JP7792276B2 - 転舵制御装置 - Google Patents
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Description
1.操舵角と転舵角との関係を変更可能な操舵系を備える車両に適用され、前記操舵角は、ステアリングホイールの回転角度であり、前記転舵角は、前記車両の転舵輪の切れ角であり、操作変数算出処理、選択処理、操作処理、徐変処理、および操作量算出処理を実行するように構成され、前記操作変数算出処理は、制御用車速を入力として、前記操舵系の操作量を定めるための操作変数の値を可変設定する処理であり、前記操作量は、前記転舵角を制御するための量であり、前記選択処理は、複数の制御用車速のうちの前記操作変数算出処理の入力となる制御用車速を選択する処理であり、前記操作処理は、前記操作量に応じて前記操舵系を操作する処理であり、前記徐変処理は、前記選択処理によって選択される前記制御用車速が変更される場合、前記変更に伴う前記制御用車速の値の変化に起因した前記操作変数の値の変化を徐変する処理であり、前記操作量算出処理は、前記徐変処理によって徐変された前記操作変数の値を入力として前記操作量を算出する処理である転舵制御装置である。
10.前記徐変処理は、前記変更後の前記制御用車速に応じて前記操作変数算出処理が出力する前記目標転舵角を補正する処理を含む上記9記載の転舵制御装置である。
11.前記徐変処理は、前記選択処理によって前記制御用車速が変更される場合、前記操作変数算出処理が前記目標転舵角を算出するために用いる前記制御用車速を前記変更前の前記制御用車速から前記変更後の前記制御用車速へと徐々に変化させる処理を含む上記9記載の転舵制御装置である。
以下、転舵制御装置の第1実施形態を図面に従って説明する。
「前提構成」
図1に示すように、車両の操舵装置10は、ステアバイワイヤ式の操舵装置である。操舵装置10は、反力アクチュエータArと、転舵アクチュエータAtとを備えている。本実施形態の操舵装置10は、ステアリングホイール12と、転舵輪44との間の動力伝達路が機械的に遮断された構造を有している。
一方、転舵シャフト40は、図1中の左右方向である車幅方向に沿って延びる。転舵シャフト40の両端には、それぞれタイロッド42を介して左右の転舵輪44が連結されている。転舵シャフト40が直線運動することにより、転舵輪44の転舵角が変更される。
転舵ECU70は、ステアリングホイール12を制御対象とする。転舵ECU70は、制御対象の制御量としての操舵反力を制御すべく、反力アクチュエータArを操作する。図1には、反力用インバータ22への操作信号MSsを記載している。また、転舵ECU70は、転舵輪44を制御対象とする。転舵ECU70は、制御対象の制御量としての転舵輪44の転舵角を制御すべく、転舵アクチュエータAtを操作する。図1には、転舵用インバータ62への操作信号MStを記載している。
図2に、転舵ECU70によって実行される処理の一部を示す。
車速算出処理M10は、車輪速度ωwa~ωwdに基づき車速Vを算出する処理である。
オフセット量算出処理M22は、操舵角θhおよび車速Vを入力として、目標ピニオン角θp*0のオフセット量Δθpを算出する処理である。
ピニオン角フィードバック処理M26は、ピニオン角θpを目標ピニオン角θp*にフィードバック制御すべく、転舵モータ60のトルクの指令値である転舵トルク指令値Tt*を算出する処理である。
図4に、オフセット量算出処理M22の処理の手順を示す。図4に示す処理は、記憶装置74に記憶されたプログラムをPU72がたとえば所定周期でくり返し実行することにより実現される。
「本実施形態の作用および効果」
PU72は、制御用車速Vcが固定車速V0から都度更新される車速Vに切り替えられる場合、目標ピニオン角θp*を、固定車速V0から定まる値から、都度更新される車速Vに応じて定まる値へと徐々に変化させる。これにより、ピニオン角θpが急激に変化することを抑制できる。したがって、転舵輪44の転舵角が急変することを抑制できる。
(1-1)PU72は、フラグFが「1」から「0」に切り替わることをトリガとして、目標ピニオン角θp*の変化を徐変させた。換言すれば、制御用車速Vcが変更されたことをトリガとして、目標ピニオン角θp*の変化を徐変させた。これにより、制御用車速Vcが変更されていないにもかかわらず目標ピニオン角θp*の変化速度が低減されることを抑制できる。
以下、第2の実施形態について、第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<第3の実施形態>
以下、第3の実施形態について、第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する作用および効果が得られる。
以下、第4の実施形態について、第3の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
一方、オフセット量算出処理M22aは、車速Vのオフセット量ΔVを算出する処理である。また、オフセット処理M24aは、車速算出処理M10が出力した車速からオフセット量ΔVを減算した値を、車速Vとして出力する処理である。そして、オフセット処理M24aが出力する車速Vが、操舵反力指令値演算処理M16および目標ピニオン角算出処理M20の入力となる。
以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する作用および効果が得られる。
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。[1]操作変数算出処理は、目標ピニオン角算出処理M20に対応する。操作変数は、目標ピニオン角θp*に対応する。操作量は、転舵トルク指令値Tt*に対応する。選択処理は、図3のS12~S24の処理、図5のS12,S14a,S16,S18a,S20~S24の処理、および図6のS72~S76の処理に対応する。徐変処理は、図2のオフセット量算出処理M22の一部およびオフセット処理M24と、図7のオフセット量算出処理M22aの一部およびオフセット処理M24aと、に対応する。操作量算出処理は、ピニオン角フィードバック処理M26に対応する。操作処理は、転舵操作処理M28に対応する。[2]変更検知処理は、S32の処理に対応する。[3]角速度取得処理は、S30の処理に対応する。角速度変数は、操舵角速度ωhに対応する。徐変速度は、オフセット減少量Δ1によって定まる減少速度に対応する。[4]車速取得処理は、S30の処理に対応する。徐変速度は、オフセット減少量Δ1によって定まる減少速度に対応する。[5]車速取得処理は、図3のS10の処理に対応する。記憶処理は、S16の処理に対応する。[6]保舵判定処理は、S14の処理に対応する。保舵時処理は、図3のS20の処理に対応する。保舵解除処理は、図3のS24の処理に対応する。[7]境界判定処理は、S14aの処理に対応する。エンド用処理は、図5のS20の処理に対応する。エンド解除処理は、図5のS24の処理に対応する。[8]第1車輪速度は、車輪速度ωwTに対応する。第2車輪速度は、車輪速度ωwSに対応する。選択処理は、S72の処理に対応する。[9]転舵アクチュエータは、転舵アクチュエータAtに対応する。[10]図2の処理に対応する。[11]図7の処理に対応する。
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・オフセット量Δθp,ΔVの漸減速度を算出する入力となる角速度変数としては、操舵角速度ωhに限らない。たとえば、目標ピニオン角θp*の変化速度であってもよい。またたとえば、ピニオン角θpの変化速度であってもよい。またたとえば、反力操作処理M18が操舵角θhをその目標値にフィードバック制御する処理を含む場合、同目標値の変化速度であってもよい。
・オフセット量Δθp,ΔVの漸減速度を算出する入力となる車速としては、上記実施形態において例示した変数の値に限らない。たとえば、車輪速度ωwa~ωwdの平均値であってもよい。
・S42,S44の処理を設けなくてもよい。
・オフセット量Δθp,ΔVの漸減速度を角速度変数の値および車速Vに応じて算出する処理としては、図4および図8に例示した処理に限らない。たとえば、S36~S40の処理に代えて、角速度変数の値および車速Vを入力変数とし、オフセット減少量Δ1を出力変数とするマップデータを用いてオフセット減少量Δ1をマップ演算する処理を含めてもよい。
・舵角変数の値の大きさと上限値との差が所定以下の状態である境界状態であるか否かを判定する境界判定処理としては、S14aの処理に限らない。たとえば、操舵角θhの大きさが所定値以上であるか否かを判定する処理であってもよい。すなわち、操舵角θhに応じて目標ピニオン角θp*0が定まることから、操舵角θhに応じてピニオン角θpが定まる。したがって、操舵角θhは、転舵角を示す舵角変数である。
・第1車輪速度、および第2車輪速度としては、車輪速度ωwa~ωwdのうちの2番目に大きい値と3番目に大きい値とに限らない。たとえば、車輪速度ωwa~ωwdのうちの3番目に大きい値と4番目に大きい値とであってもよい。
・上記実施形態では、ピニオン角フィードバック処理M26が、ピニオン角θpを目標ピニオン角θp*にフィードバック制御するための操作量として転舵トルク指令値Tt*を算出する処理としたが、これに限らない。たとえば、ピニオン角θpの時間変化方向とは逆方向のトルクであるダンピングトルクを算出して、これを転舵トルク指令値Tt*に加える処理を含めてもよい。この処理は、ピニオン角θpの時間変化であるピニオン角速度と、目標ピニオン角θp*の時間変化である目標ピニオン角速度との少なくとも1つをさらに入力とする処理とすればよい。さらに、車速Vを入力に含めることによって、車速Vに応じてダンピングトルクを可変設定してもよい。
・「操作量算出処理について」の欄に記載したように、転舵シャフト40の移動量をフィードバック制御する場合、移動量の目標値を操作変数とすればよい。
・目標ピニオン角算出処理M20を、制御用車速Vcに加えて、ヨーレートセンサの検出値に応じて舵角比を可変設定する処理としてもよい。
・転舵モータ60の制御手法としては、dq軸の電流フィードバック処理に限らない。たとえば、転舵モータ60として直流モータを採用して且つ、駆動回路をHブリッジ回路とする場合、単に転舵モータ60を流れる電流を制御すればよい。
・転舵制御装置としては、転舵アクチュエータAtを操作する装置と反力アクチュエータArを操作する装置とが一体となった装置に限らない。たとえば、転舵アクチュエータAtを操作する装置と反力アクチュエータArを操作する装置とを互いに通信可能な各別の筐体に収容された装置としてもよい。
・転舵アクチュエータAtとして、たとえば、転舵シャフト40の同軸上に転舵モータ60を配置するものを採用してもよい。またたとえば、ボールねじ機構を用いたベルト式減速機を介して転舵シャフト40に連結するものを採用してもよい。
・操舵角と転舵角との関係を変更可能な操舵系としては、ステアリングホイール12と転舵輪44との動力の伝達が遮断された操舵系に限らない。たとえば、ステアリングホイール12と転舵輪44との動力伝達を可能とするギアを、可変ギアとすることによって、操舵角と転舵角との関係を変更可能な操舵系を構成してもよい。
12…ステアリングホイール
14…ステアリングシャフト
16…減速機構
20…反力モータ
22…反力用インバータ
40…転舵シャフト
42…タイロッド
44…転舵輪
46…車輪
52…ピニオンシャフト
56…減速機構
60…転舵モータ
62…転舵用インバータ
70…転舵ECU
80…トルクセンサ
82,84…回転角センサ
90…制動ECU
100,102,104,106…車輪速度センサ
Claims (10)
- 操舵角と転舵角との関係を変更可能な操舵系を備える車両に適用され、
前記操舵角は、ステアリングホイールの回転角度であり、
前記転舵角は、前記車両の転舵輪の切れ角であり、
操作変数算出処理、選択処理、操作処理、徐変処理、および操作量算出処理を実行するように構成され、
前記操作変数算出処理は、制御用車速を入力として、前記操舵系の操作量を定めるための操作変数の値を可変設定する処理であり、
前記操作量は、前記転舵角を制御するための量であり、
前記選択処理は、複数の制御用車速のうちの前記操作変数算出処理の入力となる前記制御用車速を選択する処理であり、
前記操作処理は、前記操作量に応じて前記操舵系を操作する処理であり、
前記徐変処理は、前記選択処理によって選択される前記制御用車速が変更される場合、前記変更に伴う前記制御用車速の値の変化に起因した前記操作変数の値の変化を徐変する処理であり、
前記操作量算出処理は、前記徐変処理によって徐変された前記操作変数の値を入力として前記操作量を算出する処理であり、
前記操舵角の変化速度を示す変数である角速度変数の値を取得する角速度取得処理を実行するように構成され、
前記徐変処理は、前記変更前の前記制御用車速に応じた前記操作変数の値から前記変更後の前記制御用車速に応じた前記操作変数の値への徐変速度を、前記角速度変数の値に応じて可変設定する処理であって且つ、前記角速度変数の値の大きさが大きい場合の前記徐変速度を前記角速度変数の値の大きさが小さい場合の前記徐変速度以上とする処理を含む転舵制御装置。 - 前記選択処理によって選択される前記制御用車速が変更されることを検知する変更検知処理を実行するように構成され、
前記徐変処理は、前記変更検知処理によって前記変更が検知されることをトリガとして前記操作変数の値の変化を徐変する処理である請求項1記載の転舵制御装置。 - 前記車両の走行速度である車速を取得する車速取得処理を実行するように構成され、
前記徐変処理は、変更前の前記制御用車速に応じた前記操作変数の値から前記変更後の前記制御用車速に応じた前記操作変数の値への徐変速度を、前記車速に応じて可変設定する処理であって且つ、前記車速が大きい場合の前記徐変速度を前記車速が小さい場合の前記徐変速度以上とする処理を含む請求項1または2に記載の転舵制御装置。 - 前記車両の走行速度である車速を取得する車速取得処理と、
前記車速取得処理によって所定のタイミングで取得された前記車速を固定車速として記憶保持する記憶処理と、を実行するように構成され、
複数の前記制御用車速は、前記車速取得処理によって都度取得される前記車速と、前記固定車速とを含み、
前記徐変処理は、前記選択処理によって選択された車速が前記固定車速から都度取得される前記車速へと変更される場合に前記変更前の前記制御用車速に応じた前記操作変数の値から前記変更後の前記制御用車速に応じた前記操作変数の値へと徐変する処理を含む請求項1~3のいずれか1項に記載の転舵制御装置。 - 前記操舵角を保持する保舵状態であるか否かを判定する保舵判定処理を実行するように構成され、
前記選択処理は、前記保舵判定処理によって前記保舵状態ではないと判定されている状態から前記保舵状態であると判定される状態へ移行するタイミングを前記所定のタイミングとして、前記制御用車速を都度取得される前記車速から前記固定車速へと変更する保舵時処理と、
前記保舵時処理を実行しているときに前記保舵判定処理によって前記保舵状態であると判定されている状態から前記保舵状態でないと判定される状態へ移行する場合に、前記制御用車速を前記固定車速から都度取得される前記車速へと変更する保舵解除処理と、を含む請求項4記載の転舵制御装置。 - 舵角変数の値の大きさと上限値との差が所定以下の状態である境界状態であるか否かを判定する境界判定処理を実行するように構成され、
前記舵角変数は、前記転舵角を示す変数であり、
前記選択処理は、前記境界判定処理によって前記境界状態ではないと判定されている状態から前記境界状態であると判定される状態へ移行するタイミングを前記所定のタイミングとして、前記制御用車速を都度取得される前記車速から前記固定車速へと変更するエンド用処理と、
前記エンド用処理を実行しているときに前記境界判定処理によって前記境界状態であると判定される状態から前記境界状態ではないと判定されている状態へ移行する場合に、前記制御用車速を前記固定車速から都度取得される前記車速へと変更するエンド解除処理を含む請求項4または5記載の転舵制御装置。 - 複数の前記制御用車速は、前記車両の第1の車輪の速度である第1車輪速度、および前記車両の第2の車輪の速度である第2車輪速度を含み、
前記選択処理は、前記第1車輪速度を前記制御用車速として選択している状態で前記車両の車輪速度のいずれかに異常が検知される場合、前記第2車輪速度を前記制御用車速として選択する処理を含む請求項1~3のいずれか1項に記載の転舵制御装置。 - 前記操舵系は、前記転舵輪を転舵させる転舵アクチュエータを含み、
前記操作量は、前記転舵アクチュエータの操作量であり、
前記操作変数は、前記転舵角の目標値である目標転舵角である請求項1~7のいずれか1項に記載の転舵制御装置。 - 前記徐変処理は、前記変更後の前記制御用車速に応じて前記操作変数算出処理が出力する前記目標転舵角を補正する処理を含む請求項8記載の転舵制御装置。
- 前記徐変処理は、前記選択処理によって前記制御用車速が変更される場合、前記操作変数算出処理が前記目標転舵角を算出するために用いる前記制御用車速を前記変更前の前記制御用車速から前記変更後の前記制御用車速へと徐々に変化させる処理を含む請求項8記載の転舵制御装置。
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