JP6028577B2 - Vehicle steering control device and vehicle steering control method - Google Patents
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Description
本発明は、ステアリングホイールと転舵輪との間のトルク伝達経路を機械的に連結した状態で、ステアリングホイールの操作に応じた転舵輪の転舵を転舵モータ等のアクチュエータによりアシストする、車両用操舵制御装置及び車両用操舵制御方法に関する。 The present invention provides a vehicle for assisting steering of a steered wheel according to an operation of the steering wheel by an actuator such as a steered motor in a state where a torque transmission path between the steering wheel and the steered wheel is mechanically coupled. The present invention relates to a steering control device and a vehicle steering control method.
従来から、ステアリングホイール(操舵輪)と転舵輪との間のトルク伝達経路を機械的に分離した状態で、転舵輪を、ステアリングホイールの操作に応じた目標転舵角に転舵モータ等のアクチュエータを介して転舵させる操舵制御装置がある。このような操舵制御装置は、一般的に、ステア・バイ・ワイヤ(SBW:Steer By Wire、以降の説明では、「SBW」と記載する場合がある)と呼称するシステム(SBWシステム)を形成する装置であり、例えば、特許文献1に記載されている。
Conventionally, in a state where the torque transmission path between the steering wheel (steering wheel) and the steered wheel is mechanically separated, the steered wheel is set to an actuator such as a steered motor at a target steered angle according to the operation of the steering wheel. There is a steering control device that steers through the wheel. Such a steering control device generally forms a system (SBW system) referred to as steer-by-wire (SBW: Steer By Wire, which may be described as “SBW” in the following description). For example, it is described in
特許文献1に記載のSBWシステムでは、転舵輪の実際の転舵角(以降の説明では、「実転舵角」と記載する場合がある)を検出するセンサ(ロータリーエンコーダ等)を備えない構成を実現するとともに、転舵輪の転舵角を算出することを目的としている。このため、ステアリングホイールの操舵角度範囲内の絶対角度と、転舵輪の転舵角度範囲内の角度を複数の周期に亘って検出した転舵絶対角度との偏差との和と、転舵角度範囲内の角度を複数の周期で検出した初期値との差をオフセット量として求める。そして、転舵輪の転舵角度範囲内の角度を複数の周期に亘って検出した転舵絶対角度とオフセット量の和を、相対的な転舵輪の転舵角として算出し、転舵輪の転舵角を算出する。
The SBW system described in
ところで、特許文献1に記載されている技術も含め、従来のSBWシステムでは、ステアリングホイールと転舵輪との間のトルク伝達経路を、ユニバーサルジョイントを備えた構成とする場合がある。これは、ステアリングホイールと転舵輪との間における各種構成部品のレイアウト等に応じて構成する。
しかしながら、特許文献1に記載されている技術では、ステアリングホイールにより入力された操舵角の、トルク伝達経路でユニバーサルジョイントにより伝達される変化を考慮することなく、相対的な転舵輪の転舵角を算出して、転舵輪の転舵角を算出する。
By the way, in the conventional SBW system including the technique described in
However, in the technique described in
したがって、SBWシステムの一部に異常が発生した場合等、トルク伝達経路を機械的に連結した状態において、ステアリングホイールの操舵角と転舵輪の転舵角との対応関係を適切に検出することが困難となる状態が発生する。これにより、トルク伝達経路を機械的に連結した状態において、運転者の操舵操作に応じて転舵輪の転舵を補助するためのアシストトルクを出力するアクチュエータの制御を、適切に行なうことが困難となるという問題がある。この問題は、以下の要因により発生する。 Therefore, in a state where the torque transmission path is mechanically connected, such as when an abnormality occurs in a part of the SBW system, it is possible to appropriately detect the correspondence relationship between the steering angle of the steering wheel and the turning angle of the steered wheels. A difficult situation occurs. As a result, it is difficult to appropriately control the actuator that outputs the assist torque for assisting the turning of the steered wheels in accordance with the steering operation of the driver in a state where the torque transmission paths are mechanically connected. There is a problem of becoming. This problem occurs due to the following factors.
ユニバーサルジョイントを用いて連結した二つのシャフトには、ユニバーサルジョイントの不等速性により、回転角の位相が互いに異なる状態となるため、回転時に互いの角速度が異なる状態が発生する。これにより、ユニバーサルジョイントを用いて連結した二つのシャフトには、ユニバーサルジョイントの不等速性によって、予測が困難なトルク変動が発生する。このため、トルク伝達経路を伝達するトルクは、トルク伝達経路へ入力する操舵角の変化に伴って変動することとなる。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、トルク伝達経路にトルク変動が発生した場合であっても、アシストトルクを出力するアクチュエータを適切に制御することが可能な車両用操舵制御装置及び車両用操舵制御方法を提供することを課題とする。
The two shafts connected using the universal joint are in a state in which the phases of the rotation angles are different from each other due to the inconstant velocity of the universal joint. As a result, torque fluctuations that are difficult to predict are generated in the two shafts connected using the universal joint due to the unequal speed of the universal joint. For this reason, the torque transmitted through the torque transmission path varies as the steering angle input to the torque transmission path changes.
The present invention has been made paying attention to the above-described problems, and is a vehicle capable of appropriately controlling an actuator that outputs assist torque even when torque fluctuation occurs in a torque transmission path. An object is to provide a steering control device for a vehicle and a steering control method for a vehicle.
上記課題を解決するために、本発明は、ステアリングホイールの操舵状態に応じて回転するアクチュエータから出力する、転舵輪の転舵を補助するためのアシストトルクの指令値を、ステアリングホイールに加わる操舵トルクと入出力トルク比に基づいて算出する。ここで、入出力トルク比は、ステアリングホイールと転舵輪との間のトルク伝達経路を連結するユニバーサルジョイントに入力された操舵角と、この入力された操舵角に基づきユニバーサルジョイントから出力される出力角との比である。 In order to solve the above problems, the present invention provides a steering torque command value applied to a steering wheel, which is output from an actuator that rotates in accordance with the steering state of the steering wheel and that assists the steering of the steered wheels. And based on the input / output torque ratio. Here, the input / output torque ratio is the steering angle input to the universal joint that connects the torque transmission path between the steering wheel and the steered wheel, and the output angle output from the universal joint based on the input steering angle. And the ratio.
また、入出力トルク比は、ユニバーサルジョイントの仮想ピニオン角から現在ピニオン角を減算したピニオン角偏差と、仮想ピニオン角の算出においてステアリングホイールの操舵角に加算する仮想変位角と、の比に基づいて演算する。ここで、仮想ピニオン角は、ステアリングホイールの操舵角に仮想変位角を加算した仮想操舵角を用いて算出し、現在ピニオン角は、ステアリングホイールの操舵角を用いて算出する。 The input / output torque ratio is based on the ratio of the pinion angle deviation obtained by subtracting the current pinion angle from the virtual pinion angle of the universal joint and the virtual displacement angle added to the steering angle of the steering wheel in the calculation of the virtual pinion angle. Calculate. Here, the virtual pinion angle is calculated using the virtual steering angle obtained by adding the virtual displacement angle to the steering angle of the steering wheel, and the current pinion angle is calculated using the steering angle of the steering wheel.
本発明によれば、ユニバーサルジョイントの不等速性によりトルク伝達経路に発生し、操舵角の変化に伴って変動するトルク変動を、ピニオン角偏差と仮想変位角との比である入出力トルク比に基づいて推定することが可能となる。
このため、トルク変動に応じた入出力トルク比に基づいて、アシストトルクの指令値を算出することが可能となり、トルク伝達経路にトルク変動が発生した場合であっても、運転者の操舵操作に対してアクチュエータを適切に制御することが可能となる。
According to the present invention, the torque fluctuation that occurs in the torque transmission path due to the inconstant velocity of the universal joint and fluctuates with the change of the steering angle is represented by the input / output torque ratio that is the ratio of the pinion angle deviation and the virtual displacement angle. It becomes possible to estimate based on.
For this reason, it is possible to calculate the command value of the assist torque based on the input / output torque ratio according to the torque fluctuation, and even if the torque fluctuation occurs in the torque transmission path, the driver's steering operation can be performed. On the other hand, the actuator can be appropriately controlled.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
(第一実施形態)
以下、本発明の第一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(構成)
図1は、本実施形態の車両用操舵制御装置1を備えた車両の概略構成を示す図である。また、図2は、本実施形態の車両用操舵制御装置1の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の車両用操舵制御装置1を備えた車両は、SBWシステムを適用した車両である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Constitution)
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a vehicle including a vehicle
The vehicle provided with the vehicle
ここで、SBWシステムでは、車両の運転者が操舵操作するステアリングホイール(操舵輪)の操作に応じてアクチュエータ(例えば、転舵モータ)を駆動制御して、転舵輪を転舵する制御を行うことにより、車両の進行方向を変化させる。転舵モータの駆動制御は、ステアリングホイールと転舵輪との間に介装するクラッチを、通常状態である開放状態に切り替えて、ステアリングホイールと転舵輪との間のトルク伝達経路を機械的に分離した状態で行う。 Here, in the SBW system, driving of an actuator (for example, a steered motor) is controlled in accordance with an operation of a steering wheel (steering wheel) that is steered by a driver of the vehicle, and the steered wheel is steered. Thus, the traveling direction of the vehicle is changed. For the drive control of the steering motor, the clutch that is interposed between the steering wheel and the steered wheel is switched to the open state, which is the normal state, and the torque transmission path between the steering wheel and the steered wheel is mechanically separated. Perform in the state.
そして、例えば、断線等、SBWシステムの一部に異常が発生した場合には、開放状態のクラッチを締結状態に切り替えて、トルク伝達経路を機械的に接続することにより、運転者がステアリングホイールに加える力を用いて、転舵輪の転舵を継続する。これに加え、運転者によるステアリングホイールの操作状態(操舵量、操舵トルク、操舵速度等)に応じて、転舵モータからアシストトルクを出力するEPS(Electric Power Steering)制御を行なう。なお、車両の構成を、例えば、車室内に配置した制御切り替えスイッチを備える構成として、運転者が制御切り替えスイッチを操作することにより、SBWシステムによる制御からEPS制御への切り替えを、運転者により任意に行なうことが可能な構成としてもよい。 For example, when an abnormality occurs in a part of the SBW system, such as a disconnection, the driver is connected to the steering wheel by switching the clutch in the released state to the engaged state and mechanically connecting the torque transmission path. Steering of the steered wheels is continued using the applied force. In addition to this, EPS (Electric Power Steering) control for outputting assist torque from the steered motor is performed in accordance with the operation state (steering amount, steering torque, steering speed, etc.) of the steering wheel by the driver. Note that, for example, the configuration of the vehicle includes a control changeover switch arranged in the passenger compartment, and the driver switches the control from the SBW system to the EPS control arbitrarily by the driver by operating the control changeover switch. It is good also as a structure which can be performed to.
図1及び図2中に示すように、本実施形態の車両用操舵制御装置1は、転舵モータ2と、転舵モータ制御部4と、クラッチ6と、反力モータ8と、反力モータ制御部10を備える。
転舵モータ2は、転舵モータ制御部4が出力する転舵モータ駆動電流に応じて駆動する電動モータであり、上述した目標転舵角に応じて回転して、転舵輪を転舵制御する転舵アクチュエータを形成する。また、転舵モータ2は、転舵モータ駆動電流に応じて駆動することにより、転舵輪を転舵させるための転舵トルクを出力する。なお、転舵アクチュエータとしては、電動モータ以外に、動力シリンダーや、ソレノイドを備えた油圧回路等を用いることが可能である。
また、転舵モータ2は、回転可能な転舵モータ出力軸12を有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the vehicle
The steered
The steered
転舵モータ出力軸12の先端側には、ピニオンギヤを用いて形成した転舵出力歯車12aを設けてある。
転舵出力歯車12aは、ステアリングラック14に挿通させたラック軸18の両端部間に設けたラックギヤ18aと噛合する。
また、転舵モータ2には、転舵モータ角度センサ16と、転舵モータトルクセンサ2tを設ける。
A steered
The steered
The steered
転舵モータ角度センサ16は、転舵モータ2の回転角である転舵モータ回転角を検出し、この検出した転舵モータ回転角を含む情報信号を、転舵モータ制御部4を介して、反力モータ制御部10へ出力する。
転舵モータトルクセンサ2tは、転舵モータ2が駆動時に発生させるトルクである転舵モータトルクを検出する。そして、転舵モータトルクセンサ2tは、検出した転舵モータトルクを含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。なお、以降の説明では、転舵モータトルクを、「トルクセンサ値Vtm」と記載する場合がある。また、転舵モータトルクセンサ2tが検出した転舵モータトルクは、操舵トルクに変換してもよい。
The steered
The steered
なお、本実施形態では、転舵モータトルクセンサ2tが検出した転舵モータトルクを、運転者がステアリングホイール32に加えているトルクである操舵トルクに変換する。そして、この変換した操舵トルクを含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する場合について説明する。
ステアリングラック14は、円筒形状に形成してあり、転舵モータ出力軸12の回転、すなわち、転舵出力歯車12aの回転に応じて車幅方向へ変位するラック軸18を挿通させる。
In the present embodiment, the steering motor torque detected by the steering
The
また、ステアリングラック14の内部には、ラック軸18の外径面を全周から覆うストッパ部14aを二つ設ける。二つのストッパ部14aは、それぞれ、ステアリングラック14の内部において、転舵出力歯車12aよりも車幅方向右側及び左側に設ける。なお、図1中では、二つのストッパ部14aのうち、転舵出力歯車12aよりも車幅方向右側に設けたストッパ部14aの図示を省略する。
In addition, two
ラック軸18の、ステアリングラック14に挿通させて内部に配置した部分のうち、ストッパ部14aよりも車幅方向右側及び左側の部分には、それぞれ、ストッパ部14aとラック軸18の軸方向で対向する端当て部材18bを設ける。なお、図1中では、二つの端当て部材18bのうち、ストッパ部14aよりも車幅方向右側に設けた端当て部材18bの図示を省略する。
Of the portion of the
ラック軸18の両端は、それぞれ、タイロッド20及びナックルアーム22を介して、転舵輪24に連結する。また、ラック軸18とタイロッド20との間には、タイヤ軸力センサ26を設ける。
タイヤ軸力センサ26は、ラック軸18の軸方向(車幅方向)に作用する軸力を検出し、この検出した軸力(以降の説明では、「タイヤ軸力」と記載する場合がある)を含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。
Both ends of the
The tire
転舵輪24は、車両の前輪(左右前輪)であり、転舵モータ出力軸12の回転に応じてラック軸18が車幅方向へ変位すると、タイロッド20及びナックルアーム22を介して転舵し、車両の進行方向を変化させる。なお、本実施形態では、転舵輪24を、左右前輪で形成した場合を説明する。これに伴い、図1中では、左前輪で形成した転舵輪24を、転舵輪24Lと示し、右前輪で形成した転舵輪24を、転舵輪24Rと示す。
The steered wheels 24 are front wheels (left and right front wheels) of the vehicle. When the
転舵モータ制御部4は、反力モータ制御部10と、CAN(Controller Area Network)等の通信ライン28を介して、情報信号の入出力を行う。
また、転舵モータ制御部4は、転舵位置サーボ制御部30と、転舵側前回処理内容記憶部MAを有する。
転舵位置サーボ制御部30は、転舵モータ2を駆動させるための転舵モータ駆動電流を演算し、この演算した転舵モータ駆動電流を、転舵モータ2へ出力する。
The steered
The steered
The steered position
ここで、転舵モータ駆動電流は、上述した転舵トルクを制御して、ステアリングホイールの操作に応じた目標転舵角を算出し、この算出した目標転舵角に応じて転舵モータ2を駆動制御するための電流である。
転舵モータ駆動電流の演算は、反力モータ制御部10が出力する転舵モータ電流指令と、実際に転舵モータ2へ通電している電流(転舵モータ実電流)の指令値(以降の説明では、「転舵モータ実電流指令It」と記載する場合がある)に基づいて行う。具体的には、転舵モータ実電流指令Itを用いて転舵モータ電流指令を補正し、転舵モータ駆動電流を演算する。
Here, the steering motor drive current controls the steering torque described above, calculates a target turning angle according to the operation of the steering wheel, and turns the
The calculation of the turning motor drive current is performed by calculating a turning motor current command output by the reaction force
また、転舵位置サーボ制御部30は、転舵モータ実電流指令Itを計測し、この計測した転舵モータ実電流指令Itに基づいて、転舵モータ2の温度Ttを推定する。そして、推定した転舵モータ2の温度Ttを含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。これは、電流の通電による抵抗発熱に起因するモータ類(転舵モータ2、反力モータ8)の過熱を推定するためである。
なお、転舵モータ実電流指令Itは、例えば、転舵モータ2に基板温度センサ(図示せず)を内蔵し、この内蔵した基板温度センサを用いて計測する。
The steered position
The steered motor actual current command It is measured, for example, by incorporating a substrate temperature sensor (not shown) in the steered
ここで、転舵モータ実電流指令Itに基づいて転舵モータ2の温度Ttを推定する方法としては、例えば、大電流域では、計測した実際の電流値を用いて転舵モータ実電流指令Itを求める。具体的には、計測した実際の電流値と予め記憶している電流閾値とを比較し、計測した実際の電流値が電流閾値よりも大きい場合は、計測した実際の電流値を、転舵モータ実電流指令Itとして採用する。
Here, as a method of estimating the temperature Tt of the steered
一方、小電流域では、転舵モータ2の回転数とトルクとの関係を定めたモータNT特性を用い、転舵モータ2の回転数に基づいて、転舵モータ実電流指令Itを推定する。具体的には、計測した実際の電流値を転舵モータ実電流指令Itとして採用せず、モータNT特性を用い、転舵モータ2の回転数に基づいて推定した電流値を、転舵モータ実電流指令Itとして採用する。
そして、上記のように採用した転舵モータ実電流指令Itを用いて、転舵モータ2の温度Ttを推定する。
なお、転舵側前回処理内容記憶部MAに関する説明は、後述する。
On the other hand, in the small current region, the actual motor current command It is estimated based on the rotational speed of the steered
And the temperature Tt of the steered
In addition, the description regarding the steering side last process content storage part MA is mentioned later.
クラッチ6は、運転者が操作するステアリングホイール32と転舵輪24との間に介装し、反力モータ制御部10が出力するクラッチ駆動電流に応じて、開放状態または締結状態を切り替える。なお、クラッチ6は、通常状態では、開放状態である。
ここで、クラッチ6の状態を開放状態に切り替えると、ステアリングホイール32と転舵輪24との間のトルク伝達経路を機械的に分離させて、ステアリングホイール32の操舵操作が転舵輪24へ伝達されない状態とする。一方、クラッチ6の状態を締結状態に切り替えると、ステアリングホイール32と転舵輪24との間のトルク伝達経路を機械的に連結させて、ステアリングホイール32の操舵操作が転舵輪24へ伝達される状態とする。
The
Here, when the state of the clutch 6 is switched to the released state, the torque transmission path between the
また、ステアリングホイール32とクラッチ6との間には、操舵角センサ34と、操舵トルクセンサ36と、反力モータ8と、反力モータ角度センサ38を配置する。
操舵角センサ34は、例えば、ステアリングホイール32を回転可能に支持するステアリングコラムに設ける。
また、操舵角センサ34は、ステアリングホイール32の現在の回転角(操舵角)である現在操舵角を検出する。そして、操舵角センサ34は、検出したステアリングホイール32の現在操舵角を含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。なお、以降の説明では、現在操舵角を、「現在操舵角θH」と記載する場合がある。
A
The
The
ここで、近年の車両は、ステアリングホイール32の操舵角を検出可能なセンサを、標準的に備えている場合が多い。このため、本実施形態では、操舵角センサ34として、車両に既存のセンサである、ステアリングホイール32の操舵角を検出可能なセンサを用いた場合について説明する。
操舵トルクセンサ36は、操舵角センサ34と同様、例えば、ステアリングホイール32を回転可能に支持するステアリングコラムに設ける。
Here, a vehicle in recent years is often equipped with a sensor that can detect the steering angle of the
Similarly to the
また、操舵トルクセンサ36は、運転者がステアリングホイール32に加えているトルクである操舵トルクを検出する。そして、操舵トルクセンサ36は、検出した操舵トルクを含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。なお、以降の説明では、操舵トルクを、「トルクセンサ値Vts」と記載する場合がある。
なお、反力モータ8及び反力モータ角度センサ38に関する説明は、後述する。
The
The
また、クラッチ6は、開放状態で互いに離間し、締結状態で互いに噛合する一対のクラッチ板40を有する。なお、図1中及び以降の説明では、一対のクラッチ板40のうち、ステアリングホイール32側に配置するクラッチ板40を、「操舵輪側クラッチ板40a」とし、転舵輪24側に配置するクラッチ板40を、「転舵輪側クラッチ板40b」とする。
The
操舵輪側クラッチ板40aは、ステアリングホイール32と共に回転するステアリングシャフト42に取り付けてあり、ステアリングシャフト42と共に回転する。
転舵輪側クラッチ板40bは、ピニオン軸44の一端に取り付けてあり、ピニオン軸44と共に回転する。
ピニオン軸44の他端は、ピニオン46内に配置してある。
The steering wheel side
The steered wheel side
The other end of the
ピニオン46には、ラックギヤ18aと噛合するステアリングギヤ(図示せず)を内蔵する。これに加え、ピニオン46には、ピニオン軸トルクセンサ46tを設ける。
ピニオン軸トルクセンサ46tは、ピニオン軸44に加わるトルクであるピニオン軸トルクを検出する。そして、ピニオン軸トルクセンサ46tは、検出したピニオン軸トルクを含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。なお、以降の説明では、ピニオン軸トルクを、「トルクセンサ値Vtp」と記載する場合がある。
The
The pinion
なお、本実施形態では、ピニオン軸トルクセンサ46tが検出したピニオン軸トルクを、運転者がステアリングホイール32に加えているトルクである操舵トルクに変換する。そして、この変換した操舵トルクを含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する場合について説明する。
ステアリングギヤは、ピニオン軸44と共に回転する。すなわち、ステアリングギヤは、ピニオン軸44を介して、転舵輪側クラッチ板40bと共に回転する。
In the present embodiment, the pinion shaft torque detected by the pinion
The steering gear rotates together with the
反力モータ8は、反力モータ制御部10が出力する反力モータ駆動電流に応じて駆動する電動モータであり、ステアリングホイール32へ操舵反力を出力可能な反力アクチュエータを形成する。なお。操舵反力の出力は、ステアリングホイール32と共に回転するステアリングシャフト42を回転させて行なう。ここで、反力モータ8がステアリングホイール32へ出力する操舵反力は、転舵輪24に作用しているタイヤ軸力やステアリングホイール32の操舵状態に応じて演算する。この演算は、クラッチ6を開放状態に切り替えて、ステアリングホイール32と転舵輪24との間のトルク伝達経路を機械的に分離させている状態で行なう。これにより、ステアリングホイール32を操舵する運転者へ、適切な操舵反力を伝達する。すなわち、反力モータ8がステアリングホイール32へ出力する操舵反力は、運転者がステアリングホイール32を操舵する操作方向とは反対方向へ作用する反力である。なお、反力アクチュエータとしては、電動モータ以外に、動力シリンダーや、ソレノイドを備えた油圧回路等を用いることが可能である。
The
反力モータ角度センサ38は、反力モータ8に設けるセンサである。
また、反力モータ角度センサ38は、反力モータ8の回転角を検出し、この検出した回転角(以降の説明では、「反力モータ回転角」と記載する場合がある)を含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。
反力モータ制御部10は、転舵モータ制御部4と、通信ライン28を介して、情報信号の入出力を行う。これに加え、反力モータ制御部10は、通信ライン28を介して、車速センサ50及びエンジンコントローラ52が出力する情報信号の入力を受ける。
また、反力モータ制御部10は、通信ライン28を介して入力を受けた情報信号や、各種センサから入力を受けた情報信号に基づき、反力モータ8を駆動制御する。
The reaction force
The reaction force
The reaction force
In addition, the reaction force
車速センサ50は、例えば、公知の車速センサであり、車両の車速を検出し、この検出した車速を含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。
エンジンコントローラ52(エンジンECU)は、エンジン(図示せず)の状態(エンジン駆動、または、エンジン停止)を含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。
また、反力モータ制御部10は、指令演算部54と、反力サーボ制御部56と、クラッチ制御部58と、反力側前回処理内容記憶部MBを有する。
The
The engine controller 52 (engine ECU) outputs an information signal including the state of the engine (not shown) (engine drive or engine stop) to the reaction force
In addition, the reaction force
指令演算部54は、車速センサ50、操舵角センサ34、エンジンコントローラ52、操舵トルクセンサ36、反力モータ角度センサ38、タイヤ軸力センサ26及び転舵モータ角度センサ16が出力した情報信号の入力を受ける。
なお、指令演算部54の詳細な構成についての説明は、後述する。
反力サーボ制御部56は、反力モータ8を駆動させるための反力モータ駆動電流を反力モータ8へ出力する。
また、反力サーボ制御部56は、実際に反力モータ8へ通電している電流(反力モータ実電流)の値(以降の説明では、「反力モータ電流値Ih」と記載する場合がある)を計測する。
The
The detailed configuration of the
The reaction force
Further, the reaction force
ここで、反力モータ駆動電流の演算は、指令演算部54が出力する反力モータ電流指令(後述)と、反力モータ電流値Ihに基づいて行う。具体的には、反力モータ電流値Ihを用いて反力モータ電流指令を補正し、反力モータ駆動電流を演算する。
また、反力サーボ制御部56は、計測した反力モータ電流値Ihに基づいて、反力モータ8の温度Thを推定する。なお、反力モータ8の温度Thの推定は、例えば、転舵位置サーボ制御部30が行う転舵モータ2の温度Ttの推定と、同様の手順で行う。
クラッチ制御部58は、指令演算部54が出力するクラッチ電流指令(後述)に基づいて、開放状態のクラッチ6を締結状態へ切り替えるために必要な電流を、クラッチ駆動電流として演算する。そして、演算したクラッチ駆動電流を、クラッチ6へ出力する。
なお、反力側前回処理内容記憶部MBに関する説明は、後述する。
Here, the calculation of the reaction force motor drive current is performed based on a reaction force motor current command (described later) output from the
Further, the reaction force
Based on a clutch current command (described later) output from the
In addition, the description regarding the reaction force side last process content storage part MB is mentioned later.
次に、図1及び図2を参照しつつ、図3を用いて、詳細なステアリング構造について説明する。
図3は、SBWシステムのステアリング構造を示す図である。
ステアリングホイール32は、ステアリングシャフト42の一端に連結してある。
ステアリングシャフト42は、ステアリングコラム5によって回転自在に保持されている。
また、ステアリングシャフト42の他端は、ユニバーサルジョイント7を介して操舵側中間シャフト9の一端に連結している。
Next, a detailed steering structure will be described with reference to FIGS. 1 and 2 and FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a steering structure of the SBW system.
The
The steering
The other end of the steering
ステアリングコラム5には、ステアリングシャフト42に連結した反力モータ8を設けている。
反力モータ8は、転舵角に応じて転舵輪側からステアリングホイール方向へ伝達される路面反力に応じた反力トルクをステアリングシャフト42へ付与する。これにより、クラッチ6が解放されているときであっても、運転者は、転舵状態に応じた路面反力を把握できる。
The
The
操舵側中間シャフト9の他端は、ユニバーサルジョイント11を介してクラッチ入力軸13の一端に連結してある。
クラッチ入力軸13の他端は、クラッチ6を介してクラッチ出力シャフト17の一端に同軸で対向しており、クラッチ6は、クラッチ入力軸13とクラッチ出力シャフト17との断続(締結及び遮断)を行う。
クラッチ出力シャフト17の他端は、ユニバーサルジョイント19を介して転舵側中間シャフト21の一端に連結してある。
The other end of the steering side intermediate shaft 9 is connected to one end of the
The other end of the
The other end of the
転舵側中間シャフト21の他端は、ユニバーサルジョイント23を介してピニオンシャフト25の一端に連結してあり、ピニオンシャフト25の他端は、ラック&ピニオン式のステアリングギヤ27に連結してある。なお、図示は省略するが、ステアリングギヤ27の出力側となるラックの両端は、夫々、左右のタイロッドの一端に連結してあり、タイロッドの他端は、車輪に連結してある。以上により、トルク伝達経路は、複数のユニバーサルジョイント(7、11、19、23)で連結されている。
The other end of the steered side
したがって、クラッチ6を締結した状態では、ステアリングホイール32を回転させると、ピニオン46及びピニオンシャフト25が回転する。ここで、ピニオン46及びピニオンシャフト25は、ステアリングシャフト42、操舵側中間シャフト9、クラッチ入力軸13、クラッチ出力シャフト17及び転舵側中間シャフト21を介して回転する。ピニオンシャフト25の回転運動は、ステアリングギヤ27によってラックの進退運動となり、ラックの進退に応じてタイロッドを押したり引いたりすることで、車輪が転舵される。
Therefore, when the
ステアリングシャフト42には、反力モータ8を連結してあり、クラッチ6を遮断した状態で、反力モータ8を駆動すると、ステアリングシャフト42に反力トルクが付与される。したがって、車輪を転舵したときに路面から受ける反力を検出又は推定し、検出又は推定した反力に応じて反力モータ8を駆動制御することで、運転者のステアリング操作に対して操作反力が付与される。
A
通常は、クラッチ6を遮断した状態で、転舵モータ31を駆動制御すると共に、反力モータ8を駆動制御することで、ステア・バイ・ワイヤを実行し、所望のステアリング特性や旋回挙動特性を実現し、且つ良好な操作フィーリングを実現する。一方、システムに異常が生じた場合には、ステア・バイ・ワイヤを中止し、フェールセーフとしてクラッチ6を締結状態に戻すことで、機械的なバックアップを確保する。
Usually, the steering motor 31 is driven and controlled while the
ステアリングコラム5は、チルトピボット41を介して揺動可能な状態で車体に支持してある。車体横方向から見て、ステアリングシャフト42及び操舵側中間シャフト9間のユニバーサルジョイント7の中心位置と、チルトピボット41の中心位置とは相違させたレイアウトとしている。
操舵側中間シャフト9、及び転舵側中間シャフト21は、夫々、軸方向に伸縮可能に構成してある。
クラッチ6は、ブラケット43を介してダッシュパネル45に固定してある。
The
The steering side intermediate shaft 9 and the steered side
The
以上により、ユニバーサルジョイント7及びユニバーサルジョイント11は、ステアリングホイール32とクラッチ6との間を機械的に連結する操舵側ユニバーサルジョイントを形成する。また、ユニバーサルジョイント19及びユニバーサルジョイント23は、転舵輪24とクラッチ6との間を機械的に連結する転舵側ユニバーサルジョイントを形成する。すなわち、トルク伝達経路は、ステアリングホイール32とクラッチ6との間を機械的に連結する操舵側ユニバーサルジョイントと、転舵輪24とクラッチ6との間を機械的に連結する転舵側ユニバーサルジョイントを備える。
As described above, the universal joint 7 and the
(指令演算部54の詳細な構成)
次に、図1から図3を参照しつつ、図4を用いて、指令演算部54の詳細な構成について説明する。
図4は、指令演算部54の構成を示すブロック図である。
図4中に示すように、指令演算部54は、中立位置記憶部60と、転舵モータ電流指令演算部62と、クラッチ状態切り替え部64を備える。これに加え、指令演算部54は、操舵側クラッチ角算出部66と、転舵側クラッチ角算出部68と、クラッチ角偏差算出部70と、クラッチ角偏差記憶部72と、転舵角記憶部74と、転舵角算出部76と、EPS制御ブロック78を備える。
(Detailed configuration of the command calculation unit 54)
Next, the detailed configuration of the
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the
As shown in FIG. 4, the
中立位置記憶部60は、例えば、車両の製造時や、車両の出荷前に行なう調整工程等において、ステアリングホイール32の操舵角と転舵輪24の実転舵角を共に中立位置:0[°]へ調整した状態における、操舵角と転舵モータ回転角との関係を記憶する。なお、ステアリングホイール32の操舵角と転舵輪24の実転舵角を共に中立位置へ調整した状態における、操舵角と転舵モータ回転角との関係とは、操舵角に対する転舵モータ回転角の偏差(偏差角[deg])である。本実施形態では、一例として、ステアリングホイール32の操舵角と転舵輪24の実転舵角を共に中立位置へ調整した状態における、操舵角と転舵モータ回転角との関係を、操舵角に対する転舵モータ回転角の偏差が0[°]とした場合を説明する。
For example, the neutral
また、中立位置記憶部60は、転舵角算出部76が算出した転舵輪24の転舵角に応じて、記憶している操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正(上書き)する処理を行う。この処理は、例えば、転舵角算出部76が算出した転舵輪24の転舵角が、右回り(車両を右旋回させる方向)へ10[°]である場合、操舵角に対する転舵モータ回転角の偏差を、左回りへ10[°]に補正(上書き)する処理である。
Further, the neutral
転舵モータ電流指令演算部62は、中立位置記憶部60が記憶している操舵角と転舵モータ回転角との関係と、操舵角センサ34が検出した現在操舵角θHと、車速センサ50が検出した車速に基づき、転舵モータ電流指令を演算する。そして、演算した転舵モータ電流指令を含む情報信号を、転舵位置サーボ制御部30へ出力する。
クラッチ状態切り替え部64は、エンジンコントローラ52からエンジンの状態を含む情報信号の入力を受ける。
The steered motor current
The clutch
そして、クラッチ状態切り替え部64は、エンジンの状態を含む情報信号が、エンジン駆動の状態を含む場合、車両のイグニッションスイッチがオン状態であると判定し、クラッチ6を開放状態に切り替えるためのクラッチ電流指令を生成する。そして、生成したクラッチ電流指令を含む情報信号を、クラッチ角偏差算出部70と、クラッチ角偏差記憶部72及びクラッチ制御部58へ出力する。なお、車両のイグニッションスイッチがオン状態であるとの判定は、エンジンの状態を含む情報信号がエンジン駆動の状態を含む場合に限定するものではない。この場合、運転者等によりイグニッションスイッチが操作されたことを検出すると、エンジンが停止していても、車両のイグニッションスイッチがオン状態であると判定してもよい。これは、以降の説明においても同様である。また、エンジンが停止していても、車両のイグニッションスイッチがオン状態であるとは、例えば、イグニッションスイッチの操作位置が、ACC(アクセサリーポジション)となっている場合である。
The clutch
また、クラッチ状態切り替え部64は、エンジンの状態を含む情報信号が、エンジン停止の状態を含む場合、車両のイグニッションスイッチがオフ状態であると判定し、クラッチ6を連結状態に切り替えるためのクラッチ電流指令を生成する。そして、生成したクラッチ電流指令を含む情報信号を、操舵側クラッチ角算出部66と、転舵側クラッチ角算出部68と、クラッチ角偏差算出部70と、クラッチ角偏差記憶部72及びクラッチ制御部58へ出力する。
The clutch
操舵側クラッチ角算出部66は、クラッチ状態切り替え部64から、クラッチ電流指令を含む情報信号の入力を受ける。これに加え、操舵側クラッチ角算出部66は、操舵角センサ34から、ステアリングホイール32の現在操舵角を含む情報信号の入力を受ける。さらに、操舵側クラッチ角算出部66は、操舵トルクセンサ36から、トルクセンサ値Vtsを含む情報信号の入力を受ける。
The steering side clutch
そして、操舵側クラッチ角算出部66は、クラッチ6を連結状態へ切り替えると、操舵角センサ34が検出した現在操舵角θHに基づいて、トルク伝達経路のステアリングホイール32側における回転角である操舵側クラッチ角を算出する。さらに、算出した操舵側クラッチ角を含む情報信号を、クラッチ角偏差算出部70へ出力する。
ここで、本実施形態の操舵側クラッチ角算出部66は、操舵角センサ34が検出した現在操舵角が、操舵側ユニバーサルジョイントを介してクラッチ6へ伝達された回転角である操舵側出力角に基づいて、操舵側クラッチ角を算出する。なお、操舵側クラッチ角算出部66が操舵側クラッチ角を算出する処理については、後述する。
Then, when the
Here, the steering side clutch
転舵側クラッチ角算出部68は、クラッチ状態切り替え部64から、クラッチ電流指令を含む情報信号の入力を受ける。これに加え、転舵側クラッチ角算出部68は、転舵モータ角度センサ16から、転舵モータ回転角を含む情報信号の入力を受ける。さらに、転舵側クラッチ角算出部68は、操舵トルクセンサ36から、トルクセンサ値Vtsを含む情報信号の入力を受ける。
The steered side clutch
そして、転舵側クラッチ角算出部68は、クラッチ6を連結状態へ切り替えると、転舵モータ角度センサ16が検出した転舵モータ回転角に基づいて、トルク伝達経路の転舵輪24側における回転角である転舵側クラッチ角を算出する。さらに、算出した転舵側クラッチ角を含む情報信号を、クラッチ角偏差算出部70へ出力する。なお、転舵側クラッチ角算出部68が転舵側クラッチ角を算出する処理については、後述する。
ここで、本実施形態の転舵側クラッチ角算出部68は、転舵モータ角度センサ16が検出した転舵モータ回転角が、転舵側ユニバーサルジョイントを介してクラッチ6へ伝達された回転角である転舵側逆出力角に基づいて、操舵側クラッチ角を算出する。なお、操舵側クラッチ角算出部66が操舵側クラッチ角を算出する処理については、後述する。
And if the steering side clutch
Here, the steered side clutch
クラッチ角偏差算出部70は、クラッチ状態切り替え部64から、クラッチ電流指令を含む情報信号の入力を受ける。これに加え、クラッチ角偏差算出部70は、操舵側クラッチ角算出部66から、操舵側クラッチ角を含む情報信号の入力を受ける。さらに、クラッチ角偏差算出部70は、転舵側クラッチ角算出部68から、転舵側クラッチ角を含む情報信号の入力を受ける。
そして、クラッチ角偏差算出部70は、操舵側クラッチ角と転舵側クラッチ角との偏差であるクラッチ角偏差を算出し、この算出したクラッチ角偏差を含む情報信号を、クラッチ角偏差記憶部72及び転舵角算出部76へ出力する。なお、クラッチ角偏差算出部70がクラッチ角偏差を算出する具体的な処理については、後述する。
The clutch angle
Then, the clutch angle
クラッチ角偏差記憶部72は、クラッチ状態切り替え部64から、クラッチ電流指令を含む情報信号の入力を受ける。これに加え、クラッチ角偏差記憶部72は、クラッチ角偏差算出部70から、クラッチ角偏差を含む情報信号の入力を受ける。
そして、クラッチ角偏差記憶部72は、クラッチ6を連結状態へ切り替えた時点の、クラッチ角偏差を記憶する。また、クラッチ角偏差記憶部72は、記憶しているクラッチ角偏差を更新(上書き)すると、クラッチ角偏差を更新した内容を含む情報信号を、トルク比マップ記憶部84へ出力する。
The clutch angle
And the clutch angle deviation memory |
転舵角記憶部74は、クラッチ状態切り替え部64から、クラッチ電流指令を含む情報信号の入力を受ける。これに加え、転舵角記憶部74は、転舵モータ角度センサ16から、転舵モータ回転角を含む情報信号の入力を受ける。
そして、転舵角記憶部74は、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点の、転舵輪24の転舵角を記憶する。
The turning
And the turning angle memory |
転舵角算出部76は、クラッチ状態切り替え部64から、クラッチ電流指令を含む情報信号の入力を受ける。これに加え、転舵角算出部76は、クラッチ角偏差算出部70から、クラッチ角偏差を含む情報信号の入力を受ける。また、転舵角算出部76は、操舵トルクセンサ36から、トルクセンサ値Vtsを含む情報信号の入力を受ける。
そして、転舵角算出部76は、イグニッションスイッチがオン状態となると、クラッチ6を開放状態へ切り替える前に、クラッチ角偏差算出部70が算出したクラッチ角偏差とユニバーサルジョイント変化角に基づいて、転舵輪24の転舵角を算出する。さらに、算出した転舵輪24の転舵角を含む情報信号を、転舵位置サーボ制御部30へ出力する。
The turning
Then, when the ignition switch is turned on, the turning
ここで、上記のユニバーサルジョイント変化角とは、操舵角センサ34が検出した現在操舵角に基づき、トルク伝達経路上で、予め転舵角算出部76が記憶したモデルを用いて算出した角度である。なお、転舵角算出部76が転舵輪24の転舵角を算出する処理と、転舵角算出部76が記憶したモデルについては、後述する。
ここで、本実施形態では、一例として、転舵角算出部76の構成を、イグニッションスイッチがオフ状態である間に、操舵角センサ34が検出した現在操舵角が変化しない場合、転舵角記憶部74が記憶した転舵角を、転舵輪24の転舵角として算出する構成とする。なお、転舵角記憶部74が記憶した転舵角は、イグニッションスイッチがオフ状態である間に、操舵角センサ34が検出した現在操舵角が変化しない場合に、転舵角記憶部74から取得する。
Here, the universal joint change angle is an angle calculated using a model stored in advance by the turning
Here, in the present embodiment, as an example, the structure of the turning
EPS制御ブロック78は、操舵角センサ34から、ステアリングホイール32の現在操舵角を含む情報信号の入力を受ける。また、EPS制御ブロック78は、転舵モータ角度センサ16から、転舵モータ回転角を含む情報信号の入力を受ける。これに加え、EPS制御ブロック78は、車速センサ50から、車速を含む情報信号の入力を受ける。さらに、EPS制御ブロック78は、ピニオン軸トルクセンサ46tから、トルクセンサ値Vtpを含む情報信号の入力を受ける。
The
そして、EPS制御ブロック78は、上述したEPS制御を行なう際に、開放状態のクラッチ6を連結状態へ切り替えると、入力を受けた各情報信号に基づいて、アシストトルクに応じた転舵モータ電流指令を演算する。そして、演算した転舵モータ電流指令を含む情報信号を、転舵位置サーボ制御部30へ出力する。
ここで、転舵モータ電流指令の演算は、操舵角センサ34が検出した現在操舵角θHと、転舵モータ角度センサ16が検出した転舵モータ回転角と、車速センサ50が検出した車速と、転舵モータトルクセンサ2tが検出したトルクセンサ値Vtmに基づいて行なう。
なお、EPS制御ブロック78の詳細な構成については、後述する。
When the
Here, the calculation of the steering motor current command includes the current steering angle θH detected by the
The detailed configuration of the
(クラッチ角偏差算出部70がクラッチ角偏差を算出する処理)
以下、図1から図4を参照しつつ、図5及び図6を用いて、クラッチ角偏差算出部70がクラッチ角偏差を算出する具体的な処理について説明する。
図5は、クラッチ角偏差算出部70がクラッチ角偏差を算出する処理を示すブロック図である。
クラッチ角偏差を算出する処理では、操舵側クラッチ角算出部66により操舵側クラッチ角θcl_inを算出し、転舵側クラッチ角算出部68により転舵側クラッチ角θcl_outを算出する。そして、転舵側クラッチ角θcl_outから操舵側クラッチ角θcl_inを減算した値を、クラッチ角偏差dθCLとして算出(図5中に示す「dθCL=θcl_out−θcl_in」)する。
(Process in which the clutch angle
Hereinafter, a specific process in which the clutch angle
FIG. 5 is a block diagram illustrating a process in which the clutch angle
In the process of calculating the clutch angle deviation, the steering side clutch
以下、操舵側クラッチ角θcl_inを算出する処理と、転舵側クラッチ角θcl_outを算出する処理を具体的に説明する。
・操舵側クラッチ角算出部66が操舵側クラッチ角を算出する処理
操舵側クラッチ角算出部66が操舵側クラッチ角を算出する処理では、まず、操舵トルクセンサ36から入力を受けたトルクセンサ値Vtsを含む情報信号を参照する。そして、トルクセンサ値Vtsが、予め設定した操舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内であるか否かを判定する。ここで、操舵側クラッチ角算出用トルク閾値は、操舵側クラッチ角を算出する処理を行うために適切なトルクとなる値に設定し、操舵側クラッチ角算出部66に記憶する。したがって、トルクセンサ値Vtsが操舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内であれば、運転者がステアリングホイール32に加えている操舵トルクが、操舵側クラッチ角を算出する処理を行うために適切なトルクである。
Hereinafter, a process for calculating the steering side clutch angle θcl_in and a process for calculating the steering side clutch angle θcl_out will be specifically described.
The process in which the steering side clutch
そして、トルクセンサ値Vtsが操舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内であると判定すると、以下の処理を行う。
イグニッションスイッチがオフ状態となると、操舵角センサ34が検出した現在操舵角を、ユニバーサルジョイント7の入力角tanθInとして以下の式(1)に入力し、ユニバーサルジョイント7の出力角θoutを算出する。なお、以下の式(1)は、各ユニバーサルジョイントの出力角を算出するためのモデルとして用いることが可能な、ユニバーサルジョイント出力角算出モデルを示す式である。また、ユニバーサルジョイント出力角算出モデルが成立する原理については、後述する。
ここで、ユニバーサルジョイント出力角算出モデルは、例えば、車両の出荷前に行なう調整工程等において設定し、操舵側クラッチ角算出部66及び転舵角算出部76に記憶させておく。
When the torque sensor value Vts is determined to be within the range of the steering side clutch angle calculation torque threshold, the following processing is performed.
When the ignition switch is turned off, the current steering angle detected by the
Here, the universal joint output angle calculation model is set in, for example, an adjustment process performed before shipment of the vehicle, and is stored in the steering clutch
ここで、上記の式(1)中に示す「α」は、予め設定した平面(例えば、上下方向及び車両前後方向に平行な平面)への平面視における、各ユニバーサルジョイント(7、11、19、23)の入力側の軸と出力側の軸がなす角度である。
したがって、ユニバーサルジョイント出力角算出モデルは、操舵輪側入力角と転舵輪側出力角の関係を示すモデル式となる。ここで、操舵輪側入力角は、ユニバーサルジョイントへステアリングホイール32側から入力した角度であり、転舵輪側出力角は、ユニバーサルジョイントを介して操舵輪側入力角を転舵輪24側へ出力した角度である。
Here, “α” shown in the above formula (1) is the universal joint (7, 11, 19) in a plan view on a preset plane (for example, a plane parallel to the vertical direction and the vehicle longitudinal direction). 23) is an angle formed by the input side axis and the output side axis.
Therefore, the universal joint output angle calculation model is a model formula indicating the relationship between the steered wheel side input angle and the steered wheel side output angle. Here, the steering wheel side input angle is an angle input from the
すなわち、ユニバーサルジョイント7の出力角θoutを算出する際には、上記の式(1)中に示す「α」が、ユニバーサルジョイント7の入力側の軸(ステアリングシャフト42)とユニバーサルジョイント7の出力側の軸(操舵側中間シャフト9)がなす角度となる。なお、以降の説明では、ステアリングシャフト42と操舵側中間シャフト9とのなす角度αを、ユニバーサルジョイント7のジョイント角αと規定し、「ジョイント角α1」と記載する場合がある。
That is, when calculating the output angle θ out of the universal joint 7, “α” shown in the above equation (1) is the output of the universal joint 7 (steering shaft 42) and the output of the universal joint 7. This is the angle formed by the side shaft (steering side intermediate shaft 9). In the following description, the angle α formed by the steering
ジョイント角α1は、例えば、現在操舵角θHと、予め生成した波形マップを用いて、車両の出荷前に行なう調整工程等において算出し、操舵側クラッチ角算出部66、転舵側クラッチ角算出部68及び転舵角算出部76に記憶する。なお、ジョイント角α1の算出及び記憶は、車両の出荷後は、例えば、整備工場等において行なってもよい。
また、ジョイント角α1の算出は、ステアリングホイール32の現在操舵角と転舵輪24の実転舵角とを、互いに対応する角度に調整した状態(例えば、現在操舵角及び実転舵角を、共に中立位置:0[°]に調整した状態)で行なう。
Joint angle alpha 1, for example, the current steering angle .theta.H, using the waveform map generated in advance, is calculated in the adjustment process or the like performed before shipment of the vehicle, the steering-side clutch
Further, the calculation of the joint angle alpha 1 is an actual turning angle of the current steering angle and the steered wheels 24 of the
ここで、波形マップは、図6中に示すマップであり、例えば、クラッチ角偏差算出部70に記憶させておく。なお、図6は、波形マップを示す図であり、車両の諸元等に因らず、数式等により規定されるマップである。
また、図6中では、横軸に操舵角(図中では、「操舵角[deg]」と記載する)を示し、縦軸にピニオン46の角度(ピニオン角)と操舵角との偏差(図中では、「偏差角[deg]」と記載する)を示す。
Here, the waveform map is a map shown in FIG. 6, and is stored in the clutch angle
In FIG. 6, the horizontal axis represents the steering angle (denoted as “steering angle [deg]” in the figure), and the vertical axis represents the deviation between the angle of the pinion 46 (pinion angle) and the steering angle (see FIG. In the above, it is described as “deviation angle [deg]”).
ここで、各ユニバーサルジョイントには不等速性が有るため、図6中に示すように、例えば、操舵角が0[deg]の状態等を除き、操舵角とピニオン角との関係は一定の関係とはならず、ピニオン角と操舵角との偏差は、操舵角に応じて変化する。
そして、ジョイント角α1を算出する際には、例えば、ステアリングホイール32の操舵角を変化させて、波形マップ中の偏差角[deg]を変化させる。この場合、操舵角を変化させて偏差角[deg]の上限値及び下限値を検出し、これらの検出した上限値及び下限値に基づいて、ジョイント角α1を算出する。
Here, since each universal joint has inconstant velocity, the relationship between the steering angle and the pinion angle is constant except for the state where the steering angle is 0 [deg], for example, as shown in FIG. The relationship between the pinion angle and the steering angle changes depending on the steering angle.
When calculating the joint angle α1, for example, the steering angle of the
また、上記の式(1)中に示す「θoffset」は、トルク伝達経路における、各ユニバーサルジョイント(7、11、19、23)の、入力側の軸に対する出力側の軸のねじれ角を示す位相角である。
すなわち、ユニバーサルジョイント7の位相角θoffsetを算出する際には、上記の式(1)中に示す「θoffset」が、ステアリングシャフト42に対する操舵側中間シャフト9のねじれ角を示す位相角となる。なお、以降の説明では、ステアリングシャフト42に対する操舵側中間シャフト9のねじれ角を示す位相角を、ユニバーサルジョイント7の位相角θoffsetと規定し、「位相角θoffset1」と記載する場合がある。
In addition, “θ offset ” shown in the above formula (1) indicates the twist angle of the output-side shaft with respect to the input-side shaft of each universal joint (7, 11, 19, 23) in the torque transmission path. The phase angle.
That is, when calculating the phase angle θ offset of the universal joint 7, “θ offset ” shown in the above equation (1) is a phase angle indicating the twist angle of the steering-side intermediate shaft 9 with respect to the steering
位相角θoffsetは、車両の設計事項であるため、例えば、車両の製造時等において、操舵側クラッチ角算出部66、転舵側クラッチ角算出部68及び転舵角算出部76に記憶する。なお、位相角θoffsetは、例えば、車両の出荷前に検出及び記憶してもよい。また、位相角θoffsetの検出及び記憶は、車両の出荷後は、例えば、整備工場等において行なってもよい。
また、位相角θoffsetを検出する際には、ステアリングホイール32の現在操舵角と転舵輪24の実転舵角とを、互いに対応する角度に調整した状態(例えば、現在操舵角及び実転舵角を、共に中立位置:0[°]に調整した状態)とする。
Since the phase angle θ offset is a design item of the vehicle, for example, when the vehicle is manufactured, the phase angle θ offset is stored in the steering side clutch
When detecting the phase angle θ offset , the current steering angle of the
次に、上記のように算出したユニバーサルジョイント7の出力角θoutを、ユニバーサルジョイント11の入力角tanθInとして上記の式(1)に入力し、ユニバーサルジョイント11の出力角θoutを算出する。そして、ユニバーサルジョイント11の出力角θoutを、操舵側クラッチ角θcl_inとして算出する。
ここで、ユニバーサルジョイント11の出力角θoutを算出する際には、上記の式(1)中に示す「α」が、ユニバーサルジョイント11の入力側の軸(操舵側中間シャフト9)とユニバーサルジョイント11の出力側の軸(クラッチ入力軸13)がなす角度となる。なお、以降の説明では、操舵側中間シャフト9とクラッチ入力軸13とのなす角度αを、ユニバーサルジョイント11のジョイント角αと規定し、「ジョイント角α2」と記載する場合がある。
Next, the output angle θ out of the universal joint 7 calculated as described above is input to the above equation (1) as the input angle tan θ In of the
Here, when calculating the output angle θ out of the
また、ユニバーサルジョイント11の出力角θoutを算出する際には、上記の式(1)中に示す「θoffset」が、操舵側中間シャフト9に対するクラッチ入力軸13のねじれ角を示す位相角となる。なお、以降の説明では、操舵側中間シャフト9に対するクラッチ入力軸13のねじれ角を示す位相角を、ユニバーサルジョイント11の位相角θoffsetと規定し、「位相角θoffset2」と記載する場合がある。
以上により、操舵側クラッチ角算出部66は、予め設定した操舵側ユニバーサルジョイント出力角算出モデルに、操舵角センサ34が検出した現在操舵角を入力して、操舵側クラッチ角θcl_inを算出する。
When calculating the output angle θ out of the
As described above, the steering side clutch
ここで、操舵側ユニバーサルジョイント出力角算出モデルは、以下に示す二つのモデル式(E1、E2)である。
E1.上記の式(1)に、「α」としてジョイント角α1を入力し、「θoffset」として位相角θoffset1を入力したモデル式
E2.上記の式(1)に、「α」としてジョイント角α2を入力し、「θoffset」として位相角θoffset2を入力したモデル式
Here, the steering-side universal joint output angle calculation model is the following two model formulas (E1, E2).
E1. A model equation E2. Where the joint angle α 1 is input as “α” and the phase angle θ offset1 is input as “θ offset ” in the above equation (1). The above formula (1), "alpha" and enter the joint angle alpha 2 as "theta offset" as inputs the phase angle theta offset2 model equation
・転舵側クラッチ角算出部68が転舵側クラッチ角を算出する処理
転舵側クラッチ角算出部68が転舵側クラッチ角を算出する処理では、まず、操舵トルクセンサ36から入力を受けたトルクセンサ値Vtsを含む情報信号を参照する。そして、トルクセンサ値Vtsが、予め設定した転舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内であるか否かを判定する。ここで、転舵側クラッチ角算出用トルク閾値は、転舵側クラッチ角を算出する処理を行うために適切なトルクとなる値に設定し、転舵側クラッチ角算出部68に記憶する。したがって、トルクセンサ値Vtsが転舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内であれば、運転者がステアリングホイール32に加えている操舵トルクが、転舵側クラッチ角を算出する処理を行うために適切なトルクである。
The process in which the steered side clutch
そして、トルクセンサ値Vtsが転舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内であると判定すると、以下の処理を行う。
イグニッションスイッチがオフ状態となった時点における転舵モータ回転角を、ユニバーサルジョイント23の逆入力角tanθInとして以下の式(2)に入力し、ユニバーサルジョイント23の逆出力角θoutを算出する。なお、以下の式(2)は、各ユニバーサルジョイントの逆出力角を算出するためのモデルとして用いることが可能な、ユニバーサルジョイント逆出力角算出モデルを示す式である。
ここで、ユニバーサルジョイント逆出力角算出モデルは、例えば、車両の出荷前に行なう調整工程等において設定し、転舵側クラッチ角算出部68に記憶させておく。
And if it determines with the torque sensor value Vts being within the range of the torque threshold value for steering side clutch angle calculation, the following processes will be performed.
The turning motor rotation angle at the time when the ignition switch is turned off is input to the following equation (2) as the reverse input angle tan θ In of the
Here, the universal joint reverse output angle calculation model is set, for example, in an adjustment process performed before shipment of the vehicle, and is stored in the steered side clutch
ここで、ユニバーサルジョイント23の逆出力角θoutを算出する際には、上記の式(2)中に示す「α」が、ユニバーサルジョイント23の入力側の軸(転舵側中間シャフト21)とユニバーサルジョイント23の出力側の軸(ピニオンシャフト25)がなす角度となる。なお、以降の説明では、転舵側中間シャフト21とピニオンシャフト25とのなす角度αを、ユニバーサルジョイント23のジョイント角αと規定し、「ジョイント角α4」と記載する場合がある。
Here, when calculating the reverse output angle θ out of the
したがって、ユニバーサルジョイント逆出力角算出モデルは、転舵輪側逆入力角と操舵輪側逆出力角の関係を示すモデル式となる。ここで、転舵輪側逆入力角は、転舵側ユニバーサルジョイントへ転舵輪24側から入力した角度であり、操舵輪側逆出力角は、転舵側ユニバーサルジョイントを介して転舵輪側逆入力角をステアリングホイール32側へ出力した角度である。
Therefore, the universal joint reverse output angle calculation model is a model formula showing the relationship between the steered wheel side reverse input angle and the steered wheel side reverse output angle. Here, the steered wheel side reverse input angle is an angle input from the steered wheel 24 side to the steered side universal joint, and the steered wheel side reverse output angle is the steered wheel side reverse input angle via the steered side universal joint. Is output to the
また、ユニバーサルジョイント23の逆出力角θoutを算出する際には、上記の式(2)中に示す「θoffset」が、転舵側中間シャフト21に対するピニオンシャフト25のねじれ角を示す位相角となる。なお、以降の説明では、転舵側中間シャフト21に対するピニオンシャフト25のねじれ角を示す位相角を、ユニバーサルジョイント23の位相角θoffsetと規定し、「位相角θoffset4」と記載する場合がある。
Further, when calculating the reverse output angle θ out of the
次に、上記のように算出したユニバーサルジョイント23の逆出力角θoutを、ユニバーサルジョイント19の逆入力角tanθInとして上記の式(2)に入力し、ユニバーサルジョイント19の逆出力角θoutを算出する。そして、ユニバーサルジョイント19の逆出力角θoutを、転舵側クラッチ角θcl_outとして算出する。
ここで、ユニバーサルジョイント19の逆出力角θoutを算出する際には、上記の式(2)中に示す「α」が、ユニバーサルジョイント19の入力側の軸とユニバーサルジョイント19の出力側の軸がなす角度となる。ここで、ユニバーサルジョイント19の入力側の軸は、クラッチ出力シャフト17であり、ユニバーサルジョイント19の出力側の軸は、転舵側中間シャフト21である。なお、以降の説明では、クラッチ出力シャフト17と転舵側中間シャフト21とのなす角度αを、ユニバーサルジョイント19のジョイント角αと規定し、「ジョイント角α3」と記載する場合がある。
Next, the reverse output angle θ out of the universal joint 23 calculated as described above is input as the reverse input angle tan θ In of the universal joint 19 to the above equation (2), and the reverse output angle θ out of the
Here, when calculating the reverse output angle θ out of the
また、ユニバーサルジョイント19の逆出力角θoutを算出する際には、上記の式(2)中に示す「θoffset」が、クラッチ出力シャフト17に対する転舵側中間シャフト21のねじれ角を示す位相角となる。なお、以降の説明では、クラッチ出力シャフト17に対する転舵側中間シャフト21のねじれ角を示す位相角を、ユニバーサルジョイント19の位相角θoffsetと規定し、「位相角θoffset3」と記載する場合がある。
When calculating the reverse output angle θ out of the
以上により、転舵側クラッチ角算出部68は、予め設定したユニバーサルジョイント逆出力角算出モデルに、転舵モータ角度センサ16が検出した転舵モータ回転角を入力して、転舵側クラッチ角θcl_outを算出する。
なお、上記の説明では、式(1)及び(2)を用いて処理を行ったが、これに限定するものではない。すなわち、例えば、現在操舵角と操舵側クラッチ角θcl_inとの関係を示すマップと、転舵モータ回転角と転舵側クラッチ角θcl_outとの関係を示すマップを用いて処理を行ってもよい。
As described above, the turning side clutch
In the above description, the processing is performed using the equations (1) and (2), but the present invention is not limited to this. That is, for example, the processing may be performed using a map indicating the relationship between the current steering angle and the steering clutch angle θcl_in and a map indicating the relationship between the turning motor rotation angle and the steering clutch angle θcl_out.
(転舵角算出部76が転舵輪24の転舵角を算出する処理)
以下、図1から図6を参照しつつ、図7を用いて、転舵角算出部76が転舵輪24の転舵角を算出する具体的な処理について説明する。
図7は、転舵角算出部76が転舵輪24の転舵角を算出する処理を示すブロック図である。
転舵輪24の転舵角を算出する処理では、まず、操舵トルクセンサ36から入力を受けたトルクセンサ値Vtsを含む情報信号を参照する。そして、トルクセンサ値Vtsが、予め設定した転舵角算出用トルク閾値の範囲内であるか否かを判定する。ここで、転舵角算出用トルク閾値は、転舵角を算出する処理を行うために適切なトルクとなる値に設定し、転舵角算出部76に記憶する。したがって、トルクセンサ値Vtsが転舵角算出用トルク閾値の範囲内であれば、運転者がステアリングホイール32に加えている操舵トルクが、転舵角を算出する処理を行うために適切なトルクである。
(Process in which the turning
Hereinafter, a specific process in which the turning
FIG. 7 is a block diagram illustrating a process in which the turning
In the process of calculating the turning angle of the steered wheels 24, first, an information signal including the torque sensor value Vts received from the
そして、トルクセンサ値Vtsが転舵角算出用トルク閾値の範囲内であると判定すると、以下の処理を行う。
イグニッションスイッチをオン状態とした時点において操舵角センサ34が検出した現在操舵角を、ユニバーサルジョイント7の入力角tanθInとして上記の式(1)に入力する。これにより、ユニバーサルジョイント7の出力角θoutを算出する。
When it is determined that the torque sensor value Vts is within the range of the turning angle calculation torque threshold, the following processing is performed.
The current steering angle detected by the
次に、上記のように算出したユニバーサルジョイント7の出力角θoutを、ユニバーサルジョイント11の入力角tanθInとして上記の式(1)に入力し、ユニバーサルジョイント11の出力角θoutを算出する。そして、ユニバーサルジョイント11の出力角θoutを、操舵側クラッチ角θcl_inとして算出する。
ここで、転舵輪24の転舵角を算出する処理では、クラッチ角偏差記憶部72が記憶しているクラッチ角偏差dθCLに、上記のように算出した操舵側クラッチ角θcl_inを加算する。これにより、転舵角算出用転舵側クラッチ角Pθcl_outを算出(図7中に示す「Pθcl_out=θcl_in+dθCL」)する。すなわち、転舵角算出部76は、転舵輪24の転舵角を算出する際に、クラッチ角偏差記憶部72から記憶しているクラッチ角偏差dθCLの情報を取得する。
Next, the output angle θ out of the universal joint 7 calculated as described above is input to the above equation (1) as the input angle tan θ In of the
Here, in the process of calculating the turning angle of the steered wheels 24, the steering-side clutch angle θcl_in calculated as described above is added to the clutch angle deviation dθCL stored in the clutch angle
そして、上記のように算出した転舵角算出用転舵側クラッチ角Pθcl_outを、ユニバーサルジョイント19の入力角tanθInとして上記の式(1)に入力し、ユニバーサルジョイント19の出力角θoutを算出する。
次に、上記のように算出したユニバーサルジョイント19の出力角θoutを、ユニバーサルジョイント23の入力角tanθInとして上記の式(1)に入力し、ユニバーサルジョイント23の出力角θoutを算出する。
Then, the turning angle calculation turning side clutch angle Pθcl_out calculated as described above is input to the above equation (1) as the input angle tan θ In of the
Next, the output angle θ out of the universal joint 19 calculated as described above is input to the above equation (1) as the input angle tan θ In of the
ユニバーサルジョイント23の出力角θoutを算出した後、この算出したユニバーサルジョイント23の出力角θoutから、各ユニバーサルジョイント(7、11、19、23)のオフセット成分を減算する。これにより、ユニバーサルジョイント23の出力角θoutから各ユニバーサルジョイント(7、11、19、23)のオフセット成分による影響を除去して、転舵輪24の転舵角を算出する。
After calculating the output angle theta out of the
ここで、各ユニバーサルジョイント(7、11、19、23)のオフセット成分は、以下の式(3)で示される。なお、以下の式(3)は、各ユニバーサルジョイントのオフセット成分を算出するためのモデルとして用いることが可能な、ユニバーサルジョイントオフセット成分算出モデルを示す式である。また、ユニバーサルジョイントオフセット成分算出モデルが成立する原理については、後述する。
ここで、ユニバーサルジョイントオフセット成分算出モデルは、例えば、車両の出荷前に行なう調整工程等において設定し、転舵角算出部76に記憶させておく。
Here, the offset component of each universal joint (7, 11, 19, 23) is expressed by the following equation (3). In addition, the following formula | equation (3) is a formula which shows a universal joint offset component calculation model which can be used as a model for calculating the offset component of each universal joint. The principle of establishing the universal joint offset component calculation model will be described later.
Here, the universal joint offset component calculation model is set, for example, in an adjustment process performed before shipment of the vehicle, and is stored in the turning
したがって、ユニバーサルジョイントオフセット成分算出モデルは、各ユニバーサルジョイント(7、11、19、23)の入力軸に対する出力軸のねじれ角を示す位相角を示すモデル式となる。
これに加え、転舵輪24の転舵角を算出する処理では、各ユニバーサルジョイント(7、11、19、23)のオフセット成分を除算したユニバーサルジョイント23の出力角θoutを、上述したトルクセンサ値Vtpに基づいて補正する。
Therefore, the universal joint offset component calculation model is a model formula indicating a phase angle indicating a twist angle of the output shaft with respect to the input shaft of each universal joint (7, 11, 19, 23).
In addition to this, in the process of calculating the turning angle of the steered wheels 24, the output angle θ out of the universal joint 23 obtained by dividing the offset component of each universal joint (7, 11, 19, 23) is used as the torque sensor value described above. Correction is performed based on Vtp.
ここで、ユニバーサルジョイント23の出力角θoutの補正には、トルクセンサ値Vtpに基づく各シャフト及び各ユニバーサルジョイント(7、11、19、23)のねじれ角を用いる。なお、各シャフトとは、ステアリングシャフト42、操舵側中間シャフト9、クラッチ出力シャフト17、転舵側中間シャフト21、ピニオンシャフト25である。
Here, to correct the output angle θ out of the
また、各シャフト及び各ユニバーサルジョイントのねじれ角は、以下の式(4)で示される。なお、以下の式(4)は、転舵輪24の転舵角を算出する際に、各シャフト及び各ユニバーサルジョイントのねじれ角による補正を行うためのモデルとして用いることが可能な、トルクセンサモデルを示す式である。
ねじれ角=トルクセンサ値Vtp[Nm]/各シャフト及び各ユニバーサルジョイントのねじり剛性[Nm/rad] … (4)
したがって、トルクセンサモデルは、ピニオン軸トルクセンサ46tが検出したピニオン軸トルクに基づく操舵トルクと、各ユニバーサルジョイントのねじり剛性と、各ユニバーサルジョイントの入力軸及び出力軸のねじり剛性との関係を示すモデル式となる。
Moreover, the torsion angle of each shaft and each universal joint is represented by the following formula (4). The following equation (4) is a torque sensor model that can be used as a model for correcting the twist angle of each shaft and each universal joint when calculating the steered angle of the steered wheels 24. It is a formula which shows.
Torsion angle = torque sensor value Vtp [Nm] / torsional rigidity [Nm / rad] of each shaft and each universal joint (4)
Therefore, the torque sensor model is a model showing the relationship between the steering torque based on the pinion shaft torque detected by the pinion
ここで、トルクセンサモデルは、例えば、車両の出荷前に行なう調整工程等において設定し、転舵角算出部76に記憶させておく。
なお、本実施形態では、一例として、ユニバーサルジョイント23の出力角θoutを、各シャフト及び各ユニバーサルジョイントのねじれ角を用いて補正する際に、ユニバーサルジョイント23の出力角θoutにねじれ角を加算する場合を説明する。
Here, the torque sensor model is set, for example, in an adjustment process performed before the vehicle is shipped, and is stored in the turning
In the present embodiment, as an example, when the output angle θ out of the
以上により、転舵角算出部76は、転舵角算出用転舵側クラッチ角Pθcl_outが転舵側ユニバーサルジョイントを介して変化した変化角に基づいて、転舵輪24の転舵角を算出する。
また、本実施形態の転舵角算出部76は、予め設定した転舵側ユニバーサルジョイント出力角算出モデルに転舵角算出用転舵側クラッチ角Pθcl_outを入力した値に基づいて、転舵輪24の転舵角を算出する。
Thus, the turning
In addition, the turning
ここで、転舵側ユニバーサルジョイント出力角算出モデルは、以下に示す二つのモデル式(E3、E4)である。
E3.上記の式(1)に、「α」としてジョイント角α3を入力し、「θoffset」として位相角θoffset3を入力したモデル式
E4.上記の式(1)に、「α」としてジョイント角α4を入力し、「θoffset」として位相角θoffset4を入力したモデル式
したがって、操舵側ユニバーサルジョイント出力角算出モデルと、転舵側ユニバーサルジョイント出力角算出モデルは、上記の式(1)で示すユニバーサルジョイント出力角算出モデルに基づくモデル式である。
Here, the turning-side universal joint output angle calculation model is the following two model formulas (E3, E4).
E3. The above formula (1), enter the joint angle alpha 3 as "alpha", "theta offset" as model inputs the phase angle theta OFFSET3 expression E4. The above formula (1), enter the joint angle alpha 4 as "alpha", "theta offset" model equation thus entered a phase angle theta OFFSET4 as a steering-side universal joint output angle calculation model, steered side Universal The joint output angle calculation model is a model formula based on the universal joint output angle calculation model shown by the above formula (1).
また、本実施形態の転舵角算出部76は、転舵角算出用転舵側クラッチ角Pθcl_outが転舵側ユニバーサルジョイントを介して変化した変化角から、各ユニバーサルジョイントのオフセット成分を減算した値に基づいて、転舵輪24の転舵角を算出する。
また、本実施形態の転舵角算出部76は、転舵角算出用転舵側クラッチ角Pθcl_outが転舵側ユニバーサルジョイントを介して変化した変化角を、トルクセンサモデルを用いて算出したトルク伝達経路のねじれ角を用いて補正する。そして、この補正した値に基づいて、転舵輪24の転舵角を算出する。
Further, the turning
In addition, the turning
(EPS制御ブロック78の詳細な構成)
以下、図1から図7を参照しつつ、図8及び図9を用いて、EPS制御ブロック78の詳細な構成について説明する。
図8中に示すように、EPS制御ブロック78は、トルク比推定部80と、トルク比マップ生成部82と、トルク比マップ記憶部84と、アシストトルク算出部86を備える。なお、図8は、EPS制御ブロック78の構成を示すブロック図である。
(Detailed configuration of EPS control block 78)
The detailed configuration of the
As shown in FIG. 8, the
トルク比推定部80は、ステアリングホイール32の現在操舵角を含む情報信号と、転舵モータ回転角を含む情報信号と、トルクセンサ値Vtpを含む情報信号の入力を受ける。
そして、トルク比推定部80は、入力を受けた各情報信号に基づいて、トルク伝達経路に入力された操舵角と、入力された操舵角に基づきトルク伝達経路から出力される出力角との比に基づくパラメータである入出力トルク比を演算する。そして、演算した入出力トルク比を含む情報信号を、トルク比マップ生成部82及びアシストトルク算出部86へ出力する。なお、トルク比推定部80が入出力トルク比を演算する処理については、後述する。
The torque
Then, the torque
トルク比マップ生成部82は、ステアリングホイール32の現在操舵角を含む情報信号の入力を受ける。これに加え、トルク比マップ生成部82は、トルク比推定部80から、入出力トルク比を含む情報信号の入力を受ける。
そして、トルク比マップ生成部82は、トルク伝達経路に入力された現在操舵角と、現在操舵角に対応する入出力トルク比との関係を示す入出力トルク比マップを生成する。
The torque
Then, the torque ratio
具体的には、現在操舵角が0[°]〜180[°]まで変化する間、すなわち、現在操舵角が180度の変化幅で変化する間における、現在操舵角に対応する入出力トルク比を検出する。そして、現在操舵角が0[°]〜180[°]まで変化する間における入出力トルク比の変動を算出し、この算出した入出力トルク比の変動と現在操舵角とを対応させて、入出力トルク比マップを生成する。 Specifically, the input / output torque ratio corresponding to the current steering angle while the current steering angle changes from 0 [°] to 180 [°], that is, while the current steering angle changes with a change width of 180 degrees. Is detected. Then, the fluctuation of the input / output torque ratio while the current steering angle changes from 0 [°] to 180 [°] is calculated, and the calculated fluctuation of the input / output torque ratio is made to correspond to the current steering angle. An output torque ratio map is generated.
ここで、入出力トルク比マップは、図9中に示すように、横軸に現在操舵角(図中では、「操舵角」と記載する)を示し、縦軸に入出力トルク比(図中では、「トルク比」と記載する)を示すマップである。なお、図9は、入出力トルク比マップを示す図である。
また、図9中に示すように、入出力トルク比マップは、現在操舵角が0[°]〜180[°]まで変化する間で、入出力トルク比の変化が一周期となるマップである。すなわち、現在操舵角に対する入出力トルク比は、現在操舵角が0[°]〜180[°]まで変化する間で一周期分の変動を生じる。
Here, in the input / output torque ratio map, as shown in FIG. 9, the horizontal axis indicates the current steering angle (indicated as “steering angle” in the figure), and the vertical axis indicates the input / output torque ratio (in the figure). Then, it is described as “torque ratio”). FIG. 9 is a diagram showing an input / output torque ratio map.
Further, as shown in FIG. 9, the input / output torque ratio map is a map in which the input / output torque ratio changes in one cycle while the current steering angle changes from 0 [°] to 180 [°]. . That is, the input / output torque ratio with respect to the current steering angle varies for one cycle while the current steering angle changes from 0 [°] to 180 [°].
また、入出力トルク比マップの生成は、例えば、車両の出荷前に行なう処理や、車両の出荷後に行なう処理で行う。
トルク比マップ記憶部84は、トルク比マップ生成部82から、入出力トルク比マップを含む情報信号の入力を受ける。これに加え、トルク比マップ記憶部84は、クラッチ角偏差記憶部72から、クラッチ角偏差を更新した内容を含む情報信号の入力を受ける。
そして、例えば、車両の出荷前に行なう調整工程時等、入出力トルク比マップを記憶していない状態では、トルク比マップ生成部82から入力を受けた情報信号に基づいて、入出力トルク比マップを記憶する。
Further, the input / output torque ratio map is generated by, for example, processing performed before shipment of the vehicle or processing performed after shipment of the vehicle.
The torque ratio
Then, for example, in the state where the input / output torque ratio map is not stored, such as during an adjustment process performed before shipment of the vehicle, the input / output torque ratio map is based on the information signal received from the torque
また、トルク比マップ記憶部84は、クラッチ角偏差を更新した内容を含む情報信号の入力を受けると、トルク比マップ生成部82から入力を受けた情報信号に基づいて、記憶している入出力トルク比マップを更新する。
すなわち、トルク比マップ記憶部84は、クラッチ角偏差算出部70が算出したクラッチ角偏差dθCLが変化すると、記憶しているトルク比マップを、変化したクラッチ角偏差dθCLに対応する入出力トルク比マップに変更する。
Further, when the torque ratio
That is, when the clutch angle deviation dθCL calculated by the clutch angle
アシストトルク算出部86は、ステアリングホイール32の現在操舵角を含む情報信号と、転舵モータ回転角を含む情報信号と、トルクセンサ値Vtpを含む情報信号と、車速を含む情報信号の入力を受ける。これに加え、アシストトルク算出部86は、トルク比推定部80から、入出力トルク比を含む情報信号の入力を受ける。さらに、アシストトルク算出部86は、トルク比マップ記憶部84から、記憶している入出力トルク比マップを含む情報を取得する。
The assist
そして、アシストトルク算出部86は、入力を受けた各情報信号と、トルク比マップ記憶部84が記憶している入出力トルク比マップに基づいて、アシストトルクの指令値を算出する。そして、算出したアシストトルクの指令値を含む情報信号(図中では、「アシストトルク指令値」と示す)を、転舵モータ制御部4へ出力する。
ここで、アシストトルクは、EPS制御中に、ステアリングホイール32の操舵状態に応じて、転舵輪24の転舵を転舵モータ2により補助(アシスト)するためのトルクである。
Then, the assist
Here, the assist torque is torque for assisting (assisting) the turning of the steered wheels 24 by the steered
また、アシストトルクの指令値を算出する際には、トルク比推定部80から入力を受けた情報信号が含む入出力トルク比と、トルク比マップ記憶部84が記憶している入出力トルク比マップのうち、少なくとも一方を用いる。
すなわち、アシストトルク算出部86は、トルクセンサ値Vtpと、トルク比推定部80が演算した入出力トルク比及びトルク比マップ記憶部84が記憶している入出力トルク比マップのうち、少なくとも一方に基づいて、アシストトルクの指令値を算出する。
また、本実施形態のアシストトルク算出部86は、トルクセンサ値Vtpをトルク比推定部80が演算した入出力トルク比により補正して、アシストトルクの指令値を算出する。
When calculating the assist torque command value, the input / output torque ratio included in the information signal received from the torque
That is, the assist
In addition, the assist
(ユニバーサルジョイント出力角算出モデルが成立する原理)
以下、図1から図9を参照しつつ、図10から図12を用いて、ユニバーサルジョイント出力角算出モデルが成立する原理について説明する。
図10は、単体のユニバーサルジョイントが有する回転軸と、回転軸周りの回転運動との関係を示す図である。なお、図10中には、説明のために、ステアリングホイール32を模式的に示している。すなわち、図10中に示す単体のユニバーサルジョイントは、ユニバーサルジョイント7を示す。
(Principle for establishing universal joint output angle calculation model)
Hereinafter, the principle of the universal joint output angle calculation model will be described with reference to FIGS. 1 to 9 and FIGS. 10 to 12. FIG.
FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between the rotation axis of a single universal joint and the rotational motion around the rotation axis. In addition, in FIG. 10, the
図10中に示すように、ユニバーサルジョイントは、三本の回転軸(x軸、y軸、z軸)を有しており、各回転軸周りの回転行列Rは、それぞれ、以下の式(5)〜(7)で示される。なお、式(5)は、x軸周りの回転行列R(x,θ)を示す式であり、式(6)は、y軸周りの回転行列R(y,θ)を示す式であり、式(7)は、z軸周りの回転行列R(z,θ)を示す式である。 As shown in FIG. 10, the universal joint has three rotation axes (x-axis, y-axis, and z-axis), and the rotation matrix R around each rotation axis is expressed by the following equation (5). ) To (7). Expression (5) is an expression indicating a rotation matrix R (x, θ) around the x axis, and Expression (6) is an expression indicating a rotation matrix R (y, θ) around the y axis. Expression (7) is an expression indicating a rotation matrix R (z, θ) around the z axis.
そして、上記の式(5)〜(7)中に示す各回転軸周りの回転行列R(x,θ)、R(y,θ)、R(z,θ)は、以下の式(8)に示すように、一つの回転行列Rに変換することが可能である。 The rotation matrices R (x, θ), R (y, θ), and R (z, θ) around the rotation axes shown in the above equations (5) to (7) are expressed by the following equations (8). As shown in FIG. 2, it is possible to convert the rotation matrix R into one.
また、図11中に示すように、入力側の軸の回転を図10中に示すθ0から記号「φ」で置き換え、z軸を基準とした出力側の軸の傾斜角を記号「θz」で規定し、出力側の軸の回転角(以降の説明では、「出力角」と記載する場合がある)を記号「Ψ」で規定する。これにより、ユニバーサルジョイントにおける姿勢角の定義は、以下の式(9)〜(11)で示される。なお、図11は、ユニバーサルジョイントにおける入力側の軸と出力側の軸との関係を示す図である。また、図11中には、説明のために、入力側の軸から出力側の軸への力の流れを、直線の矢印で示している。 Further, as shown in FIG. 11, the rotation of the input side shaft is replaced with the symbol “φ” from θ 0 shown in FIG. 10, and the inclination angle of the output side shaft with respect to the z axis is represented by the symbol “θ z The rotation angle of the shaft on the output side (which may be described as “output angle” in the following description) is defined by the symbol “Ψ”. Thereby, the definition of the attitude angle in a universal joint is shown by the following formulas (9) to (11). FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the input side shaft and the output side shaft in the universal joint. In FIG. 11, for the sake of explanation, the flow of force from the input side shaft to the output side shaft is indicated by straight arrows.
ここで、上記の式(9)〜(11)に、以下の式(12)及び(13)で示す拘束条件を追加すると、ユニバーサルジョイントへの入力角tanθ0と出力角Ψとの関係は、以下の式(14)で示される。 Here, when the constraint conditions shown by the following equations (12) and (13) are added to the above equations (9) to (11), the relationship between the input angle tanθ 0 to the universal joint and the output angle ψ is It is shown by the following formula (14).
そして、上記の式(14)において、出力角Ψをユニバーサルジョイントの出力角θoutに置き換え、入力角tanθ0をユニバーサルジョイントの入力角tanθInに置き換えると、以下の式(15)が成立する。 Then, in the above equation (14), when the output angle Ψ is replaced with the universal joint output angle θ out and the input angle tan θ 0 is replaced with the universal joint input angle tan θ In , the following equation (15) is established.
ここで、上記の式(15)は、ユニバーサルジョイントの位相角θoffsetが存在していない状態における、ユニバーサルジョイントの入力角tanθInと出力角θoutとの関係を示す式となる。
また、車両の構成としては、ステアリングホイール32と転舵輪24との間における各種構成部品のレイアウト等に応じて、各ユニバーサルジョイントの入力軸と出力軸を直列に配列することは少ない。このため、ユニバーサルジョイントの位相角θoffsetが存在する構成が一般的である。
Here, the above equation (15) is an equation indicating the relationship between the universal joint input angle tan θ In and the output angle θ out in a state where the universal joint phase angle θ offset does not exist.
In addition, as the configuration of the vehicle, it is rare that the input shaft and the output shaft of each universal joint are arranged in series according to the layout of various components between the
すなわち、図12中に示すように、一般的な構成の車両では、ユニバーサルジョイントの入力角tanθInと出力角θoutとの間に、位相角θoffsetが存在することとなる。なお、図12は、ユニバーサルジョイントにおける入力側の軸及び出力側の軸と、位相角との関係を示す図である。また、図12中には、説明のために、入力側の軸から出力側の軸への力の流れを、直線の矢印で示している。
したがって、上記の式(15)で示す、ユニバーサルジョイントの入力角tanθInと出力角θoutとの関係に対して、入力角tanθInに位相角θoffsetを加算すると、上記の式(1)で示されるユニバーサルジョイント出力角算出モデルが成立する。
That is, as shown in FIG. 12, in a vehicle having a general configuration, there is a phase angle θ offset between the input angle tan θ In and the output angle θ out of the universal joint. FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the phase angle and the input-side axis and the output-side axis in the universal joint. In FIG. 12, for the sake of explanation, the flow of force from the input side shaft to the output side shaft is indicated by straight arrows.
Therefore, when the phase angle θ offset is added to the input angle tan θ In with respect to the relationship between the input angle tan θ In and the output angle θ out of the universal joint shown in the above formula (15), the above formula (1) The universal joint output angle calculation model shown is established.
(ユニバーサルジョイントオフセット成分算出モデルが成立する原理)
以下、図1から図12を参照して、ユニバーサルジョイントオフセット成分算出モデルが成立する原理について説明する。
転舵輪24の転舵角を算出する際には、上述したように、ユニバーサルジョイント23の出力角θoutから、各ユニバーサルジョイントのオフセット成分による影響を除去する。したがって、上記の式(15)において、ユニバーサルジョイントの入力角tanθIn及び出力角θoutを0[°]とすると、以下の式(16)からオフセット成分を減算することにより、各ユニバーサルジョイントのオフセット成分による影響を除去する。
(Principle for establishing universal joint offset component calculation model)
Hereinafter, the principle that the universal joint offset component calculation model is established will be described with reference to FIGS.
When calculating the turning angle of the steered wheels 24, as described above, the output angle theta out of the
したがって、上記の式(15)で示す、ユニバーサルジョイントの入力角tanθInと出力角θoutとの関係から、ユニバーサルジョイントのオフセット成分を減算すると、上記の式(3)で示されるユニバーサルジョイントオフセット成分算出モデルが成立する。 Therefore, when the offset component of the universal joint is subtracted from the relationship between the input angle tan θ In and the output angle θ out of the universal joint represented by the above equation (15), the universal joint offset component represented by the above equation (3) is obtained. A calculation model is established.
(転舵側前回処理内容記憶部MA、反力側前回処理内容記憶部MB)
以下、図1から図12を参照して、転舵側前回処理内容記憶部MAの構成と、反力側前回処理内容記憶部MBの構成について説明する。
転舵側前回処理内容記憶部MAは、例えば、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read‐Only Memory)を用いて形成する。
(Steering side previous processing content storage unit MA, reaction force side previous processing content storage unit MB)
Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 12, the configuration of the steered side previous process content storage unit MA and the configuration of the reaction force side previous process content storage unit MB will be described.
The steered side previous processing content storage unit MA is formed using, for example, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory).
また、転舵側前回処理内容記憶部MAは、エンジンコントローラ52から、エンジンの状態を含む情報信号の入力を受け、さらに、操舵角センサ34から、ステアリングホイール32の現在操舵角を含む情報信号の入力を受ける。これに加え、転舵側前回処理内容記憶部MAは、クラッチ角偏差算出部70から、クラッチ角偏差を含む情報信号の入力を受け、さらに、転舵角算出部76から、転舵輪24の転舵角を含む情報信号の入力を受ける。
そして、転舵側前回処理内容記憶部MAは、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点における、現在操舵角と、クラッチ角偏差と、転舵輪24の転舵角を記憶する。
Further, the steered side previous processing content storage unit MA receives an input of an information signal including the state of the engine from the
Then, the steered side previous processing content storage unit MA stores the current steering angle, the clutch angle deviation, and the steered angle of the steered wheels 24 at the time when the ignition switch is turned off.
反力側前回処理内容記憶部MBは、転舵側前回処理内容記憶部MAと同様、例えば、EEPROMを用いて形成する。
また、反力側前回処理内容記憶部MBは、転舵側前回処理内容記憶部MAと同様、エンジンコントローラ52、操舵角センサ34、クラッチ角偏差算出部70、転舵角算出部76から、それぞれ、情報信号の入力を受ける。
そして、反力側前回処理内容記憶部MBは、転舵側前回処理内容記憶部MAと同様、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点における、現在操舵角と、クラッチ角偏差と、転舵輪24の転舵角を記憶する。
The reaction force side previous process content storage unit MB is formed by using, for example, an EEPROM, like the steered side previous process content storage unit MA.
The reaction force side previous processing content storage unit MB is similar to the steering side previous processing content storage unit MA from the
Then, the reaction force side previous process content storage unit MB, like the steered side previous process content storage unit MA, the current steering angle, the clutch angle deviation, and the steered wheels 24 at the time when the ignition switch is turned off. The turning angle is memorized.
(指令演算部54が行なう処理)
次に、図1から図12を参照しつつ、図13から図15を用いて、指令演算部54が行なう処理について説明する。
指令演算部54が行なう処理としては、例えば、車両の出荷前に行なう処理と、出荷後の車両に対して行なう処理がある。
(Processing performed by the command calculation unit 54)
Next, processing performed by the
The processing performed by the
・車両の出荷前に行なう処理
図13は、車両の出荷前に行なう処理を示すフローチャートである。
指令演算部54が車両の出荷前に行なう処理としては、ジョイント角αを算出及び記憶する処理と、位相角θoffsetを記憶する処理がある。
図13中に示すように、車両の出荷前に行なう処理を開始(START)すると、まず、ステップS10の処理を行う。
Processing Performed Before Shipment of Vehicle FIG. 13 is a flowchart showing processing performed before shipment of the vehicle.
The processing performed by the
As shown in FIG. 13, when the process to be performed before the vehicle is shipped (START), first, the process of step S10 is performed.
ステップS10では、例えば、整備工場等において、ステアリングホイール32の操舵角と転舵輪24の実転舵角を、共に中立位置へ調整(図中に示す「操舵角と実転舵角を中立位置に調整」)する。ステップS10において、操舵角及び実転舵角を中立位置へ調整すると、車両の出荷前に指令演算部54が行なう処理は、ステップS20へ移行する。
ステップS20では、ジョイント角α1〜α4を算出し、操舵側クラッチ角算出部66、転舵側クラッチ角算出部68及び転舵角算出部76に記憶(図中に示す「ジョイント角αを算出・記憶」)する。ステップS20において、ジョイント角αを算出及び記憶すると、車両の出荷前に指令演算部54が行なう処理は、ステップS30へ移行する。
In step S10, for example, in a maintenance shop or the like, both the steering angle of the
In step S20, the joint angles α 1 to α 4 are calculated and stored in the steering side clutch
ステップS30では、位相角θoffset1〜θoffset4を、操舵側クラッチ角算出部66、転舵側クラッチ角算出部68及び転舵角算出部76に記憶(図中に示す「位相角θoffsetを記憶」)する。ステップS30において、位相角θoffsetを記憶すると、車両の出荷前に指令演算部54が行なう処理は、ステップS40へ移行する。
ステップS40では、操舵角に対する転舵モータ回転角の偏差を、操舵角と転舵モータ回転角との関係として、中立位置記憶部60に記憶(図中に示す「中立位置を記憶」)する。ステップS40において、操舵角と転舵モータ回転角との関係を記憶すると、車両の出荷前に指令演算部54が行なう処理は終了(END)する。
In step S30, the phase angles θ offset1 to θ offset4 are stored in the steering side clutch
In step S40, the deviation of the steering motor rotation angle with respect to the steering angle is stored in the neutral
・出荷後の車両に対して行なう処理
出荷後の車両に対して指令演算部54が行なう処理としては、クラッチ角偏差を算出・記憶する処理と、転舵輪24の転舵角を算出する処理と、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正する処理がある。
図14は、出荷後の車両に対して行なう処理のうち、クラッチ角偏差を算出・記憶する処理を示すフローチャートである。なお、指令演算部54は、予め設定した周期(例えば、5[ms])で、以下に説明する処理を行う。
Processing performed on the vehicle after shipment The processing performed by the
FIG. 14 is a flowchart showing a process for calculating and storing the clutch angle deviation among the processes performed on the vehicle after shipment. Note that the
図14中に示すように、クラッチ角偏差を算出する処理を開始(START)すると、まず、ステップS100の処理を行う。
ステップS100では、イグニッションスイッチがオフ状態であるか否かを判定する処理(図中に示す「IGN−OFF?」)を行う。
ステップS100において、イグニッションスイッチがオフ状態である(図中に示す「Yes」)と判定した場合、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップS110へ移行する。
As shown in FIG. 14, when the process of calculating the clutch angle deviation is started (START), first, the process of step S100 is performed.
In step S100, a process ("IGN-OFF?" Shown in the drawing) for determining whether or not the ignition switch is in an OFF state is performed.
If it is determined in step S100 that the ignition switch is in the OFF state (“Yes” shown in the drawing), the process of calculating the clutch angle deviation moves to step S110.
一方、ステップS100において、イグニッションスイッチがオフ状態ではない(図中に示す「No」)と判定した場合、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップS100の処理を繰り返す。
ステップS110では、クラッチ状態切り替え部64により、クラッチ6を連結状態に切り替えるためのクラッチ電流指令をクラッチ6へ出力する。これに加え、クラッチ6へ出力したクラッチ駆動電流を参照して、クラッチ6が締結状態(滑り締結状態を含まない完全締結状態)であるか否かを判定する処理(図中に示す「クラッチ締結?」)を行う。
On the other hand, if it is determined in step S100 that the ignition switch is not in the OFF state (“No” shown in the figure), the process of calculating the clutch angle deviation repeats the process of step S100.
In step S110, the clutch
ステップS110において、クラッチ6が締結状態である(図中に示す「Yes」)と判定した場合、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップS120へ移行する。
一方、ステップS110において、クラッチ6が締結状態ではない(図中に示す「No」)と判定した場合、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップS110の処理を繰り返す。
If it is determined in step S110 that the
On the other hand, if it is determined in step S110 that the
ステップS120では、トルクセンサ値Vtsが操舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内であるか否かを判定する処理(図中に示す「Vtsが操舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内?」)を行う。
ステップS120において、トルクセンサ値Vtsが操舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内である(図中に示す「Yes」)と判定した場合、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップS130へ移行する。
In step S120, it is determined whether or not the torque sensor value Vts is within the range of the steering-side clutch angle calculation torque threshold ("Vts is within the range of the steering-side clutch angle calculation torque threshold" shown in the figure). )I do.
If it is determined in step S120 that the torque sensor value Vts is within the range of the steering-side clutch angle calculation torque threshold ("Yes" shown in the figure), the process of calculating the clutch angle deviation proceeds to step S130. .
一方、ステップS120において、トルクセンサ値Vtsが操舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲外である(図中に示す「No」)と判定した場合、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップS120の処理を繰り返す。
ステップS130では、操舵側クラッチ角算出部66により、ユニバーサルジョイント出力角算出モデルを用いて、操舵側クラッチ角θcl_inを算出(図中に示す「操舵側クラッチ角θcl_inを算出」)する処理を行う。ステップS130において、操舵側クラッチ角θcl_inを算出すると、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップS140へ移行する。
On the other hand, if it is determined in step S120 that the torque sensor value Vts is outside the range of the steering clutch angle calculation torque threshold ("No" shown in the figure), the process of calculating the clutch angle deviation is performed in step S120. Repeat the process.
In step S130, the steering
ステップS140では、トルクセンサ値Vtsが転舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内であるか否かを判定する処理(図中に示す「Vtsが転舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内?」)を行う。
ステップS140において、トルクセンサ値Vtsが転舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲内である(図中に示す「Yes」)と判定した場合、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップS150へ移行する。
In step S140, a process for determining whether or not the torque sensor value Vts is within the range of the steering-side clutch angle calculation torque threshold ("Vts is within the range of the steering-side clutch angle calculation torque threshold shown in the figure"). ?")I do.
If it is determined in step S140 that the torque sensor value Vts is within the range of the steering-side clutch angle calculation torque threshold ("Yes" shown in the figure), the process of calculating the clutch angle deviation proceeds to step S150. To do.
一方、ステップS140において、トルクセンサ値Vtsが転舵側クラッチ角算出用トルク閾値の範囲外である(図中に示す「No」)と判定した場合、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップS140の処理を繰り返す。
ステップS150では、転舵側クラッチ角算出部68により、ユニバーサルジョイント逆出力角算出モデルを用いて、転舵側クラッチ角θcl_outを算出(図中に示す「転舵側クラッチ角θcl_outを算出」)する処理を行う。ステップS150において、転舵側クラッチ角θcl_outを算出すると、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップS160へ移行する。
On the other hand, if it is determined in step S140 that the torque sensor value Vts is outside the range of the steering clutch angle calculation torque threshold ("No" in the figure), the process of calculating the clutch angle deviation is performed in step S140. Repeat the process.
In step S150, the steering-side clutch
ステップS160では、ステップS150で算出した転舵側クラッチ角θcl_outから、ステップS130で算出した操舵側クラッチ角θcl_inを減算する。これにより、ステップS160では、クラッチ角偏差算出部70が、クラッチ角偏差dθCLを算出(図中に示す「クラッチ角偏差dθCLを算出」)する処理を行う。ステップS160において、クラッチ角偏差dθCLを算出すると、クラッチ角偏差を算出する処理は、ステップS170へ移行する。
ステップS170では、クラッチ角偏差記憶部72が、ステップS160で算出したクラッチ角偏差dθCLを記憶(図中に示す「クラッチ角偏差dθCLを記憶」)する処理を行う。ステップS170において、クラッチ角偏差dθCLを記憶すると、クラッチ角偏差を算出する処理は終了(END)する。
In step S160, the steering side clutch angle θcl_in calculated in step S130 is subtracted from the steered side clutch angle θcl_out calculated in step S150. Thereby, in step S160, the clutch angle
In step S170, the clutch angle
・転舵輪24の転舵角を算出する処理と、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正する処理
図15は、出荷後の車両に対して行なう処理のうち、転舵輪24の転舵角を算出する処理と、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正する処理を示すフローチャートである。
図15中に示すフローチャートは、イグニッションスイッチがオフ状態からオン状態となると開始(START)し、まず、ステップS200の処理を行う。
Processing for calculating the turning angle of the steered wheels 24 and processing for correcting the relationship between the steering angle and the turning motor rotation angle FIG. It is a flowchart which shows the process which calculates the process which calculates a steering angle, and the relationship between a steering angle and a steering motor rotation angle.
The flowchart shown in FIG. 15 starts (START) when the ignition switch changes from the off state to the on state, and first, the process of step S200 is performed.
ステップS200では、トルクセンサ値Vtsが転舵角算出用トルク閾値の範囲内であるか否かを判定する処理(図中に示す「Vtsが転舵角算出用トルク閾値の範囲内?」)を行う。
ステップS200において、トルクセンサ値Vtsが転舵角算出用トルク閾値の範囲内である(図中に示す「Yes」)と判定した場合、転舵輪24の転舵角を算出する処理は、ステップS210へ移行する。
In step S200, a process of determining whether or not the torque sensor value Vts is within the range of the turning angle calculation torque threshold (“Vts is within the range of the turning angle calculation torque threshold?” Shown in the figure). Do.
If it is determined in step S200 that the torque sensor value Vts is within the range of the turning angle calculation torque threshold ("Yes" shown in the figure), the process of calculating the turning angle of the steered wheels 24 is step S210. Migrate to
一方、ステップS200において、トルクセンサ値Vtsが転舵角算出用トルク閾値の範囲外である(図中に示す「No」)と判定した場合、転舵輪24の転舵角を算出する処理は、ステップS200の処理を繰り返す。
ステップS210では、イグニッションスイッチをオン状態とした時点の現在操舵角を、ユニバーサルジョイント出力角算出モデルに入力して、ユニバーサルジョイント11の出力角θoutを、操舵側クラッチ角θcl_inとして算出する。これにより、ステップS210では、操舵側ユニバーサルジョイントの出力角を算出(図中に示す「操舵側ユニバーサルジョイントの出力角を算出」)する処理を行う。ステップS210において、操舵側ユニバーサルジョイントの出力角を算出すると、転舵輪24の転舵角を算出する処理は、ステップS220へ移行する。
On the other hand, when it is determined in step S200 that the torque sensor value Vts is outside the range of the turning angle calculation torque threshold ("No" shown in the figure), the process of calculating the turning angle of the steered wheels 24 is as follows. The process of step S200 is repeated.
In step S210, the current steering angle when the ignition switch is turned on is input to the universal joint output angle calculation model, and the output angle θ out of the
ステップS220では、ステップS210で算出した操舵側ユニバーサルジョイントの出力角である操舵側クラッチ角θcl_inに、ステップS170で記憶したクラッチ角偏差dθCLを加算する。これにより、ステップS220では、転舵角算出用転舵側クラッチ角Pθcl_outを算出(図中に示す「転舵角算出用転舵側クラッチ角Pθcl_outを算出」)する処理を行う。ステップS220において、転舵角算出用転舵側クラッチ角Pθcl_outを算出すると、転舵輪24の転舵角を算出する処理は、ステップS230へ移行する。 In step S220, the clutch angle deviation dθCL stored in step S170 is added to the steering clutch angle θcl_in, which is the output angle of the steering universal joint calculated in step S210. As a result, in step S220, a steering angle calculation-use turning side clutch angle Pθcl_out is calculated (“calculate the turning angle calculation-use turning-side clutch angle Pθcl_out” shown in the drawing). In step S220, when the turning angle calculation-use turning side clutch angle Pθcl_out is calculated, the processing for calculating the turning angle of the steered wheels 24 proceeds to step S230.
ステップS230では、ステップS220で算出した転舵角算出用転舵側クラッチ角Pθcl_outを、ユニバーサルジョイント出力角算出モデルに入力して、ユニバーサルジョイント23の出力角θoutを算出する。これにより、ステップS230では、転舵側ユニバーサルジョイントの出力角を算出(図中に示す「転舵側ユニバーサルジョイントの出力角を算出」)する処理を行う。ステップS230において、転舵側ユニバーサルジョイントの出力角を算出すると、転舵輪24の転舵角を算出する処理は、ステップS240へ移行する。
In step S230, the turning angle calculation turning-side clutch angle Pθcl_out calculated in step S220 is input to the universal joint output angle calculation model, and the output angle θ out of the
ステップS240では、ステップS230で算出したユニバーサルジョイント23の出力角θoutから、ユニバーサルジョイントオフセット成分算出モデルに基づくオフセット成分を減算(図中に示す「オフセット成分を減算」)する処理を行う。これにより、ステップS240では、ユニバーサルジョイント23の出力角θoutから各ユニバーサルジョイント(7、11、19、23)のオフセット成分による影響を除去する。ステップS240において、ユニバーサルジョイント23の出力角θoutからオフセット成分を減算すると、転舵輪24の転舵角を算出する処理は、ステップS250へ移行する。
In step S240, the output angle theta out of the universal joint 23 calculated in step S230, the performs processing of subtracting an offset component based on the universal joint offset component calculation model (shown in FIG. "Subtracting the offset component"). Thereby, in step S240, the influence by the offset component of each universal joint (7, 11, 19, 23) is removed from the output angle θ out of the
ステップS250では、ステップS240オフセット成分を減算したユニバーサルジョイント23の出力角θoutを、トルクセンサモデルを用いて補正(図中に示す「トルクセンサモデルにより補正」)する処理を行う。ステップS250において、ユニバーサルジョイント23の出力角θoutをトルクセンサモデルにより補正すると、転舵輪24の転舵角を算出する処理は、ステップS260へ移行する。そして、転舵輪24の転舵角を算出する処理から、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正する処理へ移行する。
In step S250, a process of correcting the output angle θ out of the universal joint 23 obtained by subtracting the offset component in step S240 using a torque sensor model (“corrected by the torque sensor model” shown in the figure) is performed. When the output angle θ out of the
ステップS260では、ステップS210で用いた現在操舵角とステップS250で補正した出力角θoutとの関係と、上述したステップS40で中立位置記憶部60に記憶した操舵角と転舵モータ回転角との関係を参照する。そして、ステップS210で用いた現在操舵角とステップS250で補正した出力角θoutとの偏差である出荷後偏差と、中立位置記憶部60に記憶した偏差である出荷前偏差が異なるか否かを判定(図中に示す「出荷後偏差≠出荷前偏差?」)する処理を行う。
ステップS260において、出荷後偏差と出荷前偏差が異なる(図中に示す「Yes」)と判定した場合、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正する処理は、ステップS270へ移行する。
In step S260, the relationship between the current steering angle used in step S210 and the output angle θ out corrected in step S250, and the steering angle and the turning motor rotation angle stored in the neutral
If it is determined in step S260 that the post-shipment deviation and the pre-shipment deviation are different (“Yes” shown in the figure), the process of correcting the relationship between the steering angle and the turning motor rotation angle proceeds to step S270.
一方、ステップS260において、出荷後偏差と出荷前偏差が等しい(図中に示す「No」)と判定した場合、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正する処理は、ステップS280へ移行する。
ステップS270では、ステップS40で中立位置記憶部60に記憶した操舵角と転舵モータ回転角との関係を、ステップS250で補正した出荷後偏差に基づく関係に補正(図中に示す「中立位置を補正」)する処理を行う。ステップS270において、中立位置記憶部60に記憶した操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正すると、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正する処理は、ステップS290へ移行する。
On the other hand, if it is determined in step S260 that the post-shipment deviation and the pre-shipment deviation are equal (“No” shown in the figure), the process of correcting the relationship between the steering angle and the turning motor rotation angle proceeds to step S280. To do.
In step S270, the relationship between the steering angle and the turning motor rotation angle stored in the neutral
ステップS280では、ステップS40で中立位置記憶部60に記憶した操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正せずに維持(図中に示す「中立位置を維持」)する処理を行う。ステップS280において、中立位置記憶部60に記憶した操舵角と転舵モータ回転角との関係を維持すると、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正する処理は、ステップS290へ移行する。
In step S280, a process of maintaining the relationship between the steering angle and the turning motor rotation angle stored in the neutral
ステップS290では、クラッチ状態切り替え部64により、クラッチ6を開放状態に切り替えるためのクラッチ電流指令をクラッチ6へ出力(図中に示す「クラッチ開放指令を出力」)を行う。ステップS290において、クラッチ6を開放状態に切り替えるためのクラッチ電流指令をクラッチ6へ出力すると、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正する処理は終了(END)する。
In step S290, the clutch
(トルク比推定部80が入出力トルク比を演算する処理)
以下、図1から図15を参照しつつ、図16を用いて、EPS制御ブロック78が行なう処理のうち、トルク比推定部80が入出力トルク比を演算する処理について説明する。
図16は、トルク比推定部80が入出力トルク比を演算する処理を示すフローチャートである。
(Process in which the torque
Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 15, a process in which the torque
FIG. 16 is a flowchart showing a process in which the torque
図16中に示すフローチャートを開始(START)すると、まず、ステップS300の処理として、イグニッションスイッチをオン状態に維持しつつ、クラッチ6を締結状態(図中に示す「クラッチ締結」)とする処理を行う。なお、ステップS300では、クラッチ6を、滑り締結状態を含まない完全締結状態とする処理を行う。ステップS300において、クラッチ6を締結状態とすると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップS310へ移行する。
When the flowchart shown in FIG. 16 is started (START), first, as a process of step S300, the process of setting the clutch 6 to the engaged state ("clutch engagement" shown in the figure) while maintaining the ignition switch in the on state is performed. Do. In step S300, the
ステップS310では、クラッチ角偏差記憶部72が記憶しているクラッチ角偏差が、最新のクラッチ角偏差dθCLに更新されているか否かを判定する処理(図中に示す「クラッチ角偏差更新済み?」)を行う。
ステップS310において、クラッチ角偏差dθCLが更新されていない(図中に示す「No」)と判定した場合、入出力トルク比を演算する処理は、ステップS320へ移行する。
In step S310, a process of determining whether or not the clutch angle deviation stored in the clutch angle
If it is determined in step S310 that the clutch angle deviation dθCL has not been updated (“No” shown in the figure), the processing for calculating the input / output torque ratio proceeds to step S320.
一方、ステップS310において、クラッチ角偏差dθCLが更新されている(図中に示す「Yes」)と判定した場合、入出力トルク比を演算する処理は、ステップS340へ移行する。
ステップS320では、クラッチ角偏差算出部70によりクラッチ角偏差dθCLを算出(図中に示す「クラッチ角偏差算出」)する処理を行う。ステップS320において、クラッチ角偏差dθCLを算出すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップS330へ移行する。なお、クラッチ角偏差dθCLを算出する処理としては、例えば、イグニッションスイッチをオン状態としてクラッチ6を締結状態とした時点の現在操舵角及び転舵モータ回転角を用いる点を除き、上述したステップS120〜S160と同様の処理を用いる。
On the other hand, if it is determined in step S310 that the clutch angle deviation dθCL has been updated (“Yes” shown in the figure), the processing for calculating the input / output torque ratio proceeds to step S340.
In step S320, the clutch
ステップS330では、クラッチ角偏差記憶部72に記憶しているクラッチ角偏差を、ステップS320で算出したクラッチ角偏差dθCLに更新(図中に示す「クラッチ角偏差更新」)する処理を行う。ステップS330において、クラッチ角偏差dθCLを更新すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップS310へ移行する。なお、クラッチ角偏差dθCLを更新する処理としては、例えば、上述したステップS170と同様の処理を用いる。
In step S330, the clutch angle deviation stored in the clutch angle
ステップS340では、操舵角センサ34により、クラッチ6を締結状態とした時点の現在操舵角θHを検出(図中に示す「現在操舵角検出」)する処理を行う。ステップS340において、現在操舵角θHを検出すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップS350へ移行する。
ステップS350では、転舵角算出部76により、クラッチ6を締結状態とした時点における転舵輪24の転舵角を、ピニオン角の現在の推定値として算出(図中に示す「現在ピニオン角推定」)する処理を行う。ステップS350において、ピニオン角の現在の推定値を算出すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップS360へ移行する。なお、以降の説明では、ステップS350で算出したピニオン角の現在の推定値を、「現在ピニオン角f(θH)」と示す場合がある。また、ピニオン角の現在の推定値を算出する処理としては、上述したステップS200〜S250と同様の処理を用いる。
In step S340, the
In step S350, the steered
ステップS360では、ユニバーサルジョイント7の出力角θoutを算出するためのユニバーサルジョイント出力角算出モデルに対し、現在操舵角θHに仮想変位角ΔθHを加算して、仮想操舵角を入力(図中に示す「仮想操舵角入力」)する処理を行う。ステップS360において、ユニバーサルジョイント7の出力角θoutを算出するためのユニバーサルジョイント出力角算出モデルに仮想操舵角を入力すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップS370へ移行する。なお、以降の説明では、ステップS360で入力した仮想操舵角を、「θH+ΔθH」と示す場合がある。
ここで、仮想変位角ΔθHは、予め設定した微小時間Δt(例えば、5[ms])の間における操舵角の変化量に対応するパラメータである。また、仮想変位角ΔθHと微小時間Δtとの関係は、微小時間Δtの間における操舵角の角速度を「ωθH」と定義すると、以下の式(17)で示される。
In step S360, the virtual steering angle is input to the universal joint output angle calculation model for calculating the output angle θ out of the universal joint 7 by adding the virtual displacement angle ΔθH to the current steering angle θH (shown in the figure). “Virtual steering angle input”) is performed. In step S360, when the virtual steering angle is input to the universal joint output angle calculation model for calculating the output angle θ out of the universal joint 7, the process of calculating the input / output torque ratio proceeds to step S370. In the following description, the virtual steering angle input in step S360 may be indicated as “θH + ΔθH”.
Here, the virtual displacement angle ΔθH is a parameter corresponding to a change amount of the steering angle during a preset minute time Δt (for example, 5 [ms]). Further, the relationship between the virtual displacement angle ΔθH and the minute time Δt is expressed by the following equation (17) when the angular velocity of the steering angle during the minute time Δt is defined as “ωθH”.
ステップS370では、転舵角算出部76により、仮想操舵角θH+ΔθHを入力したユニバーサルジョイント出力角算出モデルに基づく転舵輪24の転舵角を、ピニオン角の仮想の推定値として算出(図中に示す「仮想ピニオン角推定」)する処理を行う。ステップS370において、ピニオン角の仮想の推定値を算出すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップS380へ移行する。なお、以降の説明では、ステップS370で算出したピニオン角の仮想の推定値を、「仮想ピニオン角f(θH+ΔθH)」と示す場合がある。
In step S370, the turning
ステップS380では、ピニオン角の偏差であるピニオン角偏差を算出(図中に示す「ピニオン角偏差算出」)する処理を行う。ここで、ピニオン角偏差は、ステップS370で算出した仮想ピニオン角f(θH+ΔθH)から、ステップS350で算出した現在ピニオン角f(θH)を減算して算出する。ステップS380において、ピニオン角偏差を算出すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップS390へ移行する。なお、以降の説明では、ステップS380で算出したピニオン角偏差を、「ΔθP」と示す場合がある。 In step S380, a process of calculating a pinion angle deviation that is a deviation of the pinion angle ("calculation of pinion angle deviation" shown in the drawing) is performed. Here, the pinion angle deviation is calculated by subtracting the current pinion angle f (θH) calculated in step S350 from the virtual pinion angle f (θH + ΔθH) calculated in step S370. When the pinion angle deviation is calculated in step S380, the processing for calculating the input / output torque ratio proceeds to step S390. In the following description, the pinion angle deviation calculated in step S380 may be indicated as “ΔθP”.
ここで、ピニオン角偏差ΔθPは、予め設定した微小時間Δtの間におけるピニオン角の変化量に対応するパラメータである。また、ピニオン角偏差ΔθPと微小時間Δtとの関係は、微小時間Δtの間におけるピニオン角の角速度を「ωθP」と定義すると、以下の式(18)で示される。 Here, the pinion angle deviation ΔθP is a parameter corresponding to the amount of change of the pinion angle during a preset minute time Δt. Further, the relationship between the pinion angle deviation ΔθP and the minute time Δt is expressed by the following formula (18) when the angular velocity of the pinion angle during the minute time Δt is defined as “ωθP”.
ステップS390では、仮想変位角ΔθHとピニオン角偏差ΔθPとの偏差比である入出力偏差比を算出(図中に示す「入出力偏差比算出」)する処理を行う。ここで、入出力偏差比は、ステップS380で算出したピニオン角偏差ΔθPを、ステップS360の処理で用いた仮想変位角ΔθHにより除算して算出する。ステップS390において、入出力偏差比を算出すると、入出力トルク比を演算する処理は、ステップS400へ移行する。なお、以降の説明では、ステップS390で算出した入出力偏差比を、「ΔθP/ΔθH」と示す場合がある。 In step S390, an input / output deviation ratio that is a deviation ratio between the virtual displacement angle ΔθH and the pinion angle deviation ΔθP is calculated ("input / output deviation ratio calculation" shown in the figure). Here, the input / output deviation ratio is calculated by dividing the pinion angle deviation ΔθP calculated in step S380 by the virtual displacement angle ΔθH used in the process of step S360. When the input / output deviation ratio is calculated in step S390, the process of calculating the input / output torque ratio proceeds to step S400. In the following description, the input / output deviation ratio calculated in step S390 may be indicated as “ΔθP / ΔθH”.
ここで、入出力偏差比ΔθP/ΔθHは、以下の式(19)に示すように、微小時間Δtの間における操舵角の角速度ωθHとピニオン角の角速度ωθPとの速度比に応じたパラメータである。このため、上述したステップS360で仮想変位角ΔθHを用いることにより、ユニバーサルジョイント出力角算出モデルを用いて、角速度ωθHと角速度ωθPとの速度比を算出することが可能となる。 Here, the input / output deviation ratio ΔθP / ΔθH is a parameter corresponding to the speed ratio between the angular velocity ωθH of the steering angle and the angular velocity ωθP of the pinion angle during the minute time Δt, as shown in the following equation (19). . Therefore, by using the virtual displacement angle ΔθH in step S360 described above, it is possible to calculate the speed ratio between the angular velocity ωθH and the angular velocity ωθP using the universal joint output angle calculation model.
すなわち、仮想操舵角θH+ΔθHをユニバーサルジョイント出力角算出モデルに入力して、仮想ピニオン角f(θH+ΔθH)を算出することが可能である。これは、現在操舵角θHをユニバーサルジョイント出力角算出モデルに入力して現在ピニオン角f(θH)を算出する処理に対応する。
したがって、仮想操舵角θH+ΔθHから現在操舵角θHを減算して仮想変位角ΔθHを算出する処理は、仮想ピニオン角f(θH+ΔθH)から現在ピニオン角f(θH)を減算してピニオン角偏差ΔθPを算出する処理に対応する。
That is, the virtual pinion angle f (θH + ΔθH) can be calculated by inputting the virtual steering angle θH + ΔθH into the universal joint output angle calculation model. This corresponds to a process of calculating the current pinion angle f (θH) by inputting the current steering angle θH to the universal joint output angle calculation model.
Accordingly, in the process of calculating the virtual displacement angle ΔθH by subtracting the current steering angle θH from the virtual steering angle θH + ΔθH, the pinion angle deviation ΔθP is calculated by subtracting the current pinion angle f (θH) from the virtual pinion angle f (θH + ΔθH). It corresponds to the process to do.
ステップS400では、ステップS390で算出した入出力偏差比ΔθP/ΔθHの逆数を演算して、入出力偏差比ΔθP/ΔθHを入出力トルク比に変換(図中に示す「入出力トルク比に変換」)する処理を行う。すなわち、ステップS400では、以下の式(20)により、入出力トルク比Tratioを算出する。ステップS400において、入出力トルク比Tratioを算出すると、入出力トルク比を演算する処理は終了(END)する。
Tratio=1/(ΔθP/ΔθH) … (20)
In step S400, the reciprocal of the input / output deviation ratio ΔθP / ΔθH calculated in step S390 is calculated to convert the input / output deviation ratio ΔθP / ΔθH into an input / output torque ratio ("Convert to input / output torque ratio" shown in the figure). ) Is performed. That is, in step S400, the input / output torque ratio T ratio is calculated by the following equation (20). When the input / output torque ratio T ratio is calculated in step S400, the processing for calculating the input / output torque ratio ends (END).
T ratio = 1 / (ΔθP / ΔθH) (20)
ここで、角速度ωθHと角速度ωθPとの速度比は、入出力トルク比Tratioの逆数となるため、入出力偏差比ΔθP/ΔθHに基づいて算出した入出力トルク比Tratioを用いて、トルク伝達経路におけるトルクの増幅率を推定することが可能となる。
以上により、トルク比推定部80は、仮想操舵角θH+ΔθHをユニバーサルジョイント出力角算出モデルに入力した値に基づいて、ユニバーサルジョイントの仮想ピニオン角f(θH+ΔθH)を算出する。さらに、現在操舵角θHをユニバーサルジョイント出力角算出モデルに入力した値に基づいて、現在ピニオン角f(θH)を算出する。
Here, the speed ratio between the angular ωθH and the angular velocity ωθP, because the reciprocal of the input-output torque ratio T ratio, with output torque ratio T ratio calculated on the basis of the output deviation ratio ΔθP / ΔθH, torque transmission It is possible to estimate the amplification factor of torque in the route.
As described above, the torque
これに加え、トルク比推定部80は、仮想ピニオン角f(θH+ΔθH)から現在ピニオン角f(θH)を減算して、ピニオン角偏差ΔθPを算出する。そして、算出したピニオン角偏差ΔθPと、仮想変位角ΔθHと、の比である入出力偏差比ΔθP/ΔθHに基づいて、入出力トルク比Tratioを演算する。
また、トルク比推定部80は、転舵角算出用転舵側クラッチ角Pθcl_outをユニバーサルジョイント出力角算出モデルに入力した値に基づいて、入出力トルク比Tratioを演算する。
また、アシストトルク算出部86は、クラッチ6を連結状態に切り替えた状態でトルク比推定部80が演算した入出力トルク比Tratioに基づいて、アシストトルクの指令値を算出する。
In addition to this, the torque
Further, the torque
Further, the assist
(動作)
次に、図1から図16を参照しつつ、図17を用いて、本実施形態の車両用操舵制御装置1を用いて行なう動作の一例を説明する。なお、図17は、本実施形態の車両用操舵制御装置1を用いた車両の動作を示すタイムチャートである。
図17中に示すタイムチャートは、車両の走行中等、イグニッションスイッチがオン状態であり、トルク伝達経路を機械的に分離させて、SBWシステムの制御を実施している状態(図中に示す「SBWシステム制御中」)からスタートする。なお、SBWシステムの制御とは、例えば、高速走行時には低速走行時よりも操舵角に対する転舵角の変化度合いを減少させる制御(可変ギヤ制御)等、車速に応じた転舵角の制御である。また、SBWシステムの制御は、中立位置記憶部60に記憶した操舵角と転舵モータ回転角との関係と、操舵角センサ34が検出した現在操舵角θHと、車速センサ50が検出した車速を用いて行なう。
(Operation)
Next, an example of an operation performed using the vehicle
The time chart shown in FIG. 17 shows a state where the ignition switch is on, such as when the vehicle is running, and the torque transmission path is mechanically separated to control the SBW system (“SBW” shown in the figure). Starts during system control ”). The control of the SBW system is, for example, control of the turning angle in accordance with the vehicle speed, such as control (variable gear control) for reducing the degree of change of the turning angle with respect to the steering angle when traveling at high speed than when traveling at low speed. . In addition, the control of the SBW system includes the relationship between the steering angle stored in the neutral
そして、例えば、運転者が制御切り替えスイッチを操作して、SBWシステムによる制御からEPS制御へ切り替えた時点t1で、SBWシステムの制御を終了し、EPS制御の開始時における処理(図中に示す「EPS制御開始時の処理」)を行う。
時点t1で行なう処理は、クラッチ6を連結状態(図中に示す「クラッチ締結」)に切り替えてトルク伝達経路を機械的に連結し、さらに、クラッチ角偏差dθCLを算出・記憶する処理である。これに加え、時点t1では、入出力トルク比を演算する処理を行なう。
Then, for example, at the time t1 when the driver operates the control changeover switch to switch from the control by the SBW system to the EPS control, the control of the SBW system is finished, and the process at the start of the EPS control (“ “Processing at the start of EPS control”).
The process performed at time t1 is a process of switching the clutch 6 to the engaged state (“clutch engagement” shown in the drawing) to mechanically connect the torque transmission path, and further calculating and storing the clutch angle deviation dθCL. In addition to this, at time t1, a process of calculating the input / output torque ratio is performed.
そして、演算した入出力トルク比に基づいて算出したアシストトルクの指令値を用いて、EPS制御を実施する。
EPS制御を実施している状態(図中に示す「EPSシステム制御中」)から、EPS制御からSBWシステムによる制御へ切り替えた時点t2で、SBWシステム制御の起動時における処理(図中に示す「SBWシステム起動時の処理」)を行う。
なお、EPS制御からSBWシステムによる制御へ切り替えは、例えば、運転者が制御切り替えスイッチを操作すると行なう。
And EPS control is implemented using the command value of the assist torque calculated based on the calculated input-output torque ratio.
At the time t2 when the EPS control is being performed ("EPS system control" shown in the figure) is switched from the EPS control to the control by the SBW system, the process at the time of starting the SBW system control (" Processing at the time of starting the SBW system ").
Note that switching from EPS control to control by the SBW system is performed, for example, when the driver operates a control changeover switch.
時点t2で行なう処理は、クラッチ6を開放状態(図中に示す「クラッチ開放」)に切り替える前に行なう処理であり、転舵輪24の転舵角を算出する処理と、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正または維持する処理である。
そして、転舵輪24の転舵角を算出する処理と、操舵角と転舵モータ回転角との関係を補正または維持する処理を終了すると、連結状態のクラッチ6を開放状態に切り替え、SBWシステムの制御を開始(図中に示す「SBWシステム制御中」)する。
The processing performed at time t2 is processing performed before switching the clutch 6 to the disengaged state (“clutch disengagement” shown in the figure), processing for calculating the steered angle of the steered wheels 24, steering angle, and steered motor. This process corrects or maintains the relationship with the rotation angle.
When the process of calculating the steered angle of the steered wheels 24 and the process of correcting or maintaining the relationship between the steering angle and the steered motor rotation angle are finished, the clutch 6 in the connected state is switched to the released state, and the SBW system Control is started ("SBW system in control" shown in the figure).
ここで、本実施形態の車両用操舵制御装置1では、EPS制御の開始時に、現在ピニオン角f(θH)と、仮想ピニオン角f(θH+ΔθH)を算出する。これに加え、仮想ピニオン角f(θH+ΔθH)から現在ピニオン角f(θH)を減算して、ピニオン角偏差ΔθPを算出し、ピニオン角偏差ΔθPを仮想変位角ΔθHにより除算して、入出力偏差比ΔθP/ΔθHを算出する。さらに、入出力偏差比ΔθP/ΔθHの逆数を演算して、入出力トルク比Tratioを算出する。
Here, the vehicle
そして、算出した入出力トルク比Tratioと、トルク比マップ記憶部84が記憶している入出力トルク比マップのうち、少なくとも一方を用いてアシストトルクの指令値を算出し、算出したアシストトルクの指令値に基づいてEPS制御を実施する。
すなわち、仮想操舵角θH+ΔθHをユニバーサルジョイント出力角算出モデルに入力して算出した、トルク伝達経路における出力変化の比である入出力偏差比ΔθP/ΔθHを用いて、入出力トルク比Tratioを算出する。
Then, the command value of the assist torque is calculated using at least one of the calculated input / output torque ratio T ratio and the input / output torque ratio map stored in the torque ratio
That is, the input / output torque ratio T ratio is calculated using the input / output deviation ratio ΔθP / ΔθH, which is the ratio of the output change in the torque transmission path, calculated by inputting the virtual steering angle θH + ΔθH into the universal joint output angle calculation model. .
したがって、トルク伝達経路にトルク変動が発生した場合であっても、トルク伝達経路へ入力する操舵角の変化に応じた入出力トルク比Tratioを算出することが可能となる。このため、ユニバーサルジョイントの不等速性によりトルク伝達経路に発生するトルク変動を推定することが可能となり、EPS制御において、運転者の操舵操作に対して転舵角を適切に制御することが可能となる。
なお、上述した操舵角センサ34は、操舵角検出部に対応する。
Therefore, even when torque fluctuation occurs in the torque transmission path, it is possible to calculate the input / output torque ratio T ratio according to the change in the steering angle input to the torque transmission path. For this reason, it is possible to estimate the torque fluctuation generated in the torque transmission path due to the inconstant velocity of the universal joint, and it is possible to appropriately control the turning angle with respect to the steering operation of the driver in the EPS control. It becomes.
The
また、上述した転舵モータ角度センサ16は、転舵アクチュエータ回転角検出部に対応する。
また、上述したピニオン軸トルクセンサ46tは、操舵トルク検出部に対応する。
また、上述したように、本実施形態の車両用操舵制御装置1の動作で実施する車両用操舵制御方法は、トルクセンサ値Vtpと入出力トルク比Tratioに基づいて、アシストトルクの指令値を算出する方法である。ここで、入出力トルク比Tratioは、ピニオン角偏差ΔθPと仮想変位角ΔθHとの比である入出力偏差比ΔθP/ΔθHに基づいて演算する。また、ピニオン角偏差ΔθPは、仮想ピニオン角f(θH+ΔθH)及び現在ピニオン角f(θH)に基づいて算出する。
Moreover, the steering
The pinion
In addition, as described above, the vehicle steering control method implemented by the operation of the vehicle
(第一実施形態の効果)
本実施形態では、以下に記載する効果を奏することが可能となる。
(1)トルク比推定部80が、ピニオン角偏差ΔθPと仮想変位角ΔθHとの比である入出力偏差比ΔθP/ΔθHに基づいて、入出力トルク比Tratioを演算する。これに加え、アシストトルク算出部86が、トルクセンサ値Vtpと入出力トルク比Tratioに基づいて、ステアリングホイール32の操舵状態に応じて転舵輪24の転舵を補助するために転舵モータ2から出力するアシストトルクの指令値を算出する。
(Effects of the first embodiment)
In the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The torque
このため、トルク伝達経路にトルク変動が発生した場合であっても、ピニオン角偏差と仮想変位角との比であり、トルク伝達経路へ入力する操舵角の変化に応じた入出力トルク比Tratioに基づいて、トルク変動を推定することが可能となる。
その結果、EPS制御において、トルク変動に応じた入出力トルク比に基づいて、アシストトルクの指令値を算出することが可能となる。これにより、トルク伝達経路にトルク変動が発生した場合であっても、運転者の操舵操作に対して転舵モータ2を適切に制御することが可能となる。
For this reason, even when torque fluctuation occurs in the torque transmission path, the ratio between the pinion angle deviation and the virtual displacement angle is the ratio of the input / output torque ratio T ratio according to the change in the steering angle input to the torque transmission path. The torque fluctuation can be estimated based on the above.
As a result, in the EPS control, it is possible to calculate the command value of the assist torque based on the input / output torque ratio corresponding to the torque fluctuation. Thereby, even if a torque fluctuation occurs in the torque transmission path, the steered
(2)トルク比推定部80が、操舵側クラッチ角θcl_inにクラッチ角偏差dθCLを加算した転舵角算出用転舵側クラッチ角Pθcl_outをユニバーサルジョイント出力角算出モデルに入力した値に基づいて、入出力トルク比Tratioを演算する。これに加え、アシストトルク算出部86が、クラッチ6を連結状態に切り替えた状態でトルク比推定部80が演算した入出力トルク比Tratioに基づいて、アシストトルクの指令値を算出する。
(2) Based on the value input by the torque
このため、トルク伝達経路にトルク変動が発生した場合であっても、クラッチ6を連結状態に切り替えた状態におけるクラッチ角偏差dθCLに応じた入出力トルク比Tratioに基づいて、トルク変動を推定することが可能となる。
その結果、クラッチ6の連結状態における締結角度が変化した場合であっても、トルク伝達経路に発生したトルク変動に応じて、運転者の操舵操作に対して転舵モータ2を適切に制御することが可能となる。
For this reason, even if a torque fluctuation occurs in the torque transmission path, the torque fluctuation is estimated based on the input / output torque ratio T ratio according to the clutch angle deviation dθCL in a state where the
As a result, even when the engagement angle in the coupled state of the clutch 6 is changed, the steered
(3)トルク比マップ記憶部84が、クラッチ角偏差算出部70が算出したクラッチ角偏差dθCLが変化すると、記憶しているトルク比マップを、変化したクラッチ角偏差dθCLに対応する入出力トルク比マップに変更する。これに加え、アシストトルク算出部86が、トルク比マップ記憶部84が記憶している入出力トルク比マップに基づいて、アシストトルクの指令値を算出する。
このため、クラッチ6の連結状態における締結角度の違いにより変化する入出力トルク比マップの特性に応じて、アシストトルクの指令値を算出することが可能となる。
その結果、クラッチ6の連結状態における締結角度が変化した場合であっても、入出力トルク比マップの特性に応じて、運転者の操舵操作に対して転舵モータ2を適切に制御することが可能となる。
(3) When the clutch angle deviation dθCL calculated by the clutch angle
Therefore, it is possible to calculate the assist torque command value according to the characteristics of the input / output torque ratio map that changes depending on the difference in the engagement angle in the engaged state of the
As a result, even when the engagement angle in the connected state of the clutch 6 changes, the steered
(4)トルク比マップ生成部82が、現在操舵角θHが180度の変化幅で変化する間にトルク比推定部80が演算した入出力トルク比Tratioの変動と、現在操舵角θHとを対応させて、入出力トルク比マップを生成する。これに加え、アシストトルク算出部86が、トルク比マップ生成部82が生成した入出力トルク比マップに基づいて、アシストトルクの指令値を算出する。
このため、現在操舵角が0[°]〜180[°]まで変化する間で一周期分の変動を生じる、現在操舵角に対する入出力トルク比Tratioに基づいて、入出力トルク比マップを生成することが可能となる。
その結果、トルク伝達経路にトルク変動が発生した場合であっても、入出力トルク比Tratioの一周期分の変動を示す入出力トルク比マップに基づいて、トルク変動を推定することが可能となる。
(4) The fluctuation of the input / output torque ratio T ratio calculated by the torque
For this reason, an input / output torque ratio map is generated based on the input / output torque ratio T ratio with respect to the current steering angle, which causes fluctuations for one cycle while the current steering angle changes from 0 [°] to 180 [°]. It becomes possible to do.
As a result, even if a torque fluctuation occurs in the torque transmission path, it is possible to estimate the torque fluctuation based on the input / output torque ratio map showing the fluctuation for one cycle of the input / output torque ratio T ratio. Become.
(5)アシストトルク算出部86が、トルクセンサ値Vtpをトルク比推定部80が演算した入出力トルク比Tratioにより補正して、アシストトルクの指令値を算出する。
このため、運転者がステアリングホイール32に加えているトルクをトルク伝達経路に発生したトルク変動に応じて補正し、アシストトルクの指令値を算出することが可能となる。
その結果、トルク伝達経路にトルク変動が発生した場合であっても、運転者がステアリングホイール32に加えているトルク及びトルク変動に応じて、運転者の操舵操作に対して転舵モータ2を適切に制御することが可能となる。
(5) The assist
Therefore, it is possible to correct the torque applied by the driver to the
As a result, even if torque fluctuation occurs in the torque transmission path, the
(6)本実施形態の車両用操舵制御方法では、トルクセンサ値Vtpと、ピニオン角偏差ΔθPと仮想変位角ΔθHとの比である入出力偏差比ΔθP/ΔθHに基づいて演算した入出力トルク比Tratioに基づいて、アシストトルクの指令値を算出する。
このため、トルク伝達経路にトルク変動が発生した場合であっても、ピニオン角偏差と仮想変位角との比であり、トルク伝達経路へ入力する操舵角の変化に応じた入出力トルク比Tratioに基づいて、トルク変動を推定することが可能となる。
その結果、EPS制御において、トルク変動に応じた入出力トルク比に基づいて、アシストトルクの指令値を算出することが可能となる。これにより、トルク伝達経路にトルク変動が発生した場合であっても、運転者の操舵操作に対して転舵モータ2を適切に制御することが可能となる。
(6) In the vehicle steering control method of this embodiment, the input / output torque ratio calculated based on the torque sensor value Vtp and the input / output deviation ratio ΔθP / ΔθH, which is the ratio of the pinion angle deviation ΔθP and the virtual displacement angle ΔθH. A command value for assist torque is calculated based on T ratio .
For this reason, even when torque fluctuation occurs in the torque transmission path, the ratio between the pinion angle deviation and the virtual displacement angle is the ratio of the input / output torque ratio T ratio according to the change in the steering angle input to the torque transmission path. The torque fluctuation can be estimated based on the above.
As a result, in the EPS control, it is possible to calculate the command value of the assist torque based on the input / output torque ratio corresponding to the torque fluctuation. Thereby, even if a torque fluctuation occurs in the torque transmission path, the steered
(変形例)
(1)本実施形態では、トルク伝達経路が四つのユニバーサルジョイント(7,11,19,23)を備える構成としたが、これに限定するものではなく、ユニバーサルジョイントの数は、例えば、車両のレイアウト等に応じた数であればよい。
この場合、例えば、操舵側ユニバーサルジョイントと転舵側ユニバーサルジョイントを、共に一つのユニバーサルジョイントのみで形成した場合、転舵輪24の転舵角は、以下の式(21)を用いて算出する。
(Modification)
(1) In this embodiment, the torque transmission path includes four universal joints (7, 11, 19, 23). However, the present invention is not limited to this, and the number of universal joints is, for example, that of a vehicle. Any number corresponding to the layout may be used.
In this case, for example, when both the steering-side universal joint and the steered-side universal joint are formed by only one universal joint, the steered angle of the steered wheels 24 is calculated using the following formula (21).
(2)本実施形態では、車両に、操舵側クラッチ角算出部66、転舵側クラッチ角算出部68、クラッチ角偏差算出部70を備える構成としたが、これに限定するものではない。すなわち、例えば、車両の出荷後に、整備工場において、現在操舵角及び実転舵角を共に中立位置に調整した状態で、車外の設備を用いて、操舵側クラッチ角、転舵側クラッチ角及びクラッチ角偏差を算出してもよい。これに加え、算出したクラッチ角偏差を、ケーブル接続等によりクラッチ角偏差記憶部72へ入力してもよく、また、不揮発性メモリ(Non‐volatile Memory)等の記憶媒体を介してクラッチ角偏差記憶部72に記憶させてもよい。
(2) In the present embodiment, the vehicle is configured to include the steering side clutch
(3)本実施形態では、ピニオン軸トルクセンサ46tにより、操舵トルク検出部を形成したが、操舵トルク検出部の構成は、これに限定するものではない。すなわち、例えば、操舵トルクセンサ36及び転舵モータトルクセンサ2tのうち少なくとも一方により、操舵トルク検出部を形成してもよい。ここで、転舵モータトルクセンサ2tにより操舵トルク検出部を形成する場合には、転舵モータトルクセンサ2tが検出した転舵モータトルクを、運転者がステアリングホイール32に加えているトルクである操舵トルクに変換する処理を行う。
(3) In the present embodiment, the steering torque detector is formed by the pinion
(4)本実施形態では、転舵側クラッチ角θcl_outを算出する処理において、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点における転舵モータ回転角を、ユニバーサルジョイント23の逆入力角tanθInとして上記の式(2)に入力した。しかしながら、転舵側クラッチ角θcl_outを算出する処理は、これに限定するものではない。
すなわち、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点における転舵モータ回転角に、転舵側ユニバーサルジョイント(19、23)のオフセット成分を加算した値を、ユニバーサルジョイント23の逆入力角tanθInとして上記の式(2)に入力してもよい。
(4) In the present embodiment, in the process of calculating the steered side clutch angle θcl_out, the turning motor rotation angle at the time when the ignition switch is turned off is set as the reverse input angle tanθ In of the universal joint 23 as described above. Entered in (2). However, the process for calculating the steered side clutch angle θcl_out is not limited to this.
That is, the value obtained by adding the offset component of the steered-side universal joint (19, 23) to the steered-motor universal angle (19, 23) at the time when the ignition switch is turned off is used as the reverse input angle tanθ In of the universal joint 23 as described above. You may input into Formula (2).
(5)本実施形態では、転舵側クラッチ角θcl_outを算出する処理において、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点における転舵モータ回転角を、ユニバーサルジョイント23の逆入力角tanθInとして上記の式(2)に入力した。しかしながら、転舵側クラッチ角θcl_outを算出する処理は、これに限定するものではない。
すなわち、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点における転舵モータ回転角から、トルクセンサ値Vtp及びトルクセンサモデルに基づき、転舵側シャフト及び転舵側ユニバーサルジョイント(19、23)のねじれ角を減算した値を算出する。そしてこの算出した値を、ユニバーサルジョイント23の逆入力角tanθInとして上記の式(2)に入力してもよい。なお、上記の転舵側シャフトとは、クラッチ出力シャフト17、転舵側中間シャフト21、ピニオンシャフト25である。
(5) In the present embodiment, in the process of calculating the steering-side clutch angle θcl_out, the turning motor rotation angle at the time when the ignition switch is turned off is set as the reverse input angle tan θ In of the universal joint 23 as described above. Entered in (2). However, the process for calculating the steered side clutch angle θcl_out is not limited to this.
That is, based on the torque sensor value Vtp and the torque sensor model, the torsion angles of the steered side shaft and the steered side universal joints (19, 23) are subtracted from the steered motor rotation angle when the ignition switch is turned off. The calculated value is calculated. And the calculated value, as a reverse input angle tan .theta an In
(6)本実施形態では、操舵側クラッチ角算出部66が、現在操舵角θが操舵側ユニバーサルジョイントを介してクラッチ6へ伝達された回転角である操舵側出力角に基づいて、操舵側クラッチ角θcl_inを算出したが、これに限定するものではない。すなわち、仮想操舵角θH+ΔθHが操舵側ユニバーサルジョイントを介してクラッチ6へ伝達された回転角に基づいて、操舵側クラッチ角θcl_inを算出してもよい。同様に、転舵側クラッチ角算出部68の構成を、仮想合計出力角が転舵側ユニバーサルジョイントを介してクラッチ6へ伝達された回転角に基づいて、転舵側クラッチ角θcl_outを算出する構成としてもよい。ここで、仮想合計出力角は、転舵角算出用転舵側クラッチ角Pθcl_outをユニバーサルジョイント出力角算出モデルに入力した値を仮想ピニオン角f(θH+ΔθH)から減算した角度に、検出した転舵モータ回転角を加算した角度である。
(6) In the present embodiment, the steering side clutch
この場合、仮想変位角ΔθHに基づいて、操舵側クラッチ角θcl_in及び転舵側クラッチ角θcl_outを算出することが可能となる。このため、仮想変位角ΔθHに基づいて、クラッチ角偏差dθCLを算出することが可能となる。これにより、トルク伝達経路にトルク変動が発生した場合であっても、この発生したトルク変動に応じたクラッチ角偏差dθCLを算出することが可能となる。 In this case, the steering side clutch angle θcl_in and the steered side clutch angle θcl_out can be calculated based on the virtual displacement angle ΔθH. Therefore, the clutch angle deviation dθCL can be calculated based on the virtual displacement angle ΔθH. As a result, even when torque fluctuation occurs in the torque transmission path, it is possible to calculate the clutch angle deviation dθCL corresponding to the generated torque fluctuation.
(7)本実施形態では、一つのユニバーサルジョイントを対象とした操舵輪側入力角と転舵輪側出力角との関係を示すモデル式であるユニバーサルジョイント出力角算出モデルを用いて、入出力トルク比Tratioを演算したが、これに限定するものではない。すなわち、ユニバーサルジョイント出力角算出モデルの代わりに、以下の式(22)で示す総合ユニバーサルジョイント出力角算出モデルを用いて、入出力トルク比Tratioを演算してもよい。 (7) In the present embodiment, the input / output torque ratio is calculated using a universal joint output angle calculation model that is a model expression showing the relationship between the steered wheel side input angle and the steered wheel side output angle for one universal joint. Although the ratio is calculated, the present invention is not limited to this. That is, instead of the universal joint output angle calculation model, the input / output torque ratio T ratio may be calculated using a general universal joint output angle calculation model represented by the following equation (22).
ここで、総合ユニバーサルジョイント出力角算出モデルは、一つのユニバーサルジョイントを対象とした、ピニオン角偏差ΔθPと仮想変位角ΔθHとの関係を示すモデル式を、複数のユニバーサルジョイントを対象として式に置き換えたモデル式である。なお、一つのユニバーサルジョイントを対象とした、ピニオン角偏差ΔθPと仮想変位角ΔθHとの関係を示すモデル式は、以下の式(23)に示す。 Here, in the universal universal joint output angle calculation model, the model expression indicating the relationship between the pinion angle deviation ΔθP and the virtual displacement angle ΔθH for one universal joint is replaced with an expression for a plurality of universal joints. It is a model formula. Note that a model equation indicating the relationship between the pinion angle deviation ΔθP and the virtual displacement angle ΔθH for one universal joint is shown in the following equation (23).
また、総合ユニバーサルジョイント出力角算出モデルは、操舵輪側合計入力角と転舵輪側合計出力角との関係を示すモデル式である。また、操舵輪側合計入力角は、全ユニバーサルジョイント(7,11,19,23)へステアリングホイール32側から入力した角度の合計値である。また、転舵輪側合計出力角は、全ユニバーサルジョイント(7,11,19,23)を介して操舵輪側入力角を転舵輪24側へ出力した角度の合計値である。なお、上記の式(22)中には、全ユニバーサルジョイント(7,11,19,23)のうち、二つのユニバーサルジョイント(7,11)を対象としたモデル式を示している。
この場合、入出力トルク比Tratioを演算する際に行なう処理(ステップ)の回数を減少させることが可能となる。
The general universal joint output angle calculation model is a model formula showing the relationship between the steered wheel side total input angle and the steered wheel side total output angle. The steering wheel side total input angle is a total value of angles inputted from all the universal joints (7, 11, 19, 23) from the
In this case, it is possible to reduce the number of processes (steps) performed when calculating the input / output torque ratio T ratio .
(8)本実施形態では、車両用操舵制御装置1を備えた車両を、SBWシステムを適用した車両としたが、これに限定するものではない。すなわち、車両の構成を、SBWシステムを適用しておらず、クラッチ6を備えずに、トルク伝達経路が常にユニバーサルジョイントにより機械的に連結されている構成としてもよい。
この場合、トルク比推定部80が入出力トルク比を演算する処理は、ステップS300からステップS330の処理を行なわない(図16参照)。すなわち、トルク比推定部80が入出力トルク比を演算する処理を開始すると、ステップS340の処理を行う。
(8) In the present embodiment, the vehicle provided with the vehicle
In this case, the process in which the torque
(9)本実施形態では、トルク比推定部80が入出力トルク比を演算する処理において、クラッチ6を締結状態とした時点における転舵輪24の転舵角を、ピニオン角の現在の推定値として算出する処理を行った(図16のステップS350を参照)。しかしながら、トルク比推定部80が入出力トルク比を演算する処理は、これに限定するものではない。すなわち、クラッチ6を締結状態とした時点における転舵輪24の転舵角を、ピニオン角の現在の検出値として算出する処理を行ってもよい。この場合、ピニオン角の現在の検出値は、転舵モータ角度センサ16が検出した転舵モータ回転角に基づいて算出する。もっとも、本実施形態のように、ピニオン角の現在の推定値として算出する処理を行うことにより、ピニオン角の現在の検出値として算出する処理を行う場合と比較して、算出誤差の影響を減少させることが可能となる。
(9) In the present embodiment, in the process in which the torque
(10)本実施形態では、EPS制御において、転舵モータ2(転舵アクチュエータ)からアシストトルクを出力する構成としたが、これに限定するものではない。すなわち、EPS制御において、反力モータ8(反力アクチュエータ)からアシストトルクを出力する構成としてもよい。また、EPS制御において、転舵モータ2及び反力モータ8を用い、転舵モータ2と反力モータ8を協調させてアシストトルクを出力する構成としてもよい。
(10) In the present embodiment, in the EPS control, the assist torque is output from the steered motor 2 (steered actuator). However, the present invention is not limited to this. That is, in the EPS control, the assist torque may be output from the reaction force motor 8 (reaction force actuator). Moreover, in EPS control, it is good also as a structure which uses the
1 車両用操舵制御装置
2 転舵モータ(転舵アクチュエータ)
2t 転舵モータトルクセンサ
4 転舵モータ制御部
6 クラッチ
7,11 ユニバーサルジョイント(操舵側ユニバーサルジョイント)
19,23 ユニバーサルジョイント(転舵側ユニバーサルジョイント)
8 反力モータ(反力アクチュエータ)
10 反力モータ制御部
16 転舵モータ角度センサ
24 転舵輪
32 ステアリングホイール
34 操舵角センサ
40 クラッチ板
42 ステアリングシャフト
44 ピニオン軸
46 ピニオン
46t ピニオン軸トルクセンサ
50 車速センサ
52 エンジンコントローラ
54 指令演算部
56 反力サーボ制御部
58 クラッチ制御部
60 中立位置記憶部
62 転舵モータ電流指令演算部
64 クラッチ状態切り替え部
66 操舵側クラッチ角算出部
68 転舵側クラッチ角算出部
70 クラッチ角偏差算出部
72 クラッチ角偏差記憶部
74 転舵角記憶部
76 転舵角算出部
78 EPS制御ブロック
80 トルク比推定部
82 トルク比マップ生成部
84 トルク比マップ記憶部
86 アシストトルク算出部
MA 転舵側前回処理内容記憶部
MB 反力側前回処理内容記憶部
1 Steering control device for
2t Steering
19, 23 Universal joint (steering side universal joint)
8 Reaction force motor (Reaction force actuator)
DESCRIPTION OF
Claims (8)
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、
前記ステアリングホイールに加わるトルクである操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、
前記ユニバーサルジョイントに入力された操舵角と、前記入力された操舵角に基づき前記ユニバーサルジョイントから出力される出力角と、の比に基づく入出力トルク比を演算するトルク比推定部と、
前記操舵トルク検出部が検出した操舵トルクと、前記トルク比推定部が演算した入出力トルク比と、に基づいて前記アシストトルクの指令値を算出するアシストトルク算出部と、を備え、
前記トルク比推定部は、前記操舵角検出部が検出した操舵角に、予め設定した仮想変位角を加算した仮想操舵角を、予め設定したユニバーサルジョイント出力角算出モデルに入力した値に基づいて算出される前記ユニバーサルジョイントの仮想ピニオン角と、前記操舵角検出部が検出した操舵角を前記ユニバーサルジョイント出力角算出モデルに入力した値に基づいて算出される現在ピニオン角と、を算出し、前記仮想ピニオン角及び前記現在ピニオン角に基づいてピニオン角偏差を算出し、当該算出したピニオン角偏差と、前記仮想変位角と、の比に基づいて前記入出力トルク比を演算し、
前記ユニバーサルジョイント出力角算出モデルは、前記ユニバーサルジョイントへ前記ステアリングホイール側から入力した角度である操舵輪側入力角と、前記ユニバーサルジョイントを介して前記操舵輪側入力角を前記転舵輪側へ出力した角度である転舵輪側出力角と、の関係を示すモデル式であることを特徴とする車両用操舵制御装置。 A universal joint that connects a torque transmission path between a steering wheel and a steered wheel, and an actuator that rotates according to a steering state of the steering wheel and outputs an assist torque that is a torque for assisting the steering of the steered wheel A vehicle steering control device comprising:
A steering angle detector for detecting a steering angle of the steering wheel;
A steering torque detector for detecting a steering torque that is a torque applied to the steering wheel;
A torque ratio estimator that calculates an input / output torque ratio based on a ratio between a steering angle input to the universal joint and an output angle output from the universal joint based on the input steering angle;
An assist torque calculator that calculates a command value of the assist torque based on the steering torque detected by the steering torque detector and the input / output torque ratio calculated by the torque ratio estimator;
The torque ratio estimator calculates a virtual steering angle obtained by adding a preset virtual displacement angle to the steering angle detected by the steering angle detector based on a value input to a preset universal joint output angle calculation model. A virtual pinion angle of the universal joint, and a current pinion angle calculated based on a value obtained by inputting the steering angle detected by the steering angle detection unit to the universal joint output angle calculation model, and calculating the virtual pinion angle Calculating a pinion angle deviation based on the pinion angle and the current pinion angle, calculating the input / output torque ratio based on the ratio of the calculated pinion angle deviation and the virtual displacement angle;
The universal joint output angle calculation model outputs the steering wheel side input angle, which is an angle input to the universal joint from the steering wheel side, and the steering wheel side input angle to the steered wheel side via the universal joint. A vehicle steering control device, characterized in that it is a model formula showing a relationship with a steered wheel side output angle that is an angle.
前記トルク伝達経路を機械的に分離する開放状態と、前記トルク伝達経路を機械的に連結する連結状態と、を切り替えるクラッチと、
前記操舵角検出部が検出した操舵角が操舵側ユニバーサルジョイントを介して前記クラッチへ伝達された回転角である操舵側出力角に基づいて、前記トルク伝達経路の前記ステアリングホイール側における回転角である操舵側クラッチ角を算出する操舵側クラッチ角算出部と、
前記転舵アクチュエータの回転角である転舵アクチュエータ回転角を検出する転舵アクチュエータ回転角検出部と、
前記転舵アクチュエータ回転角検出部が検出した転舵アクチュエータ回転角が転舵側ユニバーサルジョイントを介して前記クラッチへ伝達された回転角である転舵側逆出力角に基づいて、前記トルク伝達経路の前記転舵輪側における回転角である転舵側クラッチ角を算出する転舵側クラッチ角算出部と、
前記操舵側クラッチ角算出部が算出した操舵側クラッチ角と前記転舵側クラッチ角算出部が算出した転舵側クラッチ角との偏差であるクラッチ角偏差を算出するクラッチ角偏差算出部と、を備え、
前記トルク比推定部は、前記操舵側クラッチ角算出部が算出した操舵側クラッチ角に前記クラッチ角偏差算出部が算出したクラッチ角偏差を加算した転舵角算出用転舵側クラッチ角を前記ユニバーサルジョイント出力角算出モデルに入力した値に基づいて、前記入出力トルク比を演算し、
前記アシストトルク算出部は、前記クラッチを連結状態に切り替えた状態で前記トルク比推定部が演算した入出力トルク比に基づいて、前記アシストトルクの指令値を算出することを特徴とする請求項1に記載した車両用操舵制御装置。 The actuator that outputs the assist torque is a steered actuator that steers the steered wheel,
A clutch that switches between an open state that mechanically separates the torque transmission path and a connection state that mechanically connects the torque transmission path;
The steering angle detected by the steering angle detection unit is a rotation angle on the steering wheel side of the torque transmission path based on a steering side output angle which is a rotation angle transmitted to the clutch via a steering side universal joint. A steering side clutch angle calculation unit for calculating a steering side clutch angle;
A turning actuator rotation angle detector that detects a turning actuator rotation angle that is a rotation angle of the turning actuator;
The steering actuator rotation angle detected by the steering actuator rotation angle detection unit is based on a steering-side reverse output angle that is a rotation angle transmitted to the clutch via a steering-side universal joint. A steered side clutch angle calculating unit that calculates a steered side clutch angle that is a rotation angle on the steered wheel side;
A clutch angle deviation calculation unit that calculates a clutch angle deviation that is a deviation between the steering side clutch angle calculated by the steering side clutch angle calculation unit and the steering side clutch angle calculated by the steering side clutch angle calculation unit; Prepared,
The torque ratio estimator calculates a turning angle calculation turning side clutch angle obtained by adding the clutch angle deviation calculated by the clutch angle deviation calculating unit to the steering side clutch angle calculated by the steering side clutch angle calculating unit. Based on the value input to the joint output angle calculation model, the input / output torque ratio is calculated,
The assist torque calculation unit calculates a command value of the assist torque based on an input / output torque ratio calculated by the torque ratio estimation unit in a state where the clutch is switched to a connected state. The vehicle steering control device described in 1.
前記転舵側クラッチ角算出部は、前記転舵角算出用転舵側クラッチ角を前記ユニバーサルジョイント出力角算出モデルに入力した値を前記仮想ピニオン角から減算した角度に前記転舵アクチュエータ回転角検出部が検出した転舵アクチュエータ回転角を加算した仮想合計出力角が、前記転舵側ユニバーサルジョイントを介して前記クラッチへ伝達された回転角に基づいて、前記転舵側クラッチ角を算出することを特徴とする請求項2に記載した車両用操舵制御装置。 The steering side clutch angle calculation unit calculates the steering side clutch angle based on a rotation angle at which the virtual steering angle is transmitted to the clutch via the steering side universal joint,
The steered side clutch angle calculation unit detects the steered actuator rotation angle to an angle obtained by subtracting a value obtained by inputting the steered angle calculating steered side clutch angle into the universal joint output angle calculating model from the virtual pinion angle. A virtual total output angle obtained by adding the turning actuator rotation angle detected by the unit is calculated based on the rotation angle transmitted to the clutch via the steering-side universal joint. The vehicle steering control device according to claim 2, wherein
前記トルク比マップ生成部が生成したトルク比マップを記憶するトルク比マップ記憶部と、を備え、
前記トルク比マップ記憶部は、前記クラッチ角偏差算出部が算出したクラッチ角偏差が変化すると、前記記憶しているトルク比マップを前記変化したクラッチ角偏差に対応する入出力トルク比マップに変更し、
前記アシストトルク算出部は、前記トルク比マップ記憶部が記憶している入出力トルク比マップに基づいて、前記アシストトルクの指令値を算出することを特徴とする請求項2または請求項3に記載した車両用操舵制御装置。 A torque ratio map generating unit that generates an input / output torque ratio map indicating a relationship between the steering angle detected by the steering angle detection unit and the input / output torque ratio corresponding to the steering angle;
A torque ratio map storage unit that stores the torque ratio map generated by the torque ratio map generation unit,
When the clutch angle deviation calculated by the clutch angle deviation calculator changes, the torque ratio map storage unit changes the stored torque ratio map to an input / output torque ratio map corresponding to the changed clutch angle deviation. ,
The said assist torque calculation part calculates the command value of the said assist torque based on the input-output torque ratio map which the said torque ratio map memory | storage part has memorize | stored. Vehicle steering control device.
前記トルク比マップ生成部は、前記操舵角検出部が検出した操舵角が180度の変化幅で変化する間に前記トルク比推定部が演算した入出力トルク比の変動と、前記操舵角検出部が検出した操舵角と、を対応させて、前記入出力トルク比マップを生成し、
前記アシストトルク算出部は、前記トルク比マップ生成部が生成した入出力トルク比マップに基づいて、前記アシストトルクの指令値を算出することを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載した車両用操舵制御装置。 A torque ratio map generation unit that generates an input / output torque ratio map indicating a relationship between the steering angle detected by the steering angle detection unit and the input / output torque ratio corresponding to the steering angle;
The torque ratio map generation unit includes a change in the input / output torque ratio calculated by the torque ratio estimation unit while the steering angle detected by the steering angle detection unit changes with a change width of 180 degrees, and the steering angle detection unit. And the steering angle detected by the
The assist torque calculation unit calculates a command value of the assist torque based on the input / output torque ratio map generated by the torque ratio map generation unit. The vehicle steering control device according to item 1.
前記ユニバーサルジョイント出力角算出モデルの代わりに、前記複数のユニバーサルジョイントへ前記ステアリングホイール側から入力した角度の合計値である操舵輪側合計入力角と、前記複数のユニバーサルジョイントを介して前記操舵輪側入力角を前記転舵輪側へ出力した角度の合計値である転舵輪側合計出力角と、の関係を示すモデル式である総合ユニバーサルジョイント出力角算出モデルを用いることを特徴とする請求項1から請求項5のうちいずれか1項に記載した車両用操舵制御装置。 The torque transmission path is connected by a plurality of universal joints,
Instead of the universal joint output angle calculation model, the steering wheel side total input angle, which is the total value of the angles input to the plurality of universal joints from the steering wheel side, and the steering wheel side via the plurality of universal joints The total universal joint output angle calculation model, which is a model formula showing the relationship between the input angle and the total output angle of the steered wheels, which is the total value of the angles output to the steered wheels, is used. The vehicle steering control device according to claim 5.
前記ステアリングホイールの操舵角と、前記ステアリングホイールに加わるトルクである操舵トルクと、を検出し、
前記検出した操舵角に予め設定した仮想変位角を加算した仮想操舵角を、予め設定したユニバーサルジョイント出力角算出モデルに入力した値に基づいて、前記ユニバーサルジョイントの仮想ピニオン角を算出し、
前記検出した操舵角を前記ユニバーサルジョイント出力角算出モデルに入力した値に基づいて、現在ピニオン角を算出し、
前記算出した仮想ピニオン角及び前記算出した現在ピニオン角に基づいてピニオン角偏差を算出し、当該算出したピニオン角偏差と、前記仮想変位角と、の比に基づいて、前記ユニバーサルジョイントに入力された操舵角と、前記入力された操舵角に基づき前記ユニバーサルジョイントから出力される出力角と、の比に基づく入出力トルク比を演算し、
前記検出した操舵トルクと、前記演算した入出力トルク比に基づいて前記アシストトルクの指令値を算出し、
前記ユニバーサルジョイント出力角算出モデルは、前記ユニバーサルジョイントへ前記ステアリングホイール側から入力した角度である操舵輪側入力角と、前記ユニバーサルジョイントを介して前記操舵輪側入力角を前記転舵輪側へ出力した角度である転舵輪側出力角と、の関係を示すモデル式とすることを特徴とする車両用操舵制御方法。 A torque transmission path between the steering wheel and the steered wheel is connected by a universal joint, and an assist torque that is a torque for assisting the steering of the steered wheel is output from an actuator that rotates according to the steering state of the steering wheel. A vehicle steering control method for
Detecting a steering angle of the steering wheel and a steering torque which is a torque applied to the steering wheel;
Based on the virtual steering angle obtained by adding a preset virtual displacement angle to the detected steering angle, the value input to the preset universal joint output angle calculation model, to calculate the virtual pinion angle of the universal joint,
Based on the value inputted to the universal joint output angle calculation model the detected steering angle, to calculate the current pinion angle,
A pinion angle deviation is calculated based on the calculated virtual pinion angle and the calculated current pinion angle, and is input to the universal joint based on a ratio between the calculated pinion angle deviation and the virtual displacement angle. Calculating an input / output torque ratio based on a ratio between a steering angle and an output angle output from the universal joint based on the input steering angle;
A command value for the assist torque is calculated based on the detected steering torque and the calculated input / output torque ratio,
The universal joint output angle calculation model outputs the steering wheel side input angle, which is an angle input to the universal joint from the steering wheel side, and the steering wheel side input angle to the steered wheel side via the universal joint. A vehicle steering control method, characterized in that the model formula indicates a relationship with a steered wheel side output angle that is an angle.
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