JPWO2014108983A1 - 操舵制御装置 - Google Patents
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Abstract
制御演算部(11)が、転舵電流に基づいてステアリングラックの電流軸力を算出する。また、制御演算部(11)が、横方向加速度(Gy)に基づいてステアリングラックの横G軸力を算出する。そして、制御演算部(11)が、ステアリングホイール(1)の切り増し操作時は、電流軸力に基づいて操舵反力を算出し、ステアリングホイール(1)の切り戻し操作時は、電流軸力と横G軸力とに基づいて操舵反力を算出する。
Description
本発明は、ステアリングホイールと操向輪とが機械的に分離したステア・バイ・ワイヤ方式の操舵制御装置に関するものである。
従来、操舵制御装置の技術としては、例えば、特許文献1に記載の従来技術がある。
この従来技術では、ステアリングラックに作用するラック軸力に基づいて操舵反力を生成することで、タイヤに作用するタイヤ横力を操舵反力に反映させている。
この従来技術では、ステアリングラックに作用するラック軸力に基づいて操舵反力を生成することで、タイヤに作用するタイヤ横力を操舵反力に反映させている。
ここで、上記従来技術では、ラック軸力に基づいて操舵反力を生成するため、ラック軸力を検出する軸力センサが必要となる。しかしながら、軸力センサは比較的高価であるため、操舵制御装置の製造コストが増大する可能性があった。
本発明は、上記のような点に着目し、製造コストの増大を抑制可能とすることを課題とする。
本発明は、上記のような点に着目し、製造コストの増大を抑制可能とすることを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様では、転舵電流に基づいてステアリングラックの電流軸力を算出する。また、本発明の一態様では、横方向加速度に基づいてステアリングラックの横G軸力を算出する。そして、本発明の一態様では、ステアリングホイールの切り増し操作時は、電流軸力に基づいて操舵反力を算出し、ステアリングホイールの切り戻し操作時は、電流軸力と横G軸力とに基づいて操舵反力を算出する。
本発明の一態様では、転舵電流および横方向加速度等、一般的な車両が備えているセンサの検出結果に基づいて反力アクチュエータを駆動を算出する。それゆえ、本発明の一態様では、専用のセンサを備える必要がなく、製造コストの増大を抑制できる。
次に、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。
(構成)
本実施形態の車両Aは、ステアリングホイール1と前輪(以下、操向輪とも呼ぶ)2とが機械的に分離したステア・バイ・ワイヤ方式の操舵制御装置を備える車両である。
図1は、本実施形態の車両Aの構成を表す概念図である。
図1に示すように、車両Aは、操舵角センサ3、転舵角センサ4、車速センサ5、横Gセンサ6、およびヨーレートセンサ7を備える。
操舵角センサ3は、ステアリングホイール1の操舵角δを検出する。操舵角δの検出方法としては、例えば、ステアリングシャフトの回転量を基に算出する方法を採用できる。そして、操舵角センサ3は、検出結果を表す信号(以下、検出信号とも呼ぶ)を後述する制御演算部11に出力する。
(構成)
本実施形態の車両Aは、ステアリングホイール1と前輪(以下、操向輪とも呼ぶ)2とが機械的に分離したステア・バイ・ワイヤ方式の操舵制御装置を備える車両である。
図1は、本実施形態の車両Aの構成を表す概念図である。
図1に示すように、車両Aは、操舵角センサ3、転舵角センサ4、車速センサ5、横Gセンサ6、およびヨーレートセンサ7を備える。
操舵角センサ3は、ステアリングホイール1の操舵角δを検出する。操舵角δの検出方法としては、例えば、ステアリングシャフトの回転量を基に算出する方法を採用できる。そして、操舵角センサ3は、検出結果を表す信号(以下、検出信号とも呼ぶ)を後述する制御演算部11に出力する。
転舵角センサ4は、操向輪2の転舵角θを検出する。転舵角θの検出方法としては、例えば、ステアリングラックのラック移動量を基に算出する方法を採用できる。そして、転舵角センサ4は、検出信号を制御演算部11に出力する。
車速センサ5は、車両Aの車速Vを検出する。そして、車速センサ5は、検出信号を制御演算部11に出力する。
横Gセンサ6は、車両Aに作用する横方向加速度Gy(操向輪2に作用するタイヤ横力Fdで変動する車両Aの状態量)を検出する。そして、横Gセンサ6は、検出信号を制御演算部11に出力する。
ヨーレートセンサ7は、車両Aのヨーレートγ(操向輪2に作用するタイヤ横力Fdで変動する車両Aの状態量)を検出する。そして、ヨーレートセンサ7は、検出信号を制御演算部11に出力する。
なお、横Gセンサ6およびヨーレートセンサ7は、バネ上(車体)に配置する。
車速センサ5は、車両Aの車速Vを検出する。そして、車速センサ5は、検出信号を制御演算部11に出力する。
横Gセンサ6は、車両Aに作用する横方向加速度Gy(操向輪2に作用するタイヤ横力Fdで変動する車両Aの状態量)を検出する。そして、横Gセンサ6は、検出信号を制御演算部11に出力する。
ヨーレートセンサ7は、車両Aのヨーレートγ(操向輪2に作用するタイヤ横力Fdで変動する車両Aの状態量)を検出する。そして、ヨーレートセンサ7は、検出信号を制御演算部11に出力する。
なお、横Gセンサ6およびヨーレートセンサ7は、バネ上(車体)に配置する。
また、車両Aは、転舵制御部8、および反力制御部9を備える。
転舵制御部8は、転舵モータ8A、転舵電流検出部8B、および転舵モータ駆動部8Cを備える。
転舵モータ8Aは、減速機を介してピニオンシャフト10と連結される。そして、転舵モータ8Aは、転舵モータ駆動部8Cによって駆動され、ピニオンシャフト10を介してステアリングラックを左右に移動させる。これにより、転舵モータ8Aは、操向輪2を転舵する。転舵モータ8Aの駆動方法としては、例えば、転舵モータ8Aに流れている電流(以下、転舵電流とも呼ぶ)を制御する方法を採用できる。
転舵電流検出部8Bは、転舵電流(操向輪2に作用するタイヤ横力Fdで変動する車両Aの状態量)を検出する。そして、転舵電流検出部8Bは、検出信号を転舵モータ駆動部8Cおよび制御演算部11に出力する。
転舵モータ駆動部8Cは、制御演算部11が算出する目標転舵電流に基づいて、転舵電流検出部8Bが検出する転舵電流が当該目標転舵電流と一致するように転舵モータ8Aの転舵電流を制御する。これにより、転舵モータ駆動部8Cは、転舵モータ8Aを駆動する。目標転舵電流とは、転舵モータ8Aに流れている電流の目標値である。
転舵制御部8は、転舵モータ8A、転舵電流検出部8B、および転舵モータ駆動部8Cを備える。
転舵モータ8Aは、減速機を介してピニオンシャフト10と連結される。そして、転舵モータ8Aは、転舵モータ駆動部8Cによって駆動され、ピニオンシャフト10を介してステアリングラックを左右に移動させる。これにより、転舵モータ8Aは、操向輪2を転舵する。転舵モータ8Aの駆動方法としては、例えば、転舵モータ8Aに流れている電流(以下、転舵電流とも呼ぶ)を制御する方法を採用できる。
転舵電流検出部8Bは、転舵電流(操向輪2に作用するタイヤ横力Fdで変動する車両Aの状態量)を検出する。そして、転舵電流検出部8Bは、検出信号を転舵モータ駆動部8Cおよび制御演算部11に出力する。
転舵モータ駆動部8Cは、制御演算部11が算出する目標転舵電流に基づいて、転舵電流検出部8Bが検出する転舵電流が当該目標転舵電流と一致するように転舵モータ8Aの転舵電流を制御する。これにより、転舵モータ駆動部8Cは、転舵モータ8Aを駆動する。目標転舵電流とは、転舵モータ8Aに流れている電流の目標値である。
反力制御部9は、反力モータ9A、反力電流検出部9B、および反力モータ駆動部9Cを備える。
反力モータ9Aは、減速機を介してステアリングシャフトと連結される。そして、反力モータ9Aは、反力モータ駆動部9Cによって駆動され、ステアリングシャフトを介してステアリングホイール1に回転トルクを付与する。これにより、反力モータ9Aは、操舵反力を発生する。反力モータ9Aの駆動方法としては、例えば、反力モータ9Aに流れている電流(以下、反力電流とも呼ぶ)を制御する方法を採用できる。
反力電流検出部9Bは、反力電流を検出する。そして、反力電流検出部9Bは、検出信号を反力モータ駆動部9Cおよび制御演算部11に出力する。
反力モータ駆動部9Cは、制御演算部11が算出する目標反力電流に基づいて、反力電流検出部9Bが検出する反力電流が当該目標反力電流と一致するように反力モータ9Aの反力電流を制御する。これにより、反力モータ駆動部9Cは、反力モータ9Aを駆動する。目標反力電流とは、反力モータ9Aに流れている電流の目標値である。
反力モータ9Aは、減速機を介してステアリングシャフトと連結される。そして、反力モータ9Aは、反力モータ駆動部9Cによって駆動され、ステアリングシャフトを介してステアリングホイール1に回転トルクを付与する。これにより、反力モータ9Aは、操舵反力を発生する。反力モータ9Aの駆動方法としては、例えば、反力モータ9Aに流れている電流(以下、反力電流とも呼ぶ)を制御する方法を採用できる。
反力電流検出部9Bは、反力電流を検出する。そして、反力電流検出部9Bは、検出信号を反力モータ駆動部9Cおよび制御演算部11に出力する。
反力モータ駆動部9Cは、制御演算部11が算出する目標反力電流に基づいて、反力電流検出部9Bが検出する反力電流が当該目標反力電流と一致するように反力モータ9Aの反力電流を制御する。これにより、反力モータ駆動部9Cは、反力モータ9Aを駆動する。目標反力電流とは、反力モータ9Aに流れている電流の目標値である。
また、車両Aは、制御演算部11を備える。
図2は、制御演算部11の構成を表すブロック図である。
図2に示すように、制御演算部11は、目標転舵角演算部11A、目標反力電流演算部11B、および目標転舵電流演算部11Cを備える。
目標転舵角演算部11Aは、操舵角センサ3が検出した操舵角δおよび車速センサ5が検出した車速Vに基づいて、転舵角θ(ピニオンシャフト10の回転角)の目標値である目標転舵角θ*を算出する。目標転舵角θ*の算出方法としては、例えば、操舵角δと、操舵角δおよび転舵角θの可変ギア比との乗算値を採用する方法がある。そして、目標転舵角演算部11Aは、算出結果を目標反力電流演算部11Bに出力する。
目標反力電流演算部11Bは、目標転舵角演算部11Aが算出した目標転舵角θ*、車速センサ5が検出した車速V、および転舵電流検出部8Bが検出した転舵電流に基づいて目標反力電流を算出する。そして、目標反力電流演算部11Bは、算出結果を反力制御部9(反力モータ駆動部9C)に出力する。
図2は、制御演算部11の構成を表すブロック図である。
図2に示すように、制御演算部11は、目標転舵角演算部11A、目標反力電流演算部11B、および目標転舵電流演算部11Cを備える。
目標転舵角演算部11Aは、操舵角センサ3が検出した操舵角δおよび車速センサ5が検出した車速Vに基づいて、転舵角θ(ピニオンシャフト10の回転角)の目標値である目標転舵角θ*を算出する。目標転舵角θ*の算出方法としては、例えば、操舵角δと、操舵角δおよび転舵角θの可変ギア比との乗算値を採用する方法がある。そして、目標転舵角演算部11Aは、算出結果を目標反力電流演算部11Bに出力する。
目標反力電流演算部11Bは、目標転舵角演算部11Aが算出した目標転舵角θ*、車速センサ5が検出した車速V、および転舵電流検出部8Bが検出した転舵電流に基づいて目標反力電流を算出する。そして、目標反力電流演算部11Bは、算出結果を反力制御部9(反力モータ駆動部9C)に出力する。
ここで、目標反力電流演算部11Bの構成を説明する。
図3は、目標反力電流演算部11Bの構成を表すブロック図である。
図3に示すように、目標反力電流演算部11Bは、フィードフォワード軸力算出部11Ba、フィードバック軸力算出部11Bb、最終軸力算出部11Bc、軸力-操舵反力変換部11Bd、および目標反力電流演算部11Beを備える。
図4は、フィードフォワード軸力算出部11Baの構成を表すブロック図である。
図4に示すように、フィードフォワード軸力算出部11Baは、操舵角センサ3が検出した操舵角δ、および車速センサ5が検出した車速Vに基づき、後述する(5)式に従ってフィードフォワード軸力TFFを算出する。そして、フィードフォワード軸力算出部11Baは、算出結果を最終軸力算出部11Bc(図2参照)に出力する。
図3は、目標反力電流演算部11Bの構成を表すブロック図である。
図3に示すように、目標反力電流演算部11Bは、フィードフォワード軸力算出部11Ba、フィードバック軸力算出部11Bb、最終軸力算出部11Bc、軸力-操舵反力変換部11Bd、および目標反力電流演算部11Beを備える。
図4は、フィードフォワード軸力算出部11Baの構成を表すブロック図である。
図4に示すように、フィードフォワード軸力算出部11Baは、操舵角センサ3が検出した操舵角δ、および車速センサ5が検出した車速Vに基づき、後述する(5)式に従ってフィードフォワード軸力TFFを算出する。そして、フィードフォワード軸力算出部11Baは、算出結果を最終軸力算出部11Bc(図2参照)に出力する。
図5は、ピニオン軸力Thの算出式の係数を説明するための図である。
ここで、転舵ピニオン角Θとピニオン軸力Thとの関係式は、ステアリングホイール1と操向輪2とが機械的に接続している操舵機構を備える車両の運動方程式を基に下記(1)式で表される。転舵ピニオン角Θとしては、例えば、ピニオンシャフト10の回転角がある。ピニオンシャフト10の回転角としては、例えば、操舵角δと、操舵角δおよび転舵角θとの間の可変ギア比との乗算値がある。また、ピニオン軸力Thとしては、例えば、ステアリングホイール1に付与される操舵反力がある。下記(1)式の右辺第1項は、ピニオン軸力Thを構成する成分のうち、転舵ピニオン角速度dΘ/dtに基づく成分を表すダンピング項である。また、右辺第2項は、ピニオン軸力Thを構成する成分のうち、転舵ピニオン角加速度d2Θ/dt2に基づく成分を表す慣性項である。さらに、右辺第3項は、ピニオン軸力Thを構成する成分のうち、タイヤ横力Fd(転舵ピニオン角Θ)に基づく成分を表す比例項である。
Th=Ks(Jrs2+Cr・s)/(Jr・s2+(Cr+Cs)s+Ks)・Θ+Cs(Jrs3+Cr・s2)/(Jr・s2+(Cr+Cs)s+Ks)・Θ+(Ks+Cs・s)/(Jr・s2+(Cr+Cs)s+Ks)・Fd ………(1)
ただし、図5に示すように、Ksはピニオン剛性、Csはピニオン粘性、Jrはラック慣性、Crはラック粘性である。
ここで、転舵ピニオン角Θとピニオン軸力Thとの関係式は、ステアリングホイール1と操向輪2とが機械的に接続している操舵機構を備える車両の運動方程式を基に下記(1)式で表される。転舵ピニオン角Θとしては、例えば、ピニオンシャフト10の回転角がある。ピニオンシャフト10の回転角としては、例えば、操舵角δと、操舵角δおよび転舵角θとの間の可変ギア比との乗算値がある。また、ピニオン軸力Thとしては、例えば、ステアリングホイール1に付与される操舵反力がある。下記(1)式の右辺第1項は、ピニオン軸力Thを構成する成分のうち、転舵ピニオン角速度dΘ/dtに基づく成分を表すダンピング項である。また、右辺第2項は、ピニオン軸力Thを構成する成分のうち、転舵ピニオン角加速度d2Θ/dt2に基づく成分を表す慣性項である。さらに、右辺第3項は、ピニオン軸力Thを構成する成分のうち、タイヤ横力Fd(転舵ピニオン角Θ)に基づく成分を表す比例項である。
Th=Ks(Jrs2+Cr・s)/(Jr・s2+(Cr+Cs)s+Ks)・Θ+Cs(Jrs3+Cr・s2)/(Jr・s2+(Cr+Cs)s+Ks)・Θ+(Ks+Cs・s)/(Jr・s2+(Cr+Cs)s+Ks)・Fd ………(1)
ただし、図5に示すように、Ksはピニオン剛性、Csはピニオン粘性、Jrはラック慣性、Crはラック粘性である。
また、上記(1)式では、右辺第2項、つまり、慣性項は、ノイズ成分を多く含み、ピニオン軸力Thの算出結果に振動を誘発するため除くのが好ましい。さらに、タイヤ横力Fdは、転舵ピニオン角Θおよび車速Vに依存するものとして、Fd=f(V)・Θと表すことができる。f(V)としては、例えば、車速Vに応じて変化する関数がある。それゆえ、上記(1)式は、下記(2)式のように表すことができる。
Th=Ks(Jrs2+Cr・s)/(Jr・s2+(Cr+Cs)s+Ks)・Θ+(Ks+Cs・s)/(Jr・s2+(Cr+Cs)s+Ks)・f(V)・Θ ………(2)
Th=Ks(Jrs2+Cr・s)/(Jr・s2+(Cr+Cs)s+Ks)・Θ+(Ks+Cs・s)/(Jr・s2+(Cr+Cs)s+Ks)・f(V)・Θ ………(2)
図6は、制御マップM1を表すグラフである。
ここで、変数f(V)の設定方法としては、例えば、車速Vの絶対値に対応した変数f(V)を制御マップM1から読み出す方法を採用できる。制御マップM1としては、例えば、車速Vの絶対値に対応した変数f(V)を登録したマップがある。具体的には、図6に示すように、制御マップM1は、車速Vの絶対値が0である場合に変数f(V)を第1設定値(例えば、0.0)に設定する。また、車速Vの絶対値が第1設定車速V1(>0)以上の範囲では、車速Vの大きさにかかわらず変数f(V)を第2設定値(>第1設定値。例えば、1.0)に設定する。さらに、制御マップM1は、車速Vの絶対値が0以上で且つ第1設定車速V1未満の範囲では、転舵角速度dθ/dtの絶対値に応じて変数f(V)を直線的に増加させる。具体的には、制御マップM1は、車速Vの絶対値が0以上で且つ第1設定車速V1未満の範囲では、車速Vの絶対値と変数f(V)との関係を表す一次関数に従って変数f(V)を設定する。一次関数は、車速Vの絶対値が0である場合に変数f(V)を第1設定値(0.0)とし、車速Vの絶対値が第1設定車速V1である場合に変数f(V)を第2設定値(1.0)とする。これにより、フィードフォワード軸力算出部11Baは、車速Vの絶対値が第1設定車速V1未満である場合には、車速Vの絶対値が小さいほど比例成分の絶対値を小さくする(低減する)。また、フィードフォワード軸力算出部11Baは、車速Vの絶対値が第1設定車速V1以上である場合には、車速Vの大きさにかかわらず、比例成分の絶対値の低減を行わない。
ここで、変数f(V)の設定方法としては、例えば、車速Vの絶対値に対応した変数f(V)を制御マップM1から読み出す方法を採用できる。制御マップM1としては、例えば、車速Vの絶対値に対応した変数f(V)を登録したマップがある。具体的には、図6に示すように、制御マップM1は、車速Vの絶対値が0である場合に変数f(V)を第1設定値(例えば、0.0)に設定する。また、車速Vの絶対値が第1設定車速V1(>0)以上の範囲では、車速Vの大きさにかかわらず変数f(V)を第2設定値(>第1設定値。例えば、1.0)に設定する。さらに、制御マップM1は、車速Vの絶対値が0以上で且つ第1設定車速V1未満の範囲では、転舵角速度dθ/dtの絶対値に応じて変数f(V)を直線的に増加させる。具体的には、制御マップM1は、車速Vの絶対値が0以上で且つ第1設定車速V1未満の範囲では、車速Vの絶対値と変数f(V)との関係を表す一次関数に従って変数f(V)を設定する。一次関数は、車速Vの絶対値が0である場合に変数f(V)を第1設定値(0.0)とし、車速Vの絶対値が第1設定車速V1である場合に変数f(V)を第2設定値(1.0)とする。これにより、フィードフォワード軸力算出部11Baは、車速Vの絶対値が第1設定車速V1未満である場合には、車速Vの絶対値が小さいほど比例成分の絶対値を小さくする(低減する)。また、フィードフォワード軸力算出部11Baは、車速Vの絶対値が第1設定車速V1以上である場合には、車速Vの大きさにかかわらず、比例成分の絶対値の低減を行わない。
また、上記(2)式は、等価的に、下記(3)式のように表すことができる。
Th=P(s+2・ζ・ωn)s/(s2+2・ζ・ωn・s+ωn2)δ+I・(s+2・ζ・ωn)/(s2+2・ζ・ωn・s+ωn2)・f(V)・δ
=P(s+2・ζ・ωn)/(s2+2・ζ・ωn・s+ωn2)dδ/dt+I・(s+2・ζ・ωn)/(s2+2・ζ・ωn・s+ωn2)・f(V)・δ ………(3)
ただし、P、Iは制御定数、ζは減衰係数、ωnは固有振動数である。ζ、ωnの設定方法としては、例えば、設計値とする方法や、実験結果から同定する方法を採用できる。
そのため、ピニオン軸力Th、つまり、ステアリングホイール1に発生する操舵反力は、上記(3)式を基に下記(4)式で表すことができる。
Th=P(s+2・ζ・ωn)/(s2+2・ζ・ωn・s+ωn2)dδ/dt+I・(s+2・ζ・ωn)/(s2+2・ζ・ωn・s+ωn2)・f(V)・δ ………(4)
Th=P(s+2・ζ・ωn)s/(s2+2・ζ・ωn・s+ωn2)δ+I・(s+2・ζ・ωn)/(s2+2・ζ・ωn・s+ωn2)・f(V)・δ
=P(s+2・ζ・ωn)/(s2+2・ζ・ωn・s+ωn2)dδ/dt+I・(s+2・ζ・ωn)/(s2+2・ζ・ωn・s+ωn2)・f(V)・δ ………(3)
ただし、P、Iは制御定数、ζは減衰係数、ωnは固有振動数である。ζ、ωnの設定方法としては、例えば、設計値とする方法や、実験結果から同定する方法を採用できる。
そのため、ピニオン軸力Th、つまり、ステアリングホイール1に発生する操舵反力は、上記(3)式を基に下記(4)式で表すことができる。
Th=P(s+2・ζ・ωn)/(s2+2・ζ・ωn・s+ωn2)dδ/dt+I・(s+2・ζ・ωn)/(s2+2・ζ・ωn・s+ωn2)・f(V)・δ ………(4)
そして、上記(4)式、つまり、ピニオン軸力Thの数式を基に、本実施形態のフィードフォワード軸力TFFの算出方法としては、下記(5)式を採用する。
TFF=P・P1・P2(s+2・ζ・ωn)/(s2+2・ζ・ωn・s+ωn2)dδ/dt+I・(s+2・ζ・ωn)/(s2+2・ζ・ωn・s+ωn2)・f(V)・δ+補正用ダンピング成分
=ダンピング成分・P1・P2+比例成分+補正用ダンピング成分 ………(5)
ただし、ダンピング成分はP(s+2・ζ・ωn)/(s2+2・ζ・ωn・s+ωn2)dδ/dt、比例成分はI・(s+2・ζ・ωn)/(s2+2・ζ・ωn・s+ωn2)・f(V)・δである。また、補正用ダンピング成分は、操舵角速度dδ/dtに基づくダンピング成分であり、操舵角速度dδ/dtと反対方向に操舵反力を発生させるものである。
TFF=P・P1・P2(s+2・ζ・ωn)/(s2+2・ζ・ωn・s+ωn2)dδ/dt+I・(s+2・ζ・ωn)/(s2+2・ζ・ωn・s+ωn2)・f(V)・δ+補正用ダンピング成分
=ダンピング成分・P1・P2+比例成分+補正用ダンピング成分 ………(5)
ただし、ダンピング成分はP(s+2・ζ・ωn)/(s2+2・ζ・ωn・s+ωn2)dδ/dt、比例成分はI・(s+2・ζ・ωn)/(s2+2・ζ・ωn・s+ωn2)・f(V)・δである。また、補正用ダンピング成分は、操舵角速度dδ/dtに基づくダンピング成分であり、操舵角速度dδ/dtと反対方向に操舵反力を発生させるものである。
図7は、制御マップM2を表すグラフである。
ここで、ゲインP1の設定方法としては、例えば、操舵角速度dδ/dtの絶対値に対応したゲインP1を制御マップM2から読み出す方法を採用できる。制御マップM2としては、例えば、操舵角速度dδ/dtの絶対値に対応したゲインP1を登録したマップがある。具体的には、図7に示すように、制御マップM2は、操舵角速度dδ/dtが0である場合にゲインP1を第3設定値(例えば、1.0)に設定する。また、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第1設定操舵角速度dδ1/dt(>0)以上の範囲では、操舵角速度dδ/dtの大きさにかかわらずゲインP1を第4設定値(<第3設定値。例えば、0.5)に設定する。さらに、制御マップM2は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が0以上で且つ第1設定操舵角速度dδ1/dt未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの絶対値に応じてゲインP1を直線的に低下させる。具体的には、制御マップM2は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が0以上で且つ第1設定操舵角速度dδ1/dt未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの絶対値とゲインP1との関係を表す一次関数に従ってゲインP1を設定する。一次関数は、操舵角速度dδ/dtが0である場合にゲインP1を第3設定値(1.0)とし、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第1設定操舵角速度dδ1/dtである場合にゲインP1を第4設定値(0.5)とする。これにより、フィードフォワード軸力算出部11Baは、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第1設定操舵角速度dδ1/dt未満である場合には、操舵角速度dδ/dtの絶対値が大きいほどダンピング成分の絶対値を小さくする(補正する)。また、フィードフォワード軸力算出部11Baは、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第1設定操舵角速度dδ1/dt以上である場合には、操舵角速度dδ/dtの大きさにかかわらず、ゲインP1に基づくダンピング成分の絶対値の補正を行わない。
ここで、ゲインP1の設定方法としては、例えば、操舵角速度dδ/dtの絶対値に対応したゲインP1を制御マップM2から読み出す方法を採用できる。制御マップM2としては、例えば、操舵角速度dδ/dtの絶対値に対応したゲインP1を登録したマップがある。具体的には、図7に示すように、制御マップM2は、操舵角速度dδ/dtが0である場合にゲインP1を第3設定値(例えば、1.0)に設定する。また、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第1設定操舵角速度dδ1/dt(>0)以上の範囲では、操舵角速度dδ/dtの大きさにかかわらずゲインP1を第4設定値(<第3設定値。例えば、0.5)に設定する。さらに、制御マップM2は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が0以上で且つ第1設定操舵角速度dδ1/dt未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの絶対値に応じてゲインP1を直線的に低下させる。具体的には、制御マップM2は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が0以上で且つ第1設定操舵角速度dδ1/dt未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの絶対値とゲインP1との関係を表す一次関数に従ってゲインP1を設定する。一次関数は、操舵角速度dδ/dtが0である場合にゲインP1を第3設定値(1.0)とし、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第1設定操舵角速度dδ1/dtである場合にゲインP1を第4設定値(0.5)とする。これにより、フィードフォワード軸力算出部11Baは、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第1設定操舵角速度dδ1/dt未満である場合には、操舵角速度dδ/dtの絶対値が大きいほどダンピング成分の絶対値を小さくする(補正する)。また、フィードフォワード軸力算出部11Baは、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第1設定操舵角速度dδ1/dt以上である場合には、操舵角速度dδ/dtの大きさにかかわらず、ゲインP1に基づくダンピング成分の絶対値の補正を行わない。
図8は、操舵角δと操舵反力との関係を表すグラフである。このグラフは、操舵制御装置毎(ステアリングホイール1と操向輪2とが機械的に結合している機械式の操舵制御装置、およびダンピング成分の飽和を考慮していないステアリング・バイ・ワイヤ方式の操舵制御装置毎)に示されている。機械式の操舵制御装置では、操舵角速度dδ/dtの増大に伴い、操舵反力に含まれるダンピング成分が飽和する。それゆえ、機械式の操舵制御装置では、図8に示すように、ダンピング成分が飽和することで、操舵角速度dδ/dtの大きさにかかわらず、操舵角δと操舵反力とからなるリサジュー図形の形状が一定となる。しかしながら、操舵反力に含まれるダンピング成分の飽和を考慮していないステア・バイ・ワイヤ方式の操舵制御装置では、操舵角速度dδ/dtの増大に応じて操舵反力が増大し続ける。これに対し、本実施形態の制御演算部11は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が大きいほどダンピング成分の絶対値を小さくする。それゆえ、本実施形態の制御演算部11は、操舵角速度dδ/dtが大きい場合に、ダンピング成分の絶対値の増大を抑制できる。そのため、本実施形態の制御演算部11は、ダンピング成分が過剰となることを抑制できる。これにより、本実施形態の制御演算部11は、より適切な操舵感を付与できる。
図9は、制御マップM3を表すグラフである。
また、ゲインP2の設定方法としては、例えば、車速Vの絶対値に対応したゲインP2を制御マップM3から読み出す方法を採用できる。制御マップM3としては、例えば、車速Vの絶対値に対応したゲインP2を登録したマップがある。具体的には、図9に示すように、制御マップM3は、車速Vの絶対値が0である場合にゲインP2を第5設定値(例えば、0.5)に設定する。また、車速Vの絶対値が第2設定車速V2(>0)以上の範囲では、車速Vの大きさにかかわらずゲインP2を第6設定値(>第5設定値。例えば、1.0)に設定する。さらに、制御マップM3は、車速Vの絶対値が0以上で且つ第2設定車速V2未満の範囲では、車速Vの絶対値に応じてゲインP2を直線的に増加させる。具体的には、制御マップM3は、車速Vの絶対値が0以上で且つ第2設定車速V2未満の範囲では、車速Vの絶対値とゲインP2との関係を表す一次関数に従ってゲインP2を設定する。一次関数は、車速Vの絶対値が0である場合にゲインP2を第5設定値(0.5)とし、車速Vの絶対値が第2設定車速V2である場合にゲインP2を第6設定値(1.0)とする。これにより、フィードフォワード軸力算出部11Baは、車速Vの絶対値が第2設定車速V2未満である場合には、車速Vの絶対値が小さいほどダンピング成分の絶対値を小さくする(補正する)。また、フィードフォワード軸力算出部11Baは、車速Vの絶対値が第2設定車速V2以上である場合には、車速Vの大きさにかかわらず、ゲインP2に基づくダンピング成分の絶対値の補正を行わない。
また、ゲインP2の設定方法としては、例えば、車速Vの絶対値に対応したゲインP2を制御マップM3から読み出す方法を採用できる。制御マップM3としては、例えば、車速Vの絶対値に対応したゲインP2を登録したマップがある。具体的には、図9に示すように、制御マップM3は、車速Vの絶対値が0である場合にゲインP2を第5設定値(例えば、0.5)に設定する。また、車速Vの絶対値が第2設定車速V2(>0)以上の範囲では、車速Vの大きさにかかわらずゲインP2を第6設定値(>第5設定値。例えば、1.0)に設定する。さらに、制御マップM3は、車速Vの絶対値が0以上で且つ第2設定車速V2未満の範囲では、車速Vの絶対値に応じてゲインP2を直線的に増加させる。具体的には、制御マップM3は、車速Vの絶対値が0以上で且つ第2設定車速V2未満の範囲では、車速Vの絶対値とゲインP2との関係を表す一次関数に従ってゲインP2を設定する。一次関数は、車速Vの絶対値が0である場合にゲインP2を第5設定値(0.5)とし、車速Vの絶対値が第2設定車速V2である場合にゲインP2を第6設定値(1.0)とする。これにより、フィードフォワード軸力算出部11Baは、車速Vの絶対値が第2設定車速V2未満である場合には、車速Vの絶対値が小さいほどダンピング成分の絶対値を小さくする(補正する)。また、フィードフォワード軸力算出部11Baは、車速Vの絶対値が第2設定車速V2以上である場合には、車速Vの大きさにかかわらず、ゲインP2に基づくダンピング成分の絶対値の補正を行わない。
このように、本実施形態の制御演算部11は、車速Vの絶対値が小さいほどダンピング成分の絶対値を小さくする。ここで、ステアリングホイール1と操向輪2とが機械的に結合している機械式の操舵制御装置では、車速Vが低減すると、操向輪2のタイヤ横力Fdが低減し、操舵反力が低減する。これに対し、本実施形態の制御演算部11は、車速Vの絶対値が小さいほどダンピング成分の絶対値を小さくすることで、操舵反力を低減できる。これにより、本実施形態の制御演算部11は、より適切な操舵感を付与できる。
図10は、制御マップM4を表すグラフである。
さらに、補正用ダンピング成分の設定方法としては、例えば、操舵角速度dδ/dtの絶対値に対応した補正用ダンピング成分を制御マップM4から読み出す方法を採用できる。制御マップM2としては、例えば、操舵角速度dδ/dtの絶対値に対応した補正用ダンピング成分を登録したマップがある。具体的には、図10に示すように、制御マップM4は、車速V毎に設定される。各制御マップM4は、操舵角速度dδ/dtが0である場合に補正用ダンピング成分を第7設定値(例えば、0.0)に設定する。また、制御マップM4は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第2設定操舵角速度dδ2/dt(>0)以上の範囲では、操舵角速度dδ/dtの大きさにかかわらず補正用ダンピング成分を第8設定値(一定値)に設定する。さらに、制御マップM4は、操舵角速度dδ/dtが0.0以上で且つ操舵角速度dδ/dtの絶対値が第3設定操舵角速度dδ3/dt(0<dδ3/dt<dδ2/dt)未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの絶対値に応じて補正用ダンピング成分を直線的に増加させる。具体的には、各制御マップM4は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が0以上で且つ第3設定操舵角速度dδ3/dt未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの絶対値と補正用ダンピング成分との関係を表す一次関数に従って補正用ダンピング成分を設定する。一次関数は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が0である場合に補正用ダンピング成分を第7設定値(0.0)とし、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第3設定操舵角速度dδ3/dtである場合に補正用ダンピング成分を第9設定値(0<第9設定値<第8設定値)に設定する。また、各制御マップM4は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第3設定操舵角速度dδ3/dt以上で且つ第2設定操舵角速度dδ2/dt未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの絶対値に応じて補正用ダンピング成分を直線的に増加させる。具体的には、制御マップM4は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第3設定操舵角速度dδ3/dt以上で且つ第2設定操舵角速度dδ2/dt未満の範囲では、車速Vの絶対値と補正用ダンピング成分との関係を表す一次関数に従って補正用ダンピング成分を設定する。一次関数は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第3設定操舵角速度dδ3/dtである場合に補正用ダンピング成分を第9設定値とし、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第2設定操舵角速度dδ2/dtである場合に補正用ダンピング成分を第8設定値とする。これにより、フィードフォワード軸力算出部11Baは、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第2設定操舵角速度dδ2/dt未満である場合には、操舵角速度dδ/dtの絶対値が大きいほど補正用ダンピング成分の絶対値を大きくする。また、フィードフォワード軸力算出部11Baは、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第2設定操舵角速度dδ2/dt以上である場合には、操舵角速度dδ/dtの大きさにかかわらず、補正用ダンピング成分の絶対値を予め定めた一定値とする。
さらに、補正用ダンピング成分の設定方法としては、例えば、操舵角速度dδ/dtの絶対値に対応した補正用ダンピング成分を制御マップM4から読み出す方法を採用できる。制御マップM2としては、例えば、操舵角速度dδ/dtの絶対値に対応した補正用ダンピング成分を登録したマップがある。具体的には、図10に示すように、制御マップM4は、車速V毎に設定される。各制御マップM4は、操舵角速度dδ/dtが0である場合に補正用ダンピング成分を第7設定値(例えば、0.0)に設定する。また、制御マップM4は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第2設定操舵角速度dδ2/dt(>0)以上の範囲では、操舵角速度dδ/dtの大きさにかかわらず補正用ダンピング成分を第8設定値(一定値)に設定する。さらに、制御マップM4は、操舵角速度dδ/dtが0.0以上で且つ操舵角速度dδ/dtの絶対値が第3設定操舵角速度dδ3/dt(0<dδ3/dt<dδ2/dt)未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの絶対値に応じて補正用ダンピング成分を直線的に増加させる。具体的には、各制御マップM4は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が0以上で且つ第3設定操舵角速度dδ3/dt未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの絶対値と補正用ダンピング成分との関係を表す一次関数に従って補正用ダンピング成分を設定する。一次関数は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が0である場合に補正用ダンピング成分を第7設定値(0.0)とし、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第3設定操舵角速度dδ3/dtである場合に補正用ダンピング成分を第9設定値(0<第9設定値<第8設定値)に設定する。また、各制御マップM4は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第3設定操舵角速度dδ3/dt以上で且つ第2設定操舵角速度dδ2/dt未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの絶対値に応じて補正用ダンピング成分を直線的に増加させる。具体的には、制御マップM4は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第3設定操舵角速度dδ3/dt以上で且つ第2設定操舵角速度dδ2/dt未満の範囲では、車速Vの絶対値と補正用ダンピング成分との関係を表す一次関数に従って補正用ダンピング成分を設定する。一次関数は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第3設定操舵角速度dδ3/dtである場合に補正用ダンピング成分を第9設定値とし、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第2設定操舵角速度dδ2/dtである場合に補正用ダンピング成分を第8設定値とする。これにより、フィードフォワード軸力算出部11Baは、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第2設定操舵角速度dδ2/dt未満である場合には、操舵角速度dδ/dtの絶対値が大きいほど補正用ダンピング成分の絶対値を大きくする。また、フィードフォワード軸力算出部11Baは、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第2設定操舵角速度dδ2/dt以上である場合には、操舵角速度dδ/dtの大きさにかかわらず、補正用ダンピング成分の絶対値を予め定めた一定値とする。
このように、本実施形態の制御演算部11は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が大きいほど絶対値が大きくなる補正用ダンピング成分をフィードフォワード軸力TFFに加算する。それゆえ、本実施形態の制御演算部11は、ステアリングホイール1の切り始めに、操舵角速度dδ/dtの絶対値が増大した場合に、操舵反力の立ち上がりを増大できる。これにより、本実施形態の制御演算部11は、より適切な操舵感を付与できる。
また、本実施形態の制御演算部11は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第2設定操舵角速度dδ2/dt以上である場合には、予め定めた一定値を補正用ダンピング成分とする。それゆえ、運転者がステアリングホイール1を切ったことで、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第2設定操舵角速度dδ2/dt以上となった場合には、補正用ダンピング成分の変動を抑制できる。そのため、本実施形態の制御演算部11は、補正用ダンピング成分の変動による操舵反力の変化が感知されず、運転者に操舵感の違和感を与えることを防止できる。
また、本実施形態の制御演算部11は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第2設定操舵角速度dδ2/dt以上である場合には、予め定めた一定値を補正用ダンピング成分とする。それゆえ、運転者がステアリングホイール1を切ったことで、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第2設定操舵角速度dδ2/dt以上となった場合には、補正用ダンピング成分の変動を抑制できる。そのため、本実施形態の制御演算部11は、補正用ダンピング成分の変動による操舵反力の変化が感知されず、運転者に操舵感の違和感を与えることを防止できる。
図11は、フィードバック軸力算出部11Bbの構成を表すブロック図である。
図11に示すように、フィードバック軸力算出部11Bbは、電流軸力算出部11Bba、ブレンド軸力算出部11Bbb、操舵角速度検出部11Bbc、操舵判定部11Bbd、およびフィードバック軸力算出実行部11Bbeを備える。
電流軸力算出部11Bbaは、転舵電流検出部8Bが検出した転舵電流に基づき、下記(6)式に従ってステアリングラック軸力(ステアリングラックの軸力。以下、電流軸力とも呼ぶ)を算出する。下記(6)式では、まず、転舵電流と、転舵電流を基に転舵モータ8Aの出力トルクを算出するためのトルク定数[Nm/A]と、転舵モータ8Aのモータトルクを伝達するためのモータギア比とを乗算する。続いて、下記(6)式では、乗算結果を転舵モータ8Aのピニオンギアのピニオン半径[m]で除算し、除算結果に、転舵モータ8Aの出力トルクが伝達される際の効率を乗算し、乗算結果を電流軸力として算出する。そして、電流軸力算出部11Bbaは、算出結果をブレンド軸力算出部11Bbbおよびフィードバック軸力算出実行部11Bbeに出力する。
電流軸力=(転舵電流×モータギア比×トルク定数[Nm/A]/ピニオン半径[m])×効率 ………(6)
図11に示すように、フィードバック軸力算出部11Bbは、電流軸力算出部11Bba、ブレンド軸力算出部11Bbb、操舵角速度検出部11Bbc、操舵判定部11Bbd、およびフィードバック軸力算出実行部11Bbeを備える。
電流軸力算出部11Bbaは、転舵電流検出部8Bが検出した転舵電流に基づき、下記(6)式に従ってステアリングラック軸力(ステアリングラックの軸力。以下、電流軸力とも呼ぶ)を算出する。下記(6)式では、まず、転舵電流と、転舵電流を基に転舵モータ8Aの出力トルクを算出するためのトルク定数[Nm/A]と、転舵モータ8Aのモータトルクを伝達するためのモータギア比とを乗算する。続いて、下記(6)式では、乗算結果を転舵モータ8Aのピニオンギアのピニオン半径[m]で除算し、除算結果に、転舵モータ8Aの出力トルクが伝達される際の効率を乗算し、乗算結果を電流軸力として算出する。そして、電流軸力算出部11Bbaは、算出結果をブレンド軸力算出部11Bbbおよびフィードバック軸力算出実行部11Bbeに出力する。
電流軸力=(転舵電流×モータギア比×トルク定数[Nm/A]/ピニオン半径[m])×効率 ………(6)
ここで、転舵電流は、ステアリングホイール1が操舵され、目標転舵角θ*が変動し、目標転舵角θ*と実際の転舵角θとに差が生じることによって変動する。また、転舵電流は、操向輪2が転舵され、操向輪2にタイヤ横力Fdが作用し、目標転舵角θ*と実際の転舵角θとに差が生じることによっても変動する。さらに、転舵電流は、路面凹凸等によって操向輪2に路面外乱が作用し、操向輪2にタイヤ横力Fdが作用し、目標転舵角θ*と実際の転舵角θとに差が生じることによっても変動する。それゆえ、フィードバック軸力算出部11Bbは、転舵電流に基づくことで、操向輪2に作用するタイヤ横力Fdの影響を反映したステアリングラック軸力(電流軸力)を算出できる。ここで、電流軸力は、目標転舵角θ*と実際の転舵角θとに差が生じた時点で発生する。そのため、電流軸力は、図12に示すように、実際のステアリングラック軸力や横G軸力に比べ、位相が進む。
ブレンド軸力算出部11Bbbは、横Gセンサ6が検出した横方向加速度Gyに基づき、下記(7)式に従ってステアリングラック軸力(以下、横G軸力とも呼ぶ)を算出する。下記(7)式では、まず、前輪荷重と横方向加速度Gyとを乗算し、乗算結果を操向輪2にかかる軸力(軸方向の力)として算出する。続いて、下記(7)式では、算出した操向輪2にかかる軸力と、リンクの角度やサスペンションに応じた定数(以下、リンク比とも呼ぶ)とを乗算し、乗算結果を横G軸力として算出する。
横G軸力=操向輪2にかかる軸力×リンク比 ………(7)
操向輪2にかかる軸力=前輪荷重×横方向加速度Gy
横G軸力=操向輪2にかかる軸力×リンク比 ………(7)
操向輪2にかかる軸力=前輪荷重×横方向加速度Gy
ここで、横方向加速度Gyは、操向輪2が転舵され、操向輪2にタイヤ横力Fdが作用し、車両Aが旋回することによって発生する。それゆえ、ブレンド軸力算出部11Bbbは、横方向加速度Gyに基づくことで、操向輪2に作用するタイヤ横力Fdの影響を反映したステアリングラック軸力(横G軸力)を算出できる。ここで、横Gセンサ6は、バネ上(車体)に配置したため、横方向加速度Gyの検出が遅れる。そのため、横G軸力は、図12に示すように、実際のステアリングラック軸力に比べ、位相が遅れる。
なお、本実施形態では、横G軸力を算出する際に、横Gセンサ6で検出した横方向加速度Gyを用いる例を示したが、他の構成を採用してもよい。例えば、ヨーレートセンサ7が検出したヨーレートγに車速センサ5が検出した車速Vを乗算し、乗算結果γ×Vを横方向加速度Gyに代えて用いる構成としてもよい。
なお、本実施形態では、横G軸力を算出する際に、横Gセンサ6で検出した横方向加速度Gyを用いる例を示したが、他の構成を採用してもよい。例えば、ヨーレートセンサ7が検出したヨーレートγに車速センサ5が検出した車速Vを乗算し、乗算結果γ×Vを横方向加速度Gyに代えて用いる構成としてもよい。
また、ブレンド軸力算出部11Bbbは、車速センサ5が検出した車速V、およびヨーレートセンサ7が検出したヨーレートγに基づき、下記(8)式に従ってステアリングラック軸力(以下、ヨーレート軸力とも呼ぶ)を算出する。下記(8)式では、まず、前輪荷重と車速Vとヨーレートγとを乗算し、乗算結果を操向輪2にかかる軸力として算出する。続いて、下記(8)式では、算出した操向輪2にかかる軸力とリンク比とを乗算し、乗算結果をヨーレート軸力として算出する。
ヨーレート軸力=操向輪2にかかる軸力×リンク比 ………(8)
操向輪2にかかる軸力=前輪荷重×車速V×ヨーレートγ
ここで、ヨーレートγは、操向輪2が転舵され、操向輪2にタイヤ横力Fdが作用し、車両Aが旋回することによって発生する。それゆえ、ブレンド軸力算出部11Bbbは、ヨーレートγに基づくことで、操向輪2に作用するタイヤ横力Fdの影響を反映したステアリングラック軸力(ヨーレート軸力)を算出できる。ここで、ヨーレートセンサ7は、バネ上(車体)に配置したため、ヨーレートγの検出が遅れる。そのため、ヨーレート軸力は、図12に示すように、実際のステアリングラック軸力に比べ、位相が遅れる。
ヨーレート軸力=操向輪2にかかる軸力×リンク比 ………(8)
操向輪2にかかる軸力=前輪荷重×車速V×ヨーレートγ
ここで、ヨーレートγは、操向輪2が転舵され、操向輪2にタイヤ横力Fdが作用し、車両Aが旋回することによって発生する。それゆえ、ブレンド軸力算出部11Bbbは、ヨーレートγに基づくことで、操向輪2に作用するタイヤ横力Fdの影響を反映したステアリングラック軸力(ヨーレート軸力)を算出できる。ここで、ヨーレートセンサ7は、バネ上(車体)に配置したため、ヨーレートγの検出が遅れる。そのため、ヨーレート軸力は、図12に示すように、実際のステアリングラック軸力に比べ、位相が遅れる。
さらに、ブレンド軸力算出部11Bbbは、電流軸力算出部11Bbaから電流軸力を読み込む。続いて、ブレンド軸力算出部11Bbbは、読み込んだ電流軸力、および算出した横G軸力、ヨーレート軸力に基づき、下記(9)式に従ってステアリングラック軸力(以下、「ブレンド軸力」とも呼ぶ)TBRを算出する。下記(9)式では、横G軸力に配分比率K1を乗算し、電流軸力に配分比率K2を乗算し、ヨーレート軸力に配分比率K3を乗算し、これらの乗算結果の和をブレンド軸力TBRとして算出する。すなわち、横G軸力に配分比率K1を乗算した値、電流軸力に配分比率K2を乗算した値およびヨーレート軸力に配分比率K3を乗算した値に基づいて、ブレンド軸力TBRを算出する。そして、ブレンド軸力算出部11Bbbは、算出結果を操舵判定部11Bbdおよびフィードバック軸力算出実行部11Bbeに出力する。ここで、ブレンド軸力TBRは、操向輪2を右方向に向ける軸力を正値とし、操向輪2を左方向に向ける軸力を負値とする。
TBR=横G軸力×K1+電流軸力×K2+ヨーレート軸力×K3 ……(9)
TBR=横G軸力×K1+電流軸力×K2+ヨーレート軸力×K3 ……(9)
ここで、配分比率K1、K2、K3は横G軸力、電流軸力、ヨーレート軸力の配分比率である。配分比率K1、K2、K3の大小関係は、K1>K2>K3とする。すなわち、横G軸力、電流軸力、ヨーレート軸力の順に配分比率を大きい値とする。例えば、配分比率K1、K2、K3のそれぞれは、K1=0.6、K2=0.3、K3=0.1に設定する。これにより、ブレンド軸力算出部11Bbbは、ブレンド軸力TBRとして、操向輪2に作用するタイヤ横力Fdの影響を反映したステアリングラック軸力を算出する。
図13は、ブレンド軸力TBR、および実際のステアリングラック軸力を表すグラフである。
このように、本実施形態のブレンド軸力算出部11Bbbは、電流軸力に配分比率K2を乗算した値と横G軸力に配分比率K1を乗算した値とに基づいてブレンド軸力TBRを算出する。ここで、図12に示すように、横G軸力は、実際のステアリングラック軸力に比べ、位相が遅れる。また、電流軸力は、実際のステアリングラック軸力に比べ、位相が進む。それゆえ、本実施形態のブレンド軸力算出部11Bbbは、横G軸力に電流軸力を加えることで、図13に示すように、横G軸力による位相の遅れを補償でき、より適切なブレンド軸力TBRを算出できる。そのため、本実施形態の制御演算部11は、ブレンド軸力TBRに基づいて反力モータ9Aを駆動することで、より適切な操舵反力を付与できる。
このように、本実施形態のブレンド軸力算出部11Bbbは、電流軸力に配分比率K2を乗算した値と横G軸力に配分比率K1を乗算した値とに基づいてブレンド軸力TBRを算出する。ここで、図12に示すように、横G軸力は、実際のステアリングラック軸力に比べ、位相が遅れる。また、電流軸力は、実際のステアリングラック軸力に比べ、位相が進む。それゆえ、本実施形態のブレンド軸力算出部11Bbbは、横G軸力に電流軸力を加えることで、図13に示すように、横G軸力による位相の遅れを補償でき、より適切なブレンド軸力TBRを算出できる。そのため、本実施形態の制御演算部11は、ブレンド軸力TBRに基づいて反力モータ9Aを駆動することで、より適切な操舵反力を付与できる。
また、本実施形態のブレンド軸力算出部11Bbbは、電流軸力に配分比率K2を乗算した値と横G軸力に配分比率K1を乗算した値とに基づいてブレンド軸力TBRを算出する。ここで、車両Aは、路面凹凸等によって操向輪2に路面外乱が作用し、操向輪2にタイヤ横力Fdが作用した場合、目標転舵角θ*と実際の転舵角θとに差が生じる。それゆえ、本実施形態のブレンド軸力算出部11Bbbは、横G軸力に電流軸力を加えることで、操向輪2に作用する路面外乱の影響をブレンド軸力TBRに反映でき、より適切なブレンド軸力TBRを算出できる。そのため、本実施形態の制御演算部11は、ブレンド軸力TBRに基づいて反力モータ9Aを駆動することで、より適切な操舵反力を付与できる。
さらに、本実施形態のブレンド軸力算出部11Bbbは、電流軸力の配分比率K2よりも横G軸力の配分比率K1を大きくする。それゆえ、本実施形態のブレンド軸力算出部11Bbbは、電流軸力の配分比率を低減でき、例えば、電流軸力の推定精度が転舵モータ8Aの慣性やフリクションの影響によって低下したとしても、ブレンド軸力TBRの推定精度の低下を抑制できる。そのため、本実施形態の制御演算部11は、ブレンド軸力TBRに基づいて反力モータ9Aを駆動することで、より適切な操舵反力を付与できる。
また、本実施形態のブレンド軸力算出部11Bbbは、電流軸力に配分比率K2を乗算した値と横G軸力に配分比率K1を乗算した値とヨーレート軸力に配分比率K3を乗算した値とに基づいてフィードバック軸力TFBを算出する。ここで、例えば、車両Aがスピン状態になった場合に、転舵電流および横方向加速度Gyが増大するため、横Gセンサ6の検出結果および転舵電流検出部8Bの検出結果はいずれも最大値(飽和値)となる。これに対し、ヨーレートγも増大するが、ヨーレートγの増大量は転舵電流および横方向加速度Gyの増加量に比べて比較的小さいので、ヨーレートセンサ7の検出結果は最大値(飽和値)に到達しない。そのため、車両Aのスピン状態の度合いに応じてヨーレートセンサ7の検出結果は変動する。それゆえ、車両Aのスピン状態の度合いに応じてブレンド軸力TBRを変動できる。その結果、本実施形態の制御演算部11は、ブレンド軸力TBRに基づいて反力モータ9Aを駆動することで、より適切な操舵反力を付与できる。
操舵角速度検出部11Bbcは、操舵角センサ3が検出した操舵角δに基づいて、ステアリングホイール1の操舵角速度dδ/dtを算出する。そして、操舵角速度検出部11Bbcは、算出結果をブレンド軸力算出部11Bbbおよび操舵判定部11Bbdに出力する。ここで、操舵角速度dδ/dtは、ステアリングホイール1が時計回りに回転する場合の角速度を正値とし、反時計回りに回転する場合の角速度を負値とする。
操舵判定部11Bbdは、ブレンド軸力算出部11Bbbが算出したブレンド軸力TBRおよび操舵角速度検出部11Bbcが検出した操舵角速度dδ/dtに基づいて、運転者がステアリングホイール1の切り増し操作および切り戻し操作のいずれを行っているかを判定する。切り増し操作としては、例えば、ステアリングホイール1(操舵角δ)が中立位置から離れる方向への操舵操作である。また、切り戻し操作としては、例えば、ステアリングホイール1(操舵角δ)が中立位置に近づく方向への操舵操作がある。具体的には、操舵判定部11Bbdは、ブレンド軸力TBRが正値であり且つ操舵角速度dδ/dtが正値である場合、またはブレンド軸力TBRが負値であり且つ操舵角速度dδ/dtが負値である場合には、ステアリングホイール1の切り増し操作を行っていると判定し、変数K4を1.0とする。変数K4は、ステアリングホイール1の切り増し操作および切り戻し操作のいずれを行なっているかを表すフラグである。変数K4は、ステアリングホイール1の切り増し操作を行なっている場合に1.0とし、切り戻し操作を行なっている場合に0.0とする。さらに、操舵判定部11Bbdは、ブレンド軸力TBRが正値であり且つ操舵角速度dδ/dtが負値である場合、またはブレンド軸力TBRが負値であり且つ操舵角速度dδ/dtが正値である場合には、ステアリングホイール1の切り増し操作を行っていないと判定し、変数K4を0とする。そして、操舵判定部11Bbdは、設定した変数K4をフィードバック軸力算出実行部11Bbeに出力する。
フィードバック軸力算出実行部11Bbeは、電流軸力算出部11Bba、ブレンド軸力算出部11Bbb、操舵角速度検出部11Bbcおよび操舵判定部11Bbdから電流軸力、ブレンド軸力TBR、操舵角速度dδ/dtおよび変数K4を読み込む。続いて、フィードバック軸力算出実行部11Bbeは、読み込んだ電流軸力、ブレンド軸力TBR、操舵角速度dδ/dtおよび変数K4に基づき、下記(10)式に従ってステアリングラック軸力(以下、フィードバック軸力TFB)を算出する。そして、フィードバック軸力算出実行部11Bbeは、算出結果を最終軸力算出部11Bcに出力する。
フィードバック軸力TFB=電流軸力×GB+ブレンド軸力TBR×(1−GB) ………(10)
ただし、GBは、電流軸力の配分比率GBとブレンド軸力TBRの配分比率(1−GB)を表す数値(以下、配分比率と呼ぶ)である。これにより、フィードバック軸力算出実行部11Bbeは、配分比率GBに基づいて、電流軸力とブレンド軸力TBRとをGB:(1−GB)の割合で合算させて、フィードバック軸力TFBを算出する。
フィードバック軸力TFB=電流軸力×GB+ブレンド軸力TBR×(1−GB) ………(10)
ただし、GBは、電流軸力の配分比率GBとブレンド軸力TBRの配分比率(1−GB)を表す数値(以下、配分比率と呼ぶ)である。これにより、フィードバック軸力算出実行部11Bbeは、配分比率GBに基づいて、電流軸力とブレンド軸力TBRとをGB:(1−GB)の割合で合算させて、フィードバック軸力TFBを算出する。
ここで、配分比率GBの設定方法としては、例えば、操舵判定部11Bbdが出力した判定結果を基に配分比率設定部11Bbfで配分比率GBを設定する方法を採用できる。配分比率設定部11Bbfは、操舵判定部11Bbdから操舵角速度dδ/dtおよび変数K4を読み込む。続いて、配分比率設定部11Bbfは、読み込んだ操舵角速度dδ/dtおよび変数K4に基づき、下記(11)式に従って配分比率GBを算出する。
GB=K4×K5 ………(11)
ただし、K5は、K4が1.0のとき、つまり、ステアリングホイール1の切り増し操作時における、電流軸力の配分比率GBとブレンド軸力TBRの配分比率(1−GB)を表す数値である。これにより、フィードバック軸力算出実行部11Bbeは、ステアリングホイール1の切り増し操作時には、変数K5に基づいて電流軸力とブレンド軸力TBRとをK5:(1−K5)の割合で合算させて、フィードバック軸力TFBを算出する。なお、K4が0.0のとき、つまり、ステアリングホイール1の切り戻し操作時には、変数K5にかかわらず、ブレンド軸力TBRをフィードバック軸力TFBとする。
ここで、変数K5の設定方法としては、例えば、操舵角速度dδ/dtに対応した変数K5を制御マップM5から読み出す方法を採用できる。制御マップM5としては、例えば、操舵角速度dδ/dtに対応した変数K5を登録したマップがある。
GB=K4×K5 ………(11)
ただし、K5は、K4が1.0のとき、つまり、ステアリングホイール1の切り増し操作時における、電流軸力の配分比率GBとブレンド軸力TBRの配分比率(1−GB)を表す数値である。これにより、フィードバック軸力算出実行部11Bbeは、ステアリングホイール1の切り増し操作時には、変数K5に基づいて電流軸力とブレンド軸力TBRとをK5:(1−K5)の割合で合算させて、フィードバック軸力TFBを算出する。なお、K4が0.0のとき、つまり、ステアリングホイール1の切り戻し操作時には、変数K5にかかわらず、ブレンド軸力TBRをフィードバック軸力TFBとする。
ここで、変数K5の設定方法としては、例えば、操舵角速度dδ/dtに対応した変数K5を制御マップM5から読み出す方法を採用できる。制御マップM5としては、例えば、操舵角速度dδ/dtに対応した変数K5を登録したマップがある。
図14は、制御マップM5を表すグラフである。
図14に示すように、制御マップM5は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が0以上で且つ第4設定操舵角速度dδ4/dt(>0)未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの大きさにかかわらず変数K5を第10設定値(例えば、1.0)に設定する。また、制御マップM5は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第5設定操舵角速度dδ5/dt(>dδ4/dt)以上の範囲では、操舵角速度dδ/dtの大きさにかかわらず変数K5を第11設定値(<第10設定値。例えば、0.0)に設定する。さらに、制御マップM5は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt以上で且つ第5設定操舵角速度dδ5/dt未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの絶対値に応じて変数K5を直線的に低下させる。具体的には、制御マップM5は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt以上で且つ第5設定操舵角速度dδ5/dt未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの絶対値と変数K5との関係を表す一次関数に従って変数K5を設定する。一次関数は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dtである場合に変数K5を第10設定値(1.0)とし、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第5設定操舵角速度dδ5/dtである場合に変数K5を第11設定値(0.0)とする。これにより、配分比率設定部11Bbfは、変数K4が1.0(切り増し操作時)であり、且つ、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt未満(低速操舵時)である場合には、配分比率GBを1.0とする。そして、フィードバック軸力算出実行部11Bbeは、電流軸力をフィードバック軸力TFBとする。また、配分比率設定部11Bbfは、変数K4が1.0(切り増し操作時)であり、且つ、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第5設定操舵角速度dδ5/dt以上(高速操舵時)である場合には、配分比率GBを0.0とする。これにより、フィードバック軸力算出実行部11Bbeは、ブレンド軸力TBRをフィードバック軸力TFBとする。また、配分比率設定部11Bbfは、変数K4が1.0(切り増し操作時)であり、且つ、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt以上で且つ第5設定操舵角速度dδ5/dt未満(中速操舵時)である場合には、変数K5を配分比率GBとする。これにより、フィードバック軸力算出実行部11Bbeは、電流軸力に変数K5を乗算した値とブレンド軸力TBRに(1−K5)を乗算した値とを合算したものをフィードバック軸力TFBとする。一方、配分比率設定部11Bbfは、変数K4が0.0(切り戻し操作時)である場合には、操舵角速度dδ/dtにかかわらず、0.0を配分比率GBとする。そして、フィードバック軸力算出実行部11Bbeは、ブレンド軸力TBRをフィードバック軸力TFBとする。
図14に示すように、制御マップM5は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が0以上で且つ第4設定操舵角速度dδ4/dt(>0)未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの大きさにかかわらず変数K5を第10設定値(例えば、1.0)に設定する。また、制御マップM5は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第5設定操舵角速度dδ5/dt(>dδ4/dt)以上の範囲では、操舵角速度dδ/dtの大きさにかかわらず変数K5を第11設定値(<第10設定値。例えば、0.0)に設定する。さらに、制御マップM5は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt以上で且つ第5設定操舵角速度dδ5/dt未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの絶対値に応じて変数K5を直線的に低下させる。具体的には、制御マップM5は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt以上で且つ第5設定操舵角速度dδ5/dt未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの絶対値と変数K5との関係を表す一次関数に従って変数K5を設定する。一次関数は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dtである場合に変数K5を第10設定値(1.0)とし、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第5設定操舵角速度dδ5/dtである場合に変数K5を第11設定値(0.0)とする。これにより、配分比率設定部11Bbfは、変数K4が1.0(切り増し操作時)であり、且つ、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt未満(低速操舵時)である場合には、配分比率GBを1.0とする。そして、フィードバック軸力算出実行部11Bbeは、電流軸力をフィードバック軸力TFBとする。また、配分比率設定部11Bbfは、変数K4が1.0(切り増し操作時)であり、且つ、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第5設定操舵角速度dδ5/dt以上(高速操舵時)である場合には、配分比率GBを0.0とする。これにより、フィードバック軸力算出実行部11Bbeは、ブレンド軸力TBRをフィードバック軸力TFBとする。また、配分比率設定部11Bbfは、変数K4が1.0(切り増し操作時)であり、且つ、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt以上で且つ第5設定操舵角速度dδ5/dt未満(中速操舵時)である場合には、変数K5を配分比率GBとする。これにより、フィードバック軸力算出実行部11Bbeは、電流軸力に変数K5を乗算した値とブレンド軸力TBRに(1−K5)を乗算した値とを合算したものをフィードバック軸力TFBとする。一方、配分比率設定部11Bbfは、変数K4が0.0(切り戻し操作時)である場合には、操舵角速度dδ/dtにかかわらず、0.0を配分比率GBとする。そして、フィードバック軸力算出実行部11Bbeは、ブレンド軸力TBRをフィードバック軸力TFBとする。
このように、本実施形態のフィードバック軸力算出実行部11Bbeは、ステアリングホイール1の切り増し操作が行われると、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt未満である場合には、電流軸力をフィードバック軸力TFBとする。ここで、ステアリングホイール1と操向輪2とが機械的に結合している機械式の操舵制御装置では、ステアリングホイール1の切り増し操作時には、操向輪2の転舵に伴うタイヤ横力Fdとフリクションとにより、ステアリングホイール1を中立位置に戻す操舵反力が発生する。また、本実施形態のフィードバック軸力算出実行部11Bbeでは、ステアリングホイール1の切り増し操作時には、電流軸力は、タイヤ横力Fdとフリクションとの合算値と等しくなる。そのため、本実施形態の制御演算部11は、電流軸力をフィードバック軸力TFBとすることで、機械式の操舵制御装置と同様に、ステアリングホイール1を中立位置に戻す操舵反力を付与できる。これにより、本実施形態の制御演算部11は、ステアリングホイール1の切り増し操作時に、より適切な操舵反力を付与できる。
ちなみに、ブレンド軸力TBRは、操向輪2の転舵に伴うフリクションの要素が含まれていない。それゆえ、例えば、ステアリングホイール1の切り増し操作時に、ブレンド軸力TBRをフィードバック軸力TFBとする方法では、操舵感に違和感を与える可能性がある。
また、本実施形態のフィードバック軸力算出実行部11Bbeは、ステアリングホイール1の切り戻し操作が行われると、操舵角速度dδ/dtの絶対値の大きさにかかわらず、電流軸力と横G軸力とを予め設定された配分比率で配分したブレンド軸力TBRをフィードバック軸力TFBとする。ここで、ステアリングホイール1と操向輪2とが機械的に結合している機械式の操舵制御装置では、ステアリングホイール1の切り戻し操作時には、操向輪2の転舵に伴うタイヤ横力Fdにより、ステアリングホイール1を中立位置に戻す操舵反力が発生する。それゆえ、機械式の操舵制御装置では、ステアリングホイール1の切り戻し操作時には、運転者は、ステアリングホイール1の保持力を低減し、ステアリングホイール1を手の平で滑らせることで、ステアリングホイール1を中立位置に戻し、操向輪2を中立位置に戻していた。これに対し、本実施形態のフィードバック軸力算出実行部11Bbeでは、ブレンド軸力TBRをフィードバック軸力TFBとすることで、転舵電流が低減し、電流軸力が低減したとしても、ステアリングホイール1を中立位置に戻す操舵反力が低減することを抑制できる。そのため、本実施形態のフィードバック軸力算出実行部11Bbeは、機械式の操舵制御装置と同様に、運転者がステアリングホイール1の保持力を低減し、ステアリングホイール1を手の平で滑らせることで、ステアリングホイール1を中立位置に戻すことができる。これにより、本実施形態の制御演算部11は、ステアリングホイール1の切り戻し操作時に、より適切な操舵反力を付与できる。
また、本実施形態のフィードバック軸力算出実行部11Bbeは、ステアリングホイール1の切り戻し操作が行われると、操舵角速度dδ/dtの絶対値の大きさにかかわらず、電流軸力と横G軸力とを予め設定された配分比率で配分したブレンド軸力TBRをフィードバック軸力TFBとする。ここで、ステアリングホイール1と操向輪2とが機械的に結合している機械式の操舵制御装置では、ステアリングホイール1の切り戻し操作時には、操向輪2の転舵に伴うタイヤ横力Fdにより、ステアリングホイール1を中立位置に戻す操舵反力が発生する。それゆえ、機械式の操舵制御装置では、ステアリングホイール1の切り戻し操作時には、運転者は、ステアリングホイール1の保持力を低減し、ステアリングホイール1を手の平で滑らせることで、ステアリングホイール1を中立位置に戻し、操向輪2を中立位置に戻していた。これに対し、本実施形態のフィードバック軸力算出実行部11Bbeでは、ブレンド軸力TBRをフィードバック軸力TFBとすることで、転舵電流が低減し、電流軸力が低減したとしても、ステアリングホイール1を中立位置に戻す操舵反力が低減することを抑制できる。そのため、本実施形態のフィードバック軸力算出実行部11Bbeは、機械式の操舵制御装置と同様に、運転者がステアリングホイール1の保持力を低減し、ステアリングホイール1を手の平で滑らせることで、ステアリングホイール1を中立位置に戻すことができる。これにより、本実施形態の制御演算部11は、ステアリングホイール1の切り戻し操作時に、より適切な操舵反力を付与できる。
さらに、本実施形態のフィードバック軸力算出実行部11Bbeは、ステアリングホイール1の切り増し操作を行っていると判定し、且つ、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt以上であると判定した場合には、電流軸力とブレンド軸力TBRとを配分してフィードバック軸力TFBを設定するとともに、操舵角速度dδ/dtの絶対値が小さくなるほど電流軸力の配分比率を大きくする。それゆえ、本実施形態のフィードバック軸力算出実行部11Bbeは、例えば、ステアリングホイール1の切り戻し操作中に、操舵角δが中立位置を跨ぎ、引き続き同方向へステアリングホイール1の切り増し操作が行われた場合、切り増し操作中に操舵角速度dδ/dtの絶対値が徐々に低減するにつれ、ブレンド軸力TBRから電流軸力へとフィードバック軸力TFBを徐々に移行できる。これにより、本実施形態の制御演算部11は、より適切な操舵反力を付与できる。
図3に戻り、最終軸力算出部11Bcは、操舵角センサ3、車速センサ5、横Gセンサ6、フィードフォワード軸力算出部11Baおよびフィードバック軸力算出部11Bbから操舵角δ、車速V、横方向加速度Gy、フィードフォワード軸力TFFおよびフィードバック軸力TFBを読み込む。続いて、最終軸力算出部11Bcは、読み込んだ操舵角δに基づいて、ステアリングホイール1の操舵角速度dδ/dtを算出する。続いて、最終軸力算出部11Bcは、読み込んだ操舵角δ、車速V、横方向加速度Gy、フィードフォワード軸力TFFおよびフィードバック軸力TFB、算出した操舵角速度dδ/dtに基づき、下記(12)式に従ってステアリングラック軸力(以下、最終軸力)を算出する。そして、最終軸力算出部11Bcは、算出結果を軸力-操舵反力変換部11Bdに出力する。
最終軸力=フィードフォワード軸力TFF×GF+フィードバック軸力TFB×(1−GF) ………(12)
ここで、GFは、フィードフォワード軸力TFFの配分比率GFとフィードバック軸力TFBの配分比率(1−GF)を表す数値(以下、配分比率と呼ぶ)である。これにより、最終軸力算出部11Bcは、配分比率GFに基づいて、フィードフォワード軸力TFFとフィードバック軸力TFBとをGF:(1−GF)の割合で合算させて、最終軸力を算出する。
最終軸力=フィードフォワード軸力TFF×GF+フィードバック軸力TFB×(1−GF) ………(12)
ここで、GFは、フィードフォワード軸力TFFの配分比率GFとフィードバック軸力TFBの配分比率(1−GF)を表す数値(以下、配分比率と呼ぶ)である。これにより、最終軸力算出部11Bcは、配分比率GFに基づいて、フィードフォワード軸力TFFとフィードバック軸力TFBとをGF:(1−GF)の割合で合算させて、最終軸力を算出する。
このように、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、フィードバック軸力TFBおよびフィードフォワード軸力TFFに基づいて最終軸力を算出する。ここで、フィードバック軸力TFBは、操向輪2に作用するタイヤ横力Fdの影響を反映するため、路面状態の変化や車両状態の変化に応じて変化する。これに対し、フィードフォワード軸力TFFは、タイヤ横力Fdの影響を反映しないため、路面状態の変化等にかかわらず滑らかに変化する。それゆえ、最終軸力算出部11Bcは、フィードバック軸力TFBに加え、フィードフォワード軸力TFFに基づいて最終軸力を算出することで、より適切な最終軸力を算出できる。
最終軸力算出部11Bcは、配分比率算出部11Bcaを備える。配分比率算出部11Bcaは、軸力差分に基づく配分比率GF1、横方向加速度Gyに基づく配分比率GF2、車速Vおよび操舵角δに基づく配分比率GF3、および操舵角速度dδ/dtに基づく配分比率GF4に基づいて、配分比率GFを設定する。軸力差分としては、例えば、フィードフォワード軸力TFFとフィードバック軸力TFBとの差を採用できる。具体的には、軸力差分は、フィードフォワード軸力TFFからフィードバック軸力TFBを減算した減算結果とする。また、配分比率GFの設定方法としては、例えば、軸力差分に基づく配分比率GF1と横方向加速度Gyに基づく配分比率GF2とのうちいずれか小さい値と、車速Vおよび操舵角δに基づく配分比率GF3と、操舵角速度dδ/dtに基づく配分比率GF4とを乗算し、乗算結果を配分比率GFとする方法を採用できる。
図15は、制御マップM6を表すグラフである。
配分比率GF1の設定方法としては、例えば、軸力差分の絶対値に対応した配分比率GF1を制御マップM6から読み出す方法を採用できる。制御マップM6としては、例えば、軸力差分の絶対値に対応した配分比率GF1を登録したマップがある。具体的には、図15に示すように、制御マップM6は、軸力差分の絶対値が0以上で且つ第1設定軸力差分Z1(>0)未満の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率GF1を第12設定値(例えば、1.0)に設定する。第1設定軸力差分Z1としては、例えば、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下を開始する軸力差分を採用できる。また、制御マップM6は、軸力差分の絶対値が第2設定軸力差分Z2(>Z1)以上の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率GF1を第13設定値(<第12設定値。例えば、0.0)に設定する。第2設定軸力差分Z2としては、例えば、フィードフォワード軸力TFFの推定精度がフィードバック軸力TFBの推定精度よりも低下する軸力差分を採用できる。さらに、制御マップM6は、軸力差分の絶対値が第1設定軸力差分Z1以上で且つ第2設定軸力差分Z2未満の範囲では、軸力差分の絶対値に応じて配分比率GF1を直線的に低下させる。具体的には、制御マップM6は、軸力差分の絶対値が第1設定軸力差分Z1以上で且つ第2設定軸力差分Z2未満の範囲では、軸力差分の絶対値と配分比率GF1との関係を表す一次関数に従って配分比率GF1を設定する。一次関数は、軸力差分の絶対値が第1設定軸力差分Z1である場合に配分比率GF1を第12設定値(1.0)とし、軸力差分の絶対値が第2設定軸力差分Z2である場合に配分比率GF1を第13設定値(0.0)とする。
配分比率GF1の設定方法としては、例えば、軸力差分の絶対値に対応した配分比率GF1を制御マップM6から読み出す方法を採用できる。制御マップM6としては、例えば、軸力差分の絶対値に対応した配分比率GF1を登録したマップがある。具体的には、図15に示すように、制御マップM6は、軸力差分の絶対値が0以上で且つ第1設定軸力差分Z1(>0)未満の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率GF1を第12設定値(例えば、1.0)に設定する。第1設定軸力差分Z1としては、例えば、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下を開始する軸力差分を採用できる。また、制御マップM6は、軸力差分の絶対値が第2設定軸力差分Z2(>Z1)以上の範囲では、軸力差分の大きさにかかわらず配分比率GF1を第13設定値(<第12設定値。例えば、0.0)に設定する。第2設定軸力差分Z2としては、例えば、フィードフォワード軸力TFFの推定精度がフィードバック軸力TFBの推定精度よりも低下する軸力差分を採用できる。さらに、制御マップM6は、軸力差分の絶対値が第1設定軸力差分Z1以上で且つ第2設定軸力差分Z2未満の範囲では、軸力差分の絶対値に応じて配分比率GF1を直線的に低下させる。具体的には、制御マップM6は、軸力差分の絶対値が第1設定軸力差分Z1以上で且つ第2設定軸力差分Z2未満の範囲では、軸力差分の絶対値と配分比率GF1との関係を表す一次関数に従って配分比率GF1を設定する。一次関数は、軸力差分の絶対値が第1設定軸力差分Z1である場合に配分比率GF1を第12設定値(1.0)とし、軸力差分の絶対値が第2設定軸力差分Z2である場合に配分比率GF1を第13設定値(0.0)とする。
このように、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、軸力差分の絶対値が第1設定軸力差分Z1以上である場合には、軸力差分の絶対値が第1設定軸力差分Z1未満である場合に比べ、配分比率GF1(フィードフォワード軸力TFFの配分比率GF)を小さくする。それゆえ、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、例えば、路面μが低減し、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下して、軸力差分が増大した場合に、フィードバック軸力TFBの配分比率(1−GF)を増大できる。そのため、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、より適切な操舵反力を付与することができる。
図16は、制御マップM7を表すグラフである。
ここで、配分比率GF2の設定方法としては、例えば、横方向加速度Gyの絶対値に対応した配分比率GF2を制御マップM7から読み出す方法を採用できる。制御マップM7としては、例えば、横方向加速度Gyの絶対値に対応した配分比率GF2を登録したマップがある。具体的には、図16に示すように、制御マップM7は、横方向加速度Gyの絶対値が0以上で且つ第1設定横方向加速度Gy1(>0)未満の範囲では、横方向加速度Gyの大きさにかかわらず配分比率GF2を第14設定値(例えば、1.0)に設定する。第1設定横方向加速度Gy1としては、例えば、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下を開始する横方向加速度Gyを採用できる。また、制御マップM7は、横方向加速度Gyの絶対値が第2設定横方向加速度Gy2(>Gy1)以上の範囲では、横方向加速度Gyの大きさにかかわらず配分比率GF2を第15設定値(<第14設定値。例えば、0.0)に設定する。第2設定横方向加速度Gy2としては、例えば、フィードフォワード軸力TFFの推定精度がフィードバック軸力TFBの推定精度よりも低下する横方向加速度Gyを採用できる。さらに、制御マップM7は、横方向加速度Gyの絶対値が第1設定横方向加速度Gy1以上で且つ第2設定横方向加速度Gy2未満の範囲では、横方向加速度Gyの絶対値に応じて配分比率GF2を直線的に低下させる。具体的には、制御マップM7は、横方向加速度Gyの絶対値が第1設定横方向加速度Gy1以上で且つ第2設定横方向加速度Gy2未満の範囲では、横方向加速度Gyの絶対値と配分比率GF2との関係を表す一次関数に従って配分比率GF2を設定する。一次関数は、横方向加速度Gyの絶対値が第1設定横方向加速度Gy1である場合に配分比率GF3を第14設定値(1.0)とし、横方向加速度Gyの絶対値が第2設定横方向加速度Gy2である場合に配分比率GF3を第15設定値(0.0)とする。
ここで、配分比率GF2の設定方法としては、例えば、横方向加速度Gyの絶対値に対応した配分比率GF2を制御マップM7から読み出す方法を採用できる。制御マップM7としては、例えば、横方向加速度Gyの絶対値に対応した配分比率GF2を登録したマップがある。具体的には、図16に示すように、制御マップM7は、横方向加速度Gyの絶対値が0以上で且つ第1設定横方向加速度Gy1(>0)未満の範囲では、横方向加速度Gyの大きさにかかわらず配分比率GF2を第14設定値(例えば、1.0)に設定する。第1設定横方向加速度Gy1としては、例えば、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下を開始する横方向加速度Gyを採用できる。また、制御マップM7は、横方向加速度Gyの絶対値が第2設定横方向加速度Gy2(>Gy1)以上の範囲では、横方向加速度Gyの大きさにかかわらず配分比率GF2を第15設定値(<第14設定値。例えば、0.0)に設定する。第2設定横方向加速度Gy2としては、例えば、フィードフォワード軸力TFFの推定精度がフィードバック軸力TFBの推定精度よりも低下する横方向加速度Gyを採用できる。さらに、制御マップM7は、横方向加速度Gyの絶対値が第1設定横方向加速度Gy1以上で且つ第2設定横方向加速度Gy2未満の範囲では、横方向加速度Gyの絶対値に応じて配分比率GF2を直線的に低下させる。具体的には、制御マップM7は、横方向加速度Gyの絶対値が第1設定横方向加速度Gy1以上で且つ第2設定横方向加速度Gy2未満の範囲では、横方向加速度Gyの絶対値と配分比率GF2との関係を表す一次関数に従って配分比率GF2を設定する。一次関数は、横方向加速度Gyの絶対値が第1設定横方向加速度Gy1である場合に配分比率GF3を第14設定値(1.0)とし、横方向加速度Gyの絶対値が第2設定横方向加速度Gy2である場合に配分比率GF3を第15設定値(0.0)とする。
このように、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、横方向加速度Gyの絶対値が第1設定横方向加速度Gy1以上である場合には、横方向加速度Gyの絶対値が第1設定横方向加速度Gy1未満である場合に比べ、配分比率GF2(フィードフォワード軸力TFFの配分比率GF)を小さくする。それゆえ、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、例えば、横方向加速度Gyが増大し、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下した場合に、フィードバック軸力TFBの配分比率(1−GF)を増大できる。そのため、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、より適切な操舵反力を付与することができる。
図17は、制御マップM8a、M8bを表すグラフである。
ここで、配分比率GF3の設定方法としては、例えば、車速Vの絶対値および操舵角δの絶対値に対応した配分比率GF3a、GF3bを制御マップM8a、M8bから読み出し、読み出した配分比率GF3a、GF3bを乗算し、乗算結果を配分比率GF3とする方法を採用できる。制御マップM8aとしては、例えば、車速Vの絶対値に対応した配分比率GF3を登録したマップがある。具体的には、図17(a)に示すように、制御マップM8aは、車速Vの絶対値が0以上で且つ第3設定車速V3未満の範囲では、車速Vの大きさにかかわらず配分比率GF3aを第16設定値(例えば、0.5)に設定する。第3設定車速V3としては、例えば、車速Vが低いことによるタイヤ特性の非線形性(タイヤすべり角に対するタイヤ横力Fdの非線形性)が現れ、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下を開始する車速Vを採用できる。また、制御マップM8aは、車速Vの絶対値が第4設定車速V4(>V3)以上の範囲では、車速Vの大きさにかかわらず配分比率GF3aを第17設定値(>第16設定値。例えば、1.0)に設定する。第4設定車速V4としては、例えば、フィードフォワード軸力TFFの推定精度がフィードバック軸力TFBの推定精度よりも向上する車速Vを採用できる。さらに、制御マップM8aは、車速Vの絶対値が第3設定車速V3以上で且つ第4設定車速V4未満の範囲では、車速Vの絶対値に応じて配分比率GF3aを直線的に増加させる。具体的には、制御マップM8aは、車速Vの絶対値が第3設定車速V3以上で且つ第4設定車速V4未満の範囲では、車速Vと配分比率GF3aとの関係を表す一次関数に従って配分比率GF3aを設定する。一次関数は、車速Vの絶対値が第3設定車速V3である場合に配分比率GF3aを第16設定値(0.5)とし、車速Vが第4設定車速V4である場合に配分比率GF3aを第17設定値(1.0)とする。
ここで、配分比率GF3の設定方法としては、例えば、車速Vの絶対値および操舵角δの絶対値に対応した配分比率GF3a、GF3bを制御マップM8a、M8bから読み出し、読み出した配分比率GF3a、GF3bを乗算し、乗算結果を配分比率GF3とする方法を採用できる。制御マップM8aとしては、例えば、車速Vの絶対値に対応した配分比率GF3を登録したマップがある。具体的には、図17(a)に示すように、制御マップM8aは、車速Vの絶対値が0以上で且つ第3設定車速V3未満の範囲では、車速Vの大きさにかかわらず配分比率GF3aを第16設定値(例えば、0.5)に設定する。第3設定車速V3としては、例えば、車速Vが低いことによるタイヤ特性の非線形性(タイヤすべり角に対するタイヤ横力Fdの非線形性)が現れ、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下を開始する車速Vを採用できる。また、制御マップM8aは、車速Vの絶対値が第4設定車速V4(>V3)以上の範囲では、車速Vの大きさにかかわらず配分比率GF3aを第17設定値(>第16設定値。例えば、1.0)に設定する。第4設定車速V4としては、例えば、フィードフォワード軸力TFFの推定精度がフィードバック軸力TFBの推定精度よりも向上する車速Vを採用できる。さらに、制御マップM8aは、車速Vの絶対値が第3設定車速V3以上で且つ第4設定車速V4未満の範囲では、車速Vの絶対値に応じて配分比率GF3aを直線的に増加させる。具体的には、制御マップM8aは、車速Vの絶対値が第3設定車速V3以上で且つ第4設定車速V4未満の範囲では、車速Vと配分比率GF3aとの関係を表す一次関数に従って配分比率GF3aを設定する。一次関数は、車速Vの絶対値が第3設定車速V3である場合に配分比率GF3aを第16設定値(0.5)とし、車速Vが第4設定車速V4である場合に配分比率GF3aを第17設定値(1.0)とする。
このように、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、車速Vの絶対値が第4設定車速V4未満である場合には、車速Vの絶対値が第4設定車速V4以上である場合に比べ、配分比率GF3a(フィードフォワード軸力TFFの配分比率GF)を小さくする。それゆえ、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、例えば、車速Vが低減し、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下した場合に、フィードバック軸力TFBの配分比率(1−GF)を増大できる。そのため、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、より適切な操舵反力を付与することができる。
また、制御マップM8bとしては、例えば、操舵角δの絶対値に対応した配分比率GF3bを登録したマップがある。具体的には、図17(b)に示すように、制御マップM8bは、操舵角δの絶対値が0以上で且つ第1設定操舵角δ1(>0)未満の範囲では、操舵角δの大きさにかかわらず配分比率GF3bを第18設定値(例えば、1.0)に設定する。第1設定操舵角δ1としては、例えば、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下を開始する操舵角δを採用できる。また、制御マップM8bは、操舵角δの絶対値が第2設定操舵角δ2(>δ1)以上の範囲では、操舵角δの大きさにかかわらず配分比率GF3bを第19設定値(<第18設定値。例えば、0.6)に設定する。第2設定操舵角δ2としては、例えば、フィードフォワード軸力TFFの推定精度がフィードバック軸力TFBの推定精度よりも低下する操舵角δを採用できる。さらに、制御マップM8bは、操舵角δの絶対値が第1設定操舵角δ1以上で且つ第2設定操舵角δ2未満の範囲では、操舵角δの絶対値に応じて配分比率GF3bを直線的に低下させる。具体的には、制御マップM8bは、操舵角δの絶対値が第1設定操舵角δ1以上で且つ第2設定操舵角δ2未満の範囲では、操舵角δの絶対値と配分比率GF3bとの関係を表す一次関数に従って配分比率GF3bを設定する。一次関数は、操舵角δの絶対値が第1設定操舵角δ1である場合に配分比率GF3bを第18設定値(1.0)とし、操舵角δの絶対値が第2設定操舵角δ2である場合に配分比率GF3を第19設定値(0.6)とする。
このように、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、操舵角δの絶対値が第1設定操舵角δ1以上である場合には、操舵角δの絶対値が第1設定操舵角δ1未満である場合に比べ、配分比率GF3b(フィードフォワード軸力TFFの配分比率GF)を小さくする。それゆえ、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、例えば、操舵角δが増大し、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下した場合に、フィードバック軸力TFBの配分比率(1−GF)を増大できる。そのため、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、より適切な操舵反力を付与することができる。
図18は、制御マップM9を表すグラフである。
ここで、配分比率GF4の設定方法としては、例えば、操舵角速度dδ/dtの絶対値に対応した配分比率GF4を制御マップM9から読み出す方法を採用できる。制御マップM9としては、例えば、操舵角速度dδ/dtの絶対値に対応した配分比率GF4を登録したマップがある。具体的には、図18に示すように、制御マップM9は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が0以上で且つ第4設定操舵角速度dδ4/dt(>0)未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの大きさにかかわらず配分比率GF4を第20設定値(例えば、1.0)に設定する。第4設定操舵角速度dδ4/dtとしては、例えば、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下を開始する操舵角速度dδ/dtを採用できる。また、制御マップM9は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第5設定操舵角速度d5/dt(>dδ4/dt)以上の範囲では、操舵角速度dδ/dtの大きさにかかわらず配分比率GF4を第21設定値(<第20設定値。例えば、0.0)に設定する。第5設定操舵角速度dδ5/dtとしては、例えば、フィードフォワード軸力TFFの推定精度がフィードバック軸力TFBの推定精度よりも低下する操舵角速度dδ/dtを採用できる。さらに、制御マップM9は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt以上で且つ第5設定操舵角速度dδ5/dt未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの絶対値に応じて配分比率GF4を直線的に低下させる。具体的には、制御マップM9は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt以上で且つ第5設定操舵角速度d5/dt未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの絶対値と配分比率GF4との関係を表す一次関数に従って配分比率GF4を設定する。一次関数は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dtである場合に配分比率GF4を第20設定値(1.0)とし、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第5設定操舵角速度dδ5/dtである場合に配分比率GF4を第21設定値(0.0)とする。
ここで、配分比率GF4の設定方法としては、例えば、操舵角速度dδ/dtの絶対値に対応した配分比率GF4を制御マップM9から読み出す方法を採用できる。制御マップM9としては、例えば、操舵角速度dδ/dtの絶対値に対応した配分比率GF4を登録したマップがある。具体的には、図18に示すように、制御マップM9は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が0以上で且つ第4設定操舵角速度dδ4/dt(>0)未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの大きさにかかわらず配分比率GF4を第20設定値(例えば、1.0)に設定する。第4設定操舵角速度dδ4/dtとしては、例えば、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下を開始する操舵角速度dδ/dtを採用できる。また、制御マップM9は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第5設定操舵角速度d5/dt(>dδ4/dt)以上の範囲では、操舵角速度dδ/dtの大きさにかかわらず配分比率GF4を第21設定値(<第20設定値。例えば、0.0)に設定する。第5設定操舵角速度dδ5/dtとしては、例えば、フィードフォワード軸力TFFの推定精度がフィードバック軸力TFBの推定精度よりも低下する操舵角速度dδ/dtを採用できる。さらに、制御マップM9は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt以上で且つ第5設定操舵角速度dδ5/dt未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの絶対値に応じて配分比率GF4を直線的に低下させる。具体的には、制御マップM9は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt以上で且つ第5設定操舵角速度d5/dt未満の範囲では、操舵角速度dδ/dtの絶対値と配分比率GF4との関係を表す一次関数に従って配分比率GF4を設定する。一次関数は、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dtである場合に配分比率GF4を第20設定値(1.0)とし、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第5設定操舵角速度dδ5/dtである場合に配分比率GF4を第21設定値(0.0)とする。
このように、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt以上である場合には、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt未満である場合に比べ、配分比率GF4(フィードフォワード軸力TFFの配分比率GF)を小さくする。それゆえ、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、例えば、操舵角速度dδ/dtが増大し、フィードフォワード軸力TFFの推定精度が低下した場合に、フィードバック軸力TFBの配分比率(1−GF)を増大できる。そのため、本実施形態の最終軸力算出部11Bcは、より適切な操舵反力を付与することができる。
これにより、最終軸力算出部11Bcは、軸力差分の絶対値が第1設定軸力差分Z1未満、横方向加速度Gyの絶対値が第1設定横方向加速度Gy1未満、車速Vの絶対値が第4設定車速V4以上、操舵角δの絶対値が第1設定操舵角δ1未満、および操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt未満である場合には、フィードフォワード軸力TFFを最終軸力とする。また、最終軸力算出部11Bcは、軸力差分の絶対値が第2設定軸力差分Z2以上、横方向加速度Gyの絶対値が第2設定横方向加速度Gy2以上、および操舵角速度dδ/dtの絶対値が第5設定操舵角速度dδ5/dt以上の少なくともいずれかである場合には、フィードバック軸力TFBを最終軸力とする。さらに、最終軸力算出部11Bcは、軸力差分の絶対値が第1設定軸力差分Z1以上で且つ第2設定軸力差分Z2未満、横方向加速度Gyの絶対値が第1設定横方向加速度Gy1以上で且つ第2設定横方向加速度Gy2未満、車速Vの絶対値が第4設定車速V4未満、操舵角δの絶対値が第1設定操舵角δ1以上、および操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt以上である場合には、フィードフォワード軸力TFFに配分比率GFを乗算した値とフィードバック軸力TFBに配分比率(1−GF)を乗算した値とを合算したものを最終軸力とする。
それゆえ、最終軸力算出部11Bcは、車両Aが、道路の路面μが高く(ドライ路面)、車速Vが高く、操舵角δが小さく、操舵角速度dδ/dtが小さい状況(以下、特定状況とも呼ぶ)にある場合には、フィードフォワード軸力TFFを最終軸力とする。ここで、フィードフォワード軸力TFFは、タイヤ横力Fdの影響を反映しないため、路面状態の変化等にかかわらず滑らかに変化する。それゆえ、最終軸力算出部11Bcは、車両Aが特定状況にある場合には、安定した操舵感を実現することができる。これに対し、最終軸力算出部11Bcは、車両Aが、特定状況以外の状況(以下、通常状況とも呼ぶ)にある場合には、フィードバック軸力TFB、またはフィードフォワード軸力TFFとフィードバック軸力TFBとを合算したものを最終軸力とする。ここで、フィードバック軸力TFBは、操向輪2に作用するタイヤ横力Fdの影響を反映するため、路面状態の変化や車両状態の変化に応じて変化する。それゆえ、最終軸力算出部11Bcは、車両Aが通常状況にある場合には、ステアリングホイール1と操向輪2とが機械的に結合している機械式の操舵制御装置と同様の操舵感を付与でき、自然な操舵感を実現することができる。
図3に戻り、軸力-操舵反力変換部11Bdは、最終軸力算出部11Bcが算出した最終軸力に基づいて目標操舵反力を算出する。目標操舵反力とは、操舵反力の目標値である。目標操舵反力の算出方法としては、例えば、車速Vおよび最終軸力に対応した目標操舵反力を制御マップM10から読み出す方法を採用できる。制御マップM10とは、車速V毎に、最終軸力に対応した目標操舵反力を登録したマップである。
図19は、制御マップM10を表すグラフである。
図19に示すように、制御マップM10は、車速V毎に設定される。また、制御マップM10は、最終軸力が大きいほど目標操舵反力を大きい値とする。
図3に戻り、目標反力電流演算部11Beは、軸力-操舵反力変換部11Bdが算出した目標操舵反力に基づき、下記(13)式に従って目標反力電流を算出する。そして、目標反力電流演算部11Beは、算出結果を反力モータ駆動部9Cに出力する。
目標反力電流=目標操舵反力×ゲイン ………(13)
図19に示すように、制御マップM10は、車速V毎に設定される。また、制御マップM10は、最終軸力が大きいほど目標操舵反力を大きい値とする。
図3に戻り、目標反力電流演算部11Beは、軸力-操舵反力変換部11Bdが算出した目標操舵反力に基づき、下記(13)式に従って目標反力電流を算出する。そして、目標反力電流演算部11Beは、算出結果を反力モータ駆動部9Cに出力する。
目標反力電流=目標操舵反力×ゲイン ………(13)
なお、本実施形態では、目標反力電流演算部11Beが、軸力-操舵反力変換部11Bdが算出した目標操舵反力を基に目標反力電流を算出する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、目標反力電流演算部11Beが、軸力-操舵反力変換部11Bdが算出した目標操舵反力に補正的反力や端当て反力等を加算して目標操舵反力を補正し、補正後の目標操舵反力を基に目標反力電流を算出する構成としてもよい。補正的反力としては、例えば、目標操舵反力を補正する場合に付与する操舵反力がある。また、端当て反力としては、例えば、転舵角θが最大値となった場合に付与する操舵反力がある。
(動作その他)
次に、車両Aの操舵制御装置の動作について説明する。
図20は、車両Aの操舵制御装置の動作を説明するための図である。
図20の時刻t1に示すように、車両Aの走行中、運転者がステアリングホイール1の切り増し操作を行ったとする。すると、制御演算部11が、操舵角δおよび車速Vに基づき目標転舵角θ*を算出する(図2の目標転舵角演算部11A)。続いて、制御演算部11が、算出した目標転舵角θ*から実際の転舵角θを減じた減算結果に基づき目標転舵電流を算出する(図2の目標転舵電流演算部11C)。これにより、転舵制御部8が、ステアリングホイール1の操作量に応じて操向輪2を転舵する。
次に、車両Aの操舵制御装置の動作について説明する。
図20は、車両Aの操舵制御装置の動作を説明するための図である。
図20の時刻t1に示すように、車両Aの走行中、運転者がステアリングホイール1の切り増し操作を行ったとする。すると、制御演算部11が、操舵角δおよび車速Vに基づき目標転舵角θ*を算出する(図2の目標転舵角演算部11A)。続いて、制御演算部11が、算出した目標転舵角θ*から実際の転舵角θを減じた減算結果に基づき目標転舵電流を算出する(図2の目標転舵電流演算部11C)。これにより、転舵制御部8が、ステアリングホイール1の操作量に応じて操向輪2を転舵する。
また、制御演算部11が、操舵角δおよび車速Vに基づきフィードフォワード軸力TFFを算出する(図3のフィードフォワード軸力算出部11Ba)。続いて、制御演算部11が、転舵電流に基づき電流軸力を算出する(図11の電流軸力算出部11Bba)。続いて、制御演算部11が、横方向加速度Gyに基づき横G軸力を算出する(図11のブレンド軸力算出部11Bbb)。続いて、制御演算部11が、ヨーレートγおよび車速Vに基づきヨーレート軸力を算出する(図11のブレンド軸力算出部11Bbb)。続いて、制御演算部11が、算出した電流軸力に配分比率K2を乗算した値と横G軸力に配分比率K1を乗算した値とヨーレート軸力に配分比率K3を乗算した値とを加算してブレンド軸力TBRとする(図11のブレンド軸力算出部11Bbb)。横G軸力、電流軸力、ヨーレート軸力の配分比率K1、K2、K3は、0.6:0.3:0.1とする。ここで、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt未満であったとする。すると、変数K4が1.0となり、変数K5が1.0となり、配分比率GB(=K4×K5)が1.0となる(図11のフィードバック軸力算出実行部11Bbe)。そして、制御演算部11が、算出した電流軸力とブレンド軸力TBRとをGB:(1−GB)で配分して電流軸力をフィードバック軸力TFBとする(図3のフィードバック軸力算出部11Bb)。続いて、制御演算部11が、算出したフィードフォワード軸力TFFとフィードバック軸力TFBとをGF:(1−GF)で配分して最終軸力を算出する(図3の最終軸力算出部11Bc)。続いて、制御演算部11が、算出した最終軸力に基づき目標操舵反力を算出する(図3の軸力-操舵反力変換部11Bd)。続いて、制御演算部11が、算出した目標操舵反力に基づき目標反力電流を算出する(図3の目標反力電流演算部11Be)。続いて、制御演算部11が、算出した目標反力電流に基づき反力モータ9Aを駆動する(図2の反力モータ駆動部9C)。これにより、反力制御部9が、ステアリングホイール1に操舵反力を付与する。
このように、本実施形態の操舵制御装置では、電流軸力、ブレンド軸力TBR、並びに切り増し操作および切り戻し操作の判定結果に基づいてフィードバック軸力TFBを算出する。それゆえ、本実施形態の操舵制御装置は、転舵モータ8Aの転舵電流および車両Aの横方向加速度Gy等、一般的な車両が備えているセンサの検出結果に基づいて、フィードバック軸力TFBを算出できる。そのため、本実施形態の操舵制御装置は、フィードバック軸力TFBに基づいて反力モータ9Aを駆動することで、ステアリングラック軸力を検出するための専用のセンサを備える必要がなく、製造コストの増大を抑制できる。
また、本実施形態の操舵制御装置は、ステアリングホイール1の切り増し操作が行われると、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt未満である場合には、電流軸力をフィードバック軸力TFBとする。そのため、本実施形態の操舵制御装置は、電流軸力をフィードバック軸力TFBとすることで、ステアリングホイール1と操向輪2とが機械的に結合している機械式の操舵制御装置と同様に、ステアリングホイール1を中立位置に戻す操舵反力を付与できる。これにより、本実施形態の操舵制御装置は、ステアリングホイール1の切り増し操作時に、より適切な操舵反力を付与できる。
ここで、図20の時刻t2に示すように、運転者が、ステアリングホイール1の切り増し操作を終え、切り戻し操作を行ったとする。すると、変数K4が0.0となり、変数K5にかかわらず、配分比率GB(=K4×K5)が0.0となる(図11のフィードバック軸力算出実行部11Bbe)。そして、制御演算部11が、算出した電流軸力とブレンド軸力TBRとをGB:(1−GB)で配分して、ブレンド軸力TBRをフィードバック軸力TFBを算出する(図3のフィードバック軸力算出部11Bb)。これにより、フィードバック軸力TFBが、電流軸力からブレンド軸力TBRへと切り換わる。
このように、本実施形態の操舵制御装置は、ステアリングホイール1の切り戻し操作が行われると、操舵角速度dδ/dtの絶対値の大きさにかかわらず、電流軸力と横G軸力とを予め設定された配分比率で配分したブレンド軸力TBRをフィードバック軸力TFBとする。ここで、ステアリングホイール1と操向輪2とが機械的に結合している機械式の操舵制御装置では、ステアリングホイール1の切り戻し操作時には、操向輪2の転舵に伴うタイヤ横力Fdにより、ステアリングホイール1を中立位置に戻す操舵反力が発生する。それゆえ、機械式の操舵制御装置では、ステアリングホイール1の切り戻し操作時には、運転者は、ステアリングホイール1の保持力を低減し、ステアリングホイール1を手の平で滑らせることで、ステアリングホイール1を中立位置に戻し、操向輪2を中立位置に戻していた。これに対し、本実施形態の操舵制御装置は、ブレンド軸力TBRをフィードバック軸力TFBとすることで、転舵電流が低減し、電流軸力が低減したとしても、ステアリングホイール1を中立位置に戻す操舵反力が低減することを抑制できる。そのため、本実施形態の操舵制御装置は、機械式の操舵制御装置と同様に、運転者がステアリングホイール1の保持力を低減し、ステアリングホイール1を手の平で滑らせることで、ステアリングホイール1を中立位置に戻すことができる。これにより、本実施形態の操舵制御装置は、ステアリングホイール1の切り戻し操作時に、より適切な操舵反力を付与できる。
ここで、図20の時刻t3に示すように、運転者が、ステアリングホイール1の切り戻し操作中(例えば、時計回り方向への操舵中)に、操舵角δが中立位置を跨いだ後、引き続き時計回り方向へステアリングホイール1の切り増し操作を行ったとする。また、操舵角速度dδ/dtの絶対値が、第4設定操舵角速度dδ4/dt以上で且つ第5設定操舵角速度dδ5/dt未満の範囲にあったとする。すると、操舵角速度dδ/dtの絶対値が小さくなるにつれ、変数K4が1.0となり、変数K5が増大し、電流軸力の配分比率GB(=K4×K5)が増大する(図11のフィードバック軸力算出実行部11Bbe)。そして、制御演算部11が、算出した電流軸力とブレンド軸力TBRとをGB:(1−GB)で配分して、フィードバック軸力TFBを算出する(図3のフィードバック軸力算出部11Bb)。これにより、フィードバック軸力TFBが、ブレンド軸力TBRから電流軸力へと徐々に移行する。
このように、本実施形態の操舵制御装置は、ステアリングホイール1の切り増し操作を行っていると判定し、且つ、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt以上であると判定した場合には、電流軸力とブレンド軸力TBRとを配分してフィードバック軸力TFBを設定するとともに、操舵角速度dδ/dtの絶対値が小さくなるほど電流軸力の配分比率を大きくする。それゆえ、本実施形態の操舵制御装置は、ステアリングホイール1の切り戻し操作中に、操舵角δが中立位置を跨ぎ、引き続き同方向へステアリングホイール1の切り増し操作が行われた場合、切り増し操作中に操舵角速度dδ/dtの絶対値が徐々に低減するにつれ、ブレンド軸力TBRから電流軸力へとフィードバック軸力TFBを徐々に移行できる。これにより、本実施形態の操舵制御装置は、ステアリングホイール1の切り戻し操作から切り増し操作への切り換え時に、より適切な操舵反力を付与できる。
本実施形態では、図1のステアリングホイール1がステアリングホイールを構成する。以下同様に、図1の操舵角センサ3、転舵モータ8A、転舵モータ駆動部8Cが転舵アクチュエータを構成する。また、図1の転舵電流検出部8Bが転舵電流検出部を構成する。さらに、図3のフィードバック軸力算出部11Bb、図11の電流軸力算出部11Bbaが電流軸力算出部を構成する。また、図1の横Gセンサ6、図3のフィードバック軸力算出部11Bb、図11のブレンド軸力算出部11Bbbが横G軸力算出部を構成する。さらに、図3のフィードバック軸力算出部11Bb、軸力-操舵反力変換部11Bd、図11のフィードバック軸力算出実行部11Bbeが操舵反力算出部を構成する。また、図1の反力モータ9A、反力モータ駆動部9C、および図2の目標反力電流演算部11Bが反力アクチュエータを構成する。さらに、図3のフィードバック軸力算出部11Bb、図11のフィードバック軸力算出実行部11Bbeがフィードバック軸力算出部を構成する。また、図3の軸力-操舵反力変換部11Bdが操舵反力算出実行部を構成する。さらに、図1の横Gセンサ6が横方向加速度検出部を構成する。
(本実施形態の効果)
本実施形態は、次のような効果を奏する。
(1)制御演算部11が、転舵電流に基づいてステアリングラックの電流軸力を算出する。また、制御演算部11が、横方向加速度Gyに基づいてステアリングラックの横G軸力を算出する。そして、制御演算部11が、ステアリングホイール1の切り増し操作時は、電流軸力に基づいて操舵反力を算出し、ステアリングホイール1の切り戻し操作時は、電流軸力と横G軸力とに基づいて操舵反力を算出する。
このような構成によれば、転舵電流および横方向加速度Gy等、一般的な車両が備えているセンサの検出結果に基づいて反力モータ9Aを駆動できる。それゆえ、専用のセンサを備える必要がなく、製造コストの増大を抑制できる。
本実施形態は、次のような効果を奏する。
(1)制御演算部11が、転舵電流に基づいてステアリングラックの電流軸力を算出する。また、制御演算部11が、横方向加速度Gyに基づいてステアリングラックの横G軸力を算出する。そして、制御演算部11が、ステアリングホイール1の切り増し操作時は、電流軸力に基づいて操舵反力を算出し、ステアリングホイール1の切り戻し操作時は、電流軸力と横G軸力とに基づいて操舵反力を算出する。
このような構成によれば、転舵電流および横方向加速度Gy等、一般的な車両が備えているセンサの検出結果に基づいて反力モータ9Aを駆動できる。それゆえ、専用のセンサを備える必要がなく、製造コストの増大を抑制できる。
(2)制御演算部11が、ステアリングホイール1の切り戻し操作時は、電流軸力と横G軸力とを予め設定された配分比率GB:(1−GB)で配分したブレンド軸力TBRに基づいて、操舵反力を算出する。
このような構成によれば、ステアリングホイール1の切り戻し操作が行われると、転舵電流が低減し、電流軸力が低減したとしても、横G軸力が存在するため、ステアリングホイール1を中立位置に戻す操舵反力が低減することを抑制できる。そのため、運転者がステアリングホイール1の保持力を低減し、ステアリングホイール1を手の平で滑らせることで、ステアリングホイール1を中立位置に戻すことができる。これにより、ステアリングホイール1の切り戻し操作時に、より適切な操舵反力を付与できる。
このような構成によれば、ステアリングホイール1の切り戻し操作が行われると、転舵電流が低減し、電流軸力が低減したとしても、横G軸力が存在するため、ステアリングホイール1を中立位置に戻す操舵反力が低減することを抑制できる。そのため、運転者がステアリングホイール1の保持力を低減し、ステアリングホイール1を手の平で滑らせることで、ステアリングホイール1を中立位置に戻すことができる。これにより、ステアリングホイール1の切り戻し操作時に、より適切な操舵反力を付与できる。
(3)制御演算部11が、ステアリングホイール1の切り増し操作時に、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt未満であると判定した場合、電流軸力のみに基づいてフィードバック軸力TFBを算出する。続いて、制御演算部11が、算出したフィードバック軸力TFBに基づいて、操舵反力を算出する。
このような構成によれば、例えば、ステアリングホイール1の切り増し操作が行われると、ステアリングホイール1を中立位置に戻す操舵反力を付与できる。これにより、ステアリングホイール1の切り増し操作時に、より適切な操舵反力を付与できる。
このような構成によれば、例えば、ステアリングホイール1の切り増し操作が行われると、ステアリングホイール1を中立位置に戻す操舵反力を付与できる。これにより、ステアリングホイール1の切り増し操作時に、より適切な操舵反力を付与できる。
(4)制御演算部11が、ステアリングホイール1の切り増し操作時に、操舵角速度dδ/dtの絶対値が第4設定操舵角速度dδ4/dt以上であると判定した場合、電流軸力とブレンド軸力TBRとを配分してフィードバック軸力TFBを算出する。続いて、制御演算部11が、操舵角速度dδ/dtの絶対値が小さくなるほど電流軸力の配分比率を大きくする。
このような構成によれば、例えば、ステアリングホイール1の切り戻し操作中に、操舵角δが中立位置を跨ぎ、引き続き同方向へステアリングホイール1の切り増し操作が行われた場合、切り増し操作中に操舵角速度dδ/dtの絶対値が徐々に低減するにつれ、ブレンド軸力TBRから電流軸力へとフィードバック軸力TFBを徐々に移行できる。
このような構成によれば、例えば、ステアリングホイール1の切り戻し操作中に、操舵角δが中立位置を跨ぎ、引き続き同方向へステアリングホイール1の切り増し操作が行われた場合、切り増し操作中に操舵角速度dδ/dtの絶対値が徐々に低減するにつれ、ブレンド軸力TBRから電流軸力へとフィードバック軸力TFBを徐々に移行できる。
(5)制御演算部11が、操舵角δおよび車速Vを配分比率GF、(1−GF)で配分して、フィードフォワード軸力を算出する。続いて、制御演算部11が、フィードバック軸力およびフィードフォワード軸力に基づいて、反力モータ9Aを駆動する。
このような構成によれば、フィードバック軸力に加え、フィードフォワード軸力に基づいて反力モータ9Aを駆動するため、より適切な操舵反力を付与できる。
(6)横Gセンサ6が、横方向加速度Gyを検出する。続いて、制御演算部11が、横Gセンサ6が検出した横方向加速度Gyに基づいて横G軸力を算出する。
このような構成によれば、横Gセンサ6の検出結果を基に反力モータ9Aを駆動できる。
以上、本願が優先権を主張する日本国特許出願2013−3873(2013年1月11日出願)の全内容は、参照により本開示の一部をなす。
ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明なことである。
このような構成によれば、フィードバック軸力に加え、フィードフォワード軸力に基づいて反力モータ9Aを駆動するため、より適切な操舵反力を付与できる。
(6)横Gセンサ6が、横方向加速度Gyを検出する。続いて、制御演算部11が、横Gセンサ6が検出した横方向加速度Gyに基づいて横G軸力を算出する。
このような構成によれば、横Gセンサ6の検出結果を基に反力モータ9Aを駆動できる。
以上、本願が優先権を主張する日本国特許出願2013−3873(2013年1月11日出願)の全内容は、参照により本開示の一部をなす。
ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明なことである。
1 ステアリングホイール(ステアリングホイール)
3 操舵角センサ(転舵アクチュエータ)
6 横Gセンサ(横G軸力算出部、横方向加速度検出部)
8A 転舵モータ(転舵アクチュエータ)
8B 転舵電流検出部(転舵電流検出部)
8C 転舵モータ駆動部(転舵アクチュエータ)
9A 反力モータ(反力アクチュエータ)
9C 反力モータ駆動部(反力アクチュエータ)
11B 目標反力電流演算部(反力アクチュエータ)
11Bb フィードバック軸力算出部(電流軸力算出部、横G軸力算出部、操舵反力算出部、フィードバック軸力算出部)
11Bba 電流軸力算出部(電流軸力算出部)
11Bbb ブレンド軸力算出部(横G軸力算出部)
11Bbd 軸力-操舵判定部(操舵反力算出部、操舵反力算出実行部)
11Bbe フィードバック軸力算出実行部(操舵反力算出部、フィードバック軸力算出部)
11Bd 軸力-操舵反力変換部(操舵反力算出部)
3 操舵角センサ(転舵アクチュエータ)
6 横Gセンサ(横G軸力算出部、横方向加速度検出部)
8A 転舵モータ(転舵アクチュエータ)
8B 転舵電流検出部(転舵電流検出部)
8C 転舵モータ駆動部(転舵アクチュエータ)
9A 反力モータ(反力アクチュエータ)
9C 反力モータ駆動部(反力アクチュエータ)
11B 目標反力電流演算部(反力アクチュエータ)
11Bb フィードバック軸力算出部(電流軸力算出部、横G軸力算出部、操舵反力算出部、フィードバック軸力算出部)
11Bba 電流軸力算出部(電流軸力算出部)
11Bbb ブレンド軸力算出部(横G軸力算出部)
11Bbd 軸力-操舵判定部(操舵反力算出部、操舵反力算出実行部)
11Bbe フィードバック軸力算出実行部(操舵反力算出部、フィードバック軸力算出部)
11Bd 軸力-操舵反力変換部(操舵反力算出部)
Claims (6)
- 操向輪と機械的に分離したステアリングホイールと、
前記ステアリングホイールの操作量に応じて操向輪を転舵する転舵アクチュエータと、
前記転舵アクチュエータに流れている転舵電流を検出する転舵電流検出部と、
前記転舵電流に基づいてステアリングラックの電流軸力を算出する電流軸力算出部と、
車両に作用する横方向加速度に基づいて前記ステアリングラックの横G軸力を算出する横G軸力算出部と、
前記電流軸力算出部が算出した前記電流軸力および前記横G軸力算出部が算出した前記横G軸力の少なくともいずれかに基づいて操舵反力を算出する操舵反力算出部と、
前記操舵反力算出部が算出した前記操舵反力を付与する反力アクチュエータとを備え、
前記操舵反力算出部は、前記ステアリングホイールの切り増し操作時は、前記電流軸力に基づいて前記操舵反力を算出し、前記ステアリングホイールの切り戻し操作時は、前記電流軸力および前記横G軸力に基づいて前記操舵反力を算出することを特徴とする操舵制御装置。 - 前記操舵反力算出部は、前記ステアリングホイールの切り戻し操作時は、前記電流軸力と前記横G軸力とを予め設定された配分比率で配分したブレンド軸力に基づいて、前記操舵反力を算出することを特徴とする請求項1に記載の操舵制御装置。
- 前記操舵反力算出部は、
前記ステアリングホイールの切り増し操作時に、前記ステアリングホイールの操舵角速度の絶対値が設定値未満であると判定した場合、前記電流軸力のみに基づいてフィードバック軸力を算出するフィードバック軸力算出部と、
前記フィードバック軸力算出部が算出した前記フィードバック軸力に基づいて、前記操舵反力を算出する操舵反力算出実行部とを備えたことを特徴とする請求項2に記載の操舵制御装置。 - 前記フィードバック軸力算出部は、前記ステアリングホイールの切り増し操作時に、前記ステアリングホイールの操舵角速度の絶対値が設定値以上であると判定した場合、前記電流軸力と前記ブレンド軸力とを配分して前記フィードバック軸力を算出するとともに、前記操舵角速度の絶対値が小さくなるほど前記電流軸力の配分比率を大きくすることを特徴とする請求項3に記載の操舵制御装置。
- 前記ステアリングホイールの操舵角および前記車両の車速に基づいて、フィードフォワード軸力を算出するフィードフォワード軸力算出部を備え、
前記操舵反力算出実行部は、前記フィードバック軸力算出部が算出した前記フィードバック軸力、および前記フィードフォワード軸力算出部が算出した前記フィードフォワード軸力を予め設定された配分比率で配分して、前記操舵反力を算出することを特徴とする請求項3または4に記載の操舵制御装置。 - 前記車両の横方向加速度を検出する横方向加速度検出部を備え、
前記横G軸力算出部は、前記横方向加速度検出部が検出した前記横方向加速度に基づいて前記横G軸力を算出することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の操舵制御装置。
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