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JP7136031B2 - steering control device - Google Patents

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JP7136031B2 JP2019134497A JP2019134497A JP7136031B2 JP 7136031 B2 JP7136031 B2 JP 7136031B2 JP 2019134497 A JP2019134497 A JP 2019134497A JP 2019134497 A JP2019134497 A JP 2019134497A JP 7136031 B2 JP7136031 B2 JP 7136031B2
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Description

本発明は、ステアリング制御装置に関する。 The present invention relates to steering control devices.

従来、ステアバイワイヤシステムのステアリング制御装置において、ドライバの運転しやすさや操舵フィーリングの確保を考慮した反力提示をする技術が提案されている。 Conventionally, in a steering control device for a steer-by-wire system, there has been proposed a technique of presenting a reaction force in consideration of ensuring the driver's ease of driving and steering feeling.

例えば特許文献1に開示された車両用操舵装置では、ハンドル角度に応じて算出される角度分反力に不感帯が設定されている。また、特許文献2に開示されたステアバイワイヤ式ステアリング装置では、操舵角(θs)の変化の方向ごとに、操舵角に応じた暫定目標摩擦反力トルク(Tthp)が演算される。すなわち、操舵角に応じた反力特性においてヒステリシス特性が設定されている。 For example, in a vehicle steering system disclosed in Patent Document 1, a dead band is set for an angular reaction force calculated according to the steering wheel angle. Further, in the steer-by-wire steering system disclosed in Patent Document 2, the provisional target frictional reaction torque (Tthp) corresponding to the steering angle is calculated for each direction of change of the steering angle (θs). That is, the hysteresis characteristic is set in the reaction force characteristic according to the steering angle.

特開第4135600号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 4135600 特許第4186913号公報Japanese Patent No. 4186913

車両の転舵時の挙動には、タイヤが捩れてから路面を擦れながら動く場合のような非線形挙動が含まれる。ステアバイワイヤシステムにおけるドライバへの反力提示では、このような非線形挙動を反映した反力を提示することや、切り込み時と切り戻し時とのヒステリシスによる反力の違いを提示することが望まれる。しかし、車両らしい反力提示という観点から、特許文献1、2の従来技術は十分ではない。 Behavior during steering of a vehicle includes non-linear behavior such as when a tire is twisted and then moves while rubbing against a road surface. In presenting a reaction force to the driver in a steer-by-wire system, it is desirable to present a reaction force that reflects such nonlinear behavior, or to present a difference in reaction force due to hysteresis when turning and when steering back. However, from the viewpoint of vehicle-like reaction force presentation, the prior arts of Patent Documents 1 and 2 are not sufficient.

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、ステアバイワイヤシステムの反力装置において、車両らしい反力提示が可能なステアリング制御装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been created in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a steering control device capable of presenting a vehicle-like reaction force in a reaction force device for a steer-by-wire system.

本発明のステアリング制御装置は、反力装置(70)と、転舵装置(80)とを備えるステアバイワイヤシステム(90)において、反力装置及び転舵装置を制御するステアリング制御装置である。反力装置は、反力用回転電機(78)、及び、反力用回転電機を駆動する反力用電力変換器(77)を含み、ステアリングホイール(91)と接続される。転舵装置は、転舵用回転電機(88)、及び、転舵用回転電機を駆動する転舵用電力変換器(87)を含み、車輪(99)を転舵する。ステアリング制御装置は、転舵装置の角度(θt)が反力装置の角度(θr)に一致するように反力装置及び転舵装置を制御する。 A steering control device of the present invention is a steering control device for controlling a reaction force device and a steering device in a steer-by-wire system (90) including a reaction force device (70) and a steering device (80). The reaction device includes a reaction rotating electric machine (78) and a reaction power converter (77) for driving the reaction rotating electric machine, and is connected to a steering wheel (91). The steering device includes a steering rotating electric machine (88) and a steering electric power converter (87) that drives the steering rotating electric machine, and steers the wheels (99). The steering control device controls the reaction device and the steering device so that the angle (θt) of the steering device matches the angle (θr) of the reaction device.

このステアリング制御装置は、反力制御部(510)と、基準角度演算部(561)と、切り込み切り戻し判定部(410)と、手応えトルク指令演算部(570)と、を有する。反力制御部は、転舵装置の出力トルクに相当する物理量(Tt、T*t、It、I*t)に基づいてステアリングトルク指令値(T*st)を算出する。 This steering control device has a reaction force control section (510), a reference angle calculation section (561), a cut-back determination section (410), and a response torque command calculation section (570). The reaction force control unit calculates a steering torque command value (T * st) based on physical quantities (Tt, T * t, It, I * t) corresponding to the output torque of the steering device.

基準角度演算部は、ステアリングホイールの角度に相当するステアリングホイール角度相当値(θr、θt)の変化に応じて基準角度(θref)を演算する。切り込み切り戻し判定部は、ステアリングホイールが基準角度から離れる方向に切り込まれている「切り込み状態」と、ステアリングホイールが基準角度に向かって切り戻されている「切り戻し状態」とを判別する。 The reference angle calculator calculates a reference angle (θref) according to changes in steering wheel angle equivalent values (θr, θt) corresponding to the angle of the steering wheel. A cutting and turning back determining part distinguishes between a "cutting state" in which the steering wheel is turned away from the reference angle and a "turning back state" in which the steering wheel is turned back toward the reference angle.

手応えトルク指令演算部は、基準角度からのステアリングホイール角度相当値の変位量(Δθ)に応じて、切り込み状態に対応する切り込み用反力指令値Trf(F)、及び、切り戻し状態に対応する切り戻し用反力指令値Trf(R)を算出する。且つ、手応えトルク指令演算部は、少なくとも切り込み用反力指令値又は切り戻し用反力指令値に基づいて手応えトルク指令(Tresp)を算出する。 The response torque command calculation unit responds to the displacement amount (Δθ) of the steering wheel angle equivalent value from the reference angle. A steering-back reaction force command value Trf(R) is calculated. In addition, the response torque command calculation section calculates a response torque command (Tresp) based on at least the reaction force command value for turning or the reaction force command value for turning back.

基準角度演算部は、変位量の絶対値(|Δθ|)が所定の変位量閾値(Δθth)よりも大きいとき、変位量の絶対値が変位量閾値以下となるように、ステアリングホイール角度相当値に応じて基準角度を更新する。 When the absolute value of the displacement (|Δθ|) is greater than a predetermined displacement threshold (Δθth), the reference angle calculator calculates a value equivalent to the steering wheel angle such that the absolute value of the displacement is equal to or less than the displacement threshold. Update the reference angle accordingly.

手応えトルク指令演算部は、マップ又は数式を用いて切り込み用反力指令値及び切り戻し用反力指令値を算出する。このマップ又は数式において、変位量に対する切り込み用反力指令値の変化率は、基準角度から離れるに従って絶対値が小さくなるように設定されている。変位量に対する切り戻し用反力指令値の変化率は、基準角度から離れるに従って絶対値が大きくなるように設定されている。 The response torque command calculation unit calculates a reaction force command value for cutting and a reaction force command value for steering back using a map or a formula. In this map or formula, the rate of change of the cutting reaction force command value with respect to the displacement amount is set so that the absolute value decreases as the distance from the reference angle increases. The rate of change of the steering-back reaction force command value with respect to the displacement amount is set so that the absolute value increases with increasing distance from the reference angle.

本発明のステアリング制御装置は、操舵中の各位置でそれまでの角度変化に応じた基準角度を算出し、基準角度からの変位量に基づき反力指令値を算出する。また、切り込み時と切り戻し時とで、変位量に対する反力指令値の特性を異なるものにする。具体的に、切り込み時には基準角度からの切り始めの反力トルクの立ち上がりを大きくし、切り戻し時には基準角度への戻し始めの反力トルクの立ち下がりを大きくする。これにより、ステアバイワイヤシステムの反力装置において、タイヤの擦れ等の非線形挙動や、切り込み切り戻しのヒステリシス等を反映した車両らしい反力提示が可能となる。 The steering control device of the present invention calculates a reference angle according to the angle change up to that point at each position during steering, and calculates a reaction force command value based on the amount of displacement from the reference angle. Also, the characteristics of the reaction force command value with respect to the displacement amount are made different between when turning in and when turning back. Specifically, when turning, the rise of the reaction torque at the start of cutting from the reference angle is increased, and when turning back, the fall of the reaction torque at the start of returning to the reference angle is increased. As a result, in the reaction force device of the steer-by-wire system, it is possible to present a vehicle-like reaction force that reflects non-linear behavior such as tire rubbing, hysteresis of turning back and forth, and the like.

各実施形態のステアリング制御装置が適用されるステアバイワイヤシステムの全体構成図。1 is an overall configuration diagram of a steer-by-wire system to which a steering control device of each embodiment is applied; FIG. 二系統の反力装置及び転舵装置の概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a two-system reaction force device and a steering device; 転舵装置制御部の概略構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a steering device control section; 反力装置制御部の概略構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a reaction force device control section; 第1実施形態のステアリング制御装置の制御ブロック図。FIG. 2 is a control block diagram of the steering control device of the first embodiment; 第1実施形態の基準角度演算(第2実施形態の第1基準角度演算)のフローチャート。5 is a flowchart of reference angle calculation of the first embodiment (first reference angle calculation of the second embodiment); 第1実施形態の基準角度演算のタイムチャート。4 is a time chart of reference angle calculation according to the first embodiment; 図5の(a)切り込み用(第1)反力指令値マップ、(b)切り戻し用(第1)反力指令値マップ。FIG. 5 shows (a) a (first) reaction force command value map for cutting, and (b) a (first) reaction force command value map for turning back. 推定路面負荷演算のフローチャート。4 is a flowchart of estimated road load calculation; 図5の(a)路面負荷ゲインマップ、(b)車速感応ゲインマップ。FIG. 5 shows (a) a road load gain map and (b) a vehicle speed sensitive gain map. 第1実施形態の変形例による切り込み切り戻し判定演算のブロック図。FIG. 5 is a block diagram of a cut switchback determination calculation according to a modified example of the first embodiment; 切り込み/切り戻し用反力指令値の配分比演算のブロック図。FIG. 4 is a block diagram of a distribution ratio calculation of reaction force command values for cutting/returning; 第2実施形態のステアリング制御装置の制御ブロック図。The control block diagram of the steering control apparatus of 2nd Embodiment. 第2実施形態の第2基準角度演算のフローチャート。9 is a flowchart of second reference angle calculation according to the second embodiment; 第2実施形態の第1、第2基準角度演算のタイムチャート。Time charts of first and second reference angle calculations in the second embodiment. 図13の(a)切り込み用第2反力指令値マップ、(b)切り戻し用第2反力指令値マップ。FIG. 13 shows (a) a second reaction force command value map for cutting, and (b) a second reaction force command value map for turning back. 第3実施形態のステアリング制御装置の制御ブロック図。The control block diagram of the steering control device of 3rd Embodiment. 図17の(a)切り込み用電流制限値マップ、(b)切り戻し用電流制限値マップ。FIG. 17 shows (a) a current limit value map for cutting and (b) a current limit value map for switchback. 第4実施形態のステアリング制御装置の制御ブロック図。The control block diagram of the steering control apparatus of 4th Embodiment. 第4実施形態による基準角度演算のフローチャート。14 is a flowchart of reference angle calculation according to the fourth embodiment; (a)一つの基準角度を用いる場合、(b)二つの基準角度を用いる場合の作用効果を説明する角度-トルク遷移図。Angle-torque transition diagrams for explaining effects when (a) one reference angle is used and (b) two reference angles are used.

本明細書において「実施形態」とは本発明の実施形態を意味する。以下、本発明のステアリング制御装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。このステアリング制御装置は、ステアバイワイヤシステムにおいて反力装置及び転舵装置を制御する装置である。複数の実施形態で実質的に同一の構成、又は、フローチャートにおける実質的に同一のステップには同一の符号又はステップ番号を付して説明を省略する。以下の第1~第4実施形態を包括して「本実施形態」という。 As used herein, "embodiment" means an embodiment of the present invention. A plurality of embodiments of the steering control device of the present invention will be described below with reference to the drawings. This steering control device is a device that controls a reaction device and a steering device in a steer-by-wire system. In multiple embodiments, substantially the same configurations or substantially the same steps in the flowcharts are denoted by the same reference numerals or step numbers, and descriptions thereof are omitted. The following first to fourth embodiments will be collectively referred to as "this embodiment".

図1に、操舵機構と転舵機構とが機械的に分離されたステアバイワイヤシステム90の全体構成を示す。図1において、車輪99は片側のみを図示し、反対側の車輪の図示を省略する。ステアバイワイヤシステム90は、反力装置70、転舵装置80、及び、トルクセンサ94を備える。 FIG. 1 shows the overall configuration of a steer-by-wire system 90 in which the steering mechanism and the steering mechanism are mechanically separated. In FIG. 1, only one side of the wheel 99 is illustrated, and the illustration of the wheel on the opposite side is omitted. The steer-by-wire system 90 includes a reaction force device 70 , a steering device 80 and a torque sensor 94 .

反力装置70は、反力用回転電機78と、反力用回転電機78を駆動する反力用電力変換器77と、反力用回転電機78の出力を減速する反力用減速機79とを含み、ステアリングシャフト92を介してステアリングホイール91と接続される。ステアバイワイヤシステム90では、ドライバは操舵に対する反力を直接感知することができない。そこで、反力回転電機78は、操舵に対する反力を付与するようにステアリングホイール91を回転させ、ドライバに適切な操舵フィーリングを与える。 The reaction device 70 includes a reaction rotating electric machine 78 , a reaction power converter 77 that drives the reaction rotating electric machine 78 , and a reaction reduction gear 79 that reduces the output of the reaction rotating electric machine 78 . and is connected to a steering wheel 91 via a steering shaft 92 . The steer-by-wire system 90 does not allow the driver to directly sense the steering reaction force. Therefore, the reaction rotating electric machine 78 rotates the steering wheel 91 so as to apply a reaction force to the steering, thereby giving the driver an appropriate steering feeling.

転舵装置80は、転舵用回転電機88と、転舵用回転電機88を駆動する転舵用電力変換器87と、転舵用回転電機88の出力を減速する転舵用減速機89とを含む。転舵用回転電機88の回転は、転舵用減速機89からピニオンギア96、ラック軸97、タイロッド98、ナックルアーム985を介して車輪99に伝達される。詳しくは、ピニオンギア96の回転運動はラック軸97の直線運動に変換され、ラック軸97の両端に設けられたタイロッド98がナックルアーム99を往復移動させることで、車輪99が転舵される。 The steering device 80 includes a steering rotating electrical machine 88, a steering power converter 87 that drives the steering rotating electrical machine 88, and a steering reduction gear 89 that reduces the output of the steering rotating electrical machine 88. including. Rotation of the steering rotary electric machine 88 is transmitted from the steering reduction gear 89 to the wheels 99 via the pinion gear 96 , the rack shaft 97 , the tie rod 98 and the knuckle arm 985 . Specifically, the rotational motion of the pinion gear 96 is converted into the linear motion of the rack shaft 97, and the tie rods 98 provided at both ends of the rack shaft 97 reciprocate the knuckle arms 99, thereby steering the wheels 99.

トルクセンサ94は、トーションバーの捩れ変位に基づき、ステアリングシャフト92に加わるドライバの操舵入力を検出する。トルクセンサ94の検出値T_snsはステアリング制御装置200に入力される。 The torque sensor 94 detects the driver's steering input applied to the steering shaft 92 based on the torsional displacement of the torsion bar. Detected value T_sns of torque sensor 94 is input to steering control device 200 .

ステアリングホイール91の操舵角は、ステアリングホイール91の中立位置に対する回転方向に応じて、例えば図1のCW方向が正、CCW方向が負と定義される。これに対応して車輪99の転舵角の正負が定義される。角速度は、角度と同じ符号で定義される。また、ドライバがステアリングホイール91をCW方向に回すときのトルクセンサ94の検出値T_snsは正である。 The steering angle of the steering wheel 91 is defined, for example, as positive in the CW direction and negative in the CCW direction in FIG. Correspondingly, the positive and negative of the steering angle of the wheels 99 are defined. Angular velocity is defined with the same sign as angle. Also, the detected value T_sns of the torque sensor 94 when the driver turns the steering wheel 91 in the CW direction is positive.

さらに、反力装置70でステアリングホイール91をCW方向に回すときの反力装置70の出力トルクも正である。反力装置70の出力トルクがCW方向に作用しているとき、ドライバがステアリングホイール91を保舵すると、ドライバはCCW方向にトルクを加えるため、トルクセンサ94の検出値T_snsは負となる。 Furthermore, the output torque of the reaction force device 70 when the steering wheel 91 is turned in the CW direction by the reaction force device 70 is also positive. If the driver holds the steering wheel 91 while the output torque of the reaction force device 70 is acting in the CW direction, the driver applies torque in the CCW direction, so the detected value T_sns of the torque sensor 94 becomes negative.

ステアリング制御装置200は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないCPU、ROM、RAM、I/O、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。ステアリング制御装置200の各処理は、ROM等の実体的なメモリ装置(すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体)に予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。 The steering control device 200 is mainly composed of a microcomputer or the like, and includes therein a CPU, ROM, RAM, I/O (none of which are shown), bus lines connecting these components, and the like. Each process of the steering control device 200 may be software processing by executing a program stored in advance in a substantial memory device such as a ROM (that is, a readable non-temporary tangible recording medium) by the CPU. , hardware processing by a dedicated electronic circuit.

図1に示すように、本実施形態では、反力装置制御部270と転舵装置制御部280とが物理的に離れた状態で設けられている。二つの制御部270、280は、CAN通信等の車両ネットワークや専用の通信ラインを経由して互いに情報を通信することで、協働してステアリング制御装置200として機能する。 As shown in FIG. 1, in this embodiment, the reaction force device control section 270 and the steering device control section 280 are provided in a physically separated state. The two control units 270 and 280 cooperate to function as the steering control device 200 by communicating information with each other via a vehicle network such as CAN communication or a dedicated communication line.

例えば二点鎖線で示すように、反力装置70は、反力装置制御部270と反力用電力変換器77と反力用回転電機78とが一体に構成される。同様に転舵装置80は、転舵装置制御部280と転舵用電力変換器87と転舵用回転電機88とが一体に構成される。このような、いわゆる「機電一体式」のモータ構造は、電動パワーステアリング装置の分野において周知である。 For example, as indicated by a two-dot chain line, the reaction device 70 is integrally configured with a reaction device control section 270, a reaction power converter 77, and a reaction rotary electric machine 78. As shown in FIG. Similarly, the steering device 80 is configured integrally with a steering device control unit 280, a steering power converter 87, and a steering rotary electric machine 88. As shown in FIG. Such a so-called "integrated electromechanical" motor structure is well known in the field of electric power steering systems.

次に図2を参照し、反力装置70及び転舵装置80における電力変換器77、87及び回転電機78、88の具体的な構成形態について説明する。反力装置70と転舵装置80とは同様の構成であるため、図中の符号を併記する。以下の説明では、「反力用」、「転舵用」の記載を省略しつつ、代表として反力装置70の構成要素の符号を用いて説明する。転舵装置80については、符号を読み替えて解釈するものとする。 Next, with reference to FIG. 2, specific configurations of the power converters 77, 87 and the rotating electrical machines 78, 88 in the reaction force device 70 and the steering device 80 will be described. Since the reaction force device 70 and the steering device 80 have the same configuration, the reference numerals in the drawing are used together. In the following description, descriptions of "for reaction force" and "for steering" are omitted, and the reference numerals of the components of the reaction force device 70 are used as representatives. Regarding the steering device 80, the reference numerals will be read and interpreted.

本実施形態の回転電機78は二系統の三相ブラシレスモータであり、電力変換器77は二系統の三相インバータである。回転電機78は、二系統の巻線として第1系統巻線781及び第2系統巻線782を有する。二系統の巻線781、782は、例えば位相を電気角30[deg]ずらして配置されている。回転電機78が出力するトルクTmは、第1系統巻線781への通電により生成される第1系統トルクTm1と、第2系統巻線782への通電により生成される第2系統トルクTm2との合算値となる。 The rotary electric machine 78 of this embodiment is a two-system three-phase brushless motor, and the power converter 77 is a two-system three-phase inverter. The rotary electric machine 78 has a first system winding 781 and a second system winding 782 as two systems of windings. The windings 781 and 782 of the two systems are arranged with their phases shifted by an electrical angle of 30 [deg], for example. The torque Tm output by the rotating electric machine 78 is a combination of the first system torque Tm1 generated by energizing the first system winding 781 and the second system torque Tm2 generated by energizing the second system winding 782. total value.

電力変換器77は、第1系統巻線781に通電する第1系統電力変換器771、及び、第2系統巻線782に通電する第2系統電力変換器772を含む。図2の例では、二系統の電力変換器771、772は、共通のバッテリ11から供給された直流電力をそれぞれ三相交流電力に変換する。他の例では、各電力変換器771、772は、個別のバッテリに接続されてもよい。 The power converter 77 includes a first system power converter 771 that energizes the first system winding 781 and a second system power converter 772 that energizes the second system winding 782 . In the example of FIG. 2, the two-system power converters 771 and 772 respectively convert the DC power supplied from the common battery 11 into three-phase AC power. Alternatively, each power converter 771, 772 may be connected to a separate battery.

次に図3、図4を参照し、反力装置制御部270及び転舵装置制御部280の概略構成を説明する。この部分では、各実施形態の詳細な制御構成の説明に先立ち、各実施形態に共通する反力装置70及び転舵装置80の基本構成や特有の構成について説明する。反力装置70の出力に関するパラメータの記号には「r」、転舵装置80の出力に関するパラメータの記号には「t」を付す。以下、反力装置70及び転舵装置80の符号「70」、「80」の記載を適宜省略する。 Next, with reference to FIGS. 3 and 4, schematic configurations of the reaction force device control section 270 and the steering device control section 280 will be described. In this part, before describing the detailed control configuration of each embodiment, the basic configuration and unique configuration of the reaction force device 70 and steering device 80 common to each embodiment will be described. The symbol of the parameter related to the output of the reaction force device 70 is denoted by "r", and the symbol of the parameter related to the output of the steering device 80 is denoted by "t". Hereinafter, descriptions of reference numerals "70" and "80" of the reaction force device 70 and the steering device 80 will be omitted as appropriate.

図3、図4において、反力装置の角度θr及び角速度ωr、転舵装置の角度θt等の値は、回転電機78、88の回転角度に減速機79、89の減速比を乗除した換算後の値とする。まず図3に転舵装置制御部280の基本構成を示す。反力装置の角度θrはバンドパスフィルタ(図中「BPF」)31を介して角度比制御部320に入力される。角度比制御部320では、角度θrや車速Vに応じた反力装置70と転舵装置80との角度比が演算される。 3 and 4, the values of the angle θr and the angular velocity ωr of the reaction force device, the angle θt of the steering device, etc. are converted by multiplying and dividing the rotation angle of the rotary electric machines 78 and 88 by the reduction ratio of the reduction gears 79 and 89. be the value of First, FIG. 3 shows the basic configuration of the steering device control section 280. As shown in FIG. The angle θr of the reaction force device is input to the angle ratio control section 320 via the bandpass filter (“BPF” in the drawing) 31 . The angle ratio control unit 320 calculates the angle ratio between the reaction force device 70 and the steering device 80 according to the angle θr and the vehicle speed V. FIG.

角度制御部360の偏差算出部361は、反力装置の角度θrに角度比を乗じた値と転舵装置の角度θtとの角度偏差Δθr-tを算出する。PID制御器362は、角度偏差Δθr-tを0に近づけるように、転舵トルク指令値T*t、又は、転舵トルク指令値T*tに対応する転舵用回転電機88の電流指令値I*tを演算する。転舵装置電流制御部380は偏差算出器381とPI制御器382とを含み、転舵トルクTt又は電流Itのフィードバック制御により、転舵用回転電機88に流す電流を制御する。 A deviation calculation unit 361 of the angle control unit 360 calculates an angle deviation Δθ rt between a value obtained by multiplying the angle θr of the reaction device by an angle ratio and the angle θt of the steering device. The PID controller 362 adjusts the steering torque command value T * t or the current command value I * Compute t. The steering device current control unit 380 includes a deviation calculator 381 and a PI controller 382, and controls the current to be supplied to the steering rotary electric machine 88 by feedback control of the steering torque Tt or the current It.

ところで、偏差算出部361で算出される角度偏差Δθは、正確には「反力装置の角度θrに角度比を乗じた値」と転舵装置の角度θtとの差分である。ただし本明細書では、「反力装置の角度θrに角度比を乗じた値」を「反力装置の角度θr」とみなし、「反力装置の角度θrと転舵装置の角度θtとの偏差」を「角度偏差Δθr-t」と記す。要するに、適宜、換算係数を乗除した値を用いて反力装置の角度θrと転舵装置の角度θtとを対比することは通常になし得る事項である。そのような前提で、「ステアリング制御装置200は、転舵装置の角度θtが反力装置の角度θrに一致するように反力装置70及び転舵装置80を制御する」ものと解釈する。 Incidentally, the angular deviation Δθ calculated by the deviation calculator 361 is precisely the difference between “the value obtained by multiplying the angle θr of the reaction device by the angle ratio” and the angle θt of the steering device. However, in this specification, "the value obtained by multiplying the angle θr of the reaction device by the angle ratio" is regarded as the "angle θr of the reaction device", and the "deviation between the angle θr of the reaction device and the angle θt of the steering device ” is referred to as “angular deviation Δθ rt ”. In short, it is usually possible to compare the angle .theta.r of the reaction device and the angle .theta.t of the steering device using a value obtained by multiplying and dividing the conversion factor. On this premise, it is interpreted that "the steering control device 200 controls the reaction device 70 and the steering device 80 so that the angle θt of the steering device matches the angle θr of the reaction device”.

図4に反力装置制御部270の基本構成を示す。反力制御部510は、「転舵装置の出力トルクに相当する物理量」及び車速Vに基づきステアリングトルク指令値T*stを算出する。「転舵装置の出力トルクに相当する物理量」には、転舵トルクTt、転舵トルク指令値T*t、転舵用回転電機88に流れる電流It又は電流指令値I*tが該当する。以下、「転舵装置の出力トルクに相当する物理量」を略して「転舵トルク相当量」とも記す。 FIG. 4 shows the basic configuration of the reaction force device control section 270. As shown in FIG. The reaction force control unit 510 calculates the steering torque command value T * st based on the "physical quantity corresponding to the output torque of the steering device" and the vehicle speed V. The "physical quantity corresponding to the output torque of the steering device" corresponds to the steering torque Tt, the steering torque command value T * t, and the current It or the current command value I * t flowing through the rotary electric machine 88 for steering. Hereinafter, the "physical quantity equivalent to the output torque of the steering device" is also abbreviated as "amount equivalent to the steering torque".

加算器556では、ステアリングトルク指令値T*stの符号反転値(-T*st)に手応えトルク指令Trespが加算される。なお、一般にステアバイワイヤシステム90の反力装置70では、それ以外に粘性指令値、慣性指令値、戻し指令値、エンド指令値等がステアリングトルク指令値T*stの符号反転値(-T*st)に加算されてもよい。本明細書では、他の指令値に関する説明は省略する。 An adder 556 adds the response torque command Tresp to the sign-inverted value (-T * st) of the steering torque command value T * st. Generally, in the reaction force device 70 of the steer-by-wire system 90, the viscosity command value, the inertia command value, the return command value, the end command value, etc., are the sign-inverted value of the steering torque command value T * st (-T * st ) may be added to Descriptions of other command values are omitted in this specification.

加算器556による加算後の値は、ステアリングトルク指令値T*stに基づく目標値T**stとしてステアリングホイールトルク制御部620に入力される。ステアリングホイールトルク制御部620は、目標値T**stに基づき、すなわち、ステアリングトルク指令値T*st及び手応えトルク指令Trespに基づき、反力装置のトルク指令値(以下「反力トルク指令値」)T*rを算出する。 The value after addition by adder 556 is input to steering wheel torque control unit 620 as target value T ** st based on steering torque command value T * st. Based on the target value T ** st, that is, based on the steering torque command value T * st and the response torque command Tresp, the steering wheel torque control unit 620 adjusts the torque command value of the reaction device (hereinafter referred to as the "reaction torque command value"). ) Calculate T * r.

ステアリングホイールトルク制御部620の偏差算出部621は、目標値T**stとトルクセンサ94の検出値T_snsとのトルク偏差ΔTを算出する。PID制御器622は、トルク偏差ΔTを0に近づけるようにPID制御する。こうしてステアリングホイールトルク制御部620は、トルクセンサ94の検出値T_snsが目標値T**stに追従するよう、サーボ制御により反力トルク指令値T*rを算出する。反力装置電流制御部680は偏差算出器681とPI制御器682とを含む。反力装置電流制御部680は、反力トルクTr又は電流Irのフィードバック制御により、反力トルク指令値T*rに基づき、反力用回転電機78に流す電流を制御する。 A deviation calculator 621 of the steering wheel torque controller 620 calculates a torque deviation ΔT between the target value T ** st and the detected value T_sns of the torque sensor 94 . PID controller 622 performs PID control so that torque deviation ΔT approaches zero. In this manner, steering wheel torque control unit 620 calculates reaction force torque command value T * r by servo control such that detection value T_sns of torque sensor 94 follows target value T ** st. The reaction force device current controller 680 includes a deviation calculator 681 and a PI controller 682 . The reaction force device current control unit 680 controls the current to be supplied to the reaction force rotary electric machine 78 based on the reaction force torque command value T * r by feedback control of the reaction force torque Tr or the current Ir.

さらに、本実施形態のステアリング制御装置200の反力装置制御部270は、特有の構成として、切り込み切り戻し判定部410、基準角度演算部561及び手応えトルク指令演算部570を有する。その構成の説明の前に、「ステアリングホイール角度相当値」及び「ステアリングホイール角速度相当値」の用語について説明する。 Further, the reaction force device control section 270 of the steering control device 200 of the present embodiment has a cut switchback determination section 410, a reference angle calculation section 561, and a response torque command calculation section 570 as unique configurations. Before explaining the configuration, the terms "steering wheel angle equivalent value" and "steering wheel angular velocity equivalent value" will be explained.

本明細書では、ステアリングホイール91の操舵角と相関する「反力装置の角度θr」や「転舵装置の角度θt」を含めて「ステアリングホイール角度相当値」と記す。上述のように、反力装置の角度θrや転舵装置の角度θtは、基本的に減速機79、89の減速比を乗除した換算後の値であるが、特にステアリングホイール91の角度を基準として換算された角度が「ステアリングホイール角度相当値」として扱われる。以下の文中では、ステアリングホイール角度相当値の記号の代表として「θr」を用い、「ステアリングホイール角度相当値θr」のように記す。図中では、「θr(orθt)」のように記す。 In this specification, the term “steering wheel angle equivalent value” includes the “reaction device angle θr” and the “steering device angle θt” that correlate with the steering angle of the steering wheel 91 . As described above, the angle θr of the reaction force device and the angle θt of the steering device are basically converted values obtained by multiplying and dividing the reduction ratios of the reduction gears 79 and 89, but the angle of the steering wheel 91 is used as a reference. is treated as the "steering wheel angle equivalent value". In the following text, "θr" is used as a representative symbol of the value equivalent to the steering wheel angle, and is written as "value equivalent to the steering wheel angle θr". In the figure, it is written like "θr (or θt)".

また、本明細書では、ステアリングホイール91の操舵角速度と相関する「反力装置の角速度ωr」や「転舵装置の角速度ωt」を含めて、ステアリングホイール角度相当値の時間微分値である「ステアリングホイール角速度相当値」と記す。以下の文中では、ステアリングホイール角速度相当値の記号の代表として「ωr」を用い、「ステアリングホイール角速度相当値ωr」のように記す。図中では、「ωr(orωt)」のように記す。
なお、ステアリングホイール角速度相当値」は、角速度[deg/s]の単位で表されてもよく、回転数[rpm]の単位で表されてもよい。
Further, in this specification, the "steering angle velocity", which is the time differential value of the steering wheel angle equivalent value, includes the "reaction device angular velocity ωr" and the "steering device angular velocity ωt" that are correlated with the steering angular velocity of the steering wheel 91. wheel angular velocity equivalent value”. In the following text, "ωr" is used as a representative symbol of the steering wheel angular velocity equivalent value, and is written as "steering wheel angular velocity equivalent value ωr". In the figure, it is written as "ωr (or ωt)".
Note that the "steering wheel angular velocity equivalent value" may be expressed in units of angular velocity [deg/s] or may be expressed in units of revolutions [rpm].

図4の構成の説明に戻る。基準角度演算部561は、「ステアリングホイール角度相当値」の変化に応じて基準角度θrefを演算する。本実施形態では、ステアバイワイヤシステム90において、タイヤが捩れてから路面を擦れながら動く場合や、ゴムブッシュ、サスペンション等が弾性的に作用する場合等の非線形挙動を反映した反力をドライバに提示するために「基準角度θref」の概念が用いられる。基準角度演算部561による基準角度演算の詳細については後述する。 Returning to the description of the configuration of FIG. The reference angle calculator 561 calculates the reference angle θref according to the change in the “steering wheel angle equivalent value”. In this embodiment, in the steer-by-wire system 90, the driver is presented with a reaction force reflecting non-linear behavior, such as when the tire moves while rubbing against the road surface after being twisted, or when the rubber bush, suspension, etc. act elastically. Therefore, the concept of "reference angle θref" is used. The details of the reference angle calculation by the reference angle calculator 561 will be described later.

手応えトルク指令演算部570は、基準角度θref及びステアリングホイール角度相当値θrを取得する。以下、基準角度θrefからのステアリングホイール角度相当値θrの変位量を「変位量Δθ(=θr-θref)」と定義する。手応えトルク指令演算部570は、変位量Δθに基づいて、切り込み状態に対応する「切り込み用反力指令値Trf(F)」、及び、切り戻し状態に対応する「切り戻し用反力指令値Trf(R)」を算出する。 Response torque command calculator 570 acquires reference angle θref and steering wheel angle equivalent value θr. Hereinafter, the amount of displacement of the steering wheel angle equivalent value .theta.r from the reference angle .theta.ref is defined as "the amount of displacement .DELTA..theta.(=.theta.r-.theta.ref)." Based on the displacement amount Δθ, the response torque command calculation unit 570 calculates a “cutting reaction force command value Trf (F)” corresponding to the cutting state and a “returning reaction force command value Trf (F)” corresponding to the turning back state. (R)” is calculated.

また、手応えトルク指令演算部570は、少なくとも切り込み用反力指令値Trf(F)又は切り戻し用反力指令値Trf(R)に基づいて、「手応えトルク指令Tresp」を算出する。本実施形態では、反力指令値の算出に用いられる基準角度が固定されておらず、ステアリングホイール角度相当値θrの変化に応じて演算された基準角度θrefが用いられることで、現実の車両挙動を反映した反力提示の実現が図られる。 Further, the response torque command calculation unit 570 calculates a “response torque command Tresp” based on at least the reaction force command value Trf(F) for turning or the reaction force command value Trf(R) for turning back. In the present embodiment, the reference angle used to calculate the reaction force command value is not fixed, and the reference angle θref calculated according to the change in the steering wheel angle equivalent value θr is used, so that the actual vehicle behavior Realization of reaction force presentation that reflects

切り込み切り戻し判定部410は、ステアリングホイール91が基準角度θrefから離れる方向に切り込まれている「切り込み状態」と、ステアリングホイール91が基準角度θrefに向かって切り戻されている「切り戻し状態」とを判別する。例えば図11に示す構成では、切り込み切り戻し判定部410は、基準角度θrefからのステアリングホイール角度相当値θrの変位量Δθ、及びステアリングホイール角速度相当値ωrに基づいて切り込み切り戻し判定演算を行う。 The steering wheel 91 is turned away from the reference angle θref, and the steering wheel 91 is turned back toward the reference angle θref. to discriminate. For example, in the configuration shown in FIG. 11, the cutting-back switching determination unit 410 performs cutting-back switching determination calculation based on the displacement amount Δθ of the steering wheel angle equivalent value θr from the reference angle θref and the steering wheel angular velocity equivalent value ωr.

これに従い、図4には、ステアリングホイール角度相当値θr、基準角度θref、及び、ステアリングホイール角速度相当値ωrが切り込み切り戻し判定部410に取得される構成を示す。ただし、この構成に限らず、操舵角、操舵角速度、操舵トルクの符号の組み合わせ等により、切り込み状態と切り戻し状態とが判別されてもよい。 Accordingly, FIG. 4 shows a configuration in which the steering wheel angle equivalent value θr, the reference angle θref, and the steering wheel angular velocity equivalent value ωr are acquired by the cutting/return determination section 410 . However, without being limited to this configuration, the turning state and the turning-back state may be determined by a combination of signs of the steering angle, the steering angular velocity, and the steering torque.

手応えトルク指令演算部570は、切り込み切り戻し判定部410による判定結果に基づき、変位量Δθに対する反力指令値の特性を、切り込み状態と切り戻し状態とで異なるものにする。これにより、ステアバイワイヤシステム90において、切り込み時と切り戻し時とのヒステリシスによる反力の違いをドライバに提示することが図られる。なお、反力指令値の特性を「異なるものにする」には「二値を切り替える」制御に加え、「二値の中間の値を含めて連続的又は段階的に変化させる」制御が含まれる。その詳細に関しては後述する。 The response torque command calculation unit 570 makes the characteristic of the reaction force command value with respect to the displacement amount Δθ different between the cutting state and the turning back state based on the determination result of the cutting and returning determination unit 410 . As a result, in the steer-by-wire system 90, it is possible to present to the driver the difference in the reaction force due to the hysteresis when turning and when steering back. In addition to the control of "switching between two values", "to make the characteristics of the reaction force command value different" includes the control of "changing continuously or stepwise, including the intermediate value of the two values". . The details will be described later.

続いて各実施形態の説明に移る。第1~第4実施形態のステアリング制御装置の符号を、それぞれ「201」~「204」とする。各実施形態のブロック図では、反力装置制御部270のうち、手応えトルク指令Trespが加算器556に入力され、ステアリングトルク指令値の目標値T**stが算出されるところまでを図示する。ステアリングホイールトルク制御部620から先の制御構成は図4に準ずるものとする。 Next, the description of each embodiment will be described. Reference numerals of the steering control devices of the first to fourth embodiments are "201" to "204", respectively. The block diagram of each embodiment shows the reaction force device control section 270 up to the point where the response torque command Tresp is input to the adder 556 and the target value T ** st of the steering torque command value is calculated. The control configuration from the steering wheel torque control unit 620 conforms to FIG.

(第1実施形態)
まず図5~図10を参照し、第1実施形態のステアリング制御装置201について説明する。図5に示すように、第1実施形態のステアリング制御装置201は、反力装置制御部270の構成として、基準角度演算部561、手応えトルク指令演算部570、及び切り込み切り戻し判定部410を有する。第2実施形態では二つの基準角度θref1、θref2を用いるのに対し、第1実施形態では一つの基準角度θrefを用いる。
(First embodiment)
First, the steering control device 201 of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 10. FIG. As shown in FIG. 5, the steering control device 201 of the first embodiment has a reference angle calculation unit 561, a response torque command calculation unit 570, and a cut-back determination unit 410 as components of the reaction force device control unit 270. . While the second embodiment uses two reference angles θref1 and θref2, the first embodiment uses one reference angle θref.

基準角度演算部561による基準角度演算について、図6のフローチャート及び図7のタイムチャートを参照して説明する。以下のフローチャートの説明で記号「S」はステップを意味する。なお、図6は、第2実施形態の「第1基準角度演算」のフローチャートとして共通に参照され、その場合、各ステップにおける「θref」、「Δθth」の記号が「θref1」、「Δθth1」に置き換わる。第1実施形態の「基準角度演算」の場合を括弧外に記し、第2実施形態の「第1基準角度演算」の場合を括弧内に記す。 Reference angle calculation by the reference angle calculator 561 will be described with reference to the flowchart of FIG. 6 and the time chart of FIG. In the description of the flow charts below, the symbol "S" means a step. It should be noted that FIG. 6 is commonly referred to as a flowchart of the "first reference angle calculation" of the second embodiment, in which case the symbols of "θref" and "Δθth" in each step are replaced with "θref1" and "Δθth1". be replaced. The case of "reference angle calculation" in the first embodiment is described outside the parentheses, and the case of "first reference angle calculation" in the second embodiment is described in parentheses.

基準角度θrefの初期値は0、もしくは起動時のステアリングホイール角度相当値θrである。以下、基準角度θrefからのステアリングホイール角度相当値θrの変位量Δθについて、変位量の絶対値|Δθ|の上限となる閾値を変位量閾値Δθthとする。図6のS11では、ステアリングホイール角度相当値θrが基準角度θrefに変位量閾値Δθthを加えた値より大きいか、すなわち式(1.1)が成立するか判断される。
θr>θref+Δθth ・・・(1・1)
The initial value of the reference angle .theta.ref is 0 or the steering wheel angle equivalent value .theta.r at startup. The displacement amount threshold value Δθth is defined as the upper limit of the absolute value |Δθ| of the displacement amount Δθ of the steering wheel angle equivalent value θr from the reference angle θref. In S11 of FIG. 6, it is determined whether the steering wheel angle equivalent value .theta.r is greater than the sum of the reference angle .theta.ref and the displacement threshold value .DELTA..theta.th, that is, whether the formula (1.1) holds.
.theta.r>.theta.ref+.DELTA..theta.th (1.1)

S11でYESの場合、S13で基準角度演算部561は、基準角度θrefを、ステアリングホイール角度相当値θrから変位量閾値Δθthを減じた値、すなわち「θr-Δθth」に更新する。S11でNOの場合、S12に移行する。S12では、ステアリングホイール角度相当値θrが基準角度θrefから変位量閾値Δθthを減じた値より大きいか、すなわち式(1.2)が成立するか判断される。
θr<θref-Δθth ・・・(1・2)
If YES in S11, in S13 the reference angle calculator 561 updates the reference angle θref to a value obtained by subtracting the displacement amount threshold value Δθth from the steering wheel angle equivalent value θr, that is, “θr−Δθth”. If NO in S11, the process proceeds to S12. In S12, it is determined whether the steering wheel angle equivalent value .theta.r is greater than the value obtained by subtracting the displacement threshold value .DELTA..theta.th from the reference angle .theta.ref, that is, whether equation (1.2) holds.
θr<θref−Δθth (1・2)

S12でYESの場合、S14で基準角度演算部561は、基準角度θrefを、ステアリングホイール角度相当値θrに変位量閾値Δθthを加えた値、すなわち「θr+Δθth」に更新する。S12でNOの場合、S15で基準角度θrefは前回値に維持される。 If YES in S12, in S14 the reference angle calculator 561 updates the reference angle θref to a value obtained by adding the displacement amount threshold Δθth to the steering wheel angle equivalent value θr, that is, “θr+Δθth”. If NO in S12, the reference angle θref is maintained at the previous value in S15.

式(1.1)、(1.2)をまとめると式(1.3)のように表される。つまり、基準角度演算部561は、変位量の絶対値|Δθ|が変位量閾値Δθthより大きいとき、変位量の絶対値|Δθ|が変位量閾値Δθth以下となるように、ステアリングホイール角度相当値θrに応じて基準角度θrefを更新する。
|Δθ|=|θr-θref|>Δθth
Formulas (1.1) and (1.2) are summarized as formula (1.3). That is, when the absolute value of the displacement |Δθ| is larger than the displacement threshold Δθth, the reference angle calculator 561 calculates the steering wheel angle equivalent value so that the absolute value of the displacement |Δθ| is equal to or smaller than the displacement threshold Δθth. The reference angle θref is updated according to θr.
|Δθ|=|θr−θref|>Δθth

S13又はS14で基準角度θrefが更新された後、破線で示すようにそのまま終了してもよく、或いはS16、S17のステップがさらに実施されてもよい。S16では、切り込み状態から切り戻し状態に移行したか判断される。S16でYESの場合、S17では、変位量閾値Δθthが切り込み状態での値から小さく変更され、その変位量閾値Δθthに基づいて基準角度θrefが更新される。 After the reference angle θref is updated in S13 or S14, the process may be terminated as indicated by the dashed line, or steps S16 and S17 may be further performed. In S16, it is determined whether or not the cutting state has changed to the return state. If YES in S16, in S17 the displacement amount threshold value Δθth is reduced from the value in the cutting state, and the reference angle θref is updated based on the displacement amount threshold value Δθth.

続いて図7のタイムチャートを参照する。太実線はステアリングホイール角度相当値θrを示し、太破線は基準角度θrefを示す。太い一点鎖線は、変位量閾値Δθthの参照用のマップ値θMAPを示す。説明中のステップ番号S11~S14は図6に対応する。なお、図6のS16、S17は図7には反映されておらず、第2実施形態の図15に反映されている。 Next, refer to the time chart in FIG. A thick solid line indicates the steering wheel angle equivalent value θr, and a thick dashed line indicates the reference angle θref. A thick one-dot chain line indicates a map value θ MAP for reference of the displacement amount threshold Δθth. Step numbers S11 to S14 in the description correspond to FIG. Note that S16 and S17 in FIG. 6 are not reflected in FIG. 7, but are reflected in FIG. 15 of the second embodiment.

ステアリングホイール角度相当値θrは、上限位置と下限位置との間、すなわち正負のエンド間を略一定の速度で三角波状に往復する。マップ値θMAPは、上限値及び下限値で所定期間一定値を保ちつつ、台形波状に変化する。マップ値θMAPが0から上限値又は下限値に向かう期間、及び、上限値又は下限値で維持される期間が切り込み期間であり、マップ値θMAPが上限値又は下限値から0に戻る期間が切り戻し期間である。 The steering wheel angle equivalent value θr reciprocates between the upper limit position and the lower limit position, that is, between the positive and negative ends in a triangular wave shape at a substantially constant speed. The map value θ MAP changes in a trapezoidal waveform while maintaining constant values at the upper and lower limits for a predetermined period. The period during which the map value θ MAP goes from 0 to the upper or lower limit and the period during which it is maintained at the upper or lower limit is the cutting period, and the period during which the map value θ MAP returns from the upper or lower limit to 0 is the cut period. This is the switchback period.

初期t0では、ステアリングホイール角度相当値θrは0(すなわち中立位置)であり、基準角度θrefも0に設定される。初期t0から、マップ値θMAPが上限到達する時刻taまで基準角度θrefは0に維持される。時刻taから、ステアリングホイール角度相当値θrが上限エンドに到達する時刻tbまでの切り込み期間にはマップ値θMAPは上限値で一定となる。この期間、S11のYES判断によるS13の処理により、基準角度θrefはステアリングホイール角度相当値θrに連れて漸増する。時刻tbからマップ値θMAPは減少し始め、時刻tcにゼロクロスし、時刻tdに下限到達する。この期間、S11、S12のNO判断によるS15の処理により、基準角度θrefは一定値に維持される。 At the initial stage t0, the steering wheel angle equivalent value .theta.r is 0 (that is, the neutral position), and the reference angle .theta.ref is also set to 0. The reference angle θref is maintained at 0 from the initial time t0 until the time ta when the map value θMAP reaches the upper limit. The map value θ MAP is constant at the upper limit value during the cut period from time ta to time tb when the steering wheel angle equivalent value θr reaches the upper limit end. During this period, the reference angle θref gradually increases with the steering wheel angle equivalent value θr due to the processing of S13 based on the YES determination in S11. The map value θ MAP starts decreasing from time tb, crosses zero at time tc, and reaches the lower limit at time td. During this period, the reference angle θref is maintained at a constant value by the processing of S15 based on the NO judgments of S11 and S12.

時刻tdから、ステアリングホイール角度相当値θrが下限エンドに到達する時刻teまでマップ値θMAPは下限値で一定となる。この期間、S12のYES判断によるS14の処理により、基準角度θrefはステアリングホイール角度相当値θrに連れて漸減する。時刻teからマップ値θMAPは増加し始め、時刻tfにゼロクロスし、時刻tgに上限到達する。この期間、S11、S12のNO判断によるS15の処理により、基準角度θrefは一定値に維持される。 The map value θ MAP is constant at the lower limit value from time td to time te when the steering wheel angle equivalent value θr reaches the lower limit end. During this period, the reference angle θref gradually decreases with the steering wheel angle equivalent value θr due to the processing of S14 based on the YES determination in S12. The map value θ MAP starts increasing from time te, crosses zero at time tf, and reaches its upper limit at time tg. During this period, the reference angle θref is maintained at a constant value by the processing of S15 based on the NO judgments of S11 and S12.

時刻tgから、ステアリングホイール角度相当値θrが上限エンドに到達する時刻thまでマップ値θMAPは上限値で一定となる。この期間、S11のYES判断によるS13の処理により、基準角度θrefはステアリングホイール角度相当値θrに連れて漸増する。 From time tg until time th when the steering wheel angle equivalent value θr reaches the upper limit end, the map value θ MAP is constant at the upper limit value. During this period, the reference angle θref gradually increases with the steering wheel angle equivalent value θr due to the processing of S13 based on the YES determination in S11.

図5に戻り、第1実施形態の手応えトルク指令演算部570における反力演算部571の構成について説明する。反力演算部571は、切り込み用反力演算器573F、切り戻し用反力演算器573R、及び、切り替え器576を有し、切り込み用反力指令値Trf(F)及び切り戻し用反力指令値Trf(R)の二値を切り替える。ただし、切り込み状態と切り戻し状態との中間状態では、マップの平均値や、変形例として後述する「状態量σ」に応じた加算値をトルク指令とするとなお良い。この点は、以下の実施形態でも同様である。 Returning to FIG. 5, the configuration of the reaction force calculation section 571 in the response torque command calculation section 570 of the first embodiment will be described. The reaction force calculator 571 has a cutting reaction force calculator 573F, a steering-back reaction force calculator 573R, and a switch 576, and calculates a cutting reaction force command value Trf(F) and a steering-back reaction force command. Switch between two values of the value Trf(R). However, in an intermediate state between the turning-in state and the turning-back state, it is more preferable to use the average value of the map or an added value according to the "state quantity σ" described later as a modified example as the torque command. This point also applies to the following embodiments.

切り込み用反力演算器573Fは、変位量Δθに対する切り込み用反力指令値Trf(F)の関係を規定する切り込み用反力指令値マップを予め記憶している。切り戻し用反力演算器573Rは、変位量Δθに対する切り戻し用反力指令値Trf(R)の関係を規定する切り戻し用反力指令値マップを予め記憶している。各反力演算器573F、573Rは、これらのマップを用いて、反力指令値Trf(F)、Trf(R)を算出する。 The cutting reaction force calculator 573F stores in advance a cutting reaction force command value map that defines the relationship between the displacement amount Δθ and the cutting reaction force command value Trf(F). The steering-back reaction force calculator 573R stores in advance a steering-back reaction force command value map that defines the relationship between the displacement amount Δθ and the steering-back reaction force command value Trf(R). The reaction force calculators 573F and 573R use these maps to calculate the reaction force command values Trf(F) and Trf(R).

図8(a)に示す切り込み用反力指令値マップにおいて、変位量Δθに対する切り込み用反力指令値Trf(F)の変化率は、基準角度θrefから離れるに従って絶対値が小さくなるように設定されている。したがって、切り込み時には基準角度θrefからの切り始めの反力トルクの立ち上がりが大きくなり、基準角度θrefから離れた位置では変化が小さくなる。 In the cutting reaction force command value map shown in FIG. 8A, the rate of change of the cutting reaction force command value Trf(F) with respect to the displacement amount Δθ is set so that the absolute value decreases as the distance from the reference angle θref increases. ing. Therefore, when cutting, the rise of the reaction torque at the start of cutting from the reference angle θref is large, and the change is small at a position away from the reference angle θref.

図8(b)に示す切り戻し用反力指令値マップにおいて、変位量Δθに対する切り戻し用反力指令値Trf(R)の変化率は、基準角度θrefから離れるに従って絶対値が大きくなるように設定されている。したがって、切り戻し時には基準角度θrefへの戻し始めの反力トルクの立ち下がりが大きくなり、基準角度θrefから離れた位置では変化が小さくなる。なお、図8(a)、(b)は、第2実施形態の第1反力指令部571の構成としても共通に参照される。その場合、図6と同様に、括弧内の記号が対応する。 In the steering-back reaction force command value map shown in FIG. 8B, the rate of change of the steering-back reaction force command value Trf(R) with respect to the displacement amount Δθ is such that the absolute value increases as the distance from the reference angle θref increases. is set. Therefore, when the steering wheel is returned, the fall of the reaction torque at the start of returning to the reference angle θref becomes large, and the change becomes small at a position away from the reference angle θref. 8A and 8B are commonly referred to as the configuration of the first reaction force command section 571 of the second embodiment. In that case, as in FIG. 6, the symbols in parentheses correspond.

切り替え器576は、切り込み切り戻し判定部410からの信号に基づき、切り込み用反力指令値Trf(F)と切り戻し用反力指令値Trf(R)とを切り替えて出力する。反力演算部571の切り替え器576の出力は、そのまま加算器556に入力され、ステアリングトルク指令値の目標値T**stが算出されてもよい。ただし図5に示す構成では、反力演算部571の出力に、さらに路面負荷ゲインKrs及び車速ゲインKvが乗算されて最終的な手応えトルク指令Trespが算出される。そのため、反力演算部571の出力を「一次手応えトルク指令Tresp_p」と記して区別する。 The switch 576 switches between the cutting reaction force command value Trf(F) and the turning back reaction force command value Trf(R) based on the signal from the cutting/returning determination unit 410 and outputs it. The output of the switch 576 of the reaction force calculator 571 may be directly input to the adder 556 to calculate the target value T ** st of the steering torque command value. However, in the configuration shown in FIG. 5, the output of the reaction force calculator 571 is further multiplied by the road surface load gain Krs and the vehicle speed gain Kv to calculate the final response torque command Tresp. Therefore, the output of the reaction force calculation unit 571 is described as "primary response torque command Tresp_p" for distinction.

図5に示す手応えトルク指令演算部570は、反力演算部571に加え、推定路面負荷演算部591、路面負荷ゲイン演算部592、車速感応ゲイン演算部593、第1乗算器594及び第2乗算器595を有する。推定路面負荷演算部591は、転舵トルク相当量に基づき、推定路面負荷を演算する。図9のフローチャートに路面負荷ゲイン演算部592による推定路面負荷演算を示す。ここでは、推定路面負荷を反映する物理量として平均電流Iaveが用いられる。平均電流Iaveの初期値は0、もしくは転舵装置80の起動時の電流Itであり、「a」は0~1の無次元数である。 In addition to a reaction force calculator 571, the response torque command calculator 570 shown in FIG. 595. The estimated road load calculation unit 591 calculates an estimated road load based on the steering torque equivalent amount. The flowchart of FIG. 9 shows the estimated road load calculation by the road load gain calculator 592 . Here, the average current Iave is used as the physical quantity reflecting the estimated road load. The initial value of the average current Iave is 0 or the current It when the steering device 80 is started, and "a" is a dimensionless number between 0 and 1.

S31では、基準角度の絶対値|θref|が所定値Aより大きいか判断される。S31でYESの場合、S32では、平均電流Iaveの前回値、及び転舵装置の電流Itに基づき、式(2)により、平均電流Iaveの今回値が更新される。S31でNOの場合、平均電流Iaveは前回値に維持される。
Iave=a×Iave+(1-a)×It ・・・(2)
In S31, it is determined whether or not the absolute value |θref| of the reference angle is greater than a predetermined value A. If YES in S31, in S32, the current value of the average current Iave is updated according to Equation (2) based on the previous value of the average current Iave and the current It of the steering device. If NO in S31, the average current Iave is maintained at the previous value.
Iave=a×Iave+(1−a)×It (2)

路面負荷ゲイン演算部592は、平均電流Iaveに応じて路面負荷ゲインKrsを算出する。図10(a)の路面負荷ゲインマップに示すように、路面負荷ゲインKrsは、平均電流Iaveに対する変化率の絶対値が平均電流Iaveの絶対値の増加に従って小さくなるように設定されている。 The road load gain calculator 592 calculates the road load gain Krs according to the average current Iave. As shown in the road load gain map of FIG. 10(a), the road load gain Krs is set such that the absolute value of the rate of change with respect to the average current Iave decreases as the absolute value of the average current Iave increases.

車速感応ゲイン演算部593は、車速Vに応じて車速ゲインKvを算出する。図10(b)の車速ゲインマップに示すように、車速ゲインKvは、低速域では1で一定であり、中速域では車速Vの増加に伴い低下し、高速域では0になる。第1乗算器594及び第2乗算器595は、一次手応えトルク指令Tresp_pに路面負荷ゲインKrs及び車速ゲインKvを順次乗算し、手応えトルク指令Trespを算出する。 A vehicle speed sensitive gain calculator 593 calculates a vehicle speed gain Kv according to the vehicle speed V. FIG. As shown in the vehicle speed gain map of FIG. 10(b), the vehicle speed gain Kv is constant at 1 in the low speed range, decreases as the vehicle speed V increases in the medium speed range, and becomes 0 in the high speed range. A first multiplier 594 and a second multiplier 595 sequentially multiply the primary response torque command Tresp_p by the road load gain Krs and the vehicle speed gain Kv to calculate the response torque command Tresp.

このように、図5の構成の手応えトルク指令演算部570は、反力演算部571で反力指令値Trfに基づいて算出された一次手応えトルク指令Tresp_pを路面負荷及び車速に応じて変更する。これにより、路面負荷や車速に応じた車両らしい反力提示が可能となる。第2~第4実施形態の図13、図17、図19には記載を省略するが、図5と同様に、路面負荷ゲインKrs及び車速ゲインKvにより手応えトルク指令Trespを変更する構成を適宜組み合わせてもよい。 Thus, the response torque command calculation unit 570 configured in FIG. 5 changes the primary response torque command Tresp_p calculated by the reaction force calculation unit 571 based on the reaction force command value Trf, according to the road load and vehicle speed. As a result, it is possible to present a vehicle-like reaction force according to the road surface load and vehicle speed. Although not shown in FIGS. 13, 17, and 19 of the second to fourth embodiments, as in FIG. 5, the configuration for changing the response torque command Tresp by the road load gain Krs and the vehicle speed gain Kv is appropriately combined. may

(第1実施形態の変形例)
次に図11、図12を参照し、第1実施形態の変形例による切り込み切り戻し判定演算について説明する。図5に示す切り替え器576は切り込み状態及び切り戻し状態の二状態を切り替えるため、操舵状態の切り替え時に特性が不連続に変化する。それに対し変形例では、切り込み状態から切り戻し状態までの操舵状態を連続的又は段階的に示す「状態量σ」を用いることで、中間状態又は保舵状態を経由して特性を切り替える。
(Modified example of the first embodiment)
Next, with reference to FIG. 11 and FIG. 12, the cutting switchback determination calculation according to the modified example of the first embodiment will be described. Since the switch 576 shown in FIG. 5 switches between the two states of the steering state and the steering back state, the characteristics change discontinuously when the steering state is switched. On the other hand, in the modified example, the characteristics are switched via the intermediate state or the steering holding state by using the "state quantity σ" that continuously or stepwise indicates the steering state from the turning state to the returning state.

例えば状態量σを-1~1の範囲で設定した場合、全範囲を演算装置の分解能レベルに区分するのが「連続的」を意味し、例えば0.1毎の20段階に区分するのが「段階的」を意味する。厳密に言えば、分解能レベルであっても有限の数である以上、「段階的」とも言えるが、実用上の「段階的」に含まれる最大段階数は、当該技術分野の技術常識に照らして解釈されればよい。 For example, when the state quantity σ is set in the range of -1 to 1, dividing the entire range into the resolution levels of the arithmetic unit means "continuous". Means "gradual". Strictly speaking, since even the resolution level is a finite number, it can be said to be "stepwise", but the maximum number of steps included in practical "stepwise" is should be interpreted.

図11に示すように、変形例の切り込み切り戻し判定部410は、変位量感応量マップ411、角速度感応量マップ412及び乗算器413を含む。変位量感応量マップ411は、変位量Δθ(=θr-θref)を引数とし、-1~1の無次元数である変位量感応量σΔθを算出する。変位量Δθが負の領域では、変位量Δθが0に近づくに従って変位量感応量σΔθは-1から0まで漸増する。変位量Δθが正の領域では変位量Δθが0から増加するに従って変位量感応量σΔθは0から1まで漸増する。 As shown in FIG. 11 , a cut-back determination unit 410 of the modification includes a displacement amount sensitivity map 411 , an angular velocity sensitivity amount map 412 and a multiplier 413 . The displacement amount response map 411 takes the displacement amount Δθ (=θr−θref) as an argument and calculates the displacement amount response σ Δθ which is a dimensionless number between −1 and 1. In the region where the displacement Δθ is negative, the displacement sensitivity σ Δθ gradually increases from −1 to 0 as the displacement Δθ approaches zero. In the region where the displacement Δθ is positive, the displacement sensitivity σ Δθ gradually increases from 0 to 1 as the displacement Δθ increases from 0.

角速度感応量マップ412は、「ステアリングホイール角速度相当値」である反力装置の角速度ωr、もしくは転舵装置の角速度ωtを引数とし、-1~1の無次元数である角速度感応量σωを算出する。以下の文中では角速度の符号として「ωr」のみを記す。角速度ωrが負の領域では、角速度ωrが0に近づくに従って角速度感応量σωは-1から0まで漸増する。角速度ωrが正の領域では角速度ωrが0から増加するに従って角速度感応量σωは0から1まで漸増する。乗算器413は、変位量感応量σΔθと角速度感応量σωとを乗算し、状態量σを算出する。状態量σは、σ=1のとき切り込み状態であり、σ=-1のとき切り戻し状態であることを示す。また、-1<σ<1のとき中間状態又は保舵状態であることを示す。 The angular velocity response map 412 uses the angular velocity ωr of the reaction device or the angular velocity ωt of the steering device, which is the "value equivalent to the steering wheel angular velocity", as an argument, and calculates the angular velocity response σω, which is a dimensionless number between -1 and 1. do. In the following text, only "ωr" is used as the sign of angular velocity. In the region where the angular velocity ωr is negative, the angular velocity sensitivity σω gradually increases from −1 to 0 as the angular velocity ωr approaches zero. In the region where the angular velocity ωr is positive, the angular velocity sensitivity σω gradually increases from 0 to 1 as the angular velocity ωr increases from 0. A multiplier 413 multiplies the displacement response amount σ Δθ and the angular velocity response amount σω to calculate the state quantity σ. The state quantity σ indicates a cutting state when σ=1, and indicates a steering back state when σ=−1. In addition, when -1<σ<1, it indicates an intermediate state or a held steering state.

図12に示すように、反力演算部571は、状態量σに基づく配分比演算により一次手応えトルク指令Tresp_pを算出する。図12の反力演算部571は、図5に示す構成に対し、切り替え器576に代えて、状態量換算器574S、配分比乗算器574F、574R、及び、配分値加算器575を有する。それ以外の切り込み用反力演算器573F及び切り戻し用反力演算器573Rの構成は図5と同様であるため説明を省略する。 As shown in FIG. 12, the reaction force calculation unit 571 calculates the primary response torque command Tresp_p by calculating the distribution ratio based on the state quantity σ. 12 has a state quantity converter 574S, distribution ratio multipliers 574F and 574R, and a distribution value adder 575 instead of the switch 576 in the configuration shown in FIG. Other configurations of the cutting reaction force calculator 573F and the steering-back reaction force calculator 573R are the same as those in FIG. 5, so description thereof will be omitted.

状態量換算器574Sは、切り込み配分値「(1+σ)/2」、及び、切り戻し配分値「(1-σ)/2」を算出する。切り込み状態でσ=1のとき、切り込み配分値は1、切り戻し配分値は0となる。切り戻し状態でσ=-1のとき、切り込み配分値は0、切り戻し配分値は1となる。切り込み側の配分比乗算器574Fは、切り込み用反力指令値Trf(F)に切り込み配分値を乗じる。切り戻し側の配分比乗算器574Rは、切り戻し用反力指令値Trf(R)に切り戻し配分値を乗じる。配分値加算器575は、切り込み側の配分比乗算器574Fの出力と切り戻し側の配分比乗算器574Rの出力とを加算し、一次手応えトルク指令Tresp_pを算出する。 The state quantity converter 574S calculates a cutting allocation value “(1+σ)/2” and a steering back allocation value “(1−σ)/2”. When σ=1 in the cutting state, the cutting distribution value is 1 and the steering back distribution value is 0. When σ=−1 in the return state, the cut distribution value is 0 and the return distribution value is 1. The cutting side distribution ratio multiplier 574F multiplies the cutting reaction force command value Trf(F) by the cutting distribution value. The return-side distribution ratio multiplier 574R multiplies the reaction force command value Trf(R) for return-to-return by the return-to-return distribution value. The distribution value adder 575 adds the output of the distribution ratio multiplier 574F on the turning side and the output of the distribution ratio multiplier 574R on the return side to calculate the primary response torque command Tresp_p.

このように、変形例の手応えトルク指令演算部570は、状態量σに応じて、切り込み用反力指令値Trf(F)と切り戻し用反力指令値Trf(R)との配分比を変更する。状態量σが「σ=1又はσ=-1」の場合、図12の構成は図5の構成と実質的に同一である。しかし、「-1<σ<1」の場合、中間状態又は保舵状態の配分比に応じて、一次手応えトルク指令Tresp_pが連続的又は段階的に変化する。したがって、操舵状態の切り替え時に手応えトルク指令演算の特性が不連続に変化することが回避される。 In this manner, the response torque command calculation unit 570 of the modified example changes the distribution ratio between the cutting reaction force command value Trf(F) and the steering-back reaction force command value Trf(R) according to the state quantity σ. do. When the state quantity σ is "σ=1 or σ=-1", the configuration in FIG. 12 is substantially the same as the configuration in FIG. However, in the case of "-1<σ<1", the primary response torque command Tresp_p changes continuously or stepwise according to the distribution ratio of the intermediate state or the steering held state. Therefore, it is possible to avoid a discontinuous change in the characteristic of response torque command calculation when the steering state is switched.

(第2実施形態)
次に図13~図16を参照し、第2実施形態のステアリング制御装置202について説明する。図13に示すように、第2実施形態のステアリング制御装置202は、ステアリングホイール角度相当値θrの変化に応じて第1基準角度θref1を演算する第1基準角度演算部561、及び、ステアリングホイール角度相当値θrの変化に応じて第1基準角度θref1とは異なる第2基準角度θref2を演算する第2基準角度演算部562を有する。第1基準角度演算部561は、第1実施形態の基準角度演算部561と実質的に同一である。
(Second embodiment)
Next, a steering control device 202 of a second embodiment will be described with reference to FIGS. 13 to 16. FIG. As shown in FIG. 13, the steering control device 202 of the second embodiment includes a first reference angle calculator 561 that calculates a first reference angle θref1 according to changes in the steering wheel angle equivalent value θr, and a steering wheel angle It has a second reference angle calculator 562 that calculates a second reference angle θref2 different from the first reference angle θref1 in accordance with a change in the equivalent value θr. The first reference angle calculator 561 is substantially the same as the reference angle calculator 561 of the first embodiment.

第1、第2基準角度演算部561、562による基準角度演算について、図14のフローチャート及び図15のタイムチャートを参照して説明する。第1基準角度θref1及び第2基準角度θref2の初期値はいずれも0、もしくは起動時のステアリングホイール角度相当値θrである。ここで、第1基準角度演算に関しては、第1実施形態の基準角度θref、変位量閾値Δθth等の用語及び記号を「第1基準角度θref1」、「第1変位量閾値Δθth1」等に置き換えるのみである。 Reference angle calculation by the first and second reference angle calculators 561 and 562 will be described with reference to the flowchart of FIG. 14 and the time chart of FIG. The initial values of the first reference angle θref1 and the second reference angle θref2 are both 0 or the steering wheel angle equivalent value θr at startup. Here, regarding the calculation of the first reference angle, the terms and symbols such as the reference angle θref and the displacement amount threshold Δθth in the first embodiment are simply replaced with “first reference angle θref1”, “first displacement amount threshold Δθth1”, and the like. is.

図6のフローチャートにおいて、各ステップの括弧内の式が第1基準角度演算の式に対応する。第1基準角度演算部561は、第1変位量の絶対値|Δθ1|が所定の第1変位量閾値Δθth1より大きいとき、第1変位量の絶対値|Δθ1|が第1変位量閾値Δθth1以下となるように、ステアリングホイール角度相当値θrに応じて第1基準角度θref1を更新する。 In the flowchart of FIG. 6, the expressions in parentheses in each step correspond to the first reference angle calculation expressions. When the absolute value |Δθ1| of the first displacement amount is greater than a predetermined first displacement threshold value Δθth1, the first reference angle calculator 561 determines that the absolute value |Δθ1| of the first displacement amount is equal to or less than the first displacement threshold value Δθth1 The first reference angle θref1 is updated according to the steering wheel angle equivalent value θr so that

図14のフローチャートに第2基準角度演算の処理を示す。S21~S25は、第1基準角度演算のS11~S15と同様である。ただし、第2変位量閾値Δθth2は第1変位量閾Δθth1よりも大きく設定されている。第2基準角度演算部562は、第2変位量の絶対値|Δθ2|が第2変位量閾値Δθth2より大きいとき、第2変位量の絶対値|Δθ2|が第2変位量閾値Δθth2以下となるように、ステアリングホイール角度相当値θrに応じて第2基準角度θref2を更新する。S23又はS24で第2基準角度θref2が更新された後、S26では切り戻し中であるか判断される。S26でYESの場合、S27では、第2基準角度θref2が第1基準角度θref1と同じ値に更新される。 The flowchart of FIG. 14 shows the process of calculating the second reference angle. S21 to S25 are the same as S11 to S15 of the first reference angle calculation. However, the second displacement threshold Δθth2 is set larger than the first displacement threshold Δθth1. When the absolute value of the second displacement amount |Δθ2| is greater than the second displacement threshold value Δθth2, the second reference angle calculator 562 sets the absolute value of the second displacement amount |Δθ2| to the second displacement threshold value Δθth2 or less. , the second reference angle θref2 is updated according to the steering wheel angle equivalent value θr. After the second reference angle θref2 is updated in S23 or S24, it is determined in S26 whether or not steering back is being performed. If YES in S26, the second reference angle θref2 is updated to the same value as the first reference angle θref1 in S27.

続いて図15のタイムチャートを参照する。図15の上側に図7と同様の第1基準角度演算を表し、図15の下側に第2基準角度演算を表す。上下の図に共通の太実線はステアリングホイール角度相当値θrを示す。上の図の太い長破線は第1基準角度θref1を示し、太い一点鎖線は、第1変位量閾値Δθth1の参照用のマップ値θMAP1を示す。下の図の太い短破線は第2基準角度θref2を示す。また、上の図における細い二点鎖線、及び、下の図における太い二点鎖線は、第2変位量閾値Δθth2の参照用のマップ値θMAP2を示す。二点鎖線は、図6のS16、S17を反映する。 Next, refer to the time chart of FIG. The upper part of FIG. 15 shows the first reference angle calculation similar to FIG. 7, and the lower part of FIG. 15 shows the second reference angle calculation. A thick solid line common to the upper and lower figures indicates the steering wheel angle equivalent value θr. The thick long dashed line in the upper diagram indicates the first reference angle θref1, and the thick dashed line indicates the reference map value θMAP1 for the first displacement amount threshold Δθth1. A thick short dashed line in the lower diagram indicates the second reference angle θref2. A thin two-dot chain line in the upper diagram and a thick two-dot chain line in the lower diagram indicate map values θ MAP2 for reference of the second displacement amount threshold Δθth2. A two-dot chain line reflects S16 and S17 in FIG.

時刻の記号のうち、上下の図に共通するt0、tb、tc、te、tf、thは、図7に準ずる。また、第1基準角度演算のマップ値θMAP1が上限又は下限に到達する時刻ta1、td1、tg1は、図7の時刻ta、td、tgと実質的に同一である。したがって、第1基準角度θref1は第1実施形態の基準角度θrefと同様に演算される。 Of the time symbols, t0, tb, tc, te, tf, and th, which are common to the upper and lower figures, conform to FIG. The times ta1, td1, and tg1 at which the map value θ MAP1 for the first reference angle calculation reaches the upper limit or the lower limit are substantially the same as the times ta, td, and tg in FIG. Therefore, the first reference angle θref1 is calculated in the same manner as the reference angle θref of the first embodiment.

第2基準角度演算では、第2変位量Δθ2の絶対値の上限である第2変位量閾値Δθth2が第1変位量Δθ1の絶対値の上限である第1変位量閾値Δθth1よりも大きく設定されている。そのため、第2基準角度演算のマップ値θMAP2が上限又は下限に到達する時刻ta2、td2、tg2は、それぞれ、第1基準角度演算の時刻ta1、td1、tg1よりも少し後ろにずれる。 In the second reference angle calculation, the second displacement amount threshold Δθth2, which is the upper limit of the absolute value of the second displacement amount Δθ2, is set larger than the first displacement amount threshold Δθth1, which is the upper limit of the absolute value of the first displacement amount Δθ1. there is Therefore, the times ta2, td2, and tg2 at which the map value θ MAP2 for the second reference angle calculation reaches the upper limit or the lower limit are slightly later than the times ta1, td1, and tg1 for the first reference angle calculation, respectively.

また、時刻tb、teに切り込み状態から切り戻し状態に移行したとき、第2基準角度演算部562は、マップ値θMAP2による第2変位量閾値Δθth2を小さく変更して第2基準角度θref2を更新する。これにより第2基準角度演算部562は、切り込み状態と切り戻し状態とで、同じステアリングホイール角度相当値θrに対応する第2変位量Δθ2の値を異なるものにする。第2基準角度θref2が下降し始める時刻は、マップ値θMAP2の下限到達時刻td2と同時である。一方、第2基準角度θref2が上昇し始める時刻tg*2は、マップ値θMAP2の上限到達時刻tg2とは異なる。 Further, when the cutting state is shifted to the steering back state at times tb and te, the second reference angle calculator 562 changes the second displacement amount threshold value Δθth2 based on the map value θMAP2 to a smaller value to update the second reference angle θref2. do. As a result, the second reference angle calculator 562 sets different values of the second displacement amount Δθ2 corresponding to the same steering wheel angle equivalent value θr between the turning state and the turning back state. The time at which the second reference angle θref2 begins to fall is coincident with the lower limit arrival time td2 of the map value θMAP2. On the other hand, the time tg*2 at which the second reference angle θref2 begins to rise is different from the upper limit reaching time tg2 of the map value θMAP2.

図13に戻り、第2実施形態の手応えトルク指令演算部570は、二つの基準角度θref1、θref2に対応する二つの反力演算部571、572を含む。第1反力演算部571は、図5に示す第1実施形態の反力演算部571と実質的に同一であるが、第1実施形態の構成に対し、構成要素の符号の数字末尾及び反力指令値の記号に「1」を加えて記す。 Returning to FIG. 13, the response torque command calculator 570 of the second embodiment includes two reaction force calculators 571 and 572 corresponding to the two reference angles θref1 and θref2. The first reaction force calculation unit 571 is substantially the same as the reaction force calculation unit 571 of the first embodiment shown in FIG. "1" is added to the symbol of the force command value.

第1反力演算部571は、切り込み用第1反力演算器5731F、切り戻し用第1反力演算器5731R、及び、第1切り替え器5761を含む。切り込み用第1反力演算器5731Fは、図8(a)に示す切り込み用第1反力指令値マップを用いて切り込み用反力指令値Trf1(F)を算出する。切り戻し用第1反力演算器5731Rは、図8(b)に示す切り戻し用第1反力指令値マップを用いて切り戻し用反力指令値Trf1(R)を算出する。第1切り替え器5761は、切り込み切り戻し判定部410からの信号に基づき、切り込み用第1反力指令値Trf1(F)及び切り戻し用第1反力指令値Trf1(R)を切り替える。なお、第1切り替え器5761に代えて、第1実施形態の変形例に準じ、状態量σに基づく配分比演算の構成を採用してもよい。 The first reaction force calculator 571 includes a first cutting reaction force calculator 5731 F, a first steering reaction force calculator 5731 R, and a first switch 5761 . The first cutting reaction force calculator 5731F calculates the cutting reaction force command value Trf1(F) using the first cutting reaction force command value map shown in FIG. 8(a). The steering-back first reaction force calculator 5731R calculates the steering-back reaction force command value Trf1(R) using the steering-back first reaction force command value map shown in FIG. 8(b). The first switch 5761 switches between the first reaction force command value for cutting Trf1 (F) and the first reaction force command value for turning back Trf1 (R) based on the signal from the cutting-return determination unit 410 . Note that, instead of the first switch 5761, a configuration for calculating the distribution ratio based on the state quantity σ may be adopted according to the modification of the first embodiment.

同様に第2反力演算部572は、切り込み用第2反力演算器5732F、切り戻し用第2反力演算器5732R、及び、第2切り替え器5762を含む。切り込み用第2反力演算器5732Fは、第2変位量Δθ2に対する切り込み用第2反力指令値Trf2(F)の関係を規定するマップを予め記憶している。切り戻し用第2反力演算器5732Rは、第2変位量Δθ2に対する切り戻し用第2反力指令値Trf2(R)の関係を規定するマップを予め記憶している。 Similarly, the second reaction force calculator 572 includes a second reaction force calculator for cutting 5732F, a second reaction force calculator for switchback 5732R, and a second switch 5762 . The second cutting reaction force calculator 5732F stores in advance a map that defines the relationship between the second displacement amount Δθ2 and the second cutting reaction force command value Trf2(F). The steering-back second reaction force calculator 5732R stores in advance a map that defines the relationship between the steering-back second reaction force command value Trf2(R) and the second displacement amount Δθ2.

各第2反力演算器5732F、5732Rは、マップを用いて、切り込み用第2反力指令値Trf2(F)及び切り戻し用第2反力指令値Trf2(R)を算出する。第2切り替え器5762は、切り込み切り戻し判定部410からの信号に基づき、切り込み用第2反力指令値Trf2(F)及び切り戻し用第2反力指令値Trf2(R)を切り替える。なお、第2切り替え器5762に代えて、第1実施形態の変形例に準じ、状態量σに基づく配分比演算の構成を採用してもよい。 Each of the second reaction force calculators 5732F and 5732R uses a map to calculate a second reaction force command value Trf2(F) for cutting and a second reaction force command value Trf2(R) for steering back. The second switch 5762 switches between the second reaction force command value Trf2(F) for cutting and the second reaction force command value Trf2(R) for turning back based on the signal from the cutting switchback determination unit 410 . Note that, instead of the second switch 5762, a configuration for calculating the distribution ratio based on the state quantity σ may be adopted according to the modification of the first embodiment.

図16(a)に示す切り込み用第2反力指令値マップにおいて、第2変位量Δθ2に対する切り込み用第2反力指令値Trf2(F)の変化率は、第2変位量の絶対値|Δθ2|が第1変位量の絶対値|Δθ1|以上の領域で略一定に設定されている。なお、第2変位量の絶対値|Δθ2|が第1変位量の絶対値|Δθ1|未満の領域では、切り込み用第2反力指令値Trf2(F)は略0に設定されている。したがって、切り込み時には、第2変位量Δθ2に応じた反力トルクがさらに加算される。 In the second cutting reaction force command value map shown in FIG. 16A, the rate of change of the second cutting reaction force command value Trf2(F) with respect to the second displacement amount Δθ2 is the absolute value of the second displacement amount |Δθ2 | is set substantially constant in a region equal to or larger than the absolute value |Δθ1| of the first displacement amount. The second cutting reaction force command value Trf2(F) is set to substantially zero in a region where the absolute value of the second displacement amount |Δθ2| is less than the absolute value of the first displacement amount |Δθ1|. Therefore, during cutting, reaction torque corresponding to the second displacement amount Δθ2 is further added.

図16(b)に示す切り戻し用第2反力指令値マップにおいて、切り戻し用反力指令値Trf2(R)は、第2変位量Δθ2の全領域において略0に設定されている。したがって、切り戻し時には、第2変位量Δθ2に応じた反力トルクは加算されない。 In the steering-return second reaction force command value map shown in FIG. 16(b), the steering-return reaction force command value Trf2(R) is set to substantially 0 in the entire region of the second displacement amount Δθ2. Therefore, the reaction torque according to the second displacement amount Δθ2 is not added at the time of steering back.

(第3実施形態)
次に図17、図18を参照し、第3実施形態のステアリング制御装置203について説明する。図17に示すように、第3実施形態のステアリング制御装置203は、第2実施形態と同様に二つの基準角度θref1、θref2を用いる構成において、粘性付加演算部597、電流制限演算部610及び制限部613をさらに有する。概念上、粘性付加演算部597は手応えトルク指令演算部570の内部に設けられ、電流制限演算部610及び制限部613は手応えトルク指令演算部570の外部に設けられるように図示されるが、厳密に区分されなくてもよい。
(Third embodiment)
Next, a steering control device 203 of a third embodiment will be described with reference to FIGS. 17 and 18. FIG. As shown in FIG. 17, the steering control device 203 of the third embodiment uses two reference angles θref1 and θref2 in the same manner as in the second embodiment, and includes a viscosity addition calculation unit 597, a current limit calculation unit 610 and a limit angle θref2. It further has a part 613 . Conceptually, the viscosity addition calculation unit 597 is provided inside the response torque command calculation unit 570, and the current limit calculation unit 610 and the current limit calculation unit 613 are provided outside the response torque command calculation unit 570. may not be divided into

粘性付加演算部597は、ステアリングホイール角速度相当値ωrに比例する粘性付加トルクTvaを「付加量」として演算する。また、第1反力指令部571の出力と第2反力指令部571の出力との加算器578による加算値を、「手応えトルク指令の基本値」の意味で基本手応えトルク指令Tresp_bと記す。基本手応えトルク指令Tresp_bは、切り込み用反力指令値Trf(F)又は切り戻し用反力指令値Trf(R)に基づいて算出された指令である。加算器598は、基本手応えトルク指令Tresp_bに粘性付加トルクTvaを加算して手応えトルク指令Trespを算出する。 The viscosity addition calculation unit 597 calculates a viscosity addition torque Tva proportional to the steering wheel angular velocity equivalent value ωr as an “addition amount”. Further, the addition value of the output of the first reaction force command section 571 and the output of the second reaction force command section 571 by the adder 578 is referred to as a basic response torque command Tresp_b in the sense of "the basic value of the response torque command". The basic response torque command Tresp_b is a command calculated based on the turning reaction force command value Trf(F) or the turning-back reaction force command value Trf(R). An adder 598 calculates a response torque command Tresp by adding the viscosity addition torque Tva to the basic response torque command Tresp_b.

電流制限演算部610は、変位量Δθに対し切り込み状態と切り戻し状態とで異なる特性を持つ電流制限値Ilimを演算する。詳しくは、電流制限演算部610は、切り込み用電流制限演算部611F、切り戻し用電流制限演算部611R及び切り替え器612を含む。 A current limit calculation unit 610 calculates a current limit value Ilim that has different characteristics for the displacement amount Δθ between the turning state and the turning back state. Specifically, the current limit calculation unit 610 includes a cutting current limit calculation unit 611F, a switch-back current limit calculation unit 611R, and a switch 612 .

切り込み用電流制限演算部611F及び切り戻し用電流制限演算部611Rには、ステアリングホイール角度相当値θr、及び、より角度範囲が広い第2基準角度θref2が入力される。なお、図16(b)に示すように、切り戻し用第2反力指令値は略0であるため、切り戻し用電流制限演算部611Rには第1基準角度θref1が入力されてもよい。 A steering wheel angle equivalent value θr and a second reference angle θref2 having a wider angle range are input to the turning current limit calculation unit 611F and the turning back current limit calculation unit 611R. As shown in FIG. 16B, the second reaction force command value for switchback is approximately 0, so the first reference angle θref1 may be input to the switchback current limit calculator 611R.

切り込み用電流制限演算部611F及び切り戻し用電流制限演算部611Rは、第2変位量Δθ2に基づき、切り込み用電流制限値Ilim(F)及び切り戻し用電流制限値Ilim(R)を演算する。図18(a)、(b)に示すように、切り込み用電流制限値マップ及び切り戻し用電流制限値マップは、それぞれ、図8(a)に示す切り込み用反力指令値マップ、図8(b)に示す切り戻し用反力指令値マップと同様の特性を有する。 The cutting current limit calculation unit 611F and the reversing current limit calculation unit 611R calculate the cutting current limit value Ilim(F) and the reversing current limit value Ilim(R) based on the second displacement amount Δθ2. As shown in FIGS. 18(a) and 18(b), the current limit value map for cutting and the current limit value map for turning back are respectively the reaction force command value map for cutting shown in FIG. It has the same characteristics as the steering-back reaction force command value map shown in b).

切り替え器612は、切り込み切り戻し判定部410からの信号に基づき、切り込み用電流制限値Ilim(F)と切り戻し用電流制限値Ilim(R)とを切り替え、電流制限値Ilimを出力する。なお、切り替え器612に代えて、第1実施形態の変形例に準じ、状態量σに基づく配分比演算の構成を採用してもよい。 The switch 612 switches between the cutting current limit value Ilim(F) and the switching back current limit value Ilim(R) based on the signal from the cutting switchback determination unit 410, and outputs the current limit value Ilim. Note that, instead of the switch 612, a configuration for calculating the distribution ratio based on the state quantity σ may be adopted according to the modification of the first embodiment.

制限部613は、電流制限値Ilimにより手応えトルク指令Trespを制限する。制限部613による制限後の手応えトルク指令Tresp_limが加算器556に入力され、ステアリングトルク指令値の目標値T**stが算出される。なお、制限部613は、電流制限に代えてトルク制限を行うことにより手応えトルク指令Trespを制限してもよい。電流制限することで粘性付加演算によるトルクが大きい時には基本手応えトルク指令Tresp_bを相対的に減らして手応えトルク指令Trespを大きくしすぎない効果がある。 A limiting unit 613 limits the response torque command Tresp by the current limit value Ilim. The response torque command Tresp_lim after being limited by the limiting unit 613 is input to the adder 556, and the target value T ** st of the steering torque command value is calculated. Note that the limiting unit 613 may limit the response torque command Tresp by performing torque limitation instead of current limitation. By limiting the current, the basic response torque command Tresp_b is relatively reduced when the torque due to the viscosity addition calculation is large, thereby preventing the response torque command Tresp from becoming too large.

(第4実施形態)
次に図19、図20を参照し、第4実施形態のステアリング制御装置204について説明する。図19に示すように、第4実施形態のステアリング制御装置204は、一つの基準角度θrefを用いる構成において、粘性付加トルクTvaが加算された後の手応えトルク指令Trespが基準角度演算部561にフィードバックされる。また、第3実施形態と同様に、手応えトルク指令Trespは、電流制限演算部610が演算した電流制限値Ilimにより、制限部613で制限される。制限後の手応えトルク指令Tresp_limが加算器556に入力され、ステアリングトルク指令値の目標値T**stが算出される。
(Fourth embodiment)
Next, a steering control device 204 according to a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 19 and 20. FIG. As shown in FIG. 19, the steering control device 204 of the fourth embodiment uses one reference angle θref, and the response torque command Tresp after addition of the viscous additional torque Tva is fed back to the reference angle calculator 561. be done. Further, similarly to the third embodiment, the response torque command Tresp is limited by the limiter 613 by the current limit value Ilim calculated by the current limit calculator 610 . The post-limiting response torque command Tresp_lim is input to an adder 556 to calculate the target value T ** st of the steering torque command value.

図20のフローチャートに、第4実施形態の基準角度演算を示す。S11~S14は図6と実質的に同一である。「(θref-Δθth)≦θr≦(θref+Δθth)」であり、S11、S12でNOと判定されたとき、S41に移行する。 The flowchart of FIG. 20 shows the reference angle calculation of the fourth embodiment. S11 to S14 are substantially the same as in FIG. "(θref−Δθth)≦θr≦(θref+Δθth)", and when NO is determined in S11 and S12, the process proceeds to S41.

S41では、変位量Δθが正、すなわち「θr>θref」であり、且つ、手応えトルク指令Trespが0より小さいか判断される。S41でYESの場合、S43で基準角度演算部561は、基準角度θref1をステアリングホイール角度相当値θrに更新する。S41でNOの場合、S42に移行する。 In S41, it is determined whether the displacement amount Δθ is positive, ie, "θr>θref", and whether the response torque command Tresp is smaller than zero. If YES in S41, the reference angle calculator 561 updates the reference angle θref1 to the steering wheel angle equivalent value θr in S43. If NO in S41, the process proceeds to S42.

S42では、変位量Δθが負、すなわち「θr<θref」であり、且つ、手応えトルク指令Trespが0より大きいか判断される。S42でYESの場合、S44で基準角度演算部561は、基準角度θref1をステアリングホイール角度相当値θrに更新する。S42でNOの場合、S45で基準角度θrefは前回値に維持される。 In S42, it is determined whether or not the displacement amount Δθ is negative, ie, "θr<θref" and the response torque command Tresp is greater than zero. If YES in S42, the reference angle calculator 561 updates the reference angle θref1 to the steering wheel angle equivalent value θr in S44. If NO in S42, the reference angle θref is maintained at the previous value in S45.

第4実施形態では、例えば粘性付加トルクTvaが加算された影響によって手応えトルク指令Trespがゼロクロスした場合、その位置を基準角度θrefとする。つまり、基準角度演算部561は、手応えトルク指令Trespに基づいて切り込みと切り戻しを判定することになり、粘性付加演算によるトルクが大きい時でも連続的な反力を発生することができる。 In the fourth embodiment, for example, when the response torque command Tresp crosses zero due to the addition of the viscous additional torque Tva, that position is taken as the reference angle θref. That is, the reference angle calculation unit 561 determines whether to cut or return based on the response torque command Tresp, and can generate a continuous reaction force even when the torque due to the viscosity addition calculation is large.

[本実施形態の作用効果]
(1)本実施形態のステアリング制御装置200(201~204)は、操舵中の各位置でそれまでの角度変化に応じた基準角度θrefを算出し、基準角度θrefからの変位量Δθに基づき反力指令値Trfを算出する。また、切り込み時と切り戻し時とで、変位量Δθに対する反力指令値Trf(F)、Trf(R)の特性を異なるものにする。これにより、ステアバイワイヤシステム90の反力装置70において、タイヤの擦れ等の非線形挙動や、切り込み切り戻しのヒステリシス等を反映した車両らしい反力提示が可能となる。
[Action and effect of the present embodiment]
(1) The steering control device 200 (201 to 204) of the present embodiment calculates a reference angle θref according to the angle change up to that point at each position during steering, and reverses the displacement amount Δθ from the reference angle θref. A force command value Trf is calculated. Also, the characteristics of the reaction force command values Trf(F) and Trf(R) with respect to the displacement amount Δθ are made different between when turning and when turning back. As a result, the reaction force device 70 of the steer-by-wire system 90 can present a vehicle-like reaction force that reflects non-linear behavior such as tire rubbing and hysteresis of turning back.

ここで図21を参照し、本実施形態による作用効果を説明する。図21の横軸は操舵角度であり、縦軸は反力トルクである。図21(a)は一つの基準角度θrefを用いる第1実施形態等に対応し、図21(b)は二つの基準角度θref1、θref2を用いる第2実施形態等に対応する。切り込み、切り戻しの矢印で示すように、各位置における角度及びトルクはヒステリシスを伴って遷移する。図21(a)、(b)において、[1]部は中立位置から切り込みを開始する時の特性を示し、[2]部は切り込み状態から切り戻し状態に切り替わる時の特性を示す。 Here, with reference to FIG. 21, the effects of this embodiment will be described. The horizontal axis of FIG. 21 is the steering angle, and the vertical axis is the reaction torque. FIG. 21(a) corresponds to the first embodiment and the like using one reference angle θref, and FIG. 21(b) corresponds to the second embodiment and the like using two reference angles θref1 and θref2. As indicated by the cut and return arrows, the angle and torque at each position transition with hysteresis. In FIGS. 21(a) and 21(b), [1] shows the characteristics when starting cutting from the neutral position, and [2] shows the characteristics when switching from the cutting state to the return state.

本実施形態では、変位量Δθに対する切り込み用反力指令値Trf(F)の変化率は、基準角度θrefから離れるに従って絶対値が小さくなるように設定されており、変位量Δθに対する切り戻し用反力指令値Trf(F)の変化率は、基準角度θrefから離れるに従って絶対値が大きくなるように設定されている。したがって、切り込み時には基準角度θrefからの切り始めの反力トルクの立ち上がりを大きくし、切り戻し時には基準角度θrefへの戻し始めの反力トルクの立ち下がりを大きくするような作用効果が得られる。 In the present embodiment, the rate of change of the cutting reaction force command value Trf(F) with respect to the displacement amount Δθ is set so that the absolute value decreases as the distance from the reference angle θref increases. The rate of change of the force command value Trf(F) is set such that the absolute value increases with increasing distance from the reference angle θref. Therefore, it is possible to obtain the effect of increasing the rise of the reaction torque at the start of cutting from the reference angle θref when turning, and increasing the fall of the reaction torque at the start of returning to the reference angle θref when turning back.

(2)第4実施形態では、基準角度演算部561は、変位量Δθが正であり、手応えトルク指令Trespが0より小さいとき、又は、変位量Δθが負であり、手応えトルク指令Trespが0より大きいとき、基準角度θrefをステアリングホイール角度相当値θrに更新する。これにより粘性付加演算の影響で手応えトルク指令Trespがゼロクロスした場合、ハンチングすることなく連続的な反力を提示できる。 (2) In the fourth embodiment, the reference angle calculation unit 561 operates when the displacement amount Δθ is positive and the response torque command Tresp is smaller than 0, or when the displacement amount Δθ is negative and the response torque command Tresp is 0. When it is larger, the reference angle θref is updated to the steering wheel angle equivalent value θr. As a result, when the response torque command Tresp crosses zero due to the influence of the viscosity addition calculation, a continuous reaction force can be presented without hunting.

(3)第3、第4実施形態の手応えトルク指令演算部570は、反力指令値Trfに基づいて算出された基本手応えトルク指令Tresp_bに、ステアリングホイール角速度相当値ωrに比例する粘性付加トルクTvaを加算して手応えトルク指令値Trespを算出する。これにより、粘性を反映した車両らしい反力提示が可能となる。 (3) The response torque command calculator 570 of the third and fourth embodiments adds a viscous additional torque Tva proportional to the steering wheel angular velocity equivalent value ωr to the basic response torque command Tresp_b calculated based on the reaction force command value Trf. is added to calculate the response torque command value Tresp. As a result, it is possible to present a vehicle-like reaction force that reflects the viscosity.

(4)第3、第4実施形態の制限部613は、変位量Δθに対し切り込み状態と切り戻し状態とで異なる特性を持つ電流制限値Ilimにより手応えトルク指令Trespを制限する。これにより、切り込み時と切り戻し時とのヒステリシスを反映しつつ、ヒステリシス分以外の反力があった場合でも連続的な反力を提示することができる。 (4) The limiting unit 613 of the third and fourth embodiments limits the response torque command Tresp by the current limit value Ilim having different characteristics for the displacement amount Δθ between the turning state and the turning back state. As a result, it is possible to reflect the hysteresis at the time of turning and at the time of steering back, and to present a continuous reaction force even when there is a reaction force other than the hysteresis.

(5)本実施形態の手応えトルク指令演算部570は、反力演算部571、572において切り込み用反力指令値マップ及び切り戻し用反力指令値マップを予め記憶している。これにより、数式により反力指令値Trf(F)、Trf(R)を算出する構成に比べ、演算負荷を低減することができる。 (5) The response torque command calculation unit 570 of the present embodiment stores in advance a reaction force command value map for cutting and a reaction force command value map for steering back in the reaction force calculation units 571 and 572 . This makes it possible to reduce the computational load compared to a configuration in which the reaction force command values Trf(F) and Trf(R) are calculated using formulas.

(6)第1実施形態の変形例による切り込み切り戻し判定部410は、少なくともステアリングホイール角速度相当値ωrに基づいて、切り込み状態から切り戻し状態までの操舵状態を連続的又は段階的に示す状態量σを算出する。手応えトルク指令演算部570は、状態量σに応じて、手応えトルク指令Trespにおける切り込み用反力指令値Trf(F)及び切り戻し用反力指令値Trf(R)の配分比を変更する。これにより、操舵状態の切り替え時に特性が連続的又は段階的に変化するため、滑らかな操舵フィーリングが得られる。 (6) The steering/return determining unit 410 according to the modification of the first embodiment continuously or stepwise indicates the steering state from the steering state to the steering/return state based on at least the steering wheel angular velocity equivalent value ωr. Calculate σ. The response torque command calculation unit 570 changes the distribution ratio of the reaction force command value Trf(F) for cutting and the reaction force command value Trf(R) for steering back in the response torque command Tresp according to the state quantity σ. As a result, the characteristic changes continuously or stepwise when the steering state is switched, so that a smooth steering feeling can be obtained.

(7)図6のS16、S17、及び図15に示される制御では、切り込み状態から切り戻し状態に移行したとき、基準角度演算部561は、変位量閾値Δθthを切り込み状態での値から小さくして基準角度θrefを更新する。そして、基準角度演算部561は、切り込み状態と切り戻し状態とで、同じステアリングホイール角度相当値θrに対応する変位量Δθの値を異なるものにする。これにより、切り込み時と切り戻し時とのヒステリシスを反映した車両らしい反力提示が可能となる。 (7) In the control shown in S16 and S17 in FIG. 6 and in FIG. 15, when the cutting state shifts to the returning state, the reference angle calculation unit 561 reduces the displacement amount threshold Δθth from the value in the cutting state. to update the reference angle θref. Then, the reference angle calculator 561 sets different values of the displacement amount Δθ corresponding to the same steering wheel angle equivalent value θr in the turning state and the turning back state. As a result, it is possible to present a vehicle-like reaction force that reflects the hysteresis at the time of turning and at the time of turning back.

(8)第2、第3実施形態では、二つの基準角度θref1、θref2を用いて手応えトルク指令Trespを算出する。第1変位量の絶対値|Δθ1|は、所定の第1変位量閾値Δθth1以下となるように更新され、第2変位量の絶対値|Δθ2|は、第1変位量閾値Δθth1よりも大きく設定された第2変位量閾値Δθth2以下となるように更新される。切り込み用第2反力指令値マップ及び切り戻し用第2反力指令値マップは、図16(a)、(b)に示すような特性を有している。これにより、タイヤに加え、サスペンション等の要素による多重の非線形挙動を反映した車両らしい反力提示が可能となる。 (8) In the second and third embodiments, the response torque command Tresp is calculated using two reference angles θref1 and θref2. The absolute value of the first displacement amount |Δθ1| is updated to be equal to or less than a predetermined first displacement threshold value Δθth1, and the absolute value of the second displacement amount |Δθ2| is set larger than the first displacement threshold value Δθth1. is updated to be equal to or less than the second displacement amount threshold value Δθth2. The second reaction force command value map for cutting and the second reaction force command value map for steering return have characteristics as shown in FIGS. This makes it possible to present vehicle-like reaction forces that reflect multiple non-linear behaviors due to factors such as the suspension in addition to the tires.

(その他の実施形態)
(a)ステアバイワイヤシステム90において、反力装置70又は転舵装置80は、図1に示す反力用減速機79又は転舵用減速機89を含まなくてもよい。また、ステアバイワイヤシステム90はトルクセンサ94を備えなくてもよい。
(Other embodiments)
(a) In the steer-by-wire system 90, the reaction force device 70 or the steering device 80 may not include the reaction force reduction gear 79 or the steering reduction gear 89 shown in FIG. Also, the steer-by-wire system 90 may not include the torque sensor 94 .

(b)ステアリング制御装置200は、図1に示すような機電一体式の構成に限らず、制御部270、280及び電力変換器77、87が回転電機78、88と分離して配置されてもよい。その場合、二つの制御部270、280が物理的に分離せず、一体のステアリング制御装置200として構成されてもよい。或いは、反力装置70又は転舵装置80の一方が、統括的な制御部を含む機電一体式で構成され、他方の装置に対して信号を送受信する構成としてもよい。 (b) The steering control device 200 is not limited to the electromechanical integrated structure shown in FIG. good. In that case, the two control units 270 and 280 may not be physically separated, and may be configured as an integral steering control device 200 . Alternatively, one of the reaction force device 70 and the steering device 80 may be configured as an electromechanical integrated system including a comprehensive control section, and may be configured to transmit and receive signals to and from the other device.

(c)切り込み/切り戻し用反力指令値等は、マップでなく数式により算出されてもよい。図示した各マップは、いずれも数式による演算値のグラフとして解釈されてもよい。また、マップや数式による反力指令値等の具体的な特性は、図示したものに限らない。結果的に上記実施形態と同様の作用効果が得られるものであれば、どのような特性のマップや数式が用いられてもよい。 (c) The cut/return reaction force command value and the like may be calculated by a formula instead of a map. Each of the illustrated maps may be interpreted as a graph of calculated values using mathematical formulas. In addition, specific characteristics such as reaction force command values based on maps and formulas are not limited to those shown in the drawings. Any characteristic map or mathematical expression may be used as long as the same effects as those of the above embodiment can be obtained as a result.

(d)反力装置70の駆動構成は、ステアリングトルク指令値T*stと手応えトルク指令Trespとの加算値を目標値T**stとしてステアリングホイールトルク制御部620によるサーボ制御を行う構成に限らない。例えば、ステアリングトルク指令値T*stと手応えトルク指令Trespとの加算値をそのまま電流制御の指令値とする構成やトルク定数分の変換をして電流制御の指令値とする構成としてもよい。 (d) The driving configuration of the reaction force device 70 is limited to the configuration in which the steering wheel torque control unit 620 performs servo control using the sum of the steering torque command value T * st and the response torque command Tresp as the target value T ** st. do not have. For example, the sum of the steering torque command value T * st and the response torque command Tresp may be directly used as the current control command value, or may be converted by the torque constant and used as the current control command value.

(e)第1実施形態では推定路面負荷を反映する物理量として平均電流Iaveを用いたが、加速度に比例する慣性成分で補正してもよい。また、基準角度の絶対値|θref|が所定値Aより大きい場合に平均電流Iaveを更新するとしたが、基準角度の絶対値|θref|に加えて、切り込み時のみ、又は所定回転数範囲の時に平均電流Iaveを更新することとしてもよい。 (e) In the first embodiment, the average current Iave was used as the physical quantity reflecting the estimated road load, but the inertia component proportional to the acceleration may be used for correction. The average current Iave is updated when the absolute value of the reference angle |θref| is greater than the predetermined value A. However, in addition to the absolute value of the reference angle |θref| The average current Iave may be updated.

本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。 The present invention is not limited to such embodiments, and can be embodied in various forms without departing from the scope of the invention.

本開示に記載の制御装置及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御装置及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御装置及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The control apparatus and techniques described in the present disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by the computer program. may be Alternatively, the controller and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control apparatus and techniques described in this disclosure can be implemented by a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may also be implemented by one or more dedicated computers configured. The computer program may also be stored as computer-executable instructions on a computer-readable non-transitional tangible recording medium.

200(201~204)・・・ステアリング制御装置、
410・・・切り込み切り戻し判定部、 510・・・反力制御部、
561・・・(第1)基準角度演算部、 562・・・第2基準角度演算部、
570・・・手応えトルク指令演算部、
70・・・反力装置、77・・・反力用電力変換器、78・・・反力用回転電機、
80・・・転舵装置、87・・・転舵用電力変換器、88・・・転舵用回転電機、
90・・・ステアバイワイヤシステム、
91・・・ステアリングホイール、 99・・・車輪。
200 (201 to 204) ... steering control device,
410... Cut switchback determination section, 510... Reaction force control section,
561... (first) reference angle calculator, 562... second reference angle calculator,
570 ... Response torque command calculation unit,
70... Reaction force device, 77... Reaction power converter, 78... Reaction rotating electric machine,
80... Steering device, 87... Power converter for steering, 88... Rotating electric machine for steering,
90 Steer-by-wire system,
91... steering wheel, 99... wheel.

Claims (10)

反力用回転電機(78)、及び、前記反力用回転電機を駆動する反力用電力変換器(77)を含み、ステアリングホイール(91)と接続される反力装置(70)と、
転舵用回転電機(88)、及び、前記転舵用回転電機を駆動する転舵用電力変換器(87)を含み、車輪(99)を転舵する転舵装置(80)と、
を備えるステアバイワイヤシステム(90)において、前記転舵装置の角度(θt)が前記反力装置の角度(θr)に一致するように前記反力装置及び前記転舵装置を制御するステアリング制御装置であって、
前記転舵装置の出力トルクに相当する物理量(Tt、T*t、It、I*t)に基づいてステアリングトルク指令値(T*st)を算出する反力制御部(510)と、
前記ステアリングホイールの角度に相当するステアリングホイール角度相当値(θr、θt)の変化に応じて基準角度(θref)を演算する基準角度演算部(561)と、
前記ステアリングホイールが前記基準角度から離れる方向に切り込まれている切り込み状態と、前記ステアリングホイールが前記基準角度に向かって切り戻されている切り戻し状態とを判別する切り込み切り戻し判定部(410)と、
前記基準角度からの前記ステアリングホイール角度相当値の変位量(Δθ)に応じて、前記切り込み状態に対応する切り込み用反力指令値(Trf(F))、及び、前記切り戻し状態に対応する切り戻し用反力指令値(Trf(R))を算出し、且つ、少なくとも前記切り込み用反力指令値又は前記切り戻し用反力指令値に基づいて手応えトルク指令(Tresp)を算出する手応えトルク指令演算部(570)と、
を有し、
前記基準角度演算部は、前記変位量の絶対値(|Δθ|)が所定の変位量閾値(Δθth)よりも大きいとき、前記変位量の絶対値が前記変位量閾値以下となるように、前記ステアリングホイール角度相当値に応じて前記基準角度を更新し、
前記手応えトルク指令演算部は、マップ又は数式を用いて前記切り込み用反力指令値及び前記切り戻し用反力指令値を算出し、当該マップ又は数式において、
前記変位量に対する前記切り込み用反力指令値の変化率は、前記基準角度から離れるに従って絶対値が小さくなるように設定されており、
前記変位量に対する前記切り戻し用反力指令値の変化率は、前記基準角度から離れるに従って絶対値が大きくなるように設定されているステアリング制御装置。
a reaction device (70) including a reaction rotating electric machine (78) and a reaction power converter (77) for driving the reaction rotating electric machine (78) and connected to a steering wheel (91);
a steering device (80) for steering a wheel (99), including a steering rotating electrical machine (88) and a steering power converter (87) for driving the steering rotating electrical machine;
In a steer-by-wire system (90) comprising There is
a reaction force control unit (510) for calculating a steering torque command value (T * st) based on physical quantities (Tt, T * t, It, I * t) corresponding to the output torque of the steering device;
a reference angle calculator (561) for calculating a reference angle (θref) according to changes in steering wheel angle equivalent values (θr, θt) corresponding to the angle of the steering wheel;
A cut-back determination unit (410) for discriminating between a cut-back state in which the steering wheel is cut in a direction away from the reference angle and a cut-back state in which the steering wheel is turned back toward the reference angle. When,
According to the amount of displacement (Δθ) of the steering wheel angle equivalent value from the reference angle, a turning reaction force command value (Trf(F)) corresponding to the turning state and a turning force command value (Trf(F)) corresponding to the turning back state A response torque command for calculating a return reaction force command value (Trf(R)) and calculating a response torque command (Tresp) based on at least the cutting reaction force command value or the steering back reaction force command value. a calculation unit (570);
has
The reference angle calculation unit performs the above updating the reference angle according to the steering wheel angle equivalent value;
The response torque command calculation unit calculates the reaction force command value for cutting and the reaction force command value for steering back using a map or a formula, and in the map or formula,
The rate of change of the reaction force command value for cutting with respect to the displacement amount is set so that the absolute value decreases as the distance from the reference angle increases,
A steering control device, wherein a rate of change of the reaction force command value for steering return with respect to the displacement amount is set such that an absolute value thereof increases with increasing distance from the reference angle.
前記基準角度演算部は、
前記変位量が正であり、前記手応えトルク指令が0より小さいとき、又は、
前記変位量が負であり、前記手応えトルク指令が0より大きいとき、
前記基準角度を前記ステアリングホイール角度相当値に更新する請求項1に記載のステアリング制御装置。
The reference angle calculation unit
when the displacement amount is positive and the response torque command is smaller than 0, or
When the displacement amount is negative and the response torque command is greater than 0,
2. A steering control device according to claim 1, wherein said reference angle is updated to said steering wheel angle equivalent value.
前記手応えトルク指令演算部は、
前記切り込み用反力指令値又は前記切り戻し用反力指令値に基づいて算出された前記手応えトルク指令の基本値(Tresp_b)に、前記ステアリングホイールの角速度に相当するステアリングホイール角速度相当値(ωr、ωt)に比例する付加量(Tva)を加算して前記手応えトルク指令を算出する請求項1または2に記載のステアリング制御装置。
The response torque command calculation unit
A steering wheel angular velocity equivalent value (ωr, 3. The steering control device according to claim 1, wherein the response torque command is calculated by adding an additional amount (Tva) proportional to .omega.t).
前記変位量に対し前記切り込み状態と前記切り戻し状態とで異なる特性を持つ制限値により前記手応えトルク指令を制限する制限部(613)を有する請求項1~3のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。 The steering according to any one of claims 1 to 3, further comprising a limiter (613) for limiting the response torque command by a limit value having different characteristics with respect to the displacement amount between the turning state and the steering back state. Control device. 前記手応えトルク指令演算部は、
前記変位量に対する前記切り込み用反力指令値の関係を規定する切り込み用反力指令値マップ、及び、前記変位量に対する前記切り戻し用反力指令値の関係を規定する切り戻し用反力指令値マップを予め記憶している請求項1~4のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
The response torque command calculation unit
A cutting reaction force command value map that defines the relationship of the cutting reaction force command value with respect to the displacement amount, and a steering-back reaction force command value that defines the relationship of the steering-back reaction force command value with respect to the displacement amount The steering control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the map is stored in advance.
前記切り込み切り戻し判定部は、少なくとも前記ステアリングホイールの角速度に相当するステアリングホイール角速度相当値(ωr、ωt)に基づいて、前記切り込み状態から前記切り戻し状態までの操舵状態を連続的又は段階的に示す状態量を算出し、
前記手応えトルク指令演算部は、前記状態量に応じて、前記切り込み用反力指令値と前記切り戻し用反力指令値との配分比を変更する請求項1~5のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
The steering wheel turning back determination unit continuously or stepwise changes the steering state from the steering wheel turning state to the steering wheel back state based on at least a steering wheel angular velocity equivalent value (ωr, ωt) corresponding to the angular velocity of the steering wheel. Calculate the state quantity shown,
6. The response torque command calculator according to any one of claims 1 to 5, wherein the response torque command calculation unit changes a distribution ratio between the cutting reaction force command value and the steering back reaction force command value in accordance with the state quantity. steering control device.
前記切り込み状態から前記切り戻し状態に移行したとき、
前記基準角度演算部は、前記変位量閾値を前記切り込み状態での値から小さくして前記基準角度を更新し、
前記切り込み状態と前記切り戻し状態とで、同じ前記ステアリングホイール角度相当値に対応する前記変位量の値を異なるものにする請求項1~6のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
When shifting from the cut state to the return state,
The reference angle calculation unit updates the reference angle by reducing the displacement threshold value from the value in the cutting state,
The steering control device according to any one of claims 1 to 6, wherein the displacement amount corresponding to the same steering wheel angle equivalent value is different between the turning state and the turning back state.
前記基準角度を第1基準角度(θref1)とし、前記基準角度演算部を第1基準角度演算部とすると、前記ステアリングホイール角度相当値の変化に応じて前記第1基準角度とは異なる第2基準角度(θref2)を演算する第2基準角度演算部(562)をさらに有し、
前記手応えトルク指令演算部は、
前記第1基準角度からの前記ステアリングホイール角度相当値の変位量である第1変位量(Δθ1)に基づいて算出した切り込み用第1反力指令値及び切り戻し用第1反力指令値、並びに、前記第2基準角度からの前記ステアリングホイール角度相当値の変位量である第2変位量(Δθ2)に基づいて算出した切り込み用第2反力指令値及び切り戻し用第2反力指令値に基づいて前記手応えトルク指令を算出し、
前記第1変位量の絶対値は、所定の第1変位量閾値(Δθth1)以下となるように更新され、前記第2変位量の絶対値は、前記第1変位量閾値よりも大きく設定された第2変位量閾値(Δθth2)以下となるように更新され、
前記切り込み用第2反力指令値及び前記切り戻し用第2反力指令値の算出に用いられるマップ又は数式において、
前記第2変位量に対する前記切り込み用第2反力指令値の変化率は、前記第2変位量の絶対値が前記第1変位量の絶対値以上の領域で一定に設定されており、
前記切り戻し用第2反力指令値は、前記第2変位量の全領域において0に設定されている請求項1~7のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
Assuming that the reference angle is a first reference angle (θref1) and the reference angle calculation section is a first reference angle calculation section, a second reference angle different from the first reference angle is obtained in accordance with a change in the steering wheel angle equivalent value. further comprising a second reference angle calculator (562) for calculating the angle (θref2),
The response torque command calculation unit
A first reaction force command value for cutting and a first reaction force command value for turning back calculated based on a first displacement amount (Δθ1) that is a displacement amount of the steering wheel angle equivalent value from the first reference angle, and , the second reaction force command value for turning and the second reaction force command value for steering back calculated based on the second displacement amount (Δθ2) that is the displacement amount of the steering wheel angle equivalent value from the second reference angle Calculate the response torque command based on
The absolute value of the first displacement amount is updated to be equal to or less than a predetermined first displacement threshold value (Δθth1), and the absolute value of the second displacement amount is set larger than the first displacement threshold value. updated to be equal to or less than the second displacement threshold (Δθth2),
In the map or formula used to calculate the second reaction force command value for cutting and the second reaction force command value for steering back,
The rate of change of the second reaction force command value for cutting with respect to the second displacement is set constant in a region where the absolute value of the second displacement is equal to or greater than the absolute value of the first displacement,
The steering control device according to any one of claims 1 to 7, wherein the steering-back second reaction force command value is set to 0 in the entire region of the second displacement amount.
前記手応えトルク指令演算部は、
前記切り込み用反力指令値又は前記切り戻し用反力指令値に基づいて算出された前記手応えトルク指令を、路面負荷に応じて変更する請求項1~8のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
The response torque command calculation unit
The steering control according to any one of claims 1 to 8, wherein the response torque command calculated based on the reaction force command value for steering or the reaction force command value for steering return is changed according to a road load. Device.
前記手応えトルク指令演算部は、
前記切り込み用反力指令値又は前記切り戻し用反力指令値に基づいて算出された前記手応えトルク指令を、車速に応じて変更する請求項1~9のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。
The response torque command calculation unit
The steering control device according to any one of claims 1 to 9, wherein the response torque command calculated based on the reaction force command value for steering or the reaction force command value for steering return is changed according to vehicle speed. .
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