JP7014029B2 - Steering control device - Google Patents
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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 a steering control device.
従来、ステアリング制御装置において、モータから大きなアシストトルクが与えられると、ラックエンド機構に大きな衝撃が加わって、大きな衝撃音を発生したり、ラックエンド機構の構成部品の破損や変形などを生じたりするおそれがあることが指摘されている。 Conventionally, in a steering control device, when a large assist torque is applied from a motor, a large impact is applied to the rack end mechanism, which causes a large impact sound or damage or deformation of components of the rack end mechanism. It has been pointed out that there is a risk.
この問題に対し、例えば特許文献1に開示された制御装置は、エンド付近で、操舵角の絶対値と操舵速度の絶対値とから演算したゲインを操舵トルクに乗算することでアシストトルクを制限する。すなわち、この制御装置のヒッティングノイズ対策部は、操舵角の絶対値|θ|に対応して出力されるゲインg1と、操舵速度の絶対値|ω|に対応して出力されるゲインg2との積に基づいてゲイン信号G1を演算する。トルクセンサからの操舵トルク値Tがゲイン信号G1に従ってゲインK1倍されることで、切増し時にエンド付近でのアシストトルクが制限される。
To solve this problem, for example, the control device disclosed in
操舵角や操舵速度が急激に変化した場合、特許文献1の制御では、安定化処理を行っていないため振動が生じやすく、適合自由度が小さいという問題がある。
When the steering angle or the steering speed changes abruptly, the control of
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、エンド当て時の衝撃軽減制御を安定化し、適合自由度を大きくするステアリング制御装置を提供することにある。 The present invention has been created in view of these points, and an object of the present invention is to provide a steering control device that stabilizes impact mitigation control at the time of end contact and increases the degree of freedom of adaptation.
本発明のステアリング制御装置は、ベースアシスト部(40)と、エンド当て時衝撃軽減制御部(200)と、を備える。ベースアシスト部は、ドライバの操舵トルク(Ts)に応じて操舵アシストモータ(80)が出力するアシストトルク(Ta)を生成する。エンド当て時衝撃軽減制御部は、操舵角の絶対値が上限値であるエンドに近づき角度閾値を超えたとき、ベースアシスト部が生成するアシストトルクの絶対値を減少させるように、操舵角及び操舵角速度に基づいて所定の操作量の補正を行う。 The steering control device of the present invention includes a base assist unit (40) and an impact reduction control unit (200) at the time of end contact. The base assist unit generates an assist torque (Ta) output by the steering assist motor (80) according to the steering torque (Ts) of the driver. The impact mitigation control unit at the time of hitting the end reduces the steering angle and steering so as to reduce the absolute value of the assist torque generated by the base assist unit when the absolute value of the steering angle approaches the end, which is the upper limit value, and exceeds the angle threshold. A predetermined amount of operation is corrected based on the angular velocity.
エンド当て時衝撃軽減制御部は、「操舵角に応じて変化する量」について、入力値をそのまま用い、「操舵角速度に応じて変化する量」について、高周波成分を除去するようにフィルタ処理した値を用いて所定の操作量の補正を行う。操舵角速度として、例えば操舵角の符号が乗算された符号乗算後操舵角速度が用いられる。 The impact mitigation control unit at the time of end contact uses the input value as it is for the "amount that changes according to the steering angle", and the value that is filtered so as to remove the high frequency component for the "amount that changes according to the steering angular velocity". Is used to correct the predetermined operation amount. As the steering angular velocity, for example, the steering angular velocity after sign multiplication obtained by multiplying the sign of the steering angle is used.
エンド当て時の衝撃軽減制御にあたり、ドライバが適切な操舵感でエンド付近まで操舵可能とするには、エンド直前までアシストトルクを減少させないことが好ましく、制御開始から短時間で操舵角速度を減速させる必要がある。そのため、エンド付近でアシスト特性を急激に変化させることとなり、振動を引き起こす。 In order to enable the driver to steer to the vicinity of the end with an appropriate steering feeling in the impact reduction control at the time of hitting the end, it is preferable not to reduce the assist torque until just before the end, and it is necessary to reduce the steering angular velocity in a short time from the start of control. There is. Therefore, the assist characteristic is suddenly changed near the end, causing vibration.
そこで本発明では、操舵角速度に応じて変化する量である操舵角速度ゲインや基本アシスト制限補正トルクに対しフィルタ処理を行い、高周波成分を除去することで、エンド当て時の衝撃軽減制御を安定化し、適合自由度を大きくすることができる。 Therefore, in the present invention, the impact reduction control at the time of end contact is stabilized by performing filter processing on the steering angular velocity gain and the basic assist limit correction torque, which are quantities that change according to the steering angular velocity, and removing the high frequency component. The degree of adaptability can be increased.
一方、操舵角に応じて変化する量に対してフィルタ処理を行うと、応答の遅れにより、エンド保護がなされる以前にエンドに衝突してしまうおそれがある。したがって、操舵角に応じて変化する量についてはフィルタ処理せず、入力値をそのまま用いることで、エンドへの衝突を防止し、エンド保護を好適に行うことができる。 On the other hand, if the filtering process is performed on the amount that changes according to the steering angle, there is a possibility that the end may collide with the end before the end protection is performed due to the delay in the response. Therefore, by using the input value as it is without filtering the amount that changes according to the steering angle, collision with the end can be prevented and end protection can be suitably performed.
以下、ステアリング制御装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。「ステアリング制御装置」としてのECUは、車両の電動パワーステアリングシステムに適用され、操舵アシストモータが出力するアシストトルクを制御する。 Hereinafter, an embodiment of the steering control device will be described with reference to the drawings. The ECU as a "steering control device" is applied to the electric power steering system of the vehicle and controls the assist torque output by the steering assist motor.
[電動パワーステアリングシステムの構成]
図1に示すように、電動パワーステアリングシステム1は、操舵アシストモータ(以下、単に「モータ」)80の駆動トルクにより、ドライバによるハンドル91の操作をアシストするシステムである。ステアリングシャフト92の一端にはハンドル91が固定されており、ステアリングシャフト92の他端側にはインターミディエイトシャフト93が設けられている。ステアリングシャフト92とインターミディエイトシャフト93とは、トルクセンサ94のトーションバーにより接続されており、これらにより操舵軸95が構成される。トルクセンサ94は、トーションバーの捩れ角に基づいて操舵トルクTsを検出する。
[Configuration of electric power steering system]
As shown in FIG. 1, the electric
インターミディエイトシャフト93のトルクセンサ94と反対側の端部には、ピニオンギア961及びラック962を含むギアボックス96が設けられている。ドライバがハンドル91を回すと、インターミディエイトシャフト93とともにピニオンギア961が回転し、ピニオンギア961の回転に伴って、ラック962が左右に移動する。ラック962の両端に設けられたタイロッド97は、ナックルアーム98を介してタイヤ99と接続されている。タイロッド97が左右に往復運動し、ナックルアーム98を引っ張ったり押したりすることで、タイヤ99の向きが変わる。
A
モータ80は、例えば3相交流ブラシレスモータであり、ECU10から出力された駆動電圧Vdに応じて、ハンドル91の操舵力をアシストするアシストトルクを出力する。3相交流モータの場合、駆動電圧Vdは、U相、V相、W相の各相電圧を意味する。モータ80の回転は、ウォームギア86及びウォームホイール87等により構成される減速機構85を経由して、インターミディエイトシャフト93に伝達される。また、ハンドル91の操舵や、路面からの反力によるインターミディエイトシャフト93の回転は、減速機構85を経由してモータ80に伝達される。
The
なお、図1に示す電動パワーステアリングシステム1は、モータ80の回転が操舵軸95に伝達されるコラムアシスト式であるが、本実施形態のECU10は、ラックアシスト式の電動パワーステアリングシステム、或いは、ハンドルと操舵輪とが機械的に切り離されたステアバイワイヤシステムにも同様に適用可能である。また、他の実施形態では、操舵アシストモータとして、3相以外の多相交流モータや、ブラシ付DCモータが用いられてもよい。
The electric
ここで、ハンドル91からタイヤ99に至る、ハンドル91の操舵力が伝達される機構全体を「操舵系メカ100」という。ECU10は、モータ80が操舵系メカ100に出力する駆動トルクを制御することにより、操舵系メカ100が発生する操舵トルクTsを制御する。また、ECU10は、操舵系メカ100から操舵トルクTs、操舵角θ及び操舵角速度ωを取得する。さらにECU10は、車両の所定の部位に設けられた車速センサ71が検出した車速Vを取得する。
Here, the entire mechanism from which the
ECU10は、アシスト制御部15及び電流フィードバック部70を備え、図示しない車載バッテリからの電力によって動作する。アシスト制御部15は、ドライバの操舵をアシストするアシストトルクTaを演算する。電流フィードバック部70は、アシストトルクTaに基づく目標電流に対し、モータ80に流れる実電流をフィードバック制御することにより、モータ80へ印加する駆動電圧Vdを演算する。ECU10は、駆動電圧Vdをモータ80へ印加することにより、制御対象である操舵系メカ100に操舵トルクTsを発生させる。
The ECU 10 includes an
ECU10における各種演算処理は、ROM等の実体的なメモリ装置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 various arithmetic processes in the ECU 10 may be software processes by executing a program stored in advance in a substantive memory device such as a ROM on the CPU, or hardware processes by a dedicated electronic circuit. ..
[ECUの構成]
(一実施形態)
まず、図2~図4を参照し、一実施形態のECU10におけるアシスト制御部の概略構成を説明する。図2に示すように、アシスト制御部15は、エンド当て時衝撃軽減制御部200及びベースアシスト部40を含み、車両100に対しアシストトルクTaを出力する。なお、「エンド当て」とはハンドル91の回転限界位置での衝突を意味し、詳しくは後述する。
[ECU configuration]
(One embodiment)
First, with reference to FIGS. 2 to 4, a schematic configuration of an assist control unit in the
エンド当て時衝撃軽減制御部200は、エンド当て時のアシストトルクTa及び操舵角速度ωを低減し、インターミディエイトシャフト93にかかる衝撃負荷を軽減する。エンド当て時衝撃軽減制御部200には、操舵トルクTs、操舵角θ及び操舵角速度ωが入力される。エンド当て時衝撃軽減制御部200は、エンド当て時に、ベースアシスト部40が生成するアシストトルクTaの絶対値を減少させるように、操舵角θ及び操舵角速度ωに基づいて「所定の操作量」の補正を行う。
The impact
図3に示すように、エンド当て時衝撃軽減制御部200は、操舵トルク補正部20及びエンドアシスト制限制御部30を含む。操舵トルク補正部20は、操舵トルクTs、操舵角θ及び操舵角速度ωに基づき、所定の操作量として操舵トルクTsの検出値を補正し、「エンド当て補正後操舵トルク」を演算する。詳しくは図5、図6を参照して後述する。エンドアシスト制限制御部30は、操舵角θ及び操舵角速度ωに基づき、所定の操作量としてアシストトルク制限値を補正し、「エンド当て補正後アシストトルク制限値」を演算する。詳しくは図7、図8を参照して後述する。
As shown in FIG. 3, the end-hit impact
図2に戻り、ベースアシスト部40は、操舵角θ及び操舵角速度ωに加え、エンド当て時衝撃軽減制御部200から取得した「エンド当て補正後操舵トルク」及び「エンド当て補正後アシストトルク制限値」に基づいて、アシストトルクTaを生成する。なお、ベースアシスト部40の出力に対し更に補正トルクが加算された最終的なアシストトルクTaが電流フィードバック制御部70に出力されてもよい。その構成では、補正トルクが加算される前のベースアシスト部40の出力を「基本アシストトルクTb」と言い換えることができる。以下では補正トルクを考慮せず、基本アシストトルクTbが最終的なアシストトルクTaに等しいものとして扱う。
Returning to FIG. 2, in addition to the steering angle θ and the steering angular velocity ω, the base assist
図4に、ベースアシスト部40の構成例を示す。ベースアシスト部40は、ドライバがハンドル91を操作した時に手に感じる、「ハンドルが重い/軽い」、「手応えがある/ない」、「粘性感がある/ない」等の操舵感覚が適正となるように目標操舵トルクTs*を定め、それを実現するアシストトルクTaを演算する。
FIG. 4 shows a configuration example of the base assist
ベースアシスト部40は、入力加算器41、フィルタ42、目標操舵トルク演算部44、トルク偏差算出器50、及びサーボ制御器55を有する。入力加算器41は、サーボ制御器55の出力であるアシストトルクTaと目標操舵トルクTs*とを加算する。なお、他の実施例では、サーボ制御器55の出力であるアシストトルクTaと操舵トルクTsとが加算されてもよい。また、サーボ制御器55の出力が基本アシストトルクTbである構成の場合、入力加算器41は、基本アシストトルクTbと目標操舵トルクTs*又は操舵トルクTsとを加算する。
The
フィルタ42は、加算されたトルクから、所定の周波数、例えば10Hz以下の帯域の成分を抽出し、推定負荷Txとして出力する。目標操舵トルク演算部44は、推定負荷Txに基づいて目標操舵トルクTs*を演算する。なお、目標操舵トルク演算部44は、更に車速に応じて目標操舵トルクTs*を演算してもよい。
The
トルク偏差算出器50は、目標操舵トルクTs*からエンド当て補正後操舵トルクを差し引いてトルク偏差ΔTsを算出する。サーボ制御器55は、目標操舵トルクTs*にエンド当て補正後操舵トルクを追従させるように、すなわち、トルク偏差ΔTsを0に近づけるようにアシストトルクTaを演算する。サーボ制御器55が演算するアシストトルクTaの絶対値は、エンド当て補正後アシストトルク制限値により制限される。
The
次に、エンド当て時衝撃軽減制御部200の操舵トルク補正部20及びエンドアシスト制限制御部30の詳細構成について、図5~図8を参照して説明する。
Next, the detailed configurations of the steering
ここで、操舵角θ、操舵角速度ω及び操舵トルクTsの符号の定義について説明する。操舵角θの符号は、中立位置に対する現在のハンドル91の位置により定義される。例えば、中立位置に対し左側の操舵角θが正、中立位置に対し右側の操舵角θが負と定義される。操舵角速度ωの符号は、操舵角θの符号に応じた回転方向により定義される。すなわち、操舵角θの符号を上記のように定義したとき、左回転方向の操舵角速度ωが正、右回転方向の操舵角速度ωが負と定義される。
Here, the definitions of the symbols of the steering angle θ, the steering angular velocity ω, and the steering torque Ts will be described. The sign of the steering angle θ is defined by the current position of the
操舵トルクTsの符号は操舵角速度ωの符号と同様に定義される。ここで、操舵トルクTsの符号は、ハンドル91が実際にその方向に回転しているか否かに関係なく、あくまでトルクが加わっている方向を表す。例えば路面負荷や慣性トルク等により、操舵トルクTsが加わっていてもハンドル91が停止している場合や、操舵トルクTsとは逆方向にハンドル91が回転している場合があり得る。
The sign of the steering torque Ts is defined in the same manner as the sign of the steering angular velocity ω. Here, the sign of the steering torque Ts represents the direction in which the torque is applied, regardless of whether or not the
なお、他の実施形態では、上記とは逆に、中立位置に対し右側の操舵角θ、右回転方向の操舵速度ω及び操舵トルクTsが正と定義され、中立位置に対し左側の操舵角θ、左回転方向の操舵速度ω及び操舵トルクTsが負と定義されてもよい。 In another embodiment, contrary to the above, the steering angle θ on the right side with respect to the neutral position, the steering speed ω in the right rotation direction, and the steering torque Ts are defined as positive, and the steering angle θ on the left side with respect to the neutral position is defined as positive. , Steering speed ω in the counterclockwise direction and steering torque Ts may be defined as negative.
以下、操舵角θの絶対値の上限値、すなわちハンドル91の回転限界位置を「エンド」という。エンドは、例えばラック962の端部が相手部品に機械的に衝突する位置に対応する。また、ハンドル91が中立位置からエンドに向かう回転方向の動作を「切り込み」といい。エンドから中立位置に向かう回転方向の動作を「切り戻し」という。切り込み又は切り戻しの状態は、操舵角θ、操舵角速度ω及び操舵トルクTsの符号によって判定可能である。
Hereinafter, the upper limit of the absolute value of the steering angle θ, that is, the rotation limit position of the
例えば、操舵角θと操舵角速度ωとが同符号のとき、切り込み状態であり、操舵角θと操舵角速度ωとが異符号のとき、切り戻し状態であると判定される。同様に、操舵角θと操舵トルクTs、操舵角速度ωと操舵トルクTs、操舵角θと操舵角速度ωと操舵トルクTsの組合せを用いても判定が可能である。 For example, when the steering angle θ and the steering angular velocity ω have the same sign, it is determined to be in the cut state, and when the steering angle θ and the steering angular velocity ω have different signs, it is determined to be in the cutback state. Similarly, the determination can be made by using a combination of the steering angle θ and the steering torque Ts, the steering angular velocity ω and the steering torque Ts, and the steering angle θ and the steering angular velocity ω and the steering torque Ts.
ところで、従来、エンド当て衝撃を軽減し、エンドを保護する技術として、エンド付近で、操舵角の絶対値と操舵速度の絶対値とから演算したゲインを操舵トルクに乗算することでアシストトルクを制限する技術が知られている。しかし、従来技術の制御では安定化処理を行っていないため、振動が生じやすく、適合自由度が小さいという問題がある。そこで、本実施形態は、エンド当て時の衝撃軽減制御を安定化して振動を抑制し、適合自由度を大きくすることを目的とする。 By the way, conventionally, as a technique for reducing the impact of hitting the end and protecting the end, the assist torque is limited by multiplying the steering torque by the gain calculated from the absolute value of the steering angle and the absolute value of the steering speed near the end. The technology to do is known. However, since the control of the prior art does not perform the stabilization process, there is a problem that vibration is likely to occur and the degree of freedom of adaptation is small. Therefore, it is an object of the present embodiment to stabilize the impact mitigation control at the time of hitting the end, suppress the vibration, and increase the degree of freedom of adaptation.
図5に、操舵トルク補正部20の構成例を示す。操舵トルク補正部20は、操舵トルクTsの検出値の補正に関し、操舵トルク補正操舵角速度ゲイン演算部23及び操舵トルク補正操舵角ゲイン演算部24を有する。操舵トルク補正操舵角速度ゲイン演算部23は、操舵角速度ωに応じて変化する操舵角速度ゲインgωsを演算する。操舵トルク補正操舵角ゲイン演算部24は、操舵角θに応じて変化する操舵角ゲインgθsを演算する。
FIG. 5 shows a configuration example of the steering
操舵角速度ωは、符号取得部21で取得された操舵角θの符号が符号乗算器22で乗算される。そして、符号乗算後操舵角速度ωsgnが操舵トルク補正操舵角速度ゲイン演算部23に入力される。つまり、操舵角速度ゲインgωsは、符号乗算後操舵角速度ωsgnに応じて変化する。操舵角θと操舵角速度ωとが同符号で符号乗算後操舵角速度ωsgnが正のとき、エンド方向にハンドル91が回転している切り込み状態であることを意味する。一方、操舵角θと操舵角速度ωとが異符号で符号乗算後操舵角速度ωsgnが負のとき、中立位置方向にハンドル91が回転している切り戻し状態であることを意味する。
The steering angular velocity ω is multiplied by the sign of the steering angle θ acquired by the
このように操舵トルク補正部20は、符号乗算後操舵角速度ωsgnを用いることで、切り込み状態であるか切り戻し状態であるか、すなわち、エンドに衝突する可能性があるか否かを判定する。そして、エンドに衝突する可能性が有る切り込み状態の場合、操舵トルク補正部20は、以下に説明する通り、操舵トルクTsの検出値の絶対値を減少補正したエンド当て補正後操舵トルクを出力し、エンド衝突時の衝撃を抑制する。一方、エンドに衝突する可能性が無い切り戻し状態の場合、操舵トルク補正部20は、減少補正を行わず、操舵トルクTsの検出値をそのまま出力する。したがって、切り戻し時に無用に操舵トルクTsを増加させることが回避される。
In this way, the steering
操舵角速度ゲインgωs及び操舵角ゲインgθsは、0から1までの範囲で設定され、操舵トルクTsを減少補正しないとき0、操舵トルクTsを減少補正するとき、減少量に応じて0より大きく1以下の値を取る。フィルタ25は、操舵角速度ゲインgωsの高周波成分をフィルタ処理により除去し、高周波変動を減衰させる。積ゲイン演算器26は、フィルタ後の操舵角速度ゲインgωsと操舵角ゲインgθsとを乗算し、積ゲインgmsを演算する。ここで、図中に(×)印で示すように、操舵角ゲインgθs及び積ゲインgmsはフィルタ処理されず、入力値がそのまま用いられる。その理由は後述する。
The steering angular velocity gain gωs and the steering angular velocity gain gθs are set in the range of 0 to 1, and are 0 when the steering torque Ts is not reduced and corrected, and greater than 0 and 1 or less depending on the amount of decrease when the steering torque Ts is reduced and corrected. Take the value of. The
ゲイン減算器27は、1から積ゲインgmsを減じて操舵トルク補正ゲインを演算し、補正ゲイン乗算器29は、操舵トルクTsに操舵トルク補正ゲインを乗じて、エンド当て補正後操舵トルクを演算する。つまり、積ゲインgmsが増加すると操舵トルク補正ゲインが減少し、その結果、エンド当て補正後操舵トルクは減少する。
The
図6(a)、図6(b)にそれぞれ、操舵角ゲインgθs及び操舵角速度ゲインgωsのマップ例を示す。図6(a)の例で、操舵角θが±460[deg]の位置がエンドであり、±400[deg]が角度閾値である。操舵角ゲインgθsは、操舵角θの絶対値が400[deg]以下のとき0であり、エンドに接近する400[deg]から420[deg]までの区間で0から1まで増加し、420[deg]以上のとき1である。したがって、操舵トルク補正部20は、操舵角θの絶対値がエンドに近づき角度閾値を超えたとき、エンド当て補正後操舵トルクの絶対値を減少させる。
6 (a) and 6 (b) show map examples of the steering angular velocity gain gθs and the steering angular velocity gain gωs, respectively. In the example of FIG. 6A, the position where the steering angle θ is ± 460 [deg] is the end, and ± 400 [deg] is the angle threshold value. The steering angle gain gθs is 0 when the absolute value of the steering angle θ is 400 [deg] or less, and increases from 0 to 1 in the section from 400 [deg] to 420 [deg] approaching the end to 420 [deg]. deg] or more, it is 1. Therefore, when the absolute value of the steering angle θ approaches the end and exceeds the angle threshold value, the steering
図6(b)の例で操舵角速度ゲインgωsは、符号乗算後操舵角速度ωsgnが300[deg/s]以下のとき0であり、300[deg/s]から400[deg/s]までの区間で0から1まで増加し、400[deg/s]以上のとき1である。 In the example of FIG. 6B, the steering angular velocity gain gωs is 0 when the steering angular velocity ωsgn after sign multiplication is 300 [deg / s] or less, and is a section from 300 [deg / s] to 400 [deg / s]. It increases from 0 to 1 and is 1 when it is 400 [deg / s] or more.
このようなマップにより、操舵トルク補正部20は、操舵角θの絶対値がエンドに近いほど、且つ、エンドに向かう操舵角速度ωの絶対値が大きいほど、エンド当て補正後操舵トルクの絶対値を減少させる。すなわち、エンド当て補正後操舵トルクは、絶対値が操舵トルクTsの検出値の絶対値より小さくなるように減少補正された値となる。
Based on such a map, the steering
図6(c)に、フィルタ25の一次遅れ型の周波数特性図を示す。ゲインが-3dBとなるカットオフ周波数fCOは約5Hzであり、操舵系メカ100の共振周波数に相当する「10Hz~数十Hz」以下に設定されている。これにより、操舵系メカ100の共振周波数に対し適切に遅れ補償が行われ、安定化が実現される。
FIG. 6C shows a frequency characteristic diagram of the first-order lag type of the
図7に、エンドアシスト制限制御部30の構成例を示す。エンドアシスト制限制御部30は、アシストトルク制限値の補正に関し、基本アシスト制限補正トルク演算部33及びアシスト制限補正操舵角ゲイン演算部34を有する。基本アシスト制限補正トルク演算部33は、操舵角速度ωに応じて変化する基本アシスト制限補正トルクを演算する。
FIG. 7 shows a configuration example of the end assist
操舵トルク補正部20と同様に、操舵角速度ωは、符号取得部31で取得された操舵角θの符号が符号乗算器32で乗算され、符号乗算後操舵角速度ωsgnが基本アシスト制限補正トルク演算部33に入力される。つまり、基本アシスト制限補正トルクは、符号乗算後操舵角速度ωsgnに応じて変化する。これにより、操舵トルク補正部20と同様に、切り込み状態であるか切り戻し状態であるかが判定され、切り込み状態でのみ、エンド当て時衝撃軽減制御が実行される。
Similar to the steering
アシスト制限補正操舵角ゲイン演算部34は、操舵角θに応じて変化するアシスト制限補正操舵角ゲインgθlimを演算する。ゲインgθlimは、0から1までの範囲で設定され、操舵トルクTsを減少補正しないとき0、操舵トルクTsを減少補正するとき、減少量に応じて0より大きく1以下の値を取る。
The assist limit correction steering angle
フィルタ35は、基本アシスト制限補正トルクの高周波成分をフィルタ処理により除去し、高周波変動を減衰させる。乗算器36は、フィルタ後の基本アシスト制限補正トルクにアシスト制限補正操舵角ゲインgθlimを乗じ、アシスト制限補正トルクを演算する。操舵トルク補正部20と同様、図中に(×)印で示すように、操舵角ゲインgθlim及びアシスト制限補正トルクはフィルタ処理されず、入力値がそのまま用いられる。その理由は後述する。
The
制限値算出器39は、乗算器38で算出されたモータ定格トルクとギヤ比との積からアシスト制限補正トルクを減算し、エンド当て補正後アシストトルク制限値を算出する。つまり、アシスト制限補正トルクの絶対値が増加すると、エンド当て補正後アシストトルク制限値の絶対値は減少する。
The
図8(a)には、操舵角ゲインgθlimのマップ例として、図6(a)に示す操舵トルク補正部20の操舵角ゲインgθsのマップと同じマップを示す。ただし、図6(a)とは異なる特性のマップを用いてもよい。エンドアシスト制限制御部30は、操舵角θの絶対値がエンドに近づき角度閾値を超えたとき、エンド当て補正後アシストトルク制限値の絶対値を減少させる。
FIG. 8A shows the same map as the map of the steering angle gain gθs of the steering
図8(b)の例で基本アシスト制限補正トルクは、符号乗算後操舵角速度ωsgnが300[deg/s]以下のとき0[Nm]であり、300[deg/s]から400[deg/s]までの区間で0から50[Nm]まで増加し、400[deg/s]以上のとき50[Nm]である。 In the example of FIG. 8B, the basic assist limit correction torque is 0 [Nm] when the steering angular velocity ωsgn after sign multiplication is 300 [deg / s] or less, and is from 300 [deg / s] to 400 [deg / s]. ], It increases from 0 to 50 [Nm], and when it is 400 [deg / s] or more, it is 50 [Nm].
このような特性のマップにより、エンドアシスト制限制御部30は、操舵角θの絶対値がエンドに近いほど、且つ、エンドに向かう操舵角速度ωの絶対値が大きいほど、アシスト制限補正トルクの絶対値を増加させ、その結果、エンド当て補正後アシストトルク制限値の絶対値を減少させる。
Based on the map of such characteristics, the end assist
図8(c)には、フィルタ35の一次遅れ型の周波数特性図の例として、図6(c)に示すフィルタ25の周波数特性図と同じ図を示す。ただし、図6(c)とは異なる周波数特性図を用いてもよい。カットオフ周波数fCOは約5Hzであり、操舵系メカ100の共振周波数に相当する「10Hz~数十Hz」以下に設定されている。これにより、操舵系メカ100の共振周波数に対し適切に遅れ補償が行われ、安定化が実現される。
FIG. 8C shows the same diagram as the frequency characteristic diagram of the
次に、操舵トルク補正部20及びエンドアシスト制限制御部30にフィルタ25、35を設ける意義について、図6(a)、図8(a)の操舵角ゲインマップ、及び、図9の実車データを参照して説明する。
Next, regarding the significance of providing the
図6(a)、図8(a)に示すように、操舵角ゲインは、操舵角の絶対値|θ|が角度閾値である400[deg]から420[deg]までの区間で0から1まで増加する。このように、制御非作動領域から制御作動領域までの遷移中の操舵角ゲインの勾配を急峻にすることで、ドライバは、エンド付近まで適切な操舵感で操舵可能となる。ドライバが大舵角を操舵するときの操舵角速度は最大600[deg/s]程度である。仮に600[deg/s]の操舵角速度で減速せずに20[deg]の区間を操舵する場合、制御が完全に動作している時間は0.07[s]程度である。0.07[s]という短時間で操舵角速度を減速させるには、エンド付近でアシスト特性を急激に変化させる必要があり、振動を引き起こす要因となる。 As shown in FIGS. 6A and 8A, the steering angle gain is 0 to 1 in the section from 400 [deg] to 420 [deg] in which the absolute value | θ | of the steering angle is the angle threshold. Increases to. In this way, by making the gradient of the steering angle gain during the transition from the control non-operating region to the controlling operating region steep, the driver can steer to the vicinity of the end with an appropriate steering feeling. The steering angular velocity when the driver steers the large steering angle is about 600 [deg / s] at the maximum. If the section of 20 [deg] is steered without decelerating at a steering angular velocity of 600 [deg / s], the time during which the control is completely operating is about 0.07 [s]. In order to reduce the steering angular velocity in a short time of 0.07 [s], it is necessary to suddenly change the assist characteristic near the end, which causes vibration.
図9に、エンド当て時衝撃軽減制御による実車での振動発生事例を示す。この例では、操舵角θは負の値であり、操舵角速度ω及び操舵トルクTsも負の値である。時刻teにエンド当て制御により、アシストトルクTaの絶対値が減少し、操舵角速度ωが減速に移行する。その後、アシストトルクTaに、操舵系メカ100の共振周波数である10~数10Hzの振動が発生する。
FIG. 9 shows an example of vibration generation in an actual vehicle by impact reduction control at the time of end contact. In this example, the steering angle θ is a negative value, and the steering angular velocity ω and the steering torque Ts are also negative values. By the end contact control at time te, the absolute value of the assist torque Ta decreases, and the steering angular velocity ω shifts to deceleration. After that, vibration of 10 to several tens of Hz, which is the resonance frequency of the
そこで本実施形態のエンド当て時衝撃軽減制御部200では、操舵トルク補正部20及びエンドアシスト制限制御部30は、操舵角速度ωに応じて変化する量である操舵角速度ゲインgωs及び基本アシスト制限補正トルクをフィルタ処理する。こうして、高周波成分を除去し、変動を減衰させて安定化することで、振動の発生を抑制する。よって、適合自由度を大きくすることができる。一方、操舵トルク補正部20及びエンドアシスト制限制御部30は、操舵角θに応じて変化する操舵角ゲインgθs、gθlimについてはフィルタ処理せず、入力値をそのまま用いる。
Therefore, in the end-hit impact
続いて図10を参照し、操舵トルク補正部20及びエンドアシスト制限制御部30の操舵角ゲインをLPF(ローパスフィルタ)でフィルタ処理しない理由について説明する。実線はLPFなしの場合、破線はカットオフ周波数5HzのLPFを用いた場合のゲイン応答のシミュレーション結果を示す。約0.75秒の位置がエンド衝突時刻に相当する。
Subsequently, with reference to FIG. 10, the reason why the steering angle gains of the steering
LPFなしの場合、操舵角ゲインはエンド衝突時刻前に1に到達しており、エンド衝突前にアシストトルクが十分に抑制される。一方、LPFを用いた場合、操舵角ゲインの立ち上がりが遅れ、1に到達する前にエンド衝突時刻となるため、エンド衝突時に十分な保護効果が得られない。 Without the LPF, the steering angle gain reaches 1 before the end collision time, and the assist torque is sufficiently suppressed before the end collision. On the other hand, when the LPF is used, the rise of the steering angle gain is delayed and the end collision time is reached before reaching 1, so that a sufficient protection effect cannot be obtained at the time of the end collision.
そこで、操舵角速度ωに応じて変化する量として、操舵トルク補正部20では操舵角速度ゲインgωsのみ、エンドアシスト制限制御部30では基本アシスト制限補正トルクのみをフィルタ処理し、操舵角ゲインgθs、gθlimをフィルタ処理しない。これにより本実施形態では、操舵角ゲインgθs、gθlimの立ち上がり時に、1に到達する前のエンド衝突を回避し、安定化とエンド保護との両立を実現することができる。
Therefore, as the amount that changes according to the steering angular velocity ω, only the steering angular velocity gain gωs is filtered by the steering angular
(その他の実施形態)
(a)エンド当て時衝撃軽減制御部200は、操舵トルク補正部20及びエンドアシスト制限制御部30の両方を備える構成に限らず、いずれか一方のみを備えてもよい。また、エンドアシスト制限制御部30においてアシストトルクを制限する手法は、制限値により絶対値の上限をガードするものに限らない。例えば、アシストトルクや操舵トルクにゲインを乗じる構成や、アシストトルクに加算することにより制限する構成としてもよい。
(Other embodiments)
(A) The impact
(b)ベースアシスト部40は、目標操舵トルクTs*にエンド当て補正後操舵トルクを追従させるようにアシストトルクTaを演算するサーボ制御器55を備えなくてもよく、「操舵トルクTsに応じて操舵アシストモータ80が出力するアシストトルクTaを生成する」ものであればよい。その具体的な構成は、上記実施形態のものに限らない。
(B) The
以上、本発明は、上記実施形態になんら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可能である。 As described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various embodiments without departing from the spirit of the present invention.
10・・・ECU(ステアリング制御装置)、
200・・・エンド当て時衝撃軽減制御部、
20・・・操舵トルク補正部、
30・・・エンドアシスト制限制御部、
40・・・ベースアシスト部、
80・・・操舵アシストモータ。
10 ... ECU (steering control unit),
200 ... Impact reduction control unit when hitting the end,
20 ... Steering torque correction unit,
30 ... End assist limit control unit,
40 ... Base assist section,
80 ... Steering assist motor.
Claims (6)
操舵角の絶対値が上限値であるエンドに近づき角度閾値を超えたとき、前記ベースアシスト部が生成するアシストトルクの絶対値を減少させるように、操舵角及び操舵角速度に基づいて所定の操作量の補正を行うエンド当て時衝撃軽減制御部(200)と、
を備え、
前記エンド当て時衝撃軽減制御部は、操舵角に応じて変化する量について、入力値をそのまま用い、操舵角速度に応じて変化する量について、高周波成分を除去するようにフィルタ処理した値を用いて前記所定の操作量の補正を行うステアリング制御装置。 A base assist unit (40) that generates an assist torque (Ta) output by the steering assist motor (80) according to the steering torque (Ts) of the driver.
A predetermined amount of operation based on the steering angle and steering angular velocity so as to reduce the absolute value of the assist torque generated by the base assist unit when the absolute value of the steering angle approaches the end which is the upper limit value and exceeds the angle threshold value. Impact reduction control unit (200) when hitting the end, which corrects
Equipped with
The impact reduction control unit at the time of end contact uses the input value as it is for the amount that changes according to the steering angle, and uses the value that has been filtered so as to remove the high frequency component for the amount that changes according to the steering angular velocity. A steering control device that corrects the predetermined operation amount.
前記操舵トルク検出値の絶対値の減少補正により、前記ベースアシスト部が生成するアシストトルクの絶対値が減少補正される請求項1~3のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。 The end-hit impact reduction control unit includes a steering torque correction unit (20) that corrects a detection value of steering torque as the predetermined operation amount.
The steering control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the absolute value of the assist torque generated by the base assist unit is reduced and corrected by the reduction correction of the absolute value of the steering torque detection value.
前記アシストトルク制限値の絶対値の減少補正により、前記ベースアシスト部が生成するアシストトルクの絶対値が減少補正される請求項1~4のいずれか一項に記載のステアリング制御装置。 The end-hit impact reduction control unit includes an end assist limit control unit (30) that corrects an assist torque limit value, which is a limit value of the assist torque generated by the base assist unit, as the predetermined operation amount.
The steering control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the absolute value of the assist torque generated by the base assist unit is reduced and corrected by the reduction correction of the absolute value of the assist torque limit value.
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