JP2013177045A - 操舵装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ステアバイワイヤシステム100における操舵装置501の基本反力制御部51は、操舵トルクTh、反力モータ回転角θh、及びラックストロークXrに基づいて、反力モータ15に指令する基本反力Hbを算出する。反力補正部52は、「転舵補正手段」、すなわち転舵モータ16側で転舵量について車両挙動を補正する制御手段である収斂性制御部61により算出された補正転舵トルクTcに基づいて車両挙動の状態を推定し、補正反力Hcを算出する。最終反力制御部53は、基本反力Hbと補正反力Hcとに基づいて、反力モータ15がハンドル2に与える最終反力Hfを決定する。これにより、転舵トルクの補正制御による車両挙動の影響をハンドル反力に反映させることができる。
【選択図】図1
Description
反力モータは、操舵に応じてハンドルに反力を与える。
転舵モータは、操舵に応じて車輪の転舵量を変更する。
基本反力制御手段は、反力モータに指令する基本反力を算出する。
基本転舵制御手段は、転舵モータに指令する基本転舵量を算出する。
転舵補正手段は、基本転舵量を補正するための補正転舵量を算出する。
反力補正手段は、転舵補正手段により算出された補正転舵量に基づいて車両挙動の状態を推定し、補正反力を算出する。
最終反力制御手段は、基本反力制御手段により算出された基本反力、及び反力補正手段により算出された補正反力に基づいて、反力モータがハンドルに与える最終反力を決定する。
(1)車両収斂性を向上するように補正する収斂性制御、
(2)車両ヨー応答を向上するように補正するヨー応答制御、
(3)車両ヨー応答を向上しつつロール振動を抑制するように補正するヨー/ロール応答同時制御。
また、反力補正手段は、基本反力制御手段と独立して設けられてもよく、或いは、基本反力制御手段に含まれるように構成されてもよい。
一般にステアバイワイヤシステムでは、ハンドルと転舵装置とが機械的に連結されていないため、反力モータと転舵モータとは、原則として独立に制御される。そこで、転舵モータの転舵量の補正制御による車両挙動の影響がハンドル反力に反映されることにより、転舵量をハンドル反力に有効に関連付けることができる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態の操舵装置について、図1を参照して説明する。
図1に示すように、ステアバイワイヤシステム100は、ハンドル2と、ハンドル2と機械的に分離して設けられ車輪10を転舵する転舵装置7と、操舵装置501とを含む。また、ステアバイワイヤシステム100は、各種状態量を検出するセンサを含む。操舵装置501は、各センサによってハンドル2の操作方向や操作量を検出し、その検出結果に基づいて算出した駆動力を転舵装置7に与えることで、車両を旋回させる。
トルクセンサ4のハンドル2と反対側には、操舵装置501の一部である反力モータ15が設けられている。反力モータ15は、運転者の操舵に応じてハンドル2に反力を与えることで、運転者に適切な操舵フィーリングを与える。
反力モータ回転角センサ45は、反力モータ回転角θhを検出する。
また、ラックストロークセンサ48は、ラックストロークXrを検出する。さらに、車両における所定の部位に設けられた車速センサ11は、車両速度Vdを検出する。
最終反力制御部53は、基本反力制御部51により算出された基本反力Hb、及び反力補正部52により算出された補正反力Hcに基づいて、反力モータ15がハンドル2に与える最終反力Hfを決定する。
また、収斂性制御部61により算出された補正転舵トルクTcは、上述のように反力モータ15側の反力補正部52に入力され、補正反力Hcの算出に用いられる。
本発明の第2実施形態の操舵装置について、図2を参照して説明する。以下の実施形態の説明において、前述の実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
第2実施形態でも、第1実施形態と同様の効果が得られる。
本発明の第3実施形態の操舵装置について、図3、図4を参照して説明する。
図3に示すように、第3実施形態の操舵装置503は、第1、第2実施形態の操舵装置501、502に対し、「転舵補正手段」がヨー/ロール応答同時制御部63である点が異なる。また、ヨー/ロール応答同時制御部63に路面負荷Lgの信号を提供するため、路面負荷推定器64および前回値保持部65が設けられる。
路面負荷推定器64は、操舵トルクTh、転舵モータ角速度ωs、及び、前回値保持部65に保持されている転舵トルク前回値Tspに基づいて路面12からの負荷を推定し、推定した路面負荷Lgの信号を出力する。
第3実施形態でも、第1、第2実施形態と同様の効果が得られる。
従来、車両の旋回時に発生するロール振動を抑制しようとすると、車両のヨー応答およびロール応答のゲイン特性を示すボード線図においてヨー応答とロール応答との周波数帯がほぼ同じであるため、ヨー応答とロール応答とが互いに干渉し、これらを分離して制御することが困難であった。したがって、ロール振動を抑制すると、それに伴ってヨー応答を低下させることとなった。
ステアリングシステム全体について、実線L3は、ヨー応答のゲイン特性を示し、実線L4は、ロール応答のゲイン特性を示す。また、ヨー/ロール応答同時制御部63について、破線L1は、操舵トルクに対するヨー応答のゲイン特性を示し、破線L2は、路面負荷に対するロール応答のゲイン特性を示す。ここで、操舵トルクは、「ハンドルの操作が反映された信号」の具体例に相当し、路面負荷は「車両の挙動が反映された信号」の具体例に相当する。
このように、ヨー応答を制御する周波数領域とロール応答を制御する周波数領域とを分けることで、ヨー応答を低下させることなくロール振動を抑制することが可能となる。
図6に示すように、電動パワーステアリングシステム1は、ステアバイワイヤシステム100と異なり、トルクセンサ4のハンドル2と反対側の軸がインターミディエイトシャフト5を介して転舵装置7と機械的に連結されている。
基本アシスト量演算部21は、トルクセンサ4にて検出された操舵トルクTh、及び車速センサ11にて検出された車両速度Vdに基づき、基本アシスト量を演算する。アシスト補償量演算部22は、基本アシスト量を補正するための補正アシスト量を演算する。加算部23は、基本アシスト量とアシスト補償量を加算することによりアシスト指令値を演算する。モータ駆動回路24は、アシスト指令値に基づきEPSモータ6を駆動する。
補正アシスト量演算部31は、トルクセンサ4にて検出された操舵トルクTh、及び路面反力推定部34にて推定された路面反力に基づき、補正アシスト量を演算する。ここで補正アシスト量演算部31は、ヨー/ロール応答同時制御を実行する。すなわち、補正アシスト量演算部31は、操舵トルクTnを入力信号として使用してヨー応答を制御するとともに、路面反力を入力信号として使用してロール応答を制御する。
補正アシスト量演算部31から出力された補正アシスト量は、乗算部36で、車速ゲイン演算部35から出力された車速ゲインと乗算され、アシスト補償量として出力される。
本発明の第4実施形態の操舵装置について、図5を参照して説明する。
図5に示すように、第4実施形態の操舵装置504は、第3実施形態の操舵装置503のように反力補正部52が基本反力制御部51と独立して設けられるのではなく、反力補正部が基本反力制御部54に含まれるように構成される。基本反力制御部54は、操舵トルクTh、反力モータ回転角θh、転舵モータ角速度ωs、ラックストロークXr、及び補正転舵トルクTcの信号が入力され、基本反力Hbおよび補正反力Hcを最終反力制御部53に出力する。この構成でも、第3実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
なお、第1、第2実施形態についても同様に、反力補正部が基本反力制御部に含まれる構成としてもよい。
以上、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、発明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。
例えば、操舵装置の各制御手段が制御に用い、或いは出力する状態量は、上記実施形態に示したものに限らず、以下のような構成としてもよい。
(ア)基本転舵制御部55が算出する「基本転舵量」、及び、各実施形態の「転舵補正手段」である収斂性制御部61等が算出する「補正転舵量」は、「基本転舵トルクTbおよび補正転舵トルクTc」に代えて「転舵角および補正転舵角」であってもよい。
(イ)第1〜第3実施形態の基本反力制御部51および反力補正部52、第4実施形態の基本反力制御部54、各実施形態共通の基本転舵制御部55に入力される「ラックストロークXr」に代えて、車両挙動が反映された信号として「ラック推力」等の信号を用いてもよい。
(エ)第1〜第3実施形態の基本反力制御部51および反力補正部52、第4実施形態の基本反力制御部54、各実施形態共通の基本転舵制御部55等に入力される「操舵トルクTh」に代えて、ハンドル2の操作が反映された信号として「ハンドル回転角度」等の信号を用いてもよい。
しかし、ハンドルと転舵装置とが一応機械的に連結されているものの、切替操作等によって分離状態にできるステアリングシステムであれば、本発明の操舵装置を例外的に適用することができる。したがって、本発明の操舵装置の適用対象は、ステアバイワイヤシステムに限定されない。
15 ・・・反力モータ、 16 ・・・転舵モータ、
501〜504 ・・・操舵装置
51 ・・・基本反力制御部(基本反力制御手段)、
52 ・・・反力補正部(反力補正手段)、
53 ・・・最終反力制御部(最終反力制御手段)、
55 ・・・基本転舵制御部(基本転舵制御手段)、
61 ・・・収斂制御部(転舵補正手段)、
62 ・・・ヨー応答制御部(転舵補正手段)、
63 ・・・ヨー/ロール応答同時制御部(転舵補正手段)、
Tb ・・・基本転舵トルク(基本転舵量)、
Tc ・・・補正転舵トルク(補正転舵量)、
Hb ・・・基本反力、 Hc ・・・補正反力、 Hf ・・・最終反力。
Claims (6)
- 操舵に応じてハンドル(2)に反力を与える反力モータ(15)と、
操舵に応じて車輪(10)の転舵量を変更する転舵モータ(16)と、
前記反力モータに指令する基本反力(Hb)を算出する基本反力制御手段(51)と、
前記転舵モータに指令する基本転舵量(Tb)を算出する基本転舵制御手段(55)と、
前記基本転舵量を補正するための補正転舵量(Tc)を算出する転舵補正手段(61、62、63)と、
前記転舵補正手段により算出された補正転舵量に基づいて車両挙動の状態を推定し、補正反力(Hc)を算出する反力補正手段(52)と、
前記基本反力制御手段により算出された基本反力、及び前記反力補正手段により算出された補正反力に基づいて、前記反力モータが前記ハンドルに与える最終反力(Hf)を決定する最終反力制御手段(53)と、
を備えることを特徴とする操舵装置(501、502、503、504)。 - 前記転舵補正手段(61)は、車両収斂性を向上するように補正する収斂性制御を実行することを特徴とする請求項1に記載の操舵装置(501)。
- 前記転舵補正手段(62)は、車両ヨー応答を向上するように補正するヨー応答制御を実行することを特徴とする請求項1に記載の操舵装置(502)。
- 前記転舵補正手段(63)は、車両ヨー応答を向上しつつロール振動を抑制するように補正するヨー/ロール応答同時制御を実行することを特徴とする請求項1に記載の操舵装置(503、504)。
- 前記反力補正手段は、前記基本反力制御手段(54)に含まれるように構成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の操舵装置(504)。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の操舵装置と、
操舵に応じて当該操舵装置の前記反力モータから反力を与えられるハンドルと、
前記ハンドルと機械的に分離して設けられ、当該操舵装置の前記転舵モータによって駆動され車輪を転舵する転舵装置(7)と、
を備えることを特徴とするステアバイワイヤシステム(100)。
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