JP5141025B2 - Vehicle steering system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両用操舵システムに関し、さらに詳しくは、自動操舵制御の精度を向上できる車両用操舵システムに関する。 The present invention relates to a vehicle steering system, and more particularly to a vehicle steering system that can improve the accuracy of automatic steering control.
近年の車両用操舵システムでは、LKA(Lane Keeping Assist)制御のような自動操舵制御が採用されつつある。かかる自動操舵制御では、例えば、CCDカメラにより走行路の車線が認識されて、走行路の曲率半径や走行路における走行車線に対する車両のヨー角、オフセット量、走行速度などの各種の情報が取得される。そして、これらの情報に基づいて車両の電動パワーステアリングが駆動され、車両が車線内の目標ラインに沿って走行するように操舵輪の操舵角が制御される。これにより、ドライバーの操舵負担が軽減される。 In recent vehicle steering systems, automatic steering control such as LKA (Lane Keeping Assist) control is being adopted. In such automatic steering control, for example, a lane of a traveling road is recognized by a CCD camera, and various information such as a curvature radius of the traveling road, a yaw angle of the vehicle with respect to the traveling lane on the traveling road, an offset amount, and a traveling speed are acquired. The Then, the electric power steering of the vehicle is driven based on these pieces of information, and the steering angle of the steered wheels is controlled so that the vehicle travels along the target line in the lane. This reduces the driver's steering burden.
かかる自動操舵制御を採用する従来の車両用操舵システムには、特許文献1に記載される技術が知られている。 As a conventional vehicle steering system that employs such automatic steering control, a technique described in Patent Document 1 is known.
ここで、上記の構成を有する車両用操舵システムでは、自動操舵制御の精度を向上すべき要請がある。 Here, in the vehicle steering system having the above-described configuration, there is a demand for improving the accuracy of the automatic steering control.
そこで、この発明は、上記に鑑みてされたものであって、自動操舵制御の精度を向上できる車両用操舵システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a vehicle steering system that can improve the accuracy of automatic steering control.
上記目的を達成するため、この発明にかかる車両用操舵システムは、車両の操舵輪を電動機にて駆動して操舵輪の操舵角を制御するEPS装置を有すると共に、車両の走行時にて、前記EPS装置が車両の操舵輪を自動操舵することによりドライバーのステアリング操作が支援される車両用操舵システムであって、通常操舵時にて、前記EPS装置がステアリングホイールの反力トルクを制御対象としてアシストトルクを発生するトルク制御を行うと共に、自動操舵時にて、前記EPS装置が操舵輪の操舵角を制御対象とする角度制御を行い、前記EPS装置が所定の制御指示により駆動されて前記トルク制御および前記角度制御を行い、トルク制御時の前記制御指示がトルク制御用制御指示に基づいて算出されると共に角度制御時の前記制御指示が前記角度制御用制御指示に基づいて算出され、通常操舵と自動操舵との操舵モードの切替時にて、前記トルク制御用制御指示と前記角度制御用目標指示との指示値差により前記制御指示が変化するときに、前記制御指示を徐変させる徐変制御が行われ、且つ、前記徐変制御時にて、前記トルク制御用制御指示と前記角度制御用目標指示との指示値差が所定の閾値よりも大きいときに、前記制御指示が前記トルク制御用制御指示と所定の徐変制御値との和に基づいて算出されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a vehicle steering system according to the present invention includes an EPS device that controls a steering angle of a steering wheel by driving a steering wheel of the vehicle with an electric motor. A steering system for a vehicle in which a steering operation of a driver is supported by automatically steering a steering wheel of a vehicle, and the EPS device applies an assist torque with a reaction force torque of a steering wheel as a control target during normal steering. performs torque control to occur at the time of automatic steering, the EPS apparatus have row angular control to be controlled steering angle of the steering wheel, the torque control and the said EPS device is driven by a predetermined control instruction Angle control is performed, and the control instruction at the time of torque control is calculated based on the control instruction for torque control and the control instruction at the time of angle control is calculated. An instruction is calculated based on the control instruction for angle control, and the control instruction is determined based on an instruction value difference between the control instruction for torque control and the target instruction for angle control when the steering mode is switched between normal steering and automatic steering. When the change occurs, gradual change control for gradually changing the control instruction is performed, and at the time of the gradual change control, the instruction value difference between the torque control control instruction and the angle control target instruction is a predetermined value. The control instruction is calculated based on a sum of the torque control control instruction and a predetermined gradual change control value when larger than a threshold value .
この車両用操舵システムでは、自動操舵時にて、EPS装置が操舵輪の操舵角を制御対象とする角度制御を行うので、EPS装置がトルク制御のみにより車両の操舵輪を駆動する構成と比較して、外乱(ロードギャンバー)やEPSギアのプレロード摩擦に対するロバスト性が向上する。これにより、操舵角の制御の精度が向上して、操舵輪の自動操舵が適正に行われる利点がある。
この車両用操舵システムでは、操舵モードの切替時にて反力トルクの変動が緩和されるので、ドライバーがステアリングホイール越しに感じる違和感が低減される利点がある。
この車両用操舵システムでは、徐変制御値によりトルク制御用制御指示と角度制御用目標指示との指示値差が低減されるので、この指示値差に起因する反力トルクMTの変動ΔMTが効果的に緩和される。これにより、ドライバーがステアリングホイール越しに感じる違和感が効果的に低減される利点がある。
In this vehicle steering system, the EPS device performs angle control in which the steering angle of the steered wheels is controlled during automatic steering, so that the EPS device drives the steered wheels of the vehicle only by torque control. , Robustness against disturbance (road gamble) and preload friction of EPS gear is improved. Thereby, there is an advantage that the accuracy of the control of the steering angle is improved and the automatic steering of the steered wheels is appropriately performed.
This vehicle steering system has an advantage of reducing the uncomfortable feeling that the driver feels over the steering wheel because the fluctuation of the reaction torque is reduced when the steering mode is switched.
In this vehicle steering system, the difference in the instruction value between the torque control instruction and the angle control target instruction is reduced by the gradual change control value. Therefore, the fluctuation ΔMT of the reaction torque MT caused by the instruction value difference is effective. Alleviated. Thereby, there is an advantage that the uncomfortable feeling that the driver feels through the steering wheel is effectively reduced.
この車両用操舵システムでは、操舵モードの切替時にて反力トルクの変動が緩和されるので、ドライバーがステアリングホイール越しに感じる違和感が低減される利点がある。 This vehicle steering system has an advantage of reducing the uncomfortable feeling that the driver feels over the steering wheel because the fluctuation of the reaction torque is reduced when the steering mode is switched.
この車両用操舵システムでは、除変制御値によりトルク制御用制御指示と角度制御用目標指示との指示値差が低減されるので、この指示値差に起因する反力トルクMTの変動ΔMTが効果的に緩和される。これにより、ドライバーがステアリングホイール越しに感じる違和感が効果的に低減される利点がある。 In this vehicle steering system, the instruction value difference between the control instruction for torque control and the target instruction for angle control is reduced by the change control value. Therefore, the fluctuation ΔMT of the reaction force torque MT caused by this instruction value difference is effective. Alleviated. Thereby, there is an advantage that the uncomfortable feeling that the driver feels through the steering wheel is effectively reduced.
また、この発明にかかる車両用操舵システムは、車両の操舵輪を電動機にて駆動して操舵輪の操舵角を制御するEPS装置を有すると共に、車両の走行時にて、前記EPS装置が車両の操舵輪を自動操舵することによりドライバーのステアリング操作が支援される車両用操舵システムであって、通常操舵時にて、前記EPS装置がステアリングホイールの反力トルクを制御対象としてアシストトルクを発生するトルク制御を行うと共に、自動操舵時にて、前記EPS装置が操舵輪の操舵角を制御対象とする角度制御を行い、前記EPS装置が所定の制御指示により駆動されて前記トルク制御および前記角度制御を行い、トルク制御時の前記制御指示がトルク制御用制御指示に基づいて算出されると共に角度制御時の前記制御指示が前記角度制御用制御指示に基づいて算出され、ステアリングホイールと操舵輪との間の操舵系に配置されると共にステアリングホイールの操舵に対して相対的かつ自動的に操舵輪を補助操舵するVGRS装置を備え、且つ、前記VGRS装置が、通常操舵と自動操舵との操舵モードの切替時にて、前記徐変制御に起因する操舵輪の運動性能の遅れ分を補償するための運動性能補償制御を行うことを特徴とする。 The vehicle steering system according to the present invention, which has an EPS apparatus for controlling a steering angle of the steering wheel to drive the steering wheel of the vehicle by the electric motor at the time of traveling of the vehicle, the EPS device for a vehicle A vehicle steering system in which a steering operation of a driver is assisted by automatically steering a steered wheel, and during normal steering, the EPS device generates assist torque with a reaction force torque of a steering wheel as a control target. performs at the time of automatic steering, the EPS apparatus have row angular control to be controlled steering angle of the steering wheel, the EPS device is driven by a predetermined control instruction performs the torque control and the angle control The control instruction at the time of torque control is calculated based on the control instruction for torque control, and the control instruction at the time of angle control is A VGRS device that is calculated on the basis of a control instruction for the vehicle and is disposed in a steering system between the steering wheel and the steering wheel, and that assists and steers the steering wheel relative to the steering wheel automatically, and The VGRS device performs motion performance compensation control for compensating for a delay in motion performance of a steered wheel caused by the gradual change control when switching a steering mode between normal steering and automatic steering. To do.
この車両用操舵システムでは、VGRS装置が操舵輪の操舵角を角度制御することにより、操舵輪の運動性能の遅れ分が補償される。これにより、LKA制御に必要な操舵輪の操舵角が確保されて、自動操舵制御が適正に行われる。 In this vehicle steering system, the VGRS device controls the steering angle of the steered wheels, thereby compensating for the delay in the motion performance of the steered wheels. Thereby, the steering angle of the steering wheel required for LKA control is ensured, and automatic steering control is performed appropriately.
また、この発明にかかる車両用操舵システムでは、操舵輪の目標舵角δ*を制御対象として前記運動性能補償制御が行われ、且つ、目標舵角δ*が前記指示値差と前記除変制御値との差に基づいて算出される。 In the vehicle steering system according to the present invention, the motion performance compensation control is performed with the target rudder angle δ * of the steered wheel as a control target, and the target rudder angle δ * It is calculated based on the difference from the value.
この車両用操舵システムでは、制御モードの切替時に発生するトルク制御用制御指示および前記角度制御用目標指示の指示値差と、除変制御にて制御指示に付加された除変制御値とが加味されて目標舵角δ*が算出され、この目標舵角δ*に基づいて運動性能補償制御が行われる。これにより、除変制御に起因する操舵角の不足分が適正に補償されて、車両10の自動操舵が好適に行われる利点がある。
In this vehicle steering system, a torque control control instruction and an instruction value difference between the angle control target instructions that are generated when the control mode is switched, and a change control value added to the control instruction in the change control are taken into account. Thus, the target rudder angle δ * is calculated, and motion performance compensation control is performed based on the target rudder angle δ * . As a result, there is an advantage that the steering angle deficiency due to the displacement change control is appropriately compensated, and the automatic steering of the
また、この発明にかかる車両用操舵システムでは、前記EPS装置が、前記運動性能補償制御に起因するステアリングホイールの反力トルクを略一定に維持するための反力補償制御を行う。 In the vehicle steering system according to the present invention, the EPS device performs reaction force compensation control for maintaining the reaction force torque of the steering wheel resulting from the motion performance compensation control substantially constant.
この車両用操舵システムでは、例えば、運動性能補償制御時に起因してステアリングホイールに反力トルクが発生するときに、EPS装置がアシストトルクを発生して、この反力トルクMTを略一定に維持する。これにより、ドライバーがステアリングホイール越しに感じる違和感が低減される利点がある。 In this vehicle steering system, for example, when reaction force torque is generated in the steering wheel due to the motion performance compensation control, the EPS device generates assist torque and maintains the reaction force torque MT substantially constant. . Thereby, there is an advantage that the uncomfortable feeling that the driver feels through the steering wheel is reduced.
この発明にかかる車両用操舵システムでは、自動操舵時にて、EPS装置が操舵輪の操舵角を制御対象とする角度制御を行うので、EPS装置がトルク制御のみにより車両の操舵輪を駆動する構成と比較して、外乱(ロードギャンバー)やEPSギアのプレロード摩擦に対するロバスト性が向上する。これにより、操舵角の制御の精度が向上して、操舵輪の自動操舵が適正に行われる利点がある。 In the vehicle steering system according to the present invention, since the EPS device performs angle control in which the steering angle of the steering wheel is controlled during automatic steering, the EPS device drives the vehicle steering wheel only by torque control. In comparison, robustness against disturbance (load gamble) and preload friction of the EPS gear is improved. Thereby, there is an advantage that the accuracy of the control of the steering angle is improved and the automatic steering of the steered wheels is appropriately performed.
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施例の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれる。また、この実施例に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. The constituent elements of this embodiment include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same. In addition, a plurality of modifications described in this embodiment can be arbitrarily combined within a range obvious to those skilled in the art.
図1は、この発明の実施例にかかる車両用操舵システムを示す構成図である。図2〜図6は、図1に記載した車両用操舵システムの作用を示すフローチャート(図2および図3)ならびに説明図(図4〜図6)である。図7は、図1に記載した車両用操舵システムの変形例を示すフローチャートである。 FIG. 1 is a configuration diagram showing a vehicle steering system according to an embodiment of the present invention. 2 to 6 are a flowchart (FIGS. 2 and 3) and an explanatory diagram (FIGS. 4 to 6) showing an operation of the vehicle steering system shown in FIG. FIG. 7 is a flowchart showing a modification of the vehicle steering system shown in FIG.
[車両用操舵システム]
この車両用操舵システム1は、ドライバーのステアリング操作に依存することなく操舵輪を自動操舵制御して、ドライバーの操舵負担を軽減する機能を有する。このような自動操舵制御には、例えば、LKA(Lane Keeping Assist)制御が知られている。かかるLKA制御では、車両の走行時にて車両の車線内走行が維持されるように操舵輪が自動操舵され、ドライバーのステアリング操作が支援される(車線維持支援機能)。
[Vehicle steering system]
The vehicle steering system 1 has a function of reducing the steering burden on the driver by automatically controlling the steering wheel without depending on the steering operation of the driver. As such automatic steering control, for example, LKA (Lane Keeping Assist) control is known. In the LKA control, the steering wheel is automatically steered so that the vehicle travels in the lane when the vehicle travels, and the driver's steering operation is supported (lane keeping support function).
この車両用操舵システム1は、電動式パワーステアリング装置(以下、EPS(electronic power steering)装置という。)2と、ギア比可変ステアリング装置(以下、VGRS(Variable Gear Ratio Steering)装置という。)3と、各種のセンサ41〜45と、操舵制御装置5と、LKAスイッチ6とを有する(図1参照)。なお、この実施例では、車両10の左側後輪11RLおよび右側後輪11RRが車両10の駆動輪であり、左側前輪11FLおよび右側前輪11FRが車両10の操舵輪である。
The vehicle steering system 1 includes an electric power steering device (hereinafter referred to as an EPS (electronic power steering) device) 2 and a gear ratio variable steering device (hereinafter referred to as a VGRS (variable gear ratio steering) device) 3. And
EPS装置2は、ステアリングホイール12の転舵に連動して動力(補助操舵力)を発生し、左右の操舵輪11FL、11FRの操舵を補助する装置である。このEPS装置2は、例えば、ラック・アンド・ピニオン式のステアリング装置であり、ピニオンシャフト21と、ラックバー22と、一対のタイロッド23L、23Rと、電動機24と、変換機構25と、EPS制御装置26とを有する。
The EPS device 2 is a device that generates power (auxiliary steering force) in conjunction with turning of the
ピニオンシャフト21は、VGRS装置3を介して車両10のステアリングホイール12に連結され、ステアリングホイール12の操作により回転する。ラックバー22は、ピニオンシャフト21に連結され、ピニオンシャフト21の回転により軸方向にスライド変位する。タイロッド23L(23R)は、ラックバー22と左側操舵輪11FL(右側操舵輪11FR)とを連結し、ラックバー22の変位を左側操舵輪11FL(右側操舵輪11FR)に伝達して、左側操舵輪11FL(右側操舵輪11FR)の操舵角を変化させる。電動機24は、変換機構25を介してラックバー22を軸方向にスライド変位させる。変換機構25には、例えば、ボールネジ式のものが採用される。EPS制御装置26は、電動機24を駆動制御することにより、ラックバー22をスライド変位させて左右の操舵輪11FL、11FRの操舵角を変化させる。
The
このEPS装置2では、ドライバーがステアリングホイール12を転舵させると、ピニオンシャフト21が回転してラックバー22が軸方向(ステアリングホイール12の転舵方向)にスライド変位する。すると、タイロッド23L、23Rがラックバー22と連動して変位して、左右の操舵輪11FL、11FRの操舵角が変化する。また、このとき、EPS制御装置26が電動機24を駆動制御し、電動機24の回転トルクが変換機構25を介してラックバー22に伝達される。具体的には、車両の走行速度Vおよびステアリングの転舵角(後述するアッパ・ステアリングシャフト31の回転角φs)に基づいて電動機33が駆動制御される。これにより、左右の操舵輪11FL、11FRの操舵が補助されて、ドライバーの操舵負担が軽減される。
In the EPS device 2, when the driver turns the
また、このEPS装置2は、操舵輪11FL、11FRの操舵によりステアリングホイール12に反力トルクMTが発生するときに、この反力トルクMTを略一定に維持するためのアシストトルクATを発生する。具体的には、発生した反力トルクMTが検出され、この反力トルクMTに基づいて必要なアシストトルクATが算出される。そして、このアシストトルクATに基づいてEPS制御装置26が電動機24を駆動制御することにより、ステアリングホイール12に伝達される反力トルクMTが一定に維持される。これにより、操舵時にてドライバーがステアリングホイール12越しに感じる違和感が低減される。
Further, the EPS device 2 generates an assist torque AT for maintaining the reaction force torque MT substantially constant when the reaction force torque MT is generated in the
VGRS装置3は、ステアリングホイール12と操舵輪11FL、11FRとの間の操舵系に配置されると共に、ステアリングホイール12の操舵に対して相対的かつ自動的に操舵輪11FL、11FRを補助操舵する装置である。このVGRS装置3は、アッパ・ステアリングシャフト31およびロア・ステアリングシャフト32と、電動機33と、転舵角可変制御装置34とを有する。アッパ・ステアリングシャフト31は、ステアリングホイール12に連結される。ロア・ステアリングシャフト32は、ユニバーサルジョイント35を介してEPS装置2のピニオンシャフト21に連結される。また、アッパ・ステアリングシャフト31およびロア・ステアリングシャフト32は、電動機33を介して相互に連結される。具体的には、電動機33にアッパ・ステアリングシャフト31が連結され、電動機33のロータ332側にロア・ステアリングシャフト32が連結される。転舵角可変制御装置34は、電動機33を駆動制御してロア・ステアリングシャフト32を回転させる。
The
このVGRS装置3では、ドライバーがステアリングホイール12を転舵させると、このステアリングホイール12と共にアッパ・ステアリングシャフト31が回転する。すると、アッパ・ステアリングシャフト31の回転に連動して電動機33が駆動され、ロア・ステアリングシャフト32が回転して動力がEPS装置2のピニオンシャフト21に伝達される。これにより、EPS装置2が駆動されて、左右の操舵輪11FL、11FRの操舵が行われる。
In the
また、このとき、転舵角可変制御装置34が電動機33を駆動制御することにより、アッパ・ステアリングシャフト31の回転角φsとロア・ステアリングシャフト32の回転角φaとの差(相対回転角度φa−φs)が制御される。具体的には、車両の走行速度V、各ステアリングシャフトの回転角φs、φaに基づいて電動機33が駆動制御され、アッパ・ステアリングシャフト31の回転角φsとロア・ステアリングシャフト32の回転角φaとの相対回転角度φa−φsが制御される。これにより、ステアリングホイール12の転舵が補助されて、ドライバーの操舵負担が軽減される。
Further, at this time, the turning angle
例えば、車両10の通常操舵時には、ドライバーによりステアリング操作が行われて操舵輪11FR、11FLの転舵が行われる。このとき、VGRS装置3では、転舵角可変制御装置34が電動機33を駆動制御することにより、アッパ・ステアリングシャフト31の回転角φsとロア・ステアリングシャフト32の回転角φaとがφs=φa(中立位置)に維持される(保持状態)。具体的には、LKA制御のOFF時、交差点での右左折時あるいは車庫入れ時などに、このような制御が行われる。これにより、ステアリング操作に対して操舵輪11FL、11FRの操舵角がクイックに変化するので、車両10の操舵性が向上する。
For example, during normal steering of the
一方、車両10の自動操舵時には、転舵角可変制御装置34が電動機33を駆動制御して、アッパ・ステアリングシャフト31の回転角φsとロア・ステアリングシャフト32の回転角φaとの相対回転角度φa−φsが積極的に設けられる。例えば、LKA制御にて、走行時における車両10の車線内走行が維持されるように、操舵輪が自動操舵される。これにより、ドライバーのステアリング操作に依存することなく操舵輪が適正に操作されるので、ドライバーの操舵負担が低減される利点がある。また、例えば、高速走行時にて、ロア・ステアリングシャフト32の回転角φaがアッパ・ステアリングシャフト31の回転角φsよりも小さく(φa<φs)設定される。これにより、ステアリング操作に対して緩やかに操舵輪11FL、11FRの操舵角が変化し、穏やかで安定感あるハンドリングを実現されて、高速走行時における走行安定性が向上する。
On the other hand, at the time of automatic steering of the
各種のセンサ41〜45は、車速センサ41と、ヨーレートセンサ42と、アッパ回転角センサ43およびロア回転角センサ44と、トルクセンサ45とを含んで構成される。車速センサ41は、車両10の走行速度Vを検出するセンサである。ヨーレートセンサ42は、車両10のヨーレートθを検出するセンサである(図4参照)。アッパ回転角センサ43は、アッパ・ステアリングシャフト31の回転角φsを検出するセンサである。ロア回転角センサ44は、ロア・ステアリングシャフト32の回転角φaを検出するセンサである。なお、アッパ・ステアリングシャフト31の回転角φsは、ステアリングの転舵角に等しい。また、ロア・ステアリングシャフト32の回転角φaに基づいて、左右の操舵輪11FL、11FRの実際の操舵角が算出される。トルクセンサ45は、ロア・ステアリングシャフト32の操舵トルクTsを検出するセンサである。
The
操舵制御装置5は、車両10の通常操舵時および自動操舵時におけるEPS装置2およびVGRS装置3の駆動を制御する装置である。具体的には、各種のセンサ41〜45により検出された走行速度V、ヨーレートθ、アッパ・ステアリングシャフト31の回転角φsおよびロア・ステアリングシャフト32の回転角φaに基づいて、EPS装置2およびVGRS装置3が駆動制御される。この通常操舵時および自動操舵時における制御については、後述にてフローチャートを参照しつつ詳細に説明する。
The
LKAスイッチ6は、LKA制御のON/OFFを選択するためのスイッチであり、操舵制御装置5に接続される。また、LKAスイッチ6は、車両10の運転席に設置されている。このLKAスイッチ6のON/OFF切り替えにより、車両10の操舵モード(通常操舵か自動操舵か)が切り替えられる。
The
[車両の操舵制御]
この車両用操舵システム1では、以下のように車両10の操舵制御が行われる(図2および図3参照)。まず、車両10の走行時にて、走行路100の曲率半径R、走行路100における車両10のオフセット量D、ヨーレートθおよび走行速度Vが取得される(ST101)(図2参照)。例えば、ヨーレートセンサ42がCCD(Charge Coupled Device)カメラにより構成され、このCCDカメラにより車両10の前方にかかる走行路100の状況(例えば、走行路100のセンターライン)が撮像される。操舵制御装置5は、CCDカメラからの画像情報に基づいて画像処理を行い、走行路100の曲率半径R、車両10のオフセット量D(目標走行路101に対する車両10の車幅方向のズレ量)およびヨーレートθを算出する。また、車速センサ41により車両10の走行速度Vが検出される。
[Vehicle steering control]
In the vehicle steering system 1, steering control of the
車両10の通常操舵時(LKAスイッチ6がOFF状態の時)には、通常時のパワーステアリング制御が行われる(ST102、ST103)。具体的には、まず、車両10の走行時にて、トルクセンサ45がロア・ステアリングシャフト32の操舵トルクTsを検出している。そして、操舵制御装置5が、この操舵トルクTsに基づいて反力トルクMTを算出する。この反力トルクMTは、操舵輪11FL、11FRの操舵時にて、アッパ・ステアリングシャフト31を介してステアリングホイール12に伝達される。次に、操舵制御装置5が反力トルクMTを略一定に維持するためのアシストトルクATを算出し、このアシストトルクATに基づいてトルク制御用目標電流It(トルク制御用制御指示)を算出する。次に、操舵制御装置5がトルク制御用目標電流Itを目標指示電流I*(制御指示)としてEPS装置3(EPS制御装置26)に入力し(ST104)、この目標指示電流I*に基づいてEPS制御装置26が電動機24を駆動制御する(ST105)。これにより、アシストトルクATが発生してステアリングホイール12の反力トルクMTが略一定に維持され、操舵時にてドライバーがステアリングホイール12越しに感じる違和感が低減される。
During normal steering of the vehicle 10 (when the
一方、車両10の自動操舵時(LKA制御時)には、以下の制御が行われる。まず、ドライバーがLKAスイッチ6をONすると(ST102)、操舵制御装置5が左右の操舵輪11FL、11FRの目標舵角(きれ角)δ*を算出する(ST106)。この目標舵角δ*は、車両10を目標走行路101に沿って走行させるために必要な操舵角である。目標舵角δ*は、走行路100の曲率半径R、オフセット量D、走行速度Vおよびヨーレートθに基づいて以下の算出式(1)により算出される。
次に、LKA制御に用いられる角度制御用目標電流Ia*(角度制御用制御指示)が、目標舵角δ*および操舵輪11FL、11FRの実際の操舵角δに基づいて以下の算出式(2)により算出される。
Ia*=K・(δ*−δ) …(2)
なお、この算出式(2)では、Kが定数である。また、実際の操舵角δは、ロア・ステアリングシャフト32の回転角φaに基づいて算出される。
Next, the angle control target current Ia * (angle control control instruction) used for the LKA control is calculated based on the target steering angle δ * and the actual steering angle δ of the steered wheels 11FL and 11FR (2) ).
Ia * = K · (δ * −δ) (2)
In this calculation formula (2), K is a constant. The actual steering angle δ is calculated based on the rotation angle φa of the
ここで、上記の角度制御用目標電流Ia*と通常操舵時のトルク制御用目標電流Itとは、電流値差ΔI(指示値差)を有する(図5参照)。すなわち、通常操舵時には、EPS装置2がトルク制御によりアシストトルクATを発生するため、EPS装置2への目標指示電流I*がトルク制御用目標電流Itに基づいて算出される。ところが、このトルク制御用目標電流Itと角度制御用目標電流Ia*とは、一般に電流値が異なる。このため、LKAスイッチ6がONされて操舵モードが通常操舵時から自動操舵時に切り替えられたとき(t=tc)に、トルク制御用目標電流Itがそのまま目標指示電流I*としてEPS装置2に入力されると、制御対象である反力トルクMTに大きな不連続部が生じて、ドライバーがステアリングホイール12越しに違和感を感じるおそれがある(図6参照)。したがって、この目標指示電流I*を除変させてドライバーの違和感を低減するために、以下の処理が行われる。
Here, the angle control target current Ia * and the torque control target current It during normal steering have a current value difference ΔI (indicated value difference) (see FIG. 5). That is, during normal steering, the EPS device 2 generates the assist torque AT by torque control, so that the target command current I * to the EPS device 2 is calculated based on the torque control target current It. However, the torque control target current It and the angle control target current Ia * generally have different current values. For this reason, when the
まず、トルク制御用目標電流Itと角度制御用目標電流Ia*との電流値差ΔIが算出される(ST107)。次に、電流値差ΔIと所定の閾値(安全率ガード)ΔIMAXとが比較される(ST108)。そして、電流値差ΔIが所定の閾値ΔIMAXよりも小さいときは、除変制御を行うためのFlagGがOFF状態のまま維持され、角度制御用目標電流Ia*が目標指示電流I*としてEPS装置2に入力される(ST109)。そして、この目標指示電流I*に基づいてEPS制御装置26が電動機24を駆動制御する(ST105)。これにより、操舵輪11FL、11FRの操舵角が制御されて、車両10を目標走行路101に沿って走行させるためのドライバーの操舵負担が低減される。
First, a current value difference ΔI between the torque control target current It and the angle control target current Ia * is calculated (ST107). Next, the current value difference ΔI is compared with a predetermined threshold (safety factor guard) ΔI MAX (ST108). When the current value difference ΔI is smaller than the predetermined threshold value ΔI MAX , FlagG for performing change control is maintained in the OFF state, and the angle control target current Ia * is set as the target command current I * in the EPS device. 2 (ST109). Then, the
一方、電流値差ΔIが所定の閾値ΔIMAXよりも大きいときは、除変制御を行うためのFlagGがONされる(ST110)。そして、通常操舵時のトルク制御用目標電流Itと所定の除変電流ΔI’(除変制御値)との和が目標指示電流I*として算出される(ST111)。この除変電流ΔI’は、目標指示電流I*を閾値ΔIMAX内に収めるための加算分となる。そして、この目標指示電流I*がEPS装置2に入力され、この目標指示電流I*に基づいてEPS制御装置26が電動機24を駆動制御する(ST105)。
On the other hand, when the current value difference ΔI is larger than the predetermined threshold value ΔI MAX , FlagG for performing change control is turned on (ST110). Then, the sum of the target current It for torque control during normal steering and a predetermined change / change current ΔI ′ (change / change control value) is calculated as the target command current I * (ST111). This removal / change current ΔI ′ is an addition for keeping the target command current I * within the threshold value ΔI MAX . Then, the target command current I * is input to the EPS device 2, and the
かかる構成では、通常操舵と自動操舵との操舵モードの切替時にて、目標指示電流I*に除変電流ΔI’が加算されることにより、トルク制御用目標電流Itと角度制御用目標電流Ia*との電流値差ΔIの変化が緩和される(除変制御)。これにより、操舵モードの切替時における反力トルクMTの変動ΔMTが緩和されて、ドライバーがステアリングホイール12越しに感じる違和感が低減される。
In such a configuration, the torque control target current It and the angle control target current Ia * are added by adding the variable current ΔI ′ to the target command current I * when the steering mode is switched between normal steering and automatic steering . The change in the current value difference ΔI is relaxed (variation control). As a result, the fluctuation ΔMT of the reaction torque MT when the steering mode is switched is alleviated, and the uncomfortable feeling that the driver feels over the
なお、除変電流ΔI’は、閾値ΔIMAXに応じて適宜規定され得る。また、除変電流ΔI’は、一定の電流値を有しても良いし、電流値差ΔIあるいは時間tに応じて変動する電流値を有しても良い。 The variable current ΔI ′ can be appropriately defined according to the threshold value ΔI MAX . Further, the variable current ΔI ′ may have a constant current value, or may have a current value that varies depending on the current value difference ΔI or time t.
[効果]
以上説明したように、この車両用操舵システム1では、自動操舵時にて、EPS装置2が操舵輪11FL、11FRの操舵角を制御対象とする角度制御を行うので(図1および図2参照)、EPS装置がトルク制御のみにより車両の操舵輪を駆動する構成と比較して、外乱(ロードギャンバー)やEPSギアのプレロード摩擦に対するロバスト性が向上する。これにより、操舵角の制御の精度が向上して、操舵輪の自動操舵が適正に行われる利点がある。例えば、操舵時には、操舵輪が路面から受ける反力が走行路の路面状況によって変化する。また、EPS装置では、ラック・アンド・ピニオン構造によるギア摩擦があり、且つ、このギア摩擦が製造工程上のバラつきにより各EPS装置で相異する。このため、トルク制御により操舵輪の操舵角が駆動制御される構成では、路面状況やギア摩擦の影響が無視できず、操舵角の制御の精度が低下し易い。
[effect]
As described above, in this vehicle steering system 1, the EPS device 2 performs angle control with the steering angle of the steered wheels 11FL and 11FR as a control target during automatic steering (see FIGS. 1 and 2). Compared with the configuration in which the EPS device drives the steering wheel of the vehicle only by torque control, the robustness against disturbance (load gamble) and preload friction of the EPS gear is improved. Thereby, there is an advantage that the accuracy of the control of the steering angle is improved and the automatic steering of the steered wheels is appropriately performed. For example, during steering, the reaction force that the steered wheel receives from the road surface changes depending on the road surface condition of the traveling road. In the EPS apparatus, there is a gear friction due to the rack and pinion structure, and this gear friction is different in each EPS apparatus due to variations in the manufacturing process. For this reason, in the configuration in which the steering angle of the steered wheels is driven and controlled by torque control, the influence of road surface conditions and gear friction cannot be ignored, and the accuracy of control of the steering angle is likely to decrease.
また、この車両用操舵システム1では、通常操舵と自動操舵との操舵モードの切替時にて、トルク制御用目標電流Itと角度制御用目標電流Ia*との電流値差ΔI(=It−Ia*)により目標指示電流I*が変化するときに、目標指示電流I*を除変させる除変制御が行われる(図2および図5参照)。これにより、操舵モードの切替時にて反力トルクMTの変動ΔMTが緩和されるので、ドライバーがステアリングホイール12越しに感じる違和感が低減される利点がある。
Further, in the vehicle steering system 1, the current value difference ΔI (= It−Ia * ) between the torque control target current It and the angle control target current Ia * when the steering mode is switched between normal steering and automatic steering . when the target command current I * changes due), removal change control for varying dividing the target command current I * is performed (see FIGS. 2 and 5). As a result, the variation ΔMT of the reaction torque MT is mitigated when the steering mode is switched, and there is an advantage that the uncomfortable feeling that the driver feels over the
具体的には、上記のように、除変制御時にて、トルク制御用目標電流Itと角度制御用目標電流Ia*との電流値差ΔIが所定の閾値ΔIMAXよりも大きいときに、目標指示電流I*がトルク制御用目標電流Itと所定の除変電流ΔI’との和に基づいて算出されることが好ましい(図2参照)。かかる構成では、除変電流ΔI’によりトルク制御用目標電流Itと角度制御用目標電流Ia*との電流値差ΔIが低減されるので、この電流値差ΔIに起因する反力トルクMTの変動ΔMTが効果的に緩和される。これにより、ドライバーがステアリングホイール12越しに感じる違和感が効果的に低減される利点がある。
Specifically, as described above, when the current value difference ΔI between the torque control target current It and the angle control target current Ia * is larger than the predetermined threshold value ΔI MAX during the change control, the target instruction The current I * is preferably calculated based on the sum of the torque control target current It and a predetermined variable current ΔI ′ (see FIG. 2). In such a configuration, since the current value difference ΔI between the torque control target current It and the angle control target current Ia * is reduced by the variable current ΔI ′, the fluctuation of the reaction force torque MT caused by the current value difference ΔI. ΔMT is effectively mitigated. Thereby, there is an advantage that the uncomfortable feeling that the driver feels through the
[運動性能補償制御]
一方、上記のように、操舵モードの切替時にて目標指示電流I*を除変させて反力トルクMTの変動ΔMTを緩和する構成(除変制御)では、自動操舵が適正に行われないおそれがある。すなわち、操舵モードの切替時にて除変制御が行われると、目標指示電流I*がトルク制御用目標電流Itから角度制御用目標電流Ia*に直ちに切り替わらないため、操舵輪11FL、11FRの操舵角が不足する。すると、LKA制御としての運動性能に遅れ分が発生して、自動操舵が適正に行われないおそれがある。
[Exercise performance compensation control]
On the other hand, as described above, when the steering mode is switched, the target command current I * is changed and the fluctuation ΔMT of the reaction torque MT is relaxed (variation control), so that automatic steering may not be performed properly. There is. That is, if the change control is performed when the steering mode is switched, the target command current I * is not immediately switched from the torque control target current It to the angle control target current Ia *, and therefore the steering angles of the steered wheels 11FL and 11FR Is lacking. Then, a delay occurs in the exercise performance as the LKA control, and there is a possibility that automatic steering is not properly performed.
そこで、この車両用操舵システム1では、通常操舵と自動操舵との操舵モードの切替時にて、除変制御に起因する操舵輪11FL、11FRの運動性能の遅れ分を補償するための制御(運動性能補償制御)がVGRS装置3により行われる(図3および図5参照)。具体的には、VGRS装置3が操舵輪11FL、11FRの操舵角を角度制御することにより、操舵輪11FL、11FRの運動性能の遅れ分が補償される。これにより、LKA制御に必要な操舵輪11FL、11FRの操舵角が確保されて、車両10の自動操舵が適正に行われる。
Therefore, in this vehicle steering system 1, control (motion performance) for compensating for a delay in the motion performance of the steered wheels 11FL and 11FR caused by the displacement control when the steering mode is switched between normal steering and automatic steering. Compensation control) is performed by the VGRS device 3 (see FIGS. 3 and 5). Specifically, the
特に、上記の構成では、通常操舵と自動操舵との操舵モードの切替時にて、(1)EPS装置2による除変制御と(2)VGRS装置3による運動性能補償制御とが連動して行われる。すなわち、(1)EPS装置2の除変制御により、ステアリングホイール12の反力トルクMTの変動ΔMTが緩和されて、ドライバーがステアリングホイール12越しに感じる違和感が低減される。また、(2)VGRS装置3の運動性能補償制御により、除変制御に起因する操舵輪11FL、11FRの操舵角の不足分が補償されて、自動操舵が適正に行われる。したがって、これらの相乗効果により、自動操舵の精度および実用性が飛躍的に高められる利点がある。
In particular, in the above configuration, (1) removal control by the EPS device 2 and (2) motion performance compensation control by the
例えば、この実施例では、操舵モードの切換時にて、以下のように運動性能補償制御が行われる(図3参照)。まず、LKAスイッチ6のON/OFF状態および除変制御のFlagGのON/OFF状態が確認される(ST201およびST202)。そして、LKAスイッチ6がON状態にあり、且つ、除変制御のFlagGがON状態にある場合には、操舵制御装置5が左右の操舵輪11FL、11FRの目標舵角δ*を算出する(ST203)。そして、この目標舵角δ*がVGRS装置3に出力され、この目標舵角δ*に基づいて操舵輪11FL、11FRの操舵角が制御される(ST204)。また、このとき、ロア・ステアリングシャフト32の回転角φa(操舵輪11FL、11FRの実際の操舵角)に基づいて、操舵輪11FL、11FRの操舵角がフィードバック制御される。これにより、LKA制御に必要な操舵輪11FL、11FRの操舵角が確保されて、車両10の自動操舵が適正に行われる。
For example, in this embodiment, at the time of switching the steering mode, the motion performance compensation control is performed as follows (see FIG. 3). First, the ON / OFF state of the
また、上記の構成では、目標舵角δ*が除変制御に用いられた電流値差ΔIと除変電流ΔI'との差(ΔI−ΔI')に基づいて算出される(図5参照)。すなわち、制御モードの切替時に発生するトルク制御用目標電流Itおよび角度制御用目標電流Ia*の電流値差ΔIと、除変制御にて目標指示電流I*に付加された除変電流ΔI'とが加味されて目標舵角δ*が算出され、この目標舵角δ*に基づいて運動性能補償制御が行われる。これにより、除変制御に起因する操舵角の不足分が適正に補償されて、車両10の自動操舵が好適に行われる利点がある。
In the above configuration, the target rudder angle δ * is calculated based on the difference (ΔI−ΔI ′ ) between the current value difference ΔI used for the change control and the change current ΔI ′ (see FIG. 5). . That is, the current value difference ΔI between the torque control target current It and the angle control target current Ia * generated when the control mode is switched, and the removal current ΔI ′ added to the target command current I * in the removal control. There is calculated is in the target steering angle [delta] * enjoined, exercise performance compensation control is performed based on the target steering angle [delta] *. As a result, there is an advantage that the steering angle deficiency due to the displacement change control is appropriately compensated, and the automatic steering of the
[反力補償制御]
また、上記のように、VGRS装置3が駆動されて運動性能補償制御が行われる構成では、操舵輪11FL、11FRの操舵により反力トルクMTが発生する。
[Reaction force compensation control]
Further, as described above, in the configuration in which the
そこで、この車両用操舵システム1では、EPS装置2が、運動性能補償制御に起因するステアリングホイール12の反力トルクMTを略一定に維持するための反力補償制御を行うことが好ましい。例えば、運動性能補償制御時に起因してステアリングホイール12に反力トルクMTが発生するときに、EPS装置2がアシストトルクATを発生して、この反力トルクMTを略一定に維持する(反力補償制御)。これにより、ドライバーがステアリングホイール12越しに感じる違和感が低減される利点がある。
Therefore, in the vehicle steering system 1, it is preferable that the EPS device 2 performs the reaction force compensation control for maintaining the reaction force torque MT of the
例えば、この実施例では、除変制御における目標指示電流I*の算出時にて、VGRS装置3の駆動により発生した反力トルクが加味されて目標指示電流I*が算出される(ST111)(図7参照)。具体的には、目標指示電流I*が、トルク制御用目標電流Itと除変電流ΔI'とVGRS装置3による操舵輪11FL、11FRの操舵角δVGRS *とに基づく以下の算出式により算出される。
I*=It+ΔI'+KV・δVGRS * …(3)
なお、この算出式(3)では、KVが定数である。これにより、VGRS装置3の駆動による反力トルクMTの変動ΔMTが低減される。
For example, in this embodiment, the target command current I * is calculated by adding the reaction torque generated by driving the
I * = It + ΔI ′ + K V · δ VGRS * (3)
In this calculation formula (3), K V is a constant. Thereby, the variation ΔMT of the reaction torque MT due to the driving of the
以上のように、本発明にかかる車両用操舵システムは、自動操舵制御の精度を向上できる点で有用である。 As described above, the vehicle steering system according to the present invention is useful in that the accuracy of automatic steering control can be improved.
1 車両用操舵システム
2 EPS装置
21 ピニオンシャフト
22 ラックバー
23 タイロッド
24 電動機
25 変換機構
26 EPS制御装置
3 VGRS装置
31 アッパ・ステアリングシャフト
32 ロア・ステアリングシャフト
33 電動機
332 ロータ
34 転舵角可変制御装置
35 ユニバーサルジョイント
41 車速センサ
42 ヨーレートセンサ
43 アッパ回転角センサ
44 ロア回転角センサ
45 トルクセンサ
5 操舵制御装置
6 LKAスイッチ
10 車両
11FR、11FL 操舵輪
11RR、11RL 駆動輪
12 ステアリングホイール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle steering system 2
Claims (4)
通常操舵時にて、前記EPS装置がステアリングホイールの反力トルクを制御対象としてアシストトルクを発生するトルク制御を行うと共に、自動操舵時にて、前記EPS装置が操舵輪の操舵角を制御対象とする角度制御を行い、
前記EPS装置が所定の制御指示により駆動されて前記トルク制御および前記角度制御を行い、トルク制御時の前記制御指示がトルク制御用制御指示に基づいて算出されると共に角度制御時の前記制御指示が前記角度制御用制御指示に基づいて算出され、
通常操舵と自動操舵との操舵モードの切替時にて、前記トルク制御用制御指示と前記角度制御用目標指示との指示値差により前記制御指示が変化するときに、前記制御指示を徐変させる徐変制御が行われ、且つ、
前記徐変制御時にて、前記トルク制御用制御指示と前記角度制御用目標指示との指示値差が所定の閾値よりも大きいときに、前記制御指示が前記トルク制御用制御指示と所定の徐変制御値との和に基づいて算出されることを特徴とする車両用操舵システム。 An EPS device that drives a steering wheel of a vehicle with an electric motor to control the steering angle of the steering wheel, and when the vehicle travels, the EPS device automatically steers the steering wheel of the vehicle so that the driver can perform a steering operation. A supported vehicle steering system,
During normal steering, the EPS device performs torque control for generating assist torque using the reaction force torque of the steering wheel as a control target, and during automatic steering, the EPS device uses the steering angle of the steered wheel as a control target. control stomach line,
The EPS device is driven by a predetermined control instruction to perform the torque control and the angle control, the control instruction at the time of torque control is calculated based on the control instruction for torque control, and the control instruction at the time of angle control is Calculated based on the control instruction for angle control,
When switching the steering mode between normal steering and automatic steering, when the control instruction changes due to an instruction value difference between the torque control control instruction and the angle control target instruction, the control instruction is gradually changed. Variable control is performed, and
During the gradual change control, when the instruction value difference between the torque control control instruction and the angle control target instruction is larger than a predetermined threshold, the control instruction is changed from the torque control control instruction to a predetermined gradual change. A vehicle steering system calculated based on a sum of control values .
通常操舵時にて、前記EPS装置がステアリングホイールの反力トルクを制御対象としてアシストトルクを発生するトルク制御を行うと共に、自動操舵時にて、前記EPS装置が操舵輪の操舵角を制御対象とする角度制御を行い、
前記EPS装置が所定の制御指示により駆動されて前記トルク制御および前記角度制御を行い、トルク制御時の前記制御指示がトルク制御用制御指示に基づいて算出されると共に角度制御時の前記制御指示が前記角度制御用制御指示に基づいて算出され、
ステアリングホイールと操舵輪との間の操舵系に配置されると共にステアリングホイールの操舵に対して相対的かつ自動的に操舵輪を補助操舵するVGRS装置を備え、且つ、
前記VGRS装置が、通常操舵と自動操舵との操舵モードの切替時にて、前記徐変制御に起因する操舵輪の運動性能の遅れ分を補償するための運動性能補償制御を行うことを特徴とする車両用操舵システム。 An EPS device that drives a steering wheel of a vehicle with an electric motor to control the steering angle of the steering wheel, and when the vehicle travels, the EPS device automatically steers the steering wheel of the vehicle so that the driver can perform a steering operation. A supported vehicle steering system,
During normal steering, the EPS device performs torque control for generating assist torque using the reaction force torque of the steering wheel as a control target, and during automatic steering, the EPS device uses the steering angle of the steered wheel as a control target. control stomach line,
The EPS device is driven by a predetermined control instruction to perform the torque control and the angle control, the control instruction at the time of torque control is calculated based on the control instruction for torque control, and the control instruction at the time of angle control is Calculated based on the control instruction for angle control,
A VGRS device that is disposed in a steering system between the steering wheel and the steering wheel and that assists the steering wheel in a relative and automatic manner relative to steering of the steering wheel; and
The VGRS device performs motion performance compensation control for compensating for a delay in motion performance of a steered wheel caused by the gradual change control when switching a steering mode between normal steering and automatic steering. Vehicle steering system.
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