output (hereinafter referred to as “peak steering angle”) θ1, θ2 (where θ1, θ2> 0, collectively referred to as “θp”). The peak steering angle θp is given to the assist characteristic changing unit 43.
[0019]
The assist characteristic changing unit 43 compares the peak steering angle θp given from the histogram creating unit 44 with a predetermined reference value θref (θref> 0). This reference value θref is set so as to correspond to the peak of the histogram in the case of passing through the corner with an intermediate line drawing between the two line drawing shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b). Therefore, the peak steering angle θ1 when the line is faithful to the corner takes a value equal to or larger than the reference value θref. On the other hand, the peak steering angle θ2 when the vehicle passes through the corner by linear line taking takes a value smaller than the reference value θref. That is, the comparison result between the peak steering angle θp and the reference value θref in the histogram represents the steering tendency of the driver passing through the corner.
[0020]
When the peak steering angle θp given from the histogram creation unit 44 is smaller than the reference value θref, the assist characteristic changing unit 43 outputs a command signal indicating that the electric motor 50 should be controlled according to the normal assist characteristic. 41. On the other hand, when the peak steering angle θp given from the histogram creating unit 44 is equal to or larger than the reference value θref, the assist control unit 41 generates assist assist force (hereinafter, “ A command signal indicating that the electric motor 50 should be controlled is given in accordance with “load reduction assist characteristics”.
[0021]
FIG. 4 is a diagram illustrating assist characteristics in the assist control unit 41. In FIG. 4, a curve L0 indicates a normal assist characteristic, and a curve L1 indicates a burden reduction assist characteristic. The assist control unit 41 determines a target current value I of the electric motor 50 according to the magnitude of the steering torque T according to any assist characteristic represented by the curve L0 or L1. When the target current value I is given to the motor control unit 42, the electric motor 50 gives an appropriate steering assist force corresponding to the steering torque T to the steering mechanism 33.
[0022]
When the steering torque T takes a value near zero, a large steering assist force is not necessary, so the target current value I takes a very small value close to zero. In the normal assist characteristic according to the curve L0, the target current value I increases relatively gradually as the steering torque T increases. On the other hand, the load reduction assist characteristic according to the curve L1 is set such that the target current value I rises relatively steeply as the steering torque T increases. As a result, when the assist control unit 41 employs the burden reduction assist characteristic according to the curve L1, a steering assist force larger than that in a normal case is applied to the steering mechanism 33, and the steering burden on the driver is reduced.
[0023]
In this embodiment, when the peak steering angle θp of the histogram created by the histogram creation unit 44 is greater than or equal to the reference value θref, that is, as shown in FIG. In this case, the burden reduction assist characteristic according to the curve L1 is employed. As a result, the steering burden on the driver who takes a line faithful to the curvature of the corner is reduced.
The histogram creation unit 44 may create a histogram of the steering angular velocity θ ′, which is a differential value of the steering angle θ, instead of creating a histogram of the steering angle θ. Examples of the histogram of the steering angular velocity θ ′ are shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). FIG. 3A shows a histogram of the steering angular velocity θ ′ obtained in the case of a driver who takes a line faithful to the corner as shown in FIG. 9A. On the other hand, FIG. 3B shows a histogram of the steering angular velocity θ ′ obtained in the case of a driver who takes a straight line as shown in FIG. 9B.
[0024]
As understood from the comparison of FIGS. 3A and 3B, in the case of a driver who takes a line faithfully in the corner, the steering wheel 31 has to be operated largely, and accordingly the steering angular velocity θ The absolute value of ′ also increases. Therefore, in the steering angular velocity θ ′ histogram, a peak appears at a relatively large absolute value of the steering angular velocity θ ′. On the other hand, in the case of a driver who takes a straight line, since the amount of operation of the steering wheel 31 is small, the absolute value of the steering angular velocity θ ′ tends to decrease accordingly. Therefore, a peak in the histogram of the steering angular velocity θ ′ appears at the position of the steering angular velocity θ ′ having a relatively small absolute value.
[0025]
  Therefore, the steering angle velocity corresponding to the peak of the histogram of the steering angular velocity θ ′ is determined by the histogram creation unit 44.(Peak correspondence value)(Hereinafter referred to as “peak steering angular velocity”) θ′1, θ′2 (however, θ′1, θ′2> 0, hereinafter referred to as “θ′p”). In this case, the assist characteristic changing unit 43 compares the peak steering angular velocity θ′p with the corresponding reference value θ′ref (θ′ref> 0), and outputs a command signal corresponding to the comparison result. What is necessary is just to give to the assist control part 41. The reference value θ′ref in this case is the same as that in the case of creating a histogram of the steering angle θ in the case of a driver who passes through a corner with an intermediate line drawing of both line drawing in FIGS. 9 (a) and 9 (b). A value corresponding to a peak in the histogram of the steering angular velocity θ ′ may be used.
[0026]
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the controller 40. First, in the histogram creation unit 44, the steering angle θ (or steering angular velocity θ ′) is sampled at a constant sampling period, and the frequency of each value is counted over a fixed time (for example, 5 seconds). Thereby, a histogram of the steering angle θ (or steering angular velocity θ ′) is created (step S1). When this histogram is completed, the histogram creation unit 44 detects a peak position (that is, peak steering angle θp (or peak steering angular velocity θ′p)) in the created histogram (step S2).
[0027]
Depending on the curvature of the corner and the line removal, there may be no peak in the histogram. In this case, a signal indicating that no peak exists (for example, a signal indicating θp = 0 (or θ′p = 0)). ) To the assist characteristic changing unit 43.
The assist characteristic changing unit 43 first determines the presence or absence of a peak in the histogram (step S3), and if there is no peak, a command indicating that the target current I should be set according to the normal assist characteristic (curve L0 in FIG. 4). A signal is given to the assist control unit 41 (step S4).
[0028]
On the other hand, when a significant value (for example, a value other than zero) of the peak steering angle θp (or peak steering angular velocity θ′p) is given from the histogram creation unit 44 (YES in step S3), the reference value θref corresponding thereto. (Or θ′ref) is compared (step S5). When the peak steering angle θp (or peak steering angular velocity θ′p) is equal to or larger than the reference value θref (or θ′ref), a command signal indicating that the burden reduction assist characteristic indicated by the curve L1 in FIG. It gives to the assist control part 41 (step S6). On the other hand, when the peak steering angle θref (or peak steering angular velocity θ′p) is less than the reference value θref (or θ′ref), the normal assist characteristic indicated by the curve L0 in FIG. 4 should be selected. A command signal indicating that is given to the assist control unit 41 (step S4).
[0029]
When the assist characteristic to be followed by the assist control unit 41 is determined in this way, the assist control unit 41 determines the target current value I based on the steering torque T and the vehicle speed V (step S7). Based on the target current value I thus determined, the motor control unit 42 performs feedback control of the electric motor 50 (step S8).
The assist control unit 41 has a plurality of tables of target current values I with respect to the steering torque T, corresponding to a plurality of vehicle speed ranges, for example. Thus, the steering assist force is reduced during high-speed travel, and a large steering assist force can be generated from the electric motor 50 during low-speed travel or when stopped. However, in FIG. 4, only the assist characteristic in one vehicle speed range is shown.
[0030]
As described above, according to this embodiment, the steering tendency of the driver during cornering is determined based on the peak position of the histogram of the steering angle θ (or steering angular velocity θ ′). Based on the determination result, in the case of a driver who takes a line faithful to a corner, the steering assist force is increased to reduce the driver's steering burden. Further, in the case of a driver who passes through a corner by taking a straight line, a normal assist characteristic is adopted so that excessive steering assistance is not performed. In this way, an appropriate steering assist force can be applied to the steering mechanism 33 in a good manner corresponding to the steering tendency of each driver. As a result, a driver having any steering tendency can obtain a good steering feeling.
[0031]
FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining a basic configuration of a vehicle steering system according to a second embodiment of the present invention. In this vehicle steering device, the operation of the steering actuator 2 driven in accordance with the rotational operation of the steering wheel (operation means) 1 is converted by the steering gear 3 into the turning motion of the front left and right wheels 4 (steering wheels). Thus, the steer-by-wire system achieves steering without mechanically connecting the steering wheel 1 and the steering gear 3. In this case, a steering mechanism is constituted by the steering actuator 2, the steering gear 3, and the like.
[0032]
The steering actuator 2 can be constituted by an electric motor such as a known brushless motor. The steering gear 3 has a motion conversion mechanism (such as a ball screw mechanism) that converts the rotational motion of the output shaft of the steering actuator 2 into a linear motion in the axial direction (vehicle width direction) of the steering rod 7. The movement of the steering rod 7 is transmitted to the knuckle arm 9 via the tie rod 8 and causes the knuckle arm 9 to rotate. Thereby, steering of the wheel 4 supported by the knuckle arm 9 is achieved.
[0033]
The steering wheel 1 is connected to a rotary shaft 10 that is rotatably supported with respect to the vehicle body. The rotary shaft 10 is provided with a reaction force actuator 19 for applying a steering reaction force to the steering wheel 1. Specifically, the reaction force actuator 19 can be configured by an electric motor such as a brushless motor having an output shaft integrated with the rotary shaft 10.
An elastic member 30 made of a spiral spring or the like is coupled to the end of the rotating shaft 10 on the opposite side of the steering wheel 1 from the vehicle body. The elastic member 30 returns the steering wheel 1 to the straight steering position by the elastic force when the reaction force actuator 19 is not applying torque to the steering wheel 1.
[0034]
In order to detect an operation input value of the steering wheel 1, a steering angle sensor 11 for detecting a steering angle δh corresponding to the rotation angle of the rotary shaft 10 is provided. The rotating shaft 10 is provided with a torque sensor 12 for detecting a steering torque T applied to the steering wheel 1.
On the other hand, as an output value sensor for detecting the output value of the steering actuator 2, a turning angle sensor 13 for detecting the turning angle δ of the wheel 4 is provided. The steered angle sensor 13 can be configured by a potentiometer or the like that detects the operation amount of the steering rod 7 by the steering actuator 2.
[0035]
The steering angle sensor 11, the torque sensor 12, and the turning angle sensor 13 are connected to a steering system control device 20 (steering control means) including a computer. The control device 20 is further connected with a lateral acceleration sensor 15 for detecting the lateral acceleration Gy of the vehicle, a yaw rate sensor 16 for detecting the yaw rate γ of the vehicle, and a speed sensor 14 for detecting the vehicle speed V. Yes. In addition to the steering angle δh and the vehicle speed V, as a variable correlated with the lateral acceleration Gy and the yaw rate γ, for example, a sensor that detects a wheel speed may be connected to the control device 20.
[0036]
The control device 20 controls the steering actuator 2 and the reaction force actuator 19 via the drive circuits 22 and 23.
More specifically, the control device 20 performs steering control for controlling the steering actuator 2 so that the turning angle δ corresponding to the steering angle δh detected by the steering angle sensor 11 is achieved. Furthermore, the control device 20 performs, for example, attitude control for stabilizing the behavior of the vehicle based on the yaw rate γ and the lateral acceleration Gy of the vehicle detected by the yaw rate sensor 16 and the lateral acceleration sensor 15 respectively, and the steering actuator. It may be realized by steering control by driving of No. 2. That is, for example, when the vehicle is about to spin, the vehicle attitude may be reestablished by promptly leading to the counter-steer state by controlling the steering actuator 2.
[0037]
The control device 20 can arbitrarily set a gear ratio that is a relationship of the turning angle δ with respect to the steering angle δh. FIG. 7 is a diagram for explaining a setting example of such a gear ratio. For example, the control device 20 can set a constant gear ratio such that the steering angle δh and the turning angle δ are proportional (curve L10). On the other hand, the control device 20 changes the gear ratio for a relatively large steering angle δh as necessary, as indicated by a curve L11, and turns the steering angle as the steering angle δh increases. It is also possible to set a gear ratio characteristic (burden reduction gear ratio characteristic) such that δ rises relatively steeply.
[0038]
In this embodiment, in the case of a driver who takes a line that is faithful to the curvature of the corner as shown in FIG. 9A, the load reduction gear ratio characteristic shown in the curve L11 is automatically selected. In the case of a driver who takes a straight line as shown in (b), a normal gear ratio characteristic as shown by a curve L10 is automatically selected.
FIG. 8 is a flowchart for explaining processing related to selection of the gear ratio characteristic in the control device 20. The control device 20 takes in the steering angle δh at a constant sampling period, counts the frequency for each value over a fixed time (for example, 5 seconds), and repeatedly creates a histogram (step S11). Instead of this, the control device 20 may create a histogram of the steering angular velocity δh ′, which is a differential value of the steering angle δh. In the case of the steering angle δh, the histogram created in this case is similar to the histogram for the steering angle θ shown in FIGS. When a histogram of the steering angular velocity δh ′ is created, this histogram is similar to the distribution shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b).
[0039]
  Next, the control apparatus 20 detects the peak of the created histogram (step S12). That is, the steering angle δh corresponding to the peak of the histogram(Peak correspondence value)Absolute value P (where P> 0 or less, referred to as “peak steering angle P”) or steering angular velocity δh ′ corresponding to the peak.(Peak correspondence value)The absolute value P ′ (where P ′> 0; hereinafter referred to as “peak steering angular velocity P ′”) is detected. The peak may not appear in the histogram depending on the shape of the corner through which the vehicle passes and the line drawing. If no peak appears in the histogram (NO in step S13), the normal gear ratio characteristic indicated by the curve L10 in FIG. 7 is adopted (step S14).
[0040]
On the other hand, if a peak appears in the histogram (YES in step S13), the peak steering angle P (or peak steering angular velocity P ′) and the corresponding reference value Pref (> 0)) (or P′ref ( > 0)) is compared (step S15). When the peak steering angle P (or peak steering angular velocity P ′) is greater than or equal to the reference value Pref (or P′ref) (YES in step S15), the burden reducing gear ratio characteristic indicated by the curve L11 in FIG. 7 is employed. (Step S16). That is, when the steering angle δh is increased by turning the steering wheel 1 relatively large, the wheels 4 are quickly steered, thereby reducing the driver's steering burden.
[0041]
If the peak steering angle P (or peak steering angular velocity P ′) in the histogram is smaller than the reference value Pref (or P′ref) (NO in step S15), the normal gear ratio characteristic indicated by the curve L10 in FIG. Since it is adopted (step S14), the turning angle δ of the wheel 4 will not be excessively increased.
The reference value Pref or P′ref is set to a value similar to the reference value θref or θ′ref in the first embodiment described above. That is, the reference value Pref or P′ref is a value corresponding to the steering tendency of the driver passing through the corner with an intermediate line drawing between the two line drawing in FIGS. 9 (a) and 9 (b). Therefore, in the case of a driver who takes a line that is faithful to the corner, the steering angle δh can be quickly increased with respect to the relatively large steering angle δh, thereby reducing the driver's steering burden. be able to. On the other hand, for a driver who passes a corner with a straight line, the turning angle δ does not increase rapidly even for a large steering angle δh, which is contrary to the driver's intention. Thus, the wheel 4 is not steered greatly.
[0042]
As described above, according to this embodiment, in the steer-by-wire system, an appropriate gear ratio characteristic adapted to the steering tendency of the driver is set. In addition, a good steering feeling can be obtained.
As mentioned above, although two embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form. For example, in the first embodiment described above, two types of assist characteristics are selectively used based on the peak position of the histogram of the steering angle θ or the steering angular velocity θ ′. Three or more types of assist characteristics may be selected by comparing the corresponding peak steering angle θp or peak steering angular velocity θ′p with two or more reference values. As a result, the steering tendency of the driver can be analyzed in more detail, so that the steering feeling can be further improved.
[0043]
  The same modification can be made for the second embodiment described above, and the peak position (that is, the peak steering angle P or the peak steering angular velocity P ′) in the histogram of the steering angle δh or the steering angular velocity δh ′ is two or more references. Compared with the value, the driver's steering tendency may be analyzed in more detail, and the gear ratio characteristic may be changed to two or more types.
[0044]
  In the above-described first embodiment, the configuration in which the driving force generated by the electric motor 50 is transmitted to the steering mechanism 33 via the mechanical driving force transmission mechanism has been described. A configuration may be adopted in which the hydraulic pump is driven and the force from the power cylinder driven by the hydraulic oil pumped by the hydraulic pump is transmitted to the steering mechanism 33.
  In the above-described embodiment, the histogram of the steering angle or the steering angular velocity is obtained, but the yaw rate of the vehicle also has a distribution corresponding to the steering tendency of the driver. Therefore, an assist characteristic or a gear ratio characteristic corresponding to the driver's steering tendency may be set by creating a histogram for the yaw rate and analyzing the histogram. More specifically, for example, in the configuration of the second embodiment described above, the output of the yaw rate sensor 16 is sampled over a certain period of time, a histogram thereof is created, and the gear ratio characteristic is based on the peak position in the histogram. Can be changed. In this case, in the case of a driver who takes a line that is faithful to the curvature of the corner, a peak appears at a position corresponding to a large absolute value of the yaw rate in the histogram of the yaw rate, and the line that passes straight through the corner. In the case of a driver who tends to remove, a peak appears at a position corresponding to a small value of the absolute value of the yaw rate. Therefore, the yaw rate corresponding to this peak position(Peak correspondence value)The steering tendency of the driver can be analyzed by comparing the absolute value of the value with an appropriate reference value.
[0045]
In addition, various design changes can be made within the scope of technical matters described in the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram for explaining an electrical configuration of an electric power steering apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a histogram of steering angles.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a histogram of steering angular velocities.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of assist characteristics.
FIG. 5 is a flowchart for explaining processing related to control of the electric motor.
FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining a configuration of a steer-by-wire system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining a setting example of gear ratio characteristics;
FIG. 8 is a flowchart for explaining processing for setting gear ratio characteristics;
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a driver's steering tendency when passing through a corner;
[Explanation of symbols]
31 Steering wheel
33 Steering mechanism
34 Torsion bar
35 Torque sensor
36 Rudder angle sensor
37 Vehicle speed sensor
40 controller
41 Assist control unit
42 Motor controller
43 Assist characteristic change section
44 Histogram generator
50 Electric motor
1 Steering wheel
2 Steering actuator
3 Steering gear
11 Steering angle sensor
12 Torque sensor
13 Steering angle sensor
16 Yaw rate sensor
20 Steering system controller
22 Drive circuit

Claims (3)

ステアリング機構に与えるべき駆動力を発生する操舵用アクチュエータを操作手段の操作に応じて制御する車両用操舵制御装置であって、
操舵用アクチュエータを所定の制御特性に従って制御するアクチュエータ制御手段と、
上記操作手段の操舵角操舵角速度または車両のヨーレートのヒストグラムを作成し、上記ヒストグラムのピークに対応する上記操舵角、上記操舵角速度または上記ヨーレートの値であるピーク対応値の絶対値を出力するヒストグラム作成手段と、
このヒストグラム作成手段の出力に基づいて、上記アクチュエータ制御手段における制御特性を変更する制御特性変更手段とを含み、
上記制御特性変更手段は、上記ピーク対応値の絶対値を予め定めた基準値と大小比較する手段を有し、上記ピーク対応値の絶対値が基準値未満の場合には上記制御特性を通常特性とし、上記ピーク対応値の絶対値が基準値以上の場合には、上記制御特性を、上記通常特性よりも運転者の操舵負担を軽減する負担軽減特性とするものである、車両用操舵制御装置。
A vehicle steering control device for controlling a steering actuator for generating a driving force to be applied to a steering mechanism in accordance with an operation of an operating means,
Actuator control means for controlling the steering actuator according to predetermined control characteristics;
Steering angle of the operation means, the steering angle speed Doma other creates a histogram of the yaw rate of the vehicle, the steering angle corresponding to the peak of the histogram, the steering angular velocity or the absolute value of the peak corresponding value is the value of the yaw rate Histogram generating means for outputting
Based on the output of the histogram creating means, seen including a control characteristics changing means for changing a control characteristic of the actuator control means,
The control characteristic changing means has means for comparing the absolute value of the peak corresponding value with a predetermined reference value. When the absolute value of the peak corresponding value is less than the reference value, the control characteristic is changed to a normal characteristic. When the absolute value of the peak-corresponding value is greater than or equal to a reference value, the vehicle steering control device is configured such that the control characteristic is a burden reducing characteristic that reduces a driver's steering burden more than the normal characteristic. .
上記負担軽減特性は、上記操舵用アクチュエータが上記通常特性のときよりも大きな駆動力を発生する負担軽減アシスト特性である、請求項1記載の車両用操舵装置。  The vehicle steering device according to claim 1, wherein the burden reducing characteristic is a burden reducing assist characteristic that generates a larger driving force than when the steering actuator has the normal characteristic. 上記操舵用アクチュエータは、車両の舵取り車輪を転舵させるものであり、  The steering actuator is for turning a steering wheel of a vehicle.
上記制御特性は、上記操作手段の操作角に対する上記舵取り車輪の転舵角の関係であるギア比特性であり、  The control characteristic is a gear ratio characteristic that is a relationship of a steering angle of the steering wheel with respect to an operation angle of the operation means,
上記負担軽減特性は、操作角の増大に伴う転舵角の立ち上がりが上記通常特性のときよりも急峻な負担軽減ギア比特性である、請求項1記載の車両用操舵装置。  The vehicle steering device according to claim 1, wherein the load reduction characteristic is a load reduction gear ratio characteristic that is steeper than when the turning angle accompanying the increase in the operation angle is the normal characteristic.
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