JP7488364B2 - ハンドル角度修正のための人工位置ヒステリシスを有するステアバイワイヤーステアリングシステム - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提文に記載の道路車両のステアバイワイヤーステアリングシステムを制御する方法、及び請求項１５の前提文に記載の道路車両のためのステアバイワイヤーステアリングシステムに関する。

電気機械式パワーステアリング機構では、ステアリング軸は、運転者による操作のためにハンドルに接続される。ステアリング軸は、ギヤピニオンを介してステアリングラックに連結される。ステアリングラックロッドは、自動車の操舵可能なホイール及びステアリングラックに接続される。ステアリング軸の回転は、トルクに耐える態様でステアリング軸に接続されるギヤピニオンによってステアリングラックの軸変位を起こす。アシスト力が、電気モータを駆動することによってステアリング機構に付与される。車両内に配置されたセンサーは、ハンドルの動き及びトルクを検出するために使用される。コンピュータモジュールは、電気モータによって付与するアシストトルクの量を計算する。

ハンドルとピニオンの間の機械的接続は、コンプライアンスを持ち、それは、もしトルクがステアリングコラムに付与されるなら、ステアリング手段とピニオンの間の角度差をもたらす。コンプライアンスは、ピニオンに対するハンドルの回転動作におけるヒステリシス成分として検知され、それは、ステアリングコラムに付与されるトルクに依存する。

ステアバイワイヤーステアリングシステムでは、ハンドルとステアリングラックと操舵可能なホイールの間に機械的接続は全くなく、ステアリングの動きは、位置制御ロードホイールアクチュエータによって達成され、その参照位置は、ハンドル角度に基づく。もしロードホイールアクチュエータとハンドルの間の接続がシミュレートされ、「限りなく堅い（ｉｎｆｉｎｉｔｅ ｓｔｉｆｆ）」であるように取り扱われるなら、運転者は、特に高い動的ステアリング操作中、及びハンドルが、中心にないハンドル位置のまわりで正弦曲線で素早く動かされるとき、電動パワーステアリングシステムと比較して運転感覚に顕著な差を経験する。

従って、本発明の目的は、道路車両のステアバイワイヤーステアリングシステムを制御する方法、及び電気アシストパワーステアリングシステムのようなステアリング感覚を作り出すステアバイワイヤーステアリングシステム自体を提供することである。

この目的は、請求項１の特徴を有する道路車両のステアバイワイヤーステアリングシステムを制御する方法、及び請求項１５の特徴を有する自動車のためのステアバイワイヤーステアリングシステムによって達成される。

従って、本発明によれば、道路車両のステアバイワイヤーステアリングシステムを制御する方法であって、ステアバイワイヤーステアリングシステムが、ステアリング軸に連結されたハンドル、操舵可能なロードホイールを回転させるためのロードホイールアクチュエータ、ステアリング軸の回転を検出する軸センサー、及び軸センサーによって検出された信号からロードホイールアクチュエータのための作動信号を計算する制御ユニットを含む、方法において、以下の工程を含むことを特徴とする方法が提供される：
－ 軸センサーによって実際のハンドル角度を決定すること；
－ 電気機械式パワーステアリング機構の挙動を模倣するために、実際のハンドル角度と修正されたハンドル角度の間のオフセットを作る人工ヒステリシスを適用することによって実際のハンドル角度（α）を修正すること；及び
－ 修正されたハンドル角度に基づいてロードホイールアクチュエータのためのモータートルク要求を計算すること。

得られるステアリング感覚は、電気機械式パワーステアリングシステムに類似しており、従って運転者にとって快適である。

好ましくは、人工ヒステリシスは、実際のハンドル角度と比較して等しいか又はそれより高く修正されたハンドル角度のみをもたらすことができる。もし修正されたハンドル角度が実際のハンドル角度と常に同じ方向（符号（ｓｉｇｎ））を有するなら有利である。換言すれば、修正されたハンドル角度と実際のハンドル角度の値の変化の間の符号は、反対ではない。

好ましい実施形態では、オフセットは、最大オフセットによって制限され、最大オフセットは、人工トーションレートパラメータによって規定され、人工トーションレートパラメータが、実際のハンドル角度とオフセットの間の線形接続を記述する。最大オフセットは、車両スピード依存パラメータに依存することができる。

オフセットは、０°から絶対値での予め規定された終値ｖ１までの実際のハンドル角度に対してゼロであることが好ましい。

特に、終値ｖ１は、０°～１５°の絶対値での実際のハンドル角度の範囲にある。

好ましくは、最大オフセットは、終値（ｖ１）から最大のハンドル角度まで直線的に増加している。

オフセットが、エンドロック位置への操舵中に実際のオフセットからゼロオフセットに減少していることが有利である。

減少は、調節可能であることができる。

ゼロオフセットに達した後、それが、より大きい絶対値での実際のハンドル角度へのハンドルの調節中に実際のオフセットとして使用されることがさらに好ましい。

好ましくは、中央に戻す操舵中、オフセットが、絶対値での実際の最大オフセットまで増加する。

増加の特性が、調節可能であることができる。

いったん最大オフセットに達したら、戻るように調節するとき、実際の最大オフセットが、終値に戻るステアリング操作の残りの部分のための実際のオフセットとして使用されることが好ましい。

さらに、本発明によれば、ロードホイールアクチュエータ、及びロードホイールアクチュエータのための作動信号を計算する制御ユニットを含む、道路車両のためのステアバイワイヤーシステムであって、制御ユニットが、上記の方法を実施するように設計されている、ステアバイワイヤーステアリングシステムが提供される。好ましくは、ロードホイールアクチュエータは、フロントホイールアクスルの一部分であるラックアンドピニオンギヤを介してギヤラックを作動させる。制御ユニットは、位置コントローラを含み、位置コントローラは、実際の又は推定されたラックの位置と要求されるラックの位置に基づいてモータートルク要求を計算し、要求されるラックの位置は、修正ハンドル角度に依存することが好ましい。

本発明の好ましい実施形態は、図面を参照して記載されるだろう。
図１は、自動車のステアバイワイヤーステアリングシステムの概略図である。 図２は、ハンドル角度に対する人工位置ヒステリシスの影響を有するダイヤグラムを示す。

図１は、ステアリング手段３に接続されたステアリング軸２を有するステアバイワイヤーシステム１の概略図である。ステアリング手段３とロードホイール４の間に機械的接続は全くない。ロードホイールアクチュエータ５は、ラックアンドピニオンギヤ７を介してギヤラック６を作動させ、それは、フロントホイールアクスル８の一部分である。フロントホイールアクスル８は、ロードホイール４のために二つのタイロッド９を有し、それらのうち一つだけのロードホイール４が描かれている。

運転者がステアリング手段３を操作するとき、ステアリング軸２が回転され、それは、軸センサー（図には示されず）によって検出される。車両がスイッチオンされるとき、制御ユニット１０は、軸センサーによって検出された信号からロードホイールアクチュエータ５のための作動信号を計算する。作動信号でギヤラック６を作動させることによって、フロントホイールアクスル８は、側方に動かされ、ロードホイール４は、回転される。ステアリング手段３に対するフィードバックトルクは、主にステアリング手段３（ステアリング軸）の位置に基づいて計算され、車両及びロードホイールアクチュエータ５の作動条件に従って修正される。フィードバックトルクは、フィードバックアクチュエータ１１によってステアリング軸２に付与され、従って運転者は、ステアリング手段３においてフィードバックを認識することができる。

制御ユニット１０は、位置コントローラを含み、それは、実際の（測定された）ラック６の位置及び要求されるラックの位置に基づいてモータートルク要求を計算する。ロードホイールアクチュエータ５は、かくして参照位置信号に従う。要求されるラックの位置は、ハンドル角度αに依存する。電気機械式パワーステアリング機構を模倣するため、ハンドル角度αは、人工ヒステリシスを適用することによって修正され、それは、ハンドル角度及び要求されるラックの位置にオフセットを作る。このようにしてロードホイールアクチュエータは、ハンドルの動きと比較して遅れた動きとなり、それは、電気機械式パワーステアリング機構における挙動と類似する。オフセットの実際値、オフセットの増進及び消失は、適応可能であり、調節可能である。

オフセットは、実際のハンドル角度αと修正されたハンドル角度αの間で作られ、それは、要求されるラックの位置を計算するために位置コントローラにおいて実際のハンドル角度αの代わりに使用される。

図２は、絶対値での実際のハンドル角度αに対してプロットされた、オフセットを含む絶対値での修正ハンドル角度α_ｍｏｄを示す。ハンドルは、０～３６０度で操舵され、そこでは、繰り返される操作がなされ、その度に異なる増進及び消失速度で繰り返される：図２には、３６０度から１００度まで戻り、次いで１００度から３６０度に戻る操舵が示されている（これは、ステアリングイン及びステアリングアウトのときの様々な形状値の効果をまさに示す）。ある繰り返しの後、ハンドルは、３６０度から０度に戻るように操舵される。点線は、参照のみのために使用される。矢印は、ステアリング方向を表わす。それらは、関連依存性を表わす。

オフセットは、ヒステリシスであり、それは、絶対値での実際のハンドル角度αに等しいか、又はそれより高い修正されたハンドル角度のみをもたらすことができ、修正されたハンドル角度の符号は、実際のハンドル角度の符号と等しい。オフセットは、実際のハンドル角度αと修正されたハンドル角度α_ｍｏｄの値の変化の間に反対の符号をもたらすことはできない。

ハンドルのまっすぐの中央位置（この位置では、絶対値での実際のハンドル角度がゼロである）からエンドロック（３６０°）まで操舵しているとき、オフセットは、ゼロであり、それは、ハンドル角度が修正されないことを意味する。

エンドロック位置から中央位置に戻す操舵中、オフセットは、絶対値での実際の最大オフセットまで増加する。

オフセット増進の特性は、調節可能である。図２において、増進は、四つの異なる例について示される。これらの場合において、最大オフセットは、２００°～２６０°の実際のハンドル角度で達成される。いったん最大オフセットに達したら、実際の最大オフセットは、ｖ１に戻るステアリング操作の残りの部分のための実際のオフセットとして使用される。

最大オフセットは、人工トーションレートパラメータによって規定され、それは、実際のハンドル角度αと予め規定された終値ｖ１から出発するオフセットの間の線形接続を記述する。ハンドルのまっすぐの中央位置（この位置では、絶対値での実際のハンドル角度がゼロである）と終値ｖ１の間の範囲は、「デッドゾーン」と称する。デッドゾーン内で最大オフセットは、ゼロであり、従って修正されたハンドル角度α_ｍｏｄは、実際のハンドル角度αに等しい。開始値ｖ１から、最大オフセットは、人工トーションレートパラメータに基づいて直線的に増加している。最大オフセットは、車両スピード依存パラメータによって影響されることができる。

エンドロック位置から中央位置に戻る操舵中にステアリング方向が、（中央位置に戻る代わりにエンドロック位置に）変えられるなら、オフセットは、最大オフセットからゼロオフセットに減少し、それは、図２の例では、３００°付近の実際のハンドル角度αで達成される。オフセット消失の特性は、オフセット増進から独立して調節可能である。図２では、消失は、四つの異なる例について示される。いったんゼロオフセットが達成されると、それは、ハンドルのより大きい絶対角度への調節中に実際のオフセットとして使用される。換言すれば、修正されたハンドル角度α_ｍｏｄは、実際のハンドル角度αに等しい。

Claims (16)

1. 道路車両のステアバイワイヤーステアリングシステム（１）を制御する方法であって、ステアバイワイヤーステアリングシステム（１）が、ステアリング軸（２）に連結されたハンドル（３）、操舵可能なロードホイール（４）を回転させるためのロードホイールアクチュエータ（５）、ステアリング軸（２）の回転を検出する軸センサー、及び軸センサーによって検出された信号からロードホイールアクチュエータ（５）のための作動信号を計算する制御ユニット（１０）を含む、方法において、以下の工程を含むことを特徴とする方法：
   － 軸センサーによって実際のハンドル角度（α）を決定すること；
   － 電気機械式パワーステアリング機構の挙動を模倣するために、実際のハンドル角度（α）と修正されたハンドル角度（α_ｍｏｄ）の間のオフセットを作る人工ヒステリシスを適用することによって実際のハンドル角度（α）を修正すること、ただし、人工ヒステリシスは、絶対値での実際のハンドル角度（α）に等しいか又はそれより高い修正ハンドル角度（α _ｍｏｄ ）のみをもたらすことができる；及び
   － 修正されたハンドル角度（α_ｍｏｄ）及びステアリングラック（６）の実際の位置に基づいてロードホイールアクチュエータ（５）のためのモータートルク要求を計算すること。
2. 修正ハンドル角度（α_ｍｏｄ）と実際のハンドル角度（α）の値の変化の間の符号が反対でないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. オフセットが、最大オフセットによって制限されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 最大オフセットが、車両スピード依存パラメータに依存することを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. オフセットが、０°から絶対値での予め規定された終値（ｖ１）までの実際のハンドル角度（α）に対してゼロであることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の方法。
6. 終値（ｖ１）が、０°～１５°の絶対値での実際のハンドル角度（α）の範囲にあることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 最大オフセットが、終値（ｖ１）から最大のハンドル角度まで直線的に増加していることを特徴とする請求項５又は６に記載の方法。
8. オフセットが、エンドロック位置への操舵中に実際のオフセットからゼロオフセットに減少していることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 減少が、調節可能であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. ゼロオフセットに達した後、それが、より大きい絶対値での実際のハンドル角度（α）へのハンドルの調節中に実際のオフセットとして使用されることを特徴とする請求項７又は８に記載の方法。
11. 中央に戻す操舵中、オフセットが、絶対値での実際の最大オフセットまで増加することを特徴とする請求項３～１０のいずれかに記載の方法。
12. 増加の特性が、調節可能であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. いったん最大オフセットに達したら、戻るように調節するとき、実際の最大オフセットが、終値（ｖ１）に戻るステアリング操作の残りの部分のための実際のオフセットとして使用されることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の方法。
14. ロードホイールアクチュエータ（５）、及びロードホイールアクチュエータ（５）のための作動信号を計算する制御ユニット（１０）を含む、道路車両のためのステアバイワイヤーシステム（１）であって、制御ユニット（１０）が、請求項１～１３のいずれかに記載の方法を実施するように設計されている、ステアバイワイヤーステアリングシステム。
15. ロードホイールアクチュエータ（５）が、フロントホイールアクスル（８）の一部分であるラックアンドピニオンギヤ（７）を介してギヤラック（６）を作動させることを特徴とする請求項１４に記載のステアバイワイヤーステアリングシステム。
16. 制御ユニット（１０）が、位置コントローラを含み、位置コントローラ（１０）が、実際のラック（６）の位置と要求されるラックの位置に基づいてモータートルク要求を計算し、要求されるラックの位置が、修正ハンドル角度（α_ｍｏｄ）に依存することを特徴とする請求項１４又は１５に記載のステアバイワイヤーステアリングシステム。

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