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JP3593898B2 - Steering control device - Google Patents

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JP3593898B2
JP3593898B2 JP28138198A JP28138198A JP3593898B2 JP 3593898 B2 JP3593898 B2 JP 3593898B2 JP 28138198 A JP28138198 A JP 28138198A JP 28138198 A JP28138198 A JP 28138198A JP 3593898 B2 JP3593898 B2 JP 3593898B2
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JP
Japan
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steering
vehicle
reaction force
steering angle
control amount
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裕 川口
伸芳 杉谷
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Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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  • Power Steering Mechanism (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転舵輪を転舵駆動するアクチュエータの駆動制御を行うことで、操舵ハンドルの操作に応じて転舵輪を転舵させる操舵制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
操舵ハンドルに連結された操舵軸と、転舵輪を転舵させる転舵機構とを機械的に分離し、これらの連動制御を電気的に行う操舵制御装置が提案されている。例えば、特開平4−133860号では、図7に示す制御システムが開示されており、操舵ハンドル101の操作量をポテンショメータ102で検出し、その検出結果をもとに、転舵装置103によってロッド104を変位させて車輪105を転舵させる機構となっている。また、操舵ハンドル101はステアリングシャフト106を介してアクチュエータ107に連結されており、アクチュエータ107の駆動力により操舵反力が与えられる。この際、アクチュエータ107によって発生する操舵反力Tは、下記の(A)式に基づいて決定している。なお、下記式中、θは操舵角、M、M、Mは定数、Mcは操舵方向により符号の変化する定数である。
【0003】
T=M・(dθ/dt)+M・(dθ/dt)+M・θ±Mc …(A)
この(A)式中、変化する状態量は操舵角θのみであり、操舵反力Tは操舵角θに応じて決定している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実際の走行中、操舵ハンドルが操舵角の中立位置を通過する際には、横加速度やヨーレートなどのタイヤに作用する外力が操舵に対して遅れて現れるため、この分、操舵後も操舵反力Tは残ることになる。しかし、(A)式では、このような車両挙動による影響を考慮しておらず操舵反力Tに反映されないため、運転者に操舵違和感を与えてしまう。
【0005】
本発明はこのような課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、車両挙動を反映させた操舵反力の制御を行うことができる操舵制御装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1にかかる操舵制御装置は、操舵ハンドルの操作に応じて、転舵軸を駆動するアクチュエータの駆動制御を行うことで、転舵軸に連結された転舵輪の転舵制御を行う操舵制御装置であって、操舵ハンドルの操舵角を検知する操舵角検知手段と、車両の挙動状態を示す状態量である車両のヨーレート、横加速度、転舵軸に加わる軸力、又はアクチュエータの負荷電流のいずれかを検知する挙動状態検知手段と、操舵ハンドルに操舵反力を付与する反力付与手段と、操舵角検知手段で検知された操舵角と、挙動状態検出手段で検出された車両の挙動状態を示すいずれかの状態量とから、(I)式〜(IV)式のうち検出された状態量に対応する式に基づいて、反力付与手段に対する制御量を設定する制御量設定手段と、を備え、
Th=Kp・θ+Kd・dθ/dt+Kdd・d θ/dt −Ky・γ ・・・(I)
Th=Kp・θ+Kd・dθ/dt+Kdd・d θ/dt −Kg・Gy ・・・(II)
Th=Kp・θ+Kd・dθ/dt+Kdd・d θ/dt −Kf・F ・・・(III)
Th=Kp・θ+Kd・dθ/dt+Kdd・d θ/dt −Ki・I ・・・(IV)
[ただし、Thは制御量、θは操舵角、γはヨーレート、Gyは横加速度、Fは軸力、Iは負荷電流、Kp,Kd,Kdd,Ky,Kg,Kf,Kiそれぞれはゲイン係数である]
上記(I)式〜(IV)式における右辺第4項のゲイン係数は、車速の増加に伴って増加されることを特徴とする。
【0007】
車両の挙動状態が変化すると、車両に作用するヨーレートや横加速度が変化するとともに、ハンドル操舵トルク及び車体のロール角やロールレートも変化する。また、車両の挙動状態が変化すると転舵輪に作用する外力が変化するため、転舵軸に加わる軸力、転舵軸を駆動するアクチュエータの負荷状態なども変化する。従って、これらの検知結果は、いずれも車両の挙動状態を示す状態量となるため、挙動状態検知手段ではこのようなヨーレート、横加速度、軸力、負荷状態、操舵トルク、ロール角、ロールレートなどを検知する。また、制御量設定手段で設定される制御量には、このような車両の挙動状態に基づく制御量が含まれているため、車両の挙動変化により転舵輪に作用する外力の影響を、反力付与手段で付与される操舵反力に反映させることができる。
【0009】
反力付与手段では、制御量設定手段で設定された制御量に応じて操舵反力を発生するが、このとき発生される操舵反力と操舵角との関係は、例えば図1に示すようになる。この操舵角−操舵反力特性において、操舵角の中立位置付近(操舵角=0付近)における操舵反力のヒステリシス幅は、車速が高くなると小さくなる傾向にある。特に、高速走行中は、操舵角=0付近でのハンドル操作が大部分となり、この領域でのヒステリシス幅の減少を抑制して、好適な操舵の安定感を与えることで、高速走行中の操縦安定性、ハンドル操作性を向上させることができる。
【0010】
そこで、例えば、車速が高くなるに連れ、車両の挙動状態に基づく制御量のゲインを増加させることで、反力付与手段に対する制御量の設定に際し、高車速ほど、車両の挙動変化の影響をより強く反映させることができる。これにより、高速走行時における、このようなヒステリシス幅の減少を抑制することも可能であり、高速走行時にも好適な操舵反力を発生して、高速走行中の操縦安定性、ハンドル操作性を向上させることも可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき、添付図面を参照して説明する。
【0012】
図2に実施形態にかかる操舵制御装置の構成を示す。この操舵制御装置は、運転者が操作する操舵機構10、車輪21を転舵させる転舵機構20、これら操舵機構10と転舵機構20との連動制御を電気的に行う制御装置30を備えて構成する。
【0013】
操舵機構10は、操舵反力を発生する反力モータ11を備えており、この反力モータ11の出力軸に操舵軸12を連結し、操舵軸12に対して操舵ハンドル13を連結している。また、操舵軸12には、操舵ハンドル13の操舵角を検出する操舵角センサ14を設けている。さらに、後述する制御装置30から出力された制御量Thが与えられる駆動回路15を備えており、駆動回路15は与えられた制御量Thに応じて反力モータ11を駆動させる。
【0014】
転舵機構20は、車輪21を転舵させる駆動源となる転舵モータ22を備えており、転舵モータ22によって、ラックハウジング23h内のラック軸23をその軸線方向に沿って変位駆動させる。また、ラック軸23の両側には、それぞれタイロッド24、ナックルアーム25を介して車輪21が連結されており、ラック軸23の変位量及び変位方向に応じて車輪21の転舵がなされる機構となっている。また、ラック軸23のストローク位置を検出する位置センサ26の本体をラックハウジング23hに対して固定し、位置センサ26の検出ロッド26aをラック軸23に接続しており、ラックハウジング23hに対するラック軸23の変位量からラック軸23のストローク位置を検出する。そして、ラック軸23のストローク位置が車輪21の転舵角に対応するため、位置センサ26によってラック軸23のストローク位置を検出することで、車輪21の転舵角を検知している。また、ラック軸23には軸力センサ29を設けており、ラック軸23に加わる軸力を検出している。さらに、後述する制御装置30から出力された制御量Twが与えられる駆動回路27を備えており、駆動回路27は与えられた制御量Twに応じて転舵モータ22を駆動させる。そして、駆動回路27から転舵モータ22に供給される、転舵モータ22の負荷電流を電流センサ28によって検出している。
【0015】
制御装置30には、操舵角センサ14、位置センサ26、電流センサ28、軸力センサ29の検出結果の他、車速を検出する車速センサ41、車両の横方向の運動状態としてのヨーレートを検出するヨーレートセンサ42、車両に作用する横方向の加速度を検出する横加速度センサ43の検出結果が与えられ、これらの検出結果をもとに、反力モータ11及び転舵モータ22の駆動制御を実施している。
【0016】
ここで制御装置30で実施する転舵モータ22の制御処理について、図3のフローチャートに沿って説明する。
【0017】
このフローチャートは、イグニションスイッチのオン操作によって起動する。まず、ステップ(以下、ステップを「S」と記す)102に進んで、操舵角センサ14で検出された操舵角θ、車速センサ41で検出された車速V及び位置センサ26で検出されたラック軸23の実ストローク位置Xrをそれぞれ読み込む。
【0018】
続く104では、S102で読み込んだ操舵角θと車速Vをもとに、車輪21の転舵制御の目標となる、ラック軸23の目標ストローク位置Xtを設定する。この際、制御装置30には、図4に示すように、操舵ハンドル13の操舵角θを車輪21の転舵角θwとして伝達する伝達比G(G=操舵角θ/転舵角θw)の値を、操舵角θと車速Vとに応じて規定した3次元マップを備えており、S102で読み込まれた操舵角θと車速Vから、図4のマップをもとに検索し、操舵角θ及び車速Vに応じた伝達比Gを設定する。そして、設定された伝達比Gと操舵角θとをもとに、(1/G)*θを演算し、その演算結果をラック軸23の目標ストローク位置Xtとして設定する。
【0019】
なお、前述したようにラック軸23のストローク位置は車輪21の転舵角に対応するため、「目標ストローク位置」は車輪21の「目標転舵角」と同義である。
【0020】
続くS106では、S102で読み込んだラック軸23の実ストローク位置Xrと、S104で設定したラック軸23の目標ストローク位置Xtとをもとに、転舵モータ22に対する制御量Twを、下記の(1)式に基づいて設定する。なお、(1)式中、Cp、Cd、Ciは、該当する制御量のゲインを示すゲイン係数である。
【0021】

Figure 0003593898
S106において、転舵モータ22に対する制御量Twが設定された後、S108に進み、S106で設定された制御量Twを駆動回路27に対して出力し、駆動回路27は制御量Twをもとに転舵モータ22を駆動する。
【0022】
このような処理を繰り返し実行することで、操舵ハンドル13の操舵角θ、車速Vに応じた車輪21の転舵制御が継続して実行される。
【0023】
次に制御装置30で実施する反力モータ11の制御処理について、図5のフローチャートに沿って説明する。
【0024】
このフローチャートは、イグニションスイッチのオン操作によって起動する。まず、S202に進んで、操舵角センサ14で検出された操舵角θ、ヨーレートセンサ42で検出されたヨーレートγをそれぞれ読み込む。
【0025】
続くS204では、S202で読み込まれた操舵角θ及びヨーレートγをもとに、反力モータ11に対する制御量Thを設定する。この際、下記(2)式をもとに、反力モータ11に対する制御量Thを設定する。なお、(2)式中、Kp、Kd、Kdd、Kyは、該当する制御量のゲインを示すゲイン係数である。
【0026】
Figure 0003593898
(2)式における右辺第1項、第2項及び第3項にかかる演算により、操舵角θに基づく操舵反力の制御量が設定される。第1項は操舵角θに応じた操舵反力を付与する項として作用し、第2項は操舵ハンドル13の振動を抑制する粘性項として作用し、第3項は反力モータ11の慣性モーメントの影響を抑制し、操舵ハンドル13の切り始めの操舵感を調節する慣性項として作用する。また、右辺第4項は、ヨーレートセンサ42で検出されたヨーレートγに基づく項となっており、操舵角θに基づく第1項〜第3項で設定される制御量に対し、車両の挙動状態としてのヨーレートγに基づく第4項で規定される制御量を加算することにより、反力モータ11に対する制御量Thを設定している。
【0027】
このようにしてS204で反力モータ11に対する制御量Thを設定した後、S206に進み、設定した制御量Thを駆動回路15に対して出力し、駆動回路15は制御量Thをもとに反力モータ11を駆動する。
【0028】
このような処理を繰り返し実行することで、操舵角θの変化に関連した操舵反力を付与することができると共に、ヨーレートγが車両に作用した場合には、この際に車輪21に加わる外力に応じた操舵反力を作用させることができるため、車両の挙動状態を反映させた操舵反力の制御を実施することができる。
【0029】
また、このように操舵反力に影響する、車両の挙動状態を示す検出値としては、ヨーレートγの他に横加速度センサ43で検出される横加速度Gyがある。また、このような車両の挙動状態が変化すると、車輪21を介してラック軸23に作用する軸力Fが変化し、軸力Fの変化により転舵モータ22の負荷電流Iが変化する。さらに、車両の挙動状態が変化すると、ハンドル操舵トルク及び車体のロール角やロールレートも変化する。従って、(2)式におけるヨーレートγに代えて、これらの検出結果を採用して操舵反力の制御量Thを設定することもできる。そこで、代表として、横加速度Gy、軸力F、負荷電流Iの各検出結果を用いた演算式を(3)式、(4)式、(5)式として示す。なお、(3)、(4)、(5)式中、Kg、Kf、Kiはゲイン係数であり、S202では、ヨーレートγに代えて、それぞれが該当する検出結果を読み込む。
【0030】
Figure 0003593898
さらに、他の実施形態としては、(2)式〜(5)式における右辺第4項のゲイン係数を、車速Vに応じて設定しても良い。一例として、図6に、ヨーレートγのゲイン係数Kyと車速Vとの関係を示す。図6では、車速Vが高いほど、ヨーレートγのゲイン係数Kyが大きな値となるように規定しており、他のゲイン係数Kt、Kg、Kf、Kiでも同様に、車速Vが高いほど、ゲイン係数の値を増加させて設定する。このようにゲイン係数を設定することで、車速Vが高いほど、車両の挙動変化の影響をより強く反映させることができる。
【0031】
以上説明した実施形態では、(2)式〜(5)式における右辺第4項の符号を「+」として例示したが、「−」とすることも可能である。これは、操舵角θと各検出結果との位相差を考慮したものである。
【0032】
例えば、右辺第4項が操舵角θに対して位相遅れを持った検出結果(操舵トルク以外の検出結果)に基づく演算項の場合には、符号を「+」とすることで、操舵角−操舵反力特性(図1参照)における操舵反力のヒステリシス幅が小さくなって、車両挙動が変化した際の操舵応答性が向上するように作用する。また、符号を「−」とすることで、このヒステリシス幅が大きくなって車両挙動が変化した際の操舵安定性が向上するように作用する。従って、符号を「−」とした場合、(2)式〜(5)式における右辺第4項のゲイン係数を、車速Vの増加に伴って増加させることで、先の図1で示したように、車速Vが高くなるに連れて、操舵反力のヒステリシス幅が小さくなる傾向を抑制することができ、高速走行中の舵角中立位置付近において、好適な操舵反力を付与することができ、おもに操舵角中立位置付近でのハンドル操作となる高速走行時の操作性を向上させることができる。
【0033】
これに対し、右辺第4項が操舵角θに対して位相が進んだ検出結果(操舵トルク)に基づく演算項の場合には、符号を「+」とすることで、このヒステリシス幅が大きくなって車両挙動が変化した際の操舵安定性が向上するように作用し、符号を「−」とすることで、このヒステリシス幅が小さくなって、車両挙動が変化した際の操舵応答性が向上するように作用する。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、各請求項にかかる操舵制御装置によれば、制御量設定手段では、操舵角検知手段で検知された操舵角に基づく制御量と挙動状態検知手段で検知された車両の挙動状態に基づく制御量とをもとに、反力付与手段に対する制御量を設定するので、車両の挙動変化により転舵輪に作用する外力の影響を操舵反力に反映させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】操舵角−操舵反力特性を示す図である。
【図2】操舵制御装置の全体的な構成を示すブロック図である。
【図3】転舵モータの駆動制御を示すフローチャートである。
【図4】操舵角θ及び車速Vに応じた伝達比Gを設定するマップである。
【図5】反力モータの駆動制御を示すフローチャートである。
【図6】車速Vとゲイン係数Kyとの関係を規定したマップである。
【図7】従来の操舵制御装置を示す構成図である。
【符号の説明】
10…操舵機構、11…反力モータ、14…操舵角センサ、20…転舵機構、
21…車輪(転舵輪)、22…転舵モータ(アクチュエータ)、
26…位置センサ、28…電流センサ、29…軸力センサ、30…制御装置、
41…車速センサ、42…ヨーレートセンサ、43…横加速度センサ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a steering control device that turns a steered wheel according to an operation of a steering wheel by performing drive control of an actuator that steers the steered wheel.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art There has been proposed a steering control device that mechanically separates a steering shaft connected to a steering wheel from a steering mechanism that steers a steered wheel, and electrically controls the interlocking control. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-133860 discloses a control system shown in FIG. 7, in which an operation amount of a steering wheel 101 is detected by a potentiometer 102, and a rod 104 is turned by a steering device 103 based on the detection result. Is displaced and the wheel 105 is steered. Further, the steering handle 101 is connected to an actuator 107 via a steering shaft 106, and a steering reaction force is given by a driving force of the actuator 107. At this time, the steering reaction force T generated by the actuator 107 is determined based on the following equation (A). In the following equation, θ is a steering angle, M 2 , M 1 , and M 0 are constants, and Mc is a constant whose sign changes depending on the steering direction.
[0003]
T = M 2 · (d 2 θ / dt 2) + M 1 · (dθ / dt) + M 0 · θ ± Mc ... (A)
In the equation (A), the only state quantity that changes is the steering angle θ, and the steering reaction force T is determined according to the steering angle θ.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the steering wheel passes through the neutral position of the steering angle during actual running, external forces acting on the tires such as lateral acceleration and yaw rate appear later than the steering, so that the steering can be performed even after this. The reaction force T remains. However, in the equation (A), since the influence of such a vehicle behavior is not taken into account and is not reflected in the steering reaction force T, the driver may feel uncomfortable in steering.
[0005]
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a steering control device capable of controlling a steering reaction force reflecting a vehicle behavior.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The steering control device according to claim 1 performs steering control of an actuator that drives a steered shaft in accordance with an operation of a steering handle, thereby performing steered control of steered wheels connected to the steered shaft. A steering angle detecting means for detecting a steering angle of a steering wheel, and a yaw rate of the vehicle, a lateral acceleration, an axial force applied to a steered shaft, or a load current of an actuator, which are state quantities indicating a behavior state of the vehicle. A behavior state detecting means for detecting any one of them; a reaction force applying means for applying a steering reaction force to the steering wheel; a steering angle detected by the steering angle detection means; and a behavior state of the vehicle detected by the behavior state detection means. A control amount setting means for setting a control amount for the reaction force applying means based on one of the state quantities shown in Equations (I) to (IV) , based on an equation corresponding to the detected state quantity , With
Th = Kp · θ + Kd · dθ / dt + Kdd · d 2 θ / dt 2 -Ky · γ ··· (I)
Th = Kp · θ + Kd · dθ / dt + Kdd · d 2 θ / dt 2 -Kg · Gy ··· (II)
Th = Kp · θ + Kd · dθ / dt + Kdd · d 2 θ / dt 2 -Kf · F ··· (III)
Th = Kp · θ + Kd · dθ / dt + Kdd · d 2 θ / dt 2 -Ki · I ··· (IV)
[Where Th is the control amount, θ is the steering angle, γ is the yaw rate, Gy is the lateral acceleration, F is the axial force, I is the load current, and Kp, Kd, Kdd, Ky, Kg, Kf, and Ki are the gain coefficients. is there]
The gain coefficient of the fourth term on the right side in the above equations (I) to (IV) is characterized by being increased as the vehicle speed increases.
[0007]
When the behavior state of the vehicle changes, the yaw rate and the lateral acceleration acting on the vehicle change, and the steering wheel torque, the roll angle and the roll rate of the vehicle body also change. Further, when the behavior state of the vehicle changes, the external force acting on the steered wheels changes, so that the axial force applied to the steered shaft, the load state of the actuator that drives the steered shaft, and the like also change. Therefore, these detection results are all state quantities indicating the behavior state of the vehicle, and the behavior state detection means uses such yaw rate, lateral acceleration, axial force, load state, steering torque, roll angle, roll rate, and the like. Is detected. Further, since the control amount set by the control amount setting means includes the control amount based on the behavior state of the vehicle, the influence of the external force acting on the steered wheels due to the change in the behavior of the vehicle is reduced by the reaction force. This can be reflected in the steering reaction force applied by the applying means.
[0009]
In the reaction force applying means, a steering reaction force is generated according to the control amount set by the control amount setting means. The relationship between the steering reaction force generated at this time and the steering angle is, for example, as shown in FIG. Become. In this steering angle-steering reaction force characteristic, the hysteresis width of the steering reaction force near the neutral position of the steering angle (near steering angle = 0) tends to decrease as the vehicle speed increases. In particular, during high-speed driving, the steering operation near the steering angle = 0 is mostly performed, and by suppressing a decrease in the hysteresis width in this region, a stable steering stability is provided, so that steering during high-speed driving is performed. Stability and handleability can be improved.
[0010]
Therefore, for example, as the vehicle speed increases, the gain of the control amount based on the behavioral state of the vehicle is increased, so that when setting the control amount for the reaction force applying means, the influence of the behavior change of the vehicle increases as the vehicle speed increases. Can be strongly reflected. This makes it possible to suppress such a decrease in the hysteresis width during high-speed running, and to generate a favorable steering reaction force even during high-speed running, thereby improving steering stability and steering wheel operability during high-speed running. It can also be improved.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0012]
FIG. 2 shows a configuration of the steering control device according to the embodiment. The steering control device includes a steering mechanism 10 operated by a driver, a steering mechanism 20 for steering wheels 21, and a control device 30 for electrically controlling the interlocking of the steering mechanism 10 and the steering mechanism 20. Constitute.
[0013]
The steering mechanism 10 includes a reaction motor 11 that generates a steering reaction force. A steering shaft 12 is connected to an output shaft of the reaction motor 11, and a steering handle 13 is connected to the steering shaft 12. . The steering shaft 12 is provided with a steering angle sensor 14 for detecting a steering angle of the steering wheel 13. Further, a drive circuit 15 to which a control amount Th output from the control device 30 described later is provided is provided, and the drive circuit 15 drives the reaction motor 11 according to the provided control amount Th.
[0014]
The turning mechanism 20 includes a turning motor 22 serving as a driving source for turning the wheels 21. The turning motor 22 causes the rack shaft 23 in the rack housing 23h to be displaced and driven along the axial direction. Further, wheels 21 are connected to both sides of the rack shaft 23 via tie rods 24 and knuckle arms 25, respectively, and a mechanism for turning the wheels 21 according to the displacement amount and the displacement direction of the rack shaft 23 is provided. Has become. The main body of the position sensor 26 for detecting the stroke position of the rack shaft 23 is fixed to the rack housing 23h, and the detection rod 26a of the position sensor 26 is connected to the rack shaft 23. The stroke position of the rack shaft 23 is detected from the displacement amount of. Since the stroke position of the rack shaft 23 corresponds to the turning angle of the wheel 21, the turning angle of the wheel 21 is detected by detecting the stroke position of the rack shaft 23 by the position sensor 26. An axial force sensor 29 is provided on the rack shaft 23 to detect an axial force applied to the rack shaft 23. Further, a drive circuit 27 to which a control amount Tw output from a control device 30 described later is provided is provided, and the drive circuit 27 drives the steering motor 22 according to the provided control amount Tw. The load current of the steering motor 22 supplied from the drive circuit 27 to the steering motor 22 is detected by the current sensor 28.
[0015]
The control device 30 detects a steering speed sensor 41, a position sensor 26, a current sensor 28, an axial force sensor 29, a vehicle speed sensor 41 for detecting a vehicle speed, and a yaw rate as a lateral motion state of the vehicle. The detection results of the yaw rate sensor 42 and the lateral acceleration sensor 43 for detecting the lateral acceleration acting on the vehicle are given. Based on these detection results, the drive control of the reaction force motor 11 and the steering motor 22 is performed. ing.
[0016]
Here, control processing of the steering motor 22 performed by the control device 30 will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0017]
This flowchart is started by turning on the ignition switch. First, the process proceeds to step (hereinafter, step is referred to as “S”) 102, where the steering angle θ detected by the steering angle sensor 14, the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 41, and the rack shaft detected by the position sensor 26. 23 actual stroke positions Xr are read.
[0018]
In the following step 104, the target stroke position Xt of the rack shaft 23, which is the target of the turning control of the wheels 21, is set based on the steering angle θ and the vehicle speed V read in S102. At this time, as shown in FIG. 4, the controller 30 transmits the transmission ratio G (G = steering angle θ / steering angle θw) for transmitting the steering angle θ of the steering wheel 13 as the steering angle θw of the wheels 21. A three-dimensional map is provided in which values are defined according to the steering angle θ and the vehicle speed V. The steering angle θ and the vehicle speed V read in S102 are searched based on the map of FIG. And the transmission ratio G according to the vehicle speed V is set. Then, (1 / G) * θ is calculated based on the set transmission ratio G and the steering angle θ, and the calculation result is set as the target stroke position Xt of the rack shaft 23.
[0019]
As described above, since the stroke position of the rack shaft 23 corresponds to the turning angle of the wheel 21, the "target stroke position" is synonymous with the "target turning angle" of the wheel 21.
[0020]
In S106, based on the actual stroke position Xr of the rack shaft 23 read in S102 and the target stroke position Xt of the rack shaft 23 set in S104, the control amount Tw for the steering motor 22 is set as the following (1). ) Set based on the formula. In the expression (1), Cp, Cd, and Ci are gain coefficients indicating the gain of the corresponding control amount.
[0021]
Figure 0003593898
In S106, after the control amount Tw for the steering motor 22 is set, the process proceeds to S108, where the control amount Tw set in S106 is output to the drive circuit 27, and the drive circuit 27 outputs the control amount Tw based on the control amount Tw. The steering motor 22 is driven.
[0022]
By repeatedly performing such processing, the turning control of the wheels 21 according to the steering angle θ of the steering wheel 13 and the vehicle speed V is continuously performed.
[0023]
Next, control processing of the reaction force motor 11 performed by the control device 30 will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0024]
This flowchart is started by turning on the ignition switch. First, the process proceeds to S202, in which the steering angle θ detected by the steering angle sensor 14 and the yaw rate γ detected by the yaw rate sensor 42 are read.
[0025]
In S204, the control amount Th for the reaction force motor 11 is set based on the steering angle θ and the yaw rate γ read in S202. At this time, the control amount Th for the reaction force motor 11 is set based on the following equation (2). In the expression (2), Kp, Kd, Kdd, and Ky are gain coefficients indicating the gain of the corresponding control amount.
[0026]
Figure 0003593898
The control amount of the steering reaction force based on the steering angle θ is set by the calculation according to the first, second, and third terms on the right side of the equation (2). The first term acts as a term that applies a steering reaction force according to the steering angle θ, the second term acts as a viscous term that suppresses vibration of the steering wheel 13, and the third term acts as a moment of inertia of the reaction motor 11. And acts as an inertia term that adjusts the steering feeling at the start of turning of the steering wheel 13. The fourth term on the right side is a term based on the yaw rate γ detected by the yaw rate sensor 42, and the behavior of the vehicle with respect to the control amount set in the first to third terms based on the steering angle θ. The control amount Th for the reaction force motor 11 is set by adding the control amount defined in the fourth term based on the yaw rate γ as follows.
[0027]
After setting the control amount Th for the reaction force motor 11 in S204 in this manner, the process proceeds to S206, where the set control amount Th is output to the drive circuit 15, and the drive circuit 15 responds based on the control amount Th. The force motor 11 is driven.
[0028]
By repeatedly performing such processing, a steering reaction force related to the change in the steering angle θ can be provided, and when the yaw rate γ acts on the vehicle, the external force applied to the wheels 21 at this time is reduced. Since a corresponding steering reaction force can be applied, it is possible to control the steering reaction force reflecting the behavior state of the vehicle.
[0029]
The detection value indicating the behavior state of the vehicle that affects the steering reaction force in this way includes the lateral acceleration Gy detected by the lateral acceleration sensor 43 in addition to the yaw rate γ. When the behavior state of the vehicle changes, the axial force F acting on the rack shaft 23 via the wheels 21 changes, and the load current I of the steering motor 22 changes due to the change in the axial force F. Further, when the behavior state of the vehicle changes, the steering wheel steering torque and the roll angle and roll rate of the vehicle body also change. Therefore, instead of the yaw rate γ in the equation (2), the control result Th of the steering reaction force can be set by using these detection results. Therefore, as a representative, arithmetic expressions using the detection results of the lateral acceleration Gy, the axial force F, and the load current I are shown as Expressions (3), (4), and (5). In the equations (3), (4) and (5), Kg, Kf and Ki are gain coefficients, and in S202, corresponding detection results are read instead of the yaw rate γ.
[0030]
Figure 0003593898
Further, as another embodiment, the gain coefficient of the fourth term on the right side in the equations (2) to (5) may be set according to the vehicle speed V. As an example, FIG. 6 shows a relationship between the gain coefficient Ky of the yaw rate γ and the vehicle speed V. In FIG. 6, the gain coefficient Ky of the yaw rate γ is defined to have a larger value as the vehicle speed V increases. Similarly, the gain increases as the vehicle speed V increases with the other gain coefficients Kt, Kg, Kf, and Ki. Set by increasing the value of the coefficient. By setting the gain coefficient in this manner, the influence of the change in the behavior of the vehicle can be more strongly reflected as the vehicle speed V increases.
[0031]
In the embodiment described above, the sign of the fourth term on the right side in the expressions (2) to (5) is exemplified as “+”, but may be “−”. This takes into account the phase difference between the steering angle θ and each detection result.
[0032]
For example, when the fourth term on the right side is a calculation term based on a detection result having a phase delay with respect to the steering angle θ (a detection result other than the steering torque), the sign is set to “+”, and the steering angle − The hysteresis width of the steering reaction force in the steering reaction force characteristic (see FIG. 1) is reduced, and the steering response is improved when the vehicle behavior changes. By setting the sign to "-", the hysteresis width is increased to improve the steering stability when the vehicle behavior changes. Therefore, when the sign is “−”, the gain coefficient of the fourth term on the right side in the equations (2) to (5) is increased with the increase of the vehicle speed V, as shown in FIG. In addition, the tendency that the hysteresis width of the steering reaction force decreases as the vehicle speed V increases can be suppressed, and a suitable steering reaction force can be applied near the steering angle neutral position during high-speed running. In addition, it is possible to improve the operability at the time of high-speed running in which the steering wheel is operated mainly near the steering angle neutral position.
[0033]
On the other hand, when the fourth term on the right side is a calculation term based on the detection result (steering torque) whose phase is advanced with respect to the steering angle θ, the sign is set to “+” to increase the hysteresis width. Acts to improve the steering stability when the vehicle behavior changes, and by setting the sign to "-", this hysteresis width is reduced, and the steering response when the vehicle behavior changes is improved. Act like so.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the steering control device of the claims, the control amount setting means controls the control amount based on the steering angle detected by the steering angle detecting means and the vehicle behavior detected by the behavior state detecting means. Since the control amount for the reaction force applying means is set based on the control amount based on the state, it becomes possible to reflect the influence of the external force acting on the steered wheels due to the change in the behavior of the vehicle in the steering reaction force.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a steering angle-steering reaction force characteristic.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an overall configuration of a steering control device.
FIG. 3 is a flowchart illustrating drive control of a steering motor.
FIG. 4 is a map for setting a transmission ratio G according to a steering angle θ and a vehicle speed V;
FIG. 5 is a flowchart illustrating drive control of a reaction force motor.
FIG. 6 is a map that defines a relationship between a vehicle speed V and a gain coefficient Ky.
FIG. 7 is a configuration diagram showing a conventional steering control device.
[Explanation of symbols]
10 steering mechanism, 11 reaction motor, 14 steering angle sensor, 20 steering mechanism,
21: wheels (steered wheels), 22: steering motors (actuators),
26: position sensor, 28: current sensor, 29: axial force sensor, 30: control device,
41: vehicle speed sensor; 42: yaw rate sensor; 43: lateral acceleration sensor.

Claims (1)

操舵ハンドルの操作に応じて、転舵軸を駆動するアクチュエータの駆動制御を行うことで、前記転舵軸に連結された転舵輪の転舵制御を行う操舵制御装置であって、
前記操舵ハンドルの操舵角を検知する操舵角検知手段と、
車両の挙動状態を示す状態量である前記車両のヨーレート、横加速度、前記転舵軸に加わる軸力、又は前記アクチュエータの負荷電流のいずれかを検知する挙動状態検知手段と、
前記操舵ハンドルに操舵反力を付与する反力付与手段と、
前記操舵角検知手段で検知された操舵角と、前記挙動状態検出手段で検出された車両の挙動状態を示すいずれかの状態量とから、(I)式〜(IV)式のうち検出された前記状態量に対応する式に基づいて、前記反力付与手段に対する制御量を設定する制御量設定手段と、を備え、
Th=Kp・θ+Kd・dθ/dt+Kdd・d θ/dt −Ky・γ ・・・(I)
Th=Kp・θ+Kd・dθ/dt+Kdd・d θ/dt −Kg・Gy ・・・(II)
Th=Kp・θ+Kd・dθ/dt+Kdd・d θ/dt −Kf・F ・・・(III)
Th=Kp・θ+Kd・dθ/dt+Kdd・d θ/dt −Ki・I ・・・(IV)
[ただし、Thは制御量、θは操舵角、γはヨーレート、Gyは横加速度、Fは軸力、Iは負荷電流、Kp,Kd,Kdd,Ky,Kg,Kf,Kiそれぞれはゲイン係数である]
上記(I)式〜(IV)式における右辺第4項のゲイン係数は、車速の増加に伴って増加されることを特徴とする操舵制御装置。
A steering control device that performs steering control of an actuator that drives a steered shaft in accordance with an operation of a steering wheel, thereby performing steered control of steered wheels connected to the steered shaft,
Steering angle detection means for detecting a steering angle of the steering wheel;
Behavior state detection means for detecting any one of a yaw rate of the vehicle, a lateral acceleration, an axial force applied to the steered shaft, or a load current of the actuator, which is a state quantity indicating a behavior state of the vehicle ,
Reaction force applying means for applying a steering reaction force to the steering wheel;
The steering angle and the steering angle detected by the detecting means, from either state quantity indicating a behavior state of the vehicle detected by the behavior state detecting means, is detected among the formula (I) ~ (IV) formula A control amount setting unit that sets a control amount for the reaction force applying unit based on an equation corresponding to the state amount ,
Th = Kp · θ + Kd · dθ / dt + Kdd · d 2 θ / dt 2 -Ky · γ ··· (I)
Th = Kp · θ + Kd · dθ / dt + Kdd · d 2 θ / dt 2 -Kg · Gy ··· (II)
Th = Kp · θ + Kd · dθ / dt + Kdd · d 2 θ / dt 2 -Kf · F ··· (III)
Th = Kp · θ + Kd · dθ / dt + Kdd · d 2 θ / dt 2 -Ki · I ··· (IV)
[Where Th is the control amount, θ is the steering angle, γ is the yaw rate, Gy is the lateral acceleration, F is the axial force, I is the load current, and Kp, Kd, Kdd, Ky, Kg, Kf, and Ki are the gain coefficients. is there]
The steering control device according to claim 1, wherein the gain coefficient of the fourth term on the right side in the above equations (I) to (IV) increases with an increase in vehicle speed.
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