JP6900877B2 - ステアバイワイヤシステム - Google Patents
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前記ステアバイワイヤシステムは、
前記車両の車輪を転舵する転舵装置と、
ステアリングホイールに付与される操舵反力を制御する操舵反力制御装置と
を備える。
前記操舵反力制御装置は、異なるパラメータを用いて複数種類の軸力を算出し、前記複数種類の軸力に基づいて最終軸力を算出し、前記最終軸力に相当する前記操舵反力を発生させる。
前記複数種類の軸力は、
前記車輪の転舵角又はステアリングホイールの操舵角に基づいて算出される基本軸力と、
アンダーステア時に前記基本軸力よりも小さくなるアンダー軸力と、
を含む。
前記操舵反力制御装置は、アンダーステア時の前記基本軸力と前記アンダー軸力との差を反映したアンダーステア度を算出し、前記アンダーステア度に応じた分だけアンダーステア時の前記最終軸力を前記基本軸力よりも減少させる。
前記ステアバイワイヤシステムは、
前記車両の車輪を転舵する転舵装置と、
ステアリングホイールに付与される操舵反力を制御する操舵反力制御装置と
を備える。
前記操舵反力制御装置は、異なるパラメータを用いて複数種類の軸力を算出し、前記複数種類の軸力に基づいて最終軸力を算出し、前記最終軸力に相当する前記操舵反力を発生させる。
前記複数種類の軸力は、
前記車輪の転舵角又はステアリングホイールの操舵角に基づいて算出される基本軸力と、
オーバーステア時に前記基本軸力よりも大きくなるオーバー軸力と、
を含む。
前記操舵反力制御装置は、オーバーステア時の前記基本軸力と前記オーバー軸力との差を反映したオーバーステア度を算出し、前記オーバーステア度に応じた分だけオーバーステア時の前記最終軸力を前記基本軸力よりも増加させる。
図1は、本実施の形態に係るステアバイワイヤシステム1の構成例を概略的に示すブロック図である。ステアバイワイヤシステム1は、車両に搭載されており、ステアバイワイヤ方式で車両の車輪WH(転舵輪)を転舵する。図1に示されるように、ステアバイワイヤシステム1は、ステアリングホイール10、ステアリングシャフト20、反力発生装置30、転舵装置40、センサ群51〜58、及び制御装置100を備えている。
ドライバの操舵フィーリングの観点から、操舵反力は、路面から車輪WHを通して転舵軸45に印加される反力を考慮して決定されることが好ましい。以下の説明において、転舵軸45に印加される反力に相当するパラメータ(成分)は、「軸力」と呼ばれる。本実施の形態に係る操舵反力制御では、異なるパラメータに基づく“複数種類の軸力”が考慮される。それら複数種類の軸力の次元は統一される。以下に示される例においては、複数種類の軸力の次元として、横加速度Gyの次元[m/s2]が用いられる。
第1軸力AF1は、転舵角θ[deg]と車速V[m/s]に基づいて算出される。例えば、第1軸力AF1は、次の式(1)で表される。
第2軸力AF2は、ヨーレートγ[rad/s]と車速V[m/s]に基づいて算出される。例えば、第2軸力AF2は、次の式(8)で表される。
第3軸力AF3は、横加速度Gy[m/s2]に基づいて算出される。例えば、第3軸力AF3は、次の式(9)で表される。
第4軸力AF4は、横加速度Gy[m/s2]とヨーレートγ[rad/s]に基づいて算出される。例えば、第4軸力AF4は、次の式(10)で表される。
第5軸力AF5は、転舵モータ41を駆動する転舵電流Im[A]に基づいて算出される。例えば、第5軸力AF5は、次の式(11)で表される。
基本軸力AF_Bは、目標操舵反力を決定する際のベースとなる軸力である。本実施の形態によれば、上記の第1軸力AF1が、基本軸力AF_Bとして用いられる。上述の通り、第1軸力AF1は、転舵角θ(ハンドル角MA)に応じて変化し、転舵角θ(ハンドル角MA)が大きくなるにつれて増加する。このような第1軸力AF1は、ビルドアップ感(転舵角θあるいはハンドル角MAが増えるにつれて、手ごたえも増える感覚)の再現に適している。
アンダー軸力AF_Uは、アンダーステア時に基本軸力AF_Bよりも小さくなる性質を有する軸力である。尚、特に断りのない限り、本明細書における大小関係は、絶対値の大小関係を意味する。例えば、アンダー軸力AF_Uが基本軸力AF_Bよりも小さいとは、アンダー軸力AF_Uの絶対値が基本軸力AF_Bの絶対値よりも小さいことを意味する。
オーバー軸力AF_Oは、オーバーステア時に基本軸力AF_Bよりも大きくなる性質を有する軸力である。図4は、オーバー軸力AF_Oを説明するための概念図である。図4のフォーマットは、図2、3のフォーマットと同じである。ヨーレートγに基づいて算出される第2軸力AF2及び第4軸力AF4は、オーバーステア(OS)状態において基本軸力AF_Bよりも大きくなるという性質を有している。つまり、第2軸力AF2及び第4軸力AF4は、オーバー軸力AF_Oである。本実施の形態では、第2軸力AF2と第4軸力AF4のうち少なくとも1つが、オーバー軸力AF_Oとして用いられる。
3−1.機能構成
図5は、本実施の形態に係る操舵反力制御装置100R(制御装置100)の機能構成を示すブロック図である。操舵反力制御装置100Rは、機能ブロックとして、センサ情報取得部110、軸力算出部120、状態判定部130、最終軸力算出部140、及びアクチュエータ制御部150を備えている。
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、基本軸力AF_B、アンダー軸力AF_U、及びオーバー軸力AF_Oを含む複数種類の軸力が算出される。それら基本軸力AF_B、アンダー軸力AF_U、及びオーバー軸力AF_Oを対比することによって、アンダーステアやオーバーステアを容易に検知し、アンダーステア度DUSやオーバーステア度DOSを容易に算出することができる。
以下、本実施の形態に係る操舵反力制御における最終軸力AF_Fの算出に関するいくつかの例を説明する。
図6は、第1の例を示す概念図である。まず、図6中のブロック200について説明する。操舵反力制御装置100Rは、基本軸力AF_Bとアンダー軸力AF_Uの差分δUを算出する。差分δUは、次の式(12)で表される。
δU=|AF_B|−|AF_U|
AF_T=GB1×AF_B+GU×AF_U
δO=|AF_O|−|AF_B|
AF_F=GB2×AF_T+GO×AF_O
常用域の場合、アンダーステア度DUS及びオーバーステア度DOSは共に0である。第1基本軸力ゲインGB1が1となり、アンダー軸力ゲインGUが0となるため、仮軸力AF_Tは、基本軸力AF_Bと等しくなる(AF_T=AF_B)。更に、第2基本軸力ゲインGB2が1となり、オーバー軸力ゲインGOが0となるため、最終軸力AF_Fは、仮軸力AF_T、すなわち、基本軸力AF_Bと等しくなる(AF_F=AF_B)。基本軸力AF_Bが最終軸力AF_Fとして用いられることにより、適度なビルドアップ感が再現される。
アンダーステア時、オーバーステア度DOSは0である。第2基本軸力ゲインGB2が1となり、オーバー軸力ゲインGOが0となるため、最終軸力AF_Fは、仮軸力AF_Tと等しくなる(AF_F=AF_T)。その仮軸力AF_Tは、上記式(13)で表される。アンダーステア度DUSが強くなるにつれて、第1基本軸力ゲインGB1は減少する一方で、アンダー軸力ゲインGUは増加する。また、アンダーステア時のアンダー軸力AF_Uは、基本軸力AF_Bよりも小さい。結果として、算出される最終軸力AF_Fは、基本軸力AF_Bよりも小さくなる(AF_F<AF_B)。最終軸力AF_Fを基本軸力AF_Bよりも減らすことにより、操舵反力が抑制され、アンダーステア時の“舵力抜け感”が再現される。
オーバーステア時、アンダーステア度DUSは0である。第1基本軸力ゲインGB1が1となり、アンダー軸力ゲインGUが0となるため、仮軸力AF_Tは、基本軸力AF_Bと等しくなる(AF_T=AF_B)。従って、上記式(15)は、次の式(16)となる。
AF_F=GB2×AF_B+GO×AF_O
図7は、第2の例を示す概念図である。第2の例では、図6中のブロック200(アンダーステアに関連する処理)の変形例を説明する。差分δUは、第1の例と同じであり、上記式(12)で表される。第2の例では、この差分δUそのものがアンダーステア度DUSに相当し(DUS=δU)、差分δUの算出が状態判定部130の処理に相当する。
図8は、第3の例を示す概念図である。第3の例は、基本軸力AF_Bと共に、第2軸力AF2あるいは第4軸力AF4が用いられる。上述の通り、第2軸力AF2及び第4軸力AF4は、アンダー軸力AF_Uとオーバー軸力AF_Oの両方の性質を有している。そのような性質を有する第2軸力AF2あるいは第4軸力AF4を利用することによって、以下に説明されるように、処理を簡略化することが可能となる。
δ=AF_B−AF2
AF_F=AF_B−OFF
常用域の場合、差分δは0であり、オフセットOFFは0である。従って、最終軸力AF_Fは、基本軸力AF_Bと等しくなる(AF_F=AF_B)。基本軸力AF_Bが最終軸力AF_Fとして用いられることにより、適度なビルドアップ感が再現される。
アンダーステア時、オフセットOFFは、正のオフセットOFF_Pとなる。従って、最終軸力AF_Fは、オフセットOFF_Pの分(第1オフセット量)だけ、基本軸力AF_Bよりも小さくなる(AF_F<AF_B)。差分δ(アンダーステア度DUS)が大きくなるにつれて、第1オフセット量も増加する。最終軸力AF_Fを基本軸力AF_Bよりも減らすことにより、操舵反力が抑制され、アンダーステア時の“舵力抜け感”が再現される。
オーバーステア時、オフセットOFFは、負のオフセットOFF_Nとなる。従って、最終軸力AF_Fは、オフセットOFF_Nの絶対値(第2オフセット量)だけ、基本軸力AF_Bよりも大きくなる(AF_F>AF_B)。差分δ(オーバーステア度DOS)が大きくなるにつれて、第2オフセット量も増加する。最終軸力AF_Fを基本軸力AF_Bよりも増やすことにより、操舵反力が増大し、カウンタステア操作が適切にアシストされる。
図1に示される転舵装置40において、転舵モータ41の回転を転舵軸45に伝達する際の摩擦が増える状況がある。一例として、転舵モータ41の回転を転舵軸45に伝達するために、ボールねじが使用される場合を考える。低温条件下では、ボールねじのグリスの粘度が高くなり、摩擦が増えてしまう。
10 ステアリングホイール(ハンドル)
20 ステアリングシャフト
30 反力発生装置
40 転舵装置
51 ハンドル角センサ
52 操舵トルクセンサ
53 回転角センサ
54 回転角センサ
55 転舵電流センサ
56 車速センサ
57 ヨーレートセンサ
58 横加速度センサ
100 制御装置
100R 操舵反力制御装置
110 センサ情報取得部
120 軸力算出部
130 状態判定部
140 最終軸力算出部
150 アクチュエータ制御部
AF_B 基本軸力
AF_F 最終軸力
AF_O オーバー軸力
AF_U アンダー軸力
WH 車輪(転舵輪)
Claims (9)
- 車両に搭載されるステアバイワイヤシステムであって、
前記車両の車輪を転舵する転舵装置と、
ステアリングホイールに付与される操舵反力を制御する操舵反力制御装置と
を備え、
前記操舵反力制御装置は、異なるパラメータを用いて複数種類の軸力を算出し、前記複数種類の軸力に基づいて最終軸力を算出し、前記最終軸力に相当する前記操舵反力を発生させ、
前記複数種類の軸力は、
前記車輪の転舵角又はステアリングホイールの操舵角に基づいて算出される基本軸力と、
アンダーステア時に前記基本軸力よりも小さくなるアンダー軸力と、
オーバーステア時に前記基本軸力よりも大きくなるオーバー軸力と
を含み、
前記操舵反力制御装置は、
アンダーステア時の前記基本軸力と前記アンダー軸力との差を反映したアンダーステア度を算出し、前記アンダーステア度に応じた分だけアンダーステア時の前記最終軸力を前記基本軸力よりも減少させ、
オーバーステア時の前記基本軸力と前記オーバー軸力との差を反映したオーバーステア度を算出し、前記オーバーステア度に応じた分だけオーバーステア時の前記最終軸力を前記基本軸力よりも増加させる
ステアバイワイヤシステム。 - 請求項1に記載のステアバイワイヤシステムであって、
前記操舵反力制御装置は、前記基本軸力と第1基本軸力ゲインとの積と前記アンダー軸力とアンダー軸力ゲインとの積との和に基づいて、アンダーステア時の前記最終軸力を算出し、
前記操舵反力制御装置は、前記アンダーステア度が強くなるにつれて、前記第1基本軸力ゲインを減らし、前記アンダー軸力ゲインを増やす
ステアバイワイヤシステム。 - 請求項1に記載のステアバイワイヤシステムであって、
記操舵反力制御装置は、前記基本軸力に1以下の補正ゲインを乗ずることによって、アンダーステア時の前記最終軸力を算出し、
前記操舵反力制御装置は、前記アンダーステア度が強くなるにつれて、前記補正ゲインを減らす
ステアバイワイヤシステム。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載のステアバイワイヤシステムであって、
前記転舵装置は、転舵軸を介して前記車輪につながる転舵モータを含み、
前記複数種類の軸力は、前記転舵モータを駆動する転舵電流に基づいて算出される早期変化軸力を含み、
前記アンダー軸力として、前記早期変化軸力が用いられる
ステアバイワイヤシステム。 - 請求項1に記載のステアバイワイヤシステムであって、
前記操舵反力制御装置は、前記基本軸力と第2基本軸力ゲインとの積と前記オーバー軸力とオーバー軸力ゲインとの積との和に基づいて、オーバーステア時の前記最終軸力を算出し、
前記操舵反力制御装置は、前記オーバーステア度が強くなるにつれて、前記第2基本軸力ゲインを減らし、前記オーバー軸力ゲインを増やす
ステアバイワイヤシステム。 - 車両に搭載されるステアバイワイヤシステムであって、
前記車両の車輪を転舵する転舵装置と、
ステアリングホイールに付与される操舵反力を制御する操舵反力制御装置と
を備え、
前記操舵反力制御装置は、異なるパラメータを用いて複数種類の軸力を算出し、前記複数種類の軸力に基づいて最終軸力を算出し、前記最終軸力に相当する前記操舵反力を発生させ、
前記複数種類の軸力は、
前記車輪の転舵角又はステアリングホイールの操舵角に基づいて算出される基本軸力と、
アンダーステア時に前記基本軸力よりも小さくなるアンダー軸力と、
を含み、
前記操舵反力制御装置は、アンダーステア時の前記基本軸力と前記アンダー軸力との差を反映したアンダーステア度を算出し、前記アンダーステア度に応じた分だけアンダーステア時の前記最終軸力を前記基本軸力よりも減少させ、
前記操舵反力制御装置は、前記基本軸力から第1オフセット量を減ずることによって、アンダーステア時の前記最終軸力を算出し、
前記操舵反力制御装置は、前記アンダーステア度が強くなるにつれて前記第1オフセット量を増やす
ステアバイワイヤシステム。 - 請求項6に記載のステアバイワイヤシステムであって、
前記操舵反力制御装置は、前記基本軸力に第2オフセット量を加えることによって、オーバーステア時の前記最終軸力を算出し、
前記複数種類の軸力は、更に、オーバーステア時に前記基本軸力よりも大きくなるオーバー軸力を含み、
前記操舵反力制御装置は、前記基本軸力と前記オーバー軸力との差を反映したオーバーステア度を算出し、前記オーバーステア度が強くなるにつれて前記第2オフセット量を増やす
ステアバイワイヤシステム。 - 車両に搭載されるステアバイワイヤシステムであって、
前記車両の車輪を転舵する転舵装置と、
ステアリングホイールに付与される操舵反力を制御する操舵反力制御装置と
を備え、
前記操舵反力制御装置は、異なるパラメータを用いて複数種類の軸力を算出し、前記複数種類の軸力に基づいて最終軸力を算出し、前記最終軸力に相当する前記操舵反力を発生させ、
前記複数種類の軸力は、
前記車輪の転舵角又はステアリングホイールの操舵角に基づいて算出される基本軸力と、
オーバーステア時に前記基本軸力よりも大きくなるオーバー軸力と、
を含み、
前記操舵反力制御装置は、オーバーステア時の前記基本軸力と前記オーバー軸力との差を反映したオーバーステア度を算出し、前記オーバーステア度に応じた分だけオーバーステア時の前記最終軸力を前記基本軸力よりも増加させる
ステアバイワイヤシステム。 - 請求項8に記載のステアバイワイヤシステムであって、
前記操舵反力制御装置は、前記基本軸力と基本軸力ゲインとの積と前記オーバー軸力とオーバー軸力ゲインとの積との和に基づいて、オーバーステア時の前記最終軸力を算出し、
前記操舵反力制御装置は、前記オーバーステア度が強くなるにつれて、前記基本軸力ゲインを減らし、前記オーバー軸力ゲインを増やす
ステアバイワイヤシステム。
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