WO2025069169A1 - Steering system control device and control method - Google Patents
Steering system control device and control method Download PDFInfo
- Publication number
- WO2025069169A1 WO2025069169A1 PCT/JP2023/034870 JP2023034870W WO2025069169A1 WO 2025069169 A1 WO2025069169 A1 WO 2025069169A1 JP 2023034870 W JP2023034870 W JP 2023034870W WO 2025069169 A1 WO2025069169 A1 WO 2025069169A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- steering
- control
- angle
- torque
- steering angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
Definitions
- This disclosure relates to a control device and control method for a steering system.
- driving assistance controls such as lane keeping control and automatic driving controls that allow vehicles to drive autonomously, in which the road shape and obstacles around the vehicle are recognized to set a target driving trajectory, and the wheels are automatically steered so that the vehicle drives along the target driving trajectory.
- driving assistance controls and automatic driving controls there is known technology that is configured to accept manual steering operations by the driver even during automatic steering control, so that the driver can correct the driving trajectory, for example to avoid sudden obstacles.
- Patent Document 1 discloses a steering system in which, while lane keeping assistance is being performed to keep the vehicle in the center of the driving lane, the driver's intentional steering operation causes the driver's target steering angle to deviate from the driving assistance target steering angle, and the driving assistance target steering angle is calculated as the final target steering angle until the magnitude of the steering torque accordingly exceeds an intervention threshold, and once the magnitude of the steering torque exceeds a switching threshold, the driver's target steering angle is calculated as the final target steering angle as is.
- Patent Document 2 also discloses a technology in a steer-by-wire steering system that generates a steering reaction torque that urges the steering wheel toward a neutral position in response to the self-aligning torque acting on the steered wheels when the vehicle is turning.
- the assist torque curve which indicates the steering assist torque applied to make the steering angle (steering angle) follow the target steering angle (target steering angle)
- the reaction torque curve which indicates the reaction torque corresponding to the self-aligning torque
- a steering wheel operated by a driver of a vehicle and a wheel steering device for steering the wheels are provided mechanically separated from each other, and the control device controls the steering angle of the wheels based on the steering angle of the steering wheel.
- the control device controls the steering angle based on the steering angle of the steering wheel operated by the driver, and performs a first control for applying a reaction torque to the steering wheel in response to a self-aligning torque that the wheels receive from the road surface, and a second control for applying a reaction torque to the steering wheel in response to a target steering angle based on a target steering angle by a predetermined driving assistance control.
- a control device executes a second control that controls the steering angle and the turning angle based on the target steering angle and applies a steering assist torque to the steering wheel according to the angular difference between the target steering angle and the steering angle or the turning angle, and a switching control that releases the second control and switches to the first control as the angular difference increases while the second control is being executed, and when the angular difference increases in a state in which the steering angle or the turning angle is larger than the target steering angle, the control device switches from the second control to the first control in a state in which the difference between the steering assist torque and the reaction torque before and after switching from the second control to the first control is equal to or less than a predetermined torque difference threshold value for suppressing a preset torque fluctuation.
- the control device controls the steering angle based on the steering angle of the steering wheel operated by the driver, and performs a first control for applying a reaction torque to the steering wheel against the operation of the steering wheel in accordance with a self-aligning torque that the wheels receive from the road surface, and a second control for applying a reaction torque to the steering wheel in accordance with a target steering angle based on a target steering angle by a predetermined driving assistance control.
- FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a vehicle equipped with a steering system according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration example of a steering system according to the embodiment;
- FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a control device of the steering system according to the embodiment.
- FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of an aligning torque map (aligning torque information) used in the embodiment.
- FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of an assist torque map (assist torque information) used in the embodiment.
- FIG. 11 is an explanatory diagram showing the relationship between the angle difference and the steering assist torque in a reference example.
- FIG. 11 is an explanatory diagram showing a steering assist torque based on a target steering angle in a reference example, superimposed on an aligning torque map.
- 4 is an explanatory diagram showing a steering assist torque based on a target steering angle according to the embodiment superimposed on an aligning torque map;
- FIG. 5 is a flowchart showing a processing operation of a control device of the steering system according to the embodiment.
- 5 is a flowchart showing a processing operation of a first control by the control device of the steering system according to the embodiment; 5 is a flowchart showing a processing operation of a second control by the control device of the steering system according to the embodiment; 5 is a flowchart showing a processing operation of switching control by the control device of the steering system according to the embodiment; 10 is an explanatory diagram showing an example in which the coefficient of friction of a road surface is small according to the embodiment; FIG.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing an example configuration of a vehicle 1.
- the vehicle 1 shown in FIG. 1 is configured as a front-wheel drive four-wheel vehicle in which driving torque output from a driving force source 13 that generates the vehicle's driving torque is transmitted to left and right front wheels 3LF, 3RF.
- the vehicle 1 may be a vehicle equipped with an internal combustion engine such as a gasoline engine or diesel engine as the driving force source 13, an electric vehicle equipped with a driving motor as the driving force source 13, or a hybrid electric vehicle equipped with both an internal combustion engine and a driving motor as the driving force source 13.
- vehicle 1 may be a rear-wheel drive vehicle, a four-wheel drive vehicle, or an electric vehicle equipped with a drive motor corresponding to each wheel.
- vehicle 1 is equipped with a secondary battery that stores power supplied to the drive motor, and a generator such as a motor or fuel cell that generates power to charge the battery.
- the vehicle 1 is equipped with a driving force source 13, an electric steering system 30, and brake devices 7LF, 7RF, 7LR, and 7RR (hereinafter collectively referred to as "brake devices 7" unless a distinction is required) as devices used to control the driving of the vehicle 1.
- the driving force source 13 outputs a driving torque that is transmitted to the front wheel drive shaft 5 via a front wheel differential mechanism (not shown).
- the driving of the driving force source 13 is controlled by a vehicle control device 11 that includes one or more electronic control devices (ECU: Electronic Control Unit).
- ECU Electronic Control Unit
- the vehicle control device 11 controls the driving of the driving force source 3 based on the accelerator opening operated by the driver.
- the vehicle control device 11 controls the driving of the driving force source 3 based on the target driving torque for automatic driving.
- the electric steering system 30 includes an electric motor and a gear mechanism (not shown), and is controlled by a steering control device 60 to adjust the steering angle of the left and right front wheels 3LF, 3RF.
- a steering control device 60 controls the steering angle of the front wheels 3LF, 3RF based on the steering angle of the steering wheel 31 by the driver.
- the steering control device 60 also controls the steering angle of the front wheels 3LF, 3RF based on a target steering angle that is set according to the target driving trajectory.
- Brake devices 7LF, 7RF, 7LR, and 7RR apply braking forces to the front, rear, left, and right wheels 3LF, 3RF, 3LR, and 3RR, respectively.
- Brake devices 7 are configured, for example, as hydraulic friction brake devices, and generate a predetermined braking force by adjusting the hydraulic pressure supplied to each brake device 7. If vehicle 1 is an electric vehicle or hybrid electric vehicle, brake devices 7 are used in conjunction with regenerative braking by the drive motor. The hydraulic pressure supplied to brake devices 7 is controlled by a hydraulic control unit (not shown).
- the vehicle 1 also includes a surrounding environment sensor 15 and a driving assistance device 17.
- the surrounding environment sensor 15 is one or more sensors that detect information about the surrounding environment of the vehicle 1.
- the surrounding environment sensor 15 detects the positions, distances, and speeds of obstacles such as other vehicles and pedestrians, road shapes, and travel lane boundaries, and outputs the detection result information to the driving assistance device 17.
- the surrounding environment sensor 15 includes one or more sensors selected from the group consisting of a camera, LiDAR, radar sensor, and ultrasonic sensor.
- the vehicle 1 includes a pair of left and right stereo cameras 15L, 15R that capture images of the area ahead of the vehicle 1 as the surrounding environment sensor 15.
- the driving assistance device 17 uses information on obstacles and other detection results detected by the surrounding environment sensor 15 to execute driving assistance control or automatic driving control of the vehicle 1.
- the driving assistance device 17 has at least an assistance function for automatically driving the vehicle 1 at a predetermined position in the driving lane. Examples of such assistance functions include lane keeping control or automatic driving control.
- the driving assistance device 17 sets a target driving trajectory for the vehicle 1 to drive, sets target values for the acceleration/deceleration of the vehicle 1 and the steering angle of the steering wheel 31 so that the vehicle 1 drives along the target driving trajectory, and outputs information on the target values to the vehicle control device 11 and the steering control device 60.
- the vehicle 1 also has tire force sensors 9L, 9R corresponding to the left and right front wheels 3LF, 3RF.
- the tire force sensors 9L, 9R are provided at the connection between the front wheel drive shaft 5 and the front wheels 3LF, 3RF, respectively.
- the tire force sensors 9L, 9R are load sensors that detect the load applied to each of the left and right front wheels 3LF, 3RF.
- the tire force sensors 9L, 9R may be six-component force detectors that detect the load in each of the three axial directions of the vehicle 1, namely the longitudinal direction (x-axis), the width direction (y-axis), and the height direction (z-axis), and the moment generated around each of the three axes.
- FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an electric steering system 30.
- the electric steering system 30 is constructed as a steer-by-wire type steering system in which a steering wheel 31 operated by the driver and a wheel steering device 40 that steers the wheels are provided mechanically separated, and the steering angle of the front wheels 3LF, 3RF is controlled based on the detected steering angle (rotation angle) of the steering wheel 31.
- the electric steering system 30 has a steering device 33 and a wheel steering device 40 that steers the front wheels (steerable wheels) 3RFLF, 3RF.
- the steering device 33 receives steering input from a steering wheel 31 operated by the driver.
- the electric steering system 30 is a steer-by-wire type steering system in which the steering device 33 and the wheel steering device 40 are mechanically separated (linkless) and controlled in conjunction with each other by a steering control device 60.
- the steering device 33 is configured with a steering wheel 31, a steering shaft 32 connected to the steering wheel 31, and a reaction motor 34 coaxially assembled at the axial center position of the steering shaft 32.
- the reaction motor 34 is a means for applying a reaction force (rotational resistance) to the driver operating the steering wheel 31 through the steering shaft 32 and the steering wheel 31.
- the drive of the reaction motor 34 is controlled by the steering control device 60, and the output torque of the reaction motor 34 is transmitted to the steering wheel 31 via the steering shaft 32.
- the wheel steering device 40 is configured with a rack shaft 51 that is arranged to extend in the left-right direction of the vehicle body, and knuckle arms 53L, 53R that are connected to both ends of the rack shaft 51 via tie rods 52L, 52R, respectively.
- the left and right front wheels 3LF, 3RF are connected to the knuckle arms 53L, 53R, respectively.
- the rack shaft 51 is supported by the housing 49 so that it can move freely in the left-right direction of the vehicle 1.
- a rack gear 54 is provided on the rack shaft 51.
- a pinion gear 55 meshes with the rack gear 54.
- a pinion shaft 56 is connected to the pinion gear 55.
- a steering motor 57 is coaxially mounted at the axial center position of the pinion shaft 56.
- the steering motor 57 is an electric motor that steers the left and right front wheels 3LF, 3RF, and the drive of the steering motor 57 is controlled by the steering control device 60.
- the output torque of the steering motor 57 is transmitted to the rack shaft 51 via the pinion shaft 56, the pinion gear 55, and the rack gear 54. This causes the left and right front wheels 3LF, 3RF to be steered.
- a clutch mechanism 37 is provided between the steering shaft 32 and the pinion shaft 56.
- the clutch mechanism 37 is engaged by the steering control device 60 in the event of a failure of the reaction motor 34 or the turning motor 57, directly connecting the steering shaft 32 and the pinion shaft 56 and enabling the driver to turn the front wheels 3LF, 3RF.
- the steering control device 60 receives sensor signals output from the steering angle sensor 35, steering torque sensor 36, turning angle sensor 58, and tire force sensors 9L, 9R.
- the steering angle sensor 35 detects the steering angle (rotation angle) of the steering wheel 31.
- the steering torque sensor 36 detects the steering torque, which is the input torque to the steering wheel 31 by the driver.
- the steering torque corresponds to the reaction torque that the driver receives from the steering wheel 31.
- the turning angle sensor 58 detects the turning angle (wheel angle) of the left and right front wheels 3LF, 3RF.
- the tire force sensors 9L, 9R detect the self-aligning torque applied to the left and right front wheels 3LF, 3RF from the road surface.
- a torque sensor may be provided coaxially on the pinion shaft 56 to detect the self-aligning torque.
- the steering control device 60 controls the drive of the reaction motor 34 and the turning motor 57 based on the input from each of these sensors. In other words, the steering control device 60 controls the linkless steering device 33 and the wheel turning device 40 in conjunction with each other (steer-by-wire control) according to a pre-stored program.
- the steering control device 60 functions as a device that executes processing to control the electric steering system 30 by executing a computer program by a processor such as one or more CPUs (Central Processing Units).
- the computer program is a computer program for causing the processor to execute operations to be performed by the steering control device 60, which will be described later.
- the computer program executed by the processor may be recorded on a recording medium that functions as a storage unit (memory) provided in the steering control device 60, or may be recorded on a recording medium built into the steering control device 60 or any recording medium that can be externally attached to the steering control device 60.
- Recording media for recording computer programs may include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes; optical recording media such as CD-ROMs (Compact Disc-Read Only Memory), DVDs (Digital Versatile Discs), and Blu-ray (registered trademark); magnetic optical media such as floptical disks; memory elements such as RAMs (Random Access Memory) and ROMs (Read Only Memory); flash memories such as USB (Universal Serial Bus) memories and SSDs (Solid State Drives); and other media capable of storing programs.
- magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes
- optical recording media such as CD-ROMs (Compact Disc-Read Only Memory), DVDs (Digital Versatile Discs), and Blu-ray (registered trademark)
- magnetic optical media such as floptical disks
- memory elements such as RAMs (Random Access Memory) and ROMs (Read Only Memory)
- flash memories such as USB (Universal Serial Bus) memories and SSDs (Solid
- FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the steering control device 60.
- the steering control device 60 includes a processing unit 61 and a storage unit 63.
- the processing unit 61 is configured to include one or more processors. A part or the whole of the processing unit 61 may be configured with an updatable component such as firmware, or may be a program module executed by a command from a CPU or the like.
- the steering control device 60 may be configured as a single device, or may be configured by connecting multiple devices so that they can communicate with each other.
- the storage unit 63 is composed of one or more storage elements (memories), such as RAM or ROM, communicatively connected to the processing unit 61. However, the number and type of storage units 63 are not particularly limited.
- the storage unit 63 stores computer programs executed by the processing unit 61, various parameters used in arithmetic processing, detection data, calculation results, and other data. A part of the storage unit 63 functions as a work area for the processing unit 61.
- the steering control device 60 is communicatively connected to the driving assistance device 17, tire force sensors 9L, 9R, steering angle sensor 35, steering torque sensor 36, turning angle sensor 58, tire force sensors 9L, 9R, reaction motor 34, and turning motor 57 via a dedicated line or communication means such as CAN (Controller Area Network) or LIN (Local Inter Net).
- CAN Controller Area Network
- LIN Local Inter Net
- the processing unit 61 includes a first control unit 71, a second control unit 73, and a switching control unit 75.
- the first control unit 71, the second control unit 73, and the switching control unit 75 are functions realized by the execution of a computer program by one or more processors. Note that a portion of the first control unit 71, the second control unit 73, and the switching control unit 75 may be configured by hardware such as an analog circuit.
- the first control unit 71 controls the steering angle based on the steering angle of the steering wheel 31 operated by the driver, and also performs a first control that applies a reaction torque to the steering wheel 31 against the operation of the steering wheel 31 in accordance with the self-aligning torque that the left and right front wheels 3LF, 3RF receive from the road surface.
- the first control unit 71 detects the steering angle of the steering wheel 31 based on the sensor signal of the steering angle sensor 35, and sets target steering angles for the left and right front wheels 3LF, 3RF based on the actual steering angle.
- the steering angle detected based on the sensor signal of the steering angle sensor 35 is referred to as the actual steering angle.
- the steering angle and the steering angle can be converted into each other using a predetermined coefficient that is set in advance, and the first control unit 71 sets the target steering angle based on the actual steering angle using the coefficient.
- the first control unit 71 also converts the target steering angle into a rotation angle of the steering motor 57, and controls the rotation angle of the steering motor 57.
- the first control unit 71 detects the self-aligning torque that the front wheels 3LF, 3RF receive from the road surface based on the sensor signals of the tire force sensors 9L, 9R, and sets the reaction torque to be applied to the steering wheel 31 based on the self-aligning torque.
- the self-aligning torque is a restoring force that acts to return the orientation of the front wheels 3LF, 3RF to the fore-and-aft direction of the vehicle 1 while the vehicle 1 is turning.
- the reaction torque is a restoring force that acts to return the steering wheel 31 to a neutral position (a position where the vehicle 1 is in a straight-ahead state) in response to the self-aligning torque acting on the front wheels 3LF, 3RF.
- the self-aligning torque and the reaction torque can be converted into each other using a predetermined coefficient that has been set in advance, and the first control unit 71 sets the reaction torque based on the self-aligning torque using the coefficient.
- the first control unit 71 also sets a drive instruction value for the reaction motor 34 that can output the set reaction torque, and controls the drive of the reaction motor 34.
- Figure 4 shows an aligning torque map (aligning torque information) that indicates the reaction torque F_co according to the steering angle ⁇ s of the steering wheel 31.
- the steering angle ⁇ s is shown with the neutral position ⁇ 0 as the center, with the right turning direction ⁇ s_R as a positive value and the left turning direction ⁇ s_L as a negative value.
- the reaction torque F_co is shown with the force pushing the steering wheel 31 in the left turning direction as a positive value and the force pushing the steering wheel 31 in the right turning direction as a negative value.
- the relationship between the steering angle ⁇ s and the reaction torque F_co shown in the aligning torque map can also be seen as the relationship between the steering angle of the front wheels 3LF, 3RF and the self-aligning torque that the front wheels 3LF, 3RF receive from the road surface.
- the second control unit 73 executes a second control that controls the steering angle and the turning angle based on the target steering angle by the driving assistance control of the driving assistance device 17, and applies a steering assist torque to the steering wheel 31 according to the angle difference between the target steering angle and the steering angle or the turning angle.
- the steering angle and the turning angle are mutually convertible, and the target steering angle may be either the target value of the steering angle or the target value of the turning angle, but in this embodiment, an example will be described in which the target steering angle is the target value of the steering angle (hereinafter referred to as the "target steering angle"). Therefore, in the following description, the angle difference between the target steering angle and the steering angle indicates a value obtained by subtracting the absolute value of the target steering angle from the absolute value of the steering angle.
- the second control unit 73 controls the steering angle of the front wheels 3LF, 3RF based on the target steering angle set by an assistance function that automatically drives the vehicle 1 in a predetermined position in the driving lane, such as lane keeping control or automatic driving control by the driving assistance device 17.
- the second control unit 73 sets the target steering angle based on the target steering angle using a predetermined coefficient.
- the second control unit 73 also converts the target steering angle into the rotation angle of the steering motor 57 and controls the rotation angle of the steering motor 57.
- the second control unit 73 also controls the steering angle of the steering wheel 31 based on the target steering angle set by the driving assistance device 17. At this time, the second control unit 73 sets a steering assist torque according to the angular difference between the target steering angle and the actual steering angle.
- the steering assist torque is an assist force that acts to make the actual steering angle follow the target steering angle.
- the second control unit 73 sets the steering assist torque using an assist torque map (assist torque information) in which the value of the steering assist torque for the angular difference is preset.
- the second control unit 73 sets a drive instruction value for the reaction motor 34 capable of outputting the set steering assist torque, and controls the drive of the reaction motor 34.
- Figure 5 shows an assist torque map in which the steering assist torque F_as to be generated according to the angular difference ⁇ between the target steering angle ⁇ s_tgt and the steering angle ⁇ s is set.
- the steering assist torque F_as indicates a force pushing in the direction of reducing the steering angle ⁇ s as a positive value and a force pushing in the direction of increasing the steering angle ⁇ s as a negative value.
- the illustrated switching threshold ⁇ _thr is a threshold at which the steering control is switched (overridden) from the second control based on the driving assistance control to the first control based on the driver's steering.
- the absolute value of the steering assist torque F_as gradually increases as the absolute value of the angle difference ⁇ between the steering angle ⁇ s and the target steering angle ⁇ s_tgt increases, but the steering assist torque F_as is set to zero at the switching threshold value - ⁇ _thr at which the steering control is switched from the second control to the first control.
- the switching control unit 75 executes switching control to release the second control and switch the steering control to the first control as the angle difference between the target steering angle and the steering angle increases during execution of the second control.
- the switching control unit 75 detects that the driver is intentionally attempting to correct the driving trajectory while the vehicle 1 is being automatically steered by the driving assistance function so as to drive along the target driving trajectory, and switches (overrides) to the first control that controls the steering angle based on the steering operation by the driver.
- the switching control unit 75 switches the steering control from the second control to the first control when the difference ⁇ F between the steering assist torque F_as and the reaction torque F_co before and after switching the steering control from the second control to the first control is equal to or less than a predetermined torque difference threshold ⁇ F_thr for suppressing a preset torque fluctuation.
- the predetermined torque difference threshold ⁇ F_thr is set in advance to an appropriate value that can suppress a large fluctuation in the torque applied and a sudden change in the steering angle ⁇ s when the torque applied to the steering wheel 31 is switched from the steering assist torque F_as to the reaction torque F_co as the steering control is switched from the second control to the first control.
- the predetermined torque difference threshold ⁇ F_thr is preferably set to a value of 0.5 N ⁇ m or less, for example, or a value of 30% or less of the reaction torque F_co, and more preferably set to 0.
- the steering control is switched from the second control to the first control when the absolute value of the steering assist torque is equal to or less than a predetermined reference value.
- the direction of the force of the steering assist torque F_as by the second control and the direction of the force of the reaction torque F_co by the first control are opposite to each other, so that the torque fluctuation when the steering control is switched from the second control to the first control becomes large, which may cause the driver to feel uncomfortable and the behavior of the vehicle 1 to become unstable.
- the steering assist torque F_as when the steering control is switched from the second control to the first control while the steering wheel 31 is being turned back is set to a predetermined reference value F_thr or less to suppress the torque fluctuation when the steering control is switched from the second control to the first control.
- FIG. 6 and 7 are diagrams for explaining a reference example in which the steering assist torque F_as is set to gradually increase as the angular difference ⁇ between the target steering angle ⁇ s_tgt and the steering angle ⁇ s increases in the second control, and the steering control is switched from the second control to the first control when the angular difference ⁇ exceeds the switching threshold ⁇ _thr.
- FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the angular difference ⁇ and the steering assist torque F_as, and corresponds to the assist torque map according to this embodiment shown in FIG. 5.
- FIG. 7 is an explanatory diagram of a reference example in which the steering assist torque F_as based on the target steering angle ⁇ s_tgt when the vehicle 1 is turning right is superimposed on the aligning torque map.
- the steering assist torque F_as is set so that its absolute value gradually increases as the angle difference ⁇ increases, regardless of the magnitude relationship between the steering angle ⁇ s and the target steering angle ⁇ s_tgt, and regardless of the value of the target steering angle ⁇ s_tgt.
- the steering control is switched from the second control to the first control.
- the steering assist torque F_as greatly exceeds the reaction torque F_co at the steering angle ⁇ s_h
- the torque applied to the steering wheel 31 changes greatly before and after the switching of the steering control from the second control to the first control. For this reason, the steering angle ⁇ s of the steering wheel 31 changes abruptly, which may cause the behavior of the vehicle 1 to become unstable.
- the steering control is switched from the second control to the first control.
- the steering assist torque F_as and the reaction torque F_co are torques in opposite directions, and the torque applied to the steering wheel 31 changes suddenly before and after the switching of the steering control from the second control to the first control. For this reason, the steering angle ⁇ s of the steering wheel 31 changes suddenly, which may cause the driver to feel uncomfortable and the behavior of the vehicle 1 to become unstable.
- FIG. 8 is an explanatory diagram of this embodiment that shows the steering assist torque F_as based on the target steering angle ⁇ s_tgt when the vehicle 1 is turning right, superimposed on the aligning torque map.
- the switchover of steering control from the second control to the first control is determined not based on the angle difference ⁇ between the steering angle ⁇ s and the target steering angle ⁇ s_tgt, but based on the difference between the steering assist torque F_as and the reaction torque F_co before and after the switchover of steering control from the second control to the first control.
- the switching control unit 75 releases the second control and switches the steering control to the first control when the difference ⁇ F between the steering assist torque F_as and the reaction torque F_co before and after switching the steering control from the second control to the first control becomes equal to or less than a predetermined torque difference threshold ⁇ F_thr for suppressing a preset torque fluctuation.
- the steering control is switched from the second control to the first control when the steering angle ⁇ s reaches the steering angle ⁇ s_l at which the angular difference ⁇ between the steering angle ⁇ s and the target steering angle ⁇ s_tgt becomes a predetermined switching threshold ⁇ _thr, based on the angular difference ⁇ between the steering angle ⁇ s and the target steering angle ⁇ s_tgt.
- the steering assist torque F_as is set to a predetermined reference value or less.
- the steering assist torque F_as is set to zero at the steering angle ⁇ s_l at which the steering control is switched from the second control to the first control. Therefore, an assist force is applied to make the steering angle ⁇ s follow the target steering angle ⁇ s_tgt, while reducing the discomfort felt by the driver due to the torque direction being reversed before and after switching the steering control from the second control to the first control.
- FIG. 9 is a flowchart showing the processing operation of the steering control device 60.
- the processing unit 61 determines whether or not the driving assistance function is operating (step S13). For example, the processing unit 61 determines that the driving assistance function is operating when a signal indicating that the driving assistance function is operating is received from the driving assistance device 17. The processing unit 61 may determine whether or not the driving assistance function is operating based on an on/off signal of an operating switch of the driving assistance function.
- the driving assistance function is an assistance function that automatically drives the vehicle 1 in a predetermined position in the driving lane, and may be, for example, lane keeping control or automatic driving control.
- the processing unit 61 determines that the driving assistance function is operating (S13/No)
- the first control unit 71 executes the first control (step S15).
- FIG. 10 is a flowchart showing the processing operation of the first control by the first control unit 71.
- the first control unit 71 detects the actual steering angle ⁇ s_act of the steering wheel 31 based on the sensor signal of the steering angle sensor 35 (step S31).
- the first control unit 71 sets the target turning angle ⁇ w_tgt based on the actual steering angle ⁇ s_act (step S33). For example, the first control unit 71 calculates the target turning angle ⁇ w_tgt by multiplying the actual steering angle ⁇ s_act by a predetermined coefficient set in advance.
- the first control unit 71 drives the steering motor 57 to control the steering of the front wheels 3LF, 3RF (step S35).
- the first control unit 71 refers to a map that defines the relationship between the steering angle and the drive command value of the steering motor 57, determines the drive command value that corresponds to the target steering angle ⁇ w_tgt, and drives the steering motor 57.
- the first control unit 71 detects the self-aligning torque F_al that the left and right front wheels 3LF, 3RF receive from the road surface based on the sensor signals of the tire force sensors 9L, 9R (step S37). Next, the first control unit 71 multiplies the self-aligning torque F_al by a predetermined coefficient to calculate the reaction torque F_co (step S39).
- the first control unit 71 drives the reaction motor 34 to apply a reaction torque F_co corresponding to the self-aligning torque F_al to the steering wheel 31 (step S41).
- the first control unit 71 controls the steering angle ⁇ w of the left and right front wheels 3LF, 3RF based on the actual steering angle ⁇ s_act of the steering wheel 31 as a result of the driver's operation.
- the first control unit 71 imparts to the steering wheel 31 a reaction torque F_co that corresponds to the self-aligning torque F_al that the left and right front wheels 3LF, 3RF receive from the road surface, causing the driver to feel a reaction force that corresponds to the self-aligning torque F_al.
- step S13 if the processing unit 61 determines that the driving assistance function is operating (S13/Yes), the second control unit 73 executes steering control using the second control (step S17).
- FIG. 11 is a flowchart showing the processing operation of the second control by the second control unit 73.
- the second control unit 73 acquires information on the target steering angle ⁇ s_tgt transmitted from the driving support device 17 (step S51).
- the second control unit 73 detects the actual steering angle ⁇ s_act of the steering wheel 31 based on the sensor signal of the steering angle sensor 35 (step S53).
- the second control unit 73 calculates the angle difference ⁇ by subtracting the target steering angle ⁇ s_tgt from the actual steering angle ⁇ s_act (step S55). Here, it is determined whether the actual steering angle ⁇ s_act is turned too far or too far from the target steering angle ⁇ s_tgt.
- the second control unit 73 sets the steering assist torque F_as based on the calculated angular difference ⁇ (step S57). For example, the second control unit 73 sets the steering assist torque F_as according to the angular difference ⁇ based on a preset assist torque map (see FIG. 5). Next, the second control unit 73 drives the reaction motor 34 to apply the steering assist torque F_as to the steering wheel 31 (step S59).
- the second control unit 73 sets the target steering angle ⁇ w_tgt based on the actual steering angle ⁇ s_act (step S61), similar to step S33 described above.
- the second control unit 73 drives the steering motor 57, similar to step S35 described above, to control the steering of the front wheels 3LF, 3RF (step S63).
- the second control unit 73 sets the steering assist torque F_as based on the angle difference ⁇ between the target steering angle ⁇ s_tgt set by the driving support device 17 and the actual steering angle ⁇ s, and applies the steering assist torque F_as to the steering wheel 31 to make the actual steering angle ⁇ s follow the target steering angle ⁇ s_tgt. Then, the second control unit 73 controls the steering angle ⁇ w of the left and right front wheels 3LF, 3RF based on the actual steering angle ⁇ s_act.
- the steering of the vehicle 1 is basically controlled according to the target steering angle ⁇ s_tgt set by the driving support device 17, but when the driver intervenes in the operation of the steering wheel 31, the vehicle 1 is steered to reflect the driver's intention.
- the switching control unit 75 executes switching control (step S19).
- FIG. 12 is a flowchart showing the processing operation of the switching control by the switching control unit 75.
- the switching control unit 75 determines whether or not the actual steering angle ⁇ s_act detected based on the sensor signal of the steering angle sensor 35 is larger than the target steering angle ⁇ s_tgt set by the driving support device 17 (step S71).
- the switching control unit 75 determines whether the actual steering angle ⁇ s_act is greater than the target steering angle ⁇ s_tgt (S71/No). If the switching control unit 75 does not determine that the angle difference ⁇ obtained by subtracting the actual steering angle ⁇ s_act from the target steering angle ⁇ s_tgt exceeds a predetermined switching threshold ⁇ _tgt (step S81). If the switching control unit 75 does not determine that the angle difference ⁇ exceeds the predetermined switching threshold ⁇ _tgt (S81/No), it ends the switching control as is and continues the second control.
- the switching control unit 75 determines that the angle difference ⁇ exceeds the predetermined switching threshold ⁇ _tgt (S81/Yes), it cancels the second control and switches the steering control to the first control (step S79). In other words, it is determined that the driver is intentionally attempting to correct the driving trajectory in a direction to turn the steering wheel 31 back relative to the target steering angle ⁇ s_tgt, so the switching control unit 75 overrides the steering control based on the driving assistance function to steering control based on the driver's steering operation.
- the steering assist torque F_as is set to zero or a very small value that is less than a predetermined reference value. This makes it possible to reduce the discomfort felt by the driver due to the torque applied to the steering wheel 31 being in the opposite direction before and after the steering control is switched from the second control to the first control.
- step S71 above the switching control unit 75 determines that the actual steering angle ⁇ s_act is greater than the target steering angle ⁇ s_tgt (S71/Yes), it detects the self-aligning torque F_al that the left and right front wheels 3LF, 3RF receive from the road surface based on the sensor signals of the tire force sensors 9L, 9R, as in step S37 above (step S73). Next, the switching control unit 75 multiplies the self-aligning torque F_al by a predetermined coefficient to calculate the reaction torque F_co, as in step S39 above (step S75).
- the switching control unit 75 determines whether the difference ⁇ F between the calculated reaction torque F_co and the steering assist torque F_as applied to the steering wheel 31 is equal to or less than a predetermined torque difference threshold ⁇ F_thr that has been set in advance (step S75). For example, the switching control unit 75 determines whether the difference ⁇ F between the reaction torque F_co and the steering assist torque F_as is zero.
- the switching control unit 75 does not determine that the difference ⁇ F between the reaction torque F_co and the steering assist torque F_as is equal to or less than the predetermined torque difference threshold ⁇ F_thr (S75/No), it ends the switching control and continues the second control.
- the switching control unit 75 determines that the difference ⁇ F between the reaction torque F_co and the steering assist torque F_as is equal to or less than the predetermined torque difference threshold ⁇ F_thr (S75/No), it cancels the second control and switches the steering control to the first control (step S79). In other words, it is determined that the driver is intentionally attempting to correct the driving trajectory in a direction to turn the steering wheel 31 more with respect to the target steering angle ⁇ s_tgt, so the switching control unit 75 overrides the steering control based on the driving support function to steering control based on the driver's steering operation.
- the steering control is switched from the second control to the first control in a state where the difference between the steering assist torque F_as and the reaction torque F_co applied to the steering wheel 31 before and after the steering control is switched from the second control to the first control is zero or extremely small. Therefore, a sudden change in the torque applied to the steering wheel 31 due to the switching of the steering control from the second control to the first control is suppressed, and a sudden change in the steering angle of the steering wheel 31 can be suppressed.
- the processing unit 61 determines whether or not the activation of the steering system 10 has been stopped (step S21). If the processing unit 61 does not determine that the activation of the steering system 10 has been stopped (S21/No), the processing unit 61 returns to step S13 and executes the processing of each step described above. On the other hand, if the processing unit 61 determines that the activation of the steering system 10 has been stopped (S21/Yes), the processing unit 61 ends the steering control.
- the control device of the steering system switches from the second control to the first control in a state where the difference ⁇ F between the steering assist torque F_as and the reaction torque F_co before and after switching the steering control from the second control to the first control is equal to or less than a predetermined torque difference threshold ⁇ F_thr set in advance.
- the control device of the steering system may also switch from the second control to the first control when the difference ⁇ F between the steering assist torque F_as and the reaction torque F_co before and after switching the steering control from the second control to the first control is zero.
- the fluctuation in the torque applied to the steering wheel 31 due to switching the steering control from the second control to the first control becomes extremely small, and the change in the steering angle of the steering wheel 31 can be further suppressed.
- the steering assist torque F_as applied to the steering wheel 31 while the second control is being executed is set based on the angle difference ⁇ obtained by subtracting the target steering angle ⁇ s_tgt from the actual steering angle ⁇ s_act, regardless of the value of the target steering angle ⁇ s_tgt.
- the steering assist torque F_as may be changed depending on the frictional state of the road surface.
- the self-aligning torque F_al that the front wheels 3LF, 3RF receive from the road surface changes depending on the friction coefficient of the road surface. For this reason, if the steering assist torque F_as is not changed according to the friction coefficient of the road surface, in a situation where the steering control is switched from the second control to the first control when the actual steering angle ⁇ s_act is larger than the target steering angle ⁇ s_tgt, the steering angle ⁇ s at which the steering control is switched may differ significantly depending on the friction coefficient of the road surface, even if the target steering angle ⁇ s_tgt is the same.
- FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example in which the friction coefficient of the road surface is smaller than the example shown in FIG. 8.
- the reaction torque F_co set according to the self-aligning torque is smaller than the reaction torque F_co' when the friction coefficient of the road surface is relatively large.
- the steering angle ⁇ s_c at which the difference ⁇ F between the steering assist torque F_as and the reaction torque F_co is equal to or smaller than a predetermined torque difference threshold ⁇ F_thr is smaller than the steering angle ⁇ s_c' at which the difference ⁇ F between the steering assist torque F_as and the reaction torque F_co' is equal to or smaller than the predetermined torque difference threshold ⁇ F_thr.
- the second control unit 73 may correct the steering assist torque F_as generated when at least the actual steering angle ⁇ s_act is greater than the target steering angle ⁇ s_tgt so that the smaller the friction coefficient of the road surface, the smaller the value. This allows the second control unit 73 to prevent a large difference in the timing at which the steering control is switched from the second control to the first control, at least when the actual steering angle ⁇ s_act is greater than the target steering angle ⁇ s_tgt.
- the second control unit 73 corrects the steering assist torque F_as calculated based on an assist torque map in which a reference steering assist torque F_as is set, with a correction coefficient according to the friction coefficient of the road surface.
- multiple assist torque maps set according to the friction coefficient of the road surface may be stored in advance in the storage unit 63, and the second control unit 73 may change the assist torque map to be used according to the friction coefficient of the road surface and set the steering assist torque F_as.
- the target steering angle was the target value of the steering angle
- the target steering angle may also be the target value of the turning angle.
- the same effect can be obtained by implementing the angle difference between the actual steering angle and the target steering angle in the above embodiment as the angle difference between the actual turning angle and the target turning angle.
- the technology disclosed herein can also be realized as a vehicle equipped with the steering control device described in the above embodiment, a steering control method using the steering control device, a computer program that causes a computer to function as the above steering control device, and a non-transitory tangible recording medium on which the computer program is recorded.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
Abstract
Description
本開示は、ステアリングシステムの制御装置及び制御方法に関する。 This disclosure relates to a control device and control method for a steering system.
近年、レーンキープ制御(車線維持制御)等の運転支援制御や、車両を自律的に走行させる自動運転制御において、車両の周囲の道路形状や障害物等を認識して目標走行軌跡を設定し、車両が目標走行軌跡に沿って走行するように自動で車輪を操舵する自動操舵制御が実用化されている。このような運転支援制御や自動運転制御において、例えば突発的な障害物回避のために、自動操舵制御中であってもドライバによる手動での操舵操作を受け付け、ドライバが走行軌跡を修正できるように構成された技術が知られている。 In recent years, automatic steering control has been put into practical use in driving assistance controls such as lane keeping control and automatic driving controls that allow vehicles to drive autonomously, in which the road shape and obstacles around the vehicle are recognized to set a target driving trajectory, and the wheels are automatically steered so that the vehicle drives along the target driving trajectory. In such driving assistance controls and automatic driving controls, there is known technology that is configured to accept manual steering operations by the driver even during automatic steering control, so that the driver can correct the driving trajectory, for example to avoid sudden obstacles.
例えば特許文献1には、走行レーンの中央を走行させる車線追従支援が実行されている中で運転者による意図的な操舵操作によって、ドライバ目標転舵角が運転支援目標転舵角から乖離していき、それに伴い操舵トルクの大きさが介入閾値を越えるまでは、運転支援目標転舵角が最終目標転舵角として算出され、操舵トルクの大きさが切替閾値を超えると、ドライバ目標転舵角がそのまま最終目標転舵角として算出される操舵システムが開示されている。
For example,
また、特許文献2には、ステアバイワイヤ型のステアリングシステムにおいて、車両の旋回時に転舵輪に作用するセルフアライニングトルクに応じて、ステアリングホイールを中立位置へ付勢する操舵反力トルクを発生させる技術が開示されている。 Patent Document 2 also discloses a technology in a steer-by-wire steering system that generates a steering reaction torque that urges the steering wheel toward a neutral position in response to the self-aligning torque acting on the steered wheels when the vehicle is turning.
ここで、特許文献1に記載の操舵システムでは、最終目標転舵角が運転支援目標転舵角からドライバ目標転舵角に切り替わるまでは、車輪の転舵角を運転支援目標転舵角に追従させる操舵アシストトルクがステアリングホイールに付与される。一方、最終目標転舵角がドライバ目標転舵角に切り替わった後には、特許文献2に記載されたように、セルフアライニングトルクに応じた反力トルクをステアリングホイールに付与することが望ましい。
Here, in the steering system described in
しかし、転舵角(操舵角)を目標転舵角(目標操舵角)に追従させるために付与する操舵アシストトルクを示すアシストトルク曲線と、セルフアライニングトルクに応じた反力トルクを示す反力トルク曲線とは異なる。このため、付与するトルクが操舵アシストトルクから反力トルクに切り替わった際に、ドライバが受ける反力が急変し、車両の挙動が不安定になるおそれがある。 However, the assist torque curve, which indicates the steering assist torque applied to make the steering angle (steering angle) follow the target steering angle (target steering angle), is different from the reaction torque curve, which indicates the reaction torque corresponding to the self-aligning torque. For this reason, when the torque applied switches from steering assist torque to reaction torque, the reaction force received by the driver changes suddenly, and there is a risk that the vehicle's behavior will become unstable.
本開示は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的とするところは、ステアリングホイールに付与されるトルクが操舵アシストトルクから反力トルクに切り替わったときにステアリングホイールを通じてドライバが受ける反力の変化を抑制可能なステアリングシステムの制御装置及び制御方法を提供することにある。 This disclosure has been made in consideration of the above problems, and the purpose of this disclosure is to provide a steering system control device and control method that can suppress the change in the reaction force that the driver receives through the steering wheel when the torque applied to the steering wheel switches from steering assist torque to reaction torque.
上記課題を解決するために、本開示のある観点によれば、車両のドライバにより操作されるステアリングホイールと、車輪を転舵させる車輪転舵装置と、が機構的に切り離されて設けられ、上記ステアリングホイールの操舵角に基づいて上記車輪の転舵角を制御するステアバイワイヤ型のステアリングシステムの制御装置において、上記制御装置は、上記ドライバにより操作される上記ステアリングホイールの上記操舵角に基づいて上記転舵角を制御するとともに、上記車輪が路面から受けるセルフアライニングトルクに応じて上記ステアリングホイールの操作に対する反力トルクを上記ステアリングホイールに付与する第1制御と、所定の運転支援制御による目標舵角に基づいて上記操舵角及び上記転舵角を制御するとともに、上記目標舵角と上記操舵角又は上記転舵角との角度差に応じた操舵アシストトルクを上記ステアリングホイールに付与する第2制御と、上記第2制御の実行中に、上記角度差が拡大することに伴い上記第2制御を解除して上記第1制御へ切り替える切替制御と、を実行し、上記目標舵角よりも上記操舵角又は上記転舵角が大きい状態で上記角度差が拡大する場合、上記第2制御から上記第1制御への切り替え前後の上記操舵アシストトルクと上記反力トルクとの差が、あらかじめ設定されたトルク変動を抑制するための所定のトルク差閾値以下の状態で上記第2制御から上記第1制御へ切り替える制御装置が提供される。 In order to solve the above problem, according to one aspect of the present disclosure, in a control device for a steer-by-wire type steering system, a steering wheel operated by a driver of a vehicle and a wheel steering device for steering the wheels are provided mechanically separated from each other, and the control device controls the steering angle of the wheels based on the steering angle of the steering wheel. The control device controls the steering angle based on the steering angle of the steering wheel operated by the driver, and performs a first control for applying a reaction torque to the steering wheel in response to a self-aligning torque that the wheels receive from the road surface, and a second control for applying a reaction torque to the steering wheel in response to a target steering angle based on a target steering angle by a predetermined driving assistance control. A control device is provided that executes a second control that controls the steering angle and the turning angle based on the target steering angle and applies a steering assist torque to the steering wheel according to the angular difference between the target steering angle and the steering angle or the turning angle, and a switching control that releases the second control and switches to the first control as the angular difference increases while the second control is being executed, and when the angular difference increases in a state in which the steering angle or the turning angle is larger than the target steering angle, the control device switches from the second control to the first control in a state in which the difference between the steering assist torque and the reaction torque before and after switching from the second control to the first control is equal to or less than a predetermined torque difference threshold value for suppressing a preset torque fluctuation.
また、上記課題を解決するにあたり、本開示の別の観点によれば、車両のドライバにより操作されるステアリングホイールと、車輪を転舵させる車輪転舵装置と、が機構的に切り離されて設けられ、上記ステアリングホイールの操舵角に基づいて上記車輪の転舵角を制御するステアバイワイヤ型のステアリングシステムの制御方法において、上記制御装置は、上記ドライバにより操作される上記ステアリングホイールの上記操舵角に基づいて上記転舵角を制御するとともに、上記車輪が路面から受けるセルフアライニングトルクに応じて上記ステアリングホイールの操作に対する反力トルクを上記ステアリングホイールに付与する第1制御と、所定の運転支援制御による目標舵角に基づいて上記操舵角及び上記転舵角を制御するとともに、上記目標舵角と上記操舵角又は上記転舵角との角度差に応じた操舵アシストトルクを上記ステアリングホイールに付与する第2制御と、上記第2制御の実行中に、上記角度差が拡大することに伴い上記第2制御を解除して上記第1制御へ切り替える切替制御と、を実行し、上記目標舵角よりも上記操舵角又は上記転舵角が大きい状態で上記角度差が拡大する場合、上記第2制御から上記第1制御への切り替え前後の上記操舵アシストトルクと上記反力トルクとの差が、あらかじめ設定されたトルク変動を抑制するための所定のトルク差閾値以下の状態で上記第2制御から上記第1制御へ切り替えるステアリングシステムの制御方法が提供される。 Furthermore, in solving the above problem, according to another aspect of the present disclosure, in a control method for a steer-by-wire type steering system in which a steering wheel operated by a driver of a vehicle and a wheel steering device for steering the wheels are provided mechanically separated from each other and the steering angle of the wheels is controlled based on the steering angle of the steering wheel, the control device controls the steering angle based on the steering angle of the steering wheel operated by the driver, and performs a first control for applying a reaction torque to the steering wheel against the operation of the steering wheel in accordance with a self-aligning torque that the wheels receive from the road surface, and a second control for applying a reaction torque to the steering wheel in accordance with a target steering angle based on a target steering angle by a predetermined driving assistance control. A control method for a steering system is provided that executes a second control that controls the steering angle and the turning angle and applies a steering assist torque to the steering wheel according to the angular difference between the target steering angle and the steering angle or the turning angle, and a switching control that releases the second control and switches to the first control as the angular difference increases while the second control is being executed, and when the angular difference increases while the steering angle or the turning angle is larger than the target steering angle, the second control is switched to the first control in a state in which the difference between the steering assist torque and the reaction torque before and after switching from the second control to the first control is equal to or less than a predetermined torque difference threshold value for suppressing a preset torque fluctuation.
以上説明したように本開示によれば、ステアリングホイールに付与されるトルクが操舵アシストトルクから反力トルクに切り替わったときにステアリングホイールを通じてドライバが受ける反力の変化を抑制することができる。 As described above, according to the present disclosure, it is possible to suppress the change in the reaction force received by the driver through the steering wheel when the torque applied to the steering wheel switches from steering assist torque to reaction torque.
以下、添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Below, a preferred embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the attached drawings. Note that in this specification and drawings, components having substantially the same functional configurations are designated by the same reference numerals to avoid redundant description.
<1.車両の全体構成>
まず、本開示の実施の形態に係るステアリングシステムの制御装置(以下、「ステアリング制御装置」ともいう)を搭載した車両の全体構成の一例を説明する。
<1. Overall configuration of the vehicle>
First, an example of the overall configuration of a vehicle equipped with a control device for a steering system according to an embodiment of the present disclosure (hereinafter also referred to as a "steering control device") will be described.
図1は、車両1の構成例を示す模式図である。図1に示した車両1は、車両の駆動トルクを生成する駆動力源13から出力される駆動トルクを左右の前輪3LF,3RFに伝達する前輪駆動の四輪自動車として構成されている。車両1は、駆動力源13としてガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関を備えた車両であってもよく、駆動力源13として駆動用モータを備えた電気自動車であってもよく、駆動力源13として内燃機関及び駆動用モータをともに備えたハイブリッド電気自動車であってもよい。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example configuration of a
なお、駆動輪の組み合わせや駆動方法は限定されるものではない。例えば車両1は、後輪駆動車であってもよく、四輪駆動車であってもよく、それぞれの車輪に対応する駆動用モータを備えた電気自動車であってもよい。また、車両1が電気自動車やハイブリッド電気自動車の場合、車両1には、駆動用モータへ供給される電力を蓄積する二次電池や、バッテリに充電される電力を発電するモータや燃料電池等の発電機が搭載される。
The combination of drive wheels and the drive method are not limited. For example,
車両1は、車両1の運転制御に用いられる機器として、駆動力源13、電動ステアリングシステム30及びブレーキ装置7LF,7RF,7LR,7RR(以下、特に区別を要しない場合には「ブレーキ装置7」と総称する)を備えている。駆動力源13は、図示しない前輪差動機構を介して前輪駆動軸5に伝達される駆動トルクを出力する。駆動力源13の駆動は、一つ又は複数の電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)を含んで構成される車両制御装置11により制御される。車両制御装置11は、手動運転中には、ドライバにより操作されるアクセル開度に基づいて駆動力源3の駆動を制御する。また、車両制御装置11は、運転支援制御又は自動運転制御の実行中には、自動運転の目標駆動トルクに基づいて駆動力源3の駆動を制御する。
The
電動ステアリングシステム30は、図示しない電動モータやギヤ機構を含み、ステアリング制御装置60により制御されることによって左右の前輪3LF,3RFの転舵角を調節する。ステアリング制御装置60は、手動運転中には、ドライバによるステアリングホイール31の操舵角に基づいて前輪3LF,3RFの転舵角を制御する。また、ステアリング制御装置60は、運転支援制御又は自動運転制御の実行中には、目標走行軌道に応じて設定される目標舵角に基づいて前輪3LF,3RFの転舵角を制御する。
The
ブレーキ装置7LF,7RF,7LR,7RRは、それぞれ前後左右の車輪3LF,3RF,3LR,3RRに制動力を付与する。ブレーキ装置7は、例えば油圧式の摩擦ブレーキ装置として構成され、それぞれのブレーキ装置7に供給される油圧が調節されることで所定の制動力を発生する。車両1が電気自動車あるいはハイブリッド電気自動車の場合、ブレーキ装置7は、駆動用モータによる回生ブレーキと併用される。ブレーキ装置7に供給される油圧は、図示しない液圧制御ユニットにより制御される。
Brake devices 7LF, 7RF, 7LR, and 7RR apply braking forces to the front, rear, left, and right wheels 3LF, 3RF, 3LR, and 3RR, respectively. Brake devices 7 are configured, for example, as hydraulic friction brake devices, and generate a predetermined braking force by adjusting the hydraulic pressure supplied to each brake device 7. If
また、車両1は、周囲環境センサ15及び運転支援装置17を備えている。周囲環境センサ15は、車両1の周囲環境の情報を検出する一つ又は複数のセンサである。周囲環境センサ15は、他車両や歩行者等の障害物、道路形状、及び走行レーンの境界線等の位置、距離及び速度等を検出し、検出結果の情報を運転支援装置17へ出力する。周囲環境センサ15は、例えばカメラ、LiDAR、レーダセンサ及び超音波センサのうちのいずれか一つ又は複数のセンサを含む。図1には、車両1は、周囲環境センサ15として、車両1の前方を撮影する左右一対のステレオカメラ15L,15Rを備えている。
The
運転支援装置17は、周囲環境センサ15により検出される障害物その他の検出結果の情報を用いて、車両1の運転支援制御又は自動運転制御を実行する。本実施形態では、運転支援装置17は、少なくとも車両1を走行レーンの所定位置を自動で走行させる支援機能を備えている。当該支援機能としては、例えばレーンキープ制御又は自動運転制御が挙げられる。例えば運転支援装置17は、車両1を走行させる目標走行軌道を設定し、車両1が目標走行軌道に沿って走行するように車両1の加減速度及びステアリングホイール31の操舵角の目標値を設定し、車両制御装置11及びステアリング制御装置60に対して目標値の情報を出力する。
The
また、車両1は、左右の前輪3LF,3RFに対応してタイヤ力センサ9L,9Rを備えている。タイヤ力センサ9L,9Rは、前輪駆動軸5と前輪3LF,3RFとの接続部分にそれぞれ設けられる。タイヤ力センサ9L,9Rは、左右の前輪3LF,3RFそれぞれに対して加えられる荷重を検出する荷重センサである。例えばタイヤ力センサ9L,9Rは、車両1の前後方向(x軸)、車幅方向(y軸)及び高さ方向(z軸)の三軸方向それぞれの荷重と、三軸それぞれの軸回りに発生するモーメントとを検出する6分力検出器であってよい。
The
<2.ステアリングシステム>
続いて、本実施形態に係る電動ステアリングシステム30の全体構成の一例を説明する。
2. Steering system
Next, an example of the overall configuration of the
図2は、電動ステアリングシステム30の構成例を示す模式図である。電動ステアリングシステム30は、ドライバにより操作されるステアリングホイール31と、車輪を転舵させる車輪転舵装置40とが機構的に切り離されて設けられ、ステアリングホイール31の操舵角(回転角)の検出値に基づいて前輪3LF,3RFの転舵角を制御するステアバイワイヤ型のステアリングシステムとして構築されている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an
電動ステアリングシステム30は、操舵装置33と、前輪(転舵輪)3RFLF,3RFを転舵させる車輪転舵装置40とを有している。操舵装置33は、ドライバにより操作されるステアリングホイール31から操舵の入力を受ける。電動ステアリングシステム30は、操舵装置33と車輪転舵装置40とが機構的に切り離され(リンクレス)、ステアリング制御装置60によって互いに連動して制御されるステアバイワイヤ型のステアリングシステムである。
The
操舵装置33は、ステアリングホイール31と、ステアリングホイール31に連結されたステアリングシャフト32と、ステアリングシャフト32の軸方向の中間位置に同軸的に組み込まれた反力モータ34とを備えて構成されている。反力モータ34は、ステアリングシャフト32及びステアリングホイール31を通じて、ステアリングホイール31を操作するドライバに反力(回転抵抗)を付与する手段である。反力モータ34の駆動は、ステアリング制御装置60によって制御され、反力モータ34の出力トルクは、ステアリングシャフト32を介して、ステアリングホイール31に伝達される。
The
車輪転舵装置40は、車体の左右方向に延びて配置されたラック軸51と、ラック軸51の両端にタイロッド52L,52Rを介してそれぞれ連結されたナックルアーム53L,53Rとを備えて構成されている。ナックルアーム53L,53Rには、左右の前輪3LF,3RFがそれぞれ連結されている。
The
ラック軸51は、ハウジング49により、車両1の左右方向に移動自在に支持されている。このラック軸51には、ラックギヤ54が設けられている。ラックギヤ54には、ピニオンギヤ55が噛み合っている。また、ピニオンギヤ55にはピニオンシャフト56が連結されている。このピニオンシャフト56の軸方向の中間位置には、転舵モータ57が同軸的に組み込まれている。
The
転舵モータ57は、左右の前輪3LF,3RFを転舵させる電動モータであり、転舵モータ57の駆動は、ステアリング制御装置60によって制御される。転舵モータ57の出力トルクは、ピニオンシャフト56、ピニオンギヤ55、及びラックギヤ54を介してラック軸51に伝達される。これにより、左右の前輪3LF,3RFが転舵される。
The
ステアリングシャフト32とピニオンシャフト56との間には、クラッチ機構37が設けられている。クラッチ機構37は、反力モータ34又は転舵モータ57の故障時等においてステアリング制御装置60によって締結され、ステアリングシャフト32とピニオンシャフト56とを直結し、ドライバによる前輪3LF,3RFの転舵を可能にする。
A
ステアリング制御装置60には、操舵角センサ35、操舵トルクセンサ36、転舵角センサ58及びタイヤ力センサ9L,9Rから出力されるセンサ信号が入力される。操舵角センサ35は、ステアリングホイール31の操舵角(回転角)を検出する。操舵トルクセンサ36は、ドライバによるステアリングホイール31への入力トルクである操舵トルクを検出する。操舵トルクは、ドライバがステアリングホイール31から受ける反力トルクに相当する。転舵角センサ58は、左右の前輪3LF,3RFの転舵角(車輪角)を検出する。タイヤ力センサ9L,9Rは、路面から左右の前輪3LF,3RFに負荷されるセルフアライニングトルクを検出する。
The
なお、タイヤ力センサ9L,9Rに代えて、例えばピニオンシャフト56に同軸に設けられてセルフアライニングトルクを検出するトルクセンサが設けられていてもよい。
Instead of the
ステアリング制御装置60は、これら各センサの入力に基づいて反力モータ34及び転舵モータ57の駆動を制御する。つまり、ステアリング制御装置60は、あらかじめ記憶されたプログラムにしたがって、リンクレスの操舵装置33と車輪転舵装置40とを互いに連動して制御(ステアバイワイヤ制御)する。
The
<3.ステアリング制御装置>
ステアリング制御装置60は、一つ又は複数のCPU(Central Processing Unit)等のプロセッサがコンピュータプログラムを実行することで電動ステアリングシステム30を制御する処理を実行する装置として機能する。当該コンピュータプログラムは、ステアリング制御装置60が実行すべき後述する動作をプロセッサに実行させるためのコンピュータプログラムである。プロセッサにより実行されるコンピュータプログラムは、ステアリング制御装置60に備えられた記憶部(メモリ)として機能する記録媒体に記録されていてもよく、ステアリング制御装置60に内蔵された記録媒体又はステアリング制御装置60に外付け可能な任意の記録媒体に記録されていてもよい。
<3. Steering control device>
The
コンピュータプログラムを記録する記録媒体としては、ハードディスク、フロッピーディスク及び磁気テープ等の磁気媒体、CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)、及びBlu-ray(登録商標)等の光記録媒体、フロプティカルディスク等の磁気光媒体、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)等の記憶素子、並びにUSB(Universal Serial Bus)メモリ及びSSD(Solid State Drive)等のフラッシュメモリ、その他のプログラムを格納可能な媒体であってよい。 Recording media for recording computer programs may include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes; optical recording media such as CD-ROMs (Compact Disc-Read Only Memory), DVDs (Digital Versatile Discs), and Blu-ray (registered trademark); magnetic optical media such as floptical disks; memory elements such as RAMs (Random Access Memory) and ROMs (Read Only Memory); flash memories such as USB (Universal Serial Bus) memories and SSDs (Solid State Drives); and other media capable of storing programs.
図3は、ステアリング制御装置60の構成例を示すブロック図である。
ステアリング制御装置60は、処理部61及び記憶部63を備えている。処理部61は、一つ又は複数のプロセッサを備えて構成される。処理部61の一部又は全部は、ファームウェア等の更新可能なもので構成されてもよく、また、CPU等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。なお、ステアリング制御装置60は、単体の装置として構成されていてもよく、複数の装置が相互に通信可能に接続されて構成されていてもよい。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the
The
記憶部63は、処理部61と通信可能に接続されたRAM又はROM等の一つ又は複数の記憶素子(メモリ)により構成される。ただし、記憶部63の数や種類は特に限定されない。記憶部63は、処理部61により実行されるコンピュータプログラムや、演算処理に用いられる種々のパラメタ、検出データ、演算結果等のデータを記憶する。記憶部63の一部は、処理部61のワーク領域として機能する。
The
ステアリング制御装置60には、専用線を介して又はCAN(Controller Area Network)やLIN(Local Inter Net)等の通信手段を介して、運転支援装置17、タイヤ力センサ9L,9R、操舵角センサ35、操舵トルクセンサ36、転舵角センサ58、タイヤ力センサ9L,9R、反力モータ34及び転舵モータ57が通信可能に接続されている。
The
処理部61は、第1制御部71、第2制御部73及び切替制御部75を備える。第1制御部71、第2制御部73及び切替制御部75は、一つ又は複数のプロセッサによるコンピュータプログラムの実行により実現される機能である。なお、第1制御部71、第2制御部73及び切替制御部75の一部が、アナログ回路等のハードウェアにより構成されてもよい。
The
以下、処理部61の各部の機能を簡単に説明し、処理部61の具体的な処理動作を後で詳しく説明する。
Below, the function of each part of the
(第1制御部)
第1制御部71は、ドライバにより操作されるステアリングホイール31の操舵角に基づいて転舵角を制御するとともに、左右の前輪3LF,3RFが路面から受けるセルフアライニングトルクに応じてステアリングホイール31の操作に対する反力トルクをステアリングホイール31に付与する第1制御を実行する。
(First control unit)
The
第1制御部71は、ドライバが手動操作により車両1を操舵する場合に、操舵角センサ35のセンサ信号に基づいてステアリングホイール31の操舵角を検出し、当該実操舵角に基づいて左右の前輪3LF,3RFの目標転舵角を設定する。以下、操舵角センサ35のセンサ信号に基づいて検出される操舵角を実操舵角という。操舵角と転舵角とは、あらかじめ設定された所定の係数を用いて相互に変換可能であり、第1制御部71は、当該係数を用いて実操舵角に基づき目標転舵角を設定する。また、第1制御部71は、目標転舵角を転舵モータ57の回転角に変換し、転舵モータ57の回転角を制御する。
When the driver manually steers the
また、第1制御部71は、第1制御を実行中、タイヤ力センサ9L,9Rのセンサ信号に基づいて、前輪3LF,3RFが路面から受けるセルフアライニングトルクを検出し、当該セルフアライニングトルクに基づいてステアリングホイール31に付与する反力トルクを設定する。セルフアライニングトルクは、車両1の旋回中に、前輪3LF,3RFの向きを車両1の前後方向に復帰させるように作用する復元力である。また、反力トルクは、前輪3LF,3RFにセルフアライニングトルクが作用することに対応して、ステアリングホイール31を中立位置(車両1が直進状態となる位置)へ復帰させるように作用する復元力である。
Furthermore, while executing the first control, the
セルフアライニングトルクと反力トルクとは、あらかじめ設定された所定の係数を用いて相互に変換可能であり、第1制御部71は、当該係数を用いてセルフアライニングトルクに基づき反力トルクを設定する。また、第1制御部71は、設定した反力トルクを出力可能な反力モータ34の駆動指示値を設定し、反力モータ34の駆動を制御する。
The self-aligning torque and the reaction torque can be converted into each other using a predetermined coefficient that has been set in advance, and the
図4は、ステアリングホイール31の操舵角θsに応じた反力トルクF_coを示したアライニングトルクマップ(アライニングトルク情報)を示す。操舵角θsは、中立位置θ0を中心に、右旋回方向θs_Rを正の値、左旋回方向θs_Lを負の値として示されている。また、反力トルクF_coは、ステアリングホイール31を左旋回方向へ押す力を正の値、右旋回方向へ押す力を負の値として示されている。
Figure 4 shows an aligning torque map (aligning torque information) that indicates the reaction torque F_co according to the steering angle θs of the
図4に示したように、右旋回方向θs_R及び左旋回方向θs_Lそれぞれ操舵角θsが拡大するほど、操舵角θsを中立位置θ0へ復帰させるように作用する反力トルクF_coの絶対値が大きい値に設定される。アライニングトルクマップに示す操舵角θsと反力トルクF_coの関係は、前輪3LF,3RFの転舵角と前輪3LF,3RFが路面から受けるセルフアライニングトルクとの関係としても見ることができる。 As shown in Figure 4, the larger the steering angle θs is in the right turning direction θs_R and the left turning direction θs_L, the larger the absolute value of the reaction torque F_co that acts to return the steering angle θs to the neutral position θ0 is set to. The relationship between the steering angle θs and the reaction torque F_co shown in the aligning torque map can also be seen as the relationship between the steering angle of the front wheels 3LF, 3RF and the self-aligning torque that the front wheels 3LF, 3RF receive from the road surface.
(第2制御部)
第2制御部73は、運転支援装置17の運転支援制御による目標舵角に基づいて操舵角及び転舵角を制御するとともに、目標舵角と操舵角又は転舵角との角度差に応じた操舵アシストトルクをステアリングホイール31に付与する第2制御を実行する。上述のとおり、操舵角と転舵角とは相互に変換可能であり、目標舵角が、操舵角の目標値又は転舵角の目標値のどちらであってもよいが、本実施形態では、目標舵角が操舵角の目標値(以下、「目標操舵角」という)である例を説明する。したがって、以下の説明において、目標操舵角と操舵角との角度差は、操舵角の絶対値から目標操舵角の絶対値を引いた値を示す。
(Second control unit)
The
第2制御部73は、運転支援装置17によるレーンキープ制御又は自動運転制御等の車両1を走行レーンの所定位置を自動で走行させる支援機能により設定された目標操舵角に基づいて前輪3LF,3RFの転舵角を制御する。第2制御部73は、所定の係数を用いて目標操舵角に基づいて目標転舵角を設定する。また、第2制御部73は、目標転舵角を転舵モータ57の回転角に変換し、転舵モータ57の回転角を制御する。
The
また、第2制御部73は、運転支援装置17により設定された目標操舵角に基づいてステアリングホイール31の操舵角を制御する。このとき、第2制御部73は、目標操舵角と実操舵角との角度差に応じて操舵アシストトルクを設定する。操舵アシストトルクは、実操舵角を目標操舵角に追従させるために作用する補助力である。例えば第2制御部73は、角度差に対する操舵アシストトルクの値をあらかじめ設定したアシストトルクマップ(アシストトルク情報)を用いて操舵アシストトルクを設定する。第2制御部73は、設定した操舵アシストトルクを出力可能な反力モータ34の駆動指示値を設定し、反力モータ34の駆動を制御する。
The
図5は、目標操舵角θs_tgtと操舵角θsとの角度差Δθに応じて発生させる操舵アシストトルクF_asを設定したアシストトルクマップを示す。上述のとおり、角度差Δθは、操舵角θsの絶対値から目標操舵角θs_tgtの絶対値を引いた差分の値を示し、角度差Δθ=0を中心に、操舵角θsが目標操舵角θs_tgtよりも大きい状態を正の値、操舵角θsが目標操舵角θs_tgtよりも小さい状態を負の値として示されている。また、操舵アシストトルクF_asは、操舵角θsが縮小する方向へ押す力を正の値、操舵角θsが拡大する方向へ押す力を負の値として示されている。 Figure 5 shows an assist torque map in which the steering assist torque F_as to be generated according to the angular difference Δθ between the target steering angle θs_tgt and the steering angle θs is set. As described above, the angular difference Δθ indicates the difference value obtained by subtracting the absolute value of the target steering angle θs_tgt from the absolute value of the steering angle θs, and is shown with the angular difference Δθ = 0 as the center, with a positive value indicating that the steering angle θs is larger than the target steering angle θs_tgt and a negative value indicating that the steering angle θs is smaller than the target steering angle θs_tgt. Also, the steering assist torque F_as indicates a force pushing in the direction of reducing the steering angle θs as a positive value and a force pushing in the direction of increasing the steering angle θs as a negative value.
本実施形態では、操舵角θsが目標操舵角θs_tgtよりも大きい状態では、操舵角θsと目標操舵角θs_tgtとの角度差Δθが拡大するほど、操舵角θsを目標操舵角θs_tgtに追従させるように作用する操舵アシストトルクF_asの絶対値が大きい値に設定される。なお、図示した切替閾値Δθ_thrは、操舵制御が、運転支援制御に基づく第2制御から、ドライバの操舵に基づく第1制御に切り替えられる(オーバーライドする)閾値である。 In this embodiment, when the steering angle θs is larger than the target steering angle θs_tgt, the greater the angle difference Δθ between the steering angle θs and the target steering angle θs_tgt, the greater the absolute value of the steering assist torque F_as that acts to make the steering angle θs follow the target steering angle θs_tgt is set to. Note that the illustrated switching threshold Δθ_thr is a threshold at which the steering control is switched (overridden) from the second control based on the driving assistance control to the first control based on the driver's steering.
また、操舵角θsが目標操舵角θs_tgtよりも小さい状態では、操舵角θsと目標操舵角θs_tgtとの角度差Δθの絶対値が拡大することに伴って操舵アシストトルクF_asの絶対値が漸増するものの、操舵制御が第2制御から第1制御に切り替えられる切替閾値-Δθ_thrにおいては操舵アシストトルクF_asがゼロとなるように設定されている。 In addition, when the steering angle θs is smaller than the target steering angle θs_tgt, the absolute value of the steering assist torque F_as gradually increases as the absolute value of the angle difference Δθ between the steering angle θs and the target steering angle θs_tgt increases, but the steering assist torque F_as is set to zero at the switching threshold value -Δθ_thr at which the steering control is switched from the second control to the first control.
アシストトルクマップの設定方法については後で詳しく説明する。 How to set the assist torque map will be explained in detail later.
(切替制御部)
切替制御部75は、第2制御の実行中に、目標操舵角と操舵角との角度差の拡大に伴い第2制御を解除して操舵制御を第1制御へ切り替える切替制御を実行する。つまり、切替制御部75は、運転支援機能により車両1が目標走行軌道に沿って走行するように自動操舵されている間にドライバが意図的に走行軌道を修正しようとしていることを検知して、ドライバによるステアリング操作に基づいて転舵角を制御する第1制御へと切り替える(オーバーライドする)。
(Switching control unit)
The switching
本実施形態では、目標操舵角θs_tgtよりも実操舵角θs_actが大きい状態で目標操舵角θs_tgtと実操舵角θs_actとの角度差Δθが拡大する場合、切替制御部75は、第2制御から第1制御への操舵制御の切り替え前後の操舵アシストトルクF_asと反力トルクF_coとの差ΔFが、あらかじめ設定されたトルク変動を抑制するための所定のトルク差閾値ΔF_thr以下の状態で、操舵制御を第2制御から第1制御へ切り替える。ステアリングホイール31を切り増している状態では、第2制御による操舵アシストトルクF_asの力の向きと、第1制御による反力トルクF_coの力の向きが同じ向きであるため、操舵アシストトルクF_asと反力トルクF_coとの差ΔFが所定のトルク差閾値ΔF_thr以下となることを条件とした切替制御が可能である。
In this embodiment, when the angle difference Δθ between the target steering angle θs_tgt and the actual steering angle θs_act increases when the actual steering angle θs_act is greater than the target steering angle θs_tgt, the switching
所定のトルク差閾値ΔF_thrは、第2制御から第1制御への操舵制御の切り替えに伴って、ステアリングホイール31に付与されるトルクが操舵アシストトルクF_asから反力トルクF_coに切り替えられたときに、付与されるトルクが大きく変動して操舵角θsが急激に変化することを抑制し得る値としてあらかじめ適切な値に設定される。所定のトルク差閾値ΔF_thrは、例えば0.5N・m以下の値、又は、反力トルクF_coの30%以下の値に設定されることが好ましく、0に設定されることがより好ましい。
The predetermined torque difference threshold ΔF_thr is set in advance to an appropriate value that can suppress a large fluctuation in the torque applied and a sudden change in the steering angle θs when the torque applied to the
また、本実施形態では、目標操舵角θs_tgtよりも実操舵角θs_actが小さい状態で目標操舵角θs_tgtと実操舵角θs_actとの角度差Δθが拡大する場合、操舵アシストトルクの絶対値が所定の基準値以下の状態で、操舵制御を第2制御から第1制御へ切り替える。ステアリングホイール31を切り戻している状態では、第2制御による操舵アシストトルクF_asの力の向きと、第1制御による反力トルクF_coの力の向きが逆向きとなるため、操舵制御を第2制御から第1制御へ切り替えたときのトルク変動が大きくなって、ドライバが違和感を覚えるとともに車両1の挙動が不安定になるおそれがある。このため、ステアリングホイール31を切り戻している状態で操舵制御を第2制御から第1制御に切り替えるときの操舵アシストトルクF_asを所定の基準値F_thr以下として、操舵制御を第2制御から第1制御へ切り替えたときのトルク変動を抑制する。
In addition, in this embodiment, when the angle difference Δθ between the target steering angle θs_tgt and the actual steering angle θs_act increases when the actual steering angle θs_tgt is smaller than the target steering angle θs_tgt, the steering control is switched from the second control to the first control when the absolute value of the steering assist torque is equal to or less than a predetermined reference value. When the
図6及び図7は、第2制御において目標操舵角θs_tgtと操舵角θsとの角度差Δθが拡大するほど操舵アシストトルクF_asが漸増するように設定され、角度差Δθが切替閾値Δθ_thrを超えたときに操舵制御を第2制御から第1制御に切り替えるように構成された参考例を説明するために示す図である。図6は、角度差Δθと操舵アシストトルクF_asとの関係を示す説明図であり、図5に示す本実施形態によるアシストトルクマップに対応する。図7は、車両1が右旋回走行している場合の目標操舵角θs_tgtを基準とする操舵アシストトルクF_asを、アライニングトルクマップに重ねて示した参考例の説明図である。
6 and 7 are diagrams for explaining a reference example in which the steering assist torque F_as is set to gradually increase as the angular difference Δθ between the target steering angle θs_tgt and the steering angle θs increases in the second control, and the steering control is switched from the second control to the first control when the angular difference Δθ exceeds the switching threshold Δθ_thr. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the angular difference Δθ and the steering assist torque F_as, and corresponds to the assist torque map according to this embodiment shown in FIG. 5. FIG. 7 is an explanatory diagram of a reference example in which the steering assist torque F_as based on the target steering angle θs_tgt when the
図6に示すように、参考例では、操舵角θsと目標操舵角θs_tgtとの大小関係にかかわらず、また、目標操舵角θs_tgtの値にかかわらず、角度差Δθが拡大するほど絶対値が漸増するように操舵アシストトルクF_asが設定されている。 As shown in FIG. 6, in the reference example, the steering assist torque F_as is set so that its absolute value gradually increases as the angle difference Δθ increases, regardless of the magnitude relationship between the steering angle θs and the target steering angle θs_tgt, and regardless of the value of the target steering angle θs_tgt.
図7に示すように、参考例では、操舵角θsが目標操舵角θs_tgtよりも大きい状態で操舵角θsと目標操舵角θs_tgtとの角度差Δθが切替閾値Δθ_thrとなる操舵角θs_hを超えると、操舵制御が第2制御から第1制御に切り替えられる。このとき、当該操舵角θs_hにおいて、操舵アシストトルクF_asが反力トルクF_coを大きく上回っていると、第2制御から第1制御への操舵制御の切り替え前後においてステアリングホイール31に付与されるトルクが大きく変化する。このため、ステアリングホイール31の操舵角θsが急激に変化し、車両1の挙動が不安定になるおそれがある。
As shown in FIG. 7, in the reference example, when the steering angle θs is greater than the target steering angle θs_tgt and the angle difference Δθ between the steering angle θs and the target steering angle θs_tgt exceeds the steering angle θs_h at which the switching threshold Δθ_thr occurs, the steering control is switched from the second control to the first control. At this time, if the steering assist torque F_as greatly exceeds the reaction torque F_co at the steering angle θs_h, the torque applied to the
また、参考例では、参考例では、操舵角θsが目標操舵角θs_tgtよりも小さい状態で操舵角θsと目標操舵角θs_tgtとの角度差Δθが切替閾値Δθ_thrとなる操舵角θs_lを超えると、操舵制御が第2制御から第1制御に切り替えられる。当該操舵角θs_lにおいて、操舵アシストトルクF_asと反力トルクF_coとは逆向きのトルクであり、第2制御から第1制御への操舵制御の切り替え前後においてステアリングホイール31に付与されるトルクが急激に変化する。このため、ステアリングホイール31の操舵角θsが急激に変化し、ドライバが違和感を覚えるとともに車両1の挙動が不安定になるおそれがある。
In addition, in the reference example, when the steering angle θs is smaller than the target steering angle θs_tgt and the angle difference Δθ between the steering angle θs and the target steering angle θs_tgt exceeds the steering angle θs_l at which the switching threshold Δθ_thr occurs, the steering control is switched from the second control to the first control. At this steering angle θs_l, the steering assist torque F_as and the reaction torque F_co are torques in opposite directions, and the torque applied to the
図8は、車両1が右旋回走行している場合の目標操舵角θs_tgtを基準とする操舵アシストトルクF_asを、アライニングトルクマップに重ねて示した本実施形態の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of this embodiment that shows the steering assist torque F_as based on the target steering angle θs_tgt when the
図8に示すように、本実施形態では、操舵角θsが目標操舵角θs_tgtよりも大きい状態において、操舵角θsと目標操舵角θs_tgtとの角度差Δθを基準とするのではなく、第2制御から第1制御への操舵制御の切り替え前後の操舵アシストトルクF_asと反力トルクF_coとの差を基準として、第2制御から第1制御への操舵制御の切り替えを判定する。 As shown in FIG. 8, in this embodiment, when the steering angle θs is greater than the target steering angle θs_tgt, the switchover of steering control from the second control to the first control is determined not based on the angle difference Δθ between the steering angle θs and the target steering angle θs_tgt, but based on the difference between the steering assist torque F_as and the reaction torque F_co before and after the switchover of steering control from the second control to the first control.
具体的に、切替制御部75は、第2制御から第1制御への操舵制御の切り替え前後の操舵アシストトルクF_asと反力トルクF_coとの差ΔFが、あらかじめ設定されたトルク変動を抑制するための所定のトルク差閾値ΔF_thr以下になったときに第2制御を解除して操舵制御を第1制御へ切り替える。図8に示した例では、第2制御から第1制御への操舵制御の切り替え前後の操舵アシストトルクF_asと反力トルクF_coとの差ΔFがゼロになったとき(操舵角θs=θs_c)に第2制御が解除され、操舵制御が第1制御へ切り替えられる。したがって、第2制御から第1制御に操舵制御の切り替えられたときにステアリングホイール31の操舵角が急激に変化することを抑制することができる。
Specifically, the switching
また、本実施形態では、操舵角θsが目標操舵角θs_tgtよりも小さい状態において、操舵角θsと目標操舵角θs_tgtとの角度差Δθを基準として、当該角度差Δθが所定の切替閾値Δθ_thrとなる操舵角θs_lに操舵角θsが到達したときに操舵制御が第2制御から第1制御へ切り替えられる。このとき、角度差Δθが拡大するにつれて、操舵角θsを目標操舵角θs_tgtに追従させるための操舵アシストトルクF_asの絶対値が漸増するが、操舵制御が第2制御から第1制御に切り替えられる操舵角θs_lにおいては、操舵アシストトルクF_asが所定の基準値以下とされている。図8に示した例では、操舵制御が第2制御から第1制御に切り替えられる操舵角θs_lにおいては、操舵アシストトルクF_asがゼロとされている。したがって、操舵角θsを目標操舵角θs_tgtに追従させる補助力を作用させつつ、第2制御から第1制御への操舵制御の切り替えの前後におけるトルクの向きが逆向きとなることに起因するドライバの違和感を軽減することができる。 In addition, in this embodiment, when the steering angle θs is smaller than the target steering angle θs_tgt, the steering control is switched from the second control to the first control when the steering angle θs reaches the steering angle θs_l at which the angular difference Δθ between the steering angle θs and the target steering angle θs_tgt becomes a predetermined switching threshold Δθ_thr, based on the angular difference Δθ between the steering angle θs and the target steering angle θs_tgt. At this time, as the angular difference Δθ increases, the absolute value of the steering assist torque F_as for making the steering angle θs follow the target steering angle θs_tgt gradually increases, but at the steering angle θs_l at which the steering control is switched from the second control to the first control, the steering assist torque F_as is set to a predetermined reference value or less. In the example shown in FIG. 8, the steering assist torque F_as is set to zero at the steering angle θs_l at which the steering control is switched from the second control to the first control. Therefore, an assist force is applied to make the steering angle θs follow the target steering angle θs_tgt, while reducing the discomfort felt by the driver due to the torque direction being reversed before and after switching the steering control from the second control to the first control.
なお、図7及び図8は、ステアリングホイール31の回転方向が右旋回方向である状態の操舵角θsを正の値として、ステアリングホイール31を中立位置に戻す方向に押すトルクを正の値、ステアリングホイール31をさらに右旋回方向に押すトルクを負の値として示されている。この図7及び図8に基づく説明は、ステアリングホイール31の回転方向が左旋回方向である状態の操舵角θsを正の値として、ステアリングホイール31を中立位置に戻す方向に押すトルクを正の値、ステアリングホイール31をさらに左旋回方向に押すトルクを負の値としても同様に理解することができる。
In addition, in Figures 7 and 8, the steering angle θs when the rotation direction of the
<3.ステアリング制御装置の処理動作>
ここまで、本実施形態に係るステアリング制御装置60の構成例を説明した。続いて、ステアリング制御装置60の処理動作を具体的に説明する。なお、以下の説明では、ステアリングホイール31の中立位置(操舵角θs=0)を中心に、右旋回方向及び左旋回方向がそれぞれ正の値として理解される。したがって、発生するトルクあるいは付与されるトルクもすべて正の値として理解される。
3. Processing Operation of Steering Control Device
So far, an example of the configuration of the
図9は、ステアリング制御装置60の処理動作のフローチャートを示す。
まず、ステアリングシステムが起動されると(ステップS11)、処理部61は、運転支援機能が作動中であるか否かを判定する(ステップS13)。例えば処理部61は、運転支援装置17から運転支援機能が作動中であることを示す信号を受信している場合に運転支援機能が作動中であると判定する。処理部61は、運転支援機能の作動スイッチのオンオフの信号に基づいて運転支援機能が作動中であるか否かを判定してもよい。上述のとおり、運転支援機能は、車両1を走行レーンの所定位置を自動で走行させる支援機能であり、例えばレーンキープ制御又は自動運転制御であってよい。
FIG. 9 is a flowchart showing the processing operation of the
First, when the steering system is started (step S11), the
処理部61は、運転支援機能が作動中であると判定しない場合(S13/No)、第1制御部71は、第1制御を実行する(ステップS15)。
If the
図10は、第1制御部71による第1制御の処理動作のフローチャートを示す。
まず、第1制御部71は、操舵角センサ35のセンサ信号に基づいてステアリングホイール31の実操舵角θs_actを検出する(ステップS31)。次いで、第1制御部71は、実操舵角θs_actに基づいて目標転舵角θw_tgtを設定する(ステップS33)。例えば第1制御部71は、実操舵角θs_actにあらかじめ設定された所定の係数を乗じて目標転舵角θw_tgtを算出する。
FIG. 10 is a flowchart showing the processing operation of the first control by the
First, the
次いで、第1制御部71は、転舵モータ57を駆動し、前輪3LF,3RFの転舵を制御する(ステップS35)。例えば第1制御部71は、転舵角と転舵モータ57の駆動指令値との関係を定めたマップを参照し、目標転舵角θw_tgtに対応する駆動指令値を求めて転舵モータ57を駆動する。
Then, the
次いで、第1制御部71は、タイヤ力センサ9L,9Rのセンサ信号に基づいて、左右の前輪3LF,3RFが路面から受けるセルフアライニングトルクF_alを検出する(ステップS37)。次いで、第1制御部71は、セルフアライニングトルクF_alに所定の係数を乗じて反力トルクF_coを算出する(ステップS39)。
Next, the
次いで、第1制御部71は、反力モータ34を駆動し、ステアリングホイール31に対してセルフアライニングトルクF_alに応じた反力トルクF_coを付与する(ステップS41)。
Then, the
以上のようにして、第1制御部71は、ドライバの操作によるステアリングホイール31の実操舵角θs_actに基づいて左右の前輪3LF,3RFの転舵角θwを制御する。また、第1制御部71は、左右の前輪3LF,3RFが路面から受けるセルフアライニングトルクF_alに応じた反力トルクF_coをステアリングホイール31に付与し、ドライバにセルフアライニングトルクF_alに応じた反力を感じさせる。
In this manner, the
図9に戻り、一方、上記のステップS13において、処理部61は、運転支援機能が作動中であると判定した場合(S13/Yes)、第2制御部73は、第2制御により操舵制御を実行する(ステップS17)。
Returning to FIG. 9, on the other hand, in step S13 above, if the
図11は、第2制御部73による第2制御の処理動作のフローチャートを示す。
まず、第2制御部73は、運転支援装置17から送信される目標操舵角θs_tgtの情報を取得する(ステップS51)。次いで、第2制御部73は、操舵角センサ35のセンサ信号に基づいてステアリングホイール31の実操舵角θs_actを検出する(ステップS53)。
FIG. 11 is a flowchart showing the processing operation of the second control by the
First, the
次いで、第2制御部73は、実操舵角θs_actから目標操舵角θs_tgtを引いた角度差Δθを算出する(ステップS55)。ここでは、実操舵角θs_actが、目標操舵角θs_tgtに対して切り過ぎた状態であるのか、不足した状態であるのかが判別される。
Then, the
次いで、第2制御部73は、算出した角度差Δθに基づいて操舵アシストトルクF_asを設定する(ステップS57)。例えば第2制御部73は、あらかじめ設定されたアシストトルクマップ(図5を参照)に基づいて角度差Δθに応じた操舵アシストトルクF_asを設定する。次いで、第2制御部73は、反力モータ34を駆動し、ステアリングホイール31に対して操舵アシストトルクF_asを付与する(ステップS59)。
Next, the
次いで、第2制御部73は、上述のステップS33と同様に、実操舵角θs_actに基づいて目標転舵角θw_tgtを設定する(ステップS61)。次いで、第2制御部73は、上述のステップS35と同様に転舵モータ57を駆動し、前輪3LF,3RFの転舵を制御する(ステップS63)。
Then, the
以上のようにして、第2制御部73は、運転支援装置17により設定される目標操舵角θs_tgtと実操舵角θsとの角度差Δθに基づいて操舵アシストトルクF_asを設定し、実操舵角θsを目標操舵角θs_tgtに追従させるための操舵アシストトルクF_asをステアリングホイール31に付与する。そのうえで、第2制御部73は、実操舵角θs_actに基づいて左右の前輪3LF,3RFの転舵角θwを制御する。したがって、第2制御においては、基本的に運転支援装置17により設定される目標操舵角θs_tgtにしたがって車両1の操舵が制御されるが、ドライバによるステアリングホイール31の操作介入があったときには、ドライバの意図を反映した車両1の操舵が行われる。
In this manner, the
図9に戻り、第2制御の実行状態において、切替制御部75は、切替制御を実行する(ステップS19)。
Returning to FIG. 9, in the second control execution state, the switching
図12は、切替制御部75による切替制御の処理動作のフローチャートを示す。
まず、切替制御部75は、操舵角センサ35のセンサ信号に基づいて検出される実操舵角θs_actが、運転支援装置17により設定される目標操舵角θs_tgtよりも大きいか否かを判定する(ステップS71)。
FIG. 12 is a flowchart showing the processing operation of the switching control by the switching
First, the switching
切替制御部75は、実操舵角θs_actが目標操舵角θs_tgtよりも大きいと判定しない場合(S71/No)、目標操舵角θs_tgtから実操舵角θs_actを引いた角度差Δθが所定の切替閾値Δθ_tgtを超えたか否かを判定する(ステップS81)。切替制御部75は、角度差Δθが所定の切替閾値Δθ_tgtを超えたと判定しない場合(S81/No)、そのまま切替制御を終了して、第2制御を継続させる。
If the switching
一方、切替制御部75は、角度差Δθが所定の切替閾値Δθ_tgtを超えたと判定した場合(S81/Yes)、第2制御を解除し、操舵制御を第1制御に切り替える(ステップS79)。つまり、ドライバが、目標操舵角θs_tgtに対してステアリングホイール31を切り戻す方向へ意図的に走行軌跡を修正しようとしている状態であると判断されるため、切替制御部75は、運転支援機能に基づく操舵制御から、ドライバのステアリング操作に基づく操舵制御へとオーバーライドさせる。
On the other hand, if the switching
このとき、図8に示したように、実操舵角θs_actが目標操舵角θs_tgtよりも小さい状態で角度差Δθが切替閾値Δθ_tgtに一致するときの操舵アシストトルクF_asが所定の基準値以下のゼロあるいは極小さい値に設定されている。このため、操舵制御が第2制御から第1制御への操舵制御の切り替え前後にステアリングホイール31に付与されるトルクの向きが逆向きであることによるドライバの違和感を軽減することができる。
At this time, as shown in FIG. 8, when the actual steering angle θs_act is smaller than the target steering angle θs_tgt and the angle difference Δθ matches the switching threshold Δθ_tgt, the steering assist torque F_as is set to zero or a very small value that is less than a predetermined reference value. This makes it possible to reduce the discomfort felt by the driver due to the torque applied to the
上記のステップS71において、切替制御部75は、実操舵角θs_actが目標操舵角θs_tgtよりも大きいと判定した場合(S71/Yes)、上記のステップS37と同様にタイヤ力センサ9L,9Rのセンサ信号に基づいて、左右の前輪3LF,3RFが路面から受けるセルフアライニングトルクF_alを検出する(ステップS73)。次いで、切替制御部75は、上記のステップS39と同様にセルフアライニングトルクF_alに所定の係数を乗じて反力トルクF_coを算出する(ステップS75)。
If, in step S71 above, the switching
次いで、切替制御部75は、算出した反力トルクF_coとステアリングホイール31に付与している操舵アシストトルクF_asとの差ΔFが、あらかじめ設定された所定のトルク差閾値ΔF_thr以下であるか否かを判定する(ステップS75)。例えば切替制御部75は、反力トルクF_coと操舵アシストトルクF_asとの差ΔFがゼロであるか否かを判定する。
Then, the switching
切替制御部75は、反力トルクF_coと操舵アシストトルクF_asとの差ΔFが所定のトルク差閾値ΔF_thr以下であると判定しない場合(S75/No)、そのまま切替制御を終了して、第2制御を継続させる。
If the switching
一方、切替制御部75は、反力トルクF_coと操舵アシストトルクF_asとの差ΔFが所定のトルク差閾値ΔF_thr以下であると判定しない場合(S75/No)、第2制御を解除し、操舵制御を第1制御に切り替える(ステップS79)。つまり、ドライバが、目標操舵角θs_tgtに対してステアリングホイール31を切り増す方向へ意図的に走行軌跡を修正しようとしている状態であると判断されるため、切替制御部75は、運転支援機能に基づく操舵制御から、ドライバのステアリング操作に基づく操舵制御へとオーバーライドさせる。
On the other hand, if the switching
このとき、図8に示したように、第2制御から第1制御への操舵制御の切り替え前後にステアリングホイール31に付与される操舵アシストトルクF_asと反力トルクF_coとの差がゼロあるいは極小さい状態で操舵制御が第2制御から第1制御へ切り替えられる。このため、第2制御から第1制御への操舵制御の切り替えによるステアリングホイール31に付与されるトルクの急激な変動が抑制され、ステアリングホイール31の操舵角が急激に変化することを抑制ができる。
At this time, as shown in FIG. 8, the steering control is switched from the second control to the first control in a state where the difference between the steering assist torque F_as and the reaction torque F_co applied to the
図9に戻り、第1制御又は第2制御が継続された状態で、あるいは、第2制御中に操舵制御が第2制御から第1制御へ切り替えられた後、処理部61は、ステアリングシステム10の起動が停止されたか否かを判定する(ステップS21)。処理部61は、ステアリングシステム10の起動が停止されたと判定しない場合(S21/No)、ステップS13に戻って上述した各ステップの処理を実行する。一方、処理部61は、ステアリングシステム10の起動が停止されたと判定した場合(S21/Yes)、操舵制御を終了する。
Returning to FIG. 9, while the first control or the second control is continuing, or after the steering control is switched from the second control to the first control during the second control, the
<4.効果>
以上説明したように、本実施形態に係るステアリングシステムの制御装置は、目標操舵角θs_tgtよりも実操舵角θs_actが大きい状態で目標操舵角θs_tgtと実操舵角θs_actとの角度差Δθが拡大する場合、第2制御から第1制御への操舵制御の切り替え前後の操舵アシストトルクF_asと反力トルクF_coとの差ΔFが、あらかじめ設定された所定のトルク差閾値ΔF_thr以下の状態で第2制御から第1制御へ切り替える。このため、第2制御から第1制御への操舵制御の切り替えによるステアリングホイール31に付与されるトルクの急激な変動が抑制され、ステアリングホイール31の操舵角が急激に変化することを抑制することができる。したがって、操舵制御の切り替えによって車両1の挙動が不安定になることを抑制することができる。
<4. Effects>
As described above, in the case where the angle difference Δθ between the target steering angle θs_tgt and the actual steering angle θs_act increases in a state where the actual steering angle θs_act is larger than the target steering angle θs_tgt, the control device of the steering system according to the present embodiment switches from the second control to the first control in a state where the difference ΔF between the steering assist torque F_as and the reaction torque F_co before and after switching the steering control from the second control to the first control is equal to or less than a predetermined torque difference threshold ΔF_thr set in advance. Therefore, a sudden change in the torque applied to the
また、本実施形態に係るステアリングシステムの制御装置は、第2制御から第1制御への操舵制御の切り替え前後の操舵アシストトルクF_asと反力トルクF_coとの差ΔFがゼロのときに第2制御から第1制御へ切り替えてもよい。この場合、第2制御から第1制御への操舵制御の切り替えによるステアリングホイール31に付与されるトルクの変動が極めて小さくなり、ステアリングホイール31の操舵角の変化をさらに抑制することができる。
The control device of the steering system according to this embodiment may also switch from the second control to the first control when the difference ΔF between the steering assist torque F_as and the reaction torque F_co before and after switching the steering control from the second control to the first control is zero. In this case, the fluctuation in the torque applied to the
<5.変形例>
ここまで本実施形態に係るステアリングシステムの制御装置を説明したが、上記実施形態は種々の変更が可能である。以下、本実施形態に係るステアリングシステムの制御装置の変形例を説明する。
5. Modifications
Although the control device for the steering system according to the present embodiment has been described above, various modifications of the above embodiment are possible. Modifications of the control device for the steering system according to the present embodiment will be described below.
上記実施形態において、第2制御を実行中にステアリングホイール31に付与する操舵アシストトルクF_asは、目標操舵角θs_tgtの値にかかわらず実操舵角θs_actから目標操舵角θs_tgtを引いた角度差Δθに基づいて設定されていたが、操舵アシストトルクF_asは、路面の摩擦状態に応じて変更されてもよい。
In the above embodiment, the steering assist torque F_as applied to the
前輪3LF,3RFが路面から受けるセルフアライニングトルクF_alは路面の摩擦係数によって変化する。このため、操舵アシストトルクF_asを路面の摩擦係数に応じて変更しない場合、目標操舵角θs_tgtよりも実操舵角θs_actが大きい状態で第2制御から第1制御へ操舵制御が切り替えられる場面において、同じ目標操舵角θs_tgtであっても、操舵制御が切り替えられる操舵角θsが路面の摩擦係数によって大きく異なるおそれがある。 The self-aligning torque F_al that the front wheels 3LF, 3RF receive from the road surface changes depending on the friction coefficient of the road surface. For this reason, if the steering assist torque F_as is not changed according to the friction coefficient of the road surface, in a situation where the steering control is switched from the second control to the first control when the actual steering angle θs_act is larger than the target steering angle θs_tgt, the steering angle θs at which the steering control is switched may differ significantly depending on the friction coefficient of the road surface, even if the target steering angle θs_tgt is the same.
図13は、路面の摩擦係数が図8に示した例よりも小さい場合の例を示す説明図である。路面の摩擦係数が相対的に小さい場合、セルフアライニングトルクに応じて設定される反力トルクF_coは、路面の摩擦係数が相対的に大きい場合の反力トルクF_co´に比べて小さくなる。このため、操舵アシストトルクF_asの設定条件が同じであると、操舵アシストトルクF_asと反力トルクF_coとの差ΔFが所定のトルク差閾値ΔF_thr以下となる操舵角θs_cが、操舵アシストトルクF_asと反力トルクF_co´との差ΔFが所定のトルク差閾値ΔF_thr以下となる操舵角θs_c´よりも小さい値となる。 FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example in which the friction coefficient of the road surface is smaller than the example shown in FIG. 8. When the friction coefficient of the road surface is relatively small, the reaction torque F_co set according to the self-aligning torque is smaller than the reaction torque F_co' when the friction coefficient of the road surface is relatively large. For this reason, if the setting conditions of the steering assist torque F_as are the same, the steering angle θs_c at which the difference ΔF between the steering assist torque F_as and the reaction torque F_co is equal to or smaller than a predetermined torque difference threshold ΔF_thr is smaller than the steering angle θs_c' at which the difference ΔF between the steering assist torque F_as and the reaction torque F_co' is equal to or smaller than the predetermined torque difference threshold ΔF_thr.
このため、第2制御部73は、少なくとも実操舵角θs_actが目標操舵角θs_tgtよりも大きい状態で発生させる操舵アシストトルクF_asが、路面の摩擦係数が小さいほど小さい値となるように補正してもよい。これにより、第2制御部73は、少なくとも実操舵角θs_actが目標操舵角θs_tgtよりも大きい状態で、操舵制御が第2制御から第1制御に切り替えられるタイミングが大きく異なることを防ぐことができる。
For this reason, the
例えば第2制御部73は、基準となる操舵アシストトルクF_asを設定したアシストトルクマップに基づいて算出した操舵アシストトルクF_asを、路面の摩擦係数に応じた補正係数で補正する。あるいは、路面の摩擦係数に応じて設定された複数のアシストトルクマップがあらかじめ記憶部63に格納され、第2制御部73は、路面の摩擦係数に応じて使用するアシストトルクマップを変更し、操舵アシストトルクF_asを設定してもよい。
For example, the
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。 A preferred embodiment of the present disclosure has been described in detail above with reference to the attached drawings, but the present disclosure is not limited to such examples. It is clear that a person with ordinary knowledge in the technical field to which the present disclosure pertains can conceive of various modified or revised examples within the scope of the technical ideas described in the claims, and it is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present disclosure.
例えば上記実施形態では、目標舵角が操舵角の目標値である例を説明したが、目標舵角が転舵角の目標値であってもよい。この場合、すでに述べたとおり、操舵角と転舵角とは所定の係数を用いて相互に変換可能であることから、上記の実施形態における実操舵角と目標操舵角との角度差を、実転舵角と目標転舵角との角度差として実施することによっても同様の効果を得ることができる。 For example, in the above embodiment, an example was described in which the target steering angle was the target value of the steering angle, but the target steering angle may also be the target value of the turning angle. In this case, as already mentioned, since the steering angle and the turning angle can be converted into each other using a predetermined coefficient, the same effect can be obtained by implementing the angle difference between the actual steering angle and the target steering angle in the above embodiment as the angle difference between the actual turning angle and the target turning angle.
また、本開示の技術は、上記実施形態に記載されたステアリング制御装置を搭載した車両、ステアリング制御装置によるステアリング制御方法、コンピュータを上記のステアリング制御装置として機能させるコンピュータプログラム、及び当該コンピュータプログラムを記録した非一時的な有形の記録媒体としても実現することができる。 The technology disclosed herein can also be realized as a vehicle equipped with the steering control device described in the above embodiment, a steering control method using the steering control device, a computer program that causes a computer to function as the above steering control device, and a non-transitory tangible recording medium on which the computer program is recorded.
1 :車両
3LF・3RF :前輪
9L :タイヤ力センサ
9R :タイヤ力センサ
10 :ステアリングシステム
17 :運転支援装置
30 :電動ステアリングシステム
31 :ステアリングホイール
33 :操舵装置
34 :反力モータ
35 :操舵角センサ
36 :操舵トルクセンサ
40 :車輪転舵装置
57 :転舵モータ
58 :転舵角センサ
60 :ステアリング制御装置
61 :処理部
63 :記憶部
71 :第1制御部
73 :第2制御部
75 :切替制御部
1: Vehicles 3LF, 3RF:
Claims (5)
前記制御装置は、
前記ドライバにより操作される前記ステアリングホイールの前記操舵角に基づいて前記転舵角を制御するとともに、前記車輪が路面から受けるセルフアライニングトルクに応じて前記ステアリングホイールの操作に対する反力トルクを前記ステアリングホイールに付与する第1制御と、
所定の運転支援制御による目標舵角に基づいて前記操舵角及び前記転舵角を制御するとともに、前記目標舵角と前記操舵角又は前記転舵角との角度差に応じた操舵アシストトルクを前記ステアリングホイールに付与する第2制御と、
前記第2制御の実行中に、前記角度差が拡大することに伴い前記第2制御を解除して前記第1制御へ切り替える切替制御と、を実行し、
前記目標舵角よりも前記操舵角又は前記転舵角が大きい状態で前記角度差が拡大する場合、前記第2制御から前記第1制御への切り替え前後の前記操舵アシストトルクと前記反力トルクとの差が、あらかじめ設定されたトルク変動を抑制するための所定のトルク差閾値以下の状態で前記第2制御から前記第1制御へ切り替える、ステアリングシステムの制御装置。 A control device for a steer-by-wire type steering system in which a steering wheel operated by a driver of a vehicle and a wheel steering device for steering the wheels are provided separately from each other and the steering angle of the wheels is controlled based on the steering angle of the steering wheel,
The control device includes:
a first control for controlling the steering angle based on the steering angle of the steering wheel operated by the driver, and applying a reaction torque to the steering wheel in response to a self-aligning torque that the wheels receive from a road surface;
a second control for controlling the steering angle and the turning angle based on a target steering angle by a predetermined driving assist control, and applying a steering assist torque to the steering wheel according to an angle difference between the target steering angle and the steering angle or the turning angle;
a switching control for canceling the second control and switching to the first control as the angle difference increases during the execution of the second control;
A control device for a steering system, which switches from the second control to the first control in a state where a difference between the steering assist torque and the reaction torque before and after switching from the second control to the first control is equal to or less than a predetermined torque difference threshold for suppressing a preset torque fluctuation when the angle difference increases when the steering angle or the turning angle is larger than the target steering angle.
前記第2制御において、前記角度差に応じた前記操舵アシストトルクを設定したアシストトルク情報に基づいて前記操舵アシストトルクを制御し、
前記車両が走行する路面の状態に基づいて前記操舵アシストトルクを補正する、
請求項1に記載のステアリングシステムの制御装置。 The control device includes:
In the second control, the steering assist torque is controlled based on assist torque information in which the steering assist torque according to the angle difference is set;
correcting the steering assist torque based on a state of a road surface on which the vehicle is traveling;
The steering system control device according to claim 1 .
前記第2制御において、前記角度差に応じた前記操舵アシストトルクを設定したアシストトルク情報に基づいて前記操舵アシストトルクを制御し、
前記車両が走行する路面の状態に基づいて、参照する前記アシストトルク情報を変更する、請求項1に記載のステアリングシステムの制御装置。 The control device includes:
In the second control, the steering assist torque is controlled based on assist torque information in which the steering assist torque according to the angle difference is set;
The steering system control device according to claim 1 , wherein the assist torque information to be referred to is changed based on a state of a road surface on which the vehicle is traveling.
前記第2制御から前記第1制御への切り替え前後の前記操舵アシストトルクと前記反力トルクとの差がゼロのときに前記第2制御から前記第1制御へ切り替える、請求項1に記載のステアリングシステムの制御装置。 The control device includes:
The steering system control device according to claim 1 , wherein the second control is switched to the first control when a difference between the steering assist torque and the reaction torque before and after switching from the second control to the first control is zero.
前記制御装置は、
前記ドライバにより操作される前記ステアリングホイールの前記操舵角に基づいて前記転舵角を制御するとともに、前記車輪が路面から受けるセルフアライニングトルクに応じて前記ステアリングホイールの操作に対する反力トルクを前記ステアリングホイールに付与する第1制御と、
所定の運転支援制御による目標舵角に基づいて前記操舵角及び前記転舵角を制御するとともに、前記目標舵角と前記操舵角又は前記転舵角との角度差に応じた操舵アシストトルクを前記ステアリングホイールに付与する第2制御と、
前記第2制御の実行中に、前記角度差が拡大することに伴い前記第2制御を解除して前記第1制御へ切り替える切替制御と、を実行し、
前記目標舵角よりも前記操舵角又は前記転舵角が大きい状態で前記角度差が拡大する場合、前記第2制御から前記第1制御への切り替え前後の前記操舵アシストトルクと前記反力トルクとの差が、あらかじめ設定されたトルク変動を抑制するための所定のトルク差閾値以下の状態で前記第2制御から前記第1制御へ切り替える、ステアリングシステムの制御方法。
A control method for a steer-by-wire type steering system in which a steering wheel operated by a driver of a vehicle and a wheel steering device for steering wheels are provided separately from each other, and a steering angle of the wheels is controlled based on a steering angle of the steering wheel, comprising:
The control device includes:
a first control for controlling the steering angle based on the steering angle of the steering wheel operated by the driver, and applying a reaction torque to the steering wheel in response to a self-aligning torque that the wheels receive from a road surface;
a second control for controlling the steering angle and the turning angle based on a target steering angle by a predetermined driving assist control, and applying a steering assist torque to the steering wheel according to an angle difference between the target steering angle and the steering angle or the turning angle;
a switching control for canceling the second control and switching to the first control as the angle difference increases during the execution of the second control;
A control method for a steering system, in which, when the angle difference increases when the steering angle or the turning angle is larger than the target steering angle, the second control is switched to the first control in a state where a difference between the steering assist torque and the reaction torque before and after switching from the second control to the first control is equal to or less than a predetermined torque difference threshold for suppressing a preset torque fluctuation.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2023/034870 WO2025069169A1 (en) | 2023-09-26 | 2023-09-26 | Steering system control device and control method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2023/034870 WO2025069169A1 (en) | 2023-09-26 | 2023-09-26 | Steering system control device and control method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025069169A1 true WO2025069169A1 (en) | 2025-04-03 |
Family
ID=95202342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2023/034870 Pending WO2025069169A1 (en) | 2023-09-26 | 2023-09-26 | Steering system control device and control method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2025069169A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016107750A (en) * | 2014-12-04 | 2016-06-20 | 日産自動車株式会社 | Lane maintaining support device and lane maintaining support method |
| WO2019225289A1 (en) * | 2018-05-21 | 2019-11-28 | 株式会社ジェイテクト | Motor control device |
| JP2022111970A (en) * | 2021-01-20 | 2022-08-01 | トヨタ自動車株式会社 | steering system |
-
2023
- 2023-09-26 WO PCT/JP2023/034870 patent/WO2025069169A1/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016107750A (en) * | 2014-12-04 | 2016-06-20 | 日産自動車株式会社 | Lane maintaining support device and lane maintaining support method |
| WO2019225289A1 (en) * | 2018-05-21 | 2019-11-28 | 株式会社ジェイテクト | Motor control device |
| JP2022111970A (en) * | 2021-01-20 | 2022-08-01 | トヨタ自動車株式会社 | steering system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2872376B1 (en) | Steering and control systems for a three-wheeled vehicle | |
| JP4632093B2 (en) | Vehicle steering system | |
| JP5152341B2 (en) | Vehicle steering device and setting device therefor | |
| US10220837B2 (en) | Vehicle behavior control device | |
| US10246084B2 (en) | Vehicle behavior control device | |
| JP2017052353A (en) | Vehicle steering reaction force control device | |
| JP2009051491A (en) | Vehicle steering control apparatus and method | |
| US20150291214A1 (en) | Vehicular travel control device | |
| CN101039835B (en) | Control device for vehicle electric power steering device that drives steered wheels | |
| JPH06336170A (en) | Control method for automatic steering device | |
| JP2010137745A (en) | Vehicle steering controller | |
| EP2239179B1 (en) | Vehicle steering system | |
| JP5347499B2 (en) | Vehicle control apparatus and vehicle control method | |
| WO2025069169A1 (en) | Steering system control device and control method | |
| WO2025069170A1 (en) | Control device and control method for steering system | |
| WO2025069171A1 (en) | Control device and control method for steering system | |
| CN115476922A (en) | Aligning control method and control system during vehicle starting and vehicle steering controller | |
| JP5560874B2 (en) | Parking assistance device | |
| JP7722175B2 (en) | Steering control method and steering control device | |
| JP2017081250A (en) | Vehicle steering reaction force control device | |
| KR20210064634A (en) | Control method for reducing steering load of in-wheel motor vehicle | |
| JPH07315240A (en) | Control device for automatic steering device | |
| CN119636889B (en) | Method for steering system control for multiple advanced driving assistance scenarios | |
| TWI688504B (en) | Active steering control system and method with automatic superimposed compensation | |
| JP2025126436A (en) | Driving assist system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 23954146 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |