JP2024501921A

JP2024501921A - Vehicle balancing system

Info

Publication number: JP2024501921A
Application number: JP2023533965A
Authority: JP
Inventors: シャラド，シンガニア; マンガラジュ，カラナムヴェンカタ
Original assignee: TVS Motor Co Ltd
Current assignee: TVS Motor Co Ltd
Priority date: 2020-12-03
Filing date: 2021-12-02
Publication date: 2024-01-17
Also published as: WO2022118342A3; WO2022118342A2; EP4255797A2

Abstract

本発明は、バランシングシステムを備えた車両に関する。車両（１００）は、フレームアセンブリ（１０５）の第１の部分（２７０）に固定されたアクチュエータユニット（２０５）を備える。トルクエンハンサユニット（２１０）は、アクチュエータユニット（２０５）から操舵シャフト（２１２）に駆動力を提供するように構成される。トルクエンハンサユニット（２１０）は、ヘッドパイプ（１０６）の上方にコンパクトに配置される。複数のセンサ（２３０、２４０、２５０、２６０）から受信した入力に基づいてバランシング操舵角（Ａｓ）を推定し、実際操舵角（Ａｓ’）と比較し、アクチュエータユニット（２０５）をトリガリングするための、バランシング制御ユニット（２３５）。本発明は、アクチュエータユニット（２０５）に、バランシング操舵角を効果的に提供することによって、車両をバランスさせることができる。The present invention relates to a vehicle equipped with a balancing system. The vehicle (100) includes an actuator unit (205) fixed to a first part (270) of the frame assembly (105). The torque enhancer unit (210) is configured to provide driving force from the actuator unit (205) to the steering shaft (212). The torque enhancer unit (210) is compactly arranged above the head pipe (106). estimating a balancing steering angle (As) based on inputs received from a plurality of sensors (230, 240, 250, 260), comparing it with the actual steering angle (As') and triggering the actuator unit (205); , a balancing control unit (235). The present invention can balance the vehicle by effectively providing a balancing steering angle to the actuator unit (205).

Description

本発明は、バランシングを必要とする、サドル型車両に関し、より具体的にはサドル型車両用のバランシングシステムに関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to saddle-type vehicles that require balancing, and more particularly to a balancing system for saddle-type vehicles.

一般的に、４輪車またはより高次の多輪車のような車両はバランスが取れており、コーナリングなどの場合を除いて、追加のバランシングをなにも必要としない。さらに、今日の４輪車両は、一時に１つの自律タスクを実行できる。例えば、これらの車両は、ほとんどが、自動レーンキーピングまたはアダプティブクルーズコントロールなどの、自律安全志向機能を組み入れている。いくつかの他の先進４輪車両は、一時に２つの自律タスクを実行すること、例えば、操舵に加えてレーンキーピングを実行すること、または自動ブレーキングとアダプティブクルーズコントロールとを実行することができる。すなわち、４輪車両は、これらの電動パワーアシストシステム（ＥＰＡＳ：electric powers assisted systems）、および電子安定性プログラム（ＥＰＳ：electronic stability programs）を実装しつつある。 Generally, vehicles such as four-wheeled vehicles or higher-order multi-wheeled vehicles are well balanced and do not require any additional balancing, except in cases such as cornering. Furthermore, today's four-wheeled vehicles can perform one autonomous task at a time. For example, these vehicles mostly incorporate autonomous safety-oriented features such as automatic lane keeping or adaptive cruise control. Some other advanced four-wheeled vehicles are capable of performing two autonomous tasks at once, such as steering plus lane keeping, or automatic braking and adaptive cruise control. . That is, four-wheeled vehicles are implementing these electric powers assisted systems (EPAS) and electronic stability programs (EPS).

しかしながら、通常はサドルライド型車両（saddle-ride type vehicle）である、２輪車両または３輪車両に対しては、自律性において大きなギャップが存在する。自律性を考慮する以前においても、サドルライド型車両をバランスさせる、大きな課題がある。４輪車両、または４輪より多い車両と異なり、サドルライド型車両は不安定であり、一方の側方にロールするか、または転覆する傾向がある。２輪車両および３輪車両を含む車両は、１つまたは複数の前輪を操作するために、ハンドルバーを操作することによって、操舵される。ライダーは、車両を操縦するために高い操舵力を発揮しなくてはならない。速度が低いと、操舵システムの慣性力は高くなり、車両をバランスさせるのに、ライダーに対して疲労を生じさせ、操縦を実行することはなおさらである。 However, a large gap in autonomy exists for two- or three-wheeled vehicles, which are typically saddle-ride type vehicles. Even before considering autonomy, there is a major challenge in balancing saddle-ride vehicles. Unlike four-wheeled vehicles, or vehicles with more than four wheels, saddle-riding vehicles are unstable and tend to roll to one side or overturn. Vehicles, including two-wheeled vehicles and three-wheeled vehicles, are steered by manipulating handlebars to control one or more front wheels. Riders must exert high steering power to control the vehicle. At low speeds, the inertia of the steering system is high, creating fatigue for the rider in balancing the vehicle, much less performing the maneuver.

従来型の２輪車両および、ある種の３輪車両においては、ライダーは、バランスを取って、落下を防ぐために、連続的かつ意識的に操縦操作を実行しなくてはならない。この理由は、４輪車と異なり、サドルライド車両は、不規則な道路表面または雨などによる地面の摩擦の変化などの、外部パラメータによる影響も受けるからである。これらの外部パラメータは、車両を、高度に不安定に、またはアンバランスにさせ、このことは一般に落下または事故につながる。初心者ライダーにとっては、必要となる力、またはバランシングに必要となる操舵角についての知識がないために、さらに大きな課題である。経験のあるライダーに対してでない限り、かけるべき操舵トルクと操舵角の量は、初心者ライダーが測ることはできない。経験のあるライダーに対してでさえ、そのような連続的で意識的な操縦は、特に交通状況において疲労を引き起こす。すなわち、車両のライダーは、低速度で操作する間に車両をバランスさせることは困難であることに気付く。 In conventional two-wheeled vehicles and some three-wheeled vehicles, riders must continuously and consciously perform maneuvers to maintain balance and avoid falling. The reason for this is that, unlike four-wheeled vehicles, saddle-ride vehicles are also affected by external parameters, such as changes in ground friction due to irregular road surfaces or rain, etc. These external parameters make the vehicle highly unstable or unbalanced, which commonly leads to falls or accidents. For novice riders, the challenge is even greater due to the lack of knowledge of the forces required or the steering angle required for balancing. The amount of steering torque and steering angle that should be applied cannot be measured by a novice rider unless the rider is an experienced rider. Even for experienced riders, such continuous and conscious maneuvers cause fatigue, especially in traffic situations. That is, vehicle riders find it difficult to balance the vehicle while maneuvering at low speeds.

操舵操作においてライダーを支援するための、当該技術においてある試みがなされた。これは、操舵疲労を低減できるが、バランシング不安の問題があり、操舵スキル（方向角度および力／トルク）を必要とする。１つのソリューションによれば、車両の後輪が、バランシングを提供するために制御された。これは、システム全体を複雑化し、その上に、そのようなメカニズムを、小型のサドルライド型車両へ実装することは困難である。さらに、いくつかの他の知られている設計では、操舵システムからハンドルバーが切り離された。これは、従来と異なるので、ライダーが適合するのに特殊なトレーニングを必要とする。ライダーは、いかなる道路フィードバックも受けないことになる。フィードバックの欠如のため、ライダーは、道路状態からの切り離しを感じ、それによって乗り心地の悪化が生じる。 Certain attempts have been made in the art to assist the rider in steering maneuvers. This can reduce steering fatigue, but has problems with balancing anxiety and requires steering skill (directional angle and force/torque). According to one solution, the rear wheels of the vehicle were controlled to provide balancing. This complicates the overall system, and furthermore, it is difficult to implement such a mechanism in a small saddle-ride vehicle. Additionally, several other known designs have decoupled the handlebars from the steering system. This is different and requires special training for the rider to adapt. The rider will not receive any road feedback. Due to the lack of feedback, the rider feels disconnected from the road conditions, resulting in a poor ride quality.

当技術分野で知られている特定の他のシステムでは、バランスを達成するために、車輪上のトルクは、正または負の加速度を提供することによって修正される。これはバランスを提供するかもしれないが、そのような技術は車両の加速または減速の変化を引き起こし、事故につながる可能性があるため、好ましくない。ドライバの意図または知識がないと、安定性を獲得するために、車両が加速または減速されて、前方の車両にぶつかったり、（急減速中に）後方の車両にぶつかられたりする可能性がある。 In certain other systems known in the art, the torque on the wheels is modified by providing positive or negative acceleration to achieve balance. Although this may provide balance, such techniques are undesirable because they cause changes in the acceleration or deceleration of the vehicle, which can lead to accidents. Without driver intent or knowledge, the vehicle may accelerate or decelerate to gain stability and be hit by the vehicle in front of it, or (during rapid deceleration) by the vehicle behind it. .

さらに、一部のソリューションでは、入力シャフトと操舵シャフトの間の操舵比を修正することが提案されており、これはサドルライド車両（二輪車両または三輪車両）に対して一貫性がなく、車両が異なる状態（操舵比）で異なる応答をするため、ライダーの心に混乱を引き起こし、運転を予測不能にする可能性がある。運転中の安心感は、このようなシステムの大きな課題の１つである。 Additionally, some solutions have proposed modifying the steering ratio between the input shaft and the steering shaft, which is inconsistent for saddle-riding vehicles (two-wheeled or three-wheeled vehicles) and They respond differently under different conditions (steering ratios), which can cause confusion in the rider's mind and make driving unpredictable. Feeling safe while driving is one of the major issues with such systems.

さらに、ある種の車両は、操舵アシスト中にポジティブトレイルとネガティブトレイルを切り替え、バランスを取る傾向がある。操舵システムのトレイルごとに、ハンドルバー位置、有効シート高さ、ホイールベースなどが変更される可能性があるため、ユーザーは異なる運転姿勢を体験し、運転中に深刻な不快感を引き起こす。 Additionally, certain vehicles tend to switch between positive and negative trails during steering assist to achieve balance. Each trail of the steering system may change the handlebar position, effective seat height, wheelbase, etc., causing users to experience different driving positions and causing severe discomfort while driving.

このように、ライディング姿勢や車両ダイナミクスの修正（動的）を必要とせずに車両の安定性やバランスを提供することができる、車両用のバランシングシステムおよびその方法を提供する必要性がある。システムは、操舵システムをライダー入力から切り離すことなく、ライダーにフィードバックを提供できる必要がある。 Thus, there is a need to provide a balancing system and method for a vehicle that is capable of providing vehicle stability and balance without requiring modification of riding position or vehicle dynamics. The system must be able to provide feedback to the rider without decoupling the steering system from rider input.

したがって、本発明は、従来技術の前述のおよび他の問題に対処する、バランシングシステムおよびその方法を提供する。 Accordingly, the present invention provides a balancing system and method that addresses the aforementioned and other problems of the prior art.

本発明の車両のバランシングするためのバランシングシステムの操作方法は、車両の複数のセンサから情報を受信するステップを含む。複数のセンサは、主に角度センサを含む。前記複数のセンサは、車両の動的状態に対応する情報をバランシング制御ユニットに提供する。バランシング操舵角は、バランシング制御ユニットによって複数のセンサについて受信された情報に基づいて計算される。アクチュエータユニットは、車両の操舵システムを操縦するためのバランシング操舵角を達成するために、操舵システムに接続されている。これは、バランシングを達成するためにバランシング操舵角を適用し、次にバランシング操舵角が、ライダーによって与えられた実際操舵角と比較される。バランシング操舵角の間の差を比較または識別することで、バランシング制御ユニットは、ライダー意図を識別できるようになる。これにより、実際操舵角と操舵角の差に基づいて、システムは、更新された車両走行状態を識別する。次いで、システムは、更新された車両の走行状態に基づいてバランシング操舵角を更新し、それに応じて、操舵システムを操縦し、それによって安定性を達成するために、アクチュエータユニットが駆動される。 A method of operating a balancing system for balancing a vehicle of the present invention includes receiving information from a plurality of sensors of a vehicle. The plurality of sensors mainly include angle sensors. The plurality of sensors provides information corresponding to the dynamic state of the vehicle to the balancing control unit. The balancing steering angle is calculated based on information received for the plurality of sensors by the balancing control unit. The actuator unit is connected to the steering system to achieve a balancing steering angle for steering the vehicle's steering system. This applies a balancing steering angle to achieve balancing, and then the balancing steering angle is compared to the actual steering angle given by the rider. Comparing or identifying differences between the balancing steering angles allows the balancing control unit to identify rider intent. Based on the difference between the actual steering angle and the steering angle, the system thereby identifies the updated vehicle driving state. The system then updates the balancing steering angle based on the updated vehicle driving conditions and the actuator unit is driven accordingly to steer the steering system and thereby achieve stability.

本発明の方法およびシステムは、バランシング操舵角を与え、同時にライダー意図を認識し、それによって最初にバランシング操作を実行し、次いでライダー意図操縦操作を実行する。 The method and system of the present invention provides a balancing steering angle and simultaneously recognizes rider intent, thereby first performing a balancing maneuver and then performing a rider intended steering maneuver.

本発明の実施形態による、例示的な車両の左側面図である。1 is a left side view of an exemplary vehicle, according to an embodiment of the invention. FIG. 本発明の実施形態による、車両のフレームアセンブリによって支持される、操舵支持システムを示す図である。1 illustrates a steering support system supported by a frame assembly of a vehicle, according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の実施形態による、バランシングシステムの操作方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a method of operating a balancing system, according to an embodiment of the invention. 本発明の実施形態による、バランシングシステムの操作方法を描くフローチャートである。3 is a flowchart depicting a method of operating a balancing system, according to an embodiment of the invention. 本発明の実施形態による、電流制御（電流コントローラ操作）によるバランシングシステムの制御方法を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a method of controlling a balancing system by current control (current controller operation) according to an embodiment of the present invention. 本発明の第２の実施形態による、バランシングシステムを示す図である。FIG. 3 shows a balancing system according to a second embodiment of the invention. 本発明の実施形態による、バランシング制御ユニットを備えるバランシングシステムの機能方法を示す、フローチャートである。1 is a flowchart illustrating a method of functioning of a balancing system comprising a balancing control unit according to an embodiment of the invention.

発明の詳細な説明は、本発明の一実施形態である２輪サドルライド車両に関係する、添付の図を参照して記述される。しかしながら、本発明は、描かれた実施形態には限定されない。図において、同一または類似の数字は、全体を通して、機能およびコンポーネントを参照するのに使用される。 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The detailed description of the invention will be described with reference to the accompanying figures, which relate to a two-wheel saddle ride vehicle that is an embodiment of the invention. However, the invention is not limited to the depicted embodiments. In the figures, the same or similar numerals are used throughout to refer to features and components.

本発明の一実施形態では、バランシングシステムの操作方法は、車両の操舵システムを操縦するための、バランシング操舵角を達成するために、バランシング操舵角と同じである、アクチュエータ角度と、アクチュエータトルクとを適用することによって、アクチュエータユニットを作動させることを含む。システムは、操舵システムの慣性を考慮し、それに応じてライダーの操舵操作を容易にするためのアクチュエータトルクを提供する。 In one embodiment of the present invention, a method of operating a balancing system includes adjusting an actuator angle and an actuator torque that are the same as a balancing steering angle to achieve a balancing steering angle for steering a steering system of a vehicle. applying the actuator unit to actuate the actuator unit; The system takes into account the inertia of the steering system and provides actuator torque accordingly to facilitate the rider's steering operation.

本発明の一実施形態では、操舵システムは、フレームアセンブリ（１つの実装形態によれば、フレームアセンブリのヘッドチューブ）のまわりに回転可能に軸受けされた、操舵シャフトを備える。アクチュエータユニットの作動は、直接係合によるか、またはトルクエンハンサユニットを介するかのいずれか一方によって操舵シャフトの回転を実行する。 In one embodiment of the invention, a steering system includes a steering shaft rotatably journaled about a frame assembly (according to one implementation, a head tube of the frame assembly). Actuation of the actuator unit effects rotation of the steering shaft either by direct engagement or via a torque enhancer unit.

トルクエンハンサユニットは、操舵システムの操舵操作に対応するギア比を提供するように構成されている。 The torque enhancer unit is configured to provide a gear ratio corresponding to a steering operation of the steering system.

本発明の一実施形態では、この方法は、所定の時間にわたる実際操舵角の平均を決定することをさらに含む。所定の時間にわたって取られた実際操舵角の平均は、実際の操舵における誤差値を排除する（例えば、意図しない操縦や路面やその他のパラメータによる変動により誤差値が発生する可能性がある）。この平均値を介して、バランシング制御ユニットは、所定の期間におけるバランシング操舵角に対する実際操舵角の変化を識別する。 In one embodiment of the invention, the method further includes determining an average of the actual steering angle over a predetermined period of time. The average of the actual steering angles taken over a given period of time eliminates error values in the actual steering (e.g., error values may be caused by unintentional maneuvers or variations due to road surface or other parameters). Via this average value, the balancing control unit identifies the change in the actual steering angle relative to the balancing steering angle over a predetermined period.

本発明の一実施形態では、この方法は、平均と実際操舵角の間の差を推定するステップを含み、推定された差は、更新された車両状態を取得するためにバランシング操舵角と比較される。 In an embodiment of the invention, the method includes estimating a difference between an average and an actual steering angle, and the estimated difference is compared with a balancing steering angle to obtain an updated vehicle state. Ru.

本発明の一実施形態では、更新された車両状態は、差（平均とバランシング操舵角との差）が閾角より小さいときに、定常操縦状態となる。したがって、システムは、ライダー側からの入力がなく、車両も定常操縦状態にあることを識別する。 In one embodiment of the invention, the updated vehicle state becomes a steady maneuver state when the difference (difference between the average and the balancing steering angle) is less than a threshold angle. Therefore, the system identifies that there is no input from the rider side and the vehicle is also in steady state maneuvering.

ある実施形態では、更新された車両状態は、差（平均とバランシング操舵角との差）が閾角より大きいときに、過渡操縦状態となる。このような状態では、バランシングシステムは、最初にアクチュエータユニットへの入力を修正することによってバランシングを実行し、次にライダーが過渡操作を実行できるようにする。 In some embodiments, the updated vehicle state becomes a transient maneuver state when the difference (between the average and the balancing steering angle) is greater than a threshold angle. In such conditions, the balancing system performs balancing by first modifying the input to the actuator unit and then allows the rider to perform transient maneuvers.

本発明の一実施形態では、更新された車両走行状態を識別するために、実際操舵角とバランシング操舵角の間の数学的な時間微分（変化率）が考慮される。更新された車両走行状態は、微分および差（平均とバランシング操舵角）の両方が、対応する閾値よりも小さいときに、定常操縦状態として識別される。微分は、実際操舵角の変化率を提供し、それによってバランシング制御ユニットが比例制御を実行する。 In one embodiment of the invention, the mathematical time derivative (rate of change) between the actual steering angle and the balancing steering angle is taken into account in order to identify the updated vehicle driving state. The updated vehicle driving state is identified as a steady maneuvering state when both the derivative and the difference (average and balancing steering angle) are smaller than the corresponding threshold values. The derivative provides the rate of change of the actual steering angle, by which the balancing control unit performs proportional control.

本発明の一実施形態では、更新された車両走行状態は、微分（実際操舵角とバランシング操舵角の間）と、差分（平均とバランシング操舵角の間）のいずれかが対応する閾より大きいときに、過渡操縦状態として識別される。このような状態では、バランシングシステムは、異常を識別し、バランシングを実行する。 In an embodiment of the invention, the updated vehicle driving state is determined when either the derivative (between the actual steering angle and the balancing steering angle) or the difference (between the average and the balancing steering angle) is greater than a corresponding threshold. is identified as a transient maneuver condition. In such conditions, the balancing system identifies the anomaly and performs balancing.

本発明の一実施形態では、バランシング操舵角の更新は、次のインスタンスに対して実行される。更新されたバランシング操舵角は、更新された車両の走行状態が定常操縦状態であるときに、次のインスタンスのために以前に推定されたバランシング操舵角と同じに保たれる。 In one embodiment of the invention, the balancing steering angle update is performed for the next instance. The updated balancing steering angle is kept the same as the previously estimated balancing steering angle for the next instance when the updated vehicle driving state is a steady maneuvering state.

本発明の一実施形態では、バランシング操舵角の更新は、次のインスタンスのために行われる。更新されたバランシング操舵角は、先に推定されたバランシング操舵角と、実際操舵角とバランシング操舵角の間の時間微分との、時間積分である。このような補正は、更新された車両走行状態が過渡操縦状態であるときに実行される。 In one embodiment of the invention, updating of the balancing steering angle is performed for the next instance. The updated balancing steering angle is the time integral of the previously estimated balancing steering angle and the time derivative between the actual steering angle and the balancing steering angle. Such correction is performed when the updated vehicle driving state is a transient maneuvering state.

本発明の一実施形態では、バランシング操舵角および更新されたバランシング操舵角は、電流制御操作または電圧制御操作のうちの一方によって、アクチュエータユニットに適用される。 In one embodiment of the invention, the balancing steering angle and the updated balancing steering angle are applied to the actuator unit by one of a current control operation or a voltage control operation.

本発明の一実施形態では、バランシングシステムの操作のための電流制御の方法が好ましい。この方法は、複数のセンサから情報を受信するステップと、バランシング操舵角を計算するステップと、バランシング操舵角を達成するためにアクチュエータユニットを作動させるステップと、バランシング操舵角をライダーによって適用された実際操舵角と比較するステップとを含む。さらに、実際操舵角とバランシング操舵角との差を計算するステップ。次いで、上記の差に基づいて更新された車両走行状態を識別するステップ。それに応じて、更新された車両の走行状態に基づいてバランシング操舵角を更新し、操舵システムを操縦するために、制御電流を適用することによって、アクチュエータユニットを駆動するステップ。 In one embodiment of the invention, a method of current control for the operation of the balancing system is preferred. The method includes the steps of receiving information from a plurality of sensors, calculating a balancing steering angle, actuating an actuator unit to achieve the balancing steering angle, and adjusting the balancing steering angle to the actual value applied by the rider. and comparing the steering angle with the steering angle. Further, calculating the difference between the actual steering angle and the balancing steering angle. Then identifying an updated vehicle driving state based on said difference. Driving the actuator unit by applying a control current to accordingly update the balancing steering angle based on the updated vehicle driving conditions and steer the steering system.

本発明の一実施形態では、バランシングシステムは、バランシング操舵角を、ライダーによって適用される実際操舵角と比較し、それによって誤差値を識別する（一実装形態によれば、誤差値は差に等しい）。 In one embodiment of the invention, the balancing system compares the balancing steering angle with the actual steering angle applied by the rider and thereby identifies an error value (according to one implementation, the error value is equal to the difference ).

本発明の一実施形態の、バランシングシステムの操作のための電流制御の方法では、誤差値が上限閾値と比較される。バランシング制御ユニットは、誤差値が上限閾値より大きいときには、制御電流を適用することにより、即時補正を実行する。これはまた、ライダーが入力を提供しており、それには反作用が必要であることを意味し、次いで、ライダーが意図した操縦が実行される。 In an embodiment of the present invention, a method of current control for operation of a balancing system, the error value is compared to an upper threshold. The balancing control unit performs an immediate correction by applying a control current when the error value is greater than an upper threshold. This also means that the rider is providing an input, which requires a reaction, and then the rider's intended maneuver is executed.

本発明の一実施形態では、制御電流は、バランシング操舵角に基づく推定電流とバランシング電流との統合によって取得される。バランシング電流は、バランシングコントロールユニットによって推定され、それは、誤差値に対応する。 In one embodiment of the invention, the control current is obtained by integrating the balancing current with an estimated current based on the balancing steering angle. The balancing current is estimated by the balancing control unit, which corresponds to the error value.

本発明の一実施形態では、（実際操舵角とバランシング操舵角の間の）誤差値は、下限閾値と比較される。誤差値が上限閾と下限閾の間にある場合、バランシング制御ユニットは、制御電流を適用することによって、補正を実行する。 In one embodiment of the invention, the error value (between the actual steering angle and the balancing steering angle) is compared to a lower threshold value. If the error value is between the upper and lower thresholds, the balancing control unit performs a correction by applying a control current.

本発明の一実施形態では、制御電流は、誤差値が上限閾値と下限閾値の間にあるときには、バランシング操舵角に基づいて得られる推定電流と、誤差値に対応するバランシング電流との差である。 In one embodiment of the invention, the control current is the difference between the estimated current obtained based on the balancing steering angle and the balancing current corresponding to the error value when the error value is between the upper and lower thresholds. .

本発明の一実施形態では、バランシング電流は、より早い段階から識別されたライダー意図に応じて、正または負のいずれかである。 In one embodiment of the invention, the balancing current is either positive or negative depending on the rider intent identified from an earlier stage.

別の実施形態では、車両をバランスさせるためのバランシングシステムの操作方法は、複数のセンサから情報を受信することを含む。複数のセンサは、第一に、操舵角センサおよび操舵トルクセンサを含む。次に、バランシング操舵角とバランシング操舵トルクを計算する。バランシング操舵角とバランシング操舵トルクを達成するためにアクチュエータユニットを作動させる。バランシング操舵角およびバランシング操舵トルクを、ライダーによって適用された実際操舵角および実際操舵トルクと比較する。実際操舵角とバランシング操舵角の差、および実際操舵トルクとバランシング操舵トルクの差に基づいて、更新された車両走行状態が識別される。これは、実際値とバランシング値の偏差に応じてライダー意図を識別するのに役立つ。これにより、更新された車両の走行状態に基づいて、バランシング操舵角とバランシング操舵トルクが更新され、それに応じてアクチュエータユニットが駆動されて操舵システムを操縦する。 In another embodiment, a method of operating a balancing system for balancing a vehicle includes receiving information from a plurality of sensors. The plurality of sensors first includes a steering angle sensor and a steering torque sensor. Next, the balancing steering angle and balancing steering torque are calculated. Actuate the actuator unit to achieve balancing steering angle and balancing steering torque. The balancing steering angle and balancing steering torque are compared with the actual steering angle and actual steering torque applied by the rider. Based on the difference between the actual steering angle and the balancing steering angle and the difference between the actual steering torque and the balancing steering torque, an updated vehicle driving state is identified. This helps to identify the rider intention depending on the deviation between the actual value and the balancing value. As a result, the balancing steering angle and balancing steering torque are updated based on the updated running state of the vehicle, and the actuator unit is driven accordingly to operate the steering system.

別の実施形態では、バランシング操舵トルクと実際操舵トルクとの差が計算され、それによって誤差値が取得される。ライダー意図を理解するために、誤差値が、閾値と比較される。 In another embodiment, the difference between the balancing steering torque and the actual steering torque is calculated, thereby obtaining an error value. The error value is compared to a threshold value to understand rider intent.

本発明は、バランシングシステムによって重要なバランシング機能が管理されるので、経験者ライダーに加えて初心者ライダーに改善されたライディング体験を提供する。ライダーは、混雑した交通のような遅い移動状態において快適に乗ることができる。 The present invention provides an improved riding experience for novice riders as well as experienced riders since important balancing functions are managed by the balancing system. The rider can ride comfortably in slow moving conditions such as heavy traffic.

本発明を、添付の図を参照してさらに説明する。なお、説明および図は、本発明の原理を図解しているに過ぎないことに留意すべきである。本明細書において明示的に記載または図示されていないが、本発明の原理を包含する様々な装置を考案することができる。さらに、本発明の原理、態様、および実施例、ならびにそれらの具体例を列挙する本明細書のすべての明細は、それらの均等物を包含することが意図される。 The invention will be further explained with reference to the accompanying figures. It should be noted that the description and figures are merely illustrative of the principles of the invention. Although not explicitly described or illustrated herein, various devices can be devised that incorporate the principles of the invention. Furthermore, all specifications herein reciting principles, aspects, and embodiments of the invention, as well as specific examples thereof, are intended to encompass equivalents thereof.

バランシングシステムは、任意の二輪車両または三輪車両に実装され得る。しかしながら、説明の目的であって、限定するものではないが、バランシングシステム、ならびに対応するさらなる利点および特徴は、以下の実施形態を通して説明される。図の右上隅に提示された矢印は、車両に対する方向を表わす。矢印Ｆは前方向、矢印Ｒは後方向、矢印ＵＷは上方向、矢印ＤＷは下方向を表わす。 The balancing system can be implemented on any two-wheeled or three-wheeled vehicle. However, for purposes of illustration and not limitation, the balancing system and corresponding additional advantages and features are described through the following embodiments. The arrow presented in the upper right corner of the figure represents the direction with respect to the vehicle. Arrow F indicates the front direction, arrow R indicates the rear direction, arrow UW indicates the upward direction, and arrow DW indicates the downward direction.

図１は、本発明の実施形態による、例示車両１００の左側面図を示している。車両１００は、ヘッドチューブ１０６と、メインフレームとを含む、フレームアセンブリ１０５（概略的に示される）を含む。図示された実施形態では、メインフレームは、ヘッドチューブ１０６から後下方に延びるメインチューブ１０７と、メインチューブ１０７の後部から後方に傾斜して延びる１つまたは複数のリアチューブ１１０とを備える。図示された実施形態では、フレーム部材１０５は、ライダーが自分の足を休めるため、またはそこに荷物を積み込むために使用される、ステップスルー（step-through）部１５１を画定する。別の実施形態では、メインチューブは、ヘッドチューブ１０６から後方に、続いて下方に延びて、パワーユニットを支持するために、メインチューブの下の空間を画定するように適合されてもよい。第１の車輪１０１および第２の車輪１０２は、それぞれフロントサスペンションシステム１３１およびリアサスペンションシステム１３４によって回転可能に支持されている。一実施形態では、第２の車輪１０２は、スイングアーム（図示せず）によって追加的に支持されてもよい。 FIG. 1 shows a left side view of an exemplary vehicle 100, according to an embodiment of the invention. Vehicle 100 includes a frame assembly 105 (shown schematically) that includes a head tube 106 and a main frame. In the illustrated embodiment, the main frame includes a main tube 107 extending rearwardly and downwardly from the head tube 106 and one or more rear tubes 110 extending rearwardly from the rear of the main tube 107. In the illustrated embodiment, frame member 105 defines a step-through portion 151 that is used by the rider to rest his or her feet or to load cargo thereon. In another embodiment, the main tube may be adapted to extend rearwardly and subsequently downwardly from the head tube 106 to define a space below the main tube for supporting a power unit. First wheel 101 and second wheel 102 are rotatably supported by front suspension system 131 and rear suspension system 134, respectively. In one embodiment, second wheel 102 may be additionally supported by a swing arm (not shown).

本実施形態によれば、パワーユニット１３５は、フレーム部材１０５に揺動可能に接続され、実質的にシートアセンブリ１５５の下方で、ステップスルー部１５１の後方に配置される。パワーユニット１３５は、第２の車輪１０２に動力を伝達するための変速機システム（図示せず）を含む。トランスミッションシステムは、無段変速機（continuously variable transmission）、自動マニュアル変速機、ベルト／チェーンドライブを含み得る。一実施形態では、パワーユニット１３５は内燃機関である。別の実施形態では、パワーユニット１３５は、電気原動機（electric prime mover）である。別の実装形態では、パワーユニットは、車両１００のフレームアセンブリ１０５に固定的に装着される。 According to this embodiment, the power unit 135 is pivotally connected to the frame member 105 and is arranged substantially below the seat assembly 155 and behind the step-through section 151. Power unit 135 includes a transmission system (not shown) for transmitting power to second wheel 102. Transmission systems may include continuously variable transmissions, automated manual transmissions, belt/chain drives. In one embodiment, power unit 135 is an internal combustion engine. In another embodiment, power unit 135 is an electric prime mover. In another implementation, the power unit is fixedly attached to frame assembly 105 of vehicle 100.

さらに、第１の車輪１０１は、フレームアセンブリ１０５によって旋回可能に支持され、ハンドルバーアセンブリ１５０は、車両１００を操縦および操舵するために第１の車輪１０１に機能的に接続されている。ハンドルバーアセンブリ１５０は、計器クラスタ、スロットル、クラッチ、または電気スイッチを含む、車両調整器（vehicle controls）を支持してもよい。また、シートアセンブリ１５５はフレームアセンブリ１０５によって支持されており、ライダーはシートアセンブリ１５５上の着座位置で車両１００を操作することができる。さらに、図示された実施形態では、車両１００は、ハンドルバーアセンブリ１５０とシートアセンブリ１５５の間に形成された、ステップスルー部１５１を含む。 Additionally, first wheel 101 is pivotally supported by frame assembly 105 and handlebar assembly 150 is operably connected to first wheel 101 for steering and steering vehicle 100. Handlebar assembly 150 may support vehicle controls, including an instrument cluster, throttle, clutch, or electrical switches. The seat assembly 155 is also supported by the frame assembly 105 and allows a rider to operate the vehicle 100 from a seated position on the seat assembly 155. Additionally, in the illustrated embodiment, vehicle 100 includes a step-through portion 151 formed between handlebar assembly 150 and seat assembly 155.

車両１００には、フレームアセンブリ１０５に取り付けられ、フレームアセンブリ１０５および／または車両１００の部分を覆う、複数のパネル１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃが設けられている。複数のパネルには、フレームアセンブリ１０５のヘッドチューブ１０６をそれぞれ前方方向および後方方向に覆う、フロントパネル１７０Ａおよびレッグシールド１７０Ｂを含む。また、リアパネルアセンブリ１７０Ｃは、実質的にシートアセンブリ１５５の下方に配置されている。リアパネルアセンブリ１７０Ｃは、シートアセンブリ１５５の下方に配置されたユーティリティボックス（図示せず）を実質的に覆い、また、パワーユニット１３５の少なくとも一部分を覆う。車両１００には、以下の説明で考察されるバランシングシステム２００（図２に示す）が設けられている。 Vehicle 100 is provided with a plurality of panels 170A, 170B, 170C that are attached to frame assembly 105 and cover portions of frame assembly 105 and/or vehicle 100. The plurality of panels include a front panel 170A and a leg shield 170B that respectively cover the head tube 106 of the frame assembly 105 in the forward and rearward directions. Further, the rear panel assembly 170C is disposed substantially below the seat assembly 155. Rear panel assembly 170C substantially covers a utility box (not shown) located below seat assembly 155 and also covers at least a portion of power unit 135. Vehicle 100 is equipped with a balancing system 200 (shown in FIG. 2), which will be discussed in the following description.

図２は、本発明の実施形態による、車両１００のフレームアセンブリ１０５に支持された、バランシングシステム２００の概略側面図を示す。車両１００は、操舵シャフト２１２を含む、操舵システム１２０を備える。操舵シャフト２１２は、ヘッドチューブ１０６（フレームアセンブリ１０５）のまわりに回転可能に軸受けされている。一実施形態では、操舵シャフト２１２は、下部ブリッジ２１５が接続される、下端部を備える。下部ブリッジ２１５は、フロントサスペンションシステム１３１を支持するように構成されている。フロントサスペンションシステム１３１は、第１の車輪１３１を回転自在に支持する。操舵シャフト２１２は、操舵軸Ｓ－Ｓ’のまわりに回転可能である。図示された実施形態では、車両１００は正のトレイル（ｔｒａｉｌ）を有し、このとき、操舵軸Ｓ－Ｓ’は、第１の車輪１０１の路面への接触点１９０の前方に延びる。さらに、本発明は、トレイル、例えば正のトレイル、を保持することを可能にして、車両のバランシング操作中に、トレイルの変更を一切必要としない。 FIG. 2 shows a schematic side view of a balancing system 200 supported on a frame assembly 105 of a vehicle 100, according to an embodiment of the invention. Vehicle 100 includes a steering system 120 that includes a steering shaft 212 . Steering shaft 212 is rotatably journaled around head tube 106 (frame assembly 105). In one embodiment, the steering shaft 212 includes a lower end to which a lower bridge 215 is connected. Lower bridge 215 is configured to support front suspension system 131. Front suspension system 131 rotatably supports first wheel 131. The steering shaft 212 is rotatable around the steering axis S-S'. In the illustrated embodiment, the vehicle 100 has a positive trail, with the steering axis S-S' extending in front of the point of contact 190 of the first wheel 101 with the road surface. Additionally, the invention allows a trail to be maintained, such as a positive trail, without requiring any trail changes during vehicle balancing operations.

車両１００のバランシングシステム２００は、操舵システム１２０を直接操作することのできる、アクチュエータユニット２０５を備える。別の実施形態では、トルクエンハンサユニット２１０が、アクチュエータユニット２０５に機能的に接続されている。一実施形態では、アクチュエータユニット２０５は、フレームアセンブリ１０５に固定的に装着されている。別の実施形態（図示せず）では、延長部材がフレームアセンブリ１０５に固定され、アクチュエータユニット２０５が延長部材上に支持されている。実施形態によれば、操舵軸Ｓ－Ｓ’は、アクチュエータ軸Ａ－Ａ’と平行である。トルクエンハンサユニット２１０は、アクチュエータユニットから操舵シャフト２１２に駆動力を与えるように構成されている。一実施態様では、本発明によれば、ヘッドチューブ１０６の既存の構成は、フレームアセンブリ１０５の前方部分（例えばヘッドチューブ部分）を変更する必要なしに、車両内に保持される。別の実施形態では、ヘッドチューブ部分は、アクチュエータユニットおよび関連サブシステムを収容するように修正される。 Balancing system 200 of vehicle 100 includes an actuator unit 205 that can directly operate steering system 120 . In another embodiment, torque enhancer unit 210 is operably connected to actuator unit 205. In one embodiment, actuator unit 205 is fixedly attached to frame assembly 105. In another embodiment (not shown), an extension member is secured to the frame assembly 105 and the actuator unit 205 is supported on the extension member. According to an embodiment, the steering axis S-S' is parallel to the actuator axis A-A'. Torque enhancer unit 210 is configured to apply driving force to steering shaft 212 from the actuator unit. In one embodiment, in accordance with the present invention, the existing configuration of head tube 106 is retained within the vehicle without the need to modify the forward portion of frame assembly 105 (eg, the head tube portion). In another embodiment, the head tube portion is modified to accommodate the actuator unit and related subsystems.

さらに、車両１００のバランシングシステム２００は、車両１００の動的操作状態関連情報を提供する複数のセンサを備える。さらに、車両１００にはバランシング制御ユニット２３５が装着されている。一実施形態では、複数のセンサの一部を形成する操舵角センサ２５０は、アクチュエータユニット２０５のアクチュエータユニットシャフト（図示せず）とトルクエンハンサユニット２１０の間に装着される。本発明は、操舵角センサ２５０から操舵システム１２０の操舵角情報を受信してバランシング操作を実行することができる。すなわち、不可欠なセンサである操舵角センサ２５０は、操舵シャフト２１２に直接的または間接的に接続される。間接接続の場合には、操舵角センサ２５０は、トルクエンハンサユニット２１０等の中間歯車または中間歯車アセンブリを介して接続される。 Furthermore, the balancing system 200 of the vehicle 100 includes a plurality of sensors that provide dynamic operating state related information of the vehicle 100. Furthermore, the vehicle 100 is equipped with a balancing control unit 235. In one embodiment, a steering angle sensor 250 forming part of a plurality of sensors is mounted between an actuator unit shaft (not shown) of actuator unit 205 and torque enhancer unit 210. The present invention may receive steering angle information of the steering system 120 from the steering angle sensor 250 to perform a balancing operation. That is, the steering angle sensor 250, which is an essential sensor, is directly or indirectly connected to the steering shaft 212. In the case of an indirect connection, the steering angle sensor 250 is connected via an intermediate gear or intermediate gear assembly, such as the torque enhancer unit 210.

操舵角センサ２５０は、操舵シャフト２１２、アクチュエータユニット２０５およびハンドルバーアセンブリ１５０の機能に干渉することなく、車両上にコンパクトに収容される。操舵角センサ２５０は、操舵シャフト２１２の操舵角に関するデータ／情報を提供するように構成されている。操舵シャフト２１２の上端部分は、接続手段２１６を介してハンドルバーアセンブリ１５０に機能的に接続されている。さらに、複数のセンサは、限定はされないが、速度センサ（図示せず）、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）ユニット２３０、フレームアセンブリ１０５によって支持された慣性測定ユニット（ＩＭＵ）２４０を含む。実施形態によれば、複数のセンサのうちの、１つまたは複数のセンサ２３０、２４０は、車両のコンパクトで安全なレイアウトを可能にするために、車両の後部領域、および実質的にバランシング制御ユニット２３５の近傍に配置される。複数のセンサは、車両１００の様々な動的操作状態を提供するために、バランシング制御ユニット２３５に通信可能に結合される。 Steering angle sensor 250 is compactly housed on the vehicle without interfering with the functioning of steering shaft 212, actuator unit 205 and handlebar assembly 150. Steering angle sensor 250 is configured to provide data/information regarding the steering angle of steering shaft 212. The upper end portion of steering shaft 212 is operatively connected to handlebar assembly 150 via connection means 216. Further, the plurality of sensors includes, but is not limited to, a speed sensor (not shown), a global positioning system (GPS) unit 230, and an inertial measurement unit (IMU) 240 supported by frame assembly 105. According to embodiments, one or more sensors 230, 240 of the plurality of sensors are located in the rear area of the vehicle and substantially in the balancing control unit in order to enable a compact and safe layout of the vehicle. 235. A plurality of sensors are communicatively coupled to balancing control unit 235 to provide various dynamic operating conditions of vehicle 100.

図示の実施形態では、バランシング制御ユニット２３５は、フレームアセンブリ１０５のリアチューブ１１０によって支持されている。別の実施形態では、バランシング制御ユニット２３５は、車両１００のレイアウトの対象となるフレームアセンブリ１０５の任意の他の部分に配置され得る。バランシング制御ユニット２３５は、アクチュエータユニット２０５の操作の、起動／起動停止または制御を行うために、アクチュエータユニット２０５と通信可能に結合されている。バランシング制御ユニット２３５は、アクチュエータユニット２０５の操作を制御し、それに対応して操舵シャフト２１２の角度を制御することにより、車両１００をバランスさせるように構成されている。バランシングシステムの操作方法は、次の図解を介して説明される。 In the illustrated embodiment, balancing control unit 235 is supported by rear tube 110 of frame assembly 105. In other embodiments, balancing control unit 235 may be located in any other portion of frame assembly 105 subject to the layout of vehicle 100. Balancing control unit 235 is communicatively coupled to actuator unit 205 to activate/deactivate or control the operation of actuator unit 205 . Balancing control unit 235 is configured to balance vehicle 100 by controlling the operation of actuator unit 205 and correspondingly controlling the angle of steering shaft 212. The method of operation of the balancing system is explained through the following diagram.

図３は、本発明の第１の実施形態による、バランシングシステムの操作方法を示すフローチャートを示す。第１の実施形態によれば、この方法は、操舵角センサ２５０を含む複数のセンサからの入力を考慮する。バランシング制御ユニット２３５は、車両１００の動的状態に関する情報を得るために複数のセンサからの入力を受信する（本明細書では、システムレベルのコンポーネントについては図１および図２を参照されたい）。例えば、速度センサから速度ｖが検知される。一実施形態では、速度ｖは、ＧＰＳユニット２３０から取得することができる。さらに別の実装形態では、速度ｖは、車両１００内に局所的に設けられているホールセンサまたはエンコーダを用いて測定される。ロールレートとロール角φはＩＭＵ２４０から検知される。一実装形態では、ロール角は、ロール角速度から推定される（ロール角変位は、ＩＭＵ２４０を用いて直接、測定してもよい）。 FIG. 3 shows a flowchart illustrating a method of operating a balancing system according to a first embodiment of the invention. According to a first embodiment, the method considers inputs from multiple sensors, including steering angle sensor 250. Balancing control unit 235 receives input from multiple sensors to obtain information regarding the dynamic state of vehicle 100 (see FIGS. 1 and 2 herein for system-level components). For example, a speed v is detected by a speed sensor. In one embodiment, velocity v may be obtained from GPS unit 230. In yet another implementation, the speed v is measured using a Hall sensor or encoder located locally within the vehicle 100. The roll rate and roll angle φ are detected from the IMU 240. In one implementation, roll angle is estimated from roll angular velocity (roll angular displacement may be measured directly using IMU 240).

本発明の一実施形態では、バランシング制御ユニット２３５は、車両１００をバランスさせるように構成されている。さらに、車両１００には、低速／高速安定性、（ライダーの操舵努力を低減するための）操舵アシスト、およびその他のダイナミクス改善が提供されている。ステップＳ３０５において、バランシング制御ユニット２３５は、車両１００の動的状態を受信する。ステップＳ３１０において、バランシングシステム２００によって、１つまたは複数のセンサから操舵角に関する情報を受信することによって、バランシング操舵角Ａ_ｓが算出される。一実施形態では、バランシング操舵角Ａ_ｓは、車両１００の動的状態の様々なパラメータを用いて推定される。一実装形態では、ルックアップテーブルに、車両の様々な動的走行状態に対応する様々な操舵角を設けてもよい。バランシング操舵角Ａ_ｓを達成するために、アクチュエータユニット２０５に、電流または電圧が適用されて、操舵制御操作が実行される。一実装形態では、適用される電流は、様々なライディング状態および道路状態に対して較正され、バランシング制御ユニット２３５のためのルックアップテーブルに記憶される。ステップＳ３１５に示すように、バランシング制御ユニット２３５は、アクチュエータユニット２０５にバランシング操舵角Ａ_ｓを適用するように構成されている。アクチュエータユニット２０５は、バランシング操舵角Ａ_ｓを達成するために操作し、それに応じて、ステップＳ３２０において、操舵トルクがアクチュエータユニット２０５によって適用されてもよい。 In one embodiment of the invention, balancing control unit 235 is configured to balance vehicle 100. Additionally, vehicle 100 is provided with low/high speed stability, steering assist (to reduce rider steering effort), and other dynamics improvements. In step S305, the balancing control unit 235 receives the dynamic state of the vehicle 100. In step S310, a balancing steering angle A _s is calculated by the balancing system 200 by receiving information regarding the steering angle from one or more sensors. In one embodiment, the balancing steering angle A _s is estimated using various parameters of the dynamic state of the vehicle 100. In one implementation, the lookup table may be provided with different steering angles corresponding to different dynamic driving conditions of the vehicle. To achieve the balancing steering _angle As, a current or voltage is applied to the actuator unit 205 to perform a steering control operation. In one implementation, the applied current is calibrated for various riding and road conditions and stored in a look-up table for balancing control unit 235. As shown in step S315, the balancing control unit 235 is configured to apply a balancing steering angle A _s to the actuator unit 205. The actuator unit 205 may be operated to achieve the balancing steering angle A _s and accordingly, a steering torque may be applied by the actuator unit 205 in step S320.

また、ステップＳ３２５においては、操舵システム１２０の実際操舵角Ａ_ｓ’が操舵角センサ２５０を用いて測定され、バランシング制御ユニット２３５に送給される。ステップＳ３３０において、車両１００のライダー意図およびライディング状態を決定するために、バランシング制御ユニット２３５によって、実際操舵角Ａ_ｓ’とバランシング操舵角Ａ_ｓとの差（誤差値）が解析される。ライダー意図は、バランシング操舵角からの、実際操舵角の偏差から決定される。例えば、バランシング操舵角から離れる方向に操縦するライダー意図が、バランシング制御ユニット２３５によって記録される。バランシング制御ユニット２３５は、バランシング操作を行い、先に記録されたライダー意図の方向に操舵システム１２０を操作する。ステップＳ３３５においては、所定の持続時間にわたって実際操舵角Ａ_ｓの平均が測定される。さらに、平均とバランシング操舵角Ａ_ｓ’との差、すなわちｍｅａｎ［Ａ_ｓ’（ｔ_－ｎ：ｔ）］－Ａ_ｓ（ｔ）（易しくするために、差と呼ぶ）が、バランシング制御ユニット２３５によって計算される。ここで、「ｎ」は値が測定される持続時間を定義する。この平均は、発生している操縦操作の量を識別するのに役立つ。同様に、実際操舵角Ａ_ｓ’とバランシング操舵角Ａ_ｓの間の時間微分（differential/differentiation）値、すなわちｄｉｆｆ［Ａ_ｓ’（ｔ）－Ａ_ｓ（ｔ）］（易しくするために、微分角と呼ぶ）も測定される。微分角度は前のインスタンスと比較して、またはある期間にわたって変化するので、操舵システムの状態の変化率は、バランシング制御ユニット２３５によって監視される。この差と微分を測定して、車両１００のライディング状態を識別する。ステップＳ３３５において、差および微分を、閾角Ａ_ｔｈおよび微分閾角Ａ_ｄｔｈと（より小さいか否かを確認するために）比較される。比較式を以下に示す。
Ｍｅａｎ［Ａ_ｓ’（ｔ_－ｎ：ｔ）］－Ａ_ｓ（ｔ）＜Ａ_ｔｈ．．．．．（１）
および
Ｄｉｆｆ［Ａ_ｓ’（ｔ）－Ａ_ｓ（ｔ）］＜Ａ_ｄｔｈ．．．．．（２） Also, in step S325, the actual steering angle A _s ' of the steering system 120 is measured using the steering angle sensor 250 and sent to the balancing control unit 235. In step S330, the difference (error value) between the actual steering angle A _s ′ and the balancing steering angle A _s is analyzed by the balancing control unit 235 to determine the rider intention and riding condition of the vehicle 100 . Rider intent is determined from the deviation of the actual steering angle from the balancing steering angle. For example, a rider's intention to steer away from the balancing steering angle is recorded by the balancing control unit 235. Balancing control unit 235 performs balancing operations and steers steering system 120 in the previously recorded direction of rider intent. In step S335, the average of the actual steering angle A _s is measured over a predetermined duration. Furthermore, the difference between the mean and the balancing steering angle A _s ′, i.e. mean[A _s ′(t _{− n} :t)]−A _s (t) (referred to as difference for simplicity), is determined by the balancing control unit 235 Calculated by Here "n" defines the duration over which the value is measured. This average helps identify the amount of maneuvering that is occurring. Similarly, the time differential/differentiation value between the actual steering angle A _s ′ and the balancing steering angle A _{s ,} i.e., diff[A _s ′(t)−A _s (t)] (for simplicity, the differential angles) are also measured. The rate of change of the state of the steering system is monitored by the balancing control unit 235 as the differential angle changes compared to a previous instance or over a period of time. The riding condition of vehicle 100 is identified by measuring this difference and differential. In step S335, the difference and derivative are compared (to see if they are smaller) with a threshold angle A _th and a differential threshold angle A _dth . The comparison formula is shown below.
Mean[A _s ′(t _−n :t)]−A _s (t)<A _th . ．．．．．．．． (1)
and Diff[A _s ′(t)−A _s (t)]<A _dth . ．．．．．．．． (2)

さらに、比較に基づいて、ステップＳ３３５において、式（１）および式（２）の結果が「はい」である場合、ステップＳ３４０において、バランシング制御ユニット２３５は、車両が定常操縦状態にあることを識別する。定常操縦状態は、式（１）および式（２）の左側部分に最小から無視できるほどの変動があるか、または差と微分が対応する閾値より小さいときに、識別される。式（１）および式（２）との差または微分が閾値を超える場合、バランシング制御ユニット２３５は補正行動をとらなくてはならない。平均すなわちＭｅａｎ［Ａｓ’（ｔ_－ｎ：ｔ）］は、操舵システム１２０の時間的な変動による突発的なスパイクを排除することによって、定義された期間にわたる正確な実際操舵角値を識別するのに役立つ。したがって、閾値を超えないとき、次のインスタンスに対して、バランシング操舵角Ａ_ｓ（ｔ＋１）の補正値は、補正行動以前に計算された、以前のバランシング操舵角Ａ_ｓ（ｔ＋１）と同じである。 Further, based on the comparison, if the results of equations (1) and (2) are "yes" in step S335, then in step S340, the balancing control unit 235 identifies that the vehicle is in a steady maneuver state. do. Steady maneuver conditions are identified when there is minimal to negligible variation in the left-hand portions of equations (1) and (2), or when the difference and derivative are less than the corresponding thresholds. If the difference or derivative between equations (1) and (2) exceeds a threshold, the balancing control unit 235 must take corrective action. The average or Mean[As'(t _{- n} :t)] identifies the exact actual steering angle value over a defined period of time by eliminating sudden spikes due to temporal variations in the steering system 120. useful for. Therefore, when the threshold is not exceeded, for the next instance, the correction value of the balancing steering angle A _s (t+1) is the same as the previous balancing steering angle A _s (t+1), which was calculated before the correction action. .

また、ステップＳ３３５において、式（１）または（２）の出力が「いいえ」である、すなわち、その差または微分が閾値Ａ_ｔｈまたはＡ_ｄｔｈを超えた場合、バランシング制御ユニット２３５は、車両１００の運動を過渡操縦状態として識別する。過渡操縦状態を検出すると、バランシング制御ユニット２３５は、次のインスタンスに対して、実際操舵角とバランシング操舵角との微分を、更新された車両状態の検出の以前に推定された、バランシング操舵角に加算することによって、次のインスタンスのために、バランシング操舵角を補正する、すなわち、
Ａ_ｓ（ｔ＋１）＝Ａ_ｓ（ｔ＋１）＋ｄｉｆｆ（Ａ_ｓ’（ｔ）－Ａ_ｓ（ｔ））．．．（３） Further, in step S335, if the output of equation (1) or (2) is “no”, that is, the difference or differential exceeds the threshold A _th or A _dth , the balancing control unit 235 controls the Identify the motion as a transient maneuver condition. Upon detecting a transient steering condition, the balancing control unit 235 applies the derivative of the actual steering angle and the balancing steering angle to the previously estimated balancing steering angle for the next instance of the detection of the updated vehicle condition. Correct the balancing steering angle for the next instance by adding, i.e.
A _s (t+1)=A _s (t+1)+diff(A _s '(t)-A _s (t)). ．．．． (3)

次のインスタンスに対するバランシング操舵角は、Ａ_ｓ（ｔ＋１）として表わされる。バランシング操舵角Ａ_ｓ（ｔ＋１）は、測定された操舵角Ａ_ｓ’（ｔ）と、以前に推定されたバランシング操舵角Ａ_ｓ（ｔ＋１）の間の微分値を加算することによって更新される。この差は、次のインスタンスに対する、バランシング操舵角に追加される。この更新されたバランシング操舵角は、次のインスタンスのために、ステップＳ３６０において、アクチュエータユニット２０５に送給される。ステップ３６０においてアクチュエータにバランシング操舵角度／トルクを適用することによって、ステップＳ３６５において、アクチュエータユニット２０５を介してステアリングシステム１２０に必要な角度およびトルクを適用することによって、車両がバランシングシステム２００によってバランスさせられる。例えば、バランシング制御ユニット２３５は、複数のセンサから受信した入力に基づいて、バランシング操舵トルクＴを推定する。そして、バランシング操舵トルクＴを決定し、このバランシング操舵トルクＴに対応する入力でアクチュエータユニット２０５をトリガリングすることによって車両をバランスさせる。ハンドルバーアセンブリ１５０（ライダー）およびアクチュエータユニット２０５は、車両１００を操縦するために操舵シャフト２１２に平行に入力を提供することが可能である。別のシナリオでは、バランシング制御ユニット２３５は、最初に、車両１００をバランスさせるために、ライダーの回転方向（ライダー意図）と反対の方向にハンドルバーアセンブリ１５０を操作する。このシナリオは、角度値間の偏差が大きいために、微分［ｄｉｆｆ（Ａ_ｓ’（ｔ）－Ａ_ｓ（ｔ）］が負のときに発生する。車両１００のバランシングが達成されると、バランシングシステム２００は、ライダーが意図した操縦を実行し、必要に応じて支援することさえ可能にする。 The balancing steering angle for the next instance is denoted as A _s (t+1). The balancing steering angle A _s (t+1) is updated by adding the differential value between the measured steering angle A _s ′(t) and the previously estimated balancing steering angle A _s (t+1). This difference is added to the balancing steering angle for the next instance. This updated balancing steering angle is sent to the actuator unit 205 in step S360 for the next instance. The vehicle is balanced by the balancing system 200 by applying the balancing steering angle/torque to the actuators in step 360 and by applying the required angle and torque to the steering system 120 via the actuator unit 205 in step S365. . For example, balancing control unit 235 estimates balancing steering torque T based on inputs received from multiple sensors. Then, a balancing steering torque T is determined, and the vehicle is balanced by triggering the actuator unit 205 with an input corresponding to this balancing steering torque T. Handlebar assembly 150 (rider) and actuator unit 205 can provide input parallel to steering shaft 212 to steer vehicle 100. In another scenario, balancing control unit 235 initially maneuvers handlebar assembly 150 in a direction opposite to the rider's direction of rotation (rider intent) to balance vehicle 100. This scenario occurs when the derivative [diff(A _s '(t) - _{A s} (t)] is negative due to large deviations between the angular values. Once balancing of the vehicle 100 is achieved, the balancing The system 200 allows the rider to perform the intended maneuver and even assist if necessary.

本発明の一実施形態では、式（３）は、ゲイン係数Ｇ１を含み、これに、バランシング操舵角Ａ_ｓ’とバランシング操舵角Ａ_ｓの間の微分［Ｄｉｆｆ（Ａ_ｓ’（ｔ）－Ａ_ｓ（ｔ））］が乗じられる。ゲイン係数Ｇ１は０から１の間の値である。ゲイン係数は、制御行動をとらなければならないレートに基づいて選択される。即時制御に対して、ゲイン係数は最大になるように選択される。 In one embodiment of the invention, equation (3) includes a gain factor G1, which is added to the differential [Diff(A _s _' (t ₎ - A _s (t))]. The gain coefficient G1 is a value between 0 and 1. The gain factor is selected based on the rate at which the control action must be taken. For instantaneous control, the gain factor is chosen to be maximum.

本発明の一実施形態では、バランシングシステム２００は、車両１００の所定の状態で起動される。例えば、ライダーが車両１００を低速で（例えば、一実施形態に従って時速５キロメートル未満の速度で）操作しているときに、バランシングシステム２００が起動される。このような低速で車両１００をバランスさせるために、ライダーは通常、操舵システムのハンドルバーアセンブリ１５０を操作することによって車両１００にバランシング入力を提供する。ただし、ライダーによって提供される入力は、十分でない場合、または正しい方向でないか、もしくは必要なレートではない場合がある。バランシングシステム２００が作動して、操舵シャフト２１２に部分的または完全なバランシング角およびトルクを適用する。操舵シャフト２１２は、ハンドルバーアセンブリ１５０およびアクチュエータユニット２０５からの入力を受ける。バランシングアシストに加えて、アクチュエータユニット２０５は、意図された操舵操縦を実行するために、操舵／トルクアシストを提供する。バランシング制御ユニット２３５は、慣性測定ユニット２４０、速度センサ（図示せず）、グローバルポジショニングセンサユニット２３０などを含む、複数のセンサのうちの１つまたは複数のセンサからのデータを用いて、適用するべきトルクを推定するように構成されている。バランシングシステム２００は、主として操舵角センサ２５０からのデータを使用する。さらに、バランシングシステム２００は、必要な角度およびトルクを提供するために、電流制御操作を実行する。 In one embodiment of the invention, the balancing system 200 is activated in a predetermined state of the vehicle 100. For example, balancing system 200 is activated when a rider is operating vehicle 100 at low speeds (eg, at speeds less than 5 kilometers per hour, according to one embodiment). To balance the vehicle 100 at such low speeds, the rider typically provides balancing input to the vehicle 100 by manipulating the handlebar assembly 150 of the steering system. However, the input provided by the rider may not be sufficient or in the correct direction or at the required rate. Balancing system 200 is activated to apply a partial or full balancing angle and torque to steering shaft 212. Steering shaft 212 receives input from handlebar assembly 150 and actuator unit 205. In addition to balancing assist, actuator unit 205 provides steering/torque assist to perform the intended steering maneuver. The balancing control unit 235 uses data from one or more of a plurality of sensors, including an inertial measurement unit 240, a velocity sensor (not shown), a global positioning sensor unit 230, etc. and configured to estimate torque. Balancing system 200 primarily uses data from steering angle sensor 250. Additionally, balancing system 200 performs current control operations to provide the required angle and torque.

図３ｂは、本発明の実施形態による、システムの操作方法を描いたフローチャートを示す。車両１００をバランスさせるためのバランシングシステム２００の操作方法が、以下のステップにおいて詳述される。ステップＳ１３０１において、バランシング制御ユニット２３５は、操舵角センサ２５０を含む複数のセンサ２３０、２４０、２５０から、車両１００の動的状態に対応する情報を提供する、情報を受信する。ステップＳ１３１０において、バランシング制御ユニット２３５は、［前述のステップにおける］複数のセンサ２３０，２４０，２５０に対して、受信した情報に基づいて、バランシング操舵角Ａ_ｓを計算する。さらに、ステップＳ３１３１５において、バランシング制御ユニット２３５は、車両１００の操舵システム１２０を操縦するための操舵角制御を実行することによって、バランシング操舵角Ａ_ｓを達成するために、アクチュエータユニット２０５を作動させる。ステップＳ３１３２０において、バランシング制御ユニット２３５は、バランシング操舵角Ａ_ｓを、操舵システム１２０の実際操舵角Ａ_ｓ’と比較する。ステップＳ１３２５において、バランシング制御ユニット２３５は、実際操舵角Ａ_ｓ’とバランシング操舵角Ａ_ｓとの差に基づいて、更新された車両走行状態を識別する。次いでステップＳ１３３０において、バランシング制御ユニット２３５は、更新された車両走行状態に基づいてバランシング操舵角Ａ_ｓを更新し、それに応じてアクチュエータユニット２０５を駆動して操舵システム１２０を操縦する。 FIG. 3b shows a flowchart depicting a method of operating the system, according to an embodiment of the invention. The method of operating the balancing system 200 to balance the vehicle 100 is detailed in the following steps. In step S1301, balancing control unit 235 receives information from a plurality of sensors 230, 240, 250, including steering angle sensor 250, providing information corresponding to the dynamic state of vehicle 100. In step S1310, the balancing control unit 235 calculates the balancing steering angle A _s for the plurality of sensors 230, 240, 250 [in the previous step] based on the received information. Further, in step S31315, the balancing control unit 235 operates the actuator unit 205 to achieve the balancing steering angle A _s by performing steering angle control for steering the steering system 120 of the vehicle 100. In step S31320, the balancing control unit 235 compares the balancing steering angle A _s with the actual steering angle A _s ′ of the steering system 120. In step S1325, the balancing control unit 235 identifies the updated vehicle driving state based on the difference between the actual steering angle _As ' and the balancing steering angle _As . Next, in step S1330, the balancing control unit 235 updates the balancing steering angle A _s based on the updated vehicle running state, and drives the actuator unit 205 accordingly to steer the steering system 120.

図４は、本発明の実施形態による、電流制御（電流コントローラ操作）によってバランシングシステムを制御する方法を示す。本実施形態によれば、この方法は、操舵角センサ２５０を含む複数のセンサからの入力を考慮する。バランシング制御ユニット２３５は、車両の動的状態に関する情報を取得するために、１つまたは複数のセンサからの入力を受信する。例えば、速度ｖは速度センサから検知される。一実装形態では、速度ｖをＧＰＳユニット２３０から取得することができる。さらに別の実装形態では、速度ｖは、車両１００内に局所的に設けられている、ホールセンサ（Hall sensor）またはエンコーダを用いて測定される。ロールレートおよびロール角φは、ＩＭＵ２４０から検知される。１つの実装形態では、ロール角は、ロール角速度から推定される（ロール角変位は、ＩＭＵ２４０を用いて直接、測定してもよい）。 FIG. 4 illustrates a method of controlling a balancing system by current control (current controller operation) according to an embodiment of the invention. According to this embodiment, the method considers input from multiple sensors, including steering angle sensor 250. Balancing control unit 235 receives input from one or more sensors to obtain information regarding the dynamic state of the vehicle. For example, the speed v is detected by a speed sensor. In one implementation, velocity v may be obtained from GPS unit 230. In yet another implementation, the speed v is measured using a Hall sensor or encoder located locally within the vehicle 100. The roll rate and roll angle φ are detected from the IMU 240. In one implementation, roll angle is estimated from roll angular velocity (roll angular displacement may be measured directly using IMU 240).

ステップＳ４０５では、バランシング制御部２３５は、車両１００の動的状態を状態パラメータとして受信する。ステップＳ４１０では、バランシング操舵角Ａ_ｓがバランシングシステム２００により計算される。ステップＳ４１５では、バランシング制御ユニット２３５は、バランシング操舵角Ａ_ｓに対応する信号（電流制御信号）をアクチュエータユニット２０５に送ることにより、アクチュエータユニット２０５を制御するように構成されている。ステップＳ４２０では、アクチュエータユニット２０５は、バランシング操舵角Ａ_ｓを達成するように操舵操作を実行する。ステップＳ４２５では、操舵システム１２０の実際操舵角Ａ_ｓ’が操舵角センサ２５０を用いて計測され、バランシング制御ユニット２３５に送給される。ステップＳ４３０において、車両１００のライダー意図と、ライディング状態を決定するために、実際操舵角Ａ_ｓ’とバランシング操舵角Ａ_ｓとの差（誤差値）が、バランシング制御ユニット２３５により推定される。 In step S405, the balancing control unit 235 receives the dynamic state of the vehicle 100 as a state parameter. In step S410, the balancing steering angle A _s is calculated by the balancing system 200. In step S415, the balancing control unit 235 is configured to control the actuator unit 205 by sending a signal (current control signal) _{corresponding} to the balancing steering angle As to the actuator unit 205. In step S420, the actuator unit 205 performs a steering operation to achieve the balancing steering angle _As . In step S425, the actual steering angle A _s ' of the steering system 120 is measured using the steering angle sensor 250 and sent to the balancing control unit 235. In step S430, the difference (error value) between the actual steering angle _As ' and the balancing steering angle _As is estimated by the balancing control unit 235 in order to determine the rider intention and riding condition of the vehicle 100.

ステップＳ４３０で取得された差から、ステップ４３５において、誤差値｜Ａ_ｓ’－Ａ_ｓ｜が、上限閾値Ｅ_ｔｈ＿Ｕと比較される。誤差値が上限閾値より大きい場合、［｜Ａ_ｓ’－Ａ_ｓ｜＞Ｅ_ｔｈ＿Ｕ］である場合、次いでバランシングシステム２００は、ライダーが車両１００を操縦するために操舵システム１２０に入力を提供していることを検出する。さらに、バランシングシステム２００は、誤差値と誤差値の符号とから回転方向（ライダー意図）を検出する。例えば、操舵システムの中心位置が０度であり、バランシング操舵角Ａ_ｓが＋５度であるが、ライダーが同じ値の反対方向に操舵システム１２０を回転させた場合、実際操舵角Ａ_ｓ’は－５になる。したがって、差／誤差値は負の符号付きで、－１０度となる。一方、バランシング操舵角Ａ_ｓが＋５度であるが、ライダーが、回転した場合、ステアリングシステム１２０を、同じ方向であるが５度を超えて、例えば１０度、回転させた場合。その場合、差／誤差値は＋５度になる。バランシング制御ユニット２３５は、誤差値の値と符号とから、ライダー意図、またはライダーによって実行されている回転方向を識別する。 From the difference obtained in step S430, the error value |A _s '−A _s | is compared in step 435 with an upper threshold E _{th_U} . If the error value is greater than the upper threshold, [|A _s '−A _s |>E _{th_U} ], then the balancing system 200 provides input to the steering system 120 for the rider to steer the vehicle 100. detect that there is a Further, the balancing system 200 detects the direction of rotation (rider intention) from the error value and the sign of the error value. For example, if the center position of the steering system is 0 degrees and the balancing steering angle A _s is +5 degrees, but the rider rotates the steering system 120 in the opposite direction of the same value, the actual steering angle A _s ' is - It becomes 5. Therefore, the difference/error value has a negative sign and is -10 degrees. On the other hand, if the balancing steering angle A _s is +5 degrees, but the rider rotates, the steering system 120 is rotated in the same direction but by more than 5 degrees, for example 10 degrees. In that case, the difference/error value would be +5 degrees. Balancing control unit 235 identifies rider intent or the direction of rotation being performed by the rider from the value and sign of the error value.

ステップＳ４４０において、誤差値が上限閾値より大きいときには、バランシング制御ユニット２３５は、制御電流Ｉ’を提供し、これは、バランシング電流Ｉ１が加算／統合された、（バランシング操舵角Ａ_ｓに基づく）推定電流Ｉである。バランシング電流Ｉ’の負または正の値は、前の段階で識別されたライダー意図に依存する。バランシング制御のために実行される操舵システム１２０の操作方向に応じて、ステップＳ４４５において、操舵システム１２０の方向制御のために、一実施形態では電動モータであるアクチュエータユニット２０５に、バランシング電流が正または負の形態［符号（＋，－）］で適用されることになる。バランシングは、バランシング操舵角Ａ_ｓと実際操舵角Ａ_ｓ’の比較から識別されたライダー意図に依存する。このように、制御電流Ｉ’により、車両１００はバランス状態を達成し、バランシング制御ユニット２３５は、ライダー意図に従った操舵システム１２０の回転を可能とし、続いてステップＳ４０５において、車両の動的状態パラメータを監視し続ける。 In step S440, when the error value is greater than the upper threshold, the balancing control unit 235 provides a control current I', which is the estimated (based on the balancing steering angle A _s ) into which the balancing current I1 is added/integrated. The current is I. The negative or positive value of the balancing current I' depends on the rider intent identified in the previous stage. Depending on the direction of operation of the steering system 120 carried out for the balancing control, in step S445 a balancing current is applied to the actuator unit 205, which is an electric motor in one embodiment, for the directional control of the steering system 120. It will be applied in negative form [sign (+, -)]. Balancing depends on the rider intent identified from the comparison of the balancing steering angle A _s and the actual steering angle A _s '. Thus, the control current I' causes the vehicle 100 to achieve a balanced state, and the balancing control unit 235 enables the rotation of the steering system 120 according to the rider's intention, and subsequently determines the dynamic state of the vehicle in step S405. Continue to monitor parameters.

一方、ステップＳ４３５において、誤差値が上限閾値より小さいとき、次いでステップＳ４５０において、誤差値が下限閾Ｅ_ｔｈ＿Ｌと比較される。誤差値が下限閾Ｅ_ｔｈ＿Ｌより小さいとき、この場合に、コントローラ電流Ｉ’は推定電流Ｉと同じとなる。ステップＳ４５０において、誤差値が下限閾値より大きいとき、ステップＳ４６０において、推定電流Ｉからバランシング電流Ｉ１を減算することによって、バランシング電流Ｉ’が達成され、ステップＳ４６５において、対応する入力がアクチュエータに提供され、続いてステップＳ４０５において車両の動的状態パラメータの監視を続ける。車両がバランスされており、上限閾Ｅ_ｔｈ＿Ｕを超えない場合、バランシング制御ユニット２３５は、バランシング操舵角Ａ_ｓを達成し、次いで所望の回転方向に関してライダー指示に従うことになる。上限閾値Ｅ_ｔｈ＿Ｕと下限閾値Ｅ_ｔｈ＿Ｕの間の範囲は、ライダーのフィーリングと車両のチューニングに基づいて決定される。例えば、この範囲は、操作速度、地面または路面、および車両構成に基づいて変化させることができる。ステップＳ４６５では、バランシングのための方向制御が実行され、続いて、ライダー意図が実行される。この電流制御操作は、図３のステップＳ３４５／ステップＳ３５５の「新」バランシング操舵角を達成するために実行される。 On the other hand, if in step S435 the error value is smaller than the upper threshold, then in step S450 the error value is compared with the lower threshold E _{th_L} . When the error value is smaller than the lower threshold E _{th_L} , in this case the controller current I' will be the same as the estimated current I. In step S450, when the error value is greater than the lower threshold, in step S460 a balancing current I' is achieved by subtracting the balancing current I1 from the estimated current I, and in step S465 a corresponding input is provided to the actuator. Then, in step S405, monitoring of the dynamic state parameters of the vehicle continues. If the vehicle is balanced and the upper threshold E _{th_U} is not exceeded, the balancing control unit 235 will achieve the balancing steering angle A _s and then follow the rider instructions regarding the desired direction of rotation. The range between the upper threshold E _{th_U} and the lower threshold E _{th_U} is determined based on rider's feeling and vehicle tuning. For example, this range can vary based on operating speed, ground or road surface, and vehicle configuration. In step S465, directional control for balancing is performed, followed by rider intention. This current control operation is performed to achieve the "new" balancing steering angle of step S345/step S355 of FIG.

図５ａは、本発明の第２の実施形態による、バランシングシステム５００を示す。図５ｂは、本発明の実施形態による、バランシング制御ユニット５３５を備えるバランシングシステム５００の機能方法を、フローチャート６００の形態で示している。ステップＳ６０５において、バランシング制御ユニット５３５は、ＧＰＳユニットまたは車両速度センサ５６５からデータを受信し、車両速度／速力Ｖを計算する。同様に、バランシング制御ユニット５３５は、操舵角センサ５５０、トルクセンサ５６０、ＩＭＵのようなロール角／ロールレートセンサ５４０および速度センサ５４５を含む、車両の１つまたは複数のセンサから動的データを受信する。一実施形態では、ギアボックスが操舵システム１２０とアクチュエータユニット５０５の間のトルクコンバータに使用されている場合に、ギア比関連情報が、動的データとして使用される。他のセンサと合わせて、操舵角センサおよびトルクセンサからの重要情報に基づいて、ステップ６１０において、バランシング制御ユニット５３５がバランシング操舵角Ａ_ｓを計算し、ステップ６１５において、車両１００をバランスさせるために、バランシング操舵トルクＴが推定される。 Figure 5a shows a balancing system 500 according to a second embodiment of the invention. FIG. 5b illustrates, in the form of a flowchart 600, a method of functioning of a balancing system 500 comprising a balancing control unit 535, according to an embodiment of the invention. In step S605, the balancing control unit 535 receives data from the GPS unit or vehicle speed sensor 565 and calculates the vehicle speed/velocity V. Similarly, the balancing control unit 535 receives dynamic data from one or more sensors of the vehicle, including a steering angle sensor 550, a torque sensor 560, a roll angle/roll rate sensor 540 such as an IMU, and a speed sensor 545. do. In one embodiment, gear ratio related information is used as dynamic data when the gearbox is used in a torque converter between the steering system 120 and the actuator unit 505. Based on the important information from the steering angle sensor and the torque sensor, in conjunction with other sensors, the balancing control unit 535 calculates a balancing steering angle A _s in step 610 to balance the vehicle 100 in step 615. , the balancing steering torque T is estimated.

操舵システム１２０の慣性と第１の車輪１０１が受ける慣性とに基づいて、必要なバランシング操舵トルクが推定され、適用される。一実施形態では、バランシング制御ユニット２３５は、実際操舵角と、アクチュエータユニット２０５に与えられた操舵入力の間の微分から、慣性力の推定値を受信する。 Based on the inertia of the steering system 120 and the inertia experienced by the first wheel 101, the required balancing steering torque is estimated and applied. In one embodiment, the balancing control unit 235 receives an estimate of the inertial force from the differentiation between the actual steering angle and the steering input provided to the actuator unit 205.

ステップＳ６２０では、バランシング制御ユニット５３５は、アクチュエータユニット５０５に、バランシング操舵角に対応する、推定バランシング操舵トルクＴを適用する。アクチュエータユニット５０５は、車両１００をバランスさせるためにバランシング操舵角Ａ_ｓを達成するように操舵システム１２０の操縦の実行を開始する。ステップＳ６２５では、操舵システム１２０は、アクチュエータユニット５０５によって制御される。ステップＳ６３０およびＳ６３５において、バランシング制御ユニット５３５は、操舵角センサおよびトルクセンサからのデータから、実際操舵トルクＴ’と実際操舵角Ａ_ｓ’を測定する。 In step S620, the balancing control unit 535 applies the estimated balancing steering torque T, which corresponds to the balancing steering angle, to the actuator unit 505. Actuator unit 505 begins performing a maneuver of steering system 120 to achieve a balancing steering angle A _s to balance vehicle 100 . In step S625, the steering system 120 is controlled by the actuator unit 505. In steps S630 and S635, the balancing control unit 535 measures the actual steering torque T' and the actual steering angle A _s ' from the data from the steering angle sensor and the torque sensor.

ステップＳ６４０では、バランシング操舵トルクＴと実際操舵トルクＴ’との差が推定される。ステップＳ６５５では、誤差値／実際操舵トルクＴ’とバランシング操舵トルクＴとの差、が測定されて閾値Ｔ_ｔｈと比較される。同様に、ステップＳ６５０では、誤差値／実際操舵角Ａ_ｓ’とバランシング操舵角Ａ_ｓとの差、が測定されて閾値Ａ_ｔｈと比較される。 In step S640, the difference between the balancing steering torque T and the actual steering torque T' is estimated. In step S655, the error value/difference between the actual steering torque T' and the balancing steering torque T is measured and compared with a threshold value _Tth . Similarly, in step S650, the error value/difference between the actual steering angle A _s ' and the balancing steering angle A _s is measured and compared with a threshold value A _th .

ステップＳ６５０において、角度における誤差値の大きさ（絶対値）が閾値Ａ_ｔｈより小さいとき、ステップＳ６５５によって、車両はバランス状態にあると決定される。それ以上、現在インスタンスに対して制御は必要ではない。車両を操縦するライダーからの有意な入力がないか、または車両仕様、ライディング状態または路面摩擦に変化がないため、ステップＳ６０５による車両の動的状態の監視が継続される。方向を変更するようにライダーからの入力があるか、またはライディング状態が変更された場合、この動的状態パラメータの変化は、バランシングシステム５００が、ステップＳ６１０およびＳ６１５において、バランシング操舵角Ａ_ｓおよびバランシング操舵トルクＴを再較正する結果となる。しかしながら、バランシング制御ユニット５３５は、差し迫ったバランシング要求に対して、複数のセンサ５４０、５５０、５６０、５６５からの情報受信に戻る。 In step S650, when the magnitude (absolute value) of the error value in angle is smaller than the threshold A _th , it is determined in step S655 that the vehicle is in a balanced state. No further control is currently required over the instance. Since there is no significant input from the rider operating the vehicle or there is no change in vehicle specifications, riding conditions, or road friction, monitoring of the dynamic state of the vehicle by step S605 continues. If there is an input from the rider to change the direction or the riding condition is changed, this change in dynamic condition parameters is determined by the balancing system 500 in steps S610 and S615 by adjusting the balancing steering angle A s and the balancing steering angle A _s . This results in the steering torque T being recalibrated. However, the balancing control unit 535 returns to receiving information from the plurality of sensors 540, 550, 560, 565 for impending balancing requests.

同時に、ステップＳ６６５において、トルクにおける誤差値の大きさが閾値Ｔ_ｔｈより小さい場合、バランシング制御ユニット５３５は、ライダーからの入力があり、ライディング状態および道路状態に変化はないと結論付ける。一方、ステップＳ６６５において、誤差値が閾値Ｔ_ｔｈより大きいとき、次いでステップＳ６７０において、バランシング制御ユニット５３５は、バランシング操舵トルクＴからの偏差を伴う、ライダー入力があることを検出する。バランシング制御ユニット５３５は、ステップＳ６１０およびＳ６１５において、バランシング操舵角Ａ_ｓおよびバランシング操舵トルクを再較正する。したがって、トルクと角度の制御は、ライダー意図を理解することにより、改善されたバランシング制御を提供する。さらに、バランシング制御ユニット５３５は、電流制御または電圧制御を実行して、アクチュエータユニット５０５を操作および制御し、それによって操舵システム１２０を安定性に対して制御する。ステップＳ６６５またはステップＳ６５０において、バランシング制御ユニット５３５が、車両がバランスされていないことを識別すると、バランシング制御ユニットは、車両の動的情報を受信する（これにより車両の走行状態を更新する）ので、それに応じて、更新されたバランシング操舵角Ａ_ｓを計算して入力する。 At the same time, in step S665, if the magnitude of the error value in torque is less than the threshold T _th , the balancing control unit 535 concludes that there is an input from the rider and there is no change in the riding conditions and road conditions. On the other hand, in step S665, when the error value is greater than the threshold T _th , then in step S670, the balancing control unit 535 detects that there is a rider input with a deviation from the balancing steering torque T. The balancing control unit 535 recalibrates the balancing steering angle _As and the balancing steering torque in steps S610 and S615. Therefore, torque and angle control provides improved balancing control by understanding rider intent. Additionally, balancing control unit 535 performs current or voltage control to operate and control actuator unit 505, thereby controlling steering system 120 for stability. When the balancing control unit 535 identifies that the vehicle is not balanced in step S665 or step S650, the balancing control unit receives dynamic information of the vehicle (thereby updating the driving state of the vehicle); Accordingly, an updated balancing steering angle A _s is calculated and input.

特許請求された発明の特定の特徴が本明細書に図解および説明されているが、多くの修正、置換、変更、および等価物が、当業者には思い浮かぶであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、特許請求された発明の真の精神の範囲内に入る、すべてのそのような修正および変更をカバーすることを意図していることを理解されたい。 While certain features of the claimed invention are illustrated and described herein, many modifications, substitutions, changes, and equivalents will occur to those skilled in the art. It is, therefore, to be understood that the appended claims are intended to cover all such modifications and changes as fall within the true spirit of the claimed inventions.

１００車両
１０１第１の車輪
１０２第２の車輪
１０５フレームアセンブリ
１０６ヘッドチューブ
１０７メインチューブ
１１０リアチューブ
１２０操舵システム
１３１フロントサスペンションシステム
１３４リアサスペンションシステム
１５０ハンドルバーアセンブリ
１５１ステップスルー部
１５５シートアセンブリ
１７０Ａフロントパネル
１７０Ｂレッグシールド
１７０Ｃリアパネルアセンブリ
１９０接触点
２００バランシングシステム
２０５／５０５アクチュエータユニット
２１０トルクエンハンシングユニット
２１２操舵シャフト
２１５下方ブリッジ
２１６接続チューブ
２３０グローバルポジショニングユニット
２３５／５３５バランシング制御ユニット
２４０／５４０慣性モニタリングユニット
２５０／５５０操舵角センサ
５６０トルクセンサ
Ａ－Ａ’ アクチュエータ軸
Ａ_ｓバランシング操舵角
Ａ_ｓ’ 実際操舵角
Ａ_ｔｈ
Ａ_ｄｔｈ
Ｓ－Ｓ’ 操舵軸
Ｔバランシング操舵トルク
Ｔ’ 実際操舵トルク
Ｔ_ｔｈ
ｖ速度
Φ ロール角／ロールレート
100 Vehicle 101 First wheel 102 Second wheel 105 Frame assembly 106 Head tube 107 Main tube 110 Rear tube 120 Steering system 131 Front suspension system 134 Rear suspension system 150 Handlebar assembly 151 Step-through portion 155 Seat assembly 170A Front panel 170B Leg Shield 170C Rear Panel Assembly 190 Contact Points 200 Balancing System 205/505 Actuator Unit 210 Torque Enhancing Unit 212 Steering Shaft 215 Lower Bridge 216 Connecting Tube 230 Global Positioning Unit 235/535 Balancing Control Unit 240/540 Inertial Monitoring Unit 250/550 Steering Angle sensor 560 Torque sensor AA' Actuator shaft A _s Balancing steering angle A _s ' Actual steering angle A _th
A _dth
S-S' Steering axis T Balancing steering torque T' Actual steering torque T _th
v Speed Φ Roll angle/roll rate

Claims

車両（１００）をバランスさせるためのバランシングシステム（２００）の操作方法であって、
バランシング制御ユニット（２３５）によって、操舵角センサ（２５０）を含む、複数のセンサ（２３０、２４０、２５０）から、車両（１００）の動的状態に対応する情報を受信するステップと、
前記バランシング制御ユニット（２３５）によって、前記複数のセンサ（２３０、２４０、２５０）について受信された情報に基づいて、バランシング操舵角（Ａ_ｓ）を計算するステップと、
前記車両（１００）の操舵システム（１２０）を操縦するために、操舵角制御を実行することによって、前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）を達成するためにアクチュエータユニット（２０５）を作動させるステップと、
前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）と前記操舵システム（１２０）の実際操舵角（Ａ_ｓ’）を比較するステップと、
前記実際操舵角（Ａ_ｓ’）と前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）との差に基づいて、更新された車両走行状態を識別するステップと、
前記更新された車両走行状態に基づいて前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）を更新して、前記操舵システム（１２０）を操縦するために、相応に前記アクチュエータユニット（２０５）を駆動するステップと
を含む、操作方法。 A method of operating a balancing system (200) for balancing a vehicle (100), the method comprising:
receiving, by the balancing control unit (235), information corresponding to the dynamic state of the vehicle (100) from a plurality of sensors (230, 240, 250), including a steering angle sensor (250);
calculating a balancing steering angle (A _s ) by the balancing control unit (235) based on information received about the plurality of sensors (230, 240, 250);
actuating an actuator unit (205) to achieve the balancing steering angle (A _s ) by performing a steering angle control to steer a steering system (120) of the vehicle (100);
comparing the balancing steering angle (A _s ) with the actual steering angle (A _s ′) of the steering system (120);
identifying an updated vehicle driving state based on the difference between the actual steering angle (A _s ') and the balancing steering angle (A _s );
updating the balancing steering angle (A _s ) based on the updated vehicle driving conditions and driving the actuator unit (205) accordingly to steer the steering system (120). ,Method of operation.

前記アクチュエータユニット（２０５）を作動させる前記ステップが、前記車両（１００）の操舵システム（１２０）を操縦するための、前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）を達成するために、アクチュエータ角度とアクチュエータトルクとを適用することによって行われる、請求項１に記載のバランシングシステム（２００）の操作方法。 The step of actuating the actuator unit (205) includes adjusting the actuator angle and actuator torque to achieve the balancing steering angle (A _s ) for steering the steering system (120) of the vehicle (100). A method of operating a balancing system (200) according to claim 1, carried out by applying.

前記操舵システム（１２０）は、フレームアセンブリ（１０５）のまわりに回転可能に軸受けされた操舵シャフト（２１２）を備え、前記アクチュエータユニット（２０５）を作動させる前記ステップは、直接係合によるか、またはトルクエンハンサユニット（２１０）を介するかのいずれか一方によって、前記操舵シャフト（２１２）の回転を実行する、請求項１に記載のバランシングシステム（２００）の操作方法。 The steering system (120) comprises a steering shaft (212) rotatably journaled around a frame assembly (105), and the step of actuating the actuator unit (205) is by direct engagement or 2. A method of operating a balancing system (200) according to claim 1, wherein the rotation of the steering shaft (212) is performed via a torque enhancer unit (210).

前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）を基準として実際操舵角（Ａ_ｓ’）における変化を識別するために、所定の時間（ｔ_－ｎ：ｔ）にわたる前記実際操舵角（Ａ_ｓ’）の平均（Ｍｅａｎ［Ａ_ｓ’（ｔ_－ｎ：ｔ）］）を推定することをさらに含む、請求項１に記載のバランシングシステム（２００）の操作方法。 In order to identify changes in the actual steering angle (A _{s ′} ₎ with respect to the balancing steering angle (A _s ), _the average ( The method of operating a balancing system (200) according to claim 1, further comprising estimating Mean[A _s '(t _{- n} :t)]).

所定の時間（ｔ_－ｎ：ｔ）にわたる前記実際操舵角（Ａ_ｓ’）の平均が、バランシング操舵角（Ａ_ｓ）と、それらの間の差（Ｍｅａｎ［Ａ_ｓ’（ｔ_－ｎ：ｔ）］－Ａ_ｓ（ｔ））について、比較される、請求項４に記載のバランシングシステム（２００）の操作方法。 The average of said actual steering angles (A _s ′) over a predetermined time (t _{− n} :t) is calculated as the balancing steering angle (A _s ) and the difference between them (Mean[A _s ′(t _−n : t )]-A _s (t)).

前記更新された車両の走行状態を識別する前記ステップは、前記実際操舵角（Ａ_ｓ’）と前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ’）の間の時間微分（Ｄｉｆｆ（Ａ_ｓ’（ｔ）－Ａ_ｓ（ｔ）））を識別することを含み、ここで、前記更新された車両走行状態は、前記微分（Ｄｉｆｆ（Ａ_ｓ’（ｔ）－Ａ_ｓ（ｔ）））、前記平均（Ｍｅａｎ［Ａ_ｓ’（ｔ_－ｎ：ｔ）］－Ａ_ｓ（ｔ））の両方が対応する閾（Ａ_ｔｈ、Ａ_ｄｔｈ）より小さいときに、定常操縦状態として識別される、請求項５に記載のバランシングシステム（２００）の操作方法。 The step of identifying the updated vehicle driving state includes determining the time differential (Diff(A _s _′ (t) _−A _s (t))), where the updated vehicle driving state is determined by the differential (Diff(A _s '(t) - _{A s} (t))), the mean (Mean[ A steady maneuvering state is identified as a steady maneuver state when both A _s ′(t _{− n} :t)]−A _s (t)) are smaller than the corresponding threshold (A _th , A _dth ). How to operate the balancing system (200).

前記更新された車両の走行状態を識別する前記ステップは、前記実際操舵角（Ａ_ｓ’）と前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）の間の微分（Ｄｉｆｆ（Ａ_ｓ’（ｔ）－Ａ_ｓ（ｔ）））を識別することを含み、ここで、前記更新された車両走行状態は、前記微分（Ｄｉｆｆ（Ａ_ｓ’（ｔ）－Ａ_ｓ（ｔ）））、前記平均（Ｍｅａｎ［Ａ_ｓ’（ｔ_－ｎ：ｔ）］－Ａ_ｓ（ｔ））の少なくとも一方が、両方とも対応する閾値（Ａ_ｔｈ，Ａ_ｄｔｈ）より大きいときに過渡操縦状態として識別される、請求項５に記載のバランシングシステム（２００）の操作方法。 The step of identifying the updated vehicle driving state includes determining the differential (Diff(A _s ′(t)−A _s ) between the actual steering angle (A _s ′) and the balancing steering angle (A _s ). t))), where the updated vehicle driving state is determined by the differential (Diff(A _s '(t) - _{A s} (t))), the mean (Mean[A _s '(t _{- n} : t)] - A _s (t)) is identified as a transient maneuvering condition when both are greater than a corresponding threshold value (A _th , A _dth ). How to operate the balancing system (200).

次のインスタンスに対して前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）の更新は、（Ａ_ｓ（ｔ＋１））であり、ここで、前記更新されたバランシング操舵角（Ａ_ｓ（ｔ＋１））は、前記更新された車両の走行状態が定常操縦状態であるときに、以前に推定された前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ（ｔ＋１））と同じである、請求項１に記載のバランシングシステム（２００）の操作方法。 The update of the balancing steering angle (A _s ) for the next instance is (A _s (t+1)), where the updated balancing steering angle (A _s (t+1)) is the updated balancing steering angle (A s (t+1)). The method of operating a balancing system (200) according to claim 1, wherein the balancing steering angle (A s (t+1)) is the same as the previously estimated balancing steering angle (A _s (t+1)) when the driving state of the vehicle is a steady steering state.

次のインスタンスに対して、前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）の更新は、（Ａ_ｓ（ｔ＋１））であり、ここで、前記更新されたバランシング操舵角（Ａ_ｓ（ｔ＋１））は、前記更新された車両走行状態が過渡操縦状態であるときには、以前に推定された前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ（ｔ＋１））と、前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ’）と前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）の間の微分（Ｄｉｆｆ（Ａ_ｓ’（ｔ）－Ａ_ｓ（ｔ）））との統合である、請求項１に記載のバランシングシステム（２００）の操作方法。 For the next instance, the update of the balancing steering angle (A _s ) is (A _s (t+1)), where the updated balancing steering angle (A s (t+1)) is equal to the update of the balancing steering angle (A _s (t+1)). When the current vehicle running state is a transient steering state, the previously estimated balancing steering angle (A _s (t+1)), the balancing steering angle (A _s ′), and the balancing steering angle (A _s ) are The method of operating a balancing system (200) according to claim 1, wherein the method is an integration with a differential between (Diff(A _s '(t) - _{A s} (t))).

前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ’）と前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）の間の微分（Ｄｉｆｆ（Ａ_ｓ’（ｔ）－Ａ_ｓ（ｔ）））には、ゲイン係数（Ｇ１）が乗じられており、前記ゲイン係数（Ｇ１）は０から１の間の値である、請求項９に記載のバランシングシステム（２００）の操作方法。 The differential (Diff(A _s _′ (t)−A _s (t))) between the balancing steering angle (A _{s ′} ) and the balancing steering angle (A s ) is multiplied by a gain coefficient (G1). 10. The method of operating a balancing system (200) according to claim 9, wherein the gain factor (G1) is a value between 0 and 1.

前記アクチュエータユニット（２０５）を駆動することは、電流制御操作または電圧制御操作の一方によって行われる、請求項１に記載のバランシングシステム（２００）の操作方法。 The method of operating a balancing system (200) according to claim 1, wherein driving the actuator unit (205) is performed by one of a current-controlled operation or a voltage-controlled operation.

車両（１００）をバランスさせるためのバランシングシステム（２００）の操作のための電流制御方法であって、
バランシング制御ユニット（２３５）によって、操舵角センサ（２５０）を含む、複数のセンサ（２３０、２４０、２５０）から、前記車両（１００）の動的状態に対応する情報を受信するステップと、
前記バランシング制御ユニット（２３５）によって、前記複数のセンサ（２３０、２４０、２５０）について受信された情報に基づいて、バランシング操舵角（Ａ_ｓ）を連続的に計算するステップと、
前記車両（１００）の操舵システム（１２０）を操縦するための、前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）を達成するためにアクチュエータユニット（２０５）を作動させるステップと、
前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）と実際操舵角（Ａ_ｓ’）を比較するステップと、
前記実際操舵角（Ａ_ｓ’）と前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）との差を計算するステップと、
前記実際操舵角（Ａ_ｓ’）と前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）との差に基づいて更新された車両走行状態を識別するステップと、
前記更新された車両走行状態に基づいて前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）を更新して、前記操舵システム（１２０）を操縦するために、制御電流（Ｉ’）を適用することによって、前記アクチュエータユニット（２０５）を相応に駆動するステップと
を含む、電流制御方法。 A current control method for operation of a balancing system (200) for balancing a vehicle (100), comprising:
receiving, by a balancing control unit (235), information corresponding to the dynamic state of the vehicle (100) from a plurality of sensors (230, 240, 250), including a steering angle sensor (250);
continuously calculating a balancing steering angle (A _s ) by the balancing control unit (235) based on information received about the plurality of sensors (230, 240, 250);
actuating an actuator unit (205) to achieve the balancing steering angle (A _s ) for steering a steering system (120) of the vehicle (100);
comparing the balancing steering angle (A _s ) with the actual steering angle (A _s ′);
calculating the difference between the actual steering angle (A _s ') and the balancing steering angle (A _s );
identifying an updated vehicle driving state based on the difference between the actual steering angle (A _s ′) and the balancing steering angle (A _s );
the actuator unit by applying a control current (I') to update the balancing steering angle (A _s ) based on the updated vehicle driving conditions to steer the steering system (120); (205) accordingly.

前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）と実際操舵角（Ａ_ｓ’）を比較することが、誤差値（｜Ａ_ｓ’－Ａ_ｓ｜）を識別することによって行われる、請求項１２に記載のバランシングシステム（２００）の操作のための電流制御方法。 Balancing according to claim 12, wherein comparing the balancing steering angle (A _s ) and the actual steering angle (A _s ′) is performed by identifying an error value (|A _s ′−A _s |). Current control method for operation of system (200).

前記誤差値（｜Ａ_ｓ’－Ａ_ｓ｜）が上限閾値（Ｅ_ｔｈ＿Ｕ）と比較され、前記誤差値が上限閾値より大きい（｜Ａ_ｓ’－Ａ_ｓ｜＞Ｅ_ｔｈ＿Ｕ）とき、前記バランシング制御ユニット（２３５）が、制御電流（Ｉ’）を適用することによって、即時補正を実行する、請求項１３に記載のバランシングシステム（２００）の操作のための電流制御方法。 The error value (|A _s '-A _s |) is compared with an upper threshold (E _{th_U} ), and when the error value is greater than the upper threshold (|A _s '-A _s |>E _{th_U} ), the balancing control 14. Current control method for operation of a balancing system (200) according to claim 13, wherein the unit (235) performs an immediate correction by applying a control current (I').

前記制御電流（Ｉ’）は、バランシング操舵角（Ａ_ｓ）に基づく推定電流（Ｉ）と、バランシング電流（Ｉ１）との、加算および統合の一方である（Ｉ’＝±（Ｉ＋Ｉ１））、請求項１４に記載のバランシングシステム（２００）の操作のための電流制御方法。 The control current (I') is one of addition and integration of the estimated current (I) based on the balancing steering angle (A _s ) and the balancing current (I1) (I'=±(I+I1)), A current control method for the operation of a balancing system (200) according to claim 14.

前記誤差値（｜Ａ_ｓ’－Ａ_ｓ｜）が上限閾値（Ｅ_ｔｈ＿Ｕ）より小さいとき、前記誤差値（｜Ａ_ｓ’－Ａ_ｓ｜）が下限閾値（Ｅ_ｔｈ＿Ｌ）と比較され、前記誤差値が下限閾値より大きい（｜Ａ_ｓ’－Ａ_ｓ｜＞Ｅ_ｔｈ＿Ｌ）場合、前記バランシング制御ユニット（２３５）が、制御電流（Ｉ’）を適用することによって、補正を実行する、請求項１５に記載のバランシングシステム（２００）の操作のための電流制御方法。 When the error value (|A _s '-A _s |) is smaller than the upper threshold (E _{th_U} ), the error value (|A _s '-A _s |) is compared with the lower threshold (E _{th_L} ), and the error value 15. If the value is greater than a lower threshold (|A _s ′−A _s |>E _{th_L} ), the balancing control unit (235) performs a correction by applying a control current (I′). A current control method for operation of a balancing system (200) as described in .

制御電流（Ｉ’）が、前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）に基づく、推定された電流（Ｉ）と、バランシング電流（Ｉ１）との差である、請求項１６に記載のバランシングシステム（２００）の操作のための電流制御方法。 Balancing system (200) according to claim 16, wherein the control current (I') is the difference between an estimated current (I) based on the balancing steering angle (A _s ) and a balancing current (I1). Current control method for operation of.

前記操舵システム（１２０）の方向制御のための符号（＋、－）を有する前記バランシング電流（Ｉ１）は、前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）と前記実際操舵角（Ａ_ｓ’）の比較から識別されるライダー意図に依存する、請求項１５または１７に記載のバランシングシステム（２００）の操作のための電流制御方法。 The balancing current (I1) with sign (+, -) for directional control of the steering system (120) is identified from a comparison of the balancing steering angle (A _s ) and the actual steering angle (A _s ′). 18. A current control method for the operation of a balancing system (200) according to claim 15 or 17, depending on the rider intention to be performed.

前記誤差値（｜Ａ_ｓ’－Ａ_ｓ｜）が上限閾値（Ｅ_ｔｈ＿Ｕ）および下限閾値（Ｅ_ｔｈ＿Ｌ）より小さいとき、制御電流（Ｉ’）は、前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）の推定電流（Ｉ）と等しい、請求項１４に記載のバランシングシステム（２００）の操作のための電流制御方法。 When the error value (|A _s '−A _s |) is smaller than the upper limit threshold (E _{th_U} ) and the lower limit threshold (E _{th_L} ), the control current (I') is the estimated current of the balancing steering angle (A _s ). A current control method for the operation of a balancing system (200) according to claim 14, equal to (I).

車両（１００）をバランスさせるためのバランシングシステム（５００）の操作方法であって、
バランシング制御ユニット（５３５）によって、操舵角センサ（５５０）および操舵トルクセンサ（５６０）を含む、複数のセンサ（５４０、５５０、５６０、５６５）から、前記車両（１００）の動的状態に対応する情報を受信するステップと、
前記バランシング制御ユニット（５３５）によって、前記複数のセンサ（５４０、５５０、５６０、５６５）について受信された情報に基づいて、バランシング操舵角（Ａ_ｓ）とバランシング操舵トルク（Ｔ）とを計算するステップと、
前記車両（１００）の操舵システム（１２０）を操縦するために、前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）と前記バランシング操舵トルク（Ｔ）を達成するためにアクチュエータユニット（２０５）を作動させるステップと、
前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）と実際操舵角（Ａ_ｓ’）を比較し、前記バランシング操舵トルク（Ｔ）と実際操舵トルク（Ｔ’）を比較するステップと、
前記実際操舵角（Ａ_ｓ’）と前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）との差、および前記実際操舵トルク（Ｔ’）と前記バランシング操舵トルク（Ｔ）との差に基づいて更新された車両走行状態を識別するステップと、
前記更新された車両走行状態に基づいて前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）と前記バランシング操舵トルク（Ｔ）とを更新して、前記操舵システム（１２０）を操縦するために、制御電流（Ｉ’）を適用することによって、前記アクチュエータユニット（２０５）を相応に駆動するステップと
を含む、バランシングシステム（５００）の操作方法 A method of operating a balancing system (500) for balancing a vehicle (100), the method comprising:
A balancing control unit (535) responds to the dynamic state of the vehicle (100) from a plurality of sensors (540, 550, 560, 565), including a steering angle sensor (550) and a steering torque sensor (560). a step of receiving information;
calculating a balancing steering angle (A _s ) and a balancing steering torque (T) by the balancing control unit (535) based on information received about the plurality of sensors (540, 550, 560, 565); and,
actuating an actuator unit (205) to achieve the balancing steering angle (A _s ) and the balancing steering torque (T) in order to steer the steering system (120) of the vehicle (100);
Comparing the balancing steering angle (A _s ) and the actual steering angle (A _s ′), and comparing the balancing steering torque (T) and the actual steering torque (T′);
Vehicle travel updated based on the difference between the actual steering angle (A _s ′) and the balancing steering angle (A _s ), and the difference between the actual steering torque (T′) and the balancing steering torque (T). identifying a condition;
A control current (I') is used to update the balancing steering angle (A _s ) and the balancing steering torque (T) based on the updated vehicle driving state to steer the steering system (120). and driving said actuator unit (205) accordingly by applying a method for operating a balancing system (500).

誤差値（｜Ｔ’－Ｔ｜）を計算するために、前記実際操舵トルク（Ｔ’）と前記バランシング操舵トルク（Ｔ）との差が推定され、ここで、前記誤差値（｜Ｔ’－Ｔ｜）が閾値（Ｔ_ｔｈ）と比較される、請求項２０に記載のバランシングシステム（５００）の操作方法。 To calculate the error value (|T'-T|), the difference between the actual steering torque (T') and the balancing steering torque (T) is estimated, where the error value (|T'- Method of operating a balancing system (500) according to claim 20, wherein T|) is compared with a threshold value (T _th ).

誤差値（｜Ｔ’－Ｔ｜）が閾値（Ｔ_ｔｈ）よりも大きいときにライダー入力を識別するステップであって、それによって、前記バランシング制御ユニット（５３５）に、電流制御操作または電圧制御操作の一方によって、バランシングを実行することを可能にする、ステップをさらに含む、請求項２２に記載のバランシングシステム（５００）の操作方法。 identifying a lidar input when the error value (|T'-T|) is greater than a threshold (T _th ), thereby causing the balancing control unit (535) to perform a current control operation or a voltage control operation; 23. The method of operating a balancing system (500) according to claim 22, further comprising the step of: enabling balancing to be performed by one of the following:

前記バランシング制御ユニット（５３５）が、バランシングを実行し、前記バランシング操舵トルク（Ｔ）および前記バランシング操舵角（Ｔ’）を更新する、請求項２４に記載のバランシングシステム（５００）の操作方法。 25. The method of operating a balancing system (500) according to claim 24, wherein the balancing control unit (535) performs balancing and updates the balancing steering torque (T) and the balancing steering angle (T').

誤差値（｜Ｔ’－Ｔ｜）が閾値（Ｔ_ｔｈ）よりも小さいときにライダー入力のないことを識別するステップであって、それによって前記バランシング制御ユニット（５３５）が、差し迫ったバランシング要求に対して、複数のセンサ（５４０、５５０、５６０、５６５）からの情報の受信を実行する、ステップをさらに含む、請求項２２に記載のバランシングシステム（５００）の操作方法。 identifying the absence of lidar input when the error value (|T'-T|) is less than a threshold (T _th ), thereby causing said balancing control unit (535) to respond to an impending balancing request; 23. The method of operating a balancing system (500) according to claim 22, further comprising the step of: receiving information from a plurality of sensors (540, 550, 560, 565).

車両（１００）のバランシングを実行するように構成された、車両（１００）用のバランシングシステム（２００、５００）であって、前記車両（１００）が：
フレームアセンブリ（１０５）であって、その前方部分に配置されたヘッドチューブ（１０６）を備える、前記フレームアセンブリ（１０５）と、
前記ヘッドチューブ（１０６）のまわりに回転可能に軸受けされた、操舵シャフト（２１２）と、
前記車両（１００）の様々な動的パラメータを検知するための複数のセンサ（２３０、２４０、２５０、５４０、５５０、５６０、５６５）であって、操舵角センサ（２５０、５５０）を備える、前記複数のセンサ（２３０、２４０、２５０、５４０、５５０、５６０、５６５）と、
前記操舵シャフト（２１２）の操作を制御するように構成された、アクチュエータユニット（２０５、５０５）と、
バランシング支持制御ユニット（２３５、５３５）であって、前記複数のセンサ（２３０、２４０、２５０、５４０、５５０、５６０、５６５）から受信した入力に基づいて、バランシング操舵角（Ａ_ｓ）を推定し、前記バランシング操舵角（Ａ_ｓ）を、前記操舵角センサ（２５０、５５０）から受信される実際操舵角（Ａ_ｓ’）と比較し、それによって、前記アクチュエータユニット（２０５、５０５）をトリガリングして、前記車両をバランスさせて、更新されたバランシング操舵角（Ａ_ｓ）を達成するように、前記操舵シャフト（２１２）の操舵操作を実行するように構成された、前記バランシング支持制御ユニット（２３５、５３５）と
を備える、車両（１００）用のバランシングシステム（２００、５００）。 A balancing system (200, 500) for a vehicle (100) configured to perform balancing of a vehicle (100), the vehicle (100) comprising:
a frame assembly (105) comprising a head tube (106) located in a forward portion thereof;
a steering shaft (212) rotatably journaled about the head tube (106);
a plurality of sensors (230, 240, 250, 540, 550, 560, 565) for sensing various dynamic parameters of the vehicle (100), comprising a steering angle sensor (250, 550); a plurality of sensors (230, 240, 250, 540, 550, 560, 565);
an actuator unit (205, 505) configured to control operation of the steering shaft (212);
a balancing support control unit (235, 535) estimating a balancing steering angle (A _s ) based on inputs received from the plurality of sensors (230, 240, 250, 540, 550, 560, 565); , comparing the balancing steering angle (A _s ) with the actual steering angle (A _s ′) received from the steering angle sensor (250, 550), thereby triggering the actuator unit (205, 505). said balancing support control unit (212) configured to perform a steering operation of said steering shaft (212) to balance said vehicle and achieve an updated balancing steering angle (A _s ); 235, 535) and a balancing system (200, 500) for a vehicle (100).

前記複数のセンサ（２３０、２４０、２５０、５４０、５５０、５６０、５６５）は、慣性モニタリングユニット（２４０、５４０）、操舵角センサ（２５０、５５０）、トルクセンサ（５６０）、グローバルポジショニングセンサ（２３０）、速度センサ（５６５）を含み、ここで、前記複数のセンサのうちの１つまたは複数のセンサ（２３０、２４０）は、前記車両（１００）の後部領域で、かつ実質的に前記バランシング制御ユニット（２３５）の近傍に、配置されている、請求項２５に記載の車両（１００）用のバランシングシステム（２００、５００）。
The plurality of sensors (230, 240, 250, 540, 550, 560, 565) include an inertial monitoring unit (240, 540), a steering angle sensor (250, 550), a torque sensor (560), and a global positioning sensor (230). ), a speed sensor (565), wherein one or more sensors (230, 240) of said plurality of sensors are located in a rear region of said vehicle (100) and substantially in said balancing control. Balancing system (200, 500) for a vehicle (100) according to claim 25, arranged in the vicinity of the unit (235).