JP5925640B2 - ステアバイワイヤの操舵反力制御装置 - Google Patents
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Description
またステアリングホイールを含む操舵部と、タイヤの向きを変える転舵機構部との機械的な連結があるEPS等の操舵装置において、ステアリングホイールの回動操作による操舵トルクに付与するアシストトルクを算出する際、車両運動モデルを用いて操舵感を変化させているものもある(特許文献3)。
特許文献2では、車両の挙動状態を示す取得値をそのまま用いているため、高周波成分の影響により、状況によっては操舵感が悪化するものと思われる。
前記ステアリング制御手段16は、
車両運動モデル20から転舵反力または車両挙動を表すパラメータの推定値を演算する転舵反力等推定手段17と、
この転舵反力等推定手段17で演算された前記推定値と、前記転舵機構7に作用する転舵反力を検出する転舵反力センサ8から検出した検出値とを比較し、定められた条件に従って、前記推定値および前記検出値のいずれか一方を選択する比較手段18と、
この比較手段18で選択された前記推定値または前記検出値を操舵反力の生成に用いる操舵反力生成手段19と、を有し、
前記比較手段18は、前記定められた条件として、車両速度が定められた値以上のときに前記推定値と前記検出値の差分が閾値以下であれば、前記車両運動モデル20からの前記推定値を選択し、これら車両速度および差分の条件を充足しないときは、前記検出値を選択することを特徴とする。
前記タイロッド間シャフト6またはタイロッド5に、前記転舵反力センサ8が設けられているものであっても良い。この構成によると、このステアバイワイヤ式操舵装置を、タイロッド間シャフトと機械的に連結されているEPSのフィーリングに近づけることが可能となる。
図1は、この実施形態に係る操舵反力制御装置を備えたステアバイワイヤ式操舵装置の概略構成とその制御系の概念構成を示す説明図である。同図1に示すように、ステアバイワイヤ式操舵装置は、ステアリングホイール1と、操舵機構2と、左右の操舵輪3,3にナックルアーム4およびタイロッド5を介して連結された転舵用のタイロッド間シャフト6と、転舵機構7と、転舵反力センサ8と、車速センサ9や加速度センサ10等の他のセンサ類11と、操舵反力制御装置としてのECU(電気制御ユニット)12とを備える。このECU12は後述のステアリング制御手段を含み、マイクロコンピュータおよびその制御プログラムを含む電子回路等により構成される。
転舵機構7は、タイロッド間シャフト6を駆動する転舵モータ15を含む。この転舵モータ15は、その回転をタイロッド間シャフト6に軸方向移動として伝える。転舵反力センサ8は、転舵機構7に作用する転舵反力を検出するセンサであって、例えば、ロードセルや荷重センサ等が適用されて例えばタイロッド5に設けられる。この場合、転舵モータ15を回転させると、タイロッド5が軸方向に移動することで、転舵反力センサ8は、タイロッド5に付与される軸方向の力を前記荷重支持部の変位として検出し電気信号に変換する。なおこの例では、タイロッド5,5にそれぞれ転舵反力センサ8,8を設けているが、一方のタイロッド5のみに転舵反力センサ8を設けても良い。またタイロッド間シャフト6に転舵反力センサ8を設けることも可能である。
・Y軸方向、Z軸周り(ヨー)、およびX軸周り(ロール)の運動を記述する3自由度モデルとする。
・左右輪に作用する横力の違いを考慮するため、4輪モデルとする。
・タイヤ横力はY軸の向きと一致する。
・車両はX軸方向(直進)に一定速Vで運動する。
ステップS2において車速が定められた値Vs未満のとき(ステップS2:NO)、またはステップS5において転舵反力の推定値Fyaと実転舵反力Fybとの差分が閾値Fysより大きいとき(ステップS5:NO)、ステップS7に移行する。
操舵反力生成手段19は、操舵角に比例したばね成分(ばね項)、操舵角速度に比例した粘性成分(粘性項)、操舵角加速度に比例した慣性成分(慣性項)、および摩擦成分(摩擦項)を前記操舵反力の生成に用いるものとしたため、ステアリングホイール操作時の違和感、振動等を防ぐことができ、また従来のEPS等の操舵装置と同様の手応えを得ることが可能となる。
以下の説明において、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
図5の例に示すように、転舵反力Fyと摩擦成分Tfとの関係について、転舵反力が大きい程、摩擦成分つまり摩擦項を小さくし、転舵反力がある閾値以上で摩擦成分を一定値となるように定めても良い。この場合、転舵反力が小さい場合に、転舵反力に応じて必要な摩擦成分を付与することができる。
図6の例に示すように、車両速度Vに応じて転舵反力係数Kyを可変させ、車両速度が一定速度以上で転舵反力係数が一定値となるように定めても良い。この場合、例えば、高速域ではより安定した操舵反力を得ることができ、中低速域では小さい力でも操作し易い操舵反力を得ることができる。
図7の場合、車両挙動を表すパラメータとして、ヨーレイト、ロールレイト、ヨー角、ロール角、および横加速度のいずれかを推定して前記推定値として用いたため、今までのステアバイワイヤ式の操舵装置では出せなかった車両挙動を、転舵反力に反映させて出力することが可能となり、操作者の好みや車両の種類等に応じた操舵装置を実現することができる。
6…タイロッド間シャフト
7…転舵機構
10…加速度センサ
13…操舵反力モータ
14…操舵角センサ
15…転舵モータ
16…ステアリング制御手段
17…転舵反力等推定手段
18…比較手段
19…操舵反力生成手段
20…車両運動モデル
Claims (5)
- 転舵用のタイロッド間シャフトと機械的に連結されていないステアリングホイールに対し、操舵角を検出する操舵角センサと、操舵反力を与える操舵反力モータと、前記操舵角センサの検出した操舵角を基に、車両に装備された他のセンサ類からの運転状態検出信号と合わせて転舵角の指令信号を生成し、タイロッド間シャフトを駆動する転舵機構の転舵モータを制御するステアリング制御手段とを有するステアバイワイヤ式操舵装置における、操舵反力制御装置であって、
前記ステアリング制御手段は、
車両運動モデルから、転舵反力または車両挙動を表すパラメータの推定値を演算する転舵反力等推定手段と、
この転舵反力等推定手段で演算された前記推定値と、前記転舵機構に作用する転舵反力を検出する転舵反力センサから検出した検出値とを比較し、定められた条件に従って、前記推定値および前記検出値のいずれか一方を選択する比較手段と、
この比較手段で選択された前記推定値または前記検出値を操舵反力の生成に用いる操舵反力生成手段と、を有し、
前記比較手段は、前記定められた条件として、車両速度が定められた値以上のときに前記推定値と前記検出値の差分が閾値以下であれば、前記車両運動モデルからの前記推定値を選択し、これら車両速度および差分の条件を充足しないときは、前記検出値を選択することを特徴とするステアバイワイヤの操舵反力制御装置。 - 請求項1において、前記タイロッド間シャフトまたはタイロッドに、前記転舵反力センサが設けられているステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
- 請求項1において、前記操舵反力生成手段は、前記車両運動モデルから、車両挙動を表すパラメータとして、ヨーレイト、ロールレイト、ヨー角、ロール角、および横加速度のいずれかを推定して前記推定値として用いるステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、前記操舵反力生成手段は、操舵角に比例したばね成分、操舵角速度に比例した粘性成分、操舵角加速度に比例した慣性成分、および摩擦成分のいずれかを前記操舵反力の生成に用いるステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、前記操舵反力生成手段は、車両速度に応じて、前記操舵反力を変化させるステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
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