JP4850435B2 - Vehicle steering control device - Google Patents
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Description
本発明は、ステアリングの操舵角と操舵輪の転舵角との関係を任意に設定自在な、所謂、ステアバイワイヤ方式による操舵機構の車両の操舵制御装置に関する。 The present invention relates to a steering control device for a vehicle of a steering mechanism using a so-called steer-by-wire system in which a relationship between a steering angle of a steering wheel and a turning angle of a steered wheel can be arbitrarily set.
一般に、操舵反力は車両からドライバへのインフォメーションとして非常に重要である。これはドライバが操舵反力により、前輪タイヤの接地状態を判断しているためと考えられる。実際、パワーステアリングの無い車両におけるステアリングの反力はタイヤのセルフアライニングトルクをステアリングギヤ比で除算した大きさであり、且つ、セルフアライニングトルクは路面−タイヤ間の路面μの影響により大きく変化することが知られている。 In general, the steering reaction force is very important as information from the vehicle to the driver. This is presumably because the driver judges the ground contact state of the front tire by the steering reaction force. Actually, the reaction force of the steering in a vehicle without power steering is the magnitude obtained by dividing the tire self-aligning torque by the steering gear ratio, and the self-aligning torque varies greatly due to the influence of the road surface μ between the road surface and the tire. It is known to do.
例えば、特開２００４−１３０９６５号公報には、ヨーレート、横加速度、舵角、車速により前輪スリップ角を推定し、この前輪スリップ角を基に、車両の荷重移動や路面μの変化を考慮して種々の補正を行い、セルフアライニングトルクを推定する技術が開示されている。
一方で、上述の特許文献１で推定するようなセルフアライニングトルクは、前輪に駆動力及び制動力が加わった場合にも変化する。従って、前輪に差動制限装置が取り付けられている場合や、制動力制御装置によるヨーモーメント制御の作動によっても大きく変化し、セルフアライニングトルクが必ずしも路面−タイヤ間の接地状態を反映する情報とはならない。そして、これら装置により車両限界が向上しているにもかかわらず、セルフアライニングトルクには、これらの情報が反映されないため、車両限界をドライバが把握しづらく、どこまで旋回可能なのかという判断が困難となり、特に限界付近での車両コントロールを難しいものにしている。また、上述の特許文献１では、前述のように推定したセルフアライニングトルクを基に、ステアバイワイヤ方式による操舵機構の操舵反力を付与するようになっているが、それらは複数のセンサと推定により求められるため、応答性が劣り、また、正確な値が得られない可能性もある。
On the other hand, the self-aligning torque estimated in the above-described
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、様々な車両挙動制御が作動した場合においてもレスポンス良く的確にドライバが車両限界を把握することができ、車両コントロールを行い易くすることが可能な車両の操舵制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and even when various vehicle behavior controls are activated, the driver can accurately grasp the vehicle limit with good response, and can easily perform vehicle control. An object of the present invention is to provide a steering control device.
本発明は、ステアリングの操舵量と操舵輪の転舵量との関係を任意に設定自在な操舵機構を備えた車両の操舵制御装置において、車両の各車輪に作用する力を検出する作用力検出手段と、上記各車輪に作用する力を基に車両に作用するヨーモーメントを演算するヨーモーメント演算手段と、上記各車輪に作用する力を基に車両に作用する横力を演算する横力演算手段と、少なくとも上記ヨーモーメントと上記横力をパラメータとして、上記ヨーモーメントと上記横力をステアリング操作で生じさせる場合に操舵輪に生じる等価的な横力を求め、該等価的な横力に応じた操舵反力を演算する操舵反力演算手段と、上記ステアリングに上記操舵反力を生じさせる操舵反力発生手段とを備えたことを特徴としている。
The present invention provides an operation force detection for detecting a force acting on each wheel of a vehicle in a vehicle steering control device having a steering mechanism capable of arbitrarily setting a relationship between a steering amount of a steering wheel and a steering wheel turning amount. Means, yaw moment calculating means for calculating the yaw moment acting on the vehicle based on the force acting on each wheel, and lateral force calculating for calculating the lateral force acting on the vehicle based on the force acting on each wheel Means, and at least the yaw moment and the lateral force as parameters , obtain an equivalent lateral force generated in the steered wheel when the yaw moment and the lateral force are generated by a steering operation, and according to the equivalent lateral force The steering reaction force calculating means for calculating the steering reaction force and the steering reaction force generating means for generating the steering reaction force in the steering are provided.
本発明による車両の操舵制御装置は、様々な車両挙動制御が作動した場合においてもレスポンス良く的確にドライバが車両限界を把握することができ、車両コントロールを行い易くすることが可能となる。 The vehicle steering control device according to the present invention makes it possible for the driver to accurately grasp the vehicle limit with good response even when various vehicle behavior controls are activated, and to facilitate vehicle control.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１及び図２は本発明の実施の第１形態を示し、図１はステアバイワイヤ方式による操舵機構を備えた車両の構成図、図２は操舵制御装置の機能ブロック図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a configuration diagram of a vehicle provided with a steer-by-wire steering mechanism, and FIG. 2 is a functional block diagram of a steering control device.
図１において、符号１は自動車等の車両を示し、この車両１には、ステアバイワイヤ方式による電動パワーステアリング装置の操舵機構２と、この操舵機構２を制御する操舵制御装置３と、ヨーモーメント制御を行う制動力制御装置４が搭載されている。
In FIG. 1,
操舵機構２は、ドライバからの操舵入力を行う操舵機構部５と、転舵輪である前輪７fl，７frを転舵させる転舵機構部６とを有し、これらが所定に連動制御されることにより、所謂、ステアバイワイヤ方式の電動パワーステアリング装置が実現される。
The steering mechanism 2 includes a
操舵機構部５は、操舵ハンドル８と、操舵ハンドル８に連結された操舵軸９と、操舵軸９の中途に同軸的に組み込まれた操舵反力発生手段としての反力モータ１０とを有して構成されている。反力モータ１０は後述する操舵制御装置３によって駆動制御され、反力モータ１０の駆動力は、操舵軸９を介して、操舵ハンドル８に伝達される。
The
転舵機構部６は、車体の左右方向に延びて配置されたラック軸１１と、このラック軸１１の両端にタイロッド１２fl，１２frを介してそれぞれ連結されたナックルアーム１３fl，１３frとを有して構成され、各ナックルアーム１３fl，１３frには前輪７fl，７frがそれぞれ連結されている。
The steered mechanism 6 includes a
ラック軸１１は、ハウジング１４を介して、車体の左右方向に移動自在に支持されている。このラック軸１１にはラックギヤ１５が設けられており、ラックギヤ１５にはピニオンギヤ１６が噛合されている。また、ピニオンギヤ１６にはピニオン軸１７が連結されており、このピニオン軸１７の中途には転舵モータ１８が同軸的に組み込まれている。転舵モータ１８は操舵制御装置３によって駆動制御され、転舵モータ１８の駆動力は、ピニオン軸１７、ピニオンギヤ１６、及び、ラックギヤ１５を介してラック軸１１に伝達され、前輪７fl，７frを転舵する。
The
尚、図中符号１９は、操舵軸９とピニオン軸１７との間に介装されるクラッチ機構部であり、このクラッチ機構部１９は、反力モータ１０や転舵モータ１８の故障時（フェール時）等に操舵制御装置３によって締結制御される。
In the figure,
一方、符号２０は車両のブレーキ駆動部を示し、このブレーキ駆動部２０には、ドライバにより操作されるブレーキペダルと接続されたマスターシリンダ（図示せず）が接続されている。そして、ドライバがブレーキペダルを操作するとマスターシリンダにより、ブレーキ駆動部２０を通じて、４輪７fl，７fr，７rl，７rrの各ホイールシリンダ２１fl，２１fr，２１rl，２１rrにブレーキ圧が導入され、これにより４輪にブレーキがかかって制動される。
On the other hand,
ブレーキ駆動部２０は、加圧源、減圧弁、増圧弁等を備えたハイドロリックユニットで、上述のドライバによるブレーキ操作以外にも、後述する制動力制御装置４からの入力信号に応じて、各ホイールシリンダ２１fl，２１fr，２１rl，２１rrに対して、それぞれ独立にブレーキ圧を導入自在に構成されている。
The
次に、車両１に搭載される各センサ類について説明する。
車両１には、各輪の車輪速ωfl，ωfr，ωrl，ωrrを検出する車輪速センサ２５fl，２５fr，２５rl，２５rr、各輪のアクスルハウジング２６fl，２６fr，２６rl，２６rrに埋設されて各輪に作用する力を検出する作用力検出センサ２７fl，２７fr，２７rl，２７rr、操舵角δｆを検出する舵角センサ２８、ラック軸１１のストローク位置ＳＲを検出するストローク位置センサ２９、ヨーレート（ｄφ／ｄｔ）を検出するヨーレートセンサ３０が設けられている。
Next, each sensor mounted on the
In the
そして、車輪速センサ２５fl，２５fr，２５rl，２５rrにより検出された各輪の車輪速ωfl，ωfr，ωrl，ωrrは、操舵制御装置３及び制動力制御装置４に入力される。
The wheel speeds ωfl, ωfr, ωrl, ωrr detected by the wheel speed sensors 25fl, 25fr, 25rl, 25rr are input to the
また、作用力検出センサ２７fl、２７fr、２７rl、２７rrは、作用力検出手段としてのものであり、例えば、特開平９−２２４０号公報に開示されるセンサであり、各車輪に作用する前後方向（以下、ｘ方向）、及び、左右方向（以下、ｙ方向）の各力をそれぞれのアクスルハウジング２６fl，２６fr，２６rl，２６rrに生じる変位量に基づき検出するものである。具体的には、作用力検出センサ２７flからはＦflx，Ｆflyが、作用力検出センサ２７frからはＦfrx，Ｆfryが、作用力検出センサ２７rlからはＦrlx，Ｆrlyが、作用力検出センサ２７rrからはＦrrx，Ｆrryが、それぞれ操舵制御装置３に入力される。
Further, the acting force detection sensors 27fl, 27fr, 27rl, and 27rr are for acting force detecting means, and are, for example, sensors disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-2240. Hereinafter, each force in the x direction) and the left and right direction (hereinafter, y direction) is detected based on the amount of displacement generated in each axle housing 26fl, 26fr, 26rl, 26rr. Specifically, Fflx and Ffly are applied from the acting force detection sensor 27fl, Ffrx and Ffry are applied from the acting force detection sensor 27fr, Frlx and Frly are applied from the acting force detection sensor 27rl, and Frrx and Frr are applied from the acting force detection sensor 27rr. Frry is input to the
更に、舵角センサ２８により検出された操舵角δｆは、操舵制御装置３及び制動力制御装置４に入力され、ストローク位置センサ２９により検出されたストローク位置ＳＲは、操舵制御装置３に入力され、ヨーレートセンサ３０により検出されたヨーレート（ｄφ／ｄｔ）は、制動力制御装置４に入力される。
Further, the steering angle δf detected by the
そして、各輪の車輪速ωfl，ωfr，ωrl，ωrr、操舵角δｆ、ヨーレート（ｄφ／ｄｔ）が入力される制動力制御装置４は、車両諸元を基に、例えば以下の如くヨーモーメント制御する。 The braking force control device 4 to which the wheel speeds ωfl, ωfr, ωrl, ωrr, the steering angle δf, and the yaw rate (dφ / dt) of each wheel are input is based on the vehicle specifications, for example, yaw moment control as follows. To do.
目標ヨーレートの微分値、低μ路走行の予測ヨーレートの微分値および両微分値の偏差を算出し、また実ヨーレートと目標ヨーレートとの偏差を算出し、これらの値に基づいて、車両のアンダーステア傾向、或いは、オーバーステア傾向を修正する目標制動力を算出する。そして、車両のアンダーステア傾向を修正するためには旋回方向内側後輪を、オーバーステア傾向を修正するためには旋回方向外側前輪を制動力を加える制動輪として選択し、ブレーキ駆動部２０に制御信号を出力して選択車輪に目標制動力を付加して制動力制御する。 Calculates the differential value of the target yaw rate, the differential value of the predicted yaw rate for low-μ road driving, and the deviation of both differential values, and calculates the deviation between the actual yaw rate and the target yaw rate, and based on these values, the vehicle's understeer tendency Alternatively, a target braking force for correcting the oversteer tendency is calculated. Then, in order to correct the understeer tendency of the vehicle, the rear wheel in the turning direction is selected as the braking wheel to which the braking force is applied, and the front wheel in the turning direction is corrected as the braking wheel to apply the braking force. Is output and the target braking force is added to the selected wheel to control the braking force.
また、各輪の車輪速ωfl，ωfr，ωrl，ωrr、各車輪に作用する力Ｆflx，Ｆfly，Ｆfrx，Ｆfry，Ｆrlx，Ｆrly，Ｆrrx，Ｆrry、操舵角δｆ、ストローク位置ＳＲが入力される操舵制御装置３は、これら各センサの入力に基づいて操舵機構部５の反力モータ１０、及び、転舵機構部６の転舵モータ１８を駆動制御（ステアバイワイヤ制御）する。
Steering control in which wheel speeds ωfl, ωfr, ωrl, ωrr of each wheel, forces Fflx, Ffly, Ffrx, Ffry, Frlx, Frly, Frrx, Frry, steering angle δf, and stroke position SR acting on each wheel are input. The
すなわち、操舵制御装置３は、マイクロコンピュータとその周辺機器を中心に構成され、図２に示すように、車速演算部３ａ、ヨーモーメント演算部３ｂ、横力演算部３ｃ、前輪横すべり角演算部３ｄ、操舵反力トルク演算部３ｅ、反力モータ制御量演算部３ｆ、舵角制御量演算部３ｇ、転舵モータ制御量演算部３ｈを有して主要に構成されている。
In other words, the
車速演算部３ａは、車輪速センサ２５fl，２５fr，２５rl，２５rrから各輪の車輪速ωfl，ωfr，ωrl，ωrrが入力され、例えば、これらの平均を演算する（（ωfl＋ωfr＋ωrl＋ωrr）／４）ことにより車速Ｖを演算し、前輪横すべり角演算部３ｄと舵角制御量演算部３ｇに出力する。
The vehicle speed calculation unit 3a receives the wheel speeds ωfl, ωfr, ωrl, and ωrr of each wheel from the wheel speed sensors 25fl, 25fr, 25rl, and 25rr, and calculates the average of these, for example ((ωfl + ωfr + ωrl + ωrr) / 4). The vehicle speed V is calculated and output to the front wheel side slip
ヨーモーメント演算部３ｂは、作用力検出センサ２７fl、２７fr、２７rl、２７rrから各車輪に作用する前後方向及び左右方向の力Ｆflx，Ｆfly，Ｆfrx，Ｆfry，Ｆrlx，Ｆrly，Ｆrrx，Ｆrryが入力される。そして、以下（１）式により、車両に作用するヨーモーメントＭｚを演算し、このヨーモーメントＭｚを前輪横すべり角演算部３ｄと操舵反力トルク演算部３ｅに出力する。すなわち、ヨーモーメント演算部３ｂはヨーモーメント演算手段として設けられている。
Ｍｚ＝ｌｆ・（Ｆfly＋Ｆfry）−ｌｒ・（Ｆrly＋Ｆrry）
＋（ｄｆ／２）・（Ｆfrx−Ｆflx）＋（ｄｒ／２）・（Ｆrrx−Ｆrlx） …（１）
ここで、ｌｆは車両の重心位置から前軸までの長さ、ｌｒは車両の重心位置から後軸までの長さ、ｄｆは前輪のトレッド、ｄｒは後輪のトレッドである。
The yaw moment calculator 3b receives front and rear and left and right forces Fflx, Ffly, Ffrx, Ffry, Frlx, Frly, Frrx, Frry acting on each wheel from the acting force detection sensors 27fl, 27fr, 27rl, 27rr. . Then, the yaw moment Mz acting on the vehicle is calculated by the following equation (1), and this yaw moment Mz is output to the front wheel side slip
Mz = lf. (Ffly + Ffry) -lr. (Frly + Frry)
+ (Df / 2). (Ffrx-Fflx) + (dr / 2). (Frrx-Frlx) (1)
Here, lf is the length from the center of gravity position of the vehicle to the front axle, rr is the length from the center of gravity position of the vehicle to the rear axle, df is the tread of the front wheel, and dr is the tread of the rear wheel.
横力演算部３ｃは、作用力検出センサ２７fl、２７fr、２７rl、２７rrから各車輪に作用する左右方向の力Ｆfly，Ｆfry，Ｆrly，Ｆrryが入力される。そして、以下（２）式により、車両に作用する横力Ｆｙを演算し、この横力Ｆｙを前輪横すべり角演算部３ｄと操舵反力トルク演算部３ｅに出力する。すなわち、横力演算部３ｃは横力演算手段として設けられている。
Ｆｙ＝Ｆfly＋Ｆfry＋Ｆrly＋Ｆrry …（２）
The
Fy = Ffly + Ffry + Frly + Frry (2)
前輪横すべり角演算部３ｄは、舵角センサ２８から操舵角δｆが入力され、車速演算部３ａから車速Ｖが入力され、ヨーモーメント演算部３ｂからヨーモーメントＭｚが入力され、横力演算部３ｃから横力Ｆｙが入力される。
The front wheel side
そして、以下の（３）式により車体の横すべり角βを演算し、この車体横すべり角βを用いて以下（４）式により前輪横すべり角βｆを演算して操舵反力トルク演算部３ｅに出力する。
β＝∫（（１／Ｖ）・（Ｆｙ／ｍ）−∫（Ｍｚ／Ｉｚ）ｄｔ）ｄｔ …（３）
ここで、ｍは車両質量、Ｉｚはヨー慣性モーメントである。
βｆ＝β＋（ｌｆ／Ｖ）・∫（Ｍｚ／Ｉｚ）ｄｔ−δｆ …（４）
Then, the side slip angle β of the vehicle body is calculated by the following equation (3), and the front wheel side slip angle βf is calculated by the following equation (4) using the vehicle body side slip angle β and is output to the steering reaction force torque calculating unit 3e. .
β = ∫ ((1 / V) · (Fy / m) −∫ (Mz / Iz) dt) dt (3)
Here, m is the vehicle mass, and Iz is the yaw moment of inertia.
βf = β + (lf / V) · ∫ (Mz / Iz) dt−δf (4)
尚、車体横すべり角βと前輪横すべり角βｆは、横加速度センサ（図示せず）からのセンサ値（ｄ２ｙ／ｄｔ２）、及び、ヨーレートセンサ３０からのセンサ値（ｄφ／ｄｔ）を用い、以下の（５）式と（６）式により演算しても良い。
β＝∫（（（ｄ２ｙ／ｄｔ２）／Ｖ）−（ｄφ／ｄｔ））ｄｔ …（５）
βｆ＝β＋（ｌｆ／Ｖ）・（ｄφ／ｄｔ）−δｆ …（６）
The vehicle body side slip angle β and front wheel side slip angle βf use a sensor value (d 2 y / dt 2 ) from a lateral acceleration sensor (not shown) and a sensor value (dφ / dt) from a
β = ∫ (((d 2 y / dt 2 ) / V) − (dφ / dt)) dt (5)
βf = β + (lf / V) · (dφ / dt) −δf (6)
このように、前輪横すべり角演算部３ｄで演算する前輪横すべり角βｆは、センサ情報を基に導出されるため、車両挙動制御装置（本実施の形態においては制動力制御装置４）の効果を含んだ値となる。
As described above, the front wheel side slip angle βf calculated by the front wheel side slip
操舵反力トルク演算部３ｅは、ヨーモーメント演算部３ｂからヨーモーメントＭｚが入力され、横力演算部３ｃから横力Ｆｙが入力され、前輪横すべり角演算部３ｄから前輪横すべり角βｆが入力される。そして、まず、ヨーモーメントＭｚと横力Ｆｙがステアリング操作のみによって生じていると仮定して、以下の（７）式により等価的な前輪横力Ｆfyを算出する。
Ｆfy＝（ｌｒ・Ｆｙ＋Ｍｚ）／（ｌｆ＋ｌｒ） …（７）
The steering reaction force torque calculator 3e receives the yaw moment Mz from the yaw moment calculator 3b, the lateral force Fy from the
Ffy = (lr · Fy + Mz) / (lf + lr) (7)
次いで、以下の（８）式により操舵反力トルクＴｈを演算し、操舵反力トルクＴｈを反力モータ制御量演算部３ｆに出力する。
Ｔｈ＝Ｋｈ・（∂Ｆfy／∂βｆ） …（８）
ここで、Ｋｈはステアリングギヤ比等を考慮して予め設定される定数である。
Next, the steering reaction force torque Th is calculated by the following equation (8), and the steering reaction force torque Th is output to the reaction force motor control amount calculation unit 3f.
Th = Kh · (∂Ffy / ∂βf) (8)
Here, Kh is a constant set in advance in consideration of the steering gear ratio and the like.
このように、操舵反力トルクＴｈを演算することにより、各種車両挙動制御装置（本実施の形態においては制動力制御装置４）の影響を受けず、且つ、各種車両挙動制御装置による性能向上を反映したインフォメーションがドライバに伝えられるのである。 Thus, by calculating the steering reaction force torque Th, it is not affected by various vehicle behavior control devices (braking force control device 4 in the present embodiment), and the performance improvement by the various vehicle behavior control devices is improved. The reflected information is transmitted to the driver.
また、上述の（８）式で演算された操舵反力トルクＴｈは、前輪横すべり角βｆを考慮した値であるため、単純にＴｈ＝Ｋｈ・Ｆfyで演算する操舵反力トルクＴｈと比較して、横力変化をより詳細にドライバに伝えることができるようになっている。このように、操舵反力トルク演算部３ｅは、操舵反力演算手段としての機能を有している。
反力モータ制御量演算部３ｆは、操舵反力トルク演算部３ｅから操舵反力トルクＴｈが入力され、この操舵反力トルクＴｈに基づいて反力モータ制御量を算出し、反力モータ１０を駆動制御する。
Further, since the steering reaction torque Th calculated in the above equation (8) is a value considering the front wheel side slip angle βf, it is simply compared with the steering reaction torque Th calculated by Th = Kh · Ffy. The change in lateral force can be transmitted to the driver in more detail. Thus, the steering reaction force torque calculator 3e functions as a steering reaction force calculator.
The reaction force motor control amount calculation unit 3f receives the steering reaction force torque Th from the steering reaction force torque calculation unit 3e, calculates the reaction force motor control amount based on the steering reaction force torque Th, and sets the
舵角制御量演算部３ｇは、舵角センサ２８から操舵角δｆが入力され、ストローク位置センサ２９からストローク位置ＳＲが入力され、車速演算部３ａから車速Ｖが入力される。そして、操舵角δｆを転舵輪である前輪７fl，７frの転舵角θｗとして伝達する伝達比Ｐｗ（＝δｆ／θｗ）の値を操舵角δｆと車速Ｖとに応じて予め設定しておいたマップを参照し、操舵角δｆ及び車速Ｖに応じた伝達比Ｐｗを設定する。こうして、設定した伝達比Ｐｗと操舵角δｆを基に、操舵角δｆを伝達比Ｐｗで除算して、その演算結果をラック軸１１の目標ストローク位置ＳＲｔとして設定する。そして、ストローク位置ＳＲと目標ストローク位置ＳＲｔを基に、転舵モータ１８に対する転舵制御量Ｔｗを、例えば以下の（９）式により求め、転舵モータ制御量演算部３ｈに出力する。
The steering angle control amount calculation unit 3g receives the steering angle δf from the
Ｔｗ＝Ｋｐ・（ＳＲｔ−ＳＲ）＋Ｋｄ・（ｄ（ＳＲｔ−ＳＲ）／ｄｔ）
＋Ｋｉ・∫（ＳＲｔ−ＳＲ）ｄｔ …（９）
ここで、Ｋｐ、Ｋｄ、Ｋｉは定数である。
Tw = Kp · (SRt−SR) + Kd · (d (SRt−SR) / dt)
+ Ki · ∫ (SRt−SR) dt (9)
Here, Kp, Kd, and Ki are constants.
転舵モータ制御量演算部３ｈは、舵角制御量演算部３ｇから転舵制御量Ｔｗが入力され、この転舵制御量Ｔｗに基づいて転舵モータ制御量を算出し、転舵モータ１８を駆動制御する。 The steered motor control amount calculating unit 3h receives the steered control amount Tw from the steered angle control amount computing unit 3g, calculates the steered motor control amount based on the steered control amount Tw, Drive control.
このように本実施の第１形態によれば、操舵反力トルクＴｈを、作用力検出センサ２７fl、２７fr、２７rl、２７rrからの力の値を基に求めたヨーモーメントＭｚ、及び、横力Ｆｙから演算するようにしているので、各種車両挙動制御（本実施の形態においては制動力制御装置４）が作動した場合においても、これらの影響を受けず、且つ、各種車両挙動制御装置による性能向上を反映したインフォメーションがドライバに伝えられ、的確にドライバが車両限界を把握することができ、車両コントロールを行い易くすることが可能となる。 As described above, according to the first embodiment, the yaw moment Mz obtained from the steering reaction force torque Th based on the force values from the acting force detection sensors 27fl, 27fr, 27rl, and 27rr, and the lateral force Fy. Therefore, even when various vehicle behavior controls (braking force control device 4 in the present embodiment) are activated, they are not affected by these, and the performance is improved by the various vehicle behavior control devices. The information reflecting the above is transmitted to the driver, so that the driver can accurately grasp the vehicle limit and can easily perform vehicle control.
また、操舵反力トルクＴｈの演算において、ヨーモーメントＭｚ、横力Ｆｙに加え、前輪横すべり角βｆをも考慮して演算するようにしているので、横力変化をより詳細にドライバに伝えることができるようになっている。 In addition, since the steering reaction force torque Th is calculated in consideration of the front wheel side slip angle βf in addition to the yaw moment Mz and the side force Fy, the change in the side force can be transmitted to the driver in more detail. It can be done.
そして、操舵反力トルクＴｈは、複数のセンサによる推定値を基に得るのではなく、作用力検出センサ２７fl、２７fr、２７rl、２７rrからの力の値を基に設定されるので、応答性に優れ、また、誤差の少ない精度の良い値を設定することができる。 The steering reaction force torque Th is set based on the force values from the acting force detection sensors 27fl, 27fr, 27rl, and 27rr, not based on the estimated values obtained by a plurality of sensors. It is possible to set a value that is excellent and has a high accuracy with little error.
次に、図３及び図４は本発明の実施の第２形態を示し、図３はステアバイワイヤ方式による操舵機構を備えた車両の構成図、図４は操舵制御装置の機能ブロック図である。尚、本実施の第２形態は、ヨーモーメントと横力を基に操舵反力を演算するのみならず、ヨーレートと横加速度を基に操舵反力を演算できるようにして、これらの操舵反力をドライバの好みに応じて切り換えられるようにしたことが前記第１形態とは異なり、他の構成作用の部分は同様であるため、同じ符号を記し説明は省略する。 Next, FIGS. 3 and 4 show a second embodiment of the present invention, FIG. 3 is a configuration diagram of a vehicle provided with a steering mechanism by a steer-by-wire system, and FIG. 4 is a functional block diagram of a steering control device. In the second embodiment, not only the steering reaction force is calculated based on the yaw moment and the lateral force, but also the steering reaction force can be calculated based on the yaw rate and the lateral acceleration. Unlike the first embodiment, the other components are the same as those in the first embodiment, so that the same reference numerals are used and description thereof is omitted.
従って、図３に示すように、本実施の第２形態による操舵制御装置５０には、前述の第１形態で説明した各センサからの入力（各輪の車輪速ωfl，ωfr，ωrl，ωrr、各車輪に作用する力Ｆflx，Ｆfly，Ｆfrx，Ｆfry，Ｆrlx，Ｆrly，Ｆrrx，Ｆrry、操舵角δｆ、ストローク位置ＳＲ）に加え、ヨーレートセンサ３０からヨーレート（ｄφ／ｄｔ）が入力され、横加速度センサ５１から横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）が入力される。また、ドライバが好みの操舵反力トルク特性を選択する信号が、操舵反力選択手段としてのステアリングモード切換えスイッチ５２により入力される。
Therefore, as shown in FIG. 3, the
そして、図４に示すように、操舵制御装置５０は、車速演算部３ａ、ヨーモーメント演算部３ｂ、横力演算部３ｃ、前輪横すべり角演算部３ｄ、操舵反力トルク演算部（本実施の第２形態においては第１の操舵反力トルク演算部と読み替える：第１の操舵反力演算手段として設けられる）３ｅ、反力モータ制御量演算部３ｆ、舵角制御量演算部３ｇ、転舵モータ制御量演算部３ｈに加え、第２の操舵反力トルク演算部５０ａを有して構成されている。
As shown in FIG. 4, the
前輪横すべり角演算部３ｄにより演算された前輪横すべり角βｆは、操舵反力トルク演算部３ｅに加え、第２の操舵反力トルク演算部５０ａに対しても出力される。
The front wheel side slip angle βf calculated by the front wheel side slip
また、第１の操舵反力トルク演算部３ｅには、ステアリングモード切換えスイッチ５２から選択、或いは、非選択の信号が入力され、選択の信号が入力された場合には、第１の操舵反力トルク演算部３ｅで演算した操舵反力トルクＴｈを反力モータ制御量演算部３ｆに出力する。
In addition, when a selection or non-selection signal is input from the steering
第２の操舵反力トルク演算部５０ａは、第２の操舵反力演算手段として設けられ、ヨーレートセンサ３０からヨーレート（ｄφ／ｄｔ）が入力され、横加速度センサ５１から横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）が入力され、前輪横すべり角演算部３ｄから前輪横すべり角βｆが入力され、ステアリングモード切換えスイッチ５２から選択、或いは、非選択の信号が入力される。そして、以下の（１０）式により等価的な前輪横力Ｆfyを演算し、この等価的な前輪横力Ｆfyを前述の（８）式に適用して操舵反力トルクＴｈを演算し、ステアリングモード切換えスイッチ５２から選択の信号が入力された場合に、この第２の操舵反力トルク演算部５０ａで演算した操舵反力トルクＴｈを反力モータ制御量演算部３ｆに出力する。
Ｆfy＝（ｌｒ・ｍ・（ｄ２ｙ／ｄｔ２）＋Ｉｚ・（ｄ２φ／ｄｔ２））
／（ｌｆ＋ｌｒ） …（１０）
尚、この（１０）式で演算される等価的な前輪横力Ｆfyは、ヨーレートセンサ３０からのヨーレート（ｄφ／ｄｔ）、及び、横加速度センサ５１からの横加速度（ｄ２ｙ／ｄｔ２）により求められるため、各種車両挙動制御（本実施の形態においては制動力制御装置４）の効果が含まれた値となっている。
The second steering reaction force torque calculation unit 50a is provided as a second steering reaction force calculation unit. The yaw rate (dφ / dt) is input from the
Ffy = (lr · m · (d 2 y / dt 2 ) + Iz · (d 2 φ / dt 2 ))
/ (Lf + lr) (10)
The equivalent front wheel lateral force Ffy calculated by the equation (10) is the yaw rate (dφ / dt) from the
すなわち、ヨーレートセンサ３０からのヨーレート（ｄφ／ｄｔ）には、実挙動として顕れない情報は反映されない。従って、例えば、轍路やスプリットμ路においてステア若しくはヨーモーメント制御が行われた場合、前輪ステア情報などは操舵反力として反映されない。また、直進走行時など、第２の操舵反力トルク演算部５０ａで演算した操舵反力トルクＴｈの方が望ましい場合が考えられるため、走行条件によってドライバが選択できるようにするのである。尚、第１の操舵反力トルク演算部３ｅで演算した操舵反力トルクと第２の操舵反力トルク演算部５０ａで演算した操舵反力トルクＴｈの切り換えは、路面μ推定装置（図示しない）等で自動的に選択されるように構成しても良い。
That is, information that does not appear as actual behavior is not reflected in the yaw rate (dφ / dt) from the
このように本実施の第２形態によれば、前記第１形態で説明した効果に加え、ドライバの好みに応じた操舵反力特性を選ぶことができ、走行状態に合わせた、より的確な情報をドライバが得られるようになる。 As described above, according to the second embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, it is possible to select the steering reaction force characteristic according to the preference of the driver, and more accurate information according to the driving state. The driver will be able to get.
尚、本実施の第１、第２形態では、車両挙動制御として制動力制御装置４を搭載した車両を例に説明したが、これに限ることなく、前輪の差動制限装置、左右輪間での駆動力配分を制御自在な左右駆動力配分制御装置等を搭載した車両であっても同様の効果を得ることができる。 In the first and second embodiments of the present invention, the vehicle equipped with the braking force control device 4 is described as an example of vehicle behavior control. However, the present invention is not limited to this. The same effect can be obtained even in a vehicle equipped with a left / right driving force distribution control device that can control the driving force distribution.
１ 車両
２ 電動パワーステアリング装置の操舵機構
３ 操舵制御装置
３ａ 車速演算部
３ｂ ヨーモーメント演算部（ヨーモーメント演算手段）
３ｃ 横力演算部（横力演算手段）
３ｄ 前輪横すべり角演算部
３ｅ 操舵反力トルク演算部（操舵反力演算手段）
３ｆ 反力モータ制御量演算部
３ｇ 舵角制御量演算部
３ｈ 転舵モータ制御量演算部
４ 制動力制御装置
５ 操舵機構部
６ 転舵機構部
７fl，７fr，7rl，７rr 車輪
８ 操舵ハンドル
９ 操舵軸
１０ 反力モータ（操舵反力発生手段）
１８ 転舵モータ
２５fl，２５fr，２５rl，２５rr 車輪速センサ
２７fl，２７fr，２７rl，２７rr 作用力検出センサ（作用力検出手段）
２８ 舵角センサ
２９ ストローク位置センサ
３０ ヨーレートセンサ
DESCRIPTION OF
3c Lateral force calculation unit (lateral force calculation means)
3d Front wheel side slip angle calculation unit 3e Steering reaction force torque calculation unit (steering reaction force calculation means)
3f Reaction force motor control amount calculation unit 3g Steering angle control amount calculation unit 3h Steering motor control amount calculation unit 4 Braking
18 Steering motor 25fl, 25fr, 25rl, 25rr Wheel speed sensor 27fl, 27fr, 27rl, 27rr Acting force detection sensor (acting force detecting means)
28
Claims (5)
車両の各車輪に作用する力を検出する作用力検出手段と、
上記各車輪に作用する力を基に車両に作用するヨーモーメントを演算するヨーモーメント演算手段と、
上記各車輪に作用する力を基に車両に作用する横力を演算する横力演算手段と、
少なくとも上記ヨーモーメントと上記横力をパラメータとして、上記ヨーモーメントと上記横力をステアリング操作で生じさせる場合に操舵輪に生じる等価的な横力を求め、該等価的な横力に応じた操舵反力を演算する操舵反力演算手段と、
上記ステアリングに上記操舵反力を生じさせる操舵反力発生手段と、
を備えたことを特徴とする車両の操舵制御装置。 In a vehicle steering control device having a steering mechanism that can freely set the relationship between the steering amount of a steering wheel and the steering wheel steering amount,
Acting force detection means for detecting the force acting on each wheel of the vehicle;
A yaw moment calculating means for calculating a yaw moment acting on the vehicle based on the force acting on each wheel;
Lateral force calculating means for calculating the lateral force acting on the vehicle based on the force acting on each wheel;
Using at least the yaw moment and the lateral force as parameters , an equivalent lateral force generated on the steered wheel when the yaw moment and the lateral force are generated by a steering operation is obtained, and a steering reaction corresponding to the equivalent lateral force is obtained. Steering reaction force calculating means for calculating force,
Steering reaction force generating means for generating the steering reaction force in the steering;
A vehicle steering control device comprising:
車両の各車輪に作用する力を検出する作用力検出手段と、
上記各車輪に作用する力を基に車両に作用するヨーモーメントを演算するヨーモーメント演算手段と、
上記各車輪に作用する力を基に車両に作用する横力を演算する横力演算手段と、
少なくとも上記ヨーモーメントと上記横力をパラメータとして操舵反力を演算する第１の操舵反力演算手段と、
少なくともヨーレートと横加速度をパラメータとして操舵反力を演算する第２の操舵反力演算手段と、
上記第１の操舵反力演算手段で演算した操舵反力と上記第２の操舵反力演算手段で演算した操舵反力のどちらかを選択信号の入力に応じて選択する操舵反力選択手段と、
上記ステアリングに上記操舵反力選択手段で選択した操舵反力を生じさせる操舵反力発生手段と、
を備えたことを特徴とする車両の操舵制御装置。 In a vehicle steering control device having a steering mechanism that can freely set the relationship between the steering amount of a steering wheel and the steering wheel steering amount,
Acting force detection means for detecting the force acting on each wheel of the vehicle;
A yaw moment calculating means for calculating a yaw moment acting on the vehicle based on the force acting on each wheel;
Lateral force calculating means for calculating the lateral force acting on the vehicle based on the force acting on each wheel;
A first steering reaction force calculating means for calculating a steering reaction force using at least the yaw moment and the lateral force as parameters;
A second steering reaction force calculating means for calculating a steering reaction force using at least the yaw rate and the lateral acceleration as parameters ;
The first steering reaction force steering reaction force calculated by the calculating means and the second steering reaction force computation unit you selected in response to an input of either the selection signal of the calculated steering reaction force in the steering reaction force selection means When,
Steering reaction force generating means for causing the steering to generate a steering reaction force selected by the steering reaction force selection means;
A vehicle steering control device comprising:
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