JP5626480B2 - 操舵制御装置 - Google Patents

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    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/04Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to forces disturbing the intended course of the vehicle, e.g. forces acting transversely to the direction of vehicle travel
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    • B62D6/008Control of feed-back to the steering input member, e.g. simulating road feel in steer-by-wire applications

Description

本発明は、ステアリングホイールと操向輪とが機械的に分離したステア・バイ・ワイヤ方式の操舵制御装置に関するものである。
従来、操舵制御装置としては、例えば、特許文献1に記載の従来技術がある。
この従来技術では、操舵角に基づく操舵反力の制御量に、ヨーレートに基づく操舵反力の制御量を加算して、反力モータの制御量を算出する。これにより、この従来技術では、タイヤに作用する横力(以下、タイヤ横力とも呼ぶ)を操舵反力に反映させている。
特開2000−108914号公報
しかしながら、上記従来技術では、操舵角に基づく操舵反力の制御量に、ヨーレートに基づく操舵反力の制御量を加算して反力モータの制御量を算出するようになっている。それゆえ、上記従来技術では、例えば、操舵角に基づく操舵反力の制御量の精度が低下した場合等に、操舵反力が不適切なものとなる可能性があった。
本発明は、上記のような点に着目し、より適切な操舵反力を付与可能とすることを課題とする。
横Gセンサ6は、車両Aの横方向加速度Gyを検出する。そして、横Gセンサ6は、検出信号を制御演算部11に出力する。
ヨーレートセンサ7は、車両Aのヨーレートγを検出する。そして、ヨーレートセンサ7は、検出信号を制御演算部11に出力する
本発明の一態様では、軸力差分に基づく配分比率で配分しているので、フィードバック軸力とフィードフォワード軸力とをより適切に配分できる。
したがって、本発明の一態様によれば、より適切な操舵反力を付与できる。
車両Aの構成を表す概念図である。 制御演算部11の構成を表すブロック図である。 目標操舵反力演算部11Bの詳細な構成を表すブロック図である。 フィードフォワード軸力TFFの算出式の係数を説明するための図である。 横G軸力、電流軸力、ヨーレート軸力、および実際のステアリングラック軸力を表すグラフである。 フィードバック軸力TFB、および実際のステアリングラック軸力を表すグラフである。 配分比率マップM1を表すグラフである。 軸力-操舵反力変換マップを表すグラフである。 第2実施形態の配分比率マップM1を表すグラフである。 第3実施形態の高速走行用配分比率マップM1、および低速走行用配分比率マップM2を表すグラフである。 第4実施形態の低速操舵用配分比率マップM1、および高速操舵用配分比率マップM2を表すグラフである。 第5実施形態の正値用配分比率マップM1、および負値用配分比率マップM2を表すグラフである。 制御演算部11の構成を表すブロック図である。 目標操舵反力演算部11Bの詳細な構成を表すブロック図である。 配分比率マップM3を表すグラフである。 配分比率マップM4を表すグラフである。
次に、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
(構成)
本実施形態の車両Aは、ステアリングホイール1と前輪(操向輪2)とが機械的に分離した、いわゆるステア・バイ・ワイヤ方式(SBW方式)の操舵制御装置を備える車両である。
図1は、本実施形態の車両Aの構成を表す概念図である。
図1に示すように、車両Aは、操舵角センサ3、転舵角センサ4、車速センサ5、横Gセンサ6、およびヨーレートセンサ7を備える。
操舵角センサ3は、ステアリングホイール1の操舵角δを検出する。そして、操舵角センサ3は、検出結果を表す信号(以下、検出信号とも呼ぶ)を後述する制御演算部11に出力する。
転舵角センサ4は、操向輪2の転舵角θを検出する。操向輪2の転舵角θの検出方法としては、ステアリングラックのラック移動量に基づいて算出する方法を採用できる。そして、転舵角センサ4は、検出信号を制御演算部11に出力する。
車速センサ5は、車両Aの車速Vを検出する。そして、車速センサ5は、検出信号を制御演算部11に出力する。
横Gセンサ6は、車両Aの横方向加速度Gyを検出する。そして、横Gセンサ6は、検出信号を制御演算部11に出力する。
ヨーレートセンサ7は、車両Aのヨーレートγを検出する。そして、ヨーレートセンサ7は、検出信号を制御演算部11に出力する。
なお、横Gセンサ6および横Gセンサ6は、バネ上(車体)に配置する。
また、車両Aは、転舵制御部8、および反力制御部9を備える。
転舵制御部8は、転舵モータ8A、転舵電流検出部8B、および転舵モータ駆動部8Cを備える。
転舵モータ8Aは、減速機を介してピニオンシャフト10と連結される。そして、転舵モータ8Aは、転舵モータ駆動部8Cによって駆動され、ピニオンシャフト10を介してステアリングラックを左右に移動させる。これにより、転舵モータ8Aは、操向輪2を転舵する。転舵モータ8Aの駆動方法としては、転舵モータ8Aを駆動する電流(以下、転舵電流とも呼ぶ)を制御する方法を採用できる。
転舵電流検出部8Bは、転舵電流を検出する。そして、転舵電流検出部8Bは、検出信号を転舵モータ駆動部8Cおよび制御演算部11に出力する。
転舵モータ駆動部8Cは、制御演算部11が算出する目標転舵電流に基づいて、転舵電流検出部8Bが検出する転舵電流が当該目標転舵電流と一致するように転舵モータ8Aの転舵電流を制御する。これにより、転舵モータ駆動部8Cは、転舵モータ8Aを駆動する。目標転舵電流とは、転舵モータ8Aを駆動する電流の目標値である。
反力制御部9は、反力モータ9A、反力電流検出部9B、および反力モータ駆動部9Cを備える。
反力モータ9Aは、減速機を介してステアリングシャフトと連結される。そして、反力モータ9Aは、反力モータ駆動部9Cによって駆動され、ステアリングシャフトを介してステアリングホイール1に回転トルクを付与する。これにより、反力モータ9Aは、操舵反力を発生する。反力モータ9Aの駆動方法としては、反力モータ9Aを駆動する電流(以下、反力電流とも呼ぶ)を制御する方法を採用できる。
反力電流検出部9Bは、反力電流を検出する。そして、反力電流検出部9Bは、検出信号を反力モータ駆動部9Cおよび制御演算部11に出力する。
反力モータ駆動部9Cは、制御演算部11が算出する目標反力電流に基づいて、反力電流検出部9Bが検出する反力電流が当該目標反力電流と一致するように反力モータ9Aの反力電流を制御する。これにより、反力モータ駆動部9Cは、反力モータ9Aを駆動する。目標反力電流とは、反力モータ9Aを駆動する電流の目標値である。
また、車両Aは、制御演算部11を備える。
図2は、制御演算部11の構成を表すブロック図である。
図2に示すように、制御演算部11は、目標転舵角演算部11A、目標操舵反力演算部11B、および目標転舵電流演算部11Cを備える。
目標転舵角演算部11Aは、操舵角センサ3が検出した操舵角δおよび車速センサ5が検出した車速Vに基づいて、転舵角θの目標値である目標転舵角θ*を算出する。そして、目標転舵角演算部11Aは、算出結果を目標操舵反力演算部11Bに出力する。
目標操舵反力演算部11Bは、目標転舵角演算部11Aが算出した目標転舵角θ*、車速センサ5が検出した車速V、および転舵電流検出部8Bが検出した転舵電流に基づいて目標反力電流を算出する。そして、目標操舵反力演算部11Bは、算出結果を反力制御部9(反力モータ駆動部9C)に出力する。
図3は、目標操舵反力演算部11Bの詳細な構成を表すブロック図である。
ここで、目標操舵反力演算部11Bの詳細な構成を説明する。
図3に示すように、目標操舵反力演算部11Bは、フィードフォワード軸力算出部11Ba、フィードバック軸力算出部11Bb、最終軸力算出部11Bc、軸力-操舵反力変換部11Bd、および目標反力電流演算部11Beを備える。
フィードフォワード軸力算出部11Baは、操舵角センサ3が検出した操舵角δ、および車速センサ5が検出した車速Vに基づき、下記(1)式に従ってステアリングラック軸力(以下、フィードフォワード軸力とも呼ぶ)TFFを算出する。ステアリングラック軸力とは、ステアリングラックに加わるラック軸力である。そして、フィードフォワード軸力算出部11Baは、算出結果を最終軸力算出部11Bcに出力する。
FF=(Ks+Css)/(JrS2+(Cr+Cs)s+Ks)・k・V/(1+A・V2)・θ+Ks(Jrs2+Crs)/(JrS2+(Cr+Cs)s+Ks)・θ
………(1)
ここで、図4に示すように、Ksはピニオン剛性、Csはピニオン粘性、Jrはラック慣性、Crはラック粘性、k、Aは予め設定した定数である。これにより、フィードフォワード軸力算出部11Baは、フィードフォワード軸力TFFとして、操向輪2に作用するタイヤ横力Fdの影響を反映しないステアリングラック軸力を算出する。
ここで、上記(1)式は、予め設定した路面状態や車両状態において、ステアリングホイール1と操向輪2とを機械的に接続した操舵機構を備える車両の運動方程式を基に導出した数式である。上記(1)式の右辺第1項は、フィードフォワード軸力TFFを構成する成分のうち、操舵角δと車速Vとに基づく成分を表すものであり、右辺第2項は、操舵角速度dδに基づく成分を表す項である。なお、上記(1)式では、操舵角加速度に基づく成分を表す項は、ノイズ成分を多く含み、フィードフォワード軸力TFFの算出結果に振動を誘発するため、除いてある。
フィードバック軸力算出部11Bbは、横Gセンサ6が検出した横方向加速度Gy(車両Aの状態量)に基づき、下記(2)式に従ってステアリングラック軸力(以下、横G軸力とも呼ぶ)を算出する。下記(2)式では、まず、前輪荷重と横方向加速度Gyとを乗算し、乗算結果を操向輪2にかかる軸力(軸方向の力)を算出する。続いて、下記(2)式では、算出した操向輪2にかかる軸力と、リンクの角度やサスペンションに応じた定数(以下、リンク比とも呼ぶ)とを乗算し、乗算結果を横G軸力として算出する。
横G軸力=操向輪2にかかる軸力×リンク比 ………(2)
操向輪2にかかる軸力=前輪荷重×横方向加速度Gy
ここで、横方向加速度Gyは、操向輪2が転舵され、操向輪2にタイヤ横力Fdが作用し、車両Aが旋回することによって発生する。それゆえ、フィードバック軸力算出部11Bbは、横方向加速度Gyに基づくことで、操向輪2に作用するタイヤ横力Fdの影響を反映したステアリングラック軸力(横G軸力)を算出できる。ここで、横Gセンサ6は、バネ上(車体)に配置したため、横方向加速度Gyの検出が遅れる。そのため、横G軸力は、図5に示すように、実際のステアリングラック軸力に比べ、位相が遅れる。
なお、本実施形態では、横G軸力を算出する際に、横Gセンサ6で検出した横方向加速度Gyを用いる例を示したが、他の構成を採用してもよい。例えば、ヨーレートセンサ7が検出したヨーレートγに車速センサ5が検出した車速Vを乗算し、乗算結果γ×Vを横方向加速度Gyに代えて用いる構成としてもよい。
図3に戻り、フィードバック軸力算出部11Bbは、転舵電流検出部8Bが検出した転舵電流(車両Aの状態量)に基づき、下記(3)式に従ってステアリングラック軸力(以下、電流軸力とも呼ぶ)を算出する。下記(3)式では、まず、転舵電流と、転舵電流を基に転舵モータ8Aの出力トルクを算出するためのトルク定数[Nm/A]と、転舵モータ8Aのモータトルクを伝達するためのモータギア比とを乗算する。続いて、下記(3)式では、乗算結果を転舵モータ8Aのピニオンギアのピニオン半径[m]で除算し、除算結果に、転舵モータ8Aの出力トルクが伝達される際の効率を乗算し、乗算結果を電流軸力として算出する。
電流軸力=転舵電流×モータギア比×トルク定数[Nm/A]/ピニオン半径[m]×効率 ………(3)
ここで、転舵電流は、ステアリングホイール1が操舵され、目標転舵角θ*が変動し、目標転舵角θ*と実際の転舵角θとに差が生じることによって変動する。また、転舵電流は、操向輪2が転舵され、操向輪2にタイヤ横力Fdが作用し、目標転舵角θ*と実際の転舵角θとに差が生じることによっても変動する。さらに、転舵電流は、路面凹凸等によって操向輪2に路面外乱が作用し、操向輪2にタイヤ横力Fdが作用し、目標転舵角θ*と実際の転舵角θとに差が生じることによっても変動する。それゆえ、フィードバック軸力算出部11Bbは、転舵電流に基づくことで、操向輪2に作用するタイヤ横力Fdの影響を
反映したステアリングラック軸力(電流軸力)を算出できる。ここで、電流軸力は、目標転舵角θ*と実際の転舵角θとに差が生じた時点で発生する。そのため、電流軸力は、図5に示すように、実際のステアリングラック軸力や横G軸力に比べ、位相が進む。
図3に戻り、フィードバック軸力算出部11Bbは、車速センサ5が検出した車速V、およびヨーレートセンサ7が検出したヨーレートγ(車両Aの状態量)に基づき、下記(4)式に従ってステアリングラック軸力(以下、ヨーレート軸力とも呼ぶ)を算出する。下記(4)式では、まず、前輪荷重と車速Vとヨーレートγとを乗算し、乗算結果を操向輪2にかかる軸力を算出する。続いて、下記(4)式では、算出した操向輪2にかかる軸力とリンク比とを乗算し、乗算結果をヨーレート軸力として算出する。
ヨーレート軸力=操向輪2にかかる軸力×リンク比 ………(4)
操向輪2にかかる軸力=前輪荷重×車速V×ヨーレートγ
ここで、ヨーレートγは、操向輪2が転舵され、操向輪2にタイヤ横力Fdが作用し、車両Aが旋回することによって発生する。それゆえ、フィードバック軸力算出部11Bbは、ヨーレートγに基づくことで、操向輪2に作用するタイヤ横力Fdの影響を反映したステアリングラック軸力(ヨーレート軸力)を算出できる。ここで、ヨーレートセンサ7は、バネ上(車体)に配置したため、ヨーレートγの検出が遅れる。そのため、ヨーレート軸力は、図5に示すように、実際のステアリングラック軸力に比べ、位相が遅れる。
また、フィードバック軸力算出部11Bbは、算出した横G軸力、電流軸力、およびヨーレート軸力に基づき、下記(5)式に従ってステアリングラック軸力(以下、「フィードバック軸力」とも呼ぶ)TFBを算出する。下記(5)式では、横G軸力に配分比率K1を乗算し、電流軸力に配分比率K2を乗算し、ヨーレート軸力に配分比率K3を乗算し、これらの乗算結果の和をフィードバック軸力TFBとして算出する。すなわち、横G軸力に配分比率K1を乗算した値、電流軸力に配分比率K2を乗算した値、およびヨーレート軸力に配分比率K3を乗算した値に基づいて、フィードバック軸力TFBを算出する。そして、フィードバック軸力算出部11Bbは、算出結果を最終軸力算出部11Bcに出力する。
FB=横G軸力×K1+電流軸力×K2+ヨーレート軸力×K3 ………(5)
ここで、配分比率K1、K2、K3は横G軸力、電流軸力、ヨーレート軸力の配分比率である。配分比率K1、K2、K3の大小関係は、K1>K2>K3とする。すなわち、横G軸力、電流軸力、ヨーレート軸力の順に配分比率を大きい値とする。例えば、配分比率K1、K2、K3のそれぞれは、K1=0.6、K2=0.3、K3=0.1に設定する。これにより、フィードバック軸力算出部11Bbは、フィードバック軸力TFBとして、操向輪2に作用するタイヤ横力Fdの影響を反映したステアリングラック軸力を算出する。
このように、本実施形態のフィードバック軸力算出部11Bbは、転舵モータ8Aの転舵電流、および車両Aの横方向加速度Gyに基づいて電流軸力および横G軸力を算出し、算出した電流軸力および横G軸力に基づいてフィードバック軸力TFBを算出する。それゆえ、本実施形態のフィードバック軸力算出部11Bbは、転舵モータ8Aの転舵電流および車両Aの横方向加速度Gy等、一般的な車両が備えているセンサ(転舵電流検出部8B、横Gセンサ6)の検出結果に基づいて、フィードバック軸力TFBを算出できる。そのため、本実施形態の制御演算部11は、フィードバック軸力TFBに基づいて、反力モータ9Aを駆動することで、ステアリングラック軸力を検出する軸力センサ等、専用のセンサを備える必要がなく、製造コストの増大を抑制できる。
また、本実施形態のフィードバック軸力算出部11Bbは、電流軸力に配分比率K2を乗算した値と横G軸力に配分比率K1を乗算した値とに基づいてフィードバック軸力TFBを算出する。ここで、図5に示すように、横G軸力は、実際のステアリングラック軸力に比べ、位相が遅れる。また、電流軸力は、実際のステアリングラック軸力に比べ、位相が進む。それゆえ、本実施形態のフィードバック軸力算出部11Bbは、横G軸力に電流軸力を加えることで、図6に示すように、横G軸力による位相の遅れを補償でき、より適切なフィードバック軸力TFBを算出できる。そのため、本実施形態の制御演算部11は、フィードバック軸力TFBに基づいて、反力モータ9Aを駆動することで、より適切な操舵反力を付与できる。
さらに、本実施形態のフィードバック軸力算出部11Bbは、電流軸力に配分比率K2を乗算した値と横G軸力に配分比率K1を乗算した値とに基づいてフィードバック軸力TFBを算出する。ここで、車両Aは、路面凹凸等によって操向輪2に路面外乱が作用し、操向輪2にタイヤ横力Fdが作用した場合、目標転舵角θ*と実際の転舵角θとに差が生じる。それゆえ、本実施形態の制御演算部11は、横G軸力に電流軸力を加えることで、路面凹凸等によって操向輪2に作用する路面外乱の影響をフィードバック軸力TFBに反映でき、より適切なフィードバック軸力TFBを算出できる。そのため、本実施形態の制御演算部11は、フィードバック軸力TFBに基づいて、反力モータ9Aを駆動することで、より適切な操舵反力を付与できる。
また、本実施形態のフィードバック軸力算出部11Bbは、電流軸力の配分比率K2よりも横G軸力の配分比率K1を大きくする。それゆえ、本実施形態のフィードバック軸力算出部11Bbは、電流軸力の配分比率を低減でき、例えば、電流軸力の推定精度が転舵モータ8Aの慣性やフリクションの影響によって実際のステアリングラック軸力よりも低下することがあったとしても、フィードバック軸力TFBの推定精度の低下を抑制できる。そのため、本実施形態の制御演算部11は、フィードバック軸力TFBに基づいて、反力モータ9Aを駆動することで、より適切な操舵反力を付与できる。
さらに、本実施形態のフィードバック軸力算出部11Bbは、電流軸力に配分比率K2を乗算した値と横G軸力に配分比率K1を乗算した値とヨーレート軸力に配分比率K3を乗算した値とに基づいてフィードバック軸力TFBを算出する。ここで、例えば、車両Aがスピン状態になった場合に、転舵電流および横方向加速度Gyが増大するため、横Gセンサ6の検出結果および転舵電流検出部8Bの検出結果はいずれも最大値(飽和値)となる。これに対し、ヨーレートγも増大するが、ヨーレートγの増大量は比較的小さいので、ヨーレートセンサ7の検出結果は最大値(飽和値)に到達しない。そのため、車両Aのスピン状態の度合いに応じてヨーレートセンサ7の検出結果は変動する。それゆえ、車両Aのスピン状態の度合いに応じてフィードバック軸力TFBを変動できる。その結果、本実施形態の制御演算部11は、フィードバック軸力TFBに基づいて、反力モータ9Aを駆動することで、より適切な操舵反力を付与できる。
図3に戻り、最終軸力算出部11Bcは、フィードフォワード軸力算出部11Baおよびフィードバック軸力算出部11Bbからフィードフォワード軸力TFFおよびフィードバック軸力TFBを読み込む。続いて、最終軸力算出部11Bcは、読み込んだフィードフォワード軸力TFFおよびフィードバック軸力TFBに基づき、下記(6)に従ってステアリングラック軸力(以下、最終軸力)を算出する。そして、最終軸力算出部11Bcは、算出結果を軸力-操舵反力変換部11Bdに出力する。
最終軸力=フィードフォワード軸力TFF×GF+フィードバック軸力TFB×(1−GF) ………(6)
ここで、GFは、フィードフォワード軸力TFFの配分比率GFとフィードバック軸力TFBの配分比率(1−GF)を表す数値(以下、配分比率と呼ぶ)である。これにより、最終軸力算出部11Bcは、配分比率GFに基づいて、フィードフォワード軸力TFFとフィードバック軸力TFBとをGF:(1−GF)の割合で合算させて、最終軸力を算出する。
このように、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、フィードバック軸力TFBおよびフィードフォワード軸力TFFに基づいて最終軸力を算出する。ここで、フィードバック軸力TFBは、操向輪2に作用するタイヤ横力Fdの影響を反映するため、路面状態の変化や車両状態の変化に応じて変化する。これに対し、フィードフォワード軸力TFFは、タイヤ横力Fdの影響を反映しないため、路面状態の変化等にかかわらず滑らかに変化する。それゆえ、最終軸力算出部11Bcは、フィードバック軸力TFBに加え、フィードフォワード軸力TFFに基づいて最終軸力を算出することで、より適切な最終軸力を算出できる。そのため、本実施形態の制御演算部11は、フィードバック軸力TFBに基づいて、反力モータ9Aを駆動することで、より適切な操舵反力を付与できる。
ここで、配分比率GFの設定方法としては、軸力差分に対応した配分比率GFを配分比率マップM1から読み出す方法を採用できる。軸力差分とは、フィードフォワード軸力TFFとフィードバック軸力TFBとの差である。具体的には、フィードフォワード軸力TFFからフィードバック軸力TFBを減算した減算結果である。また、配分比率マップM1とは、軸力差分に対応した配分比率GFを登録したマップである。
ここで、フィードフォワード軸力TFFは、予め設定した路面状態や車両状態を基に導出した上記(1)式に従って算出する。それゆえ、フィードフォワード軸力TFFの推定精度は、路面状態や車両状態が変化すると低下する。これに対し、フィードバック軸力TFBの推定精度は、路面状態や車両状態にかかわらずほぼ一定となる。そのため、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、フィードフォワード軸力TFFとフィードバック軸力TFBとの差である軸力差分を、配分比率GF、つまり、フィードフォワード軸力TFFの配分比率、およびフィードバック軸力TFBの配分比率を設定するための指標としている。これにより、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、より適切な配分比率GFを設定できる。
図7は、配分比率マップM1を表すグラフである。
図7に示すように、配分比率マップM1は、軸力差分の絶対値が0以上で且つ第1設定値Z1(>0)未満の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率GFを予め設定した第1配分比率(例えば、「1.0」)に設定する。第1設定値Z1とは、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下を開始する軸力差分(閾値)である。また、配分比率マップM1では、軸力差分の絶対値が第2設定値Z2(>Z1)以上の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率GFを第1配分比率より小さい第2配分比率(例えば、「0.0」)に設定する。第2設定値Z2とは、フィードフォワード軸力TFFの推定精度がフィードバック軸力TFBの推定精度よりも低下する軸力差分(閾値)である。さらに、配分比率マップM1では、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上で且つ第2設定値Z2未満の範囲では、軸力差分の絶対値に応じて配分比率GFを直線的に低下させる。具体的には、配分比率マップM1は、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上で且つ第2設定値Z2未満の範囲では、軸力差分に基づく配分比率で、軸力差分の絶対値と配分比率GFとの関係を表す一次関数に従って配分比率GFを算出可能とする。当該一次関数では、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1である場合に配分比率GFを「1.0」とし、軸力差分の絶対値が第2設定値Z2である場合に配分比率GFを「0.0」とする。これにより、最終軸力算出部11Bcは、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1未満である場合には、フィードフォワード軸力TFFを最終軸力とする。また、最終軸力算出部11Bcは、軸力差分の絶対値が第2設定値Z2以上である場合には、フィードバック軸力TFBを最終軸力とする。また、配分比率マップM1では、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上で且つ第2設定値Z2未満である場合には、フィードフォワード軸力TFFに配分比率GFを乗算した値とフィードバック軸力TFBに配分比率(1−GF)を乗算した値とを合算したものを最終軸力とする。
図3に戻り、軸力-操舵反力変換部11Bdは、最終軸力算出部11Bcが算出した最終軸力に基づいて目標操舵反力を算出する。目標操舵反力とは、操舵反力の目標値である。目標操舵反力の算出方法としては、車速Vおよび最終軸力に対応した目標操舵反力を軸力-操舵反力変換マップから読み出す方法を採用できる。軸力-操舵反力変換マップとは、車速V毎に設定され、最終軸力に対応した目標操舵反力を登録したマップである。
図8は、軸力-操舵反力変換マップを表すグラフである。
図8に示すように、軸力-操舵反力変換マップは、車速V毎に設定される。また、軸力-操舵反力変換マップでは、最終軸力が大きいほど目標操舵反力を大きい値とする。
図3に戻り、目標反力電流演算部11Beは、軸力-操舵反力変換部11Bdが算出した目標操舵反力に基づき、下記(7)式に従って目標反力電流を算出する。そして、目標反力電流演算部11Beは、算出結果を反力モータ駆動部9Cに出力する。
目標反力電流=目標操舵反力×ゲイン ………(7)
図2に戻り、目標転舵電流演算部11Cは、目標転舵角演算部11Aが算出した目標転舵角θ*から転舵角センサ4が検出した転舵角θを減じた減算結果に基づいて目標転舵電流を算出する。そして、目標転舵電流演算部11Cは、算出結果を転舵モータ駆動部8Cに出力する。
(動作その他)
次に、車両Aの操舵制御装置の動作について説明する。
車両Aの走行中、運転者がステアリングホイール1を操舵したとする。すると、制御演算部11が、操舵角δおよび車速Vに基づいて目標転舵角θ*を算出する(図2の目標転舵角演算部11A)。続いて、制御演算部11が、算出した目標転舵角θ*から実際の転舵角θを減じた減算結果に基づいて目標転舵電流を算出する(図2の目標転舵電流演算部11C)。これにより、転舵制御部8が、運転者の操舵操作に応じて操向輪2を転舵する。
同時に、制御演算部11が、操舵角δおよび車速Vに基づいてフィードフォワード軸力TFFを算出する(図3のフィードフォワード軸力算出部11Ba)。続いて、制御演算部11が、横方向加速度Gyに基づいて横G軸力を算出する(図3のフィードバック軸力算出部11Bb)。続いて、制御演算部11が、転舵電流に基づいて電流軸力を算出する(図3のフィードバック軸力算出部11Bb)。続いて、制御演算部11が、ヨーレートγおよび車速Vに基づいてヨーレート軸力を算出する(図3のフィードバック軸力算出部11Bb)。続いて、制御演算部11が、算出した電流軸力に配分比率K2を乗算した値と横G軸力に配分比率K1を乗算した値とヨーレート軸力に配分比率K3を乗算した値とに基づいて、フィードバック軸力TFBを算出する(図3のフィードバック軸力算出部11Bb)。横G軸力、電流軸力、ヨーレート軸力の配分比率K1、K2、K3は、0.6:0.3:0.1になる(図3のフィードバック軸力算出部11Bb)。ここで、フィードフォワード軸力TFFとフィードバック軸力TFBとの差である軸力差分の絶対値が第1設定値Z1未満であったとする。すると、制御演算部11が、図7の配分比率マップM1に基づき、配分比率GFを「1.0」、(1−GF)を「0.0」とする(図3の最終軸力算出部11Bc)。続いて、制御演算部11が、算出したフィードフォワード軸力TFFとフィードバック軸力TFBとをGF:(1−GF)=1.0:0.0で配分して、最終軸力を算出する(図3の最終軸力算出部11Bc)。これにより、制御演算部11が、フィードフォワード軸力TFFのみを最終軸力とする。そして、フィードバック軸力TFB、つまり、車速センサ5、横Gセンサ6、ヨーレートセンサ7によるセンサノイズや、路面の凹凸等による路面外乱の影響が混入したステアリングラック軸力の推定値を最終軸力から排除する。それゆえ、最終軸力は、センサノイズや路面外乱の影響を反映せず滑らかに変化するものとなる。続いて、制御演算部11が、算出した最終軸力に基づいて目標操舵反力を算出する(図3の軸力-操舵反力変換部11Bd)。続いて、制御演算部11が、算出した目標操舵反力に基づいて目標反力電流を算出する(図3の目標反力電流演算部11Be)。続いて、制御演算部11が、算出した目標反力電流に基づいて反力モータ9Aを駆動する(図2の反力モータ駆動部9C)。これにより、反力制御部9が、ステアリングホイール1に操舵反力を付与する。
このように、本実施形態の操舵制御装置では、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1未満である場合、つまり、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が比較的高い場合に、フィードフォワード軸力TFFを最終軸力とする。それゆえ、本実施形態の操舵制御装置では、最終軸力を、センサノイズや路面外乱による変動がなく、滑らかに安定して変化するものとすることができる。そのため、本実施形態の操舵制御装置では、センサノイズや路面外乱によるキックバックがなく、滑らかで安定した操舵感を与える操舵反力を付与できる。その結果、本実施形態の操舵制御装置では、より適切な操舵反力を付与できる。
また、制御演算部11が上記フローを繰り返すうちに、路面状態や車両状態が変化し、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下したとする。また、フィードフォワード軸力TFFの推定精度の低下に伴い、軸力差分が増大し、軸力差分が第1設定値Z1以上で且つ第2設定値Z2未満になったとする。すると、制御演算部11が、図7の配分比率マップM1に基づき、配分比率GF、(1−GF)を「0.0」以上で「1.0」以下の数値とする(図3の最終軸力算出部11Bc)。続いて、制御演算部11が、算出したフィードフォワード軸力TFFとフィードバック軸力TFBとをGF:(1−GF)で配分して、最終軸力を算出する(図3の最終軸力算出部11Bc)。これにより、制御演算部11が、フィードフォワード軸力TFFに配分比率GFを乗算した値とフィードバック軸力TFBに配分比率(GF−1)を乗算した値とを合算したものを増大最終軸力とする。そして、制御演算部11が、最終軸力におけるフィードフォワード軸力TFFの配分比率GF、つまり、推定精度が低下したステアリングラック軸力の推定値の配分比率GFを低減させる。それゆえ、最終軸力は、推定精度の低下を抑制しつつ、滑らかで路面外乱の影響を反映したものとなる。
このように、本実施形態の操舵制御装置では、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上になった場合、つまり、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下した場合に、フィードフォワード軸力TFFに配分比率GFを乗算した値とフィードバック軸力TFBに配分比率(1−GF)を乗算した値とを合算したものを最終軸力とする。これにより、本実施形態の操舵制御装置では、フィードフォワード軸力TFFから、フィードフォワード軸力TFFに配分比率GFを乗算した値とフィードバック軸力TFBに配分比率(1−GF)を乗算した値とを合算したものに最終軸力を切り替える。それゆえ、本実施形態の操舵制御装置では、最終軸力を、推定精度の低下を抑制しつつ、滑らかで安定して変化するものとすることができる。そのため、本実施形態の操舵制御装置では、最終軸力に基づいて操舵反力を付与することで、センサノイズや路面外乱によるキックバックを抑制し、滑らかで安定した操舵感を与える操舵反力を付与できる。それゆえ、本実施形態の操舵制御装置では、より適切な操舵反力を付与できる。
また、制御演算部11が上記フローを繰り返すうちに、路面状態や車両状態の変化が進み、フィードフォワード軸力TFFの推定精度がさらに低下したとする。また、フィードフォワード軸力TFFの推定精度の低下に伴い、軸力差分が増大し、軸力差分が第2設定値Z2以上になったとする。すると、制御演算部11が、図7の配分比率マップM1に基づき、配分比率GFを「.0」、(1−GF)を「.0」とする(図3の最終軸力算出部11Bc)。続いて、制御演算部11が、フィードフォワード軸力TFFとフィードバック軸力TFBとをGF (1−GF)=.0:.0で配分して、最終軸力を算出する(図3の最終軸力算出部11Bc)。これにより、制御演算部11が、フィードバック軸力TFBのみを最終軸力とする。そして、制御演算部11が、フィードフォワード軸力TFF、つまり、推定精度が低下したステアリングラック軸力の推定値を最終軸力から排除する。それゆえ、最終軸力は、推定精度の低下を抑制しつつ、路面外乱の影響を反映したものとなる。
このように、本実施形態の操舵制御装置では、軸力差分の絶対値が第2設定値Z2以上である場合、つまり、フィードバック軸力TFBの推定精度がフィードフォワード軸力TFFの推定精度より高い場合に、フィードバック軸力TFBを最終軸力とする。これにより、本実施形態の操舵制御装置では、フィードフォワード軸力TFFに配分比率GFを乗算した値とフィードバック軸力TFBに配分比率(1−GF)を乗算した値とを合算したものからフィードバック軸力TFBに最終軸力を切り替える。それゆえ、本実施形態の操舵制御装置では、フィードフォワード軸力TFFに配分比率GFを乗算した値とフィードバック軸力TFBに配分比率(1−GF)を乗算した値とを合算したものに比べ、最終軸力の推定精度を向上できる。そのため、本実施形態の操舵制御装置では、最終軸力に基づいて操舵反力を付与することで、より適切な操舵反力を付与できる。
本実施形態では、図1のステアリングホイール1がステアリングホイールを構成する。以下同様に、図1の操舵角センサ3が操舵角検出部を構成する。また、図1の転舵モータ8Aが転舵モータを構成する。さらに、図1、図2の転舵モータ駆動部8C、制御演算部11、図2の目標転舵角演算部11A、目標転舵電流演算部11Cが転舵モータ駆動部を構成する。また、車速V、横方向加速度Gy、ヨーレートγおよび転舵電流が車両運の状態を構成する。さらに、車速センサ5、横Gセンサ6、ヨーレートセンサ7および転舵電流検出部8Bが状態量検出部を構成する。また、図1の反力モータ9Aが反力モータを構成する。さらに、図3のフィードフォワード軸力算出部11Baがフィードフォワード軸力演算部を構成する。また、フィードバック軸力算出部11Bbがフィードバック軸力演算部を構成する。さらに、図3の最終軸力算出部11Bcが最終軸力設定部を構成する。また、図1、図2の反力モータ駆動部9C、図2の目標操舵反力演算部11B、図3の操舵反力変換部11Bd、目標反力電流演算部11Beが反力モータ駆動部を構成する。
(本実施形態の効果)
本実施形態は、次のような効果を奏する。
(1)制御演算部11が、フィードバック軸力TFBとフィードフォワード軸力TFFとの差である軸力差分に基づく配分比率で、フィードバック軸力TFBとフィードフォワード軸力TFFとを配分して、ステアリングラック軸力である最終軸力を設定する。
そして、制御演算部11が、設定した最終軸力に基づいて反力モータ9Aを駆動する。
このような構成によれば、軸力差分に基づく配分比率で配分しているので、フィードバック軸力TFBとフィードフォワード軸力TFFとをより適切に配分できる。
したがって、より適切な操舵反力を付与できる。
(2)制御演算部11が、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上である場合には、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1未満である場合に比べ、フィードフォワード軸力TFFの配分比率GFを小さくする。そして、制御演算部11が、設定した最終軸力に基づいて反力モータ9Aを駆動する。
このような構成によれば、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上である場合には、フィードフォワード軸力TFFの配分比率GFを小さくする(GF=「0.0」)。そのため、例えば、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下し、軸力差分が増大した場合に、フィードバック軸力TFBの配分比率(1−GF)を増大できる((1−GF)=1.0)。そのため、より適切な操舵反力を付与することができる。
(3)最終軸力算出部11Bcが、軸力差分が第1設定値Z1以上で且つ第2設定値Z2未満である場合には、軸力差分の絶対値の増加量に対するフィードフォワード軸力TFFの配分比率GFを低減させる。
このような構成によれば、例えば、軸力差分の増大が進み、軸力差分が第1設定値Z1に到達した場合、つまり、最終軸力がフィードフォワード軸力TFFからフィードバック軸力TFBに変化する際に、フィードフォワード軸力TFFの配分比率を徐々に低減できる。それゆえ、操舵反力の変化を緩やかにすることができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図面を参照して説明する。
なお、前記第1実施形態と同様な構成等については同一の符号を使用する。
本実施形態では、軸力差分の絶対値が予め設定した第3設定値Z3未満である場合には、軸力差分の絶対値が第3設定値Z3以上である場合に比べ、軸力差分の絶対値の増加量に対するフィードフォワード軸力TFFの配分比率GFの低減量を小さくする。具体的には、第2実施形態は、配分比率マップM1の形状が前記第1実施形態と異なる。
図9は、第2実施形態の配分比率マップM1を表すグラフである。
図9に示すように、配分比率マップM1は、軸力差分の絶対値が0以上で且つ第1設定値Z1未満の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率GFを比較的大きい一定値「1.0」とする。また、配分比率マップM1は、軸力差分の絶対値が第2a設定値Z2a(>Z1)以上の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率GFを比較的小さい一定値「0.0」とする。さらに、配分比率マップM1は、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上で且つ第3設定値Z3未満の範囲では、軸力差分の絶対値の増加に応じて配分比率GFを直線的に低下させる。ここで、第3設定値Z3は、第1設定値Z1以上で且つ第2a設定値Z2a以下の値である。具体的には、配分比率マップM1は、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上で且つ第3設定値Z3未満の範囲では、軸力差分に基づく配分比率で、軸力差分の絶対値と配分比率GFとの関係を表す一次関数に従って配分比率GFを算出可能とする。当該一次関数では、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1である場合に配分比率GFを「1.0」とし、軸力差分の絶対値が第3設定値Z3である場合に配分比率GFを数値GF1(>0)とする。また、配分比率マップM1は、軸力差分の絶対値が第3設定値Z3以上で且つ第2a設定値Z2a未満の範囲でも、軸力差分の絶対値の増加に応じて配分比率GFを直線的に低下させる。具体的には、配分比率マップM1は、軸力差分の絶対値が第3設定値Z3以上で且つ第2a設定値Z2a未満の範囲では、軸力差分に基づく配分比率で、軸力差分の絶対値と配分比率GFとの関係を表す一次関数に従って配分比率GFを算出可能とする。当該一次関数では、軸力差分の絶対値が第3設定値Z3である場合に配分比率GFを数値GF1とし、軸力差分の絶対値が第2a設定値Z2aである場合に配分比率GFを「0.0」とする。ここで、配分比率マップM1は、軸力差分が第設定値Z 1 以上で且つ第3設定値Z3未満である場合には、軸力差分が第3設定値Z3以上で且つ第2a設定値Z2a未満である場合に比べ、一次関数の傾きを緩やかにする。これにより、最終軸力算出部11Bcは、軸力差分が第3設定値Z3未満である場合には、第3設定値Z3以上である場合に比べ、軸力差分の絶対値の増加量に対するフィードフォワード軸力TFFの配分比率GFの低減量を小さくする。
なお、その他の構成は、前記第1実施形態の構成と同様である。
本実施形態では、図9の第1設定値Z1が第1設定値を構成する。以下同様に、図9の第3設定値Z3が第3設定値を構成する。
(本実施形態の効果)
本実施形態は、上記各実施形態の効果に加えて、次のような効果を奏する。
(1)最終軸力算出部11Bcが、軸力差分が第3設定値Z3未満である場合には、軸力差分が第3設定値Z3以上である場合に比べ、軸力差分の絶対値の増加量に対するフィードフォワード軸力TFFの配分比率GFの低減量を小さくする。
このような構成によれば、例えば、軸力差分の増大が進み、軸力差分が第1設定値Z1に到達した場合、つまり、最終軸力がフィードフォワード軸力TFFからフィードバック軸力TFBに変化する際に、フィードフォワード軸力TFFの配分比率の低減速度を緩やかにすることができる。それゆえ、操舵反力の変化を緩やかにすることができる。また、軸力差分が第3設定値Z3に到達した場合、つまり、フィードフォワード軸力TFFの配分比率が十分に低減した場合に、フィードフォワード軸力TFFの配分比率の低減速度を増大できる。それゆえ、最終軸力の変化に要する時間を短縮できる。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図面を参照して説明する。
なお、上記各実施形態と同様な構成等については同一の符号を使用する。
本実施形態は、車速Vが予め設定した車速閾値未満である場合には、車速Vが車速閾値以上である場合に比べ、フィードフォワード軸力TFFの配分比率の低減の開始を判定するための閾値を大きくする。また、本実施形態は、軸力差分の絶対値の増加量に対するフィードフォワード軸力TFFの配分比率GFの低減量を小さくする。
具体的には、第3実施形態は、最終軸力算出部11Bcが、車速Vを基に、配分比率マップM1、M2を切り替える点が前記第1実施形態と異なる。
図3に示すように、最終軸力算出部11Bcは、車速センサ5が検出した車速Vが車速閾値以上であるか否かを判定する。車速閾値とは、フィードバック軸力TFBの推定精度が操舵感に影響を与えないと判定可能な車速Vの上限値(閾値)である。そして、最終軸力算出部11Bcは、車速Vが車速閾値以上であると判定した場合には、配分比率マップM1、M2のうちの、一方の配分比率マップ(以下、高速走行用配分比率マップとも呼ぶ)M1を選択する。一方、最終軸力算出部11Bcは、車速Vが車速閾値未満であると判定した場合には、配分比率マップM1、M2のうちの、他方の配分比率マップ(以下、低速走行用配分比率マップとも呼ぶ)M2を選択する。
図10は、第3実施形態の高速走行用配分比率マップM1、および低速走行用配分比率マップM2を表すグラフである。本実施形態では、高速走行用配分比率マップM1、および低速走行用配分比率マップM2の形状は、前記第1実施形態の配分比率マップM1の形状(図7参照)と同様の形状とする。
図10に示すように、高速走行用配分比率マップM1は、軸力差分の絶対値が0以上で且つ第1設定値Z1未満の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率GFを比較的大きい一定値「1.0」とする。また、高速走行用配分比率マップM1は、軸力差分の絶対値が第2設定値Z2以上の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率GFを比較的小さい一定値「0.0」とする。さらに、高速走行用配分比率マップM1は、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上で且つ第2設定値Z2未満の範囲では、軸力差分の絶対値の増加に応じて配分比率GFを直線的に低下させる。具体的には、高速走行用配分比率マップM1は、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上で且つ第2設定値Z2未満の範囲では、軸力差分に基づく配分比率で、軸力差分の絶対値と配分比率GFとの関係を表す一次関数に従って配分比率GFを算出可能とする。当該一次関数では、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1である場合に配分比率GFを「1.0」とし、軸力差分の絶対値が第2設定値Z2である場合に配分比率GFを「0.0」とする。
また、低速走行用配分比率マップM2は、軸力差分の絶対値が0以上で且つ第1b設定値Z1b(>Z1)未満の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率GFを比較的大きい一定値「1.0」とする。これにより、最終軸力算出部11Bcは、低速走行用配分比率マップM2は、高速走行用配分比率マップM1に比べ、フィードフォワード軸力TFFの配分比率の低減の開始を判定するための閾値を大きくする。また、低速走行用配分比率マップM2は、軸力差分の絶対値が第2b設定値Z2b(>Z1b)以上の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率GFを比較的小さい一定値「0.0」とする。さらに、低速走行用配分比率マップM2は、軸力差分の絶対値が第1b設定値Z1b以上で且つ第2b設定値Z2b未満の範囲では、軸力差分の絶対値の増加に応じて配分比率GFを直線的に低下させる。具体的には、低速走行用配分比率マップM2は、軸力差分の絶対値が第1b設定値Z1b以上で且つ第2b設定値Z2b未満の範囲では、軸力差分に基づく配分比率で、軸力差分の絶対値と配分比率GFとの関係を表す一次関数に従って配分比率GFを算出可能とする。当該一次関数では、軸力差分の絶対値が第1b設定値Z1bである場合に配分比率GFを「1.0」とし、軸力差分の絶対値が第2b設定値Z2bである場合に配分比率GFを「0.0」とする。ここで、低速走行用配分比率マップM2は、高速走行用配分比率マップM1に比べ、軸力差分の絶対値と配分比率との関係を表す一次関数の傾きを緩やかにする。これにより、最終軸力算出部11Bcは、車速Vが車速閾値未満である場合には、車速Vが車速閾値以上である場合に比べ、軸力差分の絶対値の増加量に対するフィードフォワード軸力TFFの配分比率GFの低減量を小さくする。
なお、その他の構成は、前記第1実施形態の構成と同様である。
本実施形態では、図10の第1設定値Z1、第1b設定値Z1bが第1設定値を構成する。以下同様に、図10の第2設定値Z2、第2b設定値Z2bが第2設定値を構成する。また、図1、図2の車速センサ5が車速検出部を構成する。
(本実施形態の効果)
本実施形態は、前記第1実施形態の効果に加えて、次のような効果を奏する。
(1)最終軸力算出部11Bcが、車速Vが車速閾値未満である場合には、車速Vが車速閾値以上である場合に比べ、フィードフォワード軸力TFFの配分比率の低減の開始を判定するための閾値を大きくする(Z1→Z1b)。また、本実施形態は、軸力差分の絶対値の増加量に対するフィードフォワード軸力TFFの配分比率GFの低減量を小さくする。
このような構成によれば、車速Vが小さい場合、つまり、フィードバック軸力TFBの推定精度の低下が操舵感に影響を与えない場合に、フィードフォワード軸力TFFの配分比率の低減の開始タイミングを遅らせることができる。また、最終軸力がフィードフォワード軸力TFFからフィードバック軸力TFBに変化する際に、フィードフォワード軸力TFFの配分比率の低減速度を緩やかにすることができる。それゆえ、操舵反力の変化を緩やかにすることができる。
(変形例)
(1)なお、本実施形態では、配分比率マップM1、M2の形状を、前記第1実施形態の配分比率マップM1の形状(図7参照)と同様の形状とする例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、本実施形態の配分比率マップM1、M2の形状を、前記第2実施形態の配分比率マップM1の形状と同様の形状としてもよい。すなわち、配分比率マップM1は、第1設定値Z1と第2設定値Z2との間に設定した設定値の前後で、軸力差分の絶対値の増加量に対するフィードフォワード軸力TFFの配分比率GFの低減量が変化するものとしてもよい。また、配分比率マップM2は、第1b設定値Z1bと第2b設定値Z2bとの間に設定した設定値の前後で、軸力差分の絶対値の増加量に対するフィードフォワード軸力TFFの配分比率GFの低減量が変化するものとしてもよい。
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について図面を参照して説明する。
なお、上記各実施形態と同様な構成等については同一の符号を使用する。
本実施形態は、操舵角速度dδが予め設定した角速度閾値以上である場合には、操舵角速度dδが角速度閾値未満である場合に比べ、軸力差分の絶対値の増加量に対するフィードフォワード軸力TFFの配分比率GFの低減量を小さくする。
具体的には、第4実施形態は、最終軸力算出部11Bcが、操舵角速度dδを基に、配分比率マップM1、M2を切り替える点が前記第1実施形態と異なる。
図3に示すように、最終軸力算出部11Bcは、操舵角センサ3が検出した操舵角δを時間微分して操舵角速度dδを算出する。続いて、最終軸力算出部11Bcは、算出した操舵角速度dδが操舵角閾値以上であるか否かを判定する。操舵角閾値とは、緊急回避操舵時等、運転者が操舵感を重視しないと判定可能な操舵角速度dδの下限値(閾値)である。そして、最終軸力算出部11Bcは、操舵角速度dδが操舵角閾値以上であると判定した場合には、配分比率マップM1、M2のうちの、一方の配分比率マップ(以下、高速操舵用配分比率マップとも呼ぶ)M2を選択する。一方、最終軸力算出部11Bcは、操舵角速度dδが操舵角閾値未満であると判定した場合には、配分比率マップM1、M2のうちの、他方の配分比率マップ(以下、低速操舵用配分比率マップとも呼ぶ)M1を選択する。
図11は、第4実施形態の低速操舵用配分比率マップM1、および高速操舵用配分比率マップM2を表すグラフである。本実施形態では、高速操舵用配分比率マップM1、および低速操舵用配分比率マップM2の形状は、前記第1実施形態の配分比率マップM1の形状(図7参照)と同様の形状とする。
図11に示すように、低速操舵用配分比率マップM1は、軸力差分の絶対値が0以上で且つ第1設定値Z1未満の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率GFを比較的大きい一定値「1.0」とする。また、低速操舵用配分比率マップM1は、軸力差分の絶対値が第2設定値Z2以上の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率GFを比較的小さい一定値「0.0」とする。さらに、低速操舵用配分比率マップM1は、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上で且つ第2設定値Z2未満の範囲では、軸力差分の絶対値の増加に応じて配分比率GFを直線的に低下させる。具体的には、低速操舵用配分比率マップM1は、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上で且つ第2設定値Z2未満の範囲では、軸力差分に基づく配分比率で、軸力差分の絶対値と配分比率GFとの関係を表す一次関数に従って配分比率GFを算出可能とする。当該一次関数では、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1である場合に配分比率GFを「1.0」とし、軸力差分の絶対値が第2設定値Z2である場合に配分比率GFを「0.0」とする。
また、高速操舵用配分比率マップM2は、軸力差分の絶対値が0以上で且つ第1設定値Z1未満の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率GFを比較的大きい一定値「1.0」とする。また、高速操舵用配分比率マップM2は、軸力差分の絶対値が第2c設定値Z2c(>Z1)以上の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率GFを比較的小さい一定値「0.0」とする。さらに、高速操舵用配分比率マップM2は、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上で且つ第2c設定値Z2c未満の範囲では、軸力差分の絶対値の増加に応じて配分比率GFを直線的に低下させる。具体的には、高速操舵用配分比率マップM2は、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上で且つ第2c設定値Z2c未満の範囲では、軸力差分に基づく配分比率で、軸力差分の絶対値と配分比率GFとの関係を表す一次関数に従って配分比率GFを算出可能とする。当該一次関数では、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1である場合に配分比率GFを「1.0」とし、軸力差分の絶対値が第2c設定値Z2cである場合に配分比率GFを「0.0」とする。ここで、高速操舵用配分比率マップM2は、低速操舵用配分比率マップM1に比べ、軸力差分の絶対値と配分比率との関係を表す一次関数の傾きを緩やかにする。これにより、最終軸力算出部11Bcは、操舵角速度dδが角速度閾値以上である場合には、操舵角速度dδが角速度閾値未満である場合に比べ、軸力差分の絶対値の増加量に対するフィードフォワード軸力TFFの配分比率GFの低減量を小さくする。
なお、その他の構成は、上記各実施形態の構成と同様である。
本実施形態では、図11の第1設定値Z1が第1設定値を構成する。以下同様に、図11の第2設定値Z2、第2c設定値Z2cが第2設定値を構成する。また、図3の最終軸力算出部11Bcが操舵角速度検出部を構成する。
(本実施形態の効果)
本実施形態は、上記各実施形態の効果に加えて、次のような効果を奏する。
(1)最終軸力算出部11Bcが、操舵角速度dδが角速度閾値以上である場合には、操舵角速度dδが角速度閾値未満である場合に比べ、軸力差分の絶対値の増加量に対するフィードフォワード軸力TFFの配分比率GFの低減量を小さくする。
このような構成によれば、操舵角速度dδが大きい場合、つまり、緊急回避操舵時等、運転者が操舵感を重視しない場合に、フィードフォワード軸力TFFの配分比率の低減速度を緩やかにすることができる。それゆえ、操舵反力の変化を緩やかにすることができる。
(変形例)
(1)なお、本実施形態では、配分比率マップM1、M2の形状を、前記第1実施形態の配分比率マップM1の形状(図7参照)と同様の形状とする例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、本実施形態の配分比率マップM1、M2の形状を、前記第2実施形態の配分比率マップM1の形状と同様の形状としてもよい。すなわち、配分比率マップM1は、第1設定値Z1と第2設定値Z2との間に設定した設定値の前後で、軸力差分の絶対値の増加量に対するフィードフォワード軸力TFFの配分比率GFの低減量が変化するものとしてもよい。また、配分比率マップM2は、第1設定値Z1と第2c設定値Z2cとの間に設定した設定値の前後で、軸力差分の絶対値の増加量に対するフィードフォワード軸力TFFの配分比率GFの低減量が変化するものとしてもよい。
(2)また、本実施形態のように、操舵角速度dδを基に、配分比率マップM1、M2を切り替える構成に加え、前記第3実施形態と同様に、車速Vを基に、配分比率マップM1、M2を切り替える構成(以下、第3実施形態の構成とも呼ぶ)を採用してもよい。
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について図面を参照して説明する。
なお、上記各実施形態と同様な構成等については同一の符号を使用する。
本実施形態は、軸力差分が負値である場合には、軸力差分が正値である場合に比べ、軸力差分の絶対値の増加量に対するフィードフォワード軸力TFFの配分比率GFの低減量を小さくする。ここで、軸力差分は、フィードフォワード軸力TFFがフィードバック軸力TFBより大きい場合に正値となる。また、軸力差分は、フィードバック軸力TFBがフィードフォワード軸力TFFより大きい場合に負値となる。
具体的には、第5実施形態は、最終軸力算出部11Bcが、軸力差分の符号を基に、配分比率マップM1、M2を切り替える点が前記第1実施形態と異なる。
図3に示すように、最終軸力算出部11Bcは、軸力差分が正値であるか否かを判定する。そして、最終軸力算出部11Bcは、軸力差分が正値であると判定した場合には、配分比率マップM1、M2のうちの、一方の配分比率マップ(以下、正値用配分比率マップとも呼ぶ)M1を選択する。一方、最終軸力算出部11Bcは、軸力差分が負値であると判定した場合には、配分比率マップM1、M2のうちの、他方の配分比率マップ(以下、負値用配分比率マップとも呼ぶ)M2を選択する。
図12は、第5実施形態の正値用配分比率マップM1、および負値用配分比率マップM2を表すグラフである。本実施形態では、正値用配分比率マップM1、および負値用配分比率マップM2の形状は、前記第1実施形態の配分比率マップM1の形状(図7参照)と同様の形状とする。
図12に示すように、正値用配分比率マップM1は、軸力差分の絶対値が0以上で且つ第1設定値Z1未満の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率GFを比較的大きい一定値「1.0」とする。また、正値用配分比率マップM1は、軸力差分の絶対値が第2設定値Z2以上の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率GFを比較的小さい一定値「0.0」とする。さらに、正値用配分比率マップM1は、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上で且つ第2設定値Z2未満の範囲では、軸力差分の絶対値の増加に応じて配分比率GFを直線的に低下させる。具体的には、正値用配分比率マップM1は、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上で且つ第2設定値Z2未満の範囲では、軸力差分に基づく配分比率で、軸力差分の絶対値と配分比率GFとの関係を表す一次関数に従って配分比率GFを算出可能とする。当該一次関数では、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1である場合に配分比率GFを「1.0」とし、軸力差分の絶対値が第2設定値Z2である場合に配分比率GFを「0.0」とする。
また、負値用配分比率マップM2は、軸力差分の絶対値が0以上で且つ第1設定値Z1未満の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率GFを比較的大きい一定値「1.0」とする。また、負値用配分比率マップM2は、軸力差分の絶対値が第2d設定値Z2d(>Z1)以上の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率GFを比較的小さい一定値「0.0」とする。さらに、負値用配分比率マップM2は、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上で且つ第2d設定値Z2d未満の範囲では、軸力差分の絶対値の増加に応じて配分比率GFを直線的に低下させる。具体的には、負値用配分比率マップM2は、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上で且つ第2d設定値Z2d未満の範囲では、軸力差分に基づく配分比率で、軸力差分の絶対値と配分比率GFとの関係を表す一次関数に従って配分比率GFを算出可能とする。当該一次関数では、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1である場合に配分比率GFを「1.0」とし、軸力差分の絶対値が第2d設定値Z2dである場合に配分比率GFを「0.0」とする。ここで、負値用配分比率マップM2は、正値用配分比率マップM1に比べ、軸力差分の絶対値と配分比率との関係を表す一次関数の傾きを緩やかにする。これにより、最終軸力算出部11Bcは、軸力差分が負値である場合には、軸力差分が正値である場合に比べ、軸力差分の絶対値の増加量に対するフィードフォワード軸力TFFの配分比率GFの低減量を小さくする。
なお、その他の構成は、上記各実施形態の構成と同様である。
本実施形態では、図12の第1設定値Z1が第1設定値を構成する。以下同様に、図12の第2設定値Z2、第2d設定値Z2dが第2設定値を構成する。
(本実施形態の効果)
本実施形態は、第1実施形態の効果に加えて、次のような効果を奏する。
(1)制御演算部11が、軸力差分が負値である場合には、軸力差分が正値である場合に比べ、軸力差分の絶対値の増加量に対する配分比率GFの低減量、つまり、フィードフォワード軸力TFFの配分比率GFの低減量を小さくする。
このような構成によれば、軸力差分が負値である場合、つまり、フィードフォワード軸力TFFよりフィードバック軸力TFBが大きい場合に、フィードフォワード軸力TFFの配分比率の低減速度を緩やかにすることができる。それゆえ、フィードフォワード軸力TFFの配分比率の低減に伴って最終軸力が増大するところ、最終軸力の増大を緩やかにすることができる。それゆえ、操舵反力の増大を緩やかにすることができる。
(変形例)
(1)なお、本実施形態では、配分比率マップM1、M2の形状を、前記第1実施形態の配分比率マップM1の形状(図7参照)と同様の形状とする例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、本実施形態の配分比率マップM1、M2の形状を、前記第2実施形態の配分比率マップM1の形状と同様の形状としてもよい。すなわち、配分比率マップM1は、第1設定値Z1と第2設定値Z2との間に設定した設定値の前後で、軸力差分の絶対値の増加量に対するフィードフォワード軸力の配分比率GFの低減量が変化するものとしてもよい。また、配分比率マップM2は、第1設定値Z1と第2d設定値Z2dとの間に設定した設定値の前後で、軸力差分の絶対値の増加量に対するフィードフォワード軸力の配分比率GFの低減量が変化するものとしてもよい。
(2)また、例えば、本実施形態のように、軸力差分の符号を基に、配分比率マップM1、M2を切り替える構成(以下、本実施形態の構成とも呼ぶ)に加え、前記第3実施形態の構成を採用してもよい。また、例えば、本実施形態の構成に加え、前記第4実施形態と同様に、操舵角速度dδを基に、配分比率マップM1、M2を切り替える構成(以下、第4実施形態の構成とも呼ぶ)を採用してもよい。さらに、例えば、本実施形態の構成に加え、前記第3実施形態の構成および前記第4実施形態の構成を採用してもよい。
(第6実施形態)
次に、本発明の第6実施形態について図面を参照して説明する。
なお、上記各実施形態と同様な構成等については同一の符号を使用する。
本実施形態は、車速Vが後述する第1設定値V1未満である場合には、車速Vが第1設定値V1以上である場合に比べ、フィードフォワード軸力TFFの配分比率Gを小さくする点が上記各実施形態と異なる。
図13は、制御演算部11の構成を表すブロック図である。図14は、目標操舵反力演算部11Bの詳細な構成を表すブロック図である。
図13、図14に示すように、最終軸力算出部11Bcは、フィードフォワード軸力算出部11Baおよびフィードバック軸力算出部11Bbからフィードフォワード軸力TFFおよびフィードバック軸力TFBを読み込む。続いて、最終軸力算出部11Bcは、読み込んだフィードフォワード軸力TFFおよびフィードバック軸力TFBに基づき、下記(6)式に従ってステアリングラック軸力(最終軸力)を算出する。そして、最終軸力算出部11Bcは、算出結果を軸力−操舵反力変換部11Bdに出力する。
ここで、配分比率GFの設定方法としては、車速Vに対応した配分比率Gを後述する配分比率マップM3から読み出し、軸力差分に対応した配分比率Gを後述する配分比率マップM4から読み出し、これらの乗算値G×Gを配分比率GFとする方法を採用できる。配分比率マップM3とは、車速Vに対応した配分比率Gを登録したマップである。また、軸力差分とは、フィードフォワード軸力TFFとフィードバック軸力TFBとの差である。具体的には、フィードフォワード軸力TFFからフィードバック軸力TFBを減算した減算結果である。さらに、配分比率マップM4とは、軸力差分に対応した配分比率Gを登録したマップである。ここで、タイヤ特性は、車速Vに依存している。それゆえ、車速Vが低い低車速領域(例えば、0km/h〜30km/h)では、転舵角θ等に対しステアリングラックへの入力が非線形となり、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下する。これに対し、フィードバック軸力TFBの推定精度は、車速Vにかかわらずほぼ一定となる。そのため、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、車速Vを、配分比率G、つまり、フィードフォワード軸力TFFの配分比率GFを設定するための指標としている。これにより、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、より適切な配分比率GFを設定できる。
また、フィードフォワード軸力TFFは、予め想定した路面状態や車両状態を基に導出した上記(1)式に従って算出する。それゆえ、フィードフォワード軸力TFFの推定精度は、路面状態や車両状態が変化すると低下する。これに対し、フィードバック軸力TFBの推定精度は、路面状態や車両状態にかかわらずほぼ一定となる。そのため、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、フィードフォワード軸力TFFとフィードバック軸力TFBとの差である軸力差分を、配分比率G、つまり、フィードフォワード軸力TFFの配分比率GFを設定するための指標としている。これにより、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、より適切な配分比率GFを設定できる。
図15は、配分比率マップM3を表すグラフである。
図15に示すように、配分比率マップM3は、車速Vが第1設定値V1(例えば、40km/h)以上の範囲では、車速Vの大きさにかかわらず配分比率Gを配分比率(1−G)より大きい値(例えば、1.0)に設定する。第1設定値V1とは、車速Vが低いことによるタイヤ特性の非線形性(タイヤすべり角に対するタイヤ横力Fdの非線形性)が現れ、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下を開始する車速V(閾値)である。
また、配分比率マップM3は、車速Vが0以上で且つ第1設定値V1未満の範囲では、車速Vの増加に応じて配分比率Gを直線的に増加させる。具体的には、配分比率マップM3は、車速Vが0以上で且つ第1設定値V1未満の範囲では、車速Vと配分比率GFα との関係を一次関数によって表す。当該一次関数では、車速Vが0である場合に配分比率Gとして0.5を算出し、車速Vが第1設定値V1である場合に配分比率Gとして1.0を算出する。
図16は、配分比率マップM4を表すグラフである。
図16に示すように、配分比率マップM4は、軸力差分の絶対値が0以上で且つ第1設定値Z1(>0)未満の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず、配分比率Gを配分比率(1−G)より大きい値(例えば、1.0)に設定する。第1設定値Z1とは、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下を開始する軸力差分(閾値)である。
また、配分比率マップM4では、軸力差分の絶対値が第2設定値Z2(>Z1)以上の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず、配分比率Gを配分比率(1−G)より小さい値(例えば、0)に設定する。第2設定値Z2とは、フィードフォワード軸力TFFの推定精度がフィードバック軸力TFBの推定精度よりも低下する軸力差分(閾値)である。
さらに、配分比率マップM4では、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上で且つ第2設定値Z2未満の範囲では、軸力差分の絶対値の増加に応じて配分比率Gを直線的に低下させる。具体的には、配分比率マップM4は、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上で且つ第2設定値Z2未満の範囲では、軸力差分の絶対値と配分比率Gとの関係を一次関数によって表す。当該一次関数では、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1である場合に配分比率Gとして1.0を算出し、軸力差分の絶対値が第2設定値Z2である場合に配分比率Gとして0を算出する。
これにより、最終軸力算出部11Bcは、車速Vが0以上で且つ第1設定値V1未満であり、軸力差分の絶対値が0以上で且つ第1設定値Z1未満である場合には、配分比率Gが1.0となる。そのため、最終軸力算出部11Bcは、配分比率GF(=G×G)がGとなり、フィードフォワード軸力TFFに配分比率Gを乗算した値とフィードバック軸力TFBに配分比率(1−G)を乗算した値とを合算したものを最終軸力とする。
また、最終軸力算出部11Bcは、車速Vが0以上で且つ第1設定値V1未満であり、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上で且つ第2設定値Z2未満である場合には、配分比率GFがG×Gとなる。そのため、最終軸力算出部11Bcは、フィードフォワード軸力TFFに配分比率G×Gを乗算した値とフィードバック軸力TFBに配分比率(1−G×G)を乗算した値とを合算したものを最終軸力とする。
さらに、最終軸力算出部11Bcは、車速Vが0以上で且つ第1設定値V1未満であり、軸力差分の絶対値が第2設定値Z2より大きい場合には、配分比率Gが0となる。そのため、最終軸力算出部11Bcは、配分比率GF(=G×G)が0となり、配分比率(1−GF)が1.0となり、フィードバック軸力TFBを最終軸力とする。
一方、最終軸力算出部11Bcは、車速Vが第1設定値V1以上であり、軸力差分の絶対値が0以上で且つ第1設定値Z1未満である場合には、配分比率GおよびGが1.0となる。そのため、最終軸力算出部11Bcは、配分比率GF(=G×G)が1.0となり、配分比率(1−GF)が0となり、フィードフォワード軸力TFFを最終軸力とする。
また、最終軸力算出部11Bcは、車速Vが第1設定値V1以上であり、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上で且つ第2設定値Z2未満である場合には、配分比率Gが1.0となる。そのため、最終軸力算出部11Bcは、配分比率GF(=G×G)がGとなり、フィードフォワード軸力TFFに配分比率Gを乗算した値とフィードバック軸力TFBに配分比率(1−G)を乗算した値とを合算したものを最終軸力とする。
さらに、最終軸力算出部11Bcは、車速Vが第1設定値V1以上であり、軸力差分の絶対値が第2設定値Z2より大きい場合には、配分比率Gが0となる。そのため、最終軸力算出部11Bcは、配分比率GF(=G×G)が0となり、配分比率(1−GF)が1.0となり、フィードバック軸力TFBを最終軸力とする。
なお、本実施形態の最終軸力算出部11Bcでは、配分比率マップM3から読み出した配分比率Gと配分比率マップM4から読み出した配分比率Gとの乗算値G×Gを配分比率GFとする例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、読み出した配分比率Gをそのまま配分比率GFとする構成を採用してもよい。
また、本実施形態の最終軸力算出部11Bcでは、配分比率マップM4に代えて、上記各実施形態の配分比率マップM1、M2を用いる構成としてもよい。
図13に戻り、目標転舵角演算部11Aは、操舵角センサ3が検出した操舵角δおよび車速センサ5が検出した車速Vに基づいて、転舵角θの目標値である目標転舵角θ*を算出する。
目標転舵電流演算部11Cは、目標転舵角演算部11Aが算出した目標転舵角θ*から転舵角センサ4が検出した転舵角θを減じた減算結果に基づいて目標転舵電流を算出する。そして、目標転舵電流演算部11Cは、算出結果を転舵モータ駆動部8Cに出力する。
なお、その他の構成は、上記各実施形態の構成と同様である。
(動作その他)
次に、車両Aの操舵制御装置の動作について説明する。
運転者が、停車していた車両Aを発進させるとともに、ステアリングホイール1を僅かに操舵したとする。すると、制御演算部11が、操舵角δおよび車速Vに基づいて目標転舵角θ*を算出する(図13の目標転舵角演算部11A)。続いて、制御演算部11が、算出した目標転舵角θ*から実際の転舵角θを減じた減算結果(θ*−θ)に基づいて目標転舵電流を算出する(図13の目標転舵電流演算部11C)。これにより、転舵制御部8が、運転者の僅かな操舵操作に応じて操向輪2を僅かに転舵する。
同時に、制御演算部11が、操舵角δおよび車速Vに基づいてフィードフォワード軸力TFFを算出する(図14のフィードフォワード軸力算出部11Ba)。続いて、制御演算部11が、横方向加速度Gyに基づいて横G軸力を算出する(図14のフィードバック軸力算出部11Bb)。続いて、制御演算部11が、転舵電流に基づいて電流軸力を算出する(図14のフィードバック軸力算出部11Bb)。続いて、制御演算部11が、ヨーレートγおよび車速Vに基づいてヨーレート軸力を算出する(図14のフィードバック軸力算出部11Bb)。続いて、制御演算部11が、算出した電流軸力に配分比率K2を乗算した値と横G軸力に配分比率K1を乗算した値とヨーレート軸力に配分比率K3を乗算した値とに基づいて、フィードバック軸力TFBを算出する(図14のフィードバック軸力算出部11Bb)。横G軸力、電流軸力、ヨーレート軸力の配分比率K1、K2、K3は、0.6:0.3:0.1になる(図14のフィードバック軸力算出部11Bb)。ここで、発進直後であるため、車速Vが第1設定値V1未満であり、また、転舵角θが僅かであるため、フィードフォワード軸力TFFとフィードバック軸力TFBとの差である軸力差分の絶対値が第1設定値Z1未満であったとする。すると、制御演算部11が、図15の配分比率マップM3に基づき、配分比率Gを1.0以下の車速Vに応じた数値(例えば、0.6)とする(図14の最終軸力算出部11Bc)。また、制御演算部11が、図16の配分比率マップM4に基づき、配分比率Gを1.0とする(図14の最終軸力算出部11Bc)。これにより、配分比率GF(=G×G)が0.6となる。続いて、制御演算部11が、算出したフィードフォワード軸力TFFとフィードバック軸力TFBとをGF:(1−GF)=0.6:0.4で配分して、最終軸力を算出する(図14の最終軸力算出部11Bc)。これにより、制御演算部11が、フィードフォワード軸力TFFに配分比率GF(=0.6)を乗算した値とフィードバック軸力TFBに配分比率(1−GF)(=0.4)を乗算した値とを合算したものを増大最終軸力とする。そして、制御演算部11が、最終軸力におけるフィードフォワード軸力TFFの配分比率GF、つまり、タイヤ特性の非線形性によって推定精度が低下するステアリングラック軸力の推定値の配分比率GFを低減させる。それゆえ、最終軸力は、推定精度の低下を抑制しつつ、滑らかで路面外乱の影響を反映したものとなる。
このように、本実施形態の操舵制御装置では、車速Vが第1設定値V1未満である場合、つまり、タイヤ特性の非線形性によってフィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下する場合には、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1未満である場合にも、フィードフォワード軸力TFFの配分比率GFを低減させる。これにより、本実施形態の操舵制御装置では、フィードフォワード軸力TFFに配分比率GFを乗算した値とフィードバック軸力TFBに配分比率(1−GF)を乗算した値とを合算したものに最終軸力を設定する。それゆえ、本実施形態の操舵制御装置では、最終軸力を、推定精度の低下を抑制しつつ、滑らかで安定して変化するものとすることができる。そのため、本実施形態の操舵制御装置では、最終軸力に基づいて操舵反力を付与することで、車速Vに応じたタイヤ特性の非線形性によってフィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下した場合にも、最終軸力の推定精度を向上できる。そのため、本実施形態の操舵制御装置では、最終軸力に基づいて操舵反力を付与することで、より適切な操舵反力を付与できる。これにより、本実施形態の操舵制御装置では、車速Vが低速である場合にも、自然な操舵感を実現できる。
なお、本実施形態の操舵制御装置では、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1未満である
場合にも、フィードバック軸力TFBを最終軸力に配分する。それゆえ、本実施形態の操舵制御装置では、路面凹凸等によって操向輪2に作用する路面外乱の影響が最終軸力に混入することになる。しかしながら、本実施形態の操舵制御装置では、車速Vが低速である場合には、操向輪2に作用する路面外乱が十分に小さい。そのため、本実施形態の操舵制御装置では、最終軸力を滑らかで安定して変化するものとすることができる。
また、制御演算部11が上記フローを繰り返すうちに、車両Aが低μ路面に進入し、フィードフォワード軸力TFFに対してフィードバック軸力TFBが減少し、軸力差分が第1設定値Z1以上になったとする。すると、制御演算部11が、図16の配分比率マップM4に基づき、配分比率Gを1.0未満の軸力差分に応じた数値(例えば、0.5)とする(図14の最終軸力算出部11Bc)。これにより、配分比率GF(=G×G)が0.3となる。そして、制御演算部11が、フィードフォワード軸力TFFとフィードバック軸力TFBとをGF:(1−GF)=0.3:0.7で配分して、最終軸力を算出する(図14の最終軸力算出部11Bc)。それゆえ、車速Vが低速であるときに、車両Aが低μ路面に進入した場合、フィードフォワード軸力TFFの配分比率GFをすぐに低減でき、フィードバック軸力TFBの配分比率(1−GF)をすぐに増大できる。それゆえ、制御演算部11が、フィードフォワード軸力TFFに配分比率GF(=0.3)を乗算した値とフィードバック軸力TFBに配分比率(1−GF)(=0.7)を乗算した値とを合算したものを増大最終軸力とする。そして、制御演算部11が、最終軸力におけるフィードフォワード軸力TFFの配分比率GFをさらに低減させる。そのため、最終軸力は、最終軸力は、推定精度の低下をより抑制しつつ、滑らかで路面外乱の影響をより反映したものとなる。
このように、本実施形態の操舵制御装置では、車速Vが第1設定値V1未満である場合に、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上となった場合、つまり、実際にフィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下した場合には、フィードフォワード軸力TFFの配分比率GFをさらに低減させる。それゆえ、本実施形態の操舵制御装置では、最終軸力の推定精度をさらに向上できる。そのため、本実施形態の操舵制御装置では、最終軸力に基づいて操舵反力を付与することで、より適切な操舵反力を付与できる。
本実施形態では、図1のステアリングホイール1がステアリングホイールを構成する。以下同様に、図1の操舵角センサ3が操舵角検出部を構成する。また、図1の転舵モータ8Aが転舵モータを構成する。さらに、図1、図13の転舵モータ駆動部8C、制御演算部11、図13の目標転舵角演算部11A、目標転舵電流演算部11Cが転舵モータ駆動部を構成する。また、車速V、横方向加速度Gy、ヨーレートγおよび転舵電流が車両Aの状態を構成する。さらに、車速センサ5、横Gセンサ6、ヨーレートセンサ7および転舵電流検出部8Bが状態量検出部を構成する。また、図1の反力モータ9Aが反力モータを構成する。さらに、図14のフィードフォワード軸力算出部11Baがフィードフォワード軸力演算部を構成する。また、フィードバック軸力算出部11Bbがフィードバック軸力演算部を構成する。さらに、図14の最終軸力算出部11Bcが最終軸力設定部を構成する。また、図1、図13の反力モータ駆動部9C、図13の目標操舵反力演算部11B、図14の操舵反力変換部11Bd、目標反力電流演算部11Beが反力モータ駆動部を構成する。さらに、図1、図13の車速センサ5が車速検出部を構成する。
(本実施形態の効果)
本実施形態は、上記各実施形態の効果に加えて、次のような効果を奏する。
(1)制御演算部11が、設定した配分比率で、フィードバック軸力TFBとフィードフォワード軸力TFFとを配分して、ステアリングラック軸力である最終軸力を設定する。その際、制御演算部11が、車速Vが第1設定値V1以上である場合には、車速Vが第1設定値V1未満である場合に比べ、フィードフォワード軸力TFFの配分比率GFを小さくする。そして、制御演算部11が、設定した最終軸力に基づいて反力モータ9Aを駆動する。
このような構成によれば、車速Vが低く、タイヤ特性の非線形性によってフィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下する場合に、フィードバック軸力TFBの配分比率を増大できる。それゆえ、本発明では、最終軸力の推定精度が低下することを抑制できる。
したがって、本実施形態の操舵制御装置によれば、より適切な操舵反力を付与できる。
(2)最終軸力算出部11Bcが、車速Vが第1設定値V1未満である場合には、車速Vの絶対値の増加量に対するフィードフォワード軸力TFFの配分比率GFを低減させる。
このような構成によれば、例えば、車速Vの増大が進み、車速Vが第1設定値V1に近づく場合、つまり、最終軸力がフィードフォワード軸力TFFとフィードバック軸力TFBとの合算値からフィードバック軸力TFBに変化する際に、フィードフォワード軸力TFFの配分比率を徐々に増大できる。それゆえ、操舵反力の変化を緩やかにすることができる。
(3)制御演算部11が、フィードバック軸力TFBとフィードフォワード軸力TFFとの差である軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上である場合に、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1未満である場合に比べ、フィードフォワード軸力TFFの配分比率GFを小さくする。そして、制御演算部11が、設定した最終軸力に基づいて反力モータ9Aを駆動する。
このような構成によれば、軸力差分の絶対値が第1設定値Z1以上である場合には、フィードフォワード軸力TFFの配分比率GFを小さくする。そのため、例えば、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下し、軸力差分が増大した場合に、フィードバック軸力TFBの配分比率(1−GF)を増大できる。
したがって、本実施形態の操舵制御装置によれば、より適切な操舵反力を付与できる。
以上、本願が優先権を主張する日本国特許出願2011−235240(2011年10月26日出願)および日本国特許出願2011−273038(2011年12月14日出願)の全内容は、参照により本開示の一部をなす。
ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明なことである。
1はステアリングホイール(ステアリングホイール)
2は操向輪(操舵角検出部)
5は車速センサ(状態量検出部、車速検出部)
6は横Gセンサ(状態量検出部)
7はヨーレートセンサ(状態量検出部)
8Aは転舵モータ(転舵モータ、状態量検出部)
8Cは転舵モータ駆動部(転舵モータ駆動部)
9Aは反力モータ(反力モータ)
9Cは反力モータ駆動部(反力モータ駆動部)
11は制御演算部(転舵モータ駆動部)
11Aは目標転舵角演算部(転舵モータ駆動部)
11Bは目標操舵反力演算部(反力モータ駆動部)
11Baはフィードフォワード軸力算出部(フィードフォワード軸力演算部)
11Bbはフィードバック軸力算出部(フィードバック軸力演算部)
11Bcは最終軸力算出部(最終軸力設定部、操舵角速度検出部)
11Bdは操舵反力変換部(反力モータ駆動部)
11Beは目標反力電流演算部(反力モータ駆動部)
11Cは目標転舵電流演算部(転舵モータ駆動部)

Claims (9)

  1. 操向輪と機械的に分離したステアリングホイールと、
    前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出部と、
    前記操向輪を転舵する転舵モータと、
    前記操舵角検出部が検出した前記操舵角に基づいて、前記転舵モータを駆動する転舵モータ駆動部と、
    前記操向輪に作用するタイヤ横力によって変動する車両の状態量を検出する状態量検出部と、
    前記ステアリングホイールに操舵反力を付与する反力モータと、
    前記操舵角検出部が検出した前記操舵角に基づいて、ステアリングラック軸力であるフィードフォワード軸力を算出するフィードフォワード軸力演算部と、
    前記状態量検出部が検出した前記車両の状態量に基づいて、ステアリングラック軸力であるフィードバック軸力を算出するフィードバック軸力演算部と、
    前記フィードバック軸力演算部が算出した前記フィードバック軸力と前記フィードフォワード軸力演算部が算出した前記フィードフォワード軸力との差である軸力差分に基づく配分比率で、前記フィードバック軸力演算部が算出した前記フィードバック軸力と前記フィードフォワード軸力演算部が算出した前記フィードフォワード軸力とを配分して、ステアリングラック軸力としての最終軸力を設定する最終軸力設定部と、
    前記最終軸力設定部が設定した前記最終軸力に基づいて、前記反力モータを駆動する反力モータ駆動部と、を備えたことを特徴とする操舵制御装置。
  2. 前記最終軸力設定部は、前記軸力差分の絶対値が予め設定した設定値以上である場合には、前記軸力差分の絶対値が前記設定値未満である場合に比べ、前記フィードフォワード軸力の配分比率を小さくすることを特徴とする請求項1に記載の操舵制御装置。
  3. 前記最終軸力設定部は、前記軸力差分の絶対値が前記設定値である第1設定値未満である場合には、前記フィードフォワード軸力の配分比率を予め設定した第1配分比率とし、前記軸力差分の絶対値が前記第1設定値より大きい第2設定値以上である場合には、前記フィードフォワード軸力の配分比率を前記第1配分比率より小さい第2配分比率に設定し、前記軸力差分の絶対値が前記第1設定値以上で且つ前記第2設定値未満である場合には、前記軸力差分の絶対値の増加に応じて前記フィードフォワード軸力の配分比率を低減させることを特徴とする請求項2に記載の操舵制御装置。
  4. 前記最終軸力設定部は、前記軸力差分の絶対値が前記第1設定値以上で且つ前記第2設定値より小さい第3設定値未満である場合には、前記軸力差分の絶対値が前記第3設定値以上で且つ前記第2設定値未満である場合に比べ、前記軸力差分の絶対値の増加量に対する前記フィードフォワード軸力の配分比率の低減量を小さくすることを特徴とする請求項3に記載の操舵制御装置。
  5. 前記車両の車速を検出する車速検出部を備え、
    前記最終軸力設定部は、前記車速が予め設定した車速閾値未満である場合には、前記車速が前記車速閾値以上である場合に比べ、前記第1設定値を大きくし、且つ、前記軸力差分の絶対値の増加量に対する前記フィードフォワード軸力の配分比率の低減量を小さくすることを特徴とする請求項3または4に記載の操舵制御装置。
  6. 前記ステアリングホイールの操舵角速度を検出する操舵角速度検出部を備え、
    前記最終軸力設定部は、前記操舵角速度が予め設定した角速度閾値以上である場合には、前記操舵角速度が前記角速度閾値未満である場合に比べ、前記軸力差分の絶対値の増加量に対する前記フィードフォワード軸力の配分比率の低減量を小さくすることを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の操舵制御装置。
  7. 前記軸力差分は、前記フィードフォワード軸力演算部が算出した前記フィードフォワード軸力から前記フィードバック軸力演算部が算出した前記フィードバック軸力を減算してなる値であり
    記最終軸力設定部は、前記軸力差分が負値である場合には、前記軸力差分が正値である場合に比べ、前記軸力差分の絶対値の増加量に対する前記フィードフォワード軸力の配分比率の低減量を小さくすることを特徴とする請求項3から6のいずれか1項に記載の操舵制御装置。
  8. 前記車両の車速を検出する車速検出部を備え、
    前記最終軸力設定部は、前記車速検出部が検出した前記車速が予め設定した車速設定値未満である場合には、当該車速が前記車速設定値以上である場合に比べ、前記フィードフォワード軸力の配分比率を小さくすることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の操舵制御装置。
  9. 前記最終軸力設定部は、前記車速検出部が検出した前記車速が前記車速設定値未満である場合には、当該車速の増加に応じて前記フィードフォワード軸力の配分比率を増加させることを特徴とする請求項8に記載の操舵制御装置。
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