特表 2022-523092 第１の動力部および第２の動力部を備えるパワーステアリングシステムの制御方法であって、評価・調整工程を実行する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-04-21

(54)【発明の名称】第１の動力部および第２の動力部を備えるパワーステアリングシステムの制御方法であって、評価・調整工程を実行する方法

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20220414BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20220414BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00

B62D5/04

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021544453

(86)(22)【出願日】2020-01-29

(85)【翻訳文提出日】2021-09-22

(86)【国際出願番号】 FR2020050136

(87)【国際公開番号】W WO2020157431

(87)【国際公開日】2020-08-06

(31)【優先権主張番号】1901007

(32)【優先日】2019-02-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】511110625

【氏名又は名称】ジェイテクト ユーロップ

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】カーポンティエ ギヨーム

(72)【発明者】

【氏名】ペレット ベルトラン

【テーマコード（参考）】

3D232

3D333

【Ｆターム（参考）】

3D232CC34

3D232DA62

3D232DB11

3D232DD17

3D232EA01

3D232EB11

3D232EC23

3D232GG01

3D333CB02

3D333CB20

3D333CC10

3D333CC43

3D333CD58

3D333CE29

3D333CE36

(57)【要約】

並列に配置された第１の動力部（Ｍ１）および第２の動力部（Ｍ２）を備えるパワーステアリングシステム（１）の制御方法（１００）は、第１の補償リクエスト（Ｃ１）および第２の補償リクエスト（Ｃ２）を第１の偏差（Δ１）および第２の偏差（Δ２）の関数として計算する評価・調整工程（Ｈ）を実行する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

並列に配置された第１の動力部（Ｍ１）と第２の動力部（Ｍ２）とを備えるパワーステアリングシステム（１）の制御方法（１００）であって、
前記制御方法は、
目標トルクから第１の分散トルク（Ｅ’１）および第２の分散トルク（Ｅ’２）を決定する分散工程（Ｄ）と、
第１の目標モータトルク（Ｅ１）を決定するように第１の補償リクエスト（Ｃ１）を前記第１の分散トルク（Ｅ’１）に付加するとともに、第２の目標モータトルク（Ｅ２）を決定するように第２の補償リクエスト（Ｃ２）を前記第２の分散トルク（Ｅ’２）に付加する決定工程（Ａ）と、
前記第１の動力部（Ｍ１）が前記第１の目標モータトルク（Ｅ１）に応じた第１のモータトルク（Ｆ１）を印加するとともに、前記第２の動力部（Ｍ２）が前記第２の目標モータトルク（Ｅ２）に応じた第２のモータトルク（Ｆ２）を印加する、実行工程（Ｂ）と、
第１の偏差（Δ１）を前記第１のモータトルク（Ｆ１）および前記第１の目標モータトルク（Ｅ１）の関数として計算し、第２の偏差（Δ２）を前記第２のモータトルク（Ｆ２）および前記第２の目標モータトルク（Ｅ２）の関数として計算する補償工程（Ｇ）と、
を実行し、
前記制御方法（１００）は、前記第１の補償リクエスト（Ｃ１）および前記第２の補償リクエスト（Ｃ２）を前記第１の偏差（Δ１）および前記第２の偏差（Δ２）の関数として計算する評価・調整工程（Ｈ）を実行する
ことを特徴とする制御方法。

【請求項2】

請求項１に記載の制御方法（１００）において、
前記評価・調整工程（Ｈ）は、前記第１の補償リクエスト（Ｃ１）、前記第２の補償リクエスト（Ｃ２）、前記第１の偏差（Δ１）、前記第２の偏差（Δ２）、および残部（Ｒ）の合計を最小化する
ことを特徴とする制御方法。

【請求項3】

請求項２に記載の制御方法（１００）において、
前記評価・調整工程（Ｈ）は、前記合計の二次最小化を行う
ことを特徴とする制御方法。

【請求項4】

請求項２に記載の制御方法（１００）において、
前記評価・調整工程（Ｈ）は、前記第１の偏差（Δ１）の符号および前記第２の偏差（Δ２）の符号が同一でありかつ前記第１の偏差（Δ１）の絶対値が前記第２の偏差（Δ２）の絶対値よりも大きい場合に、前記第２の補償リクエスト（Ｃ２）が前記第２の偏差（Δ２）－前記第１の偏差（Δ１）に等しく、前記第１の補償リクエスト（Ｃ１）が０に等しいと計算する
ことを特徴とする制御方法。

【請求項5】

請求項２または４のいずれか１項に記載の制御方法（１００）において、
前記評価・調整工程（Ｈ）は、前記第１の偏差（Δ１）の符号および前記第２の偏差（Δ２）の符号が同一でありかつ前記第１の偏差（Δ１）の絶対値が前記第２の偏差（Δ２）の絶対値よりも小さい場合に、前記第２の補償リクエスト（Ｃ２）が０に等しく、前記第１の補償リクエスト（Ｃ１）が前記第１の偏差（Δ１）－前記第２の偏差（Δ２）に等しいと計算する
ことを特徴とする制御方法。

【請求項6】

請求項２，４または５のいずれか１項に記載の制御方法（１００）において、
前記評価・調整工程（Ｈ）は、前記第１の偏差（Δ１）の符号および前記第２の偏差（Δ２）の符号が互いに異なりかつ前記第１の偏差（Δ１）の絶対値が前記第２の偏差（Δ２）の絶対値よりも大きい場合に、前記第２の補償リクエスト（Ｃ２）が前記第１の偏差（Δ１）および前記第２の偏差（Δ２）の合計の反対符号の値に等しく、前記第１の補償リクエスト（Ｃ１）が０に等しいと計算する
ことを特徴とする制御方法。

【請求項7】

請求項２または４～６のいずれか１項に記載の制御方法（１００）において、
前記評価・調整工程（Ｈ）は、前記第１の偏差（Δ１）の符号および前記第２の偏差（Δ２）の符号が互いに異なりかつ前記第１の偏差（Δ１）の絶対値が前記第２の偏差（Δ２）の絶対値よりも小さい場合に、前記第２の補償リクエスト（Ｃ２）が０に等しく、前記第１の補償リクエスト（Ｃ１）が前記第１の偏差（Δ１）および前記第２の偏差（Δ２）の合計の反対符号の値に等しいと計算する
ことを特徴とする制御方法。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１項に記載の制御方法（１００）において、
前記評価・調整工程（Ｈ）は、所定の時間区間（ｔ）にわたる前記第１の補償リクエスト（Ｃ１）の値および前記第２の補償リクエスト（Ｃ２）の値を、前記所定の時間区間（ｔ）より前の第１の時点における前記補償工程（Ｇ）によって計算された前記第１の偏差（Δ１）の値および前記所定の時間区間（ｔ）より前の第２の時点における前記補償工程（Ｇ）によって計算された前記第２の偏差（Δ２）の値の関数として、計算する
ことを特徴とする制御方法。

【請求項9】

請求項８に記載の制御方法（１００）であって、
前記第１の時点および前記第２の時点は、同一の時間区間内に含まれる
ことを特徴とする制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パワーステアリングシステムの分野に関し、より詳細には、パワーステアリングシステムの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

車両のパワーステアリングシステムは、運転手、または、自律的な車両の場合のコンピュータが車両の車輪の方位角を変更することによって車両の軌道を制御できるようにすることを目的とする。

【0003】

この目的のために、電動式パワーステアリングシステムは、トルクをラックおよび／またはハンドルに印加する少なくとも１つの制御モータを備える。

【0004】

一般に、制御モータは、「ブラシレス」と呼ばれる電気モータである。制御モータは、印加されるべき目標トルク、すなわち、トルク設定値を入力として受信し、そして物理的トルクに対応する印加トルクをラックまたはハンドルに印加する。

【0005】

以下、便宜的に、用語「トルク」は、トルク設定値と同義とする。用語「印加トルク」および「モータトルク」のみが物理的トルクまたは該物理的トルクの値を表す。

【0006】

上記少なくとも１つの制御モータは、車両の軌道を保証することを可能にするパワーステアリングシステムの一要素である。したがって、車両の乗員の安全は、制御モータの適正な動作と関連する。

【0007】

ステアリングシステムの安全要求を満たすために、２つの異なる動力部、すなわち、分離された第１の動力部および第２の動力部を備える制御モータを設置することが通例である。これらの動力部はともに自律的な動力部であり、並列に配置される。各動力部は、独自の電源を有し、印加されるべき目標モータトルク（目標トルクの一部に対応する）を入力として受信し、モータトルクを印加する。２つの動力部は、独立にかつ／または同時に動作可能である。

【0008】

２つの動力部のうちの一方の安全性に関わると考えられる永続的な劣化、すなわち、例えば、２つの動力部のうちの一方の完全な故障などのステアリングシステムの安全性を問題とする顕著な劣化が生じた場合、故障した動力部が修理されるまで、他方の動力部が目標トルクに等しい目標モータトルクを入力として受信する。

【0009】

２つの動力部が機能していると判断される場合、目標トルクを２つの動力部に分散することによって、燃費および振動の最小化の両方について、制御モータの最適な動作が保証される。２つの動力部は、目標トルクの一部を入力として受信する。次いで、２つの動力部は、それらの全体の挙動が単一の動力部と同等になるように同時に動作する。２つの動力部のそれぞれは、合計が印加トルクに等しく、実質的に目標トルクに一致するモータトルクを確実に送達する。

【0010】

一般に、モータトルクは、実質的に目標モータトルクに等しい。しかし、動力部によって生成されるトルクは、目標モータトルクに対して偏差を有し得る。この偏差は、動力部の全体動作に問題を生じさせないが、当該動力部によって印加可能な最大モータトルクを制限する。

【0011】

この偏差は、系統偏差または局部偏差であり得る。

【0012】

系統偏差は、２つの動力部の設計において固有のものである。２つの動力部は、同一の要素を有するか、または同じ技術を使用するので、モータトルクと、要求される設定値、すなわち、目標モータトルクとの偏差が完全にまたは部分的に同一になる場合がある。

【0013】

同時に両方の動力部に影響を与える系統偏差が、例えば、駐車操作が長引いたり、または、繰り返された際に現れ得る。実際に、駐車操作中に、動力部は、その内部温度を上昇させる強いストレスにさらされることになる。動作部の冷却能力は限られるので、永続的な損傷を回避するために、動作部の最大モータトルクを低減する必要がある。

【0014】

また、同時に２つの動力部に影響を与える系統偏差は、例えば、動力部の技術と関連し得る。実際に、目標モータトルクを送信および受信し、物理的に印加することは、瞬時に起こるものではない、すなわち、印加遅延がある。パワーステアリングシステムにおいて、この印加遅延は、実際には系統偏差により時点ｔにおいて生じるが、１０ｍｓの範囲内にある。

【0015】

局部偏差は、１つの動力部のみに影響を与える偏差である。例えば、制御チェーンの要素またはこの制御チェーンの入力（例えば、動力部の電源）の劣化などである。なお、永続的な劣化を検出するための仕組みは、意図的に、予測可能でないようにされる。制御チェーンの永続的な劣化は、そのように判断される前に、局部偏差として判断されることになる。

【0016】

したがって、偏差によって影響を受けた動力部は、機能していると考えられるが、所定の時点に期待されるモータトルクを送達しないことがある。したがって、モータトルクは、目標モータトルクと異なる。２つの動力部のモータトルクの合計は、目標トルクと異なる。したがって、目標トルクは、完全には発揮されない。

【0017】

２つの動力部の冗長性を確実にするために、したがって、目標トルクが所定の時点において可能な限り完全に印加されることを確実にするために、２つの動力部間で補償機能を行うことが知られている。

【0018】

上記補償機能は、「マスター－スレーブ」型であり得る。すなわち、補償機能は、ある時点において一方向に行うことができるだけであり、例えば、各動力部の供給電流の電圧、または各動力部の内部温度などの動力部外部の信号によって、大きい方のモータトルクを生成できる動力部を判定し、したがって、補償の方向を決定する。以下、この動力部をスレーブ動力部と呼ぶ。反対に、小さい方のモータトルクを生成できる動力部をマスター動力部と呼ぶ。次いで、補償機能は、マスター動力部によって達成されない目標モータトルクの部分を決定する。次いで、目標モータトルクのこの部分は、補償機能によって、スレーブ動力部の目標モータトルクに加えられる。このように、スレーブ動力部によって生成されるトルクは、マスター動力部によって生成されるトルクを補償する。目標トルクが完全に生成される。

【0019】

この「マスター－スレーブ」型補償機能は、完全には満足なものではない。なぜなら、局部偏差がスレーブ動力部に現れた場合、マスター動力部は、その局部偏差を補償しないからである。ところで、補償機能は、多数の外部信号によって、不正確かつ／または非常に複雑なやり方でマスター動力部およびスレーブ動力部を判定し、場合によっては、２つの動力部の能力を活用できないことがある。

【0020】

上記短所を克服するために、図１に例示するような「二重」型補償機能が知られている。この補償機能は、各動力部が目標トルク１ａの一部に等しい値を有する分散トルク２’ａ，２’’ａを達成する必要があることを、分散工程Ｄ’ａ中に、規定する。次いで、補償機能は、各動力部について、目標モータトルク３’ａ，３’’ａと推定モータトルクとの間の偏差５’ａ，５’’ａを計算する。推定モータトルクは、モータトルク４’ａ，４’’ａに近い。しかし、推定モータトルクは、若干の修正および誤差だけモータトルクと異なる。本発明の理解を容易にするために、推定モータトルクは、以下の記載において、モータトルク４’ａ，４’’ａと一緒とする。この偏差５’ａ，５’’ａは、後で、第１の動力部から第２の動力部への補償リクエストに対応し、またその逆も成り立つ。最後に、補償機能は、第１の動力部について計算された補償リクエスト５’ａを第２の動力部の分散トルク２’’ａに加える、またその逆も成り立つ、すなわち、第２の動力部について計算された補償リクエスト５’’ａを第１の動力部の分散トルク２’ａに加える。このように、各動力部は、他方の動力部の偏差５’ａ，５’’ａを補償する。

【0021】

例えば、各動力部が最適な動作を行う場合、各動力部の目標モータトルク３’ａ，３’’ａは、分散トルク２’ａ，２’’ａに等しい。次いで、各動力部は、目標モータトルク３’ａ，３’’ａに等しいモータトルク４’ａ，４’’ａを生成する。第１の動力部と第２の動力部との間の補償リクエスト５’ａ，５’’ａ、または、その逆は、ゼロである。

【0022】

別の例によると、第１の動力部に局部偏差が存在する場合、例えば、モータトルク４’ａは、目標モータトルク３’ａと異なる。したがって、第１の動力部について計算される補償リクエスト５’ａは、０と異なる。したがって、補償リクエスト５’ａは、第２の動力部の分散トルク２’’ａに加えられる。したがって、第２の動力部の目標モータトルクは、補償リクエスト５’ａだけ増大された分散トルク２’’ａに等しい。次いで、第２の動力部は、補償リクエスト５’ａだけ増大された分散トルク２’’ａに等しいモータトルクを達成する。

【0023】

この「二重」型補償機能は、上記状況において、「マスター－スレーブ」型補償機能よりも正確かつより効率的である。なぜなら、二重型補償機能は、各動力部の特定の偏差を両方向に補償することを可能にするからである。

【0024】

しかし、系統偏差が存在する場合、第１の動力部は、時点ｔにおいて、期待されるモータトルク４’ａを与えず、補償リクエスト５’ａを第２の動力部に送信し、第２の動力部は、期待されるモータトルク４’’ａを与えず、補償リクエスト５’ａを第１の動力部に送信する。

【0025】

より詳細には、補償機能のスケジューリングによって、時間ｔにおいて計算された補償リクエスト５’ａ，５’’ａが時間ｔ＋１で印加される、すなわち、補償リクエスト５’ａ，５’’ａの決定と他方の動力部による考慮との間にずれ時間が存在する。このずれは、スケジューリングタスクの遅延、すなわち、約１ｍｓに相当する。

【0026】

このように、時間ｔ＋１において、各動力部は、動力部が達成できない分散トルク２’ａ，２’’ａを補償リクエスト５’ａ，５’’ａだけ増大させたものに等しい目標モータトルク３’ａ，３’’ａを受信する。モータトルクと目標モータトルクとの間の偏差は、時間とともに増大する。したがって、第１の動力部は、時間ｔにおいて決定された補償リクエストよりも大きな補償リクエスト５’ａを第２の動力部に送信し、また、第２の動力部は、時間ｔにおいて決定されたリクエストよりも大きな補償リクエスト５’’を第１の動力部に送信する。これらの補償リクエスト５’ａ，５’’ａは、時間ｔ＋２において考慮される。

【0027】

動力部が受信する分散トルク２’ａ，２’’ａがその動力部の達成できないトルクである限り、補償リクエスト５’ａ，５’’ａは、増大する。

【0028】

このように、時間ｔ＋ｘ（ｘは、自然数）において、各動力部は、動力部が達成可能な分散トルク２’ａ，２’’ａを時間ｔ＋ｘ－１において計算された補償リクエスト５’ａ，５’’ａだけ増大させたものに等しい目標モータトルク３’ａ，３’’ａを受信する。次いで、動力部は、所望の目標トルク１ａよりも大きな印加トルク６ａを与える。これは、「二重」型補償機能を不安定にするリバウンド現象である。

【0029】

さらに、「二重」または「マスター－スレーブ」型の補償は、単一の動力部の場合と異なり、系統偏差の全部または一部を補償するという特徴を有する。この系統偏差の全部または一部を補償することは、本来的に系統偏差を有する単一動力部システムと、補償をともなう２つの動力部からなるシステムとの間の挙動における、制御できない差異を生成する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0030】

本発明の目的は、各動力部から要求される補償リクエスト５’ａ，５’’ａを最小化する「二重」型の補償機能を２つの制御動力部が有する系統偏差の関数として提案することによって、上記短所の全部または一部を改善することである。

【課題を解決するための手段】

【0031】

本発明の主題は、並列に配置された第１の動力部と第２の動力部とを備えるパワーステアリングシステムの制御方法であって、当該制御方法は、
目標トルクから第１の分散トルクおよび第２の分散トルクを決定する分散工程と、
第１の目標モータトルクを決定するように第１の補償リクエストを第１の分散トルクに付加し、第２の目標モータトルクを決定するように第２の補償リクエストを第２の分散トルクに付加する決定工程と、
第１の動力部が第１の目標モータトルクに応じた第１のモータトルクを印加し、第２の動力部が第２の目標モータトルクに応じた第２のモータトルクを印加する、実行工程と、
第１の偏差を第１のモータトルクおよび第１の目標モータトルクの関数として計算し、第２の偏差を第２のモータトルクおよび第２の目標モータトルクの関数として計算する補償工程と、
を実行し、
制御方法は、第１の補償リクエストおよび第２の補償リクエストを第１の偏差および第２の偏差の関数として計算することによって、評価・調整工程を実行することを特徴とする、
方法。

【0032】

本発明に係る制御方法は、局部的な欠陥によって生成された第１の偏差および第２の偏差の一部だけが第１の補償リクエストおよび第２の補償リクエストの対象であるように、系統的に生成された、すなわち、系統偏差によって生成された第１の偏差および第２の偏差の一部と、局部的に生成された、すなわち、局部偏差によって生成された第１の偏差および第２の偏差の一部とを区別しようとする。

【0033】

実際に、出願人は、従来技術の「二重」および「マスター－スレーブ」型補償機能の短所は、第１の補償リクエストおよび第２の補償リクエストが、区別なく、局部偏差、さらにまた系統偏差を消去しようとすることに関連づけられると理解した。言い換えると、従来技術において、補償機能は、偏差が局部的または系統的であるかを区別せず、目標トルクと、第１のモータトルクおよび第２のモータトルクの合計に一致する印加トルクとの間の偏差がゼロとなるようにしようとする。

【0034】

系統偏差は、両方の動力部に対して該当する、すなわち、動力部に対して通常である固有要素に相当する。したがって、動力部上で検出される系統的トルク偏差は、本来的に、他方の動力部上でも検出される。この偏差が補償可能であり、補償される場合、２つの組み合わされた動力部の挙動は、単一の動力部の挙動と非常に異なる。このトルク偏差が時点ｔにおいて補償されないか、または補償可能でない場合、したがって、これにより、上記リバウンド現象が生じる。

【0035】

本発明に係る制御方法は、評価・調整工程のおかげで、第１の偏差および第２の偏差だけを使用して、補償されるべき偏差の一部、すなわち、補償リクエストに対応する局部偏差に関連づけられる偏差の一部を決定することによって、良好なレベルの精度を保証することを可能にする。

【0036】

本発明の一特徴によると、補償工程は、第１のモータトルクおよび第１の目標モータトルクを引き算することによって第１の偏差を計算し、第２のモータトルクおよび第２の目標モータトルクを引き算することによって第２の偏差を計算する。

【0037】

本発明の一特徴によると、評価・調整工程は、第１の補償リクエスト、第２の補償リクエスト、第１の偏差、第２の偏差、および残部の合計を最小化する。

【0038】

残部は、系統的に、すなわち、系統偏差によって生成された第１の偏差および第２の偏差の一部に対応する。言い換えると、残部は、目標トルクと印加トルクとの間の、補償されない偏差に対応する。したがって、本発明に係る方法は、目標トルクと印加トルクとの間の偏差が補償されないことを可能にする。このように、上記方法は、系統偏差と局部偏差とを区別する。

【0039】

残部は、調節可能である。

【0040】

本発明の一特徴によると、評価・調整工程は、合計の二次最小化を行う。

【0041】

したがって、第１の補償リクエストおよび第２の補償リクエストを決定することを可能にする、目標トルクと印加トルクとの間の偏差の解析解が得られる。

【0042】

本発明の一特徴によると、評価・調整工程は、第１の偏差の符号および第２の偏差の符号が同一であり、第１の偏差の絶対値が第２の偏差の絶対値よりも大きい場合に、第２の補償リクエストが第２の偏差から第１の偏差を引いた値（第２の偏差－第１の偏差）に等しく、第１の補償リクエストが０に等しいと計算する。

【0043】

本発明の一特徴によると、評価・調整工程は、第１の偏差の符号および第２の偏差の符号が同一で、第１の偏差の絶対値が第２の偏差の絶対値よりも小さい場合に、第２の補償リクエストが０に等しく、第１の補償リクエストが第１の偏差から第２の偏差を引いた値（第１の偏差－第２の偏差）に等しいと計算する。

【0044】

本発明の一特徴によると、評価・調整工程は、第１の偏差の符号および第２の偏差の符号が互いに異なり、第１の偏差の絶対値が第２の偏差の絶対値よりも大きい場合に、第２の補償リクエストが第１の偏差および第２の偏差の合計の反対符号の値に等しく、第１の補償リクエストが０に等しいと計算する。

【0045】

本発明の一特徴によると、評価・調整工程は、第１の偏差の符号および第２の偏差の符号が互いに異なり、第１の偏差の絶対値が第２の偏差の絶対値よりも小さい場合に、第２の補償リクエストが０に等しく、第１の補償リクエストが第１の偏差および第２の偏差の合計の反対符号の値に等しいと計算する。

【0046】

このように、第１の補償リクエストおよび第２の補償リクエストを決定することを可能にする、目標トルクと印加トルクとの間の偏差の実験解が得られる。

【0047】

上記実験解は、解析解に近い結果を与え、実行がより容易である。

【0048】

本発明の一特徴によると、評価・調整工程は、所定の時間区間にわたる第１の補償リクエストの値および第２の補償リクエストの値を、当該時間区間より前の第１の時点における補償工程によって計算された第１の偏差の値および当該時間区間より前の第２の時点における補償工程によって計算された第２の偏差の値の関数として計算する。

【0049】

本発明に係る制御方法は、一連の時間区間にわたって制御ループを実行する。補償工程は、第１の補償リクエストおよび第２の補償リクエストに対して開ループである。本発明の一特徴によると、第１の時点および第２の時点は、同一の時間区間内に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【0050】

【図1】図１は、従来技術に係る制御方法の模式図である。

【図2】図２は、本発明に係る制御方法の模式図である。

【図3】図３は、一時間区間における本発明に係る制御方法の模式図である。

【図4】図４は、本発明に係る制御方法の簡略化図である。

【図5】図５は、第１の外乱トルクおよび第２の外乱トルクの関数としての第１の補償リクエストの解析解を表すグラフである。

【図6】図６は、第１の外乱トルクおよび第２の外乱トルクの関数としての第２の補償リクエストの解析解を表すグラフである。

【図7】図７は、第１の外乱トルクおよび第２の外乱トルクの関数としての残部の解析解を表すグラフである。

【図8】図８は、第１の外乱トルクおよび第２の外乱トルクの関数としての第１の補償リクエストの実験解を表すグラフである。

【図9】図９は、第１の外乱トルクおよび第２の外乱トルクの関数としての第２の補償リクエストの実験解を表すグラフである。

【図10】図１０は、第１の外乱トルクおよび第２の外乱トルクの関数としての残部の実験解を表すグラフである。

【図11】図１１は、車両のパワーステアリングシステムの図である。

【発明を実施するための形態】

【0051】

本発明は、本発明に係る一実施形態に関し、非限定の例によって与えられ、添付の模式図を参照して説明される以下の記載からよりよく理解される。

【0052】

本発明は、車両２、より詳細には、人員の輸送を目的とするモータ車両２用のパワーステアリングシステム１の制御方法１００に関する。

【0053】

それ自体公知のやり方で、図１１から分かるように、パワーステアリングシステム１は、ハンドル３を備える。ハンドル３は、運転手が力（「ハンドルトルク」Ｔ３と呼ぶ）をハンドル３に印加することによってパワーステアリングシステム１を操作することを可能にする。

【0054】

ハンドル３は、ステアリングコラム４上に取り付けられる。ステアリングコラム４は、車両２上で回転においてガイドされ、ステアリングピニオン５によって、ラック６と噛み合う。ラック６自体は、車両２に固定されたステアリングケーシング７内で平行移動においてガイドされる。

【0055】

また、本発明に係る制御方法１００は、ハンドル３とラック６との機械的結合を備えていないステアリングシステムにおいても適用され得る。このタイプのステアリングシステムは、「ワイヤによるステアリング」とも呼ばれる。

【0056】

好ましくは、ラック６の両端は、被操舵車輪１０，１１（それぞれ左車輪１０および右車輪１１）のナックルホルダに接続されたステアリングタイロッド８，９にそれぞれ接続されるので、ラック６を長軸方向に平行移動変位をさせることよって、被操舵車輪のステアリング角（ヨー角）を修正することが可能になる。

【0057】

また、被操舵車輪１０，１１は、さらに好ましくは、駆動車輪であり得る。

【0058】

また、パワーステアリングシステム１は、印加トルクＦを供給して、パワーステアリングシステム１の操作を補助するように意図された制御モータ１２を備える。

【0059】

印加トルクＦは、特にセンサ２３によって測定されたフライホイールトルクＴ３から、目標トルクＥを決定するコンピュータ２０によって決定される。

【0060】

制御モータ１２は、適宜ギア型レジューサを介して、ステアリングコラム４自体に係合して、いわゆる「単一ピニオン」機構を形成し得るか、またはラック６に直接係合して、いわゆる「二重ピニオン」機構を形成し得るかのいずれかである。ラック６に直接係合する場合は、例えば、図１１に例示するように、ステアリングコラム４をラック６に噛み合わせ可能とするステアリングピニオン５と異なる第２のピニオン１３によって係合するか、または、当該ステアリングピニオン５から間隔を置かれた、ラック６の対応するねじ山と協働するボールねじによっても係合する。

【0061】

制御モータ１２は、好ましくは、２つの動作方向を有する電気モータであり、また好ましくは、ブラシレス型の回転電気モータである。さらに、ステアリングシステム１の安全要求を満たすために、制御モータ１２は、図２に示すように、並列に配置された２つの異なる動力部、すなわち、第１の動力部Ｍ１および第２の動力部Ｍ２を備える。

【0062】

第１の動力部Ｍ１は、第２の動力部Ｍ２から独立している。第１の動力部Ｍ１は、入力として、印加されるべき第１の目標モータトルクＥ１を受信し、第１のモータトルクＦ１をラック６に印加する。

【0063】

第２の動力部Ｍ２は、第１の動力部Ｍ１から独立している。第２の動力部Ｍ２は、入力として、印加されるべき第２の目標モータトルクＥ２を受信し、第２のモータトルクＦ２にラック６に印加する。

【0064】

本発明に係る制御方法１００は、図２において模式的に表された工程Ｄ，Ａ，Ｂ，Ｇ，Ｈを実行する。

【0065】

より詳細には、制御方法１００は、分散工程Ｄを包含する。この分散工程Ｄは、目標トルクＥを各動力部Ｍ１，Ｍ２に分散する。より詳細には、分散工程Ｄは、第１の動力部Ｍ１によってラック６に印加されるように意図される第１の分散トルクＥ’１と、第２の動力部Ｍ２によってラック６に印加されるように意図される第２の分散トルクＥ’２とを決定する。好ましくは、動力部Ｍ１，Ｍ２の一方に故障がない場合に、分散工程は、以下を決定する。

【0066】

【数1】

ここで、

【0067】

【数2】

および

【0068】

【数3】

ｘ１は、０～１である。

【0069】

また、本発明に係る制御方法１００は、第１の目標モータトルクＥ１を決定するように第１の補償リクエストＣ１を第１の分散トルクＥ’１に付加し、第２の目標モータトルクＥ２を決定するように第２の補償リクエストＣ２を第２の分散トルクＥ’２に付加する決定工程Ａを包含する。

【0070】

次いで、本発明に係る制御方法１００は、実行工程Ｂを包含する。実行工程Ｂにおいて、第１の動力部Ｍ１は、第１の目標モータトルクＥ１に応じた第１のモータトルクＦ１を印加し、第２の動力部Ｍ２は、第２の目標モータトルクＥ２に応じた第２のモータトルクＦ２を印加する。

【0071】

動力部Ｍ１、Ｍ２の設計は、動力部Ｍ１，Ｍ２が要求されたトルクを印加するのに必要な時間に対応する反応性時間を決定する。言い換えると、動力部Ｍ１，Ｍ２がｘＮｍ（ｘは、正の十進数）のトルクを入力として受信した場合、動力部がｘＮｍのトルクを印加するのに反応性時間が必要である。この反応性時間が経過する前は、動力部は、ｘＮｍよりも低いトルクを印加する。これは、安定性と反応性との折衷を確実にすることを可能にする、通常の動力部の内部調整効果である。

【0072】

反応性時間は、反応性時間よりも短い時間区間では、動力部Ｍ１，Ｍ２が目標モータトルクＥ１，Ｅ２を生成しないことを意味する。言い換えると、反応性時間よりも短い時間区間では、モータトルクＦ１，Ｆ２は、目標モータトルクＥ１，Ｅ２と異なる。

【0073】

以下、動力部Ｍ１，Ｍ２が目標モータトルクＥ１，Ｅ２を達成しない場合、動力部Ｍ１，Ｍ２において偏差があるという。

【0074】

より詳細には、反応性時間などのように、偏差が動力部Ｍ１，Ｍ２に対して通常である固有要素と関連するか、または温度などのように、偏差が同時に２つの動力部Ｍ１，Ｍ２に影響を与える場合は、系統偏差が存在するということにする。制御チェーンの要素の劣化などのように、偏差が一方の動力部Ｍ１，Ｍ２だけに影響を与える場合は、局部偏差が存在するということにする。

【0075】

このように、動力部Ｍ１，Ｍ２が目標モータトルクＥ１，Ｅ２を達成していない場合、動力部Ｍ１，Ｍ２によって誘導された偏差が存在し、当該偏差は、系統偏差および局部偏差を含む。

【0076】

第１のモータトルクＦ１および第２のモータトルクＦ２の合計は、摩擦および慣性現象を除いて、制御モータ１２によって印加されるトルクＦに、実質的に一致する。

【0077】

最後に、制御方法１００はまた、補償工程Ｇを実行する。補償工程Ｇは、第１のモータトルクＦ１に実質的に等しい第１の推定モータトルクを受信する。第１の推定モータトルクは、いくらかの修正および誤差だけ第１のモータトルクＦ１と異なる。本発明の理解を容易にするために、第１の推定モータトルクは、以下の記載において、第１のモータトルクＦ１と一緒とする。

【0078】

補償工程Ｇは、第１の偏差Δ１を第１のモータトルクＦ１および第１の目標モータトルクＥ１の関数として計算する。したがって、第１の偏差Δ１は、第１の動力部Ｍ１によって生成されない第１の目標モータトルクの一部を表す。以下、第１の偏差Δ１を第１の外乱トルクＤ１とも呼ぶ。

【0079】

また、補償工程Ｇは、第２のモータトルクＦ２に実質的に等しい第２の推定モータトルクを受信する。第２の推定モータトルクは、いくらかの修正および誤差だけ第２のモータトルクＦ２と異なる。本発明の理解を容易にするために、第２の推定モータトルクは、以下の記載において、第２のモータトルクＦ２と一緒とする。

【0080】

補償工程Ｇは、第２の偏差Δ２を第２のモータトルクＦ２および第２の目標モータトルクＥ２の関数として計算する。したがって、第２の偏差Δ２は、第２の動力部Ｍ２によって生成されない第２の目標モータトルクの一部である。以下、第２の偏差Δ２を第２の外乱トルクＤ２とも呼ぶ。

【0081】

第１の偏差Δ１および第２の偏差Δ２は、印加トルクＦと目標トルクＥとの偏差、すなわち、制御モータ１２に印加された外乱の値を表す。目標トルクＥに近い印加トルクＦを得るために、第１の偏差Δ１および第２の偏差Δ２の合計は、可能な限り小さい必要がある。言い換えると：

【0082】

【数4】

ところで、第１の偏差Δ１および第２の偏差Δ２は、局部偏差および系統偏差の合計である偏差を表す。なお、制御方法の安定性を保持するために、一方の動力部Ｍ１，Ｍ２の局部偏差と関連する偏差の一部だけが他方の動力部Ｍ１，Ｍ２によって補償される必要がある。

【0083】

したがって、制御方法１００は、評価・調整工程Ｈを実行する。評価・調整工程Ｈは、第１の偏差Δ１および第２の偏差Δ２によって、局部偏差と関連する偏差の一部を表す第１の補償リクエストＣ１および第２の補償リクエストＣ２を決定する。

【0084】

時間区間ｔにおける制御方法の一例を図３に例示する。図３において、時間区間ｔにおいて、目標トルクＥは、６Ｎｍに等しい。分散工程Ｄは、第１の分散トルクＥ’１が３Ｎｍに等しく、第２の分散トルクＥ’２が３Ｎｍに等しいと決定する。

【0085】

時間区間ｔ－１において計算され、時間区間ｔにおいて印加される第１の補償リクエストＣ１および第２の補償リクエストＣ２は、ゼロである。

【0086】

より詳細には、時間区間ｔにおいて決定工程Ａによって使用される第１の補償リクエストＣ１および第２の補償リクエストＣ２は、時間区間ｔよりも前の第１の時点において補償工程Ｈによって計算された第１の偏差Δ１の値および時間区間ｔよりも前の第２の時点において補償工程Ｈによって計算された第２の偏差Δ２の値の関数として計算された。

【0087】

したがって、第１の目標モータトルクＥ１は、３Ｎｍに等しく、第２の目標モータトルクＥ２は、３Ｎｍに等しい。

【0088】

第１の動力部Ｍ１は、偏差を有し、したがって、生成工程Ｂ中に、要求される３Ｎｍの代わりに、１Ｎｍの第１のモータトルクＦ１を生成する。したがって、補償工程Ｇは、時間区間ｔにおいて、第１の偏差Δ１が２Ｎｍに等しいと計算する。

【0089】

また、第２の動力部Ｍ２は、偏差を示し、したがって、生成工程Ｂ中に、要求される３Ｎｍの代わりに、２Ｎｍの第２のモータトルクＦ２を生成する。したがって、補償工程Ｇは、時間区間ｔにおいて、第２の偏差Δ２が１Ｎｍに等しいと計算する。

【0090】

次いで、制御方法１００は、時間区間ｔ＋１において印加される第１の補償リクエストＣ１および第２の補償リクエストＣ２を決定する評価・調整工程Ｈを包含する。

【0091】

時間区間ｔ＋１より前の第１の時点において計算された第１の偏差Δ１および時間区間ｔ＋１より前の第２の時点において計算された第２の偏差Δ２の関数として、時間区間ｔにおいて計算された第１の補償リクエストＣ１および第２の補償リクエストＣ２は、時間区間ｔ＋１において印加される。

【0092】

図４の制御方法１００の簡略化図に基づいて、第１の補償リクエストＣ１および第２の補償リクエストＣ２を第１の偏差Δ１および第２の偏差Δ２の関数として計算する評価・調整工程Ｈをより詳細に記載する。

【0093】

簡略化図において、実行工程Ｂ中に、第１の動力部Ｍ１は、第１の目標モータトルクＥ１に等しい第１の完全なモータトルクＦ’１を印加し、第２の動力部は、第２の目標モータトルクＥ２に等しい第２の完全なモータトルクＦ’２を印加する。

【0094】

ところで、第１の動力部Ｍ１は、第１の偏差Δ１に対応する第１の外乱トルクＤ１を受信する。したがって、第１の完全なモータトルクＦ’１および第１の外乱トルクＤ１の合計が第１のモータトルクＦ１に等しい。言い換えると、第１の外乱トルクＤ１は、局部または系統偏差が原因で第１の動力部Ｍ１が生成するトルクではなく、第１の動力部に印加されるトルクを表す。

【0095】

さらに、第２の動力部Ｍ２は、第２の偏差Δ２に対応する第２の外乱トルクＤ２を受信する。したがって、第２の完全なモータトルクＦ’２および第２の外乱トルクＤ２の合計が第２のモータトルクＦ２に等しい。言い換えると、第２の外乱トルクＤ２は、局部または系統偏差が原因で第２の動力部Ｍ２が生成するトルクではなく、第２の動力部に印加されるトルクを表す。

【0096】

制御方法１００は、第１のモータトルクＦ１および第２のモータトルクＦ２の合計に等しい印加トルクＦを第１の分散トルクＥ’１および第２の分散トルクＥ’２の合計に一致する目標トルクＥに近づけようとする。

【0097】

より詳細には、制御方法１００は、系統偏差と関連する第１の外乱トルクＤ１の一部および第２の外乱トルクＤ２の一部ではなく、局部偏差と関連する第１の外乱トルクＤ１の一部および第２の外乱トルクＤ２の一部を補償しようとする。したがって、制御方法１００は、第１の補償リクエストＣ１および第２の補償リクエストＣ２が第１の外乱トルクＤ１および第２の外乱トルクＤ２と異なることを可能にする。制御方法１００は、残部Ｒが以下となることを可能にする。

【0098】

【数5】

したがって、図４の簡略化図から、制御方法１００は、以下を成立させようとする。

【0099】

【数6】

したがって、制御方法１００は、以下の方程式を解く。

【0100】

【数7】

ここで、Ｃ１^＊は、Ｃ１に対応する最適値であり、Ｃ２^＊は、Ｃ２に対応する最適値であり、Ｒ^＊は、Ｒに対応する最適値である。

【0101】

方程式７の解は、実数の集合に属するα１，α２，α３およびα４を用いて以下のようにも記述できる。

【0102】

【数8】

方程式８は、以下のように記述できる。

【0103】

【数9】

ここで、

【0104】

【数10】

【0105】

【数11】

【0106】

【数12】

一解析的実施形態によると、評価・調整工程Ｈは、方程式９の二次最小化を行う。

【0107】

【数13】

ここで、Ｓ＞０は重み付け行列である。

【0108】

最終的に、制御方法１００は、第１の仮定を考慮する。第１の仮定によれば、第１の外乱トルクＤ１および第２の外乱トルクＤ２は、第１の動力部および第２の動力部の生成能力を反映する、すなわち、動力部が要求される目標モータトルクを生成する能力が低いほど、外乱トルクが大きくなり、当該動力部を使用して補償することがより所望されなくなる。外乱トルクの絶対値は、補償リクエストに対してペナルティを課さなければいけない。

【0109】

また、制御方法１００は、第２の仮定を考慮する。第２の仮定によれば、残部Ｒは、調節可能である、すなわち、残部Ｒは、一般に低くなければいけないが、第１の外乱トルクＤ１が第２の外乱トルクＤ２に実質的に等しい場合は、増大し得る。残部は、第１の外乱トルクＤ１と第２の外乱トルクＤ２との偏差の絶対値の関数としてペナルティを課される。

【0110】

最後に、図５、６および７において表される解析解を得る。より詳細には、図５は、第１の外乱トルクＤ１および第２の外乱トルクＤ２の関数としての第１の補償リクエストＣ１の解析解を例示する。図６は、第１の外乱トルクＤ１および第２の外乱トルクＤ２の関数としての第２の補償リクエストＣ２の解析解を例示する。図７は、第１の外乱トルクＤ１および第２の外乱トルクＤ２の関数としての残部Ｒの解析解を例示する。

【0111】

一実験的実施形態によると、評価・調整工程は、方程式９の実験最小化を行ってもよい。

【0112】

この場合、以下のように決定される。

【0113】

【表1】

最後に、図８，９および１０に示された実験解を得る。より詳細には、図８は、第１の外乱トルクＤ１および第２の外乱トルクＤ２の関数としての第１の補償リクエストＣ１の実験解を例示する。図９は、第１の外乱トルクＤ１および第２の外乱トルクＤ２の関数としての第２の補償リクエストＣ２の実験解を例示する。図１０は、第１の外乱トルクＤ１および第２の外乱トルクＤ２の関数としての残部Ｒの実験解を例示する。

【0114】

当然ながら、本発明は、本明細書に記載され、添付の図面に示された実施形態に限定されない。特に種々の要素の構成または技術的均等物の代替の観点から、本発明は、その保護の範囲を逸脱せずに変更可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【国際調査報告】