JP4850435B2 - Vehicle steering control device - Google Patents
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Description
本発明は、ステアリングの操舵角と操舵輪の転舵角との関係を任意に設定自在な、所謂、ステアバイワイヤ方式による操舵機構の車両の操舵制御装置に関する。 The present invention relates to a steering control device for a vehicle of a steering mechanism using a so-called steer-by-wire system in which a relationship between a steering angle of a steering wheel and a turning angle of a steered wheel can be arbitrarily set.
一般に、操舵反力は車両からドライバへのインフォメーションとして非常に重要である。これはドライバが操舵反力により、前輪タイヤの接地状態を判断しているためと考えられる。実際、パワーステアリングの無い車両におけるステアリングの反力はタイヤのセルフアライニングトルクをステアリングギヤ比で除算した大きさであり、且つ、セルフアライニングトルクは路面−タイヤ間の路面μの影響により大きく変化することが知られている。 In general, the steering reaction force is very important as information from the vehicle to the driver. This is presumably because the driver judges the ground contact state of the front tire by the steering reaction force. Actually, the reaction force of the steering in a vehicle without power steering is the magnitude obtained by dividing the tire self-aligning torque by the steering gear ratio, and the self-aligning torque varies greatly due to the influence of the road surface μ between the road surface and the tire. It is known to do.
例えば、特開2004−130965号公報には、ヨーレート、横加速度、舵角、車速により前輪スリップ角を推定し、この前輪スリップ角を基に、車両の荷重移動や路面μの変化を考慮して種々の補正を行い、セルフアライニングトルクを推定する技術が開示されている。
一方で、上述の特許文献1で推定するようなセルフアライニングトルクは、前輪に駆動力及び制動力が加わった場合にも変化する。従って、前輪に差動制限装置が取り付けられている場合や、制動力制御装置によるヨーモーメント制御の作動によっても大きく変化し、セルフアライニングトルクが必ずしも路面−タイヤ間の接地状態を反映する情報とはならない。そして、これら装置により車両限界が向上しているにもかかわらず、セルフアライニングトルクには、これらの情報が反映されないため、車両限界をドライバが把握しづらく、どこまで旋回可能なのかという判断が困難となり、特に限界付近での車両コントロールを難しいものにしている。また、上述の特許文献1では、前述のように推定したセルフアライニングトルクを基に、ステアバイワイヤ方式による操舵機構の操舵反力を付与するようになっているが、それらは複数のセンサと推定により求められるため、応答性が劣り、また、正確な値が得られない可能性もある。
On the other hand, the self-aligning torque estimated in the above-described
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、様々な車両挙動制御が作動した場合においてもレスポンス良く的確にドライバが車両限界を把握することができ、車両コントロールを行い易くすることが可能な車両の操舵制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and even when various vehicle behavior controls are activated, the driver can accurately grasp the vehicle limit with good response, and can easily perform vehicle control. An object of the present invention is to provide a steering control device.
本発明は、ステアリングの操舵量と操舵輪の転舵量との関係を任意に設定自在な操舵機構を備えた車両の操舵制御装置において、車両の各車輪に作用する力を検出する作用力検出手段と、上記各車輪に作用する力を基に車両に作用するヨーモーメントを演算するヨーモーメント演算手段と、上記各車輪に作用する力を基に車両に作用する横力を演算する横力演算手段と、少なくとも上記ヨーモーメントと上記横力をパラメータとして、上記ヨーモーメントと上記横力をステアリング操作で生じさせる場合に操舵輪に生じる等価的な横力を求め、該等価的な横力に応じた操舵反力を演算する操舵反力演算手段と、上記ステアリングに上記操舵反力を生じさせる操舵反力発生手段とを備えたことを特徴としている。
The present invention provides an operation force detection for detecting a force acting on each wheel of a vehicle in a vehicle steering control device having a steering mechanism capable of arbitrarily setting a relationship between a steering amount of a steering wheel and a steering wheel turning amount. Means, yaw moment calculating means for calculating the yaw moment acting on the vehicle based on the force acting on each wheel, and lateral force calculating for calculating the lateral force acting on the vehicle based on the force acting on each wheel Means, and at least the yaw moment and the lateral force as parameters , obtain an equivalent lateral force generated in the steered wheel when the yaw moment and the lateral force are generated by a steering operation, and according to the equivalent lateral force The steering reaction force calculating means for calculating the steering reaction force and the steering reaction force generating means for generating the steering reaction force in the steering are provided.
本発明による車両の操舵制御装置は、様々な車両挙動制御が作動した場合においてもレスポンス良く的確にドライバが車両限界を把握することができ、車両コントロールを行い易くすることが可能となる。 The vehicle steering control device according to the present invention makes it possible for the driver to accurately grasp the vehicle limit with good response even when various vehicle behavior controls are activated, and to facilitate vehicle control.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1及び図2は本発明の実施の第1形態を示し、図1はステアバイワイヤ方式による操舵機構を備えた車両の構成図、図2は操舵制御装置の機能ブロック図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a configuration diagram of a vehicle provided with a steer-by-wire steering mechanism, and FIG. 2 is a functional block diagram of a steering control device.
図1において、符号1は自動車等の車両を示し、この車両1には、ステアバイワイヤ方式による電動パワーステアリング装置の操舵機構2と、この操舵機構2を制御する操舵制御装置3と、ヨーモーメント制御を行う制動力制御装置4が搭載されている。
In FIG. 1,
操舵機構2は、ドライバからの操舵入力を行う操舵機構部5と、転舵輪である前輪7fl,7frを転舵させる転舵機構部6とを有し、これらが所定に連動制御されることにより、所謂、ステアバイワイヤ方式の電動パワーステアリング装置が実現される。
The steering mechanism 2 includes a
操舵機構部5は、操舵ハンドル8と、操舵ハンドル8に連結された操舵軸9と、操舵軸9の中途に同軸的に組み込まれた操舵反力発生手段としての反力モータ10とを有して構成されている。反力モータ10は後述する操舵制御装置3によって駆動制御され、反力モータ10の駆動力は、操舵軸9を介して、操舵ハンドル8に伝達される。
The
転舵機構部6は、車体の左右方向に延びて配置されたラック軸11と、このラック軸11の両端にタイロッド12fl,12frを介してそれぞれ連結されたナックルアーム13fl,13frとを有して構成され、各ナックルアーム13fl,13frには前輪7fl,7frがそれぞれ連結されている。
The steered mechanism 6 includes a
ラック軸11は、ハウジング14を介して、車体の左右方向に移動自在に支持されている。このラック軸11にはラックギヤ15が設けられており、ラックギヤ15にはピニオンギヤ16が噛合されている。また、ピニオンギヤ16にはピニオン軸17が連結されており、このピニオン軸17の中途には転舵モータ18が同軸的に組み込まれている。転舵モータ18は操舵制御装置3によって駆動制御され、転舵モータ18の駆動力は、ピニオン軸17、ピニオンギヤ16、及び、ラックギヤ15を介してラック軸11に伝達され、前輪7fl,7frを転舵する。
The
尚、図中符号19は、操舵軸9とピニオン軸17との間に介装されるクラッチ機構部であり、このクラッチ機構部19は、反力モータ10や転舵モータ18の故障時(フェール時)等に操舵制御装置3によって締結制御される。
In the figure,
一方、符号20は車両のブレーキ駆動部を示し、このブレーキ駆動部20には、ドライバにより操作されるブレーキペダルと接続されたマスターシリンダ(図示せず)が接続されている。そして、ドライバがブレーキペダルを操作するとマスターシリンダにより、ブレーキ駆動部20を通じて、4輪7fl,7fr,7rl,7rrの各ホイールシリンダ21fl,21fr,21rl,21rrにブレーキ圧が導入され、これにより4輪にブレーキがかかって制動される。
On the other hand,
ブレーキ駆動部20は、加圧源、減圧弁、増圧弁等を備えたハイドロリックユニットで、上述のドライバによるブレーキ操作以外にも、後述する制動力制御装置4からの入力信号に応じて、各ホイールシリンダ21fl,21fr,21rl,21rrに対して、それぞれ独立にブレーキ圧を導入自在に構成されている。
The
次に、車両1に搭載される各センサ類について説明する。
車両1には、各輪の車輪速ωfl,ωfr,ωrl,ωrrを検出する車輪速センサ25fl,25fr,25rl,25rr、各輪のアクスルハウジング26fl,26fr,26rl,26rrに埋設されて各輪に作用する力を検出する作用力検出センサ27fl,27fr,27rl,27rr、操舵角δfを検出する舵角センサ28、ラック軸11のストローク位置SRを検出するストローク位置センサ29、ヨーレート(dφ/dt)を検出するヨーレートセンサ30が設けられている。
Next, each sensor mounted on the
In the
そして、車輪速センサ25fl,25fr,25rl,25rrにより検出された各輪の車輪速ωfl,ωfr,ωrl,ωrrは、操舵制御装置3及び制動力制御装置4に入力される。
The wheel speeds ωfl, ωfr, ωrl, ωrr detected by the wheel speed sensors 25fl, 25fr, 25rl, 25rr are input to the
また、作用力検出センサ27fl、27fr、27rl、27rrは、作用力検出手段としてのものであり、例えば、特開平9−2240号公報に開示されるセンサであり、各車輪に作用する前後方向(以下、x方向)、及び、左右方向(以下、y方向)の各力をそれぞれのアクスルハウジング26fl,26fr,26rl,26rrに生じる変位量に基づき検出するものである。具体的には、作用力検出センサ27flからはFflx,Fflyが、作用力検出センサ27frからはFfrx,Ffryが、作用力検出センサ27rlからはFrlx,Frlyが、作用力検出センサ27rrからはFrrx,Frryが、それぞれ操舵制御装置3に入力される。
Further, the acting force detection sensors 27fl, 27fr, 27rl, and 27rr are for acting force detecting means, and are, for example, sensors disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-2240. Hereinafter, each force in the x direction) and the left and right direction (hereinafter, y direction) is detected based on the amount of displacement generated in each axle housing 26fl, 26fr, 26rl, 26rr. Specifically, Fflx and Ffly are applied from the acting force detection sensor 27fl, Ffrx and Ffry are applied from the acting force detection sensor 27fr, Frlx and Frly are applied from the acting force detection sensor 27rl, and Frrx and Frr are applied from the acting force detection sensor 27rr. Frry is input to the
更に、舵角センサ28により検出された操舵角δfは、操舵制御装置3及び制動力制御装置4に入力され、ストローク位置センサ29により検出されたストローク位置SRは、操舵制御装置3に入力され、ヨーレートセンサ30により検出されたヨーレート(dφ/dt)は、制動力制御装置4に入力される。
Further, the steering angle δf detected by the
そして、各輪の車輪速ωfl,ωfr,ωrl,ωrr、操舵角δf、ヨーレート(dφ/dt)が入力される制動力制御装置4は、車両諸元を基に、例えば以下の如くヨーモーメント制御する。 The braking force control device 4 to which the wheel speeds ωfl, ωfr, ωrl, ωrr, the steering angle δf, and the yaw rate (dφ / dt) of each wheel are input is based on the vehicle specifications, for example, yaw moment control as follows. To do.
目標ヨーレートの微分値、低μ路走行の予測ヨーレートの微分値および両微分値の偏差を算出し、また実ヨーレートと目標ヨーレートとの偏差を算出し、これらの値に基づいて、車両のアンダーステア傾向、或いは、オーバーステア傾向を修正する目標制動力を算出する。そして、車両のアンダーステア傾向を修正するためには旋回方向内側後輪を、オーバーステア傾向を修正するためには旋回方向外側前輪を制動力を加える制動輪として選択し、ブレーキ駆動部20に制御信号を出力して選択車輪に目標制動力を付加して制動力制御する。 Calculates the differential value of the target yaw rate, the differential value of the predicted yaw rate for low-μ road driving, and the deviation of both differential values, and calculates the deviation between the actual yaw rate and the target yaw rate, and based on these values, the vehicle's understeer tendency Alternatively, a target braking force for correcting the oversteer tendency is calculated. Then, in order to correct the understeer tendency of the vehicle, the rear wheel in the turning direction is selected as the braking wheel to which the braking force is applied, and the front wheel in the turning direction is corrected as the braking wheel to apply the braking force. Is output and the target braking force is added to the selected wheel to control the braking force.
また、各輪の車輪速ωfl,ωfr,ωrl,ωrr、各車輪に作用する力Fflx,Ffly,Ffrx,Ffry,Frlx,Frly,Frrx,Frry、操舵角δf、ストローク位置SRが入力される操舵制御装置3は、これら各センサの入力に基づいて操舵機構部5の反力モータ10、及び、転舵機構部6の転舵モータ18を駆動制御(ステアバイワイヤ制御)する。
Steering control in which wheel speeds ωfl, ωfr, ωrl, ωrr of each wheel, forces Fflx, Ffly, Ffrx, Ffry, Frlx, Frly, Frrx, Frry, steering angle δf, and stroke position SR acting on each wheel are input. The
すなわち、操舵制御装置3は、マイクロコンピュータとその周辺機器を中心に構成され、図2に示すように、車速演算部3a、ヨーモーメント演算部3b、横力演算部3c、前輪横すべり角演算部3d、操舵反力トルク演算部3e、反力モータ制御量演算部3f、舵角制御量演算部3g、転舵モータ制御量演算部3hを有して主要に構成されている。
In other words, the
車速演算部3aは、車輪速センサ25fl,25fr,25rl,25rrから各輪の車輪速ωfl,ωfr,ωrl,ωrrが入力され、例えば、これらの平均を演算する((ωfl+ωfr+ωrl+ωrr)/4)ことにより車速Vを演算し、前輪横すべり角演算部3dと舵角制御量演算部3gに出力する。
The vehicle speed calculation unit 3a receives the wheel speeds ωfl, ωfr, ωrl, and ωrr of each wheel from the wheel speed sensors 25fl, 25fr, 25rl, and 25rr, and calculates the average of these, for example ((ωfl + ωfr + ωrl + ωrr) / 4). The vehicle speed V is calculated and output to the front wheel side slip
ヨーモーメント演算部3bは、作用力検出センサ27fl、27fr、27rl、27rrから各車輪に作用する前後方向及び左右方向の力Fflx,Ffly,Ffrx,Ffry,Frlx,Frly,Frrx,Frryが入力される。そして、以下(1)式により、車両に作用するヨーモーメントMzを演算し、このヨーモーメントMzを前輪横すべり角演算部3dと操舵反力トルク演算部3eに出力する。すなわち、ヨーモーメント演算部3bはヨーモーメント演算手段として設けられている。
Mz=lf・(Ffly+Ffry)−lr・(Frly+Frry)
+(df/2)・(Ffrx−Fflx)+(dr/2)・(Frrx−Frlx) …(1)
ここで、lfは車両の重心位置から前軸までの長さ、lrは車両の重心位置から後軸までの長さ、dfは前輪のトレッド、drは後輪のトレッドである。
The yaw moment calculator 3b receives front and rear and left and right forces Fflx, Ffly, Ffrx, Ffry, Frlx, Frly, Frrx, Frry acting on each wheel from the acting force detection sensors 27fl, 27fr, 27rl, 27rr. . Then, the yaw moment Mz acting on the vehicle is calculated by the following equation (1), and this yaw moment Mz is output to the front wheel side slip
Mz = lf. (Ffly + Ffry) -lr. (Frly + Frry)
+ (Df / 2). (Ffrx-Fflx) + (dr / 2). (Frrx-Frlx) (1)
Here, lf is the length from the center of gravity position of the vehicle to the front axle, rr is the length from the center of gravity position of the vehicle to the rear axle, df is the tread of the front wheel, and dr is the tread of the rear wheel.
横力演算部3cは、作用力検出センサ27fl、27fr、27rl、27rrから各車輪に作用する左右方向の力Ffly,Ffry,Frly,Frryが入力される。そして、以下(2)式により、車両に作用する横力Fyを演算し、この横力Fyを前輪横すべり角演算部3dと操舵反力トルク演算部3eに出力する。すなわち、横力演算部3cは横力演算手段として設けられている。
Fy=Ffly+Ffry+Frly+Frry …(2)
The
Fy = Ffly + Ffry + Frly + Frry (2)
前輪横すべり角演算部3dは、舵角センサ28から操舵角δfが入力され、車速演算部3aから車速Vが入力され、ヨーモーメント演算部3bからヨーモーメントMzが入力され、横力演算部3cから横力Fyが入力される。
The front wheel side
そして、以下の(3)式により車体の横すべり角βを演算し、この車体横すべり角βを用いて以下(4)式により前輪横すべり角βfを演算して操舵反力トルク演算部3eに出力する。
β=∫((1/V)・(Fy/m)−∫(Mz/Iz)dt)dt …(3)
ここで、mは車両質量、Izはヨー慣性モーメントである。
βf=β+(lf/V)・∫(Mz/Iz)dt−δf …(4)
Then, the side slip angle β of the vehicle body is calculated by the following equation (3), and the front wheel side slip angle βf is calculated by the following equation (4) using the vehicle body side slip angle β and is output to the steering reaction force torque calculating unit 3e. .
β = ∫ ((1 / V) · (Fy / m) −∫ (Mz / Iz) dt) dt (3)
Here, m is the vehicle mass, and Iz is the yaw moment of inertia.
βf = β + (lf / V) · ∫ (Mz / Iz) dt−δf (4)
尚、車体横すべり角βと前輪横すべり角βfは、横加速度センサ(図示せず)からのセンサ値(d2y/dt2)、及び、ヨーレートセンサ30からのセンサ値(dφ/dt)を用い、以下の(5)式と(6)式により演算しても良い。
β=∫(((d2y/dt2)/V)−(dφ/dt))dt …(5)
βf=β+(lf/V)・(dφ/dt)−δf …(6)
The vehicle body side slip angle β and front wheel side slip angle βf use a sensor value (d 2 y / dt 2 ) from a lateral acceleration sensor (not shown) and a sensor value (dφ / dt) from a
β = ∫ (((d 2 y / dt 2 ) / V) − (dφ / dt)) dt (5)
βf = β + (lf / V) · (dφ / dt) −δf (6)
このように、前輪横すべり角演算部3dで演算する前輪横すべり角βfは、センサ情報を基に導出されるため、車両挙動制御装置(本実施の形態においては制動力制御装置4)の効果を含んだ値となる。
As described above, the front wheel side slip angle βf calculated by the front wheel side slip
操舵反力トルク演算部3eは、ヨーモーメント演算部3bからヨーモーメントMzが入力され、横力演算部3cから横力Fyが入力され、前輪横すべり角演算部3dから前輪横すべり角βfが入力される。そして、まず、ヨーモーメントMzと横力Fyがステアリング操作のみによって生じていると仮定して、以下の(7)式により等価的な前輪横力Ffyを算出する。
Ffy=(lr・Fy+Mz)/(lf+lr) …(7)
The steering reaction force torque calculator 3e receives the yaw moment Mz from the yaw moment calculator 3b, the lateral force Fy from the
Ffy = (lr · Fy + Mz) / (lf + lr) (7)
次いで、以下の(8)式により操舵反力トルクThを演算し、操舵反力トルクThを反力モータ制御量演算部3fに出力する。
Th=Kh・(∂Ffy/∂βf) …(8)
ここで、Khはステアリングギヤ比等を考慮して予め設定される定数である。
Next, the steering reaction force torque Th is calculated by the following equation (8), and the steering reaction force torque Th is output to the reaction force motor control amount calculation unit 3f.
Th = Kh · (∂Ffy / ∂βf) (8)
Here, Kh is a constant set in advance in consideration of the steering gear ratio and the like.
このように、操舵反力トルクThを演算することにより、各種車両挙動制御装置(本実施の形態においては制動力制御装置4)の影響を受けず、且つ、各種車両挙動制御装置による性能向上を反映したインフォメーションがドライバに伝えられるのである。 Thus, by calculating the steering reaction force torque Th, it is not affected by various vehicle behavior control devices (braking force control device 4 in the present embodiment), and the performance improvement by the various vehicle behavior control devices is improved. The reflected information is transmitted to the driver.
また、上述の(8)式で演算された操舵反力トルクThは、前輪横すべり角βfを考慮した値であるため、単純にTh=Kh・Ffyで演算する操舵反力トルクThと比較して、横力変化をより詳細にドライバに伝えることができるようになっている。このように、操舵反力トルク演算部3eは、操舵反力演算手段としての機能を有している。
反力モータ制御量演算部3fは、操舵反力トルク演算部3eから操舵反力トルクThが入力され、この操舵反力トルクThに基づいて反力モータ制御量を算出し、反力モータ10を駆動制御する。
Further, since the steering reaction torque Th calculated in the above equation (8) is a value considering the front wheel side slip angle βf, it is simply compared with the steering reaction torque Th calculated by Th = Kh · Ffy. The change in lateral force can be transmitted to the driver in more detail. Thus, the steering reaction force torque calculator 3e functions as a steering reaction force calculator.
The reaction force motor control amount calculation unit 3f receives the steering reaction force torque Th from the steering reaction force torque calculation unit 3e, calculates the reaction force motor control amount based on the steering reaction force torque Th, and sets the
舵角制御量演算部3gは、舵角センサ28から操舵角δfが入力され、ストローク位置センサ29からストローク位置SRが入力され、車速演算部3aから車速Vが入力される。そして、操舵角δfを転舵輪である前輪7fl,7frの転舵角θwとして伝達する伝達比Pw(=δf/θw)の値を操舵角δfと車速Vとに応じて予め設定しておいたマップを参照し、操舵角δf及び車速Vに応じた伝達比Pwを設定する。こうして、設定した伝達比Pwと操舵角δfを基に、操舵角δfを伝達比Pwで除算して、その演算結果をラック軸11の目標ストローク位置SRtとして設定する。そして、ストローク位置SRと目標ストローク位置SRtを基に、転舵モータ18に対する転舵制御量Twを、例えば以下の(9)式により求め、転舵モータ制御量演算部3hに出力する。
The steering angle control amount calculation unit 3g receives the steering angle δf from the
Tw=Kp・(SRt−SR)+Kd・(d(SRt−SR)/dt)
+Ki・∫(SRt−SR)dt …(9)
ここで、Kp、Kd、Kiは定数である。
Tw = Kp · (SRt−SR) + Kd · (d (SRt−SR) / dt)
+ Ki · ∫ (SRt−SR) dt (9)
Here, Kp, Kd, and Ki are constants.
転舵モータ制御量演算部3hは、舵角制御量演算部3gから転舵制御量Twが入力され、この転舵制御量Twに基づいて転舵モータ制御量を算出し、転舵モータ18を駆動制御する。 The steered motor control amount calculating unit 3h receives the steered control amount Tw from the steered angle control amount computing unit 3g, calculates the steered motor control amount based on the steered control amount Tw, Drive control.
このように本実施の第1形態によれば、操舵反力トルクThを、作用力検出センサ27fl、27fr、27rl、27rrからの力の値を基に求めたヨーモーメントMz、及び、横力Fyから演算するようにしているので、各種車両挙動制御(本実施の形態においては制動力制御装置4)が作動した場合においても、これらの影響を受けず、且つ、各種車両挙動制御装置による性能向上を反映したインフォメーションがドライバに伝えられ、的確にドライバが車両限界を把握することができ、車両コントロールを行い易くすることが可能となる。 As described above, according to the first embodiment, the yaw moment Mz obtained from the steering reaction force torque Th based on the force values from the acting force detection sensors 27fl, 27fr, 27rl, and 27rr, and the lateral force Fy. Therefore, even when various vehicle behavior controls (braking force control device 4 in the present embodiment) are activated, they are not affected by these, and the performance is improved by the various vehicle behavior control devices. The information reflecting the above is transmitted to the driver, so that the driver can accurately grasp the vehicle limit and can easily perform vehicle control.
また、操舵反力トルクThの演算において、ヨーモーメントMz、横力Fyに加え、前輪横すべり角βfをも考慮して演算するようにしているので、横力変化をより詳細にドライバに伝えることができるようになっている。 In addition, since the steering reaction force torque Th is calculated in consideration of the front wheel side slip angle βf in addition to the yaw moment Mz and the side force Fy, the change in the side force can be transmitted to the driver in more detail. It can be done.
そして、操舵反力トルクThは、複数のセンサによる推定値を基に得るのではなく、作用力検出センサ27fl、27fr、27rl、27rrからの力の値を基に設定されるので、応答性に優れ、また、誤差の少ない精度の良い値を設定することができる。 The steering reaction force torque Th is set based on the force values from the acting force detection sensors 27fl, 27fr, 27rl, and 27rr, not based on the estimated values obtained by a plurality of sensors. It is possible to set a value that is excellent and has a high accuracy with little error.
次に、図3及び図4は本発明の実施の第2形態を示し、図3はステアバイワイヤ方式による操舵機構を備えた車両の構成図、図4は操舵制御装置の機能ブロック図である。尚、本実施の第2形態は、ヨーモーメントと横力を基に操舵反力を演算するのみならず、ヨーレートと横加速度を基に操舵反力を演算できるようにして、これらの操舵反力をドライバの好みに応じて切り換えられるようにしたことが前記第1形態とは異なり、他の構成作用の部分は同様であるため、同じ符号を記し説明は省略する。 Next, FIGS. 3 and 4 show a second embodiment of the present invention, FIG. 3 is a configuration diagram of a vehicle provided with a steering mechanism by a steer-by-wire system, and FIG. 4 is a functional block diagram of a steering control device. In the second embodiment, not only the steering reaction force is calculated based on the yaw moment and the lateral force, but also the steering reaction force can be calculated based on the yaw rate and the lateral acceleration. Unlike the first embodiment, the other components are the same as those in the first embodiment, so that the same reference numerals are used and description thereof is omitted.
従って、図3に示すように、本実施の第2形態による操舵制御装置50には、前述の第1形態で説明した各センサからの入力(各輪の車輪速ωfl,ωfr,ωrl,ωrr、各車輪に作用する力Fflx,Ffly,Ffrx,Ffry,Frlx,Frly,Frrx,Frry、操舵角δf、ストローク位置SR)に加え、ヨーレートセンサ30からヨーレート(dφ/dt)が入力され、横加速度センサ51から横加速度(d2y/dt2)が入力される。また、ドライバが好みの操舵反力トルク特性を選択する信号が、操舵反力選択手段としてのステアリングモード切換えスイッチ52により入力される。
Therefore, as shown in FIG. 3, the
そして、図4に示すように、操舵制御装置50は、車速演算部3a、ヨーモーメント演算部3b、横力演算部3c、前輪横すべり角演算部3d、操舵反力トルク演算部(本実施の第2形態においては第1の操舵反力トルク演算部と読み替える:第1の操舵反力演算手段として設けられる)3e、反力モータ制御量演算部3f、舵角制御量演算部3g、転舵モータ制御量演算部3hに加え、第2の操舵反力トルク演算部50aを有して構成されている。
As shown in FIG. 4, the
前輪横すべり角演算部3dにより演算された前輪横すべり角βfは、操舵反力トルク演算部3eに加え、第2の操舵反力トルク演算部50aに対しても出力される。
The front wheel side slip angle βf calculated by the front wheel side slip
また、第1の操舵反力トルク演算部3eには、ステアリングモード切換えスイッチ52から選択、或いは、非選択の信号が入力され、選択の信号が入力された場合には、第1の操舵反力トルク演算部3eで演算した操舵反力トルクThを反力モータ制御量演算部3fに出力する。
In addition, when a selection or non-selection signal is input from the steering
第2の操舵反力トルク演算部50aは、第2の操舵反力演算手段として設けられ、ヨーレートセンサ30からヨーレート(dφ/dt)が入力され、横加速度センサ51から横加速度(d2y/dt2)が入力され、前輪横すべり角演算部3dから前輪横すべり角βfが入力され、ステアリングモード切換えスイッチ52から選択、或いは、非選択の信号が入力される。そして、以下の(10)式により等価的な前輪横力Ffyを演算し、この等価的な前輪横力Ffyを前述の(8)式に適用して操舵反力トルクThを演算し、ステアリングモード切換えスイッチ52から選択の信号が入力された場合に、この第2の操舵反力トルク演算部50aで演算した操舵反力トルクThを反力モータ制御量演算部3fに出力する。
Ffy=(lr・m・(d2y/dt2)+Iz・(d2φ/dt2))
/(lf+lr) …(10)
尚、この(10)式で演算される等価的な前輪横力Ffyは、ヨーレートセンサ30からのヨーレート(dφ/dt)、及び、横加速度センサ51からの横加速度(d2y/dt2)により求められるため、各種車両挙動制御(本実施の形態においては制動力制御装置4)の効果が含まれた値となっている。
The second steering reaction force torque calculation unit 50a is provided as a second steering reaction force calculation unit. The yaw rate (dφ / dt) is input from the
Ffy = (lr · m · (d 2 y / dt 2 ) + Iz · (d 2 φ / dt 2 ))
/ (Lf + lr) (10)
The equivalent front wheel lateral force Ffy calculated by the equation (10) is the yaw rate (dφ / dt) from the
すなわち、ヨーレートセンサ30からのヨーレート(dφ/dt)には、実挙動として顕れない情報は反映されない。従って、例えば、轍路やスプリットμ路においてステア若しくはヨーモーメント制御が行われた場合、前輪ステア情報などは操舵反力として反映されない。また、直進走行時など、第2の操舵反力トルク演算部50aで演算した操舵反力トルクThの方が望ましい場合が考えられるため、走行条件によってドライバが選択できるようにするのである。尚、第1の操舵反力トルク演算部3eで演算した操舵反力トルクと第2の操舵反力トルク演算部50aで演算した操舵反力トルクThの切り換えは、路面μ推定装置(図示しない)等で自動的に選択されるように構成しても良い。
That is, information that does not appear as actual behavior is not reflected in the yaw rate (dφ / dt) from the
このように本実施の第2形態によれば、前記第1形態で説明した効果に加え、ドライバの好みに応じた操舵反力特性を選ぶことができ、走行状態に合わせた、より的確な情報をドライバが得られるようになる。 As described above, according to the second embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, it is possible to select the steering reaction force characteristic according to the preference of the driver, and more accurate information according to the driving state. The driver will be able to get.
尚、本実施の第1、第2形態では、車両挙動制御として制動力制御装置4を搭載した車両を例に説明したが、これに限ることなく、前輪の差動制限装置、左右輪間での駆動力配分を制御自在な左右駆動力配分制御装置等を搭載した車両であっても同様の効果を得ることができる。 In the first and second embodiments of the present invention, the vehicle equipped with the braking force control device 4 is described as an example of vehicle behavior control. However, the present invention is not limited to this. The same effect can be obtained even in a vehicle equipped with a left / right driving force distribution control device that can control the driving force distribution.
1 車両
2 電動パワーステアリング装置の操舵機構
3 操舵制御装置
3a 車速演算部
3b ヨーモーメント演算部(ヨーモーメント演算手段)
3c 横力演算部(横力演算手段)
3d 前輪横すべり角演算部
3e 操舵反力トルク演算部(操舵反力演算手段)
3f 反力モータ制御量演算部
3g 舵角制御量演算部
3h 転舵モータ制御量演算部
4 制動力制御装置
5 操舵機構部
6 転舵機構部
7fl,7fr,7rl,7rr 車輪
8 操舵ハンドル
9 操舵軸
10 反力モータ(操舵反力発生手段)
18 転舵モータ
25fl,25fr,25rl,25rr 車輪速センサ
27fl,27fr,27rl,27rr 作用力検出センサ(作用力検出手段)
28 舵角センサ
29 ストローク位置センサ
30 ヨーレートセンサ
DESCRIPTION OF
3c Lateral force calculation unit (lateral force calculation means)
3d Front wheel side slip angle calculation unit 3e Steering reaction force torque calculation unit (steering reaction force calculation means)
3f Reaction force motor control amount calculation unit 3g Steering angle control amount calculation unit 3h Steering motor control amount calculation unit 4 Braking
18 Steering motor 25fl, 25fr, 25rl, 25rr Wheel speed sensor 27fl, 27fr, 27rl, 27rr Acting force detection sensor (acting force detecting means)
28
Claims (5)
車両の各車輪に作用する力を検出する作用力検出手段と、
上記各車輪に作用する力を基に車両に作用するヨーモーメントを演算するヨーモーメント演算手段と、
上記各車輪に作用する力を基に車両に作用する横力を演算する横力演算手段と、
少なくとも上記ヨーモーメントと上記横力をパラメータとして、上記ヨーモーメントと上記横力をステアリング操作で生じさせる場合に操舵輪に生じる等価的な横力を求め、該等価的な横力に応じた操舵反力を演算する操舵反力演算手段と、
上記ステアリングに上記操舵反力を生じさせる操舵反力発生手段と、
を備えたことを特徴とする車両の操舵制御装置。 In a vehicle steering control device having a steering mechanism that can freely set the relationship between the steering amount of a steering wheel and the steering wheel steering amount,
Acting force detection means for detecting the force acting on each wheel of the vehicle;
A yaw moment calculating means for calculating a yaw moment acting on the vehicle based on the force acting on each wheel;
Lateral force calculating means for calculating the lateral force acting on the vehicle based on the force acting on each wheel;
Using at least the yaw moment and the lateral force as parameters , an equivalent lateral force generated on the steered wheel when the yaw moment and the lateral force are generated by a steering operation is obtained, and a steering reaction corresponding to the equivalent lateral force is obtained. Steering reaction force calculating means for calculating force,
Steering reaction force generating means for generating the steering reaction force in the steering;
A vehicle steering control device comprising:
車両の各車輪に作用する力を検出する作用力検出手段と、
上記各車輪に作用する力を基に車両に作用するヨーモーメントを演算するヨーモーメント演算手段と、
上記各車輪に作用する力を基に車両に作用する横力を演算する横力演算手段と、
少なくとも上記ヨーモーメントと上記横力をパラメータとして操舵反力を演算する第1の操舵反力演算手段と、
少なくともヨーレートと横加速度をパラメータとして操舵反力を演算する第2の操舵反力演算手段と、
上記第1の操舵反力演算手段で演算した操舵反力と上記第2の操舵反力演算手段で演算した操舵反力のどちらかを選択信号の入力に応じて選択する操舵反力選択手段と、
上記ステアリングに上記操舵反力選択手段で選択した操舵反力を生じさせる操舵反力発生手段と、
を備えたことを特徴とする車両の操舵制御装置。 In a vehicle steering control device having a steering mechanism that can freely set the relationship between the steering amount of a steering wheel and the steering wheel steering amount,
Acting force detection means for detecting the force acting on each wheel of the vehicle;
A yaw moment calculating means for calculating a yaw moment acting on the vehicle based on the force acting on each wheel;
Lateral force calculating means for calculating the lateral force acting on the vehicle based on the force acting on each wheel;
A first steering reaction force calculating means for calculating a steering reaction force using at least the yaw moment and the lateral force as parameters;
A second steering reaction force calculating means for calculating a steering reaction force using at least the yaw rate and the lateral acceleration as parameters ;
The first steering reaction force steering reaction force calculated by the calculating means and the second steering reaction force computation unit you selected in response to an input of either the selection signal of the calculated steering reaction force in the steering reaction force selection means When,
Steering reaction force generating means for causing the steering to generate a steering reaction force selected by the steering reaction force selection means;
A vehicle steering control device comprising:
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