JP7526643B2 - Steering force control device, steering control device and steer-by-wire system - Google Patents
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Description
本発明はステアリングの操舵力制御装置、ステアリング制御装置及びステアバイワイヤシステムに関する。 The present invention relates to a steering force control device, a steering control device, and a steer-by-wire system.
従来、電動モータの回転によりステアリング操作をアシストするステアリング装置が知られている。例えば特許文献1では、電動パワーステアリングの制御量算出において、運転手の操舵に基づいて算出された基本目標電流制御量に対して、種々の操舵状態量や車両状態量に基づいて算出されたラック軸力を加算することで、操舵フィーリングを良好にする技術が開示されている。
Steering devices that assist steering operation by rotating an electric motor are known. For example,
ここで、本願発明の発明者等は、車両を操縦している運転手が車両の加速度の変化に基づく車両挙動を感知しており、当該車両挙動の感知に基づいて操舵を行っていることを突き止めた。そして、本願発明の発明者等は、当該車両挙動の感知に基づいて操舵を行った場合、運転手の感じる車両挙動に対して、運転手の思ったような操舵感覚を実現することができずに、車両との一体感が損なわれることを突き止めた。 The inventors of the present invention have discovered that the driver operating the vehicle senses the vehicle behavior based on changes in the vehicle's acceleration, and steers the vehicle based on the sensing of the vehicle behavior. The inventors of the present invention have discovered that if steering is performed based on the sensing of the vehicle behavior, the driver cannot achieve the steering sensation he or she desires in response to the vehicle behavior felt by the driver, and the driver's sense of unity with the vehicle is lost.
このように、従来のステアリング装置には、車両のドライバリビティの向上させる観点から改善の余地が残されている。 As such, there is still room for improvement in conventional steering devices in terms of improving vehicle drivability.
本発明の一態様は、操舵力制御装置において、車両との一体感を感じやすく、車両のドライバリビティの向上に寄与する操舵力を実現することを目的とする。 One aspect of the present invention aims to realize a steering force control device that makes it easier for the driver to feel a sense of unity with the vehicle and contributes to improving the drivability of the vehicle.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る操舵力制御装置は、運転手の操舵状態量及び車両の運動状態量の少なくとも何れか一方に基づいて基本操舵力成分を算出する基本操舵力成分算出部と、前記車両の横加速度に基づいて第1の補正成分を算出する第1の補正成分算出部と、前記基本操舵力成分を前記第1の補正成分によって補正することにより、最終操舵力成分を算出する最終操舵力成分算出部とを備えている。 To solve the above problems, a steering force control device according to one aspect of the present invention includes a basic steering force component calculation unit that calculates a basic steering force component based on at least one of a driver's steering state quantity and a vehicle's motion state quantity, a first correction component calculation unit that calculates a first correction component based on the lateral acceleration of the vehicle, and a final steering force component calculation unit that calculates a final steering force component by correcting the basic steering force component with the first correction component.
本発明の一態様によれば、車両との一体感を感じやすく、車両のドライバリビティの向上に寄与する操舵力を実現することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to realize a steering force that makes it easier to feel a sense of unity with the vehicle and contributes to improving the drivability of the vehicle.
〔実施形態1〕
以下、本発明の実施形態1について、詳細に説明する。
[Embodiment 1]
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described in detail.
[車両の構成]
図1は、本実施形態に係る車両900の構成の一例を模式的に示す図である。図1に示すように、車両900は、懸架装置(サスペンション)100、車体200、車輪300、タイヤ310、操舵部材410、ステアリングシャフト420、トルクセンサ430、舵角センサ440、トルク印加部460、ラックピニオン機構470、ラック軸480、エンジン500、ECU(Electronic Control Unit)(制御装置、制御部)600、発電装置700及びバッテリ800を備えている。なお、車両900は、図1に示すように、ラック軸480に転舵力を印加する転舵力印加部490を更に備える構成としてもよい。ここで、懸架装置100及びECU600は、本実施形態に係るサスペンション装置を構成する。また、ラックピニオン機構470、ラック軸480及びECU600は、本実施形態に係る転舵装置を構成する。
[Vehicle configuration]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a
また、操舵部材410、ステアリングシャフト420、トルクセンサ430、舵角センサ440、トルク印加部460、ラックピニオン機構470、ラック軸480、及びECU600は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置を構成する。また、ECU600は、電動パワーステアリング装置による車両900のステアリング装置を制御する電動パワーステアリング制御装置を含んで構成される。
The
タイヤ310が装着された車輪300は、懸架装置100によって車体200に懸架されている。車両900は、4輪車であるため、懸架装置100、車輪300及びタイヤ310は、4輪のそれぞれに設けられている。
The
なお、左側の前輪、右側の前輪、左側の後輪及び右側の後輪のタイヤ及び車輪をそれぞれ、タイヤ310A及び車輪300A、タイヤ310B及び車輪300B、タイヤ310C及び車輪300C、並びに、タイヤ310D及び車輪300Dとも称する。以下、同様に、左側の前輪、右側の前輪、左側の後輪及び右側の後輪にそれぞれ付随した構成を、符号「A」「B」「C」及び「D」を付して表現することがある。
The tires and wheels of the left front wheel, right front wheel, left rear wheel, and right rear wheel are also referred to as
懸架装置100は、油圧緩衝装置(アブソーバ)、アッパーアーム及びロアーアームを備えている。また、油圧緩衝装置は、一例として、当該油圧緩衝装置が発生させる減衰力を調整する電磁弁であるソレノイドバルブを備えている。ただし、これは本実施形態を限定するものではなく、油圧緩衝装置は、減衰力を調整する電磁弁として、ソレノイドバルブ以外の電磁弁を用いてもよい。例えば、上記電磁弁として、電磁流体(磁性流体)を利用した電磁弁を備える構成としてもよい。 The suspension system 100 includes a hydraulic shock absorber, an upper arm, and a lower arm. As an example, the hydraulic shock absorber includes a solenoid valve that adjusts the damping force generated by the hydraulic shock absorber. However, this does not limit the present embodiment, and the hydraulic shock absorber may use a solenoid valve other than a solenoid valve as the solenoid valve that adjusts the damping force. For example, the solenoid valve may be configured to include a solenoid valve that uses an electromagnetic fluid (magnetic fluid).
エンジン500には、発電装置700が付設されており、発電装置700によって生成された電力がバッテリ800に蓄積される。
The
運転者の操作する操舵部材410は、ステアリングシャフト420の一端に対してトルク伝達可能に接続されており、ステアリングシャフト420の他端は、ラックピニオン機構470に接続されている。
The
ラックピニオン機構470は、ステアリングシャフト420の軸周りの回転を、ラック軸480の軸方向に沿った変位に変換するための機構である。ラック軸480が軸方向に変位すると、タイロッド及びナックルアームを介して車輪300A及び車輪300Bが転舵される。
The rack and
トルクセンサ430は、ステアリングシャフト420に印加される操舵トルク、換言すれば、操舵部材410に印加される操舵トルクを検出し、検出結果を示すトルクセンサ信号をECU600に提供する。より具体的には、トルクセンサ430は、ステアリングシャフト420に内設されたトーションバーの捩れを検出し、検出結果をトルクセンサ信号として出力する。なお、トルクセンサ430として、ホールIC、MR素子、磁歪式トルクセンサ等の周知のセンサを用いてもよい。
The
舵角センサ440は、操舵部材410の舵角を検出し、検出結果をECU600に提供する。
The
トルク印加部460は、ECU600から供給されるステアリング制御量に応じたアシストトルク又は反力トルクを、ステアリングシャフト420に印加する。トルク印加部460は、ステアリング制御量に応じたアシストトルク又は反力トルクをモータトルクとして発生させるモータと、当該モータが発生させたモータトルクをステアリングシャフト420に伝達するトルク伝達機構とを備えている。
The
なお、上述の説明において「トルク伝達可能に接続」とは、一方の部材の回転に伴い他方の部材の回転が生じるように接続されていることを指す。例えば、一方の部材と他方の部材とが一体的に成形されている場合、一方の部材に対して他方の部材が直接的又は間接的に固定されている場合、及び、一方の部材と他方の部材とが継手部材等を介して連動するよう接続されている場合を少なくとも含む。 In the above description, "connected so that torque can be transmitted" refers to a connection in which one member rotates as the other member rotates. For example, this includes at least the cases where one member and the other member are integrally molded, where one member is fixed directly or indirectly to the other member, and where one member and the other member are connected so as to be interlocked via a coupling member or the like.
ECU600は、車両900が備える各種の電子機器を統括制御する。例えば、ECU600は、トルク印加部460に供給するステアリング制御量を調整することにより、ステアリングシャフト420に印加するアシストトルク又は反力トルクの大きさを制御する。
The ECU 600 controls various electronic devices equipped in the
また、ECU600は、懸架装置100に含まれる油圧緩衝装置が備えるソレノイドバルブに対して、サスペンション制御量を供給することによって当該ソレノイドバルブの開閉を制御する。この制御を可能とするために、ECU600からソレノイドバルブへ駆動電力を供給する電力線が配されている。 The ECU 600 also supplies a suspension control amount to a solenoid valve provided in a hydraulic shock absorber included in the suspension system 100, thereby controlling the opening and closing of the solenoid valve. To enable this control, a power line is provided to supply drive power from the ECU 600 to the solenoid valve.
また、車両900は、車輪300毎に設けられ各車輪300の車輪速を検出する車輪速センサ320、車両900の横方向の加速度を検出する横Gセンサ330、車両900の前後方向の加速度を検出する前後Gセンサ340、車両900のヨーレートを検出するヨーレートセンサ350、車両900のロールレートを検出するロールレートセンサ360、車両900のピッチレートを検出するピッチレートセンサ370、エンジン500が発生させるトルクを検出するエンジントルクセンサ510、エンジン500の回転数を検出するエンジン回転数センサ520、及びブレーキ装置が有するブレーキ液に印加される圧力を検出するブレーキ圧センサ530を備えている。これらの各種センサによる検出結果は、ECU600に供給される。
The
なお、図示は省略するが、車両900は、ブレーキ時の車輪ロックを防ぐためのシステムであるABS(Antilock Brake System)、加速時等における車輪の空転を抑制するTCS(Traction Control System)、及び、旋回時のヨーモーメント制御又はブレーキアシスト機能等のための自動ブレーキ機能を備えた車両挙動安定化制御システムであるVSA(Vehicle Stability Assist)制御可能なブレーキ装置を備えている。
Although not shown in the figure, the
ここで、ABS、TCS、及びVSAは、推定した車体速に応じて定まる車輪速と、車輪速センサ320によって検出された車輪速とを比較し、これら2つの車輪速の値が、所定の値以上相違している場合にスリップ状態であると判定する。ABS、TCS、及びVSAは、このような処理を通じて、車両900の走行状態に応じて最適なブレーキ制御又はトラクション制御を行うことにより、車両900の挙動の安定化を図るものである。
Here, the ABS, TCS, and VSA compare the wheel speed determined according to the estimated vehicle speed with the wheel speed detected by the wheel speed sensor 320, and determine that a slip state exists if the two wheel speed values differ by a predetermined value or more. Through this processing, the ABS, TCS, and VSA perform optimal brake control or traction control according to the running state of the
また、上述した各種のセンサによる検出結果のECU600への供給、及び、ECU600から各部への制御信号の伝達は、CAN(Controller Area Network)380を介して行われる。
In addition, the detection results from the various sensors described above are supplied to the
CAN380を介してECU600へ供給される信号は、例えば、以下の信号を含んでいる(括弧書きは取得元を示す)。 Signals supplied to ECU 600 via CAN 380 include, for example, the following signals (signals in parentheses indicate the source of the signals):
・4輪の車輪速(車輪速センサ320A~D)
・ピッチレート(ピッチレートセンサ370)
・ロールレート(ロールレートセンサ360)
・ヨーレート(ヨーレートセンサ350)
・前後G(前後Gセンサ340)
・横G(横Gセンサ330)
・ブレーキ圧(ブレーキ圧センサ530)
・エンジントルク(エンジントルクセンサ510)
・エンジン回転数(エンジン回転数センサ520)
・舵角(舵角センサ440)
・操舵トルク(トルクセンサ430)
・車両900周辺の画像(カメラ550)
Wheel speeds of the four wheels (
Pitch rate (pitch rate sensor 370)
Roll rate (roll rate sensor 360)
Yaw rate (yaw rate sensor 350)
Front and rear G (front and rear G sensor 340)
Lateral G (lateral G sensor 330)
Brake pressure (brake pressure sensor 530)
Engine torque (engine torque sensor 510)
Engine speed (engine speed sensor 520)
Steering angle (steering angle sensor 440)
Steering torque (torque sensor 430)
Images of the surroundings of the vehicle 900 (camera 550)
(ECU600)
以下では、参照する図面を替えて、ECU600について具体的に説明する。図2は、ECU600の概略構成を示す図である。
(ECU 600)
The
図2に示すように、ECU600は、ステアリング制御部610を備えている。
As shown in FIG. 2, the
ステアリング制御部610は、CAN380に含まれる各種のセンサ検出結果を参照し、トルク印加部460に供給するステアリング制御量の大きさを設定する。ステアリング制御部610は、設定したステアリング制御量をトルク印加部460に供給する。
The
なお、本明細書において「~を参照して」との表現には、「~を用いて」「~を考慮して」「~に依存して」などの意味が含まれ得る。 In this specification, the expression "with reference to" can include meanings such as "using," "taking into consideration," and "depending on."
また、「制御量の大きさを設定する」との処理には、制御量の大きさをゼロに設定する、すなわち、制御量を供給しない場合も含まれる。 The process of "setting the magnitude of the control amount" also includes setting the magnitude of the control amount to zero, i.e., not supplying a control amount.
(ステアリング制御部)
続いて、図3を参照して、ステアリング制御部610についてより具体的に説明する。ここで、本実施形態のステアリング制御部610は、特許請求の範囲に記載のステアリング制御装置の一例である。図3は、ステアリング制御部610の構成例を示すブロック図である。
(Steering control unit)
Next, the
図3に示すように、ステアリング制御部610は、基本制御量算出部611、ラック軸力算出部612、及び加算部613を備えている。ステアリング制御部610は、基本制御量算出部611が算出した基本制御量と、ラック軸力算出部612が算出したラック軸力とに基づきステアリング制御量を算出する。ここで、ラック軸力算出部612は、特許請求の範囲に記載の操舵力制御装置の一例である。
As shown in FIG. 3, the
基本制御量算出部611は、トルクセンサ430から供給される操舵トルクと車輪速センサ320から供給される車輪速から算出される車速とに基づき、運転手の操舵に応じた、アシストトルク又は反力トルクの大きさを制御するための基本制御量を算出する。基本制御量算出部611によって算出された基本制御量は、加算部613に供給される。
The basic control
なお、車両900の車速の取得方法について、車輪速センサ320から供給される車輪速から車速を算出する構成について例に挙げたが、これは本実施形態を限定するものではない。例えば、車両900が車速センサを更に備え、基本制御量算出部611は、この車速センサから車速を取得する構成であってもよい。
Note that, as an example of a method for acquiring the vehicle speed of the
ラック軸力算出部612は、運転手の操舵状態量及び車両の運動状態量に基づいてラック軸力を算出する。ラック軸力算出部612によって算出されたラック軸力は、加算部613に供給される。ここで、ラック軸力は、運転手の操舵力を演出する成分である操舵力成分の一例である。ラック軸力算出部612の具体的な構成については後述する。
The rack axial
加算部613は、基本制御量算出部611から供給された基本制御量と、ラック軸力算出部612から供給されたラック軸力とを加算することによってステアリング制御量を算出する。加算部613は、算出したステアリング制御量をトルク印加部460に供給する。
The
<ラック軸力算出部>
ラック軸力算出部612は、基本ラック軸力算出部614、第1の補正成分算出部615及び最終ラック軸力算出部616を備えている。ここで、基本ラック軸力算出部614は、特許請求の範囲に記載の基本操舵力成分算出部の一例である。また、最終ラック軸力算出部616は、特許請求の範囲に記載の最終操舵力成分算出部の一例である。
<Rack axial force calculation section>
The rack axial
基本ラック軸力算出部614は、モータトルク算出部617及び加算部618を備えている。基本ラック軸力算出部614は、運転手の操舵状態量及び車両の運動状態量の少なくとも何れか一方に基づき、基本操舵力成分として基本ラック軸力を算出する。ここで、運転手の操舵状態量として、例えば操舵トルクが挙げられる。また、車両の運動状態量として、例えば上述したトルク印加部460が備えるモータを制御するためのモータ電流が挙げられる。
The basic rack axial
モータトルク算出部617は、トルク印加部460が備えるモータにおいて発生させるモータトルクを算出する。具体的には、トルク印加部460は、供給されたステアリング制御量に基づき、モータ電流を決定する。モータトルク算出部617は、トルク印加部460からモータ電流を取得する。モータトルク算出部617は、取得したモータ電流に基づき、モータトルクを算出する。モータトルク算出部617は、算出したモータトルクを加算部618に供給する。
The motor
加算部618は、トルクセンサ430から供給される操舵トルクとモータトルク算出部617から供給されるモータトルクとを加算することで、基本ラック軸力を算出する。加算部618は、算出した基本ラック軸力を最終ラック軸力算出部616に供給する。
The
なお、本実施形態において、基本ラック軸力算出部614が操舵トルク及びモータトルクを加算して基本ラック軸力を算出する構成を例に挙げたが、これは本実施形態を限定するものではない。例えば、上述した転舵装置がラック軸力を推定するラック軸力センサを更に備え、基本ラック軸力算出部614は、このラック軸力センサから取得した推定ラック軸力に基づき基本ラック軸力を算出する構成であってもよい。
In this embodiment, the basic rack axial
第1の補正成分算出部615は、横Gセンサ330から供給される車両900の横加速度に基づき、基本操舵力成分の補正を行う第1の補正成分を算出する。第1の補正成分算出部615は、横加速度が小さいほど、基本操舵力成分を大きくするように第1の補正成分を算出し、横加速度が大きいほど、基本操舵力成分を小さくするような第1の補正成分を算出する。より具体的には、第1の補正成分算出部615は、横加速度が小さいほど、絶対値の大きい第1の補正成分を算出し、横加速度が大きいほど、絶対値の小さい第1の補正成分を算出する。
The first correction
最終ラック軸力算出部616は、基本ラック軸力算出部614から供給される基本ラック軸力を第1の補正成分算出部615から供給される第1の補正成分によって補正することにより、最終操舵力成分としてラック軸力を算出する。最終ラック軸力算出部616は、算出したラック軸力を加算部613に供給する。
The final rack axial
ここで、最終ラック軸力算出部616における基本操舵力成分の補正方法としては、横加速度に応じてゲインを設定して、基本操舵力成分にゲインを乗算するゲイン補正が挙げられる。より具体的には、最終ラック軸力算出部616は、第1の補正成分算出部615から供給される第1の補正成分に応じたゲインを設定する。最終ラック軸力算出部616は、設定したゲインを基本ラック軸力算出部614から供給される基本操舵力成分に乗算することによって最終操舵力成分を算出する。この算出処理をゲイン補正とも呼ぶ。
Here, the method of correcting the basic steering force component in the final rack axial
なお、本実施形態において、最終ラック軸力算出部616における基本操舵力成分の補正方法としてゲイン補正が用いる構成について例を挙げたが、本実施形態はこれに限定するものではない。例えば、基本操舵力成分に第1の補正成分を加算する加算補正であってもよい。また、基本操舵力成分にフィルターを作用させる構成とし、第1の補正成分に基づきこのフィルターの係数を補正するフィルター補正であってもよい。
In this embodiment, an example has been given of a configuration in which gain correction is used as a method of correcting the basic steering force component in the final rack axial
また、本実施形態において、ラック軸力算出部612において算出したラック軸力を、基本制御量算出部611において算出した基本制御量に加算し補正する構成について例を挙げたが、本実施形態はこれに限定するものではない。例えば、ラック軸力算出部612が算出したラック軸力を目標操舵トルク値として、実際の操舵トルクとのフィードバック制御を行う構成であってもよい。
In addition, in this embodiment, an example has been given of a configuration in which the rack axial force calculated by the rack axial
ここで、車両運動と運転手の操舵感覚との関係性に関するメカニズムを説明すれば以下の通りである。 Here, the mechanism behind the relationship between vehicle motion and the driver's steering sensation is explained as follows.
車両は横加速度と車両の質量との積が車両に働く横荷重と、タイヤの発揮するコーナリング性能とのバランスで旋回挙動が決まる。横荷重(車の旋回外側方向に働く)とタイヤのコーナリングフォース(タイヤの旋回内側方向に働く)との関係で、横荷重がコーナリングフォースの最大値を超えると、車両が旋回円の外側に飛び出すドリフトアウトの状態となる。 The turning behavior of a vehicle is determined by the balance between the lateral load acting on the vehicle, which is the product of the lateral acceleration and the vehicle's mass, and the cornering performance of the tires. In the relationship between the lateral load (acting on the outside of the turning direction of the vehicle) and the tire cornering force (acting on the inside of the turning direction of the tire), if the lateral load exceeds the maximum value of the cornering force, the vehicle will drift out to the outside of the turning circle.
ここで、横加速度が小さいほど、横荷重の値がタイヤのコーナリングフォースと比べて小さく、かつ、横荷重の値とコーナリングフォースの値との差が大きくなる傾向にある。当該傾向では、運転手はハンドルを切った際に抜け感を感じる。より具体的には、運転手は体があまり旋回外側に引っ張られていないのに、旋回内側にハンドルが引っ張られてしまうような操舵感覚を感じる。また、横加速度が大きいほど、横荷重の値がタイヤのコーナリングフォースと比べて大きく、かつ、横荷重の値とコーナリングフォースの値との差が大きくなる傾向にある。当該傾向では、運転手はよりハンドルを切り込みたいと感じる。より具体的には、運転手は体が旋回外側に引っ張られているのに、旋回内側にハンドルが切り込めないような操舵感覚を感じる。 Here, the smaller the lateral acceleration, the smaller the lateral load value compared to the tire cornering force, and the larger the difference between the lateral load value and the cornering force value tends to be. With this tendency, the driver feels a sense of freedom when turning the steering wheel. More specifically, the driver feels as if the steering wheel is being pulled to the inside of the turn, even though the driver's body is not being pulled very much to the outside of the turn. Also, the greater the lateral acceleration, the larger the lateral load value compared to the tire cornering force, and the larger the difference between the lateral load value and the cornering force value tends to be. With this tendency, the driver feels like he wants to turn the steering wheel more. More specifically, the driver feels as if the steering wheel cannot be turned to the inside of the turn, even though the driver's body is being pulled to the outside of the turn.
本実施形態に係るラック軸力算出部612は、車両の横加速度に基づいて第1の補正成分を算出することにより、横荷重の値とコーナリングフォースの値との差を小さくする。より具体的には、本実施形態に係るラック軸力算出部612は、横加速度が小さいほど、基本操舵力成分の値を大きくするように(操舵反力を大きくするように)制御し、横加速度が大きいほど、基本操舵力成分の値を小さくするように(操舵反力を小さくするように)制御する。これにより、本実施形態に係るラック軸力算出部612は、運転手の操舵と車両の挙動との一体感を感じやすく、ドライバリビティを向上させることができる。
The rack axial
なお、本実施形態に係るラック軸力算出部612における制御を導入せずに、横加速度を意識しないで操舵力を生成した場合には、横加速度が増加しているにも関わらず操舵力が増加せず(操舵反力が増加せず)運転手は抜け感を感じてしまったり、逆に操舵力が過度に増加し(操舵反力が過度に増加し)、運転手にとって違和感に感じてしまったりする。このように、本実施形態に係るラック軸力算出部612における制御を導入せずに、横加速度を意識しないで操舵力を生成した場合には、運転手の操舵と車両の挙動との一体感が無くドライバリビティが低いと感じる。
If the control in the rack axial
本実施形態に係るラック軸力算出部612は、運転手が横加速度の変化に応じた車両挙動を感知していることに基づき、横加速度を基に操舵力を補正するため、運転手の操舵と車両の挙動との一体感を感じやすく、ドライバリビティが向上することができる。
The rack axial
〔実施形態2〕
以下、本発明の実施形態2について、詳細に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
[Embodiment 2]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described in detail. For the sake of convenience, the same reference numerals will be given to members having the same functions as those described in the above embodiment, and the description thereof will not be repeated.
図4は、ステアリング制御部610aの構成例を示すブロック図である。本実施形態に係るステアリング制御部610aは、実施形態1に係るステアリング制御部610において、第1の補正成分算出部615に代えて、第1の補正成分算出部615aを備えている。
Figure 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the
第1の補正成分算出部615aは、横Gセンサ330から供給される車両900の横加速度と前後Gセンサ340から供給される車両900の前後加速度とに基づき、基本操舵力成分の補正を行う第1の補正成分を算出する。より具体的には、第1の補正成分算出部615aは、横加速度と前後加速度とを加算することによって、第1の補正成分を算出する基となる値を生成する。第1の補正成分算出部615aは、この基となる値第1の補正成分を算出する。
The first correction
第1の補正成分算出部615aは、前後加速度が小さいほど、基本操舵力成分を大きくするような第1の補正成分を算出する。より具体的には、第1の補正成分算出部615aは、前後加速度が小さいほど、絶対値の大きい第1の補正成分を算出する。
The first correction
ここで、車両運動と運転手の操舵感覚との関係性に関するメカニズムを説明すれば以下の通りである。 Here, the mechanism behind the relationship between vehicle motion and the driver's steering sensation is explained as follows.
例えば、曲線路を旋回する場合、車両は減速して曲線路に侵入し、加速して曲線路から離脱する。車両を減速又は加速させることにより、車両に対して、制動力又は駆動力が発生した場合、タイヤに対する荷重が増加するため、コーナリングフォースが減少する。そのため、タイヤの旋回方向に対する力が小さくなる。この際に、タイヤの潰し感、グリップ力低下を感じたいにもかかわらず、これらを感じることができない場合に、運転手は操舵感覚に違和感を感じる。このように、曲線路において車両が旋回する場合、横加速度と前後加速度との両方の影響を考慮する必要がある。 For example, when turning on a curved road, the vehicle decelerates to enter the curved road and accelerates to leave the curved road. When braking or driving force is generated on the vehicle by decelerating or accelerating the vehicle, the load on the tires increases, and the cornering force decreases. As a result, the force in the turning direction of the tires becomes smaller. At this time, even though the driver would like to feel the tire compress and the grip force decrease, if they are unable to do so, the driver will feel an uncomfortable steering sensation. Thus, when a vehicle turns on a curved road, the effects of both lateral acceleration and longitudinal acceleration must be taken into consideration.
本実施形態に係るラック軸力算出部612aは、車両の横加速度に加え、車両の前後加速度に基づいて第1の補正成分を算出することにより、操舵力を増加させるように制御する。より具体的には、本実施形態に係るラック軸力算出部612aは、実施形態1に係るラック軸力算出部612の構成に加え、車両の前後加速度が小さいほど基本ラック軸力の値を大きくするように(反力を大きくするように)制御する。これにより、本実施形態に係るラック軸力算出部612aは、曲線路において車両を旋回する場合であっても、運転手の操舵と車両の挙動との一体感を感じやすく、ドライバリビティが向上することができる。
The rack axial
〔実施形態3〕
以下、本発明の実施形態3について、詳細に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
[Embodiment 3]
Hereinafter, the third embodiment of the present invention will be described in detail. For the sake of convenience, the same reference numerals will be given to members having the same functions as those described in the above embodiment, and the description thereof will not be repeated.
図5は、ステアリング制御部610bの構成例を示すブロック図である。本実施形態に係るステアリング制御部610bは、実施形態2に係るステアリング制御部610aにおいて、ラック軸力算出部612aに代えて、ラック軸力算出部612bを備えている。
Figure 5 is a block diagram showing an example of the configuration of the
ラック軸力算出部612bは、基本ラック軸力算出部614、第1の補正成分算出部615a、最終ラック軸力算出部616a、及び第2の補正成分算出部619を備えている。
The rack axial
第2の補正成分算出部619は、ヨーレートセンサ350から供給される車両900のヨーレートに基づき、基本操舵力成分の補正を行う第2の補正成分を算出する。第2の補正成分算出部619は、ヨーレートが小さいほど、基本操舵力成分を大きくするように第2の補正成分を算出し、ヨーレートが大きいほど、基本操舵力成分を小さくするような第2の補正成分を算出する。より具体的には、第2の補正成分算出部619は、ヨーレートが小さいほど、絶対値の大きい第2の補正成分を算出し、ヨーレートが大きいほど、絶対値の小さい第2の補正成分を算出する。
The second correction
最終ラック軸力算出部616aは、基本ラック軸力算出部614から供給される基本ラック軸力を第1の補正成分算出部615aから供給される第1の補正成分と第2の補正成分算出部619から供給される第2の補正成分とによって補正することにより、最終操舵力成分としてラック軸力を算出する。より具体的には、最終ラック軸力算出部616aは、基本ラック軸力に対して、第1の補正成分及び第2の補正成分を加算することによってラック軸力を算出する。最終ラック軸力算出部616は、算出したラック軸力を加算部613に供給する。
The final rack axial
なお、本実施形態において、第2の補正成分算出部619がヨーレートに基づいて第2の補正成分を算出する構成について説明したが、本実施形態はこれに限定するものではない。例えば、本実施形態の第2の補正成分算出部619は、ヨーレートセンサ350から供給される車両900のヨーレート、ロールレートセンサ360から供給される車両900のロールレート、及びピッチレートセンサ370から供給される車両900のピッチレートの少なくとも何れかを参照して第2の補正成分を算出する構成であってもよい。このような構成の場合、第2の補正成分算出部619は、ヨーレート、ロールレート又はピッチレートが小さいほど、基本操舵力成分を大きくするように第2の補正成分を算出し、ヨーレート、ロールレート又はピッチレートが大きいほど、基本操舵力成分を小さくするような第2の補正成分を算出する。より具体的には、第2の補正成分算出部619は、ヨーレート、ロールレート又はピッチレートが小さいほど、絶対値の大きい第2の補正成分を算出し、ヨーレート、ロールレート又はピッチレートが大きいほど、絶対値の小さい第2の補正成分を算出する。
In this embodiment, the second correction
本実施形態に係るラック軸力算出部612bは、第1の補正成分に加え、ヨーレートに基づいた第2の補正成分で補正することにより、基本操舵力成分に対して車両の旋回挙動をより正確に反映した補正を行うことができる。
The rack axial
また、ヨーレート及びロールレートは横加速度に対応した車両状態量に関連性があるため、基本操舵力成分をヨーレート又はロールレートに基づいた第2の補正成分で補正することによって、横加速度に対応した車両状態を加味した最終操舵力成分を算出することができる。これにより、本実施形態に係るラック軸力算出部612bは、運転手の操舵と車両の挙動との一体感をより感じやすく、ドライバリビティが向上することができる。
In addition, since the yaw rate and roll rate are related to the vehicle state quantity corresponding to the lateral acceleration, the basic steering force component can be corrected with a second correction component based on the yaw rate or roll rate to calculate a final steering force component that takes into account the vehicle state corresponding to the lateral acceleration. As a result, the rack axial
また、ピッチレートは前後加速度に対応した車両状態量に関連性があるため、基本操舵力成分をピッチレートに基づいた第2の補正成分で補正することによって、前後加速度に対応した車両状態を加味した最終操舵力成分を算出することができる。これにより、本実施形態に係るラック軸力算出部612bは、運転手の操舵と車両の挙動との一体感をより感じやすく、ドライバリビティが向上することができる。
In addition, since the pitch rate is related to the vehicle state quantity corresponding to the longitudinal acceleration, the final steering force component that takes into account the vehicle state corresponding to the longitudinal acceleration can be calculated by correcting the basic steering force component with a second correction component based on the pitch rate. As a result, the rack axial
〔実施形態4〕
以下、本発明の実施形態4について、詳細に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
[Embodiment 4]
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described in detail. For the sake of convenience, the same reference numerals will be given to members having the same functions as those described in the above embodiments, and the description thereof will not be repeated.
図6は、ステアリング装置1の要部構成を模式的に示す模式図である。本実施形態では、実施形態1~3において説明した、操舵部材410からラック軸480までが常時機械的に接続されたステアリング装置に代えて、ステア・バイ・ワイヤ方式のステアリング装置1を備えている。
Figure 6 is a schematic diagram showing the main configuration of the
本実施形態に係るステアリング装置1は、操舵部10、転舵部20、操舵部材410、及びECU600を備えており、運転者による操舵部材410を介した操舵操作に応じて車輪300を転舵するために用いられる。
The
本実施形態に係るステアリング装置1は、図6に示すように、操舵部材410と転舵部20との間の機械的なトルク伝達経路を有しない一方で、操舵部材410を介した操舵操作に応じて車輪300の転舵角を電気的に制御可能であるステア・バイ・ワイヤ方式の操舵装置である。
As shown in FIG. 6, the
なお、操舵部材410として、図6に示すように、ホイール形状を有するステアリングホイールを例に挙げるが、これは本実施形態を限定するものではなく、運転者による操舵操作を受け付けることができるものであれば他の形状や機構を有するものであってもよい。
As an example of the steering
(操舵部10)
操舵部10は、運転者による操舵部材410を介した操舵操作を受け付ける機能と、操舵操作に対する反力を発生させ、当該反力を操舵部材410に伝達する機能とを併せ持っている。図6に示すように、操舵部10は、トルク印加部461、ステアリングシャフト420、及び、トルクセンサ430を備えている。
(Steering unit 10)
The
以下の説明において、「上端」とは、操舵部材410に近い側の端部のことを指し、「下端」とは、操舵部材410から遠い側の端部のことを指す。
In the following description, "upper end" refers to the end closest to the
ステアリングシャフト420の上端は、操舵部材410に対してトルク伝達可能に接続されており、操舵部材410とステアリングシャフト420とは一体的に回転する。ステアリングシャフト420の下端とトルク印加部461とはトルク伝達可能に接続されており、ステアリングシャフト420において生じる捩れをトルクセンサ430によって検出する。
The upper end of the
トルク印加部461は、ECU600から供給されるトルク制御信号に従い、トルクを発生する。
The
(転舵部20)
転舵部20は、操舵部10が受け付けた運転者の操舵操作に応じて、車輪300を転舵させるための構成である。図6に示すように、転舵部20は、ラック軸480、タイロッド481、ナックルアーム482、及び、転舵力印加部490を備えている。
(Steering unit 20)
The
転舵力印加部490は、ECU600からの転舵力制御信号に従って転舵力を発生させ、ラック軸480を軸方向に変位させる。ラック軸480が軸方向に変位することにより、ラック軸480の両端に設けられたタイロッド481、及び、タイロッド481に連結されたナックルアーム482を介して、車輪300が転舵される。
The steering
(ECU600)
本実施形態に係るECU600は、運転者による操舵操作に応じて、転舵力印加部490が発生させる転舵力及びトルク印加部461が発生させるトルクを制御する。
(ECU 600)
より具体的には、ECU600は、トルクセンサ430から供給されるトルクセンサ信号を参照して、トルク印加部461が発生させるトルクを制御するためのトルク制御信号と、転舵力印加部490が発生させる転舵力を制御するための転舵力制御信号とを生成し、それぞれ、トルク印加部461と転舵力印加部490とに供給する。
More specifically, the
ECU600は、操舵部材410の操舵角を示す信号、及び車速センサからの車速信号などを更に参照して、トルク制御信号及び転舵力制御信号を生成する構成としてもよい。
The
ECU600は、操舵部材410を介して入力された運転者の操舵トルクとは逆向きの反力トルクがステアリングシャフト420に伝達されるようにトルク印加部461を制御する。これにより、運転者は、操舵操作に対する操作感を得ることができる。
The
本実施形態に係るECU600は、実施形態1~3において説明したステアリング制御部に代えて、ステアリング制御部610Cを備えている。
The
図7は、ステアリング制御部610cの構成例を示すブロック図である。本実施形態に係るステアリング制御部610cは、実施形態3に係るステアリング制御部610bにおいて、反力制御量算出部620を更に備えている。
Figure 7 is a block diagram showing an example of the configuration of the
本実施形態に係るステアリング制御部(反力生成部)610cは、転舵部20に供給するステアリング制御量の大きさを制御するステアリング制御部としての機能と、操舵部10に供給する反力制御量の大きさを制御する反力生成部としての機能とを併せ持っている。ここで、ステアリング制御部610cは、特許請求の範囲に記載の反力生成装置の一例である。
The steering control unit (reaction force generating unit) 610c according to this embodiment functions both as a steering control unit that controls the magnitude of the steering control amount supplied to the steered
ステアリング制御部610cは、基本制御量算出部611から供給された基本制御量と、ラック軸力算出部612から供給されたラック軸力とを、加算部613において加算することによってステアリング制御量を算出する。
The
ステアリング制御部610cは、加算部613において算出したステアリング制御量を転舵部20に供給する。また、ステアリング制御部610cは、加算部613において算出したステアリング制御量を反力制御量算出部620に供給する。
The
反力制御量算出部620は、取得したステアリング制御量に基づき、トルク印加部461において発生させる反力トルクを制御するための反力制御量を算出する。反力制御量算出部620は、算出した反力制御量を操舵部10に供給する。
The reaction force control
このように、本実施形態に係るステアリング制御部610cは、ステア・バイ・ワイヤ方式のステアリング装置の構成であっても、実施形態1~3に係るステアリング制御部と同様に、運転手の操舵と車両の挙動との一体感を感じやすく、ドライバリビティが向上することができる。より具体的には、本実施形態に係るステアリング制御部610cは、運転手が横加速度の変化に応じた車両挙動を感知していることに基づき、横加速度を基に操舵力を補正するため、運転手の操舵と車両の挙動との一体感を感じやすく、ドライバリビティが向上することができる。
Thus, the
なお、本実施形態では、操舵部材410からラック軸480までのトルク伝達経路の一部が常時機械的に分離される構成を例に挙げて説明したが、これは本実施形態を限定するものではない。本実施形態に係るステアリング装置は、操舵部材410からラック軸480までのトルク伝達経路の一部が選択的に分離される構成であってもよい。
In this embodiment, a configuration in which a portion of the torque transmission path from the steering
また、本実施形態に係るステアリング制御部610cの説明において、実施形態3に係るステアリング制御部610bを変更した構成を例に挙げて説明したが、これは本実施形態を限定するものではない。本実施形態に係るステアリング制御部610cは、実施形態1に係るステアリング制御部610又は実施形態2に係るステアリング制御部610aにおいて、反力制御量算出部620を更に備える構成であってもよい。
In addition, in the explanation of the
〔ソフトウェアによる実現例〕
ECU600の制御ブロック(ステアリング制御部610、610a、610b)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
[Software implementation example]
The control blocks (steering
後者の場合、ECU600は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するCPU、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ(またはCPU)で読み取り可能に記録されたROM(Read Only Memory)または記憶装置(これらを「記録媒体」と称する)、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などを備えている。そして、コンピュータ(またはCPU)が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
In the latter case, the
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. The technical scope of the present invention also includes embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in different embodiments.
610、610a、610b ステアリング制御部
610c ステアリング制御部(反力生成部)
611 基本制御量算出部
612、612a、612b ラック軸力算出部(操舵力制御装置)
613、618 加算部
614 基本ラック軸力算出部(基本操舵力成分算出部)
615、615a 第1の補正成分算出部
616、616a 最終ラック軸力算出部(最終操舵力成分算出部)
617 モータトルク算出部
619 第2の補正成分算出部
620 反力制御量算出部
610, 610a, 610b
611: Basic control
613, 618
615, 615a: First correction
617 Motor
Claims (11)
前記車両の横加速度に基づいて第1の補正成分を算出する第1の補正成分算出部と、
ロールレート及びピッチレートの少なくとも何れかを参照して前記基本操舵力成分の補正を行う第2の補正成分を算出する第2の補正成分算出部と、
前記基本操舵力成分を前記第1の補正成分及び前記第2の補正成分によって補正することにより、最終操舵力成分を算出する最終操舵力成分算出部と
を備えている操舵力制御装置。 a basic steering force component calculation unit that calculates a basic steering force component based on at least one of a driver's steering state quantity and a vehicle motion state quantity;
a first correction component calculation unit that calculates a first correction component based on a lateral acceleration of the vehicle;
a second correction component calculation unit that calculates a second correction component for correcting the basic steering force component by referring to at least one of a roll rate and a pitch rate;
a final steering force component calculation unit that calculates a final steering force component by correcting the basic steering force component with the first correction component and the second correction component .
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