WO2023037750A1 - ステアリング装置の制御装置、ステアリング装置の制御方法、及びステアリングシステム - Google Patents

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WO2023037750A1
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steering
vehicle
yaw rate
control unit
control
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PCT/JP2022/027144
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華軍 劉
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日立Astemo株式会社
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    • B62D6/003Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels in order to control vehicle yaw movement, i.e. around a vertical axis
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Definitions

  • the present invention relates to a steering device control device, a steering device control method, and a steering system.
  • the vehicle steering control device of Patent Document 1 estimates the difference between the braking forces applied to the left and right wheels, and adjusts the braking force difference control amount according to the braking force difference in the direction of canceling the yaw moment caused by the braking force difference. is calculated, and the output angle (steering amount) is controlled by adding the braking force difference control amount when the yaw moment caused by the braking force difference is generated.
  • the vehicle when the vehicle is traveling on a ⁇ -split road surface with different coefficients of friction between the right and left wheels, if the driver operates the braking device to apply braking force, the difference in braking force between the left and right wheels will The vehicle may turn to the side where the coefficient of friction is high. Such turning of the vehicle causes a behavior different from the intention of the driver of the vehicle, so that the steering stability may be lowered and the driver may feel uncomfortable.
  • a target yaw rate based on a physical quantity relating to the running state of the vehicle and an operation amount of a steering operation input member is compared with an actual yaw rate based on the physical quantity relating to the running state of the vehicle.
  • the steering actuator is controlled in a direction to cancel the yaw rate of the vehicle.
  • FIG. 4 is a flow chart showing a process of calculating a yaw rate deviation
  • 4 is a flow chart showing a process of calculating a target steering angle
  • 4 is a flow chart showing a process of calculating a yaw rate deviation
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing one aspect of a steering system 200 mounted on a vehicle 100.
  • Vehicle 100 is a four-wheeled vehicle with four wheels 101-104.
  • the steering system 200 has a steering device 300 and a control device 400 for controlling actuators of the steering device 300 .
  • the steering device 300 includes a steering wheel 301 that is a steering operation member operated by a driver, a reaction force actuator 302 that applies a reaction torque to the steering wheel 301, and steering angles of front wheels 101 and 102 that are steering wheels of the vehicle 100. and a steering device 305 capable of changing ⁇ (in other words, tire angle).
  • the steering device 305 includes a steering actuator 304 that applies steering torque (in other words, steering force) to the front wheels 101 and 102 via a steering member 303 .
  • Steering device 300 uses, for example, an electric motor as reaction force actuator 302 and steering actuator 304 .
  • the steering wheel 301 and the front wheels 101 and 102 which are steered wheels, that is, the steering device 305 are mechanically separated.
  • the steering device 300 is a steer-by-wire steering device configured to be able to independently control the steering angles of the front wheels 101 and 102 with respect to the operation angle (in other words, operation amount) of the steering wheel 301 .
  • the control device 400 is an electronic control device having an MCU (Micro Controller Unit) 401 .
  • the control device 400 can include, together with the MCU 401, a pre-driver, an inverter, and the like for controlling energization of the electric motor.
  • the system can be provided with a drive circuit including a pre-driver, an inverter, and the like, separately from the control device 400 .
  • the MCU 401 can also be called a microcomputer, processor, processing device, arithmetic device, or the like.
  • the MCU 401 of control device 400 acquires information about the state of vehicle 100 and information about the state of steering device 300 . Based on the acquired state information, the MCU 401 calculates a control signal CS1 for the reaction force actuator 302 and a control signal CS2 for the steering actuator 304, and sends the calculated control signals CS1 and CS2 to the reaction force actuator 302 and the steering actuator 304. By outputting it, the reaction torque applied to the steering wheel 301 and the steering torque (that is, the steering angle ⁇ of the front wheels 101 and 102) are controlled.
  • the vehicle 100 includes, as sensors for detecting the running state of the vehicle 100, wheel speed sensors 403 to 406 that detect the wheel speeds of the wheels 101 to 104, a yaw rate sensor 407 that detects the yaw rate ⁇ of the vehicle 100, and longitudinal acceleration of the vehicle 100. and an acceleration sensor 408 for detecting lateral acceleration.
  • Steering device 300 also includes, as sensors for detecting the operating state of steering device 300, steering angle sensor 411 for detecting steering angle ⁇ of steering wheel 301 and steering angle sensor 412 for detecting steering angle ⁇ of front wheels 101 and 102. Prepare.
  • the steering angle sensor 412 can detect the rotation angle of the pinion shaft as a physical quantity corresponding to the steering angle ⁇ . can.
  • the steering angle sensor 411 detects the neutral position of the steering wheel 301 as 0 degrees.
  • the operating angle sensor 411 detects, for example, the operating angle ⁇ as a positive angle when the steering wheel 301 is operated to the left from the neutral position, and detects the operating angle ⁇ as a positive angle when the steering wheel 301 is operated to the right from the neutral position. is detected as a negative angle.
  • steering angle sensor 412 detects the neutral position of front wheels 101 and 102 as 0 degrees.
  • Steering angle sensor 412 detects, for example, steering angle ⁇ as a positive angle when front wheels 101 and 102 are steered left from the neutral position, and detects steering angle ⁇ as a positive angle when front wheels 101 and 102 are steered right from the neutral position. Detect the angle ⁇ as a negative angle.
  • the neutral position of front wheels 101 and 102 is a position where front wheels 101 and 102 are not steered either to the left or right, and vehicle 100 is in a straight-ahead state.
  • a neutral position of the steering wheel 301 is a position in which the steering wheel 301 is neither left nor right and the front wheels 101 and 102 are in the neutral position.
  • the yaw rate sensor 407 detects the rate of change as a positive value when leftward yaw is occurring, and detects the rate of change as a negative value when rightward yaw is occurring.
  • Vehicle 100 also includes a braking device 450 that generates braking force on each of wheels 101-104.
  • Braking device 450 is, for example, a hydraulic braking device having a hydraulic pressure generating device 451 including a master cylinder and wheel cylinders 101A-104A provided for wheels 101-104, respectively.
  • the hydraulic pressure generating device 451 sends brake hydraulic pressure to the wheel cylinders 101A-104A.
  • the wheel cylinders 101A-104A displace the brake shoes (reduced labor in the figure) according to the brake fluid pressure to generate braking forces on the wheels 101-104, respectively.
  • the braking device 450 is not limited to a hydraulic type.
  • the MCU 401 acquires information such as the steering angle ⁇ of the steering wheel 301, and calculates the target steering angle ⁇ tg of the front wheels 101, 102 based on the acquired information. For example, the MCU 401 multiplies the detected value of the steering angle ⁇ by the steering gear ratio to obtain the target steering angle ⁇ tg.
  • MCU 401 calculates control signal CS2 so that actual steering angle ⁇ detected by steering angle sensor 412 approaches target steering angle ⁇ tg, and outputs calculated control signal CS2 to steering actuator 304 . That is, the MCU 401 constitutes a control section that outputs the control signal CS2 to the steering actuator 304 based on the physical quantity related to the steering angle ⁇ of the steering wheel 301 .
  • the MCU 401 has a function of correcting the steering angle ⁇ of the front wheels 101 and 102 from the steering angle ⁇ corresponding to the steering angle ⁇ of the steering wheel 301 in order to suppress vehicle behavior in the yaw direction that is not intended by the driver. have. That is, the MCU 401 controls the steering angle ⁇ according to the operation angle ⁇ of the steering wheel 301 when the behavior of the vehicle 100 in the yaw direction corresponds to the intention of the driver. On the other hand, when the behavior of the vehicle 100 in the yaw direction differs from the intention of the driver, the MCU 401 corrects the steering angle ⁇ from the steering angle ⁇ corresponding to the operation angle ⁇ of the steering wheel 301 in order to suppress such behavior. do.
  • the steering angle control (hereinafter also referred to as vehicle behavior control) for suppressing vehicle behavior in the yaw direction that is not intended by the driver will be described in detail below.
  • vehicle behavior control for suppressing vehicle behavior in the yaw direction that is not intended by the driver will be described in detail below.
  • the first embodiment is vehicle behavior control assuming braking on a ⁇ -split road surface.
  • the MCU 401 obtains a target yaw rate ⁇ tg, which is the yaw rate ⁇ intended by the driver, based on physical quantities relating to the running state of the vehicle 100 and the steering angle ⁇ of the steering wheel 301 .
  • the MCU 401 also acquires information on the actual yaw rate ⁇ a actually occurring in the vehicle 100 based on the physical quantity regarding the running state of the vehicle 100 .
  • the MCU 401 compares the target yaw rate ⁇ tg and the actual yaw rate ⁇ a, and when there is a deviation between the target yaw rate ⁇ tg and the actual yaw rate ⁇ a, that is, the behavior of the vehicle 100 in the yaw direction is different from the intention of the driver. Then, the steering actuator 304 is controlled to cancel the yaw rate ⁇ of the vehicle 100 so that the actual yaw rate ⁇ a approaches the target yaw rate ⁇ tg.
  • the MCU 401 corrects the steering angle ⁇ in the direction in which the deviation between the target yaw rate ⁇ tg and the actual yaw rate ⁇ a becomes smaller, thereby preventing the vehicle 100 from turning against the driver's will due to the left-right difference in braking force. Deter.
  • the vehicle behavior that matches the intention of the driver, in other words, the steering angle ⁇ of the steering wheel 301 is maintained. This can be realized, and a decrease in steering stability can be suppressed.
  • the flowcharts of FIGS. 2 and 3 show the process of steering control performed by the MCU 401 to realize vehicle behavior that matches the intention of the driver.
  • the flowchart of FIG. 2 shows one aspect of the process of acquiring the yaw rate deviation ⁇ d, which is the deviation between the target yaw rate ⁇ tg and the actual yaw rate ⁇ a.
  • step S501 the MCU 401 acquires a physical quantity related to the target yaw rate ⁇ tg, which is the yaw rate ⁇ intended by the driver, based on information related to the steering angle ⁇ of the steering wheel 301 and physical quantities related to the running state of the vehicle 100 .
  • the MCU 401 can employ various known methods to find the target yaw rate ⁇ tg, which is the yaw rate ⁇ intended by the driver.
  • a target yaw rate ⁇ tg is obtained according to Equation 1 based on 100 vehicle speed V information.
  • A is the stability factor
  • "l” small letter L
  • ⁇ s is the control response time constant of the target yaw rate.
  • the MCU 401 acquires a physical quantity related to the actual yaw rate ⁇ a based on the physical quantity related to the running state of the vehicle 100.
  • the MCU 401 can obtain a physical quantity related to the actual yaw rate ⁇ a based on the signal output by the yaw rate sensor 407 .
  • the MCU 401 can obtain a physical quantity related to the actual yaw rate ⁇ a from a physical quantity related to the lateral acceleration (centripetal acceleration) detected by the acceleration sensor 408 and a physical quantity related to the vehicle speed V.
  • the MCU 401 determines whether or not the vehicle behavior control intervention condition for controlling the steering actuator 304 in the direction to cancel the yaw rate ⁇ of the vehicle 100 is satisfied. Then, the MCU 401 proceeds to step S505 when the intervention condition is satisfied, and proceeds to step S506 when the intervention condition is not satisfied.
  • the MCU 401 judges that the vehicle behavior control intervention condition is satisfied when all of the following first to fourth conditions are satisfied, and advances to step S505. is not established, it is determined that the vehicle behavior control intervention condition is not established, and the process proceeds to step S506.
  • the yaw rate deviation ⁇ d of the first condition is equal to or greater than a predetermined value when the absolute value of the actual yaw rate ⁇ a is greater than the absolute value of the target yaw rate ⁇ tg and the difference between them is equal to or greater than a predetermined value.
  • the braking state of the second condition is a state in which braking force is generated by the braking device 450 .
  • the predetermined speed in the third condition is, for example, a vehicle speed of about 2 km/h to 10 km/h when the vehicle 100 comes to a stopped state, in other words, the vehicle speed immediately before the vehicle 100 stops.
  • the abnormal state of the steering device 305 in which the fourth condition is not satisfied includes abnormality information obtained via the in-vehicle network, such as an abnormality in the yaw rate signal.
  • the first and second conditions determine that the vehicle 100 is turning due to the difference in braking force between the left and right sides due to braking on the ⁇ -split road surface.
  • the MCU 401 determines from the first condition that the difference between the target yaw rate ⁇ tg and the actual yaw rate ⁇ a is large, and from the second condition the cause for establishing the first condition is the lateral difference in braking force. determine that it is
  • the MCU 401 determines that the intervention condition (more specifically, the first condition) is not met.
  • the steering angle ⁇ is controlled to a target value obtained from the steering angle ⁇ of the steering wheel 301 .
  • the MCU 401 determines that the intervention condition (more specifically, the second condition) is not satisfied, and changes the steering angle ⁇ to Control is performed to the target value obtained from the operating angle ⁇ . Therefore, after the yaw unintended by the driver converges, the steering angle ⁇ is returned to the steering angle ⁇ that matches the operation angle ⁇ of the steering wheel 301, so that the driver's sense of discomfort can be suppressed.
  • the third condition is to determine whether the vehicle speed V requires intervention control by the MCU 401 . That is, the vehicle speed range of less than the predetermined speed (less than the predetermined value) in the third condition is a vehicle speed range in which the driver can appropriately perform a steering operation to suppress the turning of the vehicle 100 due to the left-right difference in braking force. is.
  • the MCU 401 determines that the intervention condition is not satisfied and stops outputting the control signal to the steering actuator 304 to bring the actual yaw rate ⁇ a close to the target yaw rate ⁇ tg. In other words, when the vehicle 100 stops, the MCU 401 stops the vehicle behavior control and controls the steering angle ⁇ to the target value obtained from the steering angle ⁇ of the steering wheel 301 .
  • the MCU 401 sets the steering angle ⁇ according to the steering angle ⁇ of the steering wheel 301. Therefore, it is possible to prevent the deterioration of the steering stability when the vehicle 100 restarts. In addition, it is possible to suppress the sense of discomfort of the driver.
  • the fourth condition determines whether the MCU 401 is in a state in which intervention control can be performed normally.
  • the MCU 401 determines that the intervention condition is not met, and stops outputting the control signal to the steering actuator 304 to bring the actual yaw rate ⁇ a closer to the target yaw rate ⁇ tg.
  • the fourth condition can prevent unexpected steering control from being performed due to intervention control due to an abnormality in the steering device 305 .
  • the MCU 401 determines that the intervention condition is satisfied and proceeds to step S505
  • the MCU 401 performs vehicle behavior control by outputting a control signal to the steering actuator 304 to cancel the yaw rate ⁇ of the vehicle 100 so that the actual yaw rate ⁇ a approaches the target yaw rate ⁇ tg, as will be described in detail later. implement.
  • the MCU 401 performs vehicle behavior control to correct the steering angle ⁇ toward the side opposite to the yaw direction of the vehicle 100 so that the yaw rate deviation ⁇ D approaches zero.
  • vehicle behavior control the MCU 401 can prevent the vehicle 100 from turning against the driver's will even if there is a left-right difference in braking force due to braking on a ⁇ -split road surface.
  • the MCU 401 determines that the intervention condition is not satisfied and proceeds to step S506, it sets the yaw rate deviation ⁇ D used for vehicle behavior control to zero. By assuming that they match, the intervention of the vehicle behavior control is stopped (in other words, the vehicle behavior control is canceled). In this case, the MCU 401 performs normal control to control the steering angle ⁇ according to the steering angle ⁇ of the steering wheel 301, as will be described later in detail, so that the steering wheel 301 can be steered in accordance with the steering angle ⁇ of the steering wheel 301. As the angle ⁇ , the sense of discomfort of the driver is suppressed.
  • the braking state of the second condition in step S504 is the state in which the braking force is generated by the braking device 450 as described above.
  • the MCU 401 can determine whether or not the second condition is satisfied based on information on the longitudinal acceleration detected by the acceleration sensor 408 .
  • MCU 401 detects negative acceleration (in other words, deceleration acceleration) that is acceleration opposite to the traveling direction of vehicle 100 through acceleration sensor 408, and the absolute value of the negative acceleration is a predetermined acceleration.
  • negative acceleration in other words, deceleration acceleration
  • the MCU 401 determines that the braking state is in effect if the actual acceleration is less than the predetermined negative acceleration, and if the actual acceleration is equal to or greater than the predetermined negative acceleration, the braking state is determined.
  • the MCU 401 determines that the intervention condition is not satisfied, and stops outputting the control signal to the steering actuator 304 to bring the actual yaw rate ⁇ a close to the target yaw rate ⁇ tg. do.
  • the MCU 401 acquires the on/off signal of the brake switch which is turned on when the braking device 450 of the vehicle 100 is in the operating state and is turned off when the brake device 450 is in the non-operating state.
  • the second condition is satisfied. , that is, it can be determined that the vehicle 100 is in a braking state.
  • the MCU 401 acquires a physical quantity related to the braking force such as the brake fluid pressure in the braking device 450, and when the brake fluid pressure is equal to or higher than a predetermined value, the second condition is met, that is, the vehicle 100 is in the braking state. It can be determined that
  • the flowchart in FIG. 3 shows one mode of vehicle behavior control, which is control of the steering actuator 304 based on the yaw rate deviation ⁇ D.
  • the MCU 401 obtains a feedback operation amount FB for correcting the target steering angle ⁇ tg according to the operation angle ⁇ of the steering wheel 301 based on the yaw rate deviation ⁇ D.
  • the feedback manipulated variable FB includes a proportional component P (in other words, proportional manipulated variable) obtained by proportional action and an integral component I (in other words, integrally manipulated variable) obtained by integral action.
  • the MCU 401 sets the result of correcting the target steering angle ⁇ tg corresponding to the steering angle ⁇ of the steering wheel 301 with the feedback manipulation amount FB as the final target steering angle ⁇ tgf, and the actual steering angle ⁇ approaches the target steering angle ⁇ tgf.
  • the steering actuator 304 is controlled as follows.
  • the MCU 401 adjusts the yaw rate of the vehicle 100 so that the actual yaw rate ⁇ a approaches the target yaw rate ⁇ tg (in other words, the yaw rate deviation ⁇ D approaches zero) through correction control of the target steering angle ⁇ tg based on the yaw rate deviation ⁇ D.
  • the steering actuator 304 is controlled in the direction to cancel ⁇ .
  • step S601 the MCU 401 obtains the yaw rate deviation ⁇ D obtained according to the process shown in the flowchart of FIG. Then, in step S602, the MCU 401 obtains the proportional component P based on the proportional action of changing the manipulated variable of the steering angle ⁇ in proportion to the magnitude of the yaw rate deviation ⁇ D.
  • the MCU 401 performs the process of calculating the integral component I in steps S603 to S605 in parallel with the process of calculating the proportional component P in step S602.
  • the MCU 401 determines whether or not the vehicle 100 is in a braking state from the longitudinal acceleration detected value, the brake switch ON/OFF signal, the brake hydraulic pressure signal, and the like.
  • step S604 the MCU 401 proceeds to step S604 if vehicle 100 is in a braking state.
  • the MCU 401 obtains the integral component I based on the integral action that makes the rate of change of the manipulated variable of the steering angle ⁇ proportional to the yaw rate deviation ⁇ D.
  • the MCU 401 proceeds to step S605 and sets the integral component I to zero.
  • the yaw moment generated in the vehicle 100 by braking on a ⁇ -split road surface tends to zero when the braking ends. After the end, the integral action is stopped.
  • step S606 the MCU 401 adds the proportional component P and the integral component I to obtain the feedback manipulated variable FB.
  • step S607 the MCU 401 performs processing for gradually decreasing the feedback operation amount FB as the vehicle speed V decreases.
  • the MCU 401 reduces the coefficient K for gradually decreasing the feedback operation amount FB from 100% as the vehicle speed V decreases from a predetermined speed, and reduces the coefficient K to 0% when the vehicle speed V is 0 km/h. do. Then, the MCU 401 sets the result of multiplying the feedback manipulated variable FB obtained in step S606 by the coefficient K as the feedback manipulated variable FBd after the gradual reduction process.
  • step S608 the MCU 401 adds the feedback operation amount FBb to the target steering angle ⁇ tg corresponding to the steering angle ⁇ of the steering wheel 301 to obtain the final target steering angle ⁇ tgf.
  • the MCU 401 then adjusts the control signal output to the steering actuator 304 so that the actual steering angle ⁇ detected by the steering angle sensor 412 approaches the target steering angle ⁇ tgf.
  • the MCU 401 performs vehicle behavior control, which is control of the steering angle ⁇ based on the yaw rate deviation ⁇ D. Turning on the contrary can be suppressed, and vehicle behavior that meets the intention of the driver can be realized. Further, since the MCU 401 can keep the steering angle ⁇ corresponding to the operation angle ⁇ of the steering wheel 301 when the vehicle 100 stops after intervention of the vehicle behavior control, the steering stability when the vehicle 100 restarts. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the performance and to suppress the feeling of strangeness of the driver.
  • the MCU 401 sets the drive speed of the steering actuator 304 (in other words, the steering speed of the front wheels 101 and 102) when returning the steering angle ⁇ corresponding to the steering angle ⁇ of the steering wheel 301 to , can be slower than when the vehicle 100 is running.
  • the vehicle noise is smaller than that in the running state (in other words, while running).
  • the operation sound of the steering actuator 304 for returning to the angle ⁇ may give the driver a sense of discomfort. Therefore, the MCU 401 reduces the drive speed of the steering actuator 304 when the steering wheel 301 is returned to the steering angle ⁇ corresponding to the operation angle ⁇ of the steering wheel 301 when the vehicle 100 stops, compared to when the vehicle 100 is running.
  • the operation sound of the steering actuator 304 is reduced to suppress the operation sound of the steering actuator 304 from being transmitted to the driver.
  • the MCU 401 sets the driving speed of the steering actuator 304 when the steering wheel 301 is returned to the steering angle ⁇ corresponding to the steering angle ⁇ when the vehicle 100 is running faster than when the vehicle 100 is stopped. do.
  • the steering angle ⁇ corresponding to the operation angle ⁇ of the steering wheel 301 is quickly restored, and the steering angle ⁇ is adjusted by the driver. Operability can be secured.
  • the MCU 401 is configured to control the steering actuator 304 based on the target steering angle ⁇ tgf obtained by processing the target steering angle ⁇ tgf with a first-order lag element, and by changing the time constant of the first-order lag element, the driving speed can be changed. Can be variable. Also, the MCU 401 can vary the drive speed by changing the gain in the calculation process of the control signal for the steering actuator 304 based on the difference between the target steering angle ⁇ tgf and the actual steering angle ⁇ .
  • the MCU 401 can vary the drive speed when the steering actuator 304 is driven in the direction of canceling the yaw rate ⁇ of the vehicle 100 based on the deceleration acceleration due to braking.
  • the deceleration due to braking is large, the yaw moment of the vehicle 100 increases rapidly. Therefore, if the response of the steering angle ⁇ is slow, there is a possibility that the turning of the vehicle 100 cannot be sufficiently suppressed.
  • the MCU 401 increases the driving speed of the steering actuator 304 when driving the steering actuator 304 in the direction of canceling the yaw rate ⁇ of the vehicle 100 as the deceleration due to braking increases. As a result, even in the case of sudden braking, it is possible to prevent the vehicle 100 from turning against the will of the driver.
  • the MCU 401 can determine the magnitude of the deceleration acceleration from the longitudinal acceleration detected by the acceleration sensor 408 or the brake fluid pressure (in other words, braking operation amount). That is, the MCU 401 can determine that the longitudinal acceleration detected by the acceleration sensor 408 is a negative acceleration, and that the greater the absolute value, the greater the deceleration. Also, the MCU 401 can determine that the higher the brake fluid pressure, the greater the deceleration acceleration.
  • the above-described first embodiment is a control assuming braking on a ⁇ -split road surface.
  • the vehicle 100 may turn due to the Therefore, MCU 401 can perform vehicle behavior control when driving force is generated by driving device 460 of vehicle 100 .
  • the driving device 460 is an internal combustion engine, an electric motor, or the like.
  • vehicle behavior control when driving force is generated (in other words, during starting acceleration) will be described as a second embodiment.
  • the flowchart of FIG. 4 shows one aspect of the yaw rate deviation ⁇ d acquisition process in the second embodiment.
  • the flowchart of FIG. 4 differs from the flowchart of FIG. 2 only in the determination processing of the intervention condition in step S554. , steps S505 and S506.
  • the MCU 401 performs the process of setting the target steering angle ⁇ tgf based on the yaw rate deviation ⁇ D obtained according to the flowchart of FIG. 4, according to the process shown in the flowchart of FIG. Therefore, only the process of determining the intervention condition in step S554 will be described in detail below.
  • the MCU 401 determines in step S554 whether or not the following first to fourth conditions are all satisfied.
  • the first embodiment is vehicle behavior control assuming braking on a ⁇ -split road surface
  • the second embodiment is vehicle behavior control assuming start acceleration on a ⁇ -split road surface. This is vehicle behavior control for preventing the vehicle 100 from turning due to the difference in driving force between the left and right sides during acceleration.
  • the MCU 401 can detect the driving force generation state of the second condition as a state in which the longitudinal acceleration of the vehicle 100 is equal to or greater than a predetermined value (predetermined value>0). Further, the MCU 401 can detect the driving force generation state of the second condition as a state in which the depression amount or depression speed of the accelerator pedal operated by the driver is equal to or greater than a predetermined value. Furthermore, the MCU 401 can detect the driving force generation state of the second condition as a state in which the load of the driving device 460 is equal to or greater than a predetermined value.
  • the vehicle 100 When the vehicle 100 accelerates on the ⁇ -split road surface, the vehicle 100 may turn to the side where the driving force is low due to the left-right difference in driving force.
  • the MCU 401 performs vehicle behavior control based on the establishment of the intervention condition, and the steering actuator is operated in the direction to cancel the yaw rate of the vehicle 100 so that the actual yaw rate ⁇ a approaches the target yaw rate ⁇ tg. control 304;
  • the MCU 401 can perform vehicle behavior control both in the braking state on the ⁇ -split road surface and in the driving force generation state on the ⁇ -split road surface.
  • the steer-by-wire steering device 300 can be a steering device having a backup mechanism that mechanically couples the steering wheel 301 and the front wheels 101, 102 (in other words, the steering device 305) with a clutch or the like.
  • the reaction force actuator 302 or the steering actuator 304 is not limited to an electric motor, and for example, a steering device using a solenoid as an actuator can be used.
  • the steering operation input member is not limited to the steering wheel 301, and the steering device can adopt, for example, a joystick as the steering operation input member.
  • the MCU 401 determines a predetermined value in the intervention condition (more specifically, the first condition) that the yaw rate deviation ⁇ d is equal to or greater than a predetermined value, based on the load weight of the vehicle, the degree of wear of the tires, the vehicle speed, the curvature of the curve, and the driver's It can be changed based on the proficiency level of driving technique.
  • SYMBOLS 100... Vehicle 101, 102... Front wheel (steering wheel) 200... Steering system 300... Steering device (steer-by-wire) 301... Steering wheel (steering operation input member) 303... Steering member 304... Steering actuator 305 ... Steering device 400 ... Control device 401 ... MCU (control unit) 407 ... Yaw rate sensor 411 ... Operation angle sensor 412 ... Steering angle sensor

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Abstract

本発明に係るステアリング装置の制御装置、ステアリング装置の制御方法、及びステアリングシステムは、操舵操作入力部材の操作量に対して車輪の操舵角を独立に制御可能に構成されたステアリング装置を備えた車両に適用され、車両の走行状態に関する物理量と操舵操作入力部材の操作量とに基づく目標ヨーレイトと、車両の走行状態に関する物理量に基づく実ヨーレイトとを比較し、実ヨーレイトが目標ヨーレイトに近づくように、車両のヨーレイトを打ち消す方向に操舵アクチュエータを制御する。これにより、運転者の意思に合った車両挙動を実現できる。

Description

ステアリング装置の制御装置、ステアリング装置の制御方法、及びステアリングシステム
 本発明は、ステアリング装置の制御装置、ステアリング装置の制御方法、及びステアリングシステムに関する。
 特許文献1の車両用操舵制御装置は、左右の車輪に付与される制動力の差を推定し、制動力差に起因するヨーモーメントを打ち消す方向に、制動力差に応じた制動力差制御量を演算し、制動力差に起因するヨーモーメントが生じた際に制動力差制御量を付加して出力角(転舵量)を制御する。
特開2005-112285号公報
 たとえば、車両が、右輪と左輪で摩擦係数が異なる路面であるμスプリット路を走行しているときに、運転者が制動装置を動作させて制動力を付与した場合、制動力の左右差によって摩擦係数が高い側に車両が旋回することがある。
 このような車両の旋回は、車両の運転者の意思とは異なる挙動となるため、操縦安定性が低下し、また、運転者に違和感を与えるおそれがあった。
 本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転者の意思に合った車両挙動を実現できる、ステアリング装置の制御装置、ステアリング装置の制御方法、及びステアリングシステムを提供することにある。
 本発明によれば、その1つの態様において、車両の走行状態に関する物理量と操舵操作入力部材の操作量とに基づく目標ヨーレイトと、車両の走行状態に関する物理量に基づく実ヨーレイトとを比較し、実ヨーレイトが目標ヨーレイトに近づくように、車両のヨーレイトを打ち消す方向に操舵アクチュエータを制御する。
 本発明によれば、運転者の意思に合った車両挙動を実現できる。
車両のステアリングシステムの一態様を示す構成図である。 ヨーレイト偏差の算出プロセスを示すフローチャートである。 目標操舵角の算出プロセスを示すフローチャートである。 ヨーレイト偏差の算出プロセスを示すフローチャートである。
 以下、本発明に係るステアリング装置の制御装置、ステアリング装置の制御方法、及びステアリングシステムの実施形態を、図面に基づいて説明する。
 図1は、車両100が搭載するステアリングシステム200の一態様を示す構成図である。
 車両100は、4個の車輪101-104を備えた4輪自動車である。
 ステアリングシステム200は、ステアリング装置300と、ステアリング装置300のアクチュエータを制御するための制御装置400とを有する。
 ステアリング装置300は、運転者が操作する操舵操作部材であるステアリングホイール301と、ステアリングホイール301に反力トルクを付与する反力アクチュエータ302と、車両100の操舵輪である前輪101,102の操舵角σ(換言すれば、タイヤ角)を変更可能な操舵装置305とを有する。
 操舵装置305は、前輪101,102に操舵部材303を介して操舵トルク(換言すれば、操舵力)を付与する操舵アクチュエータ304を備える。
 ステアリング装置300は、反力アクチュエータ302及び操舵アクチュエータ304として、たとえば電動モータを用いる。
 ステアリング装置300においては、ステアリングホイール301と、操舵輪である前輪101,102、すなわち、操舵装置305とが機械的に分離している。
 つまり、ステアリング装置300は、ステアリングホイール301の操作角(換言すれば、操作量)に対して前輪101,102の操舵角を独立に制御可能に構成された、ステアバイワイヤ式のステアリング装置である。
 制御装置400は、MCU(Micro Controller Unit)401を備えた電子制御装置である。
 操舵アクチュエータ304が電動モータである場合、制御装置400は、MCU401とともに、電動モータへの通電を制御するためのプリドライバやインバータなどを備えることができる。
 また、制御装置400とは別に、プリドライバやインバータなどを含む駆動回路を備えたシステムとすることができる。
 なお、MCU401は、マイクロコンピュータ、プロセッサ、処理装置、演算装置などと言い換えることができる。
 制御装置400のMCU401は、車両100の状態に関する情報及びステアリング装置300の状態に関する情報を取得する。
 そして、MCU401は、取得した状態情報に基づいて、反力アクチュエータ302の制御信号CS1及び操舵アクチュエータ304の制御信号CS2を演算し、演算した制御信号CS1,CS2を反力アクチュエータ302、操舵アクチュエータ304に出力することで、ステアリングホイール301に付加する反力トルク、及び、操舵トルク(すなわち、前輪101,102の操舵角σ)を制御する。
 車両100は、車両100の走行状態を検出するセンサとして、車輪101-104それぞれの車輪速を検出する車輪速センサ403-406、車両100のヨーレイトγを検出するヨーレイトセンサ407、車両100の前後加速度及び横加速度を検出する加速度センサ408を備える。
 また、ステアリング装置300は、ステアリング装置300の動作状態を検出するセンサとして、ステアリングホイール301の操作角θを検出する操作角センサ411、前輪101,102の操舵角σを検出する操舵角センサ412を備える。
 なお、操舵装置305がラックアンドピニオン機構を用いて前輪101,102の操舵角σを変化させる場合、操舵角センサ412は、ピニオン軸の回転角を操舵角σに相当する物理量として検出することができる。
 操作角センサ411は、ステアリングホイール301の中立位置を0degとして検出する。
 そして、操作角センサ411は、たとえば、ステアリングホイール301が中立位置から左へ操作されたとき操作角θをプラスの角度として検出し、ステアリングホイール301が中立位置から右へ操作されたとき操作角θをマイナスの角度として検出する。
 同様に、操舵角センサ412は、前輪101,102の中立位置を0degとして検出する。
 そして、操舵角センサ412は、たとえば、前輪101,102が中立位置から左へ操舵されたとき操舵角σをプラスの角度として検出し、前輪101,102が中立位置から右へ操舵されたとき操舵角σをマイナスの角度として検出する。
 なお、前輪101,102の中立位置は、前輪101,102が左右のどちらにも操舵されておらず、車両100が直進状態となる位置である。
 また、ステアリングホイール301の中立位置は、ステアリングホイール301が左右のどちらにも操作されておらず、前輪101,102を中立位置とする位置である。
 ヨーレイトセンサ407は、たとえば、左方向のヨーが発生している状態では変化率をプラスの値として検出し、右方向のヨーが発生している状態では変化率をマイナスの値として検出する。
 また、車両100は、車輪101-104それぞれに制動力を発生させる制動装置450を備える。
 制動装置450は、たとえば、マスターシリンダなどを含む液圧発生装置451と、車輪101-104それぞれに設けたホイールシリンダ101A-104Aとを有する、油圧式の制動装置である。
 係る制動装置450においては、運転者が、図示を省略したブレーキペダルを踏み込むと、液圧発生装置451がホイールシリンダ101A-104Aに向けてブレーキ液圧を送出する。
 そして、ホイールシリンダ101A-104Aは、ブレーキ液圧に応じてブレーキシュー(図示省力)を変位させて、車輪101-104それぞれに制動力を発生させる。
 なお、制動装置450を油圧式に限定するものではない。
 ここで、MCU401は、ステアリングホイール301の操作角θの情報などを取得し、取得した情報に基づいて前輪101,102の目標操舵角σtgを演算する。
 たとえば、MCU401は、操作角θの検出値にステアリングギア比を乗算して、目標操舵角σtgを求める。
 そして、MCU401は、操舵角センサ412が検出する実際の操舵角σが目標操舵角σtgに近づくように制御信号CS2を演算し、演算した制御信号CS2を操舵アクチュエータ304へ出力する。
 つまり、MCU401は、ステアリングホイール301の操作角θに関する物理量に基づいて操舵アクチュエータ304へ制御信号CS2を出力するコントロール部を構成する。
 また、MCU401は、運転者の意思とは異なるヨー方向の車両挙動を抑えるために、前輪101,102の操舵角σを、ステアリングホイール301の操作角θに応じた操舵角σから修正する機能を有する。
 つまり、MCU401は、車両100のヨー方向の挙動が運転者の意思に応じた挙動である場合は、ステアリングホイール301の操作角θに応じた操舵角σに制御する。
 一方、MCU401は、車両100のヨー方向の挙動が運転者の意思とは異なるようになると、係る挙動を抑えるために、操舵角σをステアリングホイール301の操作角θに応じた操舵角σから修正する。
「第1実施形態」
 以下に、運転者の意思とは異なるヨー方向の車両挙動を抑える操舵角制御(以下、車両挙動制御ともいう)を詳細に説明する。
 なお、第1実施形態は、μスプリット路面での制動を想定した車両挙動制御である。
 MCU401は、車両挙動制御において、車両100の走行状態に関する物理量とステアリングホイール301の操作角θとに基づき、運転者が意図するヨーレイトγである目標ヨーレイトγtgを求める。
 また、MCU401は、車両100の走行状態に関する物理量に基づき、車両100に実際に発生している実ヨーレイトγaの情報を取得する。
 そして、MCU401は、目標ヨーレイトγtgと実ヨーレイトγaとを比較し、目標ヨーレイトγtgと実ヨーレイトγaとに偏差が生じたとき、つまり、車両100のヨー方向の挙動が運転者の意思とは異なるようになると、実ヨーレイトγaが目標ヨーレイトγtgに近づくように、車両100のヨーレイトγを打ち消す方向に操舵アクチュエータ304を制御する。
 たとえば、車両100がμスプリット路を直進している状態で運転者が制動装置450を動作させたときに、制動力の左右差によって摩擦係数が高い側に車両100が旋回するようになると、目標ヨーレイトγtgと実ヨーレイトγaとに偏差が生じる。
 このとき、MCU401は、目標ヨーレイトγtgと実ヨーレイトγaとの偏差が小さくなる方向に操舵角σを修正することで、制動力の左右差によって運転者の意に反して車両100が旋回することを抑止する。
 したがって、車両100がμスプリット路を走行している状態で制動された場合でも、運転者の意思に合った、換言すれば、ステアリングホイール301の操作角θに見合った車両挙動(ヨー挙動)を実現でき、操縦安定性の低下を抑止できる。
 図2及び図3のフローチャートは、MCU401が実施する、運転者の意思に合った車両挙動を実現するための操舵制御のプロセスを示す。
 図2のフローチャートは、目標ヨーレイトγtgと実ヨーレイトγaとの偏差であるヨーレイト偏差γdの取得処理の一態様を示す。
 MCU401は、ステップS501で、ステアリングホイール301の操作角θに関する情報、及び、車両100の走行状態に関する物理量に基づき、運転者が意図するヨーレイトγである目標ヨーレイトγtgに関する物理量を取得する。
 MCU401は、公知である様々な手法を採用して、運転者が意図するヨーレイトγである目標ヨーレイトγtgを求めることができる。
 たとえば、MCU401は、ステアリングホイール301の操作角θから求めた目標操舵角σ(目標操舵角σ=ステアリングギア比×操作角θ)の情報と、車輪速センサ403-406の出力信号から求めた車両100の車速Vの情報とに基づき、数式1にしたがって、目標ヨーレイトγtgを求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001

 数式1において、「A」はスタビリティファクタ、「l」(Lの小文字)はホイールベース、τsは目標ヨーレイトの制御応答時定数である。
 次いで、MCU401は、ステップS502で、車両100の走行状態に関する物理量に基づき実ヨーレイトγaに関する物理量を取得する。
 MCU401は、ヨーレイトセンサ407が出力する信号に基づき実ヨーレイトγaに関する物理量を取得することができる。
 また、MCU401は、加速度センサ408が検出した横加速度(求心加速度)に関する物理量と、車速Vに関する物理量とから、実ヨーレイトγaに関する物理量を求めることができる。
 MCU401は、次のステップS503で、目標ヨーレイトγtgと実ヨーレイトγaとを比較して、ヨーレイト偏差γd(ヨーレイト偏差γd=実ヨーレイトγa-目標ヨーレイトγtg)の情報を取得する。
 MCU401は、次のステップS504で、車両100のヨーレイトγを打ち消す方向に操舵アクチュエータ304を制御する車両挙動制御の介入条件が成立しているか否かを判別する。
 そして、MCU401は、介入条件が成立しているときはステップS505に進み、介入条件が成立していないときはステップS506に進む。
 ここで、MCU401は、以下に示した第1条件-第4条件が全て成立している場合に、車両挙動制御の介入条件が成立していると判断してステップS505に進み、4条件のうちの少なくとも1つが不成立であれば、車両挙動制御の介入条件が成立していないと判断してステップS506に進む。
 第1条件:ヨーレイト偏差γdが所定値(所定値>0)以上
 第2条件:制動状態
 第3条件:車速Vが所定速度(所定速度>0)以上
 第4条件:操舵装置が正常
 なお、第1条件のヨーレイト偏差γdが所定値以上とは、詳細には、目標ヨーレイトγtgの絶対値よりも実ヨーレイトγaの絶対値が大きく、かつ、その差が所定値以上の状態である。
 また、第2条件の制動状態とは、制動装置450によって制動力が発生する状態である。
 また、第3条件における所定速度は、たとえば2km/hから10km/h程度の車両100が停止状態に至るときの車速、換言すれば、車両100が停止する直前の車速である。
 また、第4条件が不成立となる操舵装置305の異常状態は、ヨーレイト信号の異常など車載ネットワークを介して取得する異常の情報を含む。
 上記4条件のうち、第1条件及び第2条件は、μスプリット路面での制動によって制動力の左右差が生じ、これによって車両100の旋回が発生していることを判定するものである。
 換言すれば、MCU401は、第1条件によって、目標ヨーレイトγtgと実ヨーレイトγaとの差が大きくなる状況であることを判定し、第2条件によって第1条件の成立要因が制動力の左右差によるものであることを判定する。
 そして、MCU401は、目標ヨーレイトγtgと実ヨーレイトγaとの差が所定範囲内に収束すれば、介入条件(詳細には、第1条件)の不成立を判断し、後で詳細に説明するように、操舵角σを、ステアリングホイール301の操作角θから求めた目標値に制御する。
 また、MCU401は、制動装置450による制動が終了すれば、介入条件(詳細には、第2条件)の不成立を判断し、後で詳細に説明するように、操舵角σを、ステアリングホイール301の操作角θから求めた目標値に制御する。
 したがって、運転者の意図しないヨーが収束してからは、ステアリングホイール301の操作角θに見合った操舵角σに戻され、運転者の違和感を抑制できる。
 また、第3条件は、MCU401による介入制御を必要とする車速Vであることを判定するものである。
 つまり、第3条件における所定速度未満(所定値未満)の車速域は、制動力の左右差による車両100の旋回に対して、運転者が、旋回を抑止する操舵操作を適切に実施できる車速域である。
 したがって、MCU401は、車速Vが所定速度未満であるとき、介入条件の不成立を判断して、実ヨーレイトγaを目標ヨーレイトγtgに近づけるための制御信号の操舵アクチュエータ304への出力を停止する。
 換言すれば、MCU401は、車両100が停止するときに、車両挙動制御を停止し、操舵角σを、ステアリングホイール301の操作角θから求めた目標値に制御する。
 車両100が停止した後に再発進するときに、ステアリングホイール301の操作角θに見合った操舵角σになっていないと、操縦安定性が損なわれ、また、運転者に違和感を与えることになる。
 これに対し、MCU401は、車両100が停止するときに、ステアリングホイール301の操作角θに応じた操舵角σに設定するから、車両100が再発進するときの操縦安定性の低下を抑止でき、また、運転者の違和感を抑止できる。
 また、第4条件は、MCU401が正常に介入制御を実施できる状態であることを判定するものである。
 MCU401は、操舵装置305に異常が発生したときに、介入条件の不成立を判断して、実ヨーレイトγaを目標ヨーレイトγtgに近づけるための制御信号の操舵アクチュエータ304への出力を停止する。
 MCU401は、第4条件を介入制御の実施条件とすることで、操舵装置305の異常での介入制御の実施によって想定外の操舵制御を実施してしまうことを抑止できる。
 MCU401は、介入条件が成立していると判断してステップS505に進むと、ステップS503で求めたヨーレイト偏差γdを、そのまま車両挙動制御に用いるヨーレイト偏差γDとする(ヨーレイト偏差γD=ヨーレイト偏差γd)。
 この場合、MCU401は、後で詳細に説明するように、実ヨーレイトγaが目標ヨーレイトγtgに近づくように、車両100のヨーレイトγを打ち消す方向の制御信号を操舵アクチュエータ304へ出力する、車両挙動制御を実施する。
 換言すれば、MCU401は、ヨーレイト偏差γDが零に近づくように、車両100のヨー方向とは逆側に向けて操舵角σを修正する、車両挙動制御を実施する。
 MCU401は、係る車両挙動制御を実施することで、μスプリット路面での制動によって制動力の左右差が生じても、運転者の意に反した車両100の旋回を抑止できる。
 一方、MCU401は、介入条件が成立していないと判断してステップS506に進むと、車両挙動制御に用いるヨーレイト偏差γDを零に設定する、つまり、制御上で実ヨーレイトγaが目標ヨーレイトγtgに一致していると仮定することで、車両挙動制御の介入を停止させる(換言すれば、車両挙動制御を解除する)。
 この場合、MCU401は、後で詳細に説明するように、ステアリングホイール301の操作角θに応じた操舵角σに制御する通常制御を実施することで、ステアリングホイール301の操作角θに見合った操舵角σとして、運転者の違和感を抑止する。
 ところで、ステップS504における第2条件の制動状態とは、前述したように、制動装置450によって制動力が発生する状態である。
 ここで、MCU401は、第2条件が成立しているか否かを、加速度センサ408が検出した前後加速度の情報に基づき判別することができる。
 詳細には、MCU401は、加速度センサ408が、車両100の進行方向とは反対の加速度である負の加速度(換言すれば、減速加速度)を検出し、かつ、負の加速度の絶対値が所定加速度以上であるときに、第2条件が成立している、つまり、車両100が制動状態であると判別することができる。
 換言すれば、MCU401は、加速度を正負で表すときに、負の所定加速度を実際の加速度が下回っていれば制動状態であると判断し、実際の加速度が負の所定加速度以上であれば、制動状態ではないと判断することができる。
 この場合、MCU401は、実際の加速度が負の所定加速度以上であるとき、介入条件の不成立を判断して、実ヨーレイトγaを目標ヨーレイトγtgに近づけるための制御信号の操舵アクチュエータ304への出力を停止する。
 また、MCU401は、車両100の制動装置450の動作状態でオン、非動作状態でオフになるブレーキスイッチのオンオフ信号を取得し、ブレーキスイッチがオンであるときに、第2条件が成立している、つまり、車両100が制動状態であると判別することができる。
 さらに、MCU401は、制動装置450におけるブレーキ液圧などの制動力に関する物理量を取得し、ブレーキ液圧が所定値以上であるときに、第2条件が成立している、つまり、車両100が制動状態であると判別することができる。
 図3のフローチャートは、ヨーレイト偏差γDに基づく操舵アクチュエータ304の制御である車両挙動制御の一態様を示す。
 図3のフローチャートに示す車両挙動制御において、MCU401は、ステアリングホイール301の操作角θに応じた目標操舵角σtgを修正するためのフィードバック操作量FBを、ヨーレイト偏差γDに基づき求める。
 ここで、フィードバック操作量FBは、比例動作によって求められる比例成分P(換言すれば、比例操作量)と、積分動作によって求められる積分成分I(換言すれば、積分操作量)とを含む。
 そして、MCU401は、ステアリングホイール301の操作角θに応じた目標操舵角σtgをフィードバック操作量FBで補正した結果を最終的な目標操舵角σtgfとし、実際の操舵角σが目標操舵角σtgfに近づくように操舵アクチュエータ304を制御する。
 つまり、MCU401は、ヨーレイト偏差γDに基づく目標操舵角σtgの修正制御を通じて、実ヨーレイトγaが目標ヨーレイトγtgに近づくように(換言すれば、ヨーレイト偏差γDが零に近づくように)、車両100のヨーレイトγを打ち消す方向に操舵アクチュエータ304を制御する。
 以下で、図3のフローチャートに示した各ステップでの処理を詳述する。
 MCU401は、ステップS601で、図2のフローチャートに示したプロセスにしたがって求めたヨーレイト偏差γDを取得する。
 そして、MCU401は、ステップS602で、ヨーレイト偏差γDの大小に比例して操舵角σの操作量を変化させる比例動作に基づき、比例成分Pを求める。
 また、MCU401は、ステップS602での比例成分Pの算出処理に並行して、ステップS603-ステップS605で積分成分Iを求める処理を実施する。
 MCU401は、ステップS603で、車両100が制動状態であるか否かを、前後加速度の検出値、ブレーキスイッチのオンオフ信号、ブレーキ液圧の信号などから判断する。
 MCU401は、車両100が制動状態であれば、ステップS604に進む。
 MCU401は、ステップS604で、操舵角σの操作量の変化速度をヨーレイト偏差γDに比例させる積分動作に基づき、積分成分Iを求める。
 一方、MCU401は、車両100が制動状態でない場合、ステップS605に進み、積分成分Iを零に設定する。
 たとえば、μスプリット路面での制動によって車両100に発生するヨーモーメントは、制動が終了することで零に向かうことになるため、MCU401は、制動が終了すると積分成分Iを零に設定して、制動終了後は積分動作を停止させる。
 MCU401は、ステップS606で、比例成分Pと積分成分Iとを加算して、フィードバック操作量FBを求める。
 次いで、MCU401は、ステップS607で、車速Vの減少に応じてフィードバック操作量FBを漸減させる処理を実施する。
 たとえば、MCU401は、フィードバック操作量FBを漸減させるための係数Kを、車速Vが所定速度から低下するに応じて100%から減少させ、車速Vが0km/hのときに係数Kを0%とする。
 そして、MCU401は、ステップS606で求めたフィードバック操作量FBに係数Kを乗算した結果を、漸減処理後のフィードバック操作量FBdとする。
 次いで、MCU401は、ステップS608で、ステアリングホイール301の操作角θに応じた目標操舵角σtgにフィードバック操作量FBbを加算して、最終的な目標操舵角σtgfを求める。
 そして、MCU401は、操舵角センサ412が検出する実際の操舵角σが、目標操舵角σtgfに近づくように、操舵アクチュエータ304に出力する制御信号を調整する。
 MCU401は、上記のヨーレイト偏差γDに基づく操舵角σの制御である車両挙動制御を実施することで、たとえば、μスプリット路面で制動力の左右差が発生するによって、車両100が運転者の意に反して旋回することを抑止でき、運転者の意思に合った車両挙動を実現できる。
 また、MCU401は、車両挙動制御の介入後に車両100が停止するときに、ステアリングホイール301の操作角θに応じた操舵角σにしておくことができるため、車両100が再発進するときの操縦安定性の低下を抑止でき、また、運転者の違和感を抑止できる。
 ここで、MCU401は、ステアリングホイール301の操作角θに応じた操舵角σに戻すときの操舵アクチュエータ304の駆動スピード(換言すれば、前輪101,102の操舵速度)を、車両100が停止するときには、車両100が走行しているときよりも遅くすることができる。
 車両100が停止するときには車両騒音が走行状態(換言すれば、走行中)に比べて小さいため、運転者に操舵アクチュエータ304の動作音が伝わり易くなり、ステアリングホイール301の操作角θに応じた操舵角σに戻すための操舵アクチュエータ304の動作音が運転者に違和感を与えるおそれがある。
 そこで、MCU401は、ステアリングホイール301の操作角θに応じた操舵角σに戻すときの操舵アクチュエータ304の駆動スピードを、車両100が停止するときには、走行状態のときよりも遅くすることで、操舵アクチュエータ304の動作音を小さくし、操舵アクチュエータ304の動作音が運転者に伝わることを抑止する。
 換言すれば、MCU401は、ステアリングホイール301の操作角θに応じた操舵角σに戻すときの操舵アクチュエータ304の駆動スピードを、車両100が走行状態であるときは、停止しているときよりも速くする。
 これにより、車両100の走行状態で、制動に伴うヨー挙動が収束して車両挙動制御を停止したときに、ステアリングホイール301の操作角θに応じた操舵角σに速やかに戻り、運転者による操舵操作性を確保できる。
 なお、MCU401は、たとえば、目標操舵角σtgfを一次遅れ要素で処理した後の目標操舵角σtgfに基づき操舵アクチュエータ304を制御する構成とし、一次遅れ要素の時定数を変更することで、駆動スピードを可変とすることができる。
 また、MCU401は、目標操舵角σtgfと実操舵角σとの差に基づく操舵アクチュエータ304の制御信号の算出処理におけるゲインを変更することで、駆動スピードを可変とすることができる。
 また、MCU401は、車両100のヨーレイトγを打ち消す方向に操舵アクチュエータ304を駆動するときの駆動スピードを、制動による減速加速度に基づいて可変することができる。
 制動による減速加速度が大きいときは、車両100のヨーモーメントが急増するため、操舵角σの応答が遅いと、車両100の旋回を十分に抑えることができなくなるおそれがある。
 そこで、MCU401は、車両100のヨーレイトγを打ち消す方向に操舵アクチュエータ304を駆動するときの操舵アクチュエータ304の駆動スピードを、制動による減速加速度が大きいときほど速くする。
 これにより、急制動の場合であっても、運転者の意に反した車両100の旋回を抑止することができる。
 なお、MCU401は、減速加速度の大きさを、加速度センサ408が検出する前後加速度、または、ブレーキ液圧(換言すれば、制動操作量)から判断することができる。
 つまり、MCU401は、加速度センサ408が検出する前後加速度が負の加速度であって、かつ、絶対値が大きいほど減速加速度が大きいと判断できる。
 また、MCU401は、ブレーキ液圧が高いほど減速加速度が大きいと判断できる。
「第2実施形態」
 上記の第1実施形態は、μスプリット路面における制動を想定した制御であるが、車両100の駆動装置460によって駆動力が発生するとき、たとえば、車両100の発進加速においても、駆動力の左右差によって車両100が旋回するおそれがある。
 したがって、MCU401は、車両100の駆動装置460によって駆動力が発生するときに、車両挙動制御を実施することができる。
 なお、駆動装置460は、内燃機関や電動モータなどである。
 以下では、駆動力が発生するときの(換言すれば、発進加速における)車両挙動制御を、第2実施形態として説明する。
 図4のフローチャートは、第2実施形態におけるヨーレイト偏差γdの取得処理の一態様を示す。
 なお、図4のフローチャートは、図2のフローチャートに対し、ステップS554の介入条件の判定処理のみが異なり、ステップS551-ステップS553、ステップS555、ステップS556は、図2のフローチャートのステップS501-ステップS503、ステップS505、ステップS506と同様な処理を実施する。
 そして、MCU401は、図4のフローチャートにしたがって求めたヨーレイト偏差γDに基づく目標操舵角σtgfの設定処理を、前述した図3のフローチャートに示したプロセスにしたがって実施する。
 そこで、以下では、ステップS554の介入条件の判定処理のみを詳細に説明する。
 MCU401は、ステップS554で、以下の第1条件-第4条件が全て成立しているか否かを判断する。
 第1条件:ヨーレイト偏差γdが所定値以上
 第2条件:駆動力発生状態
 第3条件:車速Vが所定速度以上
 第4条件:操舵装置が正常
 ここで、ステップS554の4条件のうち第2条件のみが、図2のフローチャートのステップS504での4条件に対して異なる。
 つまり、第1実施形態は、μスプリット路面での制動を想定した車両挙動制御であるのに対し、第2実施形態は、μスプリット路面での発進加速を想定した車両挙動制御であって、発進加速のときに駆動力の左右差によって車両100が旋回することを抑止するための車両挙動制御となる。
 MCU401は、第2条件の駆動力発生状態を、車両100の前後加速度が所定値(所定値>0)以上の状態として検出することができる。
 また、MCU401は、第2条件の駆動力発生状態を、運転者が操作するアクセルベダルの踏み込み量または踏み込み速度が所定以上の状態として検出することができる。
 さらに、MCU401は、第2条件の駆動力発生状態を、駆動装置460の負荷が所定以上の状態として検出することができる。
 車両100がμスプリット路面で加速するときは、駆動力の左右差によって駆動力の低い側に車両100が旋回する場合がある。
 このようなときに、第2実施形態では、MCU401が、介入条件の成立に基づき車両挙動制御を実施し、実ヨーレイトγaが目標ヨーレイトγtgに近づくように、車両100のヨーレイトを打ち消す方向に操舵アクチュエータ304を制御する。
 これにより、車両100がμスプリット路面で加速するときに、運転者の意に反して車両100が旋回することを抑止でき、μスプリット路面での操縦安定性を改善できる。
 なお、MCU401は、μスプリット路面における制動状態と、μスプリット路面における駆動力発生状態との双方で、車両挙動制御を実施できる。
 上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
 また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
 たとえば、ステアバイワイヤ式のステアリング装置300は、ステアリングホイール301と前輪101,102(換言すれば、操舵装置305)とをクラッチなどで機械的に結合するバックアップ機構を備えたステアリング装置とすることができる。
 また、反力アクチュエータ302または操舵アクチュエータ304を電動モータに限定するものではなく、たとえば、アクチュエータとしてソレノイドを用いるステアリング装置とすることができる。
 また、操舵操作入力部材を、ステアリングホイール301に限定するものではなく、ステアリング装置は、操舵操作入力部材として、たとえばジョイスティックを採用することができる。
 また、MCU401は、ヨーレイト偏差γdが所定値以上であるという介入条件(詳細には、第1条件)における所定値を、車両の積載重量、タイヤの摩耗度合い、車速、カーブの曲率、運転者の運転技術の習熟度などに基づき変更することができる。
 100…車両、101,102…前輪(操舵輪)、200…ステアリングシステム、300…ステアリング装置(ステアバイワイヤ)、301…ステアリングホイール(操舵操作入力部材)、303…操舵部材、304…操舵アクチュエータ、305…操舵装置、400…制御装置、401…MCU(コントロール部)、407…ヨーレイトセンサ、411…操作角センサ、412…操舵角センサ

Claims (13)

  1.  車両に設けられるステアリング装置であって、操舵操作入力部材と、前記車両の車輪に操舵力を付与する操舵アクチュエータを有する操舵装置と、を有し、前記操舵操作入力部材の操作量に対して前記車輪の操舵角を独立に制御可能に構成された前記ステアリング装置を備えた、前記車両に設けられ、
     前記操舵操作入力部材の操作量に関する物理量に基づいて前記操舵アクチュエータへ制御信号を出力するコントロール部を備える、ステアリング装置の制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記車両の走行状態に関する物理量を取得し、
     前記車両の走行状態に関する物理量と前記操舵操作入力部材の操作量とに基づく目標ヨーレイトに関する物理量を取得し、
     前記車両の走行状態に関する物理量に基づく実ヨーレイトと前記目標ヨーレイトとを比較し、
     前記実ヨーレイトが前記目標ヨーレイトに近づくように、前記車両のヨーレイトを打ち消す方向の制御信号を前記操舵アクチュエータへ出力する、
     ステアリング装置の制御装置。
  2.  請求項1記載のステアリング装置の制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記実ヨーレイトと前記目標ヨーレイトとの差が大きくなるときに、前記実ヨーレイトが前記目標ヨーレイトに近づくように、前記車両のヨーレイトを打ち消す方向の制御信号を前記操舵アクチュエータへ出力する、
     ステアリング装置の制御装置。
  3.  請求項2記載のステアリング装置の制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記実ヨーレイトと前記目標ヨーレイトとの差が所定範囲内となるときに、前記車輪の操舵角を、前記操舵操作入力部材の操作量に応じた操舵角にするための制御信号を前記操舵アクチュエータへ出力する、
     ステアリング装置の制御装置。
  4.  請求項1記載のステアリング装置の制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記車両に取り付けられた制動装置によって制動力が発生するときに、前記実ヨーレイトが前記目標ヨーレイトに近づくように、前記車両のヨーレイトを打ち消す方向の制御信号を前記操舵アクチュエータへ出力する、
     ステアリング装置の制御装置。
  5.  請求項4に記載のステアリング装置の制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記車両が停止するときに、前記車輪の操舵角を、前記操舵操作入力部材の操作量に応じた操舵角にするための制御信号を前記操舵アクチュエータへ出力する、
     ステアリング装置の制御装置。
  6.  請求項5に記載のステアリング装置の制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記車輪の操舵角を前記操舵操作入力部材の操作量に応じた操舵角にするときの前記操舵アクチュエータの駆動スピードを、前記車両が停止するときは、前記車両が走行しているときよりも遅くする、
     ステアリング装置の制御装置。
  7.  請求項4に記載のステアリング装置の制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記車両の減速加速度に基づいて、前記車両のヨーレイトを打ち消す方向に前記操舵アクチュエータを駆動するときの駆動スピードを可変する、
     ステアリング装置の制御装置。
  8.  請求項4に記載のステアリング装置の制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記制動装置による制動が終了したときに、前記車輪の操舵角を、前記操舵操作入力部材の操作量に応じた操舵角にするための制御信号を前記操舵アクチュエータへ出力する、
     ステアリング装置の制御装置。
  9.  請求項8に記載のステアリング装置の制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記車輪の操舵角を前記操舵操作入力部材の操作量に応じた操舵角にするときの前記操舵アクチュエータの駆動スピードを、前記車両の走行中は、前記車両が停止しているときよりも速くする、
     ステアリング装置の制御装置。
  10.  請求項1に記載のステアリング装置の制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記車両に取り付けられた駆動装置によって駆動力が発生するときに、前記実ヨーレイトが前記目標ヨーレイトに近づくように、前記車両のヨーレイトを打ち消す方向の制御信号を前記操舵アクチュエータへ出力する、
     ステアリング装置の制御装置。
  11.  請求項1に記載のステアリング装置の制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記操舵装置に異常が発生したとき、または、前記車両の加速度が所定値以上のとき、または、前記車両の車速が所定値未満のとき、前記実ヨーレイトを前記目標ヨーレイトに近づけるための制御信号の前記操舵アクチュエータへの出力を停止する、
     ステアリング装置の制御装置。
  12.  車両に設けられるステアリング装置であって、操舵操作入力部材と、前記車両の車輪に操舵力を付与する操舵アクチュエータを備える操舵装置と、を有し、前記操舵操作入力部材の操作量に対して前記車輪の操舵角を独立に制御可能に構成された前記ステアリング装置を制御するためのステアリング装置の制御方法であって、
     前記車両の走行状態に関する物理量を取得するステップと、
     前記車両の走行状態に関する物理量と前記操舵操作入力部材の操作量とに基づく目標ヨーレイトに関する物理量を取得するステップと、
     前記車両の走行状態に関する物理量に基づく実ヨーレイトと前記目標ヨーレイトとを比較するステップと、
     前記実ヨーレイトが前記目標ヨーレイトに近づくように、前記車両のヨーレイトを打ち消す方向の制御信号を前記操舵アクチュエータへ出力するステップと、
     を含む、ステアリング装置の制御方法。
  13.  車両に設けられるステアリング装置であって、
     操舵操作入力部材と、前記車両の車輪に操舵力を付与する操舵アクチュエータを有する操舵装置と、を有し、前記操舵操作入力部材の操作量に対して前記車輪の操舵角を独立に制御可能に構成された前記ステアリング装置と、
     制御装置であって、
     前記操舵操作入力部材の操作量に関する物理量に基づいて前記操舵アクチュエータへ制御信号を出力するコントロール部を備え、
     前記コントロール部は、
     前記車両の走行状態に関する物理量を取得し、
     前記車両の走行状態に関する物理量と前記操舵操作入力部材の操作量とに基づく目標ヨーレイトに関する物理量を取得し、
     前記車両の走行状態に関する物理量に基づく実ヨーレイトと前記目標ヨーレイトとを比較し、
     前記実ヨーレイトが前記目標ヨーレイトに近づくように、前記車両のヨーレイトを打ち消す方向の制御信号を前記操舵アクチュエータへ出力する、
     前記制御装置と、
     を有する、ステアリングシステム。
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