JP7275762B2 - 操舵制御装置 - Google Patents
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Description
図1に示すように、車両の操舵装置10は、ステアリングホイール11に連結されたステアリングシャフト12を有している。また、操舵装置10は、車幅方向(図1中の左右方向)に沿って延びる転舵シャフト14を有している。転舵シャフト14の両端には、それぞれタイロッド15,15を介して左右の転舵輪16,16が連結されている。転舵シャフト14が直線運動することにより、転舵輪16,16の転舵角θwが変更される。ステアリングシャフト12および転舵シャフト14は操舵機構を構成する。
また、操舵装置10は、操舵反力を生成するための構成として、反力モータ31、減速機構32、回転角センサ33、およびトルクセンサ34を有している。ちなみに、操舵反力とは、運転者によるステアリングホイール11の操作方向と反対方向へ向けて作用する力(トルク)をいう。操舵反力をステアリングホイール11に付与することにより、運転者に適度な手応え感を与えることが可能である。
また、操舵装置10は、転舵輪16,16を転舵させるための動力である転舵力を生成するための構成として、転舵モータ41、減速機構42、および回転角センサ43を有している。
ちなみに、操舵装置10は、ピニオンシャフト13を有している。ピニオンシャフト13は、転舵シャフト14に対して交わるように設けられている。ピニオンシャフト13のピニオン歯13aは、転舵シャフト14のラック歯14aに噛み合わされている。ピニオンシャフト13を設ける理由は、ピニオンシャフト44と共に転舵シャフト14をハウジング(図示略)の内部に支持するためである。すなわち、操舵装置10に設けられる支持機構(図示略)によって、転舵シャフト14は、その軸方向に沿って移動可能に支持されるとともに、ピニオンシャフト13,44へ向けて押圧される。これにより、転舵シャフト14はハウジングの内部に支持される。ただし、ピニオンシャフト13を使用せずに転舵シャフト14をハウジングに支持する他の支持機構を設けてもよい。
また、操舵装置10は、制御装置50を有している。制御装置50は、各種のセンサの検出結果に基づき反力モータ31、および転舵モータ41を制御する。センサとしては、前述した回転角センサ33、トルクセンサ34および回転角センサ43に加えて、車速センサ501がある。車速センサ501は、車両に設けられて車両の走行速度である車速Vを検出する。
つぎに、制御装置50について詳細に説明する。
図2に示すように、制御装置50は、反力制御を実行する反力制御部50a、および転舵制御を実行する転舵制御部50bを有している。
反力制御部50aは、舵角演算部51、操舵反力指令値演算部52、および通電制御部53を有している。
操舵反力指令値演算部52は、操舵トルクTh、車速Vおよび舵角θsに基づき操舵反力指令値T*を演算する。操舵反力指令値演算部52は、操舵トルクThの絶対値が大きいほど、また車速Vが遅いほど、より大きな絶対値の操舵反力指令値T*を演算する。ちなみに、操舵反力指令値演算部52は、操舵反力指令値T*を演算する過程でステアリングホイール11の目標舵角θ*を演算する。操舵反力指令値演算部52については、後に詳述する。
転舵制御部50bは、ピニオン角演算部61、ピニオン角フィードバック制御部62、通電制御部63を有している。
つぎに、操舵反力指令値演算部52について詳細に説明する。
図3に示すように、操舵反力指令値演算部52は、加算器70、目標操舵トルク演算部71、トルクフィードバック制御部72、軸力演算部73、目標舵角演算部74、舵角フィードバック制御部75、および加算器76を有している。
ただし、「J」はステアリングホイール11およびステアリングシャフト12の慣性モーメントに対応する慣性係数、「C」は転舵シャフト14のハウジングに対する摩擦などに対応する粘性係数(摩擦係数)、「K」はステアリングホイール11およびステアリングシャフト12をそれぞればねとみなしたときのばね係数である。粘性係数Cおよび慣性係数Jは、車速Vに応じた値となる。また、「θ*′′」は目標舵角θ*の二階時間微分値、「θ*′」は目標舵角θ*の一階時間微分値である。
つぎに、軸力演算部73について詳細に説明する。
図4に示すように、軸力演算部73は、理想軸力演算部81、推定軸力演算部82、および配分演算部83を有している。
つぎに、理想軸力演算部81について詳細に説明する。
図5に示すように、理想軸力演算部81は、第1の演算部91、第2の演算部92、第3の演算部93および加算器94を有している。第1の演算部91、第2の演算部92および第3の演算部93は、それぞれ目標舵角演算部74により演算される目標舵角θ*を目標ピニオン角θp *として取り込む。また、第1の演算部91、第2の演算部92および第3の演算部93は、それぞれ車速センサ501を通じて検出される車速Vを取り込む。
<第3の演算部>
つぎに、理想軸力演算部81の第3の演算部93について詳細に説明する。
車体持ち上げトルク演算部101は、目標ピニオン角θp *および車速Vに基づき、車体持ち上げトルクTcを演算する。車体持ち上げトルク演算部101は、たとえば目標ピニオン角θp *と車体持ち上げトルクTcとの関係を車速Vに応じて規定するマップを使用して、車体持ち上げトルクTcを演算する。車体持ち上げトルク演算部101は、目標ピニオン角θp *の絶対値が増加するほど、より大きな絶対値の車体持ち上げトルクTcを演算する。ただし、車速Vは必ずしも考慮しなくてもよい。
乗算器103は、微分器102により演算される目標ピニオン角速度ωp *と、第1の演算部91により演算されるばね反力トルクTaとを乗算することにより判定値Hsを演算する。判定値Hsは、ステアリングホイール11の操舵状態、すなわちステアリングホイール11が切り込み操舵状態であるのか切り戻し操舵状態であるのかを示す値である。たとえば、判定値Hsが正の値であるとき、ステアリングホイール11は切り込み操舵状態である。判定値Hsが負の値であるとき、ステアリングホイール11は切り戻し操舵状態である。判定値Hsが「0」であるとき、ステアリングホイール11は保舵された状態である。
つぎに、理想軸力演算部81として車体持ち上げトルクTcを演算する第3の演算部93を有する構成を採用したことによる作用を説明する。
図7のグラフに二点鎖線で示される比較例の理想軸力Feは、転舵角θwの中立位置に対応する「0(原点)」を基準とする目標ピニオン角θp *の絶対値の変化(増減)に対してヒステリシス特性を有するところ、そのヒステリシス幅はたとえば目標ピニオン角θp *の絶対値の変化に対して一定である。
したがって、第1の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)転舵シャフト14に作用する実際の軸力Frは、ステアリングホイール11の操舵状態が切り込み操舵状態であるときと、切り戻し操舵状態であるときとで異なる。これは、たとえば転舵輪16,16の転舵に伴い発生する車体持ち上げトルクの影響が一因として考えられる。このため、理想軸力演算部81は、ステアリングホイール11の操舵状態が切り込み操舵状態であるか切り戻し操舵状態であるかに応じて、理想軸力F1に車体持ち上げトルクTc分の軸力Fcを反映させる。すなわち、ステアリングホイール11の操舵状態が切り込み操舵状態である場合、理想軸力F1には車体持ち上げトルクTcが反映される。これに対し、ステアリングホイール11の操舵状態が切り戻し操舵状態である場合、理想軸力F1には車体持ち上げトルクTcが反映されない。これにより、実際の軸力Frに、より近似した値の理想軸力F1が得られる。また、実際の軸力Frに近似した、より精度の高い理想軸力F1が得られることにより、配分演算部83により演算される最終的な軸力Faxの精度も高められる。また、実際の軸力Frに近似した理想軸力F1が使用されて操舵反力指令値T*が演算されることによって、より自然で適切な操舵反力を操舵機構のステアリングシャフト12に付与することができる。
つぎに、操舵制御装置をEPS(電動パワーステアリング装置)の制御装置に具体化した第2の実施の形態を説明する。なお、第1の実施の形態と同様の部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を割愛する。
アシスト指令値演算部212は、基本アシストトルク演算部221、軸力演算部222、目標ピニオン角演算部223、ピニオン角フィードバック制御部(ピニオン角F/B制御部)224、および加算器225を有している。
なお、前記両実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・第1の実施の形態において、操舵装置10にクラッチを設けてもよい。この場合、先の図1に二点鎖線で示すように、ステアリングシャフト12とピニオンシャフト13とをクラッチ21を介して連結する。クラッチ21としては、励磁コイルに対する通電の断続を通じて動力の断続を行う電磁クラッチが採用される。制御装置50は、クラッチ21の断続を切り替える断続制御を実行する。クラッチ21が切断されるとき、ステアリングホイール11と転舵輪16,16との間の動力伝達が機械的に切断される。クラッチ21が接続されるとき、ステアリングホイール11と転舵輪16,16との間の動力伝達が機械的に連結される。
(a2)軸力センサを通じて検出される軸力。
(a3)タイヤ力センサを通じて検出されるタイヤ力、または当該タイヤ力に基づき演算されるタイヤ軸力。
・第1および第2の実施の形態において、最終的な軸力Faxとして、理想軸力F1、推定軸力F2、および先の(a1)~(a4)の力のうちいずれか1つを使用してもよい。この場合、軸力演算部73,222として、配分演算部83を割愛した構成を採用することができる。
(b2)Hs=ωp *・F2
ただし、演算式(b1),(b2)において、転舵モータ41の電流値Ibに代えて、転舵モータ41の目標電流値を使用してもよい。また、第1および第2の実施の形態を含め、目標ピニオン角速度ωp *に代えて、目標ピニオン角θp *、目標舵角θ*(ここでは、目標ピニオン角θp *と同じ値。)、または舵角(操舵角)θsを使用してもよい。
すなわち、推定軸力演算部82は、転舵モータ41の電流値Ibに基づき演算される純粋な推定軸力と、車体持ち上げトルクTc分の軸力Fcとを単に加算することによって推定軸力F2preを演算する。このことを前提として、推定軸力演算部82は、推定軸力F2preから第3の演算部93に相当する構成により演算される車体持ち上げトルクTc分の軸力Fcを減算することにより最終的な推定軸力F2を演算する。このようにすれば、最終的に得られる推定軸力F2の目標ピニオン角θp *に対するヒステリシス特性は、先の図7に実線で示される実際の軸力Frのヒステリシス特性に近似したものとなる。
Claims (4)
- 転舵輪を転舵させる転舵シャフトを含む車両の操舵機構に付与される駆動力の発生源であるモータを操舵状態に応じて演算される指令値に基づき制御する操舵制御装置であって、
前記転舵輪の転舵動作に応じて回転するシャフトの回転角に基づき前記指令値に反映させるべき前記転舵シャフトに作用する第1の軸力を演算する第1の軸力演算部と、
前記第1の軸力を実際の軸力に近づけるために前記第1の軸力に反映させるべき第2の軸力をステアリングホイールが切り込み操舵状態であるか切り戻し操舵状態であるかに応じて演算する第2の軸力演算部と、を有し、
前記第2の軸力演算部は、前記ステアリングホイールが切り込み操舵状態であるとき、前記第2の軸力として、前記転舵輪の転舵動作に伴い発生する車体持ち上げトルクに応じた軸力を演算する一方、前記ステアリングホイールが切り戻し操舵状態であるとき、前記車体持ち上げトルクに応じた軸力である前記第2の軸力を強制的に0に設定する操舵制御装置。 - 前記第2の軸力演算部は、前記転舵輪の転舵動作に応じて回転する前記シャフトの回転角速度と前記転舵シャフトに作用する軸力が反映される状態変数との積に基づき、前記ステアリングホイールが切り込み操舵状態であるか切り戻し操舵状態であるかを判定する請求項1に記載の操舵制御装置。
- 前記操舵機構は、ステアリングホイールの操作に連動して回転するとともに、前記転舵シャフトとの間の動力伝達が分離されたステアリングシャフトを備え、
前記モータは、前記ステアリングシャフトに付与される前記駆動力として操舵方向と反対方向のトルクである操舵反力を発生する反力モータである請求項1または請求項2に記載の操舵制御装置。 - 前記操舵機構は、ステアリングホイールの操作に連動して回転するとともに、前記ステアリングホイールと前記転舵シャフトとの間の動力伝達経路として機能するシャフトを備え、
前記モータは、前記シャフトまたは前記転舵シャフトに付与される前記駆動力として操舵方向と同方向のトルクである操舵補助力を発生させるアシストモータである請求項1または請求項2に記載の操舵制御装置。
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Citations (4)
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JP2016162902A (ja) | 2015-03-02 | 2016-09-05 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置 |
US20160368530A1 (en) | 2015-06-18 | 2016-12-22 | Hyundai Motor Company | Method for controlling output of power steering system |
JP2017165307A (ja) | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 日本精工株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012240456A (ja) | 2011-05-16 | 2012-12-10 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用操舵装置および操舵制御方法 |
JP2016162902A (ja) | 2015-03-02 | 2016-09-05 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置 |
US20160368530A1 (en) | 2015-06-18 | 2016-12-22 | Hyundai Motor Company | Method for controlling output of power steering system |
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