JP6634877B2 - Steering control device - Google Patents
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Description
本発明は、操舵制御装置に関する。 The present invention relates to a steering control device.
従来、車両の操舵機構にモータの動力を付与することにより運転者の操舵を補助する電動パワーステアリング装置(以下、「EPS」という。)が知られている。操舵機構の一例としては、いわゆるラックアンドピニオン式のものが存在する。ステアリングシャフトの回転運動がピニオン軸とラック軸との噛み合いを通じてラック軸の直線運動に変換されることにより転舵輪の転舵角が変更される。EPSの制御装置は、車両に設けられる各種のセンサの検出結果に基づきモータを制御する。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an electric power steering device (hereinafter, referred to as “EPS”) that assists a driver in steering by applying power of a motor to a vehicle steering mechanism. As an example of the steering mechanism, there is a so-called rack and pinion type. The turning angle of the steered wheels is changed by converting the rotational motion of the steering shaft into a linear motion of the rack shaft through meshing between the pinion shaft and the rack shaft. The EPS control device controls the motor based on the detection results of various sensors provided in the vehicle.
たとえば特許文献1に記載されるEPSの制御装置は、操舵トルクおよび車速に基づき操舵機構に付与すべき操舵補助力の基礎成分である基本アシスト成分を演算する。また、制御装置は、操舵トルクおよび基本アシスト成分の総和である基本駆動トルクに基づき目標ピニオン角を算出し、当該目標ピニオン角に実際のピニオン角を一致させるフィードバック制御を通じて基本アシスト成分に対する補正成分を演算する。
For example, an EPS control device described in
制御装置は、車両に働く横加速度の増大に応じて操舵反力を増大させるべく、目標ピニオン角に基づき基本駆動トルクのばね成分を演算し、当該ばね成分に応じて基本駆動トルクの大きさを減少させたうえで基本アシスト成分に対する補正成分を演算する。制御装置は、目標ピニオン角に基づくばね成分の第1成分および横加速度に基づく第2成分を演算し、横加速度の大きさに応じて第1成分と第2成分との使用比率を設定する。制御装置は、横加速度が大きくなるほど第1成分の使用比率を減少させる一方、第2成分の使用比率を増大させる。 The control device calculates a spring component of the basic drive torque based on the target pinion angle in order to increase the steering reaction force in accordance with the increase in the lateral acceleration acting on the vehicle, and calculates the magnitude of the basic drive torque in accordance with the spring component. After the reduction, a correction component for the basic assist component is calculated. The control device calculates a first component of the spring component based on the target pinion angle and a second component based on the lateral acceleration, and sets a use ratio of the first component and the second component according to the magnitude of the lateral acceleration. The control device decreases the usage ratio of the first component as the lateral acceleration increases, and increases the usage ratio of the second component.
ばね成分に応じて基本駆動トルクが減少される分だけ、目標ピニオン角の大きさ、ひいては基本アシスト成分に対する補正成分が減少する。補正成分が減少する分、操舵機構に付与される操舵補助力も減少する。操舵補助力の減少に応じて操舵反力は増大するため、横加速度の大きさに応じて好適な操舵反力が得られる。したがって、運転者が身体に受ける横加速度とステアリングを通じて手に感じる操舵反力(手応え)とを調和させることが可能である。 The magnitude of the target pinion angle, and consequently, the correction component for the basic assist component is reduced by the amount by which the basic drive torque is reduced according to the spring component. As the correction component decreases, the steering assist force applied to the steering mechanism also decreases. Since the steering reaction force increases as the steering assist force decreases, a suitable steering reaction force can be obtained according to the magnitude of the lateral acceleration. Therefore, it is possible to harmonize the lateral acceleration received by the driver with the body and the steering reaction force (response) felt by the hand through the steering.
また、目標ピニオン角に基づくばね成分の第1成分は、いわゆる剛性感(しっかり感)に寄与する。横加速度に基づくばね成分の第2成分は車両との一体感に寄与する。このため、横加速度に応じて第1成分と第2成分との使用比率を調節することにより、剛性感と一体感とが好適に得られる。たとえば横加速度が大きいほど車両との一体感が不足することが考えられるので、第2成分の使用比率を増大させる。これにより、横加速度の大きさに応じて車両との一体感が好適に得られる。 In addition, the first component of the spring component based on the target pinion angle contributes to a so-called rigid feeling (a firm feeling). The second component of the spring component based on the lateral acceleration contributes to a sense of unity with the vehicle. For this reason, by adjusting the use ratio of the first component and the second component according to the lateral acceleration, a sense of rigidity and a sense of unity can be suitably obtained. For example, it is conceivable that the greater the lateral acceleration, the less the sense of unity with the vehicle will be. Thereby, a sense of unity with the vehicle can be suitably obtained according to the magnitude of the lateral acceleration.
特許文献1の制御装置では、横加速度の大きさに応じて、ばね成分の第1成分と当該第1成分に対する第2成分との使用比率を設定するところ、つぎのようなことが懸念される。たとえば、車両が低摩擦路を走行しているときには横加速度が発生しにくい。横加速度が小さいほど第2成分の使用比率は減少するため、車両が低摩擦路を走行しているとき、基本駆動トルクのばね成分は第1成分を主としたものになりやすい。ばね成分の第1成分は、いわゆる剛性感に寄与するものであるため、運転者はより強い剛性感を手応えとして感じる。操舵感触として本来、しっかりとした手応えを感じにくい低摩擦路において、しっかりとした手応えが得られることに対して運転者が違和感を覚えるおそれがある。
In the control device of
本発明の目的は、運転者に路面状態を操舵反力としてより適切に伝えることができる操舵制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a steering control device capable of more appropriately transmitting a road surface condition to a driver as a steering reaction force.
上記課題を解決する操舵制御装置は、車両の操舵機構に付与される駆動力の発生源であるモータをステアリング操作に応じて演算されるアシスト指令値に基づき制御する操舵制御装置であって、少なくとも操舵トルクに応じて前記アシスト指令値の基礎成分を演算する第1の演算部と、ステアリング操作を通じて回転する回転体の実際の回転角を、前記基礎成分に従って算出される目標回転角に一致させるフィードバック制御を通じて前記基礎成分に対する補償成分を演算する第2の演算部と、を備えている。前記第2の演算部は、少なくとも前記目標回転角に基づく第1の成分、および車両挙動または路面状態が反映される状態量に基づく第2の成分を演算するとともに、前記第1の成分と前記第2の成分との加算値に基づいて補正される前記基礎成分に従って前記目標回転角を算出することを前提としている。前記第2の演算部は、車両挙動または路面状態が反映される状態量に基づく推定横加速度と車載センサを通じて検出される実横加速度との差である横加速度差分値が増大する場合、前記横加速度差分値が増大する前よりも前記第2の成分の使用比率を増大させる演算機能部分を有している。 A steering control device that solves the above-described problem is a steering control device that controls a motor that is a source of a driving force applied to a steering mechanism of a vehicle based on an assist command value calculated in accordance with a steering operation. A first calculating unit that calculates a basic component of the assist command value according to a steering torque; and a feedback that matches an actual rotation angle of a rotating body rotating through a steering operation with a target rotation angle calculated according to the basic component. A second calculation unit that calculates a compensation component for the basic component through control. The second calculation unit calculates at least a first component based on the target rotation angle and a second component based on a state quantity reflecting vehicle behavior or a road surface state, and calculates the first component and the It is assumed that the target rotation angle is calculated in accordance with the basic component corrected based on the value added to the second component. The second arithmetic unit is configured to, when a lateral acceleration difference value that is a difference between an estimated lateral acceleration based on a state quantity reflecting a vehicle behavior or a road surface state and an actual lateral acceleration detected through an on-vehicle sensor increases, There is an arithmetic function part for increasing the use ratio of the second component than before the acceleration difference value increases.
横加速度差分値が増大しやすい状況としては、たとえば車両が低摩擦路を走行している状況が想定される。ここで、目標回転角に基づく前記第1の成分はステアリングの剛性感に寄与する成分である。また、車両挙動が反映される状態量に基づく前記第2の成分は車両との一体感に寄与する成分である。このため、たとえば車両が低摩擦路を走行している場合、第1の成分の使用比率が第2の成分の使用比率よりも大きいとき、ステアリングの剛性感が車両との一体感より優位となる。この場合、低摩擦路では路面反力がより小さいことから、本来的に操舵感触としてしっかりとした手応えを感じにくいにもかかわらず、ステアリングの剛性感を手応えとして感じるおそれがある。この点、上記の構成によれば、横加速度差分値が増大する場合、前記横加速度差分値が増大する前よりも前記第2の成分の使用比率が増大されるとともに、その増大に応じて第1の成分の使用比率が減少する。このため、運転者は剛性感が減少したことを手応えとして感じることにより、車両が低摩擦路を走行していることを把握しやすくなる。
As a situation where the lateral acceleration difference value is likely to increase, for example, a situation where the vehicle is traveling on a low friction road is assumed. Here, the first component based on the target rotation angle is a component that contributes to the sense of rigidity of the steering. The second component based on the state quantity reflecting the vehicle behavior is a component that contributes to a sense of unity with the vehicle. Therefore, for example, when the vehicle is traveling on a low friction road and the usage ratio of the first component is larger than the usage ratio of the second component, the sense of rigidity of the steering is superior to the sense of unity with the vehicle. . In this case, since the road surface reaction force is smaller on the low friction road, there is a possibility that the steering feeling may be perceived as a response despite the fact that it is originally difficult to feel a firm response as the steering feel. In this regard, according to the above configuration, when the lateral acceleration difference value increases, the use ratio of the second component is increased as compared with before the lateral acceleration difference value increases, and the second component is increased in accordance with the increase. The use ratio of the
上記の操舵制御装置において、前記第2の演算部は、前記横加速度差分値が増大するほど前記第2の成分の使用比率を増大させることが好ましい。
この構成によれば、車両挙動または路面状態に応じて、より細やかに第2の成分の使用比率が増減される。運転者は剛性感のより細やかな変化を手応えとして感じることにより、車両挙動あるいは路面状態を、より把握しやすくなる。
In the steering control device described above, it is preferable that the second calculation unit increases the usage ratio of the second component as the lateral acceleration difference value increases.
According to this configuration, the usage ratio of the second component is more finely increased or decreased according to the vehicle behavior or the road surface condition. The driver feels a finer change in the sense of rigidity as a response, thereby making it easier to grasp the vehicle behavior or the road surface condition.
上記の操舵制御装置において、前記操舵機構は、ステアリング操作に連動して回転するピニオンシャフト、および前記ピニオンシャフトに連動して転舵輪を転舵させる転舵軸を有する。この場合、前記第2の成分として、前記モータに供給される電流の値、および前記操舵トルクに基づき算出されるラック軸力を演算してもよい。 In the above steering control device, the steering mechanism has a pinion shaft that rotates in conjunction with a steering operation, and a turning shaft that steers steered wheels in conjunction with the pinion shaft. In this case, a rack axial force calculated based on the value of the current supplied to the motor and the steering torque may be calculated as the second component.
路面反力が大きくなるほどラック軸力はより大きくなる。逆に、路面反力が小さくなるほどラック軸力はより小さくなる。上記の構成によるように、ラック軸力は路面反力が反映される状態量として使用することができる。 As the road surface reaction force increases, the rack axial force increases. Conversely, the smaller the road surface reaction force, the smaller the rack axial force. As described above, the rack axial force can be used as a state quantity reflecting the road surface reaction force.
上記の操舵制御装置において、前記第2の演算部は、前記目標回転角に基づく第1の反力成分、ならびに車両挙動が反映される状態量であるヨーレートおよび横加速度に基づく第2の反力成分を実横加速度に応じて決まる使用比率で合算することにより前記第1の成分を演算することを前提として、前記第2の演算部は、前記実横加速度が増大するほど前記第2の反力成分の使用比率を増大させることが好ましい。 In the steering control device described above, the second calculation unit may include a first reaction force component based on the target rotation angle, and a second reaction force based on a yaw rate and a lateral acceleration, which are state quantities reflecting vehicle behavior. Assuming that the first component is calculated by adding the components at a usage ratio determined according to the actual lateral acceleration, the second calculating unit determines that the second counter unit increases as the actual lateral acceleration increases. It is preferable to increase the use ratio of the force component.
この構成によれば、前記第1の成分は第1の反力成分と第2の反力成分とが合算されることにより算出される。当該第1の成分は、横加速度が増大するほど前記第2の反力成分の使用比率が増大されるとともに、その増大に応じて第1の反力成分の使用比率が減少する。ここで、目標回転角に基づく第1の反力成分はステアリングの剛性感に寄与する成分である。また、路面反力が反映される状態量に基づく第2の反力成分は車両との一体感に寄与する成分である。このため、横加速度の増大に伴い車両との一体感がステアリングの剛性感よりも優位となる。逆に、横加速度の減少に伴いステアリングの剛性感が車両との一体感よりも優位となる。したがって、横加速度差分値がより大きいときには車両との一体感に寄与する第2の成分が第1の成分に優先して使用されるものの、車両が平坦な乾燥路を走行している場合など、横加速度差分値がより小さくなる状況であるときには、ステアリングの剛性感に寄与する第1の成分が第2の成分に優先して使用される。このため、車両が乾燥路をグリップ走行しているとき、運転者は剛性感を操舵反力としてより強く感じる。運転者はめりはりの利いた手応えを感じることができるので運転しやすい。 According to this configuration, the first component is calculated by adding the first reaction force component and the second reaction force component. In the first component, the use ratio of the second reaction force component increases as the lateral acceleration increases, and the use ratio of the first reaction force component decreases in accordance with the increase. Here, the first reaction force component based on the target rotation angle is a component that contributes to the sense of rigidity of the steering. The second reaction force component based on the state quantity reflecting the road surface reaction force is a component that contributes to a sense of unity with the vehicle. For this reason, as the lateral acceleration increases, the sense of unity with the vehicle becomes superior to the sense of rigidity of the steering. Conversely, as the lateral acceleration decreases, the sense of rigidity of the steering becomes superior to the sense of unity with the vehicle. Therefore, when the lateral acceleration difference value is larger, the second component that contributes to the sense of unity with the vehicle is used in preference to the first component, but when the vehicle is traveling on a flat dry road, When the lateral acceleration difference value is smaller, the first component that contributes to the sense of rigidity of the steering is used in preference to the second component. Therefore, when the vehicle is gripping on a dry road, the driver feels the sense of rigidity as a steering reaction force more strongly. Since the driver can feel a sharp response, it is easy to drive.
上記の操舵制御装置において、前記第2の演算部は、前記目標回転角に基づく第1の反力成分ならびに車両挙動が反映される状態量であるヨーレートおよび横加速度に基づく第2の反力成分を前記実横加速度または前記横加速度差分値に応じて決まる使用比率で合算することにより前記第1の成分を演算することを前提として、前記第2の演算部は、前記実横加速度の増大傾向および前記横加速度差分値の増大傾向のうち増大傾向がより大きい前記実横加速度または前記横加速度差分値が増大するほど前記第2の反力成分の使用比率を増大させることが好ましい。 In the steering control device described above, the second calculation unit may include a first reaction force component based on the target rotation angle and a second reaction force component based on a yaw rate and a lateral acceleration, which are state quantities reflecting vehicle behavior. Is calculated based on the actual lateral acceleration or the usage ratio determined according to the lateral acceleration difference value. In addition, it is preferable that the use ratio of the second reaction force component is increased as the actual lateral acceleration or the lateral acceleration difference value, of which the increasing tendency is larger among the increasing trends of the lateral acceleration difference value, is increased.
この構成によれば、前記第1の成分は第1の反力成分と第2の反力成分とが合算されることにより算出される。たとえば車両が低摩擦路を走行している場合、横加速度が生じにくくなる反面、横加速度差分値はより大きくなる傾向がある。このため、車両が低摩擦路を走行しているときには、前記横加速度差分値の増大傾向が前記実横加速度の増大傾向よりも大きくなりがちである。この場合、前記横加速度差分値が増大するほど前記第2の反力成分の使用比率が増大されるとともに、その増大に応じて第1の反力成分の使用比率が減少される。このため、第1の成分は、トータル的には車両との一体感に寄与する成分となる。ここで、横加速度差分値が増大するほど前記第2の成分の使用比率が増大されるものの、この第2の成分も車両との一体感に寄与する成分である。したがって、低摩擦路などを走行している場合に横加速度差分値が増大するようなとき、当該横加速度差分値の増大に応じた車両との一体感が得られる。 According to this configuration, the first component is calculated by adding the first reaction force component and the second reaction force component. For example, when the vehicle is traveling on a low friction road, lateral acceleration is less likely to occur, but the lateral acceleration difference value tends to be larger. For this reason, when the vehicle is traveling on a low friction road, the tendency of increasing the lateral acceleration difference value tends to be larger than the tendency of increasing the actual lateral acceleration. In this case, as the lateral acceleration difference value increases, the usage ratio of the second reaction force component increases, and the usage ratio of the first reaction force component decreases in accordance with the increase. Therefore, the first component is a component that contributes to the sense of unity with the vehicle as a whole. Here, as the lateral acceleration difference value increases, the use ratio of the second component increases, but the second component also contributes to the sense of unity with the vehicle. Therefore, when the lateral acceleration difference value increases while traveling on a low friction road or the like, a sense of unity with the vehicle according to the increase in the lateral acceleration difference value is obtained.
上記の操舵制御装置において、前記第2の演算部は、前記第1の成分として前記目標回転角に基づく第1の反力成分を演算するとともに、前記第2の成分として車両挙動が反映される状態量であるヨーレートおよび横加速度に基づく第2の反力成分を演算し、前記第1の反力成分と第2の反力成分とを前記実横加速度または前記横加速度差分値に応じて決まる使用比率で合算することにより前記基礎成分に対する補正値としてのばね成分を演算することを前提として、前記第2の演算部は、前記実横加速度の増大傾向および前記横加速度差分値の増大傾向のうち増大傾向がより大きい前記実横加速度または前記横加速度差分値が増大するほど前記第2の反力成分の使用比率を増大させることが好ましい。 In the above steering control device, the second calculation unit calculates a first reaction force component based on the target rotation angle as the first component, and reflects a vehicle behavior as the second component. A second reaction force component based on the yaw rate and the lateral acceleration, which are state quantities, is calculated, and the first reaction force component and the second reaction force component are determined according to the actual lateral acceleration or the lateral acceleration difference value. Assuming that a spring component as a correction value for the basic component is calculated by adding up the use ratios, the second calculating unit calculates the tendency of the actual lateral acceleration and the tendency of the lateral acceleration difference value to increase. It is preferable that the use ratio of the second reaction force component is increased as the actual lateral acceleration or the lateral acceleration difference value having a larger increasing tendency increases.
この構成によれば、前記基礎成分に対する補正値としてのばね成分は第1の反力成分(第1の成分)と第2の反力成分(第1の成分)とが合算されることにより算出される。たとえば車両が低摩擦路を走行している場合、横加速度が生じにくくなる反面、横加速度差分値はより大きくなる傾向がある。このため、車両が低摩擦路を走行しているときには、前記横加速度差分値の増大傾向が前記実横加速度の増大傾向よりも大きくなりがちである。この場合、前記横加速度差分値が増大するほど前記第2の反力成分の使用比率が増大されるとともに、その増大に応じて第1の反力成分の使用比率が減少される。このため、基礎成分に対する補正値としてのばね成分は、トータル的には車両との一体感に寄与する成分となる。また、第1の反力成分の使用比率が減少される分、ステアリングの剛性感が弱められる。運転者は剛性感が減少したことを手応えとして感じることにより、車両が低摩擦路を走行していることを把握しやすくなる。 According to this configuration, the spring component as a correction value for the basic component is calculated by adding the first reaction force component (first component) and the second reaction force component (first component). Is done. For example, when the vehicle is traveling on a low friction road, lateral acceleration is less likely to occur, but the lateral acceleration difference value tends to be larger. For this reason, when the vehicle is traveling on a low friction road, the tendency of increasing the lateral acceleration difference value tends to be larger than the tendency of increasing the actual lateral acceleration. In this case, as the lateral acceleration difference value increases, the usage ratio of the second reaction force component increases, and the usage ratio of the first reaction force component decreases in accordance with the increase. Therefore, the spring component as a correction value for the basic component is a component that contributes to the sense of unity with the vehicle as a whole. Further, the sense of rigidity of the steering is reduced by the reduction in the usage ratio of the first reaction force component. The driver can easily recognize that the vehicle is traveling on a low friction road by feeling that the sense of rigidity has decreased in response.
本発明の操舵制御装置によれば、運転者に路面状態を操舵反力としてより適切に伝えることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the steering control apparatus of this invention, a road surface state can be more appropriately transmitted to a driver as a steering reaction force.
<第1の実施の形態>
以下、転舵制御装置を車両の電動パワーステアリング装置に具体化した第1の実施の形態を説明する。
<First embodiment>
Hereinafter, a first embodiment in which the steering control device is embodied as an electric power steering device for a vehicle will be described.
<電動パワーステアリング装置の概要>
図1に示すように、電動パワーステアリング装置(EPS)10は、運転者のステアリング操作に基づいて転舵輪を転舵させる操舵機構20、および運転者のステアリング操作を補助する操舵補助機構30、および操舵補助機構30の作動を制御するECU(電子制御装置)40を備えている。
<Overview of electric power steering device>
As shown in FIG. 1, an electric power steering device (EPS) 10 includes a
操舵機構20は、運転者により操作されるステアリングホイール21、およびステアリングホイール21と一体回転するステアリングシャフト22を備えている。ステアリングシャフト22は、ステアリングホイール21に連結されたコラムシャフト22a、コラムシャフト22aの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト22b、およびインターミディエイトシャフト22bの下端部に連結されたピニオンシャフト22cを有している。ピニオンシャフト22cの下端部は、ピニオンシャフト22cに交わる方向へ延びるラック軸23(正確には、ラック歯が形成された部分23a)に噛合されている。したがって、ステアリングシャフト22の回転運動は、ピニオンシャフト22cおよびラック軸23からなるラックアンドピニオン機構24によりラック軸23の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動が、ラック軸23の両端にそれぞれ連結されたタイロッド25を介して左右の転舵輪26,26にそれぞれ伝達されることにより、これら転舵輪26,26の転舵角θtaが変更される。転舵輪26,26の転舵角θtaが変更されることにより車両の進行方向が変更される。
The
操舵補助機構30は、操舵補助力の発生源であるモータ31を備えている。モータ31としては、ブラシレスモータなどの三相交流モータが採用される。モータ31は、減速機構32を介してコラムシャフト22aに連結されている。減速機構32はモータ31の回転を減速し、当該減速した回転力をコラムシャフト22aに伝達する。すなわち、ステアリングシャフト22にモータトルクが操舵補助力(アシスト力)として付与されることにより、運転者のステアリング操作が補助される。
The
ECU40は、車両に設けられる各種のセンサの検出結果を運転者の要求あるいは走行状態を示す情報として取得し、これら取得される各種の情報に応じて、モータ31を制御する。各種のセンサとしては、たとえば車速センサ410、トルクセンサ420、回転角センサ430、横加速度センサ440およびヨーレートセンサ450がある。車速センサ410は、車速(車両の走行速度)Vを検出する。トルクセンサ420は、コラムシャフト22aに設けられて、ステアリングホイール21を介してステアリングシャフト22に印加される操舵トルクThを検出する。回転角センサ430は、モータ31に設けられて、モータ31の回転角θmを検出する。横加速度センサ440は、車両に働く横加速度LAを検出する。横加速度LAとは、車両を上からみたとき、車両の進行方向に対して直交する左右方向に働く加速度をいう。ヨーレートセンサ450は、ヨーレートYRを検出する。ヨーレートYRとは、車両の重心点を通る鉛直軸まわりの回転角速度(車両の旋回方向への回転角の変化速度)をいう。ECU40は、これらセンサを通じて取得される車速V、操舵トルクTh、回転角θm、横加速度LAおよびヨーレートYRに基づき、モータ31を制御する。
The
<ECUの概略構成>
つぎに、ECUのハードウェア構成を説明する。
図2に示すように、ECU40は、インバータ回路41およびマイクロコンピュータ42を備えている。
<Schematic configuration of ECU>
Next, the hardware configuration of the ECU will be described.
As shown in FIG. 2, the
インバータ回路41は、マイクロコンピュータ42により生成される後述のモータ駆動信号に基づいて、バッテリなどの直流電源から供給される直流電流を三相交流電流に変換する。当該変換された三相交流電流は、各相の給電経路44を介してモータ31に供給される。各相の給電経路44には電流センサ45が設けられている。これら電流センサ45は、各相の給電経路44に生ずる実際の電流値Iを検出する。なお、図2では、説明の便宜上、各相の給電経路44および各相の電流センサ45をそれぞれ1つにまとめて図示する。
The
マイクロコンピュータ42は、車速センサ410、トルクセンサ420、回転角センサ430、横加速度センサ440およびヨーレートセンサ450および電流センサ45の検出結果をそれぞれ定められたサンプリング周期で取り込む。マイクロコンピュータ42は、これら取り込まれる検出結果、すなわち車速V、操舵トルクTh、回転角θm、横加速度LA、ヨーレートYRおよび電流値Iに基づきモータ駆動信号(PWM駆動信号)を生成する。
The
正確には、マイクロコンピュータ42は、インバータ回路41のPWM駆動を通じて、モータ電流のベクトル制御を行う。ベクトル制御とは、モータ電流を磁界と平行なd軸成分(界磁電流成分)と、これに直交するq軸成分(トルク電流成分)とに分離し、これら分離した電流をそれぞれ独立に目標制御するものである。ベクトル制御により、モータ31を直流モータと類似の取り扱いとすることができる。
To be precise, the
<マイクロコンピュータ>
つぎに、マイクロコンピュータの機能的な構成を説明する。
マイクロコンピュータ42は、図示しない記憶装置に格納された制御プログラムを実行することによって実現される各種の演算処理部を有している。図2に示すように、マイクロコンピュータ42は、これら演算処理部として、アシスト指令値演算部51、電流指令値演算部52、モータ駆動信号生成部53およびピニオン角演算部54を備えている。
<Microcomputer>
Next, a functional configuration of the microcomputer will be described.
The
アシスト指令値演算部51は、車速V、操舵トルクTh、およびピニオン角演算部54により算出される後述のピニオン角θpをそれぞれ取り込み、これら取り込まれる各種の情報に基づいてアシスト指令値Ta *を演算する。アシスト指令値Ta *は、モータ31に発生させるべき回転力(アシストトルク)を示す指令値である。
The assist command
電流指令値演算部52は、アシスト指令値演算部51により算出されるアシスト指令値Ta *に基づき電流指令値I*を演算する。電流指令値I*は、モータ31に供給するべき電流を示す指令値である。正確には、電流指令値I*は、d/q座標系におけるq軸電流指令値およびd軸電流指令値を含む。d/q座標系は、モータ31の回転角θmに従う回転座標である。
The current
モータ駆動信号生成部53は、電流指令値I*、実際の電流値I、およびモータ31の回転角θmをそれぞれ取り込み、これら取り込まれる情報に基づき実際の電流値Iが電流指令値I*に追従するように電流のフィードバック制御を行う。モータ駆動信号生成部53は、電流指令値I*と実際の電流値Iとの偏差を求め、当該偏差を無くすようにモータ駆動信号を生成する。
Motor driving
正確には、モータ駆動信号生成部53は、回転角θmを使用してモータ31の三相の電流値を二相のベクトル成分、すなわちd/q座標系におけるd軸電流値およびq軸電流値に変換する。そして、モータ駆動信号生成部53は、d軸電流値とd軸電流指令値との偏差、およびq軸電流値とq軸電流指令値との偏差をそれぞれ求め、これら偏差を解消するPWMデューティを算出する。モータ駆動信号生成部53により生成されるモータ駆動信号には、当該PWMデューティが含まれる。インバータ回路41を通じて当該モータ駆動信号に応じた電流がモータ31に供給されることにより、モータ31はアシスト指令値Ta *に応じた回転力を発生する。
To be precise, the motor
ピニオン角演算部54は、モータ31の回転角θmを取り込み、この取り込んだ回転角θmに基づきピニオンシャフト22cの回転角であるピニオン角θpを演算する。前述したように、モータ31は減速機構32を介してコラムシャフト22aに連結されている。このため、モータ31の回転角θmとピニオン角θpとの間には相関関係がある。この相関関係を利用してモータ31の回転角θmからピニオン角θpを求めることができる。さらに、これも前述したように、ピニオンシャフト22cは、ラック軸23に噛合されている。このため、ピニオン角θpとラック軸23の移動量との間にも相関関係がある。すなわち、ピニオン角θpは、転舵輪26の転舵角θtaを反映する値である。ピニオン角θpは、後述する目標ピニオン角θp *に基づきフィードバック制御される。
Pinion
<アシスト指令値演算部>
つぎに、アシスト指令値演算部51について詳細に説明する。
図2に示すように、アシスト指令値演算部51は、基本アシスト成分演算部61、目標ピニオン角演算部62、およびピニオン角フィードバック制御部(ピニオン角F/B制御部)63を有している。
<Assist command value calculation unit>
Next, the assist command
As shown in FIG. 2, the assist
基本アシスト成分演算部61は、車速Vおよび操舵トルクThに基づいて基本アシスト成分Ta1 *を演算する。基本アシスト成分Ta1 *はアシスト指令値Ta *の基礎成分である。基本アシスト成分演算部61は、操舵トルクThと基本アシスト成分Ta1 *との関係を車速Vに応じて規定する三次元マップを使用して、基本アシスト成分Ta1 *を演算する。基本アシスト成分演算部61は、操舵トルクThの絶対値が大きくなるほど、また車速Vが遅くなるほど、基本アシスト成分Ta1 *の絶対値をより大きな値に設定する。
Basic assist
目標ピニオン角演算部62は、基本アシスト成分演算部61により生成される基本アシスト成分Ta1 *、および操舵トルクThをそれぞれ取り込む。目標ピニオン角演算部62は、基本アシスト成分Ta1 *および操舵トルクThの総和を基本駆動トルク(入力トルク)とするとき、基本駆動トルクに基づいて理想的なピニオン角を定める理想モデルを有している。理想モデルは、基本駆動トルクに応じた理想的な転舵角に対応するピニオン角を予め実験などによりモデル化したものである。目標ピニオン角演算部62は、基本アシスト成分Ta1 *と操舵トルクThとを加算して基本駆動トルクを求め、この求められる基本駆動トルクから理想モデルに基づいて目標ピニオン角θp *を演算する。なお、目標ピニオン角演算部62は、車速V、横加速度LAおよびヨーレートYRをそれぞれ取り込み、目標ピニオン角θp *を演算するに際してはこれら車速V、横加速度LAおよびヨーレートYRをそれぞれ加味する。
Target pinion
ピニオン角フィードバック制御部63は、目標ピニオン角演算部62により算出される目標ピニオン角θp *およびピニオン角演算部54により算出される実際のピニオン角θpをそれぞれ取り込む。ピニオン角フィードバック制御部63は、実際のピニオン角θpが目標ピニオン角θp *に追従するように、ピニオン角のフィードバック制御としてPID(比例、積分、微分)制御を行う。すなわち、ピニオン角フィードバック制御部63は、目標ピニオン角θp *と実際のピニオン角θpとの偏差を求め、当該偏差を無くすように基本アシスト成分Ta1 *の補正成分Ta2 *(補償成分)を求める。
The pinion angle
アシスト指令値演算部51は、基本アシスト成分Ta1 *に補正成分Ta2 *を加算することによりアシスト指令値Ta *を演算する。
<目標ピニオン角演算部>
つぎに、目標ピニオン角演算部62について詳細に説明する。
Assist command
<Target pinion angle calculator>
Next, the target pinion
前述したように、目標ピニオン角演算部62は、基本アシスト成分Ta1 *および操舵トルクThの総和である基本駆動トルクから理想モデルに基づいて目標ピニオン角θp *を演算する。当該理想モデルは、ステアリングシャフト22に印加されるトルク、すなわち前述した基本駆動トルクTp *が、次式(A)で表されることを利用したモデルである。
As described above, the target pinion
Tp *=Jθp *′′+Cθp *′+Kθp * …(A)
ただし、「J」はステアリングホイール21およびステアリングシャフト22の慣性モーメント、「C」はラック軸23のハウジングに対する摩擦などに対応する粘性係数(摩擦係数)、「K」はステアリングホイール21およびステアリングシャフト22をそれぞればねとみなしたときのばね係数である。
T p * = Jθ p * ' ' + Cθ p * '+ Kθ p * ... (A)
Here, “J” is the moment of inertia of the
式(A)から分かるように、基本駆動トルクTp *は、目標ピニオン角θp *の二階時間微分値θp *′′に慣性モーメントJを乗じた値、目標ピニオン角θp *の一階時間微分値θp *′に粘性係数Cを乗じた値、および目標ピニオン角θp *にばね係数Kを乗じた値を加算することによって得られる。 As it is seen from equation (A), the basic drive torque T p *, the target pinion angle theta p * of the second order time differential value θ p * '' to a value obtained by multiplying the inertial moment J, the target pinion angle theta p * one It is obtained by adding a value obtained by multiplying the differential time value θ p * 'by the viscosity coefficient C and a value obtained by multiplying the target pinion angle θ p * by the spring coefficient K.
目標ピニオン角演算部62は、式(A)に基づく理想モデルに従って目標ピニオン角θp *を演算する。
図3に示すように、式(A)に基づく理想モデルは、理想EPSモデル71、および理想車両モデル72に分けられる。
The target pinion
As shown in FIG. 3, the ideal model based on the equation (A) is divided into an
理想EPSモデル71は、ステアリングシャフト22およびモータ31など、電動パワーステアリング装置10の各構成要素の特性に応じてチューニングされる。理想EPSモデル71は、加算器73、減算器74、慣性モデル75、第1の積分器76、第2の積分器77および粘性モデル78を有している。
The
加算器73は、基本アシスト成分Ta1 *と操舵トルクThとを加算することにより基本駆動トルクTp *を演算する。
減算器74は、加算器73により算出される基本駆動トルクTp *から後述する粘性成分Tvi *およびばね成分Tsp *をそれぞれ減算する。ここでは、粘性成分Tvi *およびばね成分Tsp *が減算された基本駆動トルクTp *の値を減算値Tp **とする。
The
The
慣性モデル75は、式(A)の慣性項に対応する慣性制御演算部として機能する。慣性モデル75は、減算器74により算出される減算値Tp **に慣性モーメントJの逆数を乗ずることにより、ピニオン角加速度αp *を演算する。
The
第1の積分器76は、慣性モデル75により算出されるピニオン角加速度αp *を積分することにより、ピニオン角速度ωp *を演算する。
第2の積分器77は、第1の積分器76により算出されるピニオン角速度ωp *をさらに積分することにより、目標ピニオン角θp *を演算する。目標ピニオン角θp *は、理想EPSモデル71に基づくピニオンシャフト22cの理想的な回転角である。
The
The
粘性モデル78は、式(A)の粘性項に対応する粘性制御演算部として機能する。粘性モデル78は、第1の積分器76により算出されるピニオン角速度ωp *に粘性係数Cを乗ずることにより、基本駆動トルクTp *の粘性成分Tvi *を演算する。
The
理想車両モデル72は、電動パワーステアリング装置10が搭載される車両の特性に応じてチューニングされる。操舵特性に影響を与える車両側の特性は、たとえばサスペンションおよびホイールアライメントの仕様、および転舵輪26,26のグリップ力(摩擦力)などにより決まる。理想車両モデル72は、式(A)のばね項に対応するばね特性制御演算部として機能する。理想車両モデル72は、第2の積分器77により算出される目標ピニオン角θp *にばね係数Kを乗ずることにより、基本駆動トルクTp *のばね成分Tsp *を演算する。なお、理想車両モデル72は、ばね成分Tsp *を演算するに際して、車速V、横加速度LAおよびヨーレートYRをそれぞれ加味する。
The
このように構成した目標ピニオン角演算部62によれば、理想EPSモデル71の慣性モーメントJおよび粘性係数C、ならびに理想車両モデル72のばね係数Kをそれぞれ調整することによって、基本駆動トルクTp *と目標ピニオン角θp *との関係を直接的にチューニングすること、ひいては所望の操舵特性を実現することができる。
According to the target pinion
本例では、基本駆動トルクTp *から理想EPSモデル71および理想車両モデル72に基づいて目標ピニオン角θp *が設定され、実際のピニオン角θpが目標ピニオン角θp *に一致するようにフィードバック制御される。前述したように、ピニオン角θpと転舵輪26,26の転舵角θtaとの間には相関関係がある。このため、基本駆動トルクTp *に応じた転舵輪26,26の転舵動作も理想EPSモデル71および理想車両モデル72により定まる。すなわち、車両の操舵感が理想EPSモデル71および理想車両モデル72により決まる。したがって、理想EPSモデル71および理想車両モデル72の調整により所望の操舵感を実現することが可能となる。
In this example, a target pinion angle θ p * is set from the basic drive torque T p * based on the
また、実際の転舵角θtaが、目標ピニオン角θp *に応じた転舵角θtaに維持される。このため、路面状態あるいはブレーキングなどの外乱に起因して発生する逆入力振動の抑制効果も得られる。すなわち、転舵輪26,26を介して操舵機構20に振動が伝達される場合であれ、ピニオン角θpが目標ピニオン角θp *となるように補正成分Ta2 *が調節される。このため、実際の転舵角θtaは、理想モデルにより規定される目標ピニオン角θp *に応じた転舵角θtaに維持される。結果的にみれば、逆入力振動を打ち消す方向へ操舵補助が行われることにより、逆入力振動がステアリングホイール21に伝わることが抑制される。
Further, the actual turning angle θ ta is maintained at the turning angle θ ta corresponding to the target pinion angle θ p * . Therefore, the effect of suppressing the reverse input vibration generated due to the road surface condition or the disturbance such as braking can be obtained. That is, in the case where the vibration to the
ここで前述したように、ピニオン角θpのフィードバック制御を通じて、確かにステアリングの剛性感(いわゆるしっかり感)は得られる。しかし、運転者の操舵方向と反対方向へ向けて作用する力(トルク)である操舵反力(ステアリングを通じて感じる手応え)は目標ピニオン角θp *に応じたものにしかならないため、つぎのようなことが懸念される。たとえば操舵に伴い車両に働く横加速度が増大する場合、運転者は操舵量に応じた横加速度LAを身体に感じるものの操舵反力は変わらないため、運転状況によっては車両との一体感が不足するおそれがある。また、路面状態によっても操舵反力が変わらないため、運転者は操舵反力を通じて路面状態を把握しにくく、また自身のイメージする手応えと実際の手応えとの乖離に違和感を覚えるおそれがある。そこで本例では、こうした懸念を解消する観点に基づき目標ピニオン角演算部62、具体的には理想車両モデル72を構成している。
As described above, through the feedback control of the pinion angle θ p, a sense of rigidity (so-called solid feeling) of the steering can be obtained. However, since the steering reaction force (the response felt through the steering), which is the force (torque) acting in the direction opposite to the steering direction of the driver, only corresponds to the target pinion angle θ p * , It is concerned. For example, when the lateral acceleration acting on the vehicle increases due to the steering, the driver feels the lateral acceleration LA corresponding to the steering amount to the body, but the steering reaction force does not change, so that the sense of unity with the vehicle is insufficient depending on the driving situation. There is a risk. In addition, since the steering reaction force does not change depending on the road surface condition, it is difficult for the driver to grasp the road surface condition through the steering reaction force, and the driver may feel a sense of discomfort with the difference between the response imagined by the driver and the actual response. Therefore, in this example, the target pinion
<理想車両モデル>
つぎに、理想車両モデル72について詳細に説明する。
図4に示すように、理想車両モデル72は、第1の車両反力モデル81、第2の車両反力モデル82、第1の分配ゲイン演算部83、第2の分配ゲイン演算部84、最大値選択部85および補間演算部86を有している。
<Ideal vehicle model>
Next, the
As shown in FIG. 4, the
<第1の車両反力モデル>
第1の車両反力モデル81は、第1のばね反力トルクTsp1 *を演算する。第1のばね反力トルクTsp1 *は、目標ピニオン角θp *に応じた操舵反力成分(ステアリングに作用させるべき反力成分)であって、ステアリングの剛性感(しっかり感)に寄与する。第1の車両反力モデル81は、第2の積分器77により算出される目標ピニオン角θp *を取り込み、この取り込まれる目標ピニオン角θp *にばね係数Kを乗ずることにより、目標ピニオン角θp *に応じた第1のばね反力トルクTsp1 *を演算する。第1のばね反力トルクTsp1 *は、前述したばね成分Tsp *の第1の反力成分である。
<First vehicle reaction force model>
The first vehicle
<第2の車両反力モデル>
第2の車両反力モデル82は、第2のばね反力トルクTsp2 *を演算する。第2のばね反力トルクTsp2 *は、車両に働く横加速度LAに応じた操舵反力成分であって、実際の車両に生じる反力に近い特性を有するものである。第2のばね反力トルクTsp2 *は、車両との一体感に寄与する。
<Second vehicle reaction force model>
The second vehicle
第2のばね反力トルクTsp2 *は、理論的には次式(B)により求められる。
Tsp2 *=(ζ/ln)・(I/l)・(lr・m・LA+I・γ′) …(B)
ただし、「ζ」はトレール量、「ln」はナックルアーム長、「I」は車両に働くヨー慣性モーメント、「l」はホイールベース、「lr」は車両を横からみたときの前輪軸と車両重心との間の距離、「m」は車両の重量、「LA」は車両に作用する横加速度、「γ′」はヨー角加速度であってヨーレートYRを時間微分することによって得られる。
The second spring reaction torque T sp2 * is theoretically obtained by the following equation (B).
T sp2 * = (ζ / l n) · (I / l) · (l r · m · LA + I · γ ') ... (B)
However, "ζ" is trail amount, "l n" is knuckle arm length, "I" is the yaw inertia moment acting on the vehicle, "l" is a wheel base, "l r" is the front wheel axis when the vehicle is viewed from the side "M" is the weight of the vehicle, "LA" is the lateral acceleration acting on the vehicle, and "γ '" is the yaw angular acceleration, which is obtained by time-differentiating the yaw rate YR.
ここで、式(B)に基づき第2のばね反力トルクTsp2 *を求めることができるものの、本例では式(B)における「I・γ′」を割愛した次式(C)により第2のばね反力トルクTsp2 *を求める。これは、式(B)における「I・γ′」の値はノイズの影響が懸念されるからである。 Here, the second spring reaction torque T sp2 * can be obtained based on the equation (B), but in this example, the second spring reaction torque T sp2 * is obtained by the following equation (C) in which “I · γ ′” in the equation (B) is omitted. 2 springs seek reaction torque T sp2 *. This is because the value of “I · γ ′” in equation (B) may be affected by noise.
Tsp2 *=(ζ/ln)・(I/l)・(lr・m・LA) …(C)
したがって、第2の車両反力モデル82は、横加速度センサ440を通じて取得される横加速度LAを式(C)に適用することにより、第2のばね反力トルクTsp2 *を算出することが可能である。第2のばね反力トルクTsp2 *は、前述したばね成分Tsp *の第2の反力成分である。
T sp2 * = (ζ / l n) · (I / l) · (l r · m · LA) ... (C)
Therefore, the second vehicle
<第1の分配ゲイン演算部>
図4に示すように、第1の分配ゲイン演算部83は、自身が持つ第1のゲインマップ91を使用して第1の分配ゲインG1を演算する。第1のゲインマップ91は、横加速度LAと第1の分配ゲインG1との関係を車速V(あるいは車速域)ごとに規定する三次元マップである。第1の分配ゲインG1は、第1のばね反力トルクTsp1 *と第2のばね反力トルクTsp2 *との使用比率を決定するために使用される。
<First distribution gain calculator>
As shown in FIG. 4, the first distribution
図5のグラフに示すように、横軸に横加速度LAを、縦軸に第1の分配ゲインG1をそれぞれプロットしたとき、第1のゲインマップ91はつぎのような特性を有する。すなわち、横加速度LAが大きくなるほど、また車速Vが速くなるほど第1の分配ゲインG1はより大きな値に設定される。逆に、横加速度LAが小さくなるほど、また車速Vが遅くなるほど第1の分配ゲインG1はより小さな値に設定される。第1の分配ゲインG1は、「0」〜「1」の範囲の値である。なお、第1のゲインマップ91は車速Vを加味しなくてもよい。
As shown in the graph of FIG. 5, when the lateral axis LA is plotted on the horizontal axis and the first distribution gain G1 is plotted on the vertical axis, the
<第2の分配ゲイン演算部>
図4に示すように、第2の分配ゲイン演算部84は、横加速度差分値ΔLAを演算する。横加速度差分値ΔLAは次式(D),(E)により求められる。
<Second distribution gain calculation unit>
As shown in FIG. 4, the second
ΔLA=│LA−LA′│ …(D)
ただし、「LA」は横加速度センサ440により検出される横加速度、「LA′」はヨーレートYRおよび車速Vに基づく推定横加速度である。
ΔLA = | LA−LA ′ | (D)
Here, “LA” is the lateral acceleration detected by the
推定横加速度LA′は次式(E)により求められる。
LA′=│YR・V│ …(E)
ただし、「YR」はヨーレートセンサ450により検出されるヨーレート、「V」は車速センサ410により検出される車速である。
The estimated lateral acceleration LA 'is obtained by the following equation (E).
LA ′ = │YR · V│ (E)
Here, “YR” is the yaw rate detected by the
第2の分配ゲイン演算部84は、自身が持つ第2のゲインマップ92を使用して第2の分配ゲインG2を演算する。第2のゲインマップ92は、横加速度差分値ΔLAと第2の分配ゲインG2との関係を車速V(あるいは車速域)ごとに規定する三次元マップである。第2の分配ゲインG2も、第1のばね反力トルクTsp1 *と第2のばね反力トルクTsp2 *との使用比率を決定するために使用される。
The second
図6のグラフに示すように、横軸に横加速度差分値ΔLAを、縦軸に第2の分配ゲインG2をそれぞれプロットしたとき、第2のゲインマップ92はつぎのような特性を有する。すなわち、横加速度差分値ΔLAが大きくなるほど、また車速Vが速くなるほど第2の分配ゲインG2はより大きな値に設定される。逆に、横加速度差分値ΔLAが小さくなるほど、また車速Vが遅くなるほど第2の分配ゲインG2はより小さな値に設定される。第2の分配ゲインG2は、「0」〜「1」の範囲の値である。なお、第2のゲインマップ92は車速Vを加味しなくてもよい。
As shown in the graph of FIG. 6, when the lateral acceleration difference value ΔLA is plotted on the horizontal axis and the second distribution gain G2 is plotted on the vertical axis, the
<最大値選択部>
図4に示すように、最大値選択部85は、第1の分配ゲイン演算部83から第1の分配ゲインG1を、第2の分配ゲイン演算部84から第2の分配ゲインG2を取り込み、これら取り込まれる第1の分配ゲインG1および第2の分配ゲインG2のうち、値の大きい方を選択する。
<Maximum value selection section>
As shown in FIG. 4, the maximum
<補間演算部>
補間演算部86は、最大値選択部85により選択される第1の分配ゲインG1または第2の分配ゲインG2を使用して、第1のばね反力トルクTsp1 *と第2のばね反力トルクTsp2 *との使用比率を決定し、当該使用比率に基づき基本駆動トルクTp *のばね成分Tsp *を演算する。基本駆動トルクTp *のばね成分Tsp *は、たとえば次式(F)により求められる。
<Interpolation calculation unit>
The
Tsp *=Tsp1 *・(1−G)+Tsp2 *・G …(F)
ただし、「G」は分配ゲインであって、第1の分配ゲインG1または第2の分配ゲインG2が適用される。
T sp * = T sp1 * · (1-G) + T sp2 * · G (F)
Here, “G” is a distribution gain, and the first distribution gain G1 or the second distribution gain G2 is applied.
先の式(F)において、分配ゲインG(第1の分配ゲインG1または第2の分配ゲインG2)は、「0」から「1」までの値に設定される。分配ゲインGが「0」であるとき、第1のばね反力トルクTsp1 *の使用比率が100%となる。分配ゲインGが「1」であるとき、第2のばね反力トルクTsp2 *の使用比率が100%となる。分配ゲインGが「1」と「0」との間の値であるとき、第1のばね反力トルクTsp1 *と第2のばね反力トルクTsp2 *とは、それぞれ分配ゲインGの値に応じた所定の使用比率で足し合わされる。このようにして、分配ゲインGの値に応じて第1のばね反力トルクTsp1 *と第2のばね反力トルクTsp2 *との使用比率が調節される。 In the above equation (F), the distribution gain G (the first distribution gain G1 or the second distribution gain G2) is set to a value from “0” to “1”. When the distribution gain G is “0”, the usage ratio of the first spring reaction force torque T sp1 * becomes 100%. When the distribution gain G is “1”, the usage ratio of the second spring reaction torque T sp2 * becomes 100%. When the distribution gain G is a value between “1” and “0”, the first spring reaction force torque T sp1 * and the second spring reaction force torque T sp2 * are the values of the distribution gain G, respectively. Are added at a predetermined usage ratio according to the above. In this way, the usage ratio of the first spring reaction torque T sp1 * and the second spring reaction torque T sp2 * is adjusted according to the value of the distribution gain G.
先の図5のグラフに示されるように、横加速度LAが大きくなるほど、また車速Vが速くなるほど第1の分配ゲインG1はより大きな値に設定される。このため、車両に働く横加速度LAが大きくなるほど、また車速Vが速いほど、第2のばね反力トルクTsp2 *の使用比率は大きく、第1のばね反力トルクTsp1 *の使用比率は小さくなる。逆に、横加速度LAが小さくなるほど、また車速Vが遅くなるほど第1の分配ゲインG1はより小さな値に設定される。このため、車両に働く横加速度LAが小さくなるほど、また車速Vが遅くなるほど、第2のばね反力トルクTsp2 *の使用比率は小さく、第1のばね反力トルクTsp1 *の使用比率は大きくなる。 As shown in the graph of FIG. 5, as the lateral acceleration LA increases and the vehicle speed V increases, the first distribution gain G1 is set to a larger value. Therefore, as the lateral acceleration LA acting on the vehicle increases and the vehicle speed V increases, the usage ratio of the second spring reaction torque T sp2 * increases, and the usage ratio of the first spring reaction torque T sp1 * increases. Become smaller. Conversely, as the lateral acceleration LA decreases and the vehicle speed V decreases, the first distribution gain G1 is set to a smaller value. Therefore, as the lateral acceleration LA acting on the vehicle decreases and the vehicle speed V decreases, the usage rate of the second spring reaction torque T sp2 * decreases, and the usage rate of the first spring reaction torque T sp1 * decreases. growing.
先の図6のグラフに示されるように、横加速度差分値ΔLAが大きくなるほど、また車速Vが速くなるほど第2の分配ゲインG2はより大きな値に設定される。このため、横加速度差分値ΔLAが大きくなるほど、また車速Vが速いほど、第2のばね反力トルクTsp2 *の使用比率は大きく、第1のばね反力トルクTsp1 *の使用比率は小さくなる。逆に、横加速度差分値ΔLAが小さくなるほど、また車速Vが遅くなるほど第1の分配ゲインG1はより小さな値に設定される。このため、横加速度差分値ΔLAが小さくなるほど、また車速Vが遅くなるほど、第2のばね反力トルクTsp2 *の使用比率は小さく、第1のばね反力トルクTsp1 *の使用比率は大きくなる。 As shown in the graph of FIG. 6, as the lateral acceleration difference value ΔLA increases and the vehicle speed V increases, the second distribution gain G2 is set to a larger value. For this reason, as the lateral acceleration difference value ΔLA increases and the vehicle speed V increases, the usage ratio of the second spring reaction torque T sp2 * increases, and the usage ratio of the first spring reaction torque T sp1 * decreases. Become. Conversely, as the lateral acceleration difference value ΔLA decreases and the vehicle speed V decreases, the first distribution gain G1 is set to a smaller value. Therefore, the smaller the lateral acceleration difference value ΔLA and the lower the vehicle speed V, the smaller the usage ratio of the second spring reaction torque T sp2 * and the larger the usage ratio of the first spring reaction torque T sp1 *. Become.
補間演算部86は、先の式(F)に示されるように、使用比率がそれぞれ設定された第1のばね反力トルクTsp1 *と第2のばね反力トルクTsp2 *とを足し合わせることにより、基本駆動トルクTp *のばね成分Tsp *を演算する。
The
<理想車両モデルの作用および効果>
つぎに、理想車両モデル72の作用および効果について説明する。ここでは、車両が乾燥路(ドライ路)を走行している状況と、当該乾燥路に比べて路面摩擦抵抗が小さい低摩擦路(凍結路または圧雪路など)を走行している状況との2つの走行状況に分けて説明する。
<Operations and effects of the ideal vehicle model>
Next, the operation and effect of the
<乾燥路>
まず、車両が平坦な乾燥路を走行している場合について説明する。この場合、車両の各タイヤは路面に対してグリップするので、横加速度センサ440を通じて検出される実際の横加速度LAと、先の式(E)により演算される推定横加速度LA′とが理論的には一致する。このため、先の式(D)により演算される横加速度差分値ΔLAは理論的には「0」あるいは図6のグラフに示される「0」近傍の所定値ΔLA0以下の値となる。したがって、最大値選択部85では基本的には第1の分配ゲインG1が選択される。
<Dry path>
First, a case where the vehicle is traveling on a flat dry road will be described. In this case, since each tire of the vehicle grips the road surface, the actual lateral acceleration LA detected through the
先の図5のグラフに示されるように、横加速度LAが大きくなるほど、第1の分配ゲインG1はより大きな値に設定される。このため、横加速度LAが大きくなるほど、第2のばね反力トルクTsp2 *の使用比率はより大きく、第1のばね反力トルクTsp1 *の使用比率はより小さくなる。逆に、横加速度LAが小さくなるほど、第2のばね反力トルクTsp2 *の使用比率はより小さく、第1のばね反力トルクTsp1 *の使用比率はより大きくなる。 As shown in the graph of FIG. 5, as the lateral acceleration LA increases, the first distribution gain G1 is set to a larger value. Therefore, as the lateral acceleration LA increases, the usage ratio of the second spring reaction torque T sp2 * increases, and the usage ratio of the first spring reaction torque T sp1 * decreases. Conversely, as the lateral acceleration LA decreases, the usage ratio of the second spring reaction torque T sp2 * decreases, and the usage ratio of the first spring reaction torque T sp1 * increases.
ここで、目標ピニオン角θp *に基づく第1のばね反力トルクTsp1 *は、いわゆるステアリングの剛性感(しっかり感)に寄与する。また、横加速度LAに基づく第2のばね反力トルクTsp2 *は、車両との一体感に寄与する。このため、横加速度LAに応じて第2のばね反力トルクTsp2 *と第1のばね反力トルクTsp1 *との使用比率を調節することにより、その時々の車両の走行状態に応じてステアリングの剛性感と車両との一体感とをそれぞれ好適に得ることができる。 Here, the first spring reaction torque T sp1 * based on the target pinion angle θ p * contributes to a so-called steering rigidity (firm feeling). In addition, the second spring reaction torque Tsp2 * based on the lateral acceleration LA contributes to a sense of unity with the vehicle. For this reason, by adjusting the usage ratio of the second spring reaction torque T sp2 * and the first spring reaction torque T sp1 * according to the lateral acceleration LA, it is possible to adjust the usage rate of the vehicle at that time. The feeling of rigidity of the steering and the feeling of unity with the vehicle can be suitably obtained.
たとえば横加速度LAが大きくなるほど車両との一体感の向上が要求されるところ、横加速度LAの増大に応じて第2のばね反力トルクTsp2 *の使用比率が増大される一方、第1のばね反力トルクTsp1 *の使用比率が減少される。横加速度LAの増大に応じてステアリングの手応えが増していくことにより、横加速度LAの大きさに応じた車両との一体感が得られる。また、身体に感じる横加速度LAとステアリングの手応えとが一致することにより、運転者は車両を運転しやすくなる。 For example, as the lateral acceleration LA increases, the sense of unity with the vehicle is required to be improved. However, as the lateral acceleration LA increases, the usage ratio of the second spring reaction torque Tsp2 * increases, while the first ratio increases. The usage ratio of the spring reaction torque T sp1 * is reduced. As the steering response increases as the lateral acceleration LA increases, a sense of unity with the vehicle according to the magnitude of the lateral acceleration LA can be obtained. In addition, since the lateral acceleration LA felt by the body matches the steering response, the driver can easily drive the vehicle.
また、横加速度LAが小さくなるほど車両との一体感は問題にならなくなるところ、横加速度LAの減少に応じて第2のばね反力トルクTsp2 *の使用比率が減少される一方、第1のばね反力トルクTsp1 *の使用比率が増大される。これにより、ステアリングの剛性感が手応えとして運転者の手に伝わりやすくなるため、運転者はステアリングを通じてめりはりの利いた手応えを感じることができる。 Also, as the lateral acceleration LA decreases, the sense of unity with the vehicle does not become a problem. However, the use ratio of the second spring reaction torque Tsp2 * decreases in accordance with the decrease in the lateral acceleration LA, while the first ratio increases. The usage ratio of the spring reaction torque T sp1 * is increased. As a result, the sense of rigidity of the steering is easily transmitted to the driver's hand as a response, so that the driver can feel a sharp response through the steering.
このように、ステアリングの剛性感と車両との一体感との調和が図られることにより、運転者は車両を運転しやすくなる。
また、前述の式(C)に示されるように、第2のばね反力トルクTsp2 *は、横加速度LAの値に応じた値となる。式(C)からも分かるように、第2のばね反力トルクTsp2 *は、横加速度LAの定数倍とみることができるので、第2のばね反力トルクTsp2 *の値は、横加速度LAが増大するほど大きな値となる。第2のばね反力トルクTsp2 *の値が増大するほど、減算値Tp **、ひいては当該減算値Tp **に基づき慣性モデル75、第1の積分器76および第2の積分器77を通じて算出される目標ピニオン角θp *の値が減少する。
As described above, the harmony between the sense of rigidity of the steering wheel and the sense of unity with the vehicle is achieved, so that the driver can easily drive the vehicle.
Further, as shown in the above equation (C), the second spring reaction torque T sp2 * has a value corresponding to the value of the lateral acceleration LA. As can be seen from the equation (C), the second spring reaction force torque T sp2 * can be regarded as a constant multiple of the lateral acceleration LA. Therefore, the value of the second spring reaction force torque T sp2 * The value increases as the acceleration LA increases. As the second spring reaction force torque T sp2 * value increases, the subtraction value T p **, inertia model 75 based on the thus the subtracted value T p **,
ピニオン角フィードバック制御部63により算出される補正成分Ta2 *についても、目標ピニオン角θp *の減少分に応じて小さくなる。基本アシスト成分Ta1 *に加算される補正成分Ta2 *の値が小さくなる分、アシスト指令値Ta *の大きさ、ひいては電流指令値I*の値が小さくなる。そして、電流指令値I*の値が小さくなる分だけモータ31のモータトルク、ひいてはステアリングに印加される操舵補助力が減少する。すなわち、運転者がステアリングを通じて感じる操舵反力が増大する。横加速度LAの大きさに応じて操舵反力が増すことにより、運転者が身体に感じる横加速度LAと、ステアリングを通じて手に感じる手応えとが調和しやすくなる。したがって、車両に大きな横加速度LAが働いている場合であれ、運転者は車両との一体感を覚えやすくなる。
For correction component T a2 * calculated by the pinion angle
<低摩擦路>
つぎに、車両が平坦な低摩擦路を走行している場合について説明する。この場合、路面に対する各タイヤのグリップが低下することなどに起因して、横加速度センサ440を通じて検出される実際の横加速度LAと、先の式(E)により演算される推定横加速度LA′とが基本的には不一致となる。たとえば車両の走行状態がオーバーステア(スピンなどを含む。)であるときであれ、車両には横加速度LAが働きにくいため、横加速度センサ440を通じて検出される実際の横加速度LAは、乾燥路を走行するときに比べてより小さな値となる。したがって、先の図5に示される第1のゲインマップ91を通じて演算される第1の分配ゲインG1は、より小さな値となる。
<Low friction road>
Next, a case where the vehicle is traveling on a flat low friction road will be described. In this case, the actual lateral acceleration LA detected through the
これに対して、ヨーレートYRは、車両挙動に応じた値となる。このため、先の式(E)により演算される推定横加速度LA′は、横加速度センサ440を通じて検出される実際の横加速度LAに対して、より乖離した値となる。したがって、先の式(D)により演算される横加速度差分値ΔLAは、より大きな値となる。ひいては、横加速度差分値ΔLAがより大きな値となることから、先の図6に示される第2のゲインマップを通じて演算される第2の分配ゲインG2も、より大きな値となる。
On the other hand, the yaw rate YR is a value corresponding to the vehicle behavior. For this reason, the estimated lateral acceleration LA ′ calculated by the above equation (E) is a value that is more deviated from the actual lateral acceleration LA detected through the
このように、第1の分配ゲインG1はより小さな値となる傾向であることに対し、第2の分配ゲインG2はより大きな値となる傾向にある。このため、最大値選択部85では基本的には第2の分配ゲインG2が選択される。
As described above, the first distribution gain G1 tends to have a smaller value, whereas the second distribution gain G2 tends to have a larger value. For this reason, the maximum
先の図6のグラフに示されるように、横加速度差分値ΔLAが大きくなるほど(すなわち、車両が滑る状況であるほど)、第2の分配ゲインG2はより大きな値に設定される。このため、横加速度差分値ΔLAが大きくなるほど、第2のばね反力トルクTsp2 *の使用比率はより大きく、第1のばね反力トルクTsp1 *の使用比率はより小さくなる。ここで、目標ピニオン角θp *に基づく第1のばね反力トルクTsp1 *は、いわゆるステアリングの剛性感(しっかり感)に寄与する。また、横加速度LAに基づく第2のばね反力トルクTsp2 *は、車両との一体感に寄与する。このため、第2のばね反力トルクTsp2 *の使用比率がより大きく、第1のばね反力トルクTsp1 *の使用比率がより小さく設定されることにより、車両との一体感はより高まる一方で、ステアリングの剛性感はより減少する。運転者は、剛性感が減少したことを手応えとして感じることにより、本来的に操舵感触としてしっかりとした手応えを感じにくい低摩擦路を走行していることを把握しやすくなる。実際の低摩擦路に即した手応えが得られるため、運転者は違和感なくステアリングを操作することができる。 As shown in the graph of FIG. 6, the second distribution gain G2 is set to a larger value as the lateral acceleration difference value ΔLA increases (that is, as the vehicle slips). Therefore, as the lateral acceleration difference value ΔLA increases, the usage ratio of the second spring reaction torque T sp2 * increases, and the usage ratio of the first spring reaction torque T sp1 * decreases. Here, the first spring reaction torque T sp1 * based on the target pinion angle θ p * contributes to a so-called steering rigidity (firm feeling). In addition, the second spring reaction torque Tsp2 * based on the lateral acceleration LA contributes to a sense of unity with the vehicle. For this reason, the use ratio of the second spring reaction torque T sp2 * is set to be larger, and the use ratio of the first spring reaction torque T sp1 * is set to be smaller. On the other hand, the sense of rigidity of the steering is further reduced. The driver can easily recognize that the vehicle is traveling on a low-friction road where it is difficult to feel a firm response as a steering feel by feeling the decrease in rigidity as a response. Since the response corresponding to the actual low friction road can be obtained, the driver can operate the steering wheel without discomfort.
また前述したように、車両が低摩擦路を走行している場合には車両に横加速度が生じにくいため、実際に検出される横加速度LAはより小さな値となる。ここで先の式(C)に示されるように、第2のばね反力トルクTsp2 *は、横加速度LAの値に応じた値となる。式(C)からも分かるように、第2のばね反力トルクTsp2 *は、横加速度LAの定数倍とみることができるので、第2のばね反力トルクTsp2 *の値は、横加速度LAが減少するほど小さな値となる。このため、先の式(F)により演算される基本駆動トルクTp *のばね成分Tsp *の値は、第2のばね反力トルクTsp2 *の値に応じて、より小さな値となる。そして、理想EPSモデル71の減算器74においては、より小さな値のばね成分Tsp *が基本駆動トルクTp *から減算される。すなわち、減算器74により算出される減算値Tp **は、第2のばね反力トルクTsp2 *がより小さな値となる分、より大きな値となる。ひいては、当該減算値Tp **に基づき演算される目標ピニオン角θp *の値も減算値Tp **に応じて増大する。
Further, as described above, when the vehicle is traveling on a low friction road, lateral acceleration is hardly generated in the vehicle, so that the actually detected lateral acceleration LA becomes a smaller value. Here, as shown in the above equation (C), the second spring reaction force torque T sp2 * has a value corresponding to the value of the lateral acceleration LA. As can be seen from the equation (C), the second spring reaction force torque T sp2 * can be regarded as a constant multiple of the lateral acceleration LA. Therefore, the value of the second spring reaction force torque T sp2 * The value decreases as the acceleration LA decreases. For this reason, the value of the spring component T sp * of the basic drive torque T p * calculated by the above equation (F) becomes a smaller value according to the value of the second spring reaction torque T sp2 *. . Then, in the
ピニオン角フィードバック制御部63により算出される補正成分Ta2 *についても、目標ピニオン角θp *の増加分に応じて大きくなる。基本アシスト成分Ta1 *に加算される補正成分Ta2 *の値が大きくなる分、アシスト指令値Ta *の大きさ、ひいては電流指令値I*の値が大きくなる。そして、電流指令値I*の値が大きくなる分だけモータ31のモータトルク、ひいてはステアリングに印加される操舵補助力が増大する。すなわち、運転者がステアリングを通じて感じる操舵反力が減少する。運転者は、操舵反力が減少したことを手応えとして感じることにより、車両が低摩擦路を走行していることをより把握しやすくなる。
For correction component T a2 * calculated by the pinion angle
なお、先の図6のグラフに示すように、本例では第2のゲインマップ92の特性として、横加速度差分値ΔLA(絶対値)が「0」を起点として大きくなるほど、また車速Vが速くなるほど第2の分配ゲインG2がより大きな値に設定されるようにしたが、つぎのような特性を第2のゲインマップ92に持たせてもよい。すなわち、横加速度差分値ΔLA(絶対値)が「0」以上、かつ、しきい値としての所定値ΔLA0以下の範囲の値であるとき、第2の分配ゲインG2の値は「0」に設定される。横加速度差分値ΔLA(絶対値)が所定値ΔLA0を超える値であるとき、所定値ΔLA0を起点として、横加速度差分値ΔLA(絶対値)が大きくなるほど、また車速Vが速くなるほど第2の分配ゲインG2はより大きな値に設定される。ここで、しきい値としての所定値ΔLA0は、車両が低摩擦路を走行していること、あるいは車両が滑っている状態であることを判定する際の基準となる値であって、実験などを通じて予め設定される値である。
As shown in the graph of FIG. 6, in the present example, as the characteristics of the
このように、横加速度差分値ΔLAの「0」近傍に第2の分配ゲインG2の値を「0」とする不感帯を設けることにより、つぎの効果を得ることができる。すなわち、先の式(D)に示されるように、横加速度差分値ΔLAは推定横加速度LA′の値の精度に依存する。特に、横加速度差分値ΔLAの「0」近傍では、推定横加速度LA′の値の精度の影響を受けやすい。このため、横加速度差分値ΔLAが「0」近傍の値であるときには、第2の分配ゲインG2の値を「0」として第1の分配ゲインG1を選択させることにより、適切な操舵反力を付与することに対するより高い信頼性を確保することができる。 By providing the dead zone where the value of the second distribution gain G2 is "0" near "0" of the lateral acceleration difference value ΔLA, the following effects can be obtained. That is, as shown in the above equation (D), the lateral acceleration difference value ΔLA depends on the accuracy of the value of the estimated lateral acceleration LA ′. In particular, the vicinity of the lateral acceleration difference value ΔLA of “0” is easily affected by the accuracy of the value of the estimated lateral acceleration LA ′. For this reason, when the lateral acceleration difference value ΔLA is a value near “0”, the value of the second distribution gain G2 is set to “0” and the first distribution gain G1 is selected, so that an appropriate steering reaction force can be obtained. Higher reliability for the application can be ensured.
ちなみに、前述のように所定値ΔLA0(不感帯)を設定するかどうかに関わらず、横加速度差分値ΔLAの増大に対する第2のばね反力トルクTsp2 *の使用比率(第2の分配ゲインG2)の変化特性についても、要求される仕様などによって適宜変更してもよい。たとえば横加速度差分値ΔLAの増大に対して、第2の分配ゲインG2が直線状に増大してもよいし階段状に増大してもよい。横加速度差分値ΔLAが増大する場合、横加速度差分値ΔLAが増大する前よりも第2のばね反力トルクTsp2 *の使用比率が増大すればよい。 Incidentally, irrespective of whether the predetermined value ΔLA 0 (dead zone) is set as described above, the usage ratio of the second spring reaction torque T sp2 * to the increase in the lateral acceleration difference value ΔLA (the second distribution gain G2 The change characteristic of ()) may be appropriately changed depending on the required specifications and the like. For example, as the lateral acceleration difference value ΔLA increases, the second distribution gain G2 may increase linearly or stepwise. When the lateral acceleration difference value ΔLA increases, the usage ratio of the second spring reaction force torque T sp2 * may be increased before the lateral acceleration difference value ΔLA increases.
<第2の実施の形態>
つぎに、操舵制御装置を車両の電動パワーステアリング装置に具体化した第2の実施の形態を説明する。本実施の形態は、基本的には図1〜図5に示される第1の実施の形態と同様の構成を有している。本例は、理想車両モデル72によるばね成分Tsp *の演算方法の点で第1の実施の形態と異なる。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment in which the steering control device is embodied as an electric power steering device for a vehicle will be described. This embodiment has basically the same configuration as the first embodiment shown in FIGS. This example differs from the first embodiment in the method of calculating the spring component T sp * by the
図7に示すように、アシスト指令値演算部51はラック軸力演算部64を有している。ラック軸力演算部64は、電流センサ45を通じて検出される三相各相の電流値I、およびトルクセンサ420を通じて検出される操舵トルクThに基づきラック軸力Tafを演算する。具体的には、ラック軸力演算部64は、電流値Iに基づきモータ31により発生されるアシストトルクを演算し、当該演算されるアシストトルクと操舵トルクThとを合算することによりラック軸力Tafを算出する。ラック軸力Tafとは基本的にはラック軸23の軸方向に加わる力をいうところ、ここではピニオンシャフト22cを回転させようとするトルクとして算出される。また、ラック軸力は、理想的には基本駆動トルクTp *と(=基本アシスト成分Ta1 *+操舵トルクTh)と同じ値となる。
As shown in FIG. 7, the assist command
図8に示すように、理想車両モデル72は、目標ピニオン角θp *、車速V、横加速度LAおよびヨーレートYRに加え、さらにラック軸力Tafを加味して基本駆動トルクTp *のばね成分Tsp *を演算する。理想車両モデル72は、第3の分配ゲイン演算部87および補間演算部88を有している。
As shown in FIG. 8, the
第3の分配ゲイン演算部87は、自身が持つ第3のゲインマップ93を使用して第3の分配ゲインG3を演算する。第3のゲインマップ93は、横加速度差分値ΔLAと第3の分配ゲインG3との関係を車速V(あるいは車速域)ごとに規定する三次元マップである。第3の分配ゲインG3は、先の補間演算部86により演算される基本駆動トルクTp *のばね成分Tsp *とラック軸力演算部64により演算されるラック軸力Tafとの使用比率を決定するために使用される。なお、説明の便宜上、以下の記載では先の補間演算部86により演算されるばね成分Tsp *の符号「Tsp *」を符号「Tsp3 *」と表記することにより、最終的に演算されるばね成分Tsp *と区別する。
The third
図9のグラフに示すように、横軸に横加速度差分値ΔLAを、縦軸に第3の分配ゲインG3をそれぞれプロットしたとき、第3のゲインマップ93はつぎのような特性を有する。すなわち、横加速度差分値ΔLAが大きくなるほど、また車速Vが速くなるほど第3の分配ゲインG3はより大きな値に設定される。逆に、横加速度差分値ΔLAが小さくなるほど、また車速Vが遅くなるほど第3の分配ゲインG3はより小さな値に設定される。第3の分配ゲインG3は、「0」〜「1」の範囲の値である。なお、第3のゲインマップ93は車速Vを加味しなくてもよい。
As shown in the graph of FIG. 9, when the lateral acceleration difference value ΔLA is plotted on the horizontal axis and the third distribution gain G3 is plotted on the vertical axis, the
補間演算部88は、第3の分配ゲイン演算部87により演算される第3の分配ゲインG3を使用して、先の補間演算部86により演算されるばね成分Tsp3 *とラック軸力演算部64により演算されるラック軸力Tafとの使用比率を決定し、当該使用比率に基づき基本駆動トルクTp *の最終的なばね成分Tsp *を演算する。当該最終的なばね成分Tsp *は、先の式(F)と同様の考え方に基づく次式(G)により求められる。
The
Tsp *=Tsp3 *・(1−G3)+Taf *・G3 …(G)
式(G)において、第3の分配ゲインG3は、「0」から「1」までの値に設定される。第3の分配ゲインG3が「0」であるとき、先の補間演算部86により演算されるばね成分Tsp3 *の使用比率が100%となる。第3の分配ゲインG3が「1」であるとき、ラック軸力Tafの使用比率が100%となる。第3の分配ゲインG3が「1」と「0」との間の値であるとき、先の補間演算部86により演算されるばね成分Tsp3 *とラック軸力Tafとは、それぞれ第3の分配ゲインG3の値に応じた所定の使用比率で足し合わされる。このようにして、第3の分配ゲインG3の値に応じて先の補間演算部86により演算されるばね成分Tsp3 *とラック軸力Tafとの使用比率が調節される。
T sp * = T sp3 * · (1-G3) + T af * · G3 (G)
In the equation (G), the third distribution gain G3 is set to a value from “0” to “1”. When the third distribution gain G3 is “0”, the usage ratio of the spring component T sp3 * calculated by the
本実施の形態によれば、以下の作用および効果を得ることができる。
前述の通り、たとえば車両が低摩擦路を走行しているとき、そのことを路面情報として運転者に操舵反力として伝えることが要求されることがある。この点、本例によれば、低摩擦路を走行しているとき、仮想的なラック軸力Tafを加味して基本駆動トルクTp *の最終的なばね成分Tsp *を演算することにより、運転者に路面情報を操舵反力としてより適切に伝えることが可能である。
According to the present embodiment, the following operations and effects can be obtained.
As described above, for example, when the vehicle is traveling on a low-friction road, it may be required to transmit the fact as road surface information to the driver as a steering reaction force. In this respect, according to this embodiment, when running on a low friction road, computing the basic drive torque T p * of the final spring component T sp * by adding a virtual rack axial force T af Accordingly, it is possible to more appropriately transmit the road surface information to the driver as the steering reaction force.
先の図9のグラフに示されるように、横加速度差分値ΔLAが大きくなるほど、第3の分配ゲインG3はより大きな値に設定される。このため、横加速度差分値ΔLAが大きくなるほど、ラック軸力Tafの使用比率はより大きく、先の補間演算部86により演算されるばね成分Tsp3 *の使用比率はより小さくなる。
As shown in the graph of FIG. 9, as the lateral acceleration difference value ΔLA increases, the third distribution gain G3 is set to a larger value. Therefore, the larger the lateral acceleration differential value DerutaLA, the use ratio of the rack axial force T af is greater, the spring component T sp3 * use ratio which is calculated by the previous
ここで、ばね成分Tsp3 *は路面状態あるいは車両挙動に応じてステアリングの剛性感と車両との一体感との調和を図る観点に基づき演算される。ラック軸力Tafは操舵機構20に付与される駆動力(=操舵トルクTh+電流値Iに基づくアシストトルク)として演算される。また、走行路の摩擦抵抗が小さくなるほど路面反力はより小さく、路面反力が小さくなるほど操舵トルクThはより小さく、操舵トルクThが小さくなるほどラック軸力Tafはより小さくなる。すなわち、ラック軸力Tafは路面反力が小さくなるほどより小さくなる。逆に、走行路の摩擦抵抗が大きくなるほど路面反力はより大きく、路面反力が大きくなるほど操舵トルクThはより大きく、操舵トルクThが大きくなるほどラック軸力Tafはより大きくなる。すなわち、ラック軸力Tafは路面反力が大きくなるほどより大きくなる。このように、ラック軸力Tafは仮想的にではあるものの路面反力(転舵輪26から操舵機構20への逆入力荷重)を反映する。
Here, the spring component T sp3 * is calculated based on the viewpoint of harmonizing the sense of rigidity of the steering and the sense of unity with the vehicle according to the road surface condition or the vehicle behavior. The rack axial force Taf is calculated as a driving force applied to the steering mechanism 20 (= steering torque Th + assist torque based on the current value I). Further, as the road surface reaction force frictional resistance of the road becomes smaller smaller, as the road surface reaction force is reduced steering torque T h is smaller, the rack shaft force T af as the steering torque T h is reduced becomes smaller. That is, the rack axial force T af becomes smaller as the road surface reaction force becomes smaller. Conversely, the road surface reaction force frictional resistance of the road is increased larger, the more the steering torque T h road surface reaction force is increased larger, the rack shaft force T af as the steering torque T h is increased becomes larger. That is, the rack axial force Taf increases as the road surface reaction force increases. Thus, the rack axial force T af reflects the road surface reaction force (reverse input load from the steered
このため、ラック軸力Tafの使用比率がより大きく、ばね成分Tsp3 *の使用比率がより小さく設定されることにより、補間演算部88により演算される最終的なばね成分Tsp *は、仮想的にではあるものの路面状態がより強く反映されたものとなる。路面状態がより強く反映された最終的なばね成分Tsp *を使用することにより、路面状態をこれに応じたより適切な操舵反力として運転者に認識させることができる。
Therefore, by setting the usage ratio of the rack axial force Taf to be larger and the usage ratio of the spring component Tsp3 * to be smaller, the final spring component Tsp * calculated by the
たとえば車両が低摩擦路を走行している場合、路面反力が小さくなるほど横加速度差分値ΔLAはより大きな値に、またラック軸力Tafはより小さな値になりやすいところ、当該ラック軸力Tafに応じて最終的なばね成分Tsp *の値もより小さくなる。そして、ばね成分Tsp *の値が減少するほど、減算値Tp **、ひいては目標ピニオン角θp *の値は増大する。また、目標ピニオン角θp *が増加する分、補正成分Ta2 *、アシスト指令値Ta *および電流指令値I*が大きくなる。そして電流指令値I*が大きくなる分、モータ31のモータトルク、ひいてはステアリングに印加される操舵補助力が増大する。すなわち、運転者がステアリングを通じて感じる操舵反力が減少する。運転者は、操舵反力が減少したことを手応えとして感じることにより、車両が低摩擦路を走行していることをより把握しやすくなる。
For example, if the vehicle is traveling on a low friction road, the lateral acceleration differential value ΔLA a larger value as the road surface reaction force is small, and the rack shaft force T af Where prone to a smaller value, the rack shaft force T The value of the final spring component T sp * also becomes smaller according to af . Then, as the value of the spring component T sp * decreases, the value of the subtraction value T p ** and , consequently, the value of the target pinion angle θ p * increase. Also, the minute the target pinion angle theta p * increases, the correction component T a2 *, the assist command value T a * and current command value I * increases. As the current command value I * increases, the motor torque of the
また、本例のようにラック軸力Tafを使用して目標ピニオン角θp *を演算する場合、つぎのようなことが懸念される。すなわち、ラック軸力Tafは、電流値Iに基づくアシストトルクと操舵トルクThとを合算することにより得られるものであるため、操舵機構20の粘性および慣性を含んでいる。このため、ラック軸力Tafは、転舵輪26からタイロッド25を通じてラック軸23に伝達される純粋な路面情報を反映したものではない。したがって、ラック軸力Tafを使用して目標ピニオン角θp *を演算する場合、操舵機構20の粘性および慣性の影響によって操舵感が低下することが懸念される。
Further, when the target pinion angle θ p * is calculated using the rack axial force T af as in this example, the following may be a concern. That is, the rack shaft force T af, because is obtained by summing the assist torque and the steering torque T h based on the current value I, which contains a viscosity and inertia of the
この点、本例では目標ピニオン角θp *を演算する場合、横加速度差分値ΔLAに応じて最終的なばね成分Tsp *におけるラック軸力Tafの使用比率を調節する。たとえば車両が平坦路をグリップ走行している場合、横加速度差分値ΔLAはより小さな値となる。本例では、目標ピニオン角θp *を演算する場合、横加速度差分値ΔLAの減少に応じて最終的なばね成分Tsp *におけるラック軸力Tafの使用比率を減少させる。このため、操舵感に対する操舵機構20の粘性および慣性などの影響が抑制される。したがって、車両が平坦路をグリップ走行しているとき、より適切な操舵感触を付与することができる。ひいては、車両挙動(横加速度差分値ΔLA)に現れる路面情報を運転者へ操舵反力としてより適切に伝えることができる。
In this regard, in this example, when calculating the target pinion angle θ p * , the usage ratio of the rack axial force T af in the final spring component T sp * is adjusted according to the lateral acceleration difference value ΔLA. For example, when the vehicle is gripping on a flat road, the lateral acceleration difference value ΔLA becomes a smaller value. In this example, when calculating the target pinion angle θ p * , the use ratio of the rack axial force T af in the final spring component T sp * is reduced according to the decrease in the lateral acceleration difference value ΔLA. Therefore, the influence of the viscosity and inertia of the
なお本例において、ラック軸力演算部64は、三相各相の電流値Iおよび操舵トルクThに基づきラック軸力Tafを演算したが、ヨーレートYRおよび横加速度LAに基づきラック軸力Tafを演算してもよい。また、目標ピニオン角演算部62は、ラック軸力演算部64により演算されるラック軸力Tafに代えて基本駆動トルクTp *を使用して目標ピニオン角θp *を演算してもよい。基本駆動トルクTp *もラック軸力を反映する値である。この場合、補間演算部88は、第3の分配ゲインG3を使用して、先の補間演算部86により演算されるばね成分Tsp3 *と基本駆動トルクTp *との使用比率を決定し、当該使用比率に基づき最終的なばね成分Tsp *を演算する。
In the present embodiment, the rack shaft
<第3の実施の形態>
つぎに、操舵制御装置を車両の電動パワーステアリング装置に具体化した第3の実施の形態を説明する。本例は、理想車両モデル72によるばね成分Tsp *の演算方法の点で第2の実施の形態と異なる。第2の実施の形態では、第1の分配ゲインG1および第2の分配ゲインG2のうち値の大きい方の分配ゲインGを使用して第1のばね反力トルクTsp1 *と第2のばね反力トルクTsp2 *との使用比率を調節したが、本例では第1の分配ゲインG1に基づき第1のばね反力トルクTsp1 *と第2のばね反力トルクTsp2 *との使用比率を調節する。本例では、理想車両モデル72がつぎのように構成されている。
<Third embodiment>
Next, a third embodiment in which the steering control device is embodied as an electric power steering device for a vehicle will be described. This example is different from the second embodiment in the method of calculating the spring component T sp * by the
図10に示すように、理想車両モデル72は第1の車両反力モデル81、第2の車両反力モデル82、第1の分配ゲイン演算部83、および2つの補間演算部86,88を有している。すなわち、理想車両モデル72は、先の図8に示される第2の分配ゲイン演算部84および最大値選択部85が割愛された構成を有している。第3の分配ゲイン演算部87は、先の式(D),(E)に基づき、横加速度差分値ΔLAを演算する。
As shown in FIG. 10, the
補間演算部86は、第1の分配ゲインG1を使用して、第1のばね反力トルクTsp1 *と第1のばね反力トルクTsp1 *との使用比率を決定し、当該使用比率に基づき基本駆動トルクTp *のばね成分Tsp3 *を演算する。補間演算部88は、第3の分配ゲインG3を使用して、補間演算部86により演算されるばね成分Tsp3 *とラック軸力演算部64により演算されるラック軸力Tafとの使用比率を決定し、当該使用比率に基づき基本駆動トルクTp *の最終的なばね成分Tsp *を演算する。
The
したがって、本実施の形態によれば第2の実施の形態と同様に運転者に路面状態を操舵反力としてより適切に伝えることができる。たとえば、車両が平坦な乾燥路をグリップ走行しているとき、その路面状態を剛性感に基づく、よりしっかりとした手応えを通じて運転者に伝えることができる。また、車両が低摩擦路を走行しているとき、ラック軸力Taf(路面反力)がより強く反映された操舵反力を通じて路面状態を運転者に伝えることができる。 Therefore, according to the present embodiment, the road surface condition can be more appropriately transmitted to the driver as the steering reaction force, as in the second embodiment. For example, when the vehicle is gripping on a flat dry road, the road surface condition can be transmitted to the driver through a firmer response based on a sense of rigidity. Further, when the vehicle is traveling on a low friction road, the road surface state can be transmitted to the driver through a steering reaction force in which the rack axial force T af (road surface reaction force) is more strongly reflected.
また、車両が低摩擦路を走行しているときには横加速度LAが発生しにくい。横加速度LAが小さいほどばね成分Tsp3 *における第1のばね反力トルクTsp1 *の使用比率が増大する。このため、車両が低摩擦路を走行しているとき、ばね成分Tsp3 *は第1のばね反力トルクTsp1 *を主としたものになりやすい。このばね成分Tsp3 *が最終的なばね成分Tsp *として使用される場合、運転者はより高い剛性感を手応えとして感じる。このため、操舵感触として本来、しっかりとした手応えを感じにくい低摩擦路において、しっかりとした手応えが得られることに対して運転者が違和感を覚えるおそれがある。 Further, when the vehicle is traveling on a low friction road, the lateral acceleration LA is less likely to occur. As the lateral acceleration LA decreases , the usage ratio of the first spring reaction torque T sp1 * in the spring component T sp3 * increases. Therefore, when the vehicle is traveling on a low friction road, the spring component Tsp3 * tends to be mainly the first spring reaction force torque Tsp1 * . When this spring component T sp3 * is used as the final spring component T sp * , the driver feels a higher sense of rigidity in response. For this reason, there is a possibility that the driver may feel uncomfortable with the fact that a firm response is obtained on a low friction road where it is originally difficult to feel a firm response as a steering feel.
この点、本例によれば、横加速度差分値ΔLAの増大に伴いラック軸力Tafの使用比率が増大する。このため、基本駆動トルクTp *の最終的なばね成分Tsp *はラック軸力Tafがより反映されたものとなる。この最終的なばね成分Tsp *を使用することにより、路面状態をこれに応じたより適切な操舵反力として運転者に伝えることができる。たとえば車両が低摩擦路を走行しているとき、第1のばね反力トルクTsp1 *を主としたばね成分Tsp3 *の使用比率はより減少される一方、ラック軸力Tafの使用比率はより増大される。このため、運転者は路面反力に応じた操舵反力を手応えとして感じる。 In this respect, according to the present embodiment, using the ratio of the rack axial force with an increase in lateral acceleration differential value ΔLA T af increases. Therefore, the final spring component T sp * of the basic drive torque T p * reflects the rack axial force T af more. By using the final spring component Tsp * , the road surface condition can be transmitted to the driver as a more appropriate steering reaction force corresponding to the road surface condition. For example, when the vehicle is traveling on a low friction road, the usage ratio of the spring component T sp3 * mainly based on the first spring reaction torque T sp1 * is further reduced, while the usage ratio of the rack axial force T af is reduced. Is further increased. For this reason, the driver feels the steering reaction force according to the road surface reaction force as a response.
なお、本実施の形態において、第1の分配ゲイン演算部83に代えて第2の分配ゲイン演算部84を設けてもよい。この場合、第2の分配ゲインG2に基づき第1のばね反力トルクTsp1 *と第2のばね反力トルクTsp2 *との使用比率が調節される。
In the present embodiment, a second
<第4の実施の形態>
つぎに、操舵制御装置を車両の電動パワーステアリング装置に具体化した第4の実施の形態を説明する。本例は、目標ピニオン角θp *(最終的なばね成分Tsp *)の演算に際して第2のばね反力トルクTsp2 *を加味しない点で第3の実施の形態と異なる。本例では、理想車両モデル72がつぎのように構成されている。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment in which the steering control device is embodied as an electric power steering device for a vehicle will be described. This embodiment differs from the third embodiment in that no consideration of the target pinion angle theta p * (final spring component T sp *) second spring reaction force torque T during operation of sp2 *. In this example, the
図11に示すように、理想車両モデル72は、第1の車両反力モデル81、第4の分配ゲイン演算部89、および補間演算部90を有している。
第4の分配ゲイン演算部89は、先の式(D),(E)に基づき、横加速度差分値ΔLAを演算する。第4の分配ゲイン演算部89は、自身が持つ第4のゲインマップ94を使用して第4の分配ゲインG4を演算する。第4のゲインマップ94は、横加速度差分値ΔLAと第4の分配ゲインG4との関係を車速V(あるいは車速域)ごとに規定する三次元マップである。第4の分配ゲインG4は、第1の車両反力モデル81により演算される第1のばね反力トルクTsp1 *とラック軸力演算部64により演算されるラック軸力Tafとの使用比率を決定するために使用される。
As shown in FIG. 11, the
The fourth
図12のグラフに示すように、横軸に横加速度差分値ΔLAを、縦軸に第4の分配ゲインG4をそれぞれプロットしたとき、第4のゲインマップ94はつぎのような特性を有する。すなわち、横加速度差分値ΔLAが大きくなるほど、また車速Vが速くなるほど第4の分配ゲインG4はより大きな値に設定される。逆に、横加速度差分値ΔLAが小さくなるほど、また車速Vが遅くなるほど第4の分配ゲインG4はより小さな値に設定される。第4の分配ゲインG4は、「0」〜「1」の範囲の値である。なお、第4のゲインマップ94は車速Vを加味しなくてもよい。
As shown in the graph of FIG. 12, when the lateral acceleration difference value ΔLA is plotted on the horizontal axis and the fourth distribution gain G4 is plotted on the vertical axis, the
補間演算部90は、第4の分配ゲイン演算部89により演算される第4の分配ゲインG4を使用して、第1の車両反力モデル81により演算される第1のばね反力トルクTsp1 *とラック軸力演算部64により演算されるラック軸力Tafとの使用比率を決定し、当該使用比率に基づき基本駆動トルクTp *の最終的なばね成分Tsp *を演算する。当該最終的なばね成分Tsp *は、先の式(F)と同様の考え方に基づく次式(H)により求められる。
The
Tsp *=Tsp1 *・(1−G4)+Taf *・G4 …(H)
式(H)において、第4の分配ゲインG4は、「0」から「1」までの値に設定される。第4の分配ゲインG4が「0」であるとき、第1のばね反力トルクTsp1 *の使用比率が100%となる。第4の分配ゲインG4が「1」であるとき、ラック軸力Tafの使用比率が100%となる。第4の分配ゲインG4が「1」と「0」との間の値であるとき、第1のばね反力トルクTsp1 *とラック軸力Tafとは、それぞれ第4の分配ゲインG4の値に応じた所定の使用比率で足し合わされる。このようにして、第4の分配ゲインG4の値に応じて第1のばね反力トルクTsp1 *とラック軸力Tafとの使用比率が調節される。
T sp * = T sp1 * · (1-G4) + T af * · G4 (H)
In the equation (H), the fourth distribution gain G4 is set to a value from “0” to “1”. When the fourth distribution gain G4 is “0”, the usage ratio of the first spring reaction torque T sp1 * becomes 100%. When the fourth distribution gain G4 is “1”, the usage ratio of the rack axial force T af becomes 100%. When the fourth distribution gain G4 is a value between “1” and “0”, the first spring reaction torque T sp1 * and the rack axial force T af are respectively equal to the fourth distribution gain G4. The values are added at a predetermined usage ratio according to the value. In this way, the use ratio of the first spring reaction force torque T sp1 * and the rack shaft force T af is adjusted according to the value of the fourth distribution gain G4.
したがって、本実施の形態によれば第3の実施の形態と同様に運転者に路面状態を操舵反力としてより適切に伝えることができる。たとえば車両が乾燥路をグリップ走行しているとき、横加速度差分値ΔLAがより小さな値になるため、基本駆動トルクTp *の最終的なばね成分Tsp *は第1のばね反力トルクTsp1 *を主としたものとなる。このため、運転者は剛性感を手応えとして感じる。また、車両が低摩擦路を走行しているとき、横加速度差分値ΔLAがより大きな値になるため、基本駆動トルクTp *の最終的なばね成分Tsp *はラック軸力Tafを主としたものとなる。このため、運転者は実際の路面状態に即したより小さな操舵反力を手応えとして感じる。 Therefore, according to the present embodiment, the road surface condition can be more appropriately transmitted to the driver as the steering reaction force, as in the third embodiment. For example, when the vehicle is a dry road grip running, since the lateral acceleration differential value ΔLA becomes a smaller value, the basic drive torque T p * of the final spring component T sp * first spring reaction torque T sp1 * is mainly used. For this reason, the driver feels a sense of rigidity in response. Further, when the vehicle is traveling on a low friction road, the lateral acceleration difference value ΔLA becomes a larger value. Therefore, the final spring component T sp * of the basic drive torque T p * mainly includes the rack axial force T af . And it will be. For this reason, the driver feels a smaller steering reaction force in response to the actual road surface condition as a response.
<第5の実施の形態>
つぎに、操舵制御装置を車両のステアバイワイヤ方式の操舵装置に具体化した第5の実施の形態を説明する。ステアバイワイヤとはステアリングホイールと転舵輪とを機械的に分離した操舵装置をいう。
<Fifth embodiment>
Next, a fifth embodiment in which the steering control device is embodied as a steer-by-wire steering device for a vehicle will be described. The steer-by-wire refers to a steering device in which a steering wheel and a steered wheel are mechanically separated.
図13に示すように、操舵装置100は、操舵反力を生成するための構成として、反力モータ101、回転角センサ102、および反力制御部103を有している。反力モータ101は、操舵反力の発生源である。反力モータ101のトルクは操舵反力としてステアリングシャフトに付与される。回転角センサ102は、反力モータ101の回転角θaを検出する。反力制御部103は、反力モータ101の通電制御を通じて操舵トルクThに応じた操舵反力を発生させる反力制御を実行する。
As shown in FIG. 13, the
また、操舵装置100は、転舵輪を転舵させるための動力である転舵力を生成するための構成として、転舵モータ104、回転角センサ105、および転舵制御部106を有している。転舵モータ104は転舵力の発生源である。転舵モータ104のトルクは転舵力としてピニオンシャフトを介して転舵軸に付与される。回転角センサ105は転舵モータ104の回転角θbを検出する。転舵制御部106は、転舵モータ104の通電制御を通じて転舵輪を操舵状態に応じて転舵させる転舵制御を実行する。
In addition, the
反力制御部103は、目標操舵反力演算部111、目標舵角演算部112、舵角演算部113、舵角フィードバック制御部114、加算器115、および通電制御部116を有している。
The reaction
目標操舵反力演算部111は、操舵トルクThに基づき目標操舵反力T*を演算する。なお、目標操舵反力演算部111は、車速Vを加味して目標操舵反力T*を演算してもよい。目標舵角演算部112は、目標操舵反力T*および操舵トルクThに基づきステアリングホイールの目標舵角θ*を演算する。舵角演算部113は、回転角センサ102を通じて検出される反力モータ101の回転角θaに基づきステアリングホイールの実際の舵角θsを演算する。舵角フィードバック制御部114は、実際の舵角θsを目標舵角θ*に追従させるべく舵角θsのフィードバック制御を通じて舵角補正量Tδを演算する。加算器115は、目標操舵反力T*に舵角補正量Tδを加算することにより最終的な目標操舵反力T*を算出する。通電制御部116は、最終的な目標操舵反力T*に応じた電力を反力モータ101へ供給する。これにより、反力モータ101は最終的な目標操舵反力T*に応じたトルクを発生する。運転者に対して路面反力に応じた適度な手応え感を与えることが可能である。
Target steering reaction force calculation unit 111 calculates the target steering reaction force T * based on the steering torque T h. Note that the target steering reaction force calculation unit 111 may calculate the target steering reaction force T * in consideration of the vehicle speed V. Target steering
転舵制御部106は、ピニオン角演算部117、ピニオン角フィードバック制御部118、および通電制御部119を有している。ピニオン角演算部117は、回転角センサ105を通じて検出される転舵モータ104の回転角θbに基づきピニオンシャフトの実際の回転角であるピニオン角θpを演算する。ピニオン角フィードバック制御部118は、目標舵角演算部112により演算される目標舵角θ*を目標ピニオン角として取り込む。ピニオン角フィードバック制御部118は、実際のピニオン角θpを目標舵角θ*に追従させるべくピニオン角θpのフィードバック制御を通じてピニオン角指令値Tθ *を演算する。通電制御部119は、ピニオン角指令値Tθ *に応じた電力を転舵モータ104へ供給する。これにより、転舵モータ104はピニオン角指令値Tθ *に応じた角度だけ回転する。すなわち、ステアリングホイールが操作された分だけ転舵輪は転舵する。
The turning
こうした操舵装置100の構成を前提として、先の第1〜第4の実施の形態における目標ピニオン角演算部62の演算機能が目標舵角演算部112に、またピニオン角フィードバック制御部63の演算機能が舵角フィードバック制御部114に適用することができる。ここではまず、操舵装置100に第1の実施の形態を適用した場合について説明する。
Assuming such a configuration of the
この場合、反力制御部103における目標舵角演算部112は、先の目標ピニオン角演算部62(図2参照)と同様の機能的な構成を有している。先の目標ピニオン角演算部62が基本アシスト成分Ta1 *を取り込むのに対し、本例の目標舵角演算部112は目標操舵反力T*を取り込む。目標舵角演算部112が操舵トルクTh、車速V、ヨーレートYR、および横加速度LAを取り込むことについては、先の目標ピニオン角演算部62と同じである。また、先の目標ピニオン角演算部62が目標ピニオン角θp *を演算するのに対し、本例の目標舵角演算部112は目標舵角θ*を演算する。取り込む信号の一部、および生成する信号が異なるだけであって、目標舵角演算部112の内部的な演算処理の内容は、先の目標ピニオン角演算部62と同じである。
In this case, the target steering
また、反力制御部103における舵角フィードバック制御部114は、先のピニオン角フィードバック制御部63と同様の機能を有している。先のピニオン角フィードバック制御部63がピニオン角θpのフィードバック制御の実行を通じて基本アシスト成分Ta1 *に対する補正成分Ta2 *を演算するのに対し、本例の舵角フィードバック制御部114は舵角θsのフィードバック制御の実行を通じて舵角補正量Tδを演算する。フィードバック制御の対象が異なるだけであって、舵角フィードバック制御部114の内部的な演算処理の内容は、先のピニオン角フィードバック制御部63と同じである。
The steering angle
さて、ステアバイワイヤ方式の操舵装置100では、ステアリングホイールと転舵輪とが機械的に分離されているため、タイヤからの路面反力(ラック軸力)が操舵反力としてステアリングホイールに直接伝わることがない。このため、路面の滑りやすさなどの路面情報がステアリングホイールに手応えとして伝わりにくい。
Now, in the
この点、操舵装置100に第1の実施の形態を適用する場合、たとえば車両が平坦な乾燥路をグリップ走行しているとき、横加速度LAの増大に伴い、ばね成分Tsp *における第2のばね反力トルクTsp2 *の使用比率が増大される一方、第1のばね反力トルクTsp1 *の使用比率が減少される。ここで、第1のばね反力トルクTsp1 *はステアリングの剛性感に寄与し、第2のばね反力トルクTsp2 *は車両との一体感に寄与する。このため、目標舵角θ*は、第2のばね反力トルクTsp2 *をより強く反映したものとなる。そして反力モータ101は、当該目標舵角θ*が反映されたトルクを操舵反力として発生させる。したがって、横加速度LAの増大に応じてステアリングの剛性感がより減少する一方、車両との一体感がより増大する。横加速度LAの大きさに応じた車両との一体感が得られる。
In this regard, when the first embodiment is applied to the
また、車両が圧雪路などの低摩擦路を走行しているとき、横加速度LAが生じにくい。また、横加速度差分値ΔLAの増大に伴い、ばね成分Tsp *における第2のばね反力トルクTsp2 *の使用比率が増大される一方、第1のばね反力トルクTsp1 *の使用比率が減少される。このため、ステアリングの剛性感に寄与する第1のばね反力トルクTsp1 *が目標舵角θ*に反映されにくい。反力モータ101は当該目標舵角θ*が反映されたトルクを操舵反力として発生させる。運転者は剛性感が減少したことを手応えとして感じることにより、本来的に操舵感触としてしっかりとした手応えを感じにくい低摩擦路を走行していることを認識しやすくなる。
Further, when the vehicle is traveling on a low friction road such as a snowy road, the lateral acceleration LA is less likely to occur. Further, as the lateral acceleration difference value ΔLA increases, the usage ratio of the second spring reaction torque T sp2 * in the spring component T sp * increases, while the usage ratio of the first spring reaction torque T sp1 * increases. Is reduced. For this reason, the first spring reaction torque T sp1 * , which contributes to the sense of rigidity of the steering, is not easily reflected on the target steering angle θ * . The
つぎに、第2〜第4の実施の形態のいずれか一を本例の操舵装置100に適用する場合について説明する。
この場合、図13に示されるように、反力制御部103にラック軸力演算部64を設ける。目標舵角演算部112は、ラック軸力演算部64により演算されるラック軸力Tafを加味して目標舵角θ*を演算する。そして、車両が低摩擦路を走行しているとき、横加速度差分値ΔLAの増大に伴いばね成分Tsp *におけるラック軸力Tafの使用比率が増大される。このため、目標舵角θ*は、ラック軸力Tafをより強く反映したものとなる。したがって、反力モータ101はラック軸力Tafをより強く反映したトルクを操舵反力として発生させる。このため、運転者は車両が滑りやすい低摩擦路を走行していることを操舵反力として認識しやすくなる。
Next, a case in which any one of the second to fourth embodiments is applied to the
In this case, as shown in FIG. 13, the reaction
以上のように、操舵装置100に第1〜第5の実施の形態のいずれの形態を適用する場合であれ、反力モータ101を通じてラック軸力Taf(路面反力)に応じた操舵反力をステアリングに付与することができる。このため、運転者に路面状態を操舵反力としてより適切に伝えることができる。
As described above, regardless of whether any of the first to fifth embodiments is applied to the
<他の実施の形態>
なお、各実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・第1〜第4の実施の形態では、トルクセンサ420はコラムシャフト22aに設けたが、インターミディエイトシャフト22bあるいはピニオンシャフト22cに設けてもよい。操舵トルクThが検出できるのであれば、操舵機構20の適宜の箇所に設けることが可能である。
<Other embodiments>
In addition, each embodiment may be modified and implemented as follows.
In the first to fourth embodiments, the
・第1〜第4の実施の形態では、ピニオン角フィードバック制御部63において、ピニオン角θpに対してPID制御を行うようにしたが、PI制御を行ってもよい。第5の実施の形態における舵角フィードバック制御部114についても同様である。
· In the first to fourth embodiments, the pinion angle
・第1〜第4の実施の形態では、転舵輪26,26の転舵角θtaに対応するピニオン角θpについてフィードバック制御を行うようにしたが、インターミディエイトシャフト22bの回転角についてフィードバック制御を行うようにしてもよい。また、モータ31の出力軸の回転角についてフィードバック制御を行ってもよい。インターミディエイトシャフト22bおよびモータ31の出力軸の回転角は、いずれも転舵角θtaを反映する値であるため、これら回転角のフィードバック制御を通じて、間接的に転舵角θtaのフィードバック制御を行うことができる。また、転舵輪26,26の転舵角θtaを検出し、この転舵角θtaに対して直接フィードバック制御を行うようにしてもよい。この場合、目標ピニオン角演算部62は目標転舵角演算部として機能し、ピニオン角フィードバック制御部63は転舵角フィードバック制御部として機能する。同様に、第5の実施の形態では、舵角θsのフィードバック制御を行うようにしたが、反力モータ101の回転角θaのフィードバック制御を行ってもよい。
· In the first to fourth embodiments have to perform a feedback control for the pinion angle theta p corresponding to the turning angle theta ta of the steered
・第1〜第4の実施の形態では、理想EPSモデル71は、基本アシスト成分Ta1 *および操舵トルクThの総和に基づいて目標ピニオン角θp *(理想的なピニオン角)を求めるようにしたが、操舵トルクThのみに基づいて目標ピニオン角θp *を求めるようにしてもよい。
· In the first to fourth embodiments, the
・第1〜第4の実施の形態では、基本アシスト成分演算部61は、操舵トルクThおよび車速Vに基づいて基本アシスト成分Ta1 *を求めるようにしたが、操舵トルクThのみに基づいて基本アシスト成分Ta1 *を求めるようにしてもよい。また、基本アシスト成分演算部61は、位相補償制御およびトルク微分制御の少なくとも一方の制御を実行するようにしてもよい。位相補償制御は、アシスト勾配に基づいてトルクセンサ420により検出される操舵トルクThの位相を変化させてもよい。トルク微分制御は、基本アシスト成分Ta1 *の微分値が大きいほど基本アシスト成分Ta1 *の値を大きくすることが望ましい。
· In the first to fourth embodiments, the basic assist
・第1〜第4の実施の形態では、コラムシャフト22aに操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置10を例に挙げたが、たとえばピニオンシャフト22cあるいはラック軸23に操舵補助力を付与するタイプの電動パワーステアリング装置に具体化してもよい。
In the first to fourth embodiments, the electric
10…電動パワーステアリング装置、20…操舵機構、21…ステアリングホイール(回転体)、22c…ピニオンシャフト(回転体)、23…ラック軸(転舵軸)、26…転舵輪、31…モータ、42…マイクロコンピュータ(操舵制御装置)、61…基本アシスト成分演算部(第1の演算部)、62…第2の演算部を構成する目標ピニオン角演算部、63…第2の演算部を構成するピニオン角フィードバック制御部、440…横加速度センサ、LA…横加速度(実横加速度、路面反力が反映される状態量)、LA′…推定横加速度、ΔLA…横加速度差分値、I…電流値、YR…ヨーレート(路面反力および車両挙動が反映される状態量)、Ta *…アシスト指令値、Ta1 *…基本アシスト成分(基礎成分)、Ta2 *…補正成分(基礎成分に対する補償成分)、Th…操舵トルク、Tp *…基本駆動トルク、Tsp *…ばね成分(第1の成分と第2の成分との加算値、基礎成分に対する補正値)、Tsp1 *…第1の補正ばね反力トルク(第1の反力成分)、Tsp2 *…第2の補正ばね反力トルク(第2の反力成分、第2の成分)、Taf *…ラック軸力(第2の成分)、Tsp3 *…ばね成分(第1の成分)、V…車速(車両挙動が反映される状態量)、θp…ピニオン角(実際の回転角)、θp *…目標ピニオン角(目標回転角)、θs…舵角(実際の回転角)、θp *…目標舵角(目標回転角)。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
少なくとも操舵トルクに応じて前記アシスト指令値の基礎成分を演算する第1の演算部と、
ステアリング操作を通じて回転する回転体の実際の回転角を、前記基礎成分に従って算出される目標回転角に一致させるフィードバック制御を通じて前記基礎成分に対する補償成分を演算する第2の演算部と、を備え、
前記第2の演算部は、少なくとも前記目標回転角に基づく第1の成分、および車両挙動または路面状態が反映される状態量に基づく第2の成分を演算するとともに、前記第1の成分と前記第2の成分との加算値に基づいて補正される前記基礎成分に従って前記目標回転角を算出することを前提として、
前記第2の演算部は、車両挙動または路面状態が反映される状態量に基づく推定横加速度と車載センサを通じて検出される実横加速度との差である横加速度差分値が増大する場合、前記横加速度差分値が増大する前よりも前記第2の成分の使用比率を増大させる演算機能部分を有している操舵制御装置。 A steering control device that controls a motor that is a source of a driving force applied to a steering mechanism of a vehicle based on an assist command value calculated according to a steering operation,
A first calculation unit that calculates a basic component of the assist command value according to at least a steering torque;
A second calculation unit that calculates a compensation component for the basic component through feedback control that matches an actual rotation angle of the rotating body that rotates through the steering operation with a target rotation angle calculated according to the basic component,
The second calculation unit calculates at least a first component based on the target rotation angle and a second component based on a state quantity reflecting vehicle behavior or a road surface state, and calculates the first component and the Assuming that the target rotation angle is calculated in accordance with the base component corrected based on the added value with the second component,
The second arithmetic unit is configured to, when a lateral acceleration difference value that is a difference between an estimated lateral acceleration based on a state quantity reflecting a vehicle behavior or a road surface state and an actual lateral acceleration detected through an on-vehicle sensor increases, A steering control device having a calculation function part for increasing the use ratio of the second component before the acceleration difference value increases.
前記第2の演算部は、前記横加速度差分値が増大するほど前記第2の成分の使用比率を増大させる操舵制御装置。 The steering control device according to claim 1,
The steering control device, wherein the second calculation unit increases a usage ratio of the second component as the lateral acceleration difference value increases.
前記操舵機構は、ステアリング操作に連動して回転するピニオンシャフト、および前記ピニオンシャフトに連動して転舵輪を転舵させる転舵軸を有し、
前記第2の成分は、前記モータに供給される電流の値、および前記操舵トルクに基づき算出されるラック軸力である操舵制御装置。 In the steering control device according to claim 1 or 2,
The steering mechanism has a pinion shaft that rotates in conjunction with a steering operation, and a steered shaft that steers steered wheels in conjunction with the pinion shaft,
The steering control device, wherein the second component is a value of a current supplied to the motor and a rack axial force calculated based on the steering torque.
前記第2の演算部は、前記目標回転角に基づく第1の反力成分、ならびに車両挙動が反映される状態量であるヨーレートおよび横加速度に基づく第2の反力成分を実横加速度に応じて決まる使用比率で合算することにより前記第1の成分を演算することを前提として、
前記第2の演算部は、前記実横加速度が増大するほど前記第2の反力成分の使用比率を増大させる操舵制御装置。 In the steering control device according to any one of claims 1 to 3,
The second calculation unit calculates a first reaction force component based on the target rotation angle and a second reaction force component based on a yaw rate and a lateral acceleration, which are state quantities reflecting vehicle behavior, according to an actual lateral acceleration. Assuming that the first component is calculated by summing at the usage ratio determined by
The steering control device, wherein the second calculation unit increases a use ratio of the second reaction force component as the actual lateral acceleration increases.
前記第2の演算部は、前記目標回転角に基づく第1の反力成分ならびに車両挙動が反映される状態量であるヨーレートおよび横加速度に基づく第2の反力成分を前記実横加速度または前記横加速度差分値に応じて決まる使用比率で合算することにより前記第1の成分を演算することを前提として、
前記第2の演算部は、前記実横加速度の増大傾向および前記横加速度差分値の増大傾向のうち増大傾向がより大きい前記実横加速度または前記横加速度差分値が増大するほど前記第2の反力成分の使用比率を増大させる操舵制御装置。 In the steering control device according to any one of claims 1 to 3,
The second calculation unit calculates a first reaction force component based on the target rotation angle and a second reaction force component based on a yaw rate and a lateral acceleration, which are state quantities reflecting vehicle behavior, as the actual lateral acceleration or the actual reaction. Assuming that the first component is calculated by summing at the use ratio determined according to the lateral acceleration difference value,
The second calculating unit is configured to increase the actual lateral acceleration or the lateral acceleration difference value as the actual lateral acceleration or the lateral acceleration difference value increases, of the increasing tendency of the actual lateral acceleration and the increasing tendency of the lateral acceleration difference value. A steering control device that increases the usage ratio of force components.
前記第2の演算部は、前記第1の成分として前記目標回転角に基づく第1の反力成分を演算するとともに、前記第2の成分として車両挙動が反映される状態量であるヨーレートおよび横加速度に基づく第2の反力成分を演算し、前記第1の反力成分と第2の反力成分とを前記実横加速度または前記横加速度差分値に応じて決まる使用比率で合算することにより前記基礎成分に対する補正値としてのばね成分を演算することを前提として、
前記第2の演算部は、前記実横加速度の増大傾向および前記横加速度差分値の増大傾向のうち増大傾向がより大きい前記実横加速度または前記横加速度差分値が増大するほど前記第2の反力成分の使用比率を増大させる操舵制御装置。 In the steering control device according to claim 1 or 2,
The second calculating unit calculates a first reaction force component based on the target rotation angle as the first component, and also calculates a yaw rate and a lateral amount, which are state quantities reflecting vehicle behavior, as the second component. By calculating a second reaction force component based on the acceleration, and summing the first reaction force component and the second reaction force component at a use ratio determined according to the actual lateral acceleration or the lateral acceleration difference value, Assuming that a spring component as a correction value for the basic component is calculated,
The second calculating unit is configured to increase the actual lateral acceleration or the lateral acceleration difference value as the actual lateral acceleration or the lateral acceleration difference value increases, of the increasing tendency of the actual lateral acceleration and the increasing tendency of the lateral acceleration difference value. A steering control device that increases the usage ratio of force components.
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