JP7484690B2 - Steering method and steering device - Google Patents
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Description
本発明は、操舵方法及び操舵装置に関する。 The present invention relates to a steering method and a steering device.
特許文献1には、ステアリングホイールの操舵角に基づいて操向輪の目標転舵角を算出し、操向輪の実転舵角が目標転舵角となるように電気モータを制御して操向輪を転舵するとともに、操舵角に応じた操舵反力をステアリングホイールに付与するステアバイワイヤ式の操舵装置が提案されている。
このような操舵装置では、運転者が車両のヨーレイトの変化速度が速すぎると感じて違和感を覚えることがあった。
本発明は、ステアバイワイヤ式の操舵装置において、ヨーレイトの変化速度が速すぎることによる運転者の違和感を緩和することを目的とする。
In such a steering system, the driver may feel that the speed at which the yaw rate of the vehicle changes is too fast, giving the driver a feeling of discomfort.
An object of the present invention is to alleviate the discomfort felt by the driver due to an excessively fast rate of change in yaw rate in a steer-by-wire steering device.
本発明の一態様による操舵方法では、ステアリングホイールの操舵角を検出し、検出された操舵角に応じて操向輪の目標転舵角を算出し、操舵角又は目標転舵角である設定舵角に応じた操舵反力指令値を算出し、操舵反力指令値に応じた操舵反力をステアリングホイールに付与し、操向輪の実際の転舵角である実転舵角を検出し、実転舵角と目標転舵角との差に基づいて、実転舵角を目標転舵角に一致させるための転舵力指令値を算出し、転舵力指令値に応じて操向輪を転舵する転舵力を発生させ、操舵反力指令値の変化速度が小さい場合には大きい場合よりも、転舵力の変化速度を小さな値に制限する。 In a steering method according to one aspect of the present invention, the steering angle of the steering wheel is detected, a target steering angle of the steered wheels is calculated according to the detected steering angle, a steering reaction force command value according to the steering angle or a set steering angle which is the target steering angle is calculated, a steering reaction force according to the steering reaction force command value is applied to the steering wheel, an actual steering angle which is the actual steering angle of the steered wheels is detected, a steering force command value for matching the actual steering angle to the target steering angle is calculated based on the difference between the actual steering angle and the target steering angle, a steering force for steering the steered wheels is generated according to the steering force command value, and the rate of change of the steering force is limited to a smaller value when the rate of change of the steering reaction force command value is small than when it is large.
本発明によれば、ステアバイワイヤ式の操舵装置において、ヨーレイトの変化速度が速すぎることによる運転者の違和感を緩和できる。 The present invention can alleviate the discomfort felt by the driver when the yaw rate changes too quickly in a steer-by-wire steering device.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下に示す本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that each drawing is a schematic view and may differ from the actual product. Furthermore, the embodiment of the present invention shown below is an example of an apparatus and method for embodying the technical concept of the present invention, and the technical concept of the present invention does not limit the structure, arrangement, etc. of the components to those described below. The technical concept of the present invention can be modified in various ways within the technical scope defined by the claims.
(第1実施形態)
(構成)
図1は、車両に搭載される実施形態の操舵装置の一例の概略構成図である。
実施形態の操舵装置は、運転者の操舵入力を受け付ける操舵部31と、操向輪である左右前輪34FL、34FRを転舵する転舵部32と、バックアップクラッチ33と、コントローラ11を備える。
この操舵装置は、バックアップクラッチ33が解放状態になると、操舵部31と転舵部32とが機械的に分離されるステアバイワイヤ(SBW)システムを採用している。以下の説明において左右前輪34FL、34FRを「操向輪34」と表記することがある。
First Embodiment
(composition)
FIG. 1 is a schematic diagram of an example of a steering device according to an embodiment mounted on a vehicle.
The steering device of the embodiment includes a
This steering device employs a steer-by-wire (SBW) system in which the
操舵部31は、ステアリングホイール31aと、コラムシャフト31bと、反力アクチュエータ31cと、操舵角センサ31eと、電流センサ31fとを備える。
一方で転舵部32は、ピニオンシャフト32aと、ステアリングギア32bと、ラックギア32cと、ステアリングラック32dと、転舵アクチュエータ32eと、転舵角センサ32gと、電流センサ32hを備える。
The
On the other hand, the
操舵部31のステアリングホイール31aは、反力アクチュエータ31cによって反力トルクが付与されると共に、運転者によって付与される操舵トルクの入力を受けて回転する。なお、本明細書においてアクチュエータによってステアリングホイールに付与される反力トルクを「操舵反力トルク」と表記することがある。
コラムシャフト31bは、ステアリングホイール31aと一体に回転する。
The
The
以下、反力アクチュエータ31cが電動モータである場合の例について説明するが、反力アクチュエータ31cは電動モータに限定されない。反力アクチュエータ31cは、コントローラ11が出力する信号を物理的運動に変換する様々な形式のアクチュエータを採用できる。反力アクチュエータ31cは、コラムシャフト31bと同軸上に配置された出力軸を有する。
Below, an example in which the
反力アクチュエータ31cは、コントローラ11から出力される反力電流Ismにより駆動され、ステアリングホイール31aに付与する回転トルクをコラムシャフト31bに出力する。回転トルクを付与することによって、ステアリングホイール31aに操舵反力トルクが付与される。
操舵角センサ31eは、コラムシャフト回転角、すなわち、ステアリングホイール31aの操舵角θs(ハンドル角度)を検出する。
電流センサ31fは、反力アクチュエータ31cの駆動電流である反力電流を検出し、検出反力電流Isdとしてコントローラ11に入力する。
The
The
The
一方で、転舵部32のステアリングギア32bは、ラックギア32cと歯合し、ピニオンシャフト32aの回転に応じて操向輪34を転舵する。ステアリングギア32bとして、例えば、ラック・アンド・ピニオン式のステアリングギア等を採用してよい。
バックアップクラッチ33は、コラムシャフト31bとピニオンシャフト32aとの間に設けられる。そして、バックアップクラッチ33は、解放状態になると操舵部31と転舵部32とを機械的に切り離し、締結状態になると操舵部31と転舵部32とを機械的に接続する。なお、バックアップクラッチ33は、車両の走行時あるいはイグニッションスイッチがオンとされている時などの通常時には解放状態であり、例えば転舵アクチュエータ14や反力アクチュエータ12の異常など、システムに何らかの異常が発生した場合や車両のイグニッションスイッチがオフとされている時(例えば駐車時)に締結状態となるものであり、通常は解放状態とされている。このため、以下ではバックアップクラッチ33は解放状態であり、ステアリングホイール31aと転舵部32とは機械的に切り離されているものとして記載する。
On the other hand, the
The backup clutch 33 is provided between the
転舵アクチュエータ32eは、コントローラ11から出力される転舵電流Itmにより駆動され、操向輪34を転舵するための転舵トルクをステアリングラック32dに出力する。
以下、転舵アクチュエータ32eが電動モータである場合の例について説明するが、転舵アクチュエータ32eは電動モータに限定されない。転舵アクチュエータ32eは、コントローラ11が出力する信号を物理的運動に変換する様々な形式のアクチュエータを採用できる。
転舵アクチュエータ32eは、減速機を介してラックギア32cと接続される出力軸を有する。
The
Although an example in which the
The
転舵角センサ32gは、操向輪34の実際の転舵角である実転舵角θtを検出する。
電流センサ32hは、転舵アクチュエータ32eの駆動電流である転舵電流を検出し、検出転舵電流Itdとしてコントローラ11に入力する。
車速センサ16は、実施形態の操舵装置が搭載された車両の車輪速を検出し、車輪速に基づいて車両の車速Vvを算出する。
The steering angle sensor 32g detects an actual steering angle θt, which is the actual steering angle of the steered wheels 34.
The
The
コントローラ11は、操向輪の転舵制御とステアリングホイールの反力制御を行う電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)である。本明細書において「反力制御」とは、反力アクチュエータ31c等のアクチュエータによりステアリングホイール31aに与える操舵反力トルクの制御をいう。
コントローラ11は、プロセッサ20と、記憶装置21と、駆動回路22等の周辺部品とを含む。プロセッサ20は、例えばCPU(Central Processing Unit)、やMPU(Micro-Processing Unit)であってよい。
The
The
記憶装置21は、半導体記憶装置、磁気記憶装置及び光学記憶装置を備えてよい。記憶装置21は、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等のメモリを含んでよい。
コントローラ11により実行される以下に説明する情報処理は、例えば、コントローラ11の記憶装置21に格納されたコンピュータプログラムを、プロセッサ20が実行することによって実現されてよい。
The
The information processing executed by the
また、コントローラ11により実行される以下に説明する情報処理を、汎用の半導体集積回路中に設定される機能的な論理回路で実行してもよい。例えば、コントローラ11はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA:Field-Programmable Gate Array)等のプログラマブル・ロジック・デバイス(PLD:Programmable Logic Device)等を有していてもよい。
The information processing performed by the
さらにコントローラ11は、反力アクチュエータ31cを駆動する反力電流Ismと、転舵アクチュエータ32eを駆動する転舵電流Itmとを生成するための駆動回路22を備える。
駆動回路22は、例えば、反力電流Ism及び転舵電流Itmを制御するためのスイッチング素子を備えてもよい。
Furthermore, the
The
コントローラ11は、操舵角センサ31eが検出した操舵角θsに応じて、操向輪34の転舵角の目標値である目標転舵角θtrを算出する。コントローラ11は、目標転舵角θtrに応じた操舵反力指令値frrを算出する。操舵反力指令値frrは、ステアリングホイール31aへ付与する操舵反力トルクの指令値である。コントローラ11は、操舵反力指令値frrに応じた操舵反力トルクを発生させる反力電流Ismを反力アクチュエータ31cに出力し、操舵反力トルクをステアリングホイール31aに付与する。
The
また、コントローラ11は、転舵角センサ32gが検出した実転舵角θtと目標転舵角θtrとの差に基づいて、実転舵角θtと目標転舵角θtrとの差が大きくなるほど大きな転舵力指令値ftrを算出することにより、実転舵角θtを目標転舵角θtrに一致させるための転舵力指令値ftrを算出する。転舵力指令値ftrは、操向輪34を転舵させる転舵トルクの指令値である。
コントローラ11は、転舵力指令値ftrに応じた転舵トルクを発生させる転舵電流Itmを転舵アクチュエータ32eに出力し、操向輪34を転舵する。
Further, the
The
このように、ステアリングホイール31aの操舵角θsに基づいて目標転舵角θtrを算出し、実転舵角θtを目標転舵角θtrに一致させるように操向輪34を転舵するとともに、操舵角θsに応じて応じた操舵反力をステアリングホイール31aに付与すると、運転者が感じる操舵反力の変化速度に対して車両のヨーレイトの変化速度が速すぎるために運転者が違和感を覚えることがあった。その理由を以下に説明する。
In this way, if the target steering angle θtr is calculated based on the steering angle θs of the
図2(a)は、運転者の操舵操作により加えられる操舵力の時間変化の一例の模式図であり、図2(b)は、図2(a)の操舵力により変化する操舵角θsの模式図である。
時刻t1から時刻t2までに運転者が操舵力を増加させると、それに応じて操舵角θsが増加する。
図2(c)は、図2(b)の操舵角に基づく目標転舵角に一致させるように制御した場合の実転舵角θtの時間変化の模式図である。
FIG. 2A is a schematic diagram showing an example of a change over time in steering force applied by a steering operation by a driver, and FIG. 2B is a schematic diagram showing a steering angle θs that changes due to the steering force of FIG. 2A.
When the driver increases the steering force from time t1 to time t2, the steering angle θs increases accordingly.
FIG. 2C is a schematic diagram showing the change over time of the actual steering angle θt when the actual steering angle is controlled so as to coincide with the target steering angle based on the steering angle of FIG. 2B.
ステアバイワイヤシステムでは、操舵角θsから算出した目標転舵角θtrと実転舵角θtを一致させるようにサーボ制御する。このため、シャフトの連結により操舵トルクを操向輪に伝達していた従来の操舵装置に比べて、操舵角θsに対する実転舵角θtの遅れが小さくなる。
図2(d)の実線は、図2(c)の転舵角変化を生じさせるための転舵力の時間変化を模式的に示す。図2(d)には、比較のため図2(a)及び図2(b)と同様の時間変化が一点鎖線で示されている。
In the steer-by-wire system, servo control is performed to make the target steering angle θtr calculated from the steering angle θs coincide with the actual steering angle θt. Therefore, the delay of the actual steering angle θt relative to the steering angle θs is smaller than in a conventional steering device in which the steering torque is transmitted to the steered wheels by connecting a shaft.
The solid line in Fig. 2(d) shows a schematic diagram of the time change of the steering force for producing the steering angle change in Fig. 2(c). For comparison, the same time change as in Fig. 2(a) and Fig. 2(b) is shown by a dashed line in Fig. 2(d).
操舵開始の直後(すなわち転舵角θtの変化の開始直後)では、操向輪34の向きと操向輪34の進行方向との角度差であるスリップ角が大きくなり、これに伴ってタイヤで発生する横力が過渡的に増加する。その後、横力は転舵角θtに応じた大きさに収束する。これに伴って転舵力も、転舵角θtの変化の開始直後に過渡的に大きくなり、その後は転舵角θtに応じた大きさに収束する。
この結果、図2(c)に示すように実転舵角θtが少ない遅延で変化すると、図2(c)の転舵角変化を生じさせるのに要する転舵力も急激に変化することになる。
Immediately after steering starts (i.e., immediately after the steering angle θt starts to change), the slip angle, which is the angular difference between the direction of the steered wheels 34 and the traveling direction of the steered wheels 34, becomes large, and the lateral force generated in the tires increases transiently. After that, the lateral force converges to a magnitude corresponding to the steering angle θt. Accordingly, the steering force also becomes transiently large immediately after the steering angle θt starts to change, and then converges to a magnitude corresponding to the steering angle θt.
As a result, if the actual steering angle θt changes with little delay as shown in FIG. 2C, the steering force required to cause the steering angle change of FIG. 2C also changes suddenly.
セルフアライニングトルク(SAT:Self-Aligning Torque)及びヨーレイトも、転舵力と同様に変化する。図2(e)の実線は、図2(c)の転舵角により生じるSATの時間変化を模式的に示し、図2(f)の実線は、図2(c)の転舵角により生じるヨーレイトの時間変化を模式的に示す。 The self-aligning torque (SAT) and yaw rate change in the same way as the steering force. The solid line in FIG. 2(e) shows a schematic representation of the time change in SAT caused by the steering angle in FIG. 2(c), and the solid line in FIG. 2(f) shows a schematic representation of the time change in yaw rate caused by the steering angle in FIG. 2(c).
運転者は、自身が加える操舵力の大きさに応じてどのような車両挙動が発生するかを予測する。このため、操舵力の変化速度が小さいにも関わらずヨーレイトの変化速度が大きいと、運転者は違和感を覚えることがある。
そこで実施形態のコントローラ11は、操舵力の変化速度が小さい場合には大きい場合よりも、転舵力の変化速度を小さな値に制限する。
A driver predicts what type of vehicle behavior will occur depending on the magnitude of the steering force he or she applies. Therefore, if the rate of change in the steering force is small but the rate of change in the yaw rate is large, the driver may feel uncomfortable.
Therefore, the
図3(a)は、運転者の操舵操作により加えられる操舵力の時間変化の一例の模式図であり、図3(b)は、図3(a)の操舵力により変化する操舵角θsの模式図である。
図2(a)及び図2(b)と同様に、時刻t1から時刻t2までに運転者が操舵力を増加させると、それに応じて操舵角θsが増加する。
FIG. 3A is a schematic diagram showing an example of a change over time in steering force applied by a steering operation by a driver, and FIG. 3B is a schematic diagram showing a steering angle θs that changes due to the steering force of FIG. 3A.
Similar to FIGS. 2A and 2B, when the driver increases the steering force from time t1 to time t2, the steering angle θs increases accordingly.
図3の(c)の実線は、操舵力の変化速度が小さいほど転舵力の時間変化を小さな値に制限した場合の時間変化を模式的に示す。図3の(c)には、比較のために図2(d)の転舵力(すなわち制限前の転舵力)の時間変化が一点鎖線で示されている。
制限前の転舵力(一点鎖線)と比べて、制限後の転舵力(実線)は、転舵角θtの変化開始直後において変化速度が小さくなるように制限されている。
The solid line in Fig. 3(c) shows a schematic diagram of the time change in the steering force when the time change in the steering force is limited to a smaller value as the change rate of the steering force becomes smaller. For comparison, the time change in the steering force in Fig. 2(d) (i.e., the steering force before the limiting) is shown by a dashed line in Fig. 3(c).
Compared with the steering force before limitation (dotted chain line), the steering force after limitation (solid line) is limited so that the rate of change is smaller immediately after the steering angle θt starts to change.
図3(d)の実線は、図3(c)の実線で示した転舵力により転舵される操向輪34の実転舵角θtの時間変化を模式的に示す。図3(d)には、比較のため図2(c)の実転舵角θtの時間変化を一点鎖線で示している。
転舵力の変化速度を制限することにより、転舵角θtの変化開始直後において操舵角θsに対して転舵角θtが遅れている。
The solid line in Fig. 3(d) shows a schematic diagram of the change over time of the actual steering angle θt of the steered wheels 34 steered by the steering force shown by the solid line in Fig. 3(c). For comparison, Fig. 3(d) shows the change over time of the actual steering angle θt in Fig. 2(c) by a dashed line.
By limiting the rate of change in the steering force, the steering angle θt lags behind the steering angle θs immediately after the steering angle θt starts to change.
転舵力の変化速度の制限によって、タイヤで発生する横力の変化速度が制限されるため、SATとヨーレイトの変化速度も同様に制限される。図3(e)及び図3(f)の実線は、図3d(c)の転舵角により生じるSATとヨーレイトの時間変化を模式的に示す。図3(e)及び図3(f)には、比較のため図2(e)及び図2(f)のSATとヨーレイトの時間変化を一点鎖線で示している。
このように、操舵力の変化速度が小さい場合には大きい場合よりもヨーレイトの変化速度が制限される。このため、操舵力の変化速度が小さいにも関わらずヨーレイトの変化速度が大きいことにより運転者が違和感を覚えるのを緩和できる。
By limiting the rate of change of the steering force, the rate of change of the lateral force generated by the tires is limited, and the rate of change of the SAT and yaw rate is similarly limited. The solid lines in Figures 3(e) and 3(f) show the time changes of the SAT and yaw rate caused by the steering angle in Figure 3(d)(c). For comparison, the time changes of the SAT and yaw rate in Figures 2(e) and 2(f) are shown by dashed lines in Figures 3(e) and 3(f).
In this way, when the rate of change of the steering force is small, the rate of change of the yaw rate is limited more than when the rate of change of the steering force is large. This makes it possible to alleviate the discomfort felt by the driver due to the large rate of change of the yaw rate despite the small rate of change of the steering force.
次に、転舵力の変化速度の制限方法を模式的に説明する。図4(a)は、操舵反力トルクの時間変化の一例の模式図であり、図4(b)は、図4(a)の操舵反力トルクの変化速度の時間変化の模式図である。
コントローラ11は、操舵力の反力である操舵反力を操舵力として取得する。コントローラ11は、操舵反力を微分することにより操舵反力の変化速度を算出する。
Next, a method for limiting the rate of change of the steering force will be described. Fig. 4(a) is a schematic diagram of an example of a time change of the steering reaction torque, and Fig. 4(b) is a schematic diagram of a time change of the rate of change of the steering reaction torque of Fig. 4(a).
The
コントローラ11は、操舵反力の変化速度に応じて、転舵力の変化速度の上限値Ufを設定する。図4(c)は、図4(b)の変化速度に基づいて設定された上限値Ufにより制限された転舵力の変化速度の時間変化の模式図である。
コントローラ11は、転舵力の変化速度を上限値Uf以下に制限する。図4(d)の実線は、図4(c)の変化速度で変化する転舵力の時間変化を示す。図4(d)には、比較のために制限前の転舵力の時間変化が一点鎖線で示されている。変化速度が上限値Uf以下に制限されることにより、操舵開始の直後における転舵力の変化速度が制限される。
The
The
次に、コントローラ11の機能構成例について説明する。図5は、第1実施形態のコントローラ11の機能構成例のブロック図である。
コントローラ11は、目標転舵角算出部40と、反力指令値算出部41と、反力モータ駆動部42と、減算器43と、転舵角サーボ制御部44と、換算部45と、微分器46と、上限値設定部47と、変化率リミッタ48と、転舵モータ駆動部49を備える。
Next, a description will be given of an example of the functional configuration of the
The
目標転舵角算出部40は、操舵角θsに応じて目標転舵角θtrを算出する。例えば目標転舵角算出部40は、角度比Raを操舵角θsに乗算して目標転舵角θtrを算出してよい。
目標転舵角算出部40は、角度比Raを動的に変化させてもよい。例えば、目標転舵角算出部40は、少なくとも車速Vvに応じて角度比Raを変更してもよい。
The target turning
The target turning
反力指令値算出部41は、少なくとも目標転舵角θtrに基づいて操舵反力指令値frrを算出する。
反力指令値算出部41は、目標転舵角θtrに代えて、操舵角θsに応じて操舵反力指令値frrを算出してもよい。目標転舵角θtr又は操舵角θsに加えて、車速Vv、車両に発生した横方向加速度、ヨーレイト、検出転舵電流Itdの少なくとも1つに応じて操舵反力指令値frrを算出してもよい。反力指令値算出部41は、例えば目標転舵角θtrあるいは操舵角θsが大きいほど大きな操舵反力指令値frrを算出する。なお、操舵反力指令値frrは目標転舵角θtrあるいは操舵角θsに対して所定のゲインを乗算して舵反力指令値frrを算出しても良いし、目標転舵角θtrあるいは操舵角θsに対する舵反力指令値frrのマップを記憶しておき、目標転舵角θtrあるいは操舵角θsとマップを参照して舵反力指令値frrを算出しても良い。
The reaction force command
The reaction force command
反力モータ駆動部42は、操舵反力指令値frrに基づいて反力アクチュエータ31cを駆動する。
反力モータ駆動部42は、電流センサ31fが検出した検出反力電流Isdから推定される実際の操舵反力トルクと、反力指令値算出部41が出力する操舵反力指令値frrとを一致させるトルクフィードバック制御により、反力アクチュエータ31cへ出力する反力電流Ismを生成し、反力電流Ismを反力アクチュエータ31cに出力する。検出反力電流Isdと、操舵反力指令値frrに相当する駆動電流とを一致させる電流フィードバック制御によって、反力アクチュエータ31cへ出力する反力電流Ismを生成してもよい。
The reaction force
The reaction force
減算器43は、目標転舵角算出部40が算出した目標転舵角θtrから転舵角センサ32gが検出した実転舵角θtを減算した差分である転舵角偏差Δθ=θtr-θtを演算する。
転舵角サーボ制御部44は、転舵角偏差Δθを減少させるサーボ制御によって転舵力指令値ftrを算出する。
The
The steering angle
換算部45は、電流センサ31fが検出した検出反力電流Isdを、反力アクチュエータ31cから出力される操舵反力トルクに換算する。換算部45は、換算した操舵反力トルクを検出操舵反力トルクfrdとして出力する。
微分器46は、検出操舵反力トルクfrdを微分して、検出操舵反力トルクfrdの変化速度(dfrd/dt)を算出する。
The
The
上限値設定部47は、変化速度(dfrd/dt)に基づいて、転舵力指令値ftrの変化速度の上限値Ufを設定する。上限値設定部47は、変化速度(dfrd/dt)が小さいほど、より小さな上限値Ufを設定する。
例えば上限値設定部47は、変化速度(dfrd/dt)に所定のゲインを乗算した乗算結果を上限値Ufとして算出してもよく、変化速度(dfrd/dt)と上限値Ufとの間の関係マップにもとづいて上限値Ufを設定してもよい。
Upper
For example, the upper
変化率リミッタ48は、転舵角サーボ制御部44から出力された転舵力指令値ftrの変化速度を上限値Uf以下に制限し、制限後の転舵力指令値ftr1を出力する。
転舵モータ駆動部49は、制限後の転舵力指令値ftr1に基づいて転舵アクチュエータ32eを駆動する。
The steering
転舵モータ駆動部49は、電流センサ32hが検出した検出転舵電流Itdから推定される実際の転舵トルクと、変化率リミッタ48から出力された転舵力指令値ftr1とを一致させるトルクフィードバック制御により、転舵アクチュエータ32eへ出力する転舵電流Itmを生成し、転舵電流Itmを転舵アクチュエータ32eに出力する。
検出転舵電流Itdと、転舵力指令値ftr1に相当する駆動電流とを一致させる電流フィードバック制御によって、転舵アクチュエータ32eへ出力する転舵電流Itmを生成してもよい。
The steering
The steering current Itm to be output to the
(動作)
図6は、実施形態の操舵方法の一例のフローチャートである。
ステップS1において操舵角センサ31eは、ステアリングホイール31aの操舵角θs(ハンドル角度)を検出する。
ステップS2において目標転舵角算出部40は、操舵角θsに応じて目標転舵角θtrを算出する。
ステップS3において反力指令値算出部41は、少なくとも目標転舵角θtrに基づいて操舵反力指令値frrを算出する。目標転舵角θtrに代えて、操舵角θsに応じて操舵反力指令値frrを算出してもよい。
(motion)
FIG. 6 is a flowchart of an example of a steering method according to the embodiment.
In step S1, the
In step S2, the target steering
In step S3, the reaction force command
ステップS4において反力モータ駆動部42は、操舵反力指令値frrに基づいて反力アクチュエータ31cを駆動する。これにより操舵反力トルクがステアリングホイール31aに付与される。
ステップS5において転舵角センサ32gは、操向輪34の実転舵角θtを検出する。
ステップS6において転舵角サーボ制御部44は、目標転舵角θtrと実転舵角θtとの間の差(θtr-θt)である転舵角偏差Δθに基づいて、転舵力指令値ftrを算出する。
In step S4, the reaction force
In step S5, the steering angle sensor 32g detects the actual steering angle θt of the steered wheels 34.
In step S6, the steering angle
ステップS7において上限値設定部47は、転舵アクチュエータ32eで発生させる転舵トルクの変化速度の上限値を設定する。上限値設定部47は、操舵反力トルクの変化速度が小さいほど、より小さな上限値を設定する。
変化率リミッタ48及び転舵モータ駆動部49は、転舵力指令値ftrに基づいて転舵アクチュエータ32eを駆動する。その際に、上限値設定部47で設定した上限値で、転舵アクチュエータ32eで発生させる転舵トルクの変化速度を制限する。
なお、本実施例においては操舵反力トルクの変化速度が小さいほど、より小さな上限値を設定して転舵トルクの変化速度をより小さな値に制限する例を示したが、これに限定されない。例えば、操舵反力トルクの変化速度が所定の変化速度よりも小さい場合には、大きい場合よりも小さな上限値を設定して、転舵トルクの変化速度を制限しても良い。
In step S7, upper
A rate of
In this embodiment, the lower the rate of change of the steering reaction torque, the smaller the upper limit value is set to limit the rate of change of the turning torque to a smaller value, but the present invention is not limited to this. For example, when the rate of change of the steering reaction torque is smaller than a predetermined rate of change, the upper limit value may be set smaller than when the rate of change of the steering reaction torque is larger, to limit the rate of change of the turning torque.
(第2実施形態)
電流センサ31fが検出した検出反力電流Isdから換算して求めた検出操舵反力トルクfrdの代わりに、操舵反力指令値frrに基づいて、転舵力指令値ftrの変化速度の上限値Ufを設定してもよい。
第2実施形態のコントローラ11は、第1実施形態の検出操舵反力トルクfrdに代えて、操舵反力指令値frrに基づいて上限値Ufを設定する。
図7は、第2実施形態のコントローラ11の機能構成例のブロック図である。
Second Embodiment
Instead of the detected steering reaction torque frd obtained by converting the detected reaction current Isd detected by
The
FIG. 7 is a block diagram of an example of a functional configuration of the
微分器46は、操舵反力指令値frrを微分して、操舵反力指令値frrの変化速度(dfrr/dt)を、操舵反力トルクの変化速度として算出する。
上限値設定部47は、変化速度(dfrr/dt)に基づいて上限値Ufを設定する。上限値設定部47は、変化速度(dfrr/dt)が小さいほど、より小さな上限値Ufを設定する。
例えば上限値設定部47は、変化速度(dfrr/dt)に所定のゲインを乗算した乗算結果を上限値Ufとして算出してもよく、変化速度(dfrr/dt)と上限値Ufとの間の関係マップにもとづいて上限値Ufを設定してもよい。
A
The upper
For example, the upper
(第3実施形態)
上述の通り、操舵反力指令値frrは目標転舵角θtrに基づいて設定される。したがって、第2実施形態の操舵反力指令値frrの代わりに目標転舵角θtrに基づいて転舵力指令値ftrの変化速度の上限値Ufを設定してもよい。
図8は、第3実施形態のコントローラ11の機能構成例のブロック図である。
微分器46は、目標転舵角θtrを微分して、目標転舵角θtrの変化速度(dθtr/dt)を、操舵反力トルクの変化速度として算出する。
Third Embodiment
As described above, the steering reaction force command value frr is set based on the target turning angle θtr. Therefore, the upper limit value Uf of the rate of change of the turning force command value ftr may be set based on the target turning angle θtr instead of the steering reaction force command value frr of the second embodiment.
FIG. 8 is a block diagram of an example of the functional configuration of the
A
上限値設定部47は、変化速度(dθtr/dt)に基づいて上限値Ufを設定する。上限値設定部47は、変化速度(dθtr/dt)が小さいほど、より小さな上限値Ufを設定する。
例えば上限値設定部47は、変化速度(dθtr/dt)に所定のゲインを乗算した乗算結果を上限値Ufとして算出してもよく、変化速度(dθtr/dt)と上限値Ufとの間の関係マップにもとづいて上限値Ufを設定してもよい。
The upper
For example, the upper
また、目標転舵角θtrは操舵角θsに基づいて設定されるので、目標転舵角θtrの代わりに操舵角θsに基づいて、転舵力指令値ftrの変化速度の上限値Ufを設定してもよい。
微分器46は、操舵角θsを微分して、操舵角θsの変化速度(dθs/dt)を、操舵反力トルクの変化速度として算出する。
Furthermore, since the target turning angle θtr is set based on the steering angle θs, the upper limit value Uf of the rate of change of the turning force command value ftr may be set based on the steering angle θs instead of the target turning angle θtr.
The
上限値設定部47は、変化速度(dθs/dt)に基づいて上限値Ufを設定する。上限値設定部47は、変化速度(dθs/dt)が小さいほど、より小さな上限値Ufを設定する。
例えば上限値設定部47は、変化速度(dθs/dt)に所定のゲインを乗算した乗算結果を上限値Ufとして算出してもよく、変化速度(dθs/dt)と上限値Ufとの間の関係マップにもとづいて上限値Ufを設定してもよい。
The upper
For example, the upper
(第4実施形態)
第1実施形態から第3実施形態のコントローラ11は、転舵力指令値ftrの変化速度を上限値Uf以下に制限することによって、転舵アクチュエータ32eに発生させる転舵トルクの変化速度を制限した。
これに代えて又はこれに加えて、転舵アクチュエータ32eの駆動電流である転舵電流Itmの速度変化を制限することによって、転舵トルクの変化速度を制限してもよい。
Fourth Embodiment
The
Alternatively or in addition to this, the rate of change of the steering torque may be limited by limiting the rate of change of the steering current Itm, which is the drive current of the
第4実施形態のコントローラ11は、転舵電流Itmの速度変化を制限することによって転舵トルクの変化速度を制限する。
図9は、第4実施形態のコントローラ11の機能構成例のブロック図である。
転舵モータ駆動部49は、換算部50と、減算器51と、変化率リミッタ52と、電流サーボ制御部53と、PWM制御部54と、インバータ55を備える。図面においてインバータを「INV」と表記する。
The
FIG. 9 is a block diagram of an example of a functional configuration of the
The steering
換算部50は、転舵角サーボ制御部44から出力される転舵力指令値ftrを電流指令値Itrに換算する。電流指令値Itrは、転舵アクチュエータ32eを駆動する転舵電流Itmの指令値である。
減算器51は、電流センサ32hが検出した検出転舵電流Itdを電流指令値Itrから減算した差分である電流偏差ΔI=Itr-Itdを演算する。
変化率リミッタ52は、減算器51から出力された電流偏差ΔIの変化速度を上限値Ui以下に制限し、制限後の電流偏差ΔI1を出力する。
The
上限値設定部47は、検出操舵反力トルクfrdの変化速度(dfrd/dt)に基づいて、電流偏差ΔIの変化速度の上限値Uiを設定する。上限値設定部47は、変化速度(dfrd/dt)が小さいほど、より小さな上限値Uiを設定する。
例えば上限値設定部47は、変化速度(dfrd/dt)に所定のゲインを乗算した乗算結果を上限値Uiとして算出してもよく、変化速度(dfrd/dt)と上限値Uiとの間の関係マップにもとづいて上限値Uiを設定してもよい。
The upper
For example, the upper
電流サーボ制御部53は、制限後の電流偏差ΔI1を減少させるサーボ制御によって、転舵アクチュエータ32eの印加電圧の指令値である電圧指令値を算出する。
PWM制御部54は、電流サーボ制御部53が出力する電圧指令値に基づいてインバータ55を駆動するPWM信号を生成する。
インバータ55は、PWM制御部54が生成したPWM信号によって駆動されて、転舵電流Itmを出力する。
Current
The
The
電流偏差ΔIの変化速度を制限することにより、電流偏差ΔIに基づいて生成される転舵電流Itmの速度変化を制限することができる。
これにより、転舵アクチュエータ32eに発生させる転舵トルクの変化速度を制限することができる。
By limiting the rate of change of the current deviation ΔI, it is possible to limit the rate of change of the steering current Itm generated based on the current deviation ΔI.
This makes it possible to limit the rate of change in the steering torque generated by the
(第5実施形態)
電流センサ31fが検出した検出反力電流Isdから換算して求めた検出操舵反力トルクfrdの代わりに、操舵反力指令値frrに基づいて電流偏差ΔI1の変化速度の上限値Uiを設定してもよい。
図10は、第5実施形態のコントローラ11の機能構成例のブロック図である。
上限値設定部47は、操舵反力指令値frrの変化速度(dfrr/dt)に基づいて上限値Uiを設定する。上限値設定部47は、変化速度(dfrr/dt)が小さいほど、より小さな上限値Uiを設定する。
例えば上限値設定部47は、変化速度(dfrr/dt)に所定のゲインを乗算した乗算結果を上限値Uiとして算出してもよく、変化速度(dfrr/dt)と上限値Uiとの間の関係マップにもとづいて上限値Uiを設定してもよい。
Fifth Embodiment
Instead of the detected steering reaction force torque frd obtained by converting the detected reaction force current Isd detected by the
FIG. 10 is a block diagram of an example of the functional configuration of the
The upper
For example, the upper
(第6実施形態)
操舵反力指令値frrの代わりに目標転舵角θtrに基づいて電流偏差ΔI1の変化速度の上限値Uiを設定してもよい。
図11は、第6実施形態のコントローラ11の機能構成例のブロック図である。
上限値設定部47は、目標転舵角θtrの変化速度(dθtr/dt)に基づいて上限値Uiを設定する。上限値設定部47は、変化速度(dθtr/dt)が小さいほど、より小さな上限値Uiを設定する。
例えば上限値設定部47は、変化速度(dθtr/dt)に所定のゲインを乗算した乗算結果を上限値Uiとして算出してもよく、変化速度(dθtr/dt)と上限値Uiとの間の関係マップにもとづいて上限値Uiを設定してもよい。
Sixth Embodiment
The upper limit value Ui of the rate of change of the current deviation ΔI1 may be set based on the target turning angle θtr instead of the steering reaction force command value frr.
FIG. 11 is a block diagram of an example of the functional configuration of the
The upper
For example, the upper
目標転舵角θtrの代わりに操舵角θsに基づいて上限値Uiを設定してもよい。
上限値設定部47は、操舵角θsの変化速度(dθs/dt)に基づいて上限値Uiを設定する。上限値設定部47は、変化速度(dθs/dt)が小さいほど、より小さな上限値Uiを設定する。
例えば上限値設定部47は、変化速度(dθs/dt)に所定のゲインを乗算した乗算結果を上限値Uiとして算出してもよく、変化速度(dθs/dt)と上限値Uiとの間の関係マップにもとづいて上限値Uiを設定してもよい。
The upper limit value Ui may be set based on the steering angle θs instead of the target turning angle θtr.
The upper
For example, the upper
(第7実施形態)
次に、第7実施形態について説明する。操向輪34のタイヤゴムの特性により、操舵開始の直後(すなわち転舵角θtの変化の開始直後)におけるヨーレイトの変化速度は、車速Vvが低いほど大きくなる。
そこで、第7実施形態のコントローラ11は、車速Vvが比較的低い場合には、操舵反力トルクの変化速度が小さい場合の転舵力の変化速度を、操舵反力トルクの変化速度が大きい場合の転舵力の変化速度よりも小さな値に制限する。
Seventh Embodiment
Next, a seventh embodiment will be described. Due to the characteristics of the tire rubber of the steered wheels 34, the rate of change of the yaw rate immediately after the start of steering (i.e., immediately after the steering angle θt starts to change) increases as the vehicle speed Vv decreases.
Therefore, when the vehicle speed Vv is relatively low, the
一方で、車速Vvが比較的高い場合には、操舵反力トルクの変化速度が小さい場合の転舵力の変化速度を、操舵反力トルクの変化速度が大きい場合の転舵力の変化速度よりも小さな値に制限しない。
これにより、車速Vvが比較的高い場合において、転舵力の変化速度の制限によって転舵速度が低下して車両挙動が緩慢になるのを回避できる。
On the other hand, when the vehicle speed Vv is relatively high, the rate of change in the steering force when the rate of change in the steering reaction torque is small is not limited to a value smaller than the rate of change in the steering force when the rate of change in the steering reaction torque is large.
As a result, when the vehicle speed Vv is relatively high, it is possible to avoid a situation in which the steering speed is reduced due to a restriction on the rate of change in the steering force, causing the vehicle behavior to become sluggish.
図12は、第7実施形態のコントローラ11の機能構成例のブロック図である。第7実施形態のコントローラ11は、第1実施形態と同様に、電流センサ31fが検出した検出反力電流Isdから換算して求めた検出操舵反力トルクfrdに基づいて転舵力指令値ftrの変化速度の上限値Ufを設定する。
コントローラ11は、ゲイン設定部60と、乗算器61及び63と、減算器62と、加算器64を備える。
ゲイン設定部60は、車速Vvに応じた車速ゲインKを設定する。乗算器61は、制限後の転舵力指令値ftr1と車速ゲインKとの積K×ftr1を算出する。
12 is a block diagram of a functional configuration example of
The
A
減算器62は、車速ゲイン(1-K)を算出する。乗算器63は、制限前の転舵力指令値ftrと車速ゲイン(1-K)との積(1-K)×ftr1を算出する。加算器64は、制限後の転舵力指令値ftr1と制限前の転舵力指令値ftrの重み付け和(K×ftr1+(1-K)×ftr)を算出する。
転舵モータ駆動部49は、重み付け和(K×ftr1+(1-K)×ftr)に基づいて転舵アクチュエータ32eを駆動する。
The steering
図13(a)は、車速ゲインKの第1例の特性図である。車速Vvが閾値V1以下である場合に車速ゲインKは「1」であり、車速Vvが閾値V2以上である場合に車速ゲインKは「0」である。閾値V2は閾値V1より大きい。車速Vvが閾値V1~V2の範囲では、車速Vvが大きくなるのに従って、車速ゲインKは「1」から「0」へ減少する。 Figure 13(a) is a characteristic diagram of a first example of vehicle speed gain K. When vehicle speed Vv is equal to or less than threshold value V1, vehicle speed gain K is "1", and when vehicle speed Vv is equal to or greater than threshold value V2, vehicle speed gain K is "0". Threshold value V2 is greater than threshold value V1. When vehicle speed Vv is in the range between threshold values V1 and V2, vehicle speed gain K decreases from "1" to "0" as vehicle speed Vv increases.
このため、車速Vvが閾値V1以下である場合に転舵モータ駆動部49は、制限後の転舵力指令値ftr1に基づいて転舵アクチュエータ32eを駆動する。車速Vvが閾値V2以上である場合には、制限前の転舵力指令値ftrに基づいて転舵アクチュエータ32eを駆動する。車速Vvが閾値V1~V2の範囲では、制限後の転舵力指令値ftrと制限前の転舵力指令値ftrの中間の転舵力指令値に基づいて転舵アクチュエータ32eを駆動する。
Therefore, when the vehicle speed Vv is equal to or less than the threshold value V1, the steering
これにより、車速Vvが比較的低い場合には、操舵反力トルクの変化速度が小さい場合の転舵力の変化速度を、操舵反力トルクの変化速度が大きい場合の転舵力の変化速度よりも小さな値に制限する。
一方で、車速Vvが比較的高い場合には、操舵反力トルクの変化速度が小さい場合の転舵力の変化速度を、操舵反力トルクの変化速度が大きい場合の転舵力の変化速度よりも小さな値に制限しない。
As a result, when the vehicle speed Vv is relatively low, the rate of change in the steering force when the rate of change in the steering reaction torque is small is limited to a value smaller than the rate of change in the steering force when the rate of change in the steering reaction torque is large.
On the other hand, when the vehicle speed Vv is relatively high, the rate of change in the steering force when the rate of change in the steering reaction torque is small is not limited to a value smaller than the rate of change in the steering force when the rate of change in the steering reaction torque is large.
図13(b)は、車速ゲインKの第2例の特性図である。車速Vvが「0」又は極低速である場合には、転舵しても横力が発生しないためヨーレイトが発生しない。このためヨーレイトの変化速度を制限する必要がない。
このため、第2例の車速ゲインKは、車速Vvが「0」又は極低速の場合には、操舵反力トルクの変化速度が小さい場合の転舵力の変化速度を、操舵反力トルクの変化速度が大きい場合の転舵力の変化速度よりも小さな値に制限しないように設定する。これにより、車速Vvが「0」又は極低速の場合に、転舵速度が低下するのを回避できる。
13B is a characteristic diagram of a second example of the vehicle speed gain K. When the vehicle speed Vv is "0" or an extremely low speed, no lateral force is generated even when the vehicle is steered, and therefore no yaw rate is generated. Therefore, there is no need to limit the rate of change of the yaw rate.
For this reason, the vehicle speed gain K in the second example is set so that when the vehicle speed Vv is "0" or extremely slow, the rate of change in the steering force when the rate of change in the steering reaction torque is small is not limited to a value smaller than the rate of change in the steering force when the rate of change in the steering reaction torque is large. This makes it possible to avoid a decrease in the steering speed when the vehicle speed Vv is "0" or extremely slow.
具体的には、第2例の車速ゲインKは車速Vvが「0」の場合に車速ゲインKは「0」であり、車速Vvが「0」~閾値V3の範囲では、車速Vvが大きくなるのに従って車速ゲインKは「0」から「1」へ増加する。車速Vvが閾値V3以上の範囲では、第1例の車速ゲインKと同じ特性を有する。
このため、車速Vvが「0」である場合に転舵モータ駆動部49は、制限前の転舵力指令値ftrに基づいて転舵アクチュエータ32eを駆動する。
Specifically, the vehicle speed gain K in the second example is "0" when the vehicle speed Vv is "0", and increases from "0" to "1" as the vehicle speed Vv increases within the range of the vehicle speed Vv from "0" to the threshold value V3. In the range of the vehicle speed Vv equal to or greater than the threshold value V3, the vehicle speed gain K has the same characteristics as the vehicle speed gain K in the first example.
Therefore, when vehicle speed Vv is "0", steering
車速Vvが閾値V3~V1の範囲では、制限後の転舵力指令値ftrに基づいて転舵アクチュエータ32eを駆動する。車速Vvが閾値V2以上である場合には、制限前の転舵力指令値ftrに基づいて転舵アクチュエータ32eを駆動する。
車速Vvが「0」~閾値V3の範囲と閾値V1~V2の範囲では、制限後の転舵力指令値ftr1と制限前の転舵力指令値ftrの中間の転舵力指令値に基づいて転舵アクチュエータ32eを駆動する。
When the vehicle speed Vv is in the range of threshold values V3 to V1, the
When vehicle speed Vv is in the range of "0" to threshold value V3 and in the range of threshold values V1 to V2, steering
このため、車速Vvが「0」又は極低速の場合には、操舵反力トルクの変化速度が小さい場合の転舵力の変化速度を、操舵反力トルクの変化速度が大きい場合の転舵力の変化速度よりも小さな値に制限しない。
車速Vvが比較的低く、かつ「0」又は極低速でない場合には、操舵反力トルクの変化速度が小さい場合の転舵力の変化速度を、操舵反力トルクの変化速度が大きい場合の転舵力の変化速度よりも小さな値に制限する。
また、車速Vvが比較的高い場合には、操舵反力トルクの変化速度が小さい場合の転舵力の変化速度を、操舵反力トルクの変化速度が大きい場合の転舵力の変化速度よりも小さな値に制限しない。
Therefore, when the vehicle speed Vv is "0" or extremely low, the rate of change of the steering force when the rate of change of the steering reaction torque is small is not limited to a value smaller than the rate of change of the steering force when the rate of change of the steering reaction torque is large.
When the vehicle speed Vv is relatively low and is not "0" or extremely low, the rate of change of the steering force when the rate of change of the steering reaction torque is small is limited to a value smaller than the rate of change of the steering force when the rate of change of the steering reaction torque is large.
Furthermore, when the vehicle speed Vv is relatively high, the rate of change in the steering force when the rate of change in the steering reaction torque is small is not limited to a value smaller than the rate of change in the steering force when the rate of change in the steering reaction torque is large.
なお、第2実施形態と同様に、検出操舵反力トルクfrdの代わりに、操舵反力指令値frrに基づいて転舵力指令値ftrの変化速度の上限値Ufを設定してもよい。
また、第3実施形態と同様に、操舵反力指令値frrの代わりに、目標転舵角θtrや操舵角θsに基づいて転舵力指令値ftrの変化速度の上限値Ufを設定してもよい。
As in the second embodiment, the upper limit Uf of the rate of change of the turning force command value ftr may be set based on the steering reaction force command value frr instead of the detected steering reaction torque frd.
Further, similarly to the third embodiment, the upper limit value Uf of the rate of change of the steering force command value ftr may be set based on the target steering angle θtr or the steering angle θs instead of the steering reaction force command value frr.
(第8実施形態)
第8実施形態のコントローラ11は、第7実施形態における転舵力指令値ftrに代えて、転舵電流Itmの指令値である電流指令値Itrと検出転舵電流Itdとの電流偏差ΔI=Itr-Itdの変化速度を制限する。
すなわち、変化速度が制限された電流偏差ΔI1と制限前の電流偏差ΔIとを、車速に応じた車速ゲインKにより重み付け、重み付け和(K×ΔI1+(1-K)ΔI)に基づいて転舵電流Itmを生成する。
Eighth embodiment
The
That is, the current deviation ΔI1 with the rate of change limited and the current deviation ΔI before the limit are weighted by a vehicle speed gain K according to the vehicle speed, and the steering current Itm is generated based on the weighted sum (K×ΔI1+(1−K)ΔI).
これにより、車速Vvが比較的低い場合には、操舵反力トルクの変化速度が小さい場合の転舵力の変化速度を、操舵反力トルクの変化速度が大きい場合の転舵力の変化速度よりも小さな値に制限する。
一方で、車速Vvが比較的高い場合には、操舵反力トルクの変化速度が小さい場合の転舵力の変化速度を、操舵反力トルクの変化速度が大きい場合の転舵力の変化速度よりも小さな値に制限しない。
As a result, when the vehicle speed Vv is relatively low, the rate of change in the steering force when the rate of change in the steering reaction torque is small is limited to a value smaller than the rate of change in the steering force when the rate of change in the steering reaction torque is large.
On the other hand, when the vehicle speed Vv is relatively high, the rate of change in the steering force when the rate of change in the steering reaction torque is small is not limited to a value smaller than the rate of change in the steering force when the rate of change in the steering reaction torque is large.
図14は、第8実施形態のコントローラ11の機能構成例のブロック図である。第8実施形態のコントローラ11は、第4実施形態と同様に、電流センサ31fが検出した検出反力電流Isdから換算して求めた検出操舵反力トルクfrdに基づいて電流偏差ΔI1の変化速度の上限値Uiを設定する。
第8実施形態の転舵モータ駆動部49は、乗算器70及び72と、減算器71と、加算器73を備える。
乗算器70は、制限後の電流偏差ΔI1と車速ゲインKとの積K×ΔI1を算出する。減算器71は、車速ゲイン(1-K)を算出する。
14 is a block diagram of a functional configuration example of the
The steering
A
乗算器72は、制限前の電流偏差ΔIと車速ゲイン(1-K)との積(1-K)×ΔIを算出する。加算器64は、制限後の電流偏差ΔI1と制限前の電流偏差ΔIの重み付け和(K×ΔI1+(1-K)×ΔI)を算出する。
電流サーボ制御部53は、電流偏差の重み付け和(K×ΔI1+(1-K)×ΔI)を減少させるサーボ制御によって、転舵アクチュエータ32eの印加電圧の指令値である電圧指令値を算出する。
A
Current
これにより、ゲイン設定部60が図13(a)の特性の車速ゲインKを設定すると、車速Vvが比較的低い場合には、操舵反力トルクの変化速度が小さい場合の転舵力の変化速度を、操舵反力トルクの変化速度が大きい場合の転舵力の変化速度よりも小さな値に制限する。
一方で、車速Vvが比較的高い場合には、操舵反力トルクの変化速度が小さい場合の転舵力の変化速度を、操舵反力トルクの変化速度が大きい場合の転舵力の変化速度よりも小さな値に制限しない。
As a result, when gain setting
On the other hand, when the vehicle speed Vv is relatively high, the rate of change in the steering force when the rate of change in the steering reaction torque is small is not limited to a value smaller than the rate of change in the steering force when the rate of change in the steering reaction torque is large.
また、ゲイン設定部60が図13(b)の特性の車速ゲインKを設定すると、車速Vvが「0」又は極低速の場合には、操舵反力トルクの変化速度が小さい場合の転舵力の変化速度を、操舵反力トルクの変化速度が大きい場合の転舵力の変化速度よりも小さな値に制限しない。
In addition, when the
車速Vvが比較的低く、かつ「0」又は極低速でない場合には、操舵反力トルクの変化速度が小さい場合の転舵力の変化速度を、操舵反力トルクの変化速度が大きい場合の転舵力の変化速度よりも小さな値に制限する。
また、車速Vvが比較的高い場合には、操舵反力トルクの変化速度が小さい場合の転舵力の変化速度を、操舵反力トルクの変化速度が大きい場合の転舵力の変化速度よりも小さな値に制限しない。
When the vehicle speed Vv is relatively low and is not "0" or extremely low, the rate of change of the steering force when the rate of change of the steering reaction torque is small is limited to a value smaller than the rate of change of the steering force when the rate of change of the steering reaction torque is large.
Furthermore, when the vehicle speed Vv is relatively high, the rate of change in the steering force when the rate of change in the steering reaction torque is small is not limited to a value smaller than the rate of change in the steering force when the rate of change in the steering reaction torque is large.
なお、第5実施形態と同様に、検出操舵反力トルクfrdの代わりに、操舵反力指令値frrに基づいて電流偏差ΔI1の変化速度の上限値Uiを設定してもよい。
また、第6実施形態と同様に、操舵反力指令値frrの代わりに、目標転舵角θtrや操舵角θsに基づいて電流偏差ΔI1の変化速度の上限値Uiを設定してもよい。
As in the fifth embodiment, the upper limit Ui of the rate of change of the current deviation ΔI1 may be set based on the steering reaction force command value frr instead of the detected steering reaction force torque frd.
Also, similarly to the sixth embodiment, the upper limit value Ui of the rate of change of the current deviation ΔI1 may be set based on the target turning angle θtr or the steering angle θs instead of the steering reaction force command value frr.
(実施形態の効果)
(1)操舵角センサ31eは、ステアリングホイール31aの操舵角θsを検出する。目標転舵角算出部40は、操舵角θsに応じて操向輪34の目標転舵角θtrを算出する。反力指令値算出部41は、操舵角θs又は目標転舵角θtrである設定舵角に応じた操舵反力指令値frrを算出する。反力モータ駆動部42及び反力アクチュエータ31cは、操舵反力指令値frrに応じた操舵反力をステアリングホイール31aに付与する。転舵角センサ32gは、操向輪34の実転舵角θtを検出する。転舵角サーボ制御部44は、実転舵角θtと目標転舵角θtrとの差に基づいて、実転舵角θtを目標転舵角θtrに一致させるための転舵力指令値ftrを算出する。
(Effects of the embodiment)
(1) The
転舵モータ駆動部49及び転舵アクチュエータ32eは、転舵力指令値ftrに応じて操向輪を転舵する転舵力を発生させる。変化率リミッタ48又は52は、操舵反力指令値frrの変化速度が小さい場合には大きい場合よりも、転舵力の変化速度を小さな値に制限する。
これにより、操舵力の変化速度が小さい場合には大きい場合よりもヨーレイトの変化速度が制限される。このため、ステアバイワイヤ式の操舵装置において、操舵力の変化速度が小さいにも関わらずヨーレイトの変化速度が大きいことにより運転者が違和感を覚えるのを緩和できる。
The steering
As a result, when the rate of change of the steering force is small, the rate of change of the yaw rate is limited more than when the rate of change of the steering force is large. Therefore, in a steer-by-wire steering device, it is possible to alleviate the discomfort felt by the driver due to the large rate of change of the yaw rate despite the small rate of change of the steering force.
(2)変化率リミッタ48又は52は、設定舵角の変化速度が小さい場合には大きい場合よりも、転舵力の変化速度を小さな値に制限してもよい。
これにより、操舵反力指令値frrの変化速度が小さい場合には大きい場合よりも、転舵力の変化速度を小さな値に制限できる。
(2) The
As a result, when the rate of change of the steering reaction force command value frr is small, the rate of change of the steering force can be limited to a smaller value than when the rate of change of the steering reaction force command value frr is large.
(3)反力アクチュエータ31cは、操舵反力指令値frrに応じて駆動されてステアリングホイール31aに操舵反力を付与する。反力アクチュエータ31cの駆動電流を検出反力電流Isdとして検出する電流センサ31fを設けてもよい。変化率リミッタ48又は52は、検出された駆動電流値の変化速度が小さい場合には大きい場合よりも、転舵力の変化速度を小さな値に制限してもよい。
これにより、操舵反力指令値の変化速度が小さい場合には大きい場合よりも、転舵力の変化速度を小さな値に制限できる。
(3) The
As a result, when the rate of change of the steering reaction force command value is small, the rate of change of the steering force can be limited to a smaller value than when the rate of change of the steering reaction force command value is large.
(4)変化率リミッタ48は、転舵力指令値ftrの変化速度を制限してもよい。これにより転舵力の変化速度を制限できる。
(5)転舵アクチュエータ32eは、転舵力指令値に応じて駆動され操向輪34を転舵する転舵力を発生する。変化率リミッタ52は、転舵アクチュエータ32eの駆動電流の速度変化を制限してもよい。これにより転舵力の変化速度を制限できる。
(4) The
(5) The
(6)車速Vvが第1閾値未満である場合には、操舵反力指令値frrの変化速度が小さい場合の転舵力の変化速度を、操舵反力指令値frrの変化速度が大きい場合の転舵力の変化速度よりも小さな値に制限し、車速Vvが第1閾値以上である場合には制限しなくてもよい。
車速Vvが比較的高い場合には、車速Vvが比較的低い場合に比べて操舵開始の直後におけるヨーレイトの変化速度が大きくならない。したがって、車速Vvが第1閾値以上である場合には転舵力の変化速度を制限しないことにより、高速域で転舵速度が低下し車両挙動が緩慢になるのを回避できる。
(6) When the vehicle speed Vv is less than the first threshold value, the rate of change of the steering force when the rate of change of the steering reaction force command value frr is small is limited to a value smaller than the rate of change of the steering force when the rate of change of the steering reaction force command value frr is large, and no limitation is required when the vehicle speed Vv is equal to or greater than the first threshold value.
When the vehicle speed Vv is relatively high, the rate of change of the yaw rate immediately after the start of steering is not large compared to when the vehicle speed Vv is relatively low. Therefore, by not limiting the rate of change of the steering force when the vehicle speed Vv is equal to or higher than the first threshold value, it is possible to prevent the steering speed from decreasing in the high-speed range and the vehicle behavior from becoming sluggish.
(7)車速Vvが第1閾値未満であり、且つ車速Vvが第1閾値より小さな第2閾値より大きい場合には、操舵反力指令値frrの変化速度が小さい場合の転舵力の変化速度を、操舵反力指令値frrの変化速度が大きい場合の転舵力の変化速度よりも小さな値に制限し、車速Vvが第1閾値以上であるか第2閾値以下の場合には制限しなくてもよい。
車速Vvが「0」又は極低速である場合には、転舵しても横力が発生しないためヨーレイトが発生しない。このためヨーレイトの変化速度を制限する必要がない。車速Vvが第2閾値以下である場合には転舵力の変化速度を制限しないことにより、車速Vvが「0」又は極低速である場合に転舵速度が低下するのを回避できる。
(7) When the vehicle speed Vv is less than the first threshold value and is greater than a second threshold value that is smaller than the first threshold value, the rate of change of the steering force when the rate of change of the steering reaction force command value frr is small is limited to a value smaller than the rate of change of the steering force when the rate of change of the steering reaction force command value frr is large, and no limitation is required when the vehicle speed Vv is greater than or equal to the first threshold value or less than the second threshold value.
When the vehicle speed Vv is "0" or extremely slow, no lateral force is generated even when the vehicle is steered, and therefore no yaw rate is generated. Therefore, there is no need to limit the rate of change of the yaw rate. By not limiting the rate of change of the steering force when the vehicle speed Vv is equal to or less than the second threshold value, it is possible to avoid a decrease in the steering speed when the vehicle speed Vv is "0" or extremely slow.
11…コントローラ、16…車速センサ、20…プロセッサ、21…記憶装置、22…駆動回路、31…操舵部、31a…ステアリングホイール、31b…コラムシャフト、31c…反力アクチュエータ、31e…操舵角センサ、31f…電流センサ、32…転舵部、32a…ピニオンシャフト、32b…ステアリングギア、32c…ラックギア、32d…ステアリングラック、32e…転舵アクチュエータ、32g…転舵角センサ、32h…電流センサ、33…バックアップクラッチ、34…操向輪、34FL、34FR…左右前輪、40…目標転舵角算出部、41…反力指令値算出部、42…反力モータ駆動部、43、62、71…減算器、44…転舵角サーボ制御部、45…換算部、46…微分器、47…上限値設定部、48…変化率リミッタ、49…転舵モータ駆動部、50…換算部、51…減算器、52…変化率リミッタ、53…電流サーボ制御部、54…PWM制御部、55…インバータ、60…ゲイン設定部、61、63、70、72…乗算器、64、73…加算器 11...controller, 16...vehicle speed sensor, 20...processor, 21...storage device, 22...drive circuit, 31...steering unit, 31a...steering wheel, 31b...column shaft, 31c...reaction force actuator, 31e...steering angle sensor, 31f...current sensor, 32...turning unit, 32a...pinion shaft, 32b...steering gear, 32c...rack gear, 32d...steering rack, 32e...steering actuator, 32g...steering angle sensor, 32h...current sensor, 33...backup clutch, 34 ...Steering wheels, 34FL, 34FR...left and right front wheels, 40...target steering angle calculation section, 41...reaction force command value calculation section, 42...reaction force motor drive section, 43, 62, 71...subtractor, 44...steering angle servo control section, 45...conversion section, 46...differentiator, 47...upper limit value setting section, 48...change rate limiter, 49...steering motor drive section, 50...conversion section, 51...subtractor, 52...change rate limiter, 53...current servo control section, 54...PWM control section, 55...inverter, 60...gain setting section, 61, 63, 70, 72...multiplier, 64, 73...adder
Claims (8)
検出された前記操舵角に応じて操向輪の目標転舵角を算出し、
前記操舵角又は前記目標転舵角である設定舵角に応じた操舵反力指令値を算出し、
前記操舵反力指令値に応じた操舵反力を前記ステアリングホイールに付与し、
前記操向輪の実際の転舵角である実転舵角を検出し、
前記実転舵角と前記目標転舵角との差に基づいて、前記実転舵角を前記目標転舵角に一致させるための転舵力指令値を算出し、
前記転舵力指令値に応じて前記操向輪を転舵する転舵力を発生させ、
前記操舵反力指令値の変化速度が小さい場合には大きい場合よりも、前記転舵力の変化速度を小さな値に制限する、
ことを特徴とする操舵方法。 Detects the steering angle of the steering wheel,
Calculating a target steering angle of the steered wheels in accordance with the detected steering angle;
A steering reaction force command value corresponding to the steering angle or a set steering angle which is the target steering angle is calculated;
applying a steering reaction force to the steering wheel in accordance with the steering reaction force command value;
Detecting an actual steering angle, which is an actual steering angle of the steered wheels;
calculating a steering force command value for making the actual steering angle coincide with the target steering angle based on a difference between the actual steering angle and the target steering angle;
generating a steering force for steering the steered wheels in accordance with the steering force command value;
When the rate of change of the steering reaction force command value is small, the rate of change of the steering force is limited to a smaller value than when the rate of change of the steering reaction force command value is large.
A steering method comprising:
前記反力アクチュエータに流れる駆動電流値を検出し、
検出された前記駆動電流値の変化速度が小さい場合には大きい場合よりも、前記転舵力の変化速度を小さな値に制限することにより、前記操舵反力指令値の変化速度が小さい場合には大きい場合よりも、前記転舵力の変化速度を小さな値に制限することを特徴とする請求項1に記載の操舵方法。 applying the steering reaction force to the steering wheel by a reaction force actuator driven in accordance with the steering reaction force command value;
A drive current value flowing through the reaction force actuator is detected;
2. The steering method according to claim 1, wherein the rate of change of the steering force is limited to a smaller value when the rate of change of the detected drive current value is small than when it is large, thereby limiting the rate of change of the steering force to a smaller value when the rate of change of the steering reaction force command value is small than when it is large.
前記転舵アクチュエータに流れる駆動電流の速度変化を制限することにより前記転舵力の変化速度を制限することを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の操舵方法。 a steering actuator driven in response to the steering force command value generates a steering force for steering the steered wheels;
4. The steering method according to claim 1, wherein a rate of change in the steering force is limited by limiting a rate of change in a drive current flowing through the steering actuator.
操向輪の実際の転舵角である実転舵角を検出する転舵角センサと、
前記ステアリングホイールに操舵反力を付与する反力アクチュエータと、
前記操向輪を転舵する転舵力を発生させる転舵アクチュエータと、
前記操舵角センサが検出した前記操舵角に応じて前記操向輪の目標転舵角を算出し、前記操舵角又は前記目標転舵角である設定舵角に応じた操舵反力指令値を算出し、前記操舵反力指令値に応じて前記反力アクチュエータを駆動し、前記実転舵角と前記目標転舵角との差に基づいて、前記実転舵角を前記目標転舵角に一致させるための転舵力指令値を算出し、前記転舵力指令値に応じて前記転舵アクチュエータを駆動し、前記操舵反力指令値の変化速度が小さい場合には大きい場合よりも、前記転舵アクチュエータが発生する前記転舵力の変化速度を小さな値に制限するコントローラと、
を備えることを特徴とする操舵装置。 A steering angle sensor for detecting a steering angle of a steering wheel;
A steering angle sensor for detecting an actual steering angle, which is an actual steering angle of a steered wheel;
a reaction force actuator that applies a steering reaction force to the steering wheel;
a steering actuator that generates a steering force for steering the steered wheels;
a controller that calculates a target steering angle of the steered wheels in accordance with the steering angle detected by the steering angle sensor, calculates a steering reaction force command value in accordance with the steering angle or a set steering angle which is the target steering angle, drives the reaction force actuator in accordance with the steering reaction force command value, calculates a steering force command value for making the actual steering angle coincide with the target steering angle based on a difference between the actual steering angle and the target steering angle, drives the steering actuator in accordance with the steering force command value, and limits a rate of change of the steering force generated by the steering actuator to a smaller value when the rate of change of the steering reaction force command value is small compared to when it is large;
A steering device comprising:
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