WO2023042532A1 - 操舵反力制御装置、操舵反力制御方法、及び、操舵反力制御システム - Google Patents

操舵反力制御装置、操舵反力制御方法、及び、操舵反力制御システム Download PDF

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WO2023042532A1
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steering
reaction force
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operation input
torque
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Inventor
敦士 平田
泰仁 中岫
Original Assignee
日立Astemo株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits

Definitions

  • the present invention relates to a steering reaction force control device, a steering reaction force control method, and a steering reaction force control system.
  • a steering wheel that receives steering input and a steering mechanism that turns steered wheels are mechanically separated, and a steering reaction force corresponding to a road surface reaction force is applied to the steering wheel.
  • a steer-by-wire type steering system when the steering wheel is turned back, the feedback gain of the steering reaction force corresponding to the road surface reaction force is made smaller than when the steering wheel is further turned.
  • the present invention has been made in view of the conventional circumstances, and an object of the present invention is a steering reaction force control device and a steering reaction force control method capable of suppressing hunting of an operation position of a steering operation input member in a held steering state. and to provide a steering reaction force control system.
  • the amount of torque of the steering reaction force applied by the reaction force actuator and the steering operation input member are neutralized from the physical quantity relating to the vehicle speed of the vehicle and the physical quantity relating to the operation information of the steering operation input member.
  • a torque direction for returning to the position is obtained, and a control signal based on the torque amount and the torque direction is output to the reaction force actuator.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a steer-by-wire steering system
  • FIG. FIG. 2 is a block diagram showing a functional unit that calculates steering reaction torque
  • FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a functional unit that calculates a basic steering reaction force torque
  • FIG. 4 is a diagram showing a correlation between a first steering reaction torque amount Ts1 and an operating angle ⁇
  • 4 is a diagram showing a correlation between a second steering reaction torque amount Ts2 and an operation angular velocity ⁇
  • FIG. FIG. 2 is a block diagram showing functional units for calculating a hysteresis torque amount
  • 4 is a diagram showing the correlation between upper limit value Tsh_MAX and vehicle speed V
  • FIG. 4 is a time chart illustrating the correlation among the operating angle ⁇ , the amount of change ⁇ , the integrated value of the amount of change ⁇ , and the amount of hysteresis torque Tsh. 4 is a graph showing the correlation between the gain of hysteresis torque amount Tsh and vehicle speed V; FIG.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing one aspect of a steering system 200 attached to a vehicle 100. As shown in FIG. 1
  • Steering system 200 is a steer-by-wire steering device in which a steering mechanism for steering front wheels 101 and 102 and a steering wheel 310 as a steering operation input member are mechanically separated.
  • the steering system 200 includes a steering input device 300 having a steering wheel 310 , a steering device 400 including a steering mechanism, and a control device 500 that controls the actuators of the steering input device 300 and the steering device 400 .
  • the steering input device 300 has a steering wheel 310 , a steering shaft 320 , a reaction force actuator 330 , an operating angle sensor 340 and an operating torque sensor 350 .
  • Steering shaft 320 rotates in conjunction with the rotation of steering wheel 310 , but is mechanically separated from front wheels 101 and 102 .
  • the reaction force actuator 330 is a device that applies a steering reaction force to the steering wheel 310 using a motor 330A or the like, and includes a torque damper, an operation angle limiting mechanism, a speed reducer, and the like in addition to the motor.
  • the steering wheel 310 rotates due to the difference between the operation torque generated by the driver of the vehicle 100 steering the steering wheel 310 and the steering reaction force torque generated by the reaction force actuator 330 .
  • Operation angle sensor 340 is an operation information detector that detects an operation angle ⁇ [deg] of steering wheel 310 , which is a physical quantity related to operation information of steering wheel 310 .
  • of the steering wheel 310 is the operating position of the steering operation input member
  • the operating angle sensor 340 is an operating position detector that detects the operating position of the steering operation input member.
  • the operation angle sensor 340 detects, for example, the operation angle ⁇ as zero when the steering wheel 310 is in the neutral position (in other words, the straight-ahead position), plus the operation angle ⁇ in the right direction from the neutral position, and
  • the leftward operation angle ⁇ is detected as a negative angle.
  • the motor 330A also includes a motor rotation angle sensor 330B that detects the rotation position RA of the output shaft. That is, the motor rotation angle sensor 330B is an operating position detector that detects the operating position of the reaction force actuator 330.
  • the control device 500 detects the steering angle ⁇ of the steering wheel 310 based on information on the motor rotation angle detected by the motor rotation angle sensor 330B with reference to the neutral position of the steering wheel 310 detected by the steering angle sensor 340. can do.
  • the operation torque sensor 350 is an operation torque detector that is provided on the steering wheel 310 and detects information on the operation torque OT of the steering wheel 310 .
  • the steering system 400 includes a steering actuator 410 having a motor 411 and a speed reducer 412, a steering member 420 having a conversion mechanism such as a rack and pinion that converts the rotational motion of the motor 411 into a linear motion, and an operating position of the steering actuator 410.
  • a steering angle sensor 430 is provided to detect the steering angle ⁇ of the front wheels 101 and 102 (in other words, the turning angle of the front tires).
  • the steering member 420 can also be called a steering mechanism.
  • the steering angle ⁇ of the front wheels 101, 102 is, in other words, the steering angle of the front tires.
  • Steering actuator 410 steers front wheels 101 and 102 via steering member 420 , and steering angle sensor 430 detects steering angle ⁇ [deg] corresponding to the steering amount of steering member 420 .
  • the steering amount of steering member 420 is, for example, the axial position of the rack bar.
  • the steering angle sensor 430 detects the rotation angle of the output shaft of the motor 411 forming the steering actuator 410 as a physical quantity correlated with the steering angle ⁇ .
  • Vehicle 100 also includes wheel speed sensors 621-624 that detect wheel speeds WS1-WS4, which are rotational speeds of wheels 101-104, respectively.
  • the control device 500 is an electronic control device mainly composed of a microcomputer 510 including an MPU (Microprocessor Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory). Control device 500 acquires detection signals output from operation angle sensor 340, motor rotation angle sensor 330B, steering angle sensor 430, and wheel speed sensors 621-624. Control device 500 controls vehicle speed V[ km/h].
  • MPU Microprocessor Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the microcomputer 510 of the control device 500 obtains a target value of the steering reaction force torque amount Ts and a target value of the steering angle ⁇ through arithmetic processing based on information such as the steering angle ⁇ , the steering angle ⁇ , and the vehicle speed V. Then, the microcomputer 510 of the control device 500 outputs a command signal for the steering reaction force torque amount Ts, in other words, a control signal for the reaction force actuator 330 to the reaction force actuator 330, thereby giving steering control to the steering wheel 310. Control the reaction force torque amount Ts.
  • the microcomputer 510 of the control device 500 outputs a command signal for the steering angle ⁇ , in other words, a control signal for the steering actuator 410 to the steering actuator 410 so that the steering angle ⁇ of the front wheels 101 and 102, that is, the tire control corners.
  • the microcomputer 510 of the control device 500 is a control section of the reaction force actuator 330 that outputs control signals to the reaction force actuator 330 .
  • Control device 500 functions as a steering reaction force control device by having microcomputer 510 execute a steering reaction force control method according to each step of a steering reaction force control program.
  • the steering reaction force control system comprises steering wheel 310, reaction force actuator 330, wheel speed sensors 621-624 as vehicle speed detectors, operation angle sensor 340, motor rotation angle sensor 330B, and controller 500.
  • the steering system 200 includes a first microcomputer that controls the steering actuator 410, or a first controller having the first microcomputer, and a second microcomputer that controls the reaction force actuator 330, or the second microcomputer. and a second control device as a steering reaction force control device having a microcomputer.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the control function of the steering reaction force in microcomputer 510 of control device 500. As shown in FIG.
  • the microcomputer 510 acquires the signal of the steering angle ⁇ of the steering wheel 310 obtained by the steering angle sensor 340 and the signal of the vehicle speed V of the vehicle 100, and obtains the torque amount and the torque direction of the steering reaction force from these, A control signal based on the obtained torque amount and torque direction is output to the reaction force actuator 330 .
  • the microcomputer 510 can acquire the signal of the operation angle ⁇ of the steering wheel 310 obtained by the operation angle sensor 340 and the motor rotation angle sensor 330B.
  • the microcomputer 510 has functional units of a basic steering reaction force torque calculator 520 , a hysteresis torque calculator 530 , and an adder 540 .
  • Basic steering reaction force torque calculation unit 520 calculates a basic steering reaction force torque amount Tsb based on the signal of vehicle speed V and the signal of steering angle ⁇ of steering wheel 310 .
  • Hysteresis torque calculation unit 530 calculates hysteresis torque amount Tsh based on the signal of vehicle speed V and the signal of steering angle ⁇ of steering wheel 310 .
  • the torque direction of the steering reaction force is either the direction of torque acting in the direction of rotating the steering wheel 310 to the right or the direction of torque acting in the direction of rotating the steering wheel 310 to the left,
  • the sign of the torque amount indicates the torque direction.
  • Adder 540 then outputs a command signal for steering reaction force torque amount Ts to reaction force actuator 330 .
  • FIG. 3 is a block diagram showing the details of the basic steering reaction force torque calculator 520.
  • the basic steering reaction torque calculator 520 has a first steering reaction torque calculator 521 , an operation angular velocity calculator 522 , a second steering reaction torque calculator 523 , and an adder 524 .
  • a first steering reaction force torque calculation unit 521 calculates a first steering reaction force torque amount Ts1 for returning the steering wheel 310 to the neutral position based on the signal of the operation angle ⁇ .
  • the first steering reaction torque amount Ts1 is a steering reaction torque amount that simulates self-aligning torque.
  • FIG. 4 is a graph showing one aspect of the correlation between the steering angle ⁇ and the first steering reaction torque amount Ts1, where the vertical axis represents the first steering reaction torque amount Ts1 and the horizontal axis represents the steering angle ⁇ . indicates
  • the first steering reaction force torque calculation unit 521 gradually increases the first steering reaction force torque amount Ts1 in the direction of returning the steering wheel 310 to the neutral position as the absolute value of the torque amount increases as the absolute value of the operation angle ⁇ increases. set as Here, the first steering reaction force torque amount Ts1 in the direction of returning the steering wheel 310 to the neutral position is the first steering reaction force torque amount Ts1 in the direction of returning the steering wheel 310 to the neutral position.
  • the first steering reaction force torque calculator 521 sets the gain of the absolute value of the first steering reaction force torque amount Ts1 with respect to the absolute value of the steering angle ⁇ to a smaller value as the vehicle speed V decreases. Accordingly, the first steering reaction force torque calculation unit 521 sets the first steering reaction force torque amount Ts1 to a value having a larger absolute value as the absolute value of the steering angle ⁇ of the steering wheel 310 increases.
  • the absolute value of the operating angle ⁇ of 310 is the same, the lower the vehicle speed V, the smaller the absolute value is set.
  • An operation angular velocity calculator 522 obtains an operation angular velocity ⁇ [deg/s] from the signal of the operation angle ⁇ [deg]. Then, the operation angular velocity calculator 522 outputs the signal of the operation angular velocity ⁇ to the second steering reaction force torque calculator 523 .
  • a second steering reaction force torque calculation unit 523 calculates a second steering reaction force torque amount Ts2 that simulates a viscosity component acting on the steering wheel 310 based on the signal of the operation angular velocity ⁇ .
  • FIG. 5 is a graph showing one aspect of the correlation between the steering angular velocity ⁇ and the second steering reaction torque amount Ts2, where the vertical axis represents the second steering reaction torque amount Ts2 and the horizontal axis represents the steering angular velocity. indicates ⁇ .
  • the second steering reaction force torque calculation unit 523 gradually increases the second steering reaction force torque amount Ts2 in the direction opposite to the operation direction of the steering wheel 310 as the absolute value of the torque amount increases as the absolute value of the operation angular velocity ⁇ increases.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the details of the hysteresis torque calculator 530.
  • the hysteresis torque amount Tsh calculated by the hysteresis torque calculation unit 530 is a steering reaction force torque component for giving the driver a feeling of friction when operating the steering wheel 310, that is, a steering reaction force torque simulating the frictional resistance applied to the steering wheel 310. is an ingredient.
  • the hysteresis torque calculation section 530 has an operation deviation calculation section 531 , an integration section 532 , a damping section 533 , an addition section 534 , an upper limit value calculation section 535 and a limit section 536 .
  • the operation deviation calculation unit 531 acquires the current value of the physical quantity related to the operation information of the steering wheel 310 and the previous value a predetermined time before the current value, compares the current value with the previous value, and determines the deviation of the operation information. Calculate the operating deviation. Note that the deviation of the operation information is, in other words, the amount of change in the operation information per predetermined period of time.
  • the operation deviation calculator 531 acquires signals of the current value ⁇ n and the previous value ⁇ n ⁇ 1 of the operation angle ⁇ detected by the operation angle sensor 340 as physical quantities related to the operation information. Then, the operation deviation calculator 531 subtracts the previous value ⁇ n -1 of the operation angle ⁇ from the current value ⁇ n of the operation angle ⁇ to obtain the amount of change ⁇ in the operation angle ⁇ . signal is output as the signal of the operation deviation.
  • the integrator 532 acquires a signal representing the amount of change ⁇ in the operating angle ⁇ obtained by the operation deviation calculator 531, and integrates the amount of change ⁇ . Integrating section 532 integrates the signal of change amount ⁇ with the neutral position of steering wheel 310 as a starting point, in other words, resetting the integral value to zero at the neutral position.
  • Integrating section 532 then multiplies the integrated value of change amount ⁇ by the gain to obtain reference hysteresis torque amount Tshb in the direction of returning steering wheel 310 to the neutral position.
  • the sign of the integrated value of the amount of change ⁇ indicates the direction of operation from the neutral position of the steering wheel 310.
  • the absolute value of the integrated value correlates with the displacement of the steering wheel 310 from its neutral position.
  • the integration unit 532 multiplies the integral value of the change amount ⁇ by the gain, thereby gradually increasing the reference hysteresis torque amount Tshb as the absolute value of the torque amount increases as the absolute value of the integral value of the change amount ⁇ increases. set to That is, the integrating section 532 compares the previous value and the current value of the operation information to obtain the deviation of the operation information, and obtains the torque direction of the reference hysteresis torque from the operation history of the steering wheel 310 based on the deviation of the operation information. In other words, the integrator 532 obtains the torque direction of the reference hysteresis torque from the integrated value of the deviation of the operation information.
  • the damping unit 533 acquires the signal of the change amount ⁇ obtained by the operation deviation calculation unit 531, and calculates the damping torque amount Tshd as a damping component based on the change amount ⁇ .
  • the damping unit 533 multiplies the change amount ⁇ by the gain to obtain the damping torque amount Tshd in the direction opposite to the operating direction of the steering wheel 310 indicated by the sign of the change amount ⁇ . It is set so that it gradually increases according to the increase in the absolute value of In other words, the torque direction of the damping torque amount Tshd is the direction in which the change in the operation angle ⁇ , which is the operation information of the steering wheel 310, is suppressed.
  • the upper limit calculation unit 535 acquires the signal of the vehicle speed V, and based on the vehicle speed V, obtains the upper limit Tsh_MAX of the absolute value of the hysteresis torque amount Tsh.
  • FIG. 7 is a diagram showing one aspect of the correlation between vehicle speed V and upper limit value Tsh_MAX in upper limit value calculation unit 535, where the vertical axis indicates upper limit value Tsh_MAX and the horizontal axis indicates vehicle speed V. As shown in FIG. Upper limit value calculator 535 reduces upper limit value Tsh_MAX as vehicle speed V increases, and limits the absolute value of hysteresis torque amount Tsh to a smaller value as vehicle speed V increases.
  • the limiting unit 536 acquires the signal of the hysteresis torque amount Tsh output by the adding unit 534 and the signal of the upper limit value Tsh_MAX calculated by the upper limit value calculating unit 535 . Then, when the absolute value of the hysteresis torque amount Tsh output by the addition unit 534 is greater than the upper limit value Tsh_MAX, the limit unit 536 has the same sign, in other words, the same torque direction as the hysteresis torque amount Tsh output by the addition unit 534. , a signal of the hysteresis torque amount Tsh whose torque amount is the upper limit value Tsh_MAX is output.
  • the limit unit 536 outputs the signal of the hysteresis torque amount Tsh output by the addition unit 534 as it is without processing. That is, the limiting unit 536 limits the absolute value of the hysteresis torque amount Tsh so that it does not exceed the upper limit value Tsh_MAX according to the vehicle speed V.
  • the steering reaction force torque amount Ts includes a first steering reaction force torque amount Ts1 that is a restoration component, a second steering reaction force torque amount Ts2 that is a viscosity component, and a hysteresis torque amount Tsh that is a friction component.
  • FIG. 8 is a time chart illustrating the correlation among the operating angle ⁇ , the amount of change ⁇ , the integrated value of the amount of change ⁇ , and the hysteresis torque amount Tsh after passing through the limiting portion 536.
  • the steering wheel 310 is operated in one direction at a constant speed from time t1 from a state held in a neutral position, and reaches a first predetermined angle ⁇ 1 ( ⁇ 1>0) at time t2. It is held at the first predetermined angle ⁇ 1 from t2 to time t3.
  • the steering wheel 310 is operated toward the neutral position at a constant speed from time t3, and reaches a second predetermined angle ⁇ 2 ( ⁇ 2 ⁇ 0) on the opposite side beyond the neutral position at time t4.
  • the second predetermined angle ⁇ 2 is maintained until time t5.
  • the steering wheel 310 is operated toward the neutral position at a constant speed from time t5, returns to the neutral position at time t6, and is thereafter held at the neutral position.
  • the change pattern of the operation angle .theta in other words, the change amount .DELTA..theta.
  • the sign becomes a constant value (constant value ⁇ 0) according to the operation direction.
  • the amount of change ⁇ is kept zero. be done.
  • the integrated value of the amount of change ⁇ increases or decreases at a constant speed in the direction corresponding to the sign of the amount of change ⁇ when the amount of change ⁇ takes a constant value (constant value ⁇ 0) with a sign corresponding to the direction of operation.
  • the amount of change ⁇ is zero, the value immediately before the amount of change ⁇ becomes zero is held. Therefore, while the operating angle ⁇ is maintained at the first predetermined angle ⁇ 1 or the second predetermined angle ⁇ 2, the integrated value of the variation ⁇ maintains a predetermined value with a sign corresponding to the operating direction of the steering wheel 310. .
  • the direction of torque for returning the steering wheel 310 to the neutral position can be obtained from the sign of the integrated value of the amount of change ⁇ .
  • the reference hysteresis torque amount Tshb becomes the steering reaction force torque component for returning the steering wheel 310 to the neutral position.
  • the hysteresis torque amount Tsh is determined according to the operating direction of the steering wheel 310 while the operating angle ⁇ is maintained at the first predetermined angle ⁇ 1 or the second predetermined angle ⁇ 2, in other words, when the steering wheel 310 is held.
  • a constant torque amount of sign will be held. That is, when the steering wheel 310 is operated from the neutral position and is held at a predetermined steering angle ⁇ (>0), the hysteresis torque amount Tsh is set to the same torque direction as before the steering is held, and a predetermined steering angle ⁇ (>0). The amount of torque is held when the angle ⁇ is reached.
  • the driver when the driver maintains the steering with the steering wheel 310 turned, the driver needs an operation torque that resists the steering reaction force including the hysteresis torque amount Tsh. It is deterred that it moves and becomes unstable. In this manner, even in the steering held state, the direction of the torque to apply the hysteresis torque amount Tsh is determined, and by applying the hysteresis torque amount Tsh, the steering held state is stabilized and the driver's steering feeling is improved.
  • the hysteresis torque amount Tsh is limited by the upper limit value Tsh_MAX, such as from time t2 to time t3 in FIG. Even so, the hysteresis torque amount Tsh is maintained at the upper limit value Tsh_MAX. Therefore, it is possible to suppress hunting of the steering wheel 310 in the steering holding state due to the change in the hysteresis torque amount Tsh with the variation of the steering angle ⁇ .
  • the damping torque amount Tshd acts in a direction to prevent the change in the steering angle ⁇ . Hunting of the operating angle ⁇ of the wheel 310 is suppressed.
  • FIG. 9 is a graph showing one aspect of the correlation between the gain of the reference hysteresis torque amount Tshb and the vehicle speed V.
  • the vertical axis indicates the gain of the reference hysteresis torque amount Tshb
  • the horizontal axis indicates the vehicle speed V.
  • Integrating section 532 increases the gain as vehicle speed V decreases, and uses this gain to obtain reference hysteresis torque amount Tshb from the integrated value of change amount ⁇ . As a result, it is possible to simulate the variation in friction torque due to the vehicle speed V, and to realize a steering feel closer to that of a steering system in which the steering wheel 310 and the steering device 400 are mechanically connected.
  • the hysteresis torque calculation unit 530 described above obtains the torque amount and the torque direction of the hysteresis torque amount Tsh from the operation history of the steering wheel 310 based on the change in the operation angle ⁇ of the steering wheel 310 detected by the operation angle sensor 340.
  • the torque amount and torque direction can be obtained from operation information other than the operation angle ⁇ .
  • hysteresis torque calculator 530 can use rotational position RA of motor 330A detected by motor rotation angle sensor 330B as steering wheel 310 operation information.
  • the rotational position RA of the motor 330A changes according to the operating angle ⁇ of the steering wheel 310, and the amount of change ⁇ RA obtained from the current value and the previous value of the rotational position RA is proportional to the amount of change ⁇ in the operating angle ⁇ . do.
  • hysteresis torque calculation unit 530 can obtain the torque amount corresponding to the displacement of steering wheel 310 and the torque direction for returning steering wheel 310 to the neutral position from change amount ⁇ RA.
  • the operation deviation calculation unit 531 compares the current value and the previous value of the signal of the rotational position RA to obtain the amount of change ⁇ RA, and the integration unit 532 calculates the integrated value of the amount of change ⁇ RA starting from the neutral position.
  • the damping section 533 can calculate the damping torque amount Tshd based on the change amount ⁇ RA.
  • hysteresis torque calculation unit 530 can use operation torque OT of steering wheel 310 detected by operation torque sensor 350 as operation information of steering wheel 310 .
  • the operation torque OT increases when the steering wheel 310 moves away from the neutral position, and conversely decreases when the steering wheel 310 returns to the neutral position.
  • the amount of change ⁇ OT indicates the direction and degree of change in the operating angle ⁇ .
  • hysteresis torque calculation unit 530 can obtain the torque amount corresponding to the displacement of steering wheel 310 and the torque direction for returning steering wheel 310 to the neutral position from change amount ⁇ OT.
  • the operation deviation calculator 531 compares the current value and the previous value of the signal of the operation torque OT to find the amount of change ⁇ OT, and the integration unit 532 calculates the integrated value of the amount of change ⁇ OT starting from the neutral position.
  • the damping section 533 can calculate the damping torque amount Tshd based on the change amount ⁇ OT.
  • the hysteresis torque calculation unit 530 determines that the absolute value of the amount of change in the operation information, more specifically, the absolute value of the amount of change in any one of the operation angle ⁇ , the rotational position RA of the motor 330A, and the operation torque OT is larger than a predetermined value.
  • a dead zone can be provided in which the response of the hysteresis torque amount Tsh is changed after it becomes large.
  • the steer-by-wire can include a backup mechanism that mechanically couples steering wheel 301 and wheels 101, 102 with a clutch or the like.
  • the reaction force actuator 330 is not limited to the motor 330A, and the steering input device 300 can be provided with a solenoid as the reaction force actuator 330, for example.
  • SYMBOLS 100... Vehicle 101-104... Wheel (tire) 200... Steering system 300... Steering input device 310... Steering wheel (steering operation input member) 330... Reaction force actuator 340... Operation angle sensor (operation position detection device, operation information detector), 400... Steering device, 500... Control device (steering reaction force control device), 510... Microcomputer (control unit)

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Abstract

本発明に係る操舵反力制御装置、操舵反力制御方法、及び、操舵反力制御システムは、車両の車速に関する物理量と操舵操作入力部材の操作情報に関する物理量とから、反力アクチュエータが付与する操舵反力のトルク量と前記操舵操作入力部材を中立位置に戻すためのトルク方向とを求め、前記トルク量と前記トルク方向とに基づいた制御信号を反力アクチュエータへ出力する。これにより、操舵操作入力部材の保舵状態において、操舵操作入力部材の操作位置がハンチングすることを抑止できる。

Description

操舵反力制御装置、操舵反力制御方法、及び、操舵反力制御システム
 本発明は、操舵反力制御装置、操舵反力制御方法、及び、操舵反力制御システムに関する。
 特許文献1の車両用操舵装置は、操舵入力を受けるステアリングホイールと操向輪を転舵するステアリング機構とが機械的に切り離され、ステアリングホイールに対し路面反力に応じた操舵反力を付加するステアバイワイヤ式の操舵装置であって、ステアリングホイールの切り戻し時には、切り増し時よりも路面反力分の操舵反力のフィードバックゲインを小さくする。
特開2006-159963号公報
 ところで、操舵操作入力部材としてのステアリングホイールと、タイヤの向きを変更する操舵機構とが機械的に分離されるステアバイワイヤの場合、ステアリングホイールと操舵機構とが機械的に連結される場合に比べて、ステアリングホイールに加わる摩擦トルク、換言すれば、摩擦抵抗が小さい。
 このため、ドライバが、ステアリングホイールを切った状態に保舵することが難しく、ステアリングホイールの操作角の不安定な変動によって操舵反力も変化することで、ステアリングホイールの操作角がハンチングして、ドライバの操舵感を悪化させるおそれがあった。
 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、保舵状態で操舵操作入力部材の操作位置がハンチングすることを抑止できる、操舵反力制御装置、操舵反力制御方法、及び、操舵反力制御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、車両の車速に関する物理量と操舵操作入力部材の操作情報に関する物理量とから、反力アクチュエータが付与する操舵反力のトルク量と前記操舵操作入力部材を中立位置に戻すためのトルク方向とを求め、前記トルク量と前記トルク方向とに基づいた制御信号を反力アクチュエータへ出力する。
 本発明によれば、保舵状態で操舵操作入力部材の操作位置がハンチングすることを抑止できる。
ステアバイワイヤ式のステアリングシステムの構成図である。 操舵反力トルクの演算を行なう機能部を示すブロック図である。 基本操舵反力トルクの演算を行なう機能部を示すブロック図である。 第1操舵反力トルク量Ts1と操作角θとの相関を示す線図である。 第2操舵反力トルク量Ts2と操作角速度ωとの相関を示す線図である。 ヒステリシストルク量の演算を行なう機能部を示すブロック図である。 上限値Tsh_MAXと車速Vとの相関を示す線図である。 操作角θ、変化量Δθ、変化量Δθの積分値、ヒステリシストルク量Tshの相関を例示するタイムチャートである。 ヒステリシストルク量Tshのゲインと車速Vとの相関を示す線図である。
 以下、本発明に係る操舵反力制御装置、操舵反力制御方法、及び、操舵反力制御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に取り付けられたステアリングシステム200の一態様を示すシステム構成図である。
 ステアリングシステム200は、操舵輪である前輪101,102を操舵する操舵機構と、操舵操作入力部材としてのステアリングホイール310とが機械的に分離したステアバイワイヤ式のステアリング装置である。
 そして、ステアリングシステム200は、ステアリングホイール310を備える操舵入力装置300と、操舵機構を含む操舵装置400と、操舵入力装置300のアクチュエータ及び操舵装置400のアクチュエータを制御する制御装置500とを有する。
 操舵入力装置300は、ステアリングホイール310、ステアリングシャフト320、反力アクチュエータ330、操作角センサ340、操作トルクセンサ350を有する。
 ステアリングシャフト320は、ステアリングホイール310の回転に連動して回転するが、前輪101,102とは機械的に分離している。
 反力アクチュエータ330は、モータ330Aなどを用いてステアリングホイール310に操舵反力を付与するデバイスであり、モータの他、トルクダンパ、操作角制限機構、減速機などを備える。
 操舵入力装置300は、車両100のドライバがステアリングホイール310を操舵操作することで発生する操作トルクと、反力アクチュエータ330が発生する操舵反力トルクとの差分によって、ステアリングホイール310が回転する。
 操作角センサ340は、ステアリングホイール310の操作情報に関する物理量であるステアリングホイール310の操作角θ[deg]を検出する操作情報検出器である。
 ここで、ステアリングホイール310の操作角θは、操舵操作入力部材の操作位置であり、操作角センサ340は、操舵操作入力部材の操作位置を検出する操作位置検出器である。
 操作角センサ340は、例えば、ステアリングホイール310が中立位置(換言すれば、直進位置)であるときに操作角θを零として検出し、中立位置から右方向の操作角θをプラス、中立位置から左方向の操作角θをマイナスの角度として検出する。
 また、モータ330Aは、出力軸の回転位置RAを検出するモータ回転角センサ330Bを備える。つまり、モータ回転角センサ330Bは、反力アクチュエータ330の動作位置を検出する動作位置検出器である。
 ここで、制御装置500は、操作角センサ340が検出するステアリングホイール310の中立位置を基準として、モータ回転角センサ330Bが検出するモータ回転角の情報に基づき、ステアリングホイール310の操作角θを検出することができる。
 また、操作トルクセンサ350は、ステアリングホイール310に設けられ、ステアリングホイール310の操作トルクOTの情報を検出する操作トルク検出器である。
 操舵装置400は、モータ411や減速機412などを有する操舵アクチュエータ410、モータ411の回転運動を直線運動に変換するラックアンドピニオンなどの変換機構を有した操舵部材420、操舵アクチュエータ410の動作位置から前輪101,102の操舵角δ(換言すれば、前タイヤの切れ角)を検出する操舵角センサ430を有する。
 なお、操舵部材420は、操舵機構と言い換えることができる。
 また、前輪101,102の操舵角δは、言い換えると、前タイヤの切れ角である。
 そして、操舵アクチュエータ410は、操舵部材420を介して前輪101,102を操舵し、操舵角センサ430は、操舵部材420の操舵量に相当する操舵角δ[deg]を検出する。
 なお、操舵部材420の操舵量とは、たとえば、ラックバーの軸方向位置である。
 操舵角センサ430は、操舵アクチュエータ410を構成するモータ411の出力軸の回転角を、操舵角δに相関する物理量として検出する。
 また、車両100は、車輪101-104それぞれの回転速度である車輪速WS1-WS4を検出する車輪速センサ621-624を備える。
 制御装置500は、MPU(Microprocessor Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)を含むマイクロコンピュータ510を主体とする電子制御装置である。
 制御装置500は、操作角センサ340、モータ回転角センサ330B、操舵角センサ430、車輪速センサ621-624が出力する検出信号をそれぞれ取得する。
 そして、制御装置500は、車輪速センサ621-624が出力する車輪101-104それぞれの車輪速WS1-WS4の情報、換言すれば、車両100の車速Vに関する物理量に基づき、車両100の車速V[km/h]を算出する。
 また、制御装置500のマイクロコンピュータ510は、操作角θ、操舵角δ、車速Vなどの情報に基づく演算処理によって、操舵反力トルク量Tsの目標値及び操舵角δの目標値を求める。
 そして、制御装置500のマイクロコンピュータ510は、操舵反力トルク量Tsの指令信号、換言すれば、反力アクチュエータ330の制御信号を反力アクチュエータ330へ出力することで、ステアリングホイール310に付与する操舵反力トルク量Tsを制御する。
 また、制御装置500のマイクロコンピュータ510は、操舵角δの指令信号、換言すれば、操舵アクチュエータ410の制御信号を操舵アクチュエータ410へ出力することで、前輪101,102の操舵角δ、つまり、タイヤ角を制御する。
 このように、制御装置500のマイクロコンピュータ510は、反力アクチュエータ330へ制御信号を出力する反力アクチュエータ330のコントロール部である。
 そして、制御装置500は、マイクロコンピュータ510が、操舵反力制御プログラムの各ステップにしたがって操舵反力制御方法を実行することで、操舵反力制御装置としての機能を備える。
 また、操舵反力制御システムは、ステアリングホイール310、反力アクチュエータ330、車速検出器である車輪速センサ621-624、操作角センサ340、モータ回転角センサ330B、制御装置500で構成される。
 なお、ステアリングシステム200は、操舵アクチュエータ410を制御する第1マイクロコンピュータ、または、当該第1マイクロコンピュータを有する第1制御装置と、反力アクチュエータ330を制御する第2マイクロコンピュータ、または、当該第2マイクロコンピュータを有する操舵反力制御装置としての第2制御装置と、を個別に備えることができる。
 以下では、制御装置500による操舵反力の制御を詳細に説明する。
 図2は、制御装置500のマイクロコンピュータ510における操舵反力の制御機能を示すブロック図である。
 マイクロコンピュータ510は、操作角センサ340によって求められたステアリングホイール310の操作角θの信号と、車両100の車速Vの信号とを取得し、これらから操舵反力のトルク量及びトルク方向を求め、求めたトルク量及びトルク方向に基づいた制御信号を反力アクチュエータ330へ出力する。
 なお、マイクロコンピュータ510は、操作角センサ340及びモータ回転角センサ330Bによって求められたステアリングホイール310の操作角θの信号を取得することができる。
 ここで、マイクロコンピュータ510は、基本操舵反力トルク演算部520、ヒステリシストルク演算部530、加算部540の各機能部を有する。
 基本操舵反力トルク演算部520は、車速Vの信号とステアリングホイール310の操作角θの信号とに基づいて、基本操舵反力トルク量Tsbを演算する。
 ヒステリシストルク演算部530は、車速Vの信号とステアリングホイール310の操作角θの信号とに基づいて、ヒステリシストルク量Tshを演算する。
 なお、本実施形態において、操舵反力のトルク方向は、ステアリングホイール310を右回転させる方向に作用するトルク方向と、ステアリングホイール310を左回転させる方向に作用するトルク方向とのいずれかであり、トルク量の符合がトルク方向を示す。
 加算部540は、基本操舵反力トルク演算部520が出力する基本操舵反力トルク量Tsbの信号と、ヒステリシストルク演算部530が出力するヒステリシストルク量Tshの信号とを加算して、最終的な操舵反力トルク量Ts(Ts=Tsb+Tsh)を求める。
 そして、加算部540は、操舵反力トルク量Tsの指令信号を反力アクチュエータ330に出力する。
 図3は、基本操舵反力トルク演算部520の詳細を示すブロック図である。
 基本操舵反力トルク演算部520は、第1操舵反力トルク演算部521、操作角速度演算部522、第2操舵反力トルク演算部523、加算部524を有する。
 第1操舵反力トルク演算部521は、操作角θの信号に基づき、ステアリングホイール310を中立位置に戻すための第1操舵反力トルク量Ts1を演算する。
 なお、第1操舵反力トルク量Ts1は、言い換えると、セルフアライニングトルクを模擬する操舵反力トルク量である。
 図4は、操作角θと第1操舵反力トルク量Ts1との相関の一態様を示す線図であって、縦軸は第1操舵反力トルク量Ts1を示し、横軸は操作角θを示す。
 第1操舵反力トルク演算部521は、ステアリングホイール310を中立位置に戻す方向の第1操舵反力トルク量Ts1を、トルク量の絶対値が操作角θの絶対値の増大に応じて漸増するように設定する。
 ここで、ステアリングホイール310を中立位置に戻す方向の第1操舵反力トルク量Ts1とは、ステアリングホイール310を中立位置に戻す方向の符合の第1操舵反力トルク量Ts1である。
 更に、第1操舵反力トルク演算部521は、操作角θの絶対値に対する第1操舵反力トルク量Ts1の絶対値のゲインを、車速Vが低いほど小さな値に設定する。
 これにより、第1操舵反力トルク演算部521は、第1操舵反力トルク量Ts1を、ステアリングホイール310の操作角θの絶対値が大きくなるほど絶対値の大きな値に設定し、更に、ステアリングホイール310の操作角θの絶対値が同じであるときに、車速Vが低いほど小さな絶対値に設定する。
 操作角速度演算部522は、操作角θ[deg]の信号から操作角速度ω[deg/s]を求める。
 そして、操作角速度演算部522は、操作角速度ωの信号を、第2操舵反力トルク演算部523に出力する。
 第2操舵反力トルク演算部523は、操作角速度ωの信号に基づき、ステアリングホイール310に作用する粘性成分を模擬する第2操舵反力トルク量Ts2を演算する。
 図5は、操作角速度ωと、第2操舵反力トルク量Ts2との相関の一態様を示す線図であって、縦軸は第2操舵反力トルク量Ts2を示し、横軸は操作角速度ωを示す。
 第2操舵反力トルク演算部523は、ステアリングホイール310の操作方向とは逆方向の第2操舵反力トルク量Ts2を、トルク量の絶対値が操作角速度ωの絶対値の増大に応じて漸増するように設定する。
 加算部524は、第1操舵反力トルク量Ts1の信号と、第2操舵反力トルク量Ts2の信号とを取得し、第1操舵反力トルク量Ts1と第2操舵反力トルク量Ts2とを加算し、基本操舵反力トルク量Tsb(Tsb=Ts1+Ts2)の信号として出力する。
 図6は、ヒステリシストルク演算部530の詳細を示すブロック図である。
 ヒステリシストルク演算部530が演算するヒステリシストルク量Tshは、ステアリングホイール310の操作においてドライバにフリクション感を与えるための操舵反力トルク成分、つまり、ステアリングホイール310に加わる摩擦抵抗を模擬する操舵反力トルク成分である。
 ヒステリシストルク演算部530は、操作偏差演算部531、積分部532、ダンピング部533、加算部534、上限値演算部535、制限部536を有する。
 操作偏差演算部531は、ステアリングホイール310の操作情報に関する物理量の今回値と、今回値よりも所定時間だけ前の前回値とを取得し、今回値と前回値とを比較して操作情報の偏差である操作偏差を演算する。
 なお、操作情報の偏差は、言い換えると、操作情報の所定時間当たりの変化量である。
 操作偏差演算部531は、その一態様において、操作角センサ340によって検出された操作角θの今回値θn及び前回値θn-1の信号を、操作情報に関する物理量として取得する。
 そして、操作偏差演算部531は、操作角θの今回値θnから操作角θの前回値θn-1を減算して操作角θの変化量Δθを求め、係る操作角θの変化量Δθの信号を操作偏差の信号として出力する。
 積分部532は、操作偏差演算部531が求めた操作角θの変化量Δθの信号を取得し、変化量Δθを積分する。
 なお、積分部532は、ステアリングホイール310の中立位置を起点として、換言すれば、中立位置で積分値を零にリセットして、変化量Δθの信号を積分する。
 そして、積分部532は、変化量Δθの積分値にゲインを乗算して、ステアリングホイール310を中立位置に戻す方向の基準ヒステリシストルク量Tshbを求める。
 ここで、ステアリングホイール310の中立位置を起点とする変化量Δθの積分によって、変化量Δθの積分値の符合は、ステアリングホイール310の中立位置からの操作方向を示すことになり、変化量Δθの積分値の絶対値は、ステアリングホイール310の中立位置からの変位に相関することになる。
 また、積分部532は、変化量Δθの積分値にゲインを乗算することで、基準ヒステリシストルク量Tshbを、トルク量の絶対値が、変化量Δθの積分値の絶対値の増大に応じて漸増するように設定する。
 つまり、積分部532は、操作情報の前回値と今回値とを比較して操作情報の偏差を求め、操作情報の偏差に基づくステアリングホイール310の操作履歴から基準ヒステリシストルクのトルク方向を求める。
 換言すれば、積分部532は、操作情報の偏差の積分値から基準ヒステリシストルクのトルク方向を求める。
 ダンピング部533は、操作偏差演算部531が求めた変化量Δθの信号を取得し、変化量Δθに基づき、ダンピング成分としてのダンピングトルク量Tshdを演算する。
 ダンピング部533は、変化量Δθにゲインを乗算することで、変化量Δθの符合が示すステアリングホイール310の操作方向とは逆方向のダンピングトルク量Tshdを、トルク量の絶対値が、変化量Δθの絶対値の増大に応じて漸増するように設定する。
 換言すれば、ダンピングトルク量Tshdは、ステアリングホイール310の操作情報である操作角θの変化を抑える方向をトルク方向とする。
 加算部534は、基準ヒステリシストルク量Tshbの信号とダンピングトルク量Tshdの信号とを取得し、基準ヒステリシストルク量Tshbとダンピングトルク量Tshdとを加算し、ヒステリシストルク量Tsh(Tsh=Tshb+Tshd)の信号として出力する。
 つまり、ヒステリシストルク量Tshは、ステアリングホイール310を中立位置に戻すための操舵反力成分であって、ダンピングトルク量Tshdを含む。
 一方、上限値演算部535は、車速Vの信号を取得し、ヒステリシストルク量Tshの絶対値の上限値Tsh_MAXを車速Vに基づき求める。
 図7は、上限値演算部535における車速Vと上限値Tsh_MAXとの相関の一態様を示す線図であって、縦軸は上限値Tsh_MAXを示し、横軸は車速Vを示す。
 上限値演算部535は、車速Vが高くなるほど上限値Tsh_MAXを小さくし、ヒステリシストルク量Tshの絶対値が、車速Vが高くなるほどより小さく制限されるようにする。
 制限部536は、加算部534が出力するヒステリシストルク量Tshの信号と、上限値演算部535が演算した上限値Tsh_MAXの信号とを取得する。
 そして、制限部536は、加算部534が出力するヒステリシストルク量Tshの絶対値が上限値Tsh_MAXよりも大きい場合、加算部534が出力するヒステリシストルク量Tshと同じ符号、換言すれば、同じトルク方向で、トルク量が上限値Tsh_MAXであるヒステリシストルク量Tshの信号を出力する。
 一方、制限部536は、加算部534が出力するヒステリシストルク量Tshの絶対値が上限値Tsh_MAX以下である場合、加算部534が出力するヒステリシストルク量Tshの信号を加工することなくそのまま出力する。
 つまり、制限部536は、ヒステリシストルク量Tshの絶対値が、車速Vに応じた上限値Tsh_MAXを超えないように制限する。
 図2の加算部540は、ヒステリシストルク演算部530の制限部536が出力するヒステリシストルク量Tshの信号を取得し、基本操舵反力トルク量Tsbの信号とヒステリシストルク量Tshの信号とを加算して操舵反力トルク量Ts(Ts=Tsb+Tsh)を求める。
 そして、加算部540は、操舵反力トルク量Tsの指令信号を反力アクチュエータ330に出力する。
 つまり、操舵反力トルク量Tsは、復元成分である第1操舵反力トルク量Ts1と、粘性成分である第2操舵反力トルク量Ts2と、摩擦成分であるヒステリシストルク量Tshとを含む。
 図8は、操作角θ、変化量Δθ、変化量Δθの積分値、制限部536を通過した後のヒステリシストルク量Tshの相関を例示するタイムチャートである。
 図8において、ステアリングホイール310は、中立位置に保持されている状態から、時刻t1から一定速度で一方に向けて操作され、時刻t2で第1所定角度θ1(θ1>0)に達すると、時刻t2から時刻t3までの間において第1所定角度θ1に保持される。
 その後、ステアリングホイール310は、時刻t3から一定速度で中立位置に向けて操作され、時刻t4で、中立位置を超えた逆側の第2所定角度θ2(θ2<0)に達すると、時刻t4から時刻t5までの間において第2所定角度θ2に保持される。
 その後、ステアリングホイール310は、時刻t5から一定速度で中立位置に向けて操作され、時刻t6で中立位置に戻ると、その後、中立位置に保持される。
 係るステアリングホイール310の操作パターン、換言すれば、操作角θの変化パターンの場合、変化量Δθは、操作角θが一定速度で変化している間である、時刻t1から時刻t2までの間、時刻t3から時刻t4までの間、時刻t5から時刻t6までの間において、操作方向に応じた符号の一定値(一定値≠0)になる。
 一方、操作角θが所定角度に維持される間である、時刻t1以前、時刻t2から時刻t3までの間、時刻t4から時刻t5までの間、時刻t6以降において、変化量Δθは零に保持される。
 そして、変化量Δθの積分値は、変化量Δθが操作方向に応じた符号の一定値(一定値≠0)をとるときに、変化量Δθの符合に応じた方向に一定速度で増減変化し、変化量Δθが零である間は、変化量Δθが零になる直前の値を保持する。
 したがって、操作角θが第1所定角度θ1または第2所定角度θ2に保持される間、変化量Δθの積分値は、ステアリングホイール310の操作方向に応じた符号の所定値を保持することになる。
 これにより、変化量Δθの積分値の符合から、ステアリングホイール310を中立位置に戻すトルク方向が求まることになる。
 したがって、変化量Δθの積分値にゲインを乗算して基準ヒステリシストルク量Tshbを求めることで、基準ヒステリシストルク量Tshbは、ステアリングホイール310を中立位置に戻すための操舵反力トルク成分となる。
 そして、ヒステリシストルク量Tshは、操作角θが第1所定角度θ1または第2所定角度θ2を保持する間、換言すれば、ステアリングホイール310の保舵状態において、ステアリングホイール310の操作方向に応じた符号の一定トルク量に保持されることになる。
 つまり、ヒステリシストルク量Tshは、ステアリングホイール310が中立位置から操作されて所定の操作角θ(>0)に保舵されるときに、保舵前と同じトルク方向とされ、かつ、所定の操作角θに達したときのトルク量に保持される。
 したがって、ドライバは、ステアリングホイール310を切った状態で保舵するときに、ヒステリシストルク量Tshを含む操舵反力に抗する操作トルクを必要とすることになり、保舵状態でステアリングホイール310がふらふらと動いて不安定になることが抑止される。
 このように、保舵状態においても、ヒステリシストルク量Tshを作用させるトルク方向が決まり、ヒステリシストルク量Tshを与えることで保舵状態が安定化して、ドライバの操舵感が向上する。
 また、図8の時刻t2から時刻t3までのような、ヒステリシストルク量Tshが上限値Tsh_MAXによる制限を受ける状態では、制限前のヒステリシストルク量Tshが上限値Tsh_MAXを上回る領域で操作角θが変動したとしても、ヒステリシストルク量Tshは上限値Tsh_MAXに維持される。
 このため、操作角θの変動に伴ってヒステリシストルク量Tshが変化することで、保舵状態でのステアリングホイール310の操作角θがハンチングすることを抑止できる。
 また、ヒステリシストルク量Tshの絶対値が上限値Tsh_MAXよりも小さく設定される領域でステアリングホイール310が保舵される場合、ダンピングトルク量Tshdが操作角θの変化を妨げる方向に作用するから、ステアリングホイール310の操作角θがハンチングすることが抑止される。
 ところで、積分部532は、変化量Δθの積分値から基準ヒステリシストルク量Tshbを求めるときのゲインを、車速Vに応じて可変とする、つまり、ヒステリシストルク量Tshを車速Vに応じて可変とすることができる。
 図9は、基準ヒステリシストルク量Tshbのゲインと、車速Vとの相関の一態様を示す線図であり、縦軸は基準ヒステリシストルク量Tshbのゲインを示し、横軸は車速Vを示す。
 積分部532は、車速Vが低くなるほどゲインを大きくし、係るゲインを用いて変化量Δθの積分値から基準ヒステリシストルク量Tshbを求める。
 これにより、車速Vによる摩擦トルクの変動を模擬でき、ステアリングホイール310と操舵装置400とが機械的に連結されるステアリングシステムにより近い操舵感を実現できる。
 また、既述したヒステリシストルク演算部530は、ヒステリシストルク量Tshのトルク量及びトルク方向を、操作角センサ340が検出するステアリングホイール310の操作角θの変化に基づくステアリングホイール310の操作履歴から求めるが、操作角θ以外の操作情報からトルク量及びトルク方向を求めることができる。
 たとえば、ヒステリシストルク演算部530は、モータ回転角センサ330Bが検出するモータ330Aの回転位置RAを、ステアリングホイール310の操作情報として用いることができる。
 ここで、モータ330Aの回転位置RAは、ステアリングホイール310の操作角θに応じて変化し、回転位置RAの今回値と前回値とから求まる変化量ΔRAは、操作角θの変化量Δθに比例する。
 したがって、ヒステリシストルク演算部530は、変化量ΔRAから、ステアリングホイール310の変位に応じたトルク量、ステアリングホイール310を中立位置に戻すためのトルク方向を求めることができる。
 具体的には、操作偏差演算部531は回転位置RAの信号の今回値と前回値とを比較して変化量ΔRAを求め、積分部532は中立位置を起点とする変化量ΔRAの積分値から基準ヒステリシストルク量Tshbを求め、ダンピング部533は変化量ΔRAに基づきダンピングトルク量Tshdを演算することができる。
 また、ヒステリシストルク演算部530は、操作トルクセンサ350が検出するステアリングホイール310の操作トルクOTを、ステアリングホイール310の操作情報として用いることができる。
 ここで、操作トルクOTは、ステアリングホイール310が中立位置から離れるときに増大変化し、逆に、ステアリングホイール310が中立位置に戻るときには減少変化し、操作トルクOTの今回値と前回値とから求まる変化量ΔOTは、操作角θの変化方向及び変化の程度を示す。
 したがって、ヒステリシストルク演算部530は、変化量ΔOTから、ステアリングホイール310の変位に応じたトルク量、ステアリングホイール310を中立位置に戻すためのトルク方向を求めることができる。
 具体的には、操作偏差演算部531は操作トルクOTの信号の今回値と前回値とを比較して変化量ΔOTを求め、積分部532は中立位置を起点とする変化量ΔOTの積分値から基準ヒステリシストルク量Tshbを求め、ダンピング部533は変化量ΔOTに基づきダンピングトルク量Tshdを演算することができる。
 また、ヒステリシストルク演算部530は、操作情報の変化量の絶対値、詳細には、操作角θ、モータ330Aの回転位置RA、操作トルクOTのいずれかの変化量の絶対値が所定値よりも大きくなってからヒステリシストルク量Tshを応答変化させる不感帯を設けることができる。
 そして、ヒステリシストルク演算部530は、車速Vが零の状態である車両100の停車状態でステアリングホイール310が保舵されるときに、それ以外の場合に比べて不感帯を広くし、操作情報が不感帯内で変化するときは、ヒステリシストルクのトルク量及びトルク方向を保持することができる。
 車両100の停車状態では、走行中に比べてステアリングホイール310の操作に対して操舵反力トルクを敏感に変化させる必要性が低く、不感帯を大きくすることで、停車状態で保舵されるときのステアリングホイール310のハンチングを効果的に抑制することができる。
 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、ステアバイワイヤは、ステアリングホイール301と車輪101,102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ることができる。
 また、反力アクチュエータ330をモータ330Aに限定するものではなく、操舵入力装置300は、たとえば、反力アクチュエータ330としてソレノイドを備えることができる。
 100…車両、101-104…車輪(タイヤ)、200…ステアリングシステム、300…操舵入力装置、310…ステアリングホイール(操舵操作入力部材)、330…反力アクチュエータ、340…操作角センサ(操作位置検出器、操作情報検出器)、400…操舵装置、500…制御装置(操舵反力制御装置)、510…マイクロコンピュータ(コントロール部)

Claims (12)

  1.  車両に取り付けられる操舵操作入力部材と、前記操舵操作入力部材に操舵反力を付与する反力アクチュエータと、を有する前記車両に設けられ、
     前記反力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、操舵反力制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記車両の車速に関する物理量を取得し、
     前記操舵操作入力部材の操作情報に関する物理量を取得し、
     前記車両の車速に関する物理量と前記操舵操作入力部材の操作情報に関する物理量とから、前記反力アクチュエータが付与する操舵反力のトルク量と前記操舵操作入力部材を中立位置に戻すためのトルク方向とを求め、
     前記トルク量と前記トルク方向とに基づいた制御信号を前記反力アクチュエータへ出力する、
     操舵反力制御装置。
  2.  請求項1に記載の操舵反力制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記操舵操作入力部材の操作情報に関する物理量の今回値と、前記今回値よりも所定時間だけ前の前回値とを取得し、
     前記前回値と前記今回値とを比較して前記操作情報の変化を求め、
     前記操作情報の変化に基づく前記操舵操作入力部材の操作履歴から、前記トルク方向を求める、
     操舵反力制御装置。
  3.  請求項2に記載の操舵反力制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記操舵操作入力部材の操作情報に関する物理量は、前記操舵操作入力部材に設けられた操作位置検出器によって検出された前記操舵操作入力部材の操作位置の情報である、
     操舵反力制御装置。
  4.  請求項2に記載の操舵反力制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記操舵操作入力部材の操作情報に関する物理量は、前記操舵操作入力部材に設けられた操作トルク検出器によって検出された前記操舵操作入力部材の操作トルクの情報である、
     操舵反力制御装置。
  5.  請求項2に記載の操舵反力制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記操舵操作入力部材の操作情報に関する物理量は、前記反力アクチュエータに設けられた動作位置検出器によって検出された前記反力アクチュエータの動作位置の情報である、
     操舵反力制御装置。
  6.  請求項1に記載の操舵反力制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記操舵操作入力部材が保舵されるとき、前記トルク方向を前記操舵操作入力部材が保舵される前と同じ方向とする、
     操舵反力制御装置。
  7.  請求項1に記載の操舵反力制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記車両の停車状態で前記操舵操作入力部材が保舵されるときには、それ以外の場合に比べて前記操舵操作入力部材の操作情報に関する物理量の不感帯を広くし、
     前記操舵操作入力部材の操作情報に関する物理量が前記不感帯内で変化するときは、前記トルク量及び前記トルク方向を保持する、
     操舵反力制御装置。
  8.  請求項1に記載の操舵反力制御装置であって、
     前記トルク量は、前記操舵操作入力部材を中立位置に戻すためのヒステリシストルク量を含み、
     前記コントロール部は、
     前記ヒステリシストルク量が、上限値を超えないように制限する、
     操舵反力制御装置。
  9.  請求項8に記載の操舵反力制御装置であって、
     前記ヒステリシストルク量は、前記操舵操作入力部材の操作情報に関する物理量の変化を抑える方向をトルク方向とするダンピング成分を含む、
     操舵反力制御装置。
  10.  請求項8に記載の操舵反力制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記ヒステリシストルク量を、前記車両の車速に応じて可変とする、
     操舵反力制御装置。
  11.  車両に取り付けられる操舵操作入力部材へ操舵反力を付与する反力アクチュエータを制御するためにコントロール部が実行する操舵反力制御方法であって、
     前記車両の車速に関する物理量を取得するステップと、
     前記操舵操作入力部材の操作情報に関する物理量を取得するステップと、
     前記車両の車速に関する物理量と前記操舵操作入力部材の操作情報に関する物理量とから、前記反力アクチュエータが付与する操舵反力のトルク量と前記操舵操作入力部材を中立位置に戻すためのトルク方向とを求めるステップと、
     前記トルク量と前記トルク方向とに基づいた制御信号を前記反力アクチュエータへ出力するステップと、
     を有する、操舵反力制御方法。
  12.  車両に取り付けられる操舵操作入力部材と、
     前記操舵操作入力部材に操舵反力を付与する反力アクチュエータと、
     前記車両の車速に関する物理量を検出する車速検出器と、
     前記操舵操作入力部材の操作情報に関する物理量を検出する操作情報検出器と、
     制御装置であって、
     前記反力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、
     前記車速検出器から前記車両の車速に関する物理量を取得し、
     前記操作情報検出器から前記操舵操作入力部材の操作情報に関する物理量を取得し、
     前記車両の車速に関する物理量と前記操舵操作入力部材の操作情報に関する物理量とから、前記反力アクチュエータが付与する操舵反力のトルク量と前記操舵操作入力部材を中立位置に戻すためのトルク方向とを求め、
     前記トルク量と前記トルク方向とに基づいた制御信号を前記反力アクチュエータへ出力する、
     前記制御装置と、
     を有する、操舵反力制御システム。
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