JP2014151881A - Vehicular steering control device and vehicular steering control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、運転者が操作する操作部と転舵輪を転舵する転舵部とを機械的に分離したステアバイワイヤシステムによる車両用操舵制御装置及び車両用操舵制御方法に関する。 The present invention relates to a vehicle steering control device and a vehicle steering control method using a steer-by-wire system in which an operation unit operated by a driver and a steering unit that steers steered wheels are mechanically separated.
従来、操舵輪(ステアリングホイール)と転舵輪との間のトルク伝達経路を機械的に分離した状態で、転舵モータを駆動制御し、転舵輪を、操舵輪の操作に応じた角度(目標転舵角)に転舵する操舵制御装置がある。
このような操舵制御装置は、一般的に、ステアバイワイヤ(SBW)と呼称するシステム(SBWシステム)を形成する装置であり、例えば、特許文献1に記載のものがある。このSBWシステムでは、ステアリングホイールの操舵角に基づいて前輪の目標転舵角を算出し、転舵モータを制御すると共に、算出した目標転舵角に基づいて反力モータを制御している。
Conventionally, in a state where the torque transmission path between the steered wheel (steering wheel) and the steered wheel is mechanically separated, the steered motor is driven and controlled, and the steered wheel is turned to an angle corresponding to the operation of the steered wheel (target roll There is a steering control device that steers to a steering angle.
Such a steering control device is a device that forms a system (SBW system) generally referred to as steer-by-wire (SBW). In this SBW system, the target turning angle of the front wheels is calculated based on the steering angle of the steering wheel, the steering motor is controlled, and the reaction force motor is controlled based on the calculated target turning angle.
しかしながら、上記特許文献1に記載の技術にあっては、目標転舵角に基づいて反力モータを制御しているため、運転者のステアリング操作に対する操舵反力の応答は目標転舵角の応答によって決まる。そのため、転舵応答が目標応答に適合するように目標転舵角を調整した場合、その設定が操舵反力にも影響することになる。ところが、目標の転舵応答を得るための調整が、逆に操舵反力の応答性に悪影響を与え、運転者に違和感を与えてしまう場合がある。
そこで、本発明は、目標転舵応答と良好な操舵反力との両立を実現することができる車両用操舵制御装置及び車両用操舵制御方法を提供することを課題としている。
However, in the technique described in
Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle steering control device and a vehicle steering control method capable of realizing both a target turning response and a good steering reaction force.
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、操舵角に応じた制御量である第一定常ステア制御量と操舵角速度に応じた制御量である第一微分ステア制御量とを加算した値を目標転舵角として設定する。このとき、車両の走行モードに対応した第一微分ステアマップを参照して第一微分ステア制御量を演算する。また、操舵角に応じた制御量である第二定常ステア制御量と操舵角速度に応じた制御量である第二微分ステア制御量とを加算した値に基づいて目標操舵反力を設定する。このとき、予め固定した第二微分ステアマップを参照して第二微分ステア制御量を演算する。 In order to solve the above problem, according to one aspect of the present invention, a first steady steering control amount that is a control amount corresponding to a steering angle and a first differential steering control amount that is a control amount corresponding to a steering angular velocity are added. The obtained value is set as the target turning angle. At this time, the first differential steer control amount is calculated with reference to the first differential steer map corresponding to the travel mode of the vehicle. Further, the target steering reaction force is set based on a value obtained by adding the second steady steering control amount that is a control amount corresponding to the steering angle and the second differential steer control amount that is a control amount corresponding to the steering angular velocity. At this time, the second differential steer control amount is calculated with reference to a second differential steer map fixed in advance.
本発明によれば、転舵制御の目標転舵角と、反力制御の目標操舵反力を決める仮想目標転舵角とを、それぞれ別系統で生成することができる。したがって、目標の転舵応答を得るための目標転舵角の調整が、操舵反力の応答性に悪影響を与えるのを防止することができる。そのため、適切な車両感覚(目標応答)の実現と良好な操舵反力の付与との両立を図ることができる。 According to the present invention, a target turning angle for turning control and a virtual target turning angle for determining a target steering reaction force for reaction force control can be generated in different systems. Therefore, it is possible to prevent the adjustment of the target turning angle for obtaining the target turning response from adversely affecting the response of the steering reaction force. Therefore, it is possible to achieve both an appropriate vehicle feeling (target response) and a good steering reaction force.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(第1の実施の形態)
(構成)
図1は、本実施形態の車両用操舵装置を備えた車両の全体構成図である。この車両用操舵装置は、ステアリングホイール1と前輪(転舵輪)2を転舵する舵取り機構3とを機械的に切り離した、所謂ステア・バイ・ワイヤ(SBW)システムである。
この車両は、反力モータ5を備える。反力モータ5は、ステアリングホイール1を支持するコラムシャフト4に設ける。また、この車両は、回転角センサ6と、操舵トルクセンサ7と、反力モータ角度センサ8とを備える。回転角センサ6は、コラムシャフト4の回転角を検出する。操舵トルクセンサ7は、コラムシャフト4の捩れ角から操舵トルクを検出する。反力モータ角度センサ8は、反力モータ5の回転角度を検出する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
(Constitution)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a vehicle including a vehicle steering apparatus according to the present embodiment. This vehicle steering device is a so-called steer-by-wire (SBW) system in which a
This vehicle includes a
さらに、この車両は、第1,第2転舵モータ9a,9bを備える。第1,第2転舵モータ9a,9bは、舵取り機構3に設けており、ピニオンギヤ13a,13bに対しそれぞれ前輪2を転舵する転舵トルクを付与する。
また、この車両は、第1,第2転舵モータ角度センサ10a,10bと、第1,第2タイヤ横力センサ12a,12bと、を備える。第1,第2転舵モータ角度センサ10a,10bは、前輪2の直進状態からの回転角である転舵角として第1,第2転舵モータ9a,9bの回転角度を検出する。第1,第2タイヤ横力センサ12a,12bは、前輪2の横力として前輪2からラック11の軸方向に入力する力を検出する。なお、第1転舵モータ9aはピニオンギヤ13aとラック11を介して、第2転舵モータ9bはピニオンギヤ13bとラック11を介して前輪2と機械的に接続している。そのため、第1,第2転舵モータ9a,9bの回転角度を検出することで前輪2の転舵角を検出することができる。
The vehicle further includes first and
The vehicle also includes first and second steered
第1,第2,第3コントローラ14,15,16は、反力モータ5と第1,第2転舵モータ9a,9bとを制御する。
第2コントローラ15は、回転角センサ6からのコラムシャフト回転角と、操舵トルクセンサ7からの操舵トルクと、反力モータ角度センサ8からの反力モータ角度と、第1,第2タイヤ横力センサ12a,12bからのタイヤ横力とを入力する。また、第2コントローラ15は、図外のCAN通信線を介して車輪速等の車両情報も入力する。
The first, second and
The
そして、第2コントローラ15は、反力モータ角度センサ8からの反力モータ角度、CAN通信線からの車速に基づいて前輪2の目標転舵角を生成し、これを第1,第3コントローラ14,16へ送る。第1コントローラ14は、第2コントローラ15から入力した目標転舵角と第1転舵モータ角度センサ10aが検出した前輪2の実際の転舵角との偏差を無くす指令電流を第1転舵モータ9aへ出力し、転舵角を制御する。第3コントローラ16は、第2コントローラ15から入力した目標転舵角と第2転舵モータ角度センサ10bが検出した前輪2,2の実際の転舵角との偏差を無くす指令電流を第2転舵モータ9bへ出力し、転舵角を制御する。
Then, the
また、第2コントローラ15は、反力モータ角度センサ8からの反力モータ角度、第1,第2タイヤ横力センサ12a,12bからのタイヤ横力、第1,第2転舵モータ9a,9bの電流値およびCAN通信線からの車速に基づいて、ステアリングホイール1に付与する目標操舵反力を生成する。そして、第2コントローラ15は、生成した目標操舵反力に基づいた目標電流と反力モータ5に供給している電流を検出する電流センサ(不図示)で検出された実電流との偏差を無くす指令電流を反力モータ5へ出力し、操舵反力を制御する。
The
第1,第2,第3コントローラ14,15,16は、バッテリ17から電源を供給する。また、第1,第2,第3コントローラ14,15,16は、通信線18を介して互いに入出力情報を共有している。仮に第2コントローラ15に故障が発生した場合であっても、残りの第1,第3コントローラ14,16の一方で目標転舵角および目標操舵反力を生成し、2つの第1,第3コントローラ14,16で第1,第2転舵モータ9a,9bおよび反力モータ5の制御を継続可能となっている。
The first, second, and
第2コントローラ15は、第1,第2転舵モータ9a,9bの両方に故障が発生した場合、または反力モータ5に故障が発生した場合には、バックアップクラッチ等によりコラムシャフト4とピニオンシャフト13とを機械的に連結する。これにより、運転者によるマニュアル操舵を可能とする。
なお、第2コントローラ15は、イグニッションオン時、回転角センサ6が検出したコラムシャフト回転角に基づき、コラムシャフト4の回転角度をニュートラル位置(転舵角ゼロに対応する位置)に合わせる。
When a failure occurs in both the first and
The
図2は、本実施形態の転舵制御および反力制御の制御ブロック図である。
以下、説明を簡略化するために、個々を別々に説明する必要がある場合を除き、第1,第2転舵モータ9a,9bを転舵モータ9、第1,第2転舵モータ角度センサ10a,10bを転舵モータ角度センサ10、第1,第2,第3コントローラ14,15,16をコントローラ15という。
FIG. 2 is a control block diagram of the steering control and reaction force control of the present embodiment.
Hereinafter, in order to simplify the description, the first and second steered
コントローラ15は、転舵制御部19と操舵反力制御部20とを備える。
転舵制御部19は、目標転舵角生成部19aと、モータ駆動部19bとを有する。
目標転舵角生成部19aは、定常ステア制御量演算部19aaと、操舵角速度演算部19abと、微分ステア制御量演算部19acと、加算部19adとを有する。
定常ステア制御量演算部19aaは、操舵角に応じた制御量である定常ステア制御量(第一の定常ステア制御量)を演算する。定常ステア制御量は、運転者のステアリングホイール1への入力角度である操舵角と車速とに基づいて、可変ギヤ比マップを参照して算出する。
The
The turning
The target
The steady steering control amount calculation unit 19aa calculates a steady steering control amount (first steady steering control amount) that is a control amount according to the steering angle. The steady steering control amount is calculated with reference to the variable gear ratio map based on the steering angle, which is the input angle to the
操舵角は、反力モータ角度と、操舵トルクセンサ7に設けたトーションバーの捩れ角とから推定する。トーションバーの捩れ角は、トーションバーの捩り特性から、下記の関係式を用いて算出できる。
トーションバー捩れ角=操舵トルク/トルクセンサバネ定数
ここで、操舵トルクは、操舵トルクセンサ7が検出したトルクである。また、トルクセンサバネ定数は、トーションバーの固有値であって、予め実験等により判明している。
よって、操舵角は、
操舵角=トーションバー捩れ角+反力モータ角度
として求めることができる。
なお、この操舵角は、回転角センサ6で検出したステアリングホイール1の回転角を用いて検出しても良い。
The steering angle is estimated from the reaction force motor angle and the torsion angle of the torsion bar provided in the steering torque sensor 7. The torsion angle of the torsion bar can be calculated from the torsional characteristics of the torsion bar using the following relational expression.
Torsion bar twist angle = steering torque / torque sensor spring constant Here, the steering torque is a torque detected by the steering torque sensor 7. Further, the torque sensor spring constant is an eigenvalue of the torsion bar and has been previously determined by experiments or the like.
Therefore, the steering angle is
Steering angle = torsion bar twist angle + reaction motor angle.
The steering angle may be detected using the rotation angle of the
可変ギヤ比マップにおいて、定常ステア制御量は、ステアリングギヤ比(転舵角に対する操舵角の比)に基づく操舵角と転舵角との関係から設定する。ステアリングギヤ比は、車速に応じて変更する。例えば、低車速域ではステアリングギヤ比を小さくして(転舵角に対する操舵角を小さくして)旋回性能を高め、高車速域ではステアリングギヤ比を大きくして(転舵角に対する操舵角を大きくして)走行安定性を高める。すなわち、車速に応じたステアリングギヤ比を可変ギヤ比マップに基づいて設定し、設定したギヤ比と操舵角とに基づいて転舵角を設定する。 In the variable gear ratio map, the steady steering control amount is set from the relationship between the steering angle and the turning angle based on the steering gear ratio (ratio of the steering angle to the turning angle). The steering gear ratio is changed according to the vehicle speed. For example, at low vehicle speeds, the steering gear ratio is reduced (to reduce the steering angle relative to the turning angle) to improve turning performance, and at high vehicle speeds, the steering gear ratio is increased (to increase the steering angle relative to the turning angle). And) increase running stability. That is, the steering gear ratio corresponding to the vehicle speed is set based on the variable gear ratio map, and the turning angle is set based on the set gear ratio and the steering angle.
操舵角速度演算部19abは、操舵角を微分して操舵角速度を演算する。
微分ステア制御量演算部19acは、操舵角速度演算部19abで演算した操舵角速度に応じた制御量である微分ステア制御量(第一の微分ステア制御量)を演算する。微分ステア制御量は、操舵角速度に基づいて、微分ステアマップを参照して算出する。
The steering angular velocity calculation unit 19ab calculates the steering angular velocity by differentiating the steering angle.
The differential steer control amount calculation unit 19ac calculates a differential steer control amount (first differential steer control amount) that is a control amount corresponding to the steering angular velocity calculated by the steering angular velocity calculation unit 19ab. The differential steer control amount is calculated with reference to the differential steer map based on the steering angular velocity.
図3は、微分ステアマップの例である。転舵制御の微分ステア制御量は、操舵角速度と所定の微分ゲインK1とを乗算した値となるように設定する。ここで、微分ゲインK1は、操舵角速度が小さい範囲では操舵角速度が大きい範囲と比較して大きくする。また、微分ゲインK1は、車速が高いほど大きな値となるように設定する。さらに、微分ステア制御量には、あるリミット値により上限を設定する。 FIG. 3 is an example of a differential steer map. The differential steering control amount of the turning control is set to be a value obtained by multiplying the steering angular velocity and a predetermined differential gain K1. Here, the differential gain K1 is increased in the range where the steering angular velocity is small compared to the range where the steering angular velocity is large. Further, the differential gain K1 is set so as to increase as the vehicle speed increases. Furthermore, an upper limit is set for the differential steer control amount by a certain limit value.
本実施形態では、目標転舵角生成部19aで用いる可変ギヤ比マップおよび微分ステアマップを、車両の走行モードによって切替えるものとする。車両の走行モードは、運転者が運転席近傍に設置したモード切替スイッチを操作することで切り替えが可能となっている。走行モードには、ノーマルモード(通常走行性能を重視したモード)、スポーツモード(応答性能を重視したモード)、エコモード(燃費性能を重視したモード)等がある。
In the present embodiment, the variable gear ratio map and the differential steer map used in the target
図4は、モード切替構成を示す図である。この図4に示すように、運転者がモード切替スイッチ31を操作すると、モード切替制御装置32がその操作信号(モード切替信号)を認識する。すると、モード切替制御装置32は、CAN通信線を介して認識したモード切替信号をコントローラ15に送る。コントローラ15は、CANインターフェース15aを介してそのモード切替信号を受信する。
FIG. 4 is a diagram showing a mode switching configuration. As shown in FIG. 4, when the driver operates the
ここで、コントローラ15は、複数の走行モードにそれぞれ対応した可変ギヤ比マップや微分ステアマップ等の参照マップ(ROM MAP)を、ROM15bに格納している。このコントローラ15は、受信したモード切替信号に基づいて、運転者が指定した走行モードに対応する参照マップをROM15bから読出し、目標転舵角生成部19aで用いる可変ギヤ比マップ及び微分ステアマップを切り替える。
Here, the
加算部19adは、定常ステア制御量演算部19aaで演算した定常ステア制御量と、微分ステア制御量演算部19acで演算した微分ステア制御量とを加算して、目標転舵角を生成する。
また、モータ駆動部19bは、目標転舵角生成部19aが生成した目標転舵角と実際の転舵角(実転舵角)とが一致するような指令電流(すなわち目標転舵角と実転舵角との偏差に応じた指令電流)を転舵モータ9へ供給する。
操舵反力制御部20は、仮想目標転舵角生成部20aと、目標反力生成部20bと、モータ駆動部20cとを有する。
仮想目標転舵角生成部20aは、定常ステア制御量演算部20aaと、操舵角速度演算部20abと、微分ステア制御量演算部20acと、加算部20adとを有する。
The adder 19ad adds the steady steering control amount calculated by the steady steering control amount calculation unit 19aa and the differential steering control amount calculated by the differential steering control amount calculation unit 19ac to generate a target turning angle.
Further, the
The steering reaction
The virtual target turning
定常ステア制御量演算部20aaは、操舵角に応じた制御量である定常ステア制御量(第二の定常ステア制御量)を演算する。定常ステア制御量は、運転者のステアリングホイール1への入力角度である操舵角と車速とに基づいて、可変ギヤ比マップを参照して算出する。この可変ギヤ比マップは、転舵制御部19の定常ステア制御量演算部19aaで用いる可変ギヤ比マップと同一のものとし、走行モードによって切り替わるようにする。また、操舵角は、転舵制御部19の定常ステア制御量演算部19aaと同一の方法で算出又は検出する。
The steady steering control amount calculation unit 20aa calculates a steady steering control amount (second steady steering control amount) that is a control amount according to the steering angle. The steady steering control amount is calculated with reference to the variable gear ratio map based on the steering angle, which is the input angle to the
操舵角速度演算部20abは、操舵角を微分して操舵角速度を演算する。
微分ステア制御量演算部20acは、操舵角速度演算部20abで演算した操舵角速度に応じた制御量である微分ステア制御量(第二の微分ステア制御量)を演算する。微分ステア制御量は、操舵角速度に基づいて、微分ステアマップを参照して算出する。この微分ステアマップは、走行モードによって切り替わらないように固定しておく。
The steering angular velocity calculation unit 20ab calculates the steering angular velocity by differentiating the steering angle.
The differential steer control amount calculation unit 20ac calculates a differential steer control amount (second differential steer control amount) that is a control amount corresponding to the steering angular velocity calculated by the steering angular velocity calculation unit 20ab. The differential steer control amount is calculated with reference to the differential steer map based on the steering angular velocity. This differential steer map is fixed so as not to switch depending on the travel mode.
ここで、反力制御の微分ステア制御量は、操舵角速度と所定の微分ゲインK2(>K1)とを乗算した値となるように設定する。ここで、微分ゲインK2は、車速が高いほど大きな値となるように設定する。また、微分ステア制御量は、転舵制御の微分ステア制御量と同様、あるリミット値により上限を設定しておく。
加算部20adは、定常ステア制御量演算部20aaで演算した定常ステア制御量と、微分ステア制御量演算部20acで演算した微分ステア制御量とを加算して、仮想目標転舵角を生成する。
目標反力生成部20bは、仮想目標転舵角生成部20aが生成した仮想目標転舵角と、車速、車両状態および転舵モータ電流(第1,第2転舵モータ9a,9bの電流値)を参照して目標操舵反力を生成する。
Here, the differential steering control amount of the reaction force control is set to be a value obtained by multiplying the steering angular velocity and a predetermined differential gain K2 (> K1). Here, the differential gain K2 is set so as to increase as the vehicle speed increases. The differential steer control amount is set to an upper limit with a certain limit value, like the differential steer control amount of the turning control.
The adding unit 20ad adds the steady steering control amount calculated by the steady steering control amount calculation unit 20aa and the differential steering control amount calculated by the differential steering control amount calculation unit 20ac to generate a virtual target turning angle.
The target
ここでは、仮想目標転舵角をθ、仮想目標転舵角θの1階微分値である仮想目標転舵角速度をdθ/dt、仮想目標転舵角θの2階微分値である仮想目標転舵角加速度をd2θ/dt2としたとき、目標操舵反力Thを、次式をもとに算出する。
Th=Ih・d2θ/dt2+Ch・dθ/dt+Kh・θ+Th・(θ−θac)+Fh・CF+Lh・AP ………(1)
ここで、Ihは慣性係数、Chはダンピング係数、Khはバネ性係数、Thはフィードバック係数、Fhはタイヤ横力係数、CFはタイヤ横力、Lhは転舵軸力係数、APは転舵モータ電流より換算した転舵軸力、θacは実際の転舵角である。
Here, the virtual target turning angle is θ, the virtual target turning angular velocity that is the first order differential value of the virtual target turning angle θ is dθ / dt, and the virtual target turning angle that is the second order differential value of the virtual target turning angle θ. When the steering angular acceleration is d 2 θ / dt 2 , the target steering reaction force Th is calculated based on the following equation.
Th = Ih · d 2 θ / dt 2 + Ch · dθ / dt + Kh · θ + Th · (θ−θac) + Fh · CF + Lh · AP (1)
Here, Ih is an inertia coefficient, Ch is a damping coefficient, Kh is a spring coefficient, Th is a feedback coefficient, Fh is a tire lateral force coefficient, CF is a tire lateral force, Lh is a turning axial force coefficient, and AP is a steering motor. The turning axial force converted from current, θac, is the actual turning angle.
ここで、右辺第一項は、仮想目標転舵角加速度に応じて発生する操舵反力の慣性成分を模擬する慣性項である。第二項は、仮想目標転舵角速度に応じて発生する操舵反力の粘性成分を模擬するダンピング項である。第三項は、ハンドル1の回転角度に応じて発生する操舵反力のバネ成分を模擬するバネ項(剛性項)である。第四項は、仮想目標転舵角と実転舵角との偏差に応じて発生する操舵反力のフィードバック成分を模擬するフィードバック項である。第五項は、タイヤ横力に応じて発生する操舵反力のタイヤ横力成分を模擬するタイヤ横力項である。第六項は、セルフアライニングトルクに応じて発生する操舵反力のセルフアライニングトルク成分を模擬するセルフアライニングトルク項である。
Here, the first term on the right side is an inertia term that simulates the inertia component of the steering reaction force generated according to the virtual target turning angular acceleration. The second term is a damping term that simulates the viscous component of the steering reaction force generated according to the virtual target turning angular velocity. The third term is a spring term (rigidity term) that simulates the spring component of the steering reaction force generated according to the rotation angle of the
上記(1)式において、反力特性(ハンドル操作に対する操舵反力を制御する反力特性)を決める各パラメータIh,Ch,Kh,Th,Fh,Lhは、全て車速に依存する係数であり、車速が高くなるほどより大きな値となるように設定する。これにより、高速走行時の走行安定性を確保する。
モータ駆動部20cは、目標反力生成部20bが生成した目標操舵反力に応じた目標電流と実反力(不図示の電流センサで検出された、反力モータ5に供給されている実電流)とが一致するような指令電流を反力モータ5へ供給する。
In the above equation (1), the parameters Ih, Ch, Kh, Th, Fh, and Lh for determining the reaction force characteristics (reaction characteristics for controlling the steering reaction force with respect to the steering wheel operation) are all coefficients depending on the vehicle speed. It is set so that the higher the vehicle speed, the larger the value. This ensures running stability during high speed running.
The
(動作)
次に、本実施形態の動作について説明する。
運転者が、停車していた車両を発進させるとともに、ステアリングホイール1を操舵したとする。すると、コントローラ15は、操舵角および車速に基づいて目標転舵角を算出する(目標転舵角生成部19a)。このとき、車両の走行モードに応じた可変ギヤ比マップを参照して定常ステア制御量(定常項)を算出すると共に、車両の走行モードに応じた微分ステアマップを参照して微分ステア制御量(過渡項)を算出する。そして、定常ステア制御量と微分ステア制御量との加算結果を目標転舵角とする。続いて、コントローラ15は、算出した目標転舵角から実際の転舵角を減じた減算結果に基づいて転舵モータ9の指令電流を算出する。この指令電流に基づいて転舵モータ9を駆動することにより、運転者の操舵操作に応じて転舵輪2が転舵する。
(Operation)
Next, the operation of this embodiment will be described.
It is assumed that the driver starts the stopped vehicle and steers the
同時に、コントローラ15は、操舵角および車速に基づいて仮想目標転舵角を算出し(仮想目標転舵角生成部20a)、算出した仮想目標転舵角と、車速、車両状態および転舵モータ電流とに基づいて目標操舵反力を生成する(目標反力生成部20b)。そして、生成した目標操舵反力に基づいて反力モータ5を駆動することにより、ステアリングホイール1に操舵反力を付与する。
At the same time, the
このとき、車両の走行モードに応じた可変ギヤ比マップを参照して定常ステア制御量(定常項)を算出すると共に、車両の走行モードによらずに固定した微分ステアマップを参照して微分ステア制御量(過渡項)を算出する。そして、定常ステア制御量と微分ステア制御量との加算結果を仮想目標転舵角とする。
このように、コントローラ15は、転舵制御の目標転舵角と反力制御の目標操舵反力を決める目標転舵角(仮想目標転舵角)とを、それぞれ別系統(目標転舵角生成部19a,仮想目標転舵角生成部20a)で生成する。そして、これら2つの系統の構成を互いに異ならせるものとする。
At this time, the steady steering control amount (steady term) is calculated with reference to the variable gear ratio map corresponding to the vehicle driving mode, and the differential steer map with reference to the fixed differential steering map regardless of the vehicle driving mode. Calculate the controlled variable (transient term). The addition result of the steady steering control amount and the differential steering control amount is set as the virtual target turning angle.
Thus, the
すなわち、SBWシステムでは、操舵角を中心に転舵制御と反力制御とを行っているが、本実施形態では、この2つの制御を独立に適合/調整することで、全体システム性能を調整している。
具体的には、個々の走行モードに対応した適切な車両感覚(目標応答)を得るために、先ず転舵制御において、操舵角に対する転舵角の比と、目標転舵角に対する実転舵角の位相(転舵指令角に対するラックの動きの進み量)を調整する。つまり、目標転舵角生成部19aにおいて、走行モードに応じて可変ギヤ比マップ及び微分ステアマップをそれぞれ切替えることで、目標応答に適した目標転舵角を生成する。
That is, in the SBW system, the steering control and the reaction force control are performed around the steering angle. In this embodiment, the overall system performance is adjusted by adapting / adjusting these two controls independently. ing.
Specifically, in order to obtain an appropriate vehicle sensation (target response) corresponding to each travel mode, first, in the turning control, the ratio of the turning angle to the steering angle and the actual turning angle with respect to the target turning angle. The phase of the rack (advance amount of rack movement with respect to the steering command angle) is adjusted. That is, the target
ところで、一般的に、SBWシステムの反力制御は、転舵に応じた操舵力を発生するように構成しており、転舵制御側での調整を反力制御側にも忠実に反映しないと運転者に正確な操舵感を与えられないと考えられている。一般的に、SBWシステムの転舵制御では操舵角に基づいて転舵角を制御し、反力制御では転舵角に基づいて操舵反力を生成する構成を採用している。
これに対して、本実施形態では、転舵制御と反力制御とを同一の入力値(操舵角)に基づく演算とし、それぞれの演算を並列で流す。このように、転舵制御の演算と反力制御の演算とを並列で流すことにより、この2つの制御を独立に適合/調整することが可能となる。
By the way, in general, the reaction force control of the SBW system is configured to generate a steering force corresponding to the steering, and the adjustment on the steering control side must be reflected faithfully on the reaction force control side. It is considered that the driver cannot be given an accurate steering feeling. Generally, in the steering control of the SBW system, a configuration is adopted in which the steering angle is controlled based on the steering angle, and in the reaction force control, the steering reaction force is generated based on the steering angle.
On the other hand, in the present embodiment, the steering control and the reaction force control are calculations based on the same input value (steering angle), and the respective calculations are flowed in parallel. In this way, by turning the steering control calculation and the reaction force control calculation in parallel, the two controls can be independently adapted / adjusted.
転舵制御において、定常ステア制御量と微分ステア制御量とを演算するようにし、走行モードに応じて可変ギヤ比マップと微分ステアマップの両方を切り替える場合、転舵制御側での調整を反力制御側にも忠実に反映するという考えに則って構成すると、反力制御においても同様に、定常ステア制御量と微分ステア制御量とを演算するようにし、走行モードに応じて可変ギヤ比マップと微分ステアマップの両方を切り替えることになる。 In the turning control, the steady steering control amount and the differential steering control amount are calculated, and when switching both the variable gear ratio map and the differential steering map according to the driving mode, the adjustment on the steering control side is the reaction force. If it is configured in accordance with the idea of reflecting it faithfully on the control side, the steady steering control amount and the differential steering control amount are calculated in the reaction force control as well, and the variable gear ratio map and Both differential steer maps will be switched.
しかしながら、反力制御において、走行モードに応じて操舵反力の応答性を変更してしまうと、逆に違和感となる。走行モードに応じて転舵応答を変更した場合、反力制御側で変更すべきなのは操舵角に対する操舵反力の比(ステアリングホイール1の重さ)のみであり、操舵角に対する操舵反力の位相(操舵反力の応答性)は変更すべきではない。
そこで、本実施形態では、反力制御においては、可変ギヤ比マップは走行モードに応じて切替えるが、微分ステアマップは走行モードによらずに固定とする。これにより、不必要に操舵反力の位相を変更することがなくなり、違和感のない操舵フィーリングを維持することができる。
However, in the reaction force control, if the response of the steering reaction force is changed according to the travel mode, the user feels uncomfortable. When the steering response is changed according to the travel mode, the reaction force control side should change only the ratio of the steering reaction force to the steering angle (weight of the steering wheel 1), and the phase of the steering reaction force with respect to the steering angle. (Steering reaction force response) should not be changed.
Therefore, in the present embodiment, in the reaction force control, the variable gear ratio map is switched according to the travel mode, but the differential steer map is fixed regardless of the travel mode. As a result, the phase of the steering reaction force is not changed unnecessarily, and a steering feeling without a sense of incongruity can be maintained.
以上のように、転舵制御において、走行モードに応じて可変ギヤ比マップを切替えて定常ステア制御量を演算すると共に、走行モードに応じて微分ステアマップを切替えて微分ステア制御量を演算する。そのため、操舵角に対する転舵角の比と操舵角に対する転舵角(=車両ヨーレート)の位相とを、走行モードに適合することができる。
そして、反力制御においては、転舵制御と同様に、定常ステア制御量については走行モードに応じて可変ギヤ比マップを切替えて演算するが、微分ステア制御量については、走行モードによらずに微分ステアマップを固定して演算する。そのため、操舵角に対する操舵反力の比のみを走行モードに適合し、操舵角に対する操舵反力の位相については走行モードによらずに固定とすることができる。
As described above, in the steering control, the variable gear ratio map is switched according to the traveling mode to calculate the steady steering control amount, and the differential steering map is switched according to the traveling mode to calculate the differential steering control amount. Therefore, the ratio of the turning angle to the steering angle and the phase of the turning angle (= vehicle yaw rate) relative to the steering angle can be adapted to the travel mode.
In the reaction force control, as in the steering control, the steady steering control amount is calculated by switching the variable gear ratio map according to the traveling mode, but the differential steering control amount is not dependent on the traveling mode. Operates with a fixed differential steer map. Therefore, only the ratio of the steering reaction force to the steering angle can be adapted to the travel mode, and the phase of the steering reaction force relative to the steering angle can be fixed regardless of the travel mode.
このように、同一の入力値(操舵角)を利用して、転舵制御と反力制御とを並列で流すことにより、ギヤ比の変更に対しても柔軟に対応することができ、適切な車両感覚(目標応答)の実現と良好な操舵反力の付与とを両立することができる。
なお、図2において、定常ステア制御量演算部19aaが第一定常ステア制御量演算部に対応し、微分ステア制御量演算部19acが第一微分ステア制御量演算部に対応し、加算部19adが目標転舵角設定部に対応している。また、定常ステア制御量演算部20aaが第二定常ステア制御量演算部に対応し、微分ステア制御量演算部20acが第二微分ステア制御量演算部に対応し、加算部20ad及び目標反力生成部20bが操舵反力設定部に対応している。
In this way, by using the same input value (steering angle) and turning the steering control and the reaction force control in parallel, it is possible to flexibly cope with a change in the gear ratio. Realization of the vehicle feeling (target response) and good steering reaction force can be achieved at the same time.
In FIG. 2, the steady steering control amount calculation unit 19aa corresponds to the first steady steering control amount calculation unit, the differential steering control amount calculation unit 19ac corresponds to the first differential steering control amount calculation unit, and the addition unit 19ad. Corresponds to the target turning angle setting unit. Further, the steady steering control amount calculation unit 20aa corresponds to the second steady steering control amount calculation unit, the differential steering control amount calculation unit 20ac corresponds to the second differential steering control amount calculation unit, and the addition unit 20ad and the target reaction force generation The
(効果)
第1の実施形態では、以下の効果が得られる。
(1)転舵制御部19は、操舵角に応じた制御量である定常ステア制御量を演算する。また、転舵制御部19は、操舵角速度に応じた制御量である微分ステア制御量を、車両の走行モードに対応した微分ステアマップを参照して演算する。さらに、転舵制御部19は、定常ステア制御量と微分ステア制御量とを加算した値を転舵輪の目標転舵角として設定する。操舵反力制御部20は、操舵角に応じた制御量である定常ステア制御量を演算する。また、操舵反力制御部20は操舵角速度に応じた制御量である微分ステア制御量を、予め固定した微分ステアマップを参照して演算する。さらに、操舵反力制御部20は、定常ステア制御量と微分ステア制御量とを加算した値に基づいてステアリングホイール1に付与する目標操舵反力を設定する。
(effect)
In the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The
このように、転舵制御では、走行モードに応じて微分ステアマップを切替えて微分ステア制御量を演算するので、操舵角速度に対する転舵角の位相を走行モードに適合することができる。また、反力制御では、走行モードによらずに微分ステアマップを固定して微分ステア制御量を演算する。このように、転舵制御の目標転舵角と、反力制御の目標操舵反力を決める仮想目標転舵角とを、それぞれ別系統で生成するので、目標の転舵応答を得るための転舵制御側の調整が操舵反力の応答性に悪影響を与えるのを防止することができる。すなわち、操舵角速度に対する操舵反力の位相を不必要に変更して運転者に違和感を与えるのを防止することができる。したがって、適切な車両感覚(目標応答)の実現と良好な操舵反力の付与とを両立することができる。 Thus, in the steering control, the differential steer map is switched according to the travel mode and the differential steer control amount is calculated, so that the phase of the steered angle with respect to the steering angular velocity can be adapted to the travel mode. In the reaction force control, the differential steer control amount is calculated by fixing the differential steer map regardless of the travel mode. In this way, the target turning angle for the turning control and the virtual target turning angle that determines the target steering reaction force for the reaction force control are generated in different systems, respectively. It is possible to prevent the adjustment on the rudder control side from adversely affecting the response of the steering reaction force. That is, it is possible to prevent the driver from feeling uncomfortable by changing the phase of the steering reaction force with respect to the steering angular velocity unnecessarily. Therefore, it is possible to achieve both an appropriate vehicle feeling (target response) and good steering reaction force.
(2)転舵制御部19は、定常ステア制御量を、走行モードに対応した定常ステアマップを参照して演算する。また、操舵反力制御部20は、定常ステア制御量を、走行モードに対応した定常ステアマップを参照して演算する。
このように、転舵制御で、走行モードに応じて定常ステアマップ(可変ギヤ比マップ)を切替えて定常ステア制御量を演算するので、操舵角に対する転舵角の比を走行モードに適合することができる。また、反力制御でも、走行モードに応じて定常ステアマップ(可変ギヤ比マップ)を切替えて定常ステア制御量を演算するので、操舵角に対する操舵反力の比を走行モードに適合することができる。したがって、適切な車両感覚(目標応答)の実現と良好な操舵反力の付与とを両立することができる。
また、このとき、転舵制御と反力制御とで、同一の可変ギヤ比マップを用いるようにすれば、保舵時や運転者がゆっくり操舵している場合(定常状態)の転舵角と操舵反力とのバランスを最適に保つことができる。
(2) The
As described above, in the steer control, the steady steer map (variable gear ratio map) is switched according to the travel mode and the steady steer control amount is calculated. Therefore, the ratio of the steer angle to the steering angle is adapted to the travel mode. Can do. Also in the reaction force control, the steady steering map (variable gear ratio map) is switched according to the traveling mode and the steady steering control amount is calculated, so that the ratio of the steering reaction force to the steering angle can be adapted to the traveling mode. . Therefore, it is possible to achieve both an appropriate vehicle feeling (target response) and good steering reaction force.
At this time, if the same variable gear ratio map is used for the steering control and the reaction force control, the steering angle and the steering angle when the driver is steering slowly (steady state) The balance with the steering reaction force can be kept optimal.
(3)転舵制御では、操舵角に応じた制御量である定常ステア制御量と操舵角速度に応じた制御量である微分ステア制御量とを加算した値に基づいて転舵輪の目標転舵角を設定する。このとき、車両の走行モードに対応した微分ステアマップを参照して微分ステア制御量を演算する。また、反力制御では、操舵角に応じた制御量である定常ステア制御量と操舵角速度に応じた制御量である微分ステア制御量とを加算した値に基づいて、ステアリングホイール1に付与する目標操舵反力を設定する。このとき、予め固定した微分ステアマップを参照して微分ステア制御量を演算する。
(3) In the turning control, the target turning angle of the steered wheels is based on a value obtained by adding a steady steering control amount that is a control amount corresponding to the steering angle and a differential steering control amount that is a control amount corresponding to the steering angular velocity. Set. At this time, the differential steer control amount is calculated with reference to the differential steer map corresponding to the travel mode of the vehicle. In the reaction force control, a target to be given to the
このように、転舵制御の目標転舵角と、反力制御の目標操舵反力を決める仮想目標転舵角とを、それぞれ別系統で生成するので、目標の転舵応答を得るための転舵制御側の調整が操舵反力の応答性に悪影響を与えるのを防止することができる。すなわち、操舵角速度に対する操舵反力の位相を不必要に変更して運転者に違和感を与えるのを防止することができる。したがって、適切な車両感覚(目標応答)の実現と良好な操舵反力の付与とを両立することができる。 In this way, the target turning angle for the turning control and the virtual target turning angle that determines the target steering reaction force for the reaction force control are generated in different systems, respectively. It is possible to prevent the adjustment on the rudder control side from adversely affecting the response of the steering reaction force. That is, it is possible to prevent the driver from feeling uncomfortable by changing the phase of the steering reaction force with respect to the steering angular velocity unnecessarily. Therefore, it is possible to achieve both an appropriate vehicle feeling (target response) and good steering reaction force.
(変形例)
(1)上記実施形態においては、運転者が走行モードの切り替えを指示したときに、当該走行モードに応じて可変ギヤ比マップや微分ステアマップを切替えるようにしているが、ステアリングホイール1がニュートラル位置にあるときにマップを切替えるようにしてもよい。すなわち、運転者がモード切替スイッチ31を操作して走行モードの切り替えを指示した場合、ステアリングホイール1がニュートラル位置にくるまでの間は、それまでの走行モードを継続し、ニュートラル位置となったタイミングでマップを切替えるようにする。これにより、マップの変更に伴いギヤ比が急に変更となることに起因してステアリング操作が不安定になるのを防止することができる。
(Modification)
(1) In the above embodiment, when the driver gives an instruction to switch the traveling mode, the variable gear ratio map and the differential steer map are switched according to the traveling mode, but the
(2)上記実施形態においては、操舵角速度に応じて微分ステア制御量を演算する場合について説明したが、定常ステア制御量演算部(19aa,20aa)で演算した目標転舵角(仮想目標転舵角)を微分した目標転舵角速度に応じて微分ステア制御量を演算することもできる。目標転舵角(仮想目標転舵角)は操舵角に基づいて演算するため、操舵角速度に代えて目標転舵角速度を用いても同等の結果が得られる。 (2) In the above embodiment, the case where the differential steering control amount is calculated according to the steering angular velocity has been described, but the target turning angle (virtual target turning) calculated by the steady steering control amount calculation unit (19aa, 20aa). The differential steer control amount can be calculated according to the target turning angular velocity obtained by differentiating the angle. Since the target turning angle (virtual target turning angle) is calculated based on the steering angle, the same result can be obtained even if the target turning angular velocity is used instead of the steering angular velocity.
1…ステアリングホイール、2…前輪(転舵輪)、3…舵取り機構、4…コラムシャフト、5…反力モータ、6…回転角センサ、7…操舵トルクセンサ、8…反力モータ角度センサ、9a,9b…転舵モータ、10a,10b…転舵モータ角度センサ、11…ラック、12a,12b…タイヤ横力センサ、13…ピニオンシャフト、14…第1コントローラ、15…第2コントローラ、16…第3コントローラ、17…バッテリ、18…通信線、19…転舵制御部、19a…目標転舵角生成部、19aa…定常ステア制御量演算部、19ab…操舵角速度演算部、19ac…微分ステア制御量演算部、19ad…加算部、19b…モータ駆動部、20…操舵反力制御部、20a…仮想目標転舵角生成部、20aa…定常ステア制御量演算部、20ab…操舵角速度演算部、20ac…微分ステア制御量演算部、20ad…加算部、20b…目標反力生成部、20c…モータ駆動部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記転舵制御部は、
前記ステアリングホイールの操舵角に応じた制御量である第一定常ステア制御量を演算する第一定常ステア制御量演算部と、
前記ステアリングホイールの操舵角速度に応じた制御量である第一微分ステア制御量を、車両の走行モードに対応した第一微分ステアマップを参照して演算する第一微分ステア制御量演算部と、
前記第一定常ステア制御量演算部で演算した第一定常ステア制御量と、前記第一微分ステア制御量演算部で演算した第一微分ステア制御量とを加算した値を前記目標転舵角として設定する目標転舵角設定部と、を備え、
前記操舵反力制御部は、
前記ステアリングホイールの操舵角に応じた制御量である第二定常ステア制御量を演算する第二定常ステア制御量演算部と、
前記ステアリングホイールの操舵角速度に応じた制御量である第二微分ステア制御量を、予め固定した第二微分ステアマップを参照して演算する第二微分ステア制御量演算部と、
前記第二定常ステア制御量演算部で演算した第二定常ステア制御量と、前記第二微分ステア制御量演算部で演算した第二微分ステア制御量とを加算した値を仮想目標転舵角として設定し、当該仮想目標転舵角に基づいて前記目標操舵反力を設定する操舵反力設定部と、を備えることを特徴とする車両用操舵制御装置。 A steering wheel and a steered wheel are mechanically separated, a steered control unit that steers the steered wheel to a target steered angle according to a steering state of the steering wheel, and a target steering reaction according to the steered state. In a vehicle steering control device comprising: a steering reaction force control unit that applies force to the steering wheel;
The steering control unit
A first steady steering control amount calculation unit that calculates a first steady steering control amount that is a control amount according to a steering angle of the steering wheel;
A first differential steer control amount calculation unit that calculates a first differential steer control amount that is a control amount according to a steering angular velocity of the steering wheel with reference to a first differential steer map corresponding to a travel mode of the vehicle;
A value obtained by adding the first steady steering control amount calculated by the first steady steering control amount calculation unit and the first differential steering control amount calculated by the first differential steering control amount calculation unit is the target turning A target turning angle setting unit that is set as an angle,
The steering reaction force control unit
A second steady steering control amount calculation unit that calculates a second steady steering control amount that is a control amount according to a steering angle of the steering wheel;
A second differential steer control amount calculation unit that calculates a second differential steer control amount that is a control amount according to the steering angular velocity of the steering wheel with reference to a second differential steer map fixed in advance;
A value obtained by adding the second steady steering control amount calculated by the second steady steering control amount calculation unit and the second differential steering control amount calculated by the second differential steering control amount calculation unit is used as a virtual target turning angle. And a steering reaction force setting unit configured to set the target steering reaction force based on the virtual target turning angle.
前記第二定常ステア制御量演算部は、前記走行モードに対応した第二定常ステアマップを参照して前記第二定常ステア制御量を演算することを特徴とする請求項1に記載の車両用操舵制御装置。 The first steady steering control amount calculation unit calculates the first steady steering control amount with reference to a first steady steering map corresponding to the travel mode,
2. The vehicle steering according to claim 1, wherein the second steady steering control amount calculation unit calculates the second steady steering control amount with reference to a second steady steering map corresponding to the travel mode. Control device.
前記ステアリングホイールの操舵角に応じた制御量である第一定常ステア制御量と前記ステアリングホイールの操舵角速度に応じた制御量である第一微分ステア制御量とを加算した値を前記目標転舵角として設定するに際し、車両の走行モードに対応した第一微分ステアマップを参照して前記第一微分ステア制御量を演算すると共に、
前記操舵角に応じた制御量である第二定常ステア制御量と前記操舵角速度に応じた制御量である第二微分ステア制御量とを加算した値に基づいて前記目標操舵反力を設定するに際し、予め固定した第二微分ステアマップを参照して前記第二微分ステア制御量を演算することを特徴とする車両用操舵制御方法。 A steering wheel and a steered wheel are mechanically separated, and the steered wheel is steered to a target steered angle according to a steering state of the steering wheel, and a target steering reaction force is controlled according to the steering state. In the vehicle steering control method applied to the wheel,
A value obtained by adding a first steady steering control amount that is a control amount corresponding to the steering angle of the steering wheel and a first differential steering control amount that is a control amount corresponding to the steering angular velocity of the steering wheel is the target steering. When setting as a corner, referring to the first differential steer map corresponding to the driving mode of the vehicle to calculate the first differential steer control amount,
When setting the target steering reaction force based on a value obtained by adding a second steady steering control amount that is a control amount corresponding to the steering angle and a second differential steering control amount that is a control amount corresponding to the steering angular velocity. A vehicle steering control method, wherein the second differential steer control amount is calculated with reference to a second differential steer map fixed in advance.
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