JP2008296605A - Operational reaction force controller for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用制御装置に係り、特に、車両の操作機構の操作反力を制御する車両用操作反力制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device, and more particularly to a vehicle operation reaction force control device that controls an operation reaction force of a vehicle operation mechanism.
従来、主にステアリングホイール等の車両の操作機構について、車速や路面状況に応じて操舵反力を付与するもの(特許文献1)や、車速とタイヤ切れ角の目標値と実際値との偏差により目標操舵反力を定め、その目標操舵反力が得られるように操舵反力を付与するもの(特許文献2)が知られている。 Conventionally, mainly for a vehicle operation mechanism such as a steering wheel, a steering reaction force is applied according to the vehicle speed or road surface condition (Patent Document 1), or by a deviation between a target value and an actual value of the vehicle speed and the tire turning angle. There is known a technique (patent document 2) that determines a target steering reaction force and applies the steering reaction force so that the target steering reaction force can be obtained.
しかしながら、上述した従来の技術では、人間四肢の力学特性は考慮されていないため、種々の運転状況や個人差に適合した操作機器の機械的特性、例えばステアリングの操舵特性を得ることが出来ず、運転者に負担が生じたり、望ましい車両特性を得るには限界があった。 However, in the above-described conventional technology, the mechanical characteristics of the human limbs are not taken into consideration, so it is not possible to obtain the mechanical characteristics of the operating device suitable for various driving situations and individual differences, for example, the steering characteristics of the steering wheel. There is a limit to getting a burden on the driver and obtaining desirable vehicle characteristics.
そこで、本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、運転者毎の個人差に合わせて車両の操作機構の反力を得ることにより運転負担をより軽減することが出来る車両用操作反力制御装置を提供することを目的としている。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and further reduces the driving burden by obtaining the reaction force of the operation mechanism of the vehicle in accordance with individual differences for each driver. An object of the present invention is to provide an operation reaction force control device for a vehicle that can be used.
上記の目的を達成するために本発明は、車両の操作機構の操作反力を制御する車両用操作反力制御装置であって、運転者の人間系力学特性と操作機構の機械系力学特性との系全体の力学特性を設定する系全体力学特性設定手段と、この系全体力学特性設定手段により設定された系全体の力学特性に含まれる所定の評価指標の値を定める評価指標値設定手段と、運転者の人間系力学特性の値を定める人間系力学特性値設定手段と、この人間系力学特性値設定手段により定められた運転者の力学特性値とを系全体の力学特性に入力すると共に、評価指標値設定手段により定められた評価指標値が得られるように系全体の力学特性における操作機構の機械系力学特性の値を定める機械系力学特性値設定手段と、この機械系力学特性値設定手段により定められた操作機構の機械系力学特性の値に基づいて操作機構の操作反力を制御する操作反力制御手段と、を有することを特徴としている。
このように構成された本発明においては、人間系力学特性値設定手段により定められた運転者の力学特性値を系全体の力学特性に入力すると共に評価指標値設定手段により定められた評価指標値が得られるように、操作機構の機械系力学特性の値を定めるようにし、この設定された操作機構の機械系力学特性の値により、操作機構の操作反力を制御するようにしているので、運転者毎の個人差に合わせて車両の操作機構の反力を得ることにより運転負担をより軽減することが出来る。
In order to achieve the above object, the present invention provides a vehicle operation reaction force control device for controlling an operation reaction force of an operation mechanism of a vehicle, comprising: a human system dynamic characteristic of a driver; a mechanical system dynamic characteristic of the operation mechanism; System-wide mechanical property setting means for setting the mechanical properties of the entire system, evaluation index value setting means for determining a value of a predetermined evaluation index included in the mechanical properties of the entire system set by the system-wide mechanical property setting means, The human system dynamic characteristic value setting means for determining the human system dynamic characteristic value of the driver and the driver dynamic characteristic value determined by the human system dynamic characteristic value setting means are input to the dynamic characteristics of the entire system. , Mechanical system mechanical property value setting means for determining the mechanical system mechanical property value of the operating mechanism in the mechanical characteristics of the entire system so as to obtain the evaluation index value determined by the evaluation index value setting means, and the mechanical system mechanical property value By setting means It is characterized by having an operation reaction force control means for controlling the operation reaction force of the operating mechanism based on the value of the mechanical system dynamics properties of the eye was operated mechanism.
In the present invention configured as described above, the driver's dynamic characteristic value determined by the human system dynamic characteristic value setting means is input to the dynamic characteristic of the entire system and the evaluation index value determined by the evaluation index value setting means. Therefore, the value of the mechanical system mechanical property of the operating mechanism is determined, and the operating reaction force of the operating mechanism is controlled by the set value of the mechanical system mechanical property of the operating mechanism. The driving load can be further reduced by obtaining the reaction force of the vehicle operating mechanism in accordance with the individual differences of each driver.
また、本発明において、好ましくは、人間系力学特性は上記運転者の慣性(Mh)、粘性(Bh)、剛性(Kh)で表される機械インピーダンス特性であり、機械系力学特性は操作機構の慣性(Ms)、粘性(Bs)、剛性(Ks)で表される機械インピーダンス特性であり、評価指標は、系全体の力学特性を運転者の慣性(Mh)、粘性(Bh)、剛性(Kh)及び操作機構の慣性(Ms)、粘性(Bs)、剛性(Ks)をパラメータとする人間系と機械系の1自由度の並列モデルで表現して得られる減衰係数ζである。
このように構成された本発明においては、運転者の人間系力学特性と操作機構の機械系力学特性との系全体の力学特性を適切に設定することが出来る。
In the present invention, preferably, the human system dynamic characteristic is a mechanical impedance characteristic expressed by the driver's inertia (Mh), viscosity (Bh), and rigidity (Kh), and the mechanical system dynamic characteristic is the operating mechanism. It is a mechanical impedance characteristic represented by inertia (Ms), viscosity (Bs), and rigidity (Ks), and the evaluation index is the mechanical characteristics of the entire system, which is the driver's inertia (Mh), viscosity (Bh), rigidity (Kh). ) And the inertia (Ms), viscosity (Bs), and rigidity (Ks) of the operation mechanism as parameters, and a damping coefficient ζ obtained by expressing it with a parallel model of one degree of freedom of a human system and a mechanical system.
In the present invention configured as described above, it is possible to appropriately set the dynamic characteristics of the entire system, including the human dynamic characteristics of the driver and the mechanical dynamic characteristics of the operation mechanism.
また、本発明において、好ましくは、減衰係数ζは、車両の車速に応じて異なる値に設定される。
このように構成された本発明においては、車両の走行状態に応じたより適切な減衰係数ζを得て、適切な操作機構の反力を得ることが出来る。
In the present invention, preferably, the attenuation coefficient ζ is set to a different value depending on the vehicle speed.
In the present invention configured as described above, it is possible to obtain a more appropriate damping coefficient ζ according to the traveling state of the vehicle and to obtain an appropriate reaction force of the operating mechanism.
また、本発明において、好ましくは、系全体は、腕とステアリングの系、或いは、脚とペダルの系、或いは、腕とレバーの系である。 In the present invention, the entire system is preferably an arm and steering system, a leg and pedal system, or an arm and lever system.
また、本発明において、好ましくは、減衰係数ζは、腕とステアリングの系、或いは、脚とペダルの系、或いは、腕とレバーの系のそれぞれに応じて異なる値に設定される。
このように構成された本発明においては、減衰係数ζを機械操作系に応じて設定するので、各機械系に応じたより適切な車両の操作機構の反力を得ることが出来る。
In the present invention, the damping coefficient ζ is preferably set to a different value depending on each of the arm and steering system, the leg and pedal system, or the arm and lever system.
In the present invention configured as described above, the damping coefficient ζ is set in accordance with the machine operation system, so that a more appropriate reaction force of the vehicle operation mechanism corresponding to each machine system can be obtained.
また、本発明において、好ましくは、系全体は、運転者の腕とステアリング機構の系であり、機械系力学特性値設定手段は、減衰係数ζが所定の値となるようなステアリング機構の慣性(Ms)、粘性(Bs)、剛性(Ks)の値を定め、操作反力制御手段は、それらの機械インピーダンス特性となるような反力を電動パワーステアリングモータに発生させる。
このように構成された本発明においては、より適切なステアリングの操作反力を得て、運転者のステアリングの操作負担が適切なものになる。
In the present invention, it is preferable that the entire system is a system of a driver's arm and a steering mechanism, and the mechanical system mechanical characteristic value setting means is an inertia of the steering mechanism in which the damping coefficient ζ becomes a predetermined value ( The values of Ms), viscosity (Bs), and rigidity (Ks) are determined, and the operation reaction force control means causes the electric power steering motor to generate a reaction force that has these mechanical impedance characteristics.
In the present invention configured as described above, a more appropriate steering reaction force is obtained, and the driver's steering operation burden becomes appropriate.
また、本発明において、好ましくは、ステアリング機構はステアバイワイヤ機構である。 In the present invention, preferably, the steering mechanism is a steer-by-wire mechanism.
また、本発明において、好ましくは、系全体は、運転者の脚とブレーキペダル機構との系であり、機械系力学特性値設定手段は、減衰係数ζが所定の値となるようなブレーキペダル機構の慣性(Ms)、粘性(Bs)、剛性(Ks)を定め、操作反力制御手段は、それらの機械インピーダンス特性となるような反力をブレーキペダル機構の反力発生モータに発生させる。
このように構成された本発明においては、より適切なブレーキペダルの操作反力を得て、運転者のブレーキペダルの操作負担が適切なものになる。
In the present invention, preferably, the entire system is a system of a driver's leg and a brake pedal mechanism, and the mechanical system dynamic characteristic value setting means has a brake pedal mechanism in which the damping coefficient ζ becomes a predetermined value. Inertia (Ms), viscosity (Bs), and rigidity (Ks) are determined, and the operation reaction force control means causes the reaction force generation motor of the brake pedal mechanism to generate a reaction force that has these mechanical impedance characteristics.
In the present invention configured as described above, a more appropriate brake pedal operation reaction force is obtained, and the driver's brake pedal operation load becomes appropriate.
また、本発明において、好ましくは、系全体は、運転者の脚とアクセルペダル機構との系であり、機械系力学特性値設定手段は、減衰係数ζが所定の値となるようなアクセルペダル機構の慣性(Ms)、粘性(Bs)、剛性(Ks)を定め、操作反力制御手段は、それらの機械インピーダンス特性となるような反力をアクセルペダル機構の反力発生モータに発生させる。
このように構成された本発明においては、より適切なアクセルペダルの操作反力を得て、運転者のアクセルペダルの操作負担が適切なものになる。
In the present invention, preferably, the entire system is a system of a driver's leg and an accelerator pedal mechanism, and the mechanical system dynamic characteristic value setting means includes an accelerator pedal mechanism in which the damping coefficient ζ becomes a predetermined value. Inertia (Ms), viscosity (Bs), and rigidity (Ks) are determined, and the operation reaction force control means causes the reaction force generation motor of the accelerator pedal mechanism to generate a reaction force that has these mechanical impedance characteristics.
In the present invention configured as described above, a more appropriate accelerator pedal operation reaction force is obtained, and the driver's accelerator pedal operation burden becomes appropriate.
また、本発明において、好ましくは、系全体は、運転者の腕とシフトレバー機構との系であり、機械系力学特性値設定手段は、減衰係数ζが所定の値となるようなシフトレバー機構の慣性(Ms)、粘性(Bs)、剛性(Ks)を定め、操作反力制御手段は、それらの機械インピーダンス特性となるような反力をシフトレバーの反力発生モータに発生させる。
このように構成された本発明においては、より適切なシフトレバーの操作反力を得て、運転者のシフトレバーの操作負担が適切なものになる。
In the present invention, preferably, the entire system is a system of a driver's arm and a shift lever mechanism, and the mechanical system dynamic characteristic value setting means has a shift lever mechanism in which the damping coefficient ζ becomes a predetermined value. Inertia (Ms), Viscosity (Bs), and Rigidity (Ks) are determined, and the operation reaction force control means causes the reaction force generation motor of the shift lever to generate a reaction force that satisfies these mechanical impedance characteristics.
In the present invention configured as described above, a more appropriate shift lever operation reaction force is obtained, and a driver's shift lever operation load becomes appropriate.
また、本発明において、好ましくは、系全体は、運転者の腕とステアリング機構との系であり、人間系力学特性により定められる運転者の慣性(Mh)、粘性(Bh)、剛性(Kh)は、それぞれ、操舵角(θ)が大きい程慣性(Mh)が小さくなり、操舵トルク(τ)が大きい程粘性(Bh)が小さくなり、操舵トルク(τ)が大きい程剛性(Kh)が大きくなる。
このように構成された本発明においては、より人間の特性に適合した人間系の機械インピーダンスを定めることが出来、その結果、より適切な機械系の操作反力を得ることが出来る。
In the present invention, preferably, the entire system is a system of a driver's arm and a steering mechanism, and the driver's inertia (Mh), viscosity (Bh), and rigidity (Kh) determined by human system dynamic characteristics. The larger the steering angle (θ), the smaller the inertia (Mh), the larger the steering torque (τ), the smaller the viscosity (Bh), and the larger the steering torque (τ), the larger the rigidity (Kh). Become.
In the present invention configured as described above, it is possible to determine the mechanical impedance of the human system more suitable for human characteristics, and as a result, it is possible to obtain a more appropriate operating reaction force of the mechanical system.
また、本発明において、好ましくは、評価指標設定手段により定められる減衰係数ζは、操舵開始時に小さい値に設定され、操舵が進むと大きい値に設定される。
このように構成された本発明においては、減衰係数ζが操舵開始時に小さい値に設定され、操舵が進むと大きい値に設定されたステアリング機構により、車両の応答性と安定性との両立を図ることが出来る。
In the present invention, preferably, the attenuation coefficient ζ determined by the evaluation index setting means is set to a small value at the start of steering, and is set to a large value as the steering proceeds.
In the present invention thus configured, the damping coefficient ζ is set to a small value at the start of steering, and the steering mechanism is set to a large value when the steering advances, thereby achieving both vehicle response and stability. I can do it.
また、本発明において、好ましくは、評価指標設定手段により定められる減衰係数ζは、操舵角(θ)の値に応じて変化するように設定される。
このように構成された本発明においては、減衰係数ζが操舵角(θ)の値に応じて変化するように設定されたステアリング機構により、車両の応答性と安定性との両立を図ることが出来る。
In the present invention, it is preferable that the attenuation coefficient ζ determined by the evaluation index setting means is set so as to change according to the value of the steering angle (θ).
In the present invention configured as described above, it is possible to achieve both responsiveness and stability of the vehicle by the steering mechanism in which the damping coefficient ζ is set so as to change according to the value of the steering angle (θ). I can do it.
本発明による車両用操作反力制御装置によれば、運転者毎の個人差に合わせて車両の操作機構の反力を得ることにより運転負担をより軽減することが出来る。 According to the vehicle operation reaction force control apparatus according to the present invention, it is possible to further reduce the driving burden by obtaining the reaction force of the vehicle operation mechanism in accordance with individual differences for each driver.
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
先ず、図1及び図2により、本発明の実施形態による車両用操作反力制御装置において用いられる「人間−機械モデル(生体運動インピーダンス)」について説明する。図1は、本発明の実施形態による車両用操作反力制御装置が適用されたステアリング装置及びそのステアリング装置を操舵する運転者を示す模式図であり、図2は、本発明の実施形態による人間−機械系のインピーダンスを1自由度の並列モデルで示す人間−機械系モデルである。
自動車においては、人間、特に運転者は、自動車に備わった機械システム、例えば、図1に示すようにステアリングを操作したり、その他各種ペダル、ギアシフトレバーなどを操作する。その際、人間は、そのような機械システムの操縦系と接触してその機械特性、例えば、ステアリングの重さやペダルの操作反力など、を知覚し、状況に応じて身体各部位の姿勢や筋を調節して自らの運転特性を巧みに変化させている。例えば、ステアリング操作では、運転者は車両速度や道路のカーブの曲率などに応じて腕全体をかたくしたり、やわらかくしたりする。本発明では、このような人間の運動特性を、慣性Mh、剛性Kh、粘性Bh、といった機械インピーダンスを用いて表現する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
First, referring to FIG. 1 and FIG. 2, a “human-machine model (biological motion impedance)” used in the vehicle operation reaction force control apparatus according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic view showing a steering device to which a vehicle operation reaction force control device according to an embodiment of the present invention is applied and a driver who steers the steering device, and FIG. 2 is a human according to the embodiment of the present invention. -A human-machine system model that shows the impedance of a mechanical system in a parallel model with one degree of freedom
In an automobile, a human, particularly a driver, operates a mechanical system provided in the automobile, for example, a steering as shown in FIG. 1, and other various pedals, a gear shift lever, and the like. In doing so, humans perceive the mechanical characteristics of such mechanical systems, such as the weight of the steering wheel and the reaction force of the pedal, and perceive the posture and muscles of each part of the body according to the situation. Adjusting their driving characteristics skillfully. For example, in the steering operation, the driver makes the entire arm hard or soft according to the vehicle speed, the curvature of the road curve, and the like. In the present invention, such human motion characteristics are expressed using mechanical impedance such as inertia Mh, rigidity Kh, and viscosity Bh.
一方、機械としての例えばステアリング装置に関しては、ステアリングの慣性Ms、剛性Ks、粘性Bsにより、ステアリング回転軸周りの動特性を表現する。ステアリングホイールを握るドライバーは、ステアリングホイール側からみるとステアリングホイールの回転に対する抵抗とみなすことができる。本明細書ではこの抵抗のことを、ドライバーの「人間インピーダンス」とよぶ。人間インピーダンスはドライバーの操舵力に規定する値である。操舵力はドライバーによって異なるから、ドライバーによって人間インピーダンスは異なるといえる。従って、この人間インピーダンスを求めることで、ドライバーに応じた操舵反力を設定することが可能である。 On the other hand, for a steering device as a machine, for example, dynamic characteristics around the steering rotation axis are expressed by the inertia Ms, rigidity Ks, and viscosity Bs of the steering. A driver grasping the steering wheel can be regarded as resistance to rotation of the steering wheel when viewed from the steering wheel side. In this specification, this resistance is called “human impedance” of the driver. Human impedance is a value prescribed for the driver's steering force. Since the steering force varies depending on the driver, it can be said that the human impedance varies depending on the driver. Therefore, by obtaining this human impedance, it is possible to set the steering reaction force according to the driver.
ここで、ステアリング装置の回転軸周りの動特性は、以下の(1)式で表される。
一方、本発明では、人間−機械系(ステアリング系)を、図2のようにモデリングして表現している。上述したように、図2において、Mhは人間側の慣性、Khは人間側の剛性、Bhは人間側の粘性であり、Msは機械側の慣性、Ksは機械側の剛性、Bsは機械側の粘性である。ここで、人間と機械系の各インピーダンス特性は、操舵角度及び操舵力によって変化する。 On the other hand, in the present invention, the human-machine system (steering system) is expressed by modeling as shown in FIG. 2, Mh is the inertia on the human side, Kh is the rigidity on the human side, Bh is the viscosity on the human side, Ms is the inertia on the machine side, Ks is the rigidity on the machine side, and Bs is the machine side. Is the viscosity. Here, the impedance characteristics of the human and the mechanical system vary depending on the steering angle and the steering force.
人間側インピーダンス及び機械側インピーダンスの結合モデルを図2に示すように機械インピーダンスを用いて1自由度の並列モデルで表現すると、人間−ステアリング系全体の減衰係数ζは、以下の(2)式で表される。
本発明では、人間系のインピーダンス及び機械系のインピーダンスが結合した図2に示すモデル及び(2)式を用いて、後述するようにステアリング特性、例えば操作反力を制御する。
When the coupled model of the human side impedance and the machine side impedance is expressed by a parallel model with one degree of freedom using the mechanical impedance as shown in FIG. 2, the damping coefficient ζ of the entire human-steering system is expressed by the following equation (2). expressed.
In the present invention, the steering characteristic, for example, the operation reaction force is controlled as described later, using the model shown in FIG. 2 in which the impedance of the human system and the impedance of the mechanical system are combined and the equation (2).
次に、図3により、本発明の第1実施形態による車両用操作反力制御装置を説明する。第1実施形態は、操作反力制御装置がステアリング系の装置に適用されたものである。図3は、本発明の実施形態による車両用操作反力制御装置が適用されたステアリング系の概略構成図である。
図3に示すように、ステアリング系は、運転者により操作されるステアリングホイール2と、操舵角センサ4と、操舵トルクセンサ6と、ステアリングホイール2に操舵反力を与える操舵反力発生モータ(電動パワーステアリングモータ)8とを備える。符号Hは、運転者の腕或いは手である。なお、電動パワーステアリングモータは、油圧によるパワーステアリングでも良い。
Next, the vehicle operation reaction force control apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the first embodiment, the operation reaction force control device is applied to a steering system device. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a steering system to which the vehicle operation reaction force control device according to the embodiment of the present invention is applied.
As shown in FIG. 3, the steering system includes a steering wheel 2 operated by a driver, a steering angle sensor 4, a
操舵反力発生モータ8は、コントロールユニット(C/U)10により制御される。このコントロールユニット10は、操舵角センサ4及び操舵トルクセンサ6からの信号と、車速センサ12からの信号が入力されるようになっている。コントロールユニット10は、これらの信号を受けて、ステアリング系が所定の機械インピーダンスとなるように、操舵反力発生モータ8を制御する。コントロールユニット10は、ステアリングモータ20に接続され、ステアリングモータ20は、ステアリングロッド22を駆動する。駆動されたステアリングロッド22によって、車輪24が操舵される。この図3に示すように、本実施形態のステアリング系はステアバイワイヤ装置として構成されている。
The steering reaction
次に、図4により、本発明の実施形態による車両用操作反力制御装置の基本的な処理フローを説明する。図4は、本発明の実施形態による車両用操作反力制御装置の基本的な処理内容を示すフローチャートである。Sは各ステップを示す。
車両用操作反力制御装置は、先ず、S1において、操舵角センサ4から操舵角θを、操舵トルクセンサ6から操舵トルクτを、車速センサ12から車速Vを入力する。
次に、S2において、人間系のインピーダンスである、慣性Mh、粘性Bh、剛性Khを算出する。これは、後述するように、S1で入力された操舵角θ及び操舵力τに基づいて、所定のマップにより算出される。
Next, a basic processing flow of the vehicle operation reaction force control apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the basic processing contents of the vehicle operation reaction force control apparatus according to the embodiment of the present invention. S indicates each step.
First, in S <b> 1, the vehicle operation reaction force control device inputs a steering angle θ from the steering angle sensor 4, a steering torque τ from the
Next, in S2, inertia Mh, viscosity Bh, and rigidity Kh, which are impedances of the human system, are calculated. As will be described later, this is calculated by a predetermined map based on the steering angle θ and the steering force τ input in S1.
次に、S3において、人間−ステアリング系全体の減衰係数ζを設定する。これは、後述するように、S1で入力された車速V、操舵角θ及び操舵角の変化量Δθに基づいて、所定のマップにより算出される。
次に、S4において、ステアリング系インピーダンスを算出する。これは、S2で算出した人間系のインピーダンス、S3で設定した減衰係数ζと、上述した(2)式により、ステアリング系インピーダンスである慣性Ms、粘性Bs、剛性Ksを算出する。
次に、S5において、S4で算出された慣性Ms、粘性Bs、剛性Ksが得られるように、操舵反力発生モータ8(図3参照)を制御する。
Next, in S3, the damping coefficient ζ of the entire human-steering system is set. As will be described later, this is calculated by a predetermined map based on the vehicle speed V, the steering angle θ, and the steering angle change Δθ input in S1.
Next, in S4, a steering system impedance is calculated. This is based on the impedance of the human system calculated in S2, the damping coefficient ζ set in S3, and the above-described equation (2), and the inertia Ms, viscosity Bs, and stiffness Ks, which are steering system impedances, are calculated.
Next, in S5, the steering reaction force generation motor 8 (see FIG. 3) is controlled so that the inertia Ms, viscosity Bs, and rigidity Ks calculated in S4 are obtained.
次に、図5乃至図8により、上述したS2における処理、即ち、人間系のインピーダンスである慣性Mh、粘性Bh、剛性Khの算出方法を説明する。図5は、人間系インピーダンスの算出処理を示すフローチャートであり、図6乃至図8は、それぞれ、慣性Mh、粘性Bh、剛性Khを求めるためのマップである。ここで、これらのマップは、操舵角と操舵トルクによって変化する人間の機械インピーダンス特性を、所望の範囲において近似表現する数式モデルを用いて描画したものである。数式モデルに含まれるパラメータは,所望の範囲において異なる実験条件下で測定した十分な数の離散データをフィッティングすることで得られる。 Next, the processing in S2 described above, that is, a method for calculating the inertia Mh, the viscosity Bh, and the stiffness Kh, which are the impedances of the human system, will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a flowchart showing the calculation processing of the human system impedance, and FIGS. 6 to 8 are maps for obtaining the inertia Mh, the viscosity Bh, and the stiffness Kh, respectively. Here, these maps are drawn using a mathematical model that approximates a human mechanical impedance characteristic that changes depending on a steering angle and a steering torque in a desired range. The parameters included in the mathematical model can be obtained by fitting a sufficient number of discrete data measured under different experimental conditions within a desired range.
図5に示すように、先ず、S21において、S1(図4参照)で入力された操舵角θ及び操舵トルクτを検出する。
次に、S22において、S21で検出された操舵角θ及び操舵トルクτと、図6乃至図8のマップとにより、走行中に逐次、人間系インピーダンスである慣性Mh、粘性Bh、剛性Khを算出する。
As shown in FIG. 5, first, in S21, the steering angle θ and the steering torque τ input in S1 (see FIG. 4) are detected.
Next, in S22, inertia Mh, viscosity Bh, and stiffness Kh, which are human system impedances, are sequentially calculated during traveling based on the steering angle θ and steering torque τ detected in S21 and the maps of FIGS. To do.
即ち、S22においては、図6に示すマップにより、操舵角θ及び操舵トルクτに応じた慣性Mhを算出する。この図6に示すマップでは、操舵角θが大きくなるにつれて慣性Mhが小さくなるようなマップとなっている。
また、図7に示すマップにより、操舵角θ及び操舵トルクτに応じた粘性Bhを算出する。この図7に示すマップでは、操舵トルクτが大きくなるにつれて粘性Bhが小さくなるようなマップとなっている。
That is, in S22, the inertia Mh corresponding to the steering angle θ and the steering torque τ is calculated from the map shown in FIG. The map shown in FIG. 6 is a map in which the inertia Mh decreases as the steering angle θ increases.
Further, the viscosity Bh corresponding to the steering angle θ and the steering torque τ is calculated from the map shown in FIG. In the map shown in FIG. 7, the viscosity Bh decreases as the steering torque τ increases.
また、図8に示すマップにより、操舵角θ及び操舵トルクτに応じた剛性Khを算出する。この図8に示すマップでは、操舵トルクτが大きくなるにつれて剛性Khが大きくなるようなマップとなっている。
なお、このS22においては、図6乃至図8のようなマップを運転者毎に設け、例えば、ICカードによる個人認識或いは車室内カメラによる個人認識により、運転者に応じたマップを利用しても良い。
Further, the stiffness Kh corresponding to the steering angle θ and the steering torque τ is calculated from the map shown in FIG. The map shown in FIG. 8 is a map in which the stiffness Kh increases as the steering torque τ increases.
In S22, maps such as those shown in FIGS. 6 to 8 are provided for each driver. For example, a map corresponding to the driver may be used by personal recognition using an IC card or personal recognition using a vehicle interior camera. good.
次に、図9及び図10により、上述したS3における処理、即ち、人間−ステアリング系全体の減衰係数ζの方法を説明する。図9は、本発明の実施形態による人間−ステアリング系全体の減衰係数ζの算出処理を示すフローチャートであり、図10は、本発明の実施形態による人間−ステアリング系全体の減衰係数ζを設定するためのマップである。
図9に示すように、先ず、S31において、S1(図4参照)で入力された操舵角θ及び車速Vを検出する。さらに、S31においては、検出された操舵角θから所定時間毎の操舵角変化量Δθを算出する。
次に、S32において、S31で検出された操舵角θ、車速V及び操舵角変化量Δθと、図10に示すマップとにより、減衰係数ζを設定する。
Next, referring to FIGS. 9 and 10, the process in S3 described above, that is, the method of the damping coefficient ζ of the entire human-steering system will be described. FIG. 9 is a flowchart showing a calculation process of the damping coefficient ζ of the entire human-steering system according to the embodiment of the present invention, and FIG. 10 sets the damping coefficient ζ of the entire human-steering system according to the embodiment of the present invention. It is a map for.
As shown in FIG. 9, first, in S31, the steering angle θ and the vehicle speed V input in S1 (see FIG. 4) are detected. Further, in S31, a steering angle change amount Δθ per predetermined time is calculated from the detected steering angle θ.
Next, in S32, an attenuation coefficient ζ is set based on the steering angle θ, the vehicle speed V, the steering angle change amount Δθ detected in S31, and the map shown in FIG.
例えば、図10に示すように、操舵角θ、車速V及び操舵角変化量Δθの各値により、高速走行時且つ直進時であるか、或いは、高速走行時且つ操舵時(レーンチェンジ時)であるか、或いは、低速走行時且つ直進時であるか、或いは、低速走行時且つ操舵時であるかを判別する。そして、判別された条件に応じて、ζを0.9、或いは、0.7、或いは、0.8、或いは、0.6と設定する。ζが0.9及び0.8と比較的大きい場合は、安定性を重視した場合であり、ζが0.7及び0.6と比較的小さい場合は、応答性を重視した場合である。 For example, as shown in FIG. 10, depending on the values of the steering angle θ, the vehicle speed V, and the steering angle change amount Δθ, the vehicle is traveling at a high speed and traveling straight, or is traveling at a high speed and during steering (lane change). It is determined whether the vehicle is traveling at low speed and traveling straight, or traveling at low speed and steering. Then, according to the determined condition, ζ is set to 0.9, 0.7, 0.8, or 0.6. The case where ζ is relatively large such as 0.9 and 0.8 is a case where stability is emphasized, and the case where ζ is relatively small such as 0.7 and 0.6 is a case where responsiveness is emphasized.
なお、図11に図10の第1の変形例を示す。図11は、本発明の実施形態の第1変形例による人間−ステアリング系全体の減衰係数ζを設定するためのマップである。
図11は、操舵角θ、車速V及び操舵角変化量Δθの各値により、高速走行時且つ直進時であるか等を判別する点では図10と同様であるが、減衰係数ζの値が図10とは一部が異なっている。
FIG. 11 shows a first modification of FIG. FIG. 11 is a map for setting the damping coefficient ζ of the entire human-steering system according to the first modification of the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is the same as FIG. 10 in that it is determined whether the vehicle is traveling at a high speed and traveling straight, based on the values of the steering angle θ, the vehicle speed V, and the steering angle change amount Δθ, but the value of the damping coefficient ζ is A part is different from FIG.
即ち、高速走行時且つ直進時であるか、或いは、低速走行時且つ直進時である、安定性を重視する場合は、図10と同じであり、それぞれ、0.9、0.8である。一方、高速走行時且つ操舵時(レーンチェンジ時)には、操舵開始時にζを0.7として応答性を高め、その後操舵が進むとζを0.9として安定性を高めるようにしている。また、低速走行時且つ操舵時においても、操舵開始時にはζを0.6として応答性を高め、その後操舵が進むとζを0.7として安定性を高めるようにしている。 That is, in the case where the stability is emphasized when traveling at a high speed and traveling straight, or when traveling at a low speed and traveling straight, they are the same as in FIG. 10 and are 0.9 and 0.8, respectively. On the other hand, during high-speed driving and during steering (lane change), ζ is set to 0.7 at the start of steering to improve responsiveness, and when steering proceeds thereafter, ζ is set to 0.9 to improve stability. Also, during low-speed driving and during steering, ζ is set to 0.6 at the start of steering to improve responsiveness, and after that, ζ is set to 0.7 to improve stability.
さらに、図12に図10の第2の変形例を示す。図12は、本発明の実施形態の第2変形例による人間−ステアリング系全体の減衰係数ζを設定するためのマップである。
図12は、操舵角θ、車速V及び操舵角変化量Δθの各値により、高速走行時且つ直進時であるか等を判別する点では図10と同様であるが、減衰係数ζの値が図10とは一部が異なっている。
Further, FIG. 12 shows a second modification of FIG. FIG. 12 is a map for setting the damping coefficient ζ of the entire human-steering system according to the second modification of the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is similar to FIG. 10 in that it is determined whether the vehicle is traveling at a high speed and traveling straight, based on the values of the steering angle θ, the vehicle speed V, and the steering angle change amount Δθ, but the value of the damping coefficient ζ is A part is different from FIG.
即ち、高速走行時且つ直進時であるか、或いは、低速走行時且つ直進時である、安定性を重視する場合は、図10と同じであり、それぞれ、0.9、0.8である。一方、高速走行時且つ操舵時(レーンチェンジ時)には、所定の係数k1、k0と、操舵角θにより、ζの値を操舵角に応じて変化するようにしている。k1を正の値とすれば、操舵開始時には、ζがk0であり、操舵が進むにつれてζの値が大きくなり安定性が徐々に高まるようになっている。k0の値を小さくすれば、操舵開始時の応答性を高め、k0の値を大きくすれば、操舵開始時から安定性を高めることが出来る。 That is, in the case where the stability is emphasized when traveling at a high speed and traveling straight, or when traveling at a low speed and traveling straight, they are the same as in FIG. 10 and are 0.9 and 0.8, respectively. On the other hand, during high-speed driving and during steering (lane change), the value of ζ is changed according to the steering angle based on the predetermined coefficients k1 and k0 and the steering angle θ. If k1 is a positive value, ζ is k0 at the start of steering, and as the steering proceeds, the value of ζ increases and the stability gradually increases. If the value of k0 is decreased, the responsiveness at the start of steering can be improved, and if the value of k0 is increased, the stability can be increased from the start of steering.
次に、図13乃至図16により、上述したS3における処理、即ち、人間−ステアリング系全体の減衰係数ζの方法を説明する。図13は、本発明の実施形態によるステアリングの機械系インピーダンスの算出処理を示すフローチャートであり、図14は、本発明の実施形態による操舵角θに対する人間−ステアリング系全体の減衰係数ζの設定例の一つであり、図15は、本発明の実施形態による所定のζを定めるために用いる慣性Ms及び剛性Ksを示す線図であり、図16は、本発明の実施形態による所定のζを定めるための図13及び図15により得られた粘性Bsを示す線図である。 Next, the processing in S3 described above, that is, the method of the damping coefficient ζ of the entire human-steering system will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a flowchart showing the calculation processing of the mechanical impedance of the steering according to the embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a setting example of the damping coefficient ζ of the entire human-steering system with respect to the steering angle θ according to the embodiment of the present invention. FIG. 15 is a diagram showing the inertia Ms and the rigidity Ks used to determine the predetermined ζ according to the embodiment of the present invention, and FIG. 16 shows the predetermined ζ according to the embodiment of the present invention. FIG. 16 is a diagram showing the viscosity Bs obtained from FIGS. 13 and 15 for determination.
図13に示すS41において、S2(図4参照)において算出した人間系の慣性Mh、粘性Bh、剛性Khに対して、S3(図4参照)で設定されたζとなるように、ステアリング系の慣性Ms、粘性Bs、剛性Ksを算出する。
ここで、図14は、操舵角θに対する人間−ステアリング系全体の減衰係数ζの設定例の一つである。図10乃至図12に示すマップの他、この図14に示すように、ζが操舵角θに応じて曲線を描いて変化するようにしても良い。ここでは、この図14に示すようなζが得られるようなステアリング系の慣性Ms、粘性Bs、剛性Ksを算出する。
In S41 shown in FIG. 13, the steering system is adjusted so that the ζ set in S3 (see FIG. 4) is equal to the inertia Mh, viscosity Bh, and rigidity Kh of the human system calculated in S2 (see FIG. 4). Inertia Ms, viscosity Bs, and rigidity Ks are calculated.
Here, FIG. 14 is one example of setting the attenuation coefficient ζ of the entire human-steering system with respect to the steering angle θ. In addition to the maps shown in FIGS. 10 to 12, as shown in FIG. 14, ζ may be changed in a curve according to the steering angle θ. Here, the inertia Ms, the viscosity Bs, and the stiffness Ks of the steering system that obtain ζ as shown in FIG. 14 are calculated.
そして、S41において、例えば、図15に示すような慣性Ms及び剛性Ksの関係を規定し、そして、図14に示す減衰係数ζの値となるように図14及び図15と、上述した(2)式から図16に示すような粘性Bsを求める。慣性Ms及び剛性Ksは、図15から求める。本実施形態では、S41において、慣性Ms及び剛性Ksを予め所定の値に定めておいて、ステアリングの機械インピーダンスに比較的大きな影響を与える粘性Bsを算出するようにしている。即ち、図15に示すように、慣性Msを0.03[Nms2/rad]と固定し、剛性Ksを操舵角θに対して図中の実線で示すように変化させるものとする。これらの図14及び図15と上述した(2)式により、図16に示すような粘性Bsの線図が得られる。 In S41, for example, the relationship between the inertia Ms and the stiffness Ks as shown in FIG. 15 is defined, and the value of the damping coefficient ζ shown in FIG. ) To obtain the viscosity Bs as shown in FIG. The inertia Ms and the rigidity Ks are obtained from FIG. In the present embodiment, in S41, the inertia Ms and the stiffness Ks are set to predetermined values in advance, and the viscosity Bs that has a relatively large influence on the mechanical impedance of the steering is calculated. That is, as shown in FIG. 15, the inertia Ms is fixed to 0.03 [Nms 2 / rad], and the stiffness Ks is changed with respect to the steering angle θ as shown by the solid line in the figure. A diagram of the viscosity Bs as shown in FIG. 16 is obtained by these FIG. 14 and FIG. 15 and the above-described equation (2).
従って、上述したS5において、操舵角θに応じて、図15に示す慣性Ms、剛性Ksと、図16に示す粘性Bsの値となるように操舵反力発生モータ8を制御すれば、図14で示すζの値が得られ、さらに、S2(図4参照)で定めた人間系インピーダンスに応じた操舵反力をステアリング2に与えることが出来る。
Accordingly, in S5 described above, if the steering reaction
次に、主に図17乃至図19により、本発明の第2実施形態を説明する。第2実施形態は、操作反力制御装置がペダル系の装置に適用されたものである。図17は、本発明の第2実施形態によるペダル装置及びそのペダル装置を操作する運転者の脚を示す模式図であり、図18は、本発明の第2実施形態による人間−ブレーキペダル系全体の減衰係数ζを設定するためのマップであり、図19は、本発明の第2実施形態による人間−アクセルペダル系全体の減衰係数ζを設定するためのマップである。
先ず、図17に示すように、第2実施形態は、ペダル操作系についての車両用操作反力制御装置となっている。ペダル操作系は、運転者の脚により操作されるペダル32と、ペダルの操作量を計測するペダル操作量センサ34と、ペダルの操作力を計測するペダル操作反力センサ36と、ペダル32に操作反力を与える操作反力発生モータ38とを備える。符号HLは、運転者の脚である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described mainly with reference to FIGS. In the second embodiment, the operation reaction force control device is applied to a pedal system. FIG. 17 is a schematic diagram showing a pedal device and a leg of a driver who operates the pedal device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 18 is an entire human-brake pedal system according to the second embodiment of the present invention. FIG. 19 is a map for setting the damping coefficient ζ of the entire human-accelerator pedal system according to the second embodiment of the present invention.
First, as shown in FIG. 17, the second embodiment is a vehicle operation reaction force control device for a pedal operation system. The pedal operation system is operated by the pedal 32 operated by the driver's leg, the pedal
操作反力発生モータ38は、コントロールユニット(C/U)40により制御される。このコントロールユニット40は、ペダル操作量センサ34及びペダル操作反力センサ36からの信号と、車速センサ42及び前方状況監視カメラ44の信号が入力されるようになっている。コントロールユニット40は、これらの信号を受けて、ペダル系が所定の機械インピーダンスとなるように、操作反力発生モータ38を制御する。
The operation reaction
この第2実施形態では、人間−ペダル系全体のインピーダンスを求める。即ち、第1実施形態で述べた手法と同様に、この第2実施形態においても、図17に示す人間(人間の脚)−機械(ペダル装置)系を、図2に示すようにモデリングして表現する。従って、(2)式を用いて、第1実施形態と同様に、系全体の減衰係数ζにより、運転者の脚のインピーダンス特性(Mh、Kh、Bh)に応じて、ペダル操作インピーダンス特性(Mh、Kh、Bh)、ひいてはペダル操作特性を調節するようにすることができる。 In the second embodiment, the impedance of the entire human-pedal system is obtained. That is, similar to the technique described in the first embodiment, in the second embodiment, the human (human leg) -machine (pedal device) system shown in FIG. 17 is modeled as shown in FIG. Express. Accordingly, using the equation (2), as in the first embodiment, the pedal operation impedance characteristic (Mh) is determined according to the impedance characteristic (Mh, Kh, Bh) of the driver's leg by the damping coefficient ζ of the entire system. , Kh, Bh), and thus the pedal operation characteristics can be adjusted.
そして、第1実施形態と同様に、図4に示すフローチャートを用いる。先ず、S1において、ペダル操作量センサ34から操作量Xpを、ペダル操作反力センサ36から操作力Fpを、車速センサ42から車速Vを入力する。次に、S2において、図5のフローと、図6乃至図8と同様のマップにより、人間系のインピーダンスである、慣性Mh、粘性Bh、剛性Khを算出する。具体的には、図6乃至図8が、ペダル操作量Xpと、ペダル操作反力Fpに対して、それぞれ、慣性Mh、粘性Bh、剛性Khが定められるようになっている。
And the flowchart shown in FIG. 4 is used similarly to 1st Embodiment. First, in S1, the operation amount Xp is input from the pedal
次に、S3において、図9のフロー及び図10と同様なマップ(本実施形態では図18)により、人間−ペダル系全体の減衰係数ζを設定する。即ち、この第2実施形態では、ペダルがブレーキペダルの場合、図18に示すように、前方状況監視カメラ44により歩行者が検知され且つ車速Vが所定値(例えば40km/h)以上の場合は衝突回避時(急ブレーキ時)であるものとして、ζを0.7として応答性を重視し、その他の場合は通常走行時であるものとして、ζを1.0として安定性を高めるようにしている。
Next, in S3, the damping coefficient ζ of the entire human-pedal system is set by the flow of FIG. 9 and the map similar to FIG. 10 (FIG. 18 in this embodiment). That is, in this second embodiment, when the pedal is a brake pedal, as shown in FIG. 18, when a pedestrian is detected by the front
或いは、ペダルがアクセルペダルの場合、図19に示すように、前方状況監視カメラ44により前方車両が検知され、車速Vが所定値(例えば40km/h)以上であり且つペダル操作速度ΔXpが所定値(例えば30mm)以上の場合は高速走行中の追越し加速時であるものとして、ζを0.7として応答性を重視し、車速Vが所定値(例えば40km/h)以下の場合は通常走行時(街走行時)であるものとして、ζを1.0として安定性を高めるようにしている。
Alternatively, when the pedal is an accelerator pedal, as shown in FIG. 19, the front vehicle is detected by the front
次に、S4において、ペダル系インピーダンスを算出する。これは、S2で算出した人間系のインピーダンス、S3で設定した減衰係数ζと、上述した(2)式により、ペダル系インピーダンスである慣性Ms、粘性Bs、剛性Ksを算出する。このS4においても第1実施形態と同様に、図14乃至図16と同様な線図(この場合、横軸がペダル操作量Xpとなる)から慣性Ms、粘性Bs、剛性Ksを算出する。そして、S5において、S4で算出された慣性Ms、粘性Bs、剛性Ksが得られるように、操作反力発生モータ38(図17参照)を制御する。
なお、ペダルは、ブレーキペダル、アクセルペダル及びクラッチペダルなどの種々のペダルに適用可能である。
Next, in S4, the pedal system impedance is calculated. This is based on the impedance of the human system calculated in S2, the damping coefficient ζ set in S3, and the above-described equation (2), and the inertia Ms, viscosity Bs, and rigidity Ks, which are pedal system impedances, are calculated. Also in S4, as in the first embodiment, inertia Ms, viscosity Bs, and rigidity Ks are calculated from the same diagrams as in FIGS. 14 to 16 (in this case, the horizontal axis is the pedal operation amount Xp). In S5, the operation reaction force generation motor 38 (see FIG. 17) is controlled so that the inertia Ms, viscosity Bs, and rigidity Ks calculated in S4 are obtained.
The pedal can be applied to various pedals such as a brake pedal, an accelerator pedal, and a clutch pedal.
次に、主に図20及び図21により、本発明の第3実施形態を説明する。第2実施形態は、操作反力制御装置がレバー系の装置に適用されたものである。図20は、本発明の第3実施形態によるレバー装置及びそのレバー装置を操作する運転者の手を示す模式図であり、図21は、本発明の第3実施形態による人間−レバー系全体の減衰係数ζを設定するためのマップである。
図20に示すように、第3実施形態は、レバー操作系についての車両用操作反力制御装置となっている。レバー操作系は、運転者の手により操作されるレバー52と、レバーの操作量を計測するレバー操作量センサ54と、レバーの操作力を計測するレバー操作反力センサ56と、レバー52に操作反力を与える操作反力発生モータ58とを備える。符号Hは、運転者の手或いは腕である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described mainly with reference to FIGS. In the second embodiment, the operation reaction force control device is applied to a lever-type device. FIG. 20 is a schematic diagram showing a lever device and a driver's hand operating the lever device according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 21 is an entire human-lever system according to the third embodiment of the present invention. It is a map for setting the attenuation coefficient ζ.
As shown in FIG. 20, the third embodiment is a vehicle operation reaction force control device for a lever operation system. The lever operation system is operated by a
操作反力発生モータ58は、コントロールユニット(C/U)60により制御される。このコントロールユニット60は、レバー操作量センサ54及びレバー操作反力センサ56からの信号、車速センサ62からの信号、及び、スロットルセンサ64からの信号が入力されるようになっている。コントロールユニット60は、これらの信号を受けて、レバー系が所定の機械インピーダンスとなるように、操作反力発生モータ58を制御する。
The operation reaction
この第3実施形態では、人間−レバー系全体のインピーダンスを求める。即ち、第1実施形態で述べた手法と同様に、この第3実施形態においても、図20に示す人間−機械系(人間の脚−レバー装置系)を、図2に示すようにモデリングして表現する。従って、(2)式を用いて、第1実施形態と同様に、系全体の減衰係数ζにより、運転者の手のインピーダンス特性(Mh、Kh、Bh)に応じて、レバー操作インピーダンス特性(Ms、Ks、Bs)、ひいてはレバー操作特性を調節するようにすることができる。 In the third embodiment, the impedance of the entire human-lever system is obtained. That is, similar to the technique described in the first embodiment, the human-machine system (human leg-lever device system) shown in FIG. 20 is modeled as shown in FIG. Express. Accordingly, using the expression (2), as in the first embodiment, the lever operating impedance characteristic (Ms) is determined according to the impedance characteristic (Mh, Kh, Bh) of the driver's hand by the damping coefficient ζ of the entire system. , Ks, Bs), and thus the lever operating characteristics can be adjusted.
そして、第1実施形態と同様に、図4に示すフローチャートを用いる。先ず、S1において、レバー操作量センサ54から操作量XLを、ペダル操作反力センサ56から操作力FLを、車速センサ62から車速Vを入力する。次に、S2において、図5のフローと、図6乃至図8と同様のマップにより、人間系のインピーダンスである、慣性Mh、粘性Bh、剛性Khを算出する。具体的には、図6乃至図8が、レバー操作量XLと、レバー操作反力FLに対して、それぞれ、慣性Mh、粘性Bh、剛性Khが定められるようになっている。
And the flowchart shown in FIG. 4 is used similarly to 1st Embodiment. First, in S <b> 1, the operation amount XL is input from the lever
次に、S3において、図9のフロー及び図10と同様なマップにより、人間−レバー系全体の減衰係数ζを設定する。即ち、この第3実施形態では、レバーがシフトレバーの場合、図21に示すように、スロットルバルブ開度TVOが所定値(例えば、10°)以下の場合で且つ車速変化(加速或いは減速)が所定値(例えば、20km/h)の場合は、下り坂走行時のエンジンブレーキ必要時であるものとして、ζを0.7として応答性を重視し、その他の場合は通常走行時(街走行時)であるものとして、ζを1.0として安定性を高めるようにしている。 Next, in S3, the damping coefficient ζ of the entire human-lever system is set by the flow of FIG. 9 and the map similar to FIG. That is, in the third embodiment, when the lever is a shift lever, as shown in FIG. 21, when the throttle valve opening TVO is a predetermined value (for example, 10 °) or less and the vehicle speed change (acceleration or deceleration) occurs. In the case of a predetermined value (for example, 20 km / h), it is assumed that the engine brake is required when traveling downhill, and ζ is set to 0.7 to place importance on responsiveness. ) Is set to 1.0 to improve stability.
次に、S4において、レバー系インピーダンスを算出する。これは、S2で算出した人間系のインピーダンス、S3で設定した減衰係数ζと、上述した(2)式により、レバー系インピーダンスである慣性Ms、粘性Bs、剛性Ksを算出する。このS4においても第1実施形態と同様に、図14乃至図16と同様な線図(この場合、横軸がレバー操作量XLとなる)から慣性Ms、粘性Bs、剛性Ksを算出する。そして、S5において、S4で算出された慣性Ms、粘性Bs、剛性Ksが得られるように、操作反力発生モータ58(図20参照)を制御する。 Next, in S4, a lever system impedance is calculated. This is based on the impedance of the human system calculated in S2, the damping coefficient ζ set in S3, and the above-described equation (2), and the inertia Ms, viscosity Bs, and rigidity Ks, which are lever system impedances, are calculated. Also in S4, as in the first embodiment, inertia Ms, viscosity Bs, and rigidity Ks are calculated from the same diagrams as in FIGS. 14 to 16 (in this case, the horizontal axis is the lever operation amount XL). In S5, the operation reaction force generation motor 58 (see FIG. 20) is controlled so that the inertia Ms, viscosity Bs, and rigidity Ks calculated in S4 are obtained.
図22乃至25により、ζを変化させた場合の人間系或いは機械系の応答の変化の実験による検証結果について説明する。図22は、実験装置の概略図であり、図23は、実験により得られた減衰係数ζを変化させた場合のペダルを踏む足先の速度の変化を示す線図であり、図24(a)は、実験により得られた操舵角に対する減衰係数ζの変化が異なる3つのパターンを示す線図であり、図24(b)は、実験により得られた図24(a)のζの変化に対応して得られるステアリングトルクの変化を示す線図であり、図25(a)〜(c)は、実験により得られた減衰係数ζが異なる4つのパターンにおけるステアリング操舵角θ、操舵速度θ’及び機械系の粘性Bsである。 The verification result by experiment of the change of the response of the human system or the mechanical system when ζ is changed will be described with reference to FIGS. FIG. 22 is a schematic diagram of the experimental device, and FIG. 23 is a diagram showing a change in the speed of the foot on which the pedal is depressed when the attenuation coefficient ζ obtained by the experiment is changed, and FIG. ) Is a diagram showing three patterns with different changes in the damping coefficient ζ with respect to the steering angle obtained by experiment, and FIG. 24B shows changes in ζ of FIG. 24A obtained by experiment. FIGS. 25A to 25C are diagrams showing the corresponding changes in the steering torque, and FIGS. 25A to 25C show the steering steering angle θ and the steering speed θ ′ in four patterns with different attenuation coefficients ζ obtained by experiments. And the viscosity Bs of the mechanical system.
先ず、図22に示すように、実験では、被験者Hにステアリング100を操作させ、操舵角センサ102により操舵角を、トルクセンサ104により操舵トルクを検出する。DSP(デジタルシグナルプロセッサ)108により、操舵反力発生モータ106が制御されると共にデータがサンプリングされる。ディスプレイ110には、操舵する目標位置を示すターゲット及び実際のステアリング角度が表示される。DSP108には、トルク・エンコーダ112が接続され、トルク・エンコーダ112にはディスプレイ110が接続されている。
First, as shown in FIG. 22, in the experiment, the subject H operates the
次に、このような実験装置により得られた実験結果について説明する。先ず、図23に示すように、ζを1.0と0.7とで異なるものとした場合、粘性Bhも変化する。そして、そのような粘性Bhの変化に伴い、図23に示すように、ζが大きい場合は、足先速度が低く、ζが小さい場合には、足先速度が大きくなることが分かる。 Next, experimental results obtained with such an experimental apparatus will be described. First, as shown in FIG. 23, when ζ is different between 1.0 and 0.7, the viscosity Bh also changes. As shown in FIG. 23, it can be seen that when ζ is large, the toe speed is low, and when ζ is small, the toe speed increases with the change in the viscosity Bh.
次に、図24(a)に示すようにζを変化させた場合には、図24(b)に示すようにトルク変動が異なるものとなる。例えば、ζが大きく変化するパターン1の場合には、トルク変動が大きくなり、運転者にとって扱いにくいものとなる。一方、ζの変化が小さいパターン2の場合には、トルク変動が小さく且つ操舵角θに対する変化率(傾き)が一定で運転者にとって扱い易いものとなる。また、パターン3では、操舵角θに対する変化率(傾き)が一定ではなく運転者にとって扱いにくいものとなる。
Next, when ζ is changed as shown in FIG. 24 (a), torque fluctuations are different as shown in FIG. 24 (b). For example, in the case of the
次に、図25(a)〜(c)に示すように、ζの違いによって、操舵角θ、操舵速度θ’及び粘性Bsの時間(横軸)に対する変化の様子が異なることが分かる。これらの線図によれば、ζが小さいときには、応答性が高くなり、ζが大きいときには安定性が高くなることが分かる。 Next, as shown in FIGS. 25A to 25C, it can be seen that changes in the steering angle θ, the steering speed θ ′, and the viscosity Bs with respect to time (horizontal axis) differ depending on ζ. From these diagrams, it can be seen that the response is high when ζ is small, and the stability is high when ζ is large.
2 ステアリングホイール
4 操舵角センサ
6 操舵トルクセンサ
8 操舵反力発生モータ
10 コントロールユニット
12 車速センサ
20 ステアリングモータ
32 ペダル
34 ペダル操作量センサ
36 ペダル操作反力センサ
38 操作反力発生モータ
40 コントロールユニット
42 車速センサ
44 前方状況監視カメラ
52 レバー
54 レバー操作量センサ
56 レバー操作反力センサ
58 操作反力発生モータ
60 コントロールユニット
62 車速センサ
64 スロットルセンサ
2 Steering wheel 4
Claims (13)
運転者の人間系力学特性と上記操作機構の機械系力学特性との系全体の力学特性を設定する系全体力学特性設定手段と、
この系全体力学特性設定手段により設定された系全体の力学特性に含まれる所定の評価指標の値を定める評価指標値設定手段と、
上記運転者の人間系力学特性の値を定める人間系力学特性値設定手段と、
この人間系力学特性値設定手段により定められた運転者の力学特性値とを上記系全体の力学特性に入力すると共に、上記評価指標値設定手段により定められた評価指標値が得られるように上記系全体の力学特性における上記操作機構の機械系力学特性の値を定める機械系力学特性値設定手段と、
この機械系力学特性値設定手段により定められた上記操作機構の機械系力学特性の値に基づいて上記操作機構の操作反力を制御する操作反力制御手段と、
を有することを特徴とする車両用操作反力制御装置。 A vehicle operation reaction force control device for controlling an operation reaction force of an operation mechanism of a vehicle,
A system-wide mechanical property setting means for setting the system-wide mechanical property of the driver's human system mechanical property and the mechanical system mechanical property of the operating mechanism;
Evaluation index value setting means for determining a value of a predetermined evaluation index included in the mechanical characteristics of the entire system set by the overall system dynamic characteristic setting means;
Human system dynamic characteristic value setting means for determining a value of the driver's human system dynamic characteristic;
The driver's mechanical characteristic value determined by the human system dynamic characteristic value setting means is input to the dynamic characteristic of the entire system, and the evaluation index value determined by the evaluation index value setting means is obtained. Mechanical system mechanical property value setting means for determining the mechanical system mechanical property value of the operating mechanism in the mechanical properties of the entire system;
An operation reaction force control means for controlling an operation reaction force of the operation mechanism based on a value of a mechanical system mechanical characteristic of the operation mechanism determined by the mechanical system dynamic characteristic value setting means;
A vehicle operation reaction force control device characterized by comprising:
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010250762A (en) * | 2009-04-20 | 2010-11-04 | Honda Motor Co Ltd | Reaction force device |
GB2479447A (en) * | 2010-04-07 | 2011-10-12 | Gm Global Tech Operations Inc | Method of identifying and adapting to a change of driver in a vehicle |
JP2014104947A (en) * | 2012-11-29 | 2014-06-09 | Toyota Central R&D Labs Inc | Vehicle control system and program |
WO2019062953A1 (en) * | 2017-09-30 | 2019-04-04 | 比亚迪股份有限公司 | Control method and apparatus for vehicle steering assisting force, storage medium, and vehicle |
EP3549845A1 (en) | 2018-03-29 | 2019-10-09 | Mazda Motor Corporation | Control system for a vehicle |
JP2021505475A (en) * | 2017-12-15 | 2021-02-18 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh | Adjustment of steering feeling in steer-by-wire steering mechanism |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004210024A (en) * | 2002-12-27 | 2004-07-29 | Honda Motor Co Ltd | Steering device for vehicle |
JP2005099933A (en) * | 2003-09-22 | 2005-04-14 | Nissan Motor Co Ltd | Driving operation assist device for vehicle, and vehicle with driving operation assist device for vehicle |
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2007
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004210024A (en) * | 2002-12-27 | 2004-07-29 | Honda Motor Co Ltd | Steering device for vehicle |
JP2005099933A (en) * | 2003-09-22 | 2005-04-14 | Nissan Motor Co Ltd | Driving operation assist device for vehicle, and vehicle with driving operation assist device for vehicle |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010250762A (en) * | 2009-04-20 | 2010-11-04 | Honda Motor Co Ltd | Reaction force device |
GB2479447A (en) * | 2010-04-07 | 2011-10-12 | Gm Global Tech Operations Inc | Method of identifying and adapting to a change of driver in a vehicle |
GB2479447B (en) * | 2010-04-07 | 2017-03-01 | Gm Global Tech Operations Llc | Method for the adaption of a driving behavior of a vehicle with a change of driver |
JP2014104947A (en) * | 2012-11-29 | 2014-06-09 | Toyota Central R&D Labs Inc | Vehicle control system and program |
WO2019062953A1 (en) * | 2017-09-30 | 2019-04-04 | 比亚迪股份有限公司 | Control method and apparatus for vehicle steering assisting force, storage medium, and vehicle |
JP2021505475A (en) * | 2017-12-15 | 2021-02-18 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh | Adjustment of steering feeling in steer-by-wire steering mechanism |
US11548550B2 (en) | 2017-12-15 | 2023-01-10 | Robert Bosch Gmbh | Adaptation of the steering feel in steer-by-wire steering systems |
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