JP5272712B2 - Vehicle steering system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハンドルと操向輪を転舵する舵取り機構とを機械的に分離した、いわゆるステア・バイ・ワイヤ方式の車両用操舵装置に関する。 The present invention relates to a so-called steer-by-wire vehicle steering apparatus in which a steering wheel and a steering mechanism that steers steering wheels are mechanically separated.
特許文献1には、ステア・バイ・ワイヤシステムにおいて、ハンドルの操舵角に基づいて前輪の目標転舵角を算出し、実際の転舵角が算出した目標転舵角と一致するように転舵モータを制御すると共に、算出した目標転舵角に基づいて反力モータを制御している。
しかしながら、上記従来技術にあっては、ドライバのハンドル操作に対する操舵反力の応答が、転舵角同様、ドライバのハンドル操作に対する目標転舵角の応答で決まるため、転舵応答で決まる車両挙動(転舵角)の応答性よりも操舵反力の応答性が高いコンベンショナルな操舵装置(ハンドルと舵取り機構とが機械的に連結された操舵装置)に対して操舵反力特性に差異が生じ、ドライバに違和感を与える。 However, in the above prior art, since the response of the steering reaction force to the driver's steering operation is determined by the response of the target turning angle to the driver's steering operation as well as the steering angle, the vehicle behavior ( The steering reaction force characteristic is different from that of a conventional steering device (a steering device in which a steering wheel and a steering mechanism are mechanically coupled) having a higher response of the steering reaction force than the response of the steering angle). Give a sense of incongruity.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、操舵反力特性をコンベンショナルな操舵装置の操舵反力特性に近づけることができる車両用操舵装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus capable of bringing the steering reaction force characteristic close to the steering reaction force characteristic of a conventional steering apparatus. is there.
上述の目的を達成するため、本発明では、反力モータ回転角度とトーションバーの捩れ角とに基づいて第一操舵角を算出し、第一操舵角に基づいて転舵モータの出力トルクを制御すると共に、反力モータ回転角度とトーションバーの捩れ角とに基づいて第一操舵角よりも大きな第二操舵角を算出し、第二操舵角基づいて反力モータの出力トルクを制御する。
In order to achieve the above object, in the present invention, the first steering angle is calculated based on the reaction motor rotation angle and the torsion bar torsion angle, and the output torque of the steered motor is controlled based on the first steering angle. both the you that, than the first steering angle based on the torsion angle of the reaction motor rotation angle and the torsion bar to calculate a large second steering angle, and controls the output torque of the reaction force motor on the basis of the second steering angle .
よって、本発明では、反力用操舵角速度が転舵用操舵角速度よりも大きくなるため、操舵反力の応答が転舵角の応答に対して早くなる(すなわち操舵反力の位相は転舵角の位相よりも進む)。このため、操舵反力の応答性が車両挙動の応答性よりも高められ、操舵反力特性をコンベンショナルな操舵装置の操舵反力特性に近づけることができる。 Therefore, in the present invention, since the reaction force steering angular velocity is larger than the steering steering angular velocity, the response of the steering reaction force is faster than the response of the steering angle (that is, the phase of the steering reaction force is the steering angle). Is more advanced than the phase). For this reason, the responsiveness of the steering reaction force is higher than the responsiveness of the vehicle behavior, and the steering reaction force characteristic can be brought close to the steering reaction force characteristic of the conventional steering device.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づく実施例により説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、構成を説明する。
図1は、実施例1の車両用操舵装置を適用したステア・バイ・ワイヤシステムの全体構成図であり、実施例1の車両用操舵装置は、ハンドル1と前輪(操向輪)2,2を転舵する舵取り機構3とが機械的に切り離された、いわゆる、ステア・バイ・ワイヤ(SBW)システムである。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a steer-by-wire system to which a vehicle steering apparatus according to a first embodiment is applied. The vehicle steering apparatus according to the first embodiment includes a handle 1 and front wheels (steering wheels) 2 and 2. This is a so-called steer-by-wire (SBW) system in which the
ハンドル1を支持するコラムシャフト4には、ハンドル1に操舵反力を付与する反力モータ5と、コラムシャフト4の回転角を検出する回転角センサ6と、コラムシャフト4の捩れ角から操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ7と、反力モータ5の回転角度を検出する反力モータ角度センサ8とが設けられている。なお、前記操舵トルクセンサ7はコラムシャフト4に設けられたトーションバーの捩れ角を検出し、検出した捩れ角に基づいてトルクを検出するセンサである。
The
舵取り機構3には、ピニオンギア13a,13bに対しそれぞれ前輪2,2を転舵する転舵トルクを付与する第1,第2転舵モータ9a,9bと、前輪2,2の直進状態からの回転角である転舵角として第1,第2転舵モータ9a,9bの回転角度を検出する第1,第2転舵モータ角度センサ10a,10bと、前輪2,2の横力として前輪2,2からラック11の軸方向に入力する力を検出する第1,第2タイヤ横力センサ12a,12bとが設けられている。なお、第1転舵モータ9aはピニオンギア13aとラック11を介して、第2転舵モータ9bはピニオンギア13bとラック11を介して前輪2,2と機械的に接続されているため、第1,第2転舵モータ9a,9bの回転角度を検出することで前輪2,2の転舵角を検出することができる。
The
反力モータ5と第1,第2転舵モータ9a,9bは、第1,第2,第3コントローラ14,15,16により制御される。
第2コントローラ15には、回転角センサ6からのコラムシャフト回転角と、操舵トルクセンサ7からの操舵トルクと、反力モータ角度センサ8からの反力モータ角度と、第1,第2タイヤ横力センサ12a,12bからのタイヤ横力とが入力される。また、第2コントローラ15には、図外のCAN通信線を介して車輪速等の車両情報が入力される。
The
The
第2コントローラ15は、反力モータ角度センサ8からの反力モータ角度、CAN通信線からの車速に基づいて前輪2,2の目標転舵角を生成し、第1,第3コントローラ14,16へ送る。第1コントローラ14は、第2コントローラ15から送られた目標転舵角と第1転舵モータ角度センサ10aにより検出される前輪2,2の実際の転舵角との偏差を無くす指令電流を第1転舵モータ9aへ出力し、転舵角を制御する。第3コントローラ16は、第2コントローラ15から送られた目標転舵角と第2転舵モータ角度センサ10bにより検出される前輪2,2の実際の転舵角との偏差を無くす指令電流を第2転舵モータ9bへ出力し、転舵角を制御する。
The
また、第2コントローラ15は、反力モータ角度センサ8からの反力モータ角度、第1,第2タイヤ横力センサ12a,12bからのタイヤ横力、第1,第2転舵モータ9a,9bの電流値およびCAN通信線からの車速に基づいてハンドル1に付与する目標操舵反力を生成し、目標操舵反力に基づいた目標電流と反力モータ5に供給されている電流を検出する電流センサ(不図示)で検出された実電流との偏差が0となるように指令電流を算出し、算出した指令電流を反力モータ5へ出力し、操舵反力を制御する。
The
第1,第2,第3コントローラ14,15,16は、バッテリ17から電源が供給される。また、第1,第2,第3コントローラ14,15,16は、通信線18を介して互いに入出力情報を共有しており、第2コントローラ15に故障が発生した場合であっても、残りの第1,第3コントローラ14,16の一方で目標転舵角および目標操舵反力を生成し、2つの第1,第3コントローラ14,16で第1,第2転舵モータ9a,9bおよび反力モータ5の制御を継続可能である。
The first, second, and
第2コントローラ15は、第1,第2転舵モータ9a,9bの両方に故障が発生した場合、または反力モータ5に故障が発生した場合には、バックアップクラッチ等によりコラムシャフト4とピニオンシャフト13とを機械的に連結し、ドライバによるマニュアル操舵を可能とする。
なお、第2コントローラ15は、イグニッションオン時、回転角センサ6により検出されたコラムシャフト回転角に基づき、コラムシャフト4の回転角度をニュートラル位置(転舵角ゼロに対応する位置)に合わせる。
When a failure occurs in both the first and
The
図2は、実施例1の転舵制御および反力制御の制御ブロック図である。
以下、説明の簡単のため、個々を別々に説明する必要がある場合を除き、第1,第2転舵モータ9a,9bを転舵モータ9、第1,第2転舵モータ角度センサ10a,10bを転舵モータ角度センサ10、第1,第2,第3コントローラ14,15,16をコントローラ15という。
FIG. 2 is a control block diagram of steering control and reaction force control according to the first embodiment.
Hereinafter, for the sake of simplicity, the first and second
コントローラ15は、転舵制御部(転舵制御手段)19と反力制御部(反力制御手段)20とを備える。
転舵制御部19は、第一操舵角算出部(第一操舵角算出手段)19aと、目標転舵角生成部19bと、モータ駆動部19cとを有する。
The
The
第一操舵角算出部19aは、反力モータ角度センサ8からの反力モータ角度と、操舵トルクセンサ7に設けられているトーションバーの捩れ角とに基づいて、第一操舵角(後術する目標転舵角算出用の操舵角)を下記の式を用いて算出する。
第一操舵角=反力モータ角度+K1×捩れ角
なお、K1は、係数(第1係数)であり、実施例1では、K1=0.5としている。
The first steering
First steering angle = reaction force motor angle + K1 × twist angle K1 is a coefficient (first coefficient), and in the first embodiment, K1 = 0.5.
また、通常、トルクセンサはトーションバーの捩れ角をトルクに変換する事によってトルクを検出している。従って、トーションバーの捩れ角を直接検出する事もできるし、若しくは捩れ角を変換したトルクとトーションバーの捩り特性とから、下記の関係式を用いて算出する事もできる。いずれにしても、操舵トルクセンサ7は直接、若しくは間接的にトーションバーの捩れを検出する捩れ角検出手段である。
トーションバー捩れ角=操舵トルク/トルクセンサバネ定数
ここで、トルクセンサバネ定数は、トーションバーの固有値であって、あらかじめ実験等により判明している。
In general, the torque sensor detects torque by converting the torsion angle of the torsion bar into torque. Therefore, the torsion angle of the torsion bar can be directly detected, or can be calculated from the torque converted from the torsion angle and the torsion characteristic of the torsion bar using the following relational expression. In any case, the steering torque sensor 7 is a torsion angle detecting means for detecting torsion of the torsion bar directly or indirectly.
Torsion bar torsion angle = steering torque / torque sensor spring constant Here, the torque sensor spring constant is an eigenvalue of the torsion bar and has been previously determined by experiments or the like.
目標転舵角生成部19bは、可変ギア比マップに基づく定常ステア制御量と、微分ステアマップに基づく微分ステア制御量とを加算して目標転舵角を生成する。
まず、定常ステア制御量は、第一操舵角算出部19aにより推定された操舵角から可変ギア比マップを参照して算出する。
The target
First, the steady steering control amount is calculated with reference to the variable gear ratio map from the steering angle estimated by the first steering
可変ギア比マップにおいて、定常ステア制御量は、入力した第一操舵角にあらかじめ定められたステアリングギア比(転舵角に対する操舵角の比であり、所定の比)を乗算して算出される。なお、可変ギア比マップには、あらかじめ第一操舵角に対応した定常ステア制御量をマップとして記憶しておき、マップを参照して入力した第一操舵角に対応する定常ステア制御量を算出しても良い。この可変ギア比マップにおけるステアリングギア比は車速に応じて例えば、低車速域ではステアリングギア比を小さくして(転舵角に対する操舵角を小さくして)旋回性能を高め、高車速域ではステアリングギア比を大きくして(転舵角に対する操舵角を大きくして)走行安定性を高めるようにしても良い。 In the variable gear ratio map, the steady steering control amount is calculated by multiplying the input first steering angle by a predetermined steering gear ratio (the ratio of the steering angle to the turning angle, which is a predetermined ratio). In the variable gear ratio map, the steady steering control amount corresponding to the first steering angle is stored in advance as a map, and the steady steering control amount corresponding to the first steering angle input with reference to the map is calculated. May be. The steering gear ratio in this variable gear ratio map depends on the vehicle speed. For example, the steering gear ratio is reduced (lower the steering angle relative to the turning angle) in the low vehicle speed range, and the turning performance is improved. The driving stability may be improved by increasing the ratio (increasing the steering angle relative to the turning angle).
次に、操舵角を時間微分して操舵角速度(第一操舵角速度)を算出し、操舵角速度から微分ステアマップを参照して第一微分ステア制御量を算出する。ここで、第一微分ステア制御量は、操舵角速度と所定の微分ゲインとを乗算した値となるように微分ステアマップが設定される。すなわち微分ステアマップとは、操舵角速度に対してあらかじめ定められた所定の微分ゲインを乗算した値である微分ステア制御量を出力するマップである。従って、微分ステアマップにはあらかじめ操舵角速度に対応する微分ステア制御量をマップとして記憶しておき、入力した操舵角速度に対してマップを参照して微分ステア制御量を算出しても良い。なお、微分ステア制御量は、あるリミット値により上限を設定している。また、微分ゲインはあらかじめ実験やシミュレーションによって求められた正のゲインである。
モータ駆動部19cは、目標転舵角生成部19bにより生成された目標転舵角と実際の転舵角(実転舵角)との偏差に基づいた指令電流を算出し、算出した指令電流に基づいて転舵モータ9へ供給する電流を制御する事によって、目標転舵角と実際の転舵角(実転舵角)が一致するように転舵モータ9を制御する。
Next, the steering angle is time-differentiated to calculate a steering angular velocity (first steering angular velocity), and a first differential steering control amount is calculated from the steering angular velocity with reference to a differential steer map. Here, the differential steer map is set so that the first differential steer control amount is a value obtained by multiplying the steering angular velocity by a predetermined differential gain. That is, the differential steer map is a map that outputs a differential steer control amount that is a value obtained by multiplying the steering angular velocity by a predetermined differential gain that is determined in advance. Therefore, the differential steer control amount corresponding to the steering angular velocity may be stored in advance as a map in the differential steer map, and the differential steer control amount may be calculated with reference to the map for the input steering angular velocity. The differential steer control amount has an upper limit set by a certain limit value. The differential gain is a positive gain obtained in advance through experiments and simulations.
The
反力制御部20は、第二操舵角算出部(第二操舵角算出手段)20aと、仮想目標転舵角生成部20bと、目標反力生成部20cと、モータ駆動部20dとを有する。
第二操舵角算出部20aは、第一操舵角算出部19aと同様に、反力モータ角度センサ8からの反力モータ角度と、操舵トルクセンサ7からの操舵トルクから算出したトーションバーの捩れ角とに基づいて、第二操舵角(後述する仮想目標転舵角算出用の操舵角を算出する。
第二操舵角=反力モータ角度+K2×捩れ角
として求める。
なお、K2は、係数K1よりも大きな係数(第2係数)であり、実施例1では、K1=0.8としている。
The reaction
Similar to the first steering
Obtained as second steering angle = reaction motor angle + K2 × twist angle.
K2 is a coefficient (second coefficient) larger than the coefficient K1, and in the first embodiment, K1 = 0.8.
仮想目標転舵角生成部20bは、目標転舵角生成部19bと同一の方法により、可変ギア比マップに基づく定常ステア制御量と、微分ステアマップに基づく微分ステア制御量とを加算して仮想目標転舵角を生成する。すなわち、第二操舵角と可変ギア比マップに基づいて定常ステア制御量を算出し、第二操舵角を微分して求めた第二操舵角速度に所定の微分ゲインを乗算して微分ステア制御量を算出する。仮想目標転舵角生成部20bの可変ギア比マップおよび微分ステアマップは、目標転舵角生成部19bと同一のものを用いている。
The virtual target turning
目標反力生成部20cは、仮想目標転舵角生成部20bにより生成された仮想目標転舵角に基づき、車速、タイヤ横力および転舵モータ電流(第1,第2転舵モータ9a,9bの電流値)を参照して目標操舵反力を生成する。
The target reaction
実施例1では、操舵角をθ、操舵角θの1階微分値である操舵角速度をdθ/dt、操舵角θの2階微分値である操舵角加速度をd2θ/dt2としたとき、目標操舵反力Thを、下記の式(1)を参照して算出する。
Th=Ih*d2θ/dt2 + Ch*dθ/dt + Kh*θ + Th*(δ*-δ) + Fh*CF + Lh*AP …(1)
Ihは慣性係数、Chはダンピング係数、Khはバネ性係数、Thはフィードバック係数、Fhはタイヤ横力係数、CFは第1,第2タイヤ横力センサ12a,12bから検出されたタイヤ横力、Lhは転舵軸力係数、APは転舵モータ電流より換算した転舵軸力である。
In the first embodiment, when the steering angle is θ, the steering angular velocity that is the first derivative of the steering angle θ is dθ / dt, and the steering angular acceleration that is the second derivative of the steering angle θ is d 2 θ / dt 2. The target steering reaction force Th is calculated with reference to the following equation (1).
Th = Ih * d 2 θ / dt 2 + Ch * dθ / dt + Kh * θ + Th * (δ * -δ) + Fh * CF + Lh * AP… (1)
Ih is an inertia coefficient, Ch is a damping coefficient, Kh is a spring coefficient, Th is a feedback coefficient, Fh is a tire lateral force coefficient, CF is a tire lateral force detected from the first and second tire
ここで、右辺第一項は、操舵角加速度に応じて発生する操舵反力の慣性成分を模擬する慣性項である。第二項は、操舵角速度に応じて発生する操舵反力の粘性成分を模擬するダンピング項である。第三項は、ハンドル1の回転角度に応じて発生する操舵反力のバネ成分を模擬するバネ項(剛性項)である。第四項は、目標転舵角と実転舵角との偏差に応じて発生する操舵反力のフィードバック成分を模擬するフィードバック項である。第五項は、タイヤ横力に応じて発生する操舵反力のタイヤ横力成分を模擬するタイヤ横力項である。第六項は、セルフアライニングトルクに応じて発生する操舵反力のセルフアライニングトルク成分を模擬するセルフアライニングトルク項である。 Here, the first term on the right side is an inertia term that simulates the inertia component of the steering reaction force generated according to the steering angular acceleration. The second term is a damping term that simulates the viscous component of the steering reaction force generated according to the steering angular velocity. The third term is a spring term (rigidity term) that simulates the spring component of the steering reaction force generated according to the rotation angle of the handle 1. The fourth term is a feedback term that simulates a feedback component of the steering reaction force generated according to the deviation between the target turning angle and the actual turning angle. The fifth term is a tire lateral force term that simulates the tire lateral force component of the steering reaction force generated according to the tire lateral force. The sixth term is a self-aligning torque term that simulates the self-aligning torque component of the steering reaction force generated according to the self-aligning torque.
上記式(1)において、反力特性(ハンドル操作に対する操舵反力を制御する反力特性)を決める各パラメータIh,Ch,kh,Th,Fh,Lhは、全て車速に依存する係数であり、車速が高くなるほどより大きな値となるように設定することで、高速走行時の走行安定性を確保する事ができる。なお、各パラメータIh,Ch,kh,Th,Fh,Lhは、あらかじめ実験やシミュレーション等によって車速に関連付けて記憶しておき、それぞれ車速に応じて決定する事によって実現する事ができる。
モータ駆動部20dは、目標反力生成部20cにより生成された目標操舵反力に基づいた電流を反力モータ5に供給する事により、モータ5が目標操舵反力に一致する操舵反力を出力する。。
In the above equation (1), the parameters Ih, Ch, kh, Th, Fh, Lh that determine the reaction force characteristics (reaction characteristics that control the steering reaction force with respect to the steering wheel operation) are all coefficients dependent on the vehicle speed. By setting so as to become a larger value as the vehicle speed becomes higher, traveling stability at high speed traveling can be ensured. The parameters Ih, Ch, kh, Th, Fh, and Lh can be realized by previously storing the parameters in association with the vehicle speed through experiments, simulations, or the like, and determining the parameters according to the vehicle speed.
The
次に、作用を説明する。
[操舵反力の応答性向上作用]
ハンドルと舵取り機構とがステアリングシャフトによって機械的に連結されたコンベンショナルな操舵装置では、ドライバの操舵入力に対して操舵反力が先に立ち上がり、遅れて転舵角が変化する。つまり、コンベンショナルな操舵装置では、操舵角の変化に対し転舵角の応答で決まる車両挙動の応答性よりも操舵反力の応答性が高い操舵反力特性を有する。
Next, the operation will be described.
[Steering reaction force response improvement]
In a conventional steering device in which a steering wheel and a steering mechanism are mechanically connected by a steering shaft, a steering reaction force rises first with respect to a driver's steering input, and the turning angle changes with a delay. In other words, the conventional steering device has a steering reaction force characteristic in which the response of the steering reaction force is higher than the response of the vehicle behavior determined by the response of the turning angle to the change of the steering angle.
よって、ハンドルと舵取り機構とが機械的に分離したSBWシステムでは、上記コンベンショナルな操舵装置に慣れたドライバが操舵した際、ドライバに対し操舵反力特性の違いによる違和感を与えないよう、操舵反力特性をコンベンショナルな操舵反力特性に近づけることが望ましい。また、一般的に、操舵反力の応答性は高い方がドライバに対するインフォメーションとしては好ましく、一方で転舵角の応答性は転舵角制御が振動的にならない程度の適度な応答性である事が好ましい。 Therefore, in the SBW system in which the steering wheel and the steering mechanism are mechanically separated, when the driver who is used to the conventional steering device steers, the steering reaction force is not given to the driver due to the difference in the steering reaction force characteristics. It is desirable to bring the characteristics closer to conventional steering reaction force characteristics. In general, the higher the response of the steering reaction force, the better the information for the driver. On the other hand, the response of the turning angle should be moderate enough that the turning angle control does not vibrate. Is preferred.
ところが、従来のSBWシステムでは、転舵制御の目標転舵角に基づいて反力制御の目標操舵反力を生成しているため、ドライバの操舵入力に対する操舵反力の応答が、転舵角同様、目標転舵角の応答で決まってしまう。このため、操舵反力の応答性を車両挙動(転舵角)の応答性よりも高くすることができず、ドライバに違和感を与えてしまう。
また、上述の様にドライバの操舵入力に対する操舵反力の応答が、転舵角同様、目標転舵角の応答で決まってしまうため、ドライバに対するインフォメーションをより向上させるために操舵反力の応答性を高くするために目標転舵角の応答を高くすると転舵角制御が振動的になり、操舵反力の応答性のチューニングが困難であった。
However, in the conventional SBW system, since the target steering reaction force of the reaction force control is generated based on the target turning angle of the turning control, the response of the steering reaction force to the steering input of the driver is the same as the turning angle. It will be decided by the response of the target turning angle. For this reason, the response of the steering reaction force cannot be made higher than the response of the vehicle behavior (steering angle), and the driver feels uncomfortable.
In addition, as described above, the response of the steering reaction force to the driver's steering input is determined by the response of the target turning angle as well as the turning angle. Therefore, the response of the steering reaction force is improved in order to improve information for the driver. When the response of the target turning angle is increased in order to increase the turning angle, the turning angle control becomes vibrational, and it is difficult to tune the response of the steering reaction force.
これに対し、実施例1の車両用操舵装置では、転舵制御に用いる目標転舵角と反力制御で用いる目標転舵角(仮想目標転舵角)とをそれぞれ別系統(目標転舵角生成部19b,仮想目標転舵角生成部20b)で生成し、反力制御側の第二操舵角算出部20aにおいて第二操舵角を算出するために用いる係数K2(=0.8)を、転舵制御側の第一操舵角算出部19aにおいて第一操舵角を算出するために用いる係数K1(=0.5)よりも大きな値とした。
On the other hand, in the vehicle steering system of the first embodiment, the target turning angle used for the turning control and the target turning angle (virtual target turning angle) used for the reaction force control are respectively different systems (target turning angles). The coefficient K2 (= 0.8) generated by the
このため、図3に示すように、仮想目標転舵角生成部20bで生成される微分ステア制御量は、目標転舵角生成部19bで生成される微分ステア制御量よりも大きくなる。つまり、操舵反力の位相を転舵角の位相よりも進ませることができる。
Therefore, as shown in FIG. 3, the differential steer control amount generated by the virtual target turning
したがって、図4に示すように、操舵反力の応答性を、転舵制御の目標転舵角に基づいて反力制御の目標操舵反力を生成する従来制御における操舵反力の応答性に対し、より高めることができる。すなわち、操舵反力の応答性を車両挙動(転舵角)の応答性よりも高めることができる。また、操舵反力の応答性と車両挙動(転舵角)の応答性とを、係数K1とK2の大きさを変える事により個別に変更できるため、車両挙動の応答性を適度な応答性としながら操舵反力の応答性を高くする事ができる。この結果、SBWシステムの操舵反力の応答性をコンベンショナルな操舵装置の様に車両挙動の応答性よりも高くする事ができ、更に、操舵反力の応答性をコンベンショナルな操舵装置よりも高い、所望の応答特性に近づけることができる。 Therefore, as shown in FIG. 4, the response of the steering reaction force is compared with the response of the steering reaction force in the conventional control that generates the target steering reaction force of the reaction force control based on the target turning angle of the steering control. , Can be raised more. That is, the response of the steering reaction force can be made higher than the response of the vehicle behavior (steering angle). In addition, since the response of the steering reaction force and the response of the vehicle behavior (steering angle) can be changed individually by changing the magnitudes of the coefficients K1 and K2, the response of the vehicle behavior is made appropriate. However, the response of the steering reaction force can be increased. As a result, the response of the steering reaction force of the SBW system can be made higher than the response of the vehicle behavior like a conventional steering device, and the response of the steering reaction force is higher than that of a conventional steering device. The desired response characteristic can be approached.
さらに、実施例1では、目標転舵角生成部19bおよび仮想目標転舵角生成部20bにおいて、同一の可変ギア比マップおよび微分ステアマップを参照して定常ステア制御量および微分ステア制御量を生成している。つまり、転舵制御および反力制御で同じマップを用い、マップに入力する操舵角(第一操舵角、第二操舵角)のみを異ならせているため、操舵反力の応答性を転舵角の応答性よりも確実に進ませることができる。
Further, in the first embodiment, the target steering
次に、効果を説明する。
実施例1の車両用操舵装置にあっては、以下に列挙する効果を奏する。
(1) ドライバに操作されるハンドル1と、このハンドル1と機械的に分離されると共に前輪2,2に接続されて、前輪2,2を転舵する舵取り機構3と、この舵取り機構3に転舵トルクを付与する転舵モータ9a,9bと、ハンドル1を支持するコラムシャフト4に操舵反力を付与する反力モータ5と、この反力モータ5の回転角度を検出する反力モータ角度センサ8と、コラムシャフト4上のハンドル1と反力モータ5との間の位置に設けられたトーションバーの捩れ角を検出する捩れ角検出手段としての操舵トルクセンサ7と、反力モータ回転角度に、捩れ角に対して第1係数を乗算した値を加算して第一操舵角を算出する第一操舵角算出部19aと、反力モータ回転角度に、捩れ角に対して第1係数よりも大きな第2係数を乗算した値を加算して第二操舵角を算出する第二操舵角算出部20aと、第一操舵角に基づいて転舵モータ9a,9bを制御する転舵制御部19と、第二操舵角基づいて反力モータ5を制御する反力制御部20と、を備える。これにより、操舵反力の応答性が車両挙動の応答性よりも高められ、操舵反力特性をコンベンショナルな操舵装置の操舵反力特性に近づけることができる。
Next, the effect will be described.
The vehicle steering apparatus according to the first embodiment has the following effects.
(1) A steering wheel 1 operated by a driver, a
(2) 転舵制御部19は、第一操舵角に所定の比を乗算した値と、第一操舵角の微分値である第一操舵角速度に所定の微分ゲインを乗算した値とを加算した値に基づいて目標転舵角を生成する目標転舵角生成部19bを備え、目標転舵角生成部19bで生成された目標転舵角に基づいて転舵モータ9a,9bを制御し、反力制御部20は、第二操舵角に所定の比を乗算した値と、第二操舵角の微分値である第二操舵角速度に所定の微分ゲインを乗算した値とを加算した値に基づいて仮想目標転舵角を生成する仮想目標転舵角生成部20bを備え、仮想目標転舵角生成部20bで生成された仮想目標転舵角に基づいて反力モータ5を制御する。すなわち、反力制御のステアリング剛性を転舵制御のステアリング剛性よりも高めることで、車両挙動の位相に対し操舵反力の位相を常に進ませることができ、良好な転舵−操舵反力のバランスが得られる。
(2) The
(3) 目標転舵角生成部19bにて第一操舵角に乗算する所定の比および第一操舵角速度に乗算する微分ゲインと、仮想目標転舵角生成部20bにて第二操舵角に乗算する所定の比および第二操舵角速度に乗算する微分ゲインとを、それぞれ同一の比およびゲイン比とした。これにより、操舵反力の応答性を転舵角の応答性よりも確実に進ませることができる。
(3) A target
1 ハンドル
2 前輪(操向輪)
3 舵取り機構
4 コラムシャフト
5 反力モータ
6 回転角センサ
7 操舵トルクセンサ
8 反力モータ角度センサ
9a,9b 転舵モータ
10a,10b 転舵モータ角度センサ
11 ラック
12a,12b タイヤ横力センサ
13 ピニオンシャフト
14 第1コントローラ
15 第2コントローラ
16 第3コントローラ
17 バッテリ
18 通信線
19 転舵制御部(転舵制御手段)
19a 第一操舵角算出部(第一操舵角算出手段)
19b 目標転舵角生成部
19c モータ駆動部
20 反力制御部(反力制御手段)
20a 第二操舵角算出部(第二操舵角算出手段)
20b 仮想目標転舵角生成部
20c 目標反力生成部
20d モータ駆動部
1
3
19a 1st steering angle calculation part (1st steering angle calculation means)
19b Target turning
20a Second steering angle calculation unit (second steering angle calculation means)
20b Virtual target
Claims (4)
このハンドルと機械的に分離されると共に操向輪に接続されて、該操向輪を転舵する舵取り機構と、
この舵取り機構に転舵トルクを付与する転舵モータと、
前記ハンドルを支持するコラムシャフトに操舵反力を付与する反力モータと、
この反力モータの回転角度を検出する反力モータ角度センサと、
前記コラムシャフト上の前記ハンドルと前記反力モータとの間の位置に設けられたトーションバーの捩れ角を検出する捩れ角検出手段と、
前記反力モータ回転角度と前記捩れ角とに基づいて第一操舵角を算出する第一操舵角算出手段と、
前記反力モータ回転角度と前記捩れ角とに基づいて前記第一操舵角よりも大きな第二操舵角を算出する第二操舵角算出手段と、
前記第一操舵角に基づいて前記転舵モータの出力トルクを制御する転舵制御手段と、
前記第二操舵角基づいて前記反力モータの出力トルクを制御する反力制御手段と、
を備えることを特徴とする車両用操舵装置。 A handle operated by the driver;
A steering mechanism mechanically separated from the steering wheel and connected to the steered wheel to steer the steered wheel;
A steering motor for applying steering torque to the steering mechanism;
A reaction force motor that applies a steering reaction force to the column shaft that supports the handle;
A reaction force motor angle sensor for detecting the rotation angle of the reaction force motor;
A torsion angle detection means for detecting a torsion angle of a torsion bar provided at a position between the handle on the column shaft and the reaction force motor;
First steering angle calculation means for calculating a first steering angle based on the reaction force motor rotation angle and the twist angle;
Second steering angle calculation means for calculating a second steering angle larger than the first steering angle based on the reaction force motor rotation angle and the twist angle;
Steering control means for controlling the output torque of the steering motor based on the first steering angle;
Reaction force control means for controlling the output torque of the reaction force motor based on the second steering angle;
A vehicle steering apparatus comprising:
前記転舵制御手段は、前記第一操舵角の微分値である第一操舵角速度に基づいて前記転舵モータの出力トルクを制御し、
前記反力制御手段は、前記第2操舵角の微分値である第二操舵角速度に基づいて前記反力モータの出力トルクを制御することを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to claim 1,
The steering control means controls the output torque of the steering motor based on a first steering angular velocity that is a differential value of the first steering angle,
The vehicle steering apparatus, wherein the reaction force control means controls an output torque of the reaction force motor based on a second steering angular velocity that is a differential value of the second steering angle.
前記転舵制御手段は、前記第一操舵角に所定の比を乗算した値と、前記第一操舵角速度に所定の微分ゲインを乗算した値とを加算した値に基づいて目標転舵角を生成する目標転舵角生成部を備え、該目標転舵角生成部で生成された目標転舵角に基づいて前記転舵モータの出力トルクを制御し、
前記反力制御手段は、前記第二操舵角に所定の比を乗算した値と、前記第二操舵角速度に所定の微分ゲインを乗算した値とを加算した値に基づいて仮想目標転舵角を生成する仮想目標転舵角生成部を備え、該仮想目標転舵角生成部で生成された仮想目標転舵角に基づいて前記反力モータの出力トルクを制御することを特徴とする車両用操舵装置。 The vehicle steering apparatus according to claim 2,
The steering control means generates a target turning angle based on a value obtained by adding a value obtained by multiplying the first steering angle by a predetermined ratio and a value obtained by multiplying the first steering angular velocity by a predetermined differential gain. A target turning angle generation unit that controls the output torque of the turning motor based on the target turning angle generated by the target turning angle generation unit,
The reaction force control means determines a virtual target turning angle based on a value obtained by adding a value obtained by multiplying the second steering angle by a predetermined ratio and a value obtained by multiplying the second steering angular velocity by a predetermined differential gain. A vehicle steering system comprising a virtual target turning angle generation unit for generating, and controlling output torque of the reaction force motor based on the virtual target turning angle generated by the virtual target turning angle generation unit apparatus.
前記目標転舵角生成部にて第一操舵角に乗算する所定の比および第一操舵角速度に乗算する微分ゲインと、前記仮想目標転舵角生成部にて第二操舵角に乗算する所定の比および第二操舵角速度に乗算する微分ゲインとは、それぞれ同一の比およびゲイン比であることを特徴とする車両用操舵装置。A predetermined ratio for multiplying the first steering angle by the target turning angle generator and a differential gain for multiplying the first steering angular speed, and a predetermined multiplier for multiplying the second steering angle by the virtual target turning angle generator. The vehicle steering apparatus, wherein the differential gain multiplied by the ratio and the second steering angular velocity are the same ratio and gain ratio, respectively.
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Families Citing this family (10)
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