JP7095271B2 - Vehicle steering control method and control device - Google Patents
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Description
本開示は、タイヤを転舵する転舵アクチュエータを備える車両のステアリング制御方法及び制御装置に関する。 The present disclosure relates to a steering control method and a control device for a vehicle including a steering actuator for steering a tire.
従来、操舵ハンドルの操作とこの操作に応じてヨーレイトとの関係を表していて予め設定された目標伝達特性を実現する目標横加速度を演算する。この目標横加速度と実横加速度を用いた制御（フィードフォワード制御＋フィードバック制御）により目標転舵角を演算する車両の操舵装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, the target lateral acceleration that expresses the relationship between the operation of the steering wheel and the yaw rate according to this operation and realizes the preset target transmission characteristic is calculated. A vehicle steering device that calculates a target steering angle by control using the target lateral acceleration and the actual lateral acceleration (feedforward control + feedback control) is known (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来装置は、ハンドル角を入力する横Ｇコントローラに対して実横加速度をフィードバックし、横Ｇコントローラにより演算された目標転舵角（転舵指令角）に基づき、転舵角サーボ及び転舵アクチュエータを経由してタイヤを転舵する構成である。このため、実横加速度の発生に対するタイヤ転舵に応答遅れが発生するし、角度の次元による転舵角制御となり、直接、横Ｇ(力)を打ち消すことができない。この結果、横風などの早い外乱入力時に車両に発生する横揺れが低減できず、乗り心地が悪化する、という問題がある。 However, the conventional device feeds back the actual lateral acceleration to the lateral G controller that inputs the steering wheel angle, and based on the target steering angle (steering command angle) calculated by the lateral G controller, the steering angle servo and the steering are turned. The structure is such that the tire is steered via the rudder actuator. For this reason, a response delay occurs in the tire steering with respect to the generation of the actual lateral acceleration, the steering angle is controlled according to the dimension of the angle, and the lateral G (force) cannot be directly canceled. As a result, there is a problem that the rolling motion generated in the vehicle at the time of a fast disturbance input such as a crosswind cannot be reduced and the riding comfort is deteriorated.
本開示は、上記問題に着目してなされたもので、ドライバ操作による車両挙動への影響を抑えつつ、外乱入力時に車両に発生する横揺れを低減することを目的とする。 The present disclosure has been made by paying attention to the above problem, and an object of the present invention is to reduce the rolling motion generated in the vehicle at the time of disturbance input while suppressing the influence of the driver operation on the vehicle behavior.
上記目的を達成するため、本開示は、タイヤを転舵する転舵アクチュエータを備える。
この車両のステアリング制御方法において、車両に発生する横加速度を検出する。
横加速度センサ値のうち周波数が所定周波数以上の高周波成分を外乱横加速度成分として抽出する。
外乱横加速度成分を抽出すると、外乱横加速度成分を打ち消す方向にタイヤへ転舵力を加える転舵力制御により転舵アクチュエータを駆動する。
ドライバによるハンドル操作の有無を判定する。
ハンドル操作有りと判定された場合は、所定周波数を、ドライバのハンドル操作による低周波数成分を横加速度センサ値から分離し、早い外乱入力により車両に発生する横加速度の高周波数成分を、外乱横加速度成分として横加速度センサ値から抽出する第１閾値に設定する。
ハンドル操作無しと判定された場合は、所定周波数を第１閾値に比べて低周波数側の第２閾値に設定する。
In order to achieve the above object, the present disclosure includes a steering actuator for steering a tire.
In this vehicle steering control method, the lateral acceleration generated in the vehicle is detected.
Of the lateral acceleration sensor values, high frequency components whose frequency is equal to or higher than a predetermined frequency are extracted as disturbance lateral acceleration components.
When the disturbance lateral acceleration component is extracted, the steering actuator is driven by the steering force control that applies the steering force to the tire in the direction of canceling the disturbance lateral acceleration component.
Determines if the driver operates the steering wheel.
When it is determined that there is a handle operation, the predetermined frequency is separated from the low frequency component due to the driver's handle operation from the lateral acceleration sensor value, and the high frequency component of the lateral acceleration generated in the vehicle due to the fast disturbance input is separated from the disturbance lateral acceleration. It is set to the first threshold value extracted from the lateral acceleration sensor value as a component.
When it is determined that there is no steering wheel operation, the predetermined frequency is set to the second threshold value on the lower frequency side with respect to the first threshold value.
上記のように、外乱横加速度成分として抽出された高周波成分を、直接に転舵アクチュエータへフィードバックする転舵力制御を採用したことで、ドライバ操作による車両挙動への影響を抑えつつ、外乱入力時に車両に発生する横揺れを低減することができる。加えて、ドライバによるハンドル操作を阻害しないハンドル操作無しのとき、遅い外乱入力から早い外乱入力までの広い周波数範囲の外乱入力に対して横揺れによる車両挙動を抑え、さらに乗り心地を向上させることができる。 As described above, by adopting the steering force control that feeds back the high frequency component extracted as the disturbance lateral acceleration component directly to the steering actuator, the influence on the vehicle behavior due to the driver operation is suppressed, and at the time of disturbance input. It is possible to reduce the rolling motion that occurs in the vehicle. In addition, when there is no steering wheel operation that does not interfere with the steering wheel operation by the driver, it is possible to suppress vehicle behavior due to rolling for a wide frequency range of disturbance input from slow disturbance input to early disturbance input, and further improve riding comfort. can.
以下、本開示による車両のステアリング制御方法及び制御装置を実現する最良の実施形態を、図面に示す実施例１～実施例３に基づいて説明する。 Hereinafter, the best embodiment for realizing the vehicle steering control method and the control device according to the present disclosure will be described with reference to Examples 1 to 3 shown in the drawings.
まず、構成を説明する。
実施例１におけるステアリング制御方法及び制御装置は、ハンドル操作系とタイヤ転舵系とが機械的に分離可能とされ、タイヤ転舵系に転舵アクチュエータを備えるステアリング・バイ・ワイヤ方式（ＳＢＷ方式）のシステムを装備する車両に適用したものである。以下、実施例１の構成を、「全体システム構成」、「転舵コントローラの詳細構成」に分けて説明する。
First, the configuration will be described.
The steering control method and control device according to the first embodiment are a steering-by-wire system (SBW system) in which the steering wheel operation system and the tire steering system are mechanically separable, and the tire steering system is provided with a steering actuator. It is applied to vehicles equipped with the system of. Hereinafter, the configuration of the first embodiment will be described separately by dividing it into an “overall system configuration” and a “detailed configuration of the steering controller”.
［全体システム構成］
図１は、実施例１のステアリング制御方法及び制御装置が適用されたステアリング・バイ・ワイヤ方式による前輪ステアリングシステムを示す。以下、図１に基づいて全体システム構成を説明する。
[Overall system configuration]
FIG. 1 shows a front wheel steering system by a steering-by-wire system to which the steering control method and the control device of the first embodiment are applied. Hereinafter, the overall system configuration will be described with reference to FIG.
前輪ステアリングシステムのステアリング系は、図１に示すように、ハンドル操作系とタイヤ転舵系とがステアリングクラッチ１により機械的に分離可能とされる。このステアリングクラッチ１は、第１ステアリングシャフト５の下端部と、第２ステアリングシャフト６の上端部と、の間の位置に介装された電磁クラッチである。反力コントローラ２１からの通電により解放され、ハンドル操作系側の第１ステアリングシャフト５とタイヤ転舵系側の第２ステアリングシャフト６とが切り離される。反力コントローラ２１からの通電を遮断すると、ハンドル操作系側の第１ステアリングシャフト５とタイヤ転舵系側の第２ステアリングシャフト６とが締結される。
As shown in FIG. 1, in the steering system of the front wheel steering system, the steering wheel operation system and the tire steering system can be mechanically separated by the steering clutch 1. The steering clutch 1 is an electromagnetic clutch interposed at a position between the lower end portion of the first steering shaft 5 and the upper end portion of the
ハンドル操作系は、ステアリングクラッチ１が解放されるＳＢＷ制御時に切り離され、タイヤ転舵系と独立して動作する。ハンドル操作系には、ステアリングホイール２と、コラムシャフト３と、反力モータ４と、第１ステアリングシャフト５と、を有する。
The steering wheel operation system is disconnected at the time of SBW control when the steering clutch 1 is released, and operates independently of the tire steering system. The steering wheel operation system includes a
ステアリングホイール２は、コラムシャフト３の上端部に結合固定され、ドライバによるハンドル操作力をコラムシャフト３に入力する。
The
反力モータ４は、コラムシャフト３の下端部に設けられ、ステアリングホイール２を握ってハンドル操作するドライバに対し、路面からの転舵反力に相当する反力トルクを与える。
The
タイヤ転舵系は、ステアリングクラッチ１の解放されるＳＢＷ制御時に切り離され、ハンドル操作系と独立して動作する。タイヤ転舵系には、第２ステアリングシャフト６と、転舵アクチュエータ７と、ピニオンシャフト８と、ステアリングギアユニット９と、タイロッド１０Ｒ，１０Ｌと、ナックルアーム１１Ｒ，１１Ｌと、前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌと、を備えている。
The tire steering system is disconnected at the time of SBW control when the steering clutch 1 is released, and operates independently of the steering wheel operation system. The tire steering system includes a
転舵アクチュエータ７は、電動モータによる転舵モータであり、転舵コントローラ２２からの指令電圧により発生したモータトルクを減速ギアで増大してピニオンシャフト８に伝える。ここで、減速ギアは、例えば、モータ軸に設けられたピニオンと、ピニオンシャフト８に設けられたウォームギアにより構成される。なお、転舵アクチュエータ７には、ピニオン角度センサ３２と、モータ電流センサ３３とが設けられる。
The
ピニオンシャフト８は、転舵アクチュエータ７の減速ギアに連結され、ステアリングギアユニット９に転舵力を入力する。このピニオンシャフト８の途中位置には、ピニオントルクを検出するトルクセンサ３４が設けられる。ここで、トルクセンサ３４は、トーションバーの両端部における角度を検出し、両角度差（＝捩れ角度）によりピニオンシャフト８に作用するトルクを検出する。トーションバーの直径は、トルク入力により検出可能な捩れ角度が発生するように、ピニオンシャフト８のシャフト径より小径に形成される。
The
ステアリングギアユニット９は、ピニオンシャフト８と、ラックギアシャフト１３と、ギアハウジング１４と、を有して構成され、ピニオンシャフト８の回転運動をラックギアシャフト１３の直線運動に変換する。ラックギアシャフト１３の両端部には、それぞれ左右のタイロッド１０Ｒ，１０Ｌが連結される。
The
ナックルアーム１１Ｒ，１１Ｌは、左右の前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌが装着されるタイヤホイールの中心軸位置に設けられ、アーム端部の位置に左右のタイロッド１０Ｒ，１０Ｌに連結される。即ち、ラックギアシャフト１３が車幅方向の左方向に直線運動すると、左右の前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌが左旋回方向に転舵する。一方、ラックギアシャフト１３が車幅方向の右方向に直線運動すると、左右の前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌが右旋回方向に転舵する。
The
前輪ステアリングシステムの制御系は、図１に示すように、ＳＢＷコントロールモジュール２０を備えている。ＳＢＷコントロールモジュール２０は、ステアリングクラッチ１の締結/解放制御と反力モータ４の駆動制御を行う反力コントローラ２１と、転舵アクチュエータ７の駆動制御を行う転舵コントローラ２２と、を有する。反力コントローラ２１と転舵コントローラ２２は、情報交換可能な通信線２３により接続されている。
As shown in FIG. 1, the control system of the front wheel steering system includes an
反力コントローラ２１は、ステアリングホイール２の角度を検出するハンドル角センサ３０、反力モータ４のモータ出力を検出するモータ出力センサ３１等からの検出情報に加え、通信線を介して他のコントローラから取り込まれる情報を入力する。そして、入力情報に基づく制御機能として、ＳＢＷ制御時に反力モータ４によりステアリングホイール２に対し操舵反力を与える操舵反力制御機能と、ステアリングクラッチ１の締結/解放を制御するクラッチ制御機能と、を有する。
In addition to the detection information from the steering
ここで、「操舵反力制御機能」とは、ステアリングクラッチ１が解放状態のＳＢＷ制御時、ハンドル角、転舵アクチュエータ７のモータ角度及びモータ電流、車速に基づいて、タイヤ反力相当の操舵反力を演算し、反力モータ４を駆動する機能をいう。
Here, the "steering reaction force control function" is a steering reaction equivalent to the tire reaction force based on the steering wheel angle, the motor angle and motor current of the
「クラッチ制御機能」とは、システム作動時、且つ、キースイッチON時に、ステアリングクラッチ１を解放する。キースイッチOFF時、又は、システム異常によるマニュアルモード時、又は、EPSモード時、又は、保護モード時に、ステアリングクラッチ１を締結する機能をいう。 The "clutch control function" is to release the steering clutch 1 when the system is activated and the key switch is turned on. A function of engaging the steering clutch 1 when the key switch is OFF, in manual mode due to a system abnormality, in EPS mode, or in protection mode.
なお、ステアリングクラッチ１が締結されるEPSモード時には、転舵アクチュエータ７をアシストモータとして用いる。即ち、トルクセンサ３４からのピニオントルクに応じたアシスト力指令により転舵アクチュエータ７を駆動し、ドライバによるハンドル操作力にアシスト力を加える。
In the EPS mode in which the steering clutch 1 is engaged, the
転舵コントローラ２２は、転舵アクチュエータ７のピニオン角度センサ３２及びモータ電流センサ３３、ピニオントルクを検出するトルクセンサ３４、車体の横Ｇ及びヨーレイトを検出する横Ｇセンサ３５及びヨーレイトセンサ３６等からの検出情報を入力する。そして、入力情報に基づく制御機能として、転舵指令舵角を演算する転舵指令舵角演算機能と、実転舵角を転舵指令舵角に一致させる転舵角サーボ制御機能と、転舵アクチュエータ７への実電流を指令電流に一致させる転舵電流サーボ制御機能と、を有する。
The steering
ここで、「転舵指令舵角演算機能」とは、ＳＢＷ制御時、そのときのハンドル角と目標ステアリングギア比に基づいて転舵指令舵角を演算する機能をいう。なお、「転舵指令舵角演算機能」については、反力コントローラ２１により実行し、演算結果を転舵コントローラ２２にて受け取るようにしても良い。また、ドライバによるハンドル操作の負担を軽減させる運転支援車両であって、運転支援走行中、シャシコントロールモジュール２４から補正転舵角が入力されると、補正転舵角を加えて転舵指令舵角を演算する。さらに、ドライバによるハンドル手放し操作が可能である自動運転車両であって、自動運転走行中、シャシコントロールモジュール２４から目標転舵角が入力されると、目標転舵角を転舵指令舵角とする。
Here, the "steering command steering angle calculation function" refers to a function of calculating the steering command steering angle based on the steering wheel angle and the target steering gear ratio at that time during SBW control. The "steering command steering angle calculation function" may be executed by the
「転舵角サーボ制御機能」とは、転舵指令舵角と実転舵角の差分を演算し、転舵角差分に応じた転舵アクチュエータ７への転舵指令電流を演算する機能をいう。「転舵電流サーボ制御機能」とは、転舵指令電流と実電流の差分（指令電流）を演算し、電流差分に応じた転舵アクチュエータ７への指令電圧を演算する機能をいう。なお、「転舵角サーボ制御機能」の出力側に、横風や路面凹凸等による早い外乱入力時、横Ｇセンサ値に応じた転舵力を前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌに加えることで、外乱入力による車両の横揺れを抑える車両挙動抑制機能を追加している。
The "steering angle servo control function" is a function that calculates the difference between the steering command steering angle and the actual steering angle, and calculates the steering command current to the
［転舵コントローラの詳細構成］
図２は、実施例１のステアリング制御方法及び制御装置が適用された転舵コントローラ２２の詳細構成を示す。以下、図２に基づいて転舵コントローラ２２の詳細構成を説明する。
[Detailed configuration of steering controller]
FIG. 2 shows a detailed configuration of the
転舵コントローラ２２は、図２に示すように、ピニオン角換算部２２ａと、第１減算器２２ｂと、転舵角サーボ２２ｃと、加算器２２ｄと、第２減算器２２ｅと、転舵電流サーボ２２ｆと、フィルタ２２ｇと、キャンセル電流変換部２２ｈと、を備えている。
As shown in FIG. 2, the steering
ピニオン角換算部２２ａは、転舵アクチュエータ７のピニオン角度センサ３２からのピニオン角度を入力する。そして、ピニオン角度とそのときの目標ステアリングギア比に基づいてハンドル角換算値を演算し、第１減算器２２ｂへ出力する。
The pinion
第１減算器２２ｂは、ハンドル角センサ３０からの実ハンドル角を入力する。そして、実ハンドル角とピニオン角換算部２２ａからのハンドル角換算値のハンドル角差分値を転舵角サーボ２２ｃへ出力する。
The
転舵角サーボ２２ｃは、第１減算器２２ｂからのハンドル角差分値を入力する。そして、ハンドル角差分値とそのときの目標ステアリングギア比に基づいて、ハンドル角差分値の変化に素早く追従するサーボ転舵角を転舵電流に変換し、加算器２２ｄへ出力する。
The
加算器２２ｄは、転舵角サーボ２２ｃからの転舵電流と、キャンセル電流変換部２２ｈからのキャンセル電流とを入力する。そして、転舵電流とキャンセル電流との合計電流を減算器２２ｅへ出力する。
The
減算器２２ｅは、加算器４３からの合計電流と、転舵アクチュエータ７に設けられたモータ電流センサ３３からのモータ電流とを入力する。そして、合計電流からモータ電流を差し引いた差分を指令電流とし、転舵電流サーボ２２ｆへ出力する。
The
転舵電流サーボ２２ｆは、減算器２２ｅからの指令電流を入力する。そして、入力される指令電流の変化に素早く追従するサーボ電流を指令電圧に変換し、転舵アクチュエータ７に出力する。
The steering
フィルタ２２ｇは、高周波数成分のみを通すハイパスフィルタであり、車両に設けられた横Ｇセンサ３５からの横Ｇセンサ値を入力する。そして、入力される横Ｇセンサ値のうち周波数が第１閾値以上の高周波成分を外乱横Ｇ成分として抽出し、キャンセル電流変換部２２ｈへ出力する。
The
ここで、「第１閾値」は、ドライバのハンドル操作により車両に発生する横Ｇの低周波数成分を分離し、早い外乱入力により車両に発生する横Ｇの高周波数成分を、外乱横Ｇ成分として横加速度センサ値から抽出する値に設定する。即ち、ハンドル操作⇒タイヤ転舵⇒タイヤ横力発生⇒横Ｇ発生による応答性は、車両特性により3Hz以下である（普通の車両は1～2Hzがピーク）。一方、外乱（横風や路面凸凹等）により発生する横Ｇのうち、乗り心地を悪化させる振動周波数成分は10Hz以上である。よって、フィルタ閾値の第１閾値は、ハンドル操作による横Ｇの発生を阻害せずに、乗り心地を悪化させる周波数成分を抽出する周波数（例えば、10Hz程度）に設定される。 Here, the "first threshold" separates the low frequency component of the lateral G generated in the vehicle by the driver's handle operation, and sets the high frequency component of the lateral G generated in the vehicle by the early disturbance input as the disturbance lateral G component. Set to the value extracted from the lateral acceleration sensor value. That is, the responsiveness due to steering wheel operation ⇒ tire steering ⇒ tire lateral force generation ⇒ lateral G generation is 3 Hz or less depending on the vehicle characteristics (1 to 2 Hz peaks in ordinary vehicles). On the other hand, among the lateral G generated by the disturbance (crosswind, road surface unevenness, etc.), the vibration frequency component that deteriorates the riding comfort is 10 Hz or more. Therefore, the first threshold value of the filter threshold value is set to a frequency (for example, about 10 Hz) for extracting a frequency component that deteriorates the riding comfort without inhibiting the generation of lateral G by the steering wheel operation.
キャンセル電流変換部２２ｈは、フィルタ２２ｇからの外乱横Ｇ成分を入力する。そして、外乱横Ｇ成分を打ち消す方向に前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌへ加える外乱キャンセル力（＝転舵力）を、転舵アクチュエータ７へのキャンセル電流に変換し、加算器２２ｄへ出力する。
The cancel
ここで、外乱キャンセル力は、Ｆ（力）＝ｍ（質量）×α（加速度）の関係を用い、外乱横Ｇ成分に所定の係数（質量換算係数）を掛け合わせ、外乱横Ｇ成分を外乱による車両作用させる転舵力のプロファイル波形に変換する。つまり、外乱キャンセル力は、転舵アクチュエータ７から前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌへ加える転舵力（タイヤを押す力）の反作用（車両を押す力）により実現されるため、外乱による横Ｇセンサ値と同じ方向に作用させる力になる。
Here, the disturbance canceling force uses the relationship of F (force) = m (mass) × α (acceleration), multiplies the disturbance lateral G component by a predetermined coefficient (mass conversion coefficient), and disturbs the disturbance lateral G component. It is converted into a profile waveform of the steering force that causes the vehicle to act. That is, the disturbance canceling force is realized by the reaction (force pushing the vehicle) of the steering force (force pushing the tire) applied from the
次に、作用を説明する。
実施例１の作用を、「比較例でのステアリング制御作用」、「実施例１でのステアリング制御作用」、「転舵アクティブマスダンパーによる横揺れ低減作用」、「転舵時ステアリング制御作用と外乱入力時ステアリング制御作用」に分けて説明する。
Next, the action will be described.
The actions of Example 1 are "steering control action in Comparative Example", "steering control action in Example 1,""rolling reduction action by steering active mass damper", "steering control action and disturbance during steering". The explanation will be divided into "steering control action at the time of input".
［比較例でのステアリング制御作用］
比較例での転舵アクチュエータを制御するステアリング制御系は、図３に示すように、ステアリングホイールと、横Ｇコントローラと、転舵角サーボと、転舵アクチュエータと、タイヤと、車両と、を有するものとする。
[Steering control action in comparative example]
As shown in FIG. 3, the steering control system that controls the steering actuator in the comparative example includes a steering wheel, a lateral G controller, a steering angle servo, a steering actuator, a tire, and a vehicle. It shall be.
この比較例では、横Ｇコントローラに、ドライバ操作によるハンドル角と横加速度センサによる実横Ｇが入力される。そして、横Ｇコントローラにおいて、ドライバ操作によるハンドル角に基づいて予め設定された目標伝達特性を実現する目標横Ｇが作成され、目標横Ｇと実横Ｇの差により転舵指令角が作成される。転舵角サーボにおいて、横Ｇコントローラからの転舵指令角と実転舵角を入力し、実転舵角が転舵指令角に追従するように転舵アクチュエータに転舵角指令を出力する。 In this comparative example, the handle angle by the driver operation and the actual lateral G by the lateral acceleration sensor are input to the lateral G controller. Then, in the lateral G controller, a target lateral G that realizes a preset target transmission characteristic based on the handle angle by the driver operation is created, and a steering command angle is created by the difference between the target lateral G and the actual lateral G. .. In the steering angle servo, the steering command angle and the actual steering angle from the lateral G controller are input, and the steering angle command is output to the steering actuator so that the actual steering angle follows the steering command angle.
しかし、比較例のように、車両に発生する実横Ｇを、横Ｇコントローラに対してフィードバックする転舵角制御を行うと、下記に列挙する課題が生じる。
(a) ハンドル角による目標横Ｇの演算と、目標横Ｇと実横Ｇによる転舵指令角の演算を実行した後、転舵アクチュエータの駆動を行うため、演算の遅れが発生する。
(b) 横Ｇコントローラを用いた転舵角制御にすると、角度（転舵角）の次元となり、直接、力の次元である横Ｇを打ち消すことができない。即ち、転舵アクチュエータは力を発生する。横Ｇも加速度αなので、力の次元（Ｆ＝ｍ×α）である。
However, when the steering angle control is performed in which the actual lateral G generated in the vehicle is fed back to the lateral G controller as in the comparative example, the problems listed below occur.
(a) Since the steering actuator is driven after the calculation of the target lateral G by the steering wheel angle and the calculation of the steering command angle by the target lateral G and the actual lateral G are executed, a delay in the calculation occurs.
(b) When the steering angle is controlled using the lateral G controller, the dimension of the angle (turning angle) is obtained, and the lateral G, which is the dimension of force, cannot be directly canceled. That is, the steering actuator generates a force. Since the lateral G is also the acceleration α, it is the dimension of force (F = m × α).
この結果、外乱による車両挙動の抑制を素早くできず、乗り心地が良くない。特に、横風などの早い外乱に対して車両（車体）の横揺れを低減することができないため、乗り心地が悪化する。 As a result, it is not possible to quickly suppress the vehicle behavior due to disturbance, and the ride quality is not good. In particular, the ride quality deteriorates because the rolling motion of the vehicle (vehicle body) cannot be reduced against a rapid disturbance such as a crosswind.
［実施例１でのステアリング制御作用］
上記比較例の課題に対し、実施例１での転舵アクチュエータ７を制御するステアリング制御系は、図４に示す基本制御構成を有するものになる。つまり、ステアリングホイール２と、転舵角サーボ２２ｃと、転舵アクチュエータ７と、フィルタ２２ｇと、タイヤ１２Ｒ，１２Ｌと、車両と、横加速度センサ３５と、を有する。
[Steering control action in Example 1]
In response to the problem of the comparative example, the steering control system for controlling the
この実施例１では、横加速度センサ３５により検出された実横Ｇが転舵アクチュエータ７に直接入力される。よって、下記に列挙するように、比較例の課題が解消される。
(A) 実横Ｇを転舵アクチュエータ７に直接入力するため、演算の遅れが発生しない。
(B) 転舵アクチュエータ７に直接入力される横Ｇは力の次元であり、転舵力制御になるため、直接、横Ｇセンサ値の全周波数域で横Ｇ(力)を打ち消すことができる。
In the first embodiment, the actual lateral G detected by the
(A) Since the actual lateral G is directly input to the
(B) Since the lateral G directly input to the
このように、転舵アクチュエータ７に直接、実横Ｇをフィードバックすることで、応答遅れなく、外乱による車両挙動の抑制を素早くできる。それにより、車両の横揺れ（乗り心地）が向上する。ただし、全周波数域の実横Ｇ成分を転舵アクチュエータ７に直接入力する構成とすると、クリアすべき下記の課題がある。
In this way, by feeding back the actual lateral G directly to the
ドライバのハンドル操作による車両の動きなのか、外乱（横風等）による車両の動きなのかは車両挙動（横Ｇ等）からは判別できない。よって、全周波数域の実横Ｇ成分を転舵アクチュエータ７に直接入力する構成とすると、ドライバのハンドル操作による車両の動きを阻害してしまうことになる。
Whether the movement of the vehicle is due to the driver's steering wheel operation or the movement of the vehicle due to a disturbance (crosswind, etc.) cannot be determined from the vehicle behavior (crosswind, etc.). Therefore, if the actual lateral G component in the entire frequency range is directly input to the
そこで、全周波数域の実横Ｇ成分のうち、フィルタ２２ｇを介して高周波数成分のみを転舵アクチュエータ７に直接入力する構成を採用した。このフィルタ２２ｇは、ドライバのハンドル操作による周波数成分か外乱による周波数成分かを判別し、かつ、ドライバのハンドル操作による車両の動きを分離し、その動きを打ち消すような信号を反映しない機能を有する。また、外乱による車両の動きを認識してその信号を通すことで、外乱を素早く打ち消す機能を有する。
Therefore, we adopted a configuration in which only the high frequency component of the actual lateral G component in the entire frequency range is directly input to the
この結果、ドライバのハンドル操作による車両の動きに全く悪影響を与えず、早い外乱が入力したとき、車両に発生する横揺れ挙動を低減できる。 As a result, the movement of the vehicle due to the steering wheel operation of the driver is not adversely affected at all, and the rolling behavior generated in the vehicle when a fast disturbance is input can be reduced.
［転舵アクティブマスダンパーによる横揺れ低減作用］
先ず、図５に示すように、外乱（横風、路面荒れ等）により車体が車幅方向に揺らされると、車両の乗員にとって乗り心地が悪くなる。よって、走行中に外乱が入力したときの乗り心地を向上することが要求されている。この要求に対し、現状における揺れ低減方策を眺めると、車両上下方向の揺れ低減方策としては、エアーサスペンションや電制ショックアブソーバや駆動力増減制御等が提案されている。しかし、走行中に外乱が入力したとき、車幅方向の揺れを有効に低減して乗り心地を向上する方策については、有効な方策が提案されていないのが実情である。
[Rolling reduction effect by steering active mass damper]
First, as shown in FIG. 5, when the vehicle body is shaken in the vehicle width direction due to disturbance (crosswind, rough road surface, etc.), the ride quality becomes uncomfortable for the occupants of the vehicle. Therefore, it is required to improve the riding comfort when a disturbance is input during traveling. Looking at the current measures to reduce shaking in response to this demand, air suspensions, electronically controlled shock absorbers, driving force increase / decrease control, and the like have been proposed as measures to reduce shaking in the vertical direction of the vehicle. However, the actual situation is that no effective measure has been proposed as a measure for effectively reducing the shaking in the vehicle width direction and improving the riding comfort when a disturbance is input while driving.
そこで、本発明者は、転舵アクチュエータを有するステアリング系に、アクティブマスダンパー（Active Mass Damper：ＡＭＤ）の考え方を適用する点に着目した。そして、車体の横揺れ低減方策として、転舵力制御によるアクティブマスダンパーによる方策（以下、“転舵アクティブマスダンパー”と呼ぶ。）を採用した。以下、“転舵アクティブマスダンパー”による横揺れ低減作用を、図６～図８に基づいて説明する。 Therefore, the present inventor has focused on applying the concept of an Active Mass Damper (AMD) to a steering system having a steering actuator. Then, as a measure for reducing the rolling of the vehicle body, a measure using an active mass damper by controlling the steering force (hereinafter referred to as "steering active mass damper") was adopted. Hereinafter, the rolling reduction effect of the “steering active mass damper” will be described with reference to FIGS. 6 to 8.
“転舵アクティブマスダンパー”は、車体の横揺れに対して転舵アクチュエータを転舵力発生器として作用させることで車体の横揺れそのものを低減でき、かつ、アクティブ制御により力の大きさや周波数帯域を自由に設定できるメリットを有する。なお、振動を抑制するマスダンパーとして“動的吸振器”が知られているが、この“動的吸振器”は、特定の共振周波数域でのみ振動を抑制するものであり、しかも、発生している振動量を低減するものではない点で“転舵アクティブマスダンパー”とは相違する。 The "steering active mass damper" can reduce the rolling of the vehicle body itself by acting the steering actuator as a steering force generator against the rolling of the vehicle body, and the magnitude and frequency band of the force by active control. Has the merit of being able to set freely. A "dynamic vibration absorber" is known as a mass damper that suppresses vibration, but this "dynamic vibration absorber" suppresses vibration only in a specific resonance frequency range, and it is generated. It differs from the "steering active mass damper" in that it does not reduce the amount of vibration.
即ち、車体とタイヤの振動モデルは、図６に示すように、タイヤと路面、及び、タイヤと車体は、それぞれバネと減衰器により連結されたものとなる。この振動モデルのタイヤに転舵力発生器である“転舵アクティブマスダンパー（ＡＭＤ）”を追加すると、タイヤに加える転舵力の反作用により車体を押す力が発生し、車体を押す力が車体の横揺れ力を打ち消す力となり、車体の横揺れ力を低減する。なお、実施例１でのＡＭＤは、横Ｇを検出する横Ｇセンサ３５と、センサの出力を受けアクチュエータを駆動させるドライバ（転舵コントローラ２２）と、力を発生させる転舵アクチュエータ７と、その力を受ける質量（前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌ）から構成される。
That is, in the vibration model of the vehicle body and the tire, as shown in FIG. 6, the tire and the road surface, and the tire and the vehicle body are connected by a spring and an attenuator, respectively. When a steering force generator "steering active mass damper (AMD)" is added to the tire of this vibration model, a force that pushes the vehicle body is generated by the reaction of the steering force applied to the tire, and the force that pushes the vehicle body is the vehicle body. It becomes a force that cancels the rolling force of the vehicle body and reduces the rolling force of the vehicle body. The AMD in the first embodiment includes a
よって、“転舵アクティブマスダンパー（ＡＭＤ）”による車体の横揺れの大きさ（作用反作用による横Ｇ/転舵力）の周波数特性は、図７に示すように、ＡＭＤがオフのときは実線特性となるが、ＡＭＤがオンになると点線特性まで車体の横揺れが低下する。しかも、車体の横揺れ低下周波数域は、遅い周波数域から早い周波数域までの全域になる。この車体の横揺れ低下作用により、上記(B)の「転舵力制御になるため、直接、横Ｇセンサ値の全周波数域で横Ｇ(力)を打ち消すことができる。」ということが裏付けられる。 Therefore, the frequency characteristics of the magnitude of rolling of the vehicle body (lateral G / steering force due to action and reaction) due to the "steering active mass damper (AMD)" are solid lines when AMD is off, as shown in FIG. Although it is a characteristic, when AMD is turned on, the rolling of the vehicle body is reduced to the dotted line characteristic. Moreover, the rolling reduction frequency range of the vehicle body covers the entire range from the slow frequency range to the fast frequency range. This rolling reduction action of the vehicle body supports the above-mentioned (B), "Because the steering force is controlled, the lateral G (force) can be directly canceled in the entire frequency range of the lateral G sensor value." Be done.
一方、ドライバのハンドル操作によりタイヤを転舵して旋回走行すると、図６に示すように、タイヤに加えられる転舵角によりタイヤと路面との間で発生する転舵抵抗力が、タイヤ及びサスペンションを介して車体に伝達される。つまり、車体の横揺れの大きさは、車体に作用する遠心力と転舵角制御による転舵抵抗力とによって決まる。 On the other hand, when the tire is steered and turned by operating the steering wheel of the driver, as shown in FIG. 6, the steering resistance force generated between the tire and the road surface due to the steering angle applied to the tire is generated by the tire and the suspension. It is transmitted to the car body via. That is, the magnitude of the rolling of the vehicle body is determined by the centrifugal force acting on the vehicle body and the steering resistance force by controlling the steering angle.
よって、車体の横揺れの大きさ（遠心力による横Ｇ/転舵角）の周波数特性は、図８に示す実線特性となり、ドライバのハンドル操作による周波数域と重なる遅い周波数域でのみ車体の横揺れが発生する。このため、仮に低周波数域で“転舵アクティブマスダンパー（ＡＭＤ）”をオンにすると、ハンドル操作に基づく車両の動きを阻害することになる。このハンドル操作に基づく車両の動きを阻害する作用により、ドライバのハンドル操作による車両の動きを分離するフィルタが必要であることが裏付けられる。 Therefore, the frequency characteristic of the magnitude of the rolling of the vehicle body (lateral G / steering angle due to centrifugal force) is the solid line characteristic shown in FIG. Shaking occurs. Therefore, if the "steering active mass damper (AMD)" is turned on in the low frequency range, the movement of the vehicle based on the steering wheel operation will be hindered. This action of inhibiting the movement of the vehicle based on the steering wheel operation confirms the need for a filter that separates the movement of the vehicle due to the driver's steering wheel operation.
［転舵時ステアリング制御作用と外乱入力時ステアリング制御作用］
まず、ドライバのハンドル操作による転舵時ステアリング制御作用を説明する。ハンドル操作⇒タイヤ転舵⇒タイヤ横力発生⇒横Ｇ発生による応答性は、車両特性により3Hz以下である。このように、ドライバのハンドル操作によるタイヤ転舵時においては、横Ｇセンサ値の周波数が低く、フィルタ２２ｇを通過することなく、タイヤ転舵による実横Ｇの発生は、“転舵アクティブマスダンパー”としてタイヤに加える転舵力に反映されない。
[Steering control action during steering and steering control action during disturbance input]
First, the steering control action during steering by the driver's steering wheel operation will be described. The responsiveness due to steering wheel operation ⇒ tire steering ⇒ tire lateral force generation ⇒ lateral G generation is 3Hz or less depending on the vehicle characteristics. In this way, when the tire is steered by the driver's steering wheel operation, the frequency of the lateral G sensor value is low, and the actual lateral G is generated by the tire steering without passing through the
このため、左右の前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌを左に転舵すると、図９に示すように、転舵が開始される一瞬は前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌを右に押し出すので反作用として、車両は左に力を受けて動き、左への横Ｇが発生する。しかし、転舵が開始される一瞬を過ぎた後、車両に加わる旋回遠心力により右への横Ｇが大きく発生すると、実横Ｇが発生してもタイヤ転舵力に反映されないことで、右への大きな横Ｇにしたがって車体が傾く挙動を示す。
Therefore, when the left and right
よって、ドライバのハンドル操作による転舵時には、“転舵アクティブマスダンパー”をオフとし、低周波数域による実横Ｇの発生が前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌに加える転舵力に反映されないことで、車両挙動に全く悪影響を与えない。
Therefore, when steering by the driver's steering wheel operation, the "steering active mass damper" is turned off, and the generation of actual lateral G due to the low frequency range is not reflected in the steering force applied to the
次に、早い外乱が入力されたときの外乱入力時ステアリング制御作用を説明する。外乱（横風や路面凸凹等）により発生する横Ｇのうち、乗り心地を悪化させる振動周波数成分は10Hz以上の高周波数域である。このように、早い外乱の入力時においては、横Ｇセンサ値の周波数が高いためにフィルタ２２ｇを通過し、外乱入力による実横Ｇの発生が“転舵アクティブマスダンパー”としてタイヤ転舵に反映される。このため、横風等により車両の右横方向に力を受け、右方向に高周波数の横Ｇが発生すると、図１０に示すように、車両に右向きの横Ｇ（力）が発生する。これに対し、右向きの早い外乱周波成分を打ち消すモータトルク（＝転舵力）が転舵アクチュエータ７に発生し、右向きへの転舵力が前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌに加わる。この右方向へ前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌを押す力の反作用として、左方向へ車両を押す力が発生する。
Next, the steering control action at the time of disturbance input when a fast disturbance is input will be described. Of the lateral G generated by disturbances (crosswinds, road surface irregularities, etc.), the vibration frequency component that deteriorates the riding comfort is in the high frequency range of 10 Hz or higher. In this way, when a fast disturbance is input, the frequency of the lateral G sensor value is high, so it passes through the
つまり、前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌに対して右方向へ押す転舵力を作用させると、一瞬押し返そうとする慣性力（前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌの質量が慣性を持つために現れる見かけの力）により、左方向へ車両を押す力が発生する。そして、慣性力を利用する作用/反作用であるため、前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌが路面に接地しているときは勿論のこと、仮に前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌが路面から浮き上がっていても、右方向へ押す転舵力を作用させると左方向へ車両を押す力が発生する。
That is, when a steering force that pushes to the right is applied to the
よって、車両に発生する右向きの横Ｇ（力）と前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌでの左方向へ車両を押す力が打ち消し合い、車両に発生する右向きの横Ｇが減少し、車両の横揺れが抑制される。このため、走行中、外乱入力による意図しない車両挙動のみが抑えられ、乗り心地が良くなる。なお、横Ｇセンサ値の高周波数領域のみで“転舵アクティブマスダンパー”を効かせることで、直進走行中や旋回走行中に外乱の入力が無い限り、本来の車両挙動に影響を与えることはない。さらに、ＳＢＷ制御時には、ステアリングクラッチ１の解放によりハンドル操作系とタイヤ転舵系とが切り離されている。このため、高周波数で転舵アクチュエータ７により前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌへ転舵力を加えても、ステアリングホイール２の動きに出ない。
Therefore, the rightward lateral G (force) generated in the vehicle and the force pushing the vehicle to the left on the
次に、効果を説明する。
実施例１における車両のステアリング制御方法及び制御装置にあっては、下記に列挙する効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering control method and control device according to the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) タイヤ（前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌ）を転舵する転舵アクチュエータ７を備える。
この車両のステアリング制御方法において、車両に発生する横加速度を検出する。
横加速度センサ値のうち周波数が所定周波数（フィルタ閾値）以上の高周波成分を外乱横加速度成分（外乱横Ｇ成分）として抽出する。
外乱横加速度成分（外乱横Ｇ成分）を抽出すると、外乱横加速度成分（外乱横Ｇ成分）を打ち消す方向にタイヤ（前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌ）へ転舵力を加える転舵力制御により転舵アクチュエータ７を駆動する（図１０）。
このため、ドライバ操作による車両挙動への影響を抑えつつ、外乱入力時に車両に発生する横揺れを低減する車両のステアリング制御方法を提供することができる。
(1) A
In this vehicle steering control method, the lateral acceleration generated in the vehicle is detected.
Among the lateral acceleration sensor values, a high frequency component whose frequency is equal to or higher than a predetermined frequency (filter threshold value) is extracted as a disturbance lateral acceleration component (disturbance lateral G component).
When the disturbance lateral acceleration component (disturbance lateral G component) is extracted, the steering actuator is controlled by the steering force that applies the steering force to the tires (
Therefore, it is possible to provide a vehicle steering control method that reduces rolling generated in the vehicle at the time of disturbance input while suppressing the influence of the driver operation on the vehicle behavior.
(2) 所定周波数（フィルタ閾値）は、ドライバのハンドル操作による低周波数成分を横加速度センサ値から分離し、早い外乱入力により車両に発生する横加速度の高周波数成分を、外乱横加速度成分（外乱横Ｇ成分）として横加速度センサ値から抽出する第１閾値に設定する（図２）。
このため、(1)の効果に加え、ドライバ操作による車両挙動に影響を与えることなく、横風などの早い外乱入力により車両に発生する横揺れを低減することで、ドライバ操作時の違和感防止と、早い外乱入力時の乗り心地向上とを両立させることができる。
(2) The predetermined frequency (filter threshold) separates the low frequency component from the driver's handle operation from the lateral acceleration sensor value, and the high frequency component of the lateral acceleration generated in the vehicle due to the fast disturbance input is the disturbance lateral acceleration component (disturbance). The lateral G component) is set to the first threshold value extracted from the lateral acceleration sensor value (FIG. 2).
Therefore, in addition to the effect of (1), by reducing the rolling motion that occurs in the vehicle due to the rapid disturbance input such as crosswind without affecting the vehicle behavior due to the driver operation, it is possible to prevent discomfort during the driver operation. It is possible to achieve both improved ride comfort during early disturbance input.
(3) 転舵アクチュエータ７を搭載するステアリング方式は、ハンドル操作系とタイヤ転舵系とが機械的に分離しているステアリング・バイ・ワイヤ方式である（図１）。
このため、(1)又は(2)の効果に加え、転舵アクチュエータ７によりタイヤ（前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌ）へ加える転舵力の大きさが制限されないことで、外乱入力により車両に発生する横揺れを有効に低減することができる。即ち、ステアリングクラッチ１が切り離されているＳＢＷ制御中、高周波数で転舵アクチュエータ７によりタイヤ（前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌ）へ転舵力を加えたとしても、ステアリングホイール２の動きには全く出ないことによる。
(3) The steering system equipped with the
Therefore, in addition to the effects of (1) or (2), the magnitude of the steering force applied to the tires (
(4) タイヤ（前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌ）を転舵する転舵アクチュエータ７を備える。
この車両のステアリング制御装置において、車両に発生する横加速度を検出する横加速度センサ３５と、横加速度センサ３５からの横加速度センサ値を入力し、転舵アクチュエータ７に対して駆動指令を出力する転舵コントローラ２２と、を備える。
転舵コントローラ２２は、横加速度センサ値のうち周波数が所定周波数（フィルタ閾値）以上の高周波成分を外乱横加速度成分（外乱横Ｇ成分）として抽出するフィルタ２２ｇと、フィルタ２２ｇを通過する外乱横加速度成分（外乱横Ｇ成分）を抽出すると、外乱横加速度成分（外乱横Ｇ成分）を打ち消す方向にタイヤ（前輪タイヤ１２Ｒ，１２Ｌ）へ転舵力を加える転舵力制御により転舵アクチュエータ７を駆動する転舵力指令変換部（キャンセル電流変換部２２ｈ）と、を有する（図２）。
このため、ドライバ操作による車両挙動への影響を抑えつつ、外乱入力時に車両に発生する横揺れを低減する車両のステアリング制御装置を提供することができる。
(4) A
In this vehicle steering control device, the
The steering
Therefore, it is possible to provide a vehicle steering control device that reduces rolling generated in the vehicle at the time of disturbance input while suppressing the influence of the driver operation on the vehicle behavior.
実施例２は、転舵コントローラに操作判定部と閾値設定部を追加し、ドライバのハンドル操作有無によりフィルタ閾値を異ならせて設定する例である。 The second embodiment is an example in which an operation determination unit and a threshold value setting unit are added to the steering controller, and the filter threshold value is set differently depending on whether or not the driver operates the steering wheel.
まず、構成を説明する。
以下、実施例２の構成を「転舵コントローラの詳細構成」、「ステアリング制御処理構成」に分けて説明する。なお、「全体システム構成」については、実施例１の図１と同様であるので図示並びに説明を省略する。
First, the configuration will be described.
Hereinafter, the configuration of the second embodiment will be described separately by dividing it into a “detailed configuration of the steering controller” and a “steering control processing configuration”. Since the "overall system configuration" is the same as that shown in FIG. 1 of the first embodiment, the illustration and description thereof will be omitted.
［転舵コントローラの詳細構成］
図１１は、実施例２のステアリング制御方法及び制御装置が適用された転舵コントローラ２２の詳細構成を示す。以下、図１１に基づいて転舵コントローラ２２の詳細構成を説明する。
[Detailed configuration of steering controller]
FIG. 11 shows a detailed configuration of the
転舵コントローラ２２は、図１１に示すように、ピニオン角換算部２２ａと、第１減算器２２ｂと、転舵角サーボ２２ｃと、加算器２２ｄと、第２減算器２２ｅと、転舵電流サーボ２２ｆと、フィルタ２２ｇ’と、キャンセル電流変換部２２ｈと、操作判定部２２ｉと、閾値設定部２２ｊと、を備えている。ここで、フィルタ２２ｇ’、操作判定部２２ｉ、閾値設定部２２ｊ以外の構成については、実施例１と同様である。
As shown in FIG. 11, the steering
フィルタ２２ｇ’は、高周波数成分のみを通すハイパスフィルタであり、車両に設けられた横Ｇセンサ３５からの横Ｇセンサ値と、閾値設定部２２ｊからのフィルタ閾値を入力する。そして、フィルタ閾値として第１閾値が入力されると、横Ｇセンサ値のうち周波数が第１閾値以上の高周波成分を外乱横Ｇ成分として抽出し、キャンセル電流変換部２２ｈへ出力する。フィルタ閾値として第２閾値（＜第１閾値）が入力されると、横Ｇセンサ値のうち周波数が第２閾値以上の高周波成分を外乱横Ｇ成分として抽出し、キャンセル電流変換部２２ｈへ出力する。
The filter 22g'is a high-pass filter that passes only high frequency components, and inputs a lateral G sensor value from the
操作判定部２２ｉは、ハンドル角センサ３０からのハンドル角とモータ出力センサ３１からのモータ出力を入力する。そして、下記の操作判定方法(1)～(3)の何れかに基づいてドライバのハンドル操作の有無を判定し、判定結果を閾値設定部２２ｊに出力する。ここで、「ハンドル操作有り」とは、ドライバによりステアリングホイール２を動かしている状態をいい、「ハンドル操作無し」とは、保舵や手放しによりドライバによりステアリングホイール２を動かしていない状態をいう。
The
操作判定方法(1)は、ハンドル角の時間微分演算によりハンドル角速度を求め、ハンドル角速度が、所定の判定閾値以上であるとドライバのハンドル操作有りと判定し、所定の判定閾値未満であるとドライバのハンドル操作無し（保舵含む）と判定する。 In the operation determination method (1), the steering wheel angular velocity is obtained by the time derivative calculation of the steering wheel angle. It is judged that there is no steering wheel operation (including steering).
操作判定方法(2)は、反力モータ４の出力分と慣性を考慮（モデル化）し、ドライバの入力を分離する。
I・θ^2＝Tｍ＋Tｄ
但し、I：ハンドル慣性、θ：ハンドル角（θ^2：ハンドル角加速度）、Tm：モータ出力、Tｄ：ドライバ入力トルク
そして、ドライバ入力トルクTdが、所定の判定閾値以上であるとドライバのハンドル操作有りと判定し、所定の判定閾値未満であるとドライバのハンドル操作無し（保舵含む）と判定する。
In the operation determination method (2), the output of the
I ・ θ ^ 2 ＝ Tm ＋ Td
However, I: steering wheel inertia, θ: steering wheel angle (θ ^ 2: steering wheel angular acceleration), Tm: motor output, Td: driver input torque, and if the driver input torque Td is equal to or greater than a predetermined judgment threshold, the driver's handle It is determined that there is an operation, and if it is less than the predetermined determination threshold, it is determined that there is no steering wheel operation (including steering) of the driver.
操作判定方法(3)は、ドライバからの入力トルクを検出するトルクセンサからの入力トルク値が、所定の判定閾値以上であるとドライバのハンドル操作有りと判定し、所定の判定閾値未満であるとドライバのハンドル操作無し（保舵含む）と判定する。なお、操作判定方法(3)は、電動パワーステアリング方式（ＥＰＳ方式）のステアリングシステムのように、コラムシャフトにドライバからの入力トルクを検出するトルクセンサを備えるシステムに適用可能である。 In the operation determination method (3), if the input torque value from the torque sensor that detects the input torque from the driver is equal to or greater than the predetermined determination threshold, it is determined that the driver has a steering wheel operation, and if it is less than the predetermined determination threshold. It is judged that there is no steering wheel operation of the driver (including steering). The operation determination method (3) can be applied to a system in which a torque sensor for detecting an input torque from a driver is provided on a column shaft, such as a steering system of an electric power steering system (EPS system).
閾値設定部２２ｊは、操作判定部２２ｉからのドライバのハンドル操作の有無判定結果を入力する。そして、ドライバのハンドル操作有りとの判定結果を入力すると、横Ｇセンサ値から周波成分を分離するフィルタ閾値を第１閾値に設定する。ドライバのハンドル操作無しとの判定結果を入力すると、横Ｇセンサ値から周波成分を分離するフィルタ閾値を第１閾値より低い周波数側による第２閾値に設定する。
The threshold
ここで、「第１閾値」は、実施例１と同様に、ドライバのハンドル操作により車両に発生する横Ｇの周波数成分か、早い外乱により車両に発生する横Ｇの周波数成分か、を判別する周波数値（例えば、10Hz程度）で与えられる。一方、「第２閾値」は、例えば、運転支援走行シーンや自動運転走行シーンにおいて、保舵操作や手放し操作のときに遅い外乱入力による車両の揺れも抑えつつ、ドライバによる咄嗟のハンド操作介入に備えておく周波数（例えば、3Hz程度）に設定される。 Here, as in the first embodiment, the "first threshold value" determines whether the frequency component of the lateral G generated in the vehicle by the steering wheel operation of the driver or the frequency component of the lateral G generated in the vehicle due to the rapid disturbance. It is given as a frequency value (for example, about 10Hz). On the other hand, the "second threshold value" is, for example, in a driving support driving scene or an automatic driving driving scene, in which the driver intervenes in the hand operation of the driver while suppressing the shaking of the vehicle due to the slow disturbance input during the steering holding operation or the release operation. It is set to the frequency to be prepared (for example, about 3Hz).
フィルタ４２ｃは、横Ｇセンサ５０からの横Ｇセンサ値と、閾値設定部４２ｂにより設定されたフィルタ閾値と、を入力する。そして、フィルタ閾値を超える高周波数域の横Ｇセンサ値を通過させるハイパスフィルタ作用により横Ｇセンサ値の高周波成分を分離し、分離した横Ｇセンサ値の高周波成分を外乱横Ｇ成分として抽出する。
The filter 42c inputs the lateral G sensor value from the
［ステアリング制御処理構成］
図１２は、実施例２の転舵コントローラ２２にて実行されるステアリング制御処理流れを示す。以下、外乱による横揺れを抑制するステアリング制御処理構成をあらわす図１２の各ステップについて説明する。なお、この制御処理は、所定の起動周期により繰り返し実行される。
[Steering control processing configuration]
FIG. 12 shows a steering control processing flow executed by the steering
ステップＳ１では、車両に作用する横加速度を検出する横Ｇセンサ５０からの横Ｇセンサ値を検出し、ステップＳ２へ進む。
In step S1, the lateral G sensor value from the
ステップＳ２では、ステップＳ１での横Ｇセンサ値の検出に続き、ドライバによるハンドル操作の有無を判定する。ハンドル操作有りと判定された場合はステップＳ３へ進み、ハンドル操作無しと判定された場合はステップＳ４へ進む。このハンドル操作の有無判定は、操作判定部２２ｉにより実行される。
In step S2, following the detection of the lateral G sensor value in step S1, it is determined whether or not the driver operates the steering wheel. If it is determined that there is a steering wheel operation, the process proceeds to step S3, and if it is determined that there is no steering wheel operation, the process proceeds to step S4. The presence / absence determination of the steering wheel operation is executed by the
ステップＳ３では、ステップＳ２でのハンドル操作有りとの判定に続き、横Ｇセンサ値から高周波成分を分離して抽出するフィルタ閾値を、基準値による第１閾値に設定し、ステップＳ５へ進む。このフィルタ閾値の設定は、閾値設定部２２ｊにより実行される。
In step S3, following the determination that there is a handle operation in step S2, the filter threshold value for separating and extracting the high frequency component from the lateral G sensor value is set to the first threshold value based on the reference value, and the process proceeds to step S5. The setting of the filter threshold value is executed by the threshold
ステップＳ４では、ステップＳ２でのハンドル操作無しとの判定に続き、横Ｇセンサ値から高周波成分を分離して抽出するフィルタ閾値を、第１閾値より低い周波数の第２閾値に設定し、ステップＳ５へ進む。このフィルタ閾値の設定は、閾値設定部２２ｊにより実行される。
In step S4, following the determination that there is no steering wheel operation in step S2, the filter threshold value for separating and extracting the high frequency component from the lateral G sensor value is set to the second threshold value having a frequency lower than the first threshold value, and step S5. Proceed to. The setting of the filter threshold value is executed by the threshold
ステップＳ５では、ステップＳ３又はステップＳ４でのフィルタ閾値の設定に続き、横Ｇセンサ値と設定されたフィルタ閾値を用い、フィルタ２２ｇ’にて、横Ｇセンサ値をドライバ操舵による周波数成分と外乱による周波数成分に分離し、ステップＳ６へ進む。
In step S5, following the setting of the filter threshold value in step S3 or step S4, the lateral G sensor value and the set filter threshold value are used, and the lateral G sensor value is set by the frequency component and disturbance by the driver steering at the
ステップＳ６では、ステップＳ５でのドライバ操舵による周波数成分と外乱による周波数成分との分離に続き、抽出された外乱周波数成分（＝外乱横Ｇ成分）があるか否かを判断する。YES（外乱周波数成分有り）の場合はステップＳ７へ進み、NO（外乱周波数成分無し）の場合は終了へ進む。 In step S6, following the separation of the frequency component due to driver steering and the frequency component due to disturbance in step S5, it is determined whether or not there is an extracted disturbance frequency component (= disturbance lateral G component). If YES (with disturbance frequency component), the process proceeds to step S7, and if NO (without disturbance frequency component), the process proceeds to the end.
ステップＳ７では、ステップＳ６での外乱周波数成分有りとの判断に続き、転舵アクチュエータ７へ（外乱を打ち消す向きで）横Ｇ換算値を出力し、終了へ進む。なお、「横Ｇ換算値」とは、外乱周波数成分（＝外乱横Ｇ成分）を、外乱を打ち消す向きの力に換算した値をいう。 In step S7, following the determination that there is a disturbance frequency component in step S6, the lateral G conversion value is output to the steering actuator 7 (in the direction of canceling the disturbance), and the process proceeds to the end. The "lateral G conversion value" means a value obtained by converting the disturbance frequency component (= disturbance lateral G component) into a force in the direction of canceling the disturbance.
次に、作用を説明する。
［ドライバ操作の有無によるステアリング制御作用］
フィルタ閾値を１つの値に固定してしまうと、ドライバのハンドル操作による車両挙動と、早い外乱入力による車両挙動とを判別する値に設定することになる。このため、運転支援走行シーンや自動運転走行シーンなどで保舵を含みハンドル操作が無いとき、遅い外乱入力による車両挙動を抑えたいという要求があるにもかかわらず、遅い外乱入力による車両挙動を抑えることができない。そして、フィルタだけの構成であるとドライバのハンドル操作による車両挙動であるのか、遅い外乱入力による車両挙動であるのかを判別できない。
Next, the action will be described.
[Steering control action depending on the presence or absence of driver operation]
If the filter threshold value is fixed to one value, it will be set to a value for discriminating between the vehicle behavior due to the driver's steering wheel operation and the vehicle behavior due to the early disturbance input. For this reason, when there is no steering wheel operation including steering in driving support driving scenes and automatic driving driving scenes, the vehicle behavior due to slow disturbance input is suppressed even though there is a demand to suppress the vehicle behavior due to slow disturbance input. I can't. Further, if only the filter is configured, it cannot be determined whether the vehicle behavior is due to the driver's steering wheel operation or the vehicle behavior due to slow disturbance input.
これに対し、実施例２では、ドライバのハンドル操作の有無を判定する操作判定部２２ｉと、操作判定部２２ｉからの判定結果を入力してフィルタ閾値を設定する閾値設定部２２ｊと、を有する構成を採用した。ここで、閾値設定部２２ｊは、ドライバのハンドル操作有りとの判定結果を入力するとフィルタ閾値を第１閾値に設定し、ドライバのハンドル操作無しとの判定結果を入力するとフィルタ閾値を第１閾値より低い周波数側の第２閾値に設定する。
On the other hand, in the second embodiment, there is a configuration including an
即ち、ＳＢＷ制御中、ドライバによるハンドル操作有りのときは、図１２のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ７→終了という流れが繰り返される。このため、フィルタ閾値が基準値である第１閾値に設定される。よって、“転舵アクティブマスダンパー”が効いて転舵アクチュエータ７により打ち消す外乱周波数成分が、実施例１と同様に、全周波数成分から第１閾値以下のドライバ操舵周波数成分を除いて得られる高周波数成分とされる。
That is, during SBW control, when there is a steering wheel operation by the driver, the flow of step S1 → step S2 → step S3 → step S5 → step S6 → step S7 → end is repeated in the flowchart of FIG. Therefore, the filter threshold value is set to the first threshold value which is a reference value. Therefore, the disturbance frequency component that is canceled by the
一方、ＳＢＷ制御中、ドライバによるハンドル操作無しのときは、図１２のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ７→終了という流れが繰り返される。このため、フィルタ閾値が第１閾値よりも低い周波数側の第２閾値に設定される。よって、“転舵アクティブマスダンパー”が効いて転舵アクチュエータ７により打ち消す外乱周波数成分が、ハンドル操作有りのときに比べて低周波数域まで拡大された拡大周波数成分とされる。
On the other hand, during SBW control, when there is no steering wheel operation by the driver, the flow of step S1 → step S2 → step S4 → step S5 → step S6 → step S7 → end is repeated in the flowchart of FIG. Therefore, the filter threshold value is set to the second threshold value on the frequency side lower than the first threshold value. Therefore, the disturbance frequency component that is canceled by the
この結果、ドライバによるハンドル操作を阻害しないハンドル操作無しのとき、遅い外乱入力から早い外乱入力までの広い周波数範囲の外乱入力に対して横揺れによる車両挙動を抑えることができる。なお、他の作用については、実施例１と同様であるので説明を省略する。 As a result, when there is no steering wheel operation that does not hinder the steering wheel operation by the driver, it is possible to suppress the vehicle behavior due to rolling with respect to the disturbance input in a wide frequency range from the slow disturbance input to the early disturbance input. Since the other actions are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
次に、効果を説明する。
実施例２における車両のステアリング制御方法にあっては、実施例１の(1)～(3)の効果に加え、下記の効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering control method according to the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (3) of the first embodiment.
(5) ドライバによるハンドル操作の有無を判定する（図１２のＳ２）。
ハンドル操作有りと判定された場合は、所定周波数（フィルタ閾値）を第１閾値に設定する（図１２のＳ３）。
ハンドル操作無しと判定された場合は、所定周波数を第１閾値に比べて低周波数側の第２閾値に設定する（図１２のＳ４）。
このため、ドライバによるハンドル操作を阻害しないハンドル操作無しのとき、遅い外乱入力から早い外乱入力までの広い周波数範囲の外乱入力に対して横揺れによる車両挙動を抑え、さらに乗り心地を向上させることができる。
(5) It is determined whether or not the driver operates the steering wheel (S2 in FIG. 12).
When it is determined that there is a handle operation, a predetermined frequency (filter threshold value) is set as the first threshold value (S3 in FIG. 12).
When it is determined that there is no steering wheel operation, the predetermined frequency is set to the second threshold value on the lower frequency side with respect to the first threshold value (S4 in FIG. 12).
For this reason, when there is no steering wheel operation that does not interfere with the steering wheel operation by the driver, it is possible to suppress vehicle behavior due to rolling for a wide frequency range of disturbance input from slow disturbance input to early disturbance input, and further improve riding comfort. can.
実施例３は、実施例２の転舵コントローラに旋回直進判定部を追加し、ドライバのハンドル操作有無に旋回/直進判定を加え、フィルタ閾値を異ならせて設定する例である。 The third embodiment is an example in which a turning straight-ahead determination unit is added to the steering controller of the second embodiment, a turning / straight-ahead determination is added to the presence / absence of a steering wheel operation of the driver, and the filter threshold value is set differently.
まず、構成を説明する。
以下、実施例３の構成を「転舵コントローラの詳細構成」、「ステアリング制御処理構成」に分けて説明する。なお、「全体システム構成」については、実施例１の図１と同様であるので図示並びに説明を省略する。
First, the configuration will be described.
Hereinafter, the configuration of the third embodiment will be described separately by dividing it into a “detailed configuration of the steering controller” and a “steering control processing configuration”. Since the "overall system configuration" is the same as that shown in FIG. 1 of the first embodiment, the illustration and description thereof will be omitted.
［転舵コントローラの詳細構成］
図１３は、実施例３のステアリング制御方法及び制御装置が適用された転舵コントローラ２２の詳細構成を示す。以下、図１３に基づいて転舵コントローラ２２の詳細構成を説明する。
[Detailed configuration of steering controller]
FIG. 13 shows a detailed configuration of the
転舵コントローラ２２は、図１３に示すように、ピニオン角換算部２２ａと、第１減算器２２ｂと、転舵角サーボ２２ｃと、加算器２２ｄと、第２減算器２２ｅと、転舵電流サーボ２２ｆと、フィルタ２２ｇ’と、キャンセル電流変換部２２ｈと、操作判定部２２ｉと、閾値設定部２２ｊ’と、旋回直進判定部２２ｋと、を備えている。ここで、閾値設定部２２ｊ’、旋回直進判定部２２ｋ以外の構成については、実施例２と同様である。
As shown in FIG. 13, the steering
旋回直進判定部２２ｋは、ヨーレイトセンサ３６からのヨーレイトセンサ値を入力する。そして、入力されるヨーレイトセンサ値が、旋回直進判定閾値以下であれば直進と判定し、旋回直進判定閾値を超えていると旋回と判定し、判定結果を閾値設定部２２ｊ’に出力する。
The turning straight-
閾値設定部２２ｊ’は、操作判定部２２ｉからのドライバのハンドル操作の有無判定結果と、旋回直進判定部２２ｋからの直進/旋回判定結果を入力する。そして、旋回であるとの判定結果を入力すると、ハンドル操作の有無にかかわらず、横Ｇセンサ値から周波成分を分離するフィルタ閾値を第１閾値に設定する。直進であり、かつ、ハンドル操作の有りとの判定結果を入力すると、横Ｇセンサ値から周波成分を分離するフィルタ閾値を第１閾値に設定する。直進であり、かつ、ハンドル操作無しとの判定結果を入力すると、横Ｇセンサ値から周波成分を分離するフィルタ閾値を第１閾値より低い周波数側による第２閾値に設定する。
The threshold value setting unit 22j'inputs the presence / absence determination result of the driver's steering wheel operation from the
［ステアリング制御処理構成］
図１４は、実施例３の転舵コントローラ２２にて実行されるステアリング制御処理流れを示す。以下、外乱による横揺れを抑制するステアリング制御処理構成をあらわす図１４の各ステップについて説明する。なお、ステップＳ２１～ステップＳ２７の各ステップは、図１２のステップＳ１～ステップＳ７の各ステップに対応するので設定を省略する。
[Steering control processing configuration]
FIG. 14 shows a steering control processing flow executed by the steering
ステップＳ２８では、ステップＳ２１での横Ｇセンサ値の検出に続き、旋回中か直進中かを判定する。旋回と判定された場合はステップＳ２３へ進み、直進と判定された場合はステップＳ２２へ進む。この旋回/直進判定は、旋回直進判定部２２ｋにより実行される。
In step S28, following the detection of the lateral G sensor value in step S21, it is determined whether the vehicle is turning or going straight. If it is determined to turn, the process proceeds to step S23, and if it is determined to go straight, the process proceeds to step S22. This turning / straight-ahead determination is executed by the turning straight-
次に、作用を説明する。
実施例３の作用を、「旋回中のステアリング制御作用」、「直進中のドライバ操作の有無によるステアリング制御作用」に分けて説明する。
Next, the action will be described.
The operation of the third embodiment will be described separately as "steering control action during turning" and "steering control action depending on the presence or absence of driver operation while traveling straight".
［旋回中のステアリング制御作用］
実施例２のように、ドライバのハンドル操作の有無判定のみでフィルタ閾値を設定すると、低μ路での旋回走行時であっても、ハンドル操作が無いと判定されると、フィルタ閾値が第２閾値まで下げられる。よって、低μ路旋回走行中、遅い外乱入力があっても転舵アクティブマスダンパーを効かせて転舵力により横Ｇ変化を打ち消そうとする。しかし、路面が低μ路であるためにタイヤの路面グリップ力が低く、タイヤに転舵力を加えると余計に曲がりにくい量までタイヤを切りこんでしまう。この結果、低μ路旋回走行における旋回挙動が不安定になってしまう。
[Steering control action during turning]
As in the second embodiment, if the filter threshold value is set only by determining whether or not the driver operates the steering wheel, the filter threshold value becomes the second filter threshold value when it is determined that there is no steering wheel operation even when turning on a low μ road. It can be lowered to the threshold. Therefore, even if there is a slow disturbance input during low μ road turning, the steering active mass damper is effective to cancel the lateral G change by the steering force. However, since the road surface is a low μ road, the road surface grip force of the tire is low, and when a steering force is applied to the tire, the tire is cut to an amount that makes it more difficult to bend. As a result, the turning behavior in low μ road turning becomes unstable.
これに対し、実施例３では、車両が旋回中であるか直進中であるかを判定し、車両が旋回中であると判定された場合は、ハンドル操作の有無にかかわらず、フィルタ閾値を第１閾値に設定するようにした。 On the other hand, in the third embodiment, it is determined whether the vehicle is turning or going straight, and when it is determined that the vehicle is turning, the filter threshold value is set to the filter threshold value regardless of whether or not the steering wheel is operated. It was set to 1 threshold.
即ち、ＳＢＷ制御中、走行態様が旋回であると、図１４のフローチャートにおいて、ステップＳ２１→ステップＳ２８→ステップＳ２３→ステップＳ２５→ステップＳ２６→ステップＳ２７→終了という流れが繰り返される。このため、フィルタ閾値が基準値である第１閾値に設定される。よって、転舵アクティブマスダンパーが効いて転舵アクチュエータ７により打ち消す外乱周波数成分が、実施例１と同様に、全周波数成分から第１閾値以下のドライバ操舵周波数成分を除いて得られる高周波数成分とされる。
That is, if the traveling mode is turning during SBW control, the flow of step S21 → step S28 → step S23 → step S25 → step S26 → step S27 → end is repeated in the flowchart of FIG. Therefore, the filter threshold value is set to the first threshold value which is a reference value. Therefore, the disturbance frequency component that the steering active mass damper is effective and canceled by the
このように、旋回中、ハンドル操作の有無にかかわらず、フィルタ閾値を第１閾値に設定することで、転舵アクティブマスダンパーを効かせる周波数領域が拡大されず、特に、低μ路旋回走行における旋回挙動安定性が確保される。 In this way, by setting the filter threshold value to the first threshold value regardless of whether or not the steering wheel is operated during turning, the frequency range in which the steering active mass damper is effective is not expanded, and especially in low μ road turning driving. Turning behavior stability is ensured.
［直進中のドライバ操作の有無によるステアリング制御作用］
旋回/直進での“転舵アクティブマスダンパー”を効かせることによる乗り心地向上効果を比較すると、旋回中は、旋回横Ｇやヨーレイトによる車両挙動を伴うため、乗員にとって乗り心地向上代を体感しにくい。一方、直進中は、旋回横Ｇやヨーレイトによる車両挙動を伴わないため、乗員にとって乗り心地向上代を体感し易い。つまり、直進中の方が旋回中に比べてドライバ感度が高くなる。
[Steering control action depending on the presence or absence of driver operation while traveling straight]
Comparing the ride comfort improvement effect by applying the "steering active mass damper" in turning / straight ahead, the occupants can experience the riding comfort improvement allowance because the vehicle behavior due to turning lateral G and yaw rate is accompanied during turning. Hateful. On the other hand, while traveling straight, the vehicle behavior due to turning lateral G and yaw rate is not accompanied, so that it is easy for the occupant to experience the ride quality improvement allowance. That is, the driver sensitivity is higher when going straight than when turning.
これに対し、実施例３では、車両が直進中であり、かつ、ハンドル操作有りと判定された場合は、フィルタ閾値を第１閾値に設定する。一方、車両が直進中であり、かつ、ハンドル操作無しと判定された場合は、フィルタ閾値を第１閾値に比べて低周波数側の第２閾値に設定するようにした。 On the other hand, in the third embodiment, when it is determined that the vehicle is traveling straight and the steering wheel is operated, the filter threshold value is set to the first threshold value. On the other hand, when it is determined that the vehicle is traveling straight and there is no steering wheel operation, the filter threshold value is set to the second threshold value on the low frequency side as compared with the first threshold value.
即ち、ＳＢＷ制御での直進中、ドライバによるハンドル操作有りのときは、図１４のフローチャートにおいて、ステップＳ２１→ステップＳ２８→ステップＳ２２→ステップＳ２３→ステップＳ２５→ステップＳ２６→ステップＳ２７→終了という流れが繰り返される。このため、フィルタ閾値が基準値である第１閾値に設定される。よって、“転舵アクティブマスダンパー”が効いて転舵アクチュエータ７により打ち消す外乱周波数成分が、実施例１と同様に、全周波数成分から第１閾値以下のドライバ操舵周波数成分を除いて得られる高周波数成分とされる。
That is, when the driver operates the steering wheel while going straight under SBW control, the flow of step S21 → step S28 → step S22 → step S23 → step S25 → step S26 → step S27 → end is repeated in the flowchart of FIG. Is done. Therefore, the filter threshold value is set to the first threshold value which is a reference value. Therefore, the disturbance frequency component that is canceled by the
一方、ＳＢＷ制御での直進中、ドライバによるハンドル操作無しのときは、図１４のフローチャートにおいて、ステップＳ２１→ステップＳ２８→ステップＳ２２→ステップＳ２４→ステップＳ２５→ステップＳ２６→ステップＳ２７→終了という流れが繰り返される。このため、フィルタ閾値が第１閾値よりも低い周波数側の第２閾値に設定される。よって、“転舵アクティブマスダンパー”が効いて転舵アクチュエータ７により打ち消す外乱周波数成分が、ハンドル操作有りのときに比べて低周波数域まで拡大された拡大周波数成分とされる。
On the other hand, when the driver does not operate the steering wheel while traveling straight under SBW control, the flow of step S21 → step S28 → step S22 → step S24 → step S25 → step S26 → step S27 → end is repeated in the flowchart of FIG. Is done. Therefore, the filter threshold value is set to the second threshold value on the frequency side lower than the first threshold value. Therefore, the disturbance frequency component that is canceled by the
この結果、直進中であって、ドライバによるハンドル操作を阻害しないハンドル操作無しのとき、遅い外乱入力から早い外乱入力までの広い周波数範囲の外乱入力に対して横揺れによる車両挙動を抑えることができる。なお、他の作用については、実施例１と同様であるので説明を省略する。 As a result, when the vehicle is traveling straight and there is no steering wheel operation that does not hinder the steering wheel operation by the driver, it is possible to suppress vehicle behavior due to rolling with respect to a disturbance input in a wide frequency range from a slow disturbance input to a fast disturbance input. .. Since the other actions are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
次に、効果を説明する。
実施例３における車両のステアリング制御方法にあっては、下記に列挙する効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle steering control method according to the third embodiment, the effects listed below can be obtained.
(6)車両が旋回中か直進中かを判定する（図１４のＳ２８）。
車両が旋回中であると判定された場合、ハンドル操作の有無にかかわらず、所定周波数（フィルタ閾値）を第１閾値に設定する（図１４のＳ２８→Ｓ２３）。
このため、上記(5)の効果に加え、旋回中、ハンドル操作無しであっても“転舵アクティブマスダンパー”を効かせる周波数領域が拡大されず、低μ路旋回走行における旋回挙動の安定性を確保することができる。
(6) It is determined whether the vehicle is turning or going straight (S28 in FIG. 14).
When it is determined that the vehicle is turning, a predetermined frequency (filter threshold value) is set as the first threshold value regardless of whether or not the steering wheel is operated (S28 → S23 in FIG. 14).
Therefore, in addition to the effect of (5) above, the frequency range in which the "steering active mass damper" is effective is not expanded even during turning without steering wheel operation, and the stability of turning behavior in low μ road turning driving is stable. Can be secured.
(7) 車両が直進中であり、かつ、ハンドル操作有りと判定された場合は、所定周波数（フィルタ閾値）を第１閾値に設定する（図１４のＳ２８→Ｓ２２→Ｓ２３）。
車両が直進中であり、かつ、ハンドル操作無しと判定された場合は、所定周波数（フィルタ閾値）を第１閾値に比べて低周波数側の第２閾値に設定する（図１４のＳ２８→Ｓ２２→Ｓ２４）。
このため、(6)の効果に加え、直進中で、かつ、ハンドル操作無しのとき、遅い外乱入力から早い外乱入力までの広い周波数範囲の外乱入力に対して横揺れによる車両挙動を抑えられ、乗り心地向上代を乗員が体感することができる。
(7) When the vehicle is traveling straight and it is determined that the steering wheel is operated, a predetermined frequency (filter threshold value) is set as the first threshold value (S28 → S22 → S23 in FIG. 14).
If it is determined that the vehicle is traveling straight and there is no steering wheel operation, the predetermined frequency (filter threshold value) is set to the second threshold value on the lower frequency side compared to the first threshold value (S28 → S22 → in FIG. 14). S24).
Therefore, in addition to the effect of (6), when traveling straight and without steering wheel operation, the vehicle behavior due to rolling can be suppressed for a disturbance input in a wide frequency range from a slow disturbance input to a fast disturbance input. The occupants can experience the ride comfort improvement fee.
以上、本開示の車両のステアリング制御方法及び制御装置を実施例１～３に基づき説明してきた。しかし、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。 The vehicle steering control method and control device of the present disclosure have been described above based on the first to third embodiments. However, the specific configuration is not limited to these examples, and design changes and additions are permitted as long as they do not deviate from the gist of the invention according to each claim.
実施例１では、フィルタ閾値を固定値により与える例を示し、実施例２，３では、フィルタ閾値を２段階で切り替える例を示した。しかし、フィルタ閾値としては、条件判断により３段階以上に切り替える例であっても良いし、さらに、条件判断により無段階に切り替える例であっても良い。 In Example 1, an example in which the filter threshold value is given by a fixed value is shown, and in Examples 2 and 3, an example in which the filter threshold value is switched in two steps is shown. However, the filter threshold value may be an example of switching to three or more stages by conditional determination, or an example of switching steplessly by conditional determination.
実施例１～３では、本開示のステアリング制御方法及び制御装置を、ハンドル操作系とタイヤ転舵系とが機械的に分離可能とされ、タイヤ転舵系に転舵アクチュエータを備えるステアリング・バイ・ワイヤ方式のシステムを装備する車両に適用する例を示した。しかし、本開示のステアリング制御方法及び制御装置は、タイヤ転舵系に２つの転舵アクチュエータを備えるステアリング・バイ・ワイヤ方式のシステムを装備する車両に適用しても良い。この場合、“転舵アクティブマスダンパー”を効かせるときの転舵力は、２つの転舵アクチュエータで分担する。 In the first to third embodiments, the steering control method and the control device of the present disclosure are mechanically separable from the steering wheel operation system and the tire steering system, and the steering by steering system is provided with a steering actuator. An example of application to a vehicle equipped with a wire system is shown. However, the steering control method and control device of the present disclosure may be applied to a vehicle equipped with a steering-by-wire system including two steering actuators in the tire steering system. In this case, the steering force when the "steering active mass damper" is applied is shared by the two steering actuators.
本開示のステアリング制御方法及び制御装置は、ステアリングクラッチが無く、ハンドル操作系とタイヤ転舵系とが機械的に分離されているステアリング・バイ・ワイヤ方式のシステムを装備する車両に適用しても良い。さらに、ドライバによるステアリング操作時、ドライバのハンドル操作力をアシストする転舵アクチュエータを備える電動パワーステアリング方式（ＥＰＳ方式）のシステムを装備する車両に対しても適用することができる。要するに、転舵力をタイヤに加える際、転舵力の伝達損失が少なくて制御応答性を確保できる位置に転舵アクチュエータを備える車両であれば適用できる。 The steering control method and control device of the present disclosure may be applied to a vehicle equipped with a steering-by-wire system in which the steering wheel operation system and the tire steering system are mechanically separated without a steering clutch. good. Further, it can be applied to a vehicle equipped with an electric power steering system (EPS system) equipped with a steering actuator that assists the driver's steering operation force when the driver operates the steering wheel. In short, when applying the steering force to the tire, it can be applied to any vehicle having a steering actuator at a position where the transmission loss of the steering force is small and the control response can be ensured.
１ ステアリングクラッチ
２ ステアリングホイール
３ コラムシャフト
４ 反力モータ
５ 第１ステアリングシャフト
６ 第２ステアリングシャフト
７ 転舵アクチュエータ
８ ピニオンシャフト
９ ステアリングギアユニット
１０Ｒ，１０Ｌ タイロッド
１１Ｒ，１１Ｌ ナックルアーム
１２Ｒ，１２Ｌ 前輪タイヤ
２０ ＳＢＷコントロールモジュール
２１ 反力コントローラ
２２ 転舵コントローラ
２２ａ ピニオン角換算部
２２ｂ 第１減算器
２２ｃ 転舵角サーボ
２２ｄ 加算器
２２ｅ 第２減算器
２２ｆ 転舵電流サーボ
２２ｇ，２２ｇ’ フィルタ
２２ｈ キャンセル電流変換部（転舵力指令変換部）
２２ｉ 操作判定部
２２ｊ，２２ｊ’ 閾値設定部
２２ｋ 旋回直進判定部
３５ 横Ｇセンサ
３６ ヨーレイトセンサ
22i
Claims (5)
前記車両に発生する横加速度を検出し、
横加速度センサ値のうち周波数が所定周波数以上の高周波成分を外乱横加速度成分として抽出し、
前記外乱横加速度成分を抽出すると、前記外乱横加速度成分を打ち消す方向にタイヤへ転舵力を加える転舵力制御により前記転舵アクチュエータを駆動し、
ドライバによるハンドル操作の有無を判定し、
前記ハンドル操作有りと判定された場合は、前記所定周波数を、ドライバのハンドル操作による低周波数成分を前記横加速度センサ値から分離し、早い外乱入力により車両に発生する横加速度の高周波数成分を、前記外乱横加速度成分として前記横加速度センサ値から抽出する第１閾値に設定し、
前記ハンドル操作無しと判定された場合は、前記所定周波数を前記第１閾値に比べて低周波数側の第２閾値に設定する
ことを特徴とする車両のステアリング制御方法。 In the steering control method of a vehicle equipped with a steering actuator for steering a tire,
Detects the lateral acceleration generated in the vehicle and
Of the lateral acceleration sensor values, high-frequency components whose frequency is equal to or higher than a predetermined frequency are extracted as disturbance lateral acceleration components.
When the disturbance lateral acceleration component is extracted, the steering actuator is driven by steering force control that applies a steering force to the tire in a direction that cancels the disturbance lateral acceleration component.
Judges whether or not the driver operates the steering wheel,
When it is determined that the handle is operated, the predetermined frequency is separated from the low frequency component due to the driver's handle operation from the lateral acceleration sensor value, and the high frequency component of the lateral acceleration generated in the vehicle due to the fast disturbance input is separated. The disturbance lateral acceleration component is set to the first threshold value extracted from the lateral acceleration sensor value, and is set.
A vehicle steering control method, characterized in that, when it is determined that there is no steering wheel operation, the predetermined frequency is set to a second threshold value on the lower frequency side than the first threshold value .
前記車両が旋回中であるか直進中であるかを判定し、
前記車両が旋回中であると判定された場合は、前記ハンドル操作の有無にかかわらず、前記所定周波数を第１閾値に設定する
ことを特徴とする車両のステアリング制御方法。 In the vehicle steering control method according to claim 1 ,
Determining whether the vehicle is turning or going straight,
A vehicle steering control method, characterized in that when it is determined that the vehicle is turning, the predetermined frequency is set to the first threshold value regardless of the presence or absence of the steering wheel operation.
前記車両が直進中であり、かつ、前記ハンドル操作有りと判定された場合は、前記所定周波数を前記第１閾値に設定し、
前記車両が直進中であり、かつ、前記ハンドル操作無しと判定された場合は、前記所定周波数を前記第１閾値に比べて低周波数側の前記第２閾値に設定する
ことを特徴とする車両のステアリング制御方法。 In the vehicle steering control method according to claim 2 ,
When the vehicle is traveling straight and it is determined that the steering wheel is operated, the predetermined frequency is set to the first threshold value.
When the vehicle is traveling straight and it is determined that the steering wheel is not operated, the predetermined frequency is set to the second threshold value on the lower frequency side than the first threshold value. Steering control method.
前記転舵アクチュエータを搭載するステアリング方式は、ハンドル操作系とタイヤ転舵系とが機械的に分離しているステアリング・バイ・ワイヤ方式である
ことを特徴とする車両のステアリング制御方法。 In the vehicle steering control method according to any one of claims 1 to 3 .
The steering system equipped with the steering actuator is a vehicle steering control method characterized in that the steering wheel operation system and the tire steering system are mechanically separated by a steering-by-wire system.
前記車両に発生する横加速度を検出する横加速度センサと、
前記横加速度センサからの横加速度センサ値を入力し、前記転舵アクチュエータに対して駆動指令を出力する転舵コントローラと、を備え、
前記転舵コントローラは、
横加速度センサ値のうち周波数が所定周波数以上の高周波成分を外乱横加速度成分として抽出するフィルタと、
前記フィルタを通過して前記外乱横加速度成分を抽出すると、前記外乱横加速度成分を打ち消す方向にタイヤへ転舵力を加える転舵力制御により前記転舵アクチュエータを駆動する転舵力指令変換部と、
ドライバによるハンドル操作の有無を判定する操作判定部と、
前記ハンドル操作有りと判定された場合は、前記所定周波数を、ドライバのハンドル操作による低周波数成分を前記横加速度センサ値から分離し、早い外乱入力により車両に発生する横加速度の高周波数成分を、前記外乱横加速度成分として前記横加速度センサ値から抽出する第１閾値に設定し、前記ハンドル操作無しと判定された場合は、前記所定周波数を前記第１閾値に比べて低周波数側の第２閾値に設定する閾値設定部と、を有する
ことを特徴とする車両のステアリング制御装置。
In a vehicle steering control device equipped with a steering actuator that steers a tire,
A lateral acceleration sensor that detects the lateral acceleration generated in the vehicle, and
A steering controller that inputs a lateral acceleration sensor value from the lateral acceleration sensor and outputs a drive command to the steering actuator is provided.
The steering controller is
A filter that extracts high-frequency components whose frequency is higher than the specified frequency from the lateral acceleration sensor values as disturbance lateral acceleration components,
When the disturbance lateral acceleration component is extracted through the filter, the steering force command conversion unit that drives the steering actuator by the steering force control that applies the steering force to the tire in the direction of canceling the disturbance lateral acceleration component. ,
An operation judgment unit that determines whether or not there is a steering wheel operation by the driver,
When it is determined that the steering wheel is operated, the predetermined frequency is separated from the low frequency component due to the driver's steering wheel operation from the lateral acceleration sensor value, and the high frequency component of the lateral acceleration generated in the vehicle due to the fast disturbance input is separated. The disturbance lateral acceleration component is set to the first threshold value extracted from the lateral acceleration sensor value, and when it is determined that the steering wheel is not operated, the predetermined frequency is set to the second threshold on the lower frequency side than the first threshold value. A vehicle steering control device comprising : a threshold setting unit set to .
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